Do an mon hoc thiet ke truyen dong co khi

Nhiệm vụ: như hướng dẫn chi tiết kèm theo Một bản thuyết minh và tính toán Một bản vẽ chế tạo A4 hoặc A3 bánh răng hay trục Một bản vẽ lắp hộp giảm tốc A1 hoặc A0... 4.Xác định trị số

Nhận xét của giáo viên:

Đồ án Thiết kế Hệ thống Truyền động Cơ khí là môn học nhằm giúp chosinh viên, những chủ nhân tương lai của đất nước, có những kiến thức cơ bản trongviệc nắm bắt các giải pháp thiết kế tối ưu nhất.

Đồ án “Thiết kế trạm dẫn động Cơ khí ” nhằm giúp cho sinh viên hiểu rõhơn về những gì mình học và phát huy khả năng làm việc tự lập

Trong quá trình hoàn thành bài tập, không ít khó khăn trong suốt quá trìnhthu thập tài liệu, tìm hiểu các vấn đề liên quan về nghiên cứu thiết kế Đồng thờiqua đó được sự đồng tình ủng hộ giúp đỡ của Thầy Trần Quang Thịnh đã tạo điềukiện cho em hoàn thành tốt bài tập của mình Em đã cố gắng hết mình nhưng cũngkhông tránh được những thiếu sót, rất mong nhận được sự góp ý và chỉ bảo thêmcủa Thầy

LỜI NÓI ĐẦU

Em chân thành cảm ơn.

Người thực hiện VÕ HOÀNG THỐNG TP, Hồ Chí Minh, tháng 11 năm 2012 MỤC LỤC: Trang  Trang bìa 1

 Nhận xét của giáo viên 2

 Lời mở đầu 3

 Mục lục 4

 Đề bài 6

CHƯƠNGI TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA HỆ TRUYỀN ĐỘNG. 1.1) Chọn động cơ truyền dẫn 7

1.2) Phân phối tỷ số truyền động 7

CHƯƠNG II THIẾT KẾ CÁC BỘ TRUYỀN. 2.1) Thiết kế truyền động xích 9

2.2) Thiết kế truyền động bánh răng 11

CHƯƠNG III: THIẾT KẾ CÁC TRỤC VÀ THEN. 3.1) Vẽ sơ đồ phát thảo hộp giảm tốc 21

3.2) Vẽ sơ đồ phân tích lực toàn bộ truyền 24

3.3) Thiết kế trục cấp nhanh và cấp chậm 25

3.4) Tính và chọn then 36

CHƯƠNG IV: THIẾT KẾ CÁC GỐI ĐỠ VÀ VỎ HỘP. 4.1) Tính và chọn ổ lăn 39

4.2) Thiết kế vỏ hộp 42

4.3) Phân tích và đưa ra phương pháp bôi trơn 43

CHƯƠNG V: KẾT LUẬN. 5.1) Các bước khảo xác 45

5.2) Kết quả đạt được 45

 TÀI LIỆU THAM KHẢO 46

 Số năm làm việc a (năm)………… 5…………

 Đặc điểm của tải trọng : Tải va đập nhẹ, quay một chiều

Chú ý: 01 năm làm việc 300 ngày, 01 ngày 02 ca, 01 ca 06 giờ

Sai số cho phép về tỷ số truyền ∆i ≤ 3%

4 Nhiệm vụ: ( như hướng dẫn chi tiết kèm theo )

Một bản thuyết minh và tính toán

Một bản vẽ chế tạo A4 hoặc A3 bánh răng hay trục

Một bản vẽ lắp hộp giảm tốc A1 hoặc A0

Chương I : TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA HỆ

THỐNG TRUYỀN ĐỘNG

I Chọn động cơ

Gọi Pt là công suất trên băng tải

 là hiệu suất chung

Pct là công suất cần thiết

kn = 1: hiệu suất khớp nối

br = 0,97: hiệu suất bộ truyền bánh răng ăn khớp

d = 0,95: hiệu suất xích truyền động

ol = 0,995: hiệu suất cặp ổ lăn

Vậy hiệu suất cụa bộ truyền:

2 , 1 2500 2 1000

2

KW V

P Plv   

) ( 58 6 86

- Chọn động cơ điện có kí hiệu 4A112M4Y3 công suất động cơ Pđc = 7.5(kw), số vòng quay động cơ nđc = 1455v/p, động cơ có hiệu suất 87,5%;

n

Uc 

)/(34.50110

.13

2.1.60000

.60000

p v Pc

Z

V

9 , 28 34

, 50

89 , 2 10

9 , 28

U

U U

10



hgt U

10 2

BR BR

U hgt

83,3

1 

BR

61,2

2 

BR

.Mô đun trên các trục

)(98,699

,0.95,0

57,6

)(57,699

,0.97,0

31,6

)(31,699

,0.97,0

06,6

)(06,61.99,0

6

)/(34,5061

,2

45,131

)/(45,13183

,3

46,503

)/(46,50389

,21455

2 1

3 2

4 3

4

2

2 3

1

1 2

1

kw

p P

kw

P P

kw

P P

kw

P P

p v U

n n

p v U

n n

p v U

n n

ol d

ol br

br ol

kn ol lv BR BR

d dc

119706934

,50

10.55,9.31,610.55

,

9

)(

47728245

,131

10.55,9.57,610.55

,

9

)(

13069446

,503

10.55,9.89,610.55

,

9

)(

492261455

10.55,9.5,710.55

3

6 2

6 2

2

6 1

6 1

1

6 6

Nmm n

P

T

Nmm n

P

T

Nmm n

P

T

Nmm n

P

T

dc dc

Phần II: thiết kế bộ truyền đai

Các thông số ban đầu để thiết kế truyền động đai

 Công suất trục dẫn:

 Số vòng quay trục dẫn: n1 =1455 v/p

 Tỉ số truyền của bộ xích: ud= 2,89

 Điều kiện làm việc: va chạm nhẹ, quay một chiều

 Các bước thiết kế bộ truyền đai:

- Theo hinh 4.1chon tiết diện đai Б

- Theo bảng 4.13 chọn đường kính bánh đai nhỏ d1 = 180 mm

- Vận tốc đai

Nhỏ hơn vận tốc cho phép

- Theo công thức (4.2),với ε=0,02 , đường kính bánh đai lớn

d2 = u.d1 (1-ε)=509 mm

- Theo bảng 4.26 chọn đường kính tiêu chuẩn d2 =500 mm

Như vậy tỉ số truyền thực tế:

kw

P dc 7,5

)/(71,1360000

1455

180.60000

vmax 25 /

500 1

- Theo bảng 4.14 chọn sơ bộ khoảng cách trục a=d2 =500(mm),theo công

thức 4.4 chiều dài đai:

Trong đó:

- Theo bảng 4.13 chon chiều dài đai tiêu chuẩn l=2000mm

- Nghiệm số vòng chạy của đai trong 1 giây, theo (4.15)

89,283,2

a

d d d

d a l

4

)(

2

2

2 1 2 2

)180500

(2

500180

.2500

)180500

,931

2 2

a

d d

138 6

, 436

) 180 500

( 57 180 )

( 57

K P z



đ

- Đường kính ngồi của bánh đai

4.xác định lực cangwban đầu và lực tác dụng lên trục:

- theo (4.19)

Trong đĩ :

Do đĩ:

Theo cơng thức (4.21) lực tác dụng lên trục

Chương II : THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG

1 Do khơng cĩ yêu cầu gì đặc biệt và theo quan điểm thống nhất hĩa trong thiết

kế, ở đây chọn vật liệu 2 cấp bánh răng như nhau

Cụ thể theo bảng 6.1 chọn :

Bánh nhỏ: thép 45 tơi cải thiện đạt độ rắn HB241…285 cĩ

6 , 0 891

, 0 2240

14 , 1



u c

 p o  2 , 71kw v 13 , 71m/s d1 180mm

 p o  3 , 75kw

2 75 , 3

5 , 7





o p

p

95 , 0



z C

73,295,0.14,1.6,0.1.88,0.75,3

25,1.5,7





z

mm h

d

d a   2 o  180  2 4 , 2  188 , 4

v

đ o

F z vC

K P F





) (

780

,33)73,2.88,0.71,13(

25,1.5,7.780

Bánh lớn:thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB192…240 có

2.Phân tỉ số truyền theo yêu cầu bôi trơn, sử dụng hình 3.19

3.xác nh ng su t cho phép : định ứng suất cho phép : ứng suất cho phép : ất cho phép :

Theo b ng 6.2 v i thép 45, tôi c i thi n ảng 6.2 với thép 45, tôi cải thiện đạt độ rắn HB 180…350, ới thép 45, tôi cải thiện đạt độ rắn HB 180…350, ảng 6.2 với thép 45, tôi cải thiện đạt độ rắn HB 180…350, ện đạt độ rắn HB 180…350, đạt độ rắn HB 180…350, độ rắn HB 180…350, ắn HB 180…350, t r n HB 180…350,

, 2

HE c T T n t

max)/(

60 



i i i

i

max 1

1 2

83,3/)3,0.8,07,0.1.(

18000

46,503.1

.11,

Như vậy theo (6.1a), sơ bộ xác định được

Với cấp nhanh sử dụng răng nghiên, do đó theo (6.12)

V i c p ch m dùng r ng th ng và tính ra NHE ới thép 45, tôi cải thiện đạt độ rắn HB 180…350, ất cho phép : ăng thẳng và tính ra NHE đều lớn hơn NHO nên KHL=1, do ẳng và tính ra NHE đều lớn hơn NHO nên KHL=1, do đều lớn hơn NHO nên KHL=1, do ới thép 45, tôi cải thiện đạt độ rắn HB 180…350, u l n h n NHO nên KHL=1, do ơn NHO nên KHL=1, do ó:

đ

Theo (6.7) :

FE c T T n T

max)/

(

60 



7 6

4.Tính toán cấp nhanh : bộ truyền bánh răng trụ răng nghiên :

a) xác định sơ bộ khoảng cách trục : theo (6.15a):

Trong đó theo bảng 6.6, chọn Ψba=0,3 ; với răng nghiên Ka=43 (bảng 6.5) ;ba=0,3 ; với răng nghiên Ka=43 (bảng 6.5) ;

Theo (6.16) Ψba=0,3 ; với răng nghiên Ka=43 (bảng 6.5) ;bd=0,5Ψba=0,3 ; với răng nghiên Ka=43 (bảng 6.5) ;ba(u+1)=0,5.0,3(3,83+1)=0,72 , do đó theo bảng 6.7,

1 1

1 ( 1)

ba H

H a

w

u

K T u

,0.83,3.)4,495(

15,1.130694)

183,3.(

P

T 9,55.10 / 9,55.106.6,89/503,45 130694

1 1

6

 ( 1) 2.168.0,9848/2,5(3,83 1) 27,4/

cos2

C) Kiểm nghiệm bánh răng về độ bền tiếp xúc

Theo (6.33), ứng suất tiếp xúc trên mặt răng làm việc

83 , 3 1

Z

81,327/

)10327

(5,2)2/(

)(

cos m z1  z2 a w   

"

5'4214701

)1(

1

M H

H Z Z Z T K u  b ud



3 / 1

274MPa

79,13)701,14()

628,20cos(

628,20)

967,0/20()

cos/

/)79,13cos(

.22

sin/cos

)701,14sin(

168.3,0)/(

 b w m

Thay các vị trí vừa tính được vào (6.33) ta được:

Xác định chính xác ứng suất tiếp xúc cho phép:

Theo 6.1 với v=1,84 m/s < 5 m/s ,Zv=1 ;với cấp chính xác đonhj học là 9, chọn cấpchính xác về mức tiếp xúc là 8, khi đó khi gia công đạt độ nhám µm,

127

1(2,388,1cos

)11(2,388

,

1

2 1

85,69)

181,3/(

168.2)1/(

d

6000

46,503.85,69.60000

1

13 , 1



H



018,113,1.15,1.130694

2/(

85,69.4,50.783,11)2

5,2



a

R mm

F

 g0 73

039 ,1 37 ,1 32 ,1 130694

2 /(

85 , 69 4 , 50 33 , 5 1 ) 2



 Y  1 14,701/1400,89

29 )

967 , 0 /(

27 cos

967 , 0 /(

103 cos

Theo b

ảng 6.18 ta được

Với m=2.5, Ys=1,08-0,0695ln(2,5)=1,022 , Y

R

=1 (bánh răng phay)

KxF

=1 (<400mm), do đó theo 6.2 và 6.2a :

Tương tự tính được

Thay các giá trị vừa tính được vào công thức trên :

e) kiểm nghiệm răng về độ quá tải

Theo (6.48) với Kqt=Tmax/T=1,8:

Theo 6.49

g) các thông số và kích thước bộ truyền

+ khoảng cách trục

+ mô đun pháp

+ chiều rộng vành răng

+ tỉ số truyền

+ góc nghiên của răng

406

1 

F

Y YF2  3 , 6

 F1   F1 YR YS KxF  252 1 1 , 022 1  257 , 5 MPa

 F2  241 , 7 MPa

MPa F

F1  2 130694 1 , 87 0 , 73 0 , 89 4 , 06 /( 50 , 4 69 , 85 2 , 5 )  146 , 49   1  257 , 5



  241 , 7 8

, 129 06

, 4 / 6 , 3 49 , 146

2 1



MPa

H

H1max  470,7 1,8 631,3   max 1260



MPa

F

F1max   1  89 , 37 1 , 8  146 , 6   1 max  464



MPa

F

F2max   2  79 , 09 1 , 8  129 , 9   1 max  360



mm

aw1  168

mm

m  2 , 5

mm

bw  50 , 4

81 , 3



m

u

27

1 

Theo quan điểm thống nhất hóa trong thiết kế, chọn mô đun tiêu chuẩn của bánh

răng cấp chậm bằng mô đun của cấp nhanh m=2,5mm

1 

76 , 74

1 

a

55 , 63

06 , 1 475138 )

1 61 , 2 ( 5 ,

4 , 0



ba

722 , 0 ) 1 61 , 2 ( 4 , 0

2 

u

47513845

,131/54,6.10.55,910

.55

,

1

1 6

n

P T

1 61 , 2 (

5 , 2 /[

257 2 )]

1 ( /[

z m

aw  ( 1  2) / 2  2 , 5 ( 57  149 ) / 2  257 , 5

mm

a w2 160

1 ) 149 57

.(

5 , 0 5 , 2 / 260 )

( 5 , 0

/(

1 1000 /



x

k

012 , 0 1000 / ) 149 57

.(

0594 , 0 1000



 y kxzt

012,1012,0

/(

1)

57149(012,1[5,0]/)(

2 X  X   

930 , 0 ) 260 2 /(

) 20 cos(

5 , 2 ).

149 57

( ) 2 /(



tw



) )(

1 (

1

H m

H  Z Z Z T K u  b u d



3 / 1

274MPa

ZM 

71 , 1 ) 462 , 21 2 sin(

1 2 2

sin / cos

/ ) 4

1 57

1 ( 2 , 3 88 ,







Thay các giá trị vừa tính được vào 6.33 :

Theo 6.1 với v=0,86 m/s, Zv=1, với cấp chính xác động học là 9, chọn cấp chính

xác về mức tiếp xúc là 9, khi đó cần gia công đạt độ nhám Rz=10…40μm, do đó m, do đó

a

57

149 /(

260 2 ) 1 /(

s m n

d

60000

1 83 , 3

46 , 503 88 , 143 14 , 3 60000 /

1

327 , 4 61 , 2 / 260 99 , 0 73 006 , 0 /

2 / 88 , 143 1 , 77 327 , 4 1 ) 2

Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn và về quá tải đều đạt yêu cầu.ở đây không trình bày.

d) các thông số và kích thước bộ truyền.

Chương 3 : THIẾT KẾ TRỤC VÀ THEN

Phần I :THIẾT KẾ TRỤC

I.

Tính sơ bộ

-Chọn vật liệu thép 45 chọn( trục làm việc trong hộp giảm tốc ) cĩ

ứng suất xoắn cho phép

laáy d1=35 mm

3.xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực

Dựa theo đường kính các trục, sử dụng bảng 10.2 để chọn chiều rộng ổ lăn, công thức 10.10 để xác định chiều dài mayo bánh đai và bánh răng, công thức 10.3 và 10.4 để tính các khoảng cách.kết quả tính được khoảng cách lki

trên trục thứ k từ gối đỡ đến 0 đến chi tiết quay thứ i như sau (h10.3) – mm

mm b

mm b

o o o

35 27 21

3 2 1







mm d

l m131,4 1 1,4.3549

mm d

l m221,4 2 1,4.5070

mm d

l m231,4 2 1,4.5070

mm d

l m321,4 3 1,4.70 98

mm d

l m331,4 3 1,4.70 98

Chọn nối trục đàn hồi, nên chiều dài mayo nửa khớp nối tính theo công thức 10.13

Theo bảng 10.3 chọn khoảng cách như sau :

l m12 1,6 1 1,6.3556

mm

h k b

l l

5,6315

10)2156

.(

5,0

)(

5,

2 12

l

6210

10)3549.(

5,0

)(

5,

11049

)1010.(

221

)(

01 11

l

5,8610

10)3598.(

5,0

)(

5,

l l

5,19410

)9898.(

5,05,86

)(

5,

32 33

l l

28135

10.210.39898

2

3 1 2 0333

32 31

4.Xác định trị số và chiều dài của các lực từ chi tiết quay tiết diện lên trục :Chọn hệ trục tọa độ như hình 10.3 theo đề bài lực từ bánh đai tác dụng lên trục

1 hướng theo phương y và bằng Fy12=860N.để xác định lực từ các bánh răng tác dụng lên trục hãy sử dụng công thức 10.1,(10.5) và các quy ước về chiều và các dấu tương ứng của lực hình (10.3), đối với trục 1 ta có :

-Vị trí đặt lực của bánh 3 và bánh 4: dương theo đề bài r13

=r14

=26mm-

Trục 1 quay ngược chiều kim đồng hồ, do đó cq1

Với các trục khác tiến hành tương tự như sau (N)

-Hướng răng trên bánh 3; phải, trên bánh 4; trái, do đó hr13

=-hr14

=1-

Quy ước cqk

=1 trục quay ngược chiều kim đồng hồ,cqk

=-1 trục quay cùng chiều kim đồng hồ

Ta có :

mm l

l21  31 281

mm

h k b

l

5,7315

10)2770.(

5,0

)(

5,

l23  32 86,5

mm d

T

Cuối cùng lực từ trục tác dụnn fgvb g lên khớp nối:

Trong đó đường kính vòng tròn qua tâm các chốt của nối trục vòng đàn hồi tra bảng 10.15

5.Xác định đường kính và chiều dài các đoạn trục

a.Sơ đồ trục ,chi tiết quay và lực từ các chi tiết quay tác dụng lên trục được vẽ trên các hình

b.Tính phản lực: sử dụng phương trình Mô Men và phương trình hình chiếu của các lực trong mặt phăng ZOY và ZOX , chẳng hạn đối với trục k và xét trong mặt phẳng ZOY ta có :

Trong đó : phản lực theo phương y trên trục k tại các góc đỡ 0 và 1 Thay các giá trị của phản lực và khoảng cách tương ứng đối với từng trục ta được giá trị các phản lực theo phương y ,phương x và phản lực tổng trên các gối đỡ

, 0 / ) 682 , 20 ( 3742 cos

701,14(.37421

3990120

/1197069

2,

1 1

/

yk yk

yk

k ki zki ki yki yk

F l

F Fl

l r F l F Fl

0 l yk F l yk F

) ( 5 , 1609

0

.

0

1 1

N R

N R

AD R m AC F AB F M

F F R R

R

D

B

D r

D A

d r D B

F M

,61.2,561

R AC F M

mm N M

B đ

.34289

mm N m

BC R AC F M

D

X

B D

C

X

.0

.183879

mm N M

.0





mm N BC

F M

mm N M

,59.3742

.0





mm N M

mm N M

.224145





mm N T

T T

T AB  AC  đ  1 130694

F d

Fa1 Ft1 Fr1

R M

mm N M

,61.462

.0

BC F AC R M

mm N M

r A

.28228

mm N m

m BC F AC R M

D

X

r A

C

X

.0

.23848

F M

mm N M

.0

F AB F M

mm N M

t t

.

228636

mm N M

.452782

Ft2

Fa2

Ft3 Fa3

F

N tag

F

F

N d

T F

t a

tw t

r

w t

280

6530cos

/

16639/

2

3 3

3 3

3 3 3

N R

m AB F AC R

M

F R R

R

C

A

r C

A

r C A Y

1229 231

0

.

0 1 1

R M

mm oN

mm N m

AB R M

.1433

F M

mm N M

.0

mm N M

.89206

T311197069

1433

89206

1197069

Xuất phát từ các yêu cầu về độ bền ,lắp ghép và công nghệ ta chọn đường kính các đoạn trục như sau.

Đó tính theo 10.2 trang q196

vì trục quay một chiều nên ứng suất xoắn thay đổi theo chu kì mạch động do đó

tính theo 10.23 trang 196

Xác định hệ số an toàn ở các tiết diện nguy hiểm của trục

Dựa vào kết cấu của trục và biểu đồ moomen tương ứng ,có thể thấy các tiết diện sau đây là tiết diện nguy hiểm cần được kiểm tra về độ bền mỏi :

Trên trục I đó là tiết diện lắp bánh đai (tiết diện 12) và ổ lăn (tiết diện 21) bánh răng tiết diện (22)

Trên trục II đó là 2 tiết diện lắp bánh răng (36,34)

Trên trục III lắp bánh răng có tiết diện (40) lắp ổ lăn có tiết diện (38) và tiết diện khớp nói (38)

Chọn lắp nghép:các ổ lăn lắp trên trục theo ,lắp bánh răng,bánh đai,nối trục

Theo kết hợp với lắp then

Kích thước của then ( bảng 9.1) trị số của moomen cản uốn và mômen cản xoắn bảng 10.6 ứng với các tiết diện trục như sau

,261.58,0

58,

Tiêt diện đường

kính trục 1.0

45667,57,5

2290536414238118503686129488

49401164730572256557827863162

==

Xác định hệ số và

Đối với các tiết diện nguy hiểm theo công thức 10.25 và 10.26 trang 197

Các đoạn trục được gia công trên mái tiện ,tại các tiết diện nguy hiểm yêu cầu đặt

ra do đó theo 10.8 trang 197 hệ số tập trung ứng suất do trạng thái bề mặt

Không dùng phương pháp tăng bề mặt do đó hệ số tăng bền , then ứng với vật liệu có là , theo bảng 10.10 trang 198

Hệ số kích thước và ứng với đường kính của tiết diện nguy hiểm, từ dó xác định với kiểu lắp đã chọn và đường kính tiết diện nguy hiểm tra được tỉ số và do đó lắp căn tại các tiết diện này ,trên cơ sở đó dùng giá trị lớn hơn trong hai giá trị của để tính và giá trị lớn hơn trong hai giá trị của để tính Kết quả tính nghi trong bảng

Xác định hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất pháp theo 10.20 trang 195,cuối cùng tính hệ số an toàn S theo 10.19 trang 195.ứng với các tiết diện nguy

hiểm Kết quả nghi trong bảng cho thấy các tiết diện nguy hiểm trên 3 trục đều đảm bảo an toàn mỏi

h

0 mm W

7 8

8 12

10 16

10 16

12 20

12 20