đồ án môn học thiết kế hệ thống truyền động cơ khí đề tài thiết kế hộp giảm tốc hai cấp

Hộp giảm tốc là cơ cấu truyền động bằng ăn khớp trực tiếp, có tỷ sốtruyền không đổi và được dùng để giảm vận tốc, tăng mômen xoắn.. Với chứcnăng thế nên ngày nay hộp giảm tốc được sử dụn

LỜI NÓI ĐẦU

Đồng thời giúp cho sinh viên làm quen dần với công việc thiết kế vàlàm đồ án chuẩn bị cho việc thiết kế đồ án tốt nghiệp sau này

Hộp giảm tốc là cơ cấu truyền động bằng ăn khớp trực tiếp, có tỷ sốtruyền không đổi và được dùng để giảm vận tốc, tăng mômen xoắn Với chứcnăng thế nên ngày nay hộp giảm tốc được sử dụng rộng rãi trong các ngành

cơ khí, luyện kim, hoá chất, trong công nghiệp đóng tàu

Do lần đầu tiên em làm quen thiết kế với khối lượng kiến thức tổng hợpcòn những mảng chưa nắm vững cho nên dù đã rất cố gắng tham khảo các tàiliệu và bài giảng của các môn có liên quan và nhờ sự chỉ bảo tận tình, giúp đỡcủa thầy Hoàng Xuân Khoa song đây là lần đầu tiên nên bài làm của emkhông thể tránh khỏi những sai sót

Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn thầy Đoàn Xuân Khánh đã trựctiếp hướng dẫn, chỉ bảo cho em hoàn thành tốt nhiệm vụ được giao

Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn!

Sinh viên thực hiện Trần huy Thanh

ĐỀ TÀITHIẾT KẾ HỘP GIẢM TỐC HAI CẤPLoại Hộp : Hộp Giảm Tốc Phân Đôi Cấp Nhanh

Hệ thống băng tải dẫn động bao gồm :

YÊU CẦU:

NỘI DUNG THUYẾT MINH:

Trình bầy đầy đủ các nội dung tính toán thiết kế, bao gồm:

1 Tính chọn động cơ, phân phối tỉ số truyền và mô mem xoắn trên các trục

2 Tính toán bộ truyền ngoài

3 Tính toán bộ truyền bánh răng

Tài liệu tham khảo

Phần I Tính chọn động cơ,phân phối tỷ số truyền và mô men xoắn trên các trục.

I Chọn động cơ

1.Tính công suất

+Để đảm bảo cho bộ truyền động băng tải làm việc ổn định và ít rung động

ta phải tính toán và chọn động cơ sao cho vừa đủ công suất không quá thừa nhằm tránh vượt tải và thừa tải quá nhiều

-Từ yêu cầu: Lực kéo băng tải : F=13000 N

Vận tốc băng tải : v=0,45 m/s

Công suất cần thiết trên trục động cơ:

F V

1000 η ch. Trong đó:

P : Công suất cần thiết trên trục động cơ.ct

F=13000 N : Lực kéo băng tải

V=0,45m/s :Vận tốc băng tải

ch :Tổng hiệu suất của các khâu

ch=k. br2. ol4 đai = 0,99 0,972.0,994.0,96 =0,86;

Trong đó:

 k=0,99 :Hiệu suất truyền động của khớp nối

 br= 0,97 :Hiệu suất truyền động của cặp bánh răng (Do sau khi phân đôi dòng công suất lại được nhập lại nên chỉ tính hiệu suất cho một cặp bắnh răng ở cấp phân đôi)

 ol= 0,99 :Hiệu suất truyền động của cặp ổ lăn

 đai = 0,96 :Hiệu suất của bộ truyền xích

0,77 8

Xác định tốc độ vòng quay đồng bộ của trục động cơ

Số vòng quay trên trục công tác:

Xác định số vòng quay đồng bộ nền dung cho động cơ:

Chọn sơ bộ số vòng quay đồng bộ của động cơ n = 1500 v/ph (kể đến đb

sự trượt n = 1450 v/ph);khi này tỉ số truyền sơ bộ của hệ thống u được xác đb sb

định:

1450

70,8 20,47

nđb Usb

1 - 11

4 - 60

25 - 326Hộp giảm tốc bánh răng côn 1 cấp 2 - 4 1 - 8

Hộp giảm tốc bánh răng côn - trụ 8 - 31,5 6,3 - 40

Hộp giảm tốc trục vít 1 cấp 10 - 40 6,5 - 80

Hộp giảm tốc trục vít 2 cấp 300 - 800 42,25 - 3600Hộp giảm tốc bánh răng - trục vít 60 - 90 14.6 - 480Hộp giảm tốc trục vít – bánh răng 60 -90 14,6 - 480

Bảng: Tỉ số truyền nên dùng và giới hạn của các truyền động.

Dựa vào bảng trên (Trang21 – Sách TTTKHDĐCK-T1 ta có:

Tỉ số truyền nên dùng của bộ truyền đai xích U = (3 5)đnx 

Tỉ số truyền nên dùng của hộp giảm tốc UHGTnd = (840)

Tỉ số truyền nên dùng của hệ thống dẫn đông là:

U = Usbnd HGTnd.Uđnd = (3 5) (8 40) = (24 200)   

Nhận thấy: U = 70,8 nằm trong khoảng Usb sbnd = (24 200) nên n =  đb

1500 v/ph

3.Chọn động cơ

Dựa vào các yêu cầu của động cơ về momen mở máy và công suất cần thiết

để đảm bảo động cơ làm việc tốt là:

Với T là momen tải trọng lớn nhất T=T 1

Tra các bảng P 1.2; P 1.2; P 1.3 với động cơ đồng bộ là 1500(v/p) ta chọn được

động cơ 4A112M4Y3 : ( theo bảng P1.3 TL1,tr 237,d3 trên xuống)

Vậy ta có tỷ số truyền của hộp giảm tốc là:

Ta dùng công thức thực nghiệm sau:

U U

III.Xác định công suất,momen và số vòng quay trên các trục.

Dựa trên sơ đồ thiết kế và công suất cần thiết P của động cơ ta tính được ct

công suất,momen và số vòng quay trên các trục của hệ thống dẫn động như sau:

- Công suất trên các trục 3,2,1 và công suất thực của động cơ:

P 3 =

ct ol

P

η ηk

5,24

5,350,99.0,99

P’đc =

1 ol

P

η ηđ=

5,98

6,290,99.0,96 

n = 2

n1

u1 =

4074,99 =81,56(vòng/phút)

n = 3

n2

u2 =

81,563,99 =20,44 (vòng/phút)

u(lần) Uđ = 3,5 U = 4,991 U = 3,992 U = 1k

P(kW) 6,29 5,98 5,57 5,35 5,24N(v/p) 1425 407 81,56 20,44 20,44T(Nmm) 42154 140316 652201 2499633 2448239

PHẦN II: TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN NGOÀI

I TÍNH B TRUYỀỀN Ộ XÍCH:

1.Ch n xích ọ

Do b truyềền t i không l n, ta ch n lo i xích ôống - con lăn m t dãy, g i tăốt ộ ả ớ ọ ạ ộ ọ

là xích con lăn m t dãy Lo i xích này chềố t o đ n gi n, giá thành h và có đ ộ ạ ạ ơ ả ạ ộbềền mòn cao

2 Xác đ nh các thông sôố c a xích và b truyềền xích ị ủ ộ

B c xích p đướ c xác đ nh t ch tều vềề đ bềền mòn c a b n lềề Điềều ki n ượ ị ừ ỉ ộ ủ ả ệ

đ m b o ch tều vềề đ bềền mòn c a b truyềền xích đả ả ỉ ộ ủ ộ ược viềốt dướ ại d ng:

Pt = P k k kz n  [P] (2.19)

Trong đó: P - Công suấốt tnh toán;t

P - Công suấốt cấền truyềền

Xác đ nh công suấốt cho phép [P] c a xích con lăn: v i nị ủ ớ 01 =800 vòng/phút,

kđc - H sôố k đềốn nh hệ ể ả ưởng c a vi c điềều ch nh l c căng; v i ủ ệ ỉ ự ớ

tr ường h p v trí tr c không điềều ch nh đợ ị ụ ỉ ược, ta có: kđc = 1,25;

kbt - H sôố k đềốn nh hệ ể ả ưởng c a bôi tr n; v i trủ ơ ớ ường h p môi ợ

trường làm vi c có b i, chấốt lệ ụ ượng bôi tr n bình thơ ường), ta ch n: kọ bt = 1,3;

Theo b ng 5.8 - tr 83 - tài li u [1] HDĐCK nả ệ 01 =800 vòng/phút ch n b truyềềnọ ộxích 1 dấẫy p =25,4

Ta lấốy sôố măốt xích chăẫn x = 136, tnh l i kho ng cách tr c theo công th c:c ạ ả ụ ứ

Suy ra s va đ p c a các măốt xích vào các răng trền đĩa xíchự ậ ủ

đ m b o, không gấy ra hi n tả ả ệ ượng gấẫy các răng và đ t má xích.ứ

kf = 2, ng v i trứ ớ ường h p b truyềền nghiềng m t góc dợ ộ ộ ưới 40o

Ứ H trền m t răng đĩa xích ph i nghi m điềều ki n:ặ ả ệ ệ

H = 0,47 √k r(F t K d+F vd) E

A k d [ H] (2.30)Trong đó: [H] - ng suấốt tềốp xúc cho phép, theo b ng 5 11 - tr 86 - tài li u ứ ả ệ[1];

Hệ số ảnh hưởng của số răng đến đĩa xích : K = 0,48 (vì Z =21 )r 1

Diện tích bản lề : A = 180 mm (tra bảng (5.12)với p=25,4 mm, xích ống con 2

lăn một dãy)

Mô dun đàn hồi: E = 2,1.10 Mpa5

⇒ σ H 1 =0,47√0, 48 (7085,3.1,0+ ,56).2 2,1.105

⇒ H1 <[H] : nghĩa là đĩa xích 1 đảm bảo độ bền tiếp xúc

Tương tự cho đĩa xích 2 với cùng vật liệu và chế độ nhiệt luyện Hệ số ảnh hưởng của số răng đến đĩa xích K =0,22 (vì Z =84) Ta có:r 2

Đĩa xích 2 cũng đảm bảo độ bền tiếp xúc

Các đ i lạ ượng Thông sôố

Đường kính vòng chia c a đĩa xíchủ Ch đ ng: dủ ộ 1 =170,42 mm

b truyềền năềm ngang)ộ

Phần III:Tính truyền động bánh răng 1.Chọn vật liệu

Vì bộ truyền được bôi trơn tốt nên dạng hỏng chủ yếu là tróc rỗ bề mặt răng nên ta tính theo ứng suất tiếp xúc.Do không có yêu cầu gì đặc biệt và theo quan điểm thống nhất hóa trong thiết kế ta chọn vật liệu 2 cấp bánh răngnhư sau:

Theo bảng 6.1 Trang 92 sách TTTKHDĐCK - Tâ Ÿp 1 ta chọn:

Kch thưc S,

b$n

Gii hn ch%y

σ° = 1,8HBFlim

S =1,1 ; SH F=1,75

+ σ°Hlim: ứng suất tiếp xúc cho phép ứng với số chu kì cơ sở

+ σ°Flim : ứng suất uốn cho phép ứng với số chu kì cơ sở

+ SF: hệ số an toàn khi tính về uốn

+ S : hệ số an toàn khi tính về tiếp xúcH

chọn HB = 245; HB = 230, suy ra:1 2

σ°Hlim1 = 2.245 + 70 = 560 (MPa)σ°Hlim2 = 2.230 + 70 = 530 (MPa) σ°F = 1,8.245 = 441 (MPa)lim1

σ°Flim2 = 1,8.230 = 414 (MPa)

3.Số chu kỳ làm việc cơ sở

Theo công thức (6.5) sách TTTKHDĐCK - Tâ Ÿp 1 ta có : N = HO

4.Số chu kỳ làm việc tương đương.

NHE – số chu kì thay đổi ứng suất tương đương

N Được xác địn theo công thức (6.7) sách TTTKHDĐCK - TâHE Ÿp 1:

HE

N K

N



Do NHE1 = u1 NHE2 nên N > NHE1 HO1, do đó K = 1HL1

5.Ứng suất tiếp xúc cho phép được xác định sơ bộ.

  olim HL

H

K S

  

Theo bảng 6.2 trang 94 sách TTTKHDĐCK - Tâ Ÿp 1 ta có:

SH1=1.1

SH2=1.2

*/ Với cấp nhanh sử dụng bánh răng nghiêng:

6.Ứng suất uốn cho phép:

Theo công thức 6.8 sách TTTKHDĐCK - Tâ Ÿp 1 ta có:

cơ sở khi thử về uốn ;NFO=4.106 đối với tất cả các loại thép )

1[ ] 560 509

1,1

1[ ] 530 481,82

1,1

H I

H II

MPa MPa

1, 25[ H mim]  1, 25[ H II]  1, 25.495, 4 619, 25  MPa

⇒ K = 1, và tương tự có K = 1FL2 FL1

Với K là hệ số tuổi thọ : FL

m FL

FE

N K

a.1.Xác định sơ bộ khoảng cách trục.

Xác định sơ bộ khoảng cách trục theo công thức (6.15)a sách TTTKHDĐCK -

đồ 3 ⇒ K = 1,15Hβ

+ T = 1403161

140316.1,1543(4,99 1)3

a w Z

a.3 Kiểm nghiê Ÿm về đô Ÿ bền tiếp xúc:

Theo công thức (6.33) sách TTTKHDĐCK - Tâ Ÿp 1 ¤ng suất tiếp xúc xuất hiện trên mặt răng của bộ truyền phải thỏa mãn:

+ Z – hệ số kể đến cơ tính của vật liệu của các bánh răng ăn khớp M

Tra bảng 6.5[1], ta được Z = 274 (MPa)M 1/3

m Z

Cos

a

ZH= √2 cos β b

sin 2α tw

Ở đây:

* β – góc nghiêng của răng trên hình trụ cơ sởb

theo công thức (6.35) sách TTTKHDĐCK - Tâ Ÿp 1:

 = 1,46 + Z – hệ số kể đến sự trùng khớp của răngε

Theo công thức (6.37) sách TTTKHDĐCK - Tâ Ÿp 1:

ε được tính theo ct(6.38b) sách TTTKHDĐCK - Tâα Ÿp 1:

2.a

u 1 =

2.200 4,99 1  = 66,78(mm) Theo công thức (6.40) sách TTTKHDĐCK - Tâ Ÿp 1:

Vận tốc vòng: v=π dw1n1

60000 =

π.66,78.407

60000 =1,42(m/s)+ K – hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúcH

Theo công thức (6.39) sách TTTKHDĐCK - Tâ Ÿp 1:

KH = K K KHβ Hα Hv

* K – hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên Hβ

chiều rộng vành răng, tra bảng 6.7 sách TTTKHDĐCK - Tâ Ÿp 1: ⇒

KHβ = 1,15

* K – hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng cho Hα

các đôi răng đồng thời ăn khớp

Theo bảng 6.13 sách TTTKHDĐCK - Tâ Ÿp 1, với răng trụ răng nghiêng, v ≤ 4 (m/s), ta chọn cấp chính xác 9

⇒ KHv = 1+

1,42.60.66,782.140316.1,15.1,13 = 1,015 ⇒ KH = 1,15.1,13.1,015=1,32

 = 446 (MPa)

a.4.Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn

¤ng suất uốn sinh ra tại chân răng tính theo công thức (6.43) sách TTTKHDĐCK - Tâ Ÿp 1:

zv1 = z1/cos3β = 21/ cos3 38,050 = 43

zv2 = z2/cos3β = 105/ cos3 38,050 = 215 Tra bảng 6.18 sách TTTKHDĐCK - Tâ Ÿp 1 ta được: Y = 3,7 ;Y = F1 F2

3,6

+ K – hệ số tải trọng khi tính về uốnF

KF = K K KFβ Fα Fv

* K – hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều Fβ

rộng vành răng khi tính về uốn, tra bảng 6.7 sách TTTKHDĐCK - Tâ Ÿp

1, ứng với sơ đồ 3 ⇒ KFβ = 1,32

* K – hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng cho các đôi Fα

răng đồng thời ăn khớp khi tính về uốn, tra bảng 6.14 sách

TTTKHDĐCK - Tâ Ÿp 1, với cấp chính xác 9, v ≤4 (m/s) ⇒ KFα

= 1,37

* K – hệ số kể đến tải trọng động xuất hiện trong vùng ăn khớp Fv

khi tính về uốn:

⇒ KFv = 1+

3,94.60.66,782.140316.1,32.1,37 = 1,031

⇒ σF2 = σ F1

YF2

YF1 = 105,27

3,63,7 = 102,42(MPa)+ Tính chính xác [σ ], [σ ]F1 F2

theo công thức (6.2) sách TTTKHDĐCK - Tâ Ÿp 1 ta có:

⇒ [σF1]` =252 1.1,016.1 = 256,032 (MPa)[σF2]` = 236,6 1 1,016 1 =240,39 (Mpa)

Dễ dàng thấy [σ ] > σ và [σ ] > σ F1 F1 F2 F2 ⇒ Thỏa mãn điều kiện uốn

a.5.Kiểm nghiệm răng về quá tải

+ Hệ số quá tải K = Tqt max/T = 1,65+ theo công thức (6.48) sách TTTKHDĐCK - Tâ Ÿp 1:

σHmax = σ H √ Kqt = 495,4. √ 1,5 = 606,73 < [σH]max = 1260 + theo công thức (6.49) sách TTTKHDĐCK - Tâ Ÿp 1:

σF1max = σ K = 252 1,5 = 378 < [σF1 qt F1]max = 464

σF2max = σ K = 236,6 1,5 =254,9 < [σF2 qt F2]max = 360

⇒ Thỏa mãn điều kiện về quá tải

a.6 Các thông số và kích thước bộ truyền:

 Hệ số dịch chỉnh:

x1 =0 ; x = 02

 Đường kính vòng chia:

1 1

2 2

2,5.21 66,67cos cos38,05

2,5.105

333,34 cos cos38,05

z = 1

2aw

m (u2+1) =

2.3304(3,99 1) =33,06 ⇒ Chọn z =331

+ Số răng bánh nhỏ:

z = z2 1.u2 = 33.3,99= 131,67 ⇒ Chọn z = 1322

vậy tỉ số truyền thực là: Ut2=132/33=4

+ Tính lại khoảng cách trục :

aw2 = m(z1+z2)/2 = 4(33+132)/2 = 330mm+theo ct(6.27) sách TTTKHDĐCK - Tâ Ÿp 1 góc ăn khớp:

b.3.Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc:

¤ng suất tiếp xúc xuất hiện trên mặt răng của bộ truyền phải thỏa mãn:

⇒ Hệ số kể đến sự trùng khớp của răng được tính theo công thức (6.36a) sách TTTKHDĐCK - Tâ Ÿp 1:

= 0,864+Đường kính vòng lăn bánh nhỏ là:

d = w12

2 aw

ut 2+1 =

2.3303,99 1 = 132,3 (mm) +Theo ct(6.40) sách TTTKHDĐCK - Tâ Ÿp 1 vận tốc vòng:

v=π dw12n2

60000 (m/s)

⇒

π.132,3.81,56v

60000



= 0,56(m/s) Theo bảng 6.13 sách TTTKHDĐCK - Tâ Ÿp 1, chọn cấp chính xác 9

+ K – hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc tính theo công thức H

(6.39) sách TTTKHDĐCK - Tâ Ÿp 1:

KH = K K KHβ Hα Hv

* K – hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên Hβ

chiều rộng vành răng, tra bảng 6.7 sách TTTKHDĐCK - Tâ Ÿp 1, ứng với sơ đồ 7

⇒ K = 1,02Hβ

* K – hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng cho Hα

các đôi răng đồng thời ăn khớp, tra bảng 6.14 sách TTTKHDĐCK -

Tâ Ÿp 1:

⇒ K = 1,13Hα

* K – là hệ số kể đến tải trọng động xuất hiện trong vùngHv

ăn khớp tính theo công thức (6.41) sách TTTKHDĐCK - Tâ Ÿp 1:

 = 456,3(MPa)

 Tính chính xác [σ ] theo công thức (6.1) sách TTTKHDĐCK - TâH Ÿp

1:

¤ng suât uốn sinh ra tại chân răng tính theo công thức (6.43) sách TTTKHDĐCK - Tâ Ÿp 1:

* K – hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều Fβ

rộng vành răng khi tính về uốn, tra bảng 6.7 sách TTTKHDĐCK - Tâ Ÿp

1, ứng với sơ đồ 7 ⇒ KFβ = 1,02

* K – hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng cho các đôi Fα

răng đồng thời ăn khớp khi tính về uốn,tra bảng 6.14 sách

TTTKHDĐCK - Tâ Ÿp1: ⇒ KFα = 1,37

* K – hệ số kể đến tải trọng động xuất hiện trong vùng ăn khớp Fv

khi tính về uốn,theo công thức (6.46) sách TTTKHDĐCK - Tâ Ÿp 1:

⇒ KF = 1,02.1,37.1,034 = 1,44

0,5681,759

⇒ σF2 = σ F1

YF2

YF1 = 77,38

3,603,80 = 73,3(MPa) b.5.Kiểm nghiệm răng về quá tải:

+ Hệ số quá tải K = Tqt max/T = 1,65

1 1

2,5 132 2,5.4 122 2,5 528 2,5.4 518

C.KIỂM NGHIỆM ĐIỀU KIỆN BÔI TRƠN NGÂM DẦU:

Việc bôi trơn hộp giảm tốc phải đảm bảo những điều kiện sau:

 Mức dầu thấp nhất ngập ( 0,7 ÷ 2) chiều cao răng h (h = 2,25.m) của 2 2

2

2 2.652201

9859, 4132,3

Tổng hợp các điều kiện trên để dảm bảo điều kiện bôi trơn phải thoả mãn bất đẳng thức sau:

Phần IV: THIẾT KẾ TRỤC

A.CHỌN VÀ TÍNH CÁC THÔNG SỐ BAN ĐẦU CỦA TRỤC

Vật liệu chế tạo trục là thép C45 tôi cải thiện

Giới hạn bền: σ = 850 MPab

Trị số ứng suất uốn cho phép tra trong bảng 10.5 trang 195 sách TTTKHDĐCK -Tâ Ÿp 1: [σ ] = 63 MPa

¤ng suất xoắn cho phép:    15 30 MPa

1.Xác định sơ bộ đường kính trục theo công thức:





 

1 3

652201

54,6 0,2 2.0,2.20

T



2.Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và các điểm đặt lực:

2.1 Theo bảng 10.2 trang 189 sách TTTKHDĐCK -Tâ Ÿp 1 ta chọn chiều rộng

T



lm33 = (1,4 ÷ 2,5 ).d = (1,4 ÷ 2,5 ).80 = 112 ÷ 2003

Chọn l = 140 mmm33

Chọn trị số k , k , k , h : 1 2 3 n

-Khoảng cách từ mặt mút của chi tiết quay đến thành

trong của hộp hoặc khoảng cách giữa các chi tiết quay

1 10

k 

-Khoảng cách từ mặt mút ổ đến thành trong của hộp k2 8

-Khoảng cách từ mặt mút chi tiết quay đến nắp ổ k3  15

-Chiều cao nắp ổ và đầu bulong h = 18n

3 Vẽ phác hộp giảm tốc,xác định khoảng cách giữu các gối đỡ và điểm đặt lực