Đồ án Chi Tiết Máy: Tính Toán Động Cơ và Tỷ Số Truyền

Đồ án nghiên cứu chi tiết máy tính toán động cơ và tỷ số truyền, áp dụng công nghệ tiên tiến, tối ưu giải pháp kỹ thuật cho bài toán toán học.

• Tác giả: Bùi Minh Vương
• Người hướng dẫn: GVHD: Nguyễn Hoàng Châu
• Trường học: Đại học
• Chuyên ngành: Cơ khí
• Đề tài: Đồ án chi tiết máy tính toán động cơ và tỷ số truyền
• Loại tài liệu: Đồ án
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• I. PHẦN I: TÍNH TOÁN ĐỘNG CƠ VÀ TỶ SỐ TRUYỀN
• II. PHẦN II: THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐỘNG
• II.1. A-THIẾT KẾ TRUYỀN ĐỘNG ĐAI
• II.1.1. Xác định các thông số bộ truyền
• II.1.2. Tính đường kính 2 trục
• II.1.3. Tính đoạn OI
• II.1.4. Kiểm nghiệm về điều kiện tuổi thọ
• II.1.5. Tính chính xác khoảng cách a
• II.1.6. Xác định số đai z
• II.1.7. Xác định lực căng ban đầu và lực căng tác dụng lên trục
• II.2. THIẾT KẾ HỘP GIẢM TỐC
• II.2.1. THIẾT KẾ BÁNH RĂNG CẤP NHANH- BÁNH TRỤ RĂNG THẲNG
• II.2.1.1. Chọn vật liệu
• II.2.1.2. Xác định ứng suất cho phép
• II.2.1.3. Xác định các thông số cơ bản bộ truyền
• II.2.1.4. Kiểm nghiệm răng theo độ bền tiếp xúc
• II.2.1.5. Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn
• II.2.1.6. Kiểm nghiệm răng về quá tải
• II.2.1.7. Các thông số và kích thước bộ truyền răng cấp nhanh
• II.2.2. THIẾT KẾ BÁNH RĂNG CẤP CHẬM- BÁNH TRỤ RĂNG NGHIÊNG
• II.2.2.1. Chọn vật liệu
• II.2.2.2. Xác định ứng suất cho phép
• II.2.2.3. Xác định các thông số cơ bản của bộ truyền
• II.2.2.4. Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc
• II.2.2.5. Kiểm nghiệm vể độ bền uốn
• II.2.2.6. Kiểm nghiệm răng về quá tải
• II.2.2.7. Các thông số và kích thước bộ truyền
• III. PHẦN III: THIẾT KẾ TRỤC VÀ TÍNH THEN
• III.1. Chọn vật liệu chế tạo trục
• III.2. Xác định sơ bộ đường kính các trục
• III.3. Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực
• III.4. Tính toán thông số và kiểm nghiệm độ bền trục I
• III.4.1. Xác định trị số và chiều của các lực từ chi tiết quay tác dụng lên trục
• III.4.2. Xác định thông số và kích thước trục
• III.4.2.1. Sơ đồ trục, chi tiết quay và lực từ các chi tiết quay tác dụng lên trục
• III.4.2.2. Tính đường kính các đoạn trục
• III.4.2.3. Kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi

Tóm tắt

I. Tổng quan về đồ án chi tiết máy tính toán động cơ và tỷ số truyền

Đồ án chi tiết máy tính toán động cơ và tỷ số truyền là một phần quan trọng trong lĩnh vực cơ khí. Nó không chỉ giúp sinh viên nắm vững kiến thức lý thuyết mà còn áp dụng vào thực tiễn. Đồ án này bao gồm các bước tính toán, thiết kế và phân tích hiệu suất của động cơ. Mục tiêu chính là tối ưu hóa công suất và tỷ số truyền để đạt hiệu quả cao nhất trong quá trình vận hành.

1.1. Đồ án chi tiết máy và vai trò của nó trong ngành cơ khí

Đồ án chi tiết máy là một phần không thể thiếu trong chương trình đào tạo kỹ sư cơ khí. Nó giúp sinh viên hiểu rõ hơn về cấu tạo và nguyên lý hoạt động của các bộ phận máy móc.

1.2. Tỷ số truyền và ảnh hưởng của nó đến hiệu suất động cơ

Tỷ số truyền là yếu tố quyết định đến khả năng truyền động và hiệu suất của động cơ. Việc tính toán chính xác tỷ số truyền giúp tối ưu hóa công suất và tiết kiệm năng lượng.

II. Các thách thức trong tính toán động cơ và tỷ số truyền

Trong quá trình tính toán động cơ và tỷ số truyền, có nhiều thách thức cần phải vượt qua. Các yếu tố như tải trọng, tốc độ và hiệu suất đều ảnh hưởng đến kết quả tính toán. Việc xác định các thông số chính xác là rất quan trọng để đảm bảo tính khả thi của thiết kế.

2.1. Tải trọng và ảnh hưởng của nó đến tính toán động cơ

Tải trọng là yếu tố quan trọng trong tính toán động cơ. Nó ảnh hưởng đến công suất và tỷ số truyền, do đó cần được xác định chính xác để đảm bảo hiệu suất tối ưu.

2.2. Sai số trong tỷ số truyền và cách khắc phục

Sai số trong tỷ số truyền có thể dẫn đến hiệu suất kém và hư hỏng thiết bị. Việc kiểm tra và điều chỉnh tỷ số truyền là cần thiết để đảm bảo hoạt động ổn định của động cơ.

III. Phương pháp tính toán động cơ và tỷ số truyền hiệu quả

Để tính toán động cơ và tỷ số truyền hiệu quả, cần áp dụng các phương pháp khoa học và công nghệ hiện đại. Việc sử dụng phần mềm mô phỏng và các công cụ tính toán sẽ giúp giảm thiểu sai số và tăng độ chính xác.

3.1. Sử dụng phần mềm mô phỏng trong tính toán

Phần mềm mô phỏng giúp mô phỏng các điều kiện làm việc thực tế, từ đó đưa ra các kết quả chính xác hơn trong tính toán động cơ và tỷ số truyền.

3.2. Các công thức tính toán cơ bản cần biết

Các công thức tính toán cơ bản như công suất, mô men xoắn và tỷ số truyền là rất quan trọng. Việc nắm vững các công thức này giúp sinh viên thực hiện tính toán một cách chính xác.

IV. Ứng dụng thực tiễn của đồ án chi tiết máy trong ngành cơ khí

Đồ án chi tiết máy không chỉ là lý thuyết mà còn có nhiều ứng dụng thực tiễn trong ngành cơ khí. Các sản phẩm được thiết kế từ đồ án này thường được sử dụng trong các nhà máy, xí nghiệp và các lĩnh vực khác nhau.

4.1. Các sản phẩm từ đồ án chi tiết máy

Các sản phẩm từ đồ án chi tiết máy thường bao gồm động cơ, hộp số và các bộ phận truyền động khác. Những sản phẩm này đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao hiệu suất làm việc.

4.2. Kết quả nghiên cứu và ứng dụng trong thực tế

Kết quả nghiên cứu từ đồ án chi tiết máy đã được áp dụng vào thực tế, giúp cải thiện hiệu suất và độ bền của các thiết bị cơ khí.

V. Kết luận và tương lai của đồ án chi tiết máy tính toán động cơ

Đồ án chi tiết máy tính toán động cơ và tỷ số truyền là một lĩnh vực quan trọng trong ngành cơ khí. Tương lai của lĩnh vực này sẽ tiếp tục phát triển với sự hỗ trợ của công nghệ mới, giúp nâng cao hiệu suất và giảm thiểu chi phí sản xuất.

5.1. Xu hướng phát triển trong ngành cơ khí

Ngành cơ khí đang hướng tới việc áp dụng công nghệ 4.0, giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất và nâng cao hiệu suất làm việc.

5.2. Tầm quan trọng của việc nghiên cứu và phát triển

Nghiên cứu và phát triển trong lĩnh vực đồ án chi tiết máy là rất cần thiết để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của thị trường và cải thiện chất lượng sản phẩm.

Trích đoạn nội dung tài liệu

GVHD: NGUYỄN HOÀNG CHÂU ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY PHẦN I: TÍNH TOÁN ĐỘNG CƠ VÀ TỶ SỐ TRUYỀN. Công suất trên trục công tác:  Điều kiện làm việc với số liệu ban đầu: - Lực vòng trên tải xích: 2F = 3500 (N). - Vận tốc tải xích: V = 1,4 (m/s). - Số răng đĩa xích: Z = 13 (răng).

- Số năm làm việc: a = 5 năm.  Đặc điểm của tải trọng: - Tải trọng và đập nhẹ, quay 1 chiều. - Năm làm việc (a) 300 ngày, ngày 2 ca, 1 ca 6 giờ. Sai số cho phép tỷ số truyền ∆i=2÷3%.

Tính toán công suất hệ thống: Hiệu suất chung: η = ηđ.3 trang 19 ta có: ηđ = 0,95 : Hiệu suất bộ truyền đại.99 : Hiệu suất 1 cặp ổ lăn. ηBr = 0,98 : Hiệu suất 1 cặp bánh răng. η = 1 : Hiệu suất nối trục. Chọn động cơ: Ta có: công suất máy công tác: P=.

Công suất cần thiết cho động cơ. Pct = Ta có Pct nên ta cần chọn động cơ có công suất thỏa điều kiện. - Thực tế có nhiều động cơ thỏa điều kiện này. Dựa vào các thông số đã cho và mục đích giảm bớt về kinh tế → Sự lựa chọn động cơ loại DK52-4 (Tra bảng P12/235).

Các thông số kỹ thuật: SVTT: BÙI MINH VƯƠNG. Trang 1 GVHD: NGUYỄN HOÀNG CHÂU ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY Công suất: P = 7(KW). Vận tốc quay: n=1440 (Vòng/phút). Cosφ = 0,85, , Mômen vô lăng = 0,28.

Phân phối Tỉ số truyền: Ta có vận tốc trục công tác: Với Z = 9 (răng). Tỷ số truyền chung: Mặt khác theo sơ đồ động ta có: U=Un.Uh Uđ=Un : Tỷ số truyền ngoài hộp. Uh: Tỷ số truyền hộp giảm tốc. Unđ=1:Tỷ số truyền nối trục.4 về tỷ số truyền đại SGK trang 21, chọn Uđ=3,2.

Mặt khác: Uh=Un. Un: Tỷ số truyền cấp nhanh. Uc: Tỷ số truyền cấp chậm. Chọn Un=1,2Uc.

Nên Uh=1,2Uc→ Un=1,2. SVTT: BÙI MINH VƯƠNG. Trang 2 GVHD: NGUYỄN HOÀNG CHÂU ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY → Hợp lý với yêu cầu sai số vè tỷ số truyền. Tính công suất từng trục: Ta có Pct = 5,59(KW).

Mômen xoắn: Ti = ; Tđc = ; T1 = ; (Vòng/phút). Bảng phân phối tỷ số truyền: Trục Động cơ I II III Thông số u uđ = 3,2 un = 3,288 uc = 2,74 n ( v/ph ) 1440 450 136,86 49,95 P ( Kw ) 5,59 5,275 5,1 4,95 Ti = 37072,56944 111565,222 355874,6164 946396,3964 ( N .mm ) SVTT: BÙI MINH VƯƠNG. Trang 3 GVHD: NGUYỄN HOÀNG CHÂU ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY Phần II: THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐỘNG …. A-THIẾT KẾ TRUYỀN ĐỘNG ĐAI I.

Xác định các thông số bộ truyền : Từ điều kiện làm việc n = 1440 (v/ph) P1 = 5,59 (kw) U = 3,2 - Chế độ làm việc ngày 2 ca, 1 ca 6 giờ.1/trang 59 chọn loại đai tiết diện đai hình thang thường ký hiệu A với các thong số sau: Kích thước tiết diện: bt=11. Tính đường kính 2 trục: Tra bảng 4.  Tính đường kính d2: Theo 4.(1- ) Chọn ε = 0,02 hệ số trược  d2 = 140.26/trang 67, chọn d2 = 450 mm Như vây tỷ số truyền thực tế: Với ∆u = => ∆u = 2,5% < 4% => Thỏa điều kiện trong giới hạn cho phép.Khoảng cách 2 trục a: SVTT: BÙI MINH VƯƠNG. Trang 4 GVHD: NGUYỄN HOÀNG CHÂU ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY Ta có u = 3,2, nên ta có sơ đồ tính toán như sau: 1 C I E 0,95 B D A u 0 3 3,2 4 Tính đoạn OI: a thỏa điều kiện theo công thức 4.

Với a = 486 (mm)  Thỏa điều kiện.Tính chiều dài đai: Công thức 4.4/trang 54: Tra bảng 4.13/trang 59, chọn chiều dài chuẩn l = 2000 mm  Kiểm nghiệm về điều kiện tuổi thọ /s SVTT: BÙI MINH VƯƠNG. Trang 5 GVHD: NGUYỄN HOÀNG CHÂU ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY Với: i : Số lần cuốn của đai. v : Vận tốc đai. l: 2000mm=2m chiều dài đai.

 Thỏa điều kiên.  Tính chính xác khoảng cách a: Theo 4.Tính góc ôm : Điều kiện ≥ 1200 Theo 4.7 /trang 54 = Vậy = 163,20 > αmin = 1200  Thỏa điều kiện.Xác định số đai z : Số đai z được xác định theo 4.16/trang 60: Trong đó: * P1 = 5,59 kw công suất trên bánh dẫn. * = 2,92 kw công suất cho phép (tra bảng 4.19/trang 62) * kđ : hệ số tải trọng động (tra bảng 4. Vì chế độ làm việc ngày 2 ca nên lấy trị số trong bảng tăng thêm 0,1 vậy.

kđ = 1,25 + 0,1=1,35 * = 0,96 hệ số kể đến ảnh hưởng của góc ôm (tra bảng 4.10/trang ) =20009(mm) =1700(mm) tra bảng SVTT: BÙI MINH VƯƠNG. Trang 6 GVHD: NGUYỄN HOÀNG CHÂU ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY  = 1.04 hệ số kể đến ảnh hưởng chiều dài đai (tra bảng 4.16/ trang61) v ới u =3,2  =1,14 hệ số kể đến ảnh hưởng tỷ số truyền (tra bảng 4.17) * =1 hệ số kể đến ảnh hưởng sự phân bố không điều tải trọng cho các dây đai (tra bảng 4. Nên Chọn z = 2 -Chiều rộng bánh đai: Theo 4.15 + 2x10 = 35(mm) - Đường kính ngoài bánh đai: da = d + 2h0  Đường kính ngoài bánh đai dẫn: da1 = d1 + 2h0 = 160 + 2x3,3 =166,6 (mm)  Đường kính ngoài bánh đai bị dẫn: da2 = d2 + 2h0 = 315 + 2.Xác định lực căng ban đầu và lực căng tác dụng lên trục : - Lực căng đai F0: Theo CT 4. Với * Fv = qm.v2 lực căng do lực li tâm sinh ra (CT 4.20/trang 20) Với tiết diện đai loại A → tra bảng 4.22/trang 22 → qm = 0,105 kg/m.

 Lực tác dụng lên trục Fr Theo CT 4. THIẾT KẾ HỘP GIẢM TỐC. SVTT: BÙI MINH VƯƠNG. Trang 7 GVHD: NGUYỄN HOÀNG CHÂU ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY - Khai triển với các số liệu: P1 = 5,59 KW, n1 = 450 Vòng/phút, uh = 9, un = 3,288.

uc = 2,74 KW, n2 = 136,86 vòng/phút, T1 = 111565,22, T2 = 355874,6164. Thời gian sử dụng 300 ngày, làm việc 2 ca, 1 ca 6 giờ, năm làm việc 5 năm.  Tổng thời gian sử dụng: 300.1 THIẾT KẾ BÁNH RĂNG CẤP NHANH- BÁNH TRỤ RĂNG THẲNG I.Chọn vật liệu: Dựa vào điều kiện làm việc không đòi hỏi đặc biệt,và theo quan điểm thống nhất hoá thiết và đây là bộ truyền bánh răng trụ thẳng nên ta chọn vật liệu 2 cấp bánh răng như sau: Theo bảng 6.1/trang 92 ta chọn:  Bánh nhỏ: thép C45 tôi cải thiện. Đạt độ rắn HB=241÷285  = 850 ( MPa )  = 580 ( MPa )  Bánh lớn (bị dẫn) : thép C45 tôi cải thiện Đạt độ rắn HB=192÷240  = 750 ( MPa )  = 450 ( MPa ) II.Xác định ứng suất cho phép: Theo bảng 6.2/trang 94 đối với thép C45 tôi cải thiện đạt HB <350 (180÷350) Có: = 2HB + 70 S = 1,1 = 1,8.HB S = 1,75 Chọn độ rắn: - Bánh nhỏ: HB1=260 - Bánh lớn: HB2=240 Nên: = 2×260 + 70 = 590 (Mpa) = 1,8×260 = 460 (Mpa) = 2×240+70 = 550 (Mpa) = 1,8×240 = 432 ( Mpa) Theo 6.5/trang 9 NHo = 30 H2,4HB Do đó: NHo1 = 30× 2602.875x107 SVTT: BÙI MINH VƯƠNG.

Trang 8 GVHD: NGUYỄN HOÀNG CHÂU ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY NHo2 = 30×2402.547x107 Vì bộ truyền làm việc có tải trọng thay đổi. nếu số chu kì thay đổi ứng suất tương đương được tính theo 6.ti Với : * c =1 số lần ăn khớp trong 1 lần quay. * Ti moment xoắn ở chế độ i.5 (v/p) số vòng quay bánh dẫn. * ti = 6x 2x 300x 5 = 18000(h) tổng thời gian làm việc.10 K =1 Ứng suất tiếp xúc sơ bộ.được xác định : Theo công th ức ( 6.1a ): SH : Là hệ số an toàn khi tiếp xúc và cuốn, tra bảng 6.2/trang 94 → S H =1,1, với KHL1 = KHL2=1.

Nên: = = 536,36( MPa ) = = 500 ( MPa ) Vì là bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng = = 500 (MPa)  Số chu kì thay đổi ứng suất uốn.t * :bậc của đường cong mỏi khi thử về tiếp xúc và uốn. Với HB(180÷350)HB mF = 6.106 số chu kì thay đổi ứng suất cở sở khi thử về uốn KFL2 =1 Tương tự cho NFE1 16,8.107 KFL1 =1  Ứng suất uốn cho phép, tính theo 6. SVTT: BÙI MINH VƯƠNG. Trang 9 GVHD: NGUYỄN HOÀNG CHÂU ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY = .KFL/SF Trong đó: KFC=1:hệ số xét đến ảnh hưởng đặt tải với bộ truyền quay một chiều.14)/trang 95 , ứng suất quá tải cho phép.

Với bánh răng thường hoá, thép tôi cải thiện * * * khi HB ≤ 350. Xác định các thông số cơ bản bộ truyền: 1. Xác định sơ bộ khoảng cách aw: Theo 6.15a/trang 96: a Trong đó: * K (MPa1/3) = 49,5 : hằng số phụ thuộc vào vật liệu ở cặp bánh răng và loại răng tra bảng 6. * = 500 MPa * = 0,25 tra bảng 6.

* hằng số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng khi tính về tiếp xúc , theo bảng 6. => a w1 = mm SVTT: BÙI MINH VƯƠNG. Trang 10 GVHD: NGUYỄN HOÀNG CHÂU ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY Chọn aw1 = 177 mm 2.Xác định các thông số ăn khớp: a.Xác định modun m: theo bảng 6.Xác định số răng và góc nghiên β: Đối với bánh răng thẳng =0: góc nghiêng của răng, Từ 6.18/trang 49: aw = m(z1+z2)/2cos *z1:bánh răng bánh dẫn *z2:bánh răng bánh bị dẫn z1= (theo 6.19) Chọn z1=33 răng z2 = un.z1= 3,288x33 = 108,504 răng Chọn z2=108răng zt = z1+z2 = 33+108 = 141 răng c.Khoảng cách thật sự giữa 2 trục: awt = Tỷ số truyền thực sự là: Um = IV. Kiểm nghiệm răng theo độ bền tiếp xúc: Ứng suất tiếp xúc xuất hiện trên mặt răng của bộ truyền phải thỏa mãn điều kiện sau: Công thức 6.33/trang 105 : Trong đó: Z = 274 (MPa)1/3 hằng số kể đến cơ tính vật liệu của bánh răng ăn khớp, trị số ZM được tính tra bảng 6.

ZH= hằng số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc. Vì β = 0 → Tgβb = 0 → βb = 0, theo TCVN/1065-71: α = 200. αt = arctg( ) = arctg( ) = arctg(tg200) = 200 SVTT: BÙI MINH VƯƠNG. Trang 11 GVHD: NGUYỄN HOÀNG CHÂU ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY αtw = arccos , v ới a = 0,5.

αtw = arccos = arcos(cos200) → αtw = 200 * : Hệ số sự trùng khớp của rãnh. Theo công thức 6. : Hệ số tănng khớp dọc.  Tính theo công thức 6.

= : Được tính theo công thức 6. ó KH : Hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc theo công thức 6. * KHβ : Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng. Chọn KHβ = 1,07 * KHα : Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng các đôi răng đồng thời ăn khớp bánh răng.