Đồ án nguyên lý chi tiết máy

Đề số V.6 I.Sơ đồ độngTính toán thiết kế hệ thống dẫn động cho băng tải có sơ đồ độnghọc như hình vẽ.. Sơ đồ hệ dẫn động gồm: 1-Động cơ điện 2-Bộ truyền đai thang 3-Hộp giảm tốc 1 cấp,bá

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM KHOA CƠ KHÍ VÀ CÔNG NGHỆ

Thừa Thiên Huế, 1/2021

KHOA CƠ KHÍ VÀ CÔNG NGHỆ

BỘ MÔN ….

Số: …/…

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

NHẬT KÝ KIỂM TRA TIẾN ĐỘ ĐỒ ÁN MÔN HỌC/ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP NGÀNH:………KHÓA:………

Họ và tên sinh viên….……….…… MSSV……… ………

Họ và tên GVHD……….….……… …

Tên đề tài ……….………

……….……….

Thời gian thực hiện: từ ngày……… đến ngày……….………….………

Ngày giao/nhận đề tài:……… Địa điểm: …… ……….

Thời

gian

Nội dung kiểm tra Đánh giá/góp ý của

GVHD/GV kiểm tra

Chữ ký Sinh viên

Chữ ký GVHD/GV kiểm tra

Ghi chú: Nhật ký này đóng cùng Thuyết minh/Khóa luận tốt nghiệp (ngay sau trang phụ bìa)

Thừa Thiên Huế, ngày … tháng … năm 2020

BỘ MÔN… GVHD SVTH

2

Đề số V.6 I.Sơ đồ động

Tính toán thiết kế hệ thống dẫn động cho băng tải có sơ đồ độnghọc như hình vẽ

Sơ đồ hệ dẫn động gồm:

1-Động cơ điện

2-Bộ truyền đai thang

3-Hộp giảm tốc 1 cấp,bánh răng trụ răng thẳng

- Đặc tính làm việc: Êm dịu

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.

Do đó, khi thiết kế đồ án chi tiết máy phải thông báo nhiều môn học trong ngành cơ cũng như các phần mền đồ họa máy tính hay khả năng vẽ của mình Đặc biệt làm rèn luyện tính cẩn thận trong công việc tính toán, cũng như các số liệu cần chọn.

Được sự phân công của bộ môn, em thực hiện đồ án “ Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí” để ôn lại kiến thức và tổng hợp kiến thức đã học vào một hệ thống cơ khí hoàn chỉnh Tuy nhiên, vì trình độ và khả năng có hạn nên chắc chắn có nhiều sai sót, rất mong nhận được những nhận xét quý báu của thầy,

cô trong bộ môn để bài báo cáo của em được hoàn thiện hơn.

Em xin chân thành cảm ơn thầy Hồ Nhật Phong và thầy cô trong Khoa Cơ Khí và Công nghệ đã giúp đỡ chúng em hoàn thành

đồ án này !

4

Sinh viên

thực hiện

Nguyễn Thanh

Phụng

PHỤ LỤC

CHƯƠNG 1 TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC HỆ DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ 7

1.1 Chọn động cơ điện và phân phối tỷ số truyền 7

1.1.1 Xác định công suất cần thiết , số vòng quay sơ bộ hợp lý của động cơ điện và chọn động cơ điện: 7

1.2.2 Phân phối tỷ số truyền 8

1.2.3 Các thông số trên các trục 9

CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ CÁC BỘ TRUYỀN 11

2.1 Tính toán thiết kế bộ truyền đai thang: 11

2.1.1 Chọn loại đai và tiết diện đai: 11

2.1.2 Chọn đường kính hai bánh đai và 11

2.1.3 Xác định khoảng cách trục a 12

2.1.4 Tính số đai z 13

2.1.5 Các thông số cơ bản của bánh đai 14

2.1.6 Xác định lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục 15

2.1.7 Tổng hợp thông số của bộ truyền đai 16

2.2 Thiết kế bộ truyền bánh răng: 16

2.2.1 Thông số yêu cầu: 16

2.2.2 Chọn vật liệu bánh răng 17

2.2.3 Xác định ứng suất cho phép 17

2.2.4 Xác định sơ bộ khoảng cách trục 19

2.2.5 Xác định các thông số ăn khớp 20

2.2.6 Xác định ứng suất cho phép 21

2.2.7 Kiểm nghiệm bộ truyền bánh răng 22

2.2.8 Một số thông số khác của cặp bánh răng 25

2.2.9.Tổng hợp các thông số của bộ truyền bánh răng 26

CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT ĐỠ, NỐI 28

3.1 Chọn vật liệu chế tạo trục 28

3.2 Xác định sơ bộ đường kính trục 28

3.3 Xác định khoảng cách gối đỡ và điểm đặt lực 29

3.3.1 Xác định chiều dài các mayơ 29

3.3.2 Xác định chiều dài giữa các ổ trục 29

3.4 Xác định sơ đồ đặt lực chung, tính toán phản lực tại các gối đỡ, vẽ biểu đồ mô men 30

3.4.1 Vẽ sơ đồ đặt lực chung 30

3.4.2 Khớp nối 31

3.4.3 Tính phản lực tại các gối đỡ: 32

3.4.4 Vẽ biểu đồ momen: 35

3.5 Xác định sơ bộ kết cấu trục 40

3.6 Tính chọn then 44

3.7 Kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi 48

3.8 Tính chọn ổ lăn 52

3.8.1 Tính cho trục I 52

3.8.2 Tính cho trục 2 54

3.9 Tính chọn khớp nối trục 56

3.9.1 Chọn trục nối đàn hồi 56

3.9.2 Kiểm nghiệm bền dập cho vòng đàn hồi 57

CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ KẾT CẤU VỎ HỘP GIẢM TỐC VÀ CÁC CHI TIẾT BU-LÔNG CỦA HỘP GIẢM TỐC 59

4.1 Vỏ hộp 59

6

4.1.1 Chọn bề mặt lắp ghép giữa nắp và thân 59

4.1.2 Xác định các kích thước cơ bản của vỏ hộp 59

4.2 Một số chi tiết khác 62

4.2.1 Cửa thăm 62

4.2.2 Nút thông hơi 62

4.2.3 Nút tháo dầu 63

4.2.4 Kiểm tra mức dầu 64

4.2.5 Chốt định vị 64

4.2.6 Ống lốt và nắp ổ 65

4.2.7 Bulông vòng 65

4.3 Bôi trơn hộp giảm tốc 65

4.3.1 Các phương pháp bôi trơn trong và ngoài hộp giảm tốc 65

4.3.2 Bôi trơn ổ lăn 66

CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN 68

Tài liệu tham khảo 68

Bảng 2.3: Tổng hợp thông số bộ truyền đai

Bảng 2.4: Tổng hợp thông số bộ truyền bánh răng

Bảng 3.1: Kích thước trục I tại vị trí nguy hiểm

Bảng 3.2: Kích thước trục II tại vị trí nguy hiểm

Bảng 3.3: Kích thước cơ bản của trục nối vòng đàn hồiBảng 3.4: Kích thước cơ bản của vòng đàn hồi

Bảng 4.1: Kích thước của cửa thăm

Bảng 4.2: Kích thước của nút thông hơi

Bảng 4.3: Kích thước của nút tháo dầu

Bảng 4.4: Thông số kích thước bulong vòng

Bảng 4.5: Thống kê dành cho bôi trơn

Bảng 4.6: Thông số vòng nhớt

Bảng 4.7: Bảng thống kê dùng cho bôi trơn

Bảng 4.8: Các hư hỏng và cách khắc phục

8

THỨ TỰ CÁC HÌNH

Hình 1.1: Sơ đồ động lực học của hệ thống

Hình 2.1: Kích thước của bánh răng

Hình 3.1: Sơ đồ tính khoảng cách đối với hộp giảm tốc bánh răng trụ 1 cấp

Hình 3.2: Sơ đồ đặt lực chung của 2 trục

Hình 3.3: Sơ đồ phản lực tại các gối đỡ lên trục I

Hình 3.4: Sơ đồ phản lực tại các gối đỡ lên trục II

Hình 3.5: Biểu đồ biểu diễn momem của trục I

Hình 3.6: Biểu đồ biểu diễn momem của trục II

Hình 3.7: Nối trục đàn hồi

Hình 4.1: Kích thước bulong

Hình 4.2: Kích thước của cửa thăm

Hình 4.3 Hình dạng của nút thông hơi

Hình 4.4: Hình dạng của nút tháo dầu

Hình 4.5: Hình dạng chi tiết kiểm tra ức dầu

Hình 4.6: Hình dạng của chốt định vị

Hình 4.7: Kích thước vòng thớt

BẢN THUYẾT MINH ĐỒ ÁN MÔN HỌC CHI TIẾT MÁY

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ

CHƯƠNG 1 TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC HỆ DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ

1.1 Chọn động cơ điện và phân phối tỷ số truyền

1.1.1 Xác định công suất cần thiết , số vòng quay sơ

bộ hợp lý của động cơ điện và chọn động cơ điện:

là hiệu suất truyền động

- Hiệu suất truyền động: = ôl3 br đ nt

br = 0,96: hiệu suất của 1 bộ truyền bánhrăng

- Số vòng quay trên trục động cơ:

+ Pđc>Pct  Pđc> 3,39 (kw) + nđc nsb  nđc 625 (v/p)

Vậntốcquay(v/p)

1.2.2.2 Phân phối tỷ số truyền

Với : Tỉ số truyền của hộp giảm tốc

Tỉ số truyền của bộ truyền ngoài

với tỉ số truyền của nối trục (

tỉ số truyền của đai thang



⁃ Theo thực nghiệm ta có thể chọn



1.2.3 Các thông số trên các trục.

1.2.3.1 Công suất trên các trục.

1.2.3.2 Số vòng quay quay trên các trục.

1.2.3.3 Mômen xoắn trên các trục.

P(KW) 3,4 3,19 3,03 3,0

M(N.mm)

CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ CÁC BỘ TRUYỀN

2.1 Tính toán thiết kế bộ truyền đai thang:

( kW )

( Nmm)

(v/ph)

2.1.1 Chọn loại đai và tiết diện đai:

Tra đồ thị 4.1[1] trang 59, ta chọn được tiết diện loại với các thông số như sau:

Diệntíchtiếtdiện

A,

Đường kínhbánh đainhỏ mm

Chiều dàigiới hạn l,mm

2,

2.1.2 Chọn đường kính hai bánh đai và

Tra bảng 4.13 [1] trang 59 được giới hạn đường kính bánh đai nhỏ Chọn theo tiêu chuẩn cho trong bảng 4.21 [1] trang 63 phần chú thích:

Chọn hệ số trượt:

14

Kiểm tra thỏa mãn điều kiện

Kiểm tra điều kiện: thỏa mãn điều kiện

2.1.4 Tính số đai z

Trong đó:

diện đai O, và





+ : hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng giữa các dây đai Tra bảng 4.18[1] trang 61 theo ta được

Tra bảng 4.21[1] trang 63, ta có các thông số sau:

Bảng 2.2: Thông số cơ bản của đai

2.1.6 Xác định lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục

Chọn bộ truyền định kì điều chỉnh lực căng, vì bánh đai chủ động được nối với trục động cơ điện, lực căng đai được điều chỉnh bằng vít đẩy động cơ trượt trên rãnh.

Ta có:

diện đai , được

Thay số vào lực căng ban đầu:

18

2.1.7 Tổng hợp thông số của bộ truyền đai

Bảng 2.3: Tổng hợp thông số bộ truyền đai

Thông số Kí hiệu Giá trị

2.2 Thiết kế bộ truyền bánh răng:

2.2.1 Thông số yêu cầu:



Chú ý: là chọn vật liệu 2 bánh răng là vật liệu nhóm I có HB ≤ 350

HB F

vụ và chế độ tải trọng của bộ truyền:

0

64.100

truyền chịu tải trọng tĩnh

NHE= NFE=60.c.n.t∑

c=1 n- vận tốc vòng của bánh răng

t∑ - tổng số giờ làm việc của bánh răng:

22

 -ứng suất tiếp xúc cho phép

Tra bảng 6.6[1] trang 97 chọn (5,76+1)=1,433

trên chiều rộng vành răng Tra bảng 6.7[1] trang 98 với , HB<350 và sơ đồ 6, được:

z z m a

Trong đó:

dữ liệu trong trang 91 và 92 chọn:

nên chọn

ứng suất

24

Với m là mô đun = 4(mm)

đến độ bền uốn

Thay số được:

2.2.7 Kiểm nghiệm bộ truyền bánh răng

Kiểm nghiệm về độ bền tiếp xúc

o -hệ số kể đến sự phân bố không đều của tải trọng trên chiều rộng vành răng ( đã xác định ở mục 4)

o -hệ số kể đến sự phân bố không đều của tải trọng trên các cặp răng đồng thời ăn khớp với răng thẳng

o -hệ số kể đến tải trọng động xuất hiện trong vùng

ăn khớp Tra bảng 6.13[1] trang 106 với bánh răngtrụ thẳng và (m/s), được cấp chính xác của

bộ truyền: CCX=9Tra phụ lục 2.3[1] trang 250 với:

Trong đó:

Trong đó:

o -hệ số kể đến sự phân bố không đều của tải trọng trên chiều rộng vành răng Tra bảng 6.7[1] trang 98 với và

sơ đồ bố trí là sơ đồ 6, được

o -hệ số kể đến sự phân bố không đều của tải trọng trên các cặp răng đồng thời ăn khớp với răng thẳng

o -hệ số kể đến tải trọng động xuất hiện trên vùng ăn khớp Tra phụ lục 2.3[1] trang 250 với:









2.2.9.Tổng hợp các thông số của bộ truyền bánh răng

Hình 2.1: Kích thước của bánh răng

Bảng 2.4: Tổng hợp thông số bộ truyền bánh răng

Thông số Kí hiệu Giá trị

Đường kính đỉnh

răng

82,4(mm) (mm)

Đường kính đáy

răng

64,4(mm) (mm)

30

Trục I: (mm) chọn theo tiêu chuẩn Trục II: chọn theo tiêu chuẩn

Tra bảng 10.2[1] trang 189 ta được chiều rộng các ổ trục:

3.3 Xác định khoảng cách gối đỡ và điểm đặt lực

Hình 3.1: Sơ đồ tính khoảng cách đối với hộp giảm tốc bánh răng trụ 1 cấp

3.3.1 Xác định chiều dài các mayơ

Chiều dài may ơ bánh đai: lấy

Chiều dài mayơ bánh răng chủ động: lấy

Chiều dài mayơ bánh răng bị động: lấy

Chiều dài may ơ khớp nối: : lấy

3.3.2 Xác định chiều dài giữa các ổ trục

trong của hộp

theo trục 2, trục 1 lấy theo

3.4 Xác định sơ đồ đặt lực chung, tính toán phản lực tại các gối đỡ, vẽ biểu đồ mô men

chọn theo tiêu chuẩn

Momen xoắn tính toán:

Trong đó: -momen xoắn danh nghĩa (Nmm)

k-hệ số phụ thuộc vào loại máy công tác Tra bảng16.1[2] trang 58, lấy k=1,5



Dựa vào trị số của và đường kính của trục chỗ có nối trục có thể tra kích thước cơ bản của nối trục vòng đàn hồi theo bảng 16.10a[2] trang 68 như sau :

Bảng 3.1: Kích thước cơ bản của nối trục

8 2300

8 7048

Dựa vào trị số của và đường kính của trục chỗ có nối trục có thể tra kích thước cơ bản của vòng đàn hồi theo bảng

16.10b[2] trang như sau :

Bảng 3.2: Kích thước cơ bản của vòng đàn hồi

3.4.4 Vẽ biểu đồ momen:

a) Trục 1:

Hình 3.5: Biểu đồ biểu diễn mômen của trục I

Mômen uốn của trục I

- Mômen tại các tiết diện là:

- Mômen uốn tổng và mômen tương đương tại các tiết diện thứ j trên chiều dài trục tính theo công thức (10.15), (10.16) [1]:

Trục 2:

Hình 3.5: Sơ đồ momen trên trục 2

Mômem uốn của trục II

Xét đoạn IM (1 – 1):

Mx1 = – Ry0.z

- Mômen tại các tiết diện là:

- Mômen uốn tổng và mômen tương đương tại các tiết diện thứ j trên chiều dài trục tính theo công thức (10.15), (10.16) [1]:

Tại I:

42

Tại tiết diện 0:

Tại tiết diện 1:

 Momen tương đương tại các tiết diện 0,1,2,3 theo công thức theo công thức 10.16[1] trang 194:

Tại tiết diện 0:

Tại tiết diện 1:

Tại tiết diện 2:

Tại tiết diện 3: :

10.17[1] trang 194:

Trong đó-ứng suất cho phép của thép chế tạo trục, Tra bảng 10.5[1] trang 195: ta chọn

Tại tiết diện 0:

Tra bảng 10.5[1] trang 195 phần chú ý, chọn theo tiêu chuẩnTại tiết diện 1:

Tra bảng 10.5[1] trang 195 phần chú ý, chọn theo tiêu chuẩn

Tại tiết diện 2 và 3 đều lắp ổ lăn nên ta tính tại nơi nguy hiểm nhất tại 2:

Tra bảng 10.5[1] trang 195 phần chú ý, chọn theo tiêu chuẩnVậy:

Tại tiết diện 0:

Tại tiết diện 1:

theo công thức 10.16[1] trang 194:

Tại tiết diện 0:

Tại tiết diện 1:

Tại tiết diện 2:

Tại tiết diện 3: :

10.17[1] trang 194:

Trong đó-ứng suất cho phép của thép chế tạo trục, Tra bảng 10.5[1] trang 195: ta chọn

Tại tiết diện 1 và 0 đều lắp ổ lăn nên ta tính tại nơi nguy hiểm nhất tại 1:

Tại tiết diện 2:

Tra bảng 10.5[1] trang 195 phần chú ý, chọn theo tiêu chuẩnTại tiết diện 3:

Tra bảng 10.5[1] trang 195 phần chú ý, chọn theo tiêu chuẩnVậy:

Chọn

Khoảng cách từ vòng đáy đến then là:

46

Nên ta không cần lắp then(bánh răng dính liền trục)

b) Trục 2:

Khoảng cách từ vòng đáy đến then là:

chọn kích thước then theo đường kính trục φ70

Bảng 3.3: Kích thước then trên trục bánh răng

BK góc lượn củarãnh r (mm)

+ Mô men xoắn trên trục 2:

+ Kích thước của then: h = 12(mm),

+ Ứng suất dập cho phép: Ứng suất dập cho phép đối với mốighép then với đặc tính tải trọng va đập vừa (Tra bảng 9.5[1]trang 178 )

 Kiểm nghiệm then phần trục lắp trục đàn hồi:

Bảng 3.4: Kích thước then trên trục đàn hồi

BK góc lượn củarãnh r (mm)

Lớn

nhất

>58…

+ Chiều dài then:

Ta chọn: =100(mm) ( Tra bảng 9.1a[1] Trang 173)

Ta có:

Trong đó:

+ đường kính trục:60(mm)

+ Mô men xoắn trên trục 2:

+ Kích thước của then: h = 11(mm),

+ Ứng suất dập cho phép: Ứng suất dập cho phép đối với mốighép then với đặc tính tải trọng va đập vừa (Tra bảng 9.5[1]trang 178 )

+ ứng suất cắt cho phép

Với trục làm bằng thép 45 và tải trọng tĩnh thì:

3.7 Kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi

a) Trục I coi như đảm bảo điều kiện bền mỏi

chỉ xét riêng ứng suất tiếp, công thức 10.20 và 10.21[1] trang 195

Với - Giới hạn mỏi uốn ứng với chu kì đối xứng

Với - Giới hạn mỏi xoắn ứng với chu kì đối xứng

⁃ Trục quay nếu ứng suất thay đổi theo chu kỳ đối xứng do đó:công thức 10.22[1] trang 196:

;

Trong đó:

o -là mô mem uốn cản:

o -là momen tổng tại tiết diện 2:

50

Trục quay 1 chiều ứng suất xoắn thay đổi theo chu kì mạchđộng:công thức 10.23[1] trang 196:

Trong đó:

o

o -momen xoắn tác dụng lên trục II:

 = 0

trang 197:

nó phụ thuộc vào phương pháp gia công và độ nhẵn bề mặt ,

hệ số tập trung ứng suất đối với rãnh then ứng với vật liệu

 Tại tiết diện lắp ổ lăn:

⁃ Trục quay nếu ứng suất thay đổi theo chu kỳ đối xứng do đó:công thức 10.22[1] trang 196:

;

Trong đó:

o -là mô mem uốn cản:

o -là momen tổng tại tiết diện 1:

Trục quay 1 chiều ứng suất xoắn thay đổi theo chu kì mạchđộng:công thức 10.23[1] trang 196:

Trong đó:

o

o -momen xoắn tác dụng lên trục II:

 = 0

trang 197:

nó phụ thuộc vào phương pháp gia công và độ nhẵn bề mặt ,

52

- Theo bảng 10.12[1] trang 199, ta dùng dao phay ngón 

hệ số tập trung ứng suất đối với rãnh then ứng với vật liệu

⁃ Tiến hành kiểm nghiệm cho ổ chịu tải lớn hơn