THIẾT kế CHI TIẾT máy đề 8 THIẾT kế hệ THỐNG dẫn ĐỘNG XÍCH tải

Môn học chi tiết máy đóng vai trò rất quan trọng trong chương trình đào tạo kỹ sư và cán bộ kỹ thuật về nghiên cứu cấu tạo, nguyên lý làm việc và phương pháp tính toánthiết kế các chi ti

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM

KHOA CƠ KHÍ

ĐỀ 8: THIẾT KẾ HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG XÍCH TẢI

Giảng viên hướng dẫn: ĐƯỜNG CÔNG TRUYỀN

Sinh viên thực hiện:

THIẾT KẾ CHI

TIẾT MÁY

LỜI NÓI ĐẦU

Trong sự nghiệp đổi mới của đất nước, tầm quang trọng của ngành Cơ Khí nóichung và ngành Công Nghệ Chế Tạo Máy nói riêng, giữ vai trò then chốt trong côngcuộc Công Nghệp Hóa và Hiện Đại Hóa đất nước Trong bối cảnh đất nước đang gianhập WTO thì điều này lại càng khẳng định

Môn học chi tiết máy đóng vai trò rất quan trọng trong chương trình đào tạo kỹ sư

và cán bộ kỹ thuật về nghiên cứu cấu tạo, nguyên lý làm việc và phương pháp tính toánthiết kế các chi tiết, các thiết bị phục vụ cho các máy móc ngành công - nông nghiệp vàgiao thông vận tải

Đồ án môn học chi tiết máy có sự kết hợp chặt chẽ giữa lí thuyết với thực nghiệm

Lí thuyết tính toán các chi tiết máy được xây dựng trên cơ sở những kiến thức về toánhọc, vật lí, cơ học lí thuyết, nguyên lý máy, sức bền vật liệu v.v…, được chứng minh vàhoàn thiện qua thí nghiệm và thực tiễn sản xuất

Đồ án môn học chi tiết máy là một trong các đồ án có tầm quan trọng nhất đối vớimột sinh viên khoa Cơ Khí Đồ án giúp cho sinh viên hiểu những kiến thức cơ bản về cấutạo, nguyên lý làm việc và phương pháp tính toán thiết kế các chi tiết có công dụngchung, nhằm bồi dưỡng cho sinh viên khả năng giải quyết những vấn đề tính toán và thiết

kế các chi tiết máy, làm cơ sở để vận dụng vào việc thiết kế máy sau này

Đây là đầu tiên của chúng em đồ án, nên sẽ không tránh khỏi những sai sót, chúng

em mong nhận được sự góp ý và chỉ bảo thêm các quý thầy cô và các bạn

Đồ án này sẽ không được hoàn thành nếu không có sự trao đổi, đóng góp những ýkiến quý báu của các bạn trong lớp, đặc biệt là sự giúp đỡ của thầy Đường Công Truyền.Qua đây em cũng xin gởi lời cảm ơn sâu xét đến các bạn, thầy Đường Công Truyền, đãtận tình giúp đỡ nhóm em hoàn thành đồ án này

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

TPHCM Ngày……tháng… năm 2022 Giáo viên hướng dẫn

MỤC LỤC

Phần 1: TÌM HIỂU TRUYỀN DẪN CƠ KHÍ TRONG MÁY

1 Những vấn đề cơ bản về thiết kế máy và hệ thống dẫn động

1.1 Nội dung thiết kế máy và chi tiết máy

Mỗi một máy bao gồm nhiều chi tiết máy Các chi tiết máy có công dụng chung cómặt ở hầu hết các thiết bị và dây chuyền công nghệ Vì vậy thiết kế chi tiết máy có vai tròrất quan trọng trong thiết kế máy nói chung

Các chi tiết máy được thiết kế ra phải thỏa mãn các yêu cầu kỹ thuật, làm việc ổnđịnh trong suốt thời hạn phục vụ đã định với chi phí chế tạo và sử dụng thấp nhất Chỉtiêu kinh tế - kỉ thuật của chi tiết máy được thiết kế phải phù hợp với chỉ tiêu kinh tế - kỉthuật của toàn máy Đó trước hết là năng suất, độ tin cậy và tuổi thọ cao, kinh tế trong chếtạo và sử dụng, thuận lợi và an toàn trong chăm sóc bảo dưỡng, khối lượng giảm Ngoài

ra còn có các yêu cầu khác, tùy theo trường hợp cụ thể , chẳng hạn như khuôn khổ kíchthước nhỏ gọn, làm việc êm, hình thức đẹp v.v…

Xuất phát từ các chỉ tiêu kinh tế kỉ thuật trên dây thiết kế chi tiết máy bao gồm cácnội dung sau:

a) Xác định nguyên tắc hoạt động và chế độ làm việc của máy dự định thiếtkế

b) Lập sơ đồ chung toàn máy và các bộ phận máy thõa mãn các yêu cầu chotrước

c) Xác định lực hoặc momen tác dụng lên các bộ phận máy và đặc tính thayđổi của tải trọng

d) Chọn vật liệu thích hợp nhằm sử dụng một cách có lợi nhất tính chất đadạng và khác biệt của vật liệu để nâng cao hiệu quả và độ tin cậy làm việccủa máy

e) Thực hiện các tính toán động học, lực, độ bền và các tính toán khác nhằmxác định kích thước của chi tiết máy, bộ phận máy và toàn máy

f) Thiết kế kết cấu các chi tiết máy, bộ phận máy và toàn máy thỏa mãn cácchỉ tiêu về khả năng làm việc đồng thời đáp ứng các yêu cầu công nghệ vàlắp ghép

g) Lập thuyết minh, các hướng dẫn về sử dụng và sữa chữa máy.

Với nội dung như trên , rõ ràng rằng thiết kế máy là công việc hết sức phức tạp,đòi hỏi những hiểu biết sâu sắc về lý thuyết và thực hành Đương nhiên bằng việc giaocác đề tài thiết kế thích hợp, công việc của người kỉ sư tương lai sẽ đơn giản hơn

Tất nhiên trong quá trình thiết kế, sau khi đã xác định được một số thông số nhưcông suất, tỉ số truyền và một số kích thước khác, người thiết kế có thể có những nhận xét

và đánh giá xem các số liệu thiết kế đã cho có phù hợp với loại hộp giảm tốc, sơ đồ hệthống và phương án dẫn động hay không

Như vậy tính toán thiết kế chi tiết máy là phần quan trọng của thiết kế máy và đồ

án miib học chi tiết máy với nội dung thiết kế các hệ thống dẫn động băng tải, xích tải,thùng trộn v.v… chính là công việc thiết kế kết cấu đầu tiên của sinh viên Nắm vững nộidung thiết kế và hoàn thành có chất lượng đồ án này, sinh viên sẽ có điều kiện để thựchiện tốt các thiết kế khác cũng như thiết kế tốt nghiệp sau này

1.2 Phương pháp tính toán thiết kế máy và chi tiết máy

Đối với phần lớn sản phẩm, hoàn thành thiết kế chỉ là kết quả đầu tiên của côngviệc thiết kế Thông qua việc chế thử, các nhược điểm về kết cấu, công nghiệ của bảnthiết kế, kể cả các sai sót về tính toán, sự không phù hợp về kích thước, tính không côngnghệ, các khó khăn trong chăm sóc bảo dưỡng máy v.v…, sẽ được phát hiện và sửa chữa

Đặc điểm tính toán thiết kế chi tiết máy

Trong thực tế tính toán chi tiết máy gặp rất nhiều khó khăn như: hình dáng chi tiếtmáy khá phức tạp, các yếu tố lực không biết được chính xác, có nhiều yếu tố ảnh hưởngđến khả năng làm việc của chi tiết máy chưa được phản ánh đầy đủ vào công thức tính

Vì vậy người thiết kế cần lưu ý những đặc điểm tính toán chi tiết máy dưới đây để xử lítrong quá trình thiết kế

a) Tính toán xác định kích thước chi tiết máy thường tiến hành theo hai bước:tính thiết kế và tính kiểm nghiệm

b) Bên cạnh việc sử dụng các công thức chính xác để xác định những yếu tốquan trọng nhất của chi tiết máy, rất nhiều kích thước của các yếu tố kết cấukhác được tính theo công thức kinh nghiệm.

c) Trong tính toán thiết kế, số ẩn số thường nhiều hơn số phương trình, vì vậycần dựa vào các quan hệ kết cấu để chọn trước một số thông số, trên cơ sở

đó mà xác định các thông số còn lại

d) Cùng một nội dung thiết kế có thể có nhiều giải pháp thực hiện

e) Ngày nay, khi kỉ thuật tin học đang xâm nhập mạnh mẽ vào mọi ngànhkhoa học và công nghệ, việc nắm vững và ứng dụng các kiến thức tin họcphục vụ tự động hóa thiết kế chi tiết máy càng trở nên cấp thiết và chắcchắn sẽ góp phần nâng cao chất lượng thiết kế, tiết kiệm thời gian và côngsức thiết kế

Các nguyên tắc và giải pháp trong thiết kế

Trong quá trình thiết kế máy, người thiết kế cần thực hiện đúng những quy định vàcân nhắc để giải quyết tốt các vấn đề sau đây:

a) Thực hiện đúng nhiệm vụ thiết kế Các số liệu kỉ thuật phải được tuân thủtriệt để,

b) Kế cấu cần có sự hài hòa về kích thước của các bộ phận máy và chi tiếtmáy, về hệ số an toàn, tuổi thọ và độ tin cậy làm việc

c) Bố trí hợp lí các đơn vị lắp, đảm bảo kích thước khuôn khổ nhỏ gọn, tháolắp thuận tiện, điều chỉnh và chăm sóc bảo dưỡng đơn giản, thuận lợi.d) Lựa chọn một cách có căn cứ vật liệu và phương pháp nhiệt luyện, đảm bảogiảm được khối lượng sản phẩm, giảm chi phí của các vật liệu đắt tiền vàgiảm giá thành kết cấu

e) Chọn dạng công nghệ gia công chi tiết có xét tới quy mô sản xuất, phươngpháp chế tạo phôi và gia công cơ

f) Sử dụng rộng rãi tiêu chuẩn Nhà nước, tiêu chuẩn ngành, tiêu chuẩn tỉnh,thành phố và tiêu chuẩn cơ sở trong thiết kế

g) Thực hiện sự thống nhất hóa trong thiết kế

1.3 Tài liệu thiết kế

Các hồ sơ liên quan đến quá trình thiết kế máy được gọi là tài liệu thiết kế, baogồm các bản vẽ và tài liệu chữ, xác định thành phần và cấu tạo sản phẩm với nội dungcần thiết để nghiên cứu hoặc chế tạo, kiểm tra, nghiệm thu, sử dụng và sửa chữa sảnphẩm

Tài liệu thiết kế được chia thành các dạng sau đây:

1- Bản vẽ (bản vẽ chi tiết, bản lắp, bản chung, bản lắp đặt…) ;

2- Bảng kê ;

3- Bản thuyết minh ;

4- Điều kiện kỉ thuật ;

Và các tài liệu khác liên quan đến sử dụng, sửa chữa, bảo dưỡng máy v.v…

Bản vẽ

Yêu cầu cơ bản đối với các bản vẽ cho trong TCVN 3826-83

Kích thước giấy vẽ theo TCVN 2-74, ghi trong bảng 1.3 [1]

Nội dung ghi trong các ô của khung tên (số của ô ghi trong dấu ngoặc đơn) nhưsau (ngoài 8 nội dung đã ghi trực tiếp trên khung tên) :

1- Tên gọi sản phẩm (thí dụ: hộp giảm tốc; bánh răng…) ;

2- Kí hiệu bản vẽ: dùng hệ thống các con số để kí hiệu ;

3- Kí hiệu vật liệu chi tiết (chỉ ghi ô này trên bản vẽ chi tiết) ;

4- Số thứ tự của tờ ( đối với các tài liệu thiết kế chỉ có một tờ thì ô này đểtrống) ;

5- Số lượng chung của các bản vẽ ( chỉ ghi ô này vào tờ thứ nhất của tài liệuthiết kế) ;

6- Tên trường và lớp sinh viên;

7- Tên sản phẩm theo đầu đề hoặc đề tài thiết kế

Trong ô “khối lượng” ghi khối lượng sản phẩm tính bằng kg mà không ghi đơn vịđo.

Khung tên này thống nhất cho tất cả các loại bản vẽ Khi dùng khổ giấy 11 (A4)thì khung tên được đặt ở cạnh ngắn của tờ giấy

Bản kê

Ghi các cột trên bảng kê như sau:

1- Trong cột “Vị trí” ghi số thứ tự các phần cấu thành sản phẩm (chẳng hạncác chi tiết trong hộp giảm tốc) được lập trong bảng kê (ghi theo số thứ tự

đã ghi trên bản vẽ các đơn vị lắp)

2- Trong cột “Kí hiệu” ghi kí hiệu bản vẽ các phần cấu thành sản phẩm( chẳng hạn ghi 03.06.02.01 – kí hiệu bản vẽ bánh răng trong hộp giảm tốc,

đề số 3, phương án 6) Trong phần “Sản phẩm tiêu chuẩn” không ghi cộtnày

3- Trong cột “Tên gọi” ghi tên sản phẩm Riêng phần “Sản phẩm tiêu chuẩn”còn ghi thêm kí hiệu quy ước tương ứng với tiêu chuẩn (chẳng hạn ghi:bulong M12 x 50.36 TCVN 1890-76)

4- Trong cột “Số lượng” ghi số lượng các phần cấu thành của sản phẩm đượclập bảng thống kê

5- Trong cột “Vật liệu” ghi kí hiệu vật liệu theo TCVN về vật liệu

6- Trong cột “Chú thích” ghi các chỉ dẫn phụ nhằm tạo điều kiện thuận lợi choviệc lập kế hoạch và tổ chức sản xuất sản phẩm

b) Các số liệu kỉ thuật phục vụ cho đề tài thiết kế ( đối với thiết kế môn học làđầu đề thiết kế)

c) Phân tích và trình bày cơ sở của sơ đồ cơ cấu đã được chọn

d) Tính toán động học và tính lực cơ cấu: tính công suất cần thiết, chọn động

cơ, tính tỉ số truyền chung và phân phối tỉ số truyền chung cho các cấp, tínhcông suất và momen tác động lên các trục

e) Tính toán thiết kế các chi tiết máy và bộ phận máy, bao gồm: chỉ tiêu tínhtoán, chọn vật liệu và xác định ứng suất cho phép, tính thiết kế và tính kiểmnghiệm

f) Lập bảng ghi các chi tiết tiêu chuẩn (ổ lăn, chi tiết ghép có ren…), thống kêcác mối ghép với kích thước danh nghĩa và sai lệch giới hạn, trên cơ sở đó

và đối chiếu với các yêu cầu về thống nhất hóa trong thiết kế, giảm bớtchủng loại và quy cách các mối ghép và chi tiết tiêu chuẩn

1 Hệ thống dẫn động cơ khí bao gồm các loại truyền dẫn

1.4 Truyền dẫn cơ khí

Máy móc và thiết bị hiện đại được tạo thành từ ba bộ phận chính: động cơ, hệthống truyền động và bộ phận công tác

Truyền động chia thành các nhóm sau:

Truyền động cơ khí, bao gồm:

- Truyền động giữa các chi tiết trực tiếp tiếp xúc nhau: bánh ma sát, bánh răng, trục vít, vít me-đai ốc…

- Truyền động có chi tiết trung gian: bộ truyền đai, bộ truyền xích…

Truyền động có chi tiết trung gian là chất lỏng hoặc khí gồm: truyền động thủy

lực; truyền động khí nén

Truyền động điện gồm có: điện xoay chiều, điện một chiều.

Chức năng, yêu cầu và phân loại

Chức năng

Hệ thống truyền động cơ khí trong máy thực hiện các chức năng sau:

- Truyền công suất, chuyển động từ nguồn (động cơ) đến bộ phận công tác

- Thay đổi dạng và quy luật chuyển động: liên tục thành gián đoạn, quaythành tịnh tiến và ngược lại, thay đổi phương chiều chuyển động…

- Biến đổi chuyển động nhanh thành chậm (giảm tốc), chậm thành nhanh(tăng tốc), thay đổi tốc độ phân cấp (hộp giảm tốc) hoặc vô cấp (bộ biếntốc)…

Phân loại

Có thể phân loại các hệ thống truyền động như sau:

Theo nguyên lý làm việc: truyền động ma sát (H.3.2a,b [3]) và truyền động ăn

khớp (H.3.2c,d,e,f [3])

Theo cơ cấu được sử dụng: bộ truyền bánh ma sát (H.3.2b [3]), đai (H.3.2a [3]),

xích (H.3.2c [3]), bánh răng (H.3.2d [3]), trục vít (H.3.2e [3]), vít (H.3.2f,g [3])…

Theo tính chất thay đổi tỷ số truyền: phân cấp, vô cấp…

Theo công dụng: hộp số, hộp trục chính, hộp xe dao, hộp phân độ, hộp di chuyển

nhanh…

Theo khả năng che chắn: bộ phận kín, bộ truyền hở…

Theo tính chất chuyển động của trục: trục có đường tâm không đổi là truyền động

đơn giản, trục có đường tâm chuyển động trong không gian gọi là truyền động hành tinh

1.5 Truyền động điện

Động cơ điện một chiều

Động cơ điện một chiều và hệ thống động cơ – máy phát (dùng dòng điện kích từđiều chỉnh) cho phép thay đổi trị số của momen và vận tốc góc trong một phạm vi rộng,đảm bảo khởi động êm, hãm và đảo chiều dễ dàng, do đó được dùng rộng rãi trong cácthiết bị vận chuyển bằng điện, thang máy, máy trục, các thiết bị thí nghiệm v.v…

Nhược điểm của chúng là đắt, riêng loại động cơ điện một chiều lại khó kiếm vàphải tăng thêm vốn đầu tư để đặt các thiết bị chỉnh lưu

Động cơ điện xoay chiều

Bao gồm hai loại: một pha và ba pha

Động cơ một pha có công suất tương đối nhỏ, có thể mắc vào mạng điện chiếusáng, do vậy dùng thuận tiện cho các dụng cụ gia đình, nhưng hiệu suất thấp

Trong công nghiệp sử dụng rộng rãi động cơ ba pha Chúng gồm hai loại: đồng bộ

và không đồng bộ

Động cơ ba pha đồng bộ có vận tốc góc không đổi, không phụ thuộc vào trị số củatải trọng và thực tế không điều chỉnh được

Động cơ ba pha không đồng bộ gồm hai kiểu: roto dây quấn và roto ngắn mạch

1.6 Truyền động có chi tiết trung gian

Bộ truyền động khí nén bao gồm một piston, xi lanh và van hoặc cổng Nó có thểchuyển đổi năng lượng áp suất thành chuyển động cơ học quay hoặc thẳng Điều này phụthuộc vào việc ứng dụng đang sử dụng của thiết bị truyền động quay khí nén hay thiết bịtruyền động tuyến tính

Các thiết bị truyền động khí nén phụ thuộc vào một số dạng khí có áp suất hoặckhí nén đi vào buồng có áp suất được tích tụ Một khi dạng khí này có áp suất vượt quámức áp suất của khí quyển ở bên ngoài, nó sẽ tạo ra chuyển động thẳng hoặc tròn,Chuyển động này trong hệ thống chính là chuyển động của piston hoặc bánh răng

2 Sơ đồ kí hiệu, lược đồ của các loại bộ truyền

3 Ưu – nhược điểm của từng loại bộ truyền và các ứng dụng của nó

1.7 Bộ truyền xích

Ưu điểm:

- Có thể làm việc khi quá tải đột ngột, hiệu suất cao hơn, không có hiệntượng trượt

- Không đòi hỏi phải căng xích, lực tác dụng lên trục và ổ nhỏ hơn

- Kích thước bộ truyền nhỏ hơn bộ truyền đai nếu truyền cùng công suất và

- Bộ truyền đai có khả năng truyền chuyển động giữa hai trục khá xa nhau,

mà kích thước của bộ truyền không lớn lắm

- Bộ truyền làm việc êm, không gây tiếng ồn, chịu sốc, không cần bôi trơn,phí tốn bảo dưỡng ít

- Đảm bảo an toàn cho động cơ khi có quả tải

Nhược điểm:

- Bộ truyền đai có trượt qua sự giãn nở của dây đai, nên tỉ số truyền và sốvòng quay không ổn định, khả năng tải không cao.

- Kích thước của bộ truyền lớn hơn bộ truyền khác, khi làm việc với tải trọnglực kéo như nhau

- Tuổi thọ của bộ truyền tương đối thấp, đặc biệt khi làm với vận tốc cao

- Lực tác dụng lên trục và ổ lớn, có thể gấp 2-3 lần so với các bộ truyền khác

- Thêm tải trọng lên ổ trục do lực căng cần thiết của dây đai Nhiệt độ ứngdụng bị giới hạn

– Tỷ số truyền không thay đổi, số vòng quay n2 ổn định

– Hiệu suất truyền động cao hơn các bộ truyền khác

– Làm việc chắc chắn, tin cậ có tuổi bền cao

Nhược điểm:

-Bộ truyền bánh răng yêu cầu gia công chính xác cao, cần phải có dao chuyên dùGiá thành tương đối đắt

-Bộ truyền làm việc có nhiều tiếng ồn, nhất là khi vận tốc làm việc cao

-Khi sử dụng cần phải chắm sóc, bôi trơn đầy đủ

4 Các dạng hộp số

1.10 Bánh răng trụ một cấp

Được sử dụng khi tỉ số truyền u ≤ 7 ÷ 8 (nếu dùng bánh răng trụ răng thẳng thì u ≤5) Nếu dùng tỉ số truyền lớn hơn, kích thước và khối lượng hộp giảm tốc một cấp sẽ lớnhơn so với hộp giảm tốc hai cấp