Đồ án thiết kế hệ dẫn động cơ khí

Đồ án thiết kế hệ thống dẫn động GVHD: Dương Đăng Danh SVTH: Trần Xn Tây LỜI NĨI ĐẦU Tính tốn thiết kế hệ dẫn động khí nội dung khơng thể thiếu chương trình đào tạo cho sinh viên khí nhằm cung cấp kiến thức sở cho sinh viên kết cấu máy.Với vai trị đặc biệt quan trọng mà tính tốn thiết kế hệ dẫn động khí trở thành mơn đồ án thứ hai q trình học tập sinh viên điện tử Qua trình thực đồ án giúp em củng cố lại kiến thức học môn học sở, đồng thời tích lũy kinh nghiệm tra cứu tham khảo tài liệu có sẵn, tạo tiền đề cho việc phát triển kĩ học tập thiết kế sau Trang Đồ án thiết kế hệ thống dẫn động GVHD: Dương Đăng Danh SVTH: Trần Xuân Tây MỤC LỤC Trang Phần A: Chọn động phân phối tỉ số truyền Chọn động Phân phối tỉ số truyền Phần B: Tính toán thiết kế chi tiết máy Thiết kế truyền đai Tính truyền bánh côn cấp nhanh Tính truyền bánh trụ nghiêng –cấp chậm 14 Thiết kế trục 21 Chọn ổ laên 33 Thiết kế vỏ hộp chi tiết phụ 37 Bơi trơn ăn khớp 40 Bảng dung sai lắp ghép 42 Tài liệu tham khaûo .43 Trang Đồ án thiết kế hệ thống dẫn động GVHD: Dương Đăng Danh SVTH: Trần Xuân Tây Phaàn A: Chọn động phân phối tỉ số truyền I Chọn động Công suất công tác truyền Pct= F v 4500.1, 05 = =4,725 (Kw) 1000 1000 Hệ số tải tương đương: β = = 12.36 + 0,82.30 36 + 30 =0,9009 ⇒ Công suất tương đương Ptđ=Pct β =4,256 (Kw) Hiệu suất truyền η = η k η ol3 η ot η brt η brc η đ =0,99.0,993.0,99.0,98.0,97.0,96 =0,87 Với η k : hiệu suất khớp nối trục; η ol :hiệu suất ổ lăn; η ot :hiệu suất ổ trượt; η brt : hiệu suất truyền bánh trụ; η brc :hiệu suất truyền bánh côn; η đ : hiệu suất đai truyền ⇒ Công suất yêu cầu động cơ: Ptđ 4, 257 Pyc= η = 0,87 =4,89(Kw) Số vòng quay trục công tác 6.10 6.104 Nct= v= 1,05= 40,1 (v/ph) π D π 500 Tỉ số truyền sơ : usb=uh.ung Chọn tỉ số truyền truyền : uh=3 Tỉ số truyền truyền trong: ung=10 ⇒ usb=30 Vận tốc vòng sơ động : nsb=30.40.1=1203 (v/ph) Tmm Hệ số tải : T =1,4 Với thơng số tính ta chọn động 4A112M4Y3 có: - Cơng suất P=5,5 Kw - Số vòng quay n=1425 v/ph - Hệ số tải Tk =2,0 T Trang Đồ án thiết kế hệ thống dẫn động GVHD: Dương Đăng Danh SVTH: Trần Xuân Tây II Phân phối tỉ số truyền n 1425 Tỉ số truyền thực truyền u= n = = 35,54 46 ct Với ung=3 (chọn tỉ số truyền đai) ⇒ uh= 35.54 =11,84 Tỉ số truyền hộp giảm tốc côn trụ cấp :uh=u1.u2 Chọn phân tỉ số truyền hộp giảm tốc côn trụ theo khả bôi trơn: Chọn Kbe=0,3; ψ bd =1,2; [K01]=[K02] d w 22 ck = d λk = =1,1 Ta có e 21 2,25.ψ bd [ K 01 ] 2,25.1,2 = =12,9 (1 − K be ).K be [ K 02 ] (1 − 0,3).0,3 λ k c k =12,9.1,13=17,1 Từ Theo đồ thị 3.21-[I] với uh=11.8 ta tìm u1=3,3 ⇒ u2=3.6 (=uh/u1) III Tính tốn thơng số Cơng suất : Pct=4,725 Kw Số vịng quay: n=1425 v/ph ⇒ số vòng quay trục n 1425 =475 (v/ph) đ n1 475 n2= u = 3,3 = 158,33 (v/ph) n 158,33 n3= u = = 44.47 (v/ph) 3.56 n1= u = nct=n3 Công suất động trục : Pct 4, 725 P3 4,81 P2 4.98 P3= η η = 0,99.0,99 =4.81 (Kw) ot k P2= η η = 0,98.0,99 =4.98 (Kw) brt ol P1= η η = 0,97.0,99 =5,17 (Kw) brc ol P1 5,17 P’đc= η η = 0,95.0,99 =5,45(Kw) đ ol Trang Đồ án thiết kế hệ thống dẫn động GVHD: Dương Đăng Danh SVTH: Trần Xuân Tây Vậy momen xoắn trục : 5, 45 )=36524,6 (Nmm) 1425 5,17 T1=9,55.106.(P1/n1)=9,55.106.( )=103944,2 (Nmm) 475 4,98 T2=9,55.106.(P2/n2)=9,55.106.( 158,33 )=300378,9 (Nmm) 4,81 T3=9,55.106.(P3/n3)=9,55.106.( 44,5 )=1032258,4 (Nmm) 4, 72 Tct=9,55.106.(Pct/nct)=9,55.106.( )=1010672.6 (Nmm) 44.5 T’đc=9,55.106.(Pđc/n)=9,55.106.( Ta có bảng số liệu : Trục Động Thông số Công suất P(Kw) 5,45 5,17 4,98 Tỉ số truyền u 3,3 Số vịng quay n(v/ph) 1425 475 158,3 Mơmen xoắn T(Nmm) 36524 103944 300378 Công tác 4,81 3.6 4,72 44,6 44,6 1032258 1010672 Trang Đồ án thiết kế hệ thống dẫn động GVHD: Dương Đăng Danh SVTH: Trần Xn Tây Phần B: Tính toán thiết kế chi tiết máy I.Truyền động đai hình thang Cơng suất bánh đai nhỏ Pđc=5,45Kw Số vòng quay bánh đai nhỏ n=1425 v/ph Theo hình 4.1-[I] chọn đai thang thường tiết diện Б A Tính tốn thơng số đai Б: - Đường bánh đai nhỏ d1=140 ÷ 200 chọn d1=180 mm - Vận tốc đai v= π d1.n1 π 180.1425 = =13.43(m/s) 1000.60 6.104 - Đường kính bánh đai lớn d2=d1.u.(1-ε) Trong hệ số trượt : ε=0,01; u=3 ⇒ d2=180.3.(1-0,01)=536,6 mm Chọn d2=560 mm theo tiêu chuẩn Tỉ số truyền ung=d1/d2=550/180=3,05 Sai số 3, 05 − =0,32% < 4% - Khoảng cách trục a: Chọn theo bảng 4.14-[I] với u ≈ ⇒ a/d2=1 ⇒ a=560 mm Đk 0,55.(d1+d2) ≤ a ≤ 2.(d1+d2) ⇒ 417,5 ≤ a ≤ 1480 thỏa mãn - Chiều dài l: Theo công thức 4.4-[I] ta có: π ( d1 + d ) ( d − d1 ) + 4.a π ( 550 + 180 ) ( 550 − 180 ) =2.560+ + 4.560 l=2a+ =2346,8 mm Chọn theo tiêu chuẩn l=2360 mm - Tính lại khoảng cách trục a: ( a= λ + λ − 8.∆ ) π ( d1 + d ) π ( 560 + 180 ) =2360=1197,6 d − d 560 − 180 ∆= 1= =190 2 λ = l − Trang Đồ án thiết kế hệ thống dẫn động GVHD: Dương Đăng Danh SVTH: Trần Xuân Tây ( → a= 1197, + 1197, − 8.190 ) =567 mm i= v/l=13,43/2,36=5,69120o - Số đai: P1.K d Z= [P ].C C C C α l u z Hệ số tải trọng động Kđ=1,2 Hệ số Cα =0,886 ( α =1420) Hệ số chiều dài đai: Cl=1 (l/lo=1,05) Với u=3 ⇒ Cu=1,14 Công suất cho phép [P]=4,61 (Kw) ⇒ z= 5, 45.1, =1,46 4, 61.0,886.1.1,14.1, 05 ⇒ lấy z=2 - Từ ta có chiều rộng bánh đai B=(z-1).t+2e Đai Γ có t=19; e=12,5 ⇒ B=1.19+2.12,5=44 mm Đường kính ngồi bánh đai da=d+2.ho=180+2.4,2 =188,4 mm - Lực căng đai ban đầu: Fo=780.P1.Kđ/v Cα z + Fv Lực căng lực li tâm Fv=qm.v2 với qm=0,178 v = 13,43 ⇒ Fv=32,1 N ⇒ Fo = 780.4,51.1, +32,1=209,5 N 13, 43.0,886.2 Lực tác dụng lên trục : Fr=2Fo.sin( α1 140o )=2.209,5.sin( ) 2 =396,2 N Trang Đồ án thiết kế hệ thống dẫn động GVHD: Dương Đăng Danh SVTH: Trần Xuân Tây Tính tốn truyền : II.Tính truyền bánh côn cấp nhanh Số liệu : Công suất trục P1=5,17 Kw Số vòng quay n1=475v/ph Tỉ số truyền u1=3,3 1.Chọn vật liệu Theo bảng 6.1-T92-[I] Bánh nhỏ: thép 45 tơi cải thiện đạt độ rắn HB241…285 có σ b =850 Mpa; σ ch =580 Mpa Bánh lớn: thép 45 tơi cải thiện đạt độ rắn HB192…240 có σ b =750 Mpa; σ ch =450 Mpa Xác định ứng suất cho phép Theo bảng 6.2-T94-[I] với thép 45, cải thiện đạt độ rắn HB180…350 σ Ho lim =2HB+70; SH=1,1 σ Fo lim =1,8HB; SF=1,75 Chọn độ rắn bánh nhỏ HB1=245, độ rắn bánh lớn HB2=230, o • σ H lim =2HB1+70=2.245+70=560 Mpa 1 1 1 σ Fo lim1 =1,8HB1=1,8.245=441 Mpa o • σ H lim =2HB2+70=2.230+70=530 Mpa σ Fo lim =1,8HB2=1,8.230=414 Mpa Theo công thức: số chu kỳ thay đổi ứng suất sở: 2,4 NHO=30 H HB đó: 2,4 NHO1=30.245 =1,6.107;NHO2=30.2302,4=1,39.107 Theo công thức: sốchu kỳ thay đổi ứng suất sở: 2 NHO=30.HHB2,4 đó: NHO1=30.2452,4=1,6.107; NHO2=30.2302,4=1,39.107 Tuổi thọ: Lh = 8*280*8*2 = 35840giờ mH = NHE1 = 60c niti = Trang Đồ án thiết kế hệ thống dẫn động GVHD: Dương Đăng Danh SVTH: Trần Xuân Tây = 60*1*475 * Do * 35840 = = 79,4*107 chu kì >NOH1 KHL1=1 NHE2 = Do = = 24*107 chu kì >NOH2 KHL2=1 K HL [ σ H ]= σ H lim S H Như [ σ H ]1=560 1,1 =509 Mpa [ σ H ]1=530 1,1 =481,8 Mpa Để tính truyền côn thẳng ta lấy [ σ H ]1=[ σ H ]2=481,8Mpa Lại có: NFE1 = 60c niti = = 60*1*475* * 35840 = 67,8*107 chu kì >NFO1=4.106 KFL1=1 Tương tự NFE2=NFE1/u=20,3.107>NFO2 ⇒ KFL2=1 Bộ truyền quay chiều KFC=1 ta K FC [ σ F ]= σ F lim K FL S F ⇒ [ σ F ]=441.1.1/1,75=252 Mpa [ σ F ]=414.1.1/1,75=236,5 Mpa Ứng suất tải cho phép: [ σ H ]max=2,8 σ ch =2,8450=1260 Mpa [ σ F ]max=0,8 σ ch1 =0,8.580=464 Mpa [ σ F ]max=0,8 σ ch =0,8.450=360 Mpa Tính tốn thơng số truyền cấp nhanh Trang Đồ án thiết kế hệ thống dẫn động GVHD: Dương Đăng Danh SVTH: Trần Xuân Tây a Xác định chiều dài ngồi theo cơng thức Re=KR u + T1.K H β /[(1-K be ).K be u.[ σ H ] Với truyền côn thẳng thép → hệ số phụ thuộc vật liệu bánh loại KR=0,5.Kd=0,5.100=50Mpa1/3 Chọn hệ số chiều rộng vành Kbe=0,25 Theo bảng 6.21 với : K be u1 0, 25.3,34 = − 0, 25 =0,477 − K be Trục bánh côn lắp ổ bi (sơ đồ I) HB