ĐỒ án môn học CHI TIẾT máy TÍNH TOÁN THIẾT kế bộ TRUYỀN ĐAI hộp GIẢM tốc PHÂN đôi cấp NHANH, f= 9000n, v=0,45, d=320mm

Trờng đại học Bách khoa hà nội Sinh viên thiết kế: Vơng Văn Hoà Gáo viên hớng dẫn: Hoàng Văn Ngọc Phần I Chọn động cơ và phân phối tỷ số truyền 1.1 Tính toán động học Công suất làm việc

Trờng đại học Bách khoa hà nội

Sinh viên thiết kế: Vơng Văn Hoà

Gáo viên hớng dẫn: Hoàng Văn Ngọc

Phần I Chọn động cơ và phân phối tỷ số truyền

1.1 Tính toán động học

Công suất làm việc trên trục công tác là:

Trong đó: F: lực kéo băng tải (N) ; v: vận tốc băng tải (m/s)Thay số:

thay số ta có Công suất cần thiết của động cơ là : (1)

 =      = k.  x ol

Trong đó k: hiệu suất nối trục di động,  : hiệu suất 1 cặp ổlăn ( do có 3 cặp ổ lăn),  : hiệu suất 1 cặp bánh răng trong hộpgiảm tốc ( do có 2 cặp bánh răng),  : hiệu suất truyền độngxích

Tra bảng 2.3 ta đợc:

k: = 0,99  : = 0,99  : = 0,97  : = 0,95

  = 0,99.0,99 0,96 0,95.0,9 = 0,85 thay vào công thức(1) ta có :

với hộp giảm tốc phân đôi cấp nhanh chọn

1.3 Tính toán các thông số và điền vào bảng

Do vậy nó đợc sử dụng rộng rãi trong thực tế

Đờng kính bánh Đai nhỏ là : Theo công thức 4.1 sách TKHT dẫn

Vận tốc làm việc của đai là :

*) Tính tiết diện đai :

Hệ số tải trọng động tra theo bảng 4.7 :

Tải trọng dao động nhẹ , T mở máy = 150% T dn

Do đó chọn Kđ = 1,25 + 0,01= 1,26 (Do động cơ làm việc hai ca)

Theo bảng 4.1 , b tiêu chuẩn là 32 mm

Theo bảng 21.16 , chiều rộng bánh đai là : B = 40 mm;

*) Xác định lực căng ban đầu , lực tác dụng lên trục :

Khoảng cách trục a theo tính toán 2000

Chiều dài đai theo ct 4.4

L = 2a + 0,5 (d1 + d2 ) + (d2 – d1)2/4a 5600

Chiều dài đai theo tiêu chuẩn L 5600

Khoảng cách trục a theo chiều dài tiêu chuẩn ct 4.6

Đai sử dụng là đai dẹt : đai vải cao su

Nghiệm số vòng chạy trong 1s theo ct 4.15

Đai có kí hiệu là b800 ,không có lớp lót

Chiều rộng bánh đai B :

Theo bảng 4.1 , b tiêu chuẩn hoá là 60

Lấy B theo tiêu chuẩn theo bảng 21.16 60

2.2 Tính toán bộ truyền cấp nhanh: (Bánh trụ răng nghiêng, tính cho hộp giảm tốc phân đôi cấp nhanh).

2.2.1 Chọn vật liệu

- Do công suất truyền tải không lớn lắm, không có yêu cầu đặcbiệt gì về vật liệu, để thống nhất trong thiết kế ở đây chọnvật liệu hai cấp nh nhau : cụ thể chọn thép 45 tôi cải thiện, phôirèn Đồng thời để tăng khả năng chạy mòn của răng, nên nhiệtluyện bánh răng lớn đạt độ rắn thấp hơn độ rắn bánh răng nhỏ

từ 10 15 đơn vị

Bánh nhỏ: thép 45 tôi cải thiện đạt độn rắn HB1= 245

h-Trong bớc tính thiết kế sơ bộ lấy và

Do đó:

Trong đó: và là ứng suất tiếp xúc cho phép và ứng suấtuốn cho phép ứng với số chu kỳ cơ sở, : Hệ số an toàn khitính về tiếp xúc và uốn, : Hệ số xét đến ảnh hởng đặt tải,

: Hệ số tuổi thọ xét đến ảnh hởng của thời hạn phục vụ

và chế độ tải trọng của bộ truyền

* Với bánh nhỏ:

Theo bảng 6.2 ta có:

bậc của đờng cong mỏi khi thử về tiếp xúc

(vì )

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

với Với độ rắn Brinen

số chu kỳ thay đổi ứng suất tơng đơng

Trong đó: c: số lần ăn khớp trong 1 vòng quay, n: số vòng quaytrong một phút,

vì

Mặt khác bộ truyền quay một chiều

* ứng suất quá tải cho phép

2.2.3 Tính toán cấp nhanh bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng.

Xác định sơ bộ khoảng cách trục với cấp nhanh (do hộpgiảm tốc phân đôi nên tải trọng phân đôi cho mỗi bánh )

Trong đó: : hệ số phụ thuộc vào vật liệu của cặp bánh răng, :mômen xoắn trên trục bánh chủ động (N.mm), : ứng suất tiếpxúc cho phép MPA, : tỷ số truyền cấp nhanh

: chiều rộng vành răngTra bảng 6.5 với răng nghiêng vật liệu 2 bánh là: Thép – ThépTra bảng 6.6

Tra bảng 6.7 với sơ đồ 3

* Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc

trong đó Hệ số kể đến cơ tính vật liệu của bánh răng ănkhớp

Tra bảng 6.5

: hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc

Góc nghiêng trên hìn trụ cơ sở :

Xác định chính xác ứng suất tiếp xúc cho phép với (m/s):hệ số xét đến ảnh hởng của vận tốc vòng khi v10 (m/s)

Với cấp chính xác động học là 9 chọn cấp chính xác về mức tiếpxúc là 8 khi đó cần gia công đạt độ nhám

Khi đờng kính vòng đỉnh bánh răng

Ta có

Do đó kết quả tính toán phù hợp với yêu cầu

* Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn

Theo bảng 6.7 Tra bảng 6.14 với m/s, với CCX9 suy

2.2.2 Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc.

Yêu cầu để đảm bảo độ bền tiếp xúc :H [H] ,

Theo công thức 6.42

Với v =3,08 m/s  ZV = 1 (vì v < 5m/s ) , Cấp chính xác

động học là 9, chọn mức chính xác tiếp xúc là 9 Khi đó cầngia công đạt độ nhám là Ra = 10 40 m Do đó ZR = 0,9 ; vớida< 700mm  KxH = 1

[H] = 481,8.0,9.1.1 = 433,64 MPa ,

H [H] ; Răng thoả mãn về độ bền tiếp xúc

2.2.3 Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn

Tra bảng 6.7 ( và sơ đồ 7)

Tra bảng 6.15

Tra bảng 6.14

Do đó:

Đờng kính vòng chia và đờng kính vònh lăn.

Đờng kính đỉnh răng

Đờng kính đáy răng

2.3.4 Xác định lực tác dụng lên trục

Trong đó: : hệ số kể đến trọng lợng xích, do bộ truyềnnằm ngang

Phần III Thiết kế trục và chọn ổ lăn

di là đờng kính chỗ lắp bánh răng trên trục thứ i (i=1,2,3)

ở đầu vào trục I có lắp nối trục đàn hồi ở đầu ra trục III có lắpbánh xích.

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

Dựa theo đờng kính các trục sử dụng bảng 10.2 để chọn chiềurộng ổ lăn chiều rộng ổ lấy theo đờng kính sơ bộ của trụctrung gian

Xác định chiều dài may ơ, may ơ đĩa xích, may ơ bánh răngtrụ:

Xác định chiều dài may ơ của nửa khớp nối đối với trục vòng

đàn hồi

Tra bảng 10.3 ta đợc:

Khoảng cách mặt cạnh của chi tiết quay đến thành trong củahộp hoặc khoảng cách giữa các chi tiết quay

Khoảng cách từ mặt cạnh ổ đến thành trong của hộp

Khoảng cách từ mặt cạnh của chi tiết quay đến thành nắp ổ

Chiều cao nắp ổ và đầu bu lông

Tra bảng 10.4 với hộp giảm tốc bánh phân đôi cấp nhanh hình10.8(nh hình vẽ)

L33 L32

L32

K2 Lm23

L23 L22

L21

Lm22 K1

Lc33

ChiÒu cña lùc Fk cã chiÒu bÊt k× Nhng khi Fk cã chiÒu ngîc víichiÒu cña lùc vßng Ft11 th× sÏ lµm t¨ng m«men uèn trªn trôc t¹ichç l¾p b¸nh r¨ng Trêng nµy lµ trêng hîp Fk g©y nguy hiÓm nhÊt.Suy ra chän chiÒu cña Fk ngîc chiÒu víi Ft11.

I II

III

F V

Fr11

Fa11 Ft11

Ft12

Fa21 Fr21

Sơ đồ phân tích lựcCác phản lực gối tựa tác dụng lên trục nh hình vẽ.

Da vào các phơng trình cân bằng lực, mômen ta có:

Mômen tại các tiết diện: A1; B1; C1; D1;

Chọn then bằng tại các vị trí lắp bánh răng và lắp khớp nối

Trên trục I các bánh răng làm liền trục Không có then

Tính kiểm nghiệm độ bền của then về độ bền dập và độ bền cắt:

với thép 45 chịu tải trọng va đập nhẹ

Các phơng trình cân bằng lực và mômen trên trục.

Mômen tại các tiết diện A2; B2; C2; D2; E2;

Biểu đồ mômen và kết cấu sơ bộ trục I (trang bên)

Theo tiêu chuẩn chọn:

Tính kiểm nghiệm độ bền của then về độ bền dập và độ bềncắt:

Tra bảng 10.7 ta có:

Xét tiết diện nguy hiểm tại 3 vị trí lắp bánh răng:

Với vị trí lắp bánh răng ta có:

Đối với trục quay ứng suất uốn thay đổi theo chu kỳ đối xứng

Khi trục quay 1 chiều ứng suất xoắn thay đổi theo chu kỳ mạch

động

Tại vị trí có d=60(mm)

Tra bảng 9.10

Xác định hệ số

Tra bảng 10.8 với phơng pháp gia công và độ nhẵn bề

Tra b¶ng 10.9 víi tËp trung øng suÊt Ýt

Kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi tại các vị trí nguy hiểm: vị trílắp ổ lăn D3 và tại chỗ lắp bánh xích F3;

Tra bảng 10.7 ta có:

Xét tiết diện nguy hiểm tại vị trí lắp bánh răng và lắp ổ lăn :Với vị trí lắp bánh răng ta có:

Đối với trục quay ứng suất uốn thay đổi theo chu kỳ đối xứng

Khi trục quay 1 chiều ứng suất xoắn thay đổi theo chu kỳ mạch

động

Tại vị trí có d=80(mm)

Xác định hệ số

Tra bảng 10.8 với phơng pháp gia công và độ nhẵn bềmặt chọn tiện

Tra bảng 10.9 với tập trung ứng suất ít

Tra bảng 10.11 với kiểu lắp có độ dôi k6:

Trục đảm bảo đủ bền mỏi Kết cấu trục nh đã chọn

Tính kiểm nghiệm độ bền của then về độ bền dập và độ bềncắt:

Tại chỗ lắp khớp nối đờng kính d=65 Do có mômen xoắn rất lớn

do đó chọn then then bằng ,: khi đó mỗi then sẽ chịu 0,75T.Kích thớc then nh sau

b= 18 h=11

Biểu đồ mômen và kích thớc sơ bộ trục III

Phần IV: Tính toán chọn ổ lăn cho 3 trục

Hộp giảm tốc phân đôi cấp nhanh, cấp chậm là răng thẳng Trục

I là trục vào của hộp giảm tốc phân đôi cấp nhanh do đó để

đảm bảo tải trọng phân đôi cho mỗi cặp bánh răng phân đôi,trục I bố trí lắp ổ tuỳ động Các trục còn lại lắp cố định

4.1 Chọn loại ổ lăn cho trục I

đảm bảo tuổi thọ của ổ

Khr năng tải động Cd đợc tính theo công thức

Với ổ đũa trụ ngắn đỡ :

Không cần kiểm tra khả năng tải tĩnh của ổ

4.2 Chọn loại ổ lăn cho trục II

Lực hớng tâm tại gối A2(gối 0)

Lực hớng tâm tại gối D2(gối 1)

Với lực dọc trục

Vì cần cố định trục nên ta sử dụng ổ bi đỡ chặn có góc tiếpxúc Sơ đồ bố trí ổ nh hình vẽ:

Với (tải trọng va đập nhẹ)

Hai ổ chịu lực nh nhau nên chỉ cần tính cho một ổ

Khả năng tải động của ổ đợc tính theo công thức:

Trong đó L là tuổi thọ của ổ tính bằng triệu vòng quay:

(triệu vòng)

Q là tải trọng động quy ớc: Q=3852(N)

Tra bảng phụ lục P2.12 ta chọn loại ổ bi đỡ chặn cỡ trung hẹp, ổ

Không cần kiểm tra khả năng tải tĩnh của ổ

4.3 Chọn loại ổ lăn cho trục III

Tính toán tơng tự trục I ta có:

Lực hớng tâm tại gối A3(gối 0)

Lực hớng tâm tại gối D3(gối 1)

xác định X và Y với V=1 do vòng trong quay

Tải trọng động trên ổ 0 và 1

Với (tải trọng va đạp nhẹ)

Vậy chỉ cần tính cho ổ 1 là ổ chịu lực lớn hơn

Khả năng tải động của ổ đợc tính theo công thức:

Trong đó L là tuổi thọ của ổ tính bằng triệu vòng quay:

đúc hộp giảm tốc là gang xám có kí hiệu GX 15-32

Chọn bề mặt ghép nắp và thân đi qua tâm trục

2 Bôi trơn trong hộp giảm tốc:

Lấy chiều sâu ngâm dầu khoảng 1/4 bán kính của bánh răngcấp chậm

(khoảng 30 mm)

3 Dầu bôi trơn hộp giảm tốc :

Chọn loại dầu là dầu công nghiệp 45

Các kích thớc của các phần tử cấu tạo nên hộp giảm tốc đúc:

Tên gọi Biểu thức tính toán

h < 58 chọn h = 50 mmKhoảng 2o

K3 = K2 – ( 35 ) mm = 51 – 5 = 4516

KiÓul¾p

Dungsai(m)

KiÓul¾p

Dungsai(m)

B¸nh r¨ng

-trôc

+0

+0+

+

+++

0++

Nèi trôc

-Trôc

+-

B¸nh ®ai

-Trôc

++

+

++

+++

+

++

++

B¹c chÆn

-Trôc

++

++

++

N¾p – Vá

hép

+0

+0

+0-

-

-

-R·nh then

trªn trôc

0

-0-

0-+

+

++

++0

++

-Môc lôc

3 Tính toán nhanh bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng

B Tính toán bộ truyền cấp chậm

C Tính toán bộ truyền ngoài

Phần III Thiết kế trục và chọn ổ lăn

1 Chọn vật liệu chế tạo

2 Xác định đờng kính sơ bộ

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

4.Xác định trị số và chiều các lực từ chi tiết quay tác dụng lêntrục

Tính toán trục I

Tính toán trục II

Tính toán trục III

Phần IV: Tính toán chọn ổ lăn cho 3 trục

1.Chọn loại ổ lăn cho trục I

2 Chọn loại ổ lăn cho trục II

3 Chọn loại ổ lăn cho trục III

Phần V: Thiết kế vỏ hộp giảm tốc bôI trơn và đIều chỉnh ăn khớp

1 Tính kết cấu của vỏ hộp

2 Bôi trơn trong hộp giảm tốc

3 Dầu bôi trơn hộp giảm tốc

4 Lắp bánh răng lên trục và điều chỉnh sự ăn khớp

Các kích thớc của các phần tử cấu tạo nên hộp giảm tốc đúc

Phần VI: bảng thống kê các kiểu lắp