TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI KHOA KĨ THUẬT CƠ KHÍ BỘ MÔN CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ -------- ĐỒ ÁN CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY Đề Tài: Thiết Kế Và Tính Toán Hộp Giảm Tốc GVHD: TS.Phan Bình Nguyên Lớp: 63CTM Sinh viên: Nguyễn Quý Ngọc MSV: 2151052602 Hà Nội, 2023 Nguyễn Quý Ngọc 63CTM LỜI NÓI ĐẦU Thiết kế và phát triển những hệ thống truyền động là vấn đề cốt lõi trong cơ khí. Mặt khác, một nền công nghiệp phát triển không thể thiếu một nền cơ khí hiện đại. Vì vậy, việc thiết kế và cải tiến những hệ thống truyền động là công việc rất quan trọng trong công cuộc hiện đại hoá đất nước. Hiểu biết, nắm vững và vận dụng tốt lý thuyết vào thiết kế các hệ thống truyền động là những yêu cầu rất cần thiết đối với sinh viên, kỹ sư cơ khí.
Trong thực tế ta có thể bắt gặp hệ thống truyền động ở khắp nơi, có thể nói nó đóng một vai trò quan trọng trong cuộc sống cũng như sản xuất. Đối với các hệ thống truyền động thường gặp thì hộp giảm tốc là một bộ phận không thể thiếu. Đồ án cơ sở thiết kế máy giúp ta tìm hiểu và thiết kế hộp giảm tốc, qua đó ta có thể củng cố lại các kiến thức đã học trong các môn học như Cơ học cơ sở, Sức bền vật liệu, Cơ sở thiết kế máy, Đồ hoạ kỹ thuật, Vẽ cơ khí. và giúp chúng ta có cái nhìn tổng quan về việc thiết kế cơ khí.
Hộp giảm tốc là một trong những bộ phận điển hình mà công việc thiết kế giúp chúng ta làm quen với các chi tiết cơ bản như: bánh răng, ổ lăn, bulong, trục…Thêm vào đó, trong quá trình thực hiện chúng ta có thể bổ sung và hoàn thiện kỹ năng vẽ Cơ khí, đây là điều rất cần thiết với một sinh viên cơ khí. Em xin chân thành cảm ơn thầy Ts.Phan Bình Nguyên đã giúp đỡ em rất nhiều trong quá trình thực hiện đồ án này. Ký duyệt Sinh viên thực hiện Ngọc Nguyễn Quý Ngọc 2 Nguyễn Quý Ngọc 63CTM MỤC LỤC Đề 3.1: Động cơ - khớp nối - bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng – xích - xích tải. 1 PHẦN I : TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC.
Chọn động cơ điện :. Phân phối tỉ số truyền :. Tính các thông số trên các trục:. Bảng thông số động học :.
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC BỘ TRUYỀN. Tính toán thiết kế bộ truyền xích: .1 Chọn loại xích .2 Chọn số răng đĩa xích .3 Xác định bước xích .4 Xác định khoảng cách trục và số mắt xích .5 Kiểm nghiệm xích về độ bền .6 Xác định thông số đĩa xích.7 Xác định lực tác dụng lên trục.8 Tổng hợp các thông số của bộ truyền xích. Tính toán thiết kế bộ truyền bánh răng trụ nghiêng .1 Chọn vật liệu bánh răng .4 Xác định các thông số ăn khớp BT bánh răng trụ nghiêng. Xác định chính xác ứng suất cho phép .6, Kiểm nghiệm bộ truyền bánh răng nghiêng .7, Xác định các thông số khác của bộ truyền bánh răng nghiêng: .8, Tổng hợp các thông số bộ truyền bánh răng nghiêng: .19 Phần III : Tính toán và thiết kế trục.
Các lực tác dụng lên bộ truyền:. Chọn vật liệu. Xác định sơ bộ đường kính trục. Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ trục và điểm đặt lực.
Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ trục và điểm đặt lực. Xác định các phản lực và đường kính tại các đoạn trục. 23 3 Nguyễn Quý Ngọc 63CTM PHẦN 4: TÍNH CHỌN KHỚP NỐI, THEN, Ổ LĂN. Chọn tiết diện then.
Tính kiểm nghiệm then .39 PHẦN 5: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ VỎ HỘP VÀ CÁC CHI TIẾT LẮP GHÉP.1 Tính toán thiết kế vỏ hộp .2 Các chi tiết khác. 49 PHẦN 6: BÔI TRƠN LẮP GHÉP VÀ DUNG SAI .2 Lắp ghép và dung sai. 56 TÀI LIỆU THAM KHẢO. 59 4 Nguyễn Quý Ngọc 63CTM Đồ án cơ sở thiết kế máy Thiết kế hệ thống dẫn động xích tải Đề 3.1: Động cơ - khớp nối - bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng – xích - xích tải Hệ thống xích tải gồm: 1.
Động cơ điện 3 pha KĐB rotor lồng sóc 2. Nối trục đàn hồi 3. Hộp giảm tốc bánh răng trụ răng nghiêng 4. Bộ truyền xích ống con lăn 5.Số liệu thiết kế Lực trên xích tải (N) 4390 Vận tốc xích tải (m/s) 0.90 Số răng trên xích tải 13 Bước xích tải 80 Góc nghiêng đường nối tâm 180 BT @ (độ) Thời gian phục vụ (năm) 5 Một năm làm việc (ngày) 300 Số ca làm việc (ca) 2 Thời gian 01 ca làm việc 8 Đặc tính tải trọng Va đập nhẹ Môi trường làm việc Có bụi Điều kiện làm việc Đạt yêu cầu 1 Nguyễn Quý Ngọc 63CTM PHẦN I : TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC 1.
Chọn động cơ điện : Xác định công suất làm việc: F. 0,90 P𝑙𝑣 = = = 3,95 (kW) 1000 1000 Xác định hiệu suất hệ dẫn động: η = η3ol. 0,97 = 0,87 Vậy công suất cần thiết trên trục động cơ là : P𝑙𝑣 3,95 Pct = = = 4.54 (kW) η 0,87 Xác định số vòng quay trên trục công tác : Vận tốc của xích tải : v = 0,90 (m/s) Số răng trên xích tải: z =13 Bước xích tải: p = 80 60000.80 ph Xác định tỉ số truyền : Chọn sơ bộ : Tỉ số truyền của bộ truyền trong: ubr = 4 Tỉ số truyền của bộ truyền ngoài: ux = 4,5 2 Nguyễn Quý Ngọc 63CTM usb = ubr. 4,5 = 18 Số vòng quay sơ bộ trên trục đông cơ: nsb = nlv .2 ta có động cơ điện : Kiểu động cơ Pđc (KW) Nđc (v/ph) 52-6 4.
Phân phối tỉ số truyền : Xác định tỉ số truyền chung thực tế của hệ dẫn động: nđc 950 u t= = = 18,3 nlv 51,92 Phân phối tỉ số truyền: Chọn tỉ số truyền của bộ truyền bánh răng: 𝑢𝑏𝑟 = 4 u𝑡 18,3 u𝑥 = = = 4,575 ubr 4 1. Tính các thông số trên các trục: Xác định công suất trên các trục : Công suất trên trục II là : Plv 3,95 PII = = = 4,32 (kW) ηol. 0,92 Công suất trên trục I là : PII 4,32 PI = = = 4,48 (kW) ηol. 0,97 Công suất trên trục động cơ là: ∗ PI 4,48 Pđc = = = 4,507 (kW) ηk.
0,994 Xác định số vòng quay trên các trục : Ta có nđc = 950 (vg/ph) nđc 950 Số vòng quay trên trục I: nI = = = 950 (vg/ph) uk 1 3 Nguyễn Quý Ngọc 63CTM nI 950 Số vòng quay trên trục II: nII = = = 237,5 (vg/ph) ubr 4 nII 237,5 Số vòng quay trên trục làm việc: nlv = = = 51,92 (vg/ph) ux 4,575 Mômen xoắn trên các trục Mômen xoắn trên trục động cơ là : ∗ 6 Pđc 4,507 Tđc = 9,55. mm) nđc 950 Mômen xoắn trên trục I là : PI 4,48 TI = 9,55. mm) nI 950 Mômen xoắn trên trục II là : PII 4,32 TII = 9,55. mm) nII 237,5 Mômen xoắn trên trục làm việc là : Plv 3,95 Tlv = 9,55.
Bảng thông số động học : Trục Động cơ I II Công tác Thông số U 1 4 4,575 n(v/ph) 950 950 237.mm) 45317,26 45035,79 173709,47 726550,46 PHẦN II. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC BỘ TRUYỀN 4 Nguyễn Quý Ngọc 63CTM 2. Tính toán thiết kế bộ truyền xích: 2.1 Chọn loại xích Xích ống con lăn Công suất bộ truyền: 𝑃 = 𝑃𝐼𝐼 = 4,32(kW) Số vòng quay đĩa xích chủ động: 𝑛1 = nII = 237,5 (vg/ph) 2.2 Chọn số răng đĩa xích Số răng 𝑍1 là : 𝑍1 = 29 − 2.4,575 = 19,85 Chọn số răng 𝑍1 bằng 21 Số răng 𝑍2 là : 𝑍2 = u𝑥. 21 = 96,075 Chọn số răng 𝑍2 bằng 95 Tỷ số truyền thực tế là : 𝑍2 95 𝑢𝑡 = = = 4,524 𝑍1 21 Sai lệch tỷ số truyền : 𝑢𝑡 − u𝑥 4,524 − 4.3 Xác định bước xích Hệ số sử dụng: 𝑘 = 𝑘0.
𝑘𝑐 (1) Chọn: Hệ số ảnh hưởng của vị trí bộ truyền: 𝑘0 = 1 Hệ số ảnh hưởng của khoảng cách trục và chiều dài xích: 𝑘𝑎 = 1 Hệ số ảnh hưởng của việc điều chỉnh lực căng xích: 𝑘đ𝑐 = 1,25 Hệ số ảnh hưởng của bôi trơn: 𝑘𝑏𝑡 = 1,3 Hệ số tải trọng động: 𝑘đ = 1,3 Hệ số kể đến chế độ làm việc của bộ truyền: 𝑘𝑐 = 1,25 Thay vào (1) ta có: 5 Nguyễn Quý Ngọc 63CTM 𝑘 = 1. 1,25 = 2,64 Công suất tính toán là: 𝑃𝑡 = 𝑃.5 ta được: Bước xích: 𝑝 = 31,75 (mm) Đường kính chốt: 𝑑𝑐 = 9,55 (mm) Chiều dài ống: 𝐵 = 27,46 (mm) Công suất cho phép: [𝑃] = 32(kW) 2.4 Xác định khoảng cách trục và số mắt xích Chọn sơ bộ khoảng cách trục: 𝑎 = 40𝑝 = 40. 1270 Ta lấy số mắt xích chẵn : 142 Tính lại khoảng cách trục là: 6 Nguyễn Quý Ngọc 63CTM 𝑝 𝑍1 + 𝑍2 𝑍1 + 𝑍2 2 𝑍2 − 𝑍1 2 ∗ 𝑎 =. ( ) ] 4 2 2 𝜋 = 1278,83(mm) Để xích không quá căng cần giảm: ∆𝑎 = 0,003.
1278,83 = 3,83 Do vậy: 𝑎𝑐𝑥 = 𝑎∗ − ∆𝑎 = 1270 − 3,83 = 1266(mm) Số lần va đập của xích là: 𝑍1 .9, ta chọn : 1 Số lần va đạp cho phép : [𝑖] = 25 ( ) 𝑠 => 𝑖 < [𝑖] 2.5 Kiểm nghiệm xích về độ bền Tra bảng 5.2, ta được: Tải trọng phá hỏng: 𝑄 = 88,5 (kN) Khối lượng 1m xích: 𝑞𝑝 = 3,8 (kg) Chọn: 𝑘đ = 1,3 𝑍 .237,5 mm Vận tốc: 𝑣 = 1 = = 2,64 ( ) 60000 60000 s 1000.4,32 Lực vòng: 𝐹𝑡 = = = 1636,36 (N) 𝑣 2,64 Lực căng do lực ly tâm sinh ra : 𝐹𝑣 = 𝑞𝑝. 2,642 = 26,48 (N) Lực căng do trọng lượng nhánh xích bị động sinh ra : 𝐹0 = 9,81. 𝑎𝑐𝑥 Chọn : 𝑘𝑓 = 6 7 Nguyễn Quý Ngọc 63CTM Suy ra: 𝐹0 = 9,81. 103 Hệ số an toàn: 𝑠 = = = 36,30 𝑘đ .10, ta đc hệ số an toàn cho phép: [𝑠] = 10,2 Vì 𝑠 > [𝑠] nên bộ truyền xích đảm bảo độ bền va đập.6 Xác định thông số đĩa xích Đường kính vòng chia 𝑑1 là: 𝑝 31,75 𝑑1 = 𝜋 = 𝜋 = 213,03(mm) 𝑠𝑖𝑛 (𝑍 ) 𝑠𝑖𝑛 (21) 1 Đường kính vòng chia 𝑑2 là: 𝑝 31,75 𝑑2 = 𝜋 = 𝜋 = 960,27 (mm) 𝑠𝑖𝑛 (𝑍 ) 𝑠𝑖𝑛 ( ) 2 95 Đường kính đỉnh răng 𝑑𝑎1 là: 𝜋 𝜋 𝑑𝑎1 = 𝑝.
[0,5 + 𝑐𝑜𝑡 ( )] = 226,52(mm) 𝑍1 21 Đường kính đỉnh răng 𝑑𝑎1 là: 𝜋 𝜋 𝑑𝑎2 = 𝑝. [0,5 + 𝑐𝑜𝑡 ( )] = 975,62(mm) 𝑍2 95 Bán kính đáy răng là: 𝑟 = 0,5025.2, ta được: 𝑑1′ = 19,05 (mm) Suy ra: 𝑟 = 0,5025. 19,05 + 0,05 = 9,62(mm) Đường kính chân răng là: 𝑑𝑓1 = 𝑑1 − 2.