Đang tải... (xem toàn văn)
Đồ án môn học là sự kết hợp chặt chẽ giữa lý thuyết và thực nghiệm.Đồ án yêu cầu những kiến thức về nguyên lý máy, chi tiết máy, sức bền…để có thể thực hiện tính toán, lựa chọn các chi tiết, kết cấu phù hợp.Và kết hợp với phần mềm thiết kế (Inventer) xây dựng cấu trúc 3D và mô phỏng hoạt động và nguyên lý tháo lắp của cơ cấu cần tính toán (Hộp giảm tốc)
Thuyết minh đồ án NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên 1 Thuyết minh đồ án Mục Lục 1.1 Chọn loại động cơ điện 5 1.1.1 Chọn động cơ 5 1.1.2 Chọn công suất động cơ động cơ 5 1.1.3 Chọn số vòng quay của động cơ 6 1.1.4 Kiểm tra điều kiện mở máy cho động cơ 7 1.2 Phân phối tỉ số truyền 7 1.3 Xác định các thông số trên trục 8 Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên 2 Thuyết minh đồ án Lời nói đầu Khoa học kỹ thuật và công nghệ không ngừng cải tiến, phát triển đã nhanh chóng làm thay đổi bộ mặt thế giới. Ngành công nghiệp thế giới nói chung và ngành công nghiệp ở nước ta nói riêng đã và đang phát triển nhanh chóng, tạo ra các sản phẩm thiết yếu phục vụ cho đời sống con người. Để nâng cao đời sống nhân dân, để hoà nhập vào sự phát triển chung của các nước trên thế giới. Đảng và Nhà nước ta đã đề ra mục tiêu đến năm 2020 nước ta cơ bản trở thành một nước công nghiệp phát triển, trở thành một nền kinh tế vững mạnh trong khu vực, có tiếng nói lớn hơn trong các diễn đàn kinh tế thế giới. 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 – Đại Học Thái Nguyên 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 Thiết kế sản phẩm với CAD chúng em là: Vũ Đình Thiên, Đinh Xuân Kỷ và Nguyễn Duy Trung đã tổng hợp được nhiều kiến thức chuyên môn, giúp chúng 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 nhiều nên đồ án của chúng em không tránh khỏi những thiếu sót. Chúng em rất mong được sự chỉ bảo của các thầy trong bộ môn Kỹ thuật cơ khí và các Thầy Cô giáo trong khoa để đồ án của chúng em được hoàn thiện hơn . Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên 3 Thuyết minh đồ án Cuối cùng chúng em xin chân thành cảm ơn sự quan tâm chỉ bảo của các Thầy Cô trong khoa và bộ môn Kỹ thuật cơ khí trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp-Đại Học Thái Nguyên và đặc biệt là sự hướng dẫn tận tình của thày Lê Văn Nhất và thầy Nguyễn Hoàng Nghị. Ngày tháng năm 2011 Nhóm sinh viên: Đinh Xuân Kỷ Vũ Đình Thiên Nguyễn Duy Trung Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên 4 Thuyết minh đồ án Phần I Tính Toán Động Học 1.1 Chọn loại động cơ điện 1.1.1 Chọn động cơ Trong thực tế có nhiều loại động cơ khác nhau, mỗi loại động cơ đều có ưu nhược điểm riêng. Cho nên khi chọn động cơ ta cần chọn loại động cơ tối ưu và phù hợp nhất. Đối với động cơ một chiều có ưu điểm là khởi động êm, hãm và đảo chiều dễ dàng, nhưng nhược điểm của nó là đắt tiền và khó kiếm. Đối với động cơ xoay chiều thì có Động cơ xoay chiều một pha và động cơ xoay chiều ba pha . Đối với động cơ xoay chiều một pha có công suất nhỏ và thường dùng trong sinh hoạt, nó có hiệu suất thấp và ít được dùng trong công nghiệp. Đối với động cơ ba pha cũng có hai loại là : Động cơ ba pha đồng bộ và động cơ ba pha không đồng bộ. Động cơ ba pha đồng bộ có vận tốc góc không đổi, không phụ thuộc vào trị số của tải trọng và thực tế là không điều chỉnh được, nó có ưu điểm là hiệu suất cao, hệ số quá tải lớn nhưng nó lại có nhược điểm là thiết bị phức tạp và khá đắt tiền Còn động cơ ba pha không đồng bộ có kết cấu đơn giản, dễ bảo quản, làm việc tin cậy, có thể mắc trực tiếp vào lưới điện công nghiệp.Giá thành rẻ, dễ kiếm và không cần điều chỉnh tốc độ. Từ các ưu và nhược điểm trên thì ta nên chọn động cơ ba pha không đồng bộ để sử dụng cho hộp giảm tốc cần tính. 1.1.2 Chọn công suất động cơ động cơ Công suất làm việc trên trục công tác. ( ) 3 . 5.10 .1,2 6 ct lv t P F V kw − = = = Trong đó: : t F Là lực vòng trên băng tải. :V Là vận tốc vòng băng tải. Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên 5 Thuyết minh đồ án Do ma sát, hao mòn của các bộ truyền ta có hiệu suất chung của hệ dẫn động là: 2 4 1 2 . . . . 1.(0,97) .(0,995) .1 0,9362 k br br k ôl η η η η η η Σ = = = Trong đó: k η : Là hiệu suất của khớp nối. ôl η : Là hiệu suất của ổ lăn. 1br η : Là hiệu suất từ trục I đến trục II. 2br η : Là hiệu suất từ trục II đến trục III. Công suất làm việc trên trục động cơ: ( ) 6 6,41 0,9362 ct đc lv lv P P kw η Σ = = = 1.1.3 Chọn số vòng quay của động cơ Số vòng quay của trục công tác: ( ) 3 3 60.10 . 6.10 .1,2 51 . 3,14.350 ct V n v p D π = = = Trong đó: :D Là đường kính tang dẫn băng tải. :V Vận tốc vòng của băng tải. Xác định số vòng quay đồng bộ nên dùng cho động cơ: Chọn sơ bộ số vòng quay đồng bộ của động cơ là n đb =1450 (v/p). Khi đó tỉ số truyền sơ bộ của hệ thống U sb được xác định: 1450 28,43 51 đb sb ct n U n = = = Ta có U sb nằm trong khoảng 8 40U = ÷ . Chọn động cơ thực tế: Kiểu động cơ Công suất (KW) Vận tốc quay (V/P) T Max /T dn T K /T dn GD 2 DK 52-4 7 1440 2 1,5 0,28 Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên 6 Thuyết minh đồ án 1.1.4 Kiểm tra điều kiện mở máy cho động cơ Khi khởi động, động cơ cần sinh ra một công suất mở máy đủ lớn để hệ thống có thể làm việc được. Kiểm tra diều kiện mở máy cho động cơ theo công thức. đc đc mm bđ P P≥ ( ) . 1,5.7 10,5 đc đc K mmđm dn T P P kw T = = = ( ) . 1,5.6,41 9,615 đc đc bđ bd lv P K P kw= = = Trong đó: đc mm P : Công suất mở máy của động cơ đc bđ P : Công suất cản ban đầu trên trục động cơ. Vậy ta có: đc đc mm bđ P P> thỏa mãn được điều kiện mở máy và làm việc. 1.2 Phân phối tỉ số truyền Tỉ số truyền chung của hệ thống U Σ được xác định theo công thức: đc ct n U n Σ = Trong đó: đc n : Số vòng quay của động cơ. ct n : Số vòng quay của trục công tác. Vì các hệ dẫn động nối tiếp với nhau nên ta có: . h n U U U Σ = Trong đó: h U : Tỉ số truyền của hộp giảm tốc. n U : Tỉ số truyền của bộ truyền ngoài. Do hệ dẫn động không có bộ truyền ngoài nên 1 n U = . Thay số ta có: 1440 . 28,2 51 h U U Σ = = = 1 2 . 28,2U U⇔ = Trong đó: 1 U : Là tỉ số truyền của bộ truyền cấp nhanh. Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên 7 Thuyết minh đồ án 2 U : Là tỉ số truyền của bộ truyền cấp chậm. Tỉ số truyền của hộp có thể phân theo chỉ tiêu tiết diện ngang của hộp nhỏ nhất. Khi này tỉ số truyền của bộ truyền cấp chậm sẽ được tính theo công thức: 2 2 3 2 1 . 1,2776. . c ba h ba K U U Ψ = Ψ Trong đó: 1 2 ; ba ba Ψ Ψ là hệ số chiều rộng bánh răng cấp nhanh và cấp chậm. Thực tế ta chọn 1 2 1,3 ba ba Ψ = Ψ Hệ số 2 1 1,3 c K = ÷ . Ta chọn 2 1,2 c K = Thay số vào ta có: 3 2 1,2776. 1,2.1,3.28,2 4,5U = = 1 2 28,2 6,3 4,5 h U U U ⇒ = = = 1.3 Xác định các thông số trên trục Ký hiệu các trục I, II là thứ tự các trục trong hộp giảm tốc. Tính công suất trên các trục. Công suất danh nghĩa trên trục động cơ: ( ) 6 6,41 0,9362 ct đc lv đc lv P P P kw n Σ = = = = Công suất danh nghĩa trên các trục I, II, III: ( ) 0 . . 6,41.1.0,995 6,48 đc Iđc I P P kw η η + = = = ( ) 0 . . 6,48.0,97.0,995 6,25 II I I II P P kw η η + = = = ( ) 0 . . 6,25.0,97.0,995 6 III II II III P P kw η η + = = = Tỷ số vòng quay của các trục. ( ) 1440 1440 1 đc I đc I n n v p n + = = = ( ) 1440 229 6,3 I II I II n n v p n + = = = Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên 8 Thuyết minh đồ án 229 51 ( / ) 4,5 II III II III n n v p n + = = = Tính mômen xoắn trên các trục 6 9,55.10 . K K K P T n = ( ) 6 6 9,55.10 . 9,55.10 .6,48 42975 . 1440 I I I P T N mm n = = = ( ) 6 6 9,55.10 . 9,55.10 .6,25 260682 . 229 II II II P T N mm n = = = ( ) 6 6 6 9,55.10 . 9,55.10 .6 1,1.10 . 51 III III III P T N mm n = = = Bảng kết quả tính toán: Trục Thông số Động cơ I II III Công tác Công suất (k) 6,51 6,48 6,25 6 6 Tỷ số truyền 1 6,3 4,5 1 Số vòng quay (v/p) 1440 1440 229 51 51 Mômen 42975 42975 260682 1,11.10 6 1,11.10 6 Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên 9 Thuyết minh đồ án Phần II Thiết Kế Các Bộ Truyền Hộp giảm tốc đang thiết kế là hộp giảm tốc phân đôi cấp chậm vì vậy để tránh hiện tượng lực dọc trục trên các trục của hộp giảm tốc ta sẽ chọn bộ truyền bánh răng cấp nhanh là bánh răng trụ răng thẳng, cấp chậm là bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng (đối xứng). 3.1 Thiết kế bộ truyền bánh răng cấp nhanh 2.1.1 Chọn vật liệu Hộp giảm tốc làm việc chịu tải trung bình. Ta chọn vật liệu có ( ) 350HB Mpa≤ . Vậy ta chọn thép 45 thường hóa có: 170 217HB = ÷ ; ( ) 600 b Mpa σ = ; ( ) 340 ch Mpa σ = Chọn độ cứng của bánh răng nhỏ: 1 180HB = Để tăng khả năng chạy mòn của răng, nên nhiệt luyện bánh răng lớn đạt độ rắn thấp hơn bánh răng nhỏ từ 10 đến 15 đơn vị. Chọn độ cứng của bánh răng lớn: 2 170HB = 2.1.2 Xác định ứng suất cho phép a. Ứng suất tiếp xúc cho phép [ ] 0 lim . . . . H H HL R V XH H K Z Z K S σ σ = Trong đó: 0 lim : H σ Giới hạn mỏi tiếp xúc của mặt răng ứng số chu kỳ cơ sở. Tra [ ] 6.2 I 0 2 70 Hlim HB σ ⇒ = + ( ) 0 1 2.180 70 430 Hlim Mpa σ = + = ( ) 0 2 2.170 70 410 Hlim Mpa σ = + = : H S Hệ số an toàn, tra bảng [ ] 6.2 1,1 H I S⇒ = : R Z Hệ số kể đến ảnh hưởng của độ nhám bề mặt răng. : V Z Hệ số kể đến ảnh hưởng của vận tốc vòng. : XH K Hệ số kể đến ảnh hưởng của kích thước răng. Do thiết kế sơ bộ nên: . . 1 R V XH Z Z K = Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên 10 [...]... sự phân bố không đều tải trọng trên chi u rộng vành răng Tra bảng 6.7 [ I ] ⇒ K H β = 1 ,28 Tra 6.6 [ I ] ⇒ ψ ba = 0,4 ⇒ aW2 T2 K H β 2 3 = K a ( U 2 + 1) 2 ( [ σ H ] ) U 2 ψ ba 26 06 82 1 ,28 3 2 = 43.( 4,5 + 1) 2 = 20 6,65 ( mm) 4,5.0,4.( 3 72, 72 ) Chọn aW2 = 20 0 ( mm ) 2. 2 .2 Xác định các thông số ăn khớp Môdun pháp: m2 = ( 0,01 ÷ 0, 02 ) aW 2 = 2 ÷ 4 Chọn m2 = 3 Chọn sơ bộ β = 350 Số răng bánh nhỏ là 2. aW... W3 = 72, 72; d W 4 = 327 ,24 ( mm ) 3.3 Kiểm tra chạm trục và bôi trơn 2. 3.1 Kiểm tra chạm trục Đường kính sơ bộ của các trục: DIsb = 120 3 P 6,48 1 = 120 3 = 19,8 ( mm ) n1 1440 sb DII = 120 3 P2 6 ,25 = 120 3 = 36,1 ( mm ) n2 22 9 sb DIII = 120 3 P3 6 = 120 3 = 59 ( mm ) n3 51 Khoảng cách từ bánh răng nhỏ cấp chậm đến trục I là d W3 DIsb 72, 72 19,8 X 1 = aW1 − − = 180 − − = 133 > 10 ( mm ) 2 2 2 2 Khoảng... Khoảng cách từ gối đỡ đến các chi tiết quay Theo hình vẽ ta có: L21 = 0,5.( Lm 23 + b0 ) + K1 + K 2 = 0,5.(80 + 23 ) + 15 + 10 = 78 ( mm ) L 22 = L21 + K1 + 0,5.( Lm 23 + Lm 22 ) = 78 + 15 + 0,5.( 80 + 80 ) = 174 ( mm ) L23 = L 22 + K1 + 0,5 ( Lm 22 + Lm 23 ) = 173 + 15 + 0,5 ( 80 + 80 ) = 27 0 ( mm ) L13 = L 22 = 174 ( mm ) ; L 12 = L24 = 2. L 22 = 348 ( mm ) f Phân tích lực và chọn chi u nghiêng Trường Đại Học... kính trục d1 = 3 TI 429 75 =3 = 22 ,07 ( mm ) 0 ,2. [ τ ] 0 ,2. 20 d2 = 3 TII 26 06 82 =3 = 40 ,2 ( mm ) 0 ,2. [ τ ] 0 ,2. 20 TI 1,1.106 3 d3 = 3 = = 65,03 ( mm ) 0 ,2. [ τ ] 0 ,2. 20 Chọn d1 = 25 ( mm ) ; d 2 = 40 ( mm ) ; d 3 = 65 ( mm ) 3.3 Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực a Tra bảng 10 .2[ I ] ta chọn chi u rộng ổ lăn ( b0 ) d (mm) b0 (mm) b 25 17 40 23 65 33 Chi u dài Moayơ của bánh răng trụ. .. W3 2. T2 K H β K Hα Trong đó: VH = δ H g 0 V2 aW 2 U th 2 Tra 6.15[ I ] ;6.16 [ I ] ⇒ δ H = 0,0 02; g 0 = 73 Với g 0 : Hệ số kể đến ảnh hưởng của sai lệch bước răng ⇒ VH = δ H g 0 V2 ⇒ K HV = 1 + aW 2 200 = 0,0 02. 73.0,87 = 0,84 U th 2 4,5 VH bW 2 d W3 0,84 .29 ,088. 72, 72 =1+ =1 2. T2 K H β K Hα 2. 2606 82. 1 ,28 .1,13 ⇒ K H = K H β K Hα K HV = 1 ,28 .1,13.1 = 1,44 ⇒ σ H = Z M Z H Z ε 2 ⇔ σ H = 27 4.1,5.0,84 T2... Chọn cấp chính xác 9 Tra bảng 6.14 [ I ] ⇒ K Fα = 1,37 K FV : Hệ số kể đến tải trọng động xuất hiện trong vùng ăn khớp khi tính về uốn K FV = 1 + VF bW 2 d W3 T 2 2 K F β K Fα 2 VF = δ F g 0 V2 Tra bảng aW 2 U th 2 6.15[ I ] ⇒ δ F = 0.006; 6.16 [ I ] ⇒ g 0 = 73 ⇒ VF = δ F g 0 V2 aW 2 200 = 0,006.73.0,87 = 2, 54 U th 2 4,5 VF bW 2 d W3 2, 54.80. 72, 72 =1+ = 1, 029 T2 26 06 82 2 .K F β K Fα 2 .1,37.1,41 2 2... mm ) 3 .2 Thiết kế bộ truyền cấp chậm 2. 2.1 Xác định sơ bộ khoảng cách trục aW2 T2 K H β 2 3 = K a ( U 2 + 1) 2 ( [ σ H ] ) U 2 ψ ba Trong đó: K a : Hệ số phụ thuộc vào vật liệu bánh răng và loại răng Tra 6.5[ I ] ⇒ K a = 43 U 2 : Tỉ số truyền từ trục II sang trục III U 2 = 4,5 T2 : Mômen xoắn trên trục II T2 = 26 06 82 ( N mm ) Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên 18 Thuyết minh đồ án K H... diện nguy hiểm σ td = σ 2 + 3τ 2 = ( 44,89 ) 2 + 3.( 8 ,29 ) = 47,13 ≤ [ σ ] 2 3.5 Tính toán trục II a Xác định trị số và chi u các lực, mômen tác dụng lên trục 2. TII 2. 2606 82 = = 1678,3 ( N ) Lực vòng: Ft 2 = d W2 310,65 TII 26 06 82 Ft 3 = 2 = = 3584,74 ( N ) d W3 72, 72 2 Lực hướng kính: Fr 2 = Ft 2 tgα tw = 1678,3.tg 20 = 610,83 ( N ) α : Góc ăn khớp Fr 3 = Ft 3 tgα tw 3584,74.tg 23 ,8 = = 1916,17 ( N... 3 ,2. + ÷ Cos(34,4)=1,4 20 90 Z3 Z 4 ⇒ Zε = 1 1 = = 0,84 εα 1,4 T2 : Mômen xoắn trên trục T2 = 26 06 82 ( N mm ) d W3 : Đường kính vòng lăn bánh nhỏ d W3 = 2. aW 2 2 .20 0 = = 72, 72 ( mm ) U th 2 + 1 4,5 + 1 bW2 : Hệ số chi u rộng vành răng bW2 = ψ ba aW 2 = 0,4 .20 0 = 80 ( mm ) K H : Hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên 20 Thuyết minh đồ án. .. 1 ,2 ÷ 1,5 ) d k d k : Đường kính trục Trên trục I: Lm 12 = ( 1 ,2 ÷ 1,5 ) 25 = 30 ÷ 37,5 ⇒ Lm 12 = 80 (mm) Trên trục II: Lm 21 = Lm 23 = ( 1 ,2 ÷ 1,5 ) 40 = 48 ÷ 60 ⇒ Lm 12 = Lm 23 = 80; Lm 22 = 80 ( mm ) Trên trục III: Lm 31 = Lm 32 = ( 1 ,2 ÷ 1,5 ) 65 = 78 ÷ 97,5 ⇒ Lm 31 = Lm 32 = 80 ( mm ) c Chi u dài Mayơ nửa khớp nối Trên trục I: Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên 27 Thuyết minh đồ án . tốc phân đôi cấp chậm vì vậy để tránh hiện tượng lực dọc trục trên các trục của hộp giảm tốc ta sẽ chọn bộ truyền bánh răng cấp nhanh là bánh răng trụ răng thẳng, cấp chậm là bộ truyền bánh răng. 1 6.8[ ] 2I m⇒ = Số răng bánh răng nhỏ là ( ) ( ) W1 1 1 1 2. 2. 180 24 ,66 . 1 2. 6,3 1 a Z m U = = = + + Chọn 1 25 Z = (Răng) Số răng bánh răng lớn là 2 1 1 . 6,3 .25 157,5Z U Z= = = Chọn 2 157Z. 2 2 3 2 . 2 1 . . . 26 06 82 .1 ,28 2 43. 4,5 1 . 20 6,65 ( ) 4,5.0,4. 3 72, 72 H a H ba T K a K U U mm β σ ψ ⇒ = + = + = Chọn ( ) W2 20 0a mm= 2. 2 .2 Xác định các thông số ăn khớp Môdun pháp: ( ) 2 W2 0,01