HỘP GIẢM TỐC 2 CẤP PHÂN ĐÔI CẤP NHANH BÁNH RĂNG NGHIÊNG

Thiết kế đồ án Chi tiết máy là một môn học cơ bản của ngành cơ khí,môn học này không những giúp cho sinh viên có cái nhìn cụ thể, thực tế hơn với kiến thức đã được học, mà nó còn là cơ sở rất quan trọng cho các môn học chuyên ngành sẽ được học sau này. Tài liệu mang tính chủ quan của người làm, nếu có gì sai sót mong mọi người thông cảm. Cám ơn đã tải tài liệu

1 Phần I: Chọn động cơ và phân phối tỉ số truyềnI.Chọn động cơ :

Chọn động cơ thỏa mãn :

Công suất tương đương :

Hiệu suất chung của cả hệ thống:

( Hiệu suất khớp nối ) ( Hiệu suất bộ truyền bánh răng trụ ) ( Hiệu suất bộ truyền xích )

( Hiệu suất 1 cặp ổ lăn )

Chọn sơ bộ

Dựa vào bảng P1.3 trang 237 [1] :

Chọn loại động cơ có ký hiệu 4A112M4Y3 với:

II.Phân phối tỷ số truyền

Ta tính lại khoảng cách trục a theo số mắt xích chẵn x = 136

Để xích không chịu lực căng quá lớn, khoảng cách trục a tính được cần giảm bớt

Số lần va đập i của bản lề xích trong 1 giây :

Với [i] tra bảng 5.9 trang 85[1]

3 Kiểm nghiệm xích về độ bền

Tra bảng 5.2 trang 78[1], ta có :

(Tải trọng phá hỏng)(Khối lượng 1 mét xích)Phần 5.3 trang 85[1], ta có :

(hệ số tải trọng động) (Bộ truyền nằm ngang)

Vận tốc

Lực vòng

Lực căng do trọng lượng nhánh xích bị động sinh ra:

Lực căng do lực li tâm sinh ra:

Tra bảng 5.10 trang 86[1] : với và

4.Xác định thông số của đĩa xích và lực tác dụng lên trục

Đường kính vòng chia của cặp đĩa xích:

Lực tác dụng lên ổ trục:

Với ( phần 5.4b trang 88[1])

II THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG

 Thông số đầu vào:

+ Thời gian phục vụ: 6 năm

+ Quay 1 chiều, tải va đập nhẹ, 300 ngày/năm,2 ca /ngày,8 tiếng/1 ca

+ Cặp bánh răng cấp nhanh ( bánh răng trụ răng nghiêng)

• Tỉ số truyền : u=3,08

• Số vòng quay trục dẫn: vg/ph

• Mômen xoắn T trên trục dẫn:

vì đây là hộp giảm tốc phân đôi 2cấp nhanh

+ Cặp bánh răng cấp chậm ( bánh răng trụ răng chữ V)

• Tỉ số truyền :

• Số vòng quay trục dẫn: vg/ph

• Mômen xoắn T trên trục dẫn:

A Tính toán cấp nhanh: Bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng:

1 Chọn vật liệu

Do bộ truyền có tải trọng trung bình, không có yêu cầu gì đặc biệt và thống nhất hóa theo thiết kế Theo tài liệu bảng 6.1 trang 92[1] ta chọn vật liệu cặp bánh răng như sau:

+ Bánh chủ động: thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB192-240 có σb1 = 750 MPa

σch1 = 450 Mpa, , ta chọn độ rắn bánh lớn

+ Bánh bị động: thép 45 thường hóa đạt độ rắn HB170-217 có σ = 600 MPa

chu kỳ

Chọn sơ bộ

 Ứng suất quá tải cho phép:

+Ứng suất tiếp xúc quá tải cho phép:

+ Ứng suất quá tải cho phép:[σF1]max = 0,8 σch1 = 0,8.450 = 360 MPa

Chọn răng

(>0,49%u) với

Góc nghiêng thực tế:

Vận tốc dài của bánh răng:

5 Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc

Ứng suất tiếp xúc trên mặt răng làm việc :

Theo bảng 6.5 trang 96[1],

Với

Theo bảng 6.14 trang 107[1] với cấp chính xác 9 và v < 5 (m/s) chọn

Trong đó : Theo bảng 6.15 trang 107[1] :

Theo bảng 6.16 trang 107[1] : :

12

Xác định chính xác ứng suất tiếp xúc cho phép :

Với v = 3,83 (m/s) < 5 (m/s) , ,với cấp chínhxác động học là 9 ta chọn cấp chính xác về mức tiếp xúc là 8 khi đó cần gia côngđạt độ nhám do đó Với da < 700 (mm) , KxH = 1

thỏa mãn điều kiện bền

6 Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn :

Theo bảng 6.18 trang 109[1] dùng nội suy ta được :

YF1 = 3,77

YF2 = 3,6Với m = 2 (mm)

Hệ số xét đến độ nhậy của vật liệu đối với tập trung ứng suất :

Hệ số xét đến ảnh hưởng của độ nhám mặt lượn chân răng :

(bánh răng phay)Với da < 400 (mm) chọn KxF = 1

Ta có:

thỏa mãn điều kiện độ bền uốn

7 Kiểm nghiệm răng về quá tải :

Với

Quá tải khi tính về tiếp xúc:

Quá tải khi tính về uốn:

thỏa mãn điều kiện quá tải

8 Các thông số kích thước bộ truyền cấp nhanh :

mm

mm

Đường kính đỉnh răng

mm

mmĐường kính đáy răng

+ Bánh chủ động: thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB241-285 có σb1 = 850 MPa

chu kỳTrong đó:

 Ứng suất quá tải cho phép:

+Ứng suất tiếp xúc quá tải cho phép:

+ Ứng suất quá tải cho phép:[σF3]max = 0,8 σch3 = 0,8.580 = 464 MPa

Góc nghiêng thực tế:

Vận tốc dài của bánh răng:

5 Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc

 Ứng suất tiếp xúc trên mặt răng làm việc :

Theo bảng 6.5 trang 96[1],

Với

Hệ số trùng khớp dọc :

trong đó : (mm)

Hệ số trùng khớp ngang:

Đường kính vòng lăn bánh nhỏ :

(mm)

Theo bảng 6.13 trang 106[1] với chọn cấp chính xác là 9

Theo bảng 6.14 trang 107[1] với cấp chính xác 9 và chọn

trong đó : theo bảng 6.15 trang 107[1] :

theo bảng 6.16 trang 107[1] : :

Xác định chính xác ứng suất tiếp xúc cho phép :

xác động học là 9 ta chọn cấp chính xác về mức tiếp xúc là 8 khi đó cần gia côngđạt độ nhám do đó Với da < 700 (mm) , KxH = 1

thỏa mãn điều kiện bền

6 Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn :

Số răng tương đương :

Theo bảng 6.18 trang 109[1] dùng nội suy ta được :

YF3 = 3,67

YF4 = 3,6Với m = 2 (mm)

Hệ số xét đến độ nhạy của vật liệu đối với tập trung ứng suất :

Hệ số xét đến ảnh hưởng của độ nhám mặt lượn chân răng :

(bánh răng phay)Với da < 400 (mm) chọn KxF = 1

Ta có:

thỏa mãn điều kiện bền uốn

7 Kiểm nghiệm răng về quá tải :

Với

Quá tải khi tính về tiếp xúc:

Quá tải khi tính về uốn:

thỏa mãn điều kiện quá tải

8 Các thông số kích thước bộ truyền cấp chậm:

mm

mmĐường kính đỉnh răng

mm

mmĐường kính đáy răng

mm

mm

C Kiểm tra điều kiện bôi trơn

Vận tốc vòng bánh răng lớn cấp nhanh: (m/s) (m/s)

Có thể sử dụng phương pháp bôi trơn ngâm dầu

Chiều cao mức dầu:

(thỏa)

PHẦN III THIẾT KẾ TRỤC – THEN – KHỚP NỐI

• Thông số đầu vào:

- Mômen xoắn trên các trục là:

- Trục I: thép 45 tôi cải thiện có MPa , ứng suất xoắn cho phép

- Trục II và trục III: thép 45 thường hóa có MPa , ứng suất xoắn chophép

2 Xác định sơ bộ đường kính trục :

Với k = 1,2,3

Theo phần 1 ta có :

Ta sử dụng khớp nối vòng đàn hồi để nối trục

Chọn khớp nối theo điều kiện:

Trong đó: - đường kính trục cần nối

(chú ý : chọn :ta nên chọn

- moment xoắn tính toán:

k- hệ số chế độ làm việc, phụ thuộc vào loại máy Tra bảng B16.1/58[2], tachọn

T – moment xoắn danh nghĩa trên trục

Do vậy :

Tra bảng B16.10a/68[2] với điều kiện:

(chú ý: đơn vị của Tkn trong bảng là Nm)

Ta được:

Tra bảng B16.10b/69[2]với Tkn=63 (Nm) ta được:

b) Kiểm nghiệm khớp nối.

Ta kiểm nghiệm theo hai điều kiện:

a Điều kiện sức bền theo dập của vòng đàn hồi

- ứng suất dập cho phép của vòng cao su Ta lấy

b Điều kiện sức bề của chốt

- ứng suất cho phép của chốt Ta lấy

c) Lực tác dụng lên trục

Ta có:

Với

Các thông số cơ bản của nối trục vòng đàn hồi:

Moment lớn nhất có thể truyền được Tkn 125 (Nm)

Đường kính lớn nhất có thể của trục nối dkn 32 (mm)

Chiều dài đoạn console của chốt l1 34 (mm)

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

Theo bảng 10.3 [TL1] : chọn

k1 = 10 (khoảng cách từ mặt mút của chi tiết quay đến thành trong của hộphoặc khoảng cách giữa các chi tiết quay)

k2 = 10 (khoảng cách từ mặt mút ổ đến thành trong của hộp)

k3 = 10 (khoảng cách từ mặt mút của chi tiết quay đến nắp ổ)

hn = 20 (chiều cao nắp ổ và đầu bu lông)

( chiều rộng ổ lăn) Xét trục II:

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

  Lực tác dụng lên trục do khớp nối gây nên

Các lực tác dụng lên bánh răng dẫn răng trụ răng nghiêng 1,2 :

Các lực tác dụng lên bánh răng bị dẫn răng trụ răng nghiêng 3,5 :

Các lực tác dụng lên bánh răng dẫn răng trụ răng chữ V 4:

Các lực tác dụng lên bánh răng bị dẫn răng trụ răng chữ V 6 :

+ Trong mặt phẳng xOz :

b) Trục II:

Mômen uốn do lực dọc trục và gây ra là:

+ Trong mặt phẳng yOz :

+ Trong mặt phẳng xOz :

c) Trục III:

+ Trong mặt phẳng yOz :

+ Trong mặt phẳng xOz :

Hình 3 d) Xác định đường kính tại tiết diện trục :

Đường kính các đoạn trục được xác định theo công thức :

mmĐường kính từ vòng đáy đến then:

Bánh răng đặt tại A và C ta phải gia công liền trục

Tương tự với các trục còn lại, ta không có bánh răng nào liền trục nữa

8 Chọn lắp ghép:

Các ổ lăn lắp trên trục theo k6; lắp bánh răng, bánh xích , nối trục theo k6 kếthợp với lắp then Kích thước then theo B9.1a/173[1] & W, Wo (mômen cản uốn vàmômen cản xoắn) B10.6/196[1] :

9 Kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi:

Trục I: Thép 45 tôi cải thiện:

tra B10.7/197[1]: = 0,1 và = 0,05

Trục II và trục III: Thép 45:

Với có công thức tra bảng 10.6/196[1].

+ Tại B ta áp dụng công thức với trục có tiết diện tròn

+ Tại các điểm còn lại ta áp dụng công thức với trục có 1 rãnh then

- Xác định hệ số K , K theo : K = /Ky

+ Với các trục được gia công tiện, tại các tiết diện nguy hiểm cần đạt Ra =2,5…0,63 ; tra B10.8/197[1] ta được hệ số tập trung ứng suất do trạng thái bềmặt:

- Trục I : Kx = 1,1 (với )

- Trục II và trục III: Kx = 1,06 (với )

+ Không dùng phương pháp tăng bền bề mặt thì hệ số tăng bền Ky = 1 ;

+ B10.12/199[1], khi dùng dao phay ngón:

- Trục I: thì hệ số tập trung ứng suất tại rãnh then là: K = 2,01; K =1,88 ;

Tiết

diện

d (mm)

- Trục II và trục III: thì hệ số tập trung ứng suất tại rãnh then là: K =1,76; K = 1,54 ;

+ Tra B10.10/198[1] ta có các hệ số kích thước , ứng với đường

kính của tiết diện nguy hiểm đang xét ; từ đó tính ra tỉ số và tại rãnhthen của tiết diện đó

+ B10.11/198[1], với lần lượt có giá trị là , và

dj ta tra được trị số của tỉ số và đối với bề mặt trục lắp có độ dôi (lắpcăng); từ đó lấy max trong các tỉ số để tính , để tính

- Kết quả ghi trong bảng sau:

rãnh then

lắp căng

10 Tính kiểm nghiệm độ bền của then:

Với các mối ghép dùng then cần tiến hành kiểm nghiệm mối ghép về độ bềndập và độ bền cắt:

Kết quả tính toán kiểm nghiệm đối với các tiết diện của 3 trục trên đó lắp thennhư bảng sau :

 Thời gian phục vụ: 6 năm

 Quay 1 chiều, tải va đập nhẹ, 300 ngày/năm,2 ca /ngày,8 tiếng/1 ca

Trục I:

Trục II

Trục III

1 Xét trục I:

 Chọn loại ổ

Dựa theo tải trọng :

Vì 2 lực dọc trục Fa1 và Fa2 triệt tiêu lẫn nhau nên:

Với kết cấu trục như hình 1 và đường kính ngõng trục d = 35 mm nên chọn

ổ bi đỡ 1 dãy cỡ đặc biệt nhẹ, vừa kí hiệu 107 cho các gối đỡ A và B có các kíchthước (Bảng P2.7/254[1], Phụ lục):

 Tính kiểm nghiệm khả năng tải của ổ

- Phản lực tổng hợp tại các ổ :

Vậy ta kiểm nghiệm cho ổ chịu tải lớn hơn với

- Tính tải trọng động quy ước :

Đối với ổ bi đỡ 1 dãy, ta có:

Khi tải trọng thay đổi ta có công thức tính tải trọng động qui ước sau:

- Khả năng tải động :

Trong đó: Ổ bi có m = 3

(triệu vòng)

- Khả năng tải tĩnh của ổ:

Dựa theo tải trọng :

Vì 2 lực dọc trục Fa3 và Fa5 triệt tiêu lẫn nhau và bánh răng 4 là bánh răng chữ

V nên:

Với kết cấu trục như hình 2 và đường kính ngõng trục d = 35 mm nên chọn

ổ đũa trụ ngắn đỡ cỡ trung hẹp kí hiệu 2307 cho các gối đỡ A2 và E2 có các kíchthước (Bảng P2.8/256[1], Phụ lục):

Tính kiểm nghiệm khả năng tải của ổ

- Phản lực tổng hợp tại các ổ :

Vậy ta kiểm nghiệm cho ổ chịu tải lớn hơn:

- Tính tải trọng động quy ước :

Đối với ổ đũa trụ ngắn đỡ, ta có:

- Khả năng tải động :

Trong đó: Ổ đũa trụ ngắn có m = 10/3

(triệu vòng)

- Khả năng tải tĩnh của ổ:

Đối với ổ đũa ngắn trụ đỡ, ta có:

Vì bánh răng 6 là bánh răng chữ V nên lực dọc trục của nó triệt tiêu lẫn nhau:

Với kết cấu trục như hình 3 và đường kính ngõng trục d = 45 mm nên chọn

ổ bi đỡ 1 dãy cỡ trung, vừa kí hiệu 309 cho các gối đỡ B3 và D3 có các kích thước(Bảng P2.7/254[1], Phụ lục):

 Tính kiểm nghiệm khả năng tải của ổ

- Phản lực tổng hợp tại các ổ :

Vậy ta kiểm nghiệm cho ổ chịu tải lớn hơn với

- Tính tải trọng động quy ước :

Đối với ổ bi đỡ 1 dãy, ta có:

Nhưng do lực dọc trục bị triệt tiêu trên trục nên:

Trong đó:

(Đối với ổ bi đỡ 1 dãy không có lực Fa)(Tải trọng va đập nhẹ, tra B11.3/215[1])

PHẦN V THIẾT KẾ VỎ HỘP CHỌN CÁC CHI TIẾT PHỤ

I Kích thước hộp giảm tốc đúc

Chiều dày: Thân hộp δ

Nắp hộp δ1

δ=0,03.amax+3 =0,03.120+3=6,6mm>6mm δ1=0,9.δ=0,9.6,6=5,94mm

δ=7mm δ1=6mm Gân tăng cứng: Chiều dày e

Chiều cao h

e=(0,8…1).δ=(0,8…1).7 =(5,6…7)mm

d1=16mm d2=12mm d3=12mm d4=8mm d5=7mm

S3=20mm S4=18mm K3=34mm

Bánh răng với thành trong

Δ Giữa đỉnh br lớn với đáy

hộp Giữa mặt bên các br với

nhau

Δ=(1…1,2)δ=(7…8,4)mm Δ1=(3…5)δ=(21…35)mm

Δ≥δ=8mm

Δ=8mm Δ1=30mm

II Các thông số của một số chi tiết phụ khác :

4) Bulông vòng:

Kích thước bulông vòng tra theo B18.3a/tr89[2] :

Trọng lượng nâng được: 300(a); 350 (b); 175(c)

6) Que thăm dầu:

7) Vòng chắn dầu:

III Bôi trơn:

1) Bôi trơn các bộ truyền trong hộp:

Chọn độ nhớt của dầu ở 500C (1000C) để bôi trơn bánh răng: Bảng18.11/100[2]

• Bộ truyền cấp nhanh:

Với thép 45 tôi cải thiện như ta đã chọn, có vận tốc vòng là 3,64 m/s tức làthuộc khoảng [2,5-5], ta dùng loại dầu đặt trong hộp giảm tốc nên chọn theo bảngvới thép = 470-1000 MPa, độ nhớt Centistoc là 80 (hay độ nhớt Engle là 11).Tra bảng18.13/101[2], với độ nhớt đã chọn, ta tìm được loại dầu bôi trơnbánh răng: Dầu ôtô máy kéo AK-20, với các độ nhớt ở 500C(1000C) là 70(10)Centistoc

• Bộ truyền cấp chậm

Với thép 45 tôi cải thiện như ta đã chọn, có vận tốc vòng là 1,61 m/s tức làthuộc khoảng [1-2,5], ta dùng loại dầu đặt trong hộp giảm tốc nên chọn theo bảngvới thép = 470-1000 MPa, độ nhớt Centistoc là 186(11) (hay độ nhớt Engle là16(2))

Tra bảng18.13/101[2], với độ nhớt đã chọn, ta tìm được loại dầu bôi trơnbánh răng: Dầu máy bay MK - 22, với các độ nhớt ở 500C(1000C) là 192(22)Centistoc.

2) Bôi trơn ổ lăn:

Về nguyên tắc, tất cả các ổ lăn đều được bôi trơn bằng dầu hoặc mỡ; chất bôitrơn được chọn dựa trên nhiệt độ làm việc và số vòng quay của vòng ổ

So với dầu thì mỡ bôi trơn được giữ trong ổ dễ dàng hơn, đồng thời khả năng bảo

vệ ổ tránh tác động của tạp chất và độ ẩm.Vì thế ta chọn bôi trơn ổ lăn bằng mỡ,theo bảng 15.15/45[2] chọn loại mỡ LGMT2, loại này đặc biệt thích hợp cho cácloại ổ cỡ nhỏ và trung bình, ngay cả ở điều kiện làm việc cao hơn, LGMT2 có tínhnăng chịu nước rất tốt cũng như chống gỉ cao Với các thông số của mỡ: dầu làmđặc: lithium soap; dầu cơ sở: dầu mỏ; nhiệt độ chạy liên tục: -30 đến +1200C; độnhớt động của dầu cơ sở (tại 400C): 91 (mm2/s); độ đậm đặc: 2 (thanh: NLGI)

Về lượng mỡ tra vào ổ lăn lần đầu theo công thức: G = 0,005DB

Trong đó G – lượng mỡ (g),

D, B – đường kính vòng ngoài và chiều rộng ổ lăn, mm

(ổ lăn trên trục I)

IV. Bảng kê các kiểu lắp, trị số sai lệch giới hạn và dung sai lắp ghép:

Kiểu lắp ghép: Lắp ghép có thể thực hiện theo hệ thống lỗ hoặc hệ thống trục,nên ưu tiên hệ thống lỗ vì khi đó ta tiết kiệm được chi phí gia công nhờ giảm bớtđược số lượng dụng cụ cắt và dụng cụ kiểm tra khi gia công lỗ Vậy nên chọn kiểulắp ghép H7/k6 (dùng cho mối ghép không yêu cầu tháo lắp thường xuyên, tháokhông thuận tiện hoặc có thể gây hư hại các chi tiết được ghép; khả năng định tâmcủa mối ghép cao hơn khi đảm bảo chiều dài mayơ l ≥ (1,2 1,5)d (d - đường kínhtrục)

Vị trí lắp ghép Vị trí thướcKích Kiểu lắp Dung sai

Ổ lănA2,E2

Ổ lănB3,D3Trục với bánh

răng

Bánhrăng 3Bánhrăng 4Bánhrăng 6

454x289x235

160kg