cơ sở thiết kế máy

luận văn về cơ sở thiết kế máy

Lời nói đầu

Đối với nhiều nghành trong trường đại học kỹ thuật,sau khi học xong phần lý thuyết về “cơ sở thiết kế máy” sinh viên bước vào phần thiết kế đồ án môn học Vì lần đầu tiên bắt tay vào một công việc mới mẻ:vận dụng lý thuyết để giải quyết những vấn đề có liên quan trực tiếp trong thực tế sản xuất ,thiết kế ra những bộ phận máy và chi tiết có hình dạng ,kích thước cụ thể trong một chừng mực nhất định về các yêu cầu chủ yếu về kinh tế ,kỹ thuật và các yêu cầu khác ,cho nên trong quá trình thiết kế còn nhiều bở ngở ,lúng túng

Được sự hướng dẫn của thầy Bùi Trương Vĩ em đã hoàn thành phần thiết kế và phần bản vẽ hoàn thành trong thời gian qui định Tuy trong quá trình vẽ và phần thuyết minh có nhiều phần không đúng với thực tế nên phải tính lại nhiều lần để phù hợp với thực tế hơn

Khi làm đồ án em đã cố gắng thể hiện hết những chi tiết trên bản vẽ và số liệu thể hiện trong thuyết minh Tuy nhiên lần đầu tiên thiết kế ,trình độ và khả năng có hạn nên không tránh khỏi những thiếu sót.Rất mong sự chỉ bảo thêm của thâỳ để em khắc phục trong lần thiết kế sau

Xin chân thành cảm ơn thầy Bùi Trương Vĩ

Sinh viên thực hiện Nguyễn Chí

MỤC LỤC Chương 1: Phân tích đặc điểm truyền

động dựa vào số liệu ban đầu 3

1.3.Phân tích các cơ cấu dùng trong truyền động 6

Chương 2: Tính toán sức bền các chi tiết.

2.1.3.Thiết kế bộ truyền bánh răng di trượt 20

THIẾT KẾ HỆ TRUYỀN ĐỘNG MÁY TIỆN T6M16

Chương 1:

PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM TRUYỀN

ĐỘNG DỰA VÀO SỐ LIỆU BAN ĐẦU

1.1.Đặc tính máy chuẩn :

Chọn máy tiện ren kiểu T6M16 làm máy chuẩn Máy T6M16 là máy tiện ren vạn năng cỡ trung do nhà máy công cụ số 1 Việt Nam sản xuất

Máy tiện này có thể thực hiện được tất cả các công việc về tiện Riêng tiện ren có thể cắt được các loại ren thuộc hệ mét hoặc hệ anh và hệ mô đun

Có thể dùng máy này trong sản xuất hàng loạt, sản xuất đơn chiếc hay trong phân xưởng sửa chữa

Những thông số cơ bản của máy chuẩn :

Số vòng quay trục chính n = 44 - 1980 v/ph

Ren cắt được :quốc tê :

Mô đun :

Anh :

0,5 - 9 mm0,5 - 9 Π

Hình 1.1 S ơ đồ tổng hợp thành máy riêng

hộp tốc độ

ĐC

HTC

HTĐx

x

Máy T6M16 có hộp tốc độ và hộp trục chính rời nhau như

vậy việc chế tạo

đơn giản, truyền động êm, trục chính ít rung động Vì thế gia công

đạt độ chính xác cao

Xích tốc độ:

Đường truyền động xích tốc độ tổng hợp biểu thị mọi khả

năng thay đổi được biểu diễn như sau:

Dựa vào sơ đồ động ta thấy đường truyền từ động cơ đến

trục chính qua hộp

tốc độ và hộp trục chính (HTC) Hai bộ truyênö này được nối với

nhau bằng bộ truyền đai như hình H1.1

Có hai đường truyền xích tốc độ :

Trực tiếp : Động cơ (I) - (II) -(III) - (IV) - (V) - (VII) Trục chính

tạo nên 6 cấp tốc độ cao

Gián tiếp : Động cơ (I) - (II) -(III) - (IV) - (VI) - (VII) Trục chính

64 42

68 34

51 51

III

68 34

42 60

VI

VIIÑoông cô

N=4,5kw

Hình 1.2 ñöôøng truyeăn xích toâc ñoô cụa maùy

Z’ 0

Z1

Z2

Z3

Z’ 1

Từ đông cơ (I)

0 '

đầu ra 6 cấp giớ hạn tôc độ

355 - 2000[ vòng /phút ] phamj vi điều chỉ tốc độ

634 , 5 355

2000 min

1.3.Phân tich các cơ cấu dùng trong truyền động hộp:

1.3.1 Động cơ chính :

Dựa vào công thức thực nghiệm tính toán sác định được động cơ điện theo máy chuẩn :

chọn động cơ điện không đồng bộ 3 pha

- số vòng quay : 1400 [vòng / phút ]

- công suất đông cơ điện :4,5 [kw]

1.3.2 Trong sơ đồ hộp tốc độ (HTĐ) dùng cơ cấu cụm

truyền công suất cho

Trục ( II) qua bộ truyền bánh rang di trượt ba bậc '

để lựa chọn

3 cấp tốc độ truyền công suất cho trục (III) trên trục (III) cũng có bánh rang di trượt 2 bậc Z4,Z5 truyền công suất đến trục (IV) qua bộ truyền đai truyền công suất đến trục chính

Hoôp toâc ñoô duøng baùnh raíng di tröôït ñeơ thay ñoơi soâ voøng quay neđn coù nhöõng öu ñieơm sau :

+ Ñieău chưnh vaôn toâc deê daøng

+ Coù theơ truyeăn ñöôïc mođ men xoaĩn vaø cođng suaât lôùn maø kích thöôùc töông ñoâi nhoû

+ Hán cheâ tieăng oăn, ít moøn, ñôõ toân naíng löôïng, nađng cao ñöôïc hieôu suaât truyeăn ñoông

Nhöng coù nhöõng nhöôïc ñieơm sau:

+ Chư duøng ñöôïc baùnh raíng thaúng, raât khoù duøng baùnh raíng nghieđng vaø khođng duøng baùnh raíng chöõ V

+ Kích thöôùc theo chieău trúc töông ñoâi lôùn

+Tính toán bộ truyền bánh răng đảm bảo tryuền được công

suất cho phép

+Tính toán kiểm nghiệm ứng suất uốn cho phép , ứng suất

tiếp súc cho phép chịu tải đột ngột

1.3.3 Cơ cấu truyền động đai thang :

- truyền động từ hộp tốc độ (HTĐ) đến hộp trục chính của

máy T6M16

- Loại đai có tiết diện hình thang , mặt làm việc là hai

mặt bên tiêp suc với các rãnh hình thang tương ưng trên

bánh đai

- Bộ truyền đai có ưu điểm truyền động êm , an toàn khi quá

tải , công suất truyền tải không lớn lắm Thích hợp với vận

tốc lớn

- Truyền động đai để truyền động giữa các trục tương đối sa

nhau và yêu câu làm việc an toàn khi quá tải

- Bộ truyền có kết cấu đơn giản tuy nhiên có sự trượt giữa

các bánh đai và đai nên có tỉ số truyền không ổn định

- Bộ truyền có tỷ số truyền không

1.3.4 Ổ trục chính :

- ổ chục có ảnh hưởng rất lớn đến hình thành độ cưng vững của hệ thống trục máy nó đảm bảo độ chính sác truyển

động trên taut cả mọi vòng quay và tải trọng trong một thười

gian xác định

- phải đam bảo được tuổi thọ cao

- chụi được được chấn động , dễ dàng chế tạo sử

dụng đơn giản căn cứ vào các yếu tố :

+ độ lớn tính chất tác dung lên ổ

+ Số vòng quay của ổ tuổi thọ

+ Độ chính sác , độ cứng vững chuyển động êm của ổ

trục

+ Căn cứ vào hương và độ lớn của tải trọng và hướng và số

vòng quay trục

+ Lực hướng kính nhỏ lực dọc trục nhỏ

chọn ổ bi đỡ đảm bảo được các yêu cầu để dễ dàng

thay thế chế tạo

Hình 1.4 Tieât dieôn ñai

1.3.5 Trục trong truyền động hộp :

Vai trò trò trục :

Trong hộp sử dụng trục bậc thẳng

Trục là chi tết quan trọng nhất trong hộp tốc độ dùng để truyền nhưng dang truyển động , và mô men xoắn khác nhau

Yeđu caău ñoâi vôùi trúc chính:

- Ñạm bạo ñoô cöùng vöõng: Ñaịc tröng cụa ñoô cöùng vöõng chính laø ñoôđ voõng trúc.Vì noù ạnh ñeân söï aín khôùp khođng ñeău cụa baùnh raíng, phađn boâ löïc khođng ñeău ôû oơ trúc vaø gađy ra nhieău tieâng oăn

- Ñoô chòu moøn cao: Caùc beă maịt ma saùt phại ñạm bạo ñoô chòu maøi moøn ñaăy ñụ

ôû nhöõng phaăn trúc coù laĩp oơ tröôït, ôû caùc oơ trúc

- Ñoô rung ñoông thaâp: Trúc cụa maùy caăn chuyeơn ñoông eđm, khođng bò rung, ñoô rung seõ laøm giạm tuoơi tho cụa caùc cô caâu baùnh raíng oơ bi

- Tính toán phải đảm bảo sức bền tại những tiết diện thay đổi và trục là nơi tập trung ứng suất lớn như rãnh then , chỗ thay đổi tiết diện

1.3.6 Cơ cấu then :

Trong truyền động hộp cơ cấu then đam bảo truỳen mô men

xoắn giữa trục và bánh răng Truyền được mô men xoắn lớn

Cơ cấu then dẫn hướng dùng trong truyền động bánh răng di trượt then được bắt vào trục nhờ vít

Then là cơ cấu dễ tháo lắp có cấu tạo đơn giản và chắc chắn

Nhược điểm :

phải làm rãnh răng tren trục làm trục yếu (tác

dụng giam tạp trung ứng suất .) phải đảm bảo chi tiết

lắp ráp chính xác

1.3.7 Cơ cấu cần gạt :

- Cơ cấu cần gạt thay đối tốc độ nhờ cơ cấu bánh răng di

trượt

- Khối BR A có ba tỉ số truyền i1 , i2 ,i3

- Khối BR B có ba tỉ số truyền i4,i5

- Hệ thống dùng hai hệ thống tách rời A và B gồm tay gạt (cơ cấu điề khiển ) ; Cần gạt (cơ cấu trung gían ) và ngàm gạt (cơ cấu chấp hành )

- Ngoài ra còn một số cơ cấu khác :

Cơ cấu phong lỏng , bạc chặn , cơ câu bu lông đai ốc , vòng điệm

- Tính toán thiết kế đảm bảo may có bố cục nhỏ gọn dễ

điều khiển

- Đảm bảo trong quá trình bôi trơn và thay thế các cơ cấu mới trong truyền động khi bị hư hỏng

- Kết câu đơn giản đảm bảo truyền động của hộp

- Tính toán lưa trọn phương án tối ưu nhất để hình thành

hộp

1.4.Thuyeât keâ ñoông hóc cụa Hoôp toâc ñoô

Theo yeđu caău maùy caăn thieât keâ laø 6 caâp toâc ñoô(Zv=6) Ñađy laø soâ caâp toâc ñoô thaâp, cođng suaât nhoû Neđn keât caâu cụa noù coù theơ nhoû gón cuõng ñụ ñạm bạo ñöôïc ñoô cöùng vöõng

1.4.1.Cođng boôi ϕ:

Ta coù:

Trong ñoù: Rn – Phám vi ñieău chưnh toâc ñoô

Z – Soâ caâp toâc ñoô

=z− 1

n

R

ϕ : z _ soâ caâp toâc ñoô khođng tính ñeân nhoùm khuyeâch ñái, z=4

Rn _ phám vi ñieău chưnh caâp toâc ñoô

Rn= 5 , 63

355

2000 =

Vaôy : ϕ =3 5 , 63 = 1 41

Chón theo tieđu chuaơn ϕ=1,41

1.4.2 Chón phöông aùn khođng gian: (PAKG)

Hoôp toâc ñoô duøng baùnh raíng di tröôït ñeơ thay ñoơi soâ voøng quay neđn coù nhöõng öu ñieơm sau:

+ Ñieău chưnh vaôn toâc deê daøng

+ Coù theơ truyeăn ñöôïc mođ men xoaĩn vaø cođng suaât lôùn maø kích thöôùc töông ñoâi nhoû

+ Hán cheâ tieăng oăn, ít moøn, ñôõ toân naíng löôïng, nađng cao ñöôïc hieôu suaât truyeăn ñoông

Nhöng coù nhöõng nhöôïc ñieơm sau:

+ Chư duøng ñöôïc baùnh raíng thaúng, raât khoù duøng baùnh raíng nghieđng vaø khođng duøng baùnh raíng chöõ V

+ Kích thöôùc theo chieău trúc töông ñoâi lôùn

a.Tính soâ nhoùm truyeăn toâi thieơu:

Soâ nhoùm truyeăn toâi thieơu :

39 , 1

87 , 5 24 , 7 4

b.Xaùc ñònh phöông aùn khođng gian (Z v =6):

Zv =6 neđn ta coù hai phöông aùn khođng gian nhö sau:

3 x 2 và 2 x 3

b.1 Đối với phương án thứ nhất là 3 x 2 thì:

Số bánh răng B = 2(3 x 2 ) =10

Số trục S = x +1 = 3

Số bánh răng chịu mômen xoắn cuối cùng là 2

Số bánh răng di trượt trong nhóm là 3

b.2.Đối với phương án không gian thứ hai:

Số bánh răng B = 2(3 x 2 ) =10

Số trục S = x +1 = 3

Số bánh răng chịu mômen xoắn cuối cùng là 3

Số bánh răng di trượt trong nhóm là 3

1.4.3 Phương án thứ tự và lưới đồ thị vòng quay

1 Phương án thứ tự

Cách xác định nhóm truyền và tỷ số truyền: để có số vòng quay của trục

ra (hay trục chính) phân bố theo qui luật chuỗi nhân, ta phải tìm ra qui luật phân bố các tỷ số truyền trong các nhóm truyền trong hộp tốc độ

Bảng so sánh phương án không gian và phương án thứ tự:

PATT I II II I

Xi [1] [3] [1] [2]Lưới kết cấu nhóm

1 1 3 1 2 2

n1 n2 n3 n4 n5 n6

2.Lưới đồ thị vòng quay:

Ta thiết lập lưới đồ thị vòng quay:

Chọn các tỷ số truyền cho các nhóm:

1 1

Ta chọn số vòng quay của trục II là n0 =1400(v/p) tức là n0=n5 của hộp tốc độ.Từ đó ta tính được tỷ số truyền của cặp bánh răng giữa trục động cơ và trục II :

1.4.4.Tính số răng của các bánh răng:

Trục động cơ đến trục II với tỷ số truyền io:

Số răng của các cặp bánh răng :

Với fj, gj – là 2 thừa số nguyên, không có thừa số chung

k – Bội số chung nhỏ nhất của mọi tổng (fj+gj)

E – Số nguyên

Ta lần lượt tính số răng của các bánh răng

' 0

36

351440

1400

o

o Z

j j

j j

j j

g f

g k E Z

g f

f k E Z

Nhóm I: , cho nên f1+g1= 3

, cho nên f2+g2 = 17

, cho nên f3+g3= 2Từ các thừa số trên ta có bội số chung nhỏ nhất (BSCNN)

K=3*17*2=102Trong nhóm truyền động này có imin =i1, imax=i3, tỷ số truyền i1 có độ nghiêng lớn hơn i3 nên bánh răng nhỏ nhất nằm ở i1 và nghiêng sang trái, ta dùng công thức Eminc để tính Emin:

Ta chọn: E =1, do đó:ΣZ = E.k=102*1=102

Vậy số răng trong nhóm I là:

;

68 3

2

* 102 1 1

1 '

+

=∑Z f g g Z

Nhóm II:

, cho nên f4 + g4 = 3 , cho nên f5 + g5 = 17

Từ các thừa số trên ta có BSCNN: k= 3*17=51

Trong nhóm truyền động này có imin= i4 và imax = i5, tỷ số truyền i4 có độ nghiêng lớn hơn i5 nên bánh răng nhỏ nhất nằm ở i4 nghiêng sang trái, ta dùng công thứcEminc để tính Eminc:

Chọn E = 2 do đó: ΣZ = E.k = 2*51=102

f k

g f Z E

min min

3

*17 1

1 1 min

f k

g f Z

E C

34 3

1

* 102 1 1

1

+ Σ

=

g f

f Z Z

60 7 10

10

* 102

; 42 7 10

Z

51 1 1

1

* 102

; 51 1 1

Z

4

4 4

7

10 41 , 1

2 1 17 4

4 4 min

f k

g f Z

1.4.5.Kiểm tra số vòng quay thật tế :

1.4.6.Vẽ đồ thị sai số vòng quay:

Sai số vòng quay được tính theo công thức :

Trong đó: ntt - số vòng quay thực tế tính toán(vg/ph)

ntc – Số vòng quay tiêu chuẩn(vg/ph)

[∆n]= ±10(ϕ -1)[%] = ±10(1,41 - 1)=4,1%

68 2 1

2

* 102

; 34 2 1

Z

42 7 10

7 102

; 60 7 10

Z

% 100

tc

tt tc n

60 68

34 36

35 1440

.0 3 5

n dc

1400 42

60 60

42 36

35 1440

.0 2 5

n dc

1000 42

60 68

34 36

35 1440

.0 1 5

n dc

700 68

34 51

51 36

35 1440

.0 3 4

n dc

490 68

34 60

42 36

35 1440

.0 2 4

n dc

350 68

34 68

34 36

35 1440

.0 1 4

n dc

Bảng so sánh sai số vòng quay :

n Số vòng quay thật

tế Số vòng quay tiêu chuẩn

n

Hình 1.7 Đồ thị sai số vòng quay

Chương 2:

TÍNH TOÁN SỨC BỀN CÁC CHI TIẾT 2.1.Tính các bộ truyền:

2.1.1.Lập bảng tính động học toàn máy:

1.Tính công suất truyền dẫn của các trục:

Trong đó: Ni = Nđ.ηi

ηi: Hiệu suất truyền động từ động cơ đến trục thứ

i

ηi = ηoi.ηbri.ηđi.ηti.ηkni

Với ηo = 0,99: Hiệu suất mội cặp ổ lăn.

η = 0,99 Hiệu suất một ổ trục.

Công suất của các trục:

) / ( 1400 36

35 1440 0

min

n II = I = =

) / ( 700 68

34 1400 1

min

n III = II = =

) / ( 350 68

34 700 4

) / ( 1400 36

35 1440 0

max

n II = I = =

) / ( 1400 51

51 1400 3

max

n III = II = =

) / ( 2000 42

60 1400 5

max

n

n

(1)Thay lần lượt các giá trị nmax, nmin vào (1) ta được các giá trị nt

của các trục ( ở bảng động học)

5.Tính mô mem xoắn trên các trục:

Thay các giá trị vào phương trình (2) & (3) lần lượt ta được

các đường kính sơ bộ của các trục (ở bảng đọng học)

TT Trúc nmin(v/ p) nmax(v/ p) n t(v/ p) N(kw) Mx(N/mm) dsb(mm) dchon(mm)

2.1.2.Thiết kế bộ truyền đai :

1.Chón loái ñai:

- Ta chón loái ñai B coù kích thöôùc sau: ao = 19 (mm); h = 13,5(mm); a

=22(mm); ho=4,8 (mm); F =230 (mm2) Laây theo soâ lieôu bạng (5-11, [3])

- Chón chieău daøi qua lôùp trung hoøa L:

L = 2000 (mm) (Bạng 5-12, [3])

2.Ñònh ñöôøng kính baùnh ñai:

- Chón ñöôøng kính baùnh ñai nhoû D1, vôùi loái ñai B ta chón: D1 = 220 (mm), (Bạng 5-18, [3])

- Kieơm nghieôm vaôn toâc cụa ñai theo ñieău kieôn:

Trong ñoù: n1 = 541 (vg/ph) – Soâ voøng quay cụa baùnh daên

Chón: V= 10 (m/s)

- Tính ñöôøng kính baùnh ñai lôùn D2 theo ñieău kieôn:

( )m s V

n D

1000.60

1 1

541 220 14 , 3

s m

D2≈ i.D1 = 1,2.20 = 220 (mm), chọn theo tiêu chuẩn D2 = 220 (mm)

- Kiểm nghiệm số vòng quay thực n2 của trục bị dẫn:

Trong đó: ξ = 0,02 – Hệ số trượt

Vậy:

- Sai số tương đối:

(nằm trong giá trị hạn cho phép)

3.Sơ bộ khoảng cách trục A:

- Khoảng cách trục A phải thỏa mãn điều kiện:

0,55(D1+D2) + h ≤ A ≤ 2(D1+D2)0,55(220+220) +13,5 ≤ A ≤ 2(220+220)Vậy: 255,5 ≤ A ≤ 880

Chọn A theo tỷ số truyền i và đường kính D1 (Bảng 5-16, [3]), ta có:

- Kiểm nghiệm số vòng quay của đai trong 1 giây theo công thức:

- Tính chính xác khoảng cách trục A:

.2

2 1 2 2

A

D D D D A

L= sb +π + + −

330

220 220 220

220 2

14 , 3 330 2

2

mm

10 max =

≤

= u l

v u

) / ( 18 , 530 541 220

220 ).

02 , 0 1 (

% 2

% 100 18 , 530

18 , 530 541

1000 2000

) 220 220 ( 8 )]

220 220 ( 14 , 3 2000 2 [ ) 220 220 ( 14 , 3 2000

8 ] (

2 [ ) (

.

1 2

2 ) 1 2 1

D L

N = 4,05 (kW) – Công suất bánh dẫn (của trục III)v= 10(m/s) – Vận tốc đai

[σp]o = 16,9 (N/mm2), Ứng suất có ít cho phép (Bảng 5-17, [3])Chọn ứng suất ban đầu: σo = 0,9 (N/mm2)

Ct - Hệ số xét đến ảnh hưởng của chế độ tải trọng

Ct = 0,8 (Bảng 5-6,[3])

Cα = 1 – Hệ số xét đến ảnh hưởng góc ôm (Bảng 5-18, [3])

Cv = 1 – Hệ số xét đến ảnh hưởng vận tốc (Bảng 5-19, [3])

F = 230 (mm2) – Diện tích đai

Vậy:

3 , 1 230 1 1 8 , 0 69 , 1 10

05 , 4 1000

=

≥

Z

Chọn số đai Z = 2

7.Định các kích thước chủ yếu của bánh đai:

- Theo (Bảng 10-3,[3]) ta có các thông số sau (mm): ho = 6; e = 21; t =26; s

= 17; k = 10 (Ở đây 2 bánh đai giống nhau nên có cùng chung kích thứớc)

- Đường kính ngoài của bánh đai:

Dn = D1 + 2.h0 (Bảng 5-24,[3]) Dn = 220+ 2.21 = 261 (mm)

- Chiều rộng của bánh đai: B = (Z -1)t +2s( Bảng 5-23,[3])

12057

v

N Z

v t

o

.

100