ĐỒ ÁN CHẾ TẠO MÁY Hộp Giảm Tốc Bánh Răng Trụ Răng Nghiêng

PhÇn I Chän ®éng c¬ I. Chän ®éng c¬ 3 II. Ph©n phèi tû sè truyÒn 3 III. X¸c ®Þnh c¸c th«ng sè trªn trôc PhÇn II TÝnh to¸n c¸c bé truyÒn I TÝnh to¸n bé truyÒn ®ai 5 1. Chän lo¹i ®ai vµ tiÕt diÖn ®ai 5 2 X¸c ®Þnh lùc t¸c dông lªn trôc 7 II. TÝnh to¸n bé truyÒn b¸nh r¨ng 7 1 . Chän vËt liÖu 7 2 . X¸c ®Þnh øng suÊt cho phÐp vµ kiÓm nghiÖm ®é an toµn cña bé truyÒn 8 3. TÝnh to¸n c¸c kÝch th­íc vµ lùc ¨n khíp cña bé truyÒn 10 4. C¸c kÝch th­íc bé truyÒn 10 Phµn III TÝnh to¸n trôc æ l¨n 1 Chon vËt liÖu 10 2. X¸c ®Þnh s¬ bé ®­êng kÝnh trªn trôc ( truc II : III ) 11 3. TÝnh gÇn ®óc c¸c trôc 12 3.1 TÝnh gÇn ®óng trôc II 12 3.2 Chän æ cho trôc II 18 3.3 TÝnh gÇn ®óng trôc III 20 3.4 Chon æ cho trôc III 25 PhÇn IV TÝnh to¸n thiÕt kÕ vá cña hép gi¶m tèc

Mở đầu

Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí là nôi dung không thể thiếu với chương trình

đào tạo kĩ sư cơ khí nhằm cung cấp cho sinh viên những kiến thức cơ sở về kết cấu máy và các quá trình cơ bản khi thiết kế máy.Trong quá trình học môn Chi tiết máy

em dã được làm quen với những kiến thức cơ bản về kết cấu máy , các tính năng cơ bản của các chi tiết máy thường gặp.Đồ án môn học Chi tiết máy là kết quả đánh giá thực chất nhất quá trình học tập môn Chi tiết máy,Chế tạo phôi,dung sai….

Hộp giảm tốc là thiết bị không thể thiếu trong các máy cơ khí,nó có nhiêm vụ biến đổi vận tốc vào thanh một hay nhiều vận tốc ra tùy thuộc vào công dụng của

máy.Khi nhận đồ án thiết kế Chi tiết máy thầy giao cho, em đã tìm hiểu và cố gắng hoàn thành đồ án môn học này.

Trong quá trình làm em đã tìm hiểu các vẫn đề sau:

_ Cách chọn động cơ điện cho hộp giảm tốc.

_ Cách phân phối tỉ số truyền cho các cấp trong hộp giảm tốc.

_ Các chỉ tiêu tính toán và các thông số cơ bản của hộp giảm tốc.

_ Các chỉ tiêu tính toán,chế tạo bánh răng và trục.

_ Cách xác định thông số của then.

_ Kết cấu, công dụng và cách xác định các thông số cơ bản của vỏ hộp và các chi tiết có liên quan.

_ Cách lắp ráp các chi tiết lại với nhau thành một kết cấu máy hoàn chỉnh

_ Cách tính toán và xác định chế độ bôi trơn cho các chi tiết tham gia truyền động

Hà Nội ,ngày 05 tháng 6 năm 2012

Sinh viên

Phần I chọn động cơ và tính toán tỷ số truyền

I Chọn động cơ

1 Chọn kiểu, loại động cơ

_ Sử dụng loại động cơ điện xoay chiều 3 pha rụto lồng xúc

2 Thông số cơ bản ;

- Công suất trên trục làm việc

2,71000

48,015000

_ Đường kớnh tang của băng tải(mm)

_ Số vũng quay của trục cụng tỏc với hệ dẫn băng tải:

3 TÝnh m«men xo¾n trªn c¸c trôc:

10.55,

x M ax

10.55,

10.55,

346,7.10.55,9

10.55,

III

ax II ax

309,7.10.55,9

10.55,

III

in II in

272,7.10.55,9

10.55,

199,7.10.55,9

10.55,

PhÇn II tÝnh to¸n c¸c bé truyÒn

I tÝnh to¸n bé truyÒn ngoµI - bé truyÒn ®ai

A Chän lo¹i ®ai vµ TiÕt diÖn ®ai.

1 Chän lo¹i ®ai.

Cã 3 lo¹i ®ai h×nh thang: ®ai thang thêng, ®ai thang hÑp vµ ®ai thang réng Ta chän ®ai

970.160.14,360000

0 0

0 0

0 100 0,01 [ ] 5

525,2

525,25,2100

480400

−

−+

( ) ( ) ( ) ( ) 1947,337

520.4

1604002

400160.14,3520.24

2

2 1 2 2

+

=

sb A

D D D

D sb

A

mm

6 Tính lại khoảng cách trục (A cx ).

8

1 2

2 2 1 2

160400180

57

=

cx A

D D

α

thoả mãn điều kiện 5.21 TKCTM

L

V

10276,49

ct v P

F

P

93,7.1000

104,104,

−

−

−

với tính chất tải trọng va đập không ổn định:

39,152sin.6.6,165.32sin

II thiết kế bộ truyền trong truyền động bánh răng.

1 Chọn vật liệu

Chọn vật liệu thích hợp là một bớc quan trọng trong việc tính toán thiết kế Chi tiết máy nói chung và truyền động bánh răng nói riêng Thép để chế tạo bánh răng đợc chia làm hai nhóm khác nhau về công nghệ cắt răng, nhiệt luyện và khả năng chạy mòn Do không có yêu cầu gì đặc biệt và đây là bộ truyền kín đợc bôi trơn đầy đủ theo quan điểm thống nhất hoá trong thiết kế nên ta chọn vật liệu hai cấp bánh răng nh nhau thuộc nhóm I có độ rắn 350

tx

σ ]

ứng suất uấn [

2 Xác định ứng suất cho phép và kiểm nghiệm độ an toàn của bộ truyền

a ứng suất tiếp xúc cho phép.

Asb

3

2 2 6

'

]].[

10.05,1[

)

1

(

θψ

N K i

nghiờng so với bỏnh răng thẳng

=> Asb

924,193.3,1.3,0.174,123

496,7.3,1.470.15,3

10.05,1)

115

,

3

2 6

5,2cos =

+ Tính số răng bánh chủ động:

15,4.500,2

12cos.200.2)

)12038.(

5,2cos

2

)( 1+ 2 = + =

ββ

Z Z

388.38.5,2.14,310.60.cos

3 3

1

=β

π

m/sDựa vào bảng 3.14 tkctm,

=> K =Kt Kđ= 1,015.1,2=1,218

* Kiểm nghiệm theo ứng suất tiếp xúc :

[ ]tx tx

n

N K b

i i

θ

2 1 3 6

)1(

496,7.218,1.61

)15,31(.15

* Kiểm nghiệm theo ứng suất uốn :

6

10

Z

y

N K

n td

Tính và so sánh ytđ1.[σu]1 và ytđ2.[σu]2

978,0

392,0435,0392

=

ytd

978,0

 nh vậy ta tính toán theo bánh răng nhỏ

Với các giá trí nh sau :

,

0

496,7.218,1.10.1,19

=> Bộ truyền bánh răng thoả mãn ca điều kiện tiếp xúc và điều kiện uốn

3 tính toán các kích thớc và lực ăn khớp của bộ truyền.

a Xác định các kích thớc của bộ truyền.

- Đờng kính vòng lăn :

+ d1= mn z

1cos ì

38.5,

+ d2= mn z

2cos ì

120.5,

496,7.10.55,9.2.10.55,9

1 1 1

6

=

=

d n

.46,3799cos

=

tag p

β

- Lực dọc trục :

Với các trục ở những thiết bị không quan trọng, chịu tải thấp có thể dùng thép không nhiệt

thép 40X tôi cải thiện để chế tạo trục Trờng hợp tải nặng hoặc trục đặt trên các ổ trợt

2 Xác định sơ bộ đờng kính trục theo M x =M s (trục II và trục III).

2.1 tính sơ bộ dờng kính trục III:

.2,

0 x

III Z III

sb

M d

τ

15.2,0

451,569554

+ khoảng cách từ cạnh ổ đến thành trong của hộp :l2=(10ữ15)

+ Chiều dài may ơ : lmơ=(1,4ữ1,5).dsb

- ChiÒu dµi trôc ë ngoµi : 110,5

2

9020302

192

2 + 3 + 4 + = + + + =

III n

l l l

B

- Kho¶ng c¸nh trôc trong æ :

1752.2

9015122

312)

22

++

371,185437

6020302

232

175

5,91)

=> 70,5

175

2

12,97.6,80784,2719)

2/175(695,2894.5,

91

=

++

2/175(.175)1755,91.(

2/175(695,2894.5

46,3799

=

d Tính mô men của trục.

+ Tính mô men uốn đứng tại điểm G:

,87.73,189975

,6168867

,

−

=+

,91.695,28945

,91

e Tính tiết diện của trục tại các điểm nguy hiểm.

+ Tại vị trí điểm H có lắp bánh đai

371,185437

M

55.1,0

8,251217

T¹i G cã r·nh then nªn ph¶i c«ng thªm vµo tiÕt diªn trôc 4%

+ TiÕt diÖn trôc t¹i E vµ F:

879,323326)

371,185437(

)592,264864

E

M d

55.1,0

897,323326

f kiểm nghiệm chính xác lại trục II

* Kiểm nghiệm tại vị trí điểm G:

n n

+

=

2 2

τ σ

τ σ

trong đó [ n ]= 1,2ữ2,5

Với

m a

K

n

σψσε

σ

σ σ

σ

σ

.

1 +

;

m a

K

n

τψτε

τ

τ τ

τ τ

.

1 +

49,

5,1

8.124

35.14

,

3

7,356

=> ( ) 10,75

5510

)088,58194(69,

=+

K

n

σψσε

σ

σ σ

σ σ

.

1 +

39,0.1,075,10.36,3

+

-

m a

K

n

τψτε

τ

τ τ

τ τ

.

1 +

19,2.05,019,2.52,2

n n

+

=+

65,262,7

65,26.2,7

2 2

2 2

τ σ

τ σ

Víi : n> [n]= (1,5÷2,5)

=>§¶m b¶o ®iÒu kiÖn mái t¹i G

* KiÓm nghiÖm t¹i vÞ trÝ ®iÓm H:

5,

K

n

τψτ

ε

τ

τ τ

τ

τ

.

1 +

194,5.05,0194,5.05,2

150

=+

5,1

35.14

,

3

7,356

904,

K

n

σψσε

σ

σ σ

σ σ

.

1 +

4,0.1,06,12.36,3

+

-

m a

K

n

τψτε

τ

τ τ

τ τ

.

1 +

01,3.05,001,3.52,2

n n

+

=+

4,1914,6

4,19.14,6

2 2

2 2

τ σ

τ σ

Víi : n> [n]= (1,5÷2,5)

=>§¶m b¶o ®iÒu kiÖn mái t¹i E

KÕt luËn : vËy kÕt cÊu chÝnh x¸c cña trôc lµ :

- TiÕt diÖn ®o¹n trôc l¾p æ bi : dE= dF= 35 mm

- TiÕt diÖn ®o¹n trôc l¾p b¸nh ®ai : d®= 30 mm

- TiÕt diÖn vai cña trôc : d= 45 mm

g Chän æ cho trôc II.

Góc β=260 Do có lực dọc trục nên ta chọn ổ đỡ chặn với tải trọng không ổn định nên chọn loại ổ hạng trung ( tra bảng 59)

2.5,69

P

N

XA, XB có chiều ngợc lại với P

d Tính mô men tại các điểm đặc biệt.

 Ta có biểu đồ mô men nh hình vẽ ( Hinh4)

e Tính tiết diện của các điểm đặc biệt trên trục.

+ Tại C:

1.1,

td C

M d

 31,16

55.1,0

878,151149

ình4 Sơ đồ mô men và kết sơ bộ trục III

f Kiểm nghiệm chính xác trục III

*Kiểm nghiệm tại C:

+Tiết diện trục III tại C = 55 mm tra bảng 48 ta có các thông số :

n n

+

=

2 2

τ σ

τ σ

trong đó [ n ]= 1,2ữ2,5

Với

m a

K

n

σψσε

σ

σ σ

σ

σ

.

1 +

;

m a

K

n

τψτε

τ

τ τ

τ τ

.

1 +

Trục đợc làm bằng thép 45 , tra bảng 45 ta có các giá trị sau :

- Thép lam trục là thép 45 tra bảng 45 ta có các thông số sau :

49,

5,

11.184

55.14,3

7,3562

.4

.14

P F

=

−+

K

n

σψσε

σ

σ σ

σ σ

.

1 +

04,0.1,08,4.36,3

+

-

m a

K

n

τψτε

τ

τ τ

τ τ

.

1 +

5,2.05,05,2.52,2

n n

+

=+

35,231,16

35,23.1,16

2 2

2 2

τ σ

τ σ

Với : n> [n]= (1,5ữ2,5)

=>Đảm bảo điều kiện mỏi tại C

* Kiểm nghiệm tại vị trí điểm D:

5,

878,151149

K

n

τψτ

ε

τ

τ τ

τ

τ

.

1 +

5,4.05,05,4.52,2

+

Ta có : n= nτ= 12,97 > [n]= (1,5ữ2,5)

Vậy tại D cũng thoả mãn điều kiện về mỏi

=> Nh vậy kết cấu trục ở trên đợc chọn:

- dA=dB=50mm

- dD= 45 mm

- dvai=60 mm

g Chän æ cho trôc III.

,547325

693,112

4888

.2.300

3,23425958

Chọn vỏ hộp làm bằng gang, mặt phẳng ghép giữa nắp và thân là mặt phẳng đi qua đờng

tâm các trục để thuận tiện cho việc lắp ghép

Lấy D3III =134mm và D2III =110mm với 6 vít M8

Đờng kính ngoài và tâm lỗ vít trục II: D3II =D II +4,4d4 =80+4,4.8=115mm

+

Lấy D3II =124mm và D2II =100mm với 4 vít M8

Bề rộng mặt ghép bulông cạnh ổ: K2 =1,6d2+1,3d2+(3ữ5)=1,6.12+1,3.12+3,2=38

mm

2

134 2

3 = =

= III

III D

62 2

124 2

3 = =

= II

II D

+ Mặt bích ghép nắp và thân :

- Chiều dày bích thân hộp: b=1,5.δ =1,5.8=12mm

- Chiều dày bích nắp hộp: b1 =1,5.δ1 =1,5.8=12mm

- Bề rộng bích nắp và thân: K3=K2 −(3ữ5)=38−3=35 mm

+ Kích thớc tổng quát của vỏ hộp giảm tốc :

- Chiều cao của hộp giảm tốc H =337 mm

- Chiều dài vỏ hộp L = 492 mm

- Chiều rộng đế vỏ hộp B=213 mm

…

3 Điều kiện làm việc bên trong của hộp giảm tốc

- Đợc ngâm trong dầu nhớt ( điêù kiện bôi trơn đảm bảo )

- Các ổ đỡ đợc sủ dung là ổ đỡ chặn

- Các thông số còn lại đợc thể hiện chi tiết trên bản vẽ (A0)

4 Dung sai lắp ghép

Vị trí lắp ghép có then dùng kiểu lắp ghép trung gian

6

7

k H

Lắp ổ bi với trục dùng kiểu lắp ghép k6

Lắp ổ bi với vỏ hộp dùng kiểu lắp ghép

11

7

d H

Lắp vòng chắn mỡ vào trục dùng kiểu lắp ghép

6

8

k F

Phần V mục lụC.

1 lời nói đầu Trang 2

Phần I Chọn động cơ

I Chọn động cơ 3

II Phân phối tỷ số truyền 3

III Xác định các thông số trên trục Phần II Tính toán các bộ truyền I Tính toán bộ truyền đai 5

1 Chọn loại đai và tiết diện đai 5

2 Xác định lực tác dụng lên trục 7

II Tính toán bộ truyền bánh răng 7

1 Chọn vật liệu 7

2 Xác định ứng suất cho phép và kiểm nghiệm độ an toàn của bộ truyền 8

3 Tính toán các kích thớc và lực ăn khớp của bộ truyền 10

4 Các kích thớc bộ truyền 10

Phàn III Tính toán trục ổ lăn

1 Chon vật liệu 10

2 Xác định sơ bộ đờng kính trên trục ( truc II : III ) 11

3 Tính gần đúc các trục 12

3.1 Tính gần đúng trục II 12

3.2 Chọn ổ cho trục II 18

3.3 Tính gần đúng trục III 20

3.4 Chon ổ cho trục III 25

Phần IV Tính toán thiết kế vỏ của hộp giảm tốc 26