LỜI NÓI ĐẦU
Đồ án chi tiết máy là một môn học rất cần thiết cho sinh viên ngành cơ khí
nói chung để giải quyết một vấn đề tổng hợp về công nghệ 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,
nguyên lí máy, sức bền vật liệu và chi tiết máy, giúp cho 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 được sử dụng rộng rãi trong ngành cơ khí nói
riêng và công nghiệp nói chung, việc thiết kế hộp giảm tốc sao cho tiết kiệm mà
vẫn đáp ứng độ bền là hết sức quan trọng. Và nhà trường đã tạo điều kiện cho
chúng em được tiếp xúc và làm quen với việc nghiên cứu: “Thiết kế hộp giảm tốc
hai cấp tốc độ”. Do lần đầu tiên làm quen với khối lượng kiến thức tổng hợp, còn
có những mảng chưa nắm vững nên dù đã rất cố gắng, song bài làm của nhóm em
không thể tránh khỏi những sai xót.Nhóm em rất mong được sự đóng góp ý kiến
quý báu của thầy cô, giúp nhóm em có được những kiến thức cần thiết để sau này
ra trường có thể ứng dụng trong công việc cụ thể của sản xuất.
Cuối cùng nhóm em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong khoa cơ khí và
đặc biệt là thầy Đặng Văn Ánh đã tận tình giúp đỡ nhóm em hoàn thành đồ án của
nhóm.
1
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
...................................................................................................................................
TP Hồ Chí Minh
Ngày…Tháng…Năm…
2
3
MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU................................................................................................1
NHẬN XÉT.....................................................................................................2
ĐỀ....................................................................................................................3
MỤC LỤC.......................................................................................................4
CHƯƠNG I:CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN.......7
I.Sơ đồ bố trí máy..........................................................................................8
II.Chọn động cơ.............................................................................................8
III.Phân phối tỉ số truyền............................................................................11
CHƯƠNG II:THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN NGOÀI HỘP SỐ.....................13
CHƯƠNG III:THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG........................17
I.Thiết kế bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng ở cấp nhanh..............18
1. Chọn thép cho bánh nhỏ và bánh lớn.....................................................18
2. Định ứng suất tiếp xúc và ứng suất uốn cho phép.................................18
3. Chọn sơ bộ hệ số tải trọng.......................................................................21
4. Chọn hệ số chiều rộng bánh răng tải trọng trung bình.........................21
5. Tính khoảng cách trục.............................................................................21
6. Tính vận tốc vòng của bánh răng và chọn cấp chính xác......................21
7. Định chính xác hệ số tải trọng K.............................................................22
8. Xác định môđun, số răng.........................................................................22
9. Kiểm nghiệm sức bền uốn của răng........................................................24
10. Kiểm nghiệm sức bền của răng khi chịu quá tải đột ngột trong thời
gian ngắn......................................................................................................25
4
11. Các thông số hình học của bộ truyền bánh răng nghiêng...................26
12. Tính lực tác dụng lên trục.....................................................................27
II.Thiết kế bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng ở cấp chậm..................28
1. Chọn thép cho bánh nhỏ và bánh lớn.....................................................28
2. Định ứng suất tiếp xúc và ứng suất uốn cho phép.................................28
3. Chọn sơ bộ hệ số tải trọng.......................................................................31
4. Chọn hệ số chiều rộng bánh răng tải trọng trung bình.........................31
5. Tính khoảng cách trục.............................................................................31
6. Tính vận tốc vòng của bánh răng và chọn cấp chính xác......................32
7. Định chính xác hệ số tải trọng K.............................................................32
8. Xác định môđun, số răng.........................................................................33
9. Kiểm nghiệm sức bền uốn của răng........................................................34
10. Kiểm nghiệm sức bền của răng khi chịu quá tải đột ngột trong thời
gianngắn.......................................................................................................34
...........................................................................................................................
11. Các thông số hình họ chủ yếu của bộ truyền........................................36
12. Tính lực tác dụng lên trục.....................................................................37
CHƯƠNG IV:THIẾT KẾ TRỤC VÀ THEN............................................38
A. Tính đường kính sơ bộ của trục............................................................39
B. Tính gần đúng trục.................................................................................40
I. Trục I ........................................................................................................43
II. Trục II .....................................................................................................47
III. Trục III ..................................................................................................51
5
C. Tính chính xác trục................................................................................53
I. Tính trục I ................................................................................................54
1. Tại tiết diện n – n.......................................................................................54
2. Tại tiết diện m - m.....................................................................................55
II. Tính trục II .............................................................................................56
1. Tại tiết diện e - e........................................................................................56
2. Tại tiết diện i - i.........................................................................................57
III. Tính trục III...........................................................................................58
D.Tính then..................................................................................................59
I. Tính then trục I ........................................................................................59
II. Tính then trục II .....................................................................................61
III. Tính then trục III...................................................................................62
CHƯƠNG V:CHỌN Ổ LĂN......................................................................63
I. Trục I.........................................................................................................64
II. Trục II......................................................................................................65
III. Trục III...................................................................................................66
IV. Chọn kiểu lắp ổ lăn................................................................................67
.....CHƯƠNG VI:THIẾT KẾ VỎ HỘP, CÁC CHI TIẾT TIÊU CHUẨN
KHÁC..........................................................................................................68
TÀI LIỆU THAM KHẢO.............................................................................72
6
CHƯƠNG I
CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI
TỈ SỐ TRUYỀN
7
I.
Sơ đồ bố trí máy.(hình 1)
Hình 1.
II. Chọn động cơ.
Vì động cơ làm việc ở chế độ phụ tải thay đổi ta đi tìm Mômen đẳng trị và
công suất đẳng trị.
T đt
√
2
2
2
T 1 . t 1 T 2 . t2 T 3 . t3
t1 t 2 t 3
Ta đi tìm: T 21 ,T 22 , T 23 và t 1 , t 2, t 3
Mômen xoắn trục đầu ra:
T
Vậy
N .9550 6,5.9950
653,421 Nm
n
95
T 1 0,6 T 392,0526 Nm
T2 = T =
T3
653,421 Nm
= 0,5T = 326,7105 Nm
8
Thời gian thực hiện một chu kì:
t ck
60
0,632 s
95
t 1 = 0,3 t ck
Vậy
t2
= 0,1896s
= 0,3 t ck = 0,1896s
t 3 = 0,4 t ck
= 0,2528s
Mômen đẳng trị:
T đt
√
T 21 . t 1 T 22 . t 2 T 23 . t 3
t1 t 2 t 3
√
392,0526.0,1896 653,421.0,1986 326,7105.0,2528
0,1896 0,1896 0,2528
465,72 Nmm
Công suất đẳng trị:
N đt
T đt . n 465,71 . 95
4,6328 Kw
9550
9550
Hiệu suất truyền động η:
ηη đ ai ×η bánhrăng × ηổ l ă n × ηkhớp nối
ηđ ai
= (0,95 ÷ 0,96)
ηbánh răng =
ηổ l ă n
chọn 0,96
η21 cặp bánh răng = (0,96 ÷ 0,98 2
chọn 0,972
= η31 cặp ổ lăn = (0,99 ÷ 0,995 3
chọn 0,993
η khớp nối ≈ 1
=> η0,96 × 0,972 × 0,993 × 1 = 0,8764
Vì N đt là công suất đẳng trị của phụ tải đặt trên máy nên phải chia cho
hiệu suất truyền động η .
N đm ≥
N đt 4,6328
5,284 Kw
η 0,8764
Ta phải chọn công suất lớn hơn công suất định mức.
9
Xác định sơ bộ số vòng quay động cơ.
n sơ bộ nđầu ra ×i đai ×i hộp số
Theo đề n đầura = 95 (V/ph).
Ta chọn đai thang:
i đai
=(2÷6)
Hộp giảm tốc 2 cấp có:
i hộp số
= ( 8 ÷ 40 )
=> n sơ bộ = 95 × 2 ÷ 6 × 8÷ 40 = ( 1520 ÷ 22800) (V/ph)
Chọn động cơ AO 2−42−2 .
Công suất N đc 5,5 Kw.
Số vòng quay trục động cơ 2910 (V/ph).
Hiệu suất động cơ η = 0,87.
Khối lượng động cơ 57 Kg.
III. Phân phối tỉ số truyền.(bảng 1)
Tỉ số truyền chung:
i máy i đai × i 12 × i 23
Trong đó:
n đc 2910
30,632
nđầu ra 95
n đc : là số vòng quay của trục động cơ.
10
n đầura : là số vòng quay của trục đầu ra hộp giảm tốc.
Chọn trước iđai 3,5 .
i 12 × i 23
30,632
8,752
3,5
( i12 i nhanh i n ; i 23 ichậm i c )
Để các bánh răng của 2 cấp đều được ngâm trong dầu ta có thể chọn tỉ số
truyền theo hệ thức:
i n 1,2 ÷ 1,3 i c
i 12 3,373
=>
i 23 2,595
Tính số vòng quay ở các trục:
n đc 2910 V ph
nI
nđc 2910
831,43V ph
i đai 3,5
n II
n I 831,43
246,49 V ph
i 12 3,373
n III
n II 246,49
94,99V ph
i 23 2,575
Công suất ở các trục:
N đc 5,5 Kw
N I N đc ×η đai 5,5 ×0,965,28 Kw
N II N I × η1 cặp ổ lăn ×η1 cặp bánh răng 5,28× 0,99× 0,975,07 Kw
N III N II ×η1 cặp ổ lăn × η1 cặp bánhrăng ×η khớp nối
5,07 × 0,99× 0,97 ×14,869 Kw
N .9550
Mômen xoắn ở các trục T n
11
T đc 18,05 Nm
T I 60,65 Nm
T II 196,43 Nm
T III 489,51 Nm
Bảng 1
Trục
Thông số
I
Trục động cơ
I
i đai 3,5
II
i 12 3,373
III
i 23 =2,575
n (V/ph)
2910
831,43
246,49
94,99
N (Kw)
5,5
5,28
5,07
4,87
T (Nm)
18,05
60,65
196,43
489,51
12
CHƯƠNG II
THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN NGOÀI
HỘP SỐ
13
Chọn bộ truyền ngoài hộp số.
Chọn đai thang vì đai thang có nhiều ưu điểm, ma sát cao, làm việc ổn định,
không ồn, kết cấu đơn giản, dễ bảo quản, có thể thiết kế quá tải, truyền động giữa
hai trục có khoảng cách xa nhau.
Thiết kế bộ truyền đai.
1. Chọn sơ bộ vận tốc của đai v > 5 m/s có thể dùng đai loại A và Ђ. Tính
theo 2 phương án chọn phương án có lợi hơn.
A
Tiết diện đai a x h (mm)
Ђ
13 x 8
17 x 10,5
Diện tích tiết diện 81 138
2. Định đường D1 kính bánh nhỏ.
D1 ≈ 1,2 dmin mm
V
125
160
Kiểm nghiệm vận tốc của đai (m/s)
π . n đc . D1
60.1000
19,05
24,38
V < V max 30 ÷ 35 m s
3. Tính đường kính D 2 của bánh lớn.
D2 i đại . D1 1−ξ
428,8
548,8
ξ 0,02
D2
Chọn đường kính
450
560
Số vòng quay thực của trục I là:
theo tiêu chuẩn
n I 1−0,02
D1
.2910 V ph
D2
792,2
814,8
Sai lệch rất ít so với yêu cầu
Tỉ số
n
đc
truyền i đai n
3,67
I
14
3,57
4. Chọn sơ bộ khoảng cách trục A với iđai 2 .
=> A = 1,2 D2
540
672
5. Tính chiều dài đai L theo khoảng cách
trục A sơ bộ:
D2 −D 1 2
π
L 2 A . D1 D 2
2
2032
2534,5
Lấy chiều dài danh nghĩa theo tiêu chuẩn
để
tính toán 2120
2650
Kiểm nghiệm số vòng quay u trong 1 giây
u
v
L
8,99
9,2
Đều nhỏ hơn
u max 10
6. Xác định khoảng cách trục A theo chiều dài
đai đã lấy theo tiêu chuẩn và đường kính D1 , D 2 .
A
√ 2 L−π8 D D −8 D − D
2
2 L−π D2 D 1
2
1
2
1
2
539,9
672
Khoảng cách nhỏ nhất để mắc đai
Amin A−0,015. L mm 509,42
634
Khoảng cách lớn nhất để tạo lực căng
Amax A 0,032 mm
600,9
710
15
7. Tính góc ôm α 1 .
α 1 180° −
D 2− D 1 °
57
A
145,7°
146,1°
Đều thỏa mãn điều kiện α 1 ≥ 120°
8. Xác định số đai Z cần thiết.
Chọn ứng suất căng ban đầu của đai thang
σ 01,2 N mm
2
Tra bảng ta tìm
được ứng suất có ích cho phép
σ p 0
1,51
1,51
Các
hệ số
C t
0,8
0,98
C v 0,94
Tiết diện F
C α
0,8
0,95
0,85
81
138
Dùng công thức:
σp
v.
1000. N
Z≥
Tính
ra được số đai theo công thức
Chọn số đai Z
3,3
4
1,6
2
68
t=
45
16 20
S =
h0 =
9. Chiều rộng bánh đai.
B = (Z – 1).t + 2.S (mm)
10 12,5
3,55
Đường kính ngoài cùng bánh đai ban đầu
16
Dn1 =D1 + 2h0
170
132
Bánh
bị dẫn
Dn2 =D2 + 2h0
457
570
10. Tính lực căng ban đầu S0 và lực tác dụng
lên trục R:
S0 = σ0.F (N)
165,6
diện tích một đai lực tác dụng trục
R = 3 s 0 Z . sin
97,2
F:
là
α1
N 1114,5
2
950
Chọn đai A vì khuôn khổ nhỏ hơn tuy lực tác dụng tạo lên trục lớn hơn một
ít.
17
CHƯƠNG III
THIẾT KẾBỘ TRUYỀN
BÁNH RĂNG
18
I. Cặp bánh răng trụ răng nghiêng.
1. Chọn vật liệu làm bánh răng.
Thép 55 bánh nhỏ.
σb = 660 N/mm2, σch=330 N/mm2, HB = 210.
Thép 45 bánh lớn.
σb = 580 N/mm2, σch=290 N/mm2, HB = 180.
2. Định ứng suất tiếp xúc và ứng suất uốn cho phép.
a. Ứng suất tiếp xúc cho phép.
Số chu kì tương đương bánh lớn.
3
N tđ 2 60 u Σ
Trong đó:
vòng (u = 1).
Ti
T max
ni . t i
u: số lần ăn khớp của một răng khi bánh răng quay một
Ti: Mômen xoắn ở chế độ i.
Tmax: Mômen xoắn lớn nhất.
ni: Số vòng quay ở chế độ i.
ti: Thời gian làm việc ở chế độ i.
Ntđ2 = 60.1 (0,63 . 0,3 + 13 . 0,3 + 0,53. 0,4) . 294,68 . 7000
= 51337970,88
Số chu kì tương đương của bánh nhỏ lớn hơn chu kì tương đương của
bánh lớn là: i12 = 3,432 lần.
Ntđ1 = Ntđ2 . i12 = 51337970,88. 3,373 = 173162975,8
Số chu kì cơ sở của bánh lớn và bánh nhỏ tra bảng được N 0 = 107 đều nhỏ
hơn số chu kì tương đương của bánh nhỏ và bánh lớn hệ số chu kì ứng suất
K’N = 1.
19
Ứng suất mỏi tiếp xúc cho phép:
σ N tx 2,6 HB
0
Vậy ứng suất tiếp xúc của mỗi bánh:
Bánh nhỏ:
σ N
0
tx1
. K ' N 2,6 . 210 . 1546 N mm2
σ t x 1
Bánh lớn:
σ N
0
tx2
. K ' N 2,6 .180 . 1468 N mm2
σ tx 2
Để tính sức bền ta dùng trị số nhỏ là:
σ tx 2 468 N mm2
b. Ứng suất uốn cho phép.
Số chu kì tương đương của bánh lớn.
6
N tđ 2 60 u Σ
Trong đó:
vòng (u = 1).
Ti
T max
ni . t i
u: số lần ăn khớp của một răng khi bánh răng quay một
Ti: Mômen xoắn ở chế độ i.
Tmax: Mômen xoắn lớn nhất.
ni: Số vòng quay ở chế độ i.
ti: Thời gian làm việc ở chế độ i.
Ntđ2 = 60.1 (0,66 . 0,3 + 16 . 0,3 + 0,56. 0,4) . 294,68 . 7000
20
- Xem thêm -