Đang tải... (xem toàn văn)
Đồ án Chi tiết máy: Thiết kế hộp giảm tốc bánh răng trục vít bao gồm những nội dung về tính động học hệ dẫn động; tính toán thiết kế chi tiết máy; thiết kế trục, lựa chọn ổ lăn và khớp nối; tính toán và chọn các yếu tố của vỏ hộp và các chi tiết khác; bôi trơn và điều chỉnh ăn khớp; bảng kê kiểu lắp và dung sai lắp ghép.
GVHD: HỒ THỊ MỸ NỮ ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY BỘ CƠNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM KHOA CƠNG NGHỆ CƠ KHÍ ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY THIẾT KẾ HỘP GIẢM TỐC BÁNH RĂNG TRỤC VÍT Chun ngành : CƠNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY GVHD: Hồ Thị Mỹ Nữ SVTH: Phạm Quang Kiên MSSV: 2003100006` LỚP: 01DHCK NĂM HỌC: 20102014 TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 01 năm 2013 SVTH: PHẠM QUANG KIÊN Trang 1 GVHD: HỒ THỊ MỸ NỮ ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY NHẬN XÉT – ĐANH GIA C ́ ́ ỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ĐIÊM: ̉ Tp.HCM, Ngày……tháng……năm 2013 KÝ TÊN SVTH: PHẠM QUANG KIÊN Trang 2 GVHD: HỒ THỊ MỸ NỮ ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN Yêu cầu đồ án SVTH: PHẠM QUANG KIÊN Trang 3 GVHD: HỒ THỊ MỸ NỮ ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY LỜI CẢM ƠN Trong nền kinh tế hiện nay ngành cơng nghiệp phát triền mạnh.Cơng nghiệp hóa hiện đại hóa nền kinh tế.Trong đó ngành cơ khí được xem là ngành chủ lực của nền cơng nghiệp Đối với sinh ngành cơ khí sau khi ra trường được trang bị đầy đủ kiến thức để góp phần vào xây dựng nền kinh tế nước nhà ngày càng phát triển mạnh.Nhất là ngành cơng nghiệp, trong xu thế cơng nghiệp hóa hiện đại hóa như hiện nay Đối với em là sinh viên khoa cơ khí trường Đại Học Cơng Nghiệp Thực Phẩm TP.Hồ Chí Minh. Đã và đang học tập tại trường. Được sự tận tình chỉ bảo của các thầy cơ giáo trong khoa,cung cấp cho em nhiều kiến thức để khi ra trường có thể áp dụng vào cơng việc thực tiễn góp một phần vào sự phát triển của nền cơng nghiệp nước ta Trong q trình học tập tại trường, em được nghiên cứu nhiều mơn học, từ lý thuyết đến thực hành.Trong đó có mơn ‘Đồ Án Chi Tiết Máy’.Là một mơn quan trọng của ngành cơ khí mà mỗi sinh viên cơ khí ai cũng phải làm Đối với riêng cá nhân em, khi nhận được đề tài đồ án chi tiết máy: “ Thiết kế hộp giảm tốc bánh răng trục vít ”. Còn gặp rất nhiều khó khăn bước đầu nhưng được sự tận tình chỉ bảo của các thầy cơ trong khoa, giúp em tự tin hơn để hồn thành đồ án một cách tốt nhất.Trong đó có cơ Hồ Thị Mỹ Nữ là giáo viên hướng dẫn cho em làm đồ án chi tiết máy. Được sự hướng dẫn tận tình của cơ đã giúp em có được vốn kiến thức để hồn thành đồ án một cách tốt nhât Qua thời gian làm việc cùng cơ Hồ Thị Mỹ Nữ em thấy kiến thức chun ngành cơ khí của mình được cải thiện lên rất nhiều Tuy nhiên đây là lần đầu được tính tốn thiết kế nên vẫn còn những điểm thiếu sót, em mong được sự giúp đỡ và góp ý của các thầy cơ để kiến thức của em được cải thiện tốt hơn Em xin chân thành cảm ơn sự tận tình giúp đỡ của cơ Hồ Thị Mỹ Nữ để em được hồn thành tốt mơn học này Phạm Quang Kiên u cầu đồ án: I Thiết kế một hệ thống truyền động dựa trên các kiến thức đã học: Tính tốn cơng suất, số vòng quay, tỉ số truyền Tính tốn các bộ truyền Phân tích lực, tính tốn độ bền trục, then, lựa chọn dạng ổ thích hợp II Tập thuyết minh, 1 bản vẽ A0 + 1 bản vẽ A3 thực hiện trên AutoCAD Thời gian làm việc 3 ca, tải trọng như hình vẽ Các thơng số đã cho: P = 4,3(kW) n = 27(v/p) Thời gian làm việc : Lh= 16000h Làm việc : 3 ca SVTH: PHẠM QUANG KIÊN Trang 4 GVHD: HỒ THỊ MỸ NỮ ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY Sơ đồ phân bố tải trọng SVTH: PHẠM QUANG KIÊN Trang 5 GVHD: HỒ THỊ MỸ NỮ ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY I . TÍNH ĐỘNG HỌC HỆ DẪN ĐỘNG 1.Chọn động cơ a Chọn hiệu suất của hệ thống Hiệu suất truyền động : + Với : Hiệu suất nối trục đàn hồi : Hiệu suất bộ truyền bánh răng : Hiệu suất bộ truyền trục vít ( z1=2 ) : Hiệu suất bộ truyền xích để hở : Hiệu suất một cặp ổ lăn b Tính cơng suất cần thiết Cơng suất tính tốn Cơng suất cần thiết c Xác định số vòng quay sơ bộ của động cơ Số vòng quay trên trục cơng tác (vòng/phút) Chọn sơ bộ tỷ số của hệ thống (tra bảng 2.4, trang 21,sách (1)) 60. 2= 120 uh là tỉ số truyền của HGT bánh răng trục vít uh=6090 ux là tỉ số truyền của bộ truyền xích : ux=25 Số vòng quay sơ bộ của động cơ (vòng/phút) Chọn số vòng quay sơ bộ của động cơ ( vòng/ phút ) d Chọn động cơ điện Động cơ điện có thơng số phải thỏa mãn : SVTH: PHẠM QUANG KIÊN Trang 6 GVHD: HỒ THỊ MỸ NỮ ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY Tra bảng P.13 trang 236, Tài liệu (1) ta chọn Động cơ 4A112M2Y3 2. Phân phối tỉ số truyền Tỷ số truyền chung của hệ chuyển động Ta có : uch = uh . ux ( 1) Tỉ số truyền của bộ truyền xích chọn sơ bộ: (tra bảng 2.4, trang 21,sách [1] ) Mà (2) Để chọn ubr ta dựa vào hình 3.25[1] ( trang 48) . Vì là cặp bánh răng thẳng nên ta chọn C = 0,9. Dựa vào uh = 43,2 , gióng lên ta có ubr = 2 . Thay lại cơng thức ( 2) ta được: Ta chọn utv = 22, uh = 45 Thay vào cơng thức (1) ta có tỉ số truyền của xích 3. Xác định cơng suất, momen và số vòng quay trên các trục a. Phân phối cơng suất trên các trục b. Tính tốn số vòng quay trên các trục c. Tính tốn Momen xoắn trên các trục d Bảng thơng số kĩ thuật Trục Thơng số Động cơ I II Công suất P (kW) SVTH: PHẠM QUANG KIÊN III Công tác 4,3 Trang 7 GVHD: HỒ THỊ MỸ NỮ ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY Tỷ số truyền u Số vòng quay n 2922 (vòng/phút) Momen xoắn (Nmm) 2,4 2922 25,62 T II. TÍNH TỐN, THIẾT KẾ CHI TIẾT MÁY Thiết kế bộ truyền bánh răng Các thơng số bộ truyền bánh răng u1 = 2 P1 = 6,255 kW P2 = 5,945 kW n1 = 2922 vòng/phút, n2 = 1352,778 vòng/phút T1 = 20443,28 N.mm, T2 = 41969 N.mm a. Chọn vật liệu: Vì cơng suất trên bánh dẫn P1 = 6,255 khơng q lớn . Do khơng có u cầu gì đặc biệt và theo quan điểm thống nhất hóa trong thiết kế, thuận tiện trong việc gia cơng chế tạo , ở đây ta chọn vật liệu làm các bánh răng như nhau Với Cụ thể chọn vật liệu là thép 45 tơi cải thiện Bánh răng nhỏ ( bánh 1 ) : HB1 = 241…285 có Chọn HB1=250 Bánh răng lớn ( bánh 2 ) : HB2 = 192…240 Chọn HB2=235 b. Ứng suất cho phép .Ứng suất tiếp xúc cho phép[σ H] và ứng suất uốn cho phép [σ F] Theo cơng thức 6.1 và 6.2[1] Trong đó: ZR hệ số xét đến ảnh hưởng của độ nhám bề mặt răng làm việc Zv hệ số xét đến ảnh hưởng của vận tốc vòng KxH – hệ số xét đến ảnh hưởng của kích thước bánh răng SVTH: PHẠM QUANG KIÊN Trang 8 GVHD: HỒ THỊ MỸ NỮ ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY YR – hệ số xét đến ảnh hưởng của độ nhám bề mặt răng YS –hệ số xét đến độ nhạy của vật liệu đối với tập chung ứng suất KxF –hệ số xét đến kích thước bánh răng ảnh hưởng đến độ bền uốn Trong tính thiết kế, ta lấy sơ bộ KFC – hệ số xét đến ảnh hưởng của đặt tải, do tải một chiều nên KFC=1 Vậy các cơng thức trên trở thành [σH]= (σHlim0 /sH). KHL (6.1) [σF]=( σFlim0/sF). KFL (6.2) SH, SF –hệ số an tồn khi tính về tiếp xúc và uốn. Tra bảng 6.2 [1] ta có : σHlim0 = 2.HB+70 , sH = 1,1 σFlim0 =1,8.HB , sF =1,75 Ứng suất tiếp xúc và ứng suất uốn cho phép ứng với chu kì cơ sở Ta có KHL, KFL hệ số tuổi thọ xét đến ảnh hưởng của thời hạn phục vụ và chế độ tải trọng của bộ truyền, xác định theo cơng thức 6.3 và 6.4[1]: mH, mF bậc của đường cong mỏi khi thử về độ bền tiếp xúc và uốn Vì HB Q0 ổ thoả mãn khả năng tải tĩnh Chọn ổ bi đỡ tuỳ động Với đường kính ngõng trục là dngõng = 30 mm, theo bảng P2.7[1] ta chọn ổ bi đỡ cỡ nhẹ có ký hiệu 206 có các kích thước như sau: Đường kính trong: d = 30 mm Đường kính ngồi: D = 62 mm Khả năng tải tĩnh: Co = 10,2 kN Khả năng tải động: C = 15,3 kN Tính kiểm nghiệm khả năng tải động của ổ Fr3 = Theo cơng thức 11.6[1] ta có: Q = VFr ktkđ Trong đó: V: hệ số kể đến vòng nào quay, V = 1 (vòng trong quay) Kt : hệ số kể đến ảnh hưởng của nhiệt độ, kt = 1 (t Q0 ổ thoả mãn khả năng tải tĩnh c. Trục 3 SVTH: PHẠM QUANG KIÊN Trang 40 GVHD: HỒ THỊ MỸ NỮ ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY Chọn loại ổ lăn Trên trục 3 có gắn bánh vít, do u cầu về ăn khớp của bánh vít nên trục 3 cần có độ cứng vững cao, do đó ta sử dụng cặp ổ đũa cơn Chọn sơ đồ, kích thước ổ Từ sơ đồ kết cấu trục với d ngõng = 65 mm, theo bảng P2.11 ta chọn ổ đũa cơn cỡ trung ký hiệu 7313 có các kích thước như sau: Đường kính trong: d = 65 mm Đường kính ngồi: D = 140 mm Khả năng tải tĩnh: Co = 111 kN Khả năng tải động: C = 134 kN Góc ăn khớp: α = 11,5 0 Tính kiểm nghiệm khả năng tải động của ổ Ta có: Fr5 = Fr6 = e = 1,5.tgα = 1,5.tg11,5 = 0,31 Lực dọc trục do các lực hướng tâm sinh ra trên các ổ là: Fs5 = 0,83e.Fr5 = 0,83.0,31.3071 = 790 N Fs6 = 0,83e.Fr6 = 0,83.0,31.8897 = 2289 N Theo bảng 11.5[1], tổng lực dọc trục tác dụng lên ổ là: Do Ta có: Theo bảng 11.4[1] ta có: X5 = 0,4; Y5 = 0,4.cotgα = 0,4.cotg11,5 = 1,97 => X6 = 1, Y6 = 0 Theo cơng thức 11.3[1] tải trọng quy ước trên ổ là: Q5 = (X5VFr5 + Y5Fa5)ktkđ = (0,4.1.3071 +1,97.2327)1.1,3 = 7556 N Q6 = (X6VFr6 + Y6Fa6)ktkđ = 1.1.8897 .1.1,3 = 11566 N Với V: hệ số kể đến vòng nào quay, V = 1 (vòng trong quay) Kt : hệ số kể đến ảnh hưởng của nhiệt độ, kt = 1 (t Q6 > Q5 Vậy ta chỉ cần kiểm nghiệm cho ổ 6 là đủ SVTH: PHẠM QUANG KIÊN Trang 41 GVHD: HỒ THỊ MỸ NỮ ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY Do bộ truyền làm việc với tải trọng thay đổi nên theo cơng thức 11.12[1], tải trọng động tương đương tác dụng lên ổ là: Theo cơng thức 11.1[1] ta có: Cd = Với QE : tải trọng động tương đương m: bậc của đường cong mỏi, m = L : tuổi thọ của ổ, tính bằng triệu vòng quay Theo cơng thức 11.2[1] ta có: L = Với : tuổi thọ của ổ, = 16000 giờ n3 = 61,49 vòng/phút (triệu vòng) (kN) ổ thoả mãn khả năng tải động Kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh của ổ Theo cơng thức 11.19[1] tải trọng tĩnh quy ước tác dụng vào ổ là: Qt = X0Fr + Y0Fa Do Fa6 = 2289 N Fa5 = 2327 N X0 : hệ số tải trọng hướng tâm, theo bảng 11.6[1] có X0 = 0,5 Y0 = 0,22cotgα = 0,22.cotg11,5 = 1,08 Nên ta có: Qt6 = (0,5.8,897+1,08.2,289) = 6,92 Qt5 = (0,5.3,071+1,08.2,327) = 4,05 Do đó lấy Q0 = 6,92 kN => Q0 ổ thoả mãn khả năng tải tĩnh Chọn khớp nối Sử dụng phương pháp nối trục vòng đàn hồi. Hai nửa nối trục nối với nhau bằng bộ phận đàn hồi, sử dụng bộ phận đàn hồi là cao su. Nhờ có bộ phận đàn hồi cho nên nối trục đàn hồi có khả năng giảm va đập và chấn động, đề phòng cộng hưởng do dao động xoắn gây nên và bù lại độ lệch trục Mơmem xoắn danh nghĩa cần truyền là: T = 20858,35 Nmm Mơmen xoắn tính tốn là: Theo cơng thức 16.1[2] ta có: Tt = k.T Với k: hệ số chế độ làm việc, phụ thuộc vào loại máy. SVTH: PHẠM QUANG KIÊN Trang 42 GVHD: HỒ THỊ MỸ NỮ ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY Theo bảng 16.1[2] lấy k = 2 Vậy Tt = 2.20,85835 = 41,7167(Nm) Theo bảng 16.10a[2], với đường kính của trục 1 là 32 mm ta chọn kích thước cơ bản của nối trục vòng đàn hồi như sau: D dm L l d1 D0 Z nmax B B1 l1 D3 l2 125 65 165 80 56 90 460 42 30 28 32 Kích thước cơ bản của vòng đàn hồi Bảng 16.10b[2] dc dl D2 l l1 l2 l3 h 14 28 M10 20 62 34 15 *Kiểm nghiệm điều kiện bền của vòng đàn hồi và chốt Ta có điều kiện sức bền dập của vòng đàn hồi là: với Ta có thỏa mãn Điều kiện sức bền của chốt: với , Ta có thỏa mãn Vậy nối trục vòng đàn hồi đã chọn thỏa mãn các điều kiện bền và dập của vòng đàn hồi và chốt IV. TÍNH TỐN VÀ CHỌN CÁC YẾU TỐ CỦA VỎ HỘP VÀ CÁC CHI TIẾT KHÁC 1. Các kích thước của vỏ hộp giảm tốc a. Chiều dày Chiều dày thân hộp: 0,03.abvtv + 3 = 0,03.190 + 3 = 8,7 (mm) Lấy 9 mm Chiều dày nắp bên: 0,03.awbr + 3 = 0,03.80 + 3 = 5,4 (mm) Lấy 8 mm Chiều dày nắp trên: = 0,9.9 = 8,1 Lấy = 8 mm Chiều dày nắp ổ kép: = 8 mm SVTH: PHẠM QUANG KIÊN Trang 43 GVHD: HỒ THỊ MỸ NỮ ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY b. Gân tăng cứng Chiều dày: e = (0,8 1)9 = 7,2 9 Lấy e = 8 mm Chiều cao: h = 50 mm Độ dốc : 20 c. Đường kính Bulơng nền: d1 > 0,04atvbv +10 = 0,04.190 + 10 = 17,6 Lấy d1 = 18 mm Bulơng cạnh ổ: d2 = (0,7 0,8) d1 = 12,6 14,4. Lấy d2 = 14 mm Bulơng ghép nắp bích và thân: d3 = (0,8 0,9)d2 = 11,2 12,6 Lấy d3 = 12 mm Vít ghép nắp ổ: d4 = (0,6 0,7)d2 = 8,4 9,8 Lấy d4 = 10 mm Vít ghép nắp cửa thăm: d5 = (0,5 0,6)d2 = 7 8,4 Lấy d5 = 8 mm d. Mặt bích ghép nắp và thân Chiều dày bích thân hộp S3 = (1,4 1,8)d3 = 16,8 21,6 mm. Lấy S3 = 18 mm Chiều dày bích nắp trên S4 = (0,9 1)S3 = 16,8 18 mm. Lấy S3 = 17 mm Chiều dày bích nắp bên S5 = (1,4 1,8)d4 = 14 18 mm. Lấy S4 = 15 mm a Khe hở giữa các chi tiết Bánh răng, bánh vít với thành trong của hộp: Lấy = 10 mm Đỉnh bánh răng lớn tới đáy Lấy = 30 mm b Mặt đế hộp Bề rộng mặt đế hộp: K1 = 3d1 = 3.18 = 54 (mm) S1 = (1,3 1,5)d1 = 23,4 27. Lấy S1 = 24 mm c Kích thước gối trục Tâm lỗ bulơng cạnh ổ SVTH: PHẠM QUANG KIÊN Trang 44 GVHD: HỒ THỊ MỸ NỮ ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY E2 = 1,6d2 = 1,6.14 = 22,4. Lấy E2 = 22 mm R2 = 1,3d2 = 1,3.14 = 18,2. Lấy R2 = 18 mm Bề rộng mặt ghép bulông cạnh ổ K2 = E2 + R2 + (3 5) = 18 + 22 + (3 5) = 43 45 Lấy K2 = 45 mm => K3 = 40 mm d Số lượng bulơng nền Tính sơ bộ L = l11 + l21 +2= 99 + 300 + 2.10 = 419 (mm) Lấy L = 420 mm B = l31 + 2. = 179 + 2.10 = 199 Lấy B = 200 mm Lấy z = 4 2. Một số chi tiết khác a. Cửa thăm Dùng để kiểm tra, quan sát các tiết máy trong hộp khi lắp ghép và để đổ dầu vào vào hộp. Cửa thăm được đậy bằng nắp. Trên nắp có gắn nút thơng hơi Kích thước của cửa thăm như sau: Các ký hiệu của kích thước như trong bảng 18.5[2] A B A1 B1 C K R Vít Số lượng 100 75 150 100 125 87 12 M8 x 22 b. Nút thông hơi Khi làm việc, nhiệt độ trong hộp tăng lên. Để giảm áp suất và điều hồ khơng khí bên trong và bên ngồi hộp, ta dùng nút thơng hơi. Nút thơng hơi được nắp trên cửa thăm. Theo bảng 18.6[2] ta chọn kích thước nút thơng hơi như sau: Ký hiệu các kích thước như hình vẽ trong bảng 18.6[2] A B C D E G H I K L M N O P Q R S M27 x 2 15 30 15 45 36 32 10 22 32 18 36 32 SVTH: PHẠM QUANG KIÊN Trang 45 GVHD: HỒ THỊ MỸ NỮ ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY c. Nút tháo dầu Sau một thời gian làm việc, dầu bơi trơn chứa trong hộp bị bẩn (do bụi bặm và do hạt mài), hoặc 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 được bịt kín bằng nút tháo dầu. Theo bảng 18.7[2] ta chọn nút tháo dầu có kích thước như sau: d b m f L c q D S Do M20 x2 15 28 2,5 17,8 30 22 25,4 d. Kiểm tra mức dầu Ta sử dụng que thăm dầu có kết cấu kích thước như hình vẽ để kiểm tra mức dầu e. Chốt định vị Mặt ghép giữa nắp và thân nằm trong mặt phẳng chứa đường tâm của trục 3. Lỗ trục lắp ở trên nắp và thân hộp được gia cơng đồng thời. Để đảm bảo vị trí tương đối của nắp và thân trước và sau khi gia cơng cũng như khi lắp ghép, ta dùng 2 chốt định vị. Nhờ có chốt định vị, khi xiết bulơng khơng làm biến dạng vòng ngồi của ổ (do sai lệch vị trí tương đối của nắp và thân), do đó loại trừ được một trong các ngun nhân làm ổ chóng mỏi Theo bảng 18.4b[2] ta chọn chốt định vị hình cơn có hình dạng và kích thước như sau: d c l 1,0 45 f. Cốc lót SVTH: PHẠM QUANG KIÊN Trang 46 GVHD: HỒ THỊ MỸ NỮ ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY Cốc lót được dùng để đỡ cặp ổ kép, tạo thuận lợi cho việc lắp ghép và điều chỉnh bộ phận lót ổ cũng như điều chỉnh sự ăn khớp của trục vít. Ống lót được làm bằng gang xám GX 1532 với các kích thước : Chiều dày: = 8 mm Chiều dày vai 1 = 8 mm Chiều dày bích 2 = 7 mm V. BƠI TRƠN VÀ ĐIỀU CHỈNH ĂN KHỚP Bơi trơn các bộ truyền trong hộp Để giảm mất mát cơng suất vì ma sát, giảm mài mòn răng, đảm bảo thốt nhiệt tốt và đề phòng các tiết máy bị han gỉ cần phải bơi trơn liên tục các bộ truyền trong hộp giảm tốc Do vận tốc vòng của bánh răng và vận tốc trượt của trục vít đều