THIẾT KẾ HỘP GIẢM TỐC ĐỒNG TRỤC 2 CẤP , TRUYỀN ĐỘNG XÍCH

ĐỒ ÁN CƠ KHÍ THIẾT KÊ HỘP GIẢM TỐC ĐỒNG TRỤC HAI CẤP BẰNG BỘ TRUYỀN XÍCH GỒM FIE CAD + WORD THỰC HIỆN TẠI TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM BÀI THAM KHẢO CHO CÁC BẠN SINH VIÊN CƠ KHÍ

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM

KHOA CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ

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 TẬPTỐT NGHIỆP, TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM

Ngày tháng năm

GVHD:

SVTH:

LỚP:

ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY

(TÍNH TOÁN & THIẾT KẾ HỘP GIẢM TỐC)

Chuyên ngành : Công nghệ chế tạo 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 khibắt đầu học tập ở 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 vàtâm huyết của mình để truyền đạt vốn kiến thức quý báu cho chúng em trong suốt thờigian học tập tại trường Và đặc biệt, trong học kỳ này, Khoa đã tổ chức cho chúng emđược tiếp cận với môn học mà theo em là rất hữu ích đối với sinh viên ngành Chế TạoMáy chúng em Đó là môn học "Đồ Án Chi Tiết Máy”

Em xin chân thành cảm ơn thầy XXX đã tận tâm hướng dẫn em trong quá trìnhlàm đồ án Nếu không có những lời hướng dẫn, dạy bảo của thầy thì em nghĩ bài thuhoạch 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 gần 16 tuần 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 bỡngỡ Do vậy, không tránh khỏi những thiếu sót là điều chắc chắn, em rất mongnhận được những ý kiến đóng góp quý báuvà các bạn học cùng lớp để kiến thức của emtrong lĩnh vực này được hoàn thiện hơn

Sinh viên thực hiện đồ án

Nhận xét của GVHD

MỤC LỤC

Số liệu thiết kế:

- Công suất trên trục công tác : P = 29,5 kW

- Số vòng quay trên trục công tác : n =86 (vòng/phút)

- Thời gian phục vụ : L =16000 giờ

CHƯƠNG 1 CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỈ SỐ

TRUYỀN1.1 Tính toán công suất trên trục động cơ :

- Theo công thức 3.11 trang 89 [1], ta có :

Pct = Trong đó :

+ Pct : Công suất cần thiết trên trục động cơ

+ ηch : Hiệu suất chung cho cả hệ thống

1.2 Tính hiệu suất truyền động của hệ thống ηch :

- Hộp giảm tốc 2 cấp đồng trục thường cả hai cặp bánh răng đều thẳng hoặc đều nghiêng,

ở đây ta chọn bánh răng nghiêng

- Theo bảng 3.3 trang 88 [1] ta có :

+ Hiệu suất của cặp bánh răng trụ ( được che kín ) : ηbr = 0,97

+ Hiệu suất của cặp ổ lăn : ηol = 0,995

+ Hiệu suất của bộ truyền xích : ηx = 0,93

+ Hiệu suất của khớp nối trục : ηkn = 0,99

Hiệu suất chung :

ηch = ηx br .ol .ηkn = 0,93 0,99 = 0,85

Vậy công suất cần thiết :

Pct = = = 30,11( kW )

1.3 Xác định sơ bộ số vòng quay đồng bộ của động cơ điện

- Theo công thức 2.18 trang 21 [2] :

nsb = nlv .ut

Trong đó :

+ nsb : số vòng quay đồng bộ của động cơ

+ nlv : số vòng quay của trục công tác

- Theo bảng 1.3 trang 236 [2] ta chọn động cơ 4A200M2Y3

- Các thông số kỹ thuật của động cơ như sau :

1.5 Phân phối tỉ số truyền cho các bộ truyền

Theo công thức 3.8 trang 87 [1]

uch =

Trong đó :

+ nđc : số vòng quay của động cơ

+ n : số vòng quay trên trục công tác

uch = = 34,22

1.6 Xác định số vòng quay, momen, công suất của trục

- Tính toán công suất các trục theo công thức trang 49 [2], ta có :

+ Số vòng quay của trục 3 : n3 = = = 171,70 ( vòng/phút )

- Momen xoắn trên các trục : momen xoắn được xác định theo công thức

Ti

Vì tải trọng trung bình, vận tốc thấp ( dưới 15 m/s ) nên dùng xích con lăn.

2.2 Xác định các thông số của bước xích và bộ truyền

Bảng 5.4 trang 80 [2], với ux = 2, chọn số đĩa xích nhỏ z1 = 27 , do đó số răng đĩa xích lớn

z2 = z1 .ux = 27 2 = 54 < zmax = 120

Công suất tính toán :

kđc = 1 : Điều chỉnh bằng 1 trong các đĩa xích

kbt = 0,8 : Môi trường không bụi, bôi trơn tốt ( bảng 5.6, trang 82 )

kđ = 1,2 : Tải trọng va đập

kc = 1,45 : Làm việc 3 ca

z1 = 27 ⇒ kz = = 0,93với n01 = 200 ( vòng/phút )

kn = = = 1,16Chọn bộ truyền xích 3 dãy , với kd = 2,5 , suy ra công suất tính toán sẽ là :

Pd = = = 19,11 ( kW )Theo bảng 5.5 , trang 81, [2] với n01 = 200 ( vòng/ phút ) và pd vừa tính ta có bước xích

pc = 31,75 mm thỏa mãn điều kiện bền mòn

Pd< [ P ] = 19,3 ( kW )

kđ = 1,2 : ứng với tải trọng làm việc va đập nhẹ

v = = = 2,45 (m/s )

Vậy bộ truyền xích đảm bảo đủ bền

Fvđ1 = 13.10-7 .n3 .p3 .m = 13.10-7 .86,4 44,853 .3 = 21,43 ( N ) : lực va đập trên m dãy xích

Trong đó kf = 4 khi bộ truyền nằm ngang nghiêng 1 góc < 400

Lực căng do trọng lượng nhánh xích bị động sinh ra

F0 = 9,81 kf .q a =9,81 4 11 0,964 = 416,1 ( N )

Bảng thông số của xích

Tổng thời gian làm việc Lh = 16000h , làm việc 3 ca

Cặp bánh răng nghiêng cấp nhanh ( bánh răng trụ răng nghiêng )

3.1 Cặp bánh răng trụ răng nghiêng cấp chậm

- Ứng suất cho phép

Theo bảng 6.2 trang 94 , [2] với thép C45 được tôi cải thiện ta có ( = 1,1 )

- Giới hạn mỏi tiếp xúc = 2HB + 70

= = = 495,45 Mpa

- Ứng suất uốn cho phép

Tra bảng 6.2 trang 94 , [2] ta có = 1 ( do quay 1 chiều ) , = 1,75

= 1,11 : Trị số phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng , với = 1 bảng 6.7 trang 98, [2]

Góc nghiêng răng = arccos = arccos = 18,950

3.1.5 Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc

Công thức 6.33 trang 105 , [2] ứng suất tiếp xúc trên bề mặt răng của bộ truyền

=

Trong đó :

- = 274 Mpa1/3 : Hệ số kể đến cơ tính vật liệu cảu các bánh răng ăn khớp bảng 6.5 trang

96, [2]

- : Hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc ( công thức 6.34, trang 105, [2] )

+ = 1 +

Với : = = 0,4 250 = 100 mm : Bề rộng vành răng

⇒ = 1 + = 1,04

⇒ = = 1,14 1,11 1,04 = 1,31

và 93, [2] ta có :

= = 495,45 1 0,95 1 = 470,68 Mpa

- Như vậy < ⇒ 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

+ = 82 : Hệ số kể đến ảnh hưởng của các sai lệch bước răng 1 và 2 ( bảng 6.16 , trang

- Với = 3 , = 1 , = 1 ( bánh răng phay ) , = 0,95 ( < 400 mm )

- Áp dụng công thức 6.2 và 6.2a , trang 91 và 93 [2]

3.1.7 Kiểm nghiệm răng về quá tải

- Hệ số quá tải động cơ = = 2,2

- Áp dụng công thức 6.48 trang 110 , [2] ứng suất tiếp quá tải

= = 460,05 = 682,36 Mpa < = 1206 Mpa

- Ứng suât cho phép

Theo bảng 6.2 trang 94 , [2] với thép C45 được tôi cải thiện ta có ( = 1,1 )

- Giới hạn mỏi tiếp xúc = 2HB + 70

- Ứng suất uốn cho phép

Tra bảng 6.2 trang 94 , [2] ta có = 1 ( do quay 1 chiều ) , = 1,75

- Chọn sơ bộ góc nghiêng răng = 18,950

- Công thức 6.31 trang 103 , [2] số răng bánh nhỏ

3.2.5 Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc

Công thức 6.33 trang 105 , [2] ứng suất tiếp xúc trên bề mặt răng của bộ truyền

= = 0,002 53 14,98 = 12,33

Với :

= 0,002 : Hệ số kể đến ảnh hưởng của các sai số ăn khớp ( bảng 6.15 , trang 107 [2] )

= 53 : Hệ số kể đến ảnh hưởng của các sai lệch bước răng 1 và 2 ( bảng 6.16 , trang 107 [2] )

= = 495,45 1 1 1 = 495,45 Mpa

- Như vậy < ⇒ cặp bánh răng đảm bảo độ bền tiếp xúc

3.2.6 Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn

- Điều kiện bền uốn =

- Xác định số răng tương đương

- = 1 - = 1 - = 0,86 : Hệ số kể đến độ nghiêng của răng

- Với = 3 , = 1 , = 1 ( bánh răng phay ) , = 0,95 ( < 400 mm )

- Áp dụng công thức 6.2 và 6.2a , trang 91 và 93 [2]

3.2.7 Kiểm nghiệm răng về quá tải

- Hệ số quá tải động cơ = = 2,2

- Áp dụng công thức 6.48 trang 110 , [2] ứng suất tiếp quá tải

CHƯƠNG 4 TÍNH TOÁN CÁC CHI TIẾT MÁY

- Quy ước các kí hiệu :

k : số thứ tự của trục trong hộp giảm tốc

i : số thứ tự của tiết diện trục trên đó lắp các chi tiết có tham gia tryền tải trọng

i = 0 : các tiết diện trục lắp ổ

i = 2…s : với s là số chi tiết quay

lk1 : khoảng cách trục giữa các gối đỡ 0 và 1 trên trục thứ k

lki : khoảng cách từ gối đỡ 0 đến tiết diện thứ i trên trục thứ k

lmki : chiều dài mayơ của chi tiết quay thứ i ( lắp trên tiết diện i ) trên trục k

lcki : khoảng công-xôn trên trục thứ k , tính từ chi tiết thứ i ở ngoài hộp giảm tốc đến gối đỡ

bki : chiều rộng vành bánh răng thứ i trên trục k

4.1.1 Chọn vật liệu và xác định sơ bộ đường kính trục

Thép C45 có = 600Mpa, ứng suất xoắn cho phép = ( 12 20 ) Mpa

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

k1 = 15 mm : khoảng cách từ mặt mút của chi tiết quay đến thành trong của hộp hoặc khoảng cách giữa các chi tiết quay

k2 = 10 mm : khoảng cách từ mặt mút ổ đên thành trong của hộp

k3 = 20 mm : khoảng cách từ mặt mút của chi tiết quay đến nắp ổ

hn = 20 mm : chiều cao nắp ổ và đầu bu-lông

- Chiều dài mayơ bánh xích :

4.1.4 Lực tác dụng lên khớp nối

- Momen tính toán Tk = k Tdc = 2 120064,56 = 240129,12 Nmm ( tra bảng 16.1 , trang

58 , [3] với xích tải k = 2 ) , với ddc = 55 mm

- Tra bảng 16.10a , trang 69 , [3] ta có :

+ Momen xoắn cho phép : [ T ] = 250 Nmm

+ Đường kính ngoài : D = 140 mm

+ Đường kính tâm lổ chốt D0 = 105 mm

- Lực do bộ truyền ngoài

+ Lực nối trục

4.1.5 Xác định lực tác dụng lên trục , đường kính các đoạn trục

- Đường kính tại các tiết diện :

Chọn ứng suất cho phép theo bảng 10.5 , trang 195 , [2] ứng với đường kính sơ bộ

+ Tại điểm D :

> = = 25,71 mm

Chọn đường kính tiêu chuẩn : = 35 mm

131954,4 (Nmm)

110946,14 (Nmm)

Fly11

Fnt

59791,5 (Nmm)

- Tìm phản lực tại cái gối đỡ

33331,48 (Nmm)

643575,95 (Nmm)

443336,24 (Nmm)

x

0

Hình 4.4 Biểu đồ nội lực trục III

1638052,11 (Nmm)

453500,1 (Nmm)

1772617,93 (Nmm)

z

x

O

4.1.6 Kiểm nghiệm độ bền mỏi của then

- Với các tiết diện trục dùng mối ghép then , ta tiến hành kiểm nghiệm mối ghép về độ bền dập và độ bền cắt

= ≤

= ≤

Với = ( 0,8 ÷ 0,9 )

- Tính và chọn theo tiêu chuẩn ta có chiều dài then được cho trong bảng 9.1a [2]

Ta có bảng kiểm nghiệm then như sau :

Với tải trọng tĩnh , dạng lắp cố định :

= 150 Mpa Bảng 9.5 trang 178 [2]

= 60 ÷ 90 ( Mpa ) Trang 174 [2]

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

Bảng 4.1 : Các thông số của then bằng

4.1.7 Tính kiểm nghiệm độ bề trục

Kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi :

- Với thép C45 tôi cải thiện = 600 Mpa

=

- Các trục được gia công bằng máy tiện , các tiết diện nguy hiểm yêu cầu đạt độ nhám = 2,5 ÷ 0,63 Theo bảng 10.8 trang 197 [2] ta có hệ số tập trung ứng suất = 1,06

- Không dùng các phương pháp tăng bề mặt nên = 1

Ta dùng dao phay ngón để gia công rãnh then nên từ bảng 10.12 trang 199 [2] ta có = 1,76 , = 1,54

Rãnhthen

Lắpcăng

2,43-2,2

2,062,062,06

2,522,52

2,522,522,52

1,9-1,97

2,032,03

2,17-2,04

1,641,641,64

2,032,03

2,032,032,03

2,062,122,13

2,582,58

2,582,582,58

1,961,72,03

2,092,09

2,232,092,1

8,875,33

-9,882,08

4,433,11-

8,1414,918,6

9,59,5

9,278,244,4

7,65,12

-6,82,03

3,92,9-

Ta thấy s = 1,5…2,5 nên các tiết diện trục thõa mãn điều kiện về độ bền mỏi

4.1.8 Tính toán nối trục

Ứng suất dập cho phép của vòng cao su = 2 ÷ 4 Mpa

Ứng suất cho phép của chốt = 60 ÷ 80 Mpa

Mômen xoắn truyền qua nối trục T = 120064,56 Nmm

Tra bảng 16.10a trang 68 , ta có bảng sau

Bảng 4.3 Kích thước cơ bản của nối trục vòng đàn hồi

- Kiểm tra độ bền dập của vòng đàn hồi theo công thức :

= = = 1,94 Mpa < = ( 2 ÷ 4 ) Mpa

⇒ Thõa điều kiện bền

Kiểm nghiệm điều kiện sức bền của chốt :

= = = 63,8 < = ( 60 ÷ 80 ) Mpa

⇒ Thõa điều kiện bền

Do đó nối trục vừa chọn thõa điều kiện bền

Tra bảng P2.12 trang 263 , [2] ta có bảng sau

Bảng 4.4 Kích thước cơ bản của ổ bi đỡ chặn cỡ nhẹ hẹp

Kí hiệu ổ d ( mm ) D ( mm ) B ( mm ) C (kN ) ( kN )

- Hệ số e ( theo bảng 11.4 , trang 216 [2] )

= = 0,029 ⇒ chọn e = 0,42

- Hệ số X , Y ( Chọn V = 1 ứng với vòng trong quay )

Lực dọc trục tác động vào ổ A, B do lực hướng tâm gây ra

Vì < C = 33,4 kN nên ổ đảm bảo khả năng tải động

- Kiểm tra tãi tĩnh :

= = = 7006,83 N

- Lực dọc trục : Fa2 = 749,57 N , Fa3 = 2995,28 N

⇒ Fa = Fa3 - Fa2 = 2995,28 – 749,57 = 2245,71 N

Do = 120 và = ( 1,36 ÷ 0,32 ) nên ta chọn ổ bi đỡ chặn , cỡ nặng hẹp

Tra bảng P2.12 trang 264 , [2] ta có bảng sau

Bảng 4.4 Kích thước cơ bản của ổ bi đỡ chặn cỡ nặng hẹp

- Hệ số e ( theo bảng 11.4 , trang 216 [2] )

= = 0,036 ⇒ chọn e = 0,38

- Hệ số X , Y ( Chọn V = 1 ứng với vòng trong quay )

Lực dọc trục tác động vào ổ A, B do lực hướng tâm gây ra

- Tải trọng động quy ước : công thức 11.3 , trang 214 [2] :

Vì < C = 77,6 kN nên ổ đảm bảo khả năng tải động

- Kiểm tra tãi tĩnh :

Do = 120 và = ( 0,21 ÷ 0,12 ) nên ta chọn ổ đũa côn cỡ trung rộng

Tra bảng P2.11 trang 262 , [2] ta có bảng sau

Bảng 4.4 Kích thước cơ bản của ổ đũa côn cỡ trung rộng

Ta có e = 1,5 tg = 1,5 tg(11,83) = 0,31

- Hệ số X , Y ( Chọn V = 1 ứng với vòng trong quay )

Lực dọc trục tác động vào ổ A, B do lực hướng tâm gây ra

= 0,83 e = 0,83 0,31 13877,2 = 3570,6 N

= 0,83 e = 0,83 0,31 24798,3 = 6380,6 N

Tổng lực dọc trục tác dụng lên các ổ :

Vì < C = 294 kN nên ổ đảm bảo khả năng tải động

- Kiểm tra tãi tĩnh :

Với ổ đũa côn ta chọn X0 = 0,5 , Y0 = 0,22 cotg = 0,22 cotg(11,83) = 1,05

Q0 = = 0,5 24798,3 + 1,05 2995,28 = 15544,1 N

= 24798,3 N

⇒ Q0 = 15544,1 N

⇒ Như vậy Q0< C0 = 291 kN nên ổ đảm bảo đủ điều kiện bền tĩnh

CHƯƠNG 5 THIẾT KẾ HỘP GIẢM TỐC5.1 Thiết kế vỏ hộp

- Vỏ HGT có nhiệm vụ bảo đảm vị trí tương đối giữa các chi tiết và các bộ phận máy, tiếp nhận tải trọng do các chi tiết lắp trên vỏ truyền đến, chứa dầu bôi trơn và bảo vệ các chi tiết tránh bụi

- Chỉ tiêu cơ bản của HGT là khối lượng nhỏ, độ cứng cao

- Mặt đáy HGT nghiêng về phía lỗ tháo dầu với độ dốc khoảng 1o.

- Kết cấu hộp giảm tốc đúc, với các kích thước cơ bảng như sau:

Bảng 5.1 Kích thước của các phần tử cấu tạo nên HGT

Tên gọi Công thức Số liệu Chiều dày:

Chiều dày bích thân hộp

S 1 = 30 mm

S 2 = 20 mm

K 1 = 60 mm ,

q = 81mm Khe hở giữa các chi tiết:

Giữa bánh răng với thành trong võ

hộp

Giữa đỉnh bánh răng lớn với đáy hộp

Giữa mặt bên các bánh răng với nhau

5.2.2 Chốt định vị:

Mặt ghép giữa nắp và thân nằm trong mặt phẳng chứa đường tâm các trục Để đảm bảo

vị trí tương đối của nắp và thân trước và sau khi gia công cũng như khi lắp gép ta dùng 2chốt định vị Nhờ có chốt định vị, khi xiết bu lông không làm biến dạng vòng ngoài của

ổ, do đó loại trừ được một trong các nguyên nhân làm ổ chóng bị hỏng

Ta chọn chốt định vị hình côn, theo bảng 18.4b trang 91 [2], ta có kích thước của chốt định vị : d = 6 mm, c = 1 mm, l = 20 ÷ 100 mm

Hình 5.1 Chốt định vị

5.2.3 Cửa thăm

Để kiểm tra, quan sát các chi tiết máy trong hộp khi lắp ghép và để đổ dầu vào, trên đỉnh hộp có làm cửa thăm Cửa thăm được đậy bằng nắp Trên nắp có lắm thêm nút thônghơi Kích thước cửa thăm được chọn theo bảng 18.5, trang 92, [3]

Hình 5.2 Cửa thăm

Bảng 5.3 Kích thước nắp quan sát

A B A 1 B 1 C C 1 K R Vít Số lượng

100 75 150 100 125 - 87 12 M8x22 4

5.2.4 Nút thông hơi

Khi làm việc nhiệt độ hộp tăng lên Để giảm áp suất và điều hòa không khí bên trong

và bên ngoài hộp, người ta dùng nút thông hơi Nút thông hơi thường được lắp trên nắp cửa thăm hoặc ở vị trí cao nhất của nắp hộp

Hình 5.3 Nút thông hơi

Bảng 5.4 Kích thước nút thông hơi

A B C D E G H I K L M N O P Q R S M27x2 15 30 15 45 36 32 6 4 10 8 22 6 32 18 36 32

5.2.5 Nút tháo dầu

- Sau một thời gian làm việc dầu bôi trơn chứa trong hộp bị bẩn do bụi bặm , hạt mài ,… cần phải thay lớp dầu mới Để tháo dầu cũ , ở đáy hộp có lỗ tháo dầu, lúc đang làm việc thì được bịt kín bởi nút tháo dầu Các kích thước tra bảng 18.7 trang 93, [3]