Thiết kế hệ dẫn động môtơ - hộp giảm tốc bánh răng hành tinh và lập quy trình công nghệ gia công bánh răng trung tâm Z31

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.68 MB, 114 trang )

Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Trờng Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiêp
Nội dung
1. Nội dung các phần thuyết minh
Trang
Phần 1: Chọn động cơ - Phân phối tỷ số truyền cho hộp hành tinh
32
0212
31
0111
AA
8
Phần 2: Tính toán thiết kế các bộ truyền bánh răng 27
Phần 3: Thiết kế các chi tiết đỡ nối 55
Phần 4: Thiết kế vỏ hộp và chọn chế độ bôi trơn 85
Phần 5: Quy trình công nghệ gia công bánh răng trung tâm Z
31
88
2. Số lợng bản vẽ:
1 bản vẽ A
0
: Bản vẽ lắp Môtơ - Hộp giảm tốc
1 bản vẽ A
0
: Lu đồ thuật toán phân phối tỷ số truyền,
lựa chọn số răng cho hệ hành tinh 2 cấp
1 bản vẽ A
1
: Bản vẽ chế tạo bánh răng Z
31
1 bản vẽ A
1

: Bản vẽ lồng phôi
4 bản vẽ A
0
: Quy trình công nghệ gia công bánh răng Z
31
Bản thuyết minh thiết kế đồ án tốt nghiệp đã đợc thông qua.
Ngày tháng năm 2008
trởng bộ môn Cán bộ hớng dẫn Tl/hiệu trởng
(Ký tên) (Ký tên)
Chủ nhiệm khoa
(Ký tên đóng dấu)
PGS. TS. Phan Quang Thế Th. S. Nguyễn Thị Hồng Cẩm PGS. TS. Vũ Quý Đạc
Sinh viên:Hoàng Mạnh Cờng GVHD:Th.S.Nguyễn Thị Hồng Cẩm
1
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Trờng Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiêp
Nhận xét của giáo viên hớng dẫn
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................

.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
Nhận xét của giáo viên chấm
Sinh viên:Hoàng Mạnh Cờng GVHD:Th.S.Nguyễn Thị Hồng Cẩm
2
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Trờng Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiêp
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................

[8]. Thiết kế đồ án công nghệ chế tạo máy
GS. TS. Trần Văn Địch
NXB KHKT, Hà Nội - 2007
[9]. Công nghệ chế tạo máy - tập I, II
PGS. PTS. Nguyễn Đắc Lộc
PGS. PTS. Lê Văn Tiến cùng các tác giả
NXB KHKT, Hà Nội - 1998
[10]. Tập bản vẽ chi tiết máy
Sinh viên:Hoàng Mạnh Cờng GVHD:Th.S.Nguyễn Thị Hồng Cẩm
4
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Trờng Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiêp
Nguyễn Bá Dơng - Nguyễn Văn Lẫm - Hoàng Văn Ngọc
Lê Đắc Phong
NXB Đại Học và Trung Học Chuyên Nghiệp, Hà Nội - 1978
[11]. Sổ tay gia công cơ
PGS. TS. Trần Văn Địch - ThS. Lu Văn Nhang
ThS. Nguyễn Thanh Mai
NXB KHKT, Hà Nội - 2002
[12]. Sổ tay công nghệ chế tạo máy
PGS. TS. Nguyễn Đắc Lộc - PGS. TS. Lê Văn Tiến
PGS. TS. Ninh Đức Tốn - PGS. TS. Trần Xuân Việt
NXB KHKT, Hà Nội - 2007
[13]. Đồ gá gia công cơ khí Tiện - Phay - Bào - Mài
Hồ Viết Bình - Lê Đăng Hoành - Nguyễn Ngọc Đào
NXB Đà Nẵng - 2000
[14]. ATLAS đồ gá
GS. TS. Trần Văn Địch
NXB KHKT, Hà Nội - 2005
[15]. Đồ gá
GS. TS. Trần Văn Địch

NXB KHKT, Hà Nội - 2006
[16]. Sổ tay nhiệt luyện - tập I, II
Nguyễn Chung Cảng
NXB KHKT, Hà Nội - 2007
[17]. Sổ tay nhiệt luyện
X. A. FILINÔP - I. V. FIRGER
NXB KHKT, Hà Nội - 1975
[18]. Thiết kế đồ án môn học nguyên lí và dụng cụ cắt
Sinh viên:Hoàng Mạnh Cờng GVHD:Th.S.Nguyễn Thị Hồng Cẩm
5
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Trờng Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiêp
Trịnh Khắc Nghiêm
Thái Nguyên - 2002
[19]. Truyền dẫn thuỷ lực trong chế tạo máy
Trần Doãn Đỉnh - Nguyễn Ngọc Lê - Phạm Xuân Mão
Nguyễn Thế Thởng - Đỗ Văn Thi - Hà Văn Vui
NXB KHKT, Hà Nội - 2002
[20]. Giáo trình hệ thống truyền động thuỷ khí
PGS. TS. Trần Xuân Tuỳ
ThS. Trần Minh Chính
KS. Trần Ngọc Hải
Đà Nẵng - 2005
[21]. Thiết kế cơ khí với AutoCAD
Mechanical (Mechanical Desktop)
TS. Nguyễn Hữu Lộc
NXB TP Hồ Chí Minh - 2003
[22]. SKF - Electronic HandBook
Program version 1.1 August 1995
Lời nói đầu
Sinh viên:Hoàng Mạnh Cờng GVHD:Th.S.Nguyễn Thị Hồng Cẩm

6
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Trờng Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiêp
Hiện nay, đất nớc ta đang trên con đờng hội nhập quốc tế, công cuộc công
nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nớc càng trở nên quan trọng hơn bao giờ hết. Các
ngành kinh tế, khoa học kỹ thuật nói chung và ngành cơ khí nói riêng càng đòi
hỏi các kỹ s, các cán bộ kỹ thuật phải có kiến thức tơng đối rộng và phải biết
vận dụng sáng tạo những kiến thức đã học để giải quyết các vấn đề thực tế đề ra.
Đồ án tốt nghiệp có vai trò hết sức quan trọng trong chơng trình đào tạo kỹ s
chuyên ngành cơ khí chế tạo máy. Qua quá trình làm đồ án tốt nghiệp giúp cho
sinh viên hệ thống lại các kiến thức thu nhận đợc trong quá trình học tập và
trong thời gian thực tập tốt nghiệp, từ đó hình thành khả năng làm việc độc lập
và một phong cách làm việc khoa học của các kỹ s cơ khí khi giải quyết các bài
toán thực tế.
Là một sinh viên theo học ngành cơ khí chế tạo máy, trong thời gian làm đồ
án tốt nghiệp em đợc giao nhiệm vụ: Thiết kế hệ dẫn động môtơ - hộp giảm tốc
bánh răng hành tinh và lập quy trình công nghệ gia công bánh răng trung tâm
Z
31
. Đây là một đề tài khá mới và khó đối với em, tài liệu chuyên khảo về vấn
đề này còn rất hạn chế, các tài liệu giảng dạy cho sinh viên ngành cơ khí cha đề
cập đến các vấn đề khi tính toán thiết kế. Tuy nhiên trong quá trình làm đồ án
tốt nghiệp đợc sự chỉ bảo tận tình của giáo viên hớng dẫn ThS Nguyễn Thị Hồng
Cẩm và các thầy cô trong khoa cơ khí, đồ án tốt nghiệp của em đến nay đã hoàn
thành. Song do hiểu biết về lý thuyết chuyên đề và kinh nghiệm thực tế còn hạn
chế nên đồ án này không thể tránh khỏi sai sót. Em rất mong nhận đợc sự chỉ
bảo của các thầy cô và các bạn để em có thể hiểu biết sâu hơn về đề tài này,
cũng nh hoàn thiện đợc phơng pháp tính toán thiết kế.
Em xin chân thành cảm ơn cô giáo ThS Nguyễn Thị Hồng Cẩm cùng các thầy
cô trong khoa cơ khí - Trờng ĐHKTCN Thái Nguyên đã tận tình hớng dẫn em
hoàn thành đồ án đúng thời hạn. Đồng thời em cũng bày tỏ lòng biết ơn chân

thành tới các thầy cô giáo và các bạn đã giúp đỡ em trong suốt 5 năm học cũng
nh trong thời gian làm đồ án tốt nghiệp.
Thái Nguyên, ngày 25 tháng 05 năm 2008
Sinh viên
Hoàng Mạnh Cờng
Phần 1
Sinh viên:Hoàng Mạnh Cờng GVHD:Th.S.Nguyễn Thị Hồng Cẩm
7
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Trờng Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiêp
Chọn động cơ
phân phối tỷ số truyền cho hộp hành tinh hai cấp
32
0212
31
0111
AA
1.1 Giới thiệu chung về hệ dẫn động hành tinh
Truyền động bánh răng hành tinh là truyền động bánh răng mà trong cơ cấu
có ít nhất một bánh răng có trục quay di động đối với vỏ. Bánh răng có trục quay
di động đối với vỏ trong quá trình làm việc đợc gọi là bánh vệ tinh. Khâu trên đó
đặt bánh vệ tinh đợc gọi là cần và đợc kí hiệu bằng số 0. Khi làm việc cần quay
hoặc có thể quay quanh một trục cố định gọi là trục chính. Các bánh răng ăn khớp
với bánh vệ tinh và có trục trùng với trục chính đợc gọi là các bánh trung tâm.
Các khâu có thể quay quanh trục chính và khi bộ truyền làm việc tiếp nhận tải
trọng ngoài đợc gọi là các khâu cơ bản.
Truyền động hành tinh so với truyền động bánh răng thờng có rất nhiều u
điểm nh: tỷ số truyền lớn, từ một trục chủ động có thể truyền năng lợng tới một số
trục bị động với vận tốc góc thay đổi trong thời gian làm việc (nh hệ dẫn động các
bánh xe ô tô), khuôn khổ kích thớc nhỏ gọn (chỉ bằng 1/3 hay 1/4 khối lợng của
hệ dẫn động bánh răng thờng có cùng công suất truyền dẫn hoặc có khi còn bé hơn

nữa). Truyền động hành tinh còn dùng để tổng hợp chuyển động, sử dụng khá
rộng trong máy cắt kim loại, trong hệ dẫn động điều chỉnh vô cấp, trong các thiết
bị đo lờng. Ngoài ra hệ dẫn động hành tinh còn có một số công dụng đặc biệt nh:
+Hệ hành tinh rất thích hợp trong công việc truyền công suất lớn giữa hai trục
đồng trục với nhau.
+Với hệ hành tinh cũng có thể thực hiện đợc truyền động theo một chiều (tải
không thuận nghịch bằng cách lợi dụng hiện tợng tự hãm).
Truyền động bánh răng hành tinh có rất nhiều sự khác biệt so với truyền động
bánh răng thờng về mặt động học (tỷ số truyền), hiệu suất, phơng pháp tính toán
thiết kế.
Trong khuôn khổ đồ án tốt nghiệp, do thời gian nghiên cứu có hạn nên em chỉ
đa ra những sự khác biệt về phơng pháp tính toán thiết kế một bộ truyền bánh răng
hành tinh ứng với một sơ đồ và một chế độ làm việc cụ thể.
1.2 chọn động cơ
1.2.1. Xác định công suất cần thiết cho động cơ
Công suất trên trục ra:

)(, kwP 27
01
=
Công suất cần thiết trên trục động cơ:

)(
,
,
dc
kw
P
PP
sb

ct
9
80
27
1201
01
02
====

Trong đó:
+
dc
ct
P
: công suất cần thiết trên trục động cơ
+
1201sb

: hiệu suất sơ bộ của hộp giảm tốc hành tinh, với hộp giảm tốc
Sinh viên:Hoàng Mạnh Cờng GVHD:Th.S.Nguyễn Thị Hồng Cẩm
8
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Trờng Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiêp
hành tinh 2 cấp hoặc 3 cấp thì hiệu suất truyền động thờng
trong khoảng ( 0,7 ữ 0,9), chọn
80
1201
,
=
sb

1.2.2. Xác định số vòng quay sơ bộ cho động cơ
Chọn sơ bộ tỷ số truyền:

14
1201
==
ii
sb
h
[2]
Số vòng quay trục ra:

)/( phvgn 90
01
=
Số vòng quay sơ bộ của động cơ:

)/(.. phvginnn
sb
hsb
12601490
0102
====
=> Chọn
)/( phvgn
dc
db
1500
=

1.2.3. Chọn động cơ
Động cơ đợc chọn phải thoả mãn điều kiện sau:
dc
ct
dc
dm
PP

)/( phvgn
db
1500
=
Trong đó:

dc
dm
P
- công suất định mức của động cơ

dc
ct
P
- công suất cần thiết của động cơ
Với
)(kwP
dc
ct
9
=
và số vòng quay đồng bộ của động cơ

)/( phvgn
db
1500
=
, tra bảng P1.3 [2] chọn thông số của động cơ nh
sau:
Kiểm tra điều kiện mở máy
Để khởi động hệ thống thì động cơ phải có công suất mở máy lớn hơn công
suất cản ban đầu trên trục động cơ:
dc
bd
dc
mm
PP
>
Trong đó :
dc
mm
P
- công suất mở máy của động cơ, (kw)

dc
bd
P
- công suất cản ban đầu, (kw)

)(,.,. kwPKP
dc
ctbd

dc
bd
612941
===

)(.,. kwP
T
T
P
dc
bd
dn
k
dc
mm
221102
===
dc
bd
dc
mm
PP
>
Vậy động cơ đợc chọn đã thoả mãn điều kiện mở máy.
Kiểm tra điều kiện quá tải
Với sơ đồ tải trọng không đổi thì không cần kiểm tra quá tải cho động cơ.
Sinh viên:Hoàng Mạnh Cờng GVHD:Th.S.Nguyễn Thị Hồng Cẩm
Kiểu động cơ
Công suất
(kw)

Vận tốc
quay
(vg/ph)
Cos

%
min
max
T
T
dn
k
T
T
db
n
(vg/ph)
4A132M4Y3 11,0 1458 0,87 87,5 2,2 2,0 1500
9
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Trờng Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiêp
1.3. phân phối tỷ số truyền cho hệ hành tinh 2 cấp
1.3.1. Cơ sở phân phối tỷ số truyền cho các cấp trong hệ
Tỷ số truyền thực của hộp là:
216
90
1458
01
,
===
n

n
i
dc
h
Từ kí hiệu của sơ đồ
32
0212
31
0111
AA
ta chọn sơ đồ cho hộp giảm tốc nh sau:
0
1
2
2
1
2
1
1
2
1
3
2
3
1
0
2
Hình 1: Sơ đồ hệ dẫn động kiểu
32
0212

31
0111
AA
P
b
P
lv
d
t
P
(
1
ữ
3
)
s
Hình 2: Sơ đồ tải trọng

Giải thích sơ đồ và kí hiệu:
Sơ đồ biểu diễn nguyên lí của cơ cấu
32
0212
31
0111
AA
đây là hộp giảm tốc hành
tinh 2 cấp gồm 2 cơ cấu 2k-0, kiểu A ghép liên tiếp. Cơ cấu 2k-0 là cơ cấu gồm
hai bánh răng trung tâm 1 và 3 (2k) và cần 0 là những khâu cơ bản, ở đây cơ cấu
2k-0 với bánh vệ tinh có 1 vành răng nên đợc kí hiệu là A.
Các khâu của cấp chậm mang chỉ số 1, các khâu cấp nhanh mang chỉ số 2,

cần mang bánh vệ tinh có chỉ số 0 ở trớc, các bánh trung tâm cố định mang chỉ số
3 ở đằng trớc, các bánh trung tâm quay mang chỉ số 1 ở đằng trớc.
Trên (hình 1) bánh trung tâm cố định là 3
1
, 3
2
; các bánh trung tâm quay là 1
1
, 1
2
;
các bánh vệ tinh là 2
1
, 2
2
và cần là 0
1
, 0
2
.
Cũng nh trong hệ truyền động bánh răng thờng, bên cạnh vật liệu chế tạo
bánh răng và điều kiện chịu tải, việc phân phối tỷ số truyền (i
h
) của hệ cho các cấp
trong hệ có ảnh hởng rất lớn tới kích thớc và khối lợng của hệ. Cho đến nay, đã có
một vài phơng pháp phân phối tỷ số truyền xuất phát từ yêu cầu khối lợng và kích
thớc nhỏ gọn hoặc trên cơ sở giải bài toán tối u với hàm mục tiêu đợc chọn thoả
mãn các chỉ tiêu đề ra nh: hiệu suất của hệ cao nhất, khối lợng của hệ nhỏ nhất,
giá thành của hệ nhỏ nhất
Sinh viên:Hoàng Mạnh Cờng GVHD:Th.S.Nguyễn Thị Hồng Cẩm

10
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Trờng Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiêp
ở đây ta phân phối tỷ số truyền xuất phát từ yêu cầu kích thớc nhỏ gọn và độ
bền tiếp xúc đều của các cấp bánh răng, và xuất phát từ việc giải bài toán tối u tỷ
số truyền thoả mãn các ràng buộc về độ bền (độ bền uốn, độ bền tiếp xúc), về
động học, về điều kiện lắp.
Điều kiện bền tiếp xúc đều của các cấp bánh răng:
[ ]
[ ]
12
11
12
11
T
T
T
T
=
(1.1)
Trong đó: - T
11
và T
12
: là momen xoắn trên bánh chủ động của bộ truyền cấp
chậm và cấp nhanh đợc xác định theo từng sơ đồ cụ thể.
-
[ ]
11
T
và

[ ]
12
T
: là momen xoắn cho phép trên bánh chủ động của bộ
truyền cấp chậm và cấp nhanh xác định từ công thức tính
ứng suất tiếp xúc.
Từ công thức tính ứng suất tiếp xúc 4.22 [1] có thể xác định đợc momen xoắn
cho phép trên bánh chủ động của bộ truyền.
[ ]
[ ]
2
2
2
1
1
12 )...().(
....

ZZZKu
uqdb
T
HMH
Hww
+
=
(1.2)
Hoặc :
[ ]
[ ]

)(
....
12
0
3
1
1
+
=
u
Kuqd
T
wbd

Trong đó:
1w
w
bd
d
b
=

;
[ ]
[ ]
)..(

ZZZK
K

HMH
H
2
0
=
HVHHH
KKKK ..

=

Thay :
1
3
1
3
Z
Z
d
d
P
w
w
==
;
2
1
1
2
)(

==
p
Z
Z
u
vào công thức (1.2) ta có:
[ ] [ ]
0
3
3
3
1
12
1
K
PP
Pqd
T
wbd
.
).(.
).(..
+

=

(1.3)
Kí hiệu chỉ số 1 cho các thông số của bộ truyền cấp chậm và chỉ số 2 cho bộ
truyền cấp nhanh, trị số momen xoắn cho phép trên trục bánh chủ động đối với
cấp chậm và cấp nhanh là:

[ ]
[ ]
).(.
)..(..
12
1
1
3
1
0111
3
311
11
+

=
PP
KPqd
T
wbd

(1.4)
Sinh viên:Hoàng Mạnh Cờng GVHD:Th.S.Nguyễn Thị Hồng Cẩm
11
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Trờng Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiêp
[ ]
[ ]
).(.
)..(..

12
1
2
3
2
0222
3
322
12
+

=
PP
KPqd
T
wbd

(1.5)
Ta có tỉ số các momen:
[ ]
[ ]
))((
))((
.
11
11
21
3
1
21

3
2
3
12
11
+
+
=
PPP
PPP
c
T
T

(1.6)
Trong đó:
-
11
31
1
Z
Z
P
=
;
12
32
2
Z
Z

P
=
- Z
31
, Z
32
: là số răng bánh trung tâm 3
1
, 3
2
- Z
12
, Z
11
: là số răng bánh trung tâm 1
2
, 1
1
[ ]
[ ]
0222
0111
Kq
Kq
bd
bd
..
..

=
;
32
31
w
w
d
d
c
=
32w
d
,
31w
d
là đờng kính vòng lăn của bánh răng trung tâm 3
1
và 3
2
Thông thờng c = (1 ữ 1,2), muốn có kích thớc hớng kính nhỏ nhất nên chọn c
= 1. Để xác định các thông số P
1
và P
2
cần phải giải đồng thời 2 phơng trình sau:

=
=
),(
),(
21
21
11
12
PPfi
PPf
T
T
h
Với sơ đồ
32
0212
31
0111
AA
ta có:

))(( 11
21
++=
PPi
h
(1.7)
=>

1
1
2
1

+
=
)(P
i
P
h

[ ]
[ ]
)( 1
2
12
11
+=
P
T
T
(1.8)
Do đó từ (1.6) và (1.8) ta có :
Sinh viên:Hoàng Mạnh Cờng GVHD:Th.S.Nguyễn Thị Hồng Cẩm
12
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Trờng Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiêp
)(
))((
1

11
1
3
2
21
3
1
3

+
=
PP
PPP
c

(1.9)
Ta có thể xác định P
2
theo (1.7) và (1.9) thông qua đồ thị 5.5.a [1] phụ thuộc
vào
h
i
và
3
c

nhng đồ thị này xuất phát từ yêu cầu khuôn khổ kích thớc nhỏ gọn
(hàm mục tiêu là khuôn khổ kích thớc nhỏ gọn). Việc chọn chính xác P
2
bằng đồ

thị khó đạt đợc độ chính xác cao. Với sự trợ giúp của máy tính ta có thể xác định
đợc P
2
đồng thời thoả mãn điều kiện (1.7) và (1.9) đồng thời đạt đợc độ chính xác
cao. Ta có thể sử dụng bảng tính Excel, lập trình Pascal, lập trình Visual Basic
theo điều kiện sau:
[ ]

+
=
)(
))((
1
11
1
3
2
21
3
1
3
PP
PPP
c

(1.10)
Trong đó
[ ]

là độ chính xác yêu cầu.
1.3.2 Lu đồ thuật toán:

Sinh viên:Hoàng Mạnh Cờng GVHD:Th.S.Nguyễn Thị Hồng Cẩm

,,,,
12
PdeltaiP
h
13
1
1
2
1

+
=
)(P
i
P
h
)1(
)1)(1(
1
3
2
21
3
1

+
=
PP
PPP
delta
1
22
+=
PP
[ ]
<
1delta
Begin
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Trờng Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiêp
Kết quả tính toán:
Nhập i
h
= 16,2
P
2
= 4,3634
P
1
= 2,0205
I
h
= 16,2001
Chơng trình lập trình phân phối tỷ số truyền:
Private Sub CmdTinh_Click()

Dim Ih As Currency, P2 As Currency, P1 As Currency, delta As Currency, U1
As Currency, U2 As Currency, Cx As Currency
If Text2.Text = "" Then
MsgBox "De nghi nhap so lieu Ih", vbOKOnly, "Error"
Exit Sub
End If
If Text5.Text = "" Then
MsgBox "De nghi nhap so lieu do chinh xac yeu cau", vbOKOnly, "Error"
Exit Sub
End If
Ih = CDbl(Text2.Text)
Cx = CDbl(Text5.Text)
P2 = 2
Do
P2 = P2 + 0.0001
P1 = ((Ih / (P2 + 1)) - 1)
delta = Abs((P1 * P1 * P1 * (P1 + 1) * (P2 - 1)) / (P2 * P2 * P2 * (P1 - 1)))
Loop Until Abs(delta - 1) < Cx (Cx là độ chính xác yêu cầu)
U1 = (P1 + 1)
U2 = (P2 + 1)
Text1.Text = Round(P1, 4)
Sinh viên:Hoàng Mạnh Cờng GVHD:Th.S.Nguyễn Thị Hồng Cẩm
14
1
1
22
11
+=
+=
Pi

Pi
End
P
2
, i
h
, delta, P
1
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Trờng Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiêp
Text3.Text = Round(P2, 4)
Text6.Text = Round(U1, 4)
Text4.Text = Round(U2, 4)
End Sub
1.4. tính chọn số răng các bánh răng 2 cấp
1.4.1. Cơ sở toán học của việc lập trình tính chọn số răng
Khi thiết kế hệ truyền động hành tinh việc xác định số răng các bánh trong hệ
liên quan chặt chẽ với các thông số nh: tỷ số truyền, hiệu suất truyền động. Do đó
số răng các bánh răng đợc chọn phải đảm bảo các yêu cầu vể tỷ số truyền, độ bền
Sinh viên:Hoàng Mạnh Cờng GVHD:Th.S.Nguyễn Thị Hồng Cẩm
15
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Trờng Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiêp
uốn của răng và các đặc điểm kết cấu của truyền động hành tinh, đó là các yêu cầu
về: điều kiện đồng trục, điều kiện lắp, điều kiện kề.
1.4.1.1. Điều kiện đồng trục
Trong các truyền động hành tinh 2 hoặc 3 bánh trung tâm phải đảm bảo yêu
cầu trục hình học của các bánh trung tâm này trùng nhau. Đó là điều kiện đồng
trục.
1
2
3

0
Hình 3: Cơ cấu 2k-0
ở cơ cấu 2k-0, trục quay của bánh 1 và 3 trùng nhau khi khoảng cách trục
12
a
giữa bánh trung tâm 1 và bánh vệ tinh 2 và khoảng cách trục
23
a
giữa bánh trung
tâm 3 và bánh vệ tinh 2 bằng nhau, tức là:

2312
aa
=
Hoặc :
2321
rrrr
=+
Với các bánh răng cùng môđun thì:
321
2 ZZZ
=+
1.4.1.2. Điều kiện lắp
Trong truyền động hành tinh số bánh vệ tinh thờng chọn từ 3 đến 6. Muốn
cho bộ truyền làm việc đợc, phải đảm bảo điều kiện lắp, tức là đảm bảo điều kiện:
Trục đối xứng của các rãnh răng của tất cả bánh vệ tinh phải trùng với
trục đối xứng của các răng bánh trung tâm ăn khớp với các bánh vệ tinh.
Giả sử cùng ăn khớp với 1 bánh trung tâm có q bánh vệ tinh, chúng cách đều
nhau 1 góc bằng:

q

2
=
Muốn cho các trục đối xứng của răng bánh trung tâm trùng với các trục đối
xứng của rãnh răng bánh vệ tinh lắp cách nhau 1 góc thì cung vòng chia l chắn
phải là bội số của bớc răng P, tức là:
k
P
l
=
, với k là số nguyên
Nhng
q
d
l
1

=
Nên
k
pq
d
=
.
1

Sinh viên:Hoàng Mạnh Cờng GVHD:Th.S.Nguyễn Thị Hồng Cẩm
16

Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Trờng Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiêp
Hay
kqZ .
=
1
, tức là số răng bánh trung tâm ăn khớp với q
bánh vệ tinh phải là bội số của q.
Do đó, điều kiện lắp khi có hai bánh trung tâm cùng ăn khớp với q bánh vệ
tinh là:
k
q
ZZ
=
+
31
, với k là số nguyên
1.4.1.3. Điều kiện kề
Khi số bánh vệ tinh q tăng lên, có thể xảy ra trờng hợp vòng đỉnh của chúng
cắt nhau, khả năng này sẽ không xảy ra nếu:

ld
a
<
2
Trong đó: - d
a2
: là đờng kính vòng đỉnh của bánh vệ tinh
- l : là khoảng cách từ trục của bánh về tinh kề nhau, khoảng
cách này có thể biểu diễn qua đờng kính vòng chia của
các bánh trung tâm và bánh vệ tinh.

)()(,
2
50
2
12

Sindd
l
+=
Với
q

2
=
Do đó:

+<
q
Sinddd
a

)(
212
(1.11)
Từ (1.11) nếu thay :
)(
.
2
22
+=
=
Zmd
Zmd
a
1
2
12
2
1
Z
Z
P
u
=

=

)(
sẽ xác định đợc trị số lớn nhất của P và do đó tỷ số truyền :
)( Pi
+=
1
3
10
đảm bảo điều kiện kề:
Với bánh răng không dịch chỉnh :
Sinh viên:Hoàng Mạnh Cờng GVHD:Th.S.Nguyễn Thị Hồng Cẩm

Z3
Z2
Z1
d
a
2
a
2
Hình 4
17
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Trờng Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiêp
)(
)(
q
Sin
mZZq
Sin
p

+

1
24
1
11
Trong đó là khe hở cần thiết, thờng chọn = m, khi đó P chỉ còn phụ thuộc
vào q và Z
1
.
Với bánh răng dịch chỉnh, điều kiện kề có dạng:
tw
CosCosqSin
ZmX
i

/)/(
)/(

++

1
142
12
3
10

Trong đó và
tw
là góc Prôfin răng và góc ăn khớp, x là hệ số dịch chỉnh
bánh vệ tinh.
1.4.2. Chọn số răng
Dựa trên cơ sở của việc lựa chọn số răng cho truyền dẫn hành tinh, cơ cấu 2k-
0. Từ trị số của P xác định đợc khi phân tỷ số truyền và số răng Z
1
cho trớc hoặc
bằng số răng tối thiểu Z
min
hoặc từ điều kiện bền uốn.
+ Tính số răng bánh trung tâm Z
3
:

[ ]
1
3
103
1 ZiEZ )(
=
(1.12)
Với E là phần nguyên của biêu thức
[ ]
1
3
10
1 Zi )(

+ Kiểm tra điều kiện lắp:
k
q
ZZ
=
+
31
Nếu k không phải là số nguyên thì tăng hoặc giảm Z
3
đi 1, 2, 3 răng và
kiểm tra trị số của tỷ số truyền
3
10
i
:
1
3
3
10
1
Z
Z
i
+=
sao cho chênh lệch giữa tỷ số truyền tính toán và tỷ số truyền thực tế
%4

i
.
Nếu

%4

i
thì cần giảm Z
1
trong (1.12).
+ Theo số bánh vệ tinh đã chọn, tính Z
2
theo điều kiện đồng trục:
[ ]
2
132
/)( ZZEZ
=
Trong đó : E là phần nguyên của biểu thức

[ ]
2
13
/)( ZZ

+ Sau đó kiểm tra điều kiện kề
- Điều kiện lắp :

+

+
=
q
ZZ
E
q
ZZ
C
1313
3
(1.13)
- Điều kiện đồng trục:

=
22
1313
2

ZZ
E
ZZ
C
(1.14)
Sinh viên:Hoàng Mạnh Cờng GVHD:Th.S.Nguyễn Thị Hồng Cẩm
18
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Trờng Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiêp
3
10
1
3
3
10
1
i
Z
Z
i
i
)( +
=
(1.15)

1.4.3. Lu đồ thuật toán tính chọn số răng
T
F
F
T

T
F T

F
Sinh viên:Hoàng Mạnh Cờng GVHD:Th.S.Nguyễn Thị Hồng Cẩm
19
Begin
Z
11
, Z
12,
q
P
1
, P
2
Z
31
=E(P
1
.Z
11
)
Z
32
=E(P
2
.Z
12
)

C
31,
C
32
(1.13)
C
31
<
0,33
C
32
<
0,33
C
31
<0,6
6
C
32
<0,6
6
Z
11
= Z
11,
Z
31
= Z
31
Z

12
=Z
12
, Z
32
= Z
32
Z
11
=Z
11,
Z
31
= Z
31
+2
Z
12
=Z
12
,Z
32
=Z
32
+2
Z
11
=Z
11
, Z

31
=Z
31
+1
Z
12
=Z
12
,Z
32
=Z
32
+1
i
(1.15)
i<0,0
4
Tính C
21
,C
22
(1.14)
Z
11
=Z
11+
1
Z
12
=Z

12
+1
Z
11
=Z
11
+1
Z
11
=Z
12
+1
C
21
<0,
5
C
22
<0,
5
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Trờng Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiêp

T
Kết quả tính toán chọn số răng:
Z
12
= 28 Z
11
= 48
Z

22
= 47 Z
21
= 24
Z
32
= 122 Z
31
= 96
P
2
= 4,3571 P
1
= 2,0000
Sinh viên:Hoàng Mạnh Cờng GVHD:Th.S.Nguyễn Thị Hồng Cẩm
20
Z
11
,Z
31
,Z
12

Z
32
, P
1
, P
2
End

P
1
=Z
31
/Z
11
P
2
=Z
32
/Z
12
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Trờng Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiêp
Vậy : + Tỷ số truyền thực của cấp nhanh:
357153571411
21202
,,
=+=+=
Pi

+ Tỷ số truyền thực của câp chậm:
3211
11101
=+=+=
Pi
+ Tỷ số truyền thực của hộp :
071316
11011202
,.
==

iii
h
Chơng trình lập trình lựa chọn số răng:
Private Sub CmdTinh_Click()
Dim p1 As Currency, c31 As Currency, c21 As Currency, delta_Ih As Currency, z11
As Currency, z21 As Currency, z31 As Currency, q1 As Currency, p2 As Currency,
c32 As Currency, c22 As Currency, delta As Currency, z12 As Currency, z22 As
Currency, z32 As Currency, q2 As Currency
If Text1.Text = "" Then
MsgBox "De nghi nhap so lieu : P1 ", vbOKOnly, "Error"
Exit Sub
End If
If Text2.Text = "" Then
MsgBox "De nghi chon so rang : Z11 ", vbOKOnly, "Error"
Exit Sub
End If
If Text3.Text = "" Then
MsgBox "De nghi chon so rang banh ve tinh : q1 ", vbOKOnly, "Error"
Exit Sub
End If
p1 = CDbl(Text1.Text)
z11 = CDbl(Text2.Text)
q1 = CDbl(Text3.Text)
If Text13.Text = "" Then
MsgBox "De nghi nhap so lieu : P2 ", vbOKOnly, "Error"
Exit Sub
End If
If Text12.Text = "" Then
MsgBox "De nghi chon so rang : Z12 ", vbOKOnly, "Error"
Exit Sub

End If
If Text14.Text = "" Then
MsgBox "De nghi chon so rang banh ve tinh : q2 ", vbOKOnly, "Error"
Exit Sub
End If
p2 = CDbl(Text13.Text)
Sinh viên:Hoàng Mạnh Cờng GVHD:Th.S.Nguyễn Thị Hồng Cẩm
21
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Trờng Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiêp
z12 = CDbl(Text12.Text)
q2 = CDbl(Text14.Text)
Do
Do
Do
z31 = Int(p1 * z11)
c31 = ((z31 + z11) / q1) - Int((z31 + z11) / q1)
If ((c31 >= 0.33) And (c31 < 0.66)) Then z31 = z31 + 2
If c31 >= 0.66 Then z31 = z31 + 1
delta_Ih = Abs(((1 + p1) - (1 + (z31 / z11))) / (1 + p1))
If (delta_Ih >= 0.04) Then z11 = z11 + 1 End If
Loop Until delta_Ih < 0.04
c21 = (z31 - z11) / 2 - Int((z31 - z11) / 2)
If c21 >= 0.5 Then z11 = z11 + 1
Loop Until c21 < 0.5
z21 = Int(c21 + (z31 - z11) / 2)
If z21 < 17 Then z11 = z11 + 1
Loop Until z21 >= 17
dkke1 = Abs(((1 + Sin(/q1)) - (4/z11) - (2/z11)) / (1 - Sin(/ q1)))
If dkke1 < p1 Then
MsgBox "dieu kien ke khong thoa man.De nghi giam so banh ve tinh: q1 ",

vbOKOnly, "Error"
Exit Sub
End If
Text4.Text = Round(z11, 4)
Text5.Text = Round(z21, 4)
Text6.Text = Round(z31, 4)
Text7.Text = Round(dkke1, 4)
Do
Do
Do
z32 = Int(p2 * z12)
c32 = ((z32 + z12) / q2) - Int((z32 + z12) / q2)
If ((c32 >= 0.33) And (c32 < 0.66)) Then z32 = z32 + 2
If c32 >= 0.66 Then z31 = z31 + 1
delta = Abs(((1 + p2) - (1 + (z32 / z12))) / (1 + p2))
If (delta >= 0.04) Then z12 = z12 + 1
End If
Loop Until delta < 0.04
c22 = (z32 - z12) / 2 - Int((z32 - z12) / 2)
If c22 >= 0.5 Then z12 = z12 + 1
Loop Until c22 < 0.5
z22 = Int(c22 + (z32 - z12) / 2)
If z22 < 17 Then z12 = z12 + 1
Loop Until z22 >= 17
dkke2 = Abs(((1 + Sin(3.14159/q2)) - (4/z12) - (2/z12)) / (1 - Sin(3.14159 / q2)))
If dkke2 < p2 Then
Sinh viên:Hoàng Mạnh Cờng GVHD:Th.S.Nguyễn Thị Hồng Cẩm
22
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Trờng Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiêp
MsgBox "dieu kien ke khong thoa man.De nghi giam so banh ve tinh: q2 ",

vbOKOnly, "Error"
Exit Sub
End If
Text8.Text = Round(z12, 4)
Text9.Text = Round(z22, 4)
Text10.Text = Round(z32, 4)
Text11.Text = Round(dkke2, 4)
End Sub
1.5. tính vận tốc quay của các trục
Tra bảng 6.25 [2] :
+ Số vòng quay các bánh trung tâm:
0
3231
==
nn
)/(,.,))(( phvgnPPn 41714469007131611
011212
==++=
)/().()( phvgnPnn 27090211
0110211
=+=+==
+ Số vòng quay các bánh vệ tinh:
)/(,
,
,.
phvgn
P
P
n 854302701
357141

357142
1
1
2
02
2
2
22
=

+

=

+

=
)/(

.
phvgn
P
P
n 270901
21
22
1
1
2
01
1
1
21
=

+

=

+

=
1.6. xác định chính xác hiệu suất cho truyền động hành
tinh
Tổn thất trong truyền động hành tinh chủ yếu do mất mát khi ăn khớp, mất
mát trong các ổ và mất mát do khuấy dầu bôi trơn. Tuy nhiên trong truyền động
hành tinh thờng không dùng cách bôi trơn nhúng các bánh vệ tinh trong hộp dầu,
do đó mất mát do khuấy dầu thờng rất nhỏ và có thể bỏ qua.
Vậy hệ số tổn thất trong bộ truyền hành tinh đợc xác định theo công thức
sau:

+=
j
aj
k
ak
000

(1.16)
Trong đó :
0
ak

: là hệ số tổn thất do ăn khớp
0
aj

: là hệ số tổn thất do khuấy dầu và ma sát trong ổ lăn
Trong bộ truyền hành tinh có sự phân dòng công suất từ bánh trung tâm đến
một số bánh vệ tinh có kết cấu và thông số nh nhau do đó mất mát về ma sát là nh
nhau. Vì vậy khi xác định hệ số tổn thất chỉ tính đối với một dòng công suất.
Mặt khác ở các cơ cấu khép kín xuất hiện công suất kín (có thứ nguyên giống
nh công suất nhng có giá trị khá lớn và cũng nh công suất ăn khớp, nó không phải
Sinh viên:Hoàng Mạnh Cờng GVHD:Th.S.Nguyễn Thị Hồng Cẩm
23
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Trờng Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiêp
là thớc đo năng lợng). Tuy nhiên sự xuất hiện của công suất kín làm giảm đáng kể
hiệu suất của hệ.
Để tính đợc hiệu suất cần xác định trị số của công suất ma sát P
ms
. Muốn vậy
phải đa bài toán về trờng hợp truyền động thờng bằng cách xét chuyển động tơng
đối với cần. Phơng pháp tính này chỉ gần đúng vì do ảnh hởng của lực li tâm (có
tác dụng làm tăng áp lực khớp động, do đó làm tăng lực ma sát) công suất của các
lực ma sát trong các khớp quay sẽ không nh nhau trong chuyển động tuyệt đối và
tơng đối. Trong tính toán gần đúng bỏ qua ảnh hởng của lực li tâm, do đó mất mát
về ma sát trong truyền động hành tinh và truyền động thờng tơng ứng nhận đợc từ
truyền động hành tinh khi dừng cần sẽ nh nhau.
Hiệu suất của truyền động hành tinh gồm 2 cơ cấu A (
32
0212
31
0111
AA
) đợc xác
định theo công thức sau:

+

+
==
1
01
1
2
02
2
32
1202
31
11011201
1

1
1
1
P
P
P
P

..
.
(1.17)
Theo bảng 6.27 [2]
Trong đó:
+
32
1202

,
31
1101

: hiệu suất của cấp nhanh, cấp chậm
+
0102

,
: là hệ số tổn thất của cấp nhanh, cấp chậm
Ta có :
))((

23222212
02
111

=

Với
23222212

,
là hệ số tổn thất của bộ truyền 1
2
- 2
2
, 2
2
- 3
2
))((
31212111
01
111

=

Với
31212111

,
là hệ số tổn thất của bộ truyền 1
1
- 2
1
, 2
1
- 3
1
Bỏ qua tích vô cùng bé và khi số vòng quay của cần không lớn
(n = 500 ữ 800 vg/ph), bỏ qua mất mát trong các ổ lăn, ta có:

=
=
2
1
01
1
01
k
ak

=
=
02
1
02
2
02

k
ak

Với

=
ba
ak
ZZ
f
11
32,

dấu (+) ứng với trờng hợp bánh a và b ăn khớp ngoài
dấu (-) ứng với trờng hợp bánh a và b ăn khớp trong
f : hệ số ma sát, f = 0.08 [2]
Khi đó:
01150
24
1
48
1
08032

01
2111
,,.,
=

+=

(1.18)
00580
96
1
24
1
08032
01
3121
,,.,
=

=

(1.19)
=>
301
3121
01
2111
01
1006600058001150

===
.,,.,.

0110
47
1
28
1
08032
02
2212
,,.,
=

+=

Sinh viên:Hoàng Mạnh Cờng GVHD:Th.S.Nguyễn Thị Hồng Cẩm
24
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Trờng Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiêp
00240
122
1
47
1
08032
02
3222
,,.,
=

=

=>
302
3122

02
2212
02
100270002400110

===
.,,.,.

Vậy :

+

+

==

1
01
1
2
02
2
31
2322
32
12021201
1
1
1
1
P
P
P
P

..
.

99990
21
1006602
1
357141

10027035714
1
33
,
.,.
,
.,.,
=

+

+
=

1.7. xác định momen xoắn và công suất trên các trục
Theo bảng 6.26 [2] ta có:
+ Mômen xoắn trên trục ra
1
0

:
)(
,
..,.., Nmm
n
P
T 764000
90
27
1055910559
6
01
01
6
01
===
+ Mômen xoắn trên khâu chủ động:
)(,
))(,())((
Nmm
PP
T
T 15847538
21357141
764000
11
12
01
12
=

++
=
++
=
+
Mômen xoắn trên khâu trung gian:
)(,
)()(
Nmm
P
T
TT 6667254666
12
764000
1
1
01
0211
=
+
=
+
==

)(,.
)(
.
Nmm
P
PT

T 3333509333
12
2
764000
1
1
101
31
=
+
=
+
=
)(
))(,(
,
.
))((
. Nmm
PP
P
TT
12135714
35714
764000
11
12
2
0132
++

=
++
=

)(, Nmm5086207128
=
Phần 2
tính toán thiết kế các bộ truyền bánh răng
2.1. phơng pháp tính
Về cơ bản tính toán độ bền bánh răng trong truyền động hành tinh cũng giống
nh cách tính độ bền bánh răng trong truyền động thờng. Tính toán đợc tiến hành
Sinh viên:Hoàng Mạnh Cờng GVHD:Th.S.Nguyễn Thị Hồng Cẩm
25

Thiết kế hệ dẫn động môtơ - hộp giảm tốc bánh răng hành tinh và lập quy trình công nghệ gia công bánh răng trung tâm Z31

Tài liệu liên quan

Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về