Đồ án Chi tiết máy: Tính toán Thiết kế hộp giảm tốc đồng trục hai cấp
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (689.32 KB, 20 trang )
BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM
KHOA CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ
ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY
ĐỀ TÀI:
TÍNH TOÁN & THIẾT KẾ HỘP GIẢM TỐC
ĐỒNG TRỤC HAI CẤP
GVHD: Nguyễn Minh Huy
SVTH: Nguyễn Thế Dân
MSSV: 2003130078
LỚP:04DHCK2
NĂM HỌC: 20152016
TP. HỒ CHÍ MINH, THÁNG 12 NĂM 2015
Đồ án chi tiết máy
CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM
Cán bộ hướng dẫn 1:
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)
Cán bộ hướng dẫn 2:
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)
Cán bộ hướng dẫn 3:
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)
Cán bộ chấm nhận xét 1 :
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)
Cán bộ chấm nhận xét 2 :
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)
Cán bộ chấm nhận xét 3 :
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)
Thực tập tốt nghiệp được bảo vệ tại HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ THỰC
TẬP TỐT NGHIỆP, TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM
Ngày . . . . . tháng . . . . năm . . . . .
Nguyễn Thế Dân
2003130078
Page 2
Đồ án chi tiết máy
Nguyễn Thế Dân
2003130078
Page 3
Đồ án chi tiết máy
LỜI CẢM ƠN
Không có sự thành công nào mà không gắn liền với những sự hỗ trợ, giúp đỡ
dù ít hay nhiều, dù trực tiếp hay gián tiếp của người khác. Trong suốt thời gian
từ khi bắt đầu học tập ở giảng đường đại học đến nay, em đã nhận được rất
nhiều sự quan tâm, giúp đỡ của quý Thầy Cô, gia đình và bạn bè.
Với lòng biết ơn sâu sắc nhất, em xin gửi đến quý Thầy Cô ở Khoa Công
Nghệ Cơ Khí – Trường Đại Học Công Nghiệp Thực Phẩm TP.HCM đã cùng với
tri thức và tâm huyết của mình để truyền đạt vốn kiến thức quý báu cho chúng em
trong suốt thời gian học tập tại trường. Và đặc biệt, trong học kỳ này, Khoa đã tổ
chức cho chúng em được tiếp cận với môn học mà theo em là rất hữu ích đối với
sinh viên ngành Chế Tạo Máy chúng em. Đó là môn học "Đồ Án Chi Tiết Máy”.
Em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Minh Huy đã tận tâm hướng dẫn
em trong quá trình làm đồ án. Nếu không có những lời hướng dẫn, dạy bảo của
thầy thì em nghĩ bài thu hoạch này của em rất khó có thể hoàn thiện được. Một lần
nữa, em xin chân thành cảm ơn thầy.
Đồ án được thực hiện trong khoảng thời gian ngắn. Và đây chỉ là những
bước đầu đi vào thực tế, tìm hiểu về lĩnh vực cơ khí chế tạo, kiến thức của em
còn hạn chế và còn nhiều bỡ ngỡ. Do vậy, không tránh khỏi những thiếu, em
mong nhận được những ý kiến đóng góp quý báu của quý Thầy Cô và các bạn học
cùng lớp để kiến thức của em trong lĩnh vực này được hoàn thiện hơn.
Nguyễn Thế Dân
2003130078
Page 4
Đồ án chi tiết máy
Nhận xét của GVHD
MỤC LỤC
Nguyễn Thế Dân
2003130078
Page 5
Đồ án chi tiết máy
CHO
P = 27,5 (kW)
n = 75 (vg/ph)
Thời gian làm việc Lh=16000h, làm việc 3 ca.
CHƯƠNG 1: CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN
1.1.
Xác định công suất động cơ
Theo công thức (2.8), trang 19,[1], công suất trên trục động cơ điện được xác định
như sau:
Trong đó:
: công suất cần thiết trên trục động cơ (kW)
: cống suất tính toán trên trục máy công tác (kW)
: hiệu suất truyền động
Tính hiệu suất: được tính theo công thức:
Nguyễn Thế Dân
2003130078
Page 6
Đồ án chi tiết máy
Với:
: hiệu suất của bộ truyền đai : 0,95
:hiệu suất bánh răng: 0,97
:hiệu suất một cặp ổ lăn: 0,99
Tính công suất tính toán:
= 23,85 (kW)
Công suất cần thiết của động cơ:
1.1.1. Xác định sơ bộ số vòng quay động cơ:
Tỉ số truyền toàn bộ ut của hệ thống dẫn động được tính theo công thức
ut= uh. ud
Theo bảng 2.4 trang 21 [1], ta chọn các thông số như sau:
usbh: tỉ số truyền sơ bộ hộp giảm tốc 2 cấp; uh= 12 (chọn từ 8÷40)
usbd: tỉ số truyền sơ bộ đai ; ud = 3,15 (chọn từ 2÷5)
Số vòng quay của trục máy công tác (trục tang quay): nlv= 75 vg/ph
Số vòng quay sơ bộ của động cơ:
vg/ph
1.1.2. Chọn động cơ theo điều kiện:
Chọn động cơ thoả mản các điều kiện sau:
Tra bảng P1.3 trang 235 [1], ta chọn động cơ: 4A180M2Y3
Động cơ có các thông số kỹ thuật sau:
Pdc = 30 kW
ndb = 2943 vg/ph (với tần số dòng điện tại Việt Nam: 50Hz)
Hệ số công suất
Nguyễn Thế Dân
2003130078
Page 7
Đồ án chi tiết máy
1.2.
Phân phối tỉ số truyền
Theo công thức 3.23 [1], trang 48 ta có công thức tính tỉ số truyền toàn bộ hệ:
Phân uh cho các cặp bánh răng trong hộp giảm tốc: uh =12
Tính sơ bộ ud (tỉ số truyền của bộ truyền đai) :
Tính lại ud theo u1 và u2:
Kiểm nghiệm ud:
Nên sai lệch tỉ số truyền của bộ truyền đai không đáng kể.
1.3.
Lập bảng thông số kỹ thuật
1.3.1. Phân phối công suất trên các trục:
(kW)
(kW)
(kW)
(kW)
1.3.2. Tính số vòng quay trên các trục
vg/ph
vg/ph
vg/ph
1.3.3. Tính momen xoắn trên các trục:
(Nmm)
(Nmm)
(Nmm)
(Nmm)
Nguyễn Thế Dân
2003130078
Page 8
Đồ án chi tiết máy
Bảng 1.1: Thông số kĩ thuật
Trục
Động cơ
I
II
III
Thông số
Công suất P (kW) 32
Tỷ số truyền
u
3,26
31,705
3,46
30,447
29,239
3,46
Số vòng quay n
(vòng/phút)
2943
902,7
261
75
Momen xoắn T
(Nmm)
103839,6194
335419,0207
1114056,897
3723099,333
CHƯƠNG 2 : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC BỘ TRUYỀN
2.1.1 Chọn loại đai và tiết diện đai :
Do điều kiện làm việc, các thông số như công suất, vận tốc, môi trường làm
việc, khả năng kéo và tuổi thọ khi làm việc, tính phổ biến, .... mà ta có thể chọn
các loại đai như đai dẹt, đai thang, đai răng,..... với các thông số đã cho ta lựa chọn
đai thang.
Ta có các thông số:
P = 30 kW
n = 2943 vòng/phút
u = 3,26
Nguyễn Thế Dân
2003130078
Page 9
Đồ án chi tiết máy
-
Hình 2.1. Chọn tiết diện đai hình thang
Theo hình 3,ta chọn đai thang loại Ƃ. Theo bảng 4.13 trang 59 [1] cho đai
loại Ƃ với:
bt = 14 mm
-
b = 17 mm
-
h = 10,5 mm
-
y0 = 4 mm
-
A = 138mm2
-
d1= 140÷280mm.
2.1.2 Xác định các thông số của bộ truyền :
2.3.1.2.2
Đường kính bánh đai nhỏ :
Theo bảng 4.13[1] trang 59, ta chọn d1=160 mm.
2.3.1.2.3 Vận tốc đai nhỏ :
Vì v1 < 25 m/s nên ta chọn đai là đai thang thường.
2.3.1.2.4 Đường kính bánh đai lớn :
-
Giả sử ta chọn hệ số trượt : = 0,02
Theo công thức 4.2[1] trang 53, ta có :
d2 = u.d1(1 ) = 3,26.160/(10,02) = 532,24 mm
Nguyễn Thế Dân
2003130078
Page 10
Đồ án chi tiết máy
-
Theo tiêu chuẩn bảng 4.21 [1] trang 63 ta chọn :
-
d2 = 500 mm
Tỉ số truyền thực tế :
Sai lệch với giá trị ban đầu 2,2 %.
2.3.1.2.5 Khoảng cách trục sơ bộ :
Theo công thức 4.14 [1] trang 60, ta có :
Khi u = 3,26
Theo bảng 4.14 [1] trang 60, ta có thể chọn sơ bộ a = d2 = 500mm khi u = 3
2.3.1.2.6 Chiều dài tính toán của đai :
Theo công thức 4.4[1] trang 54, ta có :
Theo bảng 4.13[1] trang 59, ta chọn đai có chiều dài L= 2240 mm = 2,24 m.
2.3.1.2.7 Số vòng chạy của đai trong một giây :
ta chọn đai có chiều dài L= 2500 mm = 2,5 m.
Khi đó điều kiện được thoả
2.3.1.2.8 Tính chính xác khoảng cách trục :
- Theo công thức 4.6[1] trang 54, ta có :
Trong đó :
-
Do đó :
-
Ta thấy giá trị a thỏa mãn trong khoảng cho phép.
Vậy ta lấy chiều dài đai : L = 2500mm
Theo bảng 4.13[1] trang 59, ta lấy : a = 710mm
2.3.1.2.9 Góc ôm bánh đai nhỏ :
Theo công thức 4.7[1] trang 53, ta có :
Nguyễn Thế Dân
2003130078
Page 11
Đồ án chi tiết máy
nên chọn đai vải cao su
2.3.1.2.10 Xác định số dây đai :
Theo công thức 4.16[1] trang 60, ta có :
Trong đó :
Công suất trên bánh chủ động: P = 30 kW
[Po] : công suất cho phép, tra bảng 4.20 [1] trang 62, ta chọn :
[P0] = 5,93
-
Hệ số xét đến ảnh hưởng góc ôm : Tra bảng 4.15 [1]
trang 61, ta lấy : Cα = 0,92
-
Hệ số xét đến ảnh hưởng tỉ số truyền :Tra bảng
4.17[1] trang 61, ta lấy : Cu=1,14
-
Hệ số xét đến ảnh hưởng chiều dài đai :Tra bảng
4.16 [1] trang 61, ta lấy : Cl = 1,0
-
Hệ số xét đến ảnh hưởng số dây đai, chọn sơ bộ :
Cz = 1
-
Hệ số tải động Kđ, tra bảng 4.7[1] trang 55, ta chọn
Kđ = 1,0
Do đó :
Vậy ta chọn : z = 5
2.3.1.2.11 Chiều rộng bánh đai B :
Tra bảng 4.21[1] trang 63, ta có :
t = 19;
e = 12,5;
ho = 4,2;
Theo công thức 4.17[1] trang 63, ta có :
B = (z 1) t + 2e = (5 1)19 + 2.12,5 = 101 mm
2.3.1.2.12 Đường kính ngoài của bánh đai :
da1 = d + 2h0 = 160 + 2.4,2 = 168,4mm
da2 = d + 2h0 = 500+ 2.4,2 = 508,4 mm
2.1.3 Lực căng đai ban đầu và lực tác dụng lên trục :
Nguyễn Thế Dân
2003130078
Page 12
Đồ án chi tiết máy
2.3.1.3.1
Lực căng đai ban đầu :
Theo công thức 4.19[1] trang 63, ta có ;
2.3.1.3.2
Tính lực li tâm :
Theo công thức 4.20[1] trang 63,ta có :
Trong đó :
- qm : khối lượng 1 mét chiều dài đai, tra bảng 4.22[1] trang 63 ta
có : qm = 0,178
-
v = 24,65 m/s.
Suy ra :
Vậy :
2.3.1.3.3
Lực tác dụng lên trục :
Theo công thức 4.21[1] trang 63, ta có :
2.1.4 Thông số của bộ truyền đai :
Bảng 2.1. Thông số của bộ truyền đai
STT
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
Thông số
Bánh đai nhỏ
Bánh đai lớn
Vận tốc
Khoảng cách trục
Chiều dài đai
Góc ôm
Số dây đai
Chiều rộng bánh đai
Đường kính ngoài của bánh đai
Lực căng đai ban đầu
Lực li tâm
Lực tác dụng lên trục
Nguyễn Thế Dân
2003130078
Page 13
Giá trị
d1 = 160 mm
d2 = 500 mm
v = 24,65m/s
a = 710 mm
L = 2500mm
α1 = 152,750
z = 5
B = 101mm
da = 168,4mm
F0 = 105,621N
Fv = 108,156N
Fr = 1026,778N
Đồ án chi tiết máy
Nguyễn Thế Dân
2003130078
Page 14
Đồ án chi tiết máy
CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG
Các thông số kĩ thuật
Tổng thời gian làm việc, làm việc 3 ca
Cặp bánh răng cấp nhanh (bánh răng trụ răng nghiêng)
Tỷ số truyền
Số vòng quay trục
Momen xoắn T
Cặp bánh răng cấp chậm (bánh răng trụ răng nghiêng)
Tỷ số truyền
Số vòng quay trục
Momen xoắn T
3.1 Cặp bánh răng trụ răng nghiêng cấp chậm
3.1.1 Chọn vật liệu
Do không có yêu cầu gì đặc biệt và theo quan điểm thống nhất hóa trong
thiết kế, ở đây chọn vật liệu 2 cặp bánh răng như nhau
Theo bảng 6.1, trang 92, [1] ta chọn
Bánh nhỏ (bánh chủ động): thép C45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB241…285
có, , ta chọn độ rắn của bánh nhỏ là HB3 = 245HB
Bánh lớn (bánh bị động): thép C45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB192…240 có, ,
ta chọn độ rắn của bánh lớn là HB4 = 230HB
3.1.2 Xác định ứng suất cho phép
Số chu kì thay đổi ứng suất cơ sở
Số chu kì làm việc trong điều kiện tải trọng thay đổi
Nguyễn Thế Dân
2003130078
Page 15
Đồ án chi tiết máy
(chu kì)
Ta thấy nên chọn để tính toán
Suy ra
Ứng suất cho phép
Theo bảng 6.2, trang 94, [1] với thép C45 được tôi cải thiện ta có ()
Giới hạn mỏi tiếp xúc
Bánh chủ động
Bánh bị động
Giới hạn mỏi uốn
Bánh chủ động
Bánh bị động
Ứng suất tiếp cho phép
Tính toán sơ bộ
Ứng suất uốn cho phép
Tra bảng 6.2, trang 94, [1] ta có khi đặt tải một phía (bộ truyền quay một
chiều);)
Ứng suất quá tải cho phép
Nguyễn Thế Dân
2003130078
Page 16
Đồ án chi tiết máy
3.1.3 Xác định sơ bộ khoảng cách trục
Theo công thức 6.15a, trang 96, [1]
Với
Hệ số phụ thuộc vào vật liệu của cặp bánh răng và loại răng (bảng 6.5,
trang 96, [1]
Momen xoắn trên trục bánh chủ động
;
Trị số phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng, với bảng
6.7, trang 98, [1]
=> Chọn
3.1.4 Xác định các thông số ăn khớp
Xác định môđun:
Theo bảng 6.8, trang 99, [1] chọn
Công thức 6.31, trang 103, [1] số bánh răng nhỏ nằm trong khoảng
Ta chọn z3= 34 răng
Số bánh răng lớn, chọn z4 = 118 răng
Do đó tỷ số truyền thực
Góc nghiêng răng:
? thoả mãn điều kiện
Nguyễn Thế Dân
2003130078
Page 17
Đồ án chi tiết máy
3.1.5 Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc
Công thức 6.33, trang 105, [1] ứng suất tiếp xúc trên mặt răng của bộ truyền
Trong đó
Hệ số kể đến cơ tính vật liệu của các bánh răng ăn khớp (bảng 6.5, trang 96,
[1])
Hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc (công thức 6.34, trang 105, [1])
Với
Góc nghiêng răng trên hình trụ cơ sở
Bánh răng nghiêng không dịch chỉnh
Với là góc profin răng và là góc ăn khớp
Hệ số kể đến sự trùng khớp của bánh răng
Hệ số trùng khớp dọc
Hệ số trùng khớp ngang
Áp dụng công thức 6.36c, trang 105, [1]
Hệ số tải trọng khi tính tiếp xúc
(công thức 6.39, trang 106, [1])
Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng
(bảng 6.7, trang 98, [1])
Áp dụng công thức 6.40, trang 106, [1] vận tốc vòng của bánh chủ động
Với mm : Đường kính vòng lăn bánh chủ động
theo bảng 6.13, trang 106, [1], dùng cấp chính xác 9 ta chọn
Công thức 6.42, trang 107, [1], ta có
Nguyễn Thế Dân
2003130078
Page 18
Đồ án chi tiết máy
Với
Hệ số kể đến ảnh hưởng của các sai số ăn khớp (bảng 6.15, trang 107, [1])
Hệ số kể đến ảnh hưởng của các sai lệch bước răng 1 và 2
(bảng 6.16, trang 107, [1])
Đường kính vòng lăn bánh nhỏmm
Bề rộng vành răng
Với v = 1,92 (m/s) < 5 (m/s) thì, với cấp chính xác động học là 9, chọn cấp
chính xác về mặt tiếp xúc là 8, khi đó cần gia công với độ nhám là do đó, với
vòng đỉnh răng là, , do đó theo công thức 6.1 và 6.1a, trang 91 và 93, [1]
Như vậy => cặp bánh răng đảm bảo độ bền tiếp xúc
3.1.6 Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn:
Điều kiện bền uốn
Xác định số răng tương đương
Theo bảng 6.7, trang 98, [1],.
Theo bảng 6.14, trang 107, [1] với v = 1,92 m/s và cấp chính xác 9
Áp dụng công thức 6.47, trang 109, [1]
Với
Nguyễn Thế Dân
2003130078
Page 19
Đồ án chi tiết máy
Hệ số kể đến ảnh hưởng của các sai số ăn khớp (bảng 6.15, trang 107, [1])
Hệ số kể đến ảnh hưởng của các sai lệch bước răng 1 và 2 (bảng 6.16,
trang 107, [1])
Hệ số dạng răng theo bảng 6.18, trang 109, [1]
Đối với bánh dẫn:
Đối với bánh bị dẫn:
hệ số kể đến sự trùng khớp của răng
hệ số kể đến độ nghiêng của răng
Với, , ,
(
Áp dụng công thức 6.2 và 6.2a, trang 91 và 93, [1]
Độ bền uốn tại chân răng
3.1.7 Kiểm nghiệm răng về quá tải
Hệ số quá tải động cơ
Áp dụng công thức 6.48, trang 110, [1] ứng suất tiếp quá tải
Áp dụng công thức 6.49, trang 110, [1]
Bảng 3.1: Thông số và kích thước bộ truyền
Thông số
Nguyễn Thế Dân
2003130078
Giá trị
Page 20
