Đang tải... (xem toàn văn)
Lêi nãi ®Çu.Chi tiÕt m¸y lµ m«n khoa häc nghiªn cøu c¸c ph¬ng ph¸p tÝnh to¸n vµ thiÕt kÕ c¸c chi tiÕt m¸y cã c«ng dông chung. M«n häc Chi tiÕt m¸y cã nhiÖm vô tr×nh bµy nh÷ng kiÕn thøc c¬ b¶n vÒ cÊu t¹o, nguyªn lý còng nh ph¬ng ph¸p tÝnh to¸n c¸c chi tiÕt m¸y cã c«ng dông chung, nh»m båi dìng cho sinh viªn kh¶ n¨ng gi¶i quyÕt nh÷ng vÊn ®Ò tÝnh to¸n vµ thiÕt kÕ c¸c chi tiÕt m¸y, lµm c¬ së ®Ó vËn dông vµo viÖc thiÕt kÕ m¸y. §èi víi c¸c ngµnh c¬ khÝ, chi tiÕt m¸y lµ m«n kü thuËt c¬ së cuèi cïng, lµ kh©u nèi gi÷a phÇn båi dìng nh÷ng chi thøc vÒ khoa häc kü thuËt c¬ b¶n víi phÇn båi dìng kiÕn thøc chuyªn m«n.Trong néi dung mét ®å ¸n m«n häc, ®îc sù chØ b¶o híng dÉn tËn t×nh cña thÇy gi¸o TrÞnh ChÊt, em ®• hoµn thµnh b¶n thiÕt kÕ HÖ dÉn ®éng b¨ng t¶i víi hép gi¶m tèc ph©n ®«i cÊp nhanh. Tuy nhiªn, do kiÕn thøc cßn h¹n chÕ nªn em kh«ng tr¸nh khái sai sãt.Em rÊt mong tiÕp tôc ®îc sù chØ b¶o, gãp ý cña thÇy c« vµ c¸c b¹n.Nh©n ®©y, em còng xin bµy tá lßng c¶m ¬n ®èi víi thÇy gi¸o TrÞnh ChÊt vµ c¸c thÇy gi¸o trong bé m«n C¬ së ThiÕt kÕ m¸y ®• gióp ®ì em hoµn thµnh ®å ¸n nµy. Hµ Néi th¸ng 12 n¨m 2003. Sinh viªn
Trờng Đ.H Bách Khoa Hà Nội Bộ môn Cơ sở Thiết kế máy Lời nói đầu. Chi tiết máy là môn khoa học nghiên cứu các phơng pháp tính toán và thiết kế các chi tiết máy có công dụng chung. Môn học Chi tiết máy có nhiệm vụ trình bày những kiến thức cơ bản về cấu tạo, nguyên lý cũng nh phơng pháp tính toán các chi tiết máy có công dụng chung, nhằm bồi dỡng cho sinh viên khả năng giải quyết những vấn đề tính toán và thiết kế các chi tiết máy, làm cơ sở để vận dụng vào việc thiết kế máy. Đối với các ngành cơ khí, chi tiết máy là môn kỹ thuật cơ sở cuối cùng, là khâu nối giữa phần bồi dỡng những chi thức về khoa học kỹ thuật cơ bản với phần bồi dỡng kiến thức chuyên môn. Trong nội dung một đồ án môn học, đợc sự chỉ bảo hớng dẫn tận tình của thầy giáo Trịnh Chất, em đã hoàn thành bản thiết kế Hệ dẫn động băng tải với hộp giảm tốc phân đôi cấp nhanh. Tuy nhiên, do kiến thức còn hạn chế nên em không tránh khỏi sai sót.Em rất mong tiếp tục đợc sự chỉ bảo, góp ý của thầy cô và các bạn. Nhân đây, em cũng xin bày tỏ lòng cảm ơn đối với thầy giáo Trịnh Chất và các thầy giáo trong bộ môn Cơ sở Thiết kế máy đã giúp đỡ em hoàn thành đồ án này. Hà Nội tháng 12 năm 2003. Sinh viên Nguyễn Mạnh Linh Nguyễn Mạnh linh Lớp Cơ tin 1 K 45 1 Trờng Đ.H Bách Khoa Hà Nội Bộ môn Cơ sở Thiết kế máy Phần 1 Chọn động cơ và phân phối tỷ số truyền 1. Chọn động cơ a\.Xác định công suất cần thiết của động cơ Theo công thức (2.8),(2.10) và (2.11) [TKHDD - I] ta có công suất cần thiết P ct : P ct = . 1000 F v Trong đó theo công thức (2.9)[TKHDD - I] ta có: = m ol . k br . k n . x . m : Số cặp ổ lăn (m = 4); k : Số cặp bánh răng (k = 3) Tra bảng (2.3) [TKHDD - I], ta đợc các hiệu suất: ol = 0,99 ( vì ổ lăn đợc che kín) br = 0,97 k = 1 x = 0,93 (bộ truyền xích để hở ) = 0,99 4 . 0,97 3 . 1. 0,93 = 0,82 Vậy có P ct = . 15000.0,6 10,97 1000 1000.0,82 F v kW = = B\. Xác định tốc độ đồng bộ của động cơ. Nguyễn Mạnh linh Lớp Cơ tin 1 K 45 2 Trờng Đ.H Bách Khoa Hà Nội Bộ môn Cơ sở Thiết kế máy Chọn sơ bộ tỉ số truyền của toàn bộ hệ thống là u sb .Theo bảng (2.4) [TKHDD - I] , truyền động bánh răng trụ hộp giảm tốc 2 cấp, truyền động xích (bộ truyền ngoài): u sb = u sbh . u sbđ = 17.3 = 51 Theo công thức (2.16) (TKHTDD- I) ta có số vòng quay của trục máy công tác là n lv : n lv = 60000. 60000.0,6 . 3,14.400 v D = = 28,66 vg/ph Trong đó : v : Vận tốc xích tải D : Đờng kính tang . Số vòng quay sơ bộ của động cơ n sbđc : n sbđc = n lv . u sb = 28,66.51 = 1461,66 vg/ph Chọn số vòng quay sơ bộ của động cơ là n đb = 1500 vg/ph. Theo bảng phụ lục P1.3 Phụ lục với P ct = 10,97 kW. Ta chọn đợc kiểu động cơ là : K160 M4 Các thông số kĩ thuật của động cơ nh sau : 11 dc P kW= ; =1450. / dc n vg ph ; 1,6 k dn T T = Kết luận: Động cơ K160 M4 có kích thớc phù hợp với yêu cầu thiết kế. 2/. PHÂN PhốI Tỷ Số TRUYềN Ta đã biết = . sb sbh sbd u u u Tỷ số truyền chung 1450 50,59 28,66 dc c lv n u n = = = Chọn u xích = 3 u hộp = 50,59 16,86 3 = ; = 1 2 . h u u u Trong đó : u 1 : Tỉ số truyền cấp nhanh Nguyễn Mạnh linh Lớp Cơ tin 1 K 45 3 Trờng Đ.H Bách Khoa Hà Nội Bộ môn Cơ sở Thiết kế máy u 2 : Tỉ số truyền cấp chậm Theo bảng (3.1) [TKHDD - I] thì u 1 = 4,91 ; u 2 = 3,26. Tính lại giá trị u xích theo u 1 và u 2 trong hộp giảm tốc U xích = 1 2 50,59 3,16 . 4,91.3,26 c u u u = = Kết luận : u h = 16,86; u 1 = 4,91; u 2 = 3,26 ; u xích =3,16. 3/.Xác định công xuất, momen và số vòng quay trên các trục. Tính công suất, mô men, số vòng quay trên các trục (I, II, III, IV) của hệ dẫn động. Công suất, số vòng quay : P ct =10,97 kW ; n lv =28,66 vg/ph. 0 . 10,97.0,99.1 10,86 I ct l k P P kW = = = ; n I = n dc = 1450 vg/ph 2 2 . 10,86.0,99.0,97 10,12 II I ol br P P = = = kW ; n II = n I /u I =1450/4,91 = 295,32 vg/ph 10,12.0,99.0,97 9,72 III II br ol P P = = = kW ; n III = n II /u II = 295,32/ 3,26 = 90,59 vg/ph Mô men T đc = 9,55. 10 6 . 6 11 9,55.10 . 72448 1450 dc dc P n = = N. mm. T I = 9,55. 10 6 . 6 10,86 9,55.10 . 71526 1450 I I P n = = N.mm. T II = 9,55. 10 6 . 6 10,12 9,55.10 . 327259 295,32 II II P n = = N.mm. T III = 9,55. 10 6 . 6 9,72 9,55.10 . 1024683 90,59 III III P n = = N.mm. Kết quả tính toán đợc ta ghi thành bảng sau Nguyễn Mạnh linh Lớp Cơ tin 1 K 45 4 Trờng Đ.H Bách Khoa Hà Nội Bộ môn Cơ sở Thiết kế máy Trục Động cơ 1 2 3 Công suất P, kW 11 10,86 10,12 9,72 Tỉ số truyền u 1 4.91 3.26 Số vòng quay n, v/ph 1450 1420 295,32 90,59 Mo men xoắn T, N.mm 72448 71526 327259 1024683 Phần 2 Nguyễn Mạnh linh Lớp Cơ tin 1 K 45 5 Trờng Đ.H Bách Khoa Hà Nội Bộ môn Cơ sở Thiết kế máy Thiết kế bộ truyền A.Thiết kế bộ truyền ngoài Ta đi thiết kế bộ truyền xích với các thông số kỹ thuật nh sau: Tỷ số truyền: u =3,16. Công suất: N =9,72 KW. Số vòng quay trục dẫn: n = 90,59 v/p. 1/.Chọn loại xích. Vì tải trọng nhỏ, vận tốc thấp nên dùng xích con lăn. 2/. Xác định các thông số của bộ truyền xích. Theo bảng (5.4) [TKHDD - I] với u=3,16 chọn số răng đĩa nhỏ z 1 =25, do đó số răng đĩa lớn: z 2 =uz 1 =3,16.25 =79 < z max =120 (răng). Theo công thức (5.3) [TKHDD - I] công suất tính toán: P t =P III .k.k z .k n Trong đó: = = = 01 1 25 1 25 z z k z : Hệ số số răng. 01 50 0,55 90,59 n III n k n = = = : Hệ số sốvòng quay. Theo (5.4) [TKHDD - I] ta có: k=k o . k a . k đc . k bt . k đ . k c k o =1 : Hệ số kể đến sự ảnh hởng của bộ truyền. Đờng nối hai tâm đĩa xích so với đờng nằm ngang < 60 o k a =1 : Khoảng cách trục a=(30ữ50)p k đc =1,25 : Vị trí trục không điều chỉnh đợc. k bt =1,3 : Môi trờng có bụi, bôi trơn nhỏ giọt. Nguyễn Mạnh linh Lớp Cơ tin 1 K 45 6 Trờng Đ.H Bách Khoa Hà Nội Bộ môn Cơ sở Thiết kế máy k đ =1 : Tải trọng va đập vừa. k c =1,25 : Bộ truyền làm việc hai ca. Vậy có: k = 1.1.1,25.1,3.1,25.1,3 = 2,64. Lúc đó có: P t = 9,72.2,64.1.0,55 = 14,11 kN Theo bảng (5.5)[TKHDD - I], với n 01 = 50v/p, chọn bộ truyền xích một dãy có bớc xích p = 44,45 mm thoả mãn điều kiện bền mòn: N t <[N] Ta có khoảng cách trục a= 40p = 40.44,45 = 1778 mm Theo công thức (5.12)[TKHDD - I] , ta có số mắt xích: X=2a/p + 0,5(z 1 +z 2 ) + (z 2 -z 1 ) 2 p/(4 2 a) = 2.1778/44,45 + 0,5(25 + 79) + (79 - 25) 2 .44,45/(4 2 1778) = 133,85 mắt. Lấy số mắt xích chẵn là X = 134. Theo công thức (5.13)[TKHDD - I] , ta tính lại khoảng cách trục a là: [ ] [ ] { } [ ] [ ] { } 2 2 1 2 1 2 2 1 2 2 0,25 0,5( ) 0,5( ) 2 ( )/ 0,25.44,45 134 0,5(79 25) 134 0,5(25 79) 2 (79 25)/ a p x z z x z z z z a = + + + = + + + a = 1781,44 mm. Để xích không căng quá ta giảm a một lợng bằng: a= 0,003a = 0,003.1781,44 = 5,34 mm Khoảng cách trục a = 1776 mm. 3/.Đ ờng kính đĩa xích. Nguyễn Mạnh linh Lớp Cơ tin 1 K 45 7 Trờng Đ.H Bách Khoa Hà Nội Bộ môn Cơ sở Thiết kế máy 1 1 44,45 354,65 sin( / ) sin(3,14/ 25) p d mm z = = = 2 2 44,45 1118,05 sin( / ) sin(3,14/ 79) p d mm z = = = 4. Xác định lực tác dụng lên trục Theo (5.20) ta có F r = k x .F t Trong đó :k x = 1,15 do bộ truyền nghiêng một góc nhỏ hơn 60 0 nên : 1000. t P F v = 1 . . 90,59.25.44,45 1,68 60.1000 60000 III n z p v = = = 1000.14,11 8398,8 1,68 t F = = (N) F r =1,15.8398,8 = 9658,6(N) 5.Kiểm nghiệm độ bền xích. Theo (5.15) [TKHDD - I] ta có: s= Q/(k d .F t +F 0 +F v ) Theo bảng (5.2) [TKHDD - I] , tải trọng phá hỏng Q = 172,4 kN; q =7,5; k d = 1,2 k F =2 F 0 = 9,81.k F .q.a =9,81.2.7,5.1,776=261,34 N F v =qv 2 =7,5.1,68 2 =21,17 N Vậy có: s =172,4.1000/(1,2.8398,8+261,34+21,17)=16,64. Theo bảng (5.10) [TKHDD - I] ta có: [s]=9,3. Vậy xích thoả mãn điều kiện bền. Nguyễn Mạnh linh Lớp Cơ tin 1 K 45 8 Trờng Đ.H Bách Khoa Hà Nội Bộ môn Cơ sở Thiết kế máy 6.Các thông số bộ truyền +Bớc xích p = 44,45 mm +Khoảng cách trục a = 1776 mm +Số mắt xích R = 134 mắt +Kích thớc đĩa xích :d 1 = 354,68 mm d 2 = 1118,05 mm B/ Thiết kế hộp giảm tốc I.Thiết kế cấp nhanh 1.Chọn vật liệu. Bánh nhỏ : Thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB 241 ữ 285 có: b1 = 850 MPa ; ch 1 = 580 MPa. Chọn HB 1 = 250 (HB) Bánh lớn : Thép 45, tôi cải thiện đạt đọ rắn MB 192 .240 có: b2 = 750 Mpa ; ch 2 = 450 MPa. Chọn HB 2 = 240 (HB) 2. Xác định ứng suất cho phép. [ ] ( ) limH H H R V xH HL S Z Z K K = ; Chọn sơ bộ Z R Z V K xH = 1 [ ] limH H HL H K S = S H : Hệ số an toàn khi tính về tiếp xúc. S H =1,1. limH : ứng suất tiếp xúc cho phép ứng với số chu kì cơ sở; limH = 2.HB + 70 H lim1 = 570 MPa; H lim2 = 550 MPa; Nguyễn Mạnh linh Lớp Cơ tin 1 K 45 9 Trờng Đ.H Bách Khoa Hà Nội Bộ môn Cơ sở Thiết kế máy K HL = H m HO HE N N với m H = 6. m H : Bậc của đờng cong mỏi khi thử về tiếp xúc. N HO : Số chu kì thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về tiếp xúc. N HO = 30. H 4,2 HB H HB : độ rắn Brinen. 2,4 7 1 30.245 1,6.10 HO N = = N HE : Số chu kì thay đổi ứng suất tơng đơng. ( ) 3 1 60. . . . / . / HE i i i i CK N c n t T T t t= C: Số lần ăn khớp trong một vòng quay. T i , n i , t i : Lần lợt là mômen xoắn , số vòng quay và tổng số giờ làm việc ở chế độ i của bánh răng đang xét. ( ) 3 1 1 1 60. . . . / . / HE i i i ck N c n t T T t t= 3 3 3 7 7 1 1 4 3 60.1.509.15000. 1 (0.7) . 11,38.10 1,6.10 8 8 HE HO N N = + = > = ữ ta có : N HE1 > N HO1 => K HL1 = 1 [ H ] 1 = 570.1 518,18 1,1 MPa= ; [ H ] 2 = 550.1 500 1,1 MPa= Vì bộ truyền là bộ truyền bánh trụ răng nghiêng nên : [ ] 1 2 [ ] [ ] 518,18 500 509,09 2 2 H H H MPa + + = = = Tra bảng : F lim = 1,8HB; S F =1,75 ; F lim1 = 1,8.250 = 450 Mpa. F lim2 = 1,8 240 = 432 Mpa. K FL = F m FO FE N N với m F = 6. m F : Bậc của đờng cong mỏi khi thử về uốn. Nguyễn Mạnh linh Lớp Cơ tin 1 K 45 10 . Cơ sở Thiết kế máy 1 1 44 ,45 3 54, 65 sin( / ) sin(3, 14/ 25) p d mm z = = = 2 2 44 ,45 1118,05 sin( / ) sin(3, 14/ 79) p d mm z = = = 4. Xác định lực tác dụng. trục a= 40 p = 40 .44 ,45 = 1778 mm Theo công thức (5.12)[TKHDD - I] , ta có số mắt xích: X=2a/p + 0,5(z 1 +z 2 ) + (z 2 -z 1 ) 2 p/ (4 2 a) = 2.1778 /44 ,45 +