Đang tải... (xem toàn văn)
Thiết kế và phát triển những hệ thống truyền động là vấn đề cốt lõi trong cơ khí. Mặt khác, một nền công nghiệp phát triển không thể thiếu một nền cơ khí hiện đại. Vì thế tầm quan trọng của các hệ thống dẫn động cơ khí là rất lớn. Hiểu biết lý thuyết và vận dụng nó trong thực tiễn là một yêu cầu cần thiết đối với một người kỹ sư. Để nắm vững lý thuyết và chuẩn bị tốt trong viểc trở thành một người kỹ sư trong tương lai. Đồ án môn học chi tiết máy trong ngành cơ khí là một môn học giúp cho sinh viên ngành cơ khí làm quen với những kỹ năng thiết kế, tra cứu và sử dụng tài liệu được tốt hơn, vận dụng kiến thức đã học vào việc thiết kế một hệ thống cụ thể. Ngoài ra môn học này còn giúp sinh viên cũng cố kiến thức của các môn học liên quan, vận dụng khả năng sáng tạo và phát huy khả năng làm việc theo nhóm.
Đồ án Cơ sở thiết kế máy GVHD ThS. Phạm Hải Trình Đồ án cơ sở thiết kế máy SV. Nguy ễn V ă n An 1 MỤC LỤC Trang LỜI NÓI ĐẦU 2 ĐỀ TÀI 3 CHƯƠNG I : CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN BỐ TỶ SỐ TRUYỀN 5 1.1. Chọn động cơ 5 1.2 . Phân phối tỷ số truyền 6 1.3. Xác định các thông số và lực tác dụng 6 CHƯƠNG II : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN 8 2.1. Thiết kế bộ truyền bánh răng cấp nhanh ( Bánh răng nghiêng ) 8 2.2. Thiết kế bộ truyền bánh răng cấp chậm ( Bánh răng trụ ) 13 2.3. Thiết kế bộ truyền xích 20 CHƯƠNG III : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRỤC 28 3.1. Chọn vật liệu 28 3.2. Thiết kế trục I 28 3.3. Thiết kế trục II 32 3.4. Thiết kế trục III 35 3.5. Chọn then và ổ lăn 67 CHƯƠNG IV : CHỌN THÂN HỘP VÀ CÁC CHI TIẾT PHỤ 69 4.1. Chọn thân hộp 69 4.2. Các chi tiết phụ 69 CHƯƠNG V : BẢNG DUNG SAI LẮP GHÉP 73 5.1. Dung sai ổ lăn 73 5.2. Lắp ghép bánh răng lên trục 73 5.3. Lắp ghép nắp, ổ và thân hộp 73 5.4. Lắp ghép vòng chắn dầu lên trục 73 5.5. Lắp chốt định vị 73 5.6. Lắp ghép then 73 5.8. Bảng chi tiết dung sai của hệ hệ thống 73 TÀI LIỆU THAM KHẢO 75 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN……………………………….76 GVHD ThS. Phạm Hải Trình Đồ án cơ sở thiết kế máy SV. Nguy ễn V ă n An 2 LỜI NÓI ĐẦU hiết kế và phát triển những hệ thống truyền động là vấn đề cốt lõi trong cơ khí. Mặt khác, một nền công nghiệp phát triển không thể thiếu một nền cơ khí hiện đại. Vì thế tầm quan trọng của các hệ thống dẫn động cơ khí là rất lớn. Hiểu biết lý thuyết và vận dụng nó trong thực tiễn là một yêu cầu cần thiết đối với một người kỹ sư. Để nắm vững lý thuyết và chuẩn bị tốt trong viểc trở thành một người kỹ sư trong tương lai. Đồ án môn học chi tiết máy trong ngành cơ khí là một môn học giúp cho sinh viên ngành cơ khí làm quen với những kỹ năng thiết kế, tra cứu và sử dụng tài liệu được tốt hơn, vận dụng kiến thức đã học vào việc thiết kế một hệ thống cụ thể. Ngoài ra môn học này còn giúp sinh viên cũng cố kiến thức của các môn học liên quan, vận dụng khả năng sáng tạo và phát huy khả năng làm việc theo nhóm. Trong quá trình trình thực hiện đồ án môn học này, em luôn được sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo ThS. Lê Trọng Tấn và các thầy bộ môn trong khoa cơ khí. Em xin chân thành cảm ơn các thầy đã giúp đỡ em hoàn thành đồ án môn học này. Nguyễn Văn An GVHD ThS. Phạm Hải Trình Đồ án cơ sở thiết kế máy SV. Nguy ễn V ă n An 3 ĐỒ ÁN MÔN HỌC CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY ĐỀ TÀI Thiết Kế Hệ Thống Dẫn Động Băng Tải 1 3 2 5 4 t1 t2 T2 T 1 t T Hệ thống dẫn động băng tải bao gồm : 1 - Động cơ điện 3 pha 2 - Nối trục đàn hồi 3 - Hộp giảm tốc bánh răng trụ 2 cấp phân đôi cấp nhanh 4 - Bộ truyền xích ống con lăn 5 - Băng tải Số liệu thiết kế : - Công suất trên trục băng tải, P = 4.5 (kW) - Số vòng quay trên trục tang dẫn, n = 45 (vg/ph) - Thời gian phục vụ, L = 5 (năm) - Quay 1 chiều ,làm việc 2 ca, tải va đập nhẹ (1 ca làm việc 8 giờ) - Chế độ tải : T 1 = T , T 2 = 0,9 T , t 1 = 24 giây, t 2 = 45 giây Thực hiện : Sinh viên thiết kế : Nguyễn Văn An Lớp : Đ4 CNCK Giáo viên hướng dẫn : Phạm Hải Trình GVHD ThS. Phạm Hải Trình Đồ án cơ sở thiết kế máy SV. Nguy ễn V ă n An 4 Chương 1 : CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ TỶ SỐ TRUYỀN 1.1 Chọn động cơ : 1.1.1 Công suất cần thiết : t ct ht P P= η Trong đó : − P t = 4.5 KW : Công suất trên trục băng tải. − 43 htkolbrx η = η .η .η .η :Hiệu suất của hệ thống truyền động. § = 0.99 k η :Hiệu suất truyền động của khớp nối. § = 0,99 ol η :Hiệu suất truyền động của cặp ổ lăn. § = 0,96 br η :Hiệu suất truyền động của cặp bánh răng. § = 0,93 x η :Hiệu suất truyền động của xích. 42 ht η =0.99.0,99.0,96.0,93=0,815 Vậy ct 4,5 P==5.52 0,815 KW 1.1.2 Số vòng quay đồng bộ của động cơ : Số vòng quay của trục công tác trong một phút (băng tải) N ct = 55 (vg/ph) n sb = n lv .u t Với U t tỷ số truyền của toàn bộ hệ thống dẫn động U t =U br. U X Tra bảng 2.4 được U br =18 ;U x =3 V: vận tốc băng tải D : đường kính băng tải n ct =n lv n sb =55.18.3=2970 (vg) 1.1.3 Chọn động cơ : Theo bảng P1.3 [p1.3,(1)] Kiểu động cơ Công suất KW Vận tốc quay v/ph η % ax M dn T T K dn T T 4A100L2Y3 5.5 2880 87,5 2,2 2,0 1.1.4 Kiểm tra động cơ đã chọn : a. Kiểm tra điều kiện mở máy : khi mở máy mômen tải không được vượt quá mômen khởi động của động cơ nếu không động cơ sẽ không chạy. Thật vậy : mmK dn TT TT < GVHD ThS. Phạm Hải Trình Đồ án cơ sở thiết kế máy SV. Nguy ễn V ă n An 5 Trong đó T mm = T qt =1,8 T K dn T 2,0 T = (Bảng động cơ đã chọn) b. Kiểm tra điều kiện làm việc :Mômen quá tải lớn nhất của động cơ không vượt qua mômen cho phép của động cơ. Nghĩa là : Maxqtdcdc TT ≤ ; dcht T= η .2,2.T Mômen cua động cơ : dc dc 9550.P 9550.5.5 T=18.75 n2880 == Nm 0,815.2,2.18.7533.63 dc T⇒== Nm Mômen quá tải lớn nhất của động cơ : t Maxqtdcqtcanqt dcht 9550.P 9550.4.5 T=K.T=K.=1,8.=32.95 n.η 2880.0,815 Nm Vậy : Maxqtdcdc TT ≤ 1.2 Phân phối tỷ số truyền : Tỷ số truyền chung: u c = n đc /n ct = 2880/55 = 52.36 Chọn u ng =3 ⇒ u h =52.36/3=17.45 Ta có: u h =u 1 .u 2 . Trong đó: u 1 là tỷ số truyền cấp nhanh, u 2 là tỷ số truyền cấp chậm u 1 =5.5 ⇒ u 2 =3.22 ⇒ u x =3 1.3 Xác định các thông số và lực tác dụng : 1.3.1 Tính toán tốc độ quay của trục : 1.3.1.Số vòng quay: n đc =2922(vòng/phút) Số vòng quay trên trục I n 1 =2880(vòng/phut) Số vòng quay trên trục II 1 2 1 2880 523.63 5.5 n n u === (vg/ph) Số vòng quay trên trục III 2 3 2 523.63 162.62 3,22 n n u === (vg/ph) GVHD ThS. Phạm Hải Trình Đồ án cơ sở thiết kế máy SV. Nguy ễn V ă n An 6 Công suất của các trục công tác, trục 1, trục 2, truc 3. P ct = 5,5 kW ; ct 3 olxich P 5.5 P5.97 ηη 0,99.0,93 === kW ; 3 2 olbr P 5.97 P6.28 ηη 0,99.0,96 === kW; 2 1 olbr P 6.28 P6.61 ηη 0,99.0,96 === kW; Công suất thực của động cơ phát ra trong quá trình làm việc: * I dc olkhop P 6.61 P6.71 ηη 0,995.0,99 === Ta thấy công suất động cơ phát ra trong thực tế lớn hơn không đáng kể so với công suất định mức của động cơ. 1.3.2. Mômen của động cơ, các trục 1 , 2, 3 và của trục công tác. T đc = 9,55. 10 6 . 6 5.5 9,55.10.18237.85 2880 dc dc P n == N.mm. T I = 66 1 1 6.61 9,55.10.9,55.10.21918.57 2880 P n == N.mm. T II = 66 2 2 P 6.28 9,55. 10.9,55.10.114535 n523.63 == N.mm. T III = 9,55. 10 6 . 6 3 3 P 5.97 9,55.10.350593.4 n162.62 == N.mm. T ct = 9,55. 10 6 . 6 ct ct P 5.5 9,55.10.955000 n55 == N.mm. Từ những kết quả tính toán trên ta có bảng sau: Chương 2 : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN Động cơ I II III Công tác Trục Th.số T.S truyền 1 U 1 = 5.5 U 2 = 3,22 U x =3 P(kW) 6.71 6.61 6.28 5.97 5.5 T(N.mm) 18237.85 21918.57 114535 350593.4 955000 GVHD ThS. Phạm Hải Trình Đồ án cơ sở thiết kế máy SV. Nguy ễn V ă n An 7 2.1. Thiết kế bộ truyền bánh răng cấp nhanh ( Bánh răng nghiêng ) a) Chọn vật liệu cho bộ truyền : Sau khi khởi động Modul Design Acclerator chọn Design Spur Gear . Ta chọn tab Calculation chọn vật liệu Carbon cast steel cho bộ truyền Hình 2.1 : Tính chất của vật liệu + Giới hạn mỏi tiếp xúc σ Hlim = 1140MPa + Giới hạn mỏi uốn σ Flim = 390 MPa + Modul đàn hồi E = 20600 MPa b) Xác định các thông số hình học của bộ truyền : Chọn tab Design ta sẽ chọn hướng thiết kế ( Design Guide ) là cho tỷ số truyền và khoảng cách trục và tính ra modul và số răng ( Module and Number of Teeth ) , và nhập các số liệu đầu vào : – Tỷ số truyền (Desired Gear Ratio ) = 6 ul cho bộ truyền cấp nhanh – Ta chọn khoảng cách trục thiết kế sẽ là 120,67 mm – Góc áp lực ( Pressure Angle ) = 20 deg – Góc nghiêng răng ( Helix Angle ) = 10 deg – Bề rộng bánh răng ( Facewidth ) = 35 mm Sau khi nhấn Calculate máy sẽ tự động tính cho ta các thông số của bộ truyền : – Modul m =1.5mm – Số răng trên bánh nhỏ z 1 = 22 ul – Số răng trên bánh lớn z 2 = 135 ul – Tổng hệ số dịch chỉnh ( Total Unit Correction ) = 0,2178 ul (Đường kính vòng cơ sở nhỏ hơn vòng chân răng ) – Đường kính vòng cơ sở : + Bánh răng nhỏ d b1 = 28742 mm + Bánh răng lớn d b2 = 161273 mm – Đường kính vòng lăn : + Bánh răng nhỏ d 1 = 31.177 mm GVHD ThS. Phạm Hải Trình Đồ án cơ sở thiết kế máy SV. Nguy ễn V ă n An 8 + Bánh răng lớn d 2 = 174.937 mm – Đường kính vòng đỉnh : + Bánh răng nhỏ d a1 = 34.177 mm + Bánh răng lớn d a2 = 177.823 mm – Đường kính vòng chân răng : + Bánh răng nhỏ d f1 = 27.427 mm + Bánh răng lớn d f2 = 171.037 mm Trong phần Design Guide (phần hướng dẫn thiết kế) ta chọn Modul và nhập vào tỉ số truyền của bộ truyền vào mục Desired Gear Ratio (tỉ số truyền) u 1 = 5.5, nhập góc nghiêng của răng ở mục Helic Angle β = 30 ° . Ta chuyển sang phần calculation và nhập các thông số của bộ truyền trong phần Load: Power (công suất) trên trục I: P 1 = 6.61 (Kw), Speed (số vòng quay) trên trục I: n 1 = 2880(vg/ph), Efficiency (hiệu suất) bộ truyền bánh răng: br =0,96. Chọn vật liệu thiết kế bộ truyền trong mục Material Values (vật liệu), với bánh răng nhỏ Gear 1 ta chọn là EN C50 (ISO), với GVHD ThS. Phạm Hải Trình Đồ án cơ sở thiết kế máy SV. Nguy ễn V ă n An 9 bánh lớn Gear 2 ta chọn là EN C50 (ISO). Sau khi chọn ta có thông số về ứng suất tiếp xúc cho phép của bánh răng 1 và 2 là: б H1lim = 1140(Mpa), = (Mpa). σ Flim = 390 MPa (Mpa). Số giờ làm việc của hệ dẫn động L h = 24000(hr): Hình 2.2 : Các thông số của hình học của bộ truyền Hình 2.3 : Các thông số kích thước răng – Chiều cao đầu răng a * = 1 ul – Khe hở c * = 0,25 ul – Cung lượn chân răng r f * = 0,35 ul Tiếp tục ta chọn Accuracy (độ chính xác) để chọn cấp chính xác và tiêu chuẩn thiết kế. Ở đây ta chọn cấp chính xác là cấp 9, tiêu chuẩn thiết kế là ISO 1328 – 1997 (tiêu chuẩn ISO số 1328, năm1997). c) Tính toán tải trọng : Chọn tab Calculation và chọn hướng tính toán ( Type of Load Calculation ) Power, Speed → Torque. Rồi nhập các thông số đầu vào : – Công suất Trực I ( Power ) P = 6.61 kW – Số vòng quay I ( Speed ) n = 2880 rpm [...]... thì máy sẽ tự động kiểm bền cho bộ truyền Khai thác kết quả : SV Nguyễn Văn An 11 Đồ án cơ sở thiết kế máy GVHD ThS Phạm Hải Trình Bảng 2.2 : Kết quả kiểm bền SV Nguyễn Văn An 12 GVHD ThS Phạm Hải Trình Đồ án cơ sở thiết kế máy Trong đó : SH – Hệ số an toàn ăn mòn SF – Hệ số an toàn đứt răng SHst – Hệ số an toàn tĩnh tiếp xúc SFst – Hệ số an toàn tĩnh tại góc uốn Với Check calculation cho kết quả là Positive... thể kết luận là bộ truyền thiết kế đủ điệu kiện bền trong quá trình làm việc Sau khi tính toán kết thúc ta sẽ chọn ok và kết quả là ta được bộ truyền bánh răng nghiêng như hình dưới : SV Nguyễn Văn An 13 GVHD ThS Phạm Hải Trình Đồ án cơ sở thiết kế máy Hình 2.6 : Mô phỏng bộ truyền bánh răng cấp nhanh e) Bảng thông số của bộ truyền bánh răng nghiêng Sau khi thiết kế hoàn tất thì ta sẽ khai thác kết... 10 GVHD ThS Phạm Hải Trình Đồ án cơ sở thiết kế máy – Tuổi thọ Lh 24000 hr – Hệ số tải trọng với bộ truyền làm việc có va đập nhẹ nên ta chọn KA = 1,20 ul – Hệ số nhám ZR = 0.95 – Hệ số kích thước ZX = 1 – Hệ số độ cứng làm việc ZW = 1 – Hệ số tải trọng chuyển đổi, với chu kỳ mỏi tuần hoàn nên ta chọn YA = 1 – Hệ số sản sinh công nghệ YT = 1 ( Đánh bóng bằng bi thép ) – Hệ số kích thước YX = 1 ( Thép... số thứ tự của các tiết diện trục trên đó lắp các chi tiết có tham gia truyền tải trọng lk1: là khoảng cách giữa các gối đỡ 0 và 1 trên trục thứ k lki: là khoảng cách từ gối đỡ 0 đến tiết diện thứ i trên trục k lmki: là chi u dài mayơ của chi tiết quay thứ i trên trục k bki: chi u rộng vành bánh răng thứ i trên trục thứ k SV Nguyễn Văn An 32 GVHD ThS Phạm Hải Trình Đồ án cơ sở thiết kế máy lcki: khoảng... x2 = 0.3396(ul), tổng hệ số dịch chỉnh của hai bánh răng (Total Unit Correction) là 0 (ul) Chọn Preview để xem lại các thông số tính toán của bộ truyền: SV Nguyễn Văn An 18 GVHD ThS Phạm Hải Trình Đồ án cơ sở thiết kế máy Sau đó nhấp ok ta được bộ truyền bánh răng cấp chậm – bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng như sau: SV Nguyễn Văn An 19 GVHD ThS Phạm Hải Trình Đồ án cơ sở thiết kế máy Bảng 2.2 : Thông... theo biểu đồ: SV Nguyễn Văn An 26 GVHD ThS Phạm Hải Trình Đồ án cơ sở thiết kế máy Hình 2.18 : Biểu đồ công suất và số vòng quay SV Nguyễn Văn An 27 GVHD ThS Phạm Hải Trình Đồ án cơ sở thiết kế máy Bảng 2.6 : Bảng kiểm bền của bộ truyền – Vận tốc xích v = 2.324 mps – – – – – – – – – – – Lực hướng tâm Fc = 59 N Lực căng lớn nhất Ftmax = 2627 N Hệ số an toàn tĩnh SS = 99 > SSmin Hệ sô an toàn động SD =... 589 N 812 N Bảng 2.2 : Thông số của bộ truyền bánh răng nghiêng 2.2 Thiết kế bộ truyền bánh răng cấp chậm ( Bánh răng trụ thẳng ) Sau khi khởi động inventor ta vào môi trường Assemble, sau đó vào Modul Design Acclerator ta chọn Spur gears (tính toán, thiết kế bộ truyền bánh răng), ta có giao diện như sau: Trong phần Design Guide (phần hướng dẫn thiết kế) ta chọn Modul và nhập vào tỉ số truyền của bộ... Hải Trình Đồ án cơ sở thiết kế máy Hinh 4.1.Sơ đồ tính khoảng cách giữa các điểm đặt lực Ta có trị số của các khoảng cách k1, k2, k3 và hn như sau: Khoảng cách từ mặt mút của chi tiết quay đế thành trong của hộp hoặc khoảng cách giữa các chi tiết quay: k1 = 10 (mm) Khoảng cách từ mặt mút ổ đến thành trong của hộp: k2 = 15 (mm) Khoảng cách từ mặt mút của chi tiết quay đến nắp ổ: k3 = 20 (mm) Chi u cao... của hệ dẫn động Lh = 24000h Tiếp tục ta chọn Accuracy (độ chính xác) để chọn cấp chính xác và tiêu chuẩn thiết kế Ở đây ta chọn cấp chính xác là cấp 9, tiêu chuẩn thiết kế là ISO 1328 – 1997 (tiêu chuẩn ISO số 1328, năm1997) SV Nguyễn Văn An 16 GVHD ThS Phạm Hải Trình Đồ án cơ sở thiết kế máy Nhấn ok Tiếp tục chọn vào mục Factors (thông số) để nhập các thông số khác của bộ truyền: KHv = 1.1 – hệ số... và chi u của các lực tác dụng lên trục Trục I: SV Nguyễn Văn An 33 GVHD ThS Phạm Hải Trình Đồ án cơ sở thiết kế máy Trục II: Trục III: Chọn hệ tọa độ như hình vẽ Theo các thông số tính toán, lực do bộ truyền đai tác dụng lên trục I có chi u cùng phương với phương oy, có giá trị như sau: Fy12 = 578,618 (N) Lực tác dụng khi ăn khớp của các bộ truyền bánh răng được lấy từ các thông số tính toán khi thiết . sự trùng khớp của răng, theo [1] được xác định theo công thức Y ε = , với là hệ số trùng khớp ngang được xác định theo công thức 6.38a Còn các hệ số còn lại lấy theo mặc định như sau: GVHD. S H – Hệ số an toàn ăn mòn S F – Hệ số an toàn đứt răng S Hst – Hệ số an toàn tĩnh tiếp xúc S Fst – Hệ số an toàn tĩnh tại góc uốn Với Check calculation cho kết quả là Positive nên. chọn khoảng cách trục thiết kế sẽ là 120,67 mm – Góc áp lực ( Pressure Angle ) = 20 deg – Góc nghiêng răng ( Helix Angle ) = 10 deg – Bề rộng bánh răng ( Facewidth ) = 35 mm Sau khi nhấn