Thiết kế hệ dẫn động môtơ - hộp giảm tốc bánh răng hành tinh và lập quy trình công nghệ gia công bánh răng trung tâm Z31

Tài liệu tham khảo Thiết kế hệ dẫn động môtơ - hộp giảm tốc bánh răng hành tinh và lập quy trình công nghệ gia công bánh răng trung tâm Z31

Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Trờng Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiêp Nội dung 1. Nội dung các phần thuyết minh Trang Phần 1: Chọn động cơ - Phân phối tỷ số truyền cho hộp hành tinh 32 0212 31 0111 AA 8 Phần 2: Tính toán thiết kế các bộ truyền bánh răng 27 Phần 3: Thiết kế các chi tiết đỡ nối 55 Phần 4: Thiết kế vỏ hộp và chọn chế độ bôi trơn 85 Phần 5: Quy trình công nghệ gia công bánh răng trung tâm Z 31 88 2. Số lợng bản vẽ: 1 bản vẽ A 0 : Bản vẽ lắp Môtơ - Hộp giảm tốc 1 bản vẽ A 0 : Lu đồ thuật toán phân phối tỷ số truyền, lựa chọn số răng cho hệ hành tinh 2 cấp 1 bản vẽ A 1 : Bản vẽ chế tạo bánh răng Z 31 1 bản vẽ A 1 : Bản vẽ lồng phôi 4 bản vẽ A 0 : Quy trình công nghệ gia công bánh răng Z 31 Bản thuyết minh thiết kế đồ án tốt nghiệp đã đợc thông qua. Ngày tháng năm 2008 trởng bộ môn Cán bộ hớng dẫn Tl/hiệu trởng (Ký tên) (Ký tên) Chủ nhiệm khoa (Ký tên đóng dấu) PGS. TS. Phan Quang Thế Th. S. Nguyễn Thị Hồng Cẩm PGS. TS. Vũ Quý Đạc Sinh viên:Hoàng Mạnh Cờng GVHD:Th.S.Nguyễn Thị Hồng Cẩm 1 Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Trờng Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiêp Nhận xét của giáo viên hớng dẫn . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Nhận xét của giáo viên chấm Sinh viên:Hoàng Mạnh Cờng GVHD:Th.S.Nguyễn Thị Hồng Cẩm 2 Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Trờng Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiêp . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Tài liệu tham khảo Sinh viên:Hoàng Mạnh Cờng GVHD:Th.S.Nguyễn Thị Hồng Cẩm 3 Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Trờng Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiêp [1]. Hệ dẫn động hành tinh Trịnh Chất - Lê Văn Uyển NXB KHKT - 1996 [2]. Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí - tập I, II PGS. TS. Trịnh Chất - TS. Lê Văn Uyển NXB GD, Hà Nội - 2004 [3]. Thiết kế chi tiết máy Nguyễn Trọng Hiệp - Nguyễn Văn Lẫm NXBGD, Hà Nội - 2004 [4]. Tự động hoá thiết kế cơ khí PGS. TS. Trịnh Chất - TS. Trịnh Đồng Tính NXB KHKT, Hà Nội - 2005 [5]. Cơ sở thiết kế máy và chi tiết máy Trịnh Chất NXB KHKT, Hà Nội - 2001 [6]. Dung sai và lắp ghép PGS. TS. Ninh Đức Tốn NXB GD, Hà Nội - 2001 [7]. Hớng dẫn thiết kế đồ án công nghệ chế tạo máy GS. TS. Nguyễn Đắc Lộc - Lu Văn Nhang NXB KHKT, Hà Nội - 2004 [8]. Thiết kế đồ án công nghệ chế tạo máy GS. TS. Trần Văn Địch NXB KHKT, Hà Nội - 2007 [9]. Công nghệ chế tạo máy - tập I, II PGS. PTS. Nguyễn Đắc Lộc PGS. PTS. Lê Văn Tiến cùng các tác giả NXB KHKT, Hà Nội - 1998 [10]. Tập bản vẽ chi tiết máy Sinh viên:Hoàng Mạnh Cờng GVHD:Th.S.Nguyễn Thị Hồng Cẩm 4 Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Trờng Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiêp Nguyễn Bá Dơng - Nguyễn Văn Lẫm - Hoàng Văn Ngọc Lê Đắc Phong NXB Đại Học và Trung Học Chuyên Nghiệp, Hà Nội - 1978 [11]. Sổ tay gia công cơ PGS. TS. Trần Văn Địch - ThS. Lu Văn Nhang ThS. Nguyễn Thanh Mai NXB KHKT, Hà Nội - 2002 [12]. Sổ tay công nghệ chế tạo máy PGS. TS. Nguyễn Đắc Lộc - PGS. TS. Lê Văn Tiến PGS. TS. Ninh Đức Tốn - PGS. TS. Trần Xuân Việt NXB KHKT, Hà Nội - 2007 [13]. Đồ gá gia công cơ khí Tiện - Phay - Bào - Mài Hồ Viết Bình - Lê Đăng Hoành - Nguyễn Ngọc Đào NXB Đà Nẵng - 2000 [14]. ATLAS đồ gá GS. TS. Trần Văn Địch NXB KHKT, Hà Nội - 2005 [15]. Đồ gá GS. TS. Trần Văn Địch NXB KHKT, Hà Nội - 2006 [16]. Sổ tay nhiệt luyện - tập I, II Nguyễn Chung Cảng NXB KHKT, Hà Nội - 2007 [17]. Sổ tay nhiệt luyện X. A. FILINÔP - I. V. FIRGER NXB KHKT, Hà Nội - 1975 [18]. Thiết kế đồ án môn học nguyên lí và dụng cụ cắt Sinh viên:Hoàng Mạnh Cờng GVHD:Th.S.Nguyễn Thị Hồng Cẩm 5 Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Trờng Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiêp Trịnh Khắc Nghiêm Thái Nguyên - 2002 [19]. Truyền dẫn thuỷ lực trong chế tạo máy Trần Doãn Đỉnh - Nguyễn Ngọc Lê - Phạm Xuân Mão Nguyễn Thế Thởng - Đỗ Văn Thi - Hà Văn Vui NXB KHKT, Hà Nội - 2002 [20]. Giáo trình hệ thống truyền động thuỷ khí PGS. TS. Trần Xuân Tuỳ ThS. Trần Minh Chính KS. Trần Ngọc Hải Đà Nẵng - 2005 [21]. Thiết kế cơ khí với AutoCAD Mechanical (Mechanical Desktop) TS. Nguyễn Hữu Lộc NXB TP Hồ Chí Minh - 2003 [22]. SKF - Electronic HandBook Program version 1.1 August 1995 Lời nói đầu Sinh viên:Hoàng Mạnh Cờng GVHD:Th.S.Nguyễn Thị Hồng Cẩm 6 Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Trờng Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiêp Hiện nay, đất nớc ta đang trên con đờng hội nhập quốc tế, công cuộc công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nớc càng trở nên quan trọng hơn bao giờ hết. Các ngành kinh tế, khoa học kỹ thuật nói chung và ngành cơ khí nói riêng càng đòi hỏi các kỹ s, các cán bộ kỹ thuật phải có kiến thức tơng đối rộng và phải biết vận dụng sáng tạo những kiến thức đã học để giải quyết các vấn đề thực tế đề ra. Đồ án tốt nghiệp có vai trò hết sức quan trọng trong chơng trình đào tạo kỹ s chuyên ngành cơ khí chế tạo máy. Qua quá trình làm đồ án tốt nghiệp giúp cho sinh viên hệ thống lại các kiến thức thu nhận đợc trong quá trình học tập và trong thời gian thực tập tốt nghiệp, từ đó hình thành khả năng làm việc độc lập và một phong cách làm việc khoa học của các kỹ s cơ khí khi giải quyết các bài toán thực tế. Là một sinh viên theo học ngành cơ khí chế tạo máy, trong thời gian làm đồ án tốt nghiệp em đợc giao nhiệm vụ: Thiết kế hệ dẫn động môtơ - hộp giảm tốc bánh răng hành tinh và lập quy trình công nghệ gia công bánh răng trung tâm Z 31 . Đây là một đề tài khá mới và khó đối với em, tài liệu chuyên khảo về vấn đề này còn rất hạn chế, các tài liệu giảng dạy cho sinh viên ngành cơ khí cha đề cập đến các vấn đề khi tính toán thiết kế. Tuy nhiên trong quá trình làm đồ án tốt nghiệp đợc sự chỉ bảo tận tình của giáo viên hớng dẫn ThS Nguyễn Thị Hồng Cẩm và các thầy cô trong khoa cơ khí, đồ án tốt nghiệp của em đến nay đã hoàn thành. Song do hiểu biết về lý thuyết chuyên đề và kinh nghiệm thực tế còn hạn chế nên đồ án này không thể tránh khỏi sai sót. Em rất mong nhận đợc sự chỉ bảo của các thầy cô và các bạn để em có thể hiểu biết sâu hơn về đề tài này, cũng nh hoàn thiện đợc phơng pháp tính toán thiết kế. Em xin chân thành cảm ơn cô giáo ThS Nguyễn Thị Hồng Cẩm cùng các thầy cô trong khoa cơ khí - Trờng ĐHKTCN Thái Nguyên đã tận tình hớng dẫn em hoàn thành đồ án đúng thời hạn. Đồng thời em cũng bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới các thầy cô giáo và các bạn đã giúp đỡ em trong suốt 5 năm học cũng nh trong thời gian làm đồ án tốt nghiệp. Thái Nguyên, ngày 25 tháng 05 năm 2008 Sinh viên Hoàng Mạnh Cờng Phần 1 Sinh viên:Hoàng Mạnh Cờng GVHD:Th.S.Nguyễn Thị Hồng Cẩm 7 Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Trờng Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiêp Chọn động cơ phân phối tỷ số truyền cho hộp hành tinh hai cấp 32 0212 31 0111 AA 1.1 Giới thiệu chung về hệ dẫn động hành tinh Truyền động bánh răng hành tinh là truyền động bánh răng mà trong cơ cấu có ít nhất một bánh răng có trục quay di động đối với vỏ. Bánh răng có trục quay di động đối với vỏ trong quá trình làm việc đợc gọi là bánh vệ tinh. Khâu trên đó đặt bánh vệ tinh đợc gọi là cần và đợc kí hiệu bằng số 0. Khi làm việc cần quay hoặc có thể quay quanh một trục cố định gọi là trục chính. Các bánh răng ăn khớp với bánh vệ tinh và có trục trùng với trục chính đợc gọi là các bánh trung tâm. Các khâu có thể quay quanh trục chính và khi bộ truyền làm việc tiếp nhận tải trọng ngoài đợc gọi là các khâu cơ bản. Truyền động hành tinh so với truyền động bánh răng thờng có rất nhiều u điểm nh: tỷ số truyền lớn, từ một trục chủ động có thể truyền năng lợng tới một số trục bị động với vận tốc góc thay đổi trong thời gian làm việc (nh hệ dẫn động các bánh xe ô tô), khuôn khổ kích thớc nhỏ gọn (chỉ bằng 1/3 hay 1/4 khối lợng của hệ dẫn động bánh răng thờng có cùng công suất truyền dẫn hoặc có khi còn bé hơn nữa). Truyền động hành tinh còn dùng để tổng hợp chuyển động, sử dụng khá rộng trong máy cắt kim loại, trong hệ dẫn động điều chỉnh vô cấp, trong các thiết bị đo lờng. Ngoài ra hệ dẫn động hành tinh còn có một số công dụng đặc biệt nh: +Hệ hành tinh rất thích hợp trong công việc truyền công suất lớn giữa hai trục đồng trục với nhau. +Với hệ hành tinh cũng có thể thực hiện đợc truyền động theo một chiều (tải không thuận nghịch bằng cách lợi dụng hiện tợng tự hãm). Truyền động bánh răng hành tinh có rất nhiều sự khác biệt so với truyền động bánh răng thờng về mặt động học (tỷ số truyền), hiệu suất, phơng pháp tính toán thiết kế. Trong khuôn khổ đồ án tốt nghiệp, do thời gian nghiên cứu có hạn nên em chỉ đa ra những sự khác biệt về phơng pháp tính toán thiết kế một bộ truyền bánh răng hành tinh ứng với một sơ đồ và một chế độ làm việc cụ thể. 1.2 chọn động cơ 1.2.1. Xác định công suất cần thiết cho động cơ Công suất trên trục ra: )(, kwP 27 01 = Công suất cần thiết trên trục động cơ: )( , , dc kw P PP sb ct 9 80 27 1201 01 02 ==== Trong đó: + dc ct P : công suất cần thiết trên trục động cơ + 1201sb : hiệu suất sơ bộ của hộp giảm tốc hành tinh, với hộp giảm tốc Sinh viên:Hoàng Mạnh Cờng GVHD:Th.S.Nguyễn Thị Hồng Cẩm 8 Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Trờng Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiêp hành tinh 2 cấp hoặc 3 cấp thì hiệu suất truyền động thờng trong khoảng ( 0,7 ữ 0,9), chọn 80 1201 , = sb 1.2.2. Xác định số vòng quay sơ bộ cho động cơ Chọn sơ bộ tỷ số truyền: 14 1201 == ii sb h [2] Số vòng quay trục ra: )/( phvgn 90 01 = Số vòng quay sơ bộ của động cơ: )/( phvginnn sb hsb 12601490 0102 ==== => Chọn )/( phvgn dc db 1500 = 1.2.3. Chọn động cơ Động cơ đợc chọn phải thoả mãn điều kiện sau: dc ct dc dm PP )/( phvgn db 1500 = Trong đó: dc dm P - công suất định mức của động cơ dc ct P - công suất cần thiết của động cơ Với )(kwP dc ct 9 = và số vòng quay đồng bộ của động cơ )/( phvgn db 1500 = , tra bảng P1.3 [2] chọn thông số của động cơ nh sau: Kiểm tra điều kiện mở máy Để khởi động hệ thống thì động cơ phải có công suất mở máy lớn hơn công suất cản ban đầu trên trục động cơ: dc bd dc mm PP > Trong đó : dc mm P - công suất mở máy của động cơ, (kw) dc bd P - công suất cản ban đầu, (kw) )(,.,. kwPKP dc ctbd dc bd 612941 === )(.,. kwP T T P dc bd dn k dc mm 221102 === dc bd dc mm PP > Vậy động cơ đợc chọn đã thoả mãn điều kiện mở máy. Kiểm tra điều kiện quá tải Với sơ đồ tải trọng không đổi thì không cần kiểm tra quá tải cho động cơ. Sinh viên:Hoàng Mạnh Cờng GVHD:Th.S.Nguyễn Thị Hồng Cẩm Kiểu động cơ Công suất (kw) Vận tốc quay (vg/ph) Cos % min max T T dn k T T db n (vg/ph) 4A132M4Y3 11,0 1458 0,87 87,5 2,2 2,0 1500 9 Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Trờng Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiêp 1.3. phân phối tỷ số truyền cho hệ hành tinh 2 cấp 1.3.1. Cơ sở phân phối tỷ số truyền cho các cấp trong hệ Tỷ số truyền thực của hộp là: 216 90 1458 01 , === n n i dc h Từ kí hiệu của sơ đồ 32 0212 31 0111 AA ta chọn sơ đồ cho hộp giảm tốc nh sau: 0 1 2 2 1 2 1 1 2 1 3 2 3 1 0 2 Hình 1: Sơ đồ hệ dẫn động kiểu 32 0212 31 0111 AA P b P lv d t P ( 1 ữ 3 ) s Hình 2: Sơ đồ tải trọng Giải thích sơ đồ và kí hiệu: Sơ đồ biểu diễn nguyên lí của cơ cấu 32 0212 31 0111 AA đây là hộp giảm tốc hành tinh 2 cấp gồm 2 cơ cấu 2k-0, kiểu A ghép liên tiếp. Cơ cấu 2k-0 là cơ cấu gồm hai bánh răng trung tâm 1 và 3 (2k) và cần 0 là những khâu cơ bản, ở đây cơ cấu 2k-0 với bánh vệ tinh có 1 vành răng nên đợc kí hiệu là A. Các khâu của cấp chậm mang chỉ số 1, các khâu cấp nhanh mang chỉ số 2, cần mang bánh vệ tinh có chỉ số 0 ở trớc, các bánh trung tâm cố định mang chỉ số 3 ở đằng trớc, các bánh trung tâm quay mang chỉ số 1 ở đằng trớc. Trên (hình 1) bánh trung tâm cố định là 3 1 , 3 2 ; các bánh trung tâm quay là 1 1 , 1 2 ; các bánh vệ tinh là 2 1 , 2 2 và cần là 0 1 , 0 2 . Cũng nh trong hệ truyền động bánh răng thờng, bên cạnh vật liệu chế tạo bánh răng và điều kiện chịu tải, việc phân phối tỷ số truyền (i h ) của hệ cho các cấp trong hệ có ảnh hởng rất lớn tới kích thớc và khối lợng của hệ. Cho đến nay, đã có một vài phơng pháp phân phối tỷ số truyền xuất phát từ yêu cầu khối lợng và kích thớc nhỏ gọn hoặc trên cơ sở giải bài toán tối u với hàm mục tiêu đợc chọn thoả mãn các chỉ tiêu đề ra nh: hiệu suất của hệ cao nhất, khối lợng của hệ nhỏ nhất, giá thành của hệ nhỏ nhất Sinh viên:Hoàng Mạnh Cờng GVHD:Th.S.Nguyễn Thị Hồng Cẩm 10 [...]... rãnh răng của tất cả bánh vệ tinh phải trùng với trục đối xứng của các răng bánh trung tâm ăn khớp với các bánh vệ tinh Giả sử cùng ăn khớp với 1 bánh trung tâm có q bánh vệ tinh, chúng cách đều nhau 1 góc bằng: = 2 q Muốn cho các trục đối xứng của răng bánh trung tâm trùng với các trục đối xứng của rãnh răng bánh vệ tinh lắp cách nhau 1 góc thì cung vòng chia l chắn phải là bội số của bớc răng P,... ở phần trớc + K H : hệ số kể đến sự phân bố không đều của tải trọng trên chiều rộng vành răng và cho các bánh vệ tinh: K H = KC + K H0 1 Với : KC : là hệ số phân bố không đều tải trọng cho các bánh vệ tinh K =1,1 (khi sử dụng bánh trung tâm và 3 bánh vệ tinh) - K : hệ số phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng K = 1,2 với c = 3 và = 0,523 theo đồ thị 6.5 [1] - C 0 H 0 H Ta có: bd... Thuật Công Nghiêp uốn của răng và các đặc điểm kết cấu của truyền động hành tinh, đó là các yêu cầu về: điều kiện đồng trục, điều kiện lắp, điều kiện kề 1.4.1.1 Điều kiện đồng trục Trong các truyền động hành tinh 2 hoặc 3 bánh trung tâm phải đảm bảo yêu cầu trục hình học của các bánh trung tâm này trùng nhau Đó là điều kiện đồng trục 2 3 0 1 Hình 3: Cơ cấu 2k-0 ở cơ cấu 2k-0, trục quay của bánh 1 và 3... 2k-0, trục quay của bánh 1 và 3 trùng nhau khi khoảng cách trục a giữa bánh trung tâm 1 và bánh vệ tinh 2 và khoảng cách trục a giữa bánh trung tâm 3 và bánh vệ tinh 2 bằng nhau, tức là: 12 23 a12 = a23 r1 + r2 = r3 r2 Hoặc : Với các bánh răng cùng môđun thì: Z1 + 2Z 2 = Z 3 1.4.1.2 Điều kiện lắp Trong truyền động hành tinh số bánh vệ tinh thờng chọn từ 3 đến 6 Muốn cho bộ truyền làm việc đợc, phải đảm... Text6.Text = Round(U1, 4) Text4.Text = Round(U2, 4) End Sub 1.4 tính chọn số răng các bánh răng 2 cấp 1.4.1 Cơ sở toán học của việc lập trình tính chọn số răng Khi thiết kế hệ truyền động hành tinh việc xác định số răng các bánh trong hệ liên quan chặt chẽ với các thông số nh: tỷ số truyền, hiệu suất truyền động Do đó số răng các bánh răng đợc chọn phải đảm bảo các yêu cầu vể tỷ số truyền, độ bền Sinh viên:Hoàng... hiệu suất cho truyền động hành tinh Tổn thất trong truyền động hành tinh chủ yếu do mất mát khi ăn khớp, mất mát trong các ổ và mất mát do khuấy dầu bôi trơn Tuy nhiên trong truyền động hành tinh thờng không dùng cách bôi trơn nhúng các bánh vệ tinh trong hộp dầu, do đó mất mát do khuấy dầu thờng rất nhỏ và có thể bỏ qua Vậy hệ số tổn thất trong bộ truyền hành tinh đợc xác định theo công thức sau: 0 0... Sin( / q )Cos / Cos tw Trong đó và tw là góc Prôfin răng và góc ăn khớp, x là hệ số dịch chỉnh bánh vệ tinh 1.4.2 Chọn số răng Dựa trên cơ sở của việc lựa chọn số răng cho truyền dẫn hành tinh, cơ cấu 2k0 Từ trị số của P xác định đợc khi phân tỷ số truyền và số răng Z 1 cho trớc hoặc bằng số răng tối thiểu Zmin hoặc từ điều kiện bền uốn + Tính số răng bánh trung tâm Z3: 3 Z 3 = E [ (i10 1) Z1 ]... toán độ bền bánh răng trong truyền động hành tinh cũng giống nh cách tính độ bền bánh răng trong truyền động thờng Tính toán đợc tiến hành Sinh viên:Hoàng Mạnh Cờng 25 GVHD:Th.S.Nguyễn Thị Hồng Cẩm Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Trờng Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiêp cho từng cặp bánh răng ăn khớp, bao gồm bớc tính kiểm nghiệm Tuy nhiên truyền động hành tinh có một số đặc điểm cần lu ý trong thiết kế: Thờng... khớp trong (Z21 - Z31) và (Z22 - Z32) chỉ tính kiểm nghiệm bền 2.4.1 Tính bộ truyền bánh răng ăn khớp ngoài 2.4.1.1 Bộ truyền cấp nhanh (Z12 - Z22) có : Z22 > Z21 Đờng kính vòng lăn bánh nhỏ đợc xác định theo công thức sau: dW 12 = K d 3 Trong đó: +d +K W 12 d Tn K H (u + 1) [ H ] 2 u bd (2.5) : đờng kính vòng lăn bánh nhỏ : hệ số phụ thuộc vào vật liệu cặp bánh răng và loại bánh răng, tra bảng 6.5... : là hệ số tổn thất do ăn khớp : là hệ số tổn thất do khuấy dầu và ma sát trong ổ lăn Trong bộ truyền hành tinh có sự phân dòng công suất từ bánh trung tâm đến một số bánh vệ tinh có kết cấu và thông số nh nhau do đó mất mát về ma sát là nh nhau Vì vậy khi xác định hệ số tổn thất chỉ tính đối với một dòng công suất Mặt khác ở các cơ cấu khép kín xuất hiện công suất kín (có thứ nguyên giống nh công