Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí là nội dung không thể thiếu trong chương trình đào tạo kỹ sư cơ khí đặc biệt là đối với kỹ sư nghành chế tạo máy. Đồ án môn học Chi Tiết Máy là môn h
1 Lời nói đầuTính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí là nội dung không thể thiếu trong chơng trình đào tạo kỹ s cơ khí đặc biệt là đối với kỹ s nghành chế tạo máy. Đồ án môn học Chi Tiết Máy là môn học giúp cho sinh viên có thể hệ thống hoá lại các kiến thức của các môm học nh: Chi tiết máy, Sức bền vật liệu, Dung sai, C, Vẽ kỹ thuật đồng thời giúp sinh viên làm quen dần với công việc thiết kế và làm đồ án chuẩn bị cho việc thiết kế đồ án tốt nghiệp sau này.Nhiệm vụ đợc giao là thiết kế hệ dẫn động băng tải gồm có hộp giảm tốc đồng trục và bộ truyền xích. Hệ đợc dẫn động bằng động cơ điện thông qua khớp nối đàn hồi, hộp giảm tốc và bộ truyền xích sẽ truyền chuyển động tới băng tải.Trong quá trình tính toán và thiết kế các chi tiết máy cho hộp giảm tốc đồng trục em đã sử dụng và tra cứu các tài liệu sau:Do lần đầu tiên làm quen thiết kế với khối lợng kiến thức tổng hợp còn có những mảng cha nắm vững cho nên dù đã rất cố gắng tham khảo các tài liệu và bài giảng của các môn có liên quan song bài làm của em không thể tránh đợc những sai sót. Em rất mong đợc sự hớng dẫn và chỉ bảo thêm của các thầy trong bộ môn để em cũng cố và hiểu sâu hơn , nắm vững hơn về những kiến thức đã học hỏi đợc.Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn các thầy trong bộ môn hớng dẫn, chỉ bảo cho em hoàn thành tốt nhiệm vụ đợc giao .Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn ! ! ! Sinh viên t.h :ĐặNG ĐứC HùNG LớP:TDHTKCK-K43 2 TrangMục lụcI Chọn động cơ . 3 II- Phân phối tỷ số truyền . 4 III- Thiết kế các bộ truyền .51- Chọn vật liệu .52- Xác định ứng xuất cho phép 53- Tính toán bộ truyền cấp chậm4- Tính toán bộ truyền cấp nhanh 135- Thiết kế bộ truyền xíc 20IV- Tính toán trục của hộp giảm tốc .251- Chọn vật liệu 252- Sơ đồ động phân tích lực .253- Xác định sơ bộ đờng kính trục 264- Xác định chiều dài các trục 265- Xác định chính xác đờng kính trục .296 Tính kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi 337- Kiểm nghiệm trục về độ bền tĩnh .368- Tính chọn then 37IV- Tính toán gối đỡ trục .40V- Tính chọn khớp nối .45VI- Kết cấu vỏ hộp 46VII- Tính chọn dầu mỡ bôi trơn 51VIII- xác định và chọn kiểu lắp .53IX- Phơng pháp lắp ráp hộp giảm tốc .551- Phơng pháp lắp ráp các tiết máy lên trục 552- Phơng pháp điều chỉnh ăn khớp bộ truyền 56Tài liệu tham khảo 57 Sinh viên t.h :ĐặNG ĐứC HùNG LớP:TDHTKCK-K43 3 I -Chọn động cơ:1. Công suất cần thiết củatctpp =pct:công suất cần thiết.pt:công suất tính toán.:hiệu suất của hệ thống. = xBrol 24= 0,9924.0,972.0,91 = 0,822ol:hiệu suất của ổ lăn.Br:hiệu suất của bộ truyền bánh răng.x:hiệu suất của bộ truyền xích.822,038.7=ctp = 8.98(KW)2. Số vòng quay sơ bộ.Chọn tỷ số truyền của hộp giảm tốc là:10chọn tỷ số truyền của bộ truyền xích là:3tỷ số truyền của hệ thống là: u=3.10= 30số vòng quay làm việc nsb = nlv.utsố vòng quay sơ bộ là : 1,143330.360.14,39,0.1000,60==nsb(v/p) Ta cần chọn động cơ có:pđc > pctnđb nsb = 1500Theo bảng phụ lục P1.3 ta chọn đợc động cơ phù hợp là:4A100L4Y3 có: pđc=4 KW nđc=1420 vg/ph2=dnkTT Sinh viên t.h :ĐặNG ĐứC HùNG LớP:TDHTKCK-K43 4 3, Kiểm tra lại:Điều kiện mở máy:theo đề ra ta có : dnkdnmmTTTT=<= 24,1Động cơ đã thoả mãn điều kiện mở máy,còn điều kiện về quá tải coi nh đã thoả mãn.Vậy động cơ đã chọn là phù hợp.II- Phân phối tỷ số truyền cho hệ thống.1. Tỷ số truyền của toàn bộ hệ thống:ut =77,471458=lvdcnn = 30,522. Hệ thống gồm 1 hộp gảm tốc 2 cấp bánh răng trụ đồng trục và một bộ truyền ngoài là bộ truyền xích.Vì hộp giảm tốc là đồng trục nên ta chọn tỷ số truyền bộ truyền ngoài trớc theo bảng 2.4/21:Chọn ux = 2,5 u1= u2 =uxut =3,494 3. Xác định : p(kw) , T(Nmm) , n(vg/ph) trên các trục.Trên trục I :pI = pct . ol=8,98 . 0,99 =8,89(kw)nI =nđc = 1458(vg/ph)TI =9,55.106.145889.8.10.55,96=IInp = 58230.1(Nmm)Trên trục II :pII = pI.br.ol = 8,89. 0,99 . 0,97 =8,537(kw)nII = 494,31458=IIun =418(vg/ph)TII =418537,810.55,9.10.55,966=IIIInp = 195043,9(Nmm)Trên trục III : Sinh viên t.h :ĐặNG ĐứC HùNG LớP:TDHTKCK-K43 5 pIII = pII.br .ol=8,537.0,99.0,97 = 8,198(kw)nIII =494,34182=unII=120(vg/ph)TIII =120198,8.10.55,9.10.55,966=IIIIIInp = 652424,2(Nmm)Trên trục IV :pIV = pIII.ol.x =8,198.0,99.0,91 = 7,368(kw)nIV = 5,2120=nIIIun =48(vg/ph)TIV=48368,710.55,910.55,966=IVIVnp=1469506,3(Nmm)Bảng 1 : Các giá trị công suất ,mômen xoắn,tỷ số truyền,số vòng quay trên các trụcp(kw) - T(Nmm) - n(vg/ph) - uTrục động cơ 1 2 3Thông sốCông suất(kw) 4 3.92 3.76 3.47 Tỷ số truyền U 1 4 4 5.8Số vòng quay(v/p) 1458 1458 418 120 Mô men xoắn(mm) 58230 195043.9 652424.2sIII-Thết kế các bộ truyền1. Chọn vật liệuDo không có yêu cầu gì đặc biệt và theo quan điểm thống nhất hoá trong thiết kế ,ở đây chọn vật liệu 2 cấp bánh răng nh nhau.Cụ thể theo bảng 6.1/92 chọnBánh nhỏ : thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB 192 240 có b1=750MPa , ch1=450MPa.Bánh lớn : thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB 192 .240 có b2=750MPa , ch2=450MPa.2. Xác định ứng suất cho phép. Sinh viên t.h :ĐặNG ĐứC HùNG LớP:TDHTKCK-K43 6 Theo bảng 6.2 ứng vớ thép 45 , tôi cải thiện đạt độ rắn HB 180 .350,.75,1;8,1;1,1;70.2limlim===+=FoFHoHSHBSHBChọn độ rắn bánh răng nhỏ HB1=202 ; độ rắn bánh răng lớn HB2=192 khi đóPaMPaHBoFoH8.363202.8,1;47470202.27021lim11lim===+=+= MPaMPaHBoFoH6.345192.8,1;45470192.270222lim2lim===+=+=Theo công thức (6.5) NH0 = 304,2HBH do đó ;NH01= 30.2022,4= 1.023 . 107 ; NH02=30 . 1922,4=0.883.107NH0:Số chu kì cơ sở khi thử về ứng suất tiếp xúcTheo công thức (6.6) thì số chu kì thay đổi ứng suất tơng đơng là :NHE= NFE=60.c.n.t do đóNHE1=NFE1=60.1.1458.6.300.8 = 125970.104 > 1,6.107KHL1= 1ta có : NHE3 > NH01 KHL3 =1NHE2 > NH02 KHL2 = 1NHE1 > NH01 KHL1 = 1Nh vậy theo công thức (6.1a) thì ứng suất cho phép tiếp xúc sơ bộ tính đợc .[H] =HHLoHSK /.lim [H]1=1,11.474 = 430.9 MPa[H]2=1,11.454 = 412.73 MPaVới cấp nhanh sử dụng bánh răng trụ răng nghiêng nên ta có :[ ][ ] [ ]273.4129,430221+=+=HHH =421.820 MPa[H] =421.820 <1,25.[H]2=1,25.412 = 515 MPaVì NFE1> NF0=4.107NFE1 > NFE2 > NF0 KFL2= KFL1= 1Với bộ truyền quay một chiều thì KFC= 1Do đó theo công thức (6.2a) ta có ứng suất cho phép uốn sơ bộ là: Sinh viên t.h :ĐặNG ĐứC HùNG LớP:TDHTKCK-K43 7 [ ]FFCHLoFFSKK.lim.=[ ]75,11.1.6,363.1.11lim1==FFCHLoFFSKK = 207,77 MPa[ ]75,11.1.6,245.2.22lim2==FFCHLoFFSKK=197,49 MPaứng suất quá tải cho phép : Theo công thức (6.13) và (6.14) :[H]max= 2,8.ch2= 2,8.450 = 1260 MPa[F1]max= 0,8.ch1=0,8. 450 = 360 MPa[F2]max= 0,8.ch2=0,8.450 = 360 MPa đối với cấp chậm sử dụng bánh răng thă4. Tính toán bộ truyền cấp chậm .a, Xác định sơ bộ khoảng cách trục :Theo công thức (6.15a) ta có:( )[ ]312112 .1baHHawuKTuKa+= ở đó :aw : khoảng cách trục .ka: hệ số phụ thuộc vào vật liệu của cặp bánh răng và loại răng ;Theo bảng 6.5 /96với răng nghiêng ta chọn ka = 43ba: hệ số chiều rộng vành răngTheo bảng 6.6 /97ta chọn ba= 0,5Theo công thức (6.16) :bd= 0,5.ba(u + 1) = 0,5.0,4.(3,494 + 1) = 1.19Theo bảng 6.7 /98 ta có KH=1,13 . (chọn sơ đồ 4 )u2= 2,97 Sinh viên t.h :ĐặNG ĐứC HùNG LớP:TDHTKCK-K43 8 aw2= 43.4,494.( )325,0.494,3.820,42113,1.9,195043 = 173,5(mm)Lấy aw2= 175 mmb, Xác định các thông số ăn khớp .Theo công thức (6.17) : m = (0,01 ữ0,02) aw= (0,01 ữ 0,02).175 = 1.75 ữ3.5 mmTheo quan điểm thống nhất hoá trong thiết kế , chọn môđun tiêu chuẩn của bánh răng cấp chậm bằng môđun cấp nhanh m=2 mm .ở đây là bộ truyền đồng trục nên ta chọn sơ bộ = 10 , do đó cos = 0,9848Theo công thức (6.17) ta có :z3=494,4.29848,0.175.2)1.(cos 211=+umaw = 38Lấy z1=38z4= z3.u2= 3,494.38 = 132Lấy z2 = 132Khi đó tỷ số truyền thực là :u =3813234=ZZ = 3,474Do đó Cos =( )( )175.2132382.2243+=+waZZm =0,9714suy ra = 13,736oc, Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc :Theo công thức (6.33) ta có ( )23122wmwmHHMHdubuKTZZZ+=ZM: hệ số kể đến cơ tính vật liệu của các bánh răng ăn khớp , theo bảng 6.5 /96 ta có trị số của 31274 MPaZM=ZH : hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc , trị số của ZH đợc tính theo công thức :twbHZ2sincos2= Sinh viên t.h :ĐặNG ĐứC HùNG LớP:TDHTKCK-K43 9 b: góc nghiêng của răng trên hình trụ cơ sở .Theo công thức (6.35):tgb= cost .tgvới t = tw= arctg=ootgarctgtg736,13cos20cos=20,540o trong đó = 20o theo TCVN 1065 - 71 tgb= cos20,540o.tg13,736o = 0,229 b =12,89oDo đó theo công thức (6.34) ta có ( )oHZ54,20.2sin89,12cos.2= = 1,7227Z : hệ số kể đến sự trùng khớp của răng , đợc xác định nh sau :với = 2736,13sin.175.5,0.sinowmb= =3,24 >1 ta dùng công thức (6.36c) : 1=Zở đó :: hệ số trùng khớp ngang , tính theo công thức:oZZ736,13cos13213812,388,1cos.11.2,388,143+=+==1,721721,11=Z =0,7623Dờng kính vòng lăn bánh nhỏ :1474,3175.21.223+=+=mwwuad =78,23 (mm)Theo công thức (6.40) ta có :60000418.23,78.60000 23==ndvw = 1,7113 (m/s) Sinh viên t.h :ĐặNG ĐứC HùNG LớP:TDHTKCK-K43 10 với v=1,7113 <2,5 theo bảng 6.12 ta chọn cấp chíng xác động học 9 theo bảng 6.13 và 6.14/107 với cấp chính xác tiếp xúc 8 và v < 2,5 KH=1,13Theo công thức (6.42) :uavgvwoHH2 =ở đó :H: hệ số kể đến ảnh hởng của các sai số ăn khớp, theo bảng 6.15107 ta có : H=0,002go: hệ số kể đến ảnh hởng của sai lệch các bớc răng bánh 3 và bánh 4 , tra ở bảng 6.16/107 ta đợc: go=73494,3175.7113,1.73.002,0=Hv =1,768Do đó theo công thức (6.41) ta có :KHv=2.13,1.13,1.9,19504323,78.5,87.768,11 .2 123+=+HHwwHKKTdbv=1,0243Theo công thức (6.39) ta có :KH=KH.KH.KHv=1,13.1,13.1,0243 =1,3079Thay các giá trị vừa tính đợc vào (6.33) ta đợc( )223,78.474,3.5,87474,4.3079,1.9,1950437623,0.7227,1.274=H =398,58 (MPa)- Xác định chính xác ứng suất tiếp xúc cho phépTheo công thức (6.1) với v = 1,7113 < 5 m/s chọn Zv=1 , với cấp chính xác động học 9 chọn cấp chính xác về mức tiếp xúc là 8 khi đó cần gia công đạt độ nhám Ra=2,5 ữ 1,25 àm do đó có Zr= 0,95 , với da < 700 mm KxH= 1Theo công thức (6.1) và (6.1a) :[ ] [ ]1.1.95,0.82,421 . ==xHRvHHKZZ =400,73 (MPa)Nh vậy H=398,58 < [H] = 400,73Tính sự chênh lệch ứng suất :[ ][ ]%100.73,40058,39873,400%100.==HHH =0,54% <4%d, Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn , theo công thức (6.43) : Sinh viên t.h :ĐặNG ĐứC HùNG LớP:TDHTKCK-K43 [...]... Trong đó :k1- Khoảng cách từ mặt cạnh của chi tiết quay đến thành trong của hộp hoặc khoảng cách giữa các chi tiết quay, tra Sinh viên t.h :ĐặNG ĐứC HùNG LớP:TDHTKCK-K43 30 bảng 10.3/198 lấy k1=12 K2- Khoảng cách từ mặt cạnh ổ đến thành trong của hộp , trabảng 10.3/198 lấy k2 =5 K3- Khoảng cách từ mặt cạnh chi tiết quay đến nắp ổ, tra bảng 10.3/198 lấy k3= 15 hn- Chi u cao lắp ổ và đầu bulông, tra bảng... bảng 10.2/ ta đợc chi u rộng các ổ: bo1= 21 mm, bo2= 23mm, bo3 = 29 mm 4 xác định chi u dài các trục a, Chi u dài các may ơ + Chi u rộng may ơ nửa khớp nối, ở đây chọn nối trục vòng đàn hồi nên ta có: lm12= (1,4 2,5).dsb1= (1,4 2,5).30 = 44,880 (mm) Chọn lm12 = 60 (mm) +chi u rộng may ơ bánh răng trên trục một : lm13= (1,2 1,8).dsb2 = (1,2 1,5).35 = 4987.5 (mm) Chọn lm13 = 50 (mm) +chi u rộng may ơ... đối của các mômen ấy tại các tiết diện đặc biệt Tính mô men tơng đơng Mtđ tại những thiết diện nguy hiểm: Mtđ30= 0 (Tiết diện lắp ổ lăn ) Tại tiết diẹn lắp bánh răng: 2 Mtđ32= M x232 + M y232 + 0,75.T32 = 572348(Nmm) 2 2 Mtđ31= M + M y 31 + 0,75.T31 = 703560,43(Nmm) Tại tiết diện lắp bánh xích: Mtd= 0.75.T 2 = 0.75.562424,2 2 =487073,64(Nmm) Tính đờng kính trục d tại những thiết diện nguy hiểm : []-ứng... YF3=3,68 sau khi đã nội suy,YF4=3,6 KF: hệ số tải trọng khi tính về uốn KF=KF.KF.KFv với : KF: là hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên bề rộng vành răng, theo bảng 6.7/98 KF=1,3 KF: hệ số kể đến sự phân bố tải trọng không đều cho các đôi răng đồng thời ăn khớp , theo bảng 6.14/107 với v . dần với công việc thiết kế và làm đồ án chuẩn bị cho việc thiết kế đồ án tốt nghiệp sau này.Nhiệm vụ đợc giao là thiết kế hệ dẫn động băng tải gồm có hộp. tạo máy. Đồ án môn học Chi Tiết Máy là môn học giúp cho sinh viên có thể hệ thống hoá lại các kiến thức của các môm học nh: Chi tiết máy, Sức bền vật liệu,