Đồ án thiết kế máy giúp ta tìm hiểu và thiết kế hộp giảm tốc, qua đó ta có thể củng cố lại các kiến thức đã học trong các môn học như Nguyên lý máy, Chi tiết máy, Vẽ kỹ thuật ..., và giúp sinh viên có cái nhìn tổng quan về việc thiết kế cơ khí.Hộp giảm tốc là một trong những bộ phận điển hình mà công việc thiết kế giúp chúng ta làm quen với các chi tiết cơ bản như bánh răng, ổ lăn,…Thêm vào đó, trong quá trình thực hiện các sinh viên có thể bổ sung và hoàn thiện kỹ năng vẽ AutoCad, điều rất cần thiết với một sinh viên kĩ thuật cơ khí.
PBL1: THIẾT KẾ CƠ KHÍ GVHD: TS Vũ Thị Hạnh LỜI NÓI ĐẦU *** Thiết kế phát triển hệ thống truyền động vấn đề cốt lõi khí Mặt khác, cơng nghiệp phát triển khơng thể thiếu khí đại Vì vậy, việc thiết kế cải tiến hệ thống truyền động công việc quan trọng cơng đại hố đất nước Hiểu biết, nắm vững vận dụng tốt lý thuyết vào thiết kế hệ thống truyền động yêu cầu cần thiết sinh viên, kỹ sư khí Trong sống ta bắt gặp hệ thống truyền động khắp nơi, nói đóng vai trị quan trọng sống sản xuất.Đối với hệ thống truyền động thường gặp hộp giảm tốc phận khơng thể thiếu Đồ án thiết kế máy giúp ta tìm hiểu thiết kế hộp giảm tốc, qua ta củng cố lại kiến thức học môn học Nguyên lý máy, Chi tiết máy, Vẽ kỹ thuật , giúp sinh viên có nhìn tổng quan việc thiết kế khí.Hộp giảm tốc phận điển hình mà công việc thiết kế giúp làm quen với chi tiết bánh răng, ổ lăn,…Thêm vào đó, q trình thực sinh viên bổ sung hồn thiện kỹ vẽ AutoCad, điều cần thiết với sinh viên kĩ thuật khí Em chân thành cảm ơn VŨ THỊ HẠNH, thầy khoa khí giao thơng giúp đỡ em nhiều q trình thực đồ án Với kiến thức hạn hẹp, thiếu sót điều khơng thể tránh khỏi, em mong nhận ý kiến từ thầy cô Kính Chúc q thầy sức khỏe hạnh phúc Sinh viên thực hiện: Lê Quang Huy SVTH: Lê Quang Huy_Lớp:19C4CLC2 Trang:1 PBL1: THIẾT KẾ CƠ KHÍ SVTH: Lê Quang Huy_Lớp:19C4CLC2 GVHD: TS Vũ Thị Hạnh Trang:2 PBL1: THIẾT KẾ CƠ KHÍ GVHD: TS Vũ Thị Hạnh PHẦN I: TÍNH CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN I, Chọn cơng suất động điện: Tính tốn cơng suất cần thiết động điện: Cơng suất động Nđc lấy theo dãy số tiêu chuẩn quy định cho loại động Để tính Nđc ta xác định số công suất sau: Công suất băng tải: Trong đó: P: lực kéo băng tải v: vận tốc băng tải Công suất truyền động chung cho hệ thống: Với: - Hiệu suất truyền đai dẹt - Hiệu suất cặp ổ lăn (4 cặp) - Hiệu suất truyền bánh trụ thẳng ( cặp) - Hiệu suất khớp nối Vậy công suất cần thiết cho động điện là: Chọn công suất động điện(Nđc): Nguyên tắc: động điện cần chọn cho lợi dụng tồn cơng suất động Khi làm việc phải thỏa mãn ba điều kiện: + Động khơng phát nóng q nhiệt độ cho phép + Có khả tải thời gian ngắn + Có momen mở máy đủ lớn để thắng momen cản ban đầu phụ tải khởi động Thường chọn động theo điều kiện nhiệt độ, kiểm tra điều kiện tải khởi động Gọi: Nđc công suất định mức hay công suất danh nghĩa động điện II, chọn số vòng quay động cơ: SVTH: Lê Quang Huy_Lớp:19C4CLC2 Trang:3 PBL1: THIẾT KẾ CƠ KHÍ GVHD: TS Vũ Thị Hạnh Tra bảng trang 320-336[1] loại động che kín có quạt gió loại A02(AOJI2), có cơng suất định mức 3.0kW với số vòng quay gồm 2880vg/ph; 1430 vg/ph;960 vg/ph; 720 vg/ph Nếu chọn số vịng quay nđc lớn kích thước khuôn khổ, trọng lượng, giá thành động giảm (vì số đơi cực giảm), hiệu suất hệ số cơng suất (cosφ) tăng Vì vậy, người sử dụng mong muốn dùng động có số vịng quay cao Nhưng chọn số vịng quay nđc lớn yêu cầu giảm tốc nhiều (Tỷ số truyền động chung ichung HGT lớn) nên kích thước, giá thành truyền tăng lên Do đó, từ điều kiện ta chọn động điện kí hiệu A02(A0Л2) 32-4 có: Cơng suất động Nđc= 3,0 kW Số vòng quay động nđc = 1430 (vg/ph) Hiệu suất động ηđc = 83,5% Khối lượng động m = 39 (kg) Động giá thành khơng đắt tỷ số truyền động chung phân phối hợp lý cho truyền hệ thống dẫn động III, Tính tốn tỉ số truyền: Phân phối tỷ số truyền chung a, tỷ số truyền chung hệ thống Ta có: Trong đó: : Số vòng quay động : Số vòng quay tang Mà: Với: D= 280 (mm) Đường kính tang v= 0.95(m/s) vận tốc băng tải (vg/ph) Vậy SVTH: Lê Quang Huy_Lớp:19C4CLC2 Trang:4 PBL1: THIẾT KẾ CƠ KHÍ GVHD: TS Vũ Thị Hạnh b, Phân phối tỷ số truyền Ta có: Với: Tỷ số truyền truyền HGT () : Tỷ số truyền truyền HGT Ta chọn trước: Ta lại có: Với: tỷ số truyền cặp bánh trụ thẳng cấp nhanh tỷ số truyền cặp bánh trụ thẳng cấp chậm Tính số vịng quay cơng suất trục a, Số vịng quay trục Trục động cơ: (vg/ph) Trục I (trục vào): (vg/ph) Trục II (trục trung gian): (vg/ph) Trục III (trục vào): (vg/ph) b, Công suất đầu vào trục Trục động cơ: Trục I (trục vào): (kW) Trục II (trục trung gian): (kW) Trục III (trục vào): (kW) c, momen xoắn trục Trục động cơ: Trục I (trục vào): Trục II (trục trung gian): Trục III (trục vào): Bảng hệ thống số liệu tính được: Thơng số Động Trục I Trục II Trục III trục i n(vg/ph) N(kW) Mx(N.mm) 2,2 1430 20034,97 2,2 650 2,865 42093,46 3,16 205,23 2,76 128348,29 3.16 64,79 2,66 391350,187 SVTH: Lê Quang Huy_Lớp:19C4CLC2 Trang:5 PBL1: THIẾT KẾ CƠ KHÍ GVHD: TS Vũ Thị Hạnh PHẦN II: TÍNH TỐN THIẾT KẾ CÁC BỘ TRUYỀN I, Thiết kế truyền ngoài( truyền đai dẹt) Chọn loại đai Vì động điện có cơng suẩ nhỏ nên chọn đai vải cao su: có sức bền tính đà hồi cao, ảnh hưởng nhiệt độ độ ẩm Xác định đường kính bánh đai a,Đường kính bánh đai nhỏ: Áp dụng công thức Xaverin 5-6 trang 84 TLTKCTM( 1998): (mm) Chọn theo tiêu chuẩn bảng 5-1 trang 85 sách TK CTM (mm) Kiểm nghiệm vận tốc đai theo điều kiện: (m/s)≤ (m/s) b, Đường kính bánh đai lớn: Lấy ξ=0.01 Đường kính bánh đai lớn: (mm) Chọn theo tiêu chuẩn bảng 5-1 trang 85 sách TK CTM (mm) Số vòng quay thực n2 bánh bị dẫn phút: (vg/ph) So sánh sai sô vịng quay: ≤3÷5%, thỏa điều kiện Khoảng cách trục A chiều dài đai L Dựa vào công thức (5-9) trang 85 tl TKCTM Nguyễn Trọng Hiệp ta có cơng thức sau: Trong đó: Lmin: chiều dài tối thiểu đai : số vòng quay đai phút, , chọn (m)=2096,5(mm) Dựa vào công thức (5-2) tl TKCTM Nguyễn Trọng Hiệp trang 82 ta có cơng thức tính khoảng cách trục A theo Lmin sau: SVTH: Lê Quang Huy_Lớp:19C4CLC2 Trang:6 PBL1: THIẾT KẾ CƠ KHÍ GVHD: TS Vũ Thị Hạnh Ta có: (mm) Vì A khơng thỏa điều kiện nên chọn A=1080(mm) Sau tính lại L theo A Công thức (5-1) trang 83 tl TK CTM Nguyễn Trọng Hiệp 1998: (mm) Để nối đai sau tính xong tăng thêm chiều dài L 100(mm) L= 3123,8782(mm) Kiểm nghiệm góc ơm bánh nhỏ Kiểm nghiệm lại điều kiện theo α1 ≥ 150° (5-6) trang 86 tl TK CTM Nguyễn Trọng Hiệp 1998, thỏa mãn Chọn Xác định tiết diện đai Dựa vào bảng 5-2 trang 86 tl TK CTM Nguyễn Trọng Hiệp 1998 để chọn [δ/D1]max: Ta có : , chọn Dựa vào công thức trang 86 tl TK CTM Nguyễn Trọng Hiệp 1998 để tính chiều rộng Đai: Để có ứng suất có ích cho phép đai phải định giá trị ứng suất căng ban đầu Ứng suất căng ban đầu [N/mm] Chọn: [N/mm] Dựa vào bảng 5-5 trang 89 tl TK CTM Nguyễn Trọng Hiệp 1998 để chọn Với , vải cao su Dựa vào bảng (5-6), (5-7),(5-8),(5-9) trang 89, 90, 91 tl TK CTM Nguyễn Trọng Hiệp 1998 để chọn hệ số: ( hệ số ảnh hưởng chế độ tải trọng) (hệ số ảnh hưởng góc ơm) (hệ số ảnh hưởng vận tốc) (hệ số bố trí truyền) Vậy chiều rộng đai là: (mm) Dựa vào bảng 5-4 trang 88 tl TK CTM Nguyễn Trọng Hiệp 1998 để chọn chiều rộng Đai, ta chọn b = 70(mm) Chiều rộng bánh đai Dựa vào công thức (5-14) trang 91 tl TK CTM Nguyễn Trọng Hiệp 1998 để tính chiều rộng bánh Đai (mm) Dựa vào bảng 5-10 trang 91 tl TK CTM Nguyễn Trọng Hiệp 1998 để chọn chiều rộng bánh Đai, ta chọn B = 9(mm) Dựa vào công thức (5-16), (5-17) trang 91 tl TK CTM Nguyễn Trọng Hiệp 1998 để tính lực căng So lực t.dụng lên Trục + Lực căng: (N) SVTH: Lê Quang Huy_Lớp:19C4CLC2 Trang:7 PBL1: THIẾT KẾ CƠ KHÍ GVHD: TS Vũ Thị Hạnh + Lực tác dụng lên trục: (N) Bảng số liệu hệ thống tính được: Thơng số Đường kính bánh đai nhỏ Đường kính bánh đai lớn Chiều dài đai Chiều rộng đai vận tốc đai khoảng cách trục lực căng đai lực tác dụng lên trục ký hiệu D1 D2 L B v A So R Số liệu 140 400 3123,88 70 10,48 1080 504 1506,25 II, thiết kế truyền bánh cấp chậm( bên hộp giảm tốc) Chọn vật liệu bánh cách nhiệt luyện Chọn thép thường hóa có độ rắn bề mặt HB ˂ 350 Bánh nhỏ: Chọn Thép thường hóa C50 có độ rắn 180-230 HB cho bánh nhỏ với đường kính phơi < 100 mm Giới hạn bền kéo: (N/) Giới hạn chảy: (N/) Độ rắn: Bánh lớn: Chọn Thép thường hóa C45 có độ rắn 170-220 HB cho bánh lớn với đường kính phôi 100 - 300 mm Giới hạn bền kéo: (N/) Giới hạn chảy: (N/) Độ rắn: Định ứng suất mỏi tiếp xúc ứng suất mỏi uốn cho phép a, ứng suất mỏi tiếp xúc cho phép Dựa vào công thức (3-1) trang 38 tl TK CTM Nguyễn Trọng Hiệp 1998 để chọn tính ứng suất t.xúc cho phép Tính riêng phần, ta có: (N/), (Dựa vào bảng 3-9 tl TK CTM Nguyễn Trọng Hiệp-Nguyễn Văn Lẫm ) , (Dựa vào bảng 3-9 tl TK CTM Nguyễn Trọng Hiệp-Nguyễn Văn Lẫm ) Ta có: , nên chọn Ứng suất tiếp xúc cho phép bánh nhỏ: (N/) Ứng suất tiếp xúc cho phép bánh lớn: (N/) Để tính tốn ta cần chọn g.trị nhỏ : (N/) b, Ứng suất uốn cho phép Dựa vào công thức (3-5) trang 42 tl TK CTM Nguyễn Trọng Hiệp-Nguyễn Văn Lẫm: SVTH: Lê Quang Huy_Lớp:19C4CLC2 Trang:8 PBL1: THIẾT KẾ CƠ KHÍ GVHD: TS Vũ Thị Hạnh Tính riêng phần, ta có: (N/) (N/) n = 1,5 ( hệ số an toàn bánh làm thép rèn cán cải thiện) ( hệ số tập trung ứng suất chân bánh làm thép cải thiện) (là số chu kỳ sở đường cong mỏi uốn: ) Ứng suất uốn bánh nhỏ: (N/) Ứng suất uốn bánh nhỏ: (N/) Sơ chọn hệ số tải trọng K Chọn K = 1,3 Chọn hệ số chiều rộng bánh Đối với truyền bánh trụ, truyền chịu tải trọng nhỏ định ΨA=b/A = (0.15 ÷ 0.3) Chọn ΨA= 0,3 Xác định khoảng cách trục A chiều dài nón L Dựa vào công thức (3-9) trang 45 tl TK CTM Nguyễn Trọng Hiệp 1998 để xác định khoảng cách trục A Trong đó: A≥ 115,48 (mm) Chọn A = 150(mm) Tính vận tốc vịng v bánh chọn cấp xác chế tạo bánh Vận tốc vòng bánh trụ (m/s) Dựa vào bảng (3-11) trang 46 tl TK CTM Nguyễn Trọng Hiệp 1998 để chọn cấp xác bánh cấp: 7 Định xác hệ số tải trọng K khoảng cách trục A chiều dài nón L Hệ số tập trung tải trọng: Hệ số tải trọng động: (bảng 3-13 trang 48 với ccx=7, v=(3-8), độ rắn ≤ 350HB) Hệ số tải trọng: (Chênh lệch 10% so với giá trị sơ bộ) Xác định lại khoảng cách trục A: Chọn A = 159 (mm) Xác định modun số chiều rộng bánh góc nghiêng Theo bánh trụ modun chọn theo khoảng cách trục A Chọn Số bánh dẫn: , chọn Số bánh bị dẫn: , chọn Chiều rộng bánh răng: (mm), chọn b = 50(mm) Kiểm nghiệm sức bền uốn SVTH: Lê Quang Huy_Lớp:19C4CLC2 Trang:9 PBL1: THIẾT KẾ CƠ KHÍ GVHD: TS Vũ Thị Hạnh Dựa vào công thứcThiết kế bọ truyền bánh thẳng (3-29) trang 51 tl TK CTM Nguyễn Trọng Hiệp 1998 để kiểm nghiệm sức bền uốn Chiều dài tương đối răng: Đối với bánh nhỏ có hệ số bánh răng: (Dựa vào bảng 3-18 trang 52 tl TKCTM Nguyễn Trọng Hiệp với ξ = 0.01) Đối với bánh nhỏ có hệ số bánh răng: Kiểm nghiệm sức bền uốn răng: (N/) (N/) Thỏa mãn điều kiện ≤ 10 Kiểm nghiệm sức bền bánh chịu tải đột ngột a, Kiểm nghiệm ứng suất tiếp xúc sinh tải ứng suất tiếp xúc tải cho phép: (N/) (N/) Tính theo công thức 3-13: b, Kiểm tra ứng suất uốn lớn sinh tải Ta có: , thỏa điều kiện , thỏa điều kiện Bảng định thơng số hình học truyền bánh cấp chậm: Tên thông số Khoảng cách trục Modun pháp Chiều cao Chiều cao đầu Độ hở hướng tâm Đường kính vịng chia Đường kính vịng lăn Đường kính vịng chân Đường kính vịng đỉnh Cơng thức A mn h hd C dc1 dc2 d1 d2 Di1 Di2 De1 De2 SVTH: Lê Quang Huy_Lớp:19C4CLC2 Giá trị 159 4,5 0,5 76 242 76 242 71 237 80 246 Trang:10 PBL1: THIẾT KẾ CƠ KHÍ GVHD: TS Vũ Thị Hạnh PHẦN V: THIẾT KẾ GỐI ĐỠ TRỤC Trục I Chọn ổ lăn: + Đặc điểm làm việc trục I : Số vòng quay : n = 650 (vg/ph) Thời gian làm việc: Lh= 25480 (h) Đ/K ngõng trục: d = 25(mm) Phản lực tổng ổ: = 2264,87(N), = 1225,36(N); lực dọc trục: Fa=0 +Trên sở đặc điểm làm việc ổ lăn ta chọn sơ loại ổ: ổ bi đỡ dãy cỡ nặng kí hiệu 405 (theo GOST 8338-75) : Đ/K vịng d = 25(mm); Đ/K vịng ngồi D =80(mm); Bề rộng ổ B = 21(mm) Đ/K bi = 16,67(mm); Khả tải động C = 29,2(KN); Khả tải tĩnh Co = 20,8(KN) Tính kiểm nghiệm khả tải ổ: + Tiến hành cho ổ ổ chịu tải lớn hơn: H/s vịng quay V = (Vì vịng quay) H/s tải hướng tâm X = (Vì chịu lực hướng tâm) + Tính tải trọng động quy ước : ( cơng thức 11.3) Bảng (11.3) hệ số ảnh hưởng đến đặc tính tải trọng kđ = 1,2 ( tải rung động nhẹ ) Hệ số kể đến ảnh hưởng nhiệt độ kt = ( nhiệt độ t