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

Đồ Án Chi Tiết Máy GVHD Dương Đăng Danh 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 ch[.]

Đồ Án Chi Tiết Máy GVHD: Dương Đăng Danh

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

SVTH: Nguyễn Anh Khoa

1

MSSV: G0901235

LỜI NÓI ĐẦU -*** -

Thiết kế và phát triển những hệ thống truyền động là vấn đề cốt lõi trong cơkhí Mặt khác, một nền công nghiệp phát triển không thể thiếu một nền cơ khíhiện đại Vì vậy, việc thiết kế và cải tiến những hệ thống truyền động là côngviệc 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 là những yêu cầurất 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 Đối vớicác hệ thống truyền động thường gặp thì hộp giảm tốc là một bộ phận không thểthiếu

Đồ án thiết kế máy giúp ta tìm hiểu và thiết kế hộp giảm tốc, qua đó ta có thểcủng cố lại các kiến thức đã học trong các môn học như Nguyên lý máy, Chi tiếtmáy, Vẽ kỹ thuật…, và giúp sinh viên có cái nhìn tổng quan về việc thiết kế cơkhí Hộp giảm tốc là một trong những bộ phận điển hình mà công việc thiết kếgiúp chúng ta làm quen với các chi tiết cơ bản như bánh răng, ổ lăn,… Thêmvào đó, trong quá trình thực hiện các sinh viên có thể bổ sung và hoàn thiện kỹnăng 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 đãgiúp 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, emrất mong nhận được ý kiến từ thầy cô

Kính chúc quý thầy cô sức khỏe và hạnh phúc

ĐỀ TÀI 6: THIẾT KẾ HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG

THÙNG TRỘN PHƯƠNG ÁN 9

Hệ thống dẫn động thùng trộn gồm:

1- Động cơ điện; 3 pha không đồng bộ; 2- Bộ truyền đai thang;3- Hộp giảm tốc bánh răng trụ hai cấp phân đôi; 4- Nối trục đàn hồi;5- Thùng trộn

Số liệu thiết kế: phương án 9

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 ;T2 = 0,2T ;T3 = 0,2T ;t1= 12s ;t2 = 60s ;t3= 28s

PHẦN THUYẾT MINH TÍNH TOÁN

Công suất tính toán :

ct

P t

Trong đó: uh = 8 là tỉ số truyền của hộp giảm tốc 2 cấp phân đôi.

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)

Động cơ điện được chọn phải có công suất Pdc và số vòng quay đồng

bộ thoả mãn điều kiện:

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 Vận tốc quay cosφ % Tmax/Tdn Tk/Tdn

l v

Ta chọn uh = 8 ( tỉ số truyền của hộp giảm tốc bánh răng trụhai cấp phân đôi, u1 = 3,08; u2 = 2,6 (bảng 3.1 trang 43 [1])

1 P2 br1.

(KW)

Hình vẽ minh họa vị trí các trục:

PHẦN II: THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI THANG

Số liệu đầu vào:

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:

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

Với ε = 0,01 : hệ số trượt tương đối

Theo tiêu chuẩn chọn d2 = 560 (mm)

Theo tiêu chuẩn chọn L = 2240 (mm)

i v6, 786 3, 03s 1i 10s 1 L 2,24

Với L là chiều dài đai L = 2,24 (m)

Điều kiện được thỏa

Giá trị a vẫn thỏa mãn trong khoảng cho phép.

10 Góc ôm α 1 trên bánh đai nhỏ:

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

0 F

t

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

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

0 E 2.4 100 4, 444(MPa)

u1

d1

180Trong đó: E là module đàn hồi của đai: chọn E=100 N/m2

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 : ζmax = 7,072 (MPa)

i= 3,03 (s-1)m

PHẦN III: THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG

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

1.Chọn vật liệu:

Vì bộ truyền được bôi trơn tốt nên dạng hỏng chủ yếu là tróc rỗ bề mặt

răng nên ta tính theo ứng suất tiếp xúc

Do không có yêu cầu gì đặc biệt và theo quan điểm thống nhất hóa trong

thiết kế ta chọn vật liệu 2 cấp bánh răng như sau:

- Bánh nhỏ: thép 45 tôi cải thiện, độ rắn HBI = 241÷285 ; ζbI = 850(Mpa);

0Flim1 1,8.250 450(MPa) 0Flim2 1,8.230 414(MPa)

3.Số chu kỳ làm việc cơ sở :

Vì NHE1 > NHO1 nên KHL1 = 1

NHE2 > NHO2 nên KHL2 = 1

5.Ứng suất tiếp xúc cho phép đƣợc xác định sơ bộ:

H 0H lim

K

HL S H

Theo bảng 6.2 trang 94 ta có:

SH =1.1

570 1 518,18(MPa)

*/ Với cấp nhanh sử dụng bánh răng nghiêng:

H1 2 2 1

518,182 481,822 353, 79(MPa)

H II 2

(chu kì)

NFO = 5.106 (đối với tất cả các loại thép)

Vì NFE1 > NFO => KFL1 =1

NFE2 > NFO => KFL2 = 1

Bộ truyền quay một chiều nên KFC = 1

F 2 414.1.1 236,57(MPa)

1, 75Ứng suất quá tải cho phép:

Tỷ số truyền: u1 =3,08Tuổi thọ: L = 6 (năm)

bdba (u 1)0, 25.(3, 08 1) 0,51

22b) Hệ số tập trung tải trọng K :

Dựa vào bd ,tra bảng 6.4 ta các định được hệ số tập trung tải trọng :

K H 1, 031; K F 1, 057

3.Khoảng cách trục:

Tính toán cho bánh răng trụ răng nghiêng ta dùng công thức 6.90:

aw 43(u

43.4, 75484, 79.1, 031132, 97 (mm)

3 2 u 08 30, 25 481,82 2 3, 08baH

z1

2, 5(3, 08 1) 2, 5(3, 08 1)

z1 21, 03

23, 77Chọn z1= 23 răng

Ta có số răng bánh bị dẫn :

z2 z1.u 23.3, 08 70,84Chọn z2 = 71 răng

z123Sai số tương đối tỉ số truyền :

9.Kiểm nghiệm ứng suất tiếp xúc:

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

z z

1

1,88 3, 2 cos(32,94)=1,42

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 x Y K FC

s F

9 Kiểm nghiệm ứng suất tiếp xúc:

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

1 1

1,88 3, 2 cos(0)=1,8

H 391,5(MPa) H 395,86(MPa)

Vậy điều kiện bền tiếp xúc được thoả

10.Kiểm nghiệm ứng suất uốn:

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

cos3 (0

cos

)

Y

Hệ số xét đến ảnh hưởng của trùng khớp ngang :

Vậy độ bền uốn được thoả

7.Các thông số hình học của bộ truyền:

Khoảng cách trục:

aw =200 (mm)Modun:

m = 2Chiều rộng vành răng:

bw = 100 (mm)

Tỉ số truyền:

u1 = 2,6Góc nghiêng răng:

d1 m n z1 2.56 112(mm)

d2 m n z2 2.144 288(mm)

Đường kính vòng lăn:

d w1 d1; d w2 d2Đường kính vòng đỉnh:

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 tránh mất công suất do khuấy dầu

PHẦN IV: THIẾT KẾ TRỤC VÀ THEN HỘP GIẢM TỐC

A.CHỌN VÀ TÍNH CÁC THÔNG SỐ BAN ĐẦU CỦA TRỤC

Vật liệu chế tạo trục là thép C45 tôi cải thiện

Giới hạn bền: ζb = 850 MPa

Trị số ứng suất uốn cho phép tra trong bảng : [ζ ] = 63 MPa

Ứng suất xoắn cho phép:

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

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

Theo công thức sau:

d

T

0, 2.Trục 1:3

Chọn d3 = 70 mm

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

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:

Vẽ các lực không gian:

y

x

z

E1 B1

Xác định moment tương đương:

dD1

202177, 55

30,30,1.70

mm

68 mm dE1 0

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 = dE1 =30 (mm) (đoạn trục lắp

ổ lăn)

dC1 = dD1 = 34(mm) (đoạn trục lắp bánh răng)

184927,22(Nmm) 33941,6(Nmm) 33941,6(Nmm)

Mx

817204,56(Nmm)

414403,06(Nmm) 414403,06(Nmm)

My

mm) 225568,84(NT

225568,84(Nmm)

Xác định moment tương đương:

d

530,1.65

 Fx32 = 8056,03 (N)

 Fy32 = 2932,16 (N) Lực từ khớp nối tác dụng lên trục:

Lực vòng Fx32 tác dụng lên bánh răng theo hướng trục x vì vậy chiều lực từ khớp nối tác dụng lên trục được chọn ngược chiều với Fx32 để có đựơc ứng 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

F

x330, 2 0,3 2.1137906, 242167, 44 3251,16 N210

Ta lấy Fx33 = 3251 (N)

Trong mặt (yoz):

F y 0 F y30 F y31 F y32 2932,16 M / A3

F y32 .166, 5 F y31 333 0 F y31 1466,

A3

C3 D3 Fx30

Fx31 Fy31 Fy30

Mx

244102,32(Nmm)

My

,5(Nmm) 359235 1391573,7(Nmm)

1137906,24 (Nmm) 1137906,24(Nmm)

T

Xác định moment tương đương:

Ta có:

M tdj

M2 M2 0,75T

2xjyj

3 0,1.65

30,1.65Chọn đường kính các đoạn trục theo tiêu chuẩn như sau: (các vị trí lắp then

phải tăng thêm 5% độ lớn đường kính)

mjaj2 2W oj

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

60

17928,58 39134,33

e) Xác định các hệ số Kζdj và Kηdj đối với các tiết diện nguy hiểm: Ta có công thức xác định Kζdj:

Từ bảng 10.11 trang 198 sách Trịnh Chất với ζb = 850 (MPa) ta tra được

[s] = 1,5÷2,5 : hệ số an toàn cho phép

Kết quả tính toán được ghi vào bảng sau:

-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

Đối với then đầu tròn thì lt = l - b

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

Ta có bảng kiệm nghiệm then nhƣ sau:

PHẦN V: TÍNH TOÁN CHỌN Ổ A.TRỤC 1:

Đường kính trục tại ổ: dB1 = dE1 = 30 (mm)

Số vòng quay: n1 = 240 (vòng/phút)

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 (Fz13 ,Fz14 ) 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 206,là cỡ nhẹ có các thôngsố:

Vì FRB1 < FRE1 nên ta tính toán chọn ổ cho trục thông qua ổ E

+ Tải trọng động qui ước:

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

Tải trọng thay đổi nên: (công thức 11.24 sách “cơ sở thiết kế máy”- “ Nguyễn Hữu

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

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

Lh = 2.250.2.8 = 8000 (giờ)Lực dọc trục Fa (Fz22 ,Fz24 ) tự động triệt tiêu nhau tuy nhiên do qua trình chế tạo 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); Co = 24(kN)

b) Kiểm nghiệm khả năng tải động của ổ:

Tải trọng động qui ước:

Khả năng tải động của ổ đƣợc bảo đảm.

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 :

Vì FRA3 > FRC3 nên ta tính toán chọn ổ cho trục thông qua A3.

Tải trọng động qui ước:

Khả năng tải động của ổ đƣợc bảo đảm.

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 2o

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: D3 , D2 (tra bảng (18.2 ) [2])

Bề rộng mặt ghép bu lông cạnh ổ(k2 ): k2 = E2 + R2 + ( 3 5) mm = 49,4 51,4 mm

Chọn k2 = 50

Tâm bu lông cạnh ổ: E2 và C ( k là khoảng cách từ tâm bulông đến mép lổ )

E2 = 1,6 d2 =25,6 ( không kể chiều dày thành hộp )

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

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

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

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:

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 550 so với mặt bên,

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/cm3) ở 20˚C là 0,886÷0,926

Bulông vòng dùng để nâng và vận chuyển hộp giảm tốc khi gia công hay lắp ghép

Theo bảng 18.3b ta có khối lượng gần đúng của hộp giảm tốc là:

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:

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

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, chọn kiểu 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 chọn H7

Chọn kiểu lắp trung gian H7/js6 để thuận tiện cho quá trình tháo lắp

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

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:

Sai lệch giới hạn trên Sai lệch giới hạn

Bảng dung sai lắp ghép ổ lăn:

-Bảng dung sai lắp ghép then:

Chiều sâu rãnh then

+0,2 +0,2

TÀI LIỆU THAM KHẢO

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

[4] Trần Hữu Quế - Vẽ kỹ thuật cơ khí, tập 1, nhà xuất bản Giáo dục - 2003

[5] Trần Hữu Quế - Vẽ kỹ thuật cơ khí, tập 2, nhà xuất bản Giáo dục - 2003

[6] Ninh Đức Tốn – Dung sai và lắp ghép, nhà xuất bản giáo dục -1994.