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

PHẦN THUYẾT MINHI... Lực căng do lực ly tâm sinh ra... Thiết kế bộ truyền bánh răng.1.Bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng cấp nhanh.

Lời nói đầu

–(µ)–

ính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí là nội dung không thể thiếu trong chương trình đào tạo kĩ sư cơ khí Đồ án chi tiết máy là môn học giúp cho sinh viên có thể hệ thống hóa lại các kiến thức của các môn học như: Chi tiết máy, Sức bền vật liệu, Dung sai, Vẽ kĩ 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

T

Hộp giảm tốc là cơ cấu truyền động bằng ăn khớp trực tiếp, có tỉ số truyền không đổi và được dùng để giảm vận tốc góc, tăng momen xoắn Với chức năng như vậy, ngày nay hộp giảm tốc được sử dụng rộng rãi trong các nghành

cơ khí, luyện kim, hóa chất, trong công ghiệp đóng tàu Trong giới hạn của môn học em được giao nhiệm vụ thiết hộp giảm tốc Phân đôi cấp chậm Trong quá trình làm đồ án được sự giúp đỡ tận tình của các thầy cô trong mônhọc, em đã hoàn thành xong đồ án môn học của mình Do đây là lần đầu, với trình độ và thời gian còn 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 cô trong bộ môn

Sinh viên thực hiện

ĐỒ ÁN MÔN HỌC

T mm

T1

T2

t T

Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Tuấn Linh

Họ và tên sinh viên: ……….Lớp: CK2

Mã số sinh viên: 0441010134

Khóa: 4………Khoa: CƠ KHÍ

NỘI DUNG

THIẾT KẾ HỘP GIẢM TỐC HAI CẤP

Loại hộp: Hộp giảm tốc Phân đôi cấp chậm

1: Động cơ 2: Nối trục đàn hồi 3: Hộp giảm tốc

4: Bộ truyền xích 5: Xích tải

Các số liệu cho trước:

1: Lực kéo băng tải:……….…F=13500 (N)

2: Vận tốc băng tải:……….v=0,28 (m/s)

3: Số răng đĩa xích:……….…z=31 (mm)

4: Bước xích tải:……….…p = 25,4 (mm)

4: Thời gian phục vụ: ………… lh=12000 (giờ).

5: Số ca là việc:………… …… 2

PHẦN THUYẾT MINH

I Tính chọn động cơ, Phân phối tỉ số truyền và Momen xoắn trên các trục.

1 Tính chọn động cơ:

a xác định công suất trên trục động cơ:

- Ta có: Đặc trưng cho chế độ làm việc của động cơ:

CĐ% =t1 +t2

3,5+4

8 =¿ 94% > 60%

 Động cơ làm việc ở chế độ dài hạn

- Công suất đặt trên trục động cơ:

F là lực kéo trên băng tải: F=13500 (N)

v là vận tốc dài trên băng tải: v=0,28 (m/s)

Tra Bảng 2.3[I]- (tr19) ta có:

❑k= 1 Hiệu suất khớp nối

❑ol= 0,99 Hiệu suất một cặp ổ lăn

❑br= 0,96 Hiệu suất bộ truyền bánh răng ❑ot= 0,98 Hiệu suất một cặp ổ trượt

❑x= 0,9 Hiệu suất bộ truyền xích

-Chọn sơ bộ tốc độ đồng bộ của động cơ điện: n đb=1500 (vòng/phút) (Kể đếnsự trượt n đb=1450 (vòng/phút)).

-Tỉ số truyền của hệ thống: u sb=n đb

1450 21,3=¿ 68,1-Theo bảng 2.4[I] (tr.21): Tỉ số nên dùng của hộp giảm tốc là 8 40

Tỉ số nên dùng của bộ truyền xích là 2 5

 u sb = (8 40).( 2 5) nằm trong khoảng nên dùng

- Vậy chọn số vòng quay đồng bộ của động cơ: n đb=1500 (vòng/phút)

c Chọn động cơ:

Động cơ điện phải thỏa mãn các yêu cầu: {P dc ≥ P yc

-Theo các bảng P1.1[I] (tr.234) P1.4[I] (tr.239): Ta chọn động cơ điện có kí

hiệu K132S4( động cơ điện K) với các thông số:

+ Hệ số công suất:……….………Cos() = 0,86

+ Đường kính trục: d đc= ¿32 (mm)

+Tần số của dòng điện f = 50 Hz

+ Điện áp 380 V

+ Số đôi cực p = 2

2 Phân phối tỉ số truyền:

-Tỉ số truyền của hệ thống: u t=u h u x=n đc

n ct

21.3=¿ 67,8

Chọn tỉ số của bộ truyền xích: u x = 3

⇒ Tỉ số truyền của hộp giảm tốc: u h=u t

67,8

- Ta có: u h=u1 u2 trong đó: u1: tỉ số truyền cấp nhanh.

u2: tỉ số truyền cấp chậm.

- Theo kinh nghiệm: Trong hộp giảm tốc khai triển u1= (1,2 ÷ 1,3)u2

3 Tính toán các thông số trên các trục:

a Tính công suất trên các trục:

-Công suất trên trục công tác:

c Momen xoắn trên các trục:

- Áp dụng công thức: T i=9,55 106. P i

II Thiết kế bộ truyền xích.

Các thông số:

- Công suất P1 = 3,98 (KW).

- Tỉ số truyền: u x = 3

1 Chọn loại xích:

Chọn loại xích con lăn vì tải trọng nhỏ, vận tốc thấp

2 Chọn số răng đĩa xích:

Z1 = 29 - 2u x = 29 – 2.3 = 23 (răng)

Z2 = u x.Z1 = 3.23 = 69 (răng).

3 Chọn bước xích:

- Điều kiện đảm bảo chỉ tiêu về độ bền mòn của bộ truyền xích theo ct5.3[I]:

Với: P = P1 = 3,98 (KW).

k = k0 k a k dc k bt .k d k c

Theo bảng 5.6[I]:

k0 = 1 Hệ số kể đến ảnh hưởng của vị trí bộ truyền.

k a = 1 Hệ số kể đến khoảng cách trục và chiều dài xích

k dc = 1 Hệ số kể đến ảnh hưởng của việc điều chỉnh lực căng xích

k bt = 1 Hệ số kể đến ảnh hưởng của bôi trơn (nhỏ giọt)

k d = 1,3 Hệ số tải trọng động (va đập vừa)

k c = 1,25 Hệ số xét đến chế độ làm việc của bộ truyền (làm việc 2 ca)

 P t= ¿ 3,98.1,625.1,1.0,78 = 5,5 (KW).Chọn bộ truyền xích 1 dãy

Bước xích p = 31,75 mm (theo bảng 5.8[I]-tr83)

[P]= 5,83 (KW) > P t = 5,5 (KW)

Đường kính chốt: d c = 9,55 (mm)

Chiều dài ống: B = 27,46 (mm)

4 khoảng cách trục và số mắt xích;

- Khoảng cách trục a = 40p = 40.31,75 = 1270 (mm)

- Số mắt xích:

Q = 88500 (N) Tải trọng phá hỏng (theo bảng 5.2[1])

K d = 1,2 hệ số tải trọng động

F v = q.v2 = 3,8.1,272 = 6 (N) Lực căng do lực ly tâm sinh ra

q = 3,8 (kg/m) khối lượng xích trên một mét

F0 = 9,81.k f.q.a = 9,81.4.3,8.1,268 = 189 (N) Lực căng do trọng lượng nhánh xích bị động gây ra Với k f = 4

 s = 1,2.4118+189+688500 = 17,2 > [s] = 7

• Vậy bộ truyền đảm bảo điều kiện bền

6 Tính toán đường kính đĩa xích:

- Đường kính vòng chia đĩa xích:

- Đường kính vòng đỉnh;

+ Đĩa dẫn: d a 1 = p2 + p cot π

Z1= 31,752 +p cot π

23 = 256,2 (mm)+ Đĩa bị dẫn: d a 2 = p2 + p cot π

+ Đĩa bị dẫn: d f 2 = d2 – 2r = 716.35 (mm).

- Kiểm nghiệm về góc ôm:

α = 180o d2−d1

a 57o = 168,66o > 120o

Xích đạt yêu cầu về góc ôm

- Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc trên mặt răng theo công thức:

k d = 1 hệ số phân bố tải trọng không đều cho một dãy xích

K d = 1,3 hệ số tải trọng động

K r hệ số kể đến ảnh hưởng của số răng đĩa xích

- Với đĩa chủ động:

Z1 < 40, bộ truyền không va đập mạnh Chọn vật liệu là thép 45 tôi + ram Độ rắn bề mặt HRC = 45÷ 50 [σ H] = 800 (Mpa)

- Với đĩa bị động:

Z1 < 30, v = 1,27 (m/s) < 5 (m/s) Chọn vật liệu là thép 45 tôi cải thiện Độ rắn bề mặt HRC = 170÷ 210 [σ H] = 500 (Mpa)

7 Tính lực tác dụng lên trục:

K x = 1,15 hệ số kể đến trọng lượng xích

 F r= ¿ 1,15.4118 = 4735,7 (N)

II Thiết kế bộ truyền bánh răng.

1.Bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng cấp nhanh.

Số liệu thiết kế :

a Chọn vật liệu chế tạo bánh răng:

- Theo bảng 6.1[I]-tr92: chọn mác thép kết cấu cacbon chất lượng tốt

+ Chọn bánh răng nhỏ là mác thép 45-tôi cải thiện( tôi rồi ram ở nhiệt độ cao)với: Độ rắn 260HB; Giới hạn bền ❑b 1= ¿ 850(Mpa); Giới hạn chảy ❑ch1= ¿

580(Mpa)

+ Chọn bánh răng lớn là mác thép 50-tôi cải thiện với: Độ rắn 245HB; Giới hạn bền ❑b 2= ¿ 750(Mpa); Giới hạn chảy ❑ch 2= ¿ 530(Mpa)

b Xác định ứng suất cho phép:

Ứng suất tiếp xúc cho phép:

- Số chu kì tải trọng tương đương:

❑Hlim= ¿ 2.HB +70  {❑Hlim 1 o =2.260+70=590(MPa)

- Ứng suất tiếp xúc cho phép của mỗi bánh răng: (ct6.1[I]-tr91)

o

Chọn sơ bộ: { Z R Z v K xH=1

S H=1,1(h ´ê s ´ô an ¿a n b ´a ng 6.2−tr 94)`

K HL=1 hệ số tuổi thọ.

Ứng suất uốn cho phép:

- Số chu kì tải tương đương:

N FE 2 N F 0  hệ số ảnh hưởng của số chu kì làm việc – hệ số tuổi thọ K FL= ¿ 1

- Giới hạn bền mỏi uốn của mỗi bánh răng (bảng 6.2[I]-tr94)

❑Flim= ¿ 1,8.HB  {❑Flim1 o =1,8.260=468(MPa)

K FC=1 bộ truyền quay 1 chiều

K FL=1 hệ số tuổi thọ

c Tính thiết kế:

- Xác định sơ bộ khoảng cách trục: (ct6.15a[I]-tr96)

❑bd=1,06 sử dụng phương pháp nội su ta có

K H= ¿1,2 – 1,2−1,151,2−1 (1,2 - 1,06) = 1,165 hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng

a❑= 49,5.(5,42+1).3

√52229740.1,1652.5,42.0,4 140,25 (mm)Chọn a❑=145 (mm)

- Xác định các thông số ăn khớp:

d Tính kiểm nghiệm:

Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc:

- Ta có ❑H=Z M Z H Z❑.√2 T I K H .(u br+ 1)

b❑ u br d12 [ ❑H]' trong đó

+ Z M= ¿274 (MPa13

¿ (bảng 6.5[I]-tr96) hệ số kể đến cơ tính vật liệu

+ Z H=√sin ⁡(2. 2 cos⁡()❑t)=√2 cos0o

sin 40o ≈ 1,8 hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiế xúc

+ b❑= ❑ba .a❑=0,4.145= ¿ 43,5 (mm) chiều rộng vành răng

+K H=K H K Hv K H hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc

K H=1 hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng cho các đôi răng đồng thời ăn khớp

+ Z R=0,9 ( bảng 7.14-tr269-sổ tay dung sai và lắp ghép)

+ Z v=0,85.v0,1 =0,85.3,8 0,1≈0,9 (tr91) hệ số xét đến ảnh hưởng của vận tốc vòng

+ K xH=1 hệ số xét đến ảnh hưởng của kích thước bánh răng

+ K HL=1hệ số tuổi thọ

+ Y❑= ¿ 1- β o

140=¿1 hệ số kể đến độ nghiêng của răng

+ {Y F 1=3,9

Y F 2=3,6(bảng 6.18[I]-tr109) hệ số dạng răng

+ K F=K Fα K Fβ K Fv hệ số tải trọng khi tính về uốn

K Fα=1 hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng cho các đôi

răng

Theo bảng 6.7[I]-tr98 ta có: {❑bd=1⟹ K Fβ=1,41

❑bd=1,2⟹ K Fβ=1,5

❑bd= ¿ 1,06 sử dụng phương pháp nội suy ta có:

K Fβ= ¿1+1,5−1,411,2−1 (1,06 - 1) = 1,437 hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng

 {❑F 1<[❑F 1]

❑F 2<[❑F 2] bộ truyền bánh răng làm việc đủ điều kiện bền uốn

Kiểm nghiệm răng về quá tải:

- Ta có: {❑HMax= ❑H .√K qt ≤[❑H]Max

 Bộ truyền bánh răng làm việc an toàn khi quá tải

lúc mở máy

e Các thông số và kích thước bộ truyền:

- Khoảng cách trục: a ω= ¿ 145 (mm)

- Modun: m br= ¿ 2,5 (mm)

- Chiều rộng vành răng: b ω= ¿ 43,5 (mm)

- Tỉ số truyền: u br= ¿ 5,42

- Góc ăn khớp: α tω=20o

- Góc nghiêng của răng: β=¿ 0o

1.Bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng cấp chậm.

Số liệu thiết kế :

a Chọn vật liệu chế tạo bánh răng:

- Theo bảng 6.1[I]-tr92: chọn mác thép kết cấu cacbon chất lượng tốt

+ Chọn bánh răng nhỏ là mác thép 45-tôi cải thiện( tôi rồi ram ở nhiệt độ cao)với: Độ rắn 260HB; Giới hạn bền ❑b 1= ¿ 850(Mpa); Giới hạn chảy ❑ch1= ¿

580(Mpa)

+ Chọn bánh răng lớn là mác thép 50-tôi cải thiện với: Độ rắn 245HB; Giới hạn bền ❑b 2= ¿ 750(Mpa); Giới hạn chảy ❑ch 2= ¿ 530(Mpa)

b Xác định ứng suất cho phép:

Ứng suất tiếp xúc cho phép:

- Số chu kì tải trọng tương đương:

❑Hlim= ¿ 2.HB +70  {❑Hlim 1 o =2.260+70=590(MPa)

- Ứng suất tiếp xúc cho phép của mỗi bánh răng: (ct6.1[I]-tr91)

[❑H¿=❑Hlim o

Chọn sơ bộ: { Z R Z v K xH=1

S H=1,1(h ´ê s ´ô an ¿a n b ´a ng 6.2−tr 94)`

K HL=1 hệ số tuổi thọ.

Ứng suất uốn cho phép:

- Số chu kì tải tương đương:

N FE 2 N F 0  hệ số ảnh hưởng của số chu kì làm việc – hệ số tuổi thọ K FL= ¿ 1

- Giới hạn bền mỏi uốn của mỗi bánh răng (bảng 6.2[I]-tr94)

❑Flim= ¿ 1,8.HB  {❑Flim1 o =1,8.260=468(MPa)

K FC=1 bộ truyền quay 1 chiều

K FL=1 hệ số tuổi thọ

c Tính thiết kế:

- Xác định sơ bộ khoảng cách trục: (ct6.15a[I]-tr96)

❑bd=1,06 sử dụng phương pháp nội su ta có

K H= ¿1,2 – 1,2−1,151,2−1 (1,2 - 1,06) = 1,165 hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng

a❑= 49,5.(4,17+1).3

√52278091.1,1652.4,17 0,4 150,25 (mm)Chọn a❑=155 (mm)

- Xác định các thông số ăn khớp:

+ Modun m=¿(0,010,02) a❑=1,553,1 (mm)

Chọn modun pháp m n=m=¿ 2 (mm)

Chọn sơ bộ β = 35o  cos β = 0,8192

+ Số răng: {Z1=2 a❑.cos β

2.(29+99)

 β = 34,33o

d Tính kiểm nghiệm:

Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc:

- Ta có ❑H=Z M Z H Z❑.√2 T I K H (u br+ 1)

b❑ u br d12 [❑H]' trong đó

+ Z M= ¿274 (MPa13

¿ (bảng 6.5[I]-tr96) hệ số kể đến cơ tính vật liệu

+ Z H=√sin ⁡(2. 2 cos⁡()❑t)=√2 cos0o

sin 40o ≈ 1,8 hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiế xúc

+ b❑= ❑ba .a❑=0,4.155= ¿ 31 (mm) chiều rộng vành răng

+K H=K H K Hv K H hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc

K H=1 hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng cho các đôi răng đồng thời ăn khớp

+ Z v=0,85.v0,1 =0,85.3,80,1≈0,9 (tr91) hệ số xét đến ảnh hưởng của vận tốc vòng.

+ K xH=1 hệ số xét đến ảnh hưởng của kích thước bánh răng

+ K HL=1hệ số tuổi thọ

+ Y❑= ¿ 1- β o

140=¿1 hệ số kể đến độ nghiêng của răng

+ {Y F 1=3,9

Y F 2=3,6(bảng 6.18[I]-tr109) hệ số dạng răng

+ K F=K Fα K Fβ K Fv hệ số tải trọng khi tính về uốn

K Fα=1 hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng cho các đôi

răng

Theo bảng 6.7[I]-tr98 ta có: {❑bd=1⟹ K Fβ=1,41

❑bd=1,2⟹ K Fβ=1,5

❑bd= ¿ 1,06 sử dụng phương pháp nội suy ta có:

K Fβ= ¿1+1,5−1,411,2−1 (1,06 - 1) = 1,437 hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng

❑F 2<[❑F 2] bộ truyền bánh răng làm việc đủ điều kiện bền uốn.

Kiểm nghiệm răng về quá tải:

- Ta có: {❑HMax= ❑H .√K qt ≤[❑H]Max

 Bộ truyền bánh răng làm việc an toàn khi quá tải

lúc mở máy

e Các thông số và kích thước bộ truyền:

- Khoảng cách trục: a ω= ¿ 155 (mm)

- Modun: m n=m=¿ 2 (mm)

- Chiều rộng vành răng: b ω= ¿ 31 (mm)

- Tỉ số truyền: u2= ¿ 4,17

- Góc nghiêng của răng: β=¿ 34,33o

dc d1

3 Chọn khớp nối:

a Chọn khớp nối là nối trục vòng đàn hồi

- Đặc điểm của khớp loại này là cấu tạo đơn giản, dễ chế tạo, dễ thay thế, làm việc bình thường khi độ lệch tâm từ 0,2  0,6 (mm), độ lệch góc đến 1o

- Với momen xoắn trên trục I: T I= ¿ 29740 (N.mm) = 29,740 (N.m)

 Theo bảng 16.10a[II]-tr68 ta có kích thước cơ bản của nối trục vòng đàn hồi là:

HÌNH 1: NỐI TRỤC VÒNG ĐÀN HỒI

b Kiểm nghiệm điều kiện sức bền dập của vòng đàn hồi:

- Theo công thức [II]-tr69

σ d= 2 k T

+ k = 1,5 Hệ số chế độ làm việc (theo bảng 16.1[II]-tr58)

- Vậy điều kiện bền dập thỏa mãn.

c Kiểm nghiệm điều kiện sức bền của chuốt:

- Theo công thức [II]-tr69

 σ u= 1,5.29740 31

0,1 10 3 71 =52,48 ( MPa)<[σ]u

- Vậy điều kiện bền chuốt được thỏa mãn

III TÍNH TRỤC – THEN:

2 Xác định lực tác dụng lên trục:

a Sơ đồ tác dụng lên trục:

-Đặt các lực ăn khớp tác dụng lên trục tại những điểm ăn khớp như hình vẽ:

HÌNH 2: SƠ ĐỒ LỰC HỘP GIẢM TỐC

b Xác định giá trị các lực tác dụng lên trục:

3 Tính thiết kế trục:

a Tính sơ bộ đường kính trục :

- Theo công thức 10.9[I]-tr188 ta có:

d ksb=√3 T k

0,2[τ] trong đó:

[τ] = 15 ÷ 30 (MPa) Là ứng suất xoắn cho phép với vật liệu trục là thép 40X

k = 1; 2; 3 là số thứ tự của các trục trong hộp giảm tốc

b Xác định chiều dài các đoạn trục:

- Ta dùng các kí hiệu sau:

l ij: là chiều dài của đoạn trục thứ j trên chiều dài trục thứ i (i=1,2,3)

l mik là chiều dài mayơ của chi tiết quay thứ k trên trục i

- Tra bảng 10.3[I]-tr189 ta chọn khoảng cách các khe hở:

k1= ¿ 12 (mm)

k2= ¿ 10 (mm)

k3= ¿ 15 (mm)

h n= ¿ 18 (mm)

SƠ ĐỒ KHOẢNG CÁCH TRỤC.

 xác định chiều dài các đoạn trục trên trục I: