Bản thuyết minh đa HGT 2 cấp đồng trục

Đồ án Cơ sở thiết kế máy, nhiệm vụ: thiết kế hộp giảm tốc 2 cấp đồng trục. Liên hệ: nguyenleanhduy123@gmail.com để được kèm theo bản vẽ cad 2D.

Trang 1

SVTH: Nguyễn Lê Anh Duy Trang 1

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 Cơ sở thiết kế máy 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: Cơ sở thiết kế máy, Nguyên lý máy, 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

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 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

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Lê Anh Duy

Trang 2

Mục lục

Lời nói đầu 1

PHẦN 1: TÍNH TOÁN CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN VÀ PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN 4

A Tính toán chọn động cơ điện: 4

1 Chọn công suất động cơ điện: 4

2 Xác định số vòng quay sơ bộ của động cơ: 4

B Phân phối tỉ số truyền: 4

C Tính toán các thông số động học: 5

1 Công suất trên các trục: 5

2 Số vòng quay trên các trục: 5

3 Momen xoắn trên từng trục: 5

PHẦN 2: THIẾT KẾ CÁC BỘ TRUYỀN 6

A Tính toán thiết kế bộ truyền ngoài: (đai dẹt) 6

1 Chọn loại đai: 6

2 Xác định các thông số của bộ truyền: 6

3 Xác định tiết diện đai: 8

4 Chiều rộng của bánh đai: 9

5 Xác định lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục: 9

B Tính toán thiết kế các bộ truyền trong hộp giảm tốc: 10

1 Chọn vật liệu cho cặp bánh răng trụ răng thẳng và cặp bánh răng trụ răng nghiêng: 10

2 Tính toán bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng: (cấp chậm) 10

3 Tính toán bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng: (cấp nhanh) 15

4 Kiểm tra tỷ số truyền của hệ dẫn động: 19

5 Kiểm tra điều kiện bôi trơn, ngâm dầu các cặp bánh răng: 19

PHẦN 3: THIẾT KẾ CÁC TRỤC, THEN, Ổ LĂN VÀ KHỚP NỐI 21

A Thiết kế trục: 21

Trang 3

1 Chọn vật liệu chế tạo: 21

2 Xác định sơ bộ đường kính trục: 21

3 Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực: 21

4 Xác định tải trọng tác dụng lên các trục: 23

5 Tính toán, thiết kế trục I: 23

6 Tính toán, thiết kế trục II: 27

7 Tính toán, thiết kế trục III: 31

B Thiết kế then: 34

1 Chọn loại then và vật liệu làm then: 34

2 Tính toán và kiểm nghiệm then: 34

C Thiết kế ổ lăn: 35

1 Chọn loại ổ lăn: 35

2 Tính chọn kích thước ổ lăn theo khả năng tải động: 36

D Thiết kế khớp nối: 39

1 Chọn loại nối trục: 39

2 Tính toán chọn kích thước: 39

3 Kiểm nghiệm vòng đàn hồi và chốt: 40

PHẦN 4: THIẾT LẬP CÁC BẢN VẼ CỦA HỘP GIẢM TỐC 41

A Thiết kế vỏ hộp giảm tốc: 41

1 Chọn vật liệu: 41

2 Tính kết cấu vỏ hộp: 41

3 Tính chọn các chi tiết phụ: 42

B Bôi trơn cho hộp giảm tốc: 47

TÀI LIỆU THAM KHẢO 48

Trang 4

PHẦN 1: TÍNH TOÁN CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN VÀ PHÂN PHỐI TỈ

SỐ TRUYỀN

A Tính toán chọn động cơ điện:

1 Chọn công suất động cơ điện:

+ Công suất cần thiết trên trục động cơ:

Trong đó: : hiệu suất bộ truyền đai

: hiệu suất bộ truyền bánh răng trụ : hiệu suất ổ lăn

: hiệu suất khớp nối

2 Xác định số vòng quay sơ bộ của động cơ:

Trong đó: + Chọn : tỉ số bộ truyền ngoài mà ở đây là bộ truyền đai dẹt

+ Chọn : tỉ số bộ truyền của hộp giảm tốc bánh răng trụ 2 cấp (Tài liệu (1))

(vòng/phút), Chọn (vòng/phút) + Điều kiện để chọn động cơ: ;

Vậy, dựa vào bảng 2P trang 322, sách “Thiết kế chi tiết máy” của Nguyễn

Trọng Hiệp-Nguyễn Văn Lẫm; ta chọn loại động cơ điện A02-42-4 có:

; (vòng/phút)

B Phân phối tỉ số truyền:

+ Tỉ số truyền chung:

Trang 5

+ Ta có:

Chọn trước tỉ số truyền của bộ truyền đai:

Vì hộp giảm tốc là loại đồng trục, nên: √ √

C Tính toán các thông số động học: 1 Công suất trên các trục: + Công suất trên trục III:

+ Công suất trên trục II:

+ Công suất trên trục I:

2 Số vòng quay trên các trục: + Số vòng quay của trục I:

(vòng/phút) + Số vòng quay của trục II:

(vòng/phút) + Số vòng quay của trục III:

(vòng/phút) + Số vòng quay của trục tang: (vòng/phút) 3 Momen xoắn trên từng trục: + Trục động cơ:

+ Trục I:

+ Trục II:

+ Trục III:

+ Trục tang:

Trang 6

Bảng 1.1 Bảng số liệu các thông số động học

Trục Thông số

Động cơ Trục I Trục II Trục III Trục tang

A Tính toán thiết kế bộ truyền ngoài: (đai dẹt)

Thiết kế bộ truyền đai dẹt truyền động từ động cơ với số liệu như sau:

+ Công suất truyền động:

+ Tốc độ quay trên trục động cơ: (vòng/phút)

+ Momen xoắn:

+ Tỉ số truyền của bộ truyền:

+ Điều kiện làm việc: Tải trọng va đập nhẹ; làm việc 1 chiều, mỗi ngày làm

việc 1 ca

1 Chọn loại đai:

Theo sách “Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí” tập 1, của Trịnh Chất - Lê Văn Uyển

Chọn loại đai vải cao su vì loại này có đặc tính: bền, dẻo, ít bị ảnh hưởng của độ

ẩm, nhiệt độ Cụ thể là chọn loại đai vải cao su B-800 và B-820

2 Xác định các thông số của bộ truyền:

a) Đường kính bánh đai nhỏ:

Trang 7

√ √ Theo tiêu chuẩn, chọn:

Kiểm nghiệm vận tốc:

(m/s) < (m/s)

b) Đường kính bánh đai lớn:

+ Theo tiêu chuẩn, chọn:

+ Tỉ số truyền thực tế:

 Sai lệch tỉ số truyền:

(thỏa mãn với phạm vi cho phép: không quá 3-4%)

c) Khoảng cách trục a và chiều dài L của đai:

+ Chiều dài tối thiểu:

+ Tính theo :

Trang 8

 Để nối đai, ta tăng chiều dài đai lên:

d) Góc ôm của dây đai:

Điều kiện của góc ôm: (thỏa mãn điều kiện) 3 Xác định tiết diện đai: a) Chiều dày đai:

+ Điều kiện: [ ]

với: [ ] : đai vải cao su

+ Chọn theo tiêu chuẩn  Dùng đai vải cao su loại B-800 không có lớp lót, với số lớp là 4 b) Chiều rộng đai b:

[ ] Trong đó:  Lực vòng:

 : là hệ số tải trọng động  Ứng suất có ích cho phép: [ ] [ ]

Với:  [ ]

(Bộ truyền đặt nằm ngang, định kì điều chỉnh lực căng; tra k1 và k2 theo )

 Hệ số kể đến ảnh hưởng của góc ôm:

Trang 9

 Hệ số kể đến ảnh hưởng của vận tốc:

( : đối với đai vải cao su)  Hệ số kể đến ảnh hưởng của vị trí bộ truyền: , vì bộ truyền được đặt nằm ngang [ ]

Vậy,

Theo tiêu chuẩn, chọn:

4 Chiều rộng của bánh đai:

Theo tiêu chuẩn, chọn:

5 Xác định lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục: + Lực căng ban đầu:

+ Lực tác dụng lên trục:

Bảng 2.1 Bảng số liệu các thông số của bộ truyền ngoài (đai dẹt)

Trang 10

B Tính toán thiết kế các bộ truyền trong hộp giảm tốc:

1 Chọn vật liệu cho cặp bánh răng trụ răng thẳng và cặp bánh răng trụ răng nghiêng:

+ Bộ truyền làm việc có va đập nhẹ, hộp giảm tốc đồng trục có kích thước nhỏ gọn, chịu tải trung bình Nên chọn thép cacbon có chất lượng tốt, độ rắn bề mặt răng HB <

350 để chế tạo

+ Theo sách “Thiết kế chi tiết máy” của Nguyễn Trọng Hiệp - Nguyễn Văn Lẫm; để

bộ truyền có thể chạy mòn tốt, nên lấy độ rắn của bánh nhỏ cao hơn độ rắn của bánh lớn khoảng:

b) Cặp bánh răng trụ răng nghiêng:

+ Bánh nhỏ (bánh 1): thép 45, tôi cải thiện đạt độ rắn , có:

;

+ Bánh lớn (bánh 2): thép 45, tôi cải thiện đạt độ rắn , có:

;

2 Tính toán bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng: (cấp chậm)

Bộ truyền có số liệu đầu vào như sau:

+ Công suất:

+ Số vòng quay trục dẫn: (vòng/phút)

+ Tỉ số truyền:

+ Tổng số thời gian làm việc:

+ Điều kiện làm việc: tải trọng va đập nhẹ, làm việc 1 chiều, mỗi ngày làm việc 1

ca

a) Xác định ứng suất cho phép:

+ Số chu kỳ làm việc:

(chu kỳ) (chu kỳ) Với u: số lần ăn khớp của 1 răng khi bánh răng quay 1 vòng

 Ứng suất tiếp xúc cho phép:

Trang 11

Ứng với độ rắn , ta có số chu kỳ cơ sở của đường cong mỏi

tiếp xúc:

[ ] [ ]

Với [ ]

vì N1, N2 đều lớn hơn [ ]

[ ]

 Ứng suất uốn cho phép: Ta có số chu kỳ cơ sở của đường cong mỏi uốn:

[ ]

Trong đó: vì N1, N2 đều lớn hơn : hệ số an toàn : hệ số tập trung ứng suất ở chân răng (tôi cải thiện) : giới hạn mỏi đối với thép [ ]

[ ]

b) Xác định sơ bộ khoảng cách trục : + Chọn sơ bộ hệ số tải trọng:

+ Chọn hệ số chiều rộng bánh răng: : bộ truyền chịu tải trọng trung bình + Khoảng cách trục: √(

[ ] )

Lấy

√(

)

Chọn , để đảm bảo điều kiện chạm trục c) Định chính xác hệ số tải trọng K và khoảng cách trục : + Hệ số tải trọng:

Trong đó:

 : hệ số tập trung tải trọng, tra bảng trong tài liệu (2) theo hệ số:

Trang 12

Ta có: và độ rắn Cấp chính xác là 9 (

: bánh răng nghiêng) (Tra bảng trong tài liệu (2))

Vậy:

+ Vì giá trị K chênh lệch nhiều so với , nên khoảng cách trục được tính lại như sau: √

+ Số răng:

 Chọn sơ bộ góc nghiêng răng:

 Bánh nhỏ:

, lấy: (răng)

 Bánh lớn: , lấy (răng)

+ Tính chính xác góc nghiêng răng:

+ Chiều rộng bánh răng b phải thỏa mãn điều kiện:

(thỏa mãn)

e) Kiểm nghiệm sức bền uốn của răng:

+ Số răng tương đương:

 Bánh nhỏ:

, lấy

 Bánh lớn:

, lấy

Trang 13

+ Hệ số dạng răng, tra trong tài liệu (2) theo số răng tương đương:

 Bánh nhỏ: (từ bảng tra sử dụng phép nội suy tuyến tính)

 Bánh lớn:

+ Kiểm nghiệm sức bền uốn:

 Bánh răng nhỏ:

[ ]

 Bánh răng lớn:

[ ]

f) Các thông số chủ yếu còn lại của bộ truyền: + Đường kính vòng chia:

+ Đường kính vòng đỉnh:

+ Đường kính vòng chân:

+ Chiều cao đỉnh răng:

+ Chiều cao chân răng:

g) Kiểm nghiệm sức bền bánh răng khi chịu quá tải đột ngột: + Hệ số tải trọng quá tải:

+ Ứng suất uốn cho phép khi quá tải: [ ]

[ ]

+ Ứng suất tiếp xúc cho phép khi quá tải: [ ]

[ ]

Trang 14

+ Ứng suất tiếp xúc:

√

+ Kiểm nghiệm:

 Để tránh biến dạng dư hoặc gãy dòn lớp bề mặt, ứng suất tiếp xúc cực đại không được vượt quá 1 giá trị cho phép:

√ [ ] √ √ [ ] √ √ [ ]

 Để đề phòng biến dạng dư hoặc phá hỏng tĩnh mặt lượn chân răng, ứng suất uốn cực đại tại mặt lượn chân răng không được vượt quá 1 giá trị cho phép:

[ ] [ ] [ ]

Vậy các bánh răng của bộ truyền cấp chậm đều thỏa mãn các yêu cầu, điều kiện

về sức bền khi chịu quá tải

h) Lực tác dụng lên bộ truyền:

+ Lực vòng:

+ Lực dọc trục:

+ Lực hướng tâm:

Trang 15

Bảng 2.2 Bảng số liệu các thông số của bộ truyền bánh răng trụ răng

3 Tính toán bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng: (cấp nhanh)

Bộ truyền có số liệu đầu vào như sau:

+ Công suất trục dẫn:

+ Số vòng quay trục dẫn: (vòng/phút)

+ Tỉ số truyền:

+ Tổng thời gian làm việc: (giờ)

+ Điều kiện làm việc: tải trọng va đập nhẹ, làm việc 1 chiều, mỗi ngày làm việc 1

ca

a) Xác định ứng suất cho phép:

+ Số chu kỳ làm việc:

(chu kỳ) (chu kỳ) Với: u là số lần ăn khớp của 1 răng khi bánh răng quay 1 vòng

 Ứng suất tiếp xúc cho phép:

Ứng với độ rắn , ta có số chu kỳ cơ sở của đường cong mỏi tiếp xúc:

[ ] [ ]

Trang 16

Với [ ]

vì N1, N2 đều lớn hơn [ ]

[ ]

 Ứng suất uốn cho phép: Ta có số chu kỳ cơ sở của đường cong mỏi uốn:

[ ]

Trong đó: vì N1, N2 đều lớn hơn : hệ số an toàn : hệ số tập trung ứng suất ở chân răng (tôi cải thiện) : giới hạn mỏi đối với thép [ ]

[ ]

b) Tính vận tốc vòng và chọn cấp chính xác chế tạo bánh răng: + Vận tốc vòng:

(m/s) Ứng với (m/s), ; ta chọn được cấp chính xác 9 c) Tính hệ số chiều rộng bánh răng:

[ ]

Với lấy theo vận tốc vòng, độ rắn và cấp chính xác

[ ] [ ] [ ]

+ Điều kiện cứng của bánh răng: (thỏa mãn) d) Tính số răng, môđun, và chiều rộng bánh răng: + Môđun:

+ Số răng: với:

Chọn

Trang 17

(răng), (răng) + Chiều rộng bánh răng:

Đối với bộ truyền bánh răng trụ, khi chế tạo nên lấy chiều rộng b của bánh dẫn lớn hơn bánh bị dẫn khoảng , để đảm bảo bề mặt răng được ăn khớp toàn bộ e) Kiểm nghiệm sức bền uốn của răng: + Số răng tương đương: {

+ Hệ số dạng răng, tra theo số răng tương đương:  Bánh nhỏ: (từ bảng tra sử dụng phép nội suy tuyến tính)  Bánh lớn:

+ Kiểm nghiệm sức bền uốn:  Bánh răng nhỏ:

[ ]

 Bánh răng lớn:

[ ]

f) Kiểm nghiệm sức bền bánh răng khi chịu quá tải đột ngột: + Hệ số tải trọng quá tải:

+ Ứng suất uốn cho phép khi quá tải: [ ]

[ ]

+ Ứng suất tiếp xúc cho phép khi quá tải: [ ]

[ ] + Ứng suất tiếp xúc:

Trang 18

√

+ Kiểm nghiệm:  Để tránh biến dạng dư hoặc gãy dòn lớp bề mặt, ứng suất tiếp xúc cực đại không được vượt quá 1 giá trị cho phép: √ [ ]

√ √ [ ]

 Để đề phòng biến dạng dư hoặc phá hỏng tĩnh mặt lượn chân răng, ứng suất uốn cực đại tại mặt lượn chân răng không được vượt quá 1 giá trị cho phép: [ ]

[ ]

Vậy các bánh răng của bộ truyền cấp nhanh đều thỏa mãn các yêu cầu, điều kiện về sức bền khi chịu quá tải g) Các thông số chủ yếu còn lại của bộ truyền: + Đường kinh vòng chia:

+ Đường kính vòng đỉnh:

+ Đường kính vòng chân:

+ Chiều cao răng:

Trang 19

h) Lực tác dụng lên bộ truyền:

+ Lực vòng:

+ Lực hướng tâm:

Bảng 2.3 Bảng số liệu các thông số của bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng

+ Mức chênh lệch giữa vế phải và vế trái:

Vậy tỉ số truyền của hệ dẫn động được đảm bảo

5 Kiểm tra điều kiện bôi trơn, ngâm dầu các cặp bánh răng:

Trang 20

+ Mức dầu min tính từ đường tâm:

+ Mức dầu max tính từ đường tâm:

 Bánh bị dẫn (cấp nhanh):

 Bánh bị dẫn (cấp chậm): Mức dầu max chung cho hộp giảm tốc là:

Vậy với mức dầu max và mức dầu min như vậy, đảm bảo được yêu cầu mức dầu nuốt hết chân răng của cả 2 bánh bị dẫn và không có bánh nào bị ngâm quá 1/3 bán kính Nhằm đảm bảo được điều kiện bôi trơn, giảm tổn thất khuấy dầu, tăng hiệu suất truyền động

Trang 21

PHẦN 3: THIẾT KẾ CÁC TRỤC, THEN, Ổ LĂN VÀ KHỚP NỐI

A Thiết kế trục:

1 Chọn vật liệu chế tạo:

+ Hộp giảm tốc là bộ phận quan trọng, nên trục trong hộp giảm tốc chịu tải trọng trung bình, thường dùng các vật liệu có cơ tính tốt để chế tạo

+ Chọn vật liệu chế tạo là thép C45,

thường hóa: ,

+ Ứng suất xoắn cho phép:  Trục I: [ ]

 Trục II: [ ]

 Trục III: [ ]

2 Xác định sơ bộ đường kính trục: + Trục I: √ [ ] √

Chọn

+ Trục II: √ [ ] √

Chọn

+ Trục III: √

[ ] √

Chọn

3 Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực: + Chọn chiều rộng ổ lăn theo đường kính sơ bộ: ;

;

+ Chọn khoảng cách từ mặt mút của bánh răng đến thành trong của hộp:

+ Chọn khoảng cách từ mặt mút của ổ lăn đến thành trong của hộp:

Trang 22

+ Chọn khoảng cách từ mặt mút của chi tiết quay đến nắp ổ:

+ Chọn chiều cao nắp ổ và đầu bulông:

(Tra bảng trong tài liệu (1))

+ Chiều dài mayơ bánh đai: , chọn

+ Chiều dài mayơ bánh răng trụ nhỏ cấp nhanh trên trục I:

, chọn + , chọn

+ Khoảng cách:

Khoảng cách giữa hai điểm đặt lực của ổ trục I là:

b) Trục II:

+ Khoảng cách: Khoảng cách giữa hai điểm đặt lực của ổ trục II là:

c) Trục III:

+ Khoảng cách giữa hai điểm đặt lực của ổ trục trên trục III:

Trang 23

+ Khoảng cách từ ổ lăn trục III đến khớp nối:

Trang 24

 Giá trị momen:

Định dạng
Số trang	48
Dung lượng	1,35 MB