Đo an thiet ke he truyen dong co khi

Ñoà aùn thieát keá heä thoáng truyeàn ñoäng cô khí giuùp cuûng coá laïi caùc kieán thöùc ñaõ hoïc trong caùc moân Nguyeân Lyù Maùy, Chi Tieát Maùy, Veõ Kyõ thuaät Cô khí,… vaø giuùp sinh vieân coù caùi nhìn toång quan veà vieäc thieát keá cô khí. Coâng vieäc thieát keá hoäp giaûm toác giuùp chuùng ta hieåu kyõ hôn vaø coù caùi nhìn cuï theå hôn veà caáu taïo cuõng nhö chöùc naêng cuûa caùc chi tieát cô baûn nhö baùnh raêng ,oå laên,… Theâm vaøo ñoù trong quaù trình thöïc hieän caùc sinh vieân coù theå boå sung vaø hoaøn thieän kyõ naêng veõhình chieáu vôùi coâng cuï AutoCad, ñieàu raát caàn thieát vôùi moät kyõ sö cô khí.

MỤC LỤC

Lời nói đầu 2

PHẦN I: CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN 1.1 Chọn động cơ điện 4

1.2 Phân phối tỷ số truyền 5

PHẦN II: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CHI TIẾT MÁY 2.1 Thiết kế bộ truyền Xích 6

2.2 Thiết kế bánh răng 10

2.3 Thiết kế trục 25

2.4 Tính toán chọn ổ 39

2.5 Thiết kế vỏ hộp 45

2.6 Các chi tiết phụ 47

2.7 Bảng dung sai lắp ghép 49

Tài liệu tham khảo 52

LỜI NÓI ĐẦU

Trong cuộc sống chúng ta có thể bắt gặp những hệ thống truyền động ở khắp nơi và có thể nói nó đóng vai trò nhất định trong cuộc sống cũng như trong sản xuất Đối với các hệ thống truyền động thường gặp thì có thể nói hộp giảm tốc là một bộ phận không thể thiếu.

Đồ án thiết kế hệ thống truyền động cơ khí giúp củng cố lại các kiến thức đã học trong các môn Nguyên Lý Máy, Chi Tiết Máy, Vẽ Kỹ thuật Cơ khí,… và giúp sinh viên có cái nhìn tổng quan về việc thiết kế cơ khí Công việc thiết kế hộp giảm tốc giúp chúng ta hiểu kỹ hơn và có cái nhìn cụ thể hơn về cấu tạo cũng như chức năng của các chi tiết cơ bản như bánh răng ,ổ lăn,… Thêm vào đó trong quá trình thực hiện các sinh viên có thể bổ sung và hoàn thiện kỹ năng vẽhình chiếu với công cụ AutoCad, điều rất cần thiết với một kỹ sư cơ khí.

Em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Văn Thạnh và các bạn trong

khoa cơ khí đã giúp đỡ em rất nhiều trong quá trình thực hiện đồ án.

Với kiến thức còn hạn hẹp, do đó thiếu xót là điều không thể tránh khỏi,

em mong nhận được ý kiến từ thầy cô và bạn bè để đồ án này được hoàn thiện hơn.

Sinh viên thực hiẹân.

Đặng Ngọc Thoại

PHẦN 1 : CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN

1.1 Xác định công suất động cơ và phân phối tỉ số truyền:

Công suất của động cơ được xác định tùy thuộc vào chế độ làm việc củađộng cơ và tính chất tải trọng

 Do tải trọng không đổi nên công suất tính toán làcông suất làm việc trêntrục máy công tác :

Với ηKN - hiệu suất khớp nối

ηol - hiếu suất một cặp ổ lăn

ηbrc - hiệu suất bộ truyền bánh răng côn

ηbrt - hiệu suất bộ truyền bánh răng trụ

ηx - hiệu suất bộ truyền xích

Trị số của các hiệu suất trên tra theo bảng 2.3 [1].

 Công suất cần thiết trên trục động cơ:

Pct = P t

= 0,2824.5 = 3.034 kW

 Chọn số vòng quay đồng bộ của động cơ : nđb = 1500 v/ph

Theo bảng P1.2 [1] với Pct = 3.034 kW và nđb = 1500 v/ph dùng động cơDK.51 – 4 với Pđc = 4.5 kW ; nđc = 1400 v/ph

1.2 Phân phối tỉ số truyền :

Tỉ số truyền chung của hệ thống dẫn động :

u = u1 u2 ux = uh ux =

lv

đc n

n

= 144044 = 32,73 Trong đó : u1 - tỉ số truyền bộ truyền bộ truyền bánh răng côn ;

u2 - tỉ số truyền bộ truyền bánh răng trụ ;

ux - tỉ số truyền bộ truyền bộ truyền xích ;

Tỉ số truyền của hộp giảm tốc thường được chọn theo tiêu chuẩn

 Chọn tỉ số truyền của hộp giảm tốc là uh = u1.u2 = 14

Kích thước và khối lượng hộp giảm tốc côn - trụ sẽ đạt giátrị nhỏ nhấtnếu với các trị số hợp lí của các thông số là hệ số chiều rộng răng ψbd = b/

dw1 và hệ số chiều rộng vành răng Kbe = b/Re = 0,25 … 0,3 ,thì tải trọng tácdụng trên hai cấp bánh răng tương ứng đối với độ bền tiếp xúc cho phépcủa các mặt răng làm việc

 Chọn ψbd2 = 1,1 ; Kbe = 0,3 ; [K01] ≈ [K02] ;

Để nhận được kích thước nhỏ nhất trong mặt phẳng thẳng góc với cácđường tâm trục chọn cK = 1,1 (chọn cK = 1 1,4)

Ta tính được giá trị λK :

 

  ( 1 0 , 3 ) 0 , 3 11,8

1 , 1 25 , 2

) 1

(

25 , 2

01

02 2

K be be

bd K

Với u1 – tí số truyền của cặp bánh răng côn cấp nhanh

Suy ra tỉ số truyền của cặp bánh răng trụ cấp chậm là :

3 , 46

05 , 4

u u

Xác định công suất,số vòng quay, mômen trên các trục :

034 , 3 10 55 , 9 10

55 ,

97 , 2 10 55 , 9 10

55 ,

83 , 2 10 55 , 9 10

55 ,

71 , 2 10 55 , 9 10

55 ,

44

5 , 2 10 55 , 9 10

55 ,

PHẦN 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT MÁY

2.1.THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN XÍCH

Các s ố li ệ u :

Công suất dẫn P = 2, 71 KW

Số vòng quay trục dẫn : n =103 vg/phút

Tỷ số truyền bộ truyền xích : ux = 2,34

Điều kiện làm việc : quay một chiều, làm việc 2 ca ,tải va đập nhẹ

Tính toán thi ế t k ế :

1 Chọn loại xích : xích ống con lăn

2 Tính số răng các đĩa xích :

Ứùng với tỷ số truyền ux= 2,34 chọn sơ bộ số răng đĩa xich nhỏ:

Z1=29 – 2u = 25,32Chọn Z1= 25

 Z2 =u.Z1 = 2,34 25 =58,5

Chọn số răng đĩa lớn Z2 = 59

Suy ra ti số truyền bộ truyền xích : ux = 59/25 =2,36

3 Xác định các hệ số điều kiện sử dụng xích:

 K = Kr Ka Ko Kdc Kb Klv

Trong đó:

Kr =1,3 -hệ số tải trọng động ứng với tải va đập nhẹ

Ka =1 - hệ số ảnh hưởng của khoảng cách trục với a =(30 50 ) pc

K0 =1 - hệ số ảnh hưởng của cách bố trí bộ truyền, ứng với bộ truyềnnằm ngang

Kdc =1 - hệ số ảnh hưởng của khả năng điều chỉnh lực căng xích.(trục điều chỉnh được)

Kb =1,5 - là hệ số xet đến điều kiện bôi trơn, (bôi trơn định kỳ)

Klv =1,25 -số làm việc ứng với làm việc 2 ca

 K = Kr Ka Ko Kdc Kb Klv

= 1,3 1 1 1 1,5 1,25 = 2,4375

 Các hệ số :

-Hệ số vòng quay 01

1

200 1,94 103

n

n K n

Với n01 =200 tra từ bảng 5.4 tài liệu [2]

-Hệ số răng đĩa xích :

1

1 25

z

K Z

-Hệ số xét đến số dãy xích, với xích một dãy: Kx = 1

4 Ta có công suất tính toán:

12,815 1

t

x

K K K P P

K

Theo bảng 5.4 tài liệu [2] ta chọn bứơc xích pc =31,75 mm Thỏamãn điều kiện bền mòn : Pt < [p] = 19,3 KW

5 Kiểm tra số vòng quay tới hạn ứng với bước xích pc = 31,75 mm tra từbảng 5.2 [2] ta có nth = 630 vg/ph > nbộ truyền=103 (vg/phút)

Do đó diều kiện n < nth được thỏa

6 Vận tốc trung bình của xích :

v

7 Tính toán và kiểm mghiệm bước xích :

3 3

Z n P K

Với [Po] = 29 Mpa – Aùp suất cho phép, tra từ bảng 5.3 tài liệu[2]

Vậy bước xích đã chọn thoã mãn điều kiện trên

8 Tính toán các thông số của bộ truyền xích :

 Chọn khoảng cách trục sơ bộ a =(30÷50)pc = 40.31,75 = 1270 mm

p

Z Z Z Z a

 Tính tính chính xác khoảng cách trục chính xác :

Do đó khoảng cách trục là a = 1286 mm

9 Kiểm nghiệm số lần va đập của xích trong 1 giây:

 Q =88,5 KN - tải trọng phá hủy,tra bảng 5.2 tài liệu[1]

 Lực trên nhánh căng :

F1  Ft = 1988 N

 Lực căng do lực ly tâm :

Fv=qm.v2= 7.06 N

( qm=3,8 kg/m – khối lượng một mét xích, tra bảng 5.2 tài liệu[1])

 Lực căng ban đầu của xích :

Fo=Kf a qm g = 6 1,286 3,8 9,81 = 287,6 N Với Kf - hệ số phụ thuộc vào độ võng của xích, khi xích nằm ngang:

1

253,3 sin

2 2

2

.

596,5 sin

611,6 576,3

c

a f

12.Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc đĩa xích :

Ứng suất tiép xúc trên mặt răng đĩa xích phải thỏa điều kiện:

Chọn thép 45 tôi cải thiện đạt độ cứng HB210 với [H] = 600 MPa

Tương tự H2 H chọn cùng vật liệu và chế độ nhiệt luyện

2.2 THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG

2.2.1 Chọn vật liệu, phương pháp nhiệt luyện, cơ tính :

Do không có yêu cầu gì đặc biệt và theo quan điểm thống nhất hóatrong thiết kế, chọn vật liệu hai cấp bánh răng như sau : (theo bảng 6.1)

- Bánh nhỏ : thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB 241 … 285

σb = 850 MPa ; σch1 = 580 Mpa

- Bánh lớn : thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB 192 … 240

σb = 750 MPa ; σch2 = 450 Mpa

2.1.2.Xác định ứng suất tuếp xúc cho phép :

a Theo bảng 6.2 [1], thép 45 tôi cải thiện HB 180 … 350 ta tra được :

1 lim

H

 = 2.HB1 + 70 = 2.250 + 70 = 570 MPa

0

2 lim

H

 = 2.HB2 + 70 = 2.230 + 70 = 530 MPa

0

1 lim

F

 = 1,8.HB1 = 1,8.250 = 450 Mpa

0

2 lim

F

 = 1,8 HB2 = 1,8.230 = 414 Mpa

b Số chu kỳ làm việc cơ sở : NHO =30.HB2,4

Ta có : NHO1 = 30.2502,4 = 1,7.107 chu kỳ

NNO2 = 30.2302,4 = 1,39.107 chu kỳ

Tính số chu kỳ làm việc tương đương :

Do bộ truyền chịu tải trọng tĩnh nên : NHE = NFE = 60.c.n.Lh

Với c – số lần ăn khớp của răng trên mỗi vòng quay,c = 1

Lh – thời gian làm việc tính bằêng giờ

Lh = 6.300.16 = 28800 ,giờ

Suy ra : NHE1 = NFE1 = 60.1.1440.28800 = 2,49.109 chu kỳ

NHE1 = NFE1 = 60.1.356.28800 = 0,615.109 chu kỳ

Vì NHE1 NHO1 ; NHE2 NHO2 và NFE1 NFO1 ; NFE2 NFO2

K K Z

.

0 lim

S

K

0 lim



1 , 1

1 570

1

0 1 lim

H

HL H

1 530

2

0 2 lim

H

HL H

2.1.3 Tính toán bộ truyền bánh răng côn răng thẳng :

a Xác định chiều dài côn ngoài :

3

2 1

2 1

] [

) 1 (

.

1

H be be

H R

e

u K K

K T n

K R

05 , 4 3 , 0 ) 2

u K

 Theo bảng 6.18[2], ta tra được :

b Xác định các thông số ăn khớp :

 Số răng bánh nhỏ :

R d

u

Tra bảng 6.22[1] tra được : z1p = 16 ,

Với HB < 350 ta có số răng côn nhỏ z1 = 1,6z1p = 1,6.16 = 25,6

47,1 1,884 25

m tm

d m z

 Module vòng chia ngoài:

1,884 2, 22

tm te

be

m m

K

Chọn theo tiêu chuẩn: m  te 2,5 mm ( bảng 6.8[1] )

 Xác định lại module trung bình:

m

t m

d Z m

m

Z u Z

 Theo bảng 6.20[1], ta chọn hệ số dịch chỉnh : x1= 0,39 , x2= -0,39

 Đường kính trung bình bánh nhỏ: dm1= mtm z1 = 2,125.22 = 46,75 mm

 Chiều dài côn ngoài : Re= 0,5mte

z z = 114,6 mm

 Chiều rộng vành răng: b= Kbe.Re = 0.3.114.6 = 34,4 mm

c Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc :

2 1

2 1

 Hệ số kể đến sự trùng khớp của răng : 4

) z z ( , ,

2 1

1 1 2 3 88

+ Chọn cấp chính xác theo vận tốc vòng: v=60000dm1 n 1

= 3,523 m/s Theo bảng 6.13[1] chọn cấp chính xác là 8

Vậy H < [σH] : đảm bảo độ e tiếp xúc

d.Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn:

F1=

1

1 1

85 0

2

m m

F F

d bm ,

Y Y Y K

T  

F2=F1 1

2 F

F

Y Y

 Hệ số tải trọng khi tính về uốn :

   - hệ số kể đến sự trùng khớp của răng

 Để tránh cắt chân răng, số răng bánh răng trụ răng thẳng tương đươngbánh răng côn : zvn ≥ zmin = 17

+ zvn1=

1

1

 cos

3,998

F F

 thoả điều kiện bền uốn

e.Kiểm nghiệm răng về quá tải:

Kqt = 1.4

Hmax = H Kqt 433.6 1.4 = 513,04 MPa < [H]max = 1260 MPa

F1max = F1max Kqt = 74,07 Mpa < [H]max

F2max = F2max Kqt = 66.42 MPa < [H]max

Đảm bảo điều kiện quá tải

f Bảng tóm tắt các thông số bánh răng côn:

Chiều dài côn ngoài Re=114,5 mm

Mođun vòng ngoài mte = 2,5 mm

Chiều rộng vành răng b1 = 35 mm ; b2 = 32 mm

Góc côn chia δ1=13053’5”, 2= 7606’55”

Chiều cao răng ngoài he =5,5 mm

Chiều cao đầu răng ngoài hae1=3,475 mm ; hae2= 1,525 mm Chiều cao chân răng ngoài hfe1=2,025 mm ; hfe2=3,975 mm Đường kính đỉnh răng ngoài dae1=56,67 mm, dae2= 223,23 mm

2.1.4.Tính toán bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng :

a Tính sơ bộ khoảng cách trục :

Khoảng cách trục:  3 2

2 2

m

u u u

b.Xác định các thông số ăn khớp :

 Môđun : m= (0,01 ÷ 0,02)aw= 1,6 ÷ 3,2

Theo tiêu chuẩn chọn m = 2,5

 Tổng số răng :

128 2,5

c Các thông số chủ yếu của bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng :

 Đường kính vòng chia:

 Xác định giá trị các lực :

Với  = 200 – góc ăn khớp ;

d Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc :

Công thức kiểm nghiệm:

H = ZMZHZ

2 2 1

+ Bảng 6.5[1] : ZM = 274MPa1/3 - Hệ số kể đến cơ tính vật liệu của

các bánh răng ăn khớp ;+ Bảng 6.12[1] : Z H = 1,76 -Hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp

xúc ;+ Hệ số kể đến sự trùng khớp của răng Z = 4

2 1

1 1 2 3 88

KHv = 1,085 (bảng 6.5[2])

Vậy KH = 1,04.1.1,085 = 1,1284

+ Chiều rộng vành răng bw = 50,5mm

+ Đường kính vòng lăn dw = 70 mm

Suy ra H = 274.1,76.0,869  2 

2.75917.1,1284 3,57 1 50,5.3,57.70



 394,5 MPa

H < [H ]= 457,7 MPa : đảm bảo độ bền tiếp xúc

e Kiểm nghiệm theo độ bền uốn:

Công thức kiểm nghiệm: F1= 1 1

2 1

1 1 2 3 88

Z

 KF=KFKFKFv KF KF KF

+ Bảng 6.7 : KF= 1,1

+ Bánh răng thẳng : KF= 1

+ Chọn cấp chính xác theo vận tốc vòng: v= 1 2

60000

d n



= 1,3 m/sTheo bảng 6.13[1] chọn cấp chính xác là 9

F2 = F1 1

2 F

F

Y

Y

=36,8 MPa < [F]2 = 250,32 MPaĐảm bảo điều kiện bền uốn

e.Kiểm nghiệm răng về quá tải:

Kqt = 1.4

Hmax = H Kqt 433.6 1.4 = 513,04 MPa < [H]max = 1260 MPa

F1max = F1 Kqt = 56,42 Mpa < [F1]max = 464 MPa

F2max = F2 Kqt = 51,52 MPa < [F2]max = 360 MPa

Đảm bảo điều kiện quá tải

f Các thông số cơ bản của bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng :

Khoảng cách trục aw1 =160 mm

Môđun m = 2,5

Tỉ số truyền u2 =3,57

Đường kính vòng chia d1 = 70 mm ; d2 = 250 mm

Đường kính đỉnh răng: da1 =d1 + 2.m =75 mm ; da2 = d2 + 2.m =255mm

Đường kính chân răng df1 =63,75 mm ; df2 =243,75 mm

Chiều rộng vành răng bw1 =55,5 mm ; bw2 =50,5 mm

Kiểm nghiệm điều kiện bôi trơn ngâm dầu :

Khi v ≤ 12,5 m/s bộ truyền bánh răng được bôi trơn bằng cách ngâmdầu Mức dầu thấp nhất phải ngập hết chiều cao răng bánh côn lớn,nhưngphải ≥ 10 mm và mưc dầu cao nhất không đươc ngập quá 1/3 bán kínhbánh răng bánh răng trụ lớn.

H = 1/2dae2 - h2 =223,23/2 -34 =78 < R3brn

 điều kiện bôi trơn không được đảm bảo

Ta dùng vach ngăn để ngăn hai muc dàu bôi trơn khác nhau

2.3.THIẾT KẾ TRỤC

1 Chọn vật liệu :

Chọn vật liệu chế tạo trục là thép 35 b = 510 MPa, ch = 304 MPa,ch = 167MPa, -1 = 222MPa ,-1 = 128 MPa

Chọn ứng suất xoắn cho phép :

- Trục vào và ra [] = 20 MPa

- Trục trung gian [] = 12 MPa

2 Xác định sơ bộ đường kính trục :

Xác định sơ bộ đường kính trục từ công thức : 3  

0, 2

i i

T d

 l12 = -lc12 = -[0,5(lm12 +bo) +k3 +hn ]=-58,5mm

* lm12 =1,8.20 =36mm - chiều dài mayơ của nối trục đàn hồi;

* k3=15 mm – khoảng các từ mặt mút khớp nối đến nắp ổ(bảng10.3[1] )

* hn=18 mm (bảng 10.3 tài liệu [1] ) - chiều cao lắp ổ và đầu bulông

* lm22 = 55 mm - chiều dài mayơ của 2 bánh răng trụ răng thẳng;

* k1=10mm (bảng 10.3 tài liệu [1])

-* k2=12mm (bảng 10.3 tài liệu [1] )

4.Trị số các lực từ các chi tiết quay tác dụng lên trục :

 Do bộ truyền bánh răng côn gây ra :

D   NVậy tải trọng phụ tại khớp nối FrKN = ( 0,2 ÷0,3 ) FtKN = 0,2.788 =157.6 N

5.Xác định các phản lực và đường kính các đoạn trục :

 Các biểu đồ moment:

* Trục 1:

Moment do lực dọc trục Fac1 gây ra 1

1 1

1719

ac ac m

YB YC

XB XC

* Trục 2:

Moment uốn do lực dọc trục Fac2 gây ra : M2 = 2

2

ac m

F

d 

28132,3Nmm

x y z

1719 9587

+ Trong mặt phẳng YOZ :

YA YD

XA XD

YA YD

XA XD

155462 85278

30 31 32

33

 Xác định đương kính tại các tiết diện trục :

Đường kính các đoạn trục được xác định theo công thức :

Đường kính tiếtdiện ,mm

M10 = 0 Mtđ10 = 17058 d10 = 15,0

M10 = 9219,6 Mtđ11 = 19390,2 d11 = 15,2

6 Kiểm nghiệm trục theo hệ số an toàn :

 Với thép 35 ta có : b = 510 MPa, ch = 304 MPa,ch = 167 MPa,

-1 = 222MPa , -1 = 128 MPaTheo bảng 10.7 :  = 0,05 ;  = 0

 Tất cả các trục đều quay, ứng suất uốn thay đổi theo chu kỳ đốixứng,

Tất cả trục đều quay một chiều nên ứng suất xoắn thay đổi theo chu kỳ

đối xứng, do đó: mj = aj =

j

j j

 Chọn lắp ghép: các ổ lăn lắp trên trục theo k6, lắp bánh răng , bánhđai theo k6 kết hợp với lắp then

Kích thước then, trị số moment cản uốn, moment cản xoắn ứng với các tiếtdiện trục như trong b ng sau sau:ảng sau sau:

Tiết diện Đường kính trục bh t 1 W(mm 3 ) W 0 (mm 3 ) 10

11

12

13

18 20 20 18

6x6 _ _ 6x6

3,5 _ _ 3,5

450 785,4 785,4 450

1022,5 1571 1571 1022,5 21

22

35 35

10x8 10x8

5 5

3566,4 3566,4

7775,6 7775,6 31

32

40 35

128 _

5 _

5364,4 42009

11648 8418

33 30 10x8 5 2130 4780,6

Công thức :

1 j 1 j

j

j

b.t d t.d

j

j

b.t d t.d

do trạng thái bề mặt k x = 1,06

Không dùng phương pháp tăng bean bề mặt do đó hệ số tăng bền

Lắp căng

Rãnh then

Lắp căng

7 Tính kiểm nghiệm then đối với các tiêt diện của 3 trục :

Điều kiện bền dập và điều kiện cắt :

d =  

1

2 t h l.

d

T

t  ≤ [d ] với [d ] = 150 MPa ( bảng 9.5[1] )