Đồ án thiết kế chi tiết máy: hộp giảm tốc 2 cấp đồng trục

Thông qua đồ án môn học Chi tiết máy, mỗi sinh viên được hệ thống lại các kiến thức đã học nhằm tính toán thiết kế chi tiết máy theo các chỉ tiêu chủ yếu về khả năng làm việc ,thiết kế k

LỜI NÓI ĐẦU

Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí là yêu cầu không thể thiếu đối với một kỹ sư ngành cơ khí, nhằm cung cấp các kiến thức cơ sở về máy và kết cấu máy

Thông qua đồ án môn học Chi tiết máy, mỗi sinh viên được hệ thống lại các kiến thức đã học nhằm tính toán thiết kế chi tiết máy theo các chỉ tiêu chủ yếu về khả năng làm việc ,thiết kế kếtcấu chi tiết máy, vỏ khung và bệ máy ,chọn cấp chính xác, lắp ghép và phương pháp trình bày bản vẽ, trong đó cung cấp nhiều số liệu mới về phương pháp tính, về dung sai lắp ghép và các

số liệu tra cứu khác Do đó khi thiết kế đồ án chi tiết máy phải tham khảo các giáo trình như Chi tiết máy, Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí, Dung sai và lắp ghép, Nguyên lý máy từng bước giúp sinh viên làm quen với công việc thiết kế và nghề nghiệp sau này của mình.Lần đầu tiên làm quen với công việc thiết kế, với một khối lượng kiến thức tổng hợp lớn, và cónhiều phần em chưa nắm vững, dù đã tham khảo các tài liệu song khi thực hiện đồ án, trong tính toán không thể tránh được những thiếu sót Em mong được sự góp ý và giúp đỡ của các thầy

Em xin chân thành cảm ơn các thầy, đặc biệt là thầy Diệp Lâm Kha Tùng đã hướng dẫn tận tình và cho em nhiều ý kiến quý báu cho việc hoàn thành đồ án môn học này

Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 27 tháng 3 năm 2016

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Ngọc khanh

SƠ ĐỒ TRUYỀN ĐỘNG, SƠ ĐỒ GIA TẢI

1 Động cơ điện không đồng bộ 3 pha

2 Nối trục vòng đàn hồi

3 Hộp giảm tốc bánh răng trụ 2 cấp đồng trục

4 Bộ truyền xích ống con lăn

5 Băng tải

PHẦN A: CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN

1 Chọn Hiệu Suất Của Hệ Thống.

• Hiệu suất truyền động

Trong đó:

• = 1 : Hiệu suất truyền của nối trục đàn hồi

• = 0,97 : Hiệu suất bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng

• = 0,99 : Hiệu suất ổ lăn ( có 4 cặp ổ lăn )

• = 0,95 : Hiệu suất của bộ xích ống con lăn

•

=> = 1 x x 0,994 x 0,95 = 0,86

2 Tính Công Suất cần thiết của động cơ

• Công suất tính toán

P=5,2 kWP’ = P = 0,86.5,2 = 4,472 kW

• Công suất cần thiết trên trục động cơ

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

Số vòng quay của trục công tác

=> Tra phụ lục bảng P1.3 sách “Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí Tập một “của

Trịnh Chất – Lê Văn Uyển ta chọn động cơ 4A132M6Y3 có công suất 7,5 kW và vận

tốc quay là 968 (vòng/phút)

Kiểu động cơ Công suất

(kW)

Vận tốc quay (v/ph)

Cos φ η%

4 Tính toán tỉ số tuyền thực tế, số vòng quay, công suất và mô men xoắn của hệ:

1 11Equation Section (Next)Chọn loại xích :

-Theo đề bài ta chọn xích ống con lăn

2 Xác định các thông số xích và bộ truyền

-Theo bảng 5.4 trang 80 sách ”Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí-tập 1” của Trịnh Chất với

tỷ số truyền u=2,85 => Ta chọn số răng đĩa nhỏ 25 răng, do đó số răng đĩa lớn

-Theo công thức (5.3) trang 81 sách ”Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí-tập 1” của Trịnh Chất, công suất tính toán

1 : vị trí trục được điều chỉnh bằng một trong hai đĩa xích

=1 : hệ số xét đến chế độ bôi trơn: bôi trơn nhỏ giọt

= 1,2 : hệ số tải trọng động, kể đến tính chất tải trọng: tải trọng va đập nhẹ

= 1,25 : hệ số kể đến chế độ làm việc của bộ truyền : làm việc 2 ca

Như vậy: = = 16,41 kW

-Theo bảng 5.5 trang 81 sách “Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí-tập 1” của Trịnh Chất với

=100 vòng/phút, chọn bộ truyền xích một dãy có bớc xích p = 31,75 mm thoả mãn điều kiện bền mòn

=> Lấy số mắc xích chẵn 130, tính lại khoảng cách trục theo công thức 5.13 trang 85 sách

”Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí-tập 1” của Trịnh Chất

Lực căng phụ do lực quán tính ly tâm: =q = 3,8 = 6,22 N

Lực căng ban đầu: = 9,81 = 9,81.4.3,8.1,277 = 190,42 N

Trong đó = 4 vì bộ truyền có góc nghiêng <

= 0,47 < [

 0,47 = 555,65 MPa

Trong đó: Theo sách ”Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí-tập 1” của Trịnh Chất

= 0,42 : hệ số kể đến ảnh hưởng của số răng đĩa xích, trang 87 (

Trong đó: Theo sách ”Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí-tập 1” của Trịnh Chất

= 0,22 : hệ số kể đến ảnh hưởng của số răng đĩa xích (

Khoảng cách trục(mm)

Đường kính đĩa xích nhỏ(mm)

Đường kính đĩa xích lớn(mm)

Đường kính vòng đỉnh đĩa 1(mm)

Đường kính vòng đỉnh đĩa 2(mm)

-Với cấp chậm sử dụng bánh răng nghiêng và tính ra nên , do đó [

-Theo (6.8) trang 93 sách ”Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí-tập 1”

Vì và đều lớn hơn nên

Thay vào công thức (6.2a) trang 93 sách ”Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí-tập 1”

[

Trong đó: : bộ truyền quay 1 chiều

-Ứng suất quá tải cho phép: Theo (6.10) và (6.11) trang 95 sách ”Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí-tập 1”

-Theo (6.15a) trang 96 sách ”Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí-tập 1”

= 174,51 mmTrong đó:

-Theo bảng 6.6, chọn =0,25; với bánh răng nghiêng (bảng 6.5) trang 96; Theo (6.16) trang97 ,

do đó theo bảng 6.7 trang 98, (sơ đồ 5);

Lấy

b) Xác định các thông số ăn khớp:

-Theo (6.17) trang 97 sách ”Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí-tập 1”

m = (0,010,02) = (0,010,02).175 = 1,75 3,5 mm

-Theo bảng 6.8 chọn mô đun pháp m = 2,5 mm

Chọn sơ bộ =, do đó Cos = 0,9848; theo (6.31) trang 103 sách ”Tính toán thiết kế hệ dẫn động

cơ khí-tập 1”

số răng bánh nhỏ

= = = 33,14Lấy

Số răng bánh lớn:

= 3,16.33 = 104,28Lấy = 104 răng

Tỷ số truyền thực:

= = 3,15Cos = = = 0,9786

=> = c) Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc:

-Theo (6.33) trang 105 sách ”Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí-tập 1”,ứng suất trên bề mặt răng làm việc:

với = arctg() = arctg( = 20,402

Do đó theo (6.34) trang 105 sách ”Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí-tập 1”,

-Theo (6.40) trang106 sách ”Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí-tập 1”,

Với v= 1,353 m/s, theo bảng 6.13 trang 106 sách ”Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí-tập 1”,dùng cấp chính xác là 9 Theo bảng 6.14 trang 107 sách ”Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí-tập 1”, với cấp chính xác là 9 và v < 2,5m/s thì

Theo (6.42) trang 107 sách ”Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí-tập 1”

Trong đó theo bảng 6.15 trang 107, , theo bảng 6.16 trang 107, D0 đó, theo (6.41) trang 107

-Theo (6.39) trang 106,

Thay các giá trị vừa tính được vào (6.33) trang 105

Xác định chính xác ứng suất tiếp xúc cho phép:

-Theo (6.1) trang 91, với v = 1,353 m/s < 5m/s, ; với cấp chính xác động học là 9, chọn cấp chính xác về mức tiếp xúc là 8, khi đó cần gia công đạt độ nhám , do đó ; với , , do đó theo (6.1) và (6.2) trang 91

Ta được: (thoả điều kiện bền tiếp xúc)

d) Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn:

-Theo (6.43) trang 108 sách ”Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí-tập 1”

-Theo bảng 6.7 trang 98, 1,0915; theo bảng 6.14 trang 107 với v < 2,5 m/s và cấp chính xác là

- Số răng tương đương:

Theo bảng 6.18 trang 109 ta được 3,75;

(Bộ truyền thoả điều kiện bền uốn)

e) Kiểm nghiệm răng về quá tải:

-Theo (6.48) trang 110 sách ”Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí-tập 1”, với

-Theo (6.49) trang 110

(Bộ truyền thoả điều kiện quá tải)

Kết luận: bộ truyền cấp chậm làm việc an toàn

f) Các thông số và kích thước của bộ truyền cấp chậm:

- Đường kính đáy răng

5. Tính toán bộ truyền cấp nhanh:

-Theo bảng 6.8 chọn mô đun pháp m = 2,5 mm

Chọn sơ bộ =, do đó Cos = 0,9848; theo (6.31) trang 103 sách ”Tính toán thiết kế hệ dẫn động

cơ khí-tập 1”

số răng bánh nhỏ

= = = 33,14Lấy

Số răng bánh lớn:

= 3,16.33 = 104,28

Lấy = 104 răng.

Tỷ số truyền thực:

= = 3,15Cos = = = 0,9786

=> = c) Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc:

-Theo (6.33) trang 105 sách ”Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí-tập 1”,ứng suất trên bề mặt răng làm việc:

với == arctg() = arctg( = 20,402

Do đó theo (6.34) trang 105 sách ”Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí-tập 1”,

-Theo (6.40) trang106 sách ”Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí-tập 1”,

Với v= 1,353 m/s, theo bảng 6.13 trang 106 sách ”Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí-tập 1”,dùng cấp chính xác là 9 Theo bảng 6.14 trang 107 sách ”Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí-tập 1”, với cấp chính xác là 9 và v < 2,5m/s thì

Theo (6.42) trang 107 sách ”Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí-tập 1”

Trong đó theo bảng 6.15 trang 107, , theo bảng 6.16 trang 107, D0 đó, theo (6.41) trang 107

-Theo (6.39) trang 106,

Thay các giá trị vừa tính được vào (6.33) trang 105

Xác định chính xác ứng suất tiếp xúc cho phép:

-Theo (6.1) trang 91, với v = 1,353 m/s < 5m/s, ; với cấp chính xác động học là 9, chọn cấp chính xác về mức tiếp xúc là 8, khi đó cần gia công đạt độ nhám , do đó ; với , , do đó theo (6.1) và (6.2) trang 91

Ta được: (thoả điều kiện bền tiếp xúc)

d) Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn:

-Theo (6.43) trang 108 sách ”Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí-tập 1”

-Theo bảng 6.7 trang 98, 1,0915; theo bảng 6.14 trang 107 với v < 2,5 m/s và cấp chính xác là

Theo bảng 6.18 trang 109 ta được 3,75;

(Bộ truyền thoả điều kiện bền uốn)

e) Kiểm nghiệm răng về quá tải:

-Theo (6.48) trang 110 sách ”Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí-tập 1”, với

-Theo (6.49) trang 110 sách ”Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí-tập 1”

(Bộ truyền thoả điều kiện quá tải)

Kết luận: Bộ truyền cấp nhanh làm việc an toàn

f) Các thông số và kích thước của bộ truyền cấp chậm:

- Đường kính đỉnh răng răng

- Đường kính đáy răng

• Đường kính trục vào (trục 1):

• Đường kính trục trung gian (trục 2):

• Đường kính trục đầu ra (trục 3):

b Chọn sơ bộ chiều rộng ổ lăn

c Xác định khoảng cách giũa các gối đỡ và điểm đặt lực

-Theo bảng 10.3 trang 189, ta chọn:

Khoảng cách giữa các chi tiết quay

Khoảng cách từ mặt ổ nút đến thành trong của hộp

Khoảng cách từ mặt nút của chi tiết quay đến nắp ổ

Chiều cao nắp ổ và đầu bu lông

-Chiều dài may-ơ nối trục, bánh răng, đĩa xích:

-Khoảng cách trên các trục:

• Trục I:

• Trục II:

• Trục III:

3. Phản lực tại các gối đỡ, biểu đồ mô men và xác định chính xác đường kính trục:

-Tính các lực tác dụng lên trục: lực do khớp nối, lực tác dụng lên bánh răng, lực do xích Các thành phần lực trong thiết kế được biểu diễn như trong hình vẽ

-Lực tác dụng của khớp nối:

Trong đó:

-Theo bảng 16-10a trang 68 sách ”Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí-tập 2”

với ta có đường kính vòng tròn trên tâm cốt của nối trục vòng đàn hồi

Mô men

4. Tính kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi:

a) Với thép C45 có , ; ; theo bảng 10.7 trang 197 sách “Tính toán thiết kế hệ dẫn động

cơ khí-tập 1” của Trịnh Chất, ta có ,

b) Các trục của hộp giảm tốc đều quay, ứng suất uốn thay đổi theo chu kỳ đối xứng do đó tính theo công thức (10.22), Vì trục quay một chiều nên ứng suất xoắn thay đổi theo chu kỳ mạch động, do đó tính theo công thức (10.23)

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

Dựa theo kết cấu các trục 1,2,3 và biểu đồ mô men tương ứng trên các trục 1,2,3 có thể thấy các tiết diện sau đây là tiết diện nguy hiểm cần được kiểm tra:

 Trên trục 1: tiết diện lắp bánh răng (B), tiết diện lắp ổ lăn (C), tiết diện lắp khớp nốitrục vòng đàn hồi (D)

 Trên trục 2: tiết diện lắp bánh răng (B’) va (C’)

 Trên trục 3: tiết diện lắp đĩa xích (A’’), tiết diện lắp ổ lăn (B’’), tiết diện lắp bánh răng (C’’)

d) Chọn lắp ghép: Các ổ lăn lắp lên trục theo kiểu k6, lắp bánh răng, bánh đai, nối trục theo k6 kết hợp với lắp then

Kích thước của then theo bảng 9.1, trị số của mô men cản uốn và mô men cản xoắn theo bảng 10.6 ứng với các tiết diện trục như sau:

1495,8602,53243,41607,76271,915306,85

3649,81511,27821,54257,115213,536512,6

e) Xác định các hệ số đối với các tiết diện nguy hiểm theo công thức 10.25 và 10.26 trang197:

- Các trục được gia công trên máy tiện, tại các tiết diện nguy hiểm yêu cầu đạt , do

đó theo bảng 10.8, hệ số tập trung ứng suất do trạng thái bề mặt

- Không dùng các phương pháp tăng bền bề mặt, do đó hệ số tăng bền ;

- Theo bảng 10.2, khi dùng dao phay ngón, hệ số tập trung tại rãnh then ứng với vật liệu

có là , Theo bảng 10.10 tra hệ số kích thước ứng với đường kính của tiết diện nguy hiểm, từ đó xác địng được tỷ số va tại rãnh then trên các tiết diện này Theo bảng

10.11 ứng với kiểu lắp đã chọn, va đường kính của tiết diện nguy hiểm tra được tỷ số

va do lắp căng tại các chi tiết này trên cơ sở đó dùng giá trị lớn hơn trong hai giá trị của để tính và giá trị lớn hơn trong hai giá trị của để tính kết quả tính ghi trong bảng sau

f) Xác định hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất pháp theo công thức 10.20 và hệ sô1 an toàn chỉ xét trên ứng suất tiếp theo công thức 10.21, cuối cùng tính hệ số an toàn s theocông thức 10.19 ứng với các tiết diện nguy hiểm Kết quả ghi trong bảng cho thấy các tiết diện nguy hiểm trên 3 trục đảm bảo an toàn về mỏi.

Ta thấy hệ số an toàn của các tiết diện nguy hiểm đều lớn hơn hệ số an toàn cho phép

Với

5. Tính kiểm nghiệm độ bền của then:

Với các tiết diện trục dùng mối ghép then cần tiến hành kiểm nghiệm mối ghép về độ bền dập theo công thức 9.1 và độ bền cắt theo công thức 9.2 Kết quả tính toán như sau, với

56826,4556826,45172417,56172417,56522788,66522788,66

35,7969,5758,9665,761,1243,03

13,4228,9917,6919,7124,0111,95

Với Ta thấy tất cả các mặt cắt đều thoả điều kiện bền của then:

lắp căng

rãnh then

lắp căngB

2,062,062,062,062,062,52

1,861,761,961,942,022,07

1,641,641,641,641,642,03

2,122,122,122,122,122,58

1,921,822,0222,082,13

4,85-2,065,96-5,48

10,154,436,813,754,2510

4,374,431,973,174,254,8

b) Tính kiểm nghiệm khả năng tải của ổ:

-Ta tiến hành kiểm nghiệm ổ lăn tại mặt cắt B’’ vì ổ lăn này chịu tải lớn hơn

-Tỉ số

Theo bảng 11.4, ; Vì vòng trong quay nên V = 1 do đó Vậy theo bảng 11.4 ta có X = 1, Y = 0-Theo công thức 11.3, với Y = 0, tải trọng quy ước:

;Trong đó:

Vì nhiệt độ nhỏ hơn nên hệ số kể đến ảnh hưởng của nhiệt độ

Vì tải va đập nhẹ nên theo bảng 11.3 hệ số kể đến đặc tính tải trọng -Theo bảng 6.4, , do đó theo công thức 11.14, tuổi thọ tương đương của ổ:

Theo công thức 11.13, thời hạn khi ổ chịu tải trọng Q:

.Trong đó: n là số vòng quay của trục

-Theo công thức 11.1, khả năng tải động:

Trong đó: m = 3 là bậc đường cong mỏi của ổ bi

Điều kiện 11.16 được thoả mãn:

-Sử dụng ổ bi đỡ một dãy, cỡ trung ta xác định xác suất làm việc không hỏng thực tế

Theo công thức 11.1, tuổi thọ thực tế của ổ lăn:

Do đó xác suất làm việc không hỏng thực tế

c) Kiểm tra khả năng tải tĩnh của ổ:

-Theo công thức 11.19, tải trọng tĩnh

Vậy khả năng tải tĩnh của ổ được đảm bảo

a Tính kiểm nghiệm khả năng tải của ổ:

-Ta tiến hành kiểm nghiệm ổ lăn tại mặt cắt A’ vì ổ lăn này chịu tải lớn hơn

-Tỉ số

Theo bảng 11.4, ta có ; Vì vòng trong quay nên V = 1 do đó -Theo công thức 11.7 trang 217, lực dọc trục:

-Theo bảng 11.5 với sơ đồ bố trí ổ đã chọn ở hỉnh

Do đó:

Vậy

-Xác định X và Y :

D0 đó theo bảng 11.4 trang 215, X = 0,4; Y = 0,4.cotg = 0,4.cotg = 1,67

-Theo công thức 11.3, với Y = 1,67, tải trọng quy ước:

Trong đó:

Vì nhiệt độ nhỏ hơn nên hệ số kể đến ảnh hưởng của nhiệt độ

Vì tải va đập nhẹ nên theo bảng 11.3 hệ số kể đến đặc tính tải trọng

-Như vậy ta chỉ cần tính kiểm nghiệm cho ổ lăn ở mặt cắt D’ vì chịu lực lớn hơn

-Theo công thức 11.12 trang 219, tải trọng tương đương

Trong đó:

m = : bậc đường cong mỏi của ổ đũ côn

: xem sơ đồ gia tải

-Theo công thức 11.1, khả năng tải động:

Trong đó:

b Kiểm tra khả năng tải tĩnh của ổ:

-Theo bảng 11.6 trang 221, ;

-Theo công thức 11.19 trang 221, tải trọng tĩnh:

Vậy khả năng tải tĩnh của ổ được đảm bảo

3. Trục 1

-Các thông số của trục: