thuyết minh đồ án THIẾT kế hệ TRUYỀN ĐỘNG cơ KHÍ

Môn học Đồ án Thiết Kế Hệ Truyền Động Cơ Khí là cơ hội cho em tiếp xúc, tìm hiểu và đi vào thiết kế một hệ thống dẫn động thực tiễn, cũng là cơ hội giúp em cũng cố lại những kiến thức tr

LỜI NÓI ĐẦU

Hệ thống băng tải được sử dụng khá rộng rãi với nhiều ứng dụng trong công nghiệp, nông nghiệp, xây dựng và sinh hoạt hằng ngày Môn học Đồ án Thiết Kế Hệ Truyền Động Cơ Khí là cơ hội cho

em tiếp xúc, tìm hiểu và đi vào thiết kế một hệ thống dẫn động thực tiễn, cũng là cơ hội giúp em cũng cố lại những kiến thức trong các môn học như Nguyên lý máy, Chi tiết máy, Vẽ kỹ thuật cơ khí, và học thêm được rất nhiều về phương pháp làm việc khi thực hiện công việc thiết kế, đồng thời cũng từng bước sử dụng những kiến thức đã học vào thực tế Thêm vào đó, trong quá trình thực hiện em có thể bổ sung và hoàn thiện kỹ năng vẽ AutoCad, điều rất cần thiết với một sinh viên cơ khí.

Tập thuyết minh này chỉ dừng lại ở giai đoạn thiết kế, chưa thực

sự tối ưu trong việc tính toán các chi tiết máy, chưa mang tính kinh tế

và công nghệ cao vì giới hạn về kiến thức của người thực hiện.

Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong Bộ môn Cơ

Kỹ Thuật đã cho em cơ hội được học môn học này.

Xin chân thành cảm ơn các bạn trong nhóm đã cùng thảo luận

và trao đổi những thông tin hết sức quý giá.

Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Hồ Ngọc Thế Quang đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ em hoàn thành công việc thiết kế này.

Sinh viên

Nguyễn Văn Hồng Quân

Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Thành Phố Hồ Chí Minh Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

BỘ MÔN CSKTCK – KHOA CƠ KHÍ

NHIỆM VỤ THƯ THIẾT KẾ ĐỒ ÁN MÔN HỌC – MÃ SỐ : [ 01-78-TV]

THIẾT KẾ HỆ TRUYỀN ĐỘNG CƠ KHÍ

Đề số 1: THIẾT KẾ TRẠM DẪN ĐỘNG BĂNG TẢI

Cho sơ đồ truyền động, sơ đồ gia tải và các thông số ban đầu của hệ:

CHOCHOCHO

Sơ đồ gia tải

Các thông số ban đầu:

Chế độ làm việc: Quay 1 chiều, làm việc 2 ca, tải va

nhẹ (1 năm làm việc 300 ngày, 1 ca làm việc 8 giờ)

4 Bộ truyền động xích ống con lăn

công tác (kW)

Tốc độ quay trục công tác (vg/ ph) Số năm làm việc

A Phần thuyết minh: một bản thuyết minh tính toán hệ truyền động.

B Phần bản vẽ:

1 Một bản vẽ lắp hộp giảm tốc : Khổ Ao.

2 Một bản vẽ chi tiết một bánh răng (chế tạo): Khổ A3.

C Tính chất thiết kế

Sinh viên thiết kế: Nguyễn Văn Hồng Quân Lớp: CO13B

Mã số sinh viên : 1351080169 Ngành: Cơ khí ôtô

Ngày giao đề:

Ngày nộp đồ án:

Ghi chú: Khi cần sửa đổi số liệu phải có ý kiến của giáo viên hướng dẫn, tiến trình làm

đồ án cần thực hiện sau khi được giao Sau mỗi 4 tuần có 1 lần kiểm tra tiến độ, nếu 2trong 3 lần kiểm tra sinh viên không kịp tiến độ sẽ không được tham dự bảo vệ đồ án

Chủ nhiệm bộ mônGiáo viên hướng dẫn

ThS Lê Văn An

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

1.1 Chọn động cơ :

a, Xác định công suất cần thiết của động cơ.

Công suất trên trục động cơ được xác định theo công thức (2.8) sách tính toán thiết

kế hệ dẫn động cơ khí)

t ct

P P

P : Công suất tính toán trên trục máy công tác.

 : Hiệu suất truyền động

Theo công thức (2.9) ta có:

4 2

t ct

P

h

- Tỉ số truyền toàn bộ u của hệ dẫn động : t u t =u u n h.

Trong đó: 8£ £u h 40chọn u h = : Tỉ số truyền của bánh răng trụ hai cấp 20

2£u n £ chọn 6 u n = : Tỉ số truyền của đai thang.2

20.2 40 65.40 2600

6,57( ) 0,99.0,97

6,57

6,85 0,99.0,97.1

Chương 2 :TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC BỘ TRUYỀN

PHẦN 1: Thiết Kế Bộ Truyền Bánh Răng trụ răng nghiêng cấp nhanh.

3 1,05.10 1,3.6,85

416.5,2 0,3.1,25.560 136( )

2 137.2910

6,73( / ) 60.1000(5, 2 1)

n

m b

b

³

cấp chính xác 8, v=6,73 (m/s) ®k d=1,3 (bảng 3-14)

® =k 1.1,3 1,3= ( đúng với lựa chọn ban đầu)

® Lấy A= 140 (mm)

4.Xác định modun, số răng, chiều rộng bánh răng và góc nghiêng.

(0,01 0,02)(0,01 0,02)140 1, 4 2,82

A Z

n

m b

b

³

)

5.Kiểm nghiệm sức bền uốn của răng

- Số răng tương đương của bánh nhỏ

0,9712.114

( ) [ ]

2 6 3

3 1,05.10 1,3.6,85

416.4,3 0,4.130 200( )

5 Xác định modun, số răng, chiều rộng bánh răng và góc nghiêng.

(0,01 0,02)(0,01 0,02)190 1,9 3,83

Lực hướng tâm: P r =3112 20tg o =1133( )N

- Ko=1 do góc nghiêng < 60o

250,9327

o z

2001,54130

o n

K.L 1m xích

= Với kt=1,15(bộ truyền nằm ngang)

7

6.10 1,15.6,31

3907(N)27.31,75.130

R

CHƯƠNG III: THIẾT KẾ TRỤC VÀ THEN

1. Chọn vật liệu:

- Vật liệu chế tạo các trục là thép C45 thường hóa có σb1=600 (N/mm2)b = 850 (MPa), [τ]=15÷30 MPa]=15÷30 MPa

- Chọn trục 1, 2: [τ]=15÷30 MPa]=15 (MPa), trục 3: [τ]=15÷30 MPa]=25 (MPa)

Trong đó: dk – đường kính trục thứ k với k=1,2,3

N – Công suất trên trục thứ k (kw)

Dựa vào đường kính trên và kích thước ta phác họa lực của hộp giảm tốc:

3. Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực:

hn = 16 – chiều cao nắp ổ và đầu bulong

k1 = 10 – khoảng cách từ mặt mút của chi tiết quay đến thành trong của hộp hoặckhoảng cách giữa các chi tiết quay

k2 = 10 – khoảng cách từ thành trong hộp đến mặt bên ổ lăn

K4=19 – chiều rộng ổ( lấy trung bình cho cả 3 trục)

K5=20 – khoảng cách từ thành ngoài vỏ hộp ở trục 1 tới khớp nối

K6= 15 – khoảng cách từ thành ngoài vỏ hộp ở trục 3 tới đĩa xích

B1=45 – chiều rộng bánh răng cấp nhanh

Dựa vào biểu đồ momen ta có:

Moment tương đương theo công thức:

[ ] [ ] [ ] [ ]

3

3 1

3 1

3 1

B B

C C

D D

³

Theo tiêu chuẩn và yêu cầu về kết cấu ta chọn các thiết diện có các giá trị sau:

dA1 = dD1 = 20(mm) (đoạn lắp ổ lăn)dB1 = 28mm (đoạn lắp bánh răng)

b.Trục 2:

Dựa vào công thức ở các chương trước ta xác định các lực đặt lên bánh răng nghiêng:

2 2 2

999 374 238

r a

3 3

1133 3112

Moment tương đương theo công thức:

0,75 157287 0,75.112042 1848080,75 96333 0,75.112042 136730

[ ] [ ] [ ]

3

3 3

3 3

F F

G G

M d

31121133

4009 190

Dựa vào biểu đồ nội lực tính moment uốn tổng hợp tại từng tiết diện theo công thức:Moment tương đương theo công thức:

3 33

3 3

3 3

0,1

400730

43,110,1 0,1.50

432373

44, 20,1 0,1.50

449229

44,70,1 0,1.50

tdj j

tdI I

K K

L L

M d

4 Kiểm nghiệm trục theo hệ số an toàn

 Hệ số an toàn được tính theo công thức:

max min 1

u

a o

M W n

k

t

t

t t

2 1

x a o

M W M W

s t

L(d=50) 16 10 5 5,1 6,2

Ta có: chiều dài may ơ lm = (1,2 1,5)d

Chiều dài then lt=0,8lm.

Tại B , có d=28 nên chọn lm= 36,4 ® lt= 29,12 (mm)

Tại F , có d= 35 nên chọn lm= 45,5 ® lt= 36,4 (mm)

Tại G , có d= 30 nên chọn lm= 39 ® lt= 31,2 (mm)

Tại L , có d= 50 nên chọn lm= 65 ® lt= 52 (mm)

 Kiểm nghiệm độ bền dập của then:

Kiểm nghiệm độ bền dập theo công thức 7-11 ta có:

[ ]

2.M

Then (mm) Chiều dài làm

việc của then

Q - tải trọng động quy ước ; kN

L - tuổi thọ tính bằng hành triệu vòng quay

m - bậc của đường cong mỏi khi thử về ổ lăn với: m = 103

Kt=1 tải trọng tĩnh (bảng 8-3)

Kn=1 nhiệt độ làm việc dưới 100o (bảng 8-4)

Kv=1 1 vòng trong của ổ quay (bảng 8-5)

√(T1

T )

10 3

L1+(T2

T )

10 3

Chọn ổ bi kí hiệu : 36204Với D=47

B=14

Q - tải trọng động quy ước ; kN

L - tuổi thọ tính bằng hành triệu vòng quay

m - bậc của đường cong mỏi khi thử về ổ lăn với: m = 103

Kt=1 tải trọng tĩnh (bảng 8-3)

Kn=1 nhiệt độ làm việc dưới 100o (bảng 8-4)

Kv=1 1 vòng trong của ổ quay (bảng 8-5)

T )

10 3

L1+(T2

T )

10 3

B=16 C=27000

C, Chọn ổ cho trục 3:

Sơ đồ chọ ổ cho trục 3:

Khả năng tải động của Cđ được tính theo công thức :

Cđ = Q.m L

Trong đó :

Q - tải trọng động quy ước ; kN

L - tuổi thọ tính bằng hành triệu vòng quay

m - bậc của đường cong mỏi khi thử về ổ lăn với: m = 103

Kt=1 tải trọng tĩnh (bảng 8-3)

Kn=1 nhiệt độ làm việc dưới 100o (bảng 8-4)

Kv=1 1 vòng trong của ổ quay (bảng 8-5)

√(T1

T )

10 3

L1+(T2

T )

10 3

L2L

B=16 C=25000.

6.2 Nối trục vòng đàn hồi:

Trong nối trục đàn hồi, hai nửa nối trục nối với nhau bằng bộ phận đàn hồi Nhờ

có bộ phận đàn hồi cho nên nối trục đàn hồi có khả năng giảm va đập và chấnđộng Đề phòng cộng hưởng do dao động xoắn gây nên và bù lại độ lệch trục.Theo trên: Mô men xoắn trục 1:

1 21

VÒNG ĐÀN HỒI10

 Kiểm nghiệm điều kiện bền của vòng đàn hồi và chốt:

+ Điều kiện bền dập của vòng đàn hồi:

0 3

2

[ ]

Với loại máy công tác theo bảng 16-1/58 lấy k = 1,5:

T – momen xoắn danh nghĩa trên trục, T = 22480 [N.mm]

Theo bảng 16-10b/69 tra được dc = 10 mm, l3 = 15mm

Vậy nối trục đã chọn thỏa mãn điều kiện bền dập và bền uốn

7 Chọn than máy, bulông và các chi tiết phụ khác:

7.1 Vỏ hộp:

Nhiệm vụ của vỏ hộp giảm tốc là bảo đảm vị trí tơng đối giữa các chi tiết và bộphận máy, tiếp nhận tải trọng do các chi tiết lắp trên vỏ truyền đến, đựng dầu bôitrơn, bảo vệ các chi tiết tránh bụi bặm

Vật liệu phổ biến nhất dùng để đúc hộp giảm tốc là gang xám GX 15-32

a, Chọn bề mặt lắp ghép giữa nắp và thân

Bề mặt ghép của vỏ hộp (phần trên của vỏ là nắp, phần dưới là thân) thường đi quađường tâm các trục, nhờ đó việc lắp ghép các chi tiết sẽ thuận tiện hơn

Bề mặt ghép thường chọn song song với mặt đế

b, Xác định các kích thước cơ bản của vỏ hộp: bảng 18.1/85

 Chiều dày thân và nắp:

Chiều dày thân hộp d: Xác định theo công thức sau:

Đường kính bulông nền d1: d1> 0,036.aW + 12

=>d1>0,036.200 + 12 = 18,8 mm Lấy d1 = 20 mm, chọn bulông M20 (theoTCVN)

 Gối trên vỏ hộp:

Gối trục cần phải đủ độ cứng vững để không ảnh hưởng đến sự làm việc của ổ, để

dễ gia công mặt ngoài của tất cả các gối đỡ nằm trong cùng một mặt phẳng.Đường kính ngoài của gối trục được chọn theo đường kính nắp ổ, theo bảng 18-2/88 ta tra được các kích thước của các gối như sau:

Kích thước (mm) TrụcI Trục II Trục III

 Khe hở giữa các chi tiết:

- Khe hở giữa bánh răng với thành trong hộp:

7.2 Bulông và các chi tiết tiêu chuẩn:

 Bảng thông kê các chi tiết tiêu chuẩn.

TT Ký hiệu Tên gọi Số lượng Ghi chú

Sau một thời gian làm việc, dầu bôi trơn chứa trong hộp bị bẩn, hoặc bị biến chất,

do đó cần phải thay dầu mới, để tháo dầu cũ ở đáy hộp có lỗ tháo dầu, lúc làm việc

lỗ tháo dầu đợc bịt kín bằng nút tháo dầu, kết cấu và kích thước như hình vẽ (cáckích thước tra bảng 18-7/93)

c, Kiểm tra mức dầu:

Để kiểm tra mức dầu trong hộp ta dùng que thăm dầu, que thăm dầu có kích thước

và kết cấu như hình vẽ

d, Chốt định vị:

Mặt ghép giữa nắp và thân nằm trong mặt phẳng chứa đường tâm các trục Lỗ trụlắp trên nắp và thân hộp được gia công đồng thời, để đảm bảo vị trí tương đối củanắp và thân trước và sau gia công cũng như khi lắp ghép, ta dùng 2 chốt định vị,nhờ có chốt định vị, khi xiết bulông không bị biến dạng vòng ngoài ổ

f, Vòng chắn dầu:

Nhằm để bảo vệ ổ khỏi bị bụi bặm, chất bẩn, hạt cứng và các tạp chất khác xâm nhập vào

ổ Những chất này làm ổ chóng bị mài mòn và han rỉ Ngoài ra còn đề phòng dầu chảy rangoài ra dùng vòng phớt Theo bảng 15.17 tài liệu [2] ta có:

Vòng gồm 2 rãnh tiết diện tam giác có góc ở đỉnh là 600

Khoảng cách giữa các đỉnh là

3 mm Vòng cách mép trong thành hộp 2 mm Khe hở giữa vỏ với mặt ngoài của vòngren là 0.4 mm

hộp và nắp thì ta dùng mối ghép lỏng chẳng hạn

H 7 d11

Mối ghép giữa ổ và trục thì lắp theo hệ thống lỗ ta chọn kiểu lắp K6, còn mối ghépgiữa vòng ngoài ổ và lỗ hộp thì ta dùng mối ghép H7

MỤC LỤC

I Chọn động cơ và phân phối tỉ số truyền Trang

Chọn động cơ

1 Phõn phối tỉ số truyền

2 Tính toán các thong số động học

II Thiết kế bộ truyền đai 1 Chọn đai 7

2 Xác định các thông số của bộ truyền 7

3 Xác định tiết diện đai và chiều rộng bánh đai 8

4 Xác định lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục 9

III Thiết kế bộ truyền trong hộp giảm tốc 1 Tính toán bộ truyền cấp nhanh 10

a Chọn vật liệu b Xác định các ứng suất cho phép 10

c Xác định các thông số của bộ truyền 11

d Kiểm nghiệm độ bền 12

e Xác định cỏc thụng số của bộ truyền 15

2 Tính toán bộ truyền cấp chậm a Chọn vật liệu 16

b Xác định các ứng suất cho phép 16

c Xác định các thông số của bộ truyền 17

d Kiểm nghiệm độ bền 18

e Xác định các thông số của bộ truyền 20

IV Thiết kế trục 1 Xác định sơ đồ đặt lực 22

2 Chọn vật liệu 24

3 Xác định sơ bộ đường kính trục 24

4 Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực 24 5 Xác định các phản lực các gối đỡ 27

6 Chọn then 35

7 Kiểm nghiện trục về độ bền mỏi 39

V Tính toán thiết kế ổ lăn 1 Chọn ổ lăn với trục 1 44

2 Chọn ổ lăn với trục 2 48

3 Chọn ổ lăn với trục 3 51

VI Chọn vỏ hộp 1 Chọn bề mặt lắp ghộp nắp và thõn 53

2 Xác định các kích thước cơ bản của vỏ hộp 53

3 Một số kết cấu khỏc lien quan tới vỏ hộp 55

a Vũng múc 57

b Chốt định vị 57

c Cửa thăm 57

d Nỳt thỏo dầu 58

e Que thăm dầu 58

Vũng phớt 58

Tài liệu tham khảo

[1] Trịnh Chất – Lê Văn Uyển : Tính Toán Thiết Kế Hệ Thống Dẫn Động Cơ Khí,Tập I Nhà Xuất Bản Giáo Dục Việt Nam

[2] Trịnh Chất – Lê Văn Uyển : Tính Toán Thiết Kế Hệ Thống Dẫn Động Cơ Khí,Tập II Nhà Xuất Bản Giáo Dục Việt Nam

[3] Nguyễn Hưu Lộc – Nguyễn Trọng Hiệp : Cơ Sở Thiết Kế Máy, Nhà xuất bản đại họcquốc gia TP HCM