thiết kế hộp giảm tốc hai cấphộp giảm tốc phân đôi cấp nhanh có bản vẽ đi kèm để lại tin nhắn nhận bản vẽ

Hộp giảm tốc là cơ cấu truyền động bằng ăn khớp trực tiếp, có tỷ số truyền không đổi và được dùng để giảm vận tốc, tăng mômen xoắn.. Tính chọn động cơ, phân phối tỉ số truyền và mô mem x

LỜI NÓI ĐẦU

Đồng thời giúp cho 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 được dùng để giảm vận tốc, tăng mômen xoắn Với chức năng 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 hợp còn những mảng chưa nắm vững cho nên dù đã rất cố gắng tham khảo các tài liệu và bài giảng của các môn có liên quan và nhờ sự chỉ bảo tận tình, giúp đỡ của thầy Hoàng Xuân Khoa song đây là lần đầu tiên nên bài làm của em không thể tránh khỏi những sai sót.

Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn thầy Hoàng Xuân Khoa đã trực tiếp 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 TÀI THIẾT KẾ HỘP GIẢM TỐC HAI CẤP Loại 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.

V=0,45m/s :Vận tốc băng tải.

ch :Tổng hiệu suất của các khâu.

ch= k. br2. ol4 đai = 0,99 0,972.0,994.0,96 =0,86;

Trong đó:

 k=0,99 :Hiệu suất truyền động của khớp nối.

 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 đai.

= √ ∑ (P i

P1)2 t i

∑t i =

21.3,5 0,6 3, 6

0,778

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

Số vòng quay trên trục công tác:

nct=

60.1000.v

π D =

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

70,8 20,47

nđb Usb

nct

Ta có bảng:

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 - 3600 Hộp giảm tốc bánh răng - trục vít 60 - 90 14.6 - 480 Hộp 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 thang Uđnd = (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:

Chọn tỉ số truyền của bộ truyền đai thang là: Uđ = 3,5 (lần)

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

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:

HGT k

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

5,35 0,99.0,99

P

η ηđ =

5,98

6,29 0,99.0,96  (kW);)

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

n1 =

cn

đ

đ

u =

1425 3,5 = 407 (vòng/phút)

n2=

n1

u1 =

407 4,99=81,56(vòng/phút)

n3=

n2

u2 =

81,56 3,99 =20,44 (vòng/phút)

PHẦN II: TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN NGOÀI

I Thiết kế bộ truyền đai thang:

1 Số liệu:

Đường kính tối thiểu bánh đai nhỏ D1min của loại đai thang Б là 125 (mm)

Với loại đai hình thang ta có: D1 1,2 D1min =1,2 125  150 mm

 Theo tiêu chuẩn ta lấy D1 = 140

Diện tích tiết diện đai.

A = 138 (mm2), đường kính bánh nhỏ d1 = 140280 (mm),

Chiều dài đai l = 800  6300 (mm)

Hình: Đai hình thang thường

Nghiệm điều kiện vận tốc :

U U U

U

2.2 Khoảng cách trục a:

Khoảng cách trục a được chọn theo bảng 4.14 trang 60 sách TTTKHDĐCK -

Tâp1 dựa vào tỷ số truyền u và d2

Theo bảng 4.14 với u = 3,5  a/D2 = 0,98  a = 0,98.D2 = 490 (mm)

Vậy khoảng cách trục đã chọn thỏa mãn điều kiện đề ra

2.3 Chiều dài đai.

Ta có:

10, 44

4,97 10 2,1

v i l

Góc α > 120° thỏa mãn điều kiện

3 Xác định số đai z:

Số đai Z được tính theo công thức:

Z = P1Kd

[ P0] CαClCuCz

Trong đó:

P1 - Công suất trên bánh đai chủ động, P1 = 5,24 kw

P0 Là công suất cho phép, tra bảng 4.19 trang 62 Sách TTTKHDĐCK Tập 1  P0 =2,25 (kw)

Kd Là hệ số tải trọng động, theo bảng 4.7 trang 55 Sách TTTKHDĐCK Tập 1  K = 1,1

C - Là hệ số kể đến ảnh hưởng của góc ôm 1, tra bảng 4.15 trang 61 SáchTTTKHDĐCK -Tập 1  C = 0,89 với 1 = 140.

Cl - Là hệ số kể đến ảnh hưởng của chiều dài đai, với tỉ số

4 Xác định lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục.

Lực căng trên một đai F0 được tính theo công thức:

0

780

(5-7) Fv = 0,178 (10,44)2 = 19,4 (N)

Thay vào công thức 0

780

Fr = 2.F0.z.sin(1/2) = 2.239.2.sin(140/2) =898(N) Sau khi đã xác định được các kích thước của bộ truyền ta liệt kê các giá trị này trên bảng sau:

Bảng 3 Thông số và kích thước các bộ truyền.

Thông số Công thức tính hoặc bảng Giá trị

Khoảng cách trục chính xác a = ( λ+ √ λ2−8 Δ2)/ 4 516 (mm)Chiều dài tính toán l = 2a+.(D1+D2)/2+(D2-D1)2/4a 2050(mm)

Góc ôm trên bánh đai nhỏ 1 = 180 - (d2 – d1).57/a 140

Nhiệt luyện

Kích thước S, mm,không lớn hơn

bền

Giới hạn chảy

2.Xác định ứng suất tiếp xúc.

Theo bảng 6.2 trang 94 sách TTTKHDĐCK - Tập 1 với vật liệu làm bánh răng là thép 45,tôi cải thiện đạt độ rắn HB ¿ 350 HB thì giới hạn bền uốncủa các bánh răng là: σ°Hlim=2HB+70

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

chọn HB1 = 245; HB2 = 230, suy ra:

σ°Hlim1 = 2.245 + 70 = 560 (MPa)σ°Hlim2 = 2.230 + 70 = 530 (MPa) σ°Flim1 = 1,8.245 = 441 (MPa)

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.

  olim HL

H

K S

Ta thấy [ H] 1, 25[  H mim] , thỏa điều kiện

3,5

8 + 0,66

3, 6

8 ]

= 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

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

⇒ aw1=  2

140316.1,15 43(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

Chọn Z1 = 21 răng

Z2 =Z1 u1 = 21.4,99 =104,79 Chọn Z2 = 105 răng

Số răng tương đương : Zt = Z1 + Z2 = 21 + 105 = 126 răng

m Z Cos

a

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:

αtw = αt = arctg ( cos β tg α )

Theo TCVN 1065 – 71, α = 20°

⇒ αtw = αt = arctg

οtg20 cos(38,05 )

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

nhỏ : dw1 =

w 1

2.a

2.2004,99 1 = 66,78(mm) Theo công thức (6.40) sách TTTKHDĐCK - Tập 1:

Vận tốc vòng: v= π dw1n1

π.66,78.407

60000 =1,42(m/s)+ KH – hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc

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

⇒ υH = 0,002.73.1,42

200 4,99 = 1,3

⇒ KHv = 1+

1,42.60.66,78 2.140316.1,15.1,13 = 1,015 ⇒ KH = 1,15.1,13.1,015=1,32

 = 446 (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 =

+ KF – hệ số tải trọng khi tính về uốn

⇒ σF2 = σF1.

YF2

YF1 = 105,27

3,63,7 = 102,42(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

B.TÍNH TOÁN CẤP CHẬM: BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG THẲNG:

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

+ [σH] = 481,82 MPa

⇒ aw2=  2

652201.1,02 49,5(3,99 1)3

 

1 1 2101, 2 38, 05 1644,6

a t

F F tg  tg  N

z1 =

m(u2+1) =

2.330 4(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:Theo ct(6.33)[1] ta cã:

(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 =

2.330 3,99 1  = 132,3 (mm) +Theo ct(6.40) sách TTTKHDĐCK - Tập 1 vận tốc vòng:

v= π dw12n2

⇒

π.132,3.81,56 v

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 chiều rộng vành răng, tra bảng 6.7 sách TTTKHDĐCK - Tập 1, ứng với sơ đồ 7 ⇒ 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:

- δH – hệ số kể đến ảnh hưởng của sai số ăn khớpTra bảng 6.15 sách TTTKHDĐCK - Tập 1, δH = 0,004

 = 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

Tra bảng 6.16 sách TTTKHDĐCK - Tập 1, với m < 3,35, cấp chính xác 9 ⇒ go = 82

- δF – hệ số kể đến ảnh hưởng của sai số ăn khớpTra bảng 6.15 sách TTTKHDĐCK - Tập 1: δF=0,011

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:

2

2 2.652201

9859, 4 132,3

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)

Vậy hộp giảm tốc thoả điều kiện bôi trơn ngâm dầu.

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:





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 ổ lăn tương ứng:

b01 = 21 mm, b02 = 29 mm, b03 = 39 mm

2.2 Chiều dài mayer bánh đai:

 

1 3

-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:

l 21

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:

N

Với D  t 105 ( theo bảng 16.10a sách TTTKHDĐCK - Tập 2 )

2.Xác định đường kính và chiều dài các đoạn trục :

3

1098.(335 267,5) 1644, 6.66, 67 2 203053( ) 1813.(335 267,5) 244755( )

121517

26,5( )0,1 0,1.65

theo tiêu chuẩn lấy d0 = 25 mm

+Tại tiết diện 1-1 ( ổ O ) :



27,5 mm theo tiêu chuẩn lấy d1 = 30 mm

+Tại tiết diện 1-2 ( bánh răng 1 ) :

+Tại tiết diện 1-3 ( bánh răng 2 ) :

M  M M    

=318018 Nmm