Đối với nhiều ngành trong trường Đại học Kỹ thuật, sau khi học xong phần lý thuyết học sinh sẽ bước qua giai đoạn thiết kế đồ án môn học. Đối với môn học Chi Tiết Máy cũng vậy.Thiết kế chi tiết máy là một bước ngoặc cho việc nghiên cứu cơ sở tính toán và thiết kế các bộ truyền động cơ khí cũng như các chi tiết máy. Đây là đề tài thiết kế chính xác đầu tiên đối với mỗi sinh viên ngành cơ khí. Nhiệm vụ chung là thiết kế hệ thống dẫn động từ động cơ điện đến cơ cấu chấp hành.Đề tài:”Thiết kế hộp giảm tốc hai cấp, có cấp nhanh phân đôi ” có các ưu điểm là bộ truyền làm việc êm, truyền được công suất lớn, lực dọc trục được triệt tiêu, kết cấu hộp giảm tốc tương đối đơn giản dễ chế tạo, dễ bôi trơn, các bánh răng và ổ bố trí đối xứng, vì vậy trục chịu tải tương đối đồng đều. Nhưng bên cạnh đó hộp giảm tốc có cấp tách đôi có nhược điểm là chiều rộng của hộp lớn ,cấu tạo bộ phận ổ phức tạp , số lượng chi tiết và khối lượng gia công tăng .Khi thiết kế đồ án Chi Tiết Máy sinh viên lần đầu tiên bắt tay vào một công việc mới mẽ, rèn luyện, vận dụng nhiều kiến thức để giải quyết các vấn đề có liên quan đến thực tế. Đồ án này là sản phẩm thiết kế đầu tay, tuy còn mang nặng tính lý thuyết nhưng có tính chất đào sâu chuyên ngành giúp cho mỗi sinh viên có ý thức sâu sắc về công việc cũng như nghiên cứu và tính toán.Trong đồ án vấn đề sai sót là không thể tránh khỏi, kính mong quý thầy cô tận tình chỉ bảo để giúp em bổ sung những khuyết điểm, những khúc mắc còn tồn tại và có thêm kiến thức để tiếp tục thực hiện các đề tài sau này.Xin chân thành cảm ơn quý thầy cô. Đà Nẵng, ngày tháng năm 201Sinh viên thực hiện
Ph m V n cạ ă Đứ LỜI NÓI ĐẦU Đối với nhiều ngành trong trường Đại học Kỹ thuật, sau khi học xong phần lý thuyết học sinh sẽ bước qua giai đoạn thiết kế đồ án môn học. Đối với môn học Chi Tiết Máy cũng vậy. Thiết kế chi tiết máy là một bước ngoặc cho việc nghiên cứu cơ sở tính toán và thiết kế các bộ truyền động cơ khí cũng như các chi tiết máy. Đây là đề tài thiết kế chính xác đầu tiên đối với mỗi sinh viên ngành cơ khí. Nhiệm vụ chung là thiết kế hệ thống dẫn động từ động cơ điện đến cơ cấu chấp hành. Đề tài:”Thiết kế hộp giảm tốc hai cấp, có cấp nhanh phân đôi ” có các ưu điểm là bộ truyền làm việc êm, truyền được công suất lớn, lực dọc trục được triệt tiêu, kết cấu hộp giảm tốc tương đối đơn giản dễ chế tạo, dễ bôi trơn, các bánh răng và ổ bố trí đối xứng, vì vậy trục chịu tải tương đối đồng đều. Nhưng bên cạnh đó hộp giảm tốc có cấp tách đôi có nhược điểm là chiều rộng của hộp lớn ,cấu tạo bộ phận ổ phức tạp , số lượng chi tiết và khối lượng gia công tăng . Khi thiết kế đồ án Chi Tiết Máy sinh viên lần đầu tiên bắt tay vào một công việc mới mẽ, rèn luyện, vận dụng nhiều kiến thức để giải quyết các vấn đề có liên quan đến thực tế. Đồ án này là sản phẩm thiết kế đầu tay, tuy còn mang nặng tính lý thuyết nhưng có tính chất đào sâu chuyên 1 Ph m V n cạ ă Đứ ngành giúp cho mỗi sinh viên có ý thức sâu sắc về công việc cũng như nghiên cứu và tính toán. Trong đồ án vấn đề sai sót là không thể tránh khỏi, kính mong quý thầy cô tận tình chỉ bảo để giúp em bổ sung những khuyết điểm, những khúc mắc còn tồn tại và có thêm kiến thức để tiếp tục thực hiện các đề tài sau này. Xin chân thành cảm ơn quý thầy cô. Đà Nẵng, ngày tháng năm 201 Sinh viên thực hiện Ph m V n cạ ă Đứ 2 Ph m V n cạ ă Đứ PhầnI: CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN I: CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN Động cơ cần làm việc sao cho có thể lợi dụng được toàn bộ công suất động cơ. Khi làm việc nó phải thoả mãn 3 điều kiện: - Động cơ không phát nóng quá nhiệt cho phép. - Động cơ có khả năng quá tải trong thời gian ngắn. - Động cơ có moment mở máy đủ lớn để thắng moment cản ban đầu của phụ tải khi mới khởi động. - Do chế độ tải trọng : Rung động nhẹ, quay một chiều . Để chọn động cơ điện ta cần tính công suất cần thiết kế ta dựa vào: Các số liệu đã cho: - Tải trọng P = 3525N - Vận tốc băng tải V = 1,2 m/s. - Đường kính tang D = 675 mm Nếu gọi: N lv _ là công suất làm việc của băng tải η _ là hiệu suất truyền dộng. Trong đó: N lv = == ηη .1000 2,1.3525 .1000 PV (Kw) (1.1) Ta chọn: 96,0 1 = η là hiệu suất bộ xích 98,0 2 = η là hiệu suất bộ truyền bánh răng trụ (ba bộ) 995,0 3 = η là hiệu suất một cặp ổ lăn (bốn cặp) 3 Ph m V n cạ ă Đứ 1 4 = η là hiệu suất khớp nối. Ta được: 8856,0 4 4 3 3 21 == ηηηηη ⇒ 7764,4 8856,0.1000 2,1.3525 == lv N Kw Công suất cần thiết N o = == 8856,0 7764,4 η lv N 5,3934Kw Ta cần phải chọn động cơ điện có công suất định mức N đm > N o . Trong tiêu chuẩn động cơ điện có nhiều loại thoả mãn điều kiện này. Theo TK CTM bảng 2P ta chọn sơ bộ động cơ điện che kín có quạt gió A02-42-4 có: Công suất động cơ N đm = 5,5 Kw Số vòng quay của động cơ n đc = 1450 vòng/phút Hiệu suất động cơ η đm = 88% Khối lượng động cơ m = 66,5 Kg. Động cơ này gọn nhẹ giá thành không đắt lắm và tỷ số truyền chung có thể phân phối hợp lý cho các bộ truyền trong hệ thống dẫn động. Kiểm tra mômen khởi động của động cơ: Ta có: 5,1= dm mm M M Xem như bộ truyền làm việc với mômen định mức của động cơ. 4 Ph m V n cạ ă Đứ Mà ta có 4.1= M M qt ⇒ M mm >M qt . Vậy bảo đảm động cơ khởi động được để kéo bộ truyền làm việc. II: PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN. II-1 Tỷ số truyền. Tý số truyền động chung: i = n đm /n t Trong đó n t là số vòng quay của tang dẫn động. 1000.60 t t Dn V π = m/s (1.2) ⇒ n t = 34 675 1000.60.2,1 1000.60. == ππ D V t vòng/phút Vậy i = 647,42 34 1450 = Ta có: i = i ng .i t = i ng .i n .i c Trong đó: i ng tỷ số truyền của bộ truyền xích i t tỷ số truyền của hộp giảm tốc i n tỷ số truyền cấp nhanh i c tỷ số truyền cấp chậm. 5 Ph m V n cạ ă Đứ Tỷ số truyền là đặc trưng, là chỉ tiêu kỹ thuật có ảnh hưởng đến kích thước, chất lưọng của bộ truyền cơ khí. Việc phân phối tỉ số truyền cho các bộ truyền trong hộp giảm tốc (quan hệ giữa i n và i t ) theo nguyên tắc: - Kích thước và trọng lượng cuả hộp giảm tốc là nhỏ nhất - Điều kiện bôi trơn tốt nhất Trong hộp giảm tốc bánh răng trụ hai cấp có cấp nhanh phân đôi để cho các bánh răng bị dẫn của cấp nhanh và cấp chậm được ngâm trong dầu gần như nhau tức là đường kính của các bánh răng phải xấp xỉ nhau (R 2 ≈ R 4 ), chọn i n =1,2i c . Chọn: i x =4 ; ⇒ i ng = i x = cccn iiii i .2,1 647,42 . = =4 98.2 4*2.1 647.42 ==⇒ c i ⇒ i n = 1.2*2.98 = 3.576 II.2.Công suất trên các trục: KwNN KwNN KwNN IIIII III OI 0004,598,0.995,0.1281,5. 1281,5995,0.98,0.3664,5 3664,51.995,0.3934,5 3.2 2 3 2 2 43 === === === ηη ηη ηη 6 Ph m V n cạ ă Đứ II.3. Tính số vòng quay của mỗi trục. n 1 = n đc = 1450(vòng/phút). 405 576,3 1450 1 2 === n i n n (vòng/phút) 136 98,2 48,405 2 3 === c i n n (vòng/phút) II.4.Tính momen xoắn cho mỗi trục: )(029,351131 136 0004,51055,9 1055,9 )(864,102921 405 1281,51055,9 1055,9 )(220,35344 1450 3664,51055,9 1055,9 )(048,35522 1450 3934,51055,9 1055,9 6 3 6 6 2 6 6 1 6 6 6 Nmm n N M Nmm n N M Nmm n N M Nmm n N M III XIII II XII I XI ct ct XâC = ×× = ×× = = ×× = ×× = = ×× = ×× = = ×× = ×× = Bảng hệ thống các số liệu tính được: Trục T.số Trục động cơ I II III I I nh =3,576 I ch =2,98 4 n(v/p) 1450 1450 405 136 7 Ph m V n cạ ă Đứ N(Kw) 5,5 5,3664 5,1281 5,0004 THIẾT KẾ CÁC BỘ TRUYỀN. ( BỘ TRUYỀN XÍCH). Truyền động xích thuộc truyền động ăn khớp, được sử dụng rộng rãi trong máy công cụ, máy nông nghiệp, máy dệt máy vận chuyển. Xích là một chuổi các mắc xích nối với nhau bằng bản lề .Xích truyền chuyển động và tải trọng từ trục dẫn (trục chủ động) sang trục bị dẩn (trục bị động ) nhờ sự ăn khớp các mắc xích với răng đĩa xích. Ưu nhược điểm của bộ truyền xích. Ưu điểm : 8 Ph m V n cạ ă Đứ +Có thể truyền chuyển động với khoảng cách lớn mà vẫn đảm bảo tỷ số truyền chính xác.Thông thường khoảng cách giữa hai trục nên dùng nhỏ hơn 8m. +So với bộ truyền đai thì hiệu suất của bộ truyền xích cao hơn .Lực tác dụng lên trục nhỏ vì lực căng ban đầu không cần lớn;khuôn khổ kích thước nhỏ, gọn hơn khi điều kiện làm việc và công suất như nhau. +Có thể cùng một lúc truyền chuyển động cho nhiều trục khác nhau. Nhựơc điểm: +vận tốc tức thời của đĩa xích thay đổi nhất là khi số răng của đĩa xích ít làm cho đĩa xích quay không đều. +Bộ truyền đòi hỏi chế tạo và lắp ghép chính xác,do đó giá thành cao. +Xích chóng mòn bản lề nhất là điều kiệm bôi trơn không tốt và bộ truyền không được che kín. +Truyền động xích có tiếng ồn Bộ truyền xích làm việc có thể xuất hiện các dạng hỏng sau đây: +Mòn bản lề và răng đĩa xích. +Con lăn bị mòn,bị rỗ hoặc vỡ. +Các má xích bị đứt vì mỏi. Thiết kế bộ truyền xích gồm ba giai đoạn. 9 Ph m V n cạ ă Đứ Giai đoạn 1:Nghiên cứu các yêu cầu của bộ truyền cần thiết kế: P=3525(N), N=4,23(kw), n t =34(vòng /phút), I x =4 Giai đoạn 2: Bước 1:Sơ đồ kết cấu của nguyên lý của bộ truyền và các thông sô hình học của bộ truyền. Bước 2:xác định các thông số lý học(A,D 1 ,D 2 ,X,t). 1) Chọn loại xích. Trong các bộ truyền xích thường dùng xích ống con lăn hoặc xích răng trong đó xích ống con lăn được dùng nhiều nhất. Theo đầu bài v t =1,2<10 ÷ 15(m/s) nên ta dùng xích ống con lăn ,nó có giá thành rẻ hơn và dễ chế tạo hơn xích răng. 2)Tính số răng của đĩa xích. Số răng của đĩa xích càng ít đĩa bị động quay càng không đều,động năng va đập của mắt xích răng đĩa xích càng tăng và xích làm việc càng ồn. Do đó cần hạn chế số răng nhỏ nhất của đĩa xích nên chọn số răng đĩa nhỏ Z 1 =23, số răng đĩa xích lớn Z 2 =4.23 = 92 3)Định bước xích t: Bước xích t là thông số cơ bản của bộ truyền xích,xích có bước càng lớn thì khả năng tải càng lớn nhưng tải trọng động va đập,va đập và tiếng ồn càng tăng nhất là khi vận tốc cao. 10 [...]... 3 :Bộ truyền đã thiết kế có khả năng đáp ứng các yêu cầu đề ra, thoã mãn các điều kiện bền 15 Phạm Văn Đức PHẦN III:THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG TRONG HỘP GIẢM TỐC III.1.THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG TRỤ RĂNG NGHIÊNG CẤP NHANH: • Đối với hộp giảm tốc hai cấp có cấp nhanh phân đôi Cấp nhanh là bánh răng trụ răng nghiêng , có các đặc điểm sau: - Do cấp nhanh phân đôi nên khi tính công suất phải chia đôi. .. phải chia đôi cho bộ truyền cấp nhanh - Bánh răng ở cấp nhanh chịu tải nhỏ hơn bánh răng cấp chậm Do vậy khi chọn hệ số chiều rộng răng sao cho cần thoã mãn bch≈ 2bnh - Bánh răng cấp chậm là bánh răng trụ răng thẳng; ăn khớp không tốt, có va đập, vì vậy khi thiết kế ta tính theo cặp bánh răng dịch chỉnh III.1.1.Chọn vật liệu làm bánh răng _ Bánh răng nhỏ: chọn thép 45, thường hoá có: σk1= 600 N/mm2... 1,8 1,5.270.1 Bánh nhỏ: [σ]u1 = 1,5.1,8 = 150 N/mm2 Bánh lớn: [σ]u2 = 1,5.1,8 = 125 N/mm2 1,5.225.1 III.2.3.Sơ bộ chọn hệ số tải trọng k: Có thể chọn sơ bộ k = 1,5 Do ổ bố trí đối xứng III.2.4.Chọn hệ số chiều rộng bánh răng: Do bộ truyền cấp chậm là bộ truyền bánh răng thẳng Vận tốc thấp Mà theo công thức M x = 9,55.10 6.N n (3.21) Vậy bộ truyền cấp chậm chịu tải lớn hơn bộ truyền cấp nhanh Chọn ψA... 3/ = 219,79N III.2.THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG TRỤ RĂNG THẲNG CẤP CHẬM: III.2.1.Chọn vật liệu làm bánh răng Bánh răng nhỏ: chọn thép 45 thường hóa có: σbk3 = 600 N/mm2 ; σch3 = 300 N/mm2 ; HB = 200 σNotx3=520N/mm2 Phôi đúc, giả thiết đường kính phôi (60÷90) mm Bánh răng lớn: chọn thép 35 thường hóa có: σbk4 = 500 N/mm2 ; σch4 = 260 N/mm2 ; HB = 170 σNotx4=442N/mm2 Phôi đúc, giả thiết đường kính phôi... Bánh nhỏ: [σ]u1= 1,5.1,8 = 143,3 N/mm2 Bánh lớn: [σ]u2= 1,5.1,8 = 119,4N/mm2 1,5.215 III.1.3.Sơ bộ chọn hệ số tải trọng k: Do ổ bố trí đối xứng Có thể chọn sơ bộ k = 1,5 III.1.4.Chọn hệ số chiều rộng bánh răng: Do bộ truyền cấp nhanh là bộ truyền bánh răng chử V, phân đôi Do vậy tải trọng tác dụng lên một bánh là nhỏ Vậy chọn ψA= b/A = 0,3 III.1.5.Xác định khoảng cách trục: 1,05.10 6 A1 ≥ (i + 1)... rộng bánh răng: b3 = ψA.A = 0,4.178= 71mm III.2.6.Tinh vận tốc vòng v của bánh răng và chọn ccx chế tạo bánh răng: Vận tốc vòng của bánh răng trụ: 27 Phạm Văn Đức v= 2.π A.n II 2.π 178.405 = = 1,9m / s (3.23) 60.1000(ic + 1) 60.1000.(2,98 + 1) Với vận tốc này theo bảng 3-11 ta chọn cấp chính xác chế tạo là 9 III.2.7.Định chính xác hệ số tải trọng k và khoảng cách trục A: Đường kính vòng lăn bánh răng. .. tăng khả năng tải tính theo sức bền tiếp xúc của bánh răng nghiêng so với bánh răng thẳng Chọn θ’= 1,2 k_ hệ số tải trọng n2=405(v/p) σtx2=442N/mm2 2 1,05.10 6 1,5.5,3664 A1 ≥ (3,576 + 1) 442.3,576 0,3.1,2.405 =132,66mm 3 19 Phạm Văn Đức Chọn A1=135 III.1.6.Tinh vận tốc vòng v của bánh răng và chọn ccx chế tạo bánh răng: Vận tốc vòng của bánh răng trụ: v= 2.π A1 n1 2.π 135.1450 = = 4,48m... tương đương của bánh răng: Ntđ = 60 u Σ(Mi/Mmax)3ni.Ti (3.20) Số chu kỳ tương đương của bánh răng nhỏ: Ntđ3 = Ntđ2 = 46,97.107 > No Như vậy số chu kỳ làm việc tương đương của bánh lớn: Ntđ4 = Ntđ2/ic =46,97.10 7 /2,98=15,76.107> No Nên chọn k’N = 1 cho cả 2 bánh răng ⇒ [σ]tx = [σ]Notx k’ = 2,6.HB Ứng xuất tiếp xúc cho phép của bánh lớn: [σ]tx4 = 442 N/mm2 Ứng xuất tiếp xúc cho phép của bánh nhỏ:[σ]tx3... thân hộp: d 1 = 10 Chiều cao bu lông ghép nắp và chiều dày nắp : l 3 = 18 Khe hở giữa mặt bên xích và đầu bu lông: l4 = 15 mm mm mm mm Chiều rộng bánh răng cấp nhanh: 35 40 mm Phạm Văn Đức Chiều rộng bánh răng cấp chậm: 67 mm Chiều dài phần mayơ lắp với trục l5=1,5.d3 l5=1,5.40= 60 Khoảng cách từ nắp ổ đến nối trục IV.A.4.Sơ đồ phát họa hộp giảm tốc: Dựa vào sơ đồ ta tính được chiều dài sơ bộ của các... =100/(0,984)3= 105 Hệ số dạng răng theo bảng 3-18: y1 = 0,451 y2 = 0,517 Lấy θ’’=1,5_hệ số phản ánh khả năng tải khi tính theo sức bền uốn của bánh răng nghiêng so với bộ truyền bánh răng thẳng Đối với bánh răng nhỏ: σ u1 = 19,1.10 6.k N 19,1.10 6.1,5.5,3664 = = 34,98 N / mm 2 (3.12) 2 2 y1 mn Z1 n1 b.θ ' ' 0,451.2 28.1450.40.1,5 vậy σ u1 < [σ]u1=143,3 N/mm2 Đối với bánh răng lớn: σu2 = σu1.y1/y2 (3.13) . TRUYỀN BÁNH RĂNG TRỤ RĂNG NGHIÊNG CẤP NHANH: • Đối với hộp giảm tốc hai cấp có cấp nhanh phân đôi. Cấp nhanh là bánh răng trụ răng nghiêng , có các đặc điểm sau: - Do cấp nhanh phân đôi nên. nhất Trong hộp giảm tốc bánh răng trụ hai cấp có cấp nhanh phân đôi để cho các bánh răng bị dẫn của cấp nhanh và cấp chậm được ngâm trong dầu gần như nhau tức là đường kính của các bánh răng phải. 3 :Bộ truyền đã thiết kế có khả năng đáp ứng các yêu cầu đề ra, thoã mãn các điều kiện bền. 15 Ph m V n cạ ă Đứ PHẦN III:THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG TRONG HỘP GIẢM TỐC. III.1.THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN