ĐỒ án CHI TIẾT máy Bánh răng côn

Để đảm bảo được tỉ số truyền cần đáp ứng và điều kiện làm việc, điều kiện bền cho bộ truyền cần tính toán, lựa chọn tỉ số truyềnphù hợp cho từng cấp dẫn động... Chọn cách lắp ghép Các ổ

2.4) Tính bộ truyền bánh răng cấp chậm răng trụ răng thẳng. 14

2.4.6) Các thông số & kích thước bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng: 19

2.5.2) Chọn vật liệu 20

2.5.4 Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ & điểm đặt lực: 21

2.5.5 Xác định trị số và chiều các lực của chi tiết quay tác dụng lên trục 21

2.5.6 Vẽ các biểu đồ momen uốn và momen xoắn trên các trục 22

2.5.7 Tính chính xác đường kính các đoạn trục 29

2.5.8 Chọn cách lắp ghép 30

2.5.9 Kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi 30

2.5.10 Tính kiểm nghiệm độ bền của then. 32 2.6 Chọn ổ lăn 33 2.6.1 Trục I: 33 2.6.2 Trục II 35 2.6.3 Trục III 37 2.7 Kết cấu vỏ hộp 38 2.8 Bôi trơn và điều chỉnh ăn khớp : 42

2.9 Bảng kê các kiểu lắp, trị số sai lệch giới hạn và dung sai lắp ghép : 45

F: Lực vòng trên băng tải (N).

P : Công suất lớn nhất trong các công suất tác dụng lâu dài trên trục máy

η ol = 0,99 là hiệu suất 1 cặp ổ lăn

η kn = 1 là hiệu suất của khớp nối trục

Vậy

η=0,993.12 0,98.0,96.0,97=0,8 9

➢ Công suất trên trục động cơ Pct:

P ct=P t

η =

0,99 0,8 9=1, 11(kW )

➢ Số vòng quay sơ bộ của động cơ:

n sb=n lv u h=50 ,02 18=900 ,36 (vòng / phút)

1.1.3) Chọn động cơ.

Các yêu cầu khi chọn động cơ bao gồm:

+) Công suất động cơ P đc ≥ P ct .

Hệ số công suất cos ᵩ

1.2) Phân phối tỉ số truyền

1.2.1) Xác định tỉ số truyền chung của hệ dẫn động:

Sau khi đã chọn được động cơ phù hợp ta xác định được tỉ số truyền thực tế mà bộ

u t=n đ c

n lv=

936

50 , 02=18,72

Trong đó n đc là tốc độ đông cơ đã chọn

n lv là tốc độ quay trên trục công tác

1.2.2) Phân phối tỉ số truyền

Hộp giảm tốc cần thiết kế gồm 2 cấp dẫn động Để đảm bảo được tỉ số truyền cần đáp ứng và điều kiện làm việc, điều kiện bền cho bộ truyền cần tính toán, lựa chọn tỉ số truyềnphù hợp cho từng cấp dẫn động

Đối với bộ truyền bánh răng côn trụ hai cấp, tỉ số truyền được chọn theo độ bền đều.Chọn hệ số K be=0,3, hệ số dạng răng ψ bd 2=1,2; [K01]= [K02] và C k=1, 1 Từ đó ta tính được

λ k= 2,25 ψ bd 2 .

(1−K be) K be .=

2,25.1,1 (1−0,3).0,3=12,9

Sai số về vận tốc làm việc:

Tốc độ thiết kế: n tk ¿n đ c

u h =

936 18.72=5 0 (vòng/phút)

Vậy thỏa mãn yêu cầu đề ra

1.3) Tính toán các thông số động học.

1.3.1) Công suất trên các trục

η ol η kn=

0,99 0,99 1=1 (kW )

η brt η ol=

1 0,97.0,99=1, 04 (kW )

Ta có bảng thông số của hệ truyền động:

Thông số Trục Động cơ I II III Công tác

CHƯƠNG 2:

THIẾT KẾ HỘP GIẢM TỐC BÁNH RĂNG CÔN TRỤ HAI CẤP

2.1) Chọn vật liệu cho bộ truyền bánh răng

Do không có yêu cầu đặc biệt nên chọn vật liệu 2 cấp bánh răng là như nhau, hộpgiảm tốc cần truyền công suất không lớn (1,5 kW) nên chọn vật liệu chế tạo cho 2 cấp

bánh răng là như nhau Cụ thể tra bảng 3.2b HDTKMHCTM xác định:

2.2) Xác định ứng suất cho phép

Theo bảng 3.2 HDTKMHCTM, với vật liệu thép 45 tôi cải thiện

Ứng suất tiếp xúc cho phép σ Hlim0 =2 HB +70

Hệ số an toàn khi tính về tiếp xúc S H=1,1

Ứng suất uốn cho phép σ Flim0 =1,8 HB

Hệ số an toàn khi tính về uốn S F=1,75

Số chu kì chịu tải của bánh răng:

¿ 60.936 4,7 .12000 (1

3

.0,5+0.63.0,5)=8,7 107

Do N HE 2>N HO 2 nên K HL2=1

Do u2<u1 nên N HE 2<N HE 1 nên N HE 1>N HO 1 nên K HL1=1

Tính ứng suất uốn cho phép:

Tính ứng suất uốn cho phép:

K FC=1 Theo (3.2) ta có:

[σ F]=σ0Flim K FC K FL/S F

Suy ra:

[σ F 1]= 468.1 1

1,75 =267,43(MPa)[σ F 2]= 4 14 1.1

1,75 =257,14 (MPa)

Ứng suất quá tải cho phép theo (3.12) và (3.14)

[σ Hmax]=2,8.σch2=2,8.450=1260(MPa) [σ F 1 max]=0,8 σch1=0,8.580=464(MPa)

[σ F 2 max]=0,8 σch2=0,8.450=360(MPa)

2.3) Tính bộ truyền bánh răng côn thẳng.

2.3.1) Xác định chiều dài côn ngoài.

Các hệ số:

K R=0,5.100=50(MPa1 /3): Là hệ số phụ thuộc vào vật liệu làm bánh răng và loại răng, ởđây là thép và răng thẳng

K be= b

R E=0,25 … 0,3:Hệ số chiều rộng vành răng Ở đây lấy K be=0.3

Độ rắn mặt răng < 350HB nên z1=1,6 z1 p=1,6.15=24 Chọn z1=2 4 răng

Suy ra số răng bánh lớn z2=z1 u1=2 4 4,7=113 răng

Đường kính trung bình, môđun trung bình và môđun vòng ngoài:

KH = K Hβ K HαKHv (CT 3.66 HDTKMHCTM): hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc.Trong đó:

ZR = 0,95 (Ra = 2,5 1,25 m): hệ số xét đến độ nhám mặt

răng làm việc

2.3.4) Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn.

Theo CT 3.69 ta có : = 2T1.KF.Y ε Y βYF1/(0,85bmtmdm1)

Trong đó:

K F=K Fβ K Fα K Fv : Là hệ số về tải trọng khi tính về uốn

K Fβ= 1,35 tra theo bảng 3.21với giá trị K be u

2−K be=

0,3 4,7 2−0,3 =0,8 3

cho các đôi răng đồng thời ăn khớp

Vậy độ bền uốn được đảm bảo.

2.3.5) Kiểm nghiệm răng về quá tải

CT 3.5 HDTKMHCTM:

Vậy bộ truyền đảm bảo bền về quá tải

2.3.6) Các thông số bộ truyền bánh răng côn

Góc côn chia (lăn)

= 120 = 780

Chiều cao đầu răng ngoài

2.4.2) Xác định sơ các thông số ăn khớp.

➢ Module ăn khớp:

Theo bảng 3.8 chọn môđun pháp theo dãy tiêu chuẩn, m = 2 mm

Sai số về tỉ số truyền là ∆ u=0 5 % <3%

2.4.3) Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc.

πD 54 1 99,15

Với bánh răng thẳng, v < 2 tra bảng 3.16 HDTKMHCTM ta được cấp chính xác 9;

0,97 4 0,5 54

2 49871,96.1,0 5 1,13 = 1,02Trong đó: b w=ψ ba a w=0,3.1 35=40,5(mm)

2.4.4) Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn.

CT 3.50: max =

2.4.6) Các thông số & kích thước bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng:

2.5) Tính toán thiết kế trục.

2.5.1) Sơ đồ đặt lực chung.

Hình 2.1: Sơ đồ đặt lực tác dụng lên trục

2.5.2) Chọn vật liệu

2.5.4) Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ & điểm đặt lực:

Hình 2.2 Sơ đồ tính khoảng cách các đoạn trục.

2.5.5 Xác định trị số và chiều các lực của chi tiết quay tác dụng lên trục.

Ta xác định cá lực tác dụng lên các trục I, II, III:

Bánh răng côn:

+) Lực vòng: Ft2 = F t 1 = 2T1

d m 1 = 2.11121,2632,77 = 678,75 N+) Lực do khớp nối trục: F rkn1=0,2.2 T1

D =

0,2.2.11121,26

+) Lực dọc trục: F a 1=F r 2=F t 1 tanα sin δ1=678,75 tan 20 ° sin 1 2°=5 1,36 N

+) Lực hướng tâm: F r 1=F a 2=F t 1 tanα cos δ1=678,75 tan20 ° cos12 °=241,65 N

+) Lực hướng tâm: F r 3=F r 4=F t 3 tanα=1847,11 tan 20 °=6 72,29 N

Phương trình cân bằng trong mặt Oxz :

Suy ra: R Dy=1612,21 N , RCy=−529,1 N

Trường hợp F rkh2 đổi chiều ta được :R Dy=816,17 N , RCy=1794,94 N

Biểu đồ momen trên các trục:

Trục I

Hình 2.6 Biểu đồ momen trên trục I

Trục II

Hình 2.7 Biểu đồ momen trục II

Trục III:

Hình 2.8 Biểu đồ momen của trục III

d30 = 36 mm (khớp nối)

d31 = d33 = 40 mm (ổ lăn)

d32= 45 mm (bánh răng)

2.5.8 Chọn cách lắp ghép

Các ổ lăn lắp trên trục theo k6; lắp bánh răng, nối trục theo js6 kết hợp với lắp then Kích

trung ứng suất tại rãnh then là: K = 1,76; K = 1,54 ; tra bảng 7.6 ta có các hệ số kích

thước , ứng với đường kính của tiết diện nguy hiểm đang xét ; từ đó tính ra tỉ số

để tính K Kết quả ghi trong bảng sau:

rãnhthen

lắpcăng

- Kết quả trong bảng cho thấy tại các tiết diện nguy hiểm đảm bảo an toàn về mỏi và độcứng

2.5.10 Tính kiểm nghiệm độ bền của then.

Với các mối ghép dùng then cần tiến hành kiểm nghiệm mối ghép về độ bền dập và độbền cắt theo CT 7.21 và CT 7.22 HDTKMHCTM :

Với lt = (0,8…0,9)lm ; lm: chiều dài mayơ

Với: T : momen xoắn truyền qua mối ghép then (Nmm)

d : đường kính trục nơi lắp then (mm)

l t :chiều dài then (mm)

[σ¿¿d ],[σ c] ¿ : ứng suất dập và ứng suất cắt cho phép ( bảng 7.12 và bảng 7.13)

Kết quả tính toán kiểm nghiệm đối với các tiết diện của 3 trục trên đó lắp then như bảngsau :

Vây tất cả các mối ghép then bằng đều đảm bảo độ bền dập & độ bền cắt

2.6 Chọn ổ lăn

2.6.1 Trục I:

Dùng ổ đũa côn cho hai tiết diện lắp ổ lăn để tăng độ cứng vững cho trục có lắp bánh răngcôn, giúp làm giảm bớt nghiêng trục, thuận lợi khi lắp bánh răng côn với yêu cầu ăn khớpđỉnh chính xác

Ta chọn sơ bộ ổ đũa côn cho trục I : Cỡ nhẹ, kí hiệu 7204, d = 20 , D = 47 , B = 14 ,

a) Kiểm nghiệm khả năng tải động của ổ đũa côn:

Các hệ số K t = 1, hệ số kể đến ảnh hưởng của nhiệt độ, K đ = 1÷ 1,2 => là hệ số kể đến ảnh

Khả năng tải động của ổ lăn trên trục I được đảm bảo.

b) Kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh của ổ đũa côn:

(CT 8.13): Qt = X0Fr + Y0Fa

Chọn Qt = Fr1 = 1295,28 N < Co = 13300 NKhả năng tải tĩnh của ổ lăn trên trục I cũng được đảm bảo

CT 8.1 : Cd = Q = 1527,99.(143,338)0,3 = 6,78 kN < C = 23,9 kN

Khả năng tải động của ổ lăn trên trục II đảm bảo

b) Kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh của ổ đũa côn:

CT 8.13: Qt = X0Fr + Y0Fa

Chọn Qt = Fr1 =1599,47 N < Co = 17900 NKhả năng tải tĩnh của ổ lăn trên trục II đảm bảo

X= 1 hệ số tải trọng hướng tâm với ổ bi đỡ

K đ=1,1 hệ số tải trọng động(bảng 8.4 )

 Q= 1809,66.1,1 = 1990,63 N

Khả năng tải động của ổ lăn trên trục III đảm bảo

b) Kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh của ổ bi đỡ 1 dãy :

Theo CT 8.13

Q t=X0F r+Y0F a

Với ổ bi đỡ 1 dãy nênF a=0

Vậy

Qt = X0Fr = 0,6.1809,66 = 1085,8 < Fr1 = 1809,66 N

Chọn Qt = 1809,66 N < Co = 18100 N

Khả năng tải tĩnh đảm bảo

2.7 Kết cấu vỏ hộp ( Sử dụng tài liệu “Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí –Tập2,3 ” Tác giả : Trịnh Chất – Lê Văn Uyển , NXB Giao Dục )

Chỉ tiêu cơ bản của vỏ hộp giảm tốc là độ cứng cao và khối lượng nhỏ, chọn vật liệu phổ biến nhất hay đúc là gang xám, kí hiệu GX 15-32 Chọn bê mặt ghép nắp và thân đi qua tâm trục

+ Khi không có phần lồi: S1 = (1,3 1,5)d1 = 20,8 24 = 22 mm

7 Khe hở giữa các chi tiết:

trơn trong hộp)

9 Các thông số của một số chi tiết phụ khác :

1- Nắp quan sát :

Để kiểm tra, quan sát các chi tiết máy trong hộp khi lắp ghép và để đổ dầu vào hộp trên đỉnh hộp, ta làm cửa thăm, có nắp quan sát ; theo (bảng 18-5.Tr92-2 ), ta tra ra một số kíchthước của nắp quan sát, hình vẽ trang 92[2] :

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

5- Chốt định vị :

Tra bảng 18-4b.tr91, ta có hình dạng và kích thước chốt định vị hình côn :

d = 6 mm ; c = 1 mm ; l = 20 110 mm

6- Que thăm dầu :

2.8 Bôi trơn và điều chỉnh ăn khớp :

– Điều chỉnh ăn khớp trong các bộ truyền :Chọn chiều rộng bánh răng trụ nhỏ tăng 5% so với chiều rộng bánh răng lớn

– Bôi trơn các bộ truyền trong hộp :

Với thép 45 tôi cải thiện như ta đã chọn, có vận tốc vòng là 1,61 và 0,57 m/s (lần lượt làbánh răng của bộ truyền cấp nhanh và cấp chậm), tức là thuộc khoảng [0,5-2,5], ta dùng

470-1000 MPa, độ nhớt Centistoc là 160(20) (hay độ nhớt Engle là 16(3))

Tiếp tục tra bảng18-13 tr 101-2, với độ nhớt đã chọn, ta tìm được loại dầu bôi trơn bánh

– Bôi trơn ổ lăn : Khi ổ lăn được bôi trơn đúng kĩ thuật nó sẽ không bị mài mòn, bởi vìchất bôi trơn sẽ giúp tránh không để các chi tiết kim loại tiếp xúc trực tiếp với nhau Masát trong ổ sẽ giảm, khả năng chống mài mòn của ổ tăng lên, khả năng thoát nhiệt tốt hơn,bảo vệ bề mặt không bị han gỉ, đồng thời giảm được tiếng ồn

Về nguyên tắc, tất cả các ổ lăn đều được bôi trơn bằng dầu hoặc mỡ; chât bôi trơn đượcchọn dựa trên nhiệt độ làm việc và số vòng quay của vòng ổ

So với dầu thì mỡ bôi trơn được giữ trong ổ dễ dàng hơn, đồng thời khả năng bảo vệ ổtránh tác động của tạp chất và độ ẩm Mỡ có thể dùng cho ổ làm việc lâu dài (khoảng 1năm), độ nhớt ít bị thay đổi khi nhiệt độ thay đổi nhiều Dầu bôi trơn được khuyến khích

áp dụng khi số vòng quay lớn hoặc nhiệt độ làm việc cao, khi cần tỏa nhiệt nhanh hoặc khicác chi tiết khác trong máy được bôi trơn bằng dầu Số vòng quay tới hạn cho từng loại ổbôi trơn bằng mỡ hay bằng dầu được ghi trong các catalô của ổ lăn

Vì thế ta chọn bôi trơn ổ lăn bằng mỡ, theo bảng 15-15a chọn loại mỡ LGMT2, loại nàyđặc biệt thích hợp cho các loại ổ cỡ nhỏ và trung bình, ngay cả ở điều kiện làm việc caohơn, LGMT2 có tính năng chịu nước rất tốt cũng như chống gỉ cao Với các thông số của

mỡ : Dầu làm đặc: lithium soap; Dầu cơ sở: dầu mỏ; nhiệt độ chạy liên tục: -30 đến

Về lượng mỡ tra vào ổ lăn lần đầu : G = 0,005DB (CT tr.46)

G=0,005.80.18= 7,2g (ổ lăn trên trục III).

2.9 Bảng kê các kiểu lắp, trị số sai lệch giới hạn và dung sai lắp ghép( Các số liệu tra theo bảng trong quyển “Sổ taydung sai lắp ghép –Tác giả : Ninh Đức Tốn – NXB Giao Dục :

Bảng kê các kiểu lắp ghép tra theo bảng 1.14 tr.34 cho H7, 1.30 cho js,bảng 1.12 tr.31cho D11,bảng 1.27 tr.54cho d11,1.31 tr.61 cho k6

:

Kiểu lắp giữa

Kiểu lắp

Dung sai

Kiểu lắp

Dung sai

+18 0

36H 7

Js6

+25 0 +11 -11

+5,5 -5,5

45H 7 js 6

+25 0 +6,6

-6,5

+8 -8

Vòng chắn mỡ – trục

18D11 k 6

+98 +50

28D11 k 6

+195 +65

43D11 k 6

+240 +80 +12

+1

+15 +2

+18 +2

Nắp ổ – vỏ hộp

47H 7

d 11

+25 0

52H 7

d 11

+30 0

80H 7

d 11

+30 0 -80

-240

-100 -290

-100 -290

Ống lót – Vỏ hộp

57H 7

k 6

+30 0 +21 +2

LỜI MỞ ĐẦU

Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí là yêu cầu không thể thiếu đối với một kỹ

sư ngành cơ khí, nhằm cung cấp các kiến thức cơ sở về máy và kết cấu máy.

Thông qua đồ án môn học Chi tiết máy, mỗi sinh viên được hệ thống lại các kiến thức đã học nhằm tính toán thiết kế chi tiết máy theo các chỉ tiêu chủ yếu về khả năng làm việc; thiết kế kết cấu chi tiết máy, vỏ khung và bệ máy; chọn cấp chính xác, lắp ghép và phương pháp trình bày bản vẽ, trong đó cung cấp nhiều số liệu mới về phương pháp tính, về dung sai lắp ghép và các số liệu tra cứu khác Do đó khi thiết

kế đồ án chi tiết máy phải tham khảo các giáo trình như Chi tiết máy, Tính toán thiết

kế hệ dẫn động cơ khí, Dung sai và lắp ghép, Nguyên lý máy từng bước giúp sinh viên làm quen với công việc thiết kế và nghề nghiệp sau này của mình.

Nhiệm vụ của em là thiết kế hệ dẫn động băng tải gồm có hộp giảm tốc bánh răng côn –trụ 2 cấp Hệ được dẫn động bằng động cơ điện thông qua khớp nối, hộp giảm tốc và khớp nối để truyền động đến băng tải

Lần đầu tiên làm quen với công việc thiết kế, với một khối lượng kiến thức tổng hợp lớn, và có nhiều phần em chưa nắm vững, dù đã tham khảo các tài liệu song khi thực hiện đồ án, trong tính toán không thể tránh được những thiếu sót.Em mong được sự góp ý và giúp đỡ của các thầy cô giáo.

Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo, đặc biệt là thầy giáo PGS.TS Trần Ngọc Hiền đã hướng dẫn tận tình và cho em nhiều ý kiến quý báu cho việc hoàn thành đồ án môn học này

Hà nội, 20/04/2018

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Cảnh Hoàng

Tài liệu tham khảo và sử dụng :

- Hướng dẫn thiết kế môn học Chi tiết máy –PGS.TS Trương Tất Đích –NXB Giao Thông Vận Tải (2012)

- Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí tập 1,2 –Trịnh Chất –Lê Văn Uyển –NXB Giao Dục (2015)

- Sổ tay dung sai lắp ghép –Ninh Đức Tốn – NXB Giao Dục