ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY: Thiết kế hộp giảm tốc cấp chậm (kèm file cad)

PHẦN 1: TÍNH TOÁN HỆ DẪN ĐỘNG I.Chọn động cơ. 1, Xác định công suất động cơ +Công suất cần thiết trên trục đông cơ: Pct = ( kw ) Trong đó: Pct là công suất cần thiết trên trục động cơ  là hiệu suất truyền động Tra bảng 2.3(Giáo trình tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí) có: đ là hiệu suất bộ truyền đai. đ = 0,95 k là hiệu suất khớp nối k = 1 br là hiệu suất bộ truyền bánh răng trụ br = 0,97 ol là hiệu suất 1 cặp ổ lăn ol = 0,99 m là số cặp bánh răng ( m = 2) n là số cặp ổ lăn ( n=4 ) Hiệu suất của toàn bộ hệ thống là: Pt là công suất tính toán trên trục máy công tác Ta có: +, Pt = β.P lv ( kw ) P lv = F.v1000 = = 6,3 ( kw ) Trong đó: F là lực kéo băng tải: F = 14000(N) V là vận tốc băng tải: v = 0,45 (ms) β là hệ số tải trọng thay đổi β = Công suất tính toán là: Pt = 0,8.6,3 = 5,04 ( kw ) Vậy công suất cần thiết trên trục động cơ là: Pct = = = 5,8 ( kw ) 2, Xác định vòng quay đồng bộ của trục động cơ Số vòng quay của trục máy công tác là: n lv = 60000.vп.D = = 29,57 ( vòngphút ) Tỉ số truyền của toàn bộ hệ thống được tính theo công thức: u t = u 1 . u 2 trong đó: u 1 là tỉ số truyền động bánh răng trụ hộp giảm tốc 2 cấp chọn u 1 = 16 u 2 tỉ số truyền động đai thang thường chọn u 2 = 3 Tỉ số truyền của toàn bộ hệ thống là: u t = u 1 . u 2 = 16.3 =48 Số vòng quay sơ bộ của toàn bộ động cơ là: n sb = n lv.u t = 29,57.48= 1419 ( vòngphút )

Trang 1

Lời nói đầu

Môn học chi tiết máy đóng vai trò rất quan trọng trong chơng trình đào tạo kỹ s và cán bộ kỹ thuật về nghiên cứu cấu tạo ,nguyên lý làm việc và phơng pháp tính toán thiết

kế các chi tiết, các thiết bị phục vụ cho các máy móc ngành công _ nông nghiệp và giao thông vận tải

Đồ án môn học chi tiết máy có sự kết hợp chặt chẽ giữa lí thuyết với thực nghiệm Lí thuyết tính toán các chi tiết máy đợc xây dựng trên cơ sở những kiến thức về toán học ,vật lí ,cơ học lí thuyết ,nguyên lý máy ,sức bền vật liệu v.v…,đợc chứng minh vàhoàn thiện qua thí nghiệm và thực tiễn sản xuất

Đồ án môn học chi tiết máy là một trong các đồ án có tầm quan trọng nhất đối với một sinh viên khoa cơ khí Đồ án giúp cho sinh viên hiểu những kiến thức cơ bản về cấu tạo, nguyên lý làm việc và phơng pháp tính toán thiết kế các chi tiết có công dụng chung ,nhằm bồi dỡng cho sinh viên khả năng giải quyết những vấn đề tính toán và thiết

kế các chi tiết máy ,làm cơ sở để vận dụng vào việc thiết kế máy sau này

Đợc sự giúp đỡ và hớng dẫn tận tình của thầy - cán bộ giảng dạy thuộc bộ môn chi tiết máy , đến nay đồ án môn học của em đã hoàn thành Tuy nhiên việc thiết kế đồ án không tránh khỏi sai sót em rất mong đợc sự chỉ bảo của các thầy và sự góp ý của các bạn

Em xin chân thành cảm ơn thầy đã giúp đỡ em hoàn thành công việc đợc giao

1, Xỏc định cụng suất động cơ+Cụng suất cần thiết trờn trục đụng cơ:

Trang 2

- Trong đó: Pct là công suất cần thiết trên trục động cơ

 là hiệu suất truyền động

 đ.k.br m.ol n.ot

Tra bảng 2.3(Giáo trình tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí) có:

m là số cặp bánh răng ( m = 2)

n là số cặp ổ lăn ( n=4 )Hiệu suất của toàn bộ hệ thống là:

2, Xác định vòng quay đồng bộ của trục động cơ

Số vòng quay của trục máy công tác là:

Trang 3

Số vòng quay sơ bộ của toàn bộ động cơ là:

Theo bảng phụ lục P1.3(giáo trình tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí)

Ta chọn được động cơ kiểu: 4A132S4Y3

Các thông số của động cơ như sau:

dn

K

Vậy động cơ đã chọn thỏa mãn

II Phân phối tỉ số truyền

Trong đó: u là tỉ số truyền của bánh răng cấp nhanh

u là tỉ số truyền của bánh răng cấp chậm

82,6

Trang 4

- Công suất trên trục II là:



97,0.99,0.2

89,6

17,7 br

PHẦN 2 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT MÁY

A Tính toán bộ truyền đai

: lµ gãc gi÷a hai nh¸nh d©y ®ai.

: lµ chiÒu dµy cña d©y ®ai dÑt

b : lµ chiÒu réng cña ®ai dÑt.

A : lµ diÖn tÝch tiÕt diÖn ®ai A = bx

1 Chọn loại đai phù hợp với khả năng làm việc:

Sinh viªn thùc hiÖn: Trần Trung Thành – Lớp ck5-k5

4

Trang 5

Do chế độ làm việc yêu cầu đối với bộ truyền đai là làm việc ổn định trong hai ca tươngđương với 16 h Cho nên đai phải có độ bền cao thêm vào đó vẫn phải bảo đảm yêu cầu vềkinh tế là là giá thành phải tối thiểu nhất Cho nên ta lựa chọn loại đai dẹt được làm bằng vải

Thay số vào ta có xác định sơ bộ đường kính bánh đai như sau:

5 , 2 6 , 4.3 5 , 2 6 , 4 3 49227 190 234 ( )

Khi đó vận tốc đai được xác định bởi công thức như sau:

1760000

1455.224.14,31000.60

1 1



 d n

làm việc của bộ truyền

3 Xác định đường kính đai lớn:

-  là hệ số trượt đối với đai vải cao su thì  = 0,01

* Kiểm nghiệm lại số vòng quay thực của bánh bị dẫn Ta có số vòng quay thực của bánh

bị dẫn được xác định bởi công thức như sau:

39,455710

224.1455.01,01

.12

1 1 '

d

d n

86 , 462

86 , 462 39 , 455

% 100

2 2 ' 2

 n < 4% đây là giá trị vẫn đáp ứng được điều kiện bộ truyền đai làm việc bình thường

cầu

4 Xác định khoảng cách giữa hai trục bánh đai a và chiều dài của đai L.

)18681401

()710224).(

25,1()).(

25

)dd.(

2

)dd.(

Trang 6

Thay số vào công thức trên ta thu được giá trị của L như sau:

44671500

.4

)224710.(

14,32

)710224.(

14,31500



Số vòng chạy của đai:

6 Xác định chiều dày () và chiều rộng (b) của đai dẹt.

Để đai ta thiết kế làm việc tốt cho hiệu suất bộ truyền khác 0 thì đai thiết kế ra phải đápứng được khả năng kéo của đai phát sinh ra trong quá trình làm việc không được vượt quámột giá trị cho phép xác định bởi thực nghiệm (Tránh hiện tượng trượt trơn hoàn toàn)

0 0

K.Fb

t

d t

1000.5,71000

N v

P

F dc

cho phép nhằm hạn chế ứng suất phát sinh ra trong đai có tác dụng tăng tuổi thọ của đai Đốivới đai làm bằng vải và cao su tra Bảng 4.8 (Trang 55-Tập 1 Tính toán )

15,1.404

K.F

Đối với đai dẹt ứng suất cho phép được xác định theo thực nghiệm như sau:

6

Trang 7

mm b

Vây ta chọn theo tiêu dãy chuẩn ta chọn b = 63 (mm)

7 Tính chiều rộng của bánh đai (B).

Tra bảng 21.16 ta có chiều rộng bánh đai B = 71 (mm)

8 Xác định lực tác dụng lên trục F r :

Lực tác dụng lên trục bánh đai được xác định theo công thức:

Thªm 100 : 400

224

§ êng kÝnh ®ai lín

ChiÒu réng b¸nh ®ai

ChiÒu dµi d©y ®ai

TiÕt diÖn ®ai

§ êng kÝnh ®ai nhá

Lùc t¸c dông trôc ®ai

mm

mmN

710

7144675x631178

Ký hiÖudd

BL

Fxb

Trang 8

PHẦN II I TÍNH TOÁN CÁC TRUYỀN BÊN TRONG HỘP GIẢM TỐC.

A.THIẾT KẾ CẶP BÁNH BÁNH RĂNG THẲNG Ở CẤP NHANH:

1.Chọn vật liệu.

Bánh nhỏ: Chọn vật liệu thép C45 và chế độ nhiệt luyện là tiến hành tôi cải thiện sau khi

gia công có các thông số kỹ thuật (độ cứng,giới hạn bền và giới hạn bền chảy) lần lượt nhưsau:

Bánh lớn: Chọn vật liệu thép C45 cũng tiến hành tôi cải thiện sau khi gia công có các

thông số về vật liệu (độ cứng, giới hạn bền và giới hạn bền chảy) lần lượt như sau:

2 Xác định ứng suất tiếp xúc [ H ] và ứng suất uấn [ f ] cho phép.

a Ứng suất tiếp xúc cho phép được xác đinh bởi công thức như sau:

H Hlim SH.ZR.ZV.KL.KxH

HL o

lim H lim

H  K

Theo Bảng 6.2 (Trang 94 - Tập 1: Tính toán thiết kế hệ thông dẫn động cơ khí) ta có công

Vậy ta có giới hạn bền mỏi tiếp xúc của bánh răng nhỏ và bánh răng lớn như sau:

, 2 4

, 2 2

7 4

, 2 4

, 2 1

10 47 , 1 235 30

30

10 7 , 1 250 30

30

HB N

HO

T /T  t n

c.60

Trong đó: - c là số lần ăn khớp trong một vòng quay Nên ta có c =1

8

Trang 9

- Ti là mômen xoắn ở chế độ i của bánh răng đang xét

Thay số vào các giá trị tương ứng của công thức ta có:

7 2

7 3

3

8

6 , 4 ) 66 , 0 ( 8

2 , 3 1 1

1.570

1 lim

H HL

o H H

1.540

2 lim

H HL

o H H

F

S

K K

Trong đó - m là bậc của đường cong mỏi, m = 6 do HB < 350

6 6

8

6 , 4 ) 66 , 0 ( 8

2 , 3 1 1

Thay số vào ta sẽ xác định được ứng suất cho phép của bánh răng như sau:

9

Trang 10

  257,1

75,1

1.1.450

.1 lim

F

FC FL

o F F

S

K K



75,1

1.1.423

2 lim

F

FC FL

o F F

S

K K

1

ba H

H u

K T







- K là hệ số phụ thuộc vào vật liệu làm bánh răng K = 49,5 (Bảng 6.5)

Tra bảng 6.6 ta có

tiếp xúc

Thay số vào công thức ta sẽ xác

Theo dãy tiêu chuẩn hoá ta sẽ chọn m = 3 mm

  3.4,91 1 25,38

225.21

Vậy không cần dịch chỉnh bánh răng

5 Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc.

10

09 , 1 ) 1 91 , 4 (

035 53 , 0 ) 1 (

Trang 11

Do H =

1

1 1

)1.(

2

U b

U K T d

Z Z

Ta đã biết được các thông số như sau:

2 2

1 2 , 3 88 , 1 1 1

2 1

.

1 , 1 1 05 , 1 154412

2

1 , 76 75 , 78 5 , 5 1

2

1

u a v g

K K T

d b K

o F

H

H H H Hv

1 1

Thay số vào ta xác định được ứng suất tiếp xúc tác dụng trên bền mặt răng như sau:

91 , 4 75 , 78

) 1 91 , 4 (

155 , 1 154412

2 1

, 76

85 , 0 76 , 1

274





(MPa)

*, Tính lại chiều rộng vành răng:

Ta chọn b = 70 (mm)

b = 64(mm)

6 Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn.

11

Trang 12

Để bảo đảm bánh răng trong quá trình làm việc bị gãy răng thì ứng suất uấn tác dụng lên

Ta co:

m d b

Y Y Y K

F

.

2

1

1 1

- m : Môdum của bánh răng

.

26 , 1 1 1 , 1 154412

2

1 , 76 75 , 78 5 , 14 1

2

1

u a v g

K K T

d b K

o F F

F F F Fv

1 1

3.1,76.75,78

9,3.39,1.154412

2

1

1 1

m d b

Y K

MPa MPa

F F

7 , 241 9

, 85

1 , 257 1

, 93

2 2

1 1



7 Kiểm nghiệm răng về quá tải

Để bộ truyền khi quá tải (xảy khi mở máy hoặc hãm máy Lúc đó momen xoắn tăng độtngột) không bị biến dạng dư, gẫy dòn lớp bề mặt của răng hoặc biến dạng dư, phá hỏng tĩnh

12

Trang 13

ch max

H

.8,0

.8,2

8,0

.MPa1624580

.8,2

8,2

ch max

1

F

1 ch max

8,0

.MPa1260450

.8,2

8,2

ch max

2

F

2 ch max

F

qt H max

H

K

(*)

Thay số vào công thức (*) ta có:

,

18 8 2

, 2 9 ,

8 5

.

4 6 4 82

,

20 4 2

, 2 1 , 93

.

12 6 0 9

,

58 9 2

, 2 7 ,

39 7

m ax 2

2

ma x

m ax 1

1

ma x

m ax 1

1

m ax

MPa MPa

K

MPa MPa

K

M Pa MPa

K

F qt

F F

F

q t F

F

H

q t H

Kết luận: Vậy cặp bánh răng ta đã tính toán được ở trên hoàn toàn đảm bảo được rằng bộ

truyền cấp nhanh làm an toàn

* Thông số cơ bản của bộ truyền cấp nhanh :

Trang 14

B THIẾT KẾ CẶP BÁNH TRỤ RĂNG NGHIÊNG Ở CẤP CHẬM:

1.Chọn vật liệu.

Bánh nhỏ: Chọn vật liệu là thép C45 cũng tiến hành tôi cải thiện sau khi gia công có các

thông số kỹ thuật (độ cứng,giới hạn bền và giới hạn bền chảy) lần lượt như sau:

Bánh lớn: Chọn vật liệu là thép C45 cũng tiến hành tôi cải thiện sau khi gia công có các

thông số kỹ thuật (độ cứng, giới hạn bền và giới hạn bền chảy) lần lượt như sau:

2 Xác định ứng suất tiếp xúc [ H ] và ứng suất uấn [ f ] cho phép.

a Ứng suất tiếp xúc cho phép được xác đinh bởi công thức như sau:

H Hlim SH.ZR.ZV.KL.KxH

HL o

lim H lim

H  K

14

Trang 15

Theo Bảng 6.2 (Trang 94-Tập 1: Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí) ta công thức xác

, 2 4

, 2 2

7 4

, 2 4

, 2 1

10 47 , 1 235 30

30

10 2 250 30

30

HB N

HO HO

max i

HE 60.c T /T t n





max i 2

HE 60.c T /T t n

Tiến hành thay thế các giá trị bằng số ta có

7 2

7 3

3

8

6 , 4 ) 66 , 0 ( 8

2 , 3 1 1

1.570

1 lim

H HL

o H H

1.540

2 lim

H HL

o H H

9,49018,5182

][][

54,504]

[

][

b Ứng suất uốn cho phép được xác đinh bởi công thức như sau:

  F  o Flim YR YS KxF KFC KFL/ SF.

- K là hệ số xét đến sự ảnh hưởng của tải đặt K = 1

15

Trang 16

Theo Bảng 6.2 (Trang 94-Tập 1: Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí) ta có công thức

 m i imax

i

FE 60.c T /T t n

max i 2

FE 60.c T /T t n

Tiến hành thay số vào các giá trị trong công thức ta có:

6 2

7 6

6

8

6 , 4 ) 66 , 0 ( 8

2 , 3 1 1

1.450

1 lim

F FL

o F F

1.423

2 lim

F FL

o F F

ba H

H u

K T







(mm)Trong đó: - T là mômen xoắn trên trục bánh chủ động (là trục II)

Trang 17

3 , 193 4

, 0 26 , 3 15 , 518

13 , 1 364221 )

1 26

4 Xác định các thông số ăn khớp của bánh răng nghiêng là

* Môđun pháp của bánh răng trụ răng nghiêng (m) được xác đinh như sau:

Theo dãy tiêu chuẩn hoá ta sẽ chọn môdun pháp m = 3 mm

Đối với hộp giảm tốc phân đôi có sử dụng bánh răng nghiêng thì góc nghiêng của mỗi

  3.3,26 1 30,8

82,0.240.21

cos

a

Khi đó góc nghiêng răng thực tế có giá trị xác định như sau:

5 Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc.

2

U b

U K T d

Z Z

8 , 0 2 49

sin

87 , 36 cos 2 2

1 1

55 , 0 73 002 , 0

.

008 , 1 13 , 1 13 , 1 5 , 364220

2

7 , 112 96 69 , 0 1

2

1

u a v g

K K T d b K

o H H

H H Hv

Trang 18

Bảng 6.15 (Trang 107-Tập 1:Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí)  H = 0,002.

26 , 3 96

) 1 26 , 3 (

29 , 1 5 , 364220

2 7

, 112

845 , 0 46 , 1 274





(Mpa)

toán đã đáp ứng được điều kiện bền do tiếp xúc

*, Tính lại chiều rộng vành răng:

])/[ H

H 

Chọn b = 60 (mm)

b = 0,9.60 = 54 (mm) Chọn b = 55 (mm)

6 Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn.

Để bảo đảm bánh răng trong quá trình làm việc không bị gãy răng thì ứng suất uấn tác

Mà

m d b

Y Y Y K

2

1

1 1

, 191 )

/(cos

61 , 3 6

, 58 ) /(cos

2 3

2 2

1 3

1 1

F v

Y Z

Z

Y Z

Z



Bảng 6.18(Trang 109-Tập1: Tínhtoán )

.

02 , 1 37 , 1 3 , 1 5 , 364220

2

7 , 112 96 07 , 2 1

2

1

u a v g

K K T d b K

o F F

F F Fv

1 1

3 7 , 112 96

61 , 3 71 , 0 74 , 0 82 , 1 5 , 364220

2

.

2

1

1 1

m d b

Y Y Y K

Nhận thấy rằng cả hai bánh răng đều đáp ứng được điều kiện bền uấn vì :

18

Trang 19

MPa MPa

F F

7 , 241 3

, 77

1 , 257 5

, 77

2 2

1 1



7 Kiểm nghiệm răng về quá tải

F

ch max

H

.8,0

.8,2

8,0

.MPa1624580

.8,2

8,2

1 ch max

1

F

1 ch max

8,0

.MPa1260450

.8,2

8,2

2 ch max

2

F

2 ch max

F

qt H max

H

K

(*)

Thay số vào công thức (*) ta có:

, 2 3 ,

7 7

.

4 64 5

,

1 70 2

, 2 5 ,

7 7

.

1 26 0 1

,

50 3 2

, 2

33 9 ,2

max 2

2 max

ma x 1

1 max

max 2

max

MPa MPa

K

MPa MPa

K

MPa MPa

K

F qt

F F

F qt

F F

H qt

H H

Kết luận: Vậy cặp bánh răng ta đã tính toán được ở trên hoàn toàn đảm bảo được rằng bộ

truyền cấp nhanh làm an toàn

* Thông số cơ bản của bộ truyền cấp chậm :

Trang 20

- Góc nghiêng của răng:  = 36,870.

Trang 21

Ta có chiều dài may ơ, bánh đai ,răng nối trục

Trang 23

( với α là góc nghiêng đường nối tâm bộ truyền ngoài)

* Xác định đường kính trục vào của hộp giảm tốc

a các lực tác dung lên trục và biểu đồ mô men

- lực từ bánh đai tác dụng lên trục:

23

Trang 24

135

72

0

270

135

72

00

1 1

yB r

yđ yA

xB t

xđ xA

yB r

yA yđ

y

xB t

xA xđ

x

F F

F M

F F

F M

F F F

F F

Trang 25

Biểu đồ mômen trên trục I

25

Trang 26

Theo công thức 10.15;10.16;10.17 ta tính được

133725 ]

- Tại chỗ lắp ổ lăn (tiết diện A)

1 2

75 ,

] [

1 ,

tdC

M

= 38,35 (mm) Chọn d = 40 (mm)

Xuất phát từ các yêu cầu về độ bền, lắp ghép và công nghệ ta chọn đường kính các đoạn trục như sau:

Kiểm nghiệm về độ bền mỏi

kết cấu trục thiết kế phải thỏa mãn điều kiện

Trong đó: [s] hệ số an toàn cho phép ( [s] = 1,5 … 2,5 )

Khi cần tăng cứng thì [s] = 2,5 … 3( không cần kiểm tra độ bền cứng của trục)

sσ; sτ] = 15 … 30 Mpa ( lấy giá nhỏ đối với trục vào và giá trị lớn : hệ số an toàn chỉ xét riêng cho từng trường hợp ứng suất pháp hoặc ứng suất tiếp: đượctính theo công thức 10.20 ; 10.21

mj a

d Tj

Trang 27

Trong đó σ-1 và τ] = 15 … 30 Mpa ( lấy giá nhỏ đối với trục vào và giá trị lớn -1 là giới hạn mỏi uốn xoắn của chu trình đối xứng, vật liệu thép 45 thường

τ] = 15 … 30 Mpa ( lấy giá nhỏ đối với trục vào và giá trị lớn -1 = 0,58.σ-1= 151,73 (MPa)

Theo bảng 10.7 ta có trị số kể đến ảnh hưởng của ứng suất trung bình đến độ bền mỏi

ψτ] = 15 … 30 Mpa ( lấy giá nhỏ đối với trục vào và giá trị lớn = 0

vì các trục của hộp giảm tốc đều quay nên ứng suất uốn thay đổi theo chu kỳ đối xứng do đó

)540.(

5.1232

40

2

)(

.32

1

1 3

d

t d t b d

= 5361

40.2

)540.(

5.1216

40

2

)(

.16

1

1 3

d

t d t b d

= 11641

Vì trục quay 1 chiều,ứng suất xoắn thay đổi theo chu kỳ mạch động

- τ] = 15 … 30 Mpa ( lấy giá nhỏ đối với trục vào và giá trị lớn m = τ] = 15 … 30 Mpa ( lấy giá nhỏ đối với trục vào và giá trị lớn a = Tmax / 2 = Tj / 2.Woj

τ] = 15 … 30 Mpa ( lấy giá nhỏ đối với trục vào và giá trị lớn mC = τ] = 15 … 30 Mpa ( lấy giá nhỏ đối với trục vào và giá trị lớn aC = T1 /2.W = 154412/2.11641 = 6,6

hệ số xác định theo công thức 10.25, 10.26 là

Kτ] = 15 … 30 Mpa ( lấy giá nhỏ đối với trục vào và giá trị lớn d = (Kτ] = 15 … 30 Mpa ( lấy giá nhỏ đối với trục vào và giá trị lớn /ετ] = 15 … 30 Mpa ( lấy giá nhỏ đối với trục vào và giá trị lớn + Kx - 1)/ k

Theo bảng 10.12 khi dùng dao phay đĩa, hệ số tập trung ứng suất tại rãnh then ứng với vật liệu có σb = 600 Mpa là kσ = 1,46 ; kτ] = 15 … 30 Mpa ( lấy giá nhỏ đối với trục vào và giá trị lớn = 1,54 theo bảng 10.10 tra được hệ số kích thước tai tiếtdiện C là :

- εσ13 = 0,85 ; ετ] = 15 … 30 Mpa ( lấy giá nhỏ đối với trục vào và giá trị lớn 13 = 0,78

16 , 261

dC C

Định dạng
Số trang	46
Dung lượng	1,02 MB