Đang tải... (xem toàn văn)
Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí là nôi dung không thể thiếu với chương trình đào tạo kĩ sư cơ khí nhằm cung cấp cho sinh viên những kiến thức cơ sở về kết cấu máy và các quá trình cơ bản khi thiết kế máy.Trong quá trình học môn Chi tiết máy em dã được làm quen với những kiến thức cơ bản về kết cấu máy , các tính năng cơ bản của các chi tiết máy thường gặp.Đồ án môn học Chi tiết máy là kết quả đánh giá thực chất nhất quá trình học tập môn Chi tiết máy,Chế tạo phôi,dung sai…. Hộp giảm tốc là thiết bị không thể thiếu trong các máy cơ khí,nó có nhiêm vụ biến đổi vận tốc vào thanh một hay nhiều vận tốc ra tùy thuộc vào công dụng của máy.Khi nhận đồ án thiết kế Chi tiết máy thầy giao cho, em đã tìm hiểu và cố gắng hoàn thành đồ án môn học này. Trong quá trình làm em đã tìm hiểu các vẫn đề sau: _ Cách chọn động cơ điện cho hộp giảm tốc. _ Cách phân phối tỉ số truyền cho các cấp trong hộp giảm tốc. _ Các chỉ tiêu tính toán và các thông số cơ bản của hộp giảm tốc. _ Các chỉ tiêu tính toán,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 có liên quan. _ Cách lắp ráp các chi tiết lại với nhau thành một kết cấu máy hoàn chỉnh _ Cách tính toán và xác định chế độ bôi trơn cho các chi tiết tham gia truyền động
Nguyễn Văn Bé MỞ ĐẦU ! Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí là nôi dung không thể thiếu với chương trình đào tạo kĩ sư cơ khí nhằm cung cấp cho sinh viên những kiến thức cơ sở về kết cấu máy và các quá trình cơ bản khi thiết kế máy.Trong quá trình học môn Chi tiết máy em dã được làm quen với những kiến thức cơ bản về kết cấu máy , các tính năng cơ bản của các chi tiết máy thường gặp.Đồ án môn học Chi tiết máy là kết quả đánh giá thực chất nhất quá trình học tập môn Chi tiết máy,Chế tạo phôi,dung sai…. Hộp giảm tốc là thiết bị không thể thiếu trong các máy cơ khí,nó có nhiêm vụ biến đổi vận tốc vào thanh một hay nhiều vận tốc ra tùy thuộc vào công dụng của máy.Khi nhận đồ án thiết kế Chi tiết máy thầy giao cho, em đã tìm hiểu và cố gắng hoàn thành đồ án môn học này. Trong quá trình làm em đã tìm hiểu các vẫn đề sau: _ Cách chọn động cơ điện cho hộp giảm tốc. _ Cách phân phối tỉ số truyền cho các cấp trong hộp giảm tốc. _ Các chỉ tiêu tính toán và các thông số cơ bản của hộp giảm tốc. _ Các chỉ tiêu tính toán,chế tạo bánh răng và trục. _ Cách xác định thông số của then. 1 Nguyễn Văn Bé _ Kết cấu, công dụng và cách xác định các thông số cơ bản của vỏ hộp và các chi tiết có liên quan. _ Cách lắp ráp các chi tiết lại với nhau thành một kết cấu máy hoàn chỉnh _ Cách tính toán và xác định chế độ bôi trơn cho các chi tiết tham gia truyền động 2 Nguyễn Văn Bé PHẦN 1. TÍNH ĐỘNG HỌC I.Chọn động cơ: 1.1. Xác định công suất đặt trên trục động cơ : η ct tdyc P PP . == (KW) Trong đó : 1000 .vF P ct = (KW) Với : F là lực kéo trên băng tải (N), v là vận tốc dài trên băng tải (m/s). ⇒ 5,1 1000 6,02500 = × = ct P (KW) η : là hiệu suất truyền động : 1131 1 xbrolkn k i m i ηηηηηη == ∏ = Tra bảng 2.3[I] - trang 19 ta có : x η = 0,92 Hiệu suất bộ truyền xích để hở. kn η = 1 Hiệu suất khớp nối. ol η = 0,992 Hiệu suất một cặp ổ lăn được che kín. br η = 0,97 Hiệu suất bộ truyền bánh răng trụ che kín. ⇒ η = 1 . 0,992 3 . 0,92 . 0,97 = 0,8711 ⇒ 722,1 8711,0 5,1 == yc P (KW) 3 Nguyễn Văn Bé 1.2. Xác định tốc độ đồng bộ của động cơ điện : n sb = n ct .U sb Trong đó n ct : là tốc độ của bộ phận công tác U sb = U sbh . U sbng :Tỷ số truyền sơ bộ của hệ thống. Với U sbng = U x < 2,5 ⇒ chọn U x = 2,0 . Tra bảng 2.4[I] - trang 21,ta chọn tỉ số truyền của hộp giảm tốc 1 cấp bánh răng trụ: U sbh = 4. ⇒ U sb = 4 . 2,0 = 8,0. ⇒ n sb = n ct .U sb = 79,12 . 8,0= 632,96 (vòng/phút). Chọn tốc độ đồng bộ của động cơ điện : n đb = 750(vòng/phút). 1.3. Chọn động cơ. Ta chọn động cơ thoả mãn : P đc ≥ P yc (KW) , n đc ≈ n đb (vòng/phút). Tra bảng P1.1[I] - trang 234,ta chọn loại động cơ điện có kí hiệu : 4A112MA8Y3 , với các thông số : +Công suât động cơ: P đc = 2,2 KW. +Vận tốc quay: n = 705 (vòng/phút) +η% = 76,5. 4 Nguyễn Văn Bé +Cos ϕ = 0,71. + 2,2 max = Tdn T ; + 8,1= dn K T T . II. Phân phối tỷ số truyền. 2.1 Xác định tỉ số truyền chung cho cả hệ thống : .91,8 12,79 1730705 === ct dc c n n U 2.2 Phân phối tỉ số truyền trong hộp giảm tốc : Chọn tỷ số của bộ truyền ngoài : U x = 2,30. ⇒ .87,3 30,2 91,8 === x c br U U U Vậy ta có: U c = 8,91. U x = 2,30. U br = 3,87. III. Xác định các thông số trên các trục : 3.1 Số vòng quay. 5 Nguyễn Văn Bé Số vòng quay trên trục động cơ là: n dc = 705 (vòng/phút). Số vòng quay trục I : n 1 =n dc =705 (vòng/phút). Số vòng quay trục II: n 2 = br u n 1 = 87,3 705 =182,2 (vòng/phút). Số vòng quay trên trục công tác: n * ct = x u n 2 = 30,2 2,182 =79,2 (vòng/phút). 3.2 Công suất trên các trục Công suất trên trục công tác: P ct =1,5 (KW). Công suất trên trục II: P 2 = xol ct P ηη . = 992,0.92,0 5,1 =1,64 (KW). Công suất trên trục I: P 1 = brol P ηη . 2 = 97,0.992,0 64,1 =1,70 (KW). Công suất thực của trục động cơ: 72,1 0,992.1 1,70 .ηη P P knol 1 * dc === (KW). 3.3 Tính momen xoắn trên các trục. Áp dụng công thức : T i =9,55.10 6 . i i n P ta có: Mô men xoắn trên trục động cơ : T đc = 9,55. 10 6 . 23299 705 72,1 .10.55,9 6 == dc dc n P (N.mm). Mô men xoắn trên trục I: 6 Nguyễn Văn Bé T 1 = 23028 705 70,1 .10.55,9. 2 1 .10.55,9 6 1 1 6 == n P (N.mm). Mô men xoắn trên trục II: T 2 = 85960 182,2 1,64 .,55.109 n P .10 9,55. 6 2 2 6 == (N.mm). Mô men xoắn trên trục công tác: T ct = 9,55. 10 6 . 181054 79,12 1,5 .9,55.10 n P 6 ct ct == (N.mm). 3.4 Bảng thông số động học. Từ những kết quả tính toán trên ta có bảng sau: Trục Thông số Động cơ I II Công tác 1 3,87 2,30 n (vg/ph) 705 705 182,2 79,2 P (KW) 1,72 1,70 1,64 1,50 T (N.mm) 23299 23028 85960 181054 PHẦN 2. TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ CHI TIẾT MÁY 7 Nguyễn Văn Bé I. TÍNH BỘ TRUYỀN XÍCH Các thông số ban đầu: P 2 =1,64 KW; n 2 =182,2 vòng/phút ; T 2 =85960 N.mm ; u x =2,3; β =0. 1.1Chọn loại xích. Vì tải trọng không lớn và vận tốc nhỏ, nên ta chọn xích ống con lăn.Xích ống con lăn có ưu điểm là: độ bền mòn của xích ống con lăn cao hơn xích ống, chế tạo nó không phức tạp; do đó, nó được dùng rất rộng rãi trong kĩ thuật. 1.2.Chọn số răng đĩa xích. Với u x =2,3, ta chọn số răng đĩa xích nhỏ là: Z 1 = 29-2. u x =29-2.2,3 = 24,4> Z min =19. Chọn Z 1 = 25 (răng) Số răng đĩa xích lớn: Z 2 = u x .Z 1 =2,3.25 = 57,5< > Z max =120. Chọn Z 2 = 57 (răng). 8 Nguyễn Văn Bé 1.3.Xác định bước xích p. Để đảm bảo chỉ tiêu về độ bền mòn của bộ truyền xích ta có: P t = P.k.k n. .k z ≤ [P]. Với + P : Là công suất cần truyền qua bộ truyền xích.P= P 2 =1,64 KW. +k n :Là hệ số vòng quay. Chọn số vòng quay của đĩa cơ sở của đĩa nhỏ là: n 01 =200 (vòng/phút) → k n =n 01 /n 1 =200/182,2 = 1,1. + k z :Là hệ số răng : k z = 1 25 25 1 01 == Z Z +k = k đ .k 0 .k a .k đc .k bt .k c ; trong đó: k đ : hệ số tải trọng động. Đề bài cho tải trọng va đạp nhẹ, nên ta chọn k đ = 1,35. k 0 : hệ số ảnh hưởng của kích thước bộ truyền.Do đường nối tâm các đĩa xích trùng với phương ngang. Nên k 0 = 1. k a : hệ số kể đến khoảng cách trục và chiều dài xích ;chọn a = 38.p; suy ra k a = 1. k đc : hệ số kể đến việc điều chỉnh lực căng xích. Do điều chỉnh bằng một trong các đĩa xích. Nên k đc = 1. k bt : hệ số kể đến ảnh hưởng của bôi trơn .Vì môi trường làm việc có bụi, bôi trơn đạt yêu cầu nên chọn k bt =1,3. 9 Nguyễn Văn Bé k c : hệ số kể đén chế độ làm việc của bộ truyền ; k c = 1,25 (làm việc 2 ca) ⇒ k = 1. 1. 1. 1,35. 1,3. 1,25 = 2,19375. Như vậy ta có : P t = 1,64.1,1.1.2,19375= 3,958 kW Tra bảng 5.5 tttk hdđck, với n 01 =200 vòng/phút.chọn bộ truyền xích một dãy có: bước xích : p = 19,05 mm ; đường kính chốt : d c =5,96mm ; chiều dài ống : B=17,75 mm ; công suất cho phép : [P]=4,80 kW. Thỏa mãn điều kiện mòn: P t ≤ [P]=4,80 kW Đồng thời nhỏ hơn bước xích cho phép : p < p max 1.4.Xác định khoảng cách trục và số mắt xích. Khoảng cách trục sơ bộ: a=38p=38.19,05=723,9 mm Theo công thức 5.12 số mắt xích: Lấy số mắt xích chẵn : X c =118. Tính lại khoảng cách trục theo công thức 5.13: 10 [...]... xích p 19,05 mm Số mắt xích x 118 Chiều dài xích L 2247,9 mm Khoảng cách trục a 725 mm II.TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH TRỤ RĂNG NGHIÊNG Thông số đầu vào: P = PI = 1,70 (KW) 15 Nguyễn Văn Bé T1 = TI = 23028 (N.mm) n1 = nI = 705 (vòng/phút) u = ubr = 3,87 Lh = 22000 (giờ) 2.1 Chọn vật liệu bánh răng: Hộp giảm tốc chịu công suất nhỏ , nên chọn vật lịêu có độ rắn HB ≤ 350, bánh răng được thường hoá... 85960 = 27,8 (mm) 0, 2.20 Chọn sơ bộ đường kính trục là: -Chọn d1sb=20mm, theo bảng (10.2), ta được chiều rộng ổ lăn b10=15mm -Chọn d2sb=30mm, theo bảng (10.2), ta được chiều rộng ổ lăn b10=19mm 4.2 Xác định lực tác dụng lên trục và bánh răng -Lực tác dụng lên bộ truyền xích: Fx = 1300,65 N -Lực tác dụng lên trục từ khớp nối: Fkn =103,55 N -Lực tác dụng lên bộ truyền bánh răng: 2T 2.23028 1 Ft1= Ft2= d... chân răng : d f 1 = d1 − 2,5.m = 43,55 − 2,5.1,5 = 39,8mm d f 2 = d 2 − 2,5.m = 169, 44 − 2,5.1,5 = 162,8mm 2.8 Bảng tổng kết các thông số của bộ truyền bánh răng nghiêng Như vậy ta có bảng thông số chính của bộ truyền: 28 Nguyễn Văn Bé Thông số Kí hiệu Giá trị Khoảng cách trục chia a 104,995 mm Khoảng cách trục aw 105 mm Số răng Góc profin gốc Z1 Z2 d1 d2 df1 df2 dw1 dw2 da1 da2 db1 db2 x1 x2 α 28 răng. .. 6.31 ta có: Số răng bánh nhỏ: Z1 = 2.aw cos β 2.105.0,970296 = = 27,89 m (u + 1) 1,5(3,87 + 1) 21 Nguyễn Văn Bé Chọn Z1=28 (răng) Số răng bánh lớn Z 2 = u.Z 1 =3,87.28=108,36 (răng) Chọn Z2= 107 (răng) Tỷ số truyền thực ut=: Z2/ Z1=107/28= 3,821 Sai lệch tỷ số truyền ∆U = ut − u 3,821 − 3,87 100% = 100% = 1,27% u 3,87 Vì ∆U = 1,27%< 4% , suy ra thoả mãn 2.4.3.Xác định góc nghiêng của răng Tính lại góc... KxF –hệ số xét đến kích thước bánh răng ảnh hưởng đến độ bền uốn Tính thiế kế, ta lấy sơ bộ: Z R Z V K xH = 1 YR YS K xF = 1 SH, SF –hệ số an toàn khi tính về tiếp xúc và uốn tra bảng 6.2 ta có :Bánh chủ động: SH1=1,1; SF1=1,75 Bánh bị động: SH2=1,1; SF2=1,75 17 Nguyễn Văn Bé σ 0 H lim ; σ 0 F lim -Ứng suất tiếp xúc và ứng suất uốn cho phép ứng với chu kì cơ sở Ta có +Bánh chủ động: σ 0 H1 lim = σ... dụng lên trục Fkn =0,2 Ft Với Ft = 2.T/D0 = 2.23299/ 90 = 517,76 N Suy ra Fkn = 0,2.517,76= 103,55 N IV TÍNH TRỤC 4.1 Tính sơ bộ đường kính trục 4.1.1 Chọn vật liệu 31 Nguyễn Văn Bé Sử dụng thép C45, thường hoá, có HB = 170…217, σb= 600 Mpa, σb= 340 Mpa, Ứng suất xoắn cho phép [τ] = 15 30 Mpa 4.1.2 Tính sơ bộ đường kính trục d ksb = 3 Tk 0, 2 [ τ ] (mm) -Trục I chọn [τ] = 15Mpa, TI =23028 N.mm -Trục II... Đĩa xích 2 cũng đảm bảo độ bền tiếp xúc 1.7 Xác định lực tác dụng lên trục Theo công thức (5.20): Fr = kx.Ft ; trong đó: kx :hệ số xét đến tải trọng của xích kx= 1,15 - do bộ truyền năm ngang ); Fr = 1,15.1131= 1300,65 (N) 1.8.Các thông số của bộ truyền xích : 14 Nguyễn Văn Bé P2=1,64 KW; n2=182,2 vòng/phút ; T2=85960 N.mm ; ux=2,3; β =0 Thông số Kí hiệu Loại xích Giá trị Xích ống con lăn Bước xích. .. Bé do vậy bánh răng đủ bền 2.6 2 Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn Công thức : σ F1 = σF = 2.T1 .K F Yε Yβ YF 1 bw d w1 m σ F YF 1 YF1 2 2 ≤ [σ F 1 ] ≤ [σ F2 ] trong đó Yε = 1 1 = = 0,557 (hệ số kể đén sự trùng khớp, với ε α là hệ số trùng ε α 1,795 khớp ngang) Yβ = 1 − β0 150 21' =1− = 0,89 (hệ số kể đến độ nghiêng của răng) 140 140 YF1 , YF2 - hệ số dạng răng của bánh 1 và 2 phụ thuộc vào số răng tương... 2.6.Kiểm nghiệm bộ truyền bánh răng 2.6.1.Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc Công thức 6.33: σ H = Z M Z H Z ε 2.T1.K H (u + 1) ≤ [σ H ] 2 b.ut d w1 ZM –Hệ số xét đến cơ tính của vật liệu bánh răng Bảng 6.5: Zm = 274[MPa]1/3 ZH –hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc Z H = 2 cos β b / sin 2α tw ZH = 2 cos 14 0 24' = 1,71 sin 2.200 40' ( ) Zε-hệ số xét đến sự trùng khớp của hai bánh răng , xác định... dw2=2aw - dw1= 166,44 (mm) Vận tốc vòng của bánh răng: v=πdw1n1/60000 = 3,14.43,56.705/60000= 1,6 (m/s) Với bánh răng trụ răng nghiêng và v = 1,6 (m/s) tra bảng 6.13/106 [1] ta đựoc cấp chính xác của vbộ truyền là: CCX=9 Tra phụ lục 2.3/250[1], với: +CCX=9 +HB . p 19,05 mm Số mắt xích x 118 Chiều dài xích L 2247,9 mm Khoảng cách trục a 725 mm II.TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH TRỤ RĂNG NGHIÊNG. Thông số đầu vào: P = P I = 1,70 (KW) 15 Nguyễn Văn. Cách phân phối tỉ số truyền cho các cấp trong hộp giảm tốc. _ Các chỉ tiêu tính toán và các thông số cơ bản của hộp giảm tốc. _ Các chỉ tiêu tính toán, chế tạo bánh răng và trục. _ Cách xác định. 57 (răng) . 8 Nguyễn Văn Bé 1.3.Xác định bước xích p. Để đảm bảo chỉ tiêu về độ bền mòn của bộ truyền xích ta có: P t = P.k.k n. .k z ≤ [P]. Với + P : Là công suất cần truyền qua bộ truyền xích. P=