ĐAMH thiết kế hệ thống truyền động cơ khí ( đính kèm bản vẽ )

ĐAMH thiết kế hệ thống truyền động cơ khí GVHD: Ts Trần Thiên Phúc MỤC LỤC Trang Lời nói đầu…………………………………………………………………. …… 2 PHẦN 1 Xác định công suất động cơ và phân phối tỷ số truyền cho cả hệ thống. 1. Chọn động cơ………………………………………………………………3 2. Phân phối tỷ số truyền cho hệ thống truyền động…………………… 5 3. Tính các thông số …………………………………………………………5 PHẦN 2 Tính toán thiết kế các chi tiết máy. 1. Thiết kế bộ truyền xích…………………………………………… 8 2.Tính toán các cặp bánh răng……………………………………… 13 3. Tính toán thiết kế trục và then…………………………………… 35 4. Chọn khớp nối…………………………………………………… 51 5. Tính toán thiết kế ổ lăn…………………………………………… 52 6. Chọn các chi tiết phụ và dầu bôi trơn………………………………56 7. Bảng dung sai lắp ghép hộp giảm tốc………………………………61 PHẦN 3 Tài liệu tham khảo………………………………………………… 63 SVTH: Phạm Ngọc Anh Hoàng 1 ĐAMH thiết kế hệ thống truyền động cơ khí GVHD: Ts Trần Thiên Phúc LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay trong các ngành công nghiệp sản xuất hiện đại với dây chuyền sản xuất tự động hóa, dẫn động là một khâu quan trọng không thể thiếu.Trong đó, hộp giảm tốc là một bộ phận của hệ thống dẫn động, nó đóng vai trò trung gian trên đường truyền động từ động cơ đến các hệ thống khác. Đồ án môn học thiết kế máy là môn học mang tính thực tế, ứng dụng cao giúp sinh viên có cái nhìn tổng quan về việc thiết kế cơ khí củng cố lại các kiến thức đã học trong các môn chi tiết máy, vẽ cơ khí,….Bên cạnh đó, hộp giảm tốc là một trong những bộ phận điển hình mà công việc thiết kế giúp chúng ta làm quen với các chi tiết cơ bản của cơ khí như ; trục, bánh răng, ổ lăn,… Ngoài ra trong quá trình thực hiện chúng em có cơ hội để trao dồi thêm các kỹ năng cơ bản cần thiết cho công tác của người kỹ sư Cơ Khí sau này như: kỹ năng lập bản vẽ cơ khí bằng AutoCad, kỹ năng viết, soạn thảo một bài thuyết minh cho một đề tài… Nhân đây, em xin gởi lời cảm ơn chân thành đến thầy Trần Thiên Phúc, cũng như các thầy cô trong khoa cơ khí và các bạn đã giúp đỡ em rất nhiều trong quá trình thực hiện đồ án. Với kiến thức còn hạn hẹp, do đó thiếu sót là điều không thể tránh khỏi, em rất mong nhận được ý kiến từ thầy cô và bạn bè để rút kinh nghiệm và đồ án này sẽ được hoàn thiện hơn. Sinh viên thực hiẹân. Phạm Ngọc Anh Hồng PHẦN THUYẾT MINH SVTH: Phạm Ngọc Anh Hồng 2 ĐAMH thiết kế hệ thống truyền động cơ khí GVHD: Ts Trần Thiên Phúc PHẦN 1. XÁC ĐỊNH CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN: 1 . Chọn động cơ. 1.1 Xác định công suất yêu cầu trên trục động cơ. Công suất trên trục công tác: P ct = F v 8000 0,85 6,8( ) 1000 1000 Kw × × = = Công suất yêu cầu trên trục động cơ: P yc = βP ct /η trong đó: η là hiệu suất truyền động, β :Hệ số thay đổi tải trọng. Hiệu suất truyền động: η = η xích. .η m ổlăn .η k bánhrăng .η khớp nối . m: số cặp ổ lăn ( m = 4 ). k: số cặp bánh răng ( k = 2 ). Tra bảng 2.3 [1] ta có Hiệu suất của bộ truyền xích để hở: η xích .= 0,96. Hiệu suất của các cặp ổ lăn: η ổlăn .= 0,99. Hiệu suất của các bộ truyền bánh răng trụ : η bánhrăng = 0,97. Hiệu suất của nối trục đàn hồi: η khớp nối. =.1. Vậy hiệu suất của toàn bộ hệ thống là : η=0,96.0,99 4 .0,97 2 .1=0,868 Hệ số thay đổi tải trọng: β = 2 2 2 i i 1 ck T t 12 36 . 1 0,9 0,926. T t 48 48   ∑ = + =  ÷   SVTH: Phạm Ngọc Anh Hoàng 3 ĐAMH thiết kế hệ thống truyền động cơ khí GVHD: Ts Trần Thiên Phúc Công suất yêu cầu trên trục động cơ là: P yc =βP ct /η=0,926.6,8/0,868=7,254(Kw). 1.2. Xác định tốc độ vòng quay đồng bộ của trục động cơ Số vòng quay trên trục công tác: n ct = 60.1000. 60.1000.0,85 51,54( / ) . 3,14.315 v vòng phút D π = = trong đó: v là vận tốc băng tải, D là đường kính tang. số vòng quay sơ bộ của động cơ: n sb = n ct .u sb = n ct .u x(sb) .u h(sb) với u x(sb) là tỷ số truyền sơ bộ của bộ truyền ngoài (bộ truyền xích). chọn u x(sb) = 2.5 ( tra bảng 2.4 [1] Tr21). u h(sb) là tỷ số truyền sơ bộ của hộp giảm tốc. u h(sb) = u 1 .u 2 = 11 (tra bảng 2.4 [1] Tr21) Vậy số vòng quay sơ bộ của động cơ: n sb = n ct .u sb = n ct .u x(sb) .u h(sb) = 51,54.2,5.11=1417,35(vòng/phút) 1.3. Chọn động cơ: Động cơ được chọn phải thỏa mãn điều kiện: P đc ≥ P yc , n đc ≈ n sb và dn K mm T T T T ≤ 1 tra bảng P1.3 Tr 237 ta chọn động cơ có kí hiệu 4A1132M4Y3 có: Công suất: P đc = 11Kw. Vận tốc : n đc = 1458vòng/phút. Cosφ = 0,87. Hiệu suất: η%=87,5. Tỷ số: T max /T dn = 2,2. T K /T dn = 2,0. SVTH: Phạm Ngọc Anh Hoàng 4 ĐAMH thiết kế hệ thống truyền động cơ khí GVHD: Ts Trần Thiên Phúc 2. Phân phối tỷ số truyền Tỷ số truyền chung: u c = n đc /n ct = 1458/51.54 = 28,28. Chọn u ng = 2,5 ⇒ u h = 28,28/2,5 = 11,3. 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. Phân phối tỷ số truyền theo nhiều chỉ tiêu: u 1 = 3,84 ⇒ u 2 = 2,92 ⇒ u x =2,5. 3. Tính các thông số 3.1. Số vòng quay: n đc = 1458(vòng/phút) ⇒ n 1 = 1458(v/phút) ⇒ n 2 = n 1 /u 1 = 1458/3,84 = 379,69 (v/phút) ⇒ n 3 = n 2 /u 2 = 379,29/2,92 = 130,03(v/phút) ⇒ n * ct = n 3 /u ng = 1 30,03/2,5 = 52,01(v/p). Sai số tốc độ quay của dộng cơ * 52,01 51,54 % .100% .100% 0,9% 4% 26,044 ct ct ct n n n δ − − = = = < Công suất của các trục công tác, trục 1, trục 2, truc 3. P ct = 1000 Fv =6,8 kW ; ct 3 ol xich P 6,8 P 7,16 η η 0,99.0,96 = = = kW ; 3 2 ol br P 7,16 P 7,45 η η 0,99.0,97 = = = kW; SVTH: Phạm Ngọc Anh Hoàng 5 ĐAMH thiết kế hệ thống truyền động cơ khí GVHD: Ts Trần Thiên Phúc 2 1 ol br P 7,45 P 7,76 η η 0,99.0,97 = = = kW; Công suất thực của động cơ phát ra trong quá trình làm việc: * I dc ol khop P 7,76 P 7,83 η η 0,99 = = = kW. 3.2. Mômen của động cơ, các trục 1 , 2, 3 và của trục công tác. T đc = 9,55. 10 6 . 6 7,83 9,55.10 . 51287,04 1458 dc dc P n = = N.mm. T I = 6 6 1 1 7,76 9,55.10 . 9,55.10 . 50828,53 1458 P n = = N.mm. T II = 6 6 2 2 P 7,45 9,55. 10 . 9,55.10 . 187383,13 n 379,69 = = N.mm. T III = 9,55. 10 6 . 6 3 3 P 7,16 9,55.10 . 536803,27 n 127,38 = = N.mm. T ct = 9,55. 10 6 . 6 ct ct P 6,8 9,55.10 . 1248606,04 n 52,01 = = N.mm. Từ những kết quả tính toán trên ta có bảng sau: SVTH: Phạm Ngọc Anh Hoàng 6 ĐAMH thiết kế hệ thống truyền động cơ khí GVHD: Ts Trần Thiên Phúc PHẦN 2 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT MÁY 1. TÍNH BỘ TRUYỀN XÍCH SVTH: Phạm Ngọc Anh Hoàng 7 ĐAMH thiết kế hệ thống truyền động cơ khí GVHD: Ts Trần Thiên Phúc Các thông số ban đầu: P 3 =7,16; n 3 =127,38vòng/phút; T 3 =536803,27 Nmm 1 .1. Chọn loại xích Vì tải trọng không lớn, và vận tốc nhỏ, nên ta chọn xích ống con lăn. Xích ống con lăn có độ bền cao hơn xích ống và dễ chế tạo hơn xích răng. Được dùng rộng rãi trong kỹ thuật. 1. 2. Các thông số của bộ truyền xích . Với tỷ số truyền của bộ truyền xích u x = 2,5, ta chọn số răng đĩa xích nhỏ là: Z x1 = 24 Do đó số răng đĩa xích lớn : Z x2 = u x .Z x1 = 2,5. 24 = 60 < Z xmax =120 ( thỏa mãn điều kiện xích ăn khớp đúng ) Theo công thức ( 5.3 )[1] điều kiện đảm bảo chỉ tiâu về độ bền mòn của bộ truyền xích : P t = P.k.k n. .k z ≤ [P] trong đó : P: công suất cần truyền qua bộ truyền xích P = 7,16 (kw) Theo công thức (5.4)[1] ta có: k = k đ .k 0 .k a .k đc .k bt .k c trong đó k đ : hệ số tải trọng động. K đ = 1,2 (tải trọng êm ) k 0 : hệ số ảnh hưởn của kích thước bộ truyền.k 0 =1 (do đường nối tâm các đĩa xích trùng với phương ngang) k a : hệ số kể đến khoảng cách trục và chiều dài xích ; k a =1; ( chọn a=40p ) k đc : hệ số kể đến việc điều chỉnh lực căng xích ; k đc = 1 ( điều chỉnh bằng một trong các đĩa xích) k bt :hệ số kể đến ảnh hưởng của bôi trơn . k bt = 1,3 (môi trường làm việc có bụi, bôi trơn đạt yêu cầu) SVTH: Phạm Ngọc Anh Hoàng 8 ĐAMH thiết kế hệ thống truyền động cơ khí GVHD: Ts Trần Thiên Phúc k c :hệ số kể đén chế độ làm việc của bộ truyền ; k c = 1,25 (làm việc 2 ca) ⇒ k = 1.1.1.1,2.1,3.1,25 = 1,95 k n : hệ số vòng quay, số vòng quay của đĩa cơ sở của đĩa nhỏ. Chọn n 03 = 200vg/ph → k n = n 03 /n 3 = 200/127,38 = 1,57 k z : hệ số răng , với Z x1 =24 → k z = 25/Z x1 = 1,04 Như vậy ta có : P t = P t = P.k.k n. .k z =7 ,16.1.95.1,57.1,04 = 22,8kW Tra bảng 5.5 [1], với n 01 =200 vòng/phút.chọn bộ truyền xích một dãy có bước xích p = 38,1 mm đường kính chốt d c =9,55mm chiều dài ống :B = 27,46 mm Thỏa mãn điều kiện mòn: P t ≤ P] = 34,8 kW Đồng thời nhỏ hơn bước xích cho phép : p < p max Khoảng cách trục sơ bộ: a= 40p = 40.38,1 = 1524mm Theo công thức 5.12 số mắt xích: X= ( ) ( ) ( ) ( ) 2 2 1 2 2 1 2 2 24 60 60 24 .38,1 1524 2. . 2. 122,8 2 4. . 38,1 2 4.3,14 .1524 Z Z Z Z a p p a π + − + − + + = + + = Lấy số mắt xích chẵn : X c = 123 Tính lại khoảng cách trục theo công thức 5.13: a * = ( ) ( ) [ ]               − −+−++− 2 12 2 2112 .25,05,0.25,0 π ZZ ZZXZZXp cc a * = ( ) ( ) 2 2 60 24 0,25.38,1. 123 0,5 60 24 123 0,5 60 24 2. 1527,5 3,14   −     − + + − + − =   ÷         mm để xích không chịu lực căng quá lớn ta phải giảm khoảng cách trục một lượng ∆a = (0,002 ÷ 0,004)a = 3,055 ÷ 6,11 mm SVTH: Phạm Ngọc Anh Hoàng 9 ĐAMH thiết kế hệ thống truyền động cơ khí GVHD: Ts Trần Thiên Phúc Chọn ∆a =5,5mm . Vậy lấy khoảng cách trục : a = 1522 mm Số lần va đập của bản lề xích trong một giây, tính theo công thức (5.14): i = 1 3 . 24.127,38 1,66 15. 15.123 Z n X = = < i max =30 (bảng 5.9[1]) 1. 3 . Tính kiểm nghiệm xích về độ bền. Kiểm nghiệm quá tải theo hệ số an toàn (chịu tải trọng lớn khi mở máy và chịu va đập khi vận hành) Theo công thức (5.15)[1] : S = vtd FFFk Q ++ 0 . ≥ [S] Trong đó Theo bảng ( 5.2 )[1], ta có: Q = 127 kN ; q 1 = 5,5kg ; Hệ số tải trọng động: k đ = 1 F t – lực vòng ; v = 60000 31 pnZ = 1,94 m/s F t = 1000P/v = 1000.7,16/1,94 = 3690,7 N F v :lực căng do lực li tâm gây ra: F v = q.v 2 = 5,5. 1,94 2 = 20,7N F 0 :lực căng do trọng lượng nhánh xích bị động gây ra : F 0 = 9,81.k f .q.a = 9,81.4.5,5. 1,522 = 335 N (hệ số võng : k f = 4 do bộ truyền nằm ngang) Do đó: S = vtd FFFk Q ++ 0 . = 12700 31,4 1.3690,7 335 20,7 = + + ⇒ S > [S] = 8,2 (theo bảng 5.10[1]) Vậy bộ truyền xích làm việc đủ bền. SVTH: Phạm Ngọc Anh Hoàng 10 [...].. .ĐAMH thiết kế hệ thống truyền động cơ khí GVHD: Ts Trần Thiên Phúc 1.4 Đường kính đĩa xích Theo công thức ( 5.17 ) và bảng (3 . 4)[ 1], Đường kính vòng chia: p 38,1 d1 = sin 180 / Z = sin 180 / 24 = 292 mm ( ( ) 1) p 38,1 d2 = sin 180 / Z = sin 180 / 60 = 727 mm ( ( ) 2) đường kính vòng đỉnh đĩa xích da1 = p.[0,5 + cotg(180/Z 1)] = 38,1.[ 0,5 + cotg(180/2 4)] = 308,45 mm da2 = p.[0,5 + cotg(180/Z 2)] ... 13.10-7.78,143.25,43.1 = 1,665N Hệ số tải trọng động : Kđ = 1 (bảng 5. 6) Hệ số ảnh hưởng của số răng đến đĩa xích : Kr = 0,41(vì Z1 =25 ) SVTH: Phạm Ngọc Anh Hoàng 11 ĐAMH thiết kế hệ thống truyền động cơ khí GVHD: Ts Trần Thiên Phúc Diện tích bản lề : A = 180 mm2 (tra bảng (5 .12)với xích ống con lăn một dãy) Mô dun đàn hồi: E = 2,1.105 Mpa 5 ⇒ σ H 1 = 0,47 0,4 1(3 332,5.1 + 1,66 5) 2,1.10 = 593,5 180.1 ⇒ σH1... dw1=2aw1(um12+ 1)= 2.140 /(3 ,84+ 1)= 29,85 mm dw2=dw1.um12=222,14 mm - Đường kính đỉnh răng : d a1 = d1 + 2 .(1 + x − ∆y ). m12 = 57, 64 + 2 .(1 + 0 − 0). 2 = 61, 64mm d a2 = d 2 + 2 .(1 + x − ∆y ). m12 = 222,3 + 2 .(1 + 0 − 0). 2 = 226,3mm - Đường kính đáy răng: SVTH: Phạm Ngọc Anh Hoàng 24 ĐAMH thiết kế hệ thống truyền động cơ khí GVHD: Ts Trần Thiên Phúc d f1 = d1 − (2 ,5 − 2.x1 ). m12 = 57, 64 − (2 ,5 − 0). 2 = 52,... Hoàng 32 ĐAMH thiết kế hệ thống truyền động cơ khí GVHD: Ts Trần Thiên Phúc -Góc profil gốc: α= 200; -Góc profil răng: αt= 200 -Góc ăn khớp: αtw= 20,640 Như vậy ta có bảng thông số chính của bộ truyền: Các thông số cơ bản của Ký hiệu Bộ truyền cấp chậm Bánh chủ Bánh bị Bánh chủ Bánh bị động bộ truyền bánh răng Bộ truyền cấp nhanh động động động Modul m 2 2 2,5 2,5 Số răng z 28 108 37 108 Hệ số chiều... aw2 = 180 mm SVTH: Phạm Ngọc Anh Hoàng 25 ĐAMH thiết kế hệ thống truyền động cơ khí GVHD: Ts Trần Thiên Phúc Đường kính vòng lăn bánh răng nhỏ dw3: dw3 = 2.aw2/(u2+ 1) = 2.180 /(2 ,92+ 1) = 91,8 (mm) Đường kính vòng lăn bánh răng lớn dw4: dw4= dw3.u2 = 98,1.2,92 = 268,16(mm) 2.3.1.2.Các thông số ăn khớp - Xác định môđun m: m34 =(0 ,01 ÷ 0,0 2) aw2 =1,8 ÷ 3,6 Theo bảng 6.8[1]: Chọn m34= 2,5 - Xác định số răng... = 1 1 = = 0,57 (hệ số kể đến sự trùng khớp, với εα là hệ số trùng khớp ngang) ε α 1, 76 Yβ = 1 (hệ số kể đến độ nghiêng của răng) SVTH: Phạm Ngọc Anh Hoàng 29 ĐAMH thiết kế hệ thống truyền động cơ khí GVHD: Ts Trần Thiên Phúc YF1 , YF2 - hệ số dạng răng của bánh 1 và 2 phụ thuộc vào số răng Z3, Z4 Tra bảng 6.18[1], với hệ số dịch chỉnh x3=0; x4=0 ta có: { YF3 = 3, 67 YF2 = 3, 6 K F - hệ số tải trọng... MPa 2.3 Truyền động bánh răng trụ SVTH: Phạm Ngọc Anh Hoàng 16 ĐAMH thiết kế hệ thống truyền động cơ khí GVHD: Ts Trần Thiên Phúc 2.3.1 Đối với cấp nhanh 2.3.1.1 Các thông số cơ bản của bộ truyền Khoảng cách trục aw1 : Theo công thức (6 .15a): a w1 = k a (u ± 1)3 T1' k Hβ [σ H ] 2 u.ψ ba T1' là mômen xoắn trên trục công tác tương ứng với một cặp bánh răng của bộ phân ' đôi T = 50828,53 (Nmm) 1 [σ H... hưởng của các sai số ăn khớp Tra bảng 6.15 [1]: δ H =0,002 go -hệ số kể đến ảnh hưởng của sai lệch bước răng Tra bảng 6.16[1] , với vận tốc vòng v= 6,78 (m/s) ta chọn cấp chính xác theo mức làm việc êm là 8 ( tra bảng 6.13[1 ]) SVTH: Phạm Ngọc Anh Hoàng 20 ĐAMH thiết kế hệ thống truyền động cơ khí GVHD: Ts Trần Thiên Phúc ta có: go = 56.(bảng 6.1 6) → υ H = 0, 002.56.4, 42 140 / 3,84 = 2,99 → K Hv = 1 + 2,99.42.57,85... chính xác về mức làm việc êm là 8, ta có: K Fα =1,27 K Fv - hệ số kể đến tải trọng động trong vùng ăn khớp: K Fv = 1 + υ F bw d w1 2.T K Fβ K Fα υ F = δ F g 0 v aw u δ F = 0,006 (bảng 6.15 [1 ]) g 0 = 56 (bảng 6.16 [1 ]) v = 4,41(m/s) → υ F = 0, 006.56.4, 41 140 = 8,95 3.84 SVTH: Phạm Ngọc Anh Hoàng 22 ĐAMH thiết kế hệ thống truyền động cơ khí → K Fv = 1 + GVHD: Ts Trần Thiên Phúc 8, 95.42.57,85 =... Hoàng 14 ĐAMH thiết kế hệ thống truyền động cơ khí GVHD: Ts Trần Thiên Phúc NHE = 60c Σ (Ti/Tmax)3niti NFE = 60c Σ (Ti/Tmax)6niti c- số lần ăn khớp trong một vòng quay (c = 1) ni- số vòng quay trục thứ j trong 1 phút ở chế độ thứ i ti- thời gian làm việc ở chế độ thứ i Ih= Σ ti - Tổng số giờ làm việc (thời hạn phục v ) Ih = 33600h Với cấp nhanh ta có: N HE1 = 60.1.1458.33600 .(1 3 12 36 + 0,93 ) = 23,