Đồ án môn học thiết kế bộ giảm tốc

PHẦN III THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG:A.CHON VẬT LIỆU VÀ TÍNH ỨNG SUẤT CHO PHÉP: YR – hệ số xét đến ảnh hưởng của độ nhám bề mặt răng YS –hệ số xét đến độ hạy của vật liệu đối với tập ch

LỜI NÓI ĐẦU

Đồ án chi tiết máy là một trong ba đồ án quan trọng nhất của sinh viên ngành cơ khí chế tạo máy Đồ án thể hiện những kiến thức

cơ bản của sinh viên về vẽ kĩ thuật, dung sai lắp ghép và cơ sở thiết

kế máy, giúp sinh viên làm quen với cách thực hiện đồ án một cách khoa học và tạo cơ sở cho các đồ án tiếp theo

Được sự phân công của Thầy, nhóm chúng em thực hiện đồ án Thiết kế Hộp Giảm Tốc Hai Cấp Khai Triễn để ôn lại kiến thức và

để tổng hợp lý thuyết đã học vào một hệ thống cơ khí hoàn chỉnh.

Do yếu tố thời gian, kiến thức và các yếu tố khác nên chắc chắn

có nhiều sai sót, rất mong nhận được những nhận xét quý báu của Thầy.

Xin cám ơn Thầy đã hướng dẫn giúp đỡ chúng em hoàn thành

đồ án này!

SVTH: Nhóm 12 Nguyễn Văn San Nguyễn Đình Hưng Quốc Nguyễn Chánh Nguyên

PHẦN I:

CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN

I.CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN:

1 Xác định công suất động cơ:

Ta có

Công suất làm việc:

Hiệu suất chung của hệ thống:

Từ bảng 3.3 trang 89 tài liệu [1] ta có:

*/Hiệu suất bộ truyền đai: ηđ = 0,95

*/Hiệu suất một cặp bánh răng trụ răng nghiêng: ηbrn = 0,96

*/Hiệu suất một cặp bánh răng trụ răng thẳng: ηbrt = 0,96

*/Hiệu suất một cặp ổ lăn : ηol = 0,99

*/Hiệu suất khớp nối ηkn = 0,99

*/Hiệu suất một cặp ổ lăn : ηol = 0,99

=>

Công suất cần thiết trên trục động cơ điện:

2 Chọn động cơ:

Chọn động cơ 4A132M4Y3 có P = 11KW , n=1458 v/p

II.KIỂM TRA ĐIỀU KIỆN MỞ MÁY

 Từ bản chọn động cơ ta có

 Để động cơ chạy được

 Theo sơ đồ tải trọng

III.PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN:

1 Tỷ số truyền

Tỷ số truyền chung của cả hệ thống:

i=i đ ibrt ibrn

Chọn trước i đ=3 ( đai thang )

2 Công suất,moment và số vòng quay trên các trục:

Công suất:

Số vòng quay:

Mômen xoắn trên các trục:

PHẦN II:

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CHI TIẾT MÁY

II.1 THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI THANG:

 Điều kiện làm việc:quay một chiều ,làm việc hai ca, tải va đập nhẹ

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ:

1.Chọn loại đai :

Ta có P = 11KW , n=1458 v/p

Ta có T1=

Từ T1 theo bảng 13.5[3],ta chọn đai thường tiết diện Б có d1min=125 d1=150

Và Đai thang hình thang có tiết diện YO có d1min=63

Với ε = 0,02 : hệ số trượt tương đối

Theo tiêu chuẩn chọn d2 = 450 mm

7.Số vòng chạy của đai trong 1s:

Điều kiện được thỏa

10.Góc ôm α 1 trên bánh đai nhỏ:

Đây là đai thang thường chất liệu sợi tổng hợp

N

PHẦN III THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG:

A.CHON VẬT LIỆU VÀ TÍNH ỨNG SUẤT CHO PHÉP:

YR – hệ số xét đến ảnh hưởng của độ nhám bề mặt răng

YS –hệ số xét đến độ hạy của vật liệu đối với tập chung ưngs suất KxF –hệ số xét đến kích thước bánh răng ảnh hưởng đến độ bền uốn.

Tính thiết kế, ta lấy sơ bộ

KFC – hệ số xét đến ảnh hưởng của đặt tải, do tải một chiều nên KFC=1

SH, SF –hệ số an toàn khi tính về tiếp xúc và uốn tra bảng 6.2 ta có : SH=1,1; SF=1,75.

-Ứng suất tiếp xúc và ứng suất uốn cho phép ứng với chu kì cơ sở

NHO, NFO – số chu kì ứng suất khi thử về độ bền tiếp xúc và uốn.

4.Số chu kỳ làm việc tương đương:

: N HE, NFE - số chu kì thay đổi ứng suất tương đương.

Do tải trọng thay đổi nên ta có:theo 6.7

NHE =60c (Ti/Tmax)3niti

NHE =60cni/uj ti (Ti/Tmax)3ti/tck

NFE =60c (Ti/Tmax)6niti

NFE =60cnj/uj ti (Ti/Tmax)6ti/tck

c- số lần ăn khớp trong một vòng quay (c=1)

ni- số vòng quay trục thứ j trong 1 phút ở chế độ thứ i

ti- thời gian làm việc ở chế độ thứ i

Ih= ti - Tổng số giờ làm việc (thời hạn phục vụ) Ih=11500h

Do đó KHL = 1

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

*/ Với cấp nhanh sử dụng bánh răng nghiêng:

4sb=342.1/1,75=195,4 MPa

6.Ứng suất uốn cho phép:

.Ứng suất tiếp xúc cho phép khi quá tải:

.Ứng suất uốn cho phép khi quá tải:

1max= 3max=0,8 ch1=0,8.340=340,8MPa

2max= 4max=0,8 ch2=0,8.450=360 Mpa

B.TÍNH TOÁN CẤP NHANH: BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG TRỤ RĂNG NGHIÊNG: 1.Số liệu :

- ứng suất tiếp xúc cho phép

Ka,– hệ số phụ thuộc vào vật liệu của cặp bánh răng.

Đường kính vòng lăn bánh răng nhỏ dw1:

dw1=2.aw/(u1+1)=2.170/3,35=101,5 (mm)

3.Xác định các thông số ăn khớp:

 Modun và góc nghiêng răng:

Ta có : m = (0,01÷0,02).aw = (0,01 0,02).170 = 1,71 3,41 mm

Theo bảng 6.8 [1] ta chọn m = 2,5

(Không chọn m < 1,5 ÷2 nếu không khi quá tải răng sẽ bị gãy)

Điều kiện góc nghiêng răng chữ V : Do vị trí đặt các bánh răng đối xứng để lực dọc trục

ở đây : αt –góc profil răng αtw là góc ăn khớp

đối với bánh răng nghiêng, không dịch chỉnh ta có

Zε-hệ số xét đến sự trùng khớp của hai bánh răng , xác định theo hệ số trùng

khớp dọc tính theo công thức:

; với bw là bề rộng vành răng

Khi đó theo công thức (6.36c):

và hệ số trùng khớp ngang εα có thể tính gần đúng theo công thức:

KH –hệ số tải trọng khi tính toán tiếp xúc

Với là hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng (tra bảng 6.7)

=1,13 -hệ số xét đến sự phân bố không dều tải trọng do các đôi răng cùng ăn khớp tra bảng (6.14)

- hệ số kể đến tải trọng động tác dụng lên vùng ăn khớp.

Tra bảng 6.15: =0,002.

go-hệ số kể đến ảnh hưởng của sai lệch bước răng

tra bảng 6.16, với vận tốc vòng v=2,2 (m/s) ta chọn cấp chính xác theo

mức làm việc êm là 9 ( tra bảng 6.13[1])

ta có: g o = 73.(bảng 6.16[1])

(hệ số kể đến độ nghiêng của răng).

- hệ số dạng răng của bánh 1 và 2 phụ thuộc vào số răng tương đương

Tra bảng 6.18[1],với hệ số dịch chỉnh x=0, ta có:

- hệ số tải trọng khi tính về uốn.

- hệ số xét đến sự phân bố không dều tải trọng trên chiều rộng vành răng

khi tính bảng 6.7[1]: =1,073

- hệ số xét đến sự phân bố không dều tải trọng cho các đôi răng đồng thời

khi tính về uốn bảng 6.14[1], với cấp chính xác về mức làm việc êm là 9, ta có:

Do vây bánh răng đảm bảo điều kiện bền về uốn

* Kiểm nghiệm về quá tải:

Ứng suất tiếp cực đại:

Công thức 6.48:

- hệ số quá tải :

Ứng suất uốn cực đại

Góc nghiêng của răng : =20,96

Số răng của bánh răng: Z =36 ;Z =91

Theo công thức trong bảng 6.11[1] ,tính được :

Đường kính vòng chia : d =96; d =244

Đường kính đỉnh răng : d =101 ;d =249

Đường kính đáy răng: d =90;d =238

* Đối với cấp chậm.( Bánh răng thẳng)

- Các thông số cơ bản của bộ truyền.

*.Các thông số ăn khớp

- Xác định môđun m:

m34=(0,01 0,02) aw2 =2,3 4,6

Tỷ số truyền thực:

Sai lệch tỷ số truyền : Tính lại khoảng cách trục aw:

aw2 = m34.(Z3+Z4)/2 = 2,5.184/2 =230 mm

chọn aw2=230 mmgóc ăn khớp:

cosαtw=ztm34cosα/(2aw)=184.2,5.cos200/(2.230)=0,9388

ở đây : αt –góc profil răng αtw là góc ăn khớp

Zε-hệ số xét đến sự trùng khớp của hai bánh răng , xác định theo hệ số trùng

khớp dọc .

=0 ; với bw là bề rộng vành răng.

bw3= .aw2=0,5.140=70

Khi đó theo công thức (6.36a):

.Với εα -hệ số trùng khớp ngang ,có thể tính gần đúng theo công thức:

KH –hệ số tải trọng khi tính toán tiếp xúc

Với =1,086 là hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiềurộng vành răng (tra bảng 6.7)

=1,13 -hệ số xét đến sự phân bố không dều tải trọng do các đôi răng cùng ăn khớp tra bảng (6.14) với vận tốc vòng v, tính theo công thức:

go-hệ số kể đến ảnh hưởng của sai lệch bước răng

tra bảng 6.16, với vận tốc vòng v=1,48 (m/s) ta chọn cấp chính xác theo

mức làm việc êm là 9 ( tra bảng 6.13[1])

Ứng suất tiếp xúc cho phép[σH] được tính theo công thức 6.1

409,1.1.0,95.1=389,2MPa

Ta thấy H< 34 do vậy bánh răng đủ bềntheo độ bền tiếp xúc

* kiểm nghiệm răng về độ bền uốn

Công thức 6.43:

trong đó

(hệ số kể đến sự trùng khớp, với ε α là hệ số trùng khớp ngang).

(hệ số kể đến độ nghiêng của răng).

- hệ số dạng răng của bánh 1 và 2 phụ thuộc vào số răng Z 3, Z4

Tra bảng 6.18[1], ta có:

- hệ số tải trọng khi tính về uốn.

- hệ số xét đến sự phân bố không dều tải trọng trên chiều rộng vành răng

khi tính tra bảng 6.7[1] với ψbd=0,66: =1,08

- hệ số xét đến sự phân bố không dều tải trọng cho các đôi răng đồng thời

khi tính về uốn bảng 6.14[1], với cấp chính xác về mức làm việc êm là 9, ta có:

= y y k =226,3.1.1,022=231,3(MPa)

= y y k =195,4.1.1.1,022=199,79( MPa)Vậy:

=94,9(MPa) < =231,3(MPa)Và:

Do vậy bánh răng đảm bảo điều kiện bền về uốn

* Kiểm nghiệm về quá tải:

Ứng suất tiếp xúc cực đại:

Góc nghiêng của răng : =0

Số răng của bánh răng: Z =59 ;Z =125

Theo công thức trong bảng 6.11[1] ,tính được :

Đường kính vòng chia : d =148; d =313

Đường kính đỉnh răng : d =153 ;d =318

Đường kính đáy răng: d =142 ;d =307

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: σb = 850 MPa

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

Ứng suất xoắn cho phép:

[τ ] =20 ÷ 25 MPa đối với trục vào ra của hộp giảm tốc

[τ ] =10 ÷ 15 MPa đối với trục trung gian

chiều dài mayer bánh răng trụ

2.4.1.2 Xác định khoảng cách giữa các điểm dặt lực và điểm đặt lực:

Dựa theo đường kính các trục sử dụng bảng 10.2 để Xác địng chiều rộng gần đúng của các ổlăn :

Moment tại điểm tiết diện

Tại tiết diện 10

Trong mp XOZ

Fx20 = Fx22 + Fx23 – Fx21 = -3940 – 6198 + 4654,16=-5483,84

BIỂU ĐỒ MOMENT TRỤC 2

Momen tại các tiết diện

Tại tiết diện 2.0 Mtd 20 = 0

Tại tiết diện 2.1

Độ lớn lực từ khớp nối được xác định:

Dt là đường kính vòng tròn đi qua tâm các chốt của nối trục đàn hồi

Từ bảng 16.10a[2] với T3 = 923 Nmm ta chọn Dt = 160(mm)

Ta lấy Fx33 = -2500N)

Moment tại các tiết diện

+ tại tiết diện 31Mtd31

+ tại Tiết diện 31

Md33 =

d33 =

BIỂU ĐỒ MOMENT TRỤC 3

2 Điều kiện kiểm tra trục vừa thiết kế về độ bền mỏi là:

Các trục trong hộp giảm tốc đều quay, ứng suất thay đổi theo chu kì đối xứng ta có :

(trục có hai rãnh then)Nên:

Trục quay một chiều nên ứng suất xoắn thay đổi theo chu trình mạch động ta có :

với nên

3 Chọn lắp ghép:

Các ổ lăn lắp lên trục theo k6, lắp bánh đai, nối trục, bánh răng theo k6 kết hợp với lắp then.Kích thước then bằng, trị số moment cản uốn và xoắn ứng với các tiết diện trục nguy hiểmNhư sau:

Tiết diện Đường kính

trục

bxh t1 Wj (mm3) W0j (mm3)

-Không dùng các phương pháp tăng bề mặt nên Ky = 1

-Ta dung dao phay ngón để gia công rãnh then nên từ bảng 10.12 trang 199 [1] ta có: Kσ = 2.01

Từ bảng 10.11 trang 198 [1] với σb = 850 (MPa) ta tra được và do lắp căng tại các tiết diện nguy hiểm Hệ số an toàn s tại các tiết diện nguy hiểm:

[s] = 1,5÷2,5 : hệ số an toàn cho phép

Kết quả tính toán được ghi vào bảng sau:

Ta thấy các tiết diện nguy hiểm tren cả 3 trục đều đảm bảo an toàn về mỏi.

D.TÍNH KIỂM NGHIỆM ĐỘ BỀN CỦA THEN:

Với các tiết diện trục dung mối ghép then , ta tiến hành kiểm nghiệm mối ghép về độ bền dập

σd và độ bền cắt τc

Với lt = (0,8÷0,9)lm = (0,8÷0,9) (1,2÷1,5)d

Tính và chọn theo tiêu chuẩn ta có chiều dài then được cho trong bảng

Ta có bảng kiệm nghiệm then như sau:

Lắpcăng

Rãnhthen

Lắpcăng

PHẦN V TÍNH TOÁN CHỌN Ổ:

Tải trọng hướng tâm tác dụng lên ổ 0 :

Tải trọng hướng tâm tác dụng lên ổ 1 :

Lực dọc trục Fa = 1509 N

Chọn ổ bi đỡ chặn góc tiếp xúc

Ta có

b) Kiểm nghiệm khả năng tải động của ổ:

Tải trọng động qui ước:

Ta có:

Ta thấy ổ 1 chiệu lực lớn hơn nên tính toán theo ổ 1:

Tải trọng tương đương

Ta thấy ổ 0 chiệu lực lớn hơn nên tính toán theo ổ 0

Tải trọng tương đương :

c.Kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh của ổ:

Tải trọng động qui ước:

Fy30 = 1554 N

a) Phản lực tại các ổ:

Tải trọng hướng tâm tác dụng lên ổ 0 :

Tải trọng hướng tâm tác dụng lên ổ 1 :

b) Kiểm nghiệm khả năng tải động của ổ:

Tải trọng động qui ước:

Ta có:

Fa = 0 => X =1 , Y = 1 ổ dỡ chiụ lực hướng tâm

Vòng trong quay nên : V= 1

Khả năng tải độngcủa ổ được bảo đảm

c) Khả năng tải tĩnh của ổ:

Ta có F = 0

Qo= Xo.Fr = 0,6.5450 = 3270 N <

với Xo = 0,6 bang11.6[1] và Fa =0

Khả năng tải tĩnh của ổ được bảo đảm

Ta chọn ổ bi đổ một dãy có kí hiệu 312 với D = 130, C = 64,1 , C0 = 49,4

2.6.Thiết kế vỏ hộp giảm tốc, bôi trơn và điều chỉnh ăn khớp

2.6.1.Tính kết cấu của vỏ hộp:

Chỉ tiêu của vỏ hộp giảm tốc là độ cứng cao và khối lượng nhỏ Chọn vật liệu để đúchộp giảm tốc là gang xám có kí hiệu GX 15-32

Chọn bề mặt ghép nắp và thân đi qua tâm trục

Các kích thước cơ bản được trình bày ở trang sau

2.6.2.Bôi trơn trong hộp giảm tốc:

Lấy chiều sâu ngâm dầu khoảng1/4 bán kính của bánh răng cấp chậm khoảng 30mm

2.6.3.Dầu bôi trơn hộp giảm tốc :

Chọn loại dầu là dầu công nghiệp 45

2.6.4.Lắp bánh răng lên trục và điều chỉnh sự ăn khớp:

Để lắp bánh răng lên trục ta dùng mối ghép then và chọn kiểu lắp là H7/k6 vì nó chịutải vừa và va đập nhẹ

2.6.5.Điều chỉnh sự ăn khớp:

Để điều chỉnh sự ăn khớp của hộp giảm tốc bánh răng trụ này ta chọn chiều rộng bánhrăng nhỏ tăng lên 10 % so với chiều rộng bánh răng lớn

Các kích thước của các phần tử cấu tạo nên hộp giảm tốc đúc:Theo bảng 18.1[2]

Chiều dày: Thân hộp, 

Chiều dày bích thân hộp, S3

Đường kính ngoài và tâm lỗ vít,D3, D2

k  1,2.d2 =18,5  k = 19 mm

Chiều cao h số lượng bulông tương ứng là 6 và 4 (bảng 18-2)

h: phụ thuộc tâm lỗ bulông và kích thước mặt tựaMặt đế hộp:

Chiều dày: Khi không có phần lồi S1

Bề rộng mặt đế hộp, K1 và q

S1 = (1,3  1,5) d1  S1 = 27 mm

K1  3.d1  3.19,2 = 58 mm

q = K1 + 2 = 58 + 2.10 = 78 mm;

Khe hở giữa các chi tiết:

Giữa bánh răng với thành trong hộp

Giữa đỉnh bánh răng lớn với đáy hộp

Giữa mặt bên các bánh răng với nhau

1.Vòng chắn dầu

Không cho dầu mỡ tiếp xúc

R(mm) Vít

Sốlươngvít

6.Que thăm dầu:

Dùng kiểm tra dầu trong hộp giảm tốc.Vị trí lắp đặt nghiêng 550 so với mặt bên, kích thướctheo tiêu chuẩn

PHẦN VIII BẢNG DUNG SAI LẮP GHÉP:

Dựa vào kết cấu làm việc, chết độ tải của các chi tiết trong hộp giảm tốc mà ta chọn các kiểulắp ghép sau:

1 Dung sai và lắp ghép bánh răng:

Chịu tải vừa , thay đổi va đập nhẹ vì thế ta chọn kiểu lắp trung gian H7/k6

2 Dung sai lắp ghép ổ lăn:

Khi lắp ổ lăn ta cần lưu ý:

- Lắp vòng trong trên trục theo hệ thống lỗ, lắp vòng ngoài vào vỏ theo hệ thống trục

- Để các vòng ổ không trơn trựơt theo bề mặt trục hoặc lỗ hộp khi làm việc, chọn kiểu lắptrung gian có độ dôi cho các vòng quay

- Đối với các vòng không quay ta sử dụng kiểu lắp có độ hở

Vì vậy khi lắp ổ lăn lên trục ta chọn mối ghép k6, còn khi lắp ổ lăn vào vỏ ta chọn H7

3 Dung sai khi lắp vòng chắn dầu:

Chọn kiểu lắp trung gian H7/js6 để thuận tiện cho quá trình tháo lắp

4 Dung sai khi lắp vòng lò xo ( bạc chắn ) trên trục tuỳ động:

Vì bạc chỉ có tác dụng chặn các chi tiết trên trục nên ta chọn chế độ lắp có độ hở H8/h7

5 Dung sai lắp ghép then lên trục:

Theo chiều rộng ta chọn kiểu lắp trên trục là P9 và kiểu lắp trên bạc là D10

Bảng dung sai lắp ghép bánh răng:

Mối lắp

Sai lệch giới hạntrên (μm)

Sai lệch giới hạndưới (μm) Nmax (μm) Smax(μm)

Sai lệch giới hạndưới (μm) Nmax (μm) Smax(μm)

Bảng dung sai lắp ghép then:

Kích thước

tiềt diện then

bxh

Sai lệch giới hạn chiều rộng

Trên trục Trên bạc Sai lệch giới

hạn trên trục t1

Sai lệch giớihạn trên bạc t2

TÀI LIỆU THAM KHẢO:

[1] Trịnh Chất, Lê Văn Uyển – Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí, tập 1, nhà xuất bản giáo dục

[2] Trịnh Chất, Lê Văn Uyển – Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí, tập 2, nhà xuất bản Giáodục

[3] Nguyễn Trọng Hiệp – Chi tiết máy tập I , nhà xuất bản Giáo dục

[4] Trần Hữu Quế - Vẽ kỹ thuật cơ khí, tập 1, nhà xuất bản Giáo dục

[5] Trần Hữu Quế - Vẽ kỹ thuật cơ khí, tập 1, nhà xuất bản Giáo dục

[6]Nguyễn Hữu Thường– Dung sai và lắp ghép