Đồ án chế tao may hop giảm tốc 2 cấp đồng trục

đồ án hộp giảm tốc 2 cấp đồng trục băng tải với bản card .....................................................................................

LỜI NÓI ĐẦU

Đồ án môn học “Thiết kế chi tiết máy”là đồ án môn học cơ sở thiết kế máy

Đồ án này là một phần quan trọng và cần thiết trong chương trình đào tạo của ngành cơ khí Nó không những giúp cho sinh viên bước đầu làm quen với công việc thiết kế máy

và chi tiết máy mà còn giúp chúng ta củng cố kiến thức đã học, nâng cao khả năng thiết

kế của người kĩ sư trong các lĩnh vực khác nhau.Hiện nay, do yêu cầu của nền kinh tế nói chung và ngành cơ khí nói riêng đòi hỏi người kĩ sư cơ khí cần phải có kiến thức sâu rộng, phải biết vận dụng những kiến thức đã học để giải quyết những vấn đề thực tế thường gặp phải trong quá trình sản xuất Ngoài ra đồ án môn học này còn tạo điều kiệncho sinh viên nắm vững và vận dụng có hiệu quả các phương pháp thiết kế nhằm đạt được các chỉ tiêu kinh tế kĩthuật theo yêu cầu trong điều kiện và qui mô cụ thể

Ở đây là đồ án thiết kế“ Hộp giảm tốc bánh răng trụ răng nghiêng ”

Do lần đầu thực hiện đồ án môn học này nên không tránh khỏi những thiếu sót Em mong được sự đóng góp ý kiến chỉ bảo của Thầy

Em xin chân thành cảm ơn thầy NGUYỄN THANH TÙNG cùng các Thầy trong Khoa

Cơ Khí đã tận tình chỉ bảo hướng dẫn em hoàn thành đồ án này

Sinh viên thực hiện : Ngô Tuấn anh

Mã sinh viên : 1521060448

Lớp : Công nghệ chế tạo máy

Khóa : 60

ĐỀ TÀI MÔN HỌC:

Tính chọn động cơ, phân phối tỉ số truyền, thiết kế các bộ truyền, thiết kế trục,chọn ổ lăn, thiết kế các chi tiết của hộp giảm tốc, phương án bôi trơn và lắp ghép

- Số liệu trạm dẫn động băng tải

Sơ đồ tải trọng và sơ đồ hệ thống như hình vẽ :

Số vòng quay tang quay v/p 65

Số ngày làm việc trong năm Ngày 270

Số ca làm việc trong ngày Ca 3

Va đập vừa

1 : Động cơ điện ; 2 : Khớp nối ; 3: Bộ truyền đai dẹt ; 4 : ổ lăn; 5: Hộp giảm tốc; 6:Tang

Chương 1 : Chọn động cơ điện và phân phối tỉ số truyền

1.1 Xác định công suất cần thiết , Số vòng quay sơ bộ của động cơ điện ,chọn

quy cách động cơ.

1.1.1 Chọn kiểu loại động cơ

Hiện nay có hai loại động cơ điện là động cơ điện một chiều và động cơ xoaychiều Để thuận tiện phù hợp với lưới điện hiện nay ta chọn động cơ điện xoaychiều Trong các loại động cơ điện xoay chiều ta chọn loại động cơ ba pha khôngđồng bộ rôto lồng sóc (ngắn mạch) Với những ưu điểm :kết cấu đơn giản ,giáthành tương đối hạ ,dễ bảo quản ,làm việc tin cậy ,có thể mắc trực tiếp vào lướiđiện ba pha không cần biến đổi dòng điện

1.1.2 Xác định công suất của động cơ.

- Công suất cần thiết trên trục động cơ điện được xác định theo công thức:

Pct= (công thức 2.8 trang 19 - {1}) Trong đó: Pct Là công suất cần thiết trên trục động cơ (kW)

Pt Là công suất tính toán trên máy trục công tác (kW)

η Là hiệu suất truyền động

lv = => v= = = 1,208 m/s

- Hiệu suất truyền động theo công thức 2.9 trang 19 - {1}:

η = ηol4 ηbr2 ηđ ηkn

Theo bảng 2.3 trang 21 - {1} ta chọn:

ηol = 0,995 : Là hiệu suất một cặp ổ lăn

ηbr = 0,96 : Hiệu suất của bộ truyền bánh răng trụ

ηđ = 0,98 : Hiệu suất bộ truyền đai

ηkn = 1 : Hiệu suất của khớp nối

Thay vào ta được : η = 0,9954 0,962 0,98 1 0.990%

Vậy Pct = = = = 6,78 (kW)

1.1.3 Xác định số vòng quay sơ bộ của động cơ.

- Số vòng quay sơ bộ của động cơ theo công thức 2.18 trang 21 – {1}:

nsb = nlv ut

Trong đó: nsb: Là số vòng quay đồng bộ

nlv: Là số vòng quay của trục máy công tác ở đây là trục của băng tải

quay

ut: Là tỷ số truyền của toàn bộ hệ thống

v = nlv= (v/p) Mặt khác: ut = ubr uđ

nên nsb= nlv ut

Theo bảng 2.4 trang 21 – {1} ta chọn:

Ubr = 10 Tỉ số truyền của bộ truyền bánh răng trụ

uđ = 4 Tỉ số truyền của bộ truyền đai dẹt

ukn = 1 Tỉ số truyền của khớp nối

Theo bảng phụ lục P1.1 trang 234 - {1}, ta chọn được động cơ có:

- Kiểu động cơ : 4A112M2Y3

- Công suất động cơ : P = 7,5 (Kw)

- Vận tốc quay: n = 2922(v/p)

1.2 Phân phối tỉ số truyền

* Xác định tỷ số truyền ut của hệ thống dẫn động

ut = Trong đó: ndc: Là số vòng quay của động cơ

nlv: Là số vòng quay của trục băng tải

Thay số ut = 44,9

* Phân phối tỷ số truyền hệ dẫn động utcho các bộ truyền

ut= un .ud

Theo bảng 2.4 trang 21 – {1} và dãy tiêu chuẩn trang 49 – {1} ta chọn:

4 Tỉ số truyền của bộ truyền đai dẹt ⇒ = = 11,23

1.3.2 Tính công suất trên các trục.

Gọi công suất các trục I , II , III lần lượt là có kết quả:

- Công suất danh nghĩa trên trục III :

= = = 11,57(kW)

- Công suất danh nghĩa trên trục II :

Số vòng quay (n:v/p) 2922 730,5 218 65,1 65,1 Moment xoắn (T) 43141 165507 530068 1808404 1245371

Chương 2: Tính toán thiết kế các bộ truyền

3.1 Thiết kế bộ truyền đai.

3.1.1 Chọn loại đai và tiết diện đai

- Truyền động đai là truyền động ma sát giữa đai và bánh đai

- Ưu điểm của bộ truyền đai:

+ Có khả năng truyền chuyển động và cơ năng ở các trục cách xa nhau

+ Làm việc êm , không gây ồn

+ Giữ được an toàn cho các chi tiết máy khi quá tải

+ Kết cấu đơn giản , giá thành rẻ

Do đó ta chọn loại đai dẹt và vật liệu là vải cao su có sức bền cao , đàn hồi cao, ít chịu ảnh hưởng của nhiệt độ và độ ẩm , vận tốc truyền cao

3.1.2 Xác định các kích thước và thông số bộ truyền.

a Đường kính đai nhỏ

Đườngkính bánh đai nhỏ được xác định theo công thức thực nghiệm sau :

d1 = (5,2…6,4) = 182 224

Trong đó T1= 43141 Nmm

Chọn đường kính d1 theo dãy tiêu chuẩn d1= 200mm

Vận tốc đai : v = ( công thức 5.18 trang 93 – {2})

Chọn đường kính d2 theo tiêu chuẩn, d2 =800 (mm )

Tỉ số truyền thực tế : = ( công thức 4.10 trang 132 – {4})

= = 4.04

Sai số của tỉ số truyền : u =

= 100% = 1% <(3%5% )

Vậy thỏa mãn điều kiện Ta có thể giữ nguyên các thông số đã chọn

c Khoảng cách trục A và chiều dài đai L.

- Khoảng cách trục được xác định theo công thức:

Số vòng chạy của đai:

1 = - = - =

Thỏa mãn điều kiện 1 đối với đai vải cao su

3.1.3 Xác định tiết diện đai và chiều rộng bánh đai

- Lực vòng được xác định theo công thức sau :

3.1.4 Xác định lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục

- Với o = 2Mpa đã chọn khi xác định [ ]o ta tính được lức căng ban đầu :

Fo = o b= 2 5 141= 1410 N

- Lực tác dụng lên trục :

Fr = 2.Fo = 2.1410.sin() = 2750 N

Chương 3: Thiết kế bộ truyền bánh răng

2.1 Thiết kế bộ truyền bánh răng trụ - răng nghiêng ( cấp nhanh)

2.1.1 Chọn vật liệu.

- Chọn vật liệu thích hợp là bước quan trọng trong bước tính toán thiết kế chi tiết máy nóichung và truyền động bánh răng nói riêng Đối với bộ truyền bánh răng có công suất nhỏ

và trung bình nên chọn vật liệu là thép cacbon chất lượng tốt nhóm I có độ rắn HB

350 Nhờ có độ rắn thấp nên có thể cắt răng chính xác sau khi nhiệt luyện, đồng thời bộ truyền có khả năng chạy mòn

Để tăng khả năng chạy mòn của răng, nên nhiệt luyện bánh lớn có độ rắn mặt răng thấp hơn bánh nhỏ từ 10 đến 15 HB

Ứng suất tiếp xúc cho phép và ứng suất uốn cho phép được xác định

theo công thức 6.1 và 6.2 trang 91 – {1}

- Hệ số xét đến ảnh hưởng của kích thước bánh răng

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

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

- Hệ số xét đến kích thước bánh răng ảnh hưởng đến độ bền uốn

Trong thiết kế sơ bộ lấy : = 1 và = 1 , do đó các

công thức (6.1) và (6.2) trở thành :

=

=

Trong đó :

và lần lượt là ứng suất tiếp xúc cho phép và ứng suất uốn cho phép

ứng với chu kỳ cơ sở, trị số của chúng theo bảng 6.2 trang 94 – {1} với thép C45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB = (180…350)

= 2HB + 70 ; = 1,1

=1,8HB ; = 1,75 , – Hệ số an toàn khi tính về tiếp xúc và uốn

⇒ = 30 = 17067789

= 30 = 15474914

– số chu kỳ thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về uốn

= 4 đối với tất cả loại thép và - số chu kỳ thay đổi ứng suất tương đương Khi bộ truyền làm việc với tải trọng tĩnh nên 1 730,5.19080 = 8,36 .1.218.19080 = 2,5 Vậy : > , > và > , > Nên ta lấy : = , =

Khi đó ta có kết quả : = 1 và = 1 (đường cong mỏi gần đúng là đường thẳng song song với trục hoành :tức là trên khoảng này giới hạn tiếp xúc và giới hạn uốn là không thay đổi) Vậy ta có kết quả : = = 518,18 (MPa)

= = 500 (MPa)

= = 282,85 (MPa)

= = 271,54 (MPa)

Với bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng, ứng suất tiếp xúc cho phép là trị trung bình của và nhưng không vượt quá 1,25 theo công thức 6.12 trang 95 – {1} ta có : = = = 509 (MPa)

* Ứng suất tiếp xúc cho phép và ứng suất uốn cho phép khi quá tải, được xác định theo công thức 6.13 và 6.14 trang 95 – {1} :

2.1.3 Tính toán bánh răng trụ răng nghiêng( cấp nhanh)

2.1.3.1 Xác định khoảng cách trục cho bộ truyền

- Khoảng cách trục aw là thông số cơ bản của hộp giảm tốc được xác định theo công thức:

aw = Ka ( u

Trong đó : + Ka là hệ số phụ thuộc vào vật liệu của cặp bánh răng tra bảng 6.5 trang {1} chọn Ka= 43

+ T1 là momen xoắn trên trục bánh chủ động (Nmm)

+ là ứng suất tiếp xúc cho phép (Mpa)

Chọn sơ bộ = do đó cos = 0,9848 theo 6.31 trang 103-{1} số bánh răng nhỏ

Z1 = 2.aw cos/[m.(u+1)] = 2.152.0,9848/[ 2,5.( 3,13+1)] = 28.9 Lấy Z1= 28

c Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc

Ứng suất tiếp xúc xuất hiện trên bề mặt răng của bộ truyền phải thỏa mãn = .

( công thức 6.33 trang 105 – {1})

Trong đó :

= 274 , hệ số kể đến cơ tính vật liệu của các bánh răng ăn khớp Theo

Với v = 2,8 (m/s), theo bảng 6.13 trang 106 – {1} ta chọn cấp chính xác 9

– hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng cho các đôi răng ăn khớp đồng thời, theo bảng 6.14 trang 107 - {1},với cấp chính xác 9 và v = 2,8 <5 thì = 1,16

- hệ số kể đến tải trọng động xuất hiện trong vùng ăn khớp :

– ứng suất tiếp xúc cho phép, = 509 MPa

Thay các giá trị vừa tính được vào :

Ta thấy : < thỏa mãn điều kiện cho phép

2.1.3.4 Kiểm nghiệm răng về độ bền mỏi uốn.

Để đảm bảo độ bền uốn cho răng, ứng suất sinh ra tai chân răng không vượt quá một giá trị cho phép, theo công thức 6.43 và 6.44 trang 108 – {1} ta có :

– đường kính trung bình của bánh chủ động, = 68 (mm)

= 1 - Hệ số kể đến độ nghiêng của răng với = ⇒ = 1 – = 0,96

, – hệ số dạng răng của bánh 1 và bánh 2, được xác định :

= = = 33,12 Lấy = 33

= = = 97,31 Lấy = 97

Theo bảng 6.18 trang 109 – {1}, ta có : = 3,8 ;= 3,61

= – hệ số kể đến sự trùng khớp của răng, có = 1,63

= = 128 (MPa) = = 122 (MPa)

Ta thấy: = 128 (MPa) < = 282,85 (MPa)

= 122 (MPa) < = 271,54 (MPa)

Vậy điều kiện mỏi uốn được đảm bảo

2.3.4 Kiểm nghiêm về độ bền quá tải:

Có thể lấy hệ số qua tải : = = 1 Để tránh biến dạng dư hoăc gãy dòn

lớp bề mặt ứng suất tiếp xúc cực đại không được vượt quá một giá trị cho phép Theo công thức 6.48 trang 110 – {1} :

Với = 509 (MPa) - ứng suất tiếp xúc

= 128 (MPa) ; = 122 (MPa) - ứng suất uốn

= 1624 ( MPa) ; = 1260 ( MPa) - ứng suất tiếp xúc cực đại

cho phép

= 464 ( MPa) ; = 360 ( MPa) - ứng suất uốn cực đại cho phép

Thay các giá trị vào ta được :

= 509 = 509 (MPa)

= 128 1 = 128 (MPa)

= 122 1 = 122 (MPa) Vậy : = 128 (MPa) < = 464 (MPa)

= 122 (MPa) < =360 (MPa)

Vậy răng đảm bảo độ bền mỏi tiếp xúc và độ bền mỏi uốn khi quá tải

2.1.3.5 Các thông số và kích thước bộ truyền bánh răng trụ - răng nghiêng.

- Góc nghiêng của răng : =

* Theo công thức 6.11 trang 104 – {1} ta tính được :

và trung bình nên chọn vật liệu là thép cacbon chất lượng tốt nhóm I có độ rắn HB

350 Nhờ có độ rắn thấp nên có thể cắt răng chính xác sau khi nhiệt luyện, đồng thời bộ truyền có khả năng chạy mòn

Theo bảng 6.1 trang 92 – {1} ta chọn :

* Bánh nhỏ (bánh 1) :

- Thép C45 tôi cải thiện

- Thép C45 tôi cải thiện

Để tăng khả năng chạy mòn của răng, nên nhiệt luyện bánh lớn có độ rắn mặt răng thấp hơn bánh nhỏ từ 10 đến 15 HB

Ứng suất tiếp xúc cho phép và ứng suất uốn cho phép được xác định

theo công thức 6.1 và 6.2 trang 91 – {1}

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

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

- Hệ số xét đến kích thước bánh răng ảnh hưởng đến độ bền uốn

Trong thiết kế sơ bộ lấy : = 1 và = 1 , do đó các

công thức (6.1) và (6.2) trở thành :

=

=

Trong đó :

và lần lượt là ứng suất tiếp xúc cho phép và ứng suất uốn cho phép

ứng với chu kỳ cơ sở, trị số của chúng theo bảng 6.2 trang 94 – {1} với thép C45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB = (180…350)

= 2HB + 70 ; = 1,1

=1,8HB ; = 1,75 , – Hệ số an toàn khi tính về tiếp xúc và uốn

, – Bậc của đường cong mỏi khi thử về tiếp xúc và uốn

= 4 đối với tất cả loại thép

và - số chu kỳ thay đổi ứng suất tương đương Khi bộ truyền làm việc

với tải trọng tĩnh nên

Vậy ta có kết quả :

= = 518,18 (MPa)

= = 500 (MPa)

= = 282,85 (MPa) = = 271,54 (MPa)

Với bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng, ứng suất tiếp xúc cho phép là trị

trung bình của và nhưng không vượt quá 1,25 theo công thức

2.2.3 Tính toán bánh răng trụ răng nghiêng( cấp chậm)

2.2.3.1 Xác định khoảng cách trục cho bộ truyền

- Khoảng cách trục aw là thông số cơ bản của hộp giảm tốc được xác định theo công thức:

aw = Ka ( u

Trong đó : + Ka là hệ số phụ thuộc vào vật liệu của cặp bánh răng tra bảng 6.5 trang {1} chọn Ka= 43

+ T1 là momen xoắn trên trục bánh chủ động (Nmm)

+ là ứng suất tiếp xúc cho phép (Mpa)

+ u là tỉ số truyền

Chọn sơ bộ = do đó cos = 0,984 1theo 6.31 trang 103-{1} số bánh răng nhỏ

Z1 = 2.aw cos/[m.(u+1)] = 2.142.0,984/[ 2,5.( 3.13+1)] = 37,7 Lấy Z1= 37

c Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc

Ứng suất tiếp xúc xuất hiện trên bề mặt răng của bộ truyền phải thỏa mãn

Với – hệ số trùng khớp dọc, được tính theo công thức 6.37 trang 105 –{1} =

– hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng, theo

+ ( vì bộ truyền ăn khớp ngoài nên u+1 )

– ứng suất tiếp xúc cho phép, = 509 MPa

Thay các giá trị vừa tính được vào :

Ta thấy : < thỏa mãn điều kiện cho phép

2.2.3.3 Kiểm nghiệm răng về độ bền mỏi uốn.

Để đảm bảo độ bền uốn cho răng, ứng suất sinh ra tai chân răng không vượt quá một giá trị cho phép, theo công thức 6.43 và 6.44 trang 108 – {1} ta có :