thiết kế đồ án chi tiết máy

§å ¸n m«n häc Lời Nói Đầu Hiện nay khoa học kỹ thuật đang phát triển như vũ bão, mang lại những lợi ích cho con người về tất cả nhữnh lĩnh vực tinh thần và vật chất. 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 . Nhằm thực hiện mục tiêu đó, chúng Em là sinh viên trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp - Thái Nguyên nói riêng và những sinh viên của các trường kỹ thuật nói chung trong cả nước luôn cố gắng phấn đấu trong học tập và rèn luyện, trau dồi những kiến thức đã được dạy trong trường để sau khi ra trường có thể đóng góp một phần trí tuệ và sức lực của mình vào công cuộc đổi mới của đất nước trong thế kỷ mới . 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 có nên đồ án của Em không tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong được sự chỉ bảo của các thầy trong bộ môn và các Thầy Cô giáo trong khoa để đồ án của Em được hoàn thiện hơn . Cuối cùng Em xin chân thành cảm ơn sự quan tâm chỉ bảo của các Thầy Cô trong khoa và bộ môn Nguyên Lý Máy - Chi Tiết Máy trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp. Ngày 02 tháng 06 năm 2011 Sinh viên Trường Đại học kỹ thuật công nghiêp Thái Nguyên 1 §å ¸n m«n häc NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… Trường Đại học kỹ thuật công nghiêp Thái Nguyên 2 §å ¸n m«n häc PHẦN I TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC HỆ DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ I . Phân tích và trình bày cơ sở tính toán của sơ đồ cấu trúc:  Chuyển động từ động cơ 1 thông qua khớp nối 4 đến trục I và qua các trục II,III nhờ sự ăn khớp của các cặp bánh răng 2,3 đến khớp nối 5 truyền ra xích tải 6 truyền công xuất ra ngoài để thực hiện các công việc cần thiết.  Do vậy, khi tính toán để chọn động cơ phù hợp với yêu cầu thiết kế phải dựa vào các tiêu trí : công suất, số vòng quay đồng bộ, yêu cầu về quá tải, phương pháp mở máy và lắp đặt động cơ, nhưng ở đây ta dựa vào hai tiêu chí chủ yếu sau: P đc ≥ P ct n đb ≅ n sb  Mặt khác, khi phân phối tỷ số truyền ta có thể dựa vào nhiều tiêu chí khác nhau như :  Xuất phát từ các yêu cầu về công nghệ.  Về kích thước và khối lượng gọn nhẹ.  Về vấn đề bôi trơn các bánh răng ăn khớp. nhưng tất cả các phương pháp này đều dựa vào điều kiện: các cấp bánh răng trong hộp cần có khả năng tải tiếp xúc như nhau. Đồng thời, trong đồ án này thì tiêu trí về bôi trơn tốt nhất là quan trọng hơn cả nên ta xuất phát từ tiêu chí này để phân phối tỉ số truyền trong hộp giảm tốc. II.Chon động cơ điện: 1.Chọn kiểu loại động cơ:  Với hệ dẫn động xích tải dùng với các hộp giảm tốc ta ta chọn loại động cơ điện ba pha không đồng bộ rô to ngắn mạch vì những lý do sau:  Kết cấu đơn giản, dễ bảo quản, làm việc tin cậy.  Có thể mắc trực tiếp vào lưới điện công nghiêp.  Giá thành tương đối thấp và dễ kiếm.  Không cần điều chỉnh vận tốc .  Hiệu suất và hệ số công suất không cần cao. Trường Đại học kỹ thuật công nghiêp Thái Nguyên 3 §å ¸n m«n häc 2 . Chọn công suất động cơ Động cơ được chọn phải có công suất P đc và số vòng quay đồng bộ thoả mãn điều kiện : P đc ≥ P ct n đb ≅ n sb +) Công suất trên trục động cơ điện được xác định theo công thức(2.8)[1]: P ct = ∑ η t P Trong đó:  P ct : là công suất cần thiết trên trục động cơ  P t : là công suất tính toán trên  n trục máy công tác  η Σ : hiệu suất truyền động chung của toàn hệ thống η Σ = η 1 .η 2 .η 3 Tra bảng 2.3 [1], ta có:  η 1 : Hiệu suất bộ truyền bánh răng trụ η n BR = 0,97  η 2 : Hiệu suất một cặp ổ lăn η Ô = 0,99  η 3 : Hiệu suất khớp nối η KN = 1 mà hiệu suất chung của trạm dẫn động: 4 0 2 ηηηη brk = ∑ ⇒ η Σ = 1.0,97 2 .0,99 4 = 0,9  Trong trường hợp tải không đổi thì công suất tính toán là công suất làm việc trên trục máy: )(31,7 1000 7,1.4300 1000 . KW vF PP t ct lvt ==== Trong đó : F lv - là công suất trên đĩa xích, Kw. F t - là lực kéo trên xích tải, N. V - là vận tốc băng tải hoặc xích tải, m/s. ⇒ Công suất cần thiết trên trục động cơ là: P ct = ∑ η t P = 9,0 31,7 = 8.1(Kw) Như vậy, động cơ cần chọn phải có công suất lớn hơn hoặc ít nhất bằng 8,1 KW. Trường Đại học kỹ thuật công nghiêp Thái Nguyên 4 §å ¸n m«n häc 3. Chọn số vòng quay đồng bộ của động cơ: Khi số vòng quay đồng bộ của động cơ càng tăng thì khuôn khổ, khối lượng vì giá thành giảm (vì số đôi cực giảm) trong khi đó hiệu suất và hệ số công suất (cosϕ) càng tăng. Vì vậy người sử dụng muốn có số vòng quay cao. Tuy nhiên dùng động cơ với số vòng qua cao lại yêu cầu giảm tốc nhiều hơn, tác là phải sử dụng hệ thống dẫn động với tỷ số truyền lớn hơn. Do đó kích thước, khối lượng bộ truyền lớn. Vì vây khi thiết kế phải phối hợp cả hai yếu tố trên, đồng thời căn cứ vào sơ đồ hệ thống dẫn động cần thiết để chọn số vòng quay thích hợp cho động cơ. Theo tiêu chuẩn có các số vòng qua: 3000v/ph; 1500v/ph; 1000v/ph; 750v/p; 600v/ph; 500v/ph  Số vòng quay của trục công tác là : n CT = = 1,38.25 7,1.10.60 3 = 107,1 (vg/ph) Trong đó:  v - là vận tốc xích tải; v = 1,7(m/s)  z - là số răng đĩa xích tải; z = 25(răng)  t - là bước xích của xích tải; t =38.1(mm) + Chọn η db phải thoả mãn điều kiện: ct db sb U η η = ∈ U ∑ nd Trong đó: η ct : Số vòng quay trên trục công tác η db : Số vòng quay đồng bộ của động cơ U ∑ nd : tỷ số truyền nên dùng. + Số vòng quay của trục công tác )/(1,107 1,38.25 7,1.10.60 . .10.60 33 phv tz V n ct === + Chọn số vòng quay đồng bộ của động cơ: )/(1500 2 50.60.60 phv p f n db === Trường Đại học kỹ thuật công nghiêp Thái Nguyên 5 §å ¸n m«n häc mà p là số đôi cực tra bảng 1.1 ta có 2p=4 ⇒p=2 (kể đến sự trượt n đb =1450 (v/p)) ⇒ tỷ số truyền sơ bộ của hệ thống xác định. 54,13 1,107 1450 === ct db sb U η η Mà hộp giảm tốc 2 cấp có tỷ số truyền trong khoảng (8÷40) Bộ truyền xích bên ngoài hộp giàm tốc tỷ số truyền nên dùng trong khoảng (1,5÷5) U ∑ nd = U nd . U nd xích = (80÷40). (1,5÷5) = 12÷200 Vậy ta chọn số vòng quay đồng bộ của động cơ : η db = 1500v/ph ( Vì U sb =14 ∈U ∑ nd (12÷200) 4. Chọn động cơ thực tế: Căn cứ vào công suất đẳng trị dbdc dc ct dc dm Pp ηη ≈≥ ; Theo bảng P1.3 các thông số kỹ thuật của động cơ 4A ta chọn được động cơ 4A132M4Y3 Bảng thông số kỹ thuật của động cơ điện 4A132M4Y3 Kýhiệu Công suất P(KW) Vận tốc quay N(v/ph) Cosϕ η% T max /T dn T k /T dn 4A132M4Y3 11 1458 0,87 87,5 2,2 2 5. Kiểm tra điều kiện quá tải, điều kiện mở máy cho động cơ: a.Kiểm tra điều kiện mở máy cho động cơ: Khi khởi động , động cơ cần sinh ra một công suất mở máy đủ lớn thắng sức ỳ của hệ thống. Kiểm tra điều kiện mở máy cho động cơ theo công thức: P dc mm ≥ P dc bd Trường Đại học kỹ thuật công nghiêp Thái Nguyên 6 §å ¸n m«n häc Trong đó :  P: Công suất mở máy của động cơ. P dc mm = dn K T T .P đc = 2.11 = 22 (Kw)  P dc bd : Công suất cản ban đầu trên trục động cơ (Kw) P dc bđ = P ct .k bd = 8,1. 1,3= 10,53 (Kw) Vậy P dc mm ≥ P dc bd thỏa mãn điều kiện mở máy. b. Kiểm nghiệm điều kiện quá tải cho động cơ: Với sơ đồ tải trọng có tính chất không đổi và quay một chiều, nên không cần kiểm tra điều kiện quá tải cho động cơ. ⇒ Như vậy động cơ 4A132M4Y3 đã chọn thỏa mãn điều kiện làm việc đã đặt ra. II . PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN : 1.Tỷ số truyền của bộ truyền ngoài hộp: Tỷ số truyền chung của toàn hệ thống xác đinh theo công thức: 6,13 1,107 1458 === ∑ ct dc U η η Trong đó: η dc : số vòng quay của động cơ n dc = 1458 v/ph n ct : là số vòng quay của trục công tác n ct = 107,1 v/ph Với hệ dẫn động gồm các bộ truyền mắc nối tiếp U ∑ = U 1. U 2 .U 3 … Với U 1 ,U 2 .U 3 là tỷ số truyền các bộ truyền trong hệ thống. Hệ dẫn động gồm bộ truyền bánh răng 2 cấp nối với 1 bộ truyền ngoài hộp. U ∑ = U ng . U h Trong đó: Trong đó: +u ng : là bộ truyền ngoài(qua khớp nối nên u ng =1) + u h là bộ trong của hộp giảm tốc Trường Đại học kỹ thuật công nghiêp Thái Nguyên 7 §å ¸n m«n häc 2. Tỷ số truyền của các bộ truyền trong hộp. Vớí hộp giảm tốc 2 cấp ta có: U h = U 1 . U 2 Trong đó: u 1 là tỷ số truyền cấp nhanh u 2 là tỷ số truyền cấp chậm u 2 = 625,26,13.1,1.1,1 3 3 == h u ⇒ 18,5 625,2 6,13 1 ==u III . XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ TRÊN CÁC TRỤC :  Dựa vào công suất cần thiết của động cơ và sơ đồ hệ dẫn động ta tính các trị số của công suất, mômen và số vòng quay trên các trục. 1.Tốc độ quay của các trục:  Số vòng quay trên trục số I : ( ) phvnn đcI /1458==  Số vòng quay trên trục số II : ( ) phv u n n I II /5,281 18,5 1458 1 ===  Số vòng quay trên trục III : ( ) phv u n n II II III /2,107 625,2 5,281 ===  Số vòng quay trên trục công tác: ( ) phvnn IIIct /2,107== 2.Tính công suất trên các trục : Với sơ đồ tải trọng không đổi ta có : Công suất danh nghĩa trên trục động cơ là : )(1,8 9,0 31,7 Kw n P PP lv ct lv đcdc ==== Σ  Công suất danh nghĩa trên trục số I : )(23,71.9,0.31,7 KwPP KNOCTI === ηη Trường Đại học kỹ thuật công nghiêp Thái Nguyên 8 §å ¸n m«n häc  Công suất danh nghĩa trên trục số II : )(94,699,0.97,0.23,7 KwPP OBRIII === ηη  Công suất danh nghĩa trên trục số III : )(67,699,0.97,0.94,6 KwPP OBRIIIII === ηη  Công suất danh nghĩa trên trục công tác: )(4,699,0.97,0.67,6 KwPP XTKNOIIICT === ηηη 3 . Tính mômen xoắn : Mômen xoắn trên các trục được xác định theo công thức : T = 9,55.10 6 i i n P  Mômen xoắn trên trục động cơ là: )(5,53055 1458 1,8 .10.55,9.10.55,9 66 Nmm n P T đc đc đc ===  Mômen xoắn trên trục số I : )(47357 1458 23,7 .10.55,9.10.55,9 66 Nmm n P T I I I ===  Mômen xoắn trên trục số II : )(3,235442 5,281 94,6 .10.55,9.10.55,9 66 Nmm n P T II II II ===  Mômen xoắn trên trục III : )(4,594202 2,107 67,6 .10.55,9.10.55,9 66 Nmm n P T III III III ===  Mômen xoắn trên trục công tác: )(3,570194 2,107 4,6 .10.55,9.10.55,9 66 Nmm n P T CT CT CT === Trường Đại học kỹ thuật công nghiêp Thái Nguyên 9 §å ¸n m«n häc 4. Lập bảng kết quả Các kết quả tính ở trên là số liệu đầu vào cho các phần tính toán sau này, ta lập bảng thống kê các kết quả đã tính toán như trong bảng 1.1. sau đây Bảng 1.1. Các kết quả tính toán động lực học các trục Thông số trục Tỷ số truyền Công suất P (KW) Số vòng quay n(v/ph) Mômen xoắn T (Nmm) Động cơ 1 8,1 1458 53055,5 Trục I 7,23 1458 47357 2,625 Trục II 6,94 281,5 235442,3 5,18 Trục III 6,67 107,2 594202,4 1 Trục công tác 6,4 107,2 570194,3 Trường Đại học kỹ thuật công nghiêp Thái Nguyên 10 [...]... Nguyên 32 §å ¸n m«n häc PHẦN III : THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT NỐI ĐỠ CHƯƠNG I : THIẾT KẾ TRỤC I CHỌN VẬT LIỆU Với các thông số cơ bản như trên ta thấy bộ truyền chịu tải trọng trung bình do vậy theo bảng 6.1 ta chọn vật liệu cả ba loại trục là thép 45 thường hóa có σ b =600(MPa),ứng suất xoắn cho phép [σ ] = 50 (bảng 10.5 [1],HB =220 , σ ch = 450MPa để chế tạo II TÍNH THIẾT KẾ TRỤC VỀ ĐỘ BỀN 1.Các lực tác... ¸n m«n häc PHẦN II: THIẾT KẾ CÁC BỘ TRUYỀN CƠ KHÍ 1 Thiết kế bộ truyền cấp nhanh: 1.1 Chọn vật liệu: Do không có yêu cầu gì đặc biệt và tải trọng làm việc là không đổi nên ở đây ta chọn vật liệu cho 2 bánh răng của bộ truyền cấp nhanh là thép nhóm I có độ rắn HB < 350; và chọn cặp vật liệu cho bộ truyền cấp nhanh là như nhau với lưu ý rằng bánh răng nhỏ có độ rắn lớn hơn độ rắn bánh răng lớn từ 10 đến... khoảng cách từ mặt mút của chi tiết quay đến thành trong của hộp hoặc khoảng cách giữa các chi tiết quay k1 = 8 ÷ 15 chọn k =10(mm) 1 Trường Đại học kỹ thuật công nghiêp Thái Nguyên 35 §å ¸n m«n häc -k2 : khoảng cách từ mặt mút ổ đến thành trong của hộp k 2 = 5 ÷ 15 chọn k =8(mm) 2 -k3 : khoảng cách từ mặt mút của chi tiết quay đến nắp ổ k 3 = 10 ÷ 20 chọn k =15(mm) 3 -hn : chi u cao nắp ổ và đầu bu... thấy, σF1 < [σF1]; σF2 < [σF2] ⇒ Vậy bộ truyền được thiết kế thỏa mãn điều kiện bền uốn 1.7 Kiểm nghiệm răng về quá tải: Khi làm việc bánh răng có thể bị quá tải khi mở máy Vì vậy, cần kiểm tra quá tải dựa vào ứng suất tiếp xúc cực đại, ứng suất uốn cực đại Ta có hệ số quá tải (6.48) (TTTKHDĐCK ) K qt = Tmax = 2,2 T  Để tránh biến dạng dư hoặc gẫy răng bánh răng, ứng suất tiếp xúc cực đại σH Max không... N ) ⇒ Fr 2 = 0,2.6254,76 = 1250,95( N ) 190 Chi u Frk nên chọn ngược chi u với chuyển động quay ngược lắp trên trục có tác FT 1 = dụng làm tăng mô men uốn cho bánh răng (chi tiết quay) xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực 4 Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực: Dựa theo đường kính trục sơ bộ ta sử dụng bảng 10.2[1]để chọn chi u rộng ổ lăn : d(mm) 25 40 55 b0 (mm) 17... các chi tiết máy bị han gỉ, cần phải bôi trơn liên tục các bộ truyền trong hộp giảm tốc Do vận tốc nhỏ, nên ta chọn phương pháp ngâm các bánh răng trong hộp dầu Kiểm tra điều kiện bôi trơn là kiểm tra để các bánh lớn đều ngâm trong dầu và khoảng cách giữa mức dầu nhỏ nhất và mức dầu lớn nhất thường lớn hơn một trị số cho phép(thường bằng 8 đến 10 mm) Gợi x là khoảng cách từ các mức dầu đến tâm trục, chi u... tâm trục, chi u sâu ngâm dầu tối thiểu của bánh được lấy theo công thức: da − l min 2 d = a − l max ss 2 X min = X max * Vận tốc của bánh 2 là: v 2 = 3,207(m / s) * Vận tốc của bánh 4 là: v 4 = 1,267(m / s ) Trường Đại học kỹ thuật công nghiêp Thái Nguyên 31 §å ¸n m«n häc Chi u cao chân răng: h2t = 2,25.m = 2,25.1,5 = 3,375(mm) h4t = 2,25.m = 2,25.2 = 4,5(mm) Chi u cao ngâm dầu tối thiểu: h2 min = 2.h2... Nguyên 19 §å ¸n m«n häc 2 Thiết kế bộ truyền cấp chậm: 2.1 Chọn vật liệu: Do không có yêu cầu gì đặc biệt và tải trọng làm việc là không đổi nên ở đây ta chọn vật liệu là thép nhóm I có độ rắn HB < 350; và chọn cặp vật liệu cho bộ truyền cấp chậm là như nhau với lưu ý rằng bánh răng nhỏ có độ rắn lớn hơn độ rắn bánh răng lớn từ 10 đến 15 đơn vị Tra bảng 6.1 [1] ta có: - Bánh nhỏ 1: Thép 45 tôi cải... khớp trong  Ka: hệ số phụ thuộc vào vật liệu của cặp bánh răng Tra bảng 6.5 (TTTKDĐCK)ta có: Ka = 43 Mpa1/3  T1: Mô men xoắn trên trục bánh chủ động;  [σH]: ứng suất tiếp xúc cho phép;  u: Tỉ số truyền của bộ truyền;  ψba :Hệ số chi u rộng bánh răng Tra bảng 6.6 (TTTKDĐCK)ta có: ψba = 0,4  KHB : Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chi u rộng vành răng khi tính về tiếp xúc Ta có: ψbd... thuộc vào vật liệu của cặp bánh răng Tra bảng 6.5 (TTTKHDĐCK) ta có: Ka = 43 Mpa1/3  T1: Mô men xoắn trên trục bánh chủ động; T1 = 47357(Nmm)  [σH]: ứng suất tiếp xúc cho phép; [σH] = 554,55 MPa  u: Tỉ số truyền của bộ truyền; u = 5,18  ψba :Hệ số chi u rộng bánh răng Tra bảng 6.6 (TTTKHDĐCK) ta có: ψba = 0,3  KHB : Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chi u rộng vành răng khi tính .  Công suất danh nghĩa trên trục số II : )(94,699,0.97,0.23,7 KwPP OBRIII === ηη  Công suất danh nghĩa trên trục số III : )(67,699,0.97,0.94,6 KwPP OBRIIIII === ηη  Công suất danh nghĩa trên. kế bộ truyền cấp nhanh: 1.1 Chọn vật liệu: Do không có yêu cầu gì đặc biệt và tải trọng làm việc là không đổi nên ở đây ta chọn vật liệu cho 2 bánh răng của bộ truyền cấp nhanh là thép nhóm I. =1,8.255=459(MPa)  K FC : Hệ số xét đến ảnh hưởng đặt tải. K FC = 1 do bộ truyền quay 1 chi u;  K HL ,K FL : Hệ số tuổi thọ, xét đến ảnh hưởng của thời gian phục vụ và chế độ tải trọng của bộ truyền, được