Đang tải... (xem toàn văn)
Đồ án thiết kế hệ thống dẫn động cơ khí giúp củng cố lại các kiến thức đã học trong các môn Chi tiết máy, Truyền động cơ khí, Vẽ kỹ thuật cơ khí và giúp sinh viên có cái nhìn tổng quát về Thiết kế cơ khí. Công việc thiết kế Hộp giảm tốc giúp ta nhìn rõ hơn cấu tạo, chức năng của chi tiết cơ bản như ổ lăn, bánh răng. Qua đồ án, sinh viên dần hoàn thiện kỹ năng Autocad, kỹ năng cần thiết cho một kỹ sư cơ khí.
Đồ án chi tiết máy GVHD:PGS.TS.Nguyễn Văn Yến LỜI NĨI ĐẦU Trong sống bắt gặp hệ thống truyền động khắp nơi nói đóng vai trò đònh sống sản xuất Đối với hệ thống truyền động thường gặp nói hộp giảm tốc phận thiếu Đồ án thiết kế hệ thống truyền động khí giúp củng cố lại kiến thức học môn Nguyên Lý Máy, Chi Tiết Máy, Vẽ Kỹ thuật Cơ khí,… giúp sinh viên có nhìn tổng quan việc thiết kế khí Công việc thiết kế hộp giảm tốc giúp hiểu kỹ có nhìn cụ thể cấu tạo chức chi tiết bánh ,ổ lăn,… Thêm vào trình thực sinh viên bổ sung hoàn thiện kỹ vẽ hình chiếu với công cụ AutoCad, điều cần thiết với kỹ sư khí Em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Văn Yến bạn khoa giúp đỡ em trình thực đồ án Với kiến thức hạn hẹp, thiếu xót điều tránh khỏi, em mong nhận ý kiến từ thầy cô bạn bè để đồ án hoàn thiện Sinh viên thực Phạm Thanh Hiệp – 08C4B SVTH: Phạm Thanh Hiệp – 08C4B –Khoa Cơ Khí Giao Thơng Trang1 Đồ án chi tiết máy GVHD:PGS.TS.Nguyễn Văn Yến PHẦN I :CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN & PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN I.CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN 1.1.Xác định cơng suất động Cơng suất động xác định tùy thuộc vào chế độ làm việc động tính chất tải trọng Cơng suất cần thiết kế động tính theo cơng thức: P đc = Plv Trong : P đc : Cơng suất thiết kế động P lv : Cơng suất làm việc động , P lv = 7.0 kW : hiệu suất truyền động 2 = ηổ * Br * Kn ηổ:Hiệu suất cặp ổ lăn , ηổ =0.99 Br :Hiệu suất truyền bánh trụ , Br =0.96 Kn :Hiệu suất khớp nối , Kn =1 Các giá trị hiệu suất: Br ,ηổ, Kn lấy từ bảng 2-1 sách thiết kế chi tiết máy Nguyễn Trọng Hiệp-Nguyễn Văn Lẫm 2 = ηổ * Br * Kn = 0.99 *0.96 *1= 0.89 Cơng suất cần thiết kế động : P đc = PLv = = 7.86 kW 0.89 2.1 Chọn động Cần phải chọn động điện có cơng suất lớn P đc Trong tiêu chuẩn động điện có nhiều loại thỏa mãn điều kiện Ta chọn động điện ký hiệu A02-52-4 (Động che kín có quạt gió loại A02(AOJI2)),cơng suất động P đc = 10,0kW, số vòng quay động n đc = 1460 vg/ph.Số vòng quay đồng 1500 vg/ph Loai động có tỷ số truyền phân phối hợp lý cho truyền hệ thống dẫn động.( Tra bảng 2P , Thiết kế chi tiết máy –Nguyễn Trọng Hiệp –Nguyễn Văn Lẫm – TKCTM(NTH-NVL)) SVTH: Phạm Thanh Hiệp – 08C4B –Khoa Cơ Khí Giao Thơng Trang2 Đồ án chi tiết máy GVHD:PGS.TS.Nguyễn Văn Yến II.PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN 2.1.Phân phối tỷ số truyền Tỷ số truyền chung hệ thống dẫn động: u th = u nh * uch (1) u th :tỷ số truyền tồn hộp u nh :tỷ số truyền cấp nhanh uch :tỷ số truyền cấp chậm Để thuận tiện cho việc bơi trơn ta chọn tỷ số truyền sau: unh = uch (2) u th = u nh * uch Với n lv = = nđc nlv = 1450 100 =14.5 n =100(v/ph) , n đc = n =1450(v/ph) Theo (2) ta có : u th u nh = u ch = = 14,5 = 3.808 2.2.Xác định cơng suất, số vòng quay mơ men xoắn trục 2.2.1.Số vòng quay n số vòng quay trục I n số vòng quay trục II n số vòng quay trục III n = n lv = 100 (v/ph) n = unh * n lv = 3.808*100 = 380.8 (v/ph) n = unh * n = 3.808*380.8 = 1450 (v/ph) 2.2.2 Cơng suất PI : cơng suất trục I PII :cơng suất trục II PIII :cơng suất trục III PIII = p Lv kn * = = 7.07 (kW) 0.99 * SVTH: Phạm Thanh Hiệp – 08C4B –Khoa Cơ Khí Giao Thơng Trang3 Đồ án chi tiết máy PII = p III Br * PI = p II Br * = = GVHD:PGS.TS.Nguyễn Văn Yến 7.07 =7.44 (kW) 0.96 * 0.99 7.44 = 7.83 (KW) 0.96 * 0.99 2.2.3Mơ men xoắn trục TI :mơ men xoắn trục I TII :mơ men xoắn trục II T III :mơ men xoắn trục III TI= 9.55*10 * p 7.83 51570(Nmm) 9.55*10 * 1450 n TII =9.55 *10 * p 7.44 186586.13(Nmm) 9.55*10 * 380.8 n II TIII=9.55 *10 * p 7.07 675185(Nmm) 9.55*10 * 100 n II Bảng số liệu : Trục Số I II III liệu U U nh =3,808 U ch =3.808 n(vg/ph) 1450 380.8 100 P(kW) 7.83 7.44 7.07 T(Nmm) 51570 186586.13 SVTH: Phạm Thanh Hiệp – 08C4B –Khoa Cơ Khí Giao Thơng 675185 Trang4 Đồ án chi tiết máy GVHD:PGS.TS.Nguyễn Văn Yến PHẦN II:THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN 2.1.Thiết kế truyền cấp chậm 2.1.1.Chọn vật liệu & cách nhiệt luyện Vì truyền chịu tải trọng nhỏ & trung bình nên ta dùng thép tơi cải thiện ( tơi ram nhiệt độ cao ),thép thường hóa thép đúc để chế tạo bánh răng.Độ rắng bề mặt HB 350.Để chạy mòn tốt,nên lấy độ rắn bánh nhỏ lớn độ rắn bánh lớn khoảng 25-50HB a)Bánh nhỏ:thép 45 thường hóa , tra bảng 3-8 TK (NTH-NVL) P40 tính:бb =580 (N/mm ) :giới hạn bền kéo бch = 290 (N/mm ) :giới hạn chảy HB = 200 :độ cứng Giả thiết đường kính phơi:100 – 300 mm b)Bánh lớn:thép 35 thường hóa tra bảng 3-8 CTM (NTH-NVL) P40 tính: бb = 480 (N/mm ) бch =240 (N/mm ) HB = 160 Giả thiết đường kính phơi :300-500 mm 2.1.2 Định ứng cho phép Số chu kỳ làm việc bánh : N=số năm*số ngày*số giờ*60*số vòng Số chu kỳ làm việc bánh lớn : N =t b * 60*n = 5*270*8*60*100=67.2*10 Số chu kỳ làm việc bánh nhỏ: N3 = t b * 60*n = 5*270*8*60*380.8 = 246758400 Vì N3,N4 lớn số chu kì sở đường cong mỏi tiếp xúc đường cong mỏi uốn nên bánh nhỏ bánh lớn lấy K’N=K”N=1 a)Ứng suất tiếp xúc cho phép [б]tx = [б]Notx*KN ' (3) với : [б]Notx :Ứng suất tiếp xúc cho phép (N/mm ) bánh làm việc lâu dài phụ thuộc vào HB KN ' :hệ số chu kỳ ứng suất tiếp xúc SVTH: Phạm Thanh Hiệp – 08C4B –Khoa Cơ Khí Giao Thơng Trang5 Đồ án chi tiết máy GVHD:PGS.TS.Nguyễn Văn Yến Do N3,N4 No KN ' =1 Tra bảng 3-9 TKCTM (NTH-NVL) P43 thay vào phương trình (3) ta được: [б]tx3 = 2.6*HB = 2.6*200 = 520 (N/mm ) :ứng suất tiếp xúc cho phép bánh nhỏ [б]tx4 = 2.6*HB =2.6*160 =416 (N/mm ) :ứng suất tiếp xúc cho phép bánh lớn b) ứng suất uốn cho phép Do bánh làm việc chiều nên [бu] = * K n '' n * K (1.4 1.6) * 1 * K n (4) n * K '' = Do thép nên б-1 = (0.4 0.45) * бbk ta chọn 0.42 :giới hạn mỏi uốn chu kỳ đói xứng бbk :giớ hạn bền kéo n:hệ số an tồn ,vì thép rèn ,thường hóa nên n = 1.5 K б :hệ số tạp trung ứng st chân ,do thép thường hóa :chọn K б = 1.8 Kn '' : hệ số chu kỳ ứng suất uốn : Do N1,N2 No nên Kn '' = Vậy :thép 45 ta có : б-1 = 0.42* бbk3 =0.42*580=243.6(N/mm ) Thép 35 : : б-1 = 0.42* бbk4 =0.42*480=201.6(N/mm ) Thay tất vào phương trình (4) ta : [бu]3 = 1.5 * 243.6 135.3(N/mm ) 1.5 * [бu]4 = 1.5 * 201.6 112(N/mm ) 1.5 * 2.1.3 Chọn hệ số tải trọng k Vì truyền chế tạo kim loại có khả chạy mòn,các ổ bố trí đối xứng so với bánh nên :K=1.3 (chọn sơ bộ) 2.1.4 Chọn hệ số chiều rộng bánh răng: Do truyền bánh trụ chịu tải trung bình A=(0.3-0.45) nên chọn: A =0.35 2.1.5Tính khoảng cách trục A ,tính theo sức bền tiếp xúc : Bộ truyền bánh trụ bánh nghiêng nên áp dụng cơng thức: 1.05 *10 K *P ) * tx * u A * ' * n A (uch 1)* ( (5) Do truyền ăn khớp ngồi lấy dấu + SVTH: Phạm Thanh Hiệp – 08C4B –Khoa Cơ Khí Giao Thơng Trang6 Đồ án chi tiết máy GVHD:PGS.TS.Nguyễn Văn Yến ' - Hệ số phản ánh tăng khả tải tính theo sức bền tiếp xúc bánh nghiêng(hoặc cong) so với bánh thẳng, ' =(1.15-1.35) ,ta chọn ' =1.3 A = b :Hệ số chiều rộng bánh a A:Khoảng cách trục (mm) b:Chiều rộng bánh (mm) Thay tất vào (5) ta được: A (3.808+1)* (1.05 *10 ) *1.3 * 7.44 =218,14(mm) (416 * 3.808) * 0.35 *1.3 *100 Lấy A = 218 (mm) 2.1.6 Tính vận tốc vòng & chọn cấp chế tạo bánh : V3 = r * = * * n A 218 * * * 380.8 * 1.81(m/s) u 60 *1000 (3.808 1) * 60 *1000 Với vận tốc ta tra bảng 3-14 TKCTM (NTH-NVL) P48 ta có cấp chế tạo bánh cấp 2.1.7 Định xác hệ số tải trọng K& khoảng cách trục A Hệ số tải trọng K tính theo cơng thức: K=Ktt*Kd Ktt : hệ số tập trung tải trọng ,do tải trọng rung động nhẹ,bộ truyền có khả chạy mòn (HB 350,v m n sin chọn theo cấp xác 9,vận tốc vòng V d3 = 38mm lmoayo = b4 = 60mm Vậy lthen = 0.8*lmoayo = 0.8*60 = 48mm +Ta kiểm nghiệm độ bền dập : Theo cơng thức sau: d = d = * 3 d d * t lơ * lthen * 315884.6 48 * 3.6 * 38 96(N/mm )(*) Ta tra bảng trang 7-21 CTM(NVL- NTH) d = 100 (N/mm )(**) Từ (*)&(**) đủ bền SVTH: Phạm Thanh Hiệp – 08C4B –Khoa Cơ Khí Giao Thơng Trang39 Đồ án chi tiết máy GVHD:PGS.TS.Nguyễn Văn Yến + Ta kiểm nghiệm độ bền cắt theo tiết diện A-A:(vẽ hình then vào) Theo ơng thức sau: c = c = * 3 d * b * l then c * 315884.6 28.86(N/mm ) 38 * 12 * 48 Ta tra bảng 7-21 CTM(NVL- NTH) c = 87 (N/mm ) Vậy c = 28.86(N/mm ) < c = 87 (N/mm ) đủ bền Sau bảng tổng kết then: b(mm) h(mm) tlỗ (mm) ttrục(mm) Then I: 6 2.6 3.5 Then II,III: 10 3.6 4.5 Then IV: 12 3.6 4.5 B- thiết kế ổ I) chọn ổ lăn Mỗi trục có ổ, bên chịu lực khác nhiên ta chọn ổ giống để thuận tiện cho việc mua sắm ,lắp ghép, hay khoảng nửa thời gian ta thay chỗ cho đảm bảo độ bền cho ổ Do khơng có lực dọc trục ta chọn loại ổ bi đỡ dãy cho kinh tế(vẽ hình ổ bi vào) + Với trục I(vẽ hình vào) d = 20mm, n = 1200(vg/ph), h = 7*200*8 = 11200(giờ) C = Q*(nh) 0.3 C (18) C: hệ số khả làm việc Q:tải trọng tương đương n: số vòng quay ổ h:thời gian phục vụ SVTH: Phạm Thanh Hiệp – 08C4B –Khoa Cơ Khí Giao Thơng Trang40 Đồ án chi tiết máy GVHD:PGS.TS.Nguyễn Văn Yến Ta tra bảng 8-7 trang 164CTM(NVL- NTH) Ta : (nh) 0.3 = 137 Tính Q: Q = (Kv*R + m*At) *Kn*Kt (19) R:Tải trọng hướng tâm(daN) A: Tải trọng dọc trục (daN) m:hệ số chuyển tải trọng dọc trục tải trọng hướng tâm A =0 lực dọc trục khơng có Kt: hệ số tải trọng động Ta tra bảng 8-3 /162 164CTM(NVL- NTH) Kt = 1.1 Kn : hệ số nhiệt độ Tra bảng 8-4 /162 164CTM(NVL- NTH) Kn = Vì nhiệt độ làm việc [...]... 2*0.75=337.67(mm) SVTH: Phạm Thanh Hiệp – 08C4B –Khoa Cơ Khí Giao Thông Trang17 Đồ án chi tiết máy GVHD:PGS.TS.Nguyễn Văn Yến banh2 0 Fr1 N2 F1 2 N1 Ft1 P o banh 1(chu dong) 1 2.2.12 Tính lực tác dụng lên trục : dùng công thức 3-5 0 CTM (NVL-NTH) p54 ta được Bánh 2 Fr2 Ft1 Ft2 Fr1 Bánh 1 SVTH: Phạm Thanh Hiệp – 08C4B –Khoa Cơ Khí Giao Thông Trang18 Đồ án chi tiết máy Lực vòng : Ft1= GVHD:PGS.TS.Nguyễn Văn Yến... Do bộ truyền ăn khớp ngoài cho nên lấy dấu + SVTH: Phạm Thanh Hiệp – 08C4B –Khoa Cơ Khí Giao Thông Trang13 Đồ án chi tiết máy GVHD:PGS.TS.Nguyễn Văn Yến ' - Hệ số phản ánh sự tăng khả năng tải tính theo sức bền tiếp xúc của bánh răng nghiêng(hoặc răng cong) so với bánh răng thẳng, ' =(1.1 5-1 .35) ,ta chọn ' =1.3 A = b :Hệ số chi u rộng bánh răng A A:Khoảng cách trục (mm) b :Chi u rộng bánh răng... thức 3-3 7) SVTH: Phạm Thanh Hiệp – 08C4B –Khoa Cơ Khí Giao Thông Trang15 Đồ án chi tiết máy Ztđ= GVHD:PGS.TS.Nguyễn Văn Yến Z cos 3 Bánh nhỏ : Ztđ3= Z1 30 = =30.84 3 cos (0.9908) 3 Bánh lớn : Ztđ4= Z2 114 = =117.21 3 cos (0.9908) 3 Hệ số dạng răng tra bảng 3-1 8 CTM (NVL-NTH) p52 ta được : Bánh nhỏ : y3=0.451 Bánh lớn : y4=0,517 Thay tất cả vào (9) ta được: Ứng suất uốn tại chân răng của bánh răng... - Fr1+ F KN = 0 R Ay = F KN - Fr1 + R By = 363.92 – 303.55 + 388.52= 448.89 (N) m Ax = - Ft1 * l2 + R Bx * l11 = 0 SVTH: Phạm Thanh Hiệp – 08C4B –Khoa Cơ Khí Giao Thông Trang23 Đồ án chi tiết máy GVHD:PGS.TS.Nguyễn Văn Yến R Bx = X F t1*l 2 834 * 46.5 = 417 (N) 93 l11 = R Ax + R Bx - Fr1 = 0 R Ax = Ft1 - R Bx = 834 – 417= 417 (N) Tính mô men uốn ở những tiết diện nguy hiểm: Ở tiết diện n-n:... 08C4B –Khoa Cơ Khí Giao Thông Trang35 Đồ án chi tiết máy GVHD:PGS.TS.Nguyễn Văn Yến d Goc luon cua phan truc co mang CTM r d D Goc luon cua phan truc khong co mang CTM R d Do vat cua phan truc khong dung cho CTM cat rang a +Góc lượn của trục có mang chi tiết máy : Tra bảng 7-1 5/135 CTM(NVL- NTH)) d 20(mm) 30(mm) 35(mm) vẽ hình vào r 1.5(mm) 2(mm) 2(mm) SVTH: Phạm Thanh Hiệp – 08C4B –Khoa Cơ Khí Giao Thông... =600(N/mm 2 ) ch =290(N/mm 2 ) dIo-o= 32mm tra bảng 7-3 b/122 CTM(NVL- NTH) nội suy ta được: W = 2730(mm 3 ) W0 = 5910(mm 3 ) Ta kiểm tra tại tiết diện o-o: 1 = (0.2 – 0.3)* b = 0.25*600 = 150(N/mm 2 ) 1 = (0.4 – 0.5)* b = 0.45*600 = 270(N/m = 0.96; k = 2.4(128 CTM(NVL- NTH) k SVTH: Phạm Thanh Hiệp – 08C4B –Khoa Cơ Khí Giao Thông Trang33 Đồ án chi tiết máy GVHD:PGS.TS.Nguyễn Văn Yến a... +2*mn=345.17+2*3=351.17(mm) Đường kính vòng chân răng : Di3= dc3 - 2*mn – 2*c=90.84 – 2*3 – 2*0.75=83.34(mm) Di4= dc4 - 2*mn – 2*c=345.17 – 2*3 – 2*0.75=337.67(mm) Fr4 Fa4 Ft3 Fa3 Ft4 Fr3 Bánh 3 ( chủ động ) 2.1.12 Tính lực tác dụng lên trục : dùng công thức 3-5 0 CTM (NVL-NTH) p54 ta được SVTH: Phạm Thanh Hiệp – 08C4B –Khoa Cơ Khí Giao Thông Trang11 Đồ án chi tiết máy Lực vòng : Ft3 = GVHD:PGS.TS.Nguyễn Văn Yến 2... ) Tra bảng 7-2 TKCTM (NTH-NVL) ta chọn = 63 (N/mm 2 ) Thay tấc cả vào phương trình (9) ta được: dIn-n 3 41068.8 18.68(mm) 0.1 * 63 Lấy theo tiêu chuẩn d I = 20 (mm) (ngõng trục lắp ổ) Tính đường kính trục ở tiết diện m-m: M tdmm = 2 2 = M um m 0.75 * TI 26502.42 2 0.75 * 40031.512 = 43637.94(Nmm) SVTH: Phạm Thanh Hiệp – 08C4B –Khoa Cơ Khí Giao Thông Trang24 Đồ án chi tiết máy GVHD:PGS.TS.Nguyễn... bền mỏi của chi tiết máy Do đây là thép cacbon trung bình nên ta chọn như sau: = 0.1 =0.05 , :hệ số kích thước xét đến ảnh hưởng của nó đến giới hạn mỏi của trục: Ta tra bảng 7-4 CTM(NVL-NTH) ta được: =0.89; =0.8 :hệ số tăng bền của trục,do không dùng phương pháp tăng bền bề mặt nên =1 SVTH: Phạm Thanh Hiệp – 08C4B –Khoa Cơ Khí Giao Thông Trang32 Đồ án chi tiết máy GVHD:PGS.TS.Nguyễn... kích thước chi u dài trục thì ta chọn những kích thước sau:vẽ sơ đồ hộp sơ bộ vào Tra bảng 1 0-3 _Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí _Tập 1 _ Trịnh Chất – Lê Văn Uyển ta có: Khoảng cách từ mặt mút của chi tiết quay đến thành trong của hộp : k 1 = 10 (mm) Khoảng cách từ mặt mút của ổ đến thành trong của hộp :k 2 = 10(mm) Khoảng cách từ mặt mút của chi tiết quay đến nắp ổ: k 3 = 15(mm) Chi u cao của ... Phạm Thanh Hiệp – 08C4B –Khoa Cơ Khí Giao Thông Trang35 Đồ án chi tiết máy GVHD:PGS.TS.Nguyễn Văn Yến d Goc luon cua phan truc co mang CTM r d D Goc luon cua phan truc khong co mang CTM R d Do vat... Thông Trang36 Đồ án chi tiết máy GVHD:PGS.TS.Nguyễn Văn Yến +Góc lượn trục mang chi tiết máy : Tra bảng 7-1 0/135 CTM(NVL- NTH)) D-d R 25 – 35– 30 3 38 – 35 +Độ vát phần trục không dùng hco chi tiết... GVHD:PGS.TS.Nguyễn Văn Yến banh2 Fr1 N2 F1 N1 Ft1 P o banh 1(chu dong) 2.2.12 Tính lực tác dụng lên trục : dùng công thức 3-5 0 CTM (NVL-NTH) p54 ta Bánh Fr2 Ft1 Ft2 Fr1 Bánh SVTH: Phạm Thanh Hiệp – 08C4B