đồ-án-truyền-động-cơ-khí

Được sự hướng dẫn tận tình của thầy Bùi Minh Hoàng, em đã thực hiện thiết kế hộp giảm tốc trục vít – bánh vít để tổng hợp kiến thức về nguyên lý máy và ôn tập kiến thức đã học vào một hệ

LỜI NÓI ĐẦU

Đồ án cơ học máy là một trong những đồ quan trọng của sinh viênngành kĩ thuật, trong đó bao gồm cả ngành Kĩ Thuật Tuyển Khoáng Nội dung thể hiện những kiến thức cơ bản của sinh viên về tra cứu tài liệu, vẽ kĩ thuật, dung sai lắp ghép và cơ sở thiết kế máy, giúp sinh viên làm quen với cách thực hiện đồ án một cách khoa học và tạo tiền đề cơ sở cho các đồ án tiếp theo

Hộp giảm tốc là một cơ cấu được sử dụng rộng rãi trong ngành cơ khí nói riêng và công nghiệp nói chung Trong môi trường công

nghiệp hiện đại ngày nay, việc tìm hiểu và thiết kế hộp giảm tốc sao cho tiết kiệm mà vẫn đáp ứng độ bền là hết sức quan trọng

Được sự hướng dẫn tận tình của thầy Bùi Minh Hoàng, em đã thực hiện thiết kế hộp giảm tốc trục vít – bánh vít để tổng hợp kiến thức

về nguyên lý máy và ôn tập kiến thức đã học vào một hệ thống hoànchỉnh Sự giúp đỡ tận tình của thầy đã giúp em cóthể hoàn thành được đồ án này Nhưng vì trình độ và khả năng có hạn nên đồ án chắc chắn sẽ không tránh khỏi sai sót, em mong nhận được những nhận xét để có thể hoàn thiện tốt hơn cho em thêm kinh nghiệm để làm các đồ án sau này

Em xin chân thành cảm ơn thầy

BẢN THUYẾT MINH ĐỒ ÁN MÔN HỌC CƠ HỌC

MÁY TÍNH TOÁN THIẾT KẾ DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ

Thông số đầu vào:

 Lực kéo bang tải: F =5000 (N)

 Vận tốc băng tải: v = 1,8 (m/s)

 Đường kính tang: D = 300 (nm)

 Thời gian phục vụ 1h: = 15600(giờ)

Trong đó: Tra bảng 2.3[1] trang 19 ta được:

- Hiệu suất bộ truyền trục vít: η tv=0,8 với z1=2

- Hiệu suất bộ truyền xích để hở: η x=0,92

- Hiệu suất ổ lăn: η ol=0,992

- Hiệu suất khớp nối: η kn=1

4 Số vòng quay trên trục công tác:

Tra bảng phụ lục trong tài liệu P1.3 và P1.7 chọn động cơ thỏa mãn:

 Công suất trên trục I:

P I= P II

η ol η tv=

9,860,992.0.8=12,42(kW )

 Công suất trên trục của động cơ:

P đc= P I

η ol η kn=

12,420,992.1=12,5(kW )

 Số vòng quay trên trục động cơ:

n đc=2935 (v / ph)

 Mô men xoắn trên trục động cơ:

PHẦN 2 THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN NGOÀI

I Tính toán thiết kế bộ truyền xích:

Thông số yêu cầu:

- k đc: Hệ số ảnh hưởng của việc điều chỉnh lực căng xích

Ta tra bảng 5.6[1] trang 82 thì ta được k đc=1

- k bt: Hệ số ảnh hưởng của bôi trơn

Ta tra bảng 5.6[1] trang 82 thì ta được k bt=0,8

- k đ: Hệ số tải trọng động

Ta tra bảng 5.6[1] trang 82 thì ta được k đ=1 (ở chế độ làm việc êm)

- k c: Hệ số kể đến chế độ làm việc của bộ truyền

Ta tra bảng 5.6[1] trang 82 với số ca làm việc là 3 ta được k c=1,45

⇒Thỏa mãn yêu cầu

⇒Thỏa mãn yêu cầu

6 Xác định các thông số của đĩa xích:

=636,96(mm)

o Đường kính đỉnh răng:

Theo số răng Z1=24 ta được k r=0,472

- K đ: Hệ số tải phân bố tải trọng không đều giữa các dãy K đ=1

- E : Mô đun đàn hồi

Thông số Kí hiệu Giá trị

8 Vật liệu đĩa xích - Thép 45 ( Tôi, ram)

9 Đường kính vòng chia đĩa xích nhỏ d1 243,2 (mm)

10 Đường kính vòng chia đĩa xích lớn d2 636,96 (mm)

1 Thông số yêu cầu:

a Ứng suất tiếp xúc cho phép:

Với v = 6,8 (m/s) và nội suy ta được:

Vì v s>5(m/s )

Nên ta tính [σ H¿=[σ OH]σ HL=260.0,8 0,703=146,22(MPa)

Ứng suất tiếp xúc cho phép: [σ H¿=146,22(MPa)

b Ứng suất uốn cho phép:

Bộ truyền làm việc một chiều:

[σ FO¿=0,25 σ b+0,08 σch=0,25.260+0,08.150=77(MPa)

Hệ số tuổi thọ:

Môdun của trục vít là (c.t7 17[1]):

m= 2 a w

Z2+q=

2.19020+6,3

⇒Thỏa mãn yêu cầu

b Kiểm nghiệm răng bánh vít về độ bền tiếp xúc:

Đường kính vòng lăn của trục vít:

⇒Thỏa mãn yêu cầu Vậy không cần chọn lại vật liệu

Hiệu suất bộ truyền trục vít (CT 7.22[1]):

c Kiểm nghiệm răng bánh vít về độ bền uốn:

⇒Thỏa mãn yêu cầu

PHẦN 3 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRỤC

I Tính chọn khớp nối

Thông số đầu vào:

Mô men cần tuyển: T =T đc=82638(N mm)

Đường kính trục động cơ: d đc=48 mm

1 Chọn khớp nối:

Ta sử dụng khớp nối vòng đàn hồi để nối trục

Chọn khớp nối theo điều kiện:

Tra bảng 16.1[2] trang 58 lấy k = 1,2

- T: Mô men xoắn danh nghĩa trên trục:

Tra bảng 16.10b[2] trang 69 với T kn cf=125 (N m) ta được:

 l1=34 mm

 l2=15 mm

 l3=28 mm

2 Kiểm nghiệm khớp nối:

Ta kiểm nghiệm theo 2 điều kiện:

a Điều kiện sức bền dập của vòng đàn hồi:

σ d= 2 k T

Z D0.d0 l3≤[σ d]

σ d: Ứng suất dập cho phép của vòng cao su [σ d]=2 ÷ 4 MPa

Do vậy ứng suất dập sinh ra trên vòng đàn hồi là:

σ d=2.1,2 82638

6.105 14 28=0,803<[σd]

⇒Thỏa mãn yêu cầu

b Điều kiện bền của chốt:

Chiều dài đoạn công xôn của chốt l1 34 mm

II Xác định lực và sơ đồ phân bố lực tác dụng lên trục

1 Sơ đồ phân bố lực chung:

- T: Mô men xoắn (N.mm)

- [τ]: Ứng suất xoắn cho phép (MPa)

Chiều rộng ổ lăn b0 theo bảng 10.2[1] trang 189 ta có:

2 Chọn then, kiểm nghiệm độ bền then:

Chọn loại then bằng cao

o Then lắp khớp nối:

l t=(0,8 ÷ 0,9).35=(28 ÷ 31,5)

Theo tiêu chuẩn chọn l t=30(mm)

Tra bảng 9.1a trang 173 với d12=35 (mm) ta được:

Chọn then lắp tại trục khớp nối:

- b x h = 10 x 8

Tra bảng 9.5[1] trang 178: Ứng suất dập cho phép [σ d]=150 MPa

Ứng suất uốn cho phép [τ c]=60 MPa

o Then tại khớp nối:

Vậy then tại khớp nối đủ điều kiện bền

3 Kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi cho trục I:

Điều kiện để đảm bảo độ bền mỏi của trục:

- Với τ−1: Giới hạn mỏi xoắn ứng với chu kỳ đối xứng

o Kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi tại tiết diện nguy hiểm nhất là vị trí chịu

mô men uốn, mô men xoắn lớn nhất- vị trí trục vít (13)

 k y: Hệ số tăng bền k y=1 (Không tăngbền )

 ε σ , ε τ: Hệ số kể đến sự ảnh hưởng của kích thước tiết diện trục đến giới hạn mỏi với d = 45 (mm)

⇒ s τ 13= τ−1

k τd 13 τ a 13+ψ τ τ m 13=

151,71,7.2,29=38,97

⇒ s13= s σ 13 s τ 13

√s σ 132+s τ 132

√6,22+38,972=6,1>[s]=2,5

⇒ Thỏa mãn điều kiện

Tại tiết diện nguy hiểm nhất trục I đảm bảo điều kiện bền

o Kiểm nghiệm tiết diện lắp ổ lăn 1 – 0 với d10=40 (mm)

 k y: Hệ số tăng bền k y=1 (Không tăngbền )

 ε σ , ε τ: Hệ số kể đến sự ảnh hưởng của kích thước tiết diện trục đến giới hạn mỏi với d = 45 (mm)

⇒ s τ 10= τ−1

k τd 10 τ a10+ψ τ τ m 10=

151,71,7.3,26=27,37

⇒ s10= s σ 10 s τ 10

√s σ 102+s τ 102=

35,46.27,37

√35,462+27,372=21,7>[s]=2,5

⇒ Thỏa mãn điều kiện

Ta có thể kết luận trục I đảm bảo điều kiện bền

4 Thiết kế ổ lăn cho trục I:

Tuy lực dọc trục F a 1 khá lớn so với lực hướng tâm F r 1 ta lựa chọn ở đũa côn.

Nhưng vị trí có yêu cầu cao về độ cứng, có độ giãn dài về nhiệt lớn nên ta sử dụng hai ổ đũa côn lắp một phía (ổ 1) theo kiểu chữ O, gối còn lại lắp ổ bi đỡ tùy động có thể thay đổi vị trí

Chọn ổ đũa côn nhẹ 7208 cho gối 1

Tra bảng P2.11 ta có:{e=1,5 tanα=0,383 α=14,33 °

D=80 C=42,4 kN

Tra bảng P2.7 ta có:{ B=18 d=40

D=80 C=25,6 kN

C0=18,1 kN

b Kiểm nghiệm khả năng tải của 2 ổ đũa gối 1

Khả năng tải động C q=Q m√L

Trong đó:

- Q: Tải trọng động quy ước (kN)

- L: Tuổi thọ tính bằng triệu vòng quay

- m: bậc của đường cong mỏi khi thử về ổ lăn,

m = 3 đối với ổ bi, bằng 103 với ổ đũa

L h: tuổi thọ của ổ tính bằng giờ thì

o Xác định tải trọng quy ước:

Đối với ổ đũa côn:

Q=(XV F r+Y F a) k t k đ

Do ổ có vòng trong quay nên V = 1

k t: Hệ số ảnh hưởng của nhiệt độ k t=1

k đ: Hệ số kể đến đặc tính tải trọng k đ=1

Va đập êm tra bảng 11.3[1] trang 215

o Xác định F r , F a trong biểu thức

Theo bảng B 11.4 trang 215 với ổ đũa đỡ chặn

e=1,5 tanα=1,5 tan 14,33 °=0,383

Theo bảng B 11.7 trang 215 lực dọc trục do lực hướng tâm sinh ra trên ổ

F s 1=0,83 e Fr 1=0,83.0,383 393,67=125,14 N (ct11.7tr217)

F ' s 1=0,83 e F 'r 1=0,83.0,383 393,67=125,14 N

∑F a 1=F '

s 1−F at=125,14−4063,53=−3938,39 ( N )<Fs 1

√2094=69403,8 ( N )=69,4038(kN )

Ổ đã chọn không thỏa mãn khả năng tải động, tra bảng P2.11[1] với điều kiện:

- C ≥ C q=69,4038 (kN) và d = 40mm không có ổ phù hợp ta phải giảm L h

xuống

- C q=Q m√L=6999,88.

10 3

√20942 =56373,4 (N )=56373,4 (kN )

Tra bảng P2.11[1] với C ≥ 66,233 (kN ) và d=40 mm

Ta chọn ổ đũa côn trung rộng

⇒ Thỏa mãn điều kiện

Vậy ta chọn ổ đũa côn trung rộng

Ổ chỉ chịu lực hướng tâm theo bảng X = 1

Do ổ có vòng trong quay nên V = 1

k t: Hệ số ảnh hưởng của nhiệt độ k t=1

k đ: Hệ số kể đến đặc tính tải trọng k đ=1

Khả năng tải đồn của ổ:

C q=Q m√L=1416,57.√3 2094=18123 (N )=18123 (kN )<C=25,6 (kN )

Vậy ổ bi đỡ đã chọn thỏa mãn khả năng tải động

Khả năng tải tĩnh của ổ:

Q0=X0F r 0=0,6.1416,57=849,942( N )=0,849942( kN )<C0=18,1 kN

Với X0=0,6 tra bảng11.6[1]

Ổ đã chọn đảm bảo khả năng tải tĩnh Vậy ổ với KH208 như ta chọn ban đầu thỏa mãn, nhưng để thiết kế dễ dàng sau khi chọn lại ổ lăn ở vị trí 1 ta cũng chọn lại ổ lăn tại vị trí 0 để phù hợp với D1=90; D2 ổ ở 0,1 phải có cùng kích thước nên ta chọn ổ bi đỡ một dãy cỡ trung

- Tại tiết diện lắp bánh răng: d22=65 (mm )

- Tại tiết diện lắp ổ lăn: d20=d21=60( mm)

- Tại tiết diện lắp khớp nối: d23=55 (mm )

o Chọn then trên trục II:

Do các trục nằm trong hộp giảm tốc nên ta chọn loại then bằng Để đảm bảo tính công nghệ ta chọn loại then giống nhau trên cùng một trục như sau:Tiết

diện

Đườngkínhtrục

Kích thước tiếtdiện

Chiều sâu rãnhthen

Bán kính góclượn của rãnh r

nhất

Lớnnhất

o Kết cấu sơ bộ trục II:chèn anh

PHẦN 4: THIẾT KẾ KẾT CẤU VỎ HỘP VÀ CÁC CHI TIẾT KHÁC

 Khe hở giữa các chi tiết:

- Giữa các bánh vít với thành trong hộp:

∆ ≥ (1 ÷1,2) δ=(1 ÷1,2) 10=(10 ÷ 12) (mm)

Chọn ∆=12 (mm )

- Giữa trục vít và đáy hộp:

Nút thông hơi lắp trên cửa thăm có thông số:

Chọn loại nút tháo dầu trụ trong bảng 18.7[2]:

- d=M 22x2 - L=29 - S=22

- b=15 - c= 2,5 - D0=25,4

- m=10 - q=19,8

- f=3 - D=32

f Kiểm tra mức dầu:

Dùng que thăm dầu tiêu chuẩn như sau:

g Cốc lót:

Chọn chiều dày cốc lót δ=6 (mm )

Chiều dày vai và bích cốc lót: δ1=δ2=6 (mm )

PHẦN 5 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 vượt quá đường ngang tâm con lăn dưới cùng

Ổ lăn trên trục vít được bôi trơn do dầu bắn lên

Ổ lăn trên trục bánh vít được bôi trơn bằng mỡ, thay mỡ định kỳ

b Chọn loại dầu bôi trơn:

Tra bảng 18.12, 18.13[1] chọn loại dầu bôi trơn là dầu ô tô máy kéo:

F TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 Trịnh Chất, Lê Văn Uyển- Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí, tập 1,2.NXB Giáo Dục, Hà Nội, 2006

2 Nguyễn Trọng Hiệp – Chi tiết máy, tập 1,2 NXB Giáo Dục, Hà Nội, 1994

3 Ninh Đức Tốn - Dung sai và lắp ghép NXB Giáo Dục, Hà Nội, 2004

MỤC LỤC

PHẦN 1 CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN……… 2

I Chọn động cơ……… 2

1 Công suất làm việc………

2 Hiệu suất hệ dẫn động………

3 Công suất cần thiết trên trục động cơ………

4 Số vòng quay trên trục công tác………

5 Chọn tỉ số truyền sơ bộ………

6 Số vòng quay trên trục động cơ………

7 Tính vòng quay đồng bộ của động cơ………

8 Chọn động cơ………

I Phân phối tỉ số truyền………

II Tính toán các thông số trên các trục hệ dẫn động………

1 Các thông số trên trục………

PHẦN 2 THIẾT KẾ CÁC BỘ TRUYỀN NGOÀI………

I Tính toán thiết kế bộ truyền xích………

1 Chọn loại xích………

2 Chọn số răng đĩa xích………

3 Xác định bước xích………

4 Xác định khoảng cách trục và số mắt xích………

5 Kiểm nghiệm xích về độ bền………

6 Xác định các thông số của đĩa xích………

7 Xác định lực dọc trục………

8 Tổng hợp các thông số của bộ truyền xích………

II Thiết kế bộ truyền trục vít………

1 Thông số yêu cầu………

2 Chọn vật liệu bánh vít và trục vít………

3 Tính toán thiết kế bộ truyền………

PHẦN 3 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRỤC………

I Tính chọn khớp nối………

1 Chọn khớp nối……….

2 Kiểm nghiệm khớp nối………

3 Lực tác dụng lên trục………

II Xác định lực và sơ đồ phân bố lực tác dụng lên trục………

1 Sơ đồ phân bố lực chung………

2 Xác định sơ bộ đường kính trục………

III Tính cho trục I………

1 Tính phản lực cho trục I………

2 Vẽ biểu đồ mô men trục I………

3 Mô men uốn tổng và mô men tương đương tại các tiết diện………

4 Đường kính trục sơ bộ tại các tiết diện………

5 Kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi cho trục I………

6 Thiết kế ổ lăn cho trục I………

IV Tính sơ bộ cho trục II………

1 Chọn ổ lăn cho trục II………

2 Kết cấu sơ bộ trục II………

PHẦN 4 THIẾT KẾ KẾT CẤU VỎ HỘP VÀ CÁC CHI TIẾT KHÁC………

1 Kết cấu hộp giảm tốc………

2 Kết cấu các bộ phận, chi tiết khác………

PHẦN 5 BÔI TRƠN VÀ ĐIỀU CHỈNH ĂN KHỚP………

1 Bôi trơn………

2 Điều chỉnh ăn khớp………

F TÀI LIỆU THAM KHẢO………

46