Thiết kế hộp giảm tốc dẫn động xích tải hai cấp đồng trục có kèm bản vẽ chi tiết . Máy công cụ đã được phát minh ra từ đầu thế kỉ 18, chính thức đưa nhân loại bước vào thời kỳ kim khí (các máy chạy bằng hơi nước). Đồng thời mở ra thời đại gia công độ chính xác cao bằng pittong và xi lanh. Và với sự phát minh ra máy tính ở thế kỷ 20, việc điều khiển tự động hóa máy công cụ có thêm bước tiến mới (robot hóa).
Mục Lục PHẦN I : XÁC ĐỊNH CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ VÀ TỈ SỐ TRUYỀN 1.1 Chọn động 1.1.1 Chọn hiệu suất hệ thống 1.1.2 Tính tốn cơng suất cần thiết 1.1.3 Xác định số vòng quay sơ động 1.1.4 Chọn dộng điện 1.2 Phân phối tỉ số truyền .6 1.3 Bảng đặc tính 1.3.1 Phân phối công suất trục: 1.3.2 Tính số vịng quay trục .6 1.3.3 Tính moment xoắn trục 1.3.4 Bảng đặc tính PHẦN II : TÍNH TỐN THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT MÁY 2.1 Thiết kế truyền đai .8 2.1.1 Chọn loại đai đường kính đai .8 2.1.2 Xác định sơ khoảng cách trục 2.1.3 Xác định chiều dài đai khoảng cách trục .8 2.1.4 Kiểm nghiệm góc ơm đai 2.1.5 Xác định số đai cần thiết 2.1.6 Xác định kích thước chủ yếu truyền đai .10 2.1.7 Xác định lực tác dụng lên trục 10 2.1.8 Ứng suất đai tuổi thọ đai 10 2.1.9 Bảng thông số truyền đai 11 2.2 Thiết kế truyền bánh trụ nghiêng cấp chậm 12 2.2.1 Chọn vật liệu 12 2.2.2 Xác định ứng suất cho phép 12 2.2.3 Xác định sơ khoảng cách trục 14 2.2.4 Xác định thông số ăn khớp 14 2.2.5 Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc 15 2.2.6 Kiểm tra độ bền uốn .17 2.2.7 Bảng thơng số kích thước truyền 20 2.3 Thiết kế truyền bánh trụ nghiêng cấp nhanh 20 i 2.3.1 Chọn vật liệu 20 2.3.2 Xác định ứng suất cho phép 20 2.3.3 Xác định khoảng cách trục .22 2.3.4 Xác định thông số ăn khớp 23 2.3.5 Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc 23 2.3.6 Kiểm nghiệm độ bền uốn 26 2.3.7 Bảng thơng số kích thước truyền 28 2.4 Thiết kế trục 29 2.4.1 Chọn vật liệu 29 2.4.2 Tải trọng tác dụng lên trục .29 2.4.3 Tính sơ trục .30 2.4.4 Xác định khoảng cách gối đỡ điểm đặt lực 31 2.4.5 Xác định đường kính vàc chiều dài đoạn trục 34 2.5 Chọn kiểm nghiệm then 39 2.5.1 Chọn then .39 2.5.2 Kiểm nghiệm then 40 2.5.3 Kiểm nghiệm trục độ bền mỏi 41 2.5.4 Kiểm nghiệm trục độ bền tĩnh 44 2.6 Tính tốn nối trục vịng đàn hồi 44 2.7 Tính toán ổ lăn .45 2.7.1 Trục I 45 2.7.3 Trục II .47 2.7.3 Trục III 49 PHẦN III : THIẾT KẾ VỎ HỘP GIẢM TỐC, CÁC CHI TIẾT PHỤ, DUNG SAI VÀ LẮP GHÉP 51 3.1 Kết cấu vỏ hộp giảm tốc đúc 51 3.2 Các chi tiết liên quan đến kết cấu vỏ hộp 53 3.2.1 Chốt định vị 53 3.2.2 Nắp ổ 54 3.2.3 Cửa thăm 54 3.2.4 Nút thông 54 3.2.5 Nút tháo dầu 55 3.2.6 Que thăm dầu 55 3.2.7 Vít tách nắp thân hộp giảm tốc 55 3.2.8 Vịng móc .55 ii 3.3 Các chi tiết phụ khác 55 3.3.1 Vòng phớt .55 3.3.2 Vòng chắn dầu .56 3.3.3 Tổng kết bulong .56 3.4 Dung sai lắp ghép 56 3.4.1 Dung sai ổ lăn 56 3.4.2 Lắp ghép bánh trục 57 3.4.3 Lắp ghép nắp ổ thân hộp 57 3.4.4 Lắp ghép vòng chắn dầu trục 57 3.4.5 Lắp chốt định vị 57 3.4.6 Lắp ghép then 57 3.4.7 Bảng dung sai lắp ghép 57 KẾT LUẬN 59 TÀI LIỆU THAM KHẢO 60 iii LỜI NĨI ĐẦU Máy cơng cụ phát minh từ đầu kỉ 18, thức đưa nhân loại bước vào thời kỳ kim khí (các máy chạy nước) Đồng thời mở thời đại gia cơng độ xác cao pittong xi lanh Và với phát minh máy tính kỷ 20, việc điều khiển tự động hóa máy cơng cụ có thêm bước tiến (robot hóa) Kỹ thuật khí – trụ cột kinh tế Kỹ thuật khí bao trùm lĩnh vực lớn, ứng dụng nguyên lý toán học, vật lý để tạo máy móc thiết bị vật dụng hữu ích Kỹ thuật khí áp dụng nguyên lý nhiệt động lực học, định luật bảo toàn khối lượng, lượng để phân tích hệ vật lý tĩnh động, phục vụ cho việc thiết kế, chế tạo sản phẩm lĩnh vực ô tô, máy bay, tàu thủy, hệ thống gia nhiệt làm lạnh, đồ dùng gia đình, máy móc thiết bị sản xuất, vũ khí, hệ thống sản xuất hóa chất, dầu khí, xi măng,vv Có thể nói kỹ thuật khí len lỏi vào ngõ ngách sống đại Việc chế tạo máy công cụ để gia cơng chi tiết, sản phẩm mang độ xác cao việc thiết kế điều quan trọng Vì làm cơng việc người kĩ sư phải trải qua khoảng thời gian để không thiết kế máy làm việc theo mong muốn mà phải quan tâm đến nhiều yếu tố yêu cầu đảm bảo cho máy độ bền, độ cứng, khả chịu nhiệt, dao động, tiếng ồn, độ tin cậy máy Ngoài vấn đề liên quan đến vật liệu, bảo dưỡng, vận hành, tính thẩm mỹ hay độ an toàn máy tốn địi hỏi khơng đầu tư người thiết kế Sau trang bị đủ kiến thức cần thiết từ môn học: chi tiết máy, sức bền vật liệu, lưu chất, vẽ khí,….Em đủ tự tin để bước vào hồn thành nhiệm vụ mơn Đồ án thiết kế Mơn học cho em bạn có hội tiếp xúc, tìm hiểu sâu vào thiết kế hệ thống dẫn động thực tiễn, hội giúp em nắm rõ kiến thức học thêm nhiều phương án làm việc thực thiết kế máy Trong thực đồ án, em xin chân thành cảm ơn thầy Phạm Huy Hoàng thầy cô khác bạn học mơn đồ án thiết kế tận tình giúp đỡ, giải đáp thắc mắc, cho em lỗi sai dù nhỏ Sự giúp đỡ thầy bạn nguồn lực lớn lao cổ vũ cho em đường học tập, rèn luyện đầy gian lao vất vả Trong q trình hồn thành tập ,mặc dù có cố gắng chuẩn bị chu đáo tránh khỏi sai sót Em/mình vui lịng nhận phản hồi, ý kiến đóng góp, phê bình thầy bạn Sinh viên thực PHẦN I : XÁC ĐỊNH CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ VÀ TỈ SỐ TRUYỀN 1.1 Chọn động 1.1.1 Chọn hiệu suất hệ thống - Hiệu suất truyền động : η=ηđ × ηbr ×ηbr ×η kn × η4ol ( công thức 2.9 – tr.19 – [1] ) + Trong : ηđ =0,95 : Hiệu suất truyền đai ηbr =0,96 : Hiệu suất truyền bánh trụ ηbr =0,96 : Hiệu suất truyền bánh trụ η kn=0,99 : Hiệu suất khớp nối trục đàn hồi η ol =0,99 : Hiệu suất ổ lăn => η=0,95 ×0,96 × 0,96× 0,99 ×0,99 4=0,8326 1.1.2 Tính tốn cơng suất cần thiết - Cơng suất tính tốn : Ptđ =Pmax × ¿> Ptđ =5 × √ √ T1 T2 T3 ×t + × t2 + × t3 T T T t +t 2+ t ( ) ( ) ( ) 12 ×60+ 0,72 ×22+0,22 × 30 =4,0084 kW 60+22+30 - Công suất cần thiết: Pct = Ptđ 4,0084 = =4,8143 kW η 0,8326 1.1.3 Xác định số vòng quay sơ động - Số vòng quay trục xích tải : nlv =30 vg/ ph - Chọn tỉ số truyền cho hệ thống : u sb=uh ×uđ =9× 3=27 Với : uh =9 :tỷ số truyền hộp giảm tốc bánh trụ cấp (8÷40) uđ =3 :tỷ số truyền truyền đai (2÷4) -Số vịng quay sơ động cơ: n sb=usb ×nlv = 27 ×30=¿ 810 vịng/phút 1.1.4 Chọn dộng điện -Động điện có thơng số cần thỏa mãn ¿ 4,8143( kN ) ( Công thức 2.19 – tr.22 – [1] ) ¿ 810( vòng/ phút ) { -Tra bảng P1.3 tài liệu [1] chọn động 4A132S6Y3: { ¿5,5 (kW ) ¿ 960( vòng/ phút ) 1.2 Phân phối tỉ số truyền - Tỉ số truyền chung hệ dẫn động : nđc 960 = =32 nlv 30 uch = - Chọn tỷ số truyền cho hộp giảm tốc hai cấp đồng trục : uh =9 →u1 =u2=3(u1,u2 tỷ số truyền cấp nhanh, cấp chậm hộp giảm tốc) -Tỷ số truyền truyền đai: uch 32 = =3,56 uh uđ = 1.3 Bảng đặc tính 1.3.1 Phân phối công suất trục: Plv =5 kW P III= P II = P I= Plv = =5,1015 kW ηol ×❑kn 0,99 × 0,99 PIII 5,1015 = =5,3678 kW ηol ×❑br 0,99× 0,96 P II 5,3678 = =5,6479 kW ηol ×❑br 0,99× 0,96 Pdc = PI 5,6479 = =6,0052 kW ηol × ηđ 0,99× 0,95 1.3.2 Tính số vịng quay trục n dc=960(vịng / phút ) n I= nđc 960 = =270(vòng/ phút ) uđ 3,56 n II = n I 270 = =90( vòng / phút) ubr n III = n II 90 = =30 (vòng / phút ) u br nlv =n III =30( vòng/ phút ) 1.3.3 Tính moment xoắn trục T dc =9,55 ×106 × Pdc 6,0052 =9,55 × 106 × =59739 ( N mm ) n dc 960 T I =9,55 ×10 × PI 5,6479 =9,55 × 10 × =199768 ( N mm ) nI 270 T II =9,55 ×106 × PII 5,3678 =9,55 ×106 × =569583 ( N mm ) n II 90 T III =9,55 ×10 × P III 5,1015 =9,55 ×10 × =1623978 ( N mm ) nIII 30 T lv=9,55× 106 × P lv =9,55 ×106 × =1591667 ( N mm ) nlv 30 1.3.4 Bảng đặc tính Trục Động Thông số Công suất (kW) Tỷ số truyền u Số vòng quay (vòng/phút) Momen xoắn (Nmm) 6,0052 I II III Công tác 5,6479 5,3678 5,1015 3,56 3 960 270 90 30 30 59739 199768 569583 1623978 1591667 PHẦN II : TÍNH TỐN THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT MÁY 2.1 Thiết kế truyền đai 2.1.1 Chọn loại đai đường kính đai - Theo hình 4.1 – tr.59 – [1] động có cơng suất Pdc =6,0052 kW n dc=960(vịng / phút ) , ta chọn loại đai thang thường B có : b t=14 mm , b=17 mm , h = 10,5 mm , y o =4 mm , A = 138 m m2 , 140 d 2= 160.3,56 =575,35 mm 1−0,01 => Theo tiêu chuẩn chọn d 2=560 mm - Tỉ số truyền truyền đai thực : u'đ = d2 560 = =3,54 d (1−ε ) 160(1−0,01) - Sai số tỉ số truyền : % ∆ u=¿ u 'đ −uđ ∨ ¿ 100 %=¿ 3,54−3,56∨ ¿ 100 %=0,6 %< % ¿ ¿ uđ 3,56 => Thỏa mãn điều kiện 2.1.2 Xác định sơ khoảng cách trục - Khoảng cách trục a phải thỏa mãn điều kiện : 0,55(d ¿ ¿ 1+ d 2)+h ≤ a ≤2 ¿ ¿ => 0,55 ( 160+560 ) +10,5 ≤ a ≤2.(160+ 560) => 406,5 ≤ a ≤ 1440mm - Chọn a sb theo tỷ số truyền u đường kính bánh đai d => a sb ≈ d 2=560mm 2.1.3 Xác định chiều dài đai khoảng cách trục - Chiều dài đai : π ( d 1+ d ) ( d 2−d 1) L=2 a+ + ( công thức 4.4−tr 54−[ ]) 4a ¿> L=2.560+ π ( 160+560 ) ( 560−160 )2 + =2322,4019 mm 4.560 - Theo tiêu chuẩn chọn L = 2500 mm - Kiểm nghiệm số vòng chạy đai 1s : v i= ( công thức 4.5−tr 54− [ ] ) L => i= 8,0425 =3,217 s−1 Thỏa mãn điều kiện - Tính lại khoảng cách trục a : k + √ k 2−8 ∆2 a= (công thức 4.6−tr 59−[ ] ) + Với k =L− π ( d + d2 ) =2500−π ( 160+ 560 ) /2=1369,0266 mm ∆=(d ¿ ¿ 2−d )/2=(560−160)/2=200 mm ¿ => a=654 mm => Khoảng cách trục a nằm giới hạn cho phép 2.1.4 Kiểm nghiệm góc ơm đai - Góc ơm đai : α 1=180 °−57 ° (d ¿ ¿ 2−d1 )/a( công thức 4.7−tr 59−[1]) ¿ => α 1=180 °−57 ° (560−160)/654 = 145,14o > 120o => Thỏa mãn điều kiện 2.1.5 Xác định số đai cần thiết - Hệ số ảnh hưởng đến góc ơm đai : c α =1−0,003 ( 180−α ) => c α =1−0,003 ( 180−145,14 )=0,9 - Hệ số ảnh hưởng tỉ số truyền : c u=1,14 u>3 - Hệ số ảnh hưởng chiều dài đai : l 2500 = =1,12 l o 2240 =>c l=1,02 - Hệ số ảnh hưởng phân bố không tải trọng cho dây đai : c z=0,95 - Trị số công suất [Po] đai thang thường : [Po] = 2,53 kW - Hệ số tải trọng động : K đ =1,1 - Số dây đai : z=P1 K đ /( [ Po ] c α cl c u c z ) => z = 6,0052 ×1,1/(2,53 × 0,9× 1,02× 1,14 ×0,95)=¿ 2,63 => chọn số dây đai z = 2.1.6 Xác định kích thước chủ yếu truyền đai - Chiều rộng bánh đai : B = ( z – ).t + 2e ( Công thức 4.17 – tr.63 – [1] ) + Tra bảng 4.21 : Các thơng số bánh đai hình thang – tr.63 – [1], ta có : t = 19 ; e = 12,5 ; ho = 4,2 => B = ( – ).19 + 2.12,5 = 63 mm - Đường kính ngồi bánh đai : d a =d +2 ho ( Công thức 4.18 – tr.63 – [1] ) d =160+2.4,2=168,4 mm { => d a 1=560+2.4,2=568,4 mm a2 2.1.7 Xác định lực tác dụng lên trục - Lực căng đai : F o= 780 P1 K đ + F v (Công thức 4.19−tr 63−[ ] ) v Cα z + Trong : F v =q m v 2=0,178 × 8,04252=11,51 N : lực căng lực li tâm gây q m : khối lượng mét chiều dài đai => Fo = 780 ×6,0052 ×1,1/(8,0425× 0,9× ¿+11,51 = 248,7893N - Lực tác dụng lên trục : F r=2 F o zsin α1 (công thức 4.21−tr 64−[ ] ) ( ) => F r=2 ×248,7893 ×3 × sin =1424,1948 N ( 145,14 ) - Lực vòng có ích tác dụng dây đai : F t= 1000 P 6,0052 =1000× =248,8944 N z v × 8,0425 2.1.8 Ứng suất đai tuổi thọ đai - Ứng suất lớn đai : σ max=σ +σ v + σ F 1=σ o +0,5 σ t + σ v +σ F ¿> σ max = Fo F t Fv yo +0,5 + + E A A A d ¿> σ max = 248,7893 248,8944 11,51 +0,5 × + +2 × × 100 138 138 138 160 ¿> σ max =7,79 MPa 10