Thiết Kế Môn Học trang Bộ giao thông vận tải Trường Đại học Hàng Hải Thiết Kế Môn Học Chi Tiết Máy Người hướng dẫn : Thạc só Nguyễn Thò Hằng Người thực hiện : phan văn Tân Lớp : MXD43ĐH Hải Phòng 2004 1 Thiết Kế Môn Học trang Sơ Đồ Hệ Thống Và Đồ Thò Tải Trọng x x x x 3 2 1 Hình 1 : Sơ đồ hệ dẫn động hộp giảm tốc 2 cấp bánh răng trụ đồng trục 1 : Động cơ điện 2 : Bộ truyền động đai 3 : Hộp giảm tốc t ck 0,4t ck 0,3t ck 0,3t ck t T 0,5T 0,8T T T 1 T 2 T 3 1,9T Hình 2 : Đồ Thò Tải Trọng 2 Thiết Kế Môn Học trang Phần I: Chọn động cơ dẫn động hệ thống, tính toán động học và thiết kế truyền động đai thang. I.Chọn động cơ 1.chọn loại động cơ: Các loại động cơ gồm có: -đ/c điện một chiều:đắt nên ít dùng. - đ/c cơ điện xoay chiều gồm: -1 pha :hiệu suất thấp ,công nghiệp ít dùng. -3 pha:công nghiệp hay dùng,gồm 2 loại: -đ/c 3 pha dồng bộ:đắt ,phải có thiết bò phụ dể khởi động nên ta không dùng loại này. -đ/c 3 pha không đồng bộ: gồm 2 loại: +Rô to dây quấn :kích thước lớn ,vận hành phức tạp. +Rô to ngằn mạch:kết cấu đơn giản,giá thành hạ,làm việc tin cậy,được dùng phổ biến vì vậy ta chọn loại này. 2.Tính công suất cần thiết của động cơ: Công suất trên trục động cơ điện được xác đònh: P tđ =P r ∑ ∑ ti ti T Ti 2 )( Trong đó:P r -công suất trên trục ra của HGT ,đã cho P r =6.5[KW]. Suy ra: P tđ =5.309 [KW] Ta có: P ct =P tđ /η t η t -hiệu suất tổng của hệ dẫn dộng. η t =η đ .η h với η đ -hiệu suất truyền động đai,lấy η đ =0.95 η h -hiệu suất của HGT ,tính như sau: η h =η ol 3 .η brt 2 3 Thiết Kế Môn Học trang Tra bảng ta lấy :η ol =0,99 ; η brt =0,96 Suy ra: η t =0,8673 Vậy P ct =6,121[KW] 3.Xác đònh số vòng quay sơ bộ của động cơ: Ta tiến hành chọn tỉ số truyền sơ bộ cho bộ truyền đai và HGT : Theo các bảng tiêu chuẩn ta có thể chọn các tỉ số truyền sơ bộ cho bộ truyền đai và HGT. Chọn : U hgtsb =16 U đsb =1,5 Khi đó tỉ số truyền của toàn bộ hệ thống sẽ là: U t =U hgtsb .U đsb =1,5 . 16 =24 Từ các tỉ số truyền sơ bộ đã chọn ở trên ta có thể tính được số vòng quay sơ bộ cho động cơ: n sb =U t .n r = 24 . 95 =2280 [v/f]. 4.Chọn nhãn hiệu ,quy cách động cơ: Điều kiện để chọn động cơ sẽ là: P đc ≥ P ct n đc ≈ n sb T mm /T ≤ T k /T đn . Tra bảng ta chọn được động cơ cần thiết là K160S2 Các thông số kỹ thuật của động cơ K160S2 như sau: Kiểu động cơ Công Suất[KW ] Vận tốc quay[v/f ] cosϕ I k / I đn η % T K /T đn Khối lượng[kg] 4 Thiết Kế Môn Học trang K160S2 7,5 2935 0,93 7,3 86 2,2 94 II.Tính Toán Động Học 1.Xác đònh tỉ số truyền tổng U t của toàn bộ hệ thống: Tỉ số truyền của toàn bộ hệ thống sẽ được các đònh như sau: Ta có: U t = n đc /n r =2935 / 95 =30,895 2.Phân tỉ số truyền U t cho các bộ truyền : Bên cạnh vật liệu chế tạo bánh răng và điều kiện chòu tải,việc phân phối tỉ số truyền U h cho các cấp bộ truyền trong hộp có ảnh hưởng rất lớn đến kích thước và khối lượng của hộp giảm tốc.có nhiều phương pháp phân phối tỉ số truyền ,xuất phát từ các yêu cầu về công nghệ ,về kích thước và khối lượng gọn nhẹ,vấn đề bôi trơn các bánh răng ăn khớp .Xong các phương pháp này đều dựa vào điều kiện sức bền đều:các bánh răng trong hộp cần có khả năng tải tiếp xúc như nhau. Ta có : U t = U đ .U h 2.1 Chọn U đsb =1,5 (đã chọn ở trên) Vậy suy ra : U h = U t /U đsb =30,895 / 1.5 =20,596 2.2 Phân U h cho cấp nhanh và cấp chậm của HGT: Ta có : U h =U 1 . U 2 Trong đó : U 1 - tỉ số truyền cấp nhanh. U 2 -tỉ số truyền cấp chậm. Đối với HGT đồng trục :để kích thước bánh lớn của hai cấp ít chênh lệch nhau ( nếu chọn cùng vật liệu) để thoả mãn điều kiện bôi trơn thì ta nên lấy : U 1 =U 2 =(U h ) 1/2 =4,49 Theo bảng tiêu chuẩn hoá về tỉ số truyền cho HGT ta sẽ chọn các tỉ số truyền như sau: 5 Thiết Kế Môn Học trang U 1 = U 2 = 4. 2.3.Tính lại giá trò U đ theo U 1 ,U 2 đã chọn: Ta có : U đ = Uh Ut = 1,931 3.Xác đònh công suất , mômen và số vòng quay trên các trục của HGT: 3.1. Công suất : Công suất trên các trục sẽ được tính như sau: Trục I : P I = P ct .η đ .η ôl = 6,121 . 0,95 . 0.99 = 5,7568[KW] Trục II: P II = P I .η 1 .η ôl = 5,7568 .0.97 . 0.99 = 5,5283 [KW] Trục III: P III = P II .η 2 .η ôl = 5,5283 .0.97 .0.99 = 5,3088 [KW] 3.2.Vận tốc quay của các trục sẽ được tính như sau: Trục I: n I = n đc /U đ =2935 / 1,931 =1520 [v/f] Trục II : n II = n I /U 1 = 1520/4 = 380 [v/f] Trục III n III = n II /U 2 = 380/4 = 95 3.3 Mômen trên các trục: 6 Thiết Kế Môn Học trang Trục I T I = 9,55 . 10 6 .P 1 / n I = 9,55 . 10 6 .5,7568/ 1520 = 36169,4[KNmm]. Trục II T II = 9,55.10 6 .P II / n II =9,55 .10 6 . 5,5283/ 380 = 138934,9 [KNmm]. Trục III T III = 9,55 . 10 6 .P III / n III = 9,55 . 10 6 . 5,3088 /95 = 533674,1 [KNmm] Trục Thông số Động cơ I II III Công suất [KW] P ct =6,121 P I = 5,7568 P II = 5,5283 P III = 5,3088 Số vòng quay [v/f] n đc = 2935 n I = 1520 n II = 380 n III = 95 Tỉ số truyền U đ = 1,931 U 1 = 4 U 2 = 4 Mômen xoắn [Nmm] T I = 36169,4 T II = 138934,9 T III = 533674,1 III.Thiết kế truyền động đai thang 1.Chọn loại đai và tiết diện đai Đai thang có 3 loại :Đai thang thường ,đai thang hẹp và đai thang rộng. Đai thang thường đươc dùng phổ biến nên ta chọn loại này. Đai thang thường có 7 loại :O,A, .,E. Dựa vào bảng 4-1 Tr 57,ta chọn được loại tiết diện đai thang thường cần dùng đó là:đai thang thường tiết diện loại A. 7 Thiết Kế Môn Học trang Đối với đai thang tiết diện loại A có các thông số hình học như sau: b t =11 [mm], b = 13 [mm] y o =2,8 [mm] h = 8 [mm] 2.Xác đònh các thông số của bộ truyền : 2.1 Xác đònh đường kính bánh đai nhỏ: Dùng dãy tiêu chuẩn của đường kính bánh đai : d(mm):63,71,80,90,100,112,125,140,160,180,200,224,250,280,315,355,400,450, 500,560,630,910,800,900,1000… Ta chọn d 1 = 160 (mm) Vận tốc vòng của đai : v 1 = π .d 1 .n đc /(60000) = π .160 . 2935 /(60000) = 24,59[m/s] Ta thấy : v 1 < 25 [m/s] thoả mãn điều kiện để ta chọn loại đai thang thường Tính đường kính bánh đai lớn theo công thức : d 2 = d 1 .U đ .(1 - ε ) 8 Thiết Kế Môn Học trang Với U đ :tỉ số truyền của bộ truyền động đai U đ = 1,931 ε : hệ số trượt của dây đai. Chọn ε = 0,01. Suy ra : d 2 = 160. 1,931 .(1 - 0,01) = 305,87 [mm]. Theo dẫy tiêu chuẩn của đường kính bánh đai ta chọn : d 2 =315 [mm]. Từ giá trò của đường kính bánh đai lớn ở trên ta tính được tỉ số truyền thực tế của bộ truyền đai : U đtt = d 2 /[d 1 .(1 - ε )] = 1,99 Với tỉ số truyền thực tế vừa tính được ở trên ta đi nghiệm lại mức độ sai lệch của tỉ số truyền : ∆U = (U đtt - U đ )/ U đ =0,059 Suy ra ∆U = 3,06 %. 2.2. Xác đònh khoảng cách trục a: Khoảng cách trục a được lựa chọn thông qua tỉ số truyền U đ và đường kính bánh đai lớn d 2 , được cho trong bảng 4-14: U đ 1 2 3 4 5 ≥6 a/d 2 1,5 1,2 1,0 0,95 0,9 0,85 Ta thấy tỉ số truyền U đ = 1,931 không trùng với các giá trò đã cho trong bảng nên ta phải sử dụng phương pháp nội suy để tiùnh được giá trò a cần tìm: Tỉ số : a/d 2 = 1,2 + (2 - 1,931).(1,5 - 1,2) = 1,2207 Suy ra a = 1,2207 . 315 = 384,52 [mm]. Tuy vậy khoảng cách trục a đã tính được ở trên cần phải thoả mãn điều kiện là : 0,55(d 1 + d 2 ) + h ≤ a ≤ 2(d 1 + d 2 ) ⇔ 0,55(160 + 315) + 8 ≤ 384,52 ≤ 2(160 + 315) 9 Thiết Kế Môn Học trang ⇔ 269,25 ≤ 384,52 ≤ 950 . Ta thấy điều kiện trên đã được thoả mãn. 2.3. Xác đònh chiều dài dây đai : Áp dụng công thức : l = 2a + π( d 1 + d 2 )/2 + (d 2 - d 1 ) 2 / (4a) Suy ra : l = 1530 [mm]. Dựa vào dãy tiêu chuẩn chiều dài l của dây đai ta chọn được : l = 1600 [mm]. Kiểm nghiệm tuổi thọ dây đai : Áp dụng công thức : i = v 1 / l ≤ [i max ] = 10 Ta thấy i = 24,59 . 1000 /1600 = 15,37 Ta thấy với giá trò của l ở trên không thoả mãn điều kiện về tuổi thọ dây đai nên ta phải chọn giá trò của l lớn hơn . Dựa vào bảng tiêu chuẩn của l ta chọn được giá trò của l là : l = 2500 [mm] Với giá trò mới của chiều dài đai ta phải tính lại khoảng cách trục a: Áp dụng công thức : a = ( ) 4/8 22 ∆−+ λλ với :λ = l - π(d 1 + d 2 ) / 2 = 2500 - π (160 + 315 ) / 2 = 1753.87 ∆ = (d 2 - d 1 )/ 2 = 155 Suy ra : a = 863 [mm]. 2.4.Tính góc ôm của dây đai (α 1 ) trên bánh nhỏ: Áp dụng công thức : α 1 = 180 0 - ( d 2 - d 1 )57 0 / a = 180 0 - (315 - 160 )57 0 / 863 Suy ra : α 1 = 169,76 0 . Ta thấy α 1 thoả mãn điều kiện α 1 ≥ 120 0 . 10 [...]... giữa các gối đỡ và điểm dặt lực Chi u dài trục cũng như khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực phụ thuộc vào sơ đồ động ,chi u dài ma của các chi tiết quay ,chi u rộng ổ,khe hở cần thiết và các yếu tố khác Từ đường kính sơ bộ trên ta có thể xác đònh gần đúng chi u rộng ổ lăn bo theo bảng 10.2 Ta có : bo1 = 17 [mm] bo2 = 21 [mm] bo3 = 27 [mm] Chi u dài ma của các chi tiết quay lắp trên trục được... lm3 = 75 [mm] Do chi u dài ma không được nhỏ hơn bề rộng của chi tiết quay lắp trên trục do đó ta lấy : lm1 = lm2 = lm3 = bw = 74 [mm] Khoảng cách giữa các điểm đặt lực phụ thuộc vào vò trí của trục trong HGT và loại chi tiết lắp trên trục Để tiện cho việc tính toán ta sử dụng các kí hiệu: k : Số thứ tự của trục trong HGT,k = 1,2,3 i : Số thứ tự của tiết diện trục trên đó lắp các chi tiết có tham gia... lắp ổ i = 2 , , s : với s là số chi tiết quay (bánh đai,bánh răng ) lk1 : khoảng cách giữa các gối đỡ 0 và 1 trên trục thứ k lki : khoảng cách từ gối đỡ 0 đến tiết diện thứ i trên trục thứ k lmk : chi u dài ma của chi tiết quay thứ i (lắp trên tiết diện thứ i ) trên trục thứ k Suy ra : lm12 = B = 50 [mm] lm13 = 74 [mm] lm22 = 74 [mm] lm23 = 74 [mm] lm32 = 74 [mm] lcki : chi u dài khoảng côngxôn ( khoảng... da22 h2 h1 ∆ mức dầu max mức dầu min trang 34 Thiết Kế Môn Học Phần III - THIẾT KẾ TRỤC Trục dùng để đỡ các chi tiết quay ,bao gồm trục tâm và trục truyền ,trục tâm có thể quay cùng với các chi tiết lắp lên nó hoặc không quay,chỉ chòu được lực ngang và mômen uốn.Trục truyền luôn quay cùng với các chi tiết lắp lên nó ,có thể tiếp nhận đồng thời cả mômen uốn và mômen xoắn.Các trục trong HGT và hộp tốc độ... Toán Thiết Kế Trục Tính toán thiết kế trục nhằm xác đònh xác đònh đường kính và chi u dài các đoạn trục,các đoạn trục phải đáp ứng các yêu cầu về độ bền ,kết cấu,lắp ghép và tính công nghệ.Muốn vậy cần biết trò số,phương chi u,điểm đặt của tải trọng tác dụng lên trục,khoảng cách giữa các gối đỡ và từ các gối đỡ đến các chi tiết lắp trên trục 1.Xác đònh sơ bộ đường kính trục Đường kính trục chỉ được... theo công thức: Cα = 1 - 0,0025 ( 1800 - α1 ) với α1 ∈ ( 1500 ,1800 ) Suy ra : Cα = 1 - 0,0025( 1800 - 169,76 ) Cα = 0,975 - Cl :Hệ số kể đến ảnh hưởng của chi u dài đai,trò số của Cl phụ thuộc vào tỉ số giữa chi u dài đai của bộ truyền đang xét l và chi u dài đai l0 lấy làm thí nghiệm: Ta có : l = 2500[mm] l0 = 1700[mm] Suy ra : l / l0 =1,47 Tra bảng 4.16 đồn thời sử dụng phương pháp nội suy ta có :... vật liệu của cặp bánh răng và loại răng Tra bảng ta có Ka = 50 - Ψba :Hệ số chi u rộng vành răng,hệ số này phụ thuộc vào các yếu tố: -Tải bộ truyền -Vò trí bánh răng so với ổ Tra bảng ta chọn : Ψba = 0,4 - KHβ : Hệ số phân bố không đều tải trọng trên chi u rộng vành răng khi tính về tiếp xúc , KHβ phụ thuộc vào : -Ψbd :Hệ số chi u rộng tương đối bánh răng , Ψbd = bw / dw -Độ cứng mặt răng -Sơ đồ bố... nghiêng β : cosβ = ( ) mn Z1 + Z 2 = 0,973 2a aw1 Thiết Kế Môn Học trang 27 Suy ra : β = 13,30 Chọn hệ số chi u rộng vành răng Ψba1 = 0,4 Suy ra :bw1 = aw1 Ψba1 = 185 0,4 = 74 [mm] Thông số của bộ truyền cấp nhanh ( cặp bánh răng nghiêng ) : Thông số Khoảng cách trục chia Khoảng cách trục Đường kính chia Kí hiêïu a aw d Đường kính lăn dw Đường kính đỉnh răng da Đường kính đáy răng df Đường kính cơ sở... A.Thiết Kế Cặp Bánh Răng Cấp Chậm Của HGT 1.Chọn vật liệu Thiết Kế Môn Học trang 15 -Chọn vật liệu thích hợp là một bước quan trọng trong việc tính toán thiết kế chi tiết máy nói chung và truyền động bánh răng nói riêng -Thép để chế tạo bánh răng được chia làm hai nhóm khác nhau về công nghệ cắt răng,nhiệt luyện và khả năng chạy mòn : -Nhóm I: có độ rắn HB ≤ 350 ,bánh răng được thường hóa hoặc tôi cải thiện.Nhờ... Z2 / Z1 = 4 Ta thấy Um2 = U2 Ta tính lại khoảng cách trục : aw2 = 0,5 m2 ( Z1 + Z2 ) = 185 [mm] Thông số của bộ truyền cặp cấp chậm ( cặp bánh răng thẳng ) : Thông số Khoảng cách trục chia Khoảng cách trục Đường kính chia Kí hiêïu a aw d Đường kính lăn dw Đường kính đỉnh răng da Đường kính đáy răng df Đường kính cơ sở db Góc prôfin gốc Góc prôfin răng Góc ăn khớp Tổng hệ số dòch chỉnh ( ăn khớp ngoài . :Hệ số kể đến ảnh hưởng của chi u dài đai,trò số của C l phụ thuộc vào tỉ số giữa chi u dài đai của bộ truyền đang xét l và chi u dài đai l 0 lấy làm thí. Xác đònh chi u dài dây đai : Áp dụng công thức : l = 2a + π( d 1 + d 2 )/2 + (d 2 - d 1 ) 2 / (4a) Suy ra : l = 1530 [mm]. Dựa vào dãy tiêu chuẩn chi u dài