Hướng dẫn đồ án chi tiết máy

Hướng dẫn đồ án chi tiết máy, dành cho sinh viên các trường đại học cao đẳng, chuyên ngành cơ khí chế tạo máy, tài liệu hường dẫn làm đồ án cho môn học chi tiết máy, rất giúp ích cho bạn trong việc làm đồ án

VŨ NGỌC PI, NGUYỄN VĂN DỰ HƯỚNG DẪN ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP Thái Nguyên, 2/2009 V Ngc Pi, Nguyn Vn D Hng dn ỏn chi tit mỏy Các phần chính trong Thuyết minh đồ án chi tiết máy Nhận xét của giáo viên hớng dẫn Lời nói đầu Ti liệu tham khảo Mục lục Phần I: tính toán động học hệ dẫn động cơ khí 1. Tính chọn động cơ điện 1.1. Chọn kiểu loại động cơ 1.2. Chọn công suất động cơ 1.3. Chọn tốc độ đồng bộ của động cơ 1.4. Chọn động cơ thực tế 1.5. Kiểm tra điều kiện mở máy, điều kiện quá tải cho động cơ 2. Phân phối tỉ số truyền 2.1. Tỉ số truyền của các bộ truyền ngoi hộp giảm tốc 2.2. Tỉ số truyền cho các bộ truyền trong hộp giảm tốc 3. Tính toán các thông số trên các trục 3.1. Tính công suất trên các trục 3.2. Tính số vòng quay trên các trục 3.3. Tính mô men xoắn trên các trục 3.4. Lập bảng kết quả Phần II: Thiết kế các chi tiết truyền động 1. Thiết kế bộ truyền đai (xích) 2. Thiết kế bộ truyền bánh răng (trục vít-bánh vít) cấp nhanh 3. Thiết kế bộ truyền bánh răng (trục vít-bánh vít) cấp chậm 4. Kiểm tra điều kiện bôi trơn cho hộp giảm tốc 5. Kiểm tra điều kiện chạm trục 6. Kiểm tra sai số vận tốc Phần Iii: thiết kế các chi tiết đỡ nối 1. Thiết kế trục 1.1.Tính trục theo độ bền mỏi 1.1.1. Tính sơ bộ 1 V Ngc Pi, Nguyn Vn D Hng dn ỏn chi tit mỏy 1.1.2. Tính gần đúng 1.1.3. Tính chính xác 1.2. Tính trục theo độ bền tĩnh (tính quá tải) 1.3. Tính độ cứng cho trục 2. Tính chọn ổ lăn 1.1. Chọn phơng án bố trí ổ 1.2. Tính ổ theo khả năng tải động 1.3. Tính ổ theo khả năng tải tĩnh 3. Tính chọn khớp nối 4. Tính chọn then 4.1. Tính chọn then cho trục I 4.2. Tính chọn then cho trục II 4.3. Tính chọn then cho trục III Phần Iv: cấu tạo vỏ hộp, các chi tiết phụ v chọn chế độ lắp trong hộp 1. Thiết kế các kích thớc của vỏ hộp 2. Thiết kế các chi tiết phụ (chốt định vị, que thăm dầu, bu lông vòng vv) 3. Chọn các chế độ lắp trong hộp Ti liệu tham khảo 1. Trịnh Chất, Lê Văn Uyển, Tính toán hệ dẫn động cơ khí, tập I,II, NXB Giáo dục, 1999 2. Nguyễn Văn Lẫm, Nguyễn Trọng Hiệp, Thiết kế đồ án chi tiết máy, NXB Giáo dục, 1993 3. Nguyễn Bá Dơng, Nguyễn Văn Lẫm, Hong Văn Ngọc, Lê Đắc Phong, Tập bản vẽ chi tiết máy, NXB Đại học v trung học chuyên nghiệp, 1978. 2 V Ngc Pi, Nguyn Vn D Hng dn ỏn chi tit mỏy Phần I Tính toán động học hệ dẫn động cơ khí. 1. Chọn động cơ điện: - Chọn kiểu, loại động cơ; - Chọn công suất động cơ; - Chọn tốc độ đồng bộ động cơ; - Chọn động cơ thực tế; - Kiểm tra điều kiện mở máy, điều kiện quá tải cho động cơ. Nội dung cụ thể của các bớc nh sau: 1. 1. Chọn kiểu, loại động cơ: a. Động cơ điện một chiều: b. Động cơ điện xoay chiều: Gồm hai loại: Động cơ ba pha đồng bộ v động cơ ba pha không đồng bộ. Động cơ ba pha không đồng bộ lại chia ra kiểu rôto dây cuốn v kiểu rôto lồng sóc. Với hệ dẫn động cơ khí (hệ dẫn động băng tải, xích tải, vít tải dùng với các hộp giảm tốc) nên sử dụng loại động cơ điện xoay chiều ba pha rôto lồng sóc. 1.2. Chọn công suất động cơ: Công suất của động cơ đợc chọn theo điều kiện nhiệt độ nhằm đảm bảo cho nhiệt độ của động cơ khi lm việc không lớn hơn trị số cho phép. Để đảm bảo điều kiện đó cần thoả mãn yêu cầu sau: (kW) (1.1) dc dt dc dm PP Trong đó: - công suất định mức của động cơ; dc dm P - công suất đẳng trị trên trục động cơ, đợc xác định nh sau: dc dt P +) Trờng hợp tải không đổi: (1.2) dc lv dc dt PP +) Trờng hợp tải thay đổi: ck i ct lv ct i dc lv c dt t t P P PP 2 d (1.3) Với: - Giá trị công suất lm việc danh nghĩa trên trục công tác. ct lv P 3 V Ngc Pi, Nguyn Vn D Hng dn ỏn chi tit mỏy - công suất lm việc danh nghĩa trên trục động cơ: dc lv P / dc ct lv lv PP = (kW) (1.4) Trong đó: - công suất phụ tải ở chế độ thứ i trên trục công tác. ct i P i t , c k t - thời gian lm việc ở chế độ thứ i v thời gian cả chu kỳ; - hiệu suất chung của ton hệ thống; Khi xác định cần chú ý nh sau: +) Với các sơ đồ gồm các bộ truyền mắc nối tiếp: = 1 . 2 . 3 (1.5) 1, 2, 3 l hiệu suất các bộ truyền v các cặp ổ lăn trong hệ truyền dẫn. Giá trị của chúng cho trong bảng 1.1. +) Với các sơ đồ gồm các bộ truyền mắc song song (các sơ đồ tách đôi), hiệu suất của cụm các bộ truyền xác định theo: = i (1.6) Công suất lm việc danh nghĩa trên trục công tác đợc xác định theo công thức sau: (kW) (1.7) 3 /10 ct lv t PFv= Với, F t l lực vòng trên trục công tác (N); v l vận tốc vòng của băng tải (xích tải) (m/s). Bảng 1.1 Trị số hiệu suất của các loại bộ truyền v các ổ [1] Hiệu suất của bộ truyền hoặc ổ Tên gọi đợc che kín để hở Bộ truyền bánh răng trụ Bộ truyền bánh răng côn Bộ truyền trục vít - tự hãm -không tự hãm với Z 1 = 1 Z 1 = 2 Z 1 = 4 Bộ truyền xích Bộ truyền bánh ma sát Bộ truyền đai Một cặp ổ lăn Một cặp ổ trợt 0,96 - 0,98 0,95 - 0,97 0,30 - 0,40 0,70 - 0,75 0,75 - 0,82 0,87 - 0,92 0,95 - 0,97 0,90 - 0,96 0,99 - 0,995 0,98 - 0,99 0,93 - 0,95 0,92 - 0,94 0,20 - 0,30 0,90 - 0,93 0,70 - 0,88 0,95 - 0,96 Chú thích: Trị số hiệu suất của các bộ truyền bánh răng cho trong bảng ứng với cấp chính xác 8 v 9. Khi dùng bộ truyền kín với cấp chính xác 6 v 7 thì tăng trị số trong bảng lên 1 1,5 %. 4 V Ngc Pi, Nguyn Vn D Hng dn ỏn chi tit mỏy 1.3. Chọn số vòng quay đồng bộ của động cơ Số vòng quay đồng bộ của động cơ (còn gọi l tốc độ từ trờng quay) đợc xác định theo công thức: p f n db 60 = (1.8) Trong đó: f - tần số của dòng điện xoay chiều (Hz) (f = 50 Hz); p - số đôi cực từ; p = 1; 2; 3; 4; 5; 6. Trên thực tế, số vòng quay đồng bộ có các giá trị l 3000, 1500, 1000, 750, 600 v 500 v/ph. Số vòng quay đồng bộ cng thấp thì kích thớc khuôn khổ v giá thnh của động cơ cng tăng (vì số đôi cực từ lớn). Tuy nhiên dùng động cơ có số vòng cao lại yêu cầu giảm tốc nhiều hơn, tức tỉ số truyền của ton hệ thống tăng, dẫn tới kích thớc v giá thnh của các bộ truyền tăng lên. Do vậy, trong các hệ dẫn động cơ khí nói chung, nếu không có yêu cầu gì đặc biệt, hầu nh các động cơ có số vòng quay đồng bộ l 1500 hoặc 1000 v/ph (tơng ứng số vòng quay có kể đến sự trợt 3% l 1450 v 970 v/ph). Cách xác định số vòng quay đồng bộ nh sau: +) Tính số vòng quay của trục công tác: - Với hệ dẫn động băng tải: D v n ct 3 10.60 = (1.9) Trong đó: D - đờng kính tang dẫn của băng tải (mm); v - vận tốc vòng của băng tải (m/s); - Với hệ dẫn động xích tải: zp v n ct 3 10.60 = (1.10) Với, z l số răng đĩa xích tải; v l vận tốc vòng của xích tải (m/s); p l bớc xích tải (mm). +) Xác định số vòng quay đồng bộ nên dùng cho động cơ: Chọn sơ bộ số vòng quay đồng bộ của động cơ n đb = 1500 v/ph (kể đến sự trợt n đb = 1450 v/ph); Khi ny tỉ số truyền sơ bộ của hệ thống u sb đợc xác định: ctct db sb nn n u 1450 == (1.11) Sau khi có giá trị u sb ta so sánh nó với các giá trị nên dùng v giá trị giới hạn của hệ thống (bảng 1.2): - Nếu u sb nằm trong khoảng u nên dùng thì n đb =1500 v/ph; - Nếu u sb > u nên dùng v nằm trong khoảng u giới hạn thì n đb = 1000 v/ph; 5 V Ngc Pi, Nguyn Vn D Hng dn ỏn chi tit mỏy - Nếu u sb < u nên dùng v nằm trong khoảng u giới hạn thì n đb = 3000 v/ph; Bảng 1.2 Tỉ số truyền nên dùng v giới hạn của các truyền động Loại truyền động Tỉ số truyền nên dùng Tỉ số truyền giới hạn Bộ truyền đai Bộ truyền xích Bộ truyền bánh răng trụ để hở Bộ truyền bánh răng côn để hở Hộp giảm tốc bánh răng trụ: - 1 cấp - 2 cấp - 3 cấp Hộp giảm tốc bánh răng côn 1 cấp Hộp giảm tốc bánh răng côn - trụ Hộp giảm tốc trục vít 1 cấp Hộp giảm tốc trục vít 2 cấp Hộp giảm tốc bánh răng - trục vít Hộp giảm tốc trục vít - bánh răng 1,5 - 4 1,5 - 5 1,5 - 6 1,3 - 4 1,5 - 8 8 - 40 31,5 - 180 1 - 5 8 - 31,5 8 - 60 300 - 800 20 - 315 20 - 315 1 - 6 1 - 6 1 - 12,5 1 - 8 1 - 11 4 - 60 25 - 326 1 - 8 6,3 - 40 6,5 - 80 42,25 - 3600 14,6 - 480 14,6 - 480 - Nếu u sb nằm ngoi khoảng tỉ số truyền giới hạn thì dạng hộp giảm tốc định thiết kế không phù hợp với số liệu đã cho. Khi ny cần chọn lại hộp giảm tốc loại khác cho phù hợp. 1.4. Chọn động cơ thực tế Căn cứ vo công suất đẳng trị đã tính tiến hnh tra bảng chọn động cơ có công suất định mức thoả mãn điều kiện (1.1) v có số vòng quay đồng bộ của động cơ l giá trị đã xác định đợc. 1.5. Kiểm tra điều kiện mở máy, điều kiện quá tải cho động cơ a. Kiểm tra điều kiện mở máy cho động cơ: Khi khởi động, động cơ cần sinh ra một công suất đủ lớn để thắng sức ỳ của hệ thống. Vì vậy cần kiểm tra điều kiện mở máy cho động cơ. Điều kiện mở máy của động cơ thoả mãn nếu công thức sau đảm bảo: (1.12) dc bd dc mm PP Trong đó: - công suất mở máy của động cơ (Kw): dc mm P () /. dc dc mm k dn dm P TT P= với T k v T dn v mô men khởi động v mô men danh nghĩa của động cơ (tra bảng động cơ). - công suất cản ban đầu trên trục động cơ (kW): dc bd P dc lvbd dc bd PKP = 6 V Ngc Pi, Nguyn Vn D Hng dn ỏn chi tit mỏy Nếu động cơ đã chọn không thoã mãn điều kiện (1.12) thì cần chọn lại động cơ có công suất định mức lớn hơn rồi kiểm nghiệm lại. b. Kiểm tra điều kiện quá tải cho động cơ: Với sơ đồ tải thay đổi, để tránh cho động cơ bị quá tải cần kiểm tra quá tải cho động cơ theo điều kiện sau: (1.13) dc qt dc PP max với : - công suất lớn nhất cho phép của động cơ (kW); dc P max dc dm dn dc P T T P max max - công suất định mức của động cơ (kW); dc dm P Giá trị tra bảng thông số động cơ; max / dn TT - công suất đặt lên trục động cơ khi quá tải, chính l công suất trên trục động cơ của giá trị tải lớn nhất trong sơ đồ tải. dc qt P Nếu điều kiện (1.13) không thoả mãn, cần chọn lại động cơ điện rồi kiểm tra lại. 2. Phân phối tỉ số truyền Tỉ số truyền (TST) chung của ton hệ thống u xác định theo: ct dc n n u = (1.14) Trong đó: n đc - số vòng quay của động cơ đã chọn (v/ph); n ct - số vòng quay của trục công tác (v/ph). Với hệ dẫn động gồm các bộ truyền mắc nối tiếp có: u = u 1 . u 2 . u 3 (1.15) Với: u 1, u 2, u 3 tỉ số truyền của các bộ truyền trong hệ thống. Sau đây trình by cách phân phối TST của một số trờng hợp cụ thể: 2.1. Tỉ số truyền của các bộ truyền ngoi hộp giảm tốc Ký hiệu u h l TST của hộp giảm tốc (HGT); u ng l TST của bộ truyền ngoi hộp. TST của bộ truyền ngoi thờng đợc xác định theo kinh nghiệm nh sau: +) Với hệ dẫn động gồm HGT 1 cấp nối với 1 bộ truyền ngoi hộp thì: u ng = (0,7 ữ 0,75) u h Do đó: () ữ = uu ng 75,07,0 (1.16) Hay ta có: 7 V Ngc Pi, Nguyn Vn D Hng dn ỏn chi tit mỏy ng h u u u = (1.17) Nếu bộ truyền ngoi l bộ truyền đai, để giảm sai số do việc quy chuẩn đờng kính các bánh đai, nên quy chuẩn giá trị tính đợc theo dãy TST tiêu chuẩn nh sau: 1,00; 1,12; 1,25; 1,4; 1,6; 1,8; 2,00; 2,24; 2,50; 2,80; 3,15; 3,55; 4,00; 4,50; 5,00. +) Với hệ dẫn động gồm HGT 2 cấp bánh răng nói với 1 bộ truyền ngoi hộp thì: u ng = ( 0,15 ữ 0,1 ) u h Hay () ữ= uu ng 1,015,0 (1.18) (trị số nhỏ dùng khi u h lớn). +) Với hệ dẫn động gồm HGT trục vít 2 cấp; trục vít - bánh răng hoặc bánh răng - trục vít nối với 1 bộ truyền ngoi hộp thì: u ng = ( 0,125 ữ 0,025 ) u h Hay () ữ= uu ng 025,0125,0 (1.19) (trị số nhỏ dùng khi u h lớn). 2.2 Tỉ số truyền của các bộ truyền trong hộp giảm tốc a. Với hộp giảm tốc bánh răng trụ 2 cấp khai triển - Tỉ số truyền của hộp có thể phân theo chỉ tiêu tiết diện ngang của hộp nhỏ nhất (cũng chính l để bôi trơn HGT hợp lý nhất). Khi ny TST của bộ truyền cấp chậm đợc xác định theo công thức sau [2]: 2 3 2 1 0,96 ba h ba u = u ,3 (1.20) Trong đó: ba1 ; ba2 - hệ số chiều rộng bánh răng cấp nhanh v cấp chậm. Trong thực tế, thờng 21 /1,21 ba ba = ữ ; nếu chọn 21 /1 ba ba ,3 = thì ta có công thức sau [2]: 3 2 1,1 h u=u (1.21) - Tỉ số truyền của hộp cũng có thể phân theo hm đa mục tiêu với thứ tự u tiên các hm đơn mục tiêu sau: khối lợng các bộ truyền, mô men quán tính thu gọn v thể tích các bánh lớn nhúng dầu nhỏ nhất; khi ny tỉ số truyền các cấp có thể tra bảng 3.1 [1] hoặc tính theo công thức: 3 2 1 825,0 h uu (1.22) 8 V Ngc Pi, Nguyn Vn D Hng dn ỏn chi tit mỏy b. Với hộp giảm tốc bánh răng đồng trục - Với HGT bánh răng đồng trục có thể tính TST bộ truyền cấp nhanh u 1 theo công thức [3]: () 0,47 0,43 1 1 2 1,34 7,9 0.4 0,033 2,5 ba h ba uu = + + h u (1.23) c. Với hộp giảm tốc bánh răng côn - trụ 2 cấp: Với HGT bánh răng côn - trụ 2 cấp, để nhận đợc chiều cao của HGT nhỏ nhất có thể tính tỉ số truyền bộ truyền bánh răng cấp nhanh u 1 công thức sau [4]: () 3 2 2 2 5,01 073,1 bebe hba KK u u (1.24) Trong đó: K be - hệ số chiều rộng vnh răng bánh răng côn; K be = 0,25 ữ 0,3; ba2 - hệ số chiều rộng bánh răng trụ; ba2 =0,3ữ0,4. Khi K be = 0,3 v ba2 = 0,4 (các giá trị tối u) ta có [4]: 3 2 32,1 h uu (1.25) d. Với hộp giảm tốc bánh răng cấp nhanh tách đôi Với HGT cấp nhanh tách đôi, để nhận đợc kích thớc tiết diện ngang của hộp nhỏ nhất (cũng chính l để bôi trơn HGT hợp lý nhất), TST của bộ truyền bánh răng cấp chậm xác định theo công thức [5]: 0.333 22 2 1 0.8055 Cba h ba K u u (1.26) Với . 2 11,3 C K =ữ e. Với hộp giảm tốc bánh răng cấp chậm tách đôi Với HGT cấp chậm tách đôi, để nhận đợc kích thớc tiết diện ngang của hộp nhỏ nhất (cũng chính l để bôi trơn HGT hợp lý nhất), TST của bộ truyền bánh răng cấp chậm xác định theo công thức [6]: 22 3 2 1 1.2776 Cba h ba K uu (1.27) Với . 2 11,3 C K =ữ f. Với hộp giảm tốc bánh răng - trục vít: - Với HGT bánh răng - trục vít, để bánh răng lớn không nhúng sâu quá trong dầu cũng nh để có thể bố trí gọn HGT, tỉ số truyền của bộ truyền bánh răng u 1 có thể tra theo đồ thị hình 3.25 [1], hoặc có thể tính theo công thức sau (dùng khi u h < 100): 9 [...]... Chi u sâu ngâm dầu tối đa của các cấp bánh răng phụ thuộc vo vận tốc vòng v Khi v>1,5m/s: lmax=lmin+10mm b Hình 2.2 Khi v 1,5m/s: Với bộ truyền bánh răng cấp nhanh: lmax=1/6 bán kính bánh răng Với bộ truyền cấp chậm: lmax=1/4 bán kính bánh răng Khi ny ta có: d X max = a lmax 2 Chọn mức dầu chung cho cả hộp: Xmin=min(X2min,X4min) Xmax=max(X2max,X4max) 5 Kiểm tra điều kiện chạm trục Để tránh các bánh... tâm trục Chi u sâu ngâm dầu tối thiểu của bánh răng đợc lấy nh sau: -Với bánh răng trụ (hình 2.1): lmin=(0,75ữ2).h v lmin 10mm Trong đó, h l chi u cao răng Khi ny ta có: d X min = a lmin 2 -Với bánh răng côn (hình 2.2): để bôi trơn ngâm dầu cần ngâm các bánh lớn ngập hết chi u di răng Khi ny ta có: lmin= bsin -5 Từ đó ta có: X min = d ae b sin + 5 2 12 V Ngc Pi, Nguyn Vn D Hng dn ỏn chi tit mỏy... các phần tính toán sau, do vậy cần lập bảng thống kê theo mấu sau: Bảng kết quả tính toán: Trục Đ/cơ I II Công suất (kw) Tỷ số truyền (-) Số vòng quay(v/ph) Mô men (Nmm) 11 III Công tác V Ngc Pi, Nguyn Vn D Hng dn ỏn chi tit mỏy Phần II: Thiết kế các chi tiết truyền động 4max 2min 4min X4max X4min Xmax 2max Xmin X2max Thiết kế bộ truyền đai (xích) Thiết kế bộ truyền bánh răng (trục vít-bánh vít) cấp... (xích) Thiết kế bộ truyền bánh răng (trục vít-bánh vít) cấp nhanh Thiết kế bộ truyền bánh răng (trục vít-bánh vít) cấp chậm Kiểm tra điều kiện bôi trơn cho hộp giảm tốc Với hộp giảm tốc bôi trơn ngâm dầu, các bánh răng (bánh vít) lớn (hay bánh bị dẫn) đợc ngâm trong dầu Kiểm tra điều kiện bôi trơn l kiểm tra để các bánh lớn đều ngâm trong dầu v khoảng cách giữa mức dầu nhỏ nhất v mức dầu lớn nhất phải... lý nhất [7], khi ny tỉ số truyền của bộ truyền trục vít - bánh vít cấp chậm sẽ l: u2 30,97 (1.31) Tỉ số truyền bộ truyền trục vít bánh vít cấp nhanh u1 xác định theo công thức: u1 = u h / u 2 (1.32) Chú ý: nếu u1 . NGUYỄN VĂN DỰ HƯỚNG DẪN ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP Thái Nguyên, 2/2009 V Ngc Pi, Nguyn Vn D Hng dn ỏn chi tit mỏy Các phần. Các phần chính trong Thuyết minh đồ án chi tiết máy Nhận xét của giáo viên hớng dẫn Lời nói đầu Ti liệu tham khảo Mục lục Phần I: tính toán động học hệ dẫn động cơ khí 1. Tính chọn động. khảo 1. Trịnh Chất, Lê Văn Uyển, Tính toán hệ dẫn động cơ khí, tập I,II, NXB Giáo dục, 1999 2. Nguyễn Văn Lẫm, Nguyễn Trọng Hiệp, Thiết kế đồ án chi tiết máy, NXB Giáo dục, 1993 3. Nguyễn Bá