Đang tải... (xem toàn văn)
Đồ án chi tiết máy - đồng trục - ĐHBKHCM
đồ án môn học chi tiết máy Lời nói đầuTính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí là nội dung không thể thiếu trong chơng trình đào tạo kỹ s cơ khí đặc biệt là đối với kỹ s nghành chế tạo máy. Đồ án môn học Chi Tiết Máy là môn học giúp cho sinh viên có thể hệ thống hoá lại các kiến thức của các môm học nh: Chi tiết máy, Sức bền vật liệu, Dung sai, Chế tạo phôi, Vẽ kỹ thuật đồng thời giúp sinh viên làm quen dần với công việc thiết kế và làm đồ án chuẩn bị cho việc thiết kế đồ án tốt nghiệp sau này.Nhiệm vụ đợc giao là thiết kế hệ dẫn động cơ cấu nâng gồm có hộp giảm tốc côn trụ và bộ truyền đai dẹt. Hệ đợc dẫn động bằng động cơ điện thông qua bộ truyền đai, hộp giảm tốc và khớp nối sẽ truyền chuyển động tới tang .Do lần đầu tiên làm quen thiết kế với khối lợng kiến thức tổng hợp còn có những mảng cha nắm vững cho nên dù đã rất cố gắng tham khảo các tài liệu và bài giảng của các môn có liên quan song bài làm của em không thể tránh đợc những sai sót. Em rất mong đợc sự hớng dẫn và chỉ bảo thêm của các thầy trong bộ môn để em cũng cố và hiểu sâu hơn , nắm vững hơn về những kiến thức đã học hỏi đợc.Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn các thầy trong bộ môn, đặc biệt là thầy Đoàn Yên Thế đã trợc tiếp hớng dẫn, chỉ bảo cho em hoàn thành tốt nhiệm vụ đợc giao .Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn ! ! !Nguyễn Đình Tân lớp 43m Trang 1 đồ án môn học chi tiết máy Mục LụcA. Chọn động cơ và phân phối tỷ số truyền 4I . Xác định công suất cần thiết , số vòng quay sơ bộ hợp lý của động cơ điện và chọn động cơ điện: 4II. Xác định tỉ số truyền động U của toàn bộ hệ thống và phân phối tỷ số truyền cho từng bộ truyền của hệ thống dẫn động , lập bảng công suất , mô men xoắn , số vòng quay trên các trục: .5B. Thiết kế các bộ truyền .8I. Chọn vật liệu: 8II. Xác định ứng suất cho phép: .8III. Tính bộ truyền cấp nhanh 10IV. Tính bộ truyền cấp chậm: .15V.Tính bộ truyền ngoài 19C. Thiết kế trục và then .21i . Chọn vật liệu 21II.Tính thiết kế trục về độ bền 21 c.Trục III 29 Xác định khoảng cách các đoạn trục : .29 + Khoảng cách các đoạn trục phía trong hộp giảm tốc lấy theo kích thớc trục II 29 + Xác định lực hớng tâm Fr của khớp nối : 29 Fr32 = 0,3.Ft23 .29 Trong đó : Ft23 = 4382,6 .29 Fr32 = 0,3.4382,6 = 1314,8 29+ Xác định phản lực tại các gối trục dựa vào sơ đồ hình vẽ IV: 29Phản lực theo phơng ox : .29 X = FX32 + FX30 + FX31 FX33 = 0 .29 MoY = FX32.l31 + FX33.l32 FX31.(l33+ l32) = 0 .29 FX31 = 2139,8 (N) 29 FX30 = 928 (N) .29 Phản lực theo phơng oy : .29 Y = FY33 + FY30 - FY31 = 0 .29 Mox = FY33.l32 - FY31.(l32 + l33) + FZ33. = 0 .29 FY31 = 1572,2(N) .29 FY30 = 663,3(N) .29 + Biểu đồ mô men Mx : 29 MX33 = FY31.l33 = 1572,2 . 123,5 = 194164,3 (N.mm) .29 30 30 Hình IV 30 - Bớc nhảy mô men Mbn = FZ33. = 233631,9 (N.mm) 30Nguyễn Đình Tân lớp 43m Trang 2 đồ án môn học chi tiết máy + Biểu đồ mô men MY .30 MY30 = FX32.l31 = 1314,8.99,5 = 130821,1 (N.mm) 30 MY33 = FX31.l33 = 2139,8.123,5 = 264267,5 (N.mm) 30 + Biểu đồ mô men xoắn T .30 MZ33 = FX33.dm4/2 = 615431 (N.mm) .30 + Tính mô men uốn tổng và mô men tơng đơng tại các tiết diện trên trục III 30 M32 = 0 Mtđ32 = 30 M30 = 130821,1 Mtđ30 = .31 M33 = .31 Mtđ33 = 31 M31 = 0 Mtđ31 = 532979 (N.mm) 31 + Tính đờng kính trục tại các tiết diện của trục III .31 d32 = .31 d30 = .31 d33 = .31 d31 = 31 Xuất phát từ yêu cầu về tính công nghệ chọn : 31 d30 = d31 = 30 (mm) 31 d33 = 45 (mm) .31 d32 = 25 (mm) .31III. Tính mối ghép then . 31IV. Tính kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi .34V.Tính kiểm nghiệm trục về độ bền tĩnh .40D. ổ lăn 41I. Tính cho trục 1 .41II.Tính cho trục 2 .44 d = 25(mm) ; D = 62(mm) ; T = 25,25(mm) ; C = 45,5(KN) ; C0 = 36,6(KN).46III. Tính cho trục III 46E. Nối trục đàn hồi .49G.Tính kết cấu vỏ hộp .51I.Vỏ hộp 51H. Bôi trơn hộp giảm tốc 56I. Các phơng pháp bôi trơn trong và ngoài hộp giảm tốc .56k- Xác định và chọn các kiểu lắp 58M- phơng pháp lắp ráp hộp giảm tốc 61I-Phơng pháp lắp ráp các tiết máy trên trục 61II- Phơng pháp điều chỉnh sự ăn khớp bộ truyền .61III.Phơng pháp điều chỉnh khe hở các ổ lăn 62Tài liệu tham khảo .62Nguyễn Đình Tân lớp 43m Trang 3 đồ án môn học chi tiết máy A. Chọn động cơ và phân phối tỷ số truyềnI . Xác định công suất cần thiết , số vòng quay sơ bộ hợp lý của động cơ điện và chọn động cơ điện:- Công suất cần thiết đợc xác định theo công thức:Pct= tPTrong đó: Pct là công suất cần thiết trên trục động cơ(kW).Pt là công suất tính toán trên trục máy công tác (kW). là hiệu suất truyền động. - Hiệu suất truyền động: = .4otbrcbr dTrong đó: o là hiệu suất của một cặp ổ lăn. cbr là hiệu suất của bộ truyền bánh răng côn.tbr là hiệu suất của bộ truyền bánh răng nón. d là hiệu suất của bộ truyền đai. Thay số: = 0,994. 0,96 . 0,97. 0,95 = 0,84- tính pt : + Trớc hết ta phải xác định tính chất làm việc của động cơ ts =66,66100.3020ttt100.ttck21cklv==+=% ts > 60% do đó động cơ làm việc với tải trọng thay đổi có chu kì Pct= 21222121ttt.Pt.P++ +Xác định P1 , P2 : khi tính sơ bộ ta bỏ qua ma sát ở puli. F =G/2 = 1100/2 =5500(N) Vd =2V =2 . 0,35 = 0,7 (m/s) Nguyễn Đình Tân lớp 43m Trang 4 đồ án môn học chi tiết máy P1 = 85,310007,0.55001000.==dVF(kw) Vì P tỉ lệ bậc nhất với T nên ta có: P2 = 0,3P1 = 0,3 . 3,85 = 1,16 (kw) Pct =84,084,2=tP= = 3.38(kw)- Xác định số vòng quay sơ bộ hợp lý của động cơ điện.+ Tính số vòng quay của trục tang : nlv =300.14,37,0.1000.60 1000.60=DVd= 45 (v/p)- Tỉ số truyền của cơ cấu : Ut = hnU.U - Theo bảng 2- 4 Trang 21/ tập 1, ta chọn sơ bộ Un =Ud = 2 Uh =16 Ut = 16 . 2 = 32 - Số vòng quay sơ bộ của động cơ: nsb = nlv. Ut Trong đó: nsb là số vòng quay đồng bộ nlv là số vòng quay của trục máy công tác ở đây là trục tang Ut là tỷ số truyền của toàn bộ hệ thống- Thay số nsb = 32.45 = 1440 (v/p) ; chọn ndb = 15000 (v / p) - Chọn quy cách động cơ:- Với những số liệu đã tính đợc kết hợp với yêu cầu mở máy và phơng pháp lắp đặt động cơ tra bảng ta đợc động cơ với ký hiệu:4A100L4Y3Với Pdc = 4 (kw) ; ndc= 1420 (v/p); và dnkTT = 2 > =TTmm1,3II. Xác định tỉ số truyền động Ut của toàn bộ hệ thống và phân phối tỷ số truyền cho từng bộ truyền của hệ thống dẫn động , lập bảng công suất , mô men xoắn , số vòng quay trên các trục: - Xác định tỷ số truyền Ut của hệ thống dẫn động Ut = lvdcnnTrong đó: ndc là số vòng quay của động cơ. nlv là số vòng quay của trục tang.Nguyễn Đình Tân lớp 43m Trang 5 đồ án môn học chi tiết máy Thay số Ut =451420= 31,56- Phân phối tỷ số truyền của hệ dẫn động Ut cho các bộ truyềnUt=Un.Uh Chọn Un theo tiêu chuẩn Un= 2,24 Uh=ntUU=24,256,31= 14,09 Đây là hộp giảm tốc côn- trụ 2 cấp với Uh =14,09 Chọn Kbe= 0,3 , 2bd= 1,2 , [ ]1ko= [ ]2ko , Ck= 2122dedw= 1,1[ ]( )[ ][ ]( )[ ]8,12k.3,0.3,01k.2,1.25,2k.k.k1k 25,21o2o1obebe2o2bdk===Từ đó ta có 171,1.8,12c.33kk==,1 - Dựa vào sơ đồ hình 3-21 trang 45 TKCTM tập 1 với Uh = 14,09 U1 = 3,95 mà Uh=21U.U với U1 là tỷ số truyền của cặp bánh răng cấp nhanh U2 là tỷ số truyền của bộ truyền cấp chậmDo đó U2= 57,395,309,141==UUh- Xác định công suất, mô men và số vòng quay trên các trục:- Dựa vào sơ đồ dẫn động ta có :+trục I P1= Pct.( )kwod18,399,0.95,0.38,3.1== N1 =ndc/Ud = 1420/2,24 =634 (v/p)( )NmmnpT 4787663418,3.10.55.9.10.55,961161=== +trục II P( )kwPo02,399,0.96,0.18,3 1cbr21=== n( )pvun/16095,3634112===( )NmmT 17970616002,3.10.55,962== +trục IIINguyễn Đình Tân lớp 43m Trang 6 đồ án môn học chi tiết máy P9,299,0.97,0.02,3 tbr23===olP(kw) N3 = n2/U2 = 160/3,57 =45 (v/p) ( )Nmm452,9.9,55.10np.9,55.10T63363615444=== - Dựa vào kết quả tính toán ở trên ta có bảng sau:TrụcThông sốĐộng cơ 1 2 3Công suất P( )kwlv3,38 3,18 3,02 2,9Tỷ số truyền U 2,24 3,95 3,57Số vòng quay n( )p/v1420 634 160 45Mô men xoắn T(Nmm)47876 179706 615444Nguyễn Đình Tân lớp 43m Trang 7 đồ án môn học chi tiết máy B. Thiết kế các bộ truyền.I. Chọn vật liệu:- Với đặc tính của động cơ cùng với yêu cầu bài ra và quan điểm thống nhất hoá trong thiết kế nên ta chọn vật liệu hai cấp bánh răng nh nhau . Theo bảng 6-1 chọnBánh nhỏ : Thép 45 tôi cải thiện có HB = 241285 lấy giá trị HB =245 ; ( )Mpa8501b= ; ( )Mpa5801ch= Bánh lớn : Để tăng khả năng chạy mòn nhiệt luyện với độ rắn mặt răng nhỏ hơn từ 1015HB nên ta chọn thép 45 tôi cải thiện cóHB = 192240 lấy giá trị HB =230 ; =2b750Mpa ; =2ch450MpaII. Xác định ứng suất cho phép:- Theo bảng 6-2 với thép 45 tôi cải thiện thì :70HB20limH+= ; 1,1SH= ; HB8,10limF= ; 75,1SF=- Chọn độ rắn bánh nhỏ HB1=245 ; độ rắn bánh lớn HB2=230 ( )Mpa56070245.270HB2101limH=+=+=( )Mpa441245.8,1HB.8,1101limF===( )Mpa53070230.270HB2202limH=+=+=( )Mpa414230.8,1HB.8,1202limF===- Số chu kỳ thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về tiếp xúc Theo 6-5 N4,2030HBHH= thay số N64,21Ho10.26,16245.30 == ; N64,22Ho10.97,13230.30 ==- Số chu kỳ thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về uốn N6Fo10.4= với tất cả các loại thép- Do bộ truyền chịu tải trọng thay đổi nhiều bậc nênNHE = 60.C.(Ti/Tmax)3.ni. t NFE = 60.C.(Ti/Tmax)mF.ni. tTrong đó : c là số lần ăn khớp trong 1vòng quay.Nguyễn Đình Tân lớp 43m Trang 8 đồ án môn học chi tiết máy n là số vòng quay trong một phút.tlà tổng số giờ làm việc của bánh răng đang xét.Thay số NHE1 = 60.1.634.33,0133+.12000 = 15,62.107 > NHO1 lấy KHL1=1 Tơng tự NHE2 > NHO2 KHL2 =1 NHE3 > NHO3 KHL3 =1 Riêng NHE4 = 11,09.106 NHE4 < NHO4 KHL4604/HEHENN== 0.96áp dụng công thức 6-1a tập 1 [ ]HHL0limHHSK. =Sơ bộ xác định đợc [ ]( )Mpa5091,11.5601H==[ ])Mpa(8,4811,11.5302H== [ ])Mpa(5091,11.5603H== [ ])(63,46396,0.1,11.5304MpaH== -Tính NFE =60.C.(Ti/Tmax)6.ni.tI NFE1 = 152,27.106>NFO KFL2 = 1 Tơng tự ta có : KFL2 = KFL3 = KFL4 = 1 -Hệ số xét đến ảnh hởng đặt tải , vì tải trọng đặt ở hai phía nên KFC = 0,7Theo 6-2a [ ]FFL.FC0limFFSKK.=Sơ bộ xác định đợc [ ]( )[ ]( )Mpa21275,17,0.530Mpa22475.17,0.5602F1F==== [ ]( )[ ]( )Mpa21275,17,0.530Mpa22475.17,0.5604F3F====Nguyễn Đình Tân lớp 43m Trang 9 đồ án môn học chi tiết máy -ứng suất tiếp xúc cho phép khi quá tải [ ]( )[ ]( )[ ]( )[ ]( )Mpa360450.8,0.8,0Mpa464580.8,0.8,0Mpa1260450.8,2.8,2Mpa1624580.8,2.8,24,2ch4,2max2F3,1ch3,1max1F4,2ch4,2maxH3,1ch3,1maxH============III. Tính bộ truyền cấp nhanh1. Chiều dài côn ngoài của bánh côn chủ động đợc xác định theo công thức ( )[ ]{ }32HbebeH12Re.u.K.K1K.T.1u.KR+= Trong đó : KR là hệ số phụ thuộc vào vật liệu làm răng và loại răng K()31dRMpa50100.5,0K.5,0=== KHlà hệ số kể đến sự phân bố không dều tải trọng trên chiều rộng vành của Bánh răng côn . Tra bảng 6-21 K1,1=HKbelà hệ số chiều rộng vành răng . vì U1=3,95>3 chọn K25,0be= 56,025,0295,3.25,02.==bebeKuKThay số R( )3228,481.95,3.25,0.25,011,1.47876.195,3.50+=eR( )mme4,1396842,0.07,4.50==2.Xác định các thông số ăn khớpTheo 6-52b : d( )mmuRee4,6895,314,139.212221=+=+=Tra bảng 6-22 171=pZSố răng bánh nhỏZ2,2717.6,1.6,111===pZ lấy Z1 = 27Đờng kính trung bình và mô đun trung bình d( ) ( ) ( )mmdKebem604,6825,0.5,01.5,0111===m( )mmZdmtm2,2276011===Mô đun vòng ngoài theo (6.56)Nguyễn Đình Tân lớp 43m Trang 10 [...]... chi tiết lắp trên trục thì lực tác dụng lên bộ truyền gồm 3 lực Lực vòng Ft có phơng tiếp tuyến với vòng lăn ,chi u ngợc với chi u Lực hớng tâm F R có phơng hớng kính ,chi u hớng về tâm mỗi bánh Lực hớng trục F a có phơng song song với trục ,chi u hớng vào bề mặt làm việc của răng Phơng chi u của các lực đợc xác định nh trên sơ đồ hình I : Nguyễn Đình Tân lớp 43m Trang 21 đồ án môn học chi tiết máy. .. kính trục Theo 1 0-9 tập 1 đờng kính sơ bộ đợc tính theo công thức sau d 3 T 0,2.[ ] trong đó : - T là mô men xoắn trên trục - [ ] Là ứng suất xoắn cho phép , đối với thép [ ] =12 20(Mpa) chọn [ ] =15(Mpa) Nguyễn Đình Tân lớp 43m Trang 22 đồ án môn học chi tiết máy -Trục 1 d1 3 47876 = 25,2 0,2.15 Lấy d1 = 30(mm) -Trục 2 d2 3 179706 = 39,1 0,2.15 Lấy d2 = 40 (mm) 615444 = 59 Lấy d3 = 60 (mm) 0,2.15 -. .. 2,25.0,96.0,97.1 = 2,095 Mpa - theo 4.8 : b = Ft.Kđ/[F]. Kđ = 1,1 (bảng 4.7) b = 237.1,1/2,095.4,5 = 27,65(mm) theo bảng 4.1 lấy theo trị số tiêu chuẩn b = 32 chi u rộng bánh đai lấy B = 40 (bảng 9.10) sách thiết kế chi tiết máy Nguyễn Đình Tân lớp 43m Trang 20 đồ án môn học chi tiết máy 4 Xác định lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục - theo 4.12 F0 = 0.b. = 2,25.32.4,5 = 324(N) - theo 4.13 Fr = 2.F0.sin(1/2)... đồ án môn học chi tiết máy 0 F y20 F F x20 F 2 F F F x32 F F x21 y32 3 y22 1 z32 2 F y21 z22 x22 41455,7 N.mm 14850 N.mm 50991,7 N.mm 26101,9 N.mm 187916,1 N.mm 218445,9 N.mm 173439,7 N.mm Hình III Nguyễn Đình Tân lớp 43m Trang 27 đồ án môn học chi tiết máy X = 0 FX22 FX20 + Fx23 FX21 = 0 Moy = 0 FX22.l22 + FX23.l23 - FX21.l21 =0 FX21 = 2332,2 (N) FX20 = 3671,4 (N) Y = 0 FY22 - FY23 - FY21 -. .. = 59( mm ) -Trục 3 d3 3 l 13 = l 11 + K 1 + K 2 + l m13 + 0,5.( b 01 b 13 cos 1 ) Trong đó : Nguyễn Đình Tân lớp 43m Trang 23 đồ án môn học chi tiết máy K 1 , K 2 là chi u rộng ổ 1 và ổ 2 , tra bảng 1 0-3 đợc K1 =12 ; K2 = 10 l m13 Chi u dài may ơ của bánh răng côn trên trục 1 lm13 = 39 mm theo trên bW = 40 mm 0 l m13 = 84 + 12 + 10 + 39 + 0,5 19 40 cos(14,21) = 135( mm ) [ l 22 ] + Trục II = 0,5.(... - ở đây lắp bánh đai lên đầu vào của trục I nên không cần quan tâm tới đờng kính trục động cơ điện 3.Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực Chi u dài trục cũng nh khoảng cách giữa các gối đỡ và các điểm đặt lực phụ thuộc vào sơ đồ động , chi u dài may ơ của các chi tiết quay , chi u rộng ổ , khe hở cần thiết và các yếu tố khác Theo bảng 1 0-2 tập 1 ta có thể xác định đợc chi u rộng ổ... 03 = 31( mm ) - Chi u rộng may ơ ở nửa khớp nối , ở đây là nối trục vòng đàn hồi nên l m32 = ( 1,4 2,5).d 3 = ( 1,4 2,5).60 = 84 150 chọn l m32 = 108( mm ) - Chi u rộng moay ơ của bánh đai lm12 = 1,3.d1 = 1,3.30 = 39 chọn lm12 = 39 (mm) - Chi u rộng may ơ bánh răng côn l m13 = 1,3.d 1 = 39 chọn lm13 = 39 (mm) lm23 = 1,3.d2 = 1,3.40 = 52 chọn lm23 = 52 (mm) - Chi u rộng may ơ của bánh răng trụ cấp... 57(d2 d1)/as = 167,50 > min =1500 Nguyễn Đình Tân lớp 43m Trang 19 đồ án môn học chi tiết máy 3.Xác định tiết diện đai và chi u rộng bánh đai - theo (4.9) Ft = 1000.P1/v = 1000.3,18/13,4 =237 N - theo bảng (4.80 tỉ số (/d1) nên dùng là 1/40 =d1/40 = 4,5 mm - theo bảng 4.1 chọn loại đai b.800 có lớp lót trị số t/c = 4,5 , số lớp là 3 - ứng suất có ích cho phép xác định theo (4.10) [F] = [F]0.C.Cv.C0... nghiêng của răng Số răng bánh răng Z1 = 27 ; Z2 = 108 Theo các công thức trong bảng 6-1 9 ta tính đợc : Đờng kính chia ngoài de1 = 67,5 mm ; de2 =270 mm 1 = 14,210 ; 2 = 75,79 0 Góc côn chia Chi u cao răng ngoài he =5,5mm Chi u cao đầu răng ngoài h ae1 = h ae 2 = 2,5( mm ) Chi u cao chân răng ngoài h fe1 = h fe 2 = 3mm Nguyễn Đình Tân lớp 43m Trang 14 đồ án môn học chi tiết máy Đờng kính đỉnh răng ngoài... 37996 N.mm 24955,5 N.mm 4275,8 N.mm 82681,2 N.mm 47825,4 N.mm Hình II Biểu đồ mô men MY MY1 = FX13.(l13 l11) = 82681,2 (N.mm) Biểu đồ mô men xoắn MZ : MZ = FX13.dm1/2 = 47825,4 (N.mm) Nguyễn Đình Tân lớp 43m Trang 25 đồ án môn học chi tiết máy -Tính mô men uốn tổng M j và mô men tơng đơng Mtdj tại các tiết diện thứ j trên chi u dài trục theo công thức : MJ = M 2 + M 2 ; Mtđj = M 2 + 0,75.Tj2 yj xj j Thay . đồ án môn học chi tiết máy 3.Xác định tiết diện đai và chi u rộng bánh đai .- theo (4.9) Ft = 1000.P1/v = 1000.3,18/13,4 =237 N- theo. nghành chế tạo máy. Đồ án môn học Chi Tiết Máy là môn học giúp cho sinh viên có thể hệ thống hoá lại các kiến thức của các môm học nh: Chi tiết máy, Sức bền
