ĐỒ án môn học THIẾT kế máy THIẾT kế hệ dẫn ĐỘNG cơ KHÍ

GVHD: TS Trương Văn Thuận TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN CƠ KHÍ BỘ MƠN CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY VÀ ROBOT ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ MÁY HỌC KÌ: 20202 MÃ ĐỀ: ĐẦU ĐỀ: THIẾT KẾ HỆ DẪN ĐỘNG Người hướng dẫn TS.Trương Văn Thuận Sinh viên thực Bùi Văn Đạt Mã số sinh viên 20185978 Lớp chuyên ngành Cơ khí Động Lực 01-K63 Lớp tín 705803 Ngày kí duyệt đồ án: ……./……./20… Ngày bảo vệ đồ án: ……./……./20… Ký tên ĐÁNH GIÁ CỦA THẦY HỎI THI Hà Nội, … /20…… Đề số: Sơ đồ hệ dẫn động 1.Động điện, 2.Bộ truyền đai, 3.Hộp giảm tốc khai triển Chế độ tải trọng cấp bánh trụ, 3.Nối trục, 5.Bộ truyền xích Thơng số tính tốn thiết kế: Lực vịng xích tải: F = 6000 (N) Vận tốc xích tải: v = (m/s) Số đĩa xích dẫn: z = 27 Bước xích: p = 25.4 (mm) Số ca làm việc: số ca = (ca), 300 ngày/năm Đặc tính làm việc: Va đập vừa Chế độ tải trọng: t1=13, t2 = 17, t3 =19 (s); T1 = T, T2 = 0.5T, T3 = 0.7T Khối lượng thực hiện: - Thuyết minh 01 vẽ lắp A0 hộp giảm tốc, 01 vẽ chế tạo GVHD: TS Trương Văn Thuận MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI THỰC HIỆN CHƯƠNG I: TÍNH TỐN ĐỘNG HỌC 1.Chọn động điện 1.1 Cơng suất tính tốn trục máy cơng tác 1.2 Hiệu suất truyền động (công thức 2.9 trang 1.3 Công suất cần thiết trục động (cơng 1.4 Xác định vịng quay sơ 1.5 Chọn động 2.Phân phối tỷ số truyền 3.Tính tốn thơng số trục 3.1 Tỉ số truyền 3.2 Tính vận tốc quay trục 3.3 Tính cơng suất trục 3.4 Tính momen xoắn trục Bảng thông số động học CHƯƠNG II: TÍNH TỐN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI 1.Chọn loại đai 2.Chọn tiết diện đai 3.Xác định thông số truyền 3.1 Đường kính (d1-d2) 3.2 Tính sơ khoảng cách trục a 3.3 Xác định chiều dài đai l 3.4 Góc ơm ∝ bánh đai nhỏ 4.Xác định số đai 5.Xác định lực căng ban đầu lực tác dụng lên trục CHƯƠNG III: TÍNH TỐN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG TRỤ 1.Chọn vật liệu 2.Xác định ứng suất cho phép 2.1 Cặp bánh (bộ truyền cấp nhanh, bán 2.2 Cặp bánh (bộ truyền cấp chậm, bán 3.Xác định sơ khoảng cách trục 3.1 Cặp bánh (bộ truyền cấp nhanh, bán GVHD: TS Trương Văn Thuận 3.2 Cặp bánh (bộ truyền cấp chậm, bánh trụ thẳng) 26 Xác định thông số ăn khớp 26 4.1 Cặp bánh (bộ truyền cấp nhanh, cặp bánh trụ nghiêng) 26 4.1.1 Mônđun .26 4.1.2 Số 27 4.1.3 Góc nghiêng 27 4.1.4 Xác định hệ số dịch chỉnh .27 4.1.5 Góc ăn khớp 27 4.2 Cặp bánh (bộ truyền cấp chậm, cặp bánh trụ thẳng) 27 4.2.1 Mônđun .27 4.2.2 Số 28 4.2.3 Góc nghiêng 28 4.2.4 Xác định hệ số dịch chỉnh 28 4.2.5 Góc ăn khớp 28 Kiểm nghiệm truyền bánh 28 5.1 Cặp bánh (bộ truyền cấp nhanh, cặp bánh trụ nghiêng) 28 5.1.1 Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc 28 5.1.2 Kiểm nghiệm độ bền uốn: 31 5.2 Cặp bánh (bộ truyền cấp chậm, cặp bánh trụ thẳng) 32 5.2.1 Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc 32 5.2.2 Kiểm nghiệm độ bền uốn: 34 Một số thông số khác truyền bánh 36 6.1 Cặp bánh (bộ truyền cấp nhanh, cặp bánh trụ nghiêng) 36 6.2 Cặp bánh (bộ truyền cấp chậm, cặp bánh trụ thẳng) 37 Sơ đồ kết cấu hai cặp bánh 38 7.1 Cặp bánh (cặp bánh nghiêng) 38 7.2 Cặp bánh (cặp bánh thẳng) 38 Bảng tổng hợp thông số truyền 39 8.1 Cặp bánh (cặp bánh trụ nghiêng): 39 8.2 Cặp bánh (cặp bánh trụ thẳng): 40 CHƯƠNG IV: TÍNH TỐN THIẾT KẾ TRỤC 41 Tính chọn khớp nối 41 1.1 Chọn khớp nối 41 1.2 Kiểm nghiệm khớp nối 42 GVHD: TS Trương Văn Thuận 1.3 Lực tác dụng lên trục 42 Tính sơ trục 42 2.1 Chọn vật liệu chế tạo trục 42 2.2 Xác định sơ đường kính trục 43 2.3 Xác định lực từ chi tiết, truyền tác dụng lên trục (kèm sơ đồ đặt lực chung) .44 2.4 Xác định sơ khoảng cách điểm đặt lực gối đỡ 45 Tính tốn thiết kế trục 47 3.1 Tính tốn thiết kế trục I 47 3.1.1 Tính phản lực gối đỡ 47 3.1.2 Vẽ biểu đồ mômen 48 3.1.3 Tính mơmen tương đương 48 3.1.4 Tính đường kính đoạn trục 49 3.1.5 Chọn kiểm nghiệm then 49 3.1.6 Kiểm nghiệm trục 51 3.1.7 Sơ đồ kết cấu trục 57 3.2 Tính tốn thiết kế trục II 57 3.2.1 Tính phản lực gối đỡ 57 3.2.2 Vẽ biểu đồ mômen 58 3.2.3 Tính mơmen tương đương 59 3.2.4 Tính đường kính đoạn trục 59 3.2.5 Chọn kiểm nghiệm then 60 3.2.6 Kiểm nghiệm trục 61 3.2.7 Sơ đồ kết cấu trục 67 3.3 Tính tốn thiết kế trục III 68 3.3.1 Tính phản lực gối đỡ 68 3.3.2 Vẽ biểu đồ mômen 69 3.3.3 Tính mơmen tương đương 69 3.3.4 Tính đường kính đoạn trục 70 3.3.5 Chọn kiểm nghiệm then 70 3.3.6 Kiểm nghiệm trục 72 3.3.7 Sơ đồ kết cấu trục 78 CHƯƠNG V: CHỌN VÀ KIỂM NGHIỆM Ổ LĂN 78 Chọn kiểm nghiểm ổ lăn cho trục 78 Chọn kiểm nghiệm ổ lăn cho trục 81 CHƯƠNG VI: TÍNH TỐN THIẾT KẾ VỎ HỘP 1.1 1.2 1.3 TÀI LIỆU THAM KHẢO GVHD: TS Trương Văn Thuận LỜI NÓI ĐẦU Thiết kế phát triển hệ thống truyền động vấn đề cốt lõi khí Hiểu biết, nắm vững vận dụng tốt lý thuyết vào thiết kế hệ thống truyền động yêu cầu cần thiết sinh viên, kỹ sư khí Trong sống ta bắt gặp hệ thống truyền động khắp nơi, nói đóng vai trị quan trọng sống sản xuất Đối với hệ thống truyền động hộp giảm tốc phận thường gặp sử dụng rộng rãi Đồ án Thiết kế máy giúp tìm hiểu thiết kế hồn chỉnh hệ thống dẫn động, qua ta củng cố lại kiến thức học môn học Nguyên lý máy, Chi tiết máy, Đồ họa kỹ thuật, Dung sai kỹ thuật đo , giúp sinh viên có nhìn tổng quan việc thiết kế khí Hộp giảm tốc phận điển hình mà cơng việc thiết kế giúp làm quen với chi tiết bánh răng, trục, ổ lăn…Thêm vào đó, q trình thực sinh viên bổ sung hồn thiện kỹ vẽ AutoCad, Solidworks, quy cách trình bày vẽ khí, điều cần thiết với sinh viên khí Em chân thành cảm ơn thầy Trương Văn Thuận, người giúp đỡ em nhiều trình thực đồ án GVHD: TS Trương Văn Thuận TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI THỰC HIỆN Tính tốn thiết kế hệ dẫn động khí nội dung khơng thể thiếu nhiều chương trình đào tạo kĩ sư khí nhằm cung cấp kiến thức sở cho sinh viên kết cấu máy Hệ dẫn động đề tài bao gồm thành phần sau: ❖ Động điện ❖ Bộ truyền đai ❖ Hộp giảm tốc cấp bánh trụ ❖ Khớp nối ❖ Bộ truyền xích (xích tải) Sau ta tìm hiểu cụ thể truyền hệ dẫn động trên: Bộ truyền đai Truyền động đai dùng để truyền chuyển động trục xa Đai mắc lên hai bánh với lực căng ban đầu 0, nhờ tạo lực ma sát bề mặt tiếp xúc đai bánh đai nhờ lực ma sát mà tải trọng truyền - Ưu điểm: + Có thể truyền động trục có khoảng cách xa + Làm việc êm, không gây ồn nhờ vào độ dẻo đai nên truyền động với vận tốc lớn + Nhờ vào tính chất đàn hồi đai nên tránh dao động sinh tải trọng thay đổi tác dụng lên cấu + Nhờ vào trượt trơn đai nên đề phòng tải xảy động + Kết cấu vận hành đơn giản - Nhược điểm: + Kích thước truyền đai lớn so với truyền khác: bánh răng, xích + Tỉ số truyền thay đổi tượng trượt trơn đai bánh đai + GVHD: TS Trương Văn Thuận Tải trọng tác dụng lên trục ổ lớn phải có lực căng đai ban đầu + Tuổi thọ truyền thấp Hiện truyền đai thang sử dụng rộng rãi, đai dẹt ngày sử dụng Khuynh hướng sử dụng truyền đai ngày phổ biến tận dụng ưu điểm truyền bánh truyền đai Bộ truyền bánh trụ Truyền động bánh dùng để truyền chuyển động trục với tỷ số truyền xác định nhờ vào ăn khớp bánh răng, thơng thường có kèm theo thay đổi trị số chiều của vận tốc mơmen Có thể truyền chuyển động trục song song, cắt nhau, chéo hay biến đổi chuyển động quay thành tịnh tiến - Ưu điểm: + Kích thước nhỏ, khả tải lớn + Tỉ số truyền không đổi khơng có tượng trượt trơn + Hiệu suất cao (97%-99%) + Làm việc với vận tốc lớn, công suất cao + Tuổi thọ cao - Nhược điểm: + Chế tạo phức tạp + Địi hỏi độ xác cao Bộ truyền xích Truyền động xích thuộc loại truyền động ăn khớp gián tiếp, dung để truyền động trục xa Có thể dùng truyền động xích để giảm tốc tăng tốc So với truyền động đai, khả tải hiệu suất truyền xích cao hơn, lúc truyền chuyển động công suất cho nhiều trục Kích thước gối trục GVHD: TS Trương Văn Thuận Đường kính ngồi tâm lỗ vít D3, D2 Bề rộng mặt ghép bulông cạnh ổ K2 Tâm lỗ bulông cạnh ổ E2 C (k khóa cách từ tâm bulông đến mép lỗ) Khoảng cách từ tâm bulông đến mép lỗ Chiều cao h Mặt đế hộp Chiều dày khơng có phần lồi S1 Chiều dày có phần lồi S1, S2 Dd Khe hở Bề rộng mặt đế K1 q Giữa bánh với thành hộp 88 GVHD: TS Trương Văn Thuận tiết chi Giữa đỉnh bánh lớn với đáy hộp Giữa mặt bên bánh Số lượng bulông nền, Z 1.3 Kết cấu chi tiết a) Nắp ổ D D2 D4 Đường kính nắp ổ xác định theo công thức: D3 = D + 4,4d4 D2 = D + (1,6÷2) d4 Trục 1: D2 = 74,8 ÷ 78 (mm), D3 = 97,2 (mm) Trục 2: D2 = 92,8 ÷ 96 (mm), D3 = 115,2 (mm) Trục 3: D2 = 112,8 ÷ 116 (mm), D3 = 135,2 (mm) Kết hợp bảng 18.2 trang 88- [2] công thức theo d4 D ổ lăn, ta chọn: Vị trí Trục Trục Trục D (mm) 89 GVHD: TS Trương Văn Thuận b) Bánh Kết cấu bánh 1( cặp bánh nghiêng) : Tên kích thước Đường kính moay Đường kính moay Chiều dài moay Chiều dày bánh Chiều dày vành Đường kính vành Đường kính tâm lỗ Đường kính lỗ Chiều dày đĩa Đường kính đỉnh Tên kích thước Đường kính moay Đường kính ngồi moay Chiều dài moay Chiều dày bánh Chiều dày vành Đường kính vành Đường kính tâm lỗ Đường kính lỗ Chiều dày đĩa Đường kính đỉnh 90 GVHD: TS Trương Văn Thuận Kết cấu bánh 1( cặp bánh thẳng): Tên kích thước Đường kính moay Đường kính ngồi moay Chiều dài moay Chiều dày bánh Chiều dày vành Đường kính vành Đường kính tâm lỗ Đường kính lỗ Chiều dày đĩa Đường kính đỉnh Kết cấu bánh 2( cặp bánh thẳng): Tên kích thước Đường kính moay Đường kính ngồi moay Chiều dài moay Chiều dày bánh Chiều dày vành Đường kính vành Đường kính tâm lỗ Đường kính lỗ Chiều dày đĩa Đường kính đỉnh c) Vịng móc Chiều dày vịng móc: S = (2 ÷ 3) δ = (16 ÷ 24), chọn S = 20 (mm) Đường kích: d = (3 ÷ 4) δ = (24 ÷ 32), chọn d = 25 (mm) d) Chốt định vị Đảm bảo vị trì tương đối nắp thân trước sau gia công nắp ghép, xiết bu lơng khơng làm biến dạng vịng ngồi ổ = 6( ) Chọn chốt định vị chốt trụ { = 40 ( ) = 1( ) 91 GVHD: TS Trương Văn Thuận e) Cửa thăm Để kiểm tra qua sát chi tiết máy lắp ghép để đổ dầu vào hộp, đỉnh hộp có làm cửa thăm Dựa vào bảng 18.5 trang 92-[2], ta chọn kích thước sau: A 100 f) B 75 Nút thông Khi làm việc, nhiệt độ hộp tăng lên Để giảm áp suất điều hịa khơng khí bên bên ngồi hộp, người ta dùng nút thông Nút thông thường lắp nắp cửa thăm vị trí cao nắp hộp Tra bảng 18-6 ta được: A M27x2 B 15 Q G P A D I B H E L C N M O K R A 92 GVHD: TS Trương Văn Thuận g) Nút tháo dầu Sau thời gian làm việc, dầu bôi trơn chưa hộp bị bẩn (do bụi bặm hạt mài), bị biến chất, cần phải thay dầu Để tháo dầu cũ, đáy hộp có lỗ tháo dầu Lúc làm việc, lỗ bịt kín nút tháo dầu Tra bảng 18.7 trang 93-[2], ta được: D0 m d M20x2 b h) Kiểm tra mức dầu Để kiểm tra mức dầu hộp ta dùng que thăm dầu có kết cấu kích thước hình vẽ: i) Các chi tiết liên quan khác Lót kín phận ổ nhằm mục đích bảo vệ ổ khỏi bụi bặm, chất bẩn, hạt cứng tạp chất khác xâm nhập vào ổ, đề phịng mỡ chảy ngồi 93 GVHD: TS Trương Văn Thuận • Vịng phớt dùng để lót kín chi tiết dùng rộng rãi có kết cấu đơn giản, thay dễ dàng chóng mịn ma sát lớn bề mặt có độ nhám cao Ta cần chọn vòng phớt cho trục vào và tra bảng 15.17 trang 50-[2] Tra theo đường kính bạc: d1 b d d 30 40 D2 a t a a • Để ngăn cách mỡ ổ với dầu hộp thường dùng phận vòng chắn mỡ (dầu) Kích vịng chắn mỡ (dầu) cho hình vẽ: thước t= 2mm, a = 6mm Bôi trơn hộp giảm tốc • Chọn phương pháp bơi trơn: ngâm dầu, bánh quay hộp giảm tốc với vận tốc vịng = 2.3 / < 12 / • Chọn loại dầu: - Tra bảng 18.11 trang 100-[2], với bánh làm thép, có = 470 … 1000 , vận tốc vịng = 2.3 / dầu có độ nhớt 186 16 50℃ -Tra bảng 18.13 trang 101-[2] loại dầu ô tô máy kéo AK-15 94 GVHD: TS Trương Văn Thuận • Bơi trơn ổ lăn: Do vận tốc vòng bánh = 2.3 / < / nên chọn phương pháp bôi trơn mỡ Tra bảng 15.15a trang 45-[2] chọn loại mỡ Bảng thống kê kiểu lắp dung sai • Để lắp bánh lên trục ta dùng mối ghép then với bánh lớn chọn kiểu lắp H7/k6 chịu tải vừa va đập nhẹ • Để điều chỉnh ăn khớp hộp giảm tốc bánh trụ ta chọn chiều rộng bánh nhỏ tăng lên 10% so với chiều rộng bánh lớn • Dung sai lắp bạc lót trục Chọn kiểu lắp trung gian D8/k6 để thuận tiện cho trình tháo lắp • Dung sai lắp ghép ổ lăn Để vịng ổ khơng trơn trượt bề mặt trục lỗ làm việc cần chọn kiểu lắp trung gian có độ dơi cho vịng quay Đối với vịng khơng quay ta sử dụng kiểu lắp có độ dơi hở Chính lắp ổ lăn lên trục ta chọn mối ghép k6, lắp ổ lăn vào vỏ ta chọn H7 • Dung sai lắp ghép nắp ổ lăn Chọn kiểu lắp H7/d11 để thuận tiện cho q trình tháo lắp • Dung sai lắp vòng chắn dầu Chọn kiểu lắp trung gian D8/k6 để thuận tiện cho trình tháo lắp • Dung sai lắp then trục Theo chiều rộng chọn kiểu lắp trục H9 bạc D10 95 GVHD: TS Trương Văn Thuận Bảng dung sai lắp then: Kích thước tiết diện then Bxh 8x7 (Trục 1) 6x6 (Trục 1) 10x8 (Trục 2) 14x9 (Trục 3) 12x8 (Trục 3) Bảng dung sai lắp ghép ổ, bạc trục Trục Vị trí lắp Ổ lăn – trục Ổ lăn – vỏ hộp Nắp ổ trục – vỏ hộp Vòng chắn dầu – trục Bạc – trục Bánh đai – trục 96 GVHD: TS Trương Văn Thuận Bánh – trục Ổ lăn – trục Ổ lăn – vỏ hộp Nắp ổ trục – vỏ hộp Vòng chắn dầu – trục Bạc – trục Bánh thẳng – trục Bánh nghiêng – trục Ổ lăn – trục Ổ lăn – vỏ hộp Nắp ổ trục – vỏ hộp Vòng chắn dầu – trục Bạc – trục Khớp nối – trục Bánh – trục 97 GVHD: TS Trương Văn Thuận TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]: Tính tốn thiết kế hệ dẫn động khí (tập 1)- PGS TS Trịnh Chất-TS Lê Văn Uyển [2]: Tính tốn thiết kế hệ dẫn động khí (tập 2)- PGS TS Trịnh Chất-TS Lê Văn Uyển GVHD: TS Trương Văn Thuận GVHD: TS Trương Văn Thuận GVHD: TS Trương Văn Thuận ... thường gặp sử dụng rộng rãi Đồ án Thiết kế máy giúp tìm hiểu thiết kế hoàn chỉnh hệ thống dẫn động, qua ta củng cố lại kiến thức học môn học Nguyên lý máy, Chi tiết máy, Đồ họa kỹ thuật, Dung sai... thiết kế hệ dẫn động khí nội dung khơng thể thiếu nhiều chương trình đào tạo kĩ sư khí nhằm cung cấp kiến thức sở cho sinh viên kết cấu máy Hệ dẫn động đề tài bao gồm thành phần sau: ❖ Động điện... vào thiết kế hệ thống truyền động yêu cầu cần thiết sinh viên, kỹ sư khí Trong sống ta bắt gặp hệ thống truyền động khắp nơi, nói đóng vai trị quan trọng sống sản xuất Đối với hệ thống truyền động