thiết kế hộp giảm tốc hai cấp (hộp triển khai)

TRƯỜNG: ĐẠI HỌC KT-KT CÔNG NGHIỆP ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY KHOA: CƠ KHÍ BỘ CÔNG THƯƠN BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC KINH TẾ - KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP KHOA CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ Đề tài: THIẾT KẾ HỘP GIẢM TỐC MỘT CẤP 1 Giáo viên hướng dẫn: Sinh viên thực hiện: Đỗ Xuân Kiên Bùi Ánh Hưng Nam Định : Giáo viên hướng dẫn : Bùi Ánh Hưng Sinh viên thực hiện : Đỗ Xuân Kiên Lớp : ĐHCK6AND TRƯỜNG: ĐẠI HỌC KT-KT CÔNG NGHIỆP ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY KHOA: CƠ KHÍ LỜI NÓI ĐẦU Đồ án môn học chi tiết máy là một môn học rất cần thiết cho sinh viên nghành cơ khí nói chung để giải quyết một vấn đề tổng hợp về công nghệ cơ khí, chế tạo máy. Mục đích là giúp sinh viên hệ thống lại những kiến thức đã học, nghiên cứu và làm quen với công việc thiết kế chế tạo trong thực tế sản xuất cơ khí hiện nay. Trong chương trình đào tạo cho sinh viên, nhà trường đã tạo điều kiện cho chúng em được tiếp xúc và làm quen với việc nghiên cứu : “ thiết kế hệ hộp giảm tốc hai cấp( hộp khai triển) ”. Do lần đầu tiên làm quen thiết kế với khối lượng kiến thức tổng hợp, còn có những mảng chưa nắm vững cho nên dù đã rất cố gắng, song bài làm của em không thể tránh khỏi những sai sót. Em rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của thầy cô, giúp em có được những kiến thức thật cần thiết để sau này ra trường có thể ứng dụng trong công việc cụ thể của sản xuất. Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn các thầy, các cô trong bộ môn và đặc biệt là thầy Bùi Ánh Hưng đã tận tình giúp đỡ em hoàn thành nhiệm vụ của mình. Em xin chân thành cảm ơn ! Nam Định, ngày tháng năm 20 2 Giáo viên hướng dẫn: Sinh viên thực hiện: Đỗ Xuân Kiên Bùi Ánh Hưng TRƯỜNG: ĐẠI HỌC KT-KT CÔNG NGHIỆP ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY KHOA: CƠ KHÍ Sinh viên: Đỗ Xuân Kiên NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Nam Định, ngày thág năm 3 Giáo viên hướng dẫn: Sinh viên thực hiện: Đỗ Xuân Kiên Bùi Ánh Hưng TRƯỜNG: ĐẠI HỌC KT-KT CÔNG NGHIỆP ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY KHOA: CƠ KHÍ I Đề tài: Thiết kế hộp giảm tốc hai cấp ( hộp khai triển ) 1, Động cơ 3, Hộp giảm tốc (1 cấp thẳng - 1 cấp nghiêng) 4, Bộ truyền đai 2, Nối trục đàn hồi 5, Băng tải II Các số liệu ban đầu: 1 Lực kéo băng tải: F = 13500 (N) 4 Giáo viên hướng dẫn: Sinh viên thực hiện: Đỗ Xuân Kiên Bùi Ánh Hưng 1 2 3 4 5 F v t T T mm = 1,8 T 1 T 2 = 0,7 T 1 t 1 = 3,5giờ t 2 = 3,8 giờ t ck = 8 giờ II III I TRƯỜNG: ĐẠI HỌC KT-KT CÔNG NGHIỆP ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY KHOA: CƠ KHÍ 2 Vận tốc băng tải: v = 0,55 (m/s) 3 Đường kính tang: D = 350 mm 4 Thời hạn phục vụ: l h = 17000 giờ 5 Số ca làm việc: Số ca = 3 6 Góc nghiêng đường nối tâm bộ truyền ngoài: 30 0 7 Đặc tính làm việc: Va đập nhẹ. Phần I – Tính chọn động cơ, phân phối tỉ số truyền và mômen xoắn trên trục. 1 Công suất cần thiết Gọi P t - công suất tính toán trên trục máy công tác (Kw) P ct - công suất cần thiết trên trục động cơ (Kw) – hiệu suất chuyền động. Ta có: P t =  P t = Vậy công suất tính toán trên trục máy công tác là: P t = 7,425 (Kw) Áp dụng công thức P ct = với = Trong đó: , , , được tra trong bảng trị số hiệu suất của các loại bộ truyền và ổ. = 0,96 – hiệu suất bộ truyền đai = 0,98 – hiệu suất bộ truyền bánh răng trụ = 0,995 – hiệu suất của 1 cặp ổ lăn = 1 – hiệu suất của khớp nối.  P ct = = 8,22 (Kw). 5 Giáo viên hướng dẫn: Sinh viên thực hiện: Đỗ Xuân Kiên Bùi Ánh Hưng TRƯỜNG: ĐẠI HỌC KT-KT CÔNG NGHIỆP ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY KHOA: CƠ KHÍ Vậy công suất cần thiết trên trục động cơ là: P ct = 8,22 (Kw). 2 Tính số vòng quay trên trục của tang Ta có số vòng quay trên trục của tang là: n t = n t = = 30,03 (vòng/phút). 3 Chọn số vòng quay sơ bộ cho động cơ Tra bảng. Chọn sơ bộ tỷ số truyền của hộp giảm tốc 2 cấp ta có số vòng quay sơ bộ của động cơ là: Áp dụng công thức: n sb = n t .i hgt .i d = 30,03.12.2 = 720 (vòng/phút) Trong đó: i hgt – tỷ số truyền của hộp giảm tốc i d – tỷ số truyền của đai thang. i hgt và i d được tra trong bảng tỷ số truyền ta chọn i hgt = 12; i d = 2. 4 Chọn động cơ Động cơ cần chọn ở chế độ làm việc dài, phụ tải không thay đổi nên động cơ phải có P dm P ct = 8,22 (Kw). Theo bảng 2P (sách TKCM trang 323) ta chọn động cơ số hiệu AO2-62-8 có thông số kỹ thuật sau: + Công suất định mức: P dm = 10 (Kw) + Tốc độ quay: n dc = 725 (Vòng /phút) 1.5 Phân phối tỷ số truyền - Với động cơ đã chọn ta có: P dm = 10 (Kw) n dc = 725 (Vòng /phút) Theo công thức tính tỷ số truyền ta có: i c = = = 24,14 6 Giáo viên hướng dẫn: Sinh viên thực hiện: Đỗ Xuân Kiên Bùi Ánh Hưng TRƯỜNG: ĐẠI HỌC KT-KT CÔNG NGHIỆP ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY KHOA: CƠ KHÍ Ta có i c = i hgt .i d Trong đó: i c – tỷ số truyền chung i hgt – tỷ số truyền của hộp giảm tốc i d – tỷ số truyền của đai. Chọn sơ bộ tỷ số truyền của hộp giảm tốc i d = 2. Ta tính được: i nh .i ch = d c i i = = 12,07 Với lược đồ dẫn động như đề cho ta chọn i nh = 1,3.i ch Trong đó: i nh - tỷ số truyền nhanh của hộp giảm tốc i ch – tỷ số truyền cấp chậm của hộp giảm tốc.  i ch == 3,04  i nh =1,3.3,04 = 3,96 1.6 Công suất động cơ trên các trục - Công suất động cơ trên trục I là: P I = P ct = 8,22. 0,96 = 7,89 (Kw) - Công suất động cơ trên trục II là: P II = P I = 7,89.0,98.0,99 = 7,65 (Kw) - Công suất động cơ trên trục III là: P III = P II = 7,65. 0,99.1 = 7,57 (Kw) -Công suất động cơ trên trục IV là: 7 Giáo viên hướng dẫn: Sinh viên thực hiện: Đỗ Xuân Kiên Bùi Ánh Hưng TRƯỜNG: ĐẠI HỌC KT-KT CÔNG NGHIỆP ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY KHOA: CƠ KHÍ P IV = P III = 7,57 (Kw) 1.7 Tốc độ quay trên các trục - Tốc độ quay trên trục I là: n 1 = = = 362,5 (vòng/phút) - Tốc độ quay trên trục II là: n 2 = = = 91,54 (vòng/phút) - Tốc độ quay trên trục III là: n 3 = = = 30,11 (vòng/phút). - Tốc độ quay trên trục IV là: n 3 = n 4 = 30,11 (vòng/phút). 1.8 Xác định mômen xoắn trên các trục - Mômen xoắn trên các trục động cơ được tính theo công thức: M dc = 9,55 = 9,55 = 108277,24(N.mm) - Mômen xoắn trên trục I là: M 1 = 9,55 = 9,55 = 207860,68 (N.mm) - Mômen xoắn trên trục II là: M 2 = 9,55 = 9,55 = 798093,72 (N.mm) -Mômen xoắn trên trục III là: M 3 = 9,55 = 9,55 = 2400979,74 (N.mm) - Mômen xoắn trên trục IV là: M 4 = M 3 = 2400979,74 (N.mm) Ta có bảng thông số sau: 8 Giáo viên hướng dẫn: Sinh viên thực hiện: Đỗ Xuân Kiên Bùi Ánh Hưng TRƯỜNG: ĐẠI HỌC KT-KT CÔNG NGHIỆP ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY KHOA: CƠ KHÍ PhầnII – Tính toán bộ truyền đai. 2.1 Chọn loại đai Thiết kế bộ truyền đai cần phải xác định được loại đai, kích thước đai và bánh đai, khoảng cách trục A, chiều dài đai L và lực tác dụng lên trục. Do công suất động cơ P ct = 8,22 (Kw) và i d = 2 < 10 và yêu cầu làm việc va đập nhẹ nên ta hoàn toàn có thể chọn đai thang. Ta nên chọn đai làm làm bằng vải cao su vì chất liệu vải cao su có thể làm việc được trong điều kiện môi trường ẩm ướt, có súc bền và tính đàn hồi cao. Đai vải cao su thích hợp ở các truyền động có vận tốc cao, công suất truyền động nhỏ. 2.2 Xác định các thông số hình học chủ yếu của bộ truyền đai 2.2.1 Xác định đường kính bánh đai nhỏ D 1 Từ công thức kiểm nghiện vận tốc: 9 Giáo viên hướng dẫn: Sinh viên thực hiện: Đỗ Xuân Kiên Bùi Ánh Hưng Trục Thông số Động cơ I II III Công suất (Kw) 7,89 7,65 7,57 Tỉ số truyền i 2 3,96 3,04 1 Vận tốc vòng n (vòng/phút) 725 362,5 91,54 30,11 Mômen (N.mm) 108277,24 207860,68 798093,72 2400979,74 TRƯỜNG: ĐẠI HỌC KT-KT CÔNG NGHIỆP ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY KHOA: CƠ KHÍ V d = V max = (30 ÷ 35) m/s  D 1 = 922,46 (mm) Theo ( bảng 5.14 và bảng 5.15 sách TKCTM trang 93 ) chọn D 1 = 900 mm =>V d = = 34,14 ( m/s) <V max = (30 ÷ 35) m/s 2.2.2 Xác định đường kính bánh đai lớn D 2 Theo ( công thức 5-4 sách TKCTM trang 84 ) ta có đường kính bánh đai lớn: D 2 = i d .D 1 .(1 – ) Trong đó: id – hệ số bộ truyền đai - Hệ số trượt bộ truyền đai thang lấy = 0,02( trang 84 sách TKCTM )  D 2 = 2.900.(1 – 0,02) = 1764 (mm) Chọn: D 2 = 1800 mm theo ( bảng 5.15 sách TKCTM trang 93 ) Số vòng quay của trục bị dẫn: = (1 – 0,02). 725. = 355,25 (vòng/phút) Kiểm nghiệm n = .100% = . 100% = 2 (%) Sai số n nằm trong phạm vi cho phép ( 3 ÷ 5 )% . 2.2.3. xác định tiết diện đai Với đường kính đai nhỏ D 1 = 900 (mm) , vận tốc đai V d = 34,11 (m/s) và P ct = 8,22(Kw) tra ( bảng 5-13 sách TKCTM trang 93 ) ta chọn đai loại B với các thông số (bảng 5-11) sau: Sơ đồ tiết diện đai Kí hiệu Kích thước tiết diện đai (mm) 10 Giáo viên hướng dẫn: Sinh viên thực hiện: Đỗ Xuân Kiên Bùi Ánh Hưng [...]... Chiều dài đai L = 9000 (mm) Khoảng cách trục A = 2337,17 (mm) Góc ôm = 1580 Lực tác dụng lên trục Rd = 2438,36 (N) Phần III – Thiết kế bộ truyền bánh răng 3.1 Tính toán bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng 3.1.1 Chọn vật liệu và cách nhiệt luyện cho bánh răng cấp chậm Do hộp giảm tốc 2 cấp chịu tải trọng trung bình, nên chọn vật liệu làm bánh răng có độ rắn bề mặt răng HB < 350; tải trọng va đập nhẹ, thay... (mm) chọn Asb = 230 (mm) 3.1.4 Tính vận tốc vòng v của bánh răng và chọn cấp chính xác chế tạo bánh răng Vận tốc vòng của bánh răng trụ ăn khớp ngoài được tính theo công thức (3-17) V= π d1.n1 60.1000 = 2.π Asb n1 60.1000.( i + 1) (m/s) Với n1 số vòng quay trong 1 phút của bánh dẫn: V = = 1,75 (m/s) Theo bảng (3-11) ta chon cấp chính xác để chế tạo bánh răng là cấp 9 3.1.5 Tính hệ số tải trọng K và... = = = 4330,43 (N) - Lực hướng tâm Pr : Pr = P.tgαo = 4330,43.tg20o = 1576,14 (N) 3.2 Tính toán bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng 3.2.1 Chọn vật liệu và cách nhiệt luyện cho bánh răng cấp nhanh Do hộp giảm tốc 2 cấp chịu tải trọng trung bình, nên chọn vật liệu làm bánh răng có độ rắn bề mặt răng HB < 350; tải trọng va đập nhẹ, thay đổi, bộ truyền bánh răng quay 2 chiều Đồng thời để tăng khả năng... (mm) chọn Asb = 300 (mm) 3.2.4 Tính vận tốc vòng v của bánh răng và chọn cấp chính xác chế tạo bánh răng Vận tốc vòng của bánh răng trụ ăn khớp ngoài được tính theo công thức (3-17) V= π d 2 n2 60.1000 = 2.π Asb n2 60.1000.( i + 1) (m/s) Với n1 số vòng quay trong 1 phút của bánh dẫn: V = = 0,71 (m/s) Theo bảng (3-11) ta chon cấp chính xác để chế tạo bánh răng là cấp 9 3.2.5 Tính hệ số tải trọng K và... D2) + h A 2(D1 + D2) ( với h là chiều cao tiết diện đai ) Theo bảng (5-16) – trang 94, sách thiết kế chi tiết máy Với: i = 2, chọn A = 1,2.D2 = 1,2.1800 = 2160 (mm) 2.4 Tính chiều dài đai L theo khoảng cách sơ bộ A Theo công thức: L = 2A + (D1 + D2)+ L = 2.2160 + (900 + 1800) + = 8652,75(mm) Lại có u= ≤ umax = 10 Kết hợp theo bảng (5-12) lấy L = 9000 (mm) Kiểm nghiệm số vòng chạy của đai trong 1 giây... phép (bảng 5-17) C = 0,95 :Hệ số ảnh hưởng góc ôm (bảng 5-18 ) Ct = 0,4 :hệ số ảnh hưởng chế độ tải trọng (bảng 5-6) Cv = 0,6 :hệ số ảnh hưởng vận tốc (bảng 5-19) F = 230 mm2 :Diện tích tiết diện đai (bảng 5-11) Vd = 34,11 (m/s) : Vận tốc đai  Số đai cần thiết: Theo công thức (5-22) có : Z = = 2,88 Lấy số đai : Z = 3 2.8 Định các kích thước chủ yếu của bánh đai - Chiều rộng bánh đai: Theo công thức... Chọn vật liệu cho trục Vật liệu làm trục phải có độ bền cao, ít nhạy với tập trung ứng suất, có thể nhiệt luyện được và dễ gia công Thép các bon hợp kim là những vật liệu chủ yếu để chế tạo trục Vì hộp giảm tốc chịu tải trọng trung bình, bộ truyền quay 2 chiều, làm việc trong thời gian 9 năm nên ta chọn thép 40X tôi cải thiện có giới hạn bền σbk = 900 ÷1000 (N/mm2) 4.2 Tính sức bền trục 4.2.1 Tính đường... tôi cải thiện Tra (bảng 3-8) ta có các thông số của thép như sau: giả thiết đường kính phôi: 60 90 chọn 90 mm + Giới hạn bền kéo: σbk = 750 850 N/mm2 chọn σbk = 850 N/mm2 + Giới hạn chảy: σch = 450 N/mm2 + Độ rắn HB = 210 240 ( chọn HB = 240) • Bánh răng lớn thép 45 thường hoá Tra (bảng 3-8) ta có các thông số thép như sau: Giả thiết đường kính phôi dưới 100 mm + Giới hạn bền kéo: σk = 600 N/mm2 +... Giả thiết đường kính phôi dưới 100 mm + Giới hạn bền kéo: σk = 600 N/mm2 + Giới hạn chảy: σch = 300 N/mm2 + Độ rắn HB = 170 220 ( chọn HB = 210) (Với cả hai bánh răng ta chọn phôi đúc) 3.2.2 Xác địnhứng suất tiếp xúc, ứng suất uốn cho phép với bộ truyền cấp nhanh Bánh răng chịu tải thay đổi, áp dụng công thức (3-4) ta có: Mi ∑(M Ntd = 60.u Trong đó: ) 2 ni Ti max Mi, ni, Ti – mômen xoắn, số vòng quay... tôi cải thiện Tra (bảng 3-8) ta có các thông số của thép như sau: giả thiết đường kính phôi: 60 90 chọn 90 mm + Giới hạn bền kéo: σbk = 750 850 N/mm2 chọn σbk = 850 N/mm2 + Giới hạn chảy: σch = 450 N/mm2 + Độ rắn HB = 210 240 ( chọn HB = 240) • Bánh răng lớn thép 45 thường hoá Tra (bảng 3-8) ta có các thông số thép như sau: Giả thiết đường kính phôi dưới 100 mm + Giới hạn bền kéo: σk = 600 N/mm2 + . NGHIỆP ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY KHOA: CƠ KHÍ I Đề tài: Thiết kế hộp giảm tốc hai cấp ( hộp khai triển ) 1, Động cơ 3, Hộp giảm tốc (1 cấp thẳng - 1 cấp nghiêng) 4, Bộ truyền đai 2, Nối trục đàn hồi. được tiếp xúc và làm quen với việc nghiên cứu : “ thiết kế hệ hộp giảm tốc hai cấp( hộp khai triển) ”. Do lần đầu tiên làm quen thiết kế với khối lượng kiến thức tổng hợp, còn có những mảng chưa. truyền của hộp giảm tốc 2 cấp ta có số vòng quay sơ bộ của động cơ là: Áp dụng công thức: n sb = n t .i hgt .i d = 30,03.12.2 = 720 (vòng/phút) Trong đó: i hgt – tỷ số truyền của hộp giảm tốc i d