Đồ án nguyên lý chi tiết máy

PHẦN 1: TÌM HIỂU TRUYỀN DẪN CƠ KHÍ TRONG MÁY ................................... 14 1. Những vấn đề cơ bản về thiết kế máy và hệ thống dẫn động ..................... 14 1.1. Nội dung thiết kế máy và chi tiết máy .............................................. 14 1.2. Phương pháp tính toán thiết kế máy và chi tiết máy ......................... 14 1.2.1. Đặc điểm tính toán thiết kế chi tiết máy ....................................... 14 1.2.2. Các nguyên tắc và giải pháp trong thiết kế .................................. 15 1.3. Tài liệu thiết kế ................................................................................. 15 1.3.1. Bản vẽ ........................................................................................... 15 1.3.2. Bảng kê ......................................................................................... 17 1.3.3. Bản thuyết minh ........................................................................... 18 2. Hệ thống dẫn động cơ khí........................................................................... 18 2.1. Truyền dẫn cơ khí ............................................................................. 18 2.1.1. Bộ truyền đai ................................................................................ 18 2.1.2. Bộ truyền xích .............................................................................. 19 2.1.3. Bộ truyền bánh răng ..................................................................... 20 2.2. Truyền động điện .............................................................................. 22 2.2.1. Các loại động cơ điện ................................................................... 22 2.2.2. Đặc tính kĩ thuật của động cơ điện ............................................... 23 2.3. Truyền động có chi tiết trung gian .................................................... 26 2.3.1. Truyền động thuỷ lực ................................................................... 26 2.3.2. Truyền động khí nén: ................................................................... 26 3. Sơ đồ kí hiệu, lược đồ của các loại bộ truyền ............................................ 27 4. Các dạng hộp giảm tốc ............................................................................... 29 4.1. Hộp giảm tốc bánh răng trụ một cấp ................................................. 29 4.2. Hộp giảm tốc bánh răng trụ hai cấp .................................................. 30 4.2.1. Sơ đồ khai triển............................................................................. 30 4.2.2. Sơ đồ phân đôi .............................................................................. 30 4.2.3. Sơ đồ đồng trục............................................................................. 30 4.3. Hộp giảm tốc bánh răng côn trụ hai cấp ......................................... 31 4.4. Hộp giảm tốc bánh răng – trục vít và hộp giảm tốc trục vít bánh răng… ......................................................................................................... 31 PHẦN 2: TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ CÁC LOẠI BỘ TRUYỀN ................................... 33 Chương 1: Chọn động cơ và phân phối tỉ số truyền ................................................ 34 1. Chọn động cơ điện ...................................................................................... 34 1.1. Công suất cần thiết của động cơ ....................................................... 34 1.2. Số vòng quay cần thiết của động cơ ................................................. 34 1.3. Tra phụ lục chọn động cơ .................................................................. 35 2. Phân phối tỉ số truyền ................................................................................. 35 2.1. Tỉ số truyền của cơ cấu máy ............................................................. 35 2.2. Tỉ số truyền của các bộ truyền có trong cơ cấu ................................ 36 3. Các thông số khác ....................................................................................... 36 3.1. Công suất trên các trục ...................................................................... 36 3.2. Số vòng quay trên các trục ................................................................ 36 3.3. Moment xoắn trên các trục ................................................................ 37 Chương 2: Bộ truyền ngoài hộp số .......................................................................... 38 1. Các yêu cầu để chọn xích ........................................................................... 38 2. Tính toán ..................................................................................................... 38 Chương 3: Bộ truyền bánh răng trụ hai cấp ............................................................. 42 1. Sơ đồ và kí hiệu các bánh răng ................................................................... 42 2. Chọn vật liệu ............................................................................................... 42 2.1. Bánh răng lớn .................................................................................... 42 2.2. Bánh răng nhỏ ................................................................................... 43 3. Tính cho bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng z2’ – z3 ................................. 43 3.1. Xác định ứng suất tiếp xúc cho phép

Trang 1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM

KHOA CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ

BÁO CÁO ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY

Đề 4: Thiết kế hệ thống dẫn động băng tải

GVHD: Nguyễn Văn Thanh Tiến

Lớp: DHOT12B Nhóm: 4

Sinh viên thực hiện:

Trang 2

………

Tp.HCM, ngày…….tháng……năm 20…

Kí tên

Trang 3

Công việc Tuần

Trang 5

NỘI DUNG 14

PHẦN 1: TÌM HIỂU TRUYỀN DẪN CƠ KHÍ TRONG MÁY 14

1 Những vấn đề cơ bản về thiết kế máy và hệ thống dẫn động 14

1.1 Nội dung thiết kế máy và chi tiết máy 14

1.2 Phương pháp tính toán thiết kế máy và chi tiết máy 14

1.2.1 Đặc điểm tính toán thiết kế chi tiết máy 14

1.2.2 Các nguyên tắc và giải pháp trong thiết kế 15

1.3 Tài liệu thiết kế 15

1.3.1 Bản vẽ 15

1.3.2 Bảng kê 17

1.3.3 Bản thuyết minh 18

2 Hệ thống dẫn động cơ khí 18

2.1 Truyền dẫn cơ khí 18

2.1.1 Bộ truyền đai 18

2.1.2 Bộ truyền xích 19

2.1.3 Bộ truyền bánh răng 20

2.2 Truyền động điện 22

2.2.1 Các loại động cơ điện 22

2.2.2 Đặc tính kĩ thuật của động cơ điện 23

2.3 Truyền động có chi tiết trung gian 26

2.3.1 Truyền động thuỷ lực 26

2.3.2 Truyền động khí nén: 26

3 Sơ đồ kí hiệu, lược đồ của các loại bộ truyền 27

4 Các dạng hộp giảm tốc 29

4.1 Hộp giảm tốc bánh răng trụ một cấp 29

4.2 Hộp giảm tốc bánh răng trụ hai cấp 30

4.2.1 Sơ đồ khai triển 30

4.2.2 Sơ đồ phân đôi 30

Trang 6

4.4 Hộp giảm tốc bánh răng – trục vít và hộp giảm tốc trục vít bánh

răng… 31

PHẦN 2: TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ CÁC LOẠI BỘ TRUYỀN 33

Chương 1: Chọn động cơ và phân phối tỉ số truyền 34

1 Chọn động cơ điện 34

1.1 Công suất cần thiết của động cơ 34

1.2 Số vòng quay cần thiết của động cơ 34

1.3 Tra phụ lục chọn động cơ 35

2 Phân phối tỉ số truyền 35

2.1 Tỉ số truyền của cơ cấu máy 35

2.2 Tỉ số truyền của các bộ truyền có trong cơ cấu 36

3 Các thông số khác 36

3.1 Công suất trên các trục 36

3.2 Số vòng quay trên các trục 36

3.3 Moment xoắn trên các trục 37

Chương 2: Bộ truyền ngoài hộp số 38

1 Các yêu cầu để chọn xích 38

2 Tính toán 38

Chương 3: Bộ truyền bánh răng trụ hai cấp 42

1 Sơ đồ và kí hiệu các bánh răng 42

2 Chọn vật liệu 42

2.1 Bánh răng lớn 42

2.2 Bánh răng nhỏ 43

3 Tính cho bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng z2’ – z3 43

3.1 Xác định ứng suất tiếp xúc cho phép [𝜎𝐻] và ứng suất uốn cho phép [𝜎𝐹] 43

3.2 Chọn ứng suất tiếp xúc theo bánh bị dẫn 46

3.3 Chọn hệ số rộng vành răng 𝜓𝑏𝑎 theo tiêu chuẩn 46

3.4 Tính toán khoảng cách trục 𝑎𝑤2 46

Trang 7

3.7 Xác định các kích thướt bộ truyền 48

3.8 Tính vận tốc và chọn cấp chính xác 49

3.9 Xác định giá trị lực tác dụng lên bộ truyền 49

3.10 Chọn hệ số tải trọng động 49

3.11 Xác định 𝜎𝐻 49

3.12 Tính các hệ số 𝑌𝐹2,, 𝑌𝐹3 50

3.13 Tính ứng suất uốn tại đáy răng 51

4 Tính cho bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng z1 – z2 (cấp nhanh) 51

4.1 Xác định ứng suất tiếp xúc cho phép 𝜎𝐻 và ứng suất uốn cho phép 𝜎𝐹… 51

4.2 Chọn ứng suất tiếp xúc theo bánh bị dẫn 𝜎𝐻 53

4.3 Chọn hệ số chiều rộng vành răng ψba theo tiêu chuẩn 53

4.4 Bề rộng vành răng b 54

4.5 Tính môđun 𝑚𝑛 54

4.6 Tính tổng số răng 55

4.7 Xác định lại tỉ số truyền 55

4.8 Xác định các kích thước bộ truyền 55

4.9 Tính v và chọn cấp chính xác 56

4.10 Xác định giá trị lực tác dụng lên bộ truyền 56

4.11 Chọn hệ số tải trọng động 56

4.12 Xác định 𝜎𝐻 57

4.13 Tính các hệ số 𝑌𝐹1, 𝑌𝐹2 57

4.14 Tính ứng suất uốn tại đáy răng 58

Chương 4: Tính toán thiết kế trục và then 60

1 Tính trục 60

1.1 Chọn vật liệu 60

1.2 Xác định chiều dài trục 60

1.2.1 Tính giá trị đường kính đầu ngõng trục 60

Trang 8

1.4 Xác định đường kính trục tại các tiết diện nguy hiểm 73

1.5 Kiểm nghiệm trục 75

2 Tính then 79

Chương 5: Tính toán, chọn ổ lăn 81

Chương 6: Vỏ hộp, bôi trơn và các chi tiết tiêu chuẩn khác 89

1 Vỏ hộp số 89

1.1 Chọn bề mặt ghép nắp và thân 89

1.2 Xác định các kích thước cơ bản của vỏ hộp 89

2 Bôi trơn hộp giảm tốc 91

2.1 Bôi trơn trong hộp giảm tốc 91

2.2 Bôi trơn ngoài hộp giảm tốc 91

3 Tính toán kết cấu các chi tiết liên quan 92

3.1 Bulong vòng hoặc vòng móc 92

3.2 Chốt định vị 93

3.3 Cửa thăm 94

3.4 Nút thông hơi 95

3.5 Nút tháo dầu 95

3.6 Kiểm tra mức dầu 96

3.7 Điều chỉnh sự ăn khớp 97

3.8 Dung sai lắp ghép 97

Tài liệu tham khảo 100

Trang 9

Phần 1

Hình 1.1 Khung tên theo TCVN 3828-83 16

Hình 1.2 Bảng kê theo TCVN 3824-83 17

Hình 2.1 Các dạng đai 19

Hình 2.2 Bộ truyền xích 19

Hình 2.3 Các loại xích 20

Hình 2.4 Các dạng bộ truyền bánh răng chủ yếu 21

Hình 2.5 Bánh răng xoắn 21

Hình 2.6 Truyền động bánh răng Novicov 22

Hình 2.7 Sơ đồ hệ và momen quán tính thay thế 24

Hình 2.8 Sơ đồ truyền công suất trong một thiết bị thuỷ lực 26

Hình 3.1 Một số loại bộ truyền 27

Hình 4.1 Các loại sơ đồ hộp giảm tốc 29

Hình 4.2 Các sơ đồ hộp giảm tốc bánh răng côn – trụ 31

Hình 4.3 Sơ đồ hộp giảm tốc trục vít – bánh răng 32

Phần 2 Hình 4.1 Sơ đồ kí hiệu trục trong hộp số khai triển 61

Hình 4.2 Sơ đồ kí hiệu kích thước chiều dài trục II 61

Hình 4.3 Sơ đồ phân tích lực trục I 64

Hình 4.4 Biểu đồ lực, momen xoắn, momen uốn trục I 66

Hình 4.5 Sơ đồ phân tích lực trục II 67

Hình 4.6 Biểu đồ lực, momen xoắn, momen uốn trục II 69

Hình 4.7 Sơ đồ phân tích lực trục III 70

Hình 4.8 Biểu đồ lực, momen xoắn, momen uốn trục III 72

Hình 5.1 Sơ đồ phân tích lực trục I 81

Hình 5.2 Sơ đồ phân tích lực trục II 83

Hình 5.3 Sơ đồ phân tích lực trục III 86

Hình 6.1 Hình dạng các kích thước của bulong vòng 92

Trang 10

Hình 6.4 Hình dáng và kích thước nút thông hơi 95

Hình 6.5 Hình dáng và kích thước nút tháo dầu 95

Hình 6.6 Hình dạng và kích thước que thăm dầu 96

Trang 11

Phần 1

Bảng 1.1 Kích thước giấy vẽ theo TCVN 2-74 16

Bảng 2.1 So sánh phạm vi công suất của các loại động cơ điện 25

Bảng 2.2 Thông số của các loại động cơ điện 25

Bảng 3.1 Ưu nhược điểm và ứng dụng của các lại bộ truyền 28

Phần 2 Bảng 1.1 Các động cơ điện với số vòng quay và công suất phù hợp 35

Bảng 1.2 Tổng kết số liệu tính được 37

Bảng 2.1 Các thông số bộ truyền xích 41

Bảng 3.1 Cơ tính của vật liệu chế tạo bánh răng lớn 42

Bảng 3.2 Cơ tính của vật liệu chế tạo bánh răng nhỏ 43

Bảng 3.3 Trị số của hệ số phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng 46

Bảng 3.4 Các thông số của các bánh răng 58

Bảng 4.1 Kích thước cơ bản của nối trục đàn hồi, mm 63

Bảng 4.2 Moment uốn 𝑊𝑗 và moment xoắn 𝑊𝑜𝑗 của các tiết diện trục 76

Bảng 4.3 Bảng hệ số kích thước 𝜀𝜎 và 𝜀𝜏 78

Bảng 4.4 Bảng trị số của 𝐾𝜎 𝜀𝜎 ⁄ , 𝐾𝜏 𝜀𝜏 ⁄ , 𝐾𝜎𝑑, 𝐾𝜏𝑑, 𝑠𝜎, 𝑠𝜏 và S 78

Bảng 4.5 Các thông số của then 79

Bảng 5.1 Các thông số của ổ đũa côn trục I 83

Bảng 5.2 Các thông số của ỗ đũa côn trục II 85

Bảng 5.3 Các thông số của ổ bi đỡ trục III 87

Bảng 6.1 Các kích thước cơ bản của vỏ hộp 89

Bảng 6.2 Đặc tính của các loại mỡ bôi trơn 92

Bảng 6.3 Kích thước của bulong vòng, mm 93

Bảng 6.4 Kích thước của chốt định vị hình trụ 94

Bảng 6.5 Kích thước cửa thăm 94

Bảng 6.6 Kích thước nút thông hơi 95

Trang 12

Bảng 6.9 Dung sai của các chi tiết trục II 98

Bảng 6.10 Dung sai của các chi tiết trục III 99

Trang 13

Thiết kế đồ án chi tiết máy là một môn học cơ bản của ngành cơ khí Môn học này không những giúp cho sinh viên có một cái nhìn cụ thể hơn, thực tế hơn đối với các kiến thức đã được học mà nó còn là cơ sở rất quan trọng của các chuyên môn ngành sẽ được học sau này

Đề tài mà nhóm được giao là thiết kế hệ dẫn động băng tải gồm bộ hộp giảm tốc, bánh răng trụ răng nghiêng và bộ truyền xich Trong quá trình tính toán và thiết kế các chi tiết máy cho hộp giảm tốc nhóm em đã sử dụng và tra cứu một số tài liệu sau:

- Cơ sở thiết kế máy – Nguyễn Hữu Lộc

- Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí (tập 1 và 2) – Trịnh Chất, Lê Văn Uyển

- Bài tập cơ sở thiết kế máy - Nguyễn Hữu Lộc

Do là lần đầu làm quen với công việc thiết kế chi tiết máy cùng với sự hiểu biết còn hạn chế nên dù đã cố gắng tham khảo các tài liệu và bài giảng của các môn có liên quan, song bài làm của nhóm sinh viên chúng em cũng không thể tránh khỏi sai sót Kính mong được sự hướng dẫn và chỉ bảo nhiệt tình của thầy cô trong bộ môn giúp cho sinh viên chúng em ngày càng tiến bộ trong học tập

Cuối cùng nhóm em xin chân thành cảm ơn thầy cô trong bộ môn, đặc biệt là thầy Nguyễn Văn Thanh Tiến đã trực tiếp hướng dẫn, chỉ bảo tận tình để nhóm em có thể hoàn thành tốt nhiệm vụ được giao Nhóm em chân thành cảm ơn!

Nhóm 4 – Lớp DHOT12

Trang 14

Lớp DHOT12B – Nhóm 4 14

NỘI DUNG

PHẦN 1:TÌM HIỂU TRUYỀN DẪN CƠ KHÍ TRONG MÁY

1 Những vấn đề cơ bản về thiết kế máy và hệ thống dẫn động

1.1 Nội dung thiết kế máy và chi tiết máy

Mỗi một máy bao gồm nhiều chi tiết, mỗi chi tiết đều có công dụng chung Vì vậy, thiết kế máy có vai trò quan trọng, phải thoả mãn yêu cầu kĩ thuật, làm việc ổn định với chi phí chế tạo thấp nhất

Thiết kế máy gồm các nội dung sau:

- Xác định nguyên tắc hoạt động và chế độ làm việc của máy

- Lập sơ đồ chung toàn máy và các bộ phận thoả mãn yêu cầu cho trước Đề xuất một số phương án, đánh giá và chọn phương án phù hợp nhất

- Xác định lực hoặc momen tác dụng lên các bộ phận máy hoặc tính thay đổi tải trọng

- Chọn vật liệu thích hợp để nâng cao hiệu quả làm việc

- Tính toán động học, lực, độ bền và các tính toán khác để xác định kích thướt các chi tiết máy

- Thiết kế kết cấu chi tiết máy, toàn máy thoả mãn các chỉ tiêu và nhu cầu sử dụng

- Lập thuyết minh, hướng dẫn sử dụng và sửa chữa máy

1.2 Phương pháp tính toán thiết kế máy và chi tiết máy

1.2.1 Đặc điểm tính toán thiết kế chi tiết máy

Trong thực tế, việc tính toán chi tiết máy gặp rất nhiều khó khăn nên người thiết kế cần lưu ý những đặc điểm tính toán sau:

- Tính toán xác định kích thướt chi tiết máy tiến hành qua hai bước: tính thiết kế và tính kiểm nghiệm

- Bên cạnh các công thức chính xác, việc xác định các yếu tố khác được tính theo công thức kinh nghiệm với sự cân nhắc và lựa chọn phù hợp với từng trường hợp cụ thể

Trang 15

- Trong tính toán, số ẩn số thường nhiều hơn số phương trình nên dựa vào các quan hệ kết cấu để chọn trước một số thông số Mặt khác, nên kết hợp tính toán với hình vẽ để kiểm tra và phát hiện sai sót

- Tìm nhiều phương án thiết kế để tính toán, so sánh và chọn phương án có lợi nhất Nhiệm vụ này đòi hỏi người thiết kế biết vận dụng sáng tạo các vấn đề kết hợp kinh nghiệm

- Áp dụng các kĩ thuật tin học, phục vụ tự động hoá thiết kế chi tiết máy góp phần nâng cao chất lượng thiết kế

1.2.2 Các nguyên tắc và giải pháp trong thiết kế

Trong quá trình thiết kế, người thiết kế cần thực hiện đúng những quy định sau đây:

- Thực hiện đúng nhiệm vụ thiết kế

- Kết cấu cần sự hài hoà về kích thướt, hệ số an toàn, tuổi thọ của các chi tiết và toàn máy

- Bố trí các đơn vị lắp hợp lí, đảm bảo kích thướt nhỏ gọn, dễ tháo lắp

- Lựa chọn hợp lí vật liệu và phương pháp nhiệt luyện đảm bảo giảm khối lượng, chi phí sản phẩm

- Chọn cách gia công chi tiết xét tới quy mô sản xuất, phương pháp chế tạo phôi và gia công cơ Kết cấu chi tiết máy phụ thuộc vào công nghệ tạo phôi, phương pháp gia công

- Áp dụng tiêu chuẩn Nhà nước, tiêu chuẩn ngành và tiêu chuẩn cơ sở thiết kế Dùng bộ phận máy và chi tiết máy tiêu chuẩn cho phép giảm nhẹ công việc thiết kế, giảm giá thành chế tạo

- Thực hiện sự thống nhất hoá trong thiết kế Thống nhất hoá tức là khả năng sử dụng với

số lượng tối đa có thể các chi tiết máy và bộ phận máy có cùng kích thướt, vật liệu và phôi cùng loại để chế tạo chi tiết đó thì sẽ giảm được thời gian, giá thành thiết kế

- Lựa chọn có căn cứ kiểu lắp, dung sai, cấp chính xác và độ nhám bề mặt chi tiết

- Bôi trơn tốt các yếu tố làm việc trong điều kiện ma sát nhằm đảm bảo tuổi thọ, không có hiện tượng tróc rỗ hay dính bề mặt tiếp xúc

1.3 Tài liệu thiết kế

1.3.1 Bản vẽ

Yêu cầu cơ bản đối với các bản vẽ cho trong TCVN 3826-83 Kích thướt giấy vẽ theo TCVN 2-74, ghi trong bảsng 1.1

Trang 16

Bảng 1.1 Kích thước giấy vẽ theo TCVN 2-74

Kích thướt

(mm) 1189 x 841 594 x 841 594 x 420 297 x 420 297 x 210

Bản vẽ lắp và bản vẽ chế tạo thường được vẽ với tỉ lệ 1:1 Với các bản vẽ chế tạo các chi tiết có kích thướt lớn (như vỏ hộp giảm tốc) có thể dùng các tỉ lệ thu nhỏ: 1:2, 1:2.5, 1:4, 1:5, 1:10 Để thể hiện các yếu tố nhỏ có thể dùng các tỉ lệ phóng to: 2:1, 4:1, 5:1, 10:1

Khung tên bản vẽ theo TCVN 3821-83 Khung được đặt ở phía dưới, góc phải bản vẽ Theo TCVN, ngoài khung tên còn dùng khung phụ và tổng số ô trên hai khung lên đến

29 Trong trường hợp cần ghi đơn giản có thể dùng khung tên ở hình 1.1, ở đó không ghi khung phụ và bớt được một số ô

Nội dung trong các ô của khung tên như sau:

1- tên gọi sản phẩm (hộp giảm tốc, bánh răng…);

2- kí hiệu bản vẽ: dùng hệ thống các con số để kí hiệu Ví dụ trên bản vẽ ghi 03.06.01 thì biểu thị: 03 – số thiết kế, 06 – số phương án, 01 – kí hiệu bản vẽ chung;

3- kí hiệu vật liệu chi tiết (chỉ ghi ô này trên bản vẽ);

4- số thứ tự của tờ (tài liệu thiết kế một tờ thì để trống);

5- số lượng chung của bản vẽ (chỉ ghi ô này ở tờ thứ nhất của tài liệu thiết kế);

6- tên trường và lớp của sinh viên;

7- tên sản phẩm theo đầu đề hoặc đề tài thiết kế

Hình 2.1 Khung tên theo TCVN 3828-83

Trang 17

Ghi các cột trên bảng kê như sau:

- Trong cột “vị trí” ghi số thứ tự các phần cấu thành sản phẩm;

- Trong cột “kí hiệu” ghi kí hiệu bản vẽ các phần cấu thành sản phẩm Trong phần “sản phẩm tiêu chuẩn” không ghi cột này;

- Trong cột “tên gọi” ghi tên sản phẩm Riêng phần “sản phẩm tiêu chuẩn” còn ghi thêm

kí hiệu qui ước tương ứng với tiêu chuẩn;

- Trong cột “số lượng” ghi số lượng các phần cấu thành sản phẩm được lập kê;

- Trong cột “vật liệu” ghi kí hiệu vật liệu theo TVCN về vật liệu;

- Trong cột “chú thích” ghi các chỉ dẫn phụ nhằm thuận lợi cho việc tạo kế hoạch và tổ chức sản xuất sản phẩm

Phần khung tên phía dưới bảng ghi (hình 1.2) về cơ bản giống cách ghi các ô ở khung tên bản vẽ, chỉ khác là không có ô “3”, trên ô “4” ghi số thứ tự của tờ bảng kê và trên ô

“5” ghi số lượng chung của các bảng kê

Hình 1.2 Bảng kê theo TCVN 3824-83

Trang 18

1.3.3 Bản thuyết minh

Nội dung thuyết minh gồm:

- Mục lục;

- Các số liệu kĩ thuật phục vụ cho đề tài thiết kế;

- Phân tích và trình bày cơ sở sơ đồ cơ cấu đã được chọn;

- Tính toán động học và tính lực cơ cấu: tính công suất cần thiết, chọn động cơ, tính tỉ số truyền và phân phối tỉ số truyền cho các cấp, tính momen tác động lên các trục;

- Tính toán thiết kế các chi tiết máy và bộ phận máy, gồm: chỉ tiêu tính toán, chọn vật liệu, xác định ứng suất cho phép, tính thiết kế và tính kiểm nghiệm Với đồ án môn học chi tiết máy, gồm: tính các bộ truyền, tính thiết kế trục, chọn ổ lăn, tính các yếu tố của vỏ hộp số, chọn khớp nối và vật liệu bôi trơn;

- Lập bảng ghi các chi tiết tiêu chuẩn, thống kê các mối ghép với dung sai

2 Hệ thống dẫn động cơ khí

Hệ thống dẫn động để truyền chuyển động, công suất và biến đổi chuyển động từ động

cơ sang bộ phận công tác Hệ thống được chia thành các loại truyền động:

- Truyền động cơ khí: gồm truyền động giữa các chi tiết trực tiếp tiếp xúc nhau (bánh răng, trục vít, bánh ma sát…) và truyền động có chi tiết trung gian (truyền đai, truyền xích…);

- Truyền động điện: gồm điện xoay chiều, điện một chiều

- Truyền động có chi tiết trung gian là chất lỏng hoặc khí: gồm truyền động thuỷ lực, truyền động khí nén

Trang 19

Hình 2.2 Bộ truyền xích

Trang 20

b) Phân loại:

Theo sự phân bố giữa các trục:

- Giữa các trục song song: truyền động bánh răng trụ (hình 2.4-1,2,3,4);

- Giữa hai trục giao nhau: truyền động bánh răng côn (hình 2.4-6,7,8);

Hình 2.3 Các loại xích

1 Xích tải tròn; 2 Xích tải bản; 3 Xích kéo ống; 4 Xích truyền động một dãy; 5 Xích truyền động hai dãy; 6 Xích truyền động má cong; 7 Xích truyền động ống; 8, 9 Xích răng có má dẫn hướng trong và ngoài; 10,11 Xích ống truyền động có mắt xích định hình

Trang 21

- Giữa hai trục chéo nhau: truyền động bánh răng hyopid (côn xoắn – hình 2.5-1, trụ xoắn – hình 2.5.2)

Theo sự phân bố giữa các răng trên bánh răng:

- Bộ truyền ăn khớp ngoài: các bánh răng có răng ở phía ngoài (hình 1,2,3,6,7,8);

2.4 Bộ truyền ăn khớp trong: một bánh có răng phía ngoài, một bánh có răng phía trong (hình 2.4-4)

Theo phương của răng so với đường sinh: ta có bánh răng răng thẳng (hình 2.4-1,4,5,6), bánh răng răng nghiêng (hình 2.4-2,7), răng cong (hình 2.4-8), răng chữ V (hình 2.4-3), răng xoắn (hình 2.5-1,2)

Hình 2.4 Các dạng bộ truyền bánh răng chủ yếu

Hình 2.5 Bánh răng xoắn

1 Bánh răng côn xoắn; 2 Trụ xoắn

Trang 22

Theo biên dạng răng:

- Truyền động bánh răng thân khai (Ơle tìm ra năm 1760);

- Truyền động bánh răng Xicloit (biên dạng răng là đường cong xicloit), dùng chủ yếu ở đồng hồ, dụng cụ đo;

- Truyền động bánh răng Novicov (biên dạng răng là cung tròn, Novicov tìm ra năm 1954) làm tăng khả năng tải của bộ truyền (hình 2.6)

2.2 Truyền động điện

2.2.1 Các loại động cơ điện

a) Động cơ điện một chiều:

Động cơ điện một chiều (kích từ song song, nối tiếp hoặc hỗn hợp) và hệ thống động

cơ – máy phát (dùng dòng điện kích từ điều chỉnh) cho phép thay đổi trị số momen và vận tốc góc trong phạm vi rộng, đảm bảo khởi động êm, hãm và đảo chiều dễ dàng nên được

sử dụng rộng rãi trong các thiết bị vận chuyển bằng điện, thang máy, máy trục…

Nhược điểm của nó là rất đắt, riêng loại động cơ điện một chiều lại khó kiếm và tăng thêm vốn đầu tư để đặt các thiết bị chỉnh lưu

b) Động cơ điện xoay chiều:

Gồm 2 loại: loại một pha và ba pha

Hình 2.6 Truyền động bánh răng Novicov

1 Bánh răng trụ; 2 Bánh răng côn

Trang 23

Động cơ một pha có công suất tương đối nhỏ, có thể mắc vào mạng điện chiếu sáng nên thuận tiện cho dụng cụ gia đình nhưng có hiệu suất thấp

Động cơ ba pha gồm 2 loại: đồng bộ và không đồng bộ

- Đồng bộ: có vận tốc góc không đổi, không phụ thuộc vào trị số của tải trọng và thực tế không hiệu chỉnh được So với động cơ ba pha không đồng bộ, loại đồng bộ có hiệu suất

và cosφ cao, hệ số quá tải lớn nhưng có nhược điểm là thiết bị phức tạp, giá thành tương đối cao

- Không đồng bộ gồm có hai kiểu: roto dây quấn và roto ngắn mạch Loại roto dây quấn cho phép điều chỉnh vận tốc trong phạm vi nhỏ (khoảng 5%), dòng điện mở máy nhỏ nhưng hệ số công suất cosφ thấp, giá thành cao, kích thướt lớn và vận hành phức tạp Loại ngắn mạch có kết cấu đơn giản, giá thành tương đối thấp, dễ bảo quản, làm việc tin cậy,

có thể mắc trực tiếp vào lưới điện ba pha không cần biến đổi dòng điện nhưng lại có nhược điểm là hiệu suất và hệ số công suất thấp (so với động cơ ba pha đồng bộ), không hiệu chỉnh được vận tốc (so với động cơ một chiều và động cơ ba pha không đồng bộ roto dây quấn)

2.2.2 Đặc tính kĩ thuật của động cơ điện

a) Số vòng quay đồng bộ:

Số vòng quay đồng bộ của động cơ không đồng bộ được xác định khi động cơ chạy không tải theo công thức:

nđb = 60f/p Trong đó: f (Hz) – tần số dòng điện xoay chiều (thường hay sử dụng f=50 Hz);

Trong đó: n – số vòng quay thực của động cơ ứng với tải trọng đã cho

b) Momen khởi động và momen danh nghĩa:

Đặc tính của động cơ (quan hệ giữa momen động Tđ và số vòng quay n) không phụ thuộc vào động cơ chạy không tải hay có tải Khi chạy không tải, toàn bộ momen quay roto chi phí chỉ để gia tốc roto và các khối lượng bị dẫn:

Tđ = JɛJ = Jđ + Jt

Trang 24

Trong đó: Jđ = GD2 /4g – momen quán tính khối lượng roto động cơ;

GD2 – momen vô lăng của roto;

u1, u2,… – tỉ số truyền từ động cơ đến các khối lượng quay tương ứng

Khi chạy có tải: Tđ = T + Jɛ

Trong đó: T = momen xoắn của tải trọng

Chú ý khi mở máy, momen tải không được vượt quá momen khởi động của động cơ (T

< TK ) nếu không động cơ sẽ không chạy

Trong các bảng tra động cơ đều cho tỉ số TK/Tdn nên đó là số liệu cần được tham khảo khi chọn nhãn động cơ, với điều kiện:

Tmm/T = TK/Tdn

Trong đó: Tmm – momen mở máy của thiết bị cần dẫn động

Nếu đang làm việc ở chế độ ổn định nào đó mà động cơ quá tải, số vòng quay động cơ

sẽ giảm Nên khi thiết kế, dùng trị số của Tmax/Tdn để kiểm tra khả năng quá tải của thiết

bị đảm bảo điều kiện:

Tqt/T ≤ Tmax/Tdn

Trong đó: Tqt – momen quá tải, xuất hiện khi thiết bị làm việc;

Tmax – momen cực đại

c) Đặc tính kĩ thuật của một số động cơ:

Bảng 2.1 ghi phạm vi công suất ứng với các số vòng quay đồng bộ khác nhau của ba loại động cơ DK (do nhà máy Điện – cơ Hà Nội chế tạo), K (do nhà máy động cơ Việt – Hùng chế tạo), 4A (do Liên Xô cũ chế tạo)

Hình 2.7 Sơ đồ hệ và momen quán tính thay thế

Trang 25

Ngoài ra để co thể so sánh thêm một số tính khác, trên bảng 2.2 giới thiệu một số thông

số của ba loại động cơ trên đây ứng với số vòng quay đồng bộ 3000 vg/ph và 1500 vg/ph

Bảng 2.2 Thông số của các loại động cơ điện

Trang 26

- Truyền động thuỷ tĩnh: làm việc theo nguyên lý choán chỗ Trong trường hợp đơn giản nhất, hệ thống gồm một bơm truyền động cơ học cung cấp lưu lượng chất lỏng để chuyển động xilanh hay động cơ thuỷ lực

- Truyền động thuỷ động: cấu tạo từ một phần bơm và một phần động cơ (tubin) Việc chuyển đổi momen và tần số quay được thực hiện nhờ động năng của khối chất lỏng

2.3.2 Truyền động khí nén:

Truyền động khí nén có cấu trúc tổng quát tương tự cấu trúc của truyền động thuỷ tĩnh Điểm khác biệt cơ bản dẫn đến khác biệt về tính chất hoạt động và cấu trúc các chi tiết là môi chất truyền năng lượng Môi chất của hệ thống truyền động khí nén là không khí được lấy từ môi trường và nén lại, truyền dẫn làm hoạt động các động cơ khí nén hoặc xilanh khí nén rồi thải ra môi trường

Hình 2.8 Sơ đồ truyền công suất trong một thiết bị thuỷ lực

Trang 27

3 Sơ đồ kí hiệu, lược đồ của các loại bộ truyền

Hình 3.1 Một số loại bộ truyền

Trang 28

Bảng 3.1 Ưu – nhược điểm và ứng dụng của các loại bộ truyền

Các loại bộ

truyền Bộ truyền đai Bộ truyền xích Bộ truyền bánh răng

Ưu điểm - có thể truyền động

giữa các trục xa nhau (>15m);

- làm việc êm, không gây ồn;

- tránh các cơ cấu dao động lớn khi tải trọng thay đổi do sự đàn hồi dây đai;

- đề phòng quá tải nhờ sự trượt trơn của đai khi quá tải;

- kết cấu và vận hành đơn giản

- không có hiện tượng trượt (so với truyền đai);

- không cần phải căng xích, lực tác dụng lên trục và ổ nhỏ;

- kích thướt bộ truyền nhỏ;

- truyền công suất nhờ sự ăn khớp giữa xích và bánh xích nên có thể truyền công suất và chuyển động cho nhiều đĩa xích bị dẫn

- kích thướt nhỏ, khả năng tải lớn;

- tỉ số truyền không đổi do hiện tượng trượt trơn;

- hiệu suất cao (có thể lên đến 0,97-0.99);

- làm việc với vận tốc lớn (đến 150m/s), công suất đến chục ngàn kW,

tỉ số truyền một cấp

từ 2-7, bộ truyền nhiều cấp đến vài trăm hoặc ngàn;

- tuổi thọ cao (30000 giờ), làm việc với độ tin cậy cao

Nhược điểm - kích thướt bộ

truyền lớn (gấp khoảng 5 lần bộ truyền bánh răng có cùng công suất);

- tỉ số truyền thay đổi khi làm việc do

sự trượt của đai và bánh đai;

- tải trọng tác động lên trục và ổ lớn;

- tuổi thọ thấp (1000-5000 giờ)

- phân bố nhánh xích trên đĩa xích không theo đường tròn mà hình đa giác nên vào hay ra khớp, các mắt xích xoay tương đối với nhau và bản lề xích bị mòn gây tải trọng phụ;

- làm việc có tiếng ồn;

- tỉ số truyền tức thời

và vận tốc tức thời thay đổi khi làm việc;

- chế tạo phức tạp;

- đòi hỏi độ chính xác cao;

- có nhiều tiếng ồn khi hoạt động ở vận tốc lớn

Trang 29

- cần bôi trơn và điều chỉnh xích thường xuyên

khoảng cách giữa hai trục tương đối lớn, công suất truyền không quá 50kW và thường đặt ở trục có

số vòng quay cao;

- bộ truyền đai thang được dùng rộng rãi nhất, đai dẹt ngày càng ít, đai tròn dùng trong bộ truyền

có công suất thấp, đai răng và hình lượt ngày càng được dùng nhiều

- sử dụng khi khoảng cách giữa các trục khoảng đến 8m cho nhiều đĩa xích cùng lúc;

- sử dụng trong trường hợp có vận tốc thấp và trung bình (<15m/s) và số vòng quay n <

500vg/ph

- được sử dụng rộng rãi trong ngành chế tạo máy do có nhiều

ưu điểm;

- bộ truyền bánh răng trụ được sử dụng rộng rãi nhất, các bộ truyền còn lại

sử dụng tuỳ vào kết cấu máy

4 Các dạng hộp giảm tốc

4.1 Hộp giảm tốc bánh răng trụ một cấp

Hình 4.1 Các loại sơ đồ hộp giảm tốc

Trang 30

Bánh răng trụ một cấp (hình 5.1-1) được sử dụng khi tỉ số truyền u ≤ 7-8 (nếu dùng bánh răng trụ răng thẳng thì u ≤ 5) Nếu dùng tỉ số truyền lớn hơn, kích thướt và khối lượng hộp giảm tốc một cấp sẽ lớn hơn so với hộp giảm tốc hai cấp

4.2 Hộp giảm tốc bánh răng trụ hai cấp

Bánh răng trụ hai cấp (hình 5.1-2,3,4,5) được sử dụng nhiều nhất, tỉ số truyền chung của hộp giảm tốc thường từ 8 – 40 Thường được thiết kế theo ba sơ đồ: khai triển, phân đôi, đồng trục

4.2.1 Sơ đồ khai triển

Sơ đồ khai triển (hình 5.1-2) là loại có hộp giảm tốc đơn giản nhất nhưng các bánh răng bố trí không đối xứng với các ổ do đó phân bố tải trọng không đều trên chiều dài răng Tuy nhiên, do có kết cấu đơn giản nên loại sơ đồ này được sử dụng nhiều trong thực

tế

4.2.2 Sơ đồ phân đôi

Sơ đồ phân đôi (hình 5.1-4,5) là loại có công suất được phân đôi ở cấp nhanh (hình 5.1-4) hoặc cấp chậm (hình 5.1-5), trong đó hộp giảm tốc phân đôi cấp nhanh được sử dụng nhiều hơn Với kết cấu, cấp chậm chịu được tải trọng lớn hơn, có thể chế tạo với chiều rộng vành răng khá lớn (0,5 ≤ ψba) nhờ vị trí bánh răng đối xứng với các ổ

So với sơ đồ khai triển, sơ đồ phân đôi có ưu điểm:

- Tải trọng phân bố đều cho các ổ;

- Giảm được sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng;

- Tại tiết diện nguy hiểm của các trục trung gian, momen xoắn chỉ tương ứng với một nửa công suất được truyền đến trục

Tuy nhiên, nó lại có nhược điểm là chiều rộng của hộp tăng, cấu tạo phức tạp hơn, số lượng chi tiết và khối lượng lớn hơn

4.2.3 Sơ đồ đồng trục

Sơ đồ đồng trục (hình 5.1-3,6) là loại có đường tâm trục vào và ra trùng nhau nên giảm bớt được chiều dài của hộp giảm tốc, bố trí cơ cấu gọn

Tuy nhiên, nó lại có nhược điểm là:

- Khả năng tải của cấp nhanh không dùng hết;

Trang 31

đó chỉ yêu cầu bố trí cơ cấu gọn

4.3 Hộp giảm tốc bánh răng côn - trụ hai cấp

Hộp giảm tốc bánh răng côn – trụ hai cấp thường được bố trí theo sơ đồ như hình

5.2-1, ở đó các đường tâm trục được sắp xếp trong mặt phẳng nằm ngang Cũng có thể sử dụng hộp giảm tốc bánh răng côn – trụ có trục nhanh nằm ngang và hai trục chậm thẳng đứng (hình 5.2-2) hoặc có trục nhanh thẳng đứng và hai trục chậm nằm ngang (hình 5.2-3)

Nhược điểm của nó là giá thành chế tạo đắt, lắp ghép khó khăn, khối lượng và kích thướt lớn

Tuy vậy, nó vẫn được sử dụng trong thực tế vì kết cấu máy nhiều khi đòi hỏi các trục vào và ra phải bố trí thẳng góc với nhau

4.4 Hộp giảm tốc bánh răng – trục vít và hộp giảm tốc trục vít bánh răng

So với hộp giảm tốc bánh răng – trục vít (hình 5.3-1), hộp giảm tốc trục vít – bánh răng (hình 5.3-2) có ưu điểm là hiệu suất cao hơn, kích thướt bánh vít nhỏ hơn nên tiết kiệm được kim loại màu quý hiếm để chế tạo Thế nhưng, hộp giảm tốc bánh răng – trục vít lại

có ưu điểm là khuôn khổ kích thướt hộp gọn hơn, vận tốc trượt nhỏ hơn do đó có thể dùng

Hình 4.2 Các sơ đồ hộp giảm tốc bánh răng côn – trụ

Trang 33

PHẦN 2: TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ CÁC LOẠI BỘ

TRUYỀN

Thông số đầu vào:

Lực vòng trên băng tải: F = 2200 N

Vận tốc băng tải: v = 1,45 m/s

Đường kính tang dẫn: D = 500 mm

Thời gian phục vụ: L = 5 năm

Hệ thống quay một chiều, làm việc hai ca, tải va đập nhẹ Một năm làm việc 300 ngày, một ca làm việc 8 giờ

Trang 34

Hiệu suất của một cặp ổ lăn : 𝜂𝑜𝑙 = 0,99

Hiệu suất của khớp nối : 𝜂𝑘𝑛 = 1

Hiệu suất của bộ truyền xích : 𝜂𝑥 = 0,95

Hiệu suất của bánh răng : 𝜂𝑏𝑟 = 0,96

1.2 Số vòng quay cần thiết của động cơ

Số vòng quay của trục máy công tác:

Trang 35

Truyền động bánh răng trụ của hộp giảm tốc 2 cấp : 𝑢ℎ𝑠 = 12

Thay vào (2) ta được: 𝑢𝑐ℎ = 𝑢𝑥 𝑢ℎ𝑠 𝑢𝑘𝑛 = 4,43.12.1 = 51,96

Số vòng quay sơ bộ của động cơ: 𝑛𝑠𝑏 = 𝑛𝑙𝑣 𝑢𝑐ℎ = 55,39.51.96 = 2878 vg/ph

2 Phân phối tỉ số truyền

2.1 Tỉ số truyền của cơ cấu máy

Tỉ số truyền chung của hệ thống: 𝑢𝑐ℎ= 𝑛𝑠𝑏

Trang 36

2.2 Tỉ số truyền của các bộ truyền có trong cơ cấu

Tra bảng 3.1 trang 43 [1] với 𝑢ℎ𝑠 = 12 ta có: 𝑢1 = 4,32 , 𝑢2 = 2,78

Trang 38

Chương 2: Bộ truyền ngoài hộp số

A Bộ truyền xích

1 Các yêu cầu để chọn xích

Thông số yêu cầu:

Công suất trên trục chủ động: 𝑃1 = 𝑃𝐼𝐼𝐼 = 3,39 𝑘𝑊;

Moment xoắn trên trục động cơ: 𝑇1 = 𝑇𝐼𝐼𝐼 = 135000,63 Nmm;

Số vòng quay trên trục động cơ: 𝑛1 = 𝑛𝐼𝐼𝐼 = 239,81 vg/ph;

Tỉ số truyền của bộ truyền xích : 𝑢𝑥 = 4,33

2 Tính toán

Bước 1: Chọn loại xích

Chọn loại xích ống con lăn

Bước 2: Chọn số răng đĩa xích dẫn

Số răng của đĩa xích dẫn 𝑧1: 𝑧1 = 29 − 2𝑢𝑥 = 29 – 2.4,33 = 20,34 răng;

Vì để răng đĩa xích mòn đều nên ta chọn 𝑧1 = 21 răng

Bước 3: Tính số răng xích đĩa bị dẫn

Hệ số điều kiện sử dụng xích K: K = 𝐾𝑟 𝐾𝑎 𝐾𝑜 𝐾𝑑𝑐 𝐾𝑏 𝐾𝑙𝑣

Trong đó: 𝐾𝑟: Hệ số tải trọng động Do tải có va đập nhẹ nên chọn 𝐾𝑟 = 1,2;

𝐾𝑎: Hệ số xét đến ảnh hưởng của chiều dài xích Chọn 𝐾𝑎 = 1;

𝐾𝑜: Hệ số xét đến ảnh hưởng cách bố trí bộ truyền xích Do khi nối hai đường tâm đĩa xích với đường nằm ngang tạo ra góc nhỏ hơn 60o nên 𝐾𝑜 = 1;

𝐾𝑑𝑐: Hệ số xét đến ảnh hưởng của khả năng điều chỉnh lực căng của xích Do

Trang 39

trục không điều chỉnh được nên 𝐾𝑑𝑐 = 1,25;

𝐾𝑏: Hệ số xét đến điều kiện bôi trơn Do bôi trơn định kỳ nên 𝐾𝑏 = 1,5;

𝐾𝑙𝑣: Hệ số xét đến chế độ làm việc Do làm việc 2 ca nên 𝐾𝑙𝑣 = 1,12

Bước 5 : Công suất tính toán 𝑃𝑡

Theo bảng 5.2/176 [2] số vòng quay tới hạn tương ứng bước xích 25,4 mm là 𝑛𝑡ℎ =

800 𝑣𝑔/𝑝ℎ > 𝑛1 = 239,81𝑣𝑔/𝑝ℎ, nên thỏa điều kiện

Do 𝑝𝑐 = 25,4 𝑚𝑚 nên thỏa điều kiện trên

Bước 10: Các thông số hình học cơ bản của xích

Dựa vào công thức 5.4/17 [2], chọn khoảng cách trục sơ bộ:

𝑎 = (30 ÷ 50) 𝑝𝑐 = 40.25,4 = 1016 𝑚𝑚

Theo công thức 5.8/173 [2], số mắc xích X:

Trang 40

Ta chọn a = 1024 mm (giảm khoảng cách trục (0,002÷0,004)a)

Bước 11: Kiểm tra số lần va đập xích trong 1 giây

Dựa vào công thức 5.27/182 [2] ta có số lần va đập xích trong 1 giây:

Trong đó: 𝑞𝑚 – khối lượng một mét xích, kg/m tra bảng 5/168 [2]

Lực căng ban đầu của xích 𝐹0 xác định theo côn thức 5.17/175 [1]:

𝐹0 = 𝐾𝑓𝑎𝑞𝑚𝑔 = 6.1,03.2,6.9,81 = 157,63 N

Trong đó: 𝐾𝑓 là hệ số phụ thuộc vào độ võng của xích, do xích nằm ngang nên 𝐾𝑓 = 6

a là chiều dài đoạn xích tự do gần bằng khoảng cách trục (m), chọn a = 1,03m

Định dạng
Số trang	100
Dung lượng	3,26 MB