Xem mẫu
- ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY GVHD Th.S PHẠM BÁ KHIỂN
CHƯƠNG I: TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC
1.1 Chọn động cơ điện
1.1.1 Chọn kiểu loại động cơ:
Hiện nay trên thị trường có 2 loại động cơ điện là động cơ 1 chiều và động
cơ xoay chiều. Để thuận tiện và phù hợp với lưới điện hiện nay ta chọn động cơ
xoay chiều. Trong các loại động cơ xoay chiều ta chọn loại động cơ không đồng
bộ 3 pha roto lồng sóc ( còn gọi là ngắn mạch ) với những ưu điểm như : dễ tìm,
kết cấu đơn giản, dễ bảo quản, giá thành thấp, làm việc đáng tin cậy, có thể mắc
trực tiếp vào lưới điện 3 pha mà không cần biến đổi dòng điện.
1.1.2 Tính toán sơ bộ:
1/ Công suất làm việc :
2/ Hiệu suất của hệ thống:
Trong đó, tra bảng 2.3[1] tr19 ta được:
ɳh : hiệu suất bộ truyền động bánh răng trụ răng nghiêng: 0,97
ɳn : hiệu suất bộ truyền động bánh ma sát: 0,93
- ɳôl : hiệu suất bộ truyền động mỗi cặp ổ lăn: 0,99
: hiệu suất khớp nối: 1
=>
3/ Công suất cần thiết trên trục động cơ:
4/ Số vòng quay trên trục công tác:
5/ Tỉ số truyền sơ bộ:
- Theo bảng 2.4 Tr21 [1] ta có:
+ Tỉ số truyền bánh ma sát :
+ Tỉ số truyền bộ truyền bánh răng nghiêng
Trần Quốc Đạt 1
- ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY GVHD Th.S PHẠM BÁ KHIỂN
6/ Số vòng quay trên trục động cơ:
7/ Chọn động cơ:
- Động cơ được chọn phải thỏa mãn:
- Trang bảng P.13 [1]tr238
Động cơ: 4A160S6Y3
Pđc (kW) nđc (v/ph) ɳ% D(mm)
11 970 86 48
1.2 Phân phối tỉ số truyền cho các bộ truyền trong hệ thống:
Tỉ số truyền của hệ:
Tỉ số truyền của bánh ma sát
Tỉ số truyển của hộp giảm tốc:
1.3 Tính toán các thông số trên các trục hệ dẫn động:
1.3.1 Số vòng quay trên các trục:
Số vòng quay trên trục động cơ:
Số vòng quay trên trục I:
Số vòng quay trên trục II:
Số vòng quay trên trục công tác:
1.3.2 Công suất trên các trục:
Công suất trên trục động cơ: Pct = Plv = 11 (KW)
Trần Quốc Đạt 2
- ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY GVHD Th.S PHẠM BÁ KHIỂN
Công suất trên trục I:
Công suất trên trục II:
Công suất trên trục của trục công tác:
1.3.3 Mômen xoắn trên các trục:
Mô men xoắn trên trục động cơ:
Mô men xoắn trên trục I:
Mô men xoắn trên trục II:
Mô men xoắn trên trục công tác:
1.3.4 Bảng các thông số động học
Trục Động cơ Trục I Trục II Trục công tác
Trần Quốc Đạt 3
- ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY GVHD Th.S PHẠM BÁ KHIỂN
Thông
số
P(KW) 11 10,89 10,45 9,62
n(vg/ph) 970 970 207,7 51,925
T(N.mm) 108298,96 480488 1769301
Trần Quốc Đạt 4
- ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY GVHD Th.S PHẠM BÁ KHIỂN
CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN NGOÀI
HỘP
2.1 Tính chọn khớp nối.
Thông số đầu vào:
•Mômen cần truyền: T = Tđc = 108298 (N.mm)
•Đường kính trục động cơ: dđc = 48 (mm)
Ta sử dụng khớp nối vòng đàn hồi để nối trục.
Trần Quốc Đạt 5
- ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY GVHD Th.S PHẠM BÁ KHIỂN
Hình 4.1: Khớp nối đàn hồi
Ta chọn khớp theo điều kiện:
Trong đó :
• dt Đường kính trục cần nối: dt = dđc =48mm
• Tt Mômen xoắn tính toán: Tt = k.T ,với:
+k Hệ số chế độ làm việc, phụ thuộc vào loại máy. Tra bảng 16.1[2], ta lấy k =1,5
+T Mômen xoắn danh nghĩa trên trục: T = Tđc = 108298,96 (N.mm)
Do vậy: Tt = k.T = 1,5. 108298,96 = 162448,44 (N.mm)
Tra bảng 16.10a[2] với điều kiện:
Ta được:
Tra bảng 16.10b[2] với , ta được thông số cớ bản của khớp nối đầu vào hộp giảm tốc :
Các thông số của khớp nối đầu vào
T d D dm L L d1 D0 Z nmax B B1 l1 D3 l2
Nm mm mm mm mm mm mm mm vg/phút mm mm mm
125 32 125 65 165 80 56 90 4 4600 5 42 30 28 32
2.2 Kiểm nghiệm khớp nối:
Ta kiểm nghiệm theo 2 điều kiện:
Trần Quốc Đạt 6
- ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY GVHD Th.S PHẠM BÁ KHIỂN
a)Điều kiện sức bền dập của vòng đàn hồi :
Ứng suất dập cho phép của vòng cao su
Do vậy ứng suất dập sinh ra trên vòng đàn hồi :
σ d = =
Thỏa mãn
b)Điều kiện bền của chốt :
Trong đó:
[] Ứng suất uốn cho phép của chốt. Ta lấy []=(60) MPa;
Do vậy, ứng suất sinh ra trên chốt:
σ u = [ σ u ] = 70 (Mpa)
Khớp nối ta chọn đảm bảo.
2.3-TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG.
2.3.1 Chọn vật liệu.
Chọn vật liệu bánh răng với:
- Bánh răng nhỏ:
Thép 45 tôi cải thiện có độ cứng HB 241…285.
Chọn độ cứng HB = 245
Giới hạn bền b1 = 850 (MPa)
Giới hạn chảy ch1 = 580 (MPa).
Trần Quốc Đạt 7
- ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY GVHD Th.S PHẠM BÁ KHIỂN
- Bánh răng lớn :
Thép 45 tôi cải thiện có độ rắn HB 192…240.
Chọn độ cứng HB = 230
Giới hạn bền b2 = 750 (MPa)
Giới hạn chảy ch2 = 450 (MPa).
2.4 Xác định ứng suất cho phép.
2.4.1 Ứng suất tiếp xúc cho phép.
+ HB = 245 < 350 ⇒ mH = 6
+ NHO = 30HHB2,4 : Số chu kỳ thay đổi ứng suất cơ sở khi thử nghiệm về
tiếp xúc.
NHO1 = 30.2452,4 = 1,8.107 NHO2 = 30.2302,4 = 1,4.107
NHE2 > NHO2 do đó KHL2 = 1
Suy ra NHE1 > NHO1 do đó KHL1 = 1
- SH = 1,1: Hệ số an toàn khi tính về tiếp xúc. Tra bảng 6.2
⇒ Ứng suất tiếp xúc cho phép:
Bánh răng trụ răng thẳng nên:
Trần Quốc Đạt 8
- ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY GVHD Th.S PHẠM BÁ KHIỂN
*Ứng suất uốn cho phép.
KFC = 1: Hệ số xét đến ảnh hưởng đặt tải
+ HB = 245 < 350 ⇒ mF = 6
+ NFO = NFO1 = NFO2 = 4.106: Số chu kỳ thay đổi ứng suất cơ sở khi thử
nghiệm về uốn.
NFE2 > NFO2 do đó KFL2 = 1
Tương tự NFE1 > NFO1 do đó KFL1 = 1
- SF = 1,75: Hệ số an toàn khi tính về uốn. Tra bảng 6.2
⇒ Ứng suất tiếp xúc cho phép:
2.4.2. Ứng suất cho phép khi quá tải.
- Ứng suất tiếp xúc cho phép khi quá tải:
Bánh răng trụ răng thẳng nên:
- Ứng suất uốn cho phép khi quá tải:
Trần Quốc Đạt 9
- ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY GVHD Th.S PHẠM BÁ KHIỂN
0,8 . 580 = 464 (MPa)
0,8 . 450 = 360 (MPa)
2.5 Xác định các thông số ăn khớp.
2.5.1. Xác định môđun.
m = (0,01…0,02). aw = 2,1…4,2(mm)
Tra bảng 6.8 ta có m = 3 (mm)
2.5.2. Xác định số răng, góc nghiêng , hệ số dịch chỉnh.
- Bánh răng thẳng nên góc nghiêng β = 0o.
- Xác định số răng:
1 2 1 2
Chọn z = 34 z = u.z = 3,16.34 = 107,44 chọn z = 107
t 1 2
z = z + z = 34 + 107 = 141
- Tỷ số truyền thực tế là
- Tính lại khoảng cách trục:
- Các thông số cơ bản của bộ truyền bánh răng:
+ Đường kính vòng lăn, vòng chia:
dw1 = d1 = m.z1 = 3.34 = 102 (mm)
dw2 = d2 = m.z1 = 3.107 = 321 (mm)
Trần Quốc Đạt 10
- ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY GVHD Th.S PHẠM BÁ KHIỂN
+ Khoảng cách trục chia, khoảng cách trục:
a = aω = 211,5
+ Đường kính đỉnh răng:
da1 = d1 + 2.m.(1 + x1 - ) = 102 + 2.3.(1 + 0 + 0) = 108 (mm)
da2 = d2 + 2.m.(1 + x2 - ) = 321 + 2.3.(1 + 0 + 0) = 327 (mm)
+ Đường kính đáy răng:
df1 = d1 – (2,5 – 2.x1).m = 102 – (2,5 – 2.0).3 = 9104,5 (mm)
df2 = d2 – (2,5 – 2.x2).m = 321 – (2,5 – 2.0).3 = 313,5 (mm)
2.6 Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc.
2.6.1 Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc:
- ZM = 274 (Mpa)1/3: Hệ số kể đến cơ tính vật liệu của các bánh răng ăn
khớp. Tra bảng 6.5.
- ZH = 1,62: Hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc. Tra bảng 6.12.
+ Hệ số trùng khớp ngang:
- KH: Hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc:
+ KHβ = 1,05 : Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều
rộng vành răng khi tính về tiếp xúc. tra bảng 6.7
+ KHα= 1: Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng cho các đôi răng
đồng thời ăn khớp
+ KHV: Hệ số kể đến tải trọng động xuất hiện trong vùng ăn khớp.
Trần Quốc Đạt 11
- ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY GVHD Th.S PHẠM BÁ KHIỂN
Theo bảng (6.13) chọn cấp chính xác 9, do đó theo bảng 6.16 g o= 73.
Theo (6.42)
δH = 0,004: Hệ số kể đến ảnh hưởng của các sai số ăn khớp. Tra
bảng 6.15.
go = 73: Hệ số kể đến ảnh hưởng của các sai lệch các bước răng của
bánh 1 và bánh 2. Tra bảng 6.16.
bw = Ψba.aw = 0,3.211,5 = 63,45 (mm)
* Tính chính xác ứng suất tiếp xúc cho phép:
Z R = 1: Hệ số xét đến độ nhám của mặt răng làm việc.
Cấp chính xác 9 ⇒ Ra = 1,25…0,63 µm ⇒ Z R = 1.
Zv = 1: Hệ số xét đến ảnh hưởng của vận tốc vòng. v = 5 (m/s) ⇒ Zv = 1
KxH = 1: Hệ số xét đến ảnh hưởng của kích thước bánh răng.
da2 = 700 (mm) ⇒ KxH = 1.
⇒ .
Vậy răng thỏa mãn về độ bền tiếp xúc.
Tính lại chiều rộng vành răng:
Lấy bω = 38 (mm)
Trần Quốc Đạt 12
- ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY GVHD Th.S PHẠM BÁ KHIỂN
* Bảng thông số.
Các thông số Bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng
Khoảng cách trục aw
211,5
(mm)
Môđun m 3
Chiều rộng vành
38
răng bw (mm)
Số răng bánh răng (z1,z2) 34 107
Đường kính vòng lăn (dw1, dw2) (mm) 102 321
Đường kính đỉnh răng (da1,da2) (mm) 108 327
Đường kính đáy răng (df1,df2) (mm) 94,5 313,5
Trần Quốc Đạt 13
- ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY GVHD Th.S PHẠM BÁ KHIỂN
CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRỤC
3.1 Chọn vật liệu
Trục chịu tải trọng trung bình nên ta dùng thép 45 thường hóa có:
Độ cứng HB = 200
Giới hạn bền
Giới hạn chảy
ứng suất xoắn cho phép
3.2 Tính thiết kế trục
3.2.1 Tính sơ bộ đường kính các trục
- Đường kính trục I:
Lấy d1 = 40 (mm)
- Đường kính trục II:
Lấy d2 = 60 (mm)
3.2.2 Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ
- Chọn chiều rộng ổ lăn. Tra bảng 10.2.
Bảng.
d (mm) 40 60
Trần Quốc Đạt 14
- ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY GVHD Th.S PHẠM BÁ KHIỂN
bo (mm) 23 31
- Chiều dài bánh răng:
+ lm13 = (1,2…1,5).d1 = (1,2…1,5).40 = 48 …60 (mm)
chọn lm13 = 50 (mm)
+ lm23 = (1,2…1,5).d2 = (1,2…1,5).60 = 72…90 (mm)
chọn lm23= 80 (mm)
- Chiều dài bánh đai:
+ lm12 = (1,2…1,5).d1 = (1,2…1,5).40 = 48…60 (mm)
chọn lm12 = 50 (mm)
- Chiều dài nửa khớp nối đàn hồi:
lm22 = (1,4…2,5)d2 = (1,4…2,5).60 = 84…150 (mm)
chọn lm22 = 100 (mm)
Bảng
Tên gọi Ký hiệu và giá
trị
Khoảng cách từ mặt mút của chi tiết quay đến k1 = 10
thành trong của hộp hoặc khoảng cách giữa
các chi tiết quay
Khoảng cách từ mặt mút của ổ đến thành trong K2 = 15
của hộp
Khoảng cách từ mặt mút của chi tiết quay đến K3 = 10
nắp ổ
Chiều cao lắp ổ và đầu bulông hn = 15
Trần Quốc Đạt 15
- ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY GVHD Th.S PHẠM BÁ KHIỂN
- Khoảng côngxôn trên trục tính từ chi tiết ở ngoài hộp giảm tốc đến gối đỡ:
lc12 = 0,5(lm13 + bo) + k3 + hn = 0,5(50 + 23) + 10 +15 = 61,5 (mm)
lc22 = 0,5(lm23 + bo) + k3 + hn = 0,5(80 + 31) + 10 +15 = 80,5 (mm)
- Khoảng cách từ gối đỡ 0 đến các chi tiết quay:
+ Trục I:
l12 = -lc12 = -61,5 (mm)
l13 = 0,5.( lm13 + bo) + k1 + k2 = 0,5.(80 + 31) + 10 + 15 = 80,5 (mm)
l11 = 2 l13 = 2.80,5 = 161 (mm)
+ Trục II:
l22 = -lc22 = -80,5 (mm)
l23 = l13 = 80,5 (mm)
l21 = l11 = 161 (mm)
3.3 Sơ đồ lực
- Lực tác dụng lên trục:
Trần Quốc Đạt 16
- ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY GVHD Th.S PHẠM BÁ KHIỂN
Vị trí đặt lực của bánh răng 3: âm
cq1 = -1: Trục I quay cùng chiều kim đồng hồ.
cb13 = 1: Trục I là trục chủ động.
Lực vòng trên bánh răng:
Fx13 = -3447 (N) Fx13 = -Fx23 = 3447 (N)
Fy13 = -1255 (N) Fy13 = -Fy23 = 1255 (N)
- Lực từ bánh đai tác dụng lên trục I:
Fx12 = cosα.Fr = cos55.1416 = 812 (N)
Fy12 = sinα.Fr = sin55.1416 = 1160 (N)
- Lực từ khớp nối tác dụng lên trục II:
Tra bảng 16.10a Dt = 130 (mm)
Lấy Fx22 = 1000 (N)
Chiều của lực từ khớp nối trục có chiều sao cho mômen uốn tại mặt cắt tiết
diện bất kỳ là lớn nhất, do đó Fx22 ngược chiều với Fx23.
* Tính kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi
Dựa vào kết cấu trục và biểu đồ mômen ta có các tiết diện cần được kiểm
tra
Trục 1: Tiết diện lắp bánh đai 12
Tiết diện ổ lăn 10
Tiết diện lắp bánh răng: 13
Trục 2: Tiết diện lắp bánh răng : 23
Trần Quốc Đạt 17
- ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY GVHD Th.S PHẠM BÁ KHIỂN
Tiết diện ổ lăn 21
Tiết diện lắp khớp nối 22
Chọn lắp ghép: các ổ lăn đươc lắp trên trục theo k6, lắp bánh răng, nối
theo k6 kết hợp với lắp then.
Kết cấu trục thiết kế phải thỏa mãn điều kiện:
- :hệ số an toàn cho phép [S] = 2.
- :hệ số an toàn chỉ tính riêng ứng suất pháp
- :hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất tiếp
+ Với thép 45 có b = 600 (Mpa)
Giới hạn mỏi uốn và giới hạn mỏi xoắn được xác định gần đúng theo
công thức :
(Mpa)
(Mpa)
- Xác định các hệ số và tại các tiết diện nguy hiểm:
+ =1,46 ,= 1,54: Hệ số tập trung ứng suất thực tế khi uốn và khi xoắn.
Tra bảng 10.12. (Trục có rãnh then, sử dụng dao phay ngón gia công)
+ ,: Hệ số kích thước kể đến ảnh hưởng của kích thước tiết diện trục
đến ghới hạn mỏi. Tra bảng 10.10. Ta được
+ Kx = 1,06: Hệ số tập trung ứng suất do trạng thái bề mặt. Tra bảng
10.8.( Gia công trên máy tiện độ nhám đạt Ra = 2,5…0,63)
Trần Quốc Đạt 18
- ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY GVHD Th.S PHẠM BÁ KHIỂN
+ Ky = 1: Hệ số tăng bền mặt trục. Không dùng các biện pháp tăng bền
bề mặt.
Từ đó ta tính được , kết quả trong bảng sau:
Trần Quốc Đạt 19
- ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY GVHD Th.S PHẠM BÁ KHIỂN
Bảng 4.3.
Tiết diện 12 10 13 23 21 22
d 30 35 38 52 50 45
0,9 0,874 0,85 0,785 0,797 0,81
5
0,85 0,804 0,78 0,745 0,752 0,76
5
Rãnh 2,0 - 1,72 1,86 - 1,80
then
1,86 - 1,97 2,07 - 2,03
Lắp 2,06 2,06 2,06 2,28 2,28 2,88
dôi
1,64 1,64 1,64 1,87 1,87 1,87
2,12 2,12 2,12 2,34 2,34 2,34
1,74 1,96 2,06 2,10 1,94 2,02
- : Biên độ và trị số trung bình của ứng suất pháp và ứng suất tiếp tại tiết
diện j:
b, t1 Tra bảng 9.1a
Wj , Wo j : Trục tiết diện tròn
Wj Wo j : Trục có một rãnh then.
Xem Bảng 4.3.
+ = 0, : Trục quay ứng suất uốn biến đổi theo chu kì.
+ : Trục quay một chiều ứng xuất xoắn thay đổi theo chu kì mạch động.
Bảng 4.4.
Tiết diện 12 10 13 23 21 22
d (mm) 30 35 38 52 50 45
Trần Quốc Đạt 20
nguon tai.lieu . vn
