Đồ án Chu Việt Hoàng - k có gì thêm cả hết rồi để rảnh lên ghi nốt nhé. PDF

Preview

Summary

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰCKHOA CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ VÀ ĐỘNG LỰC----------ĐỒ ÁN MÔN HỌCCƠ SỞ THIẾT KẾ MÁYSinh viên thực hiện : Chu Việt HoàngGiảng viên hướng dẫn : NGUYỄN HỒNG LĨNHLớp : D12_CODTMã Sinh Viên : 1781620046Hà Nội: 3/TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰCKHOA CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ VÀ ĐỘNG LỰCBảng số liệu thiết...

Description

Đồ án CSTKM

GVHD: Nguyễn Hồng Lĩnh

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC KHOA CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ VÀ ĐỘNG LỰC ----------

ĐỒ ÁN MÔN HỌC CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY

SVTH:CHU VIỆT HOÀNG MSV:1781620046

1

Đồ án CSTKM

GVHD: Nguyễn Hồng Lĩnh

Sinh viên thực hiện

: Chu Việt Hoàng

Giảng viên hướng dẫn : NGUYỄN HỒNG LĨNH Lớp

: D12_CODT2

Mã Sinh Viên

: 1781620046

Hà Nội: 3/2020 TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC

KHOA CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ VÀ ĐỘNG LỰC

SVTH:CHU VIỆT HOÀNG MSV:1781620046

2

Đồ án CSTKM

GVHD: Nguyễn Hồng Lĩnh

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN ĐỒ ÁN MÔN HỌC: CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY LỰC 1 KHOA CNCK TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỘ GIẢM TỐC : CÔN TRỤ HAI CẤP -----o0o----(Phương án số 1)

GIẢNG VIÊN: NGUYỄN HỒNG LĨNH

Sơ đồ hệ thống dẫn động.

SVTH:CHU VIỆT HOÀNG MSV:1781620046

3

Đồ án CSTKM

GVHD: Nguyễn Hồng Lĩnh

Bảng số liệu thiết kế:

STT Tên 1 Công suất thùng trộn: Số vòng quay thùng 2 trộn: Chế độ làm việc: Số ca làm việc: 3 Thời gian phục vụ, L: Đặc tính làm việc:

SVTH:CHU VIỆT HOÀNG MSV:1781620046

Ký hiệu và thông số P = 5 Kw n = 40 vòng/phút

2 ca L = 5 năm êm, 1 chiều, tải va đập nhẹ

4

Đồ án CSTKM

GVHD: Nguyễn Hồng Lĩnh

MỤC LỤC

Lời nói đầu Đồ án chi tiết máy là một trong những đồ án quan trọng nhất của sinh viên ngành cơ khí và động lực. Đồ án thể hiện những kiến thức cơ bản của sinh viên về vẽ kĩ thuật, dung sai lắp ghép và cơ sở thiết kế máy, giúp sinh viên làm quen với cách thực hiện đồ án một cách khoa học và tạo cơ sở cho các đồ án tiếp theo Hộp giảm tốc là một cơ cấu được sử dụng rộng rãi trong nghành cơ khí nói riêng và công nghiệp nói chung. Và trong môi trường công nghiệp hiện đại hóa ngày nay, việc thiết kế hộp giảm tốc sao cho phù hợp, tiết kiệm mà vẫn đáp ứng độ bền là hết sức quan trọng. Được sự phân công của thầy giáo:Nguyễn Hồng Lĩnh, em thực hiện đồ án: Thiết kế hộp giảm tốc côn trụ hai cấp. Để ôn lại kiến thức và tổng hợp lý thuyết đã học vào một hệ thống cơ khi hoàn chỉnh. Do yếu tố thời gian, kiến thức và các yếu tố khác(dịch bệnh covi-19 ..) nên chắc chắn có nhiều sai sót, rất mong nhận được những nhận xét quý báu của các thầy. Xin cảm ơn các thầy hướng dẫn và các thầy trong khoa đã giúp đỡ chúng em hoàn thành đồ án. Sinh Viên Thực Hiện Hoàng

Chu Việt Hoàng

SVTH:CHU VIỆT HOÀNG MSV:1781620046

5

Đồ án CSTKM

GVHD: Nguyễn Hồng Lĩnh

Phần 1:XÁC ĐỊNH CÔNG SUÂT ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN I.CHỌN ĐỘNG CƠ: 1.Xác định công suất động cơ: Công suất động cơ phải lớn hơn công suất cần thiết Pđc>Pct Hiệu suất chung của hệ thống  ch   br1  br2  ol3  x br1: Hiệu suất của bộ truyền bánh răng côn răng thẳng br2: Hiệu suất của bộ truyền bánh răng tru răng thẳng ol: Hiệu suất của các ổ lăn( 3 cặp ổ lăn) x: Hiệu suất của bộ truyền xích Chọn hiệu suất của nối trục là 1: Suy ra: br1=0,96 ; br2=0,97 ; ol=0,99 ; x=0,92 ch=0,96.0,97.0,993.0,92=0,831 Công suất cần thiết:

5

Pct=0,831=6,017 kW

Do hệ thống có sơ đồ tải trọng không đổi theo thời gian ta sử dụng luôn công suất này để chọn động cơ. Từ đây ta phải chọn động cơ có công suất lớn hơn 6,017kw 2. Xác định số vong quay sơ bộ: Chọn tỉ số truyền SVTH:CHU VIỆT HOÀNG MSV:1781620046

6

Đồ án CSTKM

GVHD: Nguyễn Hồng Lĩnh

Tỉ số truyền chung của hệ: uch=uhgt.ux Đối với bộ truyền xích, tỉ số truyền ux được chọn trong khoảng 2÷6 Đối với hộp giảm tốc côn trụ 2 cấp, tỉ số truyền được chọn trong khoảng 10÷25 Ta chọn sơ bộ tỉ số truyền như sau: Uch=3.11=33 Số vong quay sơ bộ của động cơ: nđc=nct.uch=40.33=1320 vòng/phút 3. Chọn động cơ: Kiểu động cơ 4A132S4Y3

Công suất, (kW) 7,5

Vận tốc quay, (vg/ph) 1455

cos

%

Tmax/Tdn

Tk/Tdn

0,86

87,5

2,2

2,0

Tỉ số truyền thực sự lúc này là:

ndc 1455

uch= = 𝑛𝑙𝑣

40

=36,38

II.Xác định số vòng quay sơ bộ: -Hộp giảm tốc Tỉ số truyền chọn sơ bộ là Uhgt=12 -Bộ truyền xích Tỉ số truyền còn lại 𝑢𝑐ℎ 36,38 = 12 =3,03 𝑢𝑔ℎ𝑡

Ux=

-Phân phối tỉ số truyền trong hộp giảm tốc Chọn tỉ số truyền của cặp bánh răng côn so với bánh răng trụ SVTH:CHU VIỆT HOÀNG MSV:1781620046

7

Đồ án CSTKM

GVHD: Nguyễn Hồng Lĩnh

ucôn=1,3 utru Tỉ số truyền của cặp bánh răng trụ do đó sẽ utrụ=√

𝑢𝑔ℎ𝑡 1,3

12

=√ 1,3 =3,04

Tỉ số truyền của cặp bánh răng côn ucôn=

𝑢𝑔ℎ𝑡

= 𝑢 𝑡𝑟ụ

12

3,04

=3,95

Tỉ số truyền cuối cùng của hộp giảm tốc uhgt = ucôn  utrụ = 3,95.3.04 = 12,008 Sai số tỉ số truyền: ∆=

|12−12,008| 12

=0,06%

Bảng thông số kĩ thuật: Trục Thông số Công suất (kW) Tỷ số truyền u

Động cơ

I

II

III

Công Tác

7,5

6,33

6,88

6,606

5

1

3,95

3,04

2,32

Số vòng quay (vòng/phút)

1455

1455

368,35

112,17

40

Momen xoắn (Nmm)

49226,8

41547,42

178373,8

515940,09

1193750

1. CÔNG SUẤT TRÊN CÁC TRỤC: SVTH:CHU VIỆT HOÀNG MSV:1781620046

8

Đồ án CSTKM

PIII= PII=

𝑃𝑐𝑡

𝑛𝑥 .𝑛𝑜𝑙 𝑃𝐼𝐼𝐼

=

𝑛𝑏𝑟1 .𝑛𝑜𝑙 𝑃𝑐𝑡

𝑛𝑏𝑟2 .𝑛𝑜𝑙

PI=

GVHD: Nguyễn Hồng Lĩnh

0,6,017 92.0,99

=6,606

6,606

= 0,97.0,99=6,88

=

6,017 =6,33 0,96.0,99

2. MÔ MEN XOẮN TRÊN CÁC TRỤC: 𝑇𝑑𝑐 = 9,55.106 𝑃

𝑃𝑑𝑐 𝑛𝑑𝑐

= 9,55.106

T1=9,55.106 . 1 = 9,55.106 . 𝑛 𝑃

1

T2=9,55.106 . 2 =9,55.106 . 𝑛 𝑃

2

T3=9,55.106 . 3 =9,55.106 . 𝑛 3

𝑃

1455 6,88

1455

= 49226,8𝑁𝑚𝑚

= 41547,42

368,35 6,060

= 178373,82

112,17

Tct=9,55.106 . 𝑐𝑡 =9,55.106 . 𝑛 𝑐𝑡

6,33

7,5

5

= 515940,09

40

= 1193750

PHẦN 2:TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN

2.1. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN XÍCH 2.1.1. CHỌN LOẠI XÍCH  Công suất trên đĩa xích nhỏ của bộ truyền xích chính là công suất trên trục 3: P3 = 6,606 (Kw), với số vòng quay đĩa xích nhỏ n3=112,17(vòng/phút), với tỉ số truyền 𝒖𝒙 = 𝟐, 𝟑𝟐

 Vì số vòng quay thấp, tải trọng va đập nhẹ nên ta chọn loại xích ống con lăn. 2.1.2. XÁC ĐỊNH THÔNG SỐ CỦA XÍCH VÀ BỘ TRUYỀN Chọn số răng của đĩa xích nhỏ:

Theo bảng 5.4 Tài liệu (*), với u=2,32 chọn số răng đĩa xích nhỏ z1 =25 SVTH:CHU VIỆT HOÀNG MSV:1781620046

9

Đồ án CSTKM

GVHD: Nguyễn Hồng Lĩnh

Từ số răng đĩa xích nhỏ ta tính đó số răng đĩa xích lớn theo công thức:

z2 = z1 ux = 2,32.25 = 58 răng Chọn z2 = 58 răng < zmax = 120 răng 

Theo công thức (5.3) tài liệu (*), công suất tính toán: Pt  P3 .k.k z .kn = 6,606.1,747.1.0,45 = 5,19

Trong đó: với z1=25, kz=25/25=1; với n01= 50 (vg/ph), kn=n01/n3=50/112,17 = 0,45 Theo công thức (5.4) và bảng 5.6 Tài liệu (*):

k  k0 .ka .kdc .kd .kc .kbt  1.1.1.1,2.1,12.1,3=1,747 Với: k0=1: đường tâm của xích làm với phương nằm ngang 1 góc < 400 ka=1: khoảng cách trục a=(3050)pc. kđc=1: điều chỉnh bằng 1 trong các đĩa xích. kđ=1,2: tải trọng động va đập nhẹ. kc=1,12: làm việc 2 ca 1 ngày. kbt=1,3: môi trường có bụi, chất lương bôi trơn II (đạt yêu cầu).  Theo bảng 5.5 Tài liệu (*) với n01=50 (vng/ph), chọn bộ truyền xích 1 dãy có bước xích pc=38,1mm thỏa mãn điều kiện bền mòn: Pt  [P]  10,5

 Đồng thời theo bảng (5.8), bước xích pc=38,1mmNHO2 nên KHL1=KHL2=1 *Hệ số an toàn có giá trị theo bảng (3.5) sH=1,1 *Ứng suất tiếp xúc cho phép sơ bộ của từng bánh răng: [𝜎𝐻1 ]=𝜎𝑂𝐻 𝑙𝑖𝑚1

[𝜎𝐻2 ]=𝜎𝑂𝐻 𝑙𝑖𝑚2

0,9.𝐾𝐻𝐿1

𝑠𝐻1 0,9.𝐾𝐻𝐿2

0,9.1 1,1 0,9.1

=570.

𝑠𝐻2

=540.

1,1

=466,36 MPa =441,82 MPa

*Đây là bộ truyền bánh răng thẳng nên: [𝜎𝑂𝐻 ]=[𝜎𝑂𝐻 ]𝑚𝑖𝑛 =441,82 MPa * Ứng suất uấn cho phép: -Giới hạn mỏi uốn, tương ứng với chu kỳ cơ sở NFO được chọn phụ thuộc vào độ rắn bề mặt, phụ thuộc vào phương pháp nhiệt luyện, tra theo bảng 3.5 𝜎0𝐹 𝑙𝑖𝑚1 =1,8.H1=450 MPa 𝜎0𝐹 𝑙𝑖𝑚2 =1,8.H2=423 MPa *Hệ số tuổi thọ KKL xác định theo công thức (3.21) KFL= √𝑁𝐹𝑂 6

𝑁

𝐹𝐸

*Số chu kỳ cơ sở: NFO=5.106 chu kì *Số chu kỳ làm việc: NHE1=60.1.1455.24000=2,09.109 chu kì NHE2=

𝑁𝐻𝐸1 𝑢

=0,53.109 chu kì

*Do toàn bộ số chu kỳ làm việc tương đương đều lớn hơn số chu kỳ làm việc cơ sở nên ta có: KFL1=KFL2=1 SVTH:CHU VIỆT HOÀNG MSV:1781620046

16

Đồ án CSTKM

GVHD: Nguyễn Hồng Lĩnh

*Hệ số an toàn có giá trị theo bảng 3.5: sF = 1,75 *Ứng suất uốn cho phép sơ bộ của từng bánh răng: [𝜎𝐹1 ]=450.

[𝜎𝐹2 ]=423.

1

1,75 1

=257,14 MPa

1,75

=241,71 MPa

2.2.1.3. Hệ số chiều rộng vành răng và hệ số tải trọng tính:

* Hệ số chiều rộng vành răng 𝜓𝑏𝑒 Ta chọn:

𝜓𝑏𝑒 =0,285

*Hệ số tải trọng tính:

Từ 𝜓𝑏𝑒 ta suy ra tỷ số sau: 𝜓𝑏𝑒 .𝑢 0,285.3,95

2−𝜓𝑏𝑒

=

2−0,285

=0,656

Giả sử trục được lắp trên ổ đũa côn, tra bảng (3.14) ta được hệ số tập trung tải trọng: KHβ = 1,602 *Giá trị KFβ có thể xác định gần đúng theo công thức (3.78) KFβ = 1+( KHβ -1).1,5=1+(1,602-1).1,5=1,903 Ta chọn sơ bộ hệ số tải trọng tính KH=𝐾𝐻β 2.2.1.4. Đường kính vòng chia ngoài:

*Đường kính vòng chia ngoài được xác định theo công thức (3.79) 3

de1=95.√

𝑇1 𝐾𝐻β

0,85.(1−0,5.𝜓𝑏𝑒)2 .𝜓𝑏𝑒 𝑢[𝜎𝑂𝐻]2

SVTH:CHU VIỆT HOÀNG MSV:1781620046

17

Đồ án CSTKM 3

GVHD: Nguyễn Hồng Lĩnh

=95. √ 0,85.(1−0,5.0,285)2 .0,285.3,95.441,822 41547,42.1,602

=74,61mm

2.2.1.5. Môđun vòng ngoài:

*Từ giá trị de1 tìm được và giá trị tỷ số truyền đã có, ta chọn giá trị theo bảng 3.15 z1p = 17 *Vì H1 và H2 < 350 ta có: z1=1,6 z1p= 1,6.17=27,2 chọn z1=27 răng z2=u.z1= 3,95.27=106,65 chọn z2=107 răng *Tỷ số truyền thực:

𝑧 107

um= 2= 27 =4 𝑧 1

*Sai số tương đối tỷ số truyền: 𝑢𝑚 −𝑢 𝑢

=

3,96−3,95 =0,25% 3,95

< 2÷3%

*Môđun vòng chia ngoài được tính theo công thức: 𝑑

75

me= 𝑒1= = 2,7 𝑧 27 1

theo tiêu chuẩn chọn me=2,5 2.2.1.6. Thông số bộ truyền: Theo bảng 3.4:

* Đường kính vòng chia ngoài: de1 = 2,5.27 = 67,5mm; de2 = 2,5.107 = 267,5mm *Chiều dài côn ngoài:

SVTH:CHU VIỆT HOÀNG MSV:1781620046

18

Đồ án CSTKM

GVHD: Nguyễn Hồng Lĩnh

Re=0,5me √𝑧1 2 + 𝑧2 2 =0,5.2,5.√272 + 1072 =138 mm *Chiều dài côn trung bình: Rm=Re.(1-0,5𝜓𝑏𝑒 )= 138.(1-0,5.0,285)=118 mm

*Môđun vòng trung bình:

mm=me.(1-0,5𝜓𝑏𝑒 )=2,5.(1-0,5.0,285)=2 mm

*Đường kính vòng chia trung bình:

dm1=mm.z1=2,14.27=57,78mm dm2=mm.z2=2,14.107=228,98mm *Góc côn chia: 𝛿 1=arctg(𝑢)=arctg( 3,95)=14° 1

𝛿 2=90-14=76°

1

*Chiều rộng vành răng: b=𝜓𝑏𝑒 .Re=0,285.138=39mm

2.2.1.7. Cấp chính xác bộ truyền: *Vận tốc vòng theo đường kính trung bình theo (3.81) vm=

𝜋𝑑𝑚1 𝑛1 3,14.57,78.1455 60000

=

60000

=4,39m/s

Theo bảng 3.10 ta chọn cấp chính xác 7 2.2.1.8. Các giá trị lực tác dụng lên bộ truyền: Các lực tác dụng lên bánh dẫn được xác định: *Lực vòng: SVTH:CHU VIỆT HOÀNG MSV:1781620046

19

Đồ án CSTKM

Ft1=

2𝑇1

GVHD: Nguyễn Hồng Lĩnh

57,78,42 2.41547

=1438,12N

𝑑𝑚1

= *Lực hướng tâm:

Fv1=1438,12.tg20°.cos14°=507,88N *Lực dọc trục:

Fa1=1438,12.tg20°.sin14°=126,62N 2.2.1.9. Hệ số tải trọng động: Với cấp chính xác 7 và vận tốc vòng 4,61m/s tra bảng 3.16 ta được: KHv = KFv = 1,048 2.2.1.10. Kiểm nghiệm ứng suất tiếp xúc: *Ứng suất tiếp xúc được xác định theo công thức (3.85): 𝜎𝐻 =ZH.ZM.Z𝜀.√

2.𝑇1 .𝐾𝐻 .√𝑢2 +1 0,85.𝑑𝑚1 2 .𝑏𝑢

Trong đó: Các hệ số ZH, ZH, Zε tính toán tương tự như bộ truyền bánh răng trụ

răng thẳng. Nếu vật liệu là thép thì ZM =275MPa1/2. Tương tự ZH = 1,76 khi α = 20°. *Hệ số ảnh hưởng của tổng chiều dài tiếp xúc được tính theo (3.55): Z𝜀=√

4−𝜀𝛼 3

trong đó εα là hệ số trùng khớp ngang tính theo (3.58):

𝜀𝛼=1,88-3,2.( + )=1,88-3,2.( + )=1,731 𝑧 107 27 𝑧 1

1

1

Suy ra: Z𝜀=√

1

2

4−1,731 3

1

=0,87

*Hệ số tải trọng tính: KH = KHβKHv = 1,602.1,048 = 1,679 SVTH:CHU VIỆT HOÀNG MSV:1781620046

20

Đồ án CSTKM

GVHD: Nguyễn Hồng Lĩnh

Suy ra: 𝜎𝐻 =1,76.275.0,87.√

2.41547,42.1,679.√3,952 +1=478,28MPa 0,85.57,782 .39,31.3,95

*Ứng suất tiếp xúc cho phép theo (3.60): 𝐾𝐻𝐿.𝑍𝑅 .𝑍𝑉 .𝐾𝑙 .𝐾𝑥𝐻

[𝜎𝑂𝐻 ]=𝜎𝑂𝐻 𝑙𝑖𝑚

𝑠𝐻

*Hệ số ảnh hưởng của độ nhám bề mặt: Khi Ra = 1,25 ÷ 2,5µm thì ZR = 0,95 *Hệ số ảnh hưởng vận tốc vòng:

Khi H ≤ 350 thì Zv = 0,85.𝑣 0,1 = 0,85.4,610,1 = 0,99

*Hệ số xét đến ảnh hưởng của điều kiện bôi trơn, thông thường chọn Kl = 1 *Hệ số ảnh hưởng của kích thước răng : KxH=√1,05 −

Suy ra:

𝑑

104

=√1,05 −

𝑍𝑅 𝑍𝑉 𝐾𝑙 𝐾𝑥𝐻

[𝜎𝐻 ]= [𝜎𝐻 ]

0,9

57,78 104

=1,022

0,95.0,99.1.1,022 =471,86MPa 0,9

=441,82.

𝜎𝐻 =333,18MPae

Tra bảng 11.4 tài liệu [1] 𝑋 = 0,4 𝐹𝑎𝐶

𝑉𝐹𝑅𝐶

=

680,4

𝑌 = 0,4cot𝑔𝛼 = 1,64

1.2277,2

= 0,29 QB nên ta tính toán ổ theo thông số tại C. Thời gian làm việc tương đương tính bằng triệu vòng quay:

SVTH:CHU VIỆT HOÀNG MSV:1781620046

48

Đồ án CSTKM

GVHD: Nguyễn Hồng Lĩnh

𝐿 = ℎ = 60.1455.24000 = 2095,2(𝑡𝑟) 106 106 Khả năng tải động: 𝑛𝐿

10 3

𝐶𝑚 = 𝑄𝐶 √𝐿 = 2732,64 √2095,2 = 27098,8...