Đồ án Chi tiết máy: Tính toán Thiết kế hộp giảm tốc đồng trục hai cấp

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM KHOA CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ  ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY ĐỀ TÀI: TÍNH TOÁN & THIẾT KẾ HỘP GIẢM TỐC  ĐỒNG TRỤC HAI CẤP    GVHD: Nguyễn Minh Huy SVTH: Nguyễn Thế Dân MSSV: 2003130078 LỚP:04DHCK2 NĂM HỌC: 2015­2016 TP. HỒ CHÍ MINH, THÁNG 12 NĂM 2015 Đồ án chi tiết máy CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM Cán bộ hướng dẫn 1:                                                                                                                                                                                                                                         (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký) Cán bộ hướng dẫn 2:                                                                                                                                                                                                                                         (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký) Cán bộ hướng dẫn 3:                                                                                                                                                                                                                                         (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký) Cán bộ chấm nhận xét 1 :                                                                                                                                                                                                                                  (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký) Cán bộ chấm nhận xét 2 :                                                                                                                                                                                                                                  (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký) Cán bộ chấm nhận xét 3 :                                                                                                                                                                                                                                  (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký) Thực tập tốt nghiệp được bảo vệ tại HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ THỰC  TẬP TỐT NGHIỆP, TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM Ngày . . . . .  tháng . . . .  năm . . . . .  Nguyễn Thế Dân 2003130078 Page 2 Đồ án chi tiết máy Nguyễn Thế Dân 2003130078 Page 3 Đồ án chi tiết máy LỜI CẢM ƠN Không có sự thành công nào mà không gắn liền với những sự hỗ trợ, giúp đỡ  dù  ít  hay  nhiều,  dù  trực tiếp hay gián  tiếp  của  người khác. Trong suốt thời gian   từ  khi bắt đầu học tập   giảng đường đại học đến nay, em đã nhận được rất  nhiều sự quan tâm, giúp đỡ của quý Thầy Cô, gia đình và bạn bè.       Với lòng biết ơn  sâu sắc nhất, em xin gửi  đến quý  Thầy  Cô  ở Khoa Công   Nghệ  Cơ  Khí – Trường Đại Học Công Nghiệp Thực Phẩm TP.HCM đã cùng với  tri thức và tâm huyết của mình  để truyền  đạt vốn kiến thức quý báu cho chúng em  trong suốt thời gian học tập tại trường. Và đặc biệt, trong học kỳ này, Khoa đã tổ  chức cho chúng em được tiếp cận với môn học mà theo em là rất hữu ích đối với  sinh viên ngành Chế Tạo Máy chúng em. Đó là môn học "Đồ Án Chi Tiết Máy”.  Em xin chân thành cảm  ơn thầy Nguyễn Minh Huy đã tận tâm hướng dẫn  em trong quá trình làm đồ  án. Nếu không có những lời hướng dẫn, dạy bảo của   thầy thì em nghĩ bài thu hoạch này của em rất khó có thể hoàn thiện được. Một lần  nữa, em xin chân thành cảm ơn thầy Đồ  án được thực hiện trong khoảng thời gian ngắn. Và đây chỉ  là những  bước đầu đi vào thực tế, tìm hiểu  về  lĩnh vực  cơ khí chế  tạo, kiến thức của em   còn hạn chế  và còn nhiều bỡ  ngỡ. Do vậy, không tránh  khỏi  những  thiếu,  em   mong  nhận  được những ý kiến đóng góp quý báu của quý Thầy Cô và các bạn học   cùng lớp để kiến thức của em trong lĩnh vực này được hoàn thiện hơn Nguyễn Thế Dân 2003130078 Page 4 Đồ án chi tiết máy Nhận xét của GVHD                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                       MỤC LỤC Nguyễn Thế Dân 2003130078 Page 5 Đồ án chi tiết máy  CHO P = 27,5 (kW) n = 75 (vg/ph) Thời gian làm việc Lh=16000h, làm việc 3 ca CHƯƠNG 1: CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN 1.1 Xác định công suất động cơ Theo công thức (2.8), trang 19,[1], công suất trên trục động cơ điện được xác định  như sau: Trong đó: : công suất cần thiết trên trục động cơ (kW) : cống suất tính toán trên trục máy công tác (kW) : hiệu suất truyền động Tính hiệu suất:  được tính theo công thức: Nguyễn Thế Dân 2003130078 Page 6 Đồ án chi tiết máy Với: : hiệu suất của bộ truyền đai : 0,95 :hiệu suất bánh răng: 0,97 :hiệu suất một cặp ổ lăn: 0,99 Tính công suất tính toán: = 23,85 (kW) Công suất cần thiết của động cơ: 1.1.1 Xác định sơ bộ số vòng quay động cơ: Tỉ số truyền toàn bộ ut của hệ thống dẫn động được tính theo công thức ut= uh. ud Theo bảng 2.4 trang 21 [1], ta chọn các thông số như sau: usbh: tỉ số truyền sơ bộ hộp giảm tốc 2 cấp; uh= 12 (chọn từ 8÷40) usbd: tỉ số truyền sơ bộ đai ; ud = 3,15 (chọn từ 2÷5) Số vòng quay của trục máy công tác (trục tang quay): nlv= 75 vg/ph Số vòng quay sơ bộ của động cơ:  vg/ph  1.1.2 Chọn động cơ theo điều kiện: Chọn động cơ thoả mản các điều kiện sau: Tra bảng P1.3 trang 235 [1], ta chọn động cơ: 4A180M2Y3 Động cơ có các thông số kỹ thuật sau:  Pdc = 30 kW  ndb = 2943 vg/ph (với tần số dòng điện tại Việt Nam: 50Hz)  Hệ số công suất   Nguyễn Thế Dân 2003130078 Page 7 Đồ án chi tiết máy 1.2 Phân phối tỉ số truyền Theo công thức 3.23 [1], trang 48 ta có công thức tính tỉ số truyền toàn bộ hệ: Phân uh cho các cặp bánh răng trong hộp giảm tốc: uh =12 Tính sơ bộ ud (tỉ số truyền của bộ truyền đai) : Tính lại ud theo u1 và u2:  Kiểm nghiệm ud: Nên sai lệch tỉ số truyền của bộ truyền đai không đáng kể 1.3 Lập bảng thông số kỹ thuật 1.3.1 Phân phối công suất trên các trục:  (kW) (kW)  (kW)  (kW) 1.3.2 Tính số vòng quay trên các trục  vg/ph  vg/ph  vg/ph 1.3.3 Tính momen xoắn trên các trục:  (Nmm)  (Nmm)  (Nmm)  (Nmm) Nguyễn Thế Dân 2003130078 Page 8 Đồ án chi tiết máy Bảng 1.1:  Thông số kĩ thuật Trục Động cơ I II III Thông số Công suất P (kW) 32 Tỷ số truyền  u 3,26 31,705 3,46 30,447 29,239 3,46 Số vòng quay n  (vòng/phút) 2943 902,7 261 75 Momen xoắn T  (Nmm) 103839,6194 335419,0207 1114056,897 3723099,333 CHƯƠNG 2 : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC BỘ TRUYỀN 2.1.1 Chọn loại đai và tiết diện đai : Do điều kiện làm việc, các thông số như  công suất, vận tốc, môi trường làm   việc, khả  năng kéo  và tuổi thọ  khi làm việc, tính phổ  biến,   mà ta có thể  chọn   các loại đai như đai dẹt, đai thang, đai răng,  với các thông số đã cho ta lựa chọn  đai thang Ta có các thông số:  P = 30 kW   n = 2943 vòng/phút   u = 3,26 Nguyễn Thế Dân 2003130078 Page 9 Đồ án chi tiết máy -   Hình 2.1. Chọn tiết diện đai hình thang Theo hình 3,ta chọn đai thang loại Ƃ. Theo bảng 4.13 trang 59 [1]  cho đai   loại Ƃ với: bt = 14 mm - b = 17 mm - h = 10,5 mm - y0 = 4 mm - A = 138mm2 - d1= 140÷280mm 2.1.2 Xác định các thông số của bộ truyền : 2.3.1.2.2 Đường kính bánh đai nhỏ : Theo bảng 4.13[1] trang 59, ta chọn d1=160 mm 2.3.1.2.3 Vận tốc đai nhỏ :  Vì  v1  Chọn  3.1.4 Xác định các thông số ăn khớp Xác định môđun:  Theo bảng 6.8, trang 99, [1] chọn   Công thức 6.31, trang 103, [1] số bánh răng nhỏ nằm trong khoảng Ta chọn z3= 34 răng  Số bánh răng lớn, chọn z4 = 118 răng  Do đó tỷ số truyền thực   Góc nghiêng răng:  ? thoả mãn điều kiện  Nguyễn Thế Dân 2003130078 Page 17 Đồ án chi tiết máy 3.1.5 Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc  Công thức 6.33, trang 105, [1] ứng suất tiếp xúc trên mặt răng của bộ truyền  Trong đó Hệ số kể đến cơ tính vật liệu của các bánh răng ăn khớp (bảng 6.5, trang 96,  [1])  Hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc (công thức 6.34, trang 105, [1])  Với  Góc nghiêng răng trên hình trụ cơ sở  Bánh răng nghiêng không dịch chỉnh   Với  là góc profin răng và  là góc ăn khớp  Hệ số kể đến sự trùng khớp của bánh răng  Hệ số trùng khớp dọc   Hệ số trùng khớp ngang  Áp dụng công thức 6.36c, trang 105, [1]   Hệ số tải trọng khi tính tiếp xúc  (công thức 6.39, trang 106, [1])  Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng  (bảng 6.7, trang 98, [1])  Áp dụng công thức 6.40, trang 106, [1] vận tốc vòng của bánh chủ động  Với mm : Đường kính vòng lăn bánh chủ động theo bảng 6.13, trang 106, [1], dùng cấp chính xác 9 ta chọn   Công thức 6.42, trang 107, [1], ta có Nguyễn Thế Dân 2003130078 Page 18 Đồ án chi tiết máy  Với Hệ số kể đến ảnh hưởng của các sai số ăn khớp (bảng 6.15, trang 107, [1]) Hệ số kể đến ảnh hưởng của các sai lệch bước răng 1 và 2  (bảng 6.16, trang 107, [1])  Đường kính vòng lăn bánh nhỏmm  Bề rộng vành răng   Với v = 1,92 (m/s)  cặp bánh răng đảm bảo độ bền tiếp xúc 3.1.6 Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn:  Điều kiện bền uốn   Xác định số răng tương đương  Theo bảng 6.7, trang  98, [1],  Theo bảng 6.14, trang 107, [1] với v = 1,92 m/s và cấp chính xác 9    Áp dụng công thức 6.47, trang 109, [1]  Với Nguyễn Thế Dân 2003130078 Page 19 Đồ án chi tiết máy     Hệ số kể đến ảnh hưởng của các sai số ăn khớp (bảng 6.15, trang 107, [1]) Hệ số kể đến ảnh hưởng của các sai lệch bước răng 1 và 2 (bảng 6.16,  trang 107, [1])  Hệ số dạng răng  theo bảng 6.18, trang 109, [1]  Đối với bánh dẫn:   Đối với bánh bị dẫn:   hệ số kể đến sự trùng khớp của răng   hệ số kể đến độ nghiêng của răng  Với, , , (  Áp dụng công thức 6.2 và 6.2a, trang 91 và 93, [1]  Độ bền uốn tại chân răng 3.1.7 Kiểm nghiệm răng về quá tải  Hệ số quá tải động cơ   Áp dụng công thức 6.48, trang 110, [1] ứng suất tiếp quá tải  Áp dụng công thức 6.49, trang 110, [1] Bảng 3.1:  Thông số và kích thước bộ truyền Thông số Nguyễn Thế Dân 2003130078 Giá trị Page 20 [...]... Fr = 1026,778N Đồ án chi tiết máy Nguyễn Thế Dân 2003130078 Page 14 Đồ án chi tiết máy CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG Các thông số kĩ thuật  Tổng thời gian làm việc, làm việc 3 ca Cặp bánh răng cấp nhanh (bánh răng trụ răng nghiêng) Tỷ số truyền Số vòng quay trục Momen xoắn T Cặp bánh răng cấp chậm (bánh răng trụ răng nghiêng) Tỷ số truyền Số vòng quay trục Momen xoắn T 3.1 Cặp bánh răng trụ răng nghiêng cấp chậm... Giới hạn mỏi uốn Bánh chủ động Bánh bị động Ứng suất tiếp cho phép  Tính toán sơ bộ Ứng suất uốn cho phép   Tra bảng 6.2, trang 94, [1] ta có  khi đặt tải một phía (bộ truyền quay một  chi u);)  Ứng suất quá tải cho phép Nguyễn Thế Dân 2003130078 Page 16 Đồ án chi tiết máy 3.1.3  Xác định sơ bộ khoảng cách trục  Theo công thức 6.15a, trang 96, [1]  Với ­ Hệ số phụ thuộc vào vật liệu của cặp bánh răng và loại răng (bảng 6.5, ... ta chọn độ rắn của bánh lớn là HB4 = 230HB  3.1.2 Xác định ứng suất cho phép  Số chu kì thay đổi ứng suất cơ sở  Số chu kì làm việc trong điều kiện tải trọng thay đổi Nguyễn Thế Dân 2003130078 Page 15 Đồ án chi tiết máy (chu kì)     Ta thấy nên chọn  để tính toán  Suy ra  Ứng suất cho phép  Theo bảng 6.2, trang 94, [1] với thép C45 được tôi cải thiện ta có () Giới hạn mỏi tiếp xúc  Bánh chủ động Bánh bị động... Vậy  : 2.3.1.3.3 Lực tác dụng lên trục :  Theo công thức 4.21[1] trang 63, ta có :   2.1.4 Thông số của bộ truyền đai : Bảng 2.1. Thông số của bộ truyền đai STT 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Thông số Bánh đai nhỏ Bánh đai lớn Vận tốc Khoảng cách trục Chi u dài đai Góc ôm Số dây đai Chi u rộng bánh đai Đường kính ngoài của bánh đai Lực căng đai ban đầu Lực li tâm Lực tác dụng lên trục Nguyễn Thế Dân 2003130078.. .Đồ án chi tiết máy - Theo tiêu chuẩn bảng 4.21 [1] trang 63 ta chọn : -     d2 = 500 mm Tỉ số truyền thực tế :   Sai lệch với giá trị ban đầu  2,2 % 2.3.1.2.5 Khoảng cách trục sơ bộ : Theo công thức 4.14 [1] trang 60, ta có : Khi u = 3,26  Theo bảng 4.14 [1] trang 60, ta có thể chọn sơ bộ a = d2 = 500mm khi u = 3 2.3.1.2.6 Chi u dài tính toán của đai : Theo công thức 4.4[1] trang 54, ta có :... 3.1 Cặp bánh răng trụ răng nghiêng cấp chậm 3.1.1 Chọn vật liệu  Do không có yêu cầu gì đặc biệt và theo quan điểm thống nhất hóa trong  thiết kế,  ở đây chọn vật liệu 2 cặp bánh răng như nhau  Theo bảng 6.1, trang 92, [1] ta chọn  Bánh nhỏ (bánh chủ động): thép C45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB241…285  có, , ta chọn độ rắn của bánh nhỏ là HB3 = 245HB  Bánh lớn (bánh bị động): thép C45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB192…240 có, , ... Đường kính ngoài của bánh đai : da1 = d + 2h0 = 160 + 2.4,2 = 168,4mm da2 = d + 2h0 = 500+ 2.4,2 = 508,4 mm 2.1.3 Lực căng đai ban đầu và lực tác dụng lên trục : Nguyễn Thế Dân 2003130078 Page 12 Đồ án chi tiết máy 2.3.1.3.1 Lực căng đai ban đầu : Theo công thức 4.19[1] trang 63, ta có ; 2.3.1.3.2 Tính lực li tâm : Theo công thức 4.20[1] trang 63,ta có : Trong đó :  - qm  : khối lượng 1 mét chi u dài đai, tra bảng 4.22[1] trang 63 ta... Nguyễn Thế Dân 2003130078 Page 17 Đồ án chi tiết máy 3.1.5 Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc  Công thức 6.33, trang 105, [1] ứng suất tiếp xúc trên mặt răng của bộ truyền  Trong đó Hệ số kể đến cơ tính vật liệu của các bánh răng ăn khớp (bảng 6.5, trang 96,  [1])  Hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc (công thức 6.34, trang 105, [1])  Với  Góc nghiêng răng trên hình trụ cơ sở  Bánh răng nghiêng không dịch chỉnh ... theo bảng 6.13, trang 106, [1], dùng cấp chính xác 9 ta chọn   Công thức 6.42, trang 107, [1], ta có Nguyễn Thế Dân 2003130078 Page 18 Đồ án chi tiết máy  Với Hệ số kể đến ảnh hưởng của các sai số ăn khớp (bảng 6.15, trang 107, [1]) Hệ số kể đến ảnh hưởng của các sai lệch bước răng 1 và 2  (bảng 6.16, trang 107, [1])  Đường kính vòng lăn bánh nhỏmm  Bề rộng vành răng   Với v = 1,92 (m/s)