đồ án chi tiết máy, hộp giảm tốc bánh răng trụ 2 cấp phân đôi cấp nhanh

đồ án chi tiết máy, hộp giảm tốc bánh răng trụ 2 cấp phân đôi cấp nhanh

ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG CƠ KHÍ

ĐỀ TÀI THIẾT KẾ HỆ DẪN ĐỘNG XÍCH TẢI

ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG CƠ KHÍ

ĐỀ TÀI THIẾT KẾ HỆ DẪN ĐỘNG XÍCH TẢI

Sinh viên thực hiện : MSSV : Lớp : ĐHCK

Giáo viên hướng dẫn: NGUYỄN MINH TUẤN

- Thời gian phục phụ : L = 6 năm

- Quay một chiều ,làm việc hai ca ,tải va đập nhẹ

- ( 1 năm làm việc 300 ngày ,1 ca làm việc 8 giờ)

- Chế độ tải: T1 = T ,T2 = 0,9T, T3 = 0,75T,

- t1 = 48s, t2 = 30s , t3 = 12s

LỜI NĨI ĐẦU

Ngày nay các hệ thống dẫn động cơ khí được sử dụng rộng rãi trong cácngành công nghiệp và sản xuất đời sống.Vì thế tầm quan trọng của các hệ thốngdẫn động cơ khí rất lớn và việc sản xuất ra các thiết bị này là một công việc tấtyếu hiện nay

Đồ án môn học thiết kế hệ thống truyền động cơ khí trong ngành cơ khí trongnhà trường là môn học giúp cho sinh viên ngành cơ khí vận dụng kiến thức đã họcvào việc thiết kế một hệ thống truyền động cụ thể.Ngoài ra môn học này còn giúpsinh viên củng cố các kiến thức các môn học liên quan,vận dụng khả năng sángtạo,tìm hiểu về các hệ thống,nắm vững các quá trình thiết kế để có thể vận dụngvào thiết kế các hệ thống cơ khí khác và hoàn thành tốt đồ án môn học này sẽ tạođiều kiện cho sinh viên thực hiện tốt luận án tốt nghiệp sau này

Trong quá trình thực hiện đồ án môn học này, chắc hẳn sẽ gặp nhiều sai sót,rất mong được sự chỉ bảo của giáo viên bộ môn

Chúng em xin chân thành cảm ơn!

NHẬN XÉT GIÁO VIÊN

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

TÌM HIỂU HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG XÍCH TẢI

Truyền động xích thuộc loại truyền động bằng ăn khớp gián tiếp, được dùng đểtruyền động giữa các trục xa nhau Có thể dùng truyền động xích để giảm tốc hoặctăng tốc So với truyền động đai, khả năng và hiệu suất của truyền động xích cao hơn,cùng một lúc có thể truyền chuyển động và công suất cho nhiều trục Tuy nhiên truyềnđộng xích đòi hỏi chế tạo và bảo dưỡng phức tạp, làm việc có va đập, chóng mòn nhất

là bôi trơn không tốt và môi trường làm việc nhiều bụi

Trong thực tế thường dùng truyền động xích để truyền công suất dưới 100kW,vận tốc tới 15 m/s Tuổi thọ của truyền động xích trong các máy tĩnh tại vào khoảng3000-5000 giờ

Bộ truyền xích làm việc có thể xuất hiện các dạng hỏng sau đây: mòn bản lề vàrăng đĩa, con lăn bị rỗ hoặc vỡ, má các xích bị đứt vì mỏi, trong đó mòn bản lề nguyhiểm hơn cả và thường là nguyên nhân chủ yếu làm mất khả năng làm việc của bộtruyền xích Vì vậy chỉ tiêu tính toán cơ bản của bộ truyền xích là tính về mòn, xuấtphát từ điều kiện áp suất sinh ra trrong bản lề không được vượt quá một giá trị chophép

1 Nguyên lý làm việc

Bộ truyền xích bao gồm xích 1 và các xích dẫn 2, bị dẫn 3 Xích truyền chuyểnđộng và tải trọng từ trục dẫn động sang trục bị dẫn nhờ vào sự ăn khớp giữa các mắtxích với răng của đĩa xích Các trục của bộ truyền xích song song với nhau, cơ thểtrong bộ truyền có nhiều bánh xích dẫn Ngoài ra, trong bộ truyền xích có thể bộ phận

căng xích, bộ phận che chắn và bộ phận bôi trơn.2 Phân loại

Theo công dụng chung, người ta chia xích ra làm ba nhóm: xích kéo, xích tải

và xích truyền động Xích được tiêu chuẩn hóa và được chế tạo trong các nhà máychuyên biệt

Xích truyền động chia ra làm các loại chính: xích con lăn, xích ống, xích ốngđịnh hình và xích răng.

MỘT SỐ HÌNH ẢNH MINH HỌA BỘ TRUYỀN XÍCH

PHẦN II

Chương I CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN

1 Chọn động cơ :

Xác định tải trọng tương đương

* Trường hợp tải trọng thay đổi

Xác định tải trọng tương đương

Trường hợp tải trọng thay đổi :Pt =Ptd

 với Pct công suất cần thiết trên trục động cơ

Pt công suất tính toán trên trục công tác

 hiệu suất truyền động

đ t lv

U n

U U

đ đ

152,83

57,67 /2,56

- Mômen xoắn trên trục động cơ

c c

c

9,55.10 9,55.10 11

72050,75 1458

đ đ

1

9,55.10 9,55.10 9,7

190606,99 486

2

9,55.10 9,55.10 9, 4

587384,67 152,83

3

9,55.10 9,55.10 9,1

1506936 57,67

Chương 2: THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI

4 Kiểm nghiệm về tuổi thọ

Nghiệm số vòng chạy của đai trong một giây,theo 4.15

Theo bảng 4.8 tỉ số (δ/d1 )max nên dung là 1/40 đai vải cao su

Do đó : chiều dày đai là δ = d1 / 40 = 3,75 mm

Theo bảng 4.1 : dung loai đai B- 800 không có lớp lót

Với số lớp là 3

Tiết diện đai

A = b δ tra bảng 4.13

- Bộ truyền đặt nằm ngang , điều chỉnh định kì lực căng , chọn σo = 1,8 MPa

Đường kính ngoài bánh đai nhỏ da1 , mm 158,4

Đường kính ngoài bánh đai lớn da2 , mm 458,4

Chương 3: TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG

A Tính toán bộ truyền bánh răng cấp nhanh

- Phôi ren giả sử đường kính 100 ÷ 300mm

- Bánh lớn : Thép 45 tôi cải thiện độ rắn HB 192 ÷ 240

δbk = 750 N/mm2

δch = 450 N/mm2

- Phôi rèn đường kính 300 ÷ 350 mm

- Chọn HB2 = 230 (HB)

2 Số chu kì làm việc cơ sở:

- Số chu kỳ thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về tiếp xúc:

N N  Đối với tất cả các loại thép

3 Số chu kì làm việc tương đương

Trong đó: Ti, ni,ti, lần lượt là mômen xoắn số vòng quay và tổng số giờ làm việc ở chế

độ i của bánh răng đang xét

MH = 6 : bậc của đường cong mỗi khi thử về tiếp xúc

C = 1 : số lần ăn khớp trong một vòng quay

+ Giới hạn mối tiếp xúc

KXH : hệ số xét đến ảnh hưởng của kích cỡ bánh răng

KHL : hệ số tuổi thọ xét đến ảnh hưởng của thời gian phục vụ của bộ truyền

Ứng suất tiếp xúc cho phép tính toán H1 H2 481,82(MPa)

6 Ứng xuất uốn cho phép:

YR : hệ số xét đến ảnh hưởng của chế độ nhóm mặt lượt chăn răng

YS : Hệ số xét đến độ nhạy của vật liệu đối với tập trung ứng suất

KXF : hệ số xét đến kích thước bánh răng ảnh hưởng đến độ bền uốn

lim 2 2

41

δH : Hệ số ảnh hưởng của sai số ăn khớp Theo bảng 6.15 δH = 0,004

go : Hệ số ảnh hưởng của sai lệch bước răng Theo bảng 6.16 go=0,61

KHx : Hệ số phân bố không đến tải trọng cho các đôi răng đồng thời ăn khớp Theobảng 6.14 KHx = 1,09

w1

Trong đó:

- δF : Hệ số ảnh hưởng của sai số khớp Theo bảng 6.15 δF = 0,011

- KFα : Hệ số phân bố không đều tải trọng cho các đôi răng đồng thời ăn khớp Theobảng 6.14 KFα = 1,27

1 w

.274.1,76.0,86 2.190606,99.1,12.1,12.(3,06 1)

Thỏa mãn điều kiện bền tiếp xúc

16 Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn :

1 1

98os



17 Lực tác dụng lên bánh răng:

Bảng thông số hình học của bộ truyền bánh răng trụ thẳng cấp nhanh

B.Tính toán bộ truyền bánh răng cấp chậm

1chọn vật liệu : dựa vào bảng 6.2 chọn

Bánh nhỏ : chọn thép 45 tôi cải thiện , độ rắn HB 241 ± 285

2 2

2 số chu kỳ làm việc cơ sở

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

N N  đối với tát cả các loại thép

3 số chu kỳ làm việc tương đương 3

mH=6 bậc của đường cong mỗi khi thử về tiếp xúc

c= 1số lần ăn khớp trong một vòng quay

Ta có l = 6 năm , 1năm làm việc 300 ngày ,1 ngày làm việc hai ca ,1 ca làm việc 8 giờ.Nên Lh = 6.300.2.8 = 28800 giờ

4 Giới hạn mỏi tiếp xúc và uốn

 Giới hạn mỏi tiếp xúc

Vạy ứng suất tiếp xúc cho phép [H1] [H2] 481,82 Mpa

6 Ứng suất uốn cho phép

8 Khoảng cách bộ truyền bánh răng

Do yeu cầu về độ đồng trục nên khoảng cách của bánh răng cấp chậm và nhanh băngnhau aw = 260 mm

9 Moodun răng

w1

2

F Fv

H z

2 3

36os

94os

* Vậy điều kiện uốn thỏa

17 Kiểm nghiệm răng về quá tải

t

T F

Chương 4: THIẾT KẾ TRỤC

I Chọn vật liệu:

Chọn thép 45 tôi cải thiện: HB = 241 285, δb =550pa, δch = 580Mpa

II Tính sơ bộ đường kính trục

1 Đường kính trục được xác định bằng moomen xoắn theo ct

d3 = 70 mm → b03 = 35 mm

* Theo bảng 10.3 trị số các khoảng cách, k1,k2, k3, hn

- Khoảng cách từ mặt nút của chi tiết quay đến thành trong của HGT hoặc khoảngcách giữa các chi tiết quay k1 = 10 mm

- Khoảng cách từ mặt nút δ dến thành trong của hộp , k2 = 10 mm

- Khoảng cách từ mặt nút của chi tiết quay đến nắp ổ k3 = 10 mm

- Chiều cao của nắp ổ và đầu bulông hn = 20 mm

2 Chiều dài phần may δ lắp với trục

- Chiều dài mayo bánh đai – bánh răng

* Tính mônen uốn tại những tiết diện nguy hiểm

+ Tại tiết diện 1-1

Chọn d2-2 = 45mm

1

b Trục II

* Giả sử các lực có chiều như hình vẽ

* Tính mômen tại những tiết diện nguy hiểm

+ Tại tiết diện 1-1

Mux=-FxA.72=-(-492,83).72=35483,76N.mm

Muy=-FyA.72=-179,37.72=-12914,64N.mm

2 u1 1

M   35483,76  12914,64 37760,9 N mm

+ Tại tiết diện 2-2

Mux= -FxD.84=-5672,72.84=-476508,5N.mm

Chọn d2-2 = 55mm

* Tính momen uốn tại những tiết diện nguy hiểm

+ Tại tiết diện 1-1

u

* Tính đường kính trục tại tiết diện nguy hiểm

3 Kiểm tra độ bền mối tại những tiết diện nguy hiểm

- Kết cấu trục đảm bảo độ bền mối nếu hệ số an toàn tại tiết diện nguy hiểm thảo mãn

điều kiện sau: 2 j j 2 [ ]

wj : moomen cản uốn tại tiết diện j của trục

+ Trục quay 1 chieu us xoắn thay đổi theo chu kỳ đối xứng

ax

oj

j m

1

x dj

y

x dj

T

N mm w

2, 44 1,1 1

2,541

11,86 1,1 1

1,96

x dj

y

x dj

Vậy tại tiết diện 1-1 đảm bảo độ bền mối

- Tại tiết diện 2-2

2

10.5 45 53,14.45

2

10.5 45 53,14.45

Trị số trung bình của us pháp: δ = 0

+ Biên độ ứng xuất pháp aj axj 2 2 2

T

N mm w



+ Hệ số tập trung ứng xuất thực tế khi uốn : Kδ = 2,07

+ Hệ số tập trung ứng xuất thực tế khi xoắn : Kτ =1,97

Theo bảng 10.10 ứng với vật liệu thép cacbon ta chọn:

1,97

2, 430,81

2,731

y

x dj

* Hệ số an toàn xét riêng ứng suất tiếp

1

dj

214,95

14,82,53.5,6 0,05.5,6

Vậy tại tiết diện 2-2 đảm bảo độ bền mỏi

 Tính then trục I tại tiết diện 2-2

Để cố định răng theo phương tiếp tuyến ta dùng then bằng có các thông số

+ Theo bảng 9.1.a

- Chiều rộng then b=10 mm

- Chiều cao then h=8 mm

- Chiều sâu rãnh then

Theo bảng 9.1a ứng với đường kinh trục d1-1 =55 mm ta chọn

11

12.5 55 53,14.55

11

12.5 55 53,14.55

M

N mm w

+ Hệ số tập trung ứng xuất thực tế khi uốn : Kδ = 2,07

+ Hệ số tập trung ứng xuất thực tế khi xoắn : Kτ =1,97

Theo bảng 10.10 ứng với vật liệu thép cacbon ta chọn, điều kiện d1-1=55 mm

1,97

2,590,76

12,63 1,1 1

2,731

12,59 1,1 1

2,69

x dj

y

x dj

Vậy tại tiết diện 1-1 đảm bảo độ bền mối

 Tính then trục II tại tiết diện 1-1

đường kinh lắp then tại vị trí BR1 la 55 mm

+ Theo bảng 9.1.a

- Chiều rộng then b=12 mm

- Chiều cao then h=8 mm

- Chiều sâu rãnh then

Trên trục t1=5 mm

Trên lỗ t2=3,3 mm

- Chiều dài then lt=0,9 lm =0,9.80=72 mm

* Kiểm nghiệm về sức bền dập

Vậy mối ghép then tại vị trí BR đảm bảo điều kiện dập và cắt

 Tại tiết diện 2-2

2 2

12,5 55 53,14.55

2 2

12.5 55 53,14.55

M

N mm w

+ Hệ số tập trung ứng xuất thực tế khi uốn : Kδ = 2,07

+ Hệ số tập trung ứng xuất thực tế khi xoắn : Kτ =1,97

Theo bảng 10.10 ứng với vật liệu thép cacbon ta chọn:

ε)=150.3(1-0,02) = 441 mmδ =0,81

ε)=150.3(1-0,02) = 441 mmτ = 0,76

Ta có tỉ số:

2,07

2,550,81

1,97

2,590,76

2,731

12,59 1,1 1

2,69

x dj

y

x dj

18.7 65 73,14.65

11

18.7 65 73,14.65

Trị số trung bình của ứng suất pháp: δmj = 0

M

N mm w

+ Hệ số tập trung ứng suất thực tế khi uốn : Kδ = 2,07

+ Hệ số tập trung ứng suất thực tế khi xoắn : Kτ =1,97

Theo bảng 10.10 ứng với vật liệu thép cacbon ta chọn, điều kiện d1-1=65 mm

1,97

2,690,73

+ Khi đó tra bảng 10.11 ứng với điều kiện trục 35mm, δb=850Mpa, kiểu lắp k6 ta có

12,69 1,1 1

2,79

x dj

y

x dj

- Chiều cao then h=11 mm

- Chiều sâu rãnh then

Chương 5 THIẾT KẾ Ổ LĂN

2 Kiểm nghiệm khả năng tải của ổ

Tải trọng hứơng tâm tác dụng lên ổ B:

Fa tải trọng dọc trục

V hệ số kể đến vòng nào quay,khi vòng trong quay V=1

Hệ số tải trọng hướng tâm X =1

Li thời hạn khi chịu tải trọng tĩnh,tính bằng vòng quay

m bậc đường cong mỏi khi thử về ổ lăn m= 3

Trong đó :L tuổi thọ tính bằng triệu vòng quay

Lh tuổi thọ ổ lăn tính bằng giờ,theo đề bài ta có : làm việc 6 năm ,mỗi năm 300 ngày,làm 2 ca, mỗi ca làm việc 8 giờ

Do đó :C d 3655,97 839,8 344923  N

Cd =34492 N = 34,492 KN < Cd = 43,6 KN

Suy ra ổ đã chọn đảm bảo khả năng tải động

3 kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh

Theo điều kiện : Qt ≤ C0, 2,989 KN ≤ 31,91 KN

Vậy ổ lăn đã chọn đảm bảo kiểm nghiệm tải tĩnh

II trục II

Với FxA= 492,83 N ,FyA = 179,37 N , FxD = 5672,72 N, FyD = 2064,7 N

1 Chọn ổ lăn :

Các ổ lăn trên trục II chiu tải trọng hướng tâm ,chịu tải trọng tương đối lớn nên chọn ổ

bi đỡ 1 dãy cho các gối

Với kết cấu trục đã tính và đương kính ngõng trục d= 55 mm chọn ổ bi đỡ cỡ nặng

411 bẳng p 2.7

Đường kính trong d= 55 mm

Đường kính ngoài D = 140 mm

Đường kính bi 26,99 mm

B = 33mm, r =3,5 mm

Khả năng tải động :C = 78,7 KN

Khả năng tải tĩnh C0 = 63 KN

2 Kiểm nghiệm khả năng tải của ổ:

Taỉ trọng hướng tâm tác dụng lên ổD

Suy ra ổ đã chọn đảm bảo khả năng tải động

3 Kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh:

Theo công thức 11.19 Qt1 = X0.Fr +Y0 Fa

Trong đó :X0 hệ số tải trọng hướng tâm

Y0 hệ số tải trọng dọc trục

Tra bảng 11.6 chọn X0 = 0,6 , Y0 = 0,5

Ta có :Qt1 = 0,6.6036,7+0,5.0= 3622 N

Theo công thức 11.20 Qt2 = Fr = 6036 N=6,03 KN

Qt = max(Qt1,Qt2)

Theo điều kiện : Qt ≤ C0, 6,03 KN ≤ 63 KN

Vậy ổ lăn đã chọn đảm bảo kiểm nghiệm tải tĩnh

III trục III

Với FxA= 4079 N ,FyA = 1484,7 N , FxC = 4079 N, FyC = 1484,6 N

1.Chọn ổ lăn

Các ổ lăn trên trục I chụi tải trọng hướng tâm ,chịu tải trọng tương đối lớn nên chọn ổ

bi đỡ 1 dãy cho các gối

Với kết cấu trục đã tính và đường kính ngõng trục d= 65 mm chọn ổ bi đỡ cỡ nặng

T F

Suy ra ổ đã chọn đảm bảo khả năng tải động

3 Kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh:

Vậy ổ lăn đã chọn đảm bảo kiểm nghiệm tải tĩnh

Đề phòng cộng hưởng do dao động xoắn gây nên và bù lại độ lệch trục

Nối trục đàn hồi có cấu tạo đơn giản ,dễ chế tạo ,dễ thay thế ,làm việc tin cậy

Vật liệu làm nối trục : thép rèn 35

Vật liệu làm chốt thép 45 thường hóa

Kích thước cơ bản của nối trục vòng đàn hồi chọn bảng 16.10a

ứng suất dập cho phép của vòng cao su [d] (2 4)  Mpa

Ứng suất bền cho phép của chốt [u] (60 80)  Mpa

Điều kiện bền dập của vòng đàn hồi

Thỏa điều kiện bền dập.

Điều kiện sức bền của chốt :

Thỏa điều kiện bền của chốt

Do đó kích thước chọn nối trục đàn hồi thỏa

CHƯƠNG 6 THIẾT KẾ VỎ HỘP GIẢM TỐC

I kết cấu vỏ hộp giảm tốc đúc :

Vỏ hộp giảm tốc có thể có nhiều dạng khác nhau ,song chúng đều có chung nhiệm

vụ : đảm bảo vị trí tương đối giũa các chi tiết ,bộ phận máy ,tiếp nhận tải trọng do cácchi tiết lắp trên vỏ truyền đến,đựng dầu bôi trơn bảo vệ các chi tiết máy ,tránh bụi bẩnChỉ tiêu cơ bản của hộp giảm tốc độ cứng cao và khối lượng nhỏ

Hộp giảm tốc bao gồm : thành hộp ,gân ,mặt bít ,gối đỡ

Vật liệu làm hộp giảm tốc là gang xám GX15- 32

- Bề mặt ghép thường chọn song song với mặt đế

- Tuy nhiên cũng có thể chọn bề mặt ghép không song song với mặt đế, nếu nhờ đó cóthể giảm trọng lượng và kt của hộp giảm tốc

III Xác định các kt cơ bản của vỏ hộp

7 Khe hở giữa các tri tiết

- Giữa BR với thành trong hộp

- Để nâng và vận chuyển HGT (khi gc, khi lắp ghép) thân nắp và thân thường lắpthêm bu lông vòng

- Kt bu lông vòng được chọn theo trọng lượng HGT Tra bảng 18-3b chọn Q=550kg

- Để đảm bảo vị trí tương đối của nắp và thân trước và sau khi gia công cũng như khilắp ghép, dùng hai chốt định vị Nhờ có chốt định vị, khi xiết buloong không làm bdvòng ngoài của ổ, do đó laoij trù được 1 trong các nguyên nhân làm cho ổ bị hỏng.

- Dùng hai chốt định vị, chốt định vị côn có ren trong

lượng

4 Nút thông hơi

- Khi làm việc, nhiệt đọ trong hộp tăng lên Để giảm áp xuất và điều hòa không khíbên trong và bên ngaoif hộp, người ta dùng nút thông hơi Nút thông hơi thường đượclắp trên nắp cửa thăm hoặc ở vị trí cao nhất của nắp hộp

Chọn nút tháo dầu trụ

6 Que thăm dầu

Để kiểm tra mức dầu ngâm BR trong HGT

Để tránh sóng dầu gây khó khăn cho việc kiểm tra, đặc biệt khi máy làm việc liên tục

3 ca, que thăm dầu có vỏ bọc bên ngoài

7 Quạt gió

Để tăng khả năng tỏa nhiệt cho HGT trục vít thường có lắp thêm quạt gió có cánh,được lắp cố định trên trục vít

DK quạt D4≈(0,6÷0,8)d2 Với d2 đk vòng chia cảu bánh vít

V Chọn dầu bôi trơn HGT

Để giảm mất mát công xuất vì ma sát, giảm mài mòn răng, đảm bảo thoát nhiệt tốt và

đề phòng các chi tiết máy bị han gỉ, cần phải bôi trơn liên tục các bộ truyền trongHGT

Do Vt vòng nhỏ nên chọn Phương pháp ngâm dầu các BR trong hộp dầu, mucsws dầuthấp nhất phải ngập chiều cao của bánh 2

Dựa vào bảng 18-11 chọn độ nhoét dầu ở 500C có

- Độ nhớt centistoc 80

- Độ nhớt Engle 11

Dựa vào bảng 19.13 chọn dầu AK-20