ĐỒ ÁN MÔN HỌC CHI TIẾT MÁY THIẾT KẾ HỘP GIẢM TỐC KIỂU 2 CẤP KHAI TRIỂN DẪN ĐỘNG BĂNG TẢI

Trong quá trình học môn Truyền động cơ khí em đã được làm quen với những kiến thức cơ bản về kết cấu máy, các bộ phận của máy và các tính năng cơ bản của các chi tiết máy thường gặp.. Hộ

TRƯỜNG ĐH BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG

KHOA CƠ KHÍ

BỘ MÔN THIẾT KẾ MÁY

ĐỒ ÁN MÔN HỌC CHI TIẾT MÁY

Học kỳ II năm học 2018-2019

SV thực hiện : Trần Hùng Vĩ MSSV: 101160213

GV hướng dẫn : Đặng Phước Vinh

Ngày hoàn thành : 03/06/2019 Ngày bảo vệ: : 07/06/2019

ĐỀ TÀI THIẾT KẾ HỘP GIẢM TỐC KIỂU 2 CẤP KHAI TRIỂN DẪN ĐỘNG BĂNG TẢI

LỜI NÓI ĐẦU

Đồ án thiết kế máy là nội dung không thể thiếu với chương trình đào tạo kĩ sư cơ khí nhằm

cung cấp cho sinh viên những kiến thức cơ sở về kết cấu máy và các quá trình cơ bản khi thiết kế máy Trong quá trình học môn Truyền động cơ khí em đã được làm quen với những kiến thức cơ bản về kết cấu máy, các bộ phận của máy và các tính năng cơ bản của các chi tiết máy thường gặp Đồ án Thiết kế máy giúp em hệ thống lại các kiến thức đã học và tìm hiểu sâu hơn về nó Đặc biệt là em áp dụng được các kiến thức từ các môn học như Truyền động cơ khí, Sức bền vật liệu, Vẽ kỹ thuật, Vẽ kỹ thuật cơ khí, Kỹ thuật đo cơ khí…trong quá trình hoàn thành đồ án Hộp giảm tốc là cơ cấu truyền động nhờ sự ăn khớp trực tiếp giữa các bánh răng Hộp giảm tốc dùng để giảm vận tốc góc và tăng momen xoắn, hộp giảm tốc là bộ phận trung gian giữa động

cơ và máy công tác Khi nhận đồ án Thiết kế máy thầy giao cho, em đã tìm hiểu và cố gắng hoàn thành đồ án môn học này.

Đề tài được giao là thiết kế máy trộn trục ngang của dây chuyền sản xuất thức ăn chăn nuôi Dùng hộp giảm tốc được dẫn động bằng động cơ điện và có kết hợp với các bộ truyền ngoài (đai, khớp nối).

Trong quá trình làm em đã tìm hiểu các nội dung sau:

- Cách chọn động cơ điện cho hộp giảm tốc.

- Cách phân phối tỉ số truyền cho các cấp trong hộp giảm tốc.

- Cách thiết kế các bộ truyền trong và ngoài của hộp giảm tốc.

- Các chỉ tiêu tính toán và các thông số cơ bản của hộp giảm tốc.

- Các chỉ tiêu tính toán, chế tạo bánh răng và trục.

- Cách xác định thông số của then.

- Kết cấu, công dụng và cách xác định các thông số cơ bản của hộp giảm tốc.

- Cách tính toán và xác định chế độ bôi trơn cho các chi tiết của hộp giảm tốc

- Cách thể hiện bản vẽ đúng tiêu chuẩn.

Do lần đầu làm đồ án và tìm hiểu với lượng kiến thức tổng hợp nên còn những phần kiến thức chưa hoàn toàn nắm vững Trong quá trình làm đồ án em đã tham khảo nhiều tài liệu cũng như giáo trình có liên quan, song sai sót là điều khó tránh khỏi Em rất mong nhận được sự hướng dẫn thêm của các thầy để em có thể nắm vững cũng như củng cố lại kiến thức đã được học.

Em xin chân thành cảm ơn các thầy trong bộ môn, đặc biệt là thầy Đặng Phước Vinh đã trực tiếp hướng dẫn em trong quá trình hoàn thành đồ án

I) SƠ ĐỒ ĐỘNG HỌC :

1 Ð?ng co di?n; 2 B? truy?n dai thang; 3 H?p gi?m t?c; 4 N?i tr?c; 5 Bang t?i

3

2 P

1

5 V

So d? d?ng h?c

4

1.Động cơ điện; 2 Bộ truyền đai thang; 3 Hộp giảm tốc

4 Nối trục; 5 Băng tải

Momen thực tế trên băng tải:

M= P D

2 =

1500.320

2.100 =¿ 240 (N/m)Chọn số vòng quay đồng bộ của động cơ:

n đb=60 f

p =

60.50

2 =1500 (vòng/phút)Suy ra : Số vòng quay băng tải là :

Với: η1= 0,94 hiệu suất bộ truyền đai

η2=0,97 hiệu suất bộ truyền bánh răng

η3 = 0,975 hiệu suất của một cặp ổ lăn

η4=1 hiệu suất khớp nốiCông suất đẳng trị trên băng tải

N đtđc=N đtbt

η =

1,61 0,8668=1.85(kW)Vậy chọn sơ bộ động cơ che kín quạt gió kí hiệu : A02_31-4 có:

Công suất động cơ : N đm=2,2kW

Số vòng quay động cơ : n đc=1430(vòng/phút)

 Phân phối tỉ số truyền

Với i đ : Tỉ số truyền của bộ truyền đai

i n : Tỉ số truyền của bộ truyền bánh răng trụ nghiêng cấp nhanh

i c: Tỉ số truyền của bộ truyền bánh răng trụ nghiêng cấp chậm

Mômen xoắn và công suất trên mỗi trục được xác định lần lượt như sau:

Công suất trên các trục

A)Thiết kế bộ truyền đai thang:

 Chọn loại đai:

Giả sử vận tốc của đai v > 5m/s, có thể dùng đai loại A hoặc E Ở đây ta dùng đai loại A

 Tiết diện đai : a.h (mm) = 13 8

 Diện tích tiết diện : F (mm2¿ = 81

≈ 1210 (mm)

Suy ra theo chiều dài tiêu chuẩn thì L = 1300 (mm)

*) Kiểm nghiệm: Số vòng quay u trong 1(s)

→ 0,231 (m) ≤ A ≤0,84 (m) →Thỏa mãn điều kiện

*) Khoảng cách nhỏ nhất cần thiết để mắc đai

≈ 154 0≥ 1200 (Thỏa điều kiện )

*) Xác định số đai Z cần thiết vs ứng suất căng ban đầu là σ0= 1,2 (N/mm2¿

Tra bảng 5.17 ta được : Hệ số tải trọng : K đ = 1,2 ÷ 1,5

B) Thiết kế bộ truyền bánh răng cấp nhanh

1) Chọn vật liệu chế tạo bánh răng.

Bánh nhỏ: Thép 45 thường hóa có {Giới hạn bền kéo σ bk=600(N /mm2)

*) Định ứng suất mỏi tiếp xúc và ứng suất mỏi uốn cho phép:

Ứng suất tiếp xúc cho phép:

Số chu kì làm việc tương đương của bánh lớn :

i n=

715 3,4=210(vg/phút);

T = 5 300 14

Vậy số chu kì làm việc tương đương của bánh nhỏ N tđ 1=Ntđ 2 .i n cũng lớn hơn N0=107

Suy ra hệ số chu kì ứng suất k ' N=1

Ứng suất tiếp xúc của bánh nhỏ

Số chu kì tương đương của bánh lớn

Suy ra hệ số chu kì ứng suất uốn k ' ' N=1

Giới hạn mỏi uốn của thép 45

Hệ số tập trung ứng suất ở chân răng K σ= ¿1,8

Vì ứng suất thay đổi theo chu kì mạch động nên dung công thức (3-5)

Bánh nhỏ : [σ ]u 1=1,5 σ−1 k N ' '

n K σ =

258.1,5 1,5.1,8=¿ 143,3 (N /mm2

)

Bánh lớn : [σ ] u 2=1,5 σ−1 k N ' '

n K σ =

206,4.1,5 1,5.1,8 =¿ 114,67 (N /mm2

)

Sơ bộ lấy hệ số tải trọng K = 1,3

Chọn hệ số chiều rộng bánh răng : ψ A=b

A = 0,45Tính khoảng cách trục (3.10) với θ = 1,25

Vận tốc vòng và chọn cấp chính xác của bánh răng

 Vận tốc vòng

v = 2 πA n1

60.1000(i+1)=

2 π 162,9.100 60.1000 4,4 ≈ 1,7 (m/s)

 Với vận tốc v = 1,7 (m/s) => có thể chọn cấp chính xác là 9

Định chính xác hệ số tải trọng K.

 Chiều rộng bánh răng b = ψ A A = 0,45 100 = 45 (mm) => Lấy b = 45 (mm)

 Đường kính vòng lăn bánh răng nhỏ

d1= 2.100

u+ 1 =

2.100 3,4+1=46(mm)

Vậy hệ số tập trung tải trọng thực tế

Z tđ 2= Z2

(c os β )2=

75 (0,97 )2≈80

Hệ số dạng răng

Bánh nhỏ : y1= ¿ 0,429 Bánh lớn : y2= ¿ 0,511

Lấy hệ số: θ ' ' = 1,5

Kiểm nghiệm ứng suất uốn

 Đối với răng bánh nhỏ

¿

σ u2=21(N/mm2

¿ <[σ ] u 2= ¿ 114,67 (N/mm2

¿

Kiểm nghiệm ứng suất bền của răng khi chịu quá tải đột ngột trong thời gian ngắn:

Ứng suất tiếp xúc cho phép

d2=m n z2cosβ =

2 75 0,97 ≈155

3915 tan20°0,97 ≈ 1470Lực dọc trục (N) P a=P tanβ = 3915 tan(14,1°¿≈ 985

C) Thiết kế bộ truyền bánh răng cấp chậm

1) Chọn vật liệu chế tạo bánh răng.

Bánh nhỏ: Thép 45 thường hóa có {Giới hạn bền kéo σ bk=600(N /mm 2

*) Định ứng suất mỏi tiếp xúc và ứng suất mỏi uốn cho phép:

Ứng suất tiếp xúc cho phép:

Số chu kì làm việc tương đương của bánh lớn :

*) Ứng suất uốn cho phép :

Số chu kì tương đương của bánh lớn

→ Hệ số chu kì ứng suất uốn k ' ' N=1

Giới hạn mỏi uốn của thép 45

Hệ số tập trung ứng suất ở chân răng K σ= ¿1,8

Vì ứng suất thay đổi theo chu kì mạch động nên dung công thức (3-5)

Bánh nhỏ : [σ ]u 1=1,5 σ−1 k N ' '

n K σ =

258 1,5 1,5 1,8=¿ 143,3 (N /mm2)

Bánh lớn : [σ ] u 2=1,5 σ−1 k N ' '

n K σ =

206,4 1,5 1,5 1,8 =¿ 114,67 (N /mm2)

Sơ bộ lấy hệ số tải trọng K = 1,3

Chọn hệ số chiều rộng bánh răng : ψ A=b

A = 0,45Tính khoảng cách trục (3.10) với θ = 1,25

2

. 1,3.1,91

0,45.1,25 77,77=¿ 169 (mm)Lấy A = 170 (mm)

 Chiều rộng bánh răng b = ψ A A = 0,45 170 = 76,5 (mm) => Lấy b = 76,5 (mm)

 Đường kính vòng lăn bánh răng nhỏ

d1= 2 A

u+1=

2.170 2,7+1≈ 92(mm)

Do đó

ψ d=b

d1≈ 0,831

Với ψ d = 0,831 theo bảng 3-12 ta tìm được K tt bảng=1,13.

Vậy hệ số tập trung tải trọng thực tế

K tt=K tt bảng+ 1

2 =¿ 1,1

Chiều rộng bánh răng b thỏa mãn điều kiện

Hệ số dạng răng

Bánh nhỏ : y1= ¿ 0,451 Bánh lớn : y2= ¿ 0,511

Lấy hệ số: θ ' ' = 1,5

Kiểm nghiệm ứng suất uốn

 Đối với răng bánh nhỏ

¿

σ =13,24(N /mm2)<[σ ] = ¿ 114,67 (N/mm2

¿

Kiểm nghiệm ứng suất bền của răng khi chịu quá tải đột ngột trong thời gian ngắn:

Ứng suất tiếp xúc cho phép

Các thông số hình học của bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng

d2=m n z2cosβ =

3.81 0,98≈ 248

(mm)

D i 1 = d1– 2,5.m n = 92 – 2,5.3 = 84,5

D i 2= d2 – 2,5.m n = 248 – 2,5 3 = 240,5

5100 tan 20°0,98 ≈ 1895Lực dọc trục (N) P a=P tanβ = 5100 tan (11,5 ¿¿°)≈¿1040

III) TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRỤC VÀ REN

Đối với trục II:

a +b

Pa1 n

c P1 RAy

Ở đây : M td n−n=√M u n−n2

+0,75 M2x ¿√80940 2 +0,75 27515 2≈ 84375 (Nmm)

[σ]=¿ 50 (N/mm2¿

→ d n−n ≥√3 M td n−n

0,1[σ]=

3

√843750,1.50≈26 (mm) Lấy d n−n= ¿ 30 (mm)Đường kính trục ở tiết diện m-m:

P2 RCy

≈ 724(N)

→ R Cy=P r 3+R Dy−Pr 2=1895+724−1470≈ 1150(N)

∑mC x=P3a+P2(a+b )−R Dx(a+b+c)=0

→ R Dx=P3a+P2 (a+b)

a+ b+c =

5100 90+3915.(90+104 )

194+70 ≈ 4615 (N) → R Cx=P3+P2−RDx=5100+3915−4615=4400 (N)

Đường kính trục ở tiết diện i-i: Với [σ]=50 (N/mm2¿

d i−i ≥√3 M tdi −i

605160 (Nmm)

Pr4 Pa4

REy

RFy RFx

(N)

k τ

ε τ=

1,5 0,71≈ 2,1 Tập trung ứng suất do lắp căng, với kiếu lắp ta chọn T3 áp suất sinh ra trên bề mặt

2 )≤[τ c]=87(N /mm2)

Kiểm nghiệm sức bền cắt:

τ c= 2 M x

d2II b l3=

2.90043 50.16 40≈ 5,6(N /mm

2 )≤[τ c]=87(N /mm2)

→ Lực dọc trục A t hướng về gối trục bên trái

Vì lực hướng tâm ở hai gối trục gần bằng nhau nên ta chỉ tính đối với một bên gối trục, ở đây ta tính gối trục bên phải (vì Q lớn hơn) và chọn ổ cho gối trục này, gối trục còn lại lấycùng loại :

Q B= ¿(K v R B+m A t¿ K n K t= ¿ 2958+1,5 1364 ¿.1,2≈ 6005(N )=600,5 (daN)

C=600,5 (715.21000)0,3≈ 85403 ≤ C bảng

Ứng với d = 40 (mm) → Chọn ổ có kí hiệu 36311, C bảng= ¿90000

Có đường kính ngoài của ổ D =120 (mm), chiều rộng B =29 (mm)

Sơ đồ chọn ổ bi đỡ cho trục II:

ß

R S

D c

Vậy sơ đồ chọn trục đúng :

Q C= ¿(K v R C+m At¿ K n K t= ¿ 4548+1,5.9 ¿.1,2 ≈ 5474(N )=547,4 (daN)

C=547,4 (210.21000)0,3≈ 53906 ≤C bảng

Ứng với d = 50 (mm) → Chọn ổ có kí hiệu 36211, C bảng= ¿57000

Có đường kính ngoài của ổ D =100 (mm), chiều rộng B = 21(mm)

Sơ đồ chọn ổ bi đỡ cho trục III:

F

E

ß

R E

→ Lực dọc trục A t hướng về gối trục bên trái

Vì lực hướng tâm ở hai gối trục gần bằng nhau nên ta chỉ tính đối với một bên gối trục, ở đây ta tính gối trục bên phải (vì Q lớn hơn) và chọn ổ cho gối trục này, gối trục còn lại lấycùng loại :

2) Bôi trơn ổ lăn:

Bộ phận ổ được bôi trơn bằng mỡ, vì vận tốc bộ truyền bánh răng thấp, không thể dùng phương pháp bắn tóe để hắt dầu trong hộp bôi trơn bộ phận ổ Có thể dùng mỡ loại T ứng với nhiệt độ làm việc từ 60 ÷ 100 ℃ và vận tốc dưới 1500 (vg/phút)

Lượng mỡ chứa 2/3 chỗ rỗng của bộ phận ổ Để mỡ không chảy ra ngoài và ngăn không cho dầu rơi vào bộ phận ổ, nên làm vòng chắn dầu

→ Dùng mỡ loại: T

3) Che kín ổ lăn :

Để che kín các đầu trục ra, tránh sự xâm nhập của bụi và tạp chất vào ổ, cũng như ngăn

mỡ chảy ra ngoài, ở đây dùng loại vòng phớt có kích thước:

Điều kiện về sức bền uốn của chốt:

VI) CẤU TẠO VỎ HỘP VÀ CHI TIẾT KHÁC:

Vỏ hộp giảm tốc có nhiệm vụ là đảm bảo vị trí tương đối giữa các chi tiết và bộ phận máy, tiếp nhận tải trọng từ các chi tiết lắp trên vỏ, chứa dầu bôi trơn, bảo vệ các chi tiết máy tránh bụi bặm Chỉ tiêu của hộp giảm tốc là độ cứng cao và khối lượng nhỏ Chọn vật liệu để đúc hộp giảm tốc

là gang xám có kí hiệu là GX15-32.

Dùng phương pháp đúc để chế tạo nắp ổ, vật liệu là GX15-32.

Tên gọi Biểu thức tính toán KQ

răng với nhau 2   =11, lấy 2 =11(mm) 11

Số lượng bulông trên nền, Z

700 320

3,4 5,1 (200 300) (200 300)

Để kiểm tra, quan sát các tiết máy trong hộp khi lắp ghép và để đổ dầu vào hộp, trên đỉnh

hộp có lắp cửa thăm Dựa vào bảng 18.5[2] ta chọn kích thước của cửa thăm như sau:

A B A 1 B 1 C C 1 K R Vít Số lượng

6.2.2 Nút thông hơi.

Khi làm việc nhiệt độ trong hộp tăng lên, để giảm áp suất và điều hòa không khí bên trong

và bên ngoài hộp, người ta dùng nút thông hơi Nút thông hơi được lắp trên nắp cửa thăm (hình

vẽ nắp cửa thăm) Theo bảng 18.6[2] ta chọn các kích thước của nút thông hơi như sau:

6.2.4 Kiểm tra mức dầu.

Để kiểm tra mức dầu trong hộp giảm tốc ta dùng que thăm dầu, que thăm dầu có kết cấu như hình vẽ.

6.3 Bôi trơn cho hộp giảm tốc

6.3.1 Bôi trơn trong hộp giảm tốc

Do các bộ truyền bánh răng trong hộp giảm tốc đều có v < 12m/s nên ta chọn phương

pháp bôi trơn ngâm dầu Tra bảng 18.11[2] ta được độ nhớt 8 ứng với 1000 C.

Theo bảng 18.13[2] ta chọn được loại dầu bôi trơn là AK-15 có độ nhớt là 20 Centistoc.

6.3.2 Bôi trơn ngoài hộp giảm tốc.

Với bộ truyền ngoài hộp do không có thiết bị che đậy, hay bị bụi bặm bám vào, ta chọn bôi trơn định kì bằng mỡ.

Bảng 6.2 Bảng thống kê dành cho bôi trơn.

Tên dầu hoặc mỡ

Thiết bị cần bôi trơn

Lượng dầu hoặc mỡ

Thời gian thay dầu hoặc mỡ

Dầu ô tô máy kéo AK- 15

Bộ truyền trong hộp 0,6 lít/Kw 5 tháng

STT Tên mối ghép Kiểu lắp Ghi chú



3 Vòng trong ổ lăn với trục I  35 6k 2 ổ lắp giống nhau

4 Vòng ngoài ổ lăn trục I lắp với thân 80 7H 2 ổ lắp giống nhau

k

10 Vòng trong ổ lăn với trục II  45 6k 2 ổ lắp giống nhau

11 Vòng ngoài ổ lăn trục II lắp với thân 100 7H 2 ổ lắp giống nhau

8

h b x h = 16 x 10

16 Vòng trong ổ lăn với trục III 65k6 2 ổ lắp giống nhau

17 Vòng ngoài ổ lăn trục III lắp với

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí tập 1, Trịnh Chất - Lê Văn Uyển, NXB giáo dục, 2006 [2] Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí tập 2, Trịnh Chất - Lê Văn Uyển, NXB giáo dục, 2006 [3] Thiết kế chi tiết máy, Nguyễn Trọng Hiệp - Nguyễn Văn Lẫm, NXB giáo dục, 1999.

[4] Dung sai lắp ghép và kỹ thuật đo lường, PGS.TS Ninh Đức Tốn – GVC Nguyễn Thị Xuân Bảy, NXB giáo dục, 2006.