Đồ án môn học chi tiết máy

Đồ án môn học chi tiết máy

Lời nói đầu

Đồ án môn học công nghệ chế tạo máy là một chuyên nghành chính của sinh viên nghành công nghệ chế tạo máy , nhăm cung cấp những kiên thức cơ bản để giảI quyết các vấn đề tổng hợp cề công nghệ chế tạo Sau khi thiết kế đồ

án môn học chi tiết máy , sinh viên đươc làm quen với cách sử dụng tài liẹu ,sổ tay , tiêu chuẩn và khả năng kết hợp so sánh nhưng kiến thức lý thuyết và thực

tế sản suất , đôc lạp trong sáng tạo dể giai quyết một vấn đề công nghệ cụ thể.

Đồ án môn học chi tiết maý là môn học giúp cho sinh viên có thể hệ thống hoá lại các kiến thức và lắm vững thêm về môn học chi tiết máy và các môn học khác như sức bền vật liệu , dung sai , vẽ kỹ thuật , đồng thời làm quen dần vớ công việc thiết kế và làm đồ án chuản bị cho việc thiết kế và làm đồ án tố nghiệp sau này

Xuát phát từ tầm quan trọng đó , em được nhận đồ án môn học chi tiết máy với việc lập quy trình : thiết kế hệ dẫn động băng tải

Do lần đầu tiên làm quen thiết kế vớ khối lượng kiến thưc tổng hợp , còn

có những mảng chưa lắm vững cho nên dù đã rất cố gắng tham khảo tài liệu nhưng không thể tránh khỏi nhứng thiếu sót Em rất mong nhận được sự hướng dẫn tận tình và chỉ bảo của các thầy cô trong bộ môn để em củng cố và hiểu sâu hơn , nắm vững hơn về kiến thức đã học

Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn các thầy trong bộ môn , đặc biệt là

sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo Nguyễn Tiền Phong Đến nay cơ bản em đã

hoàn thành nhiệm vụ của mình , tuy còn nhièu thiếu sót trong quá trình làm đồ

án , em kính mong sự chỉ bảo của các thầy cô để em có thể củng cố thêm kiến thức và hoàn thành tốt nhiệm vụ của mình

Em xin chân thành cảm ơn !

Sinh viên :

Nguyễn Bá Ân

Khoa: Khoa Hoc Cơ Bản

Đồ án môn học chi tiết máy

Đề số: 01

THIẾT KẾ HỆ DẪN ĐỘNG BĂNG TẢI

1 Động cơ 3 Hộp giảm tốc 2 Bộ truyền đai thang 4.Nối trục 5 Băng tải

Số Liệu cho trước

5 Góc nghiêng của đai so với phương ngang  30 độ

6 Đặc tính làm việc: êm

Khối lượng thiết kế

1 01 Bản vẽ lắp hộp giảm tốc trên phần mềm Autocad

2 01 Bản vẽ chế tạo chi tiết: Trục số 1

3 01 Bản thuyết minh

Sinh viên thiết kế: Nguyễn Bá Ân -Lớp: HK5LC

Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Tiền Phong

Mục lục

Bản thuyết minh đồ án gồm những phần chính sau

- Phần I: Chọn động cơ và phân phối tỷ số truyền

- Phần II: Tính toán bộ truyền đai thang.

- Phần III: Tính toán bộ truyền trong bánh răng trụ răng Thẳng

Tính toán bộ truyền trong bánh răng trụ răng ngiêng

- Phần IV: Tính toán và kiểm nghiệm trục.

- Phần V: Tính then.

- Phần VI: Thiết kế gối đỡ trục.

- Phần VII: Cấu tạo vỏ hộp và các chi tiết máy khác.

- Phần VIII: Bôi trơn hộp giảm tốc

Khoa: Khoa Hoc Cơ Bản

Phần I :Chọn động cơ và phân phối tỷ số truyền

1.Công suất cần thiết:

Gọi N là công suất tính toán trên trục máy công tác (KW)

Nct là công suất cần thiết trên trục động cơ (KW)

 là hiệu suất truyền động

Ta có :

       

→ N= 8000 0,7

1000 =5,6(kw ) Như vậy công suất tính toán trên trục máy công tác là N= 5,6(kw)

áp dụng công thức : NCT= N

η với :

Trong đó 1, 2, 3, 4 được tra bảng (2-1)bảng trị số hiệu suất của các loại bộ truyền

và ổ

1=0,94: Hiệu suất bộ truyền đai

2=0,97: Hiệu suất bộ truyền bánh răng trụ

3=0,995: Hiệu suất của một cặp ổ lăn

4= 1: Hiệu suất của khớp nối

→

Vậy công suất cần thiết trên trục động cơ là:

2 Tính số vòng quay trên trục của tang:

Ta có số vòng quay của trục tang là :

→

nt= 60000 0,7

3,14.280 =48 (V /P )

3 Chọn số vòng quay sơ bộ của động cơ:

Từ bảng (2-2) Chọn sơ bộ tỷ số truyền của hộp giảm tốc 2 cấp ta có số vòng quay sơ

bộ của động cơ là:

áp dụng công thức: nSb= nt ihgt.iđ =48.12,6.2,5 =1512(V/P)

Trong đó iđ: là tỷ số truyền của đai thang

ihgt: là tỷ số truyền của hộp giảm tốc

iđ và ihgt được tra trong bảng (2-2) bảng tỷ số truyền và ta chọn ihgt=12,6; iđ=2,5

Trong đó : i c : tỷ số truyền chung

ihgt : tỷ số truyền của hộp giảm tốc.

iđ : tỷ số truyền của bộ truyền đai.

Chọn sơ bộ tỷ số truyền hộp giảm tốc ihgt =12,16

Khoa: Khoa Hoc Cơ Bản

Trong đó: i nh tỷ số truyền cấp nhanh của hộp giảm tốc

i ch tỷ số truyền cấp chậm của hộp giảm tốc

→ ich=

√ ihgt

√ 1,25 = √ 12,6 1,25 = 3,2

→ inh= ihgt/ ich=12,6/3.2 =3,8

Phân phối tỷ số truyền như sau:

Tỷ số truyền cấp nhanh của hộp giảm tốc : i nh = 3,8

Tỷ số truyền cấp chậm của hộp giảm tốc : ich= 3,2

Tỷ số truyền của bộ truyền đai : iđ= 2,5

6 Công suất động cơ trên các trục :

- Công suất động cơ trên trục I (trục dẫn ) là:

- Tốc độ quay trên trục III là:

n3=n2

i ch=

1543,2=48 (v / ph)

8 Xác định momen xoắn trên các trục:

Mômen xoắn trên trục động cơ theo công thức (3_53)

1 Chọn loại đai vải cao su ,làm việc thích hợp ở chỗ ẩm ướt.

2 Định đường kính bánh đai nhỏ [ công thức 5-6]

Khoa: Khoa Hoc Cơ Bản

Số vòng quay thực trong 1 phút của bánh bị dẫn là:

n 1′=(1−ξ)D1

D2n dc=(1−0 , 01)200

450 1460=642(vg/ ph) Sai số về số vòng quay so với yêu cầu

6.Định tiết diện đai :

Chiều dài đai được chọn theo tỷ số

δ

D1≤

140 δ≤

D1

40 =

165

Theo bảng (5-3) chọn loại đai vải cao su loại A có chiều dày δ=4,5mm

Lấy ứng suất căng ban đầu δ0=1,8( N /mm2) theo trị số

D1

δ =

1654,5=36 ,67(mm)tra bảng (5-5) tìm được [σ p]0=2,2( N /mm2)

Theo bảng (5-4) chọn chiều rộng bánh đai b=50mm

Khoa: Khoa Hoc Cơ Bản

Phần III : Thiết kế Bộ truyền bánh răng

I Tính toán bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng

1.Chọn vật liệu và cách nhiệt luyện :

Do hộp giảm tốc 2 cấp chịu tải trọng trung bình nên chọn vật liệu làm bánh răng

có độ rắn bề mặt răng HB < 350 Đồng thời để tăng khả năng chạy mòn của răng chọn

độ rắn bánh răng nhỏ lớn hơn độ rắn của bánh răng lớn khoảng 25 ¿ 50 HB

HB 1 = HB 2 + (25 ¿ 50)HB

- Bánh răng nhỏ thép 45 thường hóa

(giả thiết đường kính phôi 100 ¿ 300mm)

+ Giới hạn bền kéo: bk = 580N/mm2

+ Giới hạn chảy ch= 290N/mm2

+ Độ rắn : HB = 170…220 (Chọn HB 1 =190)

- Bánh răng lớn thép 35 thường hoá

(giả thiết đường kính phôi 300 ¿ 500mm)

+ Giới hạn bền kéo: bk= 480N/mm2

+ Giới hạn chảy ch= 240N/mm2

+ Độ rắn : HB = 140…190 (Chọn HB 2 =160)

(với cả bánh răng nhỏ và bánh răng lớn ta chọn phôi là phôi rèn)

2.Xác định ứng suất tiếp xúc , ứng suất uốn cho phép với bộ truyền cấp nhanh.

Theo công thức(3-3) số chu kì làm việc tương đương của bánh răng

Ntd=60.u.Th.nTrong đó: n: số vòng quay trong 1phút

Th: thời gian làm việc của máyu: số lần ăn khớp của 1 răng khi bánh răng qay một vòng, u=1

- Số chu kì làm việc của bánh răng nhỏ:

 Xác định ứng suất uốn cho phép:

Vì phôi rèn, thép thường hoá nên lấy hệ số an toàn n=1,5 và hệ số tậptrung ứng suất chân răng kσ=1,8

+ Giới hạn mỏi của bánh răng nhỏ: σ−1=0 , 43 580=249 , 4 N /mm2

+ Giới hạn mỏi của bánh răng lớn: σ−1=0 , 43 480=206 , 4 N /mm2

Vì bánh răng quay một chiều nên theo công thức (3-5) có:

- ứng suất uốn cho phép của bánh nhỏ:

Khoa: Khoa Hoc Cơ Bản

- ứng suất uốn cho phép của bánh lớn:

4 Tính vận tốc vòng v của bánh răng và chọn cấp chính xác chế tạo bánh răng.

-Vận tốc vòng của bánh răng trụ ăn khớp ngoài được tính theo công thức : (3-17)

với n1 số vòng quay trong 1 phút của bánh dẫn

Theo bảng (3-11) ta chọn cấp chính xác để chế tạo bánh răng là cấp 9

6 Xác định mô đun, số răng và chiều rộng bánh răng:

Vì đây là bánh răng trụ răng thẳng nên ta tính môđun :

2.2023(5+1) = 22,4(răng)

n Z td n.b

Trong đó: N: Công suất bộ truyền (KW)n: Số vòng quay trong một phút của bánh răng đang tính

m: Mô đun

Z td : Số răng tương đương trên bánh

b, σ : Bề rộng và ứng suất tại chân răng

Khoa: Khoa Hoc Cơ Bản

8.Kiểm nghiệm sức bền bánh răng khi chịu quá tải đột ngột

- Kiểm nghiệm ứng suất tiếp xúc cho phép khi quá tải (3-43)

+Bánh răng nhỏ

[ σ ]txqt 1 =2,5 494 =1235 (N/mm 2

) +Bánh răng lớn

[ σ ]txqt 2 =2,5 416 =1040 (N/mm 2

) Với : σtxqt = 1 ,05.10

σuqt 1 = 19,1.10

6.K N

ym 2 znb =

19,1.106.1,45.6,135 0,492.32.24.754.88 = 24,09 (N/mm 2

9 Các thông số hình học cơ bản cuả bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng:

D e2 = dc

2 +2m n =360+2.3 = 366 (mm)

 Đường kính vòng chân răng:

D i1 = dc 1

- 2m n - 2c =78 - 2.3 – 2.0,75 = 70,5(mm)

D i2 = dc

2

- 2m n - 2c =366 - 2.3 -2.0,75 = 358,5(mm)

Bảng3 : Các thông số bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng

Khoa: Khoa Hoc Cơ Bản

II Tính toán bộ truyền bánh răng trụ răng ngiêng

1.Chọn vật liệu và cách nhiệt luyện cho bánh răng cấp chậm:

- Bánh răng nhỏ thép 45 thường hóa

(giả thiết đường kính phôi 100 ¿ 300mm)

+ Giới hạn bền kéo: bk = 580N/mm2

+ Giới hạn chảy ch= 290N/mm2

+ Độ rắn : HB = 170…220 (Chọn HB 1 =190)

- Bánh răng lớn thép 35 thường hoá

(giả thiết đường kính phôi 300 ¿ 500mm)

+ Giới hạn bền kéo: bk= 480N/mm2

+ Giới hạn chảy ch= 240N/mm2

+ Độ rắn : HB = 140…190 (Chọn HB 2 =160)

(Ta chọn phôi chế tạo bánh răng là phôi rèn)

2.Xác định ứng suất tiếp xúc cho phép, ứng suất uốn cho phép

Theo công thức(3-3) số chu kì làm việc tương đương của bánh răng

Ntd=600.u.Th.nTrong đó: n: số vòng quay trong 1phút

Th: thời gian làm việc của máyu: số lần ăn khớp của 1 răng khi bánh răng qay một vòng, u=1

- Số chu kì làm việc của bánh răng nhỏ:

 Xác định ứng suất uốn cho phép:

Vì phôi rèn, thép thường hoá nên lấy hệ số an toàn n=1,5 và hệ số tậptrung ứng suất chân răng kσ=1,8

Khoa: Khoa Hoc Cơ Bản

+ Giới hạn mỏi của bánh răng nhỏ: σ−1=0 , 43 580=249 , 4 N /mm2

+ Giới hạn mỏi của bánh răng lớn: σ−1=0 , 43 480=206 , 4 N /mm2

Vì bánh răng quay một chiều nên theo công thức (3-5) có:

- ứng suất uốn cho phép của bánh nhỏ:

N=6,104(KW) : công suất trên trục II

θ = 1,2 Hệ số ảnh hưởng khả năng tải

→ A≥ ( 4+1 )3√ ( 416.4 1,05.106)20,4.37,7.1,2 1,3.6,104 = 279,46(mm)

Chọn A sb = 280 (mm)

4 Tính vận tốc vòng v của bánh răng và chọn cấp chính xác chế tạo bánh răng.

-Vận tốc vòng của bánh răng trụ ăn khớp ngoài được tính theo công thức : (3-17)

với n1 số vòng quay trong 1 phút của bánh dẫn

V = π d1.n1

60 1000 =

2 π A n1

60 1000(i±1 ) ( m/s)

Theo bảng (3-11) ta chọn cấp chính xác để chế tạo bánh răng là cấp 9

6 Xác định mô đun, số răng và chiều rộng bánh răng:

Vì đây là bánh răng trụ răng nghiêng nên ta tính môđun pháp:

Khoa: Khoa Hoc Cơ Bản

b> 2,5 m n

sin β =

2,5 3sin 15048'=28 (mm)

 Chiều rộng bánh răng nhỏ: Chọn b 1 =112 (mm)

7.Kiểm nghiệm sức bền uốn của răng:

Theo công thức (3-34) có :

σ u=19 ,1.106 K N y.m

n θ ''.Z n.b

Trong đó: N=6,104(KW) Công suất bộ truyền n: Số vòng quay trong một phút của bánh răng

mn: Mô đun pháp

Z td : Số răng tương đương trên bánh

b, σ : Bề rộng và ứng suất tại chân răng

- Kiểm nghiệm ứng suất tiếp xúc cho phép khi quá tải theo công thức (3-43)

và bánh răng lớn

- Kiểm ngiệm ứng suất uốn cho phép khi quá tải:

+ Bánh răng nhỏ theo công thức (3_34)

[σ]uqt1 = 0,8 σ ch =0,8.290 = 323(N/mm 2

)

σuqt 1 = 19,1.10

6.K N

ym 2 znb =

19,1.106.1,1.6,104 0,46.32.34.37,7.112 = 216(N/mm 2

) → σuqt 1 < [ σ ]uqt1

+ Bánh răng lớn theo công thức (3_40)

d 2 = m.z 2 = 3.136 = 408 (mm)

Khoa: Khoa Hoc Cơ Bản

D e2 = dc

2 +2m n =408+2.3 = 414 (mm)

 Đường kính vòng chân răng:

D i1 = dc 1

- 2m n - 2c =102 - 2.3 – 2.0,75 =94,5(mm)

D i2 = dc

2

- 2m n - 2c = 408 - 2.3 -2.0,75 = 400,5(mm)

Bảng4 : Các thông số bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng

-Lực hướng tâm Pr:

Pr= ptg αncos β =

N- công suất truyền của trục

n- số vòng quay trong 1 phút của trục

Khoa: Khoa Hoc Cơ Bản

Sơ đồ phân tích lực tác dụng lên các bánh răng

Để tính các kích thước chiều dài của trục tham khảo bảng 7_1 Ta chọn các kích thước sau :

→ dIII≥120.3√ 37,7 5,984 =64 ,97(mm)

khe hở giữa các bánh răng 10 (mm)

khe hở giữa bánh răng và thành trong của hộp 10 (mm)

khoảng cách từ thành trong của hộp đến mặt bên của ổ lăn

l 2 = 10 (mm)

chiều rộng ổ lăn B = 25 (mm)

Khe hở giữa mặt bên bánh đai và đầu bulông 20 (mm)

Chiều cao của nắp và đầu bulông 20 (mm)

Chiều rộng bánh đai 45 (mm)

Chiều rộng bánh răng cấp nhanh b 1 =88(mm), b 2 =81(mm) Chiều rộng bánh răng cấp nhanh b 1 =112mm, b 2 =106(mm) Tổng hợp các kích thước trên ta có: a=85,5(mm), b=108(mm)

c=76,5(mm), l =75(mm)

 Sơ đồ phân tích lực trên trục I:

Các lực tác dụng lên trục I bao gồm : Rđ = 915(N) l = 75(mm)

Khoa: Khoa Hoc Cơ Bản

Trục ở tiết diện m-m lấy dm-m=38 mm

Trục ở tiết diện n-n lấy dn-n=25 mm

Chọn đường kính lắp ổ lăn : d = 25 mm

 sơ đồ phân tích lực trên trụcII:

Khoa: Khoa Hoc Cơ Bản

Tính momen uốn tại các mặt cắt nguy hiểm

- Tại tiết diện n2- n2

Khoa: Khoa Hoc Cơ Bản

kiểm tra hệ số an toàn của trục tại những tiết diện nguy hiểm.

Hệ số an toàn tính theo công thức (7-5) ta có :

Trong đó : n σ hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng xuất pháp

n hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng xuất tiếp

Khoa: Khoa Hoc Cơ Bản

m : là giá trị trung bình ứng xuất pháp

Theo công thức (7-6) ta có

Bộ truyền làm việc 1 chiều nên ứng xuất tiếp xoắn biến đổi theo chu kỳ mạch động

Theo công thức (7-7) ta có

Trong đó -1: là giới hạn mỏi uốn và xoắn ứng với 1 chu kỳ đối xứng

a: Biên độ ứng xuất tiếp và phát sinh ra trong tiết diện của trục

W : mô men cản uốn của tiết diện

W0: mô men cản xoắn của tiết diện

K:hệ số tập trung ứng xuất thực tế khi uốn và xoắn tra bảng ((7-6)(7-13))

 : hệ số tăng bền bề mặt trục

 :hệ số xét đến ảnh hưởng của trị số ứng xuất trung bình đến sức bền mỏi

m : là trị số trung bình của ứng xuất tiếp

MU, MX : là mô men uốn và mô mem xoắn

Chọn hệ số  và  theo vật liệu đối với thép các trung bình lấy  =0,1

Vì do lắp trục và then có độ dôi nên lấy áp xuất trên bề mặt lắp là P=30 N/mm2

xét bảng (7-10) ta lấy sai số không đáng kể khi tính về xoắn ta có:

K

Khoa: Khoa Hoc Cơ Bản

Vậy tiết diện (n 2 -n 2 ) của trục 2 đảm bảo an toàn

 Xét tại tiết diện (m 2 -m 2 ) đường kính của trục là 52 mm

Khoa: Khoa Hoc Cơ Bản

Vậy tiết diện của trục đảm bảo an toàn

 Kết kuận : Tất cả cá trục đều đảm bảo làm việc an toàn.

 Tính Then

Để cố định bánh răng theo phương tiếp tuyến hay để truyền mômen và chuyển động

từ trục đến bánh răng hoặc ngược lại ta dùng then

ở vị trí lắp bánh răng bị dẫn l 2 = 0,8.1,4.52 = 58,24 mmTheo TCVN 150 – 64 chọn l 1 =56 mm, l 2 = 63 mm

 Kiểm nghiệm độ bền dập trên mặt cạnh làm việc của then

theo công thức (7-11) ở đây: Mx = 380680 (N.mm)

Tra bảng (7-20) với ứng suất mối ghép cố định, tải trọng tĩnh, vật liệu CT6

Khoa: Khoa Hoc Cơ Bản

3.Trục III

Đường kính trục III để lắp then là d = 68 mm

Theo bảng 7-23 chọn các thông số then b = 20 ; h = 12; t = 6 ; t1 = 6,1 ; k = 7,4 Chiều dài then l = 0,8.68.1.4 = 76,16 mm

Kiểm nghiệm độ bền dập trên mặt cạnh làm việc của then theo công thức (7-11)

Như vậy then trên trục III thỏa mãn điều kiện bền dập và điều kiện bền cắt

 Kết luận: Then trên tất cả các trục đều thoả mãn điều kiện bền dập và bền cắt.

σd= 2 Mx

d k l ≤ [ σ ]dN /mm

2