Đồ Án chi tiết máy Đề tài thiết kế hệ thống dẫn Động xích tải

NỘI DUNG THUYẾT MINH 1.Xác định công suất động cơ và phân bố tỉ số truyền cho hệ thống truyền động.. 2.Tính toán thiết kế các chi tiết máy: aTính toán các bộ truyền hở đai, xích hoặc bán

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TPHCM

KHOA CƠ KHÍ CÔNG NGHỆ

ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY

ĐỀ TÀI : THIẾT KẾ HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG XÍCH TẢI

GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN: ThS NGUYỄN THỊ KIỀU HẠNH

Năm học : 2024-2025

Tp HCM, tháng 11 năm 2024

MỤC LỤC

ĐỀ TÀI

NHẬN XÉT

LỜI MỞ ĐẦU

Chương I: CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN

I. Chọn động cơ

1 Công suất tương đương:

1 Hiệu suất của bộ truyền:

1 Công suất cần thiết trên trục động cơ:

4 Số vòng quay sơ bộ của động cơ:

5 Chọn động cơ

II Phân phối tỉ số truyền

Chương II: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT MÁY

Tính toán bộ truyền đai thang

1 Chọn loại đai

2 Tính đường kính bánh đai

3 Tính sơ bộ khoảng cách trục a

4 Định chính xác chiều dài đai L và khoảng cách trục a

5 Tính góc ôm đai α1

6 Xác định số đai cần thiết

7 Tính lực căn ban đầu và lực tác dụng lên trục

Chương III: THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG

I Bộ truyền bánh răng nghiêng cấp chậm

1 Vật liệụ và nhiệt luyện bánh răng

2 Xác định ứng suất cho phép

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

4 Khoảng cách trục

5 Thông số ăn khớp

6 Xác định kích thước bộ truyền

7 Chọn cấp chính xác cho bộ truyền

8 Lực tác dụng lên bộ truyền

9 Hệ số tải trọng động

10 Kiểm nghiệm ứng suất tiếp xúc ,

11 Kiểm nghiệm ứng suất uốn

II Bộ truyền bánh răng nghiêng cấp nhanh

1 Chọn vật liệu:

2 Xác định ứng suất cho phép

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

4 Khoảng cách trục

5 Thông số ăn khớp

6 Xác định kích thước bộ truyền

7 Chọn cấp chính xác cho bộ truyền

8 Lực tác dụng lên bộ truyền

9 Hệ số tải trọng động

10 Kiểm nghiệm ứng suất tiếp xúc ,

11 Kiểm nghiệm ứng suất uốn

III Kiểm tra điều kiện bôi trơn ngâm dầu

Chương IV: THIẾT KẾ TRỤC VÀ THEN

I THIẾT KẾ TRỤC

1 Chọn vật liệu chế tạo và ứng suất cho phép

2 Xác định sơ bộ đường kính trục

3 Xác định khoảng cách giữa cái gối đỡ và điểm đặt lực

4 Thiết kế trục

A Trục I

B Truc II

C Trục III

II KIỂM NGHIỆM THEN

A Trục I

B Trục II

C Trục III

III KIỂM TRA ĐỘ BỀN MỎI CỦA TRỤC

A Trục I

B Trục II

C Trục III

Chương V TÍNH TOÁN CHỌN Ổ LĂN VÀ NỐI TRỤC ĐÀN HỒI

I Chọn và kiểm nghiệm ổ lăn cho trục I

1 Tải trọng hướng tâm tác dụng lên ổ

2 Tải trọng quy ước

3 Thời gian làm việc tính bằng triệu vòng quay

4 Khả năng tải động tính toán

5 Tuổi thọ chính xác của ổ

6 Tuổi thọ ổ tính bằng giờ

7 Kiểm tra tải tĩnh của ổ

8 Xác định số vòng quay tới hạn của ổ

II Chọn và kiểm nghiệm ổ lăn cho trục II

1 Tải trọng hướng tâm tác dụng lên ổ

2 Tải trọng quy ước

3 Thời gian làm việc tính bằng triệu vòng quay

4 Khả năng tải động tính toán

5 Tuổi thọ chính xác của ổ

6 Tuổi thọ ổ tính bằng giờ

7 Kiểm tra tải tĩnh của ổ

8 Xác định số vòng quay tới hạn của ổ

III Chọn và kiểm nghiệm ổ lăn cho trục III

1 Tải trọng hướng tâm tác dụng lên ổ

2 Tải trọng quy ước

3 Thời gian làm việc tính bằng triệu vòng quay

4 Khả năng tải động tính toán

5 Tuổi thọ chính xác của ổ

6 Tuổi thọ ổ tính bằng giờ

7 Kiểm tra tải tĩnh của ổ

8 Xác định số vòng quay tới hạn của ổ

CHƯƠNG VI : THIẾT KẾ VỎ HỘP GIẢM TỐC, BÔI TRƠN VÀ CHỌN DUNG SAI LẮP GHÉP

I Thiết kế vỏ hộp

II Tính các chi tiết phụ

1 Bu long vòng hoặc vòng mốc

2 Vòng chắn dầu

3 Chốt định vị:

4 Nắp quan sát:

5 Nút thông hơi

6 Nút tháo dầu:

7 Que thăm dầu:

III Bôi trơn và bảng dung sai lắp ghép

KẾT LUẬN

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Đề tài

Đề số 5: THIẾT KẾ HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG XÍCH TẢI

Phương án số: 11

BẢNG SỐ LIỆU ĐỀ 5

 01 bản vẽ lắp A0 ; 01 bản vẽ chi tiết theo đúng TCVN

NỘI DUNG THUYẾT MINH

1.Xác định công suất động cơ và phân bố tỉ số truyền cho hệ thống truyền động

2.Tính toán thiết kế các chi tiết máy:

a)Tính toán các bộ truyền hở (đai, xích hoặc bánh răng)

b)Tính các bộ truyền trong hộp giảm tốc (bánh răng, trục vít)

c)Vẽ sơ đồ lực tác dụng lên các bộ truyền và tính giá trị các lực

d)Tính toán thiết kế trục và then

e)Chọn ổ lăn và nối trục

f)Chọn thân máy, bu-lông và các chi tiết phụ khác

3.Chọn dung sai lắp ghép

4.Tài liệu tham khảo

NHẬN XÉT

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

LỜI MỞ ĐẦU

Máy móc là một thiết bị không thể thiếu trong các nhà máy sản xuất Máy móc được tổ hợp từ một hay nhiều cụm chi tiết lại với nhau, mỗi một cụm thực hiện một hay nhiều chức năng nhất định Các cụm chi tiết được tạo thành từ nhiều chi tiết cơ bản như: trục, ổ lăn, then, bánh răng, xích… Do đó việc hiểu rõ từng chi tiết về thiết kế và chọn các chi tiết cơ bản là việc làm hết sức quan trọng và cần thiết

Dưới góc nhìn đó, Đồ án chi tiết máy là một môn rất quan trọng trong chương trình đào tạo của kỹ sư cơ khí Nó đòi hỏi chúng ta cần nắm vững những kiến thức về các môn học trước đó như: Nguyên lý máy, Chi tiết máy, Vẽ kỹ thuật, Sức bền vật liệu,… giúp sinh viên có cái nhìn tổng quan về việc thiết kế cơ khí

Với tinh thần trên, Em đã cố gắng vận dụng những kiến thức về thiết kế để hoàn thành đồ án này một cách tốt nhất Tuy nhiên đây là lần đầu bước vào lĩnh vực thiết kế nên vẫn còn bỡ ngỡ, còn nhiều thiếu xót và những điều chưa hợp lý trong thiết kế Kính mong các Thầy hướng dẫn thêm để Em được học tập nhiều hơn nữa và rút kinh nghiệm thực tế trong những đồ án tiếp theo cũng như trong quá trình đi làm sau này

Em xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn tận tình của cô ThS Nguyễn Thị Kiều Hạnh các thầy cô và các bạn Khoa Cơ Khí Công Nghệ đã giúp đỡ em rất nhiều trong quá trình thực hiện đồ án này.

Chương I: CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN

I Chọn động cơ

1 Công suất tương đương

Vì động cơ làm việc với sơ đồ tải trọng thay đổi nên ta chọn động cơ dựa trên công suất đẳng trị

Công suất động cơ phải lớn hơn công suất cần thiết: Pđc ≥ Pct; với: Pct = P K td

❑br 2=❑br 1 =0 ,97: hiệu suất của bộ truyền bánh răng cấp chậm và cấp nhanh

❑ol =0 ,99: hiệu suất của các ổ lăn ( trường hợp cho sẵn P: n = 3 )

❑đ =0 ,95: hiệu suất của bộ truyền đai

Ta chọn hiệu suất nối trục bằng 1

3 Công suất cần thiết: P ct=P K td

Số vòng quay sơ bộ của động cơ: n đc = n ct.u ch =70.24=1680 vòng/phút (2)

5 Chọn động cơ

Từ (1) và (2), theo bảng phụ lục ta chọn động cơ có thông số sau:

Kiểu động cơ Công suất, (kw) Vận tốc quay, (vg/ph) cos  % T max /T dn T K /T dn

Tỉ số truyền thực sự lúc này là:

u ch = n n đc

lv = 145870 = 20,829

II Phân phối tỉ số truyền

Chọn sơ bộ tỉ số truyền của hộp giảm tốc là: u ght = 8

Đối với hộp giảm tốc đồng trục, tỉ số truyền cấp nhanh được lấy bằng cấp chậm :

kỹ thuật, ta lại dùng động cơ làm việc tối đa, ở đây là 7,5 kW

Chương II: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT MÁY

Tính toán bộ truyền đai thangThông số đầu vào

Đường kính d2= ud1(1−¿ε ) = 2,6.180.(1-0,02) =458,64 mm

Ta chọn d2theo tiêu chuẩn d2=450 mm

1(1−ε ) =

450180(1−0 ,02) = 2.55

Kiểm nghiệm số vòng quay trong 1 giây: i=L v = 137402240 = 6,13 s−1 < [ⅈ ] = 10 s−1

Hệ số xét đến ảnh hưởng của tải trọng: Cr =0,9 (va đập nhẹ)

* Bảng tóm tắc thông số bộ truyền đai

Chương III: THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG

Hộp giảm tốc đồng trục có các tham số hình học được chọn giống nhau ngoại trừ bề rộng răng và cấp chậm có tải trọng lớn hơn cấp nhanh rất nhiều nên ta tính cần tính toán cấp chậm trước

1 Vật liệu và nhiệt luyện bánh răng

Ta chọn loại vật liệu hai cấp của bánh răng như nhau (C40 tôi cải thiện) Ta chọn như sau:

- Độ rắn bánh nhỏ là 195 HB.

- Độ rắn bánh nhỏ là 180 HB

2 Ứng suất cho phép

a) Ứng suất tiếp xúc cho phép

Khi chưa có kích thước bộ truyền ta có thể tính sơ bộ theo công thức:

NHO – số chu kỳ làm việc cơ sở

Số chu kỳ làm việc tương đương được xác định theo công thức:

Do NHE1 > NHO1, NHE2 > NHO2 nên K HL 1 =K HL 2=1

Hệ số an toàn có giá trị theo bảng 10.5: s H =1,1

Ứng suất tiếp xúc cho phéo sơ bộ của từng bánh răng:

[σ¿¿H]min =351,82 MPa≤[σ¿¿H ]=257 ,6 MPa≤1,25.[σ¿¿H]min =435 ,78 MPa¿ ¿ ¿

Điều kiện trên không thỏa nên ta chọn:

[σ¿¿H ]=[σ¿¿H]min =351,82 MPa¿ ¿

b) Ứng suất uốn cho phép

Khi chưa có kích thước bộ truyền ta có thể chọn sơ bộ theo (10.8): [σ¿¿F ]=σ OFlim

Do toàn bộ số chu kỳ làm việc tương đương đều lớn hơn số chu kỳ làm việc cơ sở nên ta có: K FL1 =K FL 2=1

Hệ số an toàn có giá trị theo bảng 10.5: s F =1,75

Ứng suất uốn cho phép sơ bộ của từng bánh răng:

Ta suy ra giá trị ψ bddựa vào công thức (10.13):

10 Kiểm nghiệm ứng suất tiếp xúc

Ứng suất tiếp xúc tính toán dược xác định bởi công thức (10.37):

Nếu cặp bánh răng bằng thép thì: ZM =275 MPa

Hệ số ảnh hưởng của kích thước răng:

11 Kiểm nghiệm ứng suất ứng

Ứng suất uốn cho phép theo(10,51): [ σ F¿=σ OFlim K FL Y R Y x Y δ K FC

S F

Trong đó:

Hệ số độ nhạy vật liệu bánh răng đến sự taapj trung ứng suất.

Bảng tóm tắt các thông số bộ truyền bánh răng cấp chậm

Thông số đầu vào

sẽ dư bền rất nhiều Đây là đặt điểm và cũng là nhược điểm của hộp giảm tốc đồng trục

Bề rộng răng:

Từ bảng 10.7 ta suy ra hệ số tập trung tải trọng ; K Hβ = 1,008; K Fβ = 1,023

1 Vật liệu và nhiệt luyện bánh răng

Ta chọn loại vật liệu hai cấp của bánh răng như nhau (C40 tôi cải thiện) Ta chọn như sau:

- Độ rắn bánh nhỏ là 195 HB

- Độ rắn bánh nhỏ là 180 HB

2 Ứng suất cho phép

c) Ứng suất tiếp xúc cho phép

Khi chưa có kích thước bộ truyền ta có thể tính sơ bộ theo công thức:

NHO – số chu kỳ làm việc cơ sở

Số chu kỳ làm việc tương đương được xác định theo công thức:

Do NHE1 > NHO1, NHE2 > NHO2 nên K HL 1 =K HL 2=1

Hệ số an toàn có giá trị theo bảng 10.5: s H =1,1

Ứng suất tiếp xúc cho phéo sơ bộ của từng bánh răng:

[σ¿¿H]min =351,82 MPa≤[σ¿¿H ]=257 ,6 MPa≤1,25.[σ¿¿H]min =435 ,78 MPa¿¿¿

Điều kiện trên không thỏa nên ta chọn:

[σ¿¿H ]=[σ¿¿H]min =351,82 MPa¿¿

b ) Ứng suất uốn cho phép

Khi chưa có kích thước bộ truyền ta có thể chọn sơ bộ theo (10.8): [σ¿¿F ]=σ OFlim

Hệ số an toàn có giá trị theo bảng 10.5: s F =1,75

Ứng suất uốn cho phép sơ bộ của từng bánh răng:

[σ¿¿F 1]=351 1

1 ,75 =200 ,57 MPa¿

[σ¿¿F 2]=324 1

1 ,75 =185 ,14 MPa¿

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

Dựa vào điều kiện khoảng cách trục của hai cấp bằng nhau và công thức ( 10.14 ) ta cócông thức tính bề rộng cấp nhanh:

sẽ dư bền rất nhiều Đây là đặt điểm và cũng là nhược điểm của hộp giảm tốc đồng trục

Từ bảng 10.7 ta suy ra hệ số tập trung tải trọng ; K Hβ = 1,008; K Fβ = 1,023

8 Lực tác dụng lên bộ truyền

Theo ( 10.34 ), lực vòng : Ft1 = 2T d 1

w 1 = 2.148758 , 4 130 ,21 = 2284,9 NTheo ( 10.35 ), lực hướng tâm : Fr1 = F t 1tg α nw

cosβ = 2284 , 9.tg 20cos 16.26 = 866 NTheo ( 10.36 ), lực dọc trục : Fa1 = Ft1tgβ = 2284,9.tg16,26o = 666 N

9 Hệ số tải trọng động

Với vận tốc v = 3,82 m/s và cấp chính xác 8 tra bảng 10.11 ta xác định được hệ số tải trọng động: KHv = 1,076 ; KFv = 1,146

10 Kiểm nghiệm ứng suất tiếp xúc

Ứng suất tiếp xúc tính toán được xác định bởi công thức ( 10.37 ):

Hệ số tải trọng tính : KH = KHβ.KHv.KH  ( KHβ và KHv xác định phía trên, KH  tra trong bảng ( 10.12 );

Suy ra ; sH = 275.1,702.0,762130 ,21 √2.148758 , 4.1,162 (2,83+1)

50.2 , 83 = 264,96 MPaỨng suất tiếp xúc cho phép theo ( 10.46 ) : [sH] = sOHlim

K HL Z R Z V K l K xH

S H

Tương tự bộ truyền cấp chậm, ta có:

ZR = 0,95; ZV = 0,85v0,1 = 0,85.3,820,1 = 0,972; Kl = 1; KxH = 1,02Suy ra: [sH] = 4301.0 , 95.0,972.1.1 , 02 1 ,1 = 368,19 MPa

sH = 264,96 MPa < : [sH] = 368,19 MPaVậy bộ truyền cấp nhanh thõa mãn điều kiện bên tiếp xúc Bộ truyền dư bền nhiều, điều này là bình thường đối với cấp nhanh của bộ truyền đồng trục

11 Kiểm nghiệm ứng suất uốn

Hệ số dạng răng và ứng suất uốn cho phép giống với bộ truyền cấp chậm:

YF1 = 3,704 YF2 = 3,552[sF1] =211 MPa [sF2] = 194,78 MPaĐặt tính so sánh độ bến uốn các bánh răng:

Ứng suất uống được tính theo ( 10.48 ):

sF1 = 3,704.2284 , 9.1,172 50.2 ,5 = 79,35 MPa

sF1 = 79,35 MPa < [sF1] = 211 MPaVậy độ bền uốn được thỏa

Đối với hộp giảm tốc đồng trục, hai cấp của bộ truyền có đường kính như nhau nên điều kiện bôi trơn ngâm dầu luôn được thõa

Khoảng cách của mức dầu cao nhất và thấp nhất: (374 ,792 −10)−¿ (374 ,792 .2

3) = 52,47mm

Bảng tóm tắt các thông số bộ truyền bánh răng cấp nhanh

Chương IV: THIẾT KẾ TRỤC VÀ THEN

Thông số đầu vào : momen xoắn trên các trục

- Ứng suất tiếp cho phép [τ¿ :

+ Đối với trục đầu vào và đầu ra : ta chọn [τ] = 20 ÷ 25 MPa

+ Đối với trục trung gian : ta chọn [τ] = 10 ÷ 15 MPa

Với [τ] lấy trị số nhỏ đối với trục vào, và lấy trị số lớn đối với trục ra

+ Đối với trục I : chọn [τ¿ = 20 MPa

3 Xác định khoảng cách giữa cái gối đỡ và điểm đặt lực

d1 = 35 (mm) => b01 = 25 (mm)

d2 = 55 (mm) => b02 = 29 (mm)

d3 = 65 (mm) => b03 = 33 (mm)Theo bảng 10.3 sách thiết kế dẫn động cơ khí tập 1, ta có :

Dựa vào bảng 12.4 ta tính được khoảng cách giữa cái gối đỡ và điểm đặt lực :

- Chiều dài mayơ bánh đai

* Phản lực tại các ổ trục và biểu đồ momen:

2 Kiểm nghiệm then

- Kiểm nghiệm điều kiện bền dập và bền cắt đối với then bằng: Với các tiết diện trục dùng mối ghép then cần tiến hành kiểm nghiệm mối ghép về độ bền dập và độ bền cắt theo công thức sau

+ Do có đặc tính tải trọng là va đập nhẹ và dạng lắp cố định và vật liệu là thép C45 nên ta

+ Ứng suất cắt cho phép [τc] = 40 ÷ 60 MPa

Trong đó :

+ Đối với then của bánh đai có d D = 34 mm và l m12= 45 mm nên ta chọn

l t=(0,8 0,9).l m12 = 36… 40,5 mm , tra dãy tiêu chuẩn chọn chiều dài then

l = 40 mm

+ Đối với then của bánh răng có d C = 45 mm và l m 13 = 50 mm nên ta chọn

l t= (0,8 0,9) l m 13= (40….45) mm, tra dãy tiêu chuẩn chọn chiều dài then

l = 45 mm

*Bảng kiểm nghiệm then

dài then

l (mm)

Chiều dài làm việc của then

⇒ Vậy trục I đều đạt độ bền và độ dập cho phép

3 Kiểm tra độ bền mỏi của trục

- Vật liệu trục: thép C45 tôi cải thiện

- Kết cấu trục vừa thiết kế để đảm bảo được độ bền mỏi nên hệ số an toàn tại các tiết diệnnguy hiểm thoải điều kiện sau :

∎ σ1, τ1:Giới hạn mỏi uốn và xoắn ứng với mỗi chu kì đối xứng

+σ−1 = 0,436.σ b = 0,436.850 = 370,6 (MPa)

+ τ1 = 0,58.σ−1 = 214,948

σ aj , τ aj , σ mj , τ mj :biên độ và giá trị trung bình của ứng suất pháp tại tiết diện j

⇒ Trên trục I tại vị trí lắp bánh răng có d = 45 mm

⇒ Ta chọn then như trên với b = 14; h = 9; t1=5 ,5;t2=3.8, bán kính góc lượm của rảnh r

+ τ aj = τ mj = 2.W T1

0 = 148758 , 4 17025 ,55 = 4,37

-ψ σ và ψ τ : hệ số ảnh hưởng của trị s ứng suất trung bình đến độ bền mỏi tra bảng 10.7 đốivới σ b =850 MPa ta có ψ σ = 0,1 và ψ τ =0 ,05

2 Kiểm nghiệm then

- Kiểm nghiệm điều kiện bền dập và bền cắt đối với then bằng: Với các tiết diện trục dùng mối ghép then cần tiến hành kiểm nghiệm mối ghép về độ bền dập và độ bền cắt theo công thức sau

σ d = 2T

d l t (h−t1) ≤ [σ d]

τ c= 2T

d l t b ≤ [τ c]

+ Do có đặc tính tải trọng là va đập nhẹ và dạng lắp cố định và vật liệu là thép C45 nên ta

+ Ứng suất cắt cho phép [τc] = 40 ÷ 60 MPa

Trong đó :

+ Đối với then của bánh đai có d D = 55 mm và l m 22= 70 mm nên ta chọn

l t= (0,8 0,9).l m 22 = 56… 63 mm , tra dãy tiêu chuẩn chọn chiều dài then

l = 63 mm

+ Đối với then của bánh răng có d C = 55 mm vàl m 23 = 75 mm nên ta chọn

l t= (0,8 0,9) l m 23= (60….67,5) mm, tra dãy tiêu chuẩn chọn chiều dài then

l = 63 mm

*Bảng kiểm nghiệm then