đồ án môn học thiết kế cơ khí tính toán động học hệ dẫn động cơ khí

Trang 1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC PHENIKAA KHOA CƠ KHÍ - CƠ ĐIỆN TU

O UNIVERSITY

DO AN MON HOC

THIET KE CO KHI

Ma de:

Học kỷ II Năm học 2023-2024

Sinh viên thực hiện

Họ tên: Nguyễn Xuân Nhật

Khóa: K15 Mã lớp:

Trang 2

Đồ ăn thiết kế cơ khí

Mục lục

Lời nói đầu - 52: 21 2112221122112 1112211221 2211112112 2e 3

Chương I: Tính toán động học hệ dẫn động Lỗi! ThU đánh dấu không được xác định

Lỗi! ThU đánh dấu không được xác định 2 Lỗi! ThU đánh dấu không được xác định 2 Lỗi! ThU đánh dấu không được xác định Chương 3: Tính thiết kế bộ truyền trong hộp (bánh răng trụ/côn, ) c-cccscc 6 3.1 Chọn vật liệu 2s 2221222112211 22121221 1222 E22 22H22 na 6

3.2 Xác định ứng suất cho phép - 5 n1 n1 1 21 1012121 2n ng ru 6

ST Lỗi! ThU đánh dấu không được xác định TT 8 nh Lỗi! ThU đánh dấu không được xác định Chương 4: Tính thiết kế trục -. s- 5c 1 2 1211211711212 2122101 1tr re 11 4.1 Chọn vật liệu chế tạo trục - ¿52c 221251121111112211 1111211111121 a 11

4.2 Tinh tai trong tac dung 16 true cece ceeeeeeceteeteeeecsseteenteeteeeneseetiesenteeenieeen 11 4.3 Tính khoảng cách giữa các điểm đặt lực nh HH HH ng HH gà Hee 11

4.4 Tính phản lực tại cdc £61 AG eccccecccccescssessessesevessesseserssesevssssnseresecsretevsrtevsrerensesevers 11 4.5 Vé biéu d6 mémen udn My, My Va XOAN Toes ceccsccescscsesessesevssvessesserecssersvesevevesessverensey 11

4.6 Tính mômen uốn tổng M; và mômen tương đương Mgi, 0 SH re 11 4.7 Thiết kế sơ bộ kết câu trục và chợn then - 5 St St St 22112111121111118222 11a 11

4.8 Kiém nghiệm độ bên của then SH E111 T1 HT HH HH Hee 11

4.9 Kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi 0à ST TT HH HH ng ng Hee gu 11

Chương 5: Tính chọn ô lăn 5s s2 12 1221211112112 12 211012101121 g re 12

lo» san e Ả 12

5.2 Chọn cấp chính xác của ô

5.3 Chọn sơ bộ cỡ Ô ác n1 HT HT nh HH nà TH TH nh HH nh HH nà nàng anh rye

5.4 Tính kiểm nghiệm khả năng tải động SE nh HH HH HH Hee 12 5.5 Tính kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh s5 2E E2 HH TH 2g ng rên 12

Chương 6: Tính kết cầu hộp giảm tỐc 5 St SE 11211221221 12811 g re 13

Trang 3

6.1 Kết câu bánh răng/trục VíÍt/ cc cv 1n TH HH HH1 ng ng nn ng He ng 13 6.2 Kết câu gối đỡ trục - scnTn nnnn Hnn ng ng 02121 1 ng ng ng 13

6.3 Chọn bề mặt lắp ghép giữa nắp và thân

6.4 Kết câu bánh răng/trục VíÍt/ c1 TH HH H2 n1 ng nàn ng He ng 6.5 Các kết cầu liên quan đến cầu tạo vỏ hộp nh HH ng ng He rà 13 6.6 Bang dung sai và kích thước lắp ghép - ng nEH 2H 1212 ngu 14

E8 ii 15

Trang 4

1.11 Lời nói đầu

Sinh viên trình bày các nhận thức chung của bản thân về đồ án môn học nảy, vai trò và ý

nghĩa của đồ án, phân tích và trình bày cơ sở của sơ đồ hệ thống, các ý kiến góp ý, lời gửi

gắm, loi cam on,

Trang 5

CHƯƠNG 1: CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC HỆ

DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ

A, Tinh chon dong co

1.1.2 xác định công suất động cơ

- Công suất cần thiết trên trục động cơ:

_ Pv _ 3,78

“ =4,97|kW] —n 0,76 Trong đó:

e P,-› công suất tính toán trên trục công tác (trong trường hớp tải trọng không

đổi công suất tính toán là công suất làm việc trên trục động cơ):

pap =F:v _2740.1.38 ‘~*~ 40007 =Pu,=.= 1000 =3,78 lu

® ñn là hiệu xuất dẫn động:

Tị =Ty„„.Tị, nu.12=0,96 0.99ƒ 0.99 | 0.99) =0,76

Trong đó tra bảng 2.3[1] có được:

- - Hiệu suất bộ truyền banh rang c6n: Ib, = 0,96

- _ Hiệu suất khớp nối: 1, = 0,99

Hiệu suất „ của bộ truyền hoặc ổ Tên gọi

Dược che kín Để hở Bộ truyền bánh rang try | 0,96 - 0,98 0,93 - 0,95 Bộ truyền bánh rang con 0,95 - 0,97 0,92 - 0,94 Bộ truyền trục vit

- Không tự hãm với z, = 1 0,70 - 0,75

- 0,76 - 0,82 1, = 4 0,87 - 0,92

Bộ truyền xích 0,95 - 0,97 0,90 - 0,93 Bộ truyền bánh ma sát 0,90 - 0,96 0,70 - 0,88 Bộ truyền đai 0,96 - 0,96 Một cập ổ lân | 0,09 - 0,996

Trang 6

Đô án thiết kế cơ khí 1.1.3 xác định sơ bộ số vong quay đồng bộ

- _ Số vòng quay trên trục công tác

Theo theo bang 2.4[ 1] chọn:

- Tỉ số truyền bộ truyền xích: u,=|2+5] - Tỉ số truyền bộ truyền bánh răng côn: U,.=|2+ A)

vg h

Truyền động đai đẹt : - Thường - Có bánh cảng

| Truyền động đại thang

- _ Chọn số vòng quay đồng bộ của động cơ:

Tir 1,,=(439 +2196) nh „ chọn theo đãy số vòng quay đồng bộ của động cơ

có được:

n„=1000 ph

1.1.4 Chọn quy cách động cơ

-_ Dựa vào công suất cân thiết tính được tra bảng phụ lục bảng PI.I đến bảng

P1.3 chọn động cơ thỏa mãn điều kiện:

Trang 7

Trang 8

Pac n„.n, 9,99.0,99 kw) - Số vòng quay trên trục động cơ:

=960| “2

Nac ph

- Số vòng quay trên trục Ï: n

Trang 9

Trang 10

CHUONG 2: TINH THIET KE BỘ TRUjÈN NGOÀI XÍCH

Thông số tính toán thiết kế bộ truyền xích:

- Công suất trên trục chủ động: P, =4,65/2 = 2,325 (kW) - Mô men xoắn trên trục chủ động: _7¡ = 128382,5/2 = 64191,25 (N.mm) - Số vòng quay trên trục chủ động: z¡ = 345,9 (vg/ph)

- Ti số truyền của bộ truyền: u=3,15

- Góc nghiêng bộ truyền so với phương nằm ngang: Ø = 0°

- Bộ truyền làm việc 3 ca - Tai trong tĩnh, làm việc va đập nhẹ

1.3 Chọn loại xích

Do điêu kiện làm việc chịu va đập nhẹ và hiệu suất của bộ truyền xích yêu câu cao nên chọn

loại xích ông con lăn 1.4 Chọn số răng đĩa xích

- _ Số răng đĩa xích chủ động:

Z¡=29—2u=29—2.3,15=22,7 Chọn: Z¡=23 thoa mãn Z„„> 19

- _ Số răng địa xích bị động:

Z;—=7,xu=23.3,15=72,45 Chọn: Z;=72

f> Tỉ sô chuyên thực tê:

Z;_ 72 u,—-~—=-—=3,13

Lạ 23 > Sai số tỉ số truyền thực tế:

Trang 11

Zm _ 25 =- ==<“_=-1,09 K, Zz, 23

Hạ — 400 =———= =1,156

"n, 345,9

- Theo bang 5.6 [1], xích làm việc ở điều kiện tải trọng tĩnh K,=1;

- Theo bang 5.6 [1], chọn ø=|30+50) p; K,=1;

- Theo bang 5.6 [1], viB=0°, K,=1;

- Theo bảng 5.6 [1], xét bộ đĩa xích có trục không điều chỉnh được:

K„=1,25;

- _ Theo bảng 5.6 [1], với môi trường hở, có bụi, bôi trơn định kì, K,=1,3;

- Theo bảng 5.6 [1], với bộ tuyén làm việc 3 ca, K,=1,45: Do đó, theo công thức (5.4) [1]:

K=K,K,K,K„K,K,=1.1.1.1,25.1,3.1,45=2,356

=> P,=P,KK ,K,„=2,325.2,35G 1,156 1,09=6,903 kW Theo bang 5.5, vi P, < [P,¢=8,38kW thỏa mãn điều kiện bền mòn

Theo bảng 5.8 [1], số bước xích là p— 19.05 < p„„ 44.45 kW' thỏa mãn điều kiện

Chênh lệch giữa P, và | P,

P,P, 8,38—6,903 =+* 100 %= =

AP=b, ” 6903

Chênh lệch khá lớn, đề tránh hao phí, thay đôi kích thước đĩa xích Ở đây giảm số răng đĩa

xích nhỏ Lấy Z¡=19,tính toán lại ta được:

Trang 12

i= a = woe =3,62lan <[ï|=35

Thỏa mãn điều kiện

1.7 Đường kính đĩa xích Theo công thức (5.17) và bảng 13.4:

d.,=d,—~2r=115,74—2.6,035= 103,67 mm d,,=d,—2r =363,99—2.6,035=351,92 mm

Với bán kinh đáy là: r=0.5025 d,+0.05=0.5025 x 11,91+0.05=6,035 mm và d,=11,91(Tra bảng 5.2 [1])

1.58 Kiêm nghiệm độ bên và hệ sô an toàn

Tra bang 5.2 [1], ta có tải tọng phá hỏng: Q = 31,8 kN, khối lượng cho một mét xích là

q=19kg

Xét bộ truyền làm việc ở chế độ làm việc trung bình: kạ= 1.2 bảng 5.6 [1]

Vận tốc của xích là:

_ 1PM _ 19 x 19,05 x345,9 _ 2,087m 60000 60000 5

Họ và lên sinh viên — Lớp - Khóa

Trang 13

2,325 2,087

P= 1000 *—=1000 * =1114,04N

F,=9,81.k,.q a=9,81.1,9 6.0,765=85,55 N Với k;=6vì 8=0°

Theo (5.20) [1], luc tac dụng lên trục là:

F,=k, xF,=1,15 1114.04=1281,146N

1.10 Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc

Theo 5.18 [1], ta có hệ số ảnh hưởng của số răng đĩa xích:

Theo bang 5.12 [1], A= 106 mm?

Vi xich 1 day, nén ky = 1 [1]

Theo 5.18 [1], ứng suất tiếp xúc của đĩa xích là:

21x10 106.1

ơy= 047, k(F,k,+F„ a = 047 0,568 (1114,04 143,109 |

d

=526,97 Mpa

Vi Oy <lo „Ì=600 Mpa [1] Như vậy dụng thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB210 sẽ đạt được

ứng suất tiếp xúc cho phép, đảm bảo được độ bên tiếp xúc cho răng đĩa 1 Vì đạt được ứng suất tiếp xúc cho răng đĩa I, nên răng và đĩa xích 2 cũng đạt được độ bên tiếp xúc

Trang 14

B Tổng hợp các thông số của bộ truyền xích

Thông số Kýhiệu | Giá trị

Chiéu dai xich L 2305,05 (mm)

Vật liệu đĩa xích Thép 45 ơ7,„ ¡ =000 (MPa]

Đường kính vòng chia đĩa xích nhỏ | ấi 115,74 (mm) Đường kính vòng chia đĩa xích lớn ad; 363,02` (mm) Đường kính vòng đỉnh đĩa xích nhỏ | đi 123,68mm) Đường kính vòng đỉnh đĩa xíchlớn | dy 372,02(mm)

Trang 15

- Ti số truyền của bộ truyền: „—=2/775

- Thời gian phục vụ: Tạ = 17000 gio

- Bộ truyền làm việc 3 ca - Tai trong tĩnh, làm việc va đập nhẹ

1.11 Chọn vật liệu

Chọn vật liệu làm bánh răng: - Vật liệu bánh răng nhỏ:

Nhãn hiệu thép: 45

Chế độ nhiệt luyện: Tôi cải thiện Độ rắn: HB=241+285 chon HB1= 245 Giới hạn bền Ø,¡ 850 (MPa)

Giới hạn chảy Ø„¡=580 (MPa)

- Vật liệu bánh răng lớn:

Nhãn hiệu thép: 45

Chế độ nhiệt luyện: Tôi cải thiện Độ rắn: HB=192+240 chọn HB2=230 Gidi han bén 0,.=750 (MPa)

Gidi han chay © ,2=450 (MPa) 1.12 Xác định ứng suất cho phép Theo bảng 6.2 [T] với thép 45, thường hóa:

Ømmmạ=2HB+70;S„=1.1; dnm—1.8 HB; S,—=1.75 Độ rắng bánh nhỏ HB,=245, độ rắn bánh lớn HB;=180, ta có:

Ovnim = 2 HB, + 70=2 245+70=560 MPa; Ø?„¡= 1,8 HB,=1,8.245=441 MPa

Trang 16

Vì momen xoắn không đổi, nên theo công thức (6.7) [1], ta số số chu kì chịu tải khi thử độ

bên tiếp xúc của hai bánh răng đang xét là:

N yp1=60C n, Ly=60 1.960 17000=979,2 10°chuki

n

N¡;,=60c “ L,,=60 1 oe 17000=326,4.10°c huki

Vi Nei? N vot nên Ku; =1; Nhgạ> Nụ; niên Khr¿= 1 ;

Theo công thức (6 1a), ứng suất tiếp xúc cho phép của từng bánh răng là:

— mm K nơ — 560

CHR= ST 11 00% MPa

Ømim2E ma — 530

Øụ|=— ST “= TT =481,8 MPa

Vì bộ truyền sử dụng bánh răng côn răng thẳng nên ứng suất tiếp xúc cho phép là:

[ơ¿¿ H]=|ơ„],=481,8 MPa¿

Vì momen xoắn không đổi, nên theo công thức (6.8) [1], ta số số chu kì chịu tải khi thử độ

bên uôn của hai bánh răng đang xét là:

Npz,—=60cn; L„ 60 1 960 17000=979,2.10°chukì

n

Nye 600" L,=60.1 i 17000=326,4 10°chuki

ViN pe > N pox 4 10°nénK pps=1; Npeo> Np 4 10°nénK p= 1;

Do đó, theo công thức (6.2a) với bộ truyền quay một chiều K;c=1, ta có ứng suất uốn cho phép của hai bánh răng là:

đam KzriKzc — 441 =252 MPa¿

[ơ¿¿F1]=

|g66F2]E TS “17g =236,5 MPaé

Theo (6.10) và (6.11), ứng suất qua tai cho phép là:

[ơ¿¿ A nay = 2586 oh o= 2,8 450= 1260 MPai AX

Trang 17

[ơ¿¿ F 1],„=0,8ơ,„,=0,8.580=464 Max MPa¿ [ơ¿¿ F2]„=0,8 ơ,,;=0,8 450=360 MPa¿ max

1.13 Xác định chiều dài côn ngoài

1.13.1 Chiều đài côn ngoài xác định theo công thức (6.324) [Hj:

R,=K,vu?+1ŸT, K,mto¿¿

Với bộ truyền răng thẳng bằng thép K ,=0,5 K,=0,5 100=50 MPd”?

Chon K,,=90,3 , theo bang 6.21[1], voi

d,=K,ÍT,KmjtbE

Do đó tra bảng 6.22[1] được Z¡„— 19 Với HB<350, z¡=1,6 z¡„ 1,6 20=30,4chọn Z¡=30 Đường kính trung bình và modun trung bình:

d,,;=|1-0,5K,,|d,,=|1—0,5 0,3 |.75,15=63,8775 mm d

1 Zi — 93,8775 =2,13mm 30 Modun vòng ngoài:

Hhm —— — 2/13

m„=——”—= "105K, 1—0,5.0,3 =2,505 mm

Theo bảng 6.8[1] lấy trị số tiêu chuân m„=2,5mm, do đó

m„=m,„|1—0,5 K,„Ì=2,5| 1—0,5.0,3]=2,125 mm _ đại _ 63.8775

Trang 18

Theo bảng 6.20[1], với Z,=30 chon hệ số dịch chính đều x,=0,28 ; x;=—0,28

Đường trính trung bình của bánh nhỏ đ„¡= m„„ z¡ =2,125 30 =63,75 mm

Chiều dài côn ngoài R,=0,5m, + Z/ˆ+z,ˆ=0,5.2,5 v30°+83”=110,32mm

1.13.3 C, kiếm nhiệm răng về đọ bền tiếp xúc

Theo bang 6.5[1], Z,,=274 MPa?

Theo bang 6.12[1]voi X,=%,+X,=0 => Z,=1,76

Trong do:

Trang 19

b=K,, R,=0,3.110,32=33,096 Do do:

K„=1.1,18.1,18=1,39 Thay gia tri vira tinh vao (6.58) [1]:

Như vậy, vì [ơ¿¿ H ]¿< Ø„ nhưng không nhiều, do đó có thê tăng chiều rộng vành răng

b=33,096.¿ nn có thể lấy b=40mm tính lại ta được

Trang 20

tra trong bảng 6.18[L] được ŸY;¡=3,54;Y;=3,63;

thay các giá trị tính được

Op) =55,82 72 =57,24 MPa

,

Như vậy điều kiện uôn được đảm bảo

1.13.5 Kiểm nhiễm răng về quá tải

Ơwm,„=0u K„=435,09/2,2—=645,34<[ ơ¿¿ H],„= 1260 MPa¿ Øp„„ =0) K„=55,82.2,2—122,804 MPa<| g¿¿ F 1],„= max 464 MPa¿

Trang 21

Chon [t]:=15 MPa, [t]2=20 MPa

D Tinh tai trong tac dụng lên trục

- Xét trục Ì, các lực tác dụng lên trục 2 gồm: phản lực tại các gối đỡ, lực tác dụng lên trục bộ truyền xích, lực vòng của bánh răng, lực hướng tâm của bánh răng

_2T_„ 48645,31

Pe D, «63 =1544,31(N) F ,=(0,2 0,3)Fy,=1544,31 (0,2 0,3 }#350(N )

E Tính sơ bộ trục

- _ Xác định sơ bộ đường kính trục:

đ,>ŸT,/0,2[r]= Ÿ48645,31/0,2[15]>22,99

Đề tiện cho việc tính toán, Chon đ= 30mm bạ=19

F Xác định khoảng cách giũa các gối đỡ và điểm đặt lực - _ chiều đài mayo bánh răng côn

Trang 23

M, ,=1,.| Fl, )— F,| =80.(933,71— 350]|—25550 =21146,8 Nmm

M =M,,—(14613-1,,) (F,— Fl yo* F,)=(132—80)(1106,11—(933,71—350)) —21146,8=6018 Ni

Mp;„=(d¿¿m 112) |F,„Ì=63,75/2.188,8=6018 Nmm¿

- _ Vẽ biểu đồ mômen uốn M,, M, và xoắn T

- _ Tính mômen uôn tông M; và mômen tương đương Ma;

Theo công thức (10.15)[1] tính momen uốn tổng tại các tiếp diện j trên chiều dài trục

H Thiết kế sơ bộ kết cấu trục và chon then

Chọn then theo đường kính của trục đã tính ở phan trén:

Then bang cé tiết điện: b x h=6 x 6

- Kiém nghiém dé bén dập và điều kiện bên cắt tại tiếp diện khớp nối:

ơ„=2TÍ[dI,(h—t,||<[ø,]

48645,31 cà 6 ,=2 =39,5<[ơ¿¿đ]=150 # ^”19,51,85|6—3,5] loved] °

1,.=2T,|dl,b| <[t,] 48645,31

=2

T,=2 [19.51,85.6| =16,46<[ r¿¿c ]=(60 90) MPa¿ Trong dé 1,=|0,8 0,9],,=(0,8 0,9 }61=51,85