Đồ Án Môn Học Chi Tiết Máy- Thiết Kế Hệ Thống Truyền Động Cơ Khí

Đồ án môn học chi tiết máy Thiết kế hệ thống truyền động cơ khíI.TÌM HIỂU VỀ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNGII.CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN CHO HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNGIII.XÍCHIV.BÁNH RĂNG CẤP SỐ NHANH (TRỤ NGHIÊNG)V.BÁNH RĂNG CẤP SỐ CHẬM (TRỤ THẲNG)VI. TRỤC(3 TRỤC)VII.Ổ LĂNVIII.KHỚP NỐI – NỐI TRỤC ĐÀN HỒIIX.THENX.CÁC CHI TIẾT PHỤXI.DẦU BÔI TRƠN VÀ DUNG SAI LẮP GHÉP

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM

KHOA CƠ KHÍ

BÔ ̣ MÔN THIẾT KẾ MÁY



ĐỒ ÁN MÔN HỌC CHI TIẾT MÁY

THIẾT KẾ HÊ ̣ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG CƠ KHÍ

Đề 1 phương án 2:

THIẾT KẾ HÊ ̣ THỐNG DẪN ĐỘNG BĂNG TẢI

Tp.Hồ Chí Minh, ngày 02 Tháng Mười Hai 2018

I TÌM HIỂU VỀ HÊ ̣ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG

Hệ thố ng dẫn đô ̣ng gồ m:

− Đô ̣ng cơ điê ̣n

− Khớp nối

− Hô ̣p dẫn tốc

− Bô ̣ truyền xích

− Băng tải

Số liệu thiết kế:

− Lực vòng trên băng tải, P (N): 4000

− Vâ ̣n tốc xích băng tải, v (m/s): 0,55

− Đường kính tang dẫn, D (mm): 350

− Thời gian phu ̣c vu ̣, L (năm): 7

− Hê ̣ thống quay mô ̣t chiều, làm viê ̣c 2 ca, tải va đâ ̣p nhe ̣ (1 năm làm viê ̣c 300 ngày, 1 ca làm viê ̣c 8 giờ)

II CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN CHO HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG

• Công suất tương đương là: ( vì sơ đồ tải tro ̣ng đô ̣ng thay đổi)

− Hiệu suất làm việc của bánh răng trụ là :𝜂𝑏𝑟 = 0.96 0,98 ( được che kín )

− Hiệu suất làm việc của ổ lăn là : 𝜂𝑜𝑙 = 0,99 ( được che kín )

− Hiệu suất làm việc của khớp nối là : 𝜂𝑘𝑛 = 1

− Hiệu xuất làm việc của bộ truyền xích là : 𝜂𝑥 = 0,96 ( để hở )

• Công suất cần thiết của đô ̣ng cơ là:

Pđc = Ptđ

ηch =

3,750,849 = 4,416 (kW)

• Tỉ số truyền chung là:

uch = ux ubr1 ubr2

= ux uhgt = 3 12 = 36

• Số vòng quay đô ̣ng cơ là:

nch = nct uch = 45 36 = 1620 (v/p)

• Cho ̣n đô ̣ng cơ:

Mã đô ̣ng cơ 4A132S4Y3 với

− Công suất động cơ là: P = 75 (kW)

− Sô ́ vồng quay là: nđc = 1455 (v/p)

• Tỉ số truyền chính xác

nIII = nII

ubr2 =

359,2592,97 = 120,962 (𝑣 𝑝⁄ )

III XÍCH

1 Chọn xích ống con lăn

2 Chọn số bánh răng của đĩa xích dẫn theo công thức:

Kz = 25

24 = 1,04 Chọn xích mô ̣t dãy, cho nên kx = 1

5 Tính công suất tính toán Pt

6 Theo bảng 5.2 số vòng quay tới ha ̣n tương ứng bước xích 25,4 mm là nth=

800 v/p, nên điều kiện n < nth đươ ̣c thỏa

7 Xác đi ̣nh vâ ̣n tố c trung bình v của xích theo công thức (5.10)

= 600√ 3,947 1,12

25 120,96 35 1

3

= 20,81

Do pc = 25,4 mm nên điều kiện đươ ̣c thỏa

9 Chọn khoảng cách tru ̣c sơ bô ̣ a = (30÷50) pc= 40 25,4 = 1016 mm

Số mắ t xích X theo công thức

Chiều dài xích L = pc X = 128 25,4 = 3251,2 mm

Tính chính xác khoảng cách tru ̣c theo công thức 5.9 TL.NHL/193

Kiểm tra xích theo hê ̣ số an toàn theo công thức

F1+ Fv+ Fo

3083,6 + 4,25 + 161,45 = 15,38 ≥ [S](7,6 ÷ 8,9)

Tải tro ̣ng phá hủy Q = 50000N phu ̣ lu ̣c 4.1 [55] với bước xích pc = 25,4mm

Lực trên nhánh căng: F1 ≈Ft = 3083,6 N

Lực căng do lực li tâm gây nên xác đi ̣nh theo công thức (5.16) TL.NHL/195

IV BÁNH RĂNG CẤP SỐ NHANH (TRỤ NGHIÊNG)

1 Mômen xoắn trên trục của bánh đãn T1 = 28,689 N.m Tỉ số truyền u = 4,05 Số vòng quay n= 1455 vòng/ phút

2 Chọn vâ ̣t liê ̣u cho bánh dẫn và bánh bi ̣ dẫn Cho ̣n thép 45Cr được tôi cải thiện Theo bảng 6.13 đối với bánh dẫn, ta cho ̣n đô ̣ rắn trung bình HB1 =

270, đố i cớ i bánh bi ̣ dẫn ta cho ̣n rắn trung bình HB2 = 250 Vật liê ̣u này có khả năng và tốt

3 Số chu kì làm viê ̣c cơ sở:

Số chu kì làm việc cơ sở của đường mỏi tiếp xúc:

- c là số lần ăn khớp của răng trong trường hợp này là : c = 1

- Tmax là Mômen xoắn lớn nhất trong các mômen Ti

- Ti , ni , ti lần lượt là mômen xoắn trong chế độ làm việc thứ i và số vòng quay ,thời gian làm việc tính theo giờ

t1 = 31

55 Lh

t2 = 24/55 Lh

Lh = 300.2.8.6

= 28800 giờ

• Từ đây ta suy ra:

- Số chu kì làm viê ̣c tương đương của bánh nhỏ:

σOFlim = 1,8HB, suy ra

và σOFlim2 = 1,8 250 = 450 Mpa

7 Ứng suất tiếp xúc cho phép:

SH KHLKhi tôi cải thiê ̣n SH =1,1 do đó:

[σF1] = 486

1,75 1 = 277,7 MPa [σF2] = 450

aω = 430(u + 1) √ 𝑇1 𝐾𝐻𝛽

𝜓𝑏𝑎 [𝜎𝐻]2 𝑢3

= 430 (4,79 + 1) √ 39,527 1,08

0,3 (430,4)2 4,053

= 112,6 mm

Trong đó:

[𝜎H] = 0,45(466,4 + 430,4) = 403,6 MPa < [σHmin] = 430,4 MPa nên ta chọn [σH] = 430,4 MPa

Theo tiêu chuẩn, ta chọn: aω = 125 mm

11 Mô-đun răng m = (0,01÷0,02).a = 1,25÷ 2,5 mm Theo tiêu chuẩn, chọn m

14 Các thông số hình ho ̣c chủ yếu bô ̣ truyền bánh răng:

- Đườ ng kính vòng chia:

16 Theo bảng 6.3 cho ̣n cấp chính xác 9 với vgh = 6 m/s

17 Hệ số tải tro ̣ng đô ̣ng

- Bánh bi ̣ dẫn

[σF2]

YF2 =

234,53,594= 65,247

Ta kiểm tra độ bền uố n theo bánh bi ̣ dẫn có đô ̣ bền thấp hơn

20 Ứng suất uốn tính toán theo công thức

Do đó đô ̣ bền uốn được thỏa

V BÁNH RĂNG CẤP SỐ CHẬM (TRỤ THẲNG)

1 Momen xoắn trên trục của bánh dẫn T1 = 110,423 Tỉ số truyền u = 2,97 Số vòng quay n = 359 vòng/phút

2 Chọn vật liệu cho bánh bị dẫn Chọ thép 45Cr được tôi cải thiện Theo bảng 6.13 đối với bánh dẫn, ta chọn độ rắn trung bình HB1 = 270, đối với bánh bị dẫn ta chọn độ rắn trung bình HB2 = 250 Vật liệu này có khả năng và tốt

3 Số chu kì làm việc cơ sở:

Số chu kì làm việc cơ sở của đường môi tiếp xúc:

✓ Tmax là momen xoắn lớn nhất trong các momen Ti

✓ Ti,ni,ti lần lượt là momen xoắn trong chế độ làm việc thứ i và số vòng quay, thời gian làm việc tính theo giờ

Lh = 300.2.8.6 = 28800 (giờ)

❖ Từ đây ta suy ra:

- Số chu kì làm việc tương đương của bánh nhỏ:

9

8

2,09.10

5,16.10 (chu k ) 4,05

HE HE

9

81,83.10

4, 52.10 (chu k )

4, 05

FE FE

Theo tiêu chuẩn ta chọn : aω = 125 mm

11 Mô đun răng m = (0,01÷0,02) aω = 1,6÷3,2 mm theo tiêu chuẩn ta chọn m =

t

z u

1 Ti ́nh lực bền tru ̣c

a) Că ̣p bánh răng nghiêng cấp nhanh

- Lực vòng Ft :

Ft1a=Ft1b= 1

1

2 os



1160 (20)os(31, 96)

tg

- Lực dọc trục Fa:

Fa1a=Fa1b= 1160tgβ=1160.tg(31,96)= 723,7 (N)

2 Tru ̣c I:

Chiếu lên (Oxz):

- Momoen tại các điểm nguy hiểm:

Tại D

(116155, 9) + (113133, 4) + 0, 75(110423, 6776) = 188245,5862 (N.mm) Đường kính tiết diện D – D theo công thức :

Chọn 𝑑3 = 45 (bảng 10.2/189 TC tâ ̣p 1)

Chiều dài mayơ, đĩa xích:

𝑙𝑚 = 1,5 𝑑3 = 1,5.45 = 67,5 (10.10/189 TC tập 1)

𝑙3 = 𝑙𝑚+ 𝑙 (theo trục 2)

= 67,5 + 25

= 321,5 (mm)

∑ 𝑀𝐸 = 𝐹𝑟3 127 + 𝑦𝐹 254 = 0

254 = −478,5 (N) ∑ 𝑘𝑦 = 0

𝑦𝐸 𝑦𝐹

Vẽ biểu đồ momen

𝐹𝑟3 𝐹𝑡3

𝐹𝑥

𝑙𝑚 = 67,5 𝑏 = 127 𝑒 = 127

𝐹𝑥 = 3024,132 𝐹𝑡3 = 2624,68

O z

𝑥𝐸 = 1314,84 𝑥𝐹 = 1314,84 x

𝐹𝑟3=957,12

𝑦𝐸 = 478,62 𝑦𝐹 = 478,5

VII Ổ LĂN

1 Tru ̣c I

Các thông số ban đầu:

YA = 388,8 XA = 1532,4

YB = 183,6 XB = 281 n = 950 v/p

a) Cho ̣n loa ̣i ổ lăn và kích thước ổ:

Vì có lực do ̣c tru ̣c nên cho ̣n ổ bi đỡ chă ̣n cỡ trung và đường kính tru ̣c chỗ lắp ổ lăn d = 21 mm

b) Kiểm nghiê ̣m khả năng tải của ổ:

- Tải trọng hướng tâm tác dụng lên ổ A:

- Theo công thứ c 11.3, tải tro ̣ng đô ̣ng Q = (XVFr + YFa) Kt kd

Chọn X = 1 (hệ số tải trọng hướng tâm)

Y = 0 (hệ số tải trọng dọc trục)

Trong đó:

• Hệ số kể đến vòng quay (vòng trong quay) V = 1

• Hệ số xét đến ảnh hưởng của nhiệt độ (tra bảng 11.2 sách Cơ sở thiết

kế máy trang 392) ta được: Kt = 1 với toC < 100

• Hệ số kể đến ảnh hưởng của đặc tính tải trọng đối với tải va đập nhẹ (tra bảng 11.3 sách Thiết kế dẫn động trang 215) ta được kđ = 1

c) Kiểm nghiê ̣m khả năng tải tĩnh của ổ:

a) Cho ̣n loa ̣i ổ và kích thước ổ lăn:

Vì có lực do ̣c tru ̣c nên cho ̣n ổ bi đỡ chă ̣n cỡ trung và đường kính tru ̣c chỗ lắp ổ lăn d = 32 mm

b) Kiểm nghiê ̣m khả năng tải của ổ:

- Theo công thứ c 11.4, Q = (XVFr+ YFa)Kt kd

Chọn X = 1 (hệ số tải trọng hướng tâm)

Y = 0 (hệ số tải trọng dọc trục)

Trong đó:

• Hệ số kể đến vòng quay (vòng trong quay) V = 1

• Hệ số xét đến ảnh hưởng của nhiệt độ (tra bảng 11.2 sách Cơ sở thiết

kế máy trang 392) ta được: Kt = 1 với toC < 100

• Hệ số kể đến ảnh hưởng của đặc tính tải trọng đối với tải va đập nhẹ (tra bảng 11.3 sách Thiết kế dẫn động trang 215) ta được kđ = 1

c) Kiểm nghiê ̣m khả năng tải tĩnh

Hệ số tải trọng hướng tâm và hệ số tải trọng dọc trục (bảng 11.6 sách Thiết

kế dẫn động trang 221) với ổ bi đỡ chặn, ta có X0 = 0,5 và Y0 = 0,47

Tải trọng tĩnh quy ước:

a) Cho ̣n loa ̣i ổ và kích thước ổ lăn:

Vì không có lực do ̣c tru ̣c nên cho ̣n ổ bi đỡ 1 dãy và đường kính tru ̣c chỗ lắp ổ lăn là d = 45 mm

Ky ́ hiê ̣u 309

• Hệ số kể đến vòng quay (vòng trong quay) V = 1

• Hệ số xét đến ảnh hưởng của nhiệt độ (tra bảng 11.2 sách Cơ sở thiết

kế máy trang 392) ta được: Kt = 1 với toC < 100

• Hệ số kể đến ảnh hưởng của đặc tính tải trọng đối với tải va đập nhẹ (tra bảng 11.3 sách Thiết kế dẫn động trang 215) ta được kđ = 1

- Khả năng tải động tính toán:

Cd = QE3√L = 4,57 √413 = 15,8 kN < 𝐶 = 25,6 𝑘𝑁 (Thỏa điều kiê ̣n)

c) Kiểm nghiê ̣m khả năng tải tĩnh

Hệ số tải trọng hướng tâm và hệ số tải trọng dọc trục (bảng 11.6 sách Thiết

kế dẫn động trang 221) với ổ bi đỡ 1 dãy, ta có X0 = 0,6 và Y0 = 0,5

Tải trọng tĩnh quy ước:

 Qt = X0 Fr + Y0 Fa = 0,5 6309,6

= 1,154 kN << C0 = 18,1 kN thỏ a điều kiê ̣n

VIII KHỚP NỐI – NỐI TRỤC ĐÀN HỒI

1 Các thông số ban đầu

Momen xoắn tại trục: 39929,053 Nmm = 39,929 Nm

Đường kính khớp nối: dkn = 20 mm

2 Chọn khớp nối – nối tru ̣c đàn hồi

Tra bảng 16.10a sách Thiết kế dẫn động Tập 2 trang 68 ta có các thông số

nối trục như sau:

- [d] = 3 MPa: ứng suất dập cho phép của vòng cao su

Vậy trục nối thõa điều kiện bền dập

4 Kiểm nghiệm sức bền của chốt

𝜎𝐹 = 32.𝑘.𝑇.103.𝑙𝑐

𝜋.𝑑𝑐3.𝐷𝑜.𝑍 ≤ [𝜎𝐹] Trong đó:

- [σF] = 70 MPa: ứng suất cho phép của chốt

Vậy chốt thõa mãn điều kiện bền

to = 3,5 mm ( chiều sâu rãnh then trên tru ̣c)

t1 = 2,8 mm (chiều sâu rãnh then trên khớp nối)

b) Chiều da ̀i then:

b) Then ta ̣i bánh răng dẫn cấp châ ̣m:

d = 35 mm; T = 110,42; [d] = 130 MPa Chọn then: b = 10 mm

b) Then ta ̣i đĩa xích:

d = 45 mm; T = 311,62 Nm; [ ] = 170 MPa

X CÁC CHI TIẾT PHỤ

1 Chốt đi ̣nh vi ̣:

Có tác dụng định vị trí chính xác của nắp, bulông, hộp giảm tốc Nhờ chốt định vị mà khi xiết bulông không làm biến dạng vòng ngoài của ổ, do đó loại trừ được một trong các nguyên nhân làm ổ chóng bị hỏng

Ta chọn chốt định vị dạng côn, với các thông số sau (bảng 18.4b sách Thiết

kế dẫn động tập 2 tr.91)

2 Cư ̉ a thăm:

Có tác dụng để kiểm, quan sát các chi tiết máy trong hộp khi lắp ghép và để

đổ dầu vào hộp, trên đỉnh hộp có làm cửa thăm Cửa thăm được đậy bằng nắp Kích thước cửa thăm được chọn theo bảng 18.5 sách Thiết kế dẫn động tập 2 tr.92

5 Que thăm dầu:

Công dụng để kiểm tra dầu trong hộp giảm tốc

Vị trí lắp đặt: lắp ở mặt bên của hộp giảm tốc và nghiêng một góc nhỏ hơn

a = 6…9; t = 2…3

XI DẦU BÔI TRƠN VÀ DUNG SAI LẮP GHÉP

1 Dầu bôi trơn:

a) Cho ̣n dầu bôi trơn:

Chọn độ nhớt phụ thuộc vào vận tốc vật liệu chế tạo bánh răng, tra bảng 18.11 sách Thiết kế dẫn động Tập 2 tr.100

Với vận tốc vòng v = 2,68 (m/s) vào khoảng 2,5 - 5 m/s vật liệu chế tạo bánh răng có giới hạn bền nằm trong khoảng 470 – 1000 MPa ta tra được độ nhớt của dầu Centistoc ở 50oC là 80

Tra bảng 18.13 sách Thiết kế dẫn động Tập 2 tr.101 ta sử dụng loại dầu bôi trơn AK – 15

b) Ca ́ c mức dầu trong hô ̣p:

Do vận tốc nhỏ nên ta lấy chiều sâu ngâm dầu bằng 1

4 bán kính bánh răng cấp chậm là 296/4 = 74 mm

Tuy nhiên chiều sâu ngâm dầu không được nhỏ hơn 10 mm

2 Dung sai lắp ghe ́p:

a) Cho ̣n cấp chính xác:

- Đối với bánh răng, cấp chính xác đã được chọn trong phần trước là 9

- Đối với trục chọn cấp chính xác là 6

- Đối với lỗ chọn cấp chính xác là 7

- Đối với then chọn cấp chính xác là cấp 9

- Đối với sai lệch của độ song song, độ thẳng góc, độ nghiên, độ đảo mặt đầu,

độ đảo mặt toàn phần là 6, độ thẳng, độ phẳng là 7, độ đồng tâm, độ đối xứng, độ giao trục, độ đảo hướng tâm toàn phần, độ trụ, độ tròn, và profin tiết diện dọc là 5

b) Cho ̣n kiểu lắp:

- Đối với then ta chọn kiểu mối lắp trung gian

- Đối với bánh răng và trục ta chọn kiểu lắp H7/k6 vì không yêu cầu tháo lắp thường xuyên

- Đối với ổ lăn

• Ta chọn kiểu lắp vòng trong ổ lăn lên trục theo hệ thống lỗ và lắp vòng ngoài vào vỏ theo hệ thống trục

• Đối với vòng trong ổ lăn , để các vòng ổ không trơn trượt theo bề mặt trục cần chọn kiểu lắp có độ dôi cho các vòng quay Chọn kiểu lắp H7/k6

• Đối với vòng ngoài ổ lăn, do chịu tải cục bộ, ta sử dụng các kiểu lắp có

độ hở Nhờ độ hở mà từng thời gian vòng ổ có thể xoay quanh chi tiết

cố định, đưa một đoạn khác của đường lăn vào vùng chịu tải cục bộ,

do đó có thể làm tăng tuổi thọ ổ lăn, ta chọn kiểu lắp H7/k6

TÀI LIỆU THAM KHẢO:

1 Trịnh Chất - Lê Văn Uyển - Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí – tập I

và II- Nhà xuất bản Giáo Dục 2007

2 Nguyễn Hữu Lộc – Cơ sở Chi Tiết Máy – NXB ĐHQG TPHCM 2010

3 Nguyễn Trọng Hiệp – Chi Tiết Máy – Nhà xuất bản Giáo Dục – 2008

4 Ninh Đức Tốn – Dung Sai và Lắp Ghép – Nhà xuất bản giáo dục 2009

MU ̣C LỤC

I TÌM HIỂU VỀ HÊ ̣ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG 1

II CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN CHO HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG 2

III XÍCH 5

IV BÁNH RĂNG CẤP SỐ NHANH (TRỤ NGHIÊNG) 8

V BÁNH RĂNG CẤP SỐ CHẬM (TRỤ THẲNG) 14

VI TRU ̣C 14

1 Ti ́nh lực bền tru ̣c 18

a) Că ̣p bánh răng nghiêng cấp nhanh 18

b) Că ̣p bánh răng thẳng cấp châ ̣m 19

c) Khơ ́ p nối 19

d) Lư ̣c tác đô ̣ng lên tru ̣c bô ̣ truyền xích 19

2 Tru ̣c I 20

3 Tru ̣c II 24

4 Tru ̣c III Error! Bookmark not defined VII Ổ LĂN 32 1 Tru ̣c I 32

a) Cho ̣n loa ̣i ổ lăn và kích thước ổ: 32

b) Kiểm nghiê ̣m khả năng tải của ổ: 32

c) Kiểm nghiê ̣m khả năng tải tĩnh của ổ: 33

2 Tru ̣c II 34

a) Cho ̣n loa ̣i ổ và kích thước ổ lăn: 34

b) Kiểm nghiê ̣m khả năng tải của ổ: 35

c) Kiểm nghiê ̣m khả năng tải tĩnh 36

3 Tru ̣c III 36

a) Cho ̣n loa ̣i ổ và kích thước ổ lăn: 36

b) Kiểm nghiê ̣m khả năng tải của ổ: 37

c) Kiểm nghiê ̣m khả năng tải tĩnh 38

VIII KHỚP NỐI – NỐI TRU ̣C ĐÀN HỒI 39

1 Các thông số ban đầu 39

2 Chọn khớp nối – nối tru ̣c đàn hồi 39

3 Kiểm nghiệm sức bền dập của vòng đàn hồi 39

4 Kiểm nghiệm sức bền của chốt 40

IX THEN 41

1 Tru ̣c I: 41

a) Then ta ̣i khớp nối: 41

b) Chiều da ̀i then: 41

c) Đô ̣ bền dâ ̣p: 41

2 Tru ̣c II: 41

a) Then ta ̣i bánh răng bi ̣ dẫn cấp nhanh: 41

b) Then ta ̣i bánh răng dẫn cấp châ ̣m: 42

3 Tru ̣c III: 42

a) Then ta ̣i bánh răng bi ̣ dẫn cấp châ ̣m: 42

b) Then ta ̣i đĩa xích: 42

X CÁC CHI TIẾT PHỤ 44

1 Chốt đi ̣nh vi ̣: 44

2 Cư ̉ a thăm: 44

3 Nu ́ t thông hơi: 44

4 Nu ́ t tháo dầu: 45

5 Que thăm dầu: 46

6 Vo ̀ng chắn dầu: 46

7 Vo ̀ng phớt: 48

XI DẦU BÔI TRƠN VÀ DUNG SAI LẮP GHÉP 49

1 Dầu bôi trơn: 49

a) Cho ̣n dầu bôi trơn: 49