hộp giảm tốc côn trụ f=7800 (có kèm bản vẽ)

ĐỒ ÁN MÔN HỌC CHI TIẾT MÁY I – Tính động lực học hệ dẫn động: 1. Chọn động cơ: a) Xác định công suất đặt trên trục động cơ: Pđc > Pyc Pyc = Ptđ = Pct – Công suất trên trục công tác Pct = = = 4,056 kW Hiệu suất truyền động = 0,99.0,993.0,96.0,97.0,95.0,98 = 0,83 với hiệu suất nối trục đàn hồi hiệu suất 1 cặp ổ lăn hiệu suất 1 cặp bánh răng côn trong HGT hiệu suất 1 cặp bánh răng trụ trong HGT hiệu suất bộ truyền đai hiệu suất 1 cặp ổ trượt. trị số các hiệu suất tra theo bảng 1 Hệ số tải trọng động: = = = = 0,90. Pyc = = = 4,39 kW.

ĐỒ ÁN MÔN HỌC CHI TIẾT MÁY

với  - hiệu suất nối trục đàn hồi K

 - hiệu suất 1 cặp ổ trượt

trị số các hiệu suất tra theo bảng 2.3

0,83 = 4,39 kW

Số vòng quay sơ bộ của động cơ: nsb = 29,2 20 2,5 = 1460 (vg/ph)

Chọn số vòng quay đồng bộ của động cơ nđb = 1500 vg/ph

u =

19,55,0 = 3,96

- Tính chính xác ung:

uđ = ung =

1 2

ch u

u u =

49,55.3,96= 2,5 c) Tính toán các thông số động học:

P

n = 9,55.10

6.4,870

1445 = 32 185,8 N.mm

- Các thông số tính toán thể hiện trên bảng sau:

II – Tính toán thiết kế bộ truyền ngoài : Bộ truyền đai dẹt :

l = 3206 mm, cộng thêm từ 100400 mm tùy theo cách nối đai

Số vòng chạy của đai: i = v/l = 13,62/3,206 = 4,25 < imax = 3 5 s-1

 l thỏa mãn yêu cầu về tuổi thọ

 chiều dài đai:  = 1

57 : Cv = 0,98 cho đai vải cao su, v = 13,62 m/s

Co - Hệ số kể đến ảnh hưởng của vị trí bộ truyền đai và phương pháp căng đai

Co = 1 (bảng 4.12[1]

Từ đó có [ = 2,425 0,955 0,98 1 = 2,27 MPa F]

g) Chiều rộng đai và bánh đai:

- Chiều rộng bánh đai (B):

B = 40 mm, tra bảng 21.16[2]

164h) Xác định lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục:

2 = 571,7 N (CT

4.13[1]

III – Thiết kế bộ truyền trong hộp giảm tốc:

HGT 2 cấp: - Truyền động bánh răng côn,

- Truyền động bánh trụ răng nghiêng

1 Chọn vật liệu:

Do không có yêu cầu gì đặc biệt và theo quan điểm thống nhất hóa trong thiết

kế, chọn vật liệu 2 cấp bánh răng là như nhau:

H

 = 2.HB + 70; SH = 1,1

0 lim

F

 = 1,8.HB; SF = 1,75 +) Chọn độ rắn bánh nhỏ HB1 = 245, bánh lớn HB2 = 230

T

n t T

Do đó để tính bộ truyền bánh răng côn răng thẳng,

lấy [ = min(H] [H1],[H2]) = 481,8 MPa

+) Với cấp chậm sử dụng bánh răng nghiêng:

i i m

T

n t T

3 Tính toán cấp nhanh: Bộ truyền bánh răng côn răng thẳng:

a) Xác định chiều dài côn ngoài:

Từ đó: Re = 50 2

5 +1 3

2

75689,5.1,16(1 0, 25).0, 25.5.(481,8)− = 188,31 mm

e R u

2.188,31

1 5+ = 73,86 mm Tra bảng 6.22[1]

114 , với bánh răng côn răng thẳng, TST u = 5  Z1P = 16 Với HB<350  Z1 = 1,6.Z1P = 1,6.16 = 25,6

Lấy Z1 = 26 răng

- Đường kính trung bình, môđun trung bình và môđun vòng ngoài:

dm1 = (1 - 0,5Kbe)de1 (CT6.54[1]

114 ) = (1 – 0,5.0,25).73,86 = 64,6275 mm – đường kính trung bình

mtm = 1

1

m d

m K

2,4857

1 0,5.0,25− = 2,841 mm – môđun vòng ngoài bảng 6.8[1]

99 , theo tiêu chuẩn lấy mte = 3 mm

c) Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc:

CT6.58[1]

115 :  = ZH MZHZ

2 1

2 1

116 ): hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc;

KH= 1: hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng, trường hợp bánh côn răng thẳng;

= 481,8 1 0,95 1 = 457,7 MPa trong đó: Zv = 1 (v < 5m/s): hệ số xét đến ảnh hưởng của vận tốc vòng

be be

K u K

Với số răng tương đương: ZV1 = Z1/cos = 25/cos11,311 0 = 25,5

ZV2 = Z2/cos = 125/cos78,692 0 = 637,37 Theo bảng 6.18[1]

109 với x1 = 0,39, x2 = - 0,39, ta có các hệ số dạng răng: YF1 = 3,48 ; YF2 = 3,63

Từ đó thế các hệ số vào CT6.65[1]

116 , tính được  : F11

Y

Y = 71,357.3,63/3,48 = 74,43 < [ ] = 236,5 MPa F1Vậy độ bền uốn được đảm bảo

e) Kiểm nghiệm răng về quá tải:

CT6.48[1]

110 : Hmax = H K qt =446,6 1,5= 547 < [ ]H max = 1260 MPa

CT6.49[1]

110 : F1max =  KF1 qt = 71,36.1,5 = 107,04 < [ ]F1 max = 464 MPa

F2max = 74,4.1,5 = 111,6 < [ ]F2 max = 360 MPa

Độ bền khi quá tải đảm bảo

f) Các thông số & kích thước bộ truyền bánh răng côn:

- Chiều dài côn ngoài: Re = 191,21 mm

g) Các thông số khác:

Theo bảng 6.19[1]

111 : Đường kính chia ngoài de = mteZ1 de1 = 75 mm

de2 = 375 mm Góc côn chia (lăn)

0 1

2

Z arctg Z

ngoài

hfe1,2 = he – hae1,2 hfe1 = 2,43 mm

hfe2 = 4,77 mm Đường kính đỉnh răng

2 H[ ]

H ba

T K u

 (CT

6.34[1]

- CT6.40[1]

106 : v =

w1 160.1000

Vì  = 458,8 < [H  ]' = 470,7 MPa, nên độ bền tiếp xúc được đảm bảo H

d) Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn:

Y

Y  [ ] F2trong đó:

tương tự [ ]' = 236,5 1 1,0037 0,95 = 225,5 MPa F2

Thay các hệ số vào CT6.43[1]

108 , tính được  : F11

 max = 99,30.1,5 = 149 < [ ]F2 max = 360 MPa

f) Các thông số & kích thước bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng:

Khoảng cách trục: aw = 240 mm

Chiều rộng vành răng: bw = 72 mm

Tỉ số truyền: ut = 3,9677

Góc nghiêng của răng:  = 15,74050 = 15044'26"

Số răng của bánh răng: Z1 = 31; Z2 = 123

da2 = 389,38 mm Đường kính đáy răng df = d – (2,5 – 2x).m df1 = 89,12 mm

df2 = 375,88 mm

IV – Tính toán thiết kế trục:

1 Sơ đồ đặt lực chung:

Sơ đồ tính khoảng cách của HGT BR côn-trụ :

2 Chọn vật liệu:

Chọn vật liệu chế tạo các trục là thép 45 có b =600 MPa,

ứng suất xoắn cho phép [ ]=12 20 MPa

+ Bánh răng trụ: lm22  (1,21,5)d2 = 6075 = 72 mm

lm31  (1,21,5)d3 = 98175 = 90 mm + Khớp nối đàn hồi: lm32  (1,42,5)d3 = 98175 = 140 mm

5 Xác định trị số và chiều các lực của chi tiết quay tác dụng lên trục:

Chiều của các lực như hình vẽ trên sơ đồ đặt lực chung trong phần IV.1

6 Vẽ biểu đồ mômen uốn M x , M y và mômen xoắn T cho 3 trục:

 = 0 Fyđl12 – Fy11l11 + Fr11l13 – Fa11dm1/2 = 0

Fy10 – Fy11 = Fyđ – Fr11 = 495 – 823 = - 328

Fy11 = (Fyđl12 + Fr11l13 – Fa11.dm1/2)/l11 =

= (495.63+823.136-165.65,625/2)/80 = 1721 N

Fy11 = 1721 N ; Fx11 = 3697 N

Fy10 = 1393 N ; Fx10 = -1104 N : có chiều ngược chiều đã chọn

 Lực hướng tâm tính theo công thức gần đúng (trang 188 [1]) :

Fy31 = 3660 N

Trường hợp đảo chiều Fk ta tính lại các phản lực tại 2 gối đỡ lực tương tự như trên với chiều của F ngược lại, được F = -842 N, F = -12357 N và

Fy30 = -666 N, Fy31 = 3660 N Biểu đồ mômen của 3 trục :

Trục I :

Trục II :

Trục III :

7 Tính chính xác đường kính các đoạn trục:

Tính đường kính các trục tại tiết diện j: dj = 3 Mtdj/ 0,1[ ] (CT10.17[1]

194 ) Với Mj = 2 + 2

ra tỉ số K / và  K / tại rãnh then của tiết diện đó 

rãnh then

lắp căng

195 s theo CT10.19[1]

195

- Kết quả trong bảng cho thấy tại các tiết diện nguy hiểm đảm bảo an toàn về mỏi

10 Tính kiểm nghiệm độ bền của then:

Với các mối ghép dùng then cần tiến hành kiểm nghiệm mối ghép về độ bền dập

và độ bền cắt theo CT 9.1[1]

173 và CT

9.2[1]

173 : Với lt = (0,8…0,9)lm ; lm: chiều dài mayơ

V – Chọn ổ lăn:

1 Trục I :

Dùng ổ đũa côn cho hai tiết diện lắp ổ lăn để tăng độ cứng vững cho trục có lắp bánh răng côn, giúp làm giảm bớt nghiêng trục, thuận lợi khi lắp bánh răng côn với yêu cầu ăn khớp đỉnh chính xác

Ta chọn sơ bộ ổ đũa côn cho trục I : Cỡ nhẹ, kí hiệu 7207, d = 35 , D = 72 , B = 17 , T = 18,25 ,  = 13,830 , C = 35,2 , C0 = 26,3 :

a) Kiểm nghiệm khả năng tải động của ổ đũa côn:

Q L L

Khả năng tải động của ổ lăn trên trục I được đảm bảo

b) Kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh của ổ đũa côn:

Q L L

b) Kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh của ổ đũa côn:

3 Trục III :

Chọn ổ bi đỡ chặn, vì 1886 0,63 0,3

2993

a r

Q L L



 Theo sơ đồ tải trọng, có:

Qtđ = 7805.[110/3.5/8 + (0,7)10/3.3/8]0,3 = 7805.0,904 = 7056 N

+ CT11.1[1]

213 : Cd = Q

m L = 7056.334,68 = 23,01 kN < C = 35,6 kN

Khả năng tải động của ổ lăn trên trục III đảm bảo

b) Kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh của ổ bi đỡ-chặn:

=260  X0 = 0,5 ; Y0 = 0,37

Qt = X0Fr + Y0Fa = 0,5.5981 + 0,37.4099 = 4467 < Fr0 = 5981 N

 Chọn Qo = Fr1 == 5 981 N Co = 32 300 N

Khả năng tải tĩnh đảm bảo

Bảng tóm tắt các thông số cơ bản của 3 cặp ổ lăn trên 3 trục:

===========================================================

- Khoảng cách từ tâm bulông đến mép lỗ: k  1,2 d2 = 1,2.16 = 19,2

+ Khi không có phần lồi: S1 = (1,31,5)d1 = 2630 = 28 mm

+ Khi có phần lồi: Dd = xác định theo đường kính dao khoét

S1  (1,41,7)d1 = 2834 = 30 mm

S2 (11,1)d1 = 2022 = 20 mm

- Bề rộng mặt đế hộp: K1 = 3d1 = 60 mm

q K1+2 =60+2.10=80mm

7 Khe hở giữa các chi tiết:

- Giữa bánh răng với thành trong hộp:   (1 1,2) =10 12 = 12 mm

- Giữa đỉnh bánh răng lớn với đáy hộp:   1 (3 5) =30 50 = 40 mm; (tùy HGT

& chất lượng dầu bôi trơn trong hộp)

- Giữa mặt bên các bánh răng với nhau:   = mm  10

Theo bảng 18.7[2]

93 , ta có hình dạng và các kích thước của nút tháo dầu trụ M22x2:

Các thông số : b=15; m=10; f=3; L=29; c=2,5; q=19,8; D=32; S=22; D0=25,4

3- Nút thông hơi :

Khi làm việc, nhiệt độ trong hộp tăng lên, để giảm áp suất và điều hòa không khí bên trong và bên ngoài hộp ta làm nút thông hơi, hình dạng và kích thước nút thông hơi tra bảng 18.6[2]

93 , chọn loại M27x2, các kích thước : B= 15; C= 30; D= 15; E= 45; G= 36; H= 32; I= 6 ; K= 4 ; L= 10; M= 8; N= 22; O= 6; P= 32; Q= 18; R= 36; S= 32;

Ren (d) M16, d1=63; d2=35; d3=14; d4=35; d5=22; h1=12; h2=8; h=30; l≥32; f=2; b=16; c=2; x=4; r=2; r1=6=r2;

Trọng lượng nâng được : 550(a); 500(b); 250(c)

VII – Bôi trơn và điều chỉnh ăn khớp :

– Điều chỉnh ăn khớp trong các bộ truyền :Chọn chiều rộng bánh răng trụ nhỏ giảm 10% so với chiều rộng bánh răng lớn

– Bôi trơn các bộ truyền trong hộp :

Chọn độ nhớt của dầu ở 500C(1000C) để bôi trơn bánh răng : Bảng 18.11[2]

100

Với thép 45 tôi cải thiện như ta đã chọn, có vận tốc vòng là 1,986 và 0,585 m/s (lần lượt là bánh răng của bộ truyền cấp nhanh và cấp chậm), tức là thuộc khoảng [0,5-2,5], ta dùng chung một loại dầu đặt chung trong HGT nên ta có thể chọn theo bảng với thép  = 470-1000 MPa, độ nhớt Centistoc là 160(20) (hay độ nhớt bEngle là 16(3))

ồn

Về nguyên tắc, tất cả các ổ lăn đều được bôi trơn bằng dầu hoặc mỡ; chât bôi trơn được chọn dựa trên nhiệt độ làm việc và số vòng quay của vòng ổ

So với dầu thì mỡ bôi trơn được giữ trong ổ dễ dàng hơn, đồng thời khả năng bảo

vệ ổ tránh tác động của tạp chất và độ ẩm Mỡ có thể dùng cho ổ làm việc lâu dài (khoảng 1 năm), độ nhớt ít bị thay đổi khi nhiệt độ thay đổi nhiều Dầu bôi trơn được khuyến khích áp dụng khi số vòng quay lớn hoặc nhiệt độ làm việc cao, khi cần tỏa nhiệt nhanh hoặc khi các chi tiết khác trong máy được bôi trơn bằng dầu

Số vòng quay tới hạn cho từng loại ổ bôi trơn bằng mỡ hay bằng dầu được ghi trong các catalô của ổ lăn

Vì thế ta chọn bôi trơn ổ lăn bằng mỡ, theo bảng 15.15 [2]

45

a

chọn loại mỡ LGMT2, loại này đặc biệt thích hợp cho các loại ổ cỡ nhỏ và trung bình, ngay cả ở điều kiện làm việc cao hơn, LGMT2 có tính năng chịu nước rất tốt cũng như chống

gỉ cao Với các thông số của mỡ : Dầu làm đặc: lithium soap; Dầu cơ sở: dầu mỏ; nhiệt độ chạy liên tục: -30 đến +1200C; độ nhớt động của dầu cơ sở (tại 400C): 91 (mm2/s); độ đậm đặc: 2 (thanh: NLGI)

Về lượng mỡ tra vào ổ lăn lần đầu : G = 0,005DB (CT tr.46[2])

Trong đó G – lượng mỡ (g),

D,B – đường kính vòng ngoài và chiều rộng ổ lăn, mm

G= = g(ổ lăn trên trục III)

VIII – Bảng kê các kiểu lắp, trị số sai lệch giới hạn và dung sai lắp ghép :

Kiểu lắp ghép: Ta chọn kiểu lắp ghép chung là H7/k6 (dùng cho mối ghép không yêu cầu tháo lắp thường xuyên, tháo không thuận tiện hoặc có thể gây hư hại các chi tiết được ghép; khả năng định tâm của mối ghép cao hơn khi đảm bảo chiều dài mayơ l ≥ (1,2 1,5)d (d - đường kính trục), chẳng hạn lắp bánh răng, vòng trong ổ lăn, đĩa xích lên trục, lắp cốc lót, tang quay; các chi tiết cần đề phòng quay và di trượt), một số kiểu lắp khác phải dùng kiểu lắp lỏng D8/k6 (ví dụ bạc lót với trục) Bảng kê các kiểu lắp ghép tra theo bảng 5 [3]

30 cho H7,

5[3]

31 cho D8,

4[3]

27 cho

d11, 4 [3]

23 cho k6 :

Kiểu lắp giữa

Kiểu lắp

Dung sai

Kiểu lắp

Dung sai

+30

0 +21 +2

30

6

7

k H

+30

0 +15

+2

+21 +2

+21 +2

Vòng chắn mỡ – trục

6

D k

+98 +65

6

D k

+119 +80

6

D k

+146 +100 +15

+2

+18 +2

+21 +2

Nắp ổ – vỏ hộp

11

H d

+35

0 -100

-290

-120 -340

-120 -340 Cốc lót – Vỏ hộp

6

H k

+35

0 +25 +3

6

D k

+146 +100 +21 +2

===========================================================

MỤC LỤC

I – Tính động lực học hệ dẫn động 1

1 Chọn động cơ 1

a) Xác định công suất đặt trên trục động cơ 1

b) Tốc độ đồng bộ của động cơ 2

2 Phân phối tỉ số truyền (TST) 2

a) Xác định tỉ số truyền chung 2

b) Phân phối TST 2

c) Tính toán các thông số động học 3

II – Tính toán thiết kế bộ truyền ngoài : Bộ truyền đai dẹt 5

a) Đường kính bánh đai 5

b) Khoảng cách trục a 5

c) Chiều dài đai l 5

d) Góc ôm  6 1 e) Tiết diện đai và chiều rộng bánh đai 6

f) Ứng suất có ích cho phép 6

g) Chiều rộng đai và bánh đai 7

h) Xác định lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục 7

III – Thiết kế bộ truyền trong hộp giảm tốc 8

1 Chọn vật liệu 8

2 Xác định ứng suất cho phép 8

3 Tính toán cấp nhanh: Bộ truyền bánh răng côn răng thẳng 9

a) Xác định chiều dài côn ngoài 9

b) Xác định các thông số ăn khớp 10

c) Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc 11

d) Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp uốn 12

e) Kiểm nghiệm răng về quá tải 13

f) Các thông số & kích thước bộ truyền bánh răng côn 13

g) Các thông số khác 14

4 Tính bộ truyền cấp chậm: Bánh răng trụ răng nghiêng 14

a) Xác định sơ bộ khoảng cách trục 14

b) Xác định các thông số ăn khớp 14

c) Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc 15

d) Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn 17

e) Kiểm nghiệm răng về quá tải 18

f) Các thông số & kích thước bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng 18

IV – Tính toán thiết kế trục 19

1 Sơ đồ đặt lực chung 19

Sơ đồ tính khoảng cách của HGT BR côn-trụ 20

2 Chọn vật liệu 21

3 Xác định sơ bộ đường kính trục 21

4 Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ & điểm đặt lực 21

5 Xác định trị số và chiều các lực của chi tiết quay tác dụng lên trục 22

6 Vẽ biểu đồ mômen uốn Mx, My và mômen xoắn T cho 3 trục 23

a) Trục I 23

b) Trục II 24

c) Trục III 25

Biểu đồ mômen của 3 trục 26

Trục I 26

Trục II 27

Trục III 28

7 Tính chính xác đường kính các đoạn trục 29

8 Chọn lắp ghép 30

9 Kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi 30

10 Tính kiểm nghiệm độ bền của then 33

V – Chọn ổ lăn 34

1 Trục I 34

a) Kiểm nghiệm khả năng tải động của ổ đũa côn 34

b) Kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh của ổ đũa côn 35

2 Trục II 35

a) Kiểm nghiệm khả năng tải động của ổ đũa côn 35

b) Kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh của ổ đũa côn 37

3 Trục III 37

a) Kiểm nghiệm khả năng tải động của bi đỡ chặn 37

b) Kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh của ổ bi đỡ-chặn 38

VI – Kết cấu vỏ hộp 39

VII – Bôi trơn và điều chỉnh ăn khớp 43

VIII – Bảng kê các kiểu lắp, trị số sai lệch giới hạn và dung sai lắp ghép 44

Tài liệu tham khảo (References) 46

Mục lục 47