Thiết kế hệ dẫn động cơ khí ( hộp số 2 cấp côn trụ)

: hiệu suất bộ truyền đai Trị số của cá hiệu suất ta tra theo bảng 3.3.. Theo hình 4.2a với công suất và số vòng quay như trên ta chọn đai tiết diện C... Vì bộ truyền làm việc ở chế độ t

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

MỤC LỤC

Lời nói đầu

Đồ án môn học Thiết Kế Máy là một môn học giúp sinh viên ngành kĩ thuật cơ khí có bước đầu làm quen và tiếp xúc với công việc thiết kế mà mỗi người kĩ sư cơ khí sẽ gắn cuộc đời mình vào đó Học tốt môn này sẽ giúp sinh viên mường tượng

ra được công việc tương lai, qua đó có cách nhind đúng đắn hơn về con đường học tập đồng thời tăng thêm lòng nhiệt huyết, yêu nghề cho mỗi sinh viên Không những thế quá trình thực hiện đồ án sẽ là thử thách thực sự đối với sinh viên qua việc sử dụng những kĩ năng đã được học từ những năm trước đó như: vẽ cơ khí, kỹ năng sử dụng các phần mềm ( autocad, inventor ) cùng với việc áp dụng những môn học như : Nguyên lí máy, Chi tiết máy, Dung sai và kĩ thuật đo

Trong quá trình thực hiện đồ án, chúng em nhận được sự chủ dẫn rất tận tình của thầy PGS.TS Nguyễn Hữu Lộc Sự giúp đỡ của thày là nguồn động lực lớn lao cổ

vũ tinh thần cho chúng em trên con đường học tập, rèn luyện đầy gian lao vất vả

Do đây là bản thiết kế kĩ thuật đàu tiên mà em thực hiện nên chắc chắn sẽ mắc phải những thiếu xót, sai lầm Em rất mong nhận được sự góp ý chân thành từ phía thầy cô Em xin chân thành cảm ơn

Sinh viên thực hiện

ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY : THIẾT KẾ HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG BĂNG TẢI (

hộp số 2 cấp )

Phương án 15: Số liệu.

Phần một:

TÍNH TOÁN CHỌN ĐỘNG CƠ, PHÂN PHỐI TỈ SỐ

TRUYỀN.

1. Số liệu ban đầu:

Hệ thống truyền băng tảu làm việc có các thông số sau:

- Lực vòng trren băng tải: F = 9500 N

- Vận tốc băng tải: v =1 m/s

- Đường kính tang dẫn: D = 400 mm

- Thời gian phục vụ: L = 4 năm

- Hệ thống băng tải quay 1 chiều, làm việc 3 ca, tải va đập nhẹ, 1 năm làm việc 220 ngày, 1 ca làm việc 8 tiếng

2. Xác định công suất bộ phận công tác trên là băng tải:

Pct = = = 9,5 kw (3.1)

3. Hiệu suất chung của hệ thống truyền tải:

= 0,98 0,993.0,97.0,96.0.95 = 0,84 kw

Trong đó: : hiệu suât nối trục đàn hồi

: hiệu suất một cặp ổ lăn: hiệu suất 1 cặp bánh rang côn

: hiệu suất 1 cặp bánh rang trụ nghiêng

: hiệu suất bộ truyền đai Trị số của cá hiệu suất ta tra theo bảng 3.3

4. Công suất cần thiết động cơ:

: tỉ số truyền của bộ truyền đai.

7. Bảng động cơ và phân phối tỉ số truyền.

Động cơ Số vòng

quayđược(v/p)

Tỉ sốtruyềnchung(uch)

Tỉ sốtruyềnhộp giảmtốc

Bộ truyềnbánh răngcôn(u1)

Bộ truyềnbánh rangtrụ(u2)

Bộ truyềnđai (uđ)

n (v/p) 970 473,2 168,9 47,7

T (Nm) 111,25 214,3 576,7 1940,03

Phần hai:

TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN ĐAI.

1. Thông số ban đầu:

- Công suất truyền đến: P = 11,3 kw

- Số vòng quay: nđc = 970 v/p

- Tỷ số truyền: u = 2,05

2. Tính toán thiết kế bộ truyền đai:

2.1. Theo hình 4.2a với công suất và số vòng quay như trên ta chọn

đai tiết diện C

2.2. Chọn đường kính bánh đai nhỏ: d1 =1,2.dmin = 1,2.200 = 240 mm (với dmin

= 1,24 (1- ) = 0,93 = = = 0,92

= 1 = 0,5 ( làm việc 3 ca, va đập ) = 1,12

Da = d + 2b = 250 + 2.5,7 = 261,4 mm

2.13. Lực căng đai ban đầu:

F0 = A.[] = ZA1.[] = 4.230.1,5 = 1280 N Lực căng mỗi dây đai: = = 340 N Lực vòng có ích: Ft = = = 889,8 N Lực vòng trên mỗi dây: = = 222,45 N Lực căng trên nhánh căng mỗi dây:

Chiều dài đai L, mm 2240Góc ôm đai 152,37

Phần ba:

CÁC BỘ TRUYỀN TRONG HỘP GIẢM TỐC

I. Tính toán bộ truyền cấp nhanh.

1 Các thông số ban đầu:

- Công suất đầu vào : P1 = 10,62 kw

- Moment xoắn : T1 = 214,3 N

- Số vòng quay: n1 = 473,2 vòng/phút

- Tỷ số truyền : u12 = 2,8

- Thời gian phục vụ: 4 năm

- Quay 1 chiều, làm việc 3 ca (1 năm làm việc 220 ngày, 8h/1ca)

- Chế độ tải: T1 =T ; T2 = 0,6T ; t1 = 27s; t2 = 20s

2 Chọn vật liệu:

Ta chọn vật liệu cho cặp bánh răng côn răng thẳng như sau:

+ Bánh nhỏ: Thép 40cr tôi cải thiện đạt độ rắn bề mặt HB = 270

+ Bánh lớn: Thép 40cr tôi cải thiện đạt dộ rắn bề mặt HB = 255

3 Xác định chu kì làm việc cơ sở:

là số chu kỳ thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về uốn và tiếp xúc :

= 30

+ Và = = 5 chu kì

4 Số chu kì làm việc tương đương:

: là số chu kì thay đổi và ứng suất tương đương

Vì bộ truyền làm việc ở chế độ tải trọng thay đổi nhiều bậc nên theo các công thức ta có:

z2 =2,8.32 = 89,6 => chọn z2 = 90 răng.

Mô đun vòng chia ngoài: me = =3,84, chọn me =4 mm

11.Tính toán lại tỉ số truyền:

- Đường kính vòng chia ngoài : de1 = me.z1 = 4.32=128mm; de2 =

me.z2 =4.90 = 360mm

- Đường kính vòng chia trung bình: dm1 = de1(1-0,5) =109,76 mm

dm2 = de2(1-0,5) =308,7 mm

- Chiều dài côn ngoài: Re = 0,5me

- Chiều rộng vành răng : b = Re = 54,45 Lấy b=55 mm

- Chiều dài côn trung bình: Rm = = 163,84 mm

14.Mô đun vòng trung bình mn:

= 1,15.1.1,1 = 1,265

Thay các giá trị vừa tính được vào 6.58 :

= 274.1,76.0,867 = 421,9 MPa

= ZR.Zv.KxH = 474,5.0,95.0,94.1 = 423,73 MPa

Ta thấy : < Vậy điều kiện tiếp xúc được đảm bảo

18.Xác định số răng Zv1 và Zv2 theo công thức:

Goc nghiêng của răng =0

Số răng của bánh răng Z1 = 32 , Z2 = 90

mmChiều cao chân răng ngoài hfe1= 3,64mm; hfe2= 5,96

mmĐường kính đỉnh răng ngoài dae1=137,7mm ;

dae2=361,9mm

II. Bộ truyền cấp chậm.

1. Các thông số ban đầu:

- Công suất đầu vào : P1 = 10,2 kw

- Moment xoắn : T1 = 576,7 N

- Số vòng quay: n1 = 168,9 vòng/phút

- Tỷ số truyền : u34 = 3,55

- Thời gian phục vụ: 4 năm

- Quay 1 chiều, làm việc 3 ca (1 năm làm việc 220 ngày, 8h/1ca)

- Chế độ tải: T1 =T ; T2 = 0,6T ; t1 = 27s; t2 = 20s

2. Chọn vật liệu:

Ta chọn vật liệu cho cặp bánh răng côn răng thẳng như sau:

+ Bánh nhỏ: Thép 40cr tôi cải thiện đạt độ rắn bề mặt HB = 270

+ Bánh lớn: Thép 40cr tôi cải thiện đạt dộ rắn bề mặt HB = 255

3. Xác định chu kì làm việc cơ sở:

là số chu kỳ thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về uốn và tiếp xúc :

= 30

+ Và = = 5 chu kì

4. Số chu kì làm việc tương đương:

: là số chu kì thay đổi và ứng suất tương đương

Vì bộ truyền làm việc ở chế độ tải trọng thay đổi nhiều bậc nên theo các công thức ta có:

= = 277,7 MPa

= = 262,28 Mpa

8. Ta chọn = 0,4

Chọn sơ bộ hệ số tải trọng: KH = KHβ = 1+ 0,275 = 1+0,275.0,91 = 1,25

9. Xác định sơ bộ khoảng cách trục:

10.

Ta chọn : = 250 mm

Ta có m =(0,01 ÷ 0,02)aw = (0,01 ÷ 0,02).250 = 2,5 ÷ 5mmTheo dãy tiêu chuẩn ta chọn m =3

11.Xác định số răng theo công thức:

da2 = d2 +2m = 399,65 mmĐường kính vòng đáy df1 = d1 -2,5m = 103,6 mm

Fa1 = Fa2 = Ft1tan = 3262,24N

15.Theo bảng 6.6[3] ta có KHV = 1,02; KFv = 1,04Theo bảng 6.11[3] ta chọn KH =1,13

Với v =0,98m/s < 5m/s nên =1 ; với cấp chính xác động học là 9 , chọn cấp chính xác về mức tiếp xúc là 8 Khi đó cần gia công đạt độ nhám = 2,5…1,25 , do đó = 0,95 ; với <700mm , =1

Vậy độ bền tiếp xúc được thỏa

17.Kiểm nghiệm độ bền uốn:

Theo bảng 6.7 ta tra được ; theo bảng 6.14[2] với cấp chính xác 9 và,

Phần bốn:

KIỂM TRA BÔI TRƠN NGÂM DẦU

Điều kiện bôi trơn ngâm dầu trong hộp giảm tốc côn – trụ :

- Bánh răng côn cần được ngâm hết chiều rộng bánh răng lớn h trong dầu

- Bánh răng trụ răng nghiêng cần ngâm hết chiều cao răng và tối thiểu là 10mm

- Mức cao nhất của dầu không vượt quá mỗi bánh răng

- Khoảng cách giữa mức dầu cao nhất và thấp nhất: 10 15 mm

1 xét bánh răng côn bị dẫn :

Mức dầu thấp nhấp phải ngập từ ( 0,75-2) với là chiều cao răng côn ( Vậy - 10 – (10…15) > ; = 0,5.360 -10 -12.5 = 157,5 > = 131,2 với 10mm

2.xét bánh răng côn bị dẫn :

= 157,5mm > = = 120

Do đó thỏa mãn điều kiện bôi trơn :

= 157,5 mm

= 170 mm

Phần năm:

TÍNH TOÁN VÀ KIỂM NGHIỆM TRỤC

I. Trục I

1. Phân tích lực tác dụng lên trục từ các chi tiết quay:

- Lực tác dụng lên bộ truyền đai: Frđ = 2680N ( Tính ở phần kiểm nghiệm đai)

- Lực tác dụng lên bộ truyền bánh răng (Tính ở phần kiểm nghiệm bánh răng)

4. Chọn kích thước dọc trục theo bảng 10.3

Do T nằm trong khoảng từ 200 ÷ 400 nên ta chọn:

f = 80 mm ; e=120 mm; u =80mm

5. Vẽ các biểu đồ moment uốn và xoắn:

- Trong mặt phẳng thẳng đứng zy, ta có phương trình cân bằng:



- Trong mặt phẳng nằm ngang zx, ta có phương trình cân bằng:



Hình I.1

6. Các biểu đồ moment thì tiết diện nguy hiểm tai B:

Do đó điều kiện bền mỏi của trục tại tiết diện B được thỏa

8. Kiểm nghiệm theo ứng suất tương đương khi quá tải:

II. Trục II

1. Phân tích lực tác dụng lên trục từ các chi tiết quay:

- Lực tác dụng lên bộ truyền bánh răng côn (Tính ở phần kiểm nghiệmbánh răng côn)

thước còn lại chọn theo hình II.1.

5. Vẽ các biểu đồ moment uốn và xoắn:

- Trong mặt phẳng thẳng đứng zy, ta có phương trình cân bằng:



- Trong mặt phẳng nằm ngang zx, ta có phương trình cân bằng:



Trục có 2 then, với đường kính d = 70mm ta chọn then có chiều rộng b

=20mm; h = 12mm; chiều sâu rãnh then trên trục t = 7,5mm; Chiều sâurãnh trên mayo t1 = 4,9 mm

Khi đó : W là moment cản uốn : W = mm3

Do đó điều kiện bền mỏi của trục tại tiết diện B được thỏa.

8. Kiểm nghiệm theo ứng suất tương đương khi quá tải:

1. Phân tích lực tác dụng lên trục từ các chi tiết quay:

- Lực tác dụng lên bộ truyền bánh răng trụ ( Tính ở phần kiểm nghiệmbánh răng trụ)

Ft31 = 10380,6N

Fr31 = 3998,13N

thước còn lại chọn theo hình III.1.

5. Vẽ các biểu đồ moment uốn và xoắn:

- Trong mặt phẳng thẳng đứng zy, ta có phương trình cân bằng:



- Trong mặt phẳng nằm ngang zx, ta có phương trình cân bằng:



Trục có 2 then, với đường kính d = 88mm ta chọn then có chiều rộng b

=25mm; h = 14mm; chiều sâu rãnh then trên trục t = 9mm; Chiều sâu rãnh trên mayo t1 = 5,4 mm

Khi đó : W là moment cản uốn : W = mm3

Do đó điều kiện bền mỏi của trục tại tiết diện B được thỏa.

8. Kiểm nghiệm theo ứng suất tương đương khi quá tải: ≤ = 0,8 = 0,8.360 = 288MPa

2. Chọn kích thước ổ lăn:

Sốhiệu

Do < FsC1 nên = FsC1 = 2030,29 N

- Lực dọc trục tại B1:

= 0,83 e + = 0,83.0,38.6437,21+429,04 =2459,33N Và: FsB1 = 0,83.e.FRB1 = 0,83.0,38.5660,6= 1785,35N

Do > FsB1 nên = FsB1 = 2459,33 N

- Xét tỉ số (V=1 do vòng trong quay ):

= 0,32 <eTra bảng 9.4: X =1; Y = 0 = 0,43 > e

Tra bảng 9.4 ta có: X = 0,4; Y = 0,4cot(α) = 1,57

- Tải trọng quy ước trên ổ:

Như vậy QC1 > QB1 nên ta tính toán theo ổ C1

- Chọn thời gian làm việc của ổ đũa côn là: Lh = 15000h

- Thời gian làm việc tính bằng triệu vòng:

4. Kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh

Đối với ổ đũa côn ta tra bảng 9.6

Và: FsA2 = 0,83.e.FRA2 = 0,83.0,35.5996,28= 1741,92 N

Do < FsA2 nên = FsA2 = 1741,92 N

Như vậy QD2 > QA2 nên ta tính toán theo ổ D2

- Chọn thời gian làm việc của ổ đũa côn là: Lh = 15000h

- Thời gian làm việc tính bằng triệu vòng:

4. Kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh

Đối với ổ đũa côn ta tra bảng 9.6

Như vậy QD3 > QB3 nên ta tính toán theo ổ D3.

- Chọn thời gian làm việc của ổ đũa côn là: Lh = 15000h

- Thời gian làm việc tính bằng triệu vòng:

4. Kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh

Đối với ổ đũa côn ta tra bảng 9.6

X0 = 0,5 ; Y0 = 0,22cot(α) = 0,78

Theo công thức 9.18

Q0D3 = X0FrD3 + Y0FaD3 = 0,5 8608,49 + 0,9 4948= 8757,445 < FrD3

Như vậy Q0D3 = 8757,445 < C0 = 95200N

Vậy ổ thỏa điều kiện tải tĩnh

Chọn nối trục và vong đàn hồi

Moment xoắn tại trục III là T = 1940,03Nm

• K = 1,2 : hệ số chế độ làm việc

= 2,76 ≤ []

Vậy nối trục thỏa sức bền dập

2. Kiểm tra sức bền của chốt:

• Hộp giảm tốc có các thông số cơ bản sau:

Chiều dày :

Thân hộp

Nắp hộp

= 9mm = 8mm

Chiều dày bích thân hộp

Chiều dày không có phần lồi

Bề rộng mặt đế hộp

s1 = 1,4 d1 = 28mm

K1 = 60 mm,Kích thước gối trục

Giữa bánh răng với thành hôp

Giữa đỉnh bánh răng lớn với đáy ∆ ≥ 10mm

Giữa mặt bên các bánh răng với

2. Cửa thăm.

3. Nút thông hơi:

Phần chín:

DUNG SAI LẮP GHÉP

I. Lắp bánh tăng lên trục và điều chỉnh sự ăn khớp.

Đối với bánh răng côn, việc điều chỉnh được tiến hành trên cả hai bánh răng dẫn và bị dẫn - Dịch chuyển trục cùng với các bánh răng

đã cố định trên nó nhờ bộ đệm điều chỉnh có chiều dày khác nhau lắp giữa nắp ổ và vỏ hộp Việc điều chỉnh như thế này khá thuận tiện

- Dịch chuyển các bánh răng trên trục đã cố định, sau đó định vị lần lượt từng bánh một Việc điều chỉnh này khá phức tạp

Lưu ý: Độ điều chỉnh phải đạt 70% > trên bề mặt răng

II. Dung sai và lắp ghép

1 Chọn cấp chính xác

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

- Đối với trục, then và các rãnh then chọn cấp chính xác là 7

- Đối với các lỗ chọn cấp chính xác là 6

- Đối với sai lệch của độ song song, độ thẳng góc, độ nghiêng, 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

2 Chọn kiểu lắp

- Đối với then và bánh răng ta chọn kiểu lắp H7/k6

- Đối với vòng trong chọn kiểu lắp k6

- Đối với vòng ngoài chọn kiểu lắp H7

3 Bảng dung sai lắp ghép bánh răng:

Chi

tiết

Mốilắp

es(µm)

ei(µm)

ES(µm)

EI(µm)

Độ dôilớnnhất(µm)

Độ hởlớnnhất(µm)

4.Bảng dung sai lắp ghép ổ lăn và nắp ổ.

Mối lắp Tri số sai lệch

trên(µm)

Trị số sai lệchdưới(µm)

Tài liệu tham khảo

[1] Nguyễn Hữu Lộc – Giáo trình cơ sở thiết kế máy Nxb Đại học Quốc gia Tp