ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY

Trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội D.A Chi Tiết Máy Lời nói đầu Môn học chi tiết máy đóng vai trò rất quan trọng trong chơng trình đào tạo kỹ s và cán bộ kỹ thuật về nghiên cứu cấu tạo ,nguyên lý làm việc và phơng pháp tính toán thiết kế các chi tiết, các thiết bị phục vụ cho các máy móc ngành công _ nông nghiệp và giao thông vận tải . Đồ án môn học chi tiết máy có sự kết hợp chặt chẽ giữa lí thuyết với thực nghiệm .Lí thuyết tính toán các chi tiết máy đợc xây dựng trên cơ sở những kiến thức về toán học ,vật lí ,cơ học lí thuyết ,nguyên lý máy ,sức bền vật liệu v.v ,đ ợc chứng minh và hoàn thiện qua thí nghiệm và thực tiễn sản xuất . Đồ án môn học chi tiết máy là một trong các đồ án có tầm quan trọng nhất đối với một sinh viên khoa cơ khí. Đồ án giúp cho sinh viên hiểu những kiến thức cơ bản về cấu tạo, nguyên lý làm việc và phơng pháp tính toán thiết kế các chi tiết có công dụng chung ,nhằm bồi dỡng cho sinh viên khả năng giải quyết những vấn đề tính toán và thiết kế các chi tiết máy ,làm cơ sở để vận dụng vào việc thiết kế máy sau này. Em xin chân thành cảm ơn thầy Lê Văn Uyển đã giúp đỡ em hoàn thành công việc đợc giao. Hà Nội, ngày 7/4 Sinh viên : trần quốc đại Lớp : CTM1- K50 1 Trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội D.A Chi Tiết Máy Phần 1: TíNH TOáN Hệ DẫN ĐộNG I.Chọn động cơ Động cơ điện là động là động cơ điện không đồng bộ ba pha vì những u điểm sau: - Rẻ ,dễ kiếm , dễ sử dụng và phù hợp với lới điện sản xuất - Để đạt hiệu quả kinh tế cao cần chọn động cơ có kích thớc và công suất phù hợp. 1.Xác định công suất cần thiết của động cơ - Công suất cần thiết P ct : P lv = == 1000 7,0.80000 1000 .vF 5,6( KW) P ct = p td = . == 83,0.1000 7,0.80000 87,0 .1000 . ch vF 5,87 ( KW) - Hiệu suất hệ dẫn động : -Theo sơ đồ đề bài thì : = m ổ lăn . k bánh răng . khớp nối . xích m : Số cặp ổ lăn (m = 4); k : Số cặp bánh răng (k = 2), Tra bảng 2.3 (tr 94), ta đợc các hiệu suất: Hiệu suất làm việc của cặp ổ lăn : ol = 0,99 ( vì ổ lăn đợc che kín), Hiệu suất làm việc của cặp bánh răng: br = 0,97 (bánh răng đợc che kín), Hiệu suất làm việc của khớp nối : k = 1 (chọn khớp nối mềm), Hiệu suất làm việc của bộ truyền xích : đ = 0,92 (bộ truyền xích để hở ) Hiệu suất làm việcchung của bộ truyền : = (0,99) 4 . (0,97) 2 . 0.99. 0,92 = 0,83 - Động cơ làm việc với tải trọng thay đổi : 2 Trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội D.A Chi Tiết Máy T mm =1.8T 1 ; T 2 = 0.6T 1 ;t1=5 (h) ; t2 = 3(h); tck = 8(h); - Hệ số truyển đổi : = 87,0 8 3 6,0 8 5 1 22 2 1 2 1 =+= = ck ii ck ii t t T T t t P P 2. Xác định tốc độ đồng bộ của động cơ. - Chọn sơ bộ tỉ số truyền của toàn bộ hệ thống Uc. *) Gọi tỉ số truyền sơ bộ của toàn bộ hệ thống là u sb .Theo bảng 2.4(tr 21), truyền động bánh răng trụ hộp giảm tốc 2 cấp, truyền động đai (bộ truyền ngoài): u sb = u sbh . u sbđ = 16 . 2,2 = 35,2 + Số vòng quay của trục máy công tác là n lv : n x = n lv = 320.14,3 7,0.60000 . .60000 = D v = 41,80 (v/ph) Trong đó : v : vận tốc băng tải D : Đờng kính tang + Số vòng quay sơ bộ của động cơ n sbđc : n sbđc = n lv . u sb = 41,80 . 35,2 =1471,36 ( v/ph ) Chọn số vòng quay sơ bộ của động cơ là n đb = 1500 ( v/ph). 3. Chọn động cơ Quy cách động cơ phải thỏa mãn đồng thời các điều kiện : P đc P tđ n đc n đb và T T T T mm dn K Ta có : kWP td 87,5 = ; )/(1500 phvgn db = ; 8,1 = T Tmm Theo bảng phụ lục P1.1 ( trang 234 ). 3 Trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội D.A Chi Tiết Máy Ta chọn đợc kiểu động cơ là : K160S4 Các thông số kĩ thuật của động cơ nh sau : )(5,7 kWP dc = ; )/(1450 phvgn dc = ; 2 = dn k T T ; Mđc =90(kg) Kết luận : động cơ K160S4 có kích thớc phù hợp với yêu cầu thiết kế. II. PHÂN PhốI Tỷ Số TRUYềN 1.Xác định tỷ số truyền chung. Ta đã biết : xsbhsb uuu = Tỷ số truyền chung : 69,34 80,41 1450 === lv dc ch n n u 2.Phân phối u ch . Chọn u xichsb = 2,2 u hộpsb = 77,15 2,2 69,34 = ; 21 .uuu h = Với : u 1 : Tỉ số truyền cấp nhanh . u 2 : Tỉ số truyền cấp chậm . 3.Phân phối u h . Ta có: u h =u 1 .u 2 =15,77 Theo bảng 3.1 : ta lấy u 1 = 5,23 và u 2 = 3,06 Tính lại giá trị u xich theo u 1 và u 2 trong hộp giảm tốc U xich = 17,2 06,3.23,5 69,34 . 21 == uu u c Vậy : u hGT = 15,77 ; u 1 = 5,23 ; u 2 = 3,06 ; u xich =2,17. III.Tính toán các thông số. *) Tính công suất, momen và số vòng quay trên các trục. 1.Tính công suất 4 Trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội D.A Chi Tiết Máy Công suất, số vòng quay : P ct =6,747 (kW) ; n lv =41,80 (v/ph); P đc =7,5(kW). 15,6 92,0.99,0 6,5 === ol lv III P P (kW) ; 40,6 97,0.99,0 15,6 === brol III II P P (kW) ; 67,6 97,0.99,0 40,6 . === brol II I P P (kW) ; p đc = 74,6 99,0.1 67,6 . == olkn I nn p (KW) ; 2.Số vòng quay trên các trục là: n I = n đc = 1450 (v/ph) n II = 25,277 23,5 1450 1 1 2 === u n n (v/ph) n III = 60,90 06,3 25,277 2 2 3 === u n n (v/ph) n LV = 8,41 17,2 6,90 3 == ũ u n (v/ph) 3.Mô men trên các trục của hộp giảm tốc: T đc = 9,55. 10 6 . 30446 1450 74,6 .10.55,9 6 == dc dc n P (N. mm). T I = 9,55. 10 6 . 43930 1450 67,6 .10.55,9 6 == I I n P (N. mm). T II = 9,55. 10 6 . 220451 25,277 40,6 .10.55,9 6 == II II n P N. mm. T III = 9,55. 10 6 . 648262 6,90 15,6 .10.55,9 6 == III III n P N. mm. T ct = 9,55. 10 6 . 1279426 8,41 6,5 .10.55,9 6 == lv lv n P N. mm. Ta lập đợc bảng kết quả tính toán sau: Trục Trục động cơ I II III Làm việc Khớp u 1 = 5,23 u 2 = 3,06 u x =2,17 P (kW) 6,74 6,67 6,40 6,15 5,6 N(v/ph) 1450 1450 277,25 90,60 41,80 T(N.mm) 44391 43930 220451 648262 1279426 5 Trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội D.A Chi Tiết Máy PHầN II: Bộ truyền xích. 1) Chọn loại xích . Theo tính toán ở trên ta có công suất ,số vòng quay và tỉ số truyền trên trục 3 và trục công tác: Trục 3: n 3 = 90,60(v/p) ; P 3 = 6,15(kW) Trục công tác: n lv = 41,8(v/p) ; P lv = 5,6(kW) Tỉ số truyền bộ truyền ngoài: u x = 2,17(lần) Vận tốc tang quay v=0,7(m/s) ,lực kéo băng tải F=8000(N) chọn bộ truyền xích con lăn mà vẫn đảm bảo các yêu cầu kĩ thuật. 2)Xác định các thông số của xích và bộ truyền xích. 2.1Số răng đĩa xích. Để đảm bảo bộ truyền quay đều, động năng va đập nhẹ và tuổi thọ của xích cần đảm bảo số răng nhỏ nhất của đĩa xích lớn hơn z min .Đối với xích con lăn vận tốc trung bình z min =17-19. Theo bảng 5.4 (TR.80,TTTKHTDĐCK-T1) ứng với u x = 2,17 ta chọn đ- ợc: Số răng đĩa nhỏ là z 1 =25> z min Số răng đĩa lớn đợc xác định nh sau: z 2 = u x .z 1 = 2,17.25 = 54,25<z max =120.Chọn z 2 =55 Tỉ số truyền thực của bộ truyền xích là: u x = z 2 /z 1 = 55/25 =2,2 2.2Bớc xích p. Điều kiện đảm bảo chỉ tiêu về độ bền mòn của bộ truyền xích đợc cho theo công thức (5.3): P t =P.k.k z .k n [P] (1) Trong đó: 1. P t Công suất tính toán(kW) 6 Trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội D.A Chi Tiết Máy 2. P Công suất cần truyền P = P 3 =6,15(kW) 3. [P] Công suất cho phép. 4. Theo bảng 5.5(TR.81,TTTKHTDĐCK-T1) ứng với n 3 = 90,6(v/p) ta có [P]= 34,8(kW) 5. k Hệ số sử dụng. 6. k z Hệ số răng . 7. k n Hệ số số vòng quay. +) Xác định hệ số răng k z theo: k z = z 01 / z 1 Với z 01 = 25 là số răng đĩa nhỏ ứng với các bớc xích tiêu chuẩn xác định bằng thực nghiệm. z 1 =25 số răng đĩa nhỏ chọn ở trên. => k z = z 01 / z 1 = 25/25 = 1 +) Xác định hệ số số vòng quay k n : k n = n 01 / n 1 Với: n 01 = 200 (v/p) n 1 = n 3 = 90,6(v/p) => k n = n 01 / n 1 = 200/90,6 = 2,2 +) Xác định hệ số sử dụng k theo công thức (5.4) : k= k o .k a .k dc .k bt .k đ .k c Trong đó các hệ số đợc tra trong bảng 5.6 (TR.82,TTTKHTDĐCK-T1): k o Hệ số xét đến ảnh hởng của vị trí bộ truyền. Đờng nối tâm đĩa xích so với đờng nằm ngang một góc 0 => k o =1 k a Hệ số xét đến khoảng cách trục và chiều dài xích. Chọn a=40p => k a =1 7 Trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội D.A Chi Tiết Máy k dc Hệ số xét đến ảnh hởng của việc điều chỉnh lực căng xích.Vị trí trục đợc điều chỉnh bằng một trong hai đĩa xích => k dc =1 k bt Hệ số xét đến ảnh hởng của bôi trơn. chất lợng bôi trơn II => k bt =1.3 k đ Hệ số tải trọng động, xét đến tính chất tải trọng. Tải trọng va đập vừa=> k đ =1,35 k c Hệ số xét đến chế độ làm việc bộ truyền. Làm việc 2 ca => k c =1,25. Thay các hệ số xét đến tra đợc vào công thức trên ta có: k= k o .k a .k dc .k bt .k đ .k c = 1.1.1.1,3.1,25.1,3 = 2,19 Thay vào công thức (1): P t =P.k.k z .k n =6,15.2,19.1.2,2=29,63(kW)<[P]=34,8(kW) Theo bảng 5.5 (TR.81,TTTKHTDĐCK-T1) ứng với n 01 = 200 (v/p) chọn bộ truyền xích một dãy có bớc xích p=38,1. 2.3. Khoảng cách trục và số mắt xích. Với tỉ số truyền u x = 2,17(lần) chọn sơ bộ khoảng cách trục: a = 40.p = 40.38,1 = 1524mm Theo công thức (5.12)ta tính đợc số mắt xích x: 57,120 40.1,38 4 1,38.)2555( 2 5525 1,38 1524.2 4 .)( 2 .2 2 2 2 2 1221 = + + += + + += a pzzzz p a x Lấy số mắt xích là chẵn x=120 Tính lại khoảng cách trục theo công thức (5.13) : [ ] +++= 2 12 2 1212 * )zz( 2)zz(5,0x)zz(5,0xp25,0a [ ] mma 1513 )2555( 2)2555(5,0120)2555(5,01201,38.25,0 2 2 * = +++= Lấy a * =1513mm. 8 Trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội D.A Chi Tiết Máy Để xích không phải chịu lực căng quá lớn ,cần giảm bớt khoảng cách trục a: a=(0,002 0,004)a=(0,002 0,004)1513= (3,026 .6,052)mm Giảm đi một lợng a=4mm Vậy khoảng cách trục chính xác là: a=1509mm Số lần va đập i của bản lề xích trong 1s là: 26,1 120.15 6,90.25 .15 . 11 === x nz i (lần/s) Theo bảng 5.9 số lần va đập cho phép [i]=20(lần/s) => đảm bảo điều kiện i < [i] 2.4.Tính kiểm nghiệm xích về độ bền. Bộ truyền xích thờng xuyên chịu tải trọng va đập trong quá trình làm việc và có thể bị quá tải lớn khi mở máy. Do đó cần tiến hành kiểm nghiệm về quá tải theo hệ số an toàn (5.15). [ ] s FFF.k Q s votd ++ = (2) Trong đó: Q(N) Tải trọng phá hỏng. Theo bảng 5.2(TR.78,TTTKHTDĐCK- T1) ứng với xích con lăn một dãy có bớc xích p=38,1 => Q=127000N. k d Hệ số tải trọng động k d =1,2 ứng với chế độ làm việc trung bình. F t Lực vòng F t =1000.P/v(N) F o Lực căng do trọng lợng nhánh xích bị động sinh ra(N) F v Lực căng do lực li tâm sinh ra (N) [s] Hệ số an toàn cho phép theo bảng 5.10 ta tra đợc [s] = 8.2 +) Lực vòng đợc xác định theo công thức sau: 9 Trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội D.A Chi Tiết Máy F t =1000.P/v=1000.6,15/1,45 = 4241(N) +) Lực căng do trọng lợng nhánh xích bị động sinh ra F o : F o =9,81.k f .q.a Với: k f Hệ số phụ thuộc độ võng f của xích và vị trí của bộ truyền Với f=0,015a=1,8mm và góc nghiêng đờng nối tâm là 0 0 lấy k f =4 q Khối lợng một m xích.theo bảng 5.2 ứng với xích con lăn 1 dãy có bớc xích p=38,1mm => q=5,5kg a Khoảng cách trục (m) a=1509mm=1,509m => F o = 9,81.k f .q.a = 9,81.4.5,5.1,509 =325,47(N) +) Lực căng do lực li tâm sinh ra F v : F v = q.v 2 = 5,5.1,45 2 = 11,56(N) Thay các giá trị trên vào công thức (2) ta có: [ ] 5,883,16 56,1147,3254241.2,1 127000 . =>= ++ = ++ = s FFFk Q s votd => bộ truyền xích đảm bảo điều kiện bền 2.5.Xác định các thông số của đĩa xích và lực tác dụng lên trục. a) Xác định các thông số của đĩa xích. +) Các đờng kính của đĩa xích đợc xác định theo công thức : mm z p d 99,303 25 sin 1,38 sin 1 1 = = = mm z p d 38,667 55 sin 1,38 sin 2 2 = = = mmg z gpd a 64,320 25 cot5,01,38cot5,0 1 1 = += += 10 [...]... < [ c ] d 2 (l t 2 b).b 45.(56 14).14 Then của bánh răng 3, d3=45mm theo bảng 9.1 ta có : Kích thớc tiết diện then : b=14mm ; h=7mm Chi u sâu tiết diện then : t1=5,5mm ; t2=3,8mm Chi u dài then : lt=(0,8ữ0,9)lm23=(0,8ữ0,9).65=(52ữ58,5)mm => Lấy lt3=56mm ứng suất dập và ứng suất cắt tính toán: 35 Trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội d = c = D.A Chi Tiết Máy 2T2 2.220451 = = 53,83MPa < [ d ] d 3 (lt 3 b)(... khớp của răng; - KH : Hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc; - bw : Chi u rộng vành răng - dw : Đờng kính vòng chia của bánh chủ động; T1 = 43930 (Nmm) ; bw = 0,3 aw = 0,3 155 = 46,5( mm ); ZM = 274 Mpa1/3 (tra bảng 6.5 ) ; 17 Trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội ZH = 2 cos b sin 2 tw 2 1 sin( 2.20) = Bánh răng thẳng nên b D.A Chi Tiết Máy = 1,76 ; = 00 Tỉ số truyền thực của bộ truyền là: um1 = 104/20... B.Tính toán bộ truyền cấp chậm(bánh trụ răng nghiêng) 1.Chọn vật liệu Bánh nhỏ : Thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB 241 ữ 285 có: Theo bảng 6.1 b1 = 850 MPa ;ch 1 = 580 MPa Chọn HB1 = 260 (HB) Bánh lớn : Thép 45, tôi cải thiện đạt độ rắn HB 192 240 có: b2 = 750 Mpa ;ch 2 = 450 MPa Chọn HB2 = 240 (HB) Mô men xoắn trên trục : T2 = 220451 N.mm; 20 Trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội D.A Chi Tiết Máy Tổng... bảng 10.2, coi chi u rộng ổ lăn là nh nhau thì b0 = 25 mm Từ bảng 10.3 ta chọn : K1 = 9(mm) K2 = 6 (mm) K3 = 10 (mm) h = 15 (mm) e)Xác định chi u dài may ơ đĩa xích, may ơ bánh răng trụ: l m = (1,2 ữ1,5) d = (1.2 ữ1,5).45 = (54 ữ 67,5)(mm) Chọn: lm22 = 65mm; lm23 = 65 mm ; lmx= 65 Xác định chi u dài may ơ của khớp nối đối với trục vòng đàn hồi 29 Trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội D.A Chi Tiết Máy l m1k =... D.A Chi Tiết Máy Để đảm bảo các điều kiện về độ bền, công nghệ gia công và công nghệ lắp ghép ta chọn chính xác đờng kính các đoạn trục là (biểu diễn trên hình vẽ 3) d10= d11= 25 mm ; d13= 22 mm ; d12 =30 mm ; +)Kiểm nghiệm độ bền của then trên trục I Then của nửa khớp nối trục d3=22mm theo bảng 9.1 ta có : Kích thớc tiết diện then : b=6mm ; h=6mm Chi u sâu tiết diện then : t1=3,5mm ; t2=2,8mm Chi u... trục là[] = 50 MPa Tại tiết diện 0 có: M0 = 0 ; Mtd20 = 0 => d20= 0mm Tại tiết diện 1 có: M1 = 0 ; Mtd21 = 0 => d21= 0mm Tại tiết diện 2 có: M 22 = 2 2 M x 2 + M y 2 = 20698 2 +167707 2 = 168979( Nmm) 34 Trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội M td 22 = d 22 = 3 D.A Chi Tiết Máy 2 M 22 + 0,75.T22 = 168979 2 + 0,75.2204512 = 254957( Nmm) M td 22 254957 =3 = 37,08(mm) 0,1.[ ] 0,1.50 Tại tiết diện 3 có: M 23 =... 644,94(mm) Fr= 4877,15 (N) Góc nghiêng bộ truyền =0 Phần 3 : TíNH TOáN THIếT Kế CHI TIẩNTONG HGT I TíNH Bộ TRUYềN BáNH RĂNG TRONG HộP GIảM TốC A.Tính toán bộ truyền cấp nhanh (bánh trụ răng thẳng) 1.Chọn vật liệu Bánh nhỏ : Thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB 241 ữ 285 có: b1 = 850 MPa ;ch 1 = 580 MPa Theo bảng 6.1 Chọn HB1 = 260 (HB) Bánh lớn : Thép 45, tôi cải thiện đạt độ rắn HB 192 240 có: b2 = 750... D.A Chi Tiết Máy Răng thoả mãn về độ bền tiếp xúc 4.2 Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn Yêu cầu F [F] ; F = 2.T1.KFYYYF1/( bwdw1.m) < [ F ] Trong đó: -T1 : là mô men xoắn của bánh chủ động, T1=43930 N.mm - Y : là hệ số kể đến sự trùng khớp ngang răng, là hệ số trùng khớp ngang, với răng thẳng Y =1 - Y : là hệ số kể tới góc nghiêng của răng, với bánh răng thẳng Y =1 - YF1, YF2 hệ số dạng răng của bánh... Chi Tiết Máy M tdi = M i2 + 0,75.Ti2 ( Nmm ) Đờng kính trục(chính xác) tại tiết diện thứ i trên trục đợc tính theo công thức(10.18) di = 3 M tdi (mm ) 0,1.[ ] Trên trục I có T1 =43930(Nmm), do có bánh răng liền trục lên chọn vật liệu trục giống vật liệu bánh răng là thép 45 tôi cải thiện đạt độ bền b= 800Mpa Vậy theo bảng 10.5 (TR.195,TTTKHTDĐCK-T1) => ứng suất cho phép của trục là[] = 63 MPa Tại tiết. .. của răng, với bánh răng thẳng Y =1 - YF1, YF2 hệ số dạng răng của bánh 1 và bánh 2 - bw: chi u dộng vành răng, bW= 46,5 mm - dw: đờng kính vòng lăn bánh chủ động, dw=50 mm - KF : Hệ số tải trọng khi tính về uốn KF = KF.KF.KFV + Bánh răng thẳng => KF=1 + KF hệ số phân bố không đều tảI trọng trên chi u rộng vành răng, KF=1,32 (sơ đồ 3) bảng 6.7 + KFV hệ số tảI trọng động KFV=1 + Với VF = F g 0 v V F bw . tính toán thiết kế các chi tiết, các thiết bị phục vụ cho các máy móc ngành công _ nông nghiệp và giao thông vận tải . Đồ án môn học chi tiết máy có. thực tiễn sản xuất . Đồ án môn học chi tiết máy là một trong các đồ án có tầm quan trọng nhất đối với một sinh viên khoa cơ khí. Đồ án giúp cho sinh viên