BÁO cáo đồ án NGUYÊN lí CHI TIẾT máy tên đồ án TÍNH TOÁN và THIẾT kế ĐỘNG học hệ dẫn ĐỘNG cơ KHÍ

Trong cuộc sống ta có thể bắt gặp hệ thống truyền động ởkhắp nơi, có thể nói nó đóng một vai trò quan trọng trong cuộcsống cũng như sản xuất.Đối với các hệ thống truyền độngthường gặp th

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM KHOA CƠ KHÍ VÀ CÔNG NGHỆ

Lớp: Công nghệ kỹ thuật cơ điện tử 51 Giáo viên hướng dẫn: TS Đỗ Minh Cường

Thừa Thiên Huế,8/2021

LỜI NÓI ĐẦU:

Thiết kế và phát triển những hệ thống truyền động là vấn đềcốt lõi trong cơ khí Mặt khác, một nền công nghiệp phát triểnkhông thể thiếu một nền cơ khí hiện đại Vì vậy, việc thiết kế

và cải tiến những hệ thống truyền động là công việc rất quantrọng trong công cuộc hiện đại hoá đất nước Hiểu biết, nắmvững và vận dụng tốt lý thuyết vào thiết kế các hệ thốngtruyền động là những yêu cầu rất cần thiết đối với sinh viên,

kỹ sư cơ khí

Trong cuộc sống ta có thể bắt gặp hệ thống truyền động ởkhắp nơi, có thể nói nó đóng một vai trò quan trọng trong cuộcsống cũng như sản xuất.Đối với các hệ thống truyền độngthường gặp thì hộp giảm tốc là một bộ phận không thể thiếu

Do đó,khi thiết kế đồ án chi tiết máy phải thông báo nhiềumôn học trong ngành cơ cũng như các phần mền đồ họa máytính hay khả năng vẽ của mình Đặc biệt làm rèn luyện tínhcẩn thận trong công việc tính toán, cũng như các số liệu cầnchọn

Được sự phân công của bộ môn, em thực hiện đồ án “ Tínhtoán thiết kế hệ dẫn động cơ khí” để ôn lại kiến thức và tổnghợp kiến thức đã học vào một hệ thống cơ khí hoàn chỉnh Tuynhiên, vì trình độ và khả năng có hạn nên chắc chắn có nhiềusai sót, rất mong nhận được những nhận xét quý báu của thầy,

cô trong bộ môn để bài báo cáo của em được hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn thầy Đỗ Minh Cường và thầy cô

trong Khoa Cơ Khí – Công nghệ đã giúp đỡ em hoàn thành đồ án

này !

Mục lục CHƯƠNG 1: TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC HỆ DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ 8

1.1 Chọn sơ đồ động, các thông số tính toán: 1.2 Chọn động cơ điện và phân phối tỉ số truyền 1.2.1 Công suất cần thiết,số vòng quay,chọn động cơ 9

1.2.2 Phân phối tỉ số truyền 9

1.2.3 Các thông số trên trục 10

1.2.3.1 Công suất trên các trục 10

1.4.2 Số vòng quay 10

1.4.3 Momen xoắn 10

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ CÁC BỘ TRUYỀN ĐỘNG CƠ KHÍ 11

2.1 Tính toán thiết kế bộ truyền đai thang 2.1.1 Chọn loại đai và tiết diện đai 2.1.2 Chọn đường kính 2 bánh đai d1 và d2 12

2.1.3 Xác định khoảng cách trục a 12

2.1.4 Xác định số đai Z 14

2.1.5 Các thông số cơ bản của bánh đai 14

2.1.6 Xác định lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục 15

2.1.7 Tổng hợp thông số của bộ truyền đai 16

2.2.Thiết kế bộ truyền bánh răng 17

2.2.1.Thông số yêu cầu 17

2.2.2.Chọn vật liệu bánh răng 17

2.2.3.Xác định ứng suất cho phép 17

2.2.4.Xác định sơ bộ khoảng cách trục 20

2.2.5.Xác định các thông số ăn khớp 20

2.2.6.Xác định ứng suất cho phép 21

2.2.7.Kiểm nghiệm bộ truyền bánh răng 23

2.2.8.Một số thông số khác của cặp bánh răng 26

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT TRỤC, Ổ ĐỠ, KHỚP NỐI 28 3.1.Chọn vật liệu chết tạo trục

3.2.Xác định sơ bộ đường trục 28

3.3.Xác định khoảng cách gối đỡ và điểm đặt lực 29

3.3.1 Xác định chiều dài các may ơ 29

3.3.2 Xác định chiều dài giữa các ổ trục 29

3.4.Xác định khoảng cách gối đỡ và điểm đặt lực 30

3.4.1 Vẽ sơ đồ lực đặt chung 30

3.4.2 Khớp nối 31

3.4.3 Tính phản lục tại các gối đỡ 32

3.4.4 Vẽ biểu đồ momen 35

3.5 Xác định sơ bộ kết cấu trục 3.6 Tính chọn then 45

3.7 Kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi 48

3.8 Tính chọn ổ lăn 52

3.9 Tính chọn khớp nối trục 57

CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ KẾT CẤU VỎ HỘP GIẢM TỐC VÀ CÁC CHI TIẾT BU-LÔNG CỦA HỘP GIẢM TỐC 59

4.1 Vỏ hộp 4.1.1 Chọn bề mặt lắp ghép giữa nắp và thân 59

4.1.2 Xác định các kích thước cơ bản của vỏ hộp 59

4.2 Một số chi tiết khác 4.2.1 Cửa thăm 62

4.2.2 Nút thông hơi 62

4.2.3 Nút tháo dầu 63

4.2.4 Kiểm tra mức dầu 64

4.2.5 Chốt định vị 64

4.2.6 Ống lốt và nắp ổ 65

4.2.7 Bulông vòng 65

4.3 Bôi trơn hộp giảm tốc 4.3.1 Các phương pháp bôi trơn trong và ngoài hộp giảm tốc 65

4.3.2 Bôi trơn ổ lăn 66

CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN 68

DANH MỤC,BIỂU ĐỒ VÀ HÌNH ẢNH

Bảng 1.1: Chọn động cơ

Bảng 1.2: Thông số trên trục

Bảng 2.1: Thông số kích thước cơ bản của đai thang loại

Bảng 2.2: Bảng thông số bộ truyền đai

Bảng 2.3: Tổng hợp thông số bộ truyền đai

Bảng 3.1: Kích thước trục I tại vị trí nguy hiểm

Bảng 3.2: Kích thước trục II tại vị trí nguy hiểm

Bảng 3.3: Kích thước cơ bản của trục nối vòng đàn hồi

Bảng 3.4: Kích thước cơ bản của vòng đàn hồi

Bảng 4.1: Kích thước của cửa thăm

Bảng 4.2: Kích thước của nút thông hơi

Bảng 4.3: Kích thước của nút tháo dầu

Bảng 4.4: Thông số kích thước bulong vòng

Bảng 4.5: Thống kê dành cho bôi trơn

Hình 3.3: Sơ đồ phản lực tại các gối đỡ lên trục I

Hình 3.4: Sơ đồ phản lực tại các gối đỡ lên trục II

Hình 3.5: Biểu đồ biểu diễn momem của trục I

Hình 3.6: Biểu đồ biểu diễn momem của trục II

Hình 3.7: Nối trục đàn hồi

Hình 4.1: Kích thước bulong

Hình 4.2: Kích thước của cửa thăm

Hình 4.3 Hình dạng của nút thông hơiHình 4.4: Hình dạng của nút tháo dầu

Hình 4.5: Hình dạng chi tiết kiểm tra ức dầuHình 4.6: Hình dạng của chốt định vị

Hình 4.7: Kích thước vòng thớt

BẢN THUYẾT MINH ĐỒ ÁN MÔN HỌC CHI TIẾT MÁY

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ

CHƯƠNG I TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC HỆ DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ

1.1 Các thông số tính toán :

-Sơ đồ hệ dẫn động gồm:

1-Động cơ điện

2-Bộ truyền đai thang

3-Hộp giảm tốc 1 cấp,bánh răng trụ răng thẳng

4-Nối trục đàn hồi

5-Bộ phận công tác (thùng trộn)

-Thông số tính toán:

+Công suất trên trục thùng trộn:P=1,0(kW)

+Số vòng quay của trục thùng trộn:n=25(vòng/phút)

+Đặc tính làm việc : Êm

1.2 Chọn động cơ điện và phân phối tỷ số truyền

1.2.1 Xác định công suất cần thiết , số vòng quay sơ

bộ hợp lý của động cơ điện và chọn động cơ điện:

- Hiệu suất truyền động: ɳ = ɳ ôl3 ɳ br ɳ đ ɳ nt

ɳ br = 0,97: hiệu suất của 1 bộ truyền bánhrăng

- Động cơ được chọn phải thoả mãn các điều kiện sau:

+ Pđc>Pct  Pđc> 1,12 (kw)

Tra bảng phụ lục trong tài liệu [1] chọn động cơ thỏa mãn

suất(kW)

Vận tốcquay (v/

n là số vòng quay của trục công tác

1.2.2.2 Phân phối tỷ số truyền

u ch=u h ×u ng

u ng=u nt ×u đ với u nt− ¿ tỉ số truyền của nối trục (u nt=1 ¿

1.2.3.1 Công suất trên các trục.

đc

lv

 Công suất trên trục I ( trục vào của hộp giảm tốc )

1.2.3.2 Số vòng quay quay trên các trục.

 Số vòng quay trên trục động cơ: n đ c=705 (vòng / phút )

n ct=n II

u nt=

25

1 =25 (vòng / phút)

1.2.3.3 Mômen xoắn trên các trục.

P(KW) 1,116 1,05 1,01 1,0

CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ CÁC BỘ TRUYỀN

2.1 Tính toán thiết kế bộ truyền đai thang:

P1=P đc=1,116 ( kW )

M1=M đc=15117 ( Nmm)

n1=n đc=705(v/ph)

2.1.1 Chọn loại đai và tiết diện đai:

Diệntích tiếtdiện A,

mm2

Đường kínhbánh đai nhỏ d1,

mm

Chiều dàigiới hạn l,mm

2.1.2 Chọn đường kính hai bánh đai d1và d2

theo tiêu chuẩn cho trong bảng 4.21 [1] trang 63 phần chú thích:

d1=1,2 × dmin=1,2 ×140=168(mm)

 Số vòng chạy của đai trong 1 giây:

d1=180 (mm ) và v=6,644(m s ), được :

 [P °]=2,5(kW )

 [L °]=2240(mm)

 Với α=120 °−150° , tra bảng 4.15[1] trang 61 với α=139 ° ta được C α= ¿0,89

Tra bảng 4.21[1] trang 63, ta có các thông số sau:

Bảng 2.2: Thông số cơ bản của đai

2.1.6 Xác định lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục

F o=780× P1× K d

Chọn bộ truyền định kì điều chỉnh lực căng, vì bánh đai chủ động được nối với trục động cơ điện, lực căng đai được điều chỉnh bằng vít đẩy động cơ trượt trên rãnh

2.1.7 Tổng hợp thông số của bộ truyền đai

Bảng 2.3: Tổng hợp thông số bộ truyền đai Thông số Kí hiệu Giá trị

-3 Đường kính bánh đai nhỏ d1 180(mm)

2.2 Thiết kế bộ truyền bánh răng:

2.2.1 Thông số yêu cầu:

• Giới hạn chảy : σch2=450(MPa

Chú ý: là chọn vật liệu 2 bánh răng là vật liệu nhóm I có

HB F

σ Flim10 =1,8 HB1=1,8 ×245=441(MPa)

=2 HB2+70=2 ×230+70=530 ( MPa)

σ Flim2 o =1,8 HB2=1,8 ×230=414 (MPa)

vụ và chế độ tải trọng của bộ truyền:

suất uốn:

2,430

0

64.100

N H HB NF

truyền chịu tải trọng tĩnh

NHE= NFE=60.c.n.t∑

c=1 n- vận tốc vòng của bánh răng

t∑ - tổng số giờ làm việc của bánh răng:

 K a- là hệ số phụ thuộc vào vật liệu làm banh răng.

K a=49,5 ( MPa)

71117(Nmm)

 [σ H]sb-ứng suất tiếp xúc cho phép [σ H]sb=481,82( MPa )

Ψ bd=0,5 ×Ψba ×(u+1)=0,5 ×0,35 ×(5,64+1)=1,162

z z m a

[σ H]=[σ H]sb Z R Z v K xH

[σ F]=[σ F]sb Y R Y S K xF

Trong đó:

 [σ H]sbvà[σ F]sb là ứng suất cho phép sơ bộ đã tính ở mục 3.

trong trang 91 và 92 chọn:

R a=1,25÷ 0,63 μmm→ ZR=1

chọn Z v=1

2.2.7 Kiểm nghiệm bộ truyền bánh răng

Kiểm nghiệm về độ bền tiếp xúc:

Tra bảng 6.13[1] trang 106 với bánh răng trụ thẳng và

Tra phụ lục 2.3[1] trang 250 với:

Kiểm nghiệm về độ bền uốn:

 [σ F 1] và [σ F 2]- là ứng suất uốn cho phép đã tính ở mục 6

K F=K Fα K Fβ K Fv

Trong đó:

đồ 6, được K Fβ=1,14

lục 2.3[1] trang 250 với:

 Y F 1 và Y F 2-hệ số dạng răng Tra bảng 6.18[1] trang 109 với:

 Lực hướng tâm F r 1=F r 2=F t 1 tan α w=2627 × tan19o=905 (N)

2.2.9 Tổng hợp các thông số của bộ truyền bánh răng

Bảng 2.4: Tổng hợp thông số bộ truyền bánh răng

CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT ĐỠ, NỐI

3.3 Xác định khoảng cách gối đỡ và điểm đặt lực

3.3.1 Xác định chiều dài các may ơ

 Trục I với d 1 sb=30 (mm )

Chiều dài may ơ bánh đai: l mc 1=(1,2 …1,5 )d1 sb=(36 … 45) → lấy l mc 1=40 (mm )

Chiều dài may ơ bánh răng chủ động: l m 1=(1,2 … 1,5) d1 sb=(36 … 45)→ lấy

l m 1=40(mm)

 Trục II với d 2 sb=40 (mm)

Chiều dài may ơ bánh răng bị động: l m 2=(1,2 … 1,5) d2 sb=(48 … 60 )→ lấy

l m 2=55 (mm )

Chiều dài may ơ khớp nối: : l mc 2=(1,4 … 2,5) d2 sb=(56 … 100) → lấy l mc 2=100(mm)

3.3.2 Xác định chiều dài giữa các ổ trục

k1=10

Hình 3.1: Sơ đồ tính khoảng cách đối với hộp giảm tốc bánh răng trụ 1 cấp

+ h n- chiều cao nắp ổ và đầu bulông h n=20

0,2 ×30=40(mm) chọn theo tiêu chuẩn d tsb=45 (mm ).

k-hệ số phụ thuộc vào loại máy công tác Tra bảng 16.1[2] trang

58, lấy k=1,5

Dựa vào trị số của và đường kính của trục chỗ có nối trục có thể tra kích thước cơ bản của nối trục vòng đàn hồi theo bảng 16.10a[2] trang 68 như sau :

Bảng 3.1: Kích thước cơ bản của nối trục

F l F l l

3.4.4 Vẽ biểu đồ momen:

a) Trục 1:

Hình 3.5: Biểu đồ biểu diễn mômen của trục I

Mômen uốn của trục I:

- Mômen tại các tiết diện là:

- Mômen uốn tổng và mômen tương đương tại các tiết diện thứ j trên chiềudài trục tính theo công thức (10.15), (10.16) [1]:

Tại D:

0,1.[ ]

t

M

Trong đó:

+ [σ]: ứng suất cho phép của thép chế tạo trục, tra bảng 10.5 [1], ta chọn[σ]= 63 Mpa

dB 3

Tiết diện A: dA =

dA 3

Mômem uốn của trục II

- Mômen tại các tiết diện là:

+ Tại tiết diện M Mx= 28438 Nmm My= - 112159 Nmm

- Mômen uốn tổng và mômen tương đương tại các tiết diện thứ j trên chiềudài trục tính theo công thức (10.15), (10.16) [1]:

Tiết diện N: dN =

dN 3

Tại tiết diện 1:d1=√3 M tđ ,1

 Momen uốn tổng M j tại các tiết diện 0,1,2,3 theo công thức 10.15[1] trang 194

Tại tiết diện 1 và 0 đều lắp ổ lăn nên ta tính tại nơi nguy hiểm nhất tại 1:

Tại tiết diện 3: d3=√3 M tđ ,3

Để đảm bảo tính công nghệ ta chọn then giống nhau trên cùng một trục.a) Trục 1:

Tra bảng 9.1a[1] trang 173 với d1=36 ( mm) ta có:

 Chiều sâu rãnh then trên trục t1=7 (mm)

chọn kích thước then theo đường kính trục φ60

Bảng 3.3: Kích thước then trên trục bánh răng

then với đặc tính tải trọng va đập vừa (Tra bảng 9.5[1] trang 178 )

Bảng 3.4: Kích thước then trên trục đàn hồi

t1

+ Chiều dài then: l t=(0,8 ÷ 0,9)lmc 2=112÷ 126

Ta có:

 c

σ d= 2 T II

d ×l t ×(h−t1)≤[σ d]

Trong đó:

then với đặc tính tải trọng va đập vừa (Tra bảng 9.5[1] trang 178 )

3.7 Kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi

a) Trục I coi như đảm bảo điều kiện bền mỏi

 s σj , s τj Hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất pháp và hệ số an toàn chỉ xét riêngứng suất tiếp, công thức 10.20 và 10.21[1] trang 195.

 Tại tiết diện lắp bánh răng: d2=60 (mm )

⁃ Trục quay nếu ứng suất thay đổi theo chu kỳ đối xứng do đó:công thức 10.22[1] trang 196:

Trục quay 1 chiều ứng suất xoắn thay đổi theo chu kì mạch động:công thức10.23[1] trang 196:

o T II-momen xoắn tác dụng lên trục II: T II=923887 ( Nmm)

→ τ mj=τ a j=τ maxj/ 2= T II

2W o 2=

923887

2 ×36512,6=12,65( MPa)

vào phương pháp gia công và độ nhẵn bề mặt , tra bảng 10.8[1] trang 197

- Theo bảng 10.12[1] trang 199, ta dùng dao phay ngón  hệ số tập trung

 Tại tiết diện lắp ổ lăn: d3=55 (mm )

⁃ Trục quay nếu ứng suất thay đổi theo chu kỳ đối xứng do đó:công thức 10.22[1] trang 196:

Trục quay 1 chiều ứng suất xoắn thay đổi theo chu kì mạch động:công thức10.23[1] trang 196:

K τd=

K τ

ε τ +K x−1

K y

vào phương pháp gia công và độ nhẵn bề mặt , tra bảng 10.8[1] trang 197

- Theo bảng 10.12[1] trang 199, ta dùng dao phay ngón  hệ số tập trung

 Tại gối 3: tổng phản lực tác dụng lên ổ lăn:

⁃ Số vòng quay của trục I: n = 726,75(v/p) ,khả năng tải động C được tính theo công thức 11.1[1] trang 213:

C d=Q × m

√L

Trong đó:

o m- là bậc của đường cong mỏi khi thử về ổ lăn m=3

o L- Tuổi thọ tính bằng triệu vòng quay

Trong đó :

o V- là hệ số kể vòng nào quay ở đây do vòng trong quay V=1

⁃ Vậy điều kiện bền theo tải động được thoả mãn

⁃ Vậy điều kiện bền tĩnh được thoả mãn

 Tại gối 0:tổng phản lực tác dụng lên ổ lăn:

56 (kN), C0 = 42,6(kN)

⁃ Số vòng quay của trục II: n 98,2(v/p) ,khả năng tải động C được tính theo công thức 11.1[1] trang 213:

C d=Q × m

√L

Trong đó:

o m- là bậc của đường cong mỏi khi thử về ổ lăn m=3

o L- Tuổi thọ tính bằng triệu vòng quay

Q= X × V × F r × k t × k đ

Trong đó :

o V- là hệ số kể vòng nào quay ở đây do vòng trong quay V=1

⁃ Vậy điều kiện bền theo tải động được thoả mãn

⁃ Vậy điều kiện bền tĩnh được thoả mãn

và chấn động Đề phòng cộng hưởng do dao động xoắn gây nên và bù lại độ lệch trục

- Đường kính trục nối đàn hồi d = 55(mm)

⁃ Tra bảng 16.10a và 16-10b[1] trang 68 ta được:

Bảng 3.5: các thông số của trục nối đàn hồi

dc d1

Hình 3.6 Nối trục đàn hồi 3.9.2 Kiểm nghiệm bền dập cho vòng đàn hồi

⁃ Kiểm nghiệm điều kiện bền của vòng đàn hồi và chốt:

+ Điều kiện bền dập của vòng đàn hồi :

σ d= 2 k ×T

z × D0× d c × l3≤[σ]d

Với xích tải theo bảng 16.1[2] trang 58, lấy k= 1,7

T – momen xoắn danh nghĩa trên trục, T = 919017 (N.mm)

⁃ Vậy nối trục đã chọn thỏa mãn điều kiện bền dập và bền uốn

CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ KẾT CẤU VỎ HỘP GIẢM TỐC

VÀ CÁC CHI TIẾT BU-LÔNG CỦA HỘP GIẢM TỐC

4.1 Vỏ hộp

Vỏ hộp giảm tốc đúc có thể nhiều dạng khác nhau, song chúng đều có chungnhiệm vụ: bảo đảm vị trí tương đối giữa các chi tiết và bộ phận máy, tiếp nhận tảitrọng do các chi tiết lắp trên vỏ truyền đến, đựng dầu bôi trơn, bảo vệ các chi tiếttránh bụi bặm [2]

Chỉ tiêu cơ bản của vỏ hộp giảm tốc là độ cứng cao và khối lượng nhỏ

Hộp giảm tốc bao gồm: thành hộp, nẹp hoặc gân, mặt bích, gối đỡ,

Vật liệu phổ biển dùng để đúc hộp giảm tốc là gang xám GX 15 – 32 (Chỉ dùngthép khi chịu tải lớn và đặc biệt khi chịu va đập) [2]

4.1.1 Chọn bề mặt lắp ghép giữa nắp và thân

Bề mặt ghép của vỏ hộp (phần trên của vỏ là nắp, phần dưới là thân) thường

đi qua đường tâm các trục, nhờ đó việc lắp ghép các chi tiết sẽ thuận tiện hơn Saukhi lắp ghép lên trục các chi tiết như bánh răng, bạc ổ, sau đó từng trục sẽ đượcđặt vào vỏ hộp [2]

Bề mặt ghép thường chọn song song với mặt đế [2]

4.1.2 Xác định các kích thước cơ bản của vỏ hộp

Chiều dày thân hộp : Xác định theo công thức sau

Đường kính bulông ghép bích nắp và thân

d3 = (0,8 0,9).d2= (0,8 0,9).14 = 11,2…12,6