Thiết kế tối ưu hệ dẫn động cơ khí dùng hộp giảm tốc và bộ truyền đai

Luận văn thạc sĩ Tr-ờng ĐH Kỹ thuật Công nghiệp HV: Lê Thị Ph-ơng Thảo 1 I HC THI NGUYấN TRNG I HC K THUT CễNG NGHIP Lấ TH PHNG THO THIT K TI U H DN NG C KH DNG HP GIM TC V B TRUYN AI LUN VN THC S K THUT CHUYấN NGNH K THUT C KH Thỏi Nguyờn, nm 2015 THI NGUYấN, 2014 Luận văn thạc sĩ Tr-ờng ĐH Kỹ thuật Công nghiệp HV: Lê Thị Ph-ơng Thảo 2 LI CAM OAN I HC THI NGUYấN TRNG I HC K THUT CễNG NGHIP Lấ TH PHNG THO THIT K TI U H DN NG C KH DNG HP GIM TC V B TRUYN AI CHUYấN NGNH K THUT C KH M S: 60520103 NGI HNG DN KHOA HC PGS.TS V NGC PI Thỏi Nguyờn, nm 2015 Luận văn thạc sĩ Tr-ờng ĐH Kỹ thuật Công nghiệp HV: Lê Thị Ph-ơng Thảo 3 Tờn tụi l: Lờ Th Phng Tho, hc viờn lp cao hc khúa 14 - K thut c khớ, hin ang cụng tỏc ti trng i hc K thut Cụng nghip Thỏi Nguyờn. Xin cam oan: ti: "Thit k ti u h dn ng c khớ dựng hp gim tc v b truyn ai" do thy giỏo PGS. TS V Ngc Pi hng dn l cụng trỡnh do bn thõn tụi thc hin da trờn s hng dn ca thy giỏo hng dn khoa hc v cỏc ti liu tham kho ó trớch dn. Cỏc s liu v kt qu trong lun vn l trung thc v cha tng c ai cụng b trong bt kỡ mt cụng trỡnh no khỏc, tr cỏc phn tham kho ó c nờu rừ trong lun vn. Thỏi Nguyờn, ngy 6 thỏng 1 nm 2015 Hc viờn Lờ Th Phng Tho Luận văn thạc sĩ Tr-ờng ĐH Kỹ thuật Công nghiệp HV: Lê Thị Ph-ơng Thảo 4 LI CM N Th nht, tụi xin chõn thnh cm n sõu sc ti PGS. TS V Ngc Pi, ngi ó tn tỡnh hng dn tụi hon thnh lun vn ny. Trong quỏ trỡnh lm lun vn, thy luụn nh hng cho bi lun vn, ch bo tụi cỏch tỡm ti liu tham kho v cung cp mt s ti liu tham kho hon thin lun vn. ng thi thy ó hng dn cho tụi v cỏch trỡnh by bi lun vn. Tụi xin chõn thnh cm n ti b mụn K thut c khớ - Khoa C khớ - Trng i hc K thut Cụng nghip ó to iu kin tt nht cho tụi trong thi gian hc tp v lm lun vn. Li cm n sõu sc ti trng i hc K thut Cụng nghip ó giỳp tụi v kinh phớ o to cng nh thi gian hc tp. Tụi cng xin cm n cỏc bn ng nghip ni tụi cụng tỏc ó ng viờn giỳp tụi hon thnh tt cụng vic b mụn to iu kin cho tụi c hc tp tt. Cui cựng tụi gi li cm n ti ton th gia ỡnh tụi ó to iu kin tt nht tụi hon thnh khúa hc ny. Thỏi Nguyờn, ngy 6 thỏng 1 nm 2015 Lờ Th Phng Tho Luận văn thạc sĩ Tr-ờng ĐH Kỹ thuật Công nghiệp HV: Lê Thị Ph-ơng Thảo 5 MC LC Li cam oan i Li cm n ii Mc lc iii Danh mc cỏc hỡnh v v Danh mc cỏc bng biu vii PHN M U 1 1. Tớnh cp thit ca ti 1 2. Mc tiờu nghiờn cu 2 3. Kt qu d kin 3 4. Phng phỏp nghiờn cu 3 5. Ni dung nghiờn cu 3 Chng 1: GII THIU 4 1.1 Gii thiu v h dn ng c khớ 4 1.2 S cn thit ca ti u húa h dn ng c khớ 9 1.3 Mc tiờu ca lun vn 9 1.4 Kt lun chng 1 10 Chng 2 : TNG QUAN V THIT K TI U H DN NG C KH. 11 2.1 Cỏc nghiờn cu ca cỏc tỏc gi trong nc 11 2.2 Cỏc nghiờn cu ca cỏc tỏc gi nc ngoi 16 2.3 Kt lun chng 2 20 Chng 3: XY DNG CC BI TON TI U 21 3.1 Gii thiu v bi toỏn ti u 21 3.1.1 Bi toỏn ti u tng quỏt 21 3.1.2 Phõn loi cỏc bi toỏn ti u 22 3.2 Xõy dng hm n mc tiờu khi lng ca h gm hp gim tc v b truyn ai l nh nht 23 3.2.1 Khi lng hp gim tc 23 Luận văn thạc sĩ Tr-ờng ĐH Kỹ thuật Công nghiệp HV: Lê Thị Ph-ơng Thảo 6 3.2.2 Khi lng b truyn ai 27 3.3 Bi toỏn ti u 32 3.4 Kt lun chng 3 33 Chng 4 : GII CC BI TON TI U 34 4.1 La chn phng phỏp gii bi toỏn ti u 34 4.1.1 Phng phỏp th 34 4.1.2 Phng phỏp bin i n hỡnh 36 4.1.3 Phng phỏp Gradient liờn hp 37 4.1.4 Phng phỏp lỏt ct vng 38 4.1.5 Phng phỏp Lagrange 38 4.1.6 Phng phỏp tỡm kim trc tip 39 4.2 Lp trỡnh gii bi toỏn ti u 39 4.3 Kt qu v nhn xột 39 Chng 5 : KT LUN V XUT 44 5.1 Kt lun 44 5.2 xut 45 Ph lc 46 TI LIU THAM KHO 52 Luận văn thạc sĩ Tr-ờng ĐH Kỹ thuật Công nghiệp HV: Lê Thị Ph-ơng Thảo 7 DANH MC CC HèNH V TT Ni dung Trang Hỡnh 1.1 Mt s s truyn ng bng ma sỏt 7 Hỡnh 1.2 Mt s s truyn ng bng n khp 8 Hỡnh 1.3 S h dn ng bng ti 8 Hỡnh 2.1 Biu quan h gia t s truyn chung ca hp tng tc v s vũng quay mỏy phỏt 11 Hỡnh 2.2 Biu quan h gia t s truyn chung ca hp tng tc v khi lng ca hp 12 Hỡnh 2.3 Mi quan h gia t s truyn ca hp v t s truyn cỏc cp 12 Hỡnh 2.4 Mi quan h gia t s truyn ca hp v khi lng chung ca c hp tng tc v mỏy phỏt 13 Hỡnh 2.5 Quan h gia t s truyn chung ca hp v t s truyn cỏc cp 14 Hỡnh 2.6 S tớnh din tớch tit din A ca hp gim tc phõn ụi cp chm 14 Hỡnh 2.7 S tớnh chiu di L ca hp gim tc phõn ụi cp chm 15 Hỡnh 2.8 Quan h gia t s truyn chung ca hp v t s truyn cỏc cp 16 Hỡnh 2.9 Kt qu bi toỏn ti u cỏc thụng s mụ un, s rng v h s b rng bỏnh rng 17 Hỡnh 2.10 Kt qu bi toỏn ti u cỏc thụng s ng kớnh, chiu di trc l 1 v l 2 17 Hỡnh 2.11 Kt qu bi toỏn ti u cỏc thụng s ng kớnh trong, ng kớnh ngoi v b rng ln 17 Hỡnh 2.12 V trớ cỏc bin thit k 19 Hỡnh 2.13 th biu din phn hi b mt theo tui th ca cỏc bin thit k x 1 , x 2 v x 3 19 Luận văn thạc sĩ Tr-ờng ĐH Kỹ thuật Công nghiệp HV: Lê Thị Ph-ơng Thảo 8 Hỡnh 3.1 Hỡnh v tớnh th tớch bỏnh ai 30 Hỡnh 4.1 Phng phỏp th gii bi toỏn ti u 34 Hỡnh 4.2 S khi gii bi toỏn quy hoch tuyn tớnh 36 Hỡnh 4.3 Biu quan h gia t s truyn chung v khi lng ca h dn ng 40 Hỡnh 4.4 Biu quan h gia t s truyn chung ca h dn ng v t s truyn hp gim tc v b truyn ai 40 Hỡnh 4.5 Biu quan h gia t s truyn ca hp gim tc v b truyn ai 42 Luận văn thạc sĩ Tr-ờng ĐH Kỹ thuật Công nghiệp HV: Lê Thị Ph-ơng Thảo 9 DANH MC CC BNG BIU TT Ni dung Trang Bng 2.1 Kt qu ti u cỏc thụng s ca hp tc 18 Bng 2.2 Kt qu ti u cỏc thụng s ca trc 18 Bng 2.3 Kt qu ti u cỏc thụng s ca ln 18 Bng 3.1 Mi liờn h gia t s truyn u v t s a/d bd2 trong b truyn ai 28 Bng 3.2 Bng giỏ tr cỏc thụng s d bd1 v [ p ] 0 theo tng loi ai 29 Bng 3.3 Bng giỏ tr h s C 1 theo tng loi ai 31 Bng 3.4 Bng giỏ tr din tớch ai A v h s C 2 theo tng loi ai 31 Luận văn thạc sĩ Tr-ờng ĐH Kỹ thuật Công nghiệp HV: Lê Thị Ph-ơng Thảo 10 PHN M U 1. Tớnh cp thit ca ti Trong nhng nm gn õy, cựng vi s phỏt trin nh v bóo ca xó hi núi chung v ca khoa hc k thut núi riờng, cỏc ngnh cụng nghip cng khụng nm ngoi vũng xoỏy ú. Lnh vc c khớ ch to mỏy vỡ th ang ng trc nhiu vn cn gii quyt. Cỏc sn phm c khớ cng yờu cu ngy cng cao v cht lng v tớnh cht s dng. Chớnh vỡ vy, vn thit k ti u chi tit mỏy hay h dn ng c khớ c c bit quan tõm. truyn ng t ng c n cỏc c cu cụng tỏc cú tc v quy lut chuyn ng khỏc nhau, cỏc b truyn ng c khớ, hp gim tc v cỏc b truyn ngoi c s dng khỏ ph bin. Cú khỏ nhiu cỏc nghiờn cu nc ngoi v tớnh toỏn ti u c v hp gim tc v b truyn ngoi. Cỏc nghiờn cu ny tp trung vo vic ti u hp gim tc theo nhiu ch tiờu khỏc nhau nh khi lng, tit din nh nht vv B truyn ai ngoi hp cng c nghiờn cu ti u theo nhiu khớa cnh. - Vic phõn phi t s truyn cho cỏc loi hp gim tc khỏc nhau nh hp bỏnh rng tr 2 cp, 3 cp, hp gim tc bỏnh rng cụn tr, hp gim tc bỏnh rng ng trc, hp gim tc hnh tinh 2 cp v hp vi sai kớn ó c a ra bng phng phỏp th. Tớnh toỏn ti u t s truyn cho hp gim tc bỏnh rng tr nhiu cp cú th tin hnh theo nhiu ch tiờu khỏc nhau nh theo ch tiờu th tớch ca cỏc bỏnh rng nh nht, theo ch tiờu khi lng ca cỏc bỏnh rng l nh nht hoc tit din ngang ca hp l nh nht. - Vi b truyn ai ngoi hp, cho n nay ó cú khỏ nhiu nghiờn cu v tớnh toỏn thit k v thit k ti u c cụng b. Vic tớnh toỏn chớnh xỏc h s trt trong b truyn ai ó c cp n. Vic xỏc nh gúc nghiờng ti u ca rónh ai trong b truyn ai thang c nờu ra. S phõn b ng sut trong ai thang ó c trỡnh by v nh hng ca nhit sinh ra n gii hn mi ca ai thang cng ó c nghiờn cu. khụng n nh ca dõy ai cng ó c nghiờn cu c v lý thuyt v thc nghim. So sỏnh v c tớnh ca cỏc loi ai khỏc nhau vi vic nhn mnh hiu sut, giỏ thnh v phm vi ng dng, v cỏc gii thiu v vic nghiờn cu, phỏt trin, quỏ trỡnh lm vic nhm tng cụng sut truyn dn. [...]... (mm); - dw21, dw22 l ng kớnh vũng trũn ln ca cỏc bỏnh rng b truyn 2 (mm); - bw1, bw2 ln lt l chiu rng ca cp bỏnh rng 1 v 2 (mm); - T11 , T11 ln lt l mụ men xon v mụ men xon cho phộp trờn trc I - H 1 l ng sut tip xỳc cho phộp ca b truyn I; - Z M 1 , Z H 1 , Z 1 ln lt l cỏc h s xột n c tớnh ca vt liu, hỡnh dng ca b mt tip xỳc, tng chiu di tip xỳc Theo [] ta cú: 2 Z21.Z M 1 1.8; Z H 274; HV: Lê Thị... 2 u2 4 T12 ba 2 K 02 (3.13) (3.14) Mt khỏc ta cú: T11 T11 1 2 T12 T12 bro u1 (3.15) Trong ú: - T11v [T11] ln lt l mụ men xon v mụ men xon cho phộp trờn trc s 1.Trc 1 l trc ni vi bỏnh ai b ng - T12v [T12] ln lt l mụ men xon v mụ men xon cho phộp trờn trc s 2 - br : hiu sut b truyn bỏnh rng trong hp (br= 0,96 0,98), chn br= 0,97 - o : hiu sut cỏc cp ln trong hp (o= 0,99 0,995), chno= 0,992... nhau ch cha cú nghiờn cu no v thit k ti u h dn ng c khớ bao gm c hp gim tc v b truyn ngoi Trờn thc t, h dn ng c khớ gm mt hp gim tc v b truyn ai c dựng rt ph bin vỡ vic s dng b truyn ai trong h thng cho phộp tng t s truyn, gim giỏ thnh v cú th dựng b truyn ai lm c cu phũng quỏ ti Vỡ lý do ú, ti Thit k ti u h dn ng c khớ dựng hp gim tc v b truyn ai l cp thit 2 Mc tiờu ca nghiờn cu - La chn c thụng s thit... rng vnh rng v cho cỏc ụi rng ng thi n khp K H 1 0,01 1,16 ; ly K H 1 1,08; K H 1 1,1; - K H 1 l h s k n ti trng ng xut hin trong vựng n khp, ly K H1 1, 09 ; * i vi cp bỏnh rng 1, mụ men xon cho phộp trờn trc 2 c xỏc nh nh sau: T11 3 bd 1d w11u1 K 01 (3.3) 2(u1 1) Trongú: H 1 2 K 01 K H 1 ( Z M 1Z H 1Z 1 ) 2 (3.4) K H 1 K H 1.K H 1.K H1 bd 1 V 1 u1 1 ba1 2 (3.5) Trongú: - ba1, bd1... s f: D Rn R Bi toỏn ti u dng tng quỏt cú dng: Max (Min) f(x), vi x D Rn Nh vy, cn tỡm im x ( x1 , x2 , , xn ) D Rn sao cho hm mc tiờu f(x) c giỏ tr ln nht i vi bi toỏn Max - cc i húa (giỏ tr bộ nht i vi bi toỏn Min - cc tiu húa) im x ( x1 , x2 , , xn ) D Rn c gi l phng ỏn kh thi (hay phng ỏn chp nhn c hoc gi tt l phng ỏn) ca bi toỏn ti u: Max (Min) f(x), vi x D Rn Min D c gi l min rng... kớnh vũng trũn ln ca cỏc bỏnh rng b truyn 1 (mm); - dw12, dw22l ng kớnh vũng trũn ln ca cỏc bỏnh rng b truyn 2 (mm); - bw1, bw2 ln lt l chiu rng ca cp bỏnh rng 1 v 2 (mm); - H 1 l ng sut tip xỳc cho phộp ca b truyn I; - Z M 1 , Z H 1 , Z 1 ln lt l cỏc h s xột n c tớnh ca vt liu, hỡnh dng ca b mt tip xỳc, tng chiu di tip xỳc 2 Z21.Z H 1 1.8; Z H 274; - KH1 l h s ti trng khi tớnh toỏn v tip xỳc ca . c khớ gm mt hp gim tc v b truyn ai c dựng rt ph bin vỡ vic s dng b truyn ai trong h thng cho phộp tng t s truyn, gim giỏ thnh v cú th dựng b truyn ai lm c cu phũng quỏ ti. Vỡ lý do ú, ti Thit