Đang tải... (xem toàn văn)
Đồ án chi tiết máy là một trong những đồ án quan trọng nhất của sinh viên ngành cơ khí chế tạo máy. Đồ án thể hiện những kiến thức cơ bản của sinh viên về vẽ kĩ thuật, dung sai lắp ghép và cơ sở thiểt kế máy, giúp sinh viên làm quen với cách thực hiện đồ án một cách khoa học và tạo cơ sở cho các đồ án tiếp theo. Hộp giảm tốc là một cơ cấu đƣợc sử dụng rộng rãi trong ngành cơ khí nói riêng và công nghiệp nói chung . Trong môi trườg công nghiệp hiện đại ngày nay, việc thiết kế hộp giảm tốc sao cho tiết kiệm mà vẫn đáp ứng độ bền là hết sức quan trọng
LỜI NÓI ĐẦU Đồ án chi tiết máy là một trong những đồ án quan trọng nhất của sinh viên ngành cơ khí chế tạo máy. Đồ án thể hiện những kiến thức cơ bản của sinh viên về vẽ kĩ thuật, dung sai lắp ghép và cơ sở thiểt kế máy, giúp sinh viên làm quen với cách thực hiện đồ án một cách khoa học và tạo cơ sở cho các đồ án tiếp theo. Hộp giảm tốc là một cơ cấu đƣợc sử dụng rộng rãi trong ngành cơ khí nói riêng và công nghiệp nói chung . Trong môi trườg công nghiệp hiện đại ngày nay, việc thiết kế hộp giảm tốc sao cho tiết kiệm mà vẫn đáp ứng độ bền là hết sức quan trọng. Được sự phân công của Thầy, em thực hiện đồ án Thiết kế hộp giảm tốc 2 cấp, phân đôi cấp nhanh để ôn lại kiến thức và để tổng hợp lý thuyết đã học vào một hệ thống cơ khí hoàn chỉnh. Do yếu tố thời gian, kiến thức và các yếu tố khác nên chắc chắn có nhiều sai sót, rất mong nhận được những nhận xét quý báu của các thầy. Xin cám ơn thầy Nguyễn Ngọc Sang đã hướng dẫn và các thầy trong Khoa Cơ khí đã giúp đỡ em hoàn thành đồ án này! SVTH: Hoàng Đức Hưng 1 MỤC LỤC NỘI DUNG TRANG Lời mở đầu 1 Chương 1: Chọn động cơ và phân phối tỷ số truyền 3 1. Chọn động cơ điện 3 2. Phân phối tỷ số truyền 5 Chương 2: Tính toán bộ truyền ngoài (bộ truyền đai) 8 Chương 3: Tính toán bộ truyền bánh răng 12 A.Thiết kế bộ truyền bánh răng cấp nhanh 12 B.thiết kế bộ truyền bánh răng cấp chậm 21 Chương 4: Tính toán thiết kế trục 27 Chương 5: Tính toán chọn ổ đỡ trục, then, khớp nối, 44 các chi tiết khác và bôi trơn hộp giảm tốc Chương 6: Tính toán thiết kế kết cấu hộp 50 Tài liệu tham khảo 52 2 CHƯƠNG 1: CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN 1.Chọn động cơ a) Tính công suất Động cơ cần làm việc sao cho có thể lợi dụng được toàn bộ công suất động cơ. Khi làm việc nó phải thoả mãn 3 điều kiện: - Động cơ không phát nóng quá nhiệt cho phép. - Động cơ không có khả năng quá tải trong thời gian ngắn. - Động cơ có moment mở máy đủ lớn để thắng moment cản ban đầu của phụ tải khi mới khởi động. - Do chế độ tải trọng : Rung động nhẹ, quay một chiều . Để chọn động cơ điện ta cần tính công suất cần thiết kế ta dựa vào: Các số liệu đã cho: - Tải trọng F = 14500N - Vận tốc băng tải V = 0,46 m/s. - Đường kính tang D = 320 mm Nếu gọi: N lv _ là công suất làm việc của băng tải η _ là hiệu suất truyền dộng. Trong đó: N lv = 14500.0,46 1000. 1000. FV η η = = (Kw) Ta chọn: 1 0,95 η = _ là hiệu suất bộ truyền đai 3 98,0 2 = η _ là hiệu suất bộ truyền bánh răng trụ (hai bộ) 995,0 3 = η _ là hiệu suất một cặp ổ lăn (bốn cặp) 1 4 = η _ là hiệu suất khớp nối. Ta được: 2 4 1 2 3 4 . . . 0,894 η η η η η = = ⇒ 14500.0,46 7,460 1000.0,894 lv N = = (Kw) Công suất cần thiết : = 7,46 0,894 lv N η = = 8,344 (Kw) Ta cần phải chọn động cơ điện có công suất định mức N đm >. Trong tiêu chuẩn động cơ điện có nhiều loại thoả mãn điều kiện này. Theo TK CTM bảng 2P ta chọn sơ bộ động cơ điện che kín có quạt gió A02-52-4 có: Công suất động cơ N đm = 10 Kw Số vòng quay của động cơ n đc = 1460 vòng/phút Hiệu suất động cơ η đm = 89% Hệ số = 2 Khối lượng động cơ m = 107 Kg b) Kiểm tra động cơ Tải trọng thỏa mãn: = 2 4 Có: 1 1 1 2 1 1 1,65 1.65 1 0,65 mm T T T T T T T T = = = + + (thỏa mãn) 2. Phân phối tỷ số truyền a)Tỷ số truyền chung Tý số truyền động chung: i = Trong đó : n t là số vòng quay của tang dẫn động. từ 60.1000 t Dn V π = (m/s) ⇒ n t = .60.1000 ,46.60.1000 27,45 320 V o D π π = = (vòng/phút) Vậy i = 1460 53,18 27,45 = Ta có: i = i ng .i h = i ng .i n .i c Trong đó: i ng _ tỷ số truyền của bộ truyền đai i h _ tỷ số truyền của hộp giảm tốc i n _ tỷ số truyền cấp nhanh i c _tỷ số truyền cấp chậm. 5 Tỷ số truyền là đặc trưng, là chỉ tiêu kỹ thuật có ảnh hưởng đến kích thước, chất lưọng của bộ truyền cơ khí. Việc phân phối tỉ số truyền cho các bộ truyền trong hộp giảm tốc (quan hệ giữa i ng và i h ) theo nguyên tắc: - Kích thước và trọng lượng cuả hộp giảm tốc là nhỏ nhất - Điều kiện bôi trơn tốt nhất Trong hộp giảm tốc bánh răng trụ hai cấp có cấp nhanh phân đôi để cho các bánh răng bị dẫn của cấp nhanh và cấp chậm được ngâm trong dầu gần như nhau tức là đường kính của các bánh răng phải xấp xỉ nhau (R 2 ≈ R 4 ), chọn i n = 1,3i c . Chọn: i ng(đai) = 2 ; ⇒ i ng = 53,187 . 1,2 . n c c c i i i i i = = 2 53,187 4,52 2.1,3 c i⇒ = = ⇒ i n = 1,3.4,52 = 5,876 b)Tính toán các thông số và điền vào bảng • Công suất trên các trục Với: = 7,460 (Kw) 3 3 2 3 7,460 8,307 0,995.0,95.0,995 . . lv N N η η η = = = (Kw) 3 2 2 3 8,037 8,519 0,98.0,995 . N N η η = = = (Kw) 6 1 1 2 3 8,519 8,736 0,98.0,995 . N N η η = = = (Kw) • Tốc độ các trục 1 1460 dc n n = = (vòng/phút) 1 2 1460 248,72 5,87 n n n i = = = (vòng/phút) 2 3 248,72 55,02 4,52 c n n i = = = (vòng/phút) • Momen xoắn trên các trục 6 1 6 2 6 3 8,736 9,55. . 57143( . ) 1460 8,519 9,55. . 327100( . ) 248,72 8,307 9,55. . 1441872( . ) 55,02 10 10 10 N mm N mm N mm T T T = = = = = = Bảng tổng hợp kết quả các thông số cho hộp giảm tốc và bộ truyền đai Thông số Động cơ Trục1 Trục 2 Trục3 Công suất(Kw) 10 8,736 8,519 8,307 Tỷ số truyền 2 5,87 4,52 Số vòng quay 1460 1460 248 55 Momen xoắn(N.mm 57143 57143 327143 1441872 7 CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN NGOÀI (BỘ TRUYỀN ĐAI) 1. Chọn loại đai Căn cứ công suất động cơ N=10 (Kw), tỷ số truyền 2 ng i = và điều kiện làm việc va đập vừa, ta chọn loại đai là đai vải cao su. Đai vải cao su có sức bền và tính đàn hồi cao, ít chịu ảnh hưởng của nhiệt độ và độ ẩm. 2.Xác định các thông số bộ truyền • Đường kính bánh đai nhỏ: 3 1 3 1 1 (1100 1300) 10 (1100 1300) 1460 (208,78 246,01)( ) dc dc mm N D n D D = ↔ = ↔ = ↔ Tra bảng 5-1 trang 85 (sách THCTM) ta chọn 1 220( )mm D = Kiểm nghiệm vận tốc đai theo điều kiện: 1 1 . . (25 30)( ) 60.1000 .220.1460 (25 30)( ) 60.1000 16,81 (25 30)( ) v m s m s m s n D π π = ≤ ÷ ⇔ ≤ ÷ ⇔ < ÷ Vậy đường kính đai thỏa mãn điều kiện. • Đường kính bánh đai lớn: 1 2 1 1 2 (1 ) (1 )i n D D D n ξ ξ = − = − 8 Ta có: hệ số trượt của đai vải cao su 0,01 ξ ≈ 2 2.220.(1 0,01) 435,6( )mm D = − = Tra bảng ta chọn 2 400mm D = • Khoảng cách trục A: Từ điều kiện hạn chế số vòng chạy u của đai trong 1 giây (để đai có thể làm việc được tương đối lâu), tìm được chiều dài tối thiểu min L của đai min axm v L u = Chọn ax 4 m u = min 16 4( ) 4000( ) 4 m mm L ⇒ = = = Tính A theo min L : [ ] 2 2 1 2 2 1 2 1 2 2 2 ( ) 2 ( ) 8( ) 8 2.4000 (220 400) 2.4000 (220 400) 8(400 220) 8 1510( ) L L A A A mm D D D D D D π π π π − + + − + − − = − + + − + − − = = 9 Để góc ôm α đủ lớn, khoảng cách trục A của bộ truyền cần thỏa mãn điều kiện: 1 2 2( ) 1510 2(220 400) 1240( ) A mm D D ≥ + ⇔ ≥ + = Vậy A thỏa mãn điều kiện. Cần chọn lại A = 1500mm, như vậy tuổi thọ của đai sẽ tăng lên (vì u giảm). Tính lại chiều dài đai: 2 2 1 1 2 2 2 1 1 2 ( ) 2 ( ) 2 4 ( ) 2.1500 ( ) 2 4.1500 3979,29( ) L A A L L mm D D D D D D D D π π − = + + + − = + + + = Cần thêm vào chiều dài tìm được trên đây một lượng l = 20,71 (mm) để dễ nối đai. • Kiểm nghiểm góc ôm trên bánh nhỏ. Góc ôm 1 α cần thỏa mãn điều kiện: 1 150 α ≥ o Ta có: 2 1 1 1 1 180 ( ).57 400 220 180 ( ).57 1500 173 9 A D D α α α − = − − = − ′ = o o o o o Như vậy 1 α thỏa mãn điều kiện trên. 10 [...]... l3 = 18 mm - Khe hở giữa mặt bên xích và đầu bu lông: l4 = 15 mm - Chi u rộng bánh răng cấp nhanh: 90 mm - Chi u rộng bánh răng cấp chậm: 110 mm - Chi u dài phần mayơ lắp với trục l5=1,2.d3 31 l5=1,2.64= 77mm - Khoảng cách từ nắp ổ đến nối trục Sơ đồ hộp giảm tốc hai cấp, phân đôi cấp nhanh: Tổng hợp các kích thước trên, ta tìm được chi u dài các đoạn trục cần thiết và khoảng cách giữa các gối đỡ Trục... Vậy chi u rộng đai b=90(mm) • Định chi u rộng B của bánh đai Tra bảng 5-10 sách TKCTM ta chọn: B=100mm • Tính lực căng và lực tác dụng lên trục - Lực căng: S0 = σ o δ b S0 = 1,8.6.90 = 972( N ) 12 -Lực tác dụng lên trục: α1 2 173o9′ R = 3.S0 Sin = 2910( N ) 2 R = 3.S0 Sin CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG A.THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG CẤP NHANH (BÁNH RĂNG NGHIÊNG) 1 Chọn vật liệu bánh răng -Bánh... chọn chi u rộng B = 24mm_ là loại ổ trung bình 3 Tính gần đúng trục Theo bảng 7-1 ta chọn các kích thước sau: - Khe hở giữa các chi tiết quay: c = 10 mm - Khe hở giữa bánh răng với thành trong vỏ hộp: a = 10 mm - Khoảng cách từ thành trong vỏ hộp đến mặt bên ổ lăn: l2 = 8 mm - Chi u rộng ổ: B = 24 mm - Đường kính bu lông cạnh ổ để lắp nắp và thân hộp: d 1 = 10 mm - Chi u cao bu lông ghép nắp và chi u... = 1,5.215 = 119, 4 N / mm 2 1,5.1,8 Bánh nhỏ: Bánh lớn: 4 Sơ bộ chọn hệ số tải trọng k Chọn k = 1,3 5 Chọn hệ số chi u rộng bánh răng ψA = Chọn b = 0, 4 A 24 6 Xác định khoảng cách trục 2 1, 05.106 k N 3 A ≥ ( ic + 1) ÷ [ σ ] ic ÷ ψ A n4 tx 4 2 1, 05.106 1,3.8,519 A ≥ ( 4,52 + 1) 3 ÷ 442.4,52 0, 4.248 A ≥ 181,5 mm Lấy A=247 mm Chi u rộng bánh răng: Lấy b3 = 100 mm; b4 b3 = ψ... của thép 35 là: 14 σ −1 = 0, 43.σ k = 0, 43.500 = 215( N / mm 2 ) Vì bánh quay 1 chi u nên: [ σ ] u1 = 1,5.258.1 = 143,3( N / mm 2 ) 1,5.1,8 [ σ ] u2 = 1,5.215.1 = 119, 4( N / mm 2 ) 1,5.1,8 Đối với bánh răng nhỏ: Đối với bánh răng lớn: 4 Sơ bộ chọn hệ số tải trọng k Do ổ bố trí đối xứng Ta chọn sơ bộ k=1,5 5 Chọn hệ số chi u rộng bánh răng ψA = Chọn b = 0,3 A 6 Xác định khoảng cách trục 2 1, 05.106... Trong đó: θ′ _hệ số phản ánh sự tăng khả năng tải tính theo sức bền tiếp xúc của bánh răng nghiêng so với bánh răng thẳng Ta chọn k_hệ số tải trọng n2 = 248(vòng/phút) 15 θ′ =1,2 σ tx 2 = 442( N / mm 2 ) 1, 05.106 1,5.8, 736 A1 = (5,87 + 1) 3 = 198, 27( mm) ÷ 442.5,87 0,3.1, 2.248 A = 200(mm) Chọn 7 Tính vận tốc vòng v của bánh răng và chọn cấp chính xác chế tạo bánh răng v= 2π A.n1 2π 200.1460... 98,8 mm =94 mm 7 Tính vận tốc vòng v của bánh răng và chọn cấp chính xác chế tạo bánh răng v= 2.π A.n2 2.π 247.248 = = 0,85 m / s 60.1000 ( ic + 1) 60.1000 ( 4,52 + 1) Với vận tốc này theo bảng 3-11 ta chọn cấp chính xác chế tạo bằng 9 8 Định chính xác hệ số tải trọng k và khoảng cách trục A d3 = 2 A 2.247 = = 89mm ic + 1 4,52 + 1 ⇒ψ d = Đường kính vòng bánh răng nhỏ: b 100 = = 1,1 d3 89 Tra bảng... 0,517 Đối với bánh lớn: σ u2 = 19,1.106.k N 19,1.106.1,34.8,307 = = 705,92 N / mm 2 y1.m2 z4 n3 b 0, 451.32.140.55.100 26 Đối với bánh nhỏ σ u1 = σ u 2 y2 705,93.0, 517 = = 809, 22 N / mm 2 y1 0, 451 11 Kiểm nghiệm sức bền bánh răng khi chịu quá tải đột ngột - Ứng suất tiếp xúc cho phép khi chịu quá tải: [ σ ] txqt1 = 2, 5.520 = 1300 N / mm2 Bánh nhỏ: [ σ ] txqt 2 = 2,5.442 = 1105 N / mm2 Bánh lớn: -... 20o = = 746, 2( N ) cosβ cos16o3′ Lực dọc trục: Pa = P.tan β = 1970, 4.tan16o3′ = 566,8( N ) B THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG CẤP CHẬM (BÁNH TRỤ RĂNG THẲNG) 1 Chọn vật liệu Bánh răng nhỏ: thép 45, thường hóa có: σ bk = 600 N / mm2 ; σ ch = 300 N / mm 2 ; σ N0tx 3 = 520 N / mm2 HB = 170 Bánh răng lớn: thép 35, thường hóa có: σ bk = 500 N / mm 2 ; σ ch = 260 N / mm2 HB = 170 ; σ N0tx 4 = 442 N / mm 2 2.Ứng... 2.200 β = 16o3′ Kiểm tra lại chi u rộng b=90mm có thỏa mãn điều kiện b> 2,5.mn 2,5.2 = = 18, 08 sin β sin16o3′ (thỏa mãn) 10 Kiểm nghiệm sức bền uốn răng Tính số răng tương đương: Bánh nhỏ: =31 Bánh lớn: =185 y1 = 0, 451 Hệ số dạng răng theo bảng 3-18: Lấy θ ′′ = 1,5 y2 = 0, 517 _hệ số phản ánh khả năng tải khi tính theo sức bền uốn của răng nghiêng so với răng thẳng Đối với bánh răng nhỏ: 18 σ u1 = σ . nhất Trong hộp giảm tốc bánh răng trụ hai cấp có cấp nhanh phân đôi để cho các bánh răng bị dẫn của cấp nhanh và cấp chậm được ngâm trong dầu gần như nhau tức là đường kính của các bánh răng phải xấp. toán bộ truyền ngoài (bộ truyền đai) 8 Chương 3: Tính toán bộ truyền bánh răng 12 A.Thiết kế bộ truyền bánh răng cấp nhanh 12 B.thiết kế bộ truyền bánh răng cấp chậm 21 Chương 4: Tính toán. kế hộp giảm tốc sao cho tiết kiệm mà vẫn đáp ứng độ bền là hết sức quan trọng. Được sự phân công của Thầy, em thực hiện đồ án Thiết kế hộp giảm tốc 2 cấp, phân đôi cấp nhanh để ôn lại kiến thức