Đang tải... (xem toàn văn)
Đồ án chi tiết máy đề tài: tính toán thiết kế hộp giảm tốc 2 cấp phân đôi. File word đầy đủ các nội dung gồm: hình vẽ, tính toán, thiết kế, lựa chọn các chi tiết máy. Sử dụng để tham khảo cho quá trình làm án.
MỤC LỤC Lời nói đầu PHẦN I: CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN I.1 Chọn động .2 I.2 Phân phối tỷ số truyền PHẦN II: TÍNH TỐN THIẾT KẾ CHI TIẾT MÁY .6 II Thiết kế truyền bánh III Thiết kế trục .29 IV.3 Tính toán chọn ổ .54 Tài liệu tham khảo 69 LỜI NÓI ĐẦU Thiết kế phát triển hệ thống truyền động vấn đề cốt lõi khí Mặt khác, cơng nghiệp phát triển khơng thể thiếu khí đại Vì vậy, việc thiết kế cải tiến hệ thống truyền động công việc quan trọng công đại hoá đất nước Hiểu biết, nắm vững vận dụng tốt lý thuyết vào thiết kế hệ thống truyền động yêu cầu cần thiết sinh viên, kỹ sư khí Trong sống ta bắt gặp hệ thống truyền động khắp nơi, nói đóng vai trò quan trọng sống sản xuất.Đối với hệ thống truyền động thường gặp hộp giảm tốc phận thiếu Đồ án thiết kế hệ thống truyền động khí giúp ta tìm hiểu thiết kế hộp giảm tốc, qua ta củng cố lại kiến thức học môn học Nguyên lý máy, Chi tiết máy, Vẽ kỹ thuật khí , giúp sinh viên có nhìn tổng quan việc thiết kế khí.Hộp giảm tốc phận điển hình mà cơng việc thiết kế giúp làm quen với chi tiết bánh răng, ổ lăn,…Thêm vào đó, trình thực sinh viên bổ sung hoàn thiện kỹ vẽ AutoCad, điều cần thiết với sinh viên khí Nhóm em chân thành cảm ơn thầy cô bạn khoa khí giúp đỡ em nhiều trình thực đồ án Với kiến thức hạn hẹp, thiếu sót điều khơng thể tránh khỏi, em mong nhận ý kiến từ thầy cô bạn Sinh viên thực NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN ĐỒ ÁN MÔN HỌC CHI TIẾT MÁY Thiết kế hộp giảm tốc bánh trụ nghiêng hai cấp với yêu cầu sau: (Chú ýcác hộp giảm tốc có hệ số tải Kqt = 1,95) Động Dây đai Hợp giảm tốc Khớp nối Băng tải Số liệu thiết kế Công suất trục công tác, P(KW): 3,7 Số vòng quay trục bi động, n1(v/p): 450 Thời gian sử dụng (giờ): 14500 PHẦN I: CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỶ SÔ TRUYỀN Thiết kế hộp giảm tốc bánh trụ nghiêng hai cấp với yêu cầu sau: Động Dây đai Hợp giảm tốc Khớp nối Băng tải Làm việc theo chế độ tải trọng Số liệu thiết kế Công suất trục dẫn, P (KW): 3,7 Tốc độ trục dẫn ( vg/ph ): 450 Thời gian sử dụng (giờ): 14500 Bộ truyền bánh trụ nghiêng cấp nhanh u1=2,54 Bộ truyền bánh trụ thẳng cấp nhanh u2=2,36 Kqt=1,98 Fđai=230N Fk=320N Chọn(bảng 2.3/19 tttkhdđ khí tập 1) br 0,99;ol 0,97;ot 0,98;kn + Công suất trục: P1=3,7 (Kw) P2 P1.ol 2br 3,7.0,99.0,97 3,5 (Kw) P3 P2 ot kn 3,5.0,98.1 3, 43 (Kw) + Số vòng quay trục: n1=450 (vg/ph) n2 n1 450 177 u1 2,54 (vg/ph) n3 n2 177 75 u2 2,36 (vg/ph) P.9,55.106 T n + Theo [1] trang 49 momen xoắn trục: 9,55.106.3, T1 78522 450 - Trục I: (Nmm) 9,55.106.3, T2 163483, 05 177 - Trục II: (Nmm) - Trục III: T3 9, 55.106.3, 43 369266 75 (Nmm) *Bảng - đặc tính kỹ thuật: Trục Công suất(kW) Tỉ số truyền N(vg/ph) T(Nmm) I II III 3,7 3,5 3,43 2,54 450 78522 2,36 177 163483,05 75 369266 Phần II: TÍNH TỐN THIẾT KẾ MÁY II) Thiết kế truyền Bánh Răng: 2.1) Bộ truyền cấp nhanh a) chọn vật liệu -chọn vật liệu hai cặp bánh -theo bảng 6.1 ta chọn : +bánh nhỏ: thép 45 cải thiện độ rắn HB241… 285 có b1 850MPA, ch1 580mpa +bánh lớn : thép cải thiện HB192……240 có b 750 MPA, ch 450 MPA b)phân phối tỷ số truyền: uh 20 cho cấp Sử dụng h3.19 với c 1,3 c)xác định ứng xuất cho phép Theo bảng 6.2 với thép 45 cải thiện độ rắn HB180…350 HB 70; S H 1,1; F lim 1,8 HB S F 1, 75 Chọn độ rắn bánh nhỏ SB1 245 ;độ rắn bánh lớn HB2 230 đó: +nhỏ: F0 lim HB1 70 2.245 70 560 MPA F0 lim 1,8HB 1,8.245 441MPA +lớn : F0 lim2 1,8 HB 1,8.230 414 MPA F0 lim2 HB2 7O 2.230 7O 530MPA Theo 6.5/93: N HO 30 H HB 2,4 N HO1 30.2452,4 1, 6.107 N HO2 30.2302,4 1, 39.107 Trường hợp tải trọng thay đổi liên tục theo chế độ II +theo 6.9/95 ta có: N HE K HE N � Với : N � 60c �ni ti 60.1.(450.9800) 2, 646.10 K HE O, 25 (theo bảng 6.4/95 chế độ làm việc II) N HE 0, 25.2, 646.108 6,615.107 Suy ra: N HE N HO K HL Như theo bảng 6.1a sơ đồ xác định H0 lim K HL / SH 560.1 509 MPA 1,1 530.1 481,8 MPA 1,1 H 1 2 +Với cấp số nhanh sử dụng nghiêng.do theo 6.12/95 H 1 H 509 481 495, 4MPA +Với cấp chậm dùng thắng tính N HE lớn N H nên K H H H 481,8MPA , *Theo 6.10/95 N FE K FE N � � N FE 0,14.60c �ni ti � N FE 0,14.60.1.450.9800 3, 704.107 Vì N FO 3,704.10 N FO 4.10 K FC theo 6.2a với truyền quay chiều K FC Ta có : F F lim K FC / S F � F1 � � � 441.1.1/ 1, 75MPA � F2 � � � 414.1.1/ 1, 75 236,5MPA 2.2)Tính tốn cấp nhanh a)xác định sơ khoản cách trục: aW K a (u1 1) T2 H H H u1 ba 43 92,54 1) 78522.1,15 495, 42.2, 54.0,3 120( mm) Theo bảng 6.6 chọn ba 0,3 với nghiêng K a 43 bd 0,54ba (u 1) 0,5.0,3(2,54 1) 1,002 K HB 1,15 sơ đồ � lấy aw1 120 mm b) xác định thông số ăn khớp theo bảng 6.17 m (0, 01 �0, 02)aw (0, 01 �0, 02).120 1, �2, Theo bảng 6.8 chọn modun m=2 Chọn sơ 30 � cos 0,87 Theo bảng 6.31 số bánh nhỏ 1 2aw cos m(u 1) 2.420.0,87 2(2,54 1) 29,5 Lấy 1 30 Số bánh lớn : 2 u.1 2,54.30 76, Lấy 76 76 2,53 30 m( z1 z2 ) 2(30 76) cos 0,883 2aw 2.120 Do tỷ số truyền � 27,9 um c Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc Theo 6.33 ứng suất tiếp xúc bề mặt làm việc H M H C 2T1 K H (u 1) / (bwud w21 ) 1/3 Theo bảng 6.5 M 274MPA Theo bảng 6.35 tg cos 1tag cos(22,97 ).tg (27,990 ) 26, 07 10 Tại A: z=0 � Mx Tại B: z= 121,5 � M x 121,5 49937 N Xét CB 95,5 �z �217 M x Fly31 z 95,5 Tại C: z= 95,5 � Mx Tại B: z= 217 � M x 411 217 95,5 49937 N Xác định momen tương đương trục 3: Theo 10.16 [1] ta có: M tdj M yj2 M xj2 0, 75.T j2 Xét mặt cắt trục điểm A (điểm lắp ổ lăn), từ biểu đồ momen ta thấy: Mx = 0; My = 0; Mz = � M td 30 Xét mặt cắt trục điểm B (điểm lắp bánh răng), từ biểu đồ momen ta thấy: Mx =49937 Nmm; My = 151389 Nmm; Mz = 369266 Nmm 43 � M td 32 499372 1513892 0, 75.3692662 357324 Nmm Xét mặt cắt trục điểm C (điểm lắp ổ lăn), từ biểu đồ momen ta thấy: Mx = Nmm; My = 30560; Mz = 369266 Nmm � M td 31 02 305602 0, 75.3692662 321250 Nmm Xét mặt cắt trục điểm D (điểm lắp khớp nối), từ biểu đồ momen ta thấy: Mx = 0; My = 0; Mz = 369266Nmm � M td 33 02 02 0, 75.3692662 319793 Nmm Tính đường kính trục: Với đường kính sơ d3 =55mm, vật liệu thép 45 tơi cải thiện σb = 850 MPa theo bảng 10.5 [1] ta có kết ứng suất cho phép [σ] = 55 MPa Theo 10.7 [1] ta có: � d32 dj M tdj 0,1. 357324 40, 0,1.55 mm � d30 40 � d31 321250 38,8 0,1.55 mm � d33 319793 38, 0,1.55 mm Chọn đường kính trục theo tiêu chuẩn [1] trang 195: 44 � d30 d 31 40 mm (lắp ổ lăn) � d32 42 mm (lắp bánh răng) � d 33 40 mm (lắp khớp nối) 3.5)Kiểm nghiệm độ bền mỏi: + Vật liệu trục: Thép C45 cải thiện với σb = 850 MPa Theo [1] trang 196 ta có: - Giới hạn uốn: 1 0, 436. b 0, 436.850 370,6 MPa _Giới hạn mỏi xoắn: 1 0,58. 1 0,58.370,6 214,95 MPa + Điều kiện kiểm tra trục vừa thiết kế độ bền mỏi là: Theo 10.19 [1] sj s j s j s2 j s2j � s [s] = 1,5÷2,5: hệ số an tồn cho phép Theo 10.20 [1] sσj– hệ số an tồn tính riêng ứng suất pháp: s j 1 K dj aj mj 45 Theo 10.21 [1] sτj– hệ số an toàn xét riêng ứng suất tiếp: s j 1 K dj aj mj Tra bảng 10.7 trang 197 [1] ta có hệ số xét đến ảnh hưởng ứng suất trung bình đến độ bền mỏi: ψσ = 0,1 ψτ = 0,05 Các trục hộp giảm tốc quay, ứng suất uốn thay đổi theo chu kỳ đối xứng, đó: aj max j Mj Wj M j M yi2 M xi2 mj Vì trục quay chiều ứng suất thay đổi theo chu kỳ mạch động nên: mj aj max j Tj 2Woj + Xác định hệ số an toàn tiết diện nguy hiểm trục: Theo kết cấu biểu đồ moment trục ta thấy tiết diện nguy hiểm cần kiểm tra độ bền mỏi: - Trục 1: tiết diện 12 (tiết diện lắp bánh đai); tiết diện 13 (lắp bánh răng) - Trục 2: Ba tiết diện lắp bánh 22, 23, 24 - Trục 3: tiết diện lắp bánh 32; lắp nối trục 33 + Chọn lắp ghép: 46 Các ổ lăn lắp lên trục theo k6, lắp bánh đai, nối trục, bánh theo k6 kết hợp với lắp then Kích thước then bảng 9.1a [1], trị số momen cản uốn xoắn ứng với tiết diện trục sau: Tiết diện Đường b×h t1 Wj (mm3) W0j (mm3) kính trục 12 24 8×7 1090,5 2447,67 13 30 8×7 2290,19 4940,9 22 35 10x8 3566,4 7647,1 23 42 12×8 6295,7 13569,3 24 35 14×9 5,5 3566,4 7647,1 32 42 14×9 5,5 7611,3 16557,5 33 40 12×8 5517,6 11647,6 + Xác định hệ số Kσdj Kτdj tiết diện nguy hiểm: Ta có công thức xác định Kσdj: K dj �K � � K x 1� � � Ky Công thức xác định Kτdj: 47 K dj �K � � K x 1� � � Ky -Các trục gia công máy tiện,tại tiết diện nguy hiểm yêu cầu đạt độ nhám Ra = 2,5÷ 0,63.Theo bảng10.8 [1] ta có hệ số tập trung ứng suất Kx = 1,1 -Không dùng phương pháp tăng bề mặt nên Ky = 1,3 -Ta dùng dao phay ngón để gia cơng rãnh then nên từ bảng 10.12 [1] Theo bảng 10.10 trang 198 [1] ta được: d12 24 � 0,88 d13 30 � d 22 35 � d 23 42 � d 24 35 � d32 42 � d33 40 � 0,88 0,85 0,81 0,85 0,81 0,85 0,81 0,81 0, 78 0, 76 0, 78 0, 76 0, 78 Từ bảng 10.11 [1] với σb = 850 MPa ta tra K K lắp căng tiết diện nguy hiểm Hệ số an toàn s tiết diện nguy hiểm: sj s j s j s2 j s2j � s [s] = 1,5÷2,5 - hệ số an tồn cho phép Kết tính toán ghi vào bảng sau: 48 Tiết d diệ (mm n ) K K do Rãn Lắp Rãn Lắp h căng h căng then Kσd Kτd sσ τaj s then 12 24 2,57 2,63 2,74 1,98 2,05 2,18 15,6 15,6 13 30 2,57 2,63 2,74 1,98 2,05 2,18 3,6 7,7 3,3 2,66 2,63 2,85 1,98 2,12 2,27 3,2 12,2 3,1 22 35 23 42 2,66 2,63 2,85 1,98 2,12 2,27 3,3 6,9 24 35 2,66 2,63 2,85 1,98 2,12 2,27 1,8 12,2 3,1 32 42 2,66 2,63 2,85 1,98 2,12 2,27 5,1 12,8 4,7 33 40 2,66 2,63 2,85 1,98 2,12 2,27 15,6 15,6 3.6)Tính kiểm nghiệm độ bền then: Với tiết diện trục dùng mối ghép then, ta tiến hành kiểm nghiệm mối ghép độ bền dập σd độ bền cắt τc: d 2T �[ d ] dlt h t1 c 2T �[ c ] dlt b Theo [1] trang 174: lt = (0,8÷0,9)lm Tính chọn theo tiêu chuẩn ta có chiều dài then cho bảng Ta có bảng kiểm nghiệm then sau: 49 Tiết d lt b×h t1 12 24 35 8×7 13 30 30 8×7 22 35 45 10×8 T(Nmm) σd(MPa) τc(MPa) diện 78522 62,3 23,4 78522 69,1 20,7 163483,0 51.8 12,97 59,1 14,8 69,1 20,7 23 42 50 12×8 163483,0 24 35 45 10×8 163483,0 32 42 52 14×9 5,5 369266 96,6 24,1 33 40 80 12×8 369266 76,9 19,1 Theo bảng 9.5 [1] với tải trọng tĩnh, va đập nhẹ, dạng lắp cố định: � [σd] = 100 (MPa) [τc] = 20 ÷30 (MPa) (trang 174 [1]) Vậy mối ghép then đảm bảo yêu cầu độ bền dập độ bền cắt trừ tiết diện 32 không đảm bảo độ bền dập nên ta sử dụng then đặt cách 1800 tiết diện 32, then tiếp nhận 0,75T ([1] trang 174) 50 IV: TÍNH TỐN CHỌN Ổ LĂN 4.1) Trục 1: - Đường kính trục d11 = 25 mm - Số vòng quay n1 = 450 vòng/phút - Tuổi thọ: Lh = 9800 (giờ) Theo bảng P2.7 [1] ta chọn ổ bi đỡ dãy cỡ trung 305 với : d = 25 mm; D = 62 mm; b = 17; C = 17,6 kN; Co = 11,6 kN + Phản lực ổ: Tải trọng hướng tâm tác dụng lên ổ 0: FR Flx210 FlY210 11552 5512 1279 N Tải trọng hướng tâm tác dụng lên ổ 1: FR Flx210 FlY210 11552 4392 1235 N Vì FR0> FR1 nên ta tính tốn chọn ổ cho ổ + Kiểm nghiệm khả tải động ổ: Theo 11.3 [1] tải trọng động qui ước: Q XVFR YFa kt kd Ta có: Fr Fa – Tải trọng hướng tâm tải trọng dọc trục Chọn X =1, Y = V – Hệ số kể đến vòng quay, vòng quay nên: V= 51 kd – Hệ số kể đến đặc tính tải trọng, theo [1] trang 392 tải va đập nhẹ kd = 1,3 Hệ số ảnh hưởng nhiệt độ (to