ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY_HỘP GIẢM TỐC 2 CẤP PHÂN ĐÔI FULL

ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY_HỘP GIẢM TỐC 2 CẤP PHÂN ĐÔI FULL full file thuyết minh + CAD ( được lưu trong file đính kèm và trong đường link gg driver trong bản thuyết minh).

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM

KHOA CƠ KHÍ

BỘ MÔN THIẾT KẾ MÁY

ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ Học kỳ I-Năm học 2016-2017

Giáo viên hướng dẫn:PGS.TS Vũ Như Phan Thiện

Hệ thống dẫn động băng tải bao gồm:

1 Động cơ điện 3 pha không đồng bộ

2 Bộ truyền đai thang

3 Hộp giảm tốc bánh răng trụ hai cấp phân đôi

Thời gian phục vụ L(năm): 5

Số ngày làm/năm Kng (ngày): 200

Số ca làm việc trong ngày (ca): 2

t1 (s): 21

t2 (s): 25

T1 : T

T2: 0,8T

LỜI NÓI ĐẦU

Đất nước ta đang trên đà phát triển, do đó khoa học kĩ thuật đóngmột vai trò quan trọng trong công cuộc công nghiệp hóa, hiện đại hóa đấtnước Việc áp dụng khoa học kĩ thuật chính là làm tăng năng suất laođộng, thay thế sức lao động của người lao động một cách có hiệu quảnhất, bảo đảm an toàn cho người lao động trong quá trình làm việc Để tạonền tảng tốt cho bước phát triển trong tương lai, chúng ta cần đầu tư,nghiên cứu, giáo dục, phát triển khoa học kĩ thuật một cách nghiêm túcngay từ trong các trường đại học

Đồ án môn học Chi Tiết Máy là một môn học giúp sinh viên ngànhChế Tạo Máy có bước đi chập chững, làm quen với công việc thiết kế màmỗi người kĩ sư cơ khí sẽ gắn cuộc đời mình vào đó Học tốt môn học này

sẽ giúp cho sinh viên mường tượng ra được công việc tương lai, qua đó cócách nhìn đúng đắn hơn về con đường học tập đồng thời tăng thêm lòngnhiệt huyết, yêu nghề cho mỗi sinh viên Không những thế quá trình thựchiện đồ án sẽ là thử thách thực sự đối với những kĩ năng mà sinh viên đãđược học từ những năm trước như vẽ cơ khí, kĩ năng sử dụng phần mềm:Autocad, Autocad Mechanical, Autodesk Inventor… cùng với những kiếnthức trong những môn học nền tảng: Nguyên lí máy, Chi tiết máy, Dungsai và Kĩ thuật đo…

Trong quá trình thực hiện đồ án, chúng em nhận được sự chỉ dẫn rất

tận tình của thầy PGS.TS Vũ Như Phan Thiện cùng các quý thầy cô

khác trong Khoa Sự giúp đỡ của các thầy cô là nguồn động lực lớn lao cỗ

vũ tinh thần cho chúng em trên con đường học tập, rèn luyện đầy gian lao

vất vả.

Do đây là bản thiết kế kĩ thuật đầu tiên mà chúng em thực hiện nênchắc chắn sẽ mắc phải những thiếu xót, sai lầm Em rất mong nhận được

sự góp ý chân thành từ phía các thầy cô Em xin chân thành cảm ơn

Sinh viên thực hiện

Toàn bộ file và file CAD được lưu ở đường link gg driver cuối

bài!

MỤC LỤC

TÀI LIỆU THAM KHẢO 8

PHẦN I: CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN 9

1 CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN 9

2 PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN 10

3 LẬP BẢN ĐẶC TÍNH 11

PHẦN II: THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI 12

1 THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA BỘ TRUYỀN ĐAI 13

2 TRÌNH TỰ THIẾT KẾ 13

PHẦN III: THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN TRONG HỘP GIẢM TỐC BỘ 16

1 CHỌN VẬT LIỆU 16

2 XÁC ĐỊNH ỨNG SUẤT CHO PHÉP 16

a) Ứng suất tiếp xúc cho phép 16

b) Ứng suất uốn cho phép 18

c) Ứng suất cho phép khi quá tải 19

3 TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG CẤP NHANH 19

a) Xác định khoảng cách trục sơ bộ 19

b) Xác định các thông số ăn khớp 20

c) Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc 21

d) Kiểm nghiệm độ bền uốn 23

e) Kiểm nghiệm quá tải 25

f) Các thông số về kích thước cơ bản của bộ truyền 26

4 TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG CẤP CHẬM 27

a) Xác định khoảng cách trục sơ bộ 27

b) Xác định các thông số ăn khớp 27

c) Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc 28

d) Kiểm nghiệm độ bền uốn 30

e) Kiểm nghiệm quá tải 32

f) Các thông số về kích thước cơ bản của bộ truyền 33

KIỂM TRA BÔI TRƠN NGÂM DẦU 34

PHẦN IV: TÍNH TOÁN TRỤC VÀ CHỌN Ổ LĂN 35

I TRỤC 35

1 Chọn vật liệu 35

2 Xác định dường kính sơ bộ của trục 35

3 Chọn nối trục đàn hồi 35

4 Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và các điểm đặc lực 37

5 Xác định trị số và chiều lực từ các chi tiết quay tác dụng lên trục 38

a Trục I 38

b Trục II 39

c Trục III 39

6 Định đường kính và chiều dài các đoạn trục 44

7 Kiểm nghiệm độ bền trục 45

8 Kiểm nghiệm độ bền then 46

II CHỌN Ổ LĂN 47

1 Tính toán ổ lăn trục I 47

a Chọn loại ổ lăn 47

b Chọn cấp chính xác cho ổ lăn 47

c Kiểm tra khả năng tải của ổ 47

2 Tính toán ổ lăn trục II 49

a Chọn loại ổ lăn 49

b Chọn cấp chính xác cho ổ lăn 50

c Kiểm tra khả năng tải của ổ 50

3 Tính toán ổ lăn trục III 51

b Chọn cấp chính xác cho ổ lăn 52

c Kiểm tra khả năng tải của ổ 52

PHẦN V: KẾT CẤU VỎ HỘP VÀ CÁC CHI TIẾT KHÁC 54

I THIẾT KẾ KẾT CẤU VỎ HỘP GIẢM TỐC 54

1 Xác định các kích thước cơ bản của vỏ hộp 54

2 Một số kết cấu khác liên quan đến cấu tạo vỏ hộp 57

a Bulông vòng 57

b Chốt định vị 57

c Cửa thăm 58

d Nút thông hơi 59

e Nút tháo dầu 59

f Que thăm dầu 60

g Bôi trơn ổ lăn 62

II LẮP GHÉP VÀ DUNG SAI 62

1 Chọn cấp chính xác chế tạo 62

2 Chọn kiểu lắp 62

3 Bảng thống kê các kiểu lắp, trị số của sai lệch giới hạn và dung sai các kiểu lắp 63

Bảng dung sai lắp bánh răng, ổ lăn, bạc lót và phớt chắn dầu 64

Bảng dung sai lắp ghép then 64

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] “Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí-Tập 1”-Trịnh Chất và Lê Văn Uyển-NXB Giáo Dục;

[2] “Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí-Tập 2”-Trịnh Chất và Lê Văn Uyển-NXB Giáo Dục;

[3] “Cơ sở thiết kế máy”-Nguyễn Hữu Lộc-NXB Đại học Quốc gia TPHCM[4] “Vẽ kỹ thuật cơ khí”-Lê Khánh Điền-NXB Đại học Quốc gia TPHCM

PHẦN I CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN

P



 Xác định số vòng quay sơ bộ của động cơ:

 Số vòng quay của trục công tác:

.450

lv

v n

u  : Tỷ số truyền của bộ truyền xích ống con lăn

 Số vòng quay sơ bộ của động cơ:

n u n

Ta chọn u  Dựa vào hình 3.20 tài liệu tham khảo ta chọn h 10 u 1 3,58 là

tỷ số truyền của cặp bánh răng cấp nhanh, u 2 2,79 là tỷ số truyền của cặp bánh răng cấp chậm

Tỷ số truyền của bộ truyền đai:

1 2

30,16

3,02 3,58.2,79

ch d

u u

u u

5,578( ) 0,97.0,99

5,578

5,808( ) 0,97.0,99

dc d

n n u

(vòng/phút)

1 2 1

953,6

266, 4 3,58

n n u

(vòng/phút)

2 3 2

266,4

95,5 2,79

n n u

1 9,55.10 P 58165,3

2 9,55.10 P 199962,1

3 9,55.10 P 535700

dc

dc

P T

n

(Nmm)

6 9,55.10 ct 525000

ct

ct

P T

n

(Nmm)

PHẦN II THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI

1 THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA BỘ TRUYỀN ĐAI

Công suất bộ truyền: 6,114 kW

 Chọn tiết diện đai:

Chọn đai tiết diện A (H.4.1)

400

2,915 (1 ) 140.(1 0,02)

d u

d2=873,465da2=891,683df2=851,025Vận tốc trung bình(m/

s)

v = 2,135

PHẦN III THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN TRONG HỘP GIẢM TỐC

BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG

1 CHỌN VẬT LIỆU

Do không có yêu cầu đặc biệt và theo quan điểm thống nhất trong thiết kế,

ta chọn vật liệu hai cấp bánh răng như nhau Chọn vật liệu nhóm I, tra theo bảng 6.1 ta chọn các vật liệu cho bánh răng chủ động và bị động như sau:

Vậtliệu

Nhiệtluyện

[σ b] (MPa)

[σ ch] (MPa)

Độ rắnHBBánh chủ

động

Thép45

Tôi cải

2 XÁC ĐỊNH ỨNG SUẤT CHO PHÉP

Với vật liệu đã chọn như trên, ta chọn độ rắn HB1 = 245, HB2 = 230

a) Ứng suất tiếp xúc cho phép

Sử dụng công thức (6.5) và (6.7), ta tính được NHO và NHE:

Vì NHE2 > NHO2 nên KHL2 = 1

Suy ra NHE1>NHO1 nên KHL1 = 1

Theo bảng 6.2, với thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn 180 … 350

b) Ứng suất uốn cho phép

Khi tính sơ bộ lấy YRYSKxF = 1, ứng suất uốn cho phép [σ F] được xác định theo công thức (6.2a):

Từ đó theo công thức (6.2a), ta có:

[σ F1]=441.1.1

[σ F2]=414.1.1

c) Ứng suất cho phép khi quá tải

Theo công thức (6.13), ứng suất tiếp xúc cho phép khi quá tải là:

Giá trị của ba bánh răng nghiêng: ta chọn ba1 = 0,3

Với bánh răng 2 cấp phân đôi: ba1 =0,3/2= 0,15

Chọn sơ bộ 360 , theo (6.31):

0 1

1

1

2 cos 2.160.cos(36 )

22,61 ( 1) 2,5(3,58 1)

w

a z

Tính lại tỷ số truyền: u1=79/22=3,59

Tính lại góc β :

1 2 ( ) 2.(22 79)

0 037,9 37 54'

KHv : hệ số kể đến tải trọng động xuất hiện trong vùng ănkhớp khi tính về tiếp xúc :

Tra bảng 6.15 δH= 0,002 , tra bảng 6.16 g  o 73

1 11 1

/ 0, 002.73.3, 489 160 / 3,58 3, 405 3, 405.24.69,87

2 2.29082,65.1,04.1,142 1,142.1,04.1,083 1, 286

H w w Hv

H H

b d K

d) Kiểm nghiệm độ bền uốn

Để đảm bảo độ bền uốn, ứng suất uốn sinh ra tại chân răng không đượcvượt quá một giá trị cho phép Theo công thức (6.43) và (6.44):

Trong đó:

T1 = 29082,65 (Nmm)

m = 2,5 (mm)bw: chiều rộng vành răng,theo tính toán ở trên, bw1 = 24 (mm)dw1: đường kính vòng lăn bánh chủ động, dw11 = 69,87 (mm)Y = 1/: hệ số kể đến sự trùng khớp của răng

KF : hệ số tính đến sự phân bố không đều tải trọng cho các đôi răngkhi tính về uốn Tra bảng 6.14 với v = 3,489 m/s, CCX 9 : KF = 1,38KFv :hệ số kể đến tải trọng động xuất hiện trong vùng ăn khớp khitính về uốn:

Tra bảng 6.15 F 0,006, tra bảng 6.16 g  o 73

1 11 1

/ 0,006.73.3, 489 160 / 3,58 10, 216 10, 216.24.69,87

2 2.29082,65.1,1.1,38

F w w Fv

F F

b d K

Với m = 2,5 mm, YS = 1,08 - 0,0695ln(2,5) = 1,02; YR = 1; KxF = 1 ,theo (6.2) và (6.2 a)

e) Kiểm nghiệm quá tải

Theo (6.48) với

max 1,8

qt

T K T

Vậy bộ truyền không bị quá tải

f) Các thông số về kích thước cơ bản của bộ truyền

4 TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG CẤP CHẬM

2 1

2

42, 22 ( 1) 2,5.(2,79 1)

w

a z

m u

z2 = u2z1 = 2,79.42= 117,18 (răng)Lấy z2 = 117(răng) (Zmax=120).

Tính lại tỷ số truyền: u2=117/42=2,786

c) Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc

KH : hệ số tính đến sự phân bố không đều tải trọng cho ácdôi răng khi tính về tiếp xúc Tra bảng 6.14 với v = 1,472 m/s,CCX 9 : KH = 1,13

KHv : hệ số kể đến tải trọng động xuất hiện trong vùng ănkhớp khi tính về tiếp xúc :

Tra bảng 6.15 H 0,004, tra bảng 6.16 g  o 73

2 21 2

/ 0,004.73.1, 472 200 / 2,79 3,64 3, 64.80.105,54

2 2.199962,1.1,02.1,13 1,13.1,02.1,067 1, 230

H w w Hv

H H

b d K

d) Kiểm nghiệm độ bền uốn

Để đảm bảo độ bền uốn, ứng suất uốn sinh ra tại chân răng không đượcvượt quá một giá trị cho phép Theo công thức (6.43) và (6.44):

Trong đó:

T1 = 199962,1 (Nmm)

m = 2,5 (mm)bw: chiều rộng vành răng,theo tính toán ở trên, bw2 = 80 (mm)dw21: đường kính vòng lăn bánh chủ động, dw21 = 105,54 (mm)Y = 1/: hệ số kể đến sự trùng khớp của răng

v v

KF : hệ số tính đến sự phân bố không đều tải trọng cho cácđôi răng khi tính về uốn Tra bảng 6.14 với v =1,472 m/s, CCX 9 :KF = 1,37

KFv :hệ số kể đến tải trọng động xuất hiện trong vùng ănkhớp khi tính về uốn:

Tra bảng 6.15 F 0,011, tra bảng 6.16 g  o 73

2 21 2

F F

b d K

e) Kiểm nghiệm quá tải

Theo (6.48) với

max 1,8

qt

T K T

Vậy bộ truyền không bị quá tải

f) Các thông số về kích thước cơ bản của bộ truyền

KIỂM TRA BÔI TRƠN NGÂM DẦU

Điều kiện bôi trơn ngâm dầu đối với hộp giảm tốc bánh rang trụ 2 cấp (theo giáo trình cơ sở chi tiết máy_thầy Nguyễn Hữu Lộc):

1 Mức dầu thấp nhất ngập (0,75-2) chiều cao răng h2 (h2 =2,25m) của bánh răng 2 ( nhưng ít nhất 10mm)

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

3 Mức dầu cao nhất không được ngập quá 1/3 bán kính bánh răng 4 (d4/6).Tổng hợp 3 điều kiện trên thì để đảm bảo điều kiện bôi trơn phải thỏa:

PHẦN IV TÍNH TOÁN TRỤC VÀ CHỌN Ổ LĂN

I.TRỤC

1 Chọn vật liệu

Vật liệu hay dùng trong thiết kế, chế tạo trục ở các hộp giảm tốc thường

là thép 45 thường hoá Tra bảng 6.1 về cơ tính của một số vật liệu, ta được:

b = 600(MPa); [] = 15 30 MPa

2 Xác định dường kính sơ bộ của trục

Theo 10.9 đường kính trục thứ k với k=1 3: dk =

Theo bảng 16.10a tài liệu [I] có bảng thông số nối trục sau:

125

18

M1

80

42

20

3

Suy ra:σd =2.1,35.5357008.160.18,36 =1,744(MPa)<[σ ]

Vậy nối trục đảm bảo sức bền dập

Kiểm nghiệm bền của chốt:σ u= k T l o

0,1.(d¿¿c)3 z D o<[σ u] ¿

Với : [σ u]-ứng suất cho phép của chốt,ta chọn [σ u]=70(MPa)

lo = l1 +l2

2= 42 +202 =52(mm)

Suy ra: σ u= 1,35.535700 52

0,1 183.8 160 =50,38<[σ u]

Vậy nối trục đảm bảo sức bền của chốt

4 Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và các điểm đặc lực

Tra bảng 10.2, tính gần đúng chiều đúng chiều rộng ổ lăn:

b01 = 17 mm ; b02 = 23 mm ; b03 = 29 mmXác định chiều dài mayơ đĩa xích và bánh răng trụ: theo 10.10

lm22 = (1,2 1,5) 40 = 48 60 (mm)-> chọn lm22 =51 mmlm13 = (1,2 1,5) 20 = 24 30 (mm)->chọn lm13 = 25mmlm32= lm33 = (1,2 1,5) 55 = 66 …82,5 (mm)->chọn lm32= 70mmChiều dài mayơ bánh đai và mayơ nửa khớp nối trục vòng đàn hồi (theo 10.13):

lm12 = (1,2 1,5) 20 = 24 30 (mm)->chọn lm12 = 20 mmlm33 = (1,4 2,5) 55 = 77 137,5 (mm)->chọn lm33 = 80 mm

 Khoảng cách lki trên trục thứ k từ gối đỡ 0 đến chi tiết quay thứ i như sau:

l12 = -lc12 = 0,5 ¿ (lm12 + b01) + k3 +hn= 0,5 ¿ (25 + 17) + 13 + 20= -55 mm

lc33=0,5(lm33+b03)+k3+hn=0,5(80+29)+15+20=89,5Lấy lc33=90mm

l32=l23=138 mm

l31=l21=276mml33=2l32+lc33= 366 mml11=l21=l31=2l32= 276 mm

5 Xác định trị số và chiều lực từ các chi tiết quay tác dụng lên trục

a Trục I

Chọn hệ toạ độ như sơ đồ phân tích lực:

Lực từ bộ truyền đai tác dụng lên trục 1:

.780

d v

Lực khớp nối đàn hồi tác dụng lên trục 1:

3

2 2.535700

5102 210

tnt t

BIỂU ĐỒ MOMEM TRỤC I

BIỂU ĐỒ MOMEN TRỤC II

BIỂU ĐỒ MOMEN TRỤC III

6 Định đường kính và chiều dài các đoạn trục

Momen tương đương tại tiết diện j:

tdj j

M d





  là ứng suất cho phép của thép chế tạo trục Với b 600MPa tra bảng

10.5 ta chọn 1 63MPa; 2 63MPa; 3 50MPa

Kết quả tính toán momen tương đương:

Kết quả tính toán đ ường kính trục ở các tiết diện:

8 Kiểm nghiệm độ bền then

Tiết

T N.mm

dMPa

cMPa

Ta tiến hành kiểm tra mối ghép then bằng về độ bền dập theo 9.1 và độ

bền cắt theo 9.2 Kết quả tính toán thu được như sau:

Kết luận: Với   100MPa (bảng 9.5: va đập nhẹ) và   40 60MPa cả 3trục đều đảm bảo an toàn

II CHỌN Ổ LĂN

1 Tính toán ổ lăn trục I

a Chọn loại ổ lăn

Đặc điểm làm việc:

c Kiểm tra khả năng tải của ổ

Khả năng tải động của ổ được tính theo công thức:

m d

Xác định tải trọng động quy ước: theo 11.3

( r YF )a t d

Đối với ổ đũa trụ ngắn đỡ: Q =VFrktkđ

Ở đây:

- Fr và Fa là tải trọng hướng tâm và tải trọng dọc trục kN

- V: hệ số kể đến vòng quay Vì vòng trong quay nên V=1;

- kt: hệ số kể đến ảnh hưởng của nhiêt độ Lấy kt=1 với nhiệt độ làm việc

- kd: hệ số kể đến đặc tính tải trọng tra bảng 11.3 với hộp giảm tốc công suất nhỏ, tải trọng tĩnh, va đập nhẹ, kd=1,2

- X: hệ số tải trọng hướng tâm

h

L L

n

(giờ)Kiểm tra khả năng tải tĩnh:

0B rB 1, 24 0 8,61

0B 0 r 0 a 0,744 0 8,61

Kết luận: ổ đã chọn thoả mãn các yêu cầu về lắp ghép và khả năng chịu tải trọng.

c Kiểm tra khả năng tải của ổ

Khả năng tải động của ổ được tính theo công thức:

m d

( r YF )a t d

Ở đây:

- Fr và Fa là tải trọng hướng tâm và tải trọng dọc trục kN

- V: hệ số kể đến vòng quay Vì vòng trong quay nên V=1;

- kt: hệ số kể đến ảnh hưởng của nhiêt độ Lấy kt=1 với nhiệt độ làm việc

- kd: hệ số kể đến đặc tính tải trọng tra bảng 11.3 với hộp giảm tốc công suất nhỏ, tải trọng tĩnh, va đập nhẹ, kd=1,2

- X: hệ số tải trọng hướng tâm

Tuổi thọ thật sự của ổ:

3

22000

566,85 2658,27

m

A

C L Q

h

L L

Trên cơ sơ đặc điểm làm việc của ổ lăn ta chọn sơ bộ loại ổ: chọn ổ bi

đỡ 1 dãy cỡ trung kí hiệu 310 (theo GOST 8338-75):

Đường kính vòng trong:d=50 mm

c Kiểm tra khả năng tải của ổ

Khả năng tải động của ổ được tính theo công thức:

m d

Xác định tải trọng động quy ước: theo 11.3

( r YF )a t d

Ở đây:

- Fr và Fa là tải trọng hướng tâm và tải trọng dọc trục kN

- V: hệ số kể đến vòng quay Vì vòng trong quay nên V=1;

- kt: hệ số kể đến ảnh hưởng của nhiêt độ Lấy kt=1 với nhiệt độ làm việc

- kd: hệ số kể đến đặc tính tải trọng tra bảng 11.3 với hộp giảm tốc công suất nhỏ, tải trọng tĩnh, va đập nhẹ, kd=1,2

- X: hệ số tải trọng hướng tâm

PHẦN V KẾT CẤU VỎ HỘP VÀ CÁC CHI TIẾT KHÁC

I.THIẾT KẾ KẾT CẤU VỎ HỘP GIẢM TỐC

1 Xác định các kích thước cơ bản của vỏ hộp

Chiều dày thân hộp:  0, 03a3

d3=(0,8…0,9)d2=11,2…12,6mmChọn d3=12mm

Vít ghép nắp ổ:

d4=(0,6…0,7)d2=8,4…9,8

Chọn d4=10mm