Đồ án Thiết kế hộp giảm tốc 1 cấp bánh trụ răng thẳng

Lớp :CTM3_K11 Môn Học: Đồ án Chi Tiết Máy Đề tài : Thiết kế hộp giảm tốc 1 cấp bánh trụ răng thẳng Chương 1: Chọn động cơ, phân phối tỷ số truyền và mômen xoắn trên các trục động cơ 1.1, Chọn động cơ 1.1.1, Xác định công xuất động cơ Trong đó: Pct là công suất cần thiết trên trục động cơ (kw) Pt: công suất tính toán trên trục máy công tác (kw) Với :Lực kéo băng tải F=14000 N Vận tốc băng tải V=0,34 m/s Pt = 14000.0,34.= 4,76 kw Hiệu suất truyền động: η =ηđ..ηbr. . ηk .ηot Theo bảng 2.3_TTTKHTDĐCK ta có: Hiệu suất bộ truyền đai ηđ = 0,96 Hiệu suất 1 cặp bánh răng ηbr =0,97 Hiệu suất 1 cặp ổ lăn ηol =0,99 Hiệu suất khớp nối ηk =0,99 Hiệu suất 1 cặp ổ trượt ηot =0,995 η = 0,96.0,97.0,99.0,99.0,995 = 0,9 = 5,289 kw 1.1.2 Xác định sơ bộ số vòng quay của động cơ Tỷ số truyền của hệ thống dẫn động Ut = Uh.Un Trong đó: Uh: Tỷ số truyền của hộp giảm tốc Un: Tỷ số truyền của bộ truyền ngoài Theo bảng 2.4_TTTKHTDĐCK ta chọn sơ bộ: Uh= Ubr= 4 Un= Uđ =5 Ut= 4.5 = 20 Số vòng quay trục máy công tác: nlv = Với vận tốc băng tải v =0.34 m/s Đường kính tang D= 200mm nlv = = 32,48 (vg/ph) Số vòng quay sơ bộ của động cơ : .nsb=nlv.ut = 32.20 = 640 (vg/ph) 1.1.3 Chọn động cơ Momen mở máy của động cơ = 0,85 Theo kết quả tính toán ở trên : Công suất cần thiết Pct = 5.289 kw Số vòng quay đồng bộ tạm chọn của động cơ:nsb = 750 (vg/ph) Tải trọng phải thỏa mãn: Theo phần phụ lục P1.3_TTTKHTDĐCK ta chọn đông cơ: Tên động cơ Công suất động cơ (kw) nđb (vg/ph) Hệ số cosj 4A132S8Y3 5,5 716 0,74 1.8 1.2.Phân phối tỷ số truyền Tỷ số truyền của hệ thống dẫn động : Ut = Uh.Uđ = == 22,04 Phân phối tỷ số truyền: Tỷ số truyền của hộp giảm tốc Uh = Ubr = 4 Tỷ số truyền của bộ truyền ngoài Un = Uđ = 5,51 1.3.Xác định công suất,số vọng quay và mômen xoắn trên các trục của hệ thống dẫn động: Gồm các trục: Trục động cơ Trục bánh răng nhỏ: trục 1 Trục bánh răng lớn : trục 2 1.3.1,Trục bánh răng lớn: Theo sơ đồ hệ thống dẫn đông của đề 76 ta có: Theo bảng 2.3_TTTKHTDĐCK ta chọn: ηot= 0,995 ηk= 0,99 ηo l= 0,99 P2 = kw n2= nlv = 32,48 (vg/ph) T2 = 9,55.10. = 9,55.10= 1434852,22 N.mm 1.3.2,Trục bánh răng nhỏ: Theo sơ đồ hệ thống dẫn động đề 76 ta có: Theo bảng 2.3_TTTKHTDĐCK ta chọn: nlt= 0,99 nbr= 0,97 P1 = kw n1= = = 130(vg/ph) T1 = 9,55.10. = 9,55.10= 373184,62 N.mm 1.3.3,Trục động cơ: Theo sơ đồ hệ thống dẫn động đề 76 ta có: Theo bảng 2.3_TTTKHTDĐCK ta chọn: nbr= 0,97 nđ= 0,96 Pđc = kw nđc = 716(vg/ph) Tđc = 9,55.10. = 9,55.10= 72692,04 N.mm Bảng tổng kết số liệu: Thông số trục Động cơ 1 2 Công suất P(kw) 5,4 5,03 4,83 Tỷ số truyền U 5,51 4 Số vòng quay n (vg/ph) 716 130 32,48 Mômen xoắn T (N.mm) 72692,04 373184,62 1434852,22 Chương 2.Thiết kế bộ truyền ngoài_Bộ truyền đai dẹt 2.1,Chọn loại đai Căn cứ công suất động cơ P = 5,5kw, tỷ số truyền Uđ = 5,1 và điều kiện làm việc va đập nhẹ ta chọn Loại đai là đại vải cao su 2.2,Xác định các thông số bộ truyền 2.2.1,Đường kính bánh đai nhỏ Theo công thức thực nghiệm ta có : d1 = (5.2...6.4) trong đó : mômen xoắn trên trục động cơ T1 = 72692,04N.mm đường kính bánh đai nhỏ d1 d1 = (5.2...6.4)=217,02...267,1 mm Theo tiêu chuẩn bảng 15_tập bảng tra chi tiết máy ta chọn :d1 = 225 mm 2.2.2,Đường kính bánh đai lớn d2 = = = 1252,27 mm Theo tiêu chuẩn bảng 15_ tập bảng tra chi tiết máy ta chọn :d2 = 1250 mm Tỷ số truyền thực tế : Utt== 5.61 Sai lệch tỷ số truyền : % < 5% đảo bảo 2.2.3,Khoảng cách trục và chiều dài đai khoảng cách trục : a=1,5.(225 + 1250) = 2212,5 mm chiều dài đai : L= 6860,64 mm tăng dây đai lên một lượng l = 139,36 mm để dễ nối đai.Vậy chiều dài của đai là L = 7m Nghiệm đai về tuổi thọ : Với chiều dài của đai L = 7m vận tốc đai v = đảm bảo độ bền của đai Nghiệm góc ôm α1: > .Thỏa mãn điều kiện góc ôm 2.3,Xác định tiết diện đai Diện tích tiết diện đai dẹt được xác định từ chỉ tiêu về khả năng kéo của đai : Trong đó :là chiều dày của đai.Với đai vải cao su Theo bảng tra 4.1_TTTKHTDĐCK ta chọn = 6 Lưc vòng Ft = Với vận tốc đai V = Ft = Theo bảng 4.7_TTTKHTDĐCK ta có :Hệ số tải trọng động kđ = 1,1 Ứng suất có ích cho phép xác định theo công thức: Trong đó: Ứng suất có ích cho phép xác định bằng thực nghiệm Góc nghiêng đường nối tâm bộ truyền ngoài là Ứng suất căng ban đầu Theo bảng 4.9_TTTKHTDĐCK ta chọn : k1 = 2,5; k2 = 10 => (MPa) Theo bảng 4.10_TTTKHTDĐCK Bằng phương pháp nội suy ta có: Hệ số kể đến ảnh hưởng của góc ôm : Theo bảng 4.11_TTTKHTDĐCK Bằng phương pháp nội suy ta có: Hệ số kể đến ảnh hưởng của vận tốc góc : Theo bảng 4.12_TTTKHTDĐCK với Góc nghiêng đường nối tâm bộ truyền ngoài là Hệ số kể đến ảnh hưởng của vị trí bộ truyền (MPa) Hệ số tải trọng động kđ = 1,35 => Theo tiêu chuẩn bảng 21_tập bảng tra chi tiết máy : b = 75 (mm) 2.4,Tính lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục Lực căng ban đầu : 75.6=810 (N) Lực tác dụng lên trục: = 1577,19 (N) Chương 3 .Thiết kế bánh răng 3.1,Chọn vật liệu Chọn vật liệu 1 cấp bánh răng với: Bánh răng nhỏ: Thép 45 tôi cải thiện có độ cứng HB 192…240 Chọn độ cứng HB = 230 Giới hạn bền(MPa) Giới hạn chảy (MPa) Bánh răng lớn: Thép 45 thường hóa có độ rắn HB 170…217 Chọn độ cứng HB = 180 Giới hạn bền (MPa) Giới hạn chảy (MPa) 3.2,Định ứng suất cho phép Ứng suất tiếp xúc cho phép : Tính ứng suất tiếp xúc cho phép với chu kỳ cơ sở : Theo bảng 6.2_TTTKHTDĐCK ta có:SH =1,1 (MPa) (MPa) Hệ số tuổi thọ xét đến thời hạn phục vụ và chế độ tải trọng của bộ truyền: KHL = .Với bậc của đưởng cong mỏi khi thử về tiếp xúc= 6 Số chu kỳ thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về tiếp xúc Số chu kỳ thay đổi ứng suất tương đương Với lần lượt là số lần ăn khớp trông 1 vòng quay, số vòng quay, mômen xoắn, tổng số giờ làm việc ở chế độ i của bánh răng đang xét. Vì.Tương tự thì do đóNên suy ra KHL = 1 Như vậy sơ bộ xác định được : thỏa mãn Ứng suất uốn cho phép: Theo bảng 6.2_TTTKHTDĐCK ta có:;SF = 1,75 Tính ứng suất uốn cho phép với chu kỳ cơ sở : Hệ số xét đến ảnh hưởng của tải:KFC = 1(vì tải đặt một phía) Hệ số tuổi thọ xét đến ảnh hưởng của thời hạn phục vụ và chế độ tải trọng của bộ truyền: KFL = .Với bậc của đưởng cong mỏi khi thử về uốn= 6 Số chu kỳ thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về uốn Số chu kỳ thay đổi ứng suất tương đương: Với lần lượt là số lần ăn khớp trông 1 vòng quay, số vòng quay, mômen xoắn, tổng số giờ làm việc ở chế độ i của bánh răng đang xét. Vìdo đó KFL2 = 1.Tương tự thì KFL1 = 1 Như vậy sơ bộ xác định được : Ứng suất quá tải chọ phép: 3.3, Xác định thông số cơ bản của bộ truyền 3.3.1Xác định sơ bộ khoảng cách trục: Trong đó : Hệ số phụ thuộc vào vật liệu cặp bánh răng và loại răng: Theo bảng 6.5_TTTKHTDĐCK: Mômen xoắn trên trục bánh chủ động :T1 = 373184,62 N.mm Ứng suất tiếp xúc cho phép : Hệ số xác định theo công thức : Theo bảng 6.6_ TTTKHTDĐCK: chọn Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng khi tính về tiếp xúc:KHβ Theo bảng 6.7_ TTTKHTDĐCK bằng phương pháp nội suy : KHβ = 1,02975 3.3.2 Xác định thông số ăn khướp: 1,Xác định môđun: Theo tiêu chuẩn trị số môđun bảng 6.8 _TTTKHTDĐCK ta chọn: m = 4mm Bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng có β = 0 Xác định số bánh răng nhỏ: .Lấy z1 = 21 Xác định số răng bánh lớn: z2 = u.z1 = 4.21 = 84 Tổng số răng Tính lại khoảng cách trục Do đó tỷ số truyền thực tế Utt = Uh = 4 2, Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc: Ứng suất tiếp xúc trên bề mặt răng làm việc: .Trong đó: Hệ số kể đến cơ tính vật liệu của các bánh răng ăn khớp: Theo bảng 6.5_TTTKHTDĐCK ,ZM = 274 Hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc : .Với Góc nghiêng của rang trên hình trụ cơ sở βb: Với Trong đó: góc prôfin gốc= 20; góc prôfin răng ; góc ăn khớp Hệ số kể đến sự trùng khớp của răng : Hệ số kể đến sự trùng khớp dọc của răng : .Với chiều rộng vành răng Hệ số kể đến sự trùng khớp ngang của răng: Đường kính vòng lăn bánh răng nhỏ: . Vận tốc vòng Theo bảng 6.13_ TTTKHTDĐCK dùng cấp chính xác 9. Hệ số tải trọng kinh tính về tiếp xúc: .Với Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng khi tính về tiếp xúc:KHβ Theo bảng 6.7_ TTTKHTDĐCK do,bằng phương pháp nội suy:KHβ= 1,02975 Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng cho các đôi răng đồng thời ăn khướp khi tính về tiếp xúc: theo bảng 6.14_TTTKHTDĐCK Với cấp chính xác là 9 và Hệ số kể đến tải trọng động suất hiện trong vùng ăn khớp khi tính về tiếp xúc: Với Trong đó: Hệ số kể đến ảnh hưởng của các sai số ăn khướp theo bảng 6.15_TTTKHTDĐCK Hệ số kể đến ảnh hưởng của các sai lệch các bước bánh răng 1 và 2 theo bảng 6.16_TTTKHTDĐCK Vậy Xác định chính xác ứng suất tiếp xúc cho phép: với v = 1,14s<5 m/s, suy ra hệ số xét đến ảnh hưởng vận tốc vòng Hệ số xét đến độ nhám của bề mặt răng làm việc với cấp chính xác động học là 9.Chọn cấp chính xác về mức tiếp xúc là 8 ,khi đó cần gia công đạt độ nhắm Với Do nên giữ nguyên kết quả tính toán .Như vây. Bánh răng thỏa mãn điều kiện tiếp xúc Tính lại chiều rộng vành răng : 3, Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn: Ứng suất uốn sinh ra tại chân răng ăn khớp .Trong đó: Mômen xoắn trên trục bánh chủ động :T1 = 373184,62 N.mm Môđun pháp : m = 4mm Chiều rộng vành răng : Đường kính vòng lăn bánh chủ động: Hệ số tải trọng kinh tính về uốn: .Với Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng khi tính về uốn:KFβ Theo bảng 6.7_ TTTKHTDĐCK dobằng phương pháp nội suy:KFβ = 1,0695 Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng cho các đôi răng đồng thời ăn khướp khi tính về uốn: theo bảng 6.14_TTTKHTDĐCK Với cấp chính xác là 9 và Hệ số kể đến sự trùng khớp của bánh răng : Trong đó hệ số kể đến sự trùng khớp ngang của bánh răng Hệ số kể đến độ nghiêng của răng, với răng thẳng β = 0 Yβ = 1 Hệ số trùng khớp của dạng bánh răng 1 và 2: theo bảng 6.9_TTTKHTDĐCK Với hệ số dịch chỉnh số răng tương đương : Theo bảng 6.18_TTTKHTDĐCK bằng phương pháp nội suy ta có: Hệ số kể đến tải trọng động suất hiện trong vùng ăn khớp khi tính về uốn: Với Trong đó: Hệ số kể đến ảnh hưởng của các sai số ăn khướp theo bảng 6.15_TTTKHTDĐCK Hệ số kể đến ảnh hưởng của các sai lệch các bước bánh răng 1 và 2 theo bảng 6.16_TTTKHTDĐCK Vậy Xác định chính xác ứng suất uốn cho phép: Hệ số xét đến độ nhạy của vật liệu đối với tập trung ứng suất: Với môđun Hệ số xét đến ảnh hưởng của độ nhắm :(bánh răng phay) Hệ số xét đến kích thước bánh răng ảnh hưởng đến độ bền uốn: : (da<400) Vậy 4, Kiểm nghiệm răng về quá tải: Đồng thời ứng suất tiếp xúc cực đại và ứng suất uốn cực đại phải không vượt quá 1 giá trị cho phép: Trong đó: Ứng suất tiếp xúc cực đại : Ứng suất tiếp uốn cực đại : Ứng suất tiếp xúc cực đại cho phép : Ứng suất tiếp xúc cực đại cho phep : Hệ số quá tải 5, Các thông số hình học cơ bản cho bộ truyền: Đường kính vòng chia : Đường kính đỉnh răng : Hệ số dịch chỉnh tâm : Hệ số : Đường kính đáy răng : Đường kính lăn : Bảng tổng kết các thông số và kích thước bộ truyền bánh răng: Thông số Giá trị Khoảng cách trục Mônđun pháp m = 4mm Chiều rộng vành răng Tỷ số truyền Uh = Ubr = 4 Góc nghiêng của răng Số bánh răng Hệ số dịch chỉnh Đường kính vòng chia Đường kính đỉnh răng Đường kính đáy răng Đường kính lăn Chương 4.Thiết kế trục 4.1.Chọn vật liệu chế tạo trục: Chọn vật liệu chế tạo trục lag thép 45 thường hóa có: Độ cứng : Giới hạn bền : Giới hạn chảy: Ứng suất xoắn cho phép:.Chọn 4.2.Tính toán thiết kế trục: 4.2.1.Xác định tải trọng tác dụng lên trục 1.Lực tác dụng từ các bộ truyền bánh răng: Từ bộ truyền bánh răng trụ: Trong đó: lần lượt là mômen xoắn trên trục 1 (Nmm), đường kính vòng lăn bánh 1 (mm),góc ăn khớp ,góc nghiêng của răng :Lực vòng tác dụng lên bánh răng nhỏ, lớn :Lực hướng tâm tác dụng lên bánh răng nhỏ, lớn :Lực dọc trục tác dụng lên bánh răng nhỏ, lớn 2.Lực tác dụng từ bộ truyền đai và khớp nối: Từ bộ truyền đai: = 1577,19 (N) Vì đường nối tâm tạo với bộ truyền ngoài 1 góc nên phân thành 2 thành phần: Từ khớp nối: trong đó: Ft : Lực vòng trên khớp nối N T2 : Mômen xoắn trên trục 2 N.mm Dt : Đường kính vòng tròn qua tâm các chốt mm 4.2.2.Tính sơ bộ đường kính trục Đường kính trục xác định bằng mômen xoắn ; Trong đó: Ti là mômen xoắn trên trục thứ i là ứng suất xoắn cho phép đối với vật liệu trục thép 45 Mpa Đường kính trục động cơ : Đường kính trục vào của hộp giảm tốc Đường kính trục ra của hộp giảm tốc Do đó đường kính sơ bộ các trục là : ; ; 4.2.3. Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điêm đặt lực Chiều rộng ổ lăn: Theo bảng 10.2_TTTKHTDĐCK ta chọn Chiều dài mayơ bánh đai, mayơ bánh răng trụ : Chọn Chiều dài may ơ nửa khớp nối : Chọn Theo bảng 10.3_TTTKHTDĐCK ta chọn: Tên gọi Ký hiệu và giá trị Khoảng cách từ mặt mút của chi tiết quay đến thành trong của hộp hoặc khoảng cách giữa các chi tiết quay Khoảng cách từ mặt mút của ổ đến thành trong của hộp Khoảng cách từ mặt mút của chi tiết quay đến nắp ổ Chiều cao lắp ổ và đầu bulông Khoảng cách giũa các điểm đặt lực: