Đồ Án thiết kế Đề số 17 thiết kế hệ thống dẫn Động xích tải

Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn.... Bôi trơn hộp giảm tốc trục vít — bánh răng.... Chính vì thể, nắm bắi, hiểu rõ về hệ thống truyền động và vận dụng tốt lý thuyết vào công việc thiết kế

DE SO 17: THIET KE HE THONG DAN DONG XICH TAI

Giảng viên hướng dẫn : Nguyễn Hữu Lộc Sinh viên thực hiện : Nguyễn Khoa Nam

MUC LUC

LỜI NÓI ĐẦU - 222222 n1 11022 HH ng re 4 GIỚI THIẾU ĐỎ ÁN - 2S TT HH HH n2 121 H21 rang 5 CHUONG I: CHỌN DONG CO VA PHAN PHÓI TÍ SỐ TRUYẺN 6

1 Lựa chọn động cơ và phân phối tỉ số truyễn 2S rrrre 6

2 Xác định các thông số KY Tht 7 7

Bảng thông số kỹ thuật 5 - c1 T122 21221 1211 treo 8

CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN BỘ TRUYỂÊN ĐAI - S5 TH H222 9

1 Chọn loại đai và tiết diện đai 0 HH re 9

2 Xác định các thông số của bộ truyền ¬— & 9

3 Kae li A(:‹ ụaataadđđiđẳắíitiitầẳầ 10

4, Xác định lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục - sec 11

Bảng thông số của bộ truyền đãi 1 Sc n nEEH H21 12821 re de 12

CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN BỘ TRUYÊN TRỤC VÍT - BÁNH VÍT 13

1 Chọn vật lIỆU LG TS TS KH ng T ng ng kg ke cay 13

2 Tính toán thiết kế c2 tt tru re 14

4 Kiểm nghiệm độ bền uốn TH g1 0111125115152 ererree 15

5 Tính toán nhiỆP c2 11 1 1211111 1112111111111 111111111111 111111111111 101111111 e 15

7 Kiểm nghiệm độ cứng tTỤC VÍẲ ác L2 1S 21111011111 11811 11g rà 16

Bảng thông số bộ truyền trục vít — bánh vít s- nen e 17

CHUONG IV: BO TRUYEN BANH RANG TRU THANG RANG NGHIENG 18

1 Chọn vật liệu và xác định ứng suất cho phép - c cà tehsereerre 18

2 Tính toán thiết kế cặp bánh răng trụ răng nghiêng 5s se 20

4 Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn 2 HH 211255111128 rtrrrrereey 22

Bảng thông số của bộ truyền bánh răng - 5 nh H Hye 24 5 Bôi trơn hộp giảm tốc trục vít — bánh răng escccessesseeseseeseseen 25

CHƯƠNG V: THIẾT KẺ TRỤC VÀ THEN 56 5 E22 2112 E1 rrreye 26

1 Chọn vật lIỆU LG TS TS KH ng T ng ng kg ke cay 26

2 Phan tich luc tac dụng lên trục 2 1 2S 1n 111111 reo 26

3 Tính toán tTỤC - ng kg kg TH KT 0k cc 1x4 27

4 Kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi 2 HH n2 1211112111215 eerer se 36

5 Kiểm nghiệm về độ bền tĩnh 2g 1255111555151 E5x neo 37

6 Kiểm nghiệm độ bền của then - ng g1 1121218155555 Erersrey 38

CHUONG VI: TINH TOAN VA CHON O LAN - TÍNH TOÁN NÓI TRỤC 40

1 Tính toán và lựa chọn 6 ln cho tre Licccccccccccccscsscscsvesescevesesesveveesvseseseseeees 40

2 Tính toán và lựa chọn ổ lăn cho trục 2 22 san 2351212555 8355 15515 se2 41

3 Tính toán và lựa chọn ỗ lăn cho trục 3 22 San S351 2125558355155 ss2 42

4 Tính toán nối tTỤC cc:222 th HH re 44 CHƯƠNG VII: THIẾT KẾ VÓ HỘP GIẢM TÓC VÀ CÁC CHI TIẾT PHỤ, 45

1 Thiết kế vỏ hộp giảm tỐC 5à St E2 1211211211211 1212111 erce 45

2 Các chỉ tiết khác cccccc ch HH te ưe 46

3 Dung sai lắp ghép 5 TT TH 1121122212121 1 1 ng re 49 Bảng sung sai lắp ghép c5 ST T2 2121102121 tre ren 50

KET LUAN ooooocccccccccccccccescccsssessesssecesecsvesssesssessvssssessesssessressuesesssssessessessaresisssesevssessessesees 52 TÀI LIỆU THAM KHẢO 55c 2S 2112211211 1 222g re neo 53

LOI NOI DAU

Đất nước đang trong con đường công nghiệp hóa và hiện đại hóa thì ngành công nghiệp là ưu tiên hàng đầu đề phát triển Một nền công nghiệp hiện đại phát triển không thể thiếu vai trò của ngành cơ khí vì nó tác động trực tiếp đến quá trình sản xuất một sản phẩm Trong đó, việc thiết kế, cải thiện hệ thống truyền động ngày càng hiệu quả hơn là một công

việc cối lõi của cơ khí Chính vì thể, nắm bắi, hiểu rõ về hệ thống truyền động và vận dụng tốt

lý thuyết vào công việc thiết kế là một yêu cầu thiết vều đối với các sinh viên chuyên ngành cơ khí

Động cơ điện thường có tốc độ quay vô cùng lớn, nhưng khi ứng dụng vào sản xuất trên

thực té thi nhiễu trường hợp cân tốc độ nhỏ hơn nhiều Do đó đề làm giảm tốc độ từ động cơ

sao cho phù hợp với yêu cầu của các máy móc, người ta đã tạo ra hộp giảm lốc, ngoài ra dùng hộp giảm tốc cũng nâng cao tải trọng của động cơ Đô án thiết kế hệ thống cơ khí giúp

ta tìm hiểu quy trình thiết kế hộp giảm tốc, bằng việc vận dụng các kiến thức đã học ở các môn Nguyên lý máy, Chỉ tiết máy, Vẽ kỹ thuậi, và giúp sinh viên có cái nhìn tông quan về chuyên ngành cơ khí Thêm vào đó, trong quá trình học, sinh viên được tiếp xúc, tìm hiểu các phân môm thiết kế như AutoCad làm giàu thêm kinh nghiệm cũng như kỹ năng cân thiết cho công việc trong tương lại

Trong quá trình thực hiện đồ án thiết kế máy,em xin chân thành cảm ơn giáo viên hướng dân thầy Nguyễn Hữu Lộc và các bạn sinh viên đã giúp em hoàn thành và đưa ra nhận xét dé

hoàn thiện hơn

Do chưa có đu Kinh nghiệm và kiến thức còn hạn chế nên đồ án có nhiều thiếu xót Rất

mong nhận được những ý kiến đóng góp giúp em có thể làm tốt hơn trong những đồ án sau

Em cam on

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Khoa Nam

TRUONG DAI HQC BACH KHOA TP HCM

Người hướng dẫn : Nguyễn Hữu Lộc Kỹ tên:

Ngày hoàn thành : co sec Ngày bảo vệ:

Hệ thống dẫn động xích tải gồm: I- Động cơ điện 3 pha không đồng bộ; 2- Bộ truyền dai

thang; 3- Hộp giảm tốc trục vít— bánh răng; 4- Nối trục đàn hồi; 5- Xích tải (Quay một chiều, tải va đập nhẹ, 1 ca làm việc 8 giờ)

1) Lựa chọn động cơ và phân phối tỉ số truyền

1.1) Công suất động cơ:

Công suất trên trục công tác:

Công suất đẳng trị:

Hiệu suất chung của toàn hệ thống:

NS — NAM» wHuứbế = 0,96.0,8.0,98.1.0,9952= 0,738

trong đó: (theo bảng 3.3 [1])

rịa- Hiệu suất của bộ truyền đai để hở: 0,96

rị„- Hiệu suất của bộ truyền trục vít: 0,8

rìx- Hiệu suất của bộ truyền bánh răng côn: 0,98

TIxa- Hiệu suất của bộ truyền khớp nối: Ì

No - Hiệu suất của một cặp é lan: 0,995

Công suất cần thiết của động cơ:

Số vòng quay của trục công tác:

trong đó:

v là vận tốc xích tai (m/s)

z là số răng đĩa xích dẫn (răng)

p‹ là bước xích (mm)

1.2) Lựa chọn động cơ và phân phối tỉ số truyền:

Tỉ số truyền chung được xác định bằng công thức:

MH — Hạ Hạ — Hạ Hạ.Hạy

trong đó:

ug la ti sd truyén của bộ truyền dai thang được chọn trong khoảng 2 + 5

uụ là tỉ số truyền hộp giảm tốc trục vít bánh răng được chọn trong khoảng 30 + 200

Uy là tỉ số truyền bộ truyền trục vít — bảnh vít

uụ là tỉ số truyền bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng

Ta chọn động cơ có công suất Pạ: = 7,5 kW với số vòng quay và phân bố tỉ số truyền hệ thống truyền động trên bảng I.I:

Bang 1.1

Dong co Số vòng quay | Tỉ số truyền | Bộ truyền Bộ truyền Bộ truyền

Nac (vg/ph) chung Uch dai ua truc vitu | banh rang ub, 3K132M2 2900 194,945 2,78 28 2,5 3K132M4 1440 96,8 1,94 25 2 3K160M6 960 64,533 1,44 22,4 2 4KA160L8 720 48,4 1,21 20 2

Từ các tỉ số truyền trong bảng, ta chọn động cơ không đồng bộ 3 pha 3K132M2 với các thông

số kỹ thuật như sau:

Kiểu động cơ | P(kW) n (vg/ph) cos@ n (%)

3K 160M6 7,5 960 0,8 86 1,9 2,2

2) Xác định các thông số kỹ thuật

Công suất trên các trục:

Công suất trên trục công tác:

Công suất trên trục III:

Công suất trên trục II:

Công suất trên trục Ï:

Công suất trên trục động cơ:

Số vòng quay:

Số vòng quay trên trục động cơ: nạ = 960 vg/ph

Số vòng quay trên trục I:

Số vòng quay trên trục II:

Số vòng quay trên trục III:

Số vòng quay trên trục IV: ns — n; =14,88 vg/ph

Momen xoăn trên trục:

Các thông số kỹ thuật được trình bày trong bang 1.2

Bảng 1.2: Thông số kỹ thuật

Momen xoắn trên trục bánh dẫn: T = 86,94 Nm

1) Chọn loại đai và tiết diện đai

THIET KE BO TRUYEN DAI THANG

Sa1 SỐ tỉ sô truyền:

Thỏa điêu kiện sai sô

Ta chon so bé a theo dz: a = 1,3d› = 291 mm (thỏa điều kiện)

Chiều dài đai L theo khoảng cách trục a:

Chon L = 1250 mm

Kiém nghiệm tudi tho dai:

Tính chính xác khoảng cách trục a theo L tiêu chuẩn:

Hệ số xét đến ảnh hưởng chiều dai dai: C — = = 0,91

Hệ số xét đến ảnh hưởng số dây đai: C; = 1 (Chọn sơ bộ)

Chon chiéu rong banh dai theo day dai: B = 120 mm

Đường kính ngoài của bánh đai:

đại — đị + 2b = 160 +~2.4,2 = 168,4 mm

đ;¿ — đ› + 2b=224+2.4.2= 2324mm

với chiều rộng đai theo tiêu chuẩn: b = 4,2 mm

4) Xác định lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục:

Lực căng đai ban đầu:

Tuổi thọ đai:

trong đó: ø,= 9,18 MPa, ¡ = 6,432 1/s,m = 8

Bảng 2.1: Thông số bộ truyền dai

CHUONG 3 TINH TOAN BO TRUYEN TRUC VIT

Momen xoắn trên trục vít: T¡= 123,48 Nm

Momen xoắn trên trục bánh vít: T› = 2133,85 Nm

Trục vít:

Chọn vật liệu cho trục vít là thép 45, được tôi bề mặt đạt độ rắn HRC 50

Do vận tốc trượt < 5m/s nên cấp chính xác là 8

1.2) Ứng suất tiếp xúc cho phép

Với vật liệu chế tạo bánh vít là đồng thau không thiếc Br AIFe9-4, ta có:

[on] — (276+300) - 25v; = (276+300) - 25.3,86 = (179,5+203,5)

=> [on] = 200 MPa

1.3) Ứng suất uốn cho phép

Với bộ truyền làm việc một chiều, ứng suất uốn cho phép [or] dugc tinh theo công thức:

Tính toán lại ứng suất tiếp xúc cho phép:

[on] = (2767300) — 25.3,486 = (188,85+212,85) = 200 MPa

Giá trị phù hợp với giả trị đã chọn

4) Kiếm nghiệm độ bền uốn

Trục vít:

Trong đó:

Tổng momen uốn tương đương:

Thỏa điều kiện bền

Kiểm nghiệm độ bên uốn của bánh vít:

Thỏa điều kiện độ bên uốn

Nhiệt độ môi trường xung quanh: to = 30°

Hệ số thoát nhiệt qua bệ máy: = 0,3

Vậy nhiệt độ nằm trong phạm vi cho phép

6) Lực tác dụng lên bộ truyền

14

7) Kiểm tra độ cứng trục vít

trong đó:

1: khoảng cách giữa 2 6, chọn sơ bộ: I = 0,95d; = 0,95.450 = 427,5 mm

I : momen quán tính tương đương mặt cắt trục vít, mm"

Tính toán kiểm nghiệm

Thông số Giá trị cho phép | Giá trị tính toán Nhận xét

Ứng suất tiếp xúc ơn, MPa 200 200 Thỏa

16

CHUONG 4 TINH TOAN BO TRUYEN BANII RANG TRU RANG NGHIENG

Thông số:

Tỉ số truyền: u =2

Số vòng quay trên bánh dẫn: nạ = 29,762 vg/ph

Số vòng quay trên bánh bị dẫn: n: = 14,88 vg/ph

Công suất trên trục dẫn: P; = 6,65 kW

Công suất trên trục bị dẫn: P; = 6,48 kW

Momen xoắn trên trục bánh dẫn: T› = 2133,85 Nm

Momen xoắn trên trục bị dẫn: T: = 4158,87 Nm

1) Chọn vật liệu và xác định ứng suất cho phép

1.1) Chọn vật liệu cho bánh răng

Do không có yêu cầu đặc biệt và chỉ chịu công suất vừa và nhỏ nên ta chọn vật liệu cho bánh

răng như sau:

Bánh nhỏ: Thép 45 được tôi cải thiện, có độ rắn 280 HB, giới hạn bền ơ,= 850 MPa, giới hạn

chảy Øc= 580 MPa

Banh lớn: Thép 45 được tôi cải thiện, có độ rắn 265 HB, giới hạn bền œ= 750MPa, giới hạn

chay On= 450 MPa

1.2) Ứng suất tiếp xúc cho phép

Ứng suất tiếp xúc cho phép:

Số chu kỳ làm việc:

Vì mỗi vòng quay răng chỉ vào khớp một lần nên c = 1

S6 chu ky co so: Now — 30.HB?*

Nuo1 = 30.2804 = 0,224,108 (chu ky)

Hệ số an toan: sa = 1,1

Ứng suất tiếp xúc cho phép:

[om] — Ơuimi — 630— 567 MPa

JƠm3} — CoH tmz —= 600 = 589,1 Mpa

Do banh rang trụ răng nghiêng:

1.3) Ứng suất uốn cho phép

Ứng suất uốn cho phép:

Số chu kỳ làm việc:

Vì mỗi vòng quay răng chỉ vào khớp một lần nên c = 1

Số chu kỳ cơ sở: Nœ= 5.105

Vì Nẹ > Nœ nên Krri = Km¿ = 1

Giới hạn mỏi uốn cho phép: Øœz„— 7,8 (MPa)

Oor lim 1= 1,8.280 = 504 MPa

Oorlim2= 1,8.265 = 477 MPa

Hệ số an toản: su = 1,75

Ứng suất uốn cho phép:

[Orifo — Oor tm: = 504 =288 MPa

[Or2]o — Oor tm? = 477=272,6 Mpa

2) Tính toán thiết kế cặp bánh răng trụ răng nghiêng

Chọn mạ = 7 theo tiêu chuẩn

Hé sé tai trong tinh:

Kup = 1.05

Kure = 1

với ðn = 0,002

Kr — ng Kha KH 1,05.1.1,01 = 1,06

Điều kiện tiếp xúc:

CCX 9, chọn CCX về mức tiếp xúc là 8 —> độ nhám bề mặt răng R„= 2,5tun Z¿= 0,95

vi = 0,468 m/s, HB < 350 = Z; — 0,85! = 0,85.0,468"! = 0,79

Ki = 1

Xác định chính xác ứng suất tiếp xúc cho phép:

Do banh rang trụ răng nghiêng:

Ta có: on= 221,49 MPa < [ou] = 344,31 MPa nên bánh răng đủ bền tiếp xúc

4) Kiếm nghiệm độ bền uốn

Số răng tương đương:

Ứng suất uôn tại chân răng:

Vậy bánh răng đủ bên uốn

21

Bảng 4.1: Thông số bộ truyền bánh răng

Duong kinh vong dinh, mm

Thông số Giá trị cho phép | Giá trị tính toán Nhận xét

22

5) Béi tron hép giam toc truc vit— banh rang

Dé giam mat mát công ; suất vì ma sát, giảm mài mòn răng, đảm bảo thoát nhiệt tốt và đề phòng các chỉ tiết bị han gỉ cần phải bôi trơn liên tục các bộ truyền trong hộp giảm tốc Vì vận tốc vòng của trục vit vw < 10 m/s va cua banh rang vir= 0,416 m/s < 12 m/s nén ta chon phương pháp bôi trơn ngâm dầu là tối ưu nhất

Gọi:

h¡ là khoảng cách từ tâm bánh vít đến mức dầu;

h; là khoảng cách từ tâm bộ truyền bánh răng trụ đến mức dầu;

hạ là chiều cao từ đường kính vòng đỉnh của bánh vít đến mức dâu bôi trơn;

hm¡ là khoảng cách từ đường tâm đến mức dâu thấp nhất;

h„¿„ là khoảng cách từ đường tâm đến mức dâu cao nhất;

Chọn mức dầu tối thiểu của hop: hnin = 200 mm

Khoảng cách mức dầu cao nhất và thap nhat binax — hin = (10+15)mm

1) Chon vat liéu

Với hộp giảm tốc chịu tải trung bình, ta chọn vật liệu cho trục là thép C45 thường hóa, độ rắn

217 HB, giới hạn bên ơ; = 600 Mpa, giới hạn chảy ơan = 340 Mpa

Ứng suất xoắn cho phép: [t] = 15 50 Mpa

2) Phân tích lực tác dụng lên trục

Phân tích lực toàn hệ thống truyền động

Lực hướng tâm:

Lực dọc trục:

Lực tác dụng của bánh đai lên trục:

Lực tác dụng của nối trục đàn hồi:

Với Dạ = 300 mm là đường kính vòng tròn qua tâm các chốt của nối trục vòng đàn hồi 3) Tính toán trục

Khoảng cách giữa các ô trên trục vít:

trong đó d„u› là đường kính vòng ngoài bánh vít

Chiều đài may ơ bánh đai: