Đồ án nguyên lý chi tiết máy thuyết minh

LỜI NÓI ĐẦU Thiết kế cơ khí là quá trình biến đổi các khái niệm và các ý tưởng thành sảnphẩm cơ khí hữu ích hoặc cải tiến sản phẩm để phù hợp với yêu cầu hiện tại và tăngkhả năng làm việ

Trang 1

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 1

Phần 1: XÁC ĐỊNH CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN 2

1.Chọn động cơ điện 2

2.Phân phối tỷ số truyền 3

Phần 2: THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI 4

1.Thông số kĩ thuật 4

2.Chọn dây đai và tính chọn 4

3.Hệ số và lực tác dụng 5

4.Bảng kết quả tính toán 5

Phần 3: THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG 6

1.Bánh răng cấp nhanh 6

1.1 Chọn vật liệu 6

1.2 Ứng suất tiếp xúc cho phép 6

1.3 Ứng suất uốn cho phép 6

1.4 Kích thước bộ truyền 7

1.5 Lực tác dụng 8

1.6 Kiểm nghiệm ứng suất tiếp xúc 8

1.7 Kiểm nghiệm theo ứng suất uốn 9

2.Bánh răng cấp chậm 10

2.1 Chọn vật liệu 10

2.2 Ứng suất tiếp xúc cho phép 10

2.3 Ứng suất uốn cho phép 10

2.4 Kích thước bộ truyền 12

2.5 Lực tác dụng 12

2.6 Kiểm nghiệm ứng suất tiếp xúc 12

2.7 Kiểm nghiệm theo ứng suất uốn 13

3.Bảng tóm tắt bánh răng trụ răng thẳng cấp nhanh 14

4.Bảng tóm tắt bánh răng trụ răng nghiêng cấp chậm 15

Phần 4: THIẾT KẾ TRỤC-CHỌN THEN 16

1.Thông số thiết kế 16

2.Chọn vật liệu và tính toán sơ bộ 16

3.Phân tích lực tác dụng lên bộ truyền 17

Đồ án chi tiết máy Đề 5-phương án 20 GVHD: Thầy Nguyễn Văn Đoàn

Trang 2

4.Xác định lực tác dụng lên trục, đường kính các đoạn trục 18

4.1 Trục I 18

4.2 Truc II 20

4.2 Truc III 22

5.Chọn then theo tiết diện trục 24

6.Kiểm tra độ bền của trục và then 24

Phần 5: TÍNH CHỌN Ổ LĂN 27

1.Trục I 27

2.Trục II 28

3.Trục III 29

Phần 6: TÍNH CHỌN KHỚP NỐI 31

Phần 7: TÍNH TOÁN VỎ HỘP VÀ CHI TIẾT PHỤ 32

1.Tính toán vỏ hộp 32

2.Các chi tiết liên quan đến kết cấu vỏ hộp 34

2.1 Chốt định vị 34

2.2 Nắp ổ 34

2.3 Cửa thăm 35

2.4 Nút thông hơi 35

2.5 Nút tháo dầu 36

2.6 Que thăm dầu 36

2.7 Vòng móc 37

3.Các chi tiết phụ 37

3.1 Vòng phớt 37

3.2 Vòng chắn dầu 37

4.Bảng tổng kết bulong 38

5.Dung sai lắp ghép 38

5.2 Lắp ghép bánh răng trên trục: 39

5.3 Lắp ghép nắp ổ và thân hộp: 39

5.4 Lắp ghép vòng chắn dầu trên trục: 39

5.5 Lắp chốt định vị: 39

5.6 Lăp ghép then: 39

5.7 Bảng dung sai lắp ghép 39

BẢNG TÓM TẮT CÁC THÔNG SỐ TÍNH TOÁN THIẾT KẾ 41

TÀI LIỆU THAM KHẢO 48

Trang 3

LỜI NÓI ĐẦU

Thiết kế cơ khí là quá trình biến đổi các khái niệm và các ý tưởng thành sảnphẩm cơ khí hữu ích hoặc cải tiến sản phẩm để phù hợp với yêu cầu hiện tại và tăngkhả năng làm việc của sản phẩm Thiết kế cơ khí là thiết kế kĩ thuật nhưng sảnphẩm tạo ra phải đảm bảo được tính kĩ thuật (khả năng làm việc) và cũng phải cótính thẩm mĩ trong đó.Từ đó cho chúng ta thấy rằng để tạo ra một sản phẩm nóichung và sản phẩm cơ khí nói riêng thì đòi hỏi người thiết kế phải có kiến thứcchuyên môn vững chắc và khả năng cập nhật thị trường ,yêu cầu người dùng mộtcách nhạy bén và nhanh nhất Và một điều quan trọng mà một người thiết kế bắtbuộc phải có đó là đạo đức của người thiết kế :luôn luôn tôn trọng bản quyền củamỗi sáng chế ,mỗi sản phẩm ,luôn đặt giá trị của con người ,lợi ích và hiệu quả củasản phẩm lên đâu tiên.Đây là qui tắc mà em luôn tuân thủ

Thu hẹp lại vấn đề ,em sẽ quay trở lại cái mà em đang làm đó là thiết kế hệ dẫnđộng xích tải hay còn gọi là thiết kế hộp giảm tốc Nhận định đầu tiên của em khinhận đồ án trong học kì này là đây là một môn rất quan trọng đối với em mặc dù nóchỉ có một chỉ Em cho nó là quan trọng bởi vì một sản phẩm được ra thì đầu tiênphải thỏa tính kĩ thuật (khả năng làm việc và an toàn trong đó) đồ án này đang giảiquyết vấn đề đó.Không những thế đồ án thiết kế hộp giảm tốc ,trong hộp giảm tốc

là những chi tiết máy rất thông dụng mà hầu hết các máy đều có những chi tiếtnày.Và cuối cùng, để làm được đồ án môn học này thì cần phải có kiến thức từnhiều môn đã học như : vẽ kĩ thuật, cơ lý thuyết, sức bền vật liệu, nguyên lý chi tiếtmáy,ứng dụng máy tính trong kĩ thuật,….đây chính là thời điểm để củng cố lại kiếnthức và vận dụng kiến thức đã học để thiết kế sản phẩm hoàn chỉnh (hộp giảm tốcđảm bảo yêu cầu kĩ thuật)

Trong suốt quá trình làm đồ án em xin cảm ơn chân thành đến Thầy Nguyễn

Văn Đoàn là người trực tiếp hướng dẫn, định hướng ,sửa sai trong suốt quá trình

làm đồ án

Với kiến thức còn hạn hẹp, nên thiếu sót và sai là một điều không thể tránh khỏi

em rất mong nhận được ý kiến của của quí thầy cô và các bạn

Sinh viên thực hiên

Nguyễn Quang Vinh

Trang 4

Phần 1: XÁC ĐỊNH CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ

TRUYỀN

1.Chọn động cơ điện

 Hiệu suất của hệ thống

=1*0.95*0.97*0.96*0.85

-Hiệu suất khớp nối trục đàn hồi :=1

-Hiệu suất bộ truyền đai :=0.95

-Hiệu suất bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng :=0.97

-Hiệu suất bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng :=0.96

-Hiệu suất ổ lăn :=0.99

 Công suất trên trục công tác

 Tỉ số truyền của bộ truyền ngoài un=3

 Tỉ số truyền của hộp giảm tốc uhgt=10

 Tỉ số truyền sơ bộ của bộ truyền usb=3.10=30

Trang 5

 Tỉ số cuối cùng của hộp giảm tốc uhgt=3.46*2.89=9.9994

 Sai số tỉ số truyền 0.006 % <3% (thỏa mãn)

 Công suất trên dây đai

Trang 6

 Chiều rộng mặt bên đai bo=17mm

 Diện tích đai A=138mm

 Tính lại tỷ số truyền u=d2/(1-0.02).d1=450/160.(1-0.02)=2.87 sai số tỷ số

truyền 1.38% <3% thỏa điều kiện

 Khoảng cách trục sơ bộ asb=1,2.d2=1,2.450=540mm

 Chiều dài đai sơ bộ

Lsb=2.asb+π.(d1+d2)/2+(d2-d1)/4.asb=2.540+π.(160+450)2

/2+(450-160)/4.540=2077.12 mm

Chọn chiều dài đai theo tiêu chuẩn L=2240 mm

 Kiểm nghiệm số vòng chạy i=v/L.1000=12,19/2240.1000=5.44<10

 Tính lại khoảng cách trục a=624,06mm

 Góc ôm đai α1=180-57.(d2-d1)/a=180-57.(450-160)/624,06=153.51o<120o

Trang 7

 Chiều rộng bánh đai B=(z-1).e+2.f =(2-1).19+2.12.5=44mm

 Đường kính ngoài đai

Trang 8

Phần 3: THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG 1.Bánh răng cấp nhanh

1.1 Chọn vật liệu

Ta chọn vật liệu nhóm I theo bảng 3.5 tài liệu (1): Thép C45 độ rắn bánh dẫn

H1=305 HB, độ rắn bánh bị dẫn H2=305 HB

1.2 Ứng suất tiếp xúc cho phép

 Số chu kì làm việc cơ sở

NHO1=NHO2=30.3052.4=27506850,40 (chu kì)

 Hệ số an toàn SH=1.1, hệ số C=1 (tra bảng 3.5 tài liệu 1)

 Số chu kì làm việc

NHE= 60.c.Ʃ(Ti/Tmax)3.ni.ti=60.1.[13.0,7+0.83.0.3].500.5.2.300.8=614592000 (chu kì)

NHE2=NHE1/u=614592000/2.89=212900913.99 (chu kì)

Ứng suất cho phép [σH] = min[[σH1], [σH2]]=556.36 (Mpa)

1.3 Ứng suất uốn cho phép

 Giới hạn mỏi uốn tương đương

Vì NFE1,NFE2 >NFEo nên hệ số tuổi thọ KFL1=KFL2=1

 Hệ số an toàn SF=1.75 (tra bảng 3.5 tài liệu 1)

 Ứng suất uốn cho phép

Trang 9

Chọn khoảng cách trục theo tiêu chuẩn aw=200 (mm)

 Modun răng sơ bộ

Trang 10

 Lực hướng tâm Fr=Ft.tan20=816,74(N)

 Hệ số tải trọng động KHV=1,06; KFV=1.56 (tra bảng 3.11 tài liệu 1)

1.6 Kiểm nghiệm ứng suất tiếp xúc

Trang 11

 Ứng suất tiếp xúc tính toán

σ H = (ZH ZM Zε)/dw1].[2.T1.KH.(u+1)/bw1.u]1/2 = 291,59 (Mpa) < [σH] (thỏamãn)

1.7 Kiểm nghiệm theo ứng suất uốn

Trang 12

 Ứng suất uốn tính toán

σF = (YF KFA.KFV.KFβ.Ft)/(bw1.m)=(17,55.1.1,56.1,01.2367,62.68,32)/(3.85,4) =319,38 (Mpa) < [σF] (thỏa mãn )

2.2 Ứng suất tiếp xúc cho phép

 Số chu kì làm việc cơ sở

NHO1=NHO2=30.3052.4=27506850,40 (chu kì)

 Hệ số an toàn SH=1.1, hệ số C=1 (tra bảng 3.5 tài liệu 1)

 Số chu kì làm việc

NHE= 60.c.Ʃ(Ti/Tmax)3.ni.ti=60.1.[13.0,7+0.83.0.3].500.5.2.300.8=614592000 (chu kì)

NHE2=NHE1/u=614592000/2.89=212900913.99 (chu kì)

474,55 ≤ 335,557≤ 593,182 → [σH] = [σH]min=474,55 (Mpa)

2.3 Ứng suất uốn cho phép

 Giới hạn mỏi uốn tương đương

Trang 13

 Số chu kì làm việc tương đương

NFE1=60.1.[16.0,7+0,8.0,3].500.5.2.300.8=560623104 (chu kì)

NFE2=60.1.[16.0,7+0,8.0,3].173,21.5.2.300.8=194205540 (chu kì)

Vì NFE1,NFE2 >NFEo nên hệ số tuổi thọ KFL1=KFL2=1

 Hệ số an toàn SF=1.75 (tra bảng 3.5 tài liệu 1)

 Ứng suất uốn cho phép

Chọn khoảng cách trục theo tiêu chuẩn a w =200 (mm)

 Modun răng sơ bộ

Trang 14

β=arcos(m.(z1+z2)/2aw) = arcos(3.(29+101)/2.200)=12,84 o

 Lực hướng tâm Fr=Ft.tan20/cosβ= 1436,28(N)

 Hệ số tải trọng động KHV=1,02; KFV=1.04 (tra bảng 3.12 tài liệu 1)

2.6 Kiểm nghiệm ứng suất tiếp xúc

 Hệ số

Trang 15

 Ứng suất tiếp xúc tính toán

σ H = (ZH ZM Zε)/dw1].[2.T.KH.(u+1)/bw1.u]1/2 = 329,21 (Mpa) < [σH] (thỏa )

2.7 Kiểm nghiệm theo ứng suất uốn

Trang 17

4.Bảng tóm tắt bánh răng trụ răng nghiêng cấp chậm

Trang 18

 Trục III: T3=1102035,507 Nmm

2.Chọn vật liệu và tính toán sơ bộ

 Chọn vật liệu

Chọn vật liệu thép C45 , σb=785 Mpa , σch=540 Mpa, [τ]=20 Mpa

(Tra bảng 7.1 tài liệu 2)

Chọn theo tiêu chuẩn d3=63 mm

 Qui ước thông số

lmc33: Chiều dài mayo bánh đai

lm22: Chiều dài mayo bánh răng trụ răng nghiêng

lm23: Chiều dài mayo bánh răng trụ răng thẳng

lmkn: Chiều dài mayo khớp nối

k1:Khoảng cách từ mặt mút của chi tiết quay đến thành trong của hộp

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

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

bo:Chiều rộng ổ lăn trục 2

hn:Chiều cao nắp ổ và đầu bulông

 Khoảng cách giữa các đoạn trục

Trang 19

C B

A

Trang 20

4.Xác định lực tác dụng lên trục, đường kính các đoạn trục

Trang 21

 Momen tương đương

 MtdA=√(TA2.0.75)=104571.39 (Nmm)

Trang 22

 MtdB=√(TB2.0.75+MxB2+MyB2)=144093.82 (Nmm)

 MtdC=√(TC2.0.75+MxC2+MyC2)=224674.10 (Nmm)

 Ứng suất uốn cho phép [σ]=70 Mpa (tra bảng 7.2 tài liệu 1)

 Ứng suất xoắn cho phép [τ]=20 Mpa (tra bảng 7.2 tài liệu 1)

 Đường kính

 Tại A: dAsb=(MtđA/0,1.[σ])1/3+5%.(MtđA/0,1.[σ])1/3=25,86 mm chọn theo

tiêu chuẩn d A=32 mm (vì trục lắp bánh đai nên cộng 5%)

 Tại B: dBsb=(MtđB/0,1.[σ])1/3=26.56 mm chọn tiêu chuẩn d B =35mm

 Tại C: dCsb=(MtđC/0,1.[σ])1/3=31.56 mm chọn tiêu chuẩn d B =40mm

 Momen uốn MFa3=41751,83 Nmm

 Tại F: MtdF=√(TF2.0.75+MxF2+MyF2)=368717.16 (Nmm)

 Tại G: MtdG=√(TG2.0.75+MxG2+MyG2)=509055.75 (Nmm)

 Tại H: MtdH=√(TH2.0.75+MxH2+MyH2)=368717.16 (Nmm)

 Ứng suất uốn cho phép [σ]=70 Mpa (tra bảng 7.2 tài liệu 1)

 Ứng suất xoắn cho phép [τ]=20 Mpa (tra bảng 7.2 tài liệu 1)

 Đường kính

 Tại F, H: dsb=(Mtđ/0,1.[σ])1/3=37,49 mm chọn tiêu chuẩn d=45mm

 Tại G: dGsb=(MtđG/0,1.[σ])1/3=39,85 mm chọn tiêu chuẩn d B =48mm

 Tại E,K: d=40mm

Trang 23

Trang 24

 Momen uốn MFa4=133880 Nmm

 Tại M,N: Mtd=√(T2.0.75+Mx2+My2)=546394.01 (Nmm)

 Ứng suất uốn cho phép [σ]=70 Mpa (tra bảng 7.2 tài liệu 1)

 Ứng suất xoắn cho phép [τ]=20 Mpa (tra bảng 7.2 tài liệu 1)

Trang 25

Trang 26

5.Chọn then theo tiết diện trục

Trục Tiết diện Đường kính (mm) Loại then bxhxl

6.Kiểm tra độ bền của trục và then

Ta kiểm tra trục theo hệ số an toàn

 Momen cản uốn và momen cản xoắn ủa tiết diện

Trang 27

 Biên độ và giá trị trung bình ứng suất

Tiết diện σ α ,Mpa σ m ,Mpa τ α =τ m ,Mpa

Trong đó công thức tính W,Wo theo bảng 7.3 tài liệu 1

 Kết quả kiểm nghiệm

Tiết

diện

d Tỷ số K σ /ε σ Tỷ số K τ /ε τ K σ /ε σ β K τ /ε τ β s σ s τ s then chặt the

n chặt

Trang 28

trục

2

10.078.87

Dựa vào bảng số liệu ta thấy s>[σ]=2.5 nên trục thỏa bền

 Kiểm nghiệm then

 Ứng suất dập cho phép [σd]=100 Mpa

 Ứng suất cắt cho phép [τc]=90 Mpa

(tra bảng 7.3 tài liệu 1)

Trang 29

Từ bảng tính toán ta thấy σ d <[σ d ]

τ c <[τ c ] nên then thỏa bền

Phần 5: TÍNH CHỌN Ổ LĂN 1.Trục I

Trang 30

 Tuổi thọn thục sự của ổ lăn L (triệu vòng )

Vì Fa/Fr=0.17 vì là trục trung gian nên để bù trừ sai số modun răng m khi gia

công nên ta chọn ổ đũa trụ ngắn tự lựa

Theo phụ lục 8.1 tài liệu 1 ta chọn ổ đũa trụ ngắn cơ trung hẹp

Trang 31

 Kiểm nghiệm tải động

Trang 33

Phần 6: TÍNH CHỌN KHỚP NỐI

 Momen xoắn : T=1102035,507 Nmm

 Đường kính d=63mm

 Chọn nối trục đàn hồi theo bảng 9.10ab tài liệu 1

Trang 34

Phần 7: TÍNH TOÁN VỎ HỘP VÀ CHI TIẾT PHỤ 1.Tính toán vỏ hộp

Trang 35

Chiều cao h h xác định theo kết

cấu, phụ thuộc vàotâm lỗ bulong và kích thước mặt tựa

Mặt đế hộp :

Chiều dày khi không có phần lồi S 1 S1=(1.3-1.5)d1 25

Khi có phần lồi, D d xác định theo

đường kính dao khoét

S1 S1=(1.4-1.7)d1 27

S2 S2=(1-1.1)d1 18

q q≥K1+2δ1 80

Khe hở giữa các chi tiết

Giữa bánh răng và thành trong hộp Δ≥(1-1.2)δ 12 Giữa bánh răng lớn với đáy hộp Δ1≥(3-5)δ 36

Ta dùng chôt định vị hình côn với thông số như sau:

Trang 36

d c l

2.2 Nắp ổ

-Che chắn ổ lăn khỏi bụi bẩn

-Cố định trục và cacs chi tiết lắp trên trục

Trang 37

-Sau một thời gian làm việc, dầu bôi trơn chứa trong hộp bị bẩn (do bụi và do hạt

mài) hoặc bị biến chất, do đó cần phải thay dầu mới Để tháo dầu cũ, ở đáy hộp có

lỗ tháo dầu Lúc làm việc, lỗ được bịt kín bằng nút tháo dầu

Trang 38

-Kích thước nút tháo dầu:

M20x

2

2.6 Que thăm dầu

-Để kiểm tra mức dầu trong hộp giảm tốc ta dùng que thăm dầu

-Kích thước que thăm dầu: L=98mm

Trang 39

3.Các chi tiết phụ

3.1 Vòng phớt

-Vòng phớt là loại lót kín động gián tiếp nhằm mục đích bảo vệ ổ khỏi bụi bặm,chất bẩn, hạt cứng và các tạp chất khác xâm nhập vào ổ Những chất này làm ổchóng bị mài mòn và bị han gỉ Ngoài ra, vòng phớt còn đề phòng dầu chảy rangoài Tuổi thọ ổ lăn phụ thuộc rất nhiều vào vòng phớt.Vòng phớt được dùng khárộng rãi do có kết cấu đơn giản, thay thế dễ dàng Tuy nhiên có nhược điểm làchóng mòn và ma sát lớn khi bề mặt trục có độ nhám cao

Trang 40

5.Dung sai lắp ghép

-Vòng trong ổ lăn chịu tải tuần hoàn, ta lắp ghép theo hệ thống trục lắp trung gian

để vòng ổ không trượt trên bề mặt trục khi làm việc Do đó, ta phải chọn mối lắpk6, lắp trung gian có độ dôi, tạo điều kiện mòn đều ổ (trong quá trình làm việc nó

sẽ quay làm mòn đều)

-Vòng ngoài của ổ lăn không quay nên chịu tải cục bộ, ta lắp theo hệ thống lỗ Để ổ

có thể di chuyển dọc trục khi nhiệt đô tăng trong quá trình làm việc, ta chọn kiểulắp trung gian H7

-Để dễ dàng cho tháo lắp, ta chọn kiểu lắp trung gian H7/Js6

Trang 41

Sai lệch giới hạn của trục (μm) N max

d của ổ lăn (μm)

Sai lệch giới hạn của trục lắp ổ lăn (μm) N (μm) max S max (μm)

Trang 42

Mối lắp

Sai lệch giới hạn của vỏ hộp (μm)

Sai lệch giới hạn đường kính ngoài

D của ổ lăn (μm) N (μm) max S max (μm)

Bảng dung sai lắp ghép chôt định vị, nắp ổ, vòng chắn dầu

Chi tiết Mối lắp

Sai lệch giới hạn của lỗ (μm)

Sai lệch giới hạn của trục (μm) N (μm) max S max (μm)

Trang 43

BẢNG TÓM TẮT CÁC THÔNG SỐ TÍNH TOÁN THIẾT KẾ

Chương 1: CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN – PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN

1 Đầu đề

Trang 44

Chương 2: TRUYỀN ĐỘNG ĐAI

1 Thông số đầu vào:

- Công suất trục động cơ, (kW),

- Số vòng quay của trục động cơ, (v/ph),

- Tỉ số truyền,

2 Thông số tổng hợp của đai:

Định dạng
Số trang	52
Dung lượng	752,04 KB