Đồ án cơ sở thiết kế máy Hutech (Phương án IB6)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HCM6
KHOA CƠ - ĐIỆN - ĐIỆN TỬ

ĐỒ ÁN MÔN HỌC CHI TIẾT MÁY
ĐỀ SỐ:Phương án: IB.6
THIẾT KẾ TRẠM DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ
Sinh viên thực hiện: NGUYỄN VĂN LỢI

MSSV:1511040260

LỚP:15DCK02
Ngành đào tạo: Cơ Khí
Giảng viên hướng dẫn: DƯƠNG ĐĂNG DANH

I-Thiết kế trạm dẫn động cho băng tải theo thứ tự sơ đồ truyền động như sau:
1
2
3
4
5

Động cơ điện
Khớp nối
Hộp giảm tốc bánh răng nghiêng
Cặp bánh răng hở hình trụ
Tang và băng tải

II – Các số liệu ban đầu:
-

Lực kéo băng tải P (N): 6500

-

Vận tốc băng tải V (m/s): 0.7

-

Đường kính tang D (mm): 200

-

Thời hạn phục vụ 5 năm
1

1

2

3

4

5

v


-

Sai số cho phép về tỉ số truyền i = (2 ÷3)%

-

Băng tải làm việc một chiều, Số ca làm việc là 2 ca, tải trọng thai đổi không
đáng kể, mỗi năm làm việc 300 ngày.

III. Nhiệm vụ:

1
2
3
4

Lập sơ đồ động để thiết kế, tính toán
Một bản thuyết minh để tính toán
Một bản vẽ lắp hộp giảm tốc khổ giấy A0
Nộp File điện tử (thuyết minh word và bản vẽ AutoCAD 2007) qua Email
cho GVHD trước ngày bảo vệ (Điều kiện bắt buộc để có điểm quá trình)

Phần I: XÁC ĐỊNH CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ
TRUYỀN
1 Chọn động cơ:
Hiệu suất của hệ thống:
. ..
=0,99.1.0,99.0,99.0,94.0,97=0,885
Trong đó:
•
•
•
•

=1 là hiệu suất khớp nối trục
=0,99 là hiệu suất ổ
=00,94 là hiệu suất bánh răng trụ hở
=0,97 là hiệu suất ổ lăn

Tính công suất cần thiết:
===4,55 kw

2


==5,14
Xác định động cơ số vòng quay của động cơ:
Số vòng quay trên trục công tác:
===66,85 vg/ph

Chọn sơ bộ tỷ số truyền hệ thống:
=.=4.4=16
với : =4 là tỷ số truyền của hộp giảm tốc 1 cấp
=4 là tỷ số truyền của bánh răng trụ hở nghiêng
Số vòng quay sơ bộ : =.=16.66,85=1069,6
Chọn động cơ:
Động cơ điện phải thỏa mãn:
≈=1069,6 vg/ph
Động cơ 4A132S6Y3 :=5,5kw
=960 vg/ph
2 Phân phối tỷ số truyền:
Tỷ số truyền chung của hệ truyền dẫn động:
==14,36

Tra bảng 3.1 tài liệu [1] ta chọn tỷ số truyền của hộp giảm tốc 1 cấp khai triển:
Chọn =3.5 là tỷ số truyền của hộp giảm tốc 1 cấp

Tỷ số truyền của bánh răng hở trụ nghiêng:
3


==4,1
3 Bảng đặc trị:
Phân phối công suất trên các trục:
===4,89 kW
===5,09 kW
===5,14 kW
Tính toán số vòng quay trên trục:
vg/ph
===274,3 vg/ph
===66,9 vg/ph

Momen xoắn trên các trục:
= = =51132,3
= = =50634,9
= = =170249,7
= = =649514,2

Bảng đặc tính:

4


Trục

Trục động
cơ

Trục I

Trục II

Trục Công Tác

274,3
4,98
170249,7

4,1
66,9
4,55
649514,2

Thông số
U
N (vg/ph)
P (kw)
T (Nmm)

5

1
960
5,14

51132,3

3,5
960
5,09
50634,9


Phần II :THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG
I BỘ GIẢM TỐC 1 CẤP BÁNH RĂNG TRỤ RĂNG NGHIÊNG:
Thông số kỹ thuật: Thời gian phục vụ L = 5 năm
Quay 1 chiều va đập nhẹ, 300 ngày/ năm, 2 ca/ngày, 8 giờ/ca
Do bộ truyền có tải trọng trung bình và không có yêu cầu gì đặc biệt. Theo bảng
6.1 tài liệu [1] ta chọn thép C45 tôi cải thiện:
- Bánh dẫn :thép tôi 45 cải thiện HB1 = 250 HB,=750 (Mpa),=450 (Mpa),
- Bánh bị dẫn :thép tôi 45 thường hóa HB2 = 235 HB,=600 (Mpa),=340 (Mpa),
-

Tỷ số truyền: =3,5
Số vòng quay trục dẫn:=960
Momem xoắn trên trục dẫn: T=50634,9Nmm

1 Tính toán cặp bánh răng trụ răng nghiêng:
Số chu kỳ làm việc cơ sở:
Tuổi thọ: L=5.300.2.8=24000 giờ
=30=30.= Chu kỳ
=30=30.= Chu kỳ
== Chu kỳ
Số chu kỳ làm việc tương đương:
=60.c.ni.ti

=60.1.
= Chu kỳ
=60.c.ni.ti

6


=60.1.
= Chu kỳ
=60.c.n.t
=60.1.
= Chu kỳ
=60.c.n.t
=60.1.
= Chu kỳ
Giới hạn mỏi tiếp xúc:
Theo bảng 6.13 tài liệu [1], ta chọn giới hạn mỏi tiếp xúc: 2.HB + 70
Bánh dẫn 2.HB1+70=2.230+70=530Mpa
Bánh bị dẫn 2.HB2+70=2.210+70=490Mpa
Ta có giới hạn mỏi uốn :
1,8. HB
Bánh dẫn 1,8.HB1=414Mpa
Bánh bị dẫn 1,8.HB2=378Mpa
Ứng suất tiếp cho phép :
=

ct 61a

Với =1,1 hệ số an toàn tra bảng 6.2 tài liệu
KHL hệ số tu*ổi thọ

Do NHE >NHO nên ta cho NHE = NHO để tính toán=> KHL=1



7

===481,8MPa
===445,5MPa


Ứng suất tiếp xúc cho phép :
=0,5.()=463,65Mpa
Ứng suất uốn cho phép :
= Với =1,75 tra bảng



===236,6MPa
===216MPa

Xác định sơ bộ khoảng cách trục :
Theo bảng 6.6 tài liệu ta chọn :
=0,3
Khi đó :=0,53..(u+1)=0,83
Ứng với tra bảng 6.7 ta có :
=1,02 , =1.05
=43(u+1)
=43(3.5+1)=107.26mm
Theo tiêu chuẩn ta chọn =125mm
Xác định các thông số ăn khớp :

Với khoảng cách trục vừa chọn ta chọn mô đun răng :
Môdun m= (0,01÷0,02)
Vậy ta có: =1,25÷2,5mm , theo tiêu chuẩn ta chọn =2mm
Góc nghiêng răng β thỏa điều kiện
≥
26,1≥27,5
Số răng

8


Chọn số răng =27 răng
vậy số răng bánh lớn :=.u=24.3,5=94,5 (lấy =95)
Khi đó tỷ số chuyền chính xác là :
u==3,52 sai lệch so với ban đầu là 0.57%
Góc nghiêng răng
β=arccos =arccos=12,5
Kiểm nghiệm giá trị ứng uất tiếp xúc:

Với: =274 hệ số kể đến cơ tính của vật liệu bánh răng ăn khớp( bảng 6.5 tài liệu)
: hệ số kể đến hình dạng tiếp xúc, theo công thức 6.34
==1,75
Góc ăn khớp cos atw==0,909 => atw=24,6với z=z1+z2
Với theo tiêu chuẩn =24
: hệ số kể đến sự trùng hợp của bánh răng:
Hệ số trùng khớp dọc:

=1,29>1
Hệ số trùng khớp ngang:
=

=1,69
==0,77
Bề rộng vành răng:
Bánh bị dẫn
9


Bánh dẫn b1=b2+5=37,5+5=42,5mm
Đường kính vòng chia:
.

d1=m.z1=2.27=54mm

.

d2=m.z2=2.95=190mm

Đường kính vòng đỉnh:
. da1=d1+2m=54+2.2=58mm
. da2=d2+2m=190+2.2=194mm
Đường kính vòng lăn :
. dw1=d1=54mm
. dw2=d2=190mm
Đường kính vòng đáy
. df1=d1-2,5m=49mm
. df2=d2-2,5m=185mm
Đường kính vòng cơ sở
. db1=d1.cos=50,7mm
. db2=d2.cos=178,5mm
Ta có: =2,54

Trong đó :=0,002 theo bảng 6.15,=61,
.n1/60000=
Thay các giá trị ta được:
=430MPa
Trong đó: (
Theo công thức tài liệu ta có :
10


Zv=1,,
Zv.=408MPa
Vậy thỏa điều kiện tiếp xúc

Kiểm nghiệm đồ bền uống:
Ứng suất tại chân răng theo công thức ta có:

Theo bảng 6.7 ta có : , theo bảng 6.14 cấp chính xác 8 ta có
Theo công thức tài liệu ta có:
=0,006.61.2,71.=5,55
(Trong đó , theo bảng 6.14 và 6.15)

Hệ số ==1,8
Với nên
Với β=8,1 Nên
Xác định số răng tương đương :

Theo bảng 6.18 ta có các hệ sống răng :
Với m=2, ,( Bánh răng phay),
Ứng suất cho phép:

11


Độ bền uốn tại chân răng:
=139MPa

Thỏa mãn điều kiện
Bảng thông số và kích thước bộ truyền:
Thông số
Khoảng cách trục
Modum pháp
Chiều rộng vàng răng
Tỷ số truyền
Góc nghiêng của răng
Góc ăn khớp
Số răng bánh răng
Hệ số dịch chịch
Đường kính chia
Đường kính đỉnh răng
Đường kính đáy răng
Đường kính vòng cơ sở

Giá Trị
m=2
B1=42,5,b2=37,5
u=3,5
β=12,5.

54
58

49
=50,7

190
194
185
=178.5

2 BỘ TRUYỀN NGOÀI BÁNH RĂNG TRỤ THẰNG:
Thông số kỹ thuật: Thời gian phục vụ L = 5 năm
Quay 1 chiều va đập nhẹ, 300 ngày/năm, 2 ca/ngày, 8 giờ/ca
Do bộ truyền có tải trọng trung bình và không có yêu cầu gì đặc biệt. Theo bảng
6.1 tài liệu [1] ta chọn thép C45 tôi cải thiện:
- Bánh dẫn: HB1 = 230 HB - Bánh bị dẫn : HB2 = 210 HB
-

12

Tỷ số truyền: =4,1
Số vòng quay trục dẫn:=274,3
Momem xoắn trên trục dẫn: T=170249,7 Nmm


Tính toán cặp bánh răng trụ răng thẳng :
Số chu kỳ làm việc cơ sở :
Tuổi thọ : L=5.300.2.8=24000 giờ
=30=30.= Chu kỳ
=30=30.= Chu kỳ
== Chu kỳ
Số chu kỳ làm việc tương đương:

=60.c.n.t
=60.1.
= Chu kỳ
=60.c.n.t
=60.1.
= Chu kỳ
=60.c.n.t
=60.1.
= Chu kỳ
=60.c.n.t
=60.1.
= Chu kỳ
Vì
Nên ta có hệ số tuổi thọ:

Giới hạn mỏi tiếp xúc:
13


Theo bảng 6.13 tài liệu [1], ta chọn giới hạn mỏi tiếp xúc: 2.HB + 70
Bánh dẫn 2.HB+70=2.230+70=530Mpa
Bánh bị dẫn 2.HB+70=2.210+70=490Mpa
Ta có giới hạn mỏi uốn:
1,8. HB
Bánh dẫn 1,8.HB=414Mpa
Bánh bị dẫn 1,8.HB=378Mpa
Ứng suất tiếp cho phép :
= Với =1,1 tra bảng 6.2 tài liệu



===481,8MPa
===445,5MPa

Ứng suất tiếp xúc cho phép :
=0,5.()=464Mpa
Vì
Ứng suất uốn cho phép:
= Với =1,75 tra bảng tài liệu



===237MPa
===216MPa


Xác định sơ bộ khoảng cách trục:
m≥=
Hệ số dạng răng :
Bánh dẫn :47+=4
Bánh bị dẫn:47+=3,6

14


u= = = )
Chọn Z1=25 suy ra Z2=103

Theo bảng 6.6 tài liệu ta chọn :
=0,4

Khi đó :=0,53..(u+1)=1
Ứng với tra bảng 6.7 ta có :
=1,05 , =1,1
Từ đó ta có : m≥==2,76
Ta chọn theo tiêu chuẩn : m=3mm
Xác định các thông số ăn khớp :
Đường kính vòng chia:
=;=
Khoảng cách trục: ( Ta chon theo tiêu chuẩn)
Chiều rộng vàng răng:
Bánh bị dẫn:
Bánh dẫn: ==35mm
Đường kính vòng đỉnh
Bánh dẫn da1= d1+2m=81mm
Bánh dẫn da2= d1+2m=315mm
Đường kính vòng đáy
Bánh dẫn df1= d1-2,5m=67,5mm
Bánh dẫn df2= d1-2,5m=301,5mm
15


Vận tốc bánh vòng bánh răng:
v=

Theo tài liệu ta chọn cấp chính xác 8 với
Góc ăn khớp:

Kiểm nghiệm đồ bền uốn:
Ứng suất uốn tại chân răng theo công thức ta có:
=190MPa≤216MPa.

Thỏa điều kiện
Trong đó:==4540N
Bảng thông số và kích thước bộ truyền:
Thông số
Khoảng cách trục
Modum pháp
Chiều rộng vành răng
Tỷ số truyền
Góc nghiêng của răng
Góc ăn khớp
Số răng bánh răng
Hệ số dịch chịch
Đường kính chia
Đường kính đỉnh răng
Đường kính đáy răng
II – Tính toán trục :

16

Giá Trị
m=3
u=4,1
β=

315


1 Chiều dài trục
chọn vật liệu
Hộp giảm tốc chịu tải trọng trung bình

Chọn vật liệu trục thép C45 cải thiện có độ rắn 230 HB
,σb 750(MPa) , σch= 450(MPa)
ứng suất tiếp cho phép
=12÷20Mpa
Xác định sơ bộ khoảng cách trục ; d
suy ra: d1==(23÷28)mm chọn 25mm
d2==(35÷41)mm chọn 40mm
Quy ước kí hiệu
- k : số thứ tự trục trong hộp giảm tốc
- i : số thứ tự của tiết diện trục trên đó lắp các chi tiết tham gia truyền
tải trọng
- i = 0 và 1: các tiết diện lắp ổ
- i = 2…s : là số chi tiết quay
- lk1 : khoảng cách trục giữa các gối đỡ 0 và 1 trên trục thứ k
- lki : khoảng cách từ gối đỡ 0 đến tiết diện thứ I trên trục thứ k
- lmki : chiều dài mayo của chi tiết thứ I (lắp trên tiết diện i) trên trục
- lcki : khoảng công-xôn trên trục thứ k, tính từ chi tiết thứ i ở ngoài hộp
giảm tốc đến gối đỡ
- bki : chiều rộng vành bánh răng thứ I trên trục k
- b0 chiều rộng ổ lăn được xác định gần đúng theo d1 là 17 theo bảng 103 trang
189
Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và phản lực
- k1 =10 mm: khoảng cách từ mặt mút của chi tiết quay đến thành trong
của hộp hoặc khoảng cách giữa các chi tiết quay
- k2 = 8 mm: khoảng cách từ mặt mút ổ đến thành trong của hộp

17


- k3 = 10 mm: khoảng cách từ mặt mút của chi tiết quay đến nắp ổ

- hn = 15 mm: chiều cao nắp ổ và đầu bu lông
Trục 1

- l11 = 2. l13 =95.5mm
_l13=0,5( bw1 + b0 ) + k1 + k2=47,75
l12 = L22=0,5(lm12+bo)+k3+k2= 45
Lm12= (1,4 ÷2,5). d1 = (1,4 ÷2,5).25 = 37mm
chiều dài giữa khớp nối


Chiều dài trục 1 là: 95+45=140 mm

Trục 2

18


L21=2l23=90,5
L23=0,5. (bw2 + b0) + k1 + k2=45,25
L22=0,5(b” w+b0) +k3+hn=53mm
Với b” w bề rộng bánh răng dẫn ngoài.

2 Tìm phản lực – biểu đồ momen uốn và xoắn

19


trục 1
_ Phản lực trục 1

20


21


Lực nối trục
Fnt=(0,2÷0,3)==288432 ta chọn 300N
Ft1===1831N
-dw1==55,3mm
Fr1==683N
F1a=Ft1.tan=406N
Ma1==11226N
Momen
+)

=RDy.BD- Fr.BC- Ma=0

Suy ra; RDy==224N
=RBy.BD- Fr.CD+ Ma=0
Suy ra; RBy==459N
=- RBy- RDy+ Fr=0
+) =Fnt.AB- Ft1.CB- RDx.BD=0
Suy ra; RDx==774N
=Fnt.AD+ Ft1.CD+ RBx.BD=0
Suy ra; RBx==1357N
=Ft1- RBx- RDx+ Fnt=0
Momen xoắn tại tiết diện nguy hiểm
Tại C
Mtd= =61402 N

Tại B
Mtd2= =45882 N
22


Tại D
Mtd2= =0 N

Tại A
=43851N
Đường kính tại tiết diện
Tra bảng 10.5 tao có ứng với ,σb =750(MPa) ta được [
DC≥=21mm
DB≥=19,4mm
DA≥=19mm

Chọn dA=20 dB, D=25mm,dc=30mm

Trục 2
_ Phản lực trục 2

23


24


Ft2= Ft1=1831N
-dw2==277mm
Fr2= Fr1=683N

F2a=Fa1=406N
Ma2==56231N
Ft3===6810N
-dw3==50mm
Fr3=Ft3.tan=2479N
Momen.
+)

=RCy.AC-Fr3.AD+ Fr2.AB+ Ma=0

Suy ra; RCy==3465N
=-RAy.AC+ Fr2.BC- Ma+Fr3.CD=0
Suy ra; RAy==1669N.
= RAy-Fr2- RCy+Fr3=0
+) =-Ft2.AB- Ft3.AD+ RCx.AC=0
Suy ra; RCx==11714N
=Ft2.BC- Ft3.CD+ RAx.AC=0
Suy ra; RAx==3073N
=RCx- Ft2- Ft3 -RAx =0
Momen xoắn tại tiết diện nguy hiểm
Tại B
Mtd= =216282 N
Tại C
25