Thiết kế hộp giảm tốc hai cấp tốc độ

LỜI NÓI ĐẦU Đồ án chi tiết máy môn học cần thiết cho sinh viên ngành khí nói chung để giải vấn đề tổng hợp công nghệ khí, chế tạo máy Đồ án thể kiến thức sinh viên vẽ kĩ thuật, dung sai lắp ghép, nguyên lí máy, sức bền vật liệu chi tiết máy, giúp cho sinh viên làm quen với cách thực đồ án cách khoa học tạo sở cho đồ án Hộp giảm tốc cấu sử dụng rộng rãi ngành khí nói riêng công nghiệp nói chung, việc thiết kế hộp giảm tốc cho tiết kiệm mà đáp ứng độ bền quan trọng Và nhà trường tạo điều kiện cho chúng em tiếp xúc làm quen với việc nghiên cứu: “Thiết kế hộp giảm tốc hai cấp tốc độ” Do lần làm quen với khối lượng kiến thức tổng hợp, có mảng chưa nắm vững nên dù cố gắng, song làm nhóm em tránh khỏi sai xót.Nhóm em mong đóng góp ý kiến quý báu thầy cô, giúp nhóm em có kiến thức cần thiết để sau trường ứng dụng công việc cụ thể sản xuất Cuối nhóm em xin chân thành cảm ơn thầy cô khoa khí đặc biệt thầy Đặng Văn Ánh tận tình giúp đỡ nhóm em hoàn thành đồ án nhóm NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN TP Hồ Chí Minh Ngày…Tháng…Năm… MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU NHẬN XÉT ĐỀ MỤC LỤC .4 CHƯƠNG I:CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN .7 I.Sơ đồ bố trí máy II.Chọn động III.Phân phối tỉ số truyền 11 CHƯƠNG II:THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN NGOÀI HỘP SỐ 13 CHƯƠNG III:THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG 17 I.Thiết kế truyền bánh trụ nghiêng cấp nhanh 18 Chọn thép cho bánh nhỏ bánh lớn 18 Định ứng suất tiếp xúc ứng suất uốn cho phép .18 Chọn sơ hệ số tải trọng .21 Chọn hệ số chiều rộng bánh tải trọng trung bình .21 Tính khoảng cách trục 21 Tính vận tốc vòng bánh chọn cấp xác 21 Định xác hệ số tải trọng K 22 Xác định môđun, số .22 Kiểm nghiệm sức bền uốn 24 10 Kiểm nghiệm sức bền chịu tải đột ngột thời gian ngắn 25 11 Các thông số hình học truyền bánh nghiêng 26 12 Tính lực tác dụng lên trục 27 II.Thiết kế truyền bánh trụ thẳng cấp chậm 28 Chọn thép cho bánh nhỏ bánh lớn 28 Định ứng suất tiếp xúc ứng suất uốn cho phép .28 Chọn sơ hệ số tải trọng .31 Chọn hệ số chiều rộng bánh tải trọng trung bình .31 Tính khoảng cách trục 31 Tính vận tốc vòng bánh chọn cấp xác 32 Định xác hệ số tải trọng K 32 Xác định môđun, số .33 Kiểm nghiệm sức bền uốn 34 10 Kiểm nghiệm sức bền chịu tải đột ngột thời gianngắn .34 11 Các thông số hình họ chủ yếu truyền 36 12 Tính lực tác dụng lên trục 37 CHƯƠNG IV:THIẾT KẾ TRỤC VÀ THEN 38 A Tính đường kính sơ trục 39 B Tính gần trục .40 I Trục I 43 II Trục II .47 III Trục III 51 C Tính xác trục 53 I Tính trục I 54 Tại tiết diện n – n .54 Tại tiết diện m - m 55 II Tính trục II .56 Tại tiết diện e - e 56 Tại tiết diện i - i .57 III Tính trục III 58 D.Tính then 59 I Tính then trục I 59 II Tính then trục II .61 III Tính then trục III 62 CHƯƠNG V:CHỌN Ổ LĂN 63 I Trục I 64 II Trục II 65 III Trục III 66 IV Chọn kiểu lắp ổ lăn .67 CHƯƠNG VI:THIẾT KẾ VỎ HỘP, CÁC CHI TIẾT TIÊU CHUẨN KHÁC 68 TÀI LIỆU THAM KHẢO 72 CHƯƠNG I CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN I Sơ đồ bố trí máy.(hình 1) Hình II Chọn động Vì động làm việc chế độ phụ tải thay đổi ta tìm Mômen đẳng trị công suất đẳng trị Ta tìm: Mômen xoắn trục đầu ra: Vậy 392,0526 Nm = T = Nm = 0,5T = 326,7105 Nm Thời gian thực chu kì: Vậy = 0,3 = 0,1896s = 0,3 = 0,1896s = 0,4 = 0,2528s Mômen đẳng trị: Công suất đẳng trị: Hiệu suất truyền động η: = (0,95 ÷ 0,96) = = (0,96 ÷ 0,98 = = (0,99 ÷ 0,995 chọn 0,96 chọn chọn => = 0,8764 Vì công suất đẳng trị phụ tải đặt máy nên phải chia cho hiệu suất truyền động Ta phải chọn công suất lớn công suất định mức Xác định sơ số vòng quay động Theo đề = 95 (V/ph) Ta chọn đai thang: =(2÷6) Hộp giảm tốc cấp có: = ( ÷ 40 ) => = 95 = ( 1520 ÷ 22800) (V/ph) Chọn động Công suất Kw Số vòng quay trục động 2910 (V/ph) Hiệu suất động = 0,87 Khối lượng động 57 Kg III Phân phối tỉ số truyền.(bảng 1) Tỉ số truyền chung: Trong đó: : số vòng quay trục động : số vòng quay trục đầu hộp giảm tốc Chọn trước () 10 Tại tiết diện e - e d = 40 mm W = 5510 Mu = 221284 Nmm W0 = 11790 = 196432 N (chọn theo đường kính) Chọn kiểu rãnh 1; giới hạn bền kéo ; Tập trung ứng suất lắp chặt áp suất sinh bề mặt lắp ghép Tại tiết diện i – i d = 40 mm W = 5510 Mu = 166754,5 Nmm W0 = 11790,2 = 204395,4 N (đối với thép cacbon trung bình) 51 (chọn theo đường kính) Chọn kiểu rãnh 1; giới hạn bền kéo ; Tập trung ứng suất lắp chặt áp suất sinh bề mặt lắp ghép Trong điều kiện bình thường hệ số an toàn cho phép , không lớn so với bình thường III.Tính trục III Tại tiết diện d = 50 mm Chọn thép 45: W = 10650 Mu = 188329 Nmm W0 = 22900 = 496249 N (đối với thép cacbon trung bình) (chọn theo đường kính) Chọn kiểu rãnh 1; giới hạn bền kéo ; Tập trung ứng suất lắp chặt áp suất sinh bề mặt lắp ghép 52 Hệ số an toàn n > lấy không cần tính toán lại, trục có thứa bền D Tính then Để cố định bánh theo phương tiếp tuyến, nói cách kháclà truyền chuyển động từ trục sang bánh ngược lại ta dùng then Ta chọn then then rẻ tiền, dễ gia công rãnh then, sử dụng rộng rãi I Trục I Theo đường kính trục tiết diện m – m; d = 34mm, tra bảng ta chọn then có: b = 10 mm; h = mm; t = 4,5 mm; t1 = 3,6 mm; K = 4,2 mm (Đường kính trục tiết diện m – m; đường kính vòng chân 50,6 nên không cần làm liền trục) Kiểm nghiệm sức bền dập then: = 60647,2 d = 30 mm K = 4,2 mm : chiều dài mayơ Chiều dài then ta chọn theo dãy số chọn: l = 40 mm 53 Mối ghép cố định, vật liệu làm mayơ thép, chịu va đập nhẹ, vật liệu làm then thép 45 Kiểm nghiệm sức bền cắt b = 10 mm; (chịu va đập nhẹ, vật liệu làm then thép 45) Vậy chọn then b = 10 mm; h = mm; t = 4,5 mm; t = 3,6 mm; K = 4,2 mm Chọn then bánh đai loại then II Tính then trục II Đường kính trục tiết diện e – e di – i = 40 mm; tra bảng chọn then b = 12 mm; h = mm; t = 4,5 mm; t1 = 3,6 mm; K = 4,4 mm;l = 0,8 lm =0,8 70 = 56 mm (: chiều dài mayơ) Chiều dài then ta chọn theo dãy số chọn: l = 56 mm Mx = 196432 Nmm Lắp cố định, vật liệu làm mayơ thép, chịu va đập nhẹ, vật liệu làm then thép 45 Kiểm nghiệm sức bền cắt 54 (chịu va đập nhẹ, vật liệu làm then thép 45) Đường kính trục tiết diện i - i de - e = 45 mm; ta chọn loại then với tiết diện e –e: b = 12 mm; h = mm; t = 4,5 mm; t = 3,6 mm; K = 4,4 mm; l = 0,8 lm = 0,8 50 = 40 mm (: chiều dài mayơ) Chiều dài then ta chọn theo dãy số chọn: l = 40 mm Mx = 204395 Nmm Lắp cố định, vật liệu làm mayơ thép, chịu va đập nhẹ, vật liệu làm then thép 45 Kiểm nghiệm sức bền cắt (chịu va đập nhẹ, vật liệu làm then thép 45) Vậy tiết diện e – e i – ichọn loại then b = 12 mm; h = mm; t = 4,5 mm; t1 = 3,6 mm; K = 4,4 mm III.Tính then trục III Đường kính trục tiết diện nguy hiểm: d= 50 mm; tra bảng chọn then b = 16 mm; h = 10 mm; t = mm; t1 = 5,1 mm; K = 6,2 mm; l = 0,8 lm = 0,8 70 = 56 mm (: chiều dài mayơ) Chiều dài then ta chọn theo dãy số chọn: l = 56 mm Mx = 496249 Nmm 55 Lắp cố định, vật liệu làm mayơ thép, chịu va đập nhẹ, vật liệu làm then thép 45 Kiểm nghiệm sức bền cắt (chịu va đập nhẹ, vật liệu làm then thép 45) Vậy chọn then có b = 16 mm; h = 10 mm; t = mm; t = 5,1 mm; K = 6,2mm CHƯƠNG V CHỌN Ổ LĂN 56 Trục I trục II có bánh nghiêng nên có lực dọc trục, ta chọn ổ bi đỡ chặn, trục III ta chọn ổ bi đỡ I Trục I Sơ đồ chọn ổ cho trục I.(hình 7) Hình Chọn ổ bi đỡ chặn dãy kiểu 36000 ổ lăn loại có hệ số khả làm việc C lớn loại 46000 tải trọng tĩnh cho phép cao hơn, chọn trước góc (góc nghiêng tính toán ổ lăn) Hệ số khả làm việc tính theo công thức Trong đó: n: 831.34 V/ph h: 7000 Kiểu 36000 tra bảng m = 1,5 Kt = (va đập nhẹ, tải ngắn hạn) Kn = (chịu nhiệt độ 100 Kv = (vòng ổ lăn quay) Tổng lực chiều trục: Trong đó: Như lực At hướng gối trục bên phải B, lực hướng tâm gối trục gần nen ta tính gối trục bên phải ( B lực lớn chọn ổ 57 cho gối trục nài,còn gối lấy ổ loại ) Ta tính lực Q gối B chọn ổ lăn, gối A lấy ổ lăn loại Tra bảng ta chọn ổ bi đỡ chặn kí hiệu 36306; d = 30mm; D = 72mm; B = 19mm II Trục II Sơ đồ chọn ổ cho trục II (hình 8) Hình Chọn ổ bi đỡ chặn dãy kiểu 36000 ổ lăn loại có hệ số khả làm việc C lớn loại 46000 tải trọng tĩnh cho phép cao hơn, góc (góc nghiêng tính toán ổ lăn) Hệ số khả làm việc tính theo công thức Trong đó: n: 246,49 V/ph h: 7000 Kiểu 36000 tra bảng m = 1,5 Kt = (va đập nhẹ, tải ngắn hạn) Kn = (chịu nhiệt độ 100 Kv = (vòng ổ lăn quay) Tổng lực chiều trục: 58 Trong đó: Như lực At hướng phía bên trái, lực ổ vị trí C lớn Tra bảng ta chọn ổ bi đỡ chặn giống trục I kí hiệu 36307; d = 33mm; D = 72mm; B = 17mm III.Trục III Sơ đồ chọn ổ cho trục III (hình 9) Hình Hệ số khả làm việc tính theo công thức Trong đó: n: 95 V/ph h: 7000 59 Kiểu 36000 tra bảng m = 1,5 Kt = (va đập nhẹ, tải ngắn hạn) A = (vì lực dọc trục) Kn = (chịu nhiệt độ 100 Kv = (vòng ổlăn quay) Tính cho gối E có lực RE lớn Tính C theo (ct 8-1) Q theo ct (8-2) At = nên Q = Tra bảng ta chọn ổ bi đỡ kí hiệu 109; d = 45mm; D = 75mm; B = 16 mm IV Chọn kiểu lắp ổ lăn Dạng chịu tải ổ lăn Với đặc tính tải trọng không đổi chiều vòng quay ta có dạng chiều tải vòng Vòng trong: tuần hoàn Vòng ngoài: cục Trục I, trục II, trục III lắp ổ bi trục theo hệ trục; dạng chịu tải tuần hoàn ổ bi đỡ chặn, chọn kiểu lắp N6, lắp ổ bi vào vỏ dạng chịu tải cục chọn kiểu H7 Cố định trục theo phương dọc trục Dùng phương pháp cố định trục đầu, đặt ổ vào vai trục mặt bích Bôi trơn ổ lăn Ổ lăn bôi trơn mỡ, dùng phương pháp bắn tóe dầu vào ổ lăn vận tốc bánh thấp Để ngăn cho mỡ ổ không chảy người ta dùng chắn mỡ Che kín ổ lăn Để che kín đầu trục không cho bụ bẩn, tạp chất vào ổ lăn ngăn không cho mỡ chảy ta dùng vòng phớt đơn giản 60 CHƯƠNG VI THIẾT KẾ VỎ HỘP CÁC CHI TIẾT TIÊU CHUẨN KHÁC 61 Chọn vỏ hộp đúc, mặt ghép nắp thân mặt phẳng qua đường làm trục để việc lắp ghép dễ dàng Bảng 10-9 cho phép ta tính kích thước phần tử cấu tạo hộp: Chiều dày thân hộp Chọn Chiều dày thành nắp hộp Chọn Chiều dày mặt bích thân Chiều dày mặt bích thân Chiều dày đế hộp phần lồi Chiều dày gân thân hộp Chọn: m = Chiều dày gân nắp hộp Chọn: Đường kính bulông Lậy Đường kính bulông khác: Ở cạnh ổ d1=0,7dn = 0,7 20 = 14 mm Lấy d1 = 16 mm; chiều dài l = 111 mm; số lượng Ghép nắp vào thân Chiều dài l=46mm; số lượng Ghép nắp ổ nắp nắp Tra bảng chọn bulông M10; chiều dài l = 35 mm Nắp cửa thăm có chiều dài A1 = 150; rộng B1 = 100 (phần nắp); phần cửa ởthân A = 100; B = 75 Khoảng cách hai bulông 125 87; R = 12; bulông M8x22 số lượng 62 Lấy chiều dài sơ hộp giảm tốc L = 485,5 mm Lấy chiều rộng sơ hộp giảm tốc B = 149 mm Số lượng bulông nền: hộp giảm tốc cấp có tổng khoảng cách trục Chọn bulông d = 16 mm; số lượng cái; chiều dài l = 50mm Nút tháo dầu chọn nút M25,4; chiều dài l = 17 mm Khoảng cách trục cấp nhanh Anhanh = 120 mm; Achậm = 170 mm Ta chọn sơ trọng lượng hộp giảm tốc khoảng 300kg Chọn bulông vòng M12; cái; d1 = 54 mm; d2 = 30 mm; l = 25 mm CHỌN DUNG SAI LẮP GHÉP Chọn mối ghép để cố định then: then lắp có độ dôi lớn với trục chọn N9 với mayơ có độ dôi nhỏ chọn Js9 để dễ tháo lắp Chọn mối ghép bánh với trục mối ghép trung gian theo hệ thống lỗ Chọn mối ghép bánh trụ nghiêng: Cấp nhanh Cấp chậm Chọn mối ghép bánh trụ thẳng: Cấp nhanh Cấp chậm Vì kiểu lắp trung gian sử dụng phổ biến nhất, có độ dôi lớn độ hở nên lắp ta không cảm nhận độ hở Chọn mối ghép bạc chắn dầu trục mối ghép trung gian theo hệ thống lỗ , mối ghép có độ dôi tương đối lớn, để ngăn cho bánh ổ lăn khỏi bị trượt lực dọc trục Lắp chốt định vị: chọn kiểu lắp chặt, đảm bảo độ đồng tâm không bị suốt Chọn kiểu lắp then trục D10 Chọn kiểu lắp then mayơ Js9 Bảng dung sai: Chi tiết Mối lắp Sai lệch Sai lệch 63 Độ dôi lớn ( Độ dôi nhỏ ES ( es ( EI ( ei ( ( Lắp bánh vào trục +25 +18 +2 18 23 12 14 +25 +18 +2 18 23 12 22 +25 +18 +2 18 23 18 23 +39 +21 +2 21 28 Ổ bi lắp trục (theo ГOCT 831-62) 30 n6 _ +17 _ +2 17 _ 12 35 n6 _ +17 _ +2 17 _ 16 18 45 n6 _ +20 _ +2 20 _ Ổ bi lắp vào vỏ hộp 72 H7 +30 _ _ 30 _ 72 H7 +30 _ _ 30 _ 16 75 H7 +30 _ _ 30 _ Then lắp trục D10 _ +98 _ +40 _ +98 10 D10 _ +120 _ +50 _ +120 17 D10 _ +120 _ 50 _ +120 Then lắp mayơ Js9 +29 _ -29 _ 29 29 10 Js9 +35 _ -35 _ 35 35 17 Js9 +35 _ -35 _ 35 35 64 TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Trọng Hiệp – Nguyễn Văn Lẫm, Thiết kế chi tiết máy, Nhà xuất giáo dục Việt Nam, 2011 PGS.TS Ninh Đức Tôn –GVC Nguyễn Thị Xuân Bảy, Giáo trình dung sai lắp ghép kĩ thuật đo lường, 65 [...]... ổn định, không ồn, kết cấu đơn giản, dễ bảo quản, có thể thiết kế quá tải, truyền động giữa hai trục có khoảng cách xa nhau Thiết kế bộ truyền đai 1 Chọn sơ bộ vận tốc của đai v > 5 m/s có thể dùng đai loại A và Ђ Tính theo 2 phương án chọn phương án có lợi hơn A Tiết diện đai a x h (mm) Ђ 13 x 8 17 x 10,5 Diện tích tiết diện 81 138 2 Định đường kính bánh nhỏ 125 160 Kiểm nghiệm vận tốc của đai (m/s)... 68 mm 35 Chiều rộng bánh răng cấp nhanh B12 = 48 mm Chiều rộng bánh răng cấp chậm B23 = 70 mm Tổng hợp các kích thước ta tìm chiều dài các đoạn trục cần thiết Vẽ phác sơ đồ hộp giảm tốc ta thấy có thể đặt phía đuôi động cơ về cùng chiều với hộp giảm tốc (hình 2) 36 ... các bánh răng của 2 cấp đều được ngâm trong dầu ta có thể chọn tỉ số truyền theo hệ thức: => Tính số vòng quay ở các trục: Công suất ở các trục: Mômen xoắn ở các trục Bảng 1 11 Trục Trục động cơ I II Thông số I III =2,575 n (V/ph) 2910 831,43 246,49 94,99 N (Kw) 5,5 5,28 5,07 4,87 T (Nm) 18,05 60,65 196,43 489,51 12 CHƯƠNG II THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN NGOÀI HỘP SỐ 13 Chọn bộ truyền ngoài hộp số Chọn đai thang... bánh răng và thành trong của hộp a’ = 10 mm Khoảng cách từ thành trong của hộp đến mặt bên ổ lăn l2 = 10 mm (vì vận tốc bộ truyền < 3 m/s nên phải làm bạc chắn mỡ) Chiều rộng ổ B = 21 mm Chiều cao của nắp và đầu bulông l3 = 16 mm Khe hở mặt bên bánh đai và đầu bulông l4 = 10 mm Chiều rộng bánh đai l5 = 68 mm 35 Chiều rộng bánh răng cấp nhanh B12 = 48 mm Chiều rộng bánh răng cấp chậm B23 = 70 mm Tổng hợp... khoảng cách trục A = 170 mm 6 Tính vận tốc vòng của bánh răng và chọn cấp chính xác chế tạo bánh răng Chọn cấp chính xác 9 7 Định chính xác hệ số tải trọng K Chiều rộng răng b = = 0,4.170 = 68 mm Lấy b = 70 mm Đường kính vòng lăn bánh nhỏ: 29 Với theo bảng tìm được Kttbảng = 1,22 Tính hệ số tập trung tải trọng thực tế theo công thức: Tra bảng tìm được hệ số tải trọng động: Kđ = 1,2 (giả sử b >) K = Ktt... Lấy = 1,25 Chọn khoảng cách trục A = 120 mm 6 Tính vận tốc vòng của bánh răng và chọn cấp chính xác Chọn cấp chính xác 9 7 Định chính xác hệ số tải trọng K Chiều rộng răng b = = 0,4.120 = 48 mm Đường kính vòng lăn bánh nhỏ 21 Với theo bảng tìm được Kttbảng = 1,22 Tính hệ số tập trung tải trọng thực tế theo công thức Tra bảng tìm được hệ số tải trọng động: Kđ = 1,2 (giả sử b > ) K = Ktt Kđ = 1,11 1,2... ta dùng trị số nhỏ là: b Ứng suất uốn cho phép Ứng suất uốn cho phép theo chu kì mạch động: Số chu kì tương đương của bánh lớn: Trong đó: vòng (u = 1) u: số lần ăn khớp của một răng khi bánh răng quay một Ti: Mômen xoắn ở chế độ i Tmax: Mômen xoắn lớn nhất ni: Số vòng quay ở chế độ i ti: Thời gian làm việc ở chế độ i Ntđ3 = 60.1 (0,66 0,3 + 16 0,3 + 0,56 0,4) 95 7000 = 12777847 Ntđ2’ = Ntđ3 i23=... Ứng suất tiếp xúc cho phép Số chu kì tương đương bánh lớn: Trong đó: vòng (u = 1) u: số lần ăn khớp của một răng khi bánh răng quay một Ti: Mômen xoắn ở chế độ i Tmax: Mômen xoắn lớn nhất ni: Số vòng quay ở chế độ i ti: Thời gian làm việc ở chế độ i Ntđ3 = 60.1 (0,63 0,3 + 13 0,3 + 0,53 0,4) 95 7000 = 16550520 > N0 = 107 Số chu kì tương đương của bánh nhỏ lớn hơn chu kì tương đương của bánh lớn... b Ứng suất uốn cho phép Số chu kì tương đương của bánh lớn Trong đó: vòng (u = 1) u: số lần ăn khớp của một răng khi bánh răng quay một Ti: Mômen xoắn ở chế độ i Tmax: Mômen xoắn lớn nhất ni: Số vòng quay ở chế độ i ti: Thời gian làm việc ở chế độ i Ntđ2 = 60.1 (0,66 0,3 + 16 0,3 + 0,56 0,4) 294,68 7000 = 39635537,35 Ntđ1 = Ntđ2 i12 = 39635537,35 3,373 = 133690667,5 Vậy Ntđ1 và Ntđ2 đều nhỏ hơn... Ứng suất tiếp xúc cho phép Số chu kì tương đương bánh lớn Trong đó: vòng (u = 1) u: số lần ăn khớp của một răng khi bánh răng quay một Ti: Mômen xoắn ở chế độ i Tmax: Mômen xoắn lớn nhất ni: Số vòng quay ở chế độ i ti: Thời gian làm việc ở chế độ i Ntđ2 = 60.1 (0,63 0,3 + 13 0,3 + 0,53 0,4) 294,68 7000 = 51337970,88 Số chu kì tương đương của bánh nhỏ lớn hơn chu kì tương đương của bánh lớn là: