đồ án cdio 2 xác định động cơ và phân phối tỷ số truyền

Muốn thực hiện được điều đó một trong những ngành cần quan tâm phát triển nhất đó là ngành cơ khí chế tạo máy vì ngành cơ khí chế tạo máy đóng vai trò quan trọng trong việc sản xuất ra c

Trang 1

GVHD:Th.S Nguyễn Trọng Tuấn

MỤC LỤC

Lời nói đầu 5

PHẦN 1: XÁC ĐỊNH ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN 6

1.1 Xác định công suất cần thiết của động cơ 6

1.5.2 Công suất trên các trục 7

1.5.3 Momen xoắn trên các trục: 8

2.8 Tổng hợp các thông số của bộ truyền xích 13

B - TÍNH BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG TRONG HỘP GIẢM TỐC 14

1-Tính toán cấp nhanh 14

1.1- Chọn vật liệu 14

1.2- Xác định ứng suất tiếp xúc [σH] và ứng suất uốn cho phép σF cho phép 14

- Xác định sơ bộ khoảng cách trục 16

1.3 -Khoảng cách trục bộ truyền bánh răng 16

1.4- Xác định các thông số ăn khớp và thông số cơ bản của bánh răng 17

1.5 - Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc 19

1.6 - Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn 20

1.7 - Kiểm nghiêm răng về quá tải 22

2- Tính toán bộ truyền cấp chậm 23

SVTH: Trần Công Quý, Nguyễn Phan Việt Hoàng

Trang 2

2.1 - Chọn vật liệu 23

2.2 - Xác định ứng suất tiếp xúc [σH] và ứng suất uấn cho phép σF cho phép 23

2.3- Xác định sơ bộ khoảng cách trục 25

2.4 - Xác định các thông số ăn khớp và thông số cơ bản của bánh răng 25

2.5 - Kiểm nghiểm răng về độ bền tiếp xúc 27

2.6 - Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn 29

2.7 - Kiểm nghiêm răng về quá tải 30

PHẦN 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRỤC VÀ CHỌN THEN 32

4.1.2- Chọn sơ bộ kích thước của ổ 56

4.1.3- Kiểm tra khả năng của tải khi làm việc 56

4.2- Chọn ổ lăn cho trục II 57

4.2.1 - Chọn loại ổ lăn phù hợp cho trục truyền : 57

4.2.2 - Chọn sơ bộ kích thước của ổ : 58

4.2.3 - Kiểm nghiệm khả năng tải của ổ lăn khi làm việc 58

4.3 - Chọn ổ lăn cho trục III 59

4.3.1 - Chọn loại ổ lăn phù hợp cho trục truyền: 59

4.3.2 Chọn sơ bộ kích thước của ổ 59

4.3.3 - Kiểm tra khả năng của tải khi làm việc 59

Trang 3

PHẦN 7: BÔI TRƠN VÀ CHE KÍN HỘP GIẢM TỐC 63

7.1 Bôi trơn hộp giảm tốc 63

7.1.1 Chọn phương pháp bôi trơn và chọn loại dầu 63

7.1.2 Chọn độ nhớt và loại dầu 64

7.1.3 Kiểm tra mức dầu bôi trơn hộp giảm tốc 64

7.2 Bôi trơn và che kín bộ phận ổ 64

7.2.1 Bôi trơn bộ phận ổ 64

7.2.2 Chọn loại mỡ 65

7.2.3 Lót kín bộ phận ổ 65

PHẦN 8 :LỰA CHỌN KIỂU DUNG SAI LẮP GHÉP 66

8.1 Dung sai lắp ghép của các chi tiết lắp với ổ lăn 66

8.2 Dung sai lắp ghép then 67

8.3 Chọn kiểu lắp tiêu chuẩn cho các mối ghép 67

TÀI LIỆU THAM KHẢO 68

Trang 4

Trang 5

Lời nói đầu

Hiện nay khoa học kỹ thuật đang phát triển mạnh, mang lại nhiều lợi ích cho con người Để nâng cao đời sống nhân dân, để hoà nhập vào sự phát triển chung của các nước trong khu vực cũng như trên thế giới Đảng và Nhà nước ta đã đề ra những mục tiêu trong những năm tới là nước công nghiệp hoá hiện đại hoá.

Muốn thực hiện được điều đó một trong những ngành cần quan tâm phát triển nhất đó là ngành cơ khí chế tạo máy vì ngành cơ khí chế tạo máy đóng vai trò quan trọng trong việc sản xuất ra các thiết bị công cụ cho mọi ngành kinh tế quốc dân Để thực hiện việc phát triển ngành cơ khí cần đẩy mạnh đào tạo đội ngũ cán bộ kỹ thuật có trình độ chuyên môn cao, đồng thời phải đáp ứng được các yêu cầu của công nghệ tiên tiến, công nghệ tự động hoá theo dây truyền trong sản xuất

Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí là nội dung không thể thiếu trong chương trình đào tạo kỹ sư cơ khí đặc biệt là đối với kỹ sư nghành chế tạo máy Đồ án môn học Chi Tiết Máy là môn học giúp cho sinh viên có thể hệ thống hoá lại các kiến thức của các môm học như: Chi tiết máy, Sức bền vật liệu, Dung sai, Chế tạo phôi, Vẽ kỹ thuật

Qua đồ án này em đã tổng hợp được nhiều kiến thức chuyên môn, giúp em hiểu rõ hơn những công việc của một kỹ sư tương lai Song với những hiểu biết còn hạn chế cùng với kinh nghiệm thực tế chưa nhiều nên không tránh khỏi những thiếu sót Em rất mong được sự chỉ bảo của các thầy cô giáo trong khoa để giúp em được hoàn thiện hơn

Cuối cùng chúng em xin chân thành cảm ơn sự quan tâm, hướng dẫn tận tình của thầy Nguyễn Trọng Tuấn đã giúp em hoàn thành đồ án này.

Trang 6

PHẦN 1: XÁC ĐỊNH ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN 1.1 Xác định công suất cần thiết của động cơ

Công suất trên trục công tác: P = lv F V

1000 = 2900 1.08

1000 = 3.13 KW

Hiệu suất chung của hệ thống truyền động: (ở đây hiệu suất chỉ tính cho 1 cặp bánh răng phân đôi vì khi tính dòng công suất sẽ được nhập lại)

η=ηkn.η ηxbr 2.ηol4 = 1 0,93 0,97 0,99 0,842 4= Với:

ηkn = 1: Hiệu suất khớp nối ηx = 0,93: Hiệu suất bộ truyền xích ηbr = 0,97: Hiệu suất một cặp bánh răng ηol = 0,99: Hiệu suất một cặp ổ lăn

Với: uh =10: Tỷ số truyền của hộp giảm tốc bánh răng trụ hai cấp (8÷40) ux = 2.5: Tỷ số truyền của bộ truyền xích (2÷5)

Trang 7

Tra bảng (P1.3) (giáo trình tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí) Ta chọn động cơ 4A100S4Y3 có các thông số sau:

1.4 Phân phối tỷ số truyền

Tỷ số truyền chung của hệ dẫn động được xác định theo công thức

Với u1= 3,16: tỷ số truyền của cặp bánh răng cấp nhanh u2= 3,16: tỷ số truyền của cặp bánh răng cấp chậm

- Kiểm tra sai số tốc độ trục công tác:

Trang 8

GVHD:Th.S Nguyễn Trọng Tuấn δ %= n4−nct

100% = 59 58,9−

58,9 100% = 0,71%¿ 4% (kết quả đạt yêu cầu) 1.5.2 Công suất trên các trục

Công suất trên trục công tác :

1.5.3 Momen xoắn trên các trục:

Momen xoắn trên trục động cơ:

Trang 9

Bước xích p được tra bảng với điều kiện P ≤[P], trong đó:t

Pt – Công suất tính toán: P = P.k.ktz.kn

Trang 11

Số lần va đập của xích i: Tra bảng với loại xích ống con lăn, bước xích p = 25,4 (mm) => Số lần va đập cho phép của xích: [i] = 30

Fv – Lực căng do lực ly tâm sinh ra: F = q.v = 2,6.1,51 =5,93 (N)v 2 2

F0 – Lực căng do trọng lượng nhánh xích bị động sinh ra:

2.6 Xác định thông số của đĩa xích

Trang 12

(với đường kính ống con lăn tra theo bảng , ta được 15,88 mm) Đường kính chân răng:

Kđ – Hệ số tải trọng động: Theo như mục trên ta đã tra được K = 1đ

A – Diện tích chiếu của bản lề: Tra bảng với p =25,4 (mm); A = 180 (mm )2

kr – Hệ số ảnh hưởng của số răng đĩa xích, tra bảng ở trang 87 tài liệu [1] theo số răng Z = 25 ta được k = 0,421r

kđ – Hệ số phân bố tải trọng không đều giữa các dãy (nếu sử dụng 1 dãy xích => k = 1)đ

Trang 13

[σH] = (800-900) ≥ σ = 448,14 (MPa) => đạt yêu cầu kiểm nghiệmH1

- Kiểm nghiệm răng đĩa xích bánh bị dẫn về độ bền tiếp xúc: (Công thức 5.18 87 [1]): σH2¿0,47√kr(Ftkđ+ Fvd) E/ A kđ

trong đó:

Kđ – Hệ số tải trọng động: Theo như mục trên ta đã tra được K = 1đ

A – Diện tích chiếu của bản lề: Tra bảng với p = 25,4 (mm);

Trang 14

2.8 Tổng hợp các thông số của bộ truyền xích

B - TÍNH BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG TRONG HỘP GIẢM TỐC

1-Tính toán cấp nhanh Thông số đầu vào:

Thời gian phục vụ, L (năm): 6,5 năm Hệ thống tải va đập nhẹ

(1 năm làm việc 300 ngày, 1 Ngày làm việc 14 giờ)

Trang 15

1.2- Xác định ứng suất tiếp xúc [σH] và ứng suất uốn cho phép [σF] cho phép Theo bảng 6.2-94[1]với thép 45 tôi cải thiện có HB = 180 ÷ 350 thì:

lần lượt là ứng suất tiếp xúc và ứng suất uốn cho phép tương ứng với số chu kỳ làm việc cơ sơ

SH,SF : lần lượt là hê số an toàn khi tính về ứng suất tiếp và ứng suất uốn

Trang 16

2 =495,46 MPa≤ 1,25[σH]min = 602,27 MPa Số chu kỳ làm việc của bộ truyền khi tính về sức bền uốn Theo 6.8-93[1]

Trang 18

GVHD:Th.S Nguyễn Trọng Tuấn u1 - Tỉ số truyền cấp nhanh u = 3,161

KHβ - Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng Tra bảng 6.7-98[1] ta được: KHβ = 1,13 (sơ đồ 5)

ψba= bw/aw - Hệ số, trong đó b là chiều rộng vành răngw

Tra bảng 6.6-97[1] chọn: ψba=0,3 do đó theo công thức 6.16-97[1]

Do đề tài thiết kế là hộp giảm tốc đồng trục, nên ta chọn khoảng cách giữa các trục bằng nhau (khoảng cách trục của bộ truyền cấp chậm bằng khoảng cách trục của bộ truyền cấp nhanh và ngược lại), ta chọn:aw 2=aw1=130 mm

1.4- Xác định các thông số ăn khớp và thông số cơ bản của bánh răng

- Modul (m) của bánh răng trụ răng nghiêng được xác đinh như sau: m = (0,01 0,02).a = (0,01 0,02).130 = 1,3 2,6w1

Theo dãy tiêu chuẩn hoá ta sẽ chọn: m = 2

Vì bộ truyền là cặp bánh răng trụ răng nghiêng, chọn sơ bộ góc nghiêng β = (8 ÷

Trang 19

⇒β = 15 ( thóa mãn điều kiện 0 β = 8 ÷ 20 )0

Hệ số dịch chỉnh bánh 1 và bánh 2 đối với bánh răng nghiêng, thông thường chọn: Góc nghiêng của răng trên hình trụ cơ sở

= arctg = arctg(cos20,39 o.tg15o) = arctg(0,25) 1.5 - Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc

- Ứng suất tiếp xúc xuất hiện trên mặt răng của bộ truyền cần phải đảm bảo điều kiện σH≤[σH]=495,46 MPa (Công thức 6.33-105[1])

Trang 20

+ Vận tốc vòng của bánh răng, công thức 6.40-106[1]:

Trang 21

Xác định chính xác ứng suất tiếp xúc cho phép

Theo 6.1-91[1] với v = 4,6 (m/s) < 5(m/s), Z = 1 Với cấp chính xác động học làv

8, chọn cấp chính xác về mức tiếp xúc là 7, khi đó cần gia công đạt độ nhám R = a

Trang 22

Đối với bánh dẫn: YF 1 = 3,77; với hệ số dịch chỉnh x = 01

Đối với bánh bị dẫn: YF 2 = 3,6; với hệ số dịch chỉnh x = 02

Theo bảng 6.7 -98[1] , KFβ = 1,08 (sơ đồ 5); theo bảng 6.14 -107[1]:

- Theo công thức 6.2 và 6.2a – 91; 93[1] ta có:

Trang 23

1.7 - Kiểm nghiêm răng về quá tải

Để tránh biến dạng dư hoặc gẫy giòn lớp bề mặt, ứng suất tiếp xúc cực đại σHmax

không được vượt quá một giá trị cho phép Theo 6.48-110[1] σHmax=σH√Kqt≤[σH]max

Trong đó σHvà[σH]max xác định theo 6.33-105[1] và 6.13-95[1].

- Đồng thời để đề phòng biến dạng dư hoặc phá hỏng tĩnh mặt lượn chân răng, ứng suất uốn cực đại σFmax tại mặt lượn chân răng không được vượt quá một giá trị cho phép Theo 6.49-110[1]

σFmax=σFKqt≤ [σF]max

Trong đó: σFvà[σF]max xác định theo 6.43-108[1] và 6.44-108[1] và 6.14-96[1] Với K = Tqtmax/Tdn = 2,2 ta có:

σHmax=σH√Kqt=246,34 √2,2=365,4 MPa≤[σH]max= 2,8σch2 = 2,8.450 = 1260 MPa σF 1 max=σF 1Kqt=33,5.2,2=73,7 MPa≤ [σF]max= 0,8σch1= 0,8.580 = 464 MPa σF 2 max=σF 2Kqt=32.2,2=70,4 MPa≤ [σF]max = 0,8σch2= 0,8.450 = 360 MPa Vậy bộ truyền đảm bảo về quá tải.

Bảng các thông số tính toán bộ truyền bánh răng cấp nhanh

Trang 24

Tra bảng B 6.192[1] ta chọn vật liệu của cặp bánh răng: - Chọn vật liệu bánh nhỏ là thép 45 tôi cải thiện

lần lượt là ứng suất tiếp xúc và ứng suất uốn cho phép tương ứng với số chu kỳ làm việc cơ sở

S ,SHF : lần lượt là hê số an toàn khi tính về ứng suất tiếp và ứng suất uốn

Trang 25

2 =495,46 MPa≤ 1,25[σH]min = 602,27 MPa Số chu kỳ làm việc của bộ truyền khi tính về sức bền uốn Theo 6.8-93[1] => N = uFE32.NFE4 = 3,16.121 106 = 382,36.10 (chu kì)6

Đối với tất cả các loại thép thì N = 4.10 (số chu kì thay đổi ứng suất cơ sở khi thửFO 6

Như vậy ta thấy: NFE3 > N => K = 1FO3FL3

NFE4 > N => K = 1FO4FL4

Với bộ truyền quay một chiều thì: K = 1; S = 1,75 Theo 6.2a-93[1] ta có:FCF

Trang 26

KHβ - Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng Tra bảng 6.7-98[1] ta được: KHβ = 1,03 (sơ đồ5)

ψba= bw/aw - Hệ số, trong đó b là chiều rộng vành răngw

Tra bảng 6.6-97[1] chọn: ψba=0,3 Theo công thức 6.16-97[1] ψbd=0,53.ψba (u2+1)=0,53.0,3 (3,16 1+)=0,66

Do đề tài thiết kế là hộp giảm tốc đồng trục, nên ta chọn khoảng cách giữa các trục bằng nhau (khoảng cách trục của bộ truyền cấp chậm bằng khoảng cách trục của bộ truyền cấp nhanh và ngược lại), ta chọn:aw 2=aw1=130 mm

2.4 - Xác định các thông số ăn khớp và thông số cơ bản của bánh răng

- Modul (m) của bánh răng trụ răng thẳng được xác đinh như sau Công thức 6.17 97 [1]: SVTH: Trần Công Quý, Nguyễn Phan Việt Hoàng

Trang 27

m = (0,01 0,02).a = (0,01 0,02).130 = 1,3 2,6w2

Theo dãy tiêu chuẩn hoá ta sẽ chọn: m = 2 (bảng 6.8-99[1])

Vì bộ truyền là cặp bánh răng trụ răng nghiêng, chọn sơ bộ góc nghiêng β = (8 ÷ ⇒β = 15 ( thóa mãn điều kiện 0 β = 8 ÷ 20 )0

Hệ số dịch chỉnh bánh 1 và bánh 2 đối với bánh răng nghiêng, thông thường chọn:

- Góc nghiêng của răng trên hình trụ cơ sở

= arctg = arctg(cos20,39 o.tg15 o) = arctg(0,25)

Trang 28

2.5 - Kiểm nghiểm răng về độ bền tiếp xúc

- Ứng suất tiếp xúc xuất hiện trên mặt răng của bộ truyền cần phải đảm bảo điều kiện σH≤[σH]=495,46 MPa (Công thức 6.33-105[1])

Trang 30

¿274.1,72.0,77 √2.62055,77 1,13 (3,16+1)

39.3,167 62,42 =399,7 MPa Xác định chính xác ứng suất tiếp xúc cho phép

Theo 6.1-91[1] với v = 1,47 (m/s) < 5(m/s), Z = 1 Với cấp chính xác động học v

là 9, chọn cấp chính xác về mức tiếp xúc là 8, khi đó cần gia công đạt độ nhám R = a

Đối với bánh dẫn: YF3 = 3,77; với hệ số dịch chỉnh x = 01

Trang 31

Đối với bánh bị dẫn: YF 4 = 3,6; với hệ số dịch chỉnh x = 02

Theo bảng 6.7 -98[1] , KFβ = 1,08 (sơ đồ 5); theo bảng 6.14 -107[1]:

Trang 32

GVHD:Th.S Nguyễn Trọng Tuấn 2.7 - Kiểm nghiêm răng về quá tải

- Để tránh biến dạng dư hoặc gẫy giòn lớp bề mặt, ứng suất tiếp xúc cực đại σHmax không được vượt quá một giá trị cho phép Theo 6.48-110[1]

Trong đó σHvà[σH]max xác định theo 6.33-105[1] và 6.13-95[1].

- Đồng thời để đề phòng biến dạng dư hoặc phá hỏng tĩnh mặt lượn chân răng, ứng suất uốn cực đại σFmax tại mặt lượn chân răng không được vượt quá một giá trị cho

Vậy bộ truyền đảm bảo về quá tải.

Bảng các thông số tính toán bộ truyền bánh răng cấp chậm

Trang 33

PHẦN 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRỤC VÀ CHỌN THEN A- TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRỤC

3.1 - Chọn vật liệu

- Vật liệu dùng để chế tạo trục cần có độ bền cao, ít nhạy cảm với sự tập trung ứng suất dễ gia công và có thể nhiệt luyện dễ dàng Cho nên thép cacbon và thép hợp kim là những vật liệu chủ yếu để chế tạo trục Việc lựa chọn thép hợp kim hay thép cacbon tuy thuộc điều kiện làm việc trục đó có chịu tải trọng lớn hay không - Đối với trục của hộp giảm tốc làm việc trong điều kiện chịu tải trọng trung bình thì ta chọn vật liệu làm trục là thép C45 thường hoá có cơ tính như sau

b= 600 (MPa); ch= 340(MPa); với độ cứng là 200 HB ứng suất xoắn cho phép [ ] = 15 30(MPa)

Trang 34

Tra bảng P.1.7-242 [1] ta có đường kính động cơ điện: dđc=24(mm) 3.3 - Xác định khoảng cách giữa gối đỡ và các điểm đặt lực.

Dựa vào bảng 10.2-189[1], ta chọn chiều rộng ổ lăn:

Trang 36

Mô men uốn trên các đoạn trục

Dùng mặt cắt 1-1 cắt trong đoạn BC xét sự cân bằng phần thanh bên phải

Trang 37

Dùng mặt cắt 1-1 cắt trong đoạn DA xét sự cân bằng phần thanh bên trái

Trang 39

GVHD:Th.S Nguyễn Trọng Tuấn Biểu đồ mômen

Trang 41

Dùng mặt cắt 1-1 cắt trong đoạn AB (0 ≤ z ≤ 59,5) xét sự cân bằng phần thanh bên 1

Trang 42

Dùng mặt cắt 1-1 cắt trong đoạn AB (0 ≤ z ≤ 59,5) xét sự cân bằng phần thanh bên 1

Trang 43

Trang 45

Mômen uốn trên các đoạn trục

Dùng mặt cắt 1-1 cắt trong đoạn AB (0 ≤ z ≤65,5) xét sự cân bằng phần thanh bên 1

Trang 46

Dùng mặt cắt 1-1 cắt trong đoạn AB (0 ≤ z ≤65,5) xét sự cân bằng phần thanh bên 1

Trang 47

Trang 49

GVHD:Th.S Nguyễn Trọng Tuấn 3.6 - Kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi

- Khi xác định đường kính trục theo công thức 10.17-194[1] chưa xét đến một số yếu tố ảnh đến độ bền mỏi của trục như đặc tính thay đổi chu kỳ ứng suất, sự tập trung ứng suất, yếu tố kích thước, chất lượng bề mặt…Vì vậy sau khi định kết cấu trục cần tiến hành kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi nếu có kể đến các yếu tố vừa nêu - Kết cấu trục vừa thiết kế đảm bảo độ bền mỏi nếu hệ số an toàn tại các tiết diện

nguy hiểm thỏa mãn điều kiện sau

[s] là hệ số an toàn cho phép, thông thường [s] =1,5-2,5

sσjvàsτj là hệ sô an toàn chỉ xét riêng ứng suất pháp và tiếp tại tiết diện thứ j , tính - Trong các công thức trên thì

σ−1vàτ−1 là giới hạn mỏi uốn và mỏi xoắn ứng với chu kỳ đối xứng