THIẾT KẾ, GIA CÔNG CHI TIẾT VÀ LẮP RÁP MÁY đề TÀI HỘP GIẢM TỐC LOẠI a b c

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ PBL 3: THIẾT KẾ, GIA CƠNG CHI TIẾT VÀ LẮP RÁP MÁY NHÓM 19.06A ĐỀ TÀI: HỘP GIẢM TỐC LOẠI A-B-C Giáo viên hướng dẫn: TS LÊ HOÀI NAM TS PHẠM ANH ĐỨC TS ĐỖ LÊ HƯNG TOÀN Sinh viên thực hiện: TRẦN THANH HOÀNG TRẦN NGỌC BIỂN Lớp: 19CDTCLC3 (19.06A) Đà Nẵng, ngày tháng năm2020 MỤC LỤC Nội dung thuyết minh bao gồm: Lời nói đầu Phần Thiết kế  Chương 1: Giới thiệu chung đầu đề đồ án, loại hộp giảm tốc  Chương 2: Tính chọn động điện phân phối tỷ số truyền  Chương 3: Thiết kế truyền (bộ truyền ngoài, truyền trong)  Chương 4: Thiết kế trục tính then  Chương 5: Thiết kế gối đỡ trục  Chương 6: Tính chọn nối trục  Chương 7: Thiết kế vỏ hộp giảm tốc chi tiết máy khác  Chương 8: Bơi trơn che kín  Chương 9: Lựa chọn kiểu lắp cho mối ghép Phần Mô - Thầy Đức bổ sung Phần Gia công - Thầy Tồn bổ sung LỜI NĨI ĐẦU Thiết kế đồ án Chi tiết máy môn học ngành điện tử, môn học khơng giúp cho sinh viên có nhìn cụ thể, thực tế với kiến thức học, mà cịn sở quan trọng cho môn học chuyên ngành học sau Đề tài sinh viên giao thiết kế hệ dẫn động băng tải gồm có hộp giảm tốc hai cấp bánh trụ truyền đai thang Hệ thống đẫn động động điện thông qua truyền đai thang, hộp giảm tốc khớp nối truyền chuyển động tới băng tải Trong trình tính tốn thiết kế chi tiết máy sinh viên sử dụng tra cứu tài liệu sau Tập Chi tiết máy GS.TS-NGUYỄN TRỌNG HIỆP.Do lần làm quen với cơng việc tính toán, thiết kế chi tiết máy với hiểu biết hạn chế dù cố gắng tham khảo tài liệu giảng mơn học có liên quan song làm nhóm sinh viên khơng thể tránh thiếu sót Nhóm sinh viên kính mong hướng dẫn bảo nhiệt tình Thầy mơn giúp cho sinh viên ngày tiến Cuối sinh viên xin chân thành cảm ơn Thầy môn trực tiếp hướng dẫn, bảo cách tận tình giúp sinh viên hồn thành tốt nhiệm vụ giao PHẦN THIẾT KẾ MÁY CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐỒ ÁN, CÁC LOẠI HỘP GIẢM TỐC I Phân loại chọn sơ đồ hộp giảm tốc: Khái niệm: - Hộp giảm tốc cấu gồm phận truyền bánh hay trục vít, tạo thành tổ hợp biệt lập để giảm số vịng quay truyền cơng suất từ động đến máy công tác Ưu điểm chung: - Hiệu suất cao - Khả truyền công suất khác - Tuổi thọ lớn - Làm việc chắn sử dụng đơn giản Phân loại: - Loại truyền động (hộp giảm tốc bánh trụ, bánh nón, trục vít, bánh - trục vít) - Số cấp (một cấp, hai cấp v.v ) - Vị trí tương quan trụ không gian (nằm ngang, thẳng đứng v.v…) - Đặc điểm sơ đồ động (triển khai, đồng trục, có cấp tách đơi , ) Một số ví dụ hộp giảm tốc: Hình 4.1 Hộp giảm tốc bánh trụ cấp nằm ngang[1] Hình 4.1 4.2: Hộp giảm tốc bánh trụ cấp nằm ngang thẳng đứng Bánh có thẳng, nghiêng hình chữ V Trục lắp ổ lăn ổ trượt, tỉ số truyền i lấy ≤ thẳng, lấy tới 10 nghiêng chữ V Việc chọn sơ đồ hộp giảm tốc nằm ngang hay thẳng đứng yêu cầu thuận tiện kết cấu chung thiết bị dẫn động định Hình 4.2 Hộp giảm tốc bánh trụ cấp thẳng đứng[1] Hình 4.3 Hộp giảm tốc bánh nón cấp nằm ngang[1] Hình 4.4 Hộp giảm tốc bánh nón cấp thẳng đứng[1] Hình 4.3 4.4 Hộp giảm tốc bánh nón cấp: Hộp giảm tốc bánh nón thẳng nghiêng thường dùng để truyền cơng suất bé trung bình Khi dùng thẳng tỉ số truyền i khơng nên q 3, cịn dùng nghiêng tỉ số truyền tới Phần lớn trục hộp giảm tốc bánh nón lắp ổ lăn Hình 4.5 Hộp giảm tốc đồng trục[1] Hình 4.5 Ưu điểm: Cho phép giảm kích thước chiều dài, trọng lượng hộp giảm tốc bé so với loại khác Nhược điểm:  Hạn chế khả chọn phương án bố trí kết cấu chung thiết bị dẫn động có đầu trục vào đầu trục  Khó bơi trơn phận ổ trục hộp  Khoảng cách gối đỡ trục trung gian lớn, muốn đảm bảo trục bền cứng cần phải tăng đường kính trục Hình 4.6 Ưu điểm: Tải trọng phận bố ổ trục, sử dụng hết khả vật liệu, bánh phân bố đối xứng Nhược điểm: chiều rộng hộp tăng, cấu tạo phận ổ phức tạp hơn, số lượng chi tiết khối lượng gia cơng tăng Hình 4.6 Hộp giảm tốc có cấp tách đơi[1] Hình 4.7 Hộp giảm tốc hai cấp khai triển[1] Hình 4.8 Hộp giảm tốc ba cấp khai triển[1] Hình 4.9 Hộp giảm tốc bánh – trụ hai cấp nằm ngang[1] Hình 4.7 Ưu điểm hộp giảm tốc cấp: Thường dùng với phạm vi tỉ số truyền i=8 ÷ 30, hộp tiêu chuẩn có giới hạn i max =50 Muốn có tỉ số truyền lớn dùng hộp giảm tốc ba cấp (hình 4.8) i=50 ÷ 400 Khuyết điểm:  chủ yếu loại bánh phân bố không đối xứng ổ gối tựa.Tải phân bố không trục  Các ổ trục chọn theo phản lực lớn nhất, nên trọng lượng hộp giảm tốc có tăng so với loại sơ đồ khác Hình 4.9 4.10 Hộp giảm tốc bánh nón trụ hai cấp có tỉ số truyền thơng thường i=8 ÷ 15 Hộp giảm tốc ba cấp (một cấp bánh nón hai cấp bánh trụ, hình 4.11) dùng i=25 ÷ 75 Nếu dùng bánh nón nghiêng xoắn tỉ số truyền i lớn trị số nêu Hình 4.10 Hộp giảm tốc bánh nón – – trụ hai cấp thẳng đứng[1] Hình 4.11 Hộp giảm tốc bánh – trụ ba cấp[1] Hình 4.12 Hộp giảm tốc trục vít đặt [1] Hình 4.13 Hộp giảm tốc trục vít đạt trên[1] Hình 4.12, 4.13 4.14 Hộp giảm tốc trục vít:  Tùy theo vị trí tương đối trục vít bánh vít, sơ đồ hộp giảm tốc trục vít chia làm loại chính: trục vít đặt dưới, trục vít đặt trên, đặt đặt cạnh  Hộp giảm tốc có trục bánh vít đứng trục vít đặt cạnh dùng để dẫn động cấu xoay Tỉ số truyền hộp giảm tốc trục vít vào khoảng i=10 ÷ 70  Hiệu suất hộp giảm tốc trục vít tương đối nên dùng để truyền cơng suất lớn Hình 4.14 Hộp giảm tốc trục vít có trục bánh vít đặt đứng[1] Hình 4.15 Hộp giảm tốc trục vít – bánh răng[1] Hình 4.16 Hộp giảm tốc bánh - trục vít[1] Hình 4.15 Tỉ số truyền động hộp giảm tốc lên đến 150, trường hợp đặc biệt hơn150, trường hợp cá biệt lớn Hình 4.16 Tỉ số truyền trung bình loại 50 ÷130 ,i max tới 25 Hình 4.17 Tỉ số truyền loại tới 70 ÷ 2500 Hình 4.17 Hộp giảm tốc trục vít hai cấp[1] II Tìm hiểu hộp giảm tốc giao Hôp giảm tốc kiểu cấp nón trụ -Sơ đồ cấu tạo hộp giảm tốc kiểu cấp nón trụ : Hình 1.1: Sơ đồ động học [2] Động điện, Bộ truyền đai dẹt, Hộp giảm tốc, Khớp nối, Tang Bánh nhỏ σ tx 572[N/mm2 ] Bánh lớn σ tx 494 [N/mm2] Ứng suất tiếp xúc tải cho phép: σ txqt =2,5 σ Notx HB σ txqt 1=2,5 σ Notx H B 1=2,5 ×2,6 ×220=1430[N/mm2 ] σ txqt 2=2,5 σ Notx H B 2=2,5 ×2,6 ×190=1235[N/mm2 ] 1,05.10 ( i± ) K N σ tx= ≤¿ ( L−0,5 B ) i 0,85 b n2 √ σ tx= ( 2+1 )3 × 1,4 ×320,36 ×3,538 1,05.10 =340[N/mm ] ( 102,10−0,5.31 ) ×2 0,85× 31× 320,36 √ σ txqt =¿ σ tx × √ K qt =340 × √ 1,4=388[N/mm2] Thỏa mãn điều kiện Kiểm tra ứng suất uốn lớn xảy tải Ta có σ uqt =σ u K qt ≤ [ σ u ]qt [ σ u ]qt 1=0,8 σ ch =0,8 ×300=240[N/mm2] [ σ u ]qt 2=0,8 σ ch =0,8 ×260=208[N/mm2] σ uqt 1=σ u 1,3=140× 1,3=180 ≤ [ σ u ]qt 1=240 [N/mm2 ] σ uqt 1=σ u 1,3=116,67 1,3=151 ≤ [ σ u ]qt = 208[N/mm2] Thỏa mãn điều kiện Định thông số truyền Dựa vào bảng 3-2 trang 36 [1] để xác định thông số học tuyền Thông số hình học Cơng thức Gía trị Chiều dài nón L 102.1883443 Modun mặt mút lớn ms Modun trung bình m tb 2.544957888 Góc mặt nón lăn (mặt t gφ 0.5 nón chia) t gφ Đường kính vịng lăn (vòng chia) d1 , d2 2 120 240 Đường kính vịng lăn (vịng chia) trung bình d tb 101.7983155 d tb 203.5966311 Đường kính vịng đỉnh (khi chiều cao đầu h= ms ) De1 65.36656315 De2 242.6832816 Góc chân  (khi chiều cao chân h=1,25ms ) ¿ 1= 0.036680485 Góc đầu (khi chiều cao đầu h = m s) ¿❑1=❑2 0.029349126 Góc mặt nón chân φ i1,φ i 107.79283155 1.102982075 Góc mặt nón đỉnh φ £ 1,φ £ 0.492996735 1.136497844 Bảng 3.3: Số liệu thống kê từ [2] Tính lực tác dụng : Dựa vào công thức (3-51) trang [54] Tài liệu tham khảo: “Thiết kế chi tiết máy”, Nguyễn Trọng Hiệp, 1998 Ta có: M xI = 9,55.106 N I 3,762 =9,55× 10 × =56072 ( M /mm ) nI 640 Lực vòng: M xI 2×56072 = =934,5 ( N ) d1 120 Lực hướng tâm: PrI =P I tg ( α ) cos ( α )=934,5 ×tg ( φ1 ) ×cos ( α ) P I= ¿ 934,5 ×0,5 × cos ( 20 )=439(N) (α =20° ¿ Lực dọc trục: PaI =P rI =439(N ) Đối với bánh lớn: Lực vòng: P I =PII =934,5( N ) Lực hướng tâm: PrII =P aI =934,5( N ) Lực dọc trục: PaII =P rI =439( N ) Kiểm tra điều kiện bôi trơn bánh răng: Mức dầu thấp nhất: h min=(0,75 ữ 2)ìh Ta chn: h min=0,75ì h=0,75ì 9=6,75(mm) h ≈ 7(mm) De −d tb2 242,7−203,6 = =19,55 ( mm ) 2 Suy ra: h ≈ 7(mm) ≤19,55 ¿) (Thoả mãn điều kiện ngâm dầu) Ta có: Bánh nón lớn: Mức dầu cao nhất: Khụng nờn vt quỏ ( 13 ữ 16 ) ì D e2 D e2 247,7 h max= × = × ≈ 19,55mm ¿ 6 Suy ra: h max−h =19,55−7=12,55(mm) nằm khoảng 10−15(mm) Như ta thấy thoả mãn điều kiện ngâm dầu Dùng dầu bôi Dầu Tuabin (TOCT 32 - 53) 57 Chương IV:THIẾT KẾ TRỤC VÀ TÍNH THEN Chọn vật liệu Đối với hộp giảm tốc chịu tải trọng bình thường chọn loại thép thường hóa 45 Đường kính phôi: 80 mm Giới hạn bền kéo (σ bk): 600 [N/mm2] Giới hạn bền chảy(σ ch): 300 [N/mm2] Độ rắn HB: 190 HB Thiết kế trục tính độ bền Thơng số Trục i n (vịng/phút) Động Cơ 18,1044345 1450 I II III 2,263054323 640,7269967 320,363498 80,09087459 N (KW) 3.762 3.538161 105472,183 3,362668214 Mx (Nmm) 26344,82759 56072,3993 400963,0512 Bảng 4.1: Các thông số chi tiết ứng với phần truyền động Tính đường kính sơ trục theo cơng thức d ≥C √ N n ( Công thức 7-2 trang 114 [1]) Đối với trục I N=¿3,762(KW) n=¿640(vòng/phút) C – hệ số phụ thuộc vào ứng suất xoắn cho phép trục vào trục chuyển trung lấy C = 120 (C=110 ÷ 130) d I ≥ 120 × √ 3,762 ≈ 21,48 (mm) 640 ►Chọn d I =25 mm Đối với trục II N=¿3,538(KW) n=¿320(vòng/phút) d II ≥120 √ 3,538 ≈ 26,73 (mm) 320 ►Chọn d II =30 mm Đối với trục III N=¿3,362(KW) n=¿80(vịng/phút) d III ≥120 × √ 3,362 ≈ 41,72 (mm) 80 ►Chọn d III=45 mm Để chọn cho bước tính gần ,trong trị số d I ,d II ,d III ta lấy giá trị d II =30 mm để chọn loại ổ bị cỡ trung bình tra bảng 14P ta có chiều rộng ổ bi B=19 mm Tính gần trục: Ký hiệu a Tên gọi Khoảng cách từ mặt cạnh chi tiết quay đến thành hộp Quan hệ kích thước a=10 (mm) Trong khoảng : a=10 ÷15 (mm) Đối với HGT cở nặng lấy lớn hơn, b , b2 B1 , B2 Chiều rộng bánh chọn a tùy theo độ xác chế tạo lắp ráp Bánh nón: b 1=b2=31 (mm) Bánh trụ: B1=60 (mm) B2=70 (mm) Bol Bbđ Chiều rộng ổ lăn Chiều rộng bánh đai B=19(mm) Bbđ =100(mm) c=10 (mm) c Khoảng cách chi tiết quay Trong khoảng : c=10 ÷ 15 (mm) ∆ ≥ 1.2× δ , δ : chiều dày ∆ Khe hở bánh thành hộp lʼ Khoảng cách gối đỡ trục bánh nón nhỏ l l1 l2 Khoảng cách gối đỡ trục bánh trụ trục bánh nón lớn Khoảng cách gối đở trục điểm đặt lực xích bánh đai tác dụng lên trục Khoảng cách từ cạnh ổ đến thành hộp thân hộp, lấy: δ =8 ÷ 12 (mm) =10 ì1.2=12 (mm) l =( 2,5 ữ ) ì d II ( 75 ữ 90 ) chọn 80 (mm) Tổng kích thước hợp thành Tổng kích thước hợp thành l 2=10 (mm) l 2=5 ÷ 10 (mm) (bơi trơn dầu), cịn bơi trơn mỡ tùy theo cấu tạo nắp chắn mỡ, thơng thường: l 2=10 ÷ 15 (mm) l 3=15 (mm) l3 Chiều cao nắp đầu bulơng Tính theo cấu tạo nắp, kiểu lót kín phương pháp cố định nắp ổ Có thể lấy sơ bộ: l 3=15 ÷ 20(mm) l4 Khoảng cách từ nắp ổ đến mặt cạnh chi tiết quay hộp l5 Chiều dài phần mayơ phần lắp với trục l6 Khoảng cách từ nắp ổ đến nối trục ly hợp l7 Khe hở trục bánh l =10 (mm) Trong khoảng: l =10÷ 15 (mm) l 5=( 1,2 ữ1,5 ) ì d II ( 37.2ữ 46.5 ) chọn 42 (mm) Tùy theo loại khớp nối, điều kiện tháo lắp đóng mở l ≈ 20 (mm) Nếu không thoả mãn điều kiện này, nên sữa đổi kích thước truyền tính Bảng4.2: Bảng kích thước chiều dài trục : Hình 4.3 : Mơ hình hóa hộp giảm tốc  Tính chiều dài trục: Khoảng cách từ bánh đai đến ổ lăn: l= Bbđ Bol 100 19 + l +l 3+ = +10+15+ =84,5 (mm) 2 2 Khoảng cách gối đỡ trục bánh nón nhỏ: l ’=( 2,5÷ ) d=( 2,5 ữ ) ì30=90) mm Chn l ’=80 mm Khoảng cách từ BR1 tới ổ lăn lại: a+ b= b1 Bol 31 19 ¿ +10+10− =26 (mm) +a+l 2− 2 2 Chiều dài trục I : L ( I )=l+l ’+ a+b=84,5+80+ 26=190,6 ( mm ) Lực hướng tâm bánh đai: P R=Rd =1506 ( N ) Lực vòng: P I=934,5 ( N ) Lực hướng tâm: PrII =P aI =934,5( N ) Lực dọc trục: PaII =P rI =439( N ) Phản lực gối trục : d ∑ m B y =P R × l−Rcy ×l' −P I × ( a+ b+l' )+ Pa × 2I =0 1506 ×84,5−Rcy ×80−439 × ( 84,5+80 ) +934,5 × 19 =0 RCy =821,49( N ) R By=P rđ + RCy + Pr 1=1506+821,49+ 439=2766,49( N ) ∑ mBx =R cx × l' −PI × ( a+b+l' )=0 Rcx ×80−934,5 × ( 26+ 80 )=0 RCx =1238,21( N ) R Bx=−R Cx + PI =−1238,21+934,5=−303,71 ( N ) Hình 4.4 :??????(momen hay chi điền vô cái) Momen uốn tiết diện nguy hiểm : Tiết diện m-m : M um−m=¿ P I × l=1506 ×84,5=127257 ( N × mm ) Tiết diện n-n : M un−n=√ M uy2 + M 2ux =√ 33040 2+32196 2=1286,29 ( N × mm ) Trong đó : Mux Muy momen uốn theo trục x trục y dI 25 + R Cy × ( a+b )=934,5 × + 821,49× ( 26 ) 2 ¿ 33040 ( N × mm ) M ux =RCx × ( a+b )=1238,31 × ( 26 ) =32196 ( N × mm ) M uy =Pa ×  Đường kính trục tiết diện m-m n-n : Tại tiết diện m-m : Mtđ (Cơng thức 7-3 Trang 117_[1]) 0,1 ×(1−β )×[ σ ] d Trong đó: β= =0 trục khơng khoét lỗ d √ d= M tđ =√ M 2um−m +0,75 × M 2xI = √ 1272572 +0,75 ×56072,4 ¿ 136207,3 ( N × mm ) d= √ M tđ 136207,3 =3 =35( mm) 0,1 ×[σ ] 0,1 ×50 √ Ứng suất cho phép [ σ ]=50 ( N × mm ) (bảng 7- với vật liệu trục thép 45 có giới hạn bền σ b=600 ( N ×mm2 ) ) Có rãnh then nên chọn d=35(mm) Tại tiết diện n-n : d= √ M tđ (Cơng thức 7-3 Trang 117_[1]) 0,1 ×(1−β )×[ σ ] d Trong đó: β= =0 trục khơng kht lỗ d M tđ =√ M 2u n−n +0,75 × M 2xI = √ 1286,29+0,75 ×56072 , ¿ 48577,16 ( N ×mm ) d= √ M tđ 48577,16 =3 =21,33(mm) 0,1 ×[σ ] 0,1×50 √ Ứng suất cho phép [ σ ]=50 ( N × mm2 ) (bảng 7- với vật liệu trục thép 45 có giới hạn bền σ b=600 ( N ×mm2 )) Có rãnh then nên chọn d=25 ( mm ) 41 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Trọng Hiệp, Nguyễn Văn Lẫm, “Thiết kế chi tiết máy”, NXB Giáo dục, 1999 [2] Tên tác giả 1, Tên tác giả 2, “Tên tài liệu tham khảo”, NXB XYZ, 200x 42 ... đai b? ?nh đai P Chi? ??u rộng đai c? ?ng th? ?c (5-13)[2] :b ⩾ δ σ C C C C [ P ]0 t α v b b≥ 1000 N vδ [ σ P ] Ct C α C v C b Với ứng suất c? ?ng ban đầu σ 0=1,8 ÷2 (N/mm2 ¿ [ σ P ]0: Ứng suất c? ? ích cho... Chi? ??u rộng b? ?nh đai: Chi? ??u rộng b bánh đai chọn theo chi? ??u rộng b đai, b? ??ng(5-10) tớnh theo c? ??ng thc: B= 1,1 ? ?b+ (10 ữ 15)mm Suy ra: B= 100 (mm) D? ?a vào b? ??ng 5-10 [2] để chọn chi? ??u rộng b? ?nh đai Thoả... =30 mm để chọn loại ổ b? ?? c? ?? trung b? ?nh tra b? ??ng 14P ta c? ? chi? ??u rộng ổ bi B= 19 mm Tính gần tr? ?c: Ký hiệu a Tên gọi Khoảng c? ?ch từ mặt c? ??nh chi tiết quay đến thành hộp Quan hệ kích thư? ?c a= 10 (mm)