Bản thuyết minh đồ án môn học chi tiết máy thiết kế hệ dẫn động cơ khí
Đồ án môn nguyên lý chi tiết máy GVHD: Văn Hữu Thịnh Tp Hồ Chí Minh tháng 4/2013 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM KHOA KỸ THUẬT CƠ SỞ BỘ MÔN:CHI TIẾT MÁY ĐỒ ÁN MÔN HỌC CHI TIẾT MÁY Giáo viên hướng dẫn :VĂN HỮU THỊNH Sinh viên thưc hiệnMSSV: 11443060 Lớp: 11443DVT Trang 1 Đồ án môn nguyên lý chi tiết máy GVHD: Văn Hữu Thịnh BẢN THUYẾT MINH ĐỒ ÁN MÔN HỌC CHI TIẾT MÁY-THIẾT KẾ HỆ DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ A.Các thông số: +Lực vòng trên xích tải: 2F= 6300(N) +Vận tốc xích tải: V= 1,25(m/s) 1.Chọn động cơ: ta có P = trong đó công suất trên trục công tác: P= F = 6300.1, 25 = 7,875 (Kw) 1000 η = ηol3ηbr2ηk ηx.ηot theo bảng 2.3 trang 19 ta có: η= ηnt.ηbr3ηx.η ηk =1 hiệu suất của khớp nối ηbr =0,98 hiệu suất bộ truyền bánh răng trụ ηx=0,97 hiệu suất bộ truyền xích ηol=0,99 hiệu suất một cặp ổ lăn ηot=0,98 hiệu suất một cặp ổ trượt ⇒ η = 1.0,98.0,97.0,995= 0,89 7,875 ⇒P = = 0,89 = 8,84(kw) Tra bảng phụ lục P1.3 trang 235 để chọn công suất động cơ: P > P ,n # 1500(vòng/phút) từ P → P = 11Kw→ n =1458(vòng/phút) 2.Phân phối tỉ số truyền: *tỉ số truyền chung U= Trong đó: n: số vòng quay của động cơ n: số vòng quay của xích tải 60000.1, 25 = 68,18(vòng/phút) 11.100 1458 U= 68,18 = 21,38 (vòng/phút) (*) n= = chọn U=2; 2,8; 3; 4 sao cho U = # 10 U= = 21,38 = 10,69 2 Vậy chọn U= 2 Tỉ số truyền của hộp gia tốc: U =U U U :tỉ số truyền cấp nhanh U : tỉ số truyền cấp chậm Để bôi trơn hộp giảm tốc bằng phương pháp ngâm dầu thì U =(1,2÷1,3)U Mà U =U U =1,2U Trang 2 Đồ án môn nguyên lý chi tiết máy GVHD: Văn Hữu Thịnh 10, 69 =2,98 1, 2 →U= = tỉ số truyền của hộp truyền bánh răng ở cấp nhanh 10, 69 U = = 2,98 = 3,58 *Kiểm tra U: U=U.U U= 2.3,58.2,98= 21,33 (**) lấy (*)-(**): 21,38-21,33=0,05 ∈(0,01÷0,09) Bảng hệ thống số liệu: Trục Động cơ 1 2 Thông số 3 4 U Unh =3,58 Uch =2,98 Ux= Ux =2 η=1 N (vòng/phút) N =1458 1458 407,26 136,66 68,33 P (KW) P =8,84 8,79 8,4 8,19 7,9 T=57902,60 57575,1 T (N.mm)(M) 196974,9 572329 110427 đề 4: * Trục I: n1 =n =1458 (v/p) P1 = Pct η.ηnt = 8,84.1.0,99 = 8,79(kw) 9,55.106.8,84 T đc= = = 57902,6(Nmm) 1458 9,55.106.8, 79 T1= = = 57575,1(Nmm) 1458 1458 * Trục II: n2 = = 3,58 = 407,26 (v/p) P2 = P.η.η = 8,79.0,98.0,995 = 8,4 (kw) 9,55.106.8, 4 T2= = = 196974,9(Nmm) 407, 26 * Truc̣ III: 407, 26 n3 = = 2,98 = 136,66 (v/p) P3 = P2.η.η = 8,4.0,98.0,98 = 8,19 (kw) 9,55.106.8,19 T3= = = 572329(N.mm) 136, 66 *Trục IV: n4 = = 136, 66 = 68,33(v/p) 2 P4 = P3.ηol.ηx = 8,19.0,98.0,97 = 7,9 (kw) 9,55.106.7,9 T4= = = 1104127(N.mm) 68,33 II.THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN XÍCH *chọn xích truyền động là xích con lăn: (vì tải trọng nhỏ,vận tốc thấp)Xác định các thông số của xích và bộ truyền: Theo bảng 5.4,với u=2.chọn số răng đĩa nhỏ Z=25,do đó số răng đĩa lớn Z=U.Z=2.27= 54 < Z=120 Trang 3 Đồ án môn nguyên lý chi tiết máy GVHD: Văn Hữu Thịnh _Theo công thức(5.5),công suất tính toán Pt = 200 Trong đó với Z=27 ,k=25/Z=1,với n=200(vòng/phút),k= = 136, 66 = 1,46 - Sử dung ̣ công thưc(5.4) ́ tra bang ̉ 5.6 K= K.KA KO.K.Kb.KC +Trong đó: K đ =1,2 tải trọng va đập nhẹ KA= 1 hệ số xét đến chiều dài xích Chọn A= (30÷50).t KO= 1 hệ số xét đến khả năng điều chỉnh lực K đc= 1,1 hệ số xét đến khả năng điều chỉnh trục Kb = 1,3 hệ số xét đến điều kiện bôi trơn,chọn bôi trơn định kì KC = 1,25 hệ số xét đến chế độ làm việc bộ truyền làm việc 2 ca Vậy K = 1,2.1.1.1,1.1,3.1,25 =2,1 Như vậy: P = 8,19.2,11.0,93.1, 46 = 9,38(kw) 2,5 Để giảm tải trọng va đập chọn xích ống con lăn có bước xích p = 25,4(mm) Tra bảng 5.2 Xích con lăn 3 dãy (Kd=2,5) nên ta có - tải trọng phá hỏng: Q = 170100 (N) - Khối lượng 1 m xích q = 7,5( Kg) h =18,2 b =33 d1 =11,91 d0 =5,96 Tra bảng 5.5 Công suất cho phép P P =19,05 mm do = 5,96 B =17,75 Số vòng quay đĩa nhỏ =400(vòng/phút) ⇒ P =8,38(kw) * xác định khoảng cách trục A và số mắt xích x a < amax < 80p a hợp lý =(30;50)p chọn a=40p Chon ̣ sơ bộ a = 40.25,4 = 1016 (mm) Tính soá maét xích theo coâng thöùc 5.12 X= + + 2.1016 27 + 54 (54 − 27) 2 25, 4 X = 25, 4 + + = 120,96 2 4.3,142.1016 Chọn x= 122 (mắt) Kiểm nghiệm số lần va đập của xích trong một giây theo công thức 5.14 i= = 27.136, 66 = 2,01 < [i]=35 15.122 Trang 4 Đồ án môn nguyên lý chi tiết máy GVHD: Văn Hữu Thịnh Z1: số răng đĩa dẫn n3: số vòng quay trong 1 phút của đĩa dẫn Theo (5.9) soá laàn va ñaäp cho pheùp trong moät giaây [u] = 35 cho neân ñieàu kieän u ≤ [u] * Tính chính xaùc khoaûng caùch truïc A theo soá maéc xích theo coâng thöùc p Z1 + Z 2 Z1 + Z 2 Z 2 − Z1 A = 4 X − 2 + X − 2 ÷ − 8 2π ÷ 2 25.4 = 4 [ 2 27 + 54 27 + 54 2 54 − 27 2 (122 − ) − 8( ) 122- 2 + 2 2.3,14 ]= 1029 (mm) *Để đảm bảo độ võng bình thường giảm khoảng cách trục một khoảng: ∆A = 0,003A ≈ 3 mm Vậy chọn A=1026 mm *Tính đường kính vòng chia trên đĩa xích theo công thức(5.17) và bảng 13.4 25, 4 ñóa daãn: d1 = = sin 180o = 218,79(mm) 27 25, 4 ñóa bò daãn: d2= sin 180o = 436,84 (mm) 54 da1 = p.[0,5 + cotg(π/Z1)] = 25,4.( 0,5 + cotg(π/27) = 230 mm ; da2 = p.[0,5 + cotg(π/Z2)] = 25,4.( 0,5 + cotg(π/54) = 448mm ; r =0,5025.d +0,05=0,5025.11,91+0,05= 6,03 mm và d =11,91(xem bảng 5.2) d= d-2r=203,55mm d = d-2r=421,6mm *Tính chiều dài xích L = x.p = 122.25,4 = 3098,8 ( mm) * Kiểm nghiệm xích về độ bền S= Theo bảng 5.2 tải trọng phá hỏng Q =170100 N,khối lượng 1 mét xích q=7,5kg K =1,2(va đập nhẹ) 27.25, 4.136, 66 = 1,56 (m/s) 60000 8,19 Ft = 1000P/V =1000 1,56 = 5250(N) V= = Fv = q.V =7,5.1,56 2 = 18,25(N) Fo = 9,81.K.q.a =9,81.4.7,5.1,026= 310,95(N) Trong dođ K =4(bộ truyền nghiêng 1 góc[S]=8,2 Bộ truyền xích đảm bảo độ bền Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc của đĩa xích theo công thức 5.18 Trang 5 Đồ án môn nguyên lý chi tiết máy σ=0,47 = 0,47 0, 42.(5250.1, 2 + 8, 73) GVHD: Văn Hữu Thịnh 2,1.105 = 330,5(Mpa) 450.2,5 Trong đó với Z=27; k=0,42; E=2,1.10 Mpa ; A=450mm(bảng 5.12), k=1,2(xích 1 dãy),lực va đập trên 3 dãy xích theo(5.19) F=13.10.n.p.m=13.10.136,66.25,4.3= 8,73(N) Như vậy dùng thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB210 sẽ đạt được ứng suất tiếp xúc cho phép [σ]=600Mpa,đảm bảo được độ bền tiếp xúc cho răng đĩa 1 Tương tự,σ ≤ [σ] (với cùng vật liệu và nhiệt luyện) *Xác định lực tác dụng lên trục: Theo (5.20) F=k.F=1,15.5250= 6037,5(N) Trong đó đối với bộ truyền nghiêng 1 góc nhỏ hơn 40,k=1,15 III.THIẾT KẾ BỘ TRUYẾN BÁNH RĂNG: 1.Trình tự thiết kế bánh răng trụ cấp nhanh: Bảng hệ thống số liệu có: P=8,84 kw ,n =1458 vòng/phút,U =10,69.thời hạn làm việc 18000 giờ,Bộ truyền quay 1 chiều • chọn vật liệu 2 cấp bánh răng như sau:theo bảng 6.1 ta chọn +Bánh nhỏ: Thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB241 285 σb1= 850 MPa , σch1= 580 MPa +Bánh lớn: Thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB192 240 σb2= 750 MPa , σch2= 450Mpa • Phân phối tỉ số truyền U=10,69 cho các cấp: ta được U =3,58 ,U =2,98 • Xác định ứng suất cho phép Theo bảng 6.2 với thép 45 tôi cải thiện độ rắn HB180 350 σ0Hlim= 2HB +70 ; Sh= 1,1; σFlim= 1,8HB ; SF= 1,75 chọn độ bánh răng nhỏ HB1= 245 ;độ rắn bánh lớn HB2= 230,khi đó σ0Hlim1= 2HB1 + 70 =560Mpa σ0Flim1= 1,8.245 = 441 Mpa ; σ0Hlim2= 2HB2 + 70 = 2.230 + 70 = 530 Mpa ; σ0Flim2= 1,8.230= 414 MPa Theo(6.5) NHO=30HHB2,4 ⇒ NHO1=30.2452,4 = 1,6.107; NHO2= 30.2302,4 = 1,39.107 Theo công thức NHE = 60.c.Σ (T/.n.t Ta có NHE2= 60.c.n1/ u ∑ ti ∑ (Ti/Timax)3.ti/ ∑ ti 1458 = 60.1 3,58 18000.(1.0,7+0,8.0,3) = 37,54.10 > N do đó K =1→N >N do đó K =1 Theo côg thức (6.1a) sơ bộ xác định được [σ]= do đó [σH1]= = 509 (MPa), [σH2]= = 481,8 (Mpa) Với cấp nhanh sử dụng răng chữ V [σ]= ([σH1] +[σH2])/2 = = 495,4 (Mpa) < 1,25[σH2] với cấp chậm dùng răng thẳng và tính ra N >N nên K =1, Trang 6 Đồ án môn nguyên lý chi tiết máy GVHD: Văn Hữu Thịnh do đó [σH]’= [σH2] = 481,8 (Mpa) Theo(6.7): NFE = 60c ∑ (Ti/Tmax)6ni.Ti 1458 NFE2= 60.1 3,58 18000.(1.0,7+0,8.0,3)= 34,24.10 >N =4.10 do đó K =1,tương tự K =1 Do đó theo(6.2a) với bộ truyền quay 1 chiều K =1,ta được: [σF1]= 441.1 = 252 (Mpa) [σF2]= 414.1.= 236,5 (Mpa) _ứng suất quá tải cho phép:theo(6.10) và 6.11): [σH]max= 2,8.σch2= 2,8.450= 1260 (Mpa) [σF1]max= 0,8.σch1= 0,8.580= 464 (Mpa) [σF2]max= 0,8.σch2= 0,8.450= 360 (Mpa) 2.Tính bộ truyền cấp nhanh:bánh răng trụ răng chữ V Ta có các thông số U=3,58 ;n=407,26(vòng/phút) Vì là răng chữ V nên T’= = 196974,9 = 98397,45(N) 2 a)xác định sơ bộ khoảng cách trục: trong đó theo bảng 6.6,chọn ψ=0,4 với răng chữ V có k=43(bảng 6.5) theo(6.14) ψ=0,5.ψ(U+1)=0,5.0,4.(3,58+1)=0,916 Do đó theo bảng 6.7 k=1,12(sơ đồ 3) a = Ka(u2+ 1) = 43(3,58+1) 3 57575,1.1,12 = 111,9 (mm) [495.4]2 3,58.0, 4 Lấy a=133(mm) b)xác định các thông số ăn khớp theo (6.17) m=(0,01÷0,02)a=(0,01÷0,02).122=1,12÷ 2,24 mm Theo bảng 6.8,lấy m=2mm chọn sơ bộ β=30→ cosβ=0,866 _theo 6.31 số răng bánh nhỏ: 2.112.0,84 Z1= = 2.(3,58 + 1) = 21,17(răng) lấy Z=22→số răng bánh lớn:Z2= U.Z1 =3,58.2= 75,18(răng) lấy Z2=75(răng) do đó tỉ số truyền thực sẽ là: U= = 75 = 3,57 21 chiều rộng bánh răng b=0,4.112= 44,8(mm) c)Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc: theo(6.33) ứng suất tiếp xúc trên mặt làm việc σH=Z.Z.Z Theo bảng(6.5),Z =274Mpa,theo 6.34 theo(6.35) tgβ=cosαt.tgβ=cos(22,796).tg(31,8)= 29,8 với α =αtw= arctg(tgα/cosβ)=arctg(tg20/0,866)=22,796 2.(21 + 75) =0,85→ β=31,7 2.112 2.cos(29,8) = 1,6 sin(2.22, 796 Mà cosβ= = Z= = Trang 7 Đồ án môn nguyên lý chi tiết máy GVHD: Văn Hữu Thịnh 44,8.sin 31, 7 o ε== = 3,74 3,14.2 Do đó theo(6.36c)ta có: Z= = 1 =0,76 1, 71 Mà εα=[1,88-3,2(1/Z1 + 1/Z2)]cosβ =1,88-3,2(1/21+1/75).0,866= 1,71 đường kính vòng lăn bánh nhỏ: 2.112 dw1= = 3,57 + 1 = 49(mm) Theo(6.40), V= π = 3,14.49.1458 = 3,7(m/s) 60000 Theo bảng 6.13 chọn cấp chính xác 9,do đó theo bảng(6.16),g=73 Theo(6.42): V=δ.g.V =0,002.73.3,7 112 =3 3,57 3.44,8.49 K= 1+ = 1+ 2.57575,1.1,12.1,13 = 1,04 Mà ta có K=1,13 ; K=1,12 K=K.K.K= 1,04.1,12.1,13.= 1,3 Thay các giá trị vừa tính được vào(6.23): σ= 274.1,6.0,76 2.95405,9.1, 28.(3, 08 + 1) = 445(Mpa) 49, 6.3, 08.60, 782 _Xác định chính xác ứng suất tiếp xúc cho phép: Theo(6.1) với V= 3,7m/sn=1,86 ≥ [n]= 1,5÷ 2,5 hệ số an toàn cho phép thường lấy 1,5÷ 2,5 *TRỤC III: *Tại mặt cắt(f-f),d=45mm tra bảng(10.6)ta có: W= 16325mm3 W0= 32651 mm3 Mu= 493969,5(N.mm) Mx= 572329(N.mm) 493969,5 = 30,3(N.mm) 16325 572329 τ= = = 8,7(N.mm) 2.32651 ⇒σ= = Chọn hệ số ψ và ψ theo vật liệu thép cacbon trung bình ψ=0,1 và ψ =0,05;hệ số tăng bền β=1 chọn các hệ số K ,K ,ε ,ε theo bảng(10.10)trang 198 chọn (d=45-50) ε =0,82; ε=0,7 Theo bảng(10.12)trang 199được: K =1,63; K=1,5 Ta có tỷ số: + = =1,99 + = = 2,14 Tập trung ứng suất do lắp căng,với kiểu lắp ta chọn T3 áp suất sinh ra trên bề mặt ghép≥ 30N/mm(tra bảng 10.15 trang 209).Ta có d=50mm ⇒tỷ số = 3,3 Ta có: =1+0,6( -1)=1+0,6(3,3-1)=2,38 270 n= 3,3.30,3 = 2,7 150 n = 2,38.8, 7 + 0, 05.8, 7 = 7,1 ⇒n= = 2, 7.7,1 2, 7 2 + 7,12 = 2,5 =>n=2,5≥ [n]= 1,5÷ 2,5 Hệ số an toàn cho phép thường lấy 1,5÷ 2,5 *tính then: Để cố định bánh răng theo phương tiếp tuyến,nói cách khác là truyền Mômen và chuyển động từ trục bánh răng và ngược lại ta dùng then(chọn loại then bằng cao) *Trục I Trang 24 Đồ án môn nguyên lý chi tiết máy GVHD: Văn Hữu Thịnh Chỗ lắp bánh răng trục có d=35mm theo bảng(9.1b)trang 174 Ta có b=10mm,h=9mm,t=5,5; t=3,3⇒k=h-t=9-5,5=3,5 +kiểm tra sức bền dập theo công thức 9.1 trang 173 σ= ≤ [σ] (N/mm) M= 57575,1(N.mm).Theo bảng(9.5)trang 178⇒[σ]=150N/mm +Chiều dài mayjo :Lm=b 1 =44,8mm +Chiều dài then: L=0,8Lm=0,8.44,8=35,84mm +đường kính lắp trục: d=35mm +k=3,5 2.57575,1 Vậy : σ = 35.3,5.35,84 = 26 N/mm