Đồ án Chi tiết máy hộp giảm tốc bộ truyền bánh răng trụ

Đồ án trình bày thiết kế hộp giảm tốc bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng với bản thuyết minh đầy đủ và bản vẽ CAD kèm theo. Các thông số cho trước của đồ án Lực kéo băng tải F = 5000 N Vận tốc băng tải V = 1.2 m/s Đường kính tang D = 325 mm Thời gian phục vụ Lh = 21000 h

Thuyết Minh Đồ án chi tiết máy

Thời gian phục vụ Lh = 21000 h

Vì bộ truyền chịu tải trọng thay đổi

t

t p

3600 3 7 , 0 3600 4 3 4 ,



Chọn số vòng quay sơ bộ của động cơ nsbđọngcơ =ntangnhộpnngoài

Từ 2.4 chọn tỷ số truyền của hộp giảm tốc bánh răng 2 cấp

uhộp = 20 và tỷ số truyền của bộ truyền ngoài (bộ truyền xích)

ungoài = uxich = 2

Vậy số vòng quay sơ bộ trên trục động cơ là

nsbđc = 60.10003,14..1325,2.20.2 = 2822 vòng/phút

căn cứ vào số vòng quay của các loại động cơ ta chọn số vòng quay sơ bộ của động cơ là nsb=3000v/p

theo bảng p 1.3 phần phụ lục với pct =5.82kw và nsb = 3000v/p Do

2922

=41,42Mặt khác ta lại có Uch=Uxich.Uhộp

563

= 143

vòng/phút

Xác định công suất và mô men trên các trục

Công suất trên trục III

= 6,31 kw

Tính toán công suất, momen, tỷ số truyền và số vòng

quay đợc ghi lại trong bảng sau:

Phân tỷ số truyền un = 20 cho các cấp

Xuất phát từ quan điểm bôi trơn ta tính toán ở phần trớc đợc

NFo số chu kỳ thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về uốn

NFo = 4.106 đối với tất cả các loại thép

mF :số mũ của phơng trình đờng cong mỏi uốn

Ti , Tmax : là momen xoắn ở các chế độ tải trọng và momen lớn nhấttrong các momen

21000 3  3 = 4,5.108>1,4.107 do đó KHL2 = 1

NHE1= u1 NHE2= 5,1.4,8.108 = 22,92.108 > NHo1

2 2

1

H H

với cấp chậm dùng răng nghiêng ta tính ra NHE đều lớn hơn NH0 nên

3 7 , 0 5 , 0

1

.

H

u

K T

Ka : là hệ số phụ thuộc vào vật liệu của cặp bánh răng và loại răng

15 , 1 10 02 , 0

Trong đó theo bảng 6.6 chọn ba = 0,3 , răng nghiêng Ka = 43 ,

m = 1,02 – 2,04 ta chọn m = 2 , chọn sơ bộ  = 100 do đó

cos = cos100 = 0,9848, theo 6.31 số bánh răng nhỏ

z1 = 2 aw cos / m(u1+1) =

) 1 1 5 (

2

9848 , 0 102 2

Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc

Theo 6.33 ứng suất tiếp xúc trên mặt răng làm việc

H =ZM.ZH.Z 2

1 1

1

.

) 1 ( 2

w w

H

d u b

u K

- dw : Đờng kính vòng chia của bánh chủ động;

Theo bảng 6.5 ta có ZM = 274 Mpa1/3 theo 6.35 góc nghiêng của răng trên hình trụ cơ sở tgb = cost.tg với tgt = tgtw suy ra

b = 16,894 do đó ZH = 1 , 693

943 , 20 2 sin

894 , 16 cos 2

14 , 3

104 , 18 sin 102 3 , 0

1



đờng kính vòng lăn bánh nhỏ dw1 = 2aw1/(ut + 1) = 33 , 649

0625 , 6

102 2



ta có v = d w n 5 , 145m/s

60000

2922 694 , 33 14 , 3 60000

o H

H 

H

 : hệ số kể đến ảnh hởng của sai số ăn khớp tra bảng 6.15

go :hệ số kể đến ảnh hởng của sai lệch các bánh răng 1 và 2 tra bảng 6.16 H = 0,002.56 5,145 2 , 586

0625 , 5

649 , 33 102 3 , 0 586 , 2 1

2

.

6 1

w w H

K K T

d b

) 1 0625 , 5 (

4 , 1 10 02 , 0



= 509,99 MPa Xác định chính xác ứng suất tiếp xúc cho phép

Theo 6.1 với v = 5,145 m/s < 10 m/s chon sơ bộ Zv = 1

Với cấp chính xác động học là 8 chọn cấp chính về mức tiếp xúc là 7

Y Y Y

w w

F

.

.

102 145 , 5 56 006 ,

649 , 33 102 3 , 0 731 , 7 1

2

.

6 1

w w F

K K T

d b

Do đó KF = K F.K F.K Fv  1 , 32 1 , 37 1 , 11  2

Với   1 , 56 ; 0 , 641

56 , 1

014 ,

cos

Z

) 1 1 , 5 (

2

95098 , 0 110 2

0

17

3  ; Zv2 = 99

98098 , 0

Y Y Y K T

w w

F F

2 95 , 35 110 3 , 0

08 , 4 87 , 0 641 , 0 2 10 02 , 0 2

.

.

1

1 1

F F

F 67 , 69 371 , 52

08 , 4

6 , 3 72 , 76

Theo 4.68 víi Kqt= max 1 , 4



T T

H1max   k qt  431 , 73 1 , 4  603 , 82MPaHmax

F1max  F1.k qt  76 , 72 1 , 4  107 , 71MPaF1max

F2max  k.k qt  67 , 69 1 , 4  94 , 766MPaF2max

C¸c th«ng sè kÝch thíc bé truyÒn cÊp nhanh

II.TÝnh bé truyÒn cÊp chËm

u

K T

12 , 1 10 11 , 0 ).

1 92 , 3 (

9848 , 0 147 2

 = 23,54 Chọn Z1=25 răng

Z2 = u.Z1 = 3,92 25 =90

Tỷ số truyền thực ut =90/25 = 3,94

147 2

) 25 90 ( 5 , 2 cos        16 0

Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc

2 2

2 1

.

1 2

.

w w

H H

M H

d u b

U K T Z Z

0

20 cos

tg arctg tg

arctg

tw t

15 cos

16 sin 174 4 , 0

1 2 , 3 88

147 2 1

2

với v=1.76 m/s theo bảng 6.13 dùng cấp chính xác 9

Theo bảng 6.14 với cấp chính xác 9 và v<2.5 m/s suy ra K H  1 , 13

K F  1 , 37 Theo bảng 6.42

2

2

0

u

a v

147 76 , 1 73 002

w w H HV

K K T

d b K

2

1

878 , 59 174 4 , 0 576 , 1

9 , 4 29 , 1 10 11 , 0 2

2

6

Kiểm nghiệm về độ bền uốn

m d b

Y Y Y K T

w w

F

F F

.

.

u

a V

147 76 , 1 73 006

w w F FV

K K T

d b K

do đó K F K F.K FV.K F  1 , 24 1 , 37 1 , 0445  1 , 774

64 , 1

1 64

8 3 886 , 0 610 , 0 774 , 1 10 11 , 0



MPa Y

Y

F

F F

F 86 , 27

8 , 3

6 , 3 74 , 91

1

2 1

III. TÝnh bé truyÒn ngoµi (Bé truyÒn xÝch )

Sè liÖu tÝnh to¸n PIII = 6,31 kw

Ko =1 đờng nối 2 tâm đĩa xích làm với phơng ngang 1 góc 600

Ka =1 vì chọn khoảng cách trục a= 40p

Kđc hệ số ảnh hởng đến việc điều chỉnh độ căng của xích

Kđc = 1 điều chỉnh bằng một trong các đĩa xích

khoảng cách trục a = 40.P = 40.31,75 = 1270 mm

theo công thức 5.12 số mắt xích

1270 14 , 3 4

75 , 31 ) 27 54 ( ) 54 27 (

5 , 0 75 , 31

1270 2

4

2 1 2 2



a

Z Z Z Z P

2 1 2

5 , 0

Z x

Z Z x

P

a

14 , 3

27 2 27 54 5 , 0 120 27

54 5 , 0 120 75

141 27

d F F F K

Q S

v Z P n 2 m s

60000

143 75 31 27 60000

75 , 31 sin

75 , 31 sin

g p

d a .[ 0 , 5 cot ] 31 , 75 [ 0 , 5 cot 3,14 ] 288 , 88

1 1

vd d t r H

K A

E F R F K



.

.

47 , 0

Ftd tính theo công thức Fvd =13.10-7.n1.p3 (m)

Fvd = 13.10-7.141.31,753.1 = 5,87

Rđ là hệ số không đều tải trọng Rđ = 1

Kđ : là hệ số tải trọng động theo bảng 5.6 ta có Kđ = 1,3

Kr : hệ số kể đến ảnh hởng của số răng đĩa xích phụ thuộc Z

Trong đó Z = 27 suy ra Kr = 0,396 ; E = 2,1.105 Mpa

A = 262 (mm2) bảng 5.12

3 , 1 262

10 1 , 2 78 , 5 1 3155 396 , 0 47 , 0

nh vậy dùng thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB =210

sẽ đạt đợc ứng suất tiếp xúc cho phép   500 Mpa

đảm bảo đợc độ bền tiếp xúc cho răng đĩa 1 tơng tự H2 

với cùng vật liệu và nhiệt luyện

Xác định lực tác dụng lên trục

theo công thức 5.20 ; Fn = Kx.Ft

Kx = 1,05 với bộ truyền nghiêng với phơng ngang một góc là 600

Fr = 1,05 3155 = 3312,75 (N)

phần III Tính toán và thiết kế trục

Tính toán trục trong hộp giảm tốc bánh răng khai triển

Công suất trục vào (trục I ) là PI = 7,5 Kw , nI = 2922 vòng/phút

ở đầu vào nối với động cơ có lắp nối trục vòng đàn hồi

k k

T

d  với dđc = 32 mm

Chọn vật liệu chế tạo các trục là thép 45 tôi cải thiện cób  850MPa

ứng suất xoắn cho phép    15  30MPa

Vì trục vào lắp khớp nối để nối với trục động cơ điện nên ta chọn sơ bộ

dI = 0,8dđc = 0,8.32 = 24 mm

Ta chọn đờng kính 2 ngõng trục lắp với ổ lăn bằng d11 =d13=25 mmVì đờng kính chân bánh răng df11=30,75 do đó ta chọn đờng kính trụcTơng ứng với vị trí bắnh răng là d12=25 mm và chế tạo trục liền bánh răng Ta tính sơ bộ trục 2 và trục 3

d2 = 0,11.106 Nmm chọn   =16 Mpa 32 , 5mm

2 , 0 16

10 11 , 0

10 43 ,

0

3

6

Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực

Tính khoảng cách đối với trục 2

L01=0,5.(lm1+b0) + k1 + k2 với d2=35 mm trong trong bảng 10.2 ta chọn

tính khoảng cách các đoạn nối với trục 3 :

10 02 , 0 2

II

014 , 18 cos

943 , 20 1119 cos

tg F

F a1I  t1I   1119 18 , 014  364

Tính lực phụ do nối trục vòng đàn hồi tác dụng lên trục

 

t I

Các lực tác dụng lên trục II

Đối với bánh 1 của trục II

Ft1II = 1119 (N ) ; Fr1II = 450 ( N ) ; Fa1II = 354 ( N ) ;

Các lực này ngợc chiều với các lực ở trục I

Đối với bánh 2 của trục II

10 11 , 0 2

tg F

F

cham

tw II

t

II

96098 , 0

476 , 20 3676 cos

.

0 2





 N tg

tg F

F a II t II 3676 16 0 1054

2

Lực tác dụng lên bánh 2 của trục III

Ft2III = 3676 ( N ) ; Fr2III = Fr2II = 1149 ( N ) ;

Tính mô men tơng đơng tác dụng lên các trục

Đối với trục I

Tại tiết diện 0

Đối với trục II

tại tiết diện 1

Đối với trục III

Tại tiết diện 2

Tính tiết diện tại các đoạn trục

Đối với trục I

Xuất phát từ yêu cầu về độ bền và lắp ghép ta chọn đờng kính các

đoạn trục nh sau :

Trục I : do = 25 ( mm ) ; d1 = 28 ( mm ) ; d4 = 24( mm )

Trục II : do = 30 ; d1 = 34 ; d2 = 34 ; d3 = 30

Trục III : do = 45 ( mm ) ; d2 = 48 ( mm ) ; d3 = 45 ( mm ) ;

d = 42 ( mm )

Tính kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi

Xác định hệ số an toàn ở các tiết diện nguy hiểm của trục

Dựa theo kết cấu trục trên các hình vẽ và biểu đồ mô men tơng ứng ta

có thể thấy các tiết diện sau đây là tiết diện nguy hiểm cần đợc kiểm tra

về độ bền mỏi

Trên trục II : tại tiết diện lắp bánh răng “1” và “2”

Trên trục III : các tiết diện lắp bánh răng “2” tiết diện lắp ổ lăn “3” và tiết diện lắp đĩa xích “5”

Chọn kiểu lắp ghép : các trục có lắp ổ lăn theo k6 , lắp bánh răng bánh

đĩa xích nối trục đàn hồi theo k6

kích thớc của then tra bảng 9.1 , trị số mô men cản uốn và cản xoắn tra bảng 10.6 ứng với tiết diện trục nh sau :

Tiết diện Đờng

Xác định các hệ số kdj và kdjđối với các tiết diện nguy hiểm theo công thức 10.25 , 10.26 sách hớng dẫn tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí của thầy Trịnh Chất và Lê Văn Uyển

Các trục đợc gia công trên máy tiện tại các tiết diện nguy hiểm yêu cầu

đạt Ra = 2,5 – 0,63 m do đó theo bảng 10.8 hệ số tập ứng suất do trạng thái bề mặt là kx = 1,1 , vì không dùng các phơng phcacstawng bền bề mặt nên ky = 1

Theo bảng 10.12 khi dùng dao phay ngón hệ số tập trung ứng suất tại rãnh then ứng với vật liệu có b  850MPa là k  2 , 01 và k  1 , 88

Theo bảng 10.10 tra hệ số kích thớc   và   ứng với đờng kính tiết diện nguy hiểm từ đó xác định đợc tỷ số

và đờng kính của tiết diện nguy hiểm tra đợc

Xác định hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất pháp s theo 10.20 và hệ

số an toàn chỉ xét riêng ứng suất tiếp s theo 10.21 cuối cùng tính hệ số

an toàn theo s theo 10.19 ứng với các tiết diện nguy hiểm

Kết quả ghi trong bảng cho thấy các tiết diện nguy hiểm trên hai trục đều

đảm bảo an toàn về mỏi :

Theo 9.2 ,kết quả tính tóan nh sau với lt = (0.8 0.9)lmi

b l d

T



.

Bảng kết quả tính kiểm nghiệm then đối với các tiết diện của 2 trục

Theo bảng 9.5 với tải trọng va đập vừa d  100MPa, c  60  90MPa

Vậy tất cả các mối ghép then đều đảm bảo độ bền dập và độ bền cắt

Chọn ổ lăn cho các trục của hộp giảm tốc khai triển

Chọn ổ lăn đối với trục I ( trục vào )

Các thông số tính toán : Lực dọc trục Fa1I = 364 ( N )

Fro = 584 , Fr3 = 456

Số vòng quay nI = 2922 vòng/phút , đờng kính ngõng trục 25 mm

Lực dọc trục Fa1I = 364 ( N ) tơng đối lớn so với lực hớng tâm và

Tính tỉ số 0 , 024

14900

364

tra bảng 11.4 ta đợc e = 0,52 tính các lực dọc trục phụ So = e.Fro = 0,52.584 = 303,68 (N)

S3 = e.Fr3 = 0,52.456 = 237,12 (N)

Tổng lực dọc trục tác dụng lên ổ “o” và ổ “3” là :

F ao S3  F a1I  237 , 12  364   126 , 88 N

tra bảng 11.4 đợc X = 0,45 , Y = 1,04 Tính tải trọng động quy ớc theo công thức 11.3

Điều kiện Cd < C đợc thoả mãn với chênh lệch 18 % do vậy ta thay bằng

ổ đỡ chặn loại nhẹ có C = 12,4 KN > Cd = 11,4 KN thoả mãn khả năng tảicủa ổ

Vậy chọn ổ bi đỡ- chặn một dãy cỡ nhẹ có kí hiệu 46205 có

Qt < Co = 8,5 KN thoả mãn khả năng tải tĩnh của ổ

Chọn ổ lăn cho trục trung gian của hộp giảm tốc

Các thông số tính toán : Lực dọc trục Fa1II = 364( N ) , Fa2II = 1054( N )

Fro = 2050 ( N ) , Fr3 = 2773 ( N )

Số vòng quay nII = 563 vòng/phút ,

đờng kính ngõng trục doII = doII = 30 mm

tra bảng 11.4 ta đợc e = 0,26 tính các lực dọc trục phụ So = e.Fro = 0,26.2050 = 533 (N)

3

tra bảng 11.4 đợc X = 0 , Y = 1,71 Tính tải trọng động quy ớc theo công thức 11.3

m

i L L Q

 / hay QE = 2719.3 3 3

8

3 7 , 0 1 8 4

 = 2338 (N)

Kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh

Theo bảng 11.6 với ổ đỡ cỡ trung có Xo = 0,6 , Yo = 0,5

Khả năng tải tĩnh : Qt = Xo.Fr + Yo.Fa

= 0,6.2773 + 0,5.1223 = 2275 ( N )

Qt > Fro nh vậy Qt << Co =15,1 KN

Thoả mãn khả năng tải tĩnh của ổ

Chọn ổ lăn cho trục ra của hộp giảm tốc:

Các thông số tính toán : Lực dọc trục Fa = 1050 ( N )

Fr3 = 2915 ( N ) , Fro = 2518 ( N )

Số vòng quay nIII = 143 vòng/phút , đờng kính ngõng trục 45 mm

Lực dọc trục Fa = 1050 ( N ) tơng đối lớn so với lực hớng tâm và

tra bảng 11.4 ta đợc e = 0,54 Tính các lực dọc trục phụ So = e.Fro = 0,54.2518 = 1360 (N)

so sánh e

F V

3

tra bảng 11.4 đợc X = 0,45 , Y = 1,01 Tính tải trọng động quy ớc theo công thức 11.3

4 1

33 , 0 3 3

= 0,5.2915 + 0,47.1050 = 1,95 ( KN )

Qt < Co = 23,6 KN thoả mãn khả năng tải tĩnh của ổ

Các thông số cơ bản của ổ lăn trong hộp giảm tốc khai triển thờng Trục vào(trục I): Loại ổ: ổ bi đỡ- chặn một dãy.

6 3 03 , 0

2 4

2 3

1 2

) 6 , 0 5

, 0 (

) 7 , 0 6

, 0 (

) , 0 8

, 0 (

) 8 , 0 7

, 0 (

1 2 10

.

0 4 ,

0

d d

d d

d d

d d

mm a

K

S S

d S

) 5 3 (

).

1 9 , 0 (

) 8 , 1 4 , 1 (

2 3

3 4

3 3

6 , 1

) 5 3 (

3

2 2

2 2

2 2 2

D C

d R

d E

mm R

E K

K1=3.16= 48 (mm) q 54 +2.9 = 65(mm)

Số lợng bu lông

trên nền

Z=(L+B)\ (200–300)

L , B là chiều dài vàchiều rộng của hộp

Bu lông vòng hoặc vòng móc :

Để nâng và vận chuyển hộp giảm tốc (khi gia công ,khi lắp

ghép ,hoặc khi vận chuyển …))

Nên trên thân thờng lắp thêm bu lông hoặc vòng móc

Ta có khoảng cách trục a1 a2= 100-150

Khối lợng của hộp giảm tốc có thể là 160 (kg) Theo bảng 18-3a (theo sách tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khícủa các thầy Trịnh Chất và thầy Lê Văn Uyển ) chọn loại móc a,

(theo sách tính toán thiết kế hệ dẫn động

cơ khí của các thầy Trịnh Chất và

thiết kế hệ dẫn động cơ khí của các thầy Trịnh Chất và thầy Lê VănUyển)

Với cácsố liệu đợchọn A=100 (mm)

Số liệu đợc chọn theo bảng 18-6 (Theo sách tính toán thiết kế hệ dẫn

động cơ khí của các thầy Trịnh Chất và thầy Lê Văn Uyển )

Đối với hệ thống ổ lăn để đảm bảo điều kiện cho ổ làm việc tốt ta cầnbôi trơn cho ổ , để đơn giản cho quá trình công nghệ ta bôi trơn ổ bằng

mỡ , để đơn giản cho quá trình tra mỡ bôi trơn ổ ta tra mỡ thông qua các

30

F8/ k6 +20  +55 (m)

+2  +15 (m) Bánh răng 1 trục II

34

H7/ k6 0  +30 (m)

+2  +15 (m) Bánh răng 2 trục II

34

H7/ k6 0  +30 (m)

+2  +15 (m)

Đờng kính lắp nắp

ổ trục II

72

H7/ d11 0  +30( m)

0  -100 (m) Lắp ổ lăn trục III 45 k6 +2  +18 (m) Vòng chắn mỡ trục III

45

F8/ k6 +20  +55 (m)

+2  +15 (m) Bánh răng trên trục III

48 H7/ k6 0  +30 (m)

+2  +15 (m)

Đờng kính lắp nắp ổ

trục III

85

H7/ d11 0  +30( m)

0  -100 (m)

tài liệu tham khảo

Tính toán thiết kế hệ dẫn đông cơ khí (T1,2:Trịnh Chất-Lê Văn Uyển)(Các công thức tính đợc sử dụng lấy từ sách trên)