đồ án chi tiết máy cơ khí

đồ án chi tiết máy bản chuẩn đồng trục CÓ BẢN VẼ KÉT

ĐỒ ÁN MÔN HỌC CHI TIẾT MÁY KHO

Thi t k đ án Chi ti t máy là m t môn h c c b n c a ngành c khí,môn ế ế ồ ế ộ ọ ơ ả ủ ơ

h c này không nh ng giúp cho sinh viên có cái nhìn c th , th c t h n v i ọ ữ ụ ể ự ế ơ ớ

ki n th c đã đế ứ ược h c, mà nó còn là c s r t quan tr ng cho các môn h c ọ ơ ở ấ ọ ọchuyên ngành sẽ được h c sau này.ọ

Đ tài c a sinh viên đề ủ ược giao là thi t k h d n đ ng băng t i g m có h p ế ế ệ ẫ ộ ả ồ ộ

gi m t c hai c p bánh răng tr và b truy n đai thang H th ng đả ố ấ ụ ộ ề ệ ố ược đ n ẫ

đ ng b ng đ ng c đi n thông qua b truy n đai thang, h p gi m t c và ộ ằ ộ ơ ệ ộ ề ộ ả ố

kh p n i truy n chuy n đ ng t i băng t i Trong quá trình tính toán và thi tớ ố ề ể ộ ớ ả ế

k các chi ti t máy sinh viên đã s d ng và tra c u các tài li u sau.ế ế ử ụ ứ ệ

-T p 1 và 2 Chi ti t máy c a GS.TS- NGUY N TR NG HI P.ậ ế ủ Ễ Ọ Ệ

-T p 1 và 2 Tính toán thi t k h d n đ ng c khí c a PGS.TS.TR NH CH T- ậ ế ế ệ ẫ ộ ơ ủ Ị Ấ

TS LÊ VĂN UY N.Ể

-Dung sai và l p ghép c a GS.TS NINH Đ C T N.ắ ủ Ứ Ố

Do là l n đ u tiên làm quen v i công vi c tính toán, thi t k chi ti t máy ầ ầ ớ ệ ế ế ếcùng v i s hi u bi t còn h n ch cho nên dù đã r t c g ng tham kh o tài ớ ự ể ế ạ ế ấ ố ắ ả

li u và bài gi ng c a các môn h c có liên quan song bài làm c a sinh viên ệ ả ủ ọ ủkhông th tránh để ược nh ng thi u sót Sinh viên kính mong đữ ế ượ ự ước s h ng

d n và ch b o nhi t tình c a các Th y cô b môn giúp cho sinh viên ngày ẫ ỉ ả ệ ủ ầ ộcàng ti n b ế ộ

Cu i cùng sinh viên xin chân thành c m n các Th y cô b môn, đ c bi t là ố ả ơ ầ ộ ặ ệ

Th y Tr n Tr ng Tu n đã tr c ti p hầ ầ ọ ấ ự ế ướng d n,ch b o m t cách t n tình ẫ ỉ ả ộ ậgiúp sinh viên hoàn thành t t nhi m v đố ệ ụ ược giao

Hà N i năm 2018ộ

Sinh Viên

Đ Văn Nghĩaỗ

đi n xoay chi u ba pha rôto l ng sóc.ệ ề ồ

Công su t c a m t đ ng c đấ ủ ộ ộ ơ ược ch n theo đi u ki n nhi t đ nh m đ mọ ề ệ ệ ộ ằ ả

b o cho nhi t đ c a đ ng c khi làm vi c không l n h n tr s choả ệ ộ ủ ộ ơ ệ ớ ơ ị ốphép.Đ đ m b o yêu đi u ki n đó c n th a mãn yêu c u sau:ể ả ả ề ệ ầ ỏ ầ

Trong đó: - công su t đ nh m c c a đ ng c ;ấ ị ứ ủ ộ ơ

- công su t đ ng tr trên tr c đ ng c , đấ ẳ ị ụ ộ ơ ược xác đ nh nh sau:ị ư+) Công su t làm vi c khi t i tr ng thay đ i ta có:ấ ệ ả ọ ổ

V i: + - Giá tr công su t làm vi c danh nghĩa trên tr c công tác.ớ ị ấ ệ ụ

+- Công su t làm vi c danh nghĩa trên tr c đ ng c :ấ ệ ụ ộ ơ

Trong đó:

-công su t ph t i ch đ th i trên tr c công tác.ấ ụ ả ở ế ộ ứ ụ

ti, tck - th i gian làm vi c ch đ th I và th i gian c chu kỳ,ờ ệ ở ế ộ ứ ờ ả

ƞ∑ - hi u su t chug c a toàn h th ng;ệ ấ ủ ệ ố

===6,44(kW)

Trong đó :+ Ft là lực vòng trên trục công tác

+ v là vận tốc băng tải hoặc xích tải (m/s )

Theo chế độ tải ta có : P=T

Mà không đổi P tỉ lệ với T (Momen quay )

Thay s ta có:ố

Trị số hiệu suất các loại bộ truyền và ổ ta chọn:

+ Hiệu suất của bộ truyền đai (để hở): đ = 0,96

+ Hiệu suất của cặp bánh răng trụ (được che kín) :

97 , 0

=

br

η

+ Hiệu suất của cặp ổ lăn: η ol =0,99

+Hiệu suất của khớp nối trục

99 , 0

Pct = = =7,78

1.1.3.Ch n s vòng quay đ ng b c a đ ng c ọ ố ồ ộ ủ ộ ơ

S vòng quay đ ng b c a đ ng c (còn g i là t c đ c a t trố ồ ộ ủ ộ ơ ọ ố ộ ủ ừ ường quay)

được xác đ nh theo công th c :ị ứ

Trong đó : là t n s c a dòng xoay chi u (Hz) (f= 60 Hz)ầ ố ủ ề

+ D - đường kính tang dẫn của băng tải (mm)

+ v - vận tốc vòng của băng tải (m/s)

Để chọn tỉ số truyền nên dùng cho các bộ truyền trong hệ ,từ tính số vòng quay đồng bộ dựa vào số vòng quay của máy công tác :

+uHGT là tỉ số truyền bánh răng trụ hộp giảm tốc 2 cấp và ta chọn uHGT =8

+) Xác định số vòng quay đồng bộ nên dùng cho động cơ:

Chọn số vòng quay đồng bộ của động cơ nđb = 1500 v/ph (Kể đến sự trượt

nđb = 1450 v/ph); Khi này tỉ số truyền sơ bộ của hệ thống usb được xác định:

1.1.5 Ki m tra đi u ki n m máy, đi u ki n quá t i cho đ ng c ể ề ệ ở ề ệ ả ộ ơ

a Ki m tra đi u ki n m máy cho đ ng c ể ề ệ ở ộ ơ :

a Ki m tra đi u ki n m máy cho đ ng c ể ề ệ ở ộ ơ:

- Tính công su t m máy c a đ ng c :ấ ở ủ ộ ơ

- Tính công su t ấ cản ban đàu trên tr c đ ng c :ụ ộ ơ

b.Ki m tra đi u ki n quá t i cho đ ng c : ể ề ệ ả ộ ơ

1.2 Phân ph i t s truy n ố ỉ ố ề

T s truy n(TST)chung c a toàn h th ng xác đ nh theo:ỉ ố ề ủ ệ ố ị

Trong đó: - s vòng quay c a đ ng c đã ch n (vg/ph);ố ủ ộ ơ ọ

- s vòng quay c a tr c công tác (vg/ph).ố ủ ụ

- Phân ph i t s truy n u cho các b truy n:ố ỉ ố ề ộ ề

1.2.1.T s truy n các b truy n ngoài h p gi m t c ỉ ố ề ộ ề ộ ả ố

- V i h d n đ ng g m HGT 2 c p bánh răng n i v i 1 b truy n ớ ệ ẫ ộ ồ ấ ố ớ ộ ề

ngoài h p thì:ộ

1.2.2 Tỉ số truyền của các bộ truyền trong hộp giảm tốc

Với hộp giảm tốc bánh răng trụ 2 cấp khia triển với

Mà Trong đó: - Tỉ số truyền cấp nhanh

-Tỉ số truyền cấp chậm

- Đối với hộp giảm tốc đồng trục ta có:

u1= u2= = = 4,04 (2)

1.3 Tính toán các thông số trên các trục.

Ký hiệu các chỉ số tính toán như sau: chỉ số “đc” ký hiệu trục động cơ; các chỉ số “I”, “II”,”III” chỉ trục số I, II,III

1.3.1 Tính công suất trên các trục.

-Công suất danh nghĩa trên trục động cơ

-Công suất danh nghĩa trên các trục I, II, III xác định như sau:

1.3.3 Tính momen xoắn trên các trục.

Momen xo n trên các tr c đắ ụ ược tính theo công th c sau: ứ

II THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT CHUYỂN ĐỘNG

2.1 Thi t k b truy n đai : ế ế ộ ề

2.1.2 Xác đ nh kích th ị ướ c và thông s c a b truy n đai ố ủ ộ ề

Thông số của bộ truyền

Pdc = 6,25 (kW)

ndc = 2922 (v/p)

Ta chọn đai hình thang thường loại A có thông số như sau :

Loại Đai Kích thước mặt cắt (mm) Diện

tích A(mm)

Chiều dàigiới han l1(mm)

Đường kínhbánh đai nhỏ

v < v max = 25m/s

2.1.4 Đường kính bánh đai lớn :

d2 = ud.d1.(1 - ) = 160.4.(1 – 0.01) = 633,6 mm

- = (0,01- 0,02) => lấy = 0,01]

-Theo tiêu chuẩn chon d2 = 640 mm

-Tỷ số truyền thực tế của bộ truyền đai là

-Ta thấy không có sai số của bộ truyền nên các thông số của bánh đai được thỏa mãn

2.1.5 Chọn khoảng cách trục a

2.(d1 + d2 ) ≥ a ≥ 0,55 (d1 + d2) +h

 2 (160+640) ≥ a ≥ 0,55.(160+640) + 8

 1600 ≥ a ≥ 440-Có =4

-Kiểm nghiêm tuổi thọ i = = = 0,93 < imax = 10

=> Ta chọn chiều dài Đai L=2600 mm => thỏa mãn đk trên

P1 : Công suất trên trục bánh đai chủ động P1 = 7,1 kW

[Po] : Công suất cho phép tra bảng 4.19 ta có [Po] = 4,09 kW

Cα : Hệ số kể đến sự ảnh hưởng của góc ôm α1

2.1.10 Lực tác dụng lên trục F r , lực căng ban đầu F o

-Lực căng trên 1 đai :

-Trong đó: Fv là lực căng do lực li tâm sinh ra

-Lực tác dụng lên trục :

2.1.11Bảng tổng kết các giá trị:

Lực căng ban đầu F0 216,62 ( N )

2.2 Tính toán bộ truyền bánh răng.

+ Vật liệu làm bánh răng nhỏ: Thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn bề mặt HB1=245 có

σ

= 2HB+70+ Hệ số an toàn khi tính về tiếp xúc: SH = 1,1

+ Ứng suất uốn cho phép khi tính về uốn , ứng với số chu kì cơ sở: lim

o F

σ

=1,8.HB+ Hệ số an toàn khi tính về uốn SF =1,75

σ

= 2HB+70+ Hệ số an toàn khi tính về tiếp xúc: SH = 1,1

+ Ứng suất uốn cho phép khi tính về uốn , ứng với số chu kì cơ sở: lim

o F

σ

=1,8.HB+ Hệ số an toàn khi tính về uốn SF =1,75

- Ta có, số chu kì thay đổi ứng suất cở sở khi thử về uốn:

NFo = NFo1 = NFo2 = 4.106

- Theo công thức (6.7),(6,8); ta có số chu kì thay đổi ứng suất tương đương:

+Với: c – số lần ăn khớp trong 1 vòng quay; c = 1

ni, ti – số vòng quay và thời gian làm việc ở chế độ i

mF – bậc của đường cong mỏi khi thử về uốn, mF = 6 ( do độ rắn mặt răng HB <

được xác định theo công thức:

KFC – Hệ số xét đến ảnh hưởng đặt tải; bộ truyền quay 1 chiều nên KFC = 1

2.2.2:Thiết kế bộ truyền cấp chậm (bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng)

a.Xác định sơ bộ khoảng cách trục

-u2 = 4,26; ψba

= 0,4; với răng thẳng Ka = 49,5; (Tra bảng 6.5 )-Theo 6.16 :

= 0,53 (u2+1) = 0,53.0,4.(4,26+1) = 1,11 -Do đó theo bảng 6.7 : = 1,11 ( Theo sơ đồ 4 )

b.Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc

274.1,76.0,85 = 904 MPa-Theo 6.1 với v = 1,22 m/s , Zv = 1 ; với cấp chính xác động học là 8 , chon cấp chính xác về mặt tiếp xúc là 9 , khi đó cần gia công đến độ nhám của mặt răng làm việc : Rz = 10….40, do đó ZR = 0,9 , với da < 700 mm , KxH = 1, do đó theo 6.1 và 6.1a:

+Như vậy ta có thể tăng chiều rộng vành răng lên bw =70mm

= 495,4.1.1.1 = 494,4MPa-Ta thấy < đảm bảo yêu cầm độ bền

2.2.3 Kiểm nghiệm răng về quá tải

Bánh răng khi làm việc có thể bị quá tải, thí dụ lúc mở máy, hãm máy với hệ sốquá tải

T

T

K qt = max

= 2,2

.

.

2

1 1

1 1

w w

F F

F

m d b

Y Y Y K T

σ

(6.43)

] [

.

2 1

2 1

F

F F

Yβ - h s k đ n đ nghiêng c a răngệ ố ể ế ộ ủ

YF1, YF2 - h s d ng răng c a bánh 1 và 2, ph thu c vào s răng tệ ố ạ ủ ụ ộ ố ương

đương và h s d ch ch nh, tra trong b ng 6.18 trang 109 - “ Tính toán thi tệ ố ị ỉ ả ế

KF α là h s k đ n s phân b không đ u t i tr ng cho các đôi răng đ ng ệ ố ể ế ự ố ề ả ọ ồ

th i ăn kh p khi tínhv u n, tr s c a Kờ ớ ề ố ị ố ủ F α đ i v i bánh răng nghiêng tra ố ớ ở

b ng 6.14 trang 107 - “ Tính toán thi t k h th ng d n đ ng c khí ”, v i ả ế ế ệ ố ẫ ộ ơ ớbánh răng th ng Kẳ F α = 1,37

KFv - h s k đ n t i tr ng đ ng xu t hi n trong vùng ăn k p khi tính v ệ ố ể ế ả ọ ộ ấ ệ ớ ề

u n, tr s Kố ị ố Fv tính theo công th c sau: ứ

F F

b d K

v i v = ớ 0,88 tính đượ ởc trên, δF

- h s k đ n nh hệ ố ể ế ả ưởng c a các sai s ủ ố

ăn kh p, tra trong b ng 6.15 trang 107 - “ Tính toán thi t k h th ng d n ớ ả ế ế ệ ố ẫ

đ ng c khí ”, gộ ơ 0 - h s k đ n nh hệ ố ẻ ế ả ưởng c a sai l ch các bủ ệ ước răng bánh

1 và 2, tra b ng 6.16 trang 107 - “ Tính toán thi t k h th ng d n đ ng c ả ế ế ệ ố ẫ ộ ơkhí ”

Ta có T1 =94955,66 MPa, m = 1,5 mm, bw =70 mm, dw1 =38,05 mm v i ớ εα= 1,76,

MPa

[ ] [ ]2 236 , 571 1 1 , 032 1 244 , 1

0 lim

Ta th y ấ σ =F1 20, 4MPa <[ ]σF1 = 260 , 06

MPa

Với hộp giảm tốc bôi trơn ngâm dầu, các bánh răng lớn được ngâm trong dầu Kiểm tra điều kiện bôi trơn là kiểm tra các bánh lớn đều ngâm trong dầu và

khoảng cách giữa mức dầu nhỏ nhất và mức dầu lớn nhất phải lớn hơn một trị sốcho phép ( thường bằng 8 đến 10)

- Gọi x là khoảng cách từ các mức dầu đến tâm trục Chiều sâu ngâm dầu tối thiểu của bánh răng được lấy như sau:

+ Với h là chiều cao răng:

Trong đó: da2 =163,5 mm, là đường kình đỉnh răng của bánh lớn

df2 = 156,8 mm, là đường kính đáy răng của bánh lớn

=>

Lấy

=>

2.2.6 Kiểm tra điều kiện chạm trục.

2.2.7 Kiểm tra sai số vận tốc.

*2.2.8Các thông số và kích thước bộ truyền:

2.3.1 Tính toán cấp nhanh : ( Bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng ) :

a.xác định thông số cơ bản của bộ truyền :

.đối với hộp giảm tốc thông số cơ bản của bộ truyền là khoảng cách trục aw.

=> aw1 = 100

=> Chiều rộng vành răng :

= arctg (cos) = arctg(cos20,180.tg8,50) = 10,70

c Kiểm nghiệm bánh răng về độ bền tiếp xúc :

-Ứng suất tiếp xúc xuất hiện trên mặt răng của bộ truyền cần thỏa mãn điểu kiện sau :

-Trong đó :

*ZM là hệ số kể đến cơ tính vật liệu của các bánh răng ăn khớp, Tra bảng 6.5 được

+ là hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng

+ là hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng cho các đôi răng đồng thời ăn khớp , tra bảng 6.14 được 1,13

+ là hệ số kể đến tải trọng động suất hiện trong vùng ăn khớp ,

+Ta có v n t c : v = 5,8(m/s)ậ ố

tra bảng P2.3 (phụ lục ) ta được

 KH = 1,11.1,13.1,06 = 1,32

*Ta có :

Ta thấy nên các thông số tính toán trên là thỏa mãn

2.3.2 Ki m nghi m răng v đ b n u n ể ệ ề ộ ề ố

ng su t sinh ra t i chân răng ph i tho mãn đi u ki n sau :

] [

.

.

.

2

1 1

1 1

w w

F F

F

m d b

Y Y Y K

.

2 1

2 1

F

F F

Yβ - h s k đ n đ nghiêng c a răngệ ố ể ế ộ ủ

YF1, YF2 - h s d ng răng c a bánh 1 và 2, ph thu c vào s răng tệ ố ạ ủ ụ ộ ố ương

đương và h s d ch ch nh, tra trong b ng 6.18 trang 109 - “ Tính toán thi tệ ố ị ỉ ả ế

KF α là h s k đ n s phân b không đ u t i tr ng cho các đôi răng đ ng ệ ố ể ế ự ố ề ả ọ ồ

th i ăn kh p khi tínhv u n, tr s c a Kờ ớ ề ố ị ố ủ F α đ i v i bánh răng nghiêng tra ố ớ ở

b ng 6.14 trang 107 - “ Tính toán thi t k h th ng d n đ ng c khí ”, v i ả ế ế ệ ố ẫ ộ ơ ớbánh răng th ng Kẳ F α = 1,37

KFv - h s k đ n t i tr ng đ ng xu t hi n trong vùng ăn k p khi tính v ệ ố ể ế ả ọ ộ ấ ệ ớ ề

u n, tr s Kố ị ố Fv tính theo công th c sau: ứ

F F

b d K

v i v = 5,23 (m/s) ớ δF

- h s k đ n nh hệ ố ể ế ả ưởng c a các sai s ăn kh p, tra ủ ố ớtrong b ng 6.15 trang 107 - “ Tính toán thi t k h th ng d n đ ng c khí ả ế ế ệ ố ẫ ộ ơ

”, g0 - h s k đ n nh hệ ố ẻ ế ả ưởng c a sai l ch các bủ ệ ước răng bánh 1 và 2, tra

b ng 6.16 trang 107 - “ Tính toán thi t k h th ng d n đ ng c khí ”ả ế ế ệ ố ẫ ộ ơ

Ta có T1 =23204,99 MPa, m = 1,5 mm, bw =40 mm, dw1 =38,22 mm v i ớ εα= 1,7,

MPa

[ ] [ ]2 236 , 571 1 1 , 032 1 244 , 1

0 lim

Ta th y ấ σF1 <[ ]σF1 = 260 , 06

MPa

III.THI T K CÁC CHI TI T Đ N I Ế Ế Ế Ỡ Ố

3.1.Chọn vật liệu :

Với các thông số cơ bản như trên ta thấy bộ truyền chịu tải trọng trung bình do vậy theo bảng 6.1 ta chọn vật liệu cả ba loại trục là thép 45 thường hóa có = 600MPa ứng suất cho phép, ứng suất cho phép [τ] = 12…20MPa

3.2.3Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực :

- Chiều dài mayơ nửa khớp nối trên trục I :

– khoảng cách từ mặt mút của chi tiết quay đến thành trong của hộp hoặc khoảng cách giữa các chi tiết quay (8 15) , chọn = 10

- khoảng cách từ mặt mút ổ đến thành trong của hộp(5 15) , chọn = 10

- khoảng cách từ mặt mút của chi tiết quay đến náp ổ (10…20) , chọn = 15

– chiều cao nắp ổ và đầu bulông (15…20) , chọn = 20

- Tra bảng 10.4 : Hộp giảm tốc bánh răng trụ 2 cấp đồng trục :

+

3 02 12 2

) = - (

30 19

15 20 2

+ + +

)= 59,5 mm

- l13 =

2 1 01 13

b

l m

+ + +

b

l m

+ + +

=

60 25

10 10 2

- Khoảng cách 2 ổ lăn trên trục III : l31 = 2l32 = 62,5.2 = 125 mm

- Chọn khoảng cách từ ổ lăn đến khớp nối :

• Tại gối đỡ A:

Tổng momen theo phương Y:

Tổng momen theo phương X:

• Tại gối đỡ B:

Tổng momen theo phương Y:

Tổng momen theo phương X:

- Momen xoắn trên trục: T=23204,99 N.mm

Từ việc tính toán lực, phản lực trên trục ta vẽ được đồ thị momoen Mx, My , Mzcho trục I:

Tính mômen ở các mặt tiết diện nguy hiểm :

+Tiết diện A : Mn a-a = Ft.53 = 37632 Nmm

Tiết diện B : Mn b-b =

yj

xj M

Mtd =

2 2

75 ,

Tổng momen theo phương Y:

Tổng momen theo phương X:

• Tại gối đỡ F:

Tổng momen theo phương Y:

Tổng momen theo phương X:

- Momen xoắn trên trục: T=94955,6 N.mm

- Từ việc tính toán lực, phản lực trên trục ta vẽ được đồ thị momoen Mx, My , Mz cho trục II:

94955,6 94955,6

Tiết diện tại (E) :

Do đó : d

0,1.63

= 21,79 mmĐiều kiện trục ở tiết diện f-f :

Mtd =

2 2

75 ,

Tính toán trục III :

- Phản lực tại các gối đỡ I và K:

• Tại gối đỡ I:

Tổng momen theo phương Y:

Tổng momen theo phương X:

• Tại gối đỡ K:

Tổng momen theo phương Y:

Tổng momen theo phương X:

- Momen xoắn trên trục: T= 388524,84 N.mm

- Từ việc tính toán lực, phản lực trên trục ta vẽ được đồ thị momoen Mx, My , Mz cho trục III:

-Tính mômen ở các mặt tiết diện nguy hiểm :

Tiết diện tại K : Mn k-k = Frx.87,5 = = 177399 Nmm

Tiết diện tại L : Mnl-l =

0 σ

tñj

M

≥

Tra bảng 10.5[1] [ ]σ

= 63 MPaĐiêu kiện trục ở tiết diện K :

Các tr c c a h p gi m t c đ u quay, ng su t u n thay đ i theo chu kỳ đ i ụ ủ ộ ả ố ề ứ ấ ố ổ ố