Hộp giảm tốc bộ truyền xích cấp nhanh phân đôi

Hộp giảm tốc bộ truyền xích cấp nhanh phân đôi có răng nghiêng và răng thẳng (báo cáo Đại học Bách Khoa Thành phố Hồ Chí Minh Chuyên ngành Cơ điện tử). Được tính toán dựa trên sách Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí của Trịnh Chất.

ĐỀ TÀI

Đề số 10: THIẾT KẾ HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG XÍCH TẢI

Phương án số: 5

Hệ thống dẫn động xích tải gồm: 1- Động cơ điện 3 pha không đồng bộ; 2- Nối trục đàn

hồi; 3- Hộp giảm tốc bánh răng trụ hai cấp phân đôi cấp nhanh; 4- Bộ truyền xích ống con lăn; 5- Xích tải (Quay một chiều, tải va đập nhẹ, 1 ca làm việc 8 giờ)

BẢNG SỐ LIỆU ĐỀ 10

Lực vòng trên xích tải F, N 5300Vận tốc xích tải v, m/s 1,15

Số răng đĩa xích dẫn z, răng 9

Số ngày làm/năm Kng, ngày 240

● 01 bản vẽ lắp A0; 01 bản vẽ chi tiết theo đúng TCVN

NỘI DUNG THUYẾT MINH

1. Xác định công suất động cơ và phân bố tỉ số truyền cho hệ thống truyền cho hệ thống truyền động

2. Tính toán thiết kế các chi tiết máy:

a. Tính toán các bộ truyền hở (đai, xích hoặc bánh răng)

b. Tính các bộ truyền trong hộp giảm tốc (bánh răng, trục vít)

c. Vẽ sơ đồ lực tác dụng lên các bộ truyền và tính giá trị các lực

d. Tính toán thiết kế trục và then

e. Chọn ổ lăn và nối trục

f. Chọn thân máy, bu lông và các chi tiết phụ khác

3. Chọn dung sai lắp ghép

4. Tài liệu tham khảo

LỜI NÓI ĐẦU

Đất nước ta đang trên đà phát triển do đó khoa học kĩ thuật đóng một vai trò hếtsức quan trọng đối với đời sống con người Việc áp dụng khoa học kĩ thuật chính là làmtăng năng suất lao động đồng thời nó cũng góp phần không nhỏ trong việc thay thế sứclao động của người lao động một cách có hiệu quả nhất, bảo đảm an toàn cho họ trongquá trình làm việc Các hệ thống cơ khí chính là sự thay thế tuyết vời cho sức người trongviệc tự động hóa sản xuất và tăng năng suất lao động Kết hợp với việc điều khiển chúng,

ta sẽ góp phần vào công cuộc tự động hóa hiện đại hóa mà đất nước Việt Nam đang thựchiện

Đồ án thiết kế giúp cho sinh viên ngành Cơ Khí nói chung và cơ điện tử nói riêng

có những kiến thức cơ bản về việc thiết kế các hệ thống truyền động cơ khí, để từ đó cócách nhìn về hệ thống sản xuất và về việc điều khiển các hệ thống tự động trong các nhàmáy, xí nghiệp hay phân xưởng

Trong phạm vi của đồ án, các kiến thức từ các môn cơ sở như Nguyên Lý Máy, Cơ

lý thuyết, Vẽ kỹ thuật, Chi Tiết Máy được áp dụng giúp sinh viên có cái nhìn tổng quan

về một hệ thống dẫn động cơ khí Từ đây, cộng với những kiến thức chuyên ngành, em sẽtiếp cận được với các hệ thống thức tế, có được cái nhìn tổng quan hơn để chuẩn bị chonhững đồ án tiếp theo và luận văn tốt nghiệp

Em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Thanh Nam đã tận tâm hướng dẫn emhoàn thành đồ án Với kiến thức còn hạn hẹp nên thiếu xót là điều khó thể tránh khỏi Emmong nhận được ý kiến của các thầy/cô để em được củng cố kiến thức và có thêm nhiềukinh nghiệm để phục vụ cho công việc sau này

Sinh viên thực hiện

Trần Minh Thông

CHƯƠNG 1: CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN

Số vòng quay của xích tải theo công thức 2.17 [1]:

Theo bảng 2.4 [1] chọn tỉ số truyền cho hộp giảm tốc bánh răng nghiêng 2 cấp và bộtruyền xích lần lượt là

Số vòng quay sơ bộ của động cơ theo công thức 2.18 [1]

Phân phối tỉ số truyền

Tỉ số truyền chung:

Chọn sơ bộ tỉ số truyền xích suy ra

Mà hộp giảm tốc chế tạo theo tiêu chuẩn nên chọn theo bảng 3.1 [1]

Tính lại tỉ số truyền của xích

Công suất lên các trục

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN XÍCH

Chọn loại xích

Vì tải trọng nhỏ và vận tốc thấp nên chọn xích ống con lăn 1 dãy

Xác định thông số của xích và bộ truyền

Tra bảng 5.4 [1] với ta chọn được suy ra răng

Công suất tính toán theo công thức 5.3 [1]:

làm việc mỗi ngày 1 ca

bôi trơn nhỏ giọt (theo bảng 5.7 [1])

Theo công thức 5.4 [1], ta có

Thay số vào công thức trên ta được:

10,02 kWTheo bảng 5.5 [1] với và xích con lăn 1 dãy có bước xích với

Thỏa điều kiện bền mỏi

Khoảng cách trục:

Số mắt xích theo công thức 5.12 [1]:

Vì số mắt xích là số chẵn cho nên ta chọn số mắt xích x = 120 mắt xích

Với số mắt xích là 120, ta tính lại khoảng cách trục:

Để xích không chịu lực căng quá lớn nên giảm khoảng cách trục 1 đoạn bằng: Vậy khoảng cách trục

Số lần va đập theo công thức 5.14 [1] và bảng 5.9 [1]:

Tính toán kiểm nghiệm độ bền xích

Tra bảng 5.2 [1] ứng với bước xích có tải trọng phá hủy và khối lượng 1 mét xích Ứng với tải trọng trung bình thì hệ số tải trọng

Hệ số an toàn được tính dựa theo công thức 5.15 [1]:

Lực va đập trên 1 dãy xích theo công thức 5.19 [1]:

Với

Hệ số ảnh hưởng số răng xích

Hệ số tải trọng động (do tải trọng động và va đập nhẹ):

Tra bảng 5.12 [1] ứng với xích 1 dãy và

Hệ số tải trọng động (do tải trọng động và va đập nhẹ):

Tra bảng 5.12 [1] ứng với xích 1 dãy và

Modun đàn hồi:

Vậy ứng suất tiếp xúc trên mặt đĩa xích theo công thức 5.18 [1] là:

Tra bảng 5.11 [1], chọn vật liệu:

Chọn loại thép C45 với chế độ nhiệt luyện tôi, ram để đạt được độ cứng HRC45 50 sẽ đạt được ứng suất tiếp cho phép , đảm bảo được độ bền tiếp xúc cho răng đĩa 1 và 2

Lực tác động lên trục

Hệ số ảnh hưởng đến trọng lượng xích khi xích đặt nghiêng 1 góc nhỏ hơn 40 độ:

Theo công thức 5.20 [1], ta có lực tác dụng lên trục:

Bảng thông số bộ truyền xích

Bảng 2:

Tính toán thiết kế

Dạng xích Xích con

lăn 1 dãy

Đường kính vòng chiaBánh dẫn Bánh bị dẫn

202,66420,68

Khoảng cách trục 1026

Đường kính vòng ngoài

Bánh dẫn Bánh bị dẫn

213,76432,61

Số mắt xích 120 Đường kính vòng đáy

Bánh dẫn Bánh bị dẫn

197,7416,6

Số răng đĩa xích

Đĩa chủ động

Đĩa bị động

2552Lực tác dụng lên trục 6095

Tính toán kiểm nghiệmThông số Giá trị cho phép Giá trị tính toán Nhận xét

757,6567,8

Đủ bền

Đủ bền

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN HỘP GIẢM TỐC

Chọn vật liệu

Do không có yêu cầu gì đặc biệt và theo quan điểm thống nhất trong tính toán thiết kế, ở đây chọn vật liệu 2 cấp bánh răng theo bảng 6.1 [1]:

Bánh nhỏ: thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB 241…285 có và

Bánh lớn: thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB 192…240 có và

Xác định ứng suất cho phép

Theo bảng 6.2 [1] đối với thép C45, tôi cải thiện đạt độ cứng HB 180…350

Chọn độ rắn bánh răng nhỏ và độ cứng bánh răng lớn , khi đó:

Số chu kì làm việc cơ sở theo công thức 6.5 [1]: , do đó

Số chu kì làm việc tương đương, xác định theo sơ đồ tải trọng theo công thức 6.7 [1]:

Suy ra

Theo công thức (6.8) [1]:

Vì

Như vậy theo công thức 6.1a [1], ta xác định được:

Cặp bánh răng cấp nhanh sử dụng răng nghiêng, do đó:

Với cặp bánh răng cấp chậm sử dụng răng thẳng và tính ra đều lớn hơn nên , do đó: Theo công thức 6.2a [1], với bộ truyền quay 1 chiều , ta được:

Ứng suất quá tải cho phép: theo công thức 6.13 và 6.14:

Tính toán cấp nhanh

Xác định khoảng cách trục sơ bộ:

Trong đó theo bảng 6.6 [1], chọn ; với răng nghiêng (theo bảng 6.5 [1]); theo công thức 6.16 [1], ; do đó theo bảng 6.7 [1], (sơ đồ 3)

Chọn theo tiêu chuẩn

Xác định thông số ăn khớp:

Theo công thức 6.17 [1

Theo bảng 6.8 [1], chọn mô đun pháp

Chọn sơ bộ do đó (6.31) [1], số răng bánh nhỏ:

Lấy

Số bánh răng lớn: Lấy

Do đó tỉ số truyền thực sẽ là

Tính lại góc nghiêng răng:

Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc:

Theo công thức 6.33 [1], ứng suất tiếp xúc trên bề mặt răng làm việc:

Theo công thức 6.42 [1],

Trong đó theo bảng 6.15 [1], ; theo bảng 6.16 [1], Do đó theo công thức 6.41 [1]:

Theo công thức 6.39 [1],

Thay các giá trị vừa tính được vào công thức 6.33 [1] ta được:

Xác định ứng suất tiếp xúc cho phép

Theo công thức 6.1 [1], Zv = 1; với cấp chính xác động học là 8, chọn cấp chính xác về mức tiếp xúc là 7, khi đó cần gia công đạt độ nhám , do đó ; với , , do đó theo công thức 6.1 và 6.1a [1]:

Vậy bánh răng thỏa điểu kiện về độ bền tiếp xúc

Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn:

Theo bảng 6.7 [1], ; theo bảng 6.14 [1], với và cấp chính xác 8, ; Theo công thức 6.47 [1]:

Trong đó theo bảng 6.15 [1], ; theo bảng 6.16 [1], Do đó theo công thức 6.41 [1]:

do đó theo công thức 6.2 và 6.2a [1]:

.Thay các giá trị vừa tính được vào công thức trên:

Như vậy, cặp bánh răng cấp chậm thỏa mãn về độ bền uốn và độ bền tiếp xúc

Kiểm nghiệm răng về quá tải:

Theo công thức 6.48 [1] với :

Tính toán cấp chậm

Xác định khoảng cách trục sơ bộ:

Trong đó theo bảng 6.6 [1], chọn ; với răng thẳng (theo bảng 6.5 [1]); theo công thức 6.16[1], ; do đó theo bảng 6.7 [1], (sơ đồ 7)

Chọn theo tiêu chuẩn

Xác định thông số ăn khớp:

Theo công thức 6.17 [1

Theo bảng 6.8 [1], chọn mô đun pháp

Do răng thẳng nên ta có góc nghiêng do đó theo công thức 6.19 [1], số răng bánh nhỏ:

Lấy

Số bánh răng lớn: Lấy

Do đó tỉ số truyền thực sẽ là

Tính lại khoảng cách trục:

Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc:

Theo công thức 6.33 [1], ứng suất tiếp xúc trên bề mặt răng làm việc:

Theo bảng 6.5 [1],

Do đó theo công thức 6.34 [1] ta có:

Theo công thức 6.37 [1]:

Do đó theo công thức 6.36a [1],

Trong đó theo công thức 6.38b [1]:

● Đường kính vòng lăn bánh nhỏ:

Thay các giá trị vừa tính được vào công thức 6.33 [1] ta được:

Xác định ứng suất tiếp xúc cho phép

Theo công thức 6.1 [1], Zv = 1; với cấp chính xác động học là 9, chọn cấp chính xác về mức tiếp xúc là 8, khi đó cần gia công đạt độ nhám , do đó ; với , , do đó theo công thức 6.1 và 6.1a [1]:

Vậy bánh răng thỏa điểu kiện về độ bền tiếp xúc

Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn:

Theo bảng 6.7 [1], ; theo bảng 6.14 [1], với và cấp chính xác 9, ; Theo công thức 6.47 [1]:

Trong đó theo bảng 6.15 [1], ; theo bảng 6.16 [1], Do đó theo công thức 6.41 [1]:

Do đó

Với

Số răng tương đương:

Theo bảng 6.18 [1], ta được

Với , ; YR = 1 (bánh răng phay);

do đó theo công thức 6.2 và 6.2a [1]:

.Thay các giá trị vừa tính được vào công thức trên:

Như vậy, cặp bánh răng cấp chậm thỏa mãn về độ bền uốn và độ bền tiếp xúc

Kiểm nghiệm răng về quá tải:

Theo công thức 6.48 [1] với :

Theo công thức 6.49 [1]:

Như vậy, cặp bánh răng cấp nhanh thỏa mãn về quá tải chịu uốn và quá tải tiếp xúc

Các thông số và kích thước bộ truyền:

Đường kính vòng chia

Đường kính vòng đỉnh

Đường kính đáy răng

Chiều rộng vành răng

;Chọn b2= 60 mm

Kiểm nghiệm ngâm trong dầu

Điều kiện bôi trơn ngâm dầu: các bánh răng lớn của trục phải có mức dầu ngập quá đỉnh răng Tuy nhiên không được ngập quá bán kính vòng lăn bánh lớn

Mức dầu thấp nhất trong đó là chiều cao răng của bánh răng bị động nhỏ

Chênh lệch giữa mức dầu thấp nhất và mức dầu cao nhất là

Mức dầu cao nhất không được ngập quá bán kính bánh răng bị động lớn nhất

Từ hình vẽ ta thấy để thỏa điều kiện bôi trơn ngâm dầu thì

Ta có:

Vậy hộp giảm tốc thỏa điều kiện bôi trơn ngâm dầu

Bảng thông số kỹ thuật bộ truyền

Tính toán thiết kế

Số răng

2383

2878

Hệ số dịch chỉnh

00

00Đường kính vòng chia

54,2195,8

84234Đường kính vòng đỉnh

58,2199,8

90240Đường kính đáy răng

49,2190,8

76,5226,5

Bề rộng vành răng

4035

6560Tính toán kiểm nghiệm

Độ bền uống Đạt

CHƯƠNG 4: CHỌN NỐI TRỤC

Chọn và kiểm nghiệm nối trục đàn hồi nối trục I và trục động cơ, vật liệu chốt thép C45, với ứng suất uốn cho phép , ứng suất dập giữa chốt và ống

Theo bảng 16.1 [1], ta chọn hệ số làm việc

Momen xoắn tính toán truyền qua nối trục:

Theo bảng 16.10a [1] ta chọn nối trục vòng đàn hồi có thể truyền mômen

, chọn nối trục vòng đàn hồi có thông số sau:

Lực vòng tác dụng lên vòng đàn hồi:

Lực hướng tâm do nối trục đàn hồi tác dụng lên trục:

Kiểm tra độ bền uốn chốt theo công thức:

Kiểm nghiệm điều kiện bền dập giữa chốt và vòng cao su:

CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRỤC VÀ THEN

Xác định khoảng cách sơ bộ giữa các gối và điểm đặt lực

Theo bảng 10.2 [1], ta chọn gần đúng chiều rộng ổ lăn trên các trục:

● k3 là khoảng cách từ mặt mút của chi tiết quay đến nắp ổ

● hn là chiều cao nắp ổ và đầu bu lông

Chiều dài mayơ của từ gối đỡ O đến chi tiết quay thứ i trên trục thứ k như sau:

● Mayơ đĩa xích:

● Mayơ nửa khớp nối (ở đây sử dụng nối trục vòng đàn hồi):

Chiều dài mayer bánh răng trụ răng nghiêng trên trục I:

Chiều dài mayer bánh răng trụ răng nghiêng trên trục II:

Chiều dài mayer bánh răng trụ răng thẳng trên trục II:

Chiều dài mayer bánh răng trụ răng thẳng trên trục III:

Khoảng cách trên các trục:

Sơ đồ xác định khoảng cách các đoạn trụcTheo bảng 10.4 [1], ta có:

Trục I:

Trục II

Phản lực tại các gối đỡ:Mặt phẳng Oyz

Mặt phẳng Oxz

Biểu đồ momen:

Momen tương đương tại tiết diện nguy hiểm (C; D):Theo bảng 10.5 [1] với

Đường kính các đoạn trục:

Chọn đường kính theo tiêu chuẩn:

Trục III

Theo bảng 10.5 [1] với

Đường kính các đoạn trục:

Chọn đường kính theo tiêu chuẩn:

Kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi tại tiết diện nguy hiểm:

Với thép 45 có , theo bảng 10.7 [1],

Các trục của hộp giảm tốc đều quay, ứng suất uốn thay đổi theo chu kì đối xứng, do

đó, theo (10.22) [1]:

Vì trục quay 1 chiều nên ứng suất xoắn thay đổi theo chu kì mạch động, do đó theo (10.23) [1]:

Với và là mômen cản uốn và và mômen cản xoắn tại tiết diện j của trục

Chọn lắp ghép: các ổ lăn lắp lên trục theo k6, lắp bánh răng, bánh đai, nối trục theo k6kết hợp với lắp then

Trục Đường kính Mặt cắt

Xác định các hệ số và đối với các tiết diện nguy hiểm theo công thức 10.25 [1] và 10.26 [1]

Xác định hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất pháp theo (10.20) [1]:

Và hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất tiếp theo (10.20) [1]:

Hệ số an toàn ứng với các tiết diện nguy hiểm, theo (10.9) [1]:

Kết quả cho ta thấy các tiết diện nguy hiểm trên 3 trục đều đảm bảo an toàn về mỏi

Kiểm nghiệm độ bền then

Với các chi tiết trục dùng mối ghép then cần tiến hành kiểm nghiệm mối ghép về độ vền dập theo (9.1) [1]:

Theo bảng 9.5 [1], với tải trọng va đập nhẹ

Vậy các mối ghép then đều đảm bảo độ bền dập và độ bền cắt

CHƯƠNG 6: TÍNH TOÁN VÀ CHỌN Ổ LĂN

Trục I

Số vòng quay: vg/phút

Đường kính trục tại vị trí lắp ổ lăn:

Tải trọng hướng tâm tác dụng lên ổ A:

Tải trọng hướng tâm tác dụng lên ổ B:

Vì nên ta tính toán chọn ổ cho ổ A

Theo công thức 11.3 [1] với , tải trọng quy ước:

Khả năng tải động theo công thức 11.1 [1]:

Với triệu vòng (Thời giam sử dụng ổ giảm 1 nửa 3 năm thay 1 lần)

Theo phụ lục P.27 dựa vào khả năng tải động ta chọn ổ bi đở 1 dãy cở trung:

Ký hiệu d, mm D, mm B, mm r, mm ĐK bi, mm C, kN Co, kN

Trục II

Số vòng quay: vg/phút

Đường kính trục tại vị trí lắp ổ lăn:

Tải trọng hướng tâm tác dụng lên ổ A và B:

Vì nên ta tính toán chọn ổ cho ổ A

Theo công thức 11.3 [1] với , tải trọng quy ước:

Với triệu vòng (Thời gian sử dụng ổ giảm 1 nửa 3 năm thay 1 lần)

Theo phụ lục 2.8 [1] dựa vào khả năng tải động ta chọn ổ đũa trụ ngắn đỡ cỡ trung:

Ký hiệu d, mm D, mm B, mm C, kN Co, kN

Trục III

Số vòng quay: vg/phút

Đường kính trục tại vị trí lắp ổ lăn:

Tải trọng hướng tâm tác dụng lên ổ A:

Tải trọng hướng tâm tác dụng lên ổ A:

Vì nên ta tính toán chọn ổ cho ổ A

Theo công thức 11.3 [1] với , tải trọng quy ước:

Theo phụ lục P.27 dựa vào khả năng tải động ta chọn ổ bi đở 1 dãy cở trung:

Ký hiệu d, mm D, mm B, mm r, mm ĐK bi, mm C, kN Co, kN

309 45 100 25 2,5 17,46 37,8 26,7

Bôi trơn ổ lăn:

Bộ phận ổ được bôi trơn bằng dầu Có thể dùng mỡ ứng với nhiệt độ làm việc từ 50-1000C và vận tốc dưới 1500 vòng/phút (bảng 18.13 [1]) chọn loại dầu công nghiệp

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

CHƯƠNG 7: TÍNH TOÁN VỎ HỘP GIẢM TỐC

Các kích thước cơ bản của vỏ hộp

Chiều dày thành

Thân hộp

Nắp hộp

88Gân tăng cứng

Chiều dày

Chiều cao

Độ dốc

7