Đồ án chi tiết máy thiết kế hộp giảm tốc

THIẾT KẾ HỘP GIẢM TỐC Phần I.I.CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN: Động cơ điện phải được chọn sao cho trong quá trình làm việc phải phát huy hết công suất và thỏa các điều kiện sau: +Khi làm việc không

THIẾT KẾ HỘP GIẢM TỐC Phần I.

I).CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN:

Động cơ điện phải được chọn sao cho trong quá trình làm việc phải phát huy hết công suất và thỏa các điều kiện sau:

+Khi làm việc không phát nóng quá nhiệt độ cho phép

+Đảm bảo cho động cơ làm việc không quá tải

+Có momen mở máy đủ lớn để thắng lực cản của phụ tải bánh đai khi mới khởi động

2).Hiệu suất chung:

Trong đó: ( Tra bảng 2-1/ trang 27, TKCTM)

= 0,95 : hiệu suất bộ truyền đai

= 0,96 : hiệu suất bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng = 0,99 : hiệu suất của một cặp ổ lăn

= 0,96 : hiệu suất bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng

= 0,95 0,96 0,993 0,96 = 0,85

3).Công suất cần thiết trên trục động cơ:

Nct = = = 7,77(KW)

4).Chọn động cơ điện:

-Chọn động cơ điện che kín có quạt gió(Theo bảng 2P trang 322 – TK.CTM)

Động cơ điện phải có công suất

Vậy ta chọn đựơc động cơ kiểu:

AO2 – 52 – 4

+Số vòng:1460 (vòng/phút)

+Hiệu suất : 89 %

+Công suất:10 (KW)

+Khối lượng động cơ: 107 KG

II).PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN:

1) Tỉ số truyền chung:

i = = = 19,46

mà: i =

Chọn i = 3,25 tỷ số truyền của bộ truyền đai

= = = 5,99 : tỷ số truyền của bộ truyền bánh răng thẳng cấp nhanh

: tỷ số truyền của bộ truyền bánh răng nghiêng cấp chậm

Để tạo điều kiện bôi trơn các bộ truyền bánh răng trong hộp giảm tốc bằng phương pháp ngâm dầu, ta chọn = (1,2 )

Chọn

 1,2

 ->

2).Số vịng quay của trục: ndc =1460 vg/ph

* Trơc I: nI = = = 449 vg/ph

* Trơc II: nII = = = 167,5 vg/ph

* Trơc III: nIII = = = 75 vg/ph

3).Cơng suất của các trục

Bảng hệ thống các số liệu tính được:

Trục

Thông

số

Trục động cơ I II III

Phần II : THIẾT KẾ CÁC BỘ TRUYỀN

I).Thiết Kế Bộ Truyền Đai Thang:

1).Chọn loại đai:

Giả thiết vận tốc của đai (5-10)m/s , có thể dùng loại đai ( bảng 5-13 trang 93 TK.CTM)

Tiết diện đai:

Kích thước tiết diện đai: a.h =17.10,5(mm)

Diện tích tiết diện F =138( )

2).Định đường kính bánh đai nhỏ

( Theo bảng 5-14 trang 93 TK.CTM)

Lấy =140(mm)

Kiểm nghiệm vận tốc đai:

(m/s) m/s

3).Định đường kính bánh đai lớn:

+ Tỉ số truyền :

4).Chọn sơ bộ khoảng cách trục A:

( Theo bảng 5-16 trang 94 TK.CTM)

+ Tính chiều dài đai L theo khoảng cách trục A

+ Xác định chính xác khoảng cách trục A theo chiều dài đai đã lấy theo tiêu chuẩn

Khoảng cách A thỏa điều kiện:

Khoảng cách nhỏ nhất cần thiết để mắc đai:

= A – 0,015L =460,5 – 0,015.1900 =432mm) Khoảng cách lớn nhất để tạo lực căng:

= A + 0,03L =460,5 + 0,03.1900 =517,5 (mm)

5) Tính góc ôm :

Góc ôm thỏa mãn điều kiện

6).Xác định số đai Z cần thiết

Chọn ứng suất căng ban đầu

Và theo trị số (bảng 5-17 trang 95,TK.CTM)

Tìm được ứng suất có ích cho phép:

+ Chiều rộng bánh đai:

=450 +2.5 =460 (mm) Các kích thước t, S, e và

(tra bảng 10-3/ trang 257,TKCTM)

7).Tính lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục R

(N) (N)

II).Thiết Kế Bộ Truyền Bánh Răng Cấp Nhanh:

Bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng:

i

2,68 449 167,5 7,3 6,94

1) Chọn vật liệu chế tạo bánh răng:

+ Bánh răng nhỏ:

Thép 45 thường hóa = 580 N/mm

= 290 N/mm HB=200

phơi rèn (giả thiết đường kính phơi từ 100 – 300 mm)

+ Bánh răng lớn

Thép 35 thường hóa = 500 N/mm

= 260 N/mm

HB = 160

Phơi rèn (giả thiết đường kính phơi từ 100 – 300 mm)

2).Định ứng suất cho phép:

* Ứng suất tiếp xúc cho phép:

Số chu kỳ làm việc của bánh lớn

= 60.5000.167,5.[

= 25 > =

(tra bảng 3-9/ trang 43, TKCTM)

Số chu kỳ làm việc của bánh nhỏ:

*Ứng suất uốn cho phép:

Số chu kì làm việc của bánh lớn: (CT 3-8/trang 44,TKCTM)

Giới hạn mỏi của thép 45 là:

( N/ mm )

3) Sơ bộ chọn hệ số tải trọng

5).Tính khoảng cách trục

(tra bảng 3-11/ trang 46, TKCTM)

7).Định chính xác số tải trọng K:

+ Chiều rộng bánh răng b = = 0,4.184 = 73,6( mm)

= =1,05Theo bảng 3-14/ trang 48, TKCTM tìm được hệ số tải

trọng động = 1,45

Hệ số tải trọng

k = k = 1,05.1,45 = 1,5

K= 100 = =13% > 5%.Khác nhiều so với trị số dự đoán( k= 1,3) nên cần tính lại khoảng cách trục A

A = As¬ bé = 184 = 193 (mm)

Như vậy có thể lấy chính xác A = 195 (mm)

8).Xác định mođun, số răng và chiều rộng bánh răng:

Mođun :

m= (0,01 0,02) A = (1,95 3,9) (mm)Lấy m= 2 (mm) (tra bảng 3-1/ trang 34 TKCTM)Số bánh răng nhỏ:

52,9Lấy = 53 (răng)

Trị số lớn hơn trị số giới hạn cho trong bảng 3-15/ trang 50, TKCTM

Số răng bánh lớn: = i = 2,68.53 =142,04

Lấy = 142 (răng)

Chiều rộng bánh răng b :

b = 0,4.195=78mm)lấy b =78 (mm)

9).Kiểm nghiệm sức bền uốn của răng:

+Hệ số dạng răng ( bảng 3-18/ trang 52, TKCTM)

Bánh nhỏ = 0,49

Bánh lớn = 0,517

+Kiểm nghiệm ứng suất uốn tại chân răng

Đối với bánh răng nhỏ

= 57,48 (N/mm )

< = 143,3N/mmĐối với bánh răng lớn:

54,47 (N/mm ) < =119,4 (N/mm2)

10) Các thông số hình học chủ yếu của bộ

truyền :

+ Môđun m =2 mm

+ Số răng : Z1=53 , Z2 = 142

+ Góc ăn khớp : = 200

+ Đường kính vòng chia : d1 =m.Z1=2.53=106 (mm)

d2=m.Z2 =2.142=284 (mm) + Khoảng cách trục A : A= 195(mm)

+ Chiều rộng bánh răng : b= 78 (mm)

+ Đường kính vòng đỉnh răng : De1 = d1 + 2.m = 106 + 2.2 =110 (mm)

De2 = d2 + 2.m = 284 + 2.2 =

288 (mm)

+ Đường kính vòng chân răng : Di1 = d1 - 2,5m = 106 – 2.2

= 102 (mm)

Di2 = d2 -2,5mn = 284 – 2.2 =

280 (mm)

11).Tính lực vòng tác dụng lên trục :

+ Lực vòng : P = = = 2929(N)+ Lực hướng tâm :

1).Chọn vật liệu chế tạo :

* Bánh nhỏ : Thép 45 thường hóa = 560

= 280 , HB = 190 Phôi rèn, giả thiết đường kính phôi 100 300 (mm)

* Bánh lớn : Thép 35 thường hóa = 480

= 240 , HB = 160 Phôi rèn, giả thiết đường kính phô 300 500 (mm )

2).Định ứng suất cho phép :

+ Số chu kỳ làm việc của bánh lớn :

Lấy hệ số an toàn ( n = 1,5).Hệ số tập trung ứng

suất (phơi rèn, thép thường hĩa)

+ Giới hạn mỏi của thép 45:

7).Định chính xác hệ số tải trọng K :

+Chiều rộng bánh răng : b = A = 0,4.218 = 87,2 (mm).Lấy b = 88(mm)

+Đường kính vòng lăn bánh răng nhỏ :

+Theo bảng (3-14) Kđ =1,2

K = Ktt.Kđ=1,08.1,2 = 1,296

K= 100 = = 0,3 % < 5% Chọn A = 218 (mm)

8).Xác định mođun, số răng, chiều rộng bánh răng :

+ Môđun pháp : mn = (0,01 0,02)A = (2,18

+ Số răng bánh lớn : Z2 = i.Z1 = 2,23.44,27 = 98,72 Lấy = 99

 Tính chính xác góc nghiêng :

+ cos = = = 0,9839 = 10 16

+ Chiều rộng bánh răng : b = = 0,4

218 = 87,2 (mm)

Lấy b = 88 (mm) thỏa b > = = 41,96(mm)

9).Kiểm nghiệm sức bền uốn của bánh răng :

+ Số răng tương đương bánh nhỏ : Ztđ1 = =

 Kiểm nghiệm ứng suất uốn :

+ Bánh răng nhỏ :

_ Khoảng cách trục A : A = 218 (mm)

11).Tính lực tác dụng lên trục :

_ Lực vòng : P = = = 5906 (N) _ Lực hướng tâm : Pr = = = 2185 (N) _ Lực dọc trục : Pa = P tg = 5906.0,2 = 1073 (N)

PHẦN III:

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRỤC – THEN – Ổ

I.THIẾT KẾ TRỤC:

1).Chọn vật liệu chế tạo trục:

Thép 45 thường hóa:

Trong đó : d : là đường kính trục

C :là hệ số tính toán

N :là công suất truyền

n : là số vòng quay trong 1 phút của trục

+ Đối với trục I : N = 7,3 ( KW)

 Tính gần đúng :

- Khoảng cách giữa các chi tiết quay: 10 mm

- Khe hở giữa các bánh răng và thành trong củahộp: 10 mm

- Khoảng cách từ thành trong của hộp đến mặt bên của ổ lăn là : 10mm

- Chiều rộng ổ lăn : B = 23 mm

- Chiều cao của nắp và đầu bulông: 20 mm

- Đường kính bulông cạnh ổ đếp ghép nắp vào thân hộp: d1= 16 mm

- Chiều dài bulông: l1= 40 mm

- Khe hở giữa mặt bên bánh đai và đầu

bulông: 10 mm

- Chiều rộng bánh đai:Bđ= 85 mm

- Chiều rộng bánh răng cấp nhanh: bn = 78 mm

- Chiều rộng bánh răng cấp chậm: bc = 88 mm

L a+b c

b

88

78 85

Tính momen uốn ở những tiết diện nguy hiểm

- Ở tiết diện n-n :

-Đường kính trục ở 2 tiết diện nguy hiểm n-n và m-m theo công thức 7-3:

Tính mômet uốn tại những tiết diện nguy hiểm:

Môment uốn tổng cộng:

Ở tiết diện e-e:

(Nmm)(Nmm)

Ở tiết diện i-i:

+Đường kính trục ở tiết diện e-e:

≥ Lấy [] = 50

Mtd = = 523164 (N.mm) = = 47 mm

+ Đường kính trục ở tiết diện i-i:

≥ Lấy [] = 50

Mtd = = 440990 (N.mm) = 44,5 (mm)

Ở 2 đoạn trục này đều có làm rảnh then để cố định bánh răng theo phương tiếp tuyến,vì vậy đường kính lấy lớn hơn đường kính tính toán

52 (mm)

= 48 (mm)

Đại học cơng nghiệp Tp.Hồ Chí Minh Trang:19

- TRỤC III

Tính phản lực ở các gối đỡ:

(Nmm)Tính đường kính trục tại tiết diện chịu tải lớn nhất:

= =806057(N/mm2)(N/mm2)

≥ = =54(mm)

Vì trục có làm rãnh then,nên đường kính lấy tăng lên

so với tính toán:

dIII = 58(mm)

Ta chọn hệ số và theo vật liệu, đối với thép

cacbon trung bình: = 0,05 và = 0,1

Hệ số tăng bền: = 1

Chọn các hệ số , , , :

Theo bảng 7-4 Lấy = 0,78 ; = 0,67

Theo bảng 7-8, tập trung ứng suất do rãnh then =1,63 ;

= 1,5

Tỷ số: = = 2,1 ; = = 2,25

Tập trung ứng suất do lắp căng,với kiểu lắp ta chọn

T3 áp suất sinh ra trên bề mặt ghép 30 , tra bảng 7-10 ta có: = 3,3

= 1 + 0,6.( -1 ) = 1 + 0,6.(3,3 – 1) = 2,38 Thay các trị số vừa tìm được vào công thức và :

n = =

Hệ số an toàn cho phép thường bằng 1,5 đến 2,5

Kiểm nghiệm tại tiết diện (i-i),trục trung gian

Tương tự giới hạn mỏi uốn và xoắn:

Mà Mu=277576( mm3 )

W =9620 ( mm3 ) (bảng 7-3b)

W0=20500 ( mm3 )

Chọn = 0,1 và = 0,05 Hệ số tăng bền : β = 1

Chọn các hệ số kσ, , ,

Theo bảng (7.4) lấy : = 0,82 , = 0,70

Theo bảng (7.8) lấy : =1,63 , = 1,5

Tỷ số: = = 2 ; = = 2,14

Tập trung ứng suất căng với kiểu lắp ta chọn ápsuất sinh ra trên bề mặt ghép 30 N/mm2

Tra bảng 7.10 ta có:

Thay các giá trị vừa tìm được vào công thức :

+Đối với trục I để lắp then là: d= 38mm

- Tra bảng 7-23 ta chọn then có: b= 12 ; h = 8 ; t =4, 5 ;

t1= 3,6 ; k = 4,4

- Chiều dài then : l = 0,8lm = 0,8.1,3d = 39,52 mm

Kiểm nghiệm sức bền dập theo công thức:

= < [ ]

ở đây : Mx = 155267 N.mm

d = 38 mm

k = 4,4 mm

+Đối với trục II: Có thể chọn then cùng kích thước

- Tra bảng 7-23 ta chọn then co ù: b = 16 ; h = 10 ; t = 5 ;

+Đối với truc III :

- Đường kính trục III để lắp then là : d = 58 mm

- Tra bảng 7-23 ta chọn then co ù: b = 18 ; h = 11 ; t = 5,5 ; t1 = 5,6 ; k = 6,8

- Chiều dài then : l = 0,8lm = 0,8.1,3d = 0,8.1,3.58 =

III THIẾT KẾ GỐI ĐỠ TRỤC

* Trục II và trục III có lực dọc trục tác dụng nên ta

chọn ổ bi đỡ chặn, còn đối với trục I chọn ổ bi đỡ + Sơ đồ chọn ổ cho trục I :

RA = = = 2980 N

và Q theo công thức (8-2) : Q = (KvR+mA).KnKt

Trong đó : Q : tải trọng tuơng đương (daN)

n : số vòng quay của ổ

(vòng/phút)

h : thời gian phục vụ (giờ )

R : tải trọng ướng tâm (daN)

A : tải trọng dọc trục (daN)

m : hệ số chuyển tải dọc trục về tảitrọng hướng tâm

Kt : hệ số tải trọng động

- Tra bảng 17-P ứng với d = 35 mm , chọn ổ bi đỡ có

kí hiệu 36307 có D = 80 mm, B = 21 mm, và Cbang= 46000

+ Sơ đồ chọn ổ cho trục II :

- Dự kiến chọn trước góc = 160 (kiểu 36000)

- Hệ số khả năng làm việc tính theo công thức(8-1) :C

RE SE

+ Sơ đồ chọn trục III :

- Dự kiến chọn trước : = 16

- công thức giống như trục II

- Ở đây n = 75 (vòng / phút )

C = Q(n.h)0,3 = 467.(75.5000)0,3=21954 N

- Tra bảng 17P ứng với d = 55 mm , ta chọn ổ bi đở chặn có ký hiệu 36211 có D = 100 mm, B = 21 mm và Cbảng= 64000

Phần IV :

I CẤU TẠO VỎ HỘP VÀ NHỮNG CHI TIẾT KHÁC

 Vỏ hộp:

Chọn vỏ hộp đúc, mặt ghép giữa nắp và thân làmặt phẳng đi qua đường tâm các trục để việc lắpđược dễ dàng

Bảng 10-9 cho phép ta tính được kích thước các phần tửcấu tạo của vỏ hộp :

- Chiều dày thành thân hộp :

 Đường kính các bulông khác:

- Ở cạnh ổ: d1 = 0,7dn , lấy d1 = 16 mm

- Ghép nắp vào thân: d2 = (0,5 0,6)dn = 10 mm

- Ghép nắp ổ: d3 = (0,4 0,5)dn = 8 mm

- Ghép nắp cửa thăm: d4 = (0,3 0,4)dn = 6 mmĐường kính bulông vòng chọn theo trọng lượng của hộpgiảm với khỏang cách trục A của 2 cấp 195 218 ta chọn bulông M16

Số lượng bulông nền: n =

Trong đó: L – chiều dài hộp lấy sơ bộ bằng 900 mm

B – chiều rộng hộp lấy sơ bộ bằng 350 mm

 n = = 5 , lấy n = 6 bulông

II.BÔI TRƠN HỘP GIẢM TỐC

Do vận tốc nhỏ nên chọn phương án ngâm các

bánh răng trong hộp dầu Sự chênh lệch về bán kính giữa bánh răng bị dẫn thứ 2 và thứ 4 là 10mm

Vì mức dầu thấp nhất phải ngập chiều cao răng

bánh răng thứ 2 nên đối với bánh răng 4 chiều sâu ngâm dầu là 14mm (khơng đáng kể)

Vì vận tốc (v=1,18 m/s) nên tổn hao công suất để khoấy dầu là không đánh kể Theo bảng 10-7 chọn độ nhớt của dầu để bôi trơn bánh răng ở 500C là

116 centistốc hoặc 16 độ Engle và theo bảng 10-20 ta chọn lọai dầu AK20

I : Thiết kế bộ truyền đai thang Trang 3

II : Thiết kế bộ truyền bánh trụ răng thẳng cấp nhanh

Trang 5III : Thiết kế bộ truyền bánh răng nghiêng cấp chậm

Trang 9 Phần III

I : Thiết kế trục Trang 12

II : Tính then Trang 24III : Thiết kế gối đỡ trục Trang 26Phần IV

I : Cấu tạo vỏ hộp và những chi tiết khác Trang 28

II : Bôi trơn hộp giảm tốc Trang 29