Đồ án Thiết kế hệ dẫn động bánh răng trục vít với hộp giảm tốc phân đôi cấp nhanh

Đồ án chi tiết máy Mục lục trang Phần I :Chọn động cơ điện và phân phối tỉ sốtruyền 1 I.chọn đông cơ 1 1.Công suất cần thiết 1 2.Chọn động cơ 2 II.phân phối tỉ số truyền 2 III.Tính toán các thông só động học 2 1.Tốc độ quay trên các trục 2 2.Công suất các trục 2 3.Mô men trên các trục 3 Phần II:Tính toán thiết kế các chi tiết máy 4 I.Thiết kế các bộ truyền 4 1.Thiết kế bộ truyền trong bánh răng trong hộp giảm tốc 4 1.1.Tính cấp nhanh 4 a. Chọn vật liệu 4 b.Xác định ứng suất cho phép 4 b.1.ứng suất tiếp xúc cho phép 4 b.2.ứng suất uốn cho phép 5 c.Tính khoảng cách trục 7 d.Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc 7 e.Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn 9 f.Kiểm nghiệm răng về quá tải 11 g. Các thông số và kích thớc bộ truyền 11 1.2. Tính cấp chậm(bánh răng thẳng) 12 a. Chọn vật liệu 12 b.Xác định ứng suất cho phép 12 b.1.ứng suất tiếp xúc cho phép 12 b.2.ứng suất uốn cho phép 13 c.Tính khoảng cách trục 15 d.Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc 16 e.Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn 17 f.Kiểm nghiệm răng về quá tải 19 g. Các thông số và kích thớc bộ truyền 19 2.Thiết kế bộ truyền ngoài . Bộ truyền xích 20 2.1.Chọn loại xích 20 2.2Xác định các thông số của xích 20 2.3.Kiểm nghiệm xích về độ bền 22 2.4.Kiểm nghiệm về độ bền tiếp xúc của xích 22 2.5.Tính lực tác dụng lên trục 23 II.Tính thiết kế trục then 23 1.Chọn vật liệu 23 2.Tải trọng tác dụng lên trục 23 3.Tính thiết kế trục 24 3.1.Xác định sơ bộ đờng kính trục 24 Võ Đình Phúc_ cơ điện tử 2_k49 giáo viên hớng dẫn Đỗ Đức Nam 1 Đồ án chi tiết máy 3.2.Xác định khoảng cách các điểm đặt lực và giữa các gối đỡ 25 4.Tính chính xác trục và vẽ kết cấu 26 4.1.Trục I 26 4.2.Trục II 32 4.3 trục III 35 4.4. Tính kiểm nghiệm độ bền mỏi 39 III.Tính toán chọn ổ lăn 49 1.Chọn ổ lăn cho trục I 49 2.Chọn ổ lăn cho trục II 51 3.chọn ổ lăn trên trục III 53 IV.Tính kết cấu vỏ hộp 55 1.Vỏ hộp 55 2.Bôi trơn hộp giảm tốc 58 2.1. Các phơng pháp bôi trơn trong và ngoài hộp giảm tốc 58 2.1.1Bôi trơn trong hộp 58 2.1.2. Bôi trơn ngoài hộp 58 2.2. Bôi trơn ổ lăn 59 2.3.Xác định và chọn kiểu lắp 60 Võ Đình Phúc_ cơ điện tử 2_k49 giáo viên hớng dẫn Đỗ Đức Nam 2 Đồ án chi tiết máy Phần I : chọn động cơ điện và phân phối tỉ số truyền. I.Chọn động cơ : 1.Công suất cần thiết : a.Xác định động cơ : P ct = 1000 .vF Ta có yêu cầu P dc > P YC P YC = Pct Trong đó : _ hiệu suất của bộ truyền . = ol 3 br 2 k . . x ot k =1. Hiệu suất của khớp nối . br =0.97. Hiệu suất bộ truyền bánh răng trụ . x =0,96. Hiệu suất bộ truyền xchs để hở . ol =0,993. Hiệu suất của cặp ổ lăn . ot =0,98. Hiệu suất của cặp ổ trợt . = 0,993 3 0,97 2 0,96.0,98.1 = 0,867 P ct Công suất cần thiết trên trục động cơ . Với tải trọng thay đổi ta có : = ck t tTTtTT 2.)1/2(1.)1/1( 22 + = 8 5.75,03.1 22 + = 0,93. P ct = 1000 63,0.7700 = 4.851(kw). P yc = 867,0 93,0.851,4 =5,2(kw). b.Xác định động cơ điện: Ta có:n sb =n ct .u sb . n ct _số vòng quay trên trục công tác. với: n ct = D v . .60000 v_vận tốc của băng tải . D_đờng kính tang quay. Thay số ta đợc: Võ Đình Phúc_ cơ điện tử 2_k49 giáo viên hớng dẫn Đỗ Đức Nam 3 Đồ án chi tiết máy n ct = 340.14,3 63,0.60000 = 35,4 (vg/ph). u sb =u sbhộp .u sb btn chọn: u sb btn =2,26 u sb hộp =12 vậy:u sb =2,26.12=27,12 nh thế ta có: n sb =35,4.27,12=960(vg/ph). 2.Chọn động cơ : Cần thoả mãn P đc > P YC n đc n sb dn K T T = K > 1 T T mm = 1,4 1 1 T T = 1,4 Từ các thông số tính toán ở trên tra bảng P1.3 /T237. ta chọn đông cơ điện có các thông số sau : Kí hiệu :4A132S6Y3 Tốc độ : n = 968(v/ph) Công suất động cơ : P đc =7,5kw dn K T T =2 Đờng kính trục động cơ : d dc =38mm II.Phân phối tỷ số truyền : u ch =n dc /n ct thay số:u ch = 34,27 4.35 968 = chọn u ng =2,28. Lúc đó u hộp = 12 28,2 34,27 = Theo yêu cầu bôi trơn , sử dụng hình 3.19(TTTKHDĐCK_T2/43) với c 3 = 1,3 ta chọn đợc u 1 = 4,26 u 2 = 12/4,26 = 2,82. III. Tính toán các thông số động học : 1.Tốc độ quay trên các trục : Trục I : n 1 = n đc = 968 v/ph. Trục II : n 2 = n 1 /u 1 = 968/4,26 = 227,23 v/ph . Trục III : n 3 = n 2 /u 2 = 227,23/2,82 = 80,58 v/ph . Trục của tang quay: n 4 = n 3 /u x = 80,58/2,28 = 35,34 v/ph . Võ Đình Phúc_ cơ điện tử 2_k49 giáo viên hớng dẫn Đỗ Đức Nam 4 Đồ án chi tiết máy 2.Công suất trên các trục : Trục III : P 3 = otx Pct = 98,0.96,0 851,4 = 5,16(kw). Trục II : P 2 = brol P 3 = 97,0.993,0 16,5 = 5,36(kw). Trục I : P 1 = brol P 2 2 = 97,0.97,0.993,0 36,5 =5,74(kw). Trục động cơ: P dc =P 1 /n ol .n k = 78,5 993,0 74,5 = kw 3.Momem trên các trục : T i = i i n P.10.55,9 6 . T dc = dc dc n P.10.55,9 6 = 968 78,5.10.55,9 6 = 57024(Nmm). T 1 = 968 74,205,3.10.55,9 6 =56629(Nmm). T 2 = 23,227 36,5.10.55,9 6 = 225270(Nmm) T 3 = 58,80 16,5.10.55,9 6 = 611541(Nmm) T ct = 34,35 851,4.10.55,9 6 = 1310896(Nmm) Từ đó ta có bảng: Trục T.số Động cơ Trục I Trục II Trục III Trục CT U 1 4,26 2,82 2,28 P(Kw) 5,78 5,74/2 5,36 5,16 4,851 n(vg/ph) 968 968 227,23 80,58 45,34 T(Nmm) 57024 56629/2 225270 611541 1310896 Võ Đình Phúc_ cơ điện tử 2_k49 giáo viên hớng dẫn Đỗ Đức Nam 5 Đồ án chi tiết máy Phần II .Tính toán thiết kế các chi tiết máy : I.Thiết kế các bộ truyền : 1.Thiết kế bộ truyền bánh răng trong hộp giảm tốc : 1.1.Tính cấp nhanh : a.Chọn vật liệu : Do không có yêu cầu gì đặc biệt và theo quan điểm thống nhất hoá trong thiết kế , ở đây ta chọn vật liệu cho 2 cấp bánh răng nh nhau . Cụ thể theo bảng 6.1 ta chọn : Bánh nhỏ : Thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB 241 285 có b1 =850 MPa , ch1 = 580 MPa . Bánh lớn : Thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB 192 240 có b2 =750 MPa , ch2 = 450 MPa . b.Xác định ứng suất cho phép : b.1.ứng suất tiếp xúc cho phép : ứng suất tiếp xúc cho phép đợc xác địng theo công thức sau : [ H ] = ( Hlim / S H ).Z R .Z v .K XH Trong đó : S H là hệ số an toàn khi tiếp xúc Z R là hệ số xét đến ảnh hởng của độ nhám bề mặt . Z V là hệ số xét đến ảnh hởng của vạn tốc vòng . K XH là hệ số xét đến ảnh hởng của kích thớc bánh răng . Ta có: Hlim = 0 Hlim .K HL. Chọn sơ bộ Z R .Z V .K XH =1 nên ta có : [ H ] = 0 Hlim .K HL /S H Trong đó : 0 Hlim là giới hạn bền mỏi tiếp xúc của bề mặt bánh răng . K HL là hệ số xét đến ảnh hởng của chu kì làm việc . Theo bảng 6.2/94 TTTKHDĐCK-T1 với thép 45 tôi cải thiện và thờng hoá đạt độ rắn HB 180 350 MPa , ta có : 0 Hlim =2.HB + 70 ; S H = 1,1 0 Flim =1,8.HB ; S F =1,75 Chọn độ rắn bánh nhỏ HB 1 =245 ; bánh lớn HB 2 =230, ta có : 0 Hlim1 =2.245 + 70 = 560 (MPa) 0 Flim1 =1,8.245 = 441(MPa) 0 Hlim2 = 2.230 + 70 = 530 (MPa) 0 Flim2 = 1,8.230 = 414 (MPa) .Tính K HL : Võ Đình Phúc_ cơ điện tử 2_k49 giáo viên hớng dẫn Đỗ Đức Nam 6 Đồ án chi tiết máy K HL = H m HEHO NN / . m H : Bậc của đờng cong mỏi mỗi khi thử về tiếp xúc , với HB<350 m H = 6 Số chu kì cơ sở N HO đợc xác định bởi công thức sau : N HO = 30.HB 2,4 Suy ra : N HO1 = 30.HB 1 2,4 =30.245 2,4 = 1,63.10 7 N HO2 = 30.HB 2 2,4 = 30.230 2,4 = 1,39.10 7 Số chu kì thay đổi ứng suất tơng đơng N HE đợc xác định nh sau : N HE =60c 3 max )/( TT i .t i .n i Trong đó : c là số lần ăn khớp trong một vòng quay T i là momen xoắn ở chế độ i của bánh răng đang xét t i là tổng số giờ làm việc ở chế độ i của bánh răng đang xét Vậy với bánh răng lớn ( lắp trên trục II ) ta có : N HE2 = 60.c 3 max )/( TT i . t i .n i Thay số vào công thức trên ta có : N HE2 = 60.1. + 8 5 .1 8 3 .8,0 33 .227,23.19000 = 2,11.10 8 Tơng tự ta có : N HE1 =60.1. + 8 5 .1 8 3 .8,0 33 .968.19000 = 9,01.10 8 Với N HE1 > N HO1 nên ta lấy K HL1 = 1 Với N HE2 > N HO2 nên ta lấy K HL2 = 1 Vậy sơ bộ xác định đợc: [ H ] 1 = H HL H S K 1 1lim 0 . = 1,1 1.560 = 509(MPa) [ H ] 2 = H HL H S K 2 2lim 0 . = 1,1 1.530 = 481,8(MPa) Với cấp nhanh sử dụng răng nghiêng: [ H ]= 2 ][][ 21 H H + = 2 8,481509 + =495,4(MPa) b.2.ứng suất uốn cho phép : Đợc xác định bởi công thức sau : [ F ] = F F S lim .Y R .Y S .K XH .K FC Trong đó : Võ Đình Phúc_ cơ điện tử 2_k49 giáo viên hớng dẫn Đỗ Đức Nam 7 Đồ án chi tiết máy Flim là giới hạn bền mỏi uốn ứng với chu kì tải trọng N EF . S F là hệ số an toàn lấy bằng 1,75 do bề mặt đợc tôi cải thiện . Y S = 1,08 0,16lgm là hệ số xét đến ảnh hởng của kích thớc răng . K XF là hệ số xét đến ảnh hơng của kích thớc bánh răng . Với bộ truyền quay 1 chiều K FC =1. Chọn sơ bộ Y R .Y S .K XF =1 [ F ] = Flim /S F . Do giới hạn bền mỏi uốn ứng với chu kì chịu tải N FE đợc xác định nh sau : Flim = 0 Flim .K FL Trong đó : 0 Flim là giới hạn bền mỏi tiếp xúc của bề mặt răng . K FL là hệ số xét đến ảnh hởng của chu kì làm việc . Hệ số chu kì làm việc của bánh răng đợc xác định nh sau : K FL = 6 / FEFO NN Số chu kì cơ sở N FO = 6.10 6 đợc xác định cho mọi loại thép . Còn số chu ki ứng suất thay đổi tơng đơng N FE đợc xác nh sau : N FE = 60.c i . ( ) max /TT i mF t i .n i Trong đó : c là số lần ăn khớp trong 1 vòng quay ta có c = 1 . T i là momem xoắn ở chế độ thứ icủa bánh răng đang xét . n i là số vòng quay ở chế độ thứ I của bánh răng đang xét . m F là bậc của đờng cong mỏi khi thử về uốn , ở đây m F = 6 . Vậy với bánh răng lớn ( lắp với trục II) ta có : N FE2 = 60.1.968.19000 + 8 5 .1 8 3 .8,0 66 = 7,9810 8 N FE2 > N FO2 = 6.10 6 K FL2 =1 Ta có : N FE1 =u 1 .N FE2 N FE1 > N FO1 K FL1 =1 Thay số vào ta sẽ xác định đợc ứng suất cho phép của bánh răng nh sau : [ F ] 1 = H FL F S K 1 1lim 0 . = 75,1 1.441 = 252(MPa) [ F ] 2 = H FL F S K 2 2lim 0 . = 75,1 1.414 = 236,57(MPa) ứng suất quá tải cho phép : Theo (6.10) và (6.11) : Võ Đình Phúc_ cơ điện tử 2_k49 giáo viên hớng dẫn Đỗ Đức Nam 8 Đồ án chi tiết máy [ H ] max =2,8. ch2 =2,8.450 = 1260(MPa) [ F1 ] max =0,8. ch1 =0,8.580 = 464(MPa) [ F2 ] max =0,8. ch2 =0,8.450 = 360(MPa). c.Tính khoảng cách trục : .Xác định sơ bộ khoảng cách trục , theo (6.15)_I : a = k a (u 12 +1) baH H u kT .][ . 12 2 1 . Trong đó : K a là hệ số phụ thuộc vào vật liệucủa cặp bánh răng và loại răng tra theo bảng 6.5_I ta đợc k a = 43 T 1 =56629/2=28314,5 Nmm ba = b /a =const ba = 0,2 ( tra theo bảng 6.1_I ) bd = 0,53. ba (u 12 +1) =0,53.0,2.(4,26+1) = 0,558 k H là hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng khi tính về tiếp xúc . k H = 1,046 ( tra theo bảng 6.7-I bằng phơng pháp nội suy ). a = 43(4,26+1) 3 2 2,0.26,4.4,495 046,1.5,28314 = 117,9(mm). Lấy a = 125mm .Xác định các thông số ăn khớp : Môđun pháp : m = (0,01 0.02) a = (0,01 0,02)125 = 1,252,5 Theo bảng 6.8 chọn m=2 Chọn sơ bộ góc = 32 0 cos =0,848 Số răng bánh nhỏ : z 1 = )1( cos 2 +um a = )126,4(2 32cos.125.2 0 + = 20,15 Chọn z 1 = 20 Số răng bánh lớn : z 2 = z 1 .u 12 = 20.4,26 = 85,21 Chọn z 2 = 8 5 Khi đó tỷ số truyền thực u 12 = 1 2 Z Z = 20 85 =4,25 Góc đợc xác định: cos = 84,0 125.2 )2085(2 .2 )( 21 = + = + w a ZZm Vậy ta có: Góc =32,86 0 (32 0 5136). d.Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc : Theo (6.33) : Võ Đình Phúc_ cơ điện tử 2_k49 giáo viên hớng dẫn Đỗ Đức Nam 9 Đồ án chi tiết máy H = 1 M Z W H d ZZ )./()1.(.2 1 mmH ubuKT + Trong đó : Z M = 274MPa 1/3 là hệ số kể đến cơ tính của vật liệu ( theo bảng 6.5 ) Z H = tb 2sin/cos.2 _ là hệ số kể đến hình dạng của bề mặt tiếp xúc . b _ góc nghiêng trên hình trụ cơ sở . tg b =cos t .tg . Với t là góc profin Với bánh răng nghiêng = 32,86 0 Ta có : t= tw =arctg(tg/cos) t= tw = arctg(tg20/cos32,86 0 )=23,27 0 . Vậy b = arctg(tg.cos t ) b = arctg(tg32,86 0 .cos 23,427 0 ) b =30,65 0 . Z H = 0 0 427,23.2sin( 65,30cos.2 = 1,536 hệ số kể đến sự trùng khớp dọc : = m b w . sin. . Với b w = ba .a w =0,2.125=25mm = 2.14,3 86,32sin.25 0 =2,16>1,1 Do đó hệ số trùng khớp đợc tính theo công thức: Z = 1 . Trong đó : = [ 1,88 3,2 ] + 21 11 zz cos = [ 1,88 3,2 + 85 1 20 1 ] cos32,86 0 =1,413 Z = 413,4 1 = 0,841 Theo trên ta có K H = 1,046. K H _ hệ số kể đến sự phân bố không đều các tải trọng cho các đôi răng ăn khớp. K HV _hệ số tải trọng động. Võ Đình Phúc_ cơ điện tử 2_k49 giáo viên hớng dẫn Đỗ Đức Nam 10 [...]... tác dụng lên trục : Fr=Kx.Ft Với bộ truyền nghiêng 1góc NFO4 = 6.10 KFL4=1 6 8 8 Ta có : NFE4=u23.NFE4 NFE3> NFO3 KFL3=1 Thay số vào ta sẽ xác định đợc ứng suất cho phép của bánh răng nh sau :... 120) Chọn số răng Z2=57 răng b.Xác định bớc xích p : Bớc xích p đợc xác định theo công suất tính toán Pt : Pt = P3.KZ.Kn.K [P] KZ là hệ số răng KZ = Z01/Z1 , với Z01 là số răng đĩa dẫn bộ truyền xích tiêu chuẩn Z01=25 Võ Đình Phúc_ cơ điện tử 2_k49 22 giáo viên hớng dẫn Đỗ Đức Nam Đồ án chi tiết máy KZ = 25/25 =1 Kn là hệ số vòng quay Kn =n01/n1 =50/80,58 = 0,62 với n01= 50(v/ph) K hệ số điều kiện... thông số và kích thớc bộ truyền : Khoảng cách trục a = 175mm Môđun pháp m = 2,5 Chiều rộng vành răng b = 70mm Tỷ số truyền u = 2,83 Góc nghiêng của răng = 00 Hệ số dịch chỉnh x1=0,29;x2=0,76 t = 200 Góc prôfin răng tw = 2208'24' ' Góc ăn khớp Số răng của bánh răng Z3=3 6răng; Z4=10 2răng F4 = Võ Đình Phúc_ cơ điện tử 2_k49 21 giáo viên hớng dẫn Đỗ Đức Nam Đồ án chi tiết máy Theo công thức trong bảng 6.11... truyền cấp nhanh đạt độ bền tiếp xúc e.Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn : Theo (6.43)_ I : Võ Đình Phúc_ cơ điện tử 2_k49 19 giáo viên hớng dẫn Đỗ Đức Nam Đồ án chi tiết máy F = 2.T1.K F Y Y YF 1 b d1.m Trong đó : T2= 225270 Nmm m = 2,5 b1= 70 mm d3= 91,38 mm KF= KF.KF.KFV KF :hệ số tập trung tải trọng Tra bảng 6.7 và bằng phơng pháp nội suy ta có KF=1,021 KF :hệ số phân bố không đều tải trọng Với bánh răng. .. SH).ZR.Zv KXH Trong đó : SH là hệ số an toàn khi tiếp xúc ZR là hệ số xét đến ảnh hởng của độ nhám bề mặt ZV là hệ số xét đến ảnh hởng của vận tốc vòng KXH là hệ số xét đến ảnh hởng của kích thớc bánh răng Ta có: Hlim= 0Hlim.KHL Tính toán sơ bộ chọn ZR.ZV.KXH=1 nên ta có : [H] = 0Hlim.KHL/SH Trong đó : 0Hlim là giới hạn bền mỏi tiếp xúc của bề mặt bánh răng KHL là hệ số xét đến ảnh hởng của chu... hởng của kích thớc răng KXF là hệ số xét đến ảnh hơng của kích thớc bánh răng Với bộ truyền quay 1 chiều KFC=1 Chọn sơ bộ YR.YS.KXF =1 [F] = Flim/SF Do giới hạn bền mỏi uốn ứng với chu kì chịu tải NFE đợc xác định nh sau : Flim = 0Flim.KFL Trong đó : 0Flim là giới hạn bền mỏi uốn của bề mặt răng KFL là hệ số xét đến ảnh hởng của chu kì làm việc Hệ số chu kì làm việc của bánh răng đợc xác định nh... chi tiết máy KH _ hệ số kể đến sự phân bố không đều các tải trọng cho các đôi răng ăn khớp : KH = 1 ( với bánh răng thẳng ) Đờng kính vòng lăn bánh 3 : 2.a 2.175 d3 = u + 1 = 2,83 + 1 = 91,38(mm) 23 Theo (6.40) : v = .d3.n2/60000 = 3,14.91,38.227,23/60000 =1,09(m/s) Với v = 1,09m/s theo bảng 6.13 I chọn cấp chính xác 9 K HV = 1 + H bW d ư w 3 2.T2 K H K H Trong đó: Chiều rộng vành răng: bw= ba.aw=0,4.175=70... máy -Bánh răng trụ răng thẳng trên trục II: lm23=(1,21,5)d2sb=(1,21,5)50 Lấy lm23=75mm -Bánh răng trụ răng thẳng trên trục III: lm32=(1,21,5)d3sb=(1,21,5)60 Lấy lm32=75mm -nửa khớp nối: lm12=(1,42,5)d1sb=(1,42,5)40 lấy lm12=70mm .Các kích thớc liên quan đến chiều dài trục chọn : Khoảng cách từ mặt cạnh chi tiết quay đến thành trong của hộp k1 = 10mm Khoảng cách từ mặt cạnh ổ đến thành trong của hộp . viên hớng dẫn Đỗ Đức Nam 5 Đồ án chi tiết máy Phần II .Tính toán thiết kế các chi tiết máy : I .Thiết kế các bộ truyền : 1 .Thiết kế bộ truyền bánh răng trong hộp giảm tốc : 1.1.Tính cấp nhanh : a.Chọn. động học 2 1 .Tốc độ quay trên các trục 2 2.Công suất các trục 2 3.Mô men trên các trục 3 Phần II:Tính toán thiết kế các chi tiết máy 4 I .Thiết kế các bộ truyền 4 1 .Thiết kế bộ truyền trong bánh. viên hớng dẫn Đỗ Đức Nam 18 Đồ án chi tiết máy K H _ hệ số kể đến sự phân bố không đều các tải trọng cho các đôi răng ăn khớp : K H = 1 ( với bánh răng thẳng ) Đờng kính vòng lăn bánh 3