hộp giảm tốc 2 cấp đồng trục

Đối với các hệ thống truyền động thường gặp thì hộp giảm tốc là một bộ phận không thể thiếu.. Môn học chi tiết máy đóng vai trò rất quan trọng trong chương trình đào tạo kỹ sư và cán bộ

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1 : CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN

LỜI NÓI ĐẦU

Thiết kế và phát triển những hệ thống truyền động là vấn đề cốt lõi trong cơ khí Mặt khác, một nền công nghiệp phát triển không thể thiếu một nền cơ khí hiện đại Vì vậy, việc thiết kế và cải tiến những hệ thống truyền động là công việc rất quan trọng trong công cuộc hiện đại hoá đất nước

Trong cuộc sống ta có thể bắt gặp hệ thống truyền động ở khắp nơi, có thể nói nó đóng một vai trò quan trọng trong cuộc sống cũng như sản xuất Đối với các hệ thống truyền động thường gặp thì hộp giảm tốc là một bộ phận không thể thiếu

Môn học chi tiết máy đóng vai trò rất quan trọng trong chương trình đào tạo kỹ sư và cán

bộ kỹ thuật về nghiên cứu cấu tạo, nguyên lý làm việc và phương pháp tính toán thiết kế các chi tiết, các thiết bị phục vụ cho các máy móc ngành công - nông nghiệp và giao thông vận tải

Đồ án thiết kế máy giúp ta tìm hiểu và thiết kế hộp giảm tốc, qua đó ta có thể củng cố lại các kiến thức đã học trong các môn học như Nguyên lý máy, Chi tiết máy, Vẽ kỹ thuật…,

và giúp sinh viên có cái nhìn tổng quan về việc thiết kế cơ khí Hộp giảm tốc là một trong những bộ phận điển hình mà công việc thiết kế giúp chúng ta làm quen với các chi tiết cơ bản như bánh răng, ổ lăn,… Thêm vào đó, trong quá trình thực hiện các sinh viên có thể

bổ sung và hoàn thiện kỹ năng vẽ AutoCad, điều rất cần thiết với một sinh viên cơ khí

Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô khoa cơ khí, đặc biệt là thầy giáo Đặng Văn Ánh

đã hướng dẫn tận tình và cho em nhiều ý kiến quý báu cho việc hoàn thành đồ án môn học này

Sinh Viên Thực Hiện:

Nhận xét của giáo viên

TPHCM Ngày……tháng… năm 2018 Giáo viên hướng dẫn

CHƯƠNG 1 : CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN

1.1 Chọn động cơ

1.1.1 Hiệu suất chung của hệ thống truyền động

Tra bảng 2.3 trang 19-Tính toán hệ thống dẫn động cơ khí, tập 1- Trịnh Chất-Lê Văn Uyển

ηch =ηkn.ηđ.ηbr2.ηol4 = 0,99.0,96.0,982.0,9954 = 0,8946

Trong đó:

- Hiệu suất khớp nối : ηkn = 0,99

- Hiệu suất dây đai: ηđ = 0,96

- Hiệu suất một cặp bánh răng trụ (che kín): ηbr = 0,98

- Hiệu suất 1 cặp ổ lăn : ηol = 0,995

1.1.2 Công suất tính toán

- Do hộp giảm tốc có tải trọng thay đổi theo bậc, cho nên công suất tính toán sẽ là:-

1.1.3 Công suất cần thiết của động cơ

3,3159

3,706 0,8946

Tra bảng 2.4 trang 29[1]

- Tỉ số truyền bánh răng trụ giảm tốc 2 cấp: uhs = ( 8 ÷ 40 )

- Tỉ số truyền động đai thang: uđ = ( 2 ÷ 5 )

z p

(vòng/phút)

- Tỉ số truyền chung:

uch = uhs uđ = ( 8 ÷ 40 ) ( 2 ÷ 5 ) = ( 16 ÷ 200 )

- Số vòng quay cần thiết cho động cơ:

đb

f n

1.2 Phân hối tỉ số truyền

1.2.1 Tỉ số truyền cơ cấu máy

Theo công thức 3.23 trang 48 - Tính toán hệ thống dẫn động cơ khí, tập 1- Trịnh Chất-Lê Văn Uyển

950

27,504 34,54

1.2.2 Tỉ số truyền của các bộ truyền có trong cơ câu hộp giảm tốc 2 cấp

- Vì đây là hộp giảm tốc bánh răng trụ 2 cấp nên ta chọn uhs = 8

Theo công thức 3.24 trang 48 - Tính toán hệ thống dẫn động cơ khí, tập 1- Trịnh Chất-Lê Văn Uyển

uch = uđ.uhs s

27,504

3, 438 8

đ ch h

u u u

n u

(vòng/phút)

- Trục 2:

1 2

1

276,323

97, 709 2,828

n n

2

97, 709

34,550 2,828

n n

u

(vòng/phút)1.3.2 Công suất trên các trục

lv

ol kn

P P

r

3,17

3, 25 0,995.0,98

ol b

P P

η η

(KW)1.3.3 Momen xoắn trên các trục

P T

276,323

P T

97, 709

P T

34,55

P T

n

(N.mm)1.4 Bảng tổng kết số liệu tính được

CHƯƠNG 2 BỘ TRUYỀN NGOÀI (BỘ TRUYỀN ĐAI)

2.1.Các yêu cầu chọn đai

- Có thể chuyển động giữa các trục xa nhau, làm việc êm dịu và không ồn nhờ độ dẻo đai của đai, chuyển động vận tốc lớn, tính chất đàn hồi làm cho cơ cấu không

Theo hình 4.22 trang 153 – Cơ sở thiết kế máy – Nguyễn Hữu Lộc

- Chọn đai thang thường loại B

Tra bảng 4.3 trang 128 – Cơ sở thiết kế máy – Nguyễn Hữu Lộc

Bt = 14 (mm)

- Chiều dài tính toán của đai

Theo bảng 4.9 – Cơ sở thiết kế máy – Nguyễn Hữu Lộc

Chọn Cu = 1,14 vì u= 3,180 > 2,5

6 6

0

2500

1, 0182240

Hệ số xét đến ảnh hưởng số dây đai Cz ta chọn sơ bộ Cz = 1

Theo bảng 4.8/148 – Cơ sở thiết kế máy – Nguyễn Hữu Lộc

đ

v c

- Chiều rộng B và đường kính ngoài bánh đai

Tra bảng 4.21/63 – Tính toán hệ thống dẫn động cơ khí, tập 1- Trịnh Chất-Lê Văn Uyển

f t f

F e

e

e F

e

α α

σr: Giới hạn mỏi của đai thang σr = 9

σmax : Ứng suất lớn nhất sinh ra trong đai

v

i

L

=

: Số vòng chạy đai mỗi giây

m: Chỉ số mũ của đường cong mỏi ( m=8 )

m r

d2(mm) L(mm) Z(đai) F0(N) Ft(N) B(mm) da(mm)

σmax(Mpa)

Lh(h)

3.2 Chọn vật liệu

- Với chế độ làm việc 2 ca, tải va đập nhẹ, yêu cầu hộp giảm tốc gọn thì ta nên chọn vật liệu dùng để chế tạo bánh răng thuộc nhóm I để có thể cắt răng chính xác sau khi nhiệt luyện, đồng thời làm cho bộ truyền có khả năng chạy mòn và tiết kiệm chi phí

- Theo bảng 6.1/92 – Tính toán hệ thống dẫn động cơ khí, tập 1- Trịnh Chất-Lê Văn Uyển + Ta chọn vật liệu làm bánh răng là thép 40XH, tôi cải thiện HB < 350

+ Giới hạn bền: 800 (MPa)

+ Giới hạn chảy: 600 (MPa)

3.3 Tính cho bộ truyền bánh răn trụ răng thẳng Z2’ – Z3 (cấp chậm)

3.3.1 Ứng suất tiếp xúc cho phép[ ]σH

và ứng suất uốn cho phép[ ]σH

-Ứng suất tiếp xúc cho phép

+ Số chu kỳ làm việc cơ sở

- Tra bảng 6.13/220 – Cơ sở thiết kế máy – Nguyễn Hữu Lộc

H

S S

O E

F

K S K S

theo tiêu chuẩnTheo bảng 6.6/97 – Tính toán hệ thống dẫn động cơ khí, tập 1- Trịnh Chất-Lê Văn Uyển

Công thức bảng 6.2 trang 196 - Cơ sở thiết kế máy – Nguyễn Hữu Lộc

0,36cos cos(0)

3.3.13 Ứng suất tiếp xúc tính toán σH

-Theo công thức 6.63/228,229,230 –Cơ sở thiết kế máy–Nguyễn Hữu Lộc

3.3.15 Ứng suất uốn tại đáy răng

- Theo công thức 6.78/232 – Cơ sở thiết kế máy – Nguyễn Hữu Lộc

3.4 Bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng Z1 – Z2 (cấp nhanh)

3.4.1: Xác định ứng suất tiếp xúc cho phép [ ]σH

và ứng suất uốn cho phép [ ]σF

- ứng suất tiếp xúc cho phép [ ]σH

- Hệ số tuổi thọ:

Lh=300.5.8.2=24000 giờ

Chọn SH = 1,1

Bảng 6.13 – Trang 220 – Cơ sở thiết kế máy – Nguyễn Hữu Lộc

mH : Bậc đường công mỏi

σ

[ ] 2 2

2

530.0,9.1

433,636(MPa) 1

σ

- Ứng suất uốn cho phép

Theo công thức 6.47/223 – Cơ sở thiết kế máy – Nguyễn Hữu Lộc

3 2

theo tiêu chuẩn

- Theo bảng 6.15/228 – Cơ sở thiết kế máy – Nguyễn Hữu Lộc

Theo tiêu chuẩn trang 195 – Cơ sở thiết kế máy – Nguyễn Hữu Lộc

Công thức bảng 6.2 trang 196 - Cơ sở thiết kế máy – Nguyễn Hữu Lộc

.3,82 2

8 ,828

(thoả)3.4.14 Tính các hệ số YF2, YF3

F F

236,571

65, 6413,604

F F

Y

3.4.15 Tính ứng suất tạo đáy răng

- Theo công thức 6.92/239 – Cơ sở thiết kế máy – Nguyễn Hữu Lộc

CHƯƠNG 4 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRỤC VÀ THEN

4.1 Chọn vật liệu làm trục

Vật liệu làm trục phải có độ bền cao, ít tập trung ứng suất, có thể nhiệt luyện được

và dễ gia công Thép hợp kim là những vật liệu chủ yếu để chế tạo trục Chọn vật liệu là thép 45 được tôi có σ =b 850

MPa, [σ ]=50 MPa , Chọn [ ] t

=25 MPa4.2 Xác định kích thước chiều dài trục

4.2.1 Tính kích thước sơ bộ đường kính đầu ngõng trục

Theo công thức (10.9) – tr 188 tài liệu [2] ta có :

[ ]

0, 2

i i

Chọn d3 theo tiêu chuẩn bảng 10.2 - tr189 tài liệu [2]

Chọn d3 = 60 (mm) , b03 =31 (mm)

4.2.2 Xác định kích thước chiều dài trục

Chiều dài Mayơ bánh đai, bánh răng trụ

_ Chiều dài may ơ bánh răng và đai: lm = (1,2…1,5)d

+ lm1 = (1,2…1,5).30 = (36÷

45) => Chọn lmđ = 40 mm b1 =54 chọn lm1 = 54 (mm)

+ lm2 = (1,2…1,5).40 = (48÷

60) b2 = 50 chọn lm2 = 55 (mm)

-Xác định moment tương đương:

1 3 119195, 407

26,105 0,1.67

Xác định moment tương đương:

C

Chọn đường kính các đoạn trục theo tiêu chuẩn như sau (trang 195 sách Trịnh Chất), (các

vị trí lắp then phải tăng thêm 5% độ lớn đường kính)

t

T F

- Xác định moment tương đương:

Ta có:

Chọn đường kính các đoạn trục theo tiêu chuẩn như sau (trang 195 sách Trịnh Chất), (các

vị trí lắp then phải tăng thêm 5% độ lớn đường kính)

Vì trục quay 1 chiều nên σ =m 0

: hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất tiếp:

1 aj

ψ =σ 0,1

và ψ =τ 0,05Các trục của hộp giảm tốc đều quay, ứng suất uốn thay đổi theo chu kỳ đối xứng, do đó:

Theo kết cấu và biểu đồ moment trục ta thấy các tiết diện nguy hiểm cần được kiểm tra về

độ bền mỏi:

- Trục 1: tiết diện A1 (lắp bánh đai); tiết diện ổ lăn B1; tiết diện C1 (lắp bánh răng)

- Trục 2: hai tiết diện lắp bánh răng B2;C2

Trục 3: tiết diện lắp bánh răng B3; tiết diện ổ lăn C3; lắp khớp4 nối trục D3

−

= j − j j

1 1 oj

y

K K K

K

σ σ σ

Kτ

:

x dj

y

K K K

K

τ τ τ

2,1

1,6

76,48

47,868

2,304

2,717

1,757

1,98

2,1

1,6

66,917

28,132

2,633

4,623

2,288

1,98

2,1

1,6

73,155

22,826

2,408

5,698

2,218

2,42

2,54

1,94

56,67

33,565

2,57

3,213

2,007

Ta thấy các tiết diện nguy hiểm trên cả 3 trục đều đảm bảo an toàn về mỏi

4.4.5 Tính kiểm nghiệm độ bền 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 l t =(0,8→0,9).l m =(0,8→0,9).(1, 2→1,5).d

Lấy l t =0,8.1,3.d

Tính và chọn theo tiêu chuẩn ta có chiều dài then được cho trong bảng

Ta có bảng kiệm nghiệm then như sau:

2

,907

114,129

42,798

C

1

32

36

10

119835,907

69,349

20,805

B

2

40

40

12

360111,781

133,375

33,344

C

2

48

50

14x9

5,5

360111,781

85,741

21,435

B

3

65

70

18x11

1,343

122,694

27,265

D

3

55

60

16x10

1,343

143,143

31,809

Theo bảng 9.5 trang 178 [2] với tải trọng tĩnh, va đập nhẹ, dạng lắp cố định

[σd ] = 150(MPa)

và [] = 60 ÷ 90 (MPa) [2] tr 174

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

CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN CHỌN Ổ LĂN

5.1 Chọn ổ lăn cho trục I

30

d =d = mm

nên ta tính gối đỡ tại B

- Tải trọng động quy ước

Q X V F Y F K Kσ

ct11.22 [1] tr 391Trong đó: Fa = 0

X=1 : hệ số tải trọng hướng tâm bảng 11.3 [1] trang 392

C =Q L

11.1 [2] tr 213Trong đó

L: Tuổi thọ tính bằng triệu vòng quay

Q :Tải trọng quy ước kN

m: bậc của đường cong mõi khi thử về ổ lăn

6 1

1060

h

L L

- Tải trọng động quy ước

( )

= r + a t

Q X V F Y F K Kσ

ct11.22 [1] tr 391Trong đó: Fa = 0

X=1 : hệ số tải trọng hướng tâm bảng 11.3 [1] trang 392

C =Q L

11.1 [2] tr 213Trong đó

L: Tuổi thọ tính bằng triệu vòng quay

Q :Tải trọng quy ước kN

m: bậc của đường cong mõi khi thử về ổ lăn

6 2

1060

=

h

L L

nên ta tính gối đỡ tại A

- Tải trọng động quy ước

( )

= r + a t

Q X V F Y F K Kσ

ct11.22 [1] tr 391Trong đó: Fa = 0

X=1 : hệ số tải trọng hướng tâm bảng 11.3 [1] trang 392Y=0 : hệ số tải trọng dọc trục

V=1 : hệ số kể đến vòng trong quay (V=1)

Kt =1: hệ số kể đến ảnh hưởng của to (t ≤ 105o ) [1] tr 392

Kσ = 1,1: tải va đập nhẹ bảng 11.2 [1] tr 391

C =Q L

11.1 [2] tr 213

Trong đó L: Tuổi thọ tính bằng triệu vòng quay

Q :Tải trọng quy ước kN

m: bậc của đường cong mõi khi thử về ổ lăn

6 3

1060

=

h

L L

CHƯƠNG 6: VỎ HỘP, BÔI TRƠN VÀ CÁC CHI TIẾT TIÊU CHUẨN

KHÁC

6.1 Vỏ hộp số

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

- Mặt đáy hộp giảm tốc nghiêng về phía lỗ tháo dầu với độ dốc khoảng 2o

Kết cấu hộp giảm tốc đúc, với các kích thước cơ bản như sau (bảng 18.1 [3])

Thân hộp e = (0,8 1) ÷ δ = (0,8 1).8 (6,4 8) ÷ = ÷

; chọn e =8mm

Độ dốc khoảng

02

D4(mm)

h(mm)

Giữa các bánh răng với thành trong hộp: ∆ ≥ ÷ (1 1,2) δ = ÷ (1 1,2).8 (8 9.6) = ÷ mm

6.2.5 Que thăm dầu

- Dùng que thăm dầu để kiểm tra mức dầu trong hộp Vị trí đặt nghiêng 45° so với mặt bên, kích thước theo tiêu chuẩn

D4(mm)

h(mm)

Để nâng và vận chuyển hộp giảm tốc

Theo bảng 18-3a [3]

d=10mm,d1=45mm,d2=25mm, d3=10mm, d4=25mm, d5=15mm,

h=22mm,h1=8mm,h2=6mm,l≥

21mm, f=2mm,b=12mm,c=1,5mm,x=3mm,r=2mm,r1=5mm,r2=4mm

Bul«ng vßng

Dựa vào kết cấu làm việc, chế độ tải của các chi tiết trong hộp giảm tốc mà ta chọn các kiểu lắp ghép sau:

- Ổ lăn lắp trên trục theo hệ thống lỗ, lắp có độ dôi, lắp theo kiểu k6 Lắp bánh răng, bánhxích và nối trục theo hệ thống lỗ, mối ghép có độ dôi theo kiểu k6

- Chịu tải vừa , thay đổi va đập nhẹ vì thế ta chọn kiểu lắp trung gian H7/k6

- Lắp ghép giữa trục bánh răng với ổ lăn: H7/k6

- Lắp ghép giữa thân bánh răng với trục: H7/k6

- Lắp ghép giữa khớp nối với trục: H7/k6

- Lắp ghép giữa vòng chắn mỡ với trục: F8/k6

- Lắp ghép giữa nắp ổ và võ hộp: H7/d11

6.3.1 Bảng dung sai và lắp ghép:

Mối lắp Sai lệnh giới hạn trên (�m) Sai lện giới hạn dưới (�m)

 Bảng dung sai lắp ghép then:

Kích thước tiết diện

6.4 Bôi trơn hộp giảm tốc

6.4.1 Bôi trơn ổ lăn

Do ổ làm việc lâu dài,tốc độ làm viêc thấp,nhiệt độ làm việc < 150



C nên ta bôi trơn bằng mỡ.Theo bảng 15-15 ta chọn mỡ LGMT2

Ta dùng vòng phớt để che kín ổ lăn

6.4.2 Bôi trơn hộp giảm tốc

Do vận tốc vòng < 12m/s nên ta bôi trơn bắng phương pháp ngâm dầu

Chiều sâu ngâm dầu = (0,75 ÷

2) h > 10mmVới h : chiều cao chân răng

Ta dùng dầu tuabin để bôi trơn

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Nguyễn Hữu Lộc – Cơ sở chi tiết máy – nhà xuất bản đại học quốc gia tp Hồ chí