Nội dung của đồ án bao gồm: tính toán động học; tính toán thiết kế bộ truyền ngoài hộp; tính toán thiết kế trục; tính lựa chọn kết cấu. Mời các bạn cùng tham khảo đồ án để nắm chi tiết nội dung nghiên cứu.
ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY GVHD Th.S PHẠM BÁ KHIỂN CHƯƠNG I: TÍNH TỐN ĐỘNG HỌC Chọn động cơ điện 1.1 1.1.1 Chọn kiểu loại động cơ: Hiện nay trên thị trường có 2 loại động cơ điện là động cơ 1 chiều và động cơ xoay chiều. Để thuận tiện và phù hợp với lưới điện hiện nay ta chọn động cơ xoay chiều. Trong các loại động cơ xoay chiều ta chọn loại động cơ khơng đồng bộ 3 pha roto lồng sóc ( còn gọi là ngắn mạch ) với những ưu điểm như : dễ tìm, kết cấu đơn giản, dễ bảo quản, giá thành thấp, làm việc đáng tin cậy, có thể mắc trực tiếp vào lưới điện 3 pha mà khơng cần biến đổi dòng điện Tính tốn sơ bộ: 1/ Cơng suất làm việc : 1.1.2 2/ Hiệu suất của hệ thống: Trong đó, tra bảng 2.3[1] tr19 ta được: ɳh : hiệu suất bộ truyền động bánh răng trụ răng nghiêng: 0,97 ɳn : hiệu suất bộ truyền động bánh ma sát: 0,93 - ɳơl : hiệu suất bộ truyền động mỗi cặp ổ lăn: 0,99 : hiệu suất khớp nối: 1 => 3/ Cơng suất cần thiết trên trục động cơ: 4/ Số vòng quay trên trục cơng tác: 5/ Tỉ số truyền sơ bộ: - Theo bảng 2.4 Tr21 [1] ta có: + Tỉ số truyền bánh ma sát : + Tỉ số truyền bộ truyền bánh răng nghiêng Trần Quốc Đạt 1 ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY GVHD Th.S PHẠM BÁ KHIỂN 6/ Số vòng quay trên trục động cơ: 7/ Chọn động cơ: - Động cơ được chọn phải thỏa mãn: - Trang bảng P.13 [1]tr238 Động cơ: 4A160S6Y3 Pđc (kW) 11 ɳ% 86 nđc (v/ph) 970 D(mm) 48 1.2 Phân phối tỉ số truyền cho các bộ truyền trong hệ thống: Tỉ số truyền của hệ: Tỉ số truyền của bánh ma sát Tỉ số truyển của hộp giảm tốc: 1.3 Tính tốn các thơng số trên các trục hệ dẫn động: 1.3.1 Số vòng quay trên các trục: Số vòng quay trên trục động cơ: Số vòng quay trên trục I: Số vòng quay trên trục II: Số vòng quay trên trục cơng tác: 1.3.2 Cơng suất trên các trục: Cơng suất trên trục động cơ: Pct = Plv = 11 (KW) Trần Quốc Đạt 2 ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY GVHD Th.S PHẠM BÁ KHIỂN Công suất trên trục I: Công suất trên trục II: Công suất trên trục của trục công tác: 1.3.3 Mômen xoắn trên các trục: Mô men xoắn trên trục động cơ: Mô men xoắn trên trục I: Mô men xoắn trên trục II: Mô men xoắn trên trục công tác: 1.3.4 Bảng các thông số động học Trục Trần Quốc Đạt Động cơ Trục I Trục II 3 Trục công tác ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY GVHD Th.S PHẠM BÁ KHIỂN Thông số P(KW) 11 10,89 10,45 9,62 n(vg/ph) 970 970 207,7 51,925 T(N.mm) 108298,96 480488 1769301 Trần Quốc Đạt 4 ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY GVHD Th.S PHẠM BÁ KHIỂN CHƯƠNG 2: TÍNH TỐN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN NGỒI HỘP 2.1 Tính chọn khớp nối Thơng số đầu vào: •Mơmen cần truyền: T = Tđc = 108298 (N.mm) •Đường kính trục động cơ: dđc = 48 (mm) Ta sử dụng khớp nối vòng đàn hồi để nối trục Trần Quốc Đạt 5 ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY GVHD Th.S PHẠM BÁ KHIỂN Hình 4.1: Khớp nối đàn hồi Ta chọn khớp theo điều kiện: Trong đó : • dt Đường kính trục cần nối: dt = dđc =48mm • Tt Mơmen xoắn tính tốn: Tt = k.T ,với: +k Hệ số chế độ làm việc, phụ thuộc vào loại máy. Tra bảng 16.1[2], ta lấy k =1,5 +T Mơmen xoắn danh nghĩa trên trục: T = Tđc = 108298,96 (N.mm) Do vậy: Tt = k.T = 1,5. 108298,96 = 162448,44 (N.mm) Tra bảng 16.10a[2] với điều kiện: Ta được: Tra bảng 16.10b[2] với , ta được thơng số cớ bản của khớp nối đầu vào hộp giảm tốc : Các thơng số của khớp nối đầu vào T d D dm L L d1 D0 Nm mm mm mm mm mm mm mm 125 32 125 65 165 80 56 90 2.2 Kiểm nghiệm khớp nối: Ta kiểm nghiệm theo 2 điều kiện: Trần Quốc Đạt 6 Z nmax B B1 vg/phút 4600 42 l1 D3 l2 mm mm mm 30 28 32 ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY GVHD Th.S PHẠM BÁ KHIỂN a)Điều kiện sức bền dập của vòng đàn hồi : Ứng suất dập cho phép của vòng cao su Do vậy ứng suất dập sinh ra trên vòng đàn hồi : σ d = = Thỏa mãn b)Điều kiện bền của chốt : Trong đó: [] Ứng suất uốn cho phép của chốt. Ta lấy []=(60) MPa; Do vậy, ứng suất sinh ra trên chốt: σ u = [ σ u ] = 70 (Mpa) Khớp nối ta chọn đảm bảo 2.3-TÍNH TỐN BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG 2.3.1 Chọn vật liệu Chọn vật liệu bánh với: - Bánh nhỏ: Thép 45 tơi cải thiện có độ cứng HB 241…285 Chọn độ cứng HB = 245 Giới hạn bền Giới hạn chảy Trần Quốc Đạt b1 = 850 (MPa) ch1 = 580 (MPa) 7 ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY GVHD Th.S PHẠM BÁ KHIỂN - Bánh lớn : Thép 45 cải thiện có độ rắn HB 192…240 Chọn độ cứng HB = 230 Giới hạn bền Giới hạn chảy b2 = 750 (MPa) ch2 = 450 (MPa) 2.4 Xác định ứng suất cho phép 2.4.1 Ứng suất tiếp xúc cho phép + HB = 245 < 350 ⇒ mH = + NHO = 30HHB2,4 : Số chu kỳ thay đổi ứng suất cơ sở khi thử nghiệm về tiếp xúc. NHO1 = 30.2452,4 = 1,8.107 NHO2 = 30.2302,4 = 1,4.107 NHE2 > NHO2 do đó KHL2 = 1 Suy ra NHE1 > NHO1 do đó KHL1 = 1 - SH = 1,1: Hệ số an tồn tính tiếp xúc Tra bảng 6.2 ⇒ Ứng suất tiếp xúc cho phép: Bánh trụ thẳng nên: Trần Quốc Đạt 8 ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY GVHD Th.S PHẠM BÁ KHIỂN *Ứng suất uốn cho phép KFC = 1: Hệ số xét đến ảnh hưởng đặt tải + HB = 245 < 350 ⇒ mF = + NFO = NFO1 = NFO2 = 4.106: Số chu kỳ thay đổi ứng suất cơ sở khi thử nghiệm về uốn. NFE2 > NFO2 do đó KFL2 = 1 Tương tự NFE1 > NFO1 do đó KFL1 = 1 - SF = 1,75: Hệ số an tồn tính uốn Tra bảng 6.2 ⇒ Ứng suất tiếp xúc cho phép: 2.4.2. Ứng suất cho phép khi quá tải - Ứng suất tiếp xúc cho phép tải: Bánh trụ thẳng nên: - Ứng suất uốn cho phép tải: Trần Quốc Đạt 9 ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY GVHD Th.S PHẠM BÁ KHIỂN 0,8 580 = 464 (MPa) 0,8 450 = 360 (MPa) 2.5 Xác định thông số ăn khớp 2.5.1 Xác định môđun m = (0,01…0,02) aw = 2,1…4,2(mm) Tra bảng 6.8 ta có m = (mm) 2.5.2 Xác định số răng, góc nghiêng , hệ số dịch chỉnh - Bánh thẳng nên góc nghiêng β = 0o - Xác định số răng: Chọn z = 34 t 2 z = u.z = 3,16.34 = 107,44 chọn z = 107 z = z + z = 34 + 107 = 141 - Tỷ số truyền thực tế - Tính lại khoảng cách trục: - Các thông số truyền bánh răng: + Đường kính vòng lăn, vòng chia: dw1 = d1 = m.z1 = 3.34 = 102 (mm) dw2 = d2 = m.z1 = 3.107 = 321 (mm) Trần Quốc Đạt 10 ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY GVHD Th.S PHẠM BÁ KHIỂN - Khoảng cơngxơn trục tính từ chi tiết hộp giảm tốc đến gối đỡ: lc12 = 0,5(lm13 + bo) + k3 + hn = 0,5(50 + 23) + 10 +15 = 61,5 (mm) lc22 = 0,5(lm23 + bo) + k3 + hn = 0,5(80 + 31) + 10 +15 = 80,5 (mm) - Khoảng cách từ gối đỡ đến chi tiết quay: + Trục I: l12 = -lc12 = -61,5 (mm) l13 = 0,5.( lm13 + bo) + k1 + k2 = 0,5.(80 + 31) + 10 + 15 = 80,5 (mm) l11 = l13 = 2.80,5 = 161 (mm) + Trục II: l22 = -lc22 = -80,5 (mm) l23 = l13 = 80,5 (mm) l21 = l11 = 161 (mm) 3.3 Sơ đồ lực - Lực tác dụng lên trục: Trần Quốc Đạt 16 ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY GVHD Th.S PHẠM BÁ KHIỂN Vị trí đặt lực bánh 3: âm cq1 = -1: Trục I quay chiều kim đồng hồ cb13 = 1: Trục I trục chủ động Lực vòng bánh răng: Fx13 = -3447 (N) Fx13 = -Fx23 = 3447 (N) Fy13 = -1255 (N) Fy13 = -Fy23 = 1255 (N) - Lực từ bánh đai tác dụng lên trục I: Fx12 = cosα.Fr = cos55.1416 = 812 (N) Fy12 = sinα.Fr = sin55.1416 = 1160 (N) - Lực từ khớp nối tác dụng lên trục II: Tra bảng 16.10a Dt = 130 (mm) Lấy Fx22 = 1000 (N) Chiều lực từ khớp nối trục có chiều cho mômen uốn mặt cắt tiết diện lớn nhất, Fx22 ngược chiều với Fx23 * Tính kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi Dựa vào kết cấu trục biểu đồ mơmen ta có tiết diện cần kiểm tra Trục 1: Tiết diện lắp bánh đai 12 Tiết diện ổ lăn 10 Tiết diện lắp bánh răng: 13 Trục 2: Tiết diện lắp bánh : 23 Trần Quốc Đạt 17 ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY GVHD Th.S PHẠM BÁ KHIỂN Tiết diện ổ lăn 21 Tiết diện lắp khớp nối 22 Chọn lắp ghép: ổ lăn đươc lắp trục theo k6, lắp bánh răng, nối theo k6 kết hợp với lắp then Kết cấu trục thiết kế phải thỏa mãn điều kiện: - :hệ số an toàn cho phép [S] = - :hệ số an toàn tính riêng ứng suất pháp - :hệ số an tồn xét riêng ứng suất tiếp + Với thép 45 có b = 600 (Mpa) Giới hạn mỏi uốn giới hạn mỏi xoắn xác định gần theo công thức : (Mpa) (Mpa) - Xác định hệ số tiết diện nguy hiểm: + =1,46 ,= 1,54: Hệ số tập trung ứng suất thực tế uốn xoắn Tra bảng 10.12 (Trục có rãnh then, sử dụng dao phay ngón gia cơng) + ,: Hệ số kích thước kể đến ảnh hưởng kích thước tiết diện trục đến ghới hạn mỏi Tra bảng 10.10 Ta + Kx = 1,06: Hệ số tập trung ứng suất trạng thái bề mặt Tra bảng 10.8.( Gia công máy tiện độ nhám đạt Ra = 2,5…0,63) Trần Quốc Đạt 18 ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY GVHD Th.S PHẠM BÁ KHIỂN + Ky = 1: Hệ số tăng bền mặt trục Không dùng biện pháp tăng bền bề mặt Từ ta tính , kết bảng sau: Trần Quốc Đạt 19 ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY GVHD Th.S PHẠM BÁ KHIỂN Bảng 4.3 Tiết diện 12 10 13 23 21 22 d 30 35 38 52 50 45 0,9 0,874 0,85 0,785 0,85 0,804 0,78 0,745 2,0 - 1,72 1,86 1,86 - 1,97 2,07 - 2,03 2,06 2,06 2,06 2,28 2,28 2,88 1,64 1,64 1,64 1,87 1,87 1,87 2,12 2,12 2,12 2,34 2,34 2,34 1,74 1,96 2,06 2,10 1,94 2,02 Rãnh then Lắp dôi 0,797 0,81 0,752 0,76 1,80 - : Biên độ trị số trung bình ứng suất pháp ứng suất tiếp tiết diện j: b, t1 Tra bảng 9.1a Wj , Wo j : Trục tiết diện tròn Wj Wo j : Trục có rãnh then Xem Bảng 4.3 + = 0, : Trục quay ứng suất uốn biến đổi theo chu kì + : Trục quay chiều ứng xuất xoắn thay đổi theo chu kì mạch động Bảng 4.4 Tiết diện 12 10 13 23 21 22 d (mm) 30 35 38 52 50 45 Trần Quốc Đạt 20 ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY GVHD Th.S PHẠM BÁ KHIỂN bh (mm2) t1 (mm) 8x7 - 10x8 1811 - 1610 - - M (Nmm) 87082 684180 470960 W (mm3) 1534 2647 21107 5364 286849 120750 27608 (Mpa) 46,3 40,3 37,5 28,8 26830 5864 26830 11648 631661 631661 631661 39462 32668 23019 7,3 4,3 16,1 9,7 13,8 T (Nmm) 26830 Wo (mm ) 3068 (Mpa) 7,0 - , : Hệ số kể đến ảnh hưởng ứng suất trung bình đến độ bền mỏi Tra bảng 10.7 Trần Quốc Đạt 21 ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY GVHD Th.S PHẠM BÁ KHIỂN * Tính , , S Bảng 4.5 Tiết diện 12 10 13 23 21 22 d (mm) 30 35 38 52 50 45 261,6 261,6 261,6 261,6 261,6 261,6 Kσ 2,12 2,12 2,12 2,34 2,34 2,34 a 4,5 46,3 40,3 37,5 28,8 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0 0 0 - 2,7 2,5 2,5 4,3 - τ-1 (Mpa) 151,7 151,7 151,7 151,7 151,7 151,7 Kτ 1,7 1,98 2,03 2,12 1,93 2,09 τa 7,0 7,3 4,3 16,1 9,7 13,8 0 0 0 τm 7,0 7,3 4,3 8,8 9,7 13,8 Sτ 12,7 10,5 17,4 4,4 8,1 5,3 S 11,5 2,6 2,5 2,2 3,8 5,3 -1 (Mpa) m Vậy kết cho thấy tiết diện nguy hiểm trục thỏa mãn điều kiện bền ⇒ kết cấu trục chọn thỏa mãn * Kiểm nghiệm độ bền then Chọn vật liệu thép 45, chịu tải trọng va đập nhẹ Trần Quốc Đạt 22 ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY GVHD Th.S PHẠM BÁ KHIỂN - Ta tiến hành kiểm nghiệm độ bền dập độ bền cắt then theo công thức: + T: mô men xoắn trục (Nmm) + d: Đường kính trục (mm) + lt = (0,8…0,9).lm :chiều dài then + h, t1 , b: Tra bảng 9.1 Theo bảng 9.5 trang 178 với tải trọng va đập nhẹ dạnh lắp cố định thì: (Mpa) : Ứng suất dập cho phép mối ghép then Tra bảng 9.5 (Mpa) Ứng suất cắt cho phép mối ghép then Tiết diện d (mm) lt (mm ) b (mm2) t1 (mm) T (N.mm) (MPa) (MPa) 12 30 40 8x7 210252 48,3 7,1 13 38 60 10x8 210252 81,2 7,0 23 52 68 1811 631661 69,7 17 22 45 68 16x10 631661 91,2 26,8 Sau tính tốn ta lập bảng sau: Vậy tiết diện thỏa mãn điều kiện bền mỏi Trần Quốc Đạt 23 ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY GVHD Th.S PHẠM BÁ KHIỂN CHƯƠNG 4. TÍNH LỰA CHỌN KẾT CẤU 4.1 Tính kết cấu của vỏ hộp: Vỏ hộp của hộp giảm tốc có nhiệm vụ đảm bảo vị trí tương đối giữa các chi tiết và bộ phận máy, tiếp nhận tải trọng do các chi tiết lắp trên vỏ truyền tới , đựng dầu bơi trơn, bảo vệ các chi tiết máy tránh bụi Chỉ tiêu cơ bản của hộp giảm tốc là độ cứng cao và khối lượng nhỏ, vì vậy vật liệu nên dùng của hộp giảm tốc là GX1532 4.2 Kết cấu các chi tiết truyền động: Hình 5.1. Kết cấu bánh răng Bánh răng trụ lớn trục 2: Dm2 = (1,5÷1,8)d2 = (1,5÷1,8).45= 80 mm s = (2,5÷4)m = (2,5÷4)2 = 8 mm Trần Quốc Đạt 24 ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY GVHD Th.S PHẠM BÁ KHIỂN 4.3 Kết cấu nắp ổ: Các kích thước đường kính tâm lỗ vít (D) và đường kính ngồi của bích (D) của các nắp ổ: Với lắp ổ nhỏ: D=56mm; D2=77mm; D3=95mm; d4=M12; Z=4 Với lắp ổ lớn: D=86mm; D2=105mm; D3=124mm; d4=M12; Z=4 BẢNG THỐNG KÊ CÁC KIỂU LẮP, TRỊ SỐ CỦA SAI LỆCH GIỚI HẠN VÀ DUNG SAI CỦA CÁC KIỂU LẮP Smax=ES ei ;Smin=EI es= Nmax ; Nmax=es – EI;Nmin= ei – ES= Smax Các chi tiết Kiểu lắ p Trục mm ES EI es ei Smax Smin Trục và bánh Lắp thành trong ổ lăn với trục Lắp bích nắp trục với vỏ hộp Trục với vòng chắn dầu Lắp H7 k6 Trục II +25 +23 18 k6 Trục I +18 +2 +15 +2 +106 +30 +125 +36 Trục II H7 f8 +30 +35 +18 +2 30 76 36 90 Trục I +21 +15 +2 +19 15 Trục II +25 +18 +2 +23 18 Trục I Trục II H7 k6 Trần Quốc Đạt 25 ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY thành ngoài ổ lăn với vỏ hộp Trục với bạc chặn H7 GVHD Th.S PHẠM BÁ KHIỂN Trục I +30 +35 +21 +25 Trục II H7 k6 Trục I Trục II +15 +2 +18 +2 4.4 Các chi tiết phụ : 4.4.1 Chốt định vị: Dùng chốt định vị dạng cơn: d= 4 mm c= 0,6 mm l= 44 mm Hình 5.2 : Chốt định vị 4.4.2 Que thăm dầu: Kích thước que thăm dầu Trần Quốc Đạt 26 +19 15 +23 18 ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY GVHD Th.S PHẠM BÁ KHIỂN Hình 5.3 : Que thăm dầu 4.4.3 Nút tháo dầu: +Chọn nút tháo dầu hình trụ: Bảng 5.4.3 : Các thơng số của nút tháo dầu d b m F L c q D S D0 M27 x 2 18 12 34 3,5 24 38 27 31,2 4.4.4 Nắp cửa thăm: + Ta chọn theo kích thước theo nắp hộp với C = 85 mm 4.4.5 Nút thơng hơi: Bảng : Các thơng số của nút thơng hơi A B C D E G H I K L M N O P Q R S M27 x 2 15 30 15 45 36 32 10 22 32 18 36 32 4.4.6 Vòng móc : Ta chọn vòng móc để dễ gia cơng với thơng số : + Chiều dày : S= 2 . 10 = 20 mm + Đường kính : d = 3. 10 = 30 mm Trần Quốc Đạt 27 ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY GVHD Th.S PHẠM BÁ KHIỂN 4.5 Bôi trơn hộp giảm tốc: Độ nhớt của dầu: Chọn dầu bôi trơn cho hộp giảm tốc Dầu máy bay MC20: Độ nhớt centistoc: Độ nhớt engle: 4.6 Bôi trơn ổ lăn : Vì vận tốc vòng của cả 2 bánh răng đều nhỏ hơn 4m/s(vmax=0,89m/s) nên ta chọn phương pháp bơi trơn bằng mỡ cho ổ lăn Chọn mỡ kí hiệu LGMT2 Trần Quốc Đạt 28 ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY GVHD Th.S PHẠM BÁ KHIỂN TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] PGS.TS.Trịnh Chất – TS. Lê Văn Uyển : Tính tốn thiết kế hệ dẫn động cơ khí tập 1, tập 2 – NXB Giáo dục [2] GS.TS. Nguyễn Trọng Hiệp : Chi tiết máy tập 1, tập 2 – NXB Giáo dục Trần Quốc Đạt 29 ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY Trần Quốc Đạt GVHD Th.S PHẠM BÁ KHIỂN 30 ... 1: Tiết diện lắp bánh đai 12 Tiết diện ổ lăn 10 Tiết diện lắp bánh răng: 13 Trục 2: Tiết diện lắp bánh : 23 Trần Quốc Đạt 17 ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY GVHD Th.S PHẠM BÁ KHIỂN Tiết diện ổ lăn 21 Tiết. .. Sơ đồ lực - Lực tác dụng lên trục: Trần Quốc Đạt 16 ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY GVHD Th.S PHẠM BÁ KHIỂN Vị trí đặt lực bánh 3: âm cq1 = -1: Trục I quay chi u kim đồng hồ cb13 = 1: Trục I trục chủ động. .. 4.2 Kết cấu các chi tiết truyền động: Hình 5.1. Kết cấu bánh răng Bánh răng trụ lớn trục 2: Dm2 = (1,5÷1,8)d2 = (1,5÷1,8).45= 80 mm s = (2,5÷4)m = (2,5÷4)2 = 8 mm Trần Quốc Đạt 24 ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY