Thiết Kế Hệ Thống Dẫn Động Xích Tải (Full Bản Vẽ Autocad)

Thông qua đồ án môn học Chi tiết máy, mỗi sinh viên được hệ thống lại các kiến thức đã học nhằm tính toán thiết kế chi tiết máy theo các chỉ tiêu chủ yếu về khả năng làm việc , thiết kế

MỤC LỤC

MỤC LỤC 1

LỜI NÓI ĐẦU 2

1.1 E/TÍNH TOÁN CHỌN Ổ LĂN VÀ NỐI TRỤC ĐÀN HỒI 39

CHỌN VÀ KIỂM TRA NỐI TRỤC ĐÀN HỒI 41

1.2 F/THIẾT KẾ VỎ HỘP VÀ CÁC CHI TIẾT PHỤ KHÁC 42

THIẾT KẾ VỎ HỘP 43

CÁC CHI TIẾT PHỤ KHÁC 44

PHẦN III:CHỌN DUNG SAI LẮP GHÉP 46

PHẦN IV: TÀI LIỆU THAM KHẢO 47

LỜI NÓI ĐẦU

Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí là yêu cầu không thể thiếu đối với một

kỹ sư ngành cơ khí, nhằm cung cấp các kiến thức cơ sở về máy và kết cấu máy Thông qua đồ án môn học Chi tiết máy, mỗi sinh viên được hệ thống lại các kiến thức đã học nhằm tính toán thiết kế chi tiết máy theo các chỉ tiêu chủ yếu về khả năng làm việc , thiết kế kết cấu chi tiết máy, vỏ khung và bệ máy , chọn cấp chính xác, lắp ghép và phương pháp trình bày bản vẽ, trong đó cung cấp nhiều số liệu mới về phương pháp tính, về dung sai lắp ghép và các số liệu tra cứu khác Do

đó khi thiết kế đồ án chi tiết máy phải tham khảo các giáo trình như Chi tiết máy, Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí, Dung sai và lắp ghép, Nguyên lý máy .từng bước giúp sinh viên làm quen với công việc thiết kế và nghề nghiệp sau này của mình.

Nhiệm vụ của em là thiết kế hệ dẫn động thùng trộn gồm có hộp giảm tốc bánh răng trụ hai cấp đồng trục và bộ truyền xích Hệ được dẫn động bằng động cơ điện thông qua khớp nối, hộp giảm tốc và bộ truyền xích để truyền động đến thùng trộn

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hoàng Huấn MSSV: G0900985Ngành đào tạo: KĨ THUẬT GIAO THÔNG

Người hướng dẫn: DƯƠNG ĐĂNG DANH Ký tên:

ĐỀ TÀI

Đề số 3 : THIẾT KẾ HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG XÍCH TẢI

Phương án số 6

Công suất trên trục xích tải P(kW)=5kW

Số vòng quay của trục xích tải n(v/ph)=50(v/ph)

Thời gian phục vụ L(năm)=7 năm

a.Chọn hiệu suất của hệ thống:

- Hiệu suất chung của hệ thống:

b.Tính công suất đẳng trị ( công suất tính toán):

- Công suất tính toán:

Chọn sơ bộ tỉ số truyền của bộ truyền đai thang : ud = 3

tỉ số truyền chung sơ bộ là: uch = uh * ud = 9 * 3 = 27

số vòng quay sơ bộ của động cơ

Vận tốcquay(vg/ph)

dh

T T

k dh

T T

B Phân phối tỉ số truyền:

- Tỉ số truyền của hệ thống dẫn động:

c.Tính toán moment xoắn trên các trục

4

3

3 dc

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT MÁY

1)BỘ TRUYỀN ĐAI THANG

Theo thông số ta có P=5,762(kW) và số vòng quay là v=1425(v/ph)

Với thông số trên dựa vào hình 4.1 (TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ –TRỊNH CHẤT VÀ LÊ VĂN UYỂN )

Ta chọn tiết diện đai Бvới các thông số sau

Vậy ta sẽ chọn đường kính bánh đai nhỏ d1=1,2*dmin=1,2*140=168mm

vậy ta sẽ chọn đường kính bánh đai nhỏ theo tiêu chuẩn là d1=180mm

Nhỏ hơn vận tốc cho phép là vmax=25(m/s)

với ε=0,02 đường kính bánh đai lớn là

d = ud (1 − ε = ) 3,5625*180*(1 0,02) 628, 425(mm) − =

Ta chọn đường kính tiêu chuẩn d2=630mm

Như vậy tỉ số truyền thực tế

Theo bảng 4.14 (TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ –

TRỊNH CHẤT VÀ LÊ VĂN UYỂN ) dựa vào tỉ số truyền và đường kính bánh đai d2

ta có tỉ số giữa a/d2=0,95 từ đó ta tính được khoảng cách trục a =600mm

từ khoảng cách trục ta có thể tính được chiều dài sơ bộ của day đai

Theo tiêu chuẩn tao chọn chiều dài đai l = 2500mm

Nghiệm số vòng chạy của đai trong 1 giây

hiệu

Kích thước tiết diện (mm)

Diện tích tiết diện A(mm2)

Đường kính bánh đai nhỏ d1 (mm)

Chiều dài giới hạn l(mm)

Thay vào ta sẽ tìm được z=1,4531=>ta chọn z=2

Theo (TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ –TRỊNH CHẤT

VÀ LÊ VĂN UYỂN) ta tra bảng 4.21

Xác định lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục

Ta có lực căng trên 1 đai được xác định như sau

Ứng suất sinh ra trong dây đai

Ứng suất do lực căng phụ gây nên

v v

ε = độ giãn dài tương đối của thớ đai ngoài cùng y y = 0

khoảng cách từ đường trung hòa đến thớ đai ngoài cùng đối với đai thang

u 1

m 7 r

m: là số đường cong mỏi đối với đai thang thì m=8

σr :giới hạn mỏi của đai đối với đai thang thì là 9(MPa)

r E

2*3600*i 2*3600*5,372

2)TÍNH TOAN THIẾT KẾ HỘP GIẢM TỐC

Thiết kế hộp giảm tốc bánh răng trụ răng thẳng hai cấp đồng trụcHộp giảm tốc đồng trục có các thông số hình học được chọn giống nhau ngoại trừ bề rộng răng và cấp chậm có tải trọng lớn hơn cấp nhanh rất nhiều nên ta tính cần tính toán cấp chậm trước.

2,4 7 H03

i i max

T

*n * t T

i i max

T

* n *T T

 

 ÷

 

∑

mF: bậc đường cong mỏi khi thử về độ uốn, mF=6khi HB<350

c: số lần tiếp xúc trong 1 vòng quay, c=1

n: số vòng quay trong 1 phút

tΣ: tổng thời gian làm việc tΣ=280*7*2*8=31360 giời (làm việc 2 ca)

Số chu kì thay đồi ứng suất tương đương 2 bánh n=141,442(v/ph)

σ = σ = =

0 Hlim 4 Hlim 4 K HL4 570*1 570(MPa)

σ = σ = =

Vậy ta tính được

H HL H

SF: hệ số an toàn khi tính về uốn SF1=SF2=1,75

KFL : hệ số tuổi thọ

F

m FE

FO FL

N

N

K =

Với NF0: Số chu kì cơ sở khi uốn NF0=4*106

mF : Bậc của đờng cong mỏi khi thử về tiếp xúc, với vật liệu HB<350 ta

có mF=6

NFE : Số chu kì thay đổi ứng suất tơng đơng

i i

m i

T

T c N

F

=

max 60

FE3

6 FE3

Ta thấy NFE3>NFO , NFE4>NFO , ta lấy NFL3=NFL4=1

Bộ truyền quay một chiều, lấy giới hạn bền uốn KFC=1

Vậy ứng suất uốn cho phép:

w 0 t

α=20 theo tiêu chuẩn TCVN 1065-71

Kiểm tra răng về độ bền tiếp xúc

Ta có σ < σ = H [ ]H 518,18(MPa) nên kiểm nghiệm theo độ bền tiếp xúc thỏa

Kiểm nghiệm rang theo độ bền uốn

với εα=1,77 Y 1 1 0,5649

1,77

ε α

= = = ε

TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN CẤP NHANH

Đối với hộp giảm tốc đồng trục các thông số được chọn giống nhau ngoại trừ bề rộng răng

Dựa vào khoảng cách trục của 2 cấp bằng nhau ta sẽ tình được bề rộng cấp nhanh như sau

Vậy ta chọn theo tiêu chuẩn là ψba2=0,3 Chọn như trên bộ truyền cấp nhanh

sẽ dư bền rất nhiều Đây là đặt điểm và cũng là nhược điểm của hộp giảm tốc đồng trục

Ta suy ra giá trị ψbd dựa vào công thức

i i max

T

*n * t T

i i max

T

* n *T T

 

 ÷

 

∑

mF: bậc đường cong mỏi khi thử về độ uốn, mF=6khi HB<350

c: số lần tiếp xúc trong 1 vòng quay, c=1

n: số vòng quay trong 1 phút

tΣ: tổng thời gian làm việc tΣ=280*7*2*8=31360 giời (làm việc 2 ca)

Số chu kì thay đồi ứng suất tương đương 2 bánh n=400(v/ph)

σ = σ = =

0 Hlim 2 Hlim 2 K HL2 570*1 570(MPa)

σ = σ = =

Vậy ta tính được

H HL H

Ứng suất tiếp xúc cho phép khi quá tải

FO FL

N

N

K =

Với NF0: Số chu kì cơ sở khi uốn NF0=4*106

mF : Bậc của đờng cong mỏi khi thử về tiếp xúc, với vật liệu HB<350 ta

có mF=6

NFE : Số chu kì thay đổi ứng suất tơng đơng

i i

m i

T

T c N

F

=

max 60

FE1

6 FE1

Ta thấy NFE1>NFO , NFE2>NFO , ta lấy NFL3=NFL4=1

Bộ truyền quay một chiều, lấy giới hạn bền uốn KFC=1

Vậy ứng suất uốn cho phép:

w 0 t

α=20 theo tiêu chuẩn TCVN 1065-71

Kiểm tra răng về độ bền tiếp xúc

=>Z 4 4 1,77 0,8621

α ε

Ta có σ < σ = H [ ]H 518,18(MPa) nên kiểm nghiệm theo độ bền tiếp xúc thỏa

Kiểm nghiệm rang theo độ bền uốn

= = = ε

Với β=0=>Yβ=1

Tra bảng 6.18 ta đượ YF1=3,7 và=3,7 và YF2=3,6

Thay các thông số vừa tìm được vào ta được

2*130689,3625*1,96*0,565*1*3,7

44,072(MPa) 0,3*225*120*3

D.KIỂM NGHIỆM ĐIỀU KIỆN BÔI TRƠN NGÂM DẦU:

- Đây là hộp giảm tốc đồng trục nên điều kiện bôi trơn luôn thỏa nên ta chỉ tính khoảng cách giữa mức dầu cao nhất và thấp nhất:

( 10) ( ) 46

2 − − 2 3 =

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRỤC

1)Vật liệu chế tạo trục và ứng suất cho phép

Ta chọn thép C45 nhiệt luyện σb = 785 MPa; σch = 540 MPa; τch = 324 MPa;

σ-1 = 383; τ-1 = 226 MPa; [σ] = 85, 70 hoặc 65 MPa ứng với trục có đường kính lần lượt 30, 50, hoặc 100 mm

Chọn: [τ]=20MPa đối với trục vào và ra; [τ]15MPa đối với trục trung gian.

2)Thiết kế sơ bộ theo moment xoắn

1 33

1

2 33

2

3 33

2.2 Chiều dài mayer bánh đai:

FBy FBx

FD 145937,302Nmm 48281,5Nmm

Ta có lực tác dụng lên trục của bánh đai hình thang là Fd=791,5(N)Lực truyền lên trục của bánh răng trụ

Trục III

74.5 149.0

271576,7125Nmm 17462,1525,386Nmm

365943,0994Nmm

66.5 238.5 313.0

F Cx

35.0 35.0

ψσ = 0,1 và ψτ = 0,05

Các trục của hộp giảm tốc đều quay, ứng suất uốn thay đổi theo chu kỳ đối xứng, do đó:

max 0

τ

τ = τ = =

3 Xác định hệ số an toàn ở các tiết diện nguy hiểm của trục:

Theo kết cấu và biểu đồ moment trục ta thấy các tiết diện nguy hiểm cần được kiểm tra về độ bền mỏi:

- Trục 1: tiết diện A1 (lắp bánh đai); tiết diện 1 (lắp bánh răng)

- Trục 2: hai tiết diện lắp bánh răng 2;3

- Trục 3: tiết diện lắp bánh răng4; lắp nối trục 5

4 Chọn lắp ghép:

Các ổ lăn lắp lên trục theo k6, lắp bánh đai, nối trục, bánh răng theo k6 kết hợp với lắp then

Ta có:

Moment cản uốn W đối với trục có 1 then:

K

σ σ σ

K

τ τ τ

-Các trục được gia công bằng máy tiện,tại các tiết diện nguy hiểm yêu cầu đạt độ nhám Ra = 2,5÷0,63.Theo bảng 10.8 trang 197 sách Trịnh Chất ta có

hệ số tập trung ứng suất Kx = 1,1

-Không dùng các phương pháp tăng bề mặt nên Ky = 1

-Ta dung dao phay ngón để gia công rãnh then nên từ bảng 10.12 trang 199 sách Trịnh Chất ta có: Kσ = 2.01

ε do lắp căng tại các tiết diện nguy hiểm Hệ số an toàn s tại các

tiết diện nguy hiểm:

Lắp căng

Rãnh then

Lắp căng

-Ta thấy các tiết diện nguy hiểm trên cả 3 trục đều đảm bảo an toàn về mỏi

D.TÍNH KIỂM NGHIỆM ĐỘ BỀN CỦA THEN:

Với các tiết diện trục dùng mối ghép then , ta tiến hành kiểm nghiệm mối ghép về độ bền dập σd và độ bền cắt τc

( 1)

2

[ ] 2

Tính và chọn theo tiêu chuẩn ta có chiều dài then được cho trong bảng

Ta có bảng kiệm nghiệm then như sau:

Trong đó với ổ bi chỉ chiệu lực hường tâm X=1 V=1 kt=1 kđ=1

Theo công thức (11.1) khả năng tải động ta có

d

C = Q L 1,343512* 672 11,65(kN) = =

Trong đó với ổ bi thì m=3 còn L=60nLh/106=672 triệu vòng

Kiểm tra khả năng tải tỉnh của ổ lăng

Trong đó với ổ bi chỉ chiệu lực hường tâm X=1 V=1 kt=1 kđ=1

Theo công thức (11.1) khả năng tải động ta có

d

C = Q L 3,809155* 237,6625 23,59(kN) = =

Trong đó với ổ bi thì m=3 còn L=60nLh/106=237,622 triệu vòng

Kiểm tra khả năng tải tỉnh của ổ lăng

Trục III: ta có FEy=3809,5647(N); FEx=13549,2379(N)

FFy=3276,64(N) ; FFx=10071,483(N)

Trong đó với ổ bi chỉ chiệu lực hường tâm X=1 V=1 kt=1 kđ=1

Theo công thức (11.1) khả năng tải động ta có

d

C = Q L 14,074609* 84 61,64(kN) = =

Trong đó với ổ bi thì m=3 còn L=60nLh/106=84 triệu vòng

Kiểm tra khả năng tải tỉnh của ổ lăng

CHỌN VÀ KIỂM TRA NỐI TRỤC ĐÀN HỒI

Sử dụng nối trục đàn hồi : moment xoắn tại trục đầu vào T= 1004201,6 Nmm

Theo bảng 16.10 a và b trang 68 [II] , ta có bảng thông số nối trục như sau :

Chọn vật liệu chốt nối trục là thép C45 với

+ Ứng suất uốn cho phép [σF]=70MPa ,+ Ứng suất dập giữa chốt và ống[σd]=3MPa

Hệ số chế độ làm việc k , ta chọn k=1,45(tra bảng 14.1 trang 465 [III]

Từ công thức trang 69 [II] , ta có :

Kiểm tra sức bền của chốt:

0

1,45*1004201,6*72 47,3988 [ ] 60 80( )0,1 0,1*24 200*8

Với lo=l1+l2/2=48+48/2=72 (mm)

Kiểm tra độ bền dập giữa chốt và vòng cao su

0 3

2 2.1,45.1004201,6 1,723 [ ] 2 4( ) 8.200.24.44

Với l3=28 mm tra bảng 16_10b trang 69 [II]

Do đó điều kiện bền uốn và bền dập nối trục vừa chọn được thỏa

F/THIẾT KẾ VỎ HỘP VÀ CÁC CHI TIẾT PHỤ KHÁC

T

Nm

dmm

Dmm

dmmm

Lmm

lmm

d1mm

D0mm

v/p

dcmm

- Chọn bề mặt ghép nắp và thân: song song mặt đế

Các kích thước cơ bản của vỏ hộp:

4 Mặt bích chiều dài nắp và thân:

- Chiều dày bích thân hộp: S3 =14 mm

7 Khe hở giữa các chi tiết:

- Bánh răng với thành trong hộp: ∆ = 8 mm

- Giữa đỉnh bánh răng lớn và đáy hộp: ∆ 1 = 24 mm

8 Số lượng bulông nền Z = 6

CÁC CHI TIẾT PHỤ KHÁC

1 Vòng phớt : không cho dầu hoặc mỡ chảy ra ngoài hộp giảm tốc và ngăn không cho bụi từ bên ngoài vào hộp giảm tốc

2 Vòng chắn dầu: không cho dầu trong hộp giảm tốc bắn vào ổ bi và có tác dụng ngăn cách và cố định các ổ bi với bánh răng.

3 Chốt định vị: dùng định vị chính xác vị trí của nắp hộp và thân hộp giảm tốc, tạo thuận lợi cho việc cố định khi lắp chi tiết c=1mm , d=5mm , l=50mm

4 Nút thông hơi: làm giảm áp suất, điều hoà không khí bên trong và bên ngoài hộp giảm tốc, và cũng có thể dùng để thay dầu làm việc khi dầu

cũ bị dơ

Nút thông hơi được lắp trên nắp cửa thăm

5 Cửa thăm:Có tác dụng để kiểm tra,quan sát các chi tiết máy trong hộp giảm tốc khi lắp ghép và đổ dầu vào trong hộp , được bố trí trên đỉnh hộp.Cửa thăm được đậy bằng nắp.Trên nắp có lắp thêm nút thông hơi

6 Nút tháo dầu: có tác dụng để tháo dầu cũ vì sau một thời gian làm việc,dầu bôi trơn chứa trong hộp bị bẩn do bụi hoặc do hạt mài hoặc

bị biến chất

7 Vít tách nắp và thân: có tác dụng dùng để tác nắp và thân

8 Que thăm dầu: kiểm tra mức dầu trong hộp giảm tốc

9 Ống lót : nhằm hạn chế các bánh răng trên trục và vai ổ lăn

Các phương pháp bôi trơn hộp giảm tốc :

+ Bôi trơn ngâm dầu

+ Bôi trơn lưu thông

- Đối với bộ truyền hở của những máy không quan trọng,bôi trơn định kỳbằng mỡ

Dầu bôi trơn HGT:

- Dầu công nghiệp được dùng rộng rãi nhất.Bôi trơn lưu thông dùng dầu công nghiệp 45

-Dầu tuabin dùng bôi trơn các bộ truyền bánh răng quay nhanh

-Dầu ôtô,máy kéo AK10,AK15 dùng bôi trơn các loại HGT

PHẦN III:CHỌN DUNG SAI LẮP GHÉP

- Chọn dầu bôi trơn :

Bôi trơn hộp giảm tốc : Bằng cách ngâm dầu cho bánh răng ở nhiệt độ

500c ứng với vận tốc của bộ truyền v >3 m/s Dầu có độ nhớt là 57centipois.Tra bảng ta chọn được dầu bôi trơn AK.Dầu AK có thể dùng để bôi trơn các loại hộp giảm tốc

Vòng trong của ổ lăn lắp lên trục theo hệ lỗ, còn vòng ngoài lắp lên vỏ theo

hệ trục

Mối lắp theo kiểu H7/k6 là mối lắp trung gian được dùng để cố định các chi tiết ghép với nhau và các chi tiết này nhất thiết phải được cố định thêm bằng then, bulông, vít, chốt, vòng hãm …

Chi tiết

(1)

Mối lắp (2)

es (µm)(3)

ei (µm)(4)

ES µm)(5)

EI (µm)(6)

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

[3] Nguyễn Hữu Lộc, Cơ sở thiết kế máy, NXB Đại học Quốc Gia TP Hồ Chí Minh, 2009 , [III]

[4] Nguyễn Hữu Lộc, Bài tập chi tiết máy, NXB Đại học Quốc Gia TP Hồ Chí Minh, 2008

[5] Vũ Tiến Đạt, Vẽ cơ khí, Trường Đại học Bách khoa TP Hồ Chí Minh, 1993

[6] Trịnh Chất, Cơ sở thiết kế máy và chi tiết máy, NXB Khoa học Kỹ thuật, 1994

[7] Trần Hữu Quế, Đặng Văn Cừ, Nguyễn Văn Tuấn, Vẽ kỹ thuật cơ khí, Tập 1 và 2, NXB Giáo Dục, 2003

[8] Ninh Đức Tốn, Dung sai và lắp ghép, NXB Giáo Dục, 2000

[9] Nguyễn Hữu Lộc, Sử dụng AutoCAD 2000, Tập 1 và 2, NXB TP Hồ Chí Minh, 1999

[10] Nguyễn Hữu Lộc, Thiết kế cơ khí với AutoCAD Mechanical, NXB

TP Hồ Chí Minh, 2003