ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ ĐỒ ÁN THIẾT KẾ ĐỀ TÀI 10 THIẾT KẾ HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG XÍCH TẢI LỚP: L08 – HK231 GVHD: VŨ CÔNG HÒA SINH VIÊN THỰC HIỆN: NGUYỄN CÔNG DANH MSSV: 2110897 TP. HỒ CHÍ MINH, NĂM 2023 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ Học kỳ I năm học 2023-2024 Sinh viên thực hiện: Nguyễn Công Danh MSSV: 2110897 Giáo viên hướng dẫn: Vũ Công Hòa Ký tên: Ngày hoàn thành: Ngày bảo vệ: ĐỀ TÀI Đề số 10: THIẾT KẾ HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG XÍCH TẢI Phương án số: 13 SỐ LIỆU THIẾT KẾ: Lực vòng trên xích tải, F (N): 3800 Vận tốc xích tải, v (m/s): 3,08 Số răng đĩa xích tải dẫn, z (răng): 9 Bước xích tải, p (mm): 150 Thời gian phục vụ, L (năm): 5 Số ngày làm/năm,𝐾𝑛𝑔 (ngày): 281 Số ca làm trong ngày (ca) : 1 Chế độ tải: T1 = T ; t1 = 32 giây ; T2 = 0,6T ; t2 = 40 giây ; T3 = 0,3T ; t3 = 50 giây 1 LỜI NÓI ĐẦU Hiện nay khoa học kĩ thuật đang ngày càng phát triển và đóng một vai trò hết sức quan trọng đối với sự nghiệp công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước và đời sống con người. Việc áp dụng khoa học kĩ thuật chính là làm tăng năng suất lao động, giảm chi phí sản xuất đồng thời nó cũng góp phần không nhỏ trong việc thay thế sức lao động của người lao động một cách có hiệu quả nhất, bảo đảm an toàn cho họ trong quá trình làm việc.
Các hệ thống cơ khí chính là sự thay thế tuyết vời cho sức người trong việc tự động hóa sản xuất và tăng năng suất lao động. Môn học Đồ án thiết kế máy là một môn học giúp cho sinh viên chuyên ngành Cơ Khí có những kiến thức cơ bản về việc thiết kế các hệ thống truyền động cơ khí, để từ đó có cách nhìn về hệ thống sản xuất, về việc điều khiển các hệ thống tự động trong các nhà máy, xí nghiệp hay phân xưởng. Mục đích của môn học giúp sinh viên hệ thống lại những kiến thức đã học nhằm tính toán thiết kế các hệ thống dẫn động các chỉ tiêu về khả năng làm việc, thiết kế kết cấu, cách chọn cấp chính xác , chế độ làm việc và dung sai lắp ghép. Trong phạm vi đồ án, các kiến thức từ các môn cơ sở như Nguyên Lý Máy, Cơ lý thuyết, Vẽ kỹ thuật, Chi tiết máy,…được áp dụng giúp sinh viên có cái nhìn tổng quan về một hệ thống dẫn động cơ khí.
Từ đây, cộng với những kiến thức chuyên ngành, em sẽ tiếp cận được với các hệ thống thức tế, có được cái nhìn tổng quan hơn để chuẩn bị cho đồ án tiếp theo và luận văn tốt nghiệp. Đề tài thiết kế của em được thầy Vũ Công Hòa giao cho là Thiết kế hệ dẫn động xích tải với những kiến thức đã được học và các tài liệu tham khảo cùng với sự hướng dẫn của thầy và sự giúp đỡ của bạn bè em đã hoàn thành được đồ án này. Lần đầu tiên làm quen với công việc thiết kế, với một khối lượng kiến thức lớn, do đó có nhiều phần em chưa hiểu mặc dù đã tham khảo nhiều tài liệu, trong tính toán không thể tránh được những thiếu sót. Mong thầy thông cảm và nhận được sự đóng góp ý kiến, giúp em có được những kiến thức cần thiết để sau này ra trường có thể ứng dụng trong công việc.
Em xin chân thành cảm ơn thầy Vũ Công Hòa đã tận tình hướng dẫn và cho em nhiều ý kiến quý báu để hoàn thành đồ án thiết kế này. 2 MỤC LỤC ĐỀ TÀI.1 SỐ LIỆU THIẾT KẾ. 1 PHẦN 1: XÁC ĐỊNH CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN. 7 CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN.7 Chọn hiệu suất của hệ thống.7 Tính công suất cần thiết:.7 Xác định số vòng quay sơ bộ và chọn động cơ điện:.7 PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN.
9 Tỉ số truyền của hệ thống:.9 Công suất trên các trục:.9 Số vòng quay trên các trục:.9 Tính moment xoắn trên các trục:.10 Bảng đặc tính.10 PHẦN 2: TÍNH THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN XÍCH.11 THÔNG SỐ BAN ĐẦU. 11 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ:. 11 Chọn loại xích.11 Xác định các thông số của xích và bộ truyền:.11 Tính kiểm nghiệm xích về độ bền:.13 Tính các đường kính đĩa xích. 13 Kiểm nghiệm xích về độ bền tiếp xúc.14 Xác định lực tác dụng lên trục:.15 PHẦN 3: TÍNH THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG.16 TÍNH THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG CẤP NHANH.16 THÔNG SỐ BAN ĐẦU.
16 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ:. 16 Chọn vật liệu:.16 Tính toán số chu kỳ cơ sở, số chu kì thay đổi ứng suất tương đương.17 3 Tính các giá trị ứng suất:.19 Tính toán các thông số của bộ truyền bánh răng.21 Các thông số hình học chủ yếu của bộ truyền bánh răng.22 Tính toán kiểm nghiệm giá trị ứng suất tiếp xúc.23 Kiểm nghiệm lại ứng suất tiếp xúc cho phép.27 Tính toán kiểm nghiệm giá trị ứng suất uốn:.27 Kiểm nghiệm răng về quá tải.29 TÍNH THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG CẤP CHẬM.30 THÔNG SỐ BAN ĐẦU. 30 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ:.30 Chọn vật liệu:.30 Tính toán số chu kỳ làm việc cơ sở, số chu kỳ thay đổi ứng suất tương đương.30 Tính các giá trị ứng suất:.32 Tính toán các thông số của bộ truyền bánh răng.33 Các thông số hình học chủ yếu của bộ truyền bánh răng.33 Tính toán kiểm nghiệm giá trị ứng suất tiếp xúc.34 Tính toán kiểm nghiệm giá trị ứng suất uốn:.36 Kiểm nghiệm răng về quá tải.38 Điều kiện bôi trơn hộp giảm tốc bánh răng trụ hai cấp:.38 Bảng kết quả tính.40 PHẦN 4: TÍNH THIẾT KẾ TRỤC VÀ THEN.41 SƠ ĐỒ LỰC TÁC DỤNG LÊN CÁC TRỤC.41 THÔNG SỐ BAN ĐẦU. 41 Chọn vật liệu.42 Chọn sơ bộ đường kính trục.42 Xác định chiều dài các trục.43 Xác định chiều dài các mayơ.44 Tính toán khoảng cách các trục.46 Xác định trị số lực tác dụng lên bánh răng.47 Tính toán các phản lực có trên trục:.48 Biểu đồ moment trục I:.49 Tính toán đường kính tại các vị trí của trục I.50 Biểu đồ moment trục II:.53 4 Tính toán đường kính tại các vị trí của trục II.53 Biểu đồ moment trục III.56 Tính toán đường kính tại các vị trí của trục III.56 TÍNH MỐI GHÉP THEN.
57 Kiểm nghiệm then:.58 Kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi:.59 Kiểm nghiệm về độ bền tĩnh.64 PHẦN 5 THIẾT KẾ Ổ LĂN VÀ CHỌN KHỚP NỐI.65 Thiết kế ổ trên trục I.65 Thông số tại các ổ lăn tại A và B trên trục I:.65 Tính chọn ổ lăn theo khả năng tải động.65 Khả năng tải động tính toán.65 Thời gian làm việc tính bằng triệu vòng quay.66 Tải trọng quy ước trên ổ. 66 Khả năng tải động tính toán.66 Kiểm nghiệm khả năng tải tỉnh:.66 Thiết kế ổ trên trục II.67 Tính chọn ổ lăn theo khả năng tải động.68 Khả năng tải động tính toán.68 Thời gian làm việc tính bằng triệu vòng quay.68 Chọn các hệ số. 68 Tải trọng quy ước:.68 Khả năng tải động tính toán.69 Kiểm nghiệm khả năng tải tỉnh:.69 Thiết kế ổ trên trục III.69 Tính chọn ổ lăn theo khả năng tải động.70 Khả năng tải động tính toán.70 Thời gian làm việc tính bằng triệu vòng quay.70 Chọn các hệ số. 70 Tải trọng quy ước:.70 Khả năng tải động tính toán.71 Kiểm nghiệm khả năng tải tỉnh:.71 5 Nối trục đàn hồi.71 PHẦN 6 THIẾT KẾ VÕ HỘP GIẢM TỐC VÀ CÁC CHI TIẾT PHỤ.73 Thiết kế vỏ hộp.73 Kết cấu vỏ hộp:.73 Kết cấu bánh răng.
73 Các kích thước của vỏ hộp giảm tốc:.73 Kích thước gối trục: Đường kính ngoài và tâm lỗ vít.75 Các chi tiết thành phần.75 Chốt định vị.77 Que thăm dầu.78 Vòng chắn dầu.78 Bôi trơn trong hộp giảm tốc. 79 PHẦN 7: DUNG SAI LẮP GHÉP.81 Chọn cấp chính xác:.81 Chọn kiểu lắp:.81 Bảng dung sai lắp ghép bánh răng và then:. 83 TÀI LIỆU THAM KHẢO.84 6 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ: HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG XÍCH TẢI PHẦN 1: XÁC ĐỊNH CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN: Chọn hiệu suất của hệ thống: Hiệu suất truyền động của hệ thống: η = ηkn × η2 × ηx × η5 (1.1) br ol Tra bảng 2.3 tài liệu số (II) ta có: ηkn = 0,98 : Hiệu suất khớp nối ηbr = 0,96 : Hiệu suất bộ truyền bánh răng trụ ηx = 0,96 : Hiệu suất bộ truyền xích ηol = 0,99 : Hiệu suất của ổ lăn Ta được: η = ηkn × η2 × ηx × η5 = 0,98 × 0,972 × 0,96 × 0,995 = 0,8418 br ol Tính công suất cần thiết: Công suất làm việc trên trục xích tải: Ft × v 3800 × 3,08 Plv = = = 11,704 kW (1.2) 1000 1000 Công suất tương đương (công suất tính toán): 2 n Ti ∑n P2ti √ ∑1 (T ) ti P =√ 1 i =P × td ∑n1 ti ∑n1 ti T2 0,6T 2 0,3T 2 P =P × t3 ( ) × t1 + ( ) × t2 + ( ) (1.3) td lv √T T T × t1 + t2 + 𝑡3 12 × 32 + 0,62 × 40 + 0,32 × 50 √ = 7,5599 kW Ptd = 11,704 32 + 40 + 50 × Công suất cần thiết trên trục động cơ: Ptd 7,5599 Pct = = = 8,9806 kW (1.4) η 0,8418 Xác định số vòng quay sơ bộ và chọn động cơ điện: Số vòng quay trục bộ phận công tác: 60000×v 60000×3,08 vòng nlv= = z×p 7 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ: HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG XÍCH TẢI =136,8889 ( ) 9×150 phút Tỷ số truyền của hệ thống: uht = uhgt × ux (1.6) Chọn tỉ số truyền theo tiêu chuẩn ở bảng 2.4 tài liệu số (II) 8 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ: HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG XÍCH TẢI ux = 2 : Tỉ số truyền bộ truyền xích. uhgt = 10 : Tỉ số truyền bộ truyền bánh răng trụ Ta có: uht = ux × uhgt = 2 × 10 = 2 Số vòng quay sơ bộ của động cơ: vòng nsb = nlv × uht = 136,8889 × 20 = 2737,778 ( ) phút Động cơ điện phải có thông số thoã mãn: Pđc Pđc ≥ 8,9806 kW { ≥ ⇒ Nghĩa là: vòng { Pct nđc ≈ nsb nđc ≈ 2737,778 ( ) phút Tra bảng P1.3 tài liệu [II] ta chọn: Động cơ 4A160S2Y3 9 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ: HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG XÍCH TẢI Các thông số động cơ điện: Vận tốc Công suất 𝑇𝑚𝑎𝑥 𝑇𝑘 Tên động cơ quay 𝐶𝑜𝑠𝜑 𝜂% (kW) 𝑇𝑑𝑛 𝑇𝑑𝑛 (vg/ph) 0,91 4A160S2Y3 15 2930 88 2,2 1,4 PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN: Tỉ số truyền của hệ thống: nđ 2930 c uht = ux × uhgt = ⇒ uht = = 21,40 nlv 136,8889 uht 21,40 ∗ = = 2,14 Chọn uhgt = 10 ⇒ uX = 10 uhgt Với TST của hộp uhgt = 10 thì HGT phân đôi có: Tra bảng 3.1 tài liệu số [II].