ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CƠ KHÍ THIẾT KẾ HỆ DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ CÓ TỐC ĐỘ THAY ĐỔI

Dành cho các bạn sinh viên ngành Cơ Khí đang làm đồ án chuyên ngành, đồ án 2, các bạn học cơ khí Thiết Kế. Có thể dựa theo khung sườn để tính toán và thiết kế Hệ Thống Dẫn Động Cơ Khí. Trong file có đầy đủ và chi tiết từng bước tính toán và thiết kế.

Nhóm 3 1

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

Tp.HCM, ngày tháng năm 2019

Giáo viên hướng dẫn

Nhóm 3 3

MỤC LỤC Chương I

TÌM HIỂU HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ CÓ TỐC ĐỘ THAY ĐỔI ĐỀ XUẤT SƠ ĐỒ

NGUYÊN LÍ TRUYỀN ĐỘNG 14

1.1 Động cơ điện 14

1.1.1 Động cơ điện một chiều 14

1.1.2 Động cơ điện xoay chiều 14

1.2 Ưu nhược điểm của bộ truyền ngoài 15

1.2.1 Bộ truyền đai: 15

1.2.2 Bộ truyền xích 16

1.2.3 Bộ truyền bánh răng: 16

1.3 Hộp tốc độ: 17

1.4 Ưu nhược điểm cơ cấu chấp hành: 18

Chương II: TÍNH TOÁN CƠ CẤU CHẤP HÀNH 20

2.1 Tính vận tốc, gia tốc và áp lực tại con trượt B (khâu 3) 20

2.1.1 Tính vận tốc: 20

2.1.2 Tính gia tốc: 21

2.2 Xác định momen cân bằng 22

2.2.1 Áp lực tại khâu 3: 23

2.2.2 Áp lực tại khâu 2: 23

2.2.3 Áp lực khâu dẫn và momen cân bằng 23

2.3 Xác định đường kính chốt A 25

Chương III: CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN 26

3.1 Công suất cần thiết của động cơ 26

3.2 Số vòng quay cần thiết của động cơ 26

3.3 Chọn động cơ 26

3.4 Phân phối tỷ số truyền của HTĐ 27

3.5 Công suất trên các trục 27

3.6 Số vòng quay trên các trục 28

3.7 Momen xoắn trên các trục 28

Nhóm 3 4

3.8 Bảng thông số 28

Chương IV: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI RĂNG 29

4.1 Xác định mođun: 30

4.2 Xác định số răng bánh đai: 31

4.3 Xác định khoảng cách trục a sơ bộ: 31

4.4 Số răng của dây đai: 31

4.5 Chiều dài chính xác của khoảng cách trục a: 31

4.6 Tính toán đường kính bánh đai: 31

4.7 Góc ôm đai: 32

4.8 Xác định số răng đông thời ăn khớp 32

4.9 Lực vòng: F t 32

4.10 Lực tác dụng lên trục: F r 32

4.11 Tuổi thọ đai 32

Chương V: BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG 33

5.1 Chọn vật liệu 34

5.1.1 Bánh nhỏ 34

5.1.2 Bánh lớn 34

5.2 Tính cho bộ truyền bánh răng Z1 – Z1 ’ 34

5.2.1 Xác định ứng suất tiếp xúc cho phép [σH] và ứng suất uốn cho phép [σF] 34

5.2.2 Ứng suất tiếp xúc theo bánh lớn 36

5.2.3 Tính khoảng cách trục 36

5.2.4 Tính modun m 36

5.2.5 Tính số răng 37

5.2.6 Tính lại khoảng cách trục a 39

5.2.7 Tính chiều rộng vành răng 39

5.2.8 Xác định kích thước bộ truyền 39

5.2.9 Tính vận tốc và chọn cấp chính xác 40

5.2.10 Xác định lực tác dụng lên bộ truyền 40

5.2.11 Hệ số tải trọng động 40

5.2.12 Tính hệ số , 42

Nhóm 3 5

5.2.13 Tính ứng suất uốn tại đáy răng 42

5.3 Tính cặp bánh răng , 43

5.3.1 Tính chiều rộng vành răng 43

5.3.2 Xác định kích thước bộ truyền 43

5.3.3 Tính vận tốc và chọn cấp chính xác 43

5.4 Tính cặp bánh răng , 43

5.4.1 Xác định ứng suất tiếp xúc cho phép [σH] và ứng suất uốn cho phép [σF] 43

5.4.2 Ứng suất tiếp xúc theo bánh lớn 45

5.4.3 Tính khoảng cách trục 45

5.4.4 Tính modun m 46

5.4.7 Xác định kích thước bộ truyền 46

5.4.8 Tính vận tốc và chọn cấp chính xác 46

5.4.9 Xác định lực tác dụng lên bộ truyền 46

5.4.10 Hệ số tải trọng động 47

5.4.11 Tính toán kiểm ngiệm giá trị ứng suất tiếp xúc 47

5.4.12 Tính hệ số , 48

5.4.13 Tính ứng suất uốn tại đáy răng 49

5.5 Tính cho bộ truyền bánh răng Z 4 – Z 4 ’ 49

5.4.1 Tính chiều rộng vành răng 49

5.4.2 Xác định kích thước bộ truyền 50

5.4.3 Tính vận tốc và chọn cấp chính xác: 50

5.4.4 Xác định giá trị lực tác dụng lên bộ truyền 50

Chương VI: TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ TRỤC 52

6.1 Chọn vật liệu làm trục 52

6.2 Xác định chiều dài trục: 52

6.3 Chiều dài mayơ 54

6.4 Phương án 1: Đường truyền u1, u3 55

6.4.1 Xác định các chiều dài 56

6.4.2 Biểu đồ momen xoắn, tính đường kính tại các tiết diện nguy hiểm 57

6.5 Phương án 2: Đường truyền u1, u4 66

6.5.1 Xác định các chiều dài 66

Nhóm 3 6

6.5.2 Biểu đồ momen xoắn, tính đường kính tại các tiết diện nguy hiểm 67

6.6 Phương án 3: Đường truyền u2,u3 74

6.6.1 Tính các chiều dài 75

6.6.2 Biểu đồ momen xoắn, tính đường kính tại các tiết diện nguy hiểm 75

6.7 Phương án 4: Đường truyền u2, u4 86

6.7.1 Xác định các chiều dài 87

6.7.2 Biểu đồ momen xoắn, tính đường kính tại các tiết diện nguy hiểm 87

6.8 Kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi 96

6.8.1 Kiểm nghiệm trục I 96

6.8.2 Kiểm nghiệm trục II 98

6.8.3 Kiểm nghiệm trục III 100

Chương VII: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ Ổ LĂN 102

7.1 Trục I 102

7.1.1 Xác định phản lực của ổ lăn 102

7.1.2 Chọn sơ bộ ổ lăn 102

7.1.3 Chọn các hệ số , K t , V 103

7.1.4 Xác định các hệ số X, Y 103

7.1.5 Xác định tuổi thọ tính bằng triệu vòng quay 103

7.1.6 Xác định khả năng tải động tính toán C tt 104

7.2 Trục II 104

7.2.1 Xác định phản lực của ổ lăn 104

7.2.2 Chọn sơ bộ ổ lăn 104

7.2.3 Chọn các hệ số , K t , V 105

7.2.4 Xác định các hệ số X, Y 105

7.2.5 Xác định tuổi thọ tính bằng triệu vòng quay 105

7.2.6 Xác định khả năng tải động tính toán C tt 105

7.3 Trục III 106

7.3.1 Xác định phản lực của ổ lăn 106

7.3.2 Chọn sơ bộ ổ lăn 106

7.3.3 Chọn các hệ số , K t , V 106

7.3.4 Xác định các hệ số X, Y 107

Nhóm 3 7

7.3.5 Xác định tuổi thọ tính bằng triệu vòng quay 107

7.3.6 Xác định khả năng tải động tính toán C tt 107

Chương XIII: 108

THIẾT KẾ VỎ HỘP TỐC ĐỘ, CÁC CHI TIẾT PHỤ VÀ DUNG SAI LẮP GHÉP 108

8.1 Vỏ hộp giảm tốc 108

8.1.1 Chiều dày 109

8.1.2 Gân tăng cứng 109

8.1.3 Đường kính 109

8.1.4 Mặt bích ghép nắp và thân 109

8.1.5 Kích thước gối trục 110

8.1.6 Mặt đế hộp 110

8.1.7 Khe hở giữa các chi tiết 110

8.1.8 Số lượng bulông nền Z 111

8.2 Các chi tiết phụ 111

8.2.1 Chốt định vị 111

8.2.2 Cửa thăm 111

8.2.3 Nút thông hơi 113

7.2.3 Nút tháo dầu 113

8.2.4 Que thăm dầu 114

8.2.5 Nắp ổ 114

8.2.6 Vòng chắn dầu 115

8.3 Dung sai và lắp ghép 116

8.4 Phương pháp bôi trơn 117

TÀI LIỆU THAM KHẢO 119

Cơ Cấu Thay Đổi Tốc Độ Hộp Giảm Tốc 120

Nhóm 3 8

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Cơ cấu sin 18

Hình 1.2 Sơ đồ hệ thống 19

Hình 2.1 Cơ cấu sin 20

Hình 2.2 Họa đồ vận tốc 21

Hình 2.3 Họa đồ gia tốc 21

Hình 2.4 Khối lượng cơ cấu 22

Hình 2.5 Các nhóm cơ cấu 22

Hình 2.6 Phản lực khâu 3 23

Hình 2.7 Phản lực khâu 2 23

Hình 2.8 Phản lực khâu dẫn 24

Hình 2.9 Phản lục khâu dẫn sau khi tính toán 25

Hình 3.1 Lưới kết cấu và đồ thị số vòng quay 27

Hình 5.1 Lưới kết cấu 37

Hình 5.2 Đồ thị số vòng quay 37

Hình 6.1 Kết cấu hộp giảm tốc ứng với đường truyền u1, u3 55

Hình 6.2 Phản lực trục I, PA1 57

Hình 6.3 Phản lực trục II, PA1 60

Hình 6.4 Phản lực trục III, PA1 63

Hình 6.5 Phác thảo kết cấu hộp tốc độ ứng với đường truyền u1, u4 66

Hình 6.6 Phản lực trục II, PA2 67

Hình 6.7 Phản lực trục III, PA2 71

Hình 6.8 Phác thảo kết cấu hộp tốc độ ứng với đường truyền u2, u3 74

Hình 6.9 Phản lực trục I, PA3 75

Hình 6.10 Phản lực trục II, PA3 79

Hình 6.11 Phản lực trục III, PA3 82

Hình 6.12 Phác thảo kết cấu hộp tốc độ ứng với đường truyền u2, u4 86

Hình 6.13 Phản lực trục I, PA4 88

Hình 6.14 Phản lực trục III, PA4 91

Hình 6.15 Tiết diện nguy hiểm trục I 96

Hình 6.16 Tiết diện nguy hiểm trục II 98

Hình 6.17 Tiết diện nguy hiểm trục III 100

Hình 8.1 Chốt định vị 110

Hình 8.2 Nắp cửa thăm 111

Hình 8.3 Nút thông hơi 100113

Hình 8.4 Nút tháo dầu 114

Hình 8.5 Que thăm dầu 114

Hình 8.6 Nắp ổ 115

Hình 8.7 Vòng chắn dầu 115

Hình 8.8 Đầu phun dầu 118

Nhóm 3 9

DANH MỤC BẢNG

Bảng 3.1 Các thông số 28

Bảng 4.1 Các thông số của đai răng 30

Bảng 5.1 Thống kê các thông số 51

Bảng 6.1 Đường kính bề rộng ổ lăn tương ứng với đường kính trục 53

Bảng 6.2 Trị số các khoảng cách 𝑘1, 𝑘2, 𝑘3 và h𝑛 53

Bảng 6.3 Thông số phương án 3 74

Bảng 6.4 Thông số phương án 4 86

Bảng 7.1 Thông số ổ lăn trục I 103

Bảng 7.2 Thông số ổ lăn trục II 105

Bảng 7.3 Thông số ổ lăn trục III 106

Bảng 8.1 Kích thước gối trục 110

Bảng 8.2 Kích thước cửa thăm 111

Bảng 8.3 Kích thước nút thông hơi 113

Bảng 8.4 Kích thước nút tháo dầu 113

Bảng 8.5 Kích thước nắp ổ 114

Bảng 8.6 Kích thước vòng chắn dầu 115

Bảng 8.7 Dung sai lắp ghép bánh răng 116

Bảng 8.8 Dung sai lắp ghép ổ lăn 117

Bảng 8.9 Dung sai lắp ghép then 117

Nhóm 3 10

LỜI TỰA

Thiết kế và phát triển những hệ thống truyền động là vấn đề cốt lõi trong cơ khí Mặt khác, một nền công nghiệp phát triển không thể thiếu một nền cơ khí hiện đại Vì vậy, việc thiết kế và cải tiến những hệ thống truyền động là công việc rất quan trọng trong công cuộc hiện đại hoá đất nước Hiểu biết, nắm vững và vận dụng tốt lý thuyết vào thiết kế các hệ thống truyền động là những yêu cầu rất cần thiết đối với sinh viên, kỹ

sư cơ khí

Trong cuộc sống ta có thể bắt gặp hệ thống truyền động ở khắp nơi, có thể nói nó đóng một vai trò quan trọng trong cuộc sống cũng như sản xuất Đối với các hệ thống truyền động thường gặp thì hộp giảm tốc là một bộ phận không thể thiếu

Đồ án thiết kế cơ khí giúp ta tìm hiểu và thiết kế hộp tốc độ, qua đó ta có thể củng cố lại các kiến thức đã học trong các môn học như Thiết kế cơ khí, Nguyên lý máy, Chi tiết máy, Vẽ kỹ thuật… và giúp sinh viên có cái nhìn tổng quan về việc thiết kế cơ khí Hộp tốc độ là một trong những bộ phận điển hình mà công việc thiết kế giúp chúng ta làm quen với các chi tiết cơ bản như bánh răng, ổ lăn,… Thêm vào đó, trong quá trình thực hiện các sinh viên có thể bổ sung và hoàn thiện kỹ năng vẽ 2D, vẽ 3D, điều rất cần thiết với một sinh viên cơ khí

Nhóm em xin chân thành cảm ơn các thầy cô khoa cơ khí, đặc biệt là cô Nguyễn Thị Thúy Nga đã hướng dẫn tận tình và cho nhóm nhiều ý kiến quý báu cho việc hoàn thành đồ án môn học này

Nhóm 3

Lực cản kỹ thuật tác dụng lên con trượt , F=400 (N)

Số hành trình kép của con trươt, n=10 (hành trình kép/phút)

Hành trình làm việc của con trượt s=350 (mm)

Thời gian phục vụ : số năm L =10 (năm)

Làm việc một chiều, 300ngày/ năm hai ca/ ngày, 6giờ/ca., tải xem như không đổi

YÊU CẦU

01 Quyển thuyết minh;

01 bản vẽ lắp hộp tốc độ A0 ;

01 bản vẽ lắp cơ cấu chấp hành A0 /A1/A2,

01tập bản vẽ chi tiết A4 của cơ cấu chấp hành

01file mô phỏng chuyển động của cơ cấu chấp hành(bắt buộc), hộp tốc độ (nếu có)

(Các bản vẽ dùng phần mềm CAD, ứng dụng 01 hoặc 2 phần mềm mô phỏng và tính toán thiết

k )

NỘI DUNG THUYẾT MINH

1 Tìm hiểu hệ thống dẫn động cơ khí có tốc độ thay đổi, đề xuất sơ đồ nguyên lý truyền động

2 Tính toán cơ cấu chấp hành: xác định thông số hình học , làm việc (Input) của cơ cấu chấp hành

Hộp tốc độ :

Số cấp tốc độ Z=2x2

Cơ cấu chấp hành:

cơ cấu sin

Nhóm 3 12

a/ Chọn động cơ và phân phối tỷ số truyền

b/.Tính hộp tốc độ: các phần tử truyền động, trục ,then, ổ…

c/ Tính bộ truyền ngoài

d/ Tính toán các chi tiết khác

4 Dung sai lắp ráp, hướng dẫn sử dụng, bôi trơn, bảo dưỡng

5 Tài liệu tham khảo:

3-5 Tính toán cơ cấu chấp hành: xác định thông số hình học , làm việc

(Input) của cơ cấu chấp hành , kiểm nghiệm sức bền các khớp động(

mô phỏng)6-8 Tính toán truyền dẫn cơ khí

9-10 Vẽ bản vẽ cơ cấu chấp hành,

11-12 Vẽ bản vẽ hộp tốc độ,

13-14 Viết báo cáo

Tài liệu tham khảo :

1 Tính toán thiết kế hệ thống dẫn động cơ khí T1,T2 – Trịnh Chất

2 Cơ sở thiết kế chi tiết máy- Nguyễn Hữu Lộc

3 Thiết kế máy cắt kim loại- Nguyễn Ngọc Cẩn

4 Cơ học máy- Lại Khắc Liễm

5 Nguyên Lý máy- Bùi Xuân Liêm

Nhóm 3 14

Chương I:

TÌM HIỂU HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ CÓ TỐC ĐỘ THAY ĐỔI

ĐỀ XUẤT SƠ ĐỒ NGUYÊN LÍ TRUYỀN ĐỘNG 1.1 Động cơ điện

1.1.1 Động cơ điện một chiều

- ( Kích từ mắc song song, nối tiếp hoặc hỗn hợp) và hệ thống động cơ - máy phát ( dùng dòng điện kích từ điều chỉnh) cho phép thay đổi trị số moment và vân tốc góc trong một phạm vi rộng (

3 : 1 đến 4 : 1 đối với động cơ điện một chiều và 100 : 1 đối với động cơ - máy phát), đảm bảo động cơ êm, hãm và đảo chiều dễ dàng, do đó thường được dùng rộng rãi trong các thiết bị vẫn chuyển bằng điện, thang máy , máy trục,…

- Nhược điểm của động cơ điện một chiều là giá thành cao, riêng loại động cơ điện một chiều lại khó kiếm và phải tăng thêm vốn đầu tư để đặt các thiết bị chỉnh lưu

1.1.2 Động cơ điện xoay chiều

Bao gồm 2 loại: một pha và ba pha

So với động cơ ba pha không đồng bộ, đọng cơ ba pha đồng bộ có ưu điểm hiệu suất và cosυ cao,

hệ số quá tải lớn, nhưng có nhược điểm: thiết bị tương đối phức tạp, giá thành cao vì phải có thiết

bị phụ để khởi động động cơ Vì vậy động cơ ba pha đồng bộ được sử dụng trong những trường hợp hiệu suất động cơ và trị số cosυ có vai trò quyết định cũng như khi đảm bảo chặt chẽ trị số không đổi của vận tốc góc

- Động cơ ba pha không đòng bộ có hai kiểu: rôto giây quấn và rôto ngắn mạch

+ Động cơ ba pha không đồng bộ rôto dây quấn cho phép điều chirnnh vận tốc trong phạm vi nhỏ ( khoảng 5%), có dòng điện mở máy nhỏ nhưng hệ số công suất cosυ thấp, giá thành cao, kích thước lớn và vận hành phức tạp, dùng thích hợp khi cần điều chỉnh trỏng một phạm vi hẹp để tìm

ra vận tốc thích hợp của dây chuyền công nghệ và được lắp đặt

+ Động cơ ba pha không đồng bộ rôto ngắn mạch có ưu điểm: kết cấu đơn giản, giá thành tương đối hạ, dễ bảo quản, làm việc tin cậy, có thể mắc trực tiếp vào lưới điện ba pha không cần biến đổi dòng điện Nhược điểm đó là: hiệu suất và hệ số công suất thấp (so với động cơ ba pha đồng bộ),

Kết luận: nên sử dụng động cơ xoay chiều ba pha không đồng bộ rôto ngắn mạch để làm

nguồn đầu vào

1.2 Ƣu nhƣợc điểm của bộ truyền ngoài

1.2.1 Bộ truyền đai:

*Ưu điểm:

- Bộ truyền đai có kềt cấu đơn giản, dễ chế tạo, giá thành thấp

- Nhờ vào độ dẻo của đai nên bộ truyền làm việc êm, không gây ồn và có thể truyền động với vận tốc lớn

- Do có sự trượt giữa dây đai và bánh đai nên khi quá tải đột ngột cũng không gây ra hư hỏng cho các chi tiết của bộ truyền

- Truyền động đai dùng để truyền động giữa các trục xa nhau và giữa các trục được bố trí thích hợp trong không gian

*Nhược điểm:

- Kích thước bộ tuyền đai lớn so với các bộ truyền khác: xích, bánh răng

- Tỉ số truyền thay đổi do hiện tượng trượt trơn giữa đai và bánh đai (ngoại trừ đai răng)

- Do phải có lực căng đai ban đầu nên tạo áp lực phụ lên trục và gối đỡ

- Tuổi thọ của bộ truyền tương đối thấp, đặc biết là khi làm việc với vận tốc cao

- Dây đai dễ bị nhiễm điện và không chịu được môi trường có dầu mỡ

*Phạm vi sử dụng của bộ truyền đai:

- Bộ truyền đai được dùng nhiều trong các máy đơn giả Khi cần truyền chuyển động giữa các trục

xa nhau Kết hợp dùng làm cơ cấu an toàn để bảo vệ động cơ

- Bộ truyền đai thường dùng truyền tải trọng từ nhỏ đến trung bình Tải trọng cực đại có thể đến

- Không có hiện tượng trượt (trượt đàn hồi, trượt trơn) như truyền động đai

- So với truyền động đai, khả năng tải và hiệu suất của truyền động xích cao hơn

- Lực tác dụng lên trục và ổ nhỏ hơn truyền động đai vì không cần căng xích với lực căng ban đầu

- Có thể cùng lúc truyền động đến nhiều trục bị dẫn

*Nhược điểm:

- Nhanh mòn bản lề và răng đĩa khi bôi trơn không tốt và môi trường làm việc nhiều bụi

- Con lăn có thể bị rỗ hoặc vỡ, các má xích có thể bị đứt vì mỏi

- Do có sự va đập khi vào khớp nên gây tiếng ồn khi làm việc, vì vậy không thích hợp với vận tốc cao

- Đòi hỏi chế tạo, lắp ráp và chăm sóc phức tạp hơn truyền động đai

- Vận tốc và tỉ số truyền tức thời không ổn định

*Phạm vi sử dụng của bộ truyền xích:

- Bộ truyền xích được dùng nhiều trong các máy nông nghiệp, máy vận chuyển, và trong tay máy

- Khi cần truyền chuyển động giữa các trục xa nhau, hoặc truyền chuyển động từ một trục đến nhiều trục

- Bộ truyền xích thường dùng truyền tải trọng từ nhỏ đến trung bình Tải trọng cực đại có thể đến

100 kW

- Bộ truyền có thể làm việc với vận tốc nhỏ, đến trung bình Vận tốc thường dùng không nên quá

6 m/s Vận tốc lớn nhất có thể dùng 25 m/s, khi tỷ số truyền nhỏ hơn 3

- Tỷ số truyền thường dùng từ 1 đến 7 Tỷ số truyền tối đa không nên quá 15

- Hiệu suất trung bình trong khoảng 0,96 đến 0,98

1.2.3 Bộ truyền bánh răng:

* Ưu điểm:

- Bộ truyền bánh răng có kích thước nhỏ gọn hơn các bộ truyền khác

- Bộ truyền bánh răng có khả năng tải cao hơn so với các bộ truyền khác, khi có cùng kích thước

- Tỷ số truyền không thay đổi, số vòng quay n2 ổn định

Nhóm 3 17

- Hiệu suất truyền động cao hơn các bộ truyền khác

- Làm việc chắc chắn, tin cậy có tuổi bền cao

* Nhược điểm:

- Bộ truyền bánh răng yêu cầu gia công chính xác cao, cần phải có dao chuyên dùng vì vậy giá thành tương đối đắt

- Bộ truyền làm việc có nhiều tiếng ồn, nhất là khi vận tốc làm việc cao

- Khi sử dụng cần phải chắm sóc, bôi trơn đầy đủ

- Trong quá trình làm việc răng của bánh răng có thể bị hỏng ở mặt răng như tróc rỗ, mòn, dính hoặc hỏng ở chân răng như gẫy

- Răng có thể bị biến dạng dư, gẫy giòn lớp bề mặt, hoặc phá hỏng tĩnh ở chân răng do quá tải

*Phạm vi sử dụng của bộ truyền bánh răng:

- Bộ truyền bánh răng được dùng nhiều nhất so với các bộ truyền khác ,nó được dùng trong tất cả các loại máy, trong mọi ngành kinh tế

- Bộ truyền bánh răng có thể truyền tải trọng từ rất nhỏ đến rất lớn Tải trọng cực đại có thể đến

- Hiệu suất trung bình trong khoảng 0,97 đến 0,99

Kết luận: nên chọn đai để làm bộ truyền ngoài Vì kết cấu đơn giản, dễ chế tạo, làm việc êm,

có khả năng phòng quá tải và có thể truyền động với vận tốc lớn Nên chọn đai làm bộ truyền ngoài là hợp lí

1.3 Hộp tốc độ:

Hệ thống dẫn động cơ khí có tốc độ thay đổi là thiết bị dùng để thay đổi tốc độ các vòng quay, đây là thiết bị trung gian giữa động cơ điện và bộ phận công tác với chức năng điều chỉnh tốc độ của động cơ điện sao cho phù hợp với yêu cầu

Cấu tạo: Bên trong hộp tốc độ có cấu tạo gồm các bánh răng ăn khớp với nhau theo tỷ số truyền nhất định Khi có nguồn điện cấp vào thiết bị này tạo nên số vòng quay phù hợp với yêu cầu của người sủ dụng

*Ưu điểm :

- Loại hộp tốc độ này cấu tạo đơn giản dễ sử dụng , dễ sửa chữa và bảo dưỡng, lại giải nhiệt tốt nên có hiệu suất cao

Nhóm 3 18

- Một hộp số bánh răng có thể giúp kết hợp quán tính kết quả là hệ thống đáp ứng nhanh hơn Các ứng dụng dừng và khởi động nhanh được hưởng lợi nhiều nhất từ động cơ và lực quán tính tải

- Sử dụng bánh răng để nhân mô men xoắn, giảm tốc độ, và quán tính cũng giúp cắt

giảm chi phí hệ thống bằng cách cho phép động cơ nhỏ hơn

*Nhược điểm:

Hộp tốc độ này có hiệu suất cao nhưng cấu tạo không đẹp mắt, khá to và chiếm diện tích lớn

1.4 Ƣu nhƣợc điểm cơ cấu chấp hành:

* Ưu điểm:

- Tiếp xúc theo mặt nên vững chắc, chịu bền mỏi tốt, và có khả năng truyền lực lớn

- Cấu tạo khớp đơn giản, công nghệ chế tạo các loại khớp thấp tương đối hoàn thiện nên dễ đảm bảo việc chế tạo và lắp ráp chính xác

-Không cần các biện pháp bảo toàn như ở khớp cao

- kích thước động trong các khâu có thể dễ dàng thay đổi bằng cách thay đổi khoảng cách giữa tâm các bản lề Điều này không thể thực hiện đối với cơ cấu có khớp cao

Nhóm 3 19

Hình 1 2 Sơ đồ hệ thống

2.1 Tính vận tốc, gia tốc và áp lực tại con trƣợt B (khâu 3)

Lực cản kỹ thuật tác dụng lên con trượt , F(N) : 400

Số hành trình kép của con trươt, n(hành trình kép/phút) :10

Hành trình làm việc của con trượt s(mm) : 350

Hình 2 1 Cơ cấu sin

Nhóm 3 22

2.2 Xác định momen cân bằng

Ứng dụng phần mềm Solidworks để mô phỏng và nghiên cứu nhóm đã chọn các thông số hình học cho

cơ cấu chấp hành như sau:

Hình 2.4 Khối lượng cơ cấu

Vật liệu để chế tạo thanh trượt là thép hợp kim đúc

Dựa vào phần mềm Solidworks ta có khối lượng của thanh trượt là m3 = 1540.35(Gr)

Vì khối lượng m2 rất nhỏ so với m3 nên ta không xét pqt2

- Tách nhóm tĩnh định

Hình 2.5 Các nhóm cơ cấu

- Tách các khâu trong nhóm tĩnh định

2.2.3 Áp lực khâu dẫn và momen cân bằng

Ta có m1 = 798.44 (gr): khối lượng của thanh AB, vật liệu là thép hợp kim đúc (Ứng dụng phần mềm solidwork)

Cos450 =

=> k = Cos450 × = Cos450 × = 0.062 (m)

<=> -386.63×0.124 – m1×9.81× 0.062 - Tcb – 2.449 × 0.062 – 2.449× = 0

=> Tcb = -48.731 (kN.m) Chiều ngược hình vẽ

Nhóm 3 26

Chương III:

CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN

3.1 Công suất cần thiết của động cơ

- Momen tải làm việc của hộp tốc độ : Tlv

Với : là hiệu suất của bộ truyền đai răng

là hiệu suất của bộ truyền bánh răng trụ (che kín)

là hiệu suất của một cặp ổ lăn

- Công suất cần thiết của động cơ: Pct

Pct = =

= 0.899 (kW)

3.2 Số vòng quay cần thiết của động cơ

Chọn đai răng làm bộ truyền ngoài Đai răng có tỷ số truyền 5÷6

=> Ta chọn tỷ số truyền sơ bộ của đai răng là: = 5

Vậy số vòng quay cần thiết của động cơ: 𝑛 = × n0 = 5×160 = 800 vg/ph

3.3 Chọn động cơ

Từ công thức kết cấu của hộp tốc độ: z=2[1].2[2] và lượng mở , ta vẽ được lưới tốc độ và đồ thị

số vòng quay như sau:

Nhóm 3 27

Hình 3.1 Lưới kết cấu và đồ thị số vòng quay

Tra bảng phụ lục bảng 1.3/236 [2] với = 𝑘 và nct = 800 vg/ph Chọn động cơ với các thông số sau:

Bảng 3.1 Chọn động cơ

Kiểu động

cơ

Công suất (kW)

Vận tốc quay (vg/ph)

A mm 2 Diện tích mặt cắt ngang của đai

A1 mm 2 Diện tích mặt cắt ngang của một sợi dây đai thang

Hệ số xét đến sự ảnh hưởng của góc ôm đai

Hệ số xét đến sự ảnh hưởng của vị trí bộ truyền

Hệ số xét đến sự ảnh hưởng của chiều dài đai

mm Đường kính ngoài của đai thang

d p mm Đường kính tính toán của đai thang

mm Đường kính nhỏ nhất của đai thang

f Hệ số ma sát giữa đai và bánh đai

f’ Hệ số ma sát tương đương (đai thang)

F1 N Lực căng trên bánh đai chủ động (nhánh căng)

F2 N Lực căng trên nhánh bị động (nhánh chùng)

Fr N Lực tác dụng lên trục

y0 mm Khoảng cách từ đường trung hòa đến thớ đai ngoài cùng

i 1/s Số vòng chạy của đai trong một giây

Lh giờ Tuổi thọ đai tính bằng giờ

n1 vg/ph Số vòng quay của bánh đai dẫn

n2 vg/ph Số vòng quay của bánh đai bị dẫn

NE Số chu kỳ làm việc tương đương

P1 kW Công suất trên bánh dẫn

[Po] kW Công suất có ích cho phép

Nhóm 3 30

qm kg/m Khối lượng của một mét dây đai

T1 Nm Moment xoắn trên bánh dẫn

rad (độ) Góc ôm đai trên bánh dẫn

rad (độ) Góc ôm đai trên bánh bị dẫn rad (độ) Góc giữa hai dây đai

Hệ số kéo tới hạn

MPa Ứng suất do lực căng ban đầu gây nên

MPa Ứng suất có ích

MPa Ứng suất kéo trên nhánh chủ động

MPa Ứng suất kéo trên nhánh bị động

MPa Ứng suất do lực căng phụ gây nên kg/m 3 Khối lượng riêng của dây đai

4.1 Xác định mođun:

m = 3.5×√

= 3.5×√

= 3.715

Trị số của m được lấy tiêu chuẩn trong bảng 4.27 trang 68 [2], lấy m = 4

Tra bảng 4.27/68 [2], ta có các thông số của đai răng ứng với m = 4 như sau:

Bảng 4.1 Các thông số của đai răng

Modun

của đai

m, mm

Bước đai p,

mm

Chiều dày răng nhỏ nhất S, mm

Chiều cao răng h,

mm

Chiều dày đai H,

mm

Khoảng cách từ đáy răng đến đường trung bình của lớp chịu tải

, mm

Góc profin răng , 0

Bán kính góc lượn của răng

Tra bảng 4.28/69 [2], chọn mm

Nhóm 3 31

4.2 Xác định số răng bánh đai:

Số răng bánh đai nhỏ z1

Tra bảng 4.29/70 [2] ứng với số vòng quay của bánh đai nhỏ n1= 920 vg/ph và m=4, chọn z1 = 16

Số răng của bánh răng bị động (bánh lớn):

Vậy giá trị khoảng cách trục a nằm trong khoảng 227 mm ≤ a ≤ 864 mm Chọn sơ bộ a = 400 mm

4.4 Số răng của dây đai:

Tra bảng 4.30/70 [2], lấy zđ = 125 và chiều dài đai răng lđ = 1570 mm

4.5 Chiều dài chính xác của khoảng cách trục a:

Tính chính xác khoảng cách trục a theo công thức 4.6/54 [2], ta có:

= 417.972 mm trong đó:

Lực vòng:

Ft =

= = 356.795 (N)

Fr = 1.2×Ft = 1.2×356.795 = 428.154 (N)

4.11 Tuổi thọ đai

 Số lần chạy của đai trong 1s:

i 2 < [i] = 10 , điều kiện được thỏa

h mm Chiều cao răng

ΚΗα, ΚF Hệ số phân bố tải trọng không đều giữa các răng

ΚΗβ, ΚFβ Hệ số tập trung tải trọng theo chiều rộng vành răng

ΚΗv, ΚFv Hệ số tải trọng động

ΚΗL, ΚFL Hệ số tuổi thọ

ΚΗ, ΚF Hệ số tải trọng tính ứng suất tiếp xúc và uốn

ΚΗE, ΚFE Hệ số chế độ tải trọng

mH, mF Số mũ phương trình đường cong mỏi tiếp xúc và uốn

m mm Modun bánh răng trụ răng thẳng và bánh răng trụ răng

nghiêng

mt mm Modun ngang bánh răng trụ răng nghiêng

NΗo, N 𝑜 Số chu kỳ cơ sở

NΗE, NFE Số chu kỳ làm việc tương đương

P kW Công suất truyền

Yε Hệ số xét đến sự ảnh hưởng của trùng khớp ngang

Yβ Hệ số xét đến sự ảnh hưởng của góc nghiêng răng

β Rad (độ) Góc nghiêng răng

λ Góc nghiêng giữa đường tiếp xúc và đáy răng

ѱba , ѱbđ, ѱbm Hệ số chiều rộng vành răng bánh răng trụ

σH, σH MPa Ứng suất tiếp xúc và uốn tính toán

[σH, σH] MPa Ứng suất tiếp xúc và uốn cho phép

αn Rad (độ) Góc biên dạng răng trong mặt phẳng pháp

αt Rad (độ) Góc biên dạng răng trong mặt phẳng mút

5.2 Tính cho bộ truyền bánh răng Z1 – Z1 ’

5.2.1 Xác định ứng suất tiếp xúc cho phép [σ H ] và ứng suất uốn cho phép [σ F ]

_Ứng suất tiếp xúc cho phép [σ H ]

-Ứng suất uốn cho phép [σF]

+ Số chu kì làm việc tương đương:

34.56×107

(chu kỳ) 8.64 (chu kỳ)

+ Số chu kì làm việc cơ sở:

= 4×106 (chu kỳ)

+ Hệ số tuổi thọ: KFL

+ Hệ số xét đến ảnh hưởng của cơ cấu quay

KFC = 1 (vì cơ cấu quay 1 chiều)

+ Giới hạn mỏi uốn:

822

R

.2 1 2 2

1

2

b

.1 1 2 1

Tính toán kiểm ngiệm giá trị ứng suất tiếp xúc

+ Hệ số kể đến cơ tính của vật liệu

Tra bảng 6.5/96 [2], chọn = 274

+ Hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc