Đồ án chi tiết máy Thiết kế hệ dẫn động băng tải (Full bản vẽ + thuyết minh)

Đồ án chi tiết máy Thiết kế hệ dẫn động băng tải có file CADThông số đầu vào : 1. Lực kéo băng tải F = 670N2. Vận tốc băng tải v = 1,33 ms3. Đường kính tang D = 380 mm4. Thời hạn phục vụ Lh =7500 giờ5. Số ca làm việc: Số ca =2 ca6. Góc nghiêng đường nối tâm của bộ truyền ngoài: 180o7. Đặc tính làm việc: va đập vừa

Trang 1

Lời Nói Đầu

Thiết Kế Đồ án Chi Tiết Máy là một môn học cơ bản của ngành cơ khí Môn học

này không những giúp cho sinh viên có một cái nhìn cụ thể hơn thực tế hơn đối với

các kiến thức đã được học, mà nó còn là cơ sở rất quan trọng của các môn chuyên

ngành sẽ được học sau này

Đề tài mà em được giao là thiết kế hệ dẫn động băng tải gồm có bộ hộp giảm tốc

bánh răng trụ răng nghiêng và bộ truyền đai Trong quá trình tính toán và thiết kế

các chi tiết máy cho hộp giảm tốc em đã sử dụng và tra cứu một số những tài liệu

sau:

-Chi tiết máy tập 1 và 2 của GS.TS-Nguyễn Trọng Hiệp

-Tính toán thiết kế hệ thống dẫn động cơ khí tập 1 và 2 của PGS.TS Trịnh Chất và

TS Lê Văn Uyển

Do là lần đầu làm quen với công việc thiết kế chi tiết máy,cùng với sự hiểu biết

còn hạn chế cho nên dù đã rất cố gắng tham khảo các tài liệu và bài giảng của các

môn có liên quan song bài làm của sinh viên chúng em không thể tránh khỏi những

sai sót Kính mong được sự hướng dẫn và chỉ bảo nhiệt tình của các thầy cô trong

bộ môn giúp cho những sinh viên như chúng em ngày càng tiến bộ trong học tập

Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn các thầy trong bộ môn, đặc biệt là thầy

Trịnh Đồng Tính đã trực tiếp hướng dẫn, chỉ bảo tận tình để em có thể hoàn thành

tốt nhiệm vụ được giao Em xin chân thành cảm ơn!

Sinh viên : Nguyễn Văn Đoàn

Trang 2

ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY

ĐỀ SỐ 2: THIẾT KẾ HỆ DẪN ĐỘNG BĂNG TẢI

Thông số đầu vào : 1 Lực kéo băng tải F = 670N

=

Trong đó Pct : Công suất trên một trục công tác

Pyc : Công suất trên trục động cơ

Pct = F v

1000=

670.1,33

1000 = 0,89 kW Hiệu suất của bộ truyền:

η = ηol3 ηkn ηd ηbr (1)

Tra bảng 2.3 

19 I ta có:

Hiệu suất của một cặp ổ lăn : ol= 0,99

Hiệu suất của bộ đai : ηd =0,96

Hiệu suất của bộ truyền bánh răng : ηbr = 0,97

Hiệu suất của khớp nối: kn =1

Thay số vào (1) ta có:

 =  =    i ol3 kn .d br = 0,993.0,96.0,97.1 = 0,9

1.1.2.Xác định số vòng quay của động cơ

Trên trục công tác ta có:

nlv =

D

v

Chọn số vòng quay đồng bộ của động cơ: ndc =750(v/ph)

1.1.3.Chọn động cơ

Từ Pyc = 0,99kW & ndc =750 v/ph

1.2.Phân phối tỉ số truyền

1.2.1Xác định tỉ số truyền chung của hệ thống

Theo tính toán ở trên ta có:

1.2.2 Phân phối tỉ số truyền cho hệ

Trang 6

1.3.Tính các thông số trên các trục

1.3.1.Số vòng quay

Theo tính toán ở trên ta có: ndc = 920(vg/ph)

Tỉ số truyền từ động cơ sang trục I qua đai là: ud = 3,44

nI =ndc

ud =

9203,44 = 267,44 (v/ph )

Công suất trên trục công tác (tính ở trên) là: Pct = 0,99(KW)

Công suất trên trục II là :

PII = Pct

ηol ηkn =

0,890,99 1= 1 kW

Công suất trên trục I là :

Trang 7

PI = PII

ηol ηbr =

10,99 0,97 = 1,04kw Công suất thực của động cơ là:

Pđc∗ = PI

ηd η

ol.

= 1,040,99.0,96 = 1,09 kW

1.3.3.Mômen xoắn trên các trục

TII = 9,55 106.PII

nII = 9,55 10

6 166,86 = 142836 N mm

Mômen xoắn trên trục công tác là:

Tct = 9,55 106.Pct

nct = 9,55 10

6 0,8966,88 = 127086 N mm

Trang 9

Trang 10

PHẦN II: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN NGOÀI

Tính toán thiết kế bộ truyền đai dẹt:

Thông số yêu cầu:

Công suất trên trục chủ động: P1=P dc =1,09( )kW

Mô men xoắn trên trục chủ động: T1 =T dc =11315(N mm )

Số vòng quay trên trục chủ động: n1=n dc =920(vg/ ph)

Tỉ số truyền bộ truyền đai: u =u d =3, 44

Góc nghiêng bộ truyền ngoài:  =180o

2.1.Chọn loại đai và tiết diện đai

Chọn đai vải cao su

2.2.Chọn đường kính hai đai

1 5, 2 6, 4 1 5, 2 6, 4 11315 116,74 143,68

Chọn d1 theo tiêu chuẩn ta được d1 =140( )mm

Kiểm tra về vận tốc đai :

B ta chọn L theo tiêu chuẩn :ChọnL= 2800( )mm

Số vòng chạy của đai trong1 s( ) ax ( )( )

Trang 12

2.4 Xác định tiết diện đai và chiều rộng bánh đai

Diện tích đai :

.

t d F



Tra bảng 4.1[1]

51

B ta dùng loại đai BKHJI65 và BKHJI65-2 không có lớp lót , chiều

dày đai  = 3,5 (mm), min 180

K và K2 là hệ số phụ thuộc vào ứng suất căng ban đầu 0 và loại đai

Ta có : do góc nghiêng của bộ truyền 0

60

  và định kỳ điều chỉnh khoảng cách trục  0 = 1, 6 (Mpa)

F K b

2.5 Lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục

Lực căng ban đầu :

F =  b= =

Lực tác dụng lên trục:

0 1

Trang 16

PHẦN 3: THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN TRONG

Tính toán bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng

Thông số đầu vào:

Trang 17

3.2 Xác định ứng suất cho phép

a Ứng suất tiếp xúc và ứng suất uốn cho phép:

0 lim

0 lim

[ ] [ ]

H

H F

F

Z Z K K S

Y Y K K S

2 70 1,8

H F

HB HB

lim1 1

2 70 2.190 70 450( ) 1,8 1,8.190 342( )

H F

lim 2 1

2 70 2.180 70 430( ) 1,8 1,8.180 324( )

H F

Trang 18

0

0 E

H

F

H m HL

HE F m FL

F

N K

N N K

Ta có: NHE1> NHO1 => lấy NHE1= NHO1 => KHL1= 1

NHE2> NHO2 => lấy NHE2= NHO2 => KHL2= 1

NFE1> NFO1 => lấy NFE1= NFO1 => KFL1= 1

NFE2> NFO2 => lấy NFE2= NFO2 => KFL2= 1

Trang 19

Do vậy ta có:

0 lim1

1 0 lim 2

2 0 lim1

1 0 lim 2

1,1 342

1, 75 324

H F

F F

H a

T1 – Moment xoắn trên trục chủ động: T1 = 37175 (N.mm)

[σH] - Ứng suất tiếp xúc cho phép: [σH] = 400,01 (MPa)

u – Tỷ số truyền: u = 4

,

ba bd

  – Hệ số chiều rộng vành răng:

Trang 20

Tra bảng 6.6 

1 97

B với bộ truyền đối xứng, HB < 350 ta chọn được ba= 0, 4

K K

1

2 cos 2.125.cos14

24, 26 ( 1) 2(4 1)

a Z

Z u Z

1, 01

1, 03

Hv Fv

K K

K K

3.6 Kiểm nghiệm bộ truyền bánh răng

a Kiểm nghiệm về ứng suất tiếp xúc

2 os 2 os9,64

1, 74 sin(2 ) sin(2.20,30 )

b H

[ ]

Z Z

Y Y

=



 =

Thay vào ta có:

K K K

1 1

2 2

2,5 50 2,5.2 45( ) 2,5 200 2,5.2 195( )

f f

Trang 29

PHẦN 4: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRỤC 4.1 Tính toán khớp nối

Thông số đầu vào:

4.1.1 Chọn khớp nối:

Ta sử dụng khớp nối vòng đàn hồi để nối trục:

Ta chọn khớp theo điều kiện:

cf

t kn cf

T d



Tt – Mô men xoắn tính toán: Tt = k.T với:

k – Hệ số chế độ làm việc, phụ thuộc vào loại máy Tra bảng

 

16.1

2 58

2 68

B với điều kiện: 171403( )

Trang 30

Ta được các thông số khớp nối như sau:

0

250( ) 32( ) 6

105( )

cf kn cf kn

2 69

4.1.2 Kiểm nghiệm khớp nối

a Kiểm nghiệm sức bền dập của vòng đàn hồi:

 d - Ứng suất dập cho phép của vòng cao su Ta lấy  d = (2 4)  MPa;

Do vậy, ứng suất dập sinh ra trên vùng đàn hồi:

t o

4.1.4 Các thông số cơ bản của nối trục vòng đàn hồi:

Mô men xoắn lớn nhất có thể truyền được cf

Chiều dài đoạn công xôn của chốt l1 34 (mm) Đường kính của chốt đàn hồi d0 14 (mm)

4.2 Thiết kế trục

4.2.1 Chọn vật liệu

b Xác định giá trị các lực tác dụng lên trục, bánh răng:

Lực tác dụng lên trục từ bộ truyền đai: Fd = 355,40 (N)

Trang 33

- Lực hướng tâm: 1 2 1 w

( )os

0, 2.

I sb

T d



= , trong đó:

TI – Mô men xoắn danh nghĩa trên trục I: TI =37137(N.mm)

[τ] - Ứng suất xoắn cho phép [τ] = 15 ÷ 30 (MPa) với trục vào hộp giảm tốc

ta chọn [τ] = 15 (MPa)

3 1

0, 2.

II sb

T d



=

TII – Mô men xoắn danh nghĩa trên trục II: TII =142836N.mm)

[τ] - Ứng suất xoắn cho phép [τ] = 15 ÷ 30 (MPa) với trục vào hộp giảm tốc

ta chọn [τ] = 25 (MPa)

3 2

4.2.4 Xác định sơ bộ khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực

a Xác định chiều rộng ổ lăn trên trục

Tra bảng 10.2 

1 189

chiều dài phần chìa trục I

(1, 4 2,5)

mc

-Khoảng cách từ mặt mút của chi tiết quay đến thành trong của hộp, hoặc khoảng cách giữa các chi tiết quay: k1=10 mm;

-Khoảng cách từ mặt mút ổ đến thành trong của hộp:k2=10 mm;

-Khoảng cách từ mặt mút của chi tiết quay đến nắp ổ k3=5mm;

-Chiều cao nắp ổ và đầu bulông: hn=20mm

+Với d1sb = 30mm Ta chọn đường kính các đoạn trục:

-Tại tiết diện lắp bánh răng: d12 =30 mm

-Tại tiết diện lắp ổ lăn: d11 = d13=25mm

-Tại tiết diện lắp khớp nối : d10 =20mm

Sơ đồ trục I

4.5.2.Tính chi tiết trục II

Trang 40

Chiều sâu rãnh then

Bán kính góc lượn của rãnh

b h t1 t2 Nhỏ nhất Lớn nhất

Trang 43

+Kiểm nghiệm độ bền của then:

a Tại tiết diện 2-2 (tiết diện lắp bánh răng)

-Kiểm tra độ bền dập trên mặt tiếp xúc giữa trục và then Chọn lt=(0,8…0,9)lm12= (0,8…0,9)50 = 45 mm chọn lt=45

Với then làm bằng thép, tải va đập nhẹ ta chọn được

τc = 2T

dltb = 2.142836

=> thỏa mãn

b Tại tiết diện 2-0 (tiết diện lắp bộ truyền ngoài)

-Kiểm tra độ bền dập trên mặt tiếp xúc giữa trục và then Chọn

lt=(0,8…0,9)lm10=(0,8…0,9)60 = 50 mm

Với then làm bằng thép, tải va đập nhẹ ta chọn được

  d = 100MPa

=> thỏa mãn

4.6.Kiểm nghiệm trục ( trục II) theo độ bền mỏi

Với thép 45 có: b = 600MPa, −1= 0 , 436 b= 0 , 436 600 = 261 , 6MPa

MPa

728 , 151 6 , 261 58 , 0

j

d

t d bt d W

2

32

j j

j j aj

d

t d t b d

M W

M

2

32 3 1 1 2

Trang 45

oj

j j aj

mj

W

T

2 2

j

d

t d bt d W

2

16

j oj

j j aj

mj

d

t d bt d

T W

T

2

16

2

2

1 1

Xác định hệ số an toàn tại các tiết diện nguy hiểm của trục

Dựa vào biểu đồ mômen uốn và mômen xoắn trên trục II ta thấy các tiết diện nguy hiểm là tiết diện lắp bánh răng 2-2 và tiết diện lắp ổ lăn 2-0.Kết cấu trục vừa thiết

kế đảm bảo độ bền mỏi nếu hế số an toàn tại các tiết diện nguy hiểm đó thỏa mãn điều kiện sau:

 s s s

Trang 46

s , s - hệ số an toàn chỉ xét riêng cho trường hợp ứng suất pháp hoặc ứng suất tiếp, được tính theo công thức sau:

Trong đó :-1, -1: giới hạn mỏi uốn và xoắn ứng với chu kì đối xứng a, avà m,

m là biên độ và trị số trung bình của ứng suất pháp và ứng suất tiếp tại tiết diên xét

 =

Ứng suất xoắn biên

2.

o a

x

M W

với b = 600(MPa)

Hệ số an toàn tổng s = s s/ s2 + s2  s

PHẦN 5 TÍNH CHỌN VÀ KIỂM NGHIỆM Ổ LĂN 5.1 Chọn ổ lăn cho trục I

Để có kết cấu đơn giản nhất, giá thành thấp nhất chọn ổ bi đỡ chặn Chọn kết cấu ổ lăn theo khả năng tải động.Đường kính trục tại chỗ lắp ổ lăn : d= 25 mm

Tra phụ lục 2.12/264 với ổ cỡ trung hẹp ta chọn ổ bi đỡ có kí hiệu 46305, có các thông số sau :

d = 25 mm ; D= 62 mm ; b= 17 mm ; r= 2 mm ;

C= 21,1 kN ; C0 =14,9 kN

5.2.Chọn ổ lăn cho trục II

5.2.1.Chọn loại ổ lăn

Trang 48

a Phản lực hướng tâm lên các ổ là :

+ phản lực hướng tâm tác dụng lên ổ lăn bên trái bánh răng

Fr0 = √Fx102 +Fy102 = √10882+ 537,752 = 1154,21 N + phản lực hướng tâm tác dụng lên ổ lăn bên phải bánh răng

Fr1 = √Fx112 + Fy112 = √146,722+ 20,682 = 148,17N Lực dọc trục: Fa =268,88

Xét tỷ số :Fa / Fr1 = 268,88/148,17 = 1,81 > 0,3

 Để đảm bảo tính đồng bộ của ổ lăn ta chọn ổ bi đỡ chặn Vì hệ thống các ổ lăn trong hộp giảm tốc nên ta chọn cấp chính xác bình thường và độ đảo hướng tâm 20 micrô mét

5.2.7 Kiểm nghiệm ổ lăn theo khả năng tải động

Ta có: Cd = Q mL

Với :

m: bậc của đường cong mỏi, m=3 do tiếp xuc điểm ;

L: Tuổi thọ của ổ bi đỡ Với Lh= 7500 giờ

Tuổi thọ của ổ lăn:

L = Lh.n1.60.10-6 = 7500 267,44 60 10-6 = 120,35 (triệu vòng)

Q = 1213,69 N

Cd = 1213,69.√120,353 =5992,24 N < C = 33,4 kN

Thoả mãn điều kiện tải động

5.2.8.Kiểm nghiệm theo khả năng tải tĩnh

Dùng phương pháp đúc để chế tạo nắp ổ, vật liệu là GX15-32

Các kích thước của các phần tử cấu tạo nên hộp giảm tốc đúc

Chiều dày: Thân hộp, δ

Nắp hộp, δ1

δ = 0,03a + 3 = 0,03.125 + 3 = 6,75(mm) Chọn δ = 8 (mm)

δ1 = 0,9.7 = 0,9.8 = 7,2 (mm) chọn 1 = 7Gân tăng cứng: Chiều dày, e

Chiều cao, h

Độ dốc

e = (0,8÷1)δ = 5,6÷ 7 mm Chọn e = 8 (mm)

h < 58 mm = 5. =5.7=35 khoảng 20

d2 = (0,7÷0,8)d1 = 11,2÷12,8 mm chọn d2 = 12(mm)

d3 = (0,8÷0,9)d2 = 9,6÷10,8 mm chọn d3 = 10 (mm)

Trang 53

Vít ghép nắp của thăm, d5 d2 = (0,6÷0,7)d2 = 7,2÷8,4 chọn d4 = 8 (mm)

d2 = (0,5÷0,6)d2 = 6÷7,2 chọn d2 = 6 (mm) Mặt bích ghép nắp và thân:

Chiều dày bích thân hộp, S3

Chiều dày bích nắp hộp, S4

Chiều rộng bích nắp và thân, K3

S3 = (1,4÷1,8)d3 = 14÷18 mm chọn S3 = 16,5(mm)

S4 = (0,9÷1)S3 = 15,3÷17 mm chọn S4 = 16,5 (mm)

K3 = K2 - (3÷5) = 38- (3÷5)= 34÷36 mm chọn K3 = 35 (mm)

K2 = E2+R2+(3÷5)=19+16+3=38 (mm)

E2 = 1,6d2 = 1,6.12=19,2(mm) chọn E2 = 19 (mm)

R2 = 1,3d2 =1,3.12=15,6 (mm) chọn R2 = 16 (mm)

Trang 54

Bề rộng mặt đế hộp, K1 và q (mm)

K1 = 3d1 = 3.16=48 (mm),

q ≥ K1 + 2δ =48+2.7= 62 (mm) Khe hở giữa các chi tiết:

Giữa bánh răng với thành trong

B ta chọn được kích thước cửa thăm như hình vẽ sau

1

C

(mm)

K (mm)

R (mm)

Vít (mm)

Số lượng

2 93

B ta có kích thước nút thông hơi

Trang 57

A B C D E G H I K L M N O P Q R S M27×2 15 30 15 45 36 32 6 4 10 8 22 6 32 18 36 32

6.2.6.Kiểm tra mức dầu

Để kiểm tra mức dầu trong hộp ta dùng que thăm dầu có kết cấu kích thước như hình vẽ

6.2.7.Chốt định vị

Mặt ghép giữa nắp và thân nằm trong mặt phẳng chữa đường tâm các trục.Lỗ trụ lắp ở thân hộp & trên nắp được gia công đồng thời, để đảm bảo vị trí tương đối giữa nắp và thân trước và sau khi gia công cũng như khi lắp ghép, ta dùng 2 chốt định vị, nhờ các

Trang 59

chốt định vị khi xiết bulong không làm biến dạng ở vòng ngoài của ổ

Thông số kĩ thuật của chốt định vị là

B ta có Q = 40(Kg), ta chọn bulông vòng M8

6.3 BÔI TRƠN VÀ ĐIỀU CHỈNH ĂN KHỚP

6.3.1.Bôi trơn trong hộp giảm tốc

Do bộ truyền bánh răng trong hộp giảm tốc đều có v 12(m s/ )nên ta chọn

phương pháp bôi trơn ngâm dầu Với vận tốc vòng của bánh răng nghiêng v = 2,05 m/s < 12 m/s tra bảng 18.11 

2 100

B ta được độ nhớt của dầu 186/16 ứng với

100oC

Tra bảng 18.11 

2 100

B ta chọn được loại dầu là: AK-15 có độ nhớt là 20 Centistic

6.3.2.Bôi trơn ngoài hộp

Trang 61

Với bộ truyền ngoài hộp khi làm việc sẽ dính bụi bặm do hộp không được che kín nên ta dùng phương pháp bôi trơn định kì bằng mỡ

Bảng thống kê dành cho bôi trơn

Tên dầu hoặc

mỡ

Thiết bị cần bôi trơn

Lượng dầu hoặc

mỡ

Thời giant hay dầu hoặc mỡ Dầu ôtô máy

6.3.4 Bảng thống kê các kiểu lắp và dung sai:

Tại các tiết diện lắp bánh răng không yêu cầu tháo lắp thường xuyên ta chọn kiểu lắp H7/k6, tiết diện lắp trục với ổ lăn, khớp nối, đĩa xích được chọn trong bảng sau :

Trang 62

D k

Bạc chặn trục I

8 20 6

D k

Trang 65

MỤC LỤC

PHẦN 1: CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN

1.1.Chọn động cơ điện………

1.1.1.Xác định công suất yêu cầu của trục động cơ………

1.1.2.Xác định số vòng quay của động cơ………

1.1.3.Chọn động cơ………

1.2.Phân phối tỉ số truyền………

1.2.1Xác định tỉ số truyền chung của hệ thống………

1.2.2 Phân phối tỉ số truyền cho hệ………

1.3.Tính các thông số trên các trục………

1.3.1.Số vòng quay………

1.3.2.Công suất………

1.3.3.Mômen xoắn trên các trục………

1.3.4Bảng thông số động học………

PHẦN 2 : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI 2.1.chọn vật liệu bánh răng………

2.2.xác định ứng suất cho phép………

Trang 66

2.3.Xác định sơ bộ khoảng cách trục………

2.4.xác định thông số ăn khớp……….……….………

2.5.xác định các hệ số và thông số hình học……… …………

2.6.kiểm nghiệm bộ truyền bánh răng……… ………

2.7.một vài thông số hình học của bánh răng………

2.8.Tổngkết các thông số của bộ truyền bánh răng………

PHẦN 3 : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN TRONG 3.1.Chọn vật liệu bánh răng……….………

3.2.Xác định ứng suất cho phép………

3.3.Xác định chiều dài côn ngoài theo công thức sau………

3.4.Xác định các thông số ăn khớp………

3.4.1 Xác định mô đun pháp………

3.4.2 Xác định số răng ……….…….….………

3.4.3 Xác định góc nghiêng của răng………

3.5.Xác định các hệ số và một số thông số động học……… …………

3.6.Kiểm nghiệm bộ truyền bánh răng ………

3.6.1 Kiểm nghiệm về ứng suất tiếp xúc ………

3.6.1 Chiều rộng vành răng……… …