Đông full thuyết minh

LỜI NÓI ĐẦUĐồ án chi tiết máy là một trong những đồ án quan trong nhất của sinh viênngành cơ khí, Đồ án thể hiện những kiến thức của sinh viên về vẽ kỹ thuật,dung sai lắp ghép, nguyên lý

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 2

PHẦN I: CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN 4

1.Chọn động cơ điện 4

2.Phân phối tỉ số truyền 5

PHẦN II: TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI THANG 8

PHẦN III: THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG 12

TRONG HỘP GIẢM TỐC 12

1 Tính toán bộ truyền cấp chậm(bánh răng trụ răng nghiêng) 12

2 Tính toán bộ truyền cấp nhanh(bánh răng trụ răng nghiêng) 21

PHẦN IV: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRỤC 26

Phần V: THIẾT KẾ VỎ HỘP VÀ CÁC CHI TIẾT CỦA HỘP GIẢM TỐC 53

- BÔI TRƠN, ĐIỀU CHỈNH ĂN KHỚP VÀ DUNG SAI LẮP GHÉP 58

PHẦN VI: PHẦN VI.PHƯƠNG PHÁP LẮP RÁP HỘP GIẢM TỐC 64

LỜI NÓI ĐẦU

Đồ án chi tiết máy là một trong những đồ án quan trong nhất của sinh viênngành cơ khí, Đồ án thể hiện những kiến thức của sinh viên về vẽ kỹ thuật,dung sai lắp ghép, nguyên lý máy, chi tiết máy,…

Công việc thiết kế hộp giảm tốc giúp chúng ta hiểu kỹ hơn và có cái nhìn cụthể hơn về cấu tạo cũng như chức năng của các chi tiết cơ bản như bánhrăng ,ổ lăn, dây đai…

Được sự hướng dẫn của thầy, và ngành cơ khí là ngành mà em đam mê,bằng các kiến thực hạn hẹp của em, em đã cố gắng hoàn thành đồ án một cáchoàn chỉnh

Do các yếu tố về thời gian, kinh nghiệm, kiến thức và một số yếu tố khácnên chắc chắn sẽ có nhiều thiếu sót, em mong nhận được sự nhận xét củathầy

Em xin chân thành cám ơn thầy Diệp Lâm Kha Tùng, và các bạn trong

khoa đã giúp đỡ em rất nhiều để em hoàn thành đồ án một cách hoàn chỉnh!

Sinh viên thực hiện:

Lê Bá Đông

THIẾT KẾ HỘP GIẢM TỐC 2 CẤP KIỂU ĐỒNG TRỤC

- Thông số đầu vào và sơ đồ gia tải

1: Động cơ điện không đồng bộ 3

5: Thùng trộn. * sai số vòng quay trục công tác ≤ 5%

PHẦN I: CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN

Công suất trụccông tác (kW)

Số vòng quaytrục công tác (vg/ph)

Số năm làm việc

Chế độ làm việc: Quay 1 chiều, làm việc 2

ca, tải va đập nhẹ (1năm làm việc 300 ngày,1ca làm việc 8 giờ)

1 Chọn động cơ điện

1.1 Xác định tải trọng tương đương

Gọi: Ptd: công suất tương đương

Pct: công suất công tác

Công suất tương đương: (trong trường hợp tải trọng thay đổi)

p td=√p12 t1+ p22.t2

t1+t2 =√4 , 62.0,7+ ¿¿¿

1.2 Xác định công suất cần thiết

Hiệu suất bộ truyền theo bảng 2.3

Chọn:

Hiệu suất bộ truyền đai (để hở) η d = 0,96

Hiệu suất của cặp bánh răng trụ η br=0,98

Hiệu suất của cặp ổ lăn η ol= 0,99

Hiệu suất của khớp nối trục η k= 1

P ct=P td

η = 4,2330,886=4.778 (kW ) (theo CT 2.8 TL1/19)

Số vòng quay sơ bộ của động cơ:

Ta có u1 = u2 = √uh = 2,696 (theo CT 3.14 TL1/44)

2.3 Xác định công suất, số vòng quay, mômen trên các trục:

 Công suất trên các trục:

4 Xác định khoảng cách trục a và chiều dài đai l

Theo tỷ số truyền u=4,02 theo bảng 4.14 TL1/60 ta được:

a = 0,95.d2 = 0,95.710 = 647,5 mm

Chiều dài đai theo CT 4.4 TL1/54:

Theo bảng 4.13 TL1/59 chọn chiều dài đai tiêu chuẩn l=2800 mm

Tính khoảnh cách trục theo chiều dài tiêu chuẩn theo CT 4.6 TL1/54:

7 Tính các kích thước chủ yếu của bánh đai

7.1 Chiều rộng của bánh đai:

8 Tính lực tác dụng lên trục F r và lực căng ban đầu F 0

Lực căng do lực li tâm sinh ra:

F v =q m v2 (theo CT 4.20/64)

qm : khối lượng trên 1 mét chiều dài đai, tra bảng 4.22 TL1/64 ta được :

I>Tính toán bộ truyền cấp chậm ( bánh trụ răng nghiêng )

Các thông số chung:

Tmm=1,5T1 , T2=0,7T1 ; u=2,696

1.Chọn vật liệu.

Bánh răng cấp chậm chọn thép 40X kết hợp tôI cảI thiện có độ cứng

Chọn vật liệu chế tạo bánh răng thuộc nhóm 1 (HB<=350)

Chọn bánh răng nhỏ: HB=270; σ b=950MPA; σ ch=700(MPA)

Bánh răng lớn : HB=255; σ b=850MPA; σ ch=550(MPA)

2 Xác định ứng suất tiếp xúc cho phép.

SH : Hệ số an toàn khi tính về tiếp xúc SH =1,1

σ H lim ° : ứng suất tiếp xúc cho phép ứng với số chu kì cơ sở;

mH: Bậc của đường cong mỏi khi thử về tiếp xúc (mH = 6)

NHO: Số chu kì thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về tiếp xúc

NHO = 30 H2,4HB

HHB : độ rắn Brinen

N HO1=30.2702,4=2,053.107

NHE: Số chu kì thay đổi ứng suất tương đương

Với bộ truyền chịu tải trọng tinh:

1 , 1

1 610

1

0 1 lim

1 , 1

1 580

2

0 2 lim

YR-Hệ số xét đến ảnh hưởng của độ nhám mặt lượn chân răng

Ys-Hệ số xét đến độ nhậy của vật liệu đối với tập trung ứng suất

KXF-Hệ số xét đến kích thước bánh răng ảnh hưởng đến độ bền uốn.

mF: Bậc của đường cong mỏi khi thử về uốn

NFO: Số chu kì thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về uốn

II XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ BỘ TRUYỀN CẤP CHẬM

Ka : hệ số phụ thuộc vào loại răng

Theo bảng 6.5 ta chọn với bánh răng nghiêng Ka=43

Theo 6.17:Mô đun pháp

Môđun bánh răng m= (0 ,01→0,02)×a ω=(0,01→0,02)×190=1,75→3,5

Chọn m=3

Chọn sơ bộ β=100⇒ cos β=0,9848

 số răng bánh nhỏ (bánh 3):

Ta có: Z3=

2×a ω ×cos β

m×(u+1) =2×175×0,98483×(2,696+1) =31,085Chọn Z3=31 răng

3 Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc.

Yêu cầu cần phải đảm bảo H ¿ [H]

Ưng suất tiếp xúc tính theo CT:

H = ZM ZH Z√2 T2 K H (u m+1)

b w .u m d ϖ 32

; (*)Trong đó : - ZM : Hệ số xét đến ảnh hưởng cơ tính vật liệu;

Theo 6.39:

KH = KH KHVKH ;

Với v = 1,06 m/s  ZV = 1 (vì v < 5m/s ) ,

Cấp chính xác động học là 9, chọn mức chính xác tiếp xúc là 8 Khi đó cầngia công đạt độ nhám là RZ = 2,5 1,25 m

Do đó ZR = 0,95, với da< 700mm  KxH = 1 Theo 6.1 và 6.1a ta có

 [H] =540,91.1.0,95.1  513,86 MPa

σ H=505,06 < [H] =513,86MPa

Suy ra thoả mãn điều kiện bền

4 Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn.

Yêu cầu F ¿ [F] ; Theo công thức 6.43 :

F3 = 2.T2.KFYYYF3/( bwdw3.m)

Tính các hệ số :

Tra theo d ứng với bảng 6.7 , ta có KF = 1,09 ;

Ta thấy độ bền uốn được thoả mãn

5 Kiểm nghiệm răng về quá tải

Kqt = Tmax/ T = 1,5

H4 max = H √ Kqt=509,18. √ 1,5=623,6 MPa < [H4]max = 1540 MPa;

Theo 6.49:

F3max = F3 Kqt = 112,9 1,5 = 169,35 MPa ;

F4 max = F4 Kqt = 104 1,5 = 156 MPa;

Như vậy : F3max < [F3]max = 560 MPa, F4max < [F4]max = 440 MPa nên răng thoả mãn về điều kiện quá tải

Kết luận : Bộ truyền cấp chậm làm việc an toàn.

Các thông số và kích thước bộ truyền.

III TÍNH TOÁN VỚI CẤP NHANH

1.Chọn vật liệu.

Bánh răng cấp chậm chọn thép 40X kết hợp tôi cải thiện có độ cứng

Chọn vật liệu chế tạo bánh răng thuộc nhóm 1 (HB<=350)

Chọn bánh răng nhỏ: HB=270; σ b=950MPA; σ ch=700(MPA)

Bánh răng lớn : HB=255; σ b=850MPA; σ ch=550(MPA)

2 Xác định ứng suất tiếp xúc cho phép.

SH : Hệ số an toàn khi tính về tiếp xúc SH =1,1

σ H lim ° : ứng suất tiếp xúc cho phép ứng với số chu kì cơ sở;

mH: Bậc của đường cong mỏi khi thử về tiếp xúc (mH = 6)

NHO: Số chu kì thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về tiếp xúc

NHO = 30 H2,4HB

HHB : độ rắn Brinen

N HO1=30.2702,4=2,053.107

NHE: Số chu kì thay đổi ứng suất tương đương

Với bộ truyền chịu tải trọng tinh:

1 , 1

1 610

1

0 1 lim

1 , 1

1 580

2

0 2 lim

YR-Hệ số xét đến ảnh hưởng của độ nhám mặt lượn chân răng.

Ys-Hệ số xét đến độ nhậy của vật liệu đối với tập trung ứng suất

KXF-Hệ số xét đến kích thước bánh răng ảnh hưởng đến độ bền uốn

mF: Bậc của đường cong mỏi khi thử về uốn

NFO: Số chu kì thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về uốn

43.(2,696+1)]3

.121730,667.1,1 (372,72)2.2,696 =0,477

Chọn Z1 = 31 răng ; suy ra Z = u.Z1 = 83,576 ; Chọn Z2 = 84 răng;

*Đường kính vòng chia :

d1=d ω1=m× Z1

cos β = 3× 310,985=94,4mm

3 Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc.

Yêu cầu cần phải đảm bảo H ¿ [H]

Ưng suất tiếp xúc tính theo CT:

H = ZM ZH Z√2 T2 K H .(u m+1)

b w .u m d ϖ 32

; (*)Trong đó : - ZM : Hệ số xét đến ảnh hưởng cơ tính vật liệu;

Góc prôfin răng bằng góc ăn khớp :

Thay số vào công thức (*):

σ H =274×1,75×0 ,76×√2×121730,667×1, 26×(2, 696+1)

63 ,25×2, 696×(94 ,4)2 =314 ,779 MPA Tính chính xác ứng suất tiếp xúc cho phép : [H] = [H] ZRZVKxH

Với v = 1,06 m/s  ZV = 1 (vì v < 5m/s ) ,

Cấp chính xác động học là 9, chọn mức chính xác tiếp xúc là 8 Khi đó cầngia công đạt độ nhám là RZ = 2,5 1,25 m

Do đó ZR = 0,95, với da< 700mm  KxH = 1 Theo 6.1 và 6.1a ta có

 [H] =540,91.1.0,95.1  513,86 MPa

σ H=314,779 < [H] =513,86MPa

Suy ra thoả mãn điều kiện bền

4 Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn.

Yêu cầu F ¿ [F] ; Theo công thức 6.43 :

Ta thấy độ bền uốn được thoả mãn

5 Kiểm nghiệm răng về quá tải

Kết luận : Bộ truyền cấp nhanh làm việc an toàn.

Các thông số và kích thước bộ truyền.

+ Bộ truyền cấp nhanh :

Khoảng cách trục aw=175 mm

PHẦN IV: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRỤC

Số liệu cho trước:

 Công suất trên trục vào của hộp giảm tốc: N = 4,6 KW

 Số vòng quay n1= 1425v/ph

 Tỷ số truyền unh= 2,696; uch= 2,696

 Góc nghiêng của cặp bánh răng cấp chậm  =9,690

 Góc nghiêng của cặp bánh răng cấp nhanh  =9,690

II Xác định sơ bộ đường kính trục.

Theo ct 10.9 đường kính trục thứ k với k =1 3;

Với d2 = 40, tra bảng 10.2, ta được chiều rộng ổ lăn b0 = 23 mm.

Trục III : Với TIII= 832993,878 Nmm ;[] =30 => d3=√3832993,878

0,2.30 =51,9(mm)

Chọn d3= 55mm

Với d3= 55, tra bảng 10.2, ta được chiều rộng ổ lăn b0 = 29 mm

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

IV.Kiểm nghiệm trục:

A.Trục vào của hộp giảm tốc

Theo ct 10.15 tính mômen uốn tổng tại các tiết diện trên trục :

Đường kính trục tại chỗ lắp bánh răng (tại O) :

Thay số ta có dtại O=21,87mm

Lấy d =38 (mm)

Tiết diện trục đi qua ổ lăn chọn tiêu chuẩn (ngõng trục) dtại A = dtại B thay số ta có

dtại A=21,92(mm) chọn dtại A=35mm

Tiết diện trục lắp khớp nối chọn d12 =0,8ddc =30 (mm)

*Kiểm nghiệm trục bền mỏi:

Chọn kiểu lắp : Các ổ lăn trên trục lắp theo kiểu k6 và lắp bánh răng ,lắp bánh xichtheo k6 kết hợp lắp then

Kích thước của then (Bảng 9.1),

[s]-Hệ số an toàn cho phép,thông thường [s]=1,5…2,5

sσ j-Hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất pháp tạI tiết diện j

a,Vật liệu là thép 45 có σb = 600 MPa có thể lấy gần đúng:

σ−1=0,346σb=261,6 MPa

τ−1=0 ,58 σ−1=151 , 7 MPa

-Theo bảng 10.7: ψ σ =0 , 05 ,ψ τ=0

b.Các trục hộp giảm tốc đều quay , ứng suất uốn thay đổi theo chu kỳ

đôí xứng, đó m = 0, a=max= Mu/W

Vì trục quay một chiều nênứng suất xoắn thay đổi theo chu kỳ mạch động,do đó

τ mj =τ a, j=2 W T j

0j=2,48(N/mm2);

c.Xác diịnh hệ sốk σ.d j và kτ d j đối với các tiết diện nguy hiểm theo CT:

k σ d j=(k σ

ε σ +k x −1)/k y

k τ d j=(k τ

ε τ +k x =1)/k y

Các trục gia công trên máy tiện ,tạI các bề mắt nguy hiểm yêu cầu

đạt Ra = 2,5…0,63μ.m.Do đó theo bảng 10.8 hệ số tập trung ƯS do trạng tháI bềmặt :Kx=1,06.Do không dùng các phương pháp tăng bề mặt

nên Ky =1

-Theo bảng 10.12 khi dùng dao phay ngón,hê số tập trung ƯS

tại rãnh then ứng với vật liệu có σb=600 MPa là:

Tra bảng

tính toán

Tra bảng

12 35 2,035 2.06 1,94 1,64 2,12 2,02 11,88 30,58 11,07

10 38

2,056

2.06 1,96 1,64 2,12 2 13,17 36,28 12,39

Như vậy trục 1 thoả mãn diều kiện bền

*Kiểm nghiệm độ bền của then

Tính kiểm nghiệm về độ bền của then:

diện

D(mm)

lt (mm) Bxh t

1(mm)

B.Xác định kết cấu và đường kính trục trung gian:

Theo ct 10.15 tính mômen uốn tổng tại các tiết diện trên trục :

Với các số liệu đã tính toán thay vào ta được :

M21 =0(Nmm).(tại tiết diện A1) Mtđ21 =0 (Nmm

M22 =48335,94 (Nmm).(tại tiết diện O1) Mtđ22 =170766,8 (Nmm)

M23 =364933,6 (Nmm) (tại tiết diện O2) Mtd 23=400001,8 (Nmm)

M20 = 0 (Nmm).(Tại tiết diện B1) Mtđ20 =0 (Nmm)

Đường kính trục chỗ lắp bánh răng tại tiết diện 22 :

Tại tiết diên 23 ta phải chế tạo bánh răng liền trục vì kich thước trục lớn vàkích thước bánh răng nhỏ

2.Kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi:

Kết cấu trục thiết kế được phải thoả mãn điều kiện:

s=s σ s τ/√s σ2+s τ2 ≥[s]

Trong đó: [s] – hệ số an toàn cho phép, [s] = 1,5 2,5

khi cần tăng độ cứng thì [s] = 2,5 3

s , s - hệ số an toàn chỉ xét riêng cho trường hợp ứng suất pháp hoặc ứng suấttiếp, được tính theo công thức sau đây:

Ra = 2,5 …0,63 m, do đó theo bảng 10.8 , hệ số tập trung ứng suất do trạng tháI

bề mặt Kx = 1,06

Không dùng các phương pháp tăng bền bề mặt do đó hệ số tăng bền Ky =1Theo bảng 10.12 khi dung dao phay ngón , hệ số tập trung ứng suất tại rãnh thenứng với vật liệu b = 600 MPa là K = 1,76 và K = 1,54

Bảng 10.10 tra được ε σ và ε τ từ đó xác định được tỉ số K/ và K/ tạirãnh then trên tiết diện này.

Tra bảng 10.11 tra được tỉ số

K/ và K/

So sánh và dùng tỉ số lớn hơn để tính các hệ số Kd và Kd theo ct 10.25 và ct10.26

lắp căng

rãnh then

lắp căng

23 35 2,11 2.06 1,995 1.64 2,17 2,005 2,76 13,07 2,7

Do tiết diện 22 có d22=d23 mà M23<M23 suy ra tiết diện 22 cũng thoả mãn điều kiệnbền

*Kiểm nghiệm độ bền của then

Tính kiểm nghiệm về độ bền của then:

Tiết

diện

D(mm)

Điều kiện trục thoả mãn về độ bền tĩnh là: σ td=√σ2+3 τ2≤[σ].

Trong đó :  =Mmax/(0,1.d3) = 364933,6/(0,1.443) =42,84 MPa

 = Tmax/(0,2.d3) = 189120,57/(0,2.443) =11,1 MPa

[] = 0,8 ch = 0,8.340 = 272 MPa;

Thay số ta được: σ td=√42,842+11,12=44,25 MPa<[σ]=272 MPa

Trục thoả mãn độ bền tĩnh

C.Xác định kết cấu trục ra của hộp giảm tốc:

Theo ct 10.15 tính mômen uốn tổng tại các tiết diện trên trục :

M 3 j=√M

x3 j2 +M

y 3 j2

Theo ct 10.16 tính mômen tương đương tại các tiết diện trên trục :

M td 3 j=√M

3 j2 +0,75T

3 j2

Với các số liệu đã tính toán thay vào ta được :

M30 = 0 (Nmm) (tại tiết diện A) Mtđ30 =0 (Nmm)

M31 =508864,8(Nmm).(Tại tiết diện O1) Mtđ31 =900690,3 (Nmm)

M32 =536106,5 (Nmm).( tại tiết diện B) Mtđ32 =916356,8 (Nmm)

2,Kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi:

Kết cấu trục thiết kế được phải thoả mãn điều kiện:

Các trục của hộp giảm tốc đều quay, ứng suất uốn thay đổi theo chu kì đốixứng ,do đó a tính theo ct 10.22

Tương tự tiết diện 32 ta có các thông số tại tiết diện 33:

a=60,27(N/mm2); tm=14,03(N/mm2)

Phương pháp gia công trên máy tiện , tại các tiết diện nguy hiểm yêu cầu đạt Ra =2,5 …0,63 m, do đó theo bảng 10.8 , hệ số tập trung ứng suất do trạng tháI bề mặt

Kx = 1,06

Không dùng các phương pháp tăng bền bề mặt do đó hệ số tăng bền Ky =1

Theo bảng 10.12 khi dung dao phay ngón , hệ số tập trung ứng suất tại rãnh thenứng với vật liệu b = 600 MPa là K = 1,76 và K = 1,54

Bảng 10.10 tra được ε σ và ε τ từ đó xác định được tỉ số K/ và K/ tại rãnh thentrên tiết diện này

Tra bảng10.11 tra được tỉ số

Kết quả tính toán được ghi trong bảng:

=>Vậy trục 3 thoả mãn yêu cầu về độ bền

*Kiểm nghiệm độ bền của then

Tính kiểm nghiệm về độ bền của then:

Td D kσ /ε σ Kτ /ε τ

kσ d kτ d sσ sτ S

Mm tính toán

Tra bảng

tính toán

Tra bảng

32 60 2,24 2,52 2,08 2,03 2,58 2,14 3,17 9,53 3

33 55 2,61 2,52 2,05 2.03 2,12 2,11 2,05 5,125 1,9

diện

D(mm)

lt (mm) Bxh t

1(mm)

VI.Chọn loại khớp nối

a.Loại nối trục đàn hồi

- Ưu điểm : có cấu tạo đơn giản , dễ chế tạo , dễ thay thế , làm việc tin cậy ,

do đó được dùng rộng rãi

- Tại trục I có mômem xoắn TI = 41678,69 (N.mm)

- Tra bảng 16.10a kích thước cơ bản của nối trục vòng đàn hồi được tra theomômem xoắn :

b.Kiểm nghiệm điều kiện bền của vòng đàn hồi và chốt

*Điều kiện bền dập của vòng đàn hồi:

σ d=

2.k T

Z D0.d c l3 ¿[σd]

-Trong đó :+k_Hệ số chế độ làm việc,k = 1,2 (Băng tải)

+[σd]-ứng suất dập cho phép của vòng cao su, có thể

lấy [σd] = (2…4) MPa

Thay số vào ta có :σ d = 2.1,2 41678,694.95.14.28 =0 ,67≤

[σd]

=>thoả mãn điều kiện bền dập

*Điều kiện sức bền của chốt :

σ u=

k T l0.

0,1 d c3 D0 Z≤[σu]

[σd] -ứng suất cho phép của chốt, [σd]= 60…80 MPa.

-Thay số vào tính được :σ u =1,2.41678,69.62

0,1.143.95.4 =29,74≤ [σu]

=>thoả mãn điều kiện bền

SƠ ĐỒ NỐI TRỤC ĐÀN HỒI