ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY
Lời nói đầu
Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí là nội dung không thể thiếu trong
chương trình đào tạo kỹ sư cơ khí đặc biệt là đối với kỹ sư 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 như: 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.
NỘI DUNG CỦA ĐỒ ÁN ĐƯỢC CHIA LÀM 5 PHẦN:
Phần I: Chọn động cơ và phân phối tỉ số truyền :
I. Chọn động cơ.
II. Phân bố tỉ số truyền.
III. Tính toán các thông số trên trục
Phần II: Tính toán thiết kế các bộ truyền trong hộp giảm tốc:
I. Thiết kế bộ truyền xích
II. Thiết kế các bộ truyền trong hộp giảm tốc
III. Kiểm tra các điều kiện trạm trục bôi trơn
Phần III: Tính toán trục
I-Chọn vật liệu.
II-Tính thiết kế trục.
III- Tính toán ổ lăn.
IV-Bôi trơn và điều chỉnh ăn khớp.
Phần IV: Thiết kế vỏ hộp giảm tốc
Phần V: Thống kê các kiểu lắp ,trị số sai lệch giói hạn và dung sai các
kiểu lắp
Do lần đầu tiên làm quen thiết kế với khối lượng kiến thức tổng hợp còn
có những mảng chưa 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 được những sai sót. Em rất mong được sự hướng dẫn và chỉ bảo
thêm của thầy cô để em cũng cố và hiểu sâu hơn , nắm vững hơn về những
kiến thức đã học hỏi được.
Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn tất cả các thầy cô giáo trong bộ
môn đặc biệt là thầy giáo Nguyễn Quang Hưng đã tận tình hướng dẫn em
thực hiện đồ án này.
1
ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY
Bảng thông số:
Lực vòng xích tải : Ft = 3700 N
Thời gian phục vụ : 6 năm
Số răng đĩa xích tải : Z = 19 răng
Tỷ lệ số ngày làm việc mỗi năm : 1/2
Bước xích tải : t = 55 mm
Tỷ lệ thời gian làm việc mỗi ngày : 2/3
Vận tốc xích tải : v = 1,2 m/s
Tính chất tải trọng : Không đổi,quay một
chiều
K bd =1,4
Phần I :CHỌN ĐỘNG CƠ PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN
I. Chọn động cơ
- Chọn động cơ điện để dẫn động máy móc hoặc các thiết bị công nghệ là
công việc đầu tiên trong quá trình tính toán thiết kế máy.Trong công nghiệp
sử dụng nhiều loại động cơ như: Động cơ điện một chiều , động cơ điện
xoay chiều
.Mỗi loại động cơ có một ưu nhược điểm riêng,tùy thuộc vào các yêu cầu
khác nhau mà ta chọn loại động cơ cho phù hợp
- Với phương án thiết kế hộp giảm tốc hai cấp phân đôi ở cấp chậm sẽ có:
Ưu điểm :
- Tải trọng sẽ được phân bố đều cho các ổ.
- Giảm được sự phân bố không đồng đều tải trọng trên chiều rộng vành
răng nhờ các bánh răng được bố trí đối xứng với các ổ.
- Tại các tiết diện nguy hiểm của các trục trung gian và trục ra mômen xoắn
chỉ tương ứng với một nửa công suất được truyền so với trường hợp không
khai triển phân đôi.
- Nhờ đó mà hộp giảm tốc loại này nói chung có thể nhẹ hơn 20% so với
hộp giảm tốc khai triển dạng bình thường.
Nhược điểm:
- Nhược điểm của hộp giảm tốc phân đôi là bề rộng của hộp giảm tốc tăng
do ở cấp phân đôi làm thêm 1 cặp bánh răng so với bình thường. Do vậy
cấu tạo bộ phận ổ phức tạp hơn, số lượng các chi tiết và khối lượng gia
công tăng lên có thể làm tăng giá thành của bộ truyền.
2
ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY
1. Xác định công suất đặt trên trục của động cơ
Công suất động cơ được chọn theo điều kiện nhiệt độ , đảm bảo cho
khi động cơ làm việc nhiệt độ sinh ra không được lớn hơn nhiệt độ cho
phép. Muốn vậy cần có: Pdc > Pdc
dm
dt
trong đó :
dc
Pdm : công suất định mức của động cơ
P
dc
dt
:công suất đẳng trị của động cơ
Do tải trọng không đổi nên ta có :
P
dc
lv
P
lv
dc
dt
=
P
dc
lv
:công suất làm việc danh nghĩa trên trục động cơ
P
ct
P
dc
lv
P
ct
lv
(1.1)
:giá trị công suất làm việc danh nghĩa trên trục công tác
:hiệu suất truyền động (toàn hệ thống)
- Công suất làm việc trên trục công tác :
P
ct
lv
Ft .v 3700 1,2
4,44(kW )
1000
1000
- Theo sơ đồ đề bài thì:
k
m
br ol kn x
(1.2)
Ghi chú:
+ m là số cặp ổ lăn (m = 4)
+ k là số cặp bánh răng (k = 3)
Tra bảng 2.3[1] ta được các giá trị hiệu suất ứng với mỗi chi tiết như
sau:
+ ol 0,99
+ br 0,97
+ k 1
+ x 0,93
-Thay các giá trị trở lại công thức (1.2) ta tính được:
0,99 4 0,97 3 1 0,93 0,82 (%)
- Thay các giá trị Pct 4,44 ; 0,82 vào (1.1) ta tính được công suất làm
lv
việc danh nghĩa trên trục công tác
3
ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY
P
dc
lv
P
ct
lv
4,44
5,415(kW )
0,82
Vậy công suất đẳng trị trên trục động cơ
P
dc
dt
P
dc
lv
5,415(kW )
2. Xác định tốc độ đồng bộ của động cơ
- Số vòng quay của bộ phận công tác là:
nct 60000
v
1,2
60000
68,9 (v/phút)
z.t
19 55
v : vận tốc đĩa xích tải
z : số răng xích tải
t : bước xích tải
+) Chọn số vòng quay đồng bộ của động cơ: ndb 1500v / ph (kể đến sự trượt
ndb 1450v / ph ) ,như vậy tỉ số truyền sơ bộ của hệ thống:
u
sb
n
n
db
ct
1450
21,04 .ta thấy tỉ số truyền sơ bộ của hệ thống nằm
68,9
trong khoảng tỉ số truyền nên dùng của bộ truyền bánh răng trụ hai cấp.
Vậy số vòng quay đồng bộ được chọn của động cơ là 1500 v/ph
Chọn động cơ
-Động cơ loại 4A có khối lượng nhẹ hơn loại K và DK.Phạm vi công suất
lớn và số vòng quay đồng bộ lớn loại K và DK căn cứ vào giá trị công suất
đẳng trị và số vòng quay đồng bộ của động cơ ta chọn động cơ sao cho thỏa
mãn
P
dc
dc
Pdt 5.415(kW )
nsb 1500(v / phút )
dm
ndb
- Tra bảng phụ lục P1.1[1] ta chọn được động cơ là 4A112M4Y3
Kiểu động cơ
4A112M4Y3
Công
suất
(kW)
Vòng
quay
5,5
1425
cos
0,85
%
85,5
T
T
max
dn
2,2
T
T
K
dn
2,0
3.Kiểm tra điều kiện mở máy điều kiện quá tải cho động cơ
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 : điều kiện mở máy
dc
dc
Pmm Pcbd kW
P
dc
mm
: công suất mở máy của động cơ
4
ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY
P
dc
K
T
K
T
mm
dc
mm
K
mm
K
dc
bd
dc
cbd
P
dc
mm
2,0 * 5,5 11 kW
dn
K
dc
lv
* K bd
1,4 : hệ số cản ban đầu
P
2,0
:công suất cản ban đầu trên trục động cơ
cbd
K
K
* Pmm
P
dc
mm
dc
lv
5,286
P
11
dc
cbd
P
dc
cbd
5,415 * 1,4 7,581 kW
7,581 Đảm bảo điều kiện mở máy.
II. Phân phối tỉ số truyền.
Tỉ số truyền chung của hệ thống u
u=
ndc
nct
n dc 1425 : số vòng quay đã chọn của động cơ
n ct 68,9 : số vòng quay trên trục công tác
u
1425
20,68
68,9
Với hệ dẫn động gồm các bộ truyền mắc nối tiếp :
u
u ng * u h
+ uh
: tỉ số truyền bên trong hộp giảm tốc.
+ u ng
: tỉ số truyền ngoài của bộ truyền xích.
u u *u
h
1
2
+ u1
: tỉ số truyền của cấp nhanh
+ u2
: tỉ số truyền của cấp chậm
Tỉ số truyền của các bộ truyền ngoài hộp
+)Với hệ dẫn động gồm HGT 2 cấp bánh răng nối với bộ truyền xích
ngoài hộp ta có:
u ng (0,15 0,1)u (0,15 0,1)20,68 (1,44 1,76) .với tỉ số truyền nên
dùng của bộ truyền xích (1,5 5) ta chọn u ng 1,5
uh
u 20,68
13,79
u ng
1,5
Tỉ số truyền của các bộ truyền trong hộp giảm tốc
u h u1 * u 2
5
nguon tai.lieu . vn
Lời nói đầu
Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí là nội dung không thể thiếu trong
chương trình đào tạo kỹ sư cơ khí đặc biệt là đối với kỹ sư 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 như: 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.
NỘI DUNG CỦA ĐỒ ÁN ĐƯỢC CHIA LÀM 5 PHẦN:
Phần I: Chọn động cơ và phân phối tỉ số truyền :
I. Chọn động cơ.
II. Phân bố tỉ số truyền.
III. Tính toán các thông số trên trục
Phần II: Tính toán thiết kế các bộ truyền trong hộp giảm tốc:
I. Thiết kế bộ truyền xích
II. Thiết kế các bộ truyền trong hộp giảm tốc
III. Kiểm tra các điều kiện trạm trục bôi trơn
Phần III: Tính toán trục
I-Chọn vật liệu.
II-Tính thiết kế trục.
III- Tính toán ổ lăn.
IV-Bôi trơn và điều chỉnh ăn khớp.
Phần IV: Thiết kế vỏ hộp giảm tốc
Phần V: Thống kê các kiểu lắp ,trị số sai lệch giói hạn và dung sai các
kiểu lắp
Do lần đầu tiên làm quen thiết kế với khối lượng kiến thức tổng hợp còn
có những mảng chưa 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 được những sai sót. Em rất mong được sự hướng dẫn và chỉ bảo
thêm của thầy cô để em cũng cố và hiểu sâu hơn , nắm vững hơn về những
kiến thức đã học hỏi được.
Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn tất cả các thầy cô giáo trong bộ
môn đặc biệt là thầy giáo Nguyễn Quang Hưng đã tận tình hướng dẫn em
thực hiện đồ án này.
1
ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY
Bảng thông số:
Lực vòng xích tải : Ft = 3700 N
Thời gian phục vụ : 6 năm
Số răng đĩa xích tải : Z = 19 răng
Tỷ lệ số ngày làm việc mỗi năm : 1/2
Bước xích tải : t = 55 mm
Tỷ lệ thời gian làm việc mỗi ngày : 2/3
Vận tốc xích tải : v = 1,2 m/s
Tính chất tải trọng : Không đổi,quay một
chiều
K bd =1,4
Phần I :CHỌN ĐỘNG CƠ PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN
I. Chọn động cơ
- Chọn động cơ điện để dẫn động máy móc hoặc các thiết bị công nghệ là
công việc đầu tiên trong quá trình tính toán thiết kế máy.Trong công nghiệp
sử dụng nhiều loại động cơ như: Động cơ điện một chiều , động cơ điện
xoay chiều
.Mỗi loại động cơ có một ưu nhược điểm riêng,tùy thuộc vào các yêu cầu
khác nhau mà ta chọn loại động cơ cho phù hợp
- Với phương án thiết kế hộp giảm tốc hai cấp phân đôi ở cấp chậm sẽ có:
Ưu điểm :
- Tải trọng sẽ được phân bố đều cho các ổ.
- Giảm được sự phân bố không đồng đều tải trọng trên chiều rộng vành
răng nhờ các bánh răng được bố trí đối xứng với các ổ.
- Tại các tiết diện nguy hiểm của các trục trung gian và trục ra mômen xoắn
chỉ tương ứng với một nửa công suất được truyền so với trường hợp không
khai triển phân đôi.
- Nhờ đó mà hộp giảm tốc loại này nói chung có thể nhẹ hơn 20% so với
hộp giảm tốc khai triển dạng bình thường.
Nhược điểm:
- Nhược điểm của hộp giảm tốc phân đôi là bề rộng của hộp giảm tốc tăng
do ở cấp phân đôi làm thêm 1 cặp bánh răng so với bình thường. Do vậy
cấu tạo bộ phận ổ phức tạp hơn, số lượng các chi tiết và khối lượng gia
công tăng lên có thể làm tăng giá thành của bộ truyền.
2
ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY
1. Xác định công suất đặt trên trục của động cơ
Công suất động cơ được chọn theo điều kiện nhiệt độ , đảm bảo cho
khi động cơ làm việc nhiệt độ sinh ra không được lớn hơn nhiệt độ cho
phép. Muốn vậy cần có: Pdc > Pdc
dm
dt
trong đó :
dc
Pdm : công suất định mức của động cơ
P
dc
dt
:công suất đẳng trị của động cơ
Do tải trọng không đổi nên ta có :
P
dc
lv
P
lv
dc
dt
=
P
dc
lv
:công suất làm việc danh nghĩa trên trục động cơ
P
ct
P
dc
lv
P
ct
lv
(1.1)
:giá trị công suất làm việc danh nghĩa trên trục công tác
:hiệu suất truyền động (toàn hệ thống)
- Công suất làm việc trên trục công tác :
P
ct
lv
Ft .v 3700 1,2
4,44(kW )
1000
1000
- Theo sơ đồ đề bài thì:
k
m
br ol kn x
(1.2)
Ghi chú:
+ m là số cặp ổ lăn (m = 4)
+ k là số cặp bánh răng (k = 3)
Tra bảng 2.3[1] ta được các giá trị hiệu suất ứng với mỗi chi tiết như
sau:
+ ol 0,99
+ br 0,97
+ k 1
+ x 0,93
-Thay các giá trị trở lại công thức (1.2) ta tính được:
0,99 4 0,97 3 1 0,93 0,82 (%)
- Thay các giá trị Pct 4,44 ; 0,82 vào (1.1) ta tính được công suất làm
lv
việc danh nghĩa trên trục công tác
3
ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY
P
dc
lv
P
ct
lv
4,44
5,415(kW )
0,82
Vậy công suất đẳng trị trên trục động cơ
P
dc
dt
P
dc
lv
5,415(kW )
2. Xác định tốc độ đồng bộ của động cơ
- Số vòng quay của bộ phận công tác là:
nct 60000
v
1,2
60000
68,9 (v/phút)
z.t
19 55
v : vận tốc đĩa xích tải
z : số răng xích tải
t : bước xích tải
+) Chọn số vòng quay đồng bộ của động cơ: ndb 1500v / ph (kể đến sự trượt
ndb 1450v / ph ) ,như vậy tỉ số truyền sơ bộ của hệ thống:
u
sb
n
n
db
ct
1450
21,04 .ta thấy tỉ số truyền sơ bộ của hệ thống nằm
68,9
trong khoảng tỉ số truyền nên dùng của bộ truyền bánh răng trụ hai cấp.
Vậy số vòng quay đồng bộ được chọn của động cơ là 1500 v/ph
Chọn động cơ
-Động cơ loại 4A có khối lượng nhẹ hơn loại K và DK.Phạm vi công suất
lớn và số vòng quay đồng bộ lớn loại K và DK căn cứ vào giá trị công suất
đẳng trị và số vòng quay đồng bộ của động cơ ta chọn động cơ sao cho thỏa
mãn
P
dc
dc
Pdt 5.415(kW )
nsb 1500(v / phút )
dm
ndb
- Tra bảng phụ lục P1.1[1] ta chọn được động cơ là 4A112M4Y3
Kiểu động cơ
4A112M4Y3
Công
suất
(kW)
Vòng
quay
5,5
1425
cos
0,85
%
85,5
T
T
max
dn
2,2
T
T
K
dn
2,0
3.Kiểm tra điều kiện mở máy điều kiện quá tải cho động cơ
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 : điều kiện mở máy
dc
dc
Pmm Pcbd kW
P
dc
mm
: công suất mở máy của động cơ
4
ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY
P
dc
K
T
K
T
mm
dc
mm
K
mm
K
dc
bd
dc
cbd
P
dc
mm
2,0 * 5,5 11 kW
dn
K
dc
lv
* K bd
1,4 : hệ số cản ban đầu
P
2,0
:công suất cản ban đầu trên trục động cơ
cbd
K
K
* Pmm
P
dc
mm
dc
lv
5,286
P
11
dc
cbd
P
dc
cbd
5,415 * 1,4 7,581 kW
7,581 Đảm bảo điều kiện mở máy.
II. Phân phối tỉ số truyền.
Tỉ số truyền chung của hệ thống u
u=
ndc
nct
n dc 1425 : số vòng quay đã chọn của động cơ
n ct 68,9 : số vòng quay trên trục công tác
u
1425
20,68
68,9
Với hệ dẫn động gồm các bộ truyền mắc nối tiếp :
u
u ng * u h
+ uh
: tỉ số truyền bên trong hộp giảm tốc.
+ u ng
: tỉ số truyền ngoài của bộ truyền xích.
u u *u
h
1
2
+ u1
: tỉ số truyền của cấp nhanh
+ u2
: tỉ số truyền của cấp chậm
Tỉ số truyền của các bộ truyền ngoài hộp
+)Với hệ dẫn động gồm HGT 2 cấp bánh răng nối với bộ truyền xích
ngoài hộp ta có:
u ng (0,15 0,1)u (0,15 0,1)20,68 (1,44 1,76) .với tỉ số truyền nên
dùng của bộ truyền xích (1,5 5) ta chọn u ng 1,5
uh
u 20,68
13,79
u ng
1,5
Tỉ số truyền của các bộ truyền trong hộp giảm tốc
u h u1 * u 2
5