thuyetminh ok

Sau một thời gian học tập chúng em đợc giao nhiệm vụ thiết kế hộp giảm tốc hai cấptốc độ để đánh giá kết quả học tập, dới sự hớng dẫn của các thầy trong khoa cơ bản, đặc biệt là thầy Ngu

Lời nói đầu

Để thực hiện chủ trơng công nghiệp hoá, hiện đại hoá

đất nớc Cần đào tạo ra đội ngũ kỹ s có đủ trình độ về cả lý luận và thực tiễn, trờng ĐHSP Kỹ Thuật Hng Yên là một trong những trờng đầu ngành, đã đào tạo nhiều kỹ s phục vụ cho công cuộc công nghiệp hoá hiện đại hoá đất nớc Là một sinh viên của trờng nên em đã nhận thấy tầm quan trọng của việc trau rồi kiến thức và kỹ năng của ngành nghề mình đang học

Thiết kế chi tiết máy là một môn học quan trọng giúp sinhviên bớc đầu làm quen với công việc thiết kế, chế tạo chi tiết máy Những kiến thức mà sinh viên thu nhận đợc trong quá trình hoc môn chi tiết máy sẽ đợc áp dụng ngay vào thực tiễn khi sinh viên đơc làm Đồ án chi tiết máy Sau một thời gian học tập chúng em đợc giao nhiệm vụ thiết kế hộp giảm tốc hai cấptốc độ để đánh giá kết quả học tập, dới sự hớng dẫn của các thầy trong khoa cơ bản, đặc biệt là thầy Nguyễn Tiền Phong cùng các bạn trong khoá học, chúng em đã tiến hành làm bài tập

đợc giao, vì khả năng thực tiễn còn hạn chế nên bài tập sẽ

không tránh khỏi có nhiều thiếu sót, mong các thầy cô cùng các bạn cho ý kiến đóng góp để bài tập của em đơc hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn !!!

Hng yên, ngày 25 tháng 05 năm 2007 Sinh viên thực hiện:

Hoàng Quang Thám

Đồ án môn học chi tiết máy

Đề số: 44 Thiết kế hệ dẫn động băng tải

1 Động cơ 3 Hộp giảm tốc 2 Bộ truyền đai thang

4.Nối trục 5 Băng tải

Số Liệu cho tr ớc

Sinh viên thiết kế : Hoaứng Quang Thaựm

Giáo viên hớng dẫn: Nguyễn Tiền Phong

Mục lục

Bản thuyết minh đồ án gồm những phần chính sau:

- Phần I: Chọn động cơ và phân phối tỷ số truyền.

- Phần II: Tính toán bộ truyền đai thang.

- Phần III: Tính toán bộ truyền trong bánh răng trụ răng Thẳng

Tính toán bộ truyền trong bánh răng trụ răng ngiêng

- Phần IV: Tính toán và kiểm nghiệm trục.

- Phần V: Tính then.

- Phần VI: Thiết kế gối đỡ trục.

- Phần VII: Cấu tạo vỏ hộp và các chi tiết máy khác.

- Phần VIII: Bôi trơn hộp giảm tốc

Phần I : Chọn động cơ và phân phối tỷ số truyền

1.Công suất cần thiết:

Gọi N là công suất tính toán trên trục máy công tác (KW)

Nct là công suất cần thiết trên trục động cơ (KW)

η là hiệu suất truyền động

N =

4

4 3

2 2

1.η η ηη

η =F=7800 N : Lực kéo băng tải

η1=0,96: Hiệu suất bộ truyền đai

η2=0,98: Hiệu suất bộ truyền bánh răng trụ

η3=0,995: Hiệu suất của một cặp ổ lăn

η4= 1: Hiệu suất của khớp nối

→

Vậy công suất cần thiết trên trục động cơ là:

2 Tính số vòng quay trên trục của tang:

Ta có số vòng quay của trục tang là :

380.14,3

75,0.60000

P V

Trong đó iđ: là tỷ số truyền của đai thang

ihgt: là tỷ số truyền của hộp giảm tốc

iđ và ihgt đợc tra trong bảng (2-2) bảng tỷ số truyền và ta chọn

390 , 6 1 995 , 0 98 , 0 96

,

0

850 ,

390,

60 3π

V= 0,75 m/s:Vận tốc băng tải

 Theo bảng 2P (TKCTM) ta chọn đợc động cơ có số hiệuA02-51-2 có thông số kĩ thuật:

n

n i

Ta có : ic = ihgt.iđ

Trong đó : ic : tỷ số truyền chung

ihgt : tỷ số truyền của hộp giảm tốc

iđ : tỷ số truyền của bộ truyền đai

i

i i

Khi phân phối tỉ số truyền cho hộp giảm tốc theo yêu cầubôi trơn có thể tính theo công thức kinh nghiệm :

ihgt=inh.ich=(1,2ữ1,3)ich2

Trong đó: inh tỷ số truyền cấp nhanh của hộp giảm tốc

ich tỷ số truyền cấp chậm của hộp giảm tốc

25 , 1

hgt

i

=

25 , 1

20

= 4 → inh= ihgt/ ich=20/4 =5

Phân phối tỷ số truyền nh sau:

Tỷ số truyền cấp nhanh của hộp giảm tốc : inh = 5

Tỷ số truyền cấp chậm của hộp giảm tốc : ich= 4

Tỷ số truyền của bộ truyền đai : iđ= 3,05

6 Công suất động cơ trên các trục :

- Công suất động cơ trên trục I (trục dẫn ) là:

ch

=

=

=

8 Xác định momen xoắn trên các trục:

Mômen xoắn trên trục động cơ theo công thức (3_53)

2910

390 , 6 10 55 , 9

10 55 ,

n

N M

014,6.10.55,9

10.55,

Mômen xoắn trên trục công tác là:

Phần II : Tính toán bộ truyền đai

( Hệ dẫn động dùng bộ truyền đai thang)

1.Tóm tắt:

Công suất cần truyền: N =6,390 (KW)

Tốc độ quay của bánh đai nhỏ: nđ1=nđc =2910 (V/P)

. 1

1000 60 35

= 229 mmTheo bảng (5-14) chọn D1=160mm

Kiểm nghiệm vận tốc:

)/35/

25()

/(366,2460000

160.14,3

2910

V s

160.2910)

02,01(

Kiểm nghiệm: 100 % 4 , 4 (%)

954

912 954

% 100 '

Sai số ∆n nằm trong phạm vi cho phép (3 ữ5)%

C xác định tiết diện đai

Với đờng kính đai nhỏ D1=160mm ,vận tốc đai (đã tính ởtrên): Vđ=24,366m/s và Nct=6,390 (KW) ta chọn đai loại Б vớicác thông số trong bảng sau

h0

F(mm2)

1410,5174,1138

3.Chọn sơ bộ khoảng cách trục A:

Theo điều kiện : 0,55(D1+D2)+h≤ A≤ 2(D1 +D2)

(Với h là chiều cao tiết diện đai)Theo bảng(5-16):

Với: i=3,05 chọn : A= D2 =500=500 (mm)

4.Tính chiều dài đai L theo khoảng cách sơ bộ A:

Theo công thức (5-1)

)(2094500

.4

)160500()500160(2

14,3500

2

4

)(

)(

22

2

2 1 2 2

1

mm A

D D D

D A

L

=

−+

++

=

−+

++

Theo bảng (5-12) Lấy L=2120 (mm)

Kiểm nghiệm số vòng chạy của đai trong 1 giây

) 500 160 ( 8 ) 500 160 ( 14 , 3 2120 2 ) 500 160 ( 14 , 3 2120 2

8

1

) (

8 ) (

2 ) (

2 8

1

2 2

2 2 1

2 2 1 2

1

mm A

D D D

D L

D D L

(514)

(363

)500160(25145

,10)500160(55,0

mm mm

+

≤

≤+

0 0

0

0 1 2

0 1

1203

,14257

)

160500(514

1180

57)

(

1180

Số đai đợc xác định theo điều kiện tránh xảy ra

trợt trơn giữa đai và bánh đai.

0 = 1 , 2N/mm

chỉ số D1 tra bảng ta có các hệ số:

Cv=0,74 : HÖ sè ¶nh hëng vËn tèc (b¶ng 19)

F = 138 mm 2 : DiÖn tÝch tiÕt diÖn ®ai(b¶ng 5-11)

390,6.1000

.1000

N Z

v t p

+ Víi b¸nh bÞ dÉn: Dn2 = D2 + 2h0 = 500+2.4,1 =508,2(mm)

 TÝnh lùc c¨ng ban ®Çu vµ lùc t¸c dông lªn trôc:

+ Lùc c¨ng ban ®Çu víi mçi ®ai:

Víi : 0

1 = 142 , 3

)(940)

2

3,142sin(

.2.6,165.3

Dn1=168,2(mm);

Dn2 =508,2(mm)

R® =940 (N)

Phần III : Thiết kế Bộ truyền bánh răng

I Tính toán bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng.

1.Chọn vật liệu và cách nhiệt luyện :

Do hộp giảm tốc 2 cấp chịu tải trọng trung bình nên chọnvật liệu làm bánh răng có độ rắn bề mặt răng HB < 350

Đồng thời để tăng khả năng chạy mòn của răng chọn độ rắnbánh răng nhỏ lớn hơn độ rắn của bánh răng lớn khoảng 25 ữ50HB

+ Giới hạn chảy σch= 240N/mm2

+ Độ rắn : HB = 140…190 (Chọn HB2 =160)

(với cả bánh răng nhỏ và bánh răng lớn ta chọn phôi là phôi rèn)

2.Xác định ứng suất tiếp xúc , ứng suất uốn cho phép với bộ truyền cấp nhanh.

Theo công thức(3-3) số chu kì làm việc tơng đơng củabánh răng

Ntd=60.u.Th.nTrong đó: n1 : số vòng quay trong 1phút

Th : thời gian làm việc của máy

u : số lần ăn khớp của 1 răng khi bánh răng quay mộtvòng(u=1)

- Số chu kì làm việc của bánh răng nhỏ:

theo bảng (3-9)ta có[ ]N tx 2,6HB

0

0 =

σVậy ứng suất tiếp xúc cho phép của bánh nhỏ:

ứng suất tiếp xúc cho phép của bánh lớn:

• Xác định ứng suất uốn cho phép:

Vì phôi rèn, thép thờng hoá nên lấy hệ số an toànn=1,5 và hệ số tập trung ứng suất chân răng kσ = 1 , 8

+ Giới hạn mỏi của bánh răng nhỏ:

1.4,249.5,1

.)

6,14,1(

k n

k k

n

σ σ

σ σ

σ

• ứng suất uốn cho phép của bánh lớn:

8,1.5,1

1.4,206.5,1

.)

6,14,1

1

k n

k N

σ

σ σ

3.Tính khoảng cách trục A :

- Chọn sơ bộ hệ số tải trọng: k = 1,45

- Chọn hệ số chiều rộng bánh răng: ψA =0,4

.

10 05 , 1 ).

1 (

n

N k i

i A

8,150.4,0

135,6.45,15.416

10.05,11

5 3

2 6

-Vận tốc vòng của bánh răng trụ ăn khớp ngoài đợc tính theo công thức : (3-17)

với n1 số vòng quay của bánh dẫn

Theo bảng (3-11) ta chọn cấp chính xác để chế tạobánh răng là cấp 9

3 ) 1 5 ( 1000

.

60

954 202 14

+

=

)/()1(1000.60

21000

.60

s m i

n A n

d V

±

=

Thấy hệ số tải trọng k=1,45 không khác so với hệ số tải trọngsơ bộ ksb=1,45 nên không cần tính lại A

6 Xác định mô đun, số răng và chiều rộng bánh răng:

Vì đây là bánh răng trụ răng thẳng nên ta tính môđun :

 Xác định mô đun : m=(0,01ữ0,02) A

04,402,2202)

02,001,0

N K

td n

u

10.1,19

2

6

=

σ

Trong đó: N : Công suất bộ truyền (KW)

n : Số vòng quay trong một phút của bánh răng

135 , 6 45 , 1 10 1 ,

( 5 , 23 517 , 0

429 , 0 3 , 28

2

1 1

.

) 1 ( 10 05 , 1

n b

N K i

Ai

±

=

8 , 150 81

135 , 6 45 , 1 ) 1 5 ( 5 202

10 05 ,

σuqt1=

znb ym

N K

2

6 10 1 , 19

=

88 754 24 3 492 , 0

135 , 6 45 , 1 10 1 , 19

429 , 0 09 , 24

2

1 1

36072

• Độ hở hớng tâm : c= 0,25.m = 0,25.3 =0.75(mm)

• Đờng kính vòng đỉnh răng :

D 1 = dc1 +2mn=72+2.3 = 78(mm)

D 2 = dc2 +2mn=360+2.3 = 366(mm)

• §êng kÝnh vßng ch©n r¨ng:

Di1 = dc1 - 2mn - 2c =78 - 2.3 – 2.0,75 =70,5 (mm)

Di2 = dc2 - 2mn- 2c =366 - 2.3 -2.0,75 =358,5 (mm)

dc1 = 72 mm ; dc2 = 360mm

Di1 =70,5mm ; Di2 =358,5mm

.10.55,9.2

N d

n

N d

M

-Lực hớng tâm Pr : P r = P.tgα =1697,4.tg200 =617,8(N)

II Tính toán bộ truyền bánh răng trụ răng ngiêng

1.Chọn vật liệu và cách nhiệt luyện cho bánh răng cấp chậm:

(Ta chọn phôi chế tạo bánh răng là phôi rèn)

2.Xác định ứng suất tiếp xúc cho phép, ứng suất uốn cho phép

Theo công thức(3-3) số chu kì làm việc tơng đơngcủa bánh răng

Ntd=600.u.Th.nTrong đó: n: số vòng quay trong 1phút

Th: thời gian làm việc của máy

u: số lần ăn khớp của 1 răng khi bánh răng qaymột vòng( u=1).

- Số chu kì làm việc của bánh răng nhỏ:

• Xác định ứng suất uốn cho phép:

Vì phôi rèn, thép thờng hoá nên lấy hệ số an toànn=1,5 và hệ số tập trung ứng suất chân răng kσ = 1 , 8

+ Giới hạn mỏi của bánh răng nhỏ:

2

1 =0,43.580=249,4N/mm

−

σ

+ Giíi h¹n mái cña b¸nh r¨ng lín:

1.4,249.5,1

.)

6,14,1(

k n

k k

n

σ σ

σ σ

σ

- øng suÊt uèn cho phÐp cña b¸nh lín:

8,1.5,1

1.4,206.5,1

.)

6,14,1

1

k n

k N

σ

σ σ

.

.

10 05 , 1 ).

1 (

n

N k i

i A

014,6.3,14

.416

10.05,11

4 3

2 6

≥

→

Chän Asb= 280 (mm)

4 Tính vận tốc vòng v của bánh răng và chọn cấp chính xác chế tạo bánh răng.

-Vận tốc vòng của bánh răng trụ ăn khớp ngoài đợc tính theo công thức : (3-17)

với n1 số vòng quay trong 1 phút của bánh dẫn

Theo bảng (3-11) ta chọn cấp chính xác để chế tạobánh răng là cấp 9

5 Tính chính xác hệ số tải trọng K và khoảng cách trục

02,001,0

0 )

1 4 ( 1000

.

60

8 , 150 280 14

+

=

)/()1(1000.60

21000

.60

s m i

n A n

d V

±

=

) ( 1+ 2

=

265 2

3 ) 136 34 ( +

=0,96226 → β ≈15048’

• Chiều rộng bánh lớn : b2 =ψA.A= 0,4.265 =106(mm)

Chiều rộng bánh răng thoả mãn:

) ( 28 ' 48 15 sin

3 5 , 2 sin

5 , 2

y

N K

n

u

'

'

10.1,19

2

6θ

σ =Trong đó : N = 5,850(KW): Công suất bộ truyền

n : Số vòng quay trong một phút của bánh

104 , 6 1 , 1 10 1 ,

( 5 , 29 517 , 0

46 , 0 33

2

1 1

.

) 1 ( 10 05 , 1

n b

N K i Ai

±

=

7 , 37 106

014 , 6 1 , 1 ) 1 4 ( 4 265

10 05 ,

[ ]σ uqt1= 0,8.σch=0,8.290 = 323(N/mm2)

σuqt1=

znb ym

N K

2

6 10 1 , 19

=

112 7 , 37 34 3 46 , 0

014 , 6 1 , 1 10 1 , 19

2

6

= 216(N/mm2) → σuqt1 < [ ]σ uqt1

+ Bánh răng lớn theo công thức (3_40)

[ ]σ uqt2= 0,8.σch=0,8.240 = 192(N/mm2)

517 , 0

46 , 0 35

2

1 1

408102

• Độ hở hớng tâm : c= 0,25.mn = 0,25.3 =0.75(mm)

• Đờng kính vòng đỉnh răng :

D 1 = dc1 +2mn=102+2.3 = 108(mm)

D 2 = dc2 +2mn=408+2.3 = 414(mm)

.10.55,9.2

N d

n

N d

M

'4815cos

20.7264

0

N tg

ptg

βα

-Lùc däc trôcp a = ptgβ = 7264 tg15 0 48 '=2056(N)

PhÇn IV : TÝnh to¸n trôc

1- Chọn vật liệu cho trục:

Vật liệu làm trục phải có độ bền cao, ít nhạy với tập trungứng suất, có thể nhiệt luyện đợc và dễ gia công Thép các bon

và hợp kim là những vật liệu chủ yếu để chế tạo trục Vì hộpgiảm tốc chịu tải trọng trung bình nên ta chọn loại thép 45 (th-ờng hóa) có giới hạn bền: δb=600 (N/mm2)

N- công suất truyền của trục

n- số vòng quay trong 1 phút của trục

• Đối với trục I :

984 , 5

n

N C

d ≥

) ( 9 , 37 8

, 190

014 , 6

→

§Ó tÝnh c¸c kÝch thíc chiÒu dµi cña trôc tham kh¶o b¶ng7_1 Ta chän c¸c

kÝch thíc sau :

- Khe hë gi÷a c¸c b¸nh r¨ng 10 (mm)

- Khe hë gi÷a b¸nh r¨ng vµ thµnh trong cña hép

10 (mm)

- Khoảng cách từ thành trong của hộp đến mặtbên của ổ lăn

c = 76,5(mm),

l =75(mm)

 Sơ đồ phân tích lực trên trục I:

C¸c lùc t¸c dông lªn trôc I bao gåm : R® = 915(N) l =75(mm)

,855,76108

5,76.22527

,0

45cos

N

c b a

c P l R

BY

=+

+

+

=

++

= 915 + 816 - 820 = 911 (N) →RAy cã chiÒu nhh×nh vÏ

ΣmAX = P1.c +Rdx.l- RBX.(a+b+c) = 0

5,855,76108

75.45sin9155,76.2252

c b a

l P c P

++

+

=++

1578962 2 )

.75,0

.1,0

233452

d m−m ≥ =

Trôc ë tiÕt diÖn m-m lÊy dm-m=38 mm

Trôc ë tiÕt diÖn n-n lÊy dn-n=25 mm

• Tính lực tác dụng lên trục II:

2.)

.(

3 3

=

∑m CY P r c P r c b P a d R DY a b c

c b a

c b P c P

d P

+ +

+ +

−

=

3 3

)(1808270

)5,76108.(

27055

,76.8202

73632252

)(56695

,855,76108

)5,776108

.(

73635

,76.2252)

(

3 2

3 2

N P

R P

R

N c

b a

b c P c P

R

DX CX

DX

=

−+

=+

−

=

→

=+

+

++

=+

+

++

=

→

Tính momen uốn tại các mặt cắt nguy hiểm

- Tại tiết diện n2- n2

2 2

uy ux

).(3018695

,76.3946

).(58905

,76.77

mm N c

R

M

mm N c

Mux = RDX.a = 5669.85,5 = 484699(N.mm)

).(1026662

102.10185

,85.18082

P a

R

).(495479102666

- Tính đờng kính trục tại các tiết diện

[ ]

3 2 2

.1,

0 σ

td n

n

M

d − ≥

).(489898386496

.75,0301662

75,

.1,0

.75,0495479

75,0

.1,0

2 2

2 2

2

2

mm N M

M

M

m d

X U

td

td m

m

=+

=+

=

≥

)(5048

.1,0

5916083

 sơ đồ phân tích lực trên trụcIII:

) ( 1079 108

5 , 85 5 , 76

2

408 1018 )

108 5

, 76 ( 2705 2

4 )

4

N c

b a

d P b c

P

+ +

−

+

= +

7363

)(50315

,855,76108

)1085

,76(7363)

.(

4

4

N R

P R

N c

b a

b c P R

FX EX

+

+

=++

uy ux

).(430254)

1085

,76(2332)

.(

).(299997)

1085

,76.(

1626)

.(

mm N b

c R

M

mm N b

c R

=+

=

=+

=+

=

).(524499

0 tdσ

M

d ≥

).(14138591515840

.75,0524499

75,

.1

n n

+

=

2 2

.

τ σ

τ σ

nτ hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng xuất tiếp

Bộ truyền làm việc 1 chiều nên ứng xuất tiếp xoắn biến

đổi theo chu kỳ mạch động

W : mô men cản uốn của tiết diện

W0: mô men cản xoắn của tiết diện

Kτ:hệ số tập trung ứng xuất thực tế khi uốn và xoắn tra bảng ((7-6)ữ(7-13))

δ δ

m a

K

n

δ ψ δ β ε

δ

δ σ

σ

δ

.

m a

n

τ ψ τ β ε

τ

τ τ

τ

1

+

τm : lµ trÞ sè trung b×nh cña øng xuÊt tiÕp

MU, MX : lµ m« men uèn vµ m« mem xo¾n

 Trôc I

XÐt t¹i tiÕt diÖn (m-m)

§êng kÝnh trôc d=38 mm tra b¶ng (7-3b) ta cã :

77704

2

).

/ ( 2 , 44 4660 206192

0

mm N w

M

mm N w

M

X m

U a

05 , 2 73 , 0

5 , 1

; 92 , 1 85 , 0

63 , 1

σ

ε ε

K K

5 , 2

= 1 + 0 , 6 ( − 1 ) = 1 + 0 , 6 ( 2 , 5 − 1 ) = 1 , 9

σ

σ τ

τ

ε ε

k k

Nh vậy tiết diện (m-m) đảm bảo độ an toàn cho phép

 Trục II

• Xét tại tiết diện (n2-n2) đờng kính của trục là 48

mmTra bảng (7-3b) ta có w=9620mm3 ;w0 = 20500 mm3 ; b x h

τ

ε ε

k k

[ ] ( 1 , 5 2 , 5 ) 42

, 2 19 44 , 2

19 44 , 2

19 4 05 , 0 4 9 , 1 150

44 , 2 2 , 44 5 , 2

1 270

2

2 = > = ữ +

=

= >

= +

=

=

=

n n

n

n

τ σ

14 , 2 7 , 0

5 , 1

99 , 1 82 , 0

63 , 1

ε

ε

K K

) / ( 73 , 30 9620

mm N w

M U

= > δ

8 , 2

3 , 14

73 , 30 8 , 2

150 = +

06 , 10 14 , 3

2

2 = > = ữ +

nτ

Vậy tiết diện (n2-n2) của trục 2 đảm bảo an toàn

• Xét tại tiết diện (m2-m2) đờng kính của trục là 52 mm

5 , 1

96 , 1 83 , 0

63 , 1

ε

ε

K K

380680

2

) / ( 4 , 41 12100 501218

2 0

2

mm N w

M

mm N w

M

X a

U a

38 , 2 ) 1 3 , 3 ( 6 , 0

Ta có:

[ ] ( 1 , 5 2 , 5 ) 92

, 1 3 , 8 97 , 1

3 , 8 97 , 1

3 , 8 35 , 7 05 , 0 35 , 7 38 , 2

150

97 , 1 4 , 41 3 , 3 270

2

2 = > = ữ +

=

= +

=

=

=

n n

n

n

τ σ

Vậy với tiết diện (m2-m2) của trục 2 cũng đảm bảo an toàn.

5 , 1

14 , 2 76 , 0

63 , 1

ε

ε

K K

τ

ε ε

k k

Sinh viên thiết kế : Hoàng Quang Thám

8 , 2

1515840

2

) / ( 5 , 16 27500 455082

2 0

2

mm N w

M

mm N w

M

X a

U a

8 , 5 5 , 16 8 , 2

270

=

=

nσ