Đồ án môn chi tiết máy

Môn học chi tiết máy là môn học khó, với khối lượng kiến thức nhiều, việc làm đồ án môn học gặp nhiều khó khăn và thời gian làm lâu. đây là đồ án thiết kế hệ dẫn động thùng trôn chuẩn, chính xác, trình bày khoa học,các công thức sử dụng có dẫn chứng.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI



ĐỒ ÁN MÔN HỌC CHI TIẾT MÁY

Đề 6: Thiết kế hệ thống dẫn động thùng trộn Phương án: 1

HÀ NỘI, NĂM 2016

ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG CƠ KHÍ

ĐỀ TÀI

Đề số 6: THIẾT KẾ HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG THÙNG TRỘN

1 Động cơ

2 Bộ truyền đai thang

3 Hộp giảm tốc bánh răng trụ hai cấp phân đôi cấp nhanh

Số liệu thiết kế:

Công suất trên trục thùng trộn, P(kW)

Số vòng quay trên trục thùng trộn, n(v/ph)

Thời gian phục vụ, L(năm)

Quay một chiều, tải va đập nhẹ, 1 ca làm việc 8 giờ

LỜI MỞ ĐẦU - -

Trong công cuộc công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước, các ngành kinh

tế nói chung và ngành cơ khí nói riêng đòi hỏi các kỹ sư và các cán bộ kỹ thuật có kiến thức tương đối rộng và phải biết vận dụng sáng tạo các kiến thức này cũng như các kiến thức đã học ở trường để giải quyết các vấn đề thường gặp ở thực tế

Môn học Chi tiết máy là môn học giúp cho học viên có thể hệ thống hóa lại các kiến thức của các môn học như : Sức bền vật liệu, Dung sai và kỹ thuật

đo lường, Nguyên lý máy, Vẽ kỹ thuật, Đồng thời giúp học viên làm quen dần với công việc thiết kế và làm đồ án chuẩn bị cho việc thiết kế đồ án các môn học khác sau này

Do lần đầu tiên làm quen thiết kế với khối lượng kiến thức tổng hợp còn có nhiều vấn đề chưa nắm vững cho nên dù đã rất cố gắng tham khảo các tài liệu

và bài giảng của các môn có liên quan song bài làm của em không thể tránh được những sai sót Em rất mong được sự hướng dẫn và chỉ bảo thêm của các thầy trong bộ môn để em cũng cố và hiểu sâu hơn, nắm vững hơn về những kiến thức đã học hỏi được

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

thầy Phạm Hồng Thanh đã trực tiếp hướng dẫn, chỉ bảo cho chúng em hoàn

thành nhiệm vụ được giao

Chúng em xin chân thành cảm ơn!

PHỤ LỤC

Contents

PHỤ LỤC 6

CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN 9

Công suất cần thiết 9

Phân phối tỉ số truyền cho hệ thống 10

Chọn động cơ 10

Phân phối lại tỷ số truyền cho hệ thống 10

Công suất động cơ ở trên các trục 11

Tốc độ quay trên các trục 12

Tính moment xoắn trên trục 12

THIẾT KẾ BỘ TRUYẾN ĐAI THANG 14

Chọn loại đai 14

Xác định thông số hình học chủ yếu của bộ truyền đai 16

Xác định đường kính bánh đai nhỏ d1 16

Xác định đường kính bánh đai lớn d2 16

Chọn khoảng cách trục a 17

Tính chiều dài sơ bộ theo khoảng cách trục a 17

Xác định chính xác khoảng cách trục a theo L = 2500mm 17

Kiểm nghiệm góc ôm 18

Xác định số đai cần thiết 18

Định kích thước chủ yếu của bánh đai 19

Lực căng đai 19

THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG 21

Tính toán bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng cấp nhanh 21

Chọn vật liệu và cách nhiệt luyện 21

Xác định ứng suất tiếp xúc và ứng suất uốn cho phép với bộ truyền cấp nhanh 21

Xác định sơ bộ khoảng cách trục aw 25

Xác định các thông số ăn khớp 26

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

bánh răng 27

Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc 27

Kiểm nghiệm sức bền uốn của răng 30

Kiểm nghiệm răng về quá tải 33

Tính toán bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng cấp chậm 34

Chọn vật liệu và cách nhiệt luyện 35

Xác định ứng suất tiếp xúc và ứng suất uốn cho phép với bộ truyền cấp chậm 36

Xác định sơ bộ khoảng cách trục aw 39

Xác định các thông số ăn khớp 40

Tính vận tốc vòng của bánh răng và chọn cấp chính xác chế tạo bánh răng 40

Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc 41

Kiểm nghiệm sức bền uốn của răng 43

Kiểm nghiệm răng về quá tải 47

Kiểm nghiệm điều kiện bôi dầu 48

THIẾT KẾ TRỤC – THEN – KHỚP NỐI 50

Thiết kế trục 50

Chọn vật liệu 50

Tính sơ bộ đường kính trục 50

Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực 51

Xác định trị số và chiều các lực từ các chi tiết quay tác dụng lên trục.Xác định đường kính trục 53

Kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi 64

Kiểm nghiệm độ bền của then 71

Chọn khớp nối 72

TÍNH TOÁN VÀ CHỌN Ổ LĂN 74

Trục 1 74

Chọn loại ổ lăn 74

Kiểm nghiệm ổ theo khả năng tải động 75

Kiểm nghiệm ổ theo khả năng tải tĩnh 76

Trục 2 76

Chọn loại ổ lăn 77

Kiểm nghiệm ổ theo khả năng tải động 77

Kiểm nghiệm ổ theo khả năng tải tĩnh 78

Trục 3 79

Chọn loại ổ lăn 79

Kiểm nghiệm ổ theo khả năng tải động 79

Kiểm nghiệm ổ theo khả năng tải tĩnh 81

CHỌN CHI TIẾT PHỤ, THIẾT KẾ VỎ HỘP, BẢNG DUNG SAI LẮP GHÉP 82

Thiết kế vỏ hộp 82

Các thông số của một số chi tiết phụ khác 84

Bulong vòng 84

Chốt định vị 84

Nắp quan sát 84

Nút tháo dầu 85

Nút thông hơi 85

Que thăm dầu 85

Bôi trơn 86

Bôi trơn các bộ truyền trong hộp giảm tốc 86

Bôi trơn ổ lăn 86

Bảng kê các kiểu lắp, trị số sai lệch giới hạn và dung sai lắp ghép 87

Kết cấu bánh răng 89

Mối ghép ren 90

Bảng đặc tính hộp giảm tốc 91

TÀI LIỆU THAM KHẢO 92

CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ

TRUYỀN Công suất cần thiết

Do tải trọng thay đổi theo bậc nên ta có:

2 2

1 1

i i

i i

T t

Với : d 0.95 : Hiệu suất bộ truyền đai

ol 0,99 : Hiệu suất một cặp ổ lăn

br 0.98 : Hiệu suất bộ truyền bánh răng

kn = 1 : Hiệu suất khớp nối

Suy ra :  0,95.1.0,99 0,984 2 0,88

Vậy công suất cần thiết của động cơ: 9,02 10, 25 W

0,88

lv ct

P



Phân phối tỉ số truyền cho hệ thống

Chọn tỉ số truyền sơ bộ:

Theo (bảng 2.4), trang 21, [1]

Ta chọn : Đai thang: u d 4

Hộp giảm tốc hai cấp: u h 10

Nên tỉ số truyền sơ bộ của hệ thống là: u sb  4 1040

Vận tốc sơ bộ của động cơ là: n sb u sb n 40 40 1600 vòng/phút

Chọn động cơ

Động cơ chọn làm việc ở chế độ dài với phụ tải thay đổi nên động cơ phải chọn có Pdm  Pct = 10,18 (kW)

Theo bảng P1.3 trang 236 tài liệu [1] ta chọn động cơ có số liệu

4A132M4Y3 có thông số kỷ thuật:

11 10, 251458( / )

dc t lv

n u n

Chọn tỷ số truyền của hộp giảm tốc : u h 10

Vậy tỷ số truyền bộ truyền đai là: 36,5

3, 65 10

t d h

u u u

Đây là hộp giảm tốc hai cấp phân đôi

Gọi : u n - là tỷ số truyền bánh răng cấp nhanh

c

u - là tỷ số truền của bánh răng cấp chậm

Tra bảng 3.1 trang 43 tài liệu [1] ta có :

n

u =3,58 u c=2,79

Vậy phân phối tỷ số truyền như sau :

Tỷ số truyền cấp nhanh của hộp giảm tốc : un = 3,58

Tỷ số truyền cấp chậm của hộp giảm tốc : uc = 2,79

Tỷ số truyền của bộ truyền đai: ud = 3,65

Công suất động cơ ở trên các trục

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

Tính moment xoắn trên trục

Theo công thức sau:

dc dc

1

9,55.10 9,55.10 10, 45

250119, 05 399

2

9,55.10 9,55.10 10,14

872405, 41 111

P

n

+ Momen xoắn trên trục III là :

3 3

3

9,55.10 9,55.10 9,84

2349300 40

4

9,55.10 9,55.10 9,74

2325425 40

THIẾT KẾ BỘ TRUYẾN ĐAI THANG

Hình 1: Các thông số của bộ truyền đai

Các thông số đai hình thang thường loại :

Kích thước mặt cắt ngang của dây đai

Xác định thông số hình học chủ yếu của bộ truyền đai

Ta có: d1 1,2dmin 1,2.140 168mm

Theo bảng 4.6[1] trang 53 tiêu chuẩn ta chọn d1 180mm

Vận tốc dài của đai:

1 1 1

 - hệ số trượt của bộ truyền đai thang lấy  = 0,01  d2 = 3,65.180.(1- 0,01) =650,43 mm

Theo tiêu chuẩn chọn d2 = 630 mm

- Xác định lại tỷ số truyền thực tế của bộ truyền đai là

Chọn khoảng cách trục a

Theo điều kiện : 0,55(d1 + d2) + h  a  2.(d1 + d2)

0,55(180 + 630 ) + 10,5  a  2.( 180 + 630 )

446  a  1620 (1) ( với h là chiều cao tiết diện đai)

Theo tiêu chuẩn lấy L=2500(mm)

Kiểm nghiệm số vòng chạy của đai trong 1 giây

k k

a    Trong đó:

Kiểm nghiệm góc ôm

d

P k Z

P C C C C



- kd = 1,25 tra bảng 4.7 trang 55

- Theo bảng (4.19) tài liệu [1] trang 62 ta chọn: [P0] = 4,61 kW

- Hệ số xét đến ảnh hưởng góc ôm đai

0

2500

1, 022240

L

L C

L

- Hệ số kể đến ảnh hưởng của sự phân bố không đều tải trọng cho các dây đai Cz ,tra bảng 4.18-[1] trang 61 ta chọn: Cz=0,95

1 0

- Đường kính vòng ngoài của bánh đai

Theo công thức (4.18) tài liệu [1] :

+ Đường kính vòng ngoài của bánh đai dẫn:

da1 = d1 + 2h0 = 180 + 2.4,2 = 188,4 mm + Đường kính vòng ngoài của bánh bị dẫn:

da2 = d2 + 2h0 = 630 +2.4,2 = 638,4 mm

Lực căng đai

Lực căng trên 1 đai được xác định theo công thức 4.19-[1] trang 63

2 1

0

780 780.10, 45.1, 25

0,178.13,74 289,75 13,74.0,865.3

đ v

Lực tác dụng lên trục:

Fr=2.F0.z.sin(/2) Với:  135 ; F0 289,75 N

THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG Tính toán bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng cấp nhanh

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

 Xác định ứng suất tiếp xúc cho phép(sơ bộ)

Ứng suất tiếp xúc cho phép   olim HL

H

K S

+ Số chu kỳ tương đương của bánh lớn:

Do đó hệ số K HLcủa cả hai bánh răng đều bằng 1

+ Ứng suất tiếp xúc cho phép của bánh lớn

2

2 lim

1 (2.180 70) 390,91 /

 

+ Ứng suất tiếp xúc cho phép của bánh nhỏ

1

2 lim

1 (2.190 70) 409,09 /

 Ứng suất tiếp xúc cho phép của cả 2 bánh răng nghiêng

 Ứng suất uốn cho phép(sơ bộ)

Ứng suất uốn cho phép   0

Flim

.K FC FL F

F

K S

Trong đó:Flimo - Ứng suất uốn cho phép đối với số chu kỳ cơ sở

Flimo 1,8.HB

K FC Hệ số xét đến ảnh hưởng đặt tải K FC=1

KFL- Hệ số tuổi thọ, chế độ tải trọng của bộ truyền K m F 0F

FL

FE

N N



; mF =6 - Bậc của đường cong mỏi khi thử về uốn

S F =1,75 - Hệ số an toàn khi tính về uốn.Tra bảng 6.2 tài liệu [1]

Số chu kỳ tương đương của bánh lớn( Bánh răng 2)

N  ( Số chu kì thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về uốn), do đó KFL 1

+ Giới hạn mỏi uốn của bánh răng lớn:

2 max

2 max

2 max

max

2,80,80,8.340 272 N / mm0,8.340 272 N / mm2,8.340 952 / mm2,8.340 952 N / mm

Xác định sơ bộ khoảng cách trục a w

+ Theo công thức 6.15a - [1] :

1 3 3

T K K

+ T1 : Momen xoắn trên trục chủ động

+ [H] ứng suất tiếp xúc cho phép

+K H Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng khi tính về tiếp xúc.Trị số tra bảng 6.7-[1]

z u

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

- Đường kính vòng lăn bánh nhỏ ( Tính theo công thức bảng 6.11-[1] )

Với: n1 số vòng quay trong 1 phút của bánh dẫn

- Với vận tốc này theo bảng 6.13 - [1] có thể chọn cấp chính xác 9

Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc

Theo công thức 6.33-[1] ứng suất tiếp xúc xuất hiện trên mặt răng của bộ chuyền phải thỏa mãn điều kiện sau:

Với ar ( )

cos

t

tg ctg 

5, 26

o ba

a b

Thay vào ta được Z 0,82

- KH : Hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc

+K H- Hệ số xét đến sự phân bố không đều tải trọng cho các đôi răng đồng thời tiếp xúc Tra bảng 6.14-[1] được K H 1,13

+K Hv1- Hệ số kể đến tải trọng động xuất hiện trong vùng ăn khớp, trị số được tính theo công thức 6.41-[1]

1 1 1

1

.1

2 .K2

H Hv

v b d K

T K

g o- Hệ số kể đến ảnh hưởng của sai lệch các bước răng bánh 1 và bánh 2, trị số tra bảng 6.16-[1] ta có g o 73

* Xác định tính chính xác của ứng suất tiếp xúc cho phép :

Theo công thức 6.1-[1] với V=1,83 (m/s) < 5(m/s), ZV=0,85.v0,1 0,9

, chọn cần gia công bề mặt đạt độ nhám Ra=2,5 do đó ZR=0,95, với

Kiểm nghiệm sức bền uốn của răng

v

z

Theo bảng 6,18-[1] hệ số dang răng YF

-Đối với bánh răng chủ động: YF1=3,66

-Đối với bánh răng bị động: YF2=3,6

KF : Hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc

+K Fv1- Hệ số kể đến tải trọng động xuất hiện trong vùng ăn khớp khi tính

về uốn, trị số được tính theo công thức 6.46-[1]

1 1 1

1

.1

2 .K2

F Fv

v b d K

T K

g o- Hệ số kể đến ảnh hưởng của sai lệch các bước răng bánh 1 và bánh 2, trị số tra bảng 6.16-[1] ta có g o 73

* Xác định tính chính xác của ứng suất uốn cho phép :

Theo công thức 6.2-[1] và 6.2a-[1] ta có ứng suất uốn chính xác được tính theo công thức :    F ' F Y Y R S K xF

+ Y R- Hệ số xét đến ảnh hưởng của độ nhám mặt lượn chân răng Chọn Y R 1

+ YS - Hệ số xét đến độ nhạy của vật liệu đối với tập trung ứng suất, trị số YS được xác định theo công thức

1 1

2 2

' Y Y 195, 43.1.1, 02.1 199,34 /' Y Y 185,14.1.1, 02.1 188,84 /

Kiểm nghiệm răng về quá tải

 Các thông số và kích thước của bộ truyền bánh răng:

Tính toán bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng cấp chậm

Các thông số của bộ truyền cấp chậm

+ Tốc độ quay của các trục:

- Chủ động: n2=111 vòng/phút

- Bị động: n3=40 vòng/phút

+ Công suất trên các trục:

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 khả năng chạy mòn của răng chọn độ rắn bánh răng nhỏ lớn hơn độ rắn của bánh răng lớn khoảng

10  15 HB

HB1 = HB2 + (10  15)HB

+ Bánh răng trụ răng thẳng nhỏ thép 40XH tôi cải thiện, theo bảng 6.1-[1] ta

có các thông số của thép như sau:

- Giới hạn bèn kéo: bk 850N mm/ 2

- Giới hạn chảy: ch 600N mm/ 2

- Độ rắn: HB = 230 300 (chọn HB1 = 300)

+ Bánh răng trụ răng thẳng lớn thép 40XH tôi cải thiện, theo bảng 6.1-[1] ta

có các thông số của thép như sau:

- Giới hạn bền kéo: bk 850N mm/ 2

- Giới hạn chảy: ch 600N mm/ 2

- Độ rắn: HB = 230 300 (chọn HB2 = 290)

Xác định ứng suất tiếp xúc và ứng suất uốn cho phép với bộ truyền cấp

chậm

 Xác định ứng suất tiếp xúc cho phép

Ứng suất tiếp xúc cho phép   olim HL

H

K S

K HL- Hệ số tuổi thọ xét đến ảnh hưởng của thời gian phục vụ

+ Số chu kỳ tương đương của bánh lớn:

+ Ứng suất tiếp xúc cho phép của bánh lớn

2

2 lim

1 (2.290 70) 590, 91( / )

 + Ứng suất tiếp xúc cho phép của bánh nhỏ

1

2 lim

1 (2.300 70) 609,09( / )

 Ứng suất uốn cho phép

Ứng suất uốn cho phép   0

Flim

.K FC FL F

F

K S

K -Hệ số xét đến ảnh hưởng đặt tải K FC=1

KFL- Hệ số tuổi thọ, chế độ tải trọng của bộ truyền K m F 0F

FL

FE

N N



mF=6

F

S =1,75 - Hệ số an toàn khi tính về uốn.Tra bảng 6.2 tài liệu [1]

Số chu kỳ tương đương của bánh lớn( Bánh răng 2)

 + Giới hạn mỏi uốn của bánh nhỏ:

2 max

2 max

2 max

2,80,80,8.600 480 N / mm0,8.600 480 N / mm2,8.600 1680 /2,8.600 1680 N / mm

+ T2 - Momen xoắn trên trục chủ động ( Trục II )

+ [H] - ứng suất tiếp xúc cho phép

+K H -Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng khi tính về tiếp xúc.Trị số tra bảng 6.7-[1]

a z

m

z u

m z

d d



- Vận tốc của bánh răng trụ ăn khớp ngoài được tính theo công thức (

Với: n1 số vòng quay trong 1 phút của bánh dẫn

- Với vận tốc này theo bảng 6.13 - [1] có thể chọn cấp chính xác 9

Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc

Theo công thức 6.33-[1] ứng suất tiếp xúc xuất hiện trên mặt răng của

bộ chuyền phải thỏa mãn điều kiện sau:

2 .( 1)

n

b m

Vì =0 nên theo công thức 6.36a-[1]

43

Thay vào ta được Z 0,86

- KH : Hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc

+K H- Hệ số xét đến sự phân bố không đều tải trọng cho các đôi răng đồng thời tiếp xúc Tra bảng 6.14-[1] được

2.T K

H Hv

v b d K

H- Hệ số kể đến ảnh hưởng của các sai số ăn khớp, trị

số tra bảng 6.15-[1] ta có H 0,006 ( Răng thẳng không vát đầu răng )

g o- Hệ số kể đến ảnh hưởng của sai lệch các bước răng bánh 1 và bánh 2, trị số tra bảng 6.16-[1] ta có g o 82