THIẾT KẾ MÔN HỌC CHI TIẾT MÁY BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA Đồ Án Thiết kế môn học chi #ết máy NGUYỄN HẢI MINH – ĐTA49-ĐH3 Page 1 THIẾT KẾ MÔN HỌC CHI TIẾT MÁY Mục Lục Mục Lục 2 PHẦN 1 5 CHỌNG ĐỘNG CƠ DẪN ĐỘNG HỆ THỐNG VÀ TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC 5 I.CHỌN ĐỘNG CƠ: 5 1.Chọn loại động cơ: 5 Điều kiện làm việc của động cơ: động cơ quay một chiều, có số vòng quay không đổi, làm việc >n cậy: từ những đặc điển trên ta chọn động cơ roto ngắn mạch có nhiều ưu điển như kết cấu đơn giản , giá thành hạ, độ >n cậy cao, dễ bảo quản, có thể lắp trực >ếp vào lưới điện 3 pha không cần biến đổi dòng điện, công nghiệp hay dùng 5 Tính công suất cần thiết của động cơ: 5 Xác định số vòng quay của động cơ: 7 Chọn nhãn hiệu, quy cách động cơ: 7 TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC: 7 Xác định hệ số truyền tổng ut của toàn bộ hệ thống: 7 Phân tỉ số truyền ut cho các bộ truyền: 8 Xác định công suất, mômen và số vòng quay trên trục động cơ của hộp giảm tốc: 8 Công suất : 8 Mômen xoắn trên các trục: 9 PHẦN II 10 THIẾT KẾ CÁC BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG TRỤ TRONG HỘP GIẢM TỐC 2 CẤP NHANH PHÂN ĐÔI 10 I.SỐ LIỆU THIẾT KẾ: 10 A.CHỌN CHỈ TIÊU THIẾT KẾ: 10 B.THỨ TỰ THIẾT KẾ: 10 II.CẤP NHANH: TRUYỀN ĐỘNG BÁNH RĂNG NGHIÊNG 10 Định ứng suất >ếp xúc và uốn cho phép khi làm việc và khi quá tải: 11 2.1 Định ứng suất >ếp xúc cho phép khi làm việc 11 2.2 Định ứng suất uốn cho phép: 12 NGUYỄN HẢI MINH – ĐTA49-ĐH3 Page 2 THIẾT KẾ MÔN HỌC CHI TIẾT MÁY Định ứng suất cho phép khi quá tải: 13 Chọn hệ số chiều rộng bánh răng: 13 Tính sơ bộ khoảng cách trục aω1 14 Xác định thông số ăn khớp: 14 Xác định môđun: 14 Xác định góc nghiêng của răng trên mắt trụ chia (răng nghiêng), xác định số răng: 15 Xác định hệ số dịch chỉnh (nếu có) 15 Kiểm nghiệm răng về độ bền >ếp xúc: 15 Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn: 18 Kiểm nghiệm độ bền răng khi quá tải: 20 II. CẤP CHẬM: TRUYỀN ĐỘNG BÁNH RĂNG THẲNG 21 Chọn vật liệu: 21 Định ứng suất >ếp xúc và uốn cho phép khi làm việc và khi quá tải: 22 2.1 Định ứng suất >ếp xúc cho phép khi làm việc 22 2.2 Định ứng suất uốn cho phép: 23 Định ứng suất cho phép khi quá tải: 24 Chọn hệ số chiều rộng bánh răng: 24 Tính sơ bộ khoảng cách trục aω1 25 Xác định thông số ăn khớp: 25 Xác định môđun: 25 5.2 Xác định số răng: 25 Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn: 31 Kiểm nghiệm độ bền răng khi quá tải: 32 Tính các thông số và kích thước của bộ truyền: 33 III. KIỂM TRA ĐIỀU KIỆN VA CHẠM VÀ BƠI TRƠN CHO 2 CẤP: 34 Kiểm tra điều kiện tránh va chạm cho bánh răng lớn cấp nhanh: 34 Kiểm tra điều kiện bôi trơn cho 2 cấp: 35 Chọn phương pháp bôi trơn: 35 NGUYỄN HẢI MINH – ĐTA49-ĐH3 Page 3 THIẾT KẾ MÔN HỌC CHI TIẾT MÁY Kiểm tra điều kiện bôi trơn: 35 Chọn dầu bôi trơn cho 2 cấp: 36 IV. TÍNH LỰC TÁC DỤNG TRONG BỘ TRUYỀN: 36 Tên lực: 36 Tính lực: 36 Cấp chậm: 37 PHẦN 3 37 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC TRỤC TRONG HỘP GIẢM TỐC 2 CẤP 37 CHỌN VẬT LIỆU: 37 Chọn vật liệu: 38 TÍNH GẦN ĐÚNG TRỤC: 38 Vẽ lược đồ hộp giảm tốc 2 cấp nhanh phân đôi: 38 Tính chiều dài các đoạn trục: 39 …nh các kích thước phụ: 39 NGUYỄN HẢI MINH – ĐTA49-ĐH3 Page 4 THIẾT KẾ MÔN HỌC CHI TIẾT MÁY PHẦN 1 CHỌNG ĐỘNG CƠ DẪN ĐỘNG HỆ THỐNG VÀ TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC I. CHỌN ĐỘNG CƠ: 1. Chọn loại động cơ: Điều kiện làm việc của động cơ: động cơ quay một chiều, có số vòng quay không đổi, làm việc tin cậy: từ những đặc điển trên ta chọn động cơ roto ngắn mạch có nhiều ưu điển như kết cấu đơn giản , giá thành hạ, độ tin cậy cao, dễ bảo quản, có thể lắp trực tiếp vào lưới điện 3 pha không cần biến đổi dòng điện, công nghiệp hay dùng. vậy nên ta chọn động cơ roto ngắn mạch Tính công suất cần thiết của động cơ: Công suất trên trục động cơ được xác định: P td = P lv trong đó: P lv – công suất làm việc, kW T i , t i – mômen xoắn tác dụng trong thời gian t i (cho ở đồ thị tải trọng); T – mômen xoắn lớn nhất bỏ qua mômen quá tải. Chú ý: các tỷ số được lấy từ đồ thị tải trọng. P td = 9. NGUYỄN HẢI MINH – ĐTA49-ĐH3 Page 5 THIẾT KẾ MÔN HỌC CHI TIẾT MÁY = 9. = 7,350 (kW) Công suất cần thiết được tính theo công thức sau: P ct = P td / t Trong đó: t – hiệu suất tổng của hệ dẫn động: η t = η đ . η h với: đ – hiệu suất chuyền động bánh đai, đ = 0,95 h – hiệu suất của hộp giảm tốc, tính như sau: - Với hộp giảm tốc 2 cấp nhanh phân đôi ta có: η h = . trong đó: – hiệu suất ổ lăn, = 0,995 – hiệu suất bánh răng trụ, = 0,96 η h = = 0,908 η t = 0,95 . 0,908 = 0.863 Vậy công suất cần thiết là: P ct = 7,350/ = 8,521 (kW) NGUYỄN HẢI MINH – ĐTA49-ĐH3 Page 6 THIẾT KẾ MÔN HỌC CHI TIẾT MÁY Xác định số vòng quay của động cơ: - Theo bảng 2-4 Tr21 chọn tỷ số chuyền sơ bộ cho các bộ truyền có trong hệ dẫn động đã cho và dựa vào số vòng quay của trục ra của hộp giảm tốc đã cho (n r )để xác định sơ bộ số vòng quay của động cơ: - Hộp giảm tốc 2 cấp bánh răng trụ: u h = 9 - TĐĐThang : u đsb = 1,5 Số vòng quay sơ bộ của động cơ: n sb = u đsb .u h .n r n sb = 1,5 . 9 . 105 = 1417,5 (v/p) Chọn nhãn hiệu, quy cách động cơ: dùng các bảng P1.1 đến P1.7 ở phần phụ lục để chọn động cơ thỏa mãn đồng thời 3 điều kiện sau: hay Vậy ta chọn động cơ: 4A132M4Y3 Bảng: các thông số cần thiết của động cơ : Kiểu động cơ Công suất kW Vận tốc quay v/p η % T max /T dn T k /T dn 4A132M4Y3 11,0 1458 0,87 87,5 2,2 2,0 TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC: Xác định hệ số truyền tổng u t của toàn bộ hệ thống: u t = n đ/c /n r trong đó: n đ/c – số vòng quay của động cơ đã chọn n r – số vòng quay trục ra của hộp giảm tốc NGUYỄN HẢI MINH – ĐTA49-ĐH3 Page 7 THIẾT KẾ MÔN HỌC CHI TIẾT MÁY u t = 1458/105 = 13,886 Phân tỉ số truyền u t cho các bộ truyền: Phân u t làm 3 thành phần như sau: u t = u đ . u h = u đ . u 1 .u 2 trong đó: u 1 – tỷ số truyền cấp nhanh của HGT: u2 – tỷ số truyền cấp chậm của HGT: - Chọn u đsb = 1,5 u h = u t /u đsb - Phân u h cho cấp nhanh và cấp chậm của HGT: Phân theo yêu cầu bôi trơn. u h = u 1 . u 2 Với hộp giảm tốc 2 cấp nhanh phân đôi thì: • Lấy u 1 = (1,2 1,3)u 2 ; u h = (1,2 1,3)u 2 2 u 2 = = 2.631 2.739 Từ (dãy trang 99 TTTKHDCK – 1) ta chọn u 2 = 2,8 . • u 1 = = = 3,2 - Tính lại u đ theo u 1 , u 2 : u đ . u 1 . u 2 = u t = n đ/c /n lv u đ . u h = n đ/c /n lv u đ . 9 = 1458/105 u đ = 1,543 Xác định công suất, mômen và số vòng quay trên trục động cơ của hộp giảm tốc: Công suất : Trục 1: P 1 = P ct . η đ . ôl = 8,521 . 0,95 . 0,995 = 8,054 kW NGUYỄN HẢI MINH – ĐTA49-ĐH3 Page 8 THIẾT KẾ MÔN HỌC CHI TIẾT MÁY Trục 2: P 2 = P 1 . η 1 . ôl = 8,054 . 0,96 . 0,995 = 7,693 kW Trục 3: P3 = P 2 . η 2 . ôl = 7.693 . 0,96 .0,995 = 7,350 kW Trong đó: η 1 – hiệu suất của cấp nhanh, tùy thuộc vào loại HGT η 1 = 0,96 η 2 – hiệu suất của cấp chậm, η 2 = η brt 1.1 Vòng quay: Trục 1: n 1 = n đ/c /u đ = 1458/1,543 = 945 v/p Trục 2: n 2 = n 1 /u 1 = 945/3,2 = 295 v/p Trục 3: n 3 = n 2 /u 2 = 295/2,8 = 105 v/p Mômen xoắn trên các trục: Trục 1: T 1 = 9,55 . . P 1 /n 1 = 9,55 . . 8,054/945 = 81392,275 (Nmm) Trục 2: T 2 = 9,55 . . P 2 /n 2 = 9,55 . . 7,693/295 = 249044,576 (Nmm) Trục 3: T 3 = 9,55 . . P 3 /n 3 = 9,55 . . 7,350/105 = 668500 (Nmm) BẢNG KẾT QỦA TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC Trục Thông số Động cơ 1 2 3 Công suất [kW] P ct = 8,521 P 1 = 8,054 P 2 = 7,693 P 3 = 7,350 Số vòng quay [v/p] n đ/c = 1458 n 1 = 945 n 2 = 295 n 3 = 105 Tỉ số truyền u đ = 1,543 u 1 = 3,2 u 2 = 2,8 Mômen xoắn T 1 = T 2 = T3 = NGUYỄN HẢI MINH – ĐTA49-ĐH3 Page 9 THIẾT KẾ MÔN HỌC CHI TIẾT MÁY [Nmm] 81392,275 249044,576 668500 PHẦN II THIẾT KẾ CÁC BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG TRỤ TRONG HỘP GIẢM TỐC 2 CẤP NHANH PHÂN ĐÔI I. SỐ LIỆU THIẾT KẾ: - Mômen trục 1 HGT: T 1 = 81392,275 Nmm - Mômen trục 2 HGT: T 2 = 249144,576 Nmm - Mômen trục 3 HGT: T 3 = 668500 Nmm - Số vòng quay trục 1: n 1 = 945 v/p - Số vòng quay trục 2: n 2 = 295 v/p - Tỉ số truyền cấp nhanh: u 1 = 3,2 - Tỉ số truyền cấp chậm: u 2 = 2,8 A. CHỌN CHỈ TIÊU THIẾT KẾ: Các cặp bánh răng lắp trong hộp giảm tốc được ngâm trong dầu nên được thiết kế theo độ bền tiếp xúc để tránh dạng phá hỏng tróc mỏi bề mặt do ứng suất tiếp xúc gây nên. B. THỨ TỰ THIẾT KẾ: Với hộp giảm tốc 2 cấp nhanh phân đôi thì ta chọn thiết kế cấp nhanh trước rồi đến cấp chậm. II. CẤP NHANH: TRUYỀN ĐỘNG BÁNH RĂNG NGHIÊNG 1. Chọn vật liệu: Điều kiện làm việc của bánh răng cấp nhanh: vận tốc quay lớn, chịu tải trọng từ thấp đến trung bình, bôi trơn liên tục nên cần vật liệu tránh hiện tượng tróc mỏi bề mặt NGUYỄN HẢI MINH – ĐTA49-ĐH3 Page 10 [...]... HẢI MINH – ĐTA49-ĐH3 464 MPa Page 32 THIẾT KẾ MÔN HỌC CHI TIẾT MÁY = 186,457 464 MPa Với Kqt = 1,4 – hệ số quá tải Vậy 2 bánh răng đủ điều kiện bền uốn khi quá tải: Tính các thông số và kích thước của bộ truyền: NGUYỄN HẢI MINH – ĐTA49-ĐH3 Page 33 THIẾT KẾ MÔN HỌC CHI TIẾT MÁY Bảng tính các thông số của cấp chậm: Kí Thông số Công thức tính hiệu Khoảng cách trục chia a2 a2 = 0,5m(Z1 + Z2) Khoảng cách... Tính các thông số và kích thước của bộ truyền: NGUYỄN HẢI MINH – ĐTA49-ĐH3 Page 20 THIẾT KẾ MÔN HỌC CHI TIẾT MÁY Bảng tính các thông số của cấp nhanh: Thông số Khoảng cách truc chia Khoảng cách trục Đường kính vòng chia Đường kính vòng lăn Đường kính đỉnh răng răng Đường kính chân răng Chi u rộng vành răng Kí hiệu a1 aw1 Kết quả a1 = 0,5mn(Z1 + Z2)/cos 115 mm 115 mm 54,5 175,5 mm aw1 = a1 cos /cos d11... thì [ ] = 0,8 F max ch = 0,8 580 = 464 MPa Chọn hệ số chi u rộng bánh răng: - Chọn hệ cố chi u rộng bánh răng : = 0,4 - Hệ số chi u rộng tương đối của bánh răng: = = 0.4 (2,8 +1)/2 = 0,76 - Hệ số phân bố không đều tải trọng trên chi u dài răng(tra bảng 6.7 Tr 98) = 1,02 , = 1,0265 NGUYỄN HẢI MINH – ĐTA49-ĐH3 Page 24 THIẾT KẾ MÔN HỌC CHI TIẾT MÁY Tính sơ bộ khoảng cách trục aω1 Cấp chậm răng thẳng:... thì [ ] F max = 0,8 ch = 0,8 450 = 360 MPa Chọn hệ số chi u rộng bánh răng: - Chọn hệ cố chi u rộng bánh răng : = 0,3 - Hệ số chi u rộng tương đối của bánh răng: = = 0.3 (3,2 +1)/2 = 0,63 - Hệ số phân bố không đều tải trọng trên chi u dài răng(tra bảng 6.7 Tr 98) , nội suy ta được: NGUYỄN HẢI MINH – ĐTA49-ĐH3 Page 13 THIẾT KẾ MÔN HỌC CHI TIẾT MÁY = 1,0775 , = 1,181 Tính sơ bộ khoảng cách trục aω1... không đều tải trọng trên chi u dài răng; – hệ số tải trọng động, được tính bằng công thức: =1+ NGUYỄN HẢI MINH – ĐTA49-ĐH3 Page 31 THIẾT KẾ MÔN HỌC CHI TIẾT MÁY Vận tốc vòng: V = = 82 295/60000 = 1,267m/s Với: = 0,016 73 1,267 =1+ = 11,046 = 1,119 – hệ số dạng răng của bánh 1 và bánh 2, (với Z1 = 41) = 3,58 (với Z2 = 115) m = 2 mm – môđun của bánh răng thẳng , = 67 mm – chi u rộng vành răng, =... 84,830 < NGUYỄN HẢI MINH – ĐTA49-ĐH3 = 211,886 MPa Page 18 THIẾT KẾ MÔN HỌC CHI TIẾT MÁY = = 84,830 3,595/4 = 76,241 < = 196,457 MPa Trong đó: T1 – mômen xoắn trên trục chủ động ̣(mômen trục 1) = 1,373 – hệ số phân bố tải trọng giữa các đôi răng đồng thời ăn khớp; bảng 6.14/107 , (nội suy) = 1,181 – hệ số phân bố không đều tải trọng trên chi u dài răng; bảng 6.7/98 , ( nội suy) – hệ số tải trọng động,... chỉnh (nếu có) Với răng nghiêng không cần thiết dùng dịch chỉnh, cho nên : x1 = x2 =0; aw = a = 115mm dw11 = d11 = mnZ1/cos = 2 22/cos36 = 54,4 mm dw 12= d12 = mnZ2/cos = 2 71/cos36 = 175,5 mm Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc: - Kiểm tra độ bền tiếp xúc cho bánh lớn: công thức (CT) 6.33 Tr 105; NGUYỄN HẢI MINH – ĐTA49-ĐH3 Page 15 THIẾT KẾ MÔN HỌC CHI TIẾT MÁY H = [ ] H Trong đó: ZM = 274 MPa1/2... Z2 II CẤP CHẬM: TRUYỀN ĐỘNG BÁNH RĂNG THẲNG Số răng Đơn Công thức tính Z 200 24,20 0 0 2 mm 1,302 22 71 Chi c Chọn vật liệu: Điều kiện làm việc của bánh răng cấp chậm: vận tốc nhỏ , chịu tải trọng trung bình đến cao, bôi trơn liên tục NGUYỄN HẢI MINH – ĐTA49-ĐH3 Page 21 THIẾT KẾ MÔN HỌC CHI TIẾT MÁY Vậy ta chọn vật liệu nhón I, HB 350 bánh răng được thường hóa hoặc tôi cải thiện: Bảng thông số vật... 0,3 115 = 34,5 mm > 1 ta có: = = = 0,876 = [1,88 – 3,2(1/Z1 + 1/Z2)]cos = [1,8 – 3,2(1/22 + 1/71)]cos360 = 1,302 KH = NGUYỄN HẢI MINH – ĐTA49-ĐH3 Page 16 THIẾT KẾ MÔN HỌC CHI TIẾT MÁY – hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng cho các đôi răng đồng thời ăn khớp, tra bảng 6.14 Tr 107 (nội suy) ta được: = 1,133 (với 2,5 < V < 5 m/s) KHv tính như sau : Vận tốc vòng: V = = 54,5 945/60000 = 2,697 m/s... mặt răng; = 0,4 – hệ số chi u rộng bánh răng cấp chậm; [ ] = 563,636 MPa - ứng suất tiếp xúc cho phép của bánh H 2 Xác định thông số ăn khớp: Xác định môđun: m = ( 0,01 0,02 ) aw2 = ( 0,01 0,02 ) 170 = 1,70 3,40 tra bảng 6.8 Tr 99 lấy giá trị tiêu chuẩn: m = 2 5.2 Xác định số răng: - Tính số răng bánh nhỏ: Z1 = = NGUYỄN HẢI MINH – ĐTA49-ĐH3 Page 25 THIẾT KẾ MÔN HỌC CHI TIẾT MÁY = 44,7 Lấy Z1 = 45 T/m . THIẾT KẾ MÔN HỌC CHI TIẾT MÁY BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA Đồ Án Thiết kế môn học chi #ết máy NGUYỄN HẢI MINH – ĐTA49-ĐH3 Page 1 THIẾT KẾ MÔN HỌC CHI TIẾT MÁY Mục Lục Mục. ĐTA49-ĐH3 Page 9 THIẾT KẾ MÔN HỌC CHI TIẾT MÁY [Nmm] 81392,275 249044,576 668500 PHẦN II THIẾT KẾ CÁC BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG TRỤ TRONG HỘP GIẢM TỐC 2 CẤP NHANH PHÂN ĐÔI I. SỐ LIỆU THIẾT KẾ: - Mômen trục. tải. Chú ý: các tỷ số được lấy từ đồ thị tải trọng. P td = 9. NGUYỄN HẢI MINH – ĐTA49-ĐH3 Page 5 THIẾT KẾ MÔN HỌC CHI TIẾT MÁY = 9. = 7,350 (kW) Công suất cần thiết được tính theo công thức sau: P ct