Thiết kế hộp giảm tốc 2 cấp đồng trục bánh răng nghiêng

Đề tài : Thiết kế hộp giảm tốc hai cấp đồng trục. Giáo viên hướng dẫn : DIỆP LÂM KHA TÙNG Lớp: CO18D TP.Hồ Chí Minh , Ngày 30 Tháng 9 Năm 2020.   LỜI NÓI ĐẦU Đồ án chi tiết máy là một trong những đồ án quan trọng nhất của sinh viên ngành cơ khí chế tạo máy. Đồ án thể hiện những kiến thức cơ bản của sinh viên về vẽ kĩ thuật, dung sai lắp ghép và cơ sở thiểt kế máy, giúp sinh viên làm quen với cách thực hiện đồ án một cách khoa học và tạo cơ sở cho các đồ án tiếp theo. Qua thời gian làm đồ án chi tiết máy, em đã nắm vững hơn về cách phân tích một công việc thiết kế, cách đặt vấn đề cho bài toán thiết kế. Vì đặc trưng nghiên cứu của môn học là tính hệ truyền động nên qua đó giúp cho sinh viên có cách xử lý sát thực hơn và biết cách kết hợp với những kiến thức đã được học để tính toán và chọn ra phương án tối ưu cho thiết kế. Hộp giảm tốc là một cơ cấu được sử dụng rộng rãi trong ngành cơ khí nói riêng và công nghiệp nói chung . Trong môi trường công nghiệp hiện đại ngày nay, việc thiết kế hộp giảm tốc sao cho tiết kiệm mà vẫn đáp ứng độ bền là hết sức quan trọng. Được sự phân công của Thầy, em thực hiện đồ án Thiết kế hộp giảm tốc đồng trục để ôn lại kiến thức và để tổng hợp lý thuyết đã học vào một hệ thống cơ khí hoàn chỉnh. Dù đã cố gắng hoàn thành đồ án này với cường độ làm việc cao, kỹ lưỡng và có sự hướng dẫn rất cụ thể của quý thầy cô nhưng do yếu tố thời gian, kiến thức còn hạn chế và chưa có kinh nghiệm thực tiễn nên chắc chắn đồ án này còn có nhiều thiếu sót và bất cập. Vì vậy, em rất mong sự sửa chữa và đóng góp ý kiến của quý thầy cô để em được rút kinh nghiệm và bổ sung thêm kiến thức. Xin cám ơn các thầy hướng dẫn và các thầy trong Viện Cơ khí đã giúp đỡ chúng em hoàn thành đồ án này! SINH VIÊN THỰC HIỆN   NỘI DUNG THIẾT KẾ Thiết kế hộp giảm tốc 2 cấp đồng trục bánh răng nghiêng có sơ đồ truyền động như hình vẽ và các số liệu được cho như sau: Công suất công tác: P =4.2 (kW) Số vòng quay công tác: n=33 (vòng/phút) Thời gian làm việc của máy: T=5 (năm) Số ca làm việc trong ngày: C=2 (ca) Số giờ làm việc trong ca: H= 8 (giờ) Số ngày làm việc trong năm: N=300 (ngày) Quay 1 chiều – tải va dập nhẹ. Công suất trục công tác (kW) Số vòng quay trục công tác (vg/ph) Số năm làm việc 4,2 33 5 năm Chế độ tải t1=0,7ck với T1=T, t2=0.3ck với T2=0,7T MỤC LỤC NỘI DUNG THIẾT KẾ I. XÁC ĐỊNH CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN 2 1.CHỌN ĐỘNG CƠ: 2 2.PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN 2 II. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN NGOÀI HỘP GIẢM TỐC . 2 1.Chọn dạng đai 2 2.Đường kính bánh đai nhỏ: 2 3.Đường kính bánh đai lớn: 2 4.Khoảng cách trục nhỏ nhất xác định theo công thức: 2 5.Chiều dài tính toán của đai: 2 6.Góc ôm đai bánh đai nhỏ: 2 7.Tính số đai z 2 8.Chiều rộng bánh đai: 2 9.Các lực tác dụng của đai 2 10.. Tuổi thọ đai xác định theo công thức: 2 III. THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG 2 1.Tính toán bộ truyền cấp chậm 2 2.Tính toán bộ truyền cấp nhanh 2 IV. TÍNH TOÁN TRỤC VÀ CHỌN THEN 2 V. Chọn ổ lăn và khớp nối 2 1.Chọn ổ lăn: 2 2.Chọn Khớp nối đàn hồi 2 VI. THIẾT KẾ VỎ HỘP, CHI TIẾT PHỤ VÀ DUNG SAI VÀ LẮP GHÉP 2 1.Chi tiết phụ 2 2.Dung sai lắp ghép 2 3.Thiết kế vỏ hộp giảm tốc 2 XÁC ĐỊNH CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN CHỌN ĐỘNG CƠ: Chọn hiệu suất hệ thống Hiệu suất truyền động  = _(đ¬) 〖.〗_ol^3 〖.〗_(br1.) 〖_(br2.) 〗_nt = 0,95.〖0,995〗^3.0,98.0,98.0,995 = 0,89 Trong đó: _đ= 0,95: hiệu suất bộ truyền đai . _ol= 0,995: hiệu suất của 1 cặp ổ lăn. _br1= 0,98: hiệu suất của bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng 1. _br2= 0,98: hiệu suất của bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng 2. _nt= 0.995: hiệu suất của nói trục vòng đàn hồi. Tính công suất cần thiết: "P" n=Pnt=P¬max.√(((T1/T)^2.t1+(T2/T)^2.t2)/(t1+t2))=4,2√(((T/T)^2.0,7t+(0,7T/T)^2.0,3t)/t)=3.86kW Công suất cần thiết Pct= Pn/η=3,865/0.89=4,34 kW Xác định số vòng quay sơ bộ của động cơ Số vòng quay trên trục công tác: nlv=33 (vòng/phút) Chọn sơ bộ tỷ số truyền u¬ch=uh.uđ=14.2=28 với uh=14 : tỷ số truyền của hộp giảm tốc bánh răng trụ hai cấp (8÷40) uđ=2 : tỷ số truyền của bộ truyền đai thang (2÷4)

BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP HỒ CHÍ MINH VIỆN CƠ KHÍ ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CHI TIẾT MÁY Đề tài : Thiết kế hộp giảm tốc hai cấp đồng trục Giáo viên hướng dẫn : DIỆP LÂM KHA TÙNG Lớp: CO18D TP.Hồ Chí Minh , Ngày 30 Tháng Năm 2020 ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY 63 LỜI NÓI ĐẦU Đồ án chi tiết máy đồ án quan trọng sinh viên ngành khí chế tạo máy Đồ án thể kiến thức sinh viên vẽ kĩ thuật, dung sai lắp ghép sở thiểt kế máy, giúp sinh viên làm quen với cách thực đồ án cách khoa học tạo sở cho đồ án Qua thời gian làm đồ án chi tiết máy, em nắm vững cách phân tích cơng việc thiết kế, cách đặt vấn đề cho tốn thiết kế Vì đặc trưng nghiên cứu mơn học tính hệ truyền động nên qua giúp cho sinh viên có cách xử lý sát thực biết cách kết hợp với kiến thức học để tính tốn chọn phương án tối ưu cho thiết kế Hộp giảm tốc cấu sử dụng rộng rãi ngành khí nói riêng cơng nghiệp nói chung Trong môi trường công nghiệp đại ngày nay, việc thiết kế hộp giảm tốc cho tiết kiệm mà đáp ứng độ bền quan trọng Được phân công Thầy, em thực đồ án Thiết kế hộp giảm tốc đồng trục để ôn lại kiến thức để tổng hợp lý thuyết học vào hệ thống khí hồn chỉnh Dù cố gắng hoàn thành đồ án với cường độ làm việc cao, kỹ lưỡng có hướng dẫn cụ thể quý thầy cô yếu tố thời gian, kiến thức hạn chế chưa có kinh nghiệm thực tiễn nên chắn đồ án cịn có nhiều thiếu sót bất cập Vì vậy, em mong sửa chữa đóng góp ý kiến q thầy để em rút kinh nghiệm bổ sung thêm kiến thức Xin cám ơn thầy hướng dẫn thầy Viện Cơ khí giúp đỡ chúng em hồn thành đồ án này! SINH VIÊN THỰC HIỆN ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY 63 NỘI DUNG THIẾT KẾ Thiết kế hộp giảm tốc cấp đồng trục bánh nghiêng có sơ đồ truyền động hình vẽ số liệu cho sau: Công suất công tác: P =4.2 (kW) Số vịng quay cơng tác: n=33 (vịng/phút) Thời gian làm việc máy: T=5 (năm) Số ca làm việc ngày: C=2 (ca) Số làm việc ca: H= (giờ) Số ngày làm việc năm: N=300 (ngày) Quay chiều – tải va dập nhẹ Cơng suất trục cơng tác (kW) Số vịng quay trục công tác (vg/ph) Số năm làm việc 4,2 năm 33 Chế độ tải t1=0,7ck với T1=T, t2=0.3ck với T2=0,7T ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY 63 MỤC LỤC XÁC ĐỊNH CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN CHỌN ĐỘNG CƠ: Chọn hiệu suất hệ thống I Hiệu suất truyền động η = = 0,95 0,98.0,98.0,995 = 0,89 Trong đó: = 0,95: hiệu suất truyền đai = 0,995: hiệu suất cặp ổ lăn = 0,98: hiệu suất truyền bánh trụ nghiêng = 0,98: hiệu suất truyền bánh trụ nghiêng = 0.995: hiệu suất nói trục vịng đàn hồi Tính cơng suất cần thiết: n =Pnt=Pmax Công suất cần thiết Pct== Xác định số vòng quay sơ động Số vịng quay trục cơng tác: nlv=33 (vịng/phút) Chọn sơ tỷ số truyền uch=uh.uđ=14.2=28 ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY với 63 uh=14 : tỷ số truyền hộp giảm tốc bánh trụ hai cấp (8÷40) uđ=2 : tỷ số truyền truyền đai thang (2÷4) Số vịng quay sơ động cơ: nsb =nlv.uch=33.28=924 (vòng/phút) Chọn động điện: Động điện phải có thơng số thỏa mãn: + ≥ =4.34 kW +nđc nsb=924( vòng/phút) Từ ta tra bảng chọn động : 4A132S6Y3 (theo tài liệu Tính Tốn Thiết Kế Hệ Dẫn Động Cơ Khí-Tập 1- Trịnh Chất – Lê Văn Uyển) Kiểu động Công suất kW Vận tốc quay, vg/ph 4A132S6Y 5.5 960 0,8 PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN Tỷ số truyền chung hệ thống dẫn động : uch= =29.09 Trong đó: uch=ud.uh ud: tỉ số truyền đai uh: tỉ số truyền hộp giảm tốc + Chọn = 14 thỏa điều kiện ( ÷ 40 ) + Suy = = 2,077 thỏa điều kiện 85 2,2 2,0 ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY 63 Đối với hộp giảm tốc đồng trục, để sử dụng hết khả tải cặp bánh cấp nhanh ta chọn u1 theo công thức: Giá trị thường 1,5 1,6 Ở ta chọn 1,5 Suy u2 =uh/u1=14/4,14=3,38 -Công suất trục: + 4,34 + + + + -Số vòng quay trục: n1=nđc/ud=960/2.077=462 (vòng/phút) n2=n1/u1=462/4,14=111,5 (vòng/phút) n3=n2/u2=111,5/3,38=33 (vòng/phút) n4=n3/unt=33/1=33(vòng/phút) -Momen xoắn trục: +Ta có: Ti=9,55.106.Pi/ni Suy : Tđc=9,55.106.4,34/960=43173(N.mm) Tương tự +T1=84751(N.mm) ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY 63 +T2 =341744(N.mm) +T3 =1125742(N.mm) +T4 =1117060(N.mm) Trục Động I II II III Công tác Thông số Công suất P (kW) Tỷ số truyền u 2.077 Số vòng quay n (vòng/phút) 960 Momen xoắn T (Nmm) 4317 4,14 84751 3,38 341744 1125742 1117060 TÍNH TỐN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN NGỒI HỘP GIẢM TỐC ( BỘ TRUYỀN ĐAI THANG ) Tính tốn thiết kế truyền đai thang với : Pđc= 5,5 kW; n = 960 vòng/ phút; tỷ số truyền uđ= 2,077 Chọn dạng đai Theo hình 4.1 (theo tài liệu Tính Tốn Thiết Kế Hệ Dẫn Động Cơ Khí-Tập 1- Trịnh Chất – Lê Văn Uyển) phụ thuộc vào cơng suất 4,34 số vịng quay = 960 vịng/ pℎút, theo bảng 4.13 (theo tài liệu Tính Tốn Thiết Kế Hệ Dẫn Động Cơ Khí-Tập 1- Trịnh Chất – Lê Văn Uyển), ta cho đai loại Б với bt= 14mm ; b= 17 mm; ℎ = 10,5mm ; yo= 4,0mm ;A = 138mm2 ; d1= 140 ÷ 280mm Đường kính bánh đai nhỏ: d1= 1,2 dmin = 1,2.140 = 168 Theo tiêu chuẩn, ta chọn = 200mm Vận tốc đai: ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY 63 Giả sử ta chọn hệ thống trượt tương = 0,01 Đường kính bánh đai lớn: d2= u d1 (1 − ) = 2,077.200 (1 − 0,01) = 411mm Theo tiêu chuẩn ta chọn: d2= 400mm Tỷ số truyền đó: u= = 2,02 Sai lệch với giá trị chọn trước 2,73% Khoảng cách trục nhỏ xác định theo công thức: 2(d2+ d1)≥ a ≥0,55(d2+ d1)+h 2(200+400) ≥ a≥ 0,55(200+400)+10,5 1200mm ≥ a ≥340,5mm Ta chọn sơ a= 1.2 d2 = 1,2.400=480mm Chiều dài tính tốn đai: L= = 1923mm Theo bảng 4.13 (theo tài liệu Tính Tốn Thiết Kế Hệ Dẫn Động Cơ Khí-Tập 1Trịnh Chất – Lê Văn Uyển)),ta chọn đai có chiều dài tiêu chuẩn: L= 2000mm = 2m Số vòng chạy đai giây: i= = =4,524 [i] = 10 , thỏa điều kiện ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY 63 Tính tốn lại khoảng cách trục: a= Trong đó: k=L − = 2000 − = 1057,5 ∆= = = =100 Do đó: a= = =519,11mm Giá trị a thỏa mãn khoảng cho phép Góc ơm đai bánh đai nhỏ: Theo (4.7) (theo tài liệu Tính Tốn Thiết Kế Hệ Dẫn Động Cơ Khí-Tập 1- Trịnh Chất – Lê Văn Uyển) =1800 - 570= 1800 – 570 = 1580 = 2,75 rad Tính số đai z >1200 thỏa mãn điều kiện không trượt trơn 10 Các hệ số sử dụng: - Hệ số xét đến ảnh hưởng góc ôm đai: = 1-0,0025(180-) = 1-0,0025(180-158)=0,945 - Hệ số xét đến ảnh hưởng vận tốc: Cu= 1,13 u = 2,077(theo tài liệu Tính Tốn Thiết Kế Hệ Dẫn Động Cơ Khí-Tập 1- Trịnh Chất – Lê Văn Uyển) - Hệ số ảnh hưởng đến phân bố không đồng tải trọng dây đai Cz , Pđc/P0=5,5/3,5=1,6 tra bảng 4.18(theo tài liệu Tính Tốn Thiết Kế Hệ Dẫn Động Cơ Khí-Tập 1- Trịnh Chất – Lê Văn Uyển) ta Cz=0,95 - Hệ số xét đến ảnh hưởng chế độ tải trọng (theo tài liệu Tính Tốn Thiết Kế Hệ Dẫn Động Cơ Khí-Tập 1- Trịnh Chất – Lê Văn Uyển) ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY 63 Kd = 1,35( cấu làm việc ca) - Hệ số xét đến ảnh hưởng chiều dài dây đai (theo tài liệu Tính Tốn Thiết Kế Hệ Dẫn Động Cơ Khí-Tập 1- Trịnh Chất – Lê Văn Uyển), ta có L0= 2240mm: = = 0,9 Tra bảng 4.16 ta có CL=0.98 Theo đồ thị 4.19 (theo tài liệu Tính Tốn Thiết Kế Hệ Dẫn Động Cơ Khí-Tập 1Trịnh Chất – Lê Văn Uyển), ta chọn [P0] = 3,5 kW, d= 200 mm, v=9.,048m/s2 đai loại Б, L0=2240mm Số dây đai xác định theo công thức: z ≥ Ta chọn = đai Chiều rộng bánh đai: Áp dụng công thức (4.17) (theo tài liệu Tính Tốn Thiết Kế Hệ Dẫn Động Cơ KhíTập 1- Trịnh Chất – Lê Văn Uyển): B=(z-1)t+2e Với z=2; t=19: e=12,5 tra bảng 4.21 (theo tài liệu Tính Tốn Thiết Kế Hệ Dẫn Động Cơ Khí-Tập 1- Trịnh Chất – Lê Văn Uyển) Thay số ta B=44mm ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY 63 Chọn ổ lăn Tổng hợp lực tác dụng lên gối đỡ : a) Fa= 629,11(N) Trên trục ta chọn loại ổ lăn lấy theo ổ lăn lớn Ta có Fa/Fr13 ≥ 0,3, Fa/Fr11 < 0,3 theo yêu cầu làm việc trục ta chọn Ổ bi đỡ-chặn để đảm bảo chịu tải trọng Đường kính cần chọn ổ lăn d=35mm Tra bảng P2.12 (TÀI LIỆU TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ DẪN ĐỘNG CƠ KHÍTẬP 1- TRỊNH CHẤT – LÊ VĂN UYỂN) chọn ổ lăn Đỡ chặn cỡ nặng hẹp, ký hiệu 66407 với d=35mm; D=100; b=25;r=2,5;r1=1,2;C=45,50;C0=33,7 Kiểm nghiệm khả tải ổ: Kiểm nghiệm ổ ổ chịu tải nặng b) Lực tác dụng lên ổ có hai lực: lực hướng tâm Fr11=N, Fa=629,11N ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY 63 Tải trọng quy ước xác định theo công thức Q=(XVFr+YFa)KđKt Va đập nhẹ nên hệ số Kđ=1,2 Kt=1 Vì vịng quay nên V=1 =0,018, ta chọn hệ số e =0,3 Đồng thời FCy = 1300,08 N ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY 63 ∑mCy = 52Ft2 – 21 2Ft3 + 28 5FDx = => FDx