ĐỒ án môn học cơ sở thiết kế máy TRUYỀN dẫn BÁNH RĂNG

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHÊ  ĐỒ ÁN MÔN HỌC Cơ sở Thiết kế máy TRUYỀN DẪN BÁNH RĂNG GVHD: Cô Vũ Thị Thùy Anh Nhóm sinh viên thực hiện: Phan Minh Tân Đỗ Văn Tài Vũ Văn Phu Lê Hồng Quân Phạm Đức Việt Hà Nội, 04/2013 Đồ án Cơ sở Thiết Kế Máy LỜI NÓI ĐẦU Môn học Cơ sở Thiết kế máy đóng vai trò quan trọng chương trình đào tạo kỹ sư và cán bộ kỹ thuật cấu tạo ,nguyên lý làm việc và phương pháp tính toán thiết kế chi tiết, thiết bị phục vụ cho máy móc ngành công nghiệp, nông nghiệp, giao thông vận tải Đồ án môn học có kết hợp chặt chẽ lí thuyết với thực nghiệm Lí thuyết tính toán chi tiết máy xây dựng sở kiến thức toán học, vật lí, học lí thuyết, nguyên lý máy, sức bền vật liệu v.v…,được xác minh và hoàn thiện qua thí nghiệm và thực tiễn sản xuất Đồ án môn học là một đồ án có tầm quan trọng một sinh viên theo học nghành khí Đồ án giúp cho sinh viên hiểu kiến thức cấu tạo, nguyên lý làm việc và phương pháp tính toán thiết kế chi tiết có công dụng chung ,nhằm bồi dưỡng cho sinh viên khả giải vấn đề tính toán và thiết kế chi tiết máy ,làm sở để vận dụng vào việc thiết kế máy Được giúp đỡ và hướng dẫn tận tình Cô Vũ Thị Thùy Anh bộ môn, đến đồ án môn học chúng em hoàn thành Tuy nhiên lần đầu làm quen với công việc tính toán thiết kế máy hiểu biết hạn hẹp dù cố gắng tham khảo tài liệu và bài giảng môn có liên quan song bài làm chúng em tránh khỏi sai sót Kính mong nhận giúp đỡ nhiều thầy cô bộ môn để chúng em ngày càng tiến bộ Chúng em xin chân thành cảm ơn Cô Vũ Thị Thùy Anh giúp đỡ chúng em hoàn thành đồ án này ! Đồ án Cơ sở Thiết Kế Máy MỤC LỤC PHẦN I - HÔÔ P GIẢM TỐC KHAI TRIỂN BÁNH RĂNG TRU A – TÍNH BÔÔ TRUYỀN CẤP NHANH BÁNH RĂNG TRU, RĂNG NGHIÊNG B – TÍNH BÔÔ TRUYỀN CẤP CHÂÔM BÁNH TRU, RĂNG THẲNG PHẦN II - THIẾT KẾ HỘP GIẢM TỐC HAI CẤP BÁNH RĂNG CÔN - TRU A - BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG CÔN RĂNG THẲNG B - BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG TRU RĂNG THẲNG PHẦN III – PHU LUC_BẢNG CÁC THÔNG SỐ NỘI SUY Đồ án Cơ sở Thiết Kế Máy Một số kí hiệu được sử dụng: σH Ứng suất tiếp xúc σF Ứng suất uốn [σH] Ứng suất tiếp xúc cho phép [σF] Ứng suất uốn cho phép σOHlim Giới hạn mỏi tiếp xúc` σOFlim Giới hạn mỏi uốn m Môđun bánh trụ thẳng aw Khoảng cách trục d1 , d2 Đường kính vòng chia bánh dẫn và bánh bị dẫn z1 , z2 Số bánh dẫn và bánh bị dẫn Đồ án Cơ sở Thiết Kế Máy KHα, KFα Hệ số kể đến phân bố không tải trọng cho đôi đồng thời ăn khớp KHβ, KFβ Hệ số tập trung tải trọng KHV, KFV Hệ số tải trọng động ψba, ψbd Hệ số chiều rộng vành bánh trụ KH/ KF Hệ số tải trọng tính tiếp xúc/uốn β Góc nghiêng sH, sF Hệ số an toàn tính ứng suất tiếp xúc єα, єβ Hệ số trùng khớp ngang, dọc αω Góc ăn khớp de Đường kính vòng chia ngoài dm Đường kính vòng chia trung bình me Môđun vòng chia ngoài mm Mô đun vòng chia trung bình Re Chiều dài côn ngoài Rm Chiều dài côn trung bình b Chiều rộng vành KR Hệ số phụ thuộc bánh và loại bánh Kbe Hệ số chiều rộng vành Yβ Hệ số kể đến độ nghiêng YF Hệ số dạng Đồ án Cơ sở Thiết Kế Máy Phần I HỘP GIẢM TỐC KHAI TRIỂN BÁNH RĂNG TRU QUY TRÌNH TÍNH TOÁN CHUNG Chọn vật liệu Xác định Ứng suất tiếp xúc cho phép Xác định Ứng suất uốn cho phép Xác định Ứng suất tải cho phép Chọn hệ số chiều rộng vành Xác định khoảng cách trục Mođun Xác định số mỗi bánh, góc nghiêng Tính toán lại tỉ số truyền 10 Xác định thông số hình học bộ truyền 11 Tính vận tốc vòng ,chọn cấp xác 12 Tính lực tác dụng lên bộ truyền 13 Hệ số dạng 14 Kiểm nghiệm Ứng suất tiếp xúc 15 Kiểm nghiệm Ứng suất uốn 16 Kiểm nghiệm tải 17 Bảng thông số bộ truyền Đồ án Cơ sở Thiết Kế Máy Tính bộ truyền bánh hộp giảm tốc khai triển bánh trụ với các số liệu cho sau: Công suất động cơ: P=5,7 KW Số vòng quay động cơ: n1=960 vòng/phút Thời gian sử dụng: L= 12000h Tải trọng thay đổi theo bậc: T1=T; T2=0,6T; T3=0,4T Thời gian: t1=0,3tck; t2=0,3tck; t3=0,4tck Phân tỉ số truyền: uh= 20 , với λc3 = 1,3 Bỏ qua ma sát bộ truyền  Xác định mômen xoắn: T1 = 9,55.106  Tìm tỉ số truyền cho từng cấp: = 9,55.106.5,7/960 =56703Nmm u1 : Tỉ số truyền cặp bánh trụ nghiêng (cấp nhanh) u2 : Tỉ số truyền cặp bánh trụ thẳng (cấp chậm) Ta có: λc3 =  1,3 =  1,3.u15+ 1,3.u14 - 400u1- 400.20 =  u1 ~ 5,75  u2 = uh / u1 = 20/5,75 ~ 3,48 1/ Chọn vật liệu cho bánh dẫn, bánh bị dẫn cho cả cấp Đồ án Cơ sở Thiết Kế Máy Thép C45 cải thiện Bánh dẫn: HB1=245; σb1=850Mpa; σch1= 580Mpa Bánh bị dẫn: HB2=230; σb2=750Mpa; σch2= 450Mpa 2/ Xác định ứng suất tiếp xúc cho phép -Số chu kì làm việc sở: NHO1 =30.HB12,4 =30.2452,4=16,3.106 chu kì NHO2 =30.HB22,4 =30.2302,4 =14.106 chu kì -Vì tải trọng thay đổi theo bậc =>Số chu kì làm việc tương đương: NHE1 =60c∑(Ti/Tmax)3 niti =60.1.960[(T1/T)3t1 +(T2/T)3t2 +(T3/T )3t3] =60.960[ t1 +(0.8T/T)3t2+(0.5T/T)3t3] =60.960[0,3+0,83.0,3 +0,53.0,4].12000 =348.106 chu kì NHE2 = NHE1/u1 =348.106/3,48 =100.106 chu kì Vì NHE1>NHO1; NHE2>NH02 =>KHL1= KHL2=1; Theo bảng 6.13, giới hạn mỏi tiếp xúc xác định sau: σOHlim=2.HB+70 Đồ án Cơ sở Thiết Kế Máy => σOH1lim=2.245+70=2.245+70=560MPa σOH2lim=2.230+70=2.230+70=530Mpa Ứng suất tiếp xúc cho phép tính theo công thức: [σH] = σOHlim.KHL/SH Vì thép cải thiện: SH=1,1 (Hệ số an toàn) + Bánh dẫn: [σH1]= σOH1lim = 560.= 509,1 Mpa + Bánh bị dẫn: [σH2]= σOH2lim= 530.= 481,8 Mpa • Đối với cấp nhanh, bánh trụ ,răng nghiêng: Ứng suất tiếp xúc cho phép tính theo công thức: [σH]= 0,5.([σH1]+ [σH2]) = 495,45 MPa • Đối với cấp chậm, bánh trụ, thẳng Vì [σH2] < [σH1] => Chọn ứng suất tiếp xúc cho phép: [σH] = 481,8 Mpa 3/ Xác định ứng suất uốn cho phép -Số chu kì làm việc sở: NFO1 = NFO2 =5.106 chu kì =>Số chu kì làm việc tương đương: NFE1=60c.n1∑(Ti/Tmax)6niti =60.960(0,3+0,86.0,3+0,56.0,4)12000=266.106 chu kì NFE2=NFE1/u1=76,4.106 chu kỳ Vì NFE1>NFO1; NFE2>NF02 Đồ án Cơ sở Thiết Kế Máy =>KFL1= KFL2=1 Theo bảng 6.13, giới hạn mỏi uốn xác định sau: σOFlim=1.8HB => σOF1lim=1,8.245=441 MPa σOF2lim=1,8.230=414 Mpa Ứng suất uốn cho phép: [σF] =σFlim.KFL/SF Chọn SF= Ta có: [σF1] =σF1lim.KFL1/SF = 441/2= 220,5 MPa [σF2] =σF2lim.KFL2/SF = 414/2= 207 Mpa 4/ Ứng suất quá tải cho phép [σH]max=2,8 σch2=2,8.450=1260 Mpa; [σF1]max=0,8 σch1=0,8.580=464 Mpa [σF2]max=0,8 σch2=0,8.450=360 Mpa Đồ án Cơ sở Thiết Kế Máy 10 -Vì thẳng: Yβ = -KF = KFβ KFα KFv (7) Với KFα = ( thẳng) Ta có: Kbe = b/Re = 45/167,1 = 0,269 Suy ra, tỉ số: Kbe.u/(2- Kbe) = 0,269.4,74/(2-0,269) ~ 0,73 Nội suy bảng 6.18, tìm KFβ = 1,3 -Để tính KFv , có: KFv =1+ vF.b.dm1/(2T1 KFα KFβ) Trong đó: vF = δF.g0.v.(dm1.(u+1)/u)1/2 Tra bảng 6.20 có: δF = 0,016 Tra bảng 6.21 có : g0 = 56  vF = 0,016.56.3,03.(60,38(4,74+1)/4,74)1/2 = 23,2  KFv = 1+23,2.45.60,38/(2.56703.1.1,3) = 1,43 Thay vào (7), được: KF = 1,3.1 1,43 =1,86 -Yє = 1/ єα =1/1,71 = 0,58 -YF1 : hệ số dạng răng, tra bảng 6.22, ứng với x1 =0.4, x2 =- 0.4 ta được: YF1 = 3,45, YF2 = 3,65 Đồ án Cơ sở Thiết Kế Máy 31 Thay hết giá trị tính toán vào (6): σF1 = = 69,62 MPa < [σF1] = 220,5 MPa σF2 = σF1 YF2/YF1 = 69,62.3,65/3,45 = 73,65 MPa < [σF2] = 207 MPa Như độ bền uốn thỏa mãn • Kiểm nghiệm về quá tải Hệ số tải: Kqt = 1,8 σHmax = σH Kqt1/2 = 447,6.1,81/2 =600,52 Mpa < [σH]max=1260 Mpa; σF1max = σF1.Kqt = 69,62 1,8 = 125,32 MPa < [σF1]max=464 Mpa σF2max = σF2.Kqt = 73,65 1,8 = 132,57 MPa < [σF2]max=360 Mpa BẢNG THÔNG SỐ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG CÔN RĂNG THẲNG Đồ án Cơ sở Thiết Kế Máy 32 THÔNG SỐ TRỊ SỐ Chiều dài côn ngoài Re = 167,1 mm Chiều dài côn trung bình Rm = 144,6 mm Mô đun vòng ngoài me = 3mm Đường kính vòng chia ngoài de1= 69; de2= 327 mm Đường kính trung bình dm1= 60,38; dm2= 286,13 mm Chiều rộng vành b= 45 mm Tỉ số truyền 4,74 Số Z1 =23 ; Z2 =109 Góc nghiêng β=0 Góc côn chia δ1 = 11,915o ; δ2 = 78,085o Chiều cao ngoài he = 6,6 mm Chiều cao đầu ngoài hae1 = 4,19 mm; hae2 = 1,81 mm Chiều cao chân ngoài hfe1 = 2,41 mm; hfe2 = 4,79 mm Đường kính đỉnh ngoài dae1 = 73 mm; dae2 = 327 mm Đồ án Cơ sở Thiết Kế Máy 33 Mođun vòng trung bình mm = 2,625 mm Khoảng lệch tâm bánh e=0 côn tiếp tuyến Góc nghiêng mặt mút βe = Hệ số dịch chỉnh chiều cao X1 = 0,4 ; X2 = - 0,4 B - BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG TRU RĂNG THẲNG 5/Chọn hệ số chiều rộng vành Do bánh nằm đối xứng ổ trục nên ψba=0,3-0,5 Chọn ψba=0,4 Khi đó: ψbd= ψba(u2+1)/2=0,4.(4.21+1)/2=0.896 Từ bảng 6.4, chọn được: KHβ=1,04; KFβ=1,08 6/ Xác định khoảng cách trục Giả sử bỏ qua ma sát và tổn thất cặp ổ lăn, đó: Momen xoắn T2 = T1.u1t = 56703 4,74 ~ 268772 Nmm Khoảng cách trục: aw= 50(u+1) = 50.(4,21+1) = 232,94 mm Chọn aw=230mm 7/ Mođun m = ( 0,01 ÷ 0,02 ) aω = 2,3 ÷ 4,6 (mm) Đồ án Cơ sở Thiết Kế Máy 34 Theo tiêu chuẩn, chọn m=3 mm 8/ Xác định số mỗi bánh Số bánh dẫn: z1 = = 2.aω/(m.(u1 +1)) = = 29,43 Chọn z1 = 29 Số bánh bị dẫn: z2 =29.4,21 ~ 122 9/Tính toán lại tỉ số truyền u2t = = = 4,2 Thỏa mãn δu Thỏa mãn điều kiện tiếp xúc 16/ Kiểm tra Ứng suất uốn σF1= 2YF1.T2.KFβ.KFV/(d1.bωm) (9) Để tính KFv , có: KFv =1+ vF.b.dm1/(2T2.KFα.KFβ) Trong đó: KFα = thẳng KFβ = 1,08 ( tra bảng 6.4) Đồ án Cơ sở Thiết Kế Máy 37 vF = δF.g0.v.( aω/ u2t)1/2 Tra bảng 6.20 có: δF = 0,016 Tra bảng 6.21 có : g0 = 73 vF = 0,016.73.0,922.(230/4,2)1/2 = 7,97  KFv = 1+7,97.92.87/(2.268772.1,08) = 1,11  Thay hết vào (9), được: σF1= =105,2 Mpa < [σF1] = 220,5 MPa σF2 = (YF2/YF1) σF1 = (3.58/3.92) 105,2 = 96,07 MPa < [σF2] = 207 MPa Do vậy, độ bền uốn thỏa mãn BẢNG THÔNG SỐ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG TRU RĂNG THẲNG THÔNG SỐ TRỊ SỐ Số bánh nhỏ Z1 = 29 Số bánh lớn Z2 = 122 Tỉ số truyền Ubrt = 4,2 Đồ án Cơ sở Thiết Kế Máy 38 Đường kính vòng lăn bánh - Bánh dẫn: dw1 = 87 (mm) - Bị dẫn Đường kính đỉnh :dw2 = 366(mm) - da1 = 93 (mm) - da2 = 372 (mm) Đường kính chân - df1 = 79,5(mm) - df2 = 358,5(mm) Chiều rộng vành - bw = 92(mm) Khoảng cách trục - aw = 230 mm PHẦN III – PHU LUC BẢNG CÁC THÔNG SỐ NỘI SUY Đồ án Cơ sở Thiết Kế Máy 39 Đồ án Cơ sở Thiết Kế Máy 40 Đồ án Cơ sở Thiết Kế Máy 41 Đồ án Cơ sở Thiết Kế Máy 42 Đồ án Cơ sở Thiết Kế Máy 43 Đồ án Cơ sở Thiết Kế Máy 44 Đồ án Cơ sở Thiết Kế Máy 45 [...]... z1 = 40 răng Số răng bánh bị dẫn: z2 = 180 – 40 =140 răng 9/Tính toán lại tỉ số truyền u2t = = = 3,5 Thỏa mãn δu ... Thông số hình học Đường kính vòng chia Đường kính đỉnh Đường kính đáy Chiều rộng vành Bánh dẫn Bánh bị dẫn Bánh dẫn Bánh bị dẫn Bánh dẫn Bánh bị dẫn Bánh bị dẫn Bánh dẫn Đồ án Cơ sở Thiết... truyền Thông số hình học Đường kính vòng chia Đường kính đỉnh Đường kính đáy Chiều rộng vành Bánh dẫn Bánh bị dẫn Bánh dẫn Bánh bị dẫn Bánh dẫn Bánh bị dẫn Bánh bị dẫn Bánh dẫn 11/ Vận tốc... truyền Đồ án Cơ sở Thiết Kế Máy 18 Thông số hình học Đường kính vòng chia Đường kính đỉnh Đường kính đáy Chiều rộng vành Bánh dẫn Bánh bị dẫn Bánh dẫn Bánh bị dẫn Bánh dẫn Bánh bị dẫn Bánh