Đồ án Thiết kế trạm dẫn động cơ khí

Đảng và nhà nước ta đã đề ra những mục tiêu trong nhữngnăm tới là đất nước công nghiệp hóa hiện đại hóa.. Muốn thực hiện được điều đó một trong những ngành cần quan tâm pháttriển nhất đó

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOA CƠ – ĐIỆN – ĐIỆN TỬ



ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY

Đề tài: THIẾT KẾ TRẠM DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ

SVTH: Nguyễn Mai Đạt MSSV: 1311040068 Lớp: 13DCK03 GVHD: Phạm Bá Khiển

Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 18, tháng 01, năm 2015

O

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 6

CHƯƠNG 1: CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN 7

1 Sơ đồ động: 7

2 Tính toán chọn động cơ: 8

2.1 Công suất của bộ phận công tác là băng tải: 8

2.2 Tính công suất định mức và chọn động cơ: 8

3 Phân phối tỉ số truyền: 8

3.1 Tính tỉ số truyền chung: 8

3.2 Số vòng quay, công suất, moment xoắn trên các trục: 9

3.3 Bảng số liệu: 10

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN 10

1 Bộ truyền đai: 10

1.1 Chọn đai thang 10

1.2 Đường kính bánh đai nhỏ: 11

1.3 Vận tốc dài: 11

1.4 Giả sử ta chọn hệ số trượt tương đối: ξ = 0,01 11

1.5 Khoảng cách trục nhỏ nhất xác định theo công thức: 11

1.6 Chiều dài tính toán của đai: 11

1.7 Số vòng chạy của đai trong 1s: 11

1.8 Tính toán lại khoảng cách trục a: 12

1.9 Góc ôm đai bánh đai nhỏ: 12

1.10 Các hệ số sử dụng: 12

1.11 Chọn loại đai: 12

1.12 Số dây đai được xác định theo công thức: 13

1.13 Lực căng đai ban đầu: 13

1.14 Tù công thức: 13

1.15 Lực tác dụng lên trục: 13

1.16 Ứng suất lớn nhất trong dây đai: 13

1.17 Tuổi thọ đai xác định theo công thức: 14

1.18 Bề rộng bánh đai: 14

2 Bánh răng côn: 14

2.1 Chọn vật liệu: 14

2.2 Xác định số chu kì làm việc tương đương NHE và hệ số tuổi thọ KL 14

2.3 Xác định giá trị ứng suất tiếp xúc cho phép: 15

2.4 Ứng suât uốn cho phép: 15

2.5 Tỉ số truyền: 16

2.6 Đường kính vòng chia ngoài bánh dẫn: 16

2.7 Số răng: 16

2.8 Mô đun vòng chia ngoài: 16

2.9 Đường kính vòng chia ngoài bánh bị dẫn: 17

2.10.Chiều dài côn ngoài: 17

2.11 Chiều rộng vành răng: 17

2.12 Góc mặt côn chia: 17

2.13.Đường kính vòng chia trung bình: 17

2.14 Vận tốc vòng: 17

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN TRỤC 17

1 Trục 1: 17

1.1 Chọn vật liệu: 17

1.2 Đường kính sơ bộ của trục: 18

1.3.Phân tích lực tác dụng lên chi tiết: 18

1.4 Xác định các kích thước dọc trục 18

1.5 Vẽ sơ đồ moment: 18

1.6 Chọn then: 20

1.7.Kiểm tra độ bền then: 21

1.8 Kiểm tra bền trục: 21

1.9 Hệ số an toàn: 21

2 Trục II: 22

2.1 Chọn vật liệu: 22

2.2 Đường kính sơ bộ của trục: 22

2.3 Tính kích thước dọc trục: 22

2.4.Phân tích lực tác dụng lên chi tiết: 22

2.5 Vẽ sơ đồ moment: 22

2.6 Chọn then: 24

2.7 Kiểm tra độ bền then: 25

2.8 Kiểm tra bền trục: 25

2.9 Hệ số an toàn: 26

CHƯƠNG 4: CHỌN KHỚP NỐI 26

1 Chọn khớp nối: 26

2 Kiểm nghiệm độ bền khớp nối: 26

2.1 Kiểm nghiệm độ bền uốn theo công thức: 26

2.Kiểm tra độ bền dập giữa chốt và vòng cao su: 26

3 Thiết kế gối đỡ trục: 27

3.1.Gối đỡ trục 1: 27

3.2 Gối đỡ trục II: 28

4 Thiết kế vỏ hộp: 29

4.1 Chiều dày: 30

4.2 Gân tăng cứng: 30

4.3 Đường kính bulong: 30

4.4 Mặt bích ghép nắp và thân: 30

4.5 Mặt đế hộp: 30

4.6 Khe hở giữa các chi tiết: 31

4.7 Số lượng bulong nền: z = 4 31

5 Hệ thống bôi trơn: 31

5.1 Chọn dầu bôi trơn: 31

5.2 Kiểm tra điều kiện bôi trơn: 31

6 Các chi tiết phụ: 32

6.1 Chốt định vị: 32

6.2 Chọn nút tháo dầu: 32

6.3.Chọn nút thông hơi: 32

6.4 Chọn bulong vòng: 32

6.5 Vòng chắn dầu: 33

7 Dung sai lắp ghép: 33

KẾT LUẬN 34

TÀI LIỆU THAM KHẢO 35

LỜI NÓI ĐẦU

Hiện nay khoa học kĩ thuật đang phát triển rất nhanh, mang lại những lợi íchcho con người về tất cả những lĩnh vực tinh thần và vật chất Để nâng cao đời sốngnhân dân, để hòa nhập vào sự phát triển chung của các nước trong khu vực cũngnhư trên toàn thế giới Đảng và nhà nước ta đã đề ra những mục tiêu trong nhữngnăm tới là đất nước công nghiệp hóa hiện đại hóa

Muốn thực hiện được điều đó một trong những ngành cần quan tâm pháttriển nhất đó là cơ khí chế tạo máy vì nó đóng vai trò quan trọng trong việc sảnxuất ra các thiết bị công cụ cho mọi ngành kinh tế quốc dân Để thực hiện việc pháttriển ngành cơ khí cần đẩy mạnh đào tạo đội ngũ cán bộ kĩ thuật có trình độ chuyênmôn cao, đồng thời phải đáp ứng được các yêu cầu của công nghệ tiên tiến côngnghệ tự động hóa theo dây chuyền trong sản xuất

Nhằm thực hiện được mục tiêu đó, sinh viên chúng em luôn cố gắng phấnđấu trong học tập và rèn luyện, trau dồi những kiến thức đã được dạy trong trường

để sau khi ra trường có thể đóng góp một phần trí tuệ và sức lực của mình vàocông cuộc đổi mới của đất nước trong thế kỉ mới

CHƯƠNG 1: CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN

1 Sơ đồ động:

54

3

21

Pct: công suất bộ phận công tác (kW)

Ft: lực kéo băng tảiv: vận tốc băng tải

2.2 Tính công suất định mức và chọn động cơ:

Ta có:

P dc=P ct

❑ch

Với:

Pdc: công suất cần thiết của động cơ

ch: hiệu suất chung hệ thống truyền động

Ta có:

❑ch= ❑ct .❑br .❑ol .❑kn

Chọn:

ct = 0,95: hiệu suất bộ truyền đai

br = 0,96: hiệu suất bộ truyền bánh răng côn

ol = 0,99: hiệu suất 1 cặp ổ lăn

kn = 0,99: hiệu suất khớp nối

=> ❑ch=0,95.0,96 0,993 0,99=0,876

=> P dc= 10,19250,876 =11,635(kW )

Tra bảng P1.1/234 sách tính toán thiết kế hộp dẫn động cơ khí

quay ndc = 1450 vg/ph, hiệu suất dc = 87,5%

3 Phân phối tỉ số truyền:

3.1 Tính tỉ số truyền chung:

Ta có:

u ch=n dc

n ct

Với : ndc = 1450 (vg/ph): số vòng quay của động cơ

nct = số vòng quay của trục công tácTrong đó:

=> u ch= 145092,08=15,74

Mặt khác

u ch =u đ .u br .u kn

Với: ubr = 3: tỉ số truyền của bộ truyền bánh răng côn

uđ: tỉ số truyền bộ truyền đai

ukn = 1: tỉ số truyền của khớp nối

=> u đ= u ch

* Chọn uđ = 5,24Kiểm tra: u sb =u br .u đ .u kn=3.5,24 1=15,72

* Công suất trên các trục:

Công suất trên trục công tác:

Pct = 10,1925 (kW)Công suất trên trục động cơ:

Pdc = 11,635 (kW)Công suất trên trục bị dẫn:

P2= P ct

Công suất trên trục dẫn:

1 Bộ truyền đai:

1.1 Chọn đai thang

vòng quay n = 1450 vg/ph theo bảng 4.3 (CSTKM) ta chọn đai loại B với

=> sai lệch so với giá trị cho trước 3,8%

1.5 Khoảng cách trục nhỏ nhất xác định theo công thức:

1.7 Số vòng chạy của đai trong 1s:

Do đó điều kiện được thỏa mãn Với:

v: vận tốc đai (m/s)L: chiều dài đai (m)

1.8 Tính toán lại khoảng cách trục a:

Giá trị a vẫn thỏa mãn trong khoảng cho phép

1.9 Góc ôm đai bánh đai nhỏ:

L: chiều dài thật của đai (mm)

2.2 Xác định số chu kì làm việc tương đương N HE và hệ số tuổi thọ K L

* Đối với bánh dẫn:

Khi bộ truyền làm việc với tải trọng thay đổi không đáng kể

2.4 Ứng suât uốn cho phép:

Hệ số an toàn đối với ứng suất uốn sF = 1,75

Số chu kì làm việc tương đương bánh dẫn:

σb = 750 MPa, σch = 450 MPa, τch = 324 MPa, σ-1 = 383 MPa, τ-1 = 226 MPa.

Chọn sơ bộ ứng suất xoắn cho phép là [τ] = 25 MPa, ứng suất uốn chophép là [σ] = 67 MPa

1.2 Đường kính sơ bộ của trục:

d1>√3 5.T1

Theo tiêu chuẩn ta chọn d1 = 42 mm tại vị trí thân trục lắp bánh đai

1.3.Phân tích lực tác dụng lên chi tiết:

Lực tác dụng lên bộ truyền đai:

90 110 100

503070,7 My

Tra phụ lục 13.1 (CSTKM) ta chọn then bằng đầu tròn có chiều rộng

b = 12 mm, chiều cao h = 8 mm, chiều sâu rãnh then trên trục t1 = 5 mm, chiều sâu rãnh then trên mayơ t2 = 3,3 mm

* Chọn vật liệu là thép C45Chiều dài then l ≤ 1,5.d = 1,5.42 = 63 mmTheo tiêu chuẩn ta chọn l = 63 mm

1.7.Kiểm tra độ bền then:

t2 = 0,4.h = 0,4.8 = 3,2 mm : độ sâu rãnh then trên mayơ

T1 = 377555 Nmm

=> σ d= 2.T1

t2.d l l= 2.3775553,2.42.51=110,16 MPa<[σ d]Kiểm tra theo độ bền cắt [τc] = 90 MPa

2.4.Phân tích lực tác dụng lên chi tiết:

120 173 81

y

z x

Chiều dài :

l ≤1,5 d C =1,5.63=94,5mm

Chọn l = 90 mm

2.7 Kiểm tra độ bền then:

Vật liệu làm chốt là thép C45 với ứng suất uốn cho phép [σF] = 90

Hệ số chế độ làm việc K = 1,25 (Bảng 14.1 CSTKM)Moment xoắn danh nghĩa T = 1057106,59 NmmTheo phụ lục 11.5 (SBTCSTKM) ta chọn nối trục đàn hồi có thểtruyền moment xoắn T = 1000000 Nmm khi đường kính trục d = 50 mm

chốt D0 = 140 mm, khe hở c = 5 mm, l1 = 25mm, l2 = 45 mm, đai ốc M12

Chiều dài khớp nối L = (34).d = 3.50 = 150 mm

2 Kiểm nghiệm độ bền khớp nối:

2.1 Kiểm nghiệm độ bền uốn theo công thức:

Do đó điều kiện bền uốn và bền dập được thỏa mãn.

3 Thiết kế gối đỡ trục:

3.1.Gối đỡ trục 1:

Đường kính ngõng trục d = 50 mmTiến hành chọn ổ đũa côn

Số vòng quay n = 276,72 vg/ph, tuổi thọ Lh = 21600 giờ,  = 140

3.1.1 Hệ số tải trọng dọc trục:

e = 1,5.tg = 1,5 tg140 = 0,3743.1.2 Tải trọng hướng tâm tác dụng lên trục B,C:

Vì SB < SC và Fa1 = 679,99 N <SC – SB= 3701,3 – 2263,2 =1438,1Nnên tải trọng dọc trục tính toán đối với ổ bên phải FaC = SC 3701,3 N

Đối với ổ bên trái FaB =SC – Fa1 = 3701,3 – 679,99 = 3021,31 N

Ta chọn ổ theo ổ bên phải vì tải trọng tác dụng lớn hơn

3.1.4 Hệ số Kσ = 1 do tải trọng tĩnh, Kt = 1 do vòng trong quay3.1.5 Vì tỉ số:

3.1.8 Khả năng tải động tính toán:

C=Q m√L3 =11923,6.10√359 3=69652,34 N

3.1.9 Theo phụ lục 9.4 (SBTCSTKM) ta chọn ổ cỡ trung kí hiệu 7310

có khả năng tải động C = 100000 N và số vòng quay tới hạn khi bôi trơn bằng mỡ là nth = 4800 vg/ph

3.1.10.Tuổi thọ xác định theo công thức:

=(100000 11923,6)10

Số vòng quay n = 92,24 vg/ph, tuổi thọ Lh = 21600 giờ,  = 1403.2.1 Lực tác dụng lên ổ:

Lực hướng tâm tác dụng lên ổ B:

e = 1,5.tg = 1,5.tg140 = 0,3743.2.3 Thành phần lực dọc trục sinh ra do lực hướng tâm gây nên:

SB = 0,83.e.FrB = 0,83.0,374.2446,44 = 759,4 N

SC = 0,83.e.FrD = 0,83.0,374.3825,2 = 1187,4 N

Vì SB < SD và Fa2 = 1700,1 N > SD – SB = 1187,4 – 759,4 = 428Nnên tải trọng dọc trục tính toán đối với ổ bên trái: FaB = SB = 759,4 N

Đối với ổ bên phải: FaD = SB + Fa2 = 759,4 + 1700,1 = 2459,5 N

Ta chọn ổ theo ổ bên phải vì có tải trọng tác dụng lớn hơn

3.2.4 Chọn Kσ = 1 do tải trọng tĩnh, Kτ = 1, V = 1 do vòng trong quay

Qr = (X.V.Fr + Y.Fa).Kσ.Kτ = (0,4.1.3825,2 + 1,6.2459,5).1.1 =5465,28 N

3=7051,38 triệuvòng

3.2.11 Tuổi thọ tính bằng giờ:

L h= 10 60.n6.L= 1060.92,246.7051,38=1274100,2 giờ

4 Thiết kế vỏ hộp:

Chọn thiết kế vỏ hộp giảm tốc bằng phương pháp đúc

Vỏ hộp giảm tốc có nhiệm vụ đảm bảo vị trí tương đối giữa các chi tiết và các bộ phận của máy tiếp nhận tải trọng do các chi tiết lắp trên vỏ truyền đế, đựng dầu bôi trơn và bảo vệ các chi tiết tránh bụi

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

4.6 Khe hở giữa các chi tiết:

- Giữa bánh răng với thành trong hộp:

5.1 Chọn dầu bôi trơn:

Thông số đầu vào σH = 510 MPa

Độ nhám bề mặt 260 HB ≈ 270 HBDựa vào công thức 13.6 (CSTKM) ta có:

5.2 Kiểm tra điều kiện bôi trơn:

Mức dầu cao nhất không được ngập quá 1/6 đường kính bánh răng (de2 = 525 mm)

Tổng hợp 3 điều kiện trên thì để đảm bảo điều kiện bôi trơn phải thỏa mãn bất đẳng thức sau:

KẾT LUẬN

Đồ án thiết kế chi tiết máy là môn học cung cấp những kiến thức tổng quát cầnthiết cho các sinh viên ngành kĩ thuật nói chung và sinh viên cơ khí nói riêng

Môn đồ án này đã giúp em ôn lại và kết hợp hầu hết các môn chuyên ngành

cơ khí bởi vậy càng giúp sinh viên biết rõ hơn về công việc của một kĩ sư tươnglai Giúp chúng em cũng cố lại hầu hết kiến thức chuyên ngành đã học trong thờigian qua

Tuy nhiên bên cạnh đó do còn thiếu kinh nghiệm về thiết kế nên vẫn cònnhiều thiếu sót Đặc biệt do ít tiếp xúc với thực tế nên chắc chắn trong quá trìnhthiết kế sẽ không hoàn toàn phù hợp với nhu cầu, thị trường thực tế một cách tối ưunhất

Sau hơn 10 tuần nghiên cứu thiết kế Hệ dẫn động cơ khí : Hộp giảm tốcbánh răng côn một cấp, bằng việc tham khảo nghiên cứu các tài liệu liên quan cùng

sự hướng dẫn tận tình của các thầy cô và sự giúp đỡ của bạn bè em đã hoàn thành

đồ án đúng thời hạn quy định

Rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến xây dựng của thầy cô và các bạn!!!

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Mai Đạt

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 Cơ sỏ thiết kế máy – TS Nguyễn Hữu Lộc – NXB ĐH Quốc gia TP.HCM

2 Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí tập 1 – PGS.TS Trịnh Chất – TS LêVăn Uyển – NXB Giáo dục

3 Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí tập 2 – PGS.TS Trịnh Chất – TS LêVăn Uyển – NXB Giáo dục

4 Giáo trình Vẽ cơ khí và dung sai lắp ghép – TS Lê Đình Phương