Đồ án thiết kế hộp giảm tốc đinh đức duy VNUA

Chọn động cơ: a Chọn kiểu động cơ điện; Khi đó ta chọn loại động cơ điện xoay chiều, bap ha và không đồng bộ.. a Tính công suất và số vòng quay của động cơ a Động cơ được chọn có công su

MỤC LỤCs

PHẦN I, CHỌN TRỤC ĐỘNG CƠ – PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN 3

1 Chọn động cơ: 3

a) Tính công suất và số vòng quay của động cơ 3

b) Phân phối tỉ số truyền: 5

PHẦN II; TÍNH TOÁN BỘ PHẬN THIẾT KẾ CHI TIẾT MÁY 7

2.1 Thiết kế bộ truyền đai 7

2.2: Thiết kế bộ truyền bánh răng nón 12

1 Chọn vật liệu: 12

2.Định ứng suất cho phép 12

2.3 Thết kế trục và tính then : 19

 Chọn khớp nối: 19

Lực tác dụng lên trục 20

Tính trục I 21

 Chọn vật liệu chế tạo trục 21

 Tính sơ bộ đường kính trục theo momen xoắn 21

Xác định khoảng cách giữa các điểm đặt lực 22

Tính toán thiết kế trục 24

1 Tính toán thiết kế cụm trục I 24

Tính phản lực tại các gối tựa và vẽ biểu đồ mômen 24

b Tính phải lực tại các gối tựa A và B: 25

c.Vẽ biểu đồ momen: 26

Tính chọn then cho trục I 28

Kiểm nghiệm độ bền cho trục I theo hệ số an toàn S 30

Tính chọn ổ lăn cho trục I 35

1 Tính toán thiết kế cụm trục II 37

2 Tổng hợp kết quả tính toán trục, ổ 41

PHẦN III.VỎ HỘP GIẢM TỐC 41

PHẦN IV MỘT SỐ CHI TIẾT KHÁC: 44

a Bu lông vòng: 44

b.Chốt định vị 44

c.Cửa thăm 45

d.Nút thông hơi 46

e Nút tháo dầu 46

f Kiểm tra mức dầu 47

g Lót ổ lăn 47

h Ổ lăn 48

PHẦN V: LẮP GHÉP, BÔI TRƠN VÀ DUNG SAI 50

1 Dung sai lắp ghép và lắp ghép ổ lăn 50

2 Lắp bánh răng lên trục: 50

3 Dung sai mối ghép then 50

4 Bôi trơn hộp giảm tốc 50

PHẦN VI TÀI LIỆU THAM KHẢO 52

PHẦN I, CHỌN TRỤC ĐỘNG CƠ – PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN

1 Chọn động cơ:

a) Chọn kiểu động cơ điện;

Khi đó ta chọn loại động cơ điện xoay chiều, bap ha và không đồng bộ

a) Tính công suất và số vòng quay của động cơ

a) Động cơ được chọn có công suất Ndc và số vòng quay ndc đồng bộ thỏa mãn điều kiện;

η e: Hiệu suất chung của hệ thống

N m: Công suất tính toán trên trục máy công tác

N ct: Công suất cần thiết trên trục động

Không đồng bộ Đồng bộ

Xoay chiều Xoay chiều

Xoay chiều Một chiều

Các loại động cơ điện

Khi đó hiệu suất chung của hệ thống ( η e) được tính theo công thức:

η e=η1 η2 η ổ2

Trong đó:

η1: Hiệu suất bộ truyền đai thang

η2: Hiệu suất bánh răng nón

Với công suất cần thiết N ct ≥ 3,6 Kw ta tra bảng … trang 320 [1] ta chọn công suất động cơ là Ndc = 4 Kw

b) Chọn số vòng quay của động cơ

Để chọn số vòng quay của động cơ phải thỏa mãn điều kiện;

n dc=i c n m

Trong đó: i c=i1i2

i1: Tỉ số truyền của đai thang

i2: Tỉ số truyền của bánh rang nón

Vận tốc(Vg/ph)

Hiệusuất(%)AO2-

i đt=i đc

i1 =

960 2,085=460,43 (v/ph)Momem xoán tại bánh đai

M đt= 9,55.10 6 N đt

n đt =9,55 10

6 3,456 460,43=71682,56(Nm)

- Trục I

Ta có: nI = nm = 230 (v/ph)

Công xuất dang nghĩa trên bánh răng nón

N I=N đt η2=3,456 0,95=3,283(Kw)Moomem xoán tại bánh răng nón là

Momem xoắn

PHẦN II; TÍNH TOÁN BỘ PHẬN THIẾT KẾ CHI TIẾT MÁY.

2.1 Thiết kế bộ truyền đai.

a) Chọn loại đai

Ta chọn động cơ điện không đồng bộ, ba pha với công suất N = 4 (Kw), số vòng quay trong một phút của trục dẫn n1 = 960 (v/ph) và số vòng quay của trục bị dẫn n2 = 460 (v/ph)

Giả sử vận tốc đai v > 5 (m/s) khi đó tra bảng 5.13, trang 93 [1] ta có thể đai loại A và Ь Ta tính theo hai phương án và chọn phương án có lợi hơn

5

 Đường kính đai thang nhỏ (D1 mm)

 Kiểm nghiệm vận tốc đai

 Nghiệm số vòng chạy U trong 1s:

Thỏa mãn

 Khoảng cách nhỏ nhất cần để mắc đai

 Khoảng cách lớn nhất để tạo lực căng:

- Chọn ứng xuất căng ban đầu σ0=12N/mm2 , và theo trị số D1 theo bảng

5.17 trang 95 [1] tìm được ứng xuất có ích cho phép [σ p]0 N/mm2 các hệ số:

Dn1 = D1 + 2c

Bánh bị dẫn :

Dn2 = D2 + 2c

(Ta có t, c, S tra theo bảng 10.3 trang 257 [1]

 Tính lực căng ban đầu S0

2.2: Thiết kế bộ truyền bánh răng nón.

(N/mm)

Giới hạn chảy σ ch

(N/mm)

Độ cứng HB

Đường kính phôi(mm)Bánh chủ

A) Ứng xuất tiếp sức cho phép

Số chu kỳ của bánh răng

N2=60unTTrong đó:

- n: số vòng qua trong 1 phút của bánh răng

- T : Tổng số thời gian làm việc

- u : Tổng số lần ăn khớp của một răng khi bánh răng quay được một vòng

 Số chu kỳ của bánh răng lớn

N2=60u2n2TTrong đó :

Trong đó: N0 là chu kỳ cơ sở

 Số chu ky làm việc của bánh đai nhỏ

N1= i N2

 Ứng xuất uốn cho phép

Số chu kỳ làm việc của bánh lớn và bánh nhỏ đều lớn hơn Nc = 5.106 cho nên K n} =¿

[σ ] u=σ0 K n}} over {n {K} rsub { }} = {left (1,4÷1,6 right ) { } rsub {-1} {K} rsub {n} rsup {

n K σ

Trong đó:

- σ0, σ−1 : giới hạn mỏi uốn trong chu kỳ mạch động và chu kỳ đối xứng

- n : Hệ số an toàn n = 1,5

- K σ: Hệ số tấp trung ứng xuất chân không

- K n} ¿ Hệ số chu kỳ ứng xuất uốn

[σ ] u= 215

1,5.1,8=80 (N/mm2)

Sơ bộ lấy hệ số tải trọng K=1,4

- Định chính xác hệ số tải trọng K và chiều dài nón L

Vì bánh răng có độ cứng HB ≤ 350 và làm việc tải trọng thay đổi nên Ktt=1 theo bảng 3.13 trang 48 [1] ta có Kd=1,35

Tính lại chiều dài nón L :

L=L sb√K K sb=124.√1,351,4 =121.77 (mm)Lấy L = 122 (mm)

- Xác định moodun và số răng

+ Modun:

ms= 0,02.L = 0,02.122 = 2,24 + Số răng:

Z1= 2 L

m s√i2+1=

2.122 2,24√22+ 1=44,7

Lấy Z1 = 45 khi đó Z2 = i.Z1 = 2.45 = 90

 Kiểm nghiệm sức bên uốn của răng

- Góc mặt nón lăn bánh răng nhỏ

tag φ1= 1

i=

1 2

Theo bảng 3.18 trang 52 [1] số răng tương đương tìm được hệ số dạng răng

σ u2=σ u 1 . y1

y2=75,5.

0,49 0,517=71,56 ≤[σ]u 2=80 (N/mm2)

 Kiểm nghiệm sức bền của răng khi chịu quá tải trong thời gian ngắn

- Ứng xuất tiếp xúc cho phép :

Bánh răng nhỏ :

[σ ] txqt 1=2,5.[σ ] tx 1= 2,5.520=1300 (N/mm2)Bánh răng lớn :

[σ ] txqt 2=2,5.[σ ] tx 2=2,5.390=975 (N/mm2)

- Ứng xuất cho phép:

Bánh răng nhỏ :

[σ ] uqt 1=0,8.[σ ] ch1= 0,8.300=240 (N/mm2)Bánh răng lớn :

[σ ] uqt 2=0,8.[σ ] ch2=0,8.260=208 (N/mm2)Chỉ cần kiểm nghiệm sức bền tiếp xúc dối với bánh răng lớn có [σ ] txqt nhỏ hơn ta

(N/mm2) ≤[σ]txqt 2

¿ 975(N/mm2)

Kiểm nghiệm sức bền uốn

 Các thông số hình học chủ yếu của bộ truyền :

2.3 Thết kế trục và tính then :

1, thiết kế trục lắp rắp bánh răng nón dẫn nhỏ và bánh răng bị dẫn lớn :

 Thông số đầu vào:

Ta sử dụng khớp nối vòng đàn hồi để nối trục

Chọn khớp nối theo điều kiện:{M t ≤T kn cf

d t ≤ d kn cf

Trong đó:

d t- Đường kính trục cần nối

d t=d đc=32(mm)

k -Hệ số chế độ làm việc tra bảng 16.1Tr58 [3] lấy k=1,2

T kn cf- momem xoán lớn nhất có thể truyền được

- l1 : Chiều dài đoạn công sôn của chốt

- l3 : Chiều dài phần tử đàn hồi

- dc : Đường kính chốt đàn hồi

 Kiểm nghiệm khớp nối:

a) Điều kiện sức bền dập của vòng đàn hồi

σ d= 2 k M

Z D o d c l3≤[σ d]

σ d -Ứng suất dập cho phép của vòng cao su [σ d]=2 ÷ 4 Mpa

Do vậy ứng suất dập sinh ra trên vòng đàn hồi:

[σ u]- Ứng suất uốn cho phép của chốt.Ta lấy [σ u]=(60÷ 80) MPa;

Do vậy, ứng suất sinh ra trên chốt:

σ u= k M l1

0,1.d c3 D0 Z=

1,2 136315,87.34 0,1.143.105 6 =32,17<[σu]

Các thông số cơ bản của nối trục vòng đàn hồi:

Thông số Kí hiệu Giá trị

Mômen xoắn lớn nhất có thể truyền được T kn cf 140 (N.m)

Đường kính lớn nhất có thể của nối trục d kn cf 36 (mm)

Ta có sơ đồ tính khoảng cách đối với hộp giảm tốc bánh răng côn

 Chọn chiều dài may-ơ và các khoảng cách k1, k2, k3, hn

 Chiều dài may-ơ bánh răng côn:

 Chiều dài may-ơ banh dai:

 Theo công thức: 10.10 Trang 189 [2] ta có:

l m 22=(1,2÷ 1,5 )d2=(1,2 ÷ 1,5)30=36 ÷ 45( mm)

 Khoảng cách các điểm đặt lực trên các trục

Khoảng công-xôn (khoảng chìa): theo công thức 10.14 Trang190 [2]

b Tính phải lực tại các gối tựa A và B:

- Trong mặt phẳng 0xz (mặt phẳng nằm ngang) các lực tác dụng lên trục I ta có:

F x 3 ngược chiều với chiều như hình vẽ

F x 1 Cùng chiều với chiều như hình vẽ

- Tính toán tương tự trong mặt phẳn 0yz (mặt phẳng thẳng đứng) ta được:

⇔{ F y3=2389,13(N )

F y 1=−1175,58(N )

Vậy khí đó

{ F y 3 cùng chiều với chiềuhình vẽ

F y 1 Ngược chiều với chiều hìnhvẽ

c.Vẽ biểu đồ momen:

+ Biểu đồ momen Mx (trong mặt phẳng thẳng đứng 0yz)

+ Biểu đồ momen My (trong mặt phẳng nằm ngang 0xz)

+ Biểu đồ momen xoắn M = 71682,56 (N)

(biểu đồ)

a.Chọn vật liệu làm trục: thép 45, tôi cải thiện ta có [σ]=¿ 67MPa

b.Tính chính xác đường kính trục :

Theo công thức 10.15 Trang194 [2] và 10.16 trang194 [2] ta có:

 Tại tiết diện 1:

⇒d4=√3 M tđ 4

0,1[σ]=

3

√62078,910,1.67 =21(mm)

c Chọn lại đường kính các đoạn trục:

+ Do vị trí 1 và 4 lắp bánh răng và đai nên ta chọn: d1=d4=25 (mm)

+ Do tại vị trí 2 và 3 lắp ổ lăn nên ta chọn: d2 = d3 = 30

+ Do vị trí giữa 2 và 3 có vai trục nên ta chọn d v=35(mm)

Tính chọn then cho trục I.

a Chọn then

Trên trục I then được lắp tại bánh răng (vị trí 1) và bánh đai (vị trí 4)

Tra bảng 9.1a Trang 173 [2] với: d1=d4=25 mm ta chọn then bằng có:

{b=8 mm h=7 mm

t1=4 mm

Lấy chiều dài then: l t=(0,8 ÷ 0,9)lm

Then lắp trên trục tại hai vị trí bánh đai(vị trí 4)

l t 1=(0,8÷ 0,9 )l m 12=(0,8÷ 0,9)50=40÷ 45 mmta lấy :l t 1=45 mm

+ Then lắp trên trục vị trí lắp bánh răng côn (vị trí 1)

l t 3=(0,8 ÷0,9 )lm 13=(0,8 ÷ 0,9) 30=24 ÷27 mmta lấy :l t 3=27(mm)

b Kiểm nghiệm then theo độ bền dập và độ bền cắt:

Theo công thức 9.1 và 9.2 Trang173 [1] ta có:

- σ d, τ c : ứng xuất dập và ứng xuất cắt tính toán (MPa)

- M: momem xoắn trên trục (N/mm)

- l t, b, h, t : Kích thước (mm) tra bảng 9.1, 9.2 trang 173-175 [2]

Với bảng bảng 9.5 Trang 178 [2] và Trang 174 [2] ta có: dạng lắp cố định, vật liệu may-ơ bằng thép và chế độ tải trọng va đập vừa.

⇒ Then tại vị trí này thỏa mãn điều kiện bền dập và cắt

 Kiểm tra độ bền then tại vị trí bánh răng côn (vị trí 1)

⇒ Then tại vị trí này thỏa mãn điều kiện bền dập và cắt

Kiểm nghiệm độ bền cho trục I theo hệ số an toàn S.

a.Kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi:

 Từ biểu đồ momen ,ta thấy các tiết diện chịu momen lớn cần kiểm nghiệm độ bền

mỏi là: Vị trí lắp bánh răng côn 1, vị trí lắp ổ lăn 2 và kiểm nghiệm them vị trí

- s σj , s τj – lần lượt là hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất pháp và hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất tiếp

 ψ σ ,ψ τ – Hệ số kể đến ảnh hưởng của trị số ứng suất trung bình đến độ bền mỏi

Tra bảng B10.7 Trang 197 [2] ta được: ψ σ=0,1 ;ψτ=0,05

Tra bảng 10.12 Trang 199 [2] với σ b=850 Mpa , ta được K σ¿2,01 , K τ=1.88, vì đây là trục có rãnh then

+ ε σ , ε τ – Hệ số kể đến của kích thước tiết diện trục đến giới hạn mỏi:

Do quay 1 chiều nên:

Tra bảng 10.6 trang 196 [2] ta được momem cản uốn Wj

K τd 1 τ a 1+ψ τ τ m 1

1,36.12,87+0,05.12,87=11,85

⇒ Tại tiết diện 1 lắp bánh răng côn thỏa mãn điều kiện bền mỏi

 Tại tiết diện 2:

Do trục quay 1 chiều nên: σ m 2=0

K σd 2 σ a 2+ψ σ σ m 2=

370,6 1,4.15,25+0,1.0=17,36

K τd 2 τ a 2+ψ τ τ m 2=

214,95 1,42.3,81+0,05.3,81=38,38

 Để đề phòng khả năng bị biến dạng dẻo quá lớn hoặc phá hỏng do quá tải đột ngột (khi mở máy) cần kiểm nghiệm trục về độ bền tĩnh.

 Theo công thức 10.27 Trang 200 [2] ta có:

τ = M I max

0,2d33 = 71682,56

0,2.30 3 =26,55 Mpa(CT 10.29 Trang 200[2] )[σ]≈ 0,8 σ ch=0,8.580=464 Mpa v ớ i

σ ch=580 MPa trab ả ng B 6.1 Trang 92[2]

Vậy: σ td=√σ2 +3 τ 2

=√48,07 2

+ 3.26,55 2 =66,52 ≤[σ]=464 MPa

⇒Trục thỏa mãn độ bền tĩnh

Tính chọn ổ lăn cho trục I.

a.Chọn loại ổ lăn

Thông số đầu vào:

 Cần đảo chiều khớp nối và tính lại xem trường hợp nào ổ chịu lực lớn hơn thì tính cho trường hợp đó

⇒h ệ số e=1,5 tan α=1,5 tan 13,50=0,36

b.Kiểm nghiệm khả năng tải động của ổ lăn

 Khả năng tải động C d được tính theo công thức: 11.1 Trang 213 [2]

 Q – tải trọng động quy ước (KN) được xác định theo công thức 11.3 Trang114 [2]

Q=(X V F r+Y F a)k t k d

Trong đó:

V – hệ số kể đến vòng nào quay, ở đây vòng trong quay: V = 1

k t− ¿ Hệ số ảnh hưởng của nhiệt độk t=1

k d – Hệ số kể đến đặc tính tải trọng, tải trọng tĩnh, hộp giảm tốc công suất nhỏ: k d=1

 Lực dọc trục do lực hướng tâm sinh ra trên ổ lăn là:

Y4=0,4 cotanα=0,4 cotan13,5=1,67

 Tải trọng quy ước tác dụng vào ổ:

Q3=(X3.V F r 3+Y3 F a 3) k t k d=(1.1 2554,7+0.763,34 ).1 1=2554,7 N

 Ta thấy Q3>Q4 nên ta chỉ cần kiểm nghiệm cho ổ lăn 3

⇒Q=max(Q3,Q4)=max (2554,7;2146,75 )=2554,7 N

 Khả năng tải động của ổ lăn…

C d=Q m√L=2554,7

10 3

√745,2=18579 N=18,579 KN <C=40 KN

⇒ 2 ổ lăn thỏa mãn khả năng tải động

c Kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh của ổ lăn

 Tra bảng B11.6 Trang221 [2] cho ổ đũa côn 1 dãy ta được:

a) Các lực tác dụng lên trục I có chiều như hình vẽ:

Cần xác định phản lực tại các gối tựa: F x 0 , F y 0 , F x 2 , F y2

 Tính phải lực tại các gối tựa C và D:

F y 0=198,38−250,22=−51,83(N )

=−198,38(N )

 Vẽ biểu đồ momen:

 Biểu đồ momen Mx (trong mặt phẳng thẳng đứng 0yz)

 Biểu đồ momen My (trong mặt phẳng nằm ngang 0xz)

 Biểu đồ momen xoắn MII = 136315,87 (N.mm)

(biểu đồ)

b) Xác định kết cấu cho trục II

Từ sơ đồ bố trí trục II và đường kính sơ bộ tính toán: d sb 2=30 mm

Do các yếu tố lắp ráp và công nghệ, ta chọn sơ bộ trục có kết cấu như sau:

Vị trí số 3 Lắp khớp nối ⇒ta ch ọ n d3=28 mm

Vị trí số 0 và số 2 lắp ổ đũa côn ⇒ta ch ọ n d0=d2=30 mm

Vị trí số 2 lắp bánh răng côn ⇒ta ch ọ n d1=40 mm

c) Chọn then cho trục II

Trên trục có 2 vị trí then để truyền momen xoắn

 Then lắp trên trục vị trí lắp bánh răng côn: d2=40 mm

Chọn then bằng, tra bảng B9.1a Trang173 [2] ta được: {b=12mm h=8 mm

t1=5 mm

 Then lắp trên trục vị trí lắp khớp nối: d3=28 mm

Chọn then bằng, tra bảng B9.1a Trang173 [2] ta được: {h=7 m m b=8 mm

 Chọn ổ đũa côn cỡ trung

Tra bảng P2.11 Tangr262 [2] với d=30 mm ta được:

 Thành phần bao gồm: thành hộp, gân, mặt bích, gối đỡ…

 Chi tiết cơ bản: độ cứng cao, khối lượng nhỏ

- Bề mặt lắp ghép song song với trục đế

b Xác định các kích thước cơ bản của vỏ hộp

 Dựa vào bảng 18.1 Trang85 [3] ta có bảng các kích thước cơ bản của

vỏ hộp

Tên gọi Biểu thức tính toán Giá trị

Tên chi tiết: Bu lông vòng

 Chức năng: để nâng và vận chuyển hộp giảm tốc (khi gia công, khi lắp ghép…) trên nắp và thân thường lắp them bu lông vòng

 Vật liệu: thép 20

 Số lượng: 2 chiếc

Tra bảng B18.3b Trang89 [3] với R =124,71 mm ta được trọng lượng hộp Q=60 Kg

 Thông số bu lông vòng tra bảng B18.3a Trang89 [3] ta được:

b.Chốt định vị

Tên chi tiết: Chốt định vị

 Chức năng: nhờ có chốt định vị, khi xiết bu lông không làm biến dạng vòng ngoài của ổ (do sai lệch vị trí tương đối của nắp và thân) do đó loại trừ được các nguyên nhân làm ổ chóng bị hỏng

Tên chi tiết: cửa thăm

 Chức năng: để kiểm tra quan sát các chi tiết trong hộp khi lắp ghép và để đồ dầu vào hộp, trên đỉnh hộp có làm cửa thăm Cửa thăm được đậy bằng nắp,

 Thông số kích thước: tra bảng 18.5Trang 93 [3] ta được

lượng

d.Nút thông hơi

Tên chi tiết: nút thông hơi

 Chức năng: khi làm việc nhiệt độ trong hộp tăng lên Để giảm áp suất và điềuhòa không khí bên trong và bên ngoài hộp người ta dung nút thông hơi

 Thông số kích thước: tra bảng 18.6Trang 93[3] ta được

 Chức năng: sau 1 thời gian làm việc dầu bôi trơn có chứa trong hộp bị bẩn (do bụi bẩn hoặc hại mài…) hoặc dầu bị biến chất Do đó cần phải thay dầu mới, để tháo dầu cũ, ở đáy hộp có lỗ tháo dầu, lúc làm việc lỗ này bị bít kín bằng nút tháo dầu.

 Thông số kích thước (số lượng 1 chiếc): tra bảng 18.7 Trang 93 [3] ta được

f Kiểm tra mức dầu

Tên chi tiết: que thăm dầu

 Que thăm dầu:

Chức năng que thăm dầu: dùng để kiểm tra mức dầu, chất lượng dầu bôi trơn trong hộp giảm tốc Để tránh sóng dầu gây khó khăn cho việc kiểm tra, đặc biệt khi máy làm việc 3 ca, que thăm dầu thường có vỏ bọc bên ngoài

Chi tiết vòng chắn dầu

 Chức năng: vòng chắn dầu quay cùng với trục, ngăn cách mỡ bôi trơn với dầutrong hộp, không cho dầu thoát ra ngoài

 Thông số kích thước vòng chắn dầu

a=6 ÷ 9 (mm) , t=2÷ 3 (mm) , b=2÷ 5(mm)(l ấ y b ằ ng g ờ tr ụ c)

h Ổ lăn

 Chi tiết: ổ đũa côn

 Chức năng: đỡ trục và các chi tiết trên trục và chịu lực dọc trục làm cho trục quay ổn định và cứng vững

 Vật liệu: thép ổ lăn

 Thông số kích thước: