Đồ án thiết kế cơ khí tính toán động học hệ dẫn động

= TRƯỜNG ĐẠI HỌC PHENIKAA KHOA CƠ KHÍ – CƠ ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN MƠN HỌC THIẾT KẾ CƠ KHÍ Mã đề: … Học kỳ … Năm học 202…-202… Sinh viên thực Họ tên: Nguyễn Thành Đạt Lớp: Kỹ Thuật Ơ Tơ Khóa: K14 Mã lớp: Mã học phần: Giảng viên hướng dẫn Trần Ngọc An HÀ NỘI, 2022 PHIẾU ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ ĐỒ ÁN Họ tên sinh viên: Mã số sinh viên: Mã đề: Đánh giá giảng viên hướng dẫn STT Nội dung đánh giá Điểm tối đa Điểm Ghi Đi thơng qua đầy đủ Hồn thành tiến 1,0 độ yêu cầu Trình bày thuyết minh 1,5 Trình bày vẽ 1,5 Tổng (I) 4,0 ………., ngày ……… tháng ……… năm …… Giảng viên hướng dẫn (Ký ghi rõ họ tên) Đánh giá cán hỏi thi ST T Nội dung đánh giá Điểm tối đa Điểm Ghi Mức độ nắm nội dung tính tốn 2,0 Mức độ nắm nội dung thiết 3,0 kế/lựa chọn kết cấu chi tiết máy Câu hỏi nâng cao 1,0 Tổng (II) 6,0 ………., ngày ……… tháng ……… năm …… Cán hỏi thi (Ký ghi rõ họ tên) Tổng Điểm = Tổng (I) + Tổng (II) = /10 ………., ngày ……… tháng ……… năm …… Người vào điểm (Ký ghi rõ họ tên) ĐỀ ĐỒ ÁN Đề đồ án (bản gốc) có chữ ký Giảng viên hướng dẫn đóng thay vào vị trí trang nà Đồ án thiết kế khí Mục lục Lời nói đầu .3 Chương 1: Tính toán động học hệ dẫn động 1.1 Tính chọn động 1.2 Phân phối tỉ số truyền 1.3 Cơng thức, bảng hình vẽ .5 Chương 2: Tính thiết kế truyền ngồi (đai/xích) 2.1 Chọn loại xích 2.2 Chọn số đĩa xích 2.3 ……… .7 2.4 ……… .7 2.5 ……… .7 Chương 3: Tính thiết kế truyền hộp (bánh trụ/côn,…) .9 3.1 Chọn vật liệu 3.2 Xác định ứng suất cho phép 3.3 ……… .9 3.4 ……… .9 3.5 ……… .9 Chương 4: Tính thiết kế trục 11 4.1 Chọn vật liệu chế tạo trục 11 4.2 Tính tải trọng tác dụng lên trục 11 4.3 Tính khoảng cách điểm đặt lực 11 4.4 Tính phản lực gối đỡ 11 4.5 Vẽ biểu đồ mômen uốn Mx, My xoắn T .11 4.6 Tính mơmen uốn tổng Mij mômen tương đương Mtdij .11 4.7 Thiết kế sơ kết cấu trục chọn then 11 4.8 Kiểm nghiệm độ bền then .11 4.9 Kiểm nghiệm trục độ bền mỏi 11 Chương 5: Tính chọn ổ lăn 12 5.1 Chọn loại ổ lăn 12 5.2 Chọn cấp xác ổ 12 5.3 Chọn sơ cỡ ổ .12 5.4 Tính kiểm nghiệm khả tải động 12 5.5 Tính kiểm nghiệm khả tải tĩnh 12 Chương 6: Tính kết cấu hộp giảm tốc 13 Họ tên sinh viên – Lớp - Khóa Đồ án thiết kế khí 6.1 Kết cấu bánh răng/trục vít/… 13 6.2 Kết cấu gối đỡ trục 13 6.3 Chọn bề mặt lắp ghép nắp thân 13 6.4 Kết cấu bánh răng/trục vít/… 13 6.5 Các kết cấu liên quan đến cấu tạo vỏ hộp 13 6.6 Bảng dung sai kích thước lắp ghép 14 Tài liệu tham khảo 15 Họ tên sinh viên – Lớp - Khóa Đồ án thiết kế khí Lời nói đầu Sinh viên trình bày nhận thức chung thân đồ án mơn học này, vai trị ý nghĩa đồ án, phân tích trình bày sở sơ đồ hệ thống, ý kiến góp ý, lời gửi gắm, lời cảm ơn, … Họ tên sinh viên – Lớp - Khóa Đồ án thiết kế khí Chương 1: Tính tốn động học hệ dẫn động 1.1 Tính chọn động 1.1.1 Cơng suất làm việc : 1.1.2 Hiệu suất hệ dẫn động: Trong tra Bảng 2.3 – trang 19, [1] có được: - Hiệu suất truyền bánh trụ: = 0,97 - Hiệu suất truyền đai: = 0,96 - Hiệu suất ổ lăn: = 0,99 - Hiệu suất khớp nối: = 0,99 Thay số vào có: 1.1.3 Cơng suất cần thiết trục động cơ: 1.1.4 Số vòng quay trục công tác: 1.1.5 Chọn tỉ số truyền sơ bộ: Theo Bảng 4.2 – trang 21 [1], chọn: - Tỉ số truyền truyền đai dẹt: - Tỉ số truyền truyền bánh trụ: Vậy tỉ số truyền sơ hệ thống là: 1.1.6 Số vòng quay trục động cơ: 1.1.7 Chọn số vòng quay đồng động cơ: Từ , chọn theo dãy số vòng quay đồng động có được: 1.1.8 Chọn động cơ: Tra bảng phụ lục Error: Reference source not found đến P1.8, chọn động thỏa mãn điều kiện: Kết chọn động có thơng số sau: 1.2 Phân phối tỉ số truyền 1.2.1 Tỉ số truyền hệ: Họ tên sinh viên – Lớp - Khóa Đồ án thiết kế khí 1.2.2 Phân phối tỉ số truyền cho truyền hệ: - Chọn tỉ số truyền truyền hộp giảm tốc: - Tỉ số truyền truyền ngồi truyền đai có: 1.3 Cơng thức, bảng hình vẽ 1.3.1 Cơng suất trục: - Công suất trục công tác: - Công suất trục II: - Công suất trục I: - Công suất trục động cơ: 1.3.2 Số vòng quay trục: - Số vòng quay trục động cơ: - Số vòng quay trục I: - Số vòng quay trục II: - Số vòng quay trục công tác: 1.3.3 Mô men xoắn trục: Họ tên sinh viên – Lớp - Khóa Đồ án thiết kế khí - Mơ men xoắn trục động cơ: - Mô men xoắn trục I: - Mô men xoắn trục II: - Mô men xoắn trục cơng tác: 1.3.4 Bảng tính lập sau: Trục Động Thông số Trục I Trục II Trục công tác =1 P (kW) n (v/ph) T (N.mm) Họ tên sinh viên – Lớp - Khóa Đồ án thiết kế khí Chương 2: Tính thiết kế truyền ngồi (đai/xích) Thơng số tính tốn thiết kế truyền đai: - Cơng suất trục chủ động: P1 = Pdc = 0,998 ( kW ) - Mô men xoắn trục chủ động: T1 = Tdc = 10359,674( N.mm ) - Số vòng quay : n1 = ndc = 920 ( vòng/phút ) - Tỉ số truyền truyền: u = ud = 3,203 - Góc nghiêng truyền so với phương nằm ngang: β = 450 - Bộ truyền làm việc ca - Tải trọng tĩnh, làm việc va đập nhẹ Chọn loại đai: Chọn loại đai dẹt vải cao su Xác định thông số truyền  Đường kính bánh đai nhỏ đươc xác định theo cơng thức thực nghiệm: d1 = ( 5,2 … 6,4 ) = ( 5,2 … 6,4 ) = ( 113,358 … 139,517 ) Tra bảng 21.15 [2] tr 163, chọn đường kính bánh đai nhỏ theo tiêu chuẩn: d1 = 125 mm Hệ số trượt đai dẹt ε = 0,015 Tính d2: d2 = d1.ud ( – ε ) = 125 3,203.(1 – 0,015) = 394,369 ( mm ) Chọn lại d2 theo tiêu chuẩn: d2 = 400 ( mm ) Tính lại: u = = = 3,249 Sai lệch tỉ số truyền: Họ tên sinh viên – Lớp - Khóa Đồ án thiết kế khí - ZM – hệ số kể đến tính vật liệu bánh ăn khớp Tra bảng 6.5, trang 96 [I], vật liệu bánh nhỏ bánh lớn làm thép nên chọn ZM = 274 MPa1/3 - ZH – hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc Theo công thức 6.34 (I): ZH  2cos b sin 2tw Ở đây: - góc nghiêng hình trụ sở Theo cơng thức 6.35 (I): Với góc prơfin góc ăn khớp Ở truyền cấp chậm bánh nghiêng không dịch chỉnh nên theo tài liệu [I] (trong theo TCVN 1065-71 góc prôfin gốc  = 200) 20022  Vậy từ 6.34 (I) ta có: - - hệ số kể đến trùng khớp Ta có: - hệ số trùng khớp dọc, tính theo cơng thức sau: Với : Vì nên - hệ số trùng khớp ngang Áp dụng cơng thức gần ta có: Vậy = 0,77 KH - hệ số tải trọng tính tiếp xúc Họ tên sinh viên – Lớp - Khóa 17 Đồ án thiết kế khí Trong đó: KH  - hệ số kể đến phân bố không tải trọng cho đôi đồng thời ăn khớp Ở truyền bánh trụ nghiêng nên tra bảng 6.14, [I] Để tra giá trị ta phải tính vận tốc vịng bánh chủ động, sau chọn cấp xác theo vận tốc vòng, từ trị số cấp xác ta tra hệ số Ta có: Với đường kính vịng lăn bánh nhỏ, tính theo công thức sau: Vậy (m/s) Dựa vào bảng 6.13, trang 106 [I], v < (m/s) nên ta chọn cấp xác Vậy theo bảng 6.14, [I] ta có: - Tính KHV: Trị số KHV tính theo cơng thức sau: Trong đó: Với: go – hệ số kể đến ảnh hưởng sai lệch bước Do mn = < 3,55, cấp xác theo mức làm việc êm nên tra bảng 6.16, [I] ta go = 73 - hệ số kể đến ảnh hưởng sai số ăn khớp Do độ rắn mặt bánh bị động HB2 < 350 HB dạng răng nghiêng nên theo bảng 6.15 (I): Vậy Suy ra: Từ : Họ tên sinh viên – Lớp - Khóa 18 Đồ án thiết kế khí Nên theo 6.33 (I) ta có:  Xác định xác ứng suất cho phép tiếp xúc : - Do vận tốc vòng: v = 0,614 m/s < m/s  ZV = - Với cấp xác động học 9, chọn cấp xác mức tiếp xúc 8, cần gia công đạt độ nhám Ra = 2,5 … 1,25 m (tra bảng 21.3 II)  ZR = 0,95 - Ta có: + Đường kính chia bánh lớn: + Đường kính chia bánh nhỏ: = 41,225 mm + Đường kính vịng đỉnh răng: (mm) = 45,225 (mm) 700mm + Đường kính đáy răng: = 41,225 – 2,5.2= 36,225 mm = 164,898 – 2,5.2 = 159,898 mm + Đường kính vịng sở: = cos = 41,225 cos20 = 38,739 mm = cos = 164,898 cos20 = 154,953 mm + Bề dày vành răng: n = (2…4).mn = = mm + Màng nối e: e = (3…3,6).mn = 3,6 = 7,2 mm + Số răng: bánh nhỏ: z1 = 20 Bánh lớn: z2 = 80  KXH = Vậy (MPa)  Sự chênh lệch là: Họ tên sinh viên – Lớp - Khóa 19 Đồ án thiết kế khí Như < với chênh lệch lớn >> 4% nên ta cần giữ nguyên kết tính tốn cần tính lại chiều rộng vành bw theo công thức : (mm) Lấy bw = 43 mm =  bw1 = bw2 + (5 10) mm Vậy ta lấy = 50 mm Kiểm nghiệm độ bền uốn Để đảm bảo độ bền uốn cho răng, ứng suất uốn sinh chân không vượt giá trị cho phép: (6.43 (I)) (6.44 (I)) Trong đó: bw - chiều rộng vành bw = 43 mm mn - môđun pháp , mn = mm dw1 - đường kính vịng lăn bánh chủ động, dw1 = 40,8 mm Y - hệ số kể đến trùng khớp = = = 1,47 - hệ số kể đến độ nghiêng , - hệ số dạng bánh bánh Hệ số dạng phụ thuộc vào số tương đương , hệ số dịch chỉnh, tra bảng 6.18, [I] Ở = = Ta có: 21,89 Từ số liệu ta tra bảng 6.18s [1] nội suy ta với hệ số dịch chỉnh x1 = x2 = 0: KF- hệ số tải trọng tính uốn Họ tên sinh viên – Lớp - Khóa 20 Đồ án thiết kế khí Với: (đã tra phần kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc) (đã tra phần đầu) Trong đó: Với: go – hệ số kể đến ảnh hưởng sai lệch bước Do mn = < 3,55, cấp xác theo mức làm việc êm nên tra bảng 6.16, [I] ta go = 73 - hệ số kể đến ảnh hưởng sai số ăn khớp Do độ rắn mặt bánh bị động HB2 < 350 HB dạng răng nghiêng nên: v = 0,614 m/s Vậy Vậy ta có:  Tính xác ứng suất cho phép uốn Ta có:   F  cx   F  YR YS KXF Trong đó: YR = (Theo tài liệu [I]) YS = 1,08 – 0,0695ln(mn) = 1,08 – 0,0695ln(2) = 1,03 KXF = (Do da2 = 168,898 mm < 400 mm) Vậy : Họ tên sinh viên – Lớp - Khóa 21 Đồ án thiết kế khí Ta có: (MPa) < (MPa) (MPa) < (MPa) Vậy truyền đảm bảo độ bền uốn Các thơng số kích thước truyền bánh trụ nghiêng Bảng số liệu (theo bảng 6.11 [1]) ST T Thơng số Kí hiệu Giá trị 102 Đơn vị Khoảng cách trục aw Đường kính chia d Đường kính lăn dw = 40,8 mm Đường kính đỉnh da = 45,225 mm Đường kính đáy df =36,225 Đường kính vịng sở db =38,739 Góc profin α 20o Góc profin αt 20022 Góc ăn khớp αtw 20022 10 Hệ số trùng khớp ngang εα 1,68 = 41,225 mm mm = 164,898 = mm =159,898 Họ tên sinh viên – Lớp - Khóa mm =154,953 22 Đồ án thiết kế khí Chương 4: Tính thiết kế trục I chọn khớp nối Thông số đầu vào: T = = ( N.mm ) Chọn khớp nối Sử dụng khớp nối vòng đàn hổi để nối trục Điều kiện: Tra bảng 16.1 [2] trang 58 với hệ dẫn động băng tải thu k = 1,2 1,5 Chọn k = 1,2 = k = 1,2 121157,113 = 145388,5356 ( N.mm ) Tra bảng 16.10a [2] trang 68 ta với ta được: Tra bảng 16.10b [2] trang 69 với = 250 ( N.m ) ta kích thước vòng đàn hồi = 34 ( mm ), = 15 ( mm ), = 28 ( mm ), = 14 ( mm ) Kiểm nghiệm khớp nối: a Khiểm nghiệm sức bền dập vòng đàn hồi Chọn = ( MPa ) Ta có: = = 1,177 ( MPa ) < = ( MPa ) thỏa mãn b Điều kiện sức bền chốt Chọn = 70 ( MPa ) Ta có: thỏa mãn Với Lực tác dụng lên trục: Họ tên sinh viên – Lớp - Khóa 23 Đồ án thiết kế khí Các thơng số bản:  Mơmen xoắn: = 250 ( N.m )  Đường kính lớn nối: = 32 ( mm )  Đường kính vịng nối tâm: = 105 ( mm )  Chiều dài bên khớp nối: l = 110 ( mm )  Chiều dài côngxon chốt: = 34 ( mm )  Đường kính chốt đàn hồi: = 14 ( mm ) II Xác định lực sớ đồ tác dụng lên trục Sơ đồ lực phân bố Xác định giá trị lực tác dụng lên trục bánh Lực từ khớp nối tác dụng lên trục: Lực từ bánh đai tác dụng lên trục: 342,372 (N) Lực tác dụng lên truyền bánh trụ nghiêng: III Xác định đường kính sơ trục Lập sơ đồ tính khoảng cách Họ tên sinh viên – Lớp - Khóa 24 Đồ án thiết kế khí Chọn vật liệu Vật liệu chế tạo trục thép 45 thường hóa có = 600 ( MPa ), ứng suất xoắn cho phép = 15 … 20 MPa Chọn = 15 MPa, = 20 MPa Xác định đường kính sơ Chọn Tra bảng 10.2 [1] trang 189, chiều rộng ổ lăn: Xác định khoảng cách: + Trục 1: chiều dài mayơ bánh răng: = ( 1,2 … 1,5 ) = ( 1,2 … 1,5 ) 25 = ( 30 … 37,5 ) ( mm ) Chọn = 37 ( mm ) = 0,5 = 0,5( 37 + 17 ) + 10 + 10 = 47 ( mm ) Họ tên sinh viên – Lớp - Khóa 25 Đồ án thiết kế khí Trong khoảng cách từ mặt mút chi tiết quay đến thành hộp = … 15 Chọn = 10 khoảng cách từ mặt mút ổ đến thành hộp = … 15 Chọn = 10 = ( 1,4 … 2,5 ) = ( 1,4 … 2,5 ) 25 = ( 35 … 62,5 ) ( mm ) Chọn = 35 ( mm ) = = 0,5 = 0,5( 35 + 17 ) + 10 + 20 = 56 ( mm ) khoảng công xôn ( khoảng chia ) trục thứ tính từ chi tiết thứ ngồi hộp giảm tốc đến gối đỡ chiều dài may chi tiết máy thứ trục : khoảng cách từ mặt mút chi tiết quay đến nắp ổ = 10 … 20 : chiều cao nắp ổ đầu bulong = 15 … 20 Chọn 47 = 94 ( mm ) + Trục 2: chiều dài may bánh răng: = ( 1,2 … 1,5 ) = ( 1,2 … 1,5 ) 30 = ( 36 … 45 ) ( mm ) Chọn = 37 ( mm ) = 0,5 = 0,5( 37 + 19 ) + 10 + 10 = 48 ( mm ) = ( 1,4 … 2,5 ) = ( 1,4 … 2,5 ) 30 = ( 42 … 75 ) ( mm ) Chọn = 45 ( mm ) Chọn = 10; = 10; = 10; = 20 với khoảng cách từ mặt mút chi tiết quay đến thành hộp, khoảng cách từ mặt mút ổ đến thành hộp Họ tên sinh viên – Lớp - Khóa 26 Đồ án thiết kế khí = = 0,5 = 0,5( 45 + 19 ) +10 + 20 = 62 ( mm ) = = 48 = 96 ( mm ) Chương 5: Tính chọn ổ lăn 5.1 Chọn loại ổ lăn Do khơng có u cầu đặc biệt có: Chọn ổ bi đỡ chặn cỡ nhẹ hẹp 5.2 Chọn cấp xác ổ Chọn cấp xác ổ 5.3 Chọn sơ cỡ ổ Họ tên sinh viên – Lớp - Khóa 27 Đồ án thiết kế khí 5.4 Tính kiểm nghiệm khả tải động Chỉ tính cho ổ lăn trục yêu cầu tính chi tiết 5.5 Tính kiểm nghiệm khả tải tĩnh Chỉ tính cho ổ lăn trục yêu cầu tính chi tiết Họ tên sinh viên – Lớp - Khóa 28 Đồ án thiết kế khí Chương 6: Tính kết cấu hộp giảm tốc 6.1 Kết cấu bánh răng/trục vít/… … 6.2 Kết cấu gối đỡ trục … 6.3 Chọn bề mặt lắp ghép nắp thân … 6.4 Kết cấu bánh răng/trục vít/… a/ Chiều dầy thành hộp - Thân hộp : = 0,03.a + > mm - Nắp hộp : = 0,9 b/ Gân tăng cứng c/ Đường kính bulơng vít d/ Mặt bích ghép nắp thân e/ Kích thước gối trục f/ Mặt đế hộp g/ Khe hở chi tiết h/ Số lượng bulông … 6.5 Các kết cấu liên quan đến cấu tạo vỏ hộp a/ Cửa thăm Hình 6.1 Cửa thăm Họ tên sinh viên – Lớp - Khóa 29 Đồ án thiết kế khí b/ Nút thơng Hình 6.2 Nút thơng c/ Nút tháo dầu d/ Bulơng vịng vịng móc e/ Chốt định vị f/ Kích thước rãnh lắp vòng phớt vòng phớt g/ Vòng chắn dầu (vịng chắn mỡ) có 6.6 Bảng dung sai kích thước lắp ghép STT Kích thước 40 Kiểu lắp Dung sai EI (ei) ES (es) H7 +0,025 k6 +0,002 +0,018 Vị trí lắp ghép Bánh với trục … Họ tên sinh viên – Lớp - Khóa 30 Đồ án thiết kế khí Tài liệu tham khảo Trịnh Chất, Lê Văn Uyển (2015) Tính tốn thiết kế hệ dẫn động khí, Tập Nhà xuất Giáo dục ISBN: 978-604-0-03754-1 Trịnh Chất, Lê Văn Uyển (2015) Tính tốn thiết kế hệ dẫn động khí, Tập Nhà xuất Giáo dục ISBN: 978-604-0-06523-0 Trần Văn Địch (2008) Công nghệ chế tạo máy Nhà xuất khoa học kỹ Ninh Đức Tốn (2007) Dung sai lắp ghép Nhà xuất Giáo dục thuật Họ tên sinh viên – Lớp - Khóa 31 ... … Họ tên sinh viên – Lớp - Khóa Đồ án thiết kế khí Chương 1: Tính tốn động học hệ dẫn động 1.1 Tính chọn động 1.1.1 Cơng suất làm việc : 1.1.2 Hiệu suất hệ dẫn động: Trong tra Bảng 2.3 – trang... tên) ĐỀ ĐỒ ÁN Đề đồ án (bản gốc) có chữ ký Giảng viên hướng dẫn đóng thay vào vị trí trang nà Đồ án thiết kế khí Mục lục Lời nói đầu .3 Chương 1: Tính tốn động học hệ dẫn động ... Khóa 10 Đồ án thiết kế khí Lực tác dụng lên trục 342,372 (N) Chiều rộng bánh đai B ( mm ) Chiều dài đai l 2844 (mm) Họ tên sinh viên – Lớp - Khóa 11 Đồ án thiết kế khí Chương 3: Tính thiết kế truyền