Thiết kế hệ thống truyền động cơ khí phương án 06

Lời nói đầu2CHƯƠNG I: CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN I. Chọn động cơ điện3II. Phân phối tỷ số truyền4CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CHI TIẾT MÁYI. Thiết kế bộ truyền xích5II. Thiết kế bánh răng8III. Thiết kế trục17IV. Tính toán chọn ổ32IV. Thiết kế vỏ hộp35V. Các chi tiết phụ36VI. Bảng dung sai lắp ghép38Tài liệu tham khảo40

MỤC LỤC

Lời nói đầu 2

CHƯƠNG I: CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN I Chọn động cơ điện 3

II Phân phối tỷ số truyền 4

CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CHI TIẾT MÁY I Thiết kế bộ truyền xích 5

II Thiết kế bánh răng 8

III Thiết kế trục 17

IV Tính toán chọn ổ 32

IV Thiết kế vỏ hộp 35

V Các chi tiết phụ 36

VI Bảng dung sai lắp ghép 38

Tài liệu tham khảo 40

LỜI NÓI ĐẦU

Trong cuộc sống chúng ta có thể bắt gặp những hệ thống truyền động ở khắp nơi 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 nhằm củng cố lại các kiến thức đã học 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 Hộp giảm tốc là một trong những bộ phận điển hình mà công việc thiết kế giúp chúng ta làm quen với 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 AutoCad, điều rất cần thiết với một kỹ sư cơ khí.

Em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Hữu Lộc, cũng như các thầy cô và các bạn đã giúp đỡ em rất nhiều trong quá trình thực hiện đồ án.

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

Sinh viên thực hiện.

Ngô Văn Huy

CHƯƠNG 1: CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI

500

) /

.

823 , 0 92 , 0 99 , 0 97 , 0 99 , 0

P

3048

30.8,048.1623,5

2 2

1 2

2

2 2 1

2 1

3048

30.8,048.1823.0

63

2 1 2

2

2 2 1

2 1

.

25 , 1 60000

60000

p v D

ch

n

n u

, 47 5 , 2

) ( 5 , 7

p v n

kW P

II Phân phối tỷ số truyền

2 1

u u

u h (tra bảng 3.1 trang 43 [II] )

63,5

18 , 6

44 , 6

122

u

n n

x

ct   

) ( 6 , 44041 10

55 , 9 1455

71 , 6 10

55 , 9 339

44 , 6 10 55

55 , 9 122

18 , 6 10 55

1 Chọn loại xích ống con lăn.

2 Chọn số răng của đĩa xích dẫn:

Ka - hệ số xét đến ảnh hưởng của khoảng cách trục a = (3050)pc thì Ka = 1

Ko - hệ số xét đến ảnh hưởng của cách bố trí bộ truyền, khi đường nối hai tâm đĩa xích hợp vớiđường nằm ngang một góc lớn hơn 60o thì Ko = 1,25

Kdc - hệ số xét đến ảnh hưởng của khả năng điều chỉnh lực căng xích: nếu trục điều chỉnh đượcthì Kdc = 1

Kb - hệ số xét đến điều kiện bôi trơn: bôi trơn định kỳ Kb =1

Klv - hệ số xét đến chế độ làm việc: làm việc 2 ca bằng 1,12

Hệ số Kn = n01/n1 = 200/122 = 1,64

Hệ số Kz = z01/z1 = 25/23 = 1,09

Chọn xích một dãy, cho nên Kx = 1

5 Tính công suất tính toán Pt:

) ( 85 , 14 1

63 , 5 64 , 1 09 , 1 48 , 1

K

P K

75,31.23.12260000

.60000

z n dn

Lực vòng có ích: 3804 , 1 ( )

48 , 1

63 , 5 1000 1000

N v

P

F t   

8. Tính toán kiểm nghiệm bước xích pc

Theo công thức (5.26) với [p o ] chọn theo bảng 5.3 là 29MPa:

  23.1,22.29.1 28,07( )

48,1.63,5600

0 1 1

K p n

z

K P p

Theo bảng (5.6) với bước xích p c = 31,75mm, ta chọn [i] = 16.

Kiểm tra xích theo hệ số an toàn theo công thức (5.28):

II Thiết kế bánh răng

Ta tính toán thiết kế bộ truyền bánh răng theo các bước sau đây:

 Chọn vật liệu

 Xác định ứng suất cho phép

 Tính sơ bộ một kích thước cơ bản của truyền đông bánh răng trên cơ sở đó xác định cácyếu tố ảnh hưởng đến khả năng làm việc của bộ truyền rồi tiến hành kiểm nghiệm răng về độbền tiếp xúc,độ bền uốn và về quá tải

 Xác định các kích thước hình học của bộ truyền

1 Chọn vật liệu.

Ta chọn vật liệu cho hai cặp bánh răng như nhau:

 Bánh nhỏ: Thép 45 tôi cải thiện

4 10

S

K

K

.]

4 Tính toán bộ truyền cấp nhanh.

a. Xác định sơ bộ khoảng cách trục

1 3

( 1).

20cos 2)

1.(

8cos

1 0

m

a

n

w n

c Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc

 Ứng suất tiếp xúc trên mặt răng làm việc

) /(

)1.(

2

1

W W H

ZH = 2.cosb/ sin(2tw)  2.cos15, 26 / sin(2.20,76) 1,741

Bánh răng nghiêng không dịch chỉnh: tw  t

v F

5 Tính toán bộ truyền cấp chậm.

a Xác định sơ bộ khoảng cách trục

2 3

2

49,5( 1).

[ ]

H W

Mô đun m = (0,01…0,02)aw = 1,6  3,2

 để thống nhất hóa trong thiết kế ta chọn m = 2,5 (mm) giống cấp nhanh

2 1

2 m Z Z   

a w

 không cần dịch chỉnh

c Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc

 Ứng suất tiếp xúc trên măt răng làm việc

=1,88 – 3,2 ( + ) =1,75

=> Z= (4 ) / 3 0,86

6 , 73 160 46 , 0

160 2 1

da2 = d2 + 2.m = 240 (mm)

 Đường kính đáy răng df1 = d1 -2,5.m = 78,75 (mm)

df2 = d2 -2,5.m = 228,75 (mm)

6 Kiểm tra điều kiện bôi trơn ngâm dầu.

Điều kiện bôi trơn ngâm dầu: các bánh răng lớn của trục phải có mức dầu ngập quá đỉnhrăng Tuy nhiên không được ngập quá 1/3 bán kính vòng lăn bánh lớn

Từ hình vẽ ta thấy để bôi trơn ngâm dầu thì phải thỏa điều kiện :H  R/3

III Tính toán trục

Ta tính toán thiết kế trục theo trình tự sau đây :

 Chọn vật liệu

 Tính thiết kế trục về độ bền

 Kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi

 Trường hợp cần thiết cần tiến hành kiểm nghiệm trục về độ cứng đối với trục quaynhanh còn kiểm nghiệm trục về độ ổn định

2 , 0

83 , 181421 )

/ ( 339

) ( 44

,

6

) (

83 , 181421

3 2 2

2

2

mm d

p v n

kw P

Nmm T

chọn)

(

40

d 

) ( 375 , 39 125 315 , 0

.

2 1

1 2

1 1 2

1 b b mm

mm a

b a b

w ba

) ( 6 , 73 180 46 , 0

.

4 3

2 2

2 2 4

3

mm b

b

mm a

b a b

w ba

l

mm b

1

1 2

1

1 3

6 ,

44 0 41

) (

31 ,

13 4 69

, 49

18 4

) (

69 ,

4 9 ) (

Nmm T

mm l

l l

mm l

l

mm l

Chọn vật liệu thép C45 [] = 15 (Mpa)

 Đường kính trục sơ bộ:

  0 , 2 15 24,49( )

6 , 44041

3 ,

48 3 7 62

) (

2 ,

1 17 8

,

6 6

18 4 ) (

8 ,

6 6 ) (

mm l

l l

mm l

l

mm l

Tra bảng 10.2 ta có: l x80  115 chọn l x 100 mm( )

Chọn vật liệu thép C45: [] = 20

  0 , 2 20 49,45( )

3 , 483762

8 3 ,

18 1 42 1

) (

69 , 49

) (

8 , 66

) (

1 84

2

12

N mm T

mm l

mm l

mm l

Lực tác dụng lên bánh răng 3:

) ( 75 , 4268 85

83 , 181421

75 , 4268

5 , 2

26 , 16 cos 83 , 181421

2

8 , 66 31 , 134

0 182 31

, 132 66

0

) ( 1 , 52914 2

125 , 203 521 2

3 2

2

2 2 3

2

2

2

N F

F M

V

V F

M F

a

B

B r

a r

, 677 3 , 357 7 , 1553 2

F F

V

V A B  t3 t2 A 3201 , 4

 Ta thấy vị trí nguy hiểm tại C

) ( 2 , 267622 75

,

0 2 2

3



td C

M

d chọn dC = 35 mm  then giống C

Chọn đường kính ngõng trục d = 30mm

b Tính toán trục 1:

T1 = 44041,6 (Nmm)

) ( 11 , 1879 875

, 46

6 , 44041

1 , 12846 2

875 , 46 1 , 548 2

,134

589 N

V By 



) ( 58 ,

122 N

V Ay 



0)5,58184(184.31,134



M A F t V Bx F rk

) ( 28 , 628 )

( 83 ,

,

0 2 2

c Tính toán trục 3:

T3 = 483762,3 (Nmm)

) ( 125 , 4117 235

3 , 483762

, 4117 15 ,

8262 N

V Ay 



) ( 2 ,

 V B F t

) ( 7 ,

V Bx 



) ( 43 ,

39 , 3566 2

t d bt

d

MPa W

M M W

2 2







7 5 , 1 600

,0

t d bt

d

31

2 2

d

04 , 18 2

4 , 168181



W W

7 5 , 1 600

,0

t D bt

d

61 , 14

7 5 , 1 600

, 0

12500 1

, 0 3 0

3

d W

d W

,

0

84 ,

0

S S

t d bt

d

45,20

2

t d bt

d

9 ,

3 , 5

61 , 9

3 , 6

74 , 1251 2

t d bt

d

56 , 72

2 2

d

91 , 7

7 5 , 1 600

,0

,0.436,0

điều kiện bền mỏi thỏa

5 Kiểm nghiệm then

T

d t

) (

- Chọn vật liệu chốt : thép 45 với ứng suất uốn cho phép F 70MPa

ứng suất dập giữa chốt và ống d  3 4MPa.

- Momen danh nghĩa truyền qua nối trục : T = 44 041,58 Nmm

, 2622 4

,

8262 2 2 2

R

 Tải trọng hướng tâm tác dụng lên ổ B

) ( 3 , 2520 7

, 1494 2

,

2029 2 2 2

4 , 1

122.28800.6010

5 8 , 0 13

8 04

,

3 3

2 01

02 1

01

T

T T

T L

L Q

Q L

L Q

Q Q L

L Q

h h m

h h m r

5 3

) (

5 ,

5 , 3

r

r5201 16, ; 8668 6, 53000

5, 6,

0 0 0 0 0

339.28800.6010

) ( 54 , 4236 13

5 8 , 0 13

8 5

,

4540 3

3 3

2 01

02 1

01

T

T T

T L

L Q

Q L

L Q

Q Q L

L Q

h h m

h h m r

2 ,

) (

2 ,

3 7

0 5 ,

1 9 5 ,

0 0

Y X

) ( 9 , 2111 521

5 , 0 8 , 3085 6 , 0 0

Ay Ax

N R

, 0 5821

, 0 8

Mặt đáy hộp giảm tốc nghiêng về phía lỗ tháo dầu với độ dốc từ 10

Kết cấu hộp giảm tốc đúc với các kích thước cơ bản như sau:

Chiều dày: thân hộpChiều dày: nắp hộp

 = 12mm

1 = 10mmGân tăng cứng: chiều dày e e = 10mmĐường kính:

Chiều dày bích thân hộp S3

Khi đế không có phần lồi S1 S1 = 5mm

Số lượng bulông nền Z =4

VI.Các chi tiết phụ

 Vòng chắn dầu: tác dụng ngăn không cho dầu mỡ tiếp xúc nhau

 Chốt định vị hình côn d =8 mm chiều dài l =44mm

 Nắp quan sát (tra bảng 18 –5 ) tài liệu [2] ta lấy :

 Kích thước vòng lò xo dùng ở trục tuỳ động tra trong bảng 15-7 và 15-8 tài liệu [2]trang 34 và 35.

VII Bảng dung sai lắp ghép

Dựa vào kết cấu và yêu cầu làm việc, chế độ tải của các chi tiết trong hộp giảm tốc mà ta chọncác kiểu lắp ghép sau:

 Dung sai và lắp ghép bánh răng

 Chịu tải vửa, thay đổi và va đập nhẹ, ta chọn kiểu lắp rung H7/k6

 Dung sai và lắp ghép ổ lăn

Khi laép gheùp oå laên ta löu yù:

 Lắp vòng trong lên trục theo hệ thống lỗ, lắp vòng ngoài vào vỏ theo hệ thống trục

 Để các vòng ổ không trơn trượt theo bề mặt trục hoặc lỗ hộp khi làm việc, cần chọnkiểu lắp trung gian có độ dôi cho các vòng quay

 Đối với các vòng không quay ta sử dụng kiểu lắp có độ hở

 Chính vì vậy mà khi lắp ổ lăn trên truc ta chọn mối ghép K6, còn khi lắp ổ lăn vào vỏthì ta chọn H7

 Dung sai khi lắp vòng chắn dầu:

 Chọn kiểu lắp trung gian H7/js6 để thuận tiện cho quá trình tháo lắp

 Dung sai khi lắp vòng lò xo (bạc chắn) trên trục tùy động

 Vì bạc chỉ có tác dụng chặn các chi tiết trên trục nên ta chọn chế độ lắp có độ hở H8/h7

 Dung sai lắp then trên trục:

Theo chiều rộng chọn kiểu lắp trên trục là P9 và kiểu lắp trên bạc là D10

 Bảng dung sai lặp ghép bánh răng:

Mối lắp Sai lệch giới hạn trên (m) Sai lệch giới hạn dưới (m) N max ( m)  S max ( m) 

Sai lệch giới hạn chiều rộng rãnh

Trên trục Trên bac Sai lệch giới

hạn trên trục t1

Sai lệch giớihạn trên bạc t2

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Nguyễn Hữu Lộc : Cơ sở Thiết kế máy

Nhà xuất bản Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh, 2004

[2] Trịnh Chất – Lê Văn Uyển : Tính toán thiết kế Hệ dẫn động Cơ khí

Tập 1 và 2, Nhà xuất bản Giáo dục, 2003

[3] Nguyễn Hữu Lộc : Bài tập Chi tiết máy

Nhà xuất bản Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh, 2004

[4] Trần Hữu Quế : Vẽ kỹ thuật Cơ khí

Tập 1 và 2, Nhà xuất bản Giáo dục, 2004

[5] Ninh Đức Tốn : Dung sai và lắp ghép

Nhà xuất bản giáo dục, 2004