ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY

Đối với các hệ thống truyền 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 hộpgiảm tốc, qua đó

LỜI NÓI ĐẦU

Thiết kế và phát triển những hệ thống truyền động là vấn đề cốt lõi trong cơkhí Mặt khác, một nền công nghiệp phát triển không thể thiếu một nền cơ khíhiện đại Vì vậy, việc thiết kế và cải tiến những hệ thống truyền động là công việcrất quan trọng trong công cuộc hiện đại hoá đất nước Hiểu biết, nắm vững và vậndụng tốt lý thuyết vào thiết kế các hệ thống truyền động là những yêu cầu rất cầnthiết đối với sinh viên, kỹ sư cơ khí

Trong cuộc sống ta có thể bắt gặp hệ thống truyền động ở khắp nơi, có thể nói

nó đóng một vai trò quan trọng trong cuộc sống cũng như sản xuất Đối với các hệ

thống truyền 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 hộpgiảm tốc, qua đó ta có thể củng cố lại các kiến thức đã học trong các môn học nhưNguyên lý máy, Sức bền vật liệu, Chi tiết máy, Vẽ kỹ thuật cơ khí , và giúp sinhviên có cái nhìn tổng quan về việc thiết kế cơ khí Hộp giảm tốc là một trongnhững bộ phận điển hình mà công việc thiết kế giúp chúng ta làm quen với các chitiết cơ bản như bánh răng, ổ lăn,…Thêm vào đó, trong quá trình thực hiện các sinhviên có thể bổ sung và hoàn thiện kỹ năng vẽ AutoCad, điều rất cần thiết với mộtsinh viên kĩ thuật

Em chân thành cảm ơn thầy Đặng Văn Ánh đã giúp đỡ em rất nhiều trong quátrình 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 cô và các bạn

PHIẾU NHẬN XÉT:

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

Tp.HCM, tháng 12 năm 2011

======

MỤC LỤC:

PHẦN I: CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN BỐ TỶ SỐ TRUYỀN

I.1.Sơ đồ bố trí máy

I.2.Chọn động cơ

Ta chọn động cơ điện xoay chiều không đồng bộ roto lồng sóc

Ưu điểm:

• Kết cấu đơn giản, dễ bảo quản, làm việc tin cậy

• Cóc thể mắc trực tiếp vào mạng điện xoay chiều

• Giá thành tương đối thấp

• Không cần điều chỉnh vận tốc

• Sử dụng rộng rãi trong các ngành cơ khí

a) Xác định công suất động cơ

: là công suất làm việc

: là hiệu suất chung

Ta có:

Trong đó:

Tra bảng 2.1 trang 27 tài liệu môn (TKCTM) ta có:

: hiệu suất bộ truyền đai

: hiệu suất bộ truyền bánh răng

: hiệu suất cặp ổ lăn

: hiệu suất khớp nối

 Hiệu suất chung:

0,95 0,972.0,993.10,867

 Công suất định mức của động cơ

b) Xác định sơ bộ tốc độ quay trên trục động cơ

ta có: nsb= nlv.im

trong đó:

nsb: số vòng quay sơ bộ trên trục động cơ

nlv: số vòng quay trên trục đầu ra

im: tỉ số truyền của toàn bộ hệ thống dẫn động

ta có: im= inhs.ihs

Tra bảng 2.2 trang 32 (TKCTM)

inhs=2: tỉ số truyền của bộ truyền đai ngoài hộp số

ihs =10: tỉ số truyền trung bình của hộp giảm tốc

iđ=2: tỉ số truyền của bộ truyền đai ngoài hộp số

ih: tỉ số truyền của các bộ truyền trong hộp số

Trục 3:

I.3.2 Công suất trên các trục 1,2,3

Công suất trên trục động cơ: Nđc = 7,5 (kw)

PHẦN II: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN NGOÀI HỘP SỐ

Chọn loại đai:

Ta chọn bộ truyền đai hình thang bằng vải cao su vì nó làm việc tốt trong môi trường ẩm ướt

Giả sử vận tốc đai v>5m/s

Theo bảng 5.13 trang 93(TKCTM) với Nđc = 7,5 (kw)

Ta chọn được 2 loại đai A và Ƃ như sau:

1 -kích thước tiết diện đai (a x h)(mm) bảng

5.11 trang 92(TKCTM)-diện tích tiết diện F (mm2)

13 x 8

81 17 x 10,5138

2 -Đường kính bánh đai nhỏ D1 = 1,2.Dmin với

Dmin theo bảng 5.14 trang 93(TKCTM) (mm)

- Kiểm nghiệm vận tốc của đai

1 trục của trục1:

(v/p) -Tỉ số truyền thực tế:=

Sai số về tỷ số truyền so với yêu cầu

274,4

280

715,4

2,0412%

392

400

715,4

2,0412%

4

-Chọn sơ bộ khoảng cách trục A theo bảng

5.16 trang 94 (TKCTM) với iđ=2 thì:

Asb=1,2D2

(mm)

-Tính chiều dài đai L và khoảng cách trục A

theo khoảng cách trục Asb đã chọn sơ bộ

tính chiều dài L theo công thức:

-Khoảng cách trục A phải thỏa điều kiện:

158,20 155,650

8

Xác định số đai cần thiết

Chọn ứng suất căng ban đầu (N/mm2) và

theo trị số đai D1 tra bảng 5.17 trang

1,740,90,950,942,5433

9 Định các kích thước chủ yếu của bánh đai:

- Chiều rộng bánh đai: (công thức:5.23

trang 96)

B = (Z – 1).t + 2.S (mm)Tra bảng 10.3(trang 257) ta có:

h0

St

- Đường kính ngoài cùng của đai (công

thức:5-24)+ Bánh dẫn : (mm)+ Bánh dẫn : (mm)

100

3,51016

147287

65

512,520

210410

10

-Lực căng ban đầu SO:

(N)-Lực tác dụng lên R:

(N)

97,21718,035

165,61456,87

Kết luận:

Chọn phương án dùng bộ truyền đai loại A vì khuôn khổ nhỏ và gọn hơn

PHẦN III: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG

III.1 Thiết kế bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng

Định ứng suất mỏi tiếp xúc và ứng suất mỏi uốn cho phép

III.1.2.Ứng suất tiếp xúc cho phép

Số chu kì làm việc tương đương của bánh răng:

2niti

Trong đó:

Trong đó:

: số lần ăn khớp của 1 răng khi bánh răng quay 1 vòng

Bánh răng quay 1 vòng: u=1

: số vòng quay trong 1 phút của bánh răng

Bánh răng quay 1 vòng: u=1

: moment xoắn lớn nhất

ti: Thời gian làm việc tính bằng giờ

: moment xoắn làm việc trong chế độ thứ i

 số chu kì làm việc của bánh răng nhỏ:

Với: ;

2,301.1010

Số chu kì làm việc của bánh răng lớn:

Theo bảng 3.9 trang 43 (TLTKCTM) ta chọn số chu kì làm việc cơ sở N0=

Vì và đều lớn hơn số chu kì cơ sở của đường con mỏi tiếp xúc và đường cong mỏi uốn nên khi tính ứng suất cho phép của bánh răng nhỏ và lớn lấy hệ số chu kì ứng suất tiếp xúc k’

1=k’

2=1Xác định ứng suất cho phép:

III.1.3.Ứng suất uốn cho phép

Vì là thép thường hóa nên ta lấy hệ số an toàn n=1,5 và hệ số tập trung ứng suất ở chânrăng

Giới hạn mỏi của bánh răng nhỏ:

III.4 Định chính xác hệ số tải trọng K.

Vì các bánh răng có khả năng chạy mòn (HB < 350 và V<15 m/s) tải trọng không đổi nên hệ số tập trung tải trọng Ktt = 1

Theo bảng 3.13 trang 48(TKCTM) tìm được hệ số tải trọng động Kđ = 1,45

Hệ số tải trọng K được tính theo công thức: K = Ktt.Kđ = 1.1,45=1,45

Thực tế bộ truyền này chịu tải trọng thay đổi nên :

Ta có:

Ứng suất tra bảng 3.12 trang 47 (TKCTM) ta được

III.6 Kiểm nghiệm sức bền uốn của răng.

Kiểm ứng suất uốn sinh ra trong chân rang theo công thức:

Trong đó:

Mn là môđun pháp của bánh răng thẳng

Y,z,n1 là hệ số dạng răng, số rang và số vòng quay trục 1

thỏa mãn

III.7 Kiểm tra sức bền bánh răng khi chịu quá tải đột ngột

Ứng suất tiếp xúc cho phép khi quá tải:

Thỏa điều kiện

Ứng suất uốn cho phép khi quá tải

Công thức kiểm nghiệm:

III.8 Các thông số hình học chủ yếu của bộ truyền.

III.11 Định chính xác hệ số tải trọng K.

Vì các bánh răng có khả năng chạy mòn (HB < 350 và V<15 m/s) tải trọng không đổi nên hệ số tập trung tải trọng Ktt = 1

Theo bảng 3.13 trang 48(TKCTM) tìm được hệ số tải trọng động Kđ = 1,45

Hệ số tải trọng K được tính theo công thức: K = Ktt.Kđ = 1.1,45=1,45

Thực tế bộ truyền này chịu tải trọng thay đổi nên :

Ta có:

Ứng suất tra bảng 3.12 trang 47 (TKCTM) ta được

III.13 Kiểm nghiệm sức bền uốn của răng.

Kiểm ứng suất uốn sinh ra trong chân răng theo công thức:

Trong đó:

Mn là môđun pháp của bánh răng thẳng

Y,z,n1 là hệ số dạng răng, số răng và số vòng quay trục 1

III.14 Kiểm tra sức bền bánh răng khi chịu quá tải đột ngột

Ứng suất tiếp xúc cho phép khi quá tải:

Thỏa điều kiện

Ứng suất uốn cho phép khi quá tải

Công thức kiểm nghiệm

III.15 Các thông số hình học chủ yếu của bộ truyền.

Bảng thông số bộ truyền bánh răng cấp chậm:

PHẦN IV: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRỤC VÀ THEN

IV.1 Chọn vật liệu làm trục.

Vật liệu làm trục phải có độ bền cao,ít tập trung ứng suất, có thể nhiệt luyện và dễ gia công

Thép cacbon hoặc thép hợp kim là những loại chủ yếu để chế tạo trục

Vì hộp giảm tốc chịu tải trọng trung bình nên ta chọn loại thép 45 thường hóa

Chọn thép C45 thường hóa (tra bảng 7.2 trang 119) ta có

N: công suất truyền của trục

n: số vòng quay trong 1 phút của trục

Chọn d3=50 (mm)

Để chuẩn bị cho bước tính gần đúng, trong ba trị số d1, d2,d3 ở trên ta có thể lấy trị số

d2=40 mm để chọn ổ bi đỡ cỡ trung bình Tra bảng 148 trang 339(TKCTM) ta có đượcchiều rộng ổ đỡ B=23mm

IV.2.2 Tính gần đúng trục

Để tính các kích thước, chiều dài trục, tham khảo bảng 7.1 trang 118 (TKCTM) ta

chọn:

• Khe hở giữa các bánh răng c=10 mm

• Khe hở giữa bánh răng và thành trong của hộp

• Khoảng cách từ thành trong của hộp số đến mặt bên của ổ lăn l2=10 mm

Tổng hợp các kích thước phần tử ở trên và kết hợp với hình 11.2 trang 306 (TKCTM)

ta tính được:

Dựa vào bảng 10.2 trang 353 (cơ sở thiết kế máy-Nguyễn Hữu Lộc) chọn l=80 mm

Hình vẽ sơ đồ phân tích lực:

Pr1 Pt1

Pr2 Pt2

y

I

II

III

772,154

Mux 92281,781

10991,31

Mu Qx

10845,648 86802,03

5339,53

1919,343

3852,19

236909,685 336390,39

hệ số an toàn chỉ tính riêng ứng suất pháp

: hệ số an toàn chỉ tính riêng ứng suất tiếp

Vì trục quay nên ứng suất pháp(uốn) biến đổi theo chu kì đối xứng:

là biên độ và trị số trung bình ứng suất pháp, vậy:

Bộ truyền làm việc một chiều nên ứng suất tiếp( xoắn) biến đỏi theo chu kì mạch

Thay các trị số tím được vào công thức tính

Hệ số an toàn cho phép thường lấy bằng 1,5 2,5

Trục II:

tiết diện (1-1)

Thay các trị số tím được vào công thức tính

Hệ số an toàn cho phép thường lấy bằng 1,5 2,5

Thay các trị số tím được vào công thức tính

Hệ số an toàn cho phép thường lấy bằng 1,5 2,5

IV.2.3 Tính then của trục

Để cố định bánh răng theo phương tiếp tuyến hay là để truyền momen và chuyển động

từ trục đến bánh răng hoặc ngược lại ta có thể dùng then hoặc then hoa Với then hoa thì sẽ truyền chuyển động tốt hơn và bền hơn nhưng với yêu cầu làm việc thấp và

phương pháp gia công trục sẽ phức tạp và khó khăn hơn so với việc sử dụng then

thường nên ta chọn then thường trong trường hợp này

Chọn then bằng Kích thước mặt cắt của then và rãnh then:

Hình vẽ

chiều dài then l = 0,8.lm với (lm = (1,5 1,5).d)

chiều dài mayo lm = 1,5.35 = 52,5 (mm)

chiều dài then l = 0,8.52,5 = 42 (mm)

chọn chiều dài then l = 45 (mm)

Kiểm nghiệm về sức bền dập theo công thức (7.11):

Đối với trục II:

Ta chọn hai then cùng kích thước, d=45mm, tra bảng 7.23 trang 143, chọn:

L

b=14; h=9; t=5; t1=4,1; k=5

đường kính trục d = 45 (mm)

chiều dài then l = 0,8.lm với (lm = (1,5 1,5).d)

chiều dài mayo lm = 1,5.45 = 67,5 (mm)

chiều dài then l = 0,8.67,5 = 54

chọn chiều dài then l = 56 (mm)

Kiểm nghiệm về sức bền dập theo công thức 7.11:

(N/mm2)

Với Mx = 302899,216; d=45 mm; k=5; l=56 mm

Tra bảng (7.20) với ứng suất mối ghép cố định, vật liệu thép 45 là (N/mm2)

Kiểm nghiệm về sức bền cắt theo công thức 7-12

Ta có b = 14 (mm) và (N/mm2)

Nên

Đối với trục III:

Đường kính chỗ lắp then d = 55(mm) tra bảng 7.23 trang 143

b = 16; h = 10; t = 5; t1 = 5,1; k = 6,2

đường kính trục d = 55 (mm)

chiều dài then l = 56 mm

Kiểm nghiệm về sức bền dập theo công thức 7.11:

Ta có b = 16 (mm) và (N/mm2)

Nên

Tất cả đều thỏa mãn điều kiện

30

2 2

Tra bảng 14P trang 339, ổ bi đỡ một dãy cỡ trung bình d=40 mm; cbảng=48000>c,

đường kính ngoài của ổ D=90 mm, chiều rộng B=23 mm, kí hiệu: 308

9054,5

Theo bảng 8.18 trang 177 ta chọn kiểu lắp ổ bi đỡ theo kiểu lắp T2ô

Theo bảng 8.19 ta chọn kiểu lắp ổ đỡ bi vào vỏ hộp là kiểu lắp T2ô

Cố định trục theo phương dọc trục:

Để cố định trục theo phương dọc trục có thể dùng lắp ổ và điều chỉnh khe hở của ổ

bằng các tấm đệm kim loai giữa nắp ổ và than hộp giảm tốc Nắp ổ lắp với hộp giảm tốc bằng vít, loại nắp này dễ chế tao và dễ lắp ghép

V.2 Bôi trơn ổ lăn:

Bộ phận ổ được bôi trơn bằng mỡ, vì vận tóc bộ truyền bánh rang thấp, không thể

dung phương pháp bắn tóe để hắt dầu trong hộp vào bôi trơn bộ phận ổ

Theo bảng 8.28 trang 198, có thể dùng mỡ loại T ứng với nhiệt độ làm việc từ 60 ÷

1000C và số vòng quay300÷ 1500 vg/ph

Lượng mỡ chứa 2/3 chỗ rỗng của bộ phận ổ Để mỡ không chảy ra ngoài và ngăn

không cho dầu rơi vào bộ phận ổ, nên làm vòng chắn dầu

PHẦN VI: CẤU TẠO VỎ HỘP VÀ CÁC CHI TIẾT PHỤ (TIÊU CHUẨN)

KHÁC

VI.1 Vỏ hộp:

Vỏ hộp giảm tốc có nhiệm vụ bảo đảm vị trí tương đối giữa các chi tiết và các bộ phậnmáy tiếp nhận tải trọng do các chi tiết lắp trên vỏ truyền đến, đựng dàu bôi trơn và bảo

vệ các chi tiết ,tránh bụi

Chỉ tiêu của vỏ hộp giảm tốc là độ cứng cao và khối lượng nhỏ Chọn vật liệu để đúchộp giảm tốc là gang xám có kí hiệu GX 15-32

Chọn bề mặt ghép nắp và thân đi qua tâm trục để việc lắp ghép các chi tiết thuận tiện Mặt đáy hộp giảm tốc nghiêng về phía lỗ thoát dầu với độ dốc khỏng 10

Theo bảng 10.9 trang 268 ta tính được kích thước các phần tử cấu tạo vỏ hộp

- Chiều dày thành thân hộp:

VI.2 Que thăm dầu:

trang 289 (TKCTM).

-Dùng kiểm tra mức dầu trong hộp giảm tốc

VI.3 Nút tháo dầu:

-Dùng để tháo dầu cũ không còn đảm bảo chất lượng

Tra bảng 10.14 trang 278 (TKCTM) ta chọn nút tháo dầu như hình vẽ:

Ø5 Ø12 Ø18

3

6

3 M12

R3

23

19,6

1626

VI.4 Nút thông hơi:

Làm giảm áp suất điều hòa không khí bên trong hộp giảm tốc ,nút thông hơi được lắp

VI.5 Chốt định vị:

theo bảng 10.10c trang 273 (TKCTM) ta chọn được chốt định vị hình côn:

Có tác dụng định vị chính xác vị trí của nắp và thân

40

VI.6 Vòng chắn dầu:

theo trang 203 (TKCTM) ta chọn vòng chắn dầu như sau:

-Có tác dụng không cho dầu tiếp xúc với mỡ bôi trơn các ổ lăn

PHẦN VII: BÔI TRƠN TRONG HỘP GIẢM TỐC:

- Để giảm mất mát công suất vì ma sát, giảm mài mòn răng, đảm bảo thoát nhiệttốt và đề phòng các chi tiết bị han gỉ cần phải bôi trơn liên tục các bộ truyềntrong hộp giảm tốc

- Vì vận tốc nhỏ nên ta chọn bôi trơn ngâm dầu bằng cách ngâm bánh răng trongdầu chứa ở hộp

- Bánh răng có vận tốc nhỏ lấy chiều sâu ngâm dầu khoảng 1/6 bán kính bánhrăng loại cấp nhanh, còn đối với bánh răng cấp chậm dưới 1/3 bán kính

- Mức dầu trong hộp giảm tốc được kiểm tra bằng các thiết bị chỉ dầu

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 cho trong bảng sau:

Bảng dung sai lắp ghép bánh răng:

Chi tiết Mối

lắp

es(µm)

ei(µm)

ES(µm)

EI(µm)

Độ dôi lớnnhất (µm)

Độ hở lớnnhất (µm)Bánh dẫn

KẾT LUẬN

Trong nền kinh tế thị trường hiện nay , một sản phẩm muốn thành công phảiđáp ứng được các yêu cầu về chất lượng , giá thành ,mẫu mã và đặc biệt là yếu tốthời gian Một sản phẩm tung ra đúng thời điểm ,đáp ứng đúng nhu cầu khách hàngchắc chắn sẽ gặt hái thành công và ngược lại.Muốn thỏa mãn được các yêu cầutrên , nhóm thiết kế phải thực sự có được một nền tảng kiến thức vững chắc ,cũngnhư một phương pháp làm việc đúng đắn

Đồ án môn học chi tiết máy tiếp sau các môn học Nguyên lý máy , sức bềnvật liệu, vẽ kĩ thuật cơ khí,Chi tiết máy Thực sự là hợp lý để sinh viên có thể nắmvững các kiến thức nền tảng quan trọng

Cuối cùng ,một lần nữa chúng em xin chân thành cảm ơn Thầy Đặng VănÁnh

Đã tận tình hướng dẫn chúng em thực hiện đồ án này

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 Nguyễn Trọng Hiệp-Nguyễn Văn Lẫm.Thiết kế Chi Tiết Máy NXB Giáo Dục2002

2 Nguyễn Hữu Lộc Cơ Sở Thiết Kế Máy NXB Đại Học Quốc Gia Tp.Hồ ChíMinh 2011

3 Nguyễn Hữu Lộc Bài Tập Chi Tiết Máy NXB Đại Học Quốc Gia Tp.Hồ ChíMinh 2005

4 Trịnh Chất Tính Toán Thiết Kế Hệ Dẫn Động Cơ Khí, Tập 1 NXB Giáo Dục2002

5 Trịnh Chất Tính Toán Thiết Kế Hệ Dẫn Động Cơ Khí và 2 NXB Giáo Dục2002