Thiết kế hộp giảm tốc

ĐỒ ÁN MÔN HỌC: CHI TIẾT MÁYHọc viên thực hiện : Trương Thành Đạt Nguyễn Hữu Sách Trần Quốc Ngọc Chuyên ngành đào tạo: Ôtô Giáo viên hướng dẫn: Thượng úy, kĩ sư: Lê Văn Nhân Ngày hoàn th

ĐỒ ÁN MÔN HỌC: CHI TIẾT MÁY

Học viên thực hiện : Trương Thành Đạt

Nguyễn Hữu Sách Trần Quốc Ngọc Chuyên ngành đào tạo: Ôtô

Giáo viên hướng dẫn: Thượng úy, kĩ sư: Lê Văn Nhân

Ngày hoàn thành: Ngày bảo vệ:ĐỀ TÀI

Đề số 2: THIẾT KẾ HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG BĂNG TẢI

Phương án số:02

TRƯỜNG SĨ QUAN KỸ THUẬT QUÂN SỰ

KHOA KỸ THUẬT CƠ SỞ

-o0o -ĐỒ ÁN MÔN HỌC CHI TIẾT MÁY

Học viên thực hiện: 1 Hoàng Vĩnh Hà

2 Mai Tiến Dũng

3 K’Xanh

Lớp: DQS 04021 Giáo viên hướng dẫn: Thượng tá, Thạc sỹ Phạm Hồng Thanh

TP HỒ CHÍ MINH - NĂM 2016

LỜI MỞ ĐẦU - -

Trong công cuộc công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước, các ngành kinh tếnói chung và ngành cơ khí nói riêng đòi hỏi các kỹ sư và các cán bộ kỹ thuật cókiến thức tương đối rộng và phải biết vận dụng sáng tạo các kiến thức này cũngnhư các kiến thức đã học ở trường để giải quyết các vấn đề thường gặp ở thựctế

Đồ án môn học chi tiết máy đóng vai trò hết sức quan trọng trong quá trìnhđào tạo để trở thành một người kỹ sư Quá trình làm đồ án môn học giúp chosinh viên hiểu biết rõ hơn về các chi tiết máy móc, các lọai động cơ và nhiềuloại máy khác Không những thế, nó còn giúp cho sinh viên hiểu biết hơn trongcác môn học tiếp theo đồng thời nâng cao khả năng vận dụng những kiến thứcnày vào để làm đồ án cũng như công tác sau này

Là một học viên đào tạo sỹ quan tại trường Sỹ Quan Kỹ Thuật Quân Sự,trong thời gian làm đồ án môn học chúng em được nhận đề tài thiết kế hệ thốngdẫn động băng tải Đây là lần đầu tiên chúng em làm đồ án môn học nên khôngtránh khỏi sự bỡ ngỡ, nhờ có sự chỉ bảo tận tình của thầy giáo Phạm HồngThanh mà chúng em đã hoàn thành đồ án môn học của mình

Trong quá trình làm đồ án không thể tránh khỏi thiếu sót do trình độ hiểu biếtcòn hạn chế Vậy chúng em rất mong nhận được sự chỉ bảo của thầy và các bạn

để chúng em có thể hiểu sâu hơn về môn học cũng như làm đồ án môn học tiếptheo

Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Phạm Hồng Thanh đã tận tình hướngdẫn những vấn đề thắc mắc để chúng em có thể hoàn thành đồ án môn học này

MỤC LỤC

PHẦN 1 CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN 7

1.1 Chọn động cơ điện 7

1.2 Phân phối tỷ số truyền 8

PHẦN 2 THIẾT KẾ CÁC BỘ TRUYỀN 11

2.1 Thiết kế bộ truyền xích ống con lăn 11

2.1.1 Chọn số răng đĩa xích dẫn 11

2.1.2 Xác định các thông số xích 11

2.1.3 Kiểm nghiệm xích về độ bền 12

2.1.4 Xác định các thông số của đĩa xích và lực tác dụng lên trục 13

2.2 Thiết kế bộ truyền bánh răng trụ: 14

2.2.1 Cặp bánh răng trụ răng nghiêng cấp nhanh: 14

2.2.2 Cặp bánh răng trụ răng thẳng cấp chậm: 20

2.2.3 Kiểm nghiệm điều kiện bôi dầu 27

PHẦN 3 THIẾT KẾ TRỤC – THEN – KHỚP NỐI 28

3.1 Thiết kế trục – then 28

3.1.1 Chọn vật liệu và xác định sơ bộ đường kính trục: 28

3.1.2 Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực: 28

3.1.3 Xác định trị số và chiều các lực tác dụng lên trục: 31

3.1.4 Xác định đường kính và chiều dài các đoạn trục 32

3.1.5 Kiểm nghiệm trục về độ bền của then 38

3.1.6 Kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi: 38

3.1.7 Kiểm nghiệm trục về độ bền tĩnh 41

3.1.8 Tính toán nối trục: 42

PHẦN 4 TÍNH TOÁN VÀ CHỌN Ổ LĂN 44

4.1 Trục 1: 44

4.1.1 Chọn loại ổ: 44

4.1.2 Kiểm tra ổ theo khả năng tải động: 44

4.1.3 Kiểm tra ổ theo khả năng tĩnh: 46

4.2 Trục 2: 46

4.2.1 Chọn loại ổ: 46

4.2.2 Kiểm tra ổ theo khả năng tải động: 47

4.2.3 Kiểm tra ổ theo khả năng tĩnh: 48

4.3 Trục 3: 48

4.3.1 Chọn loại ổ: 48

4.3.2 Kiểm tra ổ theo khả năng tải động: 48

4.3.3 Kiểm tra ổ theo khả năng tĩnh: 49

PHẦN 5 KÍCH THƯỚC HỘP GIẢM TỐC ĐÚC, CHỌN CHI TIẾT PHỤ, BẢNG DUNG SAI LẮP GHÉP 50

5.1 Kích thước hộp giảm tốc đúc: 50

5.2 Chọn các chi tiết phụ 51

5.2.1 Vòng móc 51

5.2.2 Chốt định vị 51

5.2.3 Nắp quan sát 52

5.2.4 Nút tháo dầu 52

5.2.5 Nút thông hơi 53

5.2.6 Que thăm dầu 53

5.2.7 Vít tách nắp và thân hộp giảm tốc: 53

5.2.8 Vòng phớt: 53

5.2.9 Vòng chắn dầu: 54

5.3 Kết cấu bánh răng 54

5.4 Bảng vật liệu 55

5.5 Bảng kê các kiểu lắp, trị số sai lệch giới hạn và dung sai lắp ghép 56

TÀI LIỆU THAM KHẢO 57

TRƯỜNG SĨ QUAN KTQS CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA KTCS Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

Ngành đào tạo: Xe – Máy quân sự

Giáo viên hướng dẫn: Thượng tá, ThS Phạm Hồng Thanh Ký tên:……… Ngày hoàn thành: Ngày bảo vệ:

ĐỀ TÀI

Đề số 10: THIẾT KẾ HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG BĂNG TẢI

Phương án số:01

Hệ thống dẫn động băng tải gồm:

1- Động cơ điện 3 pha không đồng bộ; 2- Nối trục đàn hồi; 3- Hộp giảmtốc răng trụ hai cấp khai triển; 4- Bộ truyền xích ống con lăn; 5- Băng tải

Số liệu thiết kế:

Lực vòng trên băng tải, F=7200N

Vận tốc băng tải, v =1,1 m/s

Đường kính tang dẫn, D=300 mm

Thời gian phục vụ, L=5 năm

Quay một chiều, tải va đập nhẹ, 1 ca làm việc 8 giờ

(1 năm làm việc 270 ngày, 1 ngày làm việc 3 ca)

Chế độ tải: T1 = T ; t1=29 giây; T2 =0,6T ; t2=45 giây

3 Nội dung chính của thuyết minh

+ Chọn động cơ điện và phân phối tỷ số truyền

PHẦN 1 CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN.

1.1 Chọn động cơ điện.

- Công suất làm việc

td lv

i

T t T

td ct

4 4

.6.10 6.10 1,1

u

dc lv hgt

n u

3,832,61

u u

1 2

1 2 3

2 3 4

1450

378,59 /3,83

378,59

145,05 /2,61

145,05

70,07 /2,07

u n

7,92

8,89 W0,99.0,9

8,89

9,35 W0,99.0,96

1

9,35

9,84 W0,99.0,96

i

P T

n



Trong đó: Pi là công suất các trục

ni là số vòng quay trên các trục Nên moment xoắn T các trục theo lý thuyết:

9,84

14509,84

14509,35

378,598,89

145,059,55.10

dc dc

dc

lv lv

P

n P

n P

n P

n P T

Ta lập được bảng kết quả theo lý thuyết:

Bảng 1.1 Bảng kết quả theo lý thuyết.

P T

11

145011

145010,25

378,599,74

145,059,55.10

dc dc

dc

lv lv

P

n P

n P

n P

n P T

Ta lập được bảng kết quả theo thực tế:

Bảng 1.2 Bảng kết quả theo thực tế.

2.1 Thiết kế bộ truyền xích ống con lăn.

Khi thiết kế bộ truyền ta cần biết các thông số sau:

3 3

9,74145,05 /2,07

522,0825

z u z

z n t

83 số vòng quay tới hạn của xích có p=38,1 mm là 500vg/

ph nên điều kiện n<nth thỏa mãn

 Thỏa mãn điều kiện bền về xích.

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

- Đường kính vòng chia của cặp đĩa xích:

1

1

38,1

303,99 sin

2

38,1

631, 02 sin

r m

Trong đó: km=1,05 khi bộ truyền nghiêng một góc trên 40o so với đường nằmngang

2.2 Thiết kế bộ truyền bánh răng trụ:

2.2.1 Cặp bánh răng trụ răng nghiêng cấp nhanh:

Thông số đầu vào:

u=3,83n=1450 v pT=70999,31Nmm

- Thời gian phục vụ: L = 5 năm.

- Quay 1 chiều tải va đập nhẹ, số ngày làm việc trong năm (270 ngày/năm),

số ca làm việc trong ngày (3 ca/ngày), một ca làm việc 8h

 Tuổi thọ làm viêc:L h 5.270.3.8 32400 h

2.2.1.1 Chọn vật liệu:

Bánh nhỏ: C45 tôi cải thiện, độ cứng 250HB,σch1=580Mpa, bảng 6.1[1]

Bánh lớn: C45 tôi cải thiện, độ cứng 240HB,σch2=450Mpa, bảng 6.1[1]

94 ta có:

2.HB 70 2.250 70 570 2.HB 70 2.240 70 550 1,1

o H o H H

MPa MPa S

 ZR : hệ số xét đến độ nhám mặt răng (Sơ bộ lấy ZR = 1) Trang 91[1]

 ZV : hệ số xét đến vận tốc vòng (Sơ bộ lấy ZV = 1) Trang 91[1]

 KxH : hệ số xét đến kích thước bánh răng (Sơ bộ lấy KxH = 1) Trang 91[1]

 KHL: hệ số tuổi thọ xác định theo công thức: K HL 6 N HO /N HE

Ta có: NHO = 30HB2,4 - số chu kì thay đổi ứng suất cơ sở

i max

i i

1,1550 .1.1.1.1 500

S

s s

 YR : hệ số xét đến độ nhám mặt răng (Sơ bộ lấy YR = 1) Trang 92[1]

 YS : hệ số xét đến độ nhạy của vật liệu (Sơ bộ lấy YS = 1) Trang 92[1]

 KxF : hệ số xét đến kích thước bánh răng (Sơ bộ lấy KxF = 1) Trang 92[1]

 KFC: hệ số xét đến ảnh hưởng đặt tải (Sơ bộ lấy KFC = 1) Trang 93[1]

 KFL: hệ số tuổi thọ xác định theo công thức: K FL 6 N FO /N FE

Trong đó: NFO = 4.106 - số chu kì thay đổi ứng suất cơ sở.

NFE - số chu kì thay đổi ứng suất tương đương

i max

i i

T t T

1,75432 .Y 1.1.1.1.1 247

 Ứng suất quá tải cho phép

Ứng suất tiếp xúc quá tải cho phép: [σ ]H max=2,8σ =2,8.450=1260MPach2

Ứng suất uốn quá tải cho phép:

F1 max ch1 F2 max ch2

[σ ] =0,8σ =0,8.580=464MPa[σ ] =0,8σ =0,8.450=360MPa







2.2.1.3 Tính toán bộ truyền:

 Xác định sơ bộ khoảng cách trục:

Theo công thức (6.15a)[1], ta có:

 Ka - hệ số phụ thuộc vật liệu bánh răng Dựa vào bảng 6.5[1] chọn Ka=43

 ba - hệ số chiều rộng vành răng Dựa vào bảng 6.6[1] chọn ba=0,25

 T1 - moment xoắn trên trục dẫn T1 = 70999,31 N.mm

 u - tỷ số truyền u=3,83

 H- ứng suất uốn cho phép H =509 Mpa

 K H - hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng.

Thay các số liệu vào (*) ta được:

139,99

H a

t

m z a

2.2.1.4 Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc:

Ứng suất tiếp xúc làm việc:

 

1

H 2

+ K H- hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng

vành răng Dựa vào bảng 6.7[1] chọn K H=1,07

+K H- hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng cho các đôi răngđồng thời ăn khớp Dựa vào bảng 6.14[1] chọn K H=1,09

+K Hv- hệ số kể đến tải trọng động xuất hiện trong vùng ăn khớp

Ta thấy : H 412,62Mpa483,07MPaH'

Vậy điều kiện bền tiếp xúc được đảm bảo

2.2.1.5 Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn:

Ứng suất uốn sinh ra:

 T1 = 70999,31 N.mm : moment xoắn trên bánh dẫn

 mn: môđun pháp, đối với bánh răng nghiêng mn = m = 2,5 mm



0,591,698

3,9

F

n F

Mpa Y

Vậy điều kiện bền uốn được đảm bảo.

2.2.1.6 Kiểm nghiệm răng về quá tải:

Quá tải khi tính về tiếp xúc:

2.2.2 Cặp bánh răng trụ răng thẳng cấp chậm:

Thông số đầu vào:

u=2,61n=378,59 v pT=258558,07 Nmm

- Thời gian phục vụ: L = 5 năm.

- Quay 1 chiều tải va đập nhẹ, số ngày làm việc trong năm (270 ngày/năm),

số ca làm việc trong ngày (3 ca/ngày), một ca làm việc 8h

 Tuổi thọ làm viêc:L h 5.270.3.8 32400 h

2.2.2.1 Chọn vật liệu:

Bánh nhỏ: C45 tôi cải thiện, độ cứng 250HB,σch1=580Mpa, bảng 6.1[1]

Bánh lớn: C45 tôi cải thiện, độ cứng 240HB,σch2=450Mpa, bảng 6.1[1]

94 ta có:

2.HB 70 2.250 70 570 2.HB 70 2.240 70 550 1,1

o H o H H

MPa MPa S

 ZR : hệ số xét đến độ nhám mặt răng (Sơ bộ lấy ZR = 1) Trang 91[1]

 ZV : hệ số xét đến vận tốc vòng (Sơ bộ lấy ZV = 1) Trang 91[1]

 KxH : hệ số xét đến kích thước bánh răng (Sơ bộ lấy KxH = 1) Trang 91[1]

 KHL: hệ số tuổi thọ xác định theo công thức: K HL 6 N HO /N HE

Ta có: NHO = 30HB2,4 - số chu kì thay đổi ứng suất cơ sở

29 45

385.10

n i i

i max

i i

T t T

1,1550 .1.1.1.1 500

S

s s

 YR : hệ số xét đến độ nhám mặt răng (Sơ bộ lấy YR = 1) Trang 92[1]

 YS : hệ số xét đến độ nhạy của vật liệu (Sơ bộ lấy YS = 1) Trang 92[1]

 KxF : hệ số xét đến kích thước bánh răng (Sơ bộ lấy KxF = 1) Trang 92[1]

 KFC:hệ số xét đến ảnh hưởng đặt tải (Sơ bộ lấy KFC = 1) Trang 93[1]

 KFL: hệ số tuổi thọ xác định theo công thức: K FL 6 N FO /N FE

Trong đó: NFO = 4.106 - số chu kì thay đổi ứng suất cơ sở

NFE - số chu kì thay đổi ứng suất tương đương

29 45

385.10

n i i

i max

i i

T t T

1,75432 .Y 1.1.1.1.1 247

 Ứng suất quá tải cho phép

Ứng suất tiếp xúc quá tải cho phép: [σ ]H max=2,8σ =2,8.450=1260MPach2

Ứng suất uốn quá tải cho phép:

F1 max ch1 F2 max ch2

[σ ] =0,8σ =0,8.580=464MPa[σ ] =0,8σ =0,8.450=360MPa







2.2.2.3 Tính toán bộ truyền:

 Xác định sơ bộ khoảng cách trục:

Theo công thức (6.15a)[1], ta có:

 Ka - hệ số phụ thuộc vật liệu bánh răng Dựa vào bảng 6.5[1] chọn

Ka=49,5

 ba - hệ số chiều rộng vành răng Dựa vào bảng 6.6[1] chọn ba=0,3

 T1 - moment xoắn trên trục dẫn T1 = 258558,07 N.mm

 u - tỷ số truyền u=2,61

 H- ứng suất uốn cho phép H =500 Mpa

 K H - hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng.

198

H a

+ Mô đun sơ bộ: m = (0,01…0,02)a = (0,01…0,02).205 = 2,05…4,1 mm

Dựa vào bảng 6.8[1] chọn m = 2,5 mm

+ Số răng bánh dẫn (6.31)[1]:

w 1

45,4.( 1) 2,5.(2,61 1)

a z

2.2.2.4 Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc:

Ứng suất tiếp xúc làm việc:

 

1

H 2

+K H- hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng

vành răng Dựa vào bảng 6.7[1] chọn K H=1,03

+K H- hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng cho các đôi răngđồng thời ăn khớp Dựa vào bảng 6.14[1] chọn K H=1,05

+K Hv- hệ số kể đến tải trọng động xuất hiện trong vùng ăn khớp

Ta thấy : H 418,13Mpa441,75MPaH'

Vậy điều kiện bền tiếp xúc được đảm bảo

2.2.2.5 Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn:

Ứng suất uốn sinh ra:

 T1 = 258558,07 N.mm : moment xoắn trên bánh dẫn

 mn=2,5 - môđun pháp



0,561,79

 YFi - hệ số dạng răng Dựa vào bảng 6.18[1] với hệ số dịch chuyển

3,65

F

n F

Mpa Y

Vậy điều kiện bền uốn được đảm bảo

2.2.2.6 Kiểm nghiệm răng về quá tải:

Quá tải khi tính về tiếp xúc:

σ =σ K =428,38 1,6=541,86<[σ ] =1260MPa

Quá tải khi tính về uốn:

2.2.3 Kiểm nghiệm điều kiện bôi dầu.

- Chiều sâu ngâm dầu bằng 0,75 2 h rvới hr – chiều cao răng nhưng khôngnhỏ hơn 10mm

- Mức cao nhất của dầu không vượt quá

PHẦN 3 THIẾT KẾ TRỤC – THEN – KHỚP NỐI

3.1.1 Chọn vật liệu và xác định sơ bộ đường kính trục:

Chọn vật liệu chế tạo các trục là thép 45 thường hóa, tra bảng 6.1[1] có:

b 600MPa- giới hạn bền của vật liệu

ch 340MPa- giới hạn chảy của vật liệu

  12 20MPa - ứng suất xoắn cho phép Lấy trị số nhỏ đối với trục vào, trị số lớn đối với trục ra nên ta chọn  1 15MPa;  2 20MPa;  3 20MPa

Theo công thức (10.9)-[1]: 30,2. 

T d

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

Tra bảng 10.2-Tài liệu [1], ta chọn sơ bộ đường kính trục và bề rộng ổ lăn theo tiêu chuẩn :

Các trị số ki chọn theo bảng 10.3-Tài liệu [1].

k1 =8 … 15 Khoảng cách từ mặt mút của chi tiết quay đến thành trong của hộp hoặc khoảng cách giữa các chi tiết quay

k2 =5 … 15 Khoảng cách từ mặt mút ổ đến thành trong của hộp

k3 =10 …20 Khoảng cách từ mặt mút của chi tiết quay đến nắp ổ

hn =15 … 20 Chiều cao nắp ổ và đầu bulông

t1 r1

t2 r2

2 t3 3 r3 t3

3.1.4 Xác định đường kính và chiều dài các đoạn trục.

3.1.4.1 Trục 1:

 Tìm phản lực tại các gối đỡ:

1 1

+ Mô men uốn tương đương tại các đoạn trục, theo công thức (10.16)-[1]:

 Xác định đường kính tối thiểu:

+ Mô men uốn tương đương tại các đoạn trục, theo công thức (10.16)-[1]:

3.1.4.3 Trục 3:

 Tìm phản lực tại các gối đỡ:

4 4

4 4

 Xác định đường kính tối thiểu:

+ Mô men uốn tương đương tại các đoạn trục, theo công thức (10.16)-[1]:

td

M = M +M +0,75.T Nmmx y

2 2 tdA

3.1.5 Kiểm nghiệm trục về độ bền của then.

 Chọn kích thước then theo đường kính trục bảng 9.1a-[1]

 Chọn chiều dài lt của then theo công thức: l t 0.8 0.9l m (trang 174-[1])Trong đó lm là chiều dài mayơ

Điều kiện bền dập:        

2

Điều kiện bền cắt:

     

2

l  l với l m là chiều dài mayơ (trang 174-[1]).

Bảng 3.2 Kiểm tra độ bền then

Ta thấy  ≤ [d  ];d  ≤ [c  ] nên đảm bảo độ bền then.c

3.1.6 Kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi:

Hệ số an toàn (công thức 10.19-[1]):

j j j

 [s] :hệ số an toàn cho phép Thông thường [s] = 1,5 … 2,5 (trang 195-[1]).

+  1và  1- giới hạn mỏi uốn và mỏi xoắn của vật liệu tính theo công thức

1 0,436b  262MPa đối với thép các bon , trang 196-[1].

j

j

b.t d t.d

.d W

32





Momen kháng xoắn:

- Trục có 1 rãnh then:

3

1 j 1 j

oj

j

b.t d t.d

.d W

K K - hệ số xét đến sự ảnh hưởng của sự tập trung ứng

suất khi uốn và khi xoắn đến độ bền mỏi cắt bằng dao phay đĩa (bảng 10.12-[1])

KY =1 – hệ số tăng bền bề mặt trục (không dùng phương pháp tăng bền)

Bảng 3.3 Momen cản uốn và mômen cản xoắn tại các tiết diện