thiết kế hộp giảm tốc dẫn động cơ khí

thiết kế hộp giảm tốc dẫn động cơ khí ,thiết kế hộp giảm tốc dẫn động cơ khí thiết kế hộp giảm tốc dẫn động cơ khí thiết kế hộp giảm tốc dẫn động cơ khí thiết kế hộp giảm tốc dẫn động cơ khí thiết kế hộp giảm tốc dẫn động cơ khí thiết kế hộp giảm tốc dẫn động cơ khí

Mục lục.

trang

Lời nói đầu 2

PhầnI.Tính động học hệ dẫn động 3

I.Chọn động cơ 3

II.Phân phối tỷ số truyền 5

III.Tinh toán công suất,số vòng quay,mô men xoắn trên các trục 6 dẫn động

IV.Bảng kết quả 7

7

I.Thiết kế bộ truyền 7

A.Thiết kế bộ truyền bánh răng 7

B.Thiết kế bộ truyền trục vít 16

C.Thiết kế bộ truyền xích 22

II.thiết kế trục, lựa chọn ổ lăn và khớp nối 26

A.Chọn khớp nối 26

B.Thiết kế trục 27

C.Chọn ổ lăn 45

52

I.Kết cấu vỏ hộp 52

II.Kết cấu một số chi tiết 53

III.Bôi trơn, điều chỉnh, bảng dung sai 56

đồng bộ rô to lồng sóc

Loại động cơ này có u điểm: kết cấu đơn giản, giá thành thấp, dễ bảo quản, làm việc tin cậy.Tuy nhiên loại này có nhợc điểm là hiệu suất và cos() thấp (so với độngcơ đồng bộ), không điều chỉnh vận tốc đợc

Ta chọn sơ đồ khai triển hệ đãn động sau:

-Vì tải trọng là thay đổi ta có:

u chmin u hmin.u xmin  2.45 90 

u chmax u hmax.uXmax 3.60 180.

-Tốc độ quay của bánh công tác

II.Phân phối tỉ số truyền.

-Ta có tỉ số truyền trong hệ dẫn động cơ khí:

lên ta có đợc ubr=2,2.Thay lại công thức (1.5) ta đợc

53,77 24,44

2,2

utv   Ta chọn u =25tv Vậy u =55h

-Thay công thức(1.4) ta đợc tỉ số truyền chính xác của bộtruyền xích

3.Tính mô men xoắn trên các trục (T).

-Ta có công thức tổng quát liên hệ giữa mô men xoắn(T)

và tốc độ quay n là: T 9,55.10 P6

n

-Trên trục động cơ:

6

9,55.10 5,07 33508( )1445

P dc

Phần II.Thiết kế chi tiết.

+Bánh nhỏ làm bằng thép C45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB=241285,có σb1=850MPa, σch1=580MPa

+Bánh răng lớn cũng làm bằng thép C45 tôi cải thiện

đạt độ rắn HB=192240, σb2=750MPa, σch2=450MPa

Thoả mãn điều kiện H1≥ H2+(1015)

2.Tính các ứng suất cho phép.

2.1ứng suất tiếp xúc cho phép.

Công thức xác ứng suất tiếp xúc cho phép [σH]và ứng suất uốn cho phép [σF]

[σH]= (σHlim0 /SH).ZR.ZV.kxH.KHL

[σF]=( σFlim0/SF).YR.YS KXF.KFL

-Trong bớc tính thiết kế ta chọn sơ bộ

ZR.ZV.kxH=1

Vậy các công thức trên trở thành.

[σH]= (σHlim0 /sH) KHL (II.1)

[σF]=( σFlim0/sF) KFL (II.2) +σHlim0, σFlim0 là ứng suất tiếp xúc và ứng suất uốn cho phép với số chu kỳ cơ sở.Tra bảng 6.2[1] ta có đợc

NHE=60.C

i 1 Ti n t

i i Tmax

*Tơng tự ta có số chu kỳ thay đổi ứng suất cơ sở khi khử

về ứng suất uốn của thép C45 là NF0=4.106

NFE chu kỳ thay đổi ứng suất tơng đơng

60 .2 .

1

mF Ti

NEF1≥ NEF2=185.106≥NEF0=4.106 →KFL1=1

-Thay lại công thức (II.4).Ta có

MPa F

+T1 mô men xoắn trên trục bánh chủ động

Ta có m=(0,014ữ0,02) a =(0,014ữ0,02).100=14ữ2(mm).w Tra theo dãy tiêu chuẩn 6.8/97 ta chọn m=1,5 (mm).

Z1=41>30.Nhng yêu cầu về dịch chỉnh để đảm bảo

về khoảng cách trục cho trớc

5.1.Kiểm nnghiệm răng về độ bền tiếp xúc.

-ứng suất tiếp xúc đợc tính theo công thức

Vậy (II.6),điều kiện về độ bền tiếp xúc thoả mãn.

5.2.Kiểm nghiệm về độ bền uốn.

→[σF2]=85,25.3,56/3,48=87,21(MPa).

Có [σF2]=236,57(MPa)

→

[σF2].YR.YS.KXF=236,57.1,05.1.1=148,4(MPa).>σF2=87,21(MPa) Vậy điều kiện bền uốn trên bánh 2 đợc thoả mãn

5.3.Kiểm nghiệm răng về quá tải.

Thoả mãn.

-Để đề phòng dạng d hoặc phá hỏng tĩnh mặt lợn chân răng thi cần có:

Th«ng sè KÝch thíc

Z2=902.Kho¶ng c¸ch trôc chia a=98,5mm

df2=1337.§êng kÝnh c¬ së db1=58 mm

db2=127 mm8.Gãc pr«fin gãc α=200

13.Chiều rộmh răng bW1=30mm.

bW2=28mm14.Tỉ số truyền u=2,2

→Ta chọn vật liệu làm bánh vít là đồng thanh không

thiếc và đồng thau Cụ thể là dùng đồng thanh nhôm

vật liệu làm trục vít là thép C45,tôi bề mặt đạt độ rắn HRC=45.

2.Xác định ứng suất cho phép.

Vì bánh vít làm bằng đồng thanh có cơ tính thấp hơn nhiều so với trục vít bằng thép, nên để thiết kế chỉ cần sác định ứng tiếp xúc cho phép và ứng suất uốn cho phép đối với vật liệu bánh vít.Ta tiến hành kiểm tra cho bánh vít

T KH q

Thoả mãn đìêu kiện 28<z2=50<80

+q hệ số đờng kính trục vít.Chọn theo điều kiện

q≥0,25.z2=0,25.50=12,5

Dựa vào dãy tiêu chuẩn bảng 7.3/148.chọn q=12,5

+T2 mô men xoắn trên trục bánh vít

Dựa vào dãy tiêu chuẩn bảng 7.3/148.Ta chọn m=6,3(mm).

3.2.Kiểm nghiệm về độ bền tiếp xúc.

ứng suất tiếp xúc xuất hiện trên mặt răng bánh vít cua

bộ truyền đợc thiết kế phải thoả mãn điều kiện sau

170  2  3 2,

aw2

8,44 2,7

tg tg

-Để đảm bảo độ bền uốn của răng bánh vít ,ứng suất sinh ra tại chân răng bánh vít không đợc vợt quá giá trị cho phép.

,1,4 2

+b2 chiều rộng vành răng bánh vít.b2≥0,75

da1=0,75.m(q+2)=0,75.(6,3.(12,5+2)=68,5.Chọn

d2=70(mm)

+Ta có zV=z2/cos3γ=50/cos8,440=51,66

Dựa vao zV tra bảng 7.8/152 ta đợc YF=1,45

Thay lại công thức (II.10).Ta đợc

3.4.Kiểm nghiệm bánh vít về quá tải.

Để tránh biến dạng d hoặc dính bề mặt răng, ứng suất tiếp xúc cực đại không đợc vợt quá giá trị cho phép

Mà σF=24,829(MPa),Kqt=1,7, [σFMAX]=480(MPa).

�Fmax 24,82.1,7 42,2( MPa) 480(� MPa).

13.Hệ số đờng kính trục

14

3.6.Tính nhiệt trong truyền động trục vít.

Để tránh nhiệt sinh ra trong bộ truyền trục vít quá

lớn,thì nhiệt sinh ra trong hộp giảm tốc trục vít phải cân bằng với lợng nhiệt thoát đi

-Ta đi tính diện tích bề mặt thoát nhiệt của hộp giảm tốc(m2)

Công thức thiết kế

 1000.(1 ) 1  0,7 1 3,0 0

p A

3.7.TÝnh lùc trong bé truyÒn trôc vÝt.

1 2 2. 2 2.1421412 9025( )

3152

+F0 lực căng do trọng lợng nhánh xích bị động sinh ra.

F09,81.K q a f . mà a=2,03(m)và kf=6 (do bộ truyền nằm ngang)

�F09,81.6.9,7.2,03 1159( ). N

+Dựa vào bảng 5.10/84 ta tra đợc [s]=7

Thay toàn bộ lại công thức ban đầu ta đợc

+kr hệ số ảnh hởng của số răng đĩa xích.z1=25 nên kr=0,45.

+E=2.E1.E2/(E1+E2)= 2,1.105 (MPa)

+A diện tích chiếu của bản lề tra bảng 5.12/85 ta đợc A=645(mm2)

Thay lại công thức ban đầu ta đợc

50,45.(6982,14.1,2 4,47).2,1.10

Vậy dựa vào bảng 5.11/84 ta chọn vật liệu làm đĩa xích

là thép C45 tôi cải thiện đạt độ cứng HB=210 sẽ đạt đợc ứng suất [σH]=600(MPa) đảm bảo đợc độ bền tiếp xúc cho răng đĩa xích 1.Thoả mãn σH[σH]

-Kiểm nghiệm cho đĩa xích 2

Ta có z2=61(răng) →kr2=0,22kr1→ σH2σH1 [σH]=600(MPa).Vậy bánh 2 cũng thoả mãn điều kiện về bền

ta chọn đợc khớp nối.

*Các thông số về kích thớc cơ bản của nối trục vòng đàn hồi :

2.Kiểm nghiệm khớp nối.

2.1.Kiểm nghiệm về độ bền dập của vòng đần hồi.

Để nối trục thoả mãn về độ bề dập thì phảI thoả mãn

điều kiện sau:

2.2.Kiểm nghiệm về độ bền uốn của chốt.

Để đảm bảo về điều kiện bền uốn thì phải thoả mãn biểu thức sau

0 60ữ80 .

30,1 0

1777

3

70082

3308 4

1777 4

a.Đờng kính trục vào động cơ

-Trục đợc nối với động cơ thông qua khớp nối.Chọn sơ bộ

+Do kết cấu lắp ổ lăn nên lI1=2.lI3=2.55=110(mm).

+Tổng chiều dài của trục I

lI=lmI2/2+lI2+lI1+b0/2=60/2+72+110+19/2=200,5(mm).b.Trục trung gian

-Vì đờng kính sơ bộ của trục dII=25(mm).Tra bảng

lII=lmII2/2+lII2+lII1+b0/2=35/2+60+310+19/2=397(mm)

-Vì đờng kính trục sơ bộ dIII=70(mm).tra bảng 10.2/187

lmIII3=(1,21,5).d=(1,21,5).70=84105(mm).chọn

lmIII3=95(mm)

-Khoảng cách từ ổ lăn 0 đến chi tiết quay số 1

lIII1=0,5.(b0+lmIII2)+k1+k2=0,5.(35+105)+12+12=94(mm).Chọn lIII1=94(mm)

-Khoảng cách từ ổ lăn 0 đến ổ lăn số 1.Vì tính chất đốixứng trong việc bố trí ổ lăn nên

lIII1=94.2=188(mm)

-Khoảng cách từ ổ lăn 0 đến đĩa xích

lIII3=lIII1+0,5.(b0+lIII3)+k3+hn=188+0,5

(35+95)+15+18=286(mm)

-Chiều dài của trục III là

lIII=lIII3+0,5(b0+lmIII3)=286+0,5.(35+95)=351(mm)

*Nhận xét để đảm bảo tính lắp gép của bộ truyền ta phải chọn lI31=lII3=60(mm)

Vậy chọn lI3=60,lI1=120(mm)

4.Tính kiểm nghiệm trục.

4.1Trục I.(biểu đồ mô men và kết cấu trục trong hình 4).

4.1.1Chọn đờng kính sơ bộ các đoạn trục.

-Tính các phản lực tại các gối đỡi.Ta có các phơng trìmh sau

Vậy để đảm bảo về độ bền và kết cấu lắp ghép ta chọn:

dI2=25(mm), dI0=dI1=30(mm), dI3=35(mm), dgờ=40(mm).Kết cấu sơ bộ các đoạn trục 1 (hình 1)

4.1.2Chọn then và kiểm nghiêm then.

a.Chọn then tại chỗ lắp bánh răng

Ta chọn then băng để lắp cho các trục.Dựa váo đờng kính d của các trục sẽ chọn đợc kích thớc then nhất định theo bảng (9.1a)

*Chọn then

Đờng kính vòng chân bánh răng 1 df1=59,8(mm),mà ờng kính trục dI3=34(mm) →df1-dI3-t2=59,8-34-t2=25,8-

đ-t2>>5.m=5.1,5=7,5(mm).Vậy ta dùng then để cố định bánh răng trên trục

-Vì đoạn trục lắp bánh răng ta cần lắp then để truyền mô men xoắn,vì dI3=34(mm),tra bảng 9.1a ta chọn then.r=0,32(mm).b=10(mm),h=8(mm),lthen=(0,8ữ0,9).42=33,6ữ37,8

Ta lấy lthen=35(mm)

+Chiều sâu rãnh then trên trục.t1=5(mm)

+chiều sâu rãnh then trên lỗ t2=3,3(mm)

*Kiểm nghiệm then

TI=32781(N.mm),d=34(mm),h=8(mm),t1=5(mm),lt=35(mm),

Vậy then thoả mãn điều kiện bền.

b.Chọn then cho chỗ lắp khớp nối

Ta chọn then băng để lắp cho các trục.Dựa váo đờng kính d của các trục sẽ chọn đợc kích thớc then nhất định theo bảng (9.1a)

lthen=25mm

+Chiều sâu rãnh then trên trục t1=4mm

+chiều sâu rãnh then trên lỗ t2=2,8mm

+Ta cã

TI=32781(N.mm),d=25(mm),h=7(mm),t1=4(mm),lt=25(mm),

Hình 4:Biểu đồ mô men và kết cấu trục I.

4.2Trục II(sơ đồbiểu diễn các lực hình5).

4.2.1Chọn sơ bộ đờng kính trục.

-Xác định các phản lực gối tựa.Ta có các phơng trình sau

-Tính đờng kính các đoạn trục II

Vì đờng kính trục sơ bộ dII=25(mm),vật liệu làm bằng thép C45, [σb]=600(MPa) →[σ]=65(Mpa)

*Nhận xét:Ta có toàn bộ trục vít đợc chế tạo từ một phôi

liền ,mà đờng kính vòng chân của trục vít

d-f1=64mm.Vậy để đảm bảo về kêt cấu hạ bậc ta phải chọn đờng kính chỗ lắp ổ lăn và lắp bánh răng tăng lên

Ta chọn dII2=30(mm),dII0=dII1=40(mm)

4.2.2Chọn then và kiểm nghiệm then.

Ta chọn then băng để lắp cho trục.Dựa váo đờng kính

d của các trục sẽ chọn đợc kích thớc then nhất định theo bảng (9.1a)

*Chọn then

Chỗ lắp bánh răng cần then vì dII2=30(mm).Kích thớc củathen là:

r=0,25(mm),b=10(mm),h=8(mm),l=(0,8ữ0,9).35=28ữ31,5(mm)

Chọn l=30(mm)

+chiều sâu rãnh then trên trục t1=5(mm)

+chiều sâu rãnh then trên lỗ t2=3,3(mm)

*Kiểm nghiệm then

-Theo độ bền dập

 

2

TII dII d l h t d

Hình 5:Biểu đồ mô men và kết cấu trục II(trục vít).

4.3Trục III(trục ra).

-Tính đờng kính trục III

Vì đờng kính sơ bộ dIII=70(mm),ta chọn đợc

Vậy để đảm bảo điều kiện bền và kết cấu ta chọn:

dIII0=dIII1=70(mm),dIII2=75(mm),dIII3=65(mm).dGờ=80(mm)

4.3.2.Chọn và kiểm nghiệm then.

Ta chọn then băng để lắp cho trục.Dựa váo đờng kính dcủa các trục sẽ chọn đợc kích thớc then nhất định theo bảng (9.1a)

a.Vị trí lắp bánh vít

*Chọn then

dII2=75(mm) tra bảng 9.1a ta đợc then có kích thớc

r=0,3(mm),b=20(mm),h=12(mm),lt=(0,8ữ0,9).105=84ữ94,5(mm).Ta chọn lt=90(mm)

+Chiều sâu rãnh then trên trục t1=7,5(mm)

+Chiều sâu rãnh then trên lỗ t2=4,9(mm)

*Kiểm nghiệm then

+Theo độ bền dập

.2. 1 .

TIII dIII d l h t d

Kết cấu sơ bộ các đoạn trục nh đã vẽ trong hình 6.

4.3.4.Kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi.

*Ta tiến hành kiểm nghiệm về độ bền uốn cho trục ra của hộp giảm tốc(trục III)

Để đảm bảo điều kiện về độ bề mỏi thì



     

S j k . 1 . ( 3)III

aj mj dj



     

Víi σ-1=0,436.σb=0,436.600=262(MPa)

τ-1=0,58.σ-1=0,58.262=152(MPa)

*T¹i tiÕt diÖn l¾p b¸nh vÝt cã Mt®=Max

-Ta cã max min

Thay l¹i c¸c c«ng thøc (III.4),(III.5)

*T¹i tiÕt diÖn l¾p æ l¨n 1.

+kx hệ số tập trung ứng suất do trạng thái bề mặt của trục,tra bảng 10.8/195 ta đợc kx=1.

+ky hệ tăng bền của bề mặt trục.Tra bảng 10.9 ta chọn

1.4.Kiểm nghiệm về khả năng tải tĩnh.

Điều kiện để đảm bảo khả năng tải tĩnh là:

QtCo

+Co khả năng tải tĩnh tra đợc Co=10,2

+Qt tải tĩnh quy ớc Qt=Fr=0,96(KN)<Co=10,2(thoả mãn)

2.Chọn ổ lăn cho trục 2.

2.1.Chọn loại ổ.

-Dựa vào d0=40(mm).là trục để lắp bánh vít ,chịu lực dọc trục rất lớn nên ổ 0 của trục II ta lắp ổ tuỳ động (ổ

bi đỡ 1 dãy).còn gối đỡ số 1 ta lắp 2 ổ đĩa côn đối nhau

để hạn chế trục di chuyển dọc trục về cả hai phía

D=85(mm) C=42,4(KN)

B=18(mm) Co=32,7(KN)

2.3.Kiểm nghiệm ổ lăn về khả năng tải động.

*Kiểm nghiệm gối 0

Để thoả mãn điều kiện về khả năng tải động thì

+Khi tÝnh æ l¨n ta chän chiÒu cña lùc khíp nèi Fx2 cïng chiÒu víi chiÒu cña Fx3 v× nã t¹o ra c¸c ph¶n lùc t¹i c¸cæ l¨n lµ max.VËy chiÒu cña khíp nèi trong (tê 4) lµ kh«ng

Vậy điều kiện về khả năng tải động đợc thoả mãn

→Điều kiện về khả năng tải tĩnh cũng đợc thoả mãn

*Kiểm nghiệm gối 1 (ổ đũa côn 2 dãy)

+kđ hệ số kể đến đặc trng cuảu tải trọng.Tra bảng

11.3/213 ta có Kđ=1,1

+Ta có 9376 >

587,51

*Kết luận lại :Chọn ổ lăn nh trên là hợp lý

3.Chọn ổ lăn cho trục III.

3.1.Chọn loai ổ lăn.

Vì đây là trục lăp bánh vít yêu cầu về độ cứng vững của ổ rất cao nên tại các gối 0 và 1 ta chọn ổ đũa côn.Sơ

+kđ hệ số kể đến đặc trng cuảu tải trọng.Tra bảng

�Điều kiện tải động đợc thoả mãn.Đồng thời điều kiện tải tĩnh cũng đợc thoả mãn

Xét theo khả năng tải tĩnh là ổ thừa bền quá nhiều nên

ta chọn lại ổ.Chọn loại ổ đặc biệt nhẹ loại 2007114

D=110mm, d=70mm, D1=116mm, B=24mm, α=14,80, C=67,6KN,

*Kết luận lại ta chọn ổ đĩa côn có kích thớc nh sau

Chọn loại ổ đặc biệt nhẹ loại 2007114

D=110mm, d=70mm, D1=116mm, B=24mm, α=14,80, C=67,6KN,

-Chỉ tiêu cơ bản của hộp giảm tốc là độ cứng cao và khốilợng nhỏ

-Ta chọn vật liệu làm hộp giảm tốc sẽ là gang xám 32

GX15-2.Chọn bề mặt ghép nắp và thân.

-Vì hộp giảm tốc trục vít nên ta chọn bề mặt nắp và thân là bề mặt đi qua trục bánh vít để nắp bánh vít các chi tiết khác dễ dàng

-Đờng kính ngoài của ổ lăn(ổ số 0)có D=90mm,mà đờngkính đỉnh của trục vít da1=91,35mm.Do đó ta phải dùngmiếng đệm có độ dày là δ Sao cho: D'=D+2. �da1

3.Chốt định vị.

4.Thăm dầu.

III.Bôi trơn và điều chỉnh ăn khớp.

1.Bôi trơn.

1.1Bôi trơn các bộ truyền trọng hộp.

-Vì trong hộp giảm tốc là bộ truyền bánh răng trục vít

Có vận tốc dài trên trục vít vTRụC VíT=3,2 (m/s) <10 (ms),vậntốc dài trên bánh răng trên trục I vBáNH RĂNG I =5,3 (m/s)<12 (m/s)

Nên chọn phơng pháp bôi trơn bàng dầu.Ngâm bộ

truyền bánh răng trục vít trong dầu mức dầu tối đa là ngập tăng trục vít, mức dầu tối thiểu là ngập răng bánh răng 10 mm.Vì khi mứt đầu cao nhất đạt đợc thì cung vừa ngập giữa con lăn của ổ lăn lắt trên trục vít nên ta chọn cách vung dầu để đảm bảo bôi trơn cho trục vít -Bôi trơn bằng dầu có u điểm hệ thống tra dầu vào hộp,tháo dầu ra và kiểm tra dầu đơn giảm dễ dàng.Các bộ truyền đảm bảo luôn luôn đợc ngâm trong dầu trong suốt quá trình làm việc.Các cấn kim loại đợc tạo ra do mòn vì ma sát giữa các bề mặt đợc đa ra ngoài ngay sau đó

-Bôi trơn bằng dầu có nhợc điểm không gian trong hộp giảm tốc dùng để chứa dầu lớn làm cho hộp giảm tốc cồngkềnh.Có một lợng công suât mất mát do khuấy dầu,dầu

dễ bị biến chất do bắn tung toé,mặt khác các chất cạn bã ở đáy hộp dễ bị khuấy động và hắt vào chỗ ăn khớp làm cho răng nhanh chóng bị mài mòn

1.2Bôi trơn ổ lăn.

-Tính vận tốc tại chỗ lắp ổ lăn trên các trục

v1=2,27(m/s).v2=1,03(m/s).v3=0,01(m/s)

Ta chọn bôi trơn bằng dầu cho các ổ lăn trên các trục I

và trục II.Tuy vận tốc trên các trục này thấp nhng ổ lăn luôn luôn tiếp xúc với dầu vì quá trình bôi trơn các bộ truyền.Bôi trơn bằng dầu đợc thực hiện cùng với quá trìnhbôi trơn các bộ truyền điều này tạo thuận lợi lớn

Các ổ lăn trên trục III vì quay với vận tốc thấp và khó tiếp xúc đợc với dầu do đó ta bôi trơn bằng mỡ.So với bôi trơn bằng dầu trên trục III thì bôi trơn bằng mỡ đợc giữ