Thiết kế hệ dẫn động đai thang hộp giảm tốc đồng trục đại học chính qui

KH β hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răngkhi tính về tiếp xúc KH β phụ thuộc Ψbd và vị trí của bánh răng đối với các ổ đợc tra trong bảng 6.7 H H... -mô

Trang 1

T

T T

Các thông số kĩ thuật của động cơ nh sau :

II PHÂN PhốI Tỷ Số TRUYềN

Ta đã biết u sb =u sbh.u sbd. Tỷ số truyền chung

n

n u

Chọn uđai =5 ⇒ uhộp = 14 58

5

9

72 = ; u h =u nh.u ch

Sinh viên thực hiện 1 TRịNH ĐứC CHUNG

Trang 2

Trong đó : unh : Tỉ số truyền cấp nhanh

uch : Tỉ số truyền cấp chậm

Nhng do trong bộ truyền có dùng hộp giảm tốc là đồng trục thì rất khó

phân tỷ số truyền để dùng hết khả năng tải của cấp nhanh (đảm bảo đồng

trục ) , cho nên dùng tỷ số truyền cấp nhanh bằng tỷ số truyền cấp chậm

Kết luận : uh = 14.58 ; uch = 3,82 unh = 3,82 ; uđai=5

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

Tính công suất, mô men, số vòng quay trên các trục (I, II, III, IV)

21 9 10 55 ,

6 291

1 , 10 10 55 ,

34 76

Trang 3

Tỉ số truyền u 5 3,82 3,82

Mô men xoắn,T, Nmm 0,72.105 3.105 11.105 41.105

II TíNH Bộ TRUYềN BáNH RĂNG TRONG HộP GIảM TốC

A.Tính toán bộ truyền cấp chậm (bánh trụ răng thẳng).

1.Chọn vật liệu: (của hai bánh nh nhau )

Thép 45 tôi cải thiện,kích thớc S≤60 đạt độ rắn HB 241 ữ 285có:

mH, mF : Bậc của đờng cong mỏi khi thử về tiếp xúc và uốn

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

NHO = 30 H2 , 4

HB

HHB : độ rắn Brinen

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

NFO = 4.10 6 đối với tất cả các loại thép

NHE: Số chu kì thay đổi ứng suất tơng đơng

ở đây tải trọng la tĩnh nên

NHE = NFE =N = 60 n t∑

C: Số lần ăn khớp trong một vòng quay

T, n, : Lần lợt là mômen xoắn , số vòng quay

t∑ : tổng số giờ làm việc ở chế độ của bánh răng đang xét

+Tính ứng suất cho phép:

Trang 4

a

ba H

H

38 , 0 82 , 3 516

101 , 1 10 11 ) 1 82 , 3 ( 5 , 49

.

) 1

2

5 3

+

=

ψ σ

β ω

Trong đó:

Ka=49,5 (hệ số phụ thuộc vào vật liệu của cặp bánh răng tra trong bảng 6.5)U=3,82 (tỉ số truyền của bộ truyền)

T=11.105 Nmm.(mô men xoắn trên trục trủ động tức trục 2)

[ ]σH =516 MPa (ứng suất tiếp xúc cho phép tính trên)

Ψba=0,38 (hệ số bề rộng răng tính theo khoảng cách trục)

KH β (hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răngkhi tính về tiếp xúc)

Trang 5

KH β phụ thuộc Ψbd và vị trí của bánh răng đối với các ổ đợc tra trong bảng 6.7

H H

a

d w = 2 w/( m + 1 ) = 2 335 /( 3 , 82 + 1 ) = 139,004

-chiều rộng vành răng:

mm a

b w = ψba. w = 0 , 38 335 = 122

Trang 6

139 127 169 , 1 1 ) 2 /(

Theo 6.1 với v=0,709m/s ,zv=1(hệ số xét đến ảnh hởng của vận tốc vòng )

với cấp chính xác động học là 9 chọn cấp chính các về mức tiếp xúc là 8,

cần gia công đạt độ nhám RZ=10-40àm do đó zR=0,95(hệ số xét đến độ

nhám bề mặt răng làm việc);với da<700mm, kxH=1(hệ xét đến ảnh hớng củakích thớc bánh răng)

Do đó theo 6.1 và 6.1a

[ ] [ ]σH = σH .Z V.Z R.K XH = 516 1 0 , 95 1 = 490 , 2MPa Nh vậy δ <H [ ]δH

Nhng chênh lệch này nhỏ hơn 4%( (490,2-472,25)/490,2=0,386) ,do đó có thể giảm chiều rộng răng thành

2 1 2

1 1

1

/

) /(

2

F F F F F

F W

W F F

F

Y Y

m d b Y Y Y K T

σ σ

KF β Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành

răng khi tính về uốn tra bảng 6.7 với sơ đồ 4

Ψbd=0,9158 tiến hành tra kết hợp với nội suy ta có KF β=1,21

Trang 7

+KF α=1(hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng cho các đôi răng đồng

thời ăn khớp khi tính về uốn với bánh răng thẳng )

+KFv hệ số kể đến tải trọng suất hiện trong vùng ăn khớp khi tính về uốn

491 , 3 82 , 3 / 335 5556 , 0 61 011 , 0 /

.

02224 , 1 1 21 , 1 10 11 2 / 139 122 491 , 3 1

2 /

1

0

5 1

=

= +

=

u a v

g

v

K K T d b

v

K

w F

F

F F w

w F

Fv

δ

α β

với

δF;go tra trong bảng 6.15và 6.16;v tính theo 6.40

Tiến hành thay số tính toán ta có:

F F

9,24743

,6684,3/6,3.862

,

70

84,262862

,70)5.139.122/(

84,3.1.575,0.237,1.10

11

2

2 2

1

5 1

σ σ

6-kiểm nghiệm răng về quá tải:

a-ứng suất tiếp súc cho phép khi quá tải nhỏ nhất(6.13)

K qt

F

Fmax2 = σ 2 = 66 , 43 1 , 5 = 99 , 645 < 464

σ

vậy kiểm nghiệm răng về độ bến uốn và quá tải đều đạt yêu cầu

7-bảng các thông số cơ bản của bộ truyền cấp chậm

Trang 8

II.Tính toán bộ truyền cấp nhanh (bánh trụ răng thẳng).

1.Chọn vật liệu: (của hai bánh nh nhau )

Thép 45X tôi cải thiện,kích thớc S 100ữ300đạt độ rắn HB 162 ữ 269 có:

mH, mF : Bậc của đờng cong mỏi khi thử về tiếp xúc và uốn

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

NHO = 30 H2 , 4

HB

HHB : độ rắn Brinen

Trang 9

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

NFO = 4.10 6 đối với tất cả các loại thép

NHE: Số chu kì thay đổi ứng suất tơng đơng

ở đây tải trọng la tĩnh nên

NHE = NFE =N = 60 n t∑

C: Số lần ăn khớp trong một vòng quay

T, n, : Lần lợt là mômen xoắn , số vòng quay

t∑ : tổng số giờ làm việc ở chế độ của bánh răng đang xét

k

a

ba H

H

25 , 0 82 , 3 2 , 358

105 , 1 10 3 ) 1 82 , 3 ( 5 , 49

.

) 1

β ω

Trong đó:

Ka=49,5 (hệ số phụ thuộc vào vật liệu của cặp bánh răng tra trong bảng 6.5)U=3,82 (tỉ số truyền của bộ truyền)

T=3.105 Nmm.(mô men xoắn trên trục trủ động tức trục 1)

Trang 10

[ ]σH =358,2 MPa (ứng suất tiếp xúc cho phép tính trên).

Ψba=0,25 (hệ số bề rộng răng tính theo khoảng cách trục)

KH β (hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răngkhi tính về tiếp xúc)

KH β phụ thuộc Ψbd và vị trí của bánh răng đối với các ổ đợc tra trong bảng 6.7

H H

Trang 11

-đờng kính vòng lăn bánh nhỏ

mm u

a

d w = 2 w/( m + 1 ) = 2 335 /( 3 , 82 + 1 ) = 139,004

-chiều rộng vành răng:

mm a

139 75 , 83 897 , 9 1 ) 2 /(

2 1 2

1 1

1

/

) /(

2

F F F F F

F W

W F F

F

Y Y

m d b Y Y Y K T

σ σ

-KF hệ số tải trọng khi tính về uốn

Trang 12

theo 6.45 có:K F = K Fβ.K Fα.K Fv

trong đó

KF β Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành

răng khi tính về uốn tra bảng 6.7 với sơ đồ 4

Ψbd=0,6025 tiến hành tra kết hợp với nội suy ta có KF β=1,13

+KF α=1(hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng cho các đôi răng đồng thời ăn khớp khi tính về uốn với bánh răng thẳng )

+KFv hệ số kể đến tải trọng suất hiện trong vùng ăn khớp khi tính về uốn

07 , 26 82 , 3 / 335 122 , 2 82 016 , 0 /

.

4276 , 1 1 13 , 1 10 3 2 / 139 80 07 , 26 1

2 /

1

0

5 1

=

= +

=

u a v

g

v

K K T d b

v

K

w F

F

F F w

w F

Fv

δ

α β

với δF;go tra trong bảng 6.15và 6.16;v tính theo 6.40

Tiến hành thay số tính toán ta có:

F F

27,17684

,13284

,3/6,3.69

,

141

27,16169

,141)

5.139.80/(

84,3.1.122,2.611,1.10

1

5 1

σ σ

6-kiểm nghiệm răng về quá tải:

a-ứng suất tiếp súc cho phép khi quá tải nhỏ nhất(6.13)

K qt

F

Fmax2 = σ 2 = 176 , 27 1 , 5 = 264 , 4 < 464

σ

vậy kiểm nghiệm răng về độ bến uốn và quá tải đều đạt yêu cầu

7-bảng các thông số cơ bản của bộ truyền cấp chậm

Trang 13

Trọn đai cho bộ truyền ngoài là đai thang thờng.

Trọn tiết diện của đai phụ thuộc vào công suất cần truyền và số vòng quay bánh đai nhỏ

Từ sơ đồ hình 4-1 trọn tiết diện loại Б

Trang 14

-theo bảng 4.14 trọn sơ bộ khoảng cách trục a=d2=720mm

-chiều dài đai theo công thức 4.4

a

l = 2 + 0 , 5 π 1 + 2 + 2 − 1 / 4 = 3104 , 22

theo bảng 4.13 chọn chiều dai đai tiêu chuẩn l=3000mm

-nghịêm số vòng chạy của đai trong một giây theo 4.15

10 07 , 4 3 / 21

-c1 hệ số kể đến ảnh hởng của chiều dài đai

c1∈l/l0=3000/2240 = 1,339 tra bảng 4.16 kết hợp nội suy ta có

Thay các số trên vào công thức tính số đai

ta có Z = 11 1 , 25 /(3 , 3679 0 , 845 1 , 339 1 , 14 0 , 92)= 3 , 44 lấy z= 4

theo 4.17 và bảng 4.21 B=(z-1).t+2e=(4-1).19+2.12,5=82 mm

5-Đờng kính ngoài của bánh đai

Trang 15

mm h

z c v K P

F0 = 780 1. d /( α ) + v = 780 11 1 , 25 / 12 , 21 0 , 845 4 + 26 , 42 = 286 , 295

42 , 26 21 , 12 178 , 0

=q v

m

q - khối lợng một mét chiều dài đai Bảng 4.22

7-Lực tác dụng lên trục theo 4.21

N z

Do những yêu cầu và đặc điểm trên nên ngoài thiết kế đạt độ chínhxác hình học cao Trục còn phải đảm bảo về độ cứng vững, độ bền mỏi, độ

ổn định dao động

Vì vậy, để đảm bảo yêu cầu làm việc trên , yêu cầu ngời thiết kế chọn vậtliệu chế tạo hợp lý , giá thành rẻ , dễ gia công từ đó ta chọn vật liệu chếtạo các trục là thép 45 có : σb = 600 Mpa

[τ] = 12…20 (Mpa)

II-Tính và thiết kế trục

1-Tải trọng tác dụng lên trục.

Bỏ qua ma sát giữa các răng , bỏ qua trọng lợng bản thân và các chi tiết lắp trên trục thì lực tác dụng lên bộ truyền gồm 3 lực

Lực vòng Ftcó phơng tiếp tuyến với vòng lăn

tg F F

F

N F

F

tw t r

r

t

1 , 1571 20

55 , 4316

55 , 4316 139

10 3 2

0 1

2

1

5 2

FF

Sơ đồ cấp chậm

Sơ đồ cấp nhanh

F F

F

Trang 16

N tg

tg F

F

N F

F

t r

r

t

68 , 5760 20

34 , 15827

34 , 15827 139

10 11

2

0 3

4

3

5 4

c- Lực tác dụng từ bộ truyền đai

Theo tính toán trên ta có lực tác dụng từ bộ truyền đai

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

- Đối với trục I :

k2= 5 mm(khoảng cách từ mặt cạnh ổ đến thành trong của hộp)

k3 =15 mm(khoảng cách từ mặt cạnh chi tiết quay đến lắp ổ)

Chiều cao lắp ổ và đầu bu lông hn =17 mm

Trang 17

F

Trang 19

BiÓu §å M« Men Trôc Mét.

Sinh viªn thùc hiÖn 19 TRÞNH §øC CHUNG

Trang 20

-mô men uốn tổng ,mô men tơng đơng và đờng kính trục tại các tiết

diện trên chiều dài trục đợc tính theo các công thức sau

[ ]3

2 2

) 1 , 0 /(

75 , 0 σ

tdj j

J J

td

XJ YJ

j

M d

T M

M

M M M

đoạn lắp với ổ và bánh răng có miền dung sai là k6

Thay trị số momel từ biểu đồ momel ta có:

- Tại tiết diện 0 lắp ổ lăn

57.1,0

292989,56

o

d 37,18(mm) Vì đoạn trục này lắp với ổ lăn lên theo tiêu chuẩn d0= 40(mm)

Vì trên 1 trục phải có hai ổ lăn giống nhau nên ta chọn d1= 40(mm)

- Tại tiết diện 2 lắp bánh đai :

=> 2 =3 =

57.1,0

209807,62

d 33,26(mm) Vì đoạn trục này lắp bánh đai nên theo tiêu chuẩn d2= 34(mm)

- Tại tiết diện 3 lắp bánh răng thẳng

305858,64

d 37,71(mm) Vì đoạn trục này lắp nối bánh răng thẳng theo tiêu chuẩn d3= 45(mm)

2 Tính mối ghép then

Các ổ lăn trên trục lắp theo kiểu k6 và lắp bánh răng ,lắp bánh đai theo k6 kết hợp lắp then

Trang 21

- Then là một tiết máy tiêu chuẩn ta có thể chọn và tính then theo ờng kính trục và chiều dài mayơ Vì các trục trong đồ án này đều nằm

đ-trong hộp giảm tốc nên ta dùng then bằng

Để đảm bảo tính công nghệ ta chọn then giống nhau trên cùng một

trục

+Với d0 = 40 (mm) tra bảng 9-1a trang 173 tập 1 ta chọn then với các kích thớc sau

Kích thớc tiết diện then b = 12(mm) ; h= 8(mm)

Chiều sâu rãnh then trên trục t1= 5(mm)

Chiều sâu rãnh then trên lỗ t2= 3,3 (mm) Chiều dài then bằng lt= 45(mm) Với chiều dài then chọn băng từ 0,8 0,9 lm với lm13 = 54(mm)

lm12=54(mm)

Công thức kiểm tra điều kiện bền dập và bền cắt theo 9.1 và 9.2

( ) [ ]d

1 t

d dl h t

T.2

τ

≤

= Trong đó:

[ ]σd ứng suất dập cho phép tra bảng 9-5 tập1

[ ]σd = 150(Mpa)(tải tĩnh) [ ]τc ứng suất cắt cho phép

Với trục làm bằng thép 45 và tải tĩnh

[ ]τc = 90(Mpa) Thay vào ta có:

d d

Mpa

ττ

σσ

.45

8.45

40

10.3

2

5 5

Vậy điều kiện bền dập và cắt thỏa mãn

FY22.l22 - FLY21.l21+ FY23.l23 =0

Trang 22

=>1571,1 70,5 - FLY21.349 + 5760,68 109,6 = 0

=> FLY21=(1571,1 70,5+ 5760,68 250,5)/349=

=> FLY21 = 731,292(N) + Thu gän momel MX vÒ æ l¨n 1:

FLY20.l21 - FY22.(l21 – l22) – FY23.(l21 - l23 )=0

FLY20.349 - 1571,1.178,5 - 5760,68.98,5 =0

=>FLY21=(1571,1.178,5 + 5760,68.98,5))/349

=> FLY21 = 2429,422(N) + Thu gän momel MY vÒ æ l¨n 0:

Trang 23

BiÓu §å M« Men Trôc Hai

Trang 24

[ ]3

2 2

) 1 , 0 /(

75 , 0 σ

tdj j

J J

td

XJ YJ

j

M d

T M

M

M M M

54.1,0

952627,944

o

54.1,0

952627,944

d 56,03(mm)

- Tại tiết diện 2 lắp bánh răng :

970582,4

d 56,43(mm) Vì đoạn trục này lắp bánh răng nên theo tiêu chuẩn d2= 63(mm)

- Tại tiết diện 3 lắp bánh răng

Trang 25

- Then là một tiết máy tiêu chuẩn ta có thể chọn và tính then theo

đ-ờng kính trục và chiều dài mayơ Vì các trục trong đồ án này đều nằm

trong hộp giảm tốc nên ta dùng then bằng

trục

+Với d3 = 63 (mm) tra bảng 9-1a trang 173 tập 1 ta chọn then với các

kích thớc sau

Kích thớc tiết diện then b =18(mm) ; h= 11(mm)

Chiều sâu rãnh then trên lỗ t2= 4,4 (mm) Chiều dài then bằng lt= 70 (mm)

Với chiều dài then chọn băng từ 0,8 0,9 lm với lm22=78(mm)

( ) [ ]d

1 t

d

thl

d

T.2

d

T.2

τ

≤

= Trong đó:

Mpa

ττ

σσ

711.(

70

63

10.11

2

5 5

III.Trục III:

Do sử dụng nối trục đàn hồi nên tải trọng phụ sẽ suất hiện để đảm bảo cho

trục làm việc trong mọi trờng ta đặt lực tải trọng phụ cùng phơng với lực

vòng Ft

Trang 26

Tính toán tải trọng phụ Fr ta có N

D

T F

200

10 41 2 2 , 0 2 2 , 0 2 , 0

Tiến hành tính toán nh tính toán đối với trục một trục 2

với [ ]σ trị số của ứng suất cho phép tra trong bảng 10.5(sách CTM tập1) có[ ]σ =50Mpa( d3 = 100mm,thép 45 tôi σb ≥ 850MPa)

Theo yêu cầu lắp giáp trên chiều dài trục có 5 đoạn có đờng kính khác nhau

Từ các số liệu tính toán ta vẽ đợc biểu đồ momen cho trụcIII nh sau:

(Trang bên)

Trang 27

Sinh viªn thùc hiÖn 27 TRÞNH §øC CHUNG

Trang 29

[ ]3

2 2

) 1 , 0 /(

75 , 0 σ

tdj j

J J

td

XJ YJ

j

M d

T M

M

M M M

3550704

o

50.1,0

4227179,5

d 94,5(mm)

- Tại tiết diện 2 lắp bánh răng :

3571860,8

d 89,4(mm) Vì đoạn trục này lắp bánh răng nên theo tiêu chuẩn d2= 100(mm)

- Tại tiết diện 3 lắp khớp nối

Trang 30

d 89,2(mm) Vì đoạn trục này lắp nối bánh răng thẳng theo tiêu chuẩn d3= 95(mm)

đ-trong hộp giảm tốc nên ta dùng then bằng

trục

+Với d2 = 100 (mm) tra bảng 9-1a trang 173 tập 1 ta chọn then với cáckích thớc sau

Kích thớc tiết diện then b =28(mm) ; h= 16(mm)

Chiều sâu rãnh then trên lỗ t2= 6,4 (mm) Chiều dài then bằng lt= 108 (mm) Với chiều dài then băng chọn từ 0,8 0,9 lm với lm33 = 120(mm)

( ) [ ]d

1 t

d

thl

d

T.2

d

T.2

τ

≤

= Trong đó:

[ ]τc = 90(Mpa) Thay vào ta có:

( ) [ ]

d d

Mpa

ττ

σσ

.108

100

10

41

2

133)

1016.(

108

100

10.41

2

5 5

IV Tính kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi

Vật liệu chế tạo trục là thép 45 tôi do đó ta có σb = 850(Mpa)

τ = 15(Mpa) Kết cấu trục vừa thiết kế đảm bảo độ bền mỏi nếu hệ số an toàn tại

các tiết diện nguy hiểm thoả mãn điều kiện sau

j

2 j

j

ss

s.sτ σ

τ σ+ ≥ [s].

Định dạng
Số trang	46
Dung lượng	1,36 MB