Thuyết minh đồ án chi tiết máy tính toán động học hệ đẫn động cơ khí

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI PHÂN HIỆU TẠI TP.HCM - - Thuyết Minh ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY GVHD: NGUYỄN HỮU CHÍ SVTH: TRẦN THỊ NHƯ QUỲNH Lớp: Kỹ Thuật Ơ Tơ - K61 MSSV: 6151040023 Đề số: II - Phương án: TP.HCM - Tháng 12/2022 ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY GVHD: TS NGUYỄN HỮU CHÍ LỜI NĨI ĐẦU Trong sống bắt gặp hệ thống truyền động khắp nơi nói đóng vai trò định sống sản xuất Đối với hệ thống truyền động thường gặp nói hộp giảm tốc phận thiếu Đồ án thiết kế hệ thống truyền động khí giúp củng cố lại kiến thức học môn: Nguyên Lý Máy, Chi Tiết Máy, Vẽ Kỹ Thuật Cơ Khí… giúp sinh viên có nhìn tổng quan việc thiết kế khí Cơng việc thiết kế hộp giảm tốc giúp hiểu kỹ có nhìn cụ thể cấu tạo chức chi tiết bánh răng, ổ lăn… Thêm vào q trình thực sinh viên bổ sung hồn thiện kỹ vẽ hình chiếu với cơng cụ AutoCad - điều cần thiết với kỹ sư khí Em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Hữu Chí bạn khoa khí giúp đỡ em nhiều trình thực đồ án Với kiến thức cịn hạn hẹp, thiếu xót điều tránh khỏi, em mong nhận ý kiến từ thầy cô bạn bè để đồ án hồn thiện Thành Phố Hồ Chí Minh, ngày 17 tháng 12 năm 2022 SVTH: TRẦN THỊ NHƯ QUỲNH ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY GVHD: TS NGUYỄN HỮU CHÍ NHẬN XÉT MỤC LỤC PHẦN I: TÍNH TỐN ĐỘNG HỌC HỆ ĐẪN ĐỘNG CƠ KHÍ SVTH: TRẦN THỊ NHƯ QUỲNH ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY GVHD: TS NGUYỄN HỮU CHÍ Tính cơng suất cần thiết động Chọn tốc độ đồng động .8 Chọn động Phân phối tỷ số truyền .8 Tính cơng suất, vịng quay momen trục PHẦN II: THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT TRUYỀN ĐỘNG 10 Chọn vật liệu .10 Xác định ứng suất cho phép 10 Tính tốn cấp nhanh: truyền bánh trụ nghiêng Tính tốn cấp chậm: truyền bánh trụ thẳng 11 3.1 Cấp nhanh 11 a Xác định sơ khoảng cách trục 11 b Xác định thông số ăn khớp 12 c Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc 12 d Kiểm nghiệm độ bền uốn 14 e Kiểm nghiệm tải 16 f Bảng thông số 16 3.1 Cấp chậm 17 a Xác định sơ khoảng cách trục .17 b Xác định thông số ăn khớp 17 c Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc 18 d Kiểm nghiệm độ bền uốn .19 e Kiểm nghiệm tải 21 f Bảng thông số .22 PHẦN III: THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT ĐỠ NỐI 23 Thiết kế trục 23 1.1 Chọn vật liệu .23 1.2 Tính sơ đường kính trục .23 1.3 Xác định khoảng cách gối đỡ điểm đặt lực 24 1.4 Xác định lực tác dụng lên trục 26 1.5 Xác định đường kính chiều dài đoạn trục .34 1.6 Tính kiểm nghiệm trục độ bền mỏi 37 1.7 Tính kiểm nghiệm trục độ bền tĩnh 40 Chọn then 40 Tính chọn ổ lăn 41 3.1 Chọn ổ lăn cho trục I 41 3.2 Chọn ổ lăn cho trục II 44 SVTH: TRẦN THỊ NHƯ QUỲNH ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY GVHD: TS NGUYỄN HỮU CHÍ 3.3 Chọn ổ lăn cho trục III 46 Tính chọn khớp nối 47 PHẦN IV: CẤU TẠO VỎ HỘP VÀ CÁCH CHI TIẾT PHỤ 50 Thiết kế kích thước vỏ hộp 50 1.1 Vỏ hộp 50 1.2 Xác định kích thước vỏ hộp .50 Thiết kế chi tiết phụ 51 2.1 Chốt định vị 51 2.2 Cửa thăm 52 2.3 Nút thông 52 2.4 Nút tháo dầu .53 2.5 Que thăm dầu .53 2.6 Vòng chắn dầu 54 2.7 Bôi trơn .54 PHẦN V: TÍNH TỐN DUNG SAI KÍCH THƯỚC TRỤC 55 Dung sai kích thước 55 Dung sai hình học .56 TÀI LIỆU KHAM KHẢO .57 SVTH: TRẦN THỊ NHƯ QUỲNH ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY SVTH: TRẦN THỊ NHƯ QUỲNH GVHD: TS NGUYỄN HỮU CHÍ ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY GVHD: TS NGUYỄN HỮU CHÍ PHẦN I: TÍNH TỐN ĐỘNG HỌC HỆ ĐẪN ĐỘNG CƠ KHÍ Tính cơng suất cần thiết động - Chế độ làm việc: Kngày = 0,67 = a ; Knăm = 0,6 = 365 24 + = 16,08 h: số làm việc thực tế ngày + a = 219 ngày: số ngày làm việc năm + Thời hạn phục vụ: năm  Tổng thời gian làm việc: t Σ =16,08.219.5=17607,6(h) - Công suất cần thiết trục động là: Pct=Plv/ηη (*) Với: Pt cơng suất tính tốn trục máy cơng tác (KW) η hiệu suất truyền động Do tải trọng khơng đổi nên cơng suất tính tốn cơng suất làm việc trục máy công tác: Ptang =Plv= F v 1000  Ptang = 500.10 1,1 =5,5(kW ) 1000  Do tải trọng truyền thay đổi nên ta phải tính tải trọng tương đương: 2 Ptđ = P t 1+ P t 2+ P t √ √ t 1+t 2+t ( 1,5 Pt )2 t 1+ Pt t 2+ ( 0,5 Pt )2 t ¿ t 1+t 2+t ¿ √ 2 ( 1,5.5,5 ) 3+5,52 ( 0,7 16,08.3600−3 )+ ( 0,5.5,5 ) 0,3 16,08.3600 3+ ( 0,7 16,08.3600−3 ) +0.3 16,08.3600 ¿ 4,842 ( kW )(1) Hiệu suất truyền động: (Các trị số hiệu suất tra bảng 2.3 tr19) η = η2brk η3ol η2kn Với ηbrk = 0,96 hiệu suất cặp bánh trụ kín ηol = 0,99 hiệu suất cặp ổ lăn ηkn = hiệu suất khớp nối Vậy η = 0,962.0,993.12= 0,89 (2) Thay (1) (2) vào (*), ta được: SVTH: TRẦN THỊ NHƯ QUỲNH ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY Pct = P lv 5,5 = η 0,89 GVHD: TS NGUYỄN HỮU CHÍ = 6,2( KW ) Chọn tốc độ đồng động nlv = 60000 v 60000.1,1 = =53,895(v / ph) π.D π 390 + ut tỷ số truyền hệ thống, ut = uh = 26 + uh = 26 tỷ số truyền truyền động bánh trụ hộp giảm tốc hai cấp (8 ÷ 40) => Vậy nsb = nlv.ut = 53,895.26= 1401,27 (vg/ph) Chọn động Căn vào bảng: “Các thông số kỹ thuật động 4A” phụ lục P1.3 trang 238 Sách ‘Tính tốn thiết kế HỆ DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ‘ ta chọn động 4A132S4Y3, ta có: + Pđc = 7,5 (Kw) => Pđc > Pct + nđb = 1455 (v/ph) ~ nsb = 1401,27 (v/ph) + cosφ = 0,86 + η= 0,875 + Tmax/Tdn = 2,2 + Tk/Tdn = 2,0 Thoả điều kiện: T mm T =1,5 ≤ k =2,0 T T dn Phân phối tỷ số truyền - Tỷ số truyền hệ dẫn động là: ut = uc = nđc/nlv = 1455/53,895 = 26,997 - Đối với hộp giảm tốc đồng trục dùng cách phân uh cho cấp theo công thức: u1 = u2 = √ uh= √26=5,1 - Trong đó: + u1 tỉ số truyềncấp nhanh + u2 tỉ số truyềncấp chậm - Kiểm tra sai số cho phép tỷ số truyền: ut =u1 u 2=5,1.5,1=26,01 ∆ u= 26,997−26,01 100 % ≈ 3,656 % ≤ % 26,997 SVTH: TRẦN THỊ NHƯ QUỲNH ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY GVHD: TS NGUYỄN HỮU CHÍ Tính cơng suất, vịng quay momen trục - Công suất trục: Ta có: Ptang= Plv = 5,5 (kW) P III=Plv =5,5 (kW) P II = P I= P III 5,5 = ≈ 5,787 (kW) ηol ηbrk 0,99.0,96 PII 5,787 = ≈ 6,089 (kW) ηol η brk 0,99.0,96 Pđ c = PI 6,089 = =6,089 (kW) ηkn *Chú ý: Công suất động tính tốn Pđc = 6,089 (kW) phải nhỏ công suất lựa chọn Pđc = 7,5 (kW); n đc = 1455 (vòng/phút) - Số vòng quay trục: n1=nđ c =1455 (vòng/phút) n2 = n 1455 = ≈ 285,294 (vòng/phút) u1 5,1 n3 = n 285,294 = ≈ 55,94 (vòng/phút) u2 5,1 nTang =n3=55,94 (vòng/phút) - Momen trục quay công tác: P1 6,089 =9,55.10 ≈ 39965,601 (N.mm) n1 1455 T I =T 1=9,55.10 T II =T =9,55.1 06 P2 5,787 =9,55.10 ≈ 193715,43 (N.mm) n2 285,294 T Tang=T III =T 3=9,55.1 P3 5,5 =9,55.1 ≈938952,449 (N.mm) n3 55,94 Từ kết ta có bảng: Trục Động Cơng suất P (KW) Số vòng quay n (v/p) Động Cơ I II III 7,5 6,089 5,787 5,5 1455 1455 285,294 55,94 SVTH: TRẦN THỊ NHƯ QUỲNH ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY GVHD: TS NGUYỄN HỮU CHÍ 39965,601 Mơ men xoắn T (Nmm) Tỷ số truyền u 193715,43 5,1 938952,449 5,1 PHẦN II: THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT TRUYỀN ĐỘNG Chọn vật liệu Do khơng có u cầu đặc biệt theo quan điểm thống thiết kế ta chọn vật liệu hai cấp bánh nhau: - Bánh Nhỏ: thép C45, cải thiện, đạt độ cứng rắn HB = 245, σ b = 850 MPA, σ ch1 = 580 MPA - Bánh Lớn: thép C45, cải thiện, đạt độ cứng rắn HB = 230, σ b = 750 MPA, σ ch 2= 450 MPA Xác định ứng suất cho phép Theo bảng 6.2 (sách TTTKHDĐCK trang 94) với thép 45, cải thiện đạt độ rắn HB 180 350 σ °Hlim= 2HB + 70; S H = 1,1; σ °Flim= 1,8HB; S F= 1,75 Chọn độ rắn bánh nhỏ HB 1= 245; độ rắn bánh lớn HB = 230, σ °Hlim1=2 HB1+ 70 = 2.245 + 70 = 560 MPa ; σ °Flim= 1,8.245 = 441 MPa σ °Hlim2 =2 HB2+ 70 = 2.230 + 70 = 530 MPa ; σ °Flim= 1,8.230 = 414 MPa Số chu kỳ sở tính độ bền tiếp xúc theo cơng thức 6.5 (sách TTTKHDĐCK trang 93) N Ho= 30 H 2,4 HB, : - Bánh nhỏ : N Ho 1= 30.2452,4 = 1,62.107 - Bánh lớn : N Ho = 30.2302,4 = 1,39.107 Vì truyền làm việc có tải trọng thay đổi, số chu kỳ thay đổi ứng suất tương đương tính theo cơng thức 6.7 (sách TTTKHDĐCK trang 93) : N HE=60 c ∑(T i /T max )3 ni t i N HE 2=60 c n1 /u1 ∑ t i ∑(T i /T max )3 t i /∑t i Với: * c = 1: số lần ăn khớp lần quay * Ti: moment xoắn chế độ i SVTH: TRẦN THỊ NHƯ QUỲNH 10