Đang tải... (xem toàn văn)
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ PBL 1: THIẾT KẾ VÀ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG NHÓM 20.06A ĐỀ TÀI: HỘP GIẢM TỐC KIỂU 2 CẤP CÓ CẤP NHANH PHÂN ĐÔI Giảng viên hướng dẫn: TS. LÊ HOÀI NAM TS. PHẠM ANH ĐỨC TS. TRẦN ĐÌNH SƠN Sinh viên thực hiện: TRẦN HỮU NHẬT QUANG NGUYỄN VĂN MẪN Lớp: 20CDTCLC1 (20.06A) Đà Nẵng, tháng 2/2022
1 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ PBL 1: THIẾT KẾ VÀ MƠ PHỎNG HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG NHÓM 20.06A ĐỀ TÀI: HỘP GIẢM TỐC KIỂU CẤP CĨ CẤP NHANH PHÂN ĐƠI Giảng viên hướng dẫn: TS LÊ HOÀI NAM TS PHẠM ANH ĐỨC TS TRẦN ĐÌNH SƠN Sinh viên thực hiện: TRẦN HỮU NHẬT QUANG NGUYỄN VĂN MẪN Lớp: 20CDTCLC1 (20.06A) Đà Nẵng, tháng 2/2022 MỤC LỤC Nội dung thuyết minh bao gồm: Lời nói đầu Phần Thiết kế • Chương 1: Giới thiệu chung đầu đề đồ án, loại hộp giảm tốc • Chương 2: Tính chọn động điện phân phối tỷ số truyền 1: Tìm hiểu loại hộp giảm tốc, ưu nhược điểm 2: Tính chọn động cơ, phân phối tỉ số truyền • Chương 3: Thiết kế truyền (bộ truyền ngồi, truyền trong) • Chương 4: Thiết kế trục tính then • Chương 5: Thiết kế gối đỡ trục • Chương 6: Tính chọn nối trục • Chương 7: Thiết kế vỏ hộp giảm tốc chi tiết máy khác • Chương 8: Bơi trơn che kín • Chương 9: Lựa chọn kiểu lắp cho mối ghép Phần Mô • Thầy Đức bổ sung Phần Gia công • Thầy Sơn bổ sung LỜI NÓI ĐẦU Lời nói xin cho phép chúng tơi xin cảm ơn thầy hướng dẫn đọc báo cáo Do lần đầu làm báo cáo tránh thiếu xót đáng có kính mong thầy bỏ qua báo cáo sau chúng tơi cố gắng khắc phục hồn thiện tốt PHẦN GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÁC ĐẦU ĐỀ ĐỒ ÁN, CÁC LOẠI HỘP GIẢM TỐC PHẦN TÍNH CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỶ TRUYỀN 1.1 Tìm hiểu loại hộp giảm tốc, ưu nhược điểm Hộp giảm tốc cấu gồm phận truyền bánh hay trục vít , tạo thành tổ hợp biệt lập để giảm số vịng quay truyền cơng suất đến máy cơng tác Ưu điểm hộp giảm tốc hiệu suất cao , có khả truyền cơng suất khác , tuổi thọ lớn , làm việc chắn sử dụng đơn giản Có nhiều loại hộp giảm tốc , phân loại theo đặc điểm chủ yếu sau: Loại truyền động Số cấp Vị trí tương đối trục khơng gian Đặc điểm sơ đồ động Sau số loại hộp giảm tốc: a Hộp giảm tốc bánh trụ cấp Hộp giảm tốc bánh trụ cấp có loại sơ đồ nằm ngang thẳng đứng Các bánh răng thẳng ,răng nghiêng chữ V Vỏ hộp thường đúc gang Trục lấp ổ lăn ổ trượt tỷ số truyền lấy thẳng lấy tới 10 nghiêng chữ V Ưu điểm: có tác dụng tăng cường sức tải tuổi thọ cho động ,có giá thành rẻ, chất lượng ổn định b Hộp giảm tốc bánh nón cấp Hộp giảm tốc bánh nón thẳng nghiêng thường dùng để truyền công suất bé trung bình dùng thẳng tỷ số truyền khơng nên q cịn dùng nghiêng tới Phần lớn trục hộp giảm bánh nón lắp ổ lăn c Hộp giảm tốc bánh trụ tròn hai cấp ba cấp Thường có loại sơ đồ sau: Sơ đồ đồng trục Ưu điểm : Cho phép giảm kích thước chiều dài , tải trọng hộp giảm tốc Nhược điểm : Khả chịu tải trọng cấp nhanh chưa dùng hết lực sinh trình ăn khớp bánh cấp chậm lớn nhiều so với cấp nhanh khoảng cách trục Hạn chê khả chọn phương án bố trí kết cấu chung thiết bị dẫn động có đầu vào đầu Khó bơi trơn phận ổ trục hộp Khoảng cách gối đỡ trục tung gian lớn , muốn bảo đảm trục đủ bền cứng cần phải tăng đường kính trục Sơ đồ hộp giảm tốc có cấp nhanh tách đơi Sơ đồ hộp giảm tốc có cấp nhanh tách đơi dùng bánh nghiêng cấp chấm dùng bánh chử V bánh thẳng Ưu điểm : Tải trọng phân bố ổ trục Sử dụng hết khả vật liệu chế tạo bánh cấp nhanh cấp chậm Bánh phân bố đối xứng với ổ , tập trung tải trọng theo chiều dài so với sơ đồ khai triển thông thường Nhược điểm : Chiều rộng hộp tăng lên ít, cấu tạo phận ổ phức tạp , số lượng chi tiết khối lượng gia công tăng Sơ đồ hộp giảm tốc hai cấp ba cấp khai triển Hộp giảm tốc cấp thường dùng với phạm vi tỷ số truyền , hộp giảm tốc tiêu chuẩn có giới hạn Muốn có tỷ số lớn dùng hộp giảm tốc ba cấp Nhược điểm : Bánh phân bố không đối xứng với gối tựa , tải trọng phân bố khơng ổ trục Các ổ trục chọn theo phản lực lớn , nên trọng lương hộp giảm tốc tăng lên d Hộp giảm tốc bánh nón-trụ Hộp giảm tốc bánh nón-trụ hai cấp ba cấp bánh co thẳng , nghiên xoắn Bánh trụ có thẳng nghiêng Hộp giảm tốc bánh nón-trụ hai cấp có tỷ số truyền thông thường hộp giảm tốc ba cấp dùng Nếu dùng bánh nón nghiêng xoắn tỷ số truyền lớn trị số e Hộp giảm tốc trục vít Chia làm loại : Trục vít đặt Trục vít đặt Trục vít đặt cạnh Ở hộp giảm tốc trục vít đặt xác xuất rơi bột kim loại , sản phẩm mài mịn vào chổ ăn khớp so với loại trục vít đặt Tỉ số truyền động Hiệu suất thấp nên dùng để truyền cơng suất lớn , dùng để truyền công suất không kW, Đặc biệt dùng đến 270kW f hộp giảm tốc bánh răng-trục vít , trục vít- bánh trục vít hai cấp Sơ đồ hộp giảm tốc bánh răng-trục vít tỉ số truyền lên tới 150 Sơ đồ hộp giảm tốc trục vít-bánh , tỉ số truyền Sơ đồ hộp giảm tốc trục vít hai cấp , tỉ số truyền g Hộp giảm tốc kiểu cấp có cấp nhanh phân đơi Hình 2.1 sơ đồ hộp giảm tốc cấp cấp nhanh phân đôi Ưu điểm : hệ truyền động làm việc vô êm ái, truyền động với công suất lớn, lực trục dọc triệt tiêu kết cấu hộp giảm tốc phân đôi tương đối đơn giản đặc biệt dễ chế tạo, dễ dàng bôi trơn bánh ổ lăn bố trí đối xứng, đó, trục dọc chịu tải trọng đồng Nhược điểm: độ lớn chiều rộng hộp tương đối lớn cấu tạo phận ổ lăn tương đối phức tạp, đồng thời, số lượng chi tiết máy đặc biệt khối lượng gia công hộp giảm tốc tăng hình 2.2: sơ đồ mindmap loại hộp giảm tốc 2.2 Chọn động điện tính tỉ số truyền động Động điện cần chọn cho có lợi dụng tồn cơng suất động làm việc phải thỏa mãn điều kiện : − Động khơng phát nóng q nhiệt độ cho phép − Có khả tải thời giam ngắn − Có moomen mở máy đủ lớn để thắng mômen cản ban đầu phụ tải khởi động Thường chọn động theo điều kiện nhiệt độ kiểm theo điều kiện tải moomen mở máy Để chọn động ta cần tính cơng suất cần thiết kế ta đựa vào số liệu cho: + Tải trọng + Vận tốc băng tải + Đường kính tang Gọi : cơng suất định mức động công suất làm việc công suất tương đương công suất cần thiết η hiệu suất truyền động Ta tính : Hình 2.2 sơ đồ hộp giảm tốc cấp cấp nhanh phân đôi Từ hình ta chọn hiệu xuất truyền động truyền xích ( hở ) hiệu xuất truyền bánh trụ (kín)(3 ) hiệu xuất ổ lăn (4 cập) hiệu xuất khớp nối Hình 2.3 Do tải trọng tác dụng lên hệ thống thay đổi theo thời gian nên ta phải tính : Cơng suất cần thiết trục động cơ: Gọi : + + + + + + + số vòng quay sơ động số vịng quay trục cơng tác tỉ sơ truyền chung tỉ số truyền hộp giảm tốc cấp tỉ số truyền xích tỉ số truyền cấp chậm tỉ số truyền cấp nhanh 10 • • • hệ số xét chiều dài xích ,chọn hệ số xét đến cách bố trí truyền hệ số xét đến khả điều chỉnh lực căng xích, trục khơng điều chỉnh khơng có đĩa lắc căng xích nên chọn • hệ số xét điều kiện bơi trơn, xích bôi trơn liên tục phun dầu liên tục nên chọn • hệ số xét chế độ làm việc truyền làm ca nên chọn b) Xác định cơng xuất tính tốn truyền xích hệ số đĩa dẫn N=4.18 Kw cơng suất danh nghĩa hệ số vịng quay đĩa dẫn Với số vòng quay đĩa dẫn sở truyền sở kW Với ta chọn từ bảng 6-4 [1] xích lăn dãy với bước xích t=25,4 mm với diện tích lề xích Tra theo bảng 6-1 [1] ta có d=7,95 mm, b=24.13 mm, tải trọng phá hỏng Q=50000N , khối lượng mét xích q=2,57kg Kiểm nghiểm số vịng quay đĩa xích theo điều kiện Với số vịng giới hạn đĩa dẫn tra theo bảng 6-5 [1] Thỏa mã điều kiện Tính định khoảng cách trục số mắt xích Chọn khoảng cách 40 lần t Số mắt xích : Ta lấy X=136 Kiểm tra số lần va dập giây Tra bảng 6-7[1],số lần va đập cho phép giây [u]=30 Tính xác khoảng cách trục A theo sơ mắt xích chọn: Để đảm bảo độ võng bình thường tránh cho xích khỏi bị căng , giảm khoảng cách trục A khoảng cuối lấy A=1014,95mm Tính đường kính chia vịng đĩa xích Đĩa dẫn: Đĩa bị dẫn: Tính lực tác dụng lên trục 14 Với: hệ số xét đến tác dụng trọng lượng xích lên trục =4.5172 kW công suất trục III =27 t=25,4 mm bước xích =181,069 vg/ph sơ vịng quay trục III II THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG TRONG HỘP GIẢM TỐC Đối với hộp giảm tốc cấp cấp có cấp nhanh phân đơi : Có bánh cấp nhanh bánh trụ nghiêng Có bánh cấp chậm bánh trụ thẳng; ăn khớp khơng tốt có va đập nên phải tính theo bánh dịch chỉnh Bánh cấp nhanh chịu tải trọng nhỏ bánh cấp chậm Nên chọn hệ số chiều rộng cho Thiết kế truyền bánh trụ nghiêng cấp nhanh a) Chọn vật liệu • Bánh nhỏ: Chọn thép 45 thường hóa có: Thép 45: ; ; (Phơi rèn, giả thiết đường kính phơi ) • Bánh lớn : Chọn thép 35 thường hóa có : Thép 35 : ;; (Phơi rèn, giả thiết đường kính phơi ) b) Định ứng suất mỏi tiếp xúc ứng suất uốn cho phép a Ứng suất mỏi tiếp xúc cho phép Thời gian làm việc : năm , 320 ngày 18 Số chu kỳ tương đương bánh nhỏ: Số chu kỳ tương đương bánh lớn: Trong đó: u = số lần ăn khớp rang bánh rang quay vòng Mmax = moment xoắn lớn tác dụng lên bánh 15 Tra theo bảng 3-9 [1] Vậy ta thấy số chu kỳ tương đương bánh lớn bánh nhỏ ều l ớn số chu kì sở Do hệ số chu kì ứng suất bánh Dựa vào công thức (3-1) trang 38 tài liệu [1] Tra bảng 3-9 [1] ứng với Ứng suất tiếp xúc cho phép bánh nhỏ (bảng 3-9) Ứng suất tiếp xúc cho phép bánh lớn Để tính sức bền ta dùng trị số nhỏ b Ứng suất uốn cho phép Số chu kỳ tương đương bánh lớn : Bởi thép thường hóa nên chọn m=6 Vậy Với chu kì sở đường cơng mỏi uốn Do N hệ số an tồn , với thép thường hóa n=1,5 Giới hạn mỏi uốn thép 45 ( tham khảo tài liệu [1] trang42 ): Giới hạn mỏi uốn thép 35( tham khảo tài liệu [1] trang 42 ): hệ số trung ứng suất chân với thép thường hóa =1,8 Bánh nhỏ : =143,3 Bánh nhỏ : =119,4 c) Sơ đồ chọn hệ tải trọng k: Tham khảo tài liệu [1] trang 44 chọn k = 1,5 d) Chọn hệ số chiều rộng bánh răng: e) Tính khoảng cách trục theo cơng thức ( 3-10), lấy ϴ’=1,3 Bộ truyền bánh nghiêng : Với hệ số tải trọng k=1,5 16 Chọn A= 117 mm f) Tính vận tốc vịng bánh chọn cấp xác chế tạo bánh Vận tốc vịng [công thức (3-17)] Với vận tốc ta chọn theo bảng 3-11 [1] chọn cấp xác g) Định xác hệ số tải trọng K Chiều rộng bánh Đường kính bánh nhỏ : Đo Với theo bảng 3-12 [1] ta tìm Hệ số tải trọng thực tế Giả sử theo bảng 3-14 ta tìm Hệ số tải trọng sai số Lấy xác A: A= h) Xác định Mơđun, số gốc nghiêng Môđun pháp : Lấy Sơ chọn góc nghiêng Số bánh nhỏ : Số bánh lớn : Tính xác góc nghiêng : Chiều rộng bánh thỏa mãn i) Kiểm nghiệm sức bền uốn Số tương đương bánh nhỏ Số tương đương bánh lớn Hệ số dạng theo bảng 3-18 [1]: Lấy hệ sô phản ánh gia tăng khả tải tính theo sức bền uốn bánh Đối với bánh nhỏ 17 Vậy Đối với bánh lớn Vậy j) Kiểm tra sức bền chịu tải đột ngột thời gian ngắn Tính ứng suất tiếp xúc cho phép tải : Bánh nhỏ : Bánh lớn : Tính ứng suất uốn cho phép tải : Bánh nhỏ : Bánh lớn : Kiểm tra ứng suất tiếp xúc : thỏa mãn thỏa mãn Kiểm tra sức bền uốn : k) Các thông sô hình học chủ yếu truyền truyền : Mơđun pháp : Số : , Góc ăn khớp Góc nghiêng Đường kính vịng chia : Chiều cao : Độ hở hương tâm : Khoảng cách trục : A= 115 mm Độ rộng bánh : b= 34.5mm Đường kính vịng đỉnh : 18 Đường kính vịng đỉnh : l) Lực tác dụng lên trục Lực vòng P Lực hướng tâm : Lực dọc trục : Thiết kế truyền bánh trụ thẳng cấp chậm a) Chọn vật liệu • Bánh nhỏ: Chọn thép 45 thường hóa có: Thép 45: ; ; (Phơi rèn, giả thiết đường kính phơi ) • Bánh lớn : Chọn thép 35 thường hóa có : Thép 35 : ;; (Phơi rèn, giả thiết đường kính phơi ) b) Định ứng suất mỏi tiếp xúc ứng suất uốn cho phép a Ứng suất mỏi tiếp xúc cho phép Số chu kỳ tương đương bánh nhỏ: Số chu kỳ tương đương bánh lớn: Trong đó: u = số lần ăn khớp rang bánh rang quay vòng Tra theo bảng 3-9 [1] Vậy ta thấy số chu kỳ tương đương bánh lớn bánh nhỏ ều l ớn số chu kì sở Do hệ số chu kì ứng suất bánh Dựa vào công thức (3-1) trang 38 tài liệu [1] 19 Tra bảng 3-9 [1] ứng với Ứng suất tiếp xúc cho phép bánh nhỏ (bảng 3-9) Ứng suất tiếp xúc cho phép bánh lớn Để tính sức bền ta dùng trị số nhỏ b Ứng suất uốn cho phép Số chu kỳ tương đương bánh lớn : Bởi thép thường hóa nên chọn m=6 Vậy Với chu kì sở đường cơng mỏi uốn Do N hệ số an tồn , với thép thường hóa n=1,5 Giới hạn mỏi uốn thép 45 ( tham khảo tài liệu [1] trang42 ): Giới hạn mỏi uốn thép 35( tham khảo tài liệu [1] trang 42 ): hệ số trung ứng suất chân với thép thường hóa =1,8 Bánh nhỏ : =133,3 Bánh nhỏ : =111,11 c) Sơ đồ chọn hệ tải trọng k: Tham khảo tài liệu [1] trang 44 chọn k = 1,5 d) Chọn hệ số chiều rộng bánh răng: Do truyền chậm chịu tải nhiều truyền nhanh nên chọn : e) Tính khoảng cách trục theo cơng thức Với hệ số tải trọng k=1,5 Chọn A= 155 mm f) Tính vận tốc vịng bánh chọn cấp xác chế tạo bánh 20 Vận tốc vịng [cơng thức (3-17)] Với vận tốc ta chọn theo bảng 3-11 [1] chọn cấp xác g) Định xác hệ số tải trọng K Chiều rộng bánh Đường kính bánh nhỏ : Đo Với theo bảng 3-12 [1] ta tìm Hệ số tải trọng thực tế Đối với bánh thẳng, theo bảng 3-13 ta tìm Hệ số tải trọng sai số h) Xác định Môđun, số gốc nghiêng Môđun pháp : Lấy Số bánh nhỏ : Số bánh lớn : Hệ số thay đổi thay đổi khoảng cách trục A: Từ hình 3-5 [1] ta có : hệ số dịch dao tổng hệ số giảm chiều cao Góc ăn khớp răng: nên công thức bảng 3-10 nhân thêm với i) Kiểm nghiệm sức bền uốn 21 Hệ số dạng theo bảng 3-18 [1] với ta chọn Đối với bánh lớn Vậy Đối với bánh nhỏ Vậy j) Kiểm tra sức bền chịu tải đột ngột thời gian ngắn Tính ứng suất tiếp xúc cho phép tải : Bánh nhỏ : Bánh lớn : Tính ứng suất uốn cho phép tải : Bánh nhỏ : Bánh lớn : Kiểm tra ứng suất tiếp xúc : thỏa mãn thỏa mãn Kiểm tra sức bền uốn : k) Các thông sơ hình học chủ yếu truyền truyền : Mơđun pháp : Số : , Góc ăn khớp Hệ số giảm chiều cao Chiều cao Đường kính vòng chia : Khoảng cách trục : A= 155 mm Độ rộng bánh : = 62mm = 57mm 22 Đường kính vịng đỉnh : Đường kính vịng chân : l) Lực tác dụng lên trục Lực vòng P Lực hướng tâm : Kiểm nghiệm điều kiện ngâm dầu I Với Đường kính vịng đỉnh bánh cấp nhanh cấp chậm • • • Việc bơi trơn hộp giảm tốc phải thỏa mãn điều kiện sau: Mức đầu ngập thấp chiều cao ( Khoảng cách mức dầu thấp cao 10….15mm Mức dầu cao khơng vượt q bánh kính bánh cấp Tổng hợp điều kiện để thỏa mãn điều kiện bơi tr ơn ngâm dầu ta phải thỏa mãn đẳng thức sau: 23 Lấy Vậy Thỏa mãn điều kiện bôi trơn ngâm dầu Bộ truyền Vật liệu bánh Giới hạn bền kéo 470-1000 Cấp nhanh Thép 600 500 470-1000 Cấp chậm Thép 600 500 24 Độ nhớt có vận tốc 80/11 2,5-5 m/s 4.35 m/s 1-2.5 m/s 2.167 m/s Các loại dầu Dầu ô tô máy kéo (TOCT 1862 – 60) AK-20 Dầu ô tô máy kéo (TOCT 1862 – 60) AK-20 Sơ đồ mindmap thiết kế truyền ngồi Chương 4: 25 Thiết kế trục tính then A Thiết kế trục Chọn vật liệu Chọn thép 45, tơi cải thiện theo bảng 3-8 [1] ta có số liệu sau: ; ; Tính sơ trục : Tính đường kính sơ trục : Trong C hệ số tính tốn phụ thuộc vào ứng xuất xoắn cho phép l C=120 Đối với trục I : − − Đối với trục II : − − Đối với trục III : − − Để tính gần trục tri số để chọn ổ bi đỡ cỡ trung bình theo bảng 14P [1] ta có chiều rộng ổ B=17mm 26 27 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Trọng Hiệp, Nguyễn Văn Lẫm, “Thiết kế chi tiết máy”, NXB Giáo dục, 1999 [2] Hộp giảm tốc hai cấp phân đôi: https://dongco3pha.com/hop-giam-toc-phandoi.html? fbclid=IwAR3kOXAJVbpXzIv_6Nx0Ixa1CrAi_RHS6kIs42ThWzOTMqElTRQWhSNV x4 Truy cập lần cuối ngày 22/2/2022 [3] Trịnh Chất , Lê Văn Uyển, “Tính tốn thiết kế hệ dẫn động khí tập ” ,NXB giáo dục [4] kiểm tra điều kiện bôi trơn ngâm dầu: https://www.scribd.com/document/479066260/KI%E1%BB%82M-TRA-%C4%90I %E1%BB%80U-KI%E1%BB%86N-BOI-TR%C6%A0N-NGAM-D%E1%BA%A6U Truy cập lần cuối ngày 2/3/2022 28