đồ án nguyên lý chi tiết máy đề 5

đồ án công nghệ chế tạo máy đề 5. Có file đính kèm bao gồm bản vẽ với file wold hoàn chỉnh. Chúc các bạn làm bài tốt..............................................................................................................................................................................................................................................................

1

MỤC LỤC

MỤC LỤC 1

LỜI NÓI ĐẦU 3

PHẦN I: TÍNH TOÁN CHON ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN 4

1 Tính toán chọn động cơ 4

2 Phân phối tỉ số truyền 5

3 Xác định số vòng quay trên các trục,công suất và momem 5

PHẦN II: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI 7

1 Chọn loại đai và tiết diện đai 7

2 Xác định các thông số của bộ truyền 7

3 Xác định số đai z 8

4 Xác định lực căng ban đầu và lực căng tác dụng lên trục 9

PHẦN III: THIẾT KẾ HỘP GIẢM TỐC 11

1 Tính chọn chung về vật liệu cho hai cấp nhanh và chậm 11

2 Tính toán bộ truyền cấp nhanh 13

3 Tính toán bộ truyền cấp chậm 18

Bôi trơn hộp giảm tốc 23

PHẦN IV: THIẾT KẾ TRỤC 25

1 Chọn vật liệu 25

2 Chọn sơ bộ đường kính 25

3 Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt 25

4 Xác định lực từ các chi tiết quay tác dụng lên trục 29

5 Tính toán thiết kế và kiểm nghiệm trục về độ bền 29

5.1 Trục I 29

5.2 Trục II 35

5.3 Trục III 40

PHẦN V: CHỌN THEN 45

PHẦN VI: THIẾT KẾ Ổ LĂN VÀ KHỚP NỐI 46

1 chọn ổ lăn 46

2 Chọn khớp nối trục đàn hồi 50

2

PHẦN VII: THIẾT KẾ VỎ HỘP VÀ CÁC CHI TIẾT PHỤ 53

1 Thiết kế vỏ hộp giảm tốc 53

2 Thiết kế các chi tiết phụ 54

PHẦN VIII: CHỌN KIỂU LẮP GHÉP 56

TÀI LIỆU THAM KHẢO 57

3

LỜI NÓI ĐẦU

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 cơ khí hiện đại.Vì vậy, việc thiết kế và cải tiến những hệ thống truyền động là công việc rất quan trọng trong công cuộc hiện đại hoá đất nước Hiểu biết, nắm vững 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 thể nói

nó đóng một vai trò quan trọng trong cuộc sống cũng như sản xuất Đối với các

hệ thống truyền động thường gặp thì hộp giảm tốc là một bộ phận không thể thiếu

Đồ án thiết kế hệ thống truyền động cơ khí giúp ta tìm hiểu và thiết kế hộp giảm tốc, qua đó ta có thể củng cố lại các kiến thức đã học trong các môn học như Nguyên lý- Chi tiết máy, và giúp sinh viên có cái nhìn tổng quan về việc thiết kế cơ khí Hộp giảm tốc là một trong những bộ phận điển hình mà công việc thiết kế giúp chúng ta làm quen với các chi tiết cơ bản như bánh răng, ,…

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 Em chân thành cảm ơn thầy!

4

PHẦN I: TÍNH TOÁN CHON ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN

1 Tính toán chọn động cơ:

a Số liệu ban đầu:

Hệ thống băng tải làm việc có các thông số sau :

 Lực vòng trên băng tải (2F): 3000(N)

 Vận tốc xích tải (v) : 1,1(m/s)

 Số răng đĩa xích tải (Z) : 11 (răng)

 Bước xích tải (p) : 110 (mm)

 Số năm làm việc (a) : 5 (năm)

Hệ thống làm việc tải trọng va đập nhẹ , quay một chiều, mỗi năm làm việc

300 ngày (mỗi ngày làm việc 2 ca, 1 ca 8 giờ)

b Công suất cần thiết trên trục động cơ:

 Công suất làm việc trên trục công tác

 Hiệu suất truyền động:

ɳ = ɳđ ɳ ɳô ɳ Tra bảng (2.3), ta có:

Hiệu suất khớp nối trục :ɳ = 1

Hiệu suất một cặp bánh răng trụ: ɳ = 0,98 Hiệu suất bộ truyền đai: ɳ = 0,95

Hiệu suất một cặp ổ lăn: ɳô = 0,99

5

= . = ,

. = 54,55 (vg/ph) Chọn sơ bộ tỉ số truyền của hệ thống :

Uch = ubr ux = 8.3,25= 26

Trong đó:

 u br = 8: tỉ số truyền của hộp giảm tốc bánh răng trụ 2 cấp,

 u đ = 3,25: tỉ số truyền của bộ truyền đai thang

⇒ Số vòng quay sơ bộ của động cơ:

2 Phân phối tỉ số truyền:

Tỷ số truyền chung của hệ thống dẫn động, theo (3.23):

= đ =

, = 26,03 Tra bảng 3.1, ta chọn tỷ số truyền của hộp giảm tốc 2 cấp phân đôi:

= 8 với = 3,08: tỉ số truyền bộ truyền cấp nhanh;

= 2,60: tỉ số truyền bộ truyền cấp chậm

⇒Tỷ số truyền của bộ truyền đai thang:

đ = = 26,03

8 = 3,25

3 Xác định số vòng quay trên các trục,công suất và momem:

a Số vòng quay của các trục truyền động:

= đ

đ

=, = 436,92 (v/ph); = = ,

, = 1414,86 (v/ph)

= = ,

, = 54,56 (v/ph); = = , = 54,56 (v/ph)

b Công suất của các trục truyền động:

Công suất cần thiết trên trục là: = = 3,3 (KW)

=

ɳ ɳ = ,

, = 3,33 (KW)

7

PHẦN II: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI Các thông số bộ truyền :

n = 1420 (v/ph) P1 = 3,76 (kw)

u = 3,25

1 Chọn loại đai và tiết diện đai

- Chế độ làm việc ngày 2 ca, 1 ca 8 giờ

Theo hình 4.1/trang 59 chọn loại đai tiết diện đai hình thang thường ký hiệu A với các thông số sau:

.( , ) = 3,247 Với ∆u = | | 100% =| , , |

8

⟺ 0,55(140+450)+8 ≤ a ≤ 2(140+450)

⟺ 332,5≤ a ≤ 1180 (thỏa điều kiện)

Chiều dài đai l:

Theo công thức 4.4/trang 54:

= 2 + ( )+( )

= 2.450 + 3,14.140 + 450

(450 − 140)4.450 = 1879,69 ( ) Tra bảng 4.13/trang 59, chọn chiều dài đai tiêu chuẩn l = 1800 mm

 Kiểm nghiệm về điều kiện tuổi thọ:

1800 10 = 5,78 < = 10( / )( ℎỏ đ ề ệ ) Với: i : Số lần cuốn của đai

3 Xác định số đai z :

Số đai z được xác định theo 4.16/trang 60:

= [ ] đ

- Trong đó

• P1 = đ = 3,76 KW: công suất trên trục bánh đai chủ động

• [ ]= 2,2 KW: công suất cho phép (tra bảng 4.19/trang 62)

• Kđ : hệ số tải trọng động (tra bảng 4.7/trang 55)

9

Vì chế độ làm việc ngày 2 ca nên lấy trị số trong bảng tăng thêm 0,1, như vậy:

Kđ = 1,25 + 0,1=1,35

• = 0,89: hệ số kể đến ảnh hưởng của góc ôm (tra bảng 4.10/61)

• : hệ số kể đến ảnh hưởng chiều dài đai, (tra bảng 4.16/61)

• = 1,14 : hệ số kể đến ảnh hưởng của tỉ số truyền (tra bảng 4.17)

• : hệ số kể đến ảnh hưởng của sự phân bố không đều tải trọng cho các dây đai (tra bảng 4.18)

Với = ,

, = 1,7 ≈ 2 ⟹ = 0,95 Vậy:

• Fv = qm.v2 : lực căng do lực li tâm sinh ra (CT 4.20/64)

• : khối lượng 1 mét chiều dài đai

Với tiết diện đai loại A, tra bảng 4.22/trang 22 ⟹ qm = 0,105 kg/m

=> Fv = 0,105.(10,4)2 = 11,36 (N)

Vậy: = , ,

, , + 11,36 = 163,98 ( ) Lực tác dụng lên trục:

= 2

2 = 2.163,98.3.

136°37′

2 = 914,22 ( )

10

Bảng thông số bộ truyền đai

Đai thang thường

11

PHẦN III: THIẾT KẾ HỘP GIẢM TỐC

1 Tính chọn chung về vật liệu cho hai cấp nhanh và chậm

a Chọn vật liệu:

Nguyên tắc chọn vật liệu để thiết kế các bộ truyền bánh răng cho hộp giảm tốc là: chọn vật liệu đảm bảo cho răng không bị gãy do quá tải đột ngột dưới tác dụng của tải trọng va đập, răng không bị tróc và mỏi do ứng suất tiếp xúc thay đổi gây

ra Dựa vào sơ đồ tải trọng và điều kiện làm việc của bộ truyền ta thấy rằng bộ truyền không phải làm dưới tải trọng lớn cũng không có điều kiện gì đặc biệt Ta tiến hành chọn vật liệu theo các hàm mục tiêu sau:

 Bền đều

 Kích thước nhỏ nhất

 Giá thành rẻ nhất

 Thuận lợi nhất cho quá trình gia công cơ khí

Do đó chọn vật liệu theo bảng (6.1) ta có vật liệu bánh răng như sau:

Bảng 3.1 Các đặc trưng của vật liệu

Bánh nhỏ Thép C45, tôi cải thiện đạt

b Xác định ứng suất cho phép của ứng với số chu kì cơ sở:

Theo bảng (6.2) ta có: thép C45 tôi cải thiện có HB = 180… 350 có:

= 2 + 70 ; = 1,1 ; = 1,8 ; = 1,75 Với và là hệ số an toàn khi tính về tiếp xúc và uốn

 Chọn độ rắn bánh nhỏ là HB1 = 245MPa; độ rắn bánh lớn là HB2 = 230Mpa khi đó:

+ Ứng suất tiếp xúc cho phép với chu kỳ cơ sở:

= 2 + 70 = 2 × 245 + 70 = 560

= 2 + 70 = 2 × 230 + 70 = 530 + Ứng suất uốn cho phép với chu kì cơ sở:

12

= 1,8 = 1,8 × 245 = 441 ; = 1,8 = 1,8 × 230 = 414

• m[H], m[F]: bậc của đường cong mỏi khi thử về tiếp xúc và uốn, do HBbr<

Trong đó: c - Số lần ăn khớp trong một vòng quay, c = 1;

n- Số vòng quay bánh răng 1, số vòng quay bánh răng 2;

13

• − hệ số ảnh hưởng của đặt tải, = 1 (đặt tải một phía);

• , −hệ số tuổi thọ, xét đến ảnh hưởng của thời gian phục vụ và chế

độ tải trọng của bộ truyền, được xác định theo công thức (6.3), (6.4);

2 Tính toán bộ truyền cấp nhanh

2.1 Xác định thông số cơ bản của bộ truyền

14

- = 77375,72 −momem xoắn trên trục bánh chủ động,N.mm;

- −hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trên chiều rộng vành răng khi tính

về tiếp xúc, tra bảng (6.7) với hệ số tính theo (6.16):

= 0,53 ( + 1)

= ⁄ , = ⁄ − là các hệ số, trong đó chiều rộng vành răng tra bảng (6.5);

Chọn = 0,3 (tra bảng (6.6)) ⇒ = 0,53.0,3 (3,08 + 1) = 0,65; Dựa vào và độ cứng HB theo bảng (6.7)⇒ = 1,02

b Xác định đường kính vòng lăn của bánh nhỏ:

Xác định đường kính vòng lăn bánh răng nhỏ theo công thức (6,15b)

c Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc:

Theo công thức (6.33) ứng suất tiếp xúc trên bề mặt răng làm việc:

: góc nghiêng của răng trên hình trụ cơ sở: = 0 ⟹ = 0

Theo công thức (6.35)tính góc ăn khớp: = arccos

° = 20°

= 0,5 ( + ) = 0,5.2 (111 + 36) = 147 ( ) ⟹ = . ° = 17,7°

16

⇒ = , = 0,75

 −hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc, = Theo (6.39);

 − hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng cho các đôi răng đồng thời ăn khớp, = 1,tra bảng (6.14);

 − hệ số kể đến tải trọng động xuất hiện trong vùng ăn khớp, trị số tính theo công thức: = 1 + . .

 Xác định chính xác ứng suất tiếp súc cho phép:[ ]′ = [ ]

Theo (6.1) với v = 1,55 m/s < 5 m/s, = 1; Với cấp chính xác 9, chọn độ nhám bề mặt Ra≤1,25 0,66 m, đo đó: ZR=1; với da< 700mm, KxH =1;

Do đó: [ ]′ = 481,82.1.1.1 = 481,82 MPa

Như vậy = 401,63 < [ ] = 481,82 Vậy điều kiện bền tiếp xúc được đảm bảo

d Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn:

Độ bền uốn của bánh răng phải thỏa điều kiện sau theo công thức (6.43):

= . . .

. ≤ [ ]; = . ≤ [ ] Trong đó:

−Hệ số kể đến sự trùng khớp của răng, = =

, =0,57 theo (6.38b);

17

−Hệ số kể đến độ nghiêng của răng, = 1

Số răng tương đương, = = 36(răng);

Với: , − các hệ số tra trong bảng (6.15), (6.16)

Thay vào công thức (6.46) ta có:

e Kiểm nghiệm răng về quá tải:

Hệ số quá tải được xác đinh theo công thức (6.48): = ≤ [ ]

Hệ số quá tải: = = 1; Ứng suất tiếp xúc cực đại:

18

= 401,63 √1 = 401,63 MPa<[ ] = 1260(MPa);

Vậy thỏa mãn điều kiện biến dạng dư hoặc gãy dòn lớp bề mặt

Ứng suất uốn cực đại: = = 90,91.1 < [ ] = 464 (MPa);

= = 88,45.1 < [ ] = 360 (MPa); Vậy thỏa mãn điều kiện biến dạng dư hoặc phá hỏng tĩnh mặt lượn chân răng

Bảng 3.2: Thông số hình học của bộ truyền BRTRN cấp nhanh

= , = 115453,62 (N.mm)

20

 Hệ số dịch chỉnh: x1 = x2 = 0

c Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc:

Theo công thức (6.33) ứng suất tiếp xúc trên bề mặt răng làm việc:

. ≤ [ ]Trong đó:

 − hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc, theo công thức (6.34);

= 2 cossin 2Theo công thức (6.35)tính góc ăn khớp:

= = arc tan tan

cos = arc tan

Xác định chính xác ứng suất tiếp súc cho phép: [ ]′ = [ ]

Theo (6.1) với v = 1,56 m/s <5m/s, = 1; Với cấp chính xác động học, khi gia công cần đạt độ nhám bề mặt Ra<1,25 0,63 m, do đó: ZR=1; với da< 700mm, KxH =1;

Do đó: [ ]′ = 495,46.1.1.1 = 495,46 MPa

⟹ Điều kiện bền tiếp xúc được đảm bảo

d Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn:

Độ bền uốn của bánh răng phải thỏa điều kiện sau theo công thức (6.43):

−Hệ số kể đến độ nghiêng của răng, = 1 − = 1 − , = 0,75

Số răng tương đương: = =

( , ) = 61,66 (răng);

= =( , ) = 161,41 (răng);

YF − hệ số dạng răng của bánh 1 và 2, tra bảng (6.18)theo hệ số dịch chỉnh x1= x2= 0 và số răng tương đương ta được: YF3 = 3,62 ; YF4 = 3,60

−Hệ số tải trọng khi tính về uốn, theo công thức (6.45);

Vậy ta thấy các bánh răng đủ bền về độ bền uốn

e Kiểm nghiệm răng về quá tải:

Hệ số quá tải được xác đinh theo công thức (6.48):

Hệ số quá tải: = = 1 Ứng suất tiếp xúc cực đại: = 459,5 √1 = 459,5 MPa;

Vậy thỏa mãn điều kiện biến dạng dư hoặc gãy dòn lớp bề mặt

Ứng suất uốn cực đại:

23

= = 117,76.1 = 117,76 < [ ] = 464 (MPa);

= = 117,11.1 = 117,11 < [ ] = 360 (MPa) Vậy thỏa mãn điều kiện biến dạng dư hoặc phá hỏng tĩnh mặt lượn chân răng

Bảng 3.3: Thông số hình học của bộ truyền BRTRN cấp chậm

Bôi trơn hộp giảm tốc

Việc bôi trơn hộp giảm tốc phải đảm bảo những điều kiện sau:

- Mức dầu ngập thấp nhất (0,72 ÷ 2) chiều cao răng h2 (h2 = 6 mm) của bánh răng 2 (nhưng ít nhất là 10 mm)

- Khoảng cách giữa mức dầu thấp nhất và cao nhất là hmax – hmin = 10 ÷ 15

- Chọn thép C45, thường hóa với cơ tính như sau: = 600 MPa; =340MPa và ứng suất xoắn cho phép [ ] = 15 ÷ 30 MPa

2 Chọn sơ bộ đường kính

Theo công thức (10.9) đường kính trục thứ k (k = 1,2,3); =

, [ ]Với [ ] lấy trị số nhỏ đối với trục vào, và lấy trị số lớn đối với trục ra;

Đường kính sơ bộ của các trục sẽ là: d1 = 25 mm; d2 = 35 mm; d3 = 50 mm

3 Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt

26

Sơ đồ tác dụng vào các bánh răng

27

Sơ đồ khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt

Từ đường kính sơ bộ và bảng (10.2) xác định được chiều rộng ổ lăn lần lượt như sau:

bo1 = 19 mm; bo2 = 23 mm; bo3 = 27 mm ⇒ = = 23

Để xác định chiều dài mayơ của bánh răng theo công thức (10.13), để xác định chiều dài nửa nối trục (chọn nối trục đàn hồi) bảng (10.3) và (10.4) để tính khoảng cách Kết quả tính được khoảng cách lki trên trục thứ k từ gối đỡ O đến chi tiết quay thứ i như sau:

 Khoảng cách từ mặt mút của chi tiết quay đến thành trong của hộp: K1 = 10

 Khoảng cách từ mặt mút của ổ đến thành trong của hộp: K2 = 10

 Khoảng cách từ mặt mút của chi tiết quay đến nắp ổ: K3 = 10

28

 Chiều cao nắp ổ và đầu bulông: hn = 15

 Chiều dài mayơ ta tính theo công thức:

4 Xác định lực từ các chi tiết quay tác dụng lên trục

Lực tác dụng khi ăn khớp bánh răng được chia làm 3 thành phần:

5 Tính toán thiết kế và kiểm nghiệm trục về độ bền

5.1 Trục I

30

a Biểu đồ trục I

⟺ 914,22.43 + 724,9.112 −−914,22 + + 724,9 − 224 = 0= 0 ⟺ = 727,27 ( )

= 537,95 ( )

c Xác định đường kính và chiều dài các đoạn trục :

*Tại B : Theo công thức (10.15) và công thức (10.16);

= + 0,75 = 39311,46 + 0,75 77375,72 = 77689,40 N.mm + Đường kính trục tại tiết diện B : theo công thức (10.17) và trị số [ ] tra bảng (10.5) ;

=

, = 23,1 , ⇒ Chọn d1B = 25(mm) Với [ ]=63MPa ứng với thép C45 có [ ] ≥ 600 , đường kính trục =30 mm

*Tại D : theo công thức (10.15) và công thức (10.16);

32

= + 0,75 = 140746,89 + 0,75 77375,72 = 116365 N.mm + Đường kính trục tại tiết diện C :

d Tính kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi:

Kiểm nghiệm mỏi tại tiết diện có mặt cắt nguy hiểm (tại C) theo công thức (10.9) :

Trong đó : [ ] − hệ số an toàn cho phép

, −hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất pháp và ứng suất tiếp tại C (CT 10.20 và 10.21),

[ ] = 0,8 = 0,8.340 = 272 ;

Vậy trục đạt yêu cầu về độ bền tĩnh

35

5.2 Trục II

a Biểu đồ trục II

c Xác định đường kính và chiều dài các đoạn trục :

sơ bộ, tại đây có lắp ổ lăn nên chọn:

*Tại B : Theo công thức (10.15) và công thức (10.16);

= + = 229567,525 + 70518,25 = 240154,27 (N.mm) MtdB= + 0,75 = 240154,27 + 0,75 115453,62 = 260136,93 N.mm

+ Đường kính trục tại tiết diện B : theo công thức (10.17) và trị số [ ] tra bảng (10.5) ;