Đồ án chi tiết máy thiết kế hệ truyền Động cơ khí

Công việc thiết kế hộp giảm tốc giúp chúng ta hiểu kỹ hơn và có cái nhìn cụ thể hơn về cấu tạo cũng như chức năng của các chi tiết cơ bản như bánh răng ,ổ lăn,… Thêm vào đó trong quá trì

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ

MINH VIỆN CƠ KHÍ

-

-ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY THIẾT KẾ HỆ TRUYỀN ĐỘNG CƠ KHÍ

Giáo viên hướng dẫn:

Sinh viên thực hiện:

Lớp:

MSSV:

Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2024

LỜI NÓI ĐẦU

Trong cuộc sống chúng ta có thể bắt gặp những hệ thống truyền động ở khắpnơi và có thể nói nó đóng vai trò nhất định trong cuộc sống cũng như trong sản

xuất Đối với các hệ thống truyền động thường gặp thì có thể nói hộp giảm tốc là

một bộ phận không thể thiếu

Đồ án thiết kế hệ thống truyền động cơ khí giúp củng cố lại các kiến thức đãhọc trong các môn Nguyên Lý Máy, Chi Tiết Máy, Vẽ Kỹ thuật Cơ khí,… và giúp

sinh viên có cái nhìn tổng quan về việc thiết kế cơ khí Công việc thiết kế hộp giảm

tốc giúp chúng ta hiểu kỹ hơn và có cái nhìn cụ thể hơn về cấu tạo cũng như chức

năng của các chi tiết cơ bản như bánh răng ,ổ lăn,… Thêm vào đó trong quá trình

thực hiện các sinh viên có thể bổ sung và hoàn thiện kỹ năng vẽ hình chiếu với

công cụ AutoCad, điều rất cần thiết với một kỹ sư cơ khí

Em xin chân thành cảm ơn thầy Th.s Diệp Lâm Kha Tùng và các bạn trongkhoa đã giúp đỡ em rất nhiều trong quá trình thực hiện đồ án

Với kiến thức còn hạn hẹp,do đó thiếu xót là điều không thể tránh khỏi, emmong nhận được ý kiến từ thầy cô và bạn bè để đồ án này được hoàn thiện hơn

Sinh viên thực hiện

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU ii

CHƯƠNG 1 XÁC ĐỊNH CÔNG XUẤT ĐỌNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN 1

1.1 Chọn động cơ 1

1.1.1 Xác định công suất động cơ 1

1.1.2 Xác định số vòng quay sơ bộ của động cơ 1

1.1.3 Chọn quy cách động cơ 2

1.1.4 Xác định mômen xoắn và số vòng quay trên các trục động cơ 2

CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI THANG 5

2.1 Bộ truyền đai 5

2.1.1 Chọn Loại Đai 5

2.1.2 Đường kính bánh đai nhỏ: 5

2.1.3 Vận tốc đai: 5

2.1.4 Ta chọn hệ số trượt tương đối: 5

2.1.5 Đường kính bánh đai lớn: 5

2.1.6 Khoảng cách trục phải thỏa mãn điều kiện 5

2.1.7 Chọn chiều dài đai: 6

2.1.8 Tính lại khoảng cách trục: 6

2.1.9 Góc ôm đai của bánh đai dẫn động 6

2.1.10 Các hệ số được sử dụng: 6

2.1.11 Số đai được xác định theo công thức: 7

2.1.12 Lực căng ban đầu : 7

2.1.13 Ứng suất lớn nhất trong dây đai: 8

2.2 Bộ truyền xích 8

2.2.1 Chọn loại xích: 8

2.2.2 Chọn số răng đĩa xích dẫn: 8

2.2.3 Tính số răng đĩa xích bị dẫn Z2: 9

2.2.4 Xác định các hệ số: 9

2.2.5 Công suất tính toán: 9

2.2.6 Kiểm tra điều kiện quay tới hạn: 10

2.2.7 Xác định vận tốc trung bình: 10

2.2.8 Lực vòng có ích Ft: 10

2.2.9 Tính toán, kiểm nghiệm bước xích pc: 10

2.2.10 Các thông số hình học cơ bản của xích: 10

2.2.11 Kiểm tra số lần va đập xích trong 1 giây: 11

2.2.12 Lực tác dụng lên trục Fr: 12

2.2.13 Đường kính đĩa xích: 12

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN TRONG HỘP GIẢM TỐC 13

3.3 Tính Toán Bộ Truyền Cấp Nhanh Bánh Răng Trụ Răng Nghiêng 13

3.3.1 Thông số kỹ thuật 13

3.3.2 Vật liệu và nhiệt luyện bánh răng 13

3.3.3 Xác định sơ bộ ứng suất tiếp xúc cho phép [ σ ] và ứng suất uốn choH phép [σ ]: 13F 3.3.4 Hệ số chiều rộng vành răng và hệ số tập trung tải trọng 15

3.3.5 Khoảng cách trục 15

3.3.6 Chọn modul răng 15

3.3.7 Xác định số răng và góc nghiêng răng 15

3.3.8 Xác định kích thước bộ truyền 16

3.3.9 Chọn cấp chính xác cho bộ truyền 16

3.3.10 Xác định lực tác dụng lên bộ truyền 17

3.3.11 Hệ số tải trọng động 17

3.3.12 Kiểm nghiệm ứng suất tiếp xúc 17

3.3.13 Xác định số răng tương đương 18

3.3.14 Tính toán giá trị ứng suất uốn tại chân răng 19

3.4 Tính Toán Bộ Truyền Cấp Chập Bánh Răng Trụ Răng Thẳng 19

3.4.1 Thông số kỹ thuật 19

3.4.2 Vật liệu và nhiệt luyện bánh răng 20

3.4.3 Xác định sơ bộ ứng suất tiếp xúc cho phép [ σ ] và ứng suất uốn choH phép [σ ]: 20F 3.4.4 Hệ số chiều rộng vành răng và hệ số tập trung tải trọng 21

3.4.5 Khoảng cách trục 22

3.4.6 Chọn modul răng 22

3.4.7 Số răng các bánh răng 22

3.4.8 Xác định hệ số dịch chỉnh bánh răng 22

3.4.9 Xác định kích thước bộ truyền 23

3.4.10 Chọn cấp chính xác cho bộ truyền 24

3.4.11 Xác định lực tác dụng lên bộ truyền 24

3.4.12 Hệ số tải trọng động 24

3.4.13 Kiểm nghiệm ứng suất tiếp xúc 24

3.4.14 Xác định số răng tương đương 25

3.4.15 Tính toán giá trị ứng suất uốn tại chân răng 26

3.5 Kiểm tra điều kiện bôi trơn ngâm dầu 26

3.5.16 Các thông số và kích thước bộ truyền 27

CHƯƠNG 4 THIẾT KẾ VÀ TÍNH CHỌN TẤT CẢ THEN TRÊN CÁC TRỤC HỘP GIẢM TỐc 29

4.1 Sơ Đồ Lực Không Gian 29

4.2 Các thông số kĩ thuật: 30

4.2.1 Trục I 30

4.2.2 Trục II: 30

4.2.3 Trục III 30

4.3 Chọn vật liệu : 30

4.4 Tính sơ bộ đường kính trục: 30

4.5 Thiết Kế Trục 31

4.5.1 Trục I: 31

4.5.2 Trục 2 34

4.5.3 Trục 3 37

4.6 Chọn Then Và Kiểm Nghiệm Then 39

4.7 Kiểm nghiệm độ bền trục: 40

4.7.1 Kiểm nghiệm trục theo hệ số an toàn 40

4.7.2 Công thức kiểm nghiệm: 40

CHƯƠNG 5 TÍNH TOÁN CHỌN Ổ LĂN VÀ NỐI TRỤC ĐÀN HỒI 43

5.1 Tính toán chọn ổ lăn cho trục I 43

5.1.1 Tính Sơ Bộ Tỉ Số .43

5.1.2 Xác Định Thành Phần Lực Tác Dụng Lên Ổ 43

5.2 Tính toán chọn ổ lăn cho trục II 46

5.2.1 Tính Sơ Bộ Tỉ Số 47

5.2.2 Xác Định Thành Phần Lực Tác Dụng Lên Ổ 47

5.3 Tính toán chọn ổ lăn cho trục III 49

5.3.1 Tính Sơ Bộ Tỉ Số .50

5.3.2 Xác Định Thành Phần Lực Tác Dụng Lên Ổ 50

CHƯƠNG 6 BÔI TRƠN TRONG HỘP GIẢM TỐC ,THIẾT KẾ VỎ HỘP VÀ CÁC CHI TIẾT LIÊN QUAN 53

6.1 Bôi trơn trong hộp giảm tốc: 53

6.2 Thiết kế vỏ hộp giảm tốc và các chi tiết liên quan: 53

6.2.1 Chọn bề mặt lắp ghép nắp và thân: 53

6.2.2 Xác định các kích thước cơ bản của vỏ hộp: 53

6.2.3 Một số kết cấu khác liên quan đến cấu tạo của vỏ HGT: 55

CHƯƠNG 7 BẢNG DUNG SAI LẮP GHÉP 58

7.1 Dung sai và lắp ghép bánh răng: 59

7.2 Dung sai lắp ghép ổ lăn: 59

7.3 Dung sai lắp vòng chắn dầu: 59

7.4 Dung sai lắp ghép then lên trục: 59

CHƯƠNG 1 XÁC ĐỊNH CÔNG XUẤT ĐỌNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ

TRUYỀN.

1.1 Chọn động cơ 1.1.1 Xác định công suất động cơ

- Công suất cần thiết được xác định:

Trong đó: P : công suất cần thiết của trục động cơ (kw)ct Pt: công suất tính toán trên trục tang (kw)

η : hiệu suất truyền độngHiệu suất truyền động:

η = ηKN η η ol brn.ηXTrong đó:

ηKN : là hiệu suất truyền động khớp nối

ηol : hiệu suất 1 cặp ổ lăn

ηbrn: hiệu suất của bộ truyền bánh răng nghiêng

ηX : hiệu suất của bộ truyền xích

Trị số hiệu suất tra bảng 2.3 TTTK ( Tính toán thiết kế máy)

ηkn = 1; η = 0,99; η = 0,97; η = 0,95ol brn x

η = 1 0,996.0,972.0,95 = 0.86

Công suất trục tang P : t 7,6 (kw)

(kw)

Chọn số vòng quay đồng bộ của động cơ n =1500 vòng/phút.đb

Theo bảng P1.2 Tính toán thiết kế máy với P =9,16 kW với n = 1500 v/ph ứngct đb

với động cơ DK.62 – 4 với P = 10kW ; n = 1460 v/ph.đc đc

1.1.2 Xác định số vòng quay sơ bộ của động cơ

- Tỷ số truyền chung của toàn bộ hệ thống:

u = u u1 2 ud = u u = h d = =37,44

- Với n số vòng quay của trục tang: lv nlv= 39(v/p) Trong đó:

u1 : tỷ số truyền của bộ truyền bánh răng cấp nhanh

u2 : tỷ số truyền của bánh răng trụ răng cấp chậm

ux : tỷ số truyền của bộ truyền ngoài (xích) Chọn tỉ số truyền của hộp giảm tốc là: u =uh 1.u2=14 Trong đó theo bảng 3.2 TTTK ta chọn u = 4.05 1

1.1.3 Chọn quy cách động cơ

- Động cơ được chọn thỏa mãn các điều kiện:

Pđc ≥ Pctnđb ≈ n sb

1.2.1 Công suất trên các trục:

CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN XÍCH 2.1 Bộ truyền xích

2.1.1 Chọn loại xích

- Chọn loại xích con lăn để thiết kế vì nó có những ưu điểm sau:

+ Có thể thay thế ma sát trượt ở ống và răng đĩa bằng ma sát lăn ở con lăn vàrăng đĩa

+ Độ bền của xích con lăn cao hơn xích ống, chế tạo xích con lăn không khóbằng xích răng

+ Xích con lăn có nhiều trên thị trường nên dễ thay thế

Kdc = 1 Hệ số ảnh hưởng khả năng điều chỉnh lực căng xích

Kb = 1 Hệ số điều kiện bôi trơn Klv = 1,12 Hệ số làm việc ứng với làm việc 2 ca

Với:

n1 = 58 vong/phutn01 = vong/phut (Tra bảng 5.4 tài liệu [2])

2.1.5 Công suất tính toán:

Ta có:

Tra bảng 5.4 – tài liệu [2] ta chọn [P]:

[P] = 14 (kW)Tra bảng 5.4 – tài liệu [2] ta có:

Pt = 9,8 (kW) [P] ; n = 58 vg/ph 01

Ta suy ra được p = 31,75 (mm)c

2.1.6 Kiểm tra điều kiện quay tới hạn:

Ứng với bước xích p = 31,75(mm) tra bảng 5.2 – tài liệu [2] ta có:cnth = 630 vg/ph > n = 119,88 (vg/ph)

Bước xích vừa chọn thỏa điều kiện

2.1.7 Xác định vận tốc trung bình:

Ta có:

2.1.8 Lực vòng có ích F : t

Trang 6

Vậy bước xích đã chọn thỏa mãn điều kiện

2.1.10 Các thông số hình học cơ bản của xích:

+ Khoảng cách trục a sơ bộ là a = (30 50)p c

Ta chọn khoảng cách trục a sơ bộ từ a = 40p = 40.31,75 = 1270 mmc+ Số mắt xích X:

Chọn X = 122 mắt xích+ Chiều dài L:

+ Khoảng cách trục chính xác a:

+ Giảm 1 lượng :

Do đó ta có khoảng cách trục tính toán là a = 1269 mm

2.1.11 Kiểm tra số lần va đập xích trong 1 giây:

+ Ta có:

Với [i] = 16 tra bảng 5.6 – tài liệu [2]

+ Kiểm tra xích theo hệ số an toàn s

Với:

Q: Tải trọng phá hủy tra bảng 5.2 – tài liệu [1] ta có Q = 88,5 KN

F1: Lực trên nhánh căng F1 Ft = 3247,429 (N)Fv: Lực li tâm F = qv m.v 2 – Với q khối lượng 1 mét xích (tra bảng 5.2

m– tài liệu [1] ) q = 3,8 Kg/mm

Fv = qm.v 2 = 3,8.1,459 = 8,088 (N)2F0: Lực căng ban đầu

Trong đó: K = 6 khi xích nằm ngangf

Với [s] = 8,6 vg/ph (tra bảng 5.7 – tài liệu [2])

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN TRONG HỘP GIẢM TỐC.

3.1 Tính Toán Bộ Truyền Cấp Nhanh Bánh Răng Trụ Răng Nghiêng.

3.1.1 Thông số kỹ thuật.

T= 59894.4Nmm

u = 4,05 n=1460 v / ph

3.1.2 Vật liệu và nhiệt luyện bánh răng.

Ta chọn loại vật liệu của hai bánh răng như nhau thép C45 thường hóa Tachọn:

- Độ rắn bánh răng nhỏ 250HB

- Độ rắn bánh răng lớn 235HB

3.1.3 Xác định sơ bộ ứng suất tiếp xúc cho phép [ σ ] và ứng suất uốn cho H

phép [σ ]: F

+/ Giới hạn mỏi tiếp xúc và giới hạn mỏi uốn

- Số chu kỳ làm việc cơ sở.

chu kỳ chu kỳ chu kỳ

- Số chu kỳ làm việc tương đương

Số lần ăn khớp bánh răng trong 1 vòng quay c=1Tuổi thọ: L = 5.300.8.2 = 33600 giờh

Trang 10

= 51,8.10 chu kỳ7

14,9.107 chu kỳ

= 47,9.10 chu kỳ7 NFE2 = = = 13,8.10 chu kì7

– Hệ số tuổi thọ

Do N > NHE1 HO1 ,N > NHE2 HO2 ,N > N ,N > NFE1 FO1 FE2 FO2nên chọn K = K = K = K = 1HL1 HL2 FL1 FL2

- Ứng suất tiếp xúc và Ứng suất uốn cho phép

Do bộ truyền bôi trơn tốt (bộ truyền kín )nên ta tính toán theo độ bền mỏi tiếpxúc để tránh hiện tượng tróc rỗ bề mặt và kiểm nghiệm lại điều kiện bền uốn

Đây là bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng nên ta có:

So sánh với điều kiện:

Điều kiện trên ko thỏa nên ta chọn:

3.1.4 Hệ số chiều rộng vành răng và hệ số tập trung tải trọng.

Chiều rộng vành răng được xác định theo tiêu chuẩn dựa và bảng 3.7 (trang

45, Sách thiết kế chi tiết máy công dụng chung, Trần Thiên Phúc)

Từ đó ta tính được Dựa vào tra bảng 3.8 ta xác định được hệ số tập trung tải trọng

3.1.5 Khoảng cách trục

Tính toán cho bánh răng trụ răng nghiêng ta dùng công thức:

Theo tiêu chuẩn ta chọn

3.1.6 Chọn modul răng

m= (0.01÷0.02) a = (0.01÷0.02) *160 = 1,6 ÷ 3,2mmwTheo tiêu chuẩn ta chọn mn=2,5mm

3.1.7 Xác định số răng và góc nghiêng răng.

Từ điều kiện góc nghiêng răng:

Trang 12

Với vận tốc và cấp chính xác là 9 tra bảng 3.12(trang 51, Sách thiết

kế chi tiết máy công dụng chung, Trần Thiên Phúc) ta xác định được hệ số tải trọng

động:

3.1.12 Kiểm nghiệm ứng suất tiếp xúc

Ứng suất tiếp xúc được tính bởi công thức:

+/ Bánh răng bằng thép +/ Hệ số xét đến hình dạng bề mặt tiếp xúc

Trang 14

+/ Hệ số ảnh hưởng tổng chiều dài tiếp xúc

+/ Hệ số tải trọng tính:

- Tính lại ứng suất tiếp xúc cho phép:

+/ Hệ số ảnh hưởng độ nhám bề mặt Z =0,95R+/ Hệ số ảnh hưởng vận tốc vòng

+/ Hệ số ảnh hưởng của điều kiện bôi trơn +/ Hệ số ảnh hưởng kích thước răng

Suy ra:

Đảm bảo điều kiện bền tiếp xúc.

3.1.13 Xác định số răng tương đương

Đặc tính so sánh độ bền các bánh răng

3.1.14 Tính toán giá trị ứng suất uốn tại chân răng

YF2 = 3.6

Ft = 3209,63 NKFβ = 1,045KFV = 1,06

Đảm bảo điều kiện về độ bền uốn

3.2 Tính Toán Bộ Truyền Cấp Chập Bánh Răng Trụ Răng Nghiêng.

3.2.1 Thông số kỹ thuật.

T=230612.7Nmm

u = 3,47n= 360,489

3.2.2 Vật liệu và nhiệt luyện bánh răng.

Ta chọn loại vật liệu của hai bánh răng như nhau thép C45 thường hóa Tachọn:

+/ Độ rắn bánh răng nhỏ 250HB+/ Độ rắn bánh răng lớn 235HB

3.2.3 Xác định sơ bộ ứng suất tiếp xúc cho phép [ σ ] và ứng suất uốn cho H

phép [σ ]: F

Giới hạn mỏi tiếp xúc và giới hạn mỏi uốn

Số chu kỳ làm việc cơ sở.

chu kỳ chu kỳ chu kỳ

Số chu kỳ làm việc tương đương.

Số lần ăn khớp bánh răng trong 1 vòng quay c=1Tuổi thọ: L = 7.300.8.2 = 33600 giờh

= 14,9.10 chu kỳ7

6,45.107 chu kỳ

= 13,8.10 chu kỳ7 NFE2 = = = 5,97.10 chu kì7

Hệ số tuổi thọ

Do N > NHE1 HO1 ,N > NHE2 HO2 ,N > N ,N > NFE1 FO1 FE2 FO2nên chọn K = K = K = K = 1HL1 HL2 FL1 FL2

Ứng suất tiếp xúc và Ứng suất uốn cho phép

Do bộ truyền bôi trơn tốt (bộ truyền kín )nên ta tính toán theo độ bền mỏi tiếpxúc để tránh hiện tượng tróc rỗ bề mặt và kiểm nghiệm lại điều kiện bền uốn

Đây là bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng nên ta có:

Trang 18

3.2.4 Hệ số chiều rộng vành răng và hệ số tập trung tải trọng.

Chiều rộng vành răng được xác định theo tiêu chuẩn dựa và bảng 3.7 (trang

45, Sách thiết kế chi tiết máy công dụng chung, Trần Thiên Phúc)

Từ đó ta tính được Dựa vào tra bảng 3.8 ta xác định được hệ số tập trung tải trọng

3.2.5 Khoảng cách trục

Tính toán cho bánh răng trụ răng thẳng ta dùng công thức:

Theo tiêu chuẩn ta chọn

3.2.6 Chọn modul răng

m= (0.01÷0.02) a = (0.01÷0.02) 225 = 2,25 ÷ 4,5mmwTheo tiêu chuẩn ta chọn m =3 mmn

-Kiểm tra sai số tương đối tỉ số truyền

3.2.13 Kiểm nghiệm ứng suất tiếp xúc

Ứng suất tiếp xúc được tính bởi công thức:

+/ Bánh răng bằng thép +/ Hệ số xét đến hình dạng bề mặt tiếp xúc

+/ Hệ số ảnh hưởng tổng chiều dài tiếp xúc

+/ Hệ số tải trọng tính:

Tính lại ứng suất tiếp xúc cho phép:

+/ Hệ số ảnh hưởng độ nhám bề mặt Z =0,95R+/ Hệ số ảnh hưởng vận tốc vòng

+/ Hệ số ảnh hưởng của điều kiện bôi trơn +/ Hệ số ảnh hưởng kích thước răng Suy ra:

Đảm bảo điều kiện bền tiếp xúc.

Trang 22

3.2.14 Xác định số răng tương đương

Đặc tính so sánh độ bền các bánh răng

3.2.15 Tính toán giá trị ứng suất uốn tại chân răng

YF2 = 3.6

Ft = 5618,91 NKFβ = 1,02KFV = 1,11

Đảm bảo điều kiện về độ bền uốn

3.3 Kiểm tra điều kiện bôi trơn ngâm dầu.

Tính từ tâm thì mức dầu phải cách tâm lớn hơn 2R/3 của bánh răng lớn nhất( để đảm bảo mức dầu sẽ thấp hơn 2R/3 của tất cả bánh răng )

Mức dầu phải cao hơn đỉnh của bánh răng dưới là 10mm

Ta có điều kiện:

Vậy điều kiện bôi trơn ngâm dầu được thỏa mãn.

3.3.1 Các thông số và kích thước bộ truyền

Bộ truyền cấp nhanhBánh răng trụ răng nghiêng

Bộ truyền cấp chậm Bánh răng trụ răng thằng

CHƯƠNG 4 THIẾT KẾ VÀ TÍNH CHỌN TẤT CẢ THEN TRÊN CÁC

TRỤC HỘP GIẢM TỐc 4.1 Các thông số kĩ thuật:

4.3 Tính sơ bộ đường kính trục:

Ta có:

Trang 26

Chọn theo tiêu chuẩn:

Dựa vào đường kính trên và các kích thước ta phác thảo kích thước hộp giảm tốc

4.4 Thiết Kế Trục 4.4.1 Trục I:

Áp dụng phương trình cân bằng moment và phương trình cân bằng lực ta xácđịnh các lực của các ổ tác dụng lên trục

Lực tác dụng lên bánh răng

Ft1 = 3209,63 NFa1 = 1107,67 NFr1 = 1235,82 NLực tác dụng bánh đai

Theo phương Y

Theo phương X

- Đường kính tiết diện

Trong đó

- Theo tiêu chuẩn và yêu cầu về kết cấu ta chọn các tiết diện như sau:

4.4.2 Trục 2

Lực tác dụng lên bánh răng

Ft2 = F = 3209,63 Nt1Fa2 = = 1107,67 NFa1Fr2 = F = 1235,82 Nr1

Trang 28