PBL 1 THIẾT kế mô PHỎNG hệ THỐNG dẫn ĐỘNG NHÓM 20 92a đề tài THIẾT kế hệ THỐNG dẫn ĐỘNG cơ cấu NÂNG

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ PBL 1: THIẾT KẾ MƠ PHỎNG HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG NHÓM 20.92A ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG CƠ CẤU NÂNG Giáo viên hướng dẫn: TS LÊ HỒI NAM TS PHẠM ANH ĐỨC TS TRẦN ĐÌNH SƠN Sinh viên thực hiện: PHẠM VĂN HIỀN NGUYỄN ĐỨC LƯƠNG Lớp: 20CDTCLC3 (20.92A) Đà Nẵng, tháng 02/2022 MỤC LỤC Nội dung thuyết minh bao gồm: Lời nói đầu Phần Thiết kế  Chương 1: Giới thiệu chung đầu đề đồ án, loại hộp giảm tốc  Chương 2: Tính chọn động điện phân phối tỷ số truyền  Chương 3: Thiết kế truyền (bộ truyền ngoài, truyền trong)  Chương 4: Thiết kế trục tính then  Chương 5: Thiết kế gối đỡ trục  Chương 6: Tính chọn nối trục  Chương 7: Thiết kế vỏ hộp giảm tốc chi tiết máy khác  Chương 8: Bơi trơn che kín  Chương 9: Lựa chọn kiểu lắp cho mối ghép Phần Mô Phần Gia cơng LỜI NĨI ĐẦU Đồ án Thiết kế mô hệ thống dẫn động đồ án chương trình học ngành Kỹ thuật Cơ điện tử (CLC) Đề tài đồ án thiết kế hệ thống dẫn động (hộp giảm tốc hai cấp nón – trụ) cấu nâng cách áp dụng quy trình thiết kế kỹ thuật, tư thiết kế kiến thức liên quan Nó thể kiến thức móng để hoàn thiện nên đồ án, giúp sinh viên hình dung cơng việc tương lai, vấn đề gặp phải cách giải vấn đề hiệu Từ sinh viên có sở thực đồ án cách khoa học tạo tiền đề cho đồ án quan trọng sau Đây đồ án nhóm chúng em thực hiện, kinh nghiệm chưa có nhiều thời gian tìm hiểu hồn thành có hạn dẫn đến có nhiều thiếu sót Nhóm chúng em mong nhận góp ý từ thầy mơn để chúng em hồn thiện cách tốt cho đồ án đồ án sau Chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy Lê Hoài Nam, thầy Phạm Anh Đức thầy Trần Đình Sơn giúp đỡ, quan tâm hướng dẫn tận tình Chúng em xin chân thành cảm ơn TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Trọng Hiệp, Nguyễn Văn Lẫm, “Thiết kế chi tiết máy”, NXB Giáo dục, 1999 [2] Trịnh Chất, Lê Văn Uyển, “Tính tốn tiết kế hệ dẫn động khí tập một”, NXB Giáo dục, 2006 [3] Trịnh Chất, Lê Văn Uyển, “Tính tốn tiết kế hệ dẫn động khí tập hai”, NXB Giáo dục, 2006 [4] https://grabcad.com/library Truy cập lần cuối ngày 21/02/2020 PHẦN THIẾT KẾ CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐẦU ĐỀ ĐỒ ÁN, CÁC LOẠI HỘP GIẢM TỐC 1 Hộp giảm tốc: Để có hệ thống dẫn động cần tìm hiểu, thiết kế chế tạo nên hộp giảm tốc Hộp giảm tốc cấu gồm bô phận truyền bánh hay trục vít, tạo thành tổ hợp biệt lập để giảm số vịng quay truyền cơng suất từ động đến máy công tác Ưu điểm hộp giảm tốc hiệu suất cao, có khả truyền công suất khác nhau, tuổi thọ lớn, làm việc chắn sử dụng đơn giản số hạn chế mặt tản nhiệt sửa chữa Hộp giảm tốc ứng dụng nhiều ngành nghề khác Thường thấy nhiều máy móc nhà máy Gần gũi ứng dụng mà dễ thấy nhiều hộp giảm tốc động đồng hồ, xe máy Chúng ta cịn thấy hộp giảm tốc xuất băng chuyền thực phẩm, băng tải, máy trộn,… Nhìn chung ứng dụng hộp giảm tốc đa dạng, cho thấy vai trị quang trọng sản xuất công nghiệp Phân loại: - Loại truyền động (HGT bánh răng, bánh nón, trục vít, bánh - trục vít) - Số cấp (một cấp, hai cấp, ba cấp …) - Vị trí tương đối trục không gian (nằm ngang, thẳng đứng, ) - Đặc điểm sơ đồ động (Triển khai, đồng trục, có cấp tách đơi,…) Hộp giảm tốc bánh trục cấp Các loại hộp giảm tốc, ưu nhược điểm: 1.2.1 Hộp giảm tốc bánh nón cấp: Hộp giảm tốc bánh nón thẳng nghiêng thường dùng để truyền công bé trung bình - Ưu điểm: Thiết kế xoắn giúp hoạt động ổn định, rung ồn; tỷ số truyền ổn định; có khả thay đổi góc hoạt động - Nhược điểm: Yêu cầu lắp rắp phải xác; giá thành cao; vòng bi trục chịu lực lớn; tỷ số truyền đạt đến 5; khối lượng kích thước lớn hộp giảm tốc bánh trụ Hình 1.2 Sơ đồ hộp giảm tốc bánh nón cấp thẳng đứng [1] Hình 1.1 Sơ đồ hộp giảm tốc bánh nón cấp nằm ngang [1] 1.2.2 Hộp giảm tốc băng trụ tròn hai cấp ba cấp:  Sơ đồ đồng trục: - Ưu điểm: Cho phép giảm kích thước chiều dài, trọng lượng hộp giảm tốc bé so với loại khác - Nhược điểm: Khả chịu tải trọng cấp nhanh chưa dùng hết lực sinh trình ăn khớp cảu bánh cấp chậm lớn nhiều so với cấp nhanh, khoảng cách trục hai cấp lại nhau; hạn chế khả chọn phương án bố trí kết cấu chung thiết bị dẫn động có đầu trục vào đầu trục ra; khó bơi trơn phận ổ trục hộp; khoảng cách gối đỡ trục trung gian hộp giảm tốc đồng lơn, muốn bảo đảm trục đủ bền cứng cần Hình 1.3 Sơ đồ trục [1] phải tăng đường kính trục  Sơ đồ hộp giảm tốc có cấp nhanh tách đơi: - Ưu điểm: Tải trọng phân bố ổ trục; sử dụng hết khả vật liệu chế tạo bánh cấp chậm cấp nhanh; Bánh phân bố đối xứng với ổ, tập trung tải trọng theo chiều dài so với sơ đồ khai triển thông thường - Nhược điểm: Chiều rộng hộp tăng lên ít, cấu tạo phận ổ phức tạp hơn, số lượng chi tiết khối lượng gia cơng tăng Hình 1.4 Sơ đồ hộp giảm tốc có cấp tách đơi [1]  Sơ đồ hộp giảm tốc hai cấp ba cấp khai triển: - Ưu điểm: Truyền công suất lớn; kết cấu đơn giản dễ chế tạo; dễ bơi trơn Hình 1.6 Sơ đồ hộp giảm tốc ba cấp khai triển [1] Hình 1.5 Sơ đồ hộp giảm tốc hai cấp khai triển [1] - Khuyết điểm: Bánh phân bố không đối xứng với gội tựa, tải trọng phân bố không ổ trục; ổ trục chọn theo phản lực lớn nhất, nên trọng lượng hộp giảm tốc có tăng so với loại sơ đồ khác 1.2.3 Hộp giảm tốc bánh nón-trụ: - Ưu điểm: Dễ dàng lắp ghép với phận máy hai hướng vng góc với hộp có trục trục vào vng góc với - Nhược điểm: Vị trí tương đối hai trục cặp bánh nón địi hỏi xác cao; lắp ghép điều chỉnh ăn khớp truyền bánh nón phức tạp truyền nhạy với khơng trùng đỉnh hai mặt nón lăn; khối lượng kích thước lớn so với hộp hai cấp có thơng số làm việc; giá thành cao; dùng yêu cầu trục trục vào vng góc với Hình 1.7 Hộp giảm tốc bánh nón-trụ hai cấp nằm ngang [1] Hình 1.8 Hộp giảm tốc bánh nón-trụ ba cấp [1] 1.2.4 Hộp giảm tốc trục vít:  Hộp giảm tốc bánh – trục vít, trục vít – bánh răng: - Ưu điểm: Hiệu suất cao, kích thước bánh vít nhỏ nên tiết kiệm kim loại chế tạo (bánh – trục vít); kích thước hộp gọn hơn, vận tốc trượt nhỏ nên dùng động quay nhanh để dẫn động, chi phí chế tạo rẻ (trục vít – bánh răng) - Nhược điểm: Rất khó bơi trơn ổ trục thẳng đứng; phải dùng kết cấu lót kín phức tạp đảm bảo dầu khơng chảy ngồi  Hộp giảm tốc trục vít hai cấp: - Ưu điểm: Kích thước nhỏ, tỉ số truyền lớn, làm việc êm Hình 1.9 Hộp giảm tốc trục vít [4] - Nhược điểm: Chi phí sản xuất cao với hiệu suất làm việc thấp Hình 1.10 Hộp giảm tốc trục vít hai cấp [1]  Hộp giảm tốc bánh hành tinh: - Ưu điểm: Kết cấu khuôn nhỏ gọn; hiệu suất cao; tỉ lệ truyền khác nhau; độ bền cao, quán tính nhỏ, khả chịu lực cao - Nhược điểm: Địi hỏi cơng nghệ xác cao, khó chế tạo,sản xuất; ổ trục bánh trăng chịu lực li tâm lớn; khả tán nhiệt Hình 1.11 Hộp giảm tốc bánh hành tinh [4] 1.2.5 Hộp giảm tốc Cyclo: - Ưu điểm: Thiết kế chắn, bền bỉ, nhỏ gọn; chịu tải lớn, độ sát cao, dải tỉ số truyền rộng; tốn thời gian bảo trì - Nhược điểm: u cầu độ xác cao gia cơng chế tạo; giá thành cao; khó xác định nguyên nhân hỏng sửa chữa, thay phụ tùng phức tạp; tản nhiệt CHƯƠNG 2: TÍNH CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN VÀ PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN Thông số cho trước: Lực kéo cáp: P = 3250 N Vận tốc kéo cáp: V = 1.05 m/s Đường kính tang: D = 300 mm Đặc tính tải trọng: Tải trọng thay đổi, rung động nhẹ Thời gian phục vụ: T = năm Một năm làm việc 325 ngày, ngày làm việc 16 Làm việc hai chiều Hình 2.2 Đồ thị thay đổi tải trọng (momen xoắn) tác dụng lên hệ thống theo thời gian t Hình 2.1 Sơ đồ động học 2 Tính chọn động cơ: 2 Tính tốn cơng suất cần thiết động cơ:  Công suất băng tải:  Hiệu suất truyền động: Bảng 2.1 Với ɳ: hiệu suất (lấy số liệu từ bảng 2-1 trang 27 TL TKCTM Nguyễn Trọng Hiệp 1998) Hiệu suất truyền bánh trụ (kín) ηbrt 0.96 Hiệu suất truyền bánh nón thẳng (kín) ηbrn 0.95 Hiệu suất truyền đai thẳng ηđ 0.95 Hiệu suất cặp ổ lăn – cặp ổ lăn ηol 0.99 Hiệu suất khớp nối ηk 10 - So sánh số vòng quay Vậy số vòng quay thỏa mãn tỉ lệ 5% Chiều dài tối thiểu đai - công thức (5-9) [1]: - Trong đó: Lmin: chiều dài tối thiểu đai umax: số vòng quay đai phút umax = 3÷5 ta chọn umax = - Dựa vào công thức (5-2) [1] trang 83, ta có cơng thức tính khoảng cách trục A theo sau: - Kiểm nghiệm điều kiện (5-10) [1] Không thỏa điều kiện Vậy nên ta tăng A: - Tính lại L theo A - công thức (5-1) [1] - Để nối đai sau tính xong tăng chiều dài thêm 100mm Vậy Tính góc ơm bánh nhỏ theo công thức (5-3) [1]: - Thỏa điều khiện (5-11) [1] 22 Xác định tiết diện đai: Dựa vào bảng 5-2 trang 86 [1] để chọn [ [ Suy ta - Lấy ứng suất căng ban đầu , theo trị số Tra bảng 5-5 [1] tìm - Các hệ số: (Bảng 5-6) (Bảng 5-7) (Bảng 5-8) (Bảng 5-9) Tính chiều rộng b đai theo cơng thức (5-13) [1] 0,97 - Theo bảng (5-4) [1] chọn chiều rộng đai Xác định chiều rộng B bánh đai: - Theo bảng (5-10) [1] trang 91, ta chọn Tính lực căng ban đầu lực tác dụng lên trục: - Lực căng theo công thức (5-16) [1] + Lực tác dụng lên trục theo công thức (5-17) [1] 3 Kiểm nghiệm: Chọn điều kiện làm mát bôi trơn hộp giảm tốc bôi trơn ngâm dầu Điều kiện bôi trơn ngâm dầu hộp giảm tốc côn – trụ: - Bánh côn bị dẫn phải ngâm dầu ½ chiều rộng vành b (Thơng thường ngập chiều rộng) Khi chiều cao Với b chiều rộng bánh nón, góc mặt chia bánh nón bị dẫn - Phần bánh trụ bị dẫn cấp chậm dầu không vượt q 1/6 đường kính vịng đỉnh bánh bị dẫn cấp chậm : Một số trường hợp cho phép 23 Hình 3.2 Điều kiện ngâm dầu - Chiều cao ngâm dầu bánh nón: - Chiều cao ngâm dầu bánh trụ: Ta thấy chênh lệch số lớn Mặc khác ta so sánh ta nhận thấy rõ Vậy điều kiện ngâm dầu thõa mãn 24 CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ TRỤC VÀ TÍNH THEN Chọn vật liệu: Chọn vật liệu chế tạo trục thép 45 có , ứng suất xoắn cho phép Chọn ; ; Chọn sơ đường kính: Trong đó: M: momen xoắn Nmm : Ứng suất cho phép - Chọn sơ đường kính trục: - Chọn ; ; Và theo bảng 10.2 [2] ta chọn sơ chiều rộng ổ lăn Tính tốn phát thảo kích thước trục: Chọn: : Khoảng cách chi tiết quay : Khoảng cách từ mặt mút ổ tới thành hộp : Khoảng cách từ mặt mút ổ tới nắp ổ : Chiều cao nắp ổ đầu bulơng Ta tính: - Chiều dài mayo bánh đai [2] Chọn - Chiều rộng Mayơ bánh côn trục I: [2] Chọn Chiều rộng Mayơ bánh côn trục II: [2] Chọn Chiều rộng Mayơ bánh trụ trục II: Chọn - Chiều rộng Mayơ bánh trụ trục III: Chọn - Chiều dài mayơ nửa khớp nối trục III: [2] Chọn - góc chia bánh nhỏ chiều rộng vành bánh cơn, Hình 4.1 Sơ đồ kích thước HGT – trụ - Trục I: mm Chọn [2] Chọn Hình 4.2 Kích thước trục I Lực tác dụng từ bánh bị dẫn: + Lực vịng: + Lực hướng tâm: + Lực dọc trục: Tính lực căng ban đầu lực tác dụng lên trục: Momen dọc trục: + Hình 4.3 Biểu đồ momen uốn xoắn trục I - Mô men uốn tổng tiết diện: [2] - Momen tương đương tiết diện - - Đường kính đoạn trục Chọn Chọn Chọn Chọn [2] Trục II: Chọn chọn (Với nhằm đảm bảo kích thước trục phù hợp chế tạo vỏ hộp giảm tốc) chọn Hình 4.4 Kích thước trục II Lực tác dụng từ bánh côn bị dẫn + Lực vòng: + Lực hướng tâm: + Lực dọc trục: Lực tác dụng từ bánh trụ dẫn: + Lực vòng: + Lực hướng tâm: Momen dọc trục: Hình 4.5 Biểu đồ momen uốn momen xoắn trục II - Mô men uốn tổng tiết diện: - Momen tương đương tiết diện - Đường kính đoạn trục Chọn Chọn Chọn Chọn - Trục III: Hình 4.6 Kích thước trục III Lực tác dụng từ bánh nghiêng bị dẫn Lực tác dụng từ trục đàn hồi Chọn Hình 4.7 Biểu đồ momen uốn xoắn trục III - Mô men uốn tổng tiết diện: - Momen tương đương tiết diện - Đường kính đoạn trục Chọn Chọn Chọn Chọn 4 Kiểm nghiệm trục:  Kiểm nghiệm độ bền mỏi: Chọn : hệ số an toàn cho phép, khơng cần kiểm tra độ cứng trục Trong đó: Với: - Giới hạn mỏi uốn cho phép Thép Cacbon: - Giới hạn mỏi xoắn: - Đối với trục quay, ứng suất uốn thay đổi theo chu kì đối xứng [2] Trong đó: - [2] : Momen cản uốn, tính theo bảng 10.6 [2] Hệ dẫn động quay chiều: [2] Với: - : momen xoắn tiết diện j : momen cản xoắn, tính theo bảng 10.6 [2] Hệ số ảnh hưởng trị số trung bình đến độ bền mỏi, bảng 10.7 [2] - Hệ số: [2] Với: : hệ số tập trung ứng suất trạng thái bề mặt tiện với độ nhám ứng giới hạn bền : Bề mặt trục tăng bền cách thấm Cacbon : Trục có rãnh then cắt dao phay ngón bảng 10.12 [2] : Tra bẳng 10.10 [2] Kiểm nghiệm độ bền tĩnh: [2] Trong đó: [2] [2] Trục I II III Như trục thỏa điều kiện bền tĩnh trục Tính then kiểm nghiệm: ... Gia cơng LỜI NĨI ĐẦU Đồ án Thiết kế mô hệ thống dẫn động đồ án chương trình học ngành Kỹ thuật Cơ điện tử (CLC) Đề tài đồ án thiết kế hệ thống dẫn động (hộp giảm tốc hai cấp nón – trụ) cấu nâng. .. Truy cập lần cuối ngày 21/ 02 /202 0 PHẦN THIẾT KẾ CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐẦU ĐỀ ĐỒ ÁN, CÁC LOẠI HỘP GIẢM TỐC 1 Hộp giảm tốc: Để có hệ thống dẫn động cần tìm hiểu, thiết kế chế tạo nên hộp giảm... tác dụng lên hệ thống theo thời gian t Hình 2 .1 Sơ đồ động học 2 Tính chọn động cơ: 2 Tính tốn cơng suất cần thiết động cơ:  Công suất băng tải:  Hiệu suất truyền động: Bảng 2 .1 Với ɳ: hiệu