Đồ án chi tiết máy đề tài 6 thiết kế hệ thống dẫn động thùng trộn phƣơng án 9

Đốivới các hệ thống truyền động thường gặp thì hộp giảm tốc là một bộ phậnkhông thể thiếu.. Hộp giảm tốc là một trong những bộ phận điển hình mà côngviệc thiết kế giúp chúng ta làm quen

Đồ Án Chi Tiết Máy GVHD: Dương Đăng Danh

SVTH: Nguy ễ n Anh Khoa 1 MSSV: G0901235

MỤC LỤC  Lời nói đầu Trang 1  Các thông số đầu vào… 3

 Tính toán chọn động cơ 4

 Thiết kế đai… 8

 Thiết kế bộ truyền bánh răng 13

 Thiết kế trục và then… 30

 Tính toán chọn ổ… 48

 Thiết kế kết cấu vỏ… 54

 Thiết kế các chi tiết phụ… 56

 Dung sai lắp ghép… 62

 Tài liệu tham khảo… 65

LỜI NÓI ĐẦU -*** -

Thiết kế và phát triển những hệ thống truyền động là vấn đề cốt lõi trong

cơ khí Mặt khác, một nền công nghiệp phát triển không thể thiếu một nền cơkhí hiện đại Vì vậy, việc thiết kế và cải tiến những hệ thống truyền động làcông việc rất quan trọng trong công cuộc hiện đại hoá đất nước Hiểu biết,nắm vững và vận dụng tốt lý thuyết vào thiết kế các hệ thống truyền động lànhững yêu cầu rất cần thiết đối với sinh viên, kỹ sư cơ khí

Trong cuộc sống ta có thể bắt gặp hệ thống truyền động ở khắp nơi, có thểnói nó đóng một vai trò quan trọng trong cuộc sống cũng như sản xuất Đốivới các hệ thống truyền động thường gặp thì hộp giảm tốc là một bộ phậnkhông thể thiếu

Đồ án thiết kế máy giúp ta tìm hiểu và thiết kế hộp giảm tốc, qua đó ta cóthể củng cố lại các kiến thức đã học trong các môn học như Nguyên lý máy,Chi tiết máy, Vẽ kỹ thuật…, và giúp sinh viên có cái nhìn tổng quan về việcthiết kế cơ khí Hộp giảm tốc là một trong những bộ phận điển hình mà côngviệc thiết kế giúp chúng ta làm quen với các chi tiết cơ bản như bánh răng, ổlăn,… Thêm vào đó, trong quá trình thực hiện các sinh viên có thể bổ sung vàhoàn thiện kỹ năng vẽ AutoCad, điều rất cần thiết với một sinh viên cơ khí

Em chân thành cảm ơn thầy Dương Đăng Danh , các thầy cô khoa cơ khí

đã giúp đỡ em rất nhiều trong quá trình thực hiện đồ án

Với kiến thức còn hạn hẹp, vì vậy thiếu sót là điều không thể tránh khỏi,

em rất mong nhận được ý kiến từ thầy cô

Kính chúc quý thầy cô sức khỏe và hạnh phúc

Số liệu thiết kế: ph ơng án 9 ƣ

Công suất trên trục thùng trộn, P : 3,5 KW

Số vòng quay trên trục thùng trộn, n(v/p) : 30(v/p)

Thời gian phục vụ, L(năm) : 6

Quay một chiều, làm việc hai ca, tải va đập nhẹ

(1 năm làm việc 250 ngày, ngày làm 2 ca, 1 ca làm việc 8 giờ) Chế độ tải:

T1= T ;T = 0,2T2 ;T = 0,2T ;t = 12s ;t = 60s3 1 2 ;t = 28s3

 0.99

: Hiệu suất bộ truyền đai

: Hiệu suất ổ lăn

2 Tính công suất đẳng trị ( công suất tính toán ):

 Công suất tính toán :

1,379  1,57(KW ) 0,877

 Tỉ số truyền chung của bộ truyền :

uch  ud .uh  3.8 24 Trong đó: u = 8 là tỉ số truyền của hộp giảm tốc 2 cấp phân đôi.h

ud = 3 là tỉ số truyền của bộ truyền đai thang

 Số vòng quay sơ bộ của động cơ:

n sb  n lv u ch  30.24 720( vòng / phút)

3 Chọn động cơ điện, bảng thông số động cơ điện:

 Động cơ điện được chọn phải có công suất P và số vòng quay đồngdc

bộ thoả mãn điều kiện:

+ P ≥ P = 1,57 (KW)dc ct

+ n ≈ nđb sb

Dựa vào bảng P1.3 trang 236 sách “ Tính Toán Thiết Kế Hệ Dẫn Động

Cơ Khí Tập Một” của Trịnh Chất và Lê Văn Uyển ta chọn động cơ Kiểu động cơ Công suất

 Ta chọn u = 8 ( tỉ số truyền của hộp giảm tốc bánh răng trụh

hai cấp phân đôi, u = 3,08; u = 2,6 (bảng 3.1 trang 43 [1])1 2

 3, 571

 3, 571(KW )

 3, 681(KW )2

 4(KW )

2 Tính toán số vòng quay trên các trục:

3, 681

77, 922

3.5

29, 97

Hình vẽ minh họa vị trí các trục:

PHẦN II: THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI THANG

Số liệu đầu vào:

Dựa vào P = 4 (KW) và n = 720 (v/p) và hình 4.22 trang 153 sách “Cơ sởdc

thiết kế máy“ của Nguyễn Hữu Lộc và các thông số kĩ thuật trên ta chọn đai dạng B

Từ bảng 4.3 trang 128 sách “Cơ sở thiết kế máy“ của Nguyễn Hữu Lộc ta

có các thông số kĩ thuật của đai loại B là:

k k 2 8 2  

d2  ud1(1  ) 3.180.(1 0, 01) 534, 6(   mm)

Với ε = 0,01 : hệ số trượt tương đối

Theo tiêu chuẩn chọn d = 560 (mm) 2

Theo tiêu chuẩn chọn L = 2240 (mm)

8 Số vòng chạy của đai trong 1s:

i  v  6, 786  3, 03s1 i  10s1

L 2, 24

Với L là chiều dài đai L = 2,24 (m)

Điều kiện được thỏa

  d2  d2 1  560 180 2  190

4

Giá trị a vẫn thỏa mãn trong khoảng cho phép

10 Góc ôm α trên bánh đai nhỏ: 1

  180o  57 560 180 

136,94o

>120 0 thỏa điều kiện không xảy

ra hiện tượng trượt trơn

15 Lực căng ban đầu:

Đây là hệ dẫn động dây đai thang nên ta chọn : 0  1,5(MPa)



a2

t

1.ln  2.414 589, 45    0, 75

  2.F F   2, 39  2.414 589, 45  

Hệ số ma sát nhỏ nhất để bộ truyền không bị trượt

trơn : Giả sử góc biên dạng bánh đai:   38o

Vậy :

 max 1 u1  v   o 0,5t  u1  v

 1,5  0,5.2,136 4, 444 0, 06 7, 072(   MPa)

20 Tính tuổi thọ đai:

Ta có giới hạn mỏi của đai : ζr = 9 (MPa.)

Số mũ đường cong mỏi đối với đai thang: m= 8

(Các thông số đã tính : ζ = 7,072 (MPa)max

PHẦN III: THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG

A.CHON VẬT LIỆU VÀ TÍNH ỨNG SUẤT CHO PHÉP:

HO2

Vì N > NHE1 HO1 nên K = 1HL1

NHE2 > NHO2 nên KHL2 = 1

5.Ứng suất tiếp xúc cho phép đ ợc xác định sơ ƣ bộ:

*/ Với cấp nhanh sử dụng bánh răng nghiêng:

Bộ truyền quay một chiều nên K = 1 FC

T KH  3

 . 2 .ubaH

Dựa theo bảng 6.3 chọn cấp chính xác bộ truyền là : 9

KHv = 1,02 ; K = 1,04Fv

9.Kiểm nghiệm ứng suất tiếp xúc:

Ứng suất tiếp xúc tính toán được xác định bởi công thức (6.86):



z z

  1 2 

   1 1 

1

1,88 3, 2     cos(32,94)=1,42

1, 05 d

104

1, 05 68, 51104

Vậy điều kiện bền tiếp xúc được thoả

10.Kiểm nghiệm ứng suất uốn:

Ứng suất uốn cho phép theo công thức (6.52):

 F 



0F lim K HL YRY Y x  K FC s



9 Kiểm nghiệm ứng suất tiếp xúc:

Ứng suất tiếp xúc tính toán được xác định bởi công thức (6.86):

  1 2 

   1 1 

1,88 3, 2     cos(0)=1,8

1, 05 d

104

1, 05 112104

Vậy điều kiện bền tiếp xúc được thoả

10.Kiểm nghiệm ứng suất uốn:

Ứng suất uốn cho phép theo công thức (6.52):

 F 



0F lim K HL YRY Y x  K FC s

Y F

2  3, 47 13, 2  3, 7

56

 3, 47 13, 2  3, 56144

Đặc tính so sánh độ bền uốn các bánh răng:

Vậy độ bền uốn được thoả.

7.Các thông số hình học của bộ truyền:

D.KIỂM NGHIỆM ĐIỀU KIỆN BÔI TRƠN NGÂM DẦU:

- Mức dầu phải thỏa điều kiện: dầu ngập qua chân răng của bánh răng 2 và không được ngập quá 1/3 bán kính bánh răng 4 để tránhmất công suất do khuấy dầu

[η ] =20 ÷ 25 MPa đối với trục vào ra của hộp giảm tốc

[η ] =10 ÷ 15 MPa đối với trục trung gian

1 Xác định sơ bộ đ ờng kính trục theo công ƣ thức:

Theo công thức sau:

Chọn d = 70 mm3

Do lắp bánh đai vào đầu vào trục động cơ điện nên ta không cần quan tâmđến đường kính trục động cơ điện

2 Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và các điểm đặt lực:

2.1 Theo bảng 10.2 trang 189 sách “Thiết kế hệ dẫn động cơ khí tập một Trịnh Chất – Lê Văn Uyển” ta chọn chiều rộng ổ lăn tương ứng:

x z

Vẽ các lực không gian:

y

Fz13

130743, 4930,1.70

140987, 7930,1.70

249990, 6930,1.70

202177, 5530,1.70

Xác định moment tương đương:

Chọn đường kính các đoạn trục theo tiêu chuẩn như sau (trang 195 sách

Trịnh Chất), (các vị trí lắp then phải tăng thêm 5% độ lớn đường kính)

dA1 = 28 (mm) (đoạn trục lắp bánh đai)

dB1 = d =30 (mm) (đoạn trục lắp ổ lăn)E1

dC1 = d = 34(mm) (đoạn trục lắp bánh răng)D1

25568,84(N 2

E2 Fx21 Fy21

41440

 Fx32 = 8056,03 (N)

 Fy32 = 2932,16 (N)

Lực từ khớp nối tác dụng lên trục:

Lực vòng F tác dụng lên bánh răng theo hướng trục x vì vậy chiều lực từ x32

khớp nối tác dụng lên trục được chọn ngược chiều với F để có đựơc ứng x32

suất lớn nhất tác dụng lên tiết diện trục lắp bánh răng, từ đó mà ta sẽ tìm đựơc tiết diện trục hợp ly nhất

Độ lớn lực từ khớp nối được xác định:

F x33 0, 2  0, 3 2.T3

D t

Dt là đường kính vòng tròn đi qua tâm các chốt của nối trục đàn hồi

Từ bảng 16-10a trang 68 với T = 1137906,24 (Nmm) ta chọn D = 210 3 t

A3 Fx32 Fy32 C3

D3 Fx30

Theo kết cấu và biểu đồ moment trục ta thấy các tiết diện nguy hiểm cần được kiểm tra về độ bền mỏi:

- Trục 1: tiết diện A1 (lắp bánh đai); tiết diện C1 (lắp bánh răng)

- Trục 2: hai tiết diện lắp bánh răng B2;C2

- Trục 3: tiết diện lắp bánh răng B3 ; lắp nối trục D3

-Không dùng các phương pháp tăng bề mặt nên K = 1y

-Ta dung dao phay ngón để gia công rãnh then nên từ bảng 10.12 trang 199sách Trịnh Chất ta có: K = 2.01ζ

do lắp căng tại các tiết diện nguy hiểm Hệ số an toàn s tại các

tiết diện nguy hiểm:

[s] = 1,5÷2,5 : hệ số an toàn cho phép Kết quả tính toán được ghi vào bảng sau:

Lắpcăng

-C1 34 2,28 2,44 2,32 1,86 2,38 2,42 2,37 8,19 65,53 10,63 2,28B2 45 2,36 2,44 2,41 1,86 2,46 2,51 2,52 12,33 59,62 6,81 2.47C2 60 2,48 2,97 2,47 2,28 2,58 2,57 3,20 28,71 44,79 2,86 3.18B3 70 2,64 2,97 2,58 2,28 2,74 2,68 3,07 8,74 44,03 9,01 2,89

-Ta thấy các tiết diện nguy hiểm trên cả 3 trục đều đảm bảo an toàn về mỏi

D.TÍNH KIỂM NGHIỆM ĐỘ BỀN CỦA THEN:

Với các tiết diện trục dùng mối ghép then , ta tiến hành kiểm nghiệm mối ghép về độ bền dập ζ và độ bền cắt ηd c

 d 2T

dl h t    [ d ]

 c 

t 2T

Đối với then đầu tròn thì l = l - bt

Tính và chọn theo tiêu chuẩn ta có chiều dài then được cho trong bảng

Ta có bảng kiệm nghiệm then nh sau: ƣ

F 2x10y10F 2 2203, 612 ( 11,32)2

F 2 F 2

PHẦN V: TÍNH TOÁN CHỌN Ổ A.TRỤC 1:

 Đường kính trục tại ổ: d = d = 30 (mm)B1 E1

 Số vòng quay: n = 240 (vòng/phút)1

 Tuổi thọ: do thời gian làm việc của hộp giảm tốc là lớn nên ta chọn tuổi thọ

ổ phù hợp.Chọn thời gian làm việc của ổ là 2 năm

 Thời gian làm việc của ổ 2 năm thay 1 lần:

Lh = 2.250.2.8 = 8000 (giờ)

Vì lực dọc trục Fa (F ,F ) tự động triệt tiêu nhau nên ta chọn ổ bi đỡ một dãy; z13 z14

tra bảng P2.7/ tr.255[1] ta chọn được ổ lăn có ký hiệu 206,là cỡ nhẹ có các thông số:

Vì F < F nên ta tính toán chọn ổ cho trục thông qua ổ E.RB1 RE1

b) Kiểm nghiệm khả năng tải động của ổ:

+ Tải trọng động qui ước:

=> Q = 2476,36.1,1 = 2723,996 (N)

 Q Lm ii m

Khả năng tải động của ổ được bảo đảm

c) Khả năng tải tĩnh của ổ:

 Tuổi thọ: do thời gian làm việc của hộp giảm tốc là lớn nên ta chọn tuổi thọ

ổ phù hợp.Chọn thời gian làm việc của ổ là 2 năm

d

không thể chính xác hoàn toàn và tải trọng tác động cũng tương đối lớn nên ta dùng ổ bi đỡ chặn.

Ta chọn ổ bi đũa trụ ngắn đỡ 2210 với : d = 40 (mm); D = 80 (mm); b = 18; C =33,7 (kN); C = 24(kN)o

b) Kiểm nghiệm khả năng tải động của ổ:

Tải trọng động qui ước:

Khả năng tải động của ổ đ ợc bảo đảm ƣ

c) Khả năng tải tĩnh của ổ:

 Tuổi thọ: do thời gian làm việc của hộp giảm tốc là lớn nên ta chọn tuổi thọ

ổ phù hợp.Chọn thời gian làm việc của ổ là 2 năm

 Thời gian làm việc của ổ 2 năm thay 1 lần:

Lh = 2.250.2.8 = 8000 (giờ)

Vì lực dọc trục Fa (Fz22 ,Fz24 ) tự động triệt tiêu nhau nên ta chọn ổ bi đỡ một dãy ;tra bảng P2.7/ tr.255[1] ta chọn được ổ lăn có ký hiệu 213, là cỡ nhẹ, vừa; có cácthông số: d= 65(mm); D= 120(mm); B= 23(mm); r= 2,5(mm); C= 44,9(kN); Co=34,7(kN)

a) Phản lực tại các ổ:

Tải trọng hướng tâm tác dụng lên ổ A3 :

d

Vì F > F nên ta tính toán chọn ổ cho trục thông qua A3.RA3 RC3

b) Kiểm nghiệm khả năng tải động của ổ:

Tải trọng động qui ước:

Khả năng tải động của ổ đ ợc bảo đảm ƣ

c) Khả năng tải tĩnh của ổ:

PHẦN VI: THIẾT KẾ KẾT CẤU VỎ HỘP GIẢM TỐC

-Vỏ hộp giảm tốc có nhiệm vụ bảo đảm vị trí tương đối giũa các chi tiết và các bộ phận máy, tiếp nhận tải trọng do các chi tiết lắp trên vỏ truyền đến, đựng dầu bôi trơn và bảo vệ các chi tiết tránh bụi

-Mặt đáy hộp giảm tốc nghiêng về phía lỗ tháo dầu với độ dốc khoảng 2 o

Kết cấu hộp giảm tốc đúc, với các kích thước cơ bản như sau:1/ Chiều dày : + thân hộp = 0,03a + 3 = 0,03.200 + 3 = 9 (mm) > 6 (mm)

5/ Kích thướt gối trục: chọn D=100

Đường kính ngoài và tâm lỗ vít: D D (tra bảng (18.2 ) [2])3 , 2

Bề rộng mặt ghép bu lông cạnh ổ(k ): k = E + R + ( 3 5) mm = 49,42 2 2 2  51,4mm

Chọn k = 502

Tâm bu lông cạnh ổ: E và C ( k là khoảng cách từ tâm bulông đến mép lổ ) 2

E2 = 1,6 d =25,6 ( không kể chiều dày thành hộp ).2

Giữa các bánh răng với thành trong hộp:   ( 1 1,2 ) = 10 mm Giữa đỉnh răng với đáy hộp: ( 3 5 ) t    = 40 mm

Giữa mặt bên các bánh răng với nhau: = 10 ( mm)1 

8/ Số lượng bulông nền z:

Z = (L + B ) /( 200 300 ) = ( 4 6 ) = 4 

PHẦN CÁC CHI TIẾT PHỤ 1.Vòng chắn dầu

Không cho dầu mỡ tiếp xúc

2 Chốt định vị:

Chốt dịnh vị hình côn d = 8mm chiều dài l = 58 mm

3.Nắp quan sát:

Nắp quan sát tra bảng 18.5 trang 98 [2] ta lấy:

K

Sốlươngvít

4 Nút thông hơi

Các thông số trong bảng 18.6 trang 93 [2]:

5.Nút tháo dầu:

Chọn M30x2.Các thông số trong bảng 18.7 trang 93

6.Que thăm dầu và dầu bôi trơn:

Dùng kiểm tra dầu trong hộp giảm tốc.Vị trí lắp đặt nghiêng 55 so với mặt bên, 0

kích thước theo tiêu chuẩn

Để đảm bảo tốt công việc bôi trơn cho bộ truyền của hộp giảm tốc với vận tốc vòng từ 1 dến 2,5 m/s ta dùng dầu nhớt ở nhiệt độ 50˚C có độ nhớt là 186

Theo bảng 18.13 ta chọn loại dầu công nghiệp 45 có độ nhớt 38-52 Khối lượng riêng (g/cm ) ở 20˚C là 0,886÷0,9263

+ Nắp ổ:

Nắp ổ thường được chế tạo bằng gang xám GX15-32, có hai loại là nắp kín và nắp thủng cho trục xuyên qua.

Các kích thước của nắp hộp tra theo kích thước của gối trục

D3 – Đường kính ngoài của nắp; h – chiều dày nắp

10.Vú tra mỡ cho ổ lăn:

Để bổ sung mỡ bôi trơn cho ổ trong quá trình làm việc ta dùng vú tra mỡ có kết cấu và kích thước như sau:

DUNG SAI LẮP GHÉP

Dựa vào kết cấu làm việc, chết độ tải của các chi tiết trong hộp giảm tốc mà ta chọn các kiểu lắp ghép sau:

1 Dung sai và lắp ghép bánh răng:

Chịu tải vừa , thay đổi va đập nhẹ vì thế ta chọn kiểu lắp trung gian H7/k6

2 Dung sai lắp ghép ổ

lăn:

Khi lắp ổ lăn ta cần lưu ý:

- Lắp vòng trong trên trục theo hệ thống lỗ, lắp vòng ngoài vào vỏ theo hệ thống trục

- Để các vòng ổ không trơn trựơt theo bề mặt trục hoặc lỗ hộp khi làm việc, chọnkiểu lắp trung gian có độ dôi cho các vòng quay

- Đối với các vòng không quay ta sử dụng kiểu lắp có độ hở

Vì vậy khi lắp ổ lăn lên trục ta chọn mối ghép k6, còn khi lắp ổ lăn vào vỏ ta chọnH7

3 Dung sai khi lắp vòng chắn dầu:

Chọn kiểu lắp trung gian H7/j 6 để thuận tiện cho quá trình tháo lắp.s

4 Dung sai khi lắp vòng lò xo ( bạc chắn ) trên trục tuỳ động:

Vì bạc chỉ có tác dụng chặn các chi tiết trên trục nên ta chọn chế độ lắp có độ hở H8/h7

5 Dung sai lắp ghép then lên trục:

Theo chiều rộng ta chọn kiểu lắp trên trục là P9 và kiểu lắp trên bạc là D10

Bảng dung sai lắp ghép bánh răng:

Mối lắp

Sai lệch giới hạn trên

(μm)

Sai lệch giới hạndưới (μm) Nmax (μm) Smax(μm)

Sai lệch giới hạndưới (μm)

-Bảng dung sai lắp ghép then:

Kích

thước tiềt

diện then

bxh

Sai lệch giới hạn chiều rộng rãnh then Chiều sâu rãnh then

Trên trục Trên bạc Sai lệch giới

hạn trên trục t1

Sai lệch giới hạn trên bạc t2

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Trịnh Chất, Lê Văn Uyển – Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí, tập 1, nhà