Đồ án Chi tiết máy - Thiết kế hệ dẫn động băng tải

 MỤC LỤC 
MỤC LỤC ........................................................................................................... 1 
LỜI NÓI ĐẦU .................................................................................................... 4 
CHƢƠNG 1: TÍNH TOÁN HỆ DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ ..................................... 5 
1.1. Chọn động cơ điện ....................................................................................... 5 
 1.1.1. Chọn kiểu động cơ .................................................................................... 5 
 1.1.2. Xác định công suất động cơ ..................................................................... 5 
 1.1.3. Xác định sơ bộ số vòng quay đồng bộ ..................................................... 6 
 1.1.4. Chọn động cơ thực tế ............................................................................... 6 
 1.1.5. Kiểm tra điều kiện mở máy, điều kiện quá tải cho động cơ .................... 6 
1.2. Phân phối tỷ số truyền .................................................................................. 7 
 1.2.1. Tỷ số truyền của các bộ truyền ngoài hộp giảm tốc ................................. 7 
 1.2.2. Tỷ số truyền của bộ truyền trong hộp giảm tốc ....................................... 7 
 1.2.3. Tính toán các thông số trên trục ............................................................... 7 
CHƢƠNG 2: THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT TRUYỀN ĐỘNG ............................ 9 
2.1. Thiết kế bộ truyền xích................................................................................. 9 
 2.1.1. Chọn loại xích .......................................................................................... 9 
 2.1.2. Xác định các thông số của xích và bộ truyền xích ................................... 9 
 2.1.3. Kiểm nghiệm xích về độ bền .................................................................. 10 
 2.1.4. Xác định các thông số của đĩa xích và lực tác dụng lên trục ................. 10 
2.2. Thiết kế bộ truyền trục vít cấp nhanh ........................................................ 11 
 2.2.1. Tính sơ bộ vận tốc trƣợt ......................................................................... 11 
 2.2.2. Xác định ứng suất cho phép ................................................................... 12 
 2.2.3. Xác định các thông số cơ bản ................................................................. 13 
 2.2.4. Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc ................................................................ 14 
 2.2.5. Kiểm nghiệm răng bánh vít về độ bền uốn ............................................ 15 
 2.2.6. Kiểm nghiêm răng bánh vít về quá tải ................................................... 16 
 2.2.7. Xác định các kích thƣớc hình học của bộ truyền ................................... 16 
 2.2.8. Nhiệt truyền động trục vít ...................................................................... 17 
2.3. Thiết kế bộ truyền trục vít cấp chậm .......................................................... 17 
 1 
 TRƢỜNG ĐẠI HỌC GTVT ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY 
 2.3.1. Tính sơ bộ vận tốc trƣợt ......................................................................... 17 
 2.3.2. Xác định ứng suất cho phép ................................................................... 18 
 2.3.3. Xác định các thơng số cơ bản ................................................................. 18 
 2.3.4. Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc ................................................................ 19 
 2.3.5. Kiểm nghiệm răng bánh vít về độ bền uốn ............................................ 21 
 2.3.6. Kiểm nghiêm răng bánh vít về quá tải ................................................... 21 
 2.3.7. Xác định các kích thƣớc hình học của bộ truyền ................................... 22 
 2.3.8. Nhiệt truyền động trục vít ...................................................................... 22 
 2.3.9. Kiểm tra sai số vận tốc ........................................................................... 23 
CHƢƠNG 3: THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT ĐỠ NỐI ......................................... 24 
3.1. Thiết kế trục ............................................................................................... 24 
 3.1.1. Các lực tác dụng lên trục ........................................................................ 24 
 3.1.2. Tính sơ bộ đƣờng kính trục .................................................................... 25 
 3.1.3. Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực ......................... 25 
 3.1.4. Xác định đƣờng kính và chiều dài các đoạn trục ................................... 26 
 3.1.5. Kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi ........................................................... 31 
 3.1.6. Kiểm nghiệm trục về độ bền tĩnh ........................................................... 35 
 3.1.7. Kiểm nghiệm trục về độ cứng ................................................................ 36 
3.2. Tính chọn ổ lăn ........................................................................................... 37 
 3.2.1. Tính chọn ổ lăn cho trục 1 ...................................................................... 37 
 3.2.2. Chọn ổ cho trục 2 ................................................................................... 40 
 3.2.3. Chọn ổ cho trục 3 ................................................................................... 41 
3.3. Tính chọn then ............................................................................................ 43 
 3.3.1. Kiểm tra điều kiện bền dập và điều kiện bền cắt ................................... 44 
CHƢƠNG 4: THIẾT KẾ VỎ HỘP, CÁC CHI TIẾT PHỤ VÀ CHỌN CHẾ 
ĐỘ LẮP TRONG HỘP ..................................................................................... 45 
4.1. Thiết kế các kích thƣớc của vỏ hộp ............................................................ 45 
 4.1.1. Chọn bề mặt ghép nắp và thân ............................................................... 45 
 4.1.2. Xác định các kích thƣớc cơ bản của vỏ hộp ........................................... 45 
 4.1.3. Một số chi tiết phụ .................................................................................. 46 
SVTH: VÕ BÁ VƢƠNG 2 
 TRƢỜNG ĐẠI HỌC GTVT ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY 
 4.1.4. Chọn các chế độ lắp trong hộp giảm tốc ................................................ 48 
KẾT LUẬN ....................................................................................................... 50 
TÀI LIỆU THAM KHẢO: ................................................................................ 51 
SVTH: VÕ BÁ VƢƠNG 3 
 TRƢỜNG ĐẠI HỌC GTVT ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY 
 LỜI NÓI ĐẦU 
 Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí là nội dung không thể thiếu trong 
chƣơng trình đào tạo kỹ sƣ cơ khí. Đồ án môn học Chi Tiết Máy là môn học 
giúp cho sinh viên có thể hệ thống hoá lại các kiến thức của các môn học nhƣ: 
Chi tiết máy, sức bền vật liệu, dung sai, chế tạo máy, vẽ kỹ thuật ... đồng thời 
giúp sinh viên làm quen dần với công việc thiết kế và làm đồ án chuẩn bị cho 
việc thiết kế đồ án tốt nghiệp sau này 
 Hộp giảm tốc là một cơ cấu truyền động bằng ăn khớp trục tiếp, có tỷ số 
truyền không đổi và đƣơc dùng để giảm số vòng quay, tăng momen xoắn. Với 
chúc năng nhƣ vậy, ngày này hộp giảm tốc đƣợc sử dụng rộng rãi trong ngành 
cơ khí, luyện kim, hoá chất, công nghiệp đóng tàu, đầu máy toa xe Trong giới 
hạn môn học em đƣợc giao nhiệm vụ thiết kế hệ dẫn động xích tải sử dụng hộp 
giảm tốc trục vít hai cấp. 
 Trong quá trình làm đồ án đƣợc sự giúp đỡ tận tình của các thầy (cô) 
trong bộ môn ,đặc biệt là thầy Trần Ngọc Hiền đã giúp đỡ em hoàn thnahf đồ 
án môn học của mình. Đây là đồ án đầu tiên của khoá học và với trình độ cũng 
nhƣ thời gian có hạn nên trong quá trình thiết kế em không thể tránh khỏi 
những sai xót, em rất mong nhận đƣớcự góp ý của các thầy (cô) trong bộ môn 
để em thêm hiểu biết hơn. 
 Em xin chân thành cám ơn! 
 Ngày 15/12/2016 
 Sinh viên thực hiện 
 Võ Bá Vƣơng 
SVTH: VÕ BÁ VƢƠNG 4 
 TRƢỜNG ĐẠI HỌC GTVT ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY 
 CHƢƠNG 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. Loại 
này dùng phổ biến trong các ngành công nghiệp, với hệ dẫn động cơ khí (hệ 
dẫn động băng tải, xích tải, vít tải,... dùng với các hộp giảm tốc). 
1.1.2. Xác định công suất động cơ 
Công suất trên trục động cơ đƣợc 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 
 P P F. v /1033 6000.0,06 /10 0,36 ( 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. 
 23
 Theo sơ đồ đề bài thì :  ...    
  tv ol x k
 tv : hiệu suất của bộ truyền trục vít: tv =0,4 
 ol : hiệu suất một cặp ổ lăn: ol =0,995 
 x : hiệu suất của bộ truyền xích: x =0,97 
  : hiệu suất của khớp nối:  =0,1 
 k k
 23
  0,4 .0,995 .0,97.1 0,153 
SVTH: VÕ BÁ VƢƠNG 5 
 TRƢỜNG ĐẠI HỌC GTVT ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY 
 Pct 0,36 / 0,153 2,36 ( kW ) 
Hệ số xét đến sự thay đổi tải không đều β: 
 2 2 2 2 2
 Tii t T0 t 0 T1 t 1 T 2 t 2 T 3 t 3
   ..... 
 T1 tck T 1 t ck T 1 t ck T 1 t ck T 1 t ck
 4
 8,3.1022 4 2 2
 1,522 . 1 . (0,7) . 0,5 . 0,83
 8 8 8 8 
 Pct 2,36.0,83 1,96 ( kW ) 
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 .0,06
 n 3,6 ( v / ph )
 lv zt 10.100
 Tỷ số truyền toàn bộ của hệ thống ut 
 ut = uh.ux 
 với: uh – tỷ số truyền của hộp giảm tốc trục vít hai cấp 
 ux – tỷ số truyền của bộ tuyền xích 
 tra bảng 2.4 [1] ta chọn nhƣ sau: uh = 400 ux = 2 
 vậy ut = 800 
Số vòng quay sơ bộ của động cơ: nsb = nlv.ut = 3,6.800 = 2880 
1.1.4. Chọn động cơ thực tế 
 Tra bảng P1.2 [1] ta chọn động cơ DK.42 – 2 với các thông số: 
 Công suất: 2,8 kW, 
 Số vòng quay: n = 2880 (vg/ph) 
 Tk / Tdn = 2,5 Tmax / Tdn = 0,04 
1.1.5. Kiểm tra điều kiện mở máy, điều kiện quá tải cho động cơ 
SVTH: VÕ BÁ VƢƠNG 6 
 TRƢỜNG ĐẠI HỌC GTVT ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY 
 Kiểm ta điều kiện mở máy và điều kiện quá tải của động cơ vừa chọn: 
 PPdc 2,8 ct 1,96
 nndc 2880 sb
 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: 
 ndc 2880
 u 800 
 nlv 3,6
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 x 
 Ta chọn uux 2; ng 2 
1.2.2. Tỷ số truyền của bộ truyền trong hộp giảm tốc 
 u uh. u ng 
 u 800
 uh 400 
 ung 2
 u 19
 u 400 1 
 h 
 u2 21,05
 với u1: tỷ số truyền cấp nhanh 
 u2: tỷ số truyền cấp chậm 
1.2.3. Tính toán các thông số trên trục 
SVTH: VÕ BÁ VƢƠNG 7 
 TRƢỜNG ĐẠI HỌC GTVT ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY 
 Trục 
 Đ/cơ Trục vít 1 Trục vít 2 Trục 3 Công tác 
Thông số 
Công suất (kW) 2,8 2,786 1,11 0,442 0,36 
Tỷ số truyền (-) 1 19 21,05 2 
Số vòng quay (v/ph) 2880 2880 151,579 7,21 3,605 
Momen (Nmm) 9284,72 9238,3 69933,83 585450,76 953675,45 
 SVTH: VÕ BÁ VƢƠNG 8 
 TRƢỜNG ĐẠI HỌC GTVT ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY 
 CHƢƠNG 2: THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT TRUYỀN ĐỘNG 
2.1. Thiết kế bộ truyền xích 
2.1.1. Chọn loại xích 
 Chọn loại xích con lăn 
2.1.2. Xác định các thông số của xích và bộ truyền xích 
 Số răng đĩa xích nhỏ (chủ động): z1 = 10 
 Số răng đĩa xích bị động: z2 = z1.ux = 10.2 =20 < 120 
 Bƣớc xích: t = 100 
 Ta có: Pt = P.k.kz.kn 
 Với kz = 25/z1 = 25/10 = 2,5 
 kn = 50/3,605 = 13,8696 
 k = kokakđckbtkđkc = 1.1.1.1,1.1,2.1,25 = 1,7875 
 do đó : Pt = 0,36.1,7875.2,5.13,8696 = 22.312 kW 
 Theo bảng 5.5 [1] với n01 = 50 (vg/ph), chọn bộ truyền xích 1 dãy có bƣớc 
xích p = 50.8 (mm) thoả mãn điều kiện bền mòn: 
 Pt < [P] = 22,9 đồng thời p < pmax 
 Khoảng cách trục: a = 30.50,8 = 1524 (mm) 
 2 2
Số mắt xích: x = 2a/p + 0,5(z1 + z2) + (z2 – z1) p/(4π a) 
 2 2
 = 2.1524/50,8 + 0,5(10 + 20) + (20 - 10) .50,8/(4.π .1524) = 75,08 
 Vì số mắt xích là chắn nên x = 76 
 Tính lại khoảng cách trục: 
 22
 a 0,25 p {xcc 0,5( z2 z 1 ) [ x 0,5( z 2 z 1 )] 2[(z 2 z 1 ) / ] } 
 0,25.50,8{76 0,5(20 10) [76 0,5(20 10)]22 2[(20 10) / ] } 1598
 Để xích không chịu lực căng quá lớn, ta giảm a một lƣợng bằng: 
SVTH: VÕ BÁ VƢƠNG 9 
 TRƢỜNG ĐẠI HỌC GTVT ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY 
 aa (0,002...0,004) 3,196...6,392 ta chọn là 6 
 Do đó a = 1592 (mm) 
 Số lần va đập i của bản lề xích trong 1 giây 
 i z11 n/ (15 x ) 10.3,605 / (15.78) 0,031 < [i] = 15 
2.1.3. Kiểm nghiệm xích về độ bền 
 s Q/()[] kd F t F o F v s 
trong đó: Q – tải trọng phá hỏng, N ; tra bảng 5.2 ta có Q = 226,8.103 N 
 kđ – hệ số tải trọng động, kđ = 1,7 
 Ft – lực vòng, Ft = 6000 N 
 Fv – lực căng do lực ly tâm sinh ra, N; 
 2 2
 Fv = qv = 9,7.0,06 = 0,035 (N) 
 Fo – lực căng do trọng lƣợng nhánh xích bị động sinh ra, N 
 Fo = 9,81.kfqa = 9,81.4.9,7.1,592 = 606 (N) 
 [s] – hệ số an toàn cho phép, [s] = 7 
 Do đó: s 226.103 / (1,7.6000 606 0,035) 20,91 > [s] = 7 
 Vậy xích đảm bảo điều kiện bền 
2.1.4. Xác định các thông số của đĩa xích và lực tác dụng lên trục 
a) Xác định các thông số của đĩa xích 
 Đƣờng kính vòng chia của đĩa xích: 
 d11 p/ sin( / z ) 50,8 / sin( /10) 164,4 (mm) 
 d p/ sin( / z ) 50,8 / sin( / 20) 324,74 (mm) 
 12
 Vật liệu chế tạo đĩa xích thép 45, phƣơng pháp nhiệt luyện là tôi, ram. 
 Ứng suất tiếp xúc σH trên mặt răng đĩa xích: 
SVTH: VÕ BÁ VƢƠNG 10