§å ¸n m«n häc ThiÕt kÕ s¶n phÈm víi CAD Lời Nói Đầu Hiện nay khoa học kỹ thuật đang phát triển như vũ bão, mang lại những lợi ích cho con người về tất cả nhữnh lĩnh vực tinh thần và vật chất. Để nâng cao đời sống nhân dân, để hoà nhập vào sự phát triển chung của các nước trong khu vực cũng như trên thế giới. Đảng và Nhà nước ta đã đề ra những mục tiêu trong những năm tới là nước công nghiệp hoá hiện đại hoá Muốn thực hiện được điều đó một trong những ngành cần quan tâm phát triển nhất đó là ngành cơ khí chế tạo máy vì ngành cơ khí chế tạo máy đóng vai trò quan trọng trong việc sản xuất ra các thiết bị công cụ cho mọi ngành kinh tế quốc dân. Để thực hiện việc phát triển ngành cơ khí cần đẩy mạnh đào tạo đội ngũ cán bộ kỹ thuật có trình độ chuyên môn cao, đồng thời phải đáp ứng được các yêu cầu của công nghệ tiên tiến, công nghệ tự động hoá theo dây truyền trong sản xuất Nhằm thực hiện mục tiêu đó, chúng Em là sinh viên trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp - Thái Nguyên nói riêng và những sinh viên của các trường kỹ thuật nói chung trong cả nước luôn cố gắng phấn đấu trong học tập và rèn luyện, trau dồi những kiến thức đã được dạy trong trường để sau khi ra trường có thể đóng góp một phần trí tuệ và sức lực của mình vào công cuộc đổi mới của đất nước trong thế kỷ mới Qua đồ án này Em đã tổng hợp được nhiều kiến thức chuyên môn, giúp Em hiểu rõ hơn những công việc của một kỹ sư tương lai. Song với những hiểu biết còn hạn chế cùng với kinh nghiệm thực tế chưa có nên đồ án của Em không tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong được sự chỉ bảo của các thầy trong bộ môn và các Thầy Cô giáo trong khoa để đồ án của Em được hoàn thiện hơn . Cuối cùng Em xin chân thành cảm ơn sự quan tâm chỉ bảo của các Thầy Cô trong khoa cơ khí và đặc biệt là thầy Nguyễn Văn Dự và thầy Đỗ Thế Vinh đã hướng dẫn để em hoàn thành đồ án Ngày tháng năm 2011 Sinh viên: Bùi Trường Giang Nguyễn Hà Giang Trần Văn Duy Trêng §HKTCN Th¸i Nguyªn - 1 - Líp LT09A §å ¸n m«n häc ThiÕt kÕ s¶n phÈm víi CAD NHẬN XÉT …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………. Trêng §HKTCN Th¸i Nguyªn - 2 - Líp LT09A §å ¸n m«n häc ThiÕt kÕ s¶n phÈm víi CAD PHẦN I TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC HỆ DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ I. CHỌN LOẠI ĐỘNG CƠ ĐIỆN 1. Chọn động cơ Động cơ ba pha đồng bộ và động cơ ba pha không đồng bộ kiểu rôto lồng sóc do có kết cấu đơn giản,giá thành thấp,dễ bảo quản 2. Chọn công suất động cơ Công suất làm việc trên trục công tác 1000 ct t lv F v P × = (kw) Trong đó: F t là lực vòng trên trục công tác (N) v là vận tốc vòng của băng tải (m/s) Theo đề ta có: 3 3,2.10 .2,9 9,28 1000 ct lv P = = (kw) Công suất làm việc trên trục động cơ ct dc lv lv P P η Σ = (kw) Trong đó: η Σ là hiệu suất truyền động từ trục động cơ đến trục công tác 4 2 . . o br k η η η η Σ = (1) o η là hiệu suất của 1cặp ổ lăn br η là hiệu suất của bộ truyền bánh răng k η là hiệu suất của khớp nối Theo bảng 2.3 [1] ta có 0,99 0,97 1 o br k η η η =   =   =  Thay vào (1)a có Trêng §HKTCN Th¸i Nguyªn - 3 - Líp LT09A §å ¸n m«n häc ThiÕt kÕ s¶n phÈm víi CAD 4 2 0,99 .0,97 .1 0,904 η Σ = = 9,28 10,27 0,904 dc lv P→ = = (kw) 3. Chọn số vòng quay động cơ Tính số vòng quay của trục công tác - Với hệ dẫn động băng tải: 3 60.10 ct v n D π = Trong đó: D - đường kính tang dẫn của băng tải (mm) v - vận tốc vòng của băng tải (m/s) 3 60.10 2,9 153,93 3,14.360 ct n = = (v/p) Tính số vòng quay đồng bộ nên dùng cho động cơ: Chọn sơ bộ số vòng quay đồng bộ của động cơ n đb = 1500 v/p Khi này tỉ số truyền sơ bộ của hệ thống u sb được xác định: db sb ct n u n = 1500 9,745 153,93 sb u = = (v/p) ∈ (8 – 40) (v/p) 4. Chọn động cơ thực tế Căn cứ vào công suất đẳng trị đã tính tiến hành tra bảng chọn động cơ có công suất định mức thoả mãn điều kiện dc dc P P dm lv n n dc sb  ≥   ≈   Theo bảng P1.3 [1] ta chọn đông cơ có thông số sau: Kiểu máy Công suất (kW) Tốc độ quay (v/p) cos ϕ % η max dn T T K dn T T 4A132M4Y3 11 1458 0,87 87,5 2,2 2,0 Trêng §HKTCN Th¸i Nguyªn - 4 - Líp LT09A §å ¸n m«n häc ThiÕt kÕ s¶n phÈm víi CAD 5. Kiểm tra điều kiện mở máy, điều kiện quá tải cho động cơ • Kiểm tra điều kiện mở máy cho động cơ Khi khởi động, động cơ cần sinh ra một công suất đủ lớn để thắng sức ỳ của hệ thống.Vì vậy cần kiểm tra điều kiện mở máy cho động cơ. Điều kiện mở máy của động cơ thoả mãn nếu công thức sau đảm bảo dc dc mm bd P P≥ Trong đó: dc mm P công suất mở máy của động cơ (kw) . dc dc K mm dm dn T P P T = 2.11 22 dc mm P = = dc bd P - công suất cản ban đầu trên trục động cơ (kw) . dc dc bd bd lv P K P= 1,3.10,27 13,351 dc bd P = = (kw) Ta thấy 22( ) 13,351( ) dc dc mm bd P kw P kw= ≥ = Vậy động cơ đã chọn thoả mãn điều kiện mở máy • Kiểm tra điều kiện quá tải cho động cơ Với sơ đồ tải ổn định nên không cần kiểm tra quá tải cho động cơ II. Phân phối tỉ số truyền Tỉ số truyền chung của toàn hệ thống u ∑ xác định theo: dc ct n u n ∑ = Trong đó: n đc - số vòng quay của động cơ đã chọn (v/p) n ct - số vòng quay của trục công tác (v/p) 1458 9,47 153,93 u ∑ = = Mà 9,47 h u u ∑ = = Tỉ số truyền của bộ truyền bánh răng phân đôi cấp chậm xác định theo công thức 2 2 3 2 1 1,2776 C ba h ba K u u ψ ψ × ≈ × × Trêng §HKTCN Th¸i Nguyªn - 5 - Líp LT09A §å ¸n m«n häc ThiÕt kÕ s¶n phÈm víi CAD Với 2 1 1,3 C K = ÷ Chọn K C2 =1.2 2 1 1,3 ba ba ψ ψ = => 3 2 1,2776. 1,2.1,3.9,47 3,135u ≈ = Mà 1 2 . h u u u= => 1 2 9,47 3,021 3,135 h u u u = = = III. Xác định thông số trên các trục 1. Tính tốc dộ quay của các trục Tốc độ quay của trục I : 1458 1458 1 dc I k n n u = = = (v/p) Tốc độ quay của trục II : 1 1458 482,62 3,021 I II n n u = = = (v/p) Tốc độ quay của trục III : 2 482,62 153,95 3,135 II III n n u = = = (v/p) Tốc độ quay của trục IV : 153,95 153,95 1 III IV k n n u = = = (v/p) 2. Tính công suất danh nghĩa trên các trục Công suất danh nghĩa trên trục I ( ) . . 10,27.1.0,99 10,17 dc k ol I lv kw p p η η = = = Công suất danh nghĩa trên trục II ( ) . . 10,17.0,97.0,99 9,77 br ol II I kw p p η η = = = Công suất danh nghĩa trên trục III ( ) . . 9,77.0,97.0,99 9,38 II br ol III kw p P η η = = = Công suất danh nghĩa trên trục IV ( ) . . 9,38.1.0,99 9,29 III k ol IV kw p P η η = = = Trêng §HKTCN Th¸i Nguyªn - 6 - Líp LT09A §å ¸n m«n häc ThiÕt kÕ s¶n phÈm víi CAD 3. Tính mô men xoắn trên các trục Áp dụng công thức 6 9,55.10 . i i i p T n = Mô men xoắn trên trục động cơ ( ) 6 6 9,55.10 . 10,27 9,55.10 . 67269,2 . 1458 dc lv dc dc dc T T N mm p n = = = Mô men xoắn trên trục I: ( ) 6 6 9,55.10 . 10,17 9,55.10 . 66614,2 . 1458 I I I I T T N mm p n = = = Mô men xoắn trên trục II : ( ) 6 6 9,55.10 . 9,77 9,55.10 . 121863,41 . 765,64 II II II II T T N mm p n = = = Mô men xoắn trên trục III : ( ) 6 6 9,55.10 . 9,38 9,55.10 . 581832,94 . 153,96 III III III III T T N mm p n = = = Mô men xoắn trên trục IV : Trêng §HKTCN Th¸i Nguyªn - 7 - Líp LT09A §å ¸n m«n häc ThiÕt kÕ s¶n phÈm víi CAD ( ) 6 6 9,55.10 . 9,29 9,55.10 . 576250,32 . 153,96 IV IV IV IV T T N mm p n = = = 4. Lập bảng thông số tính toán Đ/cơ Trục Đ/cơ I II III Công tác Công suất P(kw) 10,27 10,17 9,77 9,38 9,29 Tỷ số truyền u 1 3,021 3,135 1 Số vòng quay n (v/ph) 1458 1458 482,62 153,95 153,95 Mô men xoắn T(Nmm) 67269,2 66614,2 193327,05 581870,74 576287,76 Trêng §HKTCN Th¸i Nguyªn - 8 - Líp LT09A §å ¸n m«n häc ThiÕt kÕ s¶n phÈm víi CAD PHẦN II THIẾT KẾ CÁC BỘ TRUYỀN I. THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN CẤP NHANH 1. Chọn vật liệu làm bánh răng a. Bánh răng nhỏ Theo bảng 6.1 [1] do yêu cầu của bánh răng không có gì đặc biệt nên ta chọn vật liệu chế tạo bánh răng là thép C45 tôi cải thiện có: Độ cứng 241 285HB = − Giới hạn bền 1 850 b MPa σ = Giới hạn chảy 1 580 ch MPa σ = Ta chọn 1 245HB = HB b. Bánh răng lớn Theo bảng 6.1 [1] do yêu cầu của bánh răng không có gì đặc biệt nên ta chọn vật liệu chế tạo bánh răng là thép C45 tôi cải thiện có: Độ cứng 192 240HB = − Giới hạn bền 1 750 b MPa σ = Giới hạn chảy 1 450 ch MPa σ = Để tăng khả năng chạy mòn của răng ,nên nhiêt luyện bánh răng lớn đạt độ rắn thấp hơn độ rắn bánh răng nhỏ từ 10 đến 15 đơn vị : 1 2 (10 15)HB HB HB≥ + ÷ Trêng §HKTCN Th¸i Nguyªn - 9 - Líp LT09A §å ¸n m«n häc ThiÕt kÕ s¶n phÈm víi CAD Ta chọn 2 230HB = HB 2. Xác định ứng suất cho phép Ta có: [ ] [ ] 0 lim 0 lim . . . . . . . . . H H R V xH HL H F F R S xF FC FL F Z Z K K S Z Y K K K S σ σ σ σ = = Với : Z R : Hệ số kể đến ảnh hưởng độ nhám bề mặt răng làm việc Z V : Hệ số kể đến ảnh hưởng của vận tốc vòng K XH : Hệ số kể đến ảnh hưởng của kích thước bánh răng K HL , K FL : Hệ số tuổi thọ Y R : Hệ số kể đến ảnh hưởng của độ nhám mặt lượn chân răng Y S : Hệ số kể đến độ nhậy vủa vật liệu tới sự tập trung ứng suất K XF : Hệ số kể đến ảnh hưởng kích thước bánh răng tới độ bền uốn S H ,S F : Hệ số an toàn khi tính về tiếp xúc, uốn K FC : Hệ số kể đến ảnh hưởng của việc đặt tải Khi thiết kế sơ bộ ta lấy 1 1 R V XH R S XF Z Z K Y Y K =   =  [ ] lim . o H H HL H K S σ σ ⇒ = [ ] lim . o F F FC FL F K K S σ σ ⇒ = Tra bảng 6.2 [1] ta xác định được trị số của 0 limH σ và 0 limF σ ứng với số chu kì cơ sở ta chọn Ứng suất tiếp xúc cho phép ứng với số chu kì cơ sở : 0 limH σ =2HB + 70 Hệ số an toàn khi tính về tiếp xúc : H S =1,1 Ứng suất uốn cho phép ứng với số chu kì cơ sở : 0 limF σ =1,8HB Hệ số an toàn khi tính về uốn : F S =1,75 Trêng §HKTCN Th¸i Nguyªn - 10 - Líp LT09A [...].. .Đồ án môn học Khi ú : Thiết kế sản phẩm với CAD Bỏnh nh : 0 H lim = 2.HB1 + 70 = 2.245 + 70 = 560 ( MPa ) 1 0 F lim = 1,8HB1 = 1,8.245 = 441( MPa ) 1 Bỏnh ln : 0 H lim = 2.HB2 + 70 = 2.230 + 70 = 530 ( MPa ) 2 0 F lim... vũng quay c = 1 n : s vũng quay trong 1 phỳt n = 1458 (v/ph) t : l s thi gian lm vic ca bỏnh rng ang xột 1 t = 5.365.0,75 .24 = 10950( h) 3 Trờng ĐHKTCN Thái Nguyên - 11 - Lớp LT09A Đồ án môn học Thiết kế sản phẩm với CAD N HE = N FE = 60.1.1458.10950 = 957,906.10 Do vy N HE > N H 0 chn K HL = 1 N FE > N F 0 chn K FL = 1 6 ng sut tip xỳc cho phộp o H lim K HL [H ] = SH i vi bỏnh nh 0 560 H1]... 2,8. ch H lim1 2 1 2 i vi bỏnh nh i vi bỏnh ln [ H 1 ] max = 2,8. ch1 = 2,8.580 = 1624( MPa) [ H 2 ] max = 2,8. ch 2 = 2,8.450 = 1260( MPa) Trờng ĐHKTCN Thái Nguyên - 12 - Lớp LT09A Đồ án môn học Thiết kế sản phẩm với CAD ng sut un cho phộp khi quỏ ti [ F ] max = 0.8 ch i vi bỏnh nh [ F1 ] max = 0,8. ch1 = 0,8.580 = 464 ( MPa ) [ F 2 ] max = 0,8. ch 2 = 0,8.450 = 360 ( MPa ) i vi bỏnh ln 3 Tớnh... ly aw1 = 123(mm) b Xỏc nh cỏc thụng s n khp Mụun m = (0,01 ữ 0,02).aw1 m = (0,01 ữ 0,02).125 = 1.23 ữ 2.46 Tra bng 6.8 [1] ta chn mụun m=2 Trờng ĐHKTCN Thái Nguyên - 13 - Lớp LT09A Đồ án môn học Thiết kế sản phẩm với CAD Vi hp gim tc phõn ụi cp chm thỡ b truyn cp nhanh l bỏnh rng tr thng nờn cú = 00 S rng bỏnh nh 2.aw1.cos 2.123.cos00 z1 = = = 30,59 (rng) m(u1 + 1) 2.(3,021 + 1) => ly z1 = 31 (rng)... kớnh ln : d w1 = 2.aw1 = 61,01(mm) 3,032 + 1 d w2 = d w1.um = 61,01.3,032 = 184,98(mm) ng kớnh nh rng : d a1 = d1 + 2.m = 62 + 2.2 = 66( mm) Trờng ĐHKTCN Thái Nguyên - 14 - Lớp LT09A Đồ án môn học Thiết kế sản phẩm với CAD d a 2 = d 2 + 2.m = 188 + 2.2 = 192( mm) ng kớnh ỏy rng : d f 1 = d1 2,5.m = 62 2,5.2 = 57(mm) d f 2 = d 2 2,5.m = 188 2,5.2 = 183(mm) Chiu rng vnh rng : bw = ba aw1 = 0,3.123... 2 tw sin 2.200 Z : H s k n s trựng khp ca rng vi v > 1 ta cú Z = 1 1 = = 0,76 1,74 KH: H s ti trng khi tớnh v tip xỳc: K H = K H K H K H Trờng ĐHKTCN Thái Nguyên - 15 - Lớp LT09A Đồ án môn học Thiết kế sản phẩm với CAD K H : H s k n s phõn b khụng u ti trng trờn chiu rng vnh rng,tra bng 6.7 [1] ta cú K H = 1,07 K H : H s k n s phõn b khụng u ca ti trng cho cỏc ụi rng ng thi n khp,do bỏnh rng... chớnh xỏc 8 ta cú g0 =56 => H = 0,004.56.4,6 K HV = 1 + 123 = 6,56 3,032 6,56.36,9.61,01 = 1,1 2.66614,2.1,07.1 H s ti trng khi tớnh v tip xỳc Trờng ĐHKTCN Thái Nguyên - 16 - Lớp LT09A Đồ án môn học Thiết kế sản phẩm với CAD K H = K H K H K Hv = 1,07.1.1,1 = 1,18 ng sut tip xỳc trờn mt rng lm vic H = Z M Z H Z 2.T1.K H (u1 + 1) 2.66614,2.1,17.(3,032 + 1) = 274.0,76.1,76 2 bw1.u1.d w1 36,9.3,032.61,012... 452,17 bw1 = ba1.aw1. H ữ = 0,3.123. ữ = 36,01(mm) [ H ] 457,71 => Chn bw2 = 36(mm) m bo n khp chn bw1 = 45( mm) 5 Kim nghim rng v bn un Trờng ĐHKTCN Thái Nguyên - 17 - Lớp LT09A Đồ án môn học Thiết kế sản phẩm với CAD m bo bn un cho rng ,ng sut un sinh ra ti chõn rng khụng c vt quỏ mt giỏ tr cho phộp F1 = 2.T1.K F Y Y YF 1 F2 = bw d w1.m [ F1 ] F 1.YF 2 [F2] YF 1 T1: Mụmen xon trờn bỏnh... tI trng khi tớnh v un : K F = K F K F K FV Vi K F l h s k n s phõn b khụng u ti trng trờn chiu rng vnh rng tra bng 6.7 [1] => K F = 1,17 Trờng ĐHKTCN Thái Nguyên - 18 - Lớp LT09A Đồ án môn học Thiết kế sản phẩm với CAD K F l h s k n s phõn b khụng u ti trng cho cỏc ụi rng ng thi n khp Do l bỏnh rng thng nờn K F = 1 K Fv l h s k n ti trng ng xut hin trong vựng n khp khi tớnh v un K FV = 1 + F bw1.d... 2 ]cx = [ F 2 ] sb YR Ys K xF YR l h s xột n s nh hng ca nhỏm mt ln chõn rng Chn YR = 1 YS l h s xột n nhy ca vt liu i vi tp trung ng xut Trờng ĐHKTCN Thái Nguyên - 19 - Lớp LT09A Đồ án môn học Thiết kế sản phẩm với CAD YS = 1,08 0,0695.ln(m) = 1,08 0,0695.ln 2 = 1,03 (m l mụ un) K xF h s xột n kớch thc bỏnh rng nh hng n bn un Vi da . ThiÕt kÕ s¶n phÈm víi CAD PHẦN II THIẾT KẾ CÁC BỘ TRUYỀN I. THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN CẤP NHANH 1. Chọn vật liệu làm bánh răng a. Bánh răng nhỏ Theo bảng. phÈm víi CAD PHẦN I TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC HỆ DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ I. CHỌN LOẠI ĐỘNG CƠ ĐIỆN 1. Chọn động cơ Động cơ ba pha đồng bộ và động cơ ba pha không đồng bộ