Đang tải... (xem toàn văn)
Đồ án nguyên lý chi tiết máy
Đồ Án Nguyên Lý – Chi Tiết Máy GVHD: VĂN HỮU THỊNH https://www.facebook.com/pages/Tài-liệu-hay-và-rẻ/600827713314928?ref=hl Đồ án Nguyên lý chi tiết máy SVTH: ĐÀO MINH HOÀI Trang 1 Đồ Án Nguyên Lý – Chi Tiết Máy GVHD: VĂN HỮU THỊNH MỤC LỤC Đầu đề 4 PHẦN I: CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN 6 I. Chọn động cơ 6 II. Phân phối tỷ số truyền .6 PHẦN II: TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN XÍCH 7 I. Chọn loại xích .7 II. Xác định các thông số của xích và bộ truyền .7 III. Kiểm nghiệm xích về độ bền .8 IV. Đường kính đĩa xích .9 V. Xác định các lực tác dụng lên trục 10 PHẦN III: THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG 10 I.Chọn vật liệu 10 II. Xác định ứng suất cho phép 10 III. Tính toán bộ truyền cấp nhanh 12 IV. Tính toán bộ truyền cấp chậm 16 PHẦN IV: THIẾT KẾ TRỤC 20 I.Chọn vật liệu .20 II. Xác định sơ bộ đường kính trục 20 III. Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực .20 IV. Xác định trị số và chiều của các lực từ chi tiết quay tác dụng lên trục .21 V. Tính các momen tổng và momen tương đương 31 PHẦN V: TÍNH TOÁN THEN VÀ Ổ LĂN .35 I. Then 35 II. Ổ lăn .36 III. Chọn dung sai lắp ghép ổ lăn .39 PHẦN VI: TÍNH TOÁN VỎ HỘP VÀ CÁC CHI TIẾT KHÁC 39 I.Vỏ hộp .39 II. Khớp nối 41 III.Phương pháp bôi trơn .41 SVTH: ĐÀO MINH HOÀI Trang 2 Đồ Án Nguyên Lý – Chi Tiết Máy GVHD: VĂN HỮU THỊNH Trường ĐHSPKT TP.HCM Khoa XD & CHUD Bộ môn: Thiết kế công nghiệp ĐẦU ĐỀ THIẾT KẾ ĐỒ ÁN MÔN HỌC CHI TIẾT MÁY THIẾT KẾ HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ (Đề số: 03 --- Phương án: ) A. ĐẦU ĐỀ 1. Sơ đồ động: 0.7t ck 0.3t ck T T 0.8T Gồm: 1. Động cơ điện SVTH: ĐÀO MINH HOÀI Trang 3 Đồ Án Nguyên Lý – Chi Tiết Máy GVHD: VĂN HỮU THỊNH 2. Nối trục 3. Hộp giảm tốc 4. Bộ truyền xích 5. Thúng tròn 2. Số liệu ban đầu: a. Công suất truyền trên trục công tác (P): 5,0 (kW). b. Số vóng quay của trục công tác (n): 90 (vòng/phút). c. Số năm làm việc (a): 5 (năm). 3. Đặc diểm của tải trọng: Tải trọng va đập nhẹ, quay 1 chiều. 1. Ghi chú: Năm làm việc (y) 300 ngày, ngày làm việc 2 ca, mỗi ca 6 giờ. Sai số cho phép về tỉ truyền i = 2 3% B. KHỐI LƯỢNG CỤ THỂ: 1. Một bản thuyết minh về tính toán. 2. Một bản vẽ lắp hộp giảm tốc (Khổ A 0 ). SVTH : ĐÀO MINH HOÀI GVHD : VĂN HỮU THỊNH Ngày bảo vệ : / / 2011. Ngày giao đề : / / 2011 tailieu1.webnode.vn SVTH: ĐÀO MINH HOÀI Trang 4 Đồ Án Nguyên Lý – Chi Tiết Máy GVHD: VĂN HỮU THỊNH PHẦN I: CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIÊ ̣ N I.Chọn động cơ điện: - Ta có công suất truyền tính toán trên các trục máy công tác: t P = 3,4 (kW). - Công suất cần thiết trên trục động cơ điện: η t ct P P = Với : 34 . brolxnt ηηηηη = hiệu suất truyền động. - Qua số liệu tra bảng 2.13ta được: Hiệu suất khớp nối : nt η = 1 Hiệu suất 1 cặp ổ lăn : ol η = 0,995 Hiệu suất 1 cặp bánh răng : br η =0.97 Hiệu suất bộ truyền xích : x η = 0.97 => = η 1.0,97.0,995 4 .0,97 3 = 0.89 => 62,5 89,0 5 === η t ct P P (kW). - Ta cần chọn động cơ có P đm P ct = 4 (kW). - Dựa vào bảng P1.2 ta chọn được động cơ DK 51 - 4 có: P đm = 7 (kW). n đc = 1440 (vòng/phút). II. Phân phối tỷ số truyền: a. Tỷ số truyền: U = Trong đó: n đc : vận tốc quay của đông cơ. n : số vòng quay của trục công tác. => U = = 16. - Mặt khác ta có: U = U n .U c .U x = U h .U x => U h = Với U x : là tỉ số truyền của bộ truyền xích. Chọn u x = 2.5. SVTH: ĐÀO MINH HOÀI Trang 5 Đồ Án Nguyên Lý – Chi Tiết Máy GVHD: VĂN HỮU THỊNH => .4,6 5,2 16 === x h U U U Mà U h = U n .U c ( với U n = 1,2U c ). => U h =1,2 2 c U = 8,28 => U c = 2,22. => U n = 1,3. U c = 1,3.2,22 = 2,88. - Kiễm tra: U n .U c .U x = 2,88.2,22.2,5=15,98 |U n .U c .U x – U| = |15,98-16| = 0,02. - Ta chấp nhận các tỉ số truyền: U n = 2,88 và U c = 2,22. b. Công suất trên các trục: - Ta có: P ct = 4 (kW). Trục I : ).(59,5995,0.1.62,5 kWPP olNTctI === ηη Trục II : ).(4,5995,0.97,0.59,5 1 kWPP olbrII === ηη Trục III : ).(21,597,0.995,0.4,5 2 kWPP olbrIII === ηη Trục VI : ).(03,5995,0.97,0.21,5 3 kWPP olxIV === ηη c. Vòng quay trên các trục: - Ta có: n đc = 1440 (vòng/phút). Trục I : n I = = = 1440 (vòng/phút). Trục II : n II = = 1440/2,88 = 500 (vòng/phút). Trục III: n III = = 500/2,22 = 225,23 (vòng/phút). Trục IV: n IV = = 225,23/2,5 = 90,1 (vòng/phút). Bảng số liệu: Với momen xoắn: T(N.mm) = . PHẦN II: TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN XÍCH SVTH: ĐÀO MINH HOÀI Trang 6 Thông số Động cơ I II III IV U U nt = 1 U n = 2,88 U c = 2,22 U x = 2,5 n(vòng/phút) 1440 1440 500 225,23 90,1 P(kW) 5,62 5,59 5,4 5,21 5,03 T (N.mm) 37073 37073 103140 220909 533147 Đồ Án Nguyên Lý – Chi Tiết Máy GVHD: VĂN HỮU THỊNH I. Chọn loại xích: Vì tải trọng xích va đập nhẹ và vận tốc thấp nên ta chọn xích con lăn,dễ chế tạo,độ bền mòn cao. II. Xác định các thông số của xích và bộ truyền: - Theo bảng 5.4, với u x = 2,5 ta chọn số răng của đĩa xích nhỏ z 1 = 27> 19. =>Số răng của đĩa xích lớn: z 2 = u x .z 1 = 3.27 = 67< z max = 120. - Theo công thức 5.3 ta có công thức tính toán: P t = P 3 .k.k z .k n Trong đó: + k z = 25/z 1 = 25/27= 0,93 : hệ số bánh răng. Chọn n 01 = 200 (vg/ph) => k n = n 01 /n 3 = 200/225,23= 0,89 : hệ số số vòng quay. + Theo công thức 5.4 và bảng 5.6 ta có: K = k 0 .k a .k đc .k bt .k đ .k c Trong đó: K 0 = 1 : hệ số kể đến ảnh hưởng của vị trí bộ truyền (đường tâm đĩa xích so với phương ngang <40 0 ). K a = 1 : hệ số kể đến khoảng cách trục và chiều dài xích(chọn a = 40p). K đc = 1: hệ số kể đến ảnh hưởng của việc điều chỉnh lực căng xích(điều chỉnh bằng 1 trong 2 đĩa xích). K bt = 1,3 : hệ số kể đến ảnh hưởng của bôi trơn (môi trường làm việc có bụi,chất lượng bôi trơn đạt yêu cầu). K đ = 1,3 : hệ số tải trọng động, kể đến tính chất của tải trọng (tải trọng va đập nhẹ). K c = 1,25 : hệ số kể đến chế độ làm việc của bộ truyền (làm việc 2 ca). => k = 1.1.1.1,3.1,3.1,25 = 2,1125 + P 3 = 5,21 (kW) : công suất bộ truyền xích. Như vậy: P t = 5,21.2,1125.0,93.0,89 = 9,11 (kW). Theo bảng 5.5 với n 01 = 200 vg/ph, chọn bộ truyền xích 1 dãy có bước xích. p = 25,4 thỏa mãn điều kiện mòn: P t < [P] = 11 (kW) : công suất cho phép, đồng thời theo bảng 5.8, p < p max - Khoảng cách trục: a = 40.p = 40.25,4 = 1016 (mm). Theo công thức 5.12 ta có số mắt xích: a pzzzz p a x .4 .)( 2 2 2 2 1221 π − + + += 128 1016.14,3.4 4,25.)2767( 2 )6727( 4,25 1016.2 2 2 = − + + += x - Lấy số mắt xích chẵn: x c = 128, tính lại khoảng cách trục theo công thức (5.13): )(1017 })]14,3/2767[(2)]2767(5,0128[)2767(5,0128.{4,25.25,0 }]/)[(2)](5,0[)(5,0{25,0 * 22* 2 12 2 1212 * mma a ZZZZXZZXpa cc = +−+−++−= +−+−++−= π Để xích không chịu lực căng quá lớn, ta giảm a một lượng bằng: SVTH: ĐÀO MINH HOÀI Trang 7 Đồ Án Nguyên Lý – Chi Tiết Máy GVHD: VĂN HỮU THỊNH a ∆ = 0,003.a * = 0,003.1017 3(mm) do đó a = 1017 – 3 = 1014 (mm) - Số lần va đập của xích: Theo công thức (5.14) i = z 1 .n 3 /(15.x c ) =27.225,23/(15.128) = 3,17 < [i] = 30 ( bảng 5.9) III. Kiểm nghiệm xích về độ bền: - Theo công thức (5.15): vtđ FFFk Q s ++ = 0 . -Theo bảng 5.2, tải trọng phá hỏng Q = 56700 (N), khối lượng 1 mét xích q = 2,6 kg. K đ = 1,7 : hệ số tải trọng động (chế độ làm việc nặng). )/(57,2 60000 23,225.4,25.27 60000 31 sm npz v === )(2027 57,2 21,5.1000 .1000 3 N v P F t ===⇒ : lực vòng trên trục. F v = q.v 2 = 2,6.2,57 2 = 17,17 (N) : lực căng do lực li tâm sinh ra. F 0 = 9,81.k f .q.a :lực căng do nhánh xích bị động sinh ra. Với k f = 4 :hệ số phụ thuốc độ vòng f của xích va vị trí bộ truyền(bộ truyền nghiêng 1 góc < 40 0 ) => F 0 = 9,81.1.2,6.1,014 = 25,86 (N). - Do đó: 25,16 17,1786,252027.7,1 56700 = ++ = s - Theo bảng 5.10 với n = 200 vg/ph, [s] = 8,2. vậy s > [s] : bộ truyền xích đảm bảo đủ bền. IV. Đường kính đĩa xích : - Theo công thức 5.17 và bảng 13.4 : )(79,218 ) 27 180 sin( 4,25 )sin( 1 1 mm z p d === π )(9,541 ) 67 180 sin( 4,25 )sin( 2 2 mm z p d === π d a1 = p[0.5 + cotg( Z 1 )] = 25,4[0,5 + cotg(180/27) = 230 (mm). d a2 = p[0.5 + cotg( Z 2 )] = 25,4[0,5 + cotg(180/67) =554 (mm). d f1 = d 1 – 2r = 218,79 – 2.0,83 = 217,13 (mm). d f2 = d 2 – 2r = 541,9- 2.0,83 = 540,24 (mm). Với r = 0,5025.d 1 + 0,05 = 0,5025.15,88 + 0,05 = 8,03 với d l = 15,88 (mm). (xem bảng 5.2). Các kích thước còn lại tính theo bảng 13.4. -Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc của đĩa xích: theo công thức (5.18) ta có: ][./) (47,0 HdvđđtrH kAEFkFk σσ ≤+= SVTH: ĐÀO MINH HOÀI Trang 8 Đồ Án Nguyên Lý – Chi Tiết Máy GVHD: VĂN HỮU THỊNH Trong đó: K r : Hệ số xét đến ảnh hưởng số răng đĩa xích. + K r1 = 0,42 ứng với Z 1 = 27 + K r2 = 0,22 ứng với Z 2 = 67 F t = 2027 (N) : lực vòng trên trục. K d = 1 : hệ số phân bố không đều tải trọng cho 1 dãy. K đ = 1,2 : hệ số tải trong động. F vđ = 13.10 -7 n 3 .p 3 .m : lực va đập trên m dãy xích. F vđ = 13.10 -7 .225,23.25,4 3 .1 = 4,798 (N). E = 2,1.10 5 Mpa : Môđun đàn hồi. A = 180 (mm 2 ) : diện tích chiếu của bản lề (tra theo bảng 5.12). - Ứng suất tiếp xúc của đĩa xích 1. 1.180 10.1,2).798,42,1.2027.(42,0 47.0 5 1 + = H σ = 513,62 (Mpa) - Ứng suất tiếp xúc của đĩa xích 2. 1.180 10.1,2).798,42,1.2027.(22,0 47.0 5 2 + = H σ = 371,73 ( Mpa). -Như vậy dùng thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB = 210 sẽ đạt được ứng suất cho phép [ H σ ] = 600 MPa, đảm bảo được độ bền tiếp xúc cho đĩa 1.Tương ứng, H σ ≤ [ H σ ] (với cùng vật liệu va nhiệt luyện). V. Xác định các lực tác dụng lên trục: Theo (5.20), F r = k x . F t = 1,15.2027 = 2331,05 (N). Với k x = 1,15 :hệ số kể đến trọng lượng tính xích (do bộ truyền nghiêng 1 góc < 40 0 ). PHẦN III: THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG TRONG HỘP GIẢM TỐC. I. Chọn vật liệu và xác định ứng suất cho phép : -Chọn vật liệu 2 cấp bánh răng như sau: Cụ thể theo bảng 6.1 chọn: Bánh nhỏ: Thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB = 241 ÷ 285, có 1b σ = 850 MPa, 1ch σ = 580 MPa. Bánh lớn: Thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB = 192 ÷ 240 , có 2b σ = 750 MPa, 2ch σ = 450 MPa. II. Xác định ứng suất cho phép: SVTH: ĐÀO MINH HOÀI Trang 9 Đồ Án Nguyên Lý – Chi Tiết Máy GVHD: VĂN HỮU THỊNH - Theo bảng 6.2 thép C45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB = 180 ÷ 350. 702 1lim 0 += HB H σ : ứng suất tiếp cho phép. HB F 8,1 lim 0 = σ : ứng suất uốn cho phép. 1,1 = H S : hệ số an toàn khi tính về tiếp xúc. 75,1 = F S : hệ số an toàn khi tính về uốn. - Chọn độ rắn bánh nhỏ HB 1 = 245, độ rắn bánh lớn HB 2 = 230. 56070245.2702 11lim =+=+= HB H σ (MPa). 441245.8,1 1lim 0 == F σ (MPa). 53070230.2702 22lim =+=+= HB H σ (MPa). 414230.8,1 2lim 0 == F σ (MPa). - Theo công thức (6.5) HB HO HN 4,2 .30 = , do đó .10.6,1245.30 74,2 1 == HO N N HO2 = 30.230 2,4 = 1,39.10 7 . Với HO N : Số chu kì thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về tiếp xúc. - Theo công thức ( 6.7) ta có : + N HE = 60c ∑ ( T i / T max ) 3 .n i t i : Số chu kì thay đổi ứng suất tương đương. + Trong đó: T i , n i , t i : lần lượt là momen xoắn, số vòng quay, tổng số giờ làm việc ở chế độ i của bánh răng đang xét. + N HE2 = 60c.n 2 /u 2 ∑ t i ∑ (T i /T max ) 3 .t i / ∑ t i = 60.1. 22,2 23,225 .18000(1 3 .0,7+0,8 3 .0,3) = 9,35.10 7 . N HE2 > N HO2 do đó K HL2 = 1. - Tương tự ta cũng có N HE1 > N HO1 do đó K HL1 = 1. Với K HL : hệ số tuổi thọ. - Như vậy theo công thức (6.1a) sơ bộ xác định được: [ H σ ] = 0 Him σ H HL S K [ H σ ] 1 = 0 1Him σ H HL S K 1 = 1,1 1.560 = 509 (MPa). [ H σ ] 2 = 0 2Him σ H HL S K 2 = 1,1 1.530 = 481,8 (MPa). - Với cấp chậm sử dụng răng nghiêng, do đó theo (6.12) [ H σ ] = 2 ][][ 21 HH σσ + = 2 8,481509 + = 495,4 (MPa). - Với cấp nhanh sử dụng răng thẳng và tính ra N HE > N HO nên K HL = 1, do đó [ H σ ] ’ = min([ H σ ] 1 ; [ H σ ] 2 ) = [ H σ ] 2 = 481,8 (MPa). SVTH: ĐÀO MINH HOÀI Trang 10