Đang tải... (xem toàn văn)
Phần 1 :Tính chọn động cơ điện và phân phối tỷ số truyền A> Tính chọn động cơ điện Số liệu cho trước: 1.Lực kéo xích tải L = 325 (KG) 2. Vận tốc xích tải V = 0,48 (ms) 3. Bước xích tải t=65 (mm) 4.Số răng đĩa xích z=15 5. Thời gian phục vụ Lh = 11600 (giờ) 6. Số ca làm việc số ca = 2 ca 7.Chiều cao tâm đĩa xích H=700(mm) 1 Chọn động cơ và phân phối tỷ số truyền 1.1. Công suất cần thiết Pct = h t p Do tải trọng tĩnh nên: Pt = Plv = 1000 L.v = =1,56(Kw) Hiệu suất của hệ thống: η = ηk. ηol 3. ηbr 2 . ηot Trong đó: => η = ηk. ηol 3. ηbr 2 . ηot =0,99.0,993.0,972.0,98. =0,886 SVTT: Nguyễn Quang Long GVHD: Dương Tiến Công Page 1 => Pct = h t p = = 1,76 ( Kw) 1.2. Tính số vòng quay sơ bộ nsb = nlv.ut nlv = = = 29,54 vp ut = uh = u1 .u2 uh : Tỷ số truyền trong hộp u1 :tỷ số truyền cấp nhanh u2 : Tỷ số truyền cấp chậm. Tra bảng 2.421 Ta chọn uh = ubr =22 ; => nsb = 29,54.22 = 649,88 vp 1.3.Chọn động cơ: Từ các thông số đã có ở trên, ta chọn động cơ 4A112MA8Y3 với các đặc tính: Nđc =705 (vp): Pđc = 2,2 (kw) ;Tk Tdn =1,6 Động cơ được chọn thỏa mãn các điều kiện: Pđc > Pct ; Tk Tdn >Tmm T Kiểm tra quá tải : T Tmm = 1,4 ≤ dn k T T = 1,6 => Thỏa mãn 1.4. Phân phối tỷ số truyền Tỷ số truyền thực của bộ truyền: ut = nđc nlv = = 23,87 Vì đây là hộp giảm tốc bánh răng trụ 2 cấp dạng khai triển. Theo bảng 3.1 trang 43 “ Tính toán thiết kế hệ thống dẫn động cơ khí ” ta chọn: u1 = 6,86 u2 = 3,5 1.5. Công suất trên các trục: Trục III : P3 = Plv ηot.ηk) = 1,56(0,98.0,99) = 1,61(Kw) Trục II : P2 = P3 (ηol.ηbr) = 1,61(0,99.0,97) = 1,68 (Kw) Trục I : P1 = P2(η0l.ηbr) = 1,68(0,99.0,97 = 1,75 (Kw) SVTT: Nguyễn Quang Long GVHD: Dương Tiến Công Page 2
Phần 1 :Tính chọn động cơ điện và phân phối tỷ số truyền A> Tính chọn động cơ điện Số liệu cho trước: 1.Lực kéo xích tải L = 325 (KG) 2. Vận tốc xích tải V = 0,48 (m/s) 3. Bước xích tải t=65 (mm) 4.Số răng đĩa xích z=15 5. Thời gian phục vụ L h = 11600 (giờ) 6. Số ca làm việc số ca = 2 ca 7.Chiều cao tâm đĩa xích H=700(mm) 1 Chọn động cơ và phân phối tỷ số truyền 1.1/. Công suất cần thiết P ct = η t p Do tải trọng tĩnh nên: P t = P lv = 1000 .vL = =1,56(Kw) Hiệu suất của hệ thống: η = η k . η ol 3 . η br 2 . η ot Trong đó: => η = η k . η ol 3 . η br 2 . η ot =0,99.0,99 3 .0,97 2 .0,98. =0,886 SVTT: Nguyễn Quang Long GVHD: Dương Tiến Công Page 1 => P ct = η t p = = 1,76 ( Kw) 1.2/. Tính số vòng quay sơ bộ n sb = n lv .u t n lv = = = 29,54 v/p u t = u h = u 1 .u 2 u h : Tỷ số truyền trong hộp u 1 :tỷ số truyền cấp nhanh u 2 : Tỷ số truyền cấp chậm. Tra bảng 2.4/21 Ta chọn u h = u br =22 ; => n sb = 29,54.22 = 649,88 v/p 1.3/.Chọn động cơ: Từ các thông số đã có ở trên, ta chọn động cơ 4A112MA8Y3 với các đặc tính: N đc =705 (v/p): P đc = 2,2 (kw) ;T k /T dn =1,6 Động cơ được chọn thỏa mãn các điều kiện: P đc > P ct ; T k /T dn >T mm /T Kiểm tra quá tải : T T mm = 1,4 ≤ dn k T T = 1,6 => Thỏa mãn 1.4/. Phân phối tỷ số truyền Tỷ số truyền thực của bộ truyền: u t = n đc /n lv = = 23,87 Vì đây là hộp giảm tốc bánh răng trụ 2 cấp dạng khai triển. Theo bảng 3.1 trang 43 “ Tính toán thiết kế hệ thống dẫn động cơ khí ” ta chọn: u 1 = 6,86 u 2 = 3,5 1.5/. Công suất trên các trục: Trục III : P 3 = P lv /η ot .η k ) = 1,56/(0,98.0,99) = 1,61(Kw) Trục II : P 2 = P 3 /(η ol .η br) = 1,61/(0,99.0,97) = 1,68 (Kw) Trục I : P 1 = P 2 /(η 0l .η br ) = 1,68/(0,99.0,97 = 1,75 (Kw) SVTT: Nguyễn Quang Long GVHD: Dương Tiến Công Page 2 1.6/. Số vòng quay trên trục n I =n đc =705 (vòng/phút) n II =n 1 /u 1 =705/6,86 =103( vòng/ phút) n III =n 2 /u 2 =103/3,5 =29 ( vòng/ phút) 1.7/. Mômen xoắn trên các trục Trục động cơ :T đc = 9,55. 10 6 .= 9,55.10 6 .= 23841,13 (Nmm) Trục I :T I = 9,55.10 6 =9,55.10 6 . = 23705,67 (Nmm) Trục II :T II = 9,55.10 6 = 9,55.10 6 . = 155766,99 (Nmm) Trục III :T III =9,55.10 6 = 9,55.10 6 .= 530189,66 (Nmm) BẢNG 1 : CÔNG SUẤT - TỈ SỐ TRUYỀN - SỐ VÒNG QUAY - MÔMEN Trục Thông số Động cơ 1 2 3 Công suất P, kW 1,76 1,75 1,68 1,61 Tỉ số truyền u 6,86 3,50 Số vòng quay n, vòng/ phút 705 705 103 29 Mômen xoắn T, Nmm 23841,13 23705,67 155766,99 530189,66 Phần 2 : Tính các bộ truyền Tính bộ truyền trong: I. Bộ truyền cấp nhanh: bánh răng trụ răng nghiêng SVTT: Nguyễn Quang Long GVHD: Dương Tiến Công Page 3 1, Chọn vật liệu: Từ yêu cầu làm việc của bộ truyền:P= 1,75 kW N= 705 vòng/phút T 1 = 23705,67 Nmm U=6,86 Tra bảng 6.1 trang 92 tài liệu [I] ta chọn vật liệu làm bánh răng là thép 45, tôi cải thiện: Bánh răng nhỏ: Thép 45 tôi cải thiện có Độ cứng : HB = 241…285 Giới hạn bền : σ b = 850 Mpa => Giới hạn chảy : σ ch = 580 Mpa Bánh răng lớn : Thép 45 tôi cải thiện có Độ cứng : HB = 192….240 Giới hạn bền : σ b = 750 Mpa => Giới hạn chảy : σ ch = 450 Mpa 2, Ứng suÊt cho phÐp: [σ H ] = HLXHVR H H KKZZ S lim 0 σ (1) [σ F ] = FCFLXFSR F F KKKYY S lim 0 σ (2) Thiết kế sơ bộ lấy Z R .Z V .K XH = 1 Y Y .Y S .K XF = 1 Thay vào công thức (1) & (2) ta có: [σ H ] = HL H H K S . lim 0 σ (3) [σ F ] = FCFL F F KK S lim 0 σ (4) Theo bảng 6.2/94 ta có: σ 0 Hlim = 2.HB +70 ; S H = 1,1 σ 0 Flim = 1,8.HB ; S F = 1,75 => Bánh nhỏ có: σ 0 Hlim1 = 2.HB 1 +70 = 570 MPa σ 0 Flim1 = 1,8.HB 1 = 450 MPa => Bánh lớn có: σ 0 Hlim2 = 2.HB 2 +70 = 550 MPa σ 0 Flim2 = 1,8.HB 2 = 432 MPa Do tải đặt 1 phía nên hệ số tải trọng : K FC = 1 Hệ số tuổi thọ : K HL = 1 ; K FL = 1 SVTT: Nguyễn Quang Long GVHD: Dương Tiến Công Page 4 Thay (3) vào (4) ta có: [σ H ] = 1,1 lim 0 H σ ; [σ F ] = 75,1 lim 0 F σ Ứng suất cho phép trên bánh chủ động: [σ H1 ] = 1,1 1lim 0 H σ = 1,1 570 = 518,8 Mpa [σ F1 ] = 75,1 1lim 0 F σ = 75,1 450 = 257,14 Mpa Ứng suất cho phép trên bánh bị động: [σ H2 ] = 1,1 2lim 0 H σ = 1,1 550 = 500 Mpa [σ F2 ] = 75,1 2lim 0 F σ = 75,1 432 = 246,8 Mpa Ứng suất tiếp xúc trong bộ truyền bánh răng nghiêng: [σ H ] = [ ] [ ] 2 21 HH σσ + = 2 5008,518 + = 509,4 Mpa Kiểm tra điều kiện : 1,25.[σ H ] min = 1,25.500 = 625 > [σ H ] => Tmđk 3.Ứng suất cho phép khi quá tải - Ứng suất tiếp xúc cho phép khi qua tải [σ H ] max = 2,8σ ch Nên : Bánh chủ động có: [σ H1 ] max = 2,8 . 580 = 1624 Mpa Bánh bị động có : [σ H1 ] max = 2,8 . 450 = 1260 Mpa Vậy ứng suất tiếp xúc cho phép khi qua tải quá tải với bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng là : [σ H ] max = ( [σ H1 ] max + [σ H1 ] max )/2 = 1442 (MPa) - Ứng suất uốn cho phép khi qua tải [σ H ] max = 0,8σ ch Nên : Bánh chủ động có: [σ F1 ] max = 0,8 . 580 = 646 Mpa Bánh bị động có : [σ H1 ] max = 0,8 . 450 = 360 Mpa 4. Xác định thông số cơ bản của bộ truyền: SVTT: Nguyễn Quang Long GVHD: Dương Tiến Công Page 5 - Khoảng cách trục a w : a w = K a . (u+1) [ ] 3 2 1 baH H u KT ψσ β Trong đó: K a hệ số phụ thuộc vào vật liệu của cặp bánh răng và loại răng. Theo bảng 6.5, ta có: K a = 43Mpa 1/3 . T 1 = 23705,67 Nmm. [σ H ]= 509,4MPa. U= 6,86 ψ ba , ψ bd các hệ số, tra theo bảng 6.6 trang 97 tài liêu [I]: ψ ba = 0,3 ψ bd = 0,53 ψ ba (u+1)= 0,53.0,3.(6,86+1)= 1,25 K Hβ hệ số xét đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng khi tính về tiếp xúc. Tra bảng 6.7 trang 98 tài liệu [I], nội suy ta có: K Hβ = 1,24 →a w = 43.(6,86+1) = 128,6mm Lấy a w = 129mm. 5. Xác định các thông số ăn khớp: - Xác định môđun: m= (0,01- 0,02)a w = (0,01 … 0,02).129= 1,29 … 2,58 Theo bảng 6.8, ta tra lấy theo tiêu chuẩn m= 1,5 Chọn sơ bộ β =20 0 , do đó cos β= 0,9396. z 1 = = = 20,6( răng) Lấy z 1 = 21 răng. Số răng bánh lớn: Z 2 = uz 1 = 6,86. 21= 144,06 Lấy z 2 = 144 răng. Do đó tỉ số truyền thực của bộ truyền là: u m = 145/21= 6,905 Cos β= ( ) w a zzm 2 21 + = = 0,965 ð Vậy β= 15,18 + Hệ số dịch chỉnh: x 1 = 0,3; x 2 = -0,3 + Góc ăn khớp: α tw = 20 0 Chiều rộng vành răng: b w = ψ ba . a w1 = 0,3 . 129 = 38,7(mm). Chọn b w =39 + Đường kính vòng chia bánh chủ động: SVTT: Nguyễn Quang Long GVHD: Dương Tiến Công Page 6 d w1 = 1 2 + m w u a == 32,82 + Đường kính vòng chia bánh bị động: d w2 = 2( a w – d w1 /2) = 2.( 129- 16,41) = 225,18 (mm) 6. Bảng các thông số và kích thước của bộ truyền: Khoảng cách trục (mm) 129 Modun 1,5 Góc nghiêng răng (độ) 15,18 Số răng bánh chủ động (răng) 21 Số răng bánh bị động (răng) 145 Tỷ số truyền 6,86 Bề rộng bánh răng (mm) 39 Góc ăn khớp (độ) 20 Hiệu suất bộ truyền 0,97 Momen xoắn trên trục bánh chủ động (Nmm) 23705,67 Số vòng quay trên bánh chủ động (v/p) 705 Công suất trên trục chủ động (KW) 1,75 Giới hạn bền uốn trên bánh chủ động (Mpa) 450 Giới hạn bền uốn trên bánh bị động (Mpa) 432 Giới hạn bền tiếp xúc trên bánh chủ động (Mpa) 570 Giới hạn bền tiếp xúc trên bánh bị động (Mpa) 550 Modun đàn hồi vật liệu chế tạo bánh răng (Mpa) 20000 Tuổi thọ của bộ truyền (giờ) 11600 7. Ứng dụng phần mềm Inventor trong thiết kế bộ truyền bánh răng trụ. - Kích hoạt modun thiết kế chi tiết máy trên phần mềm Inventor: File -> New -> Standard(mm).iam -> OK SVTT: Nguyễn Quang Long GVHD: Dương Tiến Công Page 7 - Trong môi trường Assembly ta kích chọn mục Design -> Gọi lệnh Spur Gear xuất hiện hộp thoại Spur Gear Component Generator. - Thực hiện nhập các thông số hình học thiết kế của bộ truyền trong phần Design của hộp thoại, các thông số được nhập như trong hình sau: SVTT: Nguyễn Quang Long GVHD: Dương Tiến Công Page 8 - Tiếp theo ta thực hiện nhập các thông số tính toán trong mục Calculation như hình sau: - Sau khi nhập các thông số thiết kế & thông số tính toán ta kích chọn nút lệnh Calculate để tính toán bộ truyền bánh răng. Ta được kết quả là mô hình 3D của bộ truyền & các lực tác dựng từ bộ truyền bánh răng lên trục như sau: Lực tác dụng lên trục từ bộ truyền bánh răng cấp nhanh Lực vòng F t (N) 1443,761N Lực hướng kính F r (N) 570,411N Lực dọc trục F a (N) 391,72N SVTT: Nguyễn Quang Long GVHD: Dương Tiến Công Page 9 II. Bộ truyền cấp chậm: bánh răng trụ răng thẳng 1, Chọn vật liệu: Chọn vật liệu chế tạo bánh răng Bánh răng nhỏ: Thép 45 tôi cải thiện có Độ cứng : HB = 241…285 Giới hạn bền : σ b = 850 Mpa => Giới hạn chảy : σ ch = 580 Mpa Bánh răng lớn : Thép 45 tôi cải thiện có Độ cứng : HB = 192….240 Giới hạn bền : σ b = 750 Mpa => Giới hạn chảy : σ ch = 450 Mpa 2.Xác định ứng suất cho phép [σ H ] = HLXHVR H H KKZZ S lim 0 σ (1) [σ F ] = FCFLXFSR F F KKKYY S lim 0 σ (2) Thiết kế sơ bộ lấy Z R .Z V .K XH = 1 Y Y .Y S .K XF = 1 Thay vào công thức (1) & (2) ta có: SVTT: Nguyễn Quang Long GVHD: Dương Tiến Công Page 10 [...]... Dương Tiến Công Page 13 550 20000 11600 7 Ứng dụng phần mềm Inventor trong thiết kế bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng: - Kích hoạt modun thiết kế chi tiết máy trên phần mềm Inventor: File -> New -> Standard(mm).iam -> OK - Trong môi trường Assembly ta kích chọn mục Design -> Gọi lệnh Spur Gear xuất hiện hộp thoại Spur Gear Component Generator - Thực hiện nhập các thông số hình học thiết kế của bộ truyền... trong hình sau: SVTT: Nguyễn Quang Long GVHD: Dương Tiến Công Page 14 - Tiếp theo ta thực hiện nhập các thông số tính toán trong mục Calculation như hình sau: SVTT: Nguyễn Quang Long GVHD: Dương Tiến Công Page 15 - Sau khi nhập các thông số thiết kế & thông số tính toán ta kích chọn nút lệnh Calculate để tính toán bộ truyền bánh răng Ta được kết quả là mô hình 3D của bộ truyền & các lực tác dựng từ... GVHD: Dương Tiến Công Page 31 SVTT: Nguyễn Quang Long GVHD: Dương Tiến Công Page 32 SVTT: Nguyễn Quang Long GVHD: Dương Tiến Công Page 33 Kích chọn nút Calculate ta thu được kết quả tính toán sau: - Phản lực tại gối đỡ 0: Fx20 = -3193,199 ( N) Fy20 = 906,745 ( N) Fz20 = -391,720 ( N) - Phản lực tại gối đỡ 1: Fx21 = -1998,689 ( N) Fy21 = -229,368( N) - Kích chọn mục Graphs ta thu được kết quả như sau:... (N) Fy11 = 373,160 (N) - Kích chọn mục Graphs ta thu được kết quả như sau Biểu đồ lực cắt Qy SVTT: Nguyễn Quang Long GVHD: Dương Tiến Công Page 23 Biểu đồ lực cắt Qx Biểu đồ momen uốn M tổng Biểu đồ momen uốn My Biểu đồ momen uốn Mx SVTT: Nguyễn Quang Long GVHD: Dương Tiến Công Page 24 Kích chọn mục Ideal Deameter trong phần Graphs để có được kết quả về đường kính lý tưởng của trục tại các mặt cắt ứng... kính trục: Tính đường kính sơ bộ trục vào Đường kính sơ bộ trục vào được tính theo công thức: 3 T1 0,2.[τ ] x d1 = = = 19,91(mm) [τ]- Mô men xoắn cho phép [τ] = 15 [Mpa] Chọn d1 = 20 ( mm) Với d1 = 20 (mm) tra bảng 10.2/189 chiều rộng ổ lăn cho trục vào là b01 = 15 (mm) Chiều dài moayở của bánh răng chủ động được tính theo công thức: lm12 = (1,2… 1,5)d1 = (1,2… 1,5)20 = 24…30 (mm) Chọn lm12 = 25 (mm) Xác... 1443,761.32,637/2 = 23560 (Nmm)) do lực vòng của bánh răng gây ra SVTT: Nguyễn Quang Long GVHD: Dương Tiến Công Page 21 Sau khi khai báo các thông số tính toán cho trục vào ta có sơ đồ các lực tác dụng lên lực như sau: SVTT: Nguyễn Quang Long GVHD: Dương Tiến Công Page 22 Kích chọn nút Calculate ta thu được kết quả tính toán sau: - Phản lực tại gối đỡ 0: Fz10 = 391,720 (N) Fx10 = 453,969 (N) Fy10 = 202,590... số phụ thuộc vào vật liệu của cặp bánh răng và loại răng Theo bảng6.5 ta có: Ka= 49,5Mpa1/3 T2= 155766,99 Nmm [σH]= 509,4MPa U= 3,5 ψba, ψbd các hệ số, tra theo bảng 6.6 (T97/TL[I]): ψba = 0,3 ψbd = 0,53 ψba (u+1)= 0,53.0,3.(3,5+1)= 0,7155 KHõ hệ số xét đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng khi tính về tiếp xúc Tra bảng 6.7 trang 98 tài liệu [I], nội suy ta có: KHβ= 1,027 →aw=... (mm) Để đảm bảo về mặt kết cấu cũng như độ bền của trục ta chọn: d12=25 (mm) d10=d11 = 20 (mm) Các thông số khác: + ở 2 đầu của trục có vát mép 1x450 + Môi bậc trục đều có vo cung r = 0,5 (mm) Tuy nhiên do bánh răng nhỏ của bộ truyền cấp nhanh quá nhỏ để đảm bảo độ bền cho bánh răng ta chọn phương án làm bánh răng liền trục SVTT: Nguyễn Quang Long GVHD: Dương Tiến Công Page 25 Ta có bảng thông số như sau... trục như sau: Lực tác dụng lên trục từ bộ truyền bánh răng cấp chậm Lực vòng Ft (N) 3748,127N Lực hướng kính Fr (N) 1235,367N Lực dọc trục Fa (N) SVTT: Nguyễn Quang Long GVHD: Dương Tiến Công 0 Page 16 Phần 3: Thiết kế trục, lựa chọn ổ lăn và khớp nối I Tính trục I 1.1 Chọn vật liệu - Chọn vật liệu: Thép 45 tôi cải thiện σb = 750 Mpa; σch = 450 Mpa; [τ] = 15÷30 Mpa 1.2 Xác định các thông số của trục... đồ lực cắt Qx Biểu đồ momen uốn M tổng SVTT: Nguyễn Quang Long GVHD: Dương Tiến Công Page 34 Biểu đồ momen uốn My Biểu đồ momen uốn Mx Kích chọn mục Ideal Deameter trong phần Graphs để có được kết quả về đường kính lý tưởng của trục tại các mặt cắt ứng với các tải trọng như sau: SVTT: Nguyễn Quang Long GVHD: Dương Tiến Công Page 35 Theo đó ta có: Đường kính tại mặt cắt lắp bánh răng nghiêng là: d23= . trong thiết kế bộ truyền bánh răng trụ. - Kích hoạt modun thiết kế chi tiết máy trên phần mềm Inventor: File -> New -> Standard(mm).iam -> OK SVTT: Nguyễn Quang Long GVHD: Dương Tiến Công. 11600 SVTT: Nguyễn Quang Long GVHD: Dương Tiến Công Page 13 7. Ứng dụng phần mềm Inventor trong thiết kế bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng: - Kích hoạt modun thiết kế chi tiết máy trên phần. FCFLXFSR F F KKKYY S lim 0 σ (2) Thiết kế sơ bộ lấy Z R .Z V .K XH = 1 Y Y .Y S .K XF = 1 Thay vào công thức (1) & (2) ta có: SVTT: Nguyễn Quang Long GVHD: Dương Tiến Công Page 10 [σ H ] = HL H H K S . lim 0 σ