đồ án thiết kế máy THIẾT KẾ TRẠM DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ sử dụng hộp giảm tốc trục vít

đồ án thiết kế máy THIẾT KẾ TRẠM DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ sử dụng hộp giảm tốc trục vít . tài liệu đồ án hộp giảm tốc cấp 1 được tính toán chi tiết . Sơ đồ truyền động:Gồm:Động cơ điệnKhớp nốiHộp giảm tốc trục vítCặp bánh răng hở hình trụTang và băng tải

LỜI NÓI ĐẦU

Đất nước ta đang trên đà phát triển nên ngành công nghiệp đang đóng một vaitrò rất quan trọng Ngày nay các thiết bị máy móc trở nên phổ biến và thay thế conngười trong những việc nguy hiểm Để chế tạo và điều khiển được máy móc đòi hỏichúng ta phải không ngừng sáng tạo, nghiên cứu, tìm hiểu

Khi được nhà trường trao cho đồ án thiết kế và hoàn thành nó là một công việcrất quan trọng bởi nó giúp cho người sinh viên nắm bắt và tổng hợp được những kiếnthức cơ bản của môn học Môn học Chi tiết máy là một môn học hướng dẫn phươngpháp tính toán và cách bố trí các chi tiết máy một cách hợp lý từ đó giúp sinh viên cónhững kiến thức cơ bản về cấu tạo, cách thức hoạt động, vì vậy đồ án thiết kế rất cầnthiết cho sinh viên cơ khí

Hộp giảm tốc là một cơ cấu được sử dụng rất rộng rãi trong ngành cơ khí nóiriêng và ngành công nghiệp nói chung Trong môi trường công nghiệp hiện nay thiết kếhộp giảm tốc đảm bảo được độ bền và tiết kiệm được chi phí là rất quan trọng

Em xin chân thành cảm ơn đến nhà trường và thầy hướng dẫn đồ án của em Nhờ sự giúp đỡ của thầy mà em hiểu được nhiều điều thiếu xót khi thiết kế đồ

án môn học

Và em xin cảm ơn đến nhà trường đã tạo cơ hội và điều kiện cho sinh viên thực hành những gì sinh viên đã tiếp thu

Tang và băng tải

Các số liệu ban đầu

Sai số cho phép về tỉ số truyền ∆i = (2÷3)%

Băng tải làm việc 1 chiều, 1 ca, tải trọng thay đổi không đáng kể

Mỗi năm làm việc 300 ngày

Chương 1: CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN VÀ PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN

Công suất bộ phận công tác là băng tải:

P ct= F t v

12000.2

Hiệu suất ổ lăn Ƞol = 0,99

Hiệu suất bánh răng Ƞbr = 0,95

Hiệu suất khớp nối Ƞk = 0,99

Hiệu suất trục vít Ƞtv = 0,87

Bảng 3.3 trang 38 (Cơ sở thiết kế máy _Nguyễn Hữu Lộc)

Hiệu suất chung hệ thống truyễn động:

Công suất trên trục 1

P II= P III

Ƞ ol Ƞ tv=

25,50,99.0,87=29,6

Momen xoắn động cơ

Chương 2: CHỌN KHỚP NỐI, NỐI TRỤC

Sử dụng công thức trong sách (Trịnh Chất_Lê Uyển)

Chọn khớp nối trục đàn hồi vì giúp giảm va đập, chấn động, đề phòng cộng hưởng do dao động xoắn gây nên, bù lại độ lệch trục

Cấu tạo: đơn giản, dễ chế tạo, dễ thay thế

Khớp nối đàn hồi

Chọn loại khớp Bảng 16_10a trang 68 ( Trịnh Chất_Lê Uyển )

5

36

125

65

165

80

60

14

M10

2

34

15

28

1,5

Kiểm nghiệm độ bền dập giữa chốt và vòng:

σu: ứng suất uốn tính toán của chốt

[σu]: ứng suất uốn cho phép của chốt

[σu] = 60÷80 MPa

lo = l1+l22 = 34 + 152 = 41,5 mm

σd = Z D 2 KT

o d c l3 = 2.1,5.973494.90.14 28 = 2,07 < [σd]Kiểm tra độ bền uốn

σu= kT l o

0,1 d3c D o Z=

1,5.97349 41,50,1.143.90 4 =61,35<¿[σu]Vậy khớp nối đủ điều kiện với động cơ

Chương 3: TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN TRỤC VÍT, BÁNH VÍT

Sử dụng công thức trong sách Cơ sở thiết kế máy _Nguyễn Hữu Lộc.

vs: vận tốc trượt sơ bộ của trục vít lên bề mặt răng của bánh vít (m/s)

T2: momen xoắn của bánh vít (Nmm)

Ứng suất tiếp xúc cho phép: [σH]

Giới hạn bền kéo của vật liệu: σb

Hệ số ảnh hưởng đến vận tốc trượt: CV

Hệ số tuổi thọ: KHL

Chu kì làm việc tương đương: NHE

Chu kì tải trọng tương đương: NFE

Số vòng quay trong 1 phút: ni

Thời gian làm việc: ti

Ứng suất uốn cho phép: [σF]

Momen xoắn trên bánh vít: T2i

Momen lớn nhất trong các giá trị: T2

Do tải trọng thay đổi không đáng kể nên T T 2 i

2

=1

Có thời gian phục vụ: 3 năm

Mỗi năm: 300 ngày

Ta có số ren trên trục vít z1 = 4 và tỷ số truyền u = 10

Nên số răng bánh vít: z2 = uz1 = 10.4 = 40 răng

Hệ số đường kính q ≈ 0,26 z2 = 0,26.40 = 10,4 chọn q = 10

Chọn hệ số YF2 = 1,45 Bảng 7.10 trang 288 (Cơ sở thiết kế máy _Nguyễn Hữu Lộc)

σF = 1,5T2Y F 2 K F

z2q m3 = 1,5.827472.1,45 1,3

40.10 103 = 5,85MPa< [σF]

t1: nhiệt độ dầu (°C)

t0: nhiệt độ môi trường xung quanh (°C)

Ψ: hệ số thoát nhiệt qua bệ máy (Ψ = 0,3)

A: diện tích bề mặt nhiệt (m2);

A 20.a w1,7

KT: hệ số tỏa nhiệt có giá trị 12÷18W/(m2.°C)

[t1]: nhiệt độ làm việc cho phép

Te: momen quán tính tương đương mặt cắt trục vít, mm4

E: modun đàn hồi tương đương

E = 1,01.105N/mm2 (Cơ sở thiết kế máy _Nguyễn Hữu Lộc)

σF = 32√M F2+0,75 T12

πD d f 13 = 7,64MPa< [σF] = 80 MPa

Chương 4: TÍNH TOÁN CẶP BÁNH RĂNG TRỤ NGOÀI

Do bánh răng ngoài chịu lực kéo lớn và momen xoắn lớn nên chọn sơ bộ vật liệu cho bánh dẫn và bánh bị dẫn là thép thấm cacbon các loại Bánh dẫn là 60 HRC và bánh bị dẫn là 55 HRC

55 HRC = 560 HB = HB4

60 HRC = 654 HB = HB3

Bảng 6.13 trang 220 (Cơ sở thiết kế máy _Nguyễn Hữu Lộc)

Giới hạn mỏi tiếp xúc

σOHlim3 = 25 HRC = 1500 MPa

σOHlim4 = 25 HRC = 1375 MPa

Giới hạn uốn

σOFlim3 = σOFlim4 = σOFlim = 750 MPa

NFO3 = NFO4 = 5.106chu kì

Số chu kì làm việc tương đương: NHE

Số lần ăn khớp của răng trong mỗi vòng quay của bánh răng: c=1

Do đây là bánh răng trụ hở nên kiểu lắp là công xôn và theo độ rắn bề mặt thì chọn

Ψba = 0,2 Bảng 6.15 Cơ sở thiết kế máy _Nguyễn Hữu Lộc

Theo tiêu chẩn ta chọn aw1 = 200 mm

Modun răng : m = ( 0,016 ÷ 0,0315 )aw1

= ( 0,016 ÷ 0,0315 ).200

= ( 3,2 ÷ 6,5)Chọn m = 5 theo tiêu chuẩn

Do vật liệu làm bằng thép nên ZM = 275 MPa12

Hệ số xét đên hình dạng của bề mặt tiếp xúc : ZH

Do bánh răng không dịch chỉnh nên:

Z H = 1,76

Do bánh răng thẳng : K Hα=K Fα=1

Hệ số tải trạng tính theo độ bền tiếp xúc :

KH = KHβKHVKHα

σch = 736 MPa

σ−1=451 MPa

τ−1=275 MPa (Bảng 10.1 Cơ sở thiết kế máy _Nguyễn Hữu Lộc)

(Bảng 10.2 trang 353 Cơ sở thiết kế máy _Nguyễn Hữu Lộc)

Khoảng cách từ tâm khớp nối tới tâm ổ lăn

Momen tiết diện nguy hiểm

Hệ số tập trung ứng xuất khi chi tiết lắp ráp trên trục Bảng 10.8 trang362 (Cơ sở thiết

kế máy _Nguyễn Hữu Lộc)

Kσ = 2,45 ; Kτ = 1,8

Hệ số tăng bề mặt β = 1,8 (Bảng 10.4 trang 360 Cơ sở thiết kế máy _Nguyễn Hữu Lộc)

Hệ số xét đến ảnh hưởng ứng xuất trung bình đến độ bền mỏi (Bảng trang 359 Cơ sở

thiết kế máy _Nguyễn Hữu Lộc)

Thép hợp kim: Ѱσ = 0,15

Chọn then có chiều rộng b = 14 mm, chiều cao h =9 mm, chiều sâu rãnh then trên trục

t1= 5,5, chiều sâu rãnh then trên mayơ t2 = 3,8 mm

Chọn chiều dài then l = 56 mm

Chiều dài làm việc của then

Thép hợp kim chọn hệ số ảnh hưởng ứng suất trung bình đến độ bền mỏi và phụ thuộc

vào cơ tính vật liệu (Bảng trang 359 Cơ sở thiết kế máy _Nguyễn Hữu Lộc)

Chọn l2 = 90 mm

(Bảng 10.2 trang 353 Cơ sở thiết kế máy _Nguyễn Hữu Lộc)

Chiều dài sơ bộ chỗ để ổ lăn

w2 = 90 mm

Khoảng cách từ mặt mút của bánh vít đến thành trong của hộp x = 15 mm

Khoảng 2 ổ lăn : l' = 2x + l2 + w2 = 210 mm

(Bảng 10.2 trang 353 Cơ sở thiết kế máy _Nguyễn Hữu Lộc)

Khoảng cách tâm ổ lăn tới tâm bánh răng trụ

Momen tiết diện nguy hiểm

M A=M D=√0,75T22=716612 Nmm

M B=√M2xB+M2yB+0,75 T22=1244466 Nmm

M C=√M xc2

+M YC2 +0,75 T22= 1580675 NmmĐường kính

Trục có 2 then tại B và D nên

Chọn chiều dài then l = 70 mm

Chiều dài làm việc của then

τ c= 2 T2

b d B l l=27,2 MPa<[τ c]=80 MPa

Với d D = 55 mm

Chọn then có chiều rộng b = 16 mm, chiều cao h =10 mm, chiều sâu rãnh then trên trục

t1= 6, chiều sâu rãnh then trên mayơ t2 = 4,3 mm

Chọn chiều dài then l = 70 mm

Chiều dài làm việc của then

Thép hợp kim chọn hệ số ảnh hưởng ứng suất trung bình đến độ bền mỏi và phụ thuộc

vào cơ tính vật liệu là (Bảng trang 359 Cơ sở thiết kế máy _Nguyễn Hữu Lộc)

Thép hợp kim chọn hệ số ảnh hưởng ứng suất trung bình đến độ bền mỏi và phụ thuộc

vào cơ tính vật liệu (Bảng trang 359 Cơ sở thiết kế máy _Nguyễn Hữu Lộc)

Ѱσ = 0,15; Ѱt = 0,1

Trục có 1 then: Mommen cản uốn

Bên phải chọn 2 ổ đũa côn và bên trái ta chọn ổ bi đỡ.

Tính ổ đỡ bên trái với đường kính trong d = 65 mm

Tải trọng hướng tâm

F rB=√R Bx2 +R By2

= 1742 N

Vòng trong quay nên V = 1

Bảng 11.2 trang 391 và bảng trang 392 (Cơ sở thiết kế máy _Nguyễn Hữu Lộc )

Chọn hai ổ đũa côn cho bên phải trục

Tải trọng hướng tâm

= 65729 N

Đường kính d = 65 mm nên chọn loại ổ c ỡ nh ẹ r ộng kí hiệu 7513 có khả năng tải động

C = 119000 N và số vòng tới hạn khi bôi trơn bằng mỡ là nth = 4000 v/p

Xác định lại tuổi thọ triệu vòng

Biểu đồ lực ổ lănTải trọng hướng tâm

do đó:

Tải trọng dọc trục đối với ổ bên trái là Fa1 = S2 - Fa = 4070 N

Tải trạng dọc trục đối với ổ bên phải là Fa2 = S2 = 5991 N

Ta chọn ổ phải để tính toán vì tải trọng lớn hơn

√L

= 107310 N

Đường kính d = 60 mm nên chọn loại ổ trung kí hiệu 7312 có khả năng tải động C =

128000 N và số vòng tới hạn khi bôi trơn bằng mỡ là nth = 4000 v/p

Xác định lại tuổi thọ triệu vòng

Chương 7: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ VỎ HỘP

M10M18M8Kích thước gối trục

Đường kính ngoài tâm lỗ vít trục vít

Đường kính ngoài tâm lỗ vít bánh vít

194 mm

484 mmMặt đế hộp

Chiều dày: S1

Bề rộng mặt đế hộp

30 mm90mm

Khe hở giữa các chi tiết

Theo bảng 18-13 trang 101 (Trịnh Chất _Lê Uyển)

Ta chọn loại dầu tuabin 57

8.2 Bulong vòng

Trọng lượngnâng được

3

35

14

35

22

50

8.3 Cửa thăm

Để kiểm tra xem xét các chi tiết trong hợp giảm tốc khi lắp ghép cũng như khi đổ dầu vào,trên đỉnh của hộp giảm tốc ta làm cửa thăm

Cửa này được đậy bằng nắp Trên nắp có nút thông hơi Ta chọn kích thước

Vì v sγbv=6,16 (m/sγ)<10nên ta chọn phương pháp bôi trơn là ngâm bánh vít trong dầu Chiều cao mức dầu trong hộp giảm tốc sẽ được kiểm tra thông qua que thăm dầu Kích thước và hình dáng của nó được thể hiện như sau:

Que thăm dầu

CHƯƠNG 9: DUNG SAI LẮP GHÉP

Do vòng đứng yên nên lực chỉ tác dụng lên một phần đường lăn Vậy dạng tải trọng của vòng ngoài là dạng tải cục bộ Và điều kiện làm việc không tháo lắp thường xuyên nên ta chọn dung sai kích thước lỗ thân hộp là H7

Trục 2

Do vòng trong quay cùng với trục nên tải trọng lần lượt tác dụng lên khắp đường lăn của ổ và lặp lại sau mỗi vòng quay của trục Vậy dạng tải trọng của vòng trong là dạng tải chu kỳ Và điều kiện làm việc không tháo lắp thường xuyên nên ta chọn dung sai kích thước trục là k6

Do vòng đứng yên nên lực chỉ tác dụng lên một phần đường lăn Vậy dạng tải trọng của vòng ngoài là dạng tải cục bộ Và điều kiện làm việc không tháo lắp thường xuyên nên ta chọn dung sai kích thước lỗ thân hộp là H7

Dung sai khi lắp vòng chắn dầu , lót ổ

Chọn kiểu lắp trung gian H 7 jsγ 6 để thuận tiện quá trình tháo lắp

Dung sai lắp khớp nối và bánh răng trụ trên trục

Do cần di chuyển dọc nên ta chọn h6 cho khớp nối và bánh răng trụ trên trục

Dung sai lắp ghép then trên trục

Chọn chiều rộng rãnh then trên trục là H9 và kiểu lắp trên bạc là D10

Bảng dung sai

Bảng dung sai lắp ghép bánh vít:

Mối lắp

Sai lệch giới hạncủa lỗ (μm do chọn cấp chính xác 9 (theo dung sai kích thước về độ nhámm)

Sai lệch giới hạncủa trục (μm do chọn cấp chính xác 9 (theo dung sai kích thước về độ nhámm) N

Bảng dung sai lắp ghép ổ lăn:

Mối lắp

Sai lệch giới hạncủa lỗ (μm do chọn cấp chính xác 9 (theo dung sai kích thước về độ nhámm)

Sai lệch giới hạncủa trục (μm do chọn cấp chính xác 9 (theo dung sai kích thước về độ nhámm)

Sai lệch giới hạn chiều

Trên

hạn trên trục t1

Sai lệch giớihạn trên bạc t2

Sai lệch giới hạncủa trục (μm do chọn cấp chính xác 9 (theo dung sai kích thước về độ nhámm)

viên phải tìm tòi, sáng tạo, tính cẩn thận và hiểu được những gì đã thể hiện trên bản vẽ Tuy nhiên, em cảm thấy rất bổ ích vì đồ án này đã giúp chúng

em hiểu sâu sắc được những phần đã được truyền đạt.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Nguyễn Hữu Lộc, Cơ sở thiết kế máy, NXB ĐHQG TPHCM

[2] Trịnh Chất – Lê Văn Uyển, Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí, tập 1-2, NXB Giáo Dục

[3] Ninh Đức Tốn, Dung sai và lắp ghép, NXB Giáo Dục 2002

[4] Lê Khánh Điền – Vũ Tiến Đạt, Giáo trình vẽ kỹ thuật cơ khí, NXB ĐHQG TPHCM