Thiết kế đồ án chi tiết máy côn trụ

ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ MÁY GVHD: TS. BÙI TRỌNG HIẾU MỤC LỤC Lời nói đầu………………………………………………………………… 2 PHẦN I: CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN BỐ TỶ SỐ TRUYỀN 1.1 Chọn động cơ điện .3 1.2 Phân phối tỷ số truyền 4 PHẦN II: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CHI TIẾT MÁY 2.1 Tính toán bộ truyền xích 6 2.2 Tính toán bánh răng 9 2.3 Tính toán thiết kế trục 22 2.4 Tính toán chọn ổ lăn .34 2.5 Thiết kế vỏ hộp 39 2.6 Các chi tiết phụ 40 2.7 Bảng dụng sai lắp ghép 41 Tài liệu kham thảo .43 SVTH: CAO HUY THỌ Trang 1 1 ĐỒ ÁN MƠN HỌC THIẾT KẾ MÁY GVHD: TS. BÙI TRỌNG HIẾU LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay trong các ngành công nghiệp sản xuất hiện đại với dây chuyền sản xuất tự động hóa, dẫn động là một khâu quan trọng không thể thiếu. Trong đó, hộp giảm tốc là một bộ phận của hệ thống dẫn động, nó đóng vai trò trung gian trên đường truyền động từ động cơ đến các hệ thống khác. Đồ án môn học Thiết Kế Máy là môn học mang tính thực tế, và có tính ứng dụng cao, giúp sinh viên có cái nhìn tổng quan về việc thiết kế cơ khí, củng cố lại các kiến thức đã học trong các môn Cơ Sở Thiết Kế Máy, Vẽ Kỹ thuật Cơ khí,….Bên cạnh đó, 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 của cơ khí như : trục, bánh răng, ổ lăn, … Ngoài ra trong quá trình thực hiện chúng em có cơ hội để trao dồi thêm các kỹ năng cơ bản cần thiết cho công tác của người kỹ sư Cơ Khí sau này như: kỹ năng lập bản vẽ cơ khí bằng AutoCad, kỹ năng viết và soạn thảo một bài thuyết minh cho một đề tài… Nhân đây, em xin gởi lời cảm ơn chân thành đến thầy Bùi Trọng Hiếu và các thầy cô trong bộ môn đã hướng dẫn tận tình cho em trong quá trình thực hiện đồ án này. Với kiến thức còn hạn hẹp, do đó thiếu sót là điều không thể tránh khỏi, em rất mong nhận được ý kiến từ thầy cô và bạn bè để rút kinh nghiệm để thực hiện các đồ án sẽ được hoàn thiện hơn. Sinh viên thực hiẹân. Cao Huy Thọ SVTH: CAO HUY THỌ Trang 2 2 ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ MÁY GVHD: TS. BÙI TRỌNG HIẾU PHẦN I: CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN BỐ TỶ SỐ TRUYỀN 1.1 Chọn động cơ điện Công suất động cơ được xác định theo công thức : t ct P P η = Ta có P t = P lv = 5,9 (kw) do tải trọng không đổi η : hiệu suất truyền động 3 ol brt brc k x η η η η η η = Tra bảng 2.3 ta được : η ol = 0,99 η brt = 0,97 η brc = 0,96 η k = 1 η x = 0,96 Ta được 3 0,99 .0,97.0,96.1.0,96 0,8674 η = = Vậy ct 5,9 P 6,8 0,8674 = = (kw) Chọn sơ bộ : . 12,5.2 . 25.58 1450 / h x sb lv t u u n n u vg ph = ⇒ = = = Chọn : 1500 / db sb n n vg ph ≈ = Chọn động cơ: Theo bảng P.1.1 phụ lục với P ct = 6,8 (kw) và n đb = 1500 (vg/ph) ta chọn được động cơ. K160S4 với P đc = 7,5 (kw) và n đc = 1445 (vg/ph). SVTH: CAO HUY THỌ Trang 3 3 ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ MÁY GVHD: TS. BÙI TRỌNG HIẾU 1.2 Phân phối tỷ số truyền: Tỉ số truyền của hệ thống truyền động: dc t lv n 1455 u 24,914 n 58 = = ≈ Mà xht uuu * = Chọn t x h x u 24,914 u 2 u 12,457 u 2 = ⇒ = = ≈ Phân phối tỉ số truyền trong hộp giảm tốc bánh răng côn trụ 2 cấp : [ ] ( ) [ ] 2 02 01 2.25 1 bd k be be k k k k ϕ λ = − Trong đó 1.1 0.25 bd be k ϕ =   =  ( ) 2.25*1.1 13.2 1 0.25 *0.25 k λ ⇒ = = − ( ) 3 3 . 13, 2. 1,15 20.07 λ ⇒ = = k k c Theo hình 3.21 ta chọn : 1 2 3.5 3,56 u u =   =  a)Công suất động cơ: Ta có: SVTH: CAO HUY THỌ Trang 4 4 ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ MÁY GVHD: TS. BÙI TRỌNG HIẾU 3 5,9 6, 2079( w) 0,99.0,96 lv ol x P P k η η = = = 3 2 6,2079 6,4645( w) 0,99.0,97 ol brt P P k η η = = = 2 1 6,4645 6,8( w) 0,99.0,96 ol brc P P k η η = = = b)Số vòng quay trên các trục : Ta có : 1 dc 1 2 1 2 3 2 n n 1445(vg / ph) n 1445 n 413(vg / ph) u 3,5 n 413 n 116(vg / ph) u 3,56 = = = = = = = = c) Moment xoắn trên các trục : Ta có : 6 9,55.10 ( ) i i i P T Nmm n = 6 6 6 6 1 1 1 6 6 2 2 2 6 6 3 3 3 6,8 9,55.10 9,55.10 44941, 2( ) 1445 6,8 9,55.10 9,55.10 44941, 2( ) 1445 6,4645 9,55.10 9,55.10 149400( ) 413 6,2079 9,55.10 9,55.10 511000( ) 116 ct dc dc P T Nmm n P T Nmm n P T Nmm n P T Nmm n = = = = = = = = = = = = Bảng đặc tính hệ thống truyền động : Trục Ñ.cô I II III SVTH: CAO HUY THỌ Trang 5 5 ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ MÁY GVHD: TS. BÙI TRỌNG HIẾU Công suất P(KW) 6,8 6,8 6,4645 6,2079 Ti số truyền u 1 3.5 3,56 Số vòng quay n(v/ph) 1455 1455 413 116 Moment xoắn T(N.mm) 44941,2 44941,2 149400 511000 Phần II : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT MÁY 2.1 Tính toán các bộ truyền xích( bộ truyền hở) : 1.Chọn loại xích : Vì tải trọng nhỏ, vận tốc thấp, nên ta chọn xích con lăn 2.Xác định các thông số của xích và bộ truyền : Ta có : P = P 3 = 6,2079 (KW) n 1 = 116 (vg/ph) u x = 2 Số răng của đĩa xích dẫn Z 1 = 29 – 2.u x = 29 – 2.2= 25 răng Số răng đĩa xích lớn Z 2 = Z 1 .u x = 25.2 = 50 răng Theo công thức (5.3) công suất tính toán P t = P.K.K z .K n Trong đó Z 1 = 25 ⇒ K z = 25/ Z 1 = 1 Với n 01 = 200(vg/ph) ⇒ K n = n 01 /n 1 = 200/116 = 1,7241 Theo công thức (5.4) và bảng 5.6 K = K o .K a .K dc .K d .K c .K bt Với : SVTH: CAO HUY THỌ Trang 6 6 ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ MÁY GVHD: TS. BÙI TRỌNG HIẾU K o = 1 K a = 1 ( chọn a = 40p) K dc = 1 ( điều chỉnh bằng 1 trong các đĩa) K d = 1,2 (tải trọng va đập nhẹ) K c = 1,25 ( bộ truyền làm việc 2 ca) K bt = 1,3 (môi trường làm việc có bụi, bảng 5.7) ⇒ K = K o .K a .K dc .K d .K c .K bt = 1.1.1.1,2.1,25.1,3 = 1,95 Vậy: P t = 6,2079.1,95.1.1,7241 = 20,87 (KW) Theo bảng 5.5 với n 01 = 200(vg/ph), chọn bộ truyền xích 1 dãy có bước xích p = 38,1 (mm), thỏa mãn điều kiện bền mòn : P t < [P] = 34,8 (KW) Đồng thời theo bảng 5.8 P < P max Khoảng cách trục : a = 40p = 40.38,1 = 1524 (mm) =152,4 (cm) Theo công thức 5.12 số mắc xích 2 2 1 2 2 1 2 2 2a x 0,5(z z ) (z z ) / 4 a p 2.40 0,5(25 50) (50 25) .38,1/ (4 152,4) 121,462 π π = + + + − = + + + − = Lấy số mắc xích chẵn x =120, tính lại khoảng cách trục theo công thức 5.13 2 2 1 2 1 2 2 1 2 2 a 0,25p{x 0,5(z z ) [x 0,5(z z )] 2[(z z ) / ] } 0,25.38,1{120 0,5(25 50) [120-0,5(25+50)] 2[(50-25)/ ] } =1557,34mm π π = − + + − + − − = − + + − Để xích không chịu lực căng quá lớn, giảm a một lượng bằng : Δa = 0,003.a = 0,003.1557,34 ≈ 4,672 mm Do đó a = 1557,34 – 4,672 = 1552,668 mm Số lần va đập của xích: Theo (5.14) và bảng 5.9 1 1 z .n 25.116 i 1,611 [i]=15 15.x 15.120 = = = ≤ SVTH: CAO HUY THỌ Trang 7 7 ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ MÁY GVHD: TS. BÙI TRỌNG HIẾU 3.Tính kiểm nghiệm về độ bền: Theo (5.15) : . d t o t Q s k F F F = + + Theo bảng 5.2, tải trọng phá hỏng Q = 127 KN, khối lượng 1 mét xích q = 5,5 (kg) . k d = 1,2 (chế độ làm việc trung bình) 2 1 1 . . 25.116.38,1 1,841( / ) 60000 60000 z n p v m s= = = 1000 1000.6, 2079 3372,026 1,841 t P F N v = = = 2 v F q.v 5,5.1,841 18,639(N) = = = o f F 9,81.k .q.a 9,81.4.5,5.1,552668 335,1(N) = = = Trong đó: k f = 4(bộ truyền nghiêng 1 góc <40 0 ) Do đó: 12700 28,862 1,2.3372,026 335,1 18,639 s = = + + Theo bảng 5.10 với n = 200(vg/ph), [s] = 8,5 Vậy s > [s] bộ truyền xích đảm bảo đủ bền 4.Đường kính đĩa xích: Theo công thức (5.17) và bảng 13.4 1 1 2 2 a1 1 a2 2 f1 1 f2 2 p 38,1 d 304(mm) sin( / z ) sin( / 25) p 38,1 d 607(mm) sin( / z ) sin( / 50) d p[0,5 cot g( / z )]=320,64(mm) d p[0,5 cot g( / z )]=624,63(mm) d d 2r 253,32 2.9,62 281,65(mm) d d 2r 556,12 2.9,62 584,65( π π π π π π = = = ∞ = = = = + = + = − = − = = − = − = mm) SVTH: CAO HUY THỌ Trang 8 8 ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ MÁY GVHD: TS. BÙI TRỌNG HIẾU Với r = 0,5025.d 1 + 0,005 = 0,5025.22,23 + 0,005 = 11,18(mm) Với d 1 = 22,23 mm theo bảng 5.2 Các kích thước còn lại tính theo bảng 13.4 Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc của đĩa xích theo công thức (5.18) H r t d vd d H 5 0,47 k (F K F )E / (Ak ) [ ] =0,47 0,42(3372,026.1,2 8,34)2,1.10 / (395.1) 447, 215MPa σ σ = + ≤ + = Trong đó : với z 1 = 25, k r = 0,42; E = 2,1.10 5 MPa; A = 395 mm 2 (bảng 5.12) k d = 1 (xích 1 dãy), lực va đập trên 1 dãy xích theo (5.19) ⇒ 7 3 7 3 vd 1 F 13.10 n p m 13.10 .116.38,1 .1 8,34N − − = = = Như vậy dùng thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB=210 sẽ đạt được ứng suất tiếp xúc cho phép [σ H ] = 600MPa, đảm bảo được độ bền tiếp xúc cho răng đĩa 1. Tương tự, 2 H [ ] H σ σ ≤ (với cùng vật liệu và nhiệt luyện). 5.Xác định lực tác dụng lên trục: Theo (5.20), F r = k x .F t = 1,15.3372,026 = 3877,83 (N). Trong đó đối với bộ truyền nghiêng một góc nhỏ hơn 40 0 , k x = 1,15. 2.2 Tính toán thiết kế bánh răng: A. TÍNH TOÁN CẶP BÁNH RĂNG CÔN THẲNG CẤP NHANH : Số liệu thiết kế: n 1 = 1445 (vg/ph) u 1 = 3,5 P 1 = 6,8 KW * Chọn vật liệu chế tạo bánh răng: 45Cr được Chọn thép tôi cải thiện Theo bảng 6.1 tài liệu [1] ta chọn độ rắn trung bình: -Bánh dẫn:HB 1 :241….285HB ; σ b1 = 850Mpa ; σ ch1 = 580MPa ⇒ chọn HB 1 = 260HB SVTH: CAO HUY THỌ Trang 9 9 ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ MÁY GVHD: TS. BÙI TRỌNG HIẾU -Bánh bị dẫn:HB 2 = 192….240HB ; σ b2 = 750Mpa ; σ ch2 = 450MPa ⇒ chọn HB 2 = 230HB -Ứng suất tiếp xúc cho phép: δ o Hlim1 = 2HB 1 + 70 = 2.260 + 70 = 590 MPa δ o Hlim2 = 2HB 2 + 70 = 2.230 + 70 = 530 MPa Ứng suất uốn cho phép: Tra bảng 6-2/94 δ o Flim1 = 1,8HB 1 = 1,8.260 = 468MPa δ o Flim2 = 1,8HB 2 = 1,8.230 = 414MPa -Số chu kỳ làm việc cơ sở: N HO1 = 30HB 1 2,4 =30.260 2,4 = 1,87.10 7 chu kỳ N HO2 = 30HB 2 2,4 =30.230 2,4 = 1,39.10 7 chu kỳ -Số chu kỳ làm việc tương đương: N HE1 = 60.c.n 1 .t 1 = 60.1.1445.5.300.8.2 = 208.10 7 chu kỳ Ta thấy : N HE1 > N HO1 Chọn : N HE1 = N HO1 = 1,87.10 7 Và : K HL1 = 1 N HE2 = 60.c.n 2 .t 2 = 60.1.413.5.300.8.2 = 59,47.10 7 chu kỳ(n 2 = 413 vg/ph) N HE2 > N HO2 ⇒ Chọn : N HE2 = N HO2 = 1,39.10 7 Và : K HL2 = 1 -Ứng suất tiếp bánh nhỏ: [ ] 1 590.1 536,36 1,1 H MPa σ = = -Ứng suất tiếp bánh lớn: [ ] 2 530.1 481,8 1,1 H MPa σ = = Vậy để tính bộ truyền bánh răng côn răng thẳng ta lấy: SVTH: CAO HUY THỌ Trang 10 10