Đồ án: nguyên lý chi tiết máy đề 4

Tổng hợp kiến thức Đồ án nguyên lý chi tiết máy đề 4, tiếp cận khoa học, hỗ trợ học tập và nghiên cứu hiệu quả trong chuyên ngành trong nghiên cứu

• Tác giả: Trần Đặng Tuấn Tú
• Người hướng dẫn: Dương Đăng Danh
• Trường học: Không xác định
• Chuyên ngành: Chi Tiết Máy
• Đề tài: Thiết Kế Hệ Dẫn Động Băng Tải Gồm Hộp Giảm Tốc Bánh Răng Trụ Hai Cấp Và Bộ Truyền Xích
• Loại tài liệu: Đồ án
• Năm xuất bản: 2014
• Địa điểm: Thành Phố Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Nguyên lý cơ bản của Đồ án Chi tiết máy đề 4

Đồ án chi tiết máy đề 4 là một công việc thiết kế toàn diện nhằm tính toán và thiết kế hệ dẫn động cơ khí cho các máy công nghiệp. Đây là yêu cầu không thể thiếu đối với các kỹ sư ngành cơ khí, giúp cung cấp kiến thức cơ sở về máy và kết cấu máy hiện đại. Thông qua đồ án chi tiết máy, sinh viên được hệ thống lại các kiến thức đã học, từ đó tính toán và thiết kế các chi tiết máy theo các chỉ tiêu chủ yếu về khả năng làm việc, thiết kế kết cấu chi tiết máy, vỏ khung và bệ máy. Quá trình này yêu cầu tham khảo các giáo trình chuyên sâu về thiết kế, dung sai lắp ghép và nguyên lý máy, từng bước giúp sinh viên làm quen với công việc thiết kế chuyên nghiệp.

1.1. Mục tiêu của đồ án chi tiết máy

Mục tiêu chính của đồ án chi tiết máy đề 4 là thiết kế hệ dẫn động băng tải gồm hộp giảm tốc bánh răng trụ hai cấp và bộ truyền xích. Hệ được dẫn động bằng động cơ điện thông qua khớp nối, hộp giảm tốc và bộ truyền xích để truyền động đến băng tải. Sinh viên phải nắm vững các nguyên lý tính toán thiết kế và áp dụng chúng vào thực tiễn.

1.2. Tầm quan trọng của thiết kế chi tiết máy

Tính toán thiết kế hệ dẫn động là nền tảng của kỹ thuật cơ khí hiện đại. Đồ án này cung cấp nhiều số liệu mới về phương pháp tính, dung sai lắp ghép và các số liệu tra cứu chuyên ngành, giúp kỹ sư hiểu rõ về độ bền, hiệu suất và an toàn của máy móc trong quá trình vận hành.

II. Chọn động cơ và phân phối tỷ số truyền

Giai đoạn đầu tiên của đồ án chi tiết máy đề 4 là chọn động cơ điện phù hợp và phân phối tỷ số truyền hợp lý. Hiệu suất truyền động được tính toán dựa trên hiệu suất của các thành phần như khớp nối, bộ truyền bánh răng, bộ truyền xích và ổ lăn. Công suất cần thiết của động cơ được xác định bằng cách chia công suất yêu cầu cho hiệu suất tổng thể. Số vòng quay sơ bộ của động cơ được tính từ số vòng quay mong muốn trên trục công tác và tỷ số truyền tổng. Phân phối tỷ số truyền trong hộp giảm tốc hai cấp được thực hiện hợp lý để tối ưu hóa kích thước và hiệu suất của hệ thống.

2.1. Hiệu suất truyền động và chọn động cơ

Hiệu suất truyền động được tính bằng tích của các hiệu suất thành phần: hiệu suất khớp nối (ηkn = 1), hiệu suất bộ truyền bánh răng (ηbr = 0,97), hiệu suất bộ truyền xích (ηx = 0,93), và hiệu suất ổ lăn (ηol = 0,99). Công suất động cơ được xác định từ công suất yêu cầu và hiệu suất tổng thể, đảm bảo động cơ có đủ khả năng cung cấp năng lượng cho toàn bộ hệ thống.

2.2. Tỷ số truyền và tính toán các trục

Tỷ số truyền tổng được phân bổ giữa hộp giảm tốc (uh = 10) và bộ truyền xích (ux = 3,5), tạo ra uch = 35. Trên cơ sở này, tính toán công suất, số vòng quay và moment xoắn trên các trục khác nhau, đảm bảo mỗi trục hoạt động trong điều kiện an toàn và hiệu quả.

III. Tính toán thiết kế các chi tiết máy chính

Tính toán thiết kế các chi tiết máy là phần quan trọng nhất của đồ án, bao gồm thiết kế bộ truyền xích, bánh răng cấp chậm và cấp nhanh, cũng như ba trục của hộp giảm tốc. Bộ truyền xích được chọn loại ống con lăn một dãy, với số răng đĩa xích dẫn và hệ số điều kiện sử dụng được xác định cẩn thận. Bánh răng trụ được chia thành cấp chậm (răng thẳng) và cấp nhanh (răng nghiêng), mỗi cấp phải kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc, độ bền uốn và điều kiện quá tải. Ba trục của hộp giảm tốc phải được tính toán chi tiết về sơ bộ trục, khoảng cách các gối đỡ, lựa chọn ổ lăn phù hợp và nối trục đàn hồi an toàn.

3.1. Thiết kế bộ truyền xích và bánh răng

Bộ truyền xích được chọn dựa trên công suất tính toán, số vòng quay tới hạn và bước xích tiêu chuẩn. Bánh răng trụ được thiết kế với tỷ số truyền thực, sơ bộ khoảng cách trục, và các thông số ăn khớp. Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc và uốn theo công thức chuẩn để đảm bảo an toàn hoạt động dài hạn.

3.2. Tính toán và thiết kế ba trục hộp giảm tốc

Ba trục của hộp giảm tốc bao gồm trục dẫn, trục trung gian và trục bị dẫn. Mỗi trục phải được tính sơ bộ, xác định khoảng cách gối đỡ, chọn vật liệu phù hợp và ứng suất cho phép. Nối trục đàn hồi được chọn để liên kết các trục, đồng thời kiểm tra điều kiện bền uốn và bền dập để đảm bảo hiệu suất truyền động.

IV. Dung sai lắp ghép và thiết kế vỏ hộp giảm tốc

Phần cuối cùng của đồ án chi tiết máy đề 4 bao gồm lựa chọn dung sai lắp ghép phù hợp và thiết kế vỏ hộp giảm tốc cùng các chi tiết phụ khác. Dung sai lắp ghép được chọn dựa trên yêu cầu kỹ thuật và tiêu chuẩn ngành, đảm bảo các chi tiết có thể lắp ghép chính xác và hoạt động hiệu quả. Thiết kế vỏ hộp phải đáp ứng yêu cầu bền vững, chống rò rỉ dầu, tỏa nhiệt tốt và dễ bảo trì. Các chi tiết phụ khác như nắp, thanh gá, bulong kết nối cũng phải được thiết kế kỹ lưỡng. Bộ truyền xích cần kiểm nghiệm điều kiện bôi trơn ngâm dầu để đảm bảo tuổi thọ dài hạn.

4.1. Chọn dung sai lắp ghép và độ chính xác

Dung sai lắp ghép được chọn theo tiêu chuẩn ISO, đảm bảo các chi tiết lắp ghép chặt khít hoặc tương đối lỏng tùy theo chức năng. Cấp chính xác của các chi tiết máy phải phù hợp với yêu cầu hoạt động, từ IT6 đến IT10 tùy vào tầm quan trọng của chi tiết, đảm bảo độ bền và hiệu suất.

4.2. Thiết kế vỏ hộp và chi tiết phụ khác

Vỏ hộp giảm tốc được thiết kế bằng thép hoặc gang, với độ dày tường phù hợp để chịu lực và chống rò rỉ. Các chi tiết phụ như nắp đậy, bulong kết nối, thanh gá được lựa chọn tiêu chuẩn để đảm bảo tính bền vững và dễ bảo trì. Điều kiện bôi trơn ngâm dầu phải đáp ứng yêu cầu về chất lượng dầu và mức dầu phù hợp.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Đồ Án Chi Tiết Máy TRẦN ĐẶNG TUẤN TÚ 12143238 MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU. 4 PHẦN I: CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN. CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN:. Hiệu suất truyền động:.

Xác định công suất động cơ:. PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN TRONG HỘP GIẢM TỐC 2 CẤP:. Tỷ số truyền:. Tính toán công suất trên các trục.

Tính số vòng quay trên các trục. Tính moment xoắn trên các trục.7 PHẦN II: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CHI MÁY. TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN XÍCH:. 8 Số liệu tính toán:.

8 1) Chọn loại xích ống con lăn một dãy:.8 2) Số răng đĩa xích dẫn:.8 3) Hệ số điều kiện sử dụng xích:.8 4) Công suất tính toán:. 9 5) Kiểm tra số vòng quay tới hạn: ứng với bước xích pc=38,1 mm .9 6) Kiểm nghiệm bước xích: theo công thức 5.26 trang 183 ”sách Cơ Sở Thiết Kế Máy – Nguyễn Hữu Lộc”. 9 7) Tính toán các thông số của bộ truyền xích vừa chọn :. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ BÁNH RĂNG CỦA HỘP GIẢM TỐC:.1 CHỌN VẬT LIỆU VÀ TÍNH ỨNG SUẤT CHO PHÉP:.11 1) Chọn vật liệu:.11 2) Xác định ứng suất tiếp xúc:.12 3) Số chu kỳ làm việc cơ sở:.12 4) Số chu kỳ làm việc tương đương:.

12 5) Ứng suất tiếp xúc cho phép được xác định sơ bộ:.13 6) Ứng suất uốn cho phép:. TÍNH TOÁN CẤP CHẬM BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG TRỤ RĂNG THẲNG:.14 2) Xác định sơ bộ khoảng cách trục:.14 3) Xác định các thông số ăn khớp:. 15 4) Tỉ số truyền thực:. 15 5) Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc:.15 6) Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn :.17 7) Các thông số hình học của bộ truyền:.19 1 Đồ Án Chi Tiết Máy TRẦN ĐẶNG TUẤN TÚ 12143238 8) Giá trị các lực:.

TÍNH TOÁN CẤP NHANH BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG TRỤ RĂNG NGHIÊNG:.20 2) Xác định sơ bộ khoảng cách trục:.20 3) Xác định các thông số ăn khớp:. 20 4) Tỉ số truyền thực:. 21 5) Kiểm nghiệm về độ bền tiếp xúc:.21 6) Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn:.24 7) Kiểm nghiệm răng về quá tải :.25 8) Giá trị các lực :. KIỂM NGHIỆM ĐIỀU KIỆN BÔI TRƠN NGÂM DẦU.

SƠ ĐỒ LỰC TÁC DỤNG VÀ GIÁ TRỊ CÁC LỰC TÁC DỤNG LÊN CÁC BỘ TRUYỀN.28 1) Lực tác dụng lên các bánh răng:. TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ 3 TRỤC CỦA HỘP GIẢM TỐC.30 TÍNH VÀ CHỌN THEN TRÊN 3 TRỤC CỦA HỘP GIẢM TỐC. Chọn vật liệu :.30 1) Chọn vật liệu trục và ứng suất cho phép [ ].30 2) Xác định nối trục vòng đàn hồi:. Tính toán thiết kế trục:.32 1) Tính sơ bộ trục:.32 2) Xác định khoảng cách các gối đỡ và các điểm đặt lực:.32 3) Tải trọng tác dụng lên trục :.

TÍNH TOÁN CHỌN Ổ LĂN VÀ NỐI TRỤC ĐÀN HỒI :.48 TÍNH TOÁN CHỌN Ổ LĂN.48 CHỌN VÀ KIỂM TRA NỐI TRỤC ĐÀN HỒI.53 Do đó điều kiện bền uốn và bền dập nối trục vừa chọn được thỏa. THIẾT KẾ VỎ HỘP VÀ CÁC CHI TIẾT PHỤ KHÁC.54 THIẾT KẾ VỎ HỘP.54 CÁC CHI TIẾT PHỤ KHÁC.56 PHẦN III:CHỌN DUNG SAI LẮP GHÉP.58 PHẦN IV: TÀI LIỆU THAM KHẢO. 59 2 Đồ Án Chi Tiết Máy TRẦN ĐẶNG TUẤN TÚ 12143238 LỜI NÓI ĐẦU Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí là yêu cầu không thể thiếu đối với một kỹ sư ngành cơ khí, nhằm cung cấp các kiến thức cơ sở về máy và kết cấu máy. Thông qua đồ án môn học Chi tiết máy, mỗi sinh viên được hệ thống lại các kiến thức đã học nhằm tính toán thiết kế chi tiết máy theo các chỉ tiêu chủ yếu về khả năng làm việc, thiết kế kết cấu chi tiết máy, vỏ khung và bệ máy, chọn cấp chính xác, lắp ghép và phương pháp trình bày bản vẽ, trong đó cung cấp nhiều số liệu mới về phương pháp tính, về dung sai lắp ghép và các số liệu tra cứu khác.

Do đó khi thiết kế đồ án chi tiết máy phải tham khảo các giáo trình như Chi tiết máy, Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí, Dung sai và lắp ghép, Nguyên lý máy. từng bước giúp sinh viên làm quen với công việc thiết kế và nghề nghiệp sau này của mình. Nhiệm vụ của em là thiết kế hệ dẫn động băng tải gồm có hộp giảm tốc bánh răng trụ hai cấp khai triển và bộ truyền xích. Hệ được dẫn động bằng động cơ điện thông qua khớp nối, hộp giảm tốc và bộ truyền xích để truyền động đến băng tải.

Lần đầu tiên làm quen với công việc thiết kế, với một khối lượng kiến thức tổng hợp lớn, và có nhiều phần em chưa nắm vững, dù đã tham khảo các tài liệu song khi thực hiện đồ án, trong tính toán không thể tránh được những thiếu xót. Em mong được sự góp ý và giúp đỡ của các thầy. Em xin chân thành cảm ơn các thầy, đặc biệt là thầy Dương Đăng Danh đã hướng dẫn tận tình và cho em nhiều ý kiến quý báu cho việc hoàn thành đồ án môn học này. TPHCM, 12/2014 Sinh viên thực hiện Trần Đặng Tuấn Tú 3 Đồ Án Chi Tiết Máy TRẦN ĐẶNG TUẤN TÚ 12143238 PHẦN I: CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN I.

CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN: 1. Hiệu suất truyền động: 2 η=¿ ¿ η .η 4 x ol kn ηkn=1 : Hiệu suất khớp nối ηbr= 0,97 : Hiệu suất của bộ truyền bánh răng ηx= 0,93 : Hiệu suất của bộ truyền xích ηol= 0,99 : Hiệu suất truyền của 1 cặp ổ lăn  η = 0,841 2. Xác định công suất động cơ: Pt= Ptđ = Pt. 0,8 Mà Pt = Pmax =1000 =1000 =3,6 (kw) √ 2 2 1.

0,3 t ck ck  Pt = 3,6. t = 3,4 (kw) ck - Công suất cần thiết trên trục động cơ Pt 3,4 = Pct= η = 0 ,841 4,042 (kW) - Xác định số vòng quay sơ bộ của động cơ - Số vòng quay của trục công tác 6000 .110 39,669 (vòng/phút) Tỷ số truyền uch = uh.ux Chọn: uh = 10 là tỷ số truyền của hộp giảm tốc 2 cấp ux = 3,5 là tỷ số truyền của bộ truyền xích  uch = 10. 3,5 = 35 - Số vòng quay sơ bộ của động cơ: nsb = nlv. Chọn động cơ 4 Đồ Án Chi Tiết Máy TRẦN ĐẶNG TUẤN TÚ 12143238 Theo bảng P.11 phụ lục với Pct = 4,042 kw và nđb = 1500 v/p dùng động cơ K132M4 có Pđc = 5,5 kw và nđc = 1445v/p, Tk/ Tdn =2 > Tmm/ T =1,4 II.

PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN TRONG HỘP GIẢM TỐC 2 CẤP: 1. Tỷ số truyền: Tỷ số truyền chung của hệ thống: 1445 =36 , 426 Uch=39 ,669 (1) uch = uhgt.ux = u =36 , 426 =10 , 407 ch u x = 3,5 uhgt ux 3,5 Chọn => 2 2 Uhgt = un.uch =(1,2 ÷ 1,3 ) u ch =1,3 u ch => uch =2,83 = u =10 , 407 =3 , 67 hgt Un u ch 2 , 83 u = ux. Tính toán công suất trên các trục P 4 =P max =3,6 (kw) P max 3,6 P3= η ol. Tính số vòng quay trên các trục ndc = 1445 (vòng/phút) n1 = ndc = 1445 (vòng/phút) n 1445 = 1= =393 n u nh 3 , 67 (vòng/phút) 2 5 Đồ Án Chi Tiết Máy TRẦN ĐẶNG TUẤN TÚ 12143238 n2 393 = = =138 ,5 n3 nch 2 , 83 (vòng/phút) n 138 ,5 = 3= =39 ,6 n u x 3,5 (vòng/phút) 4 4.Tính moment xoắn trên các trục 4 ,24 = T1= 9.

1445 28286,51 (Nmm) Thoâng soá Trục động I II III Công tác cơ Tæ soá u kn =1 un =3 ,67 u ch = 2,83 u x =3,5 truyeàn u Soá voøng 1445 1445 393 138,5 39,6 quay (v/ph) Công suất 4,28 4,24 4,07 3,91 3,6 Momen 28286,51 28022,145 98902,04 269606,498 868181,82 xoaén truïc (Nmm) 6 Đồ Án Chi Tiết Máy TRẦN ĐẶNG TUẤN TÚ 12143238 PHẦN II: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CHI MÁY A. TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN XÍCH: Số liệu tính toán: Công suất 3,91 kW Số vòng quay bánh dẫn 138,5 v/p Tỉ số truyền 3,5 Điều kiện làm việc Tải trọng va đập nhẹ, quay 1 chiều Tính toán thiết kế: 1) Chọn loại xích ống con lăn một dãy: 2) Số răng đĩa xích dẫn: Z1 = 29 – 2.22 = 77  Chọn Z2 = 77 < Zmax = 120 ( theo công thức (5.1) trang 80 [I] ) 3) Hệ số điều kiện sử dụng xích: Theo công thức (5.Kđ Kc K0 = 1 Hệ số kể đến ảnh hưởng của bố trí bộ truyền nằm ngang Ka = 1 Hệ số kể đến khoảng cách trục với a = ( 30÷50)p Kđc = 1 Hệ số ảnh hưởng khả năng điều chỉnh lực căng xích Kbt = 1 Hệ số kể đến ảnh hưởng của bôi trơn Kđ = 1 Hệ số tải trọng động ứng với tải va đập nhẹ Kc = 1,25 Hệ số làm việc ứng với làm việc 2 ca. Nên K = 1,25 n 200 01 Ta có hệ số vòng quay Kn = n = 138 = 1,44 1 7 Đồ Án Chi Tiết Máy TRẦN ĐẶNG TUẤN TÚ 12143238 Với n 01 = 200 tra từ bảng 5.5 trang 81 [I] 25 25 Và hệ số răng đĩa xích: KZ = Z 1 = 22 = 1,14 Hệ số xét đến dãy xích ứng với xích một dãy: kx = 1 4) Công suất tính toán: K .3 ,91 Pt = = =8 ,02(kw ) Kx 1 Theo bảng 5.5 trang 81 [ I ] ứng với công suất cho phép Pt < [P] Số vòng quay thực nghiệm n01= 200 (v/p) nên bước xích pc= 25,4(mm) 5) Kiểm tra số vòng quay tới hạn: ứng với bước xích pc=25,4 mm. Tra từ bảng 5.8 trang 83 [I] ta có P < P max Ta thấy bước xích vừa chọn trên thỏa mãn.

6) Tính toán các thông số của bộ truyền xích vừa chọn : n1 .22 = =1 ,289( m/ s ) Vận tốc trung bình của xích : v=60000 60000 1000.3 ,91 Ft= = =3033 ,36 N Lực vòng có ích : v 1,289 o Chọn khỏang cách trục sơ bộ : Theo công thức 5.50) pc Nên chọn a = 40.25,4 = 1016 (mm) o Số mắt xích : ( theo công thức 5. 40 Ta chọn X = 132 mắt xích o Chiều dài xích : ( theo công thức 5.25,4= 3352,8 (mm) Ta tính khỏang cách trục chính xác (theo công thức 5.1023,6=3 (mm) Do đó a= 1023,6-3,1=1020 (mm) 8 Đồ Án Chi Tiết Máy TRẦN ĐẶNG TUẤN TÚ 12143238 Số lần va đập của xích theo công thức 5.Tính kiểm nghiệm xích về độ bền Theo công thức 5. Ft + Fv + Fo Theo bảng 5.2 với p=25,4 (mm)ta chọn tải trọng phá hủy Q= 56700(N) Khối lượng 1m xích q= 2,6 Kg. Kd = 1,2 chế độ làm việc nặng.

Ft: lực vòng 1000. P Ft= =3033,36 (N) V Fv : lực căng do lực ly tâm sinh ra Fv= q.1,289 = 4,32 (N) Fo : lực căng do trọng lượng nhánh xích bị động sinh ra Fo= 9,81.