THIẾT kế hộp GIẢM tốc HAI cấp loại hộp giảm tốc phân đôi cấp nhanh có bản vẽ đi kèm để lại tin nhắn nhận bản vẽ

Tính chọn động cơ, phân phối tỉ số truyền và mô mem xoắn trên các trục.. Tính chọn động cơ,phân phối tỷ số truyền và mô men xoắn trên các trục.I .Chọn động cơ 1.Tính công suất +Để đảm b

LỜI NÓI ĐẦU

Đồng thời giúp cho sinh viên làm quen dần với công việc thiết kế vàlàm 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 sốtruyền không đổi và được dùng để giảm vận tốc, tăng mômen xoắn Với chứcnăng thế nên ngày nay hộp giảm tốc được sử dụng rộng rãi trong các ngành

cơ khí, luyện kim, hoá chất, trong công nghiệp đóng tàu

Do lần đầu tiên em làm quen thiết kế với khối lượng kiến thức tổng hợpcòn những mảng chưa nắm vững cho nên dù đã rất cố gắng tham khảo các tàiliệu và bài giảng của các môn có liên quan và nhờ sự chỉ bảo tận tình, giúp đỡcủa thầy Hoàng Xuân Khoa song đây là lần đầu tiên nên bài làm của emkhông thể tránh khỏi những sai sót

Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn thầy Hoàng Xuân Khoa đã trựctiếp hướng dẫn, chỉ bảo cho em hoàn thành tốt nhiệm vụ được giao

Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn!

Sinh viên thực hiện Trần Duy Thực

Sinh viên thực hiện : Trần Duy Thực MSSV : 044

Ngành đào tạo : Công Nghệ Kỹ Thuật Cơ Khí

Giáo Viên hướng dẫn : Cô Nguyễn Thị Thu Thủy Ký tên:………

Ngày bắt đầu: 01/02/2013 Ngày kết thúc : 28/02/2013

ĐỀ TÀITHIẾT KẾ HỘP GIẢM TỐC HAI CẤPLoại Hộp : Hộp Giảm Tốc Phân Đôi Cấp Nhanh

Hệ thống băng tải dẫn động bao gồm :

YÊU CẦU:

NỘI DUNG THUYẾT MINH:

Trình bầy đầy đủ các nội dung tính toán thiết kế, bao gồm:

1 Tính chọn động cơ, phân phối tỉ số truyền và mô mem xoắn trên các trục

2 Tính toán bộ truyền ngoài

3 Tính toán bộ truyền bánh răng

Phần I Tính chọn động cơ,phân phối tỷ số truyền và mô men xoắn trên các trục.

I Chọn động cơ

1.Tính công suất

+Để đảm bảo cho bộ truyền động băng tải làm việc ổn định và ít rung động

ta phải tính toán và chọn động cơ sao cho vừa đủ công suất không quá thừa nhằm tránh vượt tải và thừa tải quá nhiều

-Từ yêu cầu: Lực kéo băng tải : F=13000 N

Pct : Công suất cần thiết trên trục động cơ

F=13000 N : Lực kéo băng tải

 br= 0,97 :Hiệu suất truyền động của cặp bánh răng (Do sau khi phân đôi dòng công suất lại được nhập lại nên chỉ tính hiệu suất cho một cặp bắnh răng ở cấp phân đôi)

 ol= 0,99 :Hiệu suất truyền động của cặp ổ lăn

 đai = 0,96 :Hiệu suất của bộ truyền xích

0,77 8

2

Xác định tốc độ vòng quay đồng bộ của trục động cơ

Số vòng quay trên trục công tác:

nct=

60.1000.v

60.1000.0,45 3,14 420 =20 ,47(vòng/ phút )

Trong đó: v là vận tốc băng tải

D là đường kính tang

Xác định số vòng quay đồng bộ nền dung cho động cơ:

Chọn sơ bộ số vòng quay đồng bộ của động cơ nđb = 1500 v/ph (kể đến

sự trượt nđb = 1450 v/ph);khi này tỉ số truyền sơ bộ của hệ thống usb được xác định:

1450

70,820,47

nđb Usb

1 - 11

4 - 60

25 - 326

Hộp giảm tốc bánh răng côn - trụ 8 - 31,5 6,3 - 40

Hộp giảm tốc trục vít 2 cấp 300 - 800 42,25 - 3600Hộp giảm tốc bánh răng - trục vít 60 - 90 14.6 - 480Hộp giảm tốc trục vít – bánh răng 60 -90 14,6 - 480

Bảng: Tỉ số truyền nên dùng và giới hạn của các truyền động.

Dựa vào bảng trên (Trang21 – Sách TTTKHDĐCK-T1 ta có:

Tỉ số truyền nên dùng của bộ truyền đai xích Uđnx = (35)

Tỉ số truyền nên dùng của hộp giảm tốc UHGTnd = (840)

Tỉ số truyền nên dùng của hệ thống dẫn đông là:

Usbnd = UHGTnd.Uđnd = (35) (840) = (24200)

Nhận thấy: Usb = 70,8 nằm trong khoảng Usbnd = (24200) nên nđb =

1500 v/ph

SVTH: Trần Duy Thực Page 6

3.Chọn động cơ.

Dựa vào các yêu cầu của động cơ về momen mở máy và công suất cần thiết

để đảm bảo động cơ làm việc tốt là:

Tỉ số của bộ truyền khớp là: Uk  1

Chọn tỉ số truyền của bộ truyền xích là: Ux = 3,5 (lần)

Vậy ta có tỷ số truyền của hộp giảm tốc là:

Ta dùng công thức thực nghiệm sau:

U1 = (1,2  1,3)U2

=> UHGT = U1.U2 = (1,2  1,3)U2 U2 = (1,2  1,3) (U2)2 = 19,88

=> U2 = (3,91  4,07) chọn u2 = 3,99 (lần)

=> U1 = (1,2  1,3)U2 = (4,788  5,187) chọn U1 = 4,99 (lần)Vậy ta có tỉ số truyền thực của hộp giảm tốc là:

UHGT = U1.U2 = 3,99 4,99 = 19,9 (lần)

Tỉ số truyền thực của bộ truyền xích là :

69,6

3,5 19,9

sb đ

U U

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

Dựa trên sơ đồ thiết kế và công suất cần thiết Pct của động cơ ta tính được công suất,momen và số vòng quay trên các trục của hệ thống dẫn động như sau:

- Công suất trên các trục 3,2,1 và công suất thực của động cơ:

P3 =

ct ol

P

η ηk

5,24

5,350,99.0,99

η ηđ =

5,98

6,290,99.0,96 (kW);)

- Số vòng quay của các trục 1,2,3 và trục công tác là:

n1 =

c n

đ

đ

u =

14253,5 = 407 (vòng/phút)

n2=

n1

u1 =

4074,99 =81,56(vòng/phút)

n3=

n2

u2 =

81,563,99 =20,44 (vòng/phút)

Do bộ truyền tải không lớn, ta chọn loại xích ống - con lăn một dãy, gọi tắt

là xích con lăn một dãy Loại xích này chế tạo đơn giản, giá thành hạ và có độ bền mòn cao

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

b Xác định bước xích p

Bước xích p được xác định từ chỉ tiêu về độ bền mòn của bản lề Điều kiện đảm bảo chỉ tiêu về độ bền mòn của bộ truyền xích được viết dưới dạng:

Pt = P k kz kn  [P] (2.19)P] (2.19)

Trong đó: Pt - Công suất tính toán;

P - Công suất cần truyền

Xác định công suất cho phép [P] (2.19)P] của xích con lăn: với n01 =800 vòng/phút,

kc - Hệ số kể đến chế độ làm việc của bộ truyền; với trường hợp

điều kiện Pt < [P] (2.19)P] =30,7 được thỏa mãn

Tính khoảng cách trục sơ bộ, ta lấy:

Ta lấy số mắt xích chẵn xc = 136, tính lại khoảng cách trục theo công thức:

Suy ra sự va đập của các mắt xích vào các răng trên đĩa xích

đảm bảo, không gây ra hiện tượng gẫy các răng và đứt má xích

df2 = d2- 2r = 679,3 - 2.8,03 = 663,24 (mm)

 Kiểm nghiệm về độ bền tiếp xúc của đĩa xích:

Ứng suất tiếp xúc H trên mặt răng đĩa xích phải nghiệm điều kiện:

Hệ số ảnh hưởng của số răng đến đĩa xích : Kr = 0,48 (vì Z1 =21 )

Diện tích bản lề : A = 180 mm2 (tra bảng (5.12)với p=25,4 mm, xích ống con lăn một dãy)

Mô dun đàn hồi: E = 2,1.105 Mpa

⇒ σ H 1=0,47√0,48.(7085,3.1,0+2,56).2,1.105

180.1 = 936,37 MPa

⇒ H1 <[H] : nghĩa là đĩa xích 1 đảm bảo độ bền tiếp xúc

Tương tự cho đĩa xích 2 với cùng vật liệu và chế độ nhiệt luyện Hệ số ảnh hưởng của số răng đến đĩa xích Kr=0,22 (vì Z2 =84) Ta có:

Đĩa xích 2 cũng đảm bảo độ bền tiếp xúc

SVTH: Trần Duy Thực Page 16

Các đại lượng Thông số

Bị động: da2 = 691,53 mmĐường kính vòng chân răng của đĩa xích Chủ động: df1 = 154,36mm

Theo bảng 6.1 Trang 92 sách TTTKHDĐCK - Tập 1 ta chọn:

răng thép mm,khôn

σ°Flim = 1,8HB

SH=1,1 ; SF=1,75

+ σ°Hlim: ứng suất tiếp xúc cho phép ứng với số chu kì cơ sở

+ σ°Flim : ứng suất uốn cho phép ứng với số chu kì cơ sở

+ SF: hệ số an toàn khi tính về uốn

+ SH: hệ số an toàn khi tính về tiếp xúc

4.Số chu kỳ làm việc tương đương.

NHE – số chu kì thay đổi ứng suất tương đương

NHE Được xác địn theo công thức (6.7) sách TTTKHDĐCK - Tập 1:

HE

N K

N



Do NHE1 = u1 NHE2 nên NHE1 > NHO1, do đó KHL1 = 1

5.Ứng suất tiếp xúc cho phép được xác định sơ bộ.

H

K S

  

Theo bảng 6.2 trang 94 sách TTTKHDĐCK - Tập 1 ta có:

SH1=1.1

*/ Với cấp nhanh sử dụng bánh răng nghiêng:

1, 25[ H mim]  1, 25[ H II]  1, 25.495, 4 619, 25  MPa

= 2,69.107 > 4.106 = NFO(số chu kì thay đổi ứng suất

cơ sở khi thử về uốn ;NFO=4.106 đối với tất cả các loại thép )

⇒ KFL2 = 1, và tương tự có KFL1 = 1

Với KFL là hệ số tuổi thọ :

m FL

FE

N K

N



do đó theo công thức (6.2) sách TTTKHDĐCK - Tập 1 ta có: [σF] = σ°Flim.KFC.KFL/SF

Bộ truyền quay một chiều nên KFC=1(với KFC là hệ số xét đến ảnh hưởng đặt tải)

Vậy sơ bộ tính được

A.TÍNH TOÁN CẤP NHANH: BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG TRỤ RĂNG NGHIÊNG:

a.1.Xác định sơ bộ khoảng cách trục.

Xác định sơ bộ khoảng cách trục theo công thức (6.15)a sách TTTKHDĐCK - Tập 1:

+ Theo bảng 6.6 sách TTTKHDĐCK - Tập 1 chọn ψba = 0,3

+ Xác định K Hβ:

Theo công thức (6.16) sách TTTKHDĐCK - Tập 1:

ψbd = 0,53ψba(u1+1) = 0,53.0,3(4,99+1) = 0,95Theo bảng 6.7 sách TTTKHDĐCK - Tập 1, KHβ tương ứng với sơ

đồ 3 ⇒ KHβ = 1,15+ T1 = 140316

140316.1,1543(4,99 1)3

(Không chọn m < 1,5 ÷2 nếu không khi quá tải răng sẽ bị gãy)

Điều kiện góc nghiêng răng chữ V : 30 ≤ β ≤ 40

1

a w Z

a.3 Kiểm nghiệm về độ bền tiếp xúc:

Theo công thức (6.33) sách TTTKHDĐCK - Tập 1 Ứng suất tiếp xúc xuất hiện trên mặt răng của bộ truyền phải thỏa mãn:

m Z

Cos

a

+ ZH – hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúcTheo công thức (6.34) sách TTTKHDĐCK - Tập 1 thì:

 = 1,46 + Zε – hệ số kể đến sự trùng khớp của răng

Vì εβ = 3,384> 1,0 nên theo công thức (6.36c) sách

bánh nhỏ : dw1 =

w 1

2.a

u 1 =

2.200 4,99 1  = 66,78(mm) Theo công thức (6.40) sách TTTKHDĐCK - Tập 1:

KHv = 1+

υ H .bw1 dw112.T1' KHββ KHβα Với υ H = δH go v √a w

- δH – hệ số kể đến ảnh hưởng của sai số ăn khớpTra bảng 6.15 sách TTTKHDĐCK - Tập 1: δH = 0,002

⇒ υ H = 0,002.73.1,42

2004,99 = 1,3

⇒ KHv = 1+

1,42.60.66,782.140316.1,15.1,13 = 1,015 ⇒ KH = 1,15.1,13.1,015=1,32

 = 446 (MPa)

⇒ [σH]` = 495,4.1.1.0,95 = 470,63 (MPa)

⇒ σH =446< [σH]` =470,63 ⇒ thỏa mãn điều kiện bền tiếp xúc

a.4.Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn

Ứng suất uốn sinh ra tại chân răng tính theo công thức (6.43) sách TTTKHDĐCK - Tập 1:

Với εα – hệ số trùng khớp ngang

εα = 1,336 ⇒ Yε = 1/1,336= 0,75+ Yβ – hệ số kể đến độ nghiêng của răng

Yβ = 1 – β/140 = 1 – 38,05/140 = 0,728+ YF1, YF2 – hệ số dạng răng của bánh 1 và 2, phụ thuộc vào zv1, zv2

zv1 = z1/cos3β = 21/ cos3 38,050 = 43

zv2 = z2/cos3β = 105/ cos3 38,050 = 215 Tra bảng 6.18 sách TTTKHDĐCK - Tập 1 ta được: YF1 = 3,7 ;YF2 = 3,6

+ KF – hệ số tải trọng khi tính về uốn

* KFv – hệ số kể đến tải trọng động xuất hiện trong vùng ăn khớp khi tính về uốn:

KFv = 1+

F w w1

1 Fβ Fα

υ b d2.T K K Với υ F = δ

⇒ KFv = 1+

3,94.60.66,782.140316.1,32.1,37 = 1,031

* YS = 1,08 – 0,0695ln(m) = 1,08 – 0,0695ln(2,5) = 1,016

* KxF = 1 ứng với da < 400mm

⇒ [σF1]` =252 1.1,016.1 = 256,032 (MPa)[σF2]` = 236,6 1 1,016 1 =240,39 (Mpa)

Dễ dàng thấy [σF1] > σF1 và [σF2] > σF2 ⇒ Thỏa mãn điều kiện uốn

a.5.Kiểm nghiệm răng về quá tải

+ Hệ số quá tải Kqt = Tmax/T = 1,65+ theo công thức (6.48) sách TTTKHDĐCK - Tập 1:

σHmax = σH √ Kqt = 495,4. √ 1,5 = 606,73 < [σ

H]max = 1260 + theo công thức (6.49) sách TTTKHDĐCK - Tập 1:

σF1max = σF1 Kqt = 252 1,5 = 378 < [σF1]max = 464

σF2max = σF2 Kqt = 236,6 1,5 =254,9 < [σF2]max = 360

⇒ Thỏa mãn điều kiện về quá tải

a.6 Các thông số và kích thước bộ truyền:

2 2

2,5.21

66,67 cos cos38,05

2,5.105

333,34 cos cos38,05

đồ 7 ⇒ KHβ = 1,02+ T2 = 652201 Nmm+ u2 = 3,99

+ [σH] = 481,82 MPa

652201.1,0249,5(3,99 1)3

z1 =

2aw

m(u2+1) =

2.3304(3,99 1) =33,06 ⇒ Chọn z1 =33 + Số răng bánh nhỏ:

z2 = z1.u2 = 33.3,99= 131,67 ⇒ Chọn z2 = 132vậy tỉ số truyền thực là: Ut2=132/33=4

+ Tính lại khoảng cách trục :

aw2 = m(z1+z2)/2 = 4(33+132)/2 = 330mm+theo ct(6.27) sách TTTKHDĐCK - Tập 1 góc ăn khớp:

b.3.Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc:

Ứng suất tiếp xúc xuất hiện trên mặt răng của bộ truyền phải thỏa mãn:

+ ZH – hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc

ZH= √2 cos β b

sin 2α tw =

2sin(2.20 ) = 1,76

SVTH: Trần Duy Thực Page 32

(βb = 0 Do tgb cos t tg vì β = 0)+ Với răng thẳng thì βb = 0 ⇒ ε β = 0

⇒ Hệ số kể đến sự trùng khớp của răng được tính theo công thức (6.36a) sách TTTKHDĐCK - Tập 1:



= 0,864+Đường kính vòng lăn bánh nhỏ là:

dw12 =

2.aw

ut 2+1 =

2.3303,99 1 = 132,3 (mm) +Theo ct(6.40) sách TTTKHDĐCK - Tập 1 vận tốc vòng:

v= π dw12n2

60000 (m/s)

⇒

π.132,3.81,56v

60000



= 0,56(m/s) Theo bảng 6.13 sách TTTKHDĐCK - Tập 1, chọn cấp chính xác 9

+ KH – hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc tính theo công thức (6.39) sách TTTKHDĐCK - Tập 1:

KH = KHβ KHα KHv

* KHβ – hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên

⇒ KHβ = 1,02

* KHα – hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng cho các đôi răng đồng thời ăn khớp, tra bảng 6.14 sách TTTKHDĐCK - Tập 1:

⇒ KHα = 1,13

* KHv – là hệ số kể đến tải trọng động xuất hiện trong vùng

ăn khớp tính theo công thức (6.41) sách TTTKHDĐCK - Tập 1:

KHv = 1+

υ H b w dw22.T2 KHββ KHβα Với υ H = δ

= 274 1,76 0,864 2

2.652201.1,164.(4 1)99.4.132,3

 = 456,3(MPa)

b.4.Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn:

Ứng suât uốn sinh ra tại chân răng tính theo công thức (6.43) sách TTTKHDĐCK - Tập 1:

zv1 = z1/cos3β = 33/13 = 33

zv2 = z2/cos3β = 122/13 = 122 Tra bảng 6.18 sách TTTKHDĐCK - Tập 1 ta được:

YF1 = 3,80 , YF2 = 3,6+ KF – hệ số tải trọng khi tính về uốn

KF = KFβ KFα KFv

* KFβ – hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều

* KFα – hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng cho các đôi răng đồng thời ăn khớp khi tính về uốn,tra bảng 6.14 sách

b.5.Kiểm nghiệm răng về quá tải:

+ Hệ số quá tải Kqt = Tmax/T = 1,65

+ σHmax = σH √ Kqt = 456,3 1,65 = 586,12 < [σ

H]max = 1260+ σF1max = σF1 Kqt = 77,38 1,65 = 127,677< [σF1]max = 464

σF2max = σF2 Kqt = 73,3 1,65 = 120,945< [σF2]max = 360

⇒ Thỏa mãn điều kiện về quá tải

b.6 Các thông số và kích thước bộ truyền:

Khoảng cách trục aw2 = 330 mm

Chiều rộng vành răng bw2 = 99 mm

Tỉ số truyền thực ut2 = 4Góc nghiêng của răng β = 0

Dịch chỉnh x1 = 0 x2 = 0Theo bảng 6.11 sách TTTKHDĐCK - Tập 1 ta xác định:

Đường kính chia:

d1 = mz1 /cosβ = 4.33 = 132 mm

d2 = mz2 /cosβ = 4.132 =528 mmĐường kính đỉnh răng:

C.KIỂM NGHIỆM ĐIỀU KIỆN BÔI TRƠN NGÂM DẦU:

Việc bôi trơn hộp giảm tốc phải đảm bảo những điều kiện sau:

 Mức dầu thấp nhất ngập ( 0,7 ÷ 2) chiều cao răng h2 (h2 = 2,25.m) của bánh răng 2 ( nhưng ít nhất là 10mm)

 Khoảng cách giữa mức dầu thấp nhất và cao nhất hmax – hmin = 10…15mm

 Mức dầu cao nhất không đựơc ngập quá 1/3 bán kính bánh răng (da4/6)

Ta có h2 = 2,25.2,5 = 5,625 < 10

SVTH: Trần Duy Thực Page 38

 

2 2

2

2 2.652201

9859, 4132,3

Tổng hợp các điều kiện trên để dảm bảo điều kiện bôi trơn phải thoả mãn bất đẳng thức sau:

Phần IV: THIẾT KẾ TRỤC

A.CHỌN VÀ TÍNH CÁC THÔNG SỐ BAN ĐẦU CỦA TRỤC

Vật liệu chế tạo trục là thép C45 tôi cải thiện

Giới hạn bền: σb = 850 MPa

Trị số ứng suất uốn cho phép tra trong bảng 10.5 trang 195 sách

TTTKHDĐCK -Tập 1: [σ ] = 63 MPa

Ứng suất xoắn cho phép:   15 30 MPa

1.Xác định sơ bộ đường kính trục theo công thức:





 

1 3

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

2.1 Theo bảng 10.2 trang 189 sách TTTKHDĐCK -Tập 1 ta chọn chiều rộng

-Khoảng cách từ mặt mút của chi tiết quay đến thành

trong của hộp hoặc khoảng cách giữa các chi tiết

quay

1 10

k 

-Khoảng cách từ mặt mút ổ đến thành trong của hộp k 2 8

-Khoảng cách từ mặt mút chi tiết quay đến nắp ổ k 3 15

3 Vẽ phác hộp giảm tốc,xác định khoảng cách giữu các gối đỡ và điểm đặt lực

Trục II :

Sơ đồ tính khoảng cách:

SVTH: Trần Duy Thực Page 42

l 21

l13 = l24 = 267,5 mm

l12 = l22 = 67,5 mm

l1d = lc12 = 0,5.(lm12 + b01) + k3 + hn = 0,5.(45 + 21) + 15 + 18 = 66 mm

II tính toán thiết kế trục

1.Vẽ sơ đồ trục sơ đồ chi tiết quay và lực từ các chi tiết quay tác dụng lên trục

+ Chọn hệ tọa độ Oxyz như hình thì ta có sơ đồ phân tích lực chung: