Đồ án thiết kế máy thiết kế hộp giảm tốc hai cấp khai triển bánh răng nghiêng

Đô án thiết kế máy Thiết kế hộp giảm tốc bánh trụ hai cấp khai triển LỜI NÓI ĐẦU Đồ án môn học Thiết kế máy môn học cần thiết cho sinh viên ngành điện tử Mục đích giúp sinh viên hệ thống lại kiến thức học, nghiên cứu làm quen với công việc thiết kế chế tạo thực tế sản xuất khí Trong chương trình đào tạo cho sinh viên, nhà trường tạo điều kiện cho em học tập trau dồi kiến thức thiết kế máy, em chưa có kinh nghiệm việc thiết kế chi tiết hay máy hoàn chỉnh cả, đồ án : “ Thiết kế hộp giảm tốc hai cấp khai triển dể dẫn động băng tải” giúp em có hội áp dụng kiến thức học để tự thiết kế sản phẩm khí Do lần làm quen thiết kế với khối lượng kiến thức tổng hợp, có mảng chưa nắm vững dù cố gắng, song làm em tránh khỏi sai sót Em mong nhận đóng góp ý kiến thầy, giúp em có kiến thức thật cần thiết để sau trường ứng dụng công việc cụ thể sản xuất Cuối em xin chân thành cảm ơn thầy Đỗ Thế Cần tận tình giúp đỡ em hoàn thành nhiệm vụ Em xin chân thành cảm ơn ! SVTH: Trần Công Đua Trang Đô án thiết kế máy Thiết kế hộp giảm tốc bánh trụ hai cấp khai triển MỤC LỤC Trang Lời nói đầu Mục lục Chương Hộp giảm tốc phương án thiết kế 1.1 Giới thiệu hộp giảm tốc bánh trụ hai cấp khai triển 1.2 Phương án thiết kế Chương Chọn động phân phối tỉ số truyền 2.1 Chọn động điện 2.2 Phân phối tỉ số truyền Chương Thiết kế truyền 3.1 Chọn truyền 11 3.2 Thiết kế truyền đai thang 11 Chương Thiết kế truyền bánh 4.1 Chọn vật liệu 13 4.2 Xác định ứng suất cho phép 13 4.3 Tính toán cấp nhanh : Bộ truyền bánh trụ nghiêng 16 4.4 Tính toán cấp chậm : Bộ truyền bánh trụ nghiêng .19 Chương Thiết kế trục, then ổ lăn 5.1 Chọn vật liệu 23 5.2 Tính toán thiết kế trục 23 5.2.1 Xác định sơ đường kính trục .23 5.2.2 Xác định khoảng cách gối đỡ điểm đặt lực 23 5.2.3.Xác định tải trọng tác dụng lên trục 25 5.2.4 Xác định đường kính chiều dài đoạn trục 26 5.3 Kiểm nghiệm trục độ bền mỏi 34 5.4 Tính chọn mối ghép then .40 5.4.1 Tính mối ghép then với trục I 40 5.4.2 Tính mối ghép then với trục II .41 5.4.3 Tính mối ghép then với trục III 42 5.5 Tính chọn nối trục 43 5.6 Thiết kế gối đỡ trục 45 Chương Cấu tạo vỏ hộp chi tiết khác SVTH: Trần Công Đua Trang Đô án thiết kế máy Thiết kế hộp giảm tốc bánh trụ hai cấp khai triển 6.1 Tính kết cấu vỏ hộp 48 6.2 Kiểm tra mức dầu 49 6.3 Dầu bôi trơn hộp giảm tốc 49 6.4 Lắp bánh lên trục điều chỉnh ăn khớp 49 6.5 Điều chỉnh ăn khớp 50 6.6 Bôi trơn hộp giảm tốc 50 Tài liệu tham khảo 51 SVTH: Trần Công Đua Trang Đô án thiết kế máy Thiết kế hộp giảm tốc bánh trụ hai cấp khai triển CHƯƠNG HỘP GIẢM TỐC VÀ CÁC PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 1.1 Giới thiệu hộp giảm tốc bánh trụ hai cấp khai triển Hộp giảm tốc cấu truyền động ăn khớp trực tiếp, có tỉ số truyền không đổi dùng để giảm vận tốc góc tăng mômen xoắn Một loại cấu tương tự dùng để tăng vận tốc góc giảm mômen xoắn gọi hộp tăng tốc Tùy theo tỉ số truyền chung hộp giảm tốc mà người ta phân : hộp giảm tốc cấp hộp giảm tốc nhiều cấp Tùy theo loại truyền động hộp giảm tốc phân : hộp giảm tốc bánh trụ, hộp giảm tốc bánh côn côn – trụ, hộp giảm tốc trục vít trục vít – bánh răng, hộp giảm tốc bánh hành tinh, Hộp giảm tốc bánh trụ dùng rộng rãi nhờ ưu điểm : tuổi thọ hiệu suất cao, kết cấu đơn giản, sử dụng phạm vi rộng vận tốc tải trọng Loại bánh hộp giảm tốc : thẳng, nghiêng chữ V Phần lớn hộp giảm tốc có công dụng chung dùng nghiêng nhờ khả tải lớn vận tốc làm việc cao so với thẳng Hộp giảm tốc bánh trụ hai cấp sử dụng nhiều nhất, tỉ số truyền chung hộp giảm tốc hộp giảm tốc loại thường từ đến 40 Hộp giảm tốc bánh trụ hai cấp khai triển đơn giản nhất, có nhược điểm bánh bố trí không đối xứng với ổ, làm tăng phân bố không tải trọng chiều dài Vì cần ý thiết kế trục đủ cứng, đặc biệt trường hợp bánh nhiệt luyện đạt độ rắn cao chịu tải trọng thay đổi, khả chạy mòn bánh 1.2 Phương án thiết kế 1.2.1 Phương án Hộp giảm tốc khai triển sử dụng truyền truyền xích Ưu điểm : - Kết cấu đơn giản Khuôn khổ kích thước nhỏ gọn truyền động đai công suất Không có tượng trượt, tỉ số truyền trung bình ổn định Hiệu suất cao, đạt 98% chăm sóc tốt sử dụng hết khả tải Lực tác dụng lên trục ổ nhỏ Nhược điểm : - Nhanh mòn lề, bôi trơn không tốt làm việc nơi nhiều bụi Có tiếng ồn làm việc va đập vào khớp nên hạn chế sử dụng truyền tốc độ cao Cần bôi trơn căng xích 1.2.2 Phương án SVTH: Trần Công Đua Trang Đô án thiết kế máy Thiết kế hộp giảm tốc bánh trụ hai cấp khai triển Hộp giảm tốc sử dụng truyền truyền đai Ưu điểm : - Truyền khoảng cách trục xa Làm việc êm, không gây ồn nhờ vào độ dẻo đai nên truyền động với vận tốc lớn, tránh dao động sinh tải trọng thay đổi Đề phòng tải nhờ trượt đai Kết cấu vận hành đơn giản Nhược điểm : - Tải trọng phân bố không trục Kích thước truyền lớn, tỉ số truyền làm việc dễ bị thay đối, tải trọng tác dụng lên trục ổ lớn Tuổi thọ thấp 1.2.3 Lựa chọn phương án thiết kế Sử dụng hộp giảm tốc hai cấp khai triển bánh trụ nghiêng nhờ khả tải vận tốc làm việc cao so với thẳng Chọn truyền truyền đai ưu điểm : truyền khoảng cách xa, làm việc êm, tránh dao động sinh tải trọng thay đổi, đề phòng tải nhờ trượt đai, kết cấu vận hành đơn giản SVTH: Trần Công Đua Trang Đô án thiết kế máy Thiết kế hộp giảm tốc bánh trụ hai cấp khai triển CHƯƠNG CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN 2.1 Chọn động điện 2.1.1 Các loại động điện a) Động điện chiều Ưu điểm : - Cho phép thay đổi trị số mômen vận tốc góc phạm vi rộng ( 3:1 đến 4:1 động điện chiều 100 : động - máy phát), đảm bảo khởi động êm, hãm đảo chiều dễ dàng dùng rộng rãi thiết bị vận chuyển điện, thang máy, máy trục, thiết bị thí nghiệm… Nhược điểm : - Đắt tiền, riêng động điện chiều lại khó kiếm phải tăng thêm vốn đầu tư để đặt thiết bị chỉnh lưu b) Động điện xoay chiều Động điện xoay chiều bao gồm hai loại : pha ba pha Động pha có công suất tương đối nhỏ, mắc vào mạng điện chiếu sáng, dùng thuận tiện cho dụng cụ gia đình, hiệu suất thấp Trong công nghiệp sử dụng rộng rãi động ba pha Chúng gồm hai loại : đồng không đồng * Động ba pha đồng : Có vận tốc góc không đổi, không phụ thuộc vào trị số tải trọng thực tế không điều chỉnh Ưu điểm : - So với động không đồng động ba pha đồng có hiệu suất cosφ cao, hệ số tải lớn Nhược điểm: - Thiết bị tương đối phức tạp, giá thành tương đối cao phải sử dụng thiết bị phụ để khởi động động * Động ba pha không đồng : Gồm hai kiểu : roto dây quấn roto ngắn mạch SVTH: Trần Công Đua Trang Đô án thiết kế máy Thiết kế hộp giảm tốc bánh trụ hai cấp khai triển - Động ba pha không đồng kiểu roto dây quấn : cho phép điều chỉnh vận tốc phạm vi nhỏ (khoảng 5%), có dòng điện mở máy nhỏ hệ số công suất (cosφ) thấp, giá thành cao, kích thước lớn vận hành phức tạp, dùng thích hợp cần điều chỉnh phạm vi hẹp để tìm vận tốc thích hợp dây chuyền công nghệ lắp đặt - Động ba pha không đồng kiểu roto ngắn mạch : kết cấu đơn giản, giá thành tương đối hạ, dễ bảo quản, làm việc tin cậy, mắc trực tiếp vào lưới điện ba pha không cần biến đổi dòng điện Nhược điểm : hiệu suất hệ số công suất thấp (so với động ba pha đồng bộ), không điều chỉnh vận tốc (so với động chiều động ba pha không đồng kiểu roto dây quấn) => Từ ưu nhược điểm loại động cơ, chọn động ba pha không đồng kiểu roto ngắn mạch 2.1.2 Chọn động Công suất động đề cho : Pct = 25 [kW] Số vòng quay động đề cho : n = 2500 [vòng/phút] Theo bảng P1.3 phụ lục (Tính toán thiết kế hệ dẫn động khí - Trịnh Chất – Lê Văn Uyển) chọn động 4A180M2Y3 có P đc = 30kW, nđc = 2943 vg/ph , ȵđc = 90,5, m=93kg 2.2 Phân phối tỉ số truyền 2.2.1 Xác định tỉ số truyền ut hệ thống dẫn động Ta có: ut = n đc 2943 = = 19,62 n g t 150 2.2.2 Phân tỉ số truyền hệ dẫn động cho truyền ut = ung.uh = ung.u1.u2 Trong : ung tỉ số truyền truyền đai uh tỉ số truyền hộp giảm tốc u1 tỉ số truyền truyền cấp nhanh u2 tỉ số truyền truyền cấp chậm SVTH: Trần Công Đua Trang Đô án thiết kế máy Thiết kế hộp giảm tốc bánh trụ hai cấp khai triển Chọn sơ ung = 3,15 Do tính : u u = u h t = ng 19,62 = 6,23 3,15 Chọn u1 = 2,73 ; u2 = 2,20 Tính lại giá trị ung theo ui hộp giảm tốc : u ng u = = t u u 19,62 = 3,27 2,73.2.20 2.2.3 Xác định công suất, Mômen số vòng quay trục Công suất trục : PIII = P n n = 22,34.0,99.1 = 22,12 kW II ol P = P n n II I ol k br = 23,75.0,99.0,95 = 22,34 kW P = P n = 25.0.95 = 23,75 kW I đc đ Số vòng quay trục : nI = n đc 2943 = = 900 vg/ph uđ 3,27 n II = n I 900 = = 330 vg/ph u 2,73 n III = n II 330 = = 150 vg/ph u 2,2 Mômen xoắn trục : P 25 Tđc = 9,55.106 đc = 9,55.106 = 81125 ( Nmm) n đc 2943 P 23,75 TI = 9,55.106 I = 9,55.106 = 252014 ( Nmm) nI 900 P 22,34 TII = 9,55.106 II = 9,55.106 = 646506 (Nmm) n II 330 SVTH: Trần Công Đua Trang Đô án thiết kế máy Thiết kế hộp giảm tốc bánh trụ hai cấp khai triển P 22,12 TIII = 9,55.106 III = 9,55.106 = 1408307( Nmm) n III 150 Bảng kết tính toán thông số : Trục Thông số Tỉ số truyền Công suất (kW) Số vòng quay (vg/ph) Mômen T (Nmm) SVTH: Trần Công Đua Động I ung=3,27 II u1=2,73 III u2=2,20 25 23,75 22,34 22,12 2943 900 330 150 81125 252014 646506 1408307 Trang Đô án thiết kế máy Thiết kế hộp giảm tốc bánh trụ hai cấp khai triển CHƯƠNG THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN NGOÀI 3.1 Chọn truyền Truyền động đai dùng để truyền động trục tương đối xa yêu cầu làm việc êm, an toàn tải Bộ truyền đai có kết cấu đơn giản nhiên có trượt đai bánh đai nên tỷ số truyền không ổn định Bộ truyền đai thang có tỷ số truyền không lớn Theo tiêu thiết kế, truyền cần thiết kế có tỷ số truyền u = u ng = 3,27 Công suất cần truyền công suất động điện 25 kW, số vòng quay trục dẫn n = 2943 vòng/phút Kiểu truyền động thường 3.2 Thiết kế truyền đai thang 3.2.1 Chọn loại đai Theo bảng 4.13 (Tính toán thiết kế hệ dẫn động khí – Trịnh Chất – Lê Văn Uyển) ta sử dụng đai loại Ƃ: Loại đai bt y0 b h A (mm2) Đường kính bánh đai nhỏ d1, mm Chiều dài giới hạn l, mm Ƃ 14 4,0 17 10,5 138 140-280 800-6300 3.2.2 Xác định thông số truyền a) Đường kính bánh đai nhỏ d1 Chọn đường kính bánh đai nhỏ d1=140mm Vận tốc đai : v= π.n1.d π.140.2943 = = 21,56 m/s 60000 60000 < vmax= 25 m/s Với Ɛ=0,02, đường kính bánh đai lớn: d2=u.d1(1-Ɛ)=3,27.140(1-0,02)=448 mm Theo bảng 4.26 (Tính toán thiết kế hệ dẫn động khí- Trịnh Chất, Lê Văn Uyển) chọn đường kính tiêu chuẩn d2=450 mm SVTH: Trần Công Đua Trang 10 Đô án thiết kế máy Thiết kế hộp giảm tốc bánh trụ hai cấp khai triển W = 18760 (mm3) W0 = 40000 (mm3) Với MuD = 724091 (N.mm) MxII = 646506 (N.mm) =>σa = 36,3 (N/mm2) =>τa = 547533 = 6,84 × 40000 (N/mm2) Suy ra: nσ = 280 = 3, 67 2,1× 36,3 nτ = 160 = 10, 2, × 6,84 + 0, 05 × 6,84 n= 10, × 3, 67 10, 42 + 3, 67 = 3,5 > [ n] => Hệ số an toàn cho phép [n] thường lấy (1,5÷2,5) d/ Kiểm nghiệm d = 70 (mm) trục III Vật liệu: thép C45 thường hóa σb = 580 (N/mm2) Ta có: σ-1 = (0,4÷0,5)×σb = 280 (N/mm2) τ-1 = (0,2÷0,3)×σb = 160 (N/mm2) Hệ số xét đến ảnh hưởng trị số ứng suất trung bình đến sức bền mỏi Ψσ Ψτ chọn theo vật liệu Đối với thép cacbon trung bình Ψσ =0,1 Ψτ =0,05 SVTH: Trần Công Đua Trang 39 Đô án thiết kế máy Thiết kế hộp giảm tốc bánh trụ hai cấp khai triển Hệ số tăng bền β ta chọn Tra bảng 7-4tr.123 TL[2] chọn : εσ = 0,74 ετ = 0,62 Tra bảng 7-8 tr.127 chọn : kσ= 1,63 kτ = 1,5 Tỷ số: kσ 1, 63 = = 2, εσ 0, 74 ; kτ 1, = = 2, ετ 0, 62 Tra bảng 7-3b tr.122 TL[2] chọn W = 44700 (mm3) W0 = 95000 (mm3) Với MuIII = 814687 (N.mm) MxIII = 1408307 (N.mm) =>σa = 24,5 (N/mm2) =>τa = 10,2 (N/mm2) Suy nσ = 280 = 5, 2, × 24,5 nτ = 160 = 6, 2, ×10, + 0, 05 ×10, n= 5, × 6, 5, 2 + 6, = > [ n] => Hệ số an toàn cho phép [n] thường lấy (1,5÷2,5) SVTH: Trần Công Đua Trang 40 Đô án thiết kế máy Thiết kế hộp giảm tốc bánh trụ hai cấp khai triển Tất trục đảo bảo làm việc an toàn 5.4 Tính chọn mối ghép then 5.4.1 Tính mối ghép then với trục I a) Kích thước then: Chọn mối ghép then đầu tròn, với đường kính trục chỗ lắp bánh d=45(mm) Tra bảng 9-1a, kích thước then: b = 14; h = (mm) Chiều sâu rãnh then trục: t1 = 5,5(mm) Chiều sâu rãnh then lỗ: t2 = 3,8 (mm) Chiều dài mayơ: lm12 = 50 (mm) => lt1 = 0,9.lm12 = 0,9.50 = 45 (mm) Khi chịu tải hai phần đầu tròn then chịu lực không đánh kể nên ta có chiều dài làm việc then là: => llv = ltl – 2.b = 45 – 2.14 = 17 (mm) T1: mômen xoắn trục I truyền qua mối ghép, T1 = 252014 (Nmm) Then vị trí lắp bánh đai, với đường kính trục chỗ lắp bánh đai dbd = 36 Tra bảng 9-1a, kích thước then: b = 10; h = Chiều sâu rãnh then trục: t1 = Chiều sâu rãnh then lỗ: t2 = 3,3 Chiều dài đoạn trục lắp bánh đai: lc12 = 95,5 (mm) => lt1 = 0,9lc12 = 0,9.95,5 = 85,95 (mm) chọn lt1 = 90 (mm) Chiều dài làm việc then là: llv = ltl – 2.b = 90 – 2.10 = 70 (mm) T1: mômen xoắn trục I truyền qua mối ghép, T1 = 252014 (Nmm) b) Kiểm tra độ bền dập cho then Tại chỗ lắp bánh : σd = 2T1 ≤ [σ d ] d.l lv ( h − t ) Tra bảng 9.5 [TL1] [σd] = 100 (MPa) σd = => 2.252014 = 88 ,24 45.17.( − 5,5) < [σd] = 100 (MPa) Vậy then đảm bảo độ bền dập SVTH: Trần Công Đua Trang 41 Đô án thiết kế máy Thiết kế hộp giảm tốc bánh trụ hai cấp khai triển Tại chỗ lắp bánh đai : σd = 2T1 ≤ [σ d ] d.l lv ( h − t ) Tra bảng 9.5 [TL1] [σd] = 100 (MPa) σd = => 2.252014 = 66,67 36.70.( − 5) < [σd] = 100 (MPa) Vậy then đảm bảo độ bền dập c) Kiểm tra độ bền cắt cho then Tại chỗ lắp bánh : τc = 2T1 ≤ [τ c ] d.l lv b Với then làm thép 45 [τc] = 60 ÷ 90 (MPa) τc = => 2.252014 = 47,06 45.17.14 < [τc] Vậy then đảm bảo độ bền cắt Tại chỗ lắp bánh đai : τc = 2T1 ≤ [τ c ] d.l lv b Với then làm thép 45 [τc] = 60 ÷ 90 (MPa) τc = => 2.252014 = 20,01 36.10.70 < [τc] Vậy then đảm bảo độ bền cắt 5.4.2 Tính mối ghép then với trục II a) Kích thước then: Chọn mối ghép then bằng, trục II có hai then đường kính d 22 = 55 (mm) d23=60(mm) Tra bảng 9-1a ta có: b22 =16(mm);h22 = 10 (mm); t221 = (mm); t222 = 4,3(mm) b23 = 18 (mm); h23 = 11 (mm); t231 = 7(mm); t232 = 4,4(mm) Chiều dài mayơ vị trí lắp bánh là: SVTH: Trần Công Đua Trang 42 Đô án thiết kế máy Thiết kế hộp giảm tốc bánh trụ hai cấp khai triển lm22 = 70 (mm); lm23 = 75 (mm) Ta có: lt22 = 0,9 lm22 = 0,9.70 = 63 (mm); chọn lt22 = 63 (mm) lt23 = 0,9 lm23 = 0,9.75 = 67,5 (mm); chọn lt23 = 70 (mm) Chiều dài làm việc then là: llv22 = lt22 - 2.b22 = 63 - 2.16= 31 (mm) llv23 = lt23 - 2.b23 = 70 - 2.18 = 34 (mm) T2 mômen xoắn trục II qua mối ghép, T2 = 646506 (Nmm) b) Kiểm tra độ bền dập cho then σd = 2T2 ≤ [σ d ] d.l lv ( h − t ) σ d 22 = => 2T2 ≤ [σ d ] d 22 l lv22 ( h 22 − t 221 ) σ d 22 = 2.646506 = 89 ,59 55.31.(10 − 6) σ d 23 = 2T2 ≤ [σ d ] d 23 l lv 23 ( h 23 − t 31 ) σ d 23 = 2.646506 = 58,46 60.34.(11 − 7) Tra bảng 9.5 [TL1] [σd] = 100 (MPa) Vậy then đảm bảo độ bền dập c) Kiểm tra độ bền cắt cho then τc = 2T2 ≤ [τ c ] d.l lv b τ c 22 = 2T2 2.646506 = = 43,39 d 22 l lv 22 b 22 55.31.16 τ c 23 = 2T2 2.646506 = = 35,21 d 23 l lv 23 b 23 60.34.18 => => τ c 22 SVTH: Trần Công Đua τc 23 nhỏ [ τc ] Trang 43 Đô án thiết kế máy Thiết kế hộp giảm tốc bánh trụ hai cấp khai triển Vậy then đảm bảo độ bền cắt 5.4.3 Tính mối ghép then với trục III a) Kích thước then: Chọn mối ghép then đầu tròn, với đường kính trục chỗ lắp bánh d=70 (mm) Tra bảng 9-1a [TL1] kích thước then: b = 20; h = 12(mm) Chiều sâu rãnh then trục: t1 = 7,5(mm) Chiều sâu rãnh then lỗ: t2 = 4,9 (mm) Chiều dài mayơ: lm32 = 100 (mm) => lt1 = 0,9.lm12 = 0,9.100 = 90 (mm) Khi chịu tải hai phần đầu tròn then chịu lực không đánh kể nên ta có chiều dài làm việc then là: => llv = ltl – 2.b = 90 – 2.20 = 50 (mm) T3: mômen xoắn trục III truyền qua mối ghép, T3 = 1408037 (Nmm) b) Kiểm tra độ bền dập cho then Tại chỗ lắp bánh : σd = 2T3 ≤ [σ d ] d.l lv ( h − t ) Tra bảng 9.5 [TL1] [σd] = 100 (MPa) σd = => 2.1408037 = 88 ,79 70.50.(12 − 7,5) < [σd] = 100 (MPa) Vậy then đảm bảo độ bền dập c) Kiểm tra độ bền cắt cho then Tại chỗ lắp bánh : τc = 2T3 ≤ [τ c ] d.l lv b Với then làm thép 45 [τc] = 60 ÷ 90 (MPa) τc = => 2.1408037 = 40,23 70.50.20 < [τc] Vậy then đảm bảo độ bền cắt 5.5 Tính chọn nối trục SVTH: Trần Công Đua Trang 44 Đô án thiết kế máy Thiết kế hộp giảm tốc bánh trụ hai cấp khai triển Nối trục vòng đàn hồi có cấu tạo đơn giản dễ chế tạo, dễ thay Nó dùng để truyền mômen xoắn nhỏ trung bình Có độ làm việc với độ lệch tâm 0,2 ÷ 0,6 (mm) Vậy ta chọn khớp nối trục vòng đàn hồi, mômen xoắn tính toán Tt = k.T ≤ [T] Trong đó: T: mômen xoắn trục động T = T3 = 1408307 (Nmm) = 1408,307 (Nm) K: hệ số chế độ làm việc, phụ thuộc vào loại máy công tác Tra bảng 9-1 [TL2] với băng tải k = 1,2 Tt = 1,2.1408,307 = 1689,97 (Nm) Theo bảng 9-11 [TL2] ta có : Chốt Môme n xoắn (Nm) d 2000 70÷7 D 25 d0 l (khôn g quá) c 142 2-8 dc lc re n Z Đường kính 24 52 M 16 45 σd = Điều kiện sức bền dập vòng đàn hồi: Với [σd] = (2 ÷ 3) (MPa) σd = Nên 1689 ,97 ≤ [σ d ] 8.46.24 Vậy σd = 0,255(MPa) < [σd] SVTH: Trần Công Đua Vòng đàn hồi Trang 45 2.k T ≤ [σ d ] ZD0 d c l v Chiề u dài toàn lv 44 nmax (vg/ph) 2240 Đô án thiết kế máy Thiết kế hộp giảm tốc bánh trụ hai cấp khai triển σu = Điều kiện sức bền uốn chốt: k T.l c ≤ [σ d ] 0,1ZD0 d 3c Với [σu] = 60 ÷ 80 (MPa) σu = 1,2.1408,307.52 ≤ [σ u ] 0,1.8.46.24 Nên Vậy σu = 23,03 < [σu] 5.6 Thiết kế gối đỡ trục Cấu tạo truyền truyền hai cấp khai triển bánh trụ nghiêng trục lắp bánh để có lực dọc trục tác dụng Chọn ổ lăn theo hai tiêu: - Khả tác động nhằm tróc rỗ bề mặt làm việc - Khả tải tĩnh nhằm đề phòng biến dạng dư Do ổ lăn làm việc với số vòng quay lớn nên không chọn ổ đĩa theo khả tải tĩnh mà chọn theo khả tải động Cd = Q.m L Trong đó: Q : tải trọng quy ước, KN L : tuổi thọ tính triệu vòng quay m : bậc đường cong mỏi thử ổ lăn, m = Lh : tuổi thọ ổ tính n : số vòng quay ổ (v/ph) L 60.n 10 6.L Lh = ⇒L= h 60.n 10 5.6.1 Xác định tải trọng quy ước: Q = (X.V.Fr + Y.Fa).kt.kd Trong đó: Fr, Fa : tải trọng hướng tâm tải trọng dọc trục, kN V : hệ số kể đến vòng quay kt : hệ số kể đến ảnh hưởng nhiệt độ kd : hệ số kể đến đặc tính tải trọng, tra bảng 11-3 ta có Kd = SVTH: Trần Công Đua Trang 46 Đô án thiết kế máy Thiết kế hộp giảm tốc bánh trụ hai cấp khai triển Y : hệ số tải trọng dọc trục a) Trục I Từ phần tính trục ta có: Fa1 = 1084 (N) FAx = 3620 (N) FAy = 2776 (N) FBx = 1720 (N) FBy = 1738 (N) 2 Fr = FAx + FAy = 3620 + 2776 = 4562 (N) 2 Fr = FBx + FBy = 1720 + 1738 = 2445 (N) So sánh Fr0 > Fr1 Vậy vào Fr1 để tính chọn ổ lăn Fat 1084 = = 0,443 Fr 2445 Vậy ta dùng ổ bi đỡ - chặn góc tiếp xúc α = 12o Dựa vào đường kính ngõng trục d = 40 (mm) ta chọn sơ ổ lăn theo bảng P2.12 [TL1] Kí hiệu ổ 36208 d, mm D, mm 40 80 b=T mm 18 r, mm r1, mm C, kN C0, kN 30,6 23,7 b ) Trục II Từ phần tính trục ta có: Fa2 = 1084 (N) Fa3 = 1540 (N) FAx = 6461 (N) FAy = 500 (N) FBx = 8155 (N) FBy = 1944(N) 2 Fr = FAx + FAy = 64612 + 500 = 6480 (N) SVTH: Trần Công Đua Trang 47 Đô án thiết kế máy Thiết kế hộp giảm tốc bánh trụ hai cấp khai triển Fr = FBx2 + FBy = 8155 + 19442 = 8384 (N) So sánh Fr1 > Fr0 Vậy vào Fr0 để tính chọn ổ lăn Fat Fa − Fa = = 0,07 Fr Fr Ta dùng ổ bi đỡ dãy Theo đường kính chỗ lắp ổ lấy theo tiêu chuẩn d = 55 (mm) Tra bảng P2.7 ta kí hiệu ổ thông số sau: Kí hiệu ổ 311 d 55 D 120 B 29 r 3,0 C (KN) 56,0 C0 (KN) 42,60 c) Trục III Từ phần tính trục ta có: Fa4 = 1540 (N) FAx = 4286 (N) FAy = 3065 (N) FBx = 11394 (N) FBy = 6533 (N) 2 Fr = FAx + FAy = 4286 + 3065 = 4869 (N) 2 Fr = FBx + FBy = 11394 + 6533 = 13134 (N) So sánh Fr1 > Fr0 Vậy vào Fr0 để tính chọn ổ lăn Fat 1540 = = 0,32 Fr 4869 Vậy ta dùng ổ bi đỡ - chặn góc tiếp xúc α = 12o Dựa vào đường kính ngõng trục d = 75 (mm) ta chọn sơ ổ lăn theo bảng P2.12 [TL1] Kí hiệu ổ 36214 d, mm D, mm 70 125 SVTH: Trần Công Đua b=T mm 24 r, mm r1, mm C, kN C0, kN 2,5 1,2 63,0 55,9 Trang 48 Đô án thiết kế máy SVTH: Trần Công Đua Thiết kế hộp giảm tốc bánh trụ hai cấp khai triển Trang 49 Đô án thiết kế máy Thiết kế hộp giảm tốc bánh trụ hai cấp khai triển CHƯƠNG CẤU TẠO VỎ HỘP VÀ CÁC CHI TIẾT KHÁC 6.1 Tính kết cấu vỏ hộp Chỉ tiêu vỏ hộp giảm tốc độ cứng cao khối lượng nhỏ Chọn vật liệu để đúc hộp giảm tốc gang xám có kí hiệu GX 15-32 Chọn bề mặt ghép nắp thân qua tâm trục Các kích thước trình bày trang sau Các kích thước phần tử cấu tạo nên hộp giảm tốc đúc: Theo bảng 18.1[2] Tên gọi Chiều dày: Thân hộp, δ Biểu thức tính toán δ = 0,03.a+ = 0,3.223 + = 9,69 mm Lấy δ = 10 mm Nắp hộp, δ1 Chiều dày gân: Thân hộp, m δ1 = 0,9δ = mm m = (0,85 ÷ 1)δ1 = 7,65 ÷ mm Nắp hộp, m1 m1 = (0,85 ÷ 1)δ = 8,5 ÷ 10 mm Độ dốc Khoảng 2o Đường kính: Bulông nền, dn dn = 0,036.a + 12 = 0,036.131 + 12 = 20,028 Bulông cạnh ổ, d1 mm Bulông ghép bích nắp thân, d2 d1 = 0,7.dn = 0,7 20,028 = 14,02 mm d2 = (0,5 ÷ 0,6).dn = 7,01 ÷ 8,412 ⇒ d2 = Vít ghép nắp ổ, d3 mm Vít ghép nắp cửa thăm dầu, d4 d3 = (0,4 ÷ 0,5).dn = 5,6 ÷ 7,01 ⇒ d3 = mm d4 = (0,3 ÷ 0,4).dn = 4,2 ÷ 5,6⇒ d5 = mm Mặt bích ghép nắp thân: Chiều dày mặt bích thân hộp, b b = (1,4÷1,8).d3 = 8,4÷10,8 =>b =10 mm Chiều dày mặt bích nắp hộp, b1 Kích thước gối trục: b1 = (0,9÷1)b = 9÷10 mm => chọn b1 = 9mm Các đường kính D, D1, D2 Chọn tùy theo đường kính ổ, chiều dày ống lót, lấy theo cấu tạo nắp ổ Khoảng cách từ mép ổ đến tâm e* = (1 ÷ 1,2)d1 = 14,02 ÷ 16,82 mm ⇒ e* = bulông d1 15 mm SVTH: Trần Công Đua Trang 50 Đô án thiết kế máy Thiết kế hộp giảm tốc bánh trụ hai cấp khai triển Chiều cao h để lắp bulông d1 Chọn theo cấu tạo cho lắp đầu bulông đai ốc Chiều dày mặt đế hộp: Khi phần lồi p = 2,35δ = 2,35.10 = 23,5 mm Khi có phần lồi p1 = 1,5δ =1,5.10 = 15 mm ; p = (2,25 ÷ 2,75)δ = 22,5 ÷ 27,5 mm ⇒ p2= 24 mm Khe hở chi tiết: Giữa bánh với thành hộp a ≥ 1,2δ ⇒ a = 12 mm Giữa mặt bên bánh với Số lượng bulông Z a1 = δ = 10 mm Z = ( L + B ) / 200 = 4,9 chọn Z = Chọn sơ bộ: L = 730 mm; B = 290 mm 6.2 Kiểm tra mức dầu Để kiểm tra mức dầu hộp ta dùng que thăm dầu có kết cấu kích thước hình vẽ 30 Φ18 Φ12 Φ6 12 SVTH: Trần Công Đua Trang 51 Đô án thiết kế máy Thiết kế hộp giảm tốc bánh trụ hai cấp khai triển 6.3 Dầu bôi trơn hộp giảm tốc Chọn loại dầu dầu công nghiệp 45 6.4 Lắp bánh lên trục điều chỉnh ăn khớp Để lắp bánh lên trục ta dùng mối ghép then chọn kiểu lắp H7/m6 chịu tải vừa va đập nhẹ 6.5 Điều chỉnh ăn khớp Để điều chỉnh ăn khớp hộp giảm tốc bánh trụ ta chọn chiều rộng bánh nhỏ tăng lên 10 % so với chiều rộng bánh lớn 6.6 Bôi trơn hộp giảm tốc Lấy chiều sâu ngâm dầu khoảng1/4 bán kính bánh cấp chậm khoảng 75mm SVTH: Trần Công Đua Trang 52 Đô án thiết kế máy Thiết kế hộp giảm tốc bánh trụ hai cấp khai triển TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Tính toán thiết kế hệ dẫn động khí, Tập I – Trịnh Chất, Lê Văn Uyển – NXB Giáo dục 1997 [2] Thiết kế chi tiết máy – Nguyễn Trọng Hiệp, Nguyễn Văn Lẫm – NXB Giáo dục, Hà Nội 1998 [3] Tính toán thiết kế hệ dẫn động khí, Tập II – Trịnh Chất, Lê Văn Uyển – NXB Giáo dục 2000 [4] Tập vẽ Chi tiết máy – Nguyễn Văn Lẫm, Nguyễn Bá Dương – Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội xuất bản, Hà Nội 1980 [5] Chi tiết máy, tập I – Nguyễn Trọng Hiệp, Nguyễn Văn Lẫm – NXB Giáo dục, Hà Nội 1997 [6] Chi tiết máy, tập II – Nguyễn Trọng Hiệp, Nguyễn Văn Lẫm – NXB Giáo dục, Hà Nội 1994 [7] Dung sai lắp ghép – Ninh Đức Tốn – NXB Giáo dục Hà Nội 2001 [8] Vẽ Kỹ thuật khí, tập I – Trần Hữu Quế - NXB Giáo dục 1996 [9] Vẽ Kỹ thuật khí, tập II – Trần Hữu Quế - NXB Giáo dục 1998 SVTH: Trần Công Đua Trang 53 [...]... Công Đua Trang 30 Đô án thiết kế máy Thiết kế hộp giảm tốc bánh răng trụ hai cấp khai triển MCtd dC = = 53,5 0,1.50 3 Theo tiêu chuẩn chọn dC = 55mm Đường kính trục tại tiết diện D: dD = 3 MDtd = 56,78 0,1.50 Chọn dD = 60mm Chọn đường kính tại chỗ lắp ổ lăn theo tiêu chuẩn : do = 40(mm) SVTH: Trần Công Đua Trang 31 Đô án thiết kế máy Thiết kế hộp giảm tốc bánh răng trụ hai cấp khai triển Trục III : Lực... SVTH: Trần Công Đua Trang 12 Đô án thiết kế máy Thiết kế hộp giảm tốc bánh răng trụ hai cấp khai triển CHƯƠNG 4 THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG 4.1 Chọn vật liệu Do không có yêu cầu đặc biệt và theo quan điểm thống nhất hóa trong thiết kế, ở đây chọn vật liệu 2 cấp bánh răng như nhau Theo bảng 6.1 (Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí – Trịnh Chất – Lê Văn Uyển) chọn: + Bánh nhỏ: thép 45 tôi cải thiện... Công Đua 40 23 55 29 Trang 23 70 35 Đô án thiết kế máy Thiết kế hộp giảm tốc bánh răng trụ hai cấp khai triển Chiều dài mayơ bánh răng trụ: - Bánh 1: lm12 = (1,2…1,5).d1 = (1,2…1,5).40 = (48…60) Lấy lm12 = 50 (mm) - Bánh 2: lm22 = (1,2…1,5).d2 =(1,2…1,5).55= (66…82,5) Lấy lm22 = 70 (mm) - Bánh 3: lm23 =(1,2…1,5).d2 =(1,2…1,5).55 = (66…82,5) Lấy lm23 = 75 (mm) - Bánh 4: lm32 = (1,2…1,5).d3 =(1,2…1,5).70=(90…112,5)... thước bánh răng YR : Hệ số xét đến ảnh hưởng của độ nhám mặt lượn chân răng Ys : Hệ số xét đến độ nhậy của vật liệu đối với tập trung ứng suất KxF: Hệ số xét đến kích thước bánh răng ảnh hưởng đến độ bền uốn Trong bước tính thiết kế, sơ bộ lấy: ZRZVKxH = 1; YRYSKxF = 1 Vậy ta có: [σ H ] = σ H lim.K HL 0 SH SVTH: Trần Công Đua Trang 13 Đô án thiết kế máy Thiết kế hộp giảm tốc bánh răng trụ hai cấp khai triển. .. điều kiện thỏa mãn 4.3 Tính toán cấp nhanh : Bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng a) Xác định sơ bộ khoảng cách trục a w = K a (u 1 + 1).3 T1 K Hβ [σ H ] 2 u 1 ψ ba a w = 43(2,73+ 1 ).3 252014.1,15 = 176,4mm 513,632.2,73.0,3 Lấy aw = 176 mm b) Xác định các thông số ăn khớp SVTH: Trần Công Đua Trang 16 Đô án thiết kế máy Thiết kế hộp giảm tốc bánh răng trụ hai cấp khai triển Ta có : m = (0,01 ÷ 0,02)aw... cơ sở khi thử về uốn; NHE, NFE : số chu kỳ thay đổi ứng suất tương đương Chọn độ rắn bánh răng nhỏ : HB1 = 241 Chọn độ rắn bánh răng lớn : HB2 = 192 Ta có: σ 0 H lim1 SVTH: Trần Công Đua = 2.HB1 + 70 = 2.280+ 70 = 630 (MPa) Trang 14 N FO = 4.10 6 Đô án thiết kế máy Thiết kế hộp giảm tốc bánh răng trụ hai cấp khai triển σ 0 H lim 2 σ 0 F lim1 σ 0 F lim2 N N HO1 HO2 = 2.HB2 + 70 = 2.230 + 70 = 530 (MPa)... răng x1 = x2 = 1mm Đường kính vòng chia d1 = 94,39mm ; d2 = 257,65mm Đường kính đỉnh răng da1 = 99,39mm ; da2 = 262,65 mm Đường kính đáy răng df1 = 88,14mm ; df2 = 251,4mm 4.4 Tính toán cấp chậm : Bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng a) Xác định sơ bộ khoảng cách trục a w = K a (u 2 + 1).3 SVTH: Trần Công Đua T1 K Hβ [σ H ] 2 u 1 ψ ba Trang 19 [σ F ]1 Đô án thiết kế máy Thiết kế hộp giảm tốc bánh răng. .. răng bánh răng Z1 = 55 ; Z2 = 121 Hệ số dịch chỉnh răng x1 = x2 = 1mm Đường kính vòng chia d1 = 139,38mm ; d2 = 306,64mm Đường kính đỉnh răng da1 = 144,38mm ; da2 = 311,64 mm Đường kính đáy răng df1 = 134,38mm ; df2 = 301,64mm SVTH: Trần Công Đua Trang 22 [σ F ]1 Đô án thiết kế máy Thiết kế hộp giảm tốc bánh răng trụ hai cấp khai triển CHƯƠNG 5 THIẾT KẾ TRỤC, THEN VÀ Ổ LĂN 5.1 Chọn vật liệu Vật liệu... 1,73 = = 0,76 Đường kính vòng lăn bánh nhỏ: dw1 = 2aw/(um + 1) =2.176/(2,729 + 1) = 94,40mm Ta có : v = πdw1.n1/60000 = π.94,40.900/60000 = 4,45 m/s Với v = 4,45 m/s theo bảng 6.13 [TL1] dùng cấp chính xác 8 Theo bảng 6.14 [TL1] với cấp chính xác 8 và v < 5m/s , KHα = 1,09 SVTH: Trần Công Đua Trang 17 Đô án thiết kế máy Thiết kế hộp giảm tốc bánh răng trụ hai cấp khai triển Ta có : a w /u vH = δH.go.v... tiêu chuẩn chọn dC = 45mm Đường kính trục tại chỗ lắp bánh đai: M dtd d bd = = 34,20 0,1.50 3 Chọn dbd = 36mm Đường kính trục tại tiết diện A và B: M Atd dA = = 38,8 0,1.50 3 Chọn dA = dB = 40mm SVTH: Trần Công Đua Trang 28 Đô án thiết kế máy Thiết kế hộp giảm tốc bánh răng trụ hai cấp khai triển * Trục II : Xác định phản lực tại các gối: - Giả thiết các lực có chiều như hình vẽ - Theo phương x : ∑M ... Trang Đô án thiết kế máy Thiết kế hộp giảm tốc bánh trụ hai cấp khai triển CHƯƠNG HỘP GIẢM TỐC VÀ CÁC PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 1.1 Giới thiệu hộp giảm tốc bánh trụ hai cấp khai triển Hộp giảm tốc cấu... cấp hộp giảm tốc nhiều cấp Tùy theo loại truyền động hộp giảm tốc phân : hộp giảm tốc bánh trụ, hộp giảm tốc bánh côn côn – trụ, hộp giảm tốc trục vít trục vít – bánh răng, hộp giảm tốc bánh hành...Đô án thiết kế máy Thiết kế hộp giảm tốc bánh trụ hai cấp khai triển MỤC LỤC Trang Lời nói đầu Mục lục Chương Hộp giảm tốc phương án thiết kế 1.1 Giới thiệu hộp giảm