đồ án thiết kế hệ dẫn động xích tải răng trụ răng nghiêng

Đồ án chi tiết máy 1 Lời nói đầu Trong tất cả các máy móc cơ khí đều có sự chuyển động cơ học của các bộ phận của máy. Muốn có sự chuyển động thì cần phải có năng lượng. Một trong những dạng năng lượng dễ kiếm, dễ sử dụng và có thể có mặt ở khắp mọi nơi đó là điện năng. Trong lịch sử phát minh, con ngườ i đã thấy rằng chỉ có động cơ điện là một thiết bị tối ưu nhất có tác dụng biến năng lượng điện thành cơ năng để thực hiện một chuyển động cơ học cần thiết. Trong sản xuất công nghiệp, để nâng cao năng suất và hiệu quả kinh tế cũng như tính khả thi người ta chỉ chế tạo ra các độ ng cơ điện có công suất và vận tốc quay là một giá trị cụ thể nào đó đã được lập trong các bảng tiêu chuẩn. Trong khi đó, các chuyển động cơ học trong các máy móc lại cần những công suất bất kì, không theo một dẫy số tiêu chuẩn nào. Vì vậy, các động cơ điện không thể truyền trực tiếp công suất sang cho các hệ thống chuyển động mà phải thông qua thiết bị chuyển đổ i công suất dễ chế tạo hơn. Một trong các thiết bị như vậy là hộp giảm tốc. Hộp giảm tốc là cơ cấu truyền động bằng ăn khớp trực tiếp, có tỉ số truyền không đổi và được dùng để giảm vận tốc góc và tăng mômen xoắn. Như vậy, ta thấy rằng, một hệ thống máy móc chuyển động cần phải có động cơ , bộ truyền, hộp giảm tốc (hoặc hộp tăng tốc) và hệ thống tải. Một hệ thống như vậy được gọi là hệ thống dẫn động cơ khí. Trên thực tế , khi thiết kế một hệ thống dẫn động cơ khí ta phải khảo sát tất cả các số liệu kĩ thuật phục vụ cho đề tài thiết kế. Nhưng trong đồ án môn học Chi Tiết Máy này, các số liệu đã được cho trước và ta chỉ phải thiết kế hệ thống mà thôi. Đồ án chi tiết máy 2 Mục Lục Trang Lời nói đầu 1 Dữ liệu kĩ thuật phục vụ cho đề tài thiết kế 3 CHƯƠNG 1: CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN VÀ PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN 1.1> Chọn động cơ. 1.2> Phân cấp tỉ số truyền. 1.2.1> Tỉ số truyền của hệ dẫn động. 1.2.2> Tốc độ vòng quay trên các trục. 1.2.3> Công suất và mômen xoắn trên các trục. CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC BỘ TRUYỀN. 2.1> Thiết kế bộ truyền bánh răng trong hộp giảm tốc. 2.1.1> Chọn vật liệu và xác định ứng suất cho phép. 2.1.2> Tính toán cấp chậm. 2.1.3> Tính toán cấp nhanh. 2.2> Thiết ké bộ truyền xích. 2.2.1> Chọn loại xích. 2.2.2> Xác định các thông số bộ truyền xích. CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ TRỤC, CHỌN Ổ LĂN VÀ KHỚP NỐI. 3.1> Chọn vật liệu và tính các khoảng cách, lực. 3.1.1> Xác định sơ bộ đường kính trục. 3.1.2> Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực. 3.1.3> Xác định trị số và chiều của các lực từ chi tiết quay tác dụng lên trục. 3.2> Thiết kế trục và chọn ổ lăn. 3.2.1> Tính trục. 3.2.2> Chọn ổ lăn. 3.3> Chọn khớp nối. CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ VỎ HỘP GIẢM TỐC. Đồ án chi tiết máy 3 Tài liệu tham khảo [1]. Trịnh Chất, Lê Văn Uyển – Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí. Tập1,2 Nxb Giáo dục. Hà Nội. [2]. Nguyễn Trọng Hiệp – Chi tiết máy. Tập1,2 Nxb Giáo dục. Hà nội 1994 [3]. Ninh Đức Tốn – Dung sai và lắp ghép. Nxb Giáo dục. Hà nội 2004 [4]. Đỗ Sanh, Nguyễn Văn Vượng, Phan Hữu Phúc – Giáo trình cơ kỹ thuật. Nxb Giáo dục Hà n ội 2002. Đồ án chi tiết máy 4 ĐỒ ÁN MÔN HỌC CHI TIẾT MÁY Thiết kế hệ dẫn động xích tải Phần 1: Thuyết minh ÌDữ liệu kĩ thuật phục vụ cho đề tài thiết kế • Tmm = 1,4.T1 1. Động cơ • T2 = 0,5.T1 2. Nối trục đàn hồi • t1 = 6 (h) 3. Hộp giảm tốc • t2 = 9 (h) 4. Bộ truyền xích • tck = 16 (h) 5. Xích tải Số liệu cho trước: 1. Lực kéo xích tải : F = 4.000 (N) 2. Vận tốc xích tải : v = 0,25 (m/s) 3. Số răng đĩa xích tải : z = 30 4. Bước xích tải : p = 25,4 (mm) 5. Thời hạn phục vụ : h I = 23.000(h) 6. Số ca làm việc : 2 7. Góc nghiêng đường nói tâm bộ truyền ngoài: 30 0 . 8. Đặc tính làm việc : va đập nhẹ Khối lượng thiết kế : 1. Một bản vẽ lắp hộp giảm tốc - khổ A0. 2. Một bản vẽ chế tạo chi tiết - khổ A3 . 3. Một bản thuyết minh. Đồ án chi tiết máy 5 CHƯƠNG1: CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN CẤP TỈ SỐ TRUYỀN. 1.1,Chọn động cơ. - Công suất công tác trên xích tải: P ct = 1000 .vF = 1000 25,0.4000 = 1 (KW) - Công suất yêu cầu trên trục động cơ: P yc = Σ η ct P = 875,0 1 = 1,143 (KW) Trong đó: Σ η : Hiệu suất tổng của bộ truyền. Σ η = hngng η η η ∗∗ 21 = 0,99. 0,93. 0,95 = 0,875 1ng η = 0,99 : Hiệu suất nối trục đàn hồi. 2ng η = 0,93 : Hiệu suất bộ truyền xích. h η = 0,95: Hiệu suất hộp giảm tốc. Chọn u h = 18 ; u ng2 = 4 ; ( u ng1 = 1). Suy ra u Σ = 18. 4.1 = 72 Số vòng quay sơ bộ của động cơ : n sb = n ct . u Σ = 19,69 . 72 = 1418 (vòng/phút) Trong đó: Số vòng quay trên trục công tác: n ct = pz v . .60000 = 4,25.30 25,0.60000 =19,69(vg/ph) Chọn số vòng quay đồng bộ của động cơ là: n đb = 1500(vòng/phút) Theo bảng P1.2 [1] tập1: Với P yc = 1,143 và n đb = 1500(vòng/phút) ⇒ Chọn động cơ DK41- 4; có P đc = 1,7 (KW) , n đc = 1420 (vòng/phút) Hệ số quá tải K qt = 4,14,1 1 =≥= T T T T mm dn K Khối lượng động cơ: G = 39 (kg) Đường kính trục động cơ d đc = 25 (mm) 1.2,Phân cấp tỉ số truyền: 1.2.1,Tỷ số truyền của hệ dẫn động: 72 69,19 1420 === Σ ct dc n n u Tỉ số truyền chung của hộp giảm tốc: 18 4.1 72 . 21 === Σ ngng h uu u u Ta có : 21 .uuu h = = 18 Theo bảng(3.1), [1], tập1 tìm được: u 1 = 5,31 ; u 2 = 3,39 Trong đó: u 1 : Tỉ số truyền cấp nhanh của hộp giảm tốc u 2 : Tỉ số truyền cấp chậm của hộp giảm tốc 1.2.2, Tính tốc độ quay trên các trục : Đồ án chi tiết máy 6 9 Trên trục công tác: n ct = 19,69 (vòng/phút) 9 Trục III : n III = n ct . u ng2 = 19,69 . 4 = 78,76(vòng/phút) 9 Trục II : n II = n III . u 2 = 78,76 . 3,39 = 267(vòng/phút) 9 Trục I : n I = n đc =1420 (vòng/phút) 1.2.3, Công suất và mômen trên các trục : 9 Trục công tác: P ct = 1 (KW) T ct = 9,55. 10 6 . 8,485017 69,19 1 = (Nmm) 9 Trục III: P III = 075,1 93,0 1 2 == ng ct P η (KW) T III = 9,55. 10 6 . 5,130348 76,78 075,1 = (Nmm) 9 Trục II : P II = 12,1 97,0.99,0 075,1 . 075,1 === − BRolIIIII III P ηηη (KW) T II = 9,55 . 10 6 . 40060 267 12,1 = (Nmm) 9 Trục I : P I = 1663,1 97,0.99,0 12,1 . == BRol II P ηη (KW) T I = 9,55. 10 6 . 8,7843 1420 1663,1 = (Nmm) 9 Trục động cơ: P đc = 178,1 99,0 1663,1 == ol I P η (KW) T đc = 9,55. 10 6 . 5,7922 1420 178,1 = (Nmm) Trong đó: : ol η Hiệu suất 1 cặp ổ lăn. : BR η Hiệu suất 1 cặp bánh răng. Trục Động cơ I II III Làm Việc Thông số Tỉ số truyền u 1 5,31 3,39 4 Công suất P (KW) 1,178 1,1663 1,12 1,075 1 Số vòng quay n(vg/ph) 1420 1420 267 78,76 19,69 Mômen xoắn T(N.mm) 7922,5 7843,8 40060 130348,5 485017,8 CHƯƠNGII: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC BỘ TRUYỀN: Đồ án chi tiết máy 7 2.1,Thiết kế bộ truyền bánh răng trong hộp giảm tốc: 2.1.1,Chọn vật liệu và xác định ứng suất cho phép : 9 Chọn vật liệu 2 cấp bánh răng như nhau: Cụ thể, theo bảng 6.1 [1] tập1 chọn: Bánh nhỏ : thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB 241…285,có MPaMPa chb 580,850 11 = = σ σ Bánh lớn: thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB 192 240,có MPaMPa chb 450,750 22 = = σ σ 9 Phân cấp tỉ số truyền u h =18; cấp nhanh là u 1 = 5,31 ; u 2 = 3,39. 9 Xác định ứng suất cho phép: Theo bảng 6.2 , [1], tập1, với thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB 180 350. ;1,1;702 0 lim =+= HH SHB σ ;75,1;8,1 0 lim == FF SHB σ Chọn độ rắn bánh nhỏ HB 1 = 245 ; độ rắn bánh lớn HB 2 = 230. Khi đó: ;56070245.2702 1 0 1lim MPaHB H =+=+= σ .441245.8,18,1 1 0 1lim MPaHB F === σ ;53070230.2702 2 0 2lim MPaHB H =+=+= σ .414230.8,18,1 2 0 2lim MPaHB F === σ Theo (6.7), [1], tập1 có: N HE = 60c Σ ( max TT i ) 3 .n i .t i N HE2 = 60c.(n 1 /u 1 ). () i i i t t TTt Σ Σ Σ . 3 max = 60.1. 2 833 10.75,1 96 9 .5,0 96 6 .123000. 31,5 1420 HO N〉= ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ + + + 1 2 =⇒ HL K ; Tương tự: 1 1 = ⇒ HL K ; Như vậy theo (6.1a),[1],tập1, sơ bộ xác định được: [] H HL HH S K . 0 lim σσ = [] MPa S K H HL HH 509 1,1 1.560 . 1 0 1lim 1 === σσ [] MPa S K H HL HH 8,481 1,1 1.530 . 2 0 2lim 2 === σσ Với cấp nhanh sử dụng răng thẳng [ ] [ ] [ ] ( ) MPa HHH 8,481,min 21 ' ==⇒ σσσ Với cấp chậm sử dụng răng nghiêng ⇒ [] [ ] [ ] MPa HH H 4,495 2 8,481509 2 21 '' = + = + = σ σ σ Theo (6.8),[1],tập1: N FE = 60c. Σ t () i i i t t TT Σ Σ . 6 max N FE2 = 60c 866 10.51,1 96 9 .5,0 96 6 .1.23000. 31,5 1420 = ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ + + + ; N fE2 > N FO = 4.10 6 Đồ án chi tiết máy 8 1 2 =⇒ FL K ; tương tự 1 1 = FL K Theo (6.2a),[1],tập1, với bộ truyền quay 1 chiều: K FC = 1, ta có [] MPa S K K F FL FCFF 252 75,1 1.1.441 1 0 1lim1 === σσ [] MPa S K K F FL FCFF 6,236 75,1 1.1.414 2 0 2lim2 === σσ ứng suất quá tải cho phép: Theo (6.13) và (6.14),[1],tập1 có: [] MPa chH 1260450.8,2.8,2 2 max === σ σ [] MPa chF 464580.8,0.8,0 1 max 1 === σ σ [] MPa chF 360450.8,0.8,0 2 max 2 = == σ σ 2.1.2, Tính toán cấp chậm ( bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng ) ♦ Xác định sơ bộ khoảng cách trục : 3 2 2 '' 22 ][ . ).1( baH HII aw u KT uKa ψσ β += trong đó :  ba ψ : hệ số, là tỉ số giữa chiều rộng vành răng và khoảng cách trục. Tra bảng (6.6),[1],tập1,ta chọn ba ψ = 0,4  a K : hệ số phụ thuộc vào vật liệu của cặp bánh răng và loại răng. Tra bảng (6.5),[1], tập1 được a K = 43.  β H K : Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng khi tính về tiếp xúc.Với hệ số bd ψ = 0,53. ba ψ .(u 2 +1) = 0,53.0,4.(3,39+1) = 0,93 ; tra bảng (6.7), [1], tập1, ta được β H K = 1,15 ; 32,1= β F K (sơ đồ 3). )(65,97 4,0.39,3.4,495 15,1.40060 ).139,3(43 3 2 2 mma w =+= => lấy 2w a = 115(mm). ♦ Xác định các thông số ăn khớp Môđun m = (0,01 ÷0,02). 2w a = (0,01 ÷ 0,02).115 = 1,15 ÷ 2,3 mm. Chọn m=1,5 (bảng 6.8, [1]) Chọn sơ bộ 0 30= β 866,0cos =⇒ β Số răng bánh nhỏ (công thức 6.31),[1], tập1. 3,26 )139,3.(5,1 866,0.115.2 )1( cos 2 2 2 1 = + = + = um a z w β => lấy 1 z = 26 Số răng bánh lớn 14,8826.39,3. 122 === zuz => lấy 2 z = 88 Do đó, tỉ số truyền thực sẽ là : Đồ án chi tiết máy 9 38,3 26 88 1 2 === z z u m Khi đó: cos '''00 2 21 24143124,31855,0 115.2 )8826.(5,1 .2 ).( ==⇒= + = + = ββ w a ZZm ♦ Các thông số cơ bản của bộ truyền : Góc prôfin gốc : α = 0 20 (theo TCVN 1065-71). Góc nghiêng răng : β = "24'1431 0 Góc prôfin răng : "33'323 855,0 20 cos 0 0 = ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ = ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ = tg arctg tg arctg t β α α Góc ăn khớp: () = ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎣ ⎡ += 2 21 .2 cos .arccos w tw a m ZZ α α () "25'3236 115.2 20cos5,1 .8826arccos 0 0 = ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎣ ⎡ + Khoảng cách trục : )(115 2 mma w = Mô đun: m=1,5mm Chièu rộng vành răng: )(46115.4,0. 2 mmab wbaw = = = ψ ⇒ Mỗi bánh răng có chiều rộng vành răng là: 23 mm Số răng mỗi bánh răng: Z 1 = 26 ; Z 2 = 88 Tỉ số truyền cấp chậm: u m = 3,38 Đường kính chia : )(6,45 855,0 26 .5,1 )cos( . 1 1 mm z md === β )(4,154 855,0 88 .5,1 )cos( . 2 2 mm z md === β Đường kính lăn : )(66,45 138,3 115.2 1 2 2 1 mm u a d m w w = + = + = )(3,15438,3.66,45. 12 mmudd mww = = = Đường kính đỉnh răng : )(6,485,1.26,45.2 11 mmmdd a = + = + = )(4,1575,1.24,154.2 22 mmmdd a = + = + = Đường kính đáy răng : )(85,415,1.5,26,45.5,2 11 mmmdd f = − = − = )(65,1505,1.5,24,154.5,2 22 mmmdd f = − = − = Hệ số trùng khớp ngang: 47,1855,0. 88 1 26 1 2,388,1cos 11 2,388,1 21 = ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎣ ⎡ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ +−= ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎣ ⎡ ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ +−= βε α zz Đồ án chi tiết máy 10 Hệ số trùng khớp dọc : 4,4 .5,1 ''24'1431sin.40 . sin. 0 === ππ β ε β m b w Góc nghiêng của răng trên hình trụ cơ sở : "36'92916,29558,0''24'1431'.'33'323cos.cos 0000 ==⇒=== btb tgtgtg ββαβ ♦ Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc Hệ số kể đến cơ tính vật liệu của các bánh răng ăn khớp (tra bảng 6.5, [1], tập1 ⇒ M Z = 274 MP 3 1 a . Hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc : 35,1 )54,36.2sin( 16,29cos.2 2sin cos.2 Z 0 0 H === tw b α β Hệ số kể đến sự trùng khớp của răng : 825,0 47,1 11 Z === α ε ε Vận tốc vòng của bánh răng : )/(64,0 60000 267.66,45. 60000 21 sm nd v w === π π .Tra bảng 6.13, [1], tập1=> cấp chính xác động học là 9, chọn cấp chính xác về mức tiếp xúc là 8. Tra bảng (6.14), [1], tập1,với CCX9, v<2,5⇒ .13,1 = α H K 37,1 = α F K Tra bảng: (6.16) được g 0 = 73 (6.15) được 002,0= H δ ; 006,0 = F δ 508,0 38,3 100 .64,0.73.002,0 2 0 ===⇒ m w HH u a vg δυ K Hv =1+ 01,1 13,1.15,1.40060.2 66,45.40.508,0 1 2 1 =+= αβ υ HHII wwH KKT db Hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc : 3125,101,1.13,1.15,1 = = = HvHHH KKKK αβ . ứng suất tiếp xúc trên mặt răng làm việc: MPa dub uKT ZZZ ww HII HMH 390 66,45.38,3.40 )138,3.(3125,1.40060.2 825,0.35,1.274 )1.( 2 22 12 2 = + = + = ε σ Từ cấp chính xác 8 95,0=⇒ R Z ; Với d a < 700 1 = ⇒ xH K ; v = 0,64 < 5m/s 1 = ⇒ v Z . Do đó theo (6.1) và (6.1a) [...]... đoạn trục: Vì ở đây trục vào lắp khớp nối để nối với trục động cơ điện có đường kính trục là dđc = 25 mm nên chọn đường kính trục đầu vào d13 = 0,8.dđc = 0,8.25 = 20 mm Đường kính 2 ngõng trục lắp với ổ lăn lấy bằng d10 = d11 = 25 mm Vì đường kính chân bánh răng df12 = 24,75mm nhỏ hơn đường kính chỗ lắp ổ lăn nên ta chế tạo bánh răng liền trục Xác định đường kính và chiều dài các đoạn trục Sơ đồ trục,... phá hỏng tĩnh mặt lượn chân răng 2.2 .Thiết kế bộ truyền xích: 2.2.1> Chọn loại xích: Vì tải trọng nhỏ, vận tốc thấp ⇒ dùng xích con lăn 2.2.2> Xác định các thông số của xích và bộ truyền: Theo bảng (5.4),[1], tập1, với ux = 4, chọn số răng đĩa nhỏ Z1 = 25, số răng đĩa lớn Z2 = ux.Z1 = 4.25 = 100 . bền: Theo (5.15),[1] : s = Q/(k đ .F t +F 0 +F v ) Theo bảng 5.2, tải trọng phá hỏng Q=113400 (N); khối lượng 1m xích là: q = 5kg k đ = 1,4 (tải trọng mở máy bằng 2 lần tải trọng danh nghĩa). ;53070230.2702 2 0 2lim MPaHB H =+=+= σ .414230.8,18,1 2 0 2lim MPaHB F === σ Theo (6.7), [1], tập1 có: N HE = 60c Σ ( max TT i ) 3 .n i .t i N HE2 = 60c.(n 1 /u 1 ). () i i i t t TTt Σ Σ Σ . 3 max = 60.1. 2 833 10.75,1 96 9 .5,0 96 6 .123000. 31,5 1420 HO N〉= ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ + + + . 18 4.1 72 . 21 === Σ ngng h uu u u Ta có : 21 .uuu h = = 18 Theo bảng(3.1), [1], tập1 tìm được: u 1 = 5,31 ; u 2 = 3,39 Trong đó: u 1 : Tỉ số truyền cấp nhanh của hộp giảm tốc u 2 : Tỉ số truyền cấp