Đề tài " Thiết kế các bộ truyền trong hộp giảm tốc " pdf

Luận văn Đề tài: " Thiết kế các bộ truyền trong hộp giảm tốc "... Tính toán các thông số động học...5 II.. Thiết kế các bộ truyền trong VÀ ngoài hộp giảm tốc..6 III.. Các thông số cơ bả

Luận văn

Đề tài: " Thiết kế các bộ truyền

trong hộp giảm tốc "

LỜI NÓI ĐẦU

Môn học Chi tiết máy là một môn học quan trọng và cần thiết đối với sinh viên nghành cơ khí nói chung và nghành công nghệ ô tô nói riêng Bài tập lớn Chi tiết máy cũng là một phần không thể thiếu được vì nó cung cấp các kiến thức cơ sở về kết cấu cũng như cơ sở thực tế sau khi đã học qua lý thuyết Nhưng vì là lần đầu tiên với một công việc mới mẻ là vận dụng lý thuyết để giải quyết những vấn đề có liên hệ mật thiết với sản xuất,thiết kế ra những chi tiết và bộ phận máy có hình dạng và kích thước cụ thể,… nên cũng không thể tránh khỏi lúng túng Bài tập lớn môn học Chi tiết máy là tổng hợp nhiều kiến thức các môn học như: sức bền vật liệu,cơ học lý thuyết, nguyên lý máy,chi tiết máy ,dung sai… do vậy sau khi làm xong bài tập lớn môn học Chi tiết máy càng hiểu rõ các môn học có mối liên quan và mối quan hệ chặt chẽ với nhau Máy móc hầu hết dẫn động bằng cơ khí mà môn học này lại có tính toán và thiết kế hệ dẫn hệ thống động cơ khí và nó là cơ sở để thiết kế các môn học khác Việc làm bài tập lớn môn học này giúp cho sinh viên có tính cẩn thận và tỉ mỉ trong thiết kế Đó là các yếu tố rất cần cho người làm cơ khí Trong quá trình hoàn thành bài tập lớn không thể tránh khỏi sai sót do thiếu kinh nghiệm và kiến thức thực tế Vì vậy kính mong sự chỉ bảo và giúp đỡ của thầy để em hoàn thành bài tập lớn được tốt hơn

Để hoàn thành được bài tập lớn này em xin chân thành cảm ơn thầy Ngô Văn Giang đã tận tình chỉ dẫn giúp em hoàn thành tốt bài tập lớn môn học Chi tiết máy

Mục lục

1 Chọn động cơ : 3

2 Phân phối tỉ số truyền 5

3 Tính toán các thông số động học 5

II Thiết kế các bộ truyền trong VÀ ngoài hộp giảm tốc 6

III Tính toán thiết kế trục,chọn then,khớp nối 13

1 Xác định sơ đồ đặt lực 13

2 Chọn vật liệu chế tạo: 14

3 Xác định sơ bộ đờng kính trục 14

4 Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực 15

5 Xác định phản lực tại các gối đỡ 16

6 Tính chính xác đờng kính các đoạn trục 17

7 Kiểm nghiêm về độ bền mỏi 20

8 Tính và kiểm nghiệm độ bền của then 24

IV Tính toán thiết kế ổ lăn 24

1 Chọn ổ lăn đối với trục I ( trục vào ) 24

2 Chọn ổ lăn cho trục II của hộp giảm tốc 26

3 Chọn ổ lăn cho trục II của hộp giảm tốc: 27

4 Các thông số cơ bản của ổ lăn trong hộp giảm tốc khai triển th-ờng 29

V Xác định các thông số của vỏ hộp 29

1 Các kính thớc cơ bản của vỏ hộp 29

2 Các chi tiết khác 31

VI Chế độ bôi trơn và lắp ghép 32

Tài liệu tham khảo 34 3

I Chọn động cơ và phân phối tỉ số truyền.

1 Chọn động cơ :

a) Xác định công suất cần thiết trên trục động cơ.

lv

ct

N N

η

= Trong đó:

v n

D

π

= Vợi v_vận tộc xÝch tải

D_ưởng kÝnh tang quay

Chồn sộ vòng quay Ẽổng bờ 450 v/p

Vợi N ct= 5,45 kw, nẼb= 450 v/p tra b ng P1.3 trang 238.ả chồn Ẽờng cÈ

cọ sộ hiệu 4A132M8Y3 cọ N dc=5,5 kw, nẼc=716 v/p

n u n

u u u

x ol

N N

η η

1 9,85

9,85 1

dc k

N N

br

n n u

2 203,78

50,95 4

t x

n n u

N M

t

N M

n

II Thiết kế các bộ truyền trong VÀ ngoài hộp giảm tốc.

II.1 Tính bộ truyền ngoài Bộ truyền xích–

Từ tính toán trên ta có những số liệu:

Công suất trên trục: N = N2= 9,51 KW

Tốc độ quay của trục: n=203,78 (vòng/phút)

Tỉ số truyền u = ux = 4.Tải trọng va đập vừa, bộ truyền nằm ngang

- Bớc xích( t ) đợc xác định theo công thức tính toán ( công thức 12-22) và tra bảng 12.5 [ giáo trình chi tiết máy T2 – tr 12-15 ]

Bộ truyền có thể điều chỉnh đợc

 Kđc = 1- hệ số xét đến khả năng

điều chỉnh Chọn phơng án bôi trơn định kỳ

 Kb = 1,5 - hệ số xét đến điều kiện bôi trơn

Bộ truyền làm việc 2 ca

 Kc = 1.25 - hệ số kể đến chế độ làm việc

Theo công thức 5.4 (sách tính toán thiết kế ) ta có hệ số điều kiện

ta chọn bộ xích một dãy có bớc xích t = 31,75 mm thoả mãn điều kiện bền mòn Ntt < [N] = 5,83 KW đồng thời theo bảng 5.8 thì thoả mãn điều kiện t < tmax

- khoảng cách trục sơ bộ a = 40 t = 40 31,75 =1270 mm

♦ Số mắt xích đợc xác định theo công thức

X= 2.a/ t + 0,5( Z1 + Z2 ) + (Z2 - Z1 ) 2 t / 4 Π2.a

Thay số ta đợc X = 131.6

2 2 1 2

Z 0,5 - X 25 ,

Thay số ta có

Fr = 6 107.1,15 2,07/ 25 80 31,75 = 2249.3 (N)

ii.2 TíNH Bộ TRUYềN BáNH RĂNG TRONG HộP GIảM TốC

Vì là hộp giảm tốc đồng trục, đã chọn tỷ số truyền u1= u2 do

đó bộ truyền cấp nhanh không dùng hết khả năng tải cho nên

ta tính bộ truyền cấp chậm trớc , bộ truyền cấp nhanh có thể lấy gần nh toàn bộ số liệu của bộ truyền cấp chậm

A tính bộ truyền cấp nhanh ( bộ truyền trục vít- bánh vít )

1 Tính vận tốc sơ bộ

vs= 3 3 2 3 3 2

1 1

8,8.10− N u n 8,8.10 9,85.4.80 = − = 4,10( / )m s

Chọn vật liệu làm bánh vít là đồng thanh thiếc bP Οφ 10-1

Chọn vật liệu làm trục vít là thép 45, tôi bề mặt đạt độ rắn HRC 45

i T n t T

1

4 2

2 / ) (

trong đó ni, T2i, số vòng quay trong 1 phút và mô men xoắn trên bánh vít trong chế độ thứ i ,i = 1,2 , N, N số thứ tự chế độ làm việc ,

ti số giờ làm việc trong chế độ thứ i , T2i là trị số đợc dùng để tính toán , T2 là mô men xoắn lớn nhất trong các trị số

1,4T1

i T n t T

1

9 2

2 / ) ( = 60.5400 (19.5 + 0,59.3) = 1,622.106

KFL = 910 / 6 N FE =910 /1,622.10 6 6 = 0,948

⇒ [ σFo] = 0,25 σb + 0,08 σch = 52,4 (MPa)

⇒ [ σF] = [ σFo] KFL= 52,4 0 ,948 = 49,68 (MPa)

ứng suất quá tải

Với bánh vít bằng đồng thanh thiếc

theo bảng 11.5 [CTMT1] *** với vận tốc trợt là v = 4,1 (m/s) ta chọn cấp chính xác chế tạo là cấp 8 do đó hệ số tải trọng động KHv = KFv

= 1,2

aω = 3 2

2

2 2

] [

170 )

(

q

K K T z

10

3 , 1 1 254603 ]

177 36

170 )

10 36

= +

= +tính góc vít γ

tg tg

 Kiểm nghiệm ứng suất uốn

da1 = d1 + 2.m = 63 + 2.6,3 = 75,6 (mm)

ChiÒu réng b2 cña b¸nh vÝt : b2 = 0,75.da1= 0,75.75,6 = 56 ( mm ) øng suÊt uèn trong r¨ng b¸nh vÝt

σF = =

n

Fv F F

m d b

K K Y T

.

4 , 1

2 2

2

17 , 4 8 , 226 56

81 , 1 1 6 1 254603

4 , 1

5 1

max 22

2

i

i i

t T

t T

Đờng kính đỉnh : da1= 48,88 (mm); da2 = 239,4 (mm)

Đờng kính đáy : df1= 47,88 (mm); df2 = 211,68 (mm)

5 Tính nhiệt truyền động trục vít

Diện tích thoát nhiệt cần thiết của hộp giảm tốc

[0,7 (1 1000) (01,3 ) ]. ( )

0

1

t t Ktq K

P A

29 3 , 0 ) 25 , 0 1 (

8 7 , 0 [

7 , 2 ).

82 , 0 1 (

m

= +

III Tính toán thiết kế trục,chọn then,khớp nối.

Từ tính toán trên ta có số liệu ban đầu:

Công suất trục vào (trục I ) là PI = 9,85 kw , nI = 50,95 vòng/phút,

T1=96976 Nmm ở đầu vào nối với động cơ có lắp nối trục vòng đàn hồi Công suất trên trục II là PII = 9,51 Kw , nII = 203,78 vòng/phút,

Fk=0,25.2.T1/Dt

Với Dt=120 mm _ đờng kính vòng tròn qua tâm các chốt của nối trục đàn hồi.

Fr

Fa4

Ft2

Ft1

Fr2

Fa1

Fr1 Fr3

Fa3

Ft2

Ft4

Fa2

n2

n1

Sơ đồ dặt lực

2 3 2[ ] 3 445679

38,19

T d

τ

3.1 loại then cho trục II

Kích thớc rãnh then trên trục ở đoạn lắp mayơ khớp nối (Bảng 9.1a[1]):d=40 mm ⇒ Chiều rộng rãnh then b=12 (mm),

Chiều sâu rãnh then t=5 (mm), Chiều dài rãnh then lt=60 (mm),

Rãnh then đợc phay bằng dao phay đĩa, tải trọng va đập, dạng lắp cố

định

Kiểm tra điều kiện bền dập:

(MPa)

.,.tdl

T

t

56040

10971422

Với [σd] =27(MPa) (mayơ làm bằng gang, tra bảng 9.5[1])

k3=10 mm _ khoảng cách từ mặt mút của chi tiết quay đến nắp ổ

⇒ Fy10=53Fr1/161=53.471/161=155 N

∑F x =F x10−F t1+F x11+F k = 0

⇒ Fx11= Ft1- Fx10 -Fk=1294-486-151=657 N ∑F y =F y10−F r1+F y11= 0

6 Tính chính xác đ ờng kính các đoạn trục.

a Mômen tại các tiết diện nguy hiểm.

Theo CT10.15 và 10.16[1] mô men tơng đơng tác dụng lên trục:

2 2

y

x M M

2 2

2 2

1 ,

1 ,

1 ,

1 ,

1 ,

1 ,

Xuất phát từ yêu cầu về độ bền, lắp ghép và công nghệ đờng kính các

đoạn trục nh sau:

Trục I

d10=d11=20 mm; d12=25 mm; dk=17 mm

Trục II

d20=d21=25 mm; d22=30 mm; d23=30 mm

Mx

T 96976

7 Kiểm nghiêm về độ bền mỏi.

• Kiểm nghiệm độ bền mỏi của trục II

Trục II, ta thấy có 2 tiết diện nguy hiểm đó là tiết diện 0 và tiết diện 5, vì vậy cần kiêm nghiệm về độ bền mỏi của chi tiết tại hai tiết diện này.Theo CT 10.19[1], hệ số an toàn

τ σ

σ

s s

s s

K

s

σ ψ σ

σ

σ σ

σ

.

1 +

m a

K

s

τ ψ τ

τ

τ τ

τ

.

1 +

2

) 5 , 5 48 ( 5 , 5 14 32

48 2

) (

32

5

2 32

3 32

d

t d t b d

Mômen cản xoắn

20266 48

2

) 5 , 5 48 ( 5 , 5 14 16

48 2

) ( 16

2

2 2

3 2

d

t d t b d

45 16

6 , 370

K

s

σ ψ σ

σ

σ σ

8 , 9 05 , 0 8 , 9 17 , 1

215

.

+

= +

m a

K

s

τ ψ τ

τ

τ τ

⇒ 2. 2 99,1,12.18182 =8,1

+

= +

=

τ σ

σ

s s

s s

6 , 370

K

s

σ ψ σ

σ

σ σ

σ

6 , 8 05 , 0 6 , 8 17 , 1

215

.

+

= +

m a

K

s

τ ψ τ

τ

τ τ

τ

⇒ 2. 2 6,67,72.2020,5,52 =6,4

+

= +

=

τ σ

σ

s s

s s

>[s]

⇒ đảm bảo đủ bền

• Kiểm nghiệm trục I và trục II ta đợc kết quả nh sau:

kích thớc của then tra bảng 9.1 , trị số mô men cản uốn

và cản xoắn tra bảng 10.6 ứng với tiết diện trục nh sau :

Lắp căng

Rãn

h then

Lắp căng2

8 Tính và kiểm nghiệm độ bền của then.

Với các tiết diện dùng mối ghép then cần tiến hành kiểm nghiệm mối ghép về độ bền đập và độ bền cắt theo 9.1 và 9.2 Kết quả tính toán nh sau, với lt=1,2d

IV Tính toán thiết kế ổ lăn.

1 Chọn ổ lăn đối với trục I ( trục vào )

cỡ trung kí hiệu 304 có đờng kính trong d=20 mm, đờng kính ngoài D=52

mm, chiều rộng ổ lăn B=15 mm, khả năng tải động C=12,5 kN, khả năng tải tĩnh C0=7,94 kN

b Kiểm nghiệm khả năng tải động của ổ lăn

• Vì trên trục có nắp nối trục đàn hồi nên cần chọn lại Fk cùng chiều với

Ft1 khi đó:

∑m y = 161F x10− 53F t1+ 64 , 5F k = 0

⇒ Fx10=(53Ft1-64,5Fk)/161=(53.1294-64,5.151)/161=365 N ∑F x =F x10−F t1+F x11−F k = 0

Lh _ thơi hạn sử dụng, Lh=18000 giờ,

Vì thời gian dài ⇒ giảm Lh=0,5Lh=9000 giờ

nI _ số vòng quay trên trục I

⇒ L=9000.1425.60.10-6=769 (triệu vòng)

⇒

Vậy điều kiện tải động thỏa mãn.

c Kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh

Theo 11.9[1] với Fa=0, Q0=X0Fr

X0 _ hệ số tải trọng hớng tâm, bảng 11.6[1], với ổ đỡ X0=0,6

Khả năng tải tĩnh : Qt = Xo.Fr =0,6.1125=675 N < C0=7,94 kN

Vậy thoả mãn khả năng tải tĩnh của ổ

2 Chọn ổ lăn cho trục II của hộp giảm tốc

tra bảng 11.4 ta đợc e =0,39 tính các lực dọc trục phụ So = e.Fro = 0,39.3018 = 1177 (N)

so sánh e

F V

F ro

∑ 1,05

2143

2252 1

b Kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh

Theo bảng 11.6 với α=120, ổ đỡ chặn 1 dãy có Xo = 0,5 , Yo = 0,47

Khả năng tải tĩnh : Qt = Xo.Fr + Yo.Fa

= 0,5.4048 + 0,47.1075 = 2529 ( N ) ⇒Qt < Fro

nh vậy Qt < Co =20,8 KN

Thoả mãn khả năng tải tĩnh của ổ

3 Chọn ổ lăn cho trục II của hộp giảm tốc:

Các thông số tính toán : Lực dọc trục Fa = 1075 ( N )

Fr1 = 1546 ( N ) , Fro = 6376 ( N )

Số vòng quay nIII = 142 vòng/phút , đờng kính nguog trục 45 mm8

a Chọn ổ lăn.

tra bảng 11.4 ta đợc e = 0,36 Tính các lực dọc trục phụ So = e.Fro = 0,36.6376 = 2295 (N)

QE = 4230 3709 ( ) KN

8

4 7 , 0 8

4 1

33 , 0 3

Qt < Co = 23,6 KN thoả mãn khả năng tải tĩnh của ổ

4 Các thông số cơ bản của ổ lăn trong hộp giảm tốc khai triển th ờng

Trục vào(trục I): Loại ổ: ổ bi đỡ một dãy.

63.03,0

2 3

1 2

1

).

6 , 0 5 , 0 (

).

7 , 0 6 , 0 (

).

9 , 0 8 , 0 (

).

8 , 0 7 , 0 (

12 10 04 , 0

d d

d d

d d

d d

mm a

K

S S

d S

)53(

)

19,0(

)8,14,1(

2 3

3 4

3 3

6 , 1

) 5 3 (

3

2 2

2 2

2 2 2

D C

d R

d E

mm R

E K

=

=

=

ữ + +

=

h

xác định theo kết cấu e tâm lỗ bu lông và kích thớc mặt tựa

E2=22 mm

R2=16 mmC=75 mm

K2=43k=19h=30

K1= 41 (mm)

q≥ 45 +2.8 = 61(mm)

s2=17 mm

Với cácsố liệu đợchọn A=100 (mm)

Đối với hệ thống ổ lăn để đảm bảo điều kiện cho ổ làm việc tốt ta cần bôi trơn cho ổ bằng mỡ

Do đó ta có khối lợng mỡ tra vao ổ lần đầu của các ổ

11116

Tử số chỉ độ nhớt Cetistoc, mẫu số chỉ độ nhớt Engle Trong ngoặc chỉ

dộ nhớt tơng ứng ở 1000C

Bảng dung sai lắp ghép :

Vị trí Đờng kính Kiểu lắp Giá trị dung sai

ổ lăn trục I với trục 20 k6 +2  +15 ( à m) Vòng chắn mỡ trục I 20 F8/ k6 +20  +55 ( à m)

+2  +15 ( à m) Nắp ổ trục I 52 H7/ d11 0  +30( à m)

0  -100 ( à m)

ặ lăn trục I với bích 52 H7 0  +30( à m)

Bánh răng 1 25 H7/k6 0  +21( à m)

+2  +15 ( à m) Bạc lót trục I 17 F8/k6 +16 +43 ( à m)

H7/ k6 0  +21 ( à m)

+2  +15 ( à m) Bánh răng 3 30

H7/ k6 0  +21 ( à m)

+2  +15 ( à m) Nắp ổ trục II 62

2 Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí – tập II:

PGS TS Trịnh Trất – TS Lê Văn Uyển

3 Hớng dẫn làm bài tập dung sai:

PGS TS Ninh Đức Tốn – TS Đỗ Trọng Hùng