Thiết kế, gia công chi tiết và lắp máy nhóm xx 91 đề tài hộp giảm tốc kiểu 2 cấp đồng trục

Đ IẠH Ọ C ĐÀ NẴẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ PBL 3: THIẾT KẾ, GIA CƠNG CHI TIẾT VÀ LẮP MÁY NHÓM XX.91 ĐỀ TÀI: HỘP GIẢM TỐC KIỂU CẤP ĐỒNG TRỤC Giáo viên hướng dẫn: TS Lê Hoài Nam TS Phạm Anh Đức TS Trần Đình Sơn Sinh viên thực hiện: Nguyễn Cửu Nguyên (19CDTCLC4) Nguyễn Minh Hiếu (19CDTCLC4) Đà Nẵng, tháng 3/2023 MỤC LỤC Lời nói đầu Phần 1: 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  Chương 3: Thiết kế truyền (bộ truyền ngoài, 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 khác  Chương 8: Bơi trơn che kín  Chương 9: Lựa chọn kiểu lắp cho mối ghép Phần 2: Mô Phần 3: Gia công Đề tài: Thiết kế hộp giảm tốc kiểu cấp đồng trục dẫn động bang tải với sơ đồ động hình Số liệu cho trước: Lực kéo băng tải: P = 2250 N Vận tốc bang tải: V = 0.85 m/s Đường kính tang: D = 300 mm Đặc tính tải trọng: Tải thay đổi, rung động nhỏ Thời gian phục vụ: T = 6.5 năm Một năm làm việc 120 ngày, ngày làm việc 14 Làm việc chiều LỜI NĨI ĐẦU Mơn học PBL3 thiết kế, gia cơng chi tiết máy lắp ráp môn học với phương pháp tiên tiến đặt trọng tâm vào việc tìm hiểu giải vấn đề thực tế Qua giúp sinh viên tiếp cân có nhìn rõ kiến thức học như: Truyền động khí, Kỹ thuật chế tạo máy, Cơng nghệ CAD/CAM/CNC… Giúp sinh viên hiểu ngun lí làm việc, cấu tạo, chức loại hộp giảm tốc qua giúp sinh viên củng cố kiến thức cảm nhận hiệu môn học Đồ án thực thời gian ngắn bước đầu vào thực tế, tìm hiểu lĩnh vực khí chế tạo, kiến thức em cịn hạn chế Do khơng thể trách khỏi thiếu sót mong nhận góp ý Thầy mơn để hồn thiện Xin trân thành cảm ơn Sinh viên thực Nguyên Cửu Nguyên Nguyễn Minh Hiếu PHẦN 1: THIẾT KẾ  Chương 1: Giới thiệu chung loại hộp giảm tốc Hộp giảm tốc thiết bị dùng để điều chỉnh tốc độ động để phù hợp với yêu cầu, cụ thể giảm tốc vòng quay Sản xuất theo hướng đại với xuất thiết bị máy móc thủy lực, khí, điện, tự động hóa mang lại tín hiệu tích cực như: Sản lượng cao, tiết kiệm thời gian, giảm chi phí nhân cơng, an tồn… Trong hệ thống máy móc giới, dây chuyền sản xuất có sử dụng động điện thấy có xuất thiết bị dạng hộp Đó hộp số giảm tốc Hình 1.1 Mindmap tổng quan hộp giảm tốc Khái niệm: - Hộp giảm tốc gọi hộp số giảm tốc hay hộp số điều tốc Đây phần máy khí hỗ trợ động điện truyền công suất từ động đến máy công tác sau giảm tốc độ quay motor Bên hộp giảm tốc có bánh răng, bánh nhơng, bánh vít, trục vít, vỏ thường gang, thép, nhôm, inox Cấu tạo: Gồm phận truyền bánh hay trục vít, xích, đai… Nguyên lí hoạt động: Phổ biến loại hộp giảm tốc hệ bánh ăn khớp với theo tỷ số momen quay thiết kế để lấy vòng quay mà người sử dụng cần Cũng có số giảm tốc khơng dùng hệ bánh thường mà dùng hệ bánh vi sai, hệ bánh hành tinh Phân loại: - Phân loại theo cấp giảm tốc: Hộp giảm tốc truyền lần truyền động gọi hộp giảm tốc loại cấp Tương tự ta có hộp số giảm tốc loại cấp, cấp Thường chế tạo hộp số giảm tốc, người ta thường chế tạo hộp nhiều cấp với tỉ số truyền cấp khoảng 3-5 - Phân loại theo truyền động: + Hộp giảm tốc bánh nón có thẳng, nghiêng xoắn + Hộp giảm tốc bánh trụ có thẳng nghiêng + Hộp giảm tốc bánh răng-trục vít,… - Phân loại theo vị trí tương đối trục: nằm ngang, thẳng đứng,… - Phân loại theo Phân loại theo vị trí tương đối trục: nằm ngang, thẳng đứng,… - Phân loại theo tư lắp đặt: trục ngửa lên/úp xuống, hai trục ra, trục vng góc - Một số loại hộp giảm tốc tiêu biểu nay: + Hộp giảm tốc bánh nón:trục vít đặt cạnh, trục vít đặt trên, trục vít đặt + Hộp giảm tốc bánh nón cấp: Hình 1.2 Hộp giảm tốc bánh nón cấp [1] - + Công dụng:  Dùng để truyền cơng suất nhỏ trung bình  Dùng bánh thẳng:tỉ số truyền không (i 𝑚a = 𝑚m = �� �� = = 2,97 (N/mm2) 70120 2.11790 - Tập trung ứng suất lắp căng , với kiểu lắp ta chọn T3 áp suất sinh bề mặt ghép >=30 (N/mm2) tra bảng 7-10 ,T128 TKCTM ta có : kσ = 2,6 𝑚σ  kτ 𝑚τ = 1+0,6.( kσ-1) = 1+0,6.(2,4-1) = 1,84 𝑚σ Thay giá trị vừa tìm vào cơng thức nσ n𝑚 ta : σ−1 nσ = 𝑚σ σa+� σ.σm = 240 =7,68 2,6.12,01+0,1.0 𝑚σ.β n𝑚 = 𝑚−1 𝑚𝑚 𝑚a+� 𝑚.𝑚m 𝑚𝑚.β = 120 1,84.2,97+0,05.2,97 = 21,37  n= 𝑚σ.nτ √(𝑚σ)2+ (nτ)2 = 7,68.21,37 = 7,22 ≥ [n] = 1,5÷2,5 √(7,68)2+(21,37)2 thỏa mãn điều kiện ❖ Xét trục II: + Tiến hành xác tiết diện e-e:de-e = 45 mm Chọn hệ số kσ, kτ, �σ 𝑚𝑚 + Tra bảng 7-4, T123 – TKCTM lấy : 𝑚σ = 0,83; 𝑚𝑚 = 0,71 + Tra bảng 7-8, T127 – TKCTM lấy : kσ = 1,63; kτ = 1,5 - Tỉ số: kσ 1,63 = 𝑚σ kτ = = 2,11 1,5 𝑚τ = 1,96 0,83 0,71 - Tra bảng 7-3b, T122 – TKCTM ta có: W = 7800 (mm3) W0 = 16740 (mm3) - Ta có: Mu = 60819,37 (Nmm); Mx =221364,65 (Nmm2) �� 60819,37 => σ a = = = 7,97 (N/mm2) 𝑚 7800 => 𝑚a = 𝑚m= 𝑚𝑚 = 221364,65 = 6,61 (N/mm2) 2.16740 - Tập trung ứng suất lắp căng , với kiểu lắp ta chọn T3 áp suất sinh bề mặt ghép >= 30 (N/mm2) tra bảng 7-10, T128 TKCTM ta có : kσ =2,8 𝑚σ  𝑚τ kτ= 1+0,6.( kσ-1) =1+0,6.(2,8-1)=2,08 𝑚σ Thay giá trị vừa tìm vào công thức nσ n𝑚 ta : nσ = σ−1 240 = 𝑚σ = 10,75 2,8.7,97+0,1.0 σa+� σ σ m 𝑚σ.β n𝑚= 120 = 𝑚−1 𝑚𝑚 𝑚a +� 𝑚.𝑚m = 8,52 2,08.6,61+0,05.6,61 𝑚𝑚.β  n= 𝑚σ.nτ √(�σ )2+(nτ)2 thỏa mãn điều kiện ❖ Xét trục III: = 10,75.8,52 √(10,75)2+(8,52)2 = 6,67 ≥ [n] = 1,5÷2,5 + Tiến hành xác tiết diện i-i:di-i = 50 mm - Chọn hệ số kσ, kτ, 𝑚σ 𝑚𝑚 + Tra bảng 7-4, T123 – TKCTM lấy : 𝑚σ = 0,82; 𝑚𝑚 = 0,70 + Tra bảng 7-8, T127 – TKCTM lấy : kσ = 1,63; kτ = 1,5 - Tỉ số: kσ 1,63 = 𝑚σ kτ = = 2,14 1,5 𝑚τ = 1,98 0,82 0,70 - Tra bảng 7-3b, T122 – TKCTM ta có: W = 10650 (mm3) W0 = 22900 (mm 3) - Ta có: Mu = 245002,16 (Nmm); Mx = 643942,85 (Nmm2) 𝑚 𝑚 245002,16 => σ a= = = 23,01 (N/mm2) 𝑚 10650 => 𝑚a= 𝑚m = 𝑚𝑚 = 14,05 (N/mm2) 643942,85 = 2.22900 - Tập trung ứng suất lắp căng , với kiểu lắp ta chọn T3 áp suất sinh bề mặt ghép >=30(N/mm2) tra bảng 7-10 ,T128 TKCTM ta có : kσ =2,8 𝑚σ kτ  𝑚τ = + 0,6.( kσ-1) = + 0,6.(2,8-1) = 2,08 𝑚σ Thay giá trị vừa tìm vào cơng thức nσ n𝑚 ta : nσ = σ−1 = 4,01 240 = 𝑚σ 2,6.23,01+0,1.0 σa+� σ.σm 𝑚σ.β n𝑚= 𝑚−1 𝑚𝑚.β 1,96.14,05+0,05.14,05 𝑚a+� 𝑚.𝑚m  = 4,24 120 = 𝑚𝑚 N= 𝑚σ.nτ √(𝑚σ)2+(nτ)2 = 4,01.4,24 = 2,91 ≥ [n] = 1,5÷2,5 √(4,01)2+(4,24) thỏa mãn điều kiện d Kiểm nghiệm trục tải đột ngột Khi tải đột ngột trục bị gãy biến dạng dẻo lớn Điều kiện đảm bảo trục làm việc bình thường σtđ = √σ23 (CT 7-8 T129-TKCTM) +3 ≤[σ]≈0,8σch tra bảng 3-6 TKCTM ta có σch = 300 (N/mm2)  [σ] ≈ 0,8.300= 240 (N/mm2 ) 𝑚𝑚 𝑚𝑚𝑚 σ= 𝑚= 0, 1^3 𝑚𝑚 , Mumax = Mu.√𝑚𝑚𝑚 , M xmax = M x.√𝑚𝑚𝑚 𝑚𝑚𝑚 0, 2^3 Mumax Mô men uốn lớn tiết diện nguy hiểm lúc tải : Mxmax Mô men xoắn lớn tiết diện nguy hiểm lúc tải ; σch Giới hạn chảy vật liệu trục: lấy Kqt = 1,3 Tiết diện Đường kính Mumax Mxmax σ 𝑚 σtđ m-m 40 75480,86 77949,1 11,79 6,08 15,8 e-e 45 69344,75 252394,5 7,6 13,8 25,08 i-i 50 279345,44 252394,5 22,34 10,09 28,36 k-k 55 194771,75 734207,8 11,7 22,06 39,96 Ta thấy tất giá trị σtđ tiết diện < [σ] = 240 (N/mm2) Vậy đủ điều kiện để trục làm việc bình thường e Kiểm nghiệm điều kiện độ cứng ta thấy n tiết diện ≥ 2,5 nên ta không cần kiểm nghiệm độ cứng trục I Tính then  Tính mối ghép then: - Chọn thép C45 loại then - Ứng suất dập cho phép: [σ]d = 100 N/mm2 - Ứng suất cắt cho phép: [τ]c = 87 N/mm2  Trục I Tại tiết diện m-m - d = 40 mm, tra bảng 7.23[1] ta được: b = 12 mm h = mm t = 4,5 mm k = 4,4 mm Chiều dài mayơ: lm = (1,2÷1,5)d1 chọn lm = 1,5.40 = 60 (mm) - Chiều dài then: l = (0,8÷0,9)l m = (0,8÷0,9).60 = 48 ÷ 54 (mm) - Chọn l =48 mm ; Mx=70120 (Nmm) - Điều kiện bền dập σd = = 𝑚𝑚𝑚 - 2×70120 =16,6(Nmm2) 40×4,4×48 Tra bảng 7-20, T142 – TKCTM ta chọn [σ]d = 100 (N/mm2) Ta thấy σd < [σ]d => thỏa mãn điều kiện bền Điều kiện bền cắt 2×70120 =6,08(N/mm2) 𝑚c = = 𝑚𝑚𝑚 40×12×48 Tra bảng 7-21, T142 – TKCTM ta chọn [τ]d = 87 (N/mm2) Ta thấy τc < [τ]c => thỏa mãn điều kiện cắt  Trục II Tại tiết diện e-e: - d2 = 45 mm, tra bảng 7.23[1] ta được: b = 14 mm h = mm t = mm k = mm t1 = 4,1 mm - Chiều dài mayơ: lm = (1,2÷1,5)d2 chọn lm = 1,4×45 = 63(mm) - Chiều dài then: l = (0,8ữ0,9)lm = (0,8ữ0,9) ì63 = 50,4 ữ 56,7 (mm) Chn l = 51 mm ; Mx = 221364,65 (Nmm) - Điều kiện bền dập 2×221364,65 = 38,58 (Nmm2) σd = = 𝑚𝑚𝑚 - 45×5×51 Tra bảng 7-20, T142 – TKCTM ta chọn [σ]d = 100 (N/mm2) Ta thấy σd < [σ]d => thỏa mãn điều kiện bền Kiểm nghiệm sức bền cắt: 𝑚c = = 2×221364,65 𝑚𝑚𝑚 =13,77(N/mm2) 45×14×51 Tra bảng 7-21, T142 – TKCTM ta chọn [τ]d = 87 (N/mm2) Ta thấy τc < [τ]c => thỏa mãn điều kiện cắt Tại tiết diện i-i: - d = 50 mm, tra bảng 7.23[1] ta được: b = 16 mm h = 10 mm t = mm k = 6,2 mm - t1 = 5,1 mm Chiu di may: lm = (1,2ữ1,5)d3 chn lm = 1,4ì50 = 70 (mm) Chiều dài then: l = (0,8÷0,9)l m = (0,8ữ0,9) ì70 = 56ữ 63 (mm) Chn l =58 mm ; Mx = 221364,65 (Nmm) Kiểm nghiệm sức bền dập: σd = = 𝑚𝑚𝑚 - =24,6(Nmm2) 2×221364,65 50×6,2×58 Tra bảng 7-20, T142 – TKCTM ta chọn [σ]d = 100 (N/mm2) Ta thấy σd < [σ]d => thỏa mãn điều kiện bền Kiểm nghiệm sức bền cắt: 𝑚c = = =9,54(N/mm2) 2×221364,65 𝑚𝑚𝑚 40×16×58 Tra bảng 7-21, T142 – TKCTM ta chọn [τ]d = 87 (N/mm2) Ta thấy τd < [τ]d => thỏa mãn điều kiện cắt  Trục III Tại tiết diện k-k: - d = 55 mm, tra bảng 7.23[1] ta được: b = 18 mm h = 11 mm t = 5,5 mm k = 6,8 mm t1 = 5,6mm - Chiều dài mayơ: lm = (1,2ữ1,5)d4 chn lm = 1,3ì55 = 71,5 (mm) - Chiu di then: l = (0,8ữ0,9)lm = (0,8ữ0,9) ì71,5 = 57,2 ÷ 64,35 (mm) Chọn l =60 mm ; Mx= 643942,85 (Nmm) - Kiểm nghiệm sức bền dập: σd = 2𝑚 = 𝑚𝑚𝑚 - 2×643942,85 = 57,39 (Nmm2) 55×6,8×60 Tra bảng 7-20, T142 – TKCTM ta chọn [σ] d = 100 (N/mm2) Ta thấy σd < [σ]d => thỏa mãn điều kiện bền Kiểm nghiệm sức bền cắt: 𝑚c = = 2×643942,85 =21,68(N/mm2) 𝑚𝑚𝑚 55×18×60 Tra bảng 7-21, T142 – TKCTM ta chọn [τ]d = 87 (N/mm2) Ta thấy τd < [τ]d => thỏa mãn điều kiện cắt ×