Đồ án chi tiết máy hộp giảm tốc răng trụ răng nghiêng 1 cấp ĐH BKHN

Tính toán, thiết kế, vẽ biểu đồ mô men, lựa chọn kết cấu, bôi trơn, dung sai, hướng dẫn chi tiết đầy đủ cụ thể. Bản vẽ hoàn chỉnh, kích thước đo đạc chuẩn chính xác theo sách, tài liệu chuẩn.Đã được thông qua và phê duyệt.

Bộ môn Cơ sở Thiết kế máy và RôbốtPHIẾU ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY

Họ và tên sinh viên: Mã số sinh viên: Mã đề:

Đánh giá của người hướng dẫn

1 Đi thông qua đầy đủ và Hoàn thành đúng tiến

Đánh giá của người hỏi thi

1 Mức độ nắm được các nội dung về tính toán 2,0

2 Mức độ nắm được các nội dung về thiết

kế/lựa chọn kết cấu các chi tiết máy 3,5

Tổng Điểm = Tổng (I) + Tổng (II) = /10

Hà nội, ngày ……… tháng ……… năm

……

Người vào điểm

(Ký và ghi rõ họ tên)

Lời Nói Đầu

Thiết kế đồ án Chi Tiết Máy là một môn học quan trọng của ngành cơ khí Mônhọc không những giúp cho sinh viên có một cái nhìn tổng quát hơn về việc ápdụng kiến thức đã được học vào trong thực tế, mà còn là một kỹ năng rất quantrọng của một người kỹ sư, yêu cầu phải thành thạo trong việc tính toán thiết kế

hệ thống thiết bị sau này

Đề tài mà em được giao mang ý nghĩa thực tiễn trong đời sống “ Thiết kế hệdẫn động băng tải gồm có bộ phận hộp giảm tốc bánh răng trụ răng nghiêng và

bộ truyền đai.”

Trong quá trình hoàn thành đồ án này em đã được sự hướng dẫn và chỉ bảo nhiệttình của các thầy cô trong bộ môn, đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn tới thầy

Nguyễn Hải Sơn đã trực tiếp hướng dẫn, chỉ bảo tận tình, chỉ ra những khuyết

điểm cũng như những lỗi sai để em có thể hoàn thành tốt nhiệm vụ được giao.Cuối cùng một lần nữa em mong được những đánh giá, nhận xét quý báu từ cácthầy cô để đồ án này của có thể hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn!

Sinh viên: Hồ Văn Nam

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

ĐỒ ÁN MÔN HỌC CHI TIẾT MÁY TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ DẪN ĐỘNG BĂNG TẢI

-Số liệu cho trước:

1 Lực kéo băng tải F = 3095 (N)

2 Vận tốc băng tải v = 0.58 (m/s)

3 Đường kính tang D = 170 (mm)

4 Thời gian phục vụ lh = 15000 (giờ)

5 Số ca làm việc soca = 3 (ca)

6 Góc nghiêng đường nối tâm với bộ truyền ngoài: @ = 180 o

7 Đặc tính làm việc: Va đập nhẹ

CHƯƠNG 1 TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC

1.1 Chọn động cơ điện

1.1.1 Xác định công suất yêu cầu trên trên động cơ

Để chọn động cơ điện, cần tính được công suất cần thiết trên trục động cơ Nếu

gọi Pct – công suất tính toán trên trục công tác của băng tải, c

η – hiệu suất chung toàn hệ thống, Pyc – công suất cần thiết trên trục động cơ, thì :

ct yc

Vậy công suất cần thiết trên trục động cơ:

1.1.2 Xác định số vòng quay yêu cầu của động cơ

Số vòng quay sơ bộ trên trục động cơ: sb ct sb

- Tỉ số truyền bộ truyền đai: nd =3

- Tỉ số truyền bộ truyền bánh răng: ubr =4

1.2 Phân phối tỷ số truyền cho các bộ truyền trong hệ thống

Tỷ số truyền chung hệ thống :

đc c ct

705 2,80

1.3.2 Tính công suất trên các trục

Công suất trên trục công tác ct lv

P =P =1,80 (kW)

P 1,80

Công suất trên trục I:

II I

CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ CÁC BỘ TRUYỀN

2.1 Thiết kế bộ truyền đai

* Thông số yêu cầu:

- Công suất trên trục chủ động: P = P đc = 1,99 kw

- Mô men xoắn trên trục chủ động:

- Số vòng quay trên trục chủ động: n 1 = nđc = 705 (v/ph)

- Tỉ số truyền bộ truyền đai: u = u đ = 2,80

* Điều kiện làm việc

- Góc nghiêng bộ truyền ngoài: β = 0°

= u.(1-ɛ) = u (1- 0,015) = 2,80.180.(1- 0,015) = 496,44 mm

Trong đó hệ số trượt ε = 0,01 ÷ 0,02

ta chọn ε = 0,015

2π.(180 + 500)

ta chọn L theo tiêu chuẩn: Chọn L 3550 mm= ( )

Số vòng chạy của đai trong1 s( ) i = v = 6,643,55 = 1,87

2.1.4 Xác định góc ôm của bánh đai nhỏ

Xác định góc ôm trên bánh đai nhỏ:

55

B

ta được : Kd =1,0 do số ca làm việc

là 3 ca nên tăng thêm 0,2 vậy Kd = 1,2

+ δ: chiều dày đai được xác định theo 1

δd

tra bảng

4.8

B [1]

55 với loại đai vải cao

su ta chọn

max 1

ta dùng loại đai ƂKHЛ-65 không có lớp lót, số lớp là 3 lớp,

chiều dày đai , Tra bảng

 Thỏa mãn

+ Ứng suất cho phép :

[ ] [ ] σ = σ C C CF Fα v 00

2

1

k δ[σ ] = k -

dTrong đó:

k1 và k2 là hệ số phụ thuộc vào ứng suất căng ban đầu σ0 và loại đai

Ta có: do góc nghiêng của bộ truyền

0

β = 0

và định kỳ điều chỉnh khoảng cách trục 0

2.1.6 Lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục

Lực căng ban đầu :

2.1.7 Tổng hợp thông số của bộ truyền đai dẹt

Loại đai ƂKHЛ-65Đường kính bánh đai nhỏ d 1 180 (mm)Đường kính bánh đai lớn d 2 500 (mm)

2.2 Thiết kế bộ truyền bánh răng

* Thông số yêu cầu:

H 0 Flim

HE F0 m FL

FE

N

K =

NN

• mH, mF - bậc của đường cong mỏi khi thử về ứng suất tiếp xúc Với bánh răng có HB < 350 thì mH, mF = 6

• NH0, NF0 - số chu kỳ thay đổi ứng suất khi thử về ứng suất tiếp xúc và ứng suất uốn:

2,4 2,4 6 H01 HB1

H02 HB2

6 F01 F02

⇒

KHL2 = 1

NFE1 > NFO1

⇒ lấy NFE1 = NFO1

H 0 Hlim2

H 0 Flim1

F 0 Flim2

+ [σH] – Ứng suất tiếp xúc cho phép: [σH]sb = 495,45 (MPa)

M = (0,010,02).aw = (0,010,02).125 = 1,25 2,5 (mm)

Tra bảng

[ ]

6.8199

2.(25 96)2.125

+ = 0,968

tg20Cos14,53

K = 1,16,7

2.2.6 Kiểm nghiệm bộ truyền bánh răng

* Kiểm nghiệm về ứng suất tiếp xúc

+ Hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc:

=> Bánh răng đạt yêu cầu về độ bền tiếp xúc

* Kiểm nghiệm về độ bền uốn:

w w1 F1 F2

[ ]Y

- Hệ số dạng răng: phụ thuộc vào số răng tương đương Zv1 và Zv2

Số răng tương đương:

- x2 = 0

chọn được:

F1 F2

2 2

2.1.9 Bảng tổng kết các thông số của bộ truyền bánh răng

Mô men xoắn tính toán: t

T – Mô men xoắn danh nghĩa

thước cơ bản của nối trục vòng đàn hồi theo bảng

Dựa vào trị số của Tt và đường kính của trục chỗ có nối trục có thể tra kích

thước cơ bản của vòng đàn hồi theo bảng

3.1.2 Kiểm nghiệm khớp nối:

* Kiểm nghiệm sức bền dập của vòng đàn hồi:

, trong đó:

l0 = l1 + l2/2 = 34 + 7,5 = 41,5

[ ]σu

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

Do vậy ứng suất sinh ra trên chốt:

(thỏa mãn)

3.2 Lực tác dụng lên trục và khoảng cách các gối đỡ và điểm đặt lực

3.2.1 Sơ đồ phân tích lực chung và giá trị lực

F = 2T = 2.263650 = 4056,15

(N)

=> Fkn = 0,2Ft = 0,2.4056,15 = 811,23 (N)

3.2.2 Tính sơ bộ đường kính trục

- Chọn vật liệu chế tạo các trục là thép 45 tôi cải thiện có b

σ = 750MPa

, ứng suất xoắn cho phép [τ] = 15÷30 MPa

k1 = 10 là khoảng cách từ mặt mút chi tiết quay đến thành trong của hộp

k2 = 10 là khoảng từ mút ổ đến thành trong của vỏ hộp

Hệ phương trình cân bằng lực và mômen

3.3.1.2 Vẽ biểu đồ mô men

Tại tiết diện 0:

Mx = My= 0

Sơ đồ đặt lực, biểu đồ mômen trục I

3.3.1.3 Tính mô men tương đương

Momen tổng, momen uốn tương đương:

d =

0,1σTrong đó :

• Chiều cao then: h = 7 (mm)

• Chiều sâu rãnh then trên trục t1 = 4 (mm)

• Chiều sâu rãnh then trên lỗ t2 = 2,8 (mm)

• Chiều dài then: l = (0,8÷0,9).lm13 = 44 ÷ 49,5 (mm) ( với lm13 = 10%.50 +

Vậy then tại vị trí này thỏa mãn điều kiện bền dập và bền cắt

- Xác định mối ghép then cho trục 1 lắp bánh đai:

Với d13 = 22 mm, lm12 = (1,2 ÷ 1,5).d13 = 26,4 ÷ 33, chọn lm12 = 32 mm

Chọn then bằng tra bảng B

9.1(a)173[1] ta có:

• Chiều rộng then: b = 6 mm

• Chiều cao then: h = 6 mm

• Chiều sâu rãnh then trên trục: t1= 3,5 (mm)

• Chiều sâu rãnh then trên lỗ t2 = 2,8 (mm)

• Chiều dài then: l = (0,8÷0,9)lm12= 25,6 ÷ 28,8 (mm)

Chọn l = 27 (mm)

Kiểm nghiệm then:

Vậy mối ghép then này đảm bảo độ bền dập và độ bền cắt

3.3.3 Tính kiểm nghiệm trục theo độ bền mỏi và tĩnh

 Kiểm nghiệm độ bền mỏi

Độ bền của trục được đảm bảo nếu hệ số an toàn tại các tiết diện nguy hiểm thỏamãn điều kiện:

trong đó: [ ]s

- hệ số an toàn cho phép, thông thường [ ]s

= 1,5… 2,5 (khi cần tăng độ cứng [ ]s

= 2,5… 3, như vậy có thể không cần kiểm nghiệm về độ cứng của trục)

sσj và sτj - hệ số an toàn chỉ xét đến riêng ứng suất pháp và hệ số an toàn chỉ xét đến ứng suất tiếp tại tiết diện j:

-1 σj

σ σdj aj mj

τ τdj aj mj

τ

s =

Kτ + ψ τ

Trong đó: -1

σ

x σ

σdj

y

K + K - 1ε

τdj

y

K + K - 1ε

K =

K

Trong đó : Kx - hệ số tập trung ứng suất do trạng thái bề mặt, phụ thuộc vào

phương pháp gia công và độ nhẵn bề mặt cho trong bảng B

10.8 [1]

197

, lấy Kx = 1, 1

Ky - hệ số tăng bề mặt trục, cho trong bảng B

10.9 [1]

197

phụ thuộc vào phương pháptăng bền bề mặt, cơ tính vật liệu Ở đây ta không dùng các phương pháp tăng bền bề mặt, do đó Ky = 1

3

3 oj

j aj

j mj

j

aj mj

oj

45206,24 1533,2

σdj

y τ

x τ

τdj

y

K + K - 1

2,44 + 1,1 - 1ε

σ σdj aj mj

τj

τ τdj aj mj

Do M13 = 0 nên ta chỉ kiểm tra hệ số an toàn khi chỉ tính riêng ứng suất tiếp, tra

τ τdj aj mj

j mj

j

aj mj

oj

97272,532290,19

Do tiết diện này nằm ở bánh răng nên tiết diện bề mặt trục lắp có độ dôi ra

x σ

σdj

y τ

x τ

σ

-1 τj

τ τdj aj mj

3.3.4 Tính chọn và kiểm nghiệm ổ lăn

Tính toán kiểm nghiệm khả năng chịu tải của ổ lăn:

C = Q L

Trong đó:

Q - là tải trọng động quy ước kN

L - là tuổi thọ tính bằng triệu vòng quay

Q = (XVF + YF )k k

Fr: là tải trọng hướng tâm

Fa: là tải trọng dọc trục

V là hệ số ảnh hưởng đến vòng nào quay, khi vòng trong quay V=1

kt: là hệ số ảnh hưởng đến nhiệt độ, ở đây chọn kt =1 do t<1000C

kđ: là hệ số ảnh hưởng đến đặc tính tải trọng Theo bảng B

11.3 [1]

trong đó V: hệ số xét đến vòng nào quay, vòng trong quay V =1,

X0, Y0: là hệ số tải trọng hướng tâm và tải trọng dọc trục Tra bảng B

11.16[1]221

với α = 26˚, ta được:

0 0

0,50,37

X Y

Qt =1,75 kN < C0 = 8,50 kN thỏa mãn điều kiện bền

Vậy ổ thỏa mãn điều kiện bền khi chịu tải trọng động và tải trọng tĩnh

3.3.5 Sơ đồ kết cấu trục và các chi tiết lắp trên trục 1

Ta có:

• Chiều cao then: h = 8(mm).

• Chiều sâu rãnh then trên trục t1 = 5 (mm)

• Chiều sâu rãnh then trên lỗ t2 = 3,3 (mm)

• Chiều dài then: l = (0,8÷0,9).lm23 = 40 ÷ 45 (mm) (với lm23 =50)

a

[1] ta có:

• Chiều rộng then: b = 10 mm

• Chiều cao then: h= 8 mm

• Chiều sâu rãnh then trên tấm trục: t1= 5 (mm)

• Chiều sâu rãnh then trên lỗ t2 = 3,3 (mm)

• Chiều dài then: l = (0,8÷0,9).lm22= 40 ÷ 45(mm) với (lm22 = 50)

Chọn l = 40 (mm)

Kích thước Chiều sâu Chiều dài

CHƯƠNG 4 THIẾT KẾ KẾT CẤU

4.1 Các kích thước cơ bản của vỏ hộp giảm tốc

4.1.1 Vỏ hộp

* Thiết kế kết cấu đảm bảo vị trí tương đối giữa các chi tiết và bộ phận máy, tiếpnhận tải trọng do các chi tiết lắp trên vỏ truyền đến, chứa dầu bôi trơn bảo vệ các chi tiết máy tránh bụi bẩn

* Chỉ tiêu cơ bản của hộp giảm tốc là độ cứng cao và khối lượng nhỏ Chọn vật liệu để đúc hộp giảm tốc là gang xám có kí hiệu GX15-32

* Chọn bề mặt ghép nắp và thân đi qua tâm trục song song với đáy

4.1.2 Các kích thước của các phần tử cấu tạo nên hộp giảm tốc đúc

Chiều

dày

Thân hộp:

= 0,03.125 + 3 = 6.75Nắp hộp:

= 0,9.7 = 6,3Gân tăng

cứng

Chiều dày gân: e

= (5,6 7)Chiều cao gân: h

dao khoét

Bề rộng mặt đế hộp:

= 48 + 2.7Khe hở

bánh răng với nhau

- Vật liệu: thép 45, tôi cải thiện

- Phương pháp chế tạo phôi: dập (với da < 250mm)

Chịu tải trực tiếp do răng truyền đến

nên cần đủ bền và đủ dẻo để tải trọng

phân bố đều dọc theo chiều dài răng

Đối với bánh răng trụ:

- Đường kính ngoài mayơ cần đảm bảo đủ cứng và đủ bền:

D = (1,5~1,8)d

Tính chọn cho bánh răng 2:

Chọn l = 50 mm và D = 65 mm với (d = 40 mm)

• Đĩa nan hoa:

Đĩa nan hoa dùng để nối may ơ với vành răng

Trên đĩa có làm lỗ thuận tiện cho vận chuyển hoặc kẹp chặt lúc giacông

+ Chiều dày đĩa với bánh răng trụ: C = (0,2 ~ 0,3)b với b = 50 mm Chọn C = 12 mm

+ Đường kính lỗ trên đĩa nan hoa: d0 = (12 ~ 15) mm Chọn d0 = 20 mm

Đường kính tâm lỗ với bánh răng trụ: D0 = 0,5(D + Dv)

Dv phải nhỏ hơn đường kính chân răng df để đảm bảo độ cứng vững Chọn Dv0,9df

Dùng bề mặt có đường kính D làm chuẩn định tâm theo kiểu lắp H7

Bề mặt tiếp xúc của nắp với đầu vít kẹp cần được gia công đạt độ nhám Rz Đường kính nắp ổ cũng chính là đường kính gối trục được xác định theo công thức:

Mặt ghép giữa nắp và thân nằm trong mặt phẳng chữa đường tâm các trục Lỗ trụ lắp ở thân hộp và trên nắp được gia công đồng thời, để đảm bảo vị trí tương đối giữa nắp và thân trước và sau khi gia công cũng như khi lắp ghép, ta dùng 2 chốt định vị, nhờ các chốt định vị khi xiết bulong không làm biến dạng ở vòng ngoài của ổ.

Để kiểm tra qua sát các chi tiết máy trong khi lắp ghép và để đổ dầu vào hộp,

trên đỉnh hộp có làm cửa thăm.

A B C K R Vít Số

lượng

Tra bảng

[ ]

18 6

293

Chọn nút tháo dầu tra bảng

* Kiểm tra mức dầu:

Để kiểm tra mức dầu trong hộp ta dùng que thăm dầu có kết cấu và kích thướcnhư hình vẽ

+ Để ngăn cách mỡ trong bộ phận ổ với dầu trong hộp thường dùng các vòng chắn mỡ (dầu) Thông số kích thước vòng chắn dầu:

a = 8 (mm), t = 2 (mm), b = 2÷5 (mm) (lấy bằng gờ trục)

CHƯƠNG 5 BÔI TRƠN, LẮP GHÉP VÀ ĐIỀU CHỈNH ĂN KHỚP

5.1 Bôi trơn

* Bôi trơn trong hộp giảm tốc

- Bộ truyền bánh răng có vận tốc vòngv = 0,68 < 12 (m/s)nên ta chọn bôi trơn ngâm dầu, mực dầu bằng 1/4 bán kính bánh răng bị động trong hộp giảm tốc

* Bôi trơn ngoài hộp

Với bộ truyền ngoài hộp khi làm việc sẽ dính bụi bặm do hộp không được che kín nên ta dùng phương pháp bôi trơn định kì bằng mỡ

Bảng thống kê dành cho bôi trơn

Tên dầu hoặc

mỡ

Thiết bị cần bôitrơn

Lượng dầu hoặc

mỡ

Thời gian thay dầuhoặc mỡDầu ôtô máy

kéo

AK-15

Bộ truyền trong 0,6 lít/KW 5 tháng

Tất cả các ổ và bộ 2/3 chỗ hổng bộ

5.2 Bảng kê kiểu lắp, sai lệch giới hạn và dung sai lắp ghép

* Dung sai lắp ghép bánh răng

Chịu va đập nhẹ không yêu cầu tháo lắp thường xuyên ta chọn kiểu lắp chung H7/k6

* Dung sai lắp bạc lót trục

Chọn kiểu lắp trung gian D10/k6 để thuận tiện cho quá trình tháo lắp

* Dung sai và lắp ghép ổ lăn

Để các vòng ổ không trơn trượt trên bề mặt trục hoặc lỗ hộp khi làm việc cầnchọn kiểu lắp trung gian có độ dôi cho các vòng quay

Chính vì vậy khi lắp ổ lăn lên trục ta chọn mối ghép k6, còn khi lắp ổ lăn vào vỏthì ta chọn H7

* Dung sai lắp ghép nắp ổ lăn

Chọn kiểu lắp H7/d10 để thuận tiện cho quá trình tháo lắp

* Dung sai khi lắp vòng chắn dầu

Chọn kiểu lắp D8/k6 đảm bảo vòng cách mép trong thành hộp một khoảng, dễ dàng tháo lắp

* Dung sai lắp then trên trục

Then được lắp cố định trên trục và lắp động với bạc Độ dôi của then đảm bảo then không dịch chuyển khi sử dụng còn độ hở của lắp ghép để bù trừ cho sai số không tránh khỏi của rãnh và độ nghiêng của nó

Theo chiều rộng chọn kiểu lắp trên trục là P9 trên bạc là D10

Bảng dung sai lắp ghép bánh răng

Mối lắp Sai lệch giới hạn trên

Bảng dung sai lắp ghép ổ lăn

Mối lắp Sai lệch giới hạn trên

Bảng dung sai lắp ghép nắp ổ lăn

Mối lắp Sai lệch giới hạn trên

Sai lệch giới hạn trênµm

Sai lệch giới hạn dướiµm

ES es EI ei

Bảng dung sai lắp then

5.3 Điều chỉnh sự ăn khớp

Để lắp bánh răng lên trục ta dùng mối ghép then với bánh lớn và chọn kiểu lắp

là H7/k6 vì nó chịu tải vừa và va đập nhẹ

Do sai số về chế tạo các chi tiết theo kích thước chiều dài và sai số về lắp ghép làm cho vị trí bánh răng trên trục không chính xác Để điều chỉnh sự ăn khớp của hộp giảm tốc bánh răng trụ này ta chọn chiều rộng bánh răng nhỏ tăng lên 10% so với chiều rộng bánh răng lớn

Mục lục

Tài Liệu Tham Khảo

1 Trịnh Chất, Lê Văn Uyển - Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí, tập 1 - NXB KH&KT, Hà Nội, 2007

2 Trịnh Chất, Lê Văn Uyển - Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí, tập 2 - NXB KH&KT, Hà Nội, 2007

3 Ninh Đức Tốn - Dung sai và lắp ghép - NXB GD, Hà Nội, 2004