đồ án cơ sở thiết kế máy5

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ HỘP GIẢM TỐC BÁNH RĂNG TRỤ RĂNG NGHIÊNG Ngành: CƠ ĐIỆN-ĐIỆN TỬ Chuyên ngành: CƠ ĐIỆN TỬ Giảng viên hướng dẫn : NGUYỄN TẤN THÍCH Sinh viên thực : MSSV: Lớp: TP Hồ Chí Minh, tháng năm 2019 NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN ĐỒ ÁN Giảng viên hướng dẫn : Họ tên sinh viên : Lớp : MSSV : Nội dung đánh giá : TP Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2019 Giảng viên hướng dẫn (ký tên ghi rõ họ tên) NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN CHẤM ĐỒ ÁN Giáo viên hướng dẫn : Họ tên sinh viên : Lớp : MSSV : Nội dung nhận xét : Điểm đánh giá : Xếp loại : TP Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2019 Giảng viên phản biện (ký tên ghi rõ họ tên) LỜI CẢM ƠN e&f Hiện khoa học kỹ thuật phát triển nhanh, mang lại lợi ích cho người tất lĩnh vực tinh thần vật chất Để nâng cao đời sống nhân dân, để hòa nhập vào phát triển chung nước khu vực giới Đảng nhà nước ta đề mục tiêu năm tới cơng nghiệp hóa đại hóa Hưởng ứng mục tiêu trên, em cố gắng vận dụng kiến thức lý thuyết vào thiết kế hệ thống truyền động yêu cầu cần thiết sinh viên, kỹ sư điện điện tử Qua đồ án này, em tổng hợp nhiều kiến thức chuyên môn Giúp em hiểu rõ công việc kỹ sư tương lai Song với hiểu biết hạn chế với kinh nghiệm thực tế chưa nhiều nên đồ án em không tránh khỏi thiếu sót Em mong bảo thầy cô giáo khoa để đồ án em hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Tấn Thích thầy khoa – điện điện tử giúp em hoàn thành đồ án Sinh viên: Nguyễn Trung Kiên MỤC LỤC DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT…………………………………………………i DANH MỤC CÁC BẢNG…………………………………………………………ii DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ, ĐỒ THỊ, SƠ ĐỒ, HÌNH ẢNH……………………iii CHƯƠNG CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN 10 1.1 Chọn động .10 1.2 Công suất cần thiết động 10 1.2.1 Xác định công suất cần thiết : 10 1.2.2 Xác định sơ số vòng quay đồng động cơ: 11 1.2.3 Phân phối tỷ số truyền hệ thống dẫn động : 12 1.3 Xác định công suất , số vòng quay, moment xoắn trục : 13 CHƯƠNG TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC BỘ TRUYỀN .15 2.1 BỘ TRUYỀN XÍCH 15 2.1.1 Thiết kế truyền xích: 15 2.1.2 Chọn loại xích: .15 2.1.3 Xác định khoảng cách trục số mắt xích: 17 2.1.4 Kiểm nghiệm xích độ bền: .18 2.1.5 Xác định thông số đĩa xích: 20 2.1.6 Kiểm nghiệm đĩa xích độ bền tiếp xúc: 21 2.1.7 Xác định lực tác dụng lên trục: .22 CHƯƠNG BỘ TRUYỀN BÁNH TRỤ RĂNG NGHIÊNG TRONG HỘP GIẢM TỐC CẤP 24 3.1 Thiết kế truyền bánh nghiêng hộp giảm tốc cấp : 24 3.1.1 Ưu điểm nhược điểm truyền: 24 3.2 Chọn vật liệu: .24 3.3 Tính ứng suất tiếp xúc cho thép: 24 3.3.1 Suy ứng suất tiếp xúc cho phép: 26 3.4 Xác định thông số truyền: 26 3.4.1 Xác định thông số ăn khớp: 27 3.4.2 Kiểm nghiệm độ bến tiếp xúc: 29 3.4.3 Kiểm nghiệm độ bền uốn: .31 3.4.4 Kiểm nghiệm tải: .34 CHƯƠNG TÍNH TỐN THIẾT KẾ TRỤC 36 4.1 Tính tốn thiết truc : 36 4.2 Chọn vật liệu : 36 4.2.1 Tính sơ đường kính trục 1: 36 4.2.2 Phân tích lực tác dụng : 36 4.2.3 Chọn kích thước dọc trục : 37 4.2.4 Tìm phản lực vị trí : 38 4.2.5 Kiểm nghiệm độ bền trục : 42 4.2.6 Chọn then cho trục : 47 4.3 Tính tốn thiết truc 2: 48 4.3.1 Chọn vật liệu : .48 4.3.2 Tính sơ đường kính trục : .48 4.3.3 Phân tích lực tác dụng : 49 4.3.4 Chọn kính thước dọc trục : 49 4.3.5 Tìm phản lực vị trí : 50 4.3.6 Kiểm nghiệm độ bền trục : 53 4.3.7 Chọn then cho trục : 57 CHƯƠNG TÍNH TỐN THIẾT KẾ Ổ LĂN .61 5.1 Tính tốn thiết kế ổ lăn 61 5.2 Chọn kích thước ổ lăn : 61 5.2.1 Chọn ổ theo khả tải động : 61 5.2.2 Chọn ổ lăn theo khả tải tĩnh : 64 5.2.3 Chọn ổ theo khả tải động : 65 5.2.4 Chọn ổ lăn theo khả tải tĩnh : 69 CHƯƠNG THIẾT KẾ VỎ HỘP VÀ BÔI TRƠN 71 6.1 Thiết kế vỏ hộp : 71 6.1.1 Chọn vật liệu: 71 6.1.2 Chọn bề mặt ghép lắp thân: 71 6.1.3 Xác định kích thước hộp giảm tốc: .71 6.1.4 Nút thông hơi: .75 6.1.5 Nút tháo dầu: 75 6.1.6 Kiểm tra mức dầu: 76 6.1.7 Chốt định vị: 76 6.1.8 Bu lơng vịng: 77 6.1.9 Bôi trơn hộp giảm tốc 78 CHƯƠNG KHỚP NỐI 80 7.1 Tính tốn khớp nối: 80 7.1.1 Chọn khớp nối: 80 7.1.2 Kiểm nghiệm khớp nối theo điều kiện bền : 80 7.1.3 Kiểm nghiệm độ bền kéo theo công thức: 81 CHƯƠNG CHỌN CẤP CHÍNH XÁC – LẮP GHÉP DUNG SAI 83 8.1 Chọn kiểu lắp ổ lăn : .83 8.2 Chọn kiểu lắp then truc : 83 8.3 Chọn dung sai kích thước khác : 83 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT BRN Bánh nghiêng HTBT Hệ thống bôi trơn HTBR Hệ thống bánh SV Sinh viên BR Bánh ƯS Ứng suất CSTKM Cơ sở thiết kế máy DANH MỤC CÁC BẢ Bảng 1.1: Thông số động Bảng 1.2: Giá trị cơng suất, tỉ số truyền, số vịng quay mô men xoắn tương ứng với trục Y Bảng 2.1: Thống số truyền xích Bảng 3.1: Kích thước truyền bánh côn 17 Bảng 4.1: Hệ số kích thước 27 Bảng 4.2: Hệ số 27 Bảng 4.3: Số liệu độ bền tĩnh 29 Bảng 5.1: Chọn lăn cho trục I 30 Bảng 5.2: Số liệu ổ lăn trục II 32 Bảng 6.1: Kích thước vỏ hộp 34 Bảng 6.2: Bảng kê kiểu lắp ghép 40 DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ, ĐỒ THỊ, SƠ ĐỒ, HÌNH ẢNH Hình 4.1: Sơ đồ momen uốn trục I .19 Hình 4.2 Biểu đồ momen trục I 20 Hình 4.3 Sơ đồ momen uốn trục II 22 Hình 4.4 Biểu đồ momen trục II 23 CHƯƠNG CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN 1.1 Chọn động Ta chọn động điện khơng đồng ba pha ưu điểm sau : - Dễ sử dụng , rẻ dễ tìm, phù hợp với lưới điện sản xuất Để đạt hiệu kinh tế cao ta cần chọn động có kích thước cơng suất phù hợp 1.2 Công suất cần thiết động 1.2.1 Xác định công suất cần thiết : Pct = [ CT 2.8 ] [ Tài liệu 1, trang 19 ] Trong đó: cơng suất cần thiết trục động cơ, kW hiệu suất truyền động tồn hệ thống Vì hệ thống đẫn động băng tải thuộc trường hợp tải trọng không thay đổi nên : [ CT 2.10 ] [ Tài liệu 1, trang 20 ] Với công suất tính tốn , kW cơng suất làm việc trục công tác , kW Mà [ CT 2.11 ] [ Tài liệu 1, trang 20 ] Trong : lực kéo băng tải , vận tốc băng tải , Suy :  Hiệu suất dẫn động : Tra theo [ bảng 2.3, trang 19 ,tài liệu ] ta chọn hiệu suất truyền sau:     Hộp giảm tốc bánh trụ nghiêng cấp : ( che kín ) Bộ truyền xích: = 0,92 ( để hở ) Một cặp ổ lăn: = 0,99 ( che kín ) Khớp nối : = Suy hiệu suất truyền động : Suy công suất cần thiết động điện : Pct = = 1.2.2 Xác định sơ số vòng quay đồng động cơ: Gọi số vòng sơ động tỷ số truyền toàn hệ thống [ CT 2.18 ] [ Tài liệu 1, trang 21 ] Mà [ CT 2.16 ] [ Tài liệu 1, trang 21 ] Trong : đường kính tang , vận tốc băng tải , số vịng quay trục cơng tác ( v / p ) Số vịng quay trục cơng tác : ( vòng / phút ) Tỷ số truyền sơ hệ thống : Dựa vào [ bảng 2.4 trang 21, tài liệu ]ta chọn tỷ số truyền truyền sau: Hộp giảm tốc bánh trụ nghiêng cấp : Bộ truyền động xích: Suy tỷ số truyền hệ dẫn động : 10 CHƯƠNG THIẾT KẾ VỎ HỘP VÀ BÔI TRƠN 6.1 Thiết kế vỏ hộp : Tài liệu tham khảo Giáo trình Tính tốn thiết kế hệ dẫn động khí – Tập hai tác giả Trịnh Chất – Lê Văn Uyển [ Tài liệu ] 6.1.1 Chọn vật liệu: - Vì hộp giảm tồc chịu tải chịu va đập không lớn ta chọn gang xám GX1532 để chế tạo Mặt ghép nắp hộp thân mặt phẳng qua đường tâm trục để việc lắp ghép dể dàng 6.1.2 Chọn bề mặt ghép lắp thân: - Để thuận tiện cho việc lắp ghép chi tiết hộp giảm tốc, ta chọn lắp ghép vỏ hộp qua đường tâm trục, bề mặt ghép song song với bề măt đế 6.1.3 Xác định kích thước hộp giảm tốc: Dựa theo bảng 18.1, trang 85 ,tài liệu ]  Chiều dày hộp giảm tốc :  Thân hộp δ :  Nắp hộp δ1:   Gân tăng cứng :  Chiều dày :  Chiều cao : ta chọn  Độ dốc : Khoảng 20  Đường kính :  Bu lơng : 67  Bu lơng cạnh ổ :  Bu lơng ghép bích nắp thân :  Vít lắp ghép nắp ổ :  Vít ghép lắp cửa thăm :  Mặt bích ghép nắp thân hộp :  Chiều dày bích thân hộp :  Chiều dày bích lắp hộp :  Bề rộng bích lắp thân : Với   Kích thước gối trục :  Đường kính ngồi tâm lỗ vít D;D2 ; D3 Tra theo [ bảng 18.2, trang 88, tài liệu ]:  Trên trục : 68  Trên trục :  Bề rộng mặt ghép bu lông cạnh ổ :   Tâm lỗ bu lông cạnh ổ :    Mặt đế hộp :  Chiều dày có phần lồi :    Bề rộng mặt đế hộp :  Khe hở chi tiết :  Giữa bánh với thành hộp :  Giữa đỉnh bánh lớn với đáy hộp :  Giữa mặt bên bánh với :  Chiều dài hộp giảm tốc : Trong : đường kính vịng chia bánh nhỏ ( mm ) 69 đường kính vịng chia bánh lớn ( mm ) khoảng cách trục ( mm ) Khoảng cách bánh với thành hộp ( mm ) Thân hộp ( mm )  Bề rộng hộp giảm tốc : Từ chiều dài trục ta chọn sơ bề rộng hộp giảm tốc :  Số lượng bu lông :  Ta chọn  Một số cấu khác liên quan đến cấu tạo vỏ hộp giảm tốc : Cửa thăm:  Để kiểm tra,quan sát tiết máy hộp lắp ghép để đổ dầu vào hộp,trên đỉnh hộp có cửa thăm Theo bảng [ 18.5,trang 92, tài liệu ] ta cócác kích thước cửa thăm : A B A1 B1 C C1 K R Vít 100 75 150 100 125 - 87 12 M8 ×22 70 Số lượn g 4 125 100 87 75 100 150 6.1.4 Nút thông hơi: Khi làm việc nhiệt độ hộp tăng lên, để giảm áp suất điều hịa khơng khí bên bên ngồi hộp, người ta dung nút thông Nút thông lắp cửa thăm Theo bảng [ 18-6,trang 93, tài liệu ] ta chọn kích thước nút thơng sau: A.M27× B = 15 mm ; C = 30 mm; D = 15 mm ; E = 45 mm; I = mm; M = mm; P = 32 mm ; G = 36 mm; K = mm; N= 22 mm ; Q = 18 mm; D = 15 mm; H = 32 mm ; L = 10 mm; O = mm; R = 36 mm; S = 32 mm 71 6.1.5 Nút tháo dầu:  Sau thời gian làm việc, dầu bôi trơn chứa hộp bị bẩn bị biến chất, phải thay dầu Để tháo dầu cũ, đáy hộp có chỗ tháo dầu lúc làm việc lỗ bít kín nút tháo dầu Tra bảng [ 18.7, trang 93 ,tài liệu ] ta có thơng số sau : b m f L c q D S D0 M20× 15 28 2,5 17,8 30 22 25,4 30 25,4 M20 d 15 22 28 72 6.1.6 Kiểm tra mức dầu:  Để kiểm tra mức dầu hộp ta dung que thăm dầu,que thăm dầu có kích thước hình vẽ.: 6.1.7 Chốt định vị:  Mặt ghép nắp thân nằm mặt phẳng chứa đường tâm trục  Lỗ trụ lắp nắp thân hộp gia công đồng thời, để đảm bảo tương đối nắp thân trước sau gia công nắp ghép dùng hai chốt định vị, nhờ có chốt định vị xiết bulơng khơng làm biến dạng vịng ngồi ổ 6.1.8 Bu lơng vịng:  Để nâng vận chuyển hộp giảm tốc nắp thân thường lắp thêm bulơng vịng  Kích thước bulơng vịng chọn theo khối lượng hộp giảm tốc với hộp giảm tốc bánh trụ cấp : 73 Tra bảng [ 18-3b, trang 89, tài liệu ] với  khối lượng hộp giảm tốc Bảng kích thước phần tử cấu tạo nên hộp giảm tốc: Ký hiệu Tên gọi Kết tính tốn Chiều dày: Thân hộp Nắp hộp Gân tăng cứng: Chiều dày e Chiều cao h Độ dốc Đường kính : Bu lơng Bu lơng cạnh ổ Bu lơng ghép bích nắp thân Vít ghép nắp ổ Vít ghép nắp cửa thăm Mặt bích ghép nắp thân : Chiều dày bích thân hộp Chiều dày bích nắp hộp Bề rộng bích nắp thân Kích thước gối trục: Đường kính trục Đường kính trục Bề rộng mặt ghép bu lơng cạnh ổ Tâm bu lông cạnh ổ Mặt đế hộp : Chiều dày có phần lồi Chiều dày khơng có phần lồi Bề rộng mặt đế hộp Khe hở chi tiết : Giữa bánh với thành hộp Giữa đỉnh bánh lớn với đáy hộp Giữa mặt bên bánh với Số lượng bu lông nền: Chiều dài hộp L 74 Chiều rộng hộp B 6.1.9 Bôi trơn hộp giảm tốc  Bơi trơn hộp giảm tốc - Do có truyền bánh hộp giảm tốc có v < 12m/s nên ta chọn phương pháp bôi trơn ngâm dầu.với vận tốc vòng bánh trụ nghiêng v= 7,41 m/s Tra bảng [ 18 – 11 ,trang 100, tài liệu ] bánh làm thép nên ta chọn độ nhớt dầu 500C ( 1000 )C 57/8 Theo bảng [ 18-13,trang 101, tài liệu ] ta chọn loại dầu bôi trơn dầu ô tô kéo AK – 15 có độ nhớt 20 Centistoc  Bơi trơn ngồi hộp giảm tốc - Với truyền hộp khơng có thiết bị che đậy, hay bị bụi bám vào ta chọn bôi trơn định kỳ mỡ - Lượng dầu bôi trơn thường vào khoảng ( 0,4 – 0,8 )lít / kw cơng suất truyền , ta chọn 0,6 lít / kw Bảng thống kê giành cho bôi trơn Tên dầu mỡ Thiết bị cần bôi trơn Lượng dầu mỡ Thời giant hay dầu mỡ Dầu ô tô máy kéo AK – 15 Bộ truyền hộp giảm tốc 0,6 lít / Kw tháng Mỡ T Tất ổ truyền / chỗ rỗng phận ổ năm 75 CHƯƠNG KHỚP NỐI 7.1 Tính tốn khớp nối: Thông số cần thiết : ; hệ số làm việc 7.1.1 Chọn khớp nối: - Chọn khớp nối nối trục đĩa Kết cấu đơn giản, kích thước không lớn , với ưu điểm nối trục đĩa dùng nhiều ngành chế tạo máy Vật liệu đĩa thường dùng thép 45 thường hóa , với độ rắn ; Ta có mơ men xoắn tính tốn : [ CT 16.1, trang 58 ] Trong : khệ số chế độ làm việc, hệ dẫn động băng tải  k = 1,2 T moment xoắn danh nghĩa ( Nm ), moment xoắn cho phép , ( Nm ) Ta suy được: 76 Tra bảng [ 16- ,trang 64, tài liệu ] ta chọn mo ment xoắn cho phép  Thỏa điều kiện khớp nối : 7.1.2 Kiểm nghiệm khớp nối theo điều kiện bền : Đối với bu lơng lắp có khe hở:  Lực xiết cần thiết bu lông : [ CT 14.3 ,trang 461] Trong : lực xiết bu lơng số bu lông hệ số ma sát , chọn đường kính qua tâm bu lơng , mm hệ số an toàn ăn khớp , chọn Tra bảng [ 16 – ,trang 61 , tài liệu ] với ta chọn Suy ra: 7.1.3 Kiểm nghiệm độ bền kéo theo cơng thức: Trong : đường kính bu lông ứng suất kéo cho phép , tra bảng [ 16.3,trang 60, tài liệu ] ta chọn Với tính theo cơng thức : Theo [ bảng 17.7, trang 572 , tài liệu ] ta chọn kích thước bu lơng theo tiêu chuẩn  Độ bền kéo tính tốn : 77  Thỏa điều kiện ứng suất kéo : Bảng tổng hợp thông số khớp nối Tên gọi Ký hiệu Moment xoắn danh nghĩa T Moment tính tốn Lực xiết bu lơng Ứng suất kéo tính tốn Hệ số ma sát Hệ số an toàn ăn khớp Hệ số làm việc Số bu lơng Đường kính vịng trịn qua tâm bu lơng Đường kính ngồi khớp nối Chiều dài khớp nối Đường kính bu lơng Đường kính thân bu lơng Đường kính nối trục 78 Kết tính CHƯƠNG CHỌN CẤP CHÍNH XÁC – LẮP GHÉP DUNG SAI 8.1 Chọn kiểu lắp ổ lăn : - Khi trục quay lực tác dụng lên trục có phương điểm đăt khơng đổi , vịng ổ chịu tải trọng tuần hồn , vịng ngồi ổ chịu tải trọng cục Để vòng chịu tải trọng tuần hồn ta nên lắp có độ dơi vịng ổ với trục , vịng ngối ổ ta nên lắp lỏng với vỏ hộp dể làm việc tải trọng phân bố ổ Theo bảng [ 20 – 11, trang 131 , tài liệu ] với vịng chịu tải trọng chu kì ta chọn kiểu lắp vịng với trục có miền dung sai k6 Lắp vịng ngồi ổ với lỗ thân hộp chọn kiêu lắp H7 8.2 Chọn kiểu lắp then truc : Then dùng trường hơp dùng để cố định chi tiết trục truyền momen xoắn lắp ghép thực theo mặt bên b theo kích thước b Dựa theo [ bảng 20 – 6,trang 125, tài liệu ]ta chọn theo kích thước chiều rộng b chiều cao h ; sai lệch giới hạn rãnh bạc Js9 ; sai lệch giới hạn rãnh trục N9 8.3 Chọn dung sai kích thước khác : - Theo [ tài liệu 2_trang 102.] ta chọn kiểu lắp bánh trục H7 / k6 ,khi chịu tải trọng vừa có thay đổi va đập nhẹ Khoảng cách tâm bu lơng lắp theo Js Đường kính đoạn trục lắp bạc chặn chọn cấp xác Lắp đĩa xích với trục H7 / h6 Dựa vào [ bảng Phụ Lục – 65, 66 , tài liệu ] ta tra dung sai kiểu lắp chi tiết với ( bánh ,trục , ổ lăn , ….) 79 Bảng thống kê kiểu lắp Trục Kiểu lắp Kiểu lắp Trục Dung sai Bánh - Truc Ổ lăn – Trục Ổ lăn – Vỏ hộp Then trục Khớp nối – trục 80 Kiểu lắp Dung sai Tài Liệu Tham Khảo :  Giáo trình Tính Tốn Thiết Kế Hệ Dẫn Động Cơ Khí Tập TRỊNH CHẤT – LÊ VĂN UYỂN – NXB Giáo Dục [ Tài liệu ]  Giáo trình Tính Tốn Thiết Kế Hệ Dẫn Động Cơ Khí Tập TRỊNH CHẤT – LÊ VĂN UYỂN – NXB Giáo Dục [ Tài liệu ]  Giáo trình Cơ Sở Thiết Kế Máy – NGUYỂN HỮU LỘC – NXB Đại Học Quốc Gia TP.HCM [ Tài liệu ]  Giáo trình Dung sai lắp ghép – NINH ĐỨC TỐN – NXB Giáo Dục [Tài liệu 4] 81 ... nên đồ án em không tránh khỏi thiếu sót Em mong bảo thầy cô giáo khoa để đồ án em hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Tấn Thích thầy cô khoa – điện điện tử giúp em hoàn thành đồ án. .. 83 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT BRN Bánh nghiêng HTBT Hệ thống bôi trơn HTBR Hệ thống bánh SV Sinh viên BR Bánh ƯS Ứng suất CSTKM Cơ sở thiết kế máy DANH MỤC CÁC BẢ Bảng 1.1: Thông số động... CÁC BIỂU ĐỒ, ĐỒ THỊ, SƠ ĐỒ, HÌNH ẢNH Hình 4.1: Sơ đồ momen uốn trục I .19 Hình 4.2 Biểu đồ momen trục I 20 Hình 4.3 Sơ đồ momen uốn trục II 22 Hình 4.4 Biểu đồ momen