Đồ án Chi tiết máy BKHN đề 4 - hộp giảm tốc bánh răng côn

Thuyết minh Đồ án Chi tiết máy Bách Khoa Hà Nội đề 4 truyền động đai thang, hộp giảm tốc bánh răng côn răng thẳng. Đồ án Chi tiết máy là một đồ án kinh điển với sinh viên nhóm ngành cơ khí Bách Khoa. Bản thuyết minh của mình đã được thầy giáo hướng dẫn kí duyệt, sẽ giúp các bạn làm thuyết minh dễ dàng hơn.

2.1.2 Xác định các kích thước và thông số bộ truyền 7

3.2 Lực tác dụng lên trục, khoảng cách các gối đỡ và điểm đặt lực 17

3.2.3 Xác định khoảng cách các gối đỡ và điểm đặt lực 18

5.2 Kiểu lắp, sai lệch giới hạn và dung sai lắp ghép 41

DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ

5 Sơ đồ phân tích lực, biểu đồ mômen và kết cấu trục II 23

7 Bảng kê kiểu lắp, sai lệch giới hạn và dung sai lắp ghép 41

PHẦN I TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC 1.1 Chọn động cơ điện:

Công suất trên trục bộ phận công tác:

𝑃𝑙𝑣 = 𝐹 𝑣

1000=

600.2,4

1000 = 1,44 (𝑘𝑊) Hiệu suất chung của toàn hệ thống:

𝜂𝑐 = 𝜂đ 𝜂𝑜𝑙3 𝜂𝑏𝑟 𝜂𝑘 = 0,95 0,993 0,97.0,99 = 0,885 Công suất yêu cầu trên trục động cơ:

𝑃𝑦𝑐 =𝑃𝑙𝑣

𝜂𝑐 =

1,440,885 = 1,63 (𝑘𝑊) Vận tốc quay của trục bộ phận công tác:

𝑛𝑙𝑣 = 𝑣 60.1000

2,4.60.1000

𝜋 440 = 104,1 (𝑣𝑔 𝑝ℎ⁄ ) Chọn tỉ số truyền sơ bộ của bộ truyền đai 𝑢𝑠𝑏(đ) = 3 và tỉ số truyền sơ bộ của hộp giảm tốc bánh răng côn 𝑢𝑠𝑏(ℎ) = 3

Tỉ số truyền sơ bộ của hệ thống là:

𝑢𝑠𝑏 = 𝑢𝑠𝑏(đ) 𝑢𝑠𝑏(ℎ) = 3.3 = 9 Vận tốc quay sơ bộ của động cơ:

𝑛𝑠𝑏 = 𝑛𝑙𝑣 𝑢𝑠𝑏 = 104,1.9 = 936,9 (𝑣𝑔 𝑝ℎ⁄ ) Chọn tốc độ đồng bộ của động cơ là 1000 vg/ph Từ đó chọn được động

cơ với các thông số như sau:

Thông số động cơ

Ký hiệu động cơ Pđc (kW) nđc (vg/ph) Tmax/T mđc (kg) dđc (mm)

1.2 Phân phối tỉ số truyền:

Tỉ số truyền thực tế:

𝑢𝑡 = 𝑛đ𝑐

𝑛𝑙𝑣 =

965104,1= 9,27 Chọn tỉ số truyền của bộ truyền đai 𝑢đ = 2,8

Tỉ số truyền của hộp giảm tốc:

𝑢ℎ = 𝑢𝑡

𝑢đ =

9,272,8 = 3,31 1.3 Tính các thông số trên các trục:

1.3.1 Công suất trên các trục:

Trục động cơ: 𝑛đ𝑐 = 965 (𝑣𝑔 𝑝ℎ⁄ )

Trục I: 𝑛𝐼 = 𝑛đ𝑐

𝑢đ

⁄ = 965 2,8⁄ = 344,6 (𝑣𝑔 𝑝ℎ⁄ ) Trục II: 𝑛𝐼𝐼 = 𝑛𝐼

𝑢ℎ

⁄ = 344,6 3,31⁄ = 104,1 (𝑣𝑔 𝑝ℎ⁄ )

𝑇𝐼𝐼 = 9,55 10

6 𝑃𝐼𝐼

9,55 106 1,47104,1 = 134856 (𝑁𝑚𝑚) Trục công tác:

𝑇𝑙𝑣 = 9,55 10

6 𝑃𝑙𝑣

9,55 106 1,44104,1 = 132104 (𝑁𝑚𝑚)

Kết quả tính toán động học Trục

PHẦN II THIẾT KẾ CÁC BỘ TRUYỀN 2.1 Thiết kế bộ truyền đai thang:

2.1.1 Chọn loại đai và xác định kích thước đai:

- Căn cứ vào bảng 13-5 [2], với T = 16131 Nmm, chọn đai thang thường loại O

- Các kích thước đai thang thường loại O:

Kích thước tiết diện, mm Diện tích tiết diện

A, mm2

2.1.2 Xác định các kích thước và thông số bộ truyền:

- Theo bảng 4.13 [1] chọn đường kính bánh đai nhỏ d1 = 90 mm

Vận tốc đai 𝑣 = 𝜋𝑑1𝑛1⁄60000 = 3,14.90.965 60000 = 4,54 (𝑚 𝑠⁄ ⁄ )

nhỏ hơn vận tốc cho phép vmax = 25 m/s

Đường kính bánh đai lớn:

𝑑2 = 𝑢𝑑1(1 − 𝜀) = 2,8.90(1 − 0,02) = 247 (𝑚𝑚) Theo bảng 4.26 [1] chọn đường kính tiêu chuẩn d2 = 250 mm

Như vậy tỉ số truyền thực tế:

𝑙 = 2𝑎 + 0,5𝜋(𝑑1+ 𝑑2) +(𝑑2− 𝑑1)

24𝑎

= 2.270 + 0,5.3,14(90 + 250) +(250 − 90)2

4.270 = 1097 (𝑚𝑚) Chọn chiều dài đai tiêu chuẩn l = 1120 mm Kiểm nghiệm số vòng chạy của đai trong 1 giây: 𝑖 = 𝑣 𝑙⁄ = 4,54 1,12⁄ = 4,05 < 𝑖𝑚𝑎𝑥 = 10

- Tính lại khoảng cách trục a với l = 1120 mm bằng công thức 4.6 [1]:

Thông số Ký hiệu Đơn vị Kết quả tính toán

2.2 Thiết kế bộ truyền bánh răng côn răng thẳng:

2.2.1 Chọn vật liệu và xác định ứng suất cho phép:

- Tính sơ bộ ứng suất cho phép:

7

Bộ truyền chịu tải trọng tĩnh: 𝑁𝐹𝐸1 = 𝑁𝐻𝐸1 = 31.107 ; 𝑁𝐹𝐸2 = 𝑁𝐻𝐸2 = 9,3.107

Do NHE > NHO, NFE > NFO nên KHL và KFL bằng 1, tra bảng 6.2 [1] được SH = 1,1;

SF = 1,75 Sơ bộ xác định được:

[𝜎𝐻]1𝑠𝑏 = 510.1 1,1⁄ = 464 𝑀𝑃𝑎 ; [𝜎𝐻]2𝑠𝑏 = 470.1 1,1⁄ = 427 𝑀𝑃𝑎

⇒ [𝜎𝐻]𝑠𝑏 = [𝜎𝐻]2𝑠𝑏 = 427 𝑀𝑃𝑎 [𝜎𝐹1]𝑠𝑏 = 396.1 1,75⁄ = 226,3 𝑀𝑃𝑎 [𝜎𝐹2]𝑠𝑏 = 360.1 1,1⁄ = 205,7 𝑀𝑃𝑎 2.2.2 Xác định các thông số của bộ truyền:

- Xác định đường kính chia ngoài:

𝑑𝑒1 = 𝐾𝑑 √𝑇3 1𝐾𝐻𝛽⁄[(1 − 𝐾𝑏𝑒)𝐾𝑏𝑒𝑢[𝜎𝐻]2Trong đó:

+ Kd = 100 MPa1/3 với truyền động bánh răng côn răng thẳng bằng thép

ℎ𝑎𝑒1 = (ℎ𝑡𝑒+ 𝑥1𝑐𝑜𝑠𝛽𝑚)𝑚𝑡𝑒 = (1 + 0,31.1)2,5 = 3,27 𝑚𝑚

ℎ𝑎𝑒2 = 2ℎ𝑡𝑒𝑚𝑡𝑒 − ℎ𝑎𝑒1 = 2.1.2,5 − 3,27 = 1,73 𝑚𝑚 + Chiều cao chân răng ngoài:

ℎ𝑓𝑒1 = ℎ𝑒 − ℎ𝑎𝑒1 = 5,5 − 3,27 = 2,23 𝑚𝑚

ℎ𝑓𝑒2 = ℎ𝑒 − ℎ𝑎𝑒2 = 5,5 − 1,73 = 3,77 𝑚𝑚 + Đường kính đỉnh răng ngoài:

𝑑𝑎𝑒1 = 𝑑𝑒1+ 2ℎ𝑎𝑒1𝑐𝑜𝑠𝛿1 = 75 + 2.3,27 𝑐𝑜𝑠16,8° = 81,26 𝑚𝑚

𝑑𝑎𝑒2 = 𝑑𝑒2+ 2ℎ𝑎𝑒2𝑐𝑜𝑠𝛿2 = 247,5 + 2.1,73 𝑐𝑜𝑠73,2° = 248,5 𝑚𝑚

+ Hệ số trùng khớp ngang:

𝜀𝛼 = [1,88 − 3,2(1 𝑧⁄ 1+ 1 𝑧⁄ 2)]𝑐𝑜𝑠𝛽𝑚 = [1,88 − 3,2(1 30⁄ + 1 99⁄ )]𝑐𝑜𝑠0° = 1,74

2.2.3 Tính kiểm nghiệm bộ truyền:

- Tính lại ứng suất cho phép:

+ Theo công thức 10-65 [2]: [𝜎𝐻] = (𝜎𝐻𝑙𝑖𝑚⁄𝑆𝐻)𝑍𝑅𝑍𝑉𝐾𝐿𝐾𝑥𝐻

Với ZR = 0,95 ; ZV = 1,1 ; KL = 1 ; KxH = 1 suy ra ZRZVKLKxH = 1,045

Do khi tính ứng suất sơ bộ đã lấy ZRZVKLKxH = 1 nên ta có:

[𝜎𝐻] = [𝜎𝐻]𝑠𝑏 1,045 = 427.1,045 = 446 𝑀𝑃𝑎 + Theo công thức 6.2 [1]: [𝜎𝐹] = (𝜎𝐹𝑙𝑖𝑚⁄𝑆𝐹)𝑌𝑅𝑌𝑆𝐾𝑥𝐹𝐾𝐹𝐶𝐾𝐹𝐿

Với YR = 1 ; Ys = 1,08 – 0,0695ln(2,5) = 1,016 ; KxF = 1 ; KFC = 1 có:

𝑌𝑅𝑌𝑆𝐾𝑥𝐹 = 1,016 Khi tính sơ bộ đã lấy YRYSKxF = 1 nên ta có:

[𝜎𝐹1] = [𝜎𝐹1]𝑠𝑏 1,016 = 226,3.1,016 = 230 𝑀𝑃𝑎 [𝜎𝐹2] = [𝜎𝐹2]𝑠𝑏 1,016 = 205,7.1,016 = 209 𝑀𝑃𝑎

- Kiểm nghiệm về độ bền tiếp xúc:

𝜎𝐻 = 𝑍𝑀𝑍𝐻𝑍𝜀√2𝑇1𝐾𝐻√𝑢2 + 1 (0,85𝑏𝑑⁄ 𝑚12 𝑢) ≤ [𝜎𝐻] + Tra bảng 6.5 [1] được ZM = 274 MPa1/3

Tra bảng 6.15 [1] được δH = 0,006

Tra bảng 6.16 [1] với cấp chính xác 9 được go = 73

𝜈𝐻 = 𝛿𝐻𝑔𝑂𝑣√𝑑𝑚1(𝑢 + 1) 𝑢⁄ = 0,006.73.1,18√65,7 (1 + 3,3) 3,3⁄ = 4,78

𝐾𝐻𝑣 = 1 + 𝜈𝐻𝑏 𝑑𝑚1⁄(2𝑇1𝐾𝐻𝛽𝐾𝐻𝛼)

= 1 + 4,78.32 65,7 (2.42401.1.1,098)⁄ = 1,1 Vậy: KH = 1,098.1.1,1 = 1,21 Ta có:

𝜎𝐻 = 274.1,76.0,87√2.42401.1,21 √3,32+ 1 (0,85.32.65,7⁄ 2 3,3) = 401 𝑀𝑃𝑎

𝜎𝐻 = 401 𝑀𝑃𝑎 < [𝜎𝐻] = 446 𝑀𝑃𝑎 ⇒ thỏa mãn điều kiện bền tiếp xúc

- Kiểm nghiệm về độ bền uốn:

𝜎𝐹1 = 2𝑇1𝐾𝐹𝑌𝜀𝑌𝛽𝑌𝐹1⁄(0,85𝑏𝑚𝑛𝑚𝑑𝑚1)≤ [𝜎𝐹1] + T1 = 42401 ; với bánh răng côn răng thẳng mnm = mtm = 2,19 ; b = 32 mm ;

dm1 = 65,7 mm ; Yβ = 1 ; Yε = 1/εα = 1/1,74 = 0,57

+ Số răng tương đương:

𝑧𝑣𝑛1 = 𝑧1⁄𝑐𝑜𝑠𝛿1 = 30 𝑐𝑜𝑠16,8°⁄ = 31,34

𝑧𝑣𝑛2 = 𝑧2⁄𝑐𝑜𝑠𝛿2 = 99 𝑐𝑜𝑠73,2°⁄ = 342,5Tra bảng 6.18 [1] được YF1 = 3,54 ; YF2 = 3,63

𝐾𝐹𝑣 = 1 + 𝜈𝐹𝑏𝑑𝑚1

2𝑇1𝐾𝐹𝛽𝐾𝐹𝛼 = 1 +

12,75.32.65,72.42401.1,185.1 = 1,27 Vậy: KF = 1,185.1.1,27 = 1,5 Ta có:

2.2.4 Tính lực tác dụng trong bộ truyền bánh răng côn:

𝐹𝑡1 = 2 𝑇1⁄𝑑𝑚1 = 2 42401 65,7⁄ = 1291 𝑁 = 𝐹𝑡2

𝐹𝑟1 = 𝐹𝑡1 𝑡𝑔𝛼 𝑐𝑜𝑠𝛿1 = 1291 𝑡𝑔20° 𝑐𝑜𝑠16,8° = 450 𝑁 = 𝐹𝑎2

𝐹𝑎1 = 𝐹𝑡1 𝑡𝑔𝛼 𝑠𝑖𝑛𝛿1 = 1291 𝑡𝑔20° 𝑠𝑖𝑛16,8° = 136 𝑁 = 𝐹𝑟2Tổng hợp kết quả tính toán bộ truyền bánh răng côn răng thẳng

Thông số Ký hiệu Đơn vị Kết quả tính toán

Đường kính đỉnh răng ngoài dae1/dae2 mm 81,26 248,5 Chiều cao đầu răng ngoài hae1/hae2 mm 3,27 1,73 Chiều cao chân răng ngoài hfe1/hfe2 mm 2,23 3,77

Lực ăn khớp trên bánh chủ động

PHẦN III CHỌN KHỚP NỐI, TÍNH TRỤC, THEN VÀ Ổ LĂN 3.1 Chọn khớp nối:

Thông số đầu vào: TII = 134856 Nmm

3.1.1 Chọn khớp nối:

Sử dụng khớp nối vòng đàn hồi để nối trục

Tính đường kính trục sơ bộ (với [τ] = 12÷20 MPa, chọn [τ] = 15 MPa)

𝑑𝑠𝑏 = √ 𝑇𝐼𝐼

0,2[𝜏]

3

= √1348560,2.15

3

= 35,5 (𝑚𝑚)

Mômen xoắn tính toán Tt = k.T

k: hệ số chế độ làm việc Tra bảng 16.1 [1] lấy k = 1,5

𝑙1 = 34 𝑚𝑚

𝑙3 = 28 𝑚𝑚

𝑑𝑐 = 14 𝑚𝑚 3.1.2 Tính lực khớp nối tác dụng lên trục:

𝐹𝑡 = 2 𝑇 𝐷⁄ 0 = 2.134856 105⁄ = 2568 (𝑁)

𝐹𝑘 = 0,2𝐹𝑡 = 0,2.2568 = 514 (𝑁)

3.2 Lực tác dụng lên các trục, khoảng cách các gối đỡ và điểm đặt lực: 3.2.1 Sơ đồ phân tích lực:

= 28,22 (𝑚𝑚)

Chọn: {𝑑1 = 25 𝑚𝑚

𝑑2 = 30 𝑚𝑚Tra bảng 10.2 [1] có chiều rộng ổ lăn trên các trục: {𝑏01 = 17 𝑚𝑚

𝑏02 = 19 𝑚𝑚 3.2.3 Tính khoảng cách các gối và điểm đặt lực:

- Chiều dài mayơ bánh đai:

𝑙𝑚12 = (1,2 … 1,5)𝑑1 = (1,2 … 1,5)25 = 30 … 37,5 Chọn 𝑙𝑚12 = 35 𝑚𝑚

- Chiều dài mayơ bánh răng chủ động:

𝑙𝑚13 = (1,2 … 1,4)𝑑1 = (1,2 … 1,4)25 = 30 … 35 Chọn 𝑙𝑚13 = 35 𝑚𝑚

- Chiều dài mayơ bánh răng bị động:

𝑙𝑚23 = (1,2 … 1,4)𝑑2 = (1,2 … 1,4)30 = 36 … 42 Chọn 𝑙𝑚23 = 40 𝑚𝑚

- Chiều dài mayơ nửa khớp nối:

𝑙𝑚22 = (1,4 … 2,5)𝑑2 = (1,4 … 2,5)30 = 42 … 75 Chọn 𝑙𝑚22 = 61 𝑚𝑚

+ Chiều cao nắp ổ và đầu bulông hn = 15…20, chọn hn = 20 mm

- Khoảng côngxôn trên 2 trục:

𝑙𝑐12 = 0,5(𝑙𝑚12 + 𝑏01) + 𝑘3+ ℎ𝑛 = 0,5(35 + 17) + 10 + 20 = 56 (𝑚𝑚)

𝑙𝑐22 = 0,5(𝑙𝑚22 + 𝑏02) + 𝑘3+ ℎ𝑛 = 0,5(61 + 19) + 15 + 18 = 70 (𝑚𝑚)

Sử dụng các công thức trong bảng 10.4 [1] để tính các khoảng cách đặt lực trên từng trục như sau:

- Trên trục I:

𝑙12 = 𝑙𝑐12 = 56 (𝑚𝑚)

𝑙11 = (2,5 … 3)𝑑1 = (2,5 … 3)25 = 62,5 … 75 (𝑚𝑚) Chọn 𝑙11 = 70 𝑚𝑚

𝑙13 = 𝑙11 + 𝑘1+ 𝑘2+ 𝑙𝑚13 + 0,5(𝑏01 − 𝑏13𝑐𝑜𝑠𝛿1)

= 70 + 12 + 8 + 35 + 0,5(17 − 32𝑐𝑜𝑠16,8°) = 118,2 (𝑚𝑚) Chọn 𝑙13 = 118 𝑚𝑚

- Trên trục II:

𝑙22 = 𝑙𝑐22 = 70 (𝑚𝑚)

𝑙23 = 𝑙𝑚23 + 𝑘1+ 𝑘2+ 0,5(𝑏02 − 𝑏23𝑐𝑜𝑠𝛿2)

= 40 + 12 + 8 + 0,5(19 − 32𝑐𝑜𝑠73,2°) = 64,8 (𝑚𝑚) Chọn 𝑙23 = 65 𝑚𝑚

𝑙21 = 2𝑙23 + 𝑑𝑚1 = 2.65 + 65,7 = 195,7 (𝑚𝑚) Chọn 𝑙21 = 196 𝑚𝑚

3.3 Tính cụm trục I:

3.3.1 Xác định phản lực tại các gối:

Trên trục I có then tại vị trí lắp bánh đai và bánh răng

Với d12 = d13 = 28mm tra bảng 9.1a [1] chọn then bằng có kích thước:

{

𝑏 = 8 𝑚𝑚

ℎ = 7 𝑚𝑚

𝑡1 = 4 𝑚𝑚Chiều dài then: 𝑙𝑡 = (0,8 … 0,9)𝑙𝑚

3.4 Tính cụm trục II:

𝑀𝑥20 = 0

𝑀𝑦20 = −𝐹𝑘22 70 = −514.70 = −35980 𝑁𝑚𝑚

𝑇20 = 𝑇𝐼𝐼 = 134856 𝑁𝑚𝑚Tại vị trí lắp bánh răng 23:

Tại vị trí lắp ổ lăn 21: {

𝑀𝑥21 = 0

𝑀𝑦21 = 0

𝑇21 = 0c) Tính các mômen uốn tổng và mômen tương đương tại các tiết diện: Tại vị trí lắp khớp nối 22:

𝑀23 = √𝑀𝑥232 + 𝑀𝑦232 = √266952+ 801332 = 84462 𝑁𝑚𝑚

𝑀𝑡𝑑23 = √𝑀232 + 0,75𝑇232 = √844622+ 0,75.1348562 = 144129 𝑁𝑚𝑚 Tại vị trí lắp ổ lăn 21:

𝑀21 = √𝑀𝑥212 + 𝑀𝑦212 = 0 𝑁𝑚𝑚

𝑀𝑡𝑑21 = √𝑀212 + 0,75𝑇212 = 0 𝑁𝑚𝑚 d) Xác định đường kính các đoạn trục:

Chọn vật liệu làm trục II là thép 45 tôi cải thiện, tra bảng 10.5 [1] có ứng suất cho phép [𝜎] = 67 𝑀𝑃𝑎

Trên trục II có then tại vị trí lắp khớp nối và bánh răng

Tra bảng 9.1a [1] với d22 = 30, d23 =38 chọn then bằng có các kích thước như sau:

- Tại vị trí lắp bánh răng: 𝑙𝑡23 = (0,8 … 0,9)𝑙𝑚23 = (0,8 … 0,9)40 = 32 … 36

Chọn 𝑙𝑡23 = 36 𝑚𝑚

- Tại vị trí lắp khớp nối: 𝑙𝑡22 = (0,8 … 0,9)𝑙𝑚22 = (0,8 … 0,9)61 = 48,8 … 54,9

Chọn 𝑙𝑡22 = 50 𝑚𝑚

b) Kiểm nghiệm then:

Tra bảng 9.5 [1] với dạng lắp cố định, vật liệu mayơ bằng thép, đặc tính tải trọng va đập nhẹ ta có:

{[𝜎𝑑] = 100 𝑀𝑃𝑎[𝜏𝑐] = 40 𝑀𝑃𝑎Với then tại vị trí lắp khớp nối:

𝜎𝑑22 = 2𝑇

𝑑𝑙𝑡(ℎ − 𝑡1) =

2.13485630.50 (7 − 4)= 60 𝑀𝑃𝑎 < [𝜎𝑑] = 100 𝑀𝑃𝑎

𝜏𝑐22 = 2𝑇

𝑑𝑙𝑡𝑏 =

2.13485630.50.8 = 22,5 𝑀𝑃𝑎 < [𝜏𝑑] = 40 𝑀𝑃𝑎 Với then tại vị trí lắp bánh răng:

𝜎𝑑23 = 2𝑇

𝑑𝑙𝑡(ℎ − 𝑡1) =

2.13485638.36 (8 − 5) = 65,7 𝑀𝑃𝑎 < [𝜎𝑑] = 100 𝑀𝑃𝑎

𝜏𝑐23 = 2𝑇

𝑑𝑙𝑡𝑏 =

2.13485638.36.10 = 19,7 𝑀𝑃𝑎 < [𝜏𝑑] = 40 𝑀𝑃𝑎 Vậy then ở các vị trí đảm bảo đủ bền

3.4.3 Kiểm nghiệm trục theo độ bền mỏi:

Từ biểu đồ mômen ta thấy tiết diện chịu mômen lớn cần kiểm nghiệm về

độ bền mỏi nằm ở vị trí lắp bánh răng côn

𝜎−1 = 0,436𝜎𝑏 = 0,436.850 = 370,6 𝑀𝑃𝑎

𝜏−1 = 0,58𝜎−1 = 0,58.370,6 = 215 𝑀𝑃𝑎 Đối với trục quay 1 chiều ta có:

𝜎𝑚𝑗 = 0 ; 𝜎𝑎𝑗 = 𝜎𝑚𝑎𝑥𝑗 = 𝑀𝑗⁄𝑊𝑗

𝜏𝑚𝑗 = 𝜏𝑎𝑗 = 𝜏𝑚𝑎𝑥𝑗⁄ = 𝑇2 𝑗⁄(2𝑊𝑜𝑗)Theo bảng 10.6 [1] với đoạn trục có 1 rãnh then:

𝜏𝑚𝑗 = 𝜏𝑎𝑗 = 𝑇𝑗⁄(2𝑊𝑜𝑗) = 134856 (2.10052) = 6,7⁄

Tra bảng 10.7 [1] với 𝜎𝑏 = 850 𝑀𝑃𝑎 được 𝜓𝜎 = 0,1 ; 𝜓𝜏 = 0,05

Hệ số 𝐾𝜎𝑑𝑗 và 𝐾𝜏𝑑𝑗 xác định theo công thức sau:

𝐾𝜎𝑑𝑗 = (𝐾𝜎⁄εσ + 𝐾𝑥 − 1) ⁄𝐾𝑦

𝐾𝜏𝑑𝑗 = (𝐾𝜏⁄ετ+ 𝐾𝑥− 1) ⁄𝐾𝑦trong đó:

𝐾𝑥– hệ số tập trung ứng suất do trạng thái bề mặt, theo bảng 10.8 [1] với phương pháp tiện, nội suy được 𝐾𝑥 = 1,119

𝐾𝑦 – hệ số tăng bền bề mặt trục, trục không tăng bền nên 𝐾𝑦 = 1

Lực hướng tâm tác dụng lên mỗi ổ:

𝐹𝑟20 = √𝑋202 + 𝑌202 = √15602+ 3402 = 1596,6 𝑁

𝐹𝑟21 = √𝑋212 + 𝑌212 = √2452+ 2042 = 318,8 𝑁 Như vậy khi đảo chiều Fk22 (Fk22 cùng chiều Ft23) ổ lăn chịu lực lớn hơn nên sẽ tính chọn ổ theo trường hợp này

Với hộp giảm tốc, chọn ổ lăn có cấp chính xác 0

Chọn sơ bộ cỡ ổ: với d20 = d21 = 35 mm, tra bảng P2.11 [1] chọn ổ đũa côn có các thông số như sau:

m – bậc đường cong mỏi, với ổ đũa m = 10/3

L – tuổi thọ tính bằng triệu vòng quay:

𝐿 = 60 𝑛 𝐿ℎ 10−6 = 60.104.15000.10−6 = 93,6

Q – tải trọng động quy ước:

𝑄 = (𝑋𝑉𝐹𝑟 + 𝑌𝐹𝑎)𝑘𝑡𝑘𝑑Trong đó:

V – hệ số kể đến vòng nào quay, khi vòng trong quay V = 1

kt – hệ số kể đến ảnh hưởng của nhiệt độ, kt = 1

kd – hệ số kể đến đặc tính tải trọng Tra bảng 11.3 [1] với đặc tính tải trọng va đập nhẹ được kd = 1…1,2; chọn kd = 1,2

Lực dọc trục do lực hướng tâm sinh ra trên ổ lăn:

𝐹𝑠20 = 0,83𝑒𝐹𝑟20 = 0,83.0,37.1596,6 = 490 𝑁

𝐹𝑠21 = 0,83𝑒𝐹𝑟21 = 0,83.0,37.318,8 = 98 𝑁 Tổng lực dọc trục tác dụng lên mỗi ổ lăn:

∑𝐹𝑎20 = 𝐹𝑠21 + 𝐹𝑎23 = 98 + 450 = 548 𝑁

∑𝐹𝑎21 = 𝐹𝑠20 − 𝐹𝑎23 = 477 − 450 = 27 𝑁 Vậy lực dọc trục tác dụng lên mỗi ổ lăn:

𝐹𝑎20 = 548 𝑁 ; 𝐹𝑎21 = 98 𝑁 Theo bảng 11.4 [1] có:

𝑄20 = (𝑋𝑉𝐹𝑟20 + 𝑌𝐹𝑎20)𝑘𝑡𝑘𝑑 = (1.1.1596,6 + 0.548) 1.1,2 = 1916 𝑁

𝑄21 = (𝑋𝑉𝐹𝑟21 + 𝑌𝐹𝑎21)𝑘𝑡𝑘𝑑 = (1.1.318,8 + 0.98) 1.1,2 = 382,6 𝑁

Do 𝑄20 > 𝑄21 nên chỉ cần kiểm nghiệm cho ổ lăn 20

𝐶𝑑 = 𝑄 √𝐿𝑚 = 191610 3⁄√93,6= 7478 𝑁 = 7,47 𝑘𝑁 < 𝐶 = 35,2 𝑘𝑁

Vậy 2 ổ thỏa mãn khả năng tải động

* Theo khả năng tải tĩnh:

Tra bảng 11.6 [1] với ổ đũa côn 1 dãy được:

{𝑋𝑜 = 0,5

𝑌𝑜 = 0,22𝑐𝑜𝑡𝑔𝛼 = 0,22𝑐𝑜𝑡𝑔13,83° = 0,9

Tải trọng tĩnh quy ước trên mỗi ổ:

𝑄𝑡20 = 𝑋𝑜𝐹𝑟20 + 𝑌𝑜𝐹𝑎20 = 0,5.1596,6 + 0,9.548 = 1291,5 𝑁 < 𝐹𝑟20 = 1596,6 𝑁

𝑄𝑡21 = 𝑋𝑜𝐹𝑟21 + 𝑌𝑜𝐹𝑎21 = 0,5.318,8 + 0,9.98 = 247,6 𝑁 < 𝐹𝑟21 = 318,8𝑁

⇒ 𝑄𝑡 = 𝐹𝑟20 = 1596,6 𝑁 = 1,59 𝑘𝑁 < 𝐶𝑜 = 26,3 𝑘𝑁 Vậy 2 ổ thỏa mãn khả năng tải tĩnh

PHẦN IV THIẾT KẾ KẾT CẤU 4.1 Thiết kế vỏ hộp giảm tốc:

Vỏ hộp giảm tốc có nhiệm vụ: bảo đảm vị trí tương đối giữa các chi tiết và

bộ phận máy, tiếp nhận tải trọng do các chi tiết lắp trên vỏ truyền đến, đựng dầu bôi trơn, bảo vệ các chi tiết máy khỏi bụi bặm

Vỏ hộp giảm tốc bao gồm: thành hộp, gân, mặt bích, gối đỡ,…

Chế tạo vỏ hộp bằng phương pháp đúc, vật liệu là gang xám GX 15-32 4.1.1 Chọn bề mặt ghép nắp và thân:

Chọn bề mặt ghép nắp và thân của vỏ hộp đi qua đường tâm các trục, song song với mặt đế

4.1.2 Các kích thước cơ bản của vỏ hộp:

Đường kính Bulông nền, d1 d1 > 0,04a + 10 > 12mm d1 = 16

Bulông cạnh ổ, d2 d2 = (0,7 ÷ 0,8)d1 d2 = 12

Bulông ghép bích nắp và thân, d3

d3 = (0,8 ÷ 0,9)d2 d3 = 10 Vít ghép nắp ổ, d4 d4 = (0,6 ÷ 0,7)d2 d4 = 8 Vít ghép nắp cửa

S4 = (0,9 ÷ 1)S3 S4 = 16

Bề rộng bích nắp và thân, K3

K2 = E2 + R2 + (3 ÷ 5)mm K2 = 40

Tâm lỗ bulông cạnh

ổ E2, C, R2, k (k là khoảng cách từ tâm bulông đến mép lỗ)

C ≈ D3/2 Trục I C = 56,5

+ Mayơ:

- Độ dài mayơ: 𝑙 = (0,8 ~ 1,8)𝑑 = (0,8 ~ 1,8) 38 = 30,4 ~ 68,4 𝑚𝑚 Chọn l = 40mm

Trục d D D1 d1 B C1 T r r1 α C

C0

Trục I 30 62 50,6 45,6 16 14 17,25 1,5 0,5 13,67 29,8 22,3 Trục II 35 72 59 52,7 17 15 18,25 2,0 0,8 13,83 35,2 26,3

Theo bảng 18.3b [1] với Re = 129,3mm được trọng lượng hộp Q = 56kG

Do đó chọn bulông vòng có các thông số như sau:

Ren d d1 d2 d3 d4 d5 h h1 h2 l ≥ f b c x r r1 r2M8 36 20 8 20 13 18 6 5 18 2 10 1,2 2,5 2 4 4

e) Que thăm dầu:

PHẦN V BÔI TRƠN, LẮP GHÉP VÀ DUNG SAI 5.1 Bôi trơn

5.1.1 Bôi trơn hộp giảm tốc:

Do vận tốc vòng bánh răng v = 1,18m/s < 12m/s nên lựa chọn phương pháp bôi trơn ngâm dầu

Tra bảng 18.11 [1] được độ nhớt của dầu bôi trơn là 186(11)

16(2)Tra bảng 18.13 [1] với độ nhớt trên chọn được dầu bôi trơn là dầu ôtô máy kéo AK-20

5.1.2 Bôi trơn ổ lăn:

Chọn bôi trơn ổ lăn bằng mỡ, theo bảng 15.15a [1] chọn mỡ loại LGMT2

Để ngăn cách mỡ trong ổ với dầu trong hộp giảm tốc, sử dụng các vòng chắn, gồm từ 2 đến 3 rãnh tiết diện tam giác Vòng được lắp cách mép trong thành hộp từ 1 đến 2mm Khe hở giữa vỏ (hoặc ống lót) với mặt ngoài của vòng ren khoảng 0,4mm

5.2 Kiểu lắp, sai lệch giới hạn và dung sai lắp ghép

Bảng kê kiểu lắp, sai lệch giới hạn và dung sai lắp ghép

+193 +50

0

-100 -290

+320 +100

+51 +5

0

+15 +2

+19 -15

+2

Bạc - Trục Ø30D11/k6 +195

+65

+15 +2

+193 +50

+62 +7

0

+18 +2

+23 -18

+320 +100

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí - Tập 1, 2 - Trịnh Chất, Lê Văn Uyển

2 Chi tiết máy - Nguyễn Trọng Hiệp

3 Dung sai và lắp ghép - Ninh Đức Tốn