đồ án thiết kế hệ truyền động cơ khí

Ñoà aùn chuyeån ñoäng cô khí GVHD:Leâ Cao Khoa PHAÀN THÖÙ HAI TÍNH RIEÂNG CHOÏN PHÖÔNG AÙN VAØ TÍNH TOAÙN CHI TIEÁT PHAÀN MOÄT CHOÏN ÑOÄNG CÔ VAØ PHAÂN PHOÁI TÆ SOÁ TRUYEÀN I) CHOÏN ÑOÄNG CÔ ÑIEÄN Soá voøng quay cuûa baêng taûi : nlv =26,5 voøng /phuùt Coâng suaát treân truïc daãn cuûa baêng taûi:Ptd =3,3 kw ⇒ Pct = Ptd η SVTH: Nguyeãn Ñöùc Tính 11 Ñoà aùn chuyeån ñoäng cô khí GVHD:Leâ Cao Khoa Vôùi:Hieäu suaát cuûa moät caëp baùnh raêng trong hoäp giaûm toác:ηbr=0,97 Hieäu suaât cuûa boä truyeàn ñai:ηñ=0,96 Hieäu suaát cuûa moät caëp oå laên: ηol=0,99 Hieäuï suaát cuûa khôùp noái : ηk=0,99 ⇒ η=0,972.0,96.0,994.0,99=0,859 ⇒ Pct = 3,3 = 3,84 kW 0,59 Theo phöông phaùp boâi trôn ta choïn uh = 10 Theo tieâu chuaån choïn ud = 2,5 ⇒ ut = ud uh = 25 ⇒ Soá voøng quay sô boä treân truïc daãn cuûa ñoäng cô: nsb = 25.26,5= 662,5 (voøng/phuùt) Pct = 3,84 KW   n sb = 662,5vong / phut  Ta choïn ñoäng cô coù soá voøng ñoàng boä nñb = 750 voøng/phuùt Coâng suaát cuûa ñoäng cô:4KW(4A132S8Y3) Soà voøng quay cuûa ñoäng cô nñc =720 voøng /phuùt II ) PHAÂN PHOÁI TÆ SOÁ TRUYEÀN n 720 dc ut = n = 26,5 = 27,16 t Choïn uñ = 2,5⇒ uh=10,87 choïn u1 =3,83 ⇒u2 =2,84 Ta coù soá voøng quay cuûa caùc truïc: 12 SVTH: Nguyeãn Ñöùc Tính Ñoà aùn chuyeån ñoäng cô khí n 720 n 288 n GVHD:Leâ Cao Khoa 75,2 dc n1 = n = 2,5 = 288 voøng/phuùt d 1 n2 = u = 3,83 = 75,2 voøng/phuùt 1 2 n3 = u = 2,84 = 26,5 voøng/phuùt 2 Coâng suaát treân caùc truïc: P 3,3 td P3 = η n = 0.99.0,99 = 3,367 KW ol k P 3,367 P 3,506 3 P2 = η n = 0.99.0,97 = 3,506 KW ol br 2 P1 = η n = 0.99.0,97 = 3,651KW ol br Moâmen xoaén treân caùc truïc: P 3,651 P 3,506 P 3,367 P 4 6 1 6 T1 = 9,55.10 n = 9,55.10 288 = 121066,2 Nmm 1 6 6 2 T2 = 9,55.10 n = 9,55.10 75,2 = 445243,4 Nmm 2 6 3 6 T3 = 9,55.10 n = 9,55.10 26,5 = 1213390,6 Nmm 3 6 6 dc Tñc = 9,55.10 n = 9,55.10 720 = 53055,6 Nmm dc 13 SVTH: Nguyeãn Ñöùc Tính Ñoà aùn chuyeån ñoäng cô khí Truïc GVHD:Leâ Cao Khoa Ñoän 1 2 3 g cô Thoâng soá Tæ soá truyeàn 2,5 Coâng suaát(KW) 4 Soá voøng quay n 720 Moâmen T 530055,6 3,651 288 121066,2 3,83 3,506 75,2 445243,4 2,84 3,367 26,5 1213390,6 PHAÀN HAI TÍNH TOAÙN THIEÁT KEÁ CHI TIEÁT MAÙY 14 SVTH: Nguyeãn Ñöùc Tính Ñoà aùn chuyeån ñoäng cô khí GVHD:Leâ Cao Khoa I TÍNH TOAÙN BOÄ TRUYEÀN ÑAI: 1) Choïn ñai vaûi ñai cao su: vôùi ñaëc tính beàn, deûo,ít bò aûnh höôûng cuûa ñoä aåm vaø söï thay ñoåi cuûa nhieät ñoä ,ñai vaûi ñai cao su ñöôïc duøng khaù roäng raõi 2) Thoâng soá boä truyeàn: Ñöôøng kính baùnh nhoû: d1 = (5,2 … 6,4) 3 Tdc = (5,2… 6,4) 3 53055,6 =(195…240) mm choïn d1 =200mm (theo tieâu chuaån) d2 =d1.uñ.(1- ε ) vôùi boä truyeàn nhanh laáy ε =0,01 ⇒d2 =200.2,5(1-0,01) =495 mm choïn d2 =500( theo tieâu chuaån) d 500 2 Tính laïi uñ = d = 200 = 2,5 1 Khoaûng caùch truïc a ≥ (1,5 2)(d1 +d2) =(1,5 2)(500+200) = 1050 1400 laáy a =1100mm Chieàu daøi ñai 2 Π( d1 + d 2 ) ( d1 − d 2 ) Π.( 500 + 200) ( 500 − 200 ) + = 2.1100 + + = 3319mm L =2.a + 2 4a 2 4.1100 2 Laáy L=3500 mm Goùc oâm ñai α =180 Löïc voøng Ft = ( 500 − 200) 57 0 1100 =164,450 1000.Pdc Π.d1 n1 3,14.200.720 = = 7,536 m/s vôùi v= v 60000 60000 15 SVTH: Nguyeãn Ñöùc Tính Ñoà aùn chuyeån ñoäng cô khí GVHD:Leâ Cao Khoa 1000.4 Ft = 7,536 = 530,8 N ÖÙng suaát coù ích cho pheùp [σF] =[σF]0.Cα.Cv.C0 δ ÖÙng suaát coù ích cho pheùp xaùc ñònh baèng thöïc nghieäm : [σF]0 =k1 - k2 d1 Vôùi ñai vaûi ñai cao su choïn δ d1 =1 40 Boä truyeàn ñaït gaàn nhö thaúng ñöùng σ0 =1,6⇒k1 =2,3; k2 =9 ⇒[σF]0 =2,3 - 9 40 =2,075 Heä soá keå ñeán aûnh höôûng cuûa goùc oâm ñai α1:Cα Vôùi α =164,450 ta laáy Cα =,9534 Heä soá keå ñeán aûnh höôûng cuûa löïc ly taâm ,ñeán ñoä nhaùm cuûa ñai treân baùnh ñai: Cv =1-kv(0,01v2 -1) kv =0,04; v=7,536m/s ⇒Cv = 1,0173 Heä soá keå ñeán aûnh höôûng cuûa vò trí boä truyeàn trong khoâng gian vaø phöông phaùp caêng ñai C0 =0,9 [σF] = 2,075.0,9534.1,0173.0,9 =1,8113MPa Tieát dieän ñai A =b.δ = Ft Ft k d b = δ [σ F ] = kd [σ F ] ; δ d1 =1 40 ⇒δ=5 530,8.1,1 = 65mm 5.1,8113 Laáy theo tieâu chuaån b = 71mm Xaùc ñònh löïc caêng ban ñaàu vaø löïc taùc duïng leân truïc: 16 SVTH: Nguyeãn Ñöùc Tính Ñoà aùn chuyeån ñoäng cô khí GVHD:Leâ Cao Khoa F0 = σ0 δ.b =1,6.5.71 =568N α1  164,45  2  =2.568.sin  2  = 1125,6N     Löïc taùc duïng leân truïc F1 = 2.F0 sin  II) TÍNH HOÄP GIAÛM TOÁC 1) Choïn vaät lieäu Vôùi taûi troïng trung bình boä truyeàn laøm vieäc eâm,va ñaäp ít,quaù taûi thaáp.baùnh nhoû cuûa raêng laøm vieâc nhieàu hôn baùnh lôùn,do ñoù trong 2 caáp truyeàn ta choïn vaät lieäu cheá taïo baùnh nhoû cöùng hôn baùnh lôùn: Baùnh nhoû: Theùp 45 toâi caûi thieän ñaït ñoä cöùng HB280 σb1 =850MPa σch1 =580MPa Baùnh lôùn: Theùp 45 toâi caûi thieän ñaït ñoä cöùng HB260 σb2 =850MPa σch2 =580MPa 2) Xaùc ñònh öùng xuaát cho pheùp(tính sô boä) [σH] = σ Hlím 0 Vôùi K HL SH 0 σ H lim1 =2.HB1 +70 =2.280+70 =630 MPa 0 σ H lim 2 =2.HB2 + 70 =2.260+ 70 =590MPa 0 σ F lim 1 = 1,8.HB1 = 1,8.280 =504Mpa 0 σ F lim 2 = 1,8 HB2 =1,8.260 =468Mpa Tra baûng 6.2 (thieát keá heä thoáng truyeàn ñoäng cô khí) ta coù SH = 1,1 Boä truyeàn coi nhö chòu traûi troïng tónh NHO =20.HB2,4 Töø ñoù ta coù :NHO1=30.2802,4 =22,4.106 NNO2 =30.2602,4 =18,75.106 17 SVTH: Nguyeãn Ñöùc Tính Ñoà aùn chuyeån ñoäng cô khí GVHD:Leâ Cao Khoa Boä truyeàn laøm vieäc 5 naêm moãi naêm laøm vieäc 300 ngaøy moãi ngaøy 12 giôø ⇒ t∑ =19500 h n1 =288 voøng/phuùt Soá laàn aên khôùp trong moät voøng quay c = 1 NHE =60.1.288.19500 =336,96.106 NHE > NHO1> NHO2 KHL= 1 ⇒ [σH]1 = σ H lim1 0 [σH]2 = σ H lim 2 0 K HL SH = K HL 630 S H = 1,1 = 572,73Mpa 590 = 536,36 Mpa 1,1 NFE = NHE (Boä truyeàn chòu taûi troïng tónh) NFO =4.106 ;NFE >NFO ⇒ KFL =1 Boä truyeàn quay moät chieàu ⇒ KFC =1 Tra baûng 6.2 ta coù SF =1,75 [σF]1 = σ F lim1 0 K FC K FL 504.1 = = 288 Mpa SH 1,75 [σF]2 = σ H lim 2 0 K HL SH = 590 = 536,36 Mpa 1,1 öùng suaát cho pheùp khi chòu quaù taûi [σH]1max =2,8σch1 =580.2,8 =1624MPa [σH]2max =2,8σch2 =2,8.580 =1624Mpa [σF]1max =0,8σch1 =0,8.580 =464 Mpa [σF]2max =0,8σch2 =0,8.580 =464 Mpa 3) Tính boä truyeàn caáp nhanh a) Koaûng caùch truïc 18 SVTH: Nguyeãn Ñöùc Tính Ñoà aùn chuyeån ñoäng cô khí aw1 = Ka (u1 +1) 3 GVHD:Leâ Cao Khoa T1 K Hβ [σ H ] 2 u1ψ ba Choïn ψ =0,3 (Baûng 6.6 –TL[1]) Baùnh raêng nghieâng Ka =43 ψbd =0,53.ψba (u1 + 1) =0,53.0,3.(3,83 +1) =0,768 ⇒ KHβ =1,112(Tra baûng6.7 TL [1]) ⇒ aw1 =43.(3,83 +1) 3 121066,2.1,112 = 154mm 536,36 2 3,83.0,3 b) Xaùc ñòng moâñun vaø goùc nghieâng raêng m =(0,01 ÷0,02)aw1=(0,01÷0,02)154 = 1,54…3,08 Choïn m =2 Choïn sô boä β1 =120 2.a w1 cos β 1 2.154 cos12 0 = = 31,18 Z1 = m( u uù + 1) 2, (3,83 + 1) Laáy Z1 = 31 raêng ⇒ Z2 =u1 Z1 =3,83.31 =118,73 ta laáy Z2 =118 raêng Tính laïi β1 cosβ1 = m( Z 1 + Z 2 ) 2.(31 + 118) = 2.a w1 2.154 Z ⇒β1 =14,640 118 2 Tæ soá truyeàn thöïc u1 = Z = 31 = 3,81 1 Tính laïi khoaûng caùch truïc aw1 =0,5 m( Z 1 + Z 2 ) 2(31 + 118) = 0,5 = 154 mm cos β 1 cos14,64 0 c) Kieäm nghieäm veà ñoä beàn tieáp xuùc 19 SVTH: Nguyeãn Ñöùc Tính Ñoà aùn chuyeån ñoäng cô khí σH =ZM.ZH.Zε 2T1 K H (u1 + 1) GVHD:Leâ Cao Khoa bw1 u1 d12 Heä soá keå ñeán cô tính vaät lieäu cuûa baùnh raêng aên khôùp: ZM =274 (tra baûng 6.5 TL [1]) Heä soá keå ñeán hình daïng beà maët tieáp xuùc: ZH = 2 cos β b sin 2α tw βb - Goùc nghieâng cuûa raêng treân hình truï cô sôû tgβb =cosαt tgβ1 = cos200.tg14,640 ⇒βb =13,790 0 ZH = 2 cos13,79 sin 2.20 0 =1,738 Heä soá keå ñeán söï truøng khôùp cuûa raêng:Zε Vôùi εβ = bw sin β 1 ⇒ Zε = 1 π m = 0,3.154 sin 14,64 0 π 2 = 1,86 >1 εα [ ( )]  0   Vôùi ε α = 1,88 − 3,2 1 Z + 1 Z  cos β1 = 1,88 − 3,2 131 + 1118 cos14,64 = 1,693 1 2    Zε = 1 εα = 1 = 0,7686 1,693 Heä soá taûi troïng khi tính veàtieáp xuùc:KH KH =KHβ.KHα.KHv KHβ =1,112 KHα -Heä soá keå ñeán söï phaân boá khoâng ñeàu taûi troïng cho caùc ñoâi raêng ñoàng thôøi aên khôùp Vôùi v1 = 2.a w1 2.154 π d w1 n1 vôùi dw1 = ZH = u + 1 = 3,81 + 1 = 64,033mm 60000 uù 20 SVTH: Nguyeãn Ñöùc Tính Ñoà aùn chuyeån ñoäng cô khí GVHD:Leâ Cao Khoa Fy31 +Fy32 = Fr4 199Fy32 –131,5Fr4 +121,96Fa4 =0 ⇒Fy32= 131,5.Fr 4 − 121,96 131,5.3683,2 − 121,96.2408,7 = = 963,2 N 199 199 Fy31 =Fr4 - Fy32ø =3683,2 – 963,2 = 2720N Fx31 +Fx32 =-Ft4 + Fk 199.Fx32 +131,5Ft4 –(199+101)Fk =0 ⇒Fx32 = − 131,5.9828,7 + 300.4000 = 464,7 N 199 Fx31= 4000 - 9828,8 + 464,6 =-5364N Tính ñöôøng kính caùc ñoaïn truïc: • M30=0 M31 = 2 M 2 x 31 + M y 31 + 0,75T32 = 1322320,8 Nmm d31 = [ ] laáy d31=60mm M32 = d32 = laáy d32 =55mm =d10 M33= d33 = laáy d33 = 52mm 5) Tính then: Vôùi lm1 =50mm;lm2 =54mm ;lm3 =80mm ;lm4 =80mm 36 SVTH: Nguyeãn Ñöùc Tính Ñoà aùn chuyeån ñoäng cô khí GVHD:Leâ Cao Khoa T1 =121066,2Nmm;T2 =445243,4Nmm ;T3 =1213390,6Nmm; d10 =22mm;d12 =32mm;d21=42mm ;d22 = 45mm ;d31 =60mm d33 =55mm d (mm) b h (mm) t1(mm) l (mm) σdMPa 26 87 4 40 58,2 34 10 8 5 40 59,3 48 14 12 7 45 87,95 48 14 12 7 63 58,89 52 16 14 9 80 116,6 60 18 16 10 63 107 Hoäp giaûm toác laøm vieäc vôùi toác ñoä trung bình chòu va ñaâïp nheï neân: σc MPa 33,26 17,8 31,4 21 36,46 35,7 [σd] =120Mpa [σc] =60 Mpa 4) Kieåm nghieäm veà ñoä beàn moûi taïi tieát dieän cuûa caùc truïc truïc 1:taïi tieát dieän: 10 –11 –12 truïc 2 :taïi tieát dieän:21 –22 truïc 3:taïi tieát dieän :31 –32 –33 Vôùi theùp cacbon45 ta laáy σb =600Mpa ⇒ σ-1 =0,436.σb =0,436.600 =261,6Mpa τ-1 =0,58.σ-1 =0,58.362,6 =151,73Mpa σmj =0 ;σaj = • Tính moâmen caûn uoán vaø moâmen caûn xoaén Wj = ;W0j = Vôùi dj laø ñöôøng kính truïc taïi tieát dòeân kieåm tra b chieàu roäng then t1 chieàu saâu cuûa raõnh then treân truïc 37 SVTH: Nguyeãn Ñöùc Tính Ñoà aùn chuyeån ñoäng cô khí Tieát d(mm) GVHD:Leâ Cao Khoa bh t1 dieän 10 26 87 12 34 10 8 21 48 14 12 22 48 14 12 31 60 18 16 33 55 16 4 Caùc thoâng soá khaùc : σaj;τaj • Wj 4 5 7 7 10 9 (mm)3 1427,67 3238,3 9135,84 9135,84 17445 11237 W0j (mm)3 3151,44 7095 19987,68 19987,68 38640 25034 Heä soá keå ñeán aûnh höôûng cuûa trò soá önùg suaát truøng bình ñeán ñoä beàn moûi ψσ =0.05 ψτ =0 Heä soá: = Kx heä soá taäp trung öùng suaát do traïng thaùi beà maët:Kx =1,06 (tra baûng 10.8TL1) Ky heä soá taêng beàn beà maët truïc Ky =1,8 (tra baûng 10.9 TL1) Heä soá kích thöôùc (tra baûng 7.2 CSTKM) εσ10 0,91 εσ12 0,88 εσ21 0,84 εσ22 0,84 εσ31 0,81 εσ33 0,81 ετ10 0,89 ετ12 0,81 ετ21 0,78 ετ22 0,78 ετ31 0,81 ετ33 0,76 Trò soá ñoái vôùi beà maët laép coù ñoä doâi kieåu laép k6: d= 30…50 (mm); σb =600Mpa : D = 50…100 (mm) =1,64 =2,03 38 SVTH: Nguyeãn Ñöùc Tính Ñoà aùn chuyeån ñoäng cô khí GVHD:Leâ Cao Khoa Kσ ;Kτ ñoái vôùi truïc coù raõnh then: Kσ =1,46 ; Kτ = 1,54 Vôùi : σaj = ;τaj = T j 2W0 j Töø caùc thoâng soá vöøa tím ta coù baûng: d(mm) TieátTieát d (mm) σaj dieändieän 10 11 10 12 11 22 12 23 21 31 22 32 31 33 32 33 26 30 34 48 48 55 60 52 26 30 34 48 48 60 55 52 Kσ τ Tæ soáaj εσ Raõnh 0 19,2 then 39,8 12,67 1,6 59,3 7,77 38,55 11,13 1,66 60,4 11,13 1,74 25 20,7 1,74 46 15,7 1,8 0 24,23 1,8 Kσd Laép caêng 1,18 1,18 2,06 1,18 2,06 1,18 2,06 1,18 2,06 1,43 2,06 1,43 2,52 1,43 2,52 2,52 Kτdsoá ; Tæ Kτ Raõnh 0,99 then 0,94 1,73 1,1 1,13 1,9 1,13 1,97 1,16 1,97 1,16 2,03 1,16 2,03 sτ Kσd sσ ετ j K s τd j Laép caêng 5,57 1,64 3,74 1,64 5,75 1,64 3,67 1,64 7,32 1,64 3,98 2,03 2,03 2,03 7,98 10,98 1,18 17,75 1,18 12.07 1,18 12,1 1,18 6,32 1,18 8,33 1,43 5,4 1,43 1,43 7,98 4,96 0,99 3,66 0,94 5,1 1,1 3,5 1,1 4,78 1,13 3,59 1,16 5,4 1,16 1,16 Vôùi [s] =2,5…3 ⇒Truïc ñaït ñoä beàn moûi vaø ñoä cöùng vöõng IV) TÍNH OÅ LAÊN 39 SVTH: Nguyeãn Ñöùc Tính Ñoà aùn chuyeån ñoäng cô khí GVHD:Leâ Cao Khoa 1) Tính löïc doïc truïc vaø löïc höôùng taâm -Löïc doïc truïc Fa1t =978,8 N ;Fa2t =2408,7 – 978,8 =1429,9N ;Fa3t =2408,7N -Löïc höôùng taâm Fr1 = 303,5 2 + 2745,8 2 = 2762,5 N Fr2 = 3192,5 2 + 7530,5 2 = 8179,3 N Fr3 = 2720 2 + 5464,5 2 = 6104 N Vôùi boä truyeàn baùnh raêng nghieâng coù löïc doïc truïc ta xeùt: Fa1t = 0,355; > 0,3 ta söû duïng oå bi ñôõ chaën Fr1 Fa 2 t = 0,175 < 0,3 ta söû duïng oå bi ñôõ Fr 2 Fa 3t = 0,395; ta söû duïng oå bi ñôõ chaën Fr 3 Töø caùc thoâng soá cuøa truïc laép oå laên ta choïn sô boä caùc oå nhö sau: -Truïc I ta choïn caëp oå ñôõ chaën coù kyù hieäu 46306 -Truïc II ta choïn oå ñôõ -Truïc III ta choïn oå ñôõ chaën 208 46111 2) Kieåm nghieäm theo khaû naêng taûi ñoäng Q =(X.V.Fr +Y.Fa)kt.kñ kt heä soá keå ñeán aûnh höôûng cuûa nhieät ñoä kt =1 kñ –heä soá keå ñeán ñaëc tính taûi troïng kñ =1(baûng 11.3 TL1) Thôøi gian laøm vieäc cuûa oå laên laø:Lh = 12.103 h 40 SVTH: Nguyeãn Ñöùc Tính Ñoà aùn chuyeån ñoäng cô khí GVHD:Leâ Cao Khoa Lh 60n1 12.10 3.60.288 = Tuoåi thoï L1= =207,36 10 6 10 6 L2 = L3 = Lh 60.n 2 12.10 3.60.75,2 = =54,1 10 6 10 6 L3 60.n3 12.10 3.60.26,5 = = 19,08 10 6 10 6 Löïc doïc truïc do löïc höôùng taäm gaây ra Vôùi α =260 ⇒ e = 0,68 Fs1 =0,68.2762,5 =1878,5N ⇒Fa1 =2857,3N Fs3 =0,68.6104 =4150,7N ⇒ Fa3 =65559,4N X1 =0,41 Y1 =0,87 Q1 =0,87.2757,3 +0,41.2762,5 =3618,7 C1 =Q1 3 L1 = 3618,47.3 207,36 = 21,417 < C=25,6KN X3 =0,41 Y3 =0,87 Q3 =0,41.6104+ 0,78.6559,42 =8209,45 C3 =Q1 3 L3 = 8209,45.3 19,08 = 24,47