Đồ án môn họccơ sở thiết kế máy thiết kế hệ thống dẫn động xích tải

Đồ án thiết kế hệ thống truyền động cơ khí giúp ta tìm hiểu và thiết kế hộp giảmtốc, qua đó ta có thể củng cố lại các kiến thức đã học trong các môn học như Cơ lýthuyết, Chi tiết máy, Vẽ

CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY

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 cơ khí hiện đại Vìvậy, việc thiết kế và cải tiến những hệ thống truyền động là công việc rất quan trọngtrong công cuộc hiện đại hoá đất nước Hiểu biết, nắm vững và vận dụng tốt lý thuyết Nguyễn Anh Tuấn - 2151234531

đóng một vai trò quan trọng trong cuộc sống cũng như sản xuất Đối với các hệ thốngtruyền động thường gặp thì hộp giảm tốc là một bộ phận không thể thiếu.

  Đồ án thiết kế hệ thống truyền động cơ khí giúp ta tìm hiểu và thiết kế hộp giảmtốc, qua đó ta có thể củng cố lại các kiến thức đã học trong các môn học như Cơ lýthuyết, Chi tiết máy, Vẽ kỹ thuật, Vẽ cơ khí ; và giúp sinh viên có cái nhìn tổng quan

về việc thiết 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, ổ lăn,…Thêm vào đó, trong quá trình thực hiện các sinh viên có thể bổ sung và hoàn thiện kỹnăng vẽ Cơ khí, đây là điều rất cần thiết với một sinh viên cơ khí

Em chân thành cảm ơn thầy, các thầy cô và các bạn trong 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 rấtmong nhận được ý kiến từ thầy và các bạn

Nguyễn Anh Tuấn

 Nguyễn Anh Tuấn - 2151234531

PHẦN I : TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC 1

1.1.Chọn động cơ điện 1

1.2 Phân phối tỉ số truyền 2

1.3 Tính các thông số trên các trục 2

1.4 Bảng thông số động học 3

PHẦN II TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC BỘ TRUYỀN 5

2.1 Tính toán thiết kế bộ truyền bánh răng côn thẳng 5

2.1.1 Chọn vật liệu bánh răng và xác định ứng suất cho phép 5

2.1.2 Xác định thông số của bộ truyền 7

2.1.3 Kiểm nghiệm bộ truyền bánh răng : 10

2.1.4 Bảng tổng kết các thông số của bộ truyền bánh răng 16

2.2 Tính toán thiết kế bộ truyền đai 17

2.2.1Chọn loại đai 17

2.2.2 Xác định các thông số của đai và bộ truyền đai 17

2.2.3 Xác định lực căng ban đầu và lực tác dụng lên các trục 20

2.2.4 Bảng thông số bộ truyền đai: 21

PHẦN III : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRỤC 22

3.1 Chọn vật liệu chế tạo trục 22

3.2 Xác định lực tác dụng và phân bố lực trên trục 23

3.2.1 Bộ truyền bánh răng côn thẳng và bộ truyền đai 23

3.2.2 Khớp nối 24

3.3 Xác định sơ bộ khoảng cách trục 26

3.4 Xác định khoảng cách giữa các điểm đặt lực 26

3.4.1 Xác định gần đúng chiều rộng ổ lăn 26

3.4.2 Xác định chiều dài mayer 27

3.4.3 Xác định khoảng cách giữa các điểm đặt lực và chiều dài các đoạn trục: 27  Nguyễn Anh Tuấn - 2151234531

3.5.2 Kiểm nghiệm trục về độ bền tnh : 43

PHẦN IV : TÍNH CHỌN Ô LĂN 45

Phần V : TÍNH TOÁN KẾT CẤU VỎ HỘP, BI TRƠN VÀ ĐIỀU CHỈNH ĂN KHỚP 50

1 Vỏ hộp 50

2.Một số chi tiết khác: 52

PHẦN VI: BI TRƠN VÀ LP GHP ………56

 Nguyễn Anh Tuấn - 2151234531

Đề 2: Động cơ - khớp nối - bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng – xích - xích tải

1 năm làm việc ( ngày ) 280

Số ca làm việc ( ca ) 2Thời gian 1 ca làm việc ( h ) 8 (h)Đặc tính tải trọng Va đập nhẹMôi trường làm việc Có bụiĐiều kiện bôi trơn Đạt yêu cầu

 Nguyễn Anh Tuấn - 2151234531

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

1.Chọn động cơ điện

1 Xác định công suất làm việc:

Hệ thống tải trọng không đổi:

 Plv= F v

1000 =1500 x3,47

1000 = 2,205(kW  )  (ct2.11-Tr 20[1

  1.2 Xác định hiệu suất hệ dẫn động :

Tra bảng 2.3 theo tài liệu [1] trang 19 ta có:

Hiệu suất của khớp :  ηk = 1

Hiệu suất của 1 cặp ổ lăn :ηol= 0 , 99

Hiệu suất bánh răng trụ nghiêng :ηbr= 0 , 97

Hiệu suất bộ truyền xích :η x= 0 , 91

Hiệu suất của hệ

 ℎ  =   ×3 ×  ×  = 1 × 0.993 × 0.97 × 0.91 = 0,8561.3 Xác định công xuất cần thiết :

 Pct = Plv

η   =5,205

0,856 = 6,081(kW  )(CT   2.8 − T  19)

1.4 Số vòng quay trên trục công tác :

 =  × = 192,78× 15 = 2891,7(v/ph) (CT2.18-T21)

2 Phân phối tỉ số truyền

2.1 Tỉ số truyền chung thực tế của hệ dẫn động

PHẦN II Tính toán thiết kế bộ truyền xích ( bộ truyền ngoài)

2.1 Dữ liệu tính toán bộ truyền

Điều kiện làm việc: có bụi

k 0 Hệ số ảnh hưởng đến vị trí bộ truyền 1

k a Hệ số khoảng cách trục và chiêu dài xích 1

k dc Hệ số ảnh hưởng việc điều chỉnh lực căng xích 1

k c Hệ số kế đến chế độ làm việc của bộ truyênf 1,25

12

Tính lại khoảng cách trục

14

v   =1000×5,258

5 , 69 = 924 , 08  N ( Tr.85)Lực căng do lực ly tâm: F  v = q × v2= 2 , 6 × 5 , 692= 84 , 18  N (Tr 85)

Lực căng do trọng lượng nhánh xích bị động gây ra:

Tra bảng 5.10 Tr86 ta có[s]= 9.3

s >[s] đủ điều kiện an toàn

Xác định thông số của đa xích

Đường kính vòng chia đa nhỏ   d 1   185 , 96 mm

Đường kính vòng chia đa lớn   d2   557 , 87 mm

Đường kính vòng đỉnh đa nhỏ   da1   203 , 74 mm

Đường kính vòng đỉnh đa lớn   da2   575 , 65 mm

Đường kính chân răng đa nhỏ   df  1   169 , 90 mm

Đường kính chân răng đa lớn   df  2   541 , 81 mm

Lực tác dụng lên trục   F r   970,284  N 

PHẦN III : Tính toán thiết kế bộ truyền bánh răng trụ nghiêng

I Chọn vật liệu bánh răng

- Tra bảng 6.1 Tr.92 chọn vật liệu làm BR Bánh nhỏ: Tên vật liệu C45 Tôi cải thiện mm

Bánh lớn: Tên vật liệu 45X Tôi cải thiện

Kích thước Smax 100

II Xác định sơ bộ ứng suất cho phép

- Tra bảng 6.2 Tr94 ta cóGiới hạn bền mỏi tiếp xúc   σ  Hlim1

Hệ số ảnh hưởng khi đặt tải   F  FC  1

+ Số chu kỳ thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về tiếp xúc

+ Có N  HE1>  N  H  01, N  HE2>  N  H  02 nên K  HL1=  K  HL2= 1 (Tr.94)

+ Có N  FE1>  N  F  01, N  FE2>  N  F  02 nên K  FL1=  K  FL2= 1(Tr.94)

1.75 = 234.57  MPa (CT6.1b Tr 93)

4 Ứng xuất quá tải cho phép:

[σH ]max = 2.8 × σcmax = 2.8 × 650 = 1820 (MPa) [σF1]max = 0.8 × σc1 = 0.8 × 450 = 360 (MPa) [σF2]max = 0.8 × σc2 = 0.8 × 650 = 530 (MPa)

III Xác định sơ bộ khoảng cách trục

1 Xác định sơ bộ khoảng cách trục BT bánh răng trụ nghiêng

aw=  K a (u + 1) 3

√   T 1 K  Hβ[σ  H  ]sb

5 Góc nghiêng răng trên trục cơ sở 

 β b = tan−1(cos α  t  tan  β)= tan−1(cos20 , 88 tan 17 , 45)= 16 , 37 ° 

c Đường kính đỉnh răng

  da1=d1 + 2 × m=25,5+2× 1,5=34,5(mm)

  da2=d2 + 2 × m=127,5+2×1,5=160,5(mm)

2 Xác định ứng suất cho phép

Hệ số ảnh hưởng của vận tốc vòng nếu v > 5(m/s), Z v = 0,85v0,1=1

Hệ số xét đến ảnh hưởng của độ nhám mặt răng làm việc với Z R = 1

Hệ số ảnh hưởng của kích thước bánh răng khi đường kính vòng đỉnh bánh răng d a

< 700 thì

K SH = 1

Hệ số ảnh hưởng của độ nhám mặt lượn chân răng Y R = 1

20

VI Kiểm nghiệm bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng

1 Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc

a Tra bảng 6.5 tài liệu [1] trang 96 ta được Zm=274

f Xác định hệ số tải trọngTra bảng 6.7 tải liệu [1] trang 98 ta cso hệ số kể đến sự phân bốkhông đều tải trọng trên chiều rộng vành răng

KHβ = 1.15Tra bảng 6.13 tài liệu [1] trang 106 ta có cấp chính xác về mức làmviệc êm theo vận tốc vòng là cấp 9

Bảng 6.14 tài liệu [1] trang 107 ta có hệ số kể đến sự phân bố khôngđều tải trọng trên các cặp răng đồng thời ăn khớp

KH = 1.13Bảng 6.15 tài liệu [1] trang 107 ta có hệ số ảnh hưởng của sai lệch

số ăn khớp

H = 0.002Bảng 6.16 tài liệu [1] trang 107 ta có hệ số ảnh hưởng của sai lệch bước răng

go = 73

H =Hgo √❑ w

u   = 3,27  Tra phụ lục 2.3 tải liệu [1] trang 250 ra có

1 Kiểm nghiệm về độ bền uốn

Tra bảng 6.7 tài liệu [1] trang 98 ta có hệ số kể đến sự phân bố khôngđều tải trọng trên chiều rộng vành răng

KFβ=1.32Tra bảng 6.13 tải liệu [1] trang 106 ra có cấp chính xác về mức làm việc

êm theo vận tốc vòng là cấp 9

Bảng 6.14 tải liệu [1] trang 107 ta có hệ số kể đến sự phân bố khôngđều tải trọng trên các cặp răng đồng thời ăn khớp

KF=1.37Bảng 6.15 tài liệu [1] trang 107 ta có hệ số ảnh hưởng của sai lệch số ănkhớp

F=0.006Bảng 6.16 tải liệu [1] trang 107 ta có hệ số ảnh hưởng của sai lệch bướcrăng

go=73

F=Fgo √❑❑

u   = 9 , 82Tra phụ lục 2.3 tài liệu [1] trang 250 ta có KF=1.04

22

Kiểm tra điều kiệnF1 < [F1] vàF2 < [F2]

I Xác định các thông số khác của bộ truyền bánh răng trụ nghiêng

a Đường kính đáy răng

dƒ1 = d1 – 2.5m=27,75(mm)dƒ2 = d2 – 2.5m=153,75(mm)

Bảng các thông số bộ truyền bánh răng nghiêng

  Kí hiệu 7606 có các thông số sau :

d= 30 mm ; D= 62 mm ;  α  = 12 , 00 °

24

* Kiểm nghiệm khả năng tải động của ổ lăn

Khả năng tải độngC d được tính theo công thức: 11.1Tr213[1]

V – hệ số kể đến vòng nào quay, ở đây vòng trong quay: V = 1

k t − ¿ Hệ số ảnh hưởng của nhiệt độk t = 1

k đ  – Hệ số kể đến đặc tính tải trọng, tải trọng tnh, hộp giảm tốc công suất nhỏ:

√  352 , 8 = 22,798  Kn

C d1= Q1.m√   L = 4999 , 6

10 3

√  352 , 8 = 29,053  Kn

 ⇒ C d= max(C d0,C d 1)= 29,053 kN  < C  = 29 , 80 kN 

⇒ 2 ổ lăn thỏa mãn khả năng tải động

e Kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh của ổ lăn

 Tra bảng B11.6 Tr221[1] cho ổ đũa côn 1 dãy ta được:

26 

{Y 0= 0 , 22cot α  = 0 , 22cot12 = 1,035

 Tải trọng tnh tương đương tác dụng vào từng ổ:

Do yêu cầu độ cứng cao, độ chính xác giữa vị trí trục và bánh răng côn chọn

ổ đũa côn 1 dãy tra bảng P2.11 và dựa vào đường kính ngõng trục là d=45

mm ta chọn sơ bộ đũa côn cỡ nhẹ đặc biệt :

Kí hiệu 7209 có các thông số sau :

d= 45 mm ; D=85 mm ;  α  = 15 , 33

C= 42,7 kN ; C0  = 33,4 kN, B=19 mm

* Kiểm nghiệm khả năng tải động của ổ lăn

 Khả năng tải độngC d được tính theo công thức: 11.1Tr213[1]

Q =( X V F r+ Y F a)k t  k d

Trong đó:

V – hệ số kể đến vòng nào quay, ở đây vòng trong quay: V = 1

k t − ¿ Hệ số ảnh hưởng của nhiệt độk t = 1

k d – Hệ số kể đến đặc tính tải trọng, tải trọng tnh, hộp giảm tốc công suấtnhỏ:k d= 1

Theo bảng 11.4 với ổ đũa đỡ chặn :

 Khả năng tải động của ổ lăn :

C d3= Q3.m√   L = 2500 , 54

10 3

√  88 , 3 = 9 , 6  Kn

C d4= Q4.m√   L = 2518 , 5

10 3

√  88 , 3 = 9 , 66 kN 

C d= max(C d1, C d2)= 9 , 66 kN  < C  = 42 , 7 kN 

⇒ 2 ổ lăn thỏa mãn khả năng tải động

e Kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh của ổ lăn

 Tra bảng B11.6 Tr221[1] cho ổ đũa côn 1 dãy ta được:

Y 0= 0 , 22cot α  = 0 , 22cot15 , 33 = 0.8

 Tải trọng tnh tương đương tác dụng vào từng ổ:

Phần V : TÍNH TOÁN KẾT CẤU VỎ HỘP, BÔI TRƠN VÀ ĐIỀUCHỈNH ĂN KHỚP.

1 Vỏ hộp

Chỉ tiêu cơ bản của vỏ hộp giảm tốc là độ cứng cao và khối lượng nhỏ, chọn vật liệu phổ biến nhất hay đúc là gang xám, kí hiệu GX 15-32 Chọn bê mặt ghép nắp vàthân đi qua tâm trục

Theo bảng 18.1 Tr 85 [2] ta có bảng các kích thước cơ bản của vỏ hộp

❖ Với a là khoảng cách tâm:

Chiều dày gân: e   e =(0 , 8 ÷ 1).δ =9   e = 9 mm

Chiều cao gân: h Tùy từng đoạn (thông chi tiết trên bản

Tên chi tiết: Chốt định vị

● Chức năng: nhờ có chốt định vị, khi xiết bu lông không làm biến dạng vòngngoài của ổ (do sai lệch vị trí tương đối của nắp và thân) do đó loại trừ đượccác nguyên nhân làm ổ chóng bị hỏng

Tên chi tiết: cửa thăm

 Chức năng: để kiểm tra quan sát các chi tiết trong hộp khi lắp ghép và để đồdầu vào hộp, trên đỉnh hộp có làm cửa thăm Cửa thăm được đậy bằng nắp,trên nắp có nút thông hơi

 Thông số kích thước: tra bảng 18.5 Tr93[2] ta được

32

A B   A1   B1 C   C 1 K R Vít Số

lượng

d Nút thông hơi

Tên chi tiết: nút thông hơi

● Chức năng: khi làm việc nhiệt độ trong hộp tăng lên Để giảm áp suất và điềuhòa không khí bên trong và bên ngoài hộp người ta dung nút thông hơi

● Thông số kích thước: tra bảng 18.6 Tr93[2] ta được

 M   27 ×15 30 15 45 36 32 6 4 10 8 22 6 32 18 36 32

e Nút tháo dầu

Tên chi tiết: nút tháo dầu

● Chức năng: sau 1 thời gian làm việc dầu bôi trơn có chứa trong hộp bị bẩn(do bụi bẩn hoặc hại mài…) hoặc dầu bị biến chất Do đó cần phải thay dầumới, để tháo dầu cũ, ở đáy hộp có lỗ tháo dầu, lúc làm việc lỗ này bị bít kín bằng nút tháo dầu

● Thông số kích thước (số lượng 1 chiếc): tra bảng 18.7 Tr93[2] ta được

f Kiểm tra mức dầu

Tên chi tiết: que thăm dầu

● Que thăm dầu:

Chức năng que thăm dầu: dùng để kiểm tra mức dầu, chất lượng dầu bôi trơntrong hộp giảm tốc Để tránh sóng dầu gây khó khăn cho việc kiểm tra, đặc biệt khi máy làm việc 3 ca, que thăm dầu thường có vỏ bọc bên ngoài

Số lượng 1 chiếc

34

Ô lăn làm việc trung bình và bôi trơn bằng mỡ ta chọn làm kín động gián tiếp bằng vòng phớt.

❖ Chi tiết: ổ đũa côn

● Chức năng: đỡ trục và các chi tiết trên trục và chịu lực dọc trục làmcho trục quay ổn định và cứng vững

● Vật liệu: thép ổ lăn

● Thông số kích thước:

❖ Tên chi tiết: cốc lót

● Chức năng: dùng để đỡ ổ lăn tạo thuận lợi cho việc lắp ghép và điểu

chỉnh bộ phận ổ cũng như điều chỉnh ăn khớp của bánh răng côn

C 1= 0 , 35 b = 0 , 35.44 = 17 mm

● Đường kính lỗd0= d01= d02= 30 mm

PHẦN 5: DUNG SAI LẮP GHÉP VÀ BÔI TRƠN

5.1 Dung sai lắp ghép và lắp ghép ổ lăn

 Lắp vòng trong của ổ lên trục theo hệ thống lỗ cơ bản và lắp vòng ngoài vào vỏtheo hệ thống trục cơ bản

 Để các vòng không trượt trên bề mặt trục hoặc lỗ khi làm việc, ta chọn kiểu lắptrung gian với các vòng không quay và lắp có độ dôi với các vòng quay

 Chọn miền dung sai khi lắp các vòng ổ:

Lắp bánh răng lên trục theo kiểu lắp trung gian:

∅     H   7

k  6

b Dung sai mối ghép then

 Tra bảng B20.6Tr125[2] với tiết diện then trên các trục ta được

Sai lệch giới hạn của chiều rộng then:

{ Trục I  : b × h = 8 × 7 chọn : Js 9(± 0,018)

Trục II   : b × h = 14 × 9 chọn : Js 9(± 0,021)Sai lệch chiều sâu rãnh then:

{  Trục I   : t  = 4 mm ⇒  N max=+ 0 , 2 mm Trục II   : t  = 5 , 5 mm ⇒  N max=+ 0 , 2 mm

5.2 Bôi trơn hộp giảm tốc

 Bôi trơn trong hộp

 Theo cách dẫn dầu bôi trơn đến các chi tiết máy, người ta phân biệt bôi trơnngâm dầu và bôi trơn lưu thông, do các bánh răng trong hộp giảm tốc đều cóvận tốcv = 1 , 45 < 12(m / s) nên ta bôi trơn bánh răng trong hộp bằng phương phápngâm dầu

Với vận tốc vòng của bánh răng côn v = 1 , 45(m

s )  tra bảng 18.11Tr100[2], tađược độ nhớt để bôi trơn là:186(11)

16(2)

Tử số chỉ độ nhớt Centistoc, mẫu số chỉ độ nhớt Engle ở 50℃ Trongngoặc chỉ độ nhớt tương ứng ở 100℃ 

40

● Bôi trơn ngoài hộp

Với bộ truyền ngoài hộp do không có thiết bị nào che đậy nên dễ bị bám bụi do đó bộ truyền ngoài ta thường bôi trơn định kỳ

● Bôi trơn ổ lăn : Khi ổ lăn được bôi trơn đúng kỹ thuật, nó sẽ không bị mài mòn,

ma sát trong ổ sẽ giảm, giúp tránh không để các chi tiết kim loại tiếp xúc trựctiếp với nhau, điều đó sẽ bảo vệ được bề mặt và tránh được tiếng ồn

Do vận tốc vòngv = 1 , 45 m / s < 3 m / s nên dùng mỡ để bôi trơn

 Bôi trơn ngoài hộp

Với bộ truyền ngoài hộp do không có thiết bị nào che đậy nên dễ bị bám bụi

do đó bộ truyền ngoài ta thường bôi trơn định kỳ

Bôi trơn ổ lăn : Khi ổ lăn được bôi trơn đúng kỹ thuật, nó sẽ không bị mài mòn,

ma sát trong ổ sẽ giảm, giúp tránh không để các chi tiết kim loại tiếp xúc trựctiếp với nhau, điều đó sẽ bảo vệ được bề mặt và tránh được tiếng ồn

Thông thường các ổ lăn đều có thể bôi trơn bằng dầu hoặc mỡ, nhưng trong thực

tế thì người ta thường bôi mỡ vì so với dầu thì mỡ bôi trơn được giữ trong ổ dễdàng hơn, đồng thời có khả năng bảo vệ ổ tránh tác động của tạp chất và độ ẩm. Ngoài ra mỡ được dùng lâu dài ít chịu ảnh hưởng của nhiệt độ theo bảng15.15aTr44[2] ta dùng loại mỡ LGMT2 và chiếm 1 / 2 khoảng trống trong ổ. 

ϕ 62  H   7   ϕ 620+0,030

Cốc lót và vỏ ϕ77 H   7

h 6

ϕ 770+0,030 ϕ 77−00,019Trục và vòng

trong ổ đũacôn

42

1 Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí – tập 1 – Nhà xuất bản giáo dục;

PGS.TS – Trịnh Chất – TS Lê Văn Uyển

2 Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí – tập 2 – Nhà xuất bản giáo dục;

PGS.TS – Trịnh Chất – TS Lê Văn Uyển

3 Dung sai lắp ghép - Nhà xuất bản giáo dục;

PGS.TS Ninh Đức Tốn

4 Trang web: http://thietkemay.edu.vn