Đăng ký Đăng nhập
Trang chủ Kỹ thuật - Công nghệ Cơ khí chế tạo máy 10657422_573451242791683_1073628104_n...

Tài liệu 10657422_573451242791683_1073628104_n

.DOCX
98
612
97

Mô tả:

đồ án thiết kế hệ truyeeng động cơ khí
ĐỒ ÁN MÔN HỌC CHI TIẾT MÁY GVHD: HỒ NGỌC THẾ QUANG LỜI NÓI 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 thiết kế hệ thống truyền động cơ khí 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, chúng em luôn được sự hướng dẫn tận tình của thầy Hồ Ngọc Thế Quang và các thầy bộ môn trong khoa cơ khí. Em xin chân thành cảm ơn các thầy đã giúp đỡ chúng em hoàn thành đồ án môn học này. Page 1 SVTH: LÊ VIẾT BẢO MSSV:1151130071 ĐỒ ÁN MÔN HỌC CHI TIẾT MÁY GVHD: HỒ NGỌC THẾ QUANG Mục Lục Trang Lời nói đầu Sơ đồ tải trọng Phần 1 - Chọn động cơ và phân phối tỷ số truyền 5 Chọn động cơ 5 Phân phối tỷ số truyền 7 Xác định các thông số và lực tác dụng 8 Phần 2 - Tính toán thiết kế các bộ truyền 10 Thiết kế bộ truyền động đai10 Thiết kế bộ truyền bánh răng cấp nhanh 13 Thiết kế bộ truyền bánh răng cấp chậm 22 Phần 3- Tính toán thiết kế trục 31 Xác định sơ bộ đường kính trục 31 Tính toán sơ bộ chiều dài trục 35 Tải trọng tác dụng lên trục 35 Chọn then 62 Page 2 SVTH: LÊ VIẾT BẢO MSSV:1151130071 ĐỒ ÁN MÔN HỌC CHI TIẾT MÁY GVHD: HỒ NGỌC THẾ QUANG Phần 4 - Tính toán chọn ổ lăn Tính toán chọn ổ lăn trục I 68 Tính toán chọn ổ lăn trục II Tính toán chọn ổ lăn trục III 68 71 75 Phần 5 : Thiết kế võ hộp giảm tốc 77 Võ hộp Các kích thước cơ bản của vỏ hộp Phần 6 - Bôi trơn hộp giảm tốc 82 Phần 7 - Bảng dung sai lắp ghép 78 Tài liệu tham khảo 85 Page 3 SVTH: LÊ VIẾT BẢO MSSV:1151130071 ĐỒ ÁN MÔN HỌC CHI TIẾT MÁY GVHD: HỒ NGỌC THẾ QUANG Figure 1 Page 4 SVTH: LÊ VIẾT BẢO MSSV:1151130071 ĐỒ ÁN MÔN HỌC CHI TIẾT MÁY GVHD: HỒ NGỌC THẾ QUANG PHẦN 1: CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN I.Chọn động cơ. 1.Công suất cần thiết của động cơ. Công suất cần thiết trên trục động cơ được xác định bằng công thức : Pct= Ptt / . Trong đó, Ptt: công suất tính toán.  : hiệu suất truyền động của toàn hệ. Do xích tải làm việc tải trọng thay đổi nên công suất tính toán bằng công suất tương đương: Ptt  Ptd  Plv =12×  2  Ti  ti T  t   ck 12  0, 7  0,82  0,3 = 11,33 kW Theo sơ đồ động cơ :  = d × ol × br× k × x Tra bảng 2.3 (trang 19_tập 1 sách “tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí”) ta được : Page 5 SVTH: LÊ VIẾT BẢO MSSV:1151130071 ĐỒ ÁN MÔN HỌC CHI TIẾT MÁY GVHD: HỒ NGỌC THẾ QUANG  k = 1 :hiệu suất của khớp nối trục đàn hồi.  ol = 0.99 :hiệu suất của một cặp ổ lăn (vì ổ lăn đươc che kín).  br = 0.97 :hiệu suất cuả một cặp bánh răng trụ.  x = 0.90 :hiệu suất của bộ truyền xích (vì bộ truyền xích để hở).  d = 0.95 :hiệu suất của bộ truyền đai.   = 0,95×0,993×0,972×1×0,90  0,78 Vậy công suất cần thiết của động cơ : Pct = Ptt/ = 11,33/0,78 = 14,52 ( kW ) 2. Xác định số vòng quay của động cơ. Số vòng quay sơ bộ của động cơ : nsb = nlv × uht  nlv : số vòng quay của trục công tác. nlv = 58 (vòng/phút).  uht: tỷ số truyền của toàn bộ hệ thống uht = uh × ud  uh :tỷ số truyền của hộp giảm tốc  ud :tỷ số truyền của bộ truyền đai. Dựa vào bảng 2.4 trang 21 sách “tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí” ta chọn uh = 15 và ud = 3  uht = 15×3 = 45  nsb = 58× 45= 2610 (vòng/phút) Page 6 SVTH: LÊ VIẾT BẢO MSSV:1151130071 ĐỒ ÁN MÔN HỌC CHI TIẾT MÁY GVHD: HỒ NGỌC THẾ QUANG  Ưu tiên chọn động cơ có tốc độ quay là 3000 v/p Quy cách động cơ phải thỏa mản đồng thời: Pđc  Pct ; nđc nsb ; Tmm/T  Tk/Tđn Ta có: Pct = 14,52 kW ; nsb= 2610 v/p ; Tmm/T=1 Theo bảng phục lục P1.1 trang 234 sách “tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí” ta chọn động cơ có số hiệu 4A160S2Y3. Các thông số của động cơ là: * vận tốc quay là 2930 v/p * * công suất động cơ 15kW TK/Tdn = 1,4 Kết luận:Động cơ 4A160S2Y3 có kích thước phù hợp với yêu cầu thiết kế. II. Phân phối tỷ số truyền. Ta đã biết rằng tỷ số truyền của toàn hệ thống: uht = uh× un Mặt khác tỷ số truyền thực của hệ thống được xác định như sau: uht = nđc/nlv= 2930/58 = 50,51 Chọn uh= 15  uđai= 50,51/15 = 3,36 Mặt khác đây là hộp giảm tốc 2 cấp nên ta có : uh=unh×uch Trong đó, unh : tỷ số truyền cấp nhanh. uch : tỷ số truyền cấp chậm. Page 7 SVTH: LÊ VIẾT BẢO MSSV:1151130071 ĐỒ ÁN MÔN HỌC CHI TIẾT MÁY GVHD: HỒ NGỌC THẾ QUANG Theo bảng 3.1 trang 43 sách “tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí” thì unh= 5 và uch= 3 Kết luận: Tỷ số truyền được phân phối giữa các cấp như sau: uh= 15;unh= 5 ; uch= 3 ; uđai = 3,36 III. Xác định công suất,mômen và số vòng quay trên các trục. Tính công suất,mômen,số vòng quay trên các trục của hệ dẫn động.  Công suất lần lượt trên các trục: PI = Pđc×đ×ol = 15×0,95×0,99  14,11 kW PII = PI×br×ol =14,11×0,97×0,99  13,55 kW PIII = PII×br×ol =13,55×0,97×0,99  13,01 kW  Số vòng quay các trục: nI = nđc/uđai = 2930/3.36 = 872 (vg/ph) nII = nI/unh = 872/5 = 174 (vg/ph) nIII = nII/uch = 174/3 = 58 (vg/ph)  Mômen trên các trục: Tđc= 9,55×106×Pđc/nđc = 9,55 ×106×15/2930 = 48890,78 (N.mm ) TI = 9,55×106×PI/nI = 9,55×106×14,11/872=154530,38 (N.mm) TII = 9,55×106×PII/nII = 9,55×106×13,55/174=743692,52 (N.mm) TIII= 9,55×106×PIII/nIII = 9,55×106×13,01/58 =2142163,79 (N.mm) Page 8 SVTH: LÊ VIẾT BẢO MSSV:1151130071 ĐỒ ÁN MÔN HỌC CHI TIẾT MÁY GVHD: HỒ NGỌC THẾ QUANG Bảng kết quả tính toán tỷ số truyền,công suất,vòng quay và moomen xoắn trên các trục: Trục Trục động Tên cơ đại lượng Tỷ số truyền 3.36 Công suất P (kW) 15 Vòng quay n (vg/ph) 2930 Mômen xoắn T (N.mm) 48890.78 Trục I Trục II Trục III 5 14.11 872 3 13.55 174 154530,38 743692,52 13.01 58 2142163,79 Page 9 SVTH: LÊ VIẾT BẢO MSSV:1151130071 ĐỒ ÁN MÔN HỌC CHI TIẾT MÁY GVHD: HỒ NGỌC THẾ QUANG PHẦN 2: THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI I.Tính toán bộ truyền đai thang bên ngoài hộp giảm tốc. 1.Chọn loại đai,xác định các thông số của đai. Do yêu cầu của đề nên ta chọn đai thang thường. Ta chọn đai làm bằng vải cao su vì chất liệu vải cao su có thể làm việc được trong điều kiện môi trường ẩm ước (vải cao su ít chịu ảnh hưởng của nhiệt độ và độ ẩm), lại có sức bền và tính đàn hồi cao. Đai vải cao su thích hợp ở các truyền động với vận tốc cao, công suất truyền động nhỏ. Sốố liệu: + Công suất: Pđc = 15 Kw + Số vòng quay : nđc = 2930 v/p + Tỷ số truyền : 3,36 + Điều kiện làm việc: quay một chiều ,làm việc hai ca, tải va đập nhẹ. Theo hình 4.1(p.59) ta chọn đai thang thường loại Б Page 10 SVTH: LÊ VIẾT BẢO MSSV:1151130071 ĐỒ ÁN MÔN HỌC CHI TIẾT MÁY GVHD: HỒ NGỌC THẾ QUANG Theo bảng 4.13 trang 59 sách TTTK, ta có: bt= 4mm; b=17mm; h=10.5mm; yo =4mm; A=138 mm 2 d1=140280mm; l=800 6300mm. Chọn đường kính đai nhỏ d1 = 160 mm. Vận tốc đai: v =  d1n1   160  2930   24.5 60000 60000 m/s < 25m/s  Đường kính đai lớn: d2  Chọn ud  d1  ud 160  3,36   543,03 1  1  0,01 mm d2= 560 mm (theo tiêu chuẩn bảng 4.21 p 63),tính lại: d 2 560   3,5 d1 160 Khoảng cách trục a,theo bảng 4.14 ta chọn a = 550mm. CT 4.4 Chiều dài đai: l = 2a + (d1+d2)/2 + (d1-d2)2/(4a) Page 11 SVTH: LÊ VIẾT BẢO MSSV:1151130071 ĐỒ ÁN MÔN HỌC CHI TIẾT MÁY  GVHD: HỒ NGỌC THẾ QUANG l =2×550+ (160+560)/2+(160-560)2/(4×550) = 2303,7mm. theo tiêu chuẩn ta chọn, l = 2500 mm. Kiểm nghiệm số vòng chạy của đai trong 1s: i = v/l = 24500/2500 = 9,8 < imax = 10  Xác định chính xác khoảng cách trục a: CT 4.6 a 2l   ( d 2  d1 )   2l   (d 2  d1 ) 2  8( d 2  d1 ) 2 8 2  2500   (560  160)  [2  2500   (560  160)]2  8(560  160) 2 a  654mm 8 Kiểm tra: khoảng cách trục a tìm được thỏa mãn điều kiện 0,55.(d1  d 2 )  h  a  2(d1  d 2 )  406,5 a 1440 a  654 mm thỏa mãn điều kiện  Góc ôm α1 trên bánh đai nhỏ được xác định theo công thức:4.7 Page 12 SVTH: LÊ VIẾT BẢO MSSV:1151130071 ĐỒ ÁN MÔN HỌC CHI TIẾT MÁY GVHD: HỒ NGỌC THẾ QUANG α1 = 180o – (d2-d1 )×57o/a =180o – (560-160)×57o/654 = 145o Góc ôm thỏa mãn điều kiện 1  1200 . 2.Xác định số đai z cần thiết. Z = P1Kđ/([P0]CαClCuCz) Tra bảng 4.7; 4.15; 4.17; 4.18; 4.19 sách TTTK ta được: - Theo bảng 4.7, Kđ = 1 Với α = 1450, C = 0,89 bảng 4.15 Với l/l0 = 2500/2240 = 1,12 C = 1,02 bảng 4.16 C = 1,14 bảng 4.17 Theo bảng 4.19, [P0] = 5,8 kW P1/P0 =15/5,8 = 2,58 do đó C = 0,95 bảng 4.18 α l u z Z =15×1/(5,8×0,89×1,02×1,14×0,95)  Z = 2,6 Chọn số đai Z = 3. Chiều rộng bánh đai: CT 4.17 B= (z-1)t + 2e ,tra bảng 4.21 ta có, t=19; e = 12,5  B = (3-1)×19+ 2×12,5 =63 mm. Đường kính ngoài của bánh đai : dn= d + 2h0 Page 13 SVTH: LÊ VIẾT BẢO MSSV:1151130071 ĐỒ ÁN MÔN HỌC CHI TIẾT MÁY GVHD: HỒ NGỌC THẾ QUANG - Bánh dẫn : dn1 = 160 + 2×4.2=168.4 mm - Bánh bị dẫn: dn2 =560+2×4.2=568.4 mm 3. Lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục.  Lực căng ban đầu (4.19) : F0=780P1Kđ/(vCαz)+Fv Trong đó: Fv =qm.v2 (định kì điều chỉnh lực căng), với q m = 0.178 kg/m (bảng 4.22), F0=780×15×1/(24.5×0.89×3)+0.178×24.52 F0 = 285 N  Lực tác dụng lên trục (4.21) : F0 = 2F0zsin(α/2) Fr = 2×285×3×sin(145o/2)=1631 N Bảng 2: các thông số của bộ truyền đai Giá trị Bánh đai nhỏ Bánh đai lớn Thống số Đường kính bánh đai d1  160  mm  d 2  560  mm  Đường kính ngoài bánh d a1  168, 4  mm  d a 2  568, 2  mm  đai Chiều rộng bánh đai (B) Số đai (Z) Chiều dài đai (L) 63 mm 3 2500  mm  Page 14 SVTH: LÊ VIẾT BẢO MSSV:1151130071 ĐỒ ÁN MÔN HỌC CHI TIẾT MÁY GVHD: HỒ NGỌC THẾ QUANG Khoảng cách trục (a) Góc ôm 654 1 Lực tác dụng lên trục  mm  1450 Fr 1631 N PHẦN 3: THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG Thiết kế bộ truyền bánh răng bên trong hộp giảm tốc. I/ Thiết kế bộ truyền bánh răng cấp nhanh (cặp bánh răng trụ răng nghiêng). 1.Chọn vật liệu. Với tải trọng trung bình bộ truyền làm việc êm, va đập nhẹ, bánh nhỏ làm việc nhiều hơn bánh lớn và do không có yêu cầu gì đặc biệt và theo quan điểm thống nhất hóa trong thiết kế, ta chọn vật liệu 2 cấp bánh răng như sau: Dựa vào bảng 6.1 p(91) TTTKHTDĐ ta chọn Bánh nhỏ: Chọn vật liệu thép C45 được tôi cải thiện sau khi gia công,có các thông số kỹ thuật (độ cứng,giới hạn bền,giới hạn bền chảy) lần lượt là: HB=241÷285 ; b1=850Mpa ; ch1=580MPa Vậy ta chọn độ cứng của bánh răng 1 là HB1=250MPa Page 15 SVTH: LÊ VIẾT BẢO MSSV:1151130071 ĐỒ ÁN MÔN HỌC CHI TIẾT MÁY GVHD: HỒ NGỌC THẾ QUANG Bánh lớn: Chọn vật liệu thép C45 tiến hành tôi cải thiện sau khi gia công có các thông số kỹ thuật (độ cứng,giới hạn bền,giới hạn bền chảy) lần lượt là: HB=192÷240; b2=750MPa; ch2=450MPa. Vậy ta chọn độ cứng của bánh răng 2 là HB2=220MPa 2. Các thông số đầu vào. Công suất: P = 14,11 (kW) Tỉ số truyền : i = 5 Số vòng quay : n2 = 872(vòng/phút) Moment xoắn: T2= 154530,38 N.mm Tuổi thọ : t = 5×300×2×8=24000 ( giờ) 3.Xác định ứng suất cho phép. a/Xác định ứng suất tiếp xúc cho phép [ H]. Ứng suất tiếp xúc cho phép được xác định theo công thức (6.1) : [ H]=( 0Hlim/SH)ZRZVKxHKHL (*) Trong đó:- ZH là hệ số an toàn. - ZR hệ số xét đến ảnh hưởng của độ nhám bề mặt. - Zv hệ số xét đến ảnh hưởng của vận tốc vòng. - KHL hệ số xét đến ảnh hưởng của bôi trơn. - KxH hệ số xét đến ảnh hưởng của kích thước bánh răng. Chọn sơ bộ ZRZVKXh = 1,do đó (*) trở thành: [ H]=  0HlimKHL/SH Page 16 SVTH: LÊ VIẾT BẢO MSSV:1151130071 ĐỒ ÁN MÔN HỌC CHI TIẾT MÁY GVHD: HỒ NGỌC THẾ QUANG Theo bảng 6.2 p94 sách TTTK ta có: * 0limH = 2HB+70  0limH1= 2HB1+ 70 = 2×250 +70 = 570 (MPa) 0limH2= 2HB2+ 70 = 2×220 +70 = 510 (MPa) * SH = 1.1 mH N HO / N HE * (6.3) KHL = Trong đó: mH = 6 (vì HB<350)_bậc của đường cong mỏi.  NHO = 30HHB2.4 NHO1=30×2502.4=1,71×107 NHO2=30×2202.4=1,26×107  NHE = 60×c×∑(Ti/Tmax)3×ni×ti Với : t=5×300×2×8=24000(giờ)_tổng số giờ làm việc. ni_số vòng quay T_moomen xoắn.  NHE1 = 60×1×872×24000×(13×0,7+0,83×0,3) = 107,18×107 NHE2 = 60×1×174×24000×(13×0,7+0,83×0,3) = 21,38×107 Vì NHE1 > NHO1 ; NHE2 > NHO2 nên KHL1= KHL2 =1  [H]1= 0Hlim1KHL/SH=570×1/1,1=518,2 MPa  [H]2= 0Hlim2KHL/SH=510×1/1,1=463,6 MPa Với cấp nhanh sử dụng rang nghiêng, do đó theo (6.12): Page 17 SVTH: LÊ VIẾT BẢO MSSV:1151130071 ĐỒ ÁN MÔN HỌC CHI TIẾT MÁY GVHD: HỒ NGỌC THẾ QUANG [H]=([H]1+[H]2)/2 =(518,2+463,6)/2=490,9 Mpa < 1,25[H]2 Vậy [ H]= 490,9 MPa. b/Xác định ứng suất uốn cho phép [ F]. Ứng suất uốn cho phép được xác định theo công thức (6.2) : [ F]=( 0Flim/SF) YR Ys KxF KFC KFL (**) Trong đó, YR_hệ số xét đến ảnh hưởng của độ nhám. Ys_hệ số xét đến độ nhạy của vật liệu. KxF_hế số xét đến ảnh hưởng của kích thước bánh răng. KFC_hế số xét đến ảnh hưởng đặt tải. KFL_hế số tuổi thọ. Chọn sơ bộ lấy YRYsKxF =1,do đó (**) trở thành: [ F]= 0FlimKFCKFL/SF Trong đó: 0Flim=1.8HB (tra bảng 6.2 p94).  0Flim1=1.8HB1=1,8×250=450 MPa 0Flim2=1.8HB2=1,8×220=396 MPa  SF = 1,75 (tra bảng 6.2 p94).  KFC = 1 (động cơ quay 1 chiều). mF KFL= N FO / N FE Với:  mF = 6 (vì HB < 350 )  NFO= 4×106 Page 18 SVTH: LÊ VIẾT BẢO MSSV:1151130071 ĐỒ ÁN MÔN HỌC CHI TIẾT MÁY GVHD: HỒ NGỌC THẾ QUANG  NFE = 60×c×∑(Ti/Tmax)mF×ni×ti  NFE1= 60×1×872×24000×(16×0,7+0,86×0,3) = 97,77×107 NFE2= 60×1×172×24000×(16×0,7+0,86×0,3) = 19,28×107 Vì NFE1 > NFO1 ; NFE2 > NFO2 nên KFL1 = KFL2 = 1.  [ F]1= 0Flim1KFCKFL/SF=450×1×1/1,75=257,14 MPa  [ F]2= 0Flim2KFCKFL/SF=396×1×1/1,75=226,29 MPa.  Ứng suất cho phép khi quá tải: [ H]max = 2,8× ch2 = 2,8× 450 = 1260 MPa. [ F]1max= 0,8× ch1 = 0,8×580 = 464 MPa. [ F]2max = 0,8× ch2 = 0,8×450 = 360 MPa. 3. Tính sơ bộ khoảng cách trục. CT 6.15 a w 1 K a u ± 1 √ 3 T 1 K Hβ 2  u Ψ ba σ H Với bánh răng nghiêng Ka=43(MPa)1/3 bảng 6.5 chọn ba =0,4.Do đó: Ct 6.16 : bd=0,53ba(u + 1)=0,53×0,4×(5 +1)=1,27 KHβ=1,12 3  aw1= 43×(5+1)× 154530,38  1,12 0, 4  490, 9 2  5 =183,38 mm. Page 19 SVTH: LÊ VIẾT BẢO MSSV:1151130071 ĐỒ ÁN MÔN HỌC CHI TIẾT MÁY GVHD: HỒ NGỌC THẾ QUANG Theo tiêu chuẩn SEV229-75, ta lấy aw1 = 200 mm. 4. Các thông số ăn khớp của bánh răng.  Môđun: m = (0,01÷ 0,02)aw1= 2÷4 mm Theo bảng 6.8 ta chọn m=3 mm.  Sơ bộ chọn góc nghiêng   150  cos   0,966 Số răng bánh nhỏ: (6.19) z1  2aw  cos    2  200  0,966   21, 46 3   5  1 m   u  1   Lấy z1= 22 răng  z2= uz1= 5× 22 =110 răng.  Tính lại tỷ số truyền: ut1 = z2/z1 = 110/22 = 5.  Tính chính xác góc nghiêng β: cosβ = m(z1+z2)/(2aw)=3(110+22)/(2.200)= 0.99  Góc nghiêng β = 8o11’  Hệ số trùng khớp dọc: β =bwsinβ/(m)=baaw1sinβ/(m) = 0.4×200×sin(8o11’)/(3)= 1.2 Page 20 SVTH: LÊ VIẾT BẢO MSSV:1151130071
- Xem thêm -

Tài liệu liên quan