ĐỒ án THIẾT kế hộp GIẢM tốc côn TRỤ 2 cấp HCMUT 2018

Tính toán thiết kế bộ truyền đai Theo hình ta chọn loại đai B Theo bảng 4.13 chọn đường kính đai nhỏ theo tiêu chuẩn d1 = 140 mm Vận tốc đai: = m/sĐường kính bánh đai lớn Kiểm nghiệm số

BỘ MÔN THIẾT KẾ MÁY

ĐỒ ÁN THIẾT KẾHọc kỳ I năm học 2018-2019

MỤC LỤC

Phần A Chọn động cơ điện và phân phối tỉ số truyền 3

I Chọn động cơ điện 3

II Lập bảng đặc tính 4

Phần B Thiết kế bộ truyền đai thang 6

Phần C Thiết kế bộ truyền trong hộp giảm tốc 9

I Tính toán và thiết kế bộ truyền bánh răng côn trụ 9

II Tính toán và thiết kế bộ truyền bánh răng nghiêng 12

III Kiểm tra bôi trơn và ngâm dầu 15

Phần D Thiết kế trục 17

I Thiết kế trục I 17

II Thiết kế trục II 21

III Thiết kế trục III 24

IV Kiểm nghiệm trục 27

Phần E Chọn ổ lăn và nối trục: 30

I Trục đầu vào 1: 30

II Trục trung gian số 2 31

III Trục đầu ra 3: 33

IV Chọn nối trục vòng đàn hồi: 34

Phần F Thiết kế vỏ hộp và các chi tiết phụ 36

I Kích thước gối trục 37

II Các chi tiết thành phần 37

Phần G Chọn dầu bôi trơn và dung sai lắp ghép 39

I Dầu bôi trơn hộp giảm tốc: 39

II Dung sai lắp ghép 39

TÀI LIỆU THAM KHẢO 40 Phần A.

Phần A Chọn động cơ điện và phân phối tỉ số truyền

I Chọn động cơ điện

1 Chọn hiệu suất của hệ thống

Hiệu suất truyền động:

 đ = 0,96 : hiệu suất bộ truyền đai thang

 brn = 0,97 : hiệu suất bộ truyền bánh răng nghiêng

 brc = 0,97 : hiệu suất bộ truyền bánh răng côn

 ol = 0,99 : hiệu suất ổ lăn

2 Tính công suất tương đương (công suất tính toán)

3 Chọn động cơ điện, bảng thông số động cơ điện

Công suất cần thiết:

(1)

Chọn động cơ điện thỏa

4 Xác định số vòng quay sơ bộ

=> nct= 38,197 ( vòng/phút)

Tỷ số truyền chung của hệ: Trong đó: = 15 : tỷ số truyền hộp giảm tốc, chọn theo tiêu chuẩn

a = 4 : tỷ số truyền của bộ truyền đai ngoài

Tỷ số truyền thực sự:Chọn tỷ số truyền đai theo tiêu chuẩn: chọn

Tỷ số truyền đai thang được tính lại:

Dựa vào hình 3.21, chọn tỷ số truyền cấp nhanh là và tỷ số truyền cấp chậm là

3 Tính momen xoắn trên các trục

4 Bảng phân phối tỷ số truyền

T (N.mm)

Phần B Thiết kế bộ truyền đai thang

Thông số kỹ thuật để thiết kế bộ truyền đai thang

Công suất bộ truyền: P1 = 9,6 kW

Tỷ số truyền u = 4

Số vòng quay trục dẫn n1 = 2902 (vòng/phút)

I Tính toán thiết kế bộ truyền đai

Theo hình ta chọn loại đai B

Theo bảng 4.13 chọn đường kính đai nhỏ theo tiêu chuẩn d1 = 140 mm

Vận tốc đai:

= (m/s)Đường kính bánh đai lớn

Kiểm nghiệm số vòng chạy trong 1 giây

< 10, thỏaTính lại khoảng cách trục a theo chiều dài tiêu chuẩn L = 2500

Góc ôm đai trên bánh đai nhỏ

Các hệ số sử dụng

Hệ số xét đến ảnh hưởng của góc ôm đai

Theo bảng 4.17 hệ số xét tới ảnh hưởng của tỷ số truyền

vì u = 4 > 3

Hệ số xét đến ảnh hưởng của tải trọng Cr = 0,7

Hệ số xét đến ảnh hưởng của chiều dài đai theo bảng 4.16

Theo bảng 4.19 ta chọn [Po] = 5 kW khi d1 = 140 mm và v=21,3m/s và đai loại B

Hệ số xét đến ảnh hưởng số dây đai Cz =0,95 theo bảng 4.18

Lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục

Lực căng đối với mỗi đai

Lực tác dụng lên trục

Bảng thông số bộ truyền đai

Số đai z 3

Phần C Thiết kế bộ truyền trong hộp giảm tốc

I Tính toán và thiết kế bộ truyền bánh răng côn trụ.

1 Thông số ban đầu

Momen xoắn trên trục của bánh dẫn Nmm

Số chu kỳ làm việc cơ sở:

Và 0F lim 2 = 1,8.275=495MpaỨng suất tiếp xúc cho phép sơ bộ

khi tôi cải thiện do đó:

[H1]= = 581,82 MPa[H2]= = 563,64 MPaỨng suất tiếp xúc cho phép sơ bộ:

[H]sb=min{[H1], [H2]) =563,64 MpaỨng suất uốn cho phép: [F]= KFL

Chọn , ta có:

[F1]=.1,1=322,46 Mpa[F2]=.1,1=311,14 Mpa

3 Thông số cơ bản

Chọn hệ số chiều rộng bánh răng

Chọn theo bảng 6.21

Đường kính vòng chia ngoài:

Chiều dài côn ngoài (đường kính chia ngoài của bánh côn chủ động)

4 Thông số ăn khớp

Theo bảng 6.22: chọn z1p=17

Đường kính vòng chia: de1=mte.z1=3.22=66mm; de2=mtez2=3.110=330mm

Chiều cao đầu răng ngoài:

Đường kính đỉnh răng ngoài:

5 Vận tốc vòng bánh răng:

v= = =2,92 m/s

6 Hệ số tải trọng động

bảng 6.13 ta chọn cấp chính xác bộ truyền là 8 là trị số kể đến ảnh hưởng của sai số ăn khớp, theo

bảng 6.15 với dạng răng thẳng thì là hệ số kể đến ảnh hưởng của sai lệch bước răng, theo bảng

6.16 với cấp chính xác mức làm việc êm là 8 thì Suy ra:

:Hệ số xét đến ảnh hưởng của kích thước bánh răng, với

Tính lại chiều rộng vành răng

63,33mm

8 Kiểm nghiệm độ bền uốn

Hệ số dạng răng YF:

Đối với bánh dẫn: YF1= 3,85

Đối với bánh bị dẫn: YF2= 3,6

Đặc tính so sánh độ bền các bánh răng(độ bền uốn):

Bánh dẫn: = =83,75

Bánh bị đẫn: = =86,427

Ta kiểm tra độ bền uốn theo bánh dẫn có độ bền thấp hơn

Ứng suất uốn tính toán theo công thức:

= = =100,21MPa 322,46Mpa

Do đó, độ bền uốn được thỏa

II Tính toán và thiết kế bộ truyền bánh răng nghiêng.

1 Thông số ban đầu

Momen xoắn trên trục của bánh dẫn Nmm

Số chu kỳ làm việc cơ sở:

Và 0F lim 2 = 1,8.275=495MpaỨng suất tiếp xúc cho phép sơ bộ

khi tôi cải thiện do đó:

[H1]= = 581,82 MPa[H2]= = 563,64 MPaỨng suất tiếp xúc cho phép sơ bộ:

Ứng suất uốn cho phép: [F]= KFL Chọn , ta có:

[F1]=.1,1=322,46 Mpa[F2]=.1,1=311,14 MPa

3 Thông số cơ bản bộ truyền

Theo bảng 6.6 do bánh răng nằm không đối xứng ở trục nên chọn ba=0,3 theo tiêu chuẩn, khi đó:

bd==0,72Theo bảng 6.7, ta chọn KHβ=1,05; KFβ=1,12

Hệ số phụ thuộc vật liệu cặp bánh răng :

Khoảng cách trục bộ truyền bánh răng:

Theo tiêu chuẩn ta chọn: aw= 250 mm

Môđun răng m

m=(0,010,02) aw= 2,5mmTheo tiêu chuẩn chon modun pháp mm

7 Hệ số tải trọng phân bố không đều giữa các bánh răng , bảng 6.14:

8 Tính toán kiểm nghiệm giá trị ứng suất tiếp xúc:

MPa ( bảng 6.5)

= 1,69

1,01.1,13.1,05=1,2

Theo bảng6.1:

: Hệ số ảnh hưởng vận tốc vòng

: Hệ số xét đến độ nhám bề mặt

:Hệ số xét đến ảnh hưởng của kích thước bánh răng

Tính lại chiều rộng vành răng

mm

9 Kiểm nghiệm độ bền uốn

Hệ số dạng răng YF:

zv1= == 34,81 ; zv2= ==131,89

Đối với bánh dẫn: YF1= 3,7

Đối với bánh bị dẫn: YF2= 3,6

Đặc tính so sánh độ bền các bánh răng(độ bền uốn):

Bánh dẫn: = =157,25

Bánh bị đẫn: = =156,57

Ta kiểm tra độ bền uốn theo bánh bị dẫn có độ bền thấp hơn

Ứng suất uốn tính toán theo công thức:

MPa 157,25Mpa

Do đó, độ bền uốn được thỏa

33125

Điều kiện bôi trơn ngâm dầu trong hộp giảm tốc côn – trụ:

Bánh răng côn cần được ngâm hết chiều rộng bánh răng lớn h trong dầu

Bánh răng trụ răng nghiêng cần ngâm hết chiều cao răng hr và tối thiểu là 10mm.

Mức cao nhất của dầu không vượt quá bánh răng 4

Khoảng cách giữa mức dầu cao nhất và thấp nhất:

1 Xét bánh răng côn bị dẫn

Chiều cao thấp nhất bánh răng côn bị dẫn cần phải ngâm trong dầu là

2 Xét bánh răng trụ bị dẫn

Chiều cao thấp nhất bánh răng trụ bị dẫn cần ngâm trong dầu là

Do đó bộ truyền thoải mãn điều kiện bôi trơn

Đường kính tính toán sơ bộ:

Chọn theo tiêu chuẩn bảng 10.2

: Khoảng cách giữa các chi tiết quay

: Khoảng cách từ mặt mút ổ tới thành trong của hộp

: chiều dài mayơ bánh răng côn

Chọn

: Khoảng cách từ mặt mút ổ tới nắp ổ

: Chiều cao nắp ổ và đầu bulông

: chiều dài mayơ bánh đai

Momen tương đương tại các tiết diện

Sơ đồ trục I

II Thiết kế trục II

1 Thông số ban đầu:

Đường kính tính toán sơ bộ:

Chọn theo tiêu chuẩn bảng 10.2

: Khoảng cách giữa các chi tiết quay

: Khoảng cách từ mặt mút ổ tới thành trong của hộp

: chiều dài mayơ bánh răng côn

: chiều dài mayơ bánh răng trụ

6 Lực tác dụng lên trục

Lực tác dụng từ bánh răng côn bị dẫn

Lực tác dụng từ bánh răng nghiêng dẫn:

7 Xác định đường kính trục:

Mô men uốn tổng tại các tiết diện:

Momen tương đương tại các tiết diện

Đường kính các đoạn trục

Chọn Chọn

Chọn

Chọn

8 Lực hướng tâm ở ổ trục

Sơ đồ trục II III Thiết kế trục III

1 Thông số ban đầu:

Đường kính tính toán sơ bộ:

Chọn theo tiêu chuẩn

: Chiều cao nắp ổ và đầu bulông

: chiều dài mayơ nửa khớp nối trục đàn hồi

6 Lực tác dụng lên trục

Lực tác dụng từ bánh răng nghiêng bị dẫn

Lực tác dụng từ trục đàn hồi

7 Xác định đường kính trục:

Mô men uốn tổng tại các tiết diện:

Momen tương đương tại các tiết diện

Đường kính các đoạn trục

Chọn

Chọn

Chọn

Chọn

8 Lực hướng tâm ở ổ trục

Sơ đồ trục III

IV Kiểm nghiệm trục

1 Kiểm nghiệm về độ bền mỏi.

Chọn : hệ số an toàn cho phép, như vậy không cần kiểm tra độ cứng của trục

Trong đó:

Với:

+ Giới hạn mỏi uốn cho phép của Thép Cacbon:

+ Giới hạn mỏi xoắn:

+ Đối với trục quay, ứng suất uốn thay đổi theo chu kì đối xứng

0,865

Như vậy các trục thỏa điều kiện bền tĩnh của trục

3 Kiểm nghiệm then

Các then có thông số được chọn theo bảng 9.1

Điều kiện bền dập:

Điều kiện bền cắt:

Với:

T: moment xoắn

d: Đường kính trục tại tại nơi sử dụng then

b x h x t1: kích thước cơ bản của then

: chiều dài then

Vậy các then thỏa điều kiện bền dập và bền cắt

nên ta tính toán ổ theo thông số tại B1

Thời gian làm việc của ổ đũa côn:

Thời gian làm việc tính bằng triệu vòng:

Khả năng tải động:

Trong đó do sử dụng ổ đũa

Như vậy ổ đã chọn đảm bảo khả năng tải

4 Kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh:

Đối với đũa côn tra bảng 11.6 ta có

Theo công thức 11.19:

Nên

Vậy ổ đã chọn đảm bảo khả năng tải tĩnh

II Trục trung gian số 2

1 Các thông số ban đầu

Trục 2 có bánh răng côn và bánh răng trụ nghiêng nên ưu tiên dùng ổ đũa côn

Lực hướng tâm tại ổ lăn:

: Hệ số ảnh hưởng đặc tính tải trọng (va đạp nhẹ, quá tải ngắn hạn, tra bảng 11.3)

nên ta tính toán ổ theo thông số tại A2

Thời gian làm việc của ổ đũa côn:

Thời gian làm việc tính bằng triệu vòng:

Khả năng tải động:

Trong đó do sử dụng ổ đũa

Như vậy ổ đã chọn đảm bảo khả năng tải

4 Kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh:

Đối với đũa côn tra bảng 11.6 ta có

Do trục dài nên ta chọn ổ đũa côn

Lực hướng tâm tại ổ lăn:

b Chọn sơ bộ ổ lăn:

3 Kiểm nghiệm khả năng tải của ổ

: Hệ số ảnh hưởng đặc tính tải trọng (va đạp nhẹ, quá tải ngắn hạn, tra bảng 11.3)

nên ta tính toán ổ theo thông số tại C3

Thời gian làm việc của ổ đũa côn:

Thời gian làm việc tính bằng triệu vòng:

Khả năng tải động:

Trong đó do sử dụng ổ đũa

Như vậy ổ đã chọn đảm bảo khả năng tải

4 Kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh:

Đối với đũa côn tra bảng 11.6 ta có

Theo công thức 11.19:

Nên

Vậy ổ đã chọn đảm bảo khả năng tải tĩnh

IV Chọn nối trục vòng đàn hồi:

Moment xoắn tại trục 3 là:

Tra bảng 16.10a ta có các thông số nối trục như sau:

Phần F Thiết kế vỏ hộp và các chi tiết phụ

Vỏ hộp giảm tốc có nhiệm vụ đảm bảo vị trí tương đối giữa các chi tiết và các bộ phận của 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

Vật liệu chế tạo vỏ hộp là gang xám, GX15-32

Chọn bề mặt lắp ghép giữa nắp hộp và thân hộp đi qua đường tâm các trục để lắp các chi tiết thuận

tiện và dễ dàng hơn Bề mặt ghép song song với mặt đế

Mặt đáy hộp nghiêng một góc từ 10 về phía lỗ tháo dầu nhằm thuận tiện hơn trong việc tháo dầu:

dầu bôi trơn được thay thế sạch sẽ, tăng chất lượng làm việc cho hộp giảm tốc

Hộp giảm tốc đúc có các thông số cơ bản sau:

Chiều dày, e

Chiều cao, h

Độ dốc

chọn Khoảng Đường kính:

Giữa bánh răng với thành trong hộp

Giữa đỉnh bánh răng lớn với đáy hộp

Giữa mặt bên các bánh răng với nhau

Phần G Chọn dầu bôi trơn và dung sai lắp ghép

I Dầu bôi trơn hộp giảm tốc:

Chọn độ nhớt phụ thuộc vào vận tốc vật liệu chế tạo bánh rang, tra theo bảng 18.11

Với vận tốc vòng từ 1 – 2,5 m/s, vật liệu chế tạo bánh rang là thép C45 tôi cải thiện, độ nhớt củadầu ở là 186

Tra bảng 18.13 ta sử dụng dầu bôi trơn AK-15

II Dung sai lắp ghép

a Chọn cấp chính xác:

Đối với bánh răng: bộ truyền cấp nhanh là 8, bộ truyền cấp chậm là 9

Đối với trục, then và các rãnh then chọn cấp chính xác là 7

Đối với các lỗ cấp chính xác là 6

Đối với sai lệch của độ song song, độ thẳng góc, độ nghiêng, độ mặt đảo đầu là 6; độ thẳng, phẳng

là 7; độ đồng tâm, đối xứng, giao trục, đảo hướng tâm, độ trụ, độ tròn và profin tiết diện dọc là 6

b Chọn kiểu lắp:

Đối với then và bánh răng chọn kiểu lắp H7/k6

Đối với vòng trong chọn kiểu lắp k6

Đối với vòng ngoài chọn kiểu lắp H7

c Bảng dung sai lắp ghép bánh răng và then

then

Sai lệch giới hạn của chiều rộng rãnh

then

Sai lệch giơi hạn chiều sâu rãnh then

P9 D10 Js9 Js9-15

-18

-18-61

+120+50-22

-22-74

+149+65-15

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Uyển

Trọng Hùng, PGS.TS Ninh Đức Tôn