đồ án công nghệ chế tạo máy thiết kế hộp giảm tốc

tài liệu gồm các phần tính toán và thiết kế hộp giảm tốc. bao gồm tính toán thiết kế bánh răng, tính toán thiết kế trục, tính toán then, tính toán và thiết kế vỏ hộp, tính toán ổ lăn, cách bộ trơn trong hộp giảm tốc

[Type the document title]

LỜI NÓI ĐẦU

Đất nước ta đang trên đà phát triển với xu hướng công nghiệp hóa hiện đại hóa, sự pháttriển của những lĩnh vực khoa học kỹ thuật như Cơ khí, Cơ điện tử, Điện, Điện tử, Tự động hóa,Công nghệ thông tin Giữ vai trò đặc biệt quan trọng, sự phụ thuộc của con người đã đang vàtiếp tục được thay thế bởi máy móc tự động hóa, mà ở đó con người có thể điều khiển được hệthống dây truyền hoạt động trơn chu Từ đó làm tăng năng suất lao động, giảm giá thành sảnphẩm, đảm bảo an toàn cho người lao động Để làm được điều đó những người kỹ sư phải cótrình độ cũng như kiến thức chắc chắn về chế tạo, điều khiển tự động và vận hành Vì vậy sự đầu

tư, quan tâm cho sự phát triển trong tương lai phải được thực hiện một cách nghiêm túc từ ngay

từ trong các trường Đại học kỹ thuật nơi mà các sinh viên là kỹ sư, cử nhân tương lai đang theohọc

Đồ án môn học Chi tiết máy là tiền đề cơ bản cho sinh viên ngành cơ khí khi còn ngồi trênghế nhà trường Bước đầu định hướng được việc mình phải làm gì, làm như thế nào, cách thứcthực hiện ra sao… Để hiểu thiết kế được từng chi tiết máy từ đơn giản nhất tới phức tạp hơn rồitới một sản phẩm máy hoàn chỉnh có công dụng nhất định trong tương lai, qua đó có cách nhìnđúng đắn hơn về ngành nghề mình đang theo học và thêm yêu nghề hơn

Nội dung chính đồ án đề cập tới vấn đề cơ bản nhất trong thiết kế máy và chế tạo máy Đểlàm được đồ án này mỗi sinh viên phải nắm được kiến thức cơ bản trong các tài liệu và môn họcnguyên lý máy, chi tiết máy, dung sai kỹ thuật đo, vật liệu học, cơ lý thuyết, sức bền vật liệu,tính toán thiết kế hệ dẫn động trong cơ khí, đọc được bản vẽ kỹ thuật, phải biết được các thuậtngữ các kí hiệu trong ngành cơ khí Cùng với đó là không thể thiếu sự ứng dụng của các phầnmềm thiết kế cơ bản trong cơ khí chế tạo như Autodesk AutoCAD 2D, Autodesk AutoCADMechanical, Autodesk Inventor 3D, SolidWorks 3D, Catia… Đồng thời khi thiết kế chúng taphải bám sát với thực tế để sao cho sản phẩm tạo ra có giá thành hợp lý, chi phí sản xuất thấp,tính thẩm mỹ cao, tuổi thọ tốt đảm bảo yêu cầu kỹ thuật thì mới có thể cạnh tranh trên thị trường Khi thực hiện làm đồ án em cũng gặp phải một số khó khăn nhất định Như kiến thức về chitiết máy, kỹ năng vẽ Autocad 2D, Autodesk Inventor 3D còn gặp nhiều hạn chế Được sự giúp

đỡ nhiệt tình của quý thầy cô trong khoa Công nghệ cơ khí trường Đại học Điện lực và đặc biệt

là thầy giáo hướng dẫn ThS Nguyễn Hồng Lĩnh, cùng với đó là sự giúp đỡ của các bạn thành

viên trong khoa Công nghệ cơ khí và các bạn trong lớp Đ7-CNCK mà em đã hoàn thành được đồ

án môn học này

1

[Type the document title]

Do lần đầu tiên thực hiện với vốn kiến thức tổng hợp được còn nhiều hạn chế, cho nên dù đã cónhiều cố gắng nhưng sai sót là điều không thể tránh khỏi Em rất mong nhận được sự đóng gópcủa thầy và các bạn để cho lần làm sau được tốt hơn

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, 6-2015

Giảng viên hướng dẫn Sinh viên thực hiện

2

[Type the document title]

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU……… 1

PHẦN 1 : NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN……… 5

I. Thông tin sinh viên……… … 5

II. Thông tin đề tài……… …………5

PHẦN 2 : CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN… 6

I. Chọn động cơ…… ……… 6

II. Phân phối tỉ số truyền……… 7

III. Lập bảng đặc tính……… 7

PHẦN 3 : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN NGOÀI BỘ TRUYỀN ĐAI THANG……… 9

PHẦN 4 : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN TRONG HỘP GIẢM TỐC BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG……… 13

I. Tính toán cấp nhanh bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng…….……13

II. Tính toán cấp chậm bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng……… 19

III. Kiểm tra điều kiện bôi trơn ngâm dầu ………25

PHẦN 5 : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRỤC VÀ THEN……….28

I. Tính toán thiết kế các trục……… …… 28

II. Tính toán thiết kế và chọn then………56

PHẦN 6 : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CHỌN Ổ LĂN VÀ KHỚP NỐI…….57

I. Tính toán thiết kế và chọn ổ lăn……… 57

II. Tính toán thiết kế và chọn khớp nối……….65

PHẦN 7: BÔI TRƠN HỘP GIẢM TỐC, THIẾT KẾ VỎ HỘP VÀ CÁC CHI TIẾT LIÊN QUAN……….… 66

I. Bôi trơn hộp giảm tốc……… 66

II. Thiết kế vỏ hộp và các chi tiết liên quan……… 67

3

[Type the document title]

PHẦN 8 : CÁC CHẾ ĐỘ LẮP TRONG HỘP VÀ BẢNG DUNG SAI LẮP GHÉP……… 77

TÀI LIỆU THAM KHẢO……… 80

4

[Type the document title]

PHẦN1 - NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN.

1 Thông tin sinh viên:

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Tuấn Anh

• Thời gian phục vụ: L = 9 năm

• Quay một chiều, làm việc hai ca, tải trọng va đập nhẹ

(một năm làm việc 300 ngày, 1 ca làm việc 8h)

Chế độ tải: T1 = T; t1 = 30s; T2=0,7T; t2 = 36s

5

[Type the document title]

trong đó hiệu suất các bộ truyền ta chọn như sau:

ηkn =0.99 hiệu suất khớp nối

η br= 0.97 hiệu suất bánh rang

ηd=0.96 hiệu suất bộ truyền đai

ηx=0.96 hiệu suất bộ truyền xích

ηol= 0.99 hiệu suất một cặp ổ lăn

 Xác Định Số Vòng Quay Sơ Bộ Của Động Cơ.

• Số vòng quay của trục công tác

(v/ph)

• Tỉ số truyền

Trong đó: = 8 : Tỉ số truyền hộp giảm tốc

= 3 : Tỉ số truyền bộ truyền đai thang

• Số vòng quay sơ bộ của động cơ

(v/ph)

 Chọn Động Cơ Điện, Bảng Thông Số Động Cơ Điện

Kiểu động cơ Công suất

(kW)

Vận tốcquay (v/ph) Cos φ η%

[Type the document title]

=> Tỉ số truyền của bộ truyền xích ống con lăn là:

Hộp giảm tốc bánh răng trụ 2 cấp khai triển:

 Tính Monen Xoắn Trên Các Trục

7

[Type the document title]

[Type the document title]

PHẦN 3- THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI THANG.

 Thông số kĩ thuật để thiết kế bộ truyền đai thang

 Công suất bộ truyền: P = 4.64 kW

 Tỉ số truyền: = 3

 Số vòng quay bánh dẫn:

 Tải trọng va đập nhẹ, làm việc hai ca

 Trình tự thiết kế gồm các bước sau:

2. Xác định dường kính bánh đai lớn d 2.

9

[Type the document title]

500

3,16 (1 ) 160(1 0,01)

d u

- Sai lệch 5,3%

III- CHỌN SƠ BỘ KHOẢNG CÁCH TRỤC.

- Theo bảng 4.14(trang 60, tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí tập 1 : Trịnh Chất –

Lê Văn Uyển) ta chọn khoản cách trục:

2 500

a d≈ = mm

IV- XÁC ĐỊNH CHÍNH XÁC CHIỀU DÀI ĐAI VÀ KHOẢNG CÁCH TRỤC.

1. Xác định chiều dài đai L.

2(160 500) (500 160)

5,75 2,12

v

L v i L

[Type the document title]

- Góc ôm đai trên bánh đai nhỏ

2 1 1

- Số đai z được xác định theo điều kiện tránh xảy ra trơn trượt giữa đai và bánh đai

0

P z

0

2120

0,99 2240

L

L C

L

11

[Type the document title]

• L0=2240 đai loại Btra từ đồ thị thực nghiệm 1

v= d =

+/ Theo đồ thị thực nghiệm ta chọn [P0]=3,8 kW khi d1=160 và đai loại Ƃ

+/ Số đai được xác định theo công thức

0

4.64

2.05 [ ] u L Z r v 3,8.0,9.1,14.0,99.1.0,6.0,98

P z

VIII- TÍNH LỰC CĂNG BAN ĐẦU VÀ LỰC TÁC DỤNG LÊN TRỤC.

- Lực căng ban đầu

0,9

a

C =

Hệ số ảnh hưởng góc ôm+/

[Type the document title]

PHẦN 4- TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN TRONG HỘP GIẢM TỐC.

I- TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN CẤP NHANH BÁNH RĂNG TRỤ RĂNG NGHIÊNG.

1. Thông số kỹ thuật

T= Nmm

u = 3,47

2. Vật liệu và nhiệt luyện bánh răng

- Ta chọn loại vật liệu của hai bánh răng như nhau thép C45 thường hóa Ta chọn:

+/ Độ rắn bánh răng nhỏ 250HB+/ Độ rắn bánh răng lớn 235HB

3. Xác định sơ bộ ứng suất tiếp xúc cho phép [ σH ] và ứng suất uốn cho phép [σF ]:

+/ Giới hạn mỏi tiếp xúc và giới hạn mỏi uốn

- Số lần ăn khớp bánh răng trong 1 vòng quay c=1Tuổi thọ: Lh = 9.300.8.1 =21600 giờ

13

[Type the document title]

E2

51,8.10

H H

H FL

F F

F FL

H

K

MPa s

K

MPa s

K

MPa s

K

MPa s

[Type the document title]

- So sánh với điều kiện:

[ ] σH min = 441,82 ≤ [ ] σH = 321,21 1,25 ≤ [ ] σH min = 552,28 MPa

- Điều kiện trên ko thỏa nên ta chọn:

[ ] [ ] σH1 = σH min = 441,82 MPa

4. Hệ số chiều rộng vành răng và hệ số tập trung tải trọng

- Chiều rộng vành răng được xác định theo tiêu chuẩn dựa và bảng 6.6 (trang 97, tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí tập 1 : Trịnh Chất – Lê Văn Uyển)

w ba bd

6. Chọn modul răng

m= (0.01÷0.02) aw = (0.01÷0.02) *144 = 1,44 ÷ 2.88mm

Theo tiêu chuẩn ta chọn mn=2,5mm

7. Xác định số răng và góc nghiêng răng.

- Từ điều kiện góc nghiêng răng:

8o ≤ ≤β 20o

- Suy ra:

1

1 1

2 cos 20 2 cos8

2.144.cos 20 2.144.cos82,5(3,47 1) 2,5(3,47 1)24,22 25,52

87 3,48 25

m

z u z

2 2

 Đường kính vòng lăn

1 1

2 2

64.28 223.7

1

2726,3 64,28

2726,3 20

1020,6

t nw r

12. Kiểm nghiệm ứng suất tiếp xúc

- Ứng suất tiếp xúc được tính bởi công thức:

1 1

tw

2cos sin2

H

o

o nw

o H

0,77 1,67

oz

2 ( 1) 275.1,72.0,77 2.87623.1,20.4,47

437.86 64,28 45,36.3,47

Đảm bảo điều kiện bền tiếp xúc.

13. Xác định số răng tương đương

z z

Y

z Y

z

β β

67,14 3,6

Đảm bảo điều kiện về độ bền uốn

II- TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN CẤP CHẬP BÁNH RĂNG TRỤ RĂNG THẲNG.

1. Thông số kỹ thuật

T= 292754 Nmm

u = 2,31

n= 139,77

2. Vật liệu và nhiệt luyện bánh răng

- Ta chọn loại vật liệu của hai bánh răng như nhau thép C45 thường hóa Ta chọn:

+/ Độ rắn bánh răng nhỏ 250HB

+/ Độ rắn bánh răng lớn 235HB

3. Xác định sơ bộ ứng suất tiếp xúc cho phép [ σH ] và ứng suất uốn cho phép [σF ]:

3.1 Giới hạn mỏi tiếp xúc và giới hạn mỏi uốn

3.3 Số chu kỳ làm việc tương đương.

- Số lần ăn khớp bánh răng trong 1 vòng quay c=1

E2

7,6.10

H H

H FL

F FL

H

K

MPa s

K

MPa s

K

MPa s

K

MPa s

4. Hệ số chiều rộng vành răng và hệ số tập trung tải trọng

- Chiều rộng vành răng được xác định theo

w ba bd

39.27 ( 1) 3(2,31 1)

wa

t

t t

z m a

w w

1

4969.5 117,82

13. Kiểm nghiệm ứng suất tiếp xúc

- Ứng suất tiếp xúc được tính bởi công thức:

1 1

o tw

1,71 sin2 sin2.21,57

0,75 1,76

Đảm bảo điều kiện bền tiếp xúc.

14. Xác định số răng tương đương

z z

Y

z Y

z

β β

241,71

67,14 3,6

Vậy điều kiện bôi trơn ngâm dầu được thỏa mãn.

Các thông số và kích thước bộ truyền

Bộ truyền cấp nhanhBánh răng trụ răng nghiêng Bộ truyền cấp chậm Bánh răng trụrăng thằng

Giới hạn chảy: σch = 540 MPa

Ứng suất cho phép : [σ] = 65 MPa

Chọn [τ] = 20 MPa với trục vào và ra; [τ] = 15 Mpa

0, 2.[ ]

KT d

27,98 20

46.04 15

54.48 20

Với; lm23 = bw2 = 47

⇒ l23 = 53,18+0,5(45,36 + 47) + 10 = 109.36(mm) +/ l21 = lm22 + lm23 +3k1 +2k2 +b0

⇒ l21 = 45,36 + 47 + 3.10 + 2.8 + 25 = 163.36 (mm)

⇒ l33 = 109.36+ 0,5(95 +29) +10 +15 = 196.36(mm)

0 0

i j

i j

M F

By Dy

R R

N N

13 13

Bx Dx

R R

N N

-• Momen tương đương tại tiết diện nguy hiểm

td C td

D

td xD D

td D td

M

 Xuất phát từ các yêu cầu về độ bền, lắp ghép và công nghệ ta chọn đường kính các

đoạn trục như sau

d A = 23 mm

d B = 25mm

d C = 32mm

Ey Hy

Hx Ex

R

R

N N

- Tại E; ta có MEy = 0

- Tại F; ta có MFy = REx.l22 =3482.53,18= 185173 Nmm

- Tại G; ta có MGy = REx.l23 –Fx22(l23-l22)= 32009 Nmm

- Tại H: ta có MHy = 0

• Momen tương đương tại tiết diện nguy hiểm

 Tại H

3 3 253532

35.85

H td H

M

 Xuất phát từ các yêu cầu về độ bền, lắp ghép và công nghệ ta chọn đường kính các

đoạn trục như sau

0 0

0109,36 163,36 0

• Momen tương đương tại tiết diện nguy hiểm

td xQ Q

td Q td

M

 Xuất phát từ các yêu cầu về độ bền, lắp ghép và công nghệ ta chọn đường kính các

đoạn trục như sau

- Giới hạn mỏi xoắn : τ-1 = 0,58.б-1 = 327.0,58 = 198,66 MPa

3

W

32 0,16[б]

j

j j

tdj j

d

M d

2W

W

16

j j

j j

s s s

16

B B

B

M

N mm w

2 1

- Theo bảng 10.8 [1] lấy: KX = 1,08 (PP tiện Ra 2,5…0,63)

- Theo bảng 10.9 [1 ] lấy: KY = 1,4 (thép thấm cácbon)

1 2,3 1, 08 1

1,7

1, 4

X dB

Y

K K K

K

τ τ

- Hệ số an toàn cho phép thông thường [s]=1,5…2,5

⇒ Tiết diện tại B thỏa mãn điều kiện

.

16

C C

d

π

(mm3)

- Ứng suất pháp tuyến và tiếp tuyến sinh ra:

- Theo bảng 10.8 [1] lấy: KX = 1,08 (PP tiện Ra 2,5…0,63)

- Theo bảng 10.9 [1 ] lấy: KY = 1,4 (thép thấm cacbon)

Y

K K K

K

σ σ

1 2,3 1, 08 1

1,7

1, 4

X dC

Y

K K K

K

τ τ

- Xác định hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất pháp và ứng suất tiếp, theo (10.20)

và (10.21) [1] ta có

1 1

- Hệ số an toàn cho phép thông thường [s]=1,5…2,5

⇒ Tiết diện tại C thỏa mãn điều kiện

.

16

F F

F

M

N mm w

+

2 2

- Theo bảng 10.8 [1] lấy: KX = 1,08 (PP tiện Ra 2,5…0,63)

- Theo bảng 10.9 [1 ] lấy: KY = 1,4 (thép thấm cácbon)

K K K

K

σ σ

1 2,31 1,08 1

1, 71

1, 4

X dF

Y

K K K

K

τ τ

- Hệ số an toàn cho phép thông thường [s]=1,5…2,5

⇒ Tiết diện tại F thỏa mãn điều kiện

d

π π

(mm3);

3 0

.

16

G G

G

M

N mm w

+

2 2

- Theo bảng 10.8 [1] lấy: KX = 1,08 (PP tiện Ra 2,5…0,63)

- Theo bảng 10.9 [1 ] lấy: KY = 1,4 (thép thấm cácbon)

2,09

1, 4

X dG

Y

K K K

K

σ σ

Y

K K K

K

τ τ

- Xác định hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất pháp và ứng suất tiếp, theo (10.20)

và (10.21) [1] ta có

1 1

- Hệ số an toàn cho phép thông thường [s]=1,5…2,5

⇒ Tiết diện tại G thỏa mãn điều kiện

.

16

N N

N

M

N mm w

2 2

- Theo bảng 10.10 [1] lấy: εσ = 0,78 ; ετ = 0,75

-Theo bảng 10.12 [1] lấy: Kσ = 1,9 ; Kτ = 1,8 (cắt bằng dao phay ngón, trục córãnh then)

- Theo bảng 10.8 [1] lấy: KX = 1,08 (PP tiện Ra 2,5…0,63)

- Theo bảng 10.9 [1 ] lấy: KY = 1,4 (thép thấm cácbon)

2, 09

1, 4

X dN

Y

K K K

K

τ τ

- Hệ số an toàn cho phép thông thường [s]=1,5…2,5

⇒ Tiết diện tại N thỏa mãn điều kiện

 Tại điểm P

16

P P

12271

P aP

P

M

N mm w

2 3

- Theo bảng 10.8 [1] lấy: KX = 1,08 (PP tiện Ra 2,5…0,63)

- Theo bảng 10.9 [1 ] lấy: KY = 1,4 (thép thấm cácbon)

2,09

1, 4

X dP

K K K

K

τ τ

- Hệ số an toàn cho phép thông thường [s]=1,5…2,5

⇒ Tiết diện tại P thỏa mãn điều kiện

II TÍNH TOÁN THIẾT KẾ VÀ CHỌN THEN

• Chọn then thiết kế là then bằng

⇒ Tất cả các then đều thỏa điều kiện bền dập và điệu kiện bền cắt

PHẦN 6 - TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CHỌN Ổ LĂN VÀ KHỚP NỐI

I. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ VÀ CHỌN Ổ LĂN

 Tính sơ bộ tỉ số

a r

F F

656.04

0,73 0,3 898

a

rD

F

F = = >

⇒ Ta chọn sơ bộ ổ đũa côn cho trục đầu vào của hộp giảm tốc

⇒ Theo bảng P2.11 [1] ta chọn ổ đũa côn cỡ trung 7306 có các thông số như bảng sauKí

hiệu ổ

d

mm

D mm

C1

kN

Tmm

rmm

r1

mm

α (º)

C kN

C0

kN

7306 30 72 58 50,6 19 17 20,75 2 0,8 13,5 40 29,9

 Tính kiểm nghiệm khả năng tải của ổ

• Theo bảng 11.4 [1], với ổ đũa đỡ - chặn,

- Tổng lực tác dụng lên các ổ như hình vẽ.

- Tổng lực dọc trục tác dụng vào các ổ theo (11.10) [1] ta có

1 1

1456,04

1,6

477,0

2 1.898

⇒ Từ kết quả trên ta thấy rằng ổ B chịu tải trọng lớn hơn nên ta tính toán theo ổ B,

• Tải trọng động tương đương theo (11.12) [1], ta có

10/3 10/3

- Trong đó với ổ đũa côn m = 10/3, Lhi xem sơ đồ tải trọng đầu bài

• Tính toán khả năng tải động của ổ

- Thời gian làm việc

⇒ Như vậy là ổ đã chọn đảm bảo khả năng tải động

 Kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh

• Theo bảng 11.6, với ổ đũa côn X0 = 0,5;

Y0 = 0,22.cotgα = 0,22.cotg(13,5) = 0,92

• Theo (11.9) (11.20) [1]

0 1 0,5.4020 0,92.656, 402

- Tải trọng hướng tâm tác dụng lên ổ E:

F F

2 656,04

0,158 0,3 3523

a

rE

F

F = = <

⇒ Ta chọn sơ bộ ổ bi đỡ một dãy cho trục trung gian của hộp giảm tốc

⇒ Theo bảng P2.7 [1] ta chọn ổ bi đỡ một dãy cỡ nặng 407 có các thông số như bảng sau

Kí hiệu ổ d

mm mmD mmB mmr mmdbi kNC CkN0

 Tính kiểm nghiệm khả năng tải của ổ

• Theo bảng 11.4 [1], với ổ bi đỡ 1 dãy

Ta có,

2 532,6

0, 0167 31900

a o

0,14

65

8

6,0

1.44

4

656,04 18

⇒ Từ kết quả trên ta thấy rằng ổ H chịu tải trọng lớn hơn nên ta tính toán theo ổ H,

• Tải trọng động tương đương theo (11.12) [1], ta có

3 3

- Trong đó với ổ bi m = 3, Lhi xem sơ đồ tải trọng đầu bài

• Tính toán khả năng tải động của ổ

- Thời gian làm việc

⇒ Như vậy là ổ đã chọn đảm bảo khả năng tải động

 Kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh

• Theo bảng 11.6, với ổ bi đỡ X0 = 0,6

Y0 = 0,5

• Theo (11.19) (11.20) [1]

0 0

0,6.898 0,5.656,

04 866.82 900

 Đặt trên trục 3 là bộ truyền bánh răng thẳng

- Tải trọng hướng tâm tác dụng lên ổ M: