Đồ án thiết kế chi tiết máy côn trụ 1 cấp đếm số 3

Môn học này không những giúp cho sinh viên có một cái nhìn cụ thể hơn thực tế hơn đối với các kiến thức đã được học, mà nó còn là cơ sở rất quan trọng của các môn chuyên ngành sẽ được họ

Thiết Kế Đồ án Chi Tiết Máy là một môn học cơ bản của ngành cơ khí Môn học này không những giúp cho sinh viên có một cái nhìn cụ thể hơn thực tế hơn đối với các kiến thức đã được học, mà nó còn là cơ sở rất quan trọng của các môn chuyên ngành sẽ được học sau này

Đề tài mà em được giao là thiết kế hệ dẫn động băng tải gồm có bộ hộp giảm tốc bánh răng côn răng thẳng và bộ truyền xích Hệ thống được dẫn động bằng động cơ

điện thông qua khớp nối, hộp giảm tốc và bộ truyền xích sẽ truyền chuyển động tới băng tải Trong quá trình tính toán và thiết kế các chi tiết máy cho hộp giảm tốc em đã

sử dụng và tra cứu một số những tài liệu sau:

-Chỉ tiết máy tập 1 và 2 của GS.TS-Nguyễn Trọng Hiệp

-Tính toán thiết kế hệ thống dẫn động cơ khí tập 1 và 2 của PGS.TS Trịnh Chất

và TS Lê Văn Uyển

- Dung sai và lắp ghép của GS.TS Ninh Đức Tốn

Do là lần đầu làm quen với công việc thiết kế chi tiết máy,cùng với sự hiểu biết còn hạn chế cho nên dù đã rất cố gắng tham khảo các tài liệu và bài giảng của các môn có liên quan song bài làm của sinh viên chúng em không thể tránh khỏi những sai sót Kính mong được sự hướng dẫn và chỉ bảo nhiệt tình của các thầy cô trong bộ môn giúp cho những sinh viên như chúng em ngày càng tiến bộ trong học tập

Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn các thầy trong bộ môn, đặc biệt là thầy Lê Văn Uyén đã trực tiếp hướng dẫn, chỉ bảo tận tình để em co thễ hoàn thành tốt nhiệm vụ được giao Em xin chân thành cảm ơn!

Sinh viên : Đỗ Thiện

-1-ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY ĐỀ 03 GVHD: LÊ VĂN UYÊN

I PHAN DONG HOC

1 Xac dinh P,,,:

Cô ông suất trên trục công tác được tính theo công thức “TH ¿ ws tp a ge ^ „ 2.11-rg20 ,

_ 2F.v

» = 7000 Theo dé bai : + F : Luc kéo băng tải : 2F = 5000N

+w : Vận tốc băng tải : v= 0,85 m/s SUY Ta :

P, = 5000.0, 85 = 4.25 (kW)

1000

2 Xác định hệ số tải trọng 8

B=I1

3 Xác định hiệu suất của hệ dẫn động 1) :

Hiệu suất truyền động của toàn bộ hệ thống được tính theo công thức:

TỊ — in = TỊ,.T],„ TỊ al x

Trong d6: 1, : Hiệu suất nối trục đàn hồi

T\;„„ : Hiệu suất bộ truyền bánh răng côn

No : Hiệu suất của 1 cặp ổ lăn T\„ : Hiệu suất của bộ truyền xích Theo bảng “HS , taco:

+ Hiệu suất của nối trục đàn hồi : T„ =1

+ Hiệu suất bộ truyền bánh răng c6n : n,,, = 0,97

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

+ Hiệu suất của bộ truyền xích: rị, = 0,97

Thay vào ta tính được:

n= 1.0,97.0,9970,97= 0,92

4 Xác định công suất yêu cầu của động cơ:

Công suất yêu cầu của động cơ được tính theo công thức :

Trong đó: + P,,: Công suất cần thiết trên trục động cơ(KW)

+ P,, : Công suất trên trục máy công tác(KW) + 1: Hiéu suất của toàn bộ hệ thống truyền động + : Hệ số tải trọng tương đương

trong đó : v : vận tốc dài băng tải : v = 0,85(m/s)

D : Đường kính tang cuốn : D= 270mm

u„: Tỷ số truyền sơ bộ của bộ truyền ngoài(bộ truyền xích) Theo bảng — , chọn tỷ số truyền :

+ Hộp giảm tốc Í cấp bánh răng côn : uạ = 2 5 + Bộ truyền ngoài là bộ truyền xích : u„ = 2 4 Suy ra:

u,, = (2 5).(2 4) = 4 20

7 Xác định sơ bộ tốc độ quay của động cơ điện :

Số vòng quay sơ bộ hợp lý của động cơ điện được tính theo công thức :

Nyy = nyy-Uy,

trong đó: n,, : s6 vong quay truc may céng tac (v/ph)

u,, : Ty s6 truyén so bộ của cả hệ thống truyền động Suy ra tốc độ sơ bộ của động cơ :

n,, =(4 20).60,13 = 120,72 1202,6 (v/ph) chon n,, = 1000 (v/ph)

§ Chọn quy cách động cơ điện :

Với những số liệu đã tính : P.„= 4,62 Kw

n,, =1000 v/ph

-3-ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY ĐỀ 03 GVHD: LE VAN UYEN

Kết hợp yêu cầu lắp ghép,mở máy tra bảng —— — Trg 224-228

động cơ có ký hiệu : 4A132S6Y3 có các thông số:

+ P,,=5kW>P,,

+ nN, = 960 v/ph chọn được

* Tính công suất trên các trục :

Công suất trên các trục của hệ thống được tính theo hướng từ trục công tác trở lại trục động cơ

T,, = 9,55.10° Fe = 9,55.10° 4% - 67499584 Nmm n„ 60,13

11 - Bảng số liệu tính toán :

Động cơ Trục 1 Trục2 | Trục công tác Thông

+ Công suất bộ truyền : P = Pạ„/2 = 4,443/2=2,22kW

+ Mômen xoắn trên trục dẫn :

SVTH:Đỗ Thiện KTHK _K5I _ĐHBKHN Theo bảng lay tròn Z, theo số lẻ => chon Z, = 23

ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY ĐỀ 03 GVHD: LÊ VĂN UYÊN

Suy ra số răng đĩa lớn : Z¿= uZ= 3.23 = 69

K¿„ : Hệ số xét đến ảnh hưởng của bôi trơn : Bộ truyền làm việc trong môi trường

có bụi , bôi trơn nhỏ giọt —> K,,=1,3

K, : Hệ số xét đến chế độ làm việc : Làm việc 2ca => K, = 1,25

SUY Ta :

K =1.1.1,25.1,3.1.1,25 = 2,03 Vậy ta có:

P, =2,22.2,03.1,1.1,09 = 5,40 kW Theo bang >on với nạ; = 200v/ph , chọn bộ truyền xích 1 day c6 budc xích

p= 25,4 mm

B =22,61 mm d=7,95 mm Thoả mãn điều kiện bén mon : P, <[P]

Tính lại khoảng cách trục a theo công thức —m

* Số lần va đập của xích được tính theo công thức =._ ;

j= Zit, _ 23.106,20 _ 1 57 13) =30 (Theo bing 52-1885 )

4 - Tính kiểm nghiệm xích theo độ bền mon :

Theo công thức S.13-trg85, TLI s= Q _—_ (k,F,+F, +F, )

Lực căng do lực li tâm sinhra: F,=qv* =2,6.1,76’ =8,05N

Lực căng do trọng lượng nhánh xích bị động sinh ra : Fo = 9,81k,qa

Theo bang =.= với nạ = 200 v/ph => Chon [s] = 8,2

Suy ra: s2[s] = Bo truyén du bén

5 Xác định thông số của đĩa xích :

ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY ĐỀ 03 GVHD: LÊ VĂN UYÊN

d, = p _ 25,4 sin| —— Z, sin | 69

- Đường kính vòng đỉnh răng đĩa xích :

d, = 15,88 mm: Đường kính của con lăn

Suy ra: đa =đ; - 2r = 186,54-2.8,03 = 170,50 mm

dạ; = d; - 2r = 570,18-2.8,03 = 554,12 mm

b Kiểm nghiệm theo độ bền tiếp xúc răng đĩa xích:

5.18-trg87 „

Răng đĩa xích được kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc theo công thức TL

Oy = 0,47, [ME OKs + FE < fou] Ka + Ba) P

[oq] : ứng suất tiếp cho phép : Chọn vật liệu làm đĩa xích là thép 45 tôi cải thiện dat HB170, tra theo bang —_ ,tacéd: [oy] = 600 MPa

Hệ số xét đến ảnh hưởng của số răng: Với Z, = 23 => k,, = 0,48

kạ : Hệ số phân bố tải trọng không đều trong các dãy xích

= Chon xich 1 day nén k,=1 F,,, : Luc va dap trén m= 1 day xich:

F,, = 13.107n,pÌ”m = 13.107.181,13.25,4°.1= 3,86 MPa

: Môđun đàn hồi tương đương, với E,,E;¿ lần lượt là môđun đàn hồi

6 - Tinh luc tac dung :

Lực tác dụng lên trục được tính theo công thức : F, = k,F,

k, : Hệ số xét đến trọng lượng xích : Bộ truyền đặt nằm ngang — k, = 1,15 Vậy sUy Ta :

F,=1,15.1261,36=1450,56N

-9-ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY ĐỀ 03 GVHD: LÊ VĂN UYÊN

II TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC BỘ TRUYỀN

A BO TRUYEN BANH RANG CON

1 Chon vat liéu :

6.1—trg92

Theo bang , chon:

- Bánh nhỏ : Thép 45 tôi cải thiện, HB 241 285, o,, = 850 MPa, o,,, = 580 MPa

- Bánh lớn : Thép 45 tôi cải thiện, HB 192 240, ơø;; = 750 MPa, o,,, = 450 MPa

O nim: = ZHB, + 70 = 2.230 + 70 = 530 MPa ; ø°n„ ;= 1,8HB, = 1,8.230 = 414 MPa

@ Ung suit tiép xtic cho phép:

Nyro: = Neon =4-10° 86 chu ki thay déi ứng suất cơ sở khi tửh về tiếp xúc với tất cả

Với c =l là số lần ăn khớp trong Í vòng quay

Suy ra : Nugị> Ngoi lấy Nae =Nao > Ky = 1

Nue2 > Nuor > Nugo = Naor > Kun =!

Nem > Ngại > Nem =Nero > Ken =!

Nag > Nror > Neg = Neon > Kren =1

-10-Ứng suất tiếp xúc cho phép :

ng

[oy] = 5 2,4) Ky Ku

H

Trong đó: Z,: hé so xét đên độ nhám của mặt răng làm việc

Z : hệ số xét đên ảnh hưởng của vận tôc vòng Kz: hệ số xét đên ảnh hưởng của kích thước bánh răng Chon so b6 Z,.Z,.K,, = 1

— Theo công thức ——— ST, định sơ bộ :

$ ứng suất uốn cho phép :

Theo công thức TỶ : Bộ truyền quay 1 chiều : [Gg] = Ø°mm-Kpẹc.Kn/S Với K¿ : Hệ số ảnh hưởng của đặt tải : quay 1 chiều > K,,.= 1

=> [o,,] = 441.1.1/1,75 = 252 MPa

[o,,] = 414.1.1/1,75 = 236,57 MPa

$ ứng suất quá tải cho phép :

Theo công thức -10= #95 và 6.11- tre95 ,

-11-ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY ĐỀ 03 GVHD: LÊ VĂN UYÊN

R,= Kyvw +i

(1-K, )K,.- We, ]2 Trong d6 : + K,: Hé số phụ thuộc vat liéu, loai rang : K,=0,5K,

K, : Hé s6 phụ thuộc loại răng : Với bánh răng côn, răng thẳng làm bằng thép

=> K,=100 MPa’?

= K, = 0,5.100 = 50 MPa’?

+ K,, : Hé s6 chiéu rộng vànhrăng = Chon K,, = 0,25

+ Kzp : Hệ số xét đến sự phân bố không đều tảI trọng trên chiều rộng vành

+T; = 45859,90 Nmm : Mômen xoắn trên trục bánh chủ động

45859,90.1,23

SUY ra: Re = 5045.327? +1a ——” = = 168,63 mm

y | (1-0, 25).0, 25.5, 32.481, 82”

4 - Xác định các thông số :

$ Số răng bánh nhỏ :

Đường kính chia ngoài bánh nhỏ : d,, = Re = 74086? ~ 62,53 mm

Xu?+!l A/5,322+1 :Zp= 15> Với HB < 350:

$ Môđun vòng ngoài : Tính theo công thức —

5 - Kiểm nghiệm bộ truyền bánh răng côn :

e Kiểm nghiệm theo độ bền tiếp xúc

Theo cong thite ————_=—: 6, = Z,,ZyZ.,{——_2—— _ <_ [o,]’

-13-ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY ĐỀ 03 GVHD: LE VAN UYEN

Trong đó : + Z„: Hệ số kể đến cơ tính vật liệu làm bánh răng — Theo bảng

răng làm bằng thép: Z4 = 274 MPa!2 + Z„ : Hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc : Theo bảng ew , VỚI X, X,+x, =0

=> Z,=1,76 + Z, : Hé s6 ké dén su tring khép rang: Z, = (4-,)

3 VGi €, : Hé s6 trùng khớp ngang : £„ = [1,88-3,2(—+-—)|eosB,

=> Bánh răng côn rang thang nén : Kyo = 1

Kặp : Hệ số xét đến sự phân bố tải trọng không đều trên chiều rộng vành răng

K,,, : Hé s6 tai trong dong : K,, = 1+

— Theo bảng chọn cấp chính xác 8

-14-Theo bang oe : &4 = 0,006

Theo bang —— : g,= 56

2T.KyKup 2.45859, 90.1.1,23 Suy ra: Ky =KyoKygKy, = 1.1,23.1,16 = 1,42

Gn = 274.1,76.0,88 | 6.1—trg21 và 6.la-tg93 vo [ou]? = [6y]ZgZ,K yy Theo công thức

-15-ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY ĐỀ 03 GVHD: LÊ VĂN UYÊN

+ K,=K,,.K,,-K,, : Hé s6 tải trọn khi tính về uốn

K¿„ : Hệ số kể đến sự phân bố tải trọng không đều trên các đôi răng cùng ăn khớp đồng thời

— Bánh răng côn, răng thắng —> K¿„ =

K¿ø : Hệ số kể đến sự phân bố tải trọng không đều trên chiều rộng vành răng :

6.21—-trgl13 K;„u Theo bảng TL1 „ VỚI KO he 0,56 => Kyp = 1,47

K,, : Hé s6 tai trong dong tính theo độ bền uốn : K,, = 1+ " 2T,.Kyp-Keg

V6l v, =5,.g).V [Satu *?) : 5,: tra bang 6.15 — trg107 : §, = 0,016

; Of; 0,85 43.2, 63.55, 23 = 123,42 MPa

-Y, 3,63

Gy =o, = 2123.42 = 124,80 MPa Y, 3,59

F1 2

Suy ra: Op, < [6,,]’=252 MPa

O,, < [6,,]’=236,57 MPa > Diéu kién bén u6n được đảm bảo

¢Kiém nghiém răng về qua tai :

A <_ 6.48-trgll as

Theo công thức — ;VỚI : Ka = Thnax ,=l

Sstmax = On (Kg = 457,73V1 = 457,73MPa <[6,, | =1260MPa 6.49— trg110 „

-17-ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY ĐỀ 03

7 - Bảng thông số

GVHD: LE VAN UYEN

Chiều dài côn ngoài R, R, = 0,5m,,./Z,? + Z, 168,63 mm

-18-IV TÍNH TOÁN TRỤC - Ổ LĂN - THEN - KHỚP

A TINH VA CHON KHOP NOI

1 Chọn khớp nối

Vì mômen xoắn nhỏ T,.=46357,29 Nmm và cần bù sai lệch trục nên cần sử dụng loại nối trục vòng đàn hồi (có khả năng bù sai lệch, giảm va đập, chấn động, cấu tạo đơn giản)

+, Mômen xoắn trên trục I:

T,=k.T,= 1,2.46357,29 = 55628,75 N.mm ~ 55,63 N.m

Với k : hệ số chế độ làm việc, k = 1,2 (tra bang 16.1)

Với động cơ 4A132S6Y3 tra bảng P1.7-TLI1 ta có đ„ =38§mm

2, Kiểm tra độ bền của vòng đàn hồi

+, Điều kiện về sức bền dập của vòng đàn hồi :

Vậy vòng đàn hồi thỏa mãn sức bền dập

+, Điều kiện sức bền của chốt :

<[o,]

-19-ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY ĐỀ 03

B SƠ ĐỔ ĐẶT LỰC

1 Sơ đồ kết cấu chung :

GVHD: LE VAN UYEN

C: XAC DINH SO BO DUONG KINH,KHOANG CACH CAC DOAN TRUC

Chon vat liéu ché tao cac truc 14 thép 45 cé o,= 600 MPa

ứng suất xoan cho phép [t]= 15 30 Mpa, Ovhay =340Mpa

1- Xác định sơ bộ đường kính trục :

Đường kính trục sơ bộ được tính theo công thức 10.9-trg188 TL q „ 0,2.[ 7]

Trong đó : T : mômen xoắn trên trục cần tính

[z]: Là ứng suất xoắn cho phép Ta có [:|=12 20 MPa

-21-ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY ĐỀ 03 GVHD: LÊ VĂN UYÊN

$ Trục I lắp với động cơ điện thông qua khớp nối đàn hồi — d, = (0,8+1,2)d,,

Theo bảng —_, với dong co 4A132S6Y3 co: d,,= 38 mm

=> Do đó chọn Lw3= 45 mm Giả sử có bánh trụ

+ Bánh răng trụ: + Trên trục II: I„›;„= (1,2 1,5) d; = (1,2 1,5).35 =42 52,5mm

=> Do đó chọn L;›;= 20 mm + Khớp nối đàn hồi : l „,;= (1,2 2,5) d,= (1,2 2,5).30 = 36+75 mm

=> Do đó chọn Laz =45 + Dia xích :l„¡= l;a¿= (1,2 1,5) d; = (1,2 1,5).35=42 52,5

+k, : Khoảng cách từ mặt cạnh của ổ đến thành trong củahộp => Chon k, = 5mm

+ k,: Khoảng cách từ mặt cạnh của chỉ tiết quay đến nap 6 >

Với D, : Đường kính vòng tròn qua tâm các chốt của nối trục vòng đàn hồi

=> Theo bing “^E-HỂỂ ; với T1 = 46357,29 Nmm=> D,=71 mm

Suyra: F,= (0,1 0,3) 2.46357,29/71 = 130,6 391,6 N

Lay F,=200N

-23-ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY ĐỀ 03 GVHD: LÊ VĂN UYÊN

D.BIEU DO MOMEN VA DUONG KiNH CAC DOAN TRUC

_ Với d„=20 tra bảng 10.5 TUI được [o]=63MPa

* Tai tiét dién 1-1:

d = {M,,,/0,2.[o] = /4211,17/0,2.63 =18,84 mm Tại tiết diện lắp 614n1 = d, =18,84 mm

* 'Tại tiết diện 2-2 :

-24-d= {M,,,/0,2.[o] = 100654, 93 /0,2.63 = 25,18 mm

Tại tiết diện lắp ổ lăn2_ => d,= 25,18 mm

* "Tại tiết diện 3-3 :

Tại tiết diện lắp bánh răng côn => d,= 18,49 mm

* Tại tiết diện khớp nối:

*Xuất phát từ yêu cầu công nghệ ta được

- Đường kính tiết diện lắp ổ lăn 1 : d=30 mm

- Đường kính tiết diện ổ lăn 2 : d =30 mm

- Đường kính tiết diện lắp bánh răng côn và khớp : d =22 mm

e Biểu đồ mômen