đây là toàn bộ phần tính toán thiết kế chuẩn của một hộp giảm tốc phân đôi. Bài làm xác thực rõ ràng được kiểm nghiệm đầy đủ trong quá trình tính toán. quá trình từ thiết kế sơ bộ các trục với độ bền uốn và nén các kiểu cho đến phần tính toán các bộ truyền được thực hiện một cách chi tiết rõ ràng rành mạch dễ hiểu
BAI LAM ĐỒ ÁN Mục Lục Phần I - Tính toán phần động học I.Xác định công suất yêu cầu 1. Tính toán cho quá trình nâng của hệ - Hệ số trọng lượng : k 1 = 2.9 ; k 2 =2.0 - Hệ số ma sát lăn : f = 0,06 - Đường kính bánh răng : D = 195mm Giả thiết bỏ qua lực tỳ của con lăn C ( vì hệ thống nâng có luôn có xu hướng tách con lăn C ra khỏi thanh dẫn hướng) + Xét cân bằng tại điểm A Ta có : 2 N 1 h 2 + 2N 2 h 2 - ( G xn 2 L + G xdc 4 L + G h 2 L ) = 0 ⇒ 2N 1 h – ( k 1 G h 2 L + k 2 G h 4 L + G h 2 L ) = 0 (Vì A nằm giữa 2 con lăn nên N 1 = N 2 ) ⇒ 2N 1 h – G h ( k 1 2 L + k 2 4 L + 2 L ) = 0 ⇒ N 1 = h G 2h L( 2 1 k + 4 2 k + 2 1 ) = 1000.2 1250.3500 ( + + ) = 5359,4 N + Lực ma sát trên các con lăn tì vào ray : Trên một phía : F ms1 = f. N 1 = 0,06. 5359,4 = 321,56 N Do N 1 = N 2 nên F ms1 = Fms2 = F ms =321,56 N + Xét cân bằng lực trên cả hệ thống nâng,ta có : F ∑ = 4F ms + G h + G xn + G xdc – 2F cn = 0 (Chiếu lên phương thẳng đứng hướng xuống dưới ) Tổng lực cản của hệ thống : ⇒ ( ) ( ) ( ) Nkk G FF h mscn 12,1096810,29,2 2 3500 56,321.21 2 2 21 =+++=+++= Để phát động đươc hệ thống nâng thì lực phát động phải thắng lực cản: F tn = F cn = 10968,12 N Công suất trên đầu ra của hộp giảm tốc là P lvnang = 1000 .2 ntn vF = 60.1000 .11 10968,12.2 = 4,02 kW (1) 2. Tính toán cho quá trình hạ và giữ hệ. Quá trình hạ của hệ : Khi hệ thống đi xuống (hệ thống hạ) thì cả hệ thống vẫn chịu tác dụng của các lực như trường hợp nâng hệ thống đi lên (nếu bỏ qua lực tỳ ở con lăn C) nhưng chỉ khác là F ms1 , F ms2 và F tn đổi chiều . Ta có : N 1 = N 2 =5359,4 N => F ms1 = F ms2 =321,56 N + Xét cân bằng lực trên cả hệ thống hạ ta có : F ∑ = - 4F ms + G h + G xn + G xdc – 2F ch = 0 (Chiếu lên phương thẳng đứng hướng xuống dưới ) ⇒ ( ) ( ) ( ) Nkk G FF h msch 88,968110,29,2 2 3500 56,321.21 2 2 21 =+++−=+++−= +Lực sinh ra để thắng lực cản của hệ thống hạ là: F th = F ch = 9681,88 N Công suất trên đầu ra của hộp giảm tốc khi hệ thống hạ là : P lvha = 1000 .2 hth vF = 60.1000 9681,88.11.2 = 3,55 kW (2) Từ ( ) 1 & ( ) 2 , Ta có : P lv = max { } lvnang lvha P ,P = 4,02kW 3. Hiệu suất hệ dẫn động ( ) η : Hiệu suất truyền động: = η k .η 4 ol .η 2 br .η x = 1.0,97 2 .0,995 4 .0,93 = 0,86 Trong đó : -Hiệu suất nối trục di động : η k = 1 -Hiệu suất 1 cặp ổ lăn η ol = 0,995 ( do có 4 cặp ổ lăn) -Hiệu suất 1 cặp bánh răng trong hộp giảm tốc η br = 0,97 ( do có 2 cặp bánh răng) -Hiệu suất truyền động xích η x = 0,93 (Để hở). 4. Công suất cần thiết trên trục động cơ : ( ) kw P P lv yc 67,4 86,0 02,4 === η II. Xác định số vòng quay sơ bộ của động cơ 1. Số vòng quay trên trục công tác 96,17 60.195. 11.60000 .60000 === πη D V n n lv ( ) ph vg 2. Chọn tỉ số truyền sơ bộ : hngsb uuu .= Tra bảng B 2.4 21 [ ] 1 , Ta có : Tỉ số truyền xích u ng = u x = 2,5 Tỉ số truyền hộp giảm tốc bánh răng trụ 2 cấp : u h = 12 ⇒ u sb = 12.2,5 = 30 3. Chọn số vòng quay sơ bộ : ⇒ n sb = n lv . u sb = 17,96.30 = 538,8 ( ) ph vg III. Số vòng quay đồng bộ của động cơ. Chọn động cơ 1. Số vòng quay đồng bộ của động cơ : Với n sb = 538,8 ( ) ph vg thì chọn n đb = 750 ( ) ph vg . 2. Chọn động cơ : Tra bảng P1.3 phụ lục 1 trong tài liệu [ ] 1 ,chọn động cơ thỏa mãn: ≥ ≈ ≥ ycmmmm sbđc ycđc TT nn PP . Ta chọn được kiểu động cơ : 4A132MA8Y3 Với các thông số sau: Công suất danh nghĩa : P đc = 5,5 ( ) kw Số vòng quay thực n đc = 716 ( ) ph vg 74,0= ϕ Cos 83% = η 2,2 max = dn T T k dn T T = 1,8 ( ) mmd đc 38= IV. Phân phối tỉ số truyền 87,39 96,17 716 === lv đc t n n u Chọn tỉ số truyền hộp giảm tốc u h = 12 . Tra theo bảng B [ ] 3.1 1 43 ta được tỉ số truyền các cấp bánh răng: u 1 =4,05 & u 2 = 2,97 Tỉ số truyền của bộ truyền xích là: 32,3 12 87,39 === h t x u u u Vậy = = = = 97,2 05,4 32,3 87,39 2 1 u u u u x t V. Tính các thông số trên trục o Công suất trên trục: ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) kw P P kw P P kw P P kw P P kwPP ol k đc brol brol xol ct lvct 68,4 995,0.1 66,4 66,4 97,0.995,0 50.4 . 50,4 97,0.995,0 34,4 . 34,4 93,0.995,0 02,4 . 02,4 . 1 * 2 1 3 2 3 === === === === == η η ηη ηη ηη o Tốc độ quay của các trục: ( ) ( ) ( ) ( ) ph vg x ct ph vg ph vg ph vg đc u n n u n n u n n nn 93,17 32,3 53,59 53,59 97,2 79,176 7,176 05,4 716 716 3 2 2 3 1 1 2 1 === === === == o Momen trên các trục : ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) Nmm n P T Nmm n P T Nmm n P T Nmm T T Nmm n P T Nmm n P T ct ct ct đc đc đc 07,2141160 93,17 02,4 .10.55,9.10.55,9 696237 53,59 34,4 .10.55,9.10.55,9 83,243208 7,176 50,4 .10.55,9.10.55,9 52,31077 2 * 03,62155 716 66,4 .10.55,9.10.55,9 79,62421 716 68,4 .10.55,9 * .10.55,9 66 6 3 3 6 3 6 2 2 6 2 1 1 6 1 1 6 1 66 === === === == === === Phần II - Tính toán thiết kế bộ truyền trong II. Tính toán bộ truyền cấp nhanh (bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng) : Thông số đầu vào: ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) = = = == = == hL u n Nmm T T NmmT kwPP h ph vg 24000 05,4 716 52,31077 2 * 03,621551 4,661 1 1 1 1 1. Chọn vật liệu: Tra bảng B [ ] 1 92 1.6 , Ta chọn: - Bánh răng nhỏ: Thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB= 192÷214 (chọn HB 1 = 225) Có ( ) MPa b 750 1 = σ & ( ) MPa ch 450 1 = σ - Bánh răng lớn: Thép 45 thường hóa đạt độ rắn HB =192÷240 (chọn HB 2 = 210) Có ( ) MPa b 600 2 = σ & ( ) MPa ch 340 2 = σ 2. Xác định ứng suất cho phép Ứng suất ếp xúc cho phép [ ] H σ và ứng suất uốn cho phép [ ] H σ : T rục Thông số Động cơ I II III Công tác P(kw) 4,68 4,66 4,50 4,34 4,02 TST 1 4,05 2,97 3,32 n ( ) ph vg 716 716 176,7 59,53 17,93 T(Nmm) 62421,7 9 62155,03 / 31077,52 243208,8 3 696237 2141160,0 7 [ ] [ ] FLFCxFSR F F F HLxHVR H H H KKKYY S KKZZ S = = 0 lim 0 lim σ σ σ σ Trong đó : R Z - Hệ số xét đến độ nhẵn của mặt răng làm việc v Z - Hệ số xét đến ảnh hưởng của vận tốc vòng xH K - Hệ số xét đến ảnh hưởng của kích thước bánh răng R Y - Hệ số xét đến ảnh hưởng của độ nhám mặt lượn chân răng S Y - Hế số xét đến độ nhạy của vật liệu đối với tập trung ứng suất xF K - Hế số xét đến kích thước bánh răng ảnh hưởng đến độ bền uốn. Tính thiết kế sơ bộ: 1 = xHVR KZZ và 1 = xFSR KYY FH SS , - Hệ số an toàn khi tính về tiếp xúc và uốn .Tra bảng [ ] 1 94 2.6 B - Bánh răng chủ động: SH1 = 1,1 ; SF1 = 1,75 - Bánh răng bị động: SH1 = 1,1 ; SF2 = 1,75 , o o HLim FLim σ σ - Ứng suất tiếp xúc uốn cho phép với chu kì uốn cơ sở = += HB HB F H 8,1 702 0 lim 0 lim σ σ o Bánh chủ động : ( ) ( ) == =+= ⇔ = += MPa MPa HB HB F H F H 405225.8,1 52070225.2 8,1 702 0 1lim 0 1lim 1 0 1lim 1 0 1lim σ σ σ σ o Bánh bị động : ( ) ( ) == =+= ⇔ = += MPa MPa HB HB F H F H 378210.8,1 49070210.2 8,1 702 0 2lim 0 2lim 2 0 2lim 2 0 2lim σ σ σ σ K HL ,K Fl - Hệ số tuổi thọ xét đến ảnh hưởng của thời gian phục vụ và chế độ tải trọng của bộ truyền H m HE HO HL N N K = và H m FE FO FL N N K = Với m H , m F - Bậc của đường cong mỏi khi thử về ứng suất tiếp xúc và uốn. Do bánh răng có HB < 350 ⇒ m H = 6 & m F = 6 - N H0 ,N F0 - Số chu kì thay đổi ứng suất khi thử về ứng suất tiếp xúc và ứng suất uốn Số chu kì thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về tiếp xúc: 74,24,2 1 10.325,1225.3030 1 ≈== HBHO HN 74,24,2 10.123,1210.3030 22 ≈== HBHO HN Số chu kì thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về uốn: N FO = 4.10 6 - N HE ,N FE - Số chu kì thay đổi ứng suất tương đương. Do bộ truyền chịu tải trọng tĩnh nên: ∑ === cntNNN FEHE 60 Với: c - là số ăn khớp trong 1 vòng quay n - Vận tốc vòng của bánh răng ∑ t - Tổng số giờ làm việc của bánh răng ==== ==== ⇒ 7 222 9 1111 10.4448,2524000.7,176.1.60 60 10.24000.716.1.60.125,0 60.125,0 2 1 tncNN tncNKN FEHE FEHEHE Ta có: N HE ≥ N HO ⇒ Lấy N HE = N HO → K HL = 1 N FE ≥ N FO ⇒ Lấy N FE = N FO → K FL = 1 Thay số liệu vào biểu thức: [ ] ( ) [ ] ( ) == == MPa MPa H H 45,445 1,1 490 73,472 1,1 520 2 1 σ σ [ ] ( ) [ ] ( ) == == MPa MPa F F 216 75,1 378 43,231 75,1 405 2 1 σ σ Đối với bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng: [ ] [ ] [ ] [ ] [ ] ( ) MPa H H HH H 09,459 2 45,44573,472 25,1 2 min 21 = + =⇒ ≤ + = σ σ σσ σ Ứng suất tải cho phép: [ ] ( ) ( ) [ ] [ ] )(272340.8,0.8,0 )(360450.8,0.8,0 1260450.8,2:.8,2 22 11 21 MPa MPa MPaMax ch Max F ch Max F chch Max H === === === σσ σσ σσσ 3. Xác định sơ bộ khoảng cách trục: Xác định sơ bộ khoảng cách trục đối với cấp nhanh ( ) [ ] 3 1 2 1 11 .* 1. baH H aw u KT uka ψσ β += Trong đó: – a K : Hệ số phụ thuộc vào vật liệu của cặp bánh răng Tra bảng B [ ] 6.5 1 96 với bánh răng trụ răng nghiêng ta lấy a K = 43 ( ) 3 1 MPa – 1 T * Momen xoắn trên trục bánh chủ động (Nmm) Có : T 1 *=31210,90(Nmm) – [ ] H σ : Ứng suất tiếp xúc cho phép (Mpa) Có: [ ] ( ) MPa H 09,459 = σ – u 1 : Tỉ số truyền cấp nhanh – w w ba a b = ψ , w b : chiều rộng vành răng Đối với vật liệu có độ cứng < 350HB, Tra bảng B [ ] 6.6 1 97 , chọn 40,0 = ba ψ ( ) 07,1)105,4.(40,0.53,01.53,0 1 =+=+= u babd ψψ – , H F K K β β - Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng khi tính ứng suất tiếp xúc và uốn Tra bảng B [ ] 6.7 1 98 ta có: Ứng với sơ đồ 3 = = 32,1 15,1 β β F H K K Thay số liệu vào biểu thức: ( ) mma w 33,102 4,0.05,4.09,459 15,1.52,31077 )105,4.(43 3 2 1 =+=⇒ Chọn a w1 = 105 (mm) 4. Xác định các thông số ăn khớp Ta có: m = (0,01 ÷ 0,02). a w = (0,01 ÷ 0,02).105 = (1,05 ÷ 2,1) (mm) Theo bảng B [ ] 6.8 1 99 chọn m = 2 - Xác định số răng : Chọn sơ bộ 35= β , do đó Cos β = 0,8192 Số răng bánh nhỏ: ( ) ( ) 03,17 105,4.2 8192,0.105.2 1 2 1 1 = + = + = um Cosa Z w β . Lấy Z 1 =17 Số răng bánh lớn: 85,6817.05,4. 112 === ZuZ . Lấy Z 2 =68 - Tỉ số truyền thực tế : u t = = 4 17 68 = - Sai số tỉ số truyền: %4%23,1%100. 05,4 05,44 %100. <= − = − =∆ u uu u t - Xác định góc nghiêng của bánh răng: ( ) ( ) 95,35 8095,0 105.2 6817.2 .2 21 =⇒ = + = + = β β w a ZZm Cos [...]... 0,0695.ln(m) = 1,08 – 0,0695.ln(2,5) = 1,02 , : - Ứng với da ≤ 400 mm thì KxF = 1 K Hα , K Fα - - Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên các đôi răng đồng thời ăn khớp khi tính về ứng suất tiếp xúc và uốn K Hα = 1,13 K Fα = 1,37 Với cấp chính xác làm việc êm là 9: & K Hβ K F β , Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng khi tính ứng suất K Hβ = 1,15 6.7 [ 1] K Fβ... 0,0695.ln(m) = 1,08 – 0,0695.ln(2,5) = 1,02 - Ứng với da ≤ YR = 1 400 mm thì KxF = 1 K Hα , K F α - - Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên các đôi răng đồng thời ăn khớp khi tính về ứng suất tiếp xúc và uốn K H α = K Fα = 1 - - Với bánh răng trụ răng thẳng thì KHβ , KFβ - Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng khi tính ứng suất tiếp xúc và uốn Tra bảng B K Hβ = 1,15... ] = σ H lim Z R ZV K xH K HL 0 SH [σ F ] = σ F lim YR YS K xF K FC K FL 0 SF Trong đó : ZR - Hệ số xét đến độ nhẵn của mặt răng làm việc Zv - Hệ số xét đến ảnh hưởng của vận tốc vòng K xH - Hệ số xét đến ảnh hưởng của kích thước bánh răng YR - Hệ số xét đến ảnh hưởng của độ nhám mặt lượn chân răng YS - Hế số xét đến độ nhạy của vật liệu đối với tập trung ứng suất K xF - Hế... suất cơ sở khi thử về uốn: NFO = 4.106 - NHE,NFE - Số chu kì thay đổi ứng suất tương đương Do bộ truyền chịu tải trọng tĩnh nên: N HE = N FE = N = 60cnt ∑ Với: c - là số ăn khớp trong 1 vòng quay n - Vận tốc vòng của bánh răng t ∑ - Tổng số giờ làm việc của bánh răng N HE 3 = N FE3 = 60.c.n2 t 3 = 60.1.176,7.24000 = 25,444.10 7 ⇒ 7 N HE4 = N FE4 = 60.c.n3 t 4 = 60.1.59,53.24000 = 8,57232.10 Ta... w bw , - : chiều rộng vành răng Đối với vật liệu có độ cứng < 350HB, Tra bảng B 6.6 [ 1] 97 ψ ba = 0,40 , chọn ψ bd = 0,53.ψ ba ( u 2 + 1) = 0,53.0,4.( 2,97 + 1) = 0,84 KH β , KFβ - - Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng khi tính ứng suất tiếp xúc và uốn Tra bảng B 6.7 [ 1] 98 ta có: Ứng với sơ đồ 3: K Hβ = 1,12 K Fβ = 1,24 Thay số vào biếu thức: ⇒ a w 2 =... học: - Tỉ số truyền thực tế là ut= 2,90 - Đường kính vòng lăn của cặp bánh răng : 2.a w 2.205 = = 105,13( mm) d w 3 = u t + 1 2,90 + 1 d = 2.a − d = 2.205 − 105,13 = 304,87 ( mm) w w3 w4 v= - Vận tốc vòng của bánh răng: π d w3 n 2 π 105,13.176,7 = = 0,97( m s ) 60.1000 60.1000 - - Tra bảng B 6.13 [ 1] 106 Tra phụ lục PL thẳng v=0,97 với bánh răng trụ răng thẳng và v=0,97 (ms) , Ta được : cấp chính... thông số động học - Tỉ số truyền thực tế là ut= 4,06 - Đường kính vòng lăn của cặp bánh răng : 2.a w 2.105 = = 42( mm) d w1 = ut + 1 4 + 1 d = 2.a − d = 2.105 − 42 = 168( mm) w w2 w2 v= - - Vận tốc vòng của bánh răng: Tra bảng B 6.13 [ 1] 106 π d w1 n1 π 42.716 = = 1,57( m s ) 60.1000 60.1000 với bánh răng trụ nghiêng và v=1,57 2.3 [1] 250 (ms) ,Ta được: cấp chính xác 9 - Tra phụ lục PL K Hv... a∗ = 2 Z1 + Z 2 Z − Z1 − 2 2 2 π 2 2 25 + 83 83 − 25 136 − − 2 2 π 2 = 1014,30( mm) Để xích không chịu lực căng quá lớn, khoảng cách trục a cần giảm bớt 1 lượng : ∆a = ( 0,002 ÷ 0,004 ) a Chọn ∆a = 0,003a = 0,003.1014,30 = 3,04( mm) a = a * − ∆a = 1014,30 − 3,04 = 1011,26( mm) Khi đó : Số lần va đập của xích i : B Theo 5.9 [1] 85 [ i ] = 30... = 30 15 x 15.136 5 Kiểm nghiệm về độ bền s= - Trong đó : Q – Tải trọng phá hỏng B Theo 5.2 [1] 78 , Với p = 25,40( mm) kđ - k đ = 1,2 thì Q = 56,7( kN ) & q = 2,6( kg ) - Hệ số tải trọng động v – Vận tốc trung bình của xích: v= Ft - Q ≥ [ s] k đ Ft + F0 + Fv Ft = - Lực vòng Z 1 p.n3 25.25,40.59,53 = = 0,63( m s ) 60.1000 60.1000 1000 P 1000.2,17 = = 3444,44( N ) v 0,63 Fv - F0 - - Lực căng do lực... kd - 87 , Với Z=25 ta có: B : Hệ số tải trọng động Theo - 5.6 [1] 82 kd = 1 : Lực va đập trên 1 dãy xích Fvd = 13.10 −7.n3 p 3 m = 13.10 −7.59,53.25,403.1 = 1,27( N ) B - , ta có : K d = 1,2 : Hệ số phân bố không đều tải trọng cho các dãy Sử dụng 1 dãy xích : Fvd r A : Diện tích chiếu của bản lề Theo 5.12 [1] A = 180 ( mm 2 ) 87 , 5 - E : Môđun đàn hồi 2 E1 E2 2.2,1.10 2,1.10 5 E= = = 2,1.105 ( MPa . BAI LAM ĐỒ ÁN Mục Lục Phần I - Tính toán phần động học I.Xác định công suất yêu cầu 1. Tính toán cho quá trình nâng của hệ - Hệ số trọng lượng : k 1. ) Nmm n P T Nmm n P T Nmm n P T Nmm T T Nmm n P T Nmm n P T ct ct ct đc đc đc 07,2141160 93,17 02,4 .10.55,9.10.55,9 696237 53,59 34,4 .10.55,9.10.55,9 83,243208 7,176 50,4 .10.55,9.10.55,9 52,31077 2 * 03,62155 716 66,4 .10.55,9.10.55,9 79,62421 716 68,4 .10.55,9 * .10.55,9 66 6 3 3 6 3 6 2 2 6 2 1 1 6 1 1 6 1 66 === === === == === === Phần II - Tính toán thiết kế bộ truyền trong II. Tính toán bộ truyền cấp nhanh (bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng) : Thông số đầu vào: ( ) (. phụ thuộc vào vật liệu của cặp bánh răng Tra bảng B [ ] 6.5 1 96 với bánh răng trụ răng nghiêng ta lấy a K = 43 ( ) 3 1 MPa – 1 T * Momen xoắn trên trục bánh chủ động (Nmm) Có : T 1 *=31210,90(Nmm) – [