TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ,hộp giảm tốc bảnh răng trụ thẳng 2 cấp, đường kính trục chủ động đường kính 36, bánh răng nghiêng, hộp giảm tốc đồng trục, khai triển, thuyết minh

Lời nói đầu

Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí là nội dung không thể thiếu trong chương trình đào tạo kỹ sư cơ khí đặc biệt là đối với kỹ sư nghành chế tạo máy. Đồ án môn học Chi Tiết Máy là môn học giúp cho sinh viên có thể hệ thống hoá lại các kiến thức của các môm học như: Chi tiết máy, Sức bền vật liệu, Dung sai, Chế tạo phôi, Vẽ kỹ thuật .... đồng thời giúp sinh viên làm quen dần với công việc thiết kế và làm đồ án chuẩn bị cho việc thiết kế đồ án tốt nghiệp sau này.

NỘI DUNG CỦA ĐỒ ÁN ĐƯỢC CHIA LÀM 5 PHẦN.

Phần I: Chọn động cơ và phân phối tỉ số truyền :

I. Chọn động cơ.

II. Phân bố tỉ số truyền.

Phần II: Tính toán thiết kế các bộ truyền.trong hộp giảm tốc: 1

I. Chọn vật liệu làm bánh răng

II. Tính toán ứng suất cho phép.

III. Thiết kế các bộ truyền trong hộp giảm tốc

IV. Tính bộ truyền đai

PhầnIII: Tính toán trục

I-Chọn vật liệu.

II-Tính thiết kế trục.

III- Tính toán ổ lăn.

IV-Bôi trơn và điều chỉnh ăn khớp.

Phần IV: Thiết kế vỏ hộp giảm tốc

Phần V: Thống kê các kiểu lắp ,trị số sai lệch giói hạn và dung sai các kiểu lắp

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ

Trong quá trình tính toán và thiết kế các chi tiết máy cho hộp giảm tốc phân đôi cấp chậm em đã sử dụng và tra cứu các tài liệu sau:

- TẬP 1 VÀ 2 CHI TIẾT MÁY CỦA GS.TS-NGUYỄN TRỌNG HIỆP.

- TẬP 1 VÀ 2 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ CỦA PGS.TS-TRỊNH CHẤT VÀ TS-LÊ VĂN UYỂN.

- DUNG SAI VÀ LẮP GHÉP CỦA GS.TS NINH ĐỨC TỐN.

Do lần đầu tiên làm quen thiết kế với khối lượng kiến thức tổng hợp còn có những mảng chưa nắm vững cho nên dù đã rất cố gắng tham khảo các tài liệu và bài giảng của các môn có liên quan song bài làm của em không thể tránh được những sai sót. Em rất mong được sự hướng dẫn và chỉ bảo thêm của giáo để em cũng cố và hiểu sâu hơn , nắm vững hơn về những kiến thức đã học hỏi được.

Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn !

Phần I:

CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN

I- Chọn động cơ

Xác định công suất của động cơ cần thiết .

Công suất trên trục động cơ đIện xác định theo công thức :

Pct =

Trong đó : - Pct : công suất cần thiết trên trục động cơ

Pt : công suất tính toán trên trục máy công tác,khi tải trọng thay đổi Pt = Plv = 5 (kw).
h hiệu suất truyền động h = h₁. h_ôlă²_n . h₂
với h₁ hiệu suất của bộ truyền đai .Tra bảng 2.3 h₁ = 0,95
h_ôlă²_n hiệu suât ổ lăn ,tra bảng 2.3 h_ôlă²_n = 0,99
. h₂ hiệu suất của hộp giảm tốc ,tra bảng 2.3 h₂= 0,96

Vây hiệu suất truyền động :

h= 0,95.(0,99)³.0,96 = 0,8849

Pct =...= 5,65 (kw)

2 - Xác định số vòng quay sơ bộ của động cơ

Ta có công thưc tính P:

n _sb = n_lv. u_t

vói : - n_lv số vòng quay cua truc may công tác .

n_lv = 26 v/ph

u_t tỉ cố truyền của từng bộ truyền
u_t = u₁.u₂

( u₁ tỉ số truyền của hộp giảm tốc ,tra bảng 2.4 tadược u₁ =14

u₂ tỉ số truyền của bộ truyền đai , tra bảng 2,4 ta có u₂= 4 )

Vậy số vòng quay sơ bộ

n_sb= 56.26 = 145 (v/ph)

Tra bảng (p.11) ta xác định dược động cơ cần thết

Động cơ 4A với n_sb = 1500 (v/ph)

Các chỉ số của động cơ :

Số hiệu động cơ : 4A132S4Y3

Công suất Pđc = 7,5 kw

Số vòng quay n _đc = 1455 ( v/ph)

Hệ số công suất cosj = 0,86

Hiệu suất làm việc h = 0,875

Kiểm tra động cơ :

Với động cơ 4A132S4Y3 trên thì :

Vậy động cơ dã chọn đạt yêu cầu.

II- Xác định tỉ số truyền cho toàn bộ hệ thống ( u_t). Phân phối tỉ số truyền cho từng bộ truyền . Lập bảng công suất mô men xoắn ,số vòng quay cho từng trục.

Tỉ số truyền của hộp giảm tốc đã chọn u_h = 14

Với hệ thống bánh răng đồng trục 2 cấp ,ta có :

a_w1 = a_w2

Nên ta có thể phân phối tỉ số truyền cho từng trục theo công thức;

u₁ = u₂ = = 3,74ìI

PHẦN II

THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN TRONG HỘP GIẢM TỐC

I . Chọn vật liệu làm bánh răng

Bộ truyền bánh răng trong hộp giảm tốc đồng trục 2 cấp làm việc trong đIều kiện :

Công xuất nhỏ ( P = 5 KW)
Không có yêu cầu đặc biệt về điêu kiện làm việc, không yêu cầu kích thước nhỏ gọn

Nên ta chọn vật liệu cho bộ trụyền có HB < 350, vì bộ truyền cấp chậm và bộ truyền cấp nhanh làm việc với mô men xoắn chênh lệch rất lớn , cho nên ta chọn vật liệu cho hai bộ truyền là khác nhau . Với bộ truyền cấp chậm ta chọn thép là thép C45 tôI cảI thiện.

thép C45 tôI cảI thiện có đặc điêm thép :

	Thép	Nhiệt luyện	Độ rắn	Giới hạn bền sb	Giới hạn chảy sc
Bánh răng nhỏ	C45	Tôi cải thiện	245	850 Mpa	580 MPa
Bánh răng lớn	C45	Tôi cải thiện	230	750MPa	450Mpa

Với bộ truyền cấp nhanh ,do làm việc trong điều kiện tải trọng nhẹ cho nên để giảm giá thành chế tạo ta chọn loại thép C45 thường hoá ,với các đặc đểm thép :

	Thép	Nhiệt luyện	Độ rắn	Giới hạn bền sb	Giới hạn chảy sc
Bánh răng nhỏ	45X	TôI cải thiện	180	750 Mpa	500MPa
Bánh răng lớn	C45	Tôi cải thiện	165	MPa	450Mpa

II- Xác định ứng xuất cho phép

1-ứng suất cho phép của bộ truyền cấp chậm.

a-ứng xuất tiếp xúc cho phép [ sH ] đối với bộ truyền cấp chậm.

[ s⁰H ] = (sH lim/SH)*Z_R* Z_V* K_XH* K_HL

Với : Z_R : Hệ số xét đến ảnh hưởng độ nhắm bề mặt răng

Z_V : Hệ số xét tới ảnh hưởng vận tốc vòng

K_XH: Hệ số xét tới ảnh hưởng kích thước bước răng

K_HL : Hệ số tuổi thọ về độ bền tiếp xúc

Khi tình toán sơ bộ ta chọn :

Z_R* Z_V* K_XH = 1

Nên ta có :

[ s_H ] =(s⁰_H lim /S_H)*KH_L

s⁰_H lim : ứng xuất tiếp xúc cho phép ứng với số chu kì cơ sở

Theo bảng 6.2 s⁰H lim = 2HB +70

SH : Hệ số an toàn khi tính về tiếp xúc

Theo bảng 6.2

S_H = 1,1

KH_L=

+ m_{H :}Bậc đường cong mỏi khi thử về ứng xuất tiếp xúc m_H = 6

+ N_{HO :} Số chu kì thay đổi ứng suắt cơ sở khi thử về tiếp xúc.

N_HO = 30*

.........................................................................................................................

III -Thiết kế các bộ truyền trong hộp giảm tốc:

A-CẤP CHẬM

1-khoảng cách trục của bộ truyền cấp chậm.

Công thức xác định khoảng cách trục a_w của bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng bằng thép ăn khớp ngoài như sau:

a_w₁=49,5 (u₁+ 1)

Trong đó: - T₁ là mômen xoắn trên trục bánh chủ động (là trục II)

- Y_d = b_w/d_w₁ = 0,5.Y_a.(u+1) là hệ số chiều rộng bánh răng.

- K_H_b là hệ số kể đến sự phân bố tải trọng không đều trên chiều rộng vành răng khi tính về tiếp xúc.

- K_Hv là hệ số kể ảnh hưởng của tải trọng động.

- u₁ là tỉ số truyền của cặp bánh răng.

Ở đây ta đã có:

- T₁ = 505010,3 (N.mm); u₁ = 3,742; y_ba = 0,4 và [s] = 481,2 (MPa)

-Y_bd = 0,5.Y_ba.(u+1) = 0,5.0,4.(3,742+1) = 0,948 Tra Bảng 6.7 (Trang 98-Tập 1: Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí) ta xác định được K_H_b = 1,065 (Sơ đồ 5).

- Chọn sơ bộ K_Hv = 1.

Thay số vào công thức ta sẽ xác định được khoảng cách giữa 2 trục a_w₁:

a_w₁³ 49,5.(5+1). (mm)

2. Xác định các thông số ăn khớp

* Môđun của bánh răng trụ răng thẳng (m) được xác đinh như sau:

m = (0,01 ¸ 0,02).a_w₁= (0,01 ¸ 0,02).271,7 = 2,71 ¸ 5,42.

Theo dãy tiêu chuẩn hoá ta sẽ chọn m = 3 mm.

* Số răng trên bánh lớn và bánh nhỏ lần lượt là Z₁và Z₂ ta có :

..................................................................................

3. Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc.

Yêu cầu cần phải đảm bảo điều kiện s_H £ [s_H] = 481,2 MPa.

Do s_H = ;

Trong đó : - Z_M : Hệ số xét đến ảnh hưởng cơ tính vật liệu;

- Z_H : Hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc;

- Z_e : Hệ số kể đến sự trùng khớp của răng;

- K_H : Hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc;

- b_w : Chiều rộng vành răng.

- d_w₁ : Đường kính vòng chia của bánh chủ động;

Ta đã biết được các thông số như sau:

- T₁ = 505010,3 (N.mm).

- b_w = y_a . a_w = 0,4.270 = 108 mm ;

- U_nh = 3,737 và d_w₁ = m.Z₁ = 3.38 = 114 (mm).

- Z_M = 274 Mpa^1/3 vì bánh răng làm thép tra Bảng 6.5 (Trang 96-Tập 1: Tính toán ...).

...........................................................................

4-Kiểm nghiệm răng cấp châm về độ bền uốn.

Để bảo đảm bánh răng trong quá trình làm việc bị gãy răng thì ứng suất uấn tác dụng lên bánh răng s_F phải nhỏ thua giá trị ứng suất uấn cho phép [s_F] hay: s_F £ [s_F].

Do Þ s_F2 = s_F1. Y_F2/ Y_F1 Trong đó :

- T₁ : Mômen xoắn tác dụng trên trục chủ động.

- K_F : Hệ số tải trọng khi tính về uốn. K_F = K_F_b.K_F_a K_Fv.- K_F_b : Hệ số kể đến sự phân bố phân bố không đều trên chiều rộng răng.

- K_Fv : Hệ số kể đến tải trọng động xuất hiện trong vùng ăn khớp. - K_F_a : Hệ số kể đến sự phân bố không đều trên chiều rộng răng.

- Y_F : Hệ số dạng răng.

- b_w : Chiều rộng vành răng.

- d_w₁ : Đường kính vòng chia của bánh chủ động;

- m : Môdum của bánh răng.

.......................................................................

5. Kiểm nghiệm răng về quá tải.

Để bộ truyền khi quá tải (xảy khi mở máy hoặc hãm máy... Lúc đó momen xoắn tăng đột ngột) không bị biến dạng dư, gẫy dòn lớp bề mặt của răng hoặc biến dạng dư, phá hỏng tĩnh mặt lượn chân răng thì ứng suất tiếp xúc cực đại s_Hmax và ứng suất uốn cực đại s_F1maxluôn luôn phải nhỏ hơn ứng suất quá tải cho phép [s_H]_max và [s_F1]_max.

* Ta có ứng suất quá tải cho phép [s_H]_max và [s_F1]_max được xác định như sau:

Vậy suất quá tải cho phép [s_H]_max và [s_F1]_max của mỗi bánh răng xác định như sau:

Kết luận: Vậy cặp bánh răng ta đã tính toán được ở trên hoàn toàn đảm bảo được rằng bộ truyền cấp chậm làm việc an toàn.

* Thông số cơ bản của bộ truyền cấp chậm :

- Khoảng cách trục: a_w = 270 mm.

- Môđun bánh răng: m = 3 mm.

- Chiều rộng bánh răng: b₁ = 108 mm

- Số răng bánh răng: Z₁ = 38 và Z₁ = 142 răng.

- Đường kính chia : d₁ = m. Z₁ = 3.38 = 114 mm;

d₂ = m.Z₂ = 3.142 = 426 mm;

-Đường kính đỉnh răng:

bánh nhỏ: da₁=120 mm
bánh lớn : da₂= 429 mm

- Đường kính đáy răng : d_f1 = d₁- (2,5-2.x₁).m = 55,848 mm.

d_f2 = d₂- (2,5-2.x₂).m = 309,172mm

- Góc prôfin răng gốc: a = 20⁰.

- hệ số dịch chỉnh : x = 0

B -CẤP NHANH

1-khoảng cách trục của bộ truyền cấp nhanh.

Vì hộp giảm tốc đồng trục cho nên cấp nhanh cũng có khoảng cách trục bằng với khoảng cách trục củabộ truyền cấp chậm

a_w=270 mm

2. Xác định các thông số ăn khớp

* Môđun của bánh răng trụ răng thẳng (m) được xác đinh như sau:

m = (0,01 ¸ 0,02).a_w₁= (0,01 ¸ 0,02).271,7 = 2,71 ¸ 5,42.

Theo dãy tiêu chuẩn hoá ta sẽ chọn m = 3 mm.

Tương tự như bộ truyền cấp chậm ta cũng có số răng ăn khớp ở hai bánh răng :

Z₁=38 ; Z₂ =142

góc ăn khớp a_tw =

Z_t = Z₁ + Z₂ = 38+142 = 1 80 (răng);

Tỉ số truyền thưc tế khi đó là :

U_t = Z₂/Z₁ = 142/38 = 3,737

3. 3-Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc.

Yêu cầu cần phải đảm bảo điều kiện s_H £ [s_H] = 363,6MPa.