ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ PBL 1: THIẾT KẾ VÀ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG NHÓM 20.06A ĐỀ TÀI: HỘP GIẢM TỐC KIỂU 2 CẤP CÓ CẤP NHANH PHÂN ĐÔI Giảng viên hướng dẫn: TS. LÊ HOÀI NAM TS. PHẠM ANH ĐỨC TS. TRẦN ĐÌNH SƠN Sinh viên thực hiện: TRẦN HỮU NHẬT QUANG NGUYỄN VĂN MẪN Lớp: 20CDTCLC1 (20.06A) Đà Nẵng, tháng 2/2022
Trang 1ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
ĐỀ TÀI: HỘP GIẢM TỐC KIỂU 2 CẤP CÓ CẤP NHANH PHÂN ĐÔI
Giảng viên hướng dẫn: TS LÊ HOÀI NAM
Trang 2MỤC LỤC
Nội dung thuyết minh sẽ bao gồm:
Lời nói đầu
Phần 1 Thiết kế
Chương 1: Giới thiệu chung về đầu đề đồ án, các loại hộp giảm tốc
Chương 2: Tính chọn động cơ điện và phân phối tỷ số truyền
1: Tìm hiểu về các loại hộp giảm tốc, ưu nhược điểm
2: Tính chọn động cơ, phân phối tỉ số truyền
Chương 3: Thiết kế các bộ truyền (bộ truyền ngoài, bộ truyền trong)
Chương 4: Thiết kế trục và tính then
Chương 5: Thiết kế gối đỡ trục
Chương 6: Tính chọn nối trục
Chương 7: Thiết kế vỏ hộp giảm tốc và các chi tiết máy khác
Chương 8: Bôi trơn và che kín
Chương 9: Lựa chọn kiểu lắp cho các mối ghép
Trang 3LỜI NÓI ĐẦU Lời nói đầu tiên xin cho phép chúng tôi xin cảm ơn các thầy hướng dẫn đã đọc bài báo cáo này Do lần đầu làm báo cáo không thể tránh những thiếu xót đáng có kính mong các thầy có thể bỏ qua và những bài báo cáo sau chúng tôi sẽ cố gắng khắc phục và hoàn thiện nó tốt hơn.
Trang 4PHẦN 1
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÁC ĐẦU ĐỀ ĐỒ ÁN, CÁC LOẠI HỘP
GIẢM TỐC
PHẦN 2
TÍNH CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỶ TRUYỀN
1.1 Tìm hiểu về các loại hộp giảm tốc, ưu nhược điểm
Hộp giảm tốc là một cơ cấu gồm các bộ phận truyền bánh răng hay trục vít , tạo thànhmột tổ hợp biệt lập để giảm số vòng quay và truyền công suất đến máy công tác Ưu điểmcủa hộp giảm tốc là hiệu suất cao , có khả năng truyền những công suất khác nhau , tuổithọ lớn , làm việc chắc chắn và sử dụng đơn giản
Có nhiều loại hộp giảm tốc , được phân loại theo các đặc điểm chủ yếu sau:
Loại truyền động
Số cấp
Vị trí tương đối giữa các trục trong không gian
Đặc điểm của sơ đồ động
Sau đây là một số loại hộp giảm tốc:
a Hộp giảm tốc bánh răng trụ một cấp
Hộp giảm tốc bánh răng trụ một cấp có 2 loại sơ đồ là nằm ngang và thẳng đứng Cácbánh răng có thể là răng thẳng ,răng nghiêng và răng chữ V Vỏ hộp thường đúc bằnggang Trục có thể lấp trong ổ lăn hoặc ổ trượt tỷ số truyền i có thể lấy ≤ 5 nếu là răngthẳng hoặc có thể lấy tới 10 nếu răng nghiêng hoặc chữ V
Ưu điểm: có tác dụng tăng cường sức tải cũng như tuổi thọ cho động cơ ,có giá thành
rẻ, chất lượng ổn định
b Hộp giảm tốc bánh răng nón một cấp
Hộp giảm tốc bánh răng nón thẳng và răng nghiêng thường dùng để truyền công suất
bé hoặc trung bình khi dùng răng thẳng tỷ số truyền không nên quá 3 còn khi dùng răngnghiêng thì có thể tới 5 Phần lớn các trục của hộp giảm bánh răng nón đều lắp trong ổlăn
c Hộp giảm tốc bánh răng trụ tròn hai cấp và ba cấp
Thường có các loại sơ đồ sau:
Trang 5Sơ đồ đồng trục
Ưu điểm :
Cho phép giảm kích thước chiều dài , tải trọng của hộp giảm tốc
Nhược điểm :
Khả năng chịu tải trọng của cấp nhanh chưa dùng hết vì lực sinh ra ở quá trình
ăn khớp của bánh răng cấp chậm lớn hơn nhiều so với cấp nhanh trong khi đókhoảng cách 2 trục bằng nhau
Hạn chê khả năng chọn phương án bố trí kết cấu chung của thiết bị dẫn động vìchỉ có 1 đầu vào và 1 đầu ra
Khó bôi trơn bộ phận ổ trục ở giữa hộp
Khoảng cách giữa các gối đỡ của trục tung gian lớn , do đó muốn bảo đảm trục
đủ bền và cứng cần phải tăng đường kính trục
Sơ đồ hộp giảm tốc có cấp nhanh tách đôi
Sơ đồ hộp giảm tốc có cấp nhanh tách đôi dùng bánh răng nghiêng ở cấp chấm dùngbánh răng chử V hoặc bánh răng thẳng
Ưu điểm :
Tải trọng phân bố đều trên các ổ trục
Sử dụng hết khả năng của vật liệu chế tạo các bánh cấp nhanh và cấp chậm
Bánh răng phân bố đối xứng với ổ , sự tập trung tải trọng theo chiều dài răng íthơn so với sơ đồ khai triển thông thường
Nhược điểm :
Chiều rộng của hộp tăng lên một ít, cấu tạo bộ phận ổ phức tạp hơn , số lượngchi tiết và khối lượng gia công tăng
Sơ đồ hộp giảm tốc hai cấp và ba cấp khai triển
Hộp giảm tốc 2 cấp thường được dùng với phạm vi tỷ số truyền i=8 ÷ 30 , ở hộp giảmtốc tiêu chuẩn có giới hạn trên i max=50 Muốn có tỷ số lớn có thể dùng hộp giảm tốc bacấp i=50 ÷ 400
Trang 6d Hộp giảm tốc bánh răng nón-trụ
Hộp giảm tốc bánh răng nón-trụ có thể hai cấp hoặc ba cấp bánh răng có thể co răngthẳng , răng nghiên hoặc răng xoắn Bánh răng trụ có răng thẳng hoặc răng nghiêng Hộp giảm tốc bánh răng nón-trụ hai cấp có tỷ số truyền thông thường i=8 ÷ 15 hộpgiảm tốc ba cấp được dùng khi i=25 ÷ 75
Nếu dùng bánh răng nón răng nghiêng hoặc răng xoắn thì tỷ số truyền có thể lớn hơntrị số trên
f hộp giảm tốc bánh răng-trục vít , trục vít- bánh răng và trục vít hai cấp
Sơ đồ hộp giảm tốc bánh răng-trục vít tỉ số truyền có thể lên tới 150
Sơ đồ hộp giảm tốc trục vít-bánh răng , tỉ số truyền i=50 ÷ 130 ,i max=250
Sơ đồ hộp giảm tốc trục vít hai cấp , tỉ số truyền i=70 ÷ 2500.
g Hộp giảm tốc kiểu 2 cấp có cấp nhanh phân đôi
Trang 7Hình 2.1 sơ đồ hộp giảm tốc 2 cấp cấp nhanh phân đôi
Ưu điểm :
trục dọc cũng được triệt tiêu
chế tạo, dễ dàng bôi trơn
tải trọng đồng đều
Nhược điểm:
cấu tạo bộ phận của ổ lăn tương đối phức tạp, đồng thời, số lượng chi tiết máy
và đặc biệt là khối lượng gia công của hộp giảm tốc cũng tăng
Trang 8hình 2.2: sơ đồ mindmap về các loại hộp giảm tốc.
Động cơ điện cần chọn sao cho có lợi dụng được toàn bộ công suất động cơ khi làmviệc phải thỏa mãn 3 điều kiện :
Động cơ không phát nóng quá nhiệt độ cho phép
Có khả năng quá tải trong thời giam ngắn
Có moomen mở máy đủ lớn để thắng mômen cản ban đầu của phụ tải khi mớikhởi động Thường chọn động cơ theo điều kiện nhiệt độ rồi kiểm ra theo điềukiện quá tải và moomen mở máy
Để chọn động cơ ta cần tính công suất cần thiết kế ta đựa vào các số liệu đã cho:
Tải trọng P=3800 N
Vận tốc băng tải V =1,1 m/s
Đường kính tang D=340 mm
Gọi :
N đm là công suất định mức của động cơ
N lv làcông suất làm việc
N tdlà công suất tương đương
N ct là công suất cần thiết
Trang 9 là hiệu suất truyền động
❑bx=0.93 là hiệu xuất truyền động của bộ truyền xích ( hở )
❑br=0.98 là hiệu xuất của bộ truyền bánh răng trụ (kín)(3 bộ )
❑ol=0.995là hiệu xuất của ổ lăn (4 cập)
❑kn=1 là hiệu xuất của khớp nối
n sb là số vòng quay sơ bộ của động cơ
n lv là số vòng quay của trục công tác
Trang 10 i c là tỉ sô truyền chung
i h là tỉ số truyền của hộp giảm tốc 2 cấp
Vận tốc(v/p )
Hiệu suất %
Vận tốc(v/p )
Hiệu suất %
Trang 11(η¿¿II −III )=4.5172
η br η ol=
4.51720.98∗0.995=4,6325(kW )¿
(η¿ ¿I−II )=4.6325
η br2 η ol=
4.63250.982∗0.995=4,8478(kW )¿
(η¿ ¿I−dc)=4.8478
η k
=4.84781.0,995=4,872(kW )¿Công suất động cơ được tính toán N dc=4,8478 phải nhỏ hơn công suất động cơ lựa chọn
N đm=5,5 (kW ), n dc=1450( v
ph)
Trang 12Tính chính xác của tỉ số truyền : i c=i dc
i lv=
145061.79=23,466Chọn tỉ số truyền của hộp là : i h=8
Trang 13Hình 2.4 sơ đồ mindmap tính chọn động cơ và phân phối tỉ số truyền.
Chương 3:
Thiết kế các bộ truyền (bộ truyền ngoài, bộ truyền trong).
I Thiết kế bộ truyền ngoài ( truyền xích)
1 Chọn loại xích
Nếu xích làm việc với vận tốc dưới 10 ÷15 m/ s , nên dùng xích ống con lăn hoặc xíchrăng
Với v=1,1 m/s<10 ÷ 15 m/s thì ta dùng xích ống con lăn vì nó rẻ hơn xích răng
2 Tính số răng của đĩa
Với i x=3 ta chọn theo bảng 6-3 [1] có được số răng của đĩa nhỏ : Z1=27
Từ số răng của đĩa nhỏ ta tính được số răng của đĩa lớn:
k đ là hệ số xét tải trọng bên ngoài vì rung động nhẹ nên chọn k đ=1
k đ là hệ số xét chiều dài xích ,chọn A=(30 ÷ 50)t nên chọn k A=1
k o là hệ số xét đến cách bố trí bộ truyền k0=1
k đ là hệ số xét đến khả năng điều chỉnh lực căng xích, trục không điều chỉnhđược và không có đĩa hoặc con lắc căng xích nên chọn k đc=1,25
Trang 14 k0 là hệ số xét điều kiện bôi trơn, xích bôi trơn liên tục hoặc phun dầu liên tụcnên chọn k b=0,8
k c là hệ số xét chế độ làm việc của bộ truyền vì làm 2 ca nên chọn k đ=1,25
Kiểm nghiểm số vòng quay của đĩa xích theo điều kiện
n1≤ n gh
Với n gh=1050 số vòng giới hạn của đĩa dẫn tra theo bảng 6-5 [1]
Thỏa mã điều kiện
Trang 15Để đảm bảo độ võng bình thường tránh cho xích khỏi bị quá căng , giảm khoảng cáchtrục A 1 khoảng ∆ A=0,003 A=3,054 mm cuối cùng lấy A=1014,95mm.
5 Tính đường kính chia vòng của đĩa xích
k t=1,15 hệ số xét đến tác dụng của trọng lượng xích lên trục
N =4.5172 kW là công suất trên trục III
II THI T K B TRUY N BÁNH RĂNG TRONG H P GI M T CẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG TRONG HỘP GIẢM TỐC ẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG TRONG HỘP GIẢM TỐC Ộ TRUYỀN BÁNH RĂNG TRONG HỘP GIẢM TỐC ỀN BÁNH RĂNG TRONG HỘP GIẢM TỐC Ộ TRUYỀN BÁNH RĂNG TRONG HỘP GIẢM TỐC ẢM TỐC ỐC
Đ i v i h p gi m t c c p 2 c p có c p nhanh phân đôi :ối với hộp giảm tốc cấp 2 cấp có cấp nhanh phân đôi : ới hộp giảm tốc cấp 2 cấp có cấp nhanh phân đôi : ộp giảm tốc cấp 2 cấp có cấp nhanh phân đôi : ảm tốc cấp 2 cấp có cấp nhanh phân đôi : ối với hộp giảm tốc cấp 2 cấp có cấp nhanh phân đôi : ấp 2 cấp có cấp nhanh phân đôi : ấp 2 cấp có cấp nhanh phân đôi : ấp 2 cấp có cấp nhanh phân đôi :
Có bánh răng cấp nhanh là bánh răng trụ răng nghiêng
Có bánh răng cấp chậm là bánh răng trụ răng thẳng; ăn khớp không tốt có vađập nên phải tính theo bánh răng dịch chỉnh
Bánh răng ở cấp nhanh chịu tải trọng nhỏ bánh răng cấp chậm Nên khi chọn
hệ số chiều rộng răng sao cho b ch ≈ 2 b nh
1 Thi t k b truy n bánh răng tr nghiêng c p nhanhết kế bộ truyền bánh răng trụ nghiêng cấp nhanh ết kế bộ truyền bánh răng trụ nghiêng cấp nhanh ộp giảm tốc cấp 2 cấp có cấp nhanh phân đôi : ền bánh răng trụ nghiêng cấp nhanh ụ nghiêng cấp nhanh ấp 2 cấp có cấp nhanh phân đôi :
a) Ch n v t li u.ọn vật liệu ật liệu ệu
Bánh răng nh : Ch n thép 45 thỏ: Chọn thép 45 thường hóa có: ọn vật liệu ường hóa có:ng hóa có:
Thép 45:
σ b 1=600 N /mm2 ; σch 1=300 N /mm2 ; HB=200
(Phôi rèn, gi thi t đảm tốc cấp 2 cấp có cấp nhanh phân đôi : ết kế bộ truyền bánh răng trụ nghiêng cấp nhanh ường hóa có:ng kính phôi dưới hộp giảm tốc cấp 2 cấp có cấp nhanh phân đôi :i 100 mm )
Bánh răng l nới hộp giảm tốc cấp 2 cấp có cấp nhanh phân đôi : : Ch n thép 35 thọn vật liệu ường hóa có:ng hóa có :
Trang 16Thép 35 :
σ b 2=500 N /mm2 ; σch 2=260 N /mm2; HB=170
(Phôi rèn, gi thi t đảm tốc cấp 2 cấp có cấp nhanh phân đôi : ết kế bộ truyền bánh răng trụ nghiêng cấp nhanh ường hóa có:ng kính phôi dưới hộp giảm tốc cấp 2 cấp có cấp nhanh phân đôi :i 100 ÷ 300mm)
b) Đ nh ng su t m i ti p xúc và ng su t u n cho phép.ịnh ứng suất mỏi tiếp xúc và ứng suất uốn cho phép ứng suất mỏi tiếp xúc và ứng suất uốn cho phép ấp 2 cấp có cấp nhanh phân đôi : ỏ: Chọn thép 45 thường hóa có: ết kế bộ truyền bánh răng trụ nghiêng cấp nhanh ứng suất mỏi tiếp xúc và ứng suất uốn cho phép ấp 2 cấp có cấp nhanh phân đôi : ối với hộp giảm tốc cấp 2 cấp có cấp nhanh phân đôi :
a Ứng suất mỏi tiếp xúc cho phép.ng su t m i ti p xúc cho phép.ấp 2 cấp có cấp nhanh phân đôi : ỏ: Chọn thép 45 thường hóa có: ết kế bộ truyền bánh răng trụ nghiêng cấp nhanh
Th i gian làm vi cờng hóa có: ệu : 5 năm , 320 ngày và 18 gi ờng hóa có:
Mmax = là moment xo n l n nh t tác d ng lên bánh răng.ắn lớn nhất tác dụng lên bánh răng ới hộp giảm tốc cấp 2 cấp có cấp nhanh phân đôi : ấp 2 cấp có cấp nhanh phân đôi : ụ nghiêng cấp nhanh
Tra N0=107 theo b ng 3-9 [1]ảm tốc cấp 2 cấp có cấp nhanh phân đôi :
V y ta th y đật liệu ấp 2 cấp có cấp nhanh phân đôi : ược số chu kỳ tương đương của bánh lớn và bánh nhỏ điều lớnc s chu kỳ tối với hộp giảm tốc cấp 2 cấp có cấp nhanh phân đôi : ương đương của bánh nhỏ:ng đương đương của bánh nhỏ:ng c a bánh l n và bánh nh đi u l nủa bánh nhỏ: ới hộp giảm tốc cấp 2 cấp có cấp nhanh phân đôi : ỏ: Chọn thép 45 thường hóa có: ền bánh răng trụ nghiêng cấp nhanh ới hộp giảm tốc cấp 2 cấp có cấp nhanh phân đôi :
h n s chu kì c s ơng đương của bánh nhỏ: ối với hộp giảm tốc cấp 2 cấp có cấp nhanh phân đôi : ơng đương của bánh nhỏ: ở N0 Do đó h s chu kì ng su t c a c 2 bánh răng đ u ệu ối với hộp giảm tốc cấp 2 cấp có cấp nhanh phân đôi : ứng suất mỏi tiếp xúc và ứng suất uốn cho phép ấp 2 cấp có cấp nhanh phân đôi : ủa bánh nhỏ: ảm tốc cấp 2 cấp có cấp nhanh phân đôi : ền bánh răng trụ nghiêng cấp nhanh k ' N=1
D a vào công th c (3-1) trang 38 tài li u [1]ựa vào công thức (3-1) trang 38 tài liệu [1] ứng suất mỏi tiếp xúc và ứng suất uốn cho phép ệu
Đ tính s c b n ta dùng tr s nh là ể tính sức bền ta dùng trị số nhỏ là ứng suất mỏi tiếp xúc và ứng suất uốn cho phép ền bánh răng trụ nghiêng cấp nhanh ịnh ứng suất mỏi tiếp xúc và ứng suất uốn cho phép ối với hộp giảm tốc cấp 2 cấp có cấp nhanh phân đôi : ỏ: Chọn thép 45 thường hóa có: [σ ] tx 2=442 N /mm2
b Ứng suất mỏi tiếp xúc cho phép.ng su t u n cho phépấp 2 cấp có cấp nhanh phân đôi : ối với hộp giảm tốc cấp 2 cấp có cấp nhanh phân đôi :
S chu kỳ tối với hộp giảm tốc cấp 2 cấp có cấp nhanh phân đôi : ương đương của bánh nhỏ:ng đương đương của bánh nhỏ:ng c a bánh l nủa bánh nhỏ: ới hộp giảm tốc cấp 2 cấp có cấp nhanh phân đôi : :
N tđ 2=60 u∑¿ ¿
B i vì là thép thở ường hóa có:ng hóa nên ch n m=6ọn vật liệu
N tđ 2=60 u∑¿ ¿
Trang 17N tđ 1=N tđ 2 i n=41,31.107.3,08=127,237.107
V y c ật liệu ảm tốc cấp 2 cấp có cấp nhanh phân đôi :N t đ 1 v à N t đ 2 đề u l ớ n hơ n N0=5 106
V i ới hộp giảm tốc cấp 2 cấp có cấp nhanh phân đôi : N0 là chu kì c s c a đơng đương của bánh nhỏ: ở ủa bánh nhỏ: ường hóa có:ng công m i u n ỏ: Chọn thép 45 thường hóa có: ối với hộp giảm tốc cấp 2 cấp có cấp nhanh phân đôi :
Do đó k' ' N=1
[σ ] u=1,5 σ−1 k ' ' n
n k σ
N h s an toàn , v i thép thệu ối với hộp giảm tốc cấp 2 cấp có cấp nhanh phân đôi : ới hộp giảm tốc cấp 2 cấp có cấp nhanh phân đôi : ường hóa có:ng hóa n=1,5
Gi i h n m i u n c a thép 45 ( tham kh o tài li u [1] trang42 ):ới hộp giảm tốc cấp 2 cấp có cấp nhanh phân đôi : ạn mỏi uốn của thép 45 ( tham khảo tài liệu [1] trang42 ): ỏ: Chọn thép 45 thường hóa có: ối với hộp giảm tốc cấp 2 cấp có cấp nhanh phân đôi : ủa bánh nhỏ: ảm tốc cấp 2 cấp có cấp nhanh phân đôi : ệu
n k σ =119,4 N /mm2
c) S đ ch n h t i tr ng k:ơng đương của bánh nhỏ: ồ chọn hệ tải trọng k: ọn vật liệu ệu ảm tốc cấp 2 cấp có cấp nhanh phân đôi : ọn vật liệu
Tham kh o tài li u [1] trang 44 ch n k = 1,5ảm tốc cấp 2 cấp có cấp nhanh phân đôi : ệu ọn vật liệu
d) Ch n h s chi u r ng bánh răng:ọn vật liệu ệu ối với hộp giảm tốc cấp 2 cấp có cấp nhanh phân đôi : ền bánh răng trụ nghiêng cấp nhanh ộp giảm tốc cấp 2 cấp có cấp nhanh phân đôi :
ψ A=b
A=0,3
e) Tính kho ng cách tr c theo công th cảm tốc cấp 2 cấp có cấp nhanh phân đôi : ụ nghiêng cấp nhanh ứng suất mỏi tiếp xúc và ứng suất uốn cho phép ( 3-10), l y ấp 2 cấp có cấp nhanh phân đôi : ϴ’=1,3’=1,3
B truy n bánh răng nghiêngộp giảm tốc cấp 2 cấp có cấp nhanh phân đôi : ền bánh răng trụ nghiêng cấp nhanh :
V i ới hộp giảm tốc cấp 2 cấp có cấp nhanh phân đôi : i n=3,08
N=4,847.
Kh s t i tr ng k=1,5ệu ối với hộp giảm tốc cấp 2 cấp có cấp nhanh phân đôi : ảm tốc cấp 2 cấp có cấp nhanh phân đôi : ọn vật liệu
A ≥ (i± 1)√3¿ ¿
Ch n A= 117 mmọn vật liệu
f) Tính v n t c vòng c a bánh răng và ch n c p chính xác ch t o bánh răng ật liệu ối với hộp giảm tốc cấp 2 cấp có cấp nhanh phân đôi : ủa bánh nhỏ: ọn vật liệu ấp 2 cấp có cấp nhanh phân đôi : ết kế bộ truyền bánh răng trụ nghiêng cấp nhanh ạn mỏi uốn của thép 45 ( tham khảo tài liệu [1] trang42 ):
V n t c vòng [công th c (3-17)]ật liệu ối với hộp giảm tốc cấp 2 cấp có cấp nhanh phân đôi : ứng suất mỏi tiếp xúc và ứng suất uốn cho phép
v= πD d1n1
60.1000=
2 πD A n160.1000 (i± 1)(