Thuyết minh đồ án cơ sở thiết kế máy

8 II.2 thiết kế bộ truyền đai sử dụng phần mềm Inventor professional 2016.. Sử dụng phần mềm Inventor Professional vào thiết kế bộ truyền bánh răng ....  Xác định các kích thước và thô

Mục lục

PHẦN I CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN 2

I.1 -Chọn kiểu loại động cơ 2

I.2- Phân phối tỉ số truyền 4

PHẦN II THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI THANG 8

II.1 Các bước thực hiện để thiết kế bộ truyền đai 8

II.2 thiết kế bộ truyền đai sử dụng phần mềm Inventor professional 2016 9

PHẦN III THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN XÍCH 15

III.1 Các bước thực hiện để thiết kế bộ truyền xích 15

III.2 Thiết kế bộ truyền đai sử dụng phần mềm Inventor Professional 2016 16

PHẦN IV.TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG TRỤ RĂNG NGHIÊNG 21

IV.1 Trình tự thiết kế bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng 21

IV.2 Sử dụng phần mềm Inventor Professional vào thiết kế bộ truyền bánh răng 22

PHẦN V TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ TRỤC 26

V.1 Các bước thiết kế trục 26

V.2 Sử dụng phần mềm Inventor Professional vào thiết kế trục 27

PHẦN VI TÍNH TOÁN THIẾT KẾ Ổ LĂN 47

VI.1 Các bước thiết kế ổ lăn 47

VI.2 Sử dụng phần mềm Inventor Professional vào thiết kế ổ lăn 48

PHẦN VII THEN 54

VII Các bước thiết kế then 54

VII.2 Sử dụng phần mềm Inventor Professional vào thiết kế then 55

PHẦN VIII THIẾT KẾ VỎ HỘP GIẢM TỐC 63

VIII.1 Vỏ hộp 63

VIII.2 Xác định kích thước cơ bản cấu tạo lên vỏ hộp giảm tốc 63

VIII.3 Lắp ghép các chi tiết trong bộ truyền 71

TÀI LIỆU THAM KHẢO 73

PHẦN I CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN

I.1 -Chọn kiểu loại động cơ

1 Lực vòng trên băng tải F( N) = 2500 7 t3 (s) = 14400

13 Góc nghiêng đường nối tâm bộ truyền ngoài = 900

I.1.1- Tính toán công suất

A Công suất làm việc

 : hiệu suất một cặp ổ lăn : 0.99-0.995 ( được che kín)

Do hộp giảm tốc dùng bánh răng trụ nghiêng nên ta chọn:

C Công suất cần thiết :

3

3, 703( )0,81

lv ct ht

ud : tỉ số truyền của bộ truyền đai thang :3-5

ubr : tỉ số truyền của bộ truyền bánh răng trụ : 3-5 (hộp giảm tốc cấp)

ux : tỉ số truyền của bộ truyền xích : 2-5

Vận tốc quay(v/p)

max

dn

T T

kd dn

T T

I.2- Phân phối tỉ số truyền

Tỉ số truyền chung của hệ thống :

2880

50, 265

57, 296

dc ht lv

n u n

Mặt khác : uht= ud.ubr.ux

Theo tài liệu [I] trang 49 ta có :

ud =3,56 ; ubr = 4, có

50, 265

3,53 4.3,56

ht x

d br

u u

u u

I.2.1- Số vòng quay trên các trục

Số vòng quay trên trục động cơ:

ndc = 2880 (v/p) Trục I:

1

2880

808,988( / )3,56

808,9

202, 247( / )4

202, 247

57,31( / )3,529

2

3

3, 323( ) 0, 992.0, 91

3,323

3, 489( ) 0,992.0,96

Công suất trên trục động cơ:

3, 702( ) 0, 992.0, 95

Bảng 1.2: thông số động lực học của hộp

u

Trục Thông số

ubr = 4 n(v/p) 2880 808,898 202,247 57,31

ux = 3,53 T(Nmm) 12275, 729 41298, 038 156770,836 499912,755

PHẦN II THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI THANG

Truyền động đai được dùng để truyền chuyển động và momen xoắn giữa các trục xa nhau Đai được mắc lên hai bánh với lực căng ban đầu F0, nhờ đó có thể tạo ra lực ma sát trên bề mặt tiếp xúc giữa đai và bánh đai và nhờ lực ma sát mà tải trọng được truyền đi

II.1 Các bước thực hiện để thiết kế bộ truyền đai

1) Theo phương pháp truyền thống:

 Chọn loại đai, tiết diện đai

 Xác định các kích thước và thông số bộ truyền:

 Xác định đường kính bánh đai

 Xác định chiều dài đai

 Khoảng cách trục

 Góc ôm trên bánh đai

 Xác định các thông số của đai theo chỉ tiêu về khả năng kéo của đai và về tuổi thọ

 Xác định lực căng đai và lực tác dụng lên trục

2) Sử dụng phần mềm Inventor Professional 2016 vào thiết kế bộ truyền đai

 Khởi động phần mềm, chọn mục thiết kế bộ truyền đai

 Tab design chọn các thông số:

 Tab calculation chọn các thông số:

 Công suất làm việc

 Số vòng quay

 Kiểm tra và xuất kết quả

II.2 thiết kế bộ truyền đai sử dụng phần mềm Inventor professional 2016

Các thông số của động cơ và tỉ số truyền của bộ truyền đai:

 Số vòng quay trên trục động cơ: nđc= 2880 (v/p)

 Công suất trên trục động cơ: Pđc=3,702 (kw)

 Tỉ số truyền của bộ truyền đai: uđ =3,56

 Click chọn New  Metric, trong mục Assembly chọn standard (mm)  Create

 Chọn Design  V-belt ( thiết kế bộ truyền đai)  chọn Ok để lưu file

 Tab Design : tính toán thiết kế bộ truyền đai thang

 Chọn loại đai : chọn loại đai với chiều cao h = 8mm, chiều rộng đai b = 13mm

Hình 2.1 hộp thoại chọn loại đai

 Chọn đường kính bánh đai nhỏ : Dựa vào bảng 2.1 ta có đường kính bánh đai nhỏ

d1 thuộc 100-200 mm kết hợp với dãy số tham khảo của đường kính d1 trang 60 [I]

ta chọn:

d1=160 (mm)

Hình 2.2 hộp thoại nhập thông số bánh đai nhỏ

 Đường kính bánh đai lớn : nhập tỷ số truyền u = 3,56 , ta được d2 = 560mm

Hình 2.3 hộp thoại nhập thông số bánh đai lớn

 Xác định chiều dài đai

Tra bảng 4.13 trang 59[I] ta được chiều dài đai tiêu chuẩn là : L = 2500 (mm)

 Nhập chiều dài đai gần nhất Ld = 2530 mm

Hình 2.5 hộp thoại chọn chiều dài đai

 Chọn calculate để kiểm tra

 Thấy 2 thanh 1và 2 báo đỏ  đai chưa đủ bền

Hình 2.8 phần mềm báo lỗi

 Tăng số đai cho đến khi đủ bền Chọn z = 3

Hình 2.9 chọn lại số đai

 Chọn OK để hoàn thành Kết quả :

Bảng 2.1 thông số bộ truyền đai

PHẦN III THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN XÍCH

Truyền động xích là truyền động bằng ăn khớp gián tiếp , được dùng để truyền động giữa các trục xa nhau Có thể truyền động xích để giảm tốc hoặc tăng tốc So với truyền động đai, khả năng tải và hiệu suất của truyền động xích cao hơn

III.1 Các bước thực hiện để thiết kế bộ truyền xích

1) Theo phương pháp truyền thống

III.2 Thiết kế bộ truyền đai sử dụng phần mềm Inventor Professional 2016

Các thông số đầu vào của bộ truyền xích:

 Công suất : P = 3,323 kW

 Số vòng quay : n =202,247 v/p

 Tỷ số truyền : u = 3,53

 Khởi động phần mềm Autodesk inventor professional 2016

 Click chọn New  Metric, trong mục Assembly chọn standard (mm)  Create

 Chọn Design  Roller Chain (tính toán thiết kế bộ truyền xích )

c) Xác định thông số của bộ truyền

 Với bộ truyền và tải trọng chịu va đập ta chọn số dãy xích là k = 1

Hình 3.2 hộp thoại chọn số dãy xích

 Xác định thông số đĩa xích nhỏ

 Số răng đĩa xích càng ít, đĩa bị động quay càng quay không đều, động năng va đập càng lớn và xích mòn càng nhanh Vì vậy khi thiết kế đảm bảo cho số răng đĩa xích nhỏ lớn hơn 17-19

 Ta chọn số răng z1= 23

 Phần mềm sẽ tính cho ta các thông số còn lại :

 Đường kính vòng lăn DP = 186,536 mm

Hình 3.3 hộp thoại thông số đĩa xích nhỏ

 Xác định thông số đĩa xích lớn

 Nhập tỷ số truyền u = 3,53

 Phần mềm sẽ tính cho ta các thông số còn lại

 Số răng z2 = 81

 Đường kính vòng lăn DP = 655,055 mm

 Đường kính vòng đỉnh răng Da = 623,007 mm

 Đường kính vòng chân răng Df = 639,016 mm

Hình 3.4 hộp thoại thông số đĩa xích lớn

2) Tab calculation

 Chọn công suất làm việc P = 3,323 kW

 Nhập số vòng quay n = 202,247 v/p

Hình 3.5 hộp thoại nhập thông số công suất và số vòng quay

 Phần mền tính cho ta momen xoắn T = 156,899 Nm

 Chọn calculate để kiểm tra

 Chọn Ok để xuất kết quả

Hình 3.6 bộ truyền xích

Da2 (mm)

200,029 623,007 Đường kính vòng đáy răng Df1 (mm)

Df2 (mm)

170,497 639,016

PHẦN IV.TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG TRỤ RĂNG

NGHIÊNG

IV.1 Trình tự thiết kế bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng

1) Theo phương pháp truyền thống

a) Chọn vật liệu

 Chọn vật liệu sao cho bánh răng có vận tốc cao hơn có độ rắn lớn hơn bánh răng có vận tốc nhỏ ( nên chọn độ cứng lớn hơn từ 10 đến 15 đơn vị ) Theo TCVN thường chọn là thép 45 tôi cải thiện

b) Xác định ứng suất cho phép

 ứng suất tiếp xúc cho phép

 ứng suất uốn cho phép

 ứng suất quá tải cho phép

c) Xác định các thông số của bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng

 Xác định khoảng cách trục

 Xác định thông số ăn khớp (modul,số răng, )

 Xác định đường kính các bánh răng (đường kính vòng chia,đường kính đỉnh răng ,đường kính chân răng )

 Xác định các góc profin răng (profin gốc, profin răng)

 Kiểm nghiệm răng về độ bèn mỏi tiếp xúc

 Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn

 Kiểm nghiệm rằng về độ bền quá tải

 Lực tác dụng trong bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng

IV.2 Sử dụng phần mềm Inventor Professional vào thiết kế bộ truyền bánh răng

 Khởi động phần mềm Autodesk inventor professional 2016

 Click chọn New  Metric, trong mục Assembly chọn standard (mm)  Create

 Chọn Design  spur gear (tính toán thiết kế bộ truyền bánh răng trụ )

 Ok để lưu file

1) Tab calculation

a) Mục Method of strength calculation: chọn tiêu chuẩn thiết kế là ISO 6336:1996

Hình 4.1 hộp thoại chọn tiêu chuẩn thiết kế bánh răng

b) Tại mục Loads : tính toán tải trọng

 Nhập công suất cho bánh răng 1: P = 3,498 kW

 Nhập số vòng quay cho bánh răng 1: n = 808,898 v/p

Hình 4.2 hộp thoại nhập thông số tải trọng của bánh răng

c) Mục material Values : chọn vật liệu cho bánh răng

 Bánh răng 1 chọn grey cast iron class 30

 Bánh răng 2 chọn grey cast iron class 40

Hình 4.3 hộp thoại chọn vật liệu cho bánh răng

d) Tuổi thọ làm việc

Hình 4.4 hộp thoại chọn nhập tuổi thọ làm việc

 Nhấn chọn calculate để tính các thông số còn lại

 Chọn góc ăn khớp Pressure Angle: α =200

Hình 4.5 hộp thoại chọn nhập tỷ số truyền và góc nghiêng

b) Nhấn calculate, phần mền tính cho ta các thông số còn lại

 Tại gear 1 ta có các thông số bánh răng 1

Bảng 4.1 Thông số bộ truyền bánh răng

PHẦN V TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ TRỤC

Trục để đỡ các chi tiết quay, bao gồm trục tâm và trục truyền Các trục trong hộp giảm tốc, hộp tốc độ là những trục truyền Trục truyền luôn luôn quay, có thể tiếp nhận đồng thời momen uốn và momen xoắn

Chỉ tiêu quan trọng nhất đối với phần lớn các trục là độ bền, ngoài ra còn có độ cứng và đối với các trục quay nhanh là độ ổn định dao động

b) Tính toán thiết kế trục về độ bền

 Xác định tải trọng tác dụng lên trục

 Tính sơ bộ đường kính trục

 Định khoảng cách giữa các gối đỡ và các điểm đặt tải trọng

 Xác định đường kính và chiều dài các đoạn trục

c) Tính kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi

 Tính toán chiều dài các đoạn trục

 Tính toán đường kính các đoạn trục

 Hiệu chỉnh

c) Tab calculation

 Tính lực và momen tác dùng lên từng đoạn trục

 Điểm đặt, phương, chiều ,độ lớn

d) Graphs

 Các biểu đồ nội lực

V.2 Sử dụng phần mềm Inventor Professional vào thiết kế trục

 Click chọn New  Metric, trong mục Assembly chọn standard (mm)  Create

 Chọn Design  Shaft ( thiết kế trục)  chọn Ok để lưu file

1) Chọn vật liệu

Tại Material của tab calculation ta chọn vật liệu là Steel với các thông số :

 Modulus of Elasticity : mô đun đàn hồi E = 206000 Mpa

 Modulus of Regidity : mô đun độ cứng G = 80000 Mpa

 Density : khối lượng riêng ρ = 7860 kg/m3

Hình 5.1 hộp thoại chọn vật liệu cho trục

2) Tính toán chiều dài các đoạn trục

1

2

3 3

T d

Hình 5.2 Sơ đồ tính khoảng cách đối với hộp giảm tốc bánh răng trụ một cấp

b) Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và các điểm đặt tải trọng :

 Dựa vào bảng 10.2 trang 189[I] xác định gần đúng chiều rộng ổ lăn b0 từ đường kính trục sơ bộ

b01 = 17 mm, b02 = 21 mm

 Từ bảng 10.3 trang 189[I] xác định trị số các khoảng cách k1, k2, k3 và hn

 Khoảng cách từ mặt mút của chi tiết quay đến thành trong của hộp hoặc khoảng cách giữa các chi tiết quay: k1 = 10

 Khoảng cách từ mặt mút của ổ đến thành trong của hộp: k2 = 12

 Khoảng cách từ mặt mút của chi tiết quay đến nắp ổ : k3 = 15

 Chiều cao của lắp ổ và đầu bulông hn = 18

 Chiều dài mayơ bánh đai và đĩa xích :

lm12 = (1,2 ÷ 1,5)d1 = (30÷ 37,5) mm chọn lm12 = 55 mm ( do bề rộng bánh đai là B= 50 mm)

lm22 = (1,2 ÷ 1,5)d2 = (42 ÷ 52,5) mm chọn lm22 = 50 mm

 Chiều dài mayơ bánh răng

3) Xác định các lực, momen tác dụng lên trục

 Trục I

a) Chiều dài từng đoạn trục của trục I được thống kê trong bảng sau

Bảng 5.1 chiều dài các đoạn trục của trục I

Lắp ổ lăn

Chiều dài

mm

l11 = 55 l12 =33 l13 = 17 l14 = 5 l15 = 62 l16 = 30 b) Các lực tác dụng lên trục:

Hình 5.3 sơ đồ tính lực trục I

Trong đó:

Fdx,Fdy : lần lượt là lực tác dụng từ bộ truyền đai lên trục I theo phương X và Y (N)

Flx10, Fly10: lần lượt là lực tác dụng từ ổ lăn 10 lên trục I theo phương X và Y (N)

Flx11, Fly11: lần lượt là lực tác dụng từ ổ lăn 11 lên trục I theo phương X và Y (N)

Fr1,Fa1,Ft1: lần lượt là lực hướng kính, lực dọc trục, lực vòng từ bộ truyền bánh răng tác dụng lên trục I

 Lực từ bộ truyền đai tác dụng lên đoạn trục I

Hình 5.5 hộp thoại nhập lực hướng kính từ bộ truyền đai

T1 = 41,298 (N.m)

Hình 5.5 hộp thoại momen xoắn từ bộ truyền đai

 Lực tác dụng từ bánh răng lên đoạn trục 5

Lực vòng : Ft1 = -1147,083 N

Lực hướng kính :Fr1 = 436,157 N

Hình 5.6 hộp thoại nhập lực F t và F r từ bộ truyền bánh răng

Hình 5.8 hộp thoại nhập momen uốn

T1 = - 41,298 (N.m)

Hình 5.9 Momen xoắn từ bộ truyền bánh răng

 Sau khi nhập đủ các thông số như trên, chọn Calculate

c) Tab Graphs Xuất các biểu đồ lực, mômen

Hình 5.10 các thành phần lực và momen

Hình 5.11 biểu đồ lực cắt toàn phần

Hình 5.12 biểu đồ lực cắt Q y

Hình 5.13 biểu đồ lực cắt Q x

Hình 5.14 biểu đồ momen uốn toàn phần

Hình 5.15 biểu đồ momen uốn M x

Hình 5.16 biểu đồ momen uốn M y

Hình 5.17 biểu đồ đường kính lý tưởng

 Qua biểu đồ đường kính lý tưởng, ta chọn đường kính các đoạn trục:

Bảng 5.2 đường kính các đoạn trục của trục I

Lắp ổ lăn Đường kính

a) Chiều dài từng đoạn trục của trục I được thống kê trong bảng sau

Bảng 5.3 chiều dài các đoạn trục của trục II

Chức năng Lắp ổ lăn Lắp bánh

răng

Chặn bánh răng

Lắp ổ lăn Lắp bạc Lắp bánh

xích Chiều dài

mm

l21 = 34 l22 = 58 l23 = 5 l24 = 21 l25 = 33 l26 = 50

b) Các lực tác dụng lên trục:

Hình 5.19 sơ đồ tính lực trục II

Các thông số trong hình 5.19 :

Fxx,Fxy : lần lượt là lực tác dụng từ bộ truyền xích lên trục II theo phương X và Y (N)

Flx20, Fly20: lần lượt là lực tác dụng từ ổ lăn 20 lên trục II theo phương X và Y (N)

Flx21, Fly21: lần lượt là lực tác dụng từ ổ lăn 21 lên trục I theo phương X và Y (N)

Fr2,Fa2,Ft2: lần lượt là lực hướng kính, lực dọc trục, lực vòng từ bộ truyền bánh răng

 Lực từ bộ truyền xích tác dụng lên đoạn trục 6

Y

X

 Momen xoắn T2 = 156,899 N.m

Hình 5.21 hộp thoại nhập mô men xoắn từ bộ truyền xích

 Lực tác dụng từ bánh răng lên đoạn trục 2

Lực vòng : Ft2 = 1147,083 N

Lực hướng kính :Fr2 = -436,157 N

Hình 5.22 hộp thoại nhập lực F t và F r từ bộ truyền bánh răng

Momen xoắn từ bánh răng T2 = -156,899 N.m

Hình 5.25 hộp thoại nhập momen xoắn từ bộ truyền bánh răng

 Sau khi nhập đủ các thông số như trên, chọn Calculate

c) Tab Graphs Xuất các biểu đồ lực, mômen

Hình 5.26 các thành phần lực và momen

Hình 5.27 biểu đồ lực cắt toàn phần

Hình 5.28 biểu đồ lực cắt Q Y

Hình 5.29 biểu đồ lực cắt Q X

Hình 5.30 biểu đồ momen uốn toàn phần

Hình 5.31 biểu đồ momen uốn M X

Hình 5.32 biểu đồ momen uốn mặt phẳng M Y

Hình 5.33 biểu đồ đường kính lý tưởng

 Qua biểu đồ đường kính lý tưởng, ta chọn đường kính các đoạn trục:

Bảng 5.2 đường kính các đoạn trục của trục II

Chức năng Lắp ổ lăn Lắp bánh

răng

Chặn bánh răng

Lắp ổ lăn Lắp bạc Lắp bánh

xích Đường kính

mm

 Ta thu được trục II

Hình 5.34 trục II