Đồ án thiết kế hệ dẫn động cơ khí

Sau khi nhận đề tài với sự chỉ bảo tận tình của thầy giáo hưỡng dẫn và các thầy trong khoa cùng với các bạn đồng nghiệp và sự lỗ lực của bản thân em đã hoàn thành đồ án.. Chọn công suất

LỜI NÓI ĐẦU

Nước ta đang tiến lên con đường công nghiệp hóa- hiện đại hóa với đường lối xây dựng chủ nghĩa xã hội Đảng ta đã đề ra 3 cuộc cách mạng, trong đó cuộc cách mạng khoa học kỹ thuật là then chốt để tạo ra của cải cho xã hội Do đó phải ưu tiên công nghiệp nặng một cách hợp lý

Trong giai đoạn công nghiệp hóa- hiện đại hóa đất nước, con người không thể thiếu máy móc bởi vì nó là một phương tiện từ trước đến nay đã giúp đỡ con người giải quyết được nhiều vấn đề mà con người không có khả năng làm việc được

Hiện là một sinh viên đang theo học tại trường đại học được trang bị những kiến thức về lý thuyết lẫn tay nghề Để sau này với vốn kiến thức đã được trang bị em

có thể góp một phần nhỏ bé để làm giàu đất nước Thời gian vừa qua em được giao đề

tài: " Thiết kế hệ dẫn động cơ khí" Sau khi nhận đề tài với sự chỉ bảo tận tình của thầy

giáo hưỡng dẫn và các thầy trong khoa cùng với các bạn đồng nghiệp và sự lỗ lực của bản thân em đã hoàn thành đồ án Tuy nhiên trong quá trình làm việc mặc dù đã cố gắng hết sức mình nhưng do trình độ có hạn và còn ít kinh nghiệm nên không thể tránh khỏi sai sót Vậy em kính mong sự chỉ bảo của thầy để bài đồ án của em được hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn các thầy giáo đã giúp đỡ em hoàn thành đề tài này

Hà Nội, ngày tháng năm 2012

Sinh viên thực hiện

MỤC LỤC

Lời nói đầu Trang

Biết các số liệu sau:

Công suất trên trục trống tải Nm (kW)

Số vòng quay trong một phút của trục trống tải: nm(v/ph)

I – CHỌN LOẠI ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN

1.1 Chọn loại động cơ:

- Do điều kiện làm việc thực tế, tính kinh tế Nên ta chọn loại động cơ điện xoaychiều không đồng bộ 3 pha Theo yêu cầu của đề bài, môi trường làm việc có bụi bặmnên động cơ phải đươc bọc kín hoặc được che phủ

1.2 Chọn công suất động cơ

Động cơ làm việc ở chế độ tải trọng làm việc dài hạn với phụ tải không đổi: Nên taphải chọn công suất động cơ thỏa mãn:

Ta cần phải chọn công suất động cơ lớn hơn công suất cần thiết (Nđc  Nct)

- Gọi : Nct là công suất cần thiết trên trục động cơ điện

Nm là công suất trên băng tải

Nđc là công suất của động cơ

+/ Công suất cần thiết :

c

m ct

N N

đai

 Hiệu suất chung của trạm dẫn động:

4

2 3 2

 =

903 0

nđc =1450 (vg/ph) Động cơ được che kín và có quạt gió

Với trường hợp điều kiện làm việc với phụ tải không đổi Không cần kiểm tra điều kiện quá tải

Kiểm tra điều kiện mở máy:

Nđc

c

mm đ

M

M Nct.k

 10.1,4  8,65.1,3

 14  11,2 (thỏa mãn)

 Điều kiện mở máy thỏa mãn động cơ đã chọn

1.3 Phân phối tỉ số truyền

Tỉ số truyền chung của bộ truyền ic =

m

đc

n n

Trong đó nđc : tốc độ quay của động cơ

nm : tốc độ quay của máy công tác

 ic = 18,125

Mặt khác, ictb =iđtb.ibrtb

iđtb : tỉ số truyền trung bình bộ truyền đai

ibrtb : tỉ số truyền trung bình bánh răng trụ răng thẳng

Ta chọn trước tỉ số truyền bộ truyền đai Tra bảng 2-2 [1] ta được : Với bộ truyền đai dẹt thường i = 2-4  Chọn iđtb = 3

33 , 483

N

n =85950,6 (N.mm)

M2 = 9,55.106

II II

trong đó: N1 = N – công suất trên trục dẫn, kW;

n1 – số vòng quay trong 1 phút của trục dẫn

D1 = (162,21  191,71) (mm)

Tra bảng 5.1 trang 85 [1] ta chọn: D1 = 180 (mm)

Vận tốc vòng dây đai:

66 , 13 1000

60

1450 180 14 , 3 1000 60

. 1 1

1450 1

Tra bảng 5.1 trang 85 [1] lấy D2 = 500 (mm)

Số vòng quay thực trong 1 phút của bánh bị dẫn

    1450 516 , 78

500

180 01 , 0 1 1

Tỷ số truyền: i = 2 , 81

78 , 516

2.3.Định khoảng cách trục A và chiều dài đai L

Từ điều kiện hạn chế số vòng chạy u của đai trong 1 giây (để đai có thể làmviệc được tương đối lâu), tìm được chiều dài tối thiểu Lmin của đai

Theo 5-9 [1] ta có:

max min

u

v

L trong đó umax  3  5 Lấy umax = 3

3

66 , 13

L

4

2 2

2 1 2 1 2

2.4.Kiểm nghiệm góc ôm trên bánh nhỏ

Tính góc ôm  1 trên bánh nhỏ theo công thức 5-3 trang 83 [1] :

o o

o

A

D D

150 169

57



Điều kiện (5-13) được thỏa mãn  1  150o

2.5.Xác định tiết diện đai

Để hạn chế ứng suất uốn và tăng ứng suất cú ớch cho phộp của đai, chiều dày

đai  được chọn theo tỷ số

]

.[

.

1000

0





b v t

v

N b





Tra bảng 5-4 trang 88 [1]  lấy b =40(mm)

2.6.Định chiều rộng B của bỏnh đai

Từ b = 40 mm  tra bảng 5.10 trang 91 [1] ta đợc B = 50 mm

2.7.Tớnh lực căng và lực tỏc dụng lờn trục

Lực căng So được tớnh theo cụng thức :

324 40 5 , 4 8 , 1

53 , 967 2

sin

1750(mm)

50(mm)

40(mm)

324(N)

967,53(N/mm2)

III.Thiết kế bộ truyền bên trong hộp giảm tốc

– Các số liệu tính toán:

+ N = 4,35 (KW)

 n1 = n 2 = 516,78 v/ph

 i = 6,46

1, Chọn vật liệu chế tạo bánh răng

– Bánh răng nhỏ ( giả thiết đường kính phôi dưới 100 mm): thép 45 thường hóa

a.Ứng suất tiếp xúc cho phép

Theo công thức 3-3 trang 42 [1] ta tính được số chu kỳ tương đương:

T n u

 Ta lấy giá trị nhỏ: [  ]tx2 để tính toán sức bền

b.Ứng suất uốn cho phép

Vì N1 >Nc =5.106 =>k N''  1

k K

n

k K

].

6 , 1 4 , 1 [

1

'' 1

+/ ''

N

k là hệ số chu kỳ ứng suất uốn

+/ n là hệ số an toàn, lấy n = 1,5 đối với br nhỏ

Lấy n = 1,8 đối với br lớn

Ứng suất uốn cho phép:

 Đối với bánh răng nhỏ:

 

 

2 6 3

2 2

1

A tx

1000

.

60

5 , 0 1



 ; với cấp chính xác 8; vận tốc vòng v

= 1,62 (m/s), độ cứng mặt răng HB < 350 => Kđ = 1,2(Tra bảng 3-13)

 K = 11,2 =1,2

 Vỡ sai lệch khụng quỏ lớn nờn vẫn chọn K=1,3

8, Xác định modul, số răng và góc nghiêng của răng

- Cụng thức xỏc định mụđun của bỏnh răng

20 ) 1 (

2  A

b A (mm) Lấy b = 90 (mm)

Bề rộng bỏnh răng nhỏ được lấy lớn hơn so với bỏnh răng lớn khoảng (5ữ 10)mm để

đỡ tốn cụng gia cụng, đỡ tốn vật liệu hơn nữa lại tiện cho việc thỏo lắp và tận dụng hếtkhả năng làm việc của bỏnh răng

.

10

6

b n Z m

y

N K

u

- Kiểm tra sức bên uốn tại chân bánh răng lớn

155 , 0

2

1 1

Vậy hai bánh răng đủ sức bền uốn

10 Kiểm nghiệm sức bền bỏnh răng khi chịu quỏ tải đột ngột:

– Ứng suất uốn cho phộp khi chịu quỏ tải:

 Đối với bỏnh răng thộp cú độ rắn bề mặt HB  350, ta cú:

[]txqt = 2,5.[]Notx

 Với bỏnh răng nhỏ:

.

1

.

10 05 , 1

n b

N K i

i A

 uqt1 < []uqt1 ; uqt2 < []uqt2

11, C¸c th«ng sè h×nh häc chñ yÕu cña bé truyÒn

+ Modul : m = 3 (mm)

+ Sè r¨ng : Z1 = 20 (r¨ng) ; Z2 =192 (r¨ng)

+ Gãc ¨n khíp n = 200

+ §êng kÝnh vßng trßn chia :

d2 = m.Z2 = 3.192 = 576 (mm)

+ Khoảng cách trục A = 318

2

2 1



d d

mm)+ Đờng kính vòng tròn đỉnh răng :

10 55 , 9 2 2

1 1

N d

M

- Lực hớng tâm :

975 20

2680

d  

Trong đó :

d_đường kớnh trục (mm)

N - Công suất truyền (kW)

n - Số vòng quay trong 1 phỳt của trục (vg/ph)

C - Hệ số tính toán phụ thuộc ứng suất xoắn cho phép, khi tính đờng kính đầu vào hộp giảm tốc và trục truyền chung có thể lấy C = 130  110 Ta lấy C = 120

Đối với trục I : d1 ≥ 24,4 (mm) Chọn d1 = 25 (mm)

Đối với trục II : d2 ≥ 44,9 (mm) Chọn d2 = 45 (mm)

Lấy dtb = dII = 35 (mm) để chọn ổ bi đỡ cỡ trung bỡnh Tra bảng 14P 1 ta được bề rộng ổ B = 21 (mm)

413, Tính gần đúng trục :

Chọn các kích thớc theo bảng 7_1[1]

+ Khe hở giữa các bánh răng : c = 10 (mm)

+ Khe hở giữa bánh răng và thành trong của hộp :  = 10 (mm)

+ Khe hở từ thành trong của hộp đến mặt bên của ồ lăn l2 = 10 (mm)

Víi vËt liÖu thÐp 45 tra b¶ng 7_ 2[1] ta cã : [] = 50 N/mm2

+ §êng kÝnh trôc t¹i tiÕt diÖn 1-1 : có Mx = 80387 (N.mm)

Xác định cụ thể cấu tạo của trục :

- Bán kính góc lợn phần trục mang chi tiết : Tra bảng 7_15 [1]

n n





2 2

Theo đề bài trục 1 quay một chiều nên ứng suất uốn biến đổi theo chu kỳ đối xứng còn ứng xuất xoắn thay đổi theo chu kỳ mạch động nên ta có :

0 max

min max

2 2

0

;

W M W M

x m

a

m

u a

o

bt d t d

k



14,52 / 2

2

x a

o

M

N mm W

Công thức kiểm nghiệm sức bền dập và sức bền cắt:

x

t x

t

2M

[ ]d.k.l

2M

[ ]d.b.l

trong đó, d là đường kính phần trục lắp then (mm)

lt là chiều dài tính toán của then (mm)

Mx là mô men xoắn trên trục (N.mm)

Tra bảng (7-20), với vật liệu làm mayơ là thép, tải trọng tĩnh, dạng lắp cố định, tatra được ứng suất dập cho phép []d = 150 N/mm2

Theo bảng (7-21), với ứng suất mối ghép cố định, tải trọng tĩnh, vật liệu làm then

là thép 45, ta chọn ứng suất cắt cho phép []c = 120 N/mm2

– Trục I:

 Theo phần tính toán thiết kế then, đường kính trục ở tiết diện 2-2 là d2 = 35(mm), theo TCVN 149 – 64 và TCVN 150 – 64, chọn then bằng đầu tròn có kíchthước:

b = 10 mm ; h = 8 mm

t = 4,5 mm ; t1 = 3,6 mm

k = 4,2 mm ; l = (0,8 ÷ 0,9).lm Mà lm  B

Chọn lm = B l = 0,8.95 = 76 (mm) (với lm là chiều dài mayơ.)

 Chiều dài tính toán của then: lt = l – b = 76 - 10 =66 (mm)

 Kiểm tra mối ghép theo sức bền dập và cắt:

2.80387

6,9(N / mm ) [ ] 120(N / mm )35.10.66

Vậy, then đã chọn đủ bền

* Trục II:

21(N / mm ) [ ] 120(N / mm )50.6,2.56

n là số vòng quay của ổ, n = 516,21 (v/ph)

h là thời gian phục vụ, h = 24000 ( h)

Q là tải trọng tương đương, Q(k Rv m.A).k kn t

do bộ truyền chỉ sử dụng các bánh răng răng thẳng nên các ổ không chịu lực dọc trục

kv là hệ số động học xét đến ảnh hưởng vòng nào là vòng quay trong trườnghợp này, vòng trong là vòng quay nên kv = 1

kn là hệ số nhiết độ làm việc, tra bảng 8-4 1 với t < 100oC  kn = 1

R là tải trọng hướng tâm (daN)

Chọn ổ lắp tại F theo E => Q = RE = 142,6 (daN)

 Hệ số khả năng làm việc của ổ:

Vì ở đây lực dọc trục là nhỏ nên ta dùng kiểu lắp ghép có độ dôi để cố định vòng trong của ổ vào trục

- Cố định ổ trong vỏ hộp giảm tốc

Vòng ngoài của ổ đợc cố định giữa mặt tỳ của nắp ổ và mặt tỳ của vòng chắn dầu

- Lắp ổ lăn vào trục theo hệ lỗ, lắp vào vỏ theo hệ trục

- Cố định trục theo phơng dọc trục

Để cố định trục theo phơng dọc trục có thể dùng nắp ổ và điều chỉnh khe hở của ổ bằng các tấm đệm kim loại giữa nắp ổ và thân hộp giảm tốc Nắp ổ lắp với hộp giảm tốc bằng vít

- Bôi trơn ổ lăn

Vì vận tốc bộ truyền bánh răng thấp (v < 5m/s) nên không thể dùng phơng pháp bắn toé để hắt dầu trong hộp vào bôi trơn bộ phận ổ

Ta phải dùng mỡ để bôi trơn ổ Với nhiệt độ làm việc từ 60  100oC và vận tốc dới

- Chọn vật liệu chế tạo trục là gang xám Vỏ hộp chế tạo bằng phơng pháp đúc Mặt phẳng ghép giữa nắp và thân là mặt phẳng đi qua đờng tâm các trục để việc lắp ghép đ-

+ Chiều dày mặt bích dới của thân hộp và mặt bích trên của nắp hộp

Bulông ghép nắp cửa thăm: d4 = (0,3 ữ 0,4)dn = 4,8ữ6,4 (mm)  Chọn d4 = 6 (mm)+ Khoảng cách C1 từ mặt ngoài của vỏ đến tâm các bulông :

+ Đờng kính bulông vũng chọn theo trọng lợng hộp giảm tốc

Với khoảng cách trục A = 224 (mm).Tra bảng 10_11b[1] mHGT = 140 (kg)

Tra bảng 10_11a[1] ta chọn bulông vòng M10

Trong đó : L_Chiều dài hộp Chọn sơ bộ L = 800mm

2, Các chi tiết phụ :

- Bulụng vũng : Để nõng và vận chuyển hộp giảm tốc, trờn nắp hộp cú thiết kế vũngmúc cú kớch thước tra theo bảng 18.3a[4] và 18.3b[4] (dựa theo trọng lượng sơ bộ củahộp giảm tốc) Ta chọn loại M10 kiểu a

- Vòng chắn dầu không cho dầu và mỡ tiếp xúc nhau :

Vũng chắn dầu : Cú từ 2 - 3 rónh, tiết diện hỡnh tam giỏc đều, cỏch mộp trong củathành hộp từ 1…2mm, khe hở khoảng 0,4mm

- Nắp quan sát : Tra và chọn trong bảng 10_12[1]

Để kiểm tra, quan sỏt cỏc chi tiết trong hộp khi lắp ghộp và để đổ dầu vào hộp, trờnđỉnh hộp cú làm cửa thăm Cửa thăm được đậy bằng nắp Trờn nắp cú lắp thờm nỳtthụng hơi Kớch thước cửa thăm được chọn theo bảng 18.5[4]

A= 100mm B= 75mm A1= 150mmB1 = 100mm C= 125mm K= 87mm

R = 12mm Vớt M8x22 Số lượng 4 cỏi

- Nút thông hơi :

Khi làm việc nhiệt độ bờn trong hộp tăng lờn Để giảm ỏp suất và điều hoà khụng khớ bờn trong và bờn ngoài hộp ta dựng nỳt thụng hơi Nỳt thụng hơi được lắp trờn cửa thăm và cú cỏc thụng số cụ thể sau: Chọn theo bảng 10_16[1]

Thõn hộp thường chứa dầu để bụi trơn Sau một thời gian làm việc dầu bị bẩn

do bụi bặm và hạt mài hoặc bị biến chất, do đú cần phải thay dầu mới Để thỏo dầu cũ

người ta làm ở đáy hộp một nút tháo dầu Để dầu chảy ra hết cần làm đáy hộp nghiêng

Kết cấu của nút tháo dầu.

Khi lắp hộp thì giữa nắp và thân hộp giảm tốc cần có chốt định vị

Chốt đinh vị là một chi tiết dùng để đảm bảo vị trí tương đối của nắp và thân trước vàsau khi gia công cững như lắp ghép, ở đây ta dùng 2 chốt đinh vị hình côn, có đườngkính d = 6mm, c = 1,0mm;

l = 45mm; được lắp vào lỗ theo kiểu lắp căng

- Que th¨m dÇu :

Khi làm việc, bánh răng và trục vít được ngâm trong dầu theo điều kiện bôi trơn

Để kiểm tra chiều cao mức dầu trong hộp, ta dùng que thăm dầu Kích thước và kếtcấu que thăm dầu tra theo hình 18.11d

- Vít mở :

Khi thỏo nắp hộp ta dựng một vớt mở, lắp trờn nắp hộp Vớt mở sẽ tạo ra khe hởgiữa nắp và thõn hộp từ đú cú thể thỏo lắp dễ dàng và thuận tiện Kớch thước cụ thểcủa vớt mở như sau :

Ren M8x22 chiều dài phần cắt ren l = 20mm ; H = 4,8mm

3,Kết cấu bỏnh răng :

 Vật liệu chế tạo bỏnh răng bằng thộp Vỡ kớch thước bỏnh răng khụng lớn,sản xuất trung bỡnh nờn phương phỏp chế tạo phụi bỏnh răng được chọn làdập

 Lựa chọn kớch thước cỏc phần tử :

 Vành răng : kết cấu  = (2,5 4).m =(6,25 10)mm

 Mayơ: Chiều dài mayơ được chọn theo đường kớnh bề mặt lắp ghộp L

=(0,8…1,8).d

4,Bụi trơn và điều chỉnh ăn khớp :

– Vì vận tốc bộ truyền nhỏ nên ta chọn phơng pháp ngâm dầu các bánh răng tronghộp giảm tốc Mức dầu thấp nhất phải ngập chiều cao răng của bỏnh lớn cấp nhanh.Yờu cầu chiều sõu ngõm dưới 1/3 bỏn kớnh bỏnh răng lớn

Tra bảng (10-17[1]), ta chọn độ nhớt của dầu bụi trơn bỏnh răng ở 500C là 160 centistục

– Theo bảng (10-18[1]), chọn loại dầu bụi trơn là AK – 15

VII, Dung sai, lắp ghép

Dựa vào kết cấu làm việc, chế độ tải trọng của các chi tiết trong hộp giảm tốc mà ta chọn các kiểu lắp ghép sau :

1 Dung sai lắp ghép bánh răng :

Vì bánh răng chịu tải vừa, va đập nhẹ vì thế chọn kiểu lắp ghép trung gian H7/k6

2 Dung sai lắp ghép ổ lăn :

Khi l¾p æ l¨n cÇn lu ý : L¾p vßng trong lªn trôc theo hÖ thèng lç, l¾p vßng ngoµi lªn

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 Nguyễn Trọng Hiệp – Nguyễn Văn Lẫm Thiết kế Chi tiết máy, Nhà xuất bản Giáo dục, Hà Nội.

2 Ninh Đức Tốn Dung Sai và lắp ghép, Nhà xuất bản Giáo dục, Hà Nội.

3 Nguyễn Hữu Lộc – Nguyễn Trọng Hữu (2006) Thiết kế sản phẩm với Autodesk inventor, NXB Tổng hợp TP.HỒ CHÍ MINH.

4 PGS.TS Trịnh chất – TS Lê Văn Uyển Tính toán thiết kế hệ dẫn động

cơ khí (T1, T2), Nhà xuất bản giáo dục, Hà Nội.

Đồ án môn học của em đã hoàn thành trước hêt em xin trân thành cảm ơn sự quan tâm giúp đỡ của các thầy , các bạn bè và đặc biệt là sự giúp đỡ nhiệt tình của thầy Nguyễn Chung Thông

Trong quá trình thực hiện đồ án này, do hiểu biết còn hạn chế, đồng thời kinh nghiệm còn chưa vững nên đồ án của em không tránh khỏi những thiếu sót Mặc

dù đã cố gắng tìm tòi học hỏi thầy cô và các bạn bè cùng trao đổi kỹ năng

Cuối cùng, một lần nữa em xin trân thành cảm ơn các thầy cô giáo, cùng bạn bè

đã giúp đỡ em hoàn thành đồ án này

Em kính mong nhận được ý kiến đóng góp của các thầy, cô để đồ án của em được hoàn thiện hơn nữa

Hà Nội, ngày tháng năm 2012

Sinh viên thực hiện

Vũ Thanh Thản