Đồ án môn học Thiết kế sản phẩm với CAD LỜI NÓI ĐẦU Hiện nay khoa học kỹ thuật đang phát triển như vũ bão, mang lại những lợi ích cho con người về tất cả nhữnh lĩnh vực tinh thần và vật chất. Để nâng cao đời sống nhân dân, để hoà nhập vào sự phát triển chung của các nước trong khu vực cũng như trên thế giới. Đảng và Nhà nước ta đã đề ra những mục tiêu trong những năm tới là nước công nghiệp hoá hiện đại hoá. Nhằm thực hiện mục tiêu đó, chúng em là sinh viên trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp - Thái Nguyên nói riêng và những sinh viên của các trường kỹ thuật nói chung trong cả nước luôn cố gắng phấn đấu trong học tập và rèn luyện, trau dồi những kiến thức đã được dạy trong trường để sau khi ra trường có thể đóng góp một phần trí tuệ và sức lực của mình vào công cuộc đổi mới của đất nước trong thế kỷ mới. Qua đồ án này em đã tổng hợp được nhiều kiến thức chuyên môn, giúp em hiểu rõ hơn những công việc của một kỹ sư tương lai. Song với những hiểu biết còn hạn chế cùng với kinh nghiệm thực tế chưa nhiều nên đồ án của em không tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong được sự chỉ bảo của các thầy trong bộ môn và các Thầy Cô giáo trong khoa để đồ án của em được hoàn thiện hơn. Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn sự quan tâm chỉ bảo của các Thầy Cô trong khoa và bộ môn Kỹ Thuật Cơ Khí trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp và đặc biệt là sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo Th.S Nguyễn Đình Ngọc Ngày 07 tháng 01 năm 2014 Sinh viên thực hiện Hứa Văn Vũ Trường: ĐH Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên Lớp : K45KCK01 Trang 1 Đồ án môn học Thiết kế sản phẩm với CAD TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] . Trịnh Chất, Lê Văn Uyển: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ , tập 1 Nhà xuất bản Giáo dục , 1999 [2] . Trịnh Chất, Lê Văn Uyển: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ , và tập 2 Nhà xuất bản Giáo dục , 1999 [3] . Nguyễn Bá Dương, Nguyễn Văn Lẫm , Hoàng Văn Ngọc , Lê Đắc Phong : TẬP BẢN VẼ CHI TIẾT MÁY Nhà xuất bản Đại học và Trung học chuyên nghiệp , 1978 [4] . Nguyễn Trọng Hiệp: CHI TIẾT MÁY, tập 1 và tập 2 Nhà xuất bản Giáo dục, Hà Nội 1999 Quy ước ký hiệu trong tập thuyết mình thiết kế: Bảng 10.8 [1] – đọc là: Bảng 10.8, tài liệu 1. P12.2[1] – đọc là: Bảng Phụ lục 12.2, tài liệu 1. Trường: ĐH Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên Lớp : K45KCK01 Trang 2 Đồ án môn học Thiết kế sản phẩm với CAD Phần 1 TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC HỆ DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ 1.1 Chọn động cơ điện 1.1.1. Chọn kiểu loại động cơ điện Trong công nghiệp thường sử dụng nhiều loại động cơ song chúng ta cần chọn loại động cơ sao cho phù hợp nhất vừa đảm bảo yếu tố kinh tế và vừa đảm bảo yếu tố kỹ thuật. Dưới đây là 1 vài loại động cơ thường gặp. + Động cơ điện một chiều: Loại động cơ này có ưu điểm là có thể thay đổi tỷ số của mômen và vận tốc góc trong phạm vi rộng, đảm bảo khởi động êm, hãm và đảo chiều dễ dàng. Nhưng chúng lại có nhược điểm là giá thành đắt, khó kiếm và phải tăng thêm vốn đầu tư để đặt thiết bị chỉnh lưu, do đó được dùng trong các thiết bị vận chuyển bằng điện, thang máy, máy trục, các thiết bị thí nghiệm… + Động cơ điện xoay chiều:bao gồm 2 loại đồng bộ và không đồng bộ. - Động cơ ba pha đồng bộ có ưu điểm hiệu suất cao, hệ số tải lớn nhưng có nhược điểm; thiết bị tương đối phức tạp, giá thành cao vì phải có thiết bị để khởi động động cơ. Do đó chúng được dùng cho các trường hợp cần công suất lớn (>100KW) và khi cần đảm bảo chặt chẽ trị số không đổi của vận tốc góc. - Động cơ ba pha không đồng bộ: gồm 2 kiểu rô to dây cuốn với rôto lồng sóc. - Động cơ ba pha không đồng bộ rôto lồng sóc có ưu điểm là kết cấu đơn giản, giá thành hạ, dễ bảo quản, song hiệu quả thấp (cosϕ thấp) so với động cơ ba pha đồng bộ, không điều chỉnh vận tốc. Trường: ĐH Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên Lớp : K45KCK01 Trang 3 Đồ án môn học Thiết kế sản phẩm với CAD Từ những ưu nhược điểm trên cùng với điều kiện hộp giảm tốc của ta em đã chọn “Động cơ ba pha không đồng bộ rô to lồng sóc”. 1.1.2. Chọn công suất động cơ Công suất động cơ được chọn theo điều kiện nhiệt độ, khi động cơ làm việc nhiệt sinh ra không quá mức cho phép. Muốn vậy: dc lv dc dm PP ≥ Trong đó: dc lv P : Công suất làm việc trên trục động cơ. dc dm P : công suất định mức động cơ. ∑ = η ct dtr dc lv P P Trong đó: ct dtr P : công suất đẳng trị trên trục công tác ∑ η : hiệu suất chung của trạm dẫn động. Do tải trọng không đổi công suất tính toán là công suất làm việc trên trục máy công tác nên: ct lv ct dtr PP = Với: 5,12 1000 5,2.5000 1000 . === VF P t ct lv (Kw) Công suất cần thiết trên trục động cơ: ∑ = η ct lv dc lv P P mà hiệu suất chung của trạm dẫn động: Trường: ĐH Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên Lớp : K45KCK01 Trang 4 Đồ án môn học Thiết kế sản phẩm với CAD 4 0 22 lbrk ηηηη = ∑ Trong đó: η br: : Hiệu suất của 1 cặp bánh răng. η 0l: : Hiệu suất của 1 cặp ổ lăn η k: : Hiệu suất của nối trục đàn hồi. Tra hiệu suất trong bảng “ trị số hiệu suất của các loại bộ truyền và ổ: trong sách” tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí” PGS. TS Trịnh Chất Lê Văn Uyển. ta được. Bánh răng η br Ổ lăn η 0l Nối trục đàn hồi η η 0,97 0,99 1 ⇒ η ∑ = 1. 0,97 2 . 0,99 4 = 0,9 ⇒ 9,13 9,0 5,12 === ∑ η ct lv dc lv p P (KW) Vậy theo điều kịên trên động cơ phải có công suất: 9,13 ≥ dc dm P (KW) 1.1.3. Chọn số vòng quay đồng bộ của động cơ η db Khi số vòng quay đồng bộ của động cơ càng tăng thì khuôn khổ, khối lượng và giá thành động cơ càng giảm (vì số đôi cực giảm) trong khi đó hiệu suất và hệ số công suất (cosϕ) càng tăng. Vì vậy người sử dụng muốn dùng động cơ có số vòng quay cao. Tuy nhiên dùng động cơ với số vòng quá cao lại yêu cầu giảm tốc nhiều hơn, tức là phải sử dụng hệ thống dẫn động với tỷ số truyền lớn hơn. Do đó kích thước, khối lượng bộ truyền lớn, giá thành cácbộ truyền tăng. Vì vây khi thiết kế phải phối hợp cả hai yếu tố trên, đồng thời căn cứ vào sơ đồ hệ thống dẫn động Trường: ĐH Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên Lớp : K45KCK01 Trang 5 Đồ án môn học Thiết kế sản phẩm với CAD cần thiết để chọn số vòng quay thích hợp cho động cơ. Theo tiêu chuẩn có các số vòng quay: 3000v/ph; 1500v/ph; 1000v/ph; 750v/p; 600v/ph; 500v/ph + Chọn n db phải thoả mãn điều kiện: ct db sb n n u = ∈ u nd Trong đó: n ct : Số vòng quay trên trục công tác n db : Số vòng quay đồng bộ của động cơ u nd : tỷ số truyền nên dùng. + Số vòng quay của trục công tác )(112 25,31.42 5,2.10.60 . .10.60 3 ph v tZ v n ct === + Chọn số vòng quay đồng bộ của động cơ: )/(1500 2 50.60.60 phv p f n db === Vì kể đến sự trượt nên db n 1460(v / ph) = mà p là số đôi cực tra bảng 1.1 ta có 2p=4 ⇒p=2 ⇒ tỷ số truyền sơ bộ của hệ thống xác định. 04,13 112 1460 === ct db sb n n u Mà hộp giảm tốc 2 cấp có tỷ số truyền trong khoảng (8÷40) Vậy u nd = (8÷40) ⇒ Số vòng quay đồng bộ của động cơ trong khoảng n db =(971,8÷4859) Vậy ta chọn số vòng quay đồng bộ của động cơ : n db = 1500v/ph ( Vì u sb =13,04 ∈u nd (8÷40)) Trường: ĐH Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên Lớp : K45KCK01 Trang 6 Đồ án môn học Thiết kế sản phẩm với CAD 1.1.4. Chọn động cơ Căn cứ vào công suất đẳng trị dbdc dc ct dc dm nnPp ≈≥ ; Theo bảng P1.3.[1] các thông số kỹ thuật của động cơ 4A ta chọn được động cơ 4A160S4Y3 Bảng thông số kỹ thuật của động cơ điện 4A160S4Y3 Kýhiệu Công suất P(KW) Vận tốc quay N(v/ph) Cosϕ η% T max /T dn T k /T dn 4A160S4Y3 15,0 1460 0,88 89 2,2 1,4 1.1.5. Kiểm tra điều kiện mở máy, điều kiện quá tải cho động cơ a) Kiểm tra điều kiện mở máy cho động cơ Khi khởi động, động cơ cần sinh ra một công suất mở máy đủ lớn để thắng sức ỳ của hệ thống. Kiểm tra điều kiện mở máy cho động cơ theo công thức. dc dc mm bd P P ≥ Trong đó: + dc mm P : là công suất mở máy của động cơ dc dc k mm bd dn T P = .P =1,4.15 = 21(Kw) T dc dc bd bd lv P = K .P = 1,4.13,9 =19,46(Kw) Vậy thoả mãn điều kiện mở máy b) Kiểm tra điều kiện quá tải cho động cơ Với sơ đồ tải không đổi thì không cần kiểm tra quá tải cho động cơ vì trong quá trình làm việc tải không lớn hơn được công suất cho phép. 1.2. Phân phối tỷ số truyền 1.2.1. Tỷ số truyền chung của toàn hệ thống Tỷ số truyền chung của toàn hệ thống xác đinh theo công thức: Trường: ĐH Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên Lớp : K45KCK01 Trang 7 Đồ án môn học Thiết kế sản phẩm với CAD 04,13 112 1460 ==== ∑ ct dc h n n uu Trong đó: n dc : số vòng quay của động cơ n dc = 1460 v/ph n ct : là số vòng quay của trục công tác n ct = 112 v/ph Với hệ dẫn động gồm các bộ truyền mắc nối tiếp u ∑ = u 1. u 2 .u 3 Với u 1 ,u 2 .u 3 là tỷ số truyền các bộ truyền trong hệ thống. 1.2.2. Tỷ số truyền của các bộ truyền ngoài hộp Hệ dẫn động bao gồm động cơ nối với khớp nối rồi nối với hộp giảm tốc. Ký hiệu là h u là tỷ số truyền của hộp giảm tốc (HGT); ng u là tỷ số truyền của bộ truyền ngoài hộp. Trong đó: ngh uuu . = ∑ Mà 1 = ng u . Do đó: 04,13=== ∑ ∑ u u u u ng h 1.2.3. Tỷ số truyền của các bộ truyền trong hộp Vớí hộp giảm tốc 2 cấp bánh răng trụ hai cấp khai triển, tỉ số truyền của hộp có thể phân theo chỉ tiêu tiết diện ngang của hộp nhỏ nhất ( cũng chính là để bôi trơn HGT). Khi này tỉ số truyền cấp chậm được xác định theo công thức (1.20) [3]: 3 1 2 2 . .96,0 h ba ba uu ψ ψ = Trong đó: 1ba ψ ; 2ba ψ - là hệ số chiều rộng bánh răng cấp nhanh và cấp chậm. Trường: ĐH Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên Lớp : K45KCK01 Trang 8 Đồ án môn học Thiết kế sản phẩm với CAD Trong thực tế,thường ;3,12,1 1 2 ÷= ba ba ψ ψ nếu chọn 3,1 1 2 = ba ba ψ ψ thì ta có công thức sau [2]: 2 u = 3 3 h 1,3 1,3.13,04 u = = 2,6 0,96 0,96 Vậy ⇒ h 1 2 u 13,04 u = = = 5,02 u 2,6 1.3. Tính toán các thông số đặc trưng trên trục 1.3.1. Công suất trên các trục P i = P i-1 .η i-1 → I Trong đó: P i : công suất trên trục thứ i. .η i : hiệu suất ổ trên trục i. P i-1 : công suất trên trục thứ (i-1). .η i-1 : hiệu suất bộ truyền từ trục thứ (i-1) tới trục i. + Công suất danh nghĩa trên trục động cơ: ct dc lv dc lv P 12.5 P P 13,9 0,9 ∑ = = = = η (Kw) + Công suất trên trục I: dc I lv k ol P = P .η .η =13,9.1.0,99 =13,761 (Kw) + Công suất trên trục II: II I br ol P = P .η .η =13,761.0,97.0,99 =13,21 (Kw) + Công suất trên trục III: III II br ol P = P .η .η =13,21.0,97.0,99 =12,69 (Kw) + Công suất trên trục IV(trục công tác): IV III k ol P P . . 12,69.1.0,99 12,56= η η = = (Kw) Trường: ĐH Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên Lớp : K45KCK01 Trang 9 Đồ án môn học Thiết kế sản phẩm với CAD 1.3.2. Tính toán số vòng quay trên các trục Tốc độ quay của trục thứ i: n 1 = ii i u n ,1 1 − − Trong đó: n i : tốc độ vòng trên trục i. n i-1 : tốc độ vòng trên truc (i-1) u i-1,i : tỷ số truyền từ trục (i-1) tới truc i. Tốc độ trên trục động cơ: n dc =1460 (v/ph) Tốc độ trên trục I : 1460 1 1460 1 === k dc u n n (v/ph) Tốc độ trên trục II : 84,290 02,5 1460 1 === u n n I I (v/ph) Tốc độ trên trục III : 86,111 6,2 84,290 2 === u n n II III (v/ph) Tốc độ trên trục IV : 86,111 1 86,111 3 === u n n III IV (v/ph) 1.3.3. Tính mômen xoắn trên các trục Ta AD công thức: T i = 9,55. 10 6 . i i n P Trục động cơ: T dc = 9,55. 10 6 . 23.90921 1460 9,13 = (Nmm) Trục I: T I = 9,55. 10 6 . 48,90005 1460 76,13 = (Nmm) Trục II: T II = 9,55. 10 6 . 55,433762 84,290 21,13 = (Nmm) Trục III: T III = 9,55. 10 6 . 36.1083403 86,111 69,12 = (Nmm) Trục IV (trục công tác) : T IV = 9,55. 10 6 . 67,1072304 86,111 56,12 = (Nmm) Trường: ĐH Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên Lớp : K45KCK01 Trang 10 [...]... 1 Trường: ĐH Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên Lớp : K45KCK01 Trang 11 Đồ án môn học Thiết kế sản phẩm với CAD Phần 2 THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG 2.1 Bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng cấp nhanh 2.1.1 Chọn vật liệu Chọn vật liệu thích hợp là 1 bước quan trọng trong việc tính toán thiết kế chi tiết máy nói chung và truyền động bánh răng nói riêng Chọn vật liệu nào là phụ thuộc vào yêu cầu cụ thể,... = 300.cos200 = 281,91 (mm) Trường: ĐH Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên Lớp : K45KCK01 Trang 24 Đồ án môn học Thiết kế sản phẩm với CAD 2.2 Bộ truyền bánh răng trụ cấp chậm 2.2.1 Chọn vật liệu Chọn vật liệu thích hợp là một bước quan trọng trong việc tính toán thiết kế chi tiết máy nói chung và truyền động bánh răng nói riêng, chọn loại vật liệu nào phụ thuộc vào yêu cầu cụ thể: tải trọng lớn hay nhỏ,... HB Bánh lớn Thép 45 Thường hóa 170-217 600 340 Bánh nhỏ Thép 45 Tôi cải thiện 192-240 750 450 σ b(Mpa) σ ch(Mpa) Vì theo kinh nghiệm ta chọn HB của bánh nhỏ thường cao hơn bánh lớn từ 10÷15 đơn vị H1≥ H2 +(10÷15)HB ⇒ Chọn độ rắn HB bánh nhỏ: HB1= 220 Chọn độ rắn HB bánh lớn: HB2= 210 Trường: ĐH Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên Lớp : K45KCK01 Trang 12 Đồ án môn học Thiết kế sản phẩm với CAD 2.1.2 Xác... thước nhỏ gọn hay không Đây là hộp giảm tốc công suất trung bình nên ta chọn vật liệu là thép nhóm I có độ rắn HB < 350 để chế tạo bánh răng, đây cũng là vật liệu thường được sử dụng trong thực tế Để tăng khả năng chạy mòn của răng ta nhiệt luyện bánh lớn đạt độ rắn thấp hơn bánh nhỏ Cụ thể là thép 45 tôi cải thiện Tra bảng 6.1 [1] ta chọn: Loại bánh răng Bánh răng nhỏ Bánh răng lớn Nhiệt luyện Độ rắn... Đây là hộp giảm tốc công suất trung bình nên ta chọn vật liệu là thép nhóm I có độ rắn HB . truyền của các bộ truyền trong hộp Vớí hộp giảm tốc 2 cấp bánh răng trụ hai cấp khai triển, tỉ số truyền của hộp có thể phân theo chỉ tiêu tiết diện ngang của hộp nhỏ nhất ( cũng chính là để bôi. VẼ CHI TIẾT MÁY Nhà xuất bản Đại học và Trung học chuyên nghiệp , 1978 [4] . Nguyễn Trọng Hiệp: CHI TIẾT MÁY, tập 1 và tập 2 Nhà xuất bản Giáo dục, Hà Nội 1999 Quy ước ký hiệu trong tập thuyết. thiết bị vận chuyển bằng điện, thang máy, máy trục, các thiết bị thí nghiệm… + Động cơ điện xoay chi u:bao gồm 2 loại đồng bộ và không đồng bộ. - Động cơ ba pha đồng bộ có ưu điểm hiệu suất cao,