Đang tải... (xem toàn văn)
Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí là một nội dung không thể thiếu đối với chương trình đào tạo kĩ sư cơ khí nhằm cung cấp cho sinh viên các kiến thức cơ sở về kết cấu máy và các quá trình cơ bản khi thiết kế máy.Hộp giảm tốc là một thiết bị không thể thiếu đối với các máy cơ khí, nó có nhiệm vụ biến đổi một vận tốc đầu vào thành một hay nhiều vận tốc ở đầu ra (tùy thuộc vào công dụng của máy).
Trêng §HBK Hµ Néi ThuyÕt minh ®å ¸n chi tiÕt m¸y LỜI NÓI ĐẦU Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí là một nội dung không thể thiếu đối với chương trình đào tạo kĩ sư cơ khí nhằm cung cấp cho sinh viên các kiến thức cơ sở về kết cấu máy và các quá trình cơ bản khi thiết kế máy. Trong quá trình học tập môn học : môn học Nguyên lý máy giúp em nắm vững được các kiến thức về truyền đông cơ khí và môn học Chi tiết máy thì giúp em đi vào Chi tiết hơn với các kiến thức cơ bản của các kết cấu của chi tiết máy. Vì vậy Đồ án môn học Chi tiết máy chính là kết quả đánh giá thực chất nhất quá trình học tập các môn em đã học như Chi tiết máy, Chế tạo phôi, Sức bền vật liệu, dung sai và lắp ghép … Hộp giảm tốc là một thiết bị không thể thiếu đối với các máy cơ khí, nó có nhiệm vụ biến đổi một vận tốc đầu vào thành một hay nhiều vận tốc ở đầu ra (tùy thuộc vào công dụng của máy). Khi nhận đồ án do thầy giáo Nguyễn Quang Huy hướng dẫn đã giao cho việc thiết kế hộp giảm tốc thì em đã tìm hiểu và cố gắng hoàn thành đồ án môn học này.Trong quá trình làm đồ án thì em đã tìm hiểu các vấn đề chính sau : Cách chọn động cơ điện cho hộp giảm tốc. Cách phân phối tỉ số truyền hợp lí cho các cấp của các loại hộp giảm tốc. Các chỉ tiêu tính toán và các thông số cơ bản của hộp giảm tốc. Các chỉ tiêu tính toán, cách chế tạo bánh răng và trục. Cách xác định thông số của then. Kết cấu, công dụng và cách xác định các thông số cơ bản của vỏ hộp và các chi tiết liên quan. Cách lắp ghép các chi tiết lại với nhau thành một kết cấu máy hoàn chỉnh. Cách tính toán chọn chế độ bôi trơn của các chi tiết tham gia chuyển động Trêng §HBK Hµ Néi ThuyÕt minh ®å ¸n chi tiÕt m¸y MỤC LỤC PHẦN Ι TÍNH TOÁN ĐỘNG HỆ DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ 1.1.Tính chọn động cơ điện Trêng §HBK Hµ Néi ThuyÕt minh ®å ¸n chi tiÕt m¸y 1.1.1.Chọn kiểu,loại đông cơ a.Động cơ điện một chiều: Ưu điểm cho phép thay đổi trị số của mô men và vận tốc góc trong pham vi rộng Đảm bảo khởi động êm hãm và đảo chiều dễ dàng Nhược điểm: Đắt với động cơ điện rất khó kiếm phải tăng vôn đầu tư để đặt các thiết bị chỉnh lưu b. Động cơ xoay chiều *Động cơ xoay chiều 1pha:có công suất tương đối nhỏ có thể mắc vào mạn điện chiếu sáng nhưng hiệu suất thấp và cosϕ *Động cơ xoay chiều 3 pha đồng bộ: Ưu điểm: Có vận tốc góc không đổi không phụ thuộc vào tỷ số của tải trọng và thực tế không điều chỉnh được hiệu suất và cosϕ cao hệ số quá tải lớn Nhược điểm: thiết bị tương đối phức tạp,giá thành cao *Động cơ xoay chiều 3 pha không đồng bộ:dây quấn và ngắn mạch Dây quấn : cho phép điều chỉnh vận tốc trong phạm vi nhỏ,dòng điện mở máy nhỏ nhưng hệ số công suất thấp,giá thành cao,kích thước lớn vận hành phức tạp chỉ dùng khi cần điều chỉnh trong phạm vi hẹp để tim ra vận tốc thích hợp của dây chuyền công nghệ lắp đặt Ngắn mạch : kết cấu đơn giả,giá thành thấp,làm việc tin cậy,có thể mắc trực tiếp vào lưới điện 3 pha không cần biến dổi dòng điện.Hiệu suất và hệ số công suất thấp,không điều chỉnh được vận tốc.Nhờ có ưu điểm nên động cơ xoay chiều 3 pha không đồng bộ roto ngắn mạch được sử dụng phổ biến trong các ngành công nghiệp để dẫn động các thiết bị vận chuyển băng tải xích tải… Nên sử dụng loại động cơ này. 1.1.2.Chọn công suất động cơ - Công suất động cơ trên trục công tác N ct = F.V = 3000.1,3 = 3,9 kw Áp dụng công thức: N.η.η.η. 3 ô η ≥ 3,9kw Chọn sơ bộ các hiệu suất theo bảng 2_1 (I_t27) ta có: η = 0,95 ; η = 0,96 ; η = 1 ; η = 0,99 N ≥ 3 3,9 0,95.0,96.1.0,99 = 4,41 (kw) =>Chọn động cơ 5,5 (kw) Từ công thức: Trêng §HBK Hµ Néi ThuyÕt minh ®å ¸n chi tiÕt m¸y V = => n = = = 88,7 (vòng/phút) => n = n.u.u Trong đó tỉ số truyền sơ bộ tra bảng 22 (I_t32) u = 2 ; u = 3 => n = 88,7.2.3 = 532,2(v/p) Chọn n = 716(v/p) + Tính lại tỉ số truyền Ta có: 716 = 88,7.u.u = 88,7.3.u => u = = 2,69 Vậy ta chọn động cơ có các thông số sau Các thông số hình học của động cơ A02_51_6 tra theo bảng 8P ( I) _t331) kiểu động cơ điện Kích thước Khuôn khổ(mm) Kích thước lắp đặt (mm) l H d l l l d d b H 4A132MY8 530 350 302 80 178 89 38 12 216 132 1.2 . Phân phối tỉ số truyền và các thông số trên trục. a. T ốc độ quay của các trục * Tốc độ quay của trục I n = dc dai n u = = 266,17 (vòng/phút) *Tốc độ quay của trục II n = I con n u = 266,17 3 = 88,7 (vòng/phút) b. T ính công suất danh nghĩa trên các trục * Công suất danh nghĩa trên trục I N = 4,41.0,95.0,99 = 4,15 (kw) Kiểu động cơ Công suất (kw) vận tốc quay (v/p) Cos ϕ % η 4A132MY8 5,5 716 0,74 83 2,2 1,8 Trêng §HBK Hµ Néi ThuyÕt minh ®å ¸n chi tiÕt m¸y *Công suất danh nghĩa trên trục II N = 4,15.0,96.0,99 = 3,94 (kw) c.tính mômen xoắn trên các trục +) Trên trục động cơ: T = 6 9,55.10 .4,41 58820( ) 716 Nmm= +) Trên trục I: T = 6 9,55.10 .4,15 148899( ) 266,17 Nmm= +) Trên trục II: T = 6 9,55.10 .3,94 424205( ) 88,7 Nmm= *Lập bảng thông số bộ truyền khi làm việc Trục Thông số Động cơ Trục I Trục II Công suất N (kw) 5,5 4,15 3,94 Số vòng quay n (vòng/phút) 716 266,17 88,7 Mômen xoắn T (N.mm) 58820 148899 424205 Tỉ số truyền u 2,69 3 PHẦN II : TÍNH THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT TRUYỀN ĐỘNG 2.1: Thiết kế bộ truyền đai. 2.1.1 . Chọn vật liệu đai: chọn đai vải cao su 2. 1.2. Đường kính bánh đai nhỏ d 1 : Đường kính bánh đai nhỏ xác định theo công thức 4.1[1] 3 3 1 1 (5,2 6,4) (5,2 6,4) 148899 (275,6 339,2)d T mm= = = Trêng §HBK Hµ Néi ThuyÕt minh ®å ¸n chi tiÕt m¸y Chọn d theo tiêu chuẩn : d = 315 (mm) Kiểm tra vận tốc đai theo điều kiện: 1 1 (20 25) 60.1000 d n V π = ≤ ÷ m/s .315.266,17 4,39( / ) (20 25)( / ) 60.1000 v m s m s π ⇔ = = < ÷ → V nằm trong phạm vi cho phép. 2 . 1.3. Đường kính bánh đai lớn d 2 : ( ) ( ) 2 1 1 1 0.01 .2,69.315 838,9 d d u d mm ξ = − = − = Chọn d 2 = 840 mm. Tỉ số truyền thực tế 2 1 840 2,69 (1 ) 315(1 0,01) t d u d ε = = = − − Trong đó, 0,01 0,02 ε = - Hệ số trượt, chọn 0,01 ε = 2 . 1.4. Xác định khoảng trục a và chiều dài đai l . - Tính khoảng cách trục a Theo 4.3[1] 1 2 (1,5 2)( ) (1,5 2)(315 840) (1732,5 2310) s a d d mm= + = + = Chọn a s =2000mm -Tính chiều dài đai l Theo 4.4[1] 2 2 1 2 2 1 ( ) ( ) (315 840) (840 315) 2 2.200 5848 2 4 2 4.2000 d d d d l a mm a π π + − + − = + + = + + = +) số vòng chạy của đai ax 4,39 0,75(1/ ) (3 5)(1/ ) 5,848 m v i s i s l = = = < = 2.1.5. K iểm nghiệm góc ôm trên bánh nhỏ. Theo công thức 4.7[1] Trêng §HBK Hµ Néi ThuyÕt minh ®å ¸n chi tiÕt m¸y 2 1 1 min 57( ) 840 315 180 180 57. 160 150 2000 d d a α α − − = − = − = ° > = ° với a : khoảng cách trục d :đường kính bánh bị dẫn d :đường kính bánh dẫn 2.1.6. Đ ịnh tiết diện đai . -Chiều dày đai δ được chọn theo tỉ số ≤ (theo bảng 5-2[1] đối với đai vải cao su) 1 315 7,88 40 40 d mm δ ⇒ ≤ = = Theo bảng 5.3[1] chọn đai vải cao su có lớp lót chiều dày δ = 7,5mm với số lớp là 6 - Ứng suất có ích cho phép, theo công thức 4.10[1] 0 0 [ ]=[ ] F F v C C C α σ σ Trong đó, với bộ truyền đặt nằm ngang, chọn 2 0 1,8 /N mm σ = Theo bảng 4.9[1], k 1 =2,5; k 2 =10 Do đó, theo công thức 4.11[1]; 2 0 1 2 1 10.7,5 [ ] . 2,5 2,26 / 315 F k k N mm d δ σ = − = − = C α - trị số kể đến ảnh hưởng của góc ôm, theo bảng 4.10[1] 0,94C α = v C - trị số kể đến ảnh hưởng của vận tốc, theo bảng 4.11[1] v C =0,97 0 C - trị số kể đến ảnh hưởng của vị trí bộ truyền, theo bảng 4.12[1] 0 C =1 Vậy, Trêng §HBK Hµ Néi ThuyÕt minh ®å ¸n chi tiÕt m¸y 2 0 0 [ ]=[ ] 2,26.0,94.0,97.1 2,06 / F F v C C C N mm α σ σ = = -Chiều rộng đai b: Theo công thức 4.8[1], 945,3.1,25 76,5 [ ] 2,06.7,5 t d F F k b mm σ δ = = = Theo bảng 4.1[1] lấy b theo trị số tiêu chuẩn, b=80mm Trong đó, theo công thức 4.9[1], 1 4,15 1000 1000. 945,3 4,39 t P F N v = = = K đ – trị số của hệ số tải trọng động, theo bảng 4.7[1], K đ = 1,25 2.1.7. Đ ịnh chiều rộng B của bánh đai. Theo bảng 5.10[3] ta có: B = 100 mm với b = 80 mm (chiều rộng đai) 2.1.8. T ính lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục. - Lực căng ban đầu, theo công thức 4.12[1], 0 0 1,8.80.7,5 1080 ;F b N σ δ = = = -Lực tác dụng lên trục, theo công thức 4.13[1], 0 160 2 sin( ) 2.1080.sin( ) 2127,2 ; 2 2 r F F N α ° = = = 2.2 Tính toán các thông số cơ bản của cặp bánh răng côn 2.2.1 Chọn vật liệu: Đây là hộp giảm tốc chịu công suất trung bình nên chọn vật liệu bánh răng là vật liệu nhóm I có độ rắn HB < 350 Theo bảng 6.1[1] Trêng §HBK Hµ Néi ThuyÕt minh ®å ¸n chi tiÕt m¸y Nhãn thép Nhiệt luyện Kích thước S (mm) Độ rắn Giới hạn bền b σ (MPa) Giới hạn chảy ch σ (MPa) C45 Tôi cải thiện ≤ 60 HB 241….285 850 580 C45 Tôi cải thiện ≤ 100 HB 192….240 750 450 2.2.2 Xác định ứng suất cho phép Tra bảng 6.2 [1] thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB 180 350 lim lim 2 70; 1,1 1,8 ; 1,75 o H H o F F HB S HB S σ σ = + = = = lim1 1 1 lim1 1 2 70 2.245 70 560 245 1,8 1,8.245 441 o H o F HB MPa HB HB MPa σ σ = + = + = = ⇒ = = = lim2 2 2 lim2 2 2 70 2.230 70 530 230 1,8 1,8.230 414 o H o F HB MPa HB HB MPa σ σ = + = + = = ⇒ = = = *Xác định ứng suất tiếp xúc cho phép: Theo công thức 6.1 [1] [ ] 0 lim . H H R V xH HL H Z Z K K S σ σ = Tính sơ bộ lấy : 1 R V xH Z Z K = ⇒ [ ] 0 lim . H H HL H K S σ σ = CT6.4[1]: H HO m HL HE N K N = H m :bậc của đường cong mỏi khi thử về ứng suất tiếp xúc 6 H m = khi độ rắn mặt răng HB ≤ 350 hoặc bánh răng có mài mặt lượn chân răng HO N -số chu kì thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về tiếp xúc 2,4 30 HO HB N H= Với HB H -độ rắn Brinen 1 2,4 30.560 118242204 HO N = = Trêng §HBK Hµ Néi ThuyÕt minh ®å ¸n chi tiÕt m¸y 2 2,4 30.530 103605626 HO N = = 60. . . HE HE N K c nt Σ = -số chu kì ứng suất thay đổi tương đương Với c – số lần ăn khớp trong một vòng quay n – số vòng quay trong một phút t Σ - tổng số giờ làm việc của bánh răng đang xét 14000t Σ = (giờ) 1 1 1 .60. . . 0,18.60.1.716.14000 108259200 HE HE N K c n t Σ = = = 2 2 2 .60. . . 0,18.60.1.266.14000 40219200 HE HE N K c n t Σ = = = Nhận thấy 1 1HE HO N N< => 1 1 1 6 118242204 1,01 108259200 H HO m HL HE N K N = = = 2 2HE HO N N< => 2 2 2 6 103605626 1,17 40219200 H HO m HL HE N K N = = = Ta có : [ ] 1 0 lim1 1 560 . .1,01 514,19( ) 1,1 H H HL H K MPa S σ σ = = = [ ] 2 0 lim2 2 530 . .1,17 563,71( ) 1,1 H H HL H K MPa S σ σ = = = Vậy [ ] [ ] 1 514,19( ) H H MPa σ σ = = Theo công thức 6.13[1] ứng suất tiếp xúc khi quá tải [ ] 1 1 ax 2,8 2,8.580 1624( ) H ch m MPa σ σ = = = [ ] 2 2 ax 2,8 2,8.450 1260( ) H ch m MPa σ σ = = = *Xác định ứng suất uốn cho phép: Theo công thức 6.2[1] [ ] 0 lim . . . . . . F F R s xF FC FL F Y Y K K K S σ σ = Tính sơ bộ lấy . . 1 R s xF Y Y K = ⇒ [ ] 0 lim . . F F FC FL F K K S σ σ = FC K : hệ số xét đến ảnh hưởng đặt tải.Do tải không đổi,quay 1 chiều nên 1 FC K = F FO m FL FE N K N = F m :bậc của đường cong mỏi khi thử về ứng suất uốn 6 F m = khi độ rắn mặt răng HB ≤ 350 hoặc bánh răng có mài mặt lượn chân răng FO N - số chu kì thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về uốn : 6 4.10 FO N = [...]... 1596, 24( N ) R = 3567, 04( N ) x1 Thuyết minh đồ án chi tiết máy Rx 0 Rx1 + 2127, 2 + 3331, 07 = 0 R R 1150, 2 = 0 y0 y1 Ry1.90 + 17136, 64 1150, 2.139,8 = 0 2127, 2.68 + R 90 3331, 07.139,8 = 0 x1 Ft1 Fa1 Ry1 Frd Rx1 Rx0 Fr1 Ry0 40143,32 Mx Nmm 165887,29 144649,6 17136,64 My Nmm 148899 + T Nmm Trờng ĐHBK Hà Nội Thuyết minh đồ án chi tiết máy T biu momen ta cú th tớnh gn ỳng trc I theo... R = 952,32( N ) y1 R = 67,92( N ) x1 Trờng ĐHBK Hà Nội Thuyết minh đồ án chi tiết máy Ry1 Ry0 FKN Rx0 Rx1 Fa2 Fr2 Ft2 60921,6 Mx Nmm 92467,35 163000 262513 My Nmm T Nmm ỉ36 ỉ40 + ỉ45 ỉ40 424205 T biu momen ta cú th tớnh gn ỳng trc I theo thuyờt bn th nng bin i hỡnh dỏng cc i : Trờng ĐHBK Hà Nội Thuyết minh đồ án chi tiết máy - Momen un tng M j tớnh theo cụng thc 10.15[1] 2 2 M j = M yj + M xj... = 3,5.90 = 315mm Gúc cụn chia : Chiu cao rng ngoi : Chiu cao u rng ngoi : Chiu cao chõn rng ngoi : ng kớnh nh rng ngoi : 1 = 180 26 ' 2 = 71033' he = 4, 4mm hae1 = 2mm hae 2 = 2mm h fe1 = 2, 4mm h fe 2 = 2, 4mm d ae1 = 51,93mm d ae 2 = 250, 75mm Trờng ĐHBK Hà Nội Chiu dy rng ngoi : Gúc chõn rng : ng kớnh trung bỡnh : Mụun vũng trung bỡnh : Thuyết minh đồ án chi tiết máy se1 = 3,14mm se 2 = 3,14mm... thnh trong ca hp ly k2 =8 Khong cỏch t mt mỳt ca chi tit quay n np k3 = 15 Chiu cao np v u bu lụng hn = 20 +) Xỏc nh im t lc : Tra theo bng 10.4[1] - Trc I : l12 = lc12 Vi lc12 = 0,5.(lm12 + b0 ) + k3 + hn = 0,5.(45 + 21) + 15 + 20 = 68(mm) l11 = (2,5 ữ 3)d1sb = (2,5 ữ 3).35 = 87,5 ữ 105( mm) Ly l11 = 90(mm) Trờng ĐHBK Hà Nội Thuyết minh đồ án chi tiết máy l13 = l11 + k1 + k2 + lm12 + 0,5(b0 b13 cos1... minh đồ án chi tiết máy T 0, 2 [ ] Trong ú : T l momen xon , Nmm [ ] l ng sut xon cho phộp , MPa Vi vt liu trc l thộp 45, giỏ tr [ ] = 15 30MPa ng kớnh s b cỏc trc : d1sb = 3 T1 148899 =3 = 33,39mm , Ly d1sb = 35mm 0, 2 [ ] 0, 2.20 d 2 sb = 3 T2 424205 =3 = 47,33mm , Ly d 2 sb = 50mm 0, 2 [ ] 0, 2.20 3.1.4.Xỏc nh khong cỏch gia cỏc gi v im t lc +) T ng kớnh trc s b ta cú th xỏc nh gn ỳng chiu... k n nh hng ca sai lch bc rng.Tr s tra bng 6.16[1] g 0 = 56 vH = H g 0 v d m1 (u1 + 1) 89, 4(3 + 1) = 0, 006.56.3,35 = 12, 29(m / s ) u1 3 b l chiu rng vnh rng b = K be Re = 0,3.163, 64 = 49,10(mm) Trờng ĐHBK Hà Nội K Hv = 1 + Thuyết minh đồ án chi tiết máy vH b.d m1 12, 29.49,10.89, 4 = 1+ = 1,15 2T1 K H K H 2.148899.1, 24.1 K H = 1, 24.1.1,15 = 1, 43 Vy H = Z M Z H Z 2T1 K H u12 + 1 2.148899.1,... li chiu rng vnh rng b theo cụng thc: b = K be Re ( [ H ] )2 = 0,3.163, 64( 488, 48 )2 = 49, 45(mm) H 486, 70 Ly b =50 (mm) 2.1.5 Cỏc thụng s kớch thc ca b truyn Chiu di cụn ngoi : Mụun tiờu chun : Chiu rng vnh rng : Chiu di cụn trung bỡnh : ng kớnh chia ngoi : bỏnh rng cụn : Re = 163, 64mm mte = 3,5mm b = 50mm Rm = 105,125mm d e1 = mte Z1 = 3,5.30 = 105mm d e 2 = mte Z 2 = 3,5.90 = 315mm Gúc cụn chia... = 1,88 3, 2.( + ) cos m = 1,88 3, 2.( + ) cos0 = 1, 74 z1 z2 30 90 Trờng ĐHBK Hà Nội Z = Thuyết minh đồ án chi tiết máy (4 ) 4 1, 74 = = 0,87 3 3 K H - h s ti trng khi tớnh v tip xỳc K H = K H K H K Hv Theo cụng thc 6.61[1] Vi K H l h s k n s phõn b khụng u ti trng trờn chiu rng vnh rng,tr s tra bng 6.21[1] K H = 1, 24 K H - h s k n s phõn b khụng u ti trng cho cỏc ụi rng ng thi... MPa 1 =0,58 1 =0,58 387,5 = 224,75 MPa Trờng ĐHBK Hà Nội Thuyết minh đồ án chi tiết máy aj , aj , mj , mj : l h s biờn v h s trung bỡnh ng sut phỏp v ng sut tip ti tit din j aj = max j min j ; 2 mj = max j + min j ; 2 - i vi trc quay , ng sut un thay i theo chu k i xng : mj = 0; aj = max j = Mj Wj - Khi trc quay 1 chiu ng sut xon thay i theo chu k mch ng : mj = aj = max j T = j 2 2Wcj... Trờng ĐHBK Hà Nội Thuyết minh đồ án chi tiết máy N FE - s chu kỡ ng sut thay i tng ng; N FE = K FE 60.c.n.t N FE1 = K FE1 60.c.n1.t = 0, 06.60.1.1420.40880 = 208978560 N FE2 = K FE2 60.c.n2 t = 0, 06.60.1.435, 6.40880 = 64106380 Nhn thy N