Đồ án chi tiết máy hộp giảm tốc 1 cấp CĐ kĩ thuật cao thắng

1

TRƯỜNG CAO ĐẲNG KỸ THUẬT CAO THẮNG
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY

Giảng Viên Hướng Dẫn: Nguyễn Trung
Định, Trịnh Văn Quốc, Huỳnh Hoàng Linh
Sinh Viên Thực Hiện: Lê TrọngTài
Lớp: CĐCK 16C


2

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH – 2018

LỜI CẢM ƠN

Trong suốt quá trình học tập cũng như thực hiện tập thuyết minh đồ án bài tập lớn chi tiết
máy này, em đã nhận được sự giúp đỡ tận tình của thầy và các bạn bè trong bộ môn kỹ thuật cơ
sỡ. Với lòng biết ơn sâu sắc, em muốn gởi lời tri ân chân thành đến.
Giảng viên Nguyễn Trung Định, Trịnh Văn Quốc, Huỳnh Hoàng Linh, những người
thầy đã tận tình hướng dẫn, cung cấp tài liệu, dạy bảo truyền đạt những kinh nghiệm, kiến thức
quý báo cho em. Và đã bỏ thời gian đọc và chỉnh sửa đồ án cho em. Mặc dù còn nhiều sai sót,
thầy cũng nhiệt tình chỉ bảo em, góp ý nêu lên những chỗ cần sữa, giúp đỡ em hoàn thành tập
thuyết minh đồ án này.
Các bạn trong lớp CĐCK 16C luôn đồng hành và giúp đỡ tôi trong khi làm đồ án.
Cuối cùng con xin cám ơn gia đình, ba mẹ luôn là chỗ dựa tinh thần vững chắc cho con
để vượt qua khó khăn trong cuộc sống, để hoàn thành tập thuyết minh đồ án này.

Tp. Hồ Chí Minh, năm 2018
Lê Trọng Tài


3

THIẾT KẾ ĐỒ ÁN CHI THIẾT MÁY
Sinh viên thiết kế : Lê Trọng Tài
Đề số :1
Phương án :17
A.NỘI DUNG THIẾT KẾ
-Lực tiếp tuyến trên băng tải: P= 3800N
-Vận tốc tiếp tuyến trên băng tải V= 2.5 m/s
-Đường kính tang băng tải: D= 300mm
-Thời gian làm việc của máy: T= 5 năm
-Số ca làm việc trong ngày : C= 2 ca
-Số giờ làm việc trong mỗi ca: X= 8 giờ
-Số ngày làm việc trong năm: N= 300 ngày
Chương 1:

Chọn động cơ điện
-Tính công suất trục

Trong đó :
P: là lực tiếp tuyến trên băng tải (N)
V: là vân tốc tiếp tuyến trên băng tải (m/s)
-Ứng dụng vào bài tập theo đề bài , ta có:

+ Ntải= = = 9,5 Kw
Hiệu suất chung của toàn bộ hệ thống:

Trong đó:
ηđ: hiệu suất bánh đai

η = ηđ . ηbr. ηol2. ηnt

ηbr:hiệu suất bánh răng
ηol:hiệu suất ô lăn
ηnt:hiệu suất nối trục

Ntải=


4

Tra bảng 2-1 trang 20 ,ta có:

ηđ=0,95 ; ηol=0,995 : ηbr=0,96 : ηnt=1
Vậy η=

ηđ . ηbr. ηol2. ηnt = 0,95. 0,96 . 0.9952 .1 =0.89

-Tính công suất cần thiết :

Nct =
Trong đó
Nct : Công suất cần thiết (Kw)
Nt : Công suất trục tải (Kw)

η :hiệu suất chung
-Nct = =10,67 Kw

+Chọn động cơ phù hợp:
Nđc> Nct

Trong đó :

Nđc:Công suất động cơ
Nct:Công suất cần thiết
Tra bảng 2P,3P,4P ta chọn được loại động cơ A0π2-61-4
Có Nđc = 13 KW nđc= 1440 v/p
V = 2,5
D = 300

Chương 2
Phân phối tỷ số truyền
-Tốc độ quay của tải

V=

 Trong đó:
 D là đường kính trục tải(mm)


5

 n là tốc độ của trục (v/p)
 V là vân tốc t/tuyến trên băng tải (m/s)

=>> nt = = 159,15 vòng/ phút
Tỷ số truyền chung :

Ich =
==>> ich = = 9,04
Xét bộ truyền , ta có:
ich=iđ . ib.trụ . int Trong đó: iđ là tỷ số truyền của bánh đai
>>>

ich= iđ . ib.trụ

int là tỷ số truyền nối trục (=1)
Ib.trụ bằng tích tỷ số truyền của hộp

Tra bảng 2-2 trang 17 SGk,Ta có loại truyền động là truyền động đai thang
=>> iđ=3
=>> ich=3ib.trụ
=>> ib.trụ = =3,01

Chương 3
Lập bảng số liệu
*Số vòng quay trong 1 phút của các trục :
 Số vòng quay trong 1 phút trục 1 : n1= = = 480 vòng/phút
 Số vòng quay trong 1 phút trục 2 : n2 = = =160 vòng/phút
*Số vòng quay trong 1 phút của trục tải :
nt = = =160 vòng/phút

Trong đó int là tỳ số truyền nối trục (=1)

ntải=nct


6

Vậy với iđ =3; ibtrụ=3 =>> thoả vì

*Công suất cắt gọt (. η.đ=0,95 ; . ηol=0,995 ; . ηbtrụ=0,96; . ηnt=1)





Nct =10,67
N1= Nct . η.đ .ηol = 10,67 . 0,95 .0,995 =10,03 Kw
N2 = N1. . ηbtrụ. . ηol = 10,03 .0,96 . 0,995 = 9,5 Kw
Nt= N2 . ηnt . ηol = 9,5 . 1. 0,995= 9,43Kw
Bảng tổng hợp số liệu :

i
n(vòng/phút)
N (Kw)

Trục dộng
cơ
iđ=3
1440
10,67

Trục 1

Trục 2
ibtrụ=3

480
10,03

Chương 4
Tính toán bộ truyền bánh đai
-

Chọn loại đai:
Giả sử V > 10m/s

+ (Tra B 5.13 trang 77 GT BTL CTM).

V > 10m/s
 Chọn đai A
+ (Tra B 5.11 trang 77 GT BTL CTM).
F= 138
A= 13
- Tính đường kính đai dẫn : Tra B 5.4 với đai A thì
+ Tra B 5.5:

160
9,53

Trục tải
ikn=1
160
9,43


7

+ Vận tốc bánh đai:
-

Tính đường kính bánh đai bị dẫn:

-

Tra B 5.15 =>
Số vòng quay thực:

-

-

-

+ Kiểm tra sai số tốc độ quay:
Δn= (thỏa).
Chọn sơ bộ khoảng cách trục
B5.6
Kiểm tra 2( (thỏa)
Tính chiều dài dây đai:
L= 2=3002,47mm
Tra B 5.12 trang 79 GT BTL CTM: Chọn L= 3000mm
Xác định khoảng cách trục chính xác:
A=
Tính góc ôm :
Xác định số dây đai Z:
Z≥

 Z= 4
Với: (Tra B 5.17 GT BTL CTM với mm2).
(Tra B 5.6 GT BTL CTM).
(Tra B
5.18 GT BTL CTM).
0.89(Tra B 5.19 GT BTL CTM).

-

-

-

Tính các kích thước của bánh đai:
 B= (Z-1) .t + 2S = (4-1). 20 + 2.12,5 = 85 mm
Với tra bảng B10.3 ta được t=12, S= 10


Lực tác dụng lên trục :

 R= 2
Lập bảng số liệu :
Thông số
Đường kính bánh đai

Giá trị
Bánh đai nhỏ

Bánh đai lớn

8

D1= 250mm
Số đai
Chiều dài đai
Khoảng cách trục
Góc ôm
Lực tác dụng lên trục
Chiều rộng đai
Đường kính ngoài D1
Đường kính ngoài D2

D2= 710mm
Z= 4 đai
L=3000mm
A= 708,7mm
R=1256,33N
B= 85mm


9

Chương 5
Tính toán bộ truyền bánh trụ răng nghiêng.

1. Chọn vật liệu.
 Thiết kế hợp giảm tốc một cấp có tải trọng ổn định, va đập nhẹ nên chọn thép cabon chất
liệu tốt để chế tạo.
 Bánh nhỏ: Sủ dụng thép C45 thường hóa với đường kính phôi (100-300).

 Ta bảng 3-8 trang 36.

 Bánh lớn: Sủ dụng thép C35 thường hóa với đường kính phôi (300-500).
 Ta bảng 3-8 trang 36.

2. Ứng suất cho phép.
Bộ truyền làm việc 4 năm, mỗi năm có 300 ngày, mỗi ngày có 2 ca, mỗi ca có 8 giờ.
a) Xác định ứng suất cho phép:
Ta có: T= 530028= 24000giờ
Ntđ1=60un1T=601144024000= 207,36107
Ntđ2=60un2T=60148024000= 69,12107
Tra bảng 3-9 trang 38,39
Với HB(200-250) ta được N0=107 như vậy Ntđ1,Ntđ2 lớn hơn N0 nên ta có:
2,6HB3= 2,6200= 520 (N/mm2)
2,6HB4=2,6170= 442 (N/mm2)


10

b) Xác định ứng suất uốn cho phép.
Vì bánh răng quay 1 chiều nên ứng suất uốn có công thức:

Với: n=1,5

Thép 45 thường hóa.

=1,8 Hệ số tập trung ứng suất chân răng.

 Thép 45(bánh nhỏ)

=> chọn 250 N/mm2

 Thép 35(bánh lớn)

=> chọn 200 (N/mm2)

3. Chọn sơ bộ hệ số tải.
Ksb=(1,31.5)=1,4
4. Chọn hệ số chiều rộng bánh răng.
(0,30,45)= 0.4
5. Xác định khoản cách trục A.


11

Bộ truyền bánh răng nghiêng: (1,151,35)= 1,25

= 188,45 (mm)
=> chọn A= 190 (mm)

6. Tính vận tốc vòng v của bánh răng và chọn cấp chính xác chế tạo bánh răng.

=
= 0,789 (m/s)
Tra bảng 3-11 trang 43
Ta có:
v= 0,789 (m/s); Bánh trụ răng nghiêng.
=> chọn cấp chính xác cấp 9,ta được kd=1,1
7. Tính chính xác hệ số tải trọng K và khoản cách trục A.
K=KtKd=11,1=1,1

Chênh lệch với Ksb chọn ban đầu nên ta tính lại A

 Tra bảng 3-13 trang 45


12

=> chọn Kd= 1,2
K= KtKd=1,11,2= 1,2
Vì Ksb 5% ta tính lại A bằng công thức:

=> chon A= 180 mm
8. Xác định môđun, số răng, chiều rộng bánh răng.
8.1. Môđun của bộ truyền:
mn= (0,010,02)A
=(0,010,02)180,48=(1,83,6)
Tra bảng 3-1 trang 46
=>chọn mn=3
8.2. Số răng của bánh dẫn:
Đối với bánh trụ răng nghiêng chọn góc nghiêngtrong khoản (80200)
Z1
=>chọn Z1= 30 Răng
8.3. Số răng của bánh bị dẫn:
Z2=iZ1=329,6= 88,8
=>chon Z2= 89 Răng
 Góc nghiêng
cos


13

=> = 11,470
8.4. Xác định chiều rộng b
b= A=0,4180,45= 72,19 (mm)
Đối với bánh răng trụ ta lấy chiều rộng b của bánh răng nhỏ lớn hơn của bánh răng lớn
khoản 510 mm

9. Kiểm nghiệm sức bền uốn của bánh răng.
9.1. Tính số răng tương đương Zt và xác định hệ số dạng răng y của bánh dẫn và bị dẫn.
 Số răng tương đương:
Ztđ
=> chọn Ztđ3=31
Ztđ4
=> chọn Ztđ4= 94

9.2. Kiểm tra bền theo ứng suất uốn:
Hệ số

=> (Thỏa bền)

=> (Thỏa bền)


14

11. Định các thông số hình học chủ yếu của bộ truyền.
11.1. Môđun của bộ truyền:
mn=3
11.2. Số răng bánh dẫn và bị dẫn:
Z1=30; Z2=89

11.3. Thông số chiều dài:
b=72
11.4. Thông số góc:
Góc nghiêng
 Đường kính vòng chia của bánh dẫn và bị dẫn d:

 Đường kính đỉnh răng của bánh dẫn và bị dẫn da:

 Đường kính chân răng của bánh dẫn và bị dẫn df:

12. Tính lực tác dụng
 Lực vòng: P1=P2N
 Lực hướng tâm: Pr1=Pr2= N
 Lực dọc trục: Pa1=Pa2 = N

Số răng bánh dẫn

Z1=30


15

Số răng bánh bị dẫn

Z2=89

Khoảng cách trục

A=180mm

Modum

m=3

Đường kính vòng chia bánh dẫn

d1 =91,83mm

Đường kính vòng chia bánh bị dẫn

d2 =278,44mm

Đường kính vòng đỉnh bánh dẫn

da1 =94,83mm

Đường kính vòng đỉnh bánh bị dẫn

da2 =278,44mm

Đường kính vòng chân bánh dẫn

d f1 = 84,33mm

Đường kính vòng chân bánh bị dẫn

d f2 = 264,94mm

Bề rộng bánh răng dẫn

B 1 =80 mm

Bề rộng bánh răng bị dẫn

B 2 =72 mm

Lực vòng

P 1=P 2=5215,42 N

Lực hướng tâm

P r1=P r2=1936,94 N

Lực dọc trục

P a1=Pa 2=1058,24 N

Chiều cao đỉnh răng

h a= 3mm

Chiều cao chân răng

h f= 3,75mm

Chiều cao răng

h =6,75 mm

Bảng thống kê số liệu bánh trụ răng nghiêng


16

Chương 5
Tính toán trục


17

 Tính sơ bộ đường kính trục:
dsb
Chọn dsb= 35 mm
Tra bảng 17P trang 173
Bề rộng ổ lăng theo cỡ trung bình
=> Bol= 21 mm
1.Tính trục I:
Tính trục gần đúng tra bảng 7-1 SGK:
Ta có :
l 5=1,3.d= 1,3 . 35=45,5mm ( lớn hơn bánh đai)
l 3=15mm
B=21mm
a, Khoảng cách từ gối đỡ đến điểm đặt lực bánh đai:

L 1= + l4 +l3 +=+15+16,75+ =65mm
b, Khoảng cách từ giữa ổ lăn đến giữa bánh răng trụ nghiêng:
l2=14,5
a= 10
b1=80

B = 21
L 6= + a +l2 +=+14,5+10+ =75mm
Khoảng cách từ giữa bánh trụ răng nghiêng đến ổ bi:
L7=L6

Phản lực liên kết tại các gối đỡ:

Trục I :


18

+Trong mặt phẳng YOZ
Xét hệ cân bằng trục I (mp YOZ):
+Hệ lực tác dụng: ( )
+Hệ phương trình cân bằng:

`

=>

Vậy ngược với chiều

=48589,08N.mm
=144153,45N
Xét hệ cân bằng trục I (mp XOZ):
+Hệ lực tác dụng: ()
+Hệ phương trình cân bằng:
=>
=>

Vậy và cùng với chiều đã chọn


19

Xác định đường kính trục I:
+momet xoắn:
= 48589,08N.mm
Tại B : MtdB= =
= 222866,86
Tại C : MtdC=

=


20

Tại A MtdA = 0
 Tra bảng 7-2 trang 108
+Vật liệu là thép C45; :
=> = 60
 Đường kính tại B & D ( Tại B&D chọn cùng ổ lăn nên có cùng kích
thước)
  33,36 mm
=> Chọn = 35 mm
 Đường kính tại C vì tại C có làm rãnh trục nên tăng thêm 7% đường
kính trục
  36,5 mm

Ta chon

2.Tính trục II:
Phản lực liên kết tại các gối đỡ:

+Trong mặt phẳng YOZ:


21

Xét hệ cân bằng trục II (mp YOZ):
+Hệ lực tác dụng: ( )
+Hệ phương trình cân bằng:

=>


22

+Trong mặt phẳng XOZ:
Xét hệ cân bằng trục II (mp XOZ):
+Hệ lực tác dụng: ()
+Hệ phương trình cân bằng:
=>
=>


23

Xác định đường kính trục II:

Momen tác dụng lên trục II
Tại C : MtdC=
=
= 634458,16 N
Tại D : MtdD=
615213,44 N
 Tính sơ bộ đường kính trục:
dsb

chọn dsb = 50 mm
 Tra bảng 7-2 trang 108
+Vật liệu là thép C45; :
=> = 65
Đường kính tại C : vì C có làm rãnh then nên tăng thêm 7% đường kính trục.
  46,07 mm
=>= 46,07+46,07.7% = 49,26 mm => Chọn = 50 mm

  45,5 mm
Chọn dB = dD = 45 mm

= =


24

CHƯƠNG 6. TÍNH TOÁN Ổ LĂN
7.1 TÍNH TOÁN Ổ LĂN ĐỠ TRỤC I
Chọn loại ổ bi đỡ chặn 36000 với góc tiếp xúc
Thời gian làm việc 5 năm 300 ngày, ngày 2 ca, ca 8 tiếng & đường kính ngổng
trục d = 35 mm, n = 480 v/p thời gian ổ lăn làm việc : 5*300*2*8= 24000 (h)

 Lực tác dụng lên ổ

 Lực hướng tâm tác dụng lên ổ

 Lực dọc trục sinh ra khi lực hướng tâm tác dụng vào ổ lăn đỡ chặn

 Tổng lực dọc trục tác dụng lên ổ
At1 = Pa1 + SB – SD = 1058,24 + 990,3 – 1068,34
= 980,2


25

At2 = Pa1 - SB + SD = 1058,24 - 990,3 + 1068,34
= 1136,38

Ta thấy At1,At2 > 0 => tổng lực dọc trục tác dụng vào D nhưng lực At2>At1 nên dùng lực
At1 để tính.

 Tải trọng tương đương tác dụng lên ổ

So sánh
 Hệ số khả năng làm việc thực tế của ổ
= 54210,03
Tra bảng 18P trang 173 sách giáo trình bài tập lớn chi tiết máy. Với đường kính ngõng trục tại vị
trí lắp ổ lăn d = 35 =>

Vậy chọn ổ có ký hiệu 7307
7.2 TÍNH TOÁN Ổ LĂN ĐỠ TRỤC II

Thời gian làm việc 5 năm 300 ngày, ngày 2 ca, ca 8 tiếng & đường kính ngổng
trục d = 35 mm, n = 480 v/p thời gian ổ lăn làm việc : 5*300*2*8= 24000 (h)

Chọn loại ổ bi đỡ chặn 36000 với góc tiếp xúc
 Lực tác dụng lên ổ

 Lực hướng tâm tác dụng lên ổ