đồ án chi tiết máy: THIẾT KẾ KẾT CẤU TRONG HỘP GIẢM TỐC KẾT CẤU VỎ HÔP GIẢM TÔC

PHẦN 1 CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀNPHẦN 2 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC BỘ TRUYỀNPHẦN 3 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRỤC CHO HỘP GIẢM TỐCPHẦN 4 THIẾT KẾ KẾT CẤU TRONG HỘP GIẢM TỐC KẾT CẤU VỎ HÔP GIẢM TÔC

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KINH DOANH VÀ CÔNG NGHỆ HÀ NỘI

******

ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN: TS LÊ VĂN UYỂN.

SINH VIÊN THIẾT KẾ: LÊ ĐÌNH VINH

MÃ SINH VIÊN: 12108217

LỚP: CƠ – ĐIỆN TỬ CD 17.01

Hà Nội 2015

2, Phân phối lại tỷ số truyền

PHẦN 2 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC BỘ TRUYỀN

I, TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN ĐAI

1, Chọn loại đai và xác định các thông số bộ truyền

2, Xác định lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục.

II, TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN TRỤC VÍT - BÁNH VÍT (BỘ TRUYỀN HỘP GIẢM TỐC)

2.1, Chọn vật liệu và xác định ứng suất cho phép

2.2, Tính toán truyền động trục vít về độ bền

2.2.1, Các thông số cơ bản của bộ truyền

2.2.2, Kiểm nghiệm răng bánh vít về độ bền tiếp xúc.

2.2.3, Kiểm nghiệm răng bánh vít về độ bền uốn

2.2.4, Kiểm nghiệm răng bánh vít về quá tải

2.3, Xác định các kích thước hình học của bộ truyền.

2.4, Tính nhiệt truyền động trục vít.

PHẦN III TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRỤC CHO HỘP GIẢM TỐC

1, Tính toán thiết kế trục vít I

1.1,Tính lực và chiều các lực tác dụng lên trục vít.

1.2 Kết quả tính toán trục I trên Inventor

1.2.1 Kết quả ( các tap Design , Clculation và Biều đồ mô men) trục I

1.2.2 Sự dụng Inventor để chọn then và ổ lăn cho trục 1

1.2.3 Chọn ổn lăn

2, Tính toán thiết kế trục II (Trục cho bánh vít )

2.1, Xác định khoảng cách các gối đỡ và điểm đặt lực

2.2 Kết quả tính toán trục II trên Inventor

2.2.1 K t qu ( các tap Design , Clculation và Bi u đ mô men ) ế ả ề ồ

2.2.2, S d ng Inventor đ ch n then và lăn cho tr c 2 ự ụ ể ọ ổ ụ

2.2.3 Ch n lăn cho tr c II ọ ổ ụ

PHẦN IV:THIẾT KẾ KẾT CẤU TRONG HỘP GIẢM TỐC

I KẾT CẤU VỎ HÔP GIẢM TÔC

4.1 Lập bảng kết quả tính toán

4.2 Kết cấu các bộ phận, chi tiết khác.

4.3 Bôi trơn và điều chỉnh ăn khớp.

4.4 Định kiểu lắp, lập bảng dung sai.

C Kết luận

D Tài liệu tham khảo

LỜI NÓI ĐẦU

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 cái nhìn cụ thể, thực tế hơn với kiến thức đã được học, mà nó còn là cơ sở rất quan trọng cho các môn học chuyên ngành sẽ được học sau này.

Đề tài của em được giao là thiết kế hệ dẫn động băng tải gồm có hộp giảm tốc trục vít bánh vít và bộ truyền đai thang Hệ thống được đẫn động bằng động cơ điện thông qua bộ truyền đai thang, hộp giảm tốc và khớp nối truyền chuyển động tới băng tải Trong quá trình tính toán và thiết kế các chi tiết máy

em đã sử dụng và tra cứu các tài liệu sau

-Tập 1 và 2 Chi tiết máy của GS.TS- NGUYỄN TRỌNG HIỆP

-Tập 1 và 2 Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí của PGS.TS.TRỊNH CHẤT- TS LÊ VĂN UYỂN.

Do là lần đầu tiên làm quen với công việc tính toán, thiết kế chi tiết máy cùng với sự hiểu biết còn hạn chế cho nên dù đã rất cố gắng tham khảo tài liệu

và bài giảng của các môn học có liên quan song bài làm của em không thể tránh được những thiếu sót Em kính mong được sự hướng dẫn và chỉ bảo nhiệt tình của các Thầy cô bộ môn giúp cho em ngày càng tiến bộ

Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn các Thầy cô bộ môn Cơ Sở Thiết

Kế Máy và Rô Bốt, đặc biệt là Thầy Phạm Minh Hải đã trực tiếp hướng dẫn,chỉ bảo một cách tận tình giúp em hoàn thành tốt nhiệm vụ đồ án được giao

Hà Nội, Ngày 29 Tháng 3 Năm 2015

B Nội dung đồ án

ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY

ĐỀ SỐ 6: THIẾT KẾ HỆ DẪN ĐỘNG BĂNG TẢI

Thông số đầu vào :

1 Lực kéo băng tải F = 6000 N

2 Vận tốc băng tải v =0.41 m/s

3 Đường kính băng tải D = 370 mm

4 Thời hạn sử dụng L h = 15000 giờ

5 Số ca làm việc: Số ca = 1

6 Góc nghiêng đường nối tâm của bộ truyền đai φo =0 o

7 Chế độ làm việc của cơ cấu chấp hành (băng tải): CĐ ổn định

PHẦN 1 CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN

1, CHỌN ĐỘNG CƠ

- Từ điều kiện đầu bài cho, ta tính được công suất trên trục làm việc:

Plv= 6000∗0.411000 = 2.46 kW

- Hiệu suất chung của hệ dẫn động:

ŋ= ŋđai*ŋbt*ŋol*ŋkhớp = 0.96*0.82*0.993*1 = 0.76

(chọn sơ bộ số mối ren của trục vít là z1=2)

=> Công suất yêu cầu:

Pyc= Plv ŋ = 2.460.76= 3.23 kW

- Tỷ số truyền sơ bộ của hệ:

usb= ungoài*uhộp = 2.5*20= 50

(chọn sơ bộ tỷ số truyền của bộ truyền đai bên ngoài là 2.5, tỷ số

truyền của hộp giảm tốc trục vít là 20)

- Số vòng quay sơ bộ của động cơ:

2, PHÂN PHỐI LẠI TỶ SỐ TRUYỀN

- Tỷ số truyền thực:

uthực= N đ c Nlv = 21.17950 = 44.87

- Tỷ số truyền trong hộp và tỷ số truyền bộ truyền đai bên ngoài:

uhộp= 20 => ungoài= Uthự c U hộ p= 2.24

C, TÍNH CÔNG SUẤT

- Công suất trên trục công tác:

- Mômen xoắn trên trục I và II:

PHẦN 2 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC BỘ TRUYỀN

I, TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN ĐAI

.1, Chọn loại đai và xác định các thông số bộ truyền

Với công suất P= 3.2kW và n= 950 v/p tra bảng chọn loại đai thang thường A

*Xác định các thông số bộ truyền

- Từ loại đai A, chọn sơ bộ đường kính bánh đai nhỏ là d1= 180mm

- Vận tốc đai: v= π∗d 1∗n160000 = 3.14∗180∗95060000 = 8.95 m/s < 25m/s => phù hợp với đai thang thường

- Chiều dài đai:

l= 2*a + π∗(d1+d 2)2 + (d2-d1)2/(4*a)

l= 2*400+3.14*(180+400)/2+(400-180)2/(4*400)= 1740.85mm

=>quy tròn l=1800mm

Kiểm nghiệm tuổi thọ i= v l= 8.95∗10001800 = 4.475< 10 => thỏa mãn

Từ l=1800mm ta tính lại khoảng cách trục thực tế:

2, Xác định lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục.

- Lực căng trên 1 đai :

F0=780*p1*kđ/(v*Cα*z) + Fv= 780∗3.2∗1.18.95∗0.92∗1 + 0.105*8.952= 341.85 N

- Lực tác dụng lên trục :

Fr=2*F0*z*sin(α1/2)= 2*341.85*1*sin(150.9/2)= 661.77N

II, TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN TRỤC VÍT - BÁNH VÍT (BỘ TRUYỀN HỘP GIẢM TỐC)

2.1, Chọn vật liệu và xác định ứng suất cho phép

- Vận tốc trượt sơ bộ :

Vs= 4.5*10-5*n1*√ 3T 2= 4.5*10-5*424.1*√ 3 1117169.8= 2 m/s < 5 m/s

=> chọn vật liệu bánh vít là đồng thanh không thiếc nhóm II

Cụ thể: chọn bánh vít làm bằng vật liệu đồng thanh nhôm sắt niken ƂpA ЖH 10-4-4 với σb= 600 Mpa; σch= 200Mpa

Chọn vật liệu làm trục vít là thép C45, tôi đạt độ rắn HRC>45, mài vàđánh bóng

- Ứng suất tiếp xúc cho phép với vật liệu bánh vít ƂpA ЖH 10-4-4 tính theo kết quả nội suy là:

2.2.1, Các thông số cơ bản của bộ truyền.

=> [σH]= 254Mpa

- Hiệu suất bộ truyền:

Ŋ=0.95*tan(γw)/tan(γw+φ)= tan (8.767+1.945) 0.95∗tan (8.767) = 0.774

2.2.3, Kiểm nghiệm răng bánh vít về độ bền uấn

2.2.4, Kiểm nghiệm răng bánh vít về quá tải

σHmax= σH*√Kqt= 254*√ 2.2= 376<[σH]max

σFmax= σF*Kqt= 26.03*2.2= 57.266< [σF]max

=> thỏa mãn điều kiện

2.3, Xác định các kích thước hình học của bộ truyền.

Từ kết quả tính toán trên ta có bảng tổng hợp:

= [17.5∗25+1000∗( 0.512+0.2∗0.512(1−0.774) ∗)∗3.05( 1+0.3 ) ∗1

1 ]= 51.1oC< 90oC=>thỏa mãn

PHẦN III TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRỤC CHO HỘP GIẢM TỐC

1 Tính toán thiết kế trục vít I

Theo kết quả tính toán ở phần 2, ta có vật liệu làm trục vít là thép C45được tôi cải thiện

1.1,Tính lực và chiều các lực tác dụng lên trục vít.

1.1.1), Tính giá trị các lực.

Ta có :

Fa1=Ft2= 2∗T 2 d2 = 8650.17 N

Ft1=Fa2= Fa1*tanγ= 1334 N

Fr1=Fr2= Fa1*tanα= 3148.4 N

1.1.2 Tính chiều lực.

H1

Để xác định chiều lực, ta chọn hệ tọa độ như hình H1

Căn cứ vào chiều vecto vận tốc trong đề bài và yêu cầu thiết kế trục vít có ren trái, ta sẽ có chiều quay của trục vít và chiều quay bánh vít như n1 và n2 trong hình H1, giả thiết các lực Ft1, Fa1, Fr1 ban đầu có hướng trùng với hướng các trục x,y,z như hệ (H1 được nhìn theo hướng từ dưới lên trên nếu theo sơ đồ như trong đề bài)

- Xét lực F t1 ( theo trục x)

Ta có:Tọa độ rk1 nằm phía trên trục oz nên rk1 < 0 =>¿Rk 1∨ Rk 1¿¿= -1

Trục quay ngược chiều kim đồng hồ (nhìn theo mút bên phải) nên =>

cqk1=1

Trục vít chủ động => cbk1=1

Vậy Ft1= -1*1*1*Ft1= -Ft1(ngược chiều trục x)

- Xét lực F r1 (theo trục y)

Ta có:

Fr1=¿Rk 1∨ −Rk 1¿¿*Fr1= Fr1 (cùng chiều trục y)

- Xét lực F a1 (theo trục z)

Ta có:

hrk1= -1 vì ren hướng trái

Vậy Fa1=cqk1*cbk1*hrk1*Fa1= 1*1*-1*Fa1= -Fa1 (ngược chiều trục z)

- Xét lực F r tác dụng từ bộ truyền đai

Vì góc nghiêng đường nối tâm bộ truyền đai φ = 0o ta có sơ đồ tác dụng lực như hình

Fr = 656.23

Với: Frx= Fr*cos0= 661.77 *cos0= 661.77 N

Fry= Fr*sin0= 656.23 *sin0= 0 N

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

Chọn b0=19mm <> k3=hn= 20mm <> lm12=1.5*d= 45mm <>

l12= -lc12= 72mm <> l13=L112 = 141.5 mm <> l11=daM2 =283mm

-Dựa vào hình 10.11 và đường kính sơ bộ của trục là d1 = 30 mm , đường kính của đoạn trục vít là da = 91.35 mm ( đường kính đỉnh ) và

df = 63.63 mm ( đường kính đáy ) Vì đường kính bé nhất của trục là

30 mm mà da = 91.35 và df = 63.63 mm ( Của trục vít ) Ta chia kết cấu trục thành 7 đoạn để đảm bảo độ bền cho trục  Ta chọn được

Phân tích các lực tác dụng lên trục I

- Tại tiết diện 1

Mô men xoắn: T = 68.6807Nm

Mô men xoắn: T = -68.6807 N

Lực mô men uốn : M = Fa1.d12 = 8650.17 78.752 = 340600.44 Nmm

1.2 Kết quả tính toán trục I trên Inventor

1.2.1 Kết quả ( các tap Design , Clculation và Biều đồ mô men) trục I

* Các tab Clculation

* Biểu đồ mô men uốn

Biểu đồ mô men uốn tổng cộng

Biểu đồ mô men uốn mặt phẳng XZ

1.2.2 Sự dụng Inventor để chọn then và ổ lăn cho trục 1

 Chọn then

Chọn then như tap design

-Trong tap Calculation nhập 3.05 kw và n=424 v/p

Nhập P và n theo phần tính toán trục vít – bánh vít

Chọn vật liệu như trong hình

Mô hình trục I

1.2.3 Chọn ổn lăn

 Chọn ổn lăn cho đoạn 3

- d3 = 45 mm và l3 = 20 mm

Lực dọc trục Fa = 8650.17N

- Lực Fr bằng tổng hợp lực của 2 lực Fx và Fy lấy trong phần thiết

kế trục trong inventor tại Support 1

Fr = √2 Fx2+Fy2 = 2

√2786.103 2 +(−1603.523) 2 = 3214.6N

Vì Fa>> Fr chọn ổ chặn – đỡ

- Chọn ổ lăn cho đoạn 3 như tap design

Chọn ổ lăn (DIN 625-T1) 6209

Trong tap Calculation nhập Fa1 = 8650.17 N

Fr = 3214.6

n =424 rpm Lreq = 1500 hr

 Chọn ổ lăn cho đoạn 7 của trục

- D7 = 45 mm và l7 = 46 mm

- Lực dọc trục Fa = 8650.17 N

- Lực Fr bằng tổng hợp lực của 2 lực Fx và Fy lấy trong phần thiết

kế trục trong inventor tại Support 2

* Mô hình ổ lăn của trục 1

2 , Tính toán thiết kế trục 2 (Trục cho bánh vít )

 Tính đường kính sơ bộ

( lấy T2 từ phần tính Trục vít – Bánh vít )

Chọn d2 = 60 mm  Theo bảng 10.2 chọn chiều rộng ổ lăn bo = 31 mm

- Đường kính đoạn trục tại vị trí ổ lăn là dol=65 (mm)

- Đường kính đoạn trục tại khớp nối: dkn = 60(mm)

- Đường kính đoạn trục tại vị trí lắp bánh vít dbv = 70(mm)

Ta ch n đ ọ ượ c chi u dài và đ ề ườ ng kính các đo n tr c nh sau ạ ụ ư

- Phân tích các lực tác dụng lên trục II

- Tại tiết diện 3 :

Mô men xoắn: T 1117.1698 Nm

- Tại tiết diện 4 :

2.2 Kết quả tính toán trục II trên Inventor

2.2.1 K t qu ( các tap Design , Clculation và Bi u đ mô ế ả ề ồ men)

Design

* Các tap Calculation

* Bi u đ mô men u n ể ồ ố

Bi u đ mô men u n t ng c ng ề ồ ố ổ ộ

Bi u đ mô men u n m t ph ng yz ể ồ ố ặ ẳ

2.2.2 S d ng Inventor đ ch n then và lăn cho tr c 2 ự ụ ể ọ ổ ụ

 Ch n then cho đo n 1 c a tr c ọ ạ ủ ụ

- Ch n then nh tap designọ ư

- Trong tap Calculation nh p P=2.48 kw và n=21.2 v/pậ

Nh p P và n theo ph n tính toán tr c vít – bánh vít ậ ầ ụ

Ch n v t li u nh trong hình ọ ậ ệ ư

- Mô hình

 Ch n then cho đo n 4 ọ ạ

- Ch n then nh tap designọ ư

- Trong tap Calculation nh p P=2.48 kw và n=21.2 v/p ậ

Lực Fr bằng tổng hợp lực của 2 lực Fx và Fy lấy trong phần thiết

kế trục trong inventor tại Support 1

Fr = √2 F x2+Fy = 2

√(1653) 2 +(−5422.033) 2 = 5668.4N

- Ch n lăn cho đo n 3 nh tap designọ ổ ạ ư

Trong tap Calculation nh p Fậ a2 = 1334 N

Fr = 5668.4N

n = 21.2rpm Lreq = 1500 hr

 Ch n lăn cho đo n 6 c a tr c ọ ổ ạ ủ ụ

- d6 = 65 mm và l6 = 31 mm

- L c d c tr c Fự ọ ụ a2 = 1334N

- Lực Fr bằng tổng hợp lực của 2 lực Fx và Fy lấy trong phần thiết

kế trục trong inventor tại Support 2

- Trong tap Calculation nh p Fậ a2 = 1334 N

Fr = 3593.19 N

n = 21.2rpm Lreq = 1500 hr

Đ ch đ Bearing Designể ế ộ

*** Mô hình lăn c a tr c 2 ổ ủ ụ

PHẦN IV:THIẾT KẾ KẾT CẤU TRONG HỘP GIẢM

TỐC

II KẾT CẤU VỎ HGT

4.1 Lập bảng kết quả tính toán

K2= E2+R2+5mm

E2= 1.6*d2

R2= 1.3*d2

K2= 40mm

k4= 10mmh= 40mm

Số lượng bu lông nên

4.2 Kết cấu các bộ phận, chi tiết khác.

1 Kết cấu bánh vít

- Đường kính thân trục lắp với khớp nối : d = 30 mm

- Chiều dài cắt ren của trục vít : b1 = 100 mm

- Chiều dày nắp ổ : δ = δ2 = 8 mm

a Vòng móc Vòng móc trên nắp hộp có kích thước như sau:

c cửa thăm.

Tra bảng 8 ta chọn được các loại thông số:

Kết cấu nút tháo dầu

4 3 Bôi trơn và điều chỉnh ăn khớp.

1 Bôi trơn.

a) Phương pháp bôi trơn

- Ngâm trục vít trong dầu, ngâm dầu ngập ren trục vít nhưng không

- Ổ lăn trục vít được bôi trơn do dầu bắn lên.

- Ổ lăn trên trục bánh vít được bôi trơn bằng mỡ, thay mở định kì.b) Chọn loại dầu bôi trơn

- Tra bảng 18.2,18.3/[1]: chon loại dầu bôi trơn ô tô máy kéo AK15

4.4 Định kiểu lắp, lập bảng dung sai.

.1 Chọn kiểu lắp ghép.

Khi lắp ổ lăn ta cần lưu ý:

-Lắp ổ lăn vòng trong trên trục theo hệ thống lỗ, vòng ngoài vào vỏ theo hệ thống trục.

-Để các vòng ổ không trơn trượt theo bề mặt trục hoặc lỗ hộp khi làm việc nên chọn kiểu lắp trung gian có độ dôi cho các vòng quay Mặt khác còn giảm bớt được chi phí gia công.

-Đối với các vòng không quay ta sử dụng kiểu lắp có độ hở.

-Vậy khi lắp khi lắp ổ lăn lên trục ta chọn mối ghép k6, còn khi lắp ổ lăn vào vỏ

ta chọn kiểu H7

–Lắp ghép thân bánh vít lên trục chọn H7/k6

- Lắp ghép khớp nối lên trục H7/k6

- Lắp ghép vòng chắn mỡ với trục H7/k6

Em xin chân thành cảm ơn !

D TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí(tập 1+2)

Trịnh Chất -Lê Văn Uyển

2 Giáo trình chi tiết máy.