đồ án thiết kế máy thuyết minh thông số thiết kế

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (4.19 MB, 46 trang )

Trang 1<div class="page_container" data-page="1">

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINHKHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY

BỘ MÔN CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY

</div>Trang 2<div class="page_container" data-page="2">

Trường ĐH SPKT TP.HCMKhoa : Cơ khí Chế tạo máyBộ môn: Cơ sở Thiết kế máy

ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY, MMH:

THIẾT KẾ HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG VÍT TẢI

Đề số: 04 -- Phương án: 01

SVTH: Lê Hữu Hoà GVHD: Nguyễn Văn Đoàn

</div>Trang 3<div class="page_container" data-page="3">

Số liệu cho trước:

3

</div>Trang 4<div class="page_container" data-page="4">

2 Năng suất Q (tấn/giờ) 35

II. Yêu cầu

1. 01 bản thuyết minh tính tốn (tóm tắt) 2. 01 bản vẽ chi tiết (khổ A3, vẽ chì) 3. 01 bản vẽ lắp HGT (khổ A0, bản in)

4. Nộp file mềm (thuyết minh, bản vẽ) trên trang Dạy học số

III. NỘI DUNG THUYẾT MINH

1. Tính tốn cơng suất và tốc độ của trục công tác 2. Chọn động cơ và phân phối tỉ số truyền 3. Tính tốn các bộ truyền:

Tính tốn bộ truyền ngồi HGT Tính tốn bộ truyền trong HGT 4. Tính tốn thiết kế trục - then 5. Tính chọn ổ lăn

6. Tính tốn vỏ hộp, xác định kết cấu các chi tiết máy, chọn khớp nối và các chi tiết phụ

7. Lập bảng dung sai lắp ghép

IV. TIẾN ĐỘ THỰC HIỆN

01 - Giới thiệu môn học

- Phổ biến nội dung, yêu cầu ĐAMH 03 - Tính tốn cơng suất, tốc độ trục cơng tác

4

</div>Trang 5<div class="page_container" data-page="5">

04 - Chọn động cơ, phân phối tỉ số truyền

Phần 1: Tính tốn cơng suất và tốc độ trục cơng tác...5

a. Năng suất của vít tải tính theo cơng thức:...5

b. Cơng suất của vít tải...5

c. Thơng số đầu ra...5

Phần 2: Chọn động cơ và phân phối tỉ số truyền...5

1. Chọn động cơ điện...5

a. Chọn công suất cho động cơ...6

5

</div>Trang 6<div class="page_container" data-page="6">

b. Chọn tỉ số truyền sơ bộ...6

2. Phân phối tỉ số truyền...7

PHẦN 03: TÍNH TỐN BỘ TRUYỀN NGỒI...9

1. Thơng số đầu vào...9

</div>Trang 7<div class="page_container" data-page="7">

Em xin chân thành gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất đến thầy về sự hỗ trợ và sự hướng dẫn tận tình thời gian qua cho dự án của em. Đồ án không chỉ là một bài tập, mà còn là một bài học quý giá về kiến thức và kỹ năng mà em đã được thầy truyền đạt. Qua quá trình hướng dẫn, em đã nhận thấy sự tận tâm và sự nhiệt tình của thầy không chỉ giúp em vượt qua những khó khăn trong q trình nghiên cứu mà cịn giúp em nâng cao tầm nhìn và khả năng phân tích vấn đề. Em tin rằng những kiến thức và kinh nghiệm em thu được từ thầy sẽ là nền tảng vững chắc cho sự phát triển của mình trong tương lai.

Một lần nữa, em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Văn Đồn và mong rằng sẽ có nhiều cơ hội được học hỏi và làm việc cùng thầy trong thời gian tới.

Phần 1: Tính tốn cơng suất và tốc độ trục cơng tác

a.Năng suất của vít tải tính theo cơng thức:

</div>Trang 8<div class="page_container" data-page="8">

c : hệ số phụ thuộc vào góc nghiêng của vít tải, tra bảng 2.3

b.Cơng suất của vít tải

P = 367Q(L.ω + H) = 367QL(ω + sin λ)

367 ( 3,2 + sin(15o)) = 4,29 (kW) Trong đó :

Q: năng suất vít tải (tấn/h) L: chiều dài vít tải (m)

ω : hệ số cản chuyển động của vật liệu, tra bảng 2.4

Trong đó : ηo1 là hiệu suất ổ lăn

ηnt là hiệu suất nối trục

ηbr là hiệu suất của 1 cặp bánh răng

ηx là hiệu suất của bộ truyền xích

Tra bảng 2.3 (1) : : ηo1 =0,99, η =1, nt ηbr = 0,96, ηx = 0,96

η =ηnt .η3

o1 .η .brηx =1.(0,99)3 . 0,97 . 0,99 = 0,88

8

</div>Trang 9<div class="page_container" data-page="9">

Công suất cần thiết của động cơ: Pct = Pt

0,88 = 4,88 (kW)

b.Chọn tỉ số truyền sơ bộ

Tốc độ quay trên trục làm việc : n = n = 120,92 (v/ph)lv Chọn sơ bộ tỉ số truyền: Tra bảng 2.4 (1) ta được:

+ Hệ thống truyền động cơ khí gồm: hộp giảm tốc 1 cấp bánh răng trụ và bộ truyền xích: Chọn số vịng quay đồng bộ của động cơ n : 1500 (v/ph)db Tra bảng P1.3 phụ lục, chọn động cơ phải thỏa mãn điều kiện sau :

</div>Trang 10<div class="page_container" data-page="10">

2. Phân phối tỉ số truyền

+ TST chung của hệ thống ut theo công thức (3.23) trang 48[1]:

</div>Trang 11<div class="page_container" data-page="11">

-Công suất trên các trục

</div>Trang 12<div class="page_container" data-page="12">

1. Thông số đầu vào

+ Cơng suất trên trục đĩa xích dẫn P2=4,6 (kW)

+ Tốc độ quay trên trục đĩa xích dẫn n n1= 2 = 356,25 (vòng/phút) + Tỉ số truyền u=ux=2,95

+ Điều kiện làm việc:

- Truyền chuyển động cho hai trục xa nhau (<8m) - Tuổi thọ cao

- Khơng có hiện tượng trượt - Tải trọng không đổi, quay một chiều

- Thời gian làm việc 5 năm (300 ngày/năm, 2 ca/ngày, 6 giờ/ca) - Sai số tỉ số truyền hệ thống ∆𝑢 𝑢/ ≤ 5%

2. Trình tự thực hiện

+Chọn loại xích Xích ống con lăn

+Xác định các thơng số của xích và bộ truyền xích

- Chọn số răng đĩa xích theo cơng thức Z1=29−2 u=29−2. 2,95=23,1

Chọn Z = 231

+ Tính Z = u×Z = 2,95.25 = 67,85 ≤ Z (=120)2 1 max Chọn Z = 672

12

</div>Trang 13<div class="page_container" data-page="13">

Hệ số kể đến ảnh hưởng của vị trí bộ truyền: k0=1

Hệ số kể đến ảnh hưởng khoảng cách trục và chiều dài xích: ka=1

Hệ số kể đến ảnh hưởng của việc điều chỉnh lực căng xích: kđc=1.1

Hệ số kể đến ảnh hưởng của bơi trơn: kbt=1.3

Hệ số tải trọng động, kể đến tính chất của tải trọng: kđ=1.35

Hệ số kể đến chế độ làm việc của bộ truyền: kc=1.25

Hệ số xét đến sự phân bố tải khơng đều phụ thuộc dãy xích: kx=1

Tra bảng 5.5 [1] với n = 400 (vòng/phút) ta chọn được bộ truyền xích:01

13

</div>Trang 14<div class="page_container" data-page="14">

Bước xích p 25,4 (mm)=

Đường kính chốt d 7,95 (mm)c=

Chiều dài ống B 22,61 (mm)=

Công suất cho phép [P ] = 19 (kW)0

Pd = 13,53 < [P ] = 19 Thõa mãn điều kiện0

+ Khi thiết kế sơ bộ chọn a = 35p. Vậy a = 35p = 35×25,4 = 889 (mm) Theo cơng thức 5.12 trang 85[1] thì số mắt xích:

- Tính kiểm nghiệm xích và độ bền (quá tải khi mở máy): Điều kiện bền theo hệ số an tồn:

</div>Trang 15<div class="page_container" data-page="15">

Vị trí bộ truyền nghiên dưới 40 °: kf=4

Hệ số an toàn cho phép [S]=9,3 tra bảng 5.10 Bộ truyền xích đảm bảo độ bền. + Đường kính vịng chia các đĩa xích -Theo cơng thức 5.17 trang 86[1] ta có

Trong đó k = 1.15 (do bộ truyền nằm nghiêng một gốc nhỏ hơn 40 )x 0

Bảng thông số kỹ thuật bộ truyền xích.

15

</div>Trang 16<div class="page_container" data-page="16">

Cơng suất trên trục dẫn P 4.6 kW

Phần 4: Bộ truyền bánh răng

Bánh răng trụ răng thẳng1. Thông số đầu vào

+ Công suất trên trục bánh răng dẫnP1=4,84 kW

+ Tốc độ quay trục bánh răng dẫnn1=1425

(

vịng

+ Tỉ số truyển u=ubr=4

+ Mơ men xoắn trên trục bánh răng dẫn T1=32436,49(N. mm)

+ Thời gian làm việc Lh =18000 (giờ )

16

</div>Trang 17<div class="page_container" data-page="17">

BR bị

+ Xác định ứng suất cho phép Chọn độ cứng HB = 245, HB = 2301 2

+ Ứng suất tiếp và ứng suất uốn cho phép:

Ứng suất tiếp xúc cho phép ứng với chu kỳ cơ sở, bảng 6.2[3]

Thời gian sử dụng của bánh răng: t= 5.300.2.6=18000 (giờ) Vì bộ truyền chịu tải trọng tĩnh nên ta có:

</div>Trang 18<div class="page_container" data-page="18">

Ứng suất cho phép khi quá tải:

thiện) theo công thức (6.13) [3]:

</div>Trang 19<div class="page_container" data-page="19">

Trong đó

Ka – hệ số phụ thuộc vào vật liệu làm cặp bánh răng, tra bảng 6.5 trang 96[1] Răng thẳng, vật liệu bánh nhỏ và bánh lớn: thép – thép: K = 49,5 MPaa 1/3 T1: momen xoắn trên trục bánh chủ động (Nmm)

</div>Trang 21<div class="page_container" data-page="21">

Fa 1=Ft 1. tanβ=1474,39 . tan 0 °=0(N )

+ Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc

bwu d2w 1

Zm: Hệ số kể đến cơ tính vật liệu của các bánh răng ăn khớp. Theo bảng 6.5 [1] có Z = 274 m ZH: Hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc. Theo công thức 6.34[1]

6.7 [1]; KHα tra bảng 6.14 [1], bánh răng thẳng KHα=1; KHv là hệ số kể đến tải trọng động xuất hiện trong vùng ăn khớp tính theo cơng thức (6.41) [3]:

Trong đó tra bảng 6.15[1] và 6.16 theo cấp chính xác 8 có: δH=0,006 và go=56

điều kiện vH<vHmax

21

</div>Trang 22<div class="page_container" data-page="22">

Theo công thức 6.40 trang 106[1]

Thoả điều kiện

+ Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn

22

</div>Trang 23<div class="page_container" data-page="23">

KF=KFβKFαKFv=1,14.1 .1,28=1,46 hệ số tải trọng khi tính về uốn.

σF1 max=σF 1Kqt=57,91×1=57,91 MPa<

[

σF 1

]

max=464 MPa σF 2 max=σF 2Kqt=52.27 ×1=52.27 MPa<

[

σF 1

]

max=360 MPa

</div>Trang 24<div class="page_container" data-page="24">

Thông số đầu vào Khớp nối nằm trung gian giữa động cơ và trục vào của HGT Thông

số đầu vào lấy trên trục động cơ. - Công suất trên trục động cơ: P=Pđc=4,84 kW. - Tốc độ quay của trục động cơ: n=nđc=1425vịng

Băng tải, quạt gió, máy cắt kim loại có chuyển động liên tục 1,2÷1.5

Máy cắt lim loại có chuyển động tịnh tiến đảo chiều 1.5÷2.5

Máy cơng tác: vít tải, chọn k = 1.5

- Mơmen xoắn tính tốn: Tt=kT≤[T] = 1,5 . 32436,49 = 48654,74 (N.mm) = 48,654 (N.m) Theo cơng thức 10.9 [1], đường kính trục cần nối:

24

</div>Trang 25<div class="page_container" data-page="25">

cf , ta có kích thước cơ bản của nối trục vịng đàn hồi: Kích thước của nối trục đàn hồi xem bảng 16.10a và 16.10b (Tài liệu 2)

</div>Trang 27<div class="page_container" data-page="27">

Từ đường kính sơ bộ và bảng 10.2 Sách Thiết Kế Dẫn Động Cơ Khí tập 1, ta xác định được chiều rộng ổ lăn lần lượt như sau: b01 = 17 mm, b02 = 21 mm

4. Tính khoảng cách gối đỡ và điểm đặt lực

Theo bảng10.3[1] chọn : k = 101 k2 = 10 k3 = 15 hn = 16

- Định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt tải [3] Chiều dài mayơ của nửa khớp nối:

-Khoảng cách gối đỡ và điểm đặt lực: Đối với hộp giảm tốc bánh răng trụ 1 cấp, tra bảng 10.4, ta có khoảng cách giữa các điểm đặt lực và chiều dài đoạn trục được xác định:

- Khoảng cách từ nửa ổ lăn đến nửa khớp nối:

</div>Trang 28<div class="page_container" data-page="28">

l11 = 2. l13= 2.43,5 = 87 mm

- Xác định ngoại lực từ bộ truyền tác dụng lên trục: Frkn=274,11 N

- Xác định nội lực phát sinh trong trục OYZ:

28

</div>Trang 29<div class="page_container" data-page="29">

-...Xác định đường kính & chiều dài các đoạn trục Mô men tại thiết diện nguy hiểm:

[σ]=67: ứng suất cho phép của thép chế tạo trục, cho trong bảng 10.5[3]. Bảng 6.2 đường kính trục các tiết diện trên trục I

29

</div>Trang 30<div class="page_container" data-page="30">

- Xác định ngoại lực từ bộ truyền tác dụng lên trục: Frx;Fry - Xác định nội lực phát sinh trong trục:

-...Xác định đường kính & chiều dài các đoạn trục Mô men tại thiết diện nguy hiểm:

30

</div>Trang 31<div class="page_container" data-page="31">

[σ]=67: ứng suất cho phép của thép chế tạo trục, cho trong bảng 10.5[3]. Bảng 6.5 đường kính trục các tiết diện trên trục II

Chọn then và tính kiểm nghiệm bền trục

Sử dụng then bằng cho tồn bộ trục.

Điều kiện bền dập và điều kiện bền cắt theo công thức 9.1 và 9.2 , tài lệu [1]

- Tính mối ghép then và kiểm nghiệm điều kiện bền cho trục 1: * Tính mối ghép then bằng cho trục lắp khớp nối:

Ta có: d = 17 (mm), tra bảng 9.1a, tài liệu [1] được các thông số của then bằng. b = 5 (mm) ; h = 5 (mm) : kích thước tiết diện ren.

31

</div>Trang 32<div class="page_container" data-page="32">

t1 = 3 (mm) : chiều sâu rãnh then trên trục 1. t2 = 2,5 (mm) : chiều sâu rãnh then trên lỗ 2.

Theo bảng 9.5, tài liệu [1], đối với dạng lắp cố định, vật liệu mayơ thép, tải trọng tĩnh ta chọn được ứng suất dập cho phép [σd]=¿ 150 (MPa), [τ ]=¿ 60÷90 (MPa).

T = 32436.49 (N.mm) : momen xoắn tác dụng lên trục 1.

* Tính mối ghép then bằng cho trục lắp bánh răng:

Ta có: d = 22 (mm), tra bảng 9.1a, tài liệu [1] được các thông số của then bằng. b = 6 (mm) ; h = 6 (mm) : kích thước tiết diện ren.

t1 = 3,5 (mm) : chiều sâu rãnh then trên trục 1. t2 = 2,8 (mm) : chiều sâu rãnh then trên lỗ 2.

</div>Trang 33<div class="page_container" data-page="33">

T = 32436,49 (N.mm): momen xoắn tác dụng lên trục 1.

- Tính mối ghép then và kiểm nghiệm điều kiện bền cho trục 2:* Tính mối ghép then bằng cho trục lắp bánh răng:

Ta có: d = 32 (mm), tra bảng 9.1a, tài liệu [1] được các thông số của then bằng. b = 10 (mm) ; h = 8 (mm) : kích thước tiết diện ren.

t1 = 5 (mm) : chiều sâu rãnh then trên trục 1. t2 = 3,3 (mm) : chiều sâu rãnh then trên lỗ 2.

Theo bảng 9.5, tài liệu [1], đối với dạng lắp cố định, vật liệu mayơ thép, tải trọng tĩnh ta chọn được ứng suất dập cho phép [σd]=¿ 150 (MPa), [τ ]=¿ 60÷90 (MPa).

T = 123313,28 (N.mm) : momen xoắn tác dụng lên trục 2.

* Tính mối ghép then bằng cho trục lắp xích:

Ta có: d = 26 (mm), tra bảng 9.1a, tài liệu [1] được các thông số của then bằng. b = 8 (mm) ; h = 7 (mm) : kích thước tiết diện ren.

t1 = 4 (mm) : chiều sâu rãnh then trên trục 1. t2 = 2,8 (mm) : chiều sâu rãnh then trên lỗ 2.

</div>Trang 34<div class="page_container" data-page="34">

T = 123313,28 (N.mm): momen xoắn tác dụng lên trục 2.

Kiểm nghiệm độ bền mỏi

Kết cấu vừa thiết kế đảm bảo độ bền mỏi nếu hệ số an toàn thỏa mãn điều kiện: Sj = SσjSτj

√

S2σjSτj2 ≥ [S]

Sσj−Sτj:Hệ số an toàn chỉ xét ứng suất pháp - ứng suất tiếp

Xét trục I: tiết diện nguy hiểm ở vị trí bánh răng dẫn

Thơng thường [ ] = 1,5 ÷ 2,5, để khỏi kiểm nghiệm độ cứng trục [ ] = 2,5 ÷ 3. 𝑆 𝑆

</div>Trang 35<div class="page_container" data-page="35">

Với trục quay 1 chiều, ứng uất xoắn thay đổi theo chu kì:

Xét trục II: tiết diện nguy hiểm ở vị trí bánh răng bị dẫn

Thơng thường [ ] = 1,5 ÷ 2,5, để khỏi kiểm nghiệm độ cứng trục [ ] = 2,5 ÷ 3. 𝑆 𝑆

</div>Trang 38<div class="page_container" data-page="38">

- Chọn Ổ bi đỡ một dãy nên sử dụng cho các trường hợp có Fa

L10, tuổi thọ danh định cơ bản (với độ tin cậy 90%) [triệu vòng quay].

L10 h, tuổi thọ danh định cơ bản (với độ tin cậy 90%) [giờ hoạt động].

LH, tuổi thọ bộ truyền = 18000 giờ

𝐶, tải trọng động danh định cơ bản [kN], tra bảng thông số của ổ: Ổ bi dỡ 1 dãy từ trang 322.

38

</div>Trang 39<div class="page_container" data-page="39">

𝑃, tải trọng động tương đương tác dụng lên ổ lăn [kN] = 0,379 kN 𝑛, tốc độ [v/ph] = 1425

𝑝, số mũ của cơng thức tính tuổi thọ: ổ bi, = 3𝑝

≥≥Ổ lăn trục1 thỏađiềukiệnsố liệu đã chọn

</div>Trang 40<div class="page_container" data-page="40">

- Nếu tốc độ không thay đổi, thông thường tuổi thọ sẽ được tính theo số giờ hoạt động, sử

L10, tuổi thọ danh định cơ bản (với độ tin cậy 90%) [triệu vòng quay].

L10 h, tuổi thọ danh định cơ bản (với độ tin cậy 90%) [giờ hoạt động].

LH, tuổi thọ bộ truyền = 18000 giờ

40

</div>Trang 41<div class="page_container" data-page="41">

𝐶, tải trọng động danh định cơ bản [kN], tra bảng thông số của ổ: Ổ bi dỡ 1 dãy từ trang

- Ta chọn vỏ hộp đúc, vật liệu gang xám GX 15-32. Chọn bề mặt ghép của vỏ hộp (phần

trên của vỏ là nắp, phần dưới là thân) đi qua đường tâm các trục. Nhờ đó việc lắp ghép các chi tiết sẽ thuận tiện hơn.

- Dựa vào bảng 18 – 1 ta xác định các kích thước cơ bản của vỏ hộp :

</div>Trang 42<div class="page_container" data-page="42">

thuộc loại hộp giảm tốc, lượng dầu bôi trơn trong

</div>Trang 43<div class="page_container" data-page="43">

bánh răng với nha

- Để nâng và vận chuyển hộp giảm tốc (khi gia công, khi lắp ghép…) trên nắp và thân thường lắp thêm bulông vịng hoặc móc vịng. Hiện nay vịng móc được dùng nhiều. Kích thước vịng móc có thể được xác định như sau:

- Chiều dày vịng móc: S = (2 ÷ 3). = (16 ÷ 24) mm. Chọn S = 24 mm. 𝛿 Đường kính: d = (3 ÷ 4). = (24 ÷ 32) mm. Chọn d = 30 mm. 𝛿 b) Chốt định vị

- Để đảm bảo vị trí tương đối của nắp và thân trước và sau khi gia công cũng như khi lắp ghép, ta dùng 2 chốt định vị. Nhờ chốt định vị, khi xiết bulơng khơng làm biến dạng vịng ngồi của ổ (do sai lệch vị trí tương đối của nắp và thân), do đó loại trừ được một trong các nguyên nhân làm ổ chóng bị hỏng.

Chọn chốt định vị hình trụ: d = 6 mm, C = 1 mm, l = 40 mm c) Cửa thăm

- Để kiểm tra, quan sát các tiết máy trong hộp khi lắp ghép và để đổ dầu vào hộp trên đỉnh hộp có làm cửa thăm. Cửa thăm được đậy bằng nắp. Trên nắp có thể lắp thêm nút thơng hơi. Kích thước cửa thăm chọn theo bảng 18 – 5.

Thơng số kích thước cửa thăm.

d) Nút thơng hơi

- Khi làm việc, nhiệt độ trong hộp tăng lên. Để giảm áp suất và điều hịa khơng khí bên trong và bên ngoài hộp, người ta dùng nút thông hơi. Nút thông hơi thường được lắp trên nắp cửa thăm hoặc ở vị trí cao nhất của nắp hộp.

43

</div>Trang 44<div class="page_container" data-page="44">

Thơng số kích nút thăm hơi.

e) Nút tháo dầu

- Sau một thời gian làm việc, dầu bôi trơn chứa trong hộp bị bẩn (do bụi bặm và hạt mài), hoặc bị biến chất, do đó cần phải thay dầu mới. Để tháo dầu cũ, ở đáy hộp có lỗ tháo dầu. Lúc làm việc, lỗ được bịt kín bằng nút tháo dầu. Ta chọn nút tháo dầu trụ có kết cấu và kích thước như sau:

Thơng số kích thước nút tháo dầu.

f) Que thăm dầu

Kết cấu que thăm dầu g) Vòng chắn dầu

- Vòng gồm 3 rãnh tiết diện tam giác có góc ở đỉnh là 600. Khoảng cách giữa các đỉnh là 3 mm. Vòng cách mép trong thành hộp khoảng (0,5÷1) mm. Khe hở giữa vỏ với mặt ngồi của vịng ren là 0,4 mm

44

</div>