Phần Thuyết Minh Nhóm 2

Thiết kế các bộ truyền trong hộp giảm tốc...4 1.. Tính toán cấp chậm – bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng...4 2.. Tính toán cấp nhanh – bộ truyền bánh răng trụ răng nghiờng...9 III.. Các

Mục lục

I Chọn động cơ và phân phối tỉ số truyền 2

1 Chọn động cơ 2

2 Phân phối tỉ số truyền 3

3 Tính toán các thông số động học 3

II Thiết kế các bộ truyền trong hộp giảm tốc 4

1 Tính toán cấp chậm – bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng 4

2 Tính toán cấp nhanh – bộ truyền bánh răng trụ răng nghiờng 9

III Tính toán bộ truyền xích 14

1 Chọn loại xích 14

4 Tính đờng kính xích 16

5 Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc 16

6 Xác định lực tác dụng lên trục 17

7 Kết luận 17

IV Tính toán thiết kế trục 17

1 Xác định sơ đồ đặt lực 17

2 Chọn vật liệu chế tạo: 18

3 Xác định sơ bộ đờng kính trục 18

4 Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực 18

5 Xác định phản lực tại các gối đỡ 19

6 Tính chính xác đờng kính các đoạn trục 20

7 Kiểm nghiêm về độ bền mỏi 22

8 Tính và kiểm nghiệm độ bền của then 25

V Tính toán thiết kế ổ lăn 26

1 Chọn ổ lăn đối với trục I ( trục vào ) 26

2 Chọn ổ lăn cho trục II của hộp giảm tốc 27

3 Chọn ổ lăn cho trục III của hộp giảm tốc: 29

4 Các thông số cơ bản của ổ lăn trong hộp giảm tốc khai triển thờng 31

VI Xác định các thông số của vỏ hộp 31

1 Các kính thớc cơ bản của vỏ hộp 31

2 Các chi tiết khác 33

Tài liệu tham khảo 36

I Chọn động cơ và phân phối tỉ số truyền.

1 Chọn động cơ

a) Xác định công suất đặt lên trục động cơ.

pyc= ptd =

p ct .β η

Trong đó:

Pct=

F.v

1000 = 3500.1,31000 = 4,675 (kw) η=η ot η χ η ol3.η br2 η k

Víi: η ot _hiÖu suÊt 1 cÆp æ trît.

η χ _hiÖu suÊt bé truyÒn xÝch.

II Thiết kế các bộ truyền trong hộp giảm tốc.

1 Tính toán cấp chậm – bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng.

Từ phần trên ta có các thông số ban đầu: P1=5,389 kw;n1=1425 vg/ph;u=u1=3,47; thời hạn sử dụng 1800h; bộ truyền làm việc 2 ca

Hlim1=2.250+70= 570 MPa 0

Flim1=1,8.250=450 MPa 0

Hlim2=2.230+70=530 MPa 0

Flim2=1,8.230=414 MPaTheo CT6.5[1] NH01=30HHB12,4= 30.2502,4=1,71.107

NH02=30HHB22,4=30.2302,4=1,40.107

Theo ct6.7[1] NHE=60c(Ti/Tmax)3niti

 NHE1=60.1.1425.1800(13.0,4+0,73.0,4)=8,27.107 >NH01  KHL1=1

 NHE2=60.1.411.1800(13.0,4+0,73.0,4)=2,38.107 >NH02 KHL2=1

Do đó theo CT 6.2b với bộ truyền quay 1 chiều KFC=1, ta đợc

Theo CT 6.16[1], bd=0,5ba(u+1) =0,5.0,4(3,47+1)=0,67 do đó theo bảng 6.7[1], KH=1,09

 a w 1=49,5 (3,47+1) 3

√48236243.1,092 3,47 0,4=124,2 mm Chọn aw1=125 mm

Theo CT 6.17[1], m=(0,010,02)aw1=(0,010,02)125=1,252,5 mm Theo bảng 6.8[1] chọn modun pháp m=2 mm

Z _ hệ số kể đến sự trùng khớp của răng, với bánh răng

thẳng dùng CT 6.36a, Z ε=√4−ε α

3 Với =1,88-3,2(1/z1+1/z2)=1,88-3,2(1/28+1/97)=1,73

KH _ hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng cho các

 ZR=0,9

Khi da<700  KxH=1

 [H]’=[H].ZvZRZxH=482.0,98.0,9.1=425,1 MPa  H < [ H]’

Vậy bảo đảm độ bền tiếp xúc

[σ Hβ]'−[ σ Hβ] [σ Hβ]' =

Y _ hệ số kể đến độ nghiêng của răng, răng thẳng  Y=1

YF1, YF2 _ hệ số dạn răng của bánh 1 và 2, vì răngthẳng tra bảng 6.18[1] ta đợc YF1=3,84; YF2=3,60

KF=KFKFKFv _ hệ số tải trọng khi tính về uốn

KF _ hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọngtrên bề rộng vành răng, tra bảng 6.7[1], KF=1,13

KF _ hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọngcho các đôi răng đồng thời ăn khớp khi tính về uốn, tra bảng 6.14[1],với răng thẳng  KF=1

KFv _ hệ số kể đến tải trọng động xuất hiện trong vùng

 [F1]’=257.1.1,03.1=265 MPa  F1< [F1]’

 [F2]’=237.1.1,03.1=244 MPa  F2<[F2]’

Vậy đảm bảo điều kiện bền uốn

 Kiểm nghiệm độ bền quá tải

Theo 6.48[1], Kqt=1,4

 σHβ 1max= σHβ√ kqt=482 √ 1,4=570 MPa

Theo 6.49[1]

F1max=F1.Kqt=70,2.1,4=98,28 MPa < [F1]max

F2max=F2.Kqt=65,8.1,4=92,12 MPa < [F2]max

Vậy đảm bảo khả năng quá tải

2 Tính toán cấp nhanh – bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng.

Hlim1=2.270+70= 610 MPa 0

Flim1=1,8.270=486 MPa 0

Hlim2=2.255+70=580 MPa 0

Flim2=1,8.255=459 MPaTheo CT6.5[1] NH01=30HHB12,4= 30.2702,4=2,05.107

NH02=30HHB22,4=30.2552,4=1,79.107

Theo ct6.7[1] NHE=60c(Ti/Tmax)3niti

 NHE1=60.1.411.1800(13.0,4+0,73.0,4)=2,38.107 >NH01  KHL1=1

Do đó theo CT 6.2b với bộ truyền quay 1 chiều KFC=1, ta đợc

[F1]= 486.1.1/1,75=278 MPa

Theo CT 6.17[1], m=(0,010,02)aw1=(0,010,02)130=1,302,6 mm Theo b¶ng 6.8[1] chän modun ph¸p m=2 mm

1=32  sè r¨ng b¸nh lín z2=uz1=2,9.32=92,8

LÊy z2=93

 TØ sè truyÒn thùc: u=z2/z1=93/32=2,91

cos=m(z1+z2)/(2aw2)=2(32+93)/(2.130)=0,9615

v=dw1n1/60000=.66,5.411/60000=1,43 m/s

KH _ hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng cho các

đôi răng đồng thời ăn khớp, với v=1,43 tra bảng 6.13 dùng cấp chính xác 9,theo bảng 6.14[1], với v<2,5 và cấp chính xác 9  KH=1,13

KHv _ hệ số tải trọng động xuất hiện trong vùng ăn khớp,theo CT 6.41[1] KHv=1+Hbwdw1/(2T1 KHKH)

Với cấp chính xác động học là 9, chọn cấp chínhxác về mức tiếp xúc là 8, khi đó cầm gia công đạt độ nhám Ra=2,5m  ZR=0,95

Khi da<700  KxH=1

 [H]’=[H].ZvZRZxH=577,5.1.0,95.1=548 MPa  H < [ H]’

Vậy bảo đảm độ bền tiếp xúc

[σ Hβ]'−[ σ Hβ] [σ Hβ]' =

548−530

bền

Theo CT 6.43[1] F1=2T1KFYYYF1/(bwdw1m)

Trong đó:

Y = 1/ _ hệ số kể đến sự trùng khớp của răng, tính ởtrên ta đợc =1,746  Y=1/1,746=0,573

Y _ hệ số kể đến độ nghiêng của răng,với =15,94  Y=1-15,94/140=0,886

KF _ hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọngcho các đôi răng đồng thời ăn khớp khi tính về uốn, tra bảng 6.14[1],với răng thẳng  KF=1,37

KFv _ hệ số kể đến tải trọng động xuất hiện trong vùng

 [F1]’=278.1.1,03.1=286 MPa  F1< [F1]’

 [F2]’=262.1.1,03.1=270 MPa  F2<[F2]’

Vậy đảm bảo điều kiện bền uốn

 Kiểm nghiệm độ bền quá tải

Theo 6.48[1], Kqt=Tmax/T= 1,4

 σHβ 1max= σHβ√ kqt=577,5 √ 1,4=683 MPa < [

H]max=1260 MPaTheo 6.49[1]

F1max=F1.Kqt=134.1,4=188 MPa < [F1]max=464 MPa

F2max=F2.Kqt=129.1,4=181 MPa < [F2]max=360 MPa

Vậy đảm bảo khả năng quá tải

 Theo CT 12.22[4], công suất tính toán:

Theo công thức 5.4[1] và bảng 5.6[1]

k= ko.ka.kđc.kđ.kc.kbt

ko _hệ số kể đến ảnh hởng của vị trí bộ truyền, vì đờng

tâm của bộ truyền làm với phơng ngang góc 45o<60

 ko=1

ka _hệ số kể đến khoảng cách trục và chiều dài xích

chọn a= 40.p  ka=1

kđc _hệ số kể đến ảnh hởng của việc điều chỉnh lựccăng xích, vì vị trí trục đợc điều chỉnh băng 1 trong các đĩa xích kđc=1

E _ modun dàn hồi, E = 2,1 105 Mpa

A _ diện tích chiếu của bản lề, tra bảng 5.12[1]  A = 262 mm2

Kd _ hệ số phân bố không đều cho các dãy xích, vì xích 2 dãy  kd=1

IV Tính toán thiết kế trục.

Từ tính toán trên ta có số liệu ban đầu:

Công suất trục vào (trục I ) là PI = 5,389 kw , nI = 1425 vòng/phút,

T1=36243 Nmm ở đầu vào nối với động cơ có lắp nối trục vòng đàn hồi Công suất trên trục II là PII = 6,57 Kw , nII = 563 vòng/phút,

FXt=FXsin450=3479.sin450=2460 N

FXr=FX cos450=3479.sin450=2460 N

 Sơ đồ đặt lực:

 Trục III, với T 3 =786857 Nmm, chọn [ ]=30 MPa

d3=√3 T3

0,2[τ]=

3

√7868570,2 30=50 mm Chọn d3=50 mm

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

k3=10 mm _ khoảng cách từ mặt mút của chi tiết quay đến nắpổ

 Fy10=53Fr1/161=53.471/161=155 N

∑F x=F x 10−F t 1+F x11+F k=0

 Fx11= Ft1- Fx10 -Fk=1294-486-151=657 N ∑F y=F y10−F r 1+F y11=0

Fx31=(-58Fxt+53Ft4)/161 =(-58.2460+53.3767)/161=354 N

My32=108Fx31=108.354=38232 Nmm

6 Tính chính xác đ ờng kính các đoạn trục.

a Mômen tại các tiết diện nguy hiểm.

Theo CT10.15 và 10.16[1] mô men tơng đơng tác dụng lên trục: M=√M x2+M2y

d2=3√ M td 2

0,1 [σ]=

3

√634020,1 67=21, 2 mm Chọn d2=25 mm

d k=√3 M tdk

0,1.[σ]=

3

√313780,1 67=16 , 7 mm Chọn dk=17 mm

Tại tiết diện 3, với d<50mm chọn []=55 MPa theo bảng 10.5[1]

d3=√3 M td 3

0,1 [σ]=

3

√2010150,1 55=33 , 2 mm Chọn 30 mm

d32=√3 M td 32

0,1 [σ]=

3

√4030190,1 50 =43 , 2 mm Chọn 48 mm

Xuất phát từ yêu cầu về độ bền, lắp ghép và công nghệ đờng kính các

đoạn trục nh sau:

7 Kiểm nghiêm về độ bền mỏi.

Trục III, ta thấy có 2 tiết diện nguy hiểm đó là tiết diện 0 và tiết diện 5,vì vậy cần kiêm nghiệm về độ bền mỏi của chi tiết tại hai tiết diện này.Theo CT 10.19[1], hệ số an toàn

Tại tiết diện 2:

Vậy trục III đảm bảo bền mỏi

 Kiểm nghiệm trục I và trục II ta đợc kết quả nh sau:

kích thớc của then tra bảng 9.1 , trị số mô men cản uốn

và cản xoắn tra bảng 10.6 ứng với tiết diện trục nh sau :

diện

dmm

Lắpcăng

Rãnhthen

Lắpcăng2

Vậy tất cả các tiết diện đều đảm bảo độ bền

8 Tính và kiểm nghiệm độ bền của then.

Với các tiết diện dùng mối ghép then cần tiến hành kiểm nghiệm mốighép về độ bền đập và độ bền cắt theo 9.1 và 9.2 Kết quả tính toán nhsau, với lt=1,2d

cỡ trung kí hiệu 304 có đờng kính trong d=20 mm, đờng kính ngoài D=52

mm, chiều rộng ổ lăn B=15 mm, khả năng tải động C=12,5 kN, khả năng tải tĩnh C0=7,94 kN

So S3

0 3

Fr0 Fr1

 Vì trên trục có nắp nối trục đàn hồi nên cần chọn lại Fk cùng chiều với

Ft1 khi đó:

∑m y=161 Fx10−53 Ft 1+64,5 Fk=0

 Fx10=(53Ft1-64,5Fk)/161=(53.1294-64,5.151)/161=365 N ∑F x=F x 10−F t 1+F x11−F k=0

Lh _ thơi hạn sử dụng, Lh=21600 giờ,

Vì thời gian dài  giảm Lh=0,5Lh=10800 giờ

Vậy điều kiện tải động thỏa mãn

Theo 11.9[1] với Fa=0, Q0=X0Fr

X0 _ hệ số tải trọng hớng tâm, bảng 11.6[1], với ổ đỡ X0=0,6

Khả năng tải tĩnh : Qt = Xo.Fr =0,6.1125=675 N < C0=7,94 kN

Vậy thoả mãn khả năng tải tĩnh của ổ

2 Chọn ổ lăn cho trục II của hộp giảm tốc

Theo bảng 11.6 với =120, ổ đỡ chặn 1 dãy có Xo = 0,5 , Yo = 0,47

Khả năng tải tĩnh : Qt = Xo.Fr + Yo.Fa

= 0,5.4048 + 0,47.1075 = 2529 ( N ) Qt < Fro

nh vậy Qt < Co =20,8 KN

Thoả mãn khả năng tải tĩnh của ổ

3 Chọn ổ lăn cho trục III của hộp giảm tốc:

Các thông số tính toán : Lực dọc trục Fa = 1075 ( N )

Qt < Co = 23,6 KN thoả mãn khả năng tải tĩnh của ổ

4 Các thông số cơ bản của ổ lăn trong hộp giảm tốc khai triển th ờng

Trục vào(trục I): Loại ổ: ổ bi đỡ một dãy.

20

e =(6,3  7)mm

=7(mm)

E2=22 mm

R2=16 mmC=75 mm

K2=43k=19h=30

K1= 41 (mm) q 45 +2.8 = 61(mm)

Sè lîng bu l«ng

trªn nÒn Z=(L+B)\ (200 L , B lµ chiÒu dµi vµ –300)

chiÒu réng cña hép

Đối với hệ thống ổ lăn để đảm bảo điều kiện cho ổ làm việc tốt ta cần bôi trơn cho ổ bằng mỡ.

B¶ng dung sai l¾p ghÐp :

VÞ trÝ §êng kÝnh KiÓu l¾p Gi¸ trÞ dung sai

æ l¨n trôc I víi trôc 20 k6 +2  +15 (m) Vßng ch¾n mì trôc I 20 F8/ k6 +20  +55 (m)

+2  +15 (m) n¾p æ trôc I 52 H7/ d11 0  +30( m)

0  -100 (m)

æ l¨n trôc I víi bÝch 52 H7 0  +30( m)B¸nh r¨ng 1 25 H7/k6 0  +21( m)

+2  +15 (m) B¹c lãt trôc I 17 F8/k6 +16 +43 (m)

H7/ k6 0  +21 (m)

+2  +15 (m) B¸nh r¨ng 3 30

H7/ k6 0  +21 (m)

+2  +15 (m) n¾p æ trôc II 62

+2  +18 (m) B¸nh r¨ng 4 48

H7/ k6 0  +25 (m)

+2  +18 (m) n¾p æ trôc III 85 H7/ d11 0  +30( m)

2 Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí – tập II:

PGS TS Trịnh Trất – TS Lê Văn Uyển

3 Hớng dẫn làm bài tập dung sai:

PGS TS Ninh Đức Tốn – TS Đỗ Trọng Hùng