Luận văn Thiết kế và phát triển những hệ thống truyền động TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC HÀ NỘI KHOA CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY MỤC LỤC Lời nói đầu 4 Chương 1 : CHỌN ĐÔNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN 5 I: Chọn động cơ : 5 1: các kết quả tính toán trên băng tải : 5 2. chọn số vòng quay đồng bộ của động cơ: 5 3. hiệu suất toàn bộ hệ thống : 5 II: phân phối tỷ số truyền: 7 III: xác định các thong số động học và lực của các trục 7 1: tính toán tốc độ quay của các trục 7 2. công suất trên các trục động cơ: 8 3. tính toán mônem xoắn trên trục đông cơ: 8 Chương 2 :Tính toán thiết kế các bộ truyền 9 I.Thiết kế bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng 9 1.Chọn vật liệu: 9 2.Xác định ứng suất cho phép: 9 3. tính toán cấp nhanh bộ truyền bánh răng trục răng nghiêng 10 4 . Tính bộ truyền cấp chậm: 17 PHẦN III: THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN XÍCH 25 1. Chọn loại xích: 25 2. Xác định các thông số của bộ truyền xích: 25 3. Tính kiểm nghiệm xích về độ uốn: 26 4. Đường kính đĩa xích 26 5. Xác định lực tác dụng lên trục: 27 PHẦN IV : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRỤC 27 1. VẬT LIỆU CHẾ TẠO: 27 2.Xác định sơ bộ đường kính trục: 28 3. Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực 28 4. Tải trọng tác dụng lên trục: 29 4.3.Tính toán thiết kế trục III: 35 5. Kiểm nghiệm trục: 38 5.1 kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi: 38 6. tính chọn khớp nối: 45 6.1 Kiểm tra sức bền vòng đàn hồi và chốt 45 6.2iểm tra sức bền của chốt : 45 PHẦN V: TÍNH CHỌN THEN 46 Phần VI : TÍNH CHỌN Ổ LĂN 48 I.CHỌN Ổ LĂN CHO TRỤC I 48 1. chọn loại ổ lăn : 48 2 Lực dọc trục tác dụng vào ổ 48 3 Khả năng tải tĩnh 50 II CHỌN Ổ LĂN CHO TRỤC II 50 1 Chọn ổ lăn 50 2 Lực dọc trục tác dụng vào ổ 51 3 Khả năng tải tĩnh 52 III CHỌN Ổ LĂN CHO TRỤC III 52 1 Chọn ổ lăn 52 GVHD: LÊ TRỌNG TẤN SVTH: LÊ BẢO NAM; Lớp: Đ3_CNCK 2 TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC HÀ NỘI KHOA CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY 2 Lực dọc trục tác dụng vào ổ 53 3 Khả năng tải tĩnh 53 PHẦN VII : KẾT CẤU CHI TIẾT VÀ BÔI TRƠN 54 I KẾT CẤU VỎ HỘP 54 1 Bảng quan hệ kích thước của các phần tử cấu tạo nên hộp giảm tốc đúc 54 CHÚ THÍCH 61 TÀI LIỆU THAM KHẢO 61 GVHD: LÊ TRỌNG TẤN SVTH: LÊ BẢO NAM; Lớp: Đ3_CNCK 3 TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC HÀ NỘI KHOA CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY Lời nói đầu hiết 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 thế tầm quan trọng của các hệ thống dẫn động cơ khí là rất lớn. Hiểu biết lý thuyết và vận dụng nó trong thực tiễn là một yêu cầu cần thiết đối với một người kỹ sư. T Để nắm vững lý thuyết và chuẩn bị tốt trong viểc trở thành một người kỹ sư trong tương lai. Đồ án môn học thiết kế hệ thống truyền động cơ khí trong ngành cơ khí là một môn học giúp cho sinh viên ngành cơ khí làm quen với những kỹ năng thiết kế, tra cứu và sử dụng tài liệu được tốt hơn, vận dụng kiến thức đã học vào việc thiết kế một hệ thống cụ thể. Ngoài ra môn học này còn giúp sinh viên cũng cố kiến thức của các môn học liên quan, vận dụng khả năng sáng tạo và phát huy khả năng làm việc theo nhóm. Trong quá trình trình thực hiện đồ án môn học này, chúng em luôn được sự hướng dẫn tận tình của thầy LÊ TRỌNG TẤN và các thầy bộ môn trong khoa cơ khí. Em xin chân thành cảm ơn các thầy đã giúp đỡ chúng em hoàn thành đồ án môn học này. Lê Bảo Nam GVHD: LÊ TRỌNG TẤN SVTH: LÊ BẢO NAM; Lớp: Đ3_CNCK 4 TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC HÀ NỘI KHOA CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY Chương 1 : CHỌN ĐÔNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN I: Chọn động cơ : 1: các kết quả tính toán trên băng tải : P bt = 1000 .VP Ta có -P: lực kéo băng tải V: vận tốc băng tải P= 1100 KG = 1100. 9,81= 10791N ⇒ p bt = 1000 2.0.10791 = 2,125 (KW) 2. chọn số vòng quay đồng bộ của động cơ: Số vòng quay của trục công tac trong một phút (băng tải) N ct = Zt V60000 = 12 8.125 2,0.60000 = (vg/ph) n sb = n lv .u t Với U t tỷ số truyền của toàn bộ hệ thống dẫn động U t =U br. U X Tra bảng 2.4 được U br =29 ;U x =4 V: vận tốc băng tải D : đường kính băng tải n ct =n lv n sb =12.29.4=1392 (vg) 3. hiệu suất toàn bộ hệ thống : n ht =n k .n ol 4 . n br 3 .n x trong đó: - n k = 0,09 hiệu suất nối trục di động - n br =0,97 hiệu suất một cặp bánh răng - n ol =0,99 hiệu suất một cặp ổ lăn - n x =0,97 hiệu suất bộ truyền xích . ⇒ n ht =1. 0,99 4 . 0,97 3 . 0,97 = 0,85 Xác định công suất của động cơ: P ct = ht t n P =2,158 (KW) GVHD: LÊ TRỌNG TẤN SVTH: LÊ BẢO NAM; Lớp: Đ3_CNCK 5 TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC HÀ NỘI KHOA CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY Trong đó: - P ct : công suất cần thiết trên trục động cơ . - p t : công suất tính toán trên máy - n ht : hiệu suất toàn bộ hệ thống. Vì khi động cơ mở máy thì động cơ chạy với tải trọng không đổi nên khi đó ta có: P t =P td ⇒ p td = ( ) ( ) ( ) 212 2 21 2 1 / tttptp ++ Ta có P lv = P 2 = 158,2 1000 2,0.81,9.1100 1000 . == VF kw Với P 2 = 2,185 kw . : t 1 =3s= 8,33.10 4 h ⇒ P td = 2,158 158,2 8 )10,7.3,88(10.33,8.3,1 442 = −+ −− kw Từ các thong số ta có thể chọn động cơ mang nhẵn hiệu 4A100L4Y3. Từ bảng P1.1 trang 234 tài liệu tính toán hệ dẫn động cơ khí ta có bảng thông số kỹ thuật như sau: Kiểu động cơ Công suất Vận tốc quay n% cos ϕ dn T T max Tdn T k 4A100S4Y3 3,0 1420 84 0,82 2,2 2,0 4. kiểm tra động cơ đã chọn: a.kiểm tra điều kiện mở máy động cơ khi mở máy thì : dn K mn T T T T < (2.6 /22 DDCK). Ta có T mn =T qt =1,3T. 0,2= dn K T T ⇒ 1,3<2,0 ⇒ thỏa mãn điều kiện bài toán . b. kiểm tra điều kiện làm việc: khi động cơ làm việc thì ta có. T maxqt đc <T đc T đc = n ht . TnT T T ht dn k .2 = Mônem động cơ: T= 17,26 1420 3.9550.9550 == đc đc n P N.m T mm =2.20,17=40,34 N.m T max =20,17.2,2=44,37 N.m Mônem quán tính lớn nhất của động cơ GVHD: LÊ TRỌNG TẤN SVTH: LÊ BẢO NAM; Lớp: Đ3_CNCK 6 TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC HÀ NỘI KHOA CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY T maxqt đc = K qt .T cam =K qt . 178,22 1420 538,2.9550 .3,1 .9550 == ck t n P N.m Nhận thấy rằng : 44,8>22,178 Nm ⇔ T maxqt đc <T đc II: phân phối tỷ số truyền: Tỷ số truyền của hệ thống truyền động: lv đc t n n u = Trong đó: n đc : số vòng quay của động cơ (vg/ph) -n lv : số vòng quay của trục máy(vg/ph) N lv =n bt =12 vg/ph. U t = 3,118 12 1420 = . Mặt khác ta lại có: u t = u h .u ng (3.24/48/hdđck) Với u h : tỷ số truyền giảm tốc -u ng : tỷ số truyền hộp ngoài. U ng = u kn .u xich 2 - u kn : tỷ số truyền của khớp nối . u kn =1 - u xich : tỷ số truyền của bộ truyền xích ta có u ng =u xich theo bảng 2.4 (21/hdđck) ta có u xich =2 5 ta chọn u xich =3,9 ⇒ 30 9,3 3,118 === ng t h u u u Nhận thấy u h = 30 ta tra bảng 3.1 (43)TLI ta được U h = 30    = = ⇒ 03.4 45,7 2 1 u u ⇒ u xich =3,9 Vậy bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng 1: u 1 =7,45 Bội truyền bánh răng trụ răng nghiên 2 : u 2 =4,03 III: xác định các thong số động học và lực của các trục 1: tính toán tốc độ quay của các trục - trục động cơ : n đc =1420 vg/ph - trục I: GVHD: LÊ TRỌNG TẤN SVTH: LÊ BẢO NAM; Lớp: Đ3_CNCK 7 TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC HÀ NỘI KHOA CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY n I = 1420= KN đc n n vg/ph - trục II: n II = 6,190 45,7 1420 1 == u n I vg/ph. -truc III: n III = 3,47 03,4 6,190 2 == u n II vg/ph. -trục IV: n IV = 1.12 9,3 3,47 == xich III u n vg/ph. 2. công suất trên các trục động cơ: - công suất trên trục IV: P 4 =P lv =P td =2,158 kw. -công suất trên trục III: P III =P IV /(n ol .n br2 )= 2,158/(0,97.0,99)= 2,247 kw -công suất trên trục II: P II =P III /(n br1 .n ol )= 2,247/(0,97 2 .0,99)=2,412 kw -công suất trên trục I: P I = P II /(n br .n ol .n kn )=2,412/(0,97.0,99.1)=2,511 kw. 3. tính toán mônem xoắn trên trục đông cơ: -trục I: T I = 3,16887 1420 511,2 .10.55,9.10.55,9 66 == I I n p Nm -trục II: T II = 09,120853 6,190 412,2 .10.55,9.10.55,9 66 == II II n P Nm. -trục III: T III = 47,453675 3,47 247,2 .10.55,910.55,9 66 == III III n P Nm Ta có bảng động học , lực trên các trục của hệ thống dẫn động như sau: GVHD: LÊ TRỌNG TẤN SVTH: LÊ BẢO NAM; Lớp: Đ3_CNCK 8 TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC HÀ NỘI KHOA CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY Thông trục số Tỷ số truyền Tốc độ quay vg/ph Công suất kw Mômen xoắn Nm Truc đc 1420 3 Trục I U n =7,45 1420 2,511 16887,3 Trục II U c =4,03 190,6 2,412 120853,09 Trục III U x =4 47,3 2,247 453675,47 Chương 2 :Tính toán thiết kế các bộ truyền I. Thiết kế bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng 1. Chọn vật liệu: Tên Vật liệu b σ ch σ HB Bánh 1 Thép tôi 45 cải thiện 750 450 200 Bánh 2 Thép tôi 45 cải thiện 600 340 170 2. Xác định ứng suất cho phép: theo bảng 6.2 (94/ hdđck). Thép tôi cải thiện đạt chế độ rắn HB 180…350 ta hdđck). Thép tôi cải thiện đạt chế độ rắn HB 180…350 ta có. có. 702 0 lim += HB H σ S S h h =1,1. =1,1. S S F F =1,75 =1,75 HB F 8,1 0 lim = σ . . Chọn bánh răng nhỏ : HB=241 Chọn bánh răng nhỏ : HB=241 Mpa Mpa F H 360200.8,1 47070200.2 0 1lim 0 1lim == =+=⇒ σ σ Bánh răng lớn 2: có HB=240 Bánh răng lớn 2: có HB=240 Mpa Mpa F H 305170.8,1 41070170.2 0 2lim 0 2lim == =+= σ σ Theo bảng 6.5 (93/ hdđck). Theo bảng 6.5 (93/ hdđck). N N HO HO = 30.H = 30.H HB HB 2,4 2,4 ⇒ N N HO1 HO1 = 30. 200 = 30. 200 2,4 2,4 = 0,99.10 = 0,99.10 7 7 . . - - số chu kỳ thay đổi ứng suất cơ sở khi thử uốn . số chu kỳ thay đổi ứng suất cơ sở khi thử uốn . N N FO FO =4.10 =4.10 6 6 GVHD: LÊ TRỌNG TẤN SVTH: LÊ BẢO NAM; Lớp: Đ3_CNCK 9 TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC HÀ NỘI KHOA CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY - - khi bộ truyền chịu tải trọng tĩnh: khi bộ truyền chịu tải trọng tĩnh: N N HE HE =N =N FE FE =N=60.c.n.t =N=60.c.n.t Σ Σ (6.6/93/ hdđck). (6.6/93/ hdđck). N N HE HE ,N ,N FE FE : là số chu kỳ thay đổi ứng suất tác dụng : là số chu kỳ thay đổi ứng suất tác dụng C: số lần ăn khớp trong 1 vòng quay C: số lần ăn khớp trong 1 vòng quay n số vòng quay trong 1 phut n số vòng quay trong 1 phut t t Σ: Σ: tổng số giờ làm việc của bánh răng đang xét tổng số giờ làm việc của bánh răng đang xét t t Σ= Σ= 5 năm .12 tháng.292 ngày.8h.1ca 5 năm .12 tháng.292 ngày.8h.1ca ⇒ N N HE HE =N =N FE FE =60.1.1420.292.5.8=9,95.10 =60.1.1420.292.5.8=9,95.10 8 8 N N HE HE >N >N HO2 HO2 do vậy K do vậy K HL2 HL2 =1 =1 Suy ra ta có: N Suy ra ta có: N HE1 HE1 >N >N HO1 HO1 do đó K do đó K HL1 HL1 =1 =1 ⇔ K K HL1 HL1 =1 ;K =1 ;K FL1 FL1 =1 =1 K K HL2 HL2 =1 ; K =1 ; K FL2 FL2 =1 =1 Các ứng suất cho phép theo công thức (6.1). [ 93].TL1. Các ứng suất cho phép theo công thức (6.1). [ 93].TL1. [σ H ] 1 = 1 1lim h h s σ 27,427 1,1 470 = Mpa [σ H ] 2 = 2 2lim h h s σ = 1,1 410 =372,72 MPa Vậy ứng suất tiếp cho phép: [б H ]= ( б H1 )+ (б H2 )/ 2 = (427,27 +372,72)/2 = 399,9 Mpa. ứng suất pháp cho phép: [σ F ]= (σ 0 Flim1 .K FC .K FL1 / S F ) (6.2a).[93] .TL1. Vì bộ truyền quay một chiều lên K FC =1 . [σ F1 ]= (σ 0 Flim1 .1.1/ S F ). =360.1.1/1,75 =205,71 Mpa [σ F2 ] = (σ 0 Flim2 . K FC .K FL1 / S F ) = 306/1,75 = 174,85 Mpa ứng suất tải cho phép theo (6.14) [93]. TL1. [σ H ] max1 = 2,8 . σ ch1 = 2,8.450 = 1125 Mpa. [σ H ] max2 = 2,8 . σ ch2 = 2,8 .340 = 952 Mpa. [σ F ] max1 = 0,8 . σ ch1 = 0,8.340 = 272 Mpa. [σ F ] max2 = 0,8 . σ ch2 = 0,8. 450 =360 MPa 3. tính toán cấp nhanh bộ truyền bánh răng trục răng nghiêng. a. xác định khoảng cách trục: a w1 = [ ] 3 2 1 . )1( ba H H a u u KT K ψ σ β ± GVHD: LÊ TRỌNG TẤN SVTH: LÊ BẢO NAM; Lớp: Đ3_CNCK 10 [...]... l11=l31= l24 + 0,5(lm24 +b0) + k2 = 187,5 + 0,5( 62+25) + 8= 239 mm 4 Tải trọng tác dụng lên trục: 4.1 trục I: Gồm lực xoáy của động cơ và lực do bánh răng truyền động: - lực vòng F t13 = 935,5 N - lực hướng tâm: Fr13= 369,45N - lực dọc trục: Fa13= 272,85N 2.T 1 - ta có: Fk = (0, 2- 0,3) D = 0,3 0 16887,5 = 142,7 N 71 Dt = D0=71 : Đường kính vòng tròn đi qua tâm các chốt của nối trục đàn hồi Mônem uốn do... 751,13(119,5 + 68) + M 2 = 717,43 Nmm 239 Thay FDy vào phương trình (3) ta có: FCY= Fr22 + F r24 - FDy - Fr23 = 751,13+ 751,13 -3 69,45,2 3- 717,43 =415,38 N Xét mặt cắt 1-1 0 ≤ y ≤ a=51,6 MY = FCY y Khi y = 0 thì My = 0 Khi y= l22 thì MY1 = 415,38 51,5 = 21392,07Nmm My2=Rcy+M1-Fr22(y2-a) với y2=a ta có My2=21392,07+168,28.61,5/2=26566,68 N Xét mặt cắt 2- 2 ta có MY = FCY y3 – Fr22 (y3 – a) + M1 GVHD:... TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC HÀ NỘI KHOA CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY Trong mặt phẳng xoz ta có: ΣMA= Fx.c+ Ft13.a – FBx.(a+b) =0 (1) ΣFx= -FKx - FAx- FBx +Ft1= 0 (2) Từ (1 ) ta có: FKx 70,5 + Ft1 119,5 - FBx 239 = 0 ⇒ FBx= FKx 70,5 + Ft1.119,5 935,5.119,5 + 142,7.70,7 = = 509,84 N 172,5 239 Từ (2) ta có: FAx= Ft1 - ( FKx+ FBx) =935, 5-( 509,84+ 142,7) = 282,96N Tại mặt cắt 1- 1: 0 < x < c ⇒ Mx= FKx.x Với x= 0 ⇒ Mx=... gối đỡ: Xét trong mặt phẳng xoz: ΣFX = -Ft22 - Ft23 -Ft24 + Fcx + FDx = 0 (1) ΣMA= -Ft22 a - Ft23 (a+b) - Ft24 (a+b+c) + FDx (a+b+c+d) = 0 (2 ) Từ phương trinh (2) ta có được FDx = Ft 22 a + Ft 23 ( a + b) + Ft 24 (a + b + c ) 1965,09.51,5 + 935,5.119,5 + 1965,09.(119,5 + 68) = = 2432,84 N a+b+c+d 239 Thay FDx vào phương trình ( 1) ta được: FCx = Ft22 + Ft23 +Ft24 - FDx = 1965,09 + 1965,09 + 935,5 – 2432,84... =3 = 18,65mm Lấy d1=20 mm 0,2.[τ ] 0,2.13 -d1 ≥ 3 Đường kính sơ bộ trục II: - d2 ≥ 3 T2 120853,09 =3 = 31,1mm 0,2.[τ ] 0,2.20 Lấy d2=45 mm Đường kính sơ bộ trục III: -d3 ≥ 3 T3 453675,47 =3 = 42,3mm 0,2.[τ ] 0,2.30 lấy d3=50 mm 3 Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực - chiều dài mayor bánh răng: +trục II: lm23=lm13= ( 1, 2-1 ,5)d2= (1, 2-1 ,5)45= 5 4-6 7,5mm Chọn lm23=lm13=54mm lm22=(1,2….1,5)d=(1,2…1,5)45=54... X = 1965,09.51,5 = 101202,135 Nmm Xét mặt phẳng oyz ta có: ΣF = -FEy - Fr32 + FFy - Fr33-Fy = 0 (7) ΣMyE = FFy.(a+b+c) - Fr32 a + Fr33 (a+b) - Fy(a+b+c+d)= 0 (8) Từ phương trình(8) ta có FFy =( Fr32.a + Fr33(a+b) +Fy(a+b+c+d) / (a+b+c) = 751,13.51,5 + 751,13.51,5 + 3370,5.315 = 5193,42 N 239 Thay FGy vào biểu thức (7) ta có: FEy =5193,4 2-( 751,13.2+3370,5)= 320,66 N GVHD: LÊ TRỌNG TẤN SVTH: LÊ BẢO NAM;... NỘI KHOA CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY Thay FBy vào phương trình (4) ta có: FAy= Fr1 - FBy = 369,45 – 204,94 = 162,51 N Xét mặt cắt 1-1 : 0 . Luận văn Thiết kế và phát triển những hệ thống truyền động TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC HÀ NỘI KHOA CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY MỤC LỤC Lời nói đầu 4 Chương 1 : CHỌN ĐÔNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN. ĐIỆN LỰC HÀ NỘI KHOA CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY Lời nói đầu hiết 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. tương lai. Đồ án môn học thiết kế hệ thống truyền động cơ khí trong ngành cơ khí là một môn học giúp cho sinh viên ngành cơ khí làm quen với những kỹ năng thiết kế, tra cứu và sử dụng tài liệu được