ĐỒ ÁN THIẾT KẾ SẢN PHẨM VỚI CAD

Kỹ Thuật - Công Nghệ - Kỹ thuật - Quản trị kinh doanh Đồ án thiết kế sản phẩm với CAD Trang 0 Mục lục PHẦN 1 TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC HỆ DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ ............... 4 1.1. CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN ........................................................... 4 1.1.1. Chọn kiểu, loại động cơ ............................................................. 4 1.1.2. Chọn công suất động cơ ............................................................. 5 1.1.3. Chọn động số vòng quay đồng bộ của động cơ .......................... 7 1.1.4. Chọn động cơ thực tế ................................................................. 7 1.1.5. Kiểm tra điều kiện mở máy, điều kiện quá tải động cơ ............... 8 1.2. Phân phối tỉ số truyền................................................................. 8 1.2.1. Tỉ số truyền của các bộ truyền ngoài hộp giảm tốc .................... 9 1.2.2. Tỉ số truyền của bộ truyền trong hộp .......................................... 9 1.3. Tính toán các thông số trên trục ............................................... 10 1.3.1. Tính công suất trên trục ........................................................... 10 1.3.2. Tính số vòng quay của các trục ................................................ 10 1.3.3. Tính mô men xoắn trục............................................................. 10 1.3.4. Lập bảng kết quả ...................................................................... 11 PHẦN 2 THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG ................................. 13 2.1. THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG CẤP CHẬM ........... 13 2.1.1. Chọn vật liệu ............................................................................ 13 2.1.2. Ứng suất cho phép ................................................................... 14 2.1.3. Xác định các thông số cơ bản của bộ truyền bánh răng ........... 17 2.1.3.1. Khoảng cách trục ............................................................... 17 Đồ án thiết kế sản phẩm với CAD Trang 1 2.1.3.2. Xác định các thông số ăn khớp........................................... 18 2.1.4. Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc ....................................... 20 2.1.5. Kiểm nghiệm răng độ bền uốn.................................................. 23 2.1.6. Kiểm nghiệm răng về quá tải ................................................... 25 2.1.7. Bảng Các thông số cơ bản của bộ truyền cấp chậm ................. 26 2.2. THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG CẤP NHANH ......... 28 2.2.1 . Chọn vật liệu ............................................................................. 28 2.2.2. Ứng suất cho phép ................................................................... 28 2.2.3. Xác định các thông số ăn khớp ................................................. 32 2.2.4. Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc ....................................... 34 2.2.5. Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn............................................. 36 2.2.6. Kiểm nghiệm răng về quá tải ................................................... 38 2.2.7. Bảng các thông số cơ bản của bộ truyền cấp nhanh .................. 39 2.3. KIỂM TRA CÁC ĐIỀU KIỆN................................................. 41 2.2.2. ĐIỀU KIỆN CHẠM TRỤC ..................................................... 41 2.2.3. KIỂM TRA ĐIỀU KIỆN BÔI TRƠN ...................................... 41 2.2.3.1. Cặp bánh răng cấp chậm ................................................... 41 2.3.2.3. Mức dầu chung .................................................................. 42 PHẦN 3 THIẾT KẾ TRỤC .................................................................... 45 3.1. CHỌN VẬT LIỆU ................................................................... 46 3.2.1. Tải trọng tác dụng lên trục ....................................................... 46 3.2.2. Tính sơ bộ trục ......................................................................... 47 Đồ án thiết kế sản phẩm với CAD Trang 2 3.2.3. Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực............ 48 3.3. Tính khoảng cách trên các trục ................................................ 49 3.4. Xác định đường kính và chiều dài các đoạn trục ......................... 51 3.4.1. Xác định đường kính và chiều dài trục I................................... 51 3.4.2. Xác định đường kính và chiều dài trục II ................................. 56 3.4.3. Xác định đường kính và chiều dài trục III ................................ 60 3.3. Kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi ............................................. 65 3.3.1. Xét đối với trục I ...................................................................... 67 3.3.2. Xét trục II................................................................................. 68 3.3.3. Xét trục III ............................................................................... 70 3.4. TÍNH KIỂM NGHIỆM TRỤC THEO ĐỘ BỀN TĨNH ............ 71 3.4.1. Tính kiểm nghiệm cho trục I .................................................... 72 3.4.2. Tính kiểm nghiệm cho trục II ................................................... 72 3.4.3. Tính kiểm nghiệm cho trục III.................................................. 73 Phần 4 CHỌN Ổ LĂN ........................................................................ 75 4.1. Trục I ....................................................................................... 75 4.1.1. Chọn loại ổ .............................................................................. 75 4.1.2. Kiểm nghiện ổ theo tải trọng động ........................................... 75 4.1.3. Kiểm nghiệm tải trọng tĩnh ...................................................... 78 4.2. Trục II ...................................................................................... 79 4.2.1. Chọn ổ ..................................................................................... 79 4.2.2. Kiểm nghiệm tải trọng động..................................................... 80 Đồ án thiết kế sản phẩm với CAD Trang 3 4.2.3. Kiểm nghiệm tải trọng tĩnh ...................................................... 83 4.3. Trục III..................................................................................... 83 4.3.1. Chọn loại ổ .............................................................................. 83 4.3.2. Kiểm nghiệm tải trọng động..................................................... 84 4.3.3. Kiểm nghiệm tải trọng tĩnh ...................................................... 87 Phần 5 TÍNH MỐI GHÉP THEN ........................................................... 89 PHẦN 6 CHỌN KHỚP NỐI .................................................................. 93 6.1. Chọn khớp nối trục động cơ với trục I...................................... 93 6.2. Chọn khớp nối trục III với trục đỡ bánh đai. ............................ 95 PHẦN 7 CÁC CHI TIẾT PHỤ ................................................................ 98 7.1. Tính toán thiết kế vỏ hộp ................................................................. 98 7.2. Chọn các chi tiết phụ .............................................................. 100 7.2.1. Cửa thăm................................................................................ 100 7.2.2. Nút thông hơi ......................................................................... 101 7.2.3. Nút tháo dầu........................................................................... 102 7.2.4. Kiểm tra mức dầu................................................................... 102 7.2.5. Bulông vòng........................................................................... 103 7.2.6. Chốt định vị ........................................................................... 103 7.2.7. Chọn mỡ dầu bôi trơn cho ổ lăn ............................................. 103 Đồ án thiết kế sản phẩm với CAD Trang 4 PHẦN 1 TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC HỆ DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ 1.1. CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN 1.1.1.Chọn kiểu, loại động cơ Chọn động cơ điện để dẫn động máy móc hay các thiết bị công nghệ là giai đoạn đầu tiên của quá trình thiết kế. Việc chọn động cơ có ảnh hưởng lớn đến việc lựa chọn, thiết kế hộp giảm tốc, các điều kiện sản xuất, điều kiện về kinh tế… Do đó việc chọn đúng loại động cơ rất quan trọng. Động cơ điện: gồm có loại động cơ 1 chiều và loại động cơ xoay chiều. + Động cơ điện một chiều: là loại động cơ có ưu điểm là có thể thay đổi trị số của mô men và vận tốc góc ở phạm vi rộng, khởi động êm, hãm và xoay chiều dễ dàng. Tuy nhiên loại này khó kiếm, giá thành cao, phải tăng thêm vốn đầu tư để dặt các thiết bị chỉnh lưu. + Động cơ điện xoay chiều: có loại động cơ xoay chiều một pha và loại động cơ điện xoay chiều ba pha. Động cơ điện xoay chiều một pha thì có công suất nhỏ, chỉ sử dụng trong sinh hoạt. Trong công nghiệp thường dùng loại động cơ ba pha đồng bộ và không đồng bộ. So với loại động cơ ba pha không đồng bộ thì động cơ ba pha đồng bộ có vận tốc góc không đổi, thiết bị tương đối phức tạp, gia thành cao vì cần thiết bị khởi động. Thường chì sử dụng cho các trường hợp công suất lớn, ít phài mở máy và dừng máy. Đồ án thiết kế sản phẩm với CAD Trang 5 Động cơ ba pha không đồng bộ gồm có hai kiểu: kiểu roto dây cuốn và kiểu roto lồng sóc. Loại động cơ không đồng bộ kiểu dây cuốn cho phép điều chỉnh tốc độ trong phạm vi nhỏ, có dòng điện mở máy thấp nhưng cos thấp, giá thành cao, vận hành phức tạp do đó chỉ dùng trong một phạm vi hẹp. Loại động cơ không đồng bộ kiểu lồng sóc có kết cấu đơn giản, giá thành hạ, dễ bảo dưỡng, có thể trực tiếp đầu với lưới điện ba pha mà không cần biến đổi dòng. Nhưng hiệu suất và hệ số cos thấp hơn so với loại động cơ ba pha đồng bộ, không điều chỉnh được vận tốc. Nhờ có những ưu điểm trên đáp ứng được các yêu cầu cơ bản về chọn loại động cơ. Do đó, ta chọn loại động cơ điện ba pha không đồng bộ kiểu dây quấn. 1.1.2.Chọn công suất động cơ Công suất động cơ được chọn theo điều kiện nhiệt độ nhằm đảm bảo cho nhiệt độ của động cơ khi làm việc không lớn hơn trị số cho phép. Để đảm bảo điều kiện đó nó phải thỏa mãn yêu cầu sau: dc dc dm dtP P (kw) Trong đó: dc dmP - Công suất định mức trên trục của động cơ. dc dtP – Công suất đẳng trị trên trục động cơ. Với tải trọng không đổi thì công suất đẳng trị trên trục động cơ được xác định: dc dc dt lvP P Đồ án thiết kế sản phẩm với CAD Trang 6 Với : ( ) ct dc lv lv P P kw   Trong đó: dc lvP - Giá trị công suất làm việc động cơ ct lvP - Giá trị công suất làm việc danh nghĩa trên trục công tác  - Hiệu suất chung toàn bộ truyền. Ta có: 3 3 . 6200.2,1 13,02( ) 10 10 ct t lv F v P kw   - Hiệu suất của bộ truyền: . .o br kn      Với : o  - là hiệu suất của ổ br  - hiều suất của bánh răng kn  - hiệu suất của khớp nối Chọn giá trị hiệu suất theo bảng ta có o  br  kn  0,99 0,97 1 Vậy ta có: 4 2 0,99 .0,97 .1 0,904    Công ...

Mục lục

PHẦN 1 TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC HỆ DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ 4

1.1 CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN 4

1.1.1 Chọn kiểu, loại động cơ 4

1.1.2 Chọn công suất động cơ 5

1.1.3 Chọn động số vòng quay đồng bộ của động cơ 7

1.1.4 Chọn động cơ thực tế 7

1.1.5 Kiểm tra điều kiện mở máy, điều kiện quá tải động cơ 8

1.2 Phân phối tỉ số truyền 8

1.2.1 Tỉ số truyền của các bộ truyền ngoài hộp giảm tốc 9

1.2.2 Tỉ số truyền của bộ truyền trong hộp 9

1.3 Tính toán các thông số trên trục 10

1.3.1 Tính công suất trên trục 10

1.3.2 Tính số vòng quay của các trục 10

1.3.3 Tính mô men xoắn trục 10

1.3.4 Lập bảng kết quả 11

PHẦN 2 THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG 13

2.1 THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG CẤP CHẬM 13

2.1.1 Chọn vật liệu 13

2.1.2 Ứng suất cho phép 14

2.1.3 Xác định các thông số cơ bản của bộ truyền bánh răng 17

2.1.3.1 Khoảng cách trục 17

2.1.3.2 Xác định các thông số ăn khớp 18

2.1.4 Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc 20

2.1.5 Kiểm nghiệm răng độ bền uốn 23

2.1.6 Kiểm nghiệm răng về quá tải 25

2.1.7 Bảng Các thông số cơ bản của bộ truyền cấp chậm 26

2.2 THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG CẤP NHANH 28

2.2.1 Chọn vật liệu 28

2.2.2 Ứng suất cho phép 28

2.2.3 Xác định các thông số ăn khớp 32

2.2.4 Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc 34

2.2.5 Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn 36

2.2.6 Kiểm nghiệm răng về quá tải 38

2.2.7 Bảng các thông số cơ bản của bộ truyền cấp nhanh 39

2.3 KIỂM TRA CÁC ĐIỀU KIỆN 41

2.2.2 ĐIỀU KIỆN CHẠM TRỤC 41

2.2.3 KIỂM TRA ĐIỀU KIỆN BÔI TRƠN 41

2.2.3.1 Cặp bánh răng cấp chậm 41

2.3.2.3 Mức dầu chung 42

PHẦN 3 THIẾT KẾ TRỤC 45

3.1 CHỌN VẬT LIỆU 46

3.2.1 Tải trọng tác dụng lên trục 46

3.2.2 Tính sơ bộ trục 47

3.2.3 Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực 48

3.3 Tính khoảng cách trên các trục 49

3.4 Xác định đường kính và chiều dài các đoạn trục 51

3.4.1 Xác định đường kính và chiều dài trục I 51

3.4.2 Xác định đường kính và chiều dài trục II 56

3.4.3 Xác định đường kính và chiều dài trục III 60

3.3 Kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi 65

3.3.1 Xét đối với trục I 67

3.3.2 Xét trục II 68

3.3.3 Xét trục III 70

3.4 TÍNH KIỂM NGHIỆM TRỤC THEO ĐỘ BỀN TĨNH 71

3.4.1 Tính kiểm nghiệm cho trục I 72

3.4.2 Tính kiểm nghiệm cho trục II 72

3.4.3 Tính kiểm nghiệm cho trục III 73

Phần 4 CHỌN Ổ LĂN 75

4.1 Trục I 75

4.1.1 Chọn loại ổ 75

4.1.2 Kiểm nghiện ổ theo tải trọng động 75

4.1.3 Kiểm nghiệm tải trọng tĩnh 78

4.2 Trục II 79

4.2.1 Chọn ổ 79

4.2.2 Kiểm nghiệm tải trọng động 80

4.2.3 Kiểm nghiệm tải trọng tĩnh 83

4.3 Trục III 83

4.3.1 Chọn loại ổ 83

4.3.2 Kiểm nghiệm tải trọng động 84

4.3.3 Kiểm nghiệm tải trọng tĩnh 87

Phần 5 TÍNH MỐI GHÉP THEN 89

PHẦN 6 CHỌN KHỚP NỐI 93

6.1 Chọn khớp nối trục động cơ với trục I 93

6.2 Chọn khớp nối trục III với trục đỡ bánh đai 95

PHẦN 7 CÁC CHI TIẾT PHỤ 98

7.1 Tính toán thiết kế vỏ hộp 98

7.2 Chọn các chi tiết phụ 100

7.2.1 Cửa thăm 100

7.2.2 Nút thông hơi 101

7.2.3 Nút tháo dầu 102

7.2.4 Kiểm tra mức dầu 102

7.2.5 Bulông vòng 103

7.2.6 Chốt định vị 103

7.2.7 Chọn mỡ dầu bôi trơn cho ổ lăn 103

PHẦN 1 TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC HỆ DẪN ĐỘNG CƠ

KHÍ

1.1 CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN

1.1.1.Chọn kiểu, loại động cơ

Chọn động cơ điện để dẫn động máy móc hay các thiết bị công nghệ

là giai đoạn đầu tiên của quá trình thiết kế Việc chọn động cơ có ảnh hưởng lớn đến việc lựa chọn, thiết kế hộp giảm tốc, các điều kiện sản xuất, điều kiện về kinh tế… Do đó việc chọn đúng loại động cơ rất quan trọng Động cơ điện: gồm có loại động cơ 1 chiều và loại động cơ xoay chiều

+ Động cơ điện một chiều: là loại động cơ có ưu điểm là có thể thay

đổi trị số của mô men và vận tốc góc ở phạm vi rộng, khởi động êm, hãm

và xoay chiều dễ dàng Tuy nhiên loại này khó kiếm, giá thành cao, phải tăng thêm vốn đầu tư để dặt các thiết bị chỉnh lưu

+ Động cơ điện xoay chiều: có loại động cơ xoay chiều một pha và

loại động cơ điện xoay chiều ba pha

Động cơ điện xoay chiều một pha thì có công suất nhỏ, chỉ sử dụng

trong sinh hoạt Trong công nghiệp thường dùng loại động cơ ba pha đồng

bộ và không đồng bộ

So với loại động cơ ba pha không đồng bộ thì động cơ ba pha đồng

bộ có vận tốc góc không đổi, thiết bị tương đối phức tạp, gia thành cao vì cần thiết bị khởi động Thường chì sử dụng cho các trường hợp công suất lớn, ít phài mở máy và dừng máy

Động cơ ba pha không đồng bộ gồm có hai kiểu: kiểu roto dây cuốn

và kiểu roto lồng sóc

Loại động cơ không đồng bộ kiểu dây cuốn cho phép điều chỉnh tốc

độ trong phạm vi nhỏ, có dòng điện mở máy thấp nhưng cos thấp, giá thành cao, vận hành phức tạp do đó chỉ dùng trong một phạm vi hẹp

Loại động cơ không đồng bộ kiểu lồng sóc có kết cấu đơn giản, giá thành hạ, dễ bảo dưỡng, có thể trực tiếp đầu với lưới điện ba pha mà không cần biến đổi dòng Nhưng hiệu suất và hệ số cos thấp hơn so với loại động cơ ba pha đồng bộ, không điều chỉnh được vận tốc

Nhờ có những ưu điểm trên đáp ứng được các yêu cầu cơ bản về chọn loại động cơ Do đó, ta chọn loại động cơ điện ba pha không đồng bộ kiểu dây quấn

1.1.2.Chọn công suất động cơ

Công suất động cơ được chọn theo điều kiện nhiệt độ nhằm đảm bảo cho nhiệt độ của động cơ khi làm việc không lớn hơn trị số cho phép Để đảm bảo điều kiện đó nó phải thỏa mãn yêu cầu sau:

P dm dcP dt dc (kw)

Trong đó:

dc

dm

P - Công suất định mức trên trục của động cơ

P – Công suất đẳng trị trên trục động cơ dt dc

Với tải trọng không đổi thì công suất đẳng trị trên trục động cơ được xác định:

dc dc

dt lv

Với : ( )

ct

dc lv lv

P

Trong đó:

dc

lv

P - Giá trị công suất làm việc động cơ

ct

lv

P - Giá trị công suất làm việc danh nghĩa trên trục công tác  - Hiệu suất chung toàn bộ truyền

Ta có:

ct t lv

F v

- Hiệu suất của bộ truyền:     o br kn

Với :  o- là hiệu suất của ổ

 br- hiều suất của bánh răng

 kn- hiệu suất của khớp nối

Chọn giá trị hiệu suất theo bảng ta có

o

Vậy ta có:

4 2

0,99 0,97 1 0,904

Công suất làm việc của động cơ:

13,02

14, 405( ) 0,904

ct

dc lv lv

P

1.1.3.Chọn động số vòng quay đồng bộ của động cơ

Số vòng quay của trục động công tác:

Ta có với hệ băng tải:

3

60.10

ct

v n

D 



D : Đường kính tang băng tải

v : vận tốc vòng quay của băng tải (m/s)

Ta có:

80, 214

ct

v n

Xác định số vòng quay đồng bộ nên dùng cho động cơ

Chọn sơ bộ số vòng quay đồng bộ n  db 1500 (v/ph) (kể đến hiệu suất trượt thì n  db 1450 v/p)

80, 214

db sb ct

n u n

Tra bảng 1.2 ta thấy u nằm trong khoảng tỉ số truyền nên dùng (8…40) sb

đối với truyền động bánh răng trụ hộp giảm tốc hai cấp

1.1.4.Chọn động cơ thực tế

Căn cứ vào công suất đẳng trị đã tính toán được tra bảng P1.1[1] ta chọn động cơ K180M4 Với bảng thông số kỹ thuật của động cơ đã chọn là

suất P dt dc

(KW)

Vận tốc quay (V/ph)

dn

I I

k dn T T

K180M4 15 1450 0,88 87,5 5,5 1,6

1.1.5.Kiểm tra điều kiện mở máy, điều kiện quá tải động cơ

a Kiểm tra điều kiện mở máy cho động cơ

Khi khởi động động cơ cần sinh ra một công suất đủ lớn để thắng được sức ỳ của hệ thống Do đó phải tiến hành kiểm tra điều kiện mở máy của động cơ

Điều kiện mở máy: P mm dc P bd dc

Trong đó: P là công suất mở máy của động cơ (kw) mm dc

mm dm

dn

T

T

dc

bd

P : là công suất ban đầu của động cơ (kw)

P bd dc k bd.P lv dc 1,5.14, 40521,608(kw)

bd mm

b Kiểm tra điều kiện qua tải cho động cơ

Với sơ đồ tải trọng không đổi thì không cần kiểm tra điều kiện quá tải cho động cơ vì trong suốt quá trình làm việc tải trọng không thể lớn hơn được công suất cho phép

1.2 Phân phối tỉ số truyền

Tỉ số truyền chung của toàn hệ thống:

dc

ct

n u n

 

Trong đó: ndc: số vòng quay của động cơ đã chọn (v/ph)

ndc= 1450 (v/ph)

nct :số vòng quay của trục động công tác (v/ph)

Ta có: 1450 18, 077

80, 214

Mà: u u u h ng

Với uh; tỉ số truyền các bộ truyền trong hộp giảm tốc

ung: tỉ số truyền ngoài hộp giảm tốc ung=1

1.2.1.Tỉ số truyền của các bộ truyền ngoài hộp giảm tốc

Ta có: tỉ số truyền ngoài hộp ung = 1

1.2.2.Tỉ số truyền của bộ truyền trong hộp

Ta có u u u h ng => h 18,077

ng

u

u





Đối với HGT bố trí đồng trục như trên ta có thể tính tỉ số truyền bộ truyền cấp nhanh u1 theo công thức sau:

0,6677 0,6677

2 1

18,077

0, 4 0,3

h ba ba

u u





Vậy ta có 2

1

18,077

2,306 7,839

h

u u u

1.3 Tính toán các thông số trên trục

1.3.1.Tính công suất trên trục

Công suất danh nghĩa trên trục động cơ tính theo công thức sau

ct

dc lv

dc lv

P

Công suất danh nghĩa trên các trục I,II và III xác định theo công thức sau

dc

I kn o

II I

br o III II

br o

 

 

 

Công suất trên trục công tác

P ct P III.  kn o 13,152.1.0,99 13,02( kw)

1.3.2 Tính số vòng quay của các trục

kn

n

u

Tốc độ quay của trục II:

1

1450

184,97 7,839

I II

n n u

Tốc độ quay của trục III:

2

184,97

80, 214 2,306

II III

n n u

Tốc độ quay của trục công tác: n IV n III 80, 214(v/ph)

1.3.3 Tính mô men xoắn trục

Mô men xoắn trục được xác định dựa vào công thức sau

6

9,55.10 i

i

P T

n



Mô men xoắn trên trục I:

9,55.10 614.261 93928,48( )

1450

I

Mô men xoắn trên trục II:

184,97

II

Mô men xoắn trên trục III:

9,55.10613,152 1565771,89

80, 214

III

Mo men xoắn trên trục công tác:

80, 214

ct

1.3.4.Lập bảng kết quả

Các kết quả tính ở trên là số liệu đầu vào cho các phần tính toán sau

Ta có bảng số liệu các thông số:

Công suất (kw) 14,405 14,261 13,695 13,152 13,02

Số vòng

Mô men

PHẦN 2 THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG

2.1 THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG CẤP CHẬM

2.1.1 Chọn vật liệu

Để đảm bảo khả năng chịu tải, tính công nghệ, điều kiện sản xuất, tính kinh tế cho việc chế tạo và thiết kế hộp giảm tốc.Vì vậy, ta phải chọn loại vật liệu cho phù hợp

Đây là loại HGT có công suất trung bình do đó chỉ cần chọn vât liệu nhóm I, có độ rắn HB 350, bánh răng được thường hóa hoặc tôi cải thiện Nhờ có độ rắn thấp nên có thể cắt răng chính xác sau khi nhiệt

luyện, bộ truyền có khả năng chạy mòn

Tra bảng 6.1[1] ta chọn loại vật liệu:

Loại

bánh răng

Nhãn hiệu thép

Nhiệt luyện

bền  b

(MPa)

Giới hạn chảy  ch

(MPa)

thiện

thiện

2.1.2 Ứng suất cho phép

Ứng suất tiếp xúc cho phép [ H] và ứng suất uốn cho phép [ F] được xác định:

0 lim

0 lim

H

H

F

F R s xF FC FL

F

S

S









Với: ZR: Hệ số kể đến ảnh hưởng độ nhám bề mặt răng làm việc

Zv : Hệ số kể đến ảnh hưởng của vận tốc vòng

KxH: Hệ số kể đến ảnh hưởng của kích thước bánh răng

KHL,KFL: Hệ số tuổi thọ

YR : Hệ số kể đến ảnh hưởng của độ nhám bề mặt lượn chân răng

YS: Hệ số kể đến ánh hưởng đến độ nhạy của vật liệu tới sự tập trung ứng suất

KxF: Hệ số kể đến ảnh hưởng kích thước bánh răng tới độ bền uốn

KFC: Hệ số kể đến ảnh hưởng của việc đặt tải

Khi tính toán sơ bộ:

. . 1

R v xH

R s xF

Z Z K

Y Y K











Do đó ta có:

0 lim

0 lim

F

H

H

F

K S

S









Trong đó: 0

lim

H

 và F0lim là ứng suất tiếp xúc cho phép và ứng suất uốn cho phép ứng với sô chu kỳ cơ sở

Tra bảng 6.2[1] ta có trị số của  H0limvà F0lim

Ứng suất tiếp xúc ứng với số chu kỳ cơ sở : 0

lim

H

Hệ số an toàn khi tính tiếp xúc : S =1,1 H

Ứng suất uốn cho phép ứng với cố chu kỳ cơ sở : 0

lim

F

Hệ số an toàn khi tính về uốn : S =1,75 F

Chọn độ rắn bánh nhỏ : HB3 = 230

Chọn độ rắn bánh lớn : HB4 = 215

Như vậy ta có:

 H0lim 3 2.HB3702.23070530(MPa)

 H0lim 4 2.HB4702.21570500(MPa)

 F0lim 3 1,8.HB31,8.230414(MPa)

 F0lim 4 1,8.HB4 1,8.215387(MPa)

Đối với bộ truyền quay một chiều, tải trọng một phía thì KFC =1

Ta có:

H HO m HL

HE

N K

N

mF FL

FE

N K

N



Với mH,mF : Là bậc của đường cong tiếp xúc, đường cong uốn Với vật liệu có HB 350 thì: mH= 6,mF = 6

NHO: Số chu kỳ thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về tiếp xúc

Bánh nhỏ: N HO330.H HB2,4 30.2302,4 13,97.106

NFO: Số chu kì thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về uốn ; NFO= 4.106 đối với các loại thép

NHE,NFE: Số chu kỳ thay đổi ứng suất tương đương

Vì tải không đổi ta có: N HE N FE 60 .c n t

Với c là số lần ăn khớp trong một vòng quay, c =1 (vì tải trọng một chiều nên trong một vòng quay một đôi răng ăn khớp một lần)

n: số vòng quay trong một phút

t: Tổng số giờ làm việc của bánh răng đang xét

Ta có t 6.365.0,8.2.828032( )h

9

HE FE III

9

HE FE II

Ta thấy : NHE > NHO, NFE > NFO Ta chọn NHE = NHO, NFE =NFO

KHL = KFL =1

Vậy ta có ứng suất tiếp xúc cho phép của bánh nhỏ và lớn làn lượt là:

 3

530

1,1

H

500

1,1

H

Ứng suất uốn cho phép của bánh nhỏ và lớn làn lượt là:

 3

414 1 376,36 1,1

F

387 1 351,82 1,1

F

Do là hộp giảm tốc sử dụng bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng nên ta có thể lấy trung bình giá trị của hai bánh để tính toán Vậy ứng suất cho phép của cấp chậm là:

     

H

MPa MPa



Ứng suất tiếp xúc cho phép khi quá tải:

Ứng suất uốn cho phép khiu quá tải:

 

 

F m ch

F m ch

MPa MPa

2.1.3 Xác định các thông số cơ bản của bộ truyền bánh răng

2.1.3.1 Khoảng cách trục

Hộp giảm tốc đồng trục nên ta có khoảng cách trục cấp chậm cũng

như cấp nhanh

Do cấp chậm chịu momen xoắn lớn hơn nên tính toán khoảng cách trục aw2 cho cấp chậm, cấp nhanh sẽ lấy theo cấp chậm để đảm bảo trục cấp nhanh không thừa bền

 

3

2

II H a

H ba

T K

u



Ứng với  ba2: hệ số chiều rộng vành răng là tỉ số giữa chiều rộng vành răng và khoảng cách trục Tra bảng 6.6[1] ta chọn  ba2= 0,4

a

K : hệ số phụ thuộc vào vật liệu của cặp bánh răng và loại răng

Tra bảng 6.5[1] Ta chọn K = 43(MPa) a 1/3

H

K :

hệ số kể đến sự phân bộ không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng

Với hệ số bd 2  0,5.ba2 u 21   0,5.0, 4 2,306 1     0,661

Tra bảng 6.7[1] ta chọn K H =1,05

Ta có:

3

707084,926 1,05

468,19 2,306.0, 4

Ta chọn : aw 2= 220(mm)

2.1.3.2 Xác định các thông số ăn khớp

a Xác định mô đun

w 2

n

Tra bảng trị số tiêu chuẩn của modun (bảng 6.8[1]) ta chọn m  mm n 3

b Chiều rộng vành răng

Công thức quan hệ: 3 4 3 2

w 2

a

Chọn sơ bộ 2= 140

c Số răng

Số răng bánh nhỏ:

w2 2 3

2

43,03

n

Z

m u



Chọn Z343Z4 Z u3 2 43.2,30699,156

Chọn Z =99 4

Ta có tỉ số truyền thực:

4 2 3

99 2,302 43

t

Z u Z

Góc nghiêng:

0

3 4

w2

n

c

a

d Tính các thông số truyền khác Dựa vào bảng 6.11[1]

+ Khoảng cách trục : aw aw2 220(mm)

+ Đường kính vòng chia :

3 3

2 4 4

2

n n

m z

c

m z

c















+ Đường kính vòng lăn:

w 2

w 3

2 w4 2 w 3

t t

a

u







