Thiết kế hệ đẫn động cơ khí

Tính toán thiết kế hệ đẫn động cơ khí là nội dung không thể thiếu trong nhiều chương trình đào tạo kĩ sư cơ khí nhằm cung cấp các kiến thức cơ sở cho sinh viên về kết cấu máy.

Đồ án Chi tiết máy Giáo viên hướng dẫn: Đoàn Yên Thế LỜI NÓI ĐẦU Tính toán thiết kế hệ đẫn động cơ khí là nội dung không thể thiếu trong nhiều chương trình đào tạo kĩ sư cơ khí nhằm cung cấp các kiến thức cơ sở cho sinh viên về kết cấu máy. Khi thiết kế hệ thống dẫn đọng cơ khí chúng ta cần và sẽ nắm được những vấn đề cơ bản về máy và hê thống dẫn động. (tính toán thiết kế theo các chỉ tiêu chủ yếu về khả năng làm vệc,thiết kế vỏ,khung.Chọn cấp chính xác lắp ghép, tra dung sai ,số liệu và trình bày bản vẽ là những thao tác cần thiết không thể thiếu được nhằm phục vụ cho công việc tính toán. Đối với mỗi sinh viên học nghành cơ khí đây có thể xem như là đồ án đầu tay của mình nhưng nó tổng hợp được tất cả những kiến thức cơ bản trong những năm học vừa qua.Do vậy , tuy đối với mổi sinh viên có đầu đề thiết kế cụ thể các hệ dẫn động khác nhau nhưng chung quy lại nó đòi mổi người cần phải có những kiến thức nhất định thì mới giải quyết được yêu cầu đặt ra. Đồng thời qua đồ án môn học này đưa sinh viên tiếp xúc dần với thực tế hơn và từ đó xác định rỏ hơn công việc thực tế của nghành nghề trong nay mai để từ đó xác định rõ hơn nhiệm vụ học tập của mình bây giờ. Sinh viên thực hiện: Lê Nho Phả Trang:1 Đồ án Chi tiết máy Giáo viên hướng dẫn: Đoàn Yên Thế MỤC LỤC Trang Phần I : Chọn động cơ I . Chọn động cơ điện dẫn động cho hệ dẫn động cơ khí.3 Phần II : Phân phối tỷ số truyền cho các bộ truyền I . Xác địng tỷ số truyền cho toàn bộ hệ thống và cho từng bộ truyền.7 Phần III : Thiết kế các bộ truyền I . Bộ truyền bánh răng nghiêng.10 II . Bộ truyền trục vít – bánh vít.20 III . Bộ truyền xích.26 Phần IV : Tính thiết kế trục I . Chọn vật liệu.30 II . Thiết kế trục30 Phần V : Thiết kế gối đỡ trục I . Căn cứ vào tải trọng chọn sơ bộ loại ổ lăn52 II . Chọn cấp chính xác của ổ53 III . Chọn kích thước ổ theo tải trọng53 Phần VI : Thiết kế vỏ hộp giảm tốc I . Tính chọn khớp nối.62 II . Thiết kế vỏ hộp giam tốc.64 Phần VII : Dung sai lắp ghép I . Chọn cấp chính xác74 II . Chọn kiểu lắp và dung sai lắp ghép.75 PHẦN I: CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN CHO HỆ DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ Sinh viên thực hiện: Lê Nho Phả Trang:2 Đồ án Chi tiết máy Giáo viên hướng dẫn: Đoàn Yên Thế 1. Xác định công suất cần thiết (Pct) η = t ct P P (1-1) Trong đó: Pct : Là công suất cần thiết trên trục động cơ Pt : Là công suất tính toán làm việc trên trục máy công tác. η : Hiệu suất của toàn bộ hệ thống. * Xác định hiệu suất η η = η 1 . η 2 . η 3 . η 4 . (η 5 ) 4 Trong đó: η 1 = 0,99 : Hiệu suất của bộ nối trục di động η 2 = 0,96 : Hiệu suất của bộ truyền bánh răng nghiêng η 3 = 0,8 : Hiệu suất của bộ truyền trục vít η 4 = 0,9 : Hiệu suất của bộ truyền xích η 5 = 0,99 : Hiệu suất của các cặp ổ lăn trên trục Các trị số η 1 , η 2 , η 3 , η 4 , η 5 được chọn ở bảng 2.3 trang 19 Vậy : η = η 1 . η 2 . η 3 . η 4 . (η 5 ) 4 = 0,99.0,96. 0,8. 0,9. 0,99 4 = 0,657 (1-2) * Xác định công suất tính toán làm việc (Pt) : Theo đề bài ra ta thấy động cơ làm việc với tải trọng thay đổi - Xác định độ dài làm việc tương đối ts% 100. ttt t 100. t t %ts 021 lv ck lv ++ == Trong đó : t lv = t 1 + t 2 : Thời gian làm việc t ck = t 1 + t 2 + t 0 : Chu kì làm việc t 0 : Thời gian nghỉ - Theo đề bài: t 1 = 5(giờ) ; t 2 = 2(giờ) ; t 0 = 1(giờ) Sinh viên thực hiện: Lê Nho Phả Trang:3 %60%5,87100. 8 7 100. 125 25 %ts ≥== ++ + = Đồ án Chi tiết máy Giáo viên hướng dẫn: Đoàn Yên Thế Vậy : Động cơ được coi như làm việc trong chế độ dài hạn với tải trọng thay đổi Do đó công suất được xác định theo công thức sau: 21 2 2 1 2 1 2 1 1 1tdt tt t. P P t. P P .PPP +         +         == Trong đó : P 1 là công suất ứng với tải trọng 1 P 2 là công suất ứng với tải trọng 2 - Tải trọng P 1 được xác định theo công thức sau: 1000 v.F P 1 = Trong đó: F: Là lực kéo lớn nhất trên băng tải v: Vận tốc băng tải Theo đề bài : F = 8200 (N) v = 0,15 (m/s) ⇒ 23,1 1000 15,0.8200 1 == P (KW) Ta có : P và T tỷ lệ thuận theo công thức : 9550 n.T P = Theo đề bài: T 2 = 0,8 T 1 ⇒ 8,0 T T 1 2 = ⇒ 8,0 P P 1 2 = ⇒ ( ) ( ) 165,1 25 2.8,05.1 .23,1 22 = + + == tdt PP (KW) (1-3) Từ 1-2 và 1-3 thay vào 1-1 : ⇒ 773,1 657,0 165,1 == ct P (KW) 2. Xác định số vòng quay sơ bộ : (n sb ) Số vòng quay sơ bộ được xác định theo công thức sau: n sb = u t . n lv (1-4) Trong đó : n lv :Là số vòng quay của trục máy công tác Sinh viên thực hiện: Lê Nho Phả Trang:4 Đồ án Chi tiết máy Giáo viên hướng dẫn: Đoàn Yên Thế u t : Là tỉ số truyền - Xác định tỉ số truyền : u t = u 1 .u 2 (1-5) Trong đó: u 1 : Là tỉ số truyền của HGT Bánh răng - trục vít u 2 : Là tỉ số truyền của bộ truyền xích Dựa vào bảng 2.4 ta chọn u 1 = 85 ; u 2 = 2 ⇒ u t = 170 - Xác định số vòng quay của trục máy công tác (n lv ) Số vòng quay của trục máy công tác được xác định bằng công thức sau: D. v.1000.60 n lv π = (1-6) Trong đó : v: Là vận tốc của tang D : Đường kính tang Theo đề bài có : v = 0,15 (m/s) D = 350 (mm) Thay vào công thức 1-6 : 185,8 350.14,3 15,0.1000.60 == lv n (vòng/phút) ⇒ Thay 1-5 và 1-6 vào 1-4 ta được: n sb = 170.8,185 = 1391,45(vòng/ phút) 3. Chọn động cơ : Dựa vào bảng phụ lục 1.3 và công suất cần thiết : Pct = 1,773 KW Kết hợp với điều kiện n đb ≈ n sb Pđc > Pct Do đó ta chọn n đb = 1500 (vòng /phút) Pđc = 2,2 KW Vậy động cơ ta chọn là kiểu 4AX90L4Y3 có: Pđc = 2,2 KW n đc = 1420 (vòng/phút) 2,2 T T dn max = ; 2 T T dn k = Sinh viên thực hiện: Lê Nho Phả Trang:5 Đồ án Chi tiết máy Giáo viên hướng dẫn: Đoàn Yên Thế * Kiểm tra điều kiện mở máy 3,1 T T dn mm = < 2 T T dn k = Điều kiện mở máy được thoả mãn Kiểm tra điều kiện quá tải : Đã được thoả mãn PHẦN II: XÁC ĐỊNH TỈ SỐ TRUYỀN CHO TOÀN BỘ HỆ THỐNG VÀ CHO TỪNG BỘ TRUYỀN. I. Phân phối tỉ số truyền cho toàn bộ hệ thống. 1. Xác định tỉ số truyền cho toàn bộ hệ thống (u t ). 488,173 185,8 1420 === lv dc t n n u (2-1) 2. Phân phối tỉ số truyền cho HGT (u h ) và bộ truyền ngoài (u n ) u t = u h . u n (2-2) Xác định u h và u n Dựa vào sơ đồ hệ thống dẫn động cơ khí và bảng 2.4 ta chọn bộ truyền ngoài (Bộ truyền xích) có : n x = 2 ⇒ 744,86 2 488,173 === x t h u u u 3. Phân phối tỉ số truyền cho các bộ truyền trong HGT. Ta có : u h = u 1 . u 2 Trong đó : u h :Là tỉ số truyền của HGT u 1 : Là tỉ số truyền của bộ truyền bánh răng nghiêng u 2 : Là tỉ số truyền của bộ truyền trục vít bánh vít Sinh viên thực hiện: Lê Nho Phả Trang:6 Đồ án Chi tiết máy Giáo viên hướng dẫn: Đoàn Yên Thế Dựa vào đồ thị hình3.25 ta chọn được tỉ số truyền u 1 của bộ truyền bánh răng như sau: Với c = 1,1 (Đối với bộ truyền bánh răng nghiêng) u h = 86,744 Ta tra đồ thị nhận được u 1 = 3,614 ⇒ u 2 = 61,3 744,86 = 24 * Tính lại u n : 2 614,3.24 488,173 . 21 === uu u u t n 4. Xác định công suất , mômen và số vòng quay trên các trục Trên trục I (trục nối với trục động cơ): P I = P ct .η ol = 1,773.0,99 = 1,738 (KW) n I = n đc = 1420 (vòng/phút) T I = 11689 1420 738,1 10.55,9.10.55,9 66 == I I n P (N.mm) Trên trục II: P II = P I .η br . η ol = 1,738.0,96.0,99 = 1,652 (KW) n II = 916,392 614,3 1420 == I I u n (vòng/phút) T II = ( ) mmN n P II II .40153 916,392 652,1 10.55,9.10.55,9 66 == Trên trục III: P III = P II . η Bv .η ol = 1,652 . 0,8 . 0,99 = 1,308 (KW) n III = 372,16 24 916,392 == II II u n (vòng/phút) T III = 762973 372,16 308,1 10.55,9.10.55,9 66 == III III n P (N.mm) Trên trục IV: P IV = P III . η xích .η ol = 1,308 .0,9 . 0,99 = 1,165 (KW) n IV = 186,8 2 372,16 == III III u n (vòng/phút) với u 3 = u n = 2 Sinh viên thực hiện: Lê Nho Phả Trang:7 Đồ án Chi tiết máy Giáo viên hướng dẫn: Đoàn Yên Thế T IV = 1359119 186,8 165,1 10.55,9.10.55,9 66 == IV IV n P (N.mm) LẬP BẢNG PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN Trục Thông số (Động cơ) 1 2 3 Công suất P, kW 1,773 1,738 1,652 1,308 Tỉ số truyền u 1 3,614 24 2 Số vòng quay n 1420 1420 392,916 16,372 Mômen xoắn T, N.mm 11924 11689 40153 762973 PHẦN III: THIẾT KẾ CÁC BỘ TRUYỀN A. Thiết kế bộ truyền trong HGT . I. Bộ truyền bánh răng nghiêng. 1.Chọn vật liệu Dựa vào bảng 6.1 và phần I , đối với bộ truyền bánh răng có công suất trung bình ta chọn vật liệu cho cả hai bánh là thép các bon chất lượng thường : Thép CT45 tôi cải thiện. Tra bảng 6.1 ta có : Thép CT45 tôi cải thiện có: - Bánh răng nhỏ Kích thước S (mm) không lớn hơn : 60 Sinh viên thực hiện: Lê Nho Phả Trang:8 Đồ án Chi tiết máy Giáo viên hướng dẫn: Đoàn Yên Thế Độ rắn: HB 1 =240 MPa Giới hạn bền σ b1 (MPa) : 850 Giới hạn chảy σ ch1 (MPa) : 580 - Bánh răng lớn Kích thước S (mm) không lớn hơn : 100 Độ rắn: HB 2 = 230 MPa Giới hạn bền σ b2 (MPa) : 750 Giới hạn chảy σ ch2 (MPa) : 450 • Chú ý: Để đảm bảo sức bền đều của răng và khả năng chạy mòn của bộ truyền nên nhiệt luyện bánh răng lớn có độ rắn mặt răng thấp hơn bánh răng nhỏ : HB 1 = HB 2 + (10 đến 15) 2. Xác định ứng suất cho phép - Ứng suất cho phép tiếp xúc [σ H ] và ứng suất uốn cho phép được xác định theo công thức sau: [ ] HLXHVR H 0 limH H K.K.Z.Z S       σ =σ [ ] FLFCXFSR F 0 limF F K.K.K.Y.Y S       σ =σ Trong đó : Z R :Hệ số xét đến độ nhám của mặt răng làm việc Z V : Hệ số xét đến ảnh hưởng của vận tốc vòng K XH :Hệ số xét đến ảnh hưởng của kích thước bánh răng . Y R : Hệ số kể đến ảnh hưởng của độ nhám mặt lượn chân răng Y S : Hệ số kể đến ảnh hưởng của hệ số tập chung ứng suất. K XF : Hệ số xét đến kích thước bánh răng ảnh hưởng đến độ bền uốn Khi tính sơ bộ ta lấy: Z R . Z V . K XH = 1 Y X .Y S .K XF =1 Vậy : [ ] HL H 0 limH H K. S       σ =σ Sinh viên thực hiện: Lê Nho Phả Trang:9 Đồ án Chi tiết máy Giáo viên hướng dẫn: Đoàn Yên Thế [ ] FLFC F 0 limF F K.K. S       σ =σ Trong đó : σ 0 Hlim ; σ 0 Flim Là ứng suất tiếp xúc và ứng suất uốn cho phép ứng với số chu kì cơ sở tra bảng 6.2 : S H = 1,1 ; S F = 1,75 Vật liệu là thép 45 tôi cải thiện có: HB 2 = 240 đối với bánh răng lớn HB 1 = 230 đối với bánh răng nhỏ Do đó : - Bánh răng nhỏ : σ 0 Hlim = 2HB 1 +70 = 550(MPa) σ 0 Flim = 1,8 HB 1 = 432(MPa) - Bánh răng lớn: σ 0 Hlim = 2HB 2 +70 = 530(MPa) σ 0 Flim = 1,8 HB 2 = 414(MPa) K FC : Hệ số xét đến ảnh hưởng đặt tải (động cơ làm việc 1 chiều hay hai chiều) Làm việc 1 chiều lấy : K FC = 1 K HL ; K FL : Hệ số tuổi thọ về độ bền tiếp xúc và độ bền uốn. H m HE HO HL N N K = ; F m FE FO FL N N K = Với m H và m F : Là bậc của đường cong mỏi khi thử về ứng suất tiếp xúc và ứng suất uốn : Vì vật liệu có HB < 350 nên chọn m H = 6 và m F = 6 - Xác định N HO ; N FO : N FO = 4.10 6 N HO = 30.H 2,4 HB + Đối với bánh răng nhỏ : N HO = 30.240 2,4 =1,5.10 6 + Đối với bánh răng lớn: N HO = 30.230 2,4 = 1,4.10 6 - Xác định N HE và N FE (Số chu kì thay đổi ứng suất tương đương ứng với ứng suất tiếp xúc và ứng suất uốn) Khi bộ truyền chịu tải thay đổi thì có: ii 3 HE t.n. maxT Ti .c.60N       ∑= ; ii m FE t.n. maxT Ti .c.60N F       ∑= Trong đó : Ti , n i , t i là mômen xoắn , số vòng quay và tổng số giờ làm việc ở chế độ i của bánh răng đang xét Sinh viên thực hiện: Lê Nho Phả Trang:10 [...]... 0,926 Gọi là hệ số răng + kn = n01/n1 = 50/16,372 = 3,054 + k Được tính từ các hệ số thành phần trong bảng 5.6 với + ko - Hệ số kể đến ảnh hưởng của vị trí bộ truyền (k0 = 1) + ka - Hệ số kể đến khoảng cách trục và chiều dài xích (ka =1,25) + kđc - Hệ số kể đến ảnh hưởng của việc điều chỉnh lực căng xích (kđc = 1) + kbt - Hệ số kể đến ảnh hưởng của bôi trơn (kbt = 1,3) + kđ - Hệ số tải trọng động , kể... trên bánh chủ động m - là mô đun bw - là bề rộng răng dw1 - là đường kính vòng lăn của bánh chủ động KF - Hệ số tải trọng khi tính về uốn : KF = KFα KFβ KFv KFβ - Hệ số kể đến sự phân bố không đều của tải trọng trên chiều rộng vành răng tra bảng (6.7) KFβ = 1,107 KFα - Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng cho các đôi răng tra bảng 6.14 ta được KFα = 1,37 KFv - Hệ số kể đến tải trọng động Tra bảng... mm III(lm33) Sinh viên thực hiện: Lê Nho Phả Trang:33 Đồ án Chi tiết máy Giáo viên hướng dẫn: Đoàn Yên Thế - Dựa vào sơ đồ hình 10.6 và hình 10.11 và bảng 10.3 , 10.4 (trang 190194 sách thiết kế hệ thống dẫn động cơ khí tập I) ta xác định được các khoảng cách trong đó dùng các kí hiệu : k - Số thứ tự của các trục trong hộp giảm tốc ( k = 1 , 2, 3) i - Số thứ tự của tiết diện trục trên đó lắp các chi... cấp chính xác là 9 Theo bảng 6.14 với cấp chính xác 9 và v 0,8.dđc = 0,8.24 = 19,2 Trong đó : dđc = 24 mm (Tra trong phụ lục 1.7 trang 242 sách tập I ) 3> Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực: Chiều dài trục cũng như khoảng cách giữa các gối đỡ và các điểm đặt lực phụ thuộc vào sơ đồ động , chiều dài may ơ của các chi tiết quay , chiều rộng ổ , khe hở cần thiết và các yếu tố khác - Dựa vào... = 0,782 - Đường kính vòng lăn bánh nhỏ: dw1 = 2aw/(um + 1) = 2.75/(3,619 + 1) = 32,47 (mm) - T1 :Mômen xoắn trục chủ động - KH : Hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc KH = KHβ.KHα.KHβ.KHv - KHβ : Hệ số kể dến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng KHβ =1,043 - KHα : Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng cho các đôi răng đồng thời ăn khớp Theo (6.40) : v = π.dw1.n1/60000 = π.3,47.1420/60000 . chư ng trình đào t o k sư c kh nhằm cung c p c c ki n th c c sở cho sinh vi n về k t c u máy. Khi thi t k h th ng d n đ ng c kh ch ng. v c ,thi t k vỏ,khung.Ch n c p chính x c lắp ghép, tra dung sai ,số liệu và trình bày b n vẽ là nh ng thao t c c n thi t kh ng thể thi u đư c nhằm ph c vụ cho