Đồ án 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 20.04A ĐỀ TÀI: HỘP GIẢM TỐC KIỂU CẤP NÓN TRỤ DẪN ĐỘNG CƠ CẤU NÂNG Giảng viên hướng dẫn: TS LÊ HOÀI NAM TS PHẠM ANH ĐỨC TS TRẦN ĐÌNH SƠN Sinh viên thực hiện: VÕ TẤN PHÚ PHAN HỮU THẮNG Lớp: 20CDT2 20CDT1 Đà Nẵng, tháng năm 2022 MỤC LỤC 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 .12 • Chương 3: Thiết kế truyền (bộ truyền ngoài, truyền trong) 15 • Chương 4: Thiết kế trục tính then 29 • Chương 5: Thiết kế gối đỡ trục .54 • Chương 6: Tính chọn nối trục .58 • Chương 7: Thiết kế vỏ hộp giảm tốc chi tiết máy khác .59 • Chương 8: Bơi trơn che kín 64 • Chương 9: Lựa chọn kiểu lắp cho mối ghép 64 Phần Mô 65 • Chương 1: Thiết kế 3D truyền bánh trục dẫn động hộp giảm tốc .65 • Chương 2: Mơ đặc tính kĩ thuật bánh hộp giảm tốc thiết kế 69 • Chương 3: Mơ đặc tính kĩ thuật trục hộp giảm tốc .78 • Chương 4: Lắp rắp chi tiết thiết kế .86 Phần Gia cơng • Chương 1: Phân tích thiết kế chi tiết • Chương 2: Lập quy trình gia cơng cơng nghệ • Chương 3: Lập trình gia cơng • Chương 4: Mơ gia cơng LỜI NĨI ĐẦU Trong nghiệp cơng nghiệp hóa đại hóa nước nhà ngành cơng nhiệp Cơ khí trở thành ngành công nghiệp mũi nhọn có vai trị quan trọng ngành cơng nghiệp khác ngày khẳng định vị Là sinh viên khoa Cơ khí trường đại học Bách Khoa sau năm học tập rèn luyện bảo tận tình thầy môn, chúng em học hỏi nhiều điều bổ ích Theo nhiệm vụ giao đồ án Thiết kế mô hệ thống dẫn động Trong trình làm đồ án hạn chế mặt thời gian mặt kiến thức chuyên môn củng thiết kế kĩ thuật mà chúng em thực nên khó tránh phải thiếu sót sai lầm khơng mong muốn Em mong nhận góp ý chân thành từ phía q Thầy để chúng em hồn thành tốt đồ án thiết kế Em xin chân thành cảm ơn Thầy môn, đặc biệt TS LÊ HOÀI NAM giúp đỡ chúng em suốt trình làm đồ án Người soạn Võ Tấn Phú PHẦN THIẾT KẾ CHƯƠNG GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐẦU ĐỀ ĐỒ ÁN, CÁC LOẠI HỘP GIẢM TỐC TÌM HIỂU CHUNG VỀ CÁC LOẠI HỘP GIẢM TỐC, ƯU NHƯỢC ĐIỂM 1.1 Định nghĩa o 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 từ động đến máy cơng tác 1.2 Phân loại ▪ Có nhiều loại hộp giảm tốc phân chia theo đặc điểm sau: o Loại chuyển động (hộp giảm tốc bánh trụ, bánh nón, trục vít, bánh răngtrục vít) o Số cấp (một cấp, hai cấp ) o Vị trí tương đối trục khơng gian (nằm ngang, thẳng đứng ) o Đặc điểm sơ đồ động (triển khai, đồng trục, có cấp tách đơi ) 1.2.1 Hộp giảm tốc bánh nón cấp: o Hộp giảm tốc nón thẳng nghiêng thường dùng để truyền cơng suất bé trung bình o Khi dùng thẳng thẳng tỉ số truyền i < 3, dùng nghiêng tỉ số truyền ≤ Phần lớn trục hộp giảm tốc bánh nón lắp ổ lăn Hình 1-1 Hộp giảm tốc bánh trụ cấp nằm ngang Hình 1-2 Hộp giảm tốc bánh trụ cấp thẳng đứng 1.2.2 Hộp giảm tốc bánh trụ tròn hai cấp ba cấp: ▪ Sơ đồ đồng trục o Ưu điểm: Giảm kích thước chiều dài, trọng lượng hộp giảm tốc bé so với loại khác o Nhược điểm: Khả chịu tải trọng cấp nhanh chưa dùng hết, hạn chế khả chọn phương án bố trí kết cấu chung thiết bị dẫn động, khó bơi trơn phận ổ trục hộp, khoảng cách gối đỡ trục trung gian lớn o Vì sơ đồ đồng trục có q nhiều nhược điểm nên dùng Hình 1-3 Hình ảnh sơ đồ hộp giảm tốc đồng trục ▪ Sơ đồ hộp giảm tốc có cấp nhanh tách đôi o Ưu điểm: Tải trọng phân bố ổ trục, sử dụng hết khả vật liệu chế tạo bánh cấp chậm cấp nhanh, bánh phân bố đối xứng với ổ tập trung theo chiều dài so với sơ đồ khai triển thông thường o Nhược điểm: Chiều rộng hộp tăng lên ít, cấu tạo phận ổ phức tạp hơn, số lượng chi tiết khối lượng gia cơng tăng Hình 1-4 Sơ đồ hộp giảm tốc có cấp tách đơi ▪ Sơ đồ hộp giảm tốc hai cấp ba cấp khai triển o Hộp giảm tốc hai cấp thường dùng có phạm vi tỉ số truyền 𝑖 = ÷ 30; hộp giảm tốc tiêu chuẩn có giới hạn 𝑖𝑚𝑎𝑥 =50 Hình 1-5 Sơ đồ hộp giảm tốc hai cấp khai triển o Hộp giảm tốc ba cấp có tỉ số truyền lớn 𝑖 = 50 ÷ 400 Hình 1-6 Sơ đồ hộp giảm tốc ba cấp khai triển o Nhược điểm: Bánh phân phối không đối xứng với gối tựa nên tải trọng phân bố không ổ trục 1.2.3 Hộp giảm tốc bánh nón-trụ o Đặc điểm: Có hai cấp ba cấp Bánh răn nón có thẳng, nghiêng xoắn Bánh răn trụ có thẳng nghiêng o Hộp giảm tốc bánh răn nón-trụ hai cấp có tỉ số truyền 𝑖 = ÷ 15 o Hộp giảm tốc ba cấp (một cấp bánh nón hai cấp bánh trụ) tỉ số truyền 𝑖 = 25 ÷ 75 Hình 1-7 Hộp giảm tốc bánh ren nón – trụ hai cấp nằm ngang Hình 1-8 Hộp giảm tốc bánh nón-trụ hai cấp thẳng đứng 1.2.4 Hộp giảm tốc trục vít o Sơ đồ hộp giảm tốc trục vít chia làm loại chính: Trục vít đặt trên, đặt dưới, đặt cạnh o Tỉ số truyền hộp giảm tốc trục vít vào khoảng 𝑖 = 10 ÷ 70 o Nhược điểm: Hiệu suất hộp giảm tốc trục vít tương đối thấp nên dùng để truyền cơng suất lớn Hình 1-9 Sơ đồ hộp giảm tốc trục vít đặt 1.2.5 Hộp giảm tốc bánh răng-trục vít, trục vít-bánh trục vít hai cấp o Sơ đồ hộp giảm tốc bánh răng-trục vít có tỉ số truyền tới 150, trường hợp cá biệt o Sơ đồ hộp giảm tốc bánh trục vít-bánh có tỉ số truyền trung bình 50 ÷ 130 o Sơ đồ hộp giảm tốc trục vít hai cấp có tỉ số truyền tới 70 ÷ 2500 Hình 1-10 Sơ đồ giảm tốc trục vít-bánh Hình 1-11 Sơ đồ hộp giảm tốc trục vít hai cấp Ưu điểm nhược điểm o Tùy vào loại hộp giảm tốc mà có ưu điểm nhược điểm riêng nó, ưu điểm hộp giảm tốc nói chung là: - Hiệu suất cao, có khả truyền cơng suất khác nhau, tuổi thọ lớn, làm việc chắn sử dụng đơn giản 1.4 Ứng dụng o Hộp giảm tốc sử dụng nhiều ngành nghề sản xuất o Ví dụ : Trên băng chuyền sản xuất thực phẩm, thức ăn gia súc, sản xuất bao bì , nói chung quan trọng hoạt động sản xuất 1.5 Hộp giảm tốc hai cấp nón-trụ 1.3 Hình 1-12 Sơ đồ động học HGT cấp nón trụ dẫn dộng cấu nâng 1.Động điện, Bộ truyền đai dẹt, 3.Hộp giảm tốc , 4.Khớp nối, Tang 10 • Bước 3: Chọn ràng buộc gối đỡ Ta chọn Fixed lại gối đỡ Hình 3.3 – P2 Khóa cứng gối vị trí đặt ổ lăn • Bước 4: Kiểm tra đặt lực Đặt lực momen xoắn lên đoạn trục có bánh bánh đai Hình 3.4 – P2 Đặt lực momen xoắn lên trục I • Bước 5: Tạo lưới cho trục I - Tạo lưới cho trục I Mesh Hình 3.5 – P2 Tạo lưới cho trục I • Bước 6: Tiến hành mơ kiểm tra 80 Hình 3.6 – P2 Kết q trình mơ theo phương x so sánh với lí thuyết Hình 3.7 –Biểu đồ momen 𝑀𝑥 theo lí thuyết ➢ Kết mơ có sai lệch số liệu mơ so với lí thuyết hình dáng tương ứng ta vẽ biểu đồ phần lí thuyết vật liệu ta chọn không giống hẳn loại vật liệu ta chọn ban đầu thép C35 phần lí thuyết Kết luận kết mô chấp nhận 3.2 Mô kiểm nghiệm độ bền ứng suất tĩnh trục trung gian Thông số thiết kế lựa chọn vật liệu có Phần giới thiệu Bảng 3.2P2 Bảng 3.2 – P2 Các thông số trục trung gian(Trục II) Trục trung gian (Trục II) Thông số trục II Vật liệu Giới hạn bền kéo Giới hạn bền chảy Ứng suất cho phép Độ cứng HB Mômen xoắn trục II Lực vịng(bánh nón) Lực hướng tâm(bánh nón) Lực dọc trục(bánh nón) Lực vịng(bánh trụ) Lực hướng tâm(bánh trụ) Giá trị (đơn vị) Thép 45 thường hóa 𝜎𝑏𝑘 = 600 𝑁/𝑚𝑚2 𝜎𝑐ℎ = 300 𝑁/𝑚𝑚2 [𝜏] = 35 𝑀𝑃𝑎 190 HB 𝑀𝑥 = 76512,68 𝑁 𝑚𝑚 𝐹𝑦 = 882,48 𝑁 𝐹𝑧 = 106 𝑁 𝐹𝑥 = 303 𝑁 𝐹𝑦 = 2391𝑁 𝐹𝑧 = 870,32 𝑁 81 Để thực phân tích mơ tốn ứng suất bền trục II ta thực theo trình tự sau ta thực theo trình tự bước sau: • Bước 1: Chọn loại mơ Chọn loại Static Stress Hình 3.8 – P2 Lựa chọn mơ hình phân tính ứng suất tĩnh cho trục đầu vào trục II • Bước 2: Chọn vật liệu Ứng với Thép 45 thường hóa ta chọn loại vật liệu Steel AISI 1045 225 ANLD Hình 3.9 – P2 Chọn loại vật liệu cho trục I • Bước 3: Chọn ràng buộc gối đỡ Ta chọn Fixed lại gối đỡ Hình 3.10 – P2 Khóa cứng gối vị trí đặt ổ lăn • Bước 4: Kiểm tra đặt lực Đặt lực momen xoắn lên đoạn trục có bánh nón bánh trụ 82 Hình 3.11 – P2 Đặt lực momen xoắn lên trục II • Bước 5: Tạo lưới cho trục II - Tạo lưới cho trục II lệnh Generate Mesh Hình 3.12 – P2 Tạo lưới cho trục II • Bước 6: Tiến hành mơ kiểm tra Hình 3.13 – P2 Kết q trình mơ So với lý thuyết theo biểu đồ momen 𝑀𝑢𝑥 Hình 3.14 – P2 Kết biểu đồ 𝑀𝑢𝑥 theo lí thuyết 83 ➢ Kết mơ giống với biểu dồ tính tốn 3.3 Mô kiểm nghiệm độ bền ứng suất tĩnh trục III Thông số thiết kế lựa chọn vật liệu có Phần giới thiệu Bảng 3.3 – P2 Bảng 3.3 – P2 Các thông số trục đầu vào(Trục III) Trục đầu (Trục III) Thông số Vật liệu Giới hạn bền kéo Giới hạn bền chảy Ứng suất cho phép Độ cứng HB Mômen xoắn trục III Lực vòng(bánh trụ) Lực hướng tâm(bánh trụ) Lực tác dụng lên khớp nối Giá trị (đơn vị) Thép 45 thường hóa 𝜎𝑏𝑘 = 600 𝑁/𝑚𝑚2 𝜎𝑐ℎ = 300 𝑁/𝑚𝑚2 [𝜏] = 35 𝑀𝑃𝑎 190 HB 𝑀𝑥 = 273259,59 𝑁 𝑚𝑚 𝐹𝑦 = 2391𝑁 𝐹𝑍 = 870,32 𝑁 𝐹𝑦 = 1140 𝑁 Để thực phân tích mơ tốn ứng suất bền trục III ta thực theo trình tự sau ta thực theo trình tự bước sau: • Bước 1: Chọn loại mơ Chọn loại Static Stress Hình 3.14 – P2 Lựa chọn mơ hình phân tính ứng suất tĩnh cho trục đầu vào trục III • Bước 2: Chọn vật liệu Ứng với Thép 45 thường hóa ta chọn loại vật liệu Steel AISI 1045 225 ANLD Hình 3.15 – P2 Chọn loại vật liệu cho trục III 84 • Bước 3: Chọn ràng buộc gối đỡ Ta chọn Fixed lại gối đỡ Hình 3.16 – P2 Khóa cứng gối vị trí đặt ổ lăn • Bước 4: Kiểm tra đặt lực Đặt lực momen xoắn lên đoạn trục có bánh khớp nối Hình 3.17 – P2 Đặt lực momen xoắn lên trục III • Bước 5: Tạo lưới cho trục III Hình 3.18 – P2 Tạo lưới cho trục III 85 • Bước 6: Tiến hành mơ kiểm tra Hình 3.19 – P2 Kết mơ trục III so với lí thuyết tính tốn ➢ Kết luận kết mô đạt tương đối giống so với kết tính tốn lí thuyết 3.4 Sơ đồ minmap CHƯƠNG 86 LẮP RÁP CÁC CHI TIẾT ĐÃ THIẾT KẾ 4.1 Các bước lắp ráp chi tiết bên thiết kế o Bước 1: Cố định đế hộp Hình 4.1 – P2 Cố định đáy hộp giảm tốc o Bước 2: Lần lượt cố định trục lên đỉnh đặt gối đỡ trục tiến hành lắp ráp then cho bánh Hình 4.2 – P2 Cố định ba trục lên hôp lắp then o Bước 3: Cố định bánh lên trục điểm tính tốn trước Hình 4.3 – P2 Lắp cố định bánh lên trục o Bước 4: Lần lượt lắp ổ bi theo kích thước tính tốn vào đầu gối đỡ trục 87 o Hình 4.4 – P2 Tiến hành lắp ổ lăn vào ba trục o Bước 5: Tiến hành lắp ống lót để chặn cho bánh khỏi bị lệch vịng chắn dầu để ngăn chặn dầu khỏi dính vào ổ lăn gây an toàn tránh hư hỏng ổ lăn Hình 4.5 – P2 Tiến hành lắp vịng chắn dầu ống lót o Bước 6: Lắp nắp hộp vào đế hộp Hình 4.6 – P2 Tiến hành lắp nắp hộp o Bước 7: Tiến hành lắp ráp chi tiết phụ cịn lại 88 Hình 4.7 – P2 Tiến hành lắp chi tiết phụ hộp o Bước 8: Tiến hành kiểm tra sửa chửa lỗi xảy lắp ghép o Bước 9: Hồn thành mơ hình hộp giảm tốc cấp nón-trụ o Bước 10: Tiến hành tháo ròi phận hộp giảm tốc để kiểm tra tổng thể trình tháo lắp hộp giảm tốc Di chuyển chi tiết lắp vị trí khác để thể rỏ mơ hình lắp ráp hộp giảm tốc Hình 4.8 – P2 Bản vẽ thể tương quan tháo lắp hộp giảm tốc 89 Hình 4.9 – P2 Tổng thể hoàn chỉnh thể tương quan tháo rời chi tiết 4.2 Tổng hợp chi tiết hộp giảm tốc Hình 4.10 – P2 Mơ hình que thăm dầu Hình 4.12 – P2 Mơ hình nút thơng Hình 4.11 – P2 Mơ hình đáy hộp Hình 4.13 – P2 Mơ hình nút tháo dầu 90 Hình 4.14 – P2 Mơ hình ổ lăn Hình 4.15 – P2 Mơ hình then Hình 4.16 – P2 Mơ hình vịng chắn dầu Hình 4.17 – P2 Mơ hình nắp ổ loại thủng Hình 4.18 – P2 Mơ hình bulơng Hình 4.20 – P2 Mơ hình nắp ổ loại kín Hình 4.19 – P2 Mơ hình đai ốc Hình 4.21 – P Mơ hình nắp hộp 91 Hình 4.22 – P2 Mơ hình chốt định vị Hình 4.23 – P2 Mơ hình nắp cửa thăm Hình 4.23 – P2 Mơ hình cặp bánh nón Hình 4.23 – P2 Mơ hình cặp bánh trụ Hình 4.23 – P2 Mơ hình trục I hộp giảm tốc 4.3 o Một số chi tiết quan trọng mô tả hình sau: Cụm chi tiết lắp ráp truyền bánh bên hộp giảm tốc Hình 4.24 – P2 Mơ hình lắp ráp truyền bánh trục bên hộ giảm tốc o Cụm chi tiết sau lắp ráp truyền, đế hộp, ổ lăn 92 Hình 4.25 – P2 Mơ hình lắp ráp đế hộp chi tiêt quan trọng 4.4 Sơ đồ minmap trình lắp ráp 93 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Trọng Hiệp, Nguyễn Văn Lẫm, “Thiết kế chi tiết máy”, NXB Giáo dục, 1999 [2] Link Hộp giảm tốc ứng dụng hộp giảm tốc : https://dongcogiamtoc.org/hopgiam-toc-la-gi-ung-dung-cua-hop-giam-toc Truy cập lần cuối ngày 20/2/2022 [3] Nguyễn Hữu Lộc, “Thiết kế máy chi tiết máy”, 2020 [4] Trịnh Chất, Lê Văn Uyển, “Tính tốn thiết kế hệ thống dẫn động khí- Tập 1”, NXB Giáo dục [5] Link AISI 1030 Steel hot rolled Truy cập lần cuối vào 2/4/2022 : https://www.matweb.com/search/DataSheet.aspx?MatGUID=53ad0dbdb3c143d89c38c4 7904e3f2ff [6] Trịnh Chất, Lê Văn Uyển, “Tính tốn thiết kế hệ thống dẫn động khí- Tập 2”, NXB Giáo dục 94 ... thành cảm ơn Thầy mơn, đặc biệt TS LÊ HỒI NAM giúp đỡ chúng em suốt trình làm đồ án Người soạn Võ Tấn Phú PHẦN THIẾT KẾ CHƯƠNG GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐẦU ĐỀ ĐỒ ÁN, CÁC LOẠI HỘP GIẢM TỐC TÌM HIỂU CHUNG