đồ án chi tiết máy hộp giảm tốc lhai triễn 2 cấp

Đồ án môn học Chi tiết máyBỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐH TRẦN ĐẠI NGHĨA Độc lập – Tự do – Hạnh phúc ĐỒ ÁN MÔN HỌC CHI TIẾT MÁY Số ngày làm việc trong

Trang 1

Đồ án môn học Chi tiết máy

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐH TRẦN ĐẠI NGHĨA Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

ĐỒ ÁN MÔN HỌC CHI TIẾT MÁY

Số ngày làm việc trong năm, (ngày) 220

Số ca làm việc trong ngày, (ca) 1

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

Trang 2

MỤC LỤC

PHẦN 1: CHỌN ĐỘNG CƠ, PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN 3

VÀ THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN NGOÀI 3

I Chọn động cơ điện 3

II Phân phối tỷ số truyền 4

III Thiết kế bộ truyền đai thang 4

PHẦN 2: THIẾT KẾ CÁC BỘ TRUYỀN TRONG HỘP GIẢM TỐC 5

I Thiết kế cặp bánh răng trụ răng nghiêng cấp nhanh 5

II Thiết kế cặp bánh răng trụ răng thẳng cấp chậm 9

III Kiểm tra điều kiện ngâm dầu 14

PHẦN 3: THIẾT KẾ TRỤC VÀ CHỌN NỐI TRỤC 15

I Thiết kế trục 15

1 Chọn vật liệu chế tạo trục 15

2 Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực 15

3 Xác định trị số và chiều các lực từ các chi tiết quay tác dụng lên trục 16

4 Xác định đường kính các đoạn trục 17

a Trục 1 17

b Trục 2 20

c Trục 3 23

II Chọn khớp nối 26

PHẦN 4: TÍNH TOÁN VÀ CHỌN Ổ LĂN 28

I Trục 1 28

II Trục 2 30

III Trục 3 32

PHẦN 5: THIẾT KẾ VỎ HỘP CHỌN CÁC CHI TIẾT PHỤ 35

I Kích thước hộp giảm tốc đúc 35

II Chọn các chi tiết phụ 38

1 Nắp quan sát 38

Trang 3

2 Nút thông hơi 39

3 Nút tháo dầu 39

4 Que thăm dầu 40

5 Bulon vòng 40

6 Chốt định vị 42

7 Vòng phớt 42

III Dung sai lắp ghép 43

IV Mối ghép ren 43

V Bảng vật liệu 44

VI Bảng đặc tính HGT 45

Tài liệu tham khảo 45

Trang 4

PHẦN 1: CHỌN ĐỘNG CƠ, PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN

VÀ THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN NGOÀI

+ Công suất làm việc: Plv=F.v=4050.1,3=5,3kW

+ Tổng hiệu suất hệ thống: (B2.3)

→ Công suất sơ bộ của động cơ: Psb=Plv/Ση=5,3/0,85=6,24kW

Moment xoắn T(Nmm) 41098 86818 319468 801016 784729

III Thiết kế bộ truyền đai thang

Thông số đầu vào: Pdc=6,24kW; u=2,25; ndc=1450v/p

Trang 5

Định khoảng cách trục sơ bộ theo (B4.14) asb=d2=400mmTính chiều dài dây đai theo asb:

3 Xác định số dây đai z

4 Lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục

+ Lực căng ban đầu: Fo=780PKđ/(vCαz)+Fv =780.6,24.1,25/(13,7.0,92.3)+19,7=180,6N

Trong đó: lực căng phụ: Fv=qmv2=0,105.13,72=19,7N (4.20)

+ Lực tác dụng lên trục: Fr=2Fozsin(α1/2)=2.180,6.3sin75,250=1047,9N (4.19)

PHẦN 2: THIẾT KẾ CÁC BỘ TRUYỀN TRONG HỘP GIẢM TỐC

Thông số đầu vào

Công suất Số vòng Tỷ số Thời gian phục Momen xoắn T

Trang 6

P (kW) quay n

1 Chọn vật liệu

Bánh nhỏ: C45 tôi cải thiện, độ cứng 250HB, σch1=580MPa

Bánh lớn: C45 tôi cải thiện, độ cứng 240HB, σch2=450MPa

2 Xác định ứng suất cho phép

 Ứng suất tiếp xúc cho phép:

+ Bánh răng nhỏ:

=(570/1,1)1.1.1.1=518,2MPaTrong đó:

=(550/1,1)1.1.1.1=500MPaTrong đó:

 Ứng suất uốn cho phép

Trong đó:

Hệ số tuổi thọ Trong đó: NFO=4.106

NFE=6

Vì NFE>NFO nên KFL=1

sơ bộ chọn YR=1, Ys=1, KxF=1+ Bánh răng lớn:

Trong đó:

Trang 7

NFE=60

sơ bộ chọn YR=1, Ys=1, KxF=1

 Ứng suất quá tải cho phép

+ Us tiếp xúc quá tải cho phép: [σH]max=2,8σch2=2,8.450=1260MPa+ Us uốn quá tải cho phép: [σF1]max=0,8σch1=0,8.580=464MPa

Ψba=0,25

KHβ=1,1(B6.7)

 Xác định các thông số ăn khớp

+ Mô đun sơ bộ: mn=(0,01-0,02)a →chọn mn=2,5mm+ Góc nghiêng răng sơ bộ: β=(80-200)

4 Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc

Ứng suất tiếp xúc làm việc:

Trong đó: ZM=274(MPa)1/3(B6.5)

ZH=1,70(B6.12)

Zε= = 0,77với εα=[1,88-3,2(1/z1+1/z2)]cosβ=1,7(εβ=bsinβ/(mnπ)=42sin9,98/(2,5.π)=0,93<1)

KH=KHβKHαKHv=1,29Trong đó: KHβ=1,1(B6.7)

KHα=1,13 (cấp 9) (B6.14)

KHv=1,033 (cấp 9)Tính lại [σH]’=[σH]ZRZVKxH=509,1.0,95.0,924.1=446,89MPa

với: ZR=0,95 (cấp chính xác 9), ZV=0,85v0,1=0,924, KxH=1 (da<700mm)

5 Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn

Trang 8

Đồ án môn học Chi tiết máy Ứng suất uốn sinh ra:

Trong đó: Yε=1/εα=1/1,7=0,59

Yβ=1-β0/140=0,93

YF1=3,9, YF2=3,6 (x=0) (B6.18)

KF=KFβKFαKFv=1,71Với: KFβ=1,22(B6.7)

KFα=1,37(B6.14)

KFv=1,023 (cấp 9)Tính lại [σF1]’=[σF1]YRYSKxF=257,1.1.1,02.1=262,2MPa

[σF2]’=[σF2]YRYSKxF=246,9.1.1,02.1=251,8MPaTrong đó: YR=1, YS=1,08-0,0695ln2,5=1,02; KxF=1 (da<400mm) (Tr92)

6 Kiểm nghiệm răng về quá tải

Quá tải khi tính về tiếp xúc:

Quá tải khi tính về uốn:

7 Các thông số và kích thước bộ truyền

+ Mô đun: mn=2,5mm

+ Góc nghiêng răng: β=9,980

+ Số răng: z1=27 răng, z2=103 răng

+ Tỉ số truyền: u=3,81

+ Chiều rộng vành răng: b=42mm

+ Khoảng cách trục: a==165mm

+ Đường kính chia: d1==68,54mm, d2=261,45mm

+ Đường kính đỉnh răng: da1==73,53mm; da2=266,46mm

+ Đường kính đáy răng: df1==62,29mm; df2=255,29mm

Trang 9

II. Thiết kế cặp bánh răng trụ răng thẳng cấp chậm

Thông số đầu vào

Công suất

P (kW)

Số vòngquay n(vòng/phút)

Tỷ sốtruyền u

Thời gian phục

vụ L (năm)

Momen xoắn T(Nmm)

1 Chọn vật liệu

Bánh nhỏ: C45 tôi cải thiện, độ cứng 250HB, σch1=580MPa

Bánh lớn: C45 tôi cải thiện, độ cứng 240HB, σch2=450MPa

2 Xác định ứng suất cho phép

 Ứng suất tiếp xúc cho phép:

=(570/1,1)1.1.1.1=518,2MPaTrong đó:

=(550/1,1)1.1.1.1=500MPaTrong đó:

 Ứng suất uốn cho phép

Trong đó:

NFE=60

sơ bộ chọn YR=1, Ys=1, KxF=1+ Bánh răng lớn:

Trang 10

Trong đó:

NFE=60

sơ bộ chọn YR=1, Ys=1, KxF=1

 Ứng suất quá tải cho phép

+ Us tiếp xúc quá tải cho phép: [σH]max=2,8σch2=2,8.450=1260MPa+ Us uốn quá tải cho phép: [σF1]max=0,8σch1=0,8.580=464MPa

Ψba=0,3

KHβ=1,05(B6.7)

 Xác định các thông số ăn khớp

+ Mô đun sơ bộ: m=(0,01-0,02)a →chọn m=3mm+ Số răng bánh dẫn:

Từ CT Số răng bánh bị dẫn: z2=uz1=2,61.45=117 răng (Δu không lệch)+ Vận tốc dài của bánh răng: v=πd1n1/6.104=πmz1n1/(6.104)=1,19m/s

4 Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc

Ứng suất tiếp xúc làm việc:

Trong đó: ZM=274(MPa)1/3(B6.5)

ZH=1,76 (B6.12)

Zε==0,86 (Tr105)với εα=[1,88-3,2(1/z1+1/z2)]=1,78

KH=KHβKHαKHv=1,113Trong đó: KHβ=1,05(B6.7)

KHα=1 (răng thẳng Tr106)

KHv=1,06 (P2.3)Tính lại [σH]’=[σH]ZRZVKxH=500.0,95.0,88.1=418MPa

với: ZR=0,95 (cấp chính xác 9), ZV=0,85v0,1=0,88, KxH=1 (da<700mm)

5 Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn

Ứng suất uốn sinh ra:

Trang 11

Với: KFβ=1,12(B6.7)

KFα=1 (răng thẳng Tr109)

KFv=1,16 (cấp 9) (P2.3)Tính lại [σF1]’=[σF1]YRYSKxF=257,1.1.1.1=257,1MPa

[σF2]’=[σF2]YRYSKxF=246,9.1.1.1=246,9MPaTrong đó: YR=1, YS=1,08-0,0695ln3=1; KxF=1 (da<400mm) (Tr92)

6 Kiểm nghiệm răng về quá tải

Quá tải khi tính về tiếp xúc:

+ Số răng: z1=45 răng, z2=117 răng

+ Tỉ số truyền: u=2,6

+ Chiều rộng vành răng: b=73mm

+ Khoảng cách trục: a=0,5m(z1+z2)=243mm

+ Đường kính lăn: d1=mz1=3.45=135mm, d2= mz2=351mm

+ Đường kính đỉnh răng: da1=m(z1+2)=141mm; da2=357mm

+ Đường kính đáy răng: df1=m(z1-2,5)=127,5 mm; da2=343,5m

Thông số bộ truyền trong hộp giảm tốc

Thông số

BR trụ răng nghiêng BR trụ răng thẳng

BR chủ động BR bị động BR chủ động BR bị động

Trang 13

III Kiểm tra điều kiện ngâm dầu

Do v1 = πd2n2/6.104 = 2,31m/s > 1,5m/s

Nên mức ngâm dầu cao bằng Chọn 11mm

Thỏa điều kiện: Mức dầu phải cao bằng 2h bánh răng 2, nhưng không cao hơn 1/3 bán kính vòng đỉnh bánh răng 4

Trang 14

PHẦN 3: THIẾT KẾ TRỤC VÀ CHỌN NỐI TRỤC

1 Chọn vật liệu chế tạo trục

Thép 45 thường hóa có σb=600MPa, [τ]=12…20MPa

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

Trang 15

l21=l32 = 73,5mm

l22=0,5lm2+k1+0,5lm3 = 73mm

l23=0,5lm3+k1+k2+bo/2 = 73,5mm

Trong đó:

bo=25mm: chiều rộng gần đúng của ổ lăn trục 2 (B10.2)

hn=20mm: chiều cao nắp ổ và đầu bulon

k1=10: kc từ chi tiết quay đến thành trong hộp hoặc kc giữa các chi tiết quay

k2=15: kc mặt mút ổ đến thành trong hộp

k3=10: kc từ chi tiết quay đến nắp ổ

lm1 =(1,2-1,5)d1: chiều dài mayo bánh đai

lm2=(1,2-1,5)d2: chiều dài mayo bánh răng

lm3=(1,2-1,5)d3: chiều dài mayo bánh răng, đĩa xích

lkn1=L1: chiều dài mayo khớp nối (B16.10)

lkn3=L3: chiều dài mayo khớp nối (B16.10)

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

Với bộ truyền cấp nhanh

Lực tác dụng lên bánh răng 1: Ft1=2T1/d=86818.2/68,54=2553,4N

Fr1=Ft1tgα/cosβ=943,6N

Fa1=Ft1tgβ=449,3NMômen uốn do Fa: M1=Fa1d/2=15398NmmLực tác dụng lên bánh răng 2: Ft2=2T2/d=319468.2/261,45=2443,8N

Fr2=Ft2tgα/cosβ=903,1N

Fa2=Ft2tgβ=430,03NMômen uốn do Fa: M2=Fa2d/2=56216Nmm

Với bộ truyền cấp chậm

Lực tác dụng lên bánh răng 3: Ft3=2T2/d=319468.2/135=4732,9N

Fr3=Ft3tgα=1722,6NLực tác dụng lên bánh răng 4: Ft4=2T3/d=801016.2/351=4564,2N

Fr4=Ft4tgα=1661,2N

Lực từ khớp nối tác dụng lên trục 3: T3=801016Nmm

Lực vòng trên khớp nối: Ft = = = 10012,7N

Tra bảng 16.10  Do = 160mm là đường tròn vòng tròn qua tâm các chốt

Lực từ khớp nối tác dụng lên: Fnt = (0,2  0,3)Ft = (2002,54  3003,81)N  Chọn Fnt = 2500N

4 Xác định đường kính các đoạn trục

- Sơ đồ tính: Tính phản lực rồi ghi giá trị trực tiếp vào sơ đồ, chiều phảnlực đúng như hình vẽ

Trang 16

Nguyễn Minh Phương 16

Trang 17

- Mô men uốn tương đương tại các đoạn trục (10.16)+ MtdA=0

+ MtdD= 75187Nmm

+ MtdC= =177262Nmm

+ M =100403Nmm

Trang 18

-Ứng suất uốn cho phép của trục (B10.5) (d=30mm và C45 có σb=600MPa)

[σ]=63MPa

- Đường kính trục tối thiểu tại các tiết diện (10.17):

dA0; dD22,9mm; dC30,4mm; dB25,2mm

- Kết cấu trục: ghi đầy đủ và hiểu rõ kích thước các đoạn trục

Theo bảng 9.1a, đường kính trục Ф34 chiều cao then t2=3,3mm Đường kính vòngđáy bánh răng: df=d-2,5mn=61,75mm Khoảng cách từ vòng đáy đến then: x=61,75/2-(34/2+3,3)=10,57=4,22mn>2,5mn nên ta không cần gia công bánh răng liền trục

Kiểm nghiệm độ bền của then

Đường kính trục tại bánh răng Ф34: b=10mm, h=8mm, t1=5mm, t2=3,3mm; l=1,35d=45mm (theo chuẩn)

Điều kiện bền dập:

σd=2T1/[(dl(h-t1)]=2.86818/[34.45(8-5)]=37,8[σd]=100MPaĐiều kiện bền cắt:

τc=2T1/(dlb)=2.86818/(34.45.10)=11,3[τc]=60MPa Vậy then đủ bền theo độ bền dập và độ bền cắt

Kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi

Đường kính trục tại bánh răng Ф34

sσj-hs an toàn chỉ xét riêng ứng suất pháp tại tiết diện j

sτj- hs an toàn chỉ xét riêng ứng suất tiếp tại tiết diện j

Trong đó: σ-1=0,436σb=261,6Mpa

τ-1=0,58 σ-1=151,73Mpa

Trang 19

τaj=Tj/(2Woj)=86818/(2.6480,6)=6,7Mpa

Kσdj=Kσ/εσ+0,06=2,06+0,06=2,12 (B10.11)

Kτdj=Kτ/ετ+0,06=1,64+0,06=1,7 (B10.11)Vậy trục 1 đảm bảo bền mỏi

Trang 20

- Mô men uốn tương đương tại các đoạn trục (10.16)+ MtdA=0

Trang 21

- Ứng suất uốn cho phép của trục (B10.5) (d=40mm và C45 có

σb=600MPa)

[σ]=56,5MPa

- Đường kính trục tối thiểu tại các tiết diện (10.17):

dA0; dB0; dC41,7mm; dD40,1mm

Theo bảng 9.1a, đường kính trục Ф45 chiều cao then t2=3,8mm Đường kính vòng đáy bánh răng: df=d-2,5mn=255,75mm Khoảng cách từ vòng đáy đến then: x=255,75/2-(45/2+3,8)=101,6=40,43mn>2,5mn nên ta không cần gia công bánh răng liền trục

Đường kính trục tại bánh răng Ф45: b=14mm, h=9mm, t1=5,5mm, t2=3,8mm; l=1,35d=63mm (theo chuẩn)

σd=2T2/[(dl(h-t1)]=2.319468/[45.63(9-5,5)]=64,4[σd]=100MpaĐiều kiện bền cắt:

τc=2T2/(dlb)=2.319468/(45.63.14)=16,1[τc]=60Mpa

Vậy then đủ bền theo độ bền dập và độ bền cắt

Đường kính trục tại bánh răng Ф45

Trang 22

Trang 23

 Trục 3

Trang 24

- Mô men uốn tương đương tại các đoạn trục (10.16)+ MtdA=720926Nmm

+ MtdC= 693700Nmm

+ MtdD= = 783071Nmm

Trang 25

Theo bảng 9.1a, đường kính trục Ф65 chiều cao then t2=4,4mm Đường kính vòngđáy bánh răng: df=d-2,5mn=344,5mm Khoảng cách từ vòng đáy đến then: x=344,5/2-(65/2+4,4)=135,35=45,1mn>2,5mn nên ta không cần gia công bánh răng liền trục

Đường kính trục tại bánh răng Ф65: b=18mm, h=11mm, t1=7mm, t2=4,4mm; l=1,35d=90mm (theo chuẩn)

σd=2T3/[(dl(h-t1)]=2.801016/[65.90(11-7)]=68,5[σd]=100MPaĐiều kiện bền cắt:

τc=2T3/(dlb)=2.801016/(65.90.18)=15,2[τc]=60MPa Vậy then đủ bền theo độ bền dập và độ bền cắt

Đường kính trục tại bánh răng Ф65

Trang 26

Chiều dài đoạn chốt bị dập: l3 = 36 mm

Chiều dài chịu uốn của chốt: l0 = l1 +l2/2 = 52mm

Hệ số làm việc của xích tải: k=1,5

Trang 27

Kích thước của nối trục

Chiều dài đoạn chốt bị dập: l3 = 44 mm

Chiều dài chịu uốn của chốt: l0 = l1 +l2/2 = 64mm

- Điều kiện bền dập của vòng đàn hồi:

=(2…4)MPa

=(60…80)MPa

Vậy khớp nối đảm bảo bền

Trang 28

2 Xác định các phản lực tác dụng lên ổ với sơ đồ phân tích lực như hình vẽ

Sơ đồ bố trí ổ bi đỡ - chặnLực hướng tâm tại các ổ

Trang 29

4 Thời gian làm việc tính bằng triệu vong quay

L = = = 544,6triệu vòng

5 Tải trọng động tương đương:

Trang 30

6 Khả năng tải động tính toán của ổ

Cd = Qtd = 2,056 = 16,8kN (thỏa)

7 Kiểm nghiệm ổ theo khả năng tải tĩnh

Khả năng tải tĩnh của ổ:

Qt = Xo.FroA + Yo.Fa1 = 0,5.1095,75 + 0,47.449,3 = 0,76kN < [C0] = 13,3kNTrong đó: Xo=0,5; Yo=0,47 (B11.6)

Sơ đồ bố trí ổ bi đỡ

Trang 31

Lực hướng tâm tại các ổ

FroA = = 4118N

FroB = = 3221N

Fa2/[C0]=429/21700=0,0197 Theo bảng 11.4, e=0,2

3 Tải trọng tương đương tại các ổ

Tiến hành tính kiểm nghiệm cho ổ A vì ổ này chịu tải lớn hơn với FroA =4118NTải trọng quy ước: Q = XVFroA.Kd.Kt

Cd = Qtd = 3,39 = 18,7kN (thỏa)

Qt = Xo.FroA + Yo.Fa2 = 0,6.4118 + 0,5.430,03 = 2,69kN < [C0] = 21,7kN Trong đó: Xo=0,6; Yo=0,5 (B11.6)

Trang 32

Sơ đồ bố trí ổ bi đỡ

Lực hướng tâm tại các ổ

FroA = = 1161N

FroB = = 2480N

3 Tải trọng tương đương tại các ổ

Tiến hành tính kiểm nghiệm cho ổ B vì ổ này chịu tải lớn hơn với FroB =2480N

Ta thấy Fa3=0 tải trọng động quy ước : Q=XVFroAKtKd

4 Thời gian làm việc tính bằng triệu vong quay

Trang 33

L = = =54,49triệu vòng

Cd = Qtd = 2,043 = 8,2kN (thỏa)

Qt = Xo.FroB + Yo.Fa3 = 0,6.2480 + 0,5.0 = 1,488kN < [C0] = 31,5kNTrong đó: Xo=0,6; Yo=0,5 (B11.6)

8 Tính lại tuổi thọ

L = ([C]/Qtd)m = (41100/2043)3 = 8141,79triệu vòng

Lh = 106.L/60.n = 106.8141,79/60.64,5 = 2103822giờ

Kết luận: Vậy ổ đảm bảo khả năng tải tĩnh.

Thông số ở lăn trên các trục trong HGT

Trục Kí hiệu ổ (mm)d (mm)D (mm)b (mm)r (KN)C (KN)Co

Đườngkính bi,(mm)

Trang 34

PHẦN 5: THIẾT KẾ VỎ HỘP CHỌN CÁC CHI TIẾT PHỤ

I Kích thước hộp giảm tốc đúc

Lập bảng giá trị theo B18.1

Chiều dày: Thân hộp, δ

Tâm bulong cạnh ổ:

62 mm

75 mm

90 mm

45 mm M6 x 4

Kích thước gối trục 2:

Đường kính lỗ lắp ổ lăn, D D = 90 mmD2 =110 mm (Bảng 18.2/tr88) 110 mm90 mm

Định dạng
Số trang	44
Dung lượng	1,17 MB