Đồ án chi tiết máy hộp giảm tốc bánh răng côn đề 1-đại học BKHN

Tra bảng 6.β: Công suất tương đương.2 ⇒ Ứng suất tiếp xúc cho phép:... Tra bảng 6.β: Công suất tương đương.2 ⇒ Ứng suất tiếp xúc cho phép:... + Hệ số trùng khớp ngang: - KH: Hệ số tải tr

Phần 1 : TÍNH CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ MOMEN XOẮN TRÊN CÁC TRỤC.

1.1 Tính toán chọn động cơ.

1.1.1 Xác định công suất cần thiết.

- Công suất cần thiết:

+ Pt =Plv.β: Công suất tương đương.β: Công suất tương đương.β: Công suất tương đương

(Do thời gian mở máy rất nhỏ nên có thể bỏ qua Tmm).β: Công suất tương đương

Công suất làm việc trên trục máy công tác:

⇒ Pt = 5,67.β: Công suất tương đương.0,81 = 4,59 (kw)

+ η: Hiệu suất bộ truyền, ở lăn, ổ trượt, khớp nối.β: Công suất tương đương

η = η đ.β: Công suất tương đương η br.β: Công suất tương đương.η2

ol.β: Công suất tương đương.ηot.β: Công suất tương đương.η kn = 0,96.β: Công suất tương đương.0,96.β: Công suất tương đương.0,992.β: Công suất tương đương.0,99.β: Công suất tương đương.1 = 0,89 Tra bảng 2.β: Công suất tương đương.3

η đ = 0,96 : Hiệu suất bộ truyền đai.β: Công suất tương đương

η br = 0,96 : Hiệu suất bộ truyền bánh răng.β: Công suất tương đương

η ol = 0,99 : Hiệu suất một cặp ổ lăn.β: Công suất tương đương

η ot = 0,99 : Hiệu suất một cặp ổ trượt.β: Công suất tương đương

η kn = 1 : Hiệu suất khớp nối đàn hồi.β: Công suất tương đương

1.1.2 Xác định sơ bộ số vòng quay của động cơ.

- Tỷ số truyền của hệ dẫn động:

Usb = Uđ .β: Công suất tương đương.Ubr = 3.β: Công suất tương đương.4 = 12

Tra bảng 2.β: Công suất tương đương.4:

+ Uđ = 3: Tỷ số truyền bộ truyền đai.β: Công suất tương đương

- Số vòng quay sơ bộ của động cơ:

nsb = Usb.β: Công suất tương đương.nlv = 12.β: Công suất tương đương.64,5 = 774 (vòng/phút)

1.1.3 Chọn động cơ.

Pct = 5,16 (kw), nSb = 774 (vòng/phút)

Tra bảng P 1.β: Công suất tương đương.3 chọn động cơ 4A132M8Y3

Công suất(kw)

Vận tốc quay(vòng/phút)

η% Cos

Pđc = 5,5 (kw) > Pct = 5,16 (kw)

1.1.4 Xác định tỷ số truyền U t của hệ dẫn động.

1.2 Xác định công suất, tốc độ vòng quay và momen xoắn trên các trục.

1.β: Công suất tương đương.2.β: Công suất tương đương.1.β: Công suất tương đương Xác định công suất trên các trục.β: Công suất tương đương.

- Trục II:

- Trục I:

- Trục động cơ:

Pđc = 6,34 > 5,5 = Pđc chọn do đó ta phải chọn lại động cơ

Tra bảng P 1.β: Công suất tương đương.3 chọn động cơ 4A132M6Y3

Công suất(kw)

Vận tốc quay(vòng/phút)

Phần 2: TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN NGOÀI

2.1 Chọn đai

- Dựa vào b4.β: Công suất tương đương.13 và hình 4.β: Công suất tương đương.1 chọn đai thang loại

2.2 Xác định các thông số của bộ truyền

- Vận tốc:

- Đường kính bánh lớn:

Lấy trị số tiêu chuẩn:

- Tỷ số truyền thực tế:

Sai lệch tỷ số truyền:

- Khoảng cách trục:

a = d2 = 710 (mm)

- Chiều dài dây đai:

Theo b4.β: Công suất tương đương.13 chọn theo tiêu chuẩn l = 3150 (mm)

- Số vòng chạy của đai:

- Góc Ôm trên báng đai nhỏ được tính theo công thức:

2.3 Xác số đai.

- Theo công thức 4.β: Công suất tương đương.16:

Chọn z = 3

kđ = 1,35 tra b 4.β: Công suất tương đương.7

: Trị số ảnh hưởng đến góc ôm tra b4.β: Công suất tương đương.15

: Trị số ảnh hưởng của chiều dài đai tra b4.β: Công suất tương đương.16

: Trị số ảnh hưởng của tỷ số truyền tra b4.β: Công suất tương đương.17

: Trị số ảnh hưởng của sự phân bố không đều tải trọng lên dây đai tra b4.β: Công suất tương đương.18

- Tính bề rộng đai theo 4.β: Công suất tương đương.17 và b4.β: Công suất tương đương.21:

B = (z - 1).β: Công suất tương đương.t +2e = (3 - 1).β: Công suất tương đương.19 + 2.β: Công suất tương đương.12,5 = 63 (mm)

- Đường kính ngoài của bánh đai:

da = d + 2ho = 200 + 2.β: Công suất tương đương.4,2 = 208,4 (mm)

2.4 Xác định lực căng ban đầu và lực tác dụng.

- Theo công thức (4.β: Công suất tương đương.19):

Fv = qm.β: Công suất tương đương.v2 = 0,178.β: Công suất tương đương 10,12 = 18 (N)

qm =0,178 (kg/m): khối lượng 1 m chiều dài đai

- Theo công thức (4.β: Công suất tương đương.13):

Dựa vào các kết quả tính toán ta có bảng sau

Phần 3: TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG.

Suy ra NHE1 > NHO1 do đó KHL1 = 1

- SH = 1,1: Hệ số an toàn khi tính về tiếp xúc.β: Công suất tương đương Tra bảng 6.β: Công suất tương đương.2

⇒ Ứng suất tiếp xúc cho phép:

Bánh răng côn răng thẳng nên:

3.2.2 Ứng suất uốn cho phép.

KFC = 1: Hệ số xét đến ảnh hưởng đặt tải

+ HB = 245 < 350 ⇒ mF = 6

+ NFO = NFO1 = NFO2 = 4.β: Công suất tương đương.106: Số chu kỳ thay đổi ứng suất cơ sở khi thử nghiệm

về uốn.β: Công suất tương đương

NFE2 > NFO2 do đó KFL2 = 1

Tương tự NFE1 > NFO1do đó KFL1 = 1

- SF = 1,75: Hệ số an toàn khi tính về uốn.β: Công suất tương đương Tra bảng 6.β: Công suất tương đương.2

⇒ Ứng suất tiếp xúc cho phép:

3.2.3 Ứng suất cho phép khi quá tải.

- Ứng suất tiếp xúc cho phép khi quá tải:

Bánh răng trụ răng thẳng nên:

- Ứng suất uốn cho phép khi quá tải:

3.3 Tính toán bộ truyền bánh răng.

3.4.1 Xác định thông số cơ bản của bộ truyền.

Xác định chiều dài côn ngoài:

+ KR = 0,5Kd = 0,5.β: Công suất tương đương.100 = 50 (Mpa) Hệ số phụ thuộc vào vật liệu của cặp bánh răng và loại bánh răng

Kbe = 0,25

Trục bánh răng côn lắp trên ổ đũa, sơ đồ 1, HB < 350 tra được KH = 1,62

- Xác định số răng bánh nhỏ:

Tra b6.β: Công suất tương đương.22 ta được zp1 = 18

HB < 350, z1 = 1,6zp1 = 1,6.β: Công suất tương đương.18 = 28,8 chọn z1 = 29

Đường kính trung bình và mô đun trung bình:

Mô đun vòng ngoài:

Theo b6.β: Công suất tương đương.8 chọn mte = 4 (mm)

Số răng lớn: z2 = u.β: Công suất tương đương.z1 = 4,22.β: Công suất tương đương.31 = 130,8 chọn z2 = 131

- Đường kính trung bình của bánh nhỏ:

- Chiều dài côn ngoài:

3.4.3 Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc.

Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc:

- ZM = 274 (Mpa)1/3: Hệ số kể đến cơ tính vật liệu của các bánh răng ăn khớp.β: Công suất tương đương Tra bảng 6.β: Công suất tương đương.5.β: Công suất tương đương

- ZH = 1,76: Hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc.β: Công suất tương đương Tra bảng 6.β: Công suất tương đương.12.β: Công suất tương đương

+ Hệ số trùng khớp ngang:

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

+ KHβ = 1,62 : Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răngkhi tính về tiếp xúc.β: Công suất tương đương tra bảng 6.β: Công suất tương đương.21

+ KHα= 1: Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng cho các đôi răng đồng thời ăn khớp

+ KHV: Hệ số kể đến tải trọng động xuất hiện trong vùng ăn khớp.β: Công suất tương đương

Theo bảng (6.β: Công suất tương đương.13) chọn cấp chính xác 9, do đó theo bảng 6.β: Công suất tương đương.16 go= 73.β: Công suất tương đương Theo (6.β: Công suất tương đương.42)

δH = 0,004: Hệ số kể đến ảnh hưởng của các sai số ăn khớp.β: Công suất tương đương Tra bảng 6.β: Công suất tương đương.15.β: Công suất tương đương

go = 82: Hệ số kể đến ảnh hưởng của các sai lệch các bước răng của bánh 1 và bánh 2.β: Công suất tương đương Tra bảng 6.β: Công suất tương đương.16.β: Công suất tương đương

b = Kbe.β: Công suất tương đương.Re = 0,25.β: Công suất tương đương.269,2 = 67,3 (mm) chọn b = 685 (mm)

* Tính chính xác ứng suất tiếp xúc cho phép:

Z R = 1: Hệ số xét đến độ nhám của mặt răng làm việc.β: Công suất tương đương

Cấp chính xác 9 ⇒ Ra = 1,25…0,63 µm ⇒ Z R = 1.β: Công suất tương đương

Zv = 1: Hệ số xét đến ảnh hưởng của vận tốc vòng.β: Công suất tương đương v = 5 (m/s) ⇒ Zv = 1

KxH = 1: Hệ số xét đến ảnh hưởng của kích thước bánh răng.β: Công suất tương đương

da2 = 700 (mm) ⇒ KxH = 1.β: Công suất tương đương

Vậy răng thỏa mãn về độ bền tiếp xúc.β: Công suất tương đương

Tính lại chiều rộng vành răng:

Lấy b = 57 (mm)

3.4.4 Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn.

Kiểm nghiệm răng về ứng suất uốn.β: Công suất tương đương

- KF: Hệ số tải trọng khi tính về uốn: KF = β: Công suất tương đương.KF.β: Công suất tương đương.KF.β: Công suất tương đương.KFV = 1,92.β: Công suất tương đương 1.β: Công suất tương đương.1,18 = 2,26

+ KFβ = 1,92: Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răngkhi tính về uốn.β: Công suất tương đương Tra bảng 6.β: Công suất tương đương.21.β: Công suất tương đương

+ KFα= 1: Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng cho các đôi răng đồng thời ăn khớp khi tính về uốn.β: Công suất tương đương

+ KFV: Hệ số kể đến tải trọng động xuất hiện trong vùng ăn khớp khi tính về uốn.β: Công suất tương đương

δF = 0,016: Hệ số kể đến ảnh hưởng của các sai số ăn khớp.β: Công suất tương đương Tra bảng 6.β: Công suất tương đương.15.β: Công suất tương đương

go = 82: Hệ số kể đến ảnh hưởng của các sai lệch các bước răng của bánh 1 và bánh 2.β: Công suất tương đương Tra bảng 6.β: Công suất tương đương.16.β: Công suất tương đương

- Yε: Hệ số kể đến sự trùng khớp răng:

- Yβ : Hệ số kể đến độ nghiêng của răng:

- YF1 = 3,55: Hệ số dạng răng của bánh 1.β: Công suất tương đương Tra bảng 6.β: Công suất tương đương.18

+ YF2 = 3,63: Hệ số dạng răng của bánh 2.β: Công suất tương đương Tra bảng 6.β: Công suất tương đương.18

- Tính chính xác ứng suất uốn cho phép:

+ YR = 1: Hệ số xét đến ảnh hưởng của độ nhám mặt lượn chân răng.β: Công suất tương đương

+ Ys: Hệ số xét đến độ nhạy của vật liệu đối với tập chung ứng suất.β: Công suất tương đương

Ys = 1,08 – 0,0695ln(m) = 1,08 – 0,0695ln4= 0,98

+ KxF: Hệ số xét đến kích thước bánh răng ảnh hưởng đến độ bền uốn.β: Công suất tương đương

da 400 (mm) ⇒ KxF = 1

Vậy răng thỏa mãn độ bền uốn.β: Công suất tương đương

3.4.5 Kiểm nghiệm răng về quá tải.

Hệ số quá tải:

- Ứng suất tiếp xúc cực đại:

⇒ Răng thỏa mãn điều kiện tránh biến dạng dư hoặc gẫy dòn lớp bề mặt.β: Công suất tương đương

- Ứng suất uốn cực đại:

⇒ Răng thỏa mãn điều kiện tránh biến dạng dư hoặc phá hỏng tĩnh mặt lượn chân răng.β: Công suất tương đương

Kích thước bộ truyền bánh răng côn:

Chiều dài côn: Re = 269,2 (mm)

Mô đun vòng ngoài: mte = 4 (mm)

Theo công thức bảng 6.β: Công suất tương đương.19 tính được:

Đường kính ngoài: de1 = mtez1 = 4.β: Công suất tương đương.31 = 124 (mm) de2 = mtez2 = 4.β: Công suất tương đương.131 = 524 (mm)

Góc côn chia: δ1 = 13,3o δ2 = 76,7o

Chiều cao răng ngoài:

he = 2htemte + c = 2cosβ.β: Công suất tương đương.mte + 0,2mte = 2.β: Công suất tương đương.cos0.β: Công suất tương đương.4 + 0,2.β: Công suất tương đương.4 = 8,8 (mm)

Chiều cao đầu răng ngoài: hae1 = 5,3 (mm) hae2 = 2,7 (mm)

Chiều cao chân răng ngoài: hfe1 = 3,5 (mm) hfe2 = 6,1 (mm)

4.2.2 Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ.

- Chọn chiều rộng ổ lăn.β: Công suất tương đương Tra bảng 10.β: Công suất tương đương.2.β: Công suất tương đương.

Bảng 4.β: Công suất tương đương.1.β: Công suất tương đương.

- Chiều dài mayơ bánh răng:

+ lm13 = (1,2…1,5).β: Công suất tương đương.d1 = (1,2…1,5).β: Công suất tương đương.40 = 48 …60 (mm)

chọn lm13 = 50 (mm)

+ lm23 = (1,2…1,5).β: Công suất tương đương.d2 = (1,2…1,5).β: Công suất tương đương.60 = 72…90 (mm)

chọn lm23= 80 (mm)

- Chiều dài mayơ bánh đai:

+ lm12 = (1,2…1,5).β: Công suất tương đương.d1 = (1,2…1,5).β: Công suất tương đương.40 = 48…60 (mm)

chọn lm12 = 50 (mm)

- Chiều dài mayơ nửa khớp nối đàn hồi:

lm22 = (1,4…2,5)d2 = (1,4…2,5).β: Công suất tương đương.60 = 84…150 (mm)

chọn lm22 = 100 (mm)

Khoảng cách trục 1:

Tra bảng 10.β: Công suất tương đương.3.β: Công suất tương đương

Bảng 4.β: Công suất tương đương.2.β: Công suất tương đương.

trịKhoảng cách từ mặt mút của chi tiết quay đến thành

trong của hộp hoặc khoảng cách giữa các chi tiết

- Khoảng côngxôn trên trục tính từ chi tiết ở ngoài hộp giảm tốc đến gối đỡ:

l23 = 0,5.β: Công suất tương đương.b13cos 2 + k1 +k2 + de1 = 0,5.β: Công suất tương đương.62cos76,7o + 10 + 15 + 116 = 148,1 (mm)

l21 = l23 + bo + 3k1 + 2k2 = 148,1 + 35 + 3.β: Công suất tương đương.10 + 2.β: Công suất tương đương.15 = 243,1 (mm)

Sơ đồ lực:

- Lực tác dụng lên trục:

Vị trí đặt lực của bánh răng 3: âm

cq1 = 1: Trục I quay ngược chiều kim đồng hồ.β: Công suất tương đương

cb13 = 1: Trục I là trục chủ động.β: Công suất tương đương

Fy12 = sinα.β: Công suất tương đương.Fr = sin45.β: Công suất tương đương.504 = 356 (N)

- Lực từ khớp nối tác dụng lên trục II:

Tra bảng 16.β: Công suất tương đương.10a Dt = 200 (mm)

Lấy Fx22 = 1200 (N)

Chiều của lực từ khớp nối trục có chiều sao cho mômen uốn tại mặt cắt tiết diện bất kỳ

là lớn nhất, do đó Fx22 ngược chiều với Fx23.β: Công suất tương đương

4.2.3 Xác định lực tác dụng lên các trục, xác định đường kính và chiều dài các đoạn trục

4.2.3.1 Trục I

4.β: Công suất tương đương.2.β: Công suất tương đương.3.β: Công suất tương đương.1.β: Công suất tương đương.2.β: Công suất tương đương Tính mô men

– Tính mô men uốn Mx:

– Tính mô men xoắn T:

Xuất phát từ các yêu cầu về độ bền, lắp ghép và công nghệ ta chọn đường kính các đoạn trục như sau :

d12 = 35 (mm) d10 = d11 = 40 (mm) d13 = 35 (mm)

4.2.3.2 Trục II

F x22

y x

4.β: Công suất tương đương.2.β: Công suất tương đương.3.β: Công suất tương đương.2.β: Công suất tương đương.1.β: Công suất tương đương Xác định phản lực trên các gối đỡ.β: Công suất tương đương.

4.β: Công suất tương đương.2.β: Công suất tương đương.3.β: Công suất tương đương.2.β: Công suất tương đương.2.β: Công suất tương đương Tính mô men uốn Mx và My, mô men xoắn T.β: Công suất tương đương

– Tính mô men uốn Mx:

Xuất phát từ các yêu cầu về độ bền, lắp ghép và công nghệ ta chọn đường kính các đoạn trục như sau :

d22 = 50 (mm) d20 = d21 = 55 (mm) d23 = 60 (mm)

4.2.4 Tính kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi.

Dựa vào kết cấu trục và biểu đồ mômen ta có các tiết diện cần được kiểm tra

Trục 1: Tiết diện đai 10

Tiết diện ổ lăn 12

Tiết diện lắp bánh răng: 13

Trục 2:

Tiết diện khớp nối 20

Tiết diện ổ lăn 21

Tiết diện lắp bánh răng 22

\Chọn lắp ghép: các ổ lăn đươc lắp trên trục theo k6, lắp bánh răng, nối trục và đĩa xíchtheo k6 kết hợp với lắp then.β: Công suất tương đương

Kết cấu trục thiết kế phải thỏa mãn điều kiện:

S S S S S  S

j j

j j

mj aj

dj j

.β: Công suất tương đương.

.β: Công suất tương đương.

dj j

.β: Công suất tương đương.

.β: Công suất tương đương.

Giới hạn mỏi uốn và giới hạn mỏi xoắn được xác định gần đúng theo công thức :

1  0 , 436 β: Công suất tương đương b  0 , 436 β: Công suất tương đương 600  261 , 6 (Mpa)

1  0 , 58 β: Công suất tương đương 1  0 , 58 β: Công suất tương đương 261 , 6  151 , 7 (Mpa)

- Xác định các hệ số Kdj và kdj tại các tiết diện nguy hiểm:

+ Ky = 1: Hệ số tăng bền mặt trục.β: Công suất tương đương Không dùng các biện pháp tăng bền bề mặt.β: Công suất tương đương

Từ đó ta tính được Kdj, Kj kết quả trong bảng sau:

Bảng 4.β: Công suất tương đương.3.β: Công suất tương đương.

t d bt d

2 32

2 1 1

d

t d bt d

2 16

2 1 1

3





 

: Trục có một rãnh then.β: Công suất tương đương

Xem Bảng 4.β: Công suất tương đương.3.β: Công suất tương đương

+ mj = 0,

j

j j aj

mj

W

T

2 2

max





  

động.β: Công suất tương đương

Bảng 4.β: Công suất tương đương.4.β: Công suất tương đương.

b h(mm2)

⇒ kết cấu trục đã chọn thỏa mãn.β: Công suất tương đương.

* Kiểm nghiệm độ bền của then.β: Công suất tương đương

Chọn vật liệu thép 45, chịu tải trọng va đạp nhẹ.β: Công suất tương đương

- Ta tiến hành kiểm nghiệm độ bền dập và độ bền cắt của then theo công thức:

   d

t d

t h l d

.β: Công suất tương đương.

.β: Công suất tương đương.

.β: Công suất tương đương.