thiết kế hộp giảm tốc bánh vít - trục vít

Lời nói đầu Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí là nội dung không thể thiếu trong chơng trình đào tạo kỹ s cơ khí.. Hộp giảm tốc là cơ cấu truyền động bằng ăn khớp trực tiếp, có tỷ số

Trang 1

Lời nói đầu

Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí là nội dung không thể thiếu trong chơng trình đào tạo kỹ s cơ khí Đồ án môn học Chi Tiết Máy là môn học giúp cho sinh viên

có thể hệ thống hoá lại các kiến thức của các môm học nh: Chi tiết máy, Sức bền vật liệu, Dung sai, Chế tạo phôi, Vẽ kỹ thuật đồng thời giúp sinh viên làm quen dần với công việc thiết kế và làm đồ án chuẩn bị cho việc thiết kế đồ án tốt nghiệp sau này Hộp giảm tốc là cơ cấu truyền động bằng ăn khớp trực tiếp, có tỷ số truyền không đổi và đợc dùng để giảm vận tốc góc, tăng mô men xoắn Với chức năng nh vậy ,ngày nay hộp giảm tốc đợc sử dụng rộng rãi trong các ngành cơ khí , luyện kim , hoá chất , trong công nghiệp đóng tàu … Trong giới hạn của môn học em đ Trong giới hạn của môn học em đợc giao nhiệm vụ thiết kế hộp giảm tốc trục vít - bánh vít Trong quá trình làm đồ án đợc sự giúp đỡ tận tình của các thầy trong bộ môn , đặc biệt là thầy Nguyễn Xuân Ngọc , em

đã hoàn thành xong đồ án môn học của mình Do đây là lần đầu , với trình độ và thời gian có hạn nên trong quá trình thiết kế không thể tránh khỏi những sai sót xảy ra , emxin chân thành cảm ơn những ý kiến đóng góp của các thầy trong bộ môn

Trang 2

1 , 859

1000

065 , 28600 1000

Chọn hiệu suất sơ bộ các bộ truyền và ổ lăn

theo bảng 2.3 [I]/19 * ta chọn hiệu suất các bộ truyền nh sau

Hiệu suất của ổ lăn 1 = 0,99 (bộ truyền đợc che kín )

Hiệu suất bộ truyền bánh răng 2 = 0,96 (bộ truyền đợc che kín )

Hiệu suất bộ truyền trục vít 3 = 0,8 (bộ truyền đợc che kín)

Hiệu suất bộ truyền xích 4= 0,92 (bộ truyền để hở))

 hiệu suất của hệ thống là :  = 1 2.3.4 = 0,994.0,96.0,8.0,92 = 0,67Công suất cần thiết của động cơ là :

2 , 73

67 , 0

895 , 1

065 , 0 1000 60

1000 60

T

; khối lợng m = 41 (kg);

II phân phối tỷ số truyền và tính mô mên xoắn trên trục

Tỷ số truyền chung uchung = 349

14 , 4

Ta chọn tỷ số của bộ truyền ngoài : uxích =4,0

do đó tỷ số truyền của hộp giảm tốc là

25 , 87 0 , 4

0 , 349

u

u u

Chọn tỷ số truyền bộ truyền trục vít utv = 18,0

do đó tỷ số bộ truyền bánh răng là ubr = 4 , 84

18

25 , 80



tv

h u u

 Tốc độ quay của các trục

n

(v/ph)

n3 = 16 , 55

84 , 4

27 , 80

2



br n

n

(v/ph)

n4 = 4 , 14

0 , 4

55 , 16

3



xih n

n

(v/ph)

 Công suất trên các trục

Trang 3

Nlv = N®c= 1,859 (Kw)

N3 = 2 , 04 ( )

99 , 0 92 , 0

859 , 1

N olan xich

04 , 2

N olan br

14 , 2

N olan tv

10 55 ,

1 1

6

Nmm n

14 , 2 10 55 , 9

10 55 ,

2 2

6

Nmm n

04 , 2 10 55 , 9

10 55 ,

3 3

6

Nmm n

859 , 1 10 55 , 9

10 55 ,

4 4

6

Nmm n

truyÒn ngoµi (bé truyÒn xÝch)

V× vËn tèc cña xÝch kh«ng lín nªn chän lo¹i xÝch con l¨n

Trang 4

04 , 2 02 , 3 19 , 1 71 , 2

.

Kw k

N k k k R

x

n z

a z

2 1 2 2

1

) (

25 , 0 2 ] [

5 , 0

1 , 38 ) 21 85 ( 25 , 0 1 , 38

1524 2 ] 85 21 [ 5 ,

2 1 2

1 ) ( 0 , 5 ( ) 2 [( )) / ] (

5 , 0 ( 25 ,

Trang 5

d1 = sin( / sin(338,14,1/21) 255,6( )

) 1

mm z

04 , 2 10 6

.

10 6

N t

n z

R v

phần II : tính toán bộ truyền trong

I tính bộ truyền cấp nhanh ( bộ truyền trục vít- bánh vít )

1 Tính vận tốc sơ bộ

vs=8 , 8 10 3 2 8 , 8 10 3 3 2 , 7 18 1445 2 4 , 10 ( / )

1 1



Chọn vật liệu làm bánh vít là đồng thanh thiếc bP 10-1

Chọn vật liệu làm trục vít là thép 45, tôi bề mặt đạt độ rắn HRC 45

1

4 2

2 / ) (

trong đó ni, T2i, số vòng quay trong 1 phút và mô men xoắn trên bánh vít trong chế

độ thứ i ,i = 1,2 , N, N số thứ tự chế độ làm việc , ti số giờ làm việc trong chế độ thứ i ,

T2i là trị số đợc dùng để tính toán , T2 là mô men xoắn lớn nhất trong các trị số

Trang 6

NFE = 60.



N i

i i

T

1

9 2

2 / ) ( = 60.23000 (19.5 + 0,59.3) = 6,908.106

ứng suất quá tải

Với bánh vít bằng đồng thanh thiếc

] [

170 )

(

q

K K T z

177 36

170 )

10 36

Trang 7

vËn tèc trît vt = 2 10 4 , 86 ( / )

19100

1445 3 , 6

 KiÓm nghiÖm øng suÊt uèn

øng suÊt uèn trong r¨ng b¸nh vÝt

n

Fv F F

m d b

K K Y T

.

4 , 1

2 2

2

17 , 4 8 , 226 56

81 , 1 1 6 1 254603

4 , 1

5 1

max 22

2

i

i i t T

t T

Trang 8

5.Tính nhiệt truyền động trục vít

Diện tích thoát nhiệt cần thiết của hộp giảm tốc

) (

].

3 , 0 ) 1 ( 7 , 0 [

) 1 ( 1000

0

1

t t Ktq K

P A

Trang 9

mH: Bậc của đờng cong mỏi khi thử về tiếp xúc.

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

3 3

8

3 ) 5 , 0 ( 8

5 1 23000 ).

84 , 4 / 1445 (

1

ứng suất tiếp xúc cho phép khi quá tải của mỗi bánh răng

mF: Bậc của đờng cong mỏi khi thử về uốn

NFO: Số chu kì thay đổi ứng suất cơ sở) khi thử về uốn

NFO = 4.106 vì vật liệu là thép 45,

NEE: Số chu kì thay đổi ứng suất tơng đơng

m i i i i

Trang 10

ti= 42000 (giờ) là tổng thời gian làm việc của bộ truyền

6 3

6 6

6

8

3 ) 5 , 0 ( 8

5 1 23000 ).

84 , 4 / 1445 (

] [ / ) 1 (

4 Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc.

Yêu cầu cần phải đảm bảo H  [H]

H = ZM ZH Z 2

3

) 1 (

2



d u b

u K T

m w

m

;Trong đó : - ZM : Hệ số xét đến ảnh hở)ng cơ tính vật liệu;

- ZH : Hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc;

- Z : Hệ số kể đến sự trùng khớp của răng;

- KH : Hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc;

- bw : Chiều rộng vành răng

Trang 11

- dw : Đờng kính vòng chia của bánh chủ động;

cos 2

=

) 20 2 sin(

) 77 , 14 cos(

2

0

0 = 1,73 ;

vì v < 4 m/s tra bảng 6.13 [I]/106) chọn cấp chính xác 9 ;

Trị số của hệ số phân bố không đều tải trọng cho các đôi răng đồng thời không

235 33 , 0 73 002 , 0

u

a v g





12 , 1 03 , 1 254603

2

80 60 335 , 0 1

.

2

1

w w H Hv

K K T

d b

KH = KH KHV KH = 1,03.1,006.1,12  1,16

Thay số : H = 275.1,70.0,77 2

) 80 (

83 , 4 60

) 1 84 , 4 (

16 , 1 254603

5 Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn.

Yêu cầu F  [F] ; Theo công thức 6.43

Trang 12

=> 1 , 008

83 , 4

235 33 , 0 73 006 , 0

1 F

m

w o

u

a v g

K K T

d b

vì F3max < [F3]max = 464 MPa, F4max < [F4]max = 360 MPa

nên răng thoả mãn về điều kiện quá tải

Kết luận : Bộ truyền cấp chậm làm việc an toàn.

7.Tính lực tác dụng lên bộ truyền

Ft3 = Ft4 = 2.T2/d3 = 2.254603/80 = 6310 (N)

Fa3 = Fa4 = Ft tg = 6310.tg15041’ = 1272 (N)

Fr3 = Fr4 = Ft.tgt = 6310.tg20045 = 2279 (N)

8.Kiểm tra điều kiện bôi trơn

đểa thoả mãn điều kiện bôi trơn cần thoả mãn công thức sau

Trang 13

0 

k k

T

m N T

14

17844

25

254603

25

1177160

Trang 14

trong đó lbv là chiều dài may ơ bánh vít lbv = 56 (mm);

lbr là chiều dài may ơ bánh răng lbr = 60 (mm);

Trang 16

II.tính toán các trục

2 0

13 12 2 1 1 13 1 1

2 1 1

l l R d F l F M

R F R Y

y a r o

y r y

thay số vào giải hệ trên ta đợc

.

0

13 2 13 1 12 1

2 1 1

l F l F l F M

R F R F X

x t

nt o

x t x nt

thay số vào giải hệ trên ta đợc

125410 ]

.[

1 ,



ta chọn đờng kính trục là d = 30 (mm)

Trang 17

Kiểm nghiệm hệ số an toàn

s s



Trong đó s , s là hệ số an toàn khi chỉ xét riêng ứng suất uốn và ứng suất xoắn

ta có

m a

W,Wo là mô men cản uốn và cản xoắn của tiết diện trục

,  là hệ số xét đến ảnh hở)ng của ứng suất trung bình đến độ bền mỏi

76 1

54 , 1

Trang 18

2.Tính trục trung gian

 Lực tác dụng lên bộ truyền (trong phần tính bộ truyền )

2 0

2 2 12 21 3 2 2 21 2 1

2 3 2 1

l R l l F d F l F M

R F F R Y

y t

a r o

y t r y

.

0

2 2 3 3 22 21 3 21 2 1

2 3 2 1

l R d F l l F l F M

R F F R X

x a r

t o

x r t x

Thay số vào và giải hệ trên ta đợc nghiệm

Trang 19

 Giá trị mô men tơng đơng tại tiết diện 1 và 2

Mô men tại tiết diện 1

320990 ]

.[

1 ,

s s



ta có

m a

76 1

54 , 1

Trang 21

31 4

.

0

3 4 4 32 31 2 31 4 1

2 4

1

l F d F l l R l F M

R F F R X

x a x

r o

x x r x

Thay số vào và giải hệ trên ta đợc nghiêm

Giá trị mô men tơng đơng tại tiết diện 1 và 2

Mô men tại tiết diện 1

1019450 ]

.[

1 ,

s s



ta có

m a

 = 0,10 ,  = 0,05

Trang 22

k , k hệ số xét đến ảnh hở)ng của kích thớc tiết diện trục đến độ bền mỏi

76 1

54 , 1

Trang 23

III chọn ổ lăn cho hộp giảm tốc

21 y

Lực dọc trục Fat = Fa3 + Fa2 = 566 + 1272 = 1838 N

Do lực dọc trục tơng đối lớn nên ở) đây chọn ổ đũa côn một dãy cho cả hai gối

Dựa vào đờng kính ngõng trục d = 35 mm,

tra bảng P2.11[I]/261 chọn loại ổ bi đỡ cỡ nhẹ

tra bảng 11.4 ta có X= 0,4 , Y = X.cotang  = 0,4 cotang 13,880 = 1,62

Theo công thức 11.3 ta có tải trọng quy ớc trên ổ 0 và ổ 1 nh sau

Q = (X.V.Fr+ Y.Fa).kt kđ

trongđó là hệ số kể đến ảnh hở)ng của nhiệt độ ,lấy kt = 1 khi nhiệt độ  = 1250

kđ = 1,3 tra trong bảng 11.3 ứng với trờng hợp va đập vừa

V hệ số kể đến vòng nào quay , lấy V = 1 ứng với vòng trong quay

Trang 24

Y hệ số tải trọng dọc trục

X hệ số tải trọng hớng tâm

Với ổ 0 ta có Qo = (X.V.Fr0+ Y.Fa0).kt.kđ = (2949.1,3 ) = 3837,7(N);

Với ổ 1 ta có Q1 = (X.V.Fr0+ Y.Fa0).kt.kđ = (0,4.5584+1,62.2765).1,3 = 8726(N);

ta thấy Q1> Q0 do đó ta kiểm tra với ổ 1

Theo công thức 11.1 ta có khả năng tải động của ổ

Cd = Q.L0,3 = Q.(60.n.10-6.Lh)0,3

trong đó : n là số vòng quay của ổ trong vòng 1 phút

Lh là thời gian làm việc của ổ

trongđó là hệ số kể đến ảnh hở)ng của nhiệt độ ,lấy kt = 1 khi nhiệt độ  = 1250

kđ = 1,3 tra trong bảng 11.3 [I]/215ứng với trờng hợp va đập vừa

Với ổ 0 ta có Qo = (X.V.Fr0+ Y.Fa0).kt.kđ = (0,4.5661+1,70.4974).1,3 = 13997(N);Với ổ 1 ta có Q1 = (X.V.Fr0+ Y.Fa0).kt.kđ = (1.3889.1,3 = 5055(N);

ta thấy Q1< Q0 do đó ta kiểm tra với ổ 0

Theo công thức 11.1 ta có khả năng tải động của ổ

Cd = Q.L0,3 = Q.(60.n.10-6.Lh)0,3

Q là tải trọng quy ớc

Trang 25

thay số vào ta có Cd = 13,99.(60.16,4.23000.10-6)0,3 = 35,66 (kN) < 72,2;

ta thấy Cd < C bảng do đó ta chọn ổ nh trên là thoả mãn điều kiện làm việc

ký hiệu ổ 7212

3.Tính và chọn ổ lăn cho trục vào

Do kết cấu của trục và điều kiện làm việc ta chọn hai loại ổ lăn khác nhau cho hai đầutrục ổ đũa côn một dãy và ổ bi đỡ một dãy

Chọn ổ bi đỡ một dãy cỡ nhẹ với thông số nh sau

Trang 26

kđ = 1,3 tra trong bảng 11.3 [I]/215ứng với trờng hợp va đập vừa

Với ổ 0 ta có Qo=(X.V.Fr0+Y.Fa0).kt.kđ=(0,67.346,6+4,16.2315,4)1,3 = 12821,4(N); Theo công thức 11.1 ta có khả năng tải động của ổ

Cd = Q.L0,3 = Q.(60.n.10-6.Lh)0,3

Q là tải trọng quy ớc

thay số vào ta có Cd = 12,821.(60.1445.23000.10-6)0,3 = 11,72 (kN) < 19,9(kN);

ta thấy Cd < C bảng do đó ta chọn ổ nh trên là thoả mãn điều kiện làm việc

IV.Kiểm nghiệm then trên các trục

 Then trên trục vào

theo bảng 9.1a ta chọn then b.h = 10.8 ;chiều dài l = 36 mm ,t1 = 5 mm,t2 = 3,3 mm

Điều kiện bền đập và bền cắt tính theo công thức 9.1,9.2[I]/173

d = 2.T/[d.lt.(h-t1)]  [d]; c = 2.T/(d.lt b)  [ c ]

trong đó d , c là ứng suất đập và ứng suất cắt tính toán

[d] , [c] là ứng suất dập cho phép và ứng suất cắt cho phép

T là mô men xoắn trên trục

[d] tra trong bảng 9.5 [I]/178 ta có [d] = 50 (MPa);

[c] = 30 (MPa) ứng với trờng hợp va đập nhẹ

thay số vào công thức trên ta có

d = 2.17844/(30.36.(10 – 3,3)) = 4,9 (MPa)  [d]

c = 2.17844/(30.36.10) = 3,3 (MPa)  [c]

Nh vậy then đảm bảo đủ bền

 Then trên trục trung gian

theo bảng 9.1a ta chọn then b.h = 12.8 ;chiều dài l = 50 mm ,t1 = 5 mm,t2 = 3,3 mm

theo bảng 9.1a ta chọn then b.h = 20.12 ;chiều dài l = 70 mm ,t1 = 7,5 ,t2 = 4,9 mm

thay số vào công thức trên ta có

Trang 27

Từ hính 14-8[II]/13 ta có các thông số của bánh răng nhỏ nh sau

Chọn phôi chế tạo bánh răng là phôi dập

đờng kính vít ghép giữa vành ngoài và vòng trong d = 10 mm

chiều dày vành nối giữa vòng trong và vòng ngoài là c = 16 mm

Chỉ tiêu của vỏ hộp giảm tốc là độ cứng cao và khối lợng nhỏ

Chọn vật liệu để đúc hộp giảm tốc là gang xám có kí hiệu GX 15-32 Chọn bề mặtghép nắp và thân đi qua tâm trục để việc lắp ghép đợc dễ dàng

Các kích thớc cơ bản đợc trình bày ở) trang sau

Chiều cao, h

Độ dốc

e =(0,8  1) = 8  10, chọn e = 8 mm

h < 5. = 50 mmKhoảng 2o

Đờng kính:

Bulông nền, d1

d1 = 0,04.a+10 = 0,04.235 + 10 =19,4

 d1 =M20

Trang 28

E2= 1,6.d2 = 1,6 14 = 23 mm.

R2 = 1,3 d2 = 1,3 14 = 18 mm

k  1,2.d2 =19,2

 k = 26 mmh: phụ thuộc tâm lỗ bulông và kích thớc mặt tựaMặt đế hộp:

Chiều dày: Khi không có phần

Khe hở) giữa các chi tiết:

Giữa bánh răng với thành trong

7 Các chi tiết phụ

Trang 29

độ nhớt của dầu ở) 500 là 165 ( tra bảng 18-12 [II]/100 với vận tốc trợt v < 5 (m/s) chế

độ làm việc va đập vừa

2 Bôi trơn ổ lăn

Do vận tốc nhỏ nên chọn bôi trơn ổ lăn bằng mỡ , theo bảng 15-15a [II]/45 với số vòngquay n = 300 1500 v/ph với ổ đũa côn một dãy ta chọn loại mỡ T , mỡ chứa khoảng 2/3 khoảng trống bộ phận ổ

3.Lắp bánh răng lên trục và điều chỉnh sự ăn khớp

để lắp bánh răng lên trục ta dùng then bằng và chọn kiểu lắp là H7/k6 vì nó chịu tải trọng nhẹ và va đập vừa Để điều chỉnh sự ăn khớp giữa cặp bánh răng ta tăng độ dầy bánh răng nghiêng nhỏ lên thêm 10% so với bề rộng bánh răng lớn

Phần V:bảng thống kê các kiểu lắp

mục lục

Phần I : chọn động cơ và phân phối tỷ số truyền

I – Chọn động cơ

II – Phân phối tỷ số truyền và tính mô men xoắn trên các trục

III – Tính toán bộ truyền ngoài

Phần II : Tính toán bộ truyền trong

I – Tính bộ truyền cấp nhanh

II- Tính bộ truyền cấp chậm

Phần III : tính toán trục và chọn ổ lăn

Trang 30

tàI liệu tham khảo

1 Chi tiết máy ,tập I và II : Nguyễn Trọng Hiệp

Nhà xuất bản giáo dục - 2001

2 Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí : PGS TS Trịnh Chất – TS Lê Văn Uyển Nhà xuất bản giáo dục - 2000

3.Hớng dẫn làm bài tập dung sai : PGS TS Ninh Đức Tốn – TS Đỗ Trọng Hùng Trờng ĐHBK Hà Nội – 2000

Định dạng
Số trang	30
Dung lượng	432 KB