Đô Án Chi Tiết Máy-Thiết Kế Hệ Thống Dẫn Động Xích Tải

Đồ án chi tiết máy là một trong những đồ án quan trọng nhất của sinh viên ngành cơ khí chế tạo máy. Đồ án thể hiện những kiến thức cơ bản của sinh viên về vẽ kĩ thuật, dung sai lắp ghép và cơ

Phạm anh Sơn k37me Đồ án Chi Tiết MáyLời nói đầuTrong tất cả các máy móc cơ khí đều có sự chuyển động cơ học của các bộ phận của máy. Muốn có sự chuyển động thì cần phải có năng lợng. Một trong những dạng năng lợng dễ kiếm, dễ sử dụng và có thể có mặt ở khắp mọi nơi đó là điện năng. Trong lịch sử phát minh, con ngời đã thấy rằng chỉ có động cơ điện là một thiết bị tối u nhất có tác dụng biến năng lợng điện thành cơ năng để thực hiện một chuyển động cơ học cần thiết. Trong sản xuất công nghiệp, để nâng cao năng suất và hiệu quả kinh tế cũng nh tính khả thi ngời ta chỉ chế tạo ra các động cơ điện có công suất và vận tốc quay là một giá trị cụ thể nào đó đã đợc lập trong các bảng tiêu chuẩn. Trong khi đó, các chuyển động cơ học trong các máy móc lại cần những công suất bất kì, không theo một dẫy số tiêu chuẩn nào. Vì vậy, các động cơ điện không thể truyền trực tiếp công suất sang cho các hệ thống chuyển động mà phải thông qua thiết bị chuyển đổi công suất dễ chế tạo hơn. Một trong các thiết bị nh vậy là hộp giảm tốc. Hộp giảm tốc là cơ cấu truyền động bằng ăn khớp trực tiếp, có tỉ số truyền không đổi và đợc dùng để giảm vận tốc góc và tăng mômen xoắn.Nh vậy, ta thấy rằng, một hệ thống máy móc chuyển động cần phải có động cơ, bộ truyền, hộp giảm tốc (hoặc hộp tăng tốc) và hệ thống tải. Một hệ thống nh vậy đợc gọi là hệ thống dẫn động cơ khí. Trên thực tế , khi thiết kế một hệ thống dẫn động cơ khí ta phải khảo sát tất cả các số liệu kĩ thuật phục vụ cho đề tài thiết kế. Nhng trong đồ án môn học Chi Tiết Máy này, các số liệu đã đợc cho trớc và ta chỉ phải thiết kế hệ thống mà thôi.Trong phần II của bản thuyết minh này có trình bầy phần tính toán thiết kế bằng máy tính. Ngôn ngữ lập trình sử dụng ở đây là ngôn ngữ Pascal và AutoLisp. Trong phần lập trình này chỉ trình bầy chơng trình tính toán một cách cơ bản, cha hoàn thiện về mặt giao diện cũng nh cha tính đến hết các yếu tố về mặt giao thức xảy ra. 1 Phạm anh Sơn k37me Đồ án Chi Tiết MáyMục LụcTrangLời nói đầu-------------------------------------------------------------------------------------------1Phần I- Thuyết minh------------------------------------------------------------------------------3I .Dữ liệu kĩ thuật phục vụ cho đề tài thiết kế----------------------------------------------3 II .Phân tích và trình bầy cơ sở của sơ đồ cơ cấu-----------------------------------------4III .Chọn động cơ điện----------------------------------------------------------------------------4IV .Phân tích tỷ số truyền------------------------------------------------------------------------5V .Tính công suất, số vòng quay và mômen xoắn trên trục----------------------------6VI .Tính các bộ truyền-----------------------------------------------------------------------------62 Phạm anh Sơn k37me Đồ án Chi Tiết Máyđồ án môn học Chi tiết máythiết kế hệ dẫn động xích tảIphần 1:thuyết minhI.Dữ liệu kĩ thuật phục vụ cho đề tài thiết kế Tmm = 1,4.T1 1. Động cơ T2 = 0,7.T1 2. Nối trục đàn hồi t1 = 4 (h) 3. Hộp giảm tốc t2 = 3 (h) 4. Bộ truyền đai tck = 8 (h) 5. xích tải Số liệu cho trớc: 1. Lực kéo xích tải-------------------------------------: F = 5.000 (N)2. Vận tốc xích tải-------------------------------------: v = 0,4 (m/s)3. Số răng đĩa xích tải--------------------------------: z = 94. Bớc xích tải-----------------------------------------: p = 125 (mm)5. Thời hạn phục vụ-----------------------------------:hI = 30.000(h)6. Số ca làm việc---------------------------------------: 27. Góc nghiêng đờng nói tâm bộ truyền ngoài:8. Đặc tính làm việc------------------------------------: va đập nhẹKhối lợng thiết kế :1. Một bản vẽ lắp hộp giảm tốc - khổ A02. Một bản vẽ chế tạo chi tiết - khổ A3 hoặc A43. Một bản thuyết minh.3 Phạm anh Sơn k37me Đồ án Chi Tiết MáyII.Phân tích và trình bầy cơ sở tính toán của sơ đồ cơ cấuChuyển động từ động cơ 1 qua bộ truyền đai 4 vào trục vào của hộp giảm tốc 3. Tại trục ra của hộp giảm tốc, nhờ có nối trục đàn hồi 2 mà chuyển động đ-ợc truyền tới xích tải 5 để thực hiện công việc cần thiết.Động cơ làm việc theo chu kì làm việc-nghỉ với tải trọng thay đổi. Do đó, ta coi động cơ làm việc với công suất tơng đơng không đổi mà mất mát năng lợng do nó sinh ra tơng đơng với mất mát năng lợng do công suất thay đổi gây nên trong cùng một thời gian (thờng tính trong một chu kì làm việc). Nhng trên thực tế, lới điện không bao giờ ổn định nên nếu tính quá sát với lý thuyết thì dễ bị hỏng động cơ. Vì vậy, trong đồ án này ta tính công suất tính toán của động cơ trong tr-ờng hợp tải trọng không đổi. Khi chọn động cơ cho phù hợp với yêu cầu thiết kế, ta phải dựa vào các tiêu trí: công suất, số vòng quay đồng bộ, các yêu cầu về quá tải, mômen mở máy và phơng pháp lắp đặt động cơ. Nhng ở đây, để cho đơn giản ta chỉ dựa vào hai điều kiện chính là:ctdcsbdbPPnnKhi phân phối tỷ số truyền ta có thể dựa vào nhiều tiêu trí khác nhau nh : Xuất phát từ các yêu cầu về công nghệ. Về kích thớc và khối lợng gọn nhẹ. Về vấn đề bôi trơn các bánh răng ăn khớp. nhng tất cả các phơng pháp này đều dựa vào điều kiện: các cấp bánh răng trong hộp cần có khả năng tải tiếp xúc nh nhau. Đồng thời, trong đồ án này thì tiêu trí về bôi trơn tốt nhất là quan trọng hơn cả nên ta xuất phát từ tiêu trí này để phân phối tỉ số truyền trong hộp giảm tốc.III.Chọn động cơ điệnở đây, ta chọn loại động cơ điện ba pha không đồng bộ rô to ngắn mạch vì những lý do sau: Kết cấu đơn giản, dễ bảo quản, làm việc tin cậy. Có thể mắc trực tiếp vào lới điện công nghiêp. Giá thành tơng đối thấp và dễ kiếm. Không cần điều chỉnh vận tốc . Hiệu suất và hệ số công suất không cần cao. Công suất làm việc trên xích tải: Từ điều kiện làm việc của động cơ : Pđmđc>=Plvđc (Kw)Trong đó: Pđmđc;Công suất định mc của động cơ. Plvđc;Công suất làm việc của động cơ.*Với tải trọng không đổi thì công suất làm việc danh nghĩa trên trục động cơ đợc tinh theo công thức; 4 Phạm anh Sơn k37me Đồ án Chi Tiết Máy Plvđc = ctLVP (Kw) Plvct; Công suất làm việc danh nghĩa trên trục công tác. ; Hiệu suất chung của toàn hệ thống.Công suất làm việc danh nghĩa trên trục công tác : )(2,5100025,1.41501000.kwVFPtctlv=== Với : Ft ;lực vòng trên truc công tác. V ; Vận tốc vòng xic tải. Do có ma sát nên công suất từ động cơ truyền đến xích tải bị hao mòn khi đi qua bộ truyền đai, hai cặp bánh răng ăn khớp trong hộp giảm tốc, bốn cặp ổ lăn và nối trục đàn hồi. Do vậy, hiệu suất chung của hệ thống dẫn động là: dolbrcbrtk 4=Trong đó: d : Hiệu suất bộ truyền đaibrt: Hiệu suất của một cặp bánh răng trụ ăn khớpbrt: Hiệu suất của một cặp bánh răng côn ăn khớpo : Hiệu suất của một cặp ổ lănnt: hiệu suất của nối trục đàn hồiTra hiệu suất trong bảng: Trị số hiệu suất của các loại bộ truyền và ổ ta đợc: Bộ truyền đai Bánh răng trụ ổ lăn Nối trục đàn hồi Bánh răng côn0,95 0,97 0,99 1 0,96hiệu suất chung của hệ thống dẫn động:85,01.99,0.96,097,0.95,0 44===ntobrcbrtd Công suất làm việc danh nghĩa trên trục động cơ: Plvđc = ctLVP = 12,685,02,5= (Kw) công suất trên truc của động cơ phải là: )(12,6 kWPPPdcdmdclvdcdm Xác định số vòng quay đồng bộ:Số vòng quay của trục công tác: )/(82,14505,19.2725,1.1000.60 1000.60phvgpzvnct===Số vòng quay sơ bộ của động cơ: dhctsbuunn =Trong đó:hu: tỉ số truyền trung bình của hộp giảm tốcdu: tỉ số truyền của bộ truyền đai5 Phạm anh Sơn k37me Đồ án Chi Tiết MáyCác tỉ số truyền này đợc tra trong bảng: Tỉ số truyền nên dùng cho các bộ truyền trong hệ. ta đợc:Tỉ số truyền Truyền động bánh răng côn- trụ hai cấpTruyền động đai dẹt thờngU 8 .31,5 1,5 4Suy ra: dhctsbuunn min== 145,28.8.1,5 = 1743,36 dhctsbuunn max== 145,28.31,5.4 = 18305,28Chọn số vòng quayđồng bộ của động cơ nđb = 3000 (v/ph). Với )(12,6 kWPdclv và nđb = 3000 (v/ph), theo bảng Các thông số kỹ thuật của động cơ điện DK ta dùng động cơ DK.52-2 có ==)/(2900)(7phvgnkWPdcdc +)Xác định số vòng quay đồng bộ nên dùng cho động cơ. Chon sơ bộ số vòng quay của động cơ ndb = 1500 (v/ph) (Kể đến sự trợt ndb= 1450 (v/ph), tỉ số truyền sơ bộ của hệ thống Usb đợc tính theo công thức: ===82,145145ctdbúbnnU0,99IV.Phân phối tỷ số truyềnTỷ số truyền chung của hệ thống : 5,4367,662900===xtdcchnnumà 75,2125,43. ====dchhdhchuuuuuuTa có : nhanhchamhuuu .= và với vỏ hộp khai triển phân đôi ta có thể chọn chamnhanhuu .2,1=26,42,175,212,1.2,1. ====hchamchamchamhuuuuu 11,526,4.2,1.2,1 ===chamnhanhuuTrong đó : 6 Phạm anh Sơn k37me Đồ án Chi Tiết Máynhanhu : tỷ số truyền của bộ truyền cấp nhanhchamu : tỷ số truyền của bộ truyền cấp chậmV.Tính công suất, số vòng quay và mômen xoắn trên trụcDựa vào công suất cần thiết của động cơ và sơ đồ hệ dẫn động ta tính các trị số của công suất, mômen và số vòng quay trên các trục. Trên trục I:)(4950,499,0.95,0.7794,4 kWPPodctI===)/(145022900phvgunnddcI===).(2960514504950,4.10.55,9.10.55,966mmNnPTIII=== Trên trục II:)(3165,499,0.97,0.4950,4 kWPPobrIII===)/(76,28311,51450phvgunnnhanhIII===).(68,14527276,2833165,4.10.55,9.10.55,966mmNnPTIIIIII=== trên trục III:)(1451,499,0.97,0.3165,4 kWPPobrIIIII===)/(61,6626,476,283phvgunnchamIIIII===).(72,59429061,661451,4.10.55,9.10.55,966mmNnPTIIIIIIIII=== TrụcThông sốI II IIICông suất P(kW) 4,4950 4,3165 4,1451Tỷ số truyền u 5,11 4,26Số vòng quay n(vg/ph) 1450 283,76 66,61Mômen xoắn T(N.mm) 29605 145272,68 594290,72VI.Tính các bộ truyền1. Truyền động đai a) Chọn loại đai Chọn đai dẹt vải cao su do nó có tính bền, dẻo, ít bị ảnh hởng của độ ẩm và sự thay đổi của nhiệt độ.b) Xác định các thông số của bộ truyền Đờng kính bánh đai nhỏ: 311).4,6 2,5(dTd =7 Phạm anh Sơn k37me Đồ án Chi Tiết Máyvới ).(1573929007794,4.10.55,9.10.55,9661mmNnPTdcctd===: mômen xoắn trên trục bánh đai nhỏ (cũng chính là mômen xoắn trên trục động cơ). => )(160 13015739).4,6 2,5(31mmd ==đối chiếu với dẫy tiêu chuẩn ta chọn 1d=140(mm)Đờng kính bánh đai lớn: )1.(.12= duddvới =0,01: hệ số trợt.=> )(2,277)01,01.(140.22mmd == đối chiếu với dẫy tiêu chuẩn ta chọn )(2802mmd ==> tỉ số truyền thực tế : )02(,2)01,01.(140280)1.(12===ddut=> sai lệch tỉ số truyền:%01,1%100.2)202,2(%100.)(===ddtuuuu<3% (phạm vi cho phép).Khoảng cách trục: )(840630)280140).(25,1()).(25,1(21mmdda ữ=+ữ=+ữvì bộ truyền quay không nhanh lắm nên ta chọn a=2000(mm).Chiều dài đai: addddal.4)(2).(.221221+++= Do yêu cầu về tuổi thọ nên 53maxữ= iiivlvới )/(258,21600002900.140.60000 1smndvdc===: vận tốc dây đai.Số vòng quay của đai: )1(53)1(56,4662,458,21maxsislvi ữ==== => đã thoả mãn. Tăng chiều dài đai thêm 100 (mm) dùng để nối đai => chiều dài thực tế của đai: l=4662+100=4762(mm). Góc ôm trên bánh đai nhỏ: addo012157).(180=(150 là góc ôm tối thiểu yêu cầu đối với đai vải cao su). Chiều dầy đai: theo bảng Tỉ số của chiều dầy đai và đờng kính bánh đai nhỏ nên dùng )(5,3401404040111mmdd==== nhằm hạn chế ứng suất uốn sinh ra trong đai và tăng tuổi thọ cho đai. Đối chiếu với bảng Kích thớc của đai 8)(46622000.4)140280(2)280140.(2000.22mm=+++=0min00015001,176200057).140280(180=>== Phạm anh Sơn k37me Đồ án Chi Tiết Máyvải cao su ta chọn = 3(mm) với mác đai là -65-2 không có lớp lót với số lớp đai là 3.ứng suất có ích cho phép: 00FF .][][ CCCv= trong đó: C: hệ số kể đến ảnh hởng của góc ôm 1 trên bánh đai nhỏ đến khả năng kéo của đai, tra bảng Trị số của hệ số kể đến ảnh hởng của góc ôm ta đợc giá trị 1,0.vC: hệ số kể đến ảnh hởng của lực li tâm đến độ bám của đai trên bánh đai, tra bảng Trị số của hệ số kể đến ảnh hởng của vận tốc ta đợc giá trị 0,88.0C: hệ số kể đến ảnh hởng của vị trí bộ truyền trong không gian và phơng pháp căng đai, tra bảng Trị số của hệ số kể đến ảnh hởng của vị trí bộ truyền ta đợc giá trị 1. 0F][: ứng suất có ích cho phép (MPa) và đợc tính :1210.][dkkF=vì bộ truyền đợc đặt nằm ngang và điều chỉnh định kì lực căng nên ta chọn ứng suất căng ban đầu )(8,10MPa=, tra bảng trị số của hệ số k1 và k2 trong công thức trên ta đợc ==0,105,221kk => )(286,21403.105,2][0MPaF===>)(012,21.88,0.1.286,2][FMPa==Lực vòng của đai tác dụng lên trục động cơ: vPFctt.1000=Chiều rộng đai: )(413.012,21,1.8,224].[.mmKFbFdt=== với dK: hệ số khi dẫn động bằng động cơ nhóm I, tra bảng Trị số của hệ số tải trọng động ta đợc giá trị 1,1.Đối chiếu bảng Kích thớc của đai vải cao su lấy trị số tiêu chuẩn b=40(mm).c) Kết cấu bánh đai Bánh đai đợc làm từ gang xám GX15-32 bằng phơng pháp đúc. .Tra bảng Chiều rộng bánh đai và sai lệch giới hạn ta chọn Chiều rộng bánh đai B=501(mm) và chiều cao phần lồi h=1(mm).d) Xác định lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục Lực căng ban đầu:)(21640.3.8,1 F00Nb === 9)(8,224258,217794,4.1000N== Phạm anh Sơn k37me Đồ án Chi Tiết MáyLực tác dụng lên trục:)(432201,176sin.216.22sin 210NFFr=== Các thông số của bộ truyền đaiGiá trịĐờng kính bánh đai nhỏ 1d (mm)140Đờng kính bánh đai lớn 2d (mm)280Chiều rộng bánh đai B (mm) 50Khoảng cách trục a (mm) 2000Chiều dài đai l (mm) 4662Chiều dầy đai (mm)3Chiều rộng đai b (mm) 40Lực căng ban đầu 0F (N)216Lực tác dụng lên trục rF (N)4322. Truyền động bánh răng a) Chọn vật liệu bánh răng Đây là hộp giảm tốc chịu công suất trung bình nên ta chọn vật liệu là thép nhóm I. Cụ thể, tra bảng Cơ tính của một số vật liệu chế tạo bánh răng ta chọn :Loại bánh răngNhãn hiệu thépNhiệt luyện Độ rắn Giới hạn bền b MpaGiới hạn chảy ch MPaNhỏ 45 Tôi cải thiện HB241 .285 850 580Lớn 45 Tôi cải thiện HB192 .240 750 450b) ứ ng suất cho phép Tra bảng Trị số của 0limH và 0limFứng với số chu kì cơ sở ta chọn : ứng suất tiếp xúc cho phép ứng với số chu kì cơ sở :0limH=2.HB+70 hệ số an toàn khi tính về tiếp xúc : HS =1,1 ứng suất uốn cho phép ứng với số chu kì cơ sở :0limF=1,8.HB hệ số an toàn khi tính về uốn : FS =1,75 chọn độ rắn bánh răng nhỏ : 1HB =245 chọn độ rắn bánh răng lớn : 2HB =230Nh vậy :01limH = 2.1HB + 70 = 2.245 + 70 = 560 (Mpa) 02limH = 2.2HB + 70 = 2.230 + 70 = 530 (Mpa) 01limF = 1,8.1HB = 1,8.245 = 441 (MPa) 02limF = 1,8.2HB = 1,8.230 = 414 (MPa)Bộ truyền quay một chiều và tải trọng đặt một phía nên hệ số xét đến ảnh h-ởng đặt tải FCK=1.10 . Đồ án Chi Tiết Máyđồ án môn học Chi tiết máythiết kế hệ dẫn động xích tảIphần 1:thuyết minhI.Dữ liệu kĩ thuật phục vụ cho đề tài thiết kế Tmm = 1,4.T1. móc chuyển động cần phải có động cơ, bộ truyền, hộp giảm tốc (hoặc hộp tăng tốc) và hệ thống tải. Một hệ thống nh vậy đợc gọi là hệ thống dẫn động cơ khí.