Đang tải... (xem toàn văn)
đồ án chế tạo hộp giảm tốc đồng trục .................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................
1 MỤC LỤC Nội dung Lời nói đầu Chương 1: TÍNH TOÁN HỆ DẪN ĐỘNG, PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN VÀ MÔMEN XOẮN TRÊN CÁC TRỤC 1.1.Chọn động cơ 1.1.1 Xác định công suất cần thiết của động cơ 1.1.2 Xác định tốc độ đồng bộ của động cơ 1.2. Phân phối tỷ số truyền 1.2.1 Xác định tỷ số truyền 1.2.2 Xác định số vòng quay, mômen và số vòng quay trên các trục. Chương 2: TÍNH BỘ TRUYỀN NGOÀI – BỘ TRUYỀN ĐAI 2.1 Chọn loại đai 2.2 Xác định thông số của bộ truyền ngoài Chương 3: TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG 3.1 Bộ truyền cấp chậm (bánh răng trụ răng thẳng) 3.1.1 Chọn vật liệu 3.1.2 Xác định ứng suất tiếp xúc cho phép 3.1.3 Xác định ứng suất uốn cho phép 3.1.4 Xác định sơ bộ khoảng cách trục 3.1.5 Xác định các thông số ăn khớp 3.1.6 Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc 3.17 Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn 3.1.8 Kiểm nghiệm răng về quá tải Trang 2 5 6 6 7 9 9 9 10 10 12 14 15 15 16 18 20 21 22 25 2 3.2 Bộ truyền cấp nhanh (bánh răng trụ răng nghiêng) 3.2.1 Chọn vật liệu 3.2.2 Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc 3.2.3 Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn 3.2.4 Kiểm nghiệm răng về quá tải CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRỤC 4.1 Tính chọn khớp nối 4.2 Tính trục 4.2.1 Chọn vật liệu 4.2.2 Lực tác dụng từ các bộ truyền lên trục 4.2.3 Xác định sơ bộ đường kính trục 4.2.4 Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và các điểm đặt lực 4.3 Tính toán kiểm nghiệm trục 4.3.1 Tính toán kiểm nghiệm trục I 4.3.2 Tính toán kiểm nghiệm trục II 4.3.3 Tính toán kiểm nghiệm trục III 4.4 Tính then 4.4.1 Kiểm nghiệm độ bền then trên trục I 4.4.2 Kiểm nghiệm độ bền then trên trục II 4.4.3 Kiểm nghiệm độ bền then trên trục III CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ GỐI ĐỠ TRỤC 5.1 Chọn ổ lăn cho các trục 5.1.1 Chọn ổ lăn cho trục I 5.1.2 Chọn ổ lăn cho trục II 5.1.3 Chọn ổ lăn cho trục III 28 29 31 32 30 34 35 35 35 36 36 39 39 45 52 59 59 60 61 63 63 65 68 3 CHƯƠNG 6 : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ KẾT CẤU HỘP 6.1 Tính kết cấu vỏ hộp: 6.2 Bôi trơn trong hộp giảm tốc 6.3 Dầu bôi trơn hộp giảm tốc 6.4 Lắp bánh răng lên trục 6.5 Điều chỉnh sự ăn khớp 6.6 Tính kết cấu một số chi tiết 6.7 Chọn kiểu lắp 6.7.1 Mối ghép then 6.7.2 Đường kính gối đỡ để lắp vòng bi 6.7.3 Mối ghép giữa lắp ổ và gối 6.7.4 Các mối ghép của bánh răng, khớp nối với trục: 6.7.5 Mối ghép giữa bạc chặn và trục TÀI LIỆU THAM KHẢO 70 70 70 70 70 72 74 74 74 74 75 75 76 LỜI NÓI ĐẦU 4 ính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí là nội dung cốt lõi không thể thiếu trông chương trình đào tạo kỹ sư cơ khí. Đồ án chi tiết máy là môn học giúp sinh viên có thể hệ thống hóa lại kiến thức của các môn học như:T Chi tiết máy, sức bền vật liệu, dung sai lắp ghép, vẽ kỹ thuật…đồng thời giúp sinh viên làm quen dần với với những kỹ năng thiết kế, tra cứu và sử dụng tài liệu được tốt hơn, vận dụng kiến thức đã học vào việc thiết kế một hệ thống cụ thể, vận dụng khả năng sáng tạo và phát huy khả năng làm việc theo nhóm. Hộp giảm tốc là cơ cấu truyền động bằng ăn khớp trực tiếp, có tỷ số truyền không đổi và được dung để giảm vận tốc góc, tăng mômen xoắn. Với chức năng như vậy, ngày nay hộp giảm tốc được sử dụng rộng rãi trong các nghành cơ khí, luyện kim, sản xuất các loại máy công cụ…Trong giới hạn của môn học em được giao nhiệm vụ thiết kế hộp giảm tốc đồng trục. Trong quá trình làm đồ án, nhận được sự giúp đỡ tận tình của các thầy trong bộ môn, đặc là thầy Vũ Hoài Anh, em đã hoàn thành đồ án môn học của mình. Do đây là lầnđầu, với trình độ và thời gian hạn chế nên ttrong quá trình thiết kế không thể tránh khỏi những sai xót xảy ra, em mong nhận được những ý kiến đóng góp của các thầy trong bộ môn. Em xin chân thành cảm ơn ! CHƯƠNG 1: TÍNH TOÁN HỆ DẪN ĐỘNG, PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN VÀ MÔMEN XOẮN TRÊN CÁC TRỤC 5 Tmm T1 T2 tck t1 t2 tmm 1.1 Chọn động cơ 1.1 .1 Xác định công suất cần thiết của động cơ Công suất cần thiết lớn nhất trên trục động cơ được xác định theo công thức sau: P ct = P t /η ( công thức 2.8, sách tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí tập 1,PGS.TS Trịnh Chất – TS. Lê Văn Uyển). Trong đó: P ct – là công suất cần thiết trên trục động cơ, KW P t – là công suất tính toán trên trục máy công tác η - là hiệu suất truyền động Công suất tính toán là công suất làm việc trên trục máy công tác: Pt = P lv = Với: P lv là công suất trên trục tang quay, KW F là lực kéo băng tải, N v là vận tốc băng tải, m/s Pt = P lv = = 6,96 KW Theo sơ đồ tải trọng thì η = η k .η k br .η m ol .η đ Trong đó: m = 4 là số cặp ổ lăn k = 2 là số cặp bánh răng Tra bảng 2.3 ( trang 19, sách tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí, tập 1, PGS.TS Trịnh Chất – TS. Lê Văn Uyển). • η ol = 0,995 _hiệu suất của 1 cặp ổ lăn ( vì ổ lăn được che kín) • η br = 0,97 _hiệu suất của 1 cặp bánh răng • η k = 1 _hiệu suất khớp nối trục • η đ = 0,96 _hiệu suất bộ truyến đai Thay số ta có: η = 1 .0,97 2 .0,995 4 .0,96 0,89 Do tải trọng thay đổi nên ta chọn động cơ theo công suất tương đương: 6 P t = P tđ ( công thức 2.12 trang 20, sách tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí, tập 1, PGS.TS Trịnh Chất – TS. Lê Văn Uyển). Ta lại có: P tđ = P t . Trong đó : là hệ số chuyển đổi giữa công suất và mômen được tính theo công thức sau: Vì công suất P tỷ lệ thuận với moomen T, do đó ta có hệ số chuyển đổi công suất và moomen như sau: 2 2 2 i i 1 ck T t 2.4 3,4 β . 1 0,65 0,69 T t 8 8 = ∑ = + = ÷ Vậy suy ra P tđ = 6,96.0,69 = 4,8 KW Công suất yêu cầu của động cơ được xác định bởi công thức: P yc = P tđ / η = 4,8 / 0,89 = 5,4 KW 1.1.2 Xác định tốc độ đồng bộ của động cơ Chọn tỷ số tuyền sơ bộ của toàn hệ thống là u sb Theo bảng 2.4 (trang 21, sách tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí, tập 1 của PGS.TS Trịnh Chất – TS. Lê Văn Uyển). Chọn tỷ số truyền của hộp giảm tốc đồng trục 2 cấp là: u sbh = 20 Chọn tỷ số truyền ngoài ( bộ truyền đai ) là: u sbđ = 2,4 Theo công thức 2.15 ( trang 21, sách tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí,tập 1 của PGS.TS Trịnh Chất – TS. Lê Văn Uyển). u sb = u sbh . u sbđ = 20.2,4 = 48 Số vòng quay của trục máy công tác (trục tang) là: n lv = 60000. 60000.0,48 .320 v D π π = ≈ 29 vg/ph Trong đó: v là vận tốc của băng tải D là đường kính băng tải Số vòng quay sơ bộ của động cơ n sb là : 7 n sb = n lv . u sb = 29 .48 = 1392 vg/ph Chọn động cơ phải thoả mãn đồng thời : P đc ≥ P yc n đc ≈ n sb Momem mở máy của động cơ 1 1 1 2 1,75 1,06 TTmm T T T = = + Tải trọng thỏa mãn: dn K mm T T T T ≤ Với P yc = 5,5 KW ; n sb = 1425 vg/ph ; 1 1,06 Tmm T = Theo bảng phụ lục P1.3 ( trang 236, sách tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí,tập 1 của PGS.TS Trịnh Chất – TS. Lê Văn Uyển). Ta chọn động cơ 4A112M4Y3 Tra bảng P1.7 (trang 242, sách tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí, , tập 1 của PGS.TS Trịnh Chất – TS. Lê Văn Uyển). Ta được đường kính trục d đc = 32 mm Kết luận:Động cơ 4A112M4Y3 phù hợp với yêu cầu thiết kế Bảng thông số động cơ: kiểu động cơ Công suất (kw) vận tốc (vg/ph) Cos 4A112M4Y3 5,5 1425 O,85 85,5 2,0 1.2 Phân phối tỷ số truyền 1.2.1 Xác định tỷ số truyền Ta có: : u c = u hộp . u đai Ta lại có tỷ số truyền chung: 1425 49,14 29 dc c lv n u n = = ≈ Chọn u đai = 2,4 u hộp = = 20,48 u hộp = u 1 . u 2 8 Trong đó: u 1 : là tỷ số truyền cấp nhanh u 2 : là tỷ số truyền cấp chậm Vì là hộp giảm tốc đồng trục nên để dung hết khả năng của cấp nhanh ta chọn theo công thức 3.14 (trang 44,sách tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí,tập 1 của PGS.TS Trịnh Chất – TS. Lê Văn Uyển). u 1 = u 2 = = ≈ 4,5 Tính lại giá trị của u đai theo u 1, u 2 trong hộp giảm tốc U đai = = = 2,4 Kết luận: u 1 = 4,5; u 2 = 4,5 ; u đai = 2,4 1.2.2Xác định số vòng quay, mômen và số vòng quay trên các trục. ♦ Công suất: Ta có : P đc =5,5 kW ; n lv =29 vg/ph Trục I : P I = P yc =5,4 KW Trục II : P II = P I . η ol .η br =5,4.0,995.0,97 ≈ 5,2 KW Trục III : P III = P II . η br . η ol =5,2.0,97.0,955 ≈ 5,02 KW Trục tang : P t = P III . η đ . η ol =5,02.0,96.0,995 ≈ 4,8 KW ♦ Số vòng quay: Trục I : n I = n đc = 1425 vg/ph Trục II : 1 1425 316,67 4,5 I II n n u = = = vg/ph Trục III : 2 316,67 70,37 4,5 II III n n u = = = vg/ph Trục tang : 70,37 29 2,4 III t đai n n u = = ≈ vg/ph ( hay n t = n lv ) ♦ Mômen: Trục I : T I = 9,55. 10 6 . 6 5,4 9,55.10 . 36189 1425 I I P n = ≈ N.mm. 9 Trục II : T II = 9,55. 10 6 . 6 5,2 9,55.10 . 156819 316,67 II II P n = ≈ N.mm. Trục III : T III = 9,55. 10 6 . 6 5,02 9,55.10 . 681270 70,37 III III P n = ≈ N.mm Trục tang : T t = 9,55. 10 6 . 6 4,8 9,55.10 . 1580689 29 t t P n = ≈ N.mm. Bảng thông số: I II III T u u 1 = 4,5 u 2 =4,5 u đai = 2,4 Công suất(kw) 5,4 5,2 5,02 4,8 Số vòng quay (vg/ph) 1425 316,67 70,37 29 Mômen xoắn(N.mm ) 31689 156819 681270 1580689 CHƯƠNG 2: TÍNH BỘ TRUYỀN NGOÀI – BỘ TRUYỀN ĐAI 2. Tính bộ truyền đai bên ngoài hộp giảm tốc. Thiết kế bộ truyền ngoài bằng bánh đai dẹt. 10 [...]...Sơ đồ bộ truyền đai Tiết diện A d2 1 2 a : là khoảng cách giữa hai trục bánh đai , : là góc ôm đai trên bánh nhỏ và lớn : là góc giữa hai nhánh dây đai : là chiều dày của dây đai dẹt b : là chiều rộng của đai dẹt A : là diện tích tiết diện đai A = bx 2 1 b 1 d1 2 a 2.1... + Gii hn chy : b1 = 850 (Mpa) ch1 = 580 (Mpa) Cp bỏnh rng ln : HB2 = 230 + Gii hn bn: + Gii hn chy: : b2 = 750 (Mpa) ch2 = 450 (Mpa) 3.1.2 Xỏc nh ng sut cho phộp Theo 6.1 v 6.2/ 91 [1] [H] = [F] = ng sut tip xỳc cho phộp [H] v ng sut un cho phộp [F] c xỏc nh theo cụng thc sau 0 H lim S H 0 HLim S F ZR.Zv.KxH.KHL (1) YR.Ys.KxF.KFC.KFL (2) Trong ú + + + ZR: h s xột n nhỏm ca b mt... ZR.ZV.KXH = 1 v YR.ZS.KXF = 1 Vy (1) v (2) tr thnh 0 H lim S H 0 FLim S F KHL (3) KFC.KFL (4) Trong ú 0 H lim 0 F lim v : Ln lt l ng sut tip xỳc cho phộp v ng sut un cho phộp ng vi s chu k c s Theo bng 6.2/91 [1] ta cú Vi thộp 45 thng húa hay tụi ci thin nờn Vi bỏnh rng nh 0 H1 lim = 2HB + 70 = 2.245 + 70 = 560 (Mpa) 1 SH = 1,1 mH N HO1 N HE1 KHL = mH bc ca ng cong mi khi th v tip xỳc... H [ H ] 2 u ba Trong ú: + Ka: h s ph thuc vo vt liu ca bỏnh rng + Ti: momen xon trờn trc bỏnh rng ch ng (N.mm) + [H] : ng sut tip xỳc cho phộp MPa + u1: t s truyn cp nhanh 18 ba = bw aw vi bw: chiu rng vnh rng Tra bng 6.5 vi rng nghiờng vt liu 2 bỏnh l: Thộp Thộp Ka = 43 bd Tra bng 6.6 = 0,53 ba ba = 0,5 2 = 0,25 (u1 + 1) = 0,53.0,25(4,5 + 1) = 0,705 H Tra bng 6.7 vi s 3 ta c K = 1,12 T1 = 31689... khụng cú yờu cu gỡ c bit v vt liu, thng nht trong thit k nờn chn vt liu hai cp nh nhau C th thộp 45 tụi ci thin, phụi rốn ng thi tng kh nng chy mũn ca bỏnh rng, nờn nhit luyn bỏng rng ln t rn thp hn bỏnh rng nh t 10 n 15 n v H1 H2 + (10 ữ 15)HB Da vo bng 6.1 [1] c tớnh ca mt s vt liu ta chn Cp bỏnh rng nh: thộp 45 tụi ci thin t rn HB1 = 245 + Gii hn bn: + Gii hn chy : b1 = 850 (Mpa) ch1 = 580 (Mpa)... vic trong 3 ca, dao ng ngh ti trng m mỏy 150% ti trng danh ngha - i vi ng sut cho phộp c xỏc nh theo thc nghim nh sau 0 C0 .Cv Trong ú: + C0 l h s xột n s b trớ b truyn v cỏch cng ai, do ai c t nm ngang nờn ta cú C0 = 1 + l h s xột n nh hng ca gúc ụm ai ta cú + Cv l h s xột n nh hng ca vn tc ta cú Cv + 0 ng sut cho phộp xỏc nh bng thc nghim 0 chn ng sut cng ban u l 1,8 MPa k1 = 2,5 ; k2 = 10 ( bng... 0, 656 1 ữ 8 8 = 9,16.107 2 Vỡ NFE = 9,16.107 NFO = 4.106 2 Vy KFL = 1 Mt khỏc, b truyn quay mt chiu nờn KFC = 1 1 441.1 1,75 2 414.1 1,75 [F ] = = 252 (MPa) [F ] = = 236 (MPa) ng sut quỏ ti cho phộp 2 [H]max = 2,8.ch = 2,8.450 = 1260 (MPa) 1 1 [F ]max = 0,8.ch = 0,8.580 = 464 MPa) 2 3.2 2 [F ]max = 0,8.ch = 0,8.450 = 360 (MPa) Tớnh toỏn nhanh b truyn bỏnh rng tr rng nghiờng a Xỏc nh s b khong... [1] ta cú 0 F1 lim + + = 1,8HB = 1,8.245 = 441 (MPa) vy SF = 1,75 1 NFE = 60.c T T i max 6 ni.ti 1 3, 4 6 2, 4 + 0, 656 1 ữ 8 8 = 39,7.107 + NFE = 60.1.1425.11000 + Ta cú vi tt c cỏc loi thộp thỡ NFO = 4.106 1 1 1 Vy NFE NFO vy KFL= 1 Vi bỏnh rng ln tớnh toỏn tng t ta cú + 0 H 2 lim = 2HB + 70 = 2.230 + 70 = 530 (Mpa) 1 SH = 1,1 + NHO 2 = 30.2302,4 = 1,39.107 N FE1 + 39, 7.107 4,5 u1... Hv = 1 + 2.T1.K H K H 2.31689.1, 28.1,16 + =1+ =1 K H = K H K H K Hv + = 1,28.1,16.1,019 = 1,5 2.31689.1,5.(4, 5 + 1) 37.4,5.55, 62 H = 274.1,709.0,774 = 415,4 (MPa) Tớnh chớnh xỏc ng sut tip xỳc cho phộp: [ H ] = [ H ] ZR ZV ZxH Vi v = 2,03 m/s ZV = 1 (vỡ v < 5 m/s) + Cp chớnh xỏc ng hc l 9, chn cp chớnh xỏc v mc tip xỳc l 9, khi ú cn gia cụng t nhỏm l Ra = 2,5 ữ 1,25 (àm) Do ú ZR = 0,95 vi da< 700... n khp tw () 20,37 20,37 20 20 H s dch chnh x 0,5 0,5 0,25 0,78 Khong cỏch trc aw (mm) 131 131 CHNG4: TNH TON THIT K TRC 4.1 Chn vt liu Hp gim tc chu ti trng trung bỡnh nờn ta chn vt liu cho cỏc trc l thộp 45 thng húa cú b = 600 (MPa) ch = 340 (MPa) rn HB = 170 217 (MPa) 4.2 Tớnh ti trng tỏc dng lờn trc 4.2.1 Lc tỏc dng t cỏc b truyn bỏnh rng Theo 10.1/184 [1] ta cú Lc vũng 1 2T 1 2.36189 = = 2033,1 . – là công suất cần thiết trên trục động cơ, KW P t – là công suất tính toán trên trục máy công tác η - là hiệu suất truyền động Công suất tính toán là công suất làm việc trên trục máy công. trên các trục. Chương 2: TÍNH BỘ TRUYỀN NGOÀI – BỘ TRUYỀN ĐAI 2.1 Chọn loại đai 2.2 Xác định thông số của bộ truyền ngoài Chương 3: TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG 3.1 Bộ truyền cấp chậm (bánh răng. Trong đó : là hệ số chuyển đổi giữa công suất và mômen được tính theo công thức sau: Vì công suất P tỷ lệ thuận với moomen T, do đó ta có hệ số chuyển đổi công suất và moomen như sau: 2 2 2 i