Tài liệu Đồ án truyền động cơ khí doc

TIỂU LUẬN Đồ án truyền động cơ khí Đồ án truyền động cơ khí GVHD: Bùi Trọng Hiếu SVTH : Lê Minh Hổ http://www.ebook.edu.vn 1 MỤC LỤC Trang LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG 1 : CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN 3 1.1 Xác đònh động cơ điện. 1.2 Phân phối tỷ số truyền. CHƯƠNG 2 : TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN XÍCH 6 2.1 Chọn loại xích 2.2 Xác đònh các thông số của xích và bộ truyền xích 2.3 Kiểm nghiệm độ bền 2.4 Xác đònh đường kính đỉa xích CHƯƠNG 3 : TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG 9 3.1 Tính toán bộ truyền bánh răng nghiêng cấp nhanh 3.2 Tính bộ truyền cấp chậm 3.3 Kiểm tra điều kiện bôi trơn CHƯƠNG 4 : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRUC VÀ THEN 20 4.1 Chọn vật liệu làm trục 4.2 Xác dinh đường kính trục sơ bộ 4.3 Xác đònh khoảng cách giữa các gối đơ và diểm đặt lực 4.4 Xác đònh moment tương ứng và đưỡng kính trục tại tiết diện nguy hiểm 4.5 Chọn then 4.6 Kiểm tra then theo điều kiện bền dập 4.7 Kiểm nghiệm truc về độ bền mỏi CHƯƠNG 5 :CHỌN Ổ LĂN VÀ NỐI TRỤC 31 5.1 Thiết kế ổ lăn trên trục 1 5.2 Thiết kế ổ lăn trên trục 2 5.3 Thiết kế ổ lăn trên trục 3 5.4 Chọn khớp nối trục CHƯƠNG 6 : THIẾT KẾ THÂN MÁY VÀ CÁC CHI TIẾT KHÁC 36 6.1 Thiết kế vỏ hộp 6.2 Các chi tiết phụ khác CHƯƠNG 7 : CHỌN DẦU BÔI TRƠN VÀ BẢNG DUNG SAI LẮP GHÉP 40 7.1 Chọn dầu bôi trơn 7.2 Dung sai và lắp ghép TÀI LIỆU THAM KHẢO Đồ án truyền động cơ khí GVHD: Bùi Trọng Hiếu SVTH : Lê Minh Hổ http://www.ebook.edu.vn 2 LỜI NÓI ĐẦU Máy móc là một thiết bò không thể thíu trong các nhà máy sản xuất. Máy móc được tổ hợp từ một hay nhiều cụm chi tiết lại, mỗi một cụm thực hiện một hay nhiều chức năng. Các cụm chi tiết được tạo thành từ nhiều chi tiết cơ bản như : trục, ổ lăn, then…. Do đó việc hiểu rõ từng chi tiết về thiết kế và chọn các chi tiết cơ bản là việc làm hết sức quan trọng và cần thiết. Dưới góc nhìn đó, đồ án thiết kế hệ thống truyền động cơ khí là một đồ án quan trọng trong chương trình dào tạo. Đòi hỏi chúng ta cần nắm vững những kiến thức về các môn học trước đó như : Nguyên Lý Máy, Chi Tiết Máy, Vẽ kỹ Thuật, Vẽ Cơ Khí, Sức Bền Vật Liệu,……biết cách giải quyết một số vần dề cụ thể trong kỹ thuật. Với tinh thần trên, em đã cố gắng vận dụng những kiến thức về thiết kế để hoàn thành đồ án này một cách tốt nhất. Tuy nhiên đây là lần đầu bước vào lónh vực thiết kế nên vẫn còn bỡ ngỡ, chắc chắn còn có thíu xót và những điều chưa hộp lý trong thết kế. Kính mong các thấy hướng dẫn thêm dể em được học tập nhiều hơn nữa và rút kinh nghiệm thực tế trong những đồ án tiếp theo cũng như trong quá trình đi làm sau này. Em xin chân thàn cảm ơn sự hướng dẫn tận tình của thầy BÙI TRỌNG HIẾU và các thầy trong bộ môn thiết kế máy dể em hoàn thành đồ án này. Cuối cùng là lời cảm ơn chân thành đến gia đình, người thân cùng toàn thể bạn bề, những người luôn động viên tinh thần giúp em hoàn thành đồ án này. Sinh viên thực hiện LÊ MINH HỔ Đồ án truyền động cơ khí GVHD: Bùi Trọng Hiếu SVTH : Lê Minh Hổ http://www.ebook.edu.vn 3 Chương 1 CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN 1.1 CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN : Công suất làm việc : 6,3 1000 2,13000 1000 === xFxv P lv KW Công suất tương đương : 29,3 3036 308,0361 6,3 . 22 2 1 2 = + + =       = ∑ ∑ xx x t t T T PxP i i i td KW Ta có tdt PP = Hiệu suất của bộ truyền : 832,093,099,097,01 32 32 === xxx xolbrk ηηηηη Với: η x =0.93hiệu suất cửa xích tải Η br =0.97: hiệu suất truyền động bánh răng. Η ol =0.995: hiệu suất một ổ lăn. Η k =1 hiệu suất khớp nối. Công suất trên trục động cơ : Số vòng quay của trục công tác. 84,45 500. 2,160000 . .60000 === ππ x D v n lv vg/ph Từ bảng 2.4 [1] Chọn    = = 3,2 12 x h u u ⇒ u ch = 12x2.3 = 27,6 = lv dc n n ⇒ n dcsb =27,6x45,84 = 1265 vg/ph Động cơ được chọn phải thỏa mãn điều kiện.    ≈ ≥ sbdb ctdc nn PP Tra bảng P1.3 [1] chọn động cơ diện : Ký hiệu 4A100L4Y3 Công suất P dc = 4 Kw Số vòng quay n dc = 1420 vg/ph KW P P lv ct 957,3==⇒ η Đồ án truyền động cơ khí GVHD: Bùi Trọng Hiếu SVTH : Lê Minh Hổ http:// www.ebook.edu.vn 4 1.2 PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN Tỷ số truyền chung của hệ thống : 98,30 84,45 1420 === lv dc ch n n u Theo bảng 3.1 [1] u h = 12 với    = = 78,2 32,4 2 1 u u 58,2 12 98,30 ===⇒ h ch x u u u Ta có số vòng quay của các trục: n 1 = 1420= dc n vòng/phút n 2 = 7,328 32,4 1420 1 1 == u n vòng/phút n 3 = 2,118 78.2 7,328 2 2 == u n vòng/phút Công suất trên các trục: P 3 = KW n P xol lv 575,3= η P 2 = KW n P brol 723,3 97,0.99.0 575,3 3 == η P 1 = KW n P brol 877,3 97,0.99.0 723,3 2 == η Mômen xoắn trên các trục: T 1 = Nmm n P 2,26074 1420 877,3 10.55,910.55,9 6 1 1 6 == T 2 = Nmm n P 5,108167 7,328 723,3 10.55,910.55,9 6 2 2 6 == T 3 = Nmm n P 288843 2,118 575,3 10.55,910.55,9 6 3 3 6 == T đc = Nmm n P dc dc 26901 1420 4 10.55,910.55,9 66 == Đồ án truyền động cơ khí GVHD: Bùi Trọng Hiếu SVTH : Lê Minh Hổ http:// www.ebook.edu.vn 5 Động cơ 1 2 3 Tỉ số truyền 1 4,32 2,78 2,58 Côngsuất P(KW) 4 3,877 3,723 3,575 Số vòng quay n(vg/ph) 1420 1420 328,7 118,2 Mômen T(N/mm) 26901 26074,2 108167,5 288843 Trục Thông số Đồ án truyền động cơ khí GVHD: Bùi Trọng Hiếu SVTH : Lê Minh Hổ http:// www.ebook.edu.vn 6 Chương 2 TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN XÍCH 2.1 CHỌN LOẠI XÍCH Vì tải trọng nhỏ , vận tốc thấp , dùng xích ống con lăn 2.2 XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CỦA XÍCH VÀ BÔ TRUYỀN • Theo bảng 5.4 ,với u x = 2.58 , chọn số răng đóa nhỏ Z 1 =25 , do đó số răng đóa lớn Z 2 = u x * Z 1 = 25*2.58 = 64,5 • Số răng đỉa lớn Z 2 = 65 răng < Z max = 120 • Theo công thức (5.3),công suất tính toán P t = P k z k n k Trong đó với Z 1 =25, Z 01 =25 K z =Z 01 / Z 1 = 25/ 26 = 1 n 01 = 200(v/p) , n 1 =118.2 (v/p) K n = n 01 / n 1 = 200 / 118,2 = 1,69 Theo công thức 5(5.4)và bảng 5.6 Ta có : k = k o k a k đc k đ k c k bt Với k o =1 ( đường tâm của đóa xích là với phương làm ngang một góc nhỏ hơn 40 0 ) K a =1 ( chọn a=40p) K đc = 1 ( điều chỉnh bằng một đóa xích) K d =1,3 ( tải trọng va đập nhẹ) K c = 1.25( làm việc 2 ca) K bt =1.5(môi trương làm vòêc có bụi ,chất lượng bôi trơn đònh kỳ) • Như vậy : P t = 1*1*1*1.25*1.3*1,5*1*1,69 = 12,75 Chọn xích 2 dãy x = 2 ⇒ 7,1= x k Như vậy KwP t 5,7 7,1 75,12 == Theo bảng 5.5 , với n 01 = 200 (v/p) , chọn bộ xích 1 dãy có bước xích P=25,4 mm thoã mãn điều bền mòn P t < [ ] P = 11 Kw Đồng thời theo bảng 5.8 , P < P max • Khoảng cách trục a = 40P = 40* 25,4 = 1016( mm ) Theo công thức ( 5.12 ) số mắc xích X = 2a/ p + ( Z 1 + Z 2 ) / 2 + ( Z 2 – Z 1 ) 2 p /(4 π 2 a) = ( ) ( ) 01.126 10164 4,252565 65255,0 4,25 10162 2 2 = − +++ x x x x π Lấy số mắc xích chẫn X = 126 mm Tính lại khoảng cách trục theo công thức 5.13 a = 0,25p {XC – 0.5( Z1 + Z2) + }]/)[(2)](5.0[ 2 12 2 21 π ZZZZX c −−+− Đồ án truyền động cơ khí GVHD: Bùi Trọng Hiếu SVTH : Lê Minh Hổ http:// www.ebook.edu.vn 7 =1015,8 mm Để xích không chòu lực căng quá lớn , giảm a một lượng bằng ∆a=0.003.a= 3,045 mm, do đó a = 1012mm Số lần va đập cuả xích :Theo (5.14) i = z 1 n 1 / 15x = 25.118,2/ 15.126 = 1,56 (lần) < [ ] i =30 2.3 TÍNH KIỂM NGHIỆM XÍCH VỀ ĐỘ BỀN Theo (5.15) ; S = Q/ ( k đ F t + F 0 + F V ) Theo bảng 5.2, tải trọng phá huỷ Q = 113400 N khối lượng một mét xích q=5 kg k đ =1,7 (tải trọng mở máy bằng hai lần tải trong danh nghóa) V = Z 1 t n 1 /60000 = 25.25,4.118,2/60000 = 1,25 m/s F t = 1000N/V= 1000.3,575/1,25 =2858 N Lục căng do ly tâm F v = q.v 2 =5.1,25 2 = 7,8125 N Lực căng do trọng lượng nhánh xích sinh ra F 0 = 9.81k f qa = 198,6 N Trong đó k f = 4 ( bộ truyền nghiêng một góc < 40 0 ) ; Do đó : S= 22700/ (1,7.777 + 92,16 +24,84) = 15.79 Theo bảng 5.10 với n 1 =200 v/p , [ ] S = 8,2 Vậy 39,23 8125,76,19828587,1 113400 = ++ = x S S⇒ >[S] vậy bộ truyền đảm bảo đủ bền 2.4 ĐƯỜNG KÍNH ĐĨA XÍCH Theo công thức (5.17) và bảng 13.4 đường kính vòng chia đóa nhỏ, đóa lớn d 1 = p/ sin( 1 / Z π ) = 25,4/ sin( 25/ π ) = 202,66 mm d 2 = p/sin( 2 / Z π ) = 25,4/ sin( 65/ π ) = 525,7 mm d a1 = p[0.5 + cotg( π /z 1 )] = 15.875[0.5 + cotg( 25/ π ) = 213,76 mm d f1 = d 1 – 2r =186,6 mm với : r =0.5025d 1 +0.05 =8,0297 mm và với d 1 =15,88 (xem bảng 5.2) Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc của đóa xích theo công thức (5.18) H σ = 0.47 ( ) dvddtr AkEFKFK / + ≤ [ ] H σ Trong đó : Z 1 = 25 ; E=2,1.10 5 Mpa ; A=306 mm 2 (bảng 5.12) [ ] H σ : ứng suất tiếp xúc cho phép (Mpa) F vđ : lực va đâïp trên m dãy xích (N ); tính theo công thức ; m=2 F vđ =13.10 -7 n 1 p 3 m = 13.10 -7 .118,2 .25,4 3 .2=5,03N K d : hệ số phân bố không đong đều tải trọng cho các dãy , K d =1 K đ : hệ số tải trọng đôïng , k đ = 1 K r : hệ số kể đén ảnh hưởng của số răng đóa xích , phụ thuộc vào Z Đồ án truyền động cơ khí GVHD: Bùi Trọng Hiếu SVTH : Lê Minh Hổ http:// www.ebook.edu.vn 8 K r = 0.42 F t : lực vòng (N) , F t = 5500 (N) H σ = 0.47 ( ) MPa xxx 486 306 10.1,23,1285842,0 5 = Như vậy dùng thép 45 tôi cải thiện độ rắn HB210. sẽ đạt ứng suất cho phép MPa H 600= σ Vậy H σ < [ H σ ] nên đảm bảo được dộ bền . Lực tác dụng lên trục NxkkF txr 7,3286285825,1. === Đồ án truyền động cơ khí GVHD: Bùi Trọng Hiếu SVTH : Lê Minh Hổ http:// www.ebook.edu.vn 9 Chương 3 BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG 3.1 BỘ TRYỀN BÁNH RĂNG NGHIÊNG CẤP NHANH: 3.1.1 Chọn vật liệu:  Bánh răng nhỏ: Thép thường hoa ùC 45 tôi cải thiện có đạt độ rắn 241 285HB,cơ tính σ b1 =850Mpa;σ ch1 =580MPa  Bánh răng lớn: Thép thường hoá C 45 tôi cải thiện đạt độ rắn 192…240 HB có cơ tính: σ b2 =750 MPa; σ ch2 =450 Mpa Chọn vật liệu như sau : Bánh nhỏ: Thép 45 tôi cải thiện đạt độ cứng HB250 σ b1 =850MPa σ ch1 =580MPa Bánh lớn: Thép 45 tôi cải thiện đạt độ cứng HB230 σ b2 =850MPa σ ch2 =580MPa 3.1.2 Xác đònh ứng suất uốn và ứng suất tiếp cho phép: [σ H ] = H HL Hlím S K . 0 σ Với 0 1limH σ =2.HB 1 +70 =2.250+70 =570 MPa 0 2limH σ =2.HB 2 + 70 =2.230+ 70 =530MPa 0 1limF σ = 1,8.HB 1 = 1,8.250 =450Mpa 0 2limF σ = 1,8 .HB 2 =1,8.230 =414Mpa Tra bảng 6.2 (thiết kế hệ thống truyền động cơ khí [1] ) ta có S H = 1,1 Bộ truyền coi như chòu trải trọng tónh Số chu kỳ làm việc cơ sở: N HO =30.HB 2,4 Từ đó ta có :N HO1 =30.250 2,4 =17.10 6 (chu kỳ) N NO2 =30.230 2,4 =14.10 6 (chu kỳ) Theo 6.7 [1] ii i HE tn T T cN 60 3 max ∑         = Chu kỳ làm việc tương đương : ( ) 9 33 1 10.13.183007 3630 308,0 3630 361 .142060 =       + + + = xx xx xN HE chu kỳ [...]... FXB là ngược lại Biểu đồ moment trục 1 SVTH : Lê Minh Hổ http://www.ebook.edu.vn 22 Đồ án truyền động cơ khí GVHD: Bùi Trọng Hiếu 4.4.2 trục 2 : Lục vòng : bánh lớn 2 Ft 2 = 2.T2 2 x108167,5 = = 1109,5 N d w2 195 bánh nhỏ 3 Ft 3 = Lục hướng tâm : 2.T2 2 x108167,5 = = 2923,5 N d w3 74 bánh lớn 2 Fr 2 = Ft 2 xtg αw = 414 N cos β bánh nhỏ 3 Fr 3 = Ft 3 tg α = 1064 N Lực dọc trục : bánh lớn 2 Fa 2 = Ft 2... chiều rộng vành răng bw1 =36 mm 3.4 Tính bộ truyền cấp chậm SVTH : Lê Minh Hổ http://www.ebook.edu.vn 14 Đồ án truyền động cơ khí GVHD: Bùi Trọng Hiếu Dùng vật liệu giống vật liệu chế tạo bánh răng cấp chậm 3.4.1 Khoảng cách trục aw2 = Ka (u2 +1) 3 T1 K Hβ [σ H ]2 u 2ψ ba Chọn ψ =0,4 (Bảng 6.6 –TL[1]) Bánh răng nghiêng Ka =49,5 ψbd =0,5.ψba (u2 + 1) =0,5.0,4.(2,78 +1) =0,756 ⇒ KHβ =1,05 (Tra bảng6.7 TL... răng ta lấy Z2 =103 răng Tỉ số truyền thực u2 = Z 4 103 = = 2,783 Z3 37 Tính lại khoảng cách trục aw2 = m( Z 3 + Z 4 ) (37 + 103) x 2 = = 140 mm 2 2 góc nghiêng răng β = 00 3.4.3 Kiệm nghiệm về độ bền tiếp xúc σH =ZM.ZH.Zε 2T1 K H (u1 + 1) bw1 u1 d 12 Hệ số kể đến cơ tính vật liệu của bánh răng ăn khớp: SVTH : Lê Minh Hổ http://www.ebook.edu.vn 15 Đồ án truyền động cơ khí GVHD: Bùi Trọng Hiếu ZM =274... 2.120 Tỉ số truyền thực u1 = ⇒β1 =12,80 Z 2 95 = = 4,318 Z 1 22 Tính lại khoảng cách trục aw1 = m( Z 1 + Z 2 ) (22 + 95) = = 119,89 mm cos β 1 x 2 cos 12,8 0 3.1.3.3 Kiệm nghiệm về độ bền tiếp xúc σH =ZM.ZH.Zε 2T1 K H (u1 + 1) bw1 u1 d 12 Hệ số kể đến cơ tính vật liệu của bánh răng ăn khớp: ZM =274 (tra bảng 6.5 TL [1]) SVTH : Lê Minh Hổ http://www.ebook.edu.vn 11 Đồ án truyền động cơ khí GVHD: Bùi... ,YF2 hệ số hình dạng của bánh răng 1và 2 Z V 1 = Z 1 = 37 Z V 2 = Z 2 = 103 Tra bảng 6.8 TL.[1] với hệ số dòch chỉnh x = 0 ta được YF1 =4,0 ;YF2 =3,6 Hệ số tải trọng khi tính về uốn : KF =KFβ.KFαKFν KF β =1,32 (tra bảng 6.7 TL[1] ) KFα -Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng cho các đôi răng đồng thời ăn khớp: SVTH : Lê Minh Hổ http://www.ebook.edu.vn 17 Đồ án truyền động cơ khí GVHD: Bùi Trọng Hiếu... học của cặp bánh răng cấp nhanh Khoảng cách trục aw1 =140mm Môdun m=2 Góc nghiêng răng β 1 = 00 Hệ số dòch chỉnh x1 =x2 = 0 Tỉ số truyền u1 =2,78 Đường kính vòng chia d3 =74 mm D4 =206mm Đường kính đỉnh răng: da3 =d3 + 2.m =78 mm da4 = d4 + 2.m =210 mm Đường kính chân răng df1 = d3 -2,5.m =69 mm df2 = d4 -2,5m = 201 mm SVTH : Lê Minh Hổ http://www.ebook.edu.vn 18 Đồ án truyền động cơ khí GVHD: Bùi... bw4 =56 mm bw3 = 58 mm hmax 10-15mm H d1= 45,1 1 d= d2 =1 95 20 6 3.5 kiểm tra điều kiện bôi trơn : hmin SVTH : Lê Minh Hổ http://www.ebook.edu.vn 19 Đồ án truyền động cơ khí GVHD: Bùi Trọng Hiếu Chương 4 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRỤC VÀ THEN 4.1 Chọn vật liệu chế tạo trục : là thép 45,tôi cải thiện có HB = 241…285 ng suất xoắn cho phép : [τ] = 12 ÷20 Mpa 4.2 Xác dònh đường kính trục sơ bộ : ta có môment... dạng của bánh răng 1và 2 ZV1 = Z1 ZV 2 = Z2 cos 3 β 1 cos 3 β 1 = 23,7 = 102,5 Tra bảng 6.8 TL.[1] với hệ số dòch chỉnh x = 0 ta được YF1 =4,0 ;YF2 =3,6 Hệ số tải trọng khi tính về uốn : KF =KFβ.KFαKFν KF β =1,32 (tra bảng 6.7 TL[1] ) KFα -Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng cho các đôi răng đồng thời ăn khớp: KFα =1,37 SVTH : Lê Minh Hổ http://www.ebook.edu.vn 13 Đồ án truyền động cơ khí GVHD:... Ft 3 69 + Ft 2 121,5 − FXD 170 = 0 ⇒ FXD = 1980 N ⇒ FXC = 2062 N Biểu đồ moment trục 2 : SVTH : Lê Minh Hổ http://www.ebook.edu.vn 23 Đồ án truyền động cơ khí GVHD: Bùi Trọng Hiếu 4.4.3 trục 3 : Lục vòng : Ft 4 = 2.T3 2 x 288843 = = 2804,3N d w4 206 Lục hướng tâm : Fr 4 = F4 tg α = 1020,7 N Tại vò trí đóa xích : Frx = 3286,7 N Biểu đồ moment : Trong mặt cắt OYZ : ∑M / E = 0 Fr 4 69 + FYF 170 − Frx 70... Trong mặt cắt OXZ : ∑M / F = 0 FXF = Ft 4 69 = 1138 N 170 Biểu đồ moment trục 3 : SVTH : Lê Minh Hổ http://www.ebook.edu.vn 24 Đồ án truyền động cơ khí GVHD: Bùi Trọng Hiếu 4.5 Xác đònh moment tương đương và đường kính trục tại tiết diện nguy hiểm M td = M x + M y + 0,75.T 2 d ≥3 M td 0,1.[σ ] Với [σ] = 50 là ứng suất cho phép của vật liệu, tra bảng 10.5 [1] 4.5.1 Trục 1 : Tiết diện nguy hiểm tại mặt . TIỂU LUẬN Đồ án truyền động cơ khí Đồ án truyền động cơ khí GVHD: Bùi Trọng Hiếu SVTH : Lê Minh Hổ http://www.ebook.edu.vn. bộ truyền cấp chậm Đồ án truyền động cơ khí GVHD: Bùi Trọng Hiếu SVTH : Lê Minh Hổ http:// www.ebook.edu.vn 15 Dùng vật liệu giống vật liệu chế tạo bánh