ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG ĐỀ 16 - PHƯƠNG ÁN 2 GVHD : Thân Trọng Khánh Đạt Ký tên : Sinh Viên thực hiện : Lê Hữu Trần Nhật MSSV : 1914475 Nguyễn Trần Anh Như MSSV : 1911806 1 Phụ lục Lời nói đầu.5 Phần 1 : Chọn động cơ và phân phối tỉ số truyền. Xác định công suất động cơ. Tính hiệu suất truyền động 𝜂:. Xác định số vòng quay sơ bộ:.
Phân phối tỉ số truyền :. Tỉ số truyền cho bộ truyền ngoài ( bộ truyền đai):. Tỉ số truyền cho bộ truyền bánh răng côn:. Tính toán vận tốc quay, công suất, moment xoắn :.
Bảng thông số tính toán:. 9 Phần 2 : Tính toán, thiết kế các chi tiết. Bộ truyền đai dẹt:. Chọn loại đai:.
Xác định các thông số của bộ truyền:. Tính toán khoảng cách trục:. Thiêt kế bánh răng côn :. Vật liệu và nhiệt luyện bánh răng :.
Ứng suất cho phép :. Thiết kế trục trong hộp giảm tốc:. Thông số thiết kế : Moment xoắn trên các trục. Quy ước kí hiệu :.
Chọn vật liệu và xác định sơ bộ đường kính trục :. Xác định phản lực tại các gối đỡ, đường kính các đoạn trục :. Chọn và kiểm nghiệm then. Kiểm nghiệm độ bền trục:.
Chọn ổ lăn và nối trục :. Chọn nối trục :. Tính toán vỏ hộp và các chi tiết phụ. Phương pháp bôi trơn :.
Dung sai và lắp ghép :. Lắp ghép bánh răng trên trục :. Lắp ghép vòng chắn dầu trên trục :. Lắp chốt định vị :.
Lắp ghép then :.43 Bảng dung sai lắp ghép .44 Phần 3 : Tài liệu tham khảo .45 3 Lời nói đầu Ngành cơ khí là một trong bốn ngành công nghiệp trọng yếu, là “xương sống” của nền kinh tế, là nền tảng và động lực thúc đẩy ngành công nghiệp khác phát triển. Trong đó, thiết kế và phát triển hệ thống truyền động là một trong những vấn đề cốt lõi trong cơ khí. Vì vậy nên việc hiểu biết, nắm vừng và vận dụng tốt các lý thuyết vào thiết kế các hệ thống truyền động là vô cùng cần thiết đối với các sinh viên, kỹ sư cơ khí. Trong một hệ thống truyền động thì có bộ truyền kết hợp lại với nhau như : bộ truyền đai, bộ truyền xích, hộp giảm tốc,.
Trong môn “ Đồ án thiết kế hệ thống truyền động” giúp ta tìm hiểu cách tính toán, liên kết các bộ truyền, các chi tiết lại với nhau để trở thành một hệ thống truyền động hoàn chỉnh. Nhờ đó mà cũng cố lại kiến thức về chi tiết máy, bản vẽ, tính toán thiết kế, kiểm định độ bền,… Giúp sinh viên có một cái nhìn tổng quan về việc thiết kế cơ khí cũng như có thêm được nhiều kinh nghiệm trong quá trình thiết kế. Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy Thân Trọng Khánh Đạt cùng các thầy cô và các bạn đã giúp em trong quá trình thực hiện đồ án. Với vốn kiến thức còn hạn hẹp, chưa có nhiều kinh nghiệm vì vậy thiếu sót là điều không thể tránh khỏi, rất mong nhận được ý kiến nhận xét từ thầy cô và các bạn.
4 Phần 0 : Đề bài Đề số 16: THIẾT KẾ HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG THÙNG TRỘN Phương án số: 2 Hệ thống dẫn động gồm: 1: Động cơ điện 2: Bộ truyền đai dẹt 3: Hộp giảm tốc bánh răng côn răng thẳng 1 cấp 4: Nối trục đàn hồi 5: Thùng trộn Số liệu thiết kế: Công suất trên trục thùng trộn, P (kW): 3 Số vòng quay trục thùng trộn, n (vòng/phút): 168 Thời gian làm việc cho đến khi hỏng, Lh = 10000 (giờ). Tải trọng tĩnh. 5 Phần 1 : Chọn động cơ và phân phối tỉ số truyền 1. Xác định công suất động cơ Công suất động cơ phải lớn hơn công suất trên trục công tác: 𝑃đ𝑐 ≥ 𝑃𝑐𝑡 với 𝑃đ𝑐 - công suất động cơ.
𝑃𝑐𝑡 – công suất cần thiết trên trục động cơ. 𝑃 Trong đó : 𝑃𝑐𝑡 = 𝜂𝑡 với 𝑃𝑡 (kW) – công suất tính toán trên trục máy công tác. 𝜂 – hiệu suất truyền động. Tính hiệu suất truyền động 𝜼: Ta có : 𝜂 = 𝜂1.
𝜂3 … Với 𝜂1 , 𝜂1 , 𝜂1 là hiệu suất của các bộ truyền và của các cặp ổ trong hệ thống dẫn động, chọn theo bảng 2. Hệ thống dẫn động gồm có: 1 bộ truyền đai dẹt (để hở), 1 cặp bánh răng côn (được che kín), 3 cặp ổ lăn, 1 nối trục đàn hồi. Vậy hiệu suất chung của bộ truyền là: 𝜂 = 𝜂Đ. 𝜂𝑜𝑙 3 𝜂Đ : hiệu suất bộ truyền đai.
𝜂𝑏𝑟𝑐 : hiệu suất bộ truyền bánh răng côn. 𝜂𝑜𝑙 : hiệu suất của 1 cặp ổ lăn. Ta bỏ qua hiệu suất nối trục vì nó sấp xỉ 1.3[1] ta lấy: 𝜂Đ = 0,95; 𝜂𝑏𝑟𝑐 = 0,96; 𝜂𝑜𝑙 = 0,99 Kết luận: 𝜂 ≈ 0,8849 • Công suất cần thiết trên trục động cơ: 𝑃 3 𝑃𝑐𝑡 = 𝜂𝑡 = 0. Xác định số vòng quay sơ bộ: 1.1 Tính toán tỉ số truyền toàn bộ: Ta có tỉ số truyền toàn bộ 𝑢𝑡 của hệ thống dẫn động được tính theo công thức: 6 𝑢𝑡 = 𝑢1.
𝑢3 … Trong đó 𝑢𝑡 , 𝑢𝑡 , 𝑢𝑡 … là tỉ số truyền của từng bộ truyền tham gia vào hệ thống dẫn động. Vậy tỉ số truyền toàn bộ: 𝑢𝑡 = 𝑢Đ. 𝑢𝑏𝑟𝑐 Trong đó 𝑢Đ (2 ÷ 4) : tỉ số truyền của bộ truyền đai dẹt. 𝑢𝑏𝑟𝑐 (2 ÷ 4) : tỉ số truyền của truyền động bánh răng côn trong hộp giảm tốc cấp 1 Ta chọn 𝑢Đ = 2,5; 𝑢𝑏𝑟𝑐 = 3,5 𝑢𝑡 = 𝑢Đ.
𝑢𝑏𝑟𝑐 = 8,75 • Số vòng quay của trục máy công tác: 𝑛𝑙𝑣 =168 ( vòng/phút) • Vậy số vòng quay sơ bộ là: 𝑛𝑠𝑏 = 𝑛𝑙𝑣 .2 Chọn động cơ: Động cơ được chọn phải có công suất 𝑃đ𝑐 và số vòng quay đồng bộ thõa mãn : 𝑃 ≥ 𝑃𝑐𝑡 𝑃 ≥ 3,3902 { đ𝑐 ↔ { đ𝑐 𝑛đ𝑏 ≈ 𝑛𝑠𝑏 𝑛đ𝑏 ≈ 1470 Tra bảng P1. Phân phối tỉ số truyền : Ta có 𝑛đ𝑐 = 1420 vòng/phút : số vòng quay của động cơ. Tính lại tỉ số truyền tổng thể: 𝑛 1420 𝑢𝑡 = 𝑛đ𝑐 = 168 ≈ 8,5 𝑙𝑣 7 2. Tỉ số truyền cho bộ truyền ngoài ( bộ truyền đai): Ta chọn 𝑢Đ = 2,5 2.
Tỉ số truyền cho bộ truyền bánh răng côn: 𝑢𝑡 8,5 𝑢𝑏𝑟𝑐 = = = 3,4 𝑢Đ 3 2. Tính toán vận tốc quay, công suất, moment xoắn : 2.1 Vận tốc quay: 𝑛 1420 Trục I: 𝑛1 = 𝑢đ𝑐 = 2,5 = 568 (vòng/phút) Đ 𝑛1 568 Trục II: 𝑛2 = = ≈ 167,06 ( vòng/phút) 𝑢𝑏𝑟𝑐 34 𝑛2 Trục công tác: 𝑛𝑙𝑣 = 1 = 167,06 (vòng/phút) ( sai số 0,56% chấp nhận được) 2.2 Công suất: Trục công tác: 𝑃𝑡 = 3 (kW) 𝑃 3 Trục II: 𝑃2 = 𝜂 𝑡 = 0,99 = 3,03 (kW) 𝑜𝑙 𝑃 3.3 Moment xoắn: 𝑃 Ta có : 𝑇𝑖 = 9,55. Bảng thông số tính toán: Trục Trục động cơ Trục I Trục II Trục công tác Thông số Tỉ số truyền 𝑢Đ = 2,5 𝑢𝑏𝑟𝑐 = 3,4 1 Vận tốc quay 1420 568 167,06 167,06 𝑛 (vòng/phút) Công suất 𝑃 3,39 3,19 3,03 3 (kW) Moment xoắn 22798,94 53634,68 173210,23 171495,27 T (Nmm) Phần 2 : Tính toán, thiết kế các chi tiết. Bộ truyền đai dẹt: 1.
Chọn loại đai: Đai vải cao su do có tính bền, dẻo, ít bị ảnh hưởng bởi độ ẩm và sự thay đổi nhiệt độ. Xác định các thông số của bộ truyền: Ta có 𝑢Đ = 2,5 1.1 Đường kính đai : Đường kính bánh đai nhỏ được xác định theo công thức sau: 𝑑1 = (5,2 ÷ 6,4) 3√𝑇1 = (5,2 ÷ 6,4) 3√22798,94 = (147,45 ÷ 181,48) Từ các đường kính tiêu chuẩn và điều kiện lớn hơn 𝑑𝑚𝑖𝑛 .6[1] • Đường kính đai nhỏ: 𝑑1 = 180 mm 𝑢 2,5 • Đường kính bánh đai lớn: 𝑑2 = 𝑑1 1−𝜀 = 180 1−0,01 = 454,5 mm Ta chọn 𝑑2 = 450 mm 𝟐 𝒅 𝟒𝟓𝟎 1.2 Tính lại tỉ số truyền : 𝒖đ = 𝒅 (𝟏−𝝃) = 𝟏𝟖𝟎.(𝟏−𝟎,𝟎𝟏) ≈ 𝟐, 𝟓𝟑 (Sai số tỉ số truyền là 1. Tính toán khoảng cách trục: 𝑎 ≥ (1,5 … 2)(𝑑1 + 𝑑2 ) vì đây là bộ truyền quay nhanh nên ta chọn hệ số là 1,5 𝑎 ≥ 1,5(𝑑1 + 𝑑2 ) = 1,5 × (180 + 450) = 945 mm Chọn khoảng cách trục là 950 mm 1.1 Chiều dài đai : 9 Từ khoảng cách trục 𝑎 đã chọn : 𝜋(𝑑1 +𝑑2 ) (𝑑2 −𝑑1 )2 𝜋(180+450) (450−180)2 𝐿 = 2𝑎 + + = 2 × 950 + + ≈ 2908,79 mm 2 4𝑎 2 4×950 𝑣 Xét với điều kiện : 𝐿𝑚𝑖𝑛 ≥ 𝑖 Trong đó: 𝑖 – số lần uốn của đai trong 1 giây, 𝑖 ≤ 𝑖𝑚𝑎𝑥 = 3 ÷ 5 𝑣 – vận tốc đai (m/s) Chọn 𝑖 = 5 𝜋𝑑1 𝑛1 𝜋×180×1420 𝑣 𝑣 = 60000 = 60000 = 13,38 (m/s) → 𝐿𝑚𝑖𝑛 ≥ 𝑖 = 2,676 m Tăng thêm 𝐿 khoảng 100÷ 400 mm → Chọn đồ dài đai 𝐿 = 3100 mm 1.2 Xác định lại khoảng cách trục : 𝜆 + √𝜆2 − 8Δ2 𝑎= 4 𝜋(𝑑1 +𝑑2 ) 𝜋(180+450) Trong đó 𝜆=𝐿− = 3100 − = 2110,40 2 2 𝑑2 −𝑑1 450−180 ∆= = = 135 2 2 Khoảng cách trục : 𝑎 = 1046,50 mm 1.3 Góc ôm 𝜶𝟏 trên bánh đai nhỏ : (𝑑2 − 𝑑1 ) × 57° (450 − 180) × 57° 𝛼1 = 180° − = 180° − = 165,29° 𝑎 1046,50 𝛼1 thõa điều kiện 𝛼1 ≥ 150° đối với đai vải cao su.4 Xác định tiết diện đai: 𝑑 Chọn trước chiều dày tiêu chuẩn 𝛿 của đai theo điều kiện : 𝛿1 ≥ 30 đối với đai cao su.1[1], ta chọn dùng loại đai E-800 không có lớp lót (số lớp là 4) có trị số 𝛿 tiêu chuẩn là 𝛿 = 5.5 Tính các hệ số 𝑪𝒊 , chiều rộng 𝒃 : • Hệ số 𝑪𝜶 : Ta có 𝐶𝛼 = 1 − 0,003. (180 − 164,55) = 0,95 • Hệ số 𝑪𝒗 : Ta có 𝐶𝑣 = 1 − 0,04.12[1] Ta chọn hệ số 𝐶0 = 0,8 Vì bộ truyền đặt thẳng đứng, nên ta chọn 𝜎0 = 1,6 MPa.
• Hệ số 𝒌𝟏 và 𝒌𝟐 : 10 Từ bảng 4.1 = 2,05 MPa • Lực vòng : 1000.3,39 𝐹𝑡 = = = 245,12 (𝑁) 𝑣 13,83 • Tính chiều rộng đai b : 𝐹𝑡 .5 Từ các giá trị tiêu chuẩn, chọn 𝑏 = 25 mm. • Chiều rộng bánh đai dẹt 𝑩 ∶ Từ bảng 4.5[3], với 𝑏 = 25 mm ta lấy 𝐵 = 32 mm 1.6 Lực căng ban đầu : 𝐹0 = 𝜎0 .7 Lực tác dụng lên trục : 𝛼 165,29 𝐹𝑟 = 2.8 Từ điều kiện để không xảy ra trượt trơn : 𝑭𝒕 (𝒆𝒇𝜶 + 𝟏) 𝑭𝒐 ≥ 𝟐(𝒆𝒇𝜶 − 𝟏) Suy ra hệ số ma sát tối thiểu giữa đai và bánh đai : 𝟏 𝟐𝑭𝒐 + 𝑭𝒕 𝟏 𝟐.