đồ án môn học chi tiết máy

Trường ĐHBK TPHCM Đồ án chi tiết máy LỜI NÓI ĐẦU Đất nước ta đang trên đà phát triển, do đó khoa học kĩ thuật đóng một vai trò quan trọng trong công cuộc công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước. Việc áp dụng khoa học kĩ thuật chính là làm tăng năng suất lao động, thay thế sức lao động của người lao động một cách có hiệu quả nhất, bảo đảm an toàn cho người lao động trong quá trình làm việc. Để tạo nền tảng tốt cho bước phát triển trong tương lai, chúng ta cần đầu tư, nghiên cứu, giáo dục, phát triển khoa học kĩ thuật một cách nghiêm túc ngay từ trong các trường đại học. Đồ án môn học Chi Tiết Máy là một môn học giúp sinh viên ngành Chế Tạo Máy có bước đi chập chững, làm quen với công việc thiết kế mà mỗi người kĩ sư cơ khí sẽ gắn cuộc đời mình vào đó. Học tốt môn học này sẽ giúp cho sinh viên mường tượng ra được công việc tương lai, qua đó có cách nhìn đúng đắn hơn về con đường học tập đồng thời tăng thêm lòng nhiệt huyết, yêu nghề cho mỗi sinh viên. Không những thế quá trình thực hiện đồ án sẽ là thử thách thực sự đối với những kĩ năng mà sinh viên đã được học từ những năm trước như vẽ cơ khí, kĩ năng sử dụng phần mềm: Autocad, Autocad Mechanical, Autodesk Inventor… cùng với những kiến thức trong những môn học nền tảng: Nguyên lí máy, Chi tiết máy, Dung sai và Kĩ thuật đo… Trong quá trình thực hiện đồ án, chúng em nhận được sự chỉ dẫn rất tận tình của thầy TS Phạm Huy Hoàng cùng các quý thầy cô khác trong Khoa. Sự giúp đỡ của các thầy cô là nguồn động lực lớn lao cỗ vũ tinh thần cho chúng em trên con đường học tập, rèn luyện đầy gian lao vất vả. Do đây là bản thiết kế kĩ thuật đầu tiên mà chúng em thực hiện nên chắc chắn sẽ mắc phải những thiếu xót, sai lầm. Em rất mong nhận được sự góp ý chân thành từ phía các thầy cô. Em xin chân thành cảm ơn. Sinh viên thực hiện Lê Tiến Khôi Nguyên SVTH:Lê Tiến Khôi Nguyên GVHD: TS.Phạm Huy Hoàng Trang 1 Trường ĐHBK TPHCM Đồ án chi tiết máy MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU 2 Phần một: Tính toán chọn động cơ và tỉ số truyền: 3 1.1. Tính toán chọn động cơ: 3 1.2. Phân phối tỉ số truyền và tính toán động học hệ dẫn động xích tải: 3 Phần hai: Tính toán thiết kế bộ truyền đai: 6 2.1. Thông số ban đầu: 6 2.2. Tính toán thiết kế bộ truyền đai: 6 Phần ba:Thiết kế bánh răng trong hộp giảm tốc 12 3.1 Tính toán bộ truyền cấp chậm: 12 3.2 Tính toán bộ truyền cấp nhanh: 16 Phần bốn:Tính toán thiết kế trục và chọn then 19 4.1 Thiết kế trục 1 19 4.2 Thiết kế trục 2 24 4.3 Thiết kế trục 3 29 Phần năm: Chọn ổ lăn và nối trục 35 5.1 Chọn ổ lăn 35 5.2 Chọn nối trục vòng đàn hồi 37 Phần sáu: Thiết kế vỏ hộp và các chi tiết phụ 38 Phần bảy: Chọn dầu bôi trơn và dung sai lắp ghép 43 TÀI LIỆU THAM KHẢO 45 SVTH:Lê Tiến Khôi Nguyên GVHD: TS.Phạm Huy Hoàng Trang 2 Trường ĐHBK TPHCM Đồ án chi tiết máy PHẦN 1: CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN I. Chọn động cơ * Công suất đẳng trị trên trục xích tải * Hiệu suất của toàn bộ hệ thống: Chọn: - Hiệu suất của bộ truyền đai (để hở): η d = 0,95 - Hiệu suất của cặp bánh răng trụ (được khép kín): η br = 0,97 - Hiệu suất của cặp ổ lăn: η ol = 0,99 - Hiệu suất của khớp nối trục: η kn = 1 - Hiệu suất của toàn bộ hệ thống: η = η d .η br 2 .η ol 3 .η kn = 0,95.0,97 2 .0,99 3 .1 = 0,8673 * Công suất cần thiết trên trục động cơ: * Chọn động cơ: Căn cứ theo Pct, ta chọn động cơ không đồng bộ 3 pha do nhà máy chế tạo động cơ điện Việt Nam- Hungary sản xuất: Kiểu động cơ Công suất Vận tốc quay η% Khối lượng (kg) 3K132M4 7,5 1460 vg/ph 87,5 7,0 2,2 0,86 72 II. Phân phối tỷ số truyền * Tỷ số truyền chung: Mà: u t = u d .u n Với: u d là tỷ số truyền của bộ truyền đai u n là tỷ số truyền của hộp giảm tốc Chọn: u h = 8 => u d = 3,3188 u h = u br1 .u br2 Chọn u br1 = 2 => u br2 = 4 SVTH:Lê Tiến Khôi Nguyên GVHD: TS.Phạm Huy Hoàng Trang 3 Trường ĐHBK TPHCM Đồ án chi tiết máy * Công suất trên các trục: P 1 = P dc .η d . η ol = 7,5.0,95.0,99 = 7,0538 kW P 2 = P 1 .η br . η ol = 7,0538.0,97.0,99 = 6,7738 kW P 3 = P 2 .η br . η ol = 6,7738.0,97.0,99 = 6,5049 kW P 4 = P 3 .η kn . η ol = 6,5049.1.0,99 = 6,4399 kW * Số vòng quay trên các trục: * Moment xoắn trên các trục: SVTH:Lê Tiến Khôi Nguyên GVHD: TS.Phạm Huy Hoàng Trang 4 Trường ĐHBK TPHCM Đồ án chi tiết máy Bảng thông số Trục Thông số Động cơ I II III IV Tỷ số truyền 3,3188 2 4 1 Công suất (kW) 7,5 7,0538 6.7738 6.5049 6.4399 Số vòng quay (vg/ph) 1460 440 220 55 55 Moment T (N.mm) 49058,22 153099.52 294044.5 1129487.1 8 1118200.8 2 SVTH:Lê Tiến Khôi Nguyên GVHD: TS.Phạm Huy Hoàng Trang 5 Trường ĐHBK TPHCM Đồ án chi tiết máy PHẦN 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI 1. Chọn dạng đai Các thông số của động cơ và tỷ số của bộ truyền đai: - n dc = 1460 vòng/phút - P dc = 7,5 kW - u d = 3,3188 Theo sơ đồ hình 4.22 [1], ta chọn loại đai thang thường loại B, ta chọn như sau: L = 8006300 d 1 = 140280 T = 40190  = 36 o Thông số cơ bản của bánh đai Loại đai Kích thước mặt cắt (mm) Diện tích B t (mm) b (mm) h (mm) y 0 (mm) A (mm 2 ) 14 17 10,5 4 138 2. Tính đường kính bánh đai nhỏ d 1 = 1,2d min = 1,2.140 = 168 mm trang 152[1] Với d min = 140 mm cho trong bảng 4.3[1] Theo tiêu chuẩn chọn d 1 = 180 mm Vận tốc dài của đai: 3. Đường kính bánh đai lớn SVTH:Lê Tiến Khôi Nguyên GVHD: TS.Phạm Huy Hoàng Trang 6 Trường ĐHBK TPHCM Đồ án chi tiết máy Do sự trượt đàn hồi giữa hai bánh đai nên v 1 > v 2 và giữa chúng có liên hệ v 2 = v 1 (1 - ξ) 4.9[1] Trong đó ξ là hệ số trượt tương đối, thường ξ = 0,010,02 ta chọn ξ = 0,015 Đường kính bánh đai lớn d 2 = u d .d 1 (1 – ξ) = 3,3188.180.(1 – 0,015) = 588.42 mm Theo tiêu chuẩn ta chọn: d 2 = 600 mm Tỷ số truyền thực tế của bộ truyền đai là: Sai lệch so với giá trị định trước 0,44% 4. Xác định khoảng cách trục a và chiều dài đai L 4.1 Chọn khoảng cách trục a 2(d1 + d2) ≥ a ≥ 0,55(d1 + d2) + h 2(180 + 600) ≥ a ≥ 0,55(180 + 600) + 10,5 1560 ≥ a ≥ 439,5 Theo tiêu chuẩn ta chọn a = 1400 mm 4.2 Chiều dài đai L Theo tiêu chuẩn ta chọn L = 4000 mm = 4 m Xác định lại khoảng cách trục a Với: Giá trị a vẫn thoả mãn trong khoảng cho phép 5. Tính góc ôm đai nhỏ SVTH:Lê Tiến Khôi Nguyên GVHD: TS.Phạm Huy Hoàng Trang 7 Trường ĐHBK TPHCM Đồ án chi tiết máy Vì góc ôm bánh đai nhỏ trong trường hợp này luôn nhỏ hơn góc ôm bánh đai lớn nên nếu góc ôm bánh đai nhỏ được thoã thì góc ôm bánh đai lớn cũng được thoã. Vì α 1 > α min = 120 o thoã mãn điều kiện trượt trơn. 6. Tính số đai z - Hệ số xét đến ảnh hưởng góc ôm đai C α = 1,24.(1 –e -α 1 /110 ) = 1,24.(1-e -162,5/110 ) = 0,96 - Hệ số xét đến ảnh hưởng tỷ số truyền u: C u = 1,14 vì u = 3,3188 > 2,5 - Hệ số xét đến ảnh hưởng chiều dài đai: - Hệ số xét đến ảnh hưởng số dây đai C z , ta chọn sơ bộ bằng 1. - Hệ số xét đến ảnh hưởng chế độ tải trọng: C r = 0,85 - Hệ số xét đến ảnh hưởng vận tốc: C v = 1 – 0,05(0,01v 2 – 1) = 1 – 0,05(0,01.13,76 2 – 1) = 0,96 Theo đồ thị hình 4.21c[1], ta chọn [P 0 ] = 4,2 kW. Số dây được xác định theo công thức: Ta chọn Z = 2 đai 7. Định các kích thước chủ yếu của bánh đai 7.1 Chiều rộng bánh đai Chiều rộng bánh đai: B = (z – 1)t + 2e 4.17[2] Với t và e tra bảng 4.21[2] - t = 25,5 mm - e = 17 mm - h 0 = 5,7 mm Thay số vào ta được: B = (2 – 1).25,5 + 2.17 = 59,5 mm 7.2 Đường kính ngoài hai bánh đai: - d n1 = d 1 + 2h 0 = 180 + 2.5,7 = 191,4 mm - d n2 = d 2 + 2h 0 = 600 + 2.5,7 = 611,4 mm 8. Lực tác dụng lên trục F t , và lực căn ban đầu F 0 . SVTH:Lê Tiến Khôi Nguyên GVHD: TS.Phạm Huy Hoàng Trang 8 Trường ĐHBK TPHCM Đồ án chi tiết máy Lực căn đai ban đầu Lực vòng có ích: Lực tác dụng lên trục: 9. Đánh giá đai Để đảm bảo cho đai hoạt động có lợi nhất (khả năng tải tương đối lớn, không xảy ra hiện tượng trượt trơn và hiệu suất truyền động cao nhất), công suất trên bánh đai chủ động phải đảm bảo: Với [P] = [P 0 ].C α .C u .C L .C Z = 4,2.0,96.1,14.1,101.1 = 5,06 kW Vậy bộ truyền bánh đai được thoã. 10. Tuổi thọ đai Hệ số ma sát tương đương: Hệ số ma sát nhỏ nhất để bộ truyền không bị trượt trơn: Ứng suất lớn nhất trong mỗi đai: σ max = σ 0 + 0,5σ t + σ v + σ u1 Với: - σ 0 : ứng suất do lực căng ban đầu gây ra , ta chọn σ 0 = 1,5 MPa - σ t : ứng suất có ích - σ v : ứng suất do lực căng phụ gây nên ρ = 1200 kg/m 3 : là khối lượng riêng của đai (đai vải cao su) E: modun đàn hồi của đai, E = 100 MPa => σ max = 1,5 + 0,5.1,98 + 0,23 + 4,44 = 7,16 MPa Tuổi thọ đai: SVTH:Lê Tiến Khôi Nguyên GVHD: TS.Phạm Huy Hoàng Trang 9 Trường ĐHBK TPHCM Đồ án chi tiết máy Trong đó: σ r : giới hạn mỏi của đai thang, σ r = 9MPa m: chỉ số mũ của đường cong mỏi đối với đai thang m = 8 i: số vòng chạy của đai trong 1 giây: SVTH:Lê Tiến Khôi Nguyên GVHD: TS.Phạm Huy Hoàng Trang 10 [...]... Tiến Khôi Nguyên Đồ án chi tiết máy GVHD: TS.Phạm Huy Hoàng Trang 19 Trường ĐHBK TPHCM Đồ án chi tiết máy 6 Xác dịnh đường kính trục Tính moment uốn tại các tiết diện nguy hiểm: Tiết diện a-a: Tiết diện b-b: Tính điều kiện trục ở 2 tiết diện a-a và b-b theo công thức: [σ] = 70 N/mm2 Điều kiện trục ở tiết diện a-a: Điều kiện trục ở tiết diện b-b: Vậy điều kiện ở tiết diện a-a lấy 35 mm và tiết diện b-b... Tiến Khôi Nguyên Đồ án chi tiết máy GVHD: TS.Phạm Huy Hoàng Trang 23 Trường ĐHBK TPHCM Đồ án chi tiết máy 6 Xác dịnh đường kính trục Tính moment uốn tại các tiết diện nguy hiểm: Tiết diện c-c: Tiết diện d-d: Tính điều kiện trục ở 2 tiết diện c-c và d-d theo công thức: [σ] = 70 N/mm2 Điều kiện trục ở tiết diện c-c: Điều kiện trục ở tiết diện b-b: Vậy điều kiện ở tiết diện c-c lấy 43 mm và tiết diện d-d... Hoàng Trang 26 Trường ĐHBK TPHCM SVTH:Lê Tiến Khôi Nguyên Đồ án chi tiết máy GVHD: TS.Phạm Huy Hoàng Trang 27 Trường ĐHBK TPHCM Đồ án chi tiết máy 6 Xác dịnh đường kính trục Tính moment uốn tại các tiết diện nguy hiểm: Tiết diện e-e: Tính điều kiện trục ở 2 tiết diện e-e theo công thức: [σ] = 70 N/mm2 Điều kiện trục ở tiết diện e-e: Vậy điều kiện ở tiết diện e-e lấy 65 mm 7 Tính chọn then bằng Chọn vật... HỘP VÀ CÁC CHI TIẾT PHỤ I- Thiết kế vỏ hộp giảm tốc: Vỏ hộp giảm tốc có nhiệm vụ đảm bảo vị trí tương đối giữa các chi tiết và các bộ phận củamáy, tiếp nhận tải trọng do các chi tiết lắp trên vỏ truyền đến, đựng dầu bôi trơn và bảo vệ các chitiết tránh bụi Vật liệu chế tạo vỏ hộp là gang xám, GX15-32 Chọn bề mặt lắp ghép giữa nắp hộp và thân hộp đi qua đường tâm các trục để lắp các chi tiết thuận tiện... TPHCM Đồ án chi tiết máy - • Bánh dẫn: b1 = b2 + 5 = 100 + 5 = 105 mm Vận tốc vòng bánh răng: - Theo bảng 6.13[2] ta chọn cấp chính xác 8 với vgh = 6 m/s Hệ số tải trọng động theo bảng P2.3[2], ta chọn: KHV = 1,16 KFV = 1,38 Tính toán kiểm nghiệm giá trị ứng suất tiếp xúc: Do đó độ bền tiếp xúc được thoả - Hệ số dạng răng YF: - Đặc tính so sánh độ bền các bánh răng - Ta kiểm tra độ bền uốn theo bánh... mặt mút của ổ lăn đến thành trong của hộp: k2 = 10 mm Khoảng cách từ mặt mút của chi tiết quay đến nắp ổ: k3 = 15 mm SVTH:Lê Tiến Khôi Nguyên GVHD: TS.Phạm Huy Hoàng Trang 25 Trường ĐHBK TPHCM Đồ án chi tiết máy • • • Chi u cao nắp ổ và đầu bulong: hn = 20 mm Chi u dài mayơ bánh răng: lm32 = 105 mm Khoảng cách từ ổ lăn đến bánh răng: • Khoảng cách giữa 2 ổ lăn trên trục: • Khoảng cách từ ổ lăn đến nối...Trường ĐHBK TPHCM Đồ án chi tiết máy PHẦN 3: THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG * Tính toán cấp chậm: Các thông số ban đầu: + + + - - - T2 = 294044,5 N.mm n2 = 220 vg/ph ubr2 = 4 Chọn vật liệu cho bánh dẫn và bánh bị dẫn Chọn thép C45 vì loại thép này thông dụng và rẻ tiền Với phương pháp tôi cải thiện ta được: + Bánh răng dẫn: HB1 = 270 + Bánh bị dẫn: HB2 = 265 Số chu kỳ làm việc... 90 mm SVTH:Lê Tiến Khôi Nguyên GVHD: TS.Phạm Huy Hoàng Trang 28 Trường ĐHBK TPHCM Đồ án chi tiết máy Chi u dài làm việc của then 1 đầu bằng, 1 đầu tròn: l1 = l – b/2 = 90 – 16/2 = 82 mm Kiểm tra ứng suất cắt Kiểm tra ứng suất dập SVTH:Lê Tiến Khôi Nguyên GVHD: TS.Phạm Huy Hoàng Trang 29 Trường ĐHBK TPHCM Đồ án chi tiết máy PHẦN 5: CHỌN Ổ LĂN VÀ KHỚP NỐI TRỤC I Chọn ổ lăn Trên trục I: Tổng hợp lực tác... của ổ lăn đến thành trong của hộp: k2 = 10 mm Khoảng cách từ mặt mút của chi tiết quay đến nắp ổ: k3 = 15 mm SVTH:Lê Tiến Khôi Nguyên GVHD: TS.Phạm Huy Hoàng Trang 21 Trường ĐHBK TPHCM Đồ án chi tiết máy • • Chi u dài mayơ bánh răng: lm22 = lm23 = 105 mm Khoảng cách từ ổ lăn đến bánh răng thứ nhất: • Khoảng cách từ ổ lăn đến bánh răng thứ hai: • Khoảng cách giữa 2 ổ lăn trên trục: 5 Tính phản lực gối... Chi u cao nắp ổ và đầu bulong: hn = 20 mm Chi u dài mayơ bánh đai: lm12 = 60 mm Chi u dài mayơ bánh răng: lm13 = 105 mm Khoảng cách từ đai ở ngoài hộp giảm tốc đến gối đỡ: • Khoảng cách từ gối đỡ đến bánh răng: • Khoảng cách giữa 2 gối đỡ trên trục: 5 Tính phản lực gối tựa SVTH:Lê Tiến Khôi Nguyên GVHD: TS.Phạm Huy Hoàng Trang 17 Trường ĐHBK TPHCM Đồ án chi tiết máy * Các lực tác dụng lên trục: Fr = 1275,13 . giáo dục, phát triển khoa học kĩ thuật một cách nghiêm túc ngay từ trong các trường đại học. Đồ án môn học Chi Tiết Máy là một môn học giúp sinh viên ngành Chế Tạo Máy có bước đi chập chững,. TPHCM Đồ án chi tiết máy SVTH:Lê Tiến Khôi Nguyên GVHD: TS.Phạm Huy Hoàng Trang 19 Trường ĐHBK TPHCM Đồ án chi tiết máy 6. Xác dịnh đường kính trục Tính moment uốn tại các tiết diện nguy hiểm: Tiết. Trang 7 Trường ĐHBK TPHCM Đồ án chi tiết máy Vì góc ôm bánh đai nhỏ trong trường hợp này luôn nhỏ hơn góc ôm bánh đai lớn nên nếu góc ôm bánh đai nhỏ được thoã thì góc ôm bánh đai lớn cũng được