THUYẾT MINH TÍNH TOÁN THIẾT KẾ ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY THIẾT KẾ HỆ THỐNG THÙNG TRỘN Đề số 06 -- Phương án 7

Đồ án môn học Chi Tiết Máy là một môn học giúp sinh viên ngành Chế Tạo Máy có bước đi chập chững, làm quen với công việc thiết kế mà mỗi người kĩ sư cơ khí sẽ gắn cuộc đời mình vào đó..

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM

KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY

BỘ MÔN CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY

GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN: Hồ Ngọc Bốn

GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN:

NHẬN XÉT, ĐÁNH GIÁ CỦA GIÁO VIÊN

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

LỜI NÓI ĐẦU

Đất nước ta đang trên đà phát triển, do đó khoa học kĩ thuật đóng một vai trò quan trọng trong công cuộc công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước Việc áp dụng khoa học kĩ 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 kĩ thuật một cách nghiêm túc ngay

từ trong các trường đại học

Đồ án môn học Chi Tiết Máy là một môn học giúp sinh viên ngành Chế Tạo Máy

có bước đi chập chững, làm quen với công việc thiết kế mà mỗi người kĩ sư cơ khí

sẽ gắn cuộc đời mình vào đó Học tốt môn học này sẽ giúp cho sinh viên mường tượng ra được công việc tương lai, qua đó có cách nhìn đúng đắn hơn 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 kĩ năng

mà sinh viên đã được học từ những năm trước như vẽ cơ khí, kĩ năng sử dụng phần mềm: Autocad, Autocad Mechanical, Autodesk Inventor… cùng với những kiến thức trong những môn học nền tảng: Nguyên lí máy, Chi tiết máy, Dung sai và Kĩ thuật đo…

Trong quá trình thực hiện đồ án, chúng em nhận được sự chỉ dẫn rất tận tình của thầy Thạc sĩ Hồ Ngọc Bốn cùng các quý 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 kĩ thuật 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 chân thành từ phía các thầy cô Em xin chân thành cảm ơn

Sinh viên thực hiện

Vũ Hải Vinh

MỤC LỤCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCC TÀI LIỆU THAM KHẢOOOOOOOO

Trường ĐHSPKT TP.HCM

Khoa : Cơ khí Chế tạo máy

Bộ môn: Cơ sở Thiết kế máy

ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY, MMH: MDPR310423 THIẾT KẾ HỆ THỐNG THÙNG TRỘN

Điều kiện làm việc:

- Tải trọng không đổi, quay một chiều

- Thời gian làm việc 5 năm (300 ngày/năm, 2 ca/ngày, 6 giờ/ca)

Sai số tỉ số truyền hệ thống l∆u/ul≤ 5%

Số liệu cho trước:

ST

3 Trọng lượng vật liệu trộn G v (N)

6 01 bản thuyết minh tính toán (tóm tắt)

7 01 bản vẽ chi tiết (khổ A3, vẽ chì)

8 01 bản vẽ lắp HGT (khổ A0, bản in)

9 Nộp file mềm (thuyết minh, bản vẽ) trên trang Dạy học số

II.GSGDFG

III NỘI DUNG THUYẾT MINH

1 Tính toán công suất và tốc độ của trục công tác

2 Chọn động cơ và phân phối tỉ số truyền

3 Tính toán các bộ truyền:

 Tính toán bộ truyền ngoài HGT

 Tính toán bộ truyền trong HGT

4 Tính toán thiết kế trục - then

5 Tính chọn ổ lăn

6 Tính toán vỏ hộp, xác định kết cấu các chi tiết máy, chọn khớp nối và các chi tiết phụ

7 Lập bảng dung sai lắp ghép

IV TIẾN ĐỘ THỰC HIỆN

02 - Nhận đề đồ án môn học- Phổ biến nội dung, yêu cầu ĐAMH

03 - Tính toán công suất, tốc độ trục công tác

hai bộ truyền sau:

 Bộ truyền đai

 Bộ truyền xích

07-09 - Tính toán thiết kế trục và vẽ kết cấu trục - then- Chọn ổ

Phần I: TÍNH TOÁN CÔNG SUẤT VÀ TỐC ĐỘ CỦA TRỤC CÔNG TÁC

1.3 Công suất cần cung cấp cho thùng

𝑃1(𝑘𝑊) : Công suất nâng vật liệu lên độ cao thích hợp

2.2 Phân phối tỉ số truyền

Tính tỉ số truyền chung của hệ thống 𝑢𝑡

6 P2

n2 =9,55 10

6 5,74 67,86 =807795,46(N mm)

T lv=9,55 106.P vl

n vl = 9,55.10

6 5,68 67,57 =802782,30(N mm)

2.3 Bảng thông số

(trục làm việc) Công suất

3.1 Thông số đầu vào

- Công suất trên trục dẫn p1= p ct= ¿ 6,24

- Tốc độ quay trên trục dẫn n1=n đc =950v / ph

- TST cho bộ truyền đai u=u đ=2,8

- h: Chiều cao đai: 10,5 (mm)

3.2 Trình tự thực hiện

- Chọn loại đai và tiết diện đai

Có 3 loại đai gồm: Đai thang thường, đai thang hẹp và đai thang rộng

=> Dựa vào công suất p1=6,24và tốc độ n1=950v/ ph tra bảng ta chọn đai thường loại B

Chọn loại tiết diện đai thường

3.3 Chọn đường kính 2 bánh đai

- Xác định đường kính bánh đai dẫn d1 ta chọn d1≈1,2 d min

=> Chọn d1=160 mm theo tiêu chuẩn

- Kiểm tra lại vận tốc bánh đai dẫn

Chọn a theo bảng 4.14 và trị số a phải thỏa công thức (4.14)

Với u=2,8 ta có a=1,08 d2=1,08.450=486(mm)

-Kiểm tra a có thỏa điều kiện hay không

Khoảng cách trục sơ bộ: amin <= a <= amax

amin =0,55(33+d2)+h = 0,55.(450+160)+10,5=346(mm)

amax =2(d1+d2) = 2(160+450) =1220(mm)

Vậy a=486 (mm) thỏa điều kiện

-Tính sơ bộ chiều dài đai

¿2.486+ π.(160+450)

2 +( 450−160 ) 2

4.486 =1973,45(mm)

Chọn L:chiều dài đai tiêu chuẩn chọn L=2000(mm)

-Kiểm nghiệm đai về tuổi thọ: số vòng chạy của đai trong 1 giây

Thay vào công thưc vậy a=456,04(mm)

Thông số Kí hiệu Kết quả tính toán Đơn vị

PHẦN 4 : TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN TRONG

4.1 Thông số đầu vào

+ Trục dẫn của bộ bánh răng lắp trên trục vào của HGT Thông số đầu vào lấy trên trục vào của HGT Xem ví dụ ở bảng trên

+ Công suất trên trục bánh răng dẫn :P1=5,92(Kw)

+ Tốc độ quay trục bánh rang dẫn :n1=339,29 vòng/ phút

+ Tỉ số truyền u=5

+Momen xoắn trục bánh rang dẫn: T1= ¿166630,32(N.mm)

+ Thời gian làm việc:5 năm

Vật liệu Nhiệt luyện Gh bền σ b Gh chảy σ ch Độ cứng

HB

4.2 Xác định ứng suất tiếp xúc và ứng suất uốn cho phép

Ứng suất tiếp cho phép

-Theo (6.5) N HO =30 HB2,4 (số chu kì cơ sở khi tính độ bền tiếp xúc)

-Theo (6.6) N HE =N FE =60 c n.t ε (số chu kì chịu tải của bánh rang đang xét)c:số lần ăn khớp của bánh rang trong một lần quay(=1)

n:số lần quay của bánh rang vòng /phút(=950)

t :tổng số giờ làm việc(18000 giờ)

N HO1 =30 HB2.4 =30.245 2.4 =1,6 10 7

N HO2 =30 HB2.4 =30.230 2.4 =1,39.10 7

N HE2 =6.05 107>N HO2 nên K HL2=1

N HE1 >N HO1 nên K HL1=1

- Ứng suất cho phép khi quá tải

Ứng suất quá tải: phụ thuộc vào phương pháp nhiệt luyện

Đối với bánh răng thường hóa (HB ≤ 350)

Với [σ H]max có công thức 6.13

Theo công thức (6.1),(6.1a) với cấp chính xác 9 ta được R a =2,5…….1,25 μm do đó

Z v2= Z2

cos 3β=

130 cos 312,84 °=140

Vậy thỏa mãn điều kiện về uốn

4.8 Kiểm nghiệm kết quá tải

T =1T max:momen xoắn quá tải,T :momen xoắn danh nghĩa

σ H=470,63

σ Hmax =σ H .√K qt=478,31( MPa)<[σ H]max

σ F 1max =σ F1 K qt=99,92 (MPa) <[σ F 1]max

σ F2max =σ F 2 K qt=94,66 (MPa) <[σ F2]max

Vậy thỏa mãn điều kiện về quá tải

4.9 Đường kính vòng chia và đường kính vòng lăn

Các thông số của bánh răng

Chọn kích thước khớp nối:

T,N.m d D d m L l d1 D0 Z n max B B1 l1 D3 l2

2000 63 260 120 175 14

0 110 200 8 2300 8 70 48 48 48Các kích thước cơ bản của vòng đàn hồi:

Vậy thoả mãn điều kiện bền dập của vòng đàn hồi

Kiểm nghiệm điều kiện bền của chốt:

Vậy thỏa mãn điều kiện bền uốn của chốt

Vậy các thông số của khớp nối như trên được chấp nhận

5.1.2 Phân tích lực trên khớp nối

Trục I: Với moment xoắn T = 166630,32 (N.mm)

[τ]=20 MPa : Ứng suất xoắn cho phép của vật liệu C45

Trục II: Với moment xoắn T =807795,46 (N.mm)

[τ]=20(MPa) : Ứng suất xoắn cho phép của vật liệu C45

d2≥√3 807795,46

0,2.20 =58,67(mm)

Chọn d2=60 (mm)

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

Với d1=35 (mm) tra bảng ta xác định được chiều rộng ổ lăn b o 1 =21(mm)(Bảng 10.2)Với d2=60 (mm) tra bảng ta xác định được chiều rộng ổ lăn b o2 =31(mm)(Bảng 10.2)

l m= (1,2÷ 1,5)d

Tra bảng ta được các kích thước liên quan đến chiều dài trục (Bảng 10.3)

Khoảng cách từ mặt nút của chi tiết

quay đến thành trong của hộp

Trục I

+ Chiều dài mayơ bánh đai

l m12= (1,2÷ 1,5)d=(42÷ 52,5)(mm) => Chọn l m12 =49(mm) + Chiều dài mayơ bánh răng trụ

l m13= (1,2÷1,5)d=(42 ÷52,5)(mm) => Chọn l m13 =49(mm) + Khoảng côngxôn trên trục I tính từ đai đến gối đỡ

+ Chiều dài mayơ nữa khớp nối (nối trục vòng đàn hồi)

Ngược chiều giả sử

5.2.5.3 Biểu đồ nội lực và moment

Lực sinh ra tại bánh đai: F kn =2485,54 (N )

Moment sinh ra bởi F a 2

S

Tính kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi

Chọn và kiểm nghiệm then cho trục I:

Theo bảng 9.1a [1, trang 173] ta sử dùng then bằng:

- Then cho đai có dA = 36(mm) có thông số:

ky: hệ số tăng bền bề mặt trục, theo bảng 10.9 [1, trang 197]:K y=1,6

ε σ và ε τ : hệ số kích thước kể đến ảnh hưởng của kích thước tiết diện trục đến giới hạn mỏi

k σ và k τ : hệ số tập trung ứng suất thực tế khi uốn và xoắn

Vậy thỏa điều kiện bền mỏi

Kiểm nghiệm độ bền dập theo công thức (9.1) [1, trang 173]

[ d] =100 MPa , tra bảng 9.5 [1, trang 178]

Do đó thỏa điều kiện bền dập

Then cho bánh rang với đường kính trục d C=45, T=166630,32

l t= (0,8÷ 0,9).l m12= (39,2÷ 44,1) chọn l t=40

Thỏa điều kiện bền dập

Kiểm nghiệm độ bền cắt theo công thức (9.2) [1, trang 173]:

t b ≤[τ c]=30(MPa)

Đối với đai τ c=2.166630,3236.40 10 =23,14<[τ c]=30(MPa)

Đối với bánh răng τ c=2.166630,3240.45 14 =13,23<[τ c]=30(MPa)

Vậy cả hai đều thỏa điều kiện bền cắt

Chọn và kiểm nghiệm ổ lăn cho trục 1

+ Kiểm nghiệm khả năng tải của ổ:

Theo công thức 11.1 [1, trang 213] thì khả năng tải động:

Chọn và kiểm nghiệm then cho trục II

Theo bảng 9.1a [1, trang 173] ta sử dùng then bằng

- Then cho bánh răng có dB =70 (mm) có thông số:

b = 20 (mm); h = 12 (mm); t1 = 7,5 (mm); t2 = 4,9 (mm)

- Then cho khớp nối có đường kính trục: dD= 60 (mm) có :

b = 18 (mm); h = 11 (mm); t1 = 7(mm); t2 = 4,4 (mm)

 Kiểm nghiệm then

Kiểm nghiệm độ bền dập theo công thức (9.1) [1, trang 173]

d l t (h−t1 )≤[σ d]

[σ d]=100 MPa , tra bảng 9.5 [1, trang 178]

Then cho bánh răng với đường kính trục d B=70,T=807795,46

l t= (0,8÷ 0,9).l m22= (67,2 ÷75,6) chọn l t=70

d l t (h−t1 )= 2.807795,4670.70 (12−7,5) =73,27<[σ d]=100 MPa

Vậy thỏa mãn điều kiện bền dập

Then cho khớp nối với đường kính trục d D=60,T=807795,46

l t= (0,8÷ 0,9).l m22=(67,2 ÷ 75,6¿ chọn l t=70

Vậy thỏa mãn điều kiện bền dập

Kiểm nghiệm độ bền cắt theo công thức (9.2) [1, trang 173]

Kiểm trục theo độ bền mỏi

Theo bảng 10.6 [1, trang 196] với trục có 2 then

- Then cho bánh răng có dB =70 (mm) có thông số:

Theo công thức 10.25 và 10.26 [1, trang 197]

KϬdj = (K𝜎/ ε𝜎 + Kx -1)/ Ky

Kτdj = (Kτ/ ετ + Kx -1)/ Ky

Trục được gia công trên máy tiện, các tiết diện nguy hiểm yêu cầu đạt Ra = 2,5…0,63𝜇, tra bảng Kx = 1,1

ky: hệ số tăng bền bề mặt trục, theo bảng 10.9 [1, trang 197]:K y=1,6

ε σ và ε τ : hệ số kích thước kể đến ảnh hưởng của kích thước tiết diện trục đến giới hạn mỏi

k σ và k τ : hệ số tập trung ứng suất thực tế khi uốn và xoắn

Vậy thỏa điều kiện bền mỏi

Chọn và kiểm nghiệm ổ lăn cho trục 2

+ Kiểm nghiệm khả năng tải của ổ:

F rA=√x2A + y2A=√3902,46 2 +268,22 2=3911,67(N )

F rC=√x C2+ y C2 =√1389,34 2 +2182,02 2=2586,78(N )

Chọn kiểm nghiệm với ổ chịu tải lớn hơn: Fr = FC = 3911,67 (N)

Lực tác dụng dọc trục Fa = 1139,34 (N); Fr = 3911,67 (N) ta có Fa/Fr = 0,29 ¿ 0,3

=> Ta chọn ổ bi đỡ 1 dãy để có kết cấu đơn giản nhất

Vı̀ tải troṇg lớn và có lực hướng tâm, lực dọc trục tương đối lớn nên chọn ổ bi đỡ một dãy cho các gối trục B và D Với d = 65 mm, tra bảng phụ lục , chọn ổ bi cỡ trung 313 có:

Trục II Ổ bi đỡ

PHẦN 6: THIẾT KẾ VỎ HỘP VÀ CÁC CHI TẾT PHỤ

6.1 Tính toán vỏ hộp và xác định kết cấu các chi tiết máy

Vỏ hộp của hộp giảm tốc đúc có nhiều dạng khác nhau song điều có chung nhiệm vụ là bảo đảm vị trí tương đối giữa các chi tiết và bộ phận máy, tiếp nhận tải trọng do các chi tiết lắp trên vỏ truyền tới, đựng dầu bôi trơn, bảo vệ các chi tiết may tránh bụi bặm

Chỉ tiêu cơ bản của vỏ hộp giảm tốc là độ cứng cao và khối lượng nhỏ, nên ta chọn vật liệu dùng để đúc hộp giảm tốc là gang xám GX15-32

Các kích thước cơ bản của vỏ hộp:

Chọn bề mặt lắp ghép thân hộp với nắp hộp đi qua đường tâm các trục

Khoảng cách tâm: a = a w =200 mm

Các kích thước cơ bản của vỏ hộp

- Khoảng cách từ tâm bulong đến mép

Khe hở giữa các chi tiết:

- Giữ bánh răng và thành trong: ∆

Kiểm tra, quan sát các chi tiết máy trong hộp giảm tốc khi lắp ghép và đổ dầu vào trong hộp, được bố trí trên đỉnh hộp Cửa thăm được đậy bằng nắp Trên nắp có lắpthêm nút thông hơi.

D b m f L c q D S D0

6.2.6 Que thăm dầu: Kiểm tra mức dầu trong hộp giảm tốc

6.2.7 Vòng phớt

Ngăn không cho dầu hoặc mỡ chảy ra ngoài hộp giảm tốc và ngăn không cho bụi

từ bên ngoài vào hộp giảm tốc

6.2.8 Vòng chắn dầu

Ngăn không cho dầu trong hộp giảm tốc bắn vào ổ bi và có tác dụng ngăn cách và

cố định các ổ bi với bánh răng

Phần 7: CHỌN DUNG SAI LẮP GHÉP VÀ BÔI TRƠN