hệ thống truyền động cơ khí đồ án thiết kế chi tiết máy

Xác định các thông số bộ truyền đai thang: .... Tính toán cấp nhanh – Bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng.. Các thông số và kích thước bộ truyền cấp nhanh: .... Tính toán cấp chậm– Bộ t

Mục lục

LỜI NÓI ĐẦU 4

CHƯƠNG 1 : CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN VÀ PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN 5

1.1 Chọn động cơ điện 5

1.1.1 Công suất làm việc 5

1.1.2 Công suất tương đương : 5

1.1.3 Chọn động cơ 5

1.2 Phân phối tỉ số truyền 6

1.2.1 Tỷ số truyền chung của hệ thống : 6

1.2.2 Ta có số vòng quay của các trục 6

1.2.3 Công suất trên các trục 6

1.2.4 Momen xoắn trên các trục : 6

1.3 Bảng kê chi tiết 7

CHƯƠNG 2 : TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN ĐAI 8

2.1 Xác định các thông số bộ truyền đai thang: 8

2.2 Chọn tiết diện đai: 8

2.3 Xác định đường kính đai: 8

2.4 Xác định chiều dài đai và khoảng cách trục: 8

2.5 Xác định số đai z: 9

2.6 Các thông số hình học bánh đai: 10

2.7 Xác định lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục : 10

2.8 Kết quả bộ truyền đai: 10

CHƯƠNG 3 : THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG TRONG HỘP GIẢM TỐC 11

3.1 Chọn vật liệu: 11

3.2 Xác định ứng suất cho phép: 11

3.3 Tính toán cấp nhanh – Bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng 13

3.3.1 Xác định sơ bộ khoảng cách trục: theo 6.15a[1] 13

3.3.2 Xác định các thông số ăn khớp 13

3.3.3 Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc: 14

3.3.4 Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn: 16

3.3.5 Các thông số và kích thước bộ truyền cấp nhanh: 18

3.4 Tính toán cấp chậm– Bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng 19

3.4.1 Xác định sơ bộ khoảng cách trục 19

3.4.2 Xác định các thông số ăn khớp 19

3.4.3 Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc 20

3.4.4 Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn 21

3.4.5 Các thông số và kích thước bộ truyền bánh răng cấp chậm 23

3.5 Kiểm tra bôi trơn ngâm dầu 24

CHƯƠNG 4 : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRỤC VÀ THEN 25

4.1 Vật liệu và thiết kế sơ bộ các trục trong hộp giảm tốc: 25

4.2 Xác định sơ bộ đường kính trục: 25

4.3 Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực 25

4.4 Xác định đường kính và chiều dài các đoạn trục 27

4.4.1 Trục 1 27

4.4.2 Trục 2 30

4.4.3 Trục 3 33

4.5 Kiểm nghiệm trục về độ bền mõi và chọn then 35

4.5.1 Kiểm nghiệm về độ bền mõi của then: 38

CHƯƠNG 5 : CHỌN Ổ LĂN VÀ NỐI TRỤC 40

5.1 Thiết kế ổ lăn trên trục 1 40

5.2 Thiết kế ổ lăn trên trục 2 41

5.3 Thiết kế ổ trên trục 3 42

5.4 Thiết kế nối trục: 43

CHƯƠNG 6 : THIẾT KẾ THÂN MÁY VÀ CÁC CHI TIẾT KHÁC 44

6.1 Thiết kế vỏ hộp 44

6.2 Các chi tiết phụ 46

6.2.1 Vòng chắn dầu: 46

6.2.2 Phớt chắn dầu: 47

6.2.3 Ống lót: 47

6.2.4 Vít tách nắp và thân: 47

6.2.5 Chốt định vị: 47

6.2.6 Nắp quan sát: 47

6.2.7 Nút thông hơi: 48

6.2.8 Bulông vòng: 49

6.2.9 Nút tháo dầu: 49

6.2.10 Que thăm dầu: 49

CHƯƠNG 7 : BẢNG DUNG SAI LẮP GHÉP 50

7.1 Dung sai và lắp ghép bánh răng: 51

7.2 Dung sai lắp ghép ổ lăn: 51

7.3 Dung sai lắp vòng chắn dầu: 51

7.4 Dung sai lắp ghép then lên trục: 51

7.5 Bảng dung sai lắp ghép bánh răng: 51

7.6 Bảng dung sai lắp ghép ổ lăn: 52

7.7 Bảng dung sai lắp ghép then: 52

TÀI LIỆU THAM KHẢO 54

LỜI NÓI ĐẦU

Trong cuộc sống chúng ta có thể bắt gặp những hệ thống truyền động ở khắp nơi

và có thể nói nó đóng vai trò nhất định trong cuộc sống cũng như trong sản xuất Đối với các hệ thống truyền động thường gặp thì có thể nói hộp giảm tốc là một bộ phận không thể thiếu

Đồ án thiết kế hệ thống truyền động cơ khí giúp củng cố lại các kiến thức đã học trong các môn Nguyên Lý Máy, Chi Tiết Máy, Vẽ Kỹ thuật Cơ khí,… và giúp sinh viên

có cái nhìn tổng quan về việc thiết kế cơ khí Công việc thiết kế hộp giảm tốc giúp chúng

ta hiểu kỹ hơn và có cái nhìn cụ thể hơn về cấu tạo cũng như chức năng của 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 kỹ năng vẽ hình chiếu với công cụ AutoCad, điều rất cần thiết với một kỹ sư cơ khí

Em xin chân thành cảm ơn cô Nguyễn Như Ý 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,do đó thiếu xót là điều không thể tránh khỏi, em mong nhận được ý kiến từ thầy cô và bạn bè để đồ án này được hoàn thiện hơn

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Hữu Thương

CHƯƠNG 1 : CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN VÀ PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN

1.1 Chọn động cơ điện

1.1.1 Công suất làm việc

1.1.2 Công suất tương đương : √∑ ( )

∑

Ta có

Hiệu suất của bộ truyền :

Với

Công suất trên trục động cơ :

Số vòng quay của trục công tác

Với

⁄

Từ bảng 2.4 [1] {

1.1.3 Chọn động cơ Động cơ được chọn phải thỏa mãn điều kiện : {

Tra bảngP1.3[1] chọn động cơ điện :

Ký hiệu :

Công suất :

Số vòng quay :

1.2 Phân phối tỉ số truyền 1.2.1 Tỷ số truyền chung của hệ thống :

Theo bảng 3.1[1] ta có

{

Suy ra

1.2.2 Ta có số vòng quay của các trục

1.2.3 Công suất trên các trục

1.2.4 Momen xoắn trên các trục :

1.3 Bảng kê chi tiết

Trục Thông số Động cơ 1 2 3

Tỉ số truyền 2 4,3 2,77

Công suất P (Kw) 8,73 8,22 7,89 7,58

Số vòng quay n (v/ph) 1455 727,5 169,19 61,14

Momen T 57332 107841 445305 1183242

CHƯƠNG 2 : TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN ĐAI

2.1 Xác định các thông số bộ truyền đai thang:

Số vòng quay bánh nhỏ n1 = nđc = 1455 (v/p)

Công suất truyền trên bánh đai nhỏ P1 = Pđc = 8,73 (KW)

2.2 Chọn tiết diện đai:

Dựa vào số vòng quay bánh nhỏ và công suất truyền, xem bảng 4.1 trang 59[1] chọn đai thang thường tiết diện đai có kí hiệu Б

→ Độ sai lệch tỷ số truyền

| |

| |

nằm trong phạm vi cho phép không quá 3~4%

2.4 Xác định chiều dài đai và khoảng cách trục:

Dựa vào bảng 4.14 trang 60[1] chọn sơ bộ khoảng cách trục

+Chiều dài dây đai xác định theo công thức 4.4 [1]:

Theo bảng 4.13 trang 59[1] chọn chiều dài tiêu chuẩn l = 1800 (mm)

+Tính khoảng cách trục a theo chiều dài tiêu chuẩn: Công thức 4.6[1]

Ta có:

Lấy z = 3 đai 2.6 Các thông số hình học bánh đai: +Chiều rộng bánh đai: Công thức 4.17[1] B = (z–1).t + 2e = (3–1) 19 + 2.12,5 = 63 (mm) + Đường kính ngoài bánh đai : Công thức 4.18[1] da = d1 + 2.h0 = 180 + 2.4,2 = 188,4 Trong đó t = 19, e = 12,5 , h0 = 4,2 tra bảng 4.21 trang 63[1] 2.7 Xác định lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục : +Theo công thức 4.19[1] lực căng ban đầu :

Trong đó Fv = qm.v2 = 0,178.13,72 = 33,5 N, qmtrabảng 4.22 trang 64[1]

+Theo công thức4.22[1] lực tác dụng lên trục :

Fr = 2.F0.z.sin(α1/2) = 2.273.3.sin(159/2) = 1589,6 (N)

2.8 Kết quả bộ truyền đai:

Ký hiệu đai Б

Đường kính bánh đai nhỏ d1 = 180 (mm)

Đường kính bánh đai lớn d2 = 355 (mm)

Chiều dài đai l = 1800 (mm)

Bề rộng đai B = 63 (mm)

Số đai z = 3

Vận tốc đai v = 13,4 (m/s)

Khoảng cách trục a = 472 (mm)

Lực căng đai F0 = 269,4 (N)

Lực tác dụng lên trục Fr = 1589,6 (N)

CHƯƠNG 3 : THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG TRONG HỘP GIẢM TỐC

*Số liệu:

Công suất: P = 8,22 KW

Tuổi thọ L = 7 năm → Lh = 7.300.2.8 = 33600 giờ

3.1 Chọn vật liệu:

Do không có yêu cầu đặc biệt và theo quan điểm thống nhất hóa trong thiết kế, ở đây chọn vật liệu 2 câp bánh răng như sau

Theo bảng 6.1 trang 92[1] chọn

Bánh nhỏ : Thép C45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB241…285 có бb1 = 850MPa, бch1 = 580MPa

Bánh lớn: Thép C45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB192…240 có бb2 = 750MPa, бch2 = 450MPa

3.2 Xác định ứng suất cho phép:

Theo bảng 6.2 trang 94[1] với thép C45, tôi cải thiện đạt độ rắn HB 180…350

Chọn độ rắn bánh nhỏ HB1 = 240 ; độ rắn bánh lớn HB2 = 230 , khi đó

+Số chu kì làm việc cơ sở Theo 6.5[1] NHO = 30.HHB2,4 do đó: NHO1 = 30.2402,4 = 1,55.107 (chu kỳ) NHO2 = 30.2302,4 = 1,4.107 (chu kỳ) NFO1 = NFO2 = 0,5.107 (chu kỳ) +Số chu kỳ làm việc tương đương Theo 6.7[1] ∑ (

)

L = 7 năm → Lh = 33600 (giờ)

c =1 – sốlần ăn khớp trong 1 vòng quay

[( ) ( ) ( ) ]

Suy ra NHE1>NHO1 ; NHE2> NHO2 nên KHL1 = KHL2 = 1 +Nhƣ vậy theo 6.1a[1], ứng suất tiếp xúc sơ bộ đƣợc xác định

*Với cấp nhanh sử dụng răng nghiêng, do đó theo 6.12[1]:

*Đối với cấp chậm sử dụng răng thẳng: Do NHE> NHO => KHL = 1 Nên

+Ứng suất uốn cho phép: [( ) ( ) ( ) ]

Vì: NFE1>NFO1 ; NFE2> NFO2

Nên KFL1 = KFL2 = 1

Do đó theo 6.2a[1] với bộ truyền quay 1 chiều KFC = 1, ta đƣợc:

+Ứng suất quá tải cho phép: theo 6.13[1] đối với bánh răng tôi cải thiện

Ứng suất uống cho phép khi quá tải: 6.14[1]

3.3 Tính toán cấp nhanh – Bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng Số vòng quay bánh dẫn: n1 = 727,5 vg/ph Moment xoắn T1 = 107841 Nmm Tỷ số truyền u1 = 4,3 3.3.1 Xác định sơ bộ khoảng cách trục: theo 6.15a[1] √

Trong đó theo bảng 6.6[1] chọn ψba = 0,3 Theo bảng 6.5[1] với răng nghiêng ta có: Ka = 43 Theo 6.16 với bánh răng ăn khớp ngoài hệ số ψbd = 0,53 ψba(u1+1) = 0,843 Do đó theo bảng 6.7[1] KHβ = 1,13 tra theo sơ đồ 3

Chọn aw1 = 180 (mm)

3.3.2 Xác định các thông số ăn khớp

Theo 6.17[1] m = (0,01 ÷ 0,02)aw1 = (0,01 ÷ 0,02).180 = 1,8 ÷ 3,6 (mm)

Theo bảng 6.8[1] chọn mô đun pháp m = 2,5

Điều kiện góc nghiêng bánh răng hộp giảm tốc khai triển: 80 ≤ β ≤ 200

→25,5 ≤ z1 ≤ 26,9 +Số răng bánh nhỏ Lấy z1 = 26 răng +Số răng bánh lớn z2 = z1 u1 = 26.4,3 = 111,8 răng Lấy z2 = 112 răng +Do đó tỷ số truyền trên thực tế um = 112/26 = 4,308 Sai lệch so với trước 0,18%

Suy ra β = 16,60 3.3.3 Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc: +Theo công thức 6.33[1] , ứng suất tiếp xúc trên bề mặt làm việc √

–Hệ số kể đến cơ tính vật liệu của bánh răng ăn khớp Tra bảng 6.5[1] ta được ZM= 274 (MPa1/3) –Hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc: theo 6.34[1] ta tính được √

√

Với βb góc nghiêng của răng trên hình trụ cơ sở tính theo 6.35[1]

Theo TCVN1065 – 71 thì α = 200

Với v = 2,6 m/s tra bảng 6.13 trang 106[1] dùng cấp chính xác là 9 và tra bảng 6.14[1] với v< 2,5m/s ta chọn KHα = 1,14

Theo 6.42 ,

√ √

Trong đó:

δH–hệ số kể đến ảnh hưởng của sai số ăn khớptra theo bảng 6.15 có giá trị 0.002

g0 –hệ số kể đến ảnh hưởng của sai lệch các bước răng bánh 1 và bánh 2 tra theo bảng 6.16[1] có giá trị 73

– với da< 700mm → KxH = 1

Ta thấy thỏa điều kiện bền tiếp xúc

3.3.4 Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn:

a theo công thức 6.43[1]

Theo bảng 6.7[1] , KFβ = 1,27 ; theo bảng 6.14[1] với v < 5 và cấp chính xác là 9

Nên KFα = 1,37 ; theo công thức 6.47

Do đó hệ số tải trọng khi tính về uốn là:

KF = KFβKFαKFv = 1,27.1,37.1,09 = 1,86

– Hệ số kể đến sự trùng khớp của răng: với εα = 1,66

– Hệ số kể đến độ nghiêng của răng: vì răng nghiêng nên

Số răng tương đương:

Theo bảng 6.18 trang 109[1] ta được YF1 = 3,82 YF2 = 3,6 – Hệ số xét đến độ nhậy của vật liệu đối với tập trung ứng suất: YS = 1,08–0,0695ln(m) = 1,08–0,0695.ln2,5 = 1,02 – Hệ số xét đến ảnh hưởng của độ nhám mặt lươn bánh răng, thông thường YR = 1 – Hệ số xét đến kích thước bánh răng ảnh hưởng độ bền uốn: KxF = 1 Do đó theo 6.2 và 6.2a[1]:

Thay tất cả giá trị tìm được vào 6.43[1] ta được

3.3.5 Các thông số và kích thước bộ truyền cấp nhanh:

Đường kính đỉnh răng:

3.4 Tính toán cấp chậm– Bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng

Theo bảng 6.5[1] với răng thẳng ta có: Ka = 49,5

Theo 6.16 với bánh răng ăn khớp ngoài hệ số

ψbd = 0,5 ψba(u1+1) = 0,74

Do đó theo bảng 6.7[1] KHβ = 1,04 tra theo sơ đồ 5

√

Chọn aw2 = 250 (mm)

Do đó aw = 0,5.m(z1 + z2) = 0,5.2,5(54+146) = 250 (mm)

+Tỷ số truyền thực tế um = 147/53 = 2,77

Sai lệch so với trước 0,24%

+Góc ăn khớp: công thức 6.27[1]

→ αtw = 200

+Hệ số dịch chỉnh x1 = x2 = 0

3.4.3 Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc

+Ứng suất tiếp xúc trên bề mặt làm việc theo 6.33[1]

√ √

( ) (

) –Đường kính vòng lăn bánh nhỏ

Theo 6.40[1] vận tốc vòng

nên thỏa mãn điều kiện độ bền tiếp xúc

3.4.4 Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn

theo công thức 6.43[1]

Theo bảng 6.7[1] , KFβ = 1,1 ; theo bảng 6.14[1] với v < 2,5 và cấp chính xác là 9

Nên KFα = 1,37 ; theo công thức 6.47

√

– δF = 0,016 hệ số kể đến ảnh hưởng của các sai số ăn khớp,tra bảng 6.15[1]

Suy ra

√

– Hệ số kể đến tải trọng động xuất hiện trong vùng ăn khớp khi tính về uốn

3.4.5 Các thông số và kích thước bộ truyền bánh răng cấp chậm

3.5 Kiểm tra bôi trơn ngâm dầu

Việc bôi trơn hộp giảm tốc phải đảm bảo các điều kiện sau: theo hướng dẫn tài liệu [2] trang 460

+ Mức dầu thấp nhất ngập (0,75÷2) chiều cao răng h2 = 5,5 của bánh răng 2 nhưng ít nhất 10mm)

+Khoảng cách giữa mức dầu thấp nhất và cao nhất hmax – hmin = 10…15mm

+ Mức dầu cao nhất không được ngập quá 1/3 bán kính bánh răng 4 da4/6)

Tổng hợp 3 điều kiện trên thì phải đảm bảo điều kiện bôi trơn phải thỏa mã bất đẳng thức 13.15[2] với h2< 10mm

→Thỏa điều kiện bôi trơn ngâm dầu

CHƯƠNG 4 : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRỤC VÀ THEN

4.1 Vật liệu và thiết kế sơ bộ các trục trong hộp giảm tốc:

Chọn vật liệu chế tạo trục là thép C45 tôi cải thiện có giới hạn bền бb = 850 (MPa)

Ứng suất xoắn cho phép:

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

a Dựa vào bảng 10.2 trang 189[1] chọn chiều rộng ổ lăn tương ứng :

b01 = 19 (mm)

b02 = 29 (mm)

4.4 Xác định đường kính và chiều dài các đoạn trục

4.4.1 Trục 1

√

√

√

+ Đường kính tại các tiết diện:

Chọn ứng suất cho phép theo bảng 10.5 trang 195[1]

4.4.2 Trục 2

a Tính toán các lực tác dụng lên bánh răng

Chọn ứng suất cho phép theo bảng 10.5 trang 195[1]

4.4.3 Trục 3

a Tính toán các lực tác dụng lên bánh răng

Dt tra bảng 16.10a trang 68[2] ta đƣợc Dt = 260 mm

b Xác định các lực tác dụng lên gối tựa

Chọn ứng suất cho phép theo bảng 10.5 trang 195[1] ứng với đường kính sơ bộ d3 = 78 (mm)

4.5 Kiểm nghiệm trục về độ bền mõi và chọn then

a Với thép C45 tôi cải thiện [б] = 850 MPa