Tài liệu Đồ án truyền động cơ khí doc

LỜI NÓI ĐẦU Máy móc là một thiết bị không thể thíu trong các nhà máy sản xuất.. Máy móc được tổ hợp từ một hay nhiều cụm chi tiết lại, mỗi một cụm thực hiện một hay nhiều chức năng.. Các

TIỂU LUẬN

Đồ án truyền động cơ khí

MỤC LỤC

Trang LỜI NÓI ĐẦU

CHƯƠNG 1 : CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN 3

1.1 Xác định động cơ điện

1.2 Phân phối tỷ số truyền

CHƯƠNG 2 : TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN XÍCH 6

2.1 Chọn loại xích 2.2 Xác định các thông số của xích và bộ truyền xích 2.3 Kiểm nghiệm độ bền

2.4 Xác định đường kính đỉa xích CHƯƠNG 3 : TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG 9

3.1 Tính toán bộ truyền bánh răng nghiêng cấp nhanh 3.2 Tính bộ truyền cấp chậm

3.3 Kiểm tra điều kiện bôi trơn CHƯƠNG 4 : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRUC VÀ THEN 20

4.1 Chọn vật liệu làm trục 4.2 Xác dinh đường kính trục sơ bộ 4.3 Xác định khoảng cách giữa các gối đơ và diểm đặt lực 4.4 Xác định moment tương ứng và đưỡng kính trục tại tiết diện nguy hiểm 4.5 Chọn then

4.6 Kiểm tra then theo điều kiện bền dập 4.7 Kiểm nghiệm truc về độ bền mỏi CHƯƠNG 5 :CHỌN Ổ LĂN VÀ NỐI TRỤC 31

5.1 Thiết kế ổ lăn trên trục 1 5.2 Thiết kế ổ lăn trên trục 2 5.3 Thiết kế ổ lăn trên trục 3 5.4 Chọn khớp nối trục CHƯƠNG 6 : THIẾT KẾ THÂN MÁY VÀ CÁC CHI TIẾT KHÁC 36

6.1 Thiết kế vỏ hộp 6.2 Các chi tiết phụ khác CHƯƠNG 7 : CHỌN DẦU BÔI TRƠN VÀ BẢNG DUNG SAI LẮP GHÉP 40

7.1 Chọn dầu bôi trơn 7.2 Dung sai và lắp ghép TÀI LIỆU THAM KHẢO

LỜI NÓI ĐẦU

Máy móc là một thiết bị không thể thíu trong các nhà máy sản xuất Máy móc được tổ hợp từ một hay nhiều cụm chi tiết lại, mỗi một cụm thực hiện một hay nhiều chức năng Các cụm chi tiết được tạo thành từ nhiều chi tiết cơ bản như : trục, ổ lăn, then… Do đó việc hiểu rõ từng chi tiết về thiết kế và chọn các chi tiết cơ bản là việc làm hết sức quan trọng và cần thiết

Dưới góc nhìn đó, đồ án thiết kế hệ thống truyền động cơ khí là một đồ án quan trọng trong chương trình dào tạo Đòi hỏi chúng ta cần nắm vững những kiến thức về các môn học trước đó như : Nguyên Lý Máy, Chi Tiết Máy, Vẽ kỹ Thuật, Vẽ Cơ Khí, Sức Bền Vật

Liệu,……biết cách giải quyết một số vần dề cụ thể trong kỹ thuật

Với tinh thần trên, em đã cố gắng vận dụng những kiến thức về thiết kế để hoàn thành đồ án này một cách tốt nhất Tuy nhiên đây là lần đầu bước vào lĩnh vực thiết kế nên vẫn còn bỡ ngỡ, chắc chắn còn có thíu xót và những điều chưa hộp lý trong thết kế Kính mong các thấy hướng dẫn thêm dể em được học tập nhiều hơn nữa và rút kinh nghiệm thực tế trong những đồ án tiếp theo cũng như trong quá trình đi làm sau này

Em xin chân thàn cảm ơn sự hướng dẫn tận tình của thầy BÙI TRỌNG HIẾU và các thầy trong bộ môn thiết kế máy dể em hoàn thành đồ án này

Cuối cùng là lời cảm ơn chân thành đến gia đình, người thân cùng toàn thể bạn bề, những người luôn động viên tinh thần giúp em hoàn thành đồ án này

Sinh viên thực hiện LÊ MINH HỔ

Chương 1 CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN

1.1 CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN :

Công suất làm việc :

6,31000

2,13000

36

308,03616,3

2

1 2

=+

x t

t T

T Px

P

i

i i

Ta có P t =P td

Hiệu suất của bộ truyền : η =ηkηbr2ηol3ηx =1x0,972x0,993x0,93=0,832

Với: ηx =0.93hiệu suất cửa xích tải

Ηbr=0.97: hiệu suất truyền động bánh răng

Ηol =0.995: hiệu suất một ổ lăn

Ηk =1 hiệu suất khớp nối

Công suất trên trục động cơ :

Số vòng quay của trục công tác

84,45500

2,160000

.60000

=

=

=

ππ

x D

12

x

h

u u

⇒ uch = 12x2.3 = 27,6 =

lv

dc

n n

ct dc

n n

P P

Tra bảng P1.3 [1] chọn động cơ diện : Ký hiệu 4A100L4Y3

1.2 PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN

Tỷ số truyền chung của hệ thống :

98,3084,45

32,4

2

1

u u

58,212

98,30

7,328

lv

575,3

=η

n

P

br ol

723,397,0.99.0

575,3

877,397,0.99.0

723,3

2

=

=η

Mômen xoắn trên các trục:

n

P

2,260741420

877,310.55,910

.55,

1

1 6

,328

723,310.55,910

.55,

2

2 6

,118

575,310.55,910

.55,

3

3 6

410.55,910

.55,

9 6 = 6 =

Động cơ

Chương 2 TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN XÍCH

2.1 CHỌN LOẠI XÍCH

Vì tải trọng nhỏ , vận tốc thấp , dùng xích ống con lăn

2.2 XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CỦA XÍCH VÀ BÔ TRUYỀN

• Theo bảng 5.4 ,với ux= 2.58 , chọn số răng đĩa nhỏ Z1=25 , do đó số răng đĩa lớn Z2 = ux* Z 1 = 25*2.58 = 64,5

• Số răng đỉa lớn Z2 = 65 răng < Zmax = 120

• Theo công thức (5.3),công suất tính toán

Kđc= 1 ( điều chỉnh bằng một đĩa xích)

Kd =1,3 ( tải trọng va đập nhẹ)

Kc = 1.25( làm việc 2 ca)

Kbt =1.5(môi trương làm vịêc có bụi ,chất lượng bôi trơn định kỳ)

75,12

=

=Theo bảng 5.5 , với n01= 200 (v/p) , chọn bộ xích 1 dãy có bước xích P=25,4 mm thoã mãn điều bền mòn

Pt < [ ]P = 11 Kw

Đồng thời theo bảng 5.8 , P < P max

• Khoảng cách trục a = 40P = 40* 25,4 = 1016( mm )

Theo công thức ( 5.12 ) số mắc xích

X = 2a/ p + ( Z1 + Z2 ) / 2 + ( Z2 – Z1 )2 p /(4π2a)

10164

4,25256565255,04

x

x x

x

π

Lấy số mắc xích chẫn X = 126 mm

Tính lại khoảng cách trục theo công thức 5.13

a = 0,25p {XC – 0.5( Z1 + Z2) + [X −0.5(Z +Z )]2 −2[(Z −Z )/π]2}

Theo bảng 5.2, tải trọng phá huỷ Q = 113400 N

khối lượng một mét xích q=5 kg

kđ =1,7 (tải trọng mở máy bằng hai lần tải trong danh nghĩa)

,

1

113400

=+

Theo công thức (5.17) và bảng 13.4

đường kính vòng chia đĩa nhỏ, đĩa lớn

Trong đó : Z1= 25 ; E=2,1.105 Mpa ; A=306 mm2 (bảng 5.12)

[ ] σH : ứng suất tiếp xúc cho phép (Mpa)

Fvđ : lực va đâïp trên m dãy xích (N ); tính theo công thức ; m=2

Fvđ =13.10-7 n1p3m

= 13.10-7.118,2 25,4 3.2=5,03N

Kd : hệ số phân bố không đong đều tải trọng cho các dãy , Kd=1

Kđ : hệ số tải trọng đôïng , kđ = 1

Kr : hệ số kể đén ảnh hưởng của số răng đĩa xích , phụ thuộc vào Z

=Như vậy dùng thép 45 tôi cải thiện độ rắn HB210 sẽ đạt ứng suất cho phép σH =600MPa

Vậy σH< [σH] nên đảm bảo được dộ bền

Lực tác dụng lên trục

N x

k

k

F r = x t =1,25 2858=3286,7

Chương 3 BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG

3.1 BỘ TRYỀN BÁNH RĂNG NGHIÊNG CẤP NHANH:

3.1.1 Chọn vật liệu:

Bánh răng nhỏ:

Thép thường hoa ùC45 tôi cải thiện có đạt độ rắn 241 285HB,cơ tính

σb1=850Mpa;σch1=580MPa

Bánh răng lớn:

Thép thường hoá C45 tôi cải thiện đạt độ rắn 192…240 HB có cơ tính: σb2=750 MPa; σch2=450 Mpa

Chọn vật liệu như sau : Bánh nhỏ: Thép 45 tôi cải thiện đạt độ cứng HB250 σb1 =850MPa σch1 =580MPa

Bánh lớn: Thép 45 tôi cải thiện đạt độ cứng HB230 σb2 =850MPa σch2 =580MPa

3.1.2 Xác định ứng suất uốn và ứng suất tiếp cho phép:

[σH] =

H

HL Hlím S

H

2 lim

H

1 lim

F

2 lim

F

Tra bảng 6.2 (thiết kế hệ thống truyền động cơ khí [1] ) ta có SH = 1,1

Bộ truyền coi như chịu trải trọng tĩnh

Số chu kỳ làm việc cơ sở:

Từ đó ta có :NHO1=30.2502,4 =17.106 (chu kỳ)

NNO2 =30.2302,4 =14.106 (chu kỳ)

3 3

3630

308,03630

361.1420

= x x x x x

NHE2 > NHO2 nên KHL1 = 1 Theo 6.1a

H

HL Hlin H

[

2,518]

Theo 6.7 [1]

i i i

HE n t

T

T c

chuky N

HE

HE

9 2

9 1

10.34,0

10.95,0

=

=

Vì NFE1 > NFO1 nên KFL1 = 1

NFE2 > NFO2 nên KFL1 = 1

Do đó theo 6.2a [1] với bộ truyền quay 1 chiều KFC = 1 ta được :

[σF]1 = 0lim1 . =257

H

FL FC F

S

K K

3.1.3 Tính bộ truyền cấp nhanh

3.1.3.1 Khoảng cách trục

aw1 = Ka (u1 +1)

3

1 2

1

ba H

H

u

K T

ψ σ

12,12,26074

cos

=+

=+

ú

w

u m

)9522.(

2

2

)(

1

2

=+

w

a

Z Z

Tính lại khoảng cách trục

8,12cos

)9522(.2cos

)(

0 1

2

x

Z Z m

3.1.3.3 Kiệm nghiệm về độ bền tiếp xúc

1 1 1 1

1

)1(2

d u b

u K T

w

H +

Hệ số kể đến cơ tính vật liệu của bánh răng ăn khớp:

ZM =274 (tra bảng 6.5 TL [1])

Hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc:

βb - Góc nghiêng của răng trên hình trụ cơ sở

tgβb =cosαt .tgβ1 = cos200.tg12,80 ⇒βb =12,10

20.2sin79,13cos

Hệ số kể đến sự trùng khớp của răng:Zε

2.8,12sin.120.4,0.sin

ππ

12,388

,

2 1

=+

−

εα

Z Z

67,11

120.21

2 1

=+

=

π

Từ v1 tra bảng 6.13 TL[1] ta được cấp chính xác 9

Tra bảng 6.14 TL[1] ta có KHα =1,16;KFα =1,37

Theo bảng 6.15[1] σH =0,002

Theo bảng 6.16 [1] g0 =73

KHv = 1+

α β

ν

H H

w w h

K K T

d b

2

δ

ν

Theo 6.39 [1]

KH =KHβ.KHαKHv=1,56

1 1 1

1 1

)1(2

d u b u K T

w

11,45.32,4.120.3,0)132,4(56,1.2,26074

,1

1.1.56,2.85,0.55,0.570]

[

1 , 0

=

=

H

σ

Vậy σH <[σH] ⇒ thỏa điều kiện

3.1.3.4 Kiểm nghiệm về độ bền uốn

m d b Y Y Y Y T

w w

F F

2

1 1

1 1

1

β ε

7,23cos

1 3 2 2

1 3 1 1

Z Z

KFν - Hệ số kể đến tải trọng động xuất hiện trong vùng ăn khớp

96,5

4,1

2

1

1

1 0

1

1 1

=

=

=+

=

u

a v g v

K K T

d b K

w F

F

F F

w w F F

δ

ν

ν β ν

KF =KFβ.KFαKFν

⇒ KF = 2,15

MPa m

d b Y Y Y Y

T

w w F F

2.11,45.120.3,04.909,0.6,0.15,2.2,26074.2

2

1 1 1 1

2

1

σ

σF2 < [σF]2 nên thỏa điều kiện

3.1.3.5 Kiểm nghiệm về độ quá tải

Kqt = max = max =1,21

td

P

P T T

⇒ σHmax =σH K qt =518,2 1,21=570,02< [σH]max =1260Mpa

σFmax =σF1 Kqt =75,3x1,21=91,12 < [σ]Fmax =236,6Mpa

3.1.3.6 Thông số hình học của cặp bánh răng cấp nhanh

Khoảng cách trục aw1 =120mm Môdun m = 2 Góc nghiêng răng β1 = 12,80

Hệ số dịch chỉnh x1 =x2 = 0

Tỉ số truyền u1 =4,32 Đường kính vòng chia d1 =45,12 mm

Dùng vật liệu giống vật liệu chế tạo bánh răng cấp chậm

3.4.1 Khoảng cách trục

aw2 = Ka (u2 +1)

3

2 2

1

ba H

H

u

K T

ψ σ

05,1.5,108167

cos

u m

Tính lại khoảng cách trục

2

2)10337(.2

góc nghiêng răng β = 00

3.4.3 Kiệm nghiệm về độ bền tiếp xúc

1 1 1 1

1

)1(2

d u b

u K T

w

H +

βb - Góc nghiêng của răng trên hình trụ cơ sở

tgβb =cosαt .tgβ1 = cos200.tg0 ⇒βb =00

0

20.2sin0cos

α α

u

a w

46,74176,2

140.21

.2

=

π

Từ v1 tra bảng 6.13 TL[1] ta được cấp chính xác 9

Tra bảng 6.14 TL[1] ta có KHα =1,13;KFα =1,37

Theo bảng 6.15[1] σH =0,004

Theo bảng 6.16 [1] g0 =73

37,113,15,1081672

46,741404,028,11

2

2

2

x x x

x x x K

K T

d b

H H

w w h

α β

ν

ZH = 2,65

78,2140.28,1.73.004,0

2

)1(2

d u b

u K T

w

46,74.78,2.140.4,0)178,2(138,1.5,108167

,1

1.1.56,2.85,0.55,0.570]

[

1 , 0

=

=

H

σ

Vậy σH <[σH] ⇒ thỏa điều kiện

3.4.4 Kiểm nghiệm về độ bền uốn

m d b

Y Y Y Y T

w w F F

2

2 2 2 2

1

β ε

1 1

Z Z

KFα =1,37

KFν - Hệ số kể đến tải trọng động xuất hiện trong vùng ăn khớp

65,278,2

140.28,1.73.004,0

15,1

2

1

2

2 0

2

2 2

=

=

=

=+

=

u

a v g v

K K T

d b K

w F

F

F F

w w F F

δ

ν

ν β ν

KF =KFβ.KFαKFν

⇒ KF = 2,08

MPa m

d b Y Y Y Y

T

w w

F F

2.46,74.140.4,04.1.32,1.5,108176

2

2

1 1

1 1

2

1

σ

σF2 < [σF]2 nên thỏa điều kiện

3.4.5 Kiểm nghiệm về độ quá tải

Kqt = max = max =1,21

td

P

P T T

⇒ σHmax =σH K qt =337 1,21=370,7< [σH]max =1260Mpa

σFmax =σF1 Kqt =228,15x1,21=276,9 < [σ]Fmax =464Mpa

3.4.6 Thông số hình học của cặp bánh răng cấp nhanh

Khoảng cách trục aw1 =140mm Môdun m = 2 Góc nghiêng răng β1 = 00

Hệ số dịch chỉnh x1 =x2 = 0

Tỉ số truyền u1 =2,78 Đường kính vòng chia d3 =74 mm

chiều rộng vành răng bw4 =56 mm

d=

6

Chương 4

4.1 Chọn vật liệu chế tạo trục : là thép 45,tôi cải thiện có HB = 241…285

Ưùng suất xoắn cho phép : [τ] = 12 ÷20 Mpa

4.2 Xác dịnh đường kính trục sơ bộ :

ta có môment xoắn trên các trục là T1 = 26074,5 Nmm

T

Đường kính trục I

15.2,0

2,26074

5,108167

288843

Chọn d3=42 (mm)

4.3 Xác định khoảng cách giữa gối đỡ và điểm đặt lực:

Từ đường kính trục xác định gần đúng đường kính ổ lăn b0 ( tra bảng 10.2 )

Chiều dài mayo nửa khớp nối :Lmkn =44 mm

k1-khoảng cách mặt mútchi tiết đến thành trong của hộp,lấy k1 =10mm

k2 - khoảng cách mặt mút ổ đến thành trong của hộp, lấy k2 =8mm

k3 – khoảng cách từ mặt mút chi tiết đến lắp ổ ,lấy k3 =15 mm

hn – chiều cao lắp ổ và đầu bu lông, lấy hn =20 mm

t

68

2,260742

2 1

Trong đó : T1 = 26074,2 Nmm momemt xoắn trên trục 1

Dt = 68 mm đường kính vòng tròn qua tâm các chốt khi dùng nối trục đàn hồi Bảng 15.10 [1]

⇒ Frkn = 0,2 Ft = 153,4 N

Lục vòng :

d

T F

w

11,45

2,260742

.2

N F

F F

M

YB YA

YA r

a

6,154

4,344

0170.5,121

1 1

Trong mặt phẵng OXZ

N F

N F

F F

F

XB XA

rkh XA

t

1,387

5,618

05,232.170.5,121

Chiều của FXA và FXB là ngược lại

Biểu đồ moment trục 1

t 1109,5

195

5,1081672

.2

w

t 2923,5

74

5,1081672

.2

N F

F M F

F

YC YD

YD a r

r

5,369

5,280

0170.5

,121.69

N F

F F

F

XC XD

XD t

t

20621980

0170.5,121.69

Biểu đồ moment trục 2 :

t 2804,3

206

2888432

.2

Biểu đồ moment :

Trong mặt cắt OYZ :

N F

N F

F F

F

XE YE

rx YF

r

6,5246939

070.170.69

Trong mặt cắt OXZ :

170

69

4.5 Xác định moment tương đương và đường kính trục tại tiết diện nguy hiểm

3

2

].[

1,0

.75,0

σ

td

y x td

M d

T M

M M

≥

++

l b d

T

τ

≤Trong đó : T: Mô men xoắn trên trục (N.mm)

d : Đường kính trục

b : Chiều cao then lắp trong rãnh trục (mm)

l : Chiều dài then {τd } = 20 ÷ 30 (Mpa) là ứng suất cho phép của then, tra bảng (54)-[1], theo tài liệu thép C45 , tải trong va đập nhẹ

*

*

*2

1

d i d

l t d

4.8 Kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi :

4.8.1 Chọn vật liệu :

Với thép cacbon45 ta lấy σb =600Mpa

mj

W0

max

.22

τ τ

d

t d t b d

j

.2

32

1 1

d

t d t b d

j

.2

16

1 1

3

−

−

π

Với dj là đường kính trục tại tiết dịên kiểm tra

b chiều rộng then

τ

Kx hệ số tập trung ứng suất do trạng thái bề mặt:Kx =1,06 (tra bảng 10.8 [1])

Ky hệ số tăng bền bề mặt trục Ky =1,7 (tra bảng 10.9 [1] )

Trị số của hệ số kích thước εσ,ετ

Theo bảng 10.10 [1] với vật liệu thép cacbon ta có

σ

εε

K K

; đối với bề mặt lắp có độ dôi kiểu lắp k6:

Lắp căng

Rãnh then

Lắp căng

4.8.6 Xác định hệ số an toàn :

Ưùng suất pháp và ứng suất tiếp được xác định bởi :

mj aj

σ

σ σ

σ

W

M

S =

mj aj

τ

τ τ

τ

mj

W0

max

.22

τ τ

τ

2 2

j j

S

S

τ σ

32 40 55,5 24,8 1,25 1,0 3,77 5,82 3,16

Ta thaẫy toaøn boô tieât dieôn nguy hieơm ñeău lôùn hôn [S] = 2,5 ⇒ ñạm bạo ñieău kieôn beăn moûi

Chương 5 CHỌN Ổ LĂN VÀ KHỚP NỐI

5.1 Thiết kế ổ lăn trên truc 1 :

5.1.1 Chọn ổ trục 1 :

BA

618,5N 344,4 N263N

154,6N 387,1N

Số vòng quay n= 1420 vg/ph

Tuổi thọ Lh = 300x8x2x7 = 33600 giờ

Tuổi thọ tính bằng triue65 vòng

trieuvong n

L

10

1420.60.3360010

60

6

=Đường kính ngỗng trục d = 25 mm

Lực hướng tâm tác dụng lên ổ dặt tại A :

N R

R

F rA = Ay2 + Ax2 = 344,42 +618,52 =708

Lực hướng tâm tác dụng lên ổ dặt tại B :

N R

F > 0,3 ta sử dụng ổ bi đỡ chặn

Dựa vào đường kính d = 25mm ta chọn ổ có ký hiệu 46305

5.1.2 Kiểm nghiệm theo khả năng tải :

Q =(X.V.Fr +Y.Fa)kt.kđ

kt hệ số kể đến ảnh hưởng của nhiệt độ kt =1

kđ –hệ số kể đến đặc tính tải trọng kđ =1,3 (bảng 11.3 TL1)

v= 1 vòng trong quay

ta có : =0,017

Co

F a theo bảng 11.4 [1 ] ⇒ e = 0,3

e F

56,0

Vậy ổ đã chọn thỏa mãn yêu cầu

5.2 Thiết kế ổ lăn trên truc 2 :

5.2.1 Chọn ổ trục 2 :

D

Số vòng quay n= 328,7 vg/ph

Tuổi thọ Lh = 300x8x2x7 = 33600 giờ

Tuổi thọ tính bằng triue65 vòng

trieuvong n

L

L h

7,66210

7,328.60.3360010

60

6

=

Đường kính ngỗng trục d = 30 mm

Lực hướng tâm tác dụng lên ổ dặt tại C :

N R

R

F rA = Ay2 + Ax2 = 344,42 +618,52 =708

Lực hướng tâm tác dụng lên ổ dặt tại B :

N R

F > 0,3 ta sử dụng ổ bi đỡ chặn

Dựa vào đường kính d = 25mm ta chọn ổ có ký hiệu 46305

5.1.2 Kiểm nghiệm theo khả năng tải :

Q =(X.V.Fr +Y.Fa)kt.kđ

kt hệ số kể đến ảnh hưởng của nhiệt độ kt =1

kđ –hệ số kể đến đặc tính tải trọng kđ =1,3 (bảng 11.3 TL1)

v= 1 vòng trong quay

ta có : =0,017

Co

F a theo bảng 11.4 [1 ] ⇒ e = 0,3

e F

56,0

Vậy ổ đã chọn thỏa mãn yêu cầu

5.3 Thiết kế ổ lăn trên truc 3 :

5.3.1 Chọn ổ trục 3 :