Đăng ký Đăng nhập
Trang chủ Kỹ thuật - Công nghệ Cơ khí chế tạo máy Thuyết minh đồ án chi tiết máy...

Tài liệu Thuyết minh đồ án chi tiết máy

.DOC
78
114
79

Mô tả:

Thuyết minh đồ án chi tiết máy
ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY GVHD : ĐOÀN YÊN THẾ LỜI NÓI ĐẦU Đồ án môn học Chi tiết máy là một đồ án chuyên nghành chính c ủa sinh viên nghành c ơ khí. Việc tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khi là nội dung không th ể thi ếu trong chương trình đào tạo kĩ sư cơ khí nhằm cung cấp các kiến th ức quan tr ọng cho sinh viên về kết cấu máy. Nội dung đồ án bao gồm những vấn đề cơ bản trong thiết k ế máy và h ệ th ống d ẫn động; tính toán thiết kế chi tiết máy theo các chỉ tiêu ch ủ yếu v ề kh ả năng làm vi ệc; thiết kế kết cấu chi tiết máy, vỏ khung và bệ máy; ch ọn c ấp chính xác, l ắp ghép và phương pháp trình bày bản vẽ, trong đó cung cấp nhiều số liệu mới về ph ương pháp tính, về dung sai lắp ghép và các số liệu tra cứu khác. Thu ật ng ữ và khí hi ệu dùng trong đồ án dựa theo tiêu chuẩn nhà nước, phù hợp với thuật ngữ và kí hiệu quốc t ế. Khi thiết kế đồ án chi tiết máy chúng ta phải nghiên c ứu k ỹ nh ững giáo trình nh ư Công nghệ chế tạo máy, Khoa học vật liệu, Nguyên lý máy, Dung sai lắp ghép, Chi ti ết máy, Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí...Khi thiết kế chúng ta ph ải sử d ụng tài li ệu, sổ tay, tiêu chuẩn và khả năng kết hợp so sánh những kiến th ức lý thuy ết v ới th ực t ế s ản xuất. Em xin chân thành cảm ơn các thầy giáo và đ ặc biệt là thầy giáo Đoàn Yên Th ế đã hướng dẫn và cho em nhiều ý kiến quý báu cho việc hoàn thành đồ án môn h ọc này. Khi thực hiện đồ án trong tính toán còn có nhiều sai sót em xin trân tr ọng c ảm ơn nh ững ý kiến, chỉ dẫn của thầy. SINH VIÊN THỰC HIỆN : HOÀNG VĂN VIỆT 1 ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY GVHD : ĐOÀN YÊN THẾ PHẦN MỘT : HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ – CƠ SỞ THIẾT KẾ VÀ TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC......................................................................................................................................4 BÀI 1 : MỤC ĐÍCH NỘI DUNG YÊU CẦU THIẾT KẾ........................................................4 1.Mục đích.....................................................................................................................4 2. Nội dung....................................................................................................................4 3. Trình tự tính toán thiết kế.......................................................................................4 3.1 Giai đoạn 1 :...........................................................................................................4 3.2 Giai đoạn 2 :...........................................................................................................4 3.3 Giai đoạn 3.............................................................................................................5 3.4 Giai đoạn 4.............................................................................................................5 3.5 Giai đoạn 5.............................................................................................................5 4. Các nguyên tắc và giải pháp trong thiết kế............................................................5 BÀI 2 : ĐỘNG CƠ ĐIỆN - HỘP GIẢM TỐC – TÍNH TOÁN HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG............7 1. Động cơ điện............................................................................................................7 1.1 Các loại động cơ điện.............................................................................................7 1.2.Phương pháp chọn động cơ....................................................................................8 2.Hộp giảm tốc..............................................................................................................9 2.1.Xác định tỉ số truyền ut của hệ thống dẫn động......................................................9 2.2.Phân phối tỉ số truyền cho toàn bộ hệ thống ut, cho hộp giảm tốc uh và bộ truyền ngoài un......................................................................................................................10 2.3.Xác định công suất, mômen và số vòng quay trên các trục.....................................10 PHẦN HAI : THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN...................................................................................12 BÀI 1: THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN TRONG HỘP GIẢM TỐC.................................................12 1. Chọn vật liệu...........................................................................................................12 2. Xác định ứng suất cho phép [ H], [ F]..................................................................13 3.Truyền động bánh răng...........................................................................................15 3.1 Tính toán cấp nhanh.............................................................................................15 3.2 Tính toán cấp chậm..............................................................................................22 BÀI 2 : THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN NGOÀI.........................................................................31 1. Chọn loại đai......................................................................................................31 2. Xác định các thông số của bộ truyền...............................................................31 2.1. Đường kính của bánh đai nhỏ được xác định theo công thức thực nghiệm sau : ....31 2.2.Khoảng cách trục được xác định theo công thức sau :...........................................32 2.3.Chiều dài đai được xác định..................................................................................32 2.4.Góc ôm 1 trên bánh đai nhỏ được tính theo công thức :........................................32 3. Xác định tiết diện đai và chiều rộng bánh đai.................................................32 4. Xác định lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục.......................................33 PHẦN BA : THIẾT KẾ TRỤC VÀ THEN...............................................................................34 BÀI 1 : THIẾT KẾ TRỤC............................................................................................... 34 1. Chọn vật liệu......................................................................................................34 2. Tính thiết kế trục...............................................................................................34 2.1 Xác định các lực tác dụng lên trục........................................................................34 2.2. Xác định sơ bộ đường kính trục...........................................................................38 2.3. Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực......................................39 2.4. Xác định trị số và chiều của các lực từ chi tiết quay tác dụng nên tr ục...............40 2.5. Xác định đường kính và chiều dài các đoạn trục................................................40 3. Kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi......................................................................49 BÀI 2 : TÍNH CHỌN THEN........................................................................................... 53 1. Chọn kích thước tiết diện then theo đường kính trục..........................................53 2. Kiểm tra then tại tiết diện ghép có bộ truyền.................................................53 SINH VIÊN THỰC HIỆN : HOÀNG VĂN VIỆT 2 ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY GVHD : ĐOÀN YÊN THẾ PHẦN BỐN : THIẾT KẾ GỐI ĐỠ TRỤC...............................................................................55 1. Chọn loại ổ lăn...................................................................................................55 2. Chọn cấp chính xác ổ lăn..................................................................................55 3. Chọn kích thước ổ lăn.......................................................................................55 4. Tính kiểm tra khả năng tải của ổ......................................................................56 4.1. Kiểm tra khả năng tải động của ổ.....................................................................56 4.2. Kiểm tra khả năng tải tĩnh của ổ.......................................................................58 PHẦN NĂM : THIẾT KẾ VỎ HỘP GIẢM TỐC......................................................................59 1. Tính chọn khớp nối............................................................................................59 1.1 Chọn khớp nối..................................................................................................59 1.2 Kiểm nghiệm về độ bền của vòng đàn hồi và chốt.............................................59 2. Chọn kết cấu hộp giảm tốc...............................................................................60 2.1 Chọn bề mặt ghép nắp thân..................................................................................60 2.2 Xác định các kích thước cơ bản của vỏ hộp...........................................................61 2.3 Các chi tiết liên quan đến vỏ hộp giảm tốc............................................................62 PHẦN SÁU : BÔI TRƠN - LẮP GHÉP - ĐIỀU CHỈNH.........................................................66 1. Bôi trơn..............................................................................................................66 1.1 Chọn phương pháp bôi trơn..............................................................................66 1.2 Chọn loại vật liệu bôi trơn.................................................................................66 1.3 Các chi tiết liên quan.........................................................................................66 2. Xác định và chọn các kiểu lắp...........................................................................68 3. Thống kê kiểu lắp có trong hộp giảm tốc............................................................69 3.1 Trục I có các kiểu lắp sau :....................................................................................69 3.2 Trục II có các kiểu lắp sau :..................................................................................69 3.3 Trục III có các kiểu lắp sau :.................................................................................70 4. Phương pháp lắp giáp hộp giảm tốc....................................................................72 4.1 Cố định ổ trên trục và trong vỏ hộp......................................................................72 4.2 Lắp bánh răng, bánh đai, .. , lên trục.....................................................................72 4.3 Điều chỉnh bánh răng............................................................................................72 4.4 Điều chỉnh khe hở các ổ lăn..................................................................................72 SINH VIÊN THỰC HIỆN : HOÀNG VĂN VIỆT 3 ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY GVHD : ĐOÀN YÊN THẾ THIẾT KẾ HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ PHẦN MỘT : HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ – CƠ SỞ THIẾT KẾ VÀ TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC BÀI 1 : MỤC ĐÍCH NỘI DUNG YÊU CẦU THIẾT KẾ 1.Mục đích. Củng cố các kiến thức về nguyên lý làm việc, kết cấu và tính toán thiết k ế các chi ti ết máy  các chi tiết máy có công dụng chung  đặc trưng về mặt lý thuyết. Vận dụng các kiến thức đã học của các môn chi tiết máy, nguyên lý máy, công ngh ệ ch ế tạo, cơ khí đại cương, sức bền vật liệu, hình họa vẽ kỹ thu ật thiết k ế ra m ột b ộ ph ận máy dẫn đến hộp giảm tốc có kích thước hình dạng cụ th ể ph ục v ụ cho h ệ th ống d ẫn động của máy. 2. Nội dung Mỗi sinh viên thiết kế hệ thống dẫn động xích t ải, băng tải thùng tr ộn nguyên li ệu … Chủ yếu là thiết kế hộp giảm tốc và bộ truyền ngoài. Một bản vẽ lắp A0 Một bản vẽ chế tạo một chi tiết điển hình A2 hoặc A3 Một bản thuyết minh dài 60 - 80 trang. 3. Trình tự tính toán thiết kế 3.1 Giai đoạn 1 : Chuẩn bị tài liệu Nghiên cứu kỹ đầu đề thiết kế Chuẩn bị các kiến thức tin học phục vụ đồ án môn học 3.2 Giai đoạn 2 : Tính toán thiết kế xác định các thông số chủ yếu của hệ thống dẫn động -Xác định công suất cần thiết số vòng quay hợp lý của đ ộng c ơ điện t ừ đó ch ọn đ ược động cơ điện cụ thể (Thường chọn động cơ 4A) - Xác định tỉ số truyền cho toàn bộ hệ thống (ut) Phân phối tỉ số truyền cho từng bộ truyền. Lập bảng công suất mômen xoắn số vòng quay cho từng trục. - Thiết kế bộ truyền Xác định các kích thước hình học chủ yếu của bộ truyền nh ư kho ảng cách tr ục, đ ường kính… SINH VIÊN THỰC HIỆN : HOÀNG VĂN VIỆT 4 ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY GVHD : ĐOÀN YÊN THẾ Vẽ theo tỉ lệ 1:1 để tìm ra sự bất hợp lý của hộp giảm t ốc suy ra n ếu không h ợp lý tính chọn lại Xác định khoảng cách đặt lực, gối tựa, chiều dài trục - Tính trục của hộp giảm tốc Tính sơ bộ Tính chính xác - Tính chọn then để lắp các chi tiết máy quay - Tính chọn ổ : Chủ yếu là ổ lăn, ổ trượt. - Tính chọn các nối trục (khớp nối) - Tính chọn thiết kế vỏ hộp giảm tốc (thường là đúc) - Tính chọn hoặc thiết kế các chi tiết liên quan đến vỏ h ộp giảm t ốc nh ư bulông, móc vòng, cửa thăm, nút tháo dầu, que thăm dầu, chốt định vị, quạt gió thông hơi. - Tính chọn bôi trơn hộp giảm tốc Bôi trơn các ổ đỡ (dầu hoặc mỡ) Bôi trơn các bộ truyền Phương pháp bôi trơn (Sương mù, dòng bôi trơn, bắn, phun…) - Điều chỉnh khe hở của ổ lăn và sự ăn khớp của các bộ truyền. - Thể hiện được các mối ghép của các chi tiết. Chọn các kiểu lắp cho các mối ghép Thông qua các bảng thống kê các mối ghép. - Những vấn đề bảo dưỡng khi dùng hộp giảm tốc như là thống kê các loại dầu mỡ, thời hạn thay dầu mỡ, thời hạn điều chỉnh ổ lăn, sự ăn khớp của bánh răng, bộ truyền. 3.3 Giai đoạn 3. Vẽ lắp các bản vẽ chế tạo hộp giảm tốc trên khổ A 0 và khung tên và bảng khối lượng theo mẫu 1.5 trang 12 Tập 1 3.4 Giai đoạn 4. Vẽ bản vẽ chế tạo, một chi tiết điển hình như bánh răng ho ặc tr ục do giáo viên h ướng dẫn chỉ định (theo bảng 1.4) 3.5 Giai đoạn 5. Hoàn thành thuyết minh. 4. Các nguyên tắc và giải pháp trong thiết kế Thực hiện đúng nhiệm vụ của đồ án theo các số liệu yêu cầu thiết kế Kết cấu về chi tiết máy phải đảm bảo chỉ tiêu làm việc, đ ộ b ền, tuổi th ọ và c ả độ tin cậy Đảm bảo kích thước nhỏ gọn, tháo lắp bảo dưỡng đơn giản, thuận tiện. SINH VIÊN THỰC HIỆN : HOÀNG VĂN VIỆT 5 ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY GVHD : ĐOÀN YÊN THẾ Vật liệu và phương pháp nhiệt luyện phải được lựa chọn hợp lý (Dễ kiếm, r ẻ ti ền, có trên thị trường) Chọn dạng công nghệ gia công hợp lý Vận dụng các tiêu chuẩn ngành, tiêu chuẩn nhà n ước để ch ọn t ối đa các chi ti ết đã được tiêu chuẩn hóa ví dụ : Ổ lăn, bánh đai. Lựa chọn có căn cứ hợp lý các kiểu lắp, dung sai, cấp chính xác nhám b ề m ặt các chi tiết SINH VIÊN THỰC HIỆN : HOÀNG VĂN VIỆT 6 ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY GVHD : ĐOÀN YÊN THẾ BÀI 2 : ĐỘNG CƠ ĐIỆN - HỘP GIẢM TỐC – TÍNH TOÁN HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG. 1. Động cơ điện Chọn động cơ điện để dẫn động máy móc hoặc các thiết bị công ngh ệ là giai đo ạn đ ầu tiên trong quá trình tính toán thiết kế máy. Trong tr ường hợp dùng h ộp gi ảm t ốc và động cơ biệt lập, việc chọn đúng loại động cơ có ảnh hưởng rất nhiều đ ến vi ệc l ựa chọn và thiết kế hộp giảm tốc cũng như các bộ truyền ngoài hộp. Mu ốn ch ọn đúng động cơ cần hiểu rõ đặc tính và phạm vi sử dụng của t ừng loại, đ ồng th ời c ần chú ý đến yêu cầu làm việc cụ thể của thiết bị cần được dẫn động. 1.1 Các loại động cơ điện 1.1.1 Động cơ điện một chiều Cho phép thay đổi trị số của momen và vận tốc góc trong phạm vi r ộng, đ ảm b ảo kh ởi động êm, hãm và đảo chiều dễ dàng, do đó được dùng r ộng rãi trong các thi ết b ị v ận chuyển bằng điện, thang máy, máy trục, các thiết bị thí nghiệm … Nhược điểm của chúng là đắt, riêng loại động cơ điện một chiều l ại khó ki ếm và ph ải tăng thêm vốn đầu tư để đặt các thiết bị chỉnh lưu. 1.1.2 Động cơ điện xoay chiều ba pha. a) Động cơ điện xoay chiều ba pha đồng bộ. Động cơ ba pha đồng bộ có vận tốc góc không đổi, không phụ thuộc vào tr ị s ố c ủa t ải trọng và thực tế không điều chỉnh được. So với động cơ ba pha không đồng bộ, động cơ ba pha đ ồng b ộ có ưu điểm hi ệu su ất và cos hệ số quá tải lớn, nhưng có nhược điểm : Thiết bị t ương đ ối ph ức t ạp, giá thành tương đối cao vì phải có thiết bị phụ để khởi đ ộng động c ơ. Vì v ậy đ ộng c ơ ba pha đồng bộ được sử dụng trong những trường hợp hiệu su ất động c ơ và tr ị s ố cos  có vai trò quyết định (thí dụ khi yêu cấu công su ất đ ộng c ơ lớn – trên 100kw l ại ít ph ải mở máy và dừng máy) cũng như khi cần đảm bảo chặt chẽ tr ị số không đ ổi c ủa v ận t ốc góc. b) Động cơ ba pha không động bộ gồm hai kiểu : Roto dây quấn và roto lồng sóc. Động cơ ba pha không đồng bộ roto dây quấn cho phép điều chỉnh vận t ốc trong m ột phạm vị nhỏ (khoảng 5%), có dòng điện mở máy nh ỏ nh ưng hệ số công su ất cos  thấp, giá thành cao, kích thước lớn và vận hành ph ức tạp, dùng thích h ợp khi c ần đi ều chỉnh trong phạm vi hẹp để tìm ra vận tốc thích hợp của dây truy ền công ngh ệ đã đ ược lắp đặt. SINH VIÊN THỰC HIỆN : HOÀNG VĂN VIỆT 7 ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY GVHD : ĐOÀN YÊN THẾ Động cơ ba pha không đồng bộ roto lồng sóc có ưu điểm : Kết c ấu đ ơn gi ản, giá thành tương đối hạ, dễ bảo quản, làm việc tin cậy, có thể mắc trực tiếp vào l ưới đi ện ba pha không cần biến đổi dòng điện. Nhược điểm của nó là : Hiệu su ất và h ệ s ố công su ất thấp (So với động cơ ba pha đồng bộ), không điều chỉnh đ ược v ận t ốc (so v ới đ ộng c ơ một chiều và động cơ ba pha không đồng bộ roto dây quấn). Chú ý : Các hệ thống dẫn động cơ khí thương sử d ụng đ ộng c ơ điện xoay chi ều ba pha không đồng bộ roto lồng sóc vì những ưu điểm của lo ại động c ơ này. Đ ể d ẫn đ ộng các thiết bị vận chuyển, băng tải, xích tải thùng trộn… 1.2.Phương pháp chọn động cơ Xác định công suất cần thiết Xác địng số vòng quay sơ bộ Dựa vào bảng phụ lục theo điều kiện dẫn đến chọn động cơ hợp lý 1.2.1Xác định công suất cần thiết Công suất trên trục động cơ điện được xác định theo công thức Pct  Pt (1-1)  trong đó : Pct – công suất cần thiết trên trục động cơ (kW) Pt – công suất tính toán (công suất làm việc trên trục máy công tác)  - hiệu suất của toàn bộ hệ thống  = 1.2.3… (1-2) với 1,2,3 là hiệu suất của các bộ truyền và của các cặp ổ trong hệ thống d ẫn đ ộng, chọn theo bảng 2.3 trang 19 – “Tính toán thiết kế hệ thống dẫn động cơ khí”  = K.ol3.br2.đ = 0,99.0,993.0,972.0,96 = 0,868 với : K - hiệu suất nối trục đàn hồi ol - hiệu suất 1 cặp ổ lăn br - hiệu suất một cặp bánh răng trong hộp giảm tốc đ - hiệu suất bộ truyền đai Theo công thức (1-1) : Pct  Pt 8   9,217 (kW)  0,868 1.2.2Xác định số vòng quay sơ bộ Chú ý : Đối với mỗi loại động cơ xoay chiều 3 pha không đồng b ộ thì ứng v ới m ột ph ạm vi công suất có thể chọn được số vòng quay đồng bộ khác nhau. Nếu chọn động cơ co nđb lớn dẫn đến khuôn khổ kích thước động cơ nhỏ, giá thành h ạ, khối lượng nhẹ, hiệu suất cao, cos  tăng cho nên mong muốn chọn n đb lớn. Nhưng nđb SINH VIÊN THỰC HIỆN : HOÀNG VĂN VIỆT 8 ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY GVHD : ĐOÀN YÊN THẾ cao thì việc giảm tốc khó, tức là phải sử dụng hệ th ống d ẫn đ ộng với t ỉ s ố truy ền l ớn hơn, kết quả là kích thước và giá thành các bộ truyền tăng lên(nên th ường ch ọn đ ộng cơ có nđb  1500vòng/phút) Bảng 2.4 trang 21 - “Tính toán thiết kế hệ thống d ẫn đ ộng c ơ khí” là b ảng tham kh ảo để chọn tỉ số truyền cho các bộ truyền trong hệ thống dẫn động. Tỉ số truyền của toàn bộ hệ thống dẫn động được tính theo công thức sau : ut = u1.u2.u3...(1-3) trong đó u1, u2, u3 ... là tỉ số truyền của từng bộ truyền tham gia vào hệ thống dẫn động Theo bảng 2.4 chọn tỉ số truyền của hộp giảm tốc bánh răng hai cấp u h = 20, uđ = 2 Từ (1-3) ta được ut = 20.2 = 40 Số vòng quay trên trục máy công tác: nsb = ut.nlv = 32.40 = 1280 (vòng/phút) với nlv - số vòng quay của trục máy công tác Chọn số vòng quay đồng bộ của động cơ nđb = 1500 (vòng/phút) Theo bảng phụ lục 1.3 với P ct = 9,217kW nđb = 1500 (vòng/phút) dùng động cơ 4A132M4Y3 có Pct = 11kW nđb = 1458 (vòng/phút), T TK  2  mm  1,3 Tdn T Vì động cơ làm việc với tải trọng không đổi nên trong tr ường h ợp này công su ất đ ộng cơ được xác định theo công suất tính toán gắn với độ dài thời gian làm việc : Pt = Ptg 2. Hộp giảm tốc Hộp giảm tốc là cơ cấu truyền động bằng ăn khớp tr ực tiếp, có tỉ số truyền không đ ổi và đuợc dùng để giảm vận tốc góc và tăng mômen xoắn và là b ộ máy trung gian gi ữa động cơ điện và bộ phận làm việc của máy công tác. Tuỳ theo tỉ số truyền chung của hộp giảm tốc, ng ười ta phân ra : h ộp gi ảm t ốc m ột c ấp và hộp giảm tốc nhiều cấp. Tùy theo loại truyền động trong hộp giảm tốc phân ra : - Hộp giảm tốc bánh răng trụ : khai triển, phân đôi, đồng trục. - Hộp giảm tốc bánh răng côn hoặc côn - trụ. - Hộp giảm tốc trục vít – bánh răng. - Hộp giảm bánh răng - trục vít. Ở đây ta thiết kế một hộp giảm tốc hai cấp + một b ộ truy ền ngoài. Sau đây là ph ương pháp tính hộp giảm tốc bánh răng trụ răng thẳng. SINH VIÊN THỰC HIỆN : HOÀNG VĂN VIỆT 9 ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY GVHD : ĐOÀN YÊN THẾ Sau khi phân tích và lựa chọn số vòng quay đ ồng bộ để chọn đ ộng cơ ở trên ta c ần ti ến hành phân phối tỉ số truyền cho các bộ truyền trong h ộp, c ần tiến hành tính toán đ ộng học. Tính toán động học hệ thống dẫn động cơ khí được thực hiện theo các bước sau : 2.1.Xác định tỉ số truyền ut của hệ thống dẫn động. Tỉ số truyền của toàn bộ hệ thống được xác định theo công thức : n dc 1458   45,563 nlv 32 ut  trong đó: nđc - số vòng quay động cơ đã chọn( vg/ph ) nlv - số vòng quay của trục máy công tác( vg/ph ) 2.2.Phân phối tỉ số truyền cho toàn bộ hệ thống u t, cho hộp giảm tốc uh và bộ truyền ngoài un. ut = uh.un Đây là hộp giảm tốc bánh răng trụ răng thẳng d ạng khai triển nên ta ch ọn u h = 20  un = ut 45,563   2,278 uh 20 Phân phối tỉ số truyền uh cho từng bộ truyền trong hộp giảm tốc : uh = u1.u2 trong đó : u1 - tỉ số truyền bộ truyền cấp nhanh u2 - tỉ số truyền bộ truyền cấp chậm Theo bảng 3.1 trang 43 - “ Tính toán thiết kế hệ thống dẫn động cơ khí ” ta có : u1 = 6,07 u2 = 3,29 Tính lại un theo u1, u2 ta có un  ut 45,563   2,282 u1 .u 2 6,07.3,29 2.3.Xác định công suất, mômen và số vòng quay trên các trục. Dựa vào cc Pct và sơ đồ hệ thống dẫn động, có thể tính được công su ất, mômen và s ố vòng quay trên các trục, phục vụ các bước tính toán thiết kế các bộ truyền, trục và ổ. Ta có : Pct = 9,217(kW) nđc = 1458(vòng/phút) Tính toán đối với trục 1 ta được : P1 = Pct.ol.đ = 9,217.0,99.0,96 = 8,760(kW) SINH VIÊN THỰC HIỆN : HOÀNG VĂN VIỆT 10 ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY GVHD : ĐOÀN YÊN THẾ n dc 1458   638,913 (vòng/phút) nd 2,282 n1  T1  9,55.10 6. p1 8,760  9,55.10 6.  0,131.10 6 (Nmm) n1 638,913 Tính toán đối với trục 2 ta được : P2 = P1.ol.br = 8,670.0,99.0,97 = 8,412(kW) n2  n1 638,913   105,257 (vòng/phút) u1 6,07 T2  9,55.10 6. p2 8,412  9,55.10 6.  0,763.10 6 (Nmm) n2 105,257 Tính toán đối với trục 3 ta được : P3= P2.ol.br = 8,412.0,99.0,97 = 8,078(kW) n3  n2 105,257   32 (vòng/phút) u2 3,29 T3  9,55.10 6. p3 8,078  9,55.10 6.  2,411.10 6 (Nmm) n3 32 trong đó : Pct - công suất cần thiết trên trục động cơ uđ - tỉ số truyền của bộ truyền đai u1, u2 - tỉ số truyền cấp nhanh và cấp chậm trong hộp giảm tốc hai cấp đ, ol, br - lần lượt là hiệu suất của bộ truyền đai, một cặp ổ lăn và b ộ truyền bánh răng tra bảng 2.3 trang 19 - “ Tính toán thiết kế hệ thống dẫn động cơ khí ” Kết quả tính toán được ghi thành bảng như sau : BẢNG 1 : CÔNG SUẤT - TỈ SỐ TRUYỀN - SỐ VÒNG QUAY - MÔMEN Trục Động cơ 1 2 3 Thông số Công suất P, kW Tỉ số truyền u Số vòng quay n, vòng/phút Mômen xoắn T, Nmm 11 8,760 2,282 1458 0,072.106 SINH VIÊN THỰC HIỆN : HOÀNG VĂN VIỆT 8,412 6,07 638,913 0,131.106 8,078 3,29 105,257 0,763.106 32 2,411.106 11 ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY GVHD : ĐOÀN YÊN THẾ PHẦN HAI : THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÀI 1: THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN TRONG HỘP GIẢM TỐC Truyền động bánh răng dùng để truyền động giữa các tr ục, thông th ường có kèm theo sự thay đổi về trị số và chiều của vận tốc hoặc mômen. Đây là bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng trong quá trình làm việc, răng c ủa bánh răng có thể bị hỏng ở mặt răng như tróc rỗ, mòn, dính ho ặc hỏng ở chân răng nh ư g ẫy, trong đó nguy hiểm nhất là tróc rỗ mặt răng và gãy răng. Đó là các phá h ỏng m ỏi do tác dụng lâu dài của ứng suất tiếp và ứng suất uốn thay đ ổi có chu kỳ gây nên. Ngoài ra răng có thể bị biến dạng dư, gẫy giòn lớp b ề mặt, ho ặc phá hỏng tĩnh ở chân răng do quá tải. Vì vậy khi thiết kế cần tiến hành tính truyền đ ộng bánh răng v ề đ ộ b ền ti ếp xúc của mặt răng làm việc và độ bền uốn của chân răng, sau đó kiểm nghi ệm răng v ề quá tải. Vậy để thiết kế truyền động bánh răng cần tiến hành theo các bước sau đây : - Chọn vật liệu. - Xác định ứng suất cho phép. - Tính sơ bộ kích thước của một bộ truyền, trên cơ sở đó xác đ ịnh các y ếu t ố ảnh hưởng đến khả năng làm việc của bộ truyền r ồi tiến hành kiểm nghiệm răng v ề đ ộ b ền tiếp xúc, độ bền uốn và về quá tải. - Lập bảng thể hiện thông số kích thước hình học của bộ truyền sau khi thiết k ế. 1. Chọn vật liệu. Chọn vật liệu thích hợp là một bước quan tr ọng trong việc tính toán thiết k ế chi tiết máy nói chung và truyền động bánh răng nói riêng. Đối với bộ truyền bánh răng trong hộp giảm tốc hai cấp không có yêu c ầu đ ặc biệt v ề kích thước thì nên chọn cùng một loại vật liệu để giảm bớt chủng lo ại. Vật liệu làm bánh răng có hai nhóm : - Nhóm I có độ rắn HB  350, bánh răng được thường hóa tôi cải thiện. Nh ờ có độ r ắn thấp nên có thể cắt răng chính xác sau khi nhiệt luy ện, đ ồng th ời b ộ truy ền này có kh ả năng chạy mòn. SINH VIÊN THỰC HIỆN : HOÀNG VĂN VIỆT 12 ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY GVHD : ĐOÀN YÊN THẾ - Nhóm II có độ rắn HB  350, bánh răng được tôi thể tích, tôi b ề mặt, thấm cacbon, thấm nitơ… Do đó độ rắn mặt răng cao cho nên phải gia công tr ước khi nhi ệt luy ện, b ộ truyền này có khả năng chạy mòn kém. Trong đầu thiết kế đã cho tải trọng nhỏ và trung bình, khả năng công nghệ không cao và cũng không có yêu cầu về kích thước nhỏ g ọn do đó v ật liệu làm bánh răng nên ch ọn ưu tiên ở nhóm I. Đối với một cặp bánh răng ăn khớp, khi dã chọn vật liệu bánh răng ở nhóm I ph ải chú ý tới tần số chịu tải cuả răng và khả năng chạy mòn của răng. Trong cùng m ột th ời gian làm việc thì bánh răng nhỏ chịu tải nhiều lần h ơn bánh răng l ớn vì n 1 = u.n2. Để đảm bảo sức bền đều của răng và khả năng chạy mòn của b ộ truy ền nên nhiệt luy ện bánh răng lớn có độ rắn mặt răng thấp hơn bánh răng nhỏ. HB1 = HB2 + ( 10  15 ) Đối với bộ truyền bánh răng có công suất nhỏ và trung bình nên ch ọn v ật li ệu là thép cacbon chất lượng tốt. Ở đây ta chọn thép 45. Cơ tính vật liệu tra b ảng 6.1 trang 92 “ Tính toán thiết kế hệ thống dẫn động cơ khí ”. Cụ thể, theo bảng 6.1 chọn : Bánh nhỏ : thép 45 tôi cải thiện đạt độ r ắn HB241…285 có b1 = 850MPa, ch1 = 580Mpa. Bánh lớn : thép 45 tôi cải thiện đ ạt đ ộ r ắn HB192…240 có b2 = 750MPa, ch2 = 450Mpa. Cụ thể chọn HB1 = 245, HB2 = 230. 2. Xác định ứng suất cho phép [ H], [ F]. Ứng suất tiếp xúc cho phép [H] và ứng suất uốn cho phép [F] được xác định theo các công thức sau :  H    H lim 0  F    F lim 0 .Z R .Z v .K xH .K HL (2-1) SH SF .YR .YS .K xF .K FC .K FL (2-2) trong đó : ZR - hệ số xét đến độ nhám bề mặt răng Zv - hệ số xét đến ảnh hưởng của vận tốc vòng KxH - hệ số xét đến ảnh hưởng của kích thước bánh răng YR - hệ số xét đến ảnh hưởng của độ nhám mặt lượn chân răng YS - hệ số xét đến ảnh hưởng của hệ số tập trung ứng suất SINH VIÊN THỰC HIỆN : HOÀNG VĂN VIỆT 13 ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY GVHD : ĐOÀN YÊN THẾ KxF - hệ số xét đến ảnh hưởng của kích thước của bộ truyền bánh răng (ứng suất uốn) Tính sơ bộ ta được : ZR.Zv.KxH = 1 YR.YS.KxF = 1 Do đó các công thức (2-1), (2-2) trở thành :  H    H lim .K HL SH 0 (2-1a)  F lim 0  F   .K FC .K FL SF trong đó : (2-2a)  H lim 0 ,  F lim 0 , SH, SF là ứng suất tiếp xúc, ứng suất uốn cho phép ứng với chu kỳ cơ sở, hệ số an toàn tra ở bảng 6.2 trang 94 - “ Tính toán thi ết k ế h ệ th ống dẫn động cơ khí ”. Theo bảng 6.2 với thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB 180…350 có :  H lim 0 = 2HB + 70 ; SH = 1,1 ;  F lim 0 = 1,8HB ; SF = 1,75 Chọn độ rắn của bánh răng nhỏ HB1 = 245, độ rắn của bánh răng lớn HB2 = 230 khi đó :  H lim 1 0 = 2HB1 + 70 = 2.245 +70 = 560MPa  F lim 1 0 = 1,8HB1 = 1,8.245 = 441Mpa  H lim 2 0 = 2HB2 + 70 = 2.230 +70 = 530MPa  F lim 2 0 = 1,8HB2 = 1,8.230 = 414Mpa KFC- hệ số kể đến ảnh hưởng của động cơ làm việc một chiều, hai chiều : KFC = 1 với động cơ một chiều KFC = 0,7  0,8 với động cơ hai chiều KHL , KFL - hệ số tuổi thọ về độ bền tiếp xúc và độ bền uốn và đ ược xác đ ịnh theo các công thức sau : K HL  mH N HO N HE (2-3) K FL  mF N FO N FE (2-4) trong đó : mH, mF - bậc của đường cong mỏi khi thử về tiếp xúc và uốn SINH VIÊN THỰC HIỆN : HOÀNG VĂN VIỆT 14 ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY GVHD : ĐOÀN YÊN THẾ mH = 6, mF= 6 khi độ rắn mặt răng HB  350 hoặc bánh răng có mài mặt lượn chân răng mF = 9 khi độ rắn mặt răng HB > 350 và không mài mặt lượn chân răng Ở đây ta chọn mH = 6, mF = 6 NHO - số chu kỳ thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về tiếp xúc NHO = 30HHB2,4 Suy ra : NHO1 = 30HHB2,4 = 30.2452,4 = 1,626.107 NHO2 = 30HHB2,4 = 30.2302,4 = 1,397.107 NFO - số chu kỳ thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về uốn NFO = 4.106 đối với tất cả các loại thép NHE, NFE - số chu kỳ thay đổi ứng suất tương đương Khi bộ truyền chịu tải trọng tĩnh NHE = NFE = 60cnt trong đó : c - số lần ăn khớp trong một vòng n - số vòng quay t - tổng số thời gian làm việc Suy ra : NHE1 = NFE1 = 60.1.650,893.8.5.300 = 46,864.10 7 NHE2 = NFE2 = 60.1.107,231.8.5.300 = 7,721.107 Ta thấy : NHE > NHO  KHL = 1 NFE > NFO  KFL = 1  H    H lim .K HL SH 0 Như vậy theo (3-1a) ta có :  H  1  560 .1  509,091 MPa 1,1  H  2  530 .1  481,818 Mpa 1,1 do đó Đối với bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng ta lấy  H  = min{  H  1 ;  H  2 }     H = 481,818Mpa Theo (3-2a) với động cơ làm việc một chiều KFC = 1, ta được :  F  1  441 .1.1  252 MPa 1,75  F  2  414 .1.1  236,571 Mpa 1,75 Ứng suất quá tải cho phép : -Ứng suất tiếp xúc cho phép khi quá tải : SINH VIÊN THỰC HIỆN : HOÀNG VĂN VIỆT 15 ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY GVHD : ĐOÀN YÊN THẾ  H  max  2,8. ch 2  2,8.450  1260 MPa -Ứng suất uốn cho phép khi quá tải :  F 1max  0,8. ch1  0,8.580  464 MPa  F  2 max  0,8. ch2  0,8.450  360 MPa 3.Truyền động bánh răng 3.1 Tính toán cấp nhanh 3.1.1. Xác định khoảng cách trục cho bộ truyền. Xác định sơ bộ khoảng cách trục. Khoảng cách trục được xác định theo công thức sau : a w  K a .(u  1).3 T1 .K H  H  2 .u. ba (2-5) trong đó : Ka - hệ số phụ thuộc vào vật liệu của cặp bánh răng tra ở bảng 6.5 trang 96 “ Tính toán thiết kế hệ thống dẫn động cơ khí ” T1 - mômen xoắn trên trục bánh chủ động, Nmm [  H ] - ứng suất tiếp xúc cho phép u - tỉ số truyền  ba  bw - là hệ số, bw – là chiều rộng vành răng tra ở bảng 6.6 trang 97 aw “ Tính toán thiết kế hệ thống dẫn động cơ khí ” KH - hệ số kể đến sự phân bố không đều tải tr ọng trên chiều rộng vành răng khi tính về tiếp xúc tra ở bảng 6.7 trang 98 - “ Tính toán thiết k ế h ệ th ống d ẫn đ ộng c ơ khí ”.  bd  0,53. ba . u  1  0,53.0,3.(6,07  1)  1,124 do đó theo 6.7 KH = 1,181 Từ (2-5)  a w  49,5.(6,07  1).3 131000.1,181  250,332 mm 481,8 2.6,07.0,3 Lấy aw = 250mm 3.1.2 Xác định các thông số ăn khớp. a) Xác định môđun. Môđun m = (0,01  0,02)aw = (0,01  0,02).250 = 2,5 5mm Theo bảng 6.8 trang 99 - “ Tính toán thiết kế hệ thống dẫn động cơ khí ” chọn m = 3,5 SINH VIÊN THỰC HIỆN : HOÀNG VĂN VIỆT 16 ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY GVHD : ĐOÀN YÊN THẾ b) Xác định số răng, góc nghiêng  và hệ số dịch chỉnh x. Giữa khoảng cách trục aw, số răng bánh nhỏ z 1, số răng bánh lớn z 2, góc nghiêng  của răng và môđun trong bộ truyền ăn khớp ngoài, liên hệ với nhau theo công th ức. m ( z1  z 2 ) 2. cos  aw  (2-6) Đối với bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng ta có góc nghiêng  = 0, từ (2-6) xác định được số răng bánh nhỏ : 2.a w m.(u  1) z1   2.250  20,206 3,5.(6,07  1) Lấy z1= 20 Số răng bánh lớn : z2 = u.z1 = 6,07.20 = 121,4 Lấy z2 = 121 Tổng số răng zt = z1 + z2 = 20 + 121 = 141 do đó tỉ số truyền thực là : um  z 2 121   6,050 z1 20 Khoảng cách trục lúc này là : a tw  m( z1  z 2 ) m.z t   246,75 mm 2. cos  2 Chọn aw = 250mm Để đảm bảo khoảng cách trục aw = 250mm ta nên cắt răng có dịch chỉnh và ta tiến hành như sau : Hệ số dịch tâm : y  Hệ số : aw 250  0,5.( z1  z 2 )   0,5.( 20  121)  0,929 m 3,5 ky  1000. y 1000.0,929   6,589 zt 141 Theo bảng 6.10a trang 101 - “ Tính toán thiết kế hệ thống d ẫn đ ộng cơ khí ” tra được kx = 0,315 Hệ số giảm đỉnh răng : y  k x .z t 0,315.141   0,044 1000 1000 Tổng hệ số dịch chỉnh : xt  y  y  0,929  0,044  0,973 Do đó hệ số dịch chỉnh bánh răng 1 được tính như sau :  y 0,929   x1  0,5. x t   z 2  z1 .   0,5.0,973  121  20.  0,154 zt  141    SINH VIÊN THỰC HIỆN : HOÀNG VĂN VIỆT 17 ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY GVHD : ĐOÀN YÊN THẾ  x2 = xt – x1 = 0,973 – 0, 154 = 0,819 Góc ăn khớp : cos  tw  z t .m. cos  141.3,5. cos 20 0   0,927 2.a w 2.250 Do đó : tw = 21,9550 3.1.3 Kiểm nghiệm về độ bền tiếp xúc. Ứng suất tiếp xúc xuất hiện trên mặt răng của bộ truyền phải thỏa mãn điều kiện sau : 2.T1 .K H . u  1  H  Z M .Z H .Z  bw .u.d w1 2  [ H ] (2-7) Trong đó : ZM - hệ số kể đến cơ tính vật liệu của các bánh răng ăn khớp, tr ị số c ủa Z M = 274MPa1/3 tra ở bảng 6.5 trang 96 - “ Tính toán thiết kế hệ thống dẫn động cơ khí ” ZH - hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc ZH  2. cos  b  sin 2 tw 2. cos 0  1,698 sin 2.21,955 trong đó b - góc nghiêng của răng trên hình trụ cơ sở Trị số của ZH cũng có thể tra trong bảng 6.12 trang 106 - “ Tính toán thiết k ế hệ thống dẫn động cơ khí ” Z  - hệ số kể đến sự trùng khớp của răng, xác định như sau : 4   3 Z  Z  Z  khi    0 (4    ).(1    ) 3 1     khi    1 khi    1 với   - hệ số trùng khớp dọc, tính theo công thức :   bw . sin  0 m. và   1 1    1,88  3,2  z2  z1  Vậy Z    1   1  . cos   1,88  3,2    1,694  20 121   4  1,694  0,877 3 Đường kính vòng lăn bánh nhỏ SINH VIÊN THỰC HIỆN : HOÀNG VĂN VIỆT 18 ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY d w1  GVHD : ĐOÀN YÊN THẾ 2.a w 2.250   70,922 mm u m  1 6,050  1 Vận tốc vòng của bánh nhỏ v  .d w1 .n1 3,14.70,922.638,913   2,371 (m/s) 60000 60000 trong đó n1 – là số vòng quay của bánh nhỏ (bánh chủ động) Với v = 2,371 m/s theo bảng 6.13 trang 106 - “ Tính toán thiết k ế h ệ th ống d ẫn đ ộng c ơ khí ” dùng cấp chính xác 8 KH - hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc KH = KH.KH.KHv = 1,181.1.1,115 = 1,317 trong đ ó : KHβ - là hệ số kể đến sự phân bố tải trọng không đ ều trên chiều r ộng vành răng, tra ở bảng 6.7 trang 98 - “ Tính toán thiết kế hệ thống dẫn động cơ khí ” KH - là hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng cho các đôi răng đồng thời ăn khớp, trị số của KH đối với bánh răng nghiêng tra ở bảng 6.14 trang 107 - “ Tính toán thiết kế hệ thống dẫn động cơ khí ”, với bánh răng thẳng KH = 1. KHv - hệ số kể đến tải trọng động xuất hiện trong vùng ăn kớp, tr ị số K Hv tính theo công thức sau: K Hv  1  trong đó :  H   H .g 0 .v.  H .bw .d w1 6,676.0,3.250.70,922  1  1,115 2.T1 .K H .K H 2.131000.1,181.1 aw 250  0,006.73.2,371.  6,676 um 6,050 với v = 2,371 tính được ở trên,  H - hệ số kể đến ảnh hưởng của các sai số ăn khớp, tra trong bảng 6.15 trang 107 - “ Tính toán thiết kế hệ th ống d ẫn đ ộng c ơ khí ”, g 0 - hệ số kẻ đến ảnh hưởng của sai lệch các bước răng bánh 1 và 2, tra bảng 6.16 trang 107 “ Tính toán thiết kế hệ thống dẫn động cơ khí ” Thay các giá trị vừa tính được vào (2-7) ta được :  H  274.1,698.0,877. 2.131000.1,317. 6,050  1  421,247 MPa 0,3.250.6,050.70,922 2 Theo(2-1) với v = 2,371m/s, với v< 5m/s Zv = 1, với cấp chính xác động học là 8, chọn cấp chính xác về mức tiếp xúc là 9, khi đó cần gia công đạt đ ộ nhám R z = 10 ...40m, do đó ZR = 0,9, với dw1 < 700mm, KxH = 1 do đó  H    H lim SH 0 .Z R .Z v .K xH .K HL  481,8.0,9.1.1.1  433,620 Mpa SINH VIÊN THỰC HIỆN : HOÀNG VĂN VIỆT 19 ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY GVHD : ĐOÀN YÊN THẾ Ta thấy  H  [ H ] và [ H ]   H .100  2,9 < 4 thoả mãn độ bền tiếp xúc [ H ] 3.1.4 Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn Ứng suất sinh ra tại chân răng phải thoả mãn điều kiện sau :  F1   F2  2.T1 .K F .Y .Y .YF 1 bw .d w1 .m  [ F 1 ] (2-8)  F 1 .YF 2  [ F 2 ] YF 1 trong đó : T1 – mômen xoắn trên bánh chủ động m – môđun pháp bw - chiều rộng vành răng dw1 - đường kính vòng lăn bánh chủ động Y = 1/ - hệ số kể đến sự trùng khớp của răng, với  là hệ số trùng khớp ngang Y - hệ số kể đến độ nghiêng của răng, với răng thẳng Y = 1 YF1, YF2 - hệ số dạng răng của bánh 1 và 2, phụ thuộc vào số răng t ương đương và hệ số dịch chỉnh, tra trong bảng 6.18 trang 109 - “ Tính toán thi ết k ế h ệ thống dẫn động cơ khí ” KF - hệ số tải trọng khi tính về uốn : KF = KF.KF.KFv = 1,376.1.1,263 = 1,738 với KF là hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều r ộng vành răng khi tính về uốn, tra ở bảng 6.7 trang 98 - “ Tính toán thiết kế hệ thống d ẫn đ ộng cơ khí ” KF là hệ số kể đến sự phân bố không đều tải tr ọng cho các đôi răng đ ồng th ời ăn khớp khi tính về uốn, trị số của K F đối với bánh răng nghiêng tra ở bảng 6.14 trang 107 - “ Tính toán thiết kế hệ thống dẫn động cơ khí ”, với bánh răng thẳng K F = 1. KFv - hệ số kể đến tải trọng động xuất hiện trong vùng ăn kớp khi tính v ề u ốn, tr ị s ố KFv tính theo công thức sau: K Fv  1   F .bw .d w1 17,802.0,3.250.70,922  1  1,263 2.T1 .K F .K F 2.131000.1,376.1 trong đó :  F   F .g 0 .v. aw 250  0,016.73.2,371.  17,802 um 6,050 với v = 2,371 tính được ở trên,  F - hệ số kể đến ảnh hưởng của các sai số ăn khớp, tra trong bảng 6.15 trang 107 - “ Tính toán thiết kế hệ th ống d ẫn đ ộng c ơ khí ”, g 0 - hệ SINH VIÊN THỰC HIỆN : HOÀNG VĂN VIỆT 20
- Xem thêm -

Tài liệu liên quan