Đồ án cơ sở thiết kế máy Hutech (Phương án IA)

Một nền công nghiệp phát triển không thể thiếu một nền cơ khí hiện đại. Mà cốt lõi trong cơ khí là thiết kế và phát triển những hệ thống truyền động. Vì vậy hiểu biết, nắm vững và vận dụng tốt lý thuyết vào trong tính toán thiết kế hệ thống truyền động là yêu cầu cần thiết đối với mỗi sinh viên, kỹ sư cơ khí để góp phần hiện đại hóa đất nước. Thông qua đồ án thiết kế hệ thống truyền động cơ khí giúp sinh viên được hệ thống lại các kiến thức đã học trong các môn như Nguyên lý máy, Chi tiết máy, Vẽ kỹ thuật, …. Giúp sinh viên có cái nhìn tổng quan về việc thiết kế các chi tiết máy như thiết kế các bộ truyền, thiết kế trục, chọn then, chọn ổ lăn…. và hiểu hơn về các dung sai kích thước lắp ghép, bổ sung và hoàn thiện kỹ năng vẽ cơ khí…., từng bước giúp sinh viên làm quen với công việc thiết kế và nghề nghiệp của mình sau này.

MỤC LỤC

Trang

LỜI NÓI ĐẦU 2 PHẦN 1: XÁC ĐỊNH CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI ……… 4

1.1 Chọn động cơ………

41.2 Phân phối tỷ số

truyền……… 51.3 Bảng đặc trị………

5 PHẦN 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC BỘ TRUYỀN……… 6

2.1 Thiết kế bộ truyền đai

dẹt……… ….6 2.1.1 Chọn loại đai………

……… 9

2.2.1 Tính toán cặp bánh răng trụ răng

nghiêng……… … 9 2.3 Thiết kế kết cấu trục và chọn

then……… …15 2.3.1 Chọn vật liệu và xác định đường kính sơ

bộ 15 2.3.2 Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và phản lực… ……17

2.3.3 Phân tích lực tách dụng lên bộ

truyền 18 2.3.4 Chọn và kiểm nghiệm

then……… … 23 2.4 Tính toán ổ lăn và nối

trục……… 23 2.4.1 Chọn nối trục đàn

hồi……… 23 2.4.2 Chọn ổ

lăn……… 24

2.5 Chọn thân máy và các chi tiết

phụ……… 25 2.5.1 Chọn thân

máy……… …25 2.5.2 Các chi tiết

phụ……… 27 PHẦN 3: CHỌN DUNG SAI LẮP GHÉP……… 29

TÀI LIỆ THAM KHẢO……….… 31

Lời nói đầu

Một nền công nghiệp phát triển không thể thiếu một nền cơ khí hiện đại Mà cốt lõi trong cơ khí là thiết kế và phát triển

những hệ thống truyền động Vì vậy hiểu biết, nắm vững và vận dụng tốt lý thuyết vào trong tính toán thiết kế hệ thống truyền động là yêu cầu cần thiết đối với mỗi sinh viên, kỹ sư cơ khí để góp phần hiện đại hóa đất nước

Thông qua đồ án thiết kế hệ thống truyền động cơ khí giúp sinh viên được hệ thống lại các kiến thức đã học trong các môn như Nguyên lý máy, Chi tiết máy, Vẽ kỹ thuật, … Giúp sinh viên

có cái nhìn tổng quan về việc thiết kế các chi tiết máy như thiết

kế các bộ truyền, thiết kế trục, chọn then, chọn ổ lăn… và hiểu hơn về các dung sai kích thước lắp ghép, bổ sung và hoàn thiện

kỹ năng vẽ cơ khí…., từng bước giúp sinh viên làm quen với công việc thiết kế và nghề nghiệp của mình sau này

Nội dung bài thuyết minh của em là thiết kế hệ thống dẫn động băng tải gồm có hộp giảm tốc 1 cấp và bộ truyền đai Hệ được dẫn động bằng một động cơ điện thông qua bộ truyền đai, hộp giảm tốc và khớp nối truyền động đến băng tải

Em chân thành cảm ơn các thầy cô, đặc biệt là thầy Dương

Đăng Danh cùng các bạn trong khoa đã tận tình giúp đỡ,

hướng dẫn, và góp ý để em có thể hoàn thành đồ án môn học này

Lần đầu tiên làm quen với công việc thiết kế, tổng hợp với một lượng lớn kiến thức, và hiểu biết còn hạn chế nên thiếu sót

là điều không thể tránh khỏi, em rất mong nhận được thêm nhiều sự góp ý và giúp đỡ từ thầy cô và các bạn

Sinh viên thực hiện

Phạm Trường

An

PHƯƠNG ÁN: Ia.1 THIẾT KẾ TRẠM DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ

I – Thiết kế trạm dẫn động cho băng tải theo thứ tự sơ đồ truyền động như sau:

5 Tang và băng tải

II – Các số liệu ban đầu:

- Lực kéo băng tải P (N): 6000

- Vận tốc băng tải V (m/s): 0.80

- Đường kính tang D (mm): 250

- Thời hạn phục vụ 5 năm

- Sai số cho phép về tỉ số truyền i = (2 ÷3)%

- Băng tải làm việc một chiều, Số ca làm việc là 2 ca, tải

trọng thay đổi không đáng kể, mỗi năm làm việc 300 ngày

III Nhiệm vụ:

1 Lập sơ đồ động để thiết kế, tính toán

2 Một bản thuyết minh để tính toán

3 Một bản vẽ lắp hộp giảm tốc khổ giấy A0

4 Nộp File điện tử (thuyết minh word và bản vẽ AutoCAD

2007) qua Email cho GVHD trước ngày bảo vệ (Điều kiện

bắt buộc để có điểm quá trình)

PHẦN 1:

XÁC ĐỊNH CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ

TRUYỀN 1.1Chọn động cơ:

v

1.1.1 Hiệu suất của hệ thống:

0,99.0,98.0,96.=0,90Trong đó:

 =0,99 là hiệu suất khớp nối trục

 =0,98 là hiệu suất hộp

 =0,96 là hiệu suất bánh đai hở

 =0,99 là hiệu suất ổ lăn

1.1.2 Tính công suất cần thiết:

=

==

1.1.3 Xác định động cơ số vòng quay của động cơ:

Số vòng quay trên trục công tác:

==61,11vg/ph

Chọn sơ bộ tỷ số truyền hệ thống:

=.=4.4=16

với : =4 là tỷ số truyền của hộp giảm tốc 1 cấp

=4 là tỷ số truyền của bánh đai hở

Số vòng quay sơ bộ : =.=16x61,11=977,76 vg/ph

1.1.4 Chọn động cơ:

Động cơ điện phải thỏa mãn:

Động cơ 4A132S6Y3 :

1.2 Phân phối tỷ số truyền:

Tỷ số truyền chung của hệ truyền dẫn động:

Tra bảng 3.1 tài liệu [1] ta chọn tỷ số truyền của hộp giảm tốc 1cấp khai triển:

=4 là tỷ số truyền của hộp giảm tốc 1 cấp

Tỷ số truyền của bánh răng trụ răng nghiêng:

=(là tỷ số truyền của bộ truyền đai)

3 66

PHẦN 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC BỘ TRUYỀN

2.1 Thiết kế bộ truyền đai dẹt

Thông số đầu vào: P=5,31kW, n=960 vg/ph, tỷ số truyền u=3,925

Chọn đường kính theo tiêu chuẩn

- Tính tỷ số truyền chính xác theo công thức:

= == 3,98

Sai lệch tỷ số truyền: ∆u==<3% thỏa điều kiện

- Chọn khoảng cách trục a theo điều kiện :

15m ≥ a ≥ 2(d1 + d2)=2(205+800)=2010mm

Theo tiêu chuẩn bảng 4.1 ta chọn b=50mm

Theo bảng 4.5 chọn chiều rộng bánh đai B=63mm

- Lực căng ban đầu theo điều kiện:

[δ=1,8.50.6=540N

Lực tác dụng lên trục:

Lực vòng có ích:

Từ điều kiện để không xảy ra trượt trơn:

Suy ra hệ số ma sát tối thiểu giữa đai và bánh đai :

Để giảm ta tăng bằng cách tăng chiều rộng đai b, giả sử ta chọn b=63mm, khi đó và

Ứng suất lớn nhất trong đai:

Tuổi thọ đai (giờ) 1642,67

2.2 Thiết kế bộ truyền bánh răng

Thông số kỹ thuật: Thời gian phục vụ L = 5 năm

Quay 1 chiều va đập nhẹ, 300 ngày/năm , 2 ca/ngày, 8 giờ/ca

- Bánh nhỏ: Thép 45 tôi cải thiện, độ cứng HB 241÷285

Mpa,

Bánh lớn: Thép 45 tôi cải thiện đạt độ cứng HB 192÷240

Mpa, Chọn

2.2.1 Tính toán cặp bánh răng trụ răng nghiêng

2.2.1.1 Số chu kỳ làm việc cơ sở

=60.1.

= Chu kỳ

Vì

Nên ta có hệ số tuổi thọ:

2.2.1.3 Giới hạn mỏi tiếp xúc

Theo bảng 6.13 tài liệu [1], ta chọn giới hạn mỏi tiếp xúc:

2.2.1.5 Ứng suất tiếp cho phép:

= Với =1,1 tra bảng 6.2 tài liệu

2.2.1.6 Ứng suất uốn cho phép:

= Với =1,75 tra bảng tài liệu

 ===257,14MPa

Vậy ta có: =2÷4mm , theo tiêu chuẩn ta chọn =4mm

Góc nghiêng răng β thỏa điều kiện

2.2.1.9 Kiểm nghiệm giá trị ứng suất tiếp xúc:

Với: =274 hệ số kể đến cơ tính của vật liệu bánh răng ăn khớp

Vậy thỏa điều kiện tiếp xúc

2.2.1.10 Kiểm nghiệm độ bền uốn:

Ứng suất tại chân răng theo công thức ta có:

Theo bảng 6.7 ta có : , theo bảng 6.14 cấp chính xác 8 ta có Theo công thức tài liệu ta có:

Thỏa mãn điều kiện

2.2.1.11 Bảng thông số và kích thước bộ truyền:

Trình tự thiết kế :

a.Xác định sơ đồ đặt lực:

+ Cặp bánh răng nghiêng (1)và (2) ta có :

T1 =196794,5(Nmm) =18,19o Dw1=80(mm) αtw=20,9o

+) Trục 1

Đối với trục nối khớp với động cơ thì chọn theo kinh nghiệm

d1 =(0,8…1,2) dd/c => chọn d1 =40(mm) +) Trục 2

) chọn sơ bộ d2 =60(mm)

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

Theo bảng 10.2(PL1), từ các giá trị sơ bộ di , ta chọn

được gần đúng chiều rộng ổ lăn:

- i = 2…s : là số chi tiết quay

- : khoảng cách trục giữa các gối đỡ 0 và 1 trên trục thứ k

- : khoảng cách từ gối đỡ 0 đến tiết diện thứ i trên trục thứ k



�

- : chiều dài mayo của chi tiết thứ i (lắp trên tiết diện i) trên trục

- : khoảng công-xôn trên trục thứ k, tính từ chi tiết thứ i ở ngoài hộp

giảm tốc đến gối đỡ

- : chiều rộng vành bánh răng thứ I trên trục k

- b0 chiều rộng ổ lăn được xác định gần đúng theo d1 là 17 theo bảng 103 trang 189

2.3.2 Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và phản lực

- k1 =10 mm: khoảng cách từ mặt mút của chi tiết quay đến thành trong

của hộp hoặc khoảng cách giữa các chi tiết quay

- k2 = 5 mm: khoảng cách từ mặt mút ổ đến thành trong của hộp

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

- hn = 15 mm: chiều cao nắp ổ và đầu bu lông

2.3.2.1 Trục I

(lm13+b01)+k1+k2=0,5(50+23)+5+10=51,5(mm)

l11=2l13=2.41,5=83(mm)trên trục 1 ta có:

l11=103mml13=51,5mml12=lc12=61,5mmlm13=50mm

lm12=50mm

2.3.2.2 Trục II

+) Chiều dài các đoạn trục lki của các trục :

Theo bảng 10.4(TL1) ta có các thong số của trục

II:

l22=0,5.(lm22+b02)+k3+hn=0,5

(48+21)+10+15=59,5(mm)tra bảng 10.4/191(PL1)ta có:

l22=80,5mml21=l11=103mm

2.3.3 Phân tích lực tác dụng lên bộ truyền

Fa2 Ft2

Ft1

Fr1 Fr2

2.3.3.1 Trục I

Fa1 Ft1 Fr1

RDx Ft1 RBx

126686,93 126686,93196794,5

o

Y Z

o

X Z

My Mx

28 30 35 30

FT=4919,86(N)

Fa2 Ft2

Fr2 Fa2Ft2

Fr2

Fk M2

o

X Z

2.3.4 Chọn và kiểm nghiệm then

Theo bảng 9.1 tài liệu 1 chọn b.h theo tiết diện lớn nhất của trục

Kiểm nghiệm then theo độ bền dập và độ bền cắt

11.6 0

5

27.8 5

11.6 0

5

27.8 5

11.6 0

2.4 Tính toán ổ lăn và nối trục

2.4.1 Chọn nối trục đàn hồi

Momen xoắn T=52823,43 Nmm=52 Nm

m=4 bậc của đường cong mỏi

Xét tải trọng động quy ước

X,Y là số tải trọng hướng tâm và dọc trục

- Chọn thân máy vật liệu chọn làm vỏ là gang xám GX15-32

- Chọn bề mắt lắp và thân ;song song với bề mặt đế

- Mặt đáy về phía lỗ tháo dầu với độ dốc khoảng 2 vàngay tại chỗ tháo dầu lõm xuống

2.5.1.2 Xác định kích thước hộp

Chiều dày :thân hộp,

Nắp hộp,

9mm8,1mm

8mm 45mm

d 3 =(0.80.9) d 2

(0.60.7) d 2

(0.50.6) d 2

16mm 12mm 10mm 8mm 6mm

Kích thước gối trục:

Đường kính nhoài và tâm lỗ vít D 2, D 3

(D là đường kính ngoài của ổ lăn)

Giữa bánh răng với thành

trong hộp: Giữa đỉnh răng

công đồng thời Để đảm bảo vị trí tương đối của nắp và thân

sau khi gia công cũng như lắp ghép, dùng 2 chốt định vị, khi

xiết bulong không làm biến dạng vòng ngoài của ổ ( do sai lệch tương đối của nắp và thân), do đó loại trừ được một trong

những nguyên nhân làm ổ chóng bị mòn Ta chọn chốt định bị hình côn có thông số sau:

d c l

2.5.2.2 Nút thông hơi

Khi làm việc nhiệt độ trong hộp tăng nên để giảm áp suất và

điều hòa không khí bên trong và bên ngoài hộp giảm tốc, người

ta dùng nút thông hơi, nút thông hơi được lắp trên lắp cửa

15

45

36

32

6 4 1

0

8 22

6 32

18

36

32

Để kiểm tra quan sát cá chi tiết máy trong hộp khi lắp ghép và

đổ dầu vào trong hộp trên đỉnh hộp có làm cửa thăm cửa thămđược đẩy bằng nắp Trên nắp có nút thông hơi Kích thước được

chọn theo bẳng 18.5

A

(mm)

B (mm

)

A1 (mm )

B1 (mm)

C (mm )

K (mm)

R (mm )

lượng vít

2

4 2.5.2.6 Que thông dầu

Dùng để kiểm tra dầu trong hộp giảm tốc

2.5.2.7 Vòng phớt

Vòng phớt là loại lót kín động gián tiếp nhằm mục

đích bảo vệ ổ khỏi bụi bặm, chất bẩn xâm nhập vào

ổ Những chất này làm ổ chóng bị mài mòn và gỉ Ngoài ra, vòng phớt còn để đề phòng dầu chảy ra ngoài

Vòng phớt đƣợc dùng khá rộng rãi do kết cấu đơn

giản, dễ thay thế, nhƣợc điểm là chóng mòn và ma sát lớn khi bề mặt trục có độ nhám cao

2.5.2.7 Vòng chắn dầu

Không cho dầu trong hộp giảm tốc bắn vào ổ bi và

có tác dụng ngăn cách và cố định các ổ bi với bánh răng

PHẦN III :CHỌN DUNG SAI LẮP GHÉP Dung sai lắp ghép ổ lăn:

3.1 Dung sai lắp ghép ổ lăn Khi lắp ổ lăn cần lưu ý:

- Lắp vòng trong lên trục theo hệ thống lỗ, lắp vòng ngoài vào

vỏ theo hệ thống trục

- Để các vòng ổ không trơn trƣợt theo bề mặt trục hoặc lỗ hộp khi làm việc, chọn kiểu lắp trung gian có độ dôi cho các vòng quay

- Đối với các vòng không quay ta sử dụng kiểu lắp có độ hở Vì vậy khi lắp ổ lăn lên trục ta chọn mối ghép k6, còn khi lắp ổ lăn vào vỏ thì ta chọn H7

3.2 Dung sai khi lắp ghép bánh răng trên trục Bánh răng lắp trên trục chịu tải vừa, tải trọng thay đổi, va đập nhẹ, ta chọn kiều lắp H7/k6

3.3 Dung sai khi lắp ghép nắp ổ và thân hộp Để dề dàng cho việc tháo lắp và điều chỉnh, ta chọn kiểu lắp lỏng H7/e8

3.4 Dung sai khi lắp ghép vòng chắn dầu trên trục Ta chọn kiểu lắp trung gian H7/js6 để thuận tiện cho việc tháo lắp

3.5 Dung sai khi lắp chốt định vị Để đảm bảo độ đồng tâm và không bị sút, ta chọn kiểu lắp chặt P7/h6

3.6 Dung sai lắp ghép then Theo chiểu rộng, chọn kiểu lắp trên trục là P9 và kiểu lắp trên bạc là Js9

Bảng dung sai lắp ghép bánh răng:

Chi tiết Kích

thướ

c

Kiểulắp

ES(

EI(

es(

ei(

Bảng dung sai lắp ghép ổ lăn:

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Trịnh Chất- Lê Văn Uyển: Tính toán thiết kế hệ thống dẫnđộng cơ khí, tập 1, Nhà xuất bản giáo dục

[2] Trịnh Chất- Lê Văn Uyển: Tính toán thiết kế hệ thống dẫnđộng cơ khí, tập 2, Nhà xuất bản giáo dục

[3] Nguyễn Hữu Lộc: Cơ sở thiết kế máy, Nhà xuất bản Đại họcQuốc Qia Tp.HCM

[4] Nguyễn Hữu Lộc: Bài tập chi tiết máy, Nhà xuất bản Đại họcQuốc Qia Tp.HCM

[5] Trần Hữu Quế: Vẽ kỹ thuật cơ khí, tập 1 và 2 Nhà xuất bảngiáo dục

[6] Ninh Đức Tốn: Dung sai và lắp ghép, Nhà xuất bản giáo dục