Đồ án môn học Chi Tiết Máy Thiết kế hệ dẫn động băng tải sử dụng HGT 1 cấp Trục Vít Bánh Vít( Đồ án 1 )

Đồ án Chi Tiết Máy Đồ án 1 là học phần bắt buộc , đồ án đầu tiên mà mỗi sinh viên thuộc toàn Viện cơ khí phải hoàn thành , trước đó là học phần Chi Tiết Máy và Nguyên Lý Máy.Thiết kế hệ dẫn động băng tải sử dụng HGT 1 cấp Trục vít Bánh vítFile bao gồm : Bài giảng , hướng dẫn đồ án Chi Tiết Máy TS. Vũ Lê Huy trưởng bộ môn Cơ sở thiết kế máy và robot Viện cơ khí ĐHBKHN Bản vẽ AutoCAD HGT 1 cấp Trục vít Bánh vítNội dung chính : Tính toán và thiết kế HGT 1 cấp Trục Vít Bánh VítMọi thắc mắc email : hiephd2008gmail.com

Trường đại học bách khoa hμ nội

Viện cơ khí

bộ môn cơ sở thiết kế máy vμ rôbốt

BμI giảng

chI tiết máy

Giảng viên : TS Vũ Lê Huy

hà nội_2012

Đồ án môn học Chi tiết máy

Giáo viên hướng dẫn : Vũ Lê Huy

Tài liệu tham khảo

[1] Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí - Tập 1,2 - Trịnh Chất, Lê Văn Uyển - Nxb Giáo dục

[2] Cơ sở thiết kế máy và chi tiết máy - Trịnh Chất - Nxb Khoa học và Kỹ thuật

[3] Chi tiết máy - Tập 1, 2 - Nguyễn Trọng Hiệp - Nxb Giáo dục

[4] Hướng dẫn làm bài tập dung sai - Ninh Đức Tốn, Đỗ Trọng Hùng – Trường ĐHBKHN

i1 Nội dung và tiến độ

2 Viết thuyết minh

Tuần 10 : nộp thuyết minh

Tuần 14 : ký bản vẽ, chuẩn bị bảo vệ

i2 Cách trình bầy thuyết minh

- Khổ giấy : A4, đóng thành tập, bìa xanh

- Trình bầy bìa :

- Thứ tự các mục trong thuyết minh :

+ Đầu đề thiết kế (Bản gốc) + Mở đầu : phân tích và trình bầy cơ sở của sơ đồ cơ cấu (không bắt buộc)

+ Phần I : Tính toán động học + Phần II : Tính toán thiết kế + Phần III : Lập bảng ghi + Tài liệu tham khảo

** Chú ý :

- Ghi rõ số liệu được tra từ bảng nào :

với từ bảng [1] tra được

- Thuyết minh và bản vẽ có thể viết tay hoặc chế bản với máy tính

- Thông qua : viết ra nháp, trình bầy rõ ràng

- Thời gian thông qua :

Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

Sinh viên : Lớp : Giáo viên hướng dẫn : TS Vũ Lê Huy

Hà Nội, …/20

i3 Chọn động cơ và phân phối tỉ số truyền

(Phần I : Tính động học)

1 Các loại động cơ điện

- Động cơ điện 1 chiều : kích từ mắc song song

nối tiếp hỗn hợp

- Động cơ điện xoay chiều :

Động cơ điện xoay chiều :

1 pha

3 pha

Đồng bộ Không đồng bộ

Rôto dây quấn Rôto ngắn mạch (lồng sóc)

 : hiệu suất hệ dẫn động

3 2

x k ot ol



 các  tra bảng 2.3 (T.19)

Pt  (kW)

với trục ra 2 phía :

1000

v.F.2

Pt  (kW)

- Với tải trọng thay đổi :

i

2 1 i 1

ck i

2 i td

t

tPPP

t

tPP

ck i

2 1 i

t

t

PP

sb n u

n với :

nlv : số vòng quay làm việc, với băng tải hoặc tang quấn cáp :

D

v.60000

sb db ct

h n

t u u

u 

un là TST của bộ truyền ngoài, chọn sơ bộ :

d n

x n

uu

5

2uu

u 

ui là TST của các bộ truyền trong hộp, bộ truyền thứ i

Việc phân phối TST cho các bộ truyền có thể đ−ợc thực hiện theo các mục tiêu khác nhau để đạt đ−ợc yêu cầu cần thiết

4 Xác định công suất P, mômen xoắn T và số vòng quay n trên các trục

6 i

i 1 i 1 i i

k k 1 i i

nP.10.55,9T

u/nn

.PP

, ) x ,

 : hiệu suất của bộ phận làm việc trên trục thứ i

P0 = Pct ; n0 = nđc với i=1, ,c (c : số bộ truyền)

§èi víi hép gi¶m tèc 1 cÊp, bé truyÒn ngoµi lµ xÝch

§èi víi hép gi¶m tèc 2 cÊp, bé truyÒn ngoµi lµ ®ai

i4 Tính thiết kế các bộ truyền

- Xuất phát từ các chỉ tiêu cơ bản để tính bộ truyền :

+ Đai : khả năng chịu kéo và tuổi thọ

biệt đối với đai sợi tổng hợp v  60 m/s Có tiết diện b x h được tiêu chuẩn hoá, riêng đối với đai sợi tổng hợp có thêm chiều dài đai l được tiêu chuẩn hoá

- Đai thang :

+ Thang hẹp : v  40 m/s, có 4 loại (theo tiêu chuẩn của Nga) :

УO, УA, УБ, УB + Thang thường : v  25 m/s, có 7 loại (theo tiêu chuẩn của Nga) :

1

1

1 ( 1100 1300 ) ( 5 , 2 6 , 4 ) T

n P

 chän theo tiªu chuÈn  tÝnh d2 :

)1(ud

d2  1 

 tÝnh l¹i u=d2/d1 sao cho : u 4%

- TÝnh s¬ bé kho¶ng c¸ch trôc : a(1,52)(d1 d2)

- ChiÒu dµi ®ai : l

víi ®ai v¶i cao su : l = l + (100 400) víi ®ai sîi tæng hîp : lÊy l tiªu chuÈn  tÝnh l¹i a

- Gãc «m : ®ai v¶i cao su : 1 min 1500

®ai sîi tæng hîp : 1min1200

- ChiÒu dµy ®ai : , sao cho /d1(/d1)max

- ChiÒu réng ®ai : b

- KiÓm nghiÖm ®ai vÒ tuæi thä th«ng qua sè lÇn uèn ®ai trong 1 gi©y :

max

ilv

i  = 3 5 cho ®ai dÑt, = 10 cho ®ai thang

- TÝnh lùc c¨ng ban ®Çu vµ lùc t¸c dông lªn trôc

zzp

a2

Để xích không bị căng => giảm a đi một l−ợng :

a = (0,002 0,004).a

- Kiểm nghiệm số lần va đập của bản lề xích trong 1 giây :

]i[x.15

n.z

+ Giảm số răng đĩa xích z1

b7 Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc của đĩa xích :

Tính H => tra và chọn vật liệu làm đĩa xích (bảng 5.11 - trang 86), sao cho : H  [H]

Khi tính :

Fc FL xF s R F

F F

HL xH v R H

H

s K

K Z Z

H 1 a

w

u][

KT)1u(Ka

H 1 2

R e

][uK)K1(

KT1

uKR

Lấy m theo tiêu chuẩn (ưu tiên dẫy 1 : 1,25 ; 1,5 ; 2 ; 2,5 ; 3 ; 4 ; 5 .)

=> phải kiểm nghiệm bền uốn

Chú ý :

+ Với cùng đường kính vòng chia d, nếu m lớn :

- nếu da tăng => chiều cao răng tăng, chiều rộng rãnh tăng => khối lượng cắt gọt tăng

- nếu z giảm => tổn thất ăn khớp tăng => hiệu suất giảm

=> hệ số trùng khớp  giảm => tiếng ồn tăng

+ Nếu m nhỏ => độ bền uốn giảm

- Với BR nghiêng : chọn sơ bộ góc nghiêng răng  = 820 (với răng nghiêng thường),  = 2040 (với răng chữ V hoặc phân đôi)

- Tính số răng :

)1u(m

cosa2

)zz(m

w

+ Chọn lại giá trị aw+ BR thẳng : xác định giá trị hệ số dịch chỉnh + BR nghiêng : tính lại góc nghiêng 

b/ Bánh răng côn :

- Tính đường kính chia côn ngoài : de1

- Tra bảng 6.22 theo de1 => được z1p => tính z1 => lấy z1 nguyên

- Tính đường kính và môđun trung bình : dm1, mtm

- Xác định môđun :

+ BR côn răng thẳng : tính mte = mtm/(1-0,5.Kbe) => lấy mte tiêu chuẩn => tính lại : mtm = mte(1-0,5.Kbe)

dm1 = mtm.z1 + BR côn răng nghiêng : chọn góc nghiêng răng m = 20  30 cung tròn : chọn góc nghiêng răng m = 35

=> tính môđun pháp trung bình : mnm = mtcos => lấy mnm tiêu chuẩn => tính lại : mtm = mnm/cos

+ Nếu H << [H] => giảm aw (hoặc Re) => kiểm nghiệm lại

b6 Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn

- Tính F1 và F2

- Tính [F1,2] = [F1,2].YRYsKxF

- Kiểm tra điều kiện bền uốn : [F1,2]  [F1,2]

Nếu không thoả mãn => tăng m và chọn lại các thông số khác

và tiến hành kiểm nghiệm lại

b7 Kiểm nghiệm về quá tải

][

K

][

K

max F qt F max F

max H qt

H max H

- Với BR trụ theo các công thức trong bảng 6.11

- Với BR côn theo các công thức trong bảng 6.19

4 Tính thiết kế bộ truyền trục vít-bánh vít:

b1 Chọn vật liệu :

- Tính vận tốc tr−ợt sơ bộ : v 4,5.10 n 3 T (m/s)

2 1

5

=> Chọn vật liệu bánh vít :

+ vs  5 m/s => vật liệu nhóm I : đồng thanh thiếc

+ vs < 5 m/s => vật liệu nhóm II : đồng thanh không thiếc và

đồng thau

+ vs < 2 m/s => vật liệu nhóm III : gang xám mềm

- Vật liệu trục vít : thép cacbon chất lượng tốt và thép hợp kim Chọn phương pháp nhiệt luyện, độ rắn và gia công theo tải trọng

- Hệ số đường kính q : tính theo công thức thực nghiệm

q = (0,25  0,3).z2 => lấy q theo tiêu chuẩn

- Môđun : m = 2.aw/(z2+q) => lấy m theo tiêu chuẩn

- Hệ số dịch chỉnh : x

cần đảm bảo điều kiện x 0,7 nếu không thoả mãn => chọn lại q hoặc tăng giảm z2 trong phạm vi 2 răng sao cho u < 4%

b4 Kiểm nghiệm răng bánh vít về độ bền tiếp xúc

=> xác định lại m, q, => kiểm nghiệm lại

b5 Kiểm nghiệm răng bánh vít về độ bền uốn

F max

F

max H qt

H max

 d q

tq q

t

1 o

]AK)1)(

AA(K[

P)1(1000t

- Khớp nối đặt ở trục vào : từ Tđc và dđc => D0 và d

- Khớp nối đặt ở trục ra : từ Tđc => D0 , sau khi tính trục => d

i.6 Phân tích lực

1 Sơ đồ phân tích lực

F v

2 1

1

2 1

1 1

cos

2

a t

a

r t

r

t w t

F tg F F

F

tg F F

F d

T F

cos

) (

2 2

1 2 1

1 2 1

2

1 2

2 2 1

tg

F F F

tg F F F

d

u T d

T F

F

a r r

a a t

t a

1

2 1 1

1

2 1

1 1

sin

cos

2

r t

a

a t

r

t m t

F tg

F F

F tg

F F

F d

T F

- Lùc khíp nèi t¸c dông lªn trôc :

Fr = (0,20,3)Ft víi Ft = 2.T/Dt víi Dt lµ ®−êng kÝnh qua t©m c¸c chèt ( ph¶i chän khíp nèi tr−íc)

ChiÒu cña Fr lµ bÊt kú, tuy nhiªn nªn chän sao cho Fr lµm t¨ng øng suÊt vµ biÕn d¹ng uèn trªn trôc cã l¾p khíp nèi

i.7 TÝnh vµ thiÕt kÕ trôc

2,0

T

di 3 i





làm tròn di về tận cùng bằng 0 hoặc 5

4 Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực :

Từ đường kính sơ bộ, tra bảng 10.2, 10.3 và các công thức 10.10 đến 10.13

- Biểu đồ mômen uốn : Mx

- Biểu đồ mômen uốn : My

- Biểu đồ mômen xoắn : T

- Kết cấu trục

6 Tính mômen uốn tổng và mômen tương đương :

Tại tiết diện j trên trục i có :

2 ij

2 ij tdij

2 yij

2 xij ij

T.75,0MM

MM





[] ứng suất cho phép tra bảng 10.5

=> do yêu cầu về độ bền, lắp ghép và công nghệ cần chọn lại đường kính các

đoạn trục, dij lấy theo dẫy tiêu chuẩn (T.195)

8 Tính kiểm nghiệm độ bền của then :

Từ di tra bảng 10.16 thu được khích thước tiết diện then : b, h, t1, t2

Lấy chiều dài then : lt = (0,8 0,9).lm

Theo điều kiện bền dập và bền cắt :

][b.l

d

T.2

][)th.(

l

d

T.2

c t

c

d 1

t d

[d] được cho trong bảng 9.5

[c] = 60 90 MPa

giảm [d] và [c] đi 1/3 khi va đập nhẹ

giảm [d] và [c] đi 2/3 khi va đập mạnh

9 Kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi

Kiểm nghiệm theo hệ số an toàn tại tiết diện j nguy hiểm nhất của trục thứ i theo công thức :

5,25,1]s

[s

s

s.ss

2 ij

2 ij

ij ij

10 Kiểm nghiệm trục về độ bền tĩnh (không yêu cầu)

11 Kiểm nghiệm trục về độ cứng (không yêu cầu)

12 Quyết định lần cuối các tiết diện trục và vẽ kết cấu trục

i.8 Tính chọn ổ lăn

1 Chọn sơ đồ bố trí ổ lăn :

- Dựa vào :

+ Phương pháp điều chỉnh và lắp ghép các chi tiết trên trục

+ Yêu cầu làm việc của trục : di động, tuỳ động, cố định,

- Các dạng sơ đồ bố trí ổ :

2 Chọn ổ lăn : theo 2 cách

r

F.v

F.i => nếu 0,3

F.v

F.i

a

r  => dùng ổ bi đỡ 1 dẫy 3

,0F.v

F.i

a

r  => dùng ổ đỡ chặn

+ Theo đặc tính làm việc của trục và các chi tiết lắp trên trục

Đối với trục có lắp bánh răng côn hoặc bánh vít: do yêu cầu cao về độ cứng và độ chính xác nên sử dụng ổ đũa côn

Đối với trục vít thì dùng sơ đồ

Trong đó có 2 ổ đũa côn đặt một phía, phía còn lại dùng ổ bi đỡ một dẫy

=> chọn kích thước ổ dựa vào : loại ổ, đường kính ngõng trục và thoả mãn mãn điều kiện : Cđ = Q.L1/m < C

- Chọn loại và kích thước ổ lăn => kiểm tra ổ đã chọn theo điều kiện :

Cđ  C Nếu Cđ > C => + Tăng cỡ ổ

+ Giảm thời hạn sử dụng của ổ + Chọn loại ổ khác

* Tuy nhiên cần chú ý về mối quan hệ kích thước của ổ với các bộ phận khác

+ Nếu Fa/Fr  0,3 => dùng ổ đỡ chặn

+ Nếu Fa/Fr  1,5 => dùng ổ chặn đỡ (không sử dụng trong đồ

án này)

- B4 : Tính kiểm nghiệm khả năng tải động

CLQ

với : m : bậc đường cong mỏi, với ổ bi m = 3, với ổ đũa m = 10/3

L : số triệu vòng quay của ổ, L = 60.n.Lh/106

Q : tải trọng động quy ước (kN), xác định theo một trong các công thức tuỳ theo loại ổ

+ ổ bi đỡ, bi đỡ-chặn và ổ đũa côn :

Q = (X.V.Fr + Y.Fa).kt.kđ

+ ổ chặn-đỡ (ổ bi và ổ đũa)

Q = (X.Fr + Y.Fa).kt.kđ+ ổ chặn :

Q = Fa.kt.kđ+ ổ đũa trụ ngắn đỡ (không chịu lực dọc trục) :

=> chiều sâu ngâm dầu : hdầu = (0,75  2).hrăng  10 mm

- Khi v = 0,8  1,5 m/s => chiều sâu ngâm dầu :

+ hdầu = (1/6).d2 : với BR lớn cấp nhanh

+ hdầu = (1/4).d2 : với BR lớn cấp chậm

+ Với BR côn : hdầu nên ngập chiều rộng vành răng BR côn lớn + Với TV đặt dưới : hdầu phải ngập ren trục vít nhưng không

được vượt quá đường tâm con lăn dưới cùng

- Bôi trơn lưu thông : v = 12  14 m/s,

b/ Chọn dầu bôi trơn :

- Dầu công nghiệp : được dùng rộng rãi cho nhiều loại máy Dùng dầu công nghiệp 45 với phương pháp bôi trơn lưu thông

- Dầu tuabin : chất lượng tốt, dùng cho các bộ truyền BR quay nhanh

- Dầu ôtô, máy kéo

- HGT cỡ nặng : dầu hộp số ôtô, máy kéo, xi lanh (do nhiều chất nhựa nên không tốt đối với bôi trơn lưu thông)

i.10 Tính các yếu tố hộp giảm tốc và chọn các kết cầu điển

i.11 Dung sai l¾p ghÐp vµ kho¶ng c¸ch trôc

1 Dung sai kho¶ng c¸ch trôc :

- BR trô : tra b¶ng 21.22

- TV-BV : b¶ng 21.13

2 KiÓu l¾p æ l¨n víi trôc vµ vá hép : T.129 -> T.134

æ l¨n lµ chi tiÕt tiªu chuÈn => chØ chän dung sai cña trôc vµ lç gèi trôc (h×nh vÏ )

3 KiÓu l¾p BR trªn trôc : (T.120 -> 123)

- BR không di động dọc trục : lắp trung gian

H7/js6 khi chịu tải nhẹ và bộ truyền không quan trọng H7/k6 khi chịu tải vừa có thay đổi và va đập nhẹ H7/n6 khi chịu tải nặng có va đập

- BR di động dọc trục (hộp số) : H7/h8

- BR quay quanh trục : H7/h6

4 Kiểu lắp giữa nắp ổ với gối ổ, bạc với trục : lắp lỏng

- Lỗ gối ổ với nắp ổ : có thể dùng H7/d11

- Bạc với trục : có thể dùng D11/k6

5 Bảng dung sai và kích thước lắp ghép

Dung sai STT Kích

thước

Kiểu

Vị trí lắp ghép

Bánh răng với trục