Đồ án chi tiết máy thiết kế bằng phần mềm Inventor

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KINH DOANH

VÀ CÔNG NGHỆ HÀ NỘI
KHOA CƠ ĐIỆN

ĐỒ ÁN

CHI TIẾT MÁY

Giảng viên hướng dẫn : Lê Văn Uyển
Sinh viên thực hiện : Lưu Quốc Toàn
Lớp : CO24.02
Mã sinh viên : 19173604
Số thứ tự : 17

Hà Nội - 2022

Đồ án Chi tiết máy

BẢNG SỐ LIỆU THIẾT KẾ HỆ DẪN ĐỘNG BĂNG TẢI

STT Đề TK F (N) Số liệu ban đầu Lh.103, Loại bộ truyền
v (m/s) D (mm) giờ trong HGT

17 06 11000 0,7 400 13,5 Trục vít-bánh
vít

Hướng phải

Yêu cầu chung:

Bộ truyền xích: 1 ≤ z ≤ 2; φ = 0⁰
Chế độ làm việc ổn định
Bộ truyền trục vít

Hệ số an toàn: [SH] =1,3 và [SF] = 2,5

2

Đồ án Chi tiết máy

MỤC LỤC

PHẦN I: TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC HỆ DẪN ĐỘNG...........................................2
I. Chọn động cơ điện:...............................................................................................2
1. 1 Chọn tốc độ động cơ:.....................................................................................2
1.2 Công suất yêu cầu của động cơ:....................................................................3
1.3 Chọn động cơ điện:........................................................................................4
II. Xác định TSKT trên các trục của hộp giảm tốc (HGT):.......................................5

PHẦN II: TÍNH TỐN THIẾT KẾ CHI TIẾT MÁY...........................................7
I, TÍNH TỐN BỘ TRUYỀN ĐAI.........................................................................7
1.1 Tính tốn thơng số.........................................................................................7
1.2 Thiết kế bộ truyền..........................................................................................8
II. TÍNH TỐN BỘ TRUYỀN TRỤC VÍT TRONG HGT:...................................13
2.1 Thiết kế sơ bộ..............................................................................................13
2.2 Tính tốn thiết kế bộ truyền.........................................................................14
III. CHỌN KHỚP NỐI.........................................................................................18
IV. THIẾT KẾ CÁC TRỤC TRONG HỘP GIẢM TỐC......................................19
4.1 Thiết kế trục I...............................................................................................19
4.2 Thiết kế trục II.............................................................................................31

PHẦN III. THIẾT KẾ VỎ HỘP GIẢM TỐC......................................................43
1. Bảng thông số kết cấu vỏ hộp.............................................................................43
2. Kích thước các chi tiết........................................................................................44

3

Đồ án Chi tiết máy

PHẦN I: TÍNH TỐN ĐỘNG HỌC HỆ DẪN ĐỘNG

I. Chọn động cơ điện:
Cần biết: - Loại động cơ

- Công suất và tốc độ động cơ

- Điện áp và tần số làm việc

- Mômen khởi động

1. 1 Chọn tốc độ động cơ:
a, Tốc độ quay trên trục công tác:

n 60.1000.v 60.1000.0, 7 33, 44
ct  .D 3,14.400 vg/ph

b, Xác định tỷ số truyền chung uc của hệ thống dẫn động:

c = nđb / nc
u

c, Sơ bộ chọn trước tỷ số truyền bộ truyền ngoài:
Tra bảng 13.1 chọn sơ bộ tỉ số truyền của từng bộ truyền trong hệ thống:

- Bộ truyền động đai thang: ung =ud=2,5
d, Tính tỷ số truyền hộp giảm tốc tương ứng với tốc độ đồng bộ động cơ:

h = uc /ung
u

4

Đồ án Chi tiết máy
e, Lập bảng thống kê (bảng 1.a) để tiện so sánh bảng thống kê thể hiện

được:

Tốc độ đồng bộ động cơ: nđb=750; 1000; 1500; 3000 vg/ph

Bộ truyền ngoài và tỷ số truyền ngoài: ung=ud=2,5

Bảng 1.a:

Tốc độ đồng bộ động cơ ( vg/ph)

nđb=750 1000 1500 3000

Tỷ số truyền chung uc= 22,43 uc= 29,9 uc= 44,86 uc= 89,71
uc=nđb/nct

Loại bộ truyề ngoài 2,5 2,5 2,5
2,5

Tỷ số truyền ung=ud

Loại, số cấp HCT,

8,97 11,96 17,94 35,89

Tỷ số truyền uh=uc/ung

Tỉ số truyền nên dùng cho bộ truyền trục vít u = 14…30

Chọn tốc độ đồng bộ động cơ: 1500 vg/ph

5

Đồ án Chi tiết máy

1.2 Công suất yêu cầu của động cơ:

= F.v = 11000.0,7 = 7,7 kW
Pct 1000 1000

Công suất trên trục công tác:

Hiệu suất của hệ thống:
- Hiệu suất của khớp nối: ηk = 1
- Hiệu suất bộ truyền trụ vít: ηtv = 0,8 với z1 = 2
- Hiệu suất bộ truyền đai: ηd = 0,96

- Hiệu suất một cặp ổ lăn: ηo = 0,99
- Hiệu suất truyền động của hệ thống là:
η= ηk. ηtv. ηd. ηo3 = 1.0,8.0,96.0,993 = 0,745
Pct 7,7 = 10,34 kW

Công suất yêu cầu trên trục động cơ: Pyc=  = 0,745
1.3 Chọn động cơ điện:

Dựa vào công suất yêu cầu và tốc độ đồng bộ đã xác định ở trên tra bảng
phụ lục P13 để chọn qui cách động cơ thỏa mãn điều kiện sau:

Động cơ được chọn phải có cơng suất động cơ Pđc và số vịng quay đồng bộ
nđb thỏa mãn điều kiện sau:

Pđc ¿ Pyc
nđb ¿ nsb

6

Đồ án Chi tiết máy
Ngồi ra động cơ được chọn cần đủ mơ men khởi động thỏa mãn điều kiện

Tmax  Tk
sau: T Tdn

Tra bảng phụ lục P13.1 và P13.2 xác định thơng số và kích thước cơ bản
của động cơ như sau:

- Loại động cơ: 3K160S4

- Công suất động cơ: Pđc = 11 kW

- Tốc độ quay của động cơ nđc = 1450 vg/ph

Tk 2, 2 Tmax
- Điều kiện về cơng suất và số vịng quay: Tdn T

- Đường kính trục động cơ: dđc = 42 mm; L = 126 mm
Sau khi chọn được động cơ điện: tính chính xác tỷ số truyền chung:

uc udc  1450 43,36
n ct 33, 44

Chọn utv = 17
đ = uc/utv = 2,55
u

II. Xác định TSKT trên các trục của hộp giảm tốc (HGT):

Để có dữ liệu thiết kế các chi tiết của hệ dẫn động (HDĐ) và trong HGT

cần xác định các thông số kỹ thuật (P, n và T) trên các trục của HGT.

7

Đồ án Chi tiết máy
Trong bảng 2 lần lượt ký hiệu các trục như sau:

- Trục động cơ điện

- Trục I là trục hộp giảm tốc

- Trục II là trục ra (HGT một cấp)

- Trục công tác (trục tang)

1. Công suất

- Công suất trên trục công tác là:

Pct= 7,7 kW

- Công suất động cơ trên trục II là:

 Pct  Pct  7, 7 7, 78
PII nct II k.o 1, 0.0, 99
kW

- Công suất động cơ trên trục I là:

 PII  PII  7, 78 9,82
PI II  I  tv. o. 0,8.0, 99
kW

- Công suất yêu cầu của động cơ là:

 PI  PI 9,82 10, 34
Pyc dc d .o = 0, 96.0, 99
kW

8

Đồ án Chi tiết máy

2. Tốc độ quay:

Tốc độ quay của động cơ là: nđc =1450 vg/ph

Tốc độ quay của trục I là:  ndc ndc 1450
nI udc I = ung 2, 55 = 568,47 vg/ph

   nI 568, 47 33, 44
Tốc độ quay của trục II là: nII uI  II 17 vg/ph

Tốc độ quay của trục công tác là: nct = 33,44 vg/ph

Bảng 2: Động cơ I II Công tác
Trục uđ=2,55 uk=1
uh=utv=17
Thông số

Công suất P (kW) 10,34 9,82 7,78 7,7
Tốc độ quay n (vg/ph) 1450 568,47 33,44 33,44

9

Đồ án Chi tiết máy

PHẦN II: TÍNH TỐN THIẾT KẾ CHI TIẾT MÁY
I, TÍNH TỐN BỘ TRUYỀN ĐAI

{ Thông số đã cho: P=10,34 KW
n=1450 vgph

u=2, 55
L=1 35 00 h

1.1 Tính tốn một số thơng số
- Từ P và n dựa vào hình 2.8 và bảng 2.13 , chọn đai tiết diện B có
b*h=17*10,5 (mm)
Đường kính bánh đai nhỏ d1=140…280 (mm), chọn d1 = 200 mm
Từ đó d2=u.d1=2,55.200 = 510 mm
- Chọn khoảng cách a:
Góc ơm α1 xác định theo cơng thức :
α1 = 180-57(d2-d1)/a = 180 - 17670/a

Theo yêu cầu thiết kế, góc ơm α nằm trong khoảng 130 đến 150˚, do đó
khoảng cách a phải nằm trong khoảng 353.....589 mm.

Chọn a = 450 mm

- Xác định chiều dài dây đai theo công thức:

l=2 a+ π (d1+ d2) + (d2−d1)2=2068 mm
2 4a

Chọn l = 2163 mm theo tiêu chuẩn của phần mềm

- Xác định các hệ số C

- Tra bảng 2.14 , chọn C1=1

10

Đồ án Chi tiết máy
- Tra bảng 2.12, chọn C4=0,95
- Tra bảng 2.11, chọn C2=1,2

1.2 Khai thác phần mềm thiết kế

Hình 1.1 Tab Design

11

Đồ án Chi tiết máy

Hình 1.2 Chọn tiết diện đai

Hình 1.3 Bánh đai 1

12

Đồ án Chi tiết máy

Hình 1.4 Bánh đai 2

13

Đồ án Chi tiết máy

Hình 1.5 Tab Calculation

Nhận xét: Với yêu cầu khi thiết kế góc ôm α trong khoảng 130..150º và số dây
đai 1 ≤ z ≤ 3 thỏa mãn yêu cầu thiết kế.

1.3 Kết quả từ phần mềm:

Belt Properties V-Belt DIN 2215

Display name 17 x 2120
Size
Number of belts z 3.000 ul
Wedge angle
Width α 40.00 deg
Height
Datum width b 17.000 mm
Datum length
External length h 11.000 mm
Internal length
Length correction factor bw 14.000 mm
External line offset
Pitch line offset Ld 2163.000 mm
Minimum recommended pulley datum
diameter Le 2189.115 mm
Maximum flex frequency
Maximum belt speed Li 2120.000 mm
Specific mass
Base power rating c3 0.990 ul

Hw 4.156 mm

a 0.000 mm

Dwmin 112.000 mm

fmax 60.000 Hz

vmax 30.000 mps

m 0.170 kg/m

PRB 6.460 kW

Grooved Pulley 1 Properties

Display name Grooved Pulley
Size 17 x 200
Type of pulley DriveR
Datum diameter
Pitch Diameter Dd 200.000 mm
Datum width Dp 200.000 mm
Groove angle bw 14.000 mm
α 38.00 deg

14

Đồ án Chi tiết máy

Height c 3.500 mm
Groove depth h 17.500 mm

Radius External R1 0.000 mm
Radius Internal R2 0.000 mm
X coordinate x -254.294 mm
Y coordinate y 69.721 mm
Power P 10.340 kW
Torque T 68.096 N m
Speed n 1450.000 rpm
Arc of contact β 143.85 deg
Force on input F1 1077.478 N
Force on output F2 396.514 N
Resultant axle load Fr 1417.101 N
Static tensioning
force Fv 1401.266 N
Friction factor
fg 0.350 ul

Grooved Pulley 2 Properties

Display name Grooved Pulley

Size Custom

Type of pulley DriveN

Datum diameter Dd 510.000 mm

Pitch Diameter Dp 510.000 mm

Datum width bw 14.000 mm

Groove angle α 38.00 deg

Height c 3.500 mm

Groove depth h 17.500 mm

Radius External R1 0.000 mm

Radius Internal R2 0.000 mm

X coordinate x 244.660 mm

Y coordinate y 95.621 mm

Center distance C 499.626 mm

Power P 10.064 kW

Torque T 170.173 N m

Speed n 564.727 rpm

Theoretical transmission ratio iT 2.550 ul

Transmission ratio i 2.568 ul

15

Đồ án Chi tiết máy

Arc of contact β 216.15 deg
Force on input F1 396.514 N
Force on output F2 1077.478 N
Resultant axle load Fr 1417.101 N
Static tensioning force Fv 1401.266 N
Friction factor fg 0.350 ul

Strength check P 10.340 kW

Power T 68.096 N m
Torque
Speed n 1450.000 rpm
Efficiency torque factor
Efficiency ηt 0.980 ul
Belt slip
Modify friction with speed η 0.973 ul
factor
Tension factor s 0.007 ul
Belt Speed
Belt flex frequency fmod 0.012 s/m
Number of belts required
Effective pull k1 1.300 ul
Centrifugal force
Belt installation tension v 15.184 mps
Maximum tension in belt span
fb 14.040 Hz

zer 2.042 ul

Fp 680.964 N

Fc 117.588 N

Ft 245.665 N

Ftmax 359.159 N

16

Đồ án Chi tiết máy

Hình 1.6 Bộ truyền đai

II. TÍNH TỐN BỘ TRUYỀN TRỤC VÍT TRONG HGT:

{ Thông số đầu vào: n1=568,47( vph )

utv =17
P=9,82 Kw
Lh=1 3500 (h )
Hướngrăng nghiêng phải

2.1 Thiết kế sơ bộ

a) Xác định sơ bộ vận tốc trượt

−5 3 −5 3
vs=4,5.10 n1√T 2=4,5.10 . 568,47 . √2221259=3,34( m/ s)

b) Xác định vật liệu:

Điều kiện chọn vật liệu dựa theo vận tốc trượt sơ bộ:

Khi vt,sb < 5 m/s , chọn vật liệu đồng thau ( brass ) hoặc đồng thanh
thường, không thiếc (bronze)

Khi vt,sb ≥ 5 m/s, chọn đồng thanh có thiếc (tin bronze, trong thành phần có
thiếc Sn)

17

Đồ án Chi tiết máy
Dựa vào kết quả vt,sb = 3,34 m/s < 5 m/s, dựa vào số liệu phần mềm chọn

vật liệu để tính tốn như sau: CuAl9Fe3 theo tiêu chuẩn ISO
- Chọn vật liệu trục vít là: Thép 45,tôi cải thiện đạt độ rắn HRC>45

{ - Với tỉ số truyền utv=17 Z → Z 1=2 2=34 răng

- Tính sơ bộ q. Ta có q ≥ (0,25 ÷ 0,3) Z2=8 , 5 … 10,2 chọn q = 9

18

Đồ án Chi tiết máy

Hình 2.1 Tab Calculation

19

Đồ án Chi tiết máy

Hình 2.2 chọn vật liệu bánh vít

Hình 2.3 Nhập hệ số K
Hình 2.4 Chọn cấp chính xác

20