Đang tải... (xem toàn văn)
Bản thuyết minh đồ án môn học chi tiết máy thiết kế hệ dẫn động cơ khí
Đồ án môn nguyên lý chi tiết máy GVHD: Văn Hữu Thịnh Tp Hồ Chí Minh tháng 4/2013 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM KHOA KỸ THUẬT CƠ SỞ BỘ MÔN:CHI TIẾT MÁY ĐỒ ÁN MÔN HỌC CHI TIẾT MÁY Giáo viên hướng dẫn :VĂN HỮU THỊNH Sinh viên thưc hiệnMSSV: 11443060 Lớp: 11443DVT Trang 1 Đồ án môn nguyên lý chi tiết máy GVHD: Văn Hữu Thịnh BẢN THUYẾT MINH ĐỒ ÁN MÔN HỌC CHI TIẾT MÁY-THIẾT KẾ HỆ DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ A.Các thông số: +Lực vòng trên xích tải: 2F= 6300(N) +Vận tốc xích tải: V= 1,25(m/s) 1.Chọn động cơ: ta có P = trong đó công suất trên trục công tác: P= F = 6300.1, 25 = 7,875 (Kw) 1000 η = ηol3ηbr2ηk ηx.ηot theo bảng 2.3 trang 19 ta có: η= ηnt.ηbr3ηx.η ηk =1 hiệu suất của khớp nối ηbr =0,98 hiệu suất bộ truyền bánh răng trụ ηx=0,97 hiệu suất bộ truyền xích ηol=0,99 hiệu suất một cặp ổ lăn ηot=0,98 hiệu suất một cặp ổ trượt ⇒ η = 1.0,98.0,97.0,995= 0,89 7,875 ⇒P = = 0,89 = 8,84(kw) Tra bảng phụ lục P1.3 trang 235 để chọn công suất động cơ: P > P ,n # 1500(vòng/phút) từ P → P = 11Kw→ n =1458(vòng/phút) 2.Phân phối tỉ số truyền: *tỉ số truyền chung U= Trong đó: n: số vòng quay của động cơ n: số vòng quay của xích tải 60000.1, 25 = 68,18(vòng/phút) 11.100 1458 U= 68,18 = 21,38 (vòng/phút) (*) n= = chọn U=2; 2,8; 3; 4 sao cho U = # 10 U= = 21,38 = 10,69 2 Vậy chọn U= 2 Tỉ số truyền của hộp gia tốc: U =U U U :tỉ số truyền cấp nhanh U : tỉ số truyền cấp chậm Để bôi trơn hộp giảm tốc bằng phương pháp ngâm dầu thì U =(1,2÷1,3)U Mà U =U U =1,2U Trang 2 Đồ án môn nguyên lý chi tiết máy GVHD: Văn Hữu Thịnh 10, 69 =2,98 1, 2 →U= = tỉ số truyền của hộp truyền bánh răng ở cấp nhanh 10, 69 U = = 2,98 = 3,58 *Kiểm tra U: U=U.U U= 2.3,58.2,98= 21,33 (**) lấy (*)-(**): 21,38-21,33=0,05 ∈(0,01÷0,09) Bảng hệ thống số liệu: Trục Động cơ 1 2 Thông số 3 4 U Unh =3,58 Uch =2,98 Ux= Ux =2 η=1 N (vòng/phút) N =1458 1458 407,26 136,66 68,33 P (KW) P =8,84 8,79 8,4 8,19 7,9 T=57902,60 57575,1 T (N.mm)(M) 196974,9 572329 110427 đề 4: * Trục I: n1 =n =1458 (v/p) P1 = Pct η.ηnt = 8,84.1.0,99 = 8,79(kw) 9,55.106.8,84 T đc= = = 57902,6(Nmm) 1458 9,55.106.8, 79 T1= = = 57575,1(Nmm) 1458 1458 * Trục II: n2 = = 3,58 = 407,26 (v/p) P2 = P.η.η = 8,79.0,98.0,995 = 8,4 (kw) 9,55.106.8, 4 T2= = = 196974,9(Nmm) 407, 26 * Truc̣ III: 407, 26 n3 = = 2,98 = 136,66 (v/p) P3 = P2.η.η = 8,4.0,98.0,98 = 8,19 (kw) 9,55.106.8,19 T3= = = 572329(N.mm) 136, 66 *Trục IV: n4 = = 136, 66 = 68,33(v/p) 2 P4 = P3.ηol.ηx = 8,19.0,98.0,97 = 7,9 (kw) 9,55.106.7,9 T4= = = 1104127(N.mm) 68,33 II.THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN XÍCH *chọn xích truyền động là xích con lăn: (vì tải trọng nhỏ,vận tốc thấp)Xác định các thông số của xích và bộ truyền: Theo bảng 5.4,với u=2.chọn số răng đĩa nhỏ Z=25,do đó số răng đĩa lớn Z=U.Z=2.27= 54 < Z=120 Trang 3 Đồ án môn nguyên lý chi tiết máy GVHD: Văn Hữu Thịnh _Theo công thức(5.5),công suất tính toán Pt = 200 Trong đó với Z=27 ,k=25/Z=1,với n=200(vòng/phút),k= = 136, 66 = 1,46 - Sử dung ̣ công thưc(5.4) ́ tra bang ̉ 5.6 K= K.KA KO.K.Kb.KC +Trong đó: K đ =1,2 tải trọng va đập nhẹ KA= 1 hệ số xét đến chiều dài xích Chọn A= (30÷50).t KO= 1 hệ số xét đến khả năng điều chỉnh lực K đc= 1,1 hệ số xét đến khả năng điều chỉnh trục Kb = 1,3 hệ số xét đến điều kiện bôi trơn,chọn bôi trơn định kì KC = 1,25 hệ số xét đến chế độ làm việc bộ truyền làm việc 2 ca Vậy K = 1,2.1.1.1,1.1,3.1,25 =2,1 Như vậy: P = 8,19.2,11.0,93.1, 46 = 9,38(kw) 2,5 Để giảm tải trọng va đập chọn xích ống con lăn có bước xích p = 25,4(mm) Tra bảng 5.2 Xích con lăn 3 dãy (Kd=2,5) nên ta có - tải trọng phá hỏng: Q = 170100 (N) - Khối lượng 1 m xích q = 7,5( Kg) h =18,2 b =33 d1 =11,91 d0 =5,96 Tra bảng 5.5 Công suất cho phép P P =19,05 mm do = 5,96 B =17,75 Số vòng quay đĩa nhỏ =400(vòng/phút) ⇒ P =8,38(kw) * xác định khoảng cách trục A và số mắt xích x a < amax < 80p a hợp lý =(30;50)p chọn a=40p Chon ̣ sơ bộ a = 40.25,4 = 1016 (mm) Tính soá maét xích theo coâng thöùc 5.12 X= + + 2.1016 27 + 54 (54 − 27) 2 25, 4 X = 25, 4 + + = 120,96 2 4.3,142.1016 Chọn x= 122 (mắt) Kiểm nghiệm số lần va đập của xích trong một giây theo công thức 5.14 i= = 27.136, 66 = 2,01 < [i]=35 15.122 Trang 4 Đồ án môn nguyên lý chi tiết máy GVHD: Văn Hữu Thịnh Z1: số răng đĩa dẫn n3: số vòng quay trong 1 phút của đĩa dẫn Theo (5.9) soá laàn va ñaäp cho pheùp trong moät giaây [u] = 35 cho neân ñieàu kieän u ≤ [u] * Tính chính xaùc khoaûng caùch truïc A theo soá maéc xích theo coâng thöùc p Z1 + Z 2 Z1 + Z 2 Z 2 − Z1 A = 4 X − 2 + X − 2 ÷ − 8 2π ÷ 2 25.4 = 4 [ 2 27 + 54 27 + 54 2 54 − 27 2 (122 − ) − 8( ) 122- 2 + 2 2.3,14 ]= 1029 (mm) *Để đảm bảo độ võng bình thường giảm khoảng cách trục một khoảng: ∆A = 0,003A ≈ 3 mm Vậy chọn A=1026 mm *Tính đường kính vòng chia trên đĩa xích theo công thức(5.17) và bảng 13.4 25, 4 ñóa daãn: d1 = = sin 180o = 218,79(mm) 27 25, 4 ñóa bò daãn: d2= sin 180o = 436,84 (mm) 54 da1 = p.[0,5 + cotg(π/Z1)] = 25,4.( 0,5 + cotg(π/27) = 230 mm ; da2 = p.[0,5 + cotg(π/Z2)] = 25,4.( 0,5 + cotg(π/54) = 448mm ; r =0,5025.d +0,05=0,5025.11,91+0,05= 6,03 mm và d =11,91(xem bảng 5.2) d= d-2r=203,55mm d = d-2r=421,6mm *Tính chiều dài xích L = x.p = 122.25,4 = 3098,8 ( mm) * Kiểm nghiệm xích về độ bền S= Theo bảng 5.2 tải trọng phá hỏng Q =170100 N,khối lượng 1 mét xích q=7,5kg K =1,2(va đập nhẹ) 27.25, 4.136, 66 = 1,56 (m/s) 60000 8,19 Ft = 1000P/V =1000 1,56 = 5250(N) V= = Fv = q.V =7,5.1,56 2 = 18,25(N) Fo = 9,81.K.q.a =9,81.4.7,5.1,026= 310,95(N) Trong dođ K =4(bộ truyền nghiêng 1 góc[S]=8,2 Bộ truyền xích đảm bảo độ bền Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc của đĩa xích theo công thức 5.18 Trang 5 Đồ án môn nguyên lý chi tiết máy σ=0,47 = 0,47 0, 42.(5250.1, 2 + 8, 73) GVHD: Văn Hữu Thịnh 2,1.105 = 330,5(Mpa) 450.2,5 Trong đó với Z=27; k=0,42; E=2,1.10 Mpa ; A=450mm(bảng 5.12), k=1,2(xích 1 dãy),lực va đập trên 3 dãy xích theo(5.19) F=13.10.n.p.m=13.10.136,66.25,4.3= 8,73(N) Như vậy dùng thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB210 sẽ đạt được ứng suất tiếp xúc cho phép [σ]=600Mpa,đảm bảo được độ bền tiếp xúc cho răng đĩa 1 Tương tự,σ ≤ [σ] (với cùng vật liệu và nhiệt luyện) *Xác định lực tác dụng lên trục: Theo (5.20) F=k.F=1,15.5250= 6037,5(N) Trong đó đối với bộ truyền nghiêng 1 góc nhỏ hơn 40,k=1,15 III.THIẾT KẾ BỘ TRUYẾN BÁNH RĂNG: 1.Trình tự thiết kế bánh răng trụ cấp nhanh: Bảng hệ thống số liệu có: P=8,84 kw ,n =1458 vòng/phút,U =10,69.thời hạn làm việc 18000 giờ,Bộ truyền quay 1 chiều • chọn vật liệu 2 cấp bánh răng như sau:theo bảng 6.1 ta chọn +Bánh nhỏ: Thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB241 285 σb1= 850 MPa , σch1= 580 MPa +Bánh lớn: Thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB192 240 σb2= 750 MPa , σch2= 450Mpa • Phân phối tỉ số truyền U=10,69 cho các cấp: ta được U =3,58 ,U =2,98 • Xác định ứng suất cho phép Theo bảng 6.2 với thép 45 tôi cải thiện độ rắn HB180 350 σ0Hlim= 2HB +70 ; Sh= 1,1; σFlim= 1,8HB ; SF= 1,75 chọn độ bánh răng nhỏ HB1= 245 ;độ rắn bánh lớn HB2= 230,khi đó σ0Hlim1= 2HB1 + 70 =560Mpa σ0Flim1= 1,8.245 = 441 Mpa ; σ0Hlim2= 2HB2 + 70 = 2.230 + 70 = 530 Mpa ; σ0Flim2= 1,8.230= 414 MPa Theo(6.5) NHO=30HHB2,4 ⇒ NHO1=30.2452,4 = 1,6.107; NHO2= 30.2302,4 = 1,39.107 Theo công thức NHE = 60.c.Σ (T/.n.t Ta có NHE2= 60.c.n1/ u ∑ ti ∑ (Ti/Timax)3.ti/ ∑ ti 1458 = 60.1 3,58 18000.(1.0,7+0,8.0,3) = 37,54.10 > N do đó K =1→N >N do đó K =1 Theo côg thức (6.1a) sơ bộ xác định được [σ]= do đó [σH1]= = 509 (MPa), [σH2]= = 481,8 (Mpa) Với cấp nhanh sử dụng răng chữ V [σ]= ([σH1] +[σH2])/2 = = 495,4 (Mpa) < 1,25[σH2] với cấp chậm dùng răng thẳng và tính ra N >N nên K =1, Trang 6 Đồ án môn nguyên lý chi tiết máy GVHD: Văn Hữu Thịnh do đó [σH]’= [σH2] = 481,8 (Mpa) Theo(6.7): NFE = 60c ∑ (Ti/Tmax)6ni.Ti 1458 NFE2= 60.1 3,58 18000.(1.0,7+0,8.0,3)= 34,24.10 >N =4.10 do đó K =1,tương tự K =1 Do đó theo(6.2a) với bộ truyền quay 1 chiều K =1,ta được: [σF1]= 441.1 = 252 (Mpa) [σF2]= 414.1.= 236,5 (Mpa) _ứng suất quá tải cho phép:theo(6.10) và 6.11): [σH]max= 2,8.σch2= 2,8.450= 1260 (Mpa) [σF1]max= 0,8.σch1= 0,8.580= 464 (Mpa) [σF2]max= 0,8.σch2= 0,8.450= 360 (Mpa) 2.Tính bộ truyền cấp nhanh:bánh răng trụ răng chữ V Ta có các thông số U=3,58 ;n=407,26(vòng/phút) Vì là răng chữ V nên T’= = 196974,9 = 98397,45(N) 2 a)xác định sơ bộ khoảng cách trục: trong đó theo bảng 6.6,chọn ψ=0,4 với răng chữ V có k=43(bảng 6.5) theo(6.14) ψ=0,5.ψ(U+1)=0,5.0,4.(3,58+1)=0,916 Do đó theo bảng 6.7 k=1,12(sơ đồ 3) a = Ka(u2+ 1) = 43(3,58+1) 3 57575,1.1,12 = 111,9 (mm) [495.4]2 3,58.0, 4 Lấy a=133(mm) b)xác định các thông số ăn khớp theo (6.17) m=(0,01÷0,02)a=(0,01÷0,02).122=1,12÷ 2,24 mm Theo bảng 6.8,lấy m=2mm chọn sơ bộ β=30→ cosβ=0,866 _theo 6.31 số răng bánh nhỏ: 2.112.0,84 Z1= = 2.(3,58 + 1) = 21,17(răng) lấy Z=22→số răng bánh lớn:Z2= U.Z1 =3,58.2= 75,18(răng) lấy Z2=75(răng) do đó tỉ số truyền thực sẽ là: U= = 75 = 3,57 21 chiều rộng bánh răng b=0,4.112= 44,8(mm) c)Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc: theo(6.33) ứng suất tiếp xúc trên mặt làm việc σH=Z.Z.Z Theo bảng(6.5),Z =274Mpa,theo 6.34 theo(6.35) tgβ=cosαt.tgβ=cos(22,796).tg(31,8)= 29,8 với α =αtw= arctg(tgα/cosβ)=arctg(tg20/0,866)=22,796 2.(21 + 75) =0,85→ β=31,7 2.112 2.cos(29,8) = 1,6 sin(2.22, 796 Mà cosβ= = Z= = Trang 7 Đồ án môn nguyên lý chi tiết máy GVHD: Văn Hữu Thịnh 44,8.sin 31, 7 o ε== = 3,74 3,14.2 Do đó theo(6.36c)ta có: Z= = 1 =0,76 1, 71 Mà εα=[1,88-3,2(1/Z1 + 1/Z2)]cosβ =1,88-3,2(1/21+1/75).0,866= 1,71 đường kính vòng lăn bánh nhỏ: 2.112 dw1= = 3,57 + 1 = 49(mm) Theo(6.40), V= π = 3,14.49.1458 = 3,7(m/s) 60000 Theo bảng 6.13 chọn cấp chính xác 9,do đó theo bảng(6.16),g=73 Theo(6.42): V=δ.g.V =0,002.73.3,7 112 =3 3,57 3.44,8.49 K= 1+ = 1+ 2.57575,1.1,12.1,13 = 1,04 Mà ta có K=1,13 ; K=1,12 K=K.K.K= 1,04.1,12.1,13.= 1,3 Thay các giá trị vừa tính được vào(6.23): σ= 274.1,6.0,76 2.95405,9.1, 28.(3, 08 + 1) = 445(Mpa) 49, 6.3, 08.60, 782 _Xác định chính xác ứng suất tiếp xúc cho phép: Theo(6.1) với V= 3,7m/sn=1,86 ≥ [n]= 1,5÷ 2,5 hệ số an toàn cho phép thường lấy 1,5÷ 2,5 *TRỤC III: *Tại mặt cắt(f-f),d=45mm tra bảng(10.6)ta có: W= 16325mm3 W0= 32651 mm3 Mu= 493969,5(N.mm) Mx= 572329(N.mm) 493969,5 = 30,3(N.mm) 16325 572329 τ= = = 8,7(N.mm) 2.32651 ⇒σ= = Chọn hệ số ψ và ψ theo vật liệu thép cacbon trung bình ψ=0,1 và ψ =0,05;hệ số tăng bền β=1 chọn các hệ số K ,K ,ε ,ε theo bảng(10.10)trang 198 chọn (d=45-50) ε =0,82; ε=0,7 Theo bảng(10.12)trang 199được: K =1,63; K=1,5 Ta có tỷ số: + = =1,99 + = = 2,14 Tập trung ứng suất do lắp căng,với kiểu lắp ta chọn T3 áp suất sinh ra trên bề mặt ghép≥ 30N/mm(tra bảng 10.15 trang 209).Ta có d=50mm ⇒tỷ số = 3,3 Ta có: =1+0,6( -1)=1+0,6(3,3-1)=2,38 270 n= 3,3.30,3 = 2,7 150 n = 2,38.8, 7 + 0, 05.8, 7 = 7,1 ⇒n= = 2, 7.7,1 2, 7 2 + 7,12 = 2,5 =>n=2,5≥ [n]= 1,5÷ 2,5 Hệ số an toàn cho phép thường lấy 1,5÷ 2,5 *tính then: Để cố định bánh răng theo phương tiếp tuyến,nói cách khác là truyền Mômen và chuyển động từ trục bánh răng và ngược lại ta dùng then(chọn loại then bằng cao) *Trục I Trang 24 Đồ án môn nguyên lý chi tiết máy GVHD: Văn Hữu Thịnh Chỗ lắp bánh răng trục có d=35mm theo bảng(9.1b)trang 174 Ta có b=10mm,h=9mm,t=5,5; t=3,3⇒k=h-t=9-5,5=3,5 +kiểm tra sức bền dập theo công thức 9.1 trang 173 σ= ≤ [σ] (N/mm) M= 57575,1(N.mm).Theo bảng(9.5)trang 178⇒[σ]=150N/mm +Chiều dài mayjo :Lm=b 1 =44,8mm +Chiều dài then: L=0,8Lm=0,8.44,8=35,84mm +đường kính lắp trục: d=35mm +k=3,5 2.57575,1 Vậy : σ = 35.3,5.35,84 = 26 N/mm