đồ án chế tạo máy 1
TRƯỜNG: ĐẠI HỌC KT-KT CÔNG NGHIỆP ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY KHOA: CƠ KHÍ BỘ CÔNG THƯƠN BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC KINH TẾ - KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP KHOA CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ Đề tài: THIẾT KẾ HỘP GIẢM TỐC HAI CẤP 1 Giáo viên hướng dẫn: Sinh viên thực hiện: Đỗ Anh Tuấn Nguyễn Văn Phú Nam Định :20/10/2013 Giáo viên hướng dẫn : Đỗ Anh Tuấn Sinh viên thực hiện : Nguyễn Văn Phú Lớp : ĐHCK4AND TRƯỜNG: ĐẠI HỌC KT-KT CÔNG NGHIỆP ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY KHOA: CƠ KHÍ LỜI NÓI ĐẦU Đồ án môn học chi tiết máy là một môn học rất cần thiết cho sinh viên nghành cơ khí nói chung để giải quyết một vấn đề tổng hợp về công nghệ cơ khí, chế tạo máy. Mục đích là giúp sinh viên hệ thống lại những kiến thức đã học, nghiên cứu và làm quen với công việc thiết kế chế tạo trong thực tế sản xuất cơ khí hiện nay. Trong chương trình đào tạo cho sinh viên, nhà trường đã tạo điều kiện cho chúng em được tiếp xúc và làm quen với việc nghiên cứu : “ thiết kế hệ hộp giảm tốc hai cấp( hộp khai triển) ”. Do lần đầu tiên làm quen thiết kế với khối lượng kiến thức tổng hợp, còn có những mảng chưa nắm vững cho nên dù đã rất cố gắng, song bài làm của em không thể tránh khỏi những sai sót. Em rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của thầy cô, giúp em có được những kiến thức thật cần thiết để sau này ra trường có thể ứng dụng trong công việc cụ thể của sản xuất. Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn các thầy, các cô trong bộ môn và đặc biệt là thầy Đỗ Anh Tuấn đã tận tình giúp đỡ em hoàn thành nhiệm vụ của mình. Em xin chân thành cảm ơn ! Nam Định, ngày 20 tháng 10 năm 2013 Sinh viên: Nguyễn Văn Phú 2 Giáo viên hướng dẫn: Sinh viên thực hiện: Đỗ Anh Tuấn Nguyễn Văn Phú TRƯỜNG: ĐẠI HỌC KT-KT CÔNG NGHIỆP ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY KHOA: CƠ KHÍ NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Nam Định, ngày 20 thág 10 năm 2013 3 Giáo viên hướng dẫn: Sinh viên thực hiện: Đỗ Anh Tuấn Nguyễn Văn Phú TRƯỜNG: ĐẠI HỌC KT-KT CÔNG NGHIỆP ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY KHOA: CƠ KHÍ I Đề tài: Thiết kế hộp giảm tốc hai cấp ( hộp khai triển ) 1, Động cơ Hộp giảm tốc bánh răng trụ răng: Thẳng Nghiêng 4, Bộ truyền đai 2, Nối trục đàn hồi 5, Băng tải II Các số liệu ban đầu: 1 Lực kéo băng tải: F = 12000 (N) 2 Vận tốc băng tải: v = 0,52 (m/s) 4 Giáo viên hướng dẫn: Sinh viên thực hiện: Đỗ Anh Tuấn Nguyễn Văn Phú 1 2 3 4 5 F v t T T mm = 1,8 T 1 T 2 = 0,7 T 1 t 1 = 3 giờ t 2 = 4,2 giờ t ck = 8 giờ II III I TRƯỜNG: ĐẠI HỌC KT-KT CÔNG NGHIỆP ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY KHOA: CƠ KHÍ 3 Đường kính tang: D = 340 mm 4 Thời hạn phục vụ: l h = 14000 giờ 5 Số ca làm việc: Số ca = 2 6 Góc nghiêng đường nối tâm bộ truyền ngoài: 30 0 7 Đặc tính làm việc: Va đập êm. Phần I – Tính chọn động cơ, phân phối tỉ số truyền và mômen xoắn trên trục. 1 Công suất cần thiết Gọi P t - công suất tính toán trên trục máy công tác (Kw) P ct - công suất cần thiết trên trục động cơ (Kw) – hiệu suất chuyền động. Ta có: P t = P t = Vậy công suất tính toán trên trục máy công tác là: P t = 6,24 (Kw) Áp dụng công thức P ct = với = Trong đó: , , , được tra trong bảng trị số hiệu suất của các loại bộ truyền và ổ. = 0,96 – hiệu suất bộ truyền đai = 0,98 – hiệu suất bộ truyền bánh răng trụ = 0,995 – hiệu suất của 1 cặp ổ lăn = 1 – hiệu suất của khớp nối. P ct = = 7,05 (Kw). Vậy công suất cần thiết trên trục động cơ là: P ct = 7,05 (Kw). 5 Giáo viên hướng dẫn: Sinh viên thực hiện: Đỗ Anh Tuấn Nguyễn Văn Phú TRƯỜNG: ĐẠI HỌC KT-KT CÔNG NGHIỆP ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY KHOA: CƠ KHÍ 2 Tính số vòng quay trên trục của tang Ta có số vòng quay trên trục của tang là: n t = n t = = 29,22 (vòng/phút). 3 Chọn số vòng quay sơ bộ cho động cơ Tra bảng. Chọn sơ bộ tỷ số truyền của hộp giảm tốc 2 cấp ta có số vòng quay sơ bộ của động cơ là: Áp dụng công thức: n sb = n t .i hgt .i d = 29,22.12.2 = 701 (vòng/phút) Trong đó: i hgt – tỷ số truyền của hộp giảm tốc i d – tỷ số truyền của đai thang. i hgt và i d được tra trong bảng tỷ số truyền ta chọn i hgt = 12; i d = 2. 4 Chọn động cơ Động cơ cần chọn ở chế độ làm việc dài, phụ tải không thay đổi nên động cơ phải có P dm P ct = 7,05 (Kw). Theo bảng 2P1(TKCTM trang 322) ta chọn động cơ số hiệu AO2 - 52 - 6 có thông số kỹ thuật sau: + Công suất định mức: P dm = 7,5 (Kw) + Tốc độ quay: n dc = 970 (Vòng /phút) 1.5 Phân phối tỷ số truyền - Với động cơ đã chọn ta có: P dm = 7,5 (Kw) n dc = 970 (Vòng /phút) Theo công thức tính tỷ số truyền ta có: i c = = = 33,19 Ta có i c = i hgt .i d Trong đó: i c – tỷ số truyền chung 6 Giáo viên hướng dẫn: Sinh viên thực hiện: Đỗ Anh Tuấn Nguyễn Văn Phú TRƯỜNG: ĐẠI HỌC KT-KT CÔNG NGHIỆP ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY KHOA: CƠ KHÍ i hgt – tỷ số truyền của hộp giảm tốc i d – tỷ số truyền của đai. Chọn sơ bộ tỷ số truyền của hộp giảm tốc i d = 2. Ta tính được: i nh .i ch = d c i i = = 16,6 Với lược đồ dẫn động như đề cho ta chọn i nh = 1,3.i ch Trong đó: i nh - tỷ số truyền nhanh của hộp giảm tốc i ch – tỷ số truyền cấp chậm của hộp giảm tốc. i ch = = 3,6 i nh =1,3.3,6 = 4,7 1.6 Công suất động cơ trên các trục - Công suất động cơ trên trục I là: P I = P ct = 7,05. 0,96 = 6,768 (Kw) - Công suất động cơ trên trục II là: P II = P I = 6,768.0,98.0,99 = 6,566 (Kw) - Công suất động cơ trên trục III là: P III = P II = 6,5661. 0,99.1 = 6,5 (Kw) -Công suất động cơ trên trục IV là: P IV = P III = 6,5 (Kw) 1.7 Tốc độ quay trên các trục 7 Giáo viên hướng dẫn: Sinh viên thực hiện: Đỗ Anh Tuấn Nguyễn Văn Phú TRƯỜNG: ĐẠI HỌC KT-KT CÔNG NGHIỆP ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY KHOA: CƠ KHÍ - Tốc độ quay trên trục I là: n 1 = = = 485 (vòng/phút) - Tốc độ quay trên trục II là: n 2 = = = 103,2 (vòng/phút) - Tốc độ quay trên trục III là: n 3 = = = 28,67 (vòng/phút). - Tốc độ quay trên trục IV là: n 3 = n 4 = 28,67 (vòng/phút). 1.8 Xác định mômen xoắn trên các trục - Mômen xoắn trên các trục động cơ được tính theo công thức: M dc = 9,55 = 9,55 = 69409,8 (N.mm) - Mômen xoắn trên trục I là: M 1 = 9,55 = 9,55 = 132266 (N.mm) - Mômen xoắn trên trục II là: M 2 = 9,55 = 9,55 = 607609 (N.mm) -Mômen xoắn trên trục III là: Trục Thông số Động cơ I II III IV Công suất (Kw) 6,84 6,64 6,38 6,38 Tỉ số truyền i 2 4,7 3,6 1 Vận tốc vòng n (vòng/phút) 970 485 103,2 28,67 28,67 Mômen (N.mm) 69409,8 132266 607609 2165155 2165155 M 3 = 9,55 = 9,55 = 2165155 (N.mm) 8 Giáo viên hướng dẫn: Sinh viên thực hiện: Đỗ Anh Tuấn Nguyễn Văn Phú TRƯỜNG: ĐẠI HỌC KT-KT CÔNG NGHIỆP ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY KHOA: CƠ KHÍ - Mômen xoắn trên trục IV là: M 4 = M 3 =2165155 (N.mm) Ta có bảng thông số sau: PhầnII – Tính toán bộ truyền đai. 2.1 Chọn loại đai Thiết kế bộ truyền đai cần phải xác định được loại đai, kích thước đai và bánh đai, khoảng cách trục A, chiều dài đai L và lực tác dụng lên trục. Do công suất động cơ P ct = 7,05 (Kw) và i d = 2 < 10 và yêu cầu làm việc êm nên ta hoàn toàn có thể chọn đai thang. Ta nên chọn đai làm làm bằng vải cao su vì chất liệu vải cao su có thể làm việc được trong điều kiện môi trường ẩm ướt, có súc bền và tính đàn hồi cao. Đai vải cao su thích hợp ở các truyền động có vận tốc cao, công suất truyền động nhỏ. 2.2 Xác định các thông số hình học chủ yếu của bộ truyền đai 2.2.1 Xác định đường kính bánh đai nhỏ D 1 Từ công thức kiểm nghiện vận tốc: V d = V max = (30 ÷ 35) m/s D 1 = = 689,5 (mm) Theo ( bảng 5.14 ) và ( bảng 5.15 ) chọn D 1 = 140 mm => V d = = 7,1 ( m/s) < V max = (30 ÷ 35) m/s 2.2.2 Xác định đường kính bánh đai lớn D 2 Theo công thức (5-4) ta có đường kính bánh đai lớn: 9 Giáo viên hướng dẫn: Sinh viên thực hiện: Đỗ Anh Tuấn Nguyễn Văn Phú TRƯỜNG: ĐẠI HỌC KT-KT CÔNG NGHIỆP ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY KHOA: CƠ KHÍ D 2 = i d .D 1 .(1 – ) Trong đó: id – hệ số bộ truyền đai - Hệ số trượt bộ truyền đai thang lấy = 0,02( trang 84 sách TKCTM ) D 2 = 2.140.(1 – 0,02) = 274,4 (mm) Chọn: D 2 = 280 mm Số vòng quay của trục bị dẫn: = (1 – 0,02). 970. = 475,3 (vòng/phút) Kiểm nghiệm n = .100% = . 100% = 2 (%) Sai số n 5%, nằm trong phạm vi cho phép. 2.2.3. xác định tiết diện đai Với đường kính đai nhỏ D 1 = 140 , vận tốc đai V d = 7,1 (m/s) và P ct = 7,05 (Kw) tra bảng (5-13) ta chọn đai loại B với các thông số (bảng 5-11) sau: Sơ đồ tiết diện đai Kí hiệu Kích thước tiết diện đai (mm) a t 11 A 13 y 0 2,8 H 8 F (mm 2 ) 81 2.3. Chọn sơ bộ khoảng cách trục A 10 Giáo viên hướng dẫn: Sinh viên thực hiện: Đỗ Anh Tuấn Nguyễn Văn Phú h b b t y 0 [...]... đương của bánh răng nhỏ: Ztd1 = Z1 = 34 (răng) ⇒ Hệ số dạng răng bánh nhỏ: y1 = 0,34 - Số răng tương đương của bánh lớn: Ztd2 = 12 3 (răng) ⇒ Hệ số dạng răng bánh lớn: y2 = 0, 517 • Như vậy ứng suất chân răng bánh nhỏ là: σu1 = = 11 1,07 (N/mm2) Ta thấy σu1 < [σ]u1 = 11 8 (N/mm2) ⇒ thoả mãn • ứng suất tại chân răng bánh răng lớn là: y1 σu2 = σu1 y 2 = 11 1,07 = 94,5 (N/mm2) 3 .16 Kiểm nghiệm sức bền bánh răng... (1, 15 1, 35) chọn θ = 1, 2 – Hệ số ảnh hưởng khả năng tải n2 = 11 1,7 (vòng/ph) số vòng quay trong 1 phút của bánh răng bị dẫn N = 6,95 (Kw): công suất trên trục II Asb ≥ (4,34 +1) = 266,56 (mm) chọn Asb = 270 3.4 Tính vận tốc vòng v của bánh răng và chọn cấp chính xác chế tạo bánh răng Vận tốc vòng của bánh răng trụ ăn khớp ngoài được tính theo công thức (3 -17 ) : π d1 n1 2.π Asb n1 = V = 60 .10 00 60 .10 00.(... bánh nhỏ: Z1 = m.( i + 1) ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY = = 33 ,15 (răng) ⇒ Chọn Z1 = 34 (răng) - Số răng bánh lớn: Z2 = Z1.i = 34.3,6 = 12 2,4 (răng) ⇒ Chọn Z2 = 12 3 ( răng) • Chiều rộng bánh răng nhỏ: b1 = ψA.A = 0,3.300 = 90 (mm) - Chọn b1 = 90 (mm) - Chiều rộng bánh răng lớn nhỏ hơn chiều rộng bánh răng nhỏ khoảng 5 ÷ 10 mm nên chọn b2 = 85 (mm) 3 .15 Kiểm nghiệm sức bền uốn của răng 19 ,1. 10 6.K Ν 2 Theo công thức... + Bánh nhỏ: + Bánh lớn: 0,45.850 1 [σ]u1 = 1, 8 .1, 8 = 11 8 N/mm2 [σ]u2 = 0,45.600 .1 1,8 .1, 8 = 83 N/mm2 3.3 Tính khoảng cách trục A 16 Giáo viên hướng dẫn: Đỗ Anh Tuấn Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Phú TRƯỜNG: ĐẠI HỌC KT-KT CÔNG NGHIỆP KHOA: CƠ KHÍ ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY - Chọn sơ bộ hệ số tải trọng: K = 1, 4 - chọn hệ số chiều rộng bánh răng: ψA = 0,3 1, 05 .10 6 ≥ ( i + 1) .3 [σ ] i tx áp dụng công. .. Trong đó: ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY Ktt : Hệ số tập trung tải trọng; K ttb + 1 Ktt = 2 Kttb: Hệ số tập trung tải trọng khi bộ truyền không chạy mòn Kd : Hệ số tải trọng động ; theo ( bảng 3 -13 ) chọn Kd = 1, 1 • d = ΨA.= 0,3 = 0,69 • Chon ổ trục đối xứng sát bánh răng theo ( bảng 3 -12 ) có Kttb =1, 03 ⇒ Ktt = = 1, 015 ⇒ K = 1, 015 .1, 4 = 1, 4 21 Chọn hệ số tải trọng sơ bộ Ksb = 1, 4 nên ta chọn lại A theo công thức:... Theo công thức (5-22) có : Z = = 2,6 916 Lấy số đai : Z = 3 2.8 Định các kích thước chủ yếu của bánh đai - Chiều rộng bánh đai: 12 Giáo viên hướng dẫn: Đỗ Anh Tuấn Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Phú TRƯỜNG: ĐẠI HỌC KT-KT CÔNG NGHIỆP KHOA: CƠ KHÍ ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY Theo công thức (5-23): B = (Z - 1) .t + 2.S Theo bảng (10 -3) có: t = 16 ; S = 10 B = (3 – 1) .16 + 2 .10 = 52 (mm) - Đường kính ngoài bánh... thay đổi, áp dụng công thức (3-4) ta có: Ntd = 60.u Th.ni Trong đó: ni – số vòng quay trong 1 phút của bánh răng thứ i Th – thời gian làm việc của máy u – số lần ăn khớp của 1 bánh răng khi quay một vòng, u = 1 - Số chu kì làm việc của bánh răng nhỏ: Ntd1 = 60.u.Th.n1 = 60 .1. 14000.485 = 40,74 .10 7 - Số chu kì làm việc của bánh răng lớn: Ntd2 = 60.u.Th.n2 = 60 .1. 14000 .10 3,2 = 8,6688 .10 7 Theo bảng (3-9)... theo công thức (3 -17 ) : 2.π Asb n1 π d1 n1 = V = 60 .10 00 60 .10 00.( i + 1) (m/s) Với n1 số vòng quay trong 1 phút của bánh dẫn: V = = 0,70 (m/s) Theo bảng (3 -11 ) ta chon cấp chính xác để chế tạo bánh răng là cấp 9 3 .13 Tính hệ số tải trọng K và khoảng cách trục A Hệ số tập trung tải trọng: K = Ktt.Kd 24 Giáo viên hướng dẫn: Đỗ Anh Tuấn Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Phú TRƯỜNG: ĐẠI HỌC KT-KT CÔNG... KT-KT CÔNG NGHIỆP KHOA: CƠ KHÍ ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY + Bánh răng lớn [σ]txqt2 = 2,5.[σ]Notx2 = 2,5.546 = 13 65 (N/mm2) Với: σtxqt = 1, 05 .10 6 A.i ( i + 1) 3 K N b.n 2 = = 393,5(N/mm2) ⇒ ứng suất tiếp xúc quá tải nhỏ hơn ứng suất cho phép trên bánh răng nhỏ và bánh răng lớn • Kiểm nghiệm ứng suất uốn cho phép khi quá tải: + Bánh răng nhỏ [σ]uqt1 = 0,8.σch = 0,8.450 = 360 (N/mm2) 19 ,1. 10 6.K Ν 2 σuqt1 = y.m... dụng công thức (3-9): Asb 2 KΝ ψ θ n A 2 Trong đó: i = = = 3,6 : tỉ số truyền θ = (1, 15 1, 35) chọn θ = 1, 2 – Hệ số ảnh hưởng khả năng tải n2 = 10 3,2 (vòng/ph) số vòng quay trong 1 phút của bánh răng bị dẫn N = 6,38 (Kw): công suất trên trục III Asb ≥ (3,34 +1) = 298 ,13 (mm) chọn Asb = 300 (mm) 3 .12 Tính vận tốc vòng v của bánh răng và chọn cấp chính xác chế tạo bánh răng Vận tốc vòng của bánh . σ σ Kn K N . ". 1 = Ứng suất uốn cho phép của + Bánh nhỏ: [σ] u1 = 8 ,1. 8 ,1 1.850.45,0 = 11 8 N/mm 2 + Bánh lớn: [σ] u2 8 ,1. 8 ,1 1.600.45,0 = = 83. được tính theo công thức (3 -17 ) : V = ( ) 1. 1000.60 2 10 00.60 11 1 + = i nAnd sb ππ (m/s) Với n 1 số vòng quay trong 1 phút của bánh dẫn: V = =