Đối với sinh viên ngành cơ khí nói chung và chuyên ngành cơ khí ô tô nói riêng thì “Đồ án thiết kế chi tiết máy” là một mà một trong những đồ án không thể thiếu của mỗi kỹ sư cơ khí. Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí nhằm cung cấp kiến thức cơ sở về máy và kết cấu máy. Thông qua đồ án thiết kế chi tiết máy, mỗi sinh viên có thế hệ thống lại kiến thức đã học nhằm tính toán thiết kế chi tiết máy theo các chỉ tiêu như về khả năng làm việc, thiết kế kết cấu chi tiết máy, chọn cấp độ chính xác, lắp ghép và phương thức trình bày bản vẽ.
Đồ án thiết kế hệ truyền động khí GVHD:Ths.Trần Tiến Đạt TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP HỒ CHÍ MINH VIỆN CƠ KHÍ ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CHI TIẾT MÁY Đề tài: HỘP GIẢM TỐC CẤP ĐỒNG TRỤC Giảng viên hướng dẫn: Ths.Trần Tiến Đạt Sinh viên thực hiện: Thái Văn Thắng Mssv: 1951080207 Lớp: CO19B Chun ngành: Cơ khí tơ Thành phố Hồ Chí Minh, năm 2021 Đồ án thiết kế hệ truyền động khí GVHD:Ths.Trần Tiến Đạt MỤC LỤC CHƯƠNG 1: CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN 1.1 Tính tốn chọn động điện: 1.1.1 Chọn hiệu suất hệ thống: 1.1.2 Tính công suất tương đương 1.1.3 Xác định số vòng sơ động 1.1.4 Chọn động điện 1.2 Phân phối tỉ số truyền 1.3 Xác định công xuất, mômen số vòng quay trục 1.3.1 Tính tốn cơng suất trục 1.3.2 Tính số vịng quay trục 1.3.3 Tính momen xoắn trục BẢNG PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI 10 2.1 Chọn dạng đai 10 2.2 Xác định đường kính đai 10 2.3 Sơ khoảng cách a 11 2.4 Xác định xác chiều dài đai L khoảng cách trục a 11 2.5 Kiểm nghiệm góc ơm đai bánh đai nhỏ 11 2.6 Tính số đai z cần thiết 12 2.7 Xác định kích thước chủ yếu đai 12 2.8 Xác định lực ban đầu lực tác dụng lên trục 12 BẢNG THÔNG SỐ CƠ BẢN BỘ TRUYỀN ĐAI 13 3.1 Tính tốn thiết kế truyền bánh trụ cấp chậm 14 3.1.1 Chọn vật liệu ứng suất cho phép 14 3.1.2 Xác định thông số truyền 16 3.1.3 Xác định thông số ăn khớp 16 3.1.4 Xác định kích thước truyền 17 3.1.5 Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc 17 3.1.6 Kiểm nghiệm độ bền uốn 19 Đồ án thiết kế hệ truyền động khí GVHD:Ths.Trần Tiến Đạt 3.1.7 Kiểm nghiệm tải 19 CÁC THƠNG SỐ VÀ KÍCH THƯỚC BỘ TRUYỀN CẤP CHẬM 20 3.2 Tính toán thiết kế truyền bánh trụ cấp nhanh 20 3.2.1 Chọn vật liệu ứng suất cho phép 20 3.2.2 Xác định thông số truyền 22 3.2.3 Xác định thông số ăn khớp 22 3.2.4 Xác định kích thước truyền 23 3.2.5 Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc 23 3.1.6 Kiểm nghiệm độ bền uốn 25 3.1.7 Kiểm nghiệm tải 26 CÁC THƠNG SỐ VÀ KÍCH THƯỚC BỘ TRUYỀN CẤP NHANH 26 CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ TRỤC VÀ THEN 27 4.1 Chọn vật liệu xác định ứng suất cho phép 27 4.2 Xác định sơ đường kính trục: 27 4.2 Xác định khoảng cách gối đỡ điểm đặt lực 27 4.4 Phân tích lực tác dụng lên truyền: 30 4.3.1 Cặp bánh cấp nhanh 31 4.3.2 Cặp bánh cấp chậm 31 4.4 Sơ đồ ký hiệu tiết diện 31 4.5 Xác định lực tác dụng lên trục biểu đồ nội lực 32 4.6 Tính mối ghép then kiểm nghiệm then 38 4.7 Kiểm nghiệm độ bền trục độ bền mỏi 39 Để đảm bảo độ bền mỏi hệ số an toàn tiết diện nguy hiểm thỏa mãn điều kiện: 39 CHƯƠNG 5: TÍNH CHỌN Ổ LĂN VÀ KHỚP NỐI 41 5.1 Tính tốn lựa chọn ổ lăn trục 41 5.2 Chọn Khớp nối đàn hồi 45 CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ HỘP GIẢM TỐC 47 6.1 Thiết kế hộp giảm tốc 47 6.2 Các chi tiết phụ 48 6.2.1 Bulơng vịng vịng móc 48 Đồ án thiết kế hệ truyền động khí GVHD:Ths.Trần Tiến Đạt 6.2.2 Chốt định vị 49 6.2.3 Cửa thăm 50 6.2.4 Nút thông 50 6.2.5 Nút tháo dầu 51 6.2.6 Que thăm dầu 51 6.3 Bôi trơn hộp giảm tốc 52 6.4 Dung sai lắp ghép 53 TÀI LIỆU THAM KHẢO 55 Đồ án thiết kế hệ truyền động khí GVHD:Ths.Trần Tiến Đạt Trường Đại học Giao thông vận tải CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc Thành phố Hồ Chí Minh BỘ MƠN CSKTCK – VIỆN CƠ KHÍ THIẾT KẾ HỆ TRUYỀN ĐỘNG CƠ KHÍ ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN ĐỀ SỐ 05: THIẾT KẾ HỘP GIẢM TỐC CẤP KIỂU ĐỒNG TRỤC + Yêu cầu sai số vòng quay trục công tác 5% Sơ đồ gia tải Công suất trục cơng tác Số vịng quay trục cơng tác (vg/ph) Số năm làm việc 9.5 22 Chế độ làm việc: Quay chiều, làm việc ca, tải va đập nhẹ (1năm làm việc 300 ngày,1ca làm việc giờ) Các thông số khác sinh viên tự lựa chọn cho phù hợp Đồ án thiết kế hệ truyền động khí GVHD:Ths.Trần Tiến Đạt LỜI MỞ ĐẦU Đối với sinh viên ngành khí nói chung chun ngành khí tơ nói riêng “Đồ án thiết kế chi tiết máy” mà đồ án thiếu kỹ sư khí Tính tốn thiết kế hệ dẫn động khí nhằm cung cấp kiến thức sở máy kết cấu máy Thông qua đồ án thiết kế chi tiết máy, sinh viên hệ thống lại kiến thức học nhằm tính tốn thiết kế chi tiết máy theo tiêu khả làm việc, thiết kế kết cấu chi tiết máy, chọn cấp độ xác, lắp ghép phương thức trình bày vẽ Khi làm đồ án thiết kế chi tiết máy, có tham khảo khảo số tài liệu như: giáo trình chi tiết máy, tính tốn thiết kế hệ truyền động khí, dung sai lắp ghép, nguyên lý máy, khoa học vật liệu, Điều giúp sinh viên bước làm quen với công việc thiết kế bổ sung thêm kinh nghiệm cho sinh viên trường Nhiệm vụ em thiết kế hộp giảm tốc bánh trụ hai cấp đồng trục truyền xích Hệ dẫn động động điện thông qua khớp nối, hộp giảm tốc truyền xích để truyền động đến phận công tác Lần làm quen với công việc thiết kế, với khối lượng kiến thức tổng hợp lớn, có nhiều phần em chưa nắm vững, dù tham khảo tài liệu thực đồ án Trong tính tốn khơng thể tránh thiếu sót Em mong góp ý giúp đỡ từ thầy Em xin chân thành cảm ơn thầy Trần Tiến Đạt hướng dẫn tận tình để em hồn thành đồ án mơn học Sinh viên thực Thắng Thái Văn Thắng Đồ án thiết kế hệ truyền động khí GVHD:Ths.Trần Tiến Đạt CHƯƠNG 1: CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN 1.1 Tính tốn chọn động điện: 1.1.1 Chọn hiệu suất hệ thống: ➢ Hiệu suất truyền động: = đ × br1 × br2 × đh × 4ol ➢ Với: ✓ đ = 0,96 : hiệu suất truyền đai thang ✓ br1 = 0,98 : hiệu suất truyền bánh trụ nghiêng ✓ br2 = 0,98 : hiệu suất truyền bánh trụ nghiêng ✓ đh = : hiệu suất nối trục đàn hồi ✓ ol = 0,99 : hiệu suất ổ lăn ➔ = 0,886 (Tra bảng 2.3 TK1, trang 20) 1.1.2 Tính cơng suất tương đương Ptđ = Plv × √ T ∑( i ) ti T ∑ ti = 9.5 × √ Cơng suất cần thiết: Pct = Ptđ = T T ( ) 0,7+( 8.743 0,886 0,7T ) 0,3 T 0,7+0,3 = 8.743 (kW) = 9.868 (kW) 1.1.3 Xác định số vòng sơ động Số vịng quay trục cơng tác: nlv = 22 (vịng/phút) Tỷ số truyền chung hệ: uch = uhgt × uđ Trong đó, tra bảng 2.4 (tỷ số truyền nên dùng cho truyền hệ/trang 21) Chọn: uhgt = 14 : tỉ số truyền hộp giảm tốc bánh trụ hai cấp (8÷40) uđ = : tỉ số truyền truyền đai thang (3÷ 5) ➔ uch = 14 × = 42 Số vịng quay sơ động cơ: nsb = uch × nlv = 42 × 22 = 924 (vịng/phút) 1.1.4 Chọn động điện Ta cần chọn động điện thỏa mãn điều kiện sau: { Pđc ≥ 9.868 (kW) Pđc ≥ Pct vòng { nđc ≈ nsb nđc ≈ 924 ( ) phút Tra bảng P1.3: Các thông số kĩ thuật động 4A (1) ta chọn động có: PGS.TS TRỊNH CHẤT-TS LÊ VĂN UYỂN (2016), Tính tốn dẫn động khí T1, trang 236 7 Đồ án thiết kế hệ truyền động khí GVHD:Ths.Trần Tiến Đạt Kiểu động Công suất Vận tốc quay Pđc (kW) 4A160S6Y3 % Cosφ nđc (vòng/phút) 11 970 0,86 86 Tmax Tdn Tk Tdn 1,2 1.2 Phân phối tỉ số truyền 1.3 Xác định công xuất, mômen số vịng quay trục 1.3.1 Tính tốn cơng suất trục Pđc = Pcần thiết = 9.868 (kW) P1 = Pct × đ × ol = 9.868 × 0,96 × 0,99 = 9,379 (kW) P2 = P1 × br × ol = 9,379 × 0,98 × 0,99 = 9,1 (kW) P3 = P2 × br × ol = 9,1 × 0,98 × 0,99 = 8,829 (kW) Ptrục cơng tác = P3 × kn × ol = 8,829 × × 0,99 = 8,741 (kW) 1.3.2 Tính số vòng quay trục n1 = n2 = n3 = nđc uđ n1 u1 n2 u2 = = = 970 3,15 = 307,94 (vòng/phút) 307,94 3,74 82,34 3,74 = 82,34 (vịng/phút) = 22 (vịng/phút) n4 = 22 (vịng/phút) 1.3.3 Tính momen xoắn trục Tđc = 9,55 × 106 × Pđc T1 = 9,55 × 106 × P1 T2 = 9,55 × 106 × P2 T3 = 9,55 × 106 × P3 T4 = 9,55 × 106 × P4 nđc n1 n2 n3 n4 = 9,55 × 106 × 9.868 = 9,55 × 106 × 9,379 = 9,55 × 106 × 970 307,94 9,1 82,34 = 9,55 × 106 × 8,829 = 9,55 × 106 × 8,741 22 22 = 97154.02 (N.mm) = 290866,56 (N.mm) = 1055440.86 (N.mm) = 3832588,64 (N.mm) = 3794388,64 (N.mm) BẢNG PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN Trục Thông số Động 8 Đồ án thiết kế hệ truyền động khí P (kW) n (vịng/phút) u T (N.mm) GVHD:Ths.Trần Tiến Đạt 9.868 9,379 9,1 8,829 8,741 970 307,94 82,34 22 22 3,15 3,74 3,74 97154.02 290866,56 1055440,86 3832588,64 3794388,64 9 Đồ án thiết kế hệ truyền động khí GVHD:Ths.Trần Tiến Đạt 10 CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI Thông số ban đầu: + Công suất P = 9.868kW + Tỷ số truyền u1 = 3,15 + Số vòng quay n = 970 vòng/phút + Số năm làm việc: năm + Chế độ làm việc: Quay chiều, làm việc ca, tải va đập nhẹ (1 năm làm việc 300 ngày, ca làm việc giờ) 2.1 Chọn dạng đai – Chọn đai theo cơng suất P số vịng quay n theo đồ thị sau: Tra bảng 4.13 trang 59 [I], thông số đai hình thang, ta chọn: Đai hình thang thường Kí hiệu: ƃ Kích thức tiết diện: bt =14 (mm); b =17; h = 10,5; y0 =4 Diện tích tiết diện A: 138 (mm2) Đường kính bánh đai nhỏ d1: 140-280 (mm) Chiều dài giới hạn l: 800-6300 (mm) 2.2 Xác định đường kính đai – Ta chọn đường kính bánh đai nhỏ d1 (140÷280) theo tiêu chuẩn: d1=180 (mm) – Ta kiểm nghiệm vận tốc đai: v= πd1 n 60000 = π.180.970 60000 = 9,14 ≤ vmax = 25 m/s (thỏa mãn) Ta lấy ξ= 0,01→ Đường kính bánh đai lớn: d2 = u1.d1.(1 − ξ ) = 3,15.180.(1 − 0,01) = 561,33 mm Theo tiêu chuẩn ta chọn: d2 = 560 mm Tỷ số truyền đó: u = d2 d1 (1 − ξ ) = 560 180.(1−0,01) 10 = 3,14 Đồ án thiết kế hệ truyền động khí GVHD:Ths.Trần Tiến Đạt CHƯƠNG 5: TÍNH CHỌN Ổ LĂN VÀ KHỚP NỐI 5.1 Tính tốn lựa chọn ổ lăn trục Thời gian làm việc: Lh = 24000 ➢ Trục I: Số vòng quay n1 = 307,94 (vòng/phút) ✓ Phản lực ổ: - Fr10 = √Fx2 + Fy2 = √22612 + 2394,42 = 3293,22 N - Fr11 = √Fx2 + Fy2 = √22612 + 1855,922 = 2925,16 N Lực dọc trục: Fa1 = 1249 Trên trục ta chọn loại ổ lăn lấy theo ổ lăn lớn Ta có Fa/Fr11 > 0,3; Fa/Fr10 > 0,3 theo yêu cầu làm việc trục ta chọn ổ côn đỡ chặn để đảm bảo chịu tải trọng Đường kính cần chọn ổ lăn d = 30 mm Tra bảng P2.12 chọn ổ lăn đỡ chặn cỡ trung hẹp Kí hiệu ổ d, mm D, mm b = T1, mm r, mm r1, mm C, kN Co, kN 46309 45 100 25 2,5 1,2 48,1 37,7 ✓ Hệ số e (theo bảng 11.4 trang 216) Fa C0 = 1249 37,7.103 =0,033; ta chọn hệ số e = 0,34 ✓ Hệ số X, Y (chọn V=1 ứng với vòng quay) Lực dọc trục tác động vào ổ 10, 11 lực hướng tâm gây ra: FS10 = e.FR10 = 0,34 3293,22 = 1119,69 N FS11 = e.FR11 = 0,34 2925,16 =994,55N Tổng lực dọc trục tác dụng lên ổ Fta1 = FS11 - Fa1 = 994,55 - 1249= -254,45 N Fta2 = FS10 + Fa1 = 1119,69 + 1249= 2368,69 N ✓ Ta có: - Fta1 V.FR10 Fta2 V.FR11 = = −254,45 1.3293,22 2368,69 1.2925,16 = -0,077 < e nên ta chọn X=1, Y=0 = 0,81 > e nên ta chọn X=0,45, Y=1,62 ✓ Tải trọng động quy ước: công thức 11.3 trang 214 41 41 Đồ án thiết kế hệ truyền động khí GVHD:Ths.Trần Tiến Đạt Q = (XVFR + YFa).kt.kd ✓ Với vòng quay nên: V=1, Tải va đập nhẹ: kd = 1,2, Hệ số ảnh hưởng nhiệt độ (to e nên ta chọn X=0,45, Y=1,81 = 0,24 < e nên ta chọn X=1, Y=0 ✓ Tải trọng động quy ước: công thức 11.3 trang 214 Q = (XVFR + YFa).kt.kd ✓ Với vòng quay nên: V=1, Tải va đập nhẹ: kd = 1,2, Hệ số ảnh hưởng nhiệt độ (to 0,3 theo yêu cầu làm việc trục ta chọn ổ bi đỡ chặn để đảm bảo chịu tải trọng Đường kính cần chọn ổ lăn d = 90 mm Tra bảng P2.12 chọn ổ lăn Đỡ chặn cỡ trung hẹp Kí hiệu ổ d, mm D, mm b = T1, mm r, mm r1, mm C, kN Co, kN 46318 90 190 43 129 125 ✓ Hệ số e (theo bảng 11.4 trang 216) Fa C0 = 1776 125.103 = 0,01; ta chọn hệ số e = 0,3 ✓ Hệ số X, Y (chọn V=1 ứng với vòng quay) Lực dọc trục tác động vào ổ 10, 11 lực hướng tâm gây ra: FS30 = e.FR30 = 0,3 13873,54 = 4162,06 N FS31 = e.FR31 = 0,3 1327,44 =398,23 N Tổng lực dọc trục tác dụng lên ổ Fta1 = FS31 – Fa3 = 398,23 - 1776 = -1377,77 N Fta2 = FS30 + Fa3 = 4162,06 + 1776 = 5938,06 N ✓ Ta có: - Fta1 V.FR30 Fta2 V.FR31 = = −1377,77 1.13873,54 5938,06 1.1327,44 = -0,1 < e nên ta chọn X=1, Y=0 = 4,47 > e nên ta chọn X=0,45, Y=1,81 ✓ Tải trọng động quy ước: công thức 11.3 trang 214 Q = (XVFR + YFa).kt.kd ✓ Với vòng quay nên: V=1, Tải va đập nhẹ: kd = 1,2, Hệ số ảnh hưởng nhiệt độ (to