đồ án thiết kế máy cơ khí

CHƯƠNG 1TÌM HIỂU VỀ HỢP GIẢM TỐC, CHỌN SƠ ĐỒ ĐỘNG, CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN VÀ PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN 1.1.. truyền những công suất khác nhau, tuổi thọ lớn, làm việc chắc chắn và sử dụng đơngiản

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU -1

MỤC LỤC - 2

CHƯƠNG 1 - 7

TÌM HIỂU VỀ HỢP GIẢM TỐC, CHỌN SƠ ĐỒ ĐỘNG, CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN VÀ PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN -7

1.1 TÌM HIỂU VỀ HỢP GIẢM TỐC VÀ CHỌN SƠ ĐỒ ĐỘNG. -7

1.1.1 Tìm hiểu về hợp giảm tốc. -7

1.1.2 Tìm hiểu riêng về hộp giảm tốc 2 cấp khai triển. -8

1.2 CHỌN ĐỘNG CƠ. -9

1.2.1 Chọn kiểu loại động cơ. -9

1.2.2 Xác định công suất động cơ điện. -9

Công suất trên trục băng tải là: -9

Để chọn động cơ điện, cần tính công suất cần thiết : -9

1.3 PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN. -10

1

1.3.1 Tỉ số truyền chung. -10

1.3.2 Tính số vòng quay và công suất trên các trục. -11

Momen xoắn trên các trục : -11

Bảng 1.2: Bảng phân phối tỉ số truyền và công suất. -11

CHƯƠNG 2 - 12

THIẾT KẾ CÁC BỘ TRUYỀN NGOÀI HỘP GIẢM TỐC -12

2.1 THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI. -12

2.1.1 Chọn hình dạng tiết diện của đai. -12

2.1.2 Chọn loại đai. -12

2.1.2.1 Định đường kính bánh đai nhỏ. -12

2.1.2.2 Tính đường kính D2 của bánh lớn. -9

2.13.Chọn sơ bộ khoảng cách trục A theo bảng 5-16, Tl [1]. -9

2.1.4 Tính chiều đai L theo khoảng cách trục A sơ bộ. -9

2.1.5 Lấy L (mm) theo tiêu chuẩn, bảng 5-12, TL [1]: 1500 1025 -9

2.1.6.Kiểm nghiệm số vòng chạy u trong 1 giây: -9

2.1 7 Xác định chính xác khoảng cách trục A theo chiều dài L lấy theo tiêu chuẩn.9 2.1 8.Khoảng cách trục A thõa mãn điều kiện -9

2.1 9.Tính góc ôm α 1 (CT 5-3, TL [1] -9

2.1.10 Xác định số đai Z cần thiết. -10

2.1.11 Định các kích thước chủ yếu của bánh đai -10

2.1.12 Tính lực căng ban đầu S0 -10

Bảng 2-1: Các thông số của bộ truyền đai -10

CHƯƠNG 3 - 12

THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG : -12

3.1 Thiết kế bộ truyền bánh răng cấp nhanh -12

2

3.1.1.Chọn vật liệu chế tạo bánh răng [Bảng 3-8, tr 40] -12

3.1.2 Định ứng suất cho phép [tx], [u]: -12

3.1.2.1 Ứng suất tiếp xúc cho phép -12

3.1.2.2 Ứng suất uốn cho phép -13

3.1.3 Sơ bộ lấy hệ số tải trọng K = Ktt.Kđ = 1,3 -14

3.1.4 Chọn hệ số chiều rộng bánh răng -14

3.1.5 Xác định khoảng cách trục A -14

3.1.6 Tính vận tốc vòng của bánh răng và cấp chính xác chế tạo bánh răng -14

3.1.7 Định chính xác hệ số tải trọng K -14

3.1.8 Xác định môđun (mn), số răng (Z), góc nghiêng của răng (β) và chiều rộng bánh răng (b) -15

3.1.9 Kiểm nghiệm sức bền uốn của răng -16

3.1.10 Kiểm nghiệm sức bền uốn của răng khi chịu quá tải đột ngột trong thời gian ngắn - 16

3.1.11 Các thông số hình học chủ yếu của bộ truyền -17

3.1.12 Tính lực tác dụng lên trục [CT 3-50, tr 54] -18

3.2 Thiết kế bộ truyền bánh răng cấp chậm -19

3.2 1 Chọn vật liệu chế tạo bánh răng [Bảng 3-8, tr 40] -19

3.2.2 Định ứng suất cho phép [tx], [u]: -19

3.2.1 Ứng suất tiếp xúc cho phép -19

3.2.2 Ứng suất uốn cho phép -20

3.2.3 Sơ bộ lấy hệ số tải trọng K = Ktt.Kđ = 1,3 -20

3.2.4 Chọn hệ số chiều rộng bánh răng -21

3.2.5 Xác định khoảng cách trục A -21

3.2.6 Tính vận tốc vòng của bánh răng và cấp chính xác chế tạo bánh răng -21

3

3.2.7 Định chính xác hệ số tải trọng K -21

3.2.8 Xác định môđun (mn), số răng (Z), góc nghiêng của răng (β) và chiều rộng bánh răng (b) -22

3.2.9 Kiểm nghiệm sức bền uốn của răng -22

3.2.10 Kiểm nghiệm sức bền uốn của răng khi chịu quá tải đột ngột trong thời gian ngắn - 23

3.2.11 Các thông số hình học chủ yếu của bộ truyền -24

3.2.12 Tính lực tác dụng lên trục [CT 3-50, tr 54] -25

CHƯƠNG 4 - 26

THIẾT KẾ TRỤC, THEN VÀ GỐI ĐỠ TRỤC -26

4.1 Thiết kế trục - 26

4.1.1 Chọn vật liệu -26

4.1.2 Tính sơ bộ trục -26

4.1.2 Tính gần đúng trục -27

4.2 Tính chính xác trục -34

4.2.1 Kiểm nghiệm các tiết diện chịu tải lớn có ứng suất tập trung -34

4.2.2 Kiểm nghiệm tiết diện tại vị trí lắp bánh răng Z1 trên trục I -35

4.2.3 Kiểm nghiệm tiết diện de-e= 40 (mm) trên trục II -36

4.2.4 Kiểm nghiệm tiết diện di-i = 40 (mm) trên trục II -37

4.2 Tính then - 38

4.2.1 Đối với trục I: -38

4.2.2 Đối với trục II -39

4.2.3 Đối với trục III: -39

4.3 Thiết kế gối đỡ trục. -40

4.3.1 Chọn ổ lăn -40

4.3.2 Chọn kiểu lắp , bôi trơn và che kín ổ lăn -42

4

4.3.2.1 Chọn kiểu lắp ổ lăn -43

4.3.2.2 Bôi trơn ổ lăn -43

4.3.2.3 Che kín ổ lăn: -43

CHƯƠNG 5 - 45

CẤU TẠO VỎ HỘP, CÁC CHI TIẾT MÁY KHÁC VÀ LẮP GHÉP BÔI TRƠN 45

5.1 Cấu tạo vỏ hộp: -45

5.2 Các chi tiết khác: -46

5.2.1 Ghép nắp và thân hộp: -46

5.2.2 Cửa thăm: - 46

5.2.3 Nút tháo dầu -46

5.3 Bôi trơn và lắp ghép hộp giảm tốc -47

5.3.1 Bôi trơn hộp giảm tốc: -47

5.3.2 Lắp hộp giảm tốc: -47

5.4 Nối trục -48

TÀI LIỆU THAM KHẢO -49

5

CHƯƠNG 1

TÌM HIỂU VỀ HỢP GIẢM TỐC, CHỌN SƠ ĐỒ ĐỘNG, CHỌN

ĐỘNG CƠ ĐIỆN VÀ PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN

1.1 TÌM HIỂU VỀ HỢP GIẢM TỐC VÀ CHỌN SƠ ĐỒ ĐỘNG.

truyền những công suất khác nhau, tuổi thọ lớn, làm việc chắc chắn và sử dụng đơngiản.

Có rất nhiều hộp giảm tốc, được phân chia theo các đặc điểm chủ yếu sau

đây:

- Loại truyền động (hộp giảm tốc bánh răng trụ, bánh răng nón, trục vít, bánh răng – trục vít)

- Số cấp (một cấp, hai cấp v.v…)

- Vị trí tương đối giữa các trục trong không gian (nằm ngang, thẵng đứng.)

- Đặc điểm của sơ đồ động (triển khai, đồng trục, có cấp tách đôi v.v…)

1.1.2 Tìm hiểu riêng về hộp giảm tốc 2 cấp khai triển.

Ưu điểm:

số truyền i = 8 ÷ 30

imax = 50 Muốn có tỉ số truyền lớn có thể dùng hộp giảm tốc ba cấp (Hình 1.2)

7

Khuyết điểm:

phân bố không đều trên các ổ trục

1.2.1 Chọn kiểu loại động cơ.

Hiện nay có rất nhiều loại động cơ điện như: động cơ điện một chiều, động

cơ điện xoay chiều ba pha đồng bộ và không đồng bộ Để phù hợp với lưới điệnhiện nay ta chọn động cơ không đồng bộ kiểu lồng sóc Với những ưu điểm: rẻ, cấutạo, vận hành đơn giản nhất, mắc trực tiếp với mạng điện xoay chiều không cầnbiến đổi dòng điện Loại này được dùng rộng rãi trong các ngành cơ khí

8

1.2.2 Xác định công suất động cơ điện.

Công suất trên trục băng tải là:

Để chọn động cơ điện, cần tính công suất cần thiết :

Với

Ở đây ta chọn động cơ điện có ký hiệu AO2-41-4, công suất Nđc= 4kW, sốvòng quay động cơ 1450 vòng/phút Với số vòng quay này thì chúng ta có thể dễdàng tìm kiếm được chúng trên thị trường và loại động cơ này có tỷ số truyền chung

có thể phân phới hợp lý cho các bộ truyền trong hệ thống dẫn động

Bảng 1.1 Bảng đặc trưng cơ - điện của động cơ

9

Kiểu động cơ Côngsuất

Khốilượngđộng cơ(kg)

vận tốc (vòng/phút) Hiệu suất(%)

+ nđc : Số vòng quay của động cơ

+ ntang : Số vòng quay của tang

- Với : nđc = 1450 (vòng/phút) ; ntang = 71.65 (vòng/phút)

- Suy ra : ichung =20.24

- Mặc khác : ichung = iđai.ih Với : ih = ichậm.inhanh

+ iđai : Tỉ số truyền của bộ truyền đai

+ ih : Tỉ số truyền của các bộ truyền trong hộp

+ ichậm : Tỉ số truyền của bộ bánh răng trụ răng thẳng cấp chậm

+ inhanh : Tỉ số truyền của bộ bánh răng trụ răng thẳng cấp nhanh

1.3.2 Tính số vòng quay và công suất trên các trục.

Momen xoắn trên các trục :

CT 3-53[1]

Bảng 1.2: Bảng phân phối tỉ số truyền và công suất.

Thông số Trục động cơ Trục 1 Trục 2 Trục 3 Trục tang

THIẾT KẾ CÁC BỘ TRUYỀN NGOÀI HỘP GIẢM TỐC

2.1 THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI.

2.1.1 Chọn hình dạng tiết diện của đai.

Vì vận tốc của băng tải thấp (tức là số vòng quay của trục tang loại bộ truyền

để có được tỉ số truyền tương đói lớn Ta chọn bộ truyền đai thang đặt liền với trục động

cơ và hộp giảm tốc Sở dĩ chọn đai thang vì kết cấu đơn giản, dể chế tạo (đai thang có kích thước nhỏ hơn đai dẹt), có thể làm việc với vận tốc lớn, vì vậy nên đặt liền với động cơ

11

2.1.2 Chọn loại đai.

Giả thiết vận tốc đai 5<v<10 (m/s), có thể dùng đai loại A, O hoặc Б ( bảng5 -13, TL [1]) Ta tính theo cả ba phương án và chọn phương án nào

có lợi hơn

- Kích thước tiết diện đai a x h (mm

-12

Đối với đai thang thì hệ số trượt = 0,02

- Lấy D2 (mm) theo tiêu chuẩn (bảng 5-15, TL [1]). 320 220

2.1.5 Lấy L (mm) theo tiêu chuẩn, bảng 5-12, TL [1]: 1500 1025

2.1.6.Kiểm nghiệm số vòng chạy u trong 1 giây:

2.1 8.Khoảng cách trục A thõa mãn điều kiện

0,55(D1+D2)+h2(D1+D2 239<A<184 165.5<A<158

CT 5-19 [1]

Ta thấy khoảng cách trục A thỏa điều kiện trên

- Khoảng cách trục nhỏ nhất cần thiết để mắc đai

9

2.1.10 Xác định số đai Z cần thiết.

- Chọn ứng suất căng ban đầu o=1,2 N/mm2 và theo trị số D1 tra bảng 5-17,

Tl [1], tìm được ứng suất có ích cho phép [ p]o N/mm2

Các hệ số:

- Ct: hệ số ảnh hưởng của tải trọng (Bảng 5-6, TL [1]) 0,8 0,8

- Cα: hệ số ảnh hưởng của góc ôm (Bảng 5-18, TL [1]) 0,9 0,9

Theo TL[1] thì số đai Z không nên lấy 8 đai vì đai càng nhiều tải trọng phân

bố cho mỗi đai càng không điều nên ta loại phương án sử dụng đai loại O

2.1.11 Định các kích thước chủ yếu của bánh đai

- Trong đó t, S, h0 được tra trong bảng 10-3, TL[1] lần lượt là 16; 10; 3,5

2.1.12 Tính lực căng ban đầu S0

=1,2.81Trong đó: o là ứng suất căng ban đầu (N/mm2)

F là diện tích của một dây đai (mm2)

Đai loại

CHƯƠNG 3

THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG :

3.1 Thiết kế bộ truyền bánh răng cấp nhanh

3.1.1.Chọn vật liệu chế tạo bánh răng [Bảng 3-8, tr 40]

+Bánh răng nhỏ : thép 45 thường hóa, bk =580 (N/mm 2)

ch = 290 (N/mm 2)

HB = 190, phôi rèn, giả thiết đường kính phôi dưới 100mm

+Bánh răng lớn : thép 35 thường hóa, bk = 480 (N/mm 2)

ch = 240 (N/mm 2)

HB = 160, phôi rèn, giả thiết đường kính phôi 300 500mm

3.1.2 Định ứng suất cho phép [ tx ], [ u ]:

3.1.2.1 Ứng suất tiếp xúc cho phép

Số chu kì làm việc của bánh lớn : [CT 3-4, tr 44]

N2 = 60.u .ni.Ti (bánh răng chịu tải trọng thay đổi)

Trong đó: u = 1 - số lần ăn khớp của 1 răng khi bánh răng quay một vòng

, ni, Ti : Momen xoắn, số vòng quay trong 1 phút và tổng số giờ

bánh răng làm việc ở chế độ i: Momen xoắn lớn nhất tác dụng lên bộ truyền (không tính đến

momen xoắn do quá tải trong thời gian rất ngắn) Với T = 18.300.5,5 = 29 700 giờ (giả thiết bộ truyền làm việc trong 5,5 năm, mỗi năm 300 ngày, mỗi ngày 18 giờ)

Vậy: N2 = 60.1 (0,6)2.163.29700 = 104.107

Số chu kì làm việc của bánh nhỏ:

Vì N1 và N2 đều lớn hơn số chu kì cơ sở của đường cong mỏi tiếp xúc N0 = 107 [Bảng 3-9, tr 43] nên lấy hệ số chu kì ứng suất tiếp xúc k’N = 1

12

Ứng suất tiếp xúc cho phép của bánh răng được xác định theo [CT 3-1, tr 38]

Ứng suất tiếp xúc cho phép của bánh răng nhỏ:

Ứng suất tiếp xúc cho phép của bánh răng lớn:

3.1.2.2 Ứng suất uốn cho phép

Số chu kì tương đương của bánh lớn [CT 3-8, tr 44]

Số chu kì tương đương của bánh nhỏ

Cả N1 và N2 đều lớn hơn số chu kì cơ sở của đường cong mỏi uốn N0 = 5.106

Trong đó : n = 1,5 – hệ số an toàn

– hệ số tập trung ứng suất ở chân răng

(vì là phôi rèn, thép thường hóa)Ứng suất uốn cho phép của bánh răng nhỏ:

Ứng suất uốn cho phép của bánh răng lớn:

3.1.3 Sơ bộ lấy hệ số tải trọng K = K tt K đ = 1,3

3.1.4 Chọn hệ số chiều rộng bánh răng

3.1.5 Xác định khoảng cách trục A

13

Bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng:

Với : n2 = (vg/ph) – số vòng quay của bánh răng bị dẫn

i = 2.74 – tỉ số truyền của bộ truyền bánh răng cấp nhanh

K = 1,3 – hệ số tải trọng

N = 3.515 (kW) – công suất bộ truyền – hệ số chiều rộng bánh răng

– hệ số phản ánh sự tăng khả năng tải tính theo sức bền tiếp xúc

của bánh răng nghiêng so với bánh răng thẳng

Môđun được chọn theo khoảng cách trục A [CT 3-22, tr 49]

Chọn môđun pháp mn = 2 (mm) theo tiêu chuẩn [Bảng 3-1, tr 34]

Chọn sơ bộ góc nghiêng β = 100, cos β = 0,985

3.1.9 Kiểm nghiệm sức bền uốn của răng

Tính số răng tương đương [CT 3-37, tr 52]

Kiểm nghiệm sức bền uốn đối với răng bánh nhỏ [CT 3-34,tr 51]

Đối với răng bánh lớn [CT 3-40, tr 52]

15

3.1.10 Kiểm nghiệm sức bền uốn của răng khi chịu quá tải đột ngột trong thời gian ngắn

Ứng suất tiếp xúc cho phép [CT 3-43, tr 53]

Với: M: Mômen xoắn danh nghĩa

Mqt: Mômen xoắn quá tải

Kiểm nghiệm sức bền tiếp xúc [CT 3-14, tr 45 và CT3-41, tr 53]

Kiểm nghiệm sức bền uốn [CT 3-34, tr 51và CT 3-42, tr 53]

3.1.11 Các thông số hình học chủ yếu của bộ truyền

P2Pa2

Pa2

1

Hình 3.1 Sơ đồ biểu diễn lực tác dụng lên bánh răng

3.2 Thiết kế bộ truyền bánh răng cấp chậm

3.2 1 Chọn vật liệu chế tạo bánh răng [Bảng 3-8, tr 40]

+Bánh răng nhỏ : thép 45 thường hóa, bk = 580 (N/mm 2)

ch = 290 (N/mm 2)

HB = 200, phôi rèn, giả thiết đường kính phôi 100 300mm

+Bánh răng lớn : thép 35 thường hóa, bk = 480 (N/mm 2)

ch = 240 (N/mm 2)

HB = 190, phôi rèn, giả thiết đường kính phôi 300 500mm

3.2.2 Định ứng suất cho phép [ tx ], [ u ]:

3.2.1 Ứng suất tiếp xúc cho phép

Số chu kì làm việc của bánh lớn : [CT 3-4, tr 44]

N2 = 60.u .ni.Ti (bánh răng chịu tải trọng thay đổi)

Trong đó: u = 1 - số lần ăn khớp của 1 răng khi bánh răng quay một vòng

, ni, Ti : Momen xoắn, số vòng quay trong 1 phút và tổng số giờ

bánh răng làm việc ở chế độ i: Momen xoắn lớn nhất tác dụng lên bộ truyền (không tính đến

momen xoắn do quá tải trong thời gian rất ngắn) Với T = 18.300.5,5 = 29 700 giờ (giả thiết bộ truyền làm việc trong 5 ,5năm, mỗi năm 300 ngày, mỗi ngày 18 giờ)

Vậy: N2 = 60.1 (0,6)2.71,6.29700 26.106

Số chu kì làm việc của bánh nhỏ:

Vì N1 và N2 đều lớn hơn số chu kì cơ sở của đường cong mỏi tiếp xúc N0 = 107 [Bảng 3-9, tr 43] nên lấy hệ số chu kì ứng suất tiếp xúc k’N = 1

Ứng suất tiếp xúc cho phép của bánh răng được xác định theo [CT 3-1, tr 38]

Ứng suất tiếp xúc cho phép của bánh răng nhỏ:

18

Ứng suất tiếp xúc cho phép của bánh răng lớn:

3.2.2 Ứng suất uốn cho phép

Số chu kì tương đương của bánh lớn [CT 3-8, tr 44]

Số chu kì tương đương của bánh nhỏ

Cả N1 và N2 đều lớn hơn số chu kì cơ sở của đường cong mỏi uốn N0 = 5.106

Trong đó : n = 1,5 – hệ số an toàn

– hệ số tập trung ứng suất ở chân răng

(vì là phôi rèn, thép thường hóa)Ứng suất uốn cho phép của bánh răng nhỏ:

Ứng suất uốn cho phép của bánh răng lớn:

3.2.3 Sơ bộ lấy hệ số tải trọng K = K tt K đ = 1,3

3.2.4 Chọn hệ số chiều rộng bánh răng

3.2.5 Xác định khoảng cách trục A

Bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng:

19

Với : n2 = 71.6 (vg/ph) – số vòng quay của bánh răng bị dẫn

i = 2.29 – tỉ số truyền của bộ truyền bánh răng cấp chậm

K = 1,3 – hệ số tải trọng

N = 3.41 (kW) – công suất bộ truyền – hệ số chiều rộng bánh răng

– hệ số phản ánh sự tăng khả năng tải tính theo sức bền tiếp xúc

của bánh răng nghiêng so với bánh răng thẳng

Chọn môđun pháp mn = 3 (mm) theo tiêu chuẩn [Bảng 3-1, tr 34]

Chọn sơ bộ góc nghiêng β = 100, cos β = 0,985

Chiều rộng bánh răng b thỏa mãn điều kiện

3.2.9 Kiểm nghiệm sức bền uốn của răng

Tính số răng tương đương [CT 3-37, tr 52]

Kiểm nghiệm sức bền uốn đối với răng bánh nhỏ [CT 3-34,tr 51]

Đối với răng bánh lớn [CT 3-40, tr 52]

21

3.2.10 Kiểm nghiệm sức bền uốn của răng khi chịu quá tải đột ngột trong thời gian ngắn

Ứng suất tiếp xúc cho phép [CT 3-43, tr 53]

Với: M: Mômen xoắn danh nghĩa

Mqt: Mômen xoắn quá tải

Kiểm nghiệm sức bền tiếp xúc [CT 3-14, tr 45 và CT3-41, tr 53]

Kiểm nghiệm sức bền uốn [CT 3-34, tr 51và CT 3-42, tr 53]

3.2.11 Các thông số hình học chủ yếu của bộ truyền

1

Hình 3.2 Sơ đồ biểu diễn lực tác dụng lên bánh răng

Trong đó: d – Đường kính trục.

N – công suất truyền của trục (kW)

n – số vòng quay trong một phút của trục (vg/ph)

C – hệ số tính toán, phụ thuộc ứng suất xoắn cho phép

C = 130 110 , chọn C = 120+ Trục I:

Dựa vào bảng 10.3 TL [2],ta chọn các thông số sau:

- Khoảng cách từ thành trong của hộp đến mặt bên của ổ lăn: k2= 10 mm

- Khoảng cách từ mặt mút của chi tiết quay ngoài hộp đến nắp ổ: k3= 10 mm

- Khe hở giữa bánh răng và thành trong của hộp:k1= 10 mm

- Khoảng cách giũa các chi tiết quay: k1= 10 mm

- Chiều rộng ổ: B = 21 mm

- Chiều cao của nắp và đầu bulông: hn= 16 mm

- chiều dài bánh đai =100

25