Thuyết minh đồ án chế tạo máy PDF

Preview

Summary

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘIVIỆN CƠ KHÍBỘ MÔN CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY VÀ RÔ BỐTĐỒ ÁN MÔN HỌCCHI TIẾT MÁYHỌC KÌ: 20201 MÃ ĐỀ: A1 ĐẦU ĐỀ: THIẾT KẾ HỆ DẪN ĐỘNGNgười hướng dẫn Nguyễn Hải SơnThông tin sinh viên Sinh viên 1 Sinh viên 2Sinh viên thực hiện Trần Hồng Phương Trần Tiến AnhMã số sinh viên 2018738...

Description

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN CƠ KHÍ BỘ MÔN CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY VÀ RÔ BỐT

ĐỒ ÁN MÔN HỌC CHI TIẾT MÁY

HỌC KÌ:

20201

MÃ ĐỀ:

A1

ĐẦU ĐỀ:

Người hướng dẫn

THIẾT KẾ HỆ DẪN ĐỘNG

Nguyễn Hải Sơn

Thông tin sinh viên

Sinh viên 1

Sinh viên 2

Sinh viên thực hiện

Trần Hồng Phương

Trần Tiến Anh

Mã số sinh viên

20187389

20187358

Lớp chuyên ngành

ME-GU17A

ME-GU17A

Lớp tín chỉ

Ngày kí duyệt đồ án: ……./……./20…..

Ngày bảo vệ đồ án: ……./……./20…..

Ký tên ............................

ĐÁNH GIÁ

….… / 10

….… / 10

CỦA THẦY HỎI THI Ký tên ……………………….

Hà Nội, …../20……

Ký tên ……………………….

Nôi dung: PHN 1: TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC 1.2. Phân phối tỉ số truyền cho các bộ truyền trong hệ thống.........................................................5 1.3. Xác định thông số đầu vào thiết kế các bộ truyền cơ khí và các trục......................................5

I. THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN XÍCH TẢI 1.1 Đặc tính kỹ thuật yêu cầu của bộ truyền xích...........................................................................7 1.2. Chọn số răng đĩa xích và số mắt xích.........................................................................................7 1.3. Thiết kế bộ truyền xích bằng Inventor.......................................................................................8 1.4. Kết quả thiết kế.........................................................................................................................10

II. THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG TRỤ 2.1 Đặc tính kỹ thuật yêu cầu cầu của bộ truyền...........................................................................13 2.2 Thiết kế bộ truyền bánh răng trụ bằng Inventor.....................................................................13 2.3 Kết quả thiết kế...........................................................................................................................15

PHẦN 3 – THIẾT KẾ TRỤC VÀ Ổ LĂN I. Tính chọn khớp nối...........................................................................................................................17 1. Chọn khớp nối:.............................................................................................................................17 2. Kiểm nghiệm khớp nối.................................................................................................................18 3. Lập sơ đồ đặt lực..........................................................................................................................18 II. Tính sợ bộ đường kính trục............................................................................................................19 III. Thiết kế sơ bộ kết cấu hộp giảm tốc..............................................................................................19 IV. Tính toán, thiết kế trục, chọn { lăn và các chi tiết khác cho cụm trục I.....................................22 1. Tính phản lực................................................................................................................................22 2.Tính thiết kế trục theo momen tương đương...............................................................................23 3. Tính mô men tương đương..........................................................................................................24 4. Tính và chọn đường kính các đoạn trục.....................................................................................24 5. Chọn và kiểm nghiệm then..........................................................................................................24 6. Kiểm nghiệm độ bền mỏi.............................................................................................................25 7. Kiểm nghiệm trục theo độ bền tĩnh:............................................................................................28 8. Chọn, kiểm nghiệm { lăn..............................................................................................................29 V. Tính toán, thiết kế trục, chọn { lăn và các chi tiết khác cho cụm trục II.....................................31 1. Tính phản lực:...............................................................................................................................31 2. Tính thiết kế trục theo momen tương đương..............................................................................32 3. Tính mô men tương đương..........................................................................................................32 4. Tính và chọn đường kính các đoạn trục.....................................................................................33 1

5. Chọn và kiểm nghiệm then..........................................................................................................33 6. Kiểm nghiệm độ bền mỏi.............................................................................................................34 7. Kiểm nghiệm trục theo độ bền tĩnh:............................................................................................38 8. Chọn, kiểm nghiệm { lăn..............................................................................................................39

PHẦN 4: THIẾT KẾ KẾT C•U 4.1. Các kích thước cơ bản của vỏ hộp giảm tốc:...........................................................................41 4.1 Kết cấu vỏ hộp...........................................................................................................................41 4.2. Kết cấu các chi tiết.....................................................................................................................43 4.3. Bôi trơn hộp giảm tốc................................................................................................................47 4.4. Bảng thống kê các kiểu lắp và dung sai:..................................................................................47 4.5. Điều chỉnh ăn khớp....................................................................................................................49

2

Lời N€i Đầu Như ch;ng ta đã bi=t các hê > thống d?n đô >ng cơ khí rCt phD bi=n trong sản suCt công nghiê p,> và đF cG các hê > thống đG cHn trải qua các quá trinh thi=t k= tính toán. Trong môn hLc “Đồ án chi ti=t máy”, ch;ng em đã đưPc giao đQ với nô >i dung là “Thi=t k= hê d?n > đô n> g xích tải”, với sự hướng d?n cTa thHy NguyUn Hải Sơn, k=t hPp với tài kiê u tham > khảo và thảo luân> nhGm, ch;ng em đã cố gWng hoàn thành đồ án với các nôi> dung như sau: 1, Bản vY lWp hô >p giảm tốc 2, Bản vY các chi ti=t thuô >c cZm trZc 2 3, Bản thuy=t minh Trong quá tr[nh thực hiên, > ch;ng em đã phân công nhiê >m vZ mô >i ngư\i hoàn thành 50% nô >i dung đồ án. Do h_n ch= vQ ki=n th`c và ka năng thực hienj, trong đồ án không thF tránh khdi nheng sai sGt, em kính mong thHy gGp ý đF ch;ng em bD sung chỉnh sfa hoàn thiên> đồ án chính xác và đHy đT hơn Ch•ng em xin chân thành cảm ơn!

3

PHẦN 1 – TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC PHẦN 1: TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC (CHỌN ĐỘNG CƠ, PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN) Các dữ kiện ban đầu Lực kéo xích tải F=2730 (N) Vận tốc xích tải v=1.22 (m/s) Số răng đĩa xích tải z =21 Bước xích tải p = 38.1 (mm) 1.1.1. Xác định công suất yêu cầu trên động cơ Công suCt yêu cHu trên trZc động cơ điện: P yc =

Plv

( kW) (1.1) η Trong đG: - P yc là công suCt yêu cHu trên trZc động cơ điện - Plv là công suCt trên trZc bộ phận máy công tác - η là hiệu suCt chung cTa toàn hệ thống 1.1.1.1. Tính công suất trên trục máy công tác F . v 2730∗1,22 ≈ 3.33(kW ) (1.2) ¿ = 1000 1000 Trong đG: -F là lực kéo xích tải (N) -v là vận tốc di chuyển của xích tải (m/s) 1.1.1.2. Xác định hiệu suất chung của toàn hệ thống k η=∏ ηi ( 1.3 ) Trong đG: 𝜂𝜂là hiệu suCt cTa chi ti=t th` i (cặp D lăn, khớp nối) hoặc bộ truyQn th` i (bánh răng, xích) trong hệ thống; k là số chi ti=t hay bộ truyQn th` i đG (tra bảng 2.3/19[1]) ηbr . ηđ =1. 0,99252 .0,97.0,96 0,917 (1.4) Ta cG : η = ηkn . η2ol . - ηkn . = 1 - hiệu suCt khớp nối - ηol = 0,9925- hiệu suCt 1 cặp D lăn ( 2 cặp) - ηbr = 0,97- hiệu suCt 1 cặp bánh răng - η x = 0,96- hiệu suCt bộ truyQn xích 1.1.1.3. Xác định công suất yêu cầu trên trục động cơ cTa Plv

c

và vào công th`c (1.1): Thay các giá trị tính đưPc Plv 3.33 P yc = = ≈ 3.63 ( kW ) η 0.917 1.1.2. Xác định tốc độ quay đồng bộ của động cơ điện Tốc độ quay sơ bộ cTa động cơ cHn cG:

sb=¿ n¿

nlv . usb

Trong đG

(1.5)

- nsb là tốc độ quay sơ bộ mà động cơ cHn cG - nlv là tốc độ quay cTa trZc máy công tác (trZc bộ phận làm việc) - usb là tỉ số truyQn sơ bộ cTa hệ thống Ch; ý: nđb ≈ nsb (1.6) 1.1.2.1. Xác định tốc độ quay của trục công tác n v .60 .1000 1,22∗60∗1000 ≈ 91.5 (vòng / phút ) lv =

z.p

=

21∗31,8

4

Trong đG:

-

v là vận tốc xích tải (m/s) Z là số răng đĩa xích tải P là bước xích tải

1.1.2.2. Xác định sơ bộ tỉ số truyền của hệ thống usb = u x . ubr (1.7) -Trong đG : u x là tỉ số truyQn cTa bộ truyQn ngoài (xích) u x =2,5 ubr là tỉ số truyQn sơ bộ cTa bộ truyQn chuyFn động bánh răng trZ hộp giảm tốc cCp 1 ubr =4 .5 u Ta cG: sb = 2,5*4.5= 11,25 1.1.2.3. Xác định tốc độ quay sơ bộ của động cơ cần Thay các giá tri vào công th`c (1.6): sb=¿ n lv . usb =91,5*11,25=1029,3 n¿

(vòng/ph;t)

Từ đG : ta chLn nđ b = 1000 (vòng /ph;t) 1.1.3. Chọn động cơ điện -Tra bảng phZ lZc trong tài liệu Điện cơ Hà Nội chLn động cơ thda mãn

{

Pđc ≥ P yc =3,63(kW ) vòng nđb ≈ nsb =1029,3( ) phút T qt ≤T max

-Trong đG T qt -momen quá tải xuCt hiện khi làm việc -Tra bảng phZ lZc trong tài liệu HEM cTa Điện cơ Hà Nội, chLn động cơ thda mãn các yêu cHu: Đư\ng kính Khối Ký hiệu Công suCt Số vòng M max M kđ lưPng động cơ danh nghĩa quay thực trZc D đc M đm M đm Pđc nđc động cơ (KW) (vg/ph) 3K132M6 4,0 945 2,2 2,0 32 69 1.2. Phân phối tỉ số truyền cho các bộ truyền trong hệ thống -Tỉ số truyQn thực t= cTa hệ thống : ndc 945 ≈ 10.33 (1.9) uc = = 91,5 nlv -Mà uc = u x . ubr -Trong đG - u x là tỉ số truyQn ngoài cTa đai - ubr là tỉ số truyQn cTa bánh răng trZ ubr =4 -ChLn trước uc 10,33 ≈ 2,58 ux = = 4 u br 1.3. Xác định thông số đầu vào thiết kế các bộ truyền cơ khí và các trục 1.3.1. Công suất trên các trục -Công suCt trên trZc công tác : Pct =¿ Plv =3.33 (kW) Công suCt trên 2 trZc ra cTa hộp giảm tốc (trZc ra cTa hộp giảm tốc ): 5

P ct = 3.47 (kW) (1.10 ) ηx -Công suCt trên trZc 1 cTa hộp giảm tốc (trZc vào cTa hộp giảm tốc ): P II 3.47 PI = ≈ 3,6 ( kW ) (1.11) = ηol . ηbr 0,9925.0,97 Công suCt thực t= trên trZc động cơ : PI 3,6 Pđc, t = ≈ 3,63 (kW) (1.12) = η ol . ηkn 0,9925.1 1.3.2. Số vòng trên các trục động cơ -Số vòng quay trên trZc động cơ nđc =945 (vòng /ph;t) -Số vòng quay trên TrZc 1 : PII =

nđc =945 (vòng/ph;t )(1.13) 1 -Số vòng quay trên TrZc 2 : nI=

n1 945 ≈ 236,25 vòng / ph;t) = ubr 4 -Số vòng quay trên trZc công tác ; n II=

(1.14)

nII 236,25 = =91,48 (vòng /ph;t ) ux 2,5825 1.3.3. Momen xoắn trên các trục -Momen xoWn trên trZc động cơ : nlv ,t =

6

9,55. 10 . Pđc ,t 9,55.106 .3,63 = T đc ,t = ≈ 36684,13 n đc 945 -Momen xoWn trên TrZc 1

(N.mm)

(1.15)

6

6 9,55.10 . P1 9,55.10 .3,6 TI = ≈ 36380,95 (N.mm) = n1 945 -Momen xoWn trên TrZc 2 : 6 9,55.106 . P2 9,55.10 .3,47 = ≈ 140268,8(N.mm) n2 236,25 -Momen xoWn trên trZc công tác: 6 6 9,55.10 . Plv = 9,55.10 .3,33 ≈ 347629,6 (N.mm) T lv ,t = n lv ,t 91,48 1.3.4. Lập bảng các thông số động học

T II =

(1.16)

(1.17)

(1.18)

Bảng thông số:

ĐỘNG CƠ

Trục I 6

Trục II

CÔNG TÁC

Tỉ số truyQn Số vòng quay n(vg/ ph) Công suCt P(kW) Momen xoWn T(N.mm)

ukn =1 945 3,63 36684,13

ubr =4

945 3,6 36380,95

7

236,25 3,47 140268,78

u x =2,58 91,48 3,33 347629,6

PHẦN 2: THIẾT KẾ CÁC BỘ TRUYỀN I. THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN XÍCH TẢI: 1.1 Đặc tính kỹ thuật yêu cầu của bộ truyền xích

Thông số Lo_i xích (type A, B, H theo ISO) Tỷ số truyQn u Số vòng quay trZc d?n n2 Công suCt trZc d?n P1 Số dãy xích tối đa kmax Th\i h_n làm việc Lh

Đơn vị v/ph KW giờ

Giá trị B 2,58 236,25 3.47 1 12000

1.2. Chọn số răng đĩa xích và số mắt xích. Số răng đĩa xích d?n tính theo tỉ số truyQn đã xác định t_i chương 1: z 1 =29−2 u và làm tròn vQ số nguyên lẻ gHn nhCt ≥ 17 đưPc z1c = 23 Số răng đĩa xích bị d?n z2 tính theo u và z1c đã chLn: c

z 2 c =u⋅ z 1 và làm tròn vQ số nguyên lẻ gHn nhCt đưPc z2c = 59 c

Số mWt xích đưPc r;t ra từ công th`c theo tỉ số kap = a/p:

(

)

2 Z2c Z z −Z 1 + 2C 1C × 2 k ap 2π x=2 ⋅k a +¿ sau đG làm tròn vQ số nguyên chia h=t cho 2 đưPc xc = 124 +¿

1c

P

1.3. Thiết kế bộ truyền xích bằng Inventor Sf dZng Inventor ta chLn thông số như sau:

8

Bảng tính toán : 9

10

1.4. Kết quả thiết kế

H[nh 2.1.Thông số bánh xích d?n

11

H[nh 2.2. Thông số bánh xích bị d?n

12

H[nh 2.3. Mô h[nh 3D bộ truyQn xích Bảng 2.2 Bảng tDng hPp k=t quả tính bộ truyQn xích Thông số

Ký hiệu

Số hiệu xích (theo Inventor) Bước xích Số răng đĩa xích dẫn Số răng đĩa xích bị dẫn Đường kính đĩa xích dẫn Đường kính đĩa xích bị dẫn Tỉ số truyền thực tế Sai lệch so với yêu cầu Δu = 100.|(ut-u)|/u Khoảng cách trục chính xác Lực tác dụng lên trục

p z1 z2 d1 d2 ut Δu a Fr

13

Đơn vị mm mm mm % mm N

Giá trị 12B-1-88 19,05 23 59 139,902 357,934 2.58 0 433,863 2011,829

II. THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG TRỤ 2.1 Đặc tính kỹ thuật yêu cầu cầu của bộ truyền Bảng 3.1 Đặc tính ka thuật yêu cHu cTa bộ truyQn bánh răng trZ Thông số Đơn vị Giá trị Tiêu chuẩn thi=t k= ISO 6336:1996 Lo_i bánh răng (thẳng/nghiêng/che V) Thẳng Tỷ số truyQn u 4 Số vòng quay trZc d?n n1 v/ph 945 KW 3.6 Công suCt trZc d?n P1 gi\ 12000 Th\i gian làm việc Lh 1,10 – 1,15 Hệ số an toàn theo độ bQn ti=p x;c S H S ≥ 1,75 Hệ số an toàn theo độ bQn uốn F Yêu cHu khác 2.2 Thiết kế bộ truyền bánh răng trụ bằng Inventor

H[nh 3.1 Nhập thông số thi=t k= cfa sD Design 14

H[nh 3.2 ChLn cCp chính xác

H[nh 3.3 Cfa sD Calculation sau khi đã điQu chỉnh thi=t k= đ_t yêu cHu đặt ra

15

2.3 Kết quả thiết kế

H[nh 3.4 Kích thước bánh răng d?n

H[nh 3.5 Kích thước bánh răng bị d?n

16

H[nh 3.6 Mô h[nh 3D bộ truyQn bánh răng trZ răng thẳng Bảng 3.2 Bảng tDng hPp k=t quả tính bộ truyQn bánh răng trZ Thông số Khoảng cách trZc Mô đun pháp GGc nghiêng Tỉ số truyQn (thực) Sai lệch tỉ số truyQn Thông số các bánh răng Số răng Hệ số dịch chỉnh Đư\ng kính vòng lăn Đư\ng kính đỉnh răng Đư\ng kính đáy răng ChiQu rộng vành răng Lực ăn khớp trên bánh chủ động Lực vòng Lực hướng tâm

Ký hiệu aw mn

Δu

Đơn vị mm mm độ %

z x dw da df b

mm mm mm mm

Giá trị 190 4 0 4 0 BR 1 BR 2 19 76 0 0 76 304 84 312 66 294 67 62

Ft Fr

N N

957,323 348,437

β

u

17

PHẦN 3 – THIẾT KẾ TRỤC VÀ Ổ LĂN I. Tính chọn khớp nối 1. Chọn khớp nối: T I = 36380,95N Ta sf dZng khớp nối vòng đàn hồi đF nối trZc

Đư\ng kính trZc cHn nối: d t =d sb = Mô men xoWn tính toán:

√

TI = 0,2.[ τ ]

3

√

36380,95 0,2.15

3

=24 (mm)

T t =k . T

k hệ số làm việc phZ thuộc lo_i máy.tra bảng

B

16.1 [ 2 ] ,lCy k=1,5 58

T =T I =36380.95

suy ra: T t =k . T

=1,5. 36380,95 = 54571,425 (N.mm) = 54,571 (Nm)

Dựa vào trị số cTa T t và đư\ng kính cTa trZc chỗ cG nối trZc cG thF tra kích thước cơ bản cTa nối trZc vòng đàn hồi theo bảng 16-10a trang 68 – “ Tính toán thi=t k= hệ d?n động cơ khí tập 2 “ như sau : T 63

d 20

D 100

dm 36

L 104

l 50

d1 36

D0 71

Z 6

nmax B B1 l1 D3 l2 5700 4 28 21 20 20

Dựa vào trị số cTa T t và đư\ng kính cTa trZc chỗ cG nối trZc cG thF tra kích thước cơ bản cTa vòng đàn hồi theo bảng 16-10b trang 69 – “ Tính toán thi=t k= hệ d?n động cơ khí tập 2 “ như sau: T 63

dc 10

d1 M8

D2 15

l 42

l1 20 18

l2 10

l3 15

h 1.5

19

2. Kiểm nghiệm khớp nối a. KiFm nghiệm s`c bQn dập vòng đàn hồi 2. k T I ≤ [ σd ] σd= z . Do . d c . l 3 Ứng suCt dập cho phép vòng cao su [ σ d ] = (2 ÷ 4) Mpa. ChLn [ σ d ] = 3 (MPa) σd=

2.1,5 .36380,95 6.71.10 .15

= 1,7 < [ σ d ¿

→ thda mãn

b. ĐiQu kiện s`c bQn cTa chốt σu=

[ σu ¿

k T I l0 o ,1. d c3 D o . z

≤ [ σu ¿

= (60 ÷ 80) MPa. ChLn [ σ u ¿

= 70 (MPa)

l0 = l1 + l2/2 = 20 + 10/2 = 25 (mm) σu=

1,5. 36380,95.25 0,1. 103 .71 .6

= 32,03 < [ σ u ¿ → thda mãn

3. Lập sơ đồ đặt lực

De kiện ban đHu: -Lực tác dZng lên trZc II: Fr= 2011,829 (N) -Lực tác dZng lên bánh răng trZ răng thẳng: Ft =F t =957,323(N ) 1

2

20

Fr =F r =¿ (N) 1

2

Lực từ khớp nối tác dZng lên trZc : - FKN =0,3. Ft Với Ft=

2. T I 2.36380,95.1,5 ≈ 1537.22 (N) = D0 71

FKN =0,3.Ft= 0,3.

1537,22

≈

448,5 (N)

II. Tính sợ bộ đường kính trục - Chọn vật liệu chế tạo trục: ChLn vật liệu ch= t_o các trZc 1 là thép 45 thư\ng hGa cG σ b =600 MPa , `ng suCt xoWn cho phép [ τ ] =15÷ 30 Mpa -Đư\ng kính trZc đưPc xác định bằng mômen xoWn theo công th`c(10.9-[1]) sau :

√

d≥ 3

T 0,2[ τ ]

T – mômen xoWn [] - `ng suCt xoWn cho phép với vật liệu trZc là thép [] = 15...30MPa TI 36380,95 3 -Trục I : d 1 ≥ =22,97(mm) = ¿ lấy d 1=35 mm =3 0,2.15 0,2. [ τ ] LCy [ τ ]=15 Mpa

√

√

-Trục II : d 2 ≥ 3

√

√

T II 140268.8 =3 =29,26(mm) = ¿ lấy d 2=45 mm 0,2.28 0,2. [ τ ]

LCy [ τ ]=28 Mpa III. Thiết kế sơ bộ kết cấu hộp giảm tốc 10.2 b01 =23( mm) [1] Theo bảng 189 chLn chiQu rộng D lăn : b02 =25( mm)

{

21

-Xác định sơ bộ các khoảng cách:

k1 = là khoảng cách từ mặt m;t chi ti=t quay đ=n thành trong cTa hộp. Ta chLn k2= là khoảng từ m;t ô đ=n thành trong cTa vd hộp. Ta chLn k 2=10 k3= là khoảng cách từ mặt m;t chi ti=t đ=n nWp D. Ta chLn k 3=5 h =25 h n = chiQu cao nWp D và đHu bulong. Ta chLn n

trục II: chiQu dài moay ơ bánh răng trZ răng thẳng lớn: l m 2= ( 1,2 ÷ 1,5 ) d 2=( 1,2 ÷ 1,5 ) .45= (54 ÷ 67.5 ) mm , chọn l m 2=55 mm ChiQu dài moay ơ nfa khớp nối: l mc 2= ( 1,4 ÷ 2,5 ) d2 = ( 1,2 ÷ 1.5) .35=( 42 ÷ 55) mm , chọn lmc 2=55 mm l22 =k 1+ k 2+0,5.(lm 2+b 02) = 60 mm l2 c =0,5. ( lmc 2 +b02 ) + k 3+ hn = 68 mm l21=2 l22 = 2.60= 120 mm 22

k 1=10

trục I: chiQu dài moay ơ khớp nối: lmc 1= ( 1,4 ÷ 2,5 ) d 1= (55 ÷ 100 ) mm , chọn l mc1=55 mm LCy l 11=l21=120 mm l 12 =60 mm l 1 c =0,5. ( l mc1 +b01 ) +k 3+ hn = 69 mm

23

IV. Tính toán, thiết kế trục, chọn { lăn và các chi tiết khác cho cụm trục I 1. Tính phản lực

Fk = 448,5 N Ft =957,323(N ) Fr =348,437 Phươ...