Thiết kế hệ dẫn động băng tải hộp giảm tốc bánh răng côn trụ biết lực băng tải, vận tốc băng tải, đường kính tang đề 4 ĐHBKHN

Đồ án môn học Chi Tiết Máy là môn học giúp cho sinh viên có thể hệ thống hoá lại các kiến thức của các môm học nh: Chi tiết máy, Sức bền vật liệu, Dung sai, Chế tạo phôi, Vẽ kỹ thuật ...

Lời nói đầu

Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí là nội dung không thể thiếu trong chơng trình đào tạo kỹ s cơ khí Đồ án môn học Chi Tiết Máy là môn học giúp cho sinh viên có thể hệ thống hoá lại các kiến thức của các môm học nh: Chi tiết máy, Sức bền vật liệu, Dung sai, Chế tạo phôi, Vẽ kỹ thuật đồng thời giúp sinh viên làm quen dần với công việc thiết kế và làm đồ án chuẩn bị cho việc thiết kế đồ án tốt

nghiệp sau này

Hộp giảm tốc là cơ cấu truyền động bằng ăn khớp trực tiếp, có

tỷ số truyền không đổi và đợc dùng để giảm vận tốc góc, tăng mô men xoắn Với chức năng nh vậy ,ngày nay hộp giảm tốc đợc sử dụng rộng rãi trong các ngành cơ khí , luyện kim , hoá chất , trong công

nghiệp đóng tàu … Trong giới hạn của môn học em đợc giao nhiệm vụ thiết kế hộp giảm tốc côn – trụ Trong quá trình làm đồ án đợc sự giúp

đỡ tận tình của các thầy trong bộ môn , đặc biệt là thầy Lê Đắc

Phong , em đã hoàn thành xong đồ án môn học của mình Do đây là lần đầu , với trình độ và thời gian có hạn nên trong quá trình thiết kế không thể tránh khỏi những sai sót xảy ra , em xin chân thành cảm ơn những ý kiến đóng góp của các thầy trong bộ môn

Sinh viên

Nguyễn Hồng Quân

chọn đợc kiểu động cơ là : K132M4

Các thông số kĩ thuật của động cơ nh sau :

; ;

Kết luận động cơ K132M4 có kích thớc phù hợp với yêu cầu thiết kế.

II PHÂN PhốI Tỷ Số TRUYềN

Ta đã biết usb = usbh.usbx Tỷ số truyền chung

Xác định công xuất, momen và số vòng quay trên các trục.

Tính công suất, mô men xoắn, số vòng quay trên các trục của

PhÇn

2 : TÝNH TO¸N THIÕT

KÕ CHI TIÕT M¸Y

viÖcKhíp Unh =

Vì tải trọng nhỏ , vận tốc thấp nên ta chọn xích con lăn

2 Xác định các thông số của xích và bộ truyền :

_ Chọn số răng đĩa nhỏ theo điều kiện :

Z1= 29 - 2.ux  19  Chọn Z1 = 25

Do đó số răng đĩa lớn là : Z2 = ux.Z1 = 3,78.25 = 95  Zmax =120Công suất tính toán :

_Lực tác dụng lên trục theo (5.20):

Fr = kx.Ft = kx.6.107.N/(Z1.n3.t)

(kx= 1,5 - đối với bộ truyền nghiêng một góc nhỏ hơn 600)

Fr = 1,15.6.1072,633/(25.103.31,75) = 2222 N

II TíNH Bộ TRUYềN BáNH RĂNG TRONG HộP GIảM TốC

A.Tính toán bộ truyền cấp nhanh ( bánh răng côn )

SH : Hệ số an toàn khi tính về tiếp xúc SH =1,1

: ứng suất tiếp xúc cho phép ứng với số chu kì cơ sở;

NHO: Số chu kì thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về tiếp xúc Theo(6.5) :

mF: Bậc của đờng cong mỏi khi thử về uốn

NFO: Số chu kì thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về uốn

NFO = 4 vì vật liệu là thép 45,

NEE: Số chu kì thay đổi ứng suất tơng đơng

Đờng kính trung bình và mô đun trung bình :

dm1 = ( 1- 0,5.Kbe)de1 = (1- 0,5.0,25).70 = 61,25 mm

mtm=dm1/z1 = 61,25/26 = 2,35 mm

Mô đun vòng ngoài , theo (6.56) :

mte = mtm/(1- 0,5Kbe) = 2,35/(1- 0,5.0,25) = 2,68 mmTheo bảng 6.8 lấy theo trị số tiêu chuẩn mte = 3 mm , do đó :

mtm = mte.(1 – 0,5.Kbe) = 3.(1- 0,5.0,25) = 2,625 mm

z1 = dm1/mtm = 61,25/2,625 = 23,33 Lấy z1 =23 răng

Theo (6.61) : KH = KH.KH.KH

Với bánh răng côn thẳng KH = 1

Vận tốc vòng :

v = .dm1.n1/60.1000 = 3,14.60,37.1445/60.1000 =4,56 m/s

Theo bảng (6.13) dùng cấp chính xác 7 Theo (6.64) ta có:

trong đó b = Kbe.Re = 0,25.126 = 31,5 mm

Do đó KH = 1.1,1.1,26 = 1,38

Thay các giá trị vừa tính vào (1) ta có:

H = MPa > [H]

Nh vậy H >[H] nhng chênh lệch không nhiều , do đó có thể tăngchiều rộng vành răng : b = 31,5.( H/[H])2 = 31,5.(443/427)2 =33,9 mm Lấy b = 35 mm

5 Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn : Theo ( 6.65)

F1 = MPa < [F1]

F2 = F1 .YF2/YF1 = 63,78.3,63/3,5 = 66 MPa < [F2]

Nh vậy điều kiện bền uốn đợc đảm bảo

6 Kiểm nghiệm răng về quá tải :

Theo (6.48) ,với Kqt = 1,4 :

Hmax = H MPa < [H]max

Theo (6.49) : F1max = F1.Kqt = 63,78.1,4 = 89,29 MPa < [F1]max

F2max = F2.Kqt = 66.1,4 = 92,4 MPa < [F2]max

Chiều cao đầu răng ngoài hae1 = 4,1 mm , hae2

B Tính bộ truyền bánh răng trụ cấp chậm răng nghiêng

1 Chọn vật liệu : Nh đối với bánh răng côn

_Chọn sơ bộ  = 100 => cos = 0,9848

=> số răng bánh nhỏ (bánh 3) Z3 = 2 a2 cos/ m(u+1) =

= 2.180.0,9848/ 2,5.(4+1) =28,36

Hệ số trùng khớp dọc :

 = b sin / .m = 55.0,2340/ 3,14 2,5 = 1,64thoả mãn điều kiện :  > 1,1

4 Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc.

Yêu cầu cần phải đảm bảo H [H]

KH = 1,05 (Tính ở trên);

vì v < 4 m/s tra bảng 6.13 (trang 106) chọn cấp chính xác 9 Trị số của hệ số phân bố không đều tải trọng : KH = 1,13( bảng 6.14)

Theo bảng 6.15 => Trị số của các hệ số kể đến ảnh hởng của sai

Vậy điều kiện tiếp xúc đợc đảm bảo

5 Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn.

Yêu cầu F [F] ; Theo công thức 6.43 (sách tính toán thiết

øng suÊt uèn :

F3 = 2.126832.1,61.0,6.0,90.3,8 / (55.72.2,5) = 84,65MPa;

v× F3max < [F3]max = 464 MPa, F4max < [F4]max = 360 MPa

nªn r¨ng tho¶ m·n vÒ ®iÒu kiÖn qu¸ t¶i

KÕt luËn : Bé truyÒn cÊp chËm lµm viÖc an toµn.

 KiÓm tra ®iÒu kiÖn b«i tr¬n cña hép gi¶m tèc:

§iÒu kiÖn b«i tr¬n:

-da2: Đờng kính của bánh bị dẫn của bộ truyền cấp nhanh

-da4: Đờng kính của bánh bị dẫn của bộ truyền cấp chậm

- Loại nối trục đàn hồi

- Tại trục I có mômem xoắn TI = 37751 (N.mm)

- Tra bảng 16.10a kích thớc cơ bản của nối trục vòng đàn hồi đợctra theo mômem xoắn

Z

Fx

YX

=> (mm)Chọn d2 = 35 ,tra bảng 10.2, ta có chiều rộng ổ lăn b0 = 21 mm.

=> (mm) Chọn d3 = 55, tra bảng 10.2, ta đợc chiều rộng ổ lăn b0 = 29 mm

3 Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực.

Chọn Khoảng cách mặt cạnh của chi tiết quay đến thành trong củahộp : K1 = 10 (mm)

Khoảng cách mặt cạnh ổ đến thành trong của hộp

Chiều dài mayơ đĩa xích , bánh răng ,nối trục :

Chiều dài may ơ khớp nối lm12 = 50(mm)

Chiều dài may ơ bánh côn nhỏ lm13 = 35(mm)

Chiều dài may ơ bánh côn lớn lm22 = 45 (mm) Chiều dài may ơ bánh răng nghiêng nhỏ lm23 = 60(mm)

Chiều dài may ơ bánh răng nghiêng lớn lm32 = 77 (mm) Chiều dài may ơ đĩa xích lm33 = 60(mm)

Lực tác dụng khi ăn khớp trong các bộ truyền đợc chia làm ba thànhphần:

Giải hệ này ta đợc Ry11 = 660 N Rv10 = 535 N

Theo trục ox:

Thay số vào ta có :

Giải hệ nầy ta đợc Rx11 = 2306 N , Rx10 = 1367 N

Đờng kính các đoạn trục lấy theo đờng kính trục sơ bộ :

Với đờng kính trục động cơ dđc = 32 mm

Chọn đờng kính đầu vào của hộp giảm tốc dv = 0,8.dđc = 0,9.32 = 28mm

Đờng kính ngõng trục chỗ lắp với ổ lăn d10 = 30 mm

Đờng kính của đoạn trục giữa hai ổ lăn d11 = 35 mm

Để phù hợp với đờng kính trục động cơ ta lấy đờng kính trục tại chỗ lắp bánh răng

d12 = 25mm

2 Chọn then và tính mối ghép then

Với đờng kính trục lắp then d = 25 mm ,ta chọn then bằng ,có các kích thớc nh sau :

b = 8 mm , h = 7 mm

t1 =4 mm ,

Chiều dài then tại tiết diện d1 : lt1 = 0,9 lm12 = 32 mm

Chiều dài then tại tiết diện d2 : lt2 = 0,9.lm13 = 45 mm

a) Kiểm nghiệm độ bền dập của then :

Với tải trọng va đập nhẹ , dạng lắp cố định ,tra bảng 9.5 ta có ứng suất dập cho phép của then : [] = 50 MPa

nh vậy d < [] đối với cả hai then

b) Kiểm nghiệm độ bền cắt của then :

MPa

Với tải trọng va đập nhẹ [] = 90 MPa

Nh vậy :  < [] đối với cả hai then

Kết luận : mối ghép then thoả mãn cả điều kiện dập và điều kiện

cắt ,do đó then làm việc đủ bền

II Xác định đờng kính trục trung gian của hộp giảm tốc

Giảihệ này ta đợc :Ry21 = 942 N , Ry20 = 310 N

Chiếu các lực theo trục ox:

Lấy theo tiêu chuẩn : d21 = 35 mm.

Tổng mô men uốn tại tiết diện II-II :

Lấy theo tiêu chuẩn : d22 = 35 mm

Tiết diện trục đi qua ổ lăn chọn tiêu chuẩn (ngõng trục) d20 = 30 mmTiết diện vai trục d = 40 mm

2 Kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi:

Kết cấu trục thiết kế đợc phải thoả mãn điều kiện:

a, a, m, m là biên độ và trị số trung bình của ứng suất pháp và ứng suất tiếp tại tiết diện xét

Xác định các thành phần trong công thức:

Tra bảng 10.5 trục làm bằng thép C45 ; tôi có b = 750 MPa

trong đó :b, t1 tra bảng 9.1a theo d

Tại hai tiết diện I-I và II-II trục bị yếu do dãnh then , ta kiểm nghiệm tại hai tiết diện đó

Tại tiết diện I-I :

ứng suất uốn :

a = max = MI-I/W1 = 122746/3566 = 34 MPa

ứng suất tiếp :

a = m = 0,5.TII/W01 = 0,5.126832/7735 = 8,2 MPa

Thay các giá trị tìm đợc vào (2) ta đợc :

,

Thay s và s vào (1) ta có :

Nh vậy trục thoả mãn về độ bền mỏi

3 Kiểm nghiệm trục về độ bền tĩnh.

Điều kiện trục thoả mãn về độ bền tĩnh là:

.Trong đó :  =Mmax/(0,1.d3) = 177583/(0,1.353) = 41,42 MPa

 = Tmax/(0,2.d3) = 126832/(0,2.353) = 14,79 MPa

[] = 0,8.ch = 0,8.450 = 360 MPa;

Thay số ta đợc:

Trục thoả mãn độ bền tĩnh

4 Chọn then và tính mối ghép then

Với đờng kính trục lắp then d = 35 mm ,ta chọn then bằng ,có các kích thớc nh sau :

b = 10 mm , h = 8 mm

t1 =5 mm ,

Chiều dài then tại tiết diện d1 : lt1 = 0,9 lm22 = 40 mm

Chiều dài then tại tiết diện d2 : lt2 = 0,9.lm23 = 50 mm

a) Kiểm nghiệm độ bền dập của then :

Với tải trọng va đập nhẹ , dạng lắp cố định ,tra bảng 9.5 ta có ứng suất dập cho phép của then : [] = 100 MPa

nh vậy d < [] đối với cả hai then.

b) Kiểm nghiệm độ bền cắt của then :

MPa

Với tải trọng va đập nhẹ [] = 90 MPa

Nh vậy :  < [] đối với cả hai then

Kết luận : mối ghép then thoả mãn cả điều kiện dập và điều kiện

cắt ,do đó then làm việc đủ bền

III Xác định đờng kính trục ra của hộp giảm tốc:

1 Tính các phản lực R (chỉ số chỉ thứ tự đầu ổ, trục, phơng) và vẽ biểu đồ mômen

Chiếu các lực theo trục oy :

Thay số vào ta có :

Giải hệ này ta đợc Ry31 = 2396 N Rv30 = 3367 N

Theo trục ox:

Thay số vào ta có :

Giải hệ nầy ta đợc Rx31 = 2228 N , Rx30 = 1295 N

 Đờng kính các đoạn trục lấy theo đờng kính trục sơ bộ :

Đờng kính trục chỗ lắp bánh răng : d33 = 55 mm

Đờng kính đoạn trục giữa bánh răng và ổ lăn : d = 63 mm

Đờng kính ngõng trục chỗ lắp với ổ lăn d30 = 50 mm

Đờng kính trục chỗ lắp đĩa xích d32 = d34= 45 mm

2 Chọn then và tính mối ghép then

Với đờng kính trục lắp then d33 = 55 mm ,ta chọn then bằng ,có các kích thớc nh sau :

Với tải trọng va đập nhẹ [] = 90 MPa

Nh vậy :  < [] đối với cả hai then

Kết luận : mối ghép then thoả mãn cả điều kiện dập và điều kiện

cắt ,do đó then làm việc đủ bền

nhng do tải trọng khá lớn và yêu cầu nâng cao độ cứng nên ta chọn ổ

đũa côn và bố trí các ổ nh hình vẽ :

Fa2

Với đờng kính các ngõng trục 0 và 1 là d = 30 mm , theo bảng

P2.11,Phụ lục : Chọn sơ bộ ổ cỡ trung ký hiệu 7306 có C = 40 kN , C0

= 29,9 kN , góc tiếp xúc  = 13,50

2 Tính kỉêm nghiệm khả năng tải động của ổ :

Theo bảng 11.4 , với ổ đũa đỡ – chặn : e = 1,5.tg = 1,5.tg(13,50) = 0,36

Theo (11.7) lực dọc trục do lực hớng tâm sinh ra trên ổ :

Trong đó : Fa , Fr -tải trọng dọc trục và hớng tâm tại các ổ 0 và 1

V- hệ số kể đến vòng nào quay , ở đây vòng trong quay nên V = 1

Kt –hệ số kể đến ảnh hởng của nhiệt độ , lấy Kt = 1 (vì t0

 Cd =3,340.(1016)0,3 = 28 kN < C = 40 kN

Nh vậy ổ đã chọn đảm bảo khả năng tải động

3 Kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh :

Theo bảng 11.6 với ổ đũa côn X0 = 0,5 , Y0 = 0,22.cotg =

0,22.cotg13,50 = 0,92

Theo công thức (11.19) ,khả năng tải tĩnh

Qt = X0.Fr + Y0.Fa = 0,5.2200 + 0,92.1263 = 2262 N > Fr0 = 2200N

Nh vậy Qt = 2262 N << C0 = 29900 N

Do đó ổ đảm bảo khả năng tải tĩnh

II Chọn ổ lăn cho trục vào và trục ra

Vì ta chỉ kiểm nghiệm, tính chính xác và chọn ổ lăn cho một mình

trục trung gian còn các ổ trên trục vào và ra của hộp giảm tốc ta lấytheo tính toán sơ bộ

1 Trục vào(trục 1):

Đờng kính ngõng trục là 30 mm ;

Loại ổ: ổ đũa côn một dãy

Kí hiệu:7306 , cỡ trung,với các thông số nh sau :

2 Trục trung gian(trục 2):

Đờng kính ngõng trục là 30 mm

Loại ổ: ổ đũa côn một dãy

Kí hiệu:7306 , cỡ trung,với các thông số nh sau :

Đờng kính ngõng trục là 50 mm

Loại ổ: ổ đũa côn một dãy

Kí hiệu:7510, cỡ nhẹ rộng ,với các thông số nh sau :

Phần V : bôi trơn và điều chỉnh ăn khớp

1.Bôi trơn bánh răng trong hộp giảm tốc:

Lấy mức cao nhất trong hộp giảm tốc ngập hết chiều rộng bánh răngcôn lớn

2 Bôi trơn ổ lăn :

Do vận tốc trợt nhỏ , nên ta dùng mỡ để bôi trơn , chọn loại mỡ T ,lợng mỡ

cho vào chiếm 2/3 khoảng trống của bộ phận ổ

3.Dầu bôi trơn hộp giảm tốc :

Chọn loại dầu là dầu công nghiệp 45

 Các kích thớc cơ bản đợc trình bày ở bảng sau đây :

Tên gọi Biểu thức tính toán

Chiều dày: Thân hộp, 

Nắp hộp, 1  = 0,03.a + 3 = 0,03.180 + 3 = 9mm > 6mm

1 = 0,9  = 0,9 10 = 8 mmGân tăng cứng: Chiều

h < 5. = 50 mmKhoảng 2o

Mặt đế hộp:

Chiều dày: Khi không có

phần lồi S1

S1 = (1,3  1,5) d1  S1 = 28 mm

0,008 25H7n6 +0,028 -

0,006

B¸nh r¨ng nghiªng l¾p lªn

trôc 35H7k6 + 0,018 - 0,023

55H7k6 + 0,021 -

0,028Vßng ch¾n mì l¾p lªn trôc 25D8k6 + 0,097 +

0,050

30D8k6 + 0,097 +

0,050 50D8k6 + 0,117 +

0,072

O l¨n l¾p lªn vá

72H7d11 - 0,100 - 0,320

90H7d11 - 0,120 - 0,395 ¤ ng lãt l¾p lªn vá 90H7h6 + 0,057

0B¹c lãt l¾p lªn trôc 45D8k6 + 0,117 +

0,072

25D8k6 + 0,097 +

0,050Kho¶ng c¸c trôc 180 0,12

môc lôc

tàI liệu tham khảo

1 Chi tiết máy ,tập I và II : Nguyễn Trọng Hiệp

Nhà xuất bản giáo dục - 2001

2 Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí : PGS TS Trịnh Chất – TS Lê Văn Uyển

Nhà xuất bản giáo dục - 2000

3.Hớng dẫn làm bài tập dung sai : PGS TS Ninh Đức Tốn – TS Đỗ TrọngHùng

Trờng ĐHBK Hà Nội – 2000