ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY ĐỀ SỐ 10: THIÊT KẾ HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG BĂNG TẢI, PHƯƠNG ÁN 25

Xác định công suất động cơ và phân bố tỉ số truyền cho hệ thống truyền động.. Hiểu biết, nắmvững và vận dụng tốt lý thuyết vào thiết kế các hệ thống truyền động là những yêu cầu rất cần

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP HCM

KHOA CƠ KHÍ

BỘ MÔN THIẾT KẾ MÁY

ĐỒ ÁN MÔN HỌC:CHI TIẾT MÁY

Sinh viên thực hiện:

Ngành đào tạo:Chế tạo máy

Giáo viên hướng dẫn:

Ngày hoàn thành: Ngày bảo vệ:

ĐỀ SỐ 10: THIÊT KẾ HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG BĂNG TẢI

1- Động cơ điện 3 pha không đồng bộ; 2- Nối trục đàn hồi; 3- Hộp giảm

tốc bánh răng trụ hai cấp phân đôi nhanh; 4- Bộ truyền xích ống con lăn;

5-Xích tải

Số liệu thiết kế của phương án 25:

(1 năm làm việc 260 ngày, ngày làm 2 ca,1 ca làm việc 8 giờ)

YÊU CẦU

NỘI DUNG THUYẾT MINH

1 Xác định công suất động cơ và phân bố tỉ số truyền cho hệ thống truyền

động

2 Tính toán thiết kế các chi tiết máy:

a Tính các bộ truyền trong hộp giảm tốc (bánh răng, trục vít)

b Tính toán các bộ truyền hở (đai hoặc xích)

c Vẽ sơ đồ lực tác dụng lên các bộ truyền và tính giá trị các lực

d Tính toán thiết kế trục và then

e Chọn ổ lăn và nối trục

f Chọn thân máy, bu lông và các chi tiết phụ khác

3 Chọn dung sai lắp ghép

4 Tài liệu tham khảo

MỤC LỤC

Mục lục .3

Lời nói đầu 4

PHẦN 1: CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN 5

1.1 Chọn động cơ 5

1.2 Phân phối tỷ số truyền 7

PHẦN 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CHI TIẾT MÁY 10

1 Thiết kế bộ truyền bánh răng 10

2 Thiết kế bộ truyền xích 31

3 Thiết kế trục 36

4 Tính toán chọn ổ 49

5 Thiết kế vỏ hộp giảm tốc 54

6 Các chi tiết phụ 56

7 Bảng dung sai lắp ghép 61

Tài liệu tham khảo 64

L I NÓI Đ U ỜI NÓI ĐẦU ẦU Thiết kế và phát triển những hệ thống truyền động là vấn đề cốt lõi trong

cơ khí Mặt khác, một nền công nghiệp phát triển không thể thiếu một nền cơkhí hiện đại Vì vậy, việc thiết kế và cải tiến những hệ thống truyền động làcông việc rất quan trọng trong công cuộc hiện đại hoá đất nước Hiểu biết, nắmvững và vận dụng tốt lý thuyết vào thiết kế các hệ thống truyền động là những

yêu cầu rất cần thiết đối với sinh viên, kỹ sư cơ khí

Trong cuộc sống ta có thể bắt gặp hệ thống truyền động ở khắp nơi, có thểnói nó đóng một vai trò quan trọng trong cuộc sống cũng như sản xuất Đối vớicác hệ thống truyền động thường gặp thì hộp giảm tốc là một bộ phận khôngthể thiếu

Đồ án thiết kế hệ thống truyền động cơ khí giúp ta tìm hiểu và thiết kếhộp giảm tốc, qua đó ta có thể củng cố lại các kiến thức đã học trong các mônhọc như Cơ kỹ thuật, Chi tiết máy, Vẽ kỹ thuật ; và giúp sinh viên có cái nhìntổng quan về việc thiết kế cơ khí.Hộp giảm tốc là một trong những bộ phậnđiển hình mà công việc thiết kế giúp chúng ta làm quen với các chi tiết cơ bảnnhư bánh răng, ổ lăn,…Thêm vào đó, trong quá trình thực hiện các sinh viên cóthể bổ sung và hoàn thiện kỹ năng vẽ Cơ khí, đây là điều rất cần thiết với mộtsinh viên cơ khí

Em chân thành cảm ơn thầy các thầy cô và các bạn trong khoa cơ khí đãgiúp đỡ em rất nhiều trong quá trình thực hiện đồ án

Với kiến thức còn hạn hẹp, vì vậy thiếu sót là điều không thể tránh khỏi,

em rất mong nhận được ý kiến từ thầy cô và các bạn

Sinh viên thực hiện

Ph n 1: CH N Đ NG C VÀ PHÂN PH I T S TRUY N ần 1: CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN ỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN ỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN Ơ VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN ỐI TỶ SỐ TRUYỀN Ỷ SỐ TRUYỀN ỐI TỶ SỐ TRUYỀN ỀN

1.1Ch n đ ng c ọn động cơ ộng cơ ơ

1.1.1 Xác định công suất động cơ

-Công su t trên tr c đ ng c đi n đục động cơ điện được xác định theo công thức (2.8)[1]: ộng cơ điện được xác định theo công thức (2.8)[1]: ơng án 25 GVHD: Dư Văn Rê ện được xác định theo công thức (2.8)[1]: ược xác định theo công thức (2.8)[1]:c xác đ nh theo công th c (2.8)[1]:ịnh theo công thức (2.8)[1]: ức (2.8)[1]:

Pyc = Ptd =

Pct βη.

Trong đó: Pyc : Công su t yêu c u trên tr c đ ng c (kW)ầu trên trục động cơ(kW) ục động cơ điện được xác định theo công thức (2.8)[1]: ộng cơ điện được xác định theo công thức (2.8)[1]: ơng án 25 GVHD: Dư Văn Rê

Ptd : Công su t trên tr c máy công tácục động cơ điện được xác định theo công thức (2.8)[1]:

: Hi u su t truy n đ ng

η : Hiệu suất truyền động ện được xác định theo công thức (2.8)[1]: ề số 10 - Phương án 25 GVHD: Dư Văn Rê ộng cơ điện được xác định theo công thức (2.8)[1]:

-theo công th c (2.14)[1] thì ức (2.8)[1]: β được xác định theo công thức (2.8)[1]:c xác đ nh: ịnh theo công thức (2.8)[1]:

1.2 Phân phối tỷ số truyền:

a) Tỷ số truyền chung của hệ thống dẫn động xác định theo ct(2.18)[1]:

= 48,27

- Theo ct(2.15)[1] ta cã : uch=uh.ubtng

b) Phân phối tỉ số truyền ( theo yêu cầu bôi trơn):

-Vì hộp giảm tốc là loại 2 cấp phân đôi cấp nhanh nên:

d d

bd bd

Suy ra

0,4 1,33 0,3

1.2.1.Tính công su t, mômen và s vòng quay trên các tr c: ất, mômen và số vòng quay trên các trục: ố vòng quay trên các trục: ục:

- C«ng suÊt làm vi c :ện được xác định theo công thức (2.8)[1]:

(kW)

P2 =

3 brt ol

= 7,02

(kW)

1.2.2 Bảng kết quả tính toán thu được:

PHẦN 2 :TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CHI TIẾT MÁY

2.1 Tính toán thi t k b truy n trong h p gi m t cết máy ết máy ộng cơ điện được xác định theo công thức (2.8)[1]: ề số 10 - Phương án 25 GVHD: Dư Văn Rê ộng cơ điện được xác định theo công thức (2.8)[1]: ảm tốc ố 10 - Phương án 25 GVHD: Dư Văn Rê : Bộ truyền bánh răng

a.Bé truyÒn b¸nh r¨ng nghiªng cÊp nhanh víi c¸c sè liÖu sau:

σb2 = 750 MPa, σch2 = 450 MPa

a 2) Xỏc định ứng suất cho phộp

theo bảng 6.2[1] với vật liệu làm bánh răng là thép 45,tôi cải thiện đạt độ rắn

+ σ°Flim : ứng suất uốn cho phộp ứng với số chu kỡ cơ sở

+ SF: hệ số an toàn khi tớnh về uốn

σ°Hlim1 = 2.245 + 70 = 560 (MPa)

σ°Hlim2 = 2.230 + 70 = 530 (MPa)

25 88

Do NHE1 = u1 NHE2 nªn NHE1 > NHO1, do đó KHL1 = 1

nh vËy theo ct(6.1)[1] ta cã:

[σH] = σ°Hlim KHL/SH

560.1 1,1

= 509 (MPa)

[σH2] =

530.1 1,1

= 481,8 (MPa)

Với cấp nhanh sử dụng bánh răng nghiêng, theo (6.12)[1] ta cã :

1 2

1 2

⇒ KFL2 = 1, và tương tự có KFL1 = 1

F FO m

FL

FE

N K

a.3)Tính toán c¸c th«ng sè cña bộ truyền b¸nh r¨ng nghiªng cấp nhanh:

a.3.1)Xác định sơ bộ khoảng cách trục theo ct(6.15)a[1]:

Theo ct(6.33)[1] Ứng suất tiếp xúc xuất hiện trên mặt răng của bộ

truyền phải thỏa mãn:

Theo TCVN 1065 – 71, α = 20°

ο

tg20cos(32,68 )

răng đồng thời ăn khớp

Theo bảng 6.13[1], với răng trụ răng nghiêng, v ≤ 10 (m/s), ta chọn cấp

ut1

= 3,44 m/s

3,44.36.40,68 2.11203,4.1,15.1,13



= 296,87 (MPa)

a.3.4) Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn

Ứng suÊt uốn sinh ra tại chân răng tính theo công thức (6.43)[1]:

- go – hệ số kể đến ảnh hưởng của sai lệch các bước răng

= 10,3 m/s

10,3.36.40,68 2.11203,4.1,32.1,37

a.3.5) Kiểm nghiệm răng về quá tải

Thỏa mãn điều kiện về quá tải

a.3.6) Các thông số và kích thước bộ truyền:

Modul pháp mn=2mmChiều rộng vành

theo bảng 6.2[1] với vật liệu làm bánh răng là thép 45,tôi cải thiện đạt độ rắn

+ σ°Flim - ứng suất uốn cho phộp ứng với số chu kỡ cơ sở

+ SF: hệ số an toàn khi tớnh về uốn

NHO – số chu kì thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về tiếp xúc

Vậy sơ bộ tính được

441.1,1 1,75

= 252 (MPa)

[σF2] =

414.1,1 1,75

b.3.3)Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc:

Ứng suất tiếp xúc xuất hiện trên mặt răng của bộ truyền phải thỏa mãn:

= 1,74

* KHβ – hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều

răng đồng thời ăn khớp, tra bảng 6.14[1]:

Tra bảng 6.15[1], δH = 0,004

167 3,28

= 3,9

3,9.50,1.78,04 2.107938,6.1,02.1,05

Ứng suât uốn sinh ra tại chân răng tính theo công thức (6.43)[1]:

1,024

tính về uốn,theo ct(6.46)[1]:

KFv = 1+

υF.bw.dw22.T2 KFβ KFα

b.3.5) Kiểm nghiệm răng về quá tải:

+ σF1max = σF1 Kqt = 90,65 2, 2 = 199,43 < [σF1]max = 464

σF2max = σF2 Kqt = 87,21 2,2 = 191,86< [σF2]max = 360

Thỏa món điều kiện về quỏ tải

b.3.6) Cỏc thụng số và kớch thước bộ truyền:

*Kiểm tra điều kiện bôi trơn:

+Đờng kính vòng lăn bánh lớn của cấp nhanh là:

+Đờng kính vòng lăn bánh lớn của cấp chậm là:

+ Khi đó ta có

+Bộ truyền thoả mãn điều kiện bôi trơn khi c [1,1;1,3]

Vậy bộ truyền đã thoả mãn điều kiện bôi trơn

*thiết kế bộ truyền xích với các số liệu sau:

Trong đú:

+ P là cụng suất cần truyền (Chớnh là cụng suất của trục ra của HGT)

⇒

+ k : hệ số điều kiện sử dụng xích,theo ct(12.18)[4] ta có:

k = k0 .ka.kđc.kđ.kbt

vì đờng nối 2 tâm đĩa xích làm với phơng nằm ngang 1

lượng bụi trơn II)

-kc : hệ số kể dến chế độ lảm việc của bộ truyền ,chọn kc=1,25.

=1,1

+công suất tính toán :

=11,46(kW)

bước xớch p = 31,75 mm ,công suất cho phép[P]=19,3 kW

*định sơ bộ khoảng cỏch trục:

a = 40p = 40.31,75 =1270(mm)

+ Khi đú số mắt xớch X tính theo ct(12.3)[4]:

VËy lÊy : a=1272,9(mm)

+ Số lần va đập của xích trong 1 giây theo ct(5.14)[1]:

Với a =1272,9(mm)=1,2729(m)

*Theo bảng 5.10[1],trị số của hệ số an toàn là: [s] = 8,5

Vậy s > [s]: bộ truyền xớch đảm bảo đủ bền

*kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc của đĩa xích theo ct(5.18)[1]:

Mpa (môđun đàn hồi)

tôi cải thiện ,đạt độ rắn từ

bền cho răng đĩa1

H2

¿

3.1 V t li u ch t o tr c và ng su t cho phép ật liệu chế tạo trục và ứng suất cho phép ệu chế tạo trục và ứng suất cho phép ế tạo trục và ứng suất cho phép ạo trục và ứng suất cho phép ục: ứng suất cho phép ất, mômen và số vòng quay trên các trục:

Vật liệu trục :thép 45, tôi cải thiện

3.2Tr c trung gian: ục:

Tải trọng tác dụng lên trục:

Lực ṿòng:

2 2 2

2 2.107938,6

540,77

T F d

o t

3 2

33,115

T d



mm

Tính đường kính tại các đoạn trục:

TạiB:

Mtd  Mx My  T  Nmm

3 24,980,1.[ ]

Tính đường kính tại các đoạn trục:

Ta có :  

3 3 3

543,82

T d



mm

Ta tính chiều dài trục dựa vào kích thước trục trung gian:

1 Tính đường kính tại các đoạn trục:

3.5.Ch n và ki m nghi m then: ọn động cơ ểm nghiệm then: ệu chế tạo trục và ứng suất cho phép

D a theo b ng 9.1a tài li u (1), ch n kích thựa theo bảng 9.1a tài liệu (1), chọn kích thước then ảm tốc ện được xác định theo công thức (2.8)[1]: ọn kích thước then ước then c then b h theo ti t di n ết máy ện được xác định theo công thức (2.8)[1]:

l n nh t c a tr c.ớc then ủa trục ục động cơ điện được xác định theo công thức (2.8)[1]:

Ch n chi u dài ọn kích thước then ề số 10 - Phương án 25 GVHD: Dư Văn Rê l t c a then theo tiêu chu n, nh h n chi u dài mayoủa trục ẩn, nhỏ hơn chiều dài mayo ỏ hơn chiều dài mayo ơng án 25 GVHD: Dư Văn Rê ề số 10 - Phương án 25 GVHD: Dư Văn Rê

m

Ki m nghi m then theo đ b n d p và đ b n c t then b ng, t i D3 ta ện được xác định theo công thức (2.8)[1]: ộng cơ điện được xác định theo công thức (2.8)[1]: ề số 10 - Phương án 25 GVHD: Dư Văn Rê ập và độ bền cắt then bằng, tại D3 ta ộng cơ điện được xác định theo công thức (2.8)[1]: ề số 10 - Phương án 25 GVHD: Dư Văn Rê ắt then bằng, tại D3 ta ằng, tại D3 ta ại D3 ta

ch n then b ng cao vọn kích thước then ằng, tại D3 ta ớc then Moment t i D3 l n mà đi ại D3 ta ớc then ường kính trục nhỏ.ng kính tr c nh ục động cơ điện được xác định theo công thức (2.8)[1]: ỏ hơn chiều dài mayo

Các mặt cắt trên đều thỏa điều kiện bền dập và cắt

3.5.1Tính ki m nghi m đ b n tr c: ểm nghiệm then: ệu chế tạo trục và ứng suất cho phép ộng cơ ền trục: ục:

[s] h s an toàn cho phép Thông thện được xác định theo công thức (2.8)[1]: ố 10 - Phương án 25 GVHD: Dư Văn Rê ường kính trục nhỏ.ng [s] = 1,5 … 2,5 (khi tăng đ ộng cơ điện được xác định theo công thức (2.8)[1]:

c ng: [s] = 2,5 … 3, nh v y không c n ki m nghi m v đ c ng tr c).ức (2.8)[1]: ư ập và độ bền cắt then bằng, tại D3 ta ầu trên trục động cơ(kW) ện được xác định theo công thức (2.8)[1]: ề số 10 - Phương án 25 GVHD: Dư Văn Rê ộng cơ điện được xác định theo công thức (2.8)[1]: ức (2.8)[1]: ục động cơ điện được xác định theo công thức (2.8)[1]:

: h s xét đ n s nh hện được xác định theo công thức (2.8)[1]: ố 10 - Phương án 25 GVHD: Dư Văn Rê ết máy ựa theo bảng 9.1a tài liệu (1), chọn kích thước then ảm tốc ưởng của sự tập trung ứng suấtng c a s t p trung ng su tủa trục ựa theo bảng 9.1a tài liệu (1), chọn kích thước then ập và độ bền cắt then bằng, tại D3 ta ức (2.8)[1]:

đ n đ b n m i (b ng 10.8 tài liêu (**))ết máy ộng cơ điện được xác định theo công thức (2.8)[1]: ề số 10 - Phương án 25 GVHD: Dư Văn Rê ỏ hơn chiều dài mayo ảm tốc

, , ,

   

: biên đ và giá tr trung nh c a ng su t.ộng cơ điện được xác định theo công thức (2.8)[1]: ịnh theo công thức (2.8)[1]: b́nh của ứng suất ủa trục ức (2.8)[1]:

Do t t c các tr c c a h p gi m t c đ u quay nên ng su t u n thay đ i ảm tốc ục động cơ điện được xác định theo công thức (2.8)[1]: ủa trục ộng cơ điện được xác định theo công thức (2.8)[1]: ảm tốc ố 10 - Phương án 25 GVHD: Dư Văn Rê ề số 10 - Phương án 25 GVHD: Dư Văn Rê ức (2.8)[1]: ố 10 - Phương án 25 GVHD: Dư Văn Rê ổi

theo chu đ i x ngḱ đối xứng ố 10 - Phương án 25 GVHD: Dư Văn Rê ức (2.8)[1]: max

0;

M W

v i Wớc then 0 là moment c n xo n, T là moment xo n.ảm tốc ắt then bằng, tại D3 ta ắt then bằng, tại D3 ta

: h s xét đ n nh hện được xác định theo công thức (2.8)[1]: ố 10 - Phương án 25 GVHD: Dư Văn Rê ết máy ảm tốc ưởng của sự tập trung ứng suấtng c a ng su t trung nh ủa trục ức (2.8)[1]: b́nh của ứng suất

đ n đ b n m i c a v t li u – cacbon m m (trang 359 tài li u (**)).ết máy ộng cơ điện được xác định theo công thức (2.8)[1]: ề số 10 - Phương án 25 GVHD: Dư Văn Rê ỏ hơn chiều dài mayo ủa trục ập và độ bền cắt then bằng, tại D3 ta ện được xác định theo công thức (2.8)[1]: ề số 10 - Phương án 25 GVHD: Dư Văn Rê ện được xác định theo công thức (2.8)[1]:

0.7

K t qu cho th y r ng c 3 tr c đ u th o măn h s an toàn v đi u ki n ấy rằng cả 3 trục đều thảo măn hệ số an toàn về điệu kiện ằng cả 3 trục đều thảo măn hệ số an toàn về điệu kiện ục đều thảo măn hệ số an toàn về điệu kiện ều thảo măn hệ số an toàn về điệu kiện ệ số an toàn về điệu kiện ố an toàn về điệu kiện ều thảo măn hệ số an toàn về điệu kiện ệ số an toàn về điệu kiện ệ số an toàn về điệu kiện

b n m i và 3 tr c đ u th a đi u ki n b n tĩnh ều thảo măn hệ số an toàn về điệu kiện ỏi và 3 trục đều thỏa điều kiện bền tĩnh ục đều thảo măn hệ số an toàn về điệu kiện ều thảo măn hệ số an toàn về điệu kiện ỏi và 3 trục đều thỏa điều kiện bền tĩnh ều thảo măn hệ số an toàn về điệu kiện ệ số an toàn về điệu kiện ều thảo măn hệ số an toàn về điệu kiện

4.Thiết kế ổ lăn

4.1.Thi t k lăn tr c đ u vào (tr c I): ế tạo trục và ứng suất cho phép ế tạo trục và ứng suất cho phép ổ lăn ở trục đầu vào (trục I): ở trục đầu vào (trục I): ục: ần 1: CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN ục:

Số liệu thiết kế lấy từ bài trước:

Vì ổ bi làm việc trong hộp giảm tốc nên tra bảng 11.2 (tài liệu [3]) ta chọn hệ

số Kσ=1 Nhiệt độ làm việc nhỏ hơn 100oC nên ta chọn Kt=1 Vì ổ lăn lắp trêntrục và ṿòng trong quay nên chọn V=1

Do không có lực dọc trục nen hệ số X=1, Y=0

Tải trọng quy ước:

Khả năng tải động tính toán:

10 * 10 *5365,6

30604,6 ( ) 60* 60*2922

Kiểm tra khả năng tải tĩnh của ổ:

Chọn một trong hai giá trị lớn nhất

Xác định số vòng quay tới hạn của ổ:

gh

n 10344.8 v ng / ph t n 2922 v ng / ph t ò ú ò ú

Do đó ổ được chọn thoả số vọ̀ng quay tới hạn

4.2.Thi t k lăn tr c trung gian (tr c II): ế tạo trục và ứng suất cho phép ế tạo trục và ứng suất cho phép ổ lăn ở trục đầu vào (trục I): ở trục đầu vào (trục I): ục: ục:

Số liệu thiết kế lấy từ bài trước:

Đường kính ngõng trục: d=30mm ta tiến hành chọn Ổ đũa trụ ngắn một dãy

Với: V=1 ứng với vòng trong quay