đồ án cơ sở thiết kê máy hộp giảm tốc

Vì vậy, việc thiết kế và cải tiến những hệ thống truyền động là công việc rất quan trọng trong công cuộc hiện đại hoá đất nước.. Trong cuộc sống ta có thể bắt gặp hệ thống truyền động ở

Mục lục

Trang

Đề tài thiết kế ……… 1

Mục lục… ……… 2

Lời nói đầu… ……… 3

Phần I:Chọn động cơ và phân phối tỉ số truyền ………… 4

Phần II:Tính toán các bộ truyền ……… 6

Phần III:Tính toán trục và then……… 14

Phần IV:Thiết kế gối đỡ ổ ……… 29

Phần V: Cấu tạo vỏ hộp và các chi tiết máy khác ……… 31

Phần VI: Nối trục ……… 34

Phần VII:Bôi trơn hộp giảm tốc ……… 40

Phần VIII: Bảo quản sử dụng……… 40

Tài liệu tham khảo ……… 40

LỜI NÓI ĐẦU:

Thiết kế và phát triển những hệ thống truyền động là vấn đề cốt lõi trong cơ khí Mặt khác, một nền công nghiệp phát triển không thể thiếu một nền cơ khí hiện đại Vì vậy, việc thiết kế và cải tiến những hệ thống truyền động là công việc rất quan trọng trong công cuộc hiện đại hoá đất nước Hiểu biết, nắm vững và vận dụng tốt lý thuyết vào thiết kế các hệ thống truyền động là những yêu cầu rất cần thiết đối với sinh viên, kỹ sư

cơ khí.

Trong cuộc sống ta có thể bắt gặp hệ thống truyền động ở khắp nơi, có thể nói nó đóng một vai trò quan trọng trong cuộc sống cũng như sản xuất.Đối với các hệ thống truyền động thường gặp thì hộp giảm tốc là một bộ phận không thể thiếu.

Đồ án thiết kế hệ thống truyền động cơ khí giúp ta tìm hiểu và thiết kế hộp giảm tốc, qua đó ta có thể củng cố lại các kiến thức đã học trong các môn học như Nguyên lý máy, Chi tiết máy, Vẽ kỹ thuật cơ khí , và giúp sinh viên có cái nhìn tổng quan về việc thiết kế cơ khí.Hộp giảm tốc là một trong những bộ phận điển hình mà công việc thiết kế giúp chúng ta làm quen với các chi tiết cơ bản như bánh răng, ổ lăn,…Thêm vào đó, trong quá trình thực hiện các sinh viên có thể bổ sung và hoàn thiện kỹ năng vẽ AutoCad,Inventor, điều rất cần thiết với một sinh viên cơ khí.

Em chân thành cảm ơn thầy Bùi Minh Hiển , các thầy và các bạn khoa cơ khí đã giúp đỡ em rất nhiều trong quá trình thực hiện đồ án.

Với kiến thức còn hạn hẹp, vì vậy thiếu sót là điều không thể tránh khỏi, em rất mong nhận được ý kiến từ thầy và các bạn.

Sinh viên thực hiện:

Nguyễn Văn Hoàng

PHẦN I:

CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN

I.Chọn động cơ điện:

1.Xác định công xuất động cơ:

Do tải trọng thay đổi nên ta có

N:Công suất trên băng tải

n i i

td ct

N N

dc ch lv

n i n

Để đảm bảo bôi trơn ngâm dầu: i bn i bc  i h  7,92 2,81Xác định công suất trên các trục

dc d

n

Trục II : 2 1 356

126, 482,81

n

momen xoắn trên trục động cơ:

9,55.10 9,55.10 5,65

60598,19890

dc dc

1

9,55.10 9,55.10 5,34

143201,11356

1

9,55.10 9,55.10 4,97

1056753,1544,94

Với N1-công suất trục dẩn , KW

n1 -số vòng quay trong một phút của trục dẩn bằng số vòng quay của động cơ

Phương án 1:Chọn 3

1

5.651100

890

Lấy D1=220 mm

Vận tốc vòng: 1 220.890

10, 2560.1000 60.1000

n



, 2

n sai lệch không quá 3% so với n2 nên không cần chọn lại đường kính D2

3.Chiều dài tối thiểu của đai , công thức 5-9

min

ax

10, 25

3417,353

1124,548

Kiểm nghiệm điều kiện 5-10: A ≥2(D1+D2) = 1560mm

Không thỏa mãn điều kiện 5-10, tăng A để A = 2(D1+D2) = 1560mm

Tính lại L theo A, công thức 501

Thỏa mãn điều kiện 5-11

5

Định tiết diện đai

Chiều dày đai δ được tính theo tỷ số

Lấy ứng suất căng ban đầu σ0 =1,8 N/mm2, theo trị số D1

 = 2204,5 = 48,89 , tra bảng 5-5 tìm được [σp]0 = 2,29 N/mm2

1

5.651300



, 2

n sai lệch không quá 3% so với n2 nên không cần chọn lại đường kính D2

3.Chiều dài tối thiểu của đai , công thức 5-9

min

ax

13,05

4349,363

1380,398

Kiểm nghiệm điều kiện 5-10: A ≥2(D1+D2) = 1980mm

Không thỏa mãn điều kiện 5-10, tăng A để A = 2(D1+D2) = 1980mm

Tính lại L theo A, công thức 501

Thỏa mãn điều kiện 5-11

5

Định tiết diện đai

Chiều dày đai δ được tính theo tỷ số

Lấy ứng suất căng ban đầu σ0 =1,8 N/mm2, theo trị số D1

 = 280

6 = 46.67 , tra bảng 5-5 tìm được [σp]0 = 2,29 N/mm2

Thiết kế bộ truyền bánh răng cấp chậm:

1.Chọn vật liệu chế tạo bánh răng:

2.Xác định ứng suất tiếp cho phép và ứng suất uốn cho phép:

a) Ứng suất tiếp xúc cho phép:

Số chu kỳ làm việc của bánh lớn (công thức 3-4)

3 2

M - mômen xoắn lớn nhất tác dụng lên bánh răng (ở đây không tính đến mômen xoắn

do quá tảitrong thời gian rất ngắn)

Do đó hệ số chu kỳ ứng suất k  đối với cả hai bánh răng N' 1

Ứng suất tiếp xúc cho phép của bánh răng lớn (bảng 3-9)

b) Ứng suất uốn cho phép:

Số chu kỳ làm việc của bánh răng lớn

2

max

m i

1 0, 43.480 206, 4 /N mm

Hệ số an toàn n=1,5; hệ số tập trung ứng suất ở chân răng K 1,8

Vì ứng suất uốn thay đổi theo chu kỳ mạch động cho nên tính ứng suất uốn cho phép bởi công thức sau:

 

''

0 .

n u

60.1000.( 1) 60.1000.(2,81 1)

A n v

b d

tt

K   Theo bảng 3-13 tìm được hệ số tải trọng động K  d 1,1

A Z

9.Kiểm nghiệm sức bền uốn của răng:

Tính số răng tương đương: Z td Z (Z : số răng thực)

Hệ số dạng răng (bảng 3-18):

bánh nhỏ y1=0,48bánh lớn y2=0,517Kiểm nghiệm ứng suất uốn đối với bánh răng nhỏ được tính heo công thức:

  2

10.Kiểm nghiệm sức bền của răng khi chịu quá tải đội ngột trong thời gian ngắn:

Ứng suất tiếp xúc cho phép:

6 2

9,55.10 4,97

1056753,15 44,94

x

2

2 2

III.Thiết kế bộ truyền bánh răng cấp nhanh:

1.Chọn vật liệu chế tạo bánh răng:

2.Xác định ứng suất tiếp cho phép và ứng suất uốn cho phép:

a) Ứng suất tiếp xúc cho phép:

Số chu kỳ làm việc của bánh lớn (công thức 3-4)

3 2

M - mômen xoắn lớn nhất tác dụng lên bánh răng (ở đây không tính đến mômen xoắn

do quá tảitrong thời gian rất ngắn)

Vậy số chu kỳ làm việc của bánh nhỏ N1 N i2 1 cũng lớn hơn số chu kỳ cơ sở N 0 107

Do đó hệ số chu kỳ ứng suất k  đối với cả hai bánh răng N' 1

Ứng suất tiếp xúc cho phép của bánh răng lớn (bảng 3-9)

b) Ứng suất uốn cho phép:

Số chu kỳ làm việc của bánh răng lớn

max

m i

Giới hạn mỏi uốn của thép 35 1 0, 43.480 206, 4 / N mm2

Hệ số an toàn n=1,5; hệ số tập trung ứng suất ở chân răng K 1,8

Vì ứng suất uốn thay đổi theo chu kỳ mạch động cho nên tính ứng suất uốn cho phép bởi công thức sau:

 

''

0 .

n u

Với vận tốc này có thể chế tạo bánh răng theo cấp chính xác là cấp 8

7.Xác định môđun, số răng và chiều rộng của răng:

A Z

m i

  răng > 17 thỏa mãn trị số giới hạn cho trong bảng 3-15

Số răng bánh bị dẫn Z =i.Z2 1 = 2,81.44 = 124 răng

Chiều rộng bánh răng b thỏa mãn điều kiện:

Chiều rộng bánh răng nhỏ:b=ψA.A=90 Chiều rộng bánh răng lớn:b=85

8.Kiểm nghiệm sức bền uốn của răng:

Tính số răng tương đương: Z td Z (Z : số răng thực)

Hệ số dạng răng (bảng 3-18):

bánh nhỏ y1=0,47bánh lớn y2=0,517

Kiểm nghiệm ứng suất uốn đối với bánh răng nhỏ được tính heo công thức:

10.Kiểm nghiệm sức bền của răng khi chịu quá tải đội ngột trong thời gian ngắn:

Ứng suất tiếp xúc cho phép:

9,55.10 5,34

143201,11 356

BÔI TRƠN HỘP GIẢM TỐC

Bôi trơn hộp giảm tốc bằng phương pháp ngâm dầu, vì 0 < 12 m/s ® chọn phương pháp ngâm dầu.Mức dầu thấp nhất:ngập chiều cao chân răng bánh răng nhỏ nhất trong 2 bánh bị dẫn.Vậy mức dầu thấp nhất: hf=d1-Di1=132-124,5=7,5 mm

Mức dầu cao nhất không vượt quá 1 1:

vmax = 2,47m/s ® Tra bảng (10-17/284/TkCTM) chọn độ nhớt có 116 centistốc và 18 Engle.

Tra bảng (10-20/286/TkCTM) chọn dầu kí hiệu MC-1

M?c d?u max M?c d?u min

Phần III:TÍNH TOÁN TRỤC VÀ THEN

I.Tính trục:

1 Chọn vật liệu cho trục:

- Vật liệu làm trục phải có độ bền cao, ít tập trung ứng suất, có thể nhiệt luyện được và dễ gia công Thép hợp kim là những vật liệu chủ yếu để chế tạo trục Vì hộp giảm tốc chịu tải trọng trung bình nên ta chọn loại thép 45 (thường hóa) có giới hạn bền :  b 600MP

2 Tính đường kính sơ bộ của trục:

Đường kính sơ bộ của trục được tính theo công thức:

3 N( )

d C mm

n

Trong đó :

d - là đường kính trục (mm)

C - hệ số phụ thuộc vào ứng xuất xoắn cho phép đối với đầu trục và truyền trục chung, lấy C

= 120

N - công suất truyền của trục

n - số vòng quay trong 1 phút của trục

+ Đối với trục I:

N1 = 5,34 (Kw)

n1 = 356 (vòng/phút)

3 1

Đề chuẩn bị cho bước tính gần đúng, trong ba trị số d , 1 d , 2 d ở trên ta có thể lấy trị số 3

d2=45mm để chọn loại ổ bi đỡ cỡ trung bình tra bảng 14P ta có được chiều rộng của ổ

Mômen uốn tại các tiết diện nguy hiểm:

1 Khoảng cách từ mặt bên ctq đến thành trong hgt a mm 10.00

5 Khoảng cách từ nắp ổ đến mặt cạch của chi tiết quay ngoài hộp l 4 mm 10.00

m m

Chọn d m m = 35 mm

Tại tiết diện (i-i):

i i

Chọn di-i = 45 mm

l + l

r Fy

Trục I: d1m-m = 35 mm

d1n-n = 40 mm Trục II: d2e-e = 45 mm (e-e)

d2i-i = 45 mm Trục III: d3k-k = 55 mm

Hệ số an toàn tính theo công thức

Vật liệu thép C45 thường hóa σb=600N/mm2

Tại tiết diện m-m có M u 136897,34Nmm

M

N mm W

2 0

9,09 /2

x

M

N mm W

Hệ số xét đến ảnh hưởng của trị số ứng suất trung bình đến sức bền mỏi chọn theo vật liệu0,1, 0,05

150

8,052.9,09 0,05.9,09

Vậy hệ số an toàn

Vật liệu thép C45 thường hóa σb=600N/mm2

Tại tiết diện n-n có M u 127921,02Nmm

M

N mm W

2 0

6,07 /2

x

M

N mm W

Hệ số tăng bền (không sử dụng phương pháp tăng bền)

150

11,732,05.6,07 0,05.6,07

Vậy hệ số an toàn

-Kiểm nghiệm ở (i-i) : d2(i-i)=45 mm

Vật liệu thép C45 thường hóa σb=600N/mm2

Tại tiết diện i-i có M u 85498,65Nmm

M

N mm W

2 0

11,62 /2

x

M

N mm W



1,52,140,7

150

5,892,14.11,62 0,05.11,62

Vậy hệ số an toàn

-Kiểm nghiệm ở (e-e) : d2(e-e)=45 mm

Vật liệu thép C45 thường hóa σb=600N/mm2

Tại tiết diện m-m có M u 473398,81Nmm

M

N mm W

2 0

11,62 /2

x

M

N mm W

Tập trung ứng suất do rãnh then : bảng 7-8

150

5,972,11.6,92 0,05.6,92

Vậy hệ số an toàn

Vật liệu thép C45 thường hóa σb=600N/mm2

Tại tiết diện n-n có M u 38772,96Nmm

M

N mm W

2 0

10,32 /2

x

M

N mm W

chiều dài của then l10,8l m 72mm,chọn l1=80 mm.

Kiểm nghiệm sức bền dập theo công thức 7-11

x C

M

N mm dbl



2.Tính then tại trục II:

Để lắp then đường kính trục II, có thể chọn 2 then cùng kích thước d2=45 mm Tra bảng

7-23 chọn then có b = 14 mm ,h = 9 mm, t = 5 mm , t1 = 4,1 mm , k = 5 mm

chiều dài của then ở chổ lắp bánh răng bị dẫn l2 0,8l m 72mm,chọn l3=80 mm

chiều dài của then ở chổ lắp bánh răng dẫn l3 0,8l m 96mm,chọn l2=100 mm.

Kiểm nghiệm sức bền dập theo công thức 7-11

x C

M

N mm dbl

x C

M

N mm dbl



3.Tính then tại trục III:

Chọn d =55 mm để lắp then, tra bảng 7-23 chọn then có b = 18 mm , h = 11 mm, t = 5,5 mm, t1 = 5,6 mm , k =6,8 mm

Chiều dài của then l4 0,8l m 96mm,chọn l4=100 mm

Kiểm nghiệm sức bền dập theo công thức 7-11

Trục I, II, III chỉ chịu momen xoắn nên ta chọn ổ bi đỡ

a,Sơ đồ chọn ổ cho trục I: d=30 mm, tại B tiết diện nguy hiễm dm-m= 35 mm

Cbảng = 30000 Đường kính ngoài của ổ D = 72 mm, chiều rộng ổ B = 17 mm

b, Sơ đồ chọn ổ trục cho trục II

QC = RC =570,36

QD = RD =113,24 daN

Vì QC >QD nên ta chọn ổ cho gối trục ở C,và lấy gối trục ở D đồng bộ

C = Q(nh)0,3 = 570,36 (126,48.19600)0,3 = 47253,64 Ứng với đường kính d = 45, bảng 14P lấy loại ổ ký hiệu (309) ổ bị đỡ, cở trung

Cbảng = 57000 Đường kính ngoài của ổ D = 100 mm, chiều rộng ổ B = 25 mm

c, Sơ đồ chọn ổ cho trục III

Cbảng = 37000 Đường kính ngoài của ổ D = 95 mm, chiều rộng ổ B = 18 mm

II Các phương pháp cố định ổ trên trục và trong vỏ hôp

Đặt vòng ngoài của ổ vào giữa mặt tỳ của nắp ổ và vai lỗ trong hộp: bảng 8-13/TKCTM

III Chọn kiểu lắp và cấu tạo hổ lắp ổ

+ Lắp ô lăn vào trục theo hệ lỗ, kiểu T2ô (bảng 8-18/TKCTM)

+ Lắp ô lăn vào vỏ theo hệ trục, kiểu L1ô (bảng 8-19/TKCTM)

+ Đối với vòng quay, chọn kiểu lắp bằng độ dôi để các mặt ổ trượt theo bề mặt của trục

IV Ống lót và nắp ổ.

* Ống lót được chế tạo bằng gang GX15-32

*Có hai loại nắp ổ: Nắp ổ kín và nắp ổ thủng để trục nắp xuyên qua

Đối với nắp ổ kín lấy bề mặt có đường kính D làm chuẩn định tân theo kiểu lắp L1ô, L3ô Kết cấuđược trình trong hình vẽ

+ Bề mặt tiếp xúc của nắp với đầu mút kẹp chặt cần được gia công đạt độ nhẵn  3

+ Kích thước chổ lắp nắp tra bảng 10-10b

- Các tâm lỗ nắp lấy cách mép lỗ một khoảng bằng (0,8 1)d3; d3- đường kính vít

- Đường kính ngoài của mặt bích: Db = D +  = D + 4,4.d3

- Chiều dài bích nắp ổ lấy bằng (0,7  0,8) chiều dài vỏ hộp

Trục được cố định bằng các nắp ổ, vòng trong ổ được tỳ lên vai trục, vòng ngoài được tỳ lên nắp ổ.

Tá chỉ có định một đầu còn đầu kia “tuỳ động”

Điều chỉnh độ dôi của ổ bằng vít

PHẦN VI : NỐI TRỤC

*Tính toán nối trục vòng đàn hồi

Mômen xoắn trên nối trục :

Trong đó: Mx mô men xoắn danh nghĩa

Mt mô men xoắn tính toán

k = 1,2 : Hệ số tải trọng động

Theo trị số mô men tính và đường kính trục chọn kích thước nối trục theo bảng (9-11) tài liệu [1] trang 234

Bảng 11: Các kích thước chủ yếu của nối trục vòng đàn hồi, mm

Mooomen

xoắn(Nm)

(khôngquá)

chốtZ

Đườngkínhngoài

Chiềudài toàn

bộ lv

+ Chọn vật liệu: nối trục làm bằng thép rèn 45; chốt bằng thép 45 thường hóa, vòng dàn hồi bằng cao su

Ứng suất dập cho phép của vòng cao su   d 2 /N mm2

Ứng suất uốn cho phép của chốt   u 60 /N mm2

+ Kiểm nghiệm sức bền dập của vòng cao su [theo công thức (9-22)]

 0

lv chiều dài toàn bộ của vòng đàn hồi

  d- ứng suất dập cho phép của vòng cao su, có thể lấy

  u= (2 3 ) N/mm2

+ kiểm nghiệm sức bền uốn của chốt [ theo công thức (9-23)]

3 0

0,1

x c u

c

KM l

Zd D

 Trong đó: lc – chiều dài chốt

  u - ứng suất uốn cho phép của chốt, có thể lấy,  u = ( 60 80)

 

3

2 3

- Vật liệu là gang xám GX 15-32

- Bề mặt ghép của vỏ hộp đi qua đường tâm trục để việc lắp ghép các chi tiết thuận tiện

- Bề mặt lắp nắp và thân được cạo sạch hoặc mài, để lắp sít , khi lắp có một lớp sơn lỏng hoặc sơn đặc biệt

- Mặt đáy hộp giảm tốc nghiêng về phía lỗ tháo dầu với độ dốc khoảng 1o

- Kết cấu hộp giảm tốc đúc, với các kích thước cơ bản như sau :

Theo bảng (10-9) tài liệu [1] trang 268 cho phép xác định kích thước và các phần tử khác của vỏ hộp

- Đường kính bu lông vòng chọn theo trọng lượng của hộp giảm tốc, với khoảng cách trục Acủa 2 cấp 253x253 Tra trong bảng (10-11a) và (10-11b) tài liệu [1] trang (275-276) chọn

bu lông M16

- Số lượng bu lông nền : theo bảng (10-13) tài liệu [1] trang 277 ta lấy n=6, dn=24 mm.Bảng 10 : Thông số hộp giảm tốc

Chiều dày thân hộp δ=0,025.A+3A+3 9.33 (chọn =10) Chiều dày thành nắp δ 1 =0,02.A+3 8.06 (chọn = 9) Chiều dày bích dưới của thân hộp b=1,5*δ= 15.00 Chiều dày mặt bích trên của nắp hộp b1=1,5*δ1 13.50

Chiều dày gân ở nắp hộp m1=0,85.δ1 7.65 (chọn =8)

Trục I

δo=(2,5-4).m 9 Do=

D1=

Trục III

Đường kính ngoài mayo D m4 =1,6.d

82.5(Chọn 105) δo=(2,5-4).m 9 Do=

D1=

Trục II

127.5(Chọn 85) δo=(2,5-4).m

Do=

D1=

165(Chọn 110) Do=

D1=

δo=(2,5-4).m 9

PHẦN VII: BÔI TRƠN HỘP GIẢM TỐC

1)Bôi trơn và che kín bộ phận ổ:

Dầu bôi trơn ổ cùng loai dầu bôi trơn bánh răng:

d=45 45 46 44 64 9 6,5 12

Phần VIII:Lưạ chọn kiểu lắp cho các mối ghép & Dung sai lắp ghép

*Dung sai lắp ghép

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

Bảng7: Dung sai lắp ghép bánh răng

Mối lắp

Sai lệch giới hạn trên

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

ung 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 lắp trung 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

Dung sai khi lắp vòng chắn dầu chọn kiểu lắp trung gian H7/js6 để thuận tiện cho quá trình tháo lắp

Bảng 8 : Dung sai lắp ghép ổ lăn

Dung sai lắp ghép then lên trục:

Mối lắp

Sai lệch giới hạn trên (μm)m)

Sai lệch giới hạn dưới (μm)m)