Đồ án Chi thiết máy - Thiết kế hệ thống truyền động cơ khí

 MỤC LỤC 
MỤC LỤC ........................................................................................................... 1 
LỜI NÓI ĐẦU .................................................................................................... 3 
CHƯƠNG 1: TÍNH TOÁN HỆ DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ ..................................... 4 
1.1. Chọn động cơ điện ....................................................................................... 4 
1.1.1. Chọn kiểu động cơ .................................................................................... 4 
1.1.2. Xác định công suất động cơ ...................................................................... 4 
1.1.3. Xác định sơ bộ số vòng quay đồng bộ ...................................................... 5 
1.1.4. Chọn động cơ thực tế ................................................................................ 5 
1.1.5. Kiểm tra điều kiện mở máy, điều kiện quá tải cho động cơ ..................... 5 
1.2. Phân phối tỷ số truyền .................................................................................. 5 
1.2.1. Tỷ số truyền của các bộ truyền ngoài hộp giảm tốc ................................. 6 
1.2.2. Tỷ số truyền của bộ truyền trong hộp giảm tốc ........................................ 6 
1.2.3. Tính toán các thông số trên trục ................................................................ 6 
CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT TRUYỀN ĐỘNG ............................ 7 
2.1. Thiết kế bộ truyền đai................................................................................... 7 
2.1.1. Chọn loại đai ............................................................................................. 7 
2.1.2. Các kích thước và thông số của bộ truyền đai .......................................... 7 
2.1.3. Xác định số đai .......................................................................................... 9 
2.1.4. Lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục.............................................. 10 
2.1.5. Bảng kết quả tính toán ............................................................................. 11 
2.2. Thiết kế bộ truyền bánh răng ..................................................................... 11 
2.2.1. Chọn vật liệu chế tạo ............................................................................... 11 
2.2.2. Xác định ứng suất cho phép .................................................................... 12 
2.2.3. Thiết kế bộ truyền cấp nhanh (bộ truyền bánh răng côn răng thẳng) ..... 15 
2.2.4. Thiết kế bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng ........................................... 20 
2.2.5. Kiểm tra sai số vận tốc ............................................................................ 28 
2.2.6. Kiểm tra điều kiện bôi trơn ..................................................................... 28 
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT ĐỠ NỐI ......................................... 29 
3.1. Chọn vật liệu .............................................................................................. 29 
 1 
 ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY 
3.2. Tải trọng tác dụng lên trục ......................................................................... 29 
3.2.1. Lực tác dụng từ các bộ truyền bánh răng ................................................ 29 
3.2.2. Lức tác dụng từ bộ truyền đai, khớp nối ................................................. 29 
3.3. Tính toán thiết kế trục ................................................................................ 29 
3.3.1. Tính sơ bộ trục ........................................................................................ 29 
3.3.2. Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực .......................... 29 
3.3.3. Xác định đường kính và chiều dài các đoạn trục .................................... 30 
3.3.4. Tính kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi .................................................... 35 
3.3.5. Kiểm nghiệm trục về độ bền tĩnh ............................................................ 39 
3.3.6. Kiểm nghiệm trục về độ cứng ................................................................. 39 
3.4. Tính chọn ổ lăn ........................................................................................... 41 
3.4.1. Tính chọn ổ lăn cho trục 1 ....................................................................... 41 
3.4.2. Chọn ổ cho trục 2 .................................................................................... 43 
3.4.3. Chọn ổ cho trục 3 .................................................................................... 45 
CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ VỎ HỘP, CÁC CHI TIẾT PHỤ VÀ CHỌN CHẾ 
ĐỘ LẮP TRONG HỘP ..................................................................................... 47 
4.1. Thiết kế các kích thước của vỏ hộp ............................................................ 47 
4.1.1. Chọn bề mặt ghép nắp và thân ................................................................ 47 
4.1.2. Xác định các kích thước cơ bản của vỏ hộp ........................................... 47 
4.1.3. Một số chi tiết phụ ................................................................................... 48 
4.1.4. Chọn các chế độ lắp trong hộp giảm tốc ................................................. 50 
KẾT LUẬN ....................................................................................................... 52 
 Page 2 
 ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY 
 LỜI NÓI ĐẦU 
 Trong cuộc sống chúng ta có thể bắt gặp những hệ thống truyền động ở 
khắp nơi và có thể nói nó đóng vai trò nhất định trong cuộc sống cũng như sản 
xuất. Đối với các hệ thống truyền động thường gặp thì có thể nói hộp giảm tốc 
là một bộ phận không thể thiếu. 
 Đồ án thiết kế hệ thống truyền động cơ khí giúp củng cố lại kiến thức đã 
học trong các môn Nguyên lý máy, Chi tiết máy, Vẽ kỹ thuật,...và giúp sinh 
viên có cái nhìn tổng quan về việc thiết kế cơ khí. Công việc thiết kế hộp giảm 
tốc giúp chúng ta hiểu hơn và có cái nhìn cụ thể hơn về cấu tạo cũng như chức 
năng của các chi tiết cơ bản như bảnh răng, ổ lăn,...Thêm vào đó trong quá 
trình thực hiện sinh vieenc ó thể bổ sung và hoàn thiện kỹ năng vẽ hình chiếu 
với công cụ Autocad, điều rát cần thiết với một kỹ sư cơ khí. 
 Với kiến thức còn hạn hẹp, do đó thiếu xót là điều không thể tránh khỏi, 
em mong nhận được ý kiến từ thầy (cô) và các bạn để đồ án này được hoàn 
thiện hơn. 
 Em xin chân thành cám ơn! 
 Ngày 28/02/2017 
 Sinh viên thực hiện 
 Đào Thanh Tuyển 
 Page 3 
 ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY 
 CHƯƠNG 1: TÍNH TOÁN HỆ DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ 
1.1. Chọn động cơ điện 
1.1.1. Chọn kiểu động cơ 
 Chọn loại động cơ xoay chiều không đồng bộ ba pha rôto lồng sóc. 
1.1.2. Xác định công suất động cơ 
Công suất trên trục động cơ được xác định theo công thức: 
 Pct = Pt /η 
trong đó: Pct – công suất cần thiết trên trục động cơ, kW 
 Pt – công suất trên trục máy công tác, kW 
 33
 P P F .v /10 3000.1,4 /10 4,2 (kW) 
 t lv t
 η – hiệu suât của các bộ phận trong hệ dẫn động 
  1.  2 .  3 .  4 ..... 
 trong đó: 
 1,  2 ,  3 ,  4 ,..... : là hiệu suất của các bộ truyền và các cặp ổ 
 trong hệ thống dẫn động. 
 3
 Theo sơ đồ đề bài thì :  brt....  brc  ol  d  k 
 brt : hiệu suất của bộ truyền bánh răng trụ: brt = 0,98 
 brc : hiệu suất của bộ truyền bánh răng côn: brc = 0,97 
  : hiệu suất một cặp ổ lăn:  =0,995 
 ol ol
  : hiệu suất của bộ truyền xích:  = 0,96 
 d d
  : hiệu suất của khớp nối:  = 1 
 k k
 3
  0,98.0,97.0,995 .0,96.1 0,899 
 P 4,2 / 0,899 4,67 (kW)
 ct 
 Page 4 
 ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY 
1.1.3. Xác định sơ bộ số vòng quay đồng bộ 
 Số vòng quay của trục máy công tác: 
 60.1033 .v 60.10 .1,4
 n 89,13 (v / ph)
 lv .D .300
 Tỷ số truyền toàn bộ của hệ thống ut: ut = uh.ud 
 với: uh – tỷ số truyền của hộp giảm tốc côn trụ hai cấp 
 ud – tỷ số truyền của bộ tuyền đai 
 tra bảng 2.4 [1] ta chọn như sau: uh = 10 ud = 3 
 vậy ut = 30 
Số vòng quay sơ bộ của động cơ: nsb = nlv . ut = 89,13.30 = 2673,9 
1.1.4. Chọn động cơ thực tế 
 Tra bảng P1.2 [1] ta chọn động cơ 4A100L2Y3 với các thông số: 
 Công suất: 5,5 kW 
 Số vòng quay: n = 2880 (vg/ph) 
 Tk / Tdn = 2,0 Tmax / Tdn = 2,2 
1.1.5. Kiểm tra điều kiện mở máy, điều kiện quá tải cho động cơ 
 Kiểm ta điều kiện mở máy và điều kiện quá tải của động cơ vừa chọn: 
 Pdc 5,5 P ct 4,67
 ndc 2880 n sb 2673,9
 TT
 mm k 
 TTdn
 thỏa mãn điều kiện mở máy và điều kiện quá tải của động cơ. 
1.2. Phân phối tỷ số truyền 
 Tỷ số truyền chung của toàn bộ hệ thống: 
 Page 5 
 ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY 
 ndc 2880
 u 32,31 
 nlv 89,13
 1.2.1. Tỷ số truyền của các bộ truyền ngoài hộp giảm tốc 
 Ký hiệu: uh là tỷ số truyền của hộp giảm tốc 
 ung là tỷ số truyền ngoài hộp giảm tốc 
 Tỷ số truyền của bộ truyền ngoài: uung d 
 Ta chọn ud 3; u ng 3 
 1.2.2. Tỷ số truyền của bộ truyền trong hộp giảm tốc 
 u uh .u ng 
 u 32,31
 uh 10,77 
 u3ng
 u 3,47
 u 10,77 1 
 h 
 u2 3,1
 với u1: tỷ số truyền cấp nhanh 
 u2: tỷ số truyền cấp chậm 
 1.2.3. Tính toán các thông số trên trục 
 Trục 
 Động cơ I II III Công tác 
 Thông số 
 Công suất (kW) 4,67 4,65 4,49 4,38 4,2 
 Tỷ số truyền (-) 1 3,47 3,1 3 
Số vòng quay (v/ph) 2880 2880 829,97 267,73 89,24 
 Momen (Nmm) 15485,59 15419,27 51663,92 156235,76 449447,02 
 Page 6 
 ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY 
 CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT TRUYỀN ĐỘNG 
2.1. Thiết kế bộ truyền đai 
2.1.1. Chọn loại đai 
 Chọn tiết diện đai hình thang thường 
Ta có: PIII = 4,38 (kW) – công suất trên trục bánh đai chủ động 
 n3 = 267,73 (v/ph) số vòng quay trên trục bánh đai chủ động 
 u = 3 – tỷ số truyền của bộ truyền đai 
  0,02- hệ số trượt của bộ truyền đai 
Từ bảng 4.13[1] các thông số của đai hình thang ta chọn loại đai B với các 
thông số: 
 Kích thước tiết diện (mm) Đường 
 Diện tích Chiều dài 
 Kí kính bánh 
 tiết diện A giới hạn l 
 hiệu đai nhỏ d1 
 bt b h yo (mm2) (mm) 
 (mm) 
 B 19 22 13,5 4,8 230 200-400 1800-10600 
2.1.2. Các kích thước và thông số của bộ truyền đai 
Đường kính bánh đai nhỏ ta chọn d1 = 315 (mm) 
 vận tốc của đai: 
 .d .n .315.267,73
 v 13 4,42 (m/s) 
 60000 60000
 mà v 4,42 vmax 25 (m/s) 
 (thỏa mãn điều kiện) 
 d21 d .u.(1  ) 315.3.(1 0,02) 926,1 (mm) 
 vì đường kính bánh đai được tiêu chuẩn hóa nên theo bảng 4.21 [1] 
 Page 7 
 ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY 
 ta chọn d2 = 900 (mm) 
 tỷ số truyền thực tế của bộ truyền đai: 
 d2 900
 ud 2,92 
 d1 .(1  ) 315.(1 0,02)
 3 2,92
 sai lệch tỷ số truyền: u 100 2,67% 
 3
 (nằm trong phạm vi cho phép về sai lệch tỷ số truyền). 
Khoảng cách trục (a): 
 Chọn a/d2 = 1 suy ra a = 1.d2 = 1.900 = 900 (mm) 
 Ta có: 0,55.(d1 d 2 ) h a 2.(d 1 d 2 ) 
 0,55.(315 900) 13,5 900 2.(315 900)
 681,75 900 2430
 (thỏa mãn điều kiện chọn a) 
Chiều dài đai (l): 
 (d d )2
Ta có: l 2.a 0,5 .(d d ) 12 
 12 4.a
 (315 900)2
 l 2.900 0,5 .(315 900) 3803,58 (mm) 
 4.900
 Chiều dài đai được quy tròn theo tiêu chuẩn nên ta chọn chiều dài đai: 
 l = 4000 (mm). 
Kiểm nghiệm đai về tuổi thọ: 
 i v / l 4,42 / 4,0 1,105 imax 10 (thỏa mãn) 
Khoảng cách trục (a) theo chiều dài tiêu chuẩn (l): l = 4000 (mm) 
  22 8. 
 a 
 4
 Page 8 
 ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY 
 d12 d 315 900 
Trong đó:  l 4000 2091,48 
 22 
 d d 900 315
 21 292,5 
 22
 2091,48 (2091,48)22 8.(292,5)
 a 1003 (mm) 
 4
Góc ôm (α1): 
 oo
 o57 (d21 d ) o 57 .(900 315) o o
 1 180 180 146,75 120
 a 1003 
2.1.3. Xác định số đai 
Số đai z được tính theo công thức: 
 P .K
 z III d 
 [Po ].C C l C u C z
 trong đó: 
 PIII - công suất trên trục bánh đai chủ động: PIII = 4,38 (kW) 
 [Po] - công suất cho phép, 
 tra bảng 4.19[1] ta được [Po] = 3,88 (kW) 
 Kd - hệ số tải trọng động, 
 tra bảng 4.7[1] ta được Kd = 1,1 
 Cα - hệ số kể đến ảnh hưởng của góc ôm α1, 
 C 1 0,0025(180 1 ) 1 0,0025(180 146,75) 0,917 
 Cl – hệ số kể đến ảnh hưởng của chiều dài đai, 
 ta có lo = 3750, l = 4000 nên l/lo = 4000/3750 = 1,07 
 tra bảng 4.16 Cl = 1,01 
 Cu – hệ số xét đến ảnh hưởng của tỷ số truyền 
 Page 9 
 ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY 
 u = 3 tra bảng 4.17 Cu = 1,14 
 Cz – hệ số kể đến ảnh hưởng của sự phân bố không đều tải trọng cho 
 các dây đai, ta có PIII/[Po] = 4,38/3,88 = 1,13 
 Cz = 1 
 4,38.1,1
 z 1,176 
 3,88.0,917.1,01.1,14.1
 chọn z = 2 
Chiều rộng bánh đai B 
 B (z 1).t 2e (2 1).25,5 2.17 59,5 (mm) 
Đường kính ngoài của bánh đai da 
 da1 d 1 2h o 315 2.5,7 326,4 (mm) 
 da2 d 2 2h o 900 2.5,7 911,4 (mm) 
2.1.4. Lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục 
Lực căng đai được xác định theo công thức: 
 780PIII .Kd
 FF0v 
 v.C .z
trong đó: Fv – lực căng do lực ly tâm sinh ra 
 2
 Fv = qmv trong đó: qm – khối lượng 1 mét chiều dài đai, 
 tra bảng 4.22 qm = 0,3 
 v – vận tốc vòng, m/s 
 PIII – công suất trên trục bánh đai chủ động, kW 
 780.4,38.1,1
 F 0,3.(4,42)2 469,46 (N) 
 0 4,42.0,917.2
Lực tác dụng lên trục: 
 Page 10