Đồ án chi tiết máy đề tài thiết kế hệ thống dẫn động xích tải

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP HCM Khoa Cơ Khí Công Nghệ ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY ĐỀ TÀI THIẾT KẾ HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG XÍCH TẢI GVHD Th s Nguyễn Thị Kiều Hạnh SVTH Lưu Văn Bình MSSV 20154088[.]

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP HCM Khoa Cơ Khí Công Nghệ

ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY

TRƯỜNG ĐH NÔNG LÂM

TP.HCM Khoa Cơ Khí - Công

Nghệ ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY

Đề số 5: THIẾT KẾ HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG XÍCH TẢI

Phương án số: 6

Giáo viên hướng dẫn : Th.s Nguyễn Thị Kiều

Hạnh NỘI DUNG

Hệ thống dẫn động xích tải gồm: 1-Động cơ điện 3 pha không đồng bộ; 2-Bộ

truyền đai thang; 3-Hộp giảm tốc bánh răng trụ hai cấp đồng trục; 4-Trục nối

đàn hồi; 5-Xích tải (Quay một chiều, tải va đập nhẹ, 1 ca làm việc 8 giờ)

BẢNG SỐ LIỆU ĐỀ 05

Trang 1

NỘI DUNG THUYẾT MINH

1 Xác định công suất động cơ và phân bố tỉ số truyền cho hệ thống truyền động

2 Tính toán thiết kế các chi tiết máy:

a) Tính toán các bộ truyền hở (đai, xích hoặc bánh răng)

b) Tính các bộ truyền trong hộp giảm tốc (bánh răng, trục vít)

c) Vẽ sơ đồ lực tác dụng lên các bộ truyền và tính giá trị các lực

d) Tính toán thiết kế trục và then

e) Chọn ổ lăn và nối trục

f) Chọn thân máy, bu-lông và các chi tiết phụ khác

g) Chọn dung sai lắp ghép

LỜI MỞ ĐẦU

Đất nước ta đang trên đà phát triển, do đó khoa học kỹ thuật đóng một vaitrò quan trọng công cuộc công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước Việc áp dụng khoa học kỹ thuật chính là làm tăng năng suất lao động, thay thế sức lao động của người lao động một cách có hiệu quả nhất, bảo đảm an toàn cho người lao động trong quá trình làm việc Để tạo nền tảng tốt cho bước phát triển trong tương lai, chúng ta cần đầu tư, nghiên cứu, giáo dục, phát triển khoa học kỹ thuật một cách nghiêm túc ngay từ trong các trường đại học

Đồ án môn học Chi Tiết Máy là môn học giúp sinh viên ngành Chế Tạo Máy có bước đi chập chững, làm quen với công việc thiết kế mà mỗi kỹ sư cơ khí sẽ gắn cuộc đời mình vào đó Học tốt môn học này sinh viên sẽ tưởng tượng ra được công việc tương lai, qua đó có cách nhìn đúng đắn về con đường học tập đồng thời tăng thêm lòng nhiệt huyết, yêu nghề cho mỗi sinh viên Không những thế quá trình thực hiện đồ án sẽ là thử thách thực sự đối với những kỹ năng mà sinh viên đã được học

từ những năm trước như vẽ cơ khí, ký năng sử dụng phần mềm: Autocad, Autocad Mechanical, Autidesk Inventor… cùng với những kiến thức trong những môn học nền tảng:Nguyên lý máy, Chi tiết máy, Dung sai và Kỹ thuật đo…

Trong quá trình thực hiện đồ án, chúng em nhận được sự chỉ dẫn tận tìnhcủa cô Ths Nguyễn Thị Kiều Hạnh, cùng với các thầy cô khác trong Khoa Sự giúp đỡ của các thầy cô là nguồn động lực lớn lao cỗ vũ tinh thần cho chúng

em trên con đường học tập, rèn luyện đầy gian lao vất vả

Do đây là bản thiết kế đầu tiên mà chúng em thực hiện nên chắc chắn

sẽ mắc phải những thiếu xót, sai lầm Em rất mong nhận được sự góp ý

Tp Hồ Chí Minh, thứ hai, ngày 21 tháng 11 năm 2022

GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

Trang 3

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Tp Hồ Chí Minh, ngày … tháng 11 năm 2022

Trang 4

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU

CHƯƠNG I: CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN

1.Chọn động cơ

1.1 Xác định động cơ

1.2 Hiệu suất truyền động:

1.3 Công suất cần thiết trên trục động cơ:

1.4 Chọn tỉ số truyền.

1.5 Phân phối tỉ số truyền

1.6 Công suất trên các trục:

1.7 Mômen xoắn trên các trục

1.8 Bảng thông số kỹ thuật:

CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT MÁY 12

2.Tính toán bộ truyền xích

2.1 Chọn loại đai:

2.2 Đường kính bánh đai nhỏ:

2.3 Vận tốc đai:

2.4 Tỉ số truyền:

2.5 Khoảng cách trục:

2.6 Chiều dài đai:

2.7 Số vòng chạy của đai trong 1s:

2.8 Tính lạ ảng cách trụ i kho c a:

2.8.1 Góc ôm trên bánh đai nhỏ:

2.9 Số dây đai Z:

2.10 Tính các hệ số sử dụng:

2.11 Chiều rộng bánh đai:

2.12 Đường kính ngoài bánh đai nhỏ:

2.13 Đường kính ngoài bánh đai lớn:

2.14 Lực căng dây ban đầu:

2.15 Lực tác dụng lên trục:

Trang 5

2.16 Lực vòng có ích:

2.17 Hệ số ma sát:

2.18 Tính ứng suất lớn nhất cho phép:

2.19 Tuổi thọ đai:

Chương III : TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG

3.1 Cặp bánh răng trụ răng nghiêng cấp chậm

3.1.1 Chọn vật liệu

3.1.2 xát định ứng xuất cho phép

3.1.3 Ứng suất cho phép

3.1.4 Tính toán sơ bộ

3.1.5 ứng suất uốn cho phép:

3.1.6 Ứng suất quá tải cho phép

3.1.7 Xát định sơ bộ khoảng cách trục

3.1.8 Xát định các thông số ăn khớp

3.1.9 Khiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc

3.1.10 Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn

3.1.11 Kiểm nghiệm răng về quá tải

3.2 Cặp bánh răng trụ răng nghiêng cấp nhanh

3.2.1 Chọn vật liệu

3.2.2 xát định ứng xuất cho phép

3.2.3 Ứng suất cho phép

3.2.4 Tính toán sơ bộ

3.2.5 ứng suất uốn cho phép:

3.2.6 Ứng suất quá tải cho phép

3.2.7 Xát định sơ bộ khoảng cách trục

3.2.8 Xát định các thông số ăn khớp

3.2.9 Khiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc

3.2.10 Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn

3.2.11 Kiểm nghiệm răng về quá tải

3.2.12 Thông số kích thước bộ truyền

CHƯƠNG IV: THIẾT KẾ TRỤC

Trang 6

4.1 Lực tác dụng lên bánh răng:

4.2 Các đường kính bánh răng:

4.3 Chọn vật liệu và ứng suất cho phép:

4.4 Xát định sơ bộ đường kính trục thứ k ;

4.5 Trục I

4.6 Trục II

4.7 Trục III

4.5.1.Trục I:

4.5.2.Các lực tác dụng

4.5.3.Tính đường kính các đoạn trục

4.5.4.Vẽ sơ bộ trục

4.6.1.Trục II:

4.6.2.Các lực tác dụng

4.6.3.Tính đường kính các đoạn trục

4.6.4.Vẽ sơ bộ trục

4.7.1 Trục III

4.7.2 Các lực tác dụng

4.7.3 Tính đường kính các đoạn trục

4.7.4 Vẽ sơ bộ kết cấu trục

4.7.5 Kiểm nghiệm then

4.8.Kiểm nghiệm trục theo hệ số an toàn:

CHƯƠNG V: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ LỰA CHỌN Ổ LĂN

5.1 Trục I

5.1.1.Tải trọng động qui ước công thức 11.3 trang 214 [1]

5.1.2.Tuổi thọ thời gian làm việc ( tính bằng triệu vòng quay )

5.1.3.Khả năng tải động:

5.1.4.Tuổi thọ chính xát của ổ là:

5.1.5.Tuổi thọ ổ tính bằng giờ:

5.1.6.Kiểm tra tải tĩnh

5.1.7.Xát định số vòng quay tới hạn của ổ:

5.2 TRỤC II

Trang 7

5.2.1 Tải trọng động qui ước công thức 11.3 trang 214 [1]

5.2.2 Tuổi thọ thời gian làm việc ( tính bằng triệu vòng quay )

5.2.3 Khả năng tải động:

5.2.4 Tuổi thọ chính xát của ổ là:

5.2.5 Tuổi thọ ổ tính bằng giờ:

5.2.6 Kiểm tra tải tĩnh

5.2.7 Xát định số vòng quay tới hạn của ổ:

5.3 Trục III

5.3.1 Đường kính ngõng trục: d = 60 mm

5.3.2 Số vòng quay n = 45 vòng/phút

5.3.3 Hệ số e

5.3.4 Tải trọng động qui ước công thức 11.3 trang 214 [1]

5.3.5 Tuổi thọ thời gian làm việc ( tính bằng triệu vòng quay )

5.3.6 Khả năng tải động:

5.3.7 Tuổi thọ chính xát của ổ là:

5.3.8 Tuổi thọ ổ tính bằng giờ:

5.3.9 Kiểm tra tải tĩnh

5.3.10 Xát định số vòng quay tới hạn của ổ:

CHƯƠNG VI: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ KHỚP NỐI, VỎ HỘP, CÁC CHI TIẾT PHỤ VÀ DUNG SAI LẮP GHÉP

6.1 thiết kế khớp nối

6.2 thiết kế vỏ hộp

6.2.1 yêu cầu

6.2.2 Xác định kích thước của các phần tử cấu tạo nên hộp giảm tốc:

6.3 Các chi tiết phụ

6.3.1 Vòng chắn dầu

6.3.2 Chốt định vị

6.3.3 Nắp quan sát

6.3.4 Nút thông hơi

6.3.5 Nút tháo dầu

6.3.6 Que thăm dầu

6.3.7 Bulông

Trang 8

6.4 Dung sai lắp ghép

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Trang 9

CHƯƠNG I: CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỈ

SỐ TRUYỀN

1.1 Xác định động cơ

≥ ; với =+ Công suất động cơ phải lớn hơn công suất cần thiết : đ

ηol 1 = 0,99: 2 hiệu suất của các ổ lăn

η

= = 6.0,7388 = 5,11

1.3 Công suất cần thiết trên trục động cơ:

Từ đây, cầ ℎn phải

0,867 ch

+ Tỷ số truyền chung của bộ truyền:

Số vòng quay sơ bộ của động cơ:

=45

( 2 ) đ= . ℎ = 45.36 = 1620 ò / ℎú

Từ (1) và (2), theo bảng phụ lục ta chọn động cơ có thông số sau:

Trang 10

1.5 Phân phối tỉ số truyền

Tỉ số truyền bộ truyền đai: uđ = ℎ 32,33

1.6 Công suất trên các trục:

2,0

Trang 11

thông số kỹ thuật trên ta chọn đai dạng B

Trang 12

Từ bảng 4,3 [1] Trang 137, ta có các thông số kĩ thuật của đai loại B là:

Với ε =0,01 hệ số trượt tương đối

Chiều dài của đai là:

2.7 Số vòng chạy của đai trong 1s:

Trang 13

trong khoảng cho phép.

2.8.1 Góc ôm trên bánh đai nhỏ:

= 147,61° > 120°

xαả 1 y = ra 180 hiện − tượ 57 ng trượ α t

=

d 2 −d 1 500−180 thỏa điều kiện không

2.9 Số dây đai Z:

= 180 và v = 13,71 và đai loại B ta có:Tra bảng 4.8 với các thông số d1

+ Hệ số xét đến ảnh hưởng của tải trọng:

Trang 14

Hệ số

α

Trang 15

Số mũ đường cong mỏi đối v

σ

180 mm

500 mm563,2 mm

2240 mm

Trang 16

Tổng thời gian làm việc = 8.230.3.8 = 44160 h , làm việc 3 ca

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

kế, ở đây chọn vật liệu 2 cặp bánh răng như nhau:

Theo bảng 6.1 , trang 92 , [ 1 ] ta chọn:

+ Bánh răng nhỏ ( bánh chủ động ) : thép C45 tôi cải thiện đạt

độ rắn HB241 285 có 3 = 850 MPa , ℎ3= 580 MPa , tachọn độ rắn của bánh nhỏ là HB3 = 245HB + Bánh răng lớn (bánh bị động ) : thép C45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB192

240 có 4 = 750 MPa , ℎ4 = 450 MPa , ta chọn độ rắn của

Trang 17

3.1.3 Ứng suất cho phép

Theo bảng 6.2 trang 94, [ 1 ] với thép C45 được tôi cải thiện ta có ( ℎ = 1,1)

Bánh bị động 4 = 1,8. 4 = 1,8.230 = 414

Trang 18

= 43 – hệ số phụ thuộc vào vật liệ

=

u

184,12

c

Công thức 6.31 trang 103, [1] số bánh răng nhỏ nằm trong khoảng

= 14,9° thỏa mãn điều kiện 8° ≤ ≤ 20°

3.1.9 Khiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc

+ Công thức 6.33 trang 105 [1] ứng suất tiếp xúc trên mặt răng của bộ truyền

góc nghiêng răng trên hình trụ cơ sở

Trang 20

= 0,002 Hệ số kể đến ảnh hưởng của các sai số ăn khớp ( bảng 6.15 , trang 107 , [1]

= 82 Hệ số kể đến ảnh hưởng của các sai lệch bước răng 1 và 2 ( bảng 6.16 , trang

Bề rộng vành răng = .= 67

107 , [1]

== 1,13.1,11.1,01 = 1,26

Trang 21

3.1.10 Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn

Điều kiện bền uốn:

= 0,006 Hệ số kể đến ảnh hưởng của các sai số ăn khớp ( bảng 6.15 trang 107, [1]

= 82 Hệ số kể đến ảnh hưởng của các sai lệch bước răng 1 và 2 ( bảng 6.16 , trang

= 1,02

2.347746,6.1,37.1,23

= = 1,37.1,23.1,02 = 1,72 Trang 22

Hệ số dạng răng theo bảng 6.18 trang 109, [1]

=1−140 °=1− 14,9140= 0,9 hệ số kể đến độ nghiêng của răng

Áp dụng công≤ thức400 6.2 và 6.2a trang 91 và 93 [1]

3.1.11 Kiểm nghiệm răng về quá tải

Áp dụng công thức 6.48 trang 110, [1] ứng suất quá tải

+ Bánh răng lớn ( bánh bị động ) : thép C45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB192 240 có

3.2.2 xát định ứng xuất cho phép

Số chu kì thay đổi ứng suất cho phép

1 = 30 1 2,4 = 30.2452,4 = 1,63.107 ℎ ì Trang 24

3.2.3 Ứng suất cho phép

Theo bảng 6.2 trang 94, [ 1 ] với thép C45 được tôi cải thiện ta có ( ℎ = 1,1)

+ Bánh bị động = 2 + 70 = 2.230 + 70 = 530

3 2

Trang 25

+ Giới hạn mỏi uốn = 1,8.

là HG

T đồn

g trục

2 cấp nên

+ Xát định môdum

= 180 ÷ 6,3

= 2Theo công thức 6.8 trang 99, [1] chọn

Chọn sơ bộ góc nghiêng răng

3.2.9 Khiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc

+ Công thức 6.33 trang 105 [1] ứng suất tiếp xúc trên mặt răng của bộ truyền

Trang 27

Áp dụng công thức 6.40 , trang 106 , [ 1 ] vận tốc vòng của bánh chủ động

Với v = 2,54 ( m / s ) < 4 ( m / s ) thì Zv= 1 , với cấp chính xác động học là 9 , chọncấp chính xác về mặt tiếp xúc là 8 , khi đó cần gia công với độ nhám là R = 1,25

do đó theo công thức 6.1 và 6.la , trang 91 và 93 , [ 1 ]

Như vậy< [ ] = > cặp bánh răng đảm bảo độ bền tiếp xúc

3.2.10 Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn

Điều kiện bền uốn:

= 0,006 Hệ số kể đến ảnh hưởng của các sai số ăn khớp ( bảng 6.15 trang 107, [1]

= 82 Hệ số kể đến ảnh hưởng của các sai lệch bước răng 1 và 2 ( bảng 6.16 , trang

3.2.11 Kiểm nghiệm răng về quá tải

suất quá tải= [ ] √ =

3.2.12 Thông số kích thước bộ truyền

Trang 31

CHƯƠNG IV: THIẾT KẾ TRỤC

9°

Trang 32

+ Theo bảng 10.2, trang 189, [1] ta chọn sơ bộ đường kính và bề rộng ổ lăn theo tiêu

+ Vì trục I nối qua động cơ qua khớp = 32

Trang 35

Moment tương đương tại A:

Moment tương đương tại A:

Theo tiêu chuẩn để phù hợp với kết câu ổ lăn ta chọn

= 96857,23

= 21,3

Theo tiêu chuẩn và phù hợp với kết cấu bánh đai ta chọn dc

chọn theo tiêu chuẩn là =45 mm

Moment tương đương tại C:

Theo tiêu chuẩn và phù hợp với kết cấu bánh đai ta chọn dc =45 mm

Moment tương đương tại B:

Trang 39

Trang 40

Trang 41

Moment tương đương tại C:

Trang 42

Theo tiêu chuẩn và phù hợp với kết cấu bánh đai ta chọn dc =50 mm

Moment tương đương tại B:

Theo tiêu chuẩn để phù hợp với kết câu ổ lăn ta chọn

4.7.5 Kiểm nghiệm then

Kiểm nghiệm điều kiện bền chặt và bền cắt đối với then

Với các tiết diện trục dùng mối ghép then cần kiểm mối ghép về độ bền dập và độ bền cắt theo công2 thức sau:

Trang 43

× ℎ 1,Bảng kiểm nghiệm then: (bảng 9.1/173

Vậy tất cả các mỗi ghép then đều đảm bảo yêu cầu về độ bền dập và độ bền cắt

4.8 Kiểm nghiệm trục theo hệ số an toàn:

- Vật liệu trục: thép C45, tôi cải thiện

- Hệ số xét đến ảnh hưởng tập trung tải trọng: ,

Tra bảng 10.7/197 [2]:

Ψ = 0,1; Ψ = 0,05

Ta chọn hệ số xét đến ảnh hưởng của ứng suất trung bình:

• Tiết diện nguy hiểm nhất:

Trục I: Tiết diện tại D (lắp bánh răng)

Trục II: Tiết diện tại D (lắp bánh răng)

Trục III: Tiết diện tại D (lắp bánh răng)

Trang 44

Theo bảng 10.4/411 [1], ta có bảng số liệu bên dưới:

• Bảng kiểm nghiệm hệ số an toàn:

CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ LỰA CHỌN Ổ LĂN

Hệ số X,Y ( chọn V = 1 ứng với vòng trong quay)

Lực dọc trục tác động vào ổ A,B do lực hướng tâm gây ra

Trang 47

66408 40 90 23 39,20 30,7

Ta có =2355,530700 = 0,06 tra bảng 11.4 trang 216 [1] ta chọn e = 0,37

Hệ số X,Y ( chọn V = 1 ứng với vòng trong quay)

Lực dọc trục tác động vào ổ A,B do lực hướng tâm gây ra

= 8817,06 1

3

(

20)+0,6

3

(

17)+0,3

3(

13)

5.2.2 Tuổi thọ thời gian làm việc ( tính bằng triệu vòng quay )

Trang 50

Trang 51

Hệ số X,Y ( chọn V = 1 ứng với vòng trong quay)

Lực dọc trục tác động vào ổ A,B do lực hướng tâm gây ra

ng nhiệt độ (t

= (0,45.1.1936 + 1,62.2941).1.1,2

=+ 2)

= 6762,74

Trang 53

Điều kiện bền dập của vòng đàn hồi:

Vậy điều kiện bền dập của vòng được thỏa mãn

+ Vỏ hộp giảm tốc có nhiệm vụ đảm bảo vị trí tương đối giữa các chi tiết và các

bộ phận của 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

+ Chọn vật liệu để đúc hộp giảm tốc là gang xám có kí hiệu là GX15-32

+ Chọn bề mặt lắp ghép giữa nắp hộp và thân hộp đi qua các trục để lắp các chitiết thuận tiện và dễ dàng hơn.

+ Bề mặt lắp nắp và thân được cạo sạch hoặc mài, để lắp sít, khi lắp có một lớp sơn mỏng hoặc sơn đặc biệt

Trang 55

+ Mặt đáy hộp giảm tốc nghiêng về phía lỗ dầu với độ dốc khoảng 1 độ và ngay

tại chỗ tháo dầu lõm xuống.

6.2.2 Xác định kích thước của các phần tử cấu tạo nên hộp giảm tốc:

- Chiều dày bích thân hộp, 3

ề ộ ặt đế ộ 1và 1≈ 31 = 3.20 = 60

- B r ng m h p,

Khe hở giữa các chi tiết:

- Giữa bánh răng với thành trong hộp

(L, B: chiều dài và rộng của hộp)

Kích thước gối trục: Đường kính ngoài và tâm lỗ vít chọn theo bảng 18.2 [3]: