Lời nói đầu Hộp giảm tốc 2 cấp bánh răng trụ răng nghiên và cặp bánh răng côn đường kính trục dẫn ra 18

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.

Nhiệm vụ được giao là thiết kế hệ dẫn động cơ cấu nâng gồm có hộp giảm tốc côn trụ và bộ truyền đai dẹt. Hệ được dẫn động bằng động cơ điện thông qua bộ truyền đai, hộp giảm tốc và khớp nối sẽ truyền chuyển động tới tang .

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 các thầy trong bộ môn để em cũng cố và hiểu sâu hơn , nắm vững hơn về những kiến thức đã học hỏi được.

Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn các thầy trong bộ môn, đặc biệt là thầy ............... đã trược tiếp hướng dẫn, chỉ bảo cho em hoàn thành tốt nhiệm vụ được giao .

Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn  ! ! !

Mục Lục

A. Chọn động cơ và phân phối tỷ số truyền.. 3

I . Xác định công suất cần thiết và chọn động cơ điện: 3

II. Xác định tỉ số truyền động. 4

B. Thiết kế các bộ truyền. 7

I.  Chọn vật liệu: 7

II. Xác định ứng suất cho phép: 7

III. Tính bộ truyền cấp nhanh. 9

V.Tính bộ truyền ngoài 18

C. Thiết kế trục và then. 20

I . Chọn vật liệu. 20

II.Tính thiết kế trục về độ bền. 20

III. Tính mối ghép then . 30

IV. Tính kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi 33

V.Tính kiểm nghiệm trục về độ bền tĩnh. 39

D. Ổ lăn. 41

I. Tính cho trục 1. 41

II.Tính cho trục 2. 43

III. Tính cho trục III. 45

E. Nối trục đàn hồi 49

G.Tính kết cấu vỏ hộp. 51

I.Vỏ hộp. 51

H. Bôi trơn hộp giảm tốc. 56

I. Các phương pháp bôi trơn trong và ngoài hộp giảm tốc. 56

K- Xác định và chọn các kiểu lắp. 58

M- phương pháp lắp ráp hộp giảm tốc. 61

I-Phương pháp lắp ráp các tiết máy trên trục. 61

II- Phương pháp điều chỉnh sự ăn khớp bộ truyền . 61

III.Phương pháp điều chỉnh khe hở các ổ lăn. 61

Tài liệu tham khảo. 62

 

A. CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN

I . Xác định công suất cần thiết , số vòng  quay sơ bộ hợp lý của động cơ điện và chọn động cơ điện:

- Công suất cần thiết được xác định theo công thức:
                                      P=

Trong đó:    P là công suất cần thiết trên trục động cơ(kW).

                             P là công suất tính toán trên trục máy công tác (kW).

                   h là hiệu suất truyền động.

           - Hiệu suất truyền động:   h =

Trong đó:    h là hiệu suất của một cặp ổ lăn.

                                         h là hiệu suất của bộ truyền bánh răng côn.

                                      h là hiệu suất của bộ truyền xich.

                                         h  là hiệu suất của bộ truyền đai.

          Thay số:               h = 0,99⁴. 0,96 . 0,97. 0,95                               = 0,84

• tính P_t :

              + Trước hết ta phải xác định tính chất làm việc của động cơ

                   t_s =%

                    t_s > 60%  do đó động cơ làm việc với tải trọng thay đổi có chu kì

                    

                                Þ P_ct ==                                                       = 4,76(kw)

• Xác định số vòng quay sơ bộ hợp lý của động cơ điện.

số vòng quay của trục xích tải :

       n_lv =10 (v/p)

          - Tỉ số truyền của cơ cấu : U_t =

• Theo bảng 2- 4 Trang 21/ tập 1, ta chọn sơ bộ  U_n =U_d . U_x = 17,7

                                                                                U_h =3,95

                          U_t = 70

          - Số vòng quay sơ bộ của động cơ:

                                  n = n. U

                   Trong đó:   n là số vòng quay đồng bộ

                             n là số vòng quay của trục máy công tác ở đây là trục tang             

                                       U là tỷ số truyền của toàn bộ hệ thống

          - Thay số              n = 70.10 = 700 (v/p) ;  chọn n = 700 (v / p)

          - Chọn quy cách động cơ:

- Với những số liệu đã tính được kết hợp với yêu cầu mở máy và phương pháp lắp đặt động cơ tra bảng ta được động cơ với ký hiệu:

                                      A02C2-51-8

          Với P = 4,6 (kw) ; n=700 (v/p);   và  = 2 > 1,3

II. Xác định tỉ số truyền động U của toàn bộ hệ thống và phân phối tỷ số truyền cho từng bộ truyền của hệ thống dẫn động , lập bảng công suất , mô men xoắn , số vòng quay trên các trục:

           - Xác định tỷ số truyền U của hệ thống dẫn động

                                      U_t =

          Trong đó:    n là số vòng quay của động cơ.

                              n là số vòng quay của trục tang.

          Thay số                  U_t  == 70

          - Phân phối tỷ số truyền của hệ  dẫn động U cho các bộ truyền

                                      U=U.U

           Chọn U_n theo tiêu chuẩn    U= 17,7 U==3,95

          Chọn  U_x= 4,425,  U_d=4

         Đây là hộp giảm tốc côn 1 cấp với U_h =3,95

           Chọn K= 0,3 , = 1,2 , 

                   Từ đó  ta có  ,1      

          - Dựa vào sơ đồ  hình 3-21 trang 45 TKCTM tập 1 với U_h = 3,95                                                  

          - Xác định công suất, mô men và số vòng quay trên các trục:

• Dựa vào sơ đồ dẫn động ta có :

+trục I

                          P= P                                          

                          N₁ =n_dc/U_đ = 700/4 =175 (v/p)

               +trục II

               +trục III

                        P(kw)

                          N₃ = n₂/U₂ = 44,3/4,43 =10 (v/p)    

          - Dựa vào kết quả tính toán ở trên ta có bảng sau:

Trục   Thông số	Động cơ		1		2		3
Công suất P	4,6		4,32		4,1		3,94
Tỷ số truyền U		4		3,95		4,43
Số vòng quay n	700		175		44,3		10
Mô men xoắn T(Nmm)			47876		179706		615444

B. THIẾT KẾ CÁC BỘ TRUYỀN.

I.  Chọn vật liệu:

- Với đặc tính của động cơ cùng với yêu cầu bài ra và quan điểm thống nhất hoá trong thiết kế nên ta chọn vật liệu hai cấp bánh răng như nhau . Theo bảng 6-1 chọn

                   Bánh nhỏ : Thép 45 tôi cải thiện có

                             HB = 241®285  lấy giá trị HB =245 ; 

                   Bánh lớn :  Để  tăng khả năng chạy mòn nhiệt luyện với độ rắn mặt răng nhỏ hơn từ 10®15HB nên ta chọn thép 45 tôi cải thiện có

                             HB = 192®240  lấy giá trị HB =230 ; 

                       750Mpa ;  450Mpa

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

 

H. BÔI TRƠN HỘP GIẢM TỐC

          Để giảm mất mát công suất vì ma sát , giảm mài mòn răng , đảm bảo thoát nhiệt tốt và đề phòng các tiết máy bị han gỉ cần phải bôi trơn liên tục các bộ truyền trong hộp giảm tốc

I. Các phương pháp bôi trơn trong và ngoài hộp giảm tốc

1. Bôi trơn trong hộp

Theo cách dẫn dầu đến bôi trơn các tiết máy , người ta phân biệt bôi trơn ngâm dầu và bôi trơn lưu thông , do các bộ truyền bánh răng trong hộp giảm đều có vận tốc v < 12 m/s nên ta bôi trơn bánh răng trong hộp bằng phương pháp ngâm dầu

Với vận  tốc vòng của bánh côn v = 1,99 m/s tra bảng 18-11 tập 2 ta được độ nhớt 16 ứng với nhiệt độ 100 C

Theo bảng 18-13 ta chọn được loại dầu AK-15  có độ nhớt 20 Centistoc

2. Bôi trơn ngoài hộp

Với bộ truyền ngoài hộp do không có thiết bị nào che dậy nên dễ bị bụi bặm vào do đó ở bộ truyền ngoài ta thường bôi trơn bằng mỡ định kỳ

II. Bôi trơn ổ lăn

Khi ổ được bôi trơn đúng kỹ thuật , nó sẽ không bị mài mòn , ma sát trong ổ sẽ giảm , giúp tránh không để các chi tiết kim loại trực tiếp tiếp xúc với nhau , điều đó sẽ bảo vệ được bề mặt và giảm được tiếng ồn .Thông thường thì các ổ lăn đều có thể bôi trơn bằng dầu hoặc mỡ , nhưng trong thực tế thì người ta thường dùng mỡ bởi vì so với dầu thì mỡ bôi trơn được giữ trong ổ dễ dàng hơn , đồng thời có khả năng bảo vệ ổ tránh tác động của tạp chất và độ ẩm . Ngoài ra mỡ được dùng lâu dài ít bị ảnh hưởng của nhiệt độ theo bảng 15-15a tập 2 ta dùng loại mỡ M và chiếm 1/2 khoảng trống . Để che kín các đầu trục ra , tránh sự xâm nhập của bụi bặm và tạp chất vào ổ cũng như ngăn mỡ chảy ra ngoài , ở đây ta dùng loại vòng phớt, theo bảng 15-17/2/ tra được kích thước vòng phớt cho các ổ như sau.

d	d1	d2	D	a	b	S0
20	21	19	33	6	4,3	9
25	26	24	38	6	4,3	9

                                Bảng thống kê  dùng cho bôi trơn

Tên dầu hoặc mỡ	Thiết bị cần bôi trơn	Lượng dầu hoặc mỡ	Thời gian thay dầu hoặc mỡ
Dầu ôtô máy kéo AK- 15	Bộ truyền trong hộp	0,6 lít/Kw	5 tháng
Mỡ M	Tất cả các ổ và bộ truyền ngoài	1/2 chỗ rỗng bộ phận ổ	1 năm

K- XÁC ĐỊNH VÀ CHỌN CÁC KIỂU LẮP.

Thứ tự	Tên mối ghép	Kiểu lắp	Sai lệch giới hạn của lỗ và  trục	Ghi chú
1	Bánh răng nón  và trục I	F20	+ 21 mm
			+ 15 mm + 2 mm
2	Bánh răng trụ và  trục II	F30	+ 21 mm	Bánh răng côn và bánh răng trụ có đường kính trục bằng nhau
			+ 15 mm + 2 mm
3	Vòng trong ổ lăn với trục I	F25k6	+15mm +2mm	Hai ổ lắp giống nhau
4	Vòng ngoài ổ lăn lắp với ống lót	F52H7	+30 mm
5	Then và trục I	F6	+ 50 mm + 20 mm	bxh=6x6
			- 18 mm
6	Bạc chắn dầu	F20	+  98 mm +  65 mm	Nằm giữa bánh răng và ổ lăn
			+ 15 mm + 2 mm
7	Trục I và vòng trong bạc chặn	F20	+  mm
			+ 15 mm + 2 mm
8	Vỏ hộp với ống lót	F68	+  mm
			+21 mm + 2 mm
9	Vòng trong ổ lăn và trục II	F25k6	+ 15 mm + 2 mm
10	Vòng ngoài ổ lăn lắp với lỗ hộp	F62	+30 mm
11	Bạc chặn và trục II	F25	+  98 mm +  65 mm	Dùng khống chế bánh răng
			+ 15 mm +2 mm
12	Then và trục II	8	+ 61 mm + 25 mm	Hai then giống nhau
			- 22 mm
13	Bánh răng trụ và trục II	F30	+ 21 mm
			+ 15 mm + 2 mm
14	Bánh răng trụ và trục III	F45	+ 25 mm
			+ 18 mm + 2 mm
15	Vòng trong ổ lăn và trục III	F30k6	+15 mm + 2 mm
16	Nối trục đàn hồi và trục III	F25	+92 mm +40mm
			- 33 mm
17	Vòng ngoài ổ lăn với vỏ hộp	F72H7	+30 mm
18	Then và trục III	F6	+ 50 mm + 20 mm	bxh=6x6
			- 18 mm
19	Bạc và trục III	F30	+  98 mm +  65 mm
			+ 15 mm + 2 mm
20	Lỗ hộp trục II  và nắp ổ	F62	+ 30 mm
			- 100 mm - 290 mm
21	Lỗ hộp trục III  và nắp ổ	F72	+ 30 mm
			- 100 mm - 290 mm

 

          Mối ghép giữa bánh răng và trục với yêu cầu không tháo lắp thường xuyên, khả năng định tâm đảm bảo, không di trượt dọc trục nên ta dùng kiểu lắp . Còn đối với mối ghép bạc và trục độ đồng tâm yêu cầu không cao nên ta dùng k`iểu lắp

          Mối ghép then và trục ta dùng mối ghép trung gian , còn đối với mối ghép giữa lỗ hộp và nắp thì ta dùng mối ghép lỏng chẳng hạn

          Mối ghép giữa ổ và trục thì lắp theo hệ thống lỗ ta chọn kiểu lắp k6, còn mối ghép giữa vòng ngoài ổ và lỗ hộp thì  ta dùng mối ghép H7

M- PHƯƠNG PHÁP LẮP RÁP HỘP GIẢM TỐC.

I-Phương pháp lắp ráp các tiết máy trên trục.

          Ổ lăn được lắp trên trục hoặc nên vỏ hộp bằng phương pháp ép trực tiếp hoặc phương pháp nung nóng, để tránh biến dạng đường lăn và không cho các lực khi lắp tác dụng trực tiếp lên các con lăn, cần tác dụng  lực đồng đều trên vòng trong khi lắp ổ trên trục hoặc vòng ngoài trên vỏ , mặt khác để dễ dàng lắp ổ trên trục hoặc vỏ , trước khi lắp cần bôi một lớp dầu mỏng nên trục hoặc lố hộp.              

          Ở đây dùng bạc chặn và mặt mút của vòng ổ để định vị bánh răng, khi sử dụng cần đảm bảo sự  tiếp xúc chính xác giữa các mặt mút bánh răng, bạc chặn và vòng ổ , vì vậy chiều dài bạc cần phải đảm bảo chính xác và phải dài hơn đoạn trục lắp bạc.

II- Phương pháp điều chỉnh sự ăn khớp bộ truyền .

          Sai số về chế tạo các chi tiết theo kích thước chiều dài và sai số lắp ghép làm cho vị trí bánh răng trên trục không chính xác, vì vậy để bù vào những sai số đó thường lấy chiều rộng bánh răng nhỏ tăng lên 10% so với chiều rộng bánh răng lớn.

          Khi đó chiều rộng bánh răng nhỏ là: b_w = 48.110% = 52,8 [mm],

lấy b_w= 53 mm.

          Để đảm bảo sự ăn khớp của bộ truyền trục vít có hai phương pháp sau:

          + Dịch chỉnh các bánh răng trên trục đã cố định, sau đó định vị từng bánh.

III.Phương pháp điều chỉnh khe hở các ổ lăn.

          Khe hở ảnh hưởng đến sự phân bố tải trên các con lăn và độ bền lâu của ổ , lựa chọn khe hở thích hợp có khả năng giảm tiếng ồn, giảm dao động tăng độ cứng của gối trục .

          Theo bảng 15-12/2/ đối với ổ đũa côn lắp trên trục I và II ta tra được khe hở dọc trục cho phép la: Min = 20 mm, max =40 mm.

          Điều chỉnh ổ bằng cách dịch chỉnh vòng ngoài được thực hiện bằng các cách sau:

          + Điều chỉnh nhờ những tấm đệm đặt giữa lắp và vỏ hộp.

          +Điều chỉnh khe hở hoặc tạo độ dôi bằng vòng đệm 2.

          + Điều độ dôi của ổ bằng vít, vít tỳ vào vòng trung gian tác động đến vòng ngoài ổ và làm cho vòng ngoài dịch chuyển theo phương dọc trục.

          + Mài bớt vòng ngoài ổ hoặc đặt giữa vòng ổ các miếng bạc có chiều dầy khácnhau.

                                Bảng thông kê các chi tiết tiêu chuẩn.

TT	Ký hiệu	Tên gọi	Số lượng	Ghi chú
1	M6	Bulông	4	Bulông nắp cửa thăm
2	M12	Bulông	12	Bulông cạnh ổ
3	M12	Bulông	6	Ghép thân và đáy hộp
4	M8	Bulông	8	Bulông ghép nắp ổ
5	M6	Bulông	12	Bulông ghép nắp ổ
6	7205	ổ đũa côn	2	Lắp trên trục I
7	7305	ổ đũa côn	2	Lắp trên trục II
8	7306	ổ đũa côn	2	Lắp trên trục III

 

                

Tài liệu tham khảo

      Trịnh Chất – Lê Văn Uyển : Tính toán thiết kế hệ thống dẫn động cơ khí, Tập I,II Nhà xuất bản Giáo dục-1999.

       Nguyễn Trọng Hiệp : Chi tiết máy, tập I và tập II.

Nhà xuất bản Giáo dục.

       Ninh Đức Tốn - Đỗ Trọng Hùng: Hướng dãn làm bài tập dung sai

Trường đại học bách khoa Hà nội – 2000.

      Trịnh Chất : Cơ sở thiết kế máy và chi tiết máy                                                                                             

Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật , Hà nội 1994.

    TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Chi tiết máy ,tập I và II : Nguyễn Trọng Hiệp

                Nhà xuất bản giáo dục - 2001

2. Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí    : PGS . TS .Trịnh Chất – TS . Lê Văn Uyển

                Nhà xuất bản giáo dục - 2000

3.Hướng dẫn làm bài tập dung sai  : PGS . TS . Ninh Đức Tốn – TS . Đỗ Trọng Hùng

               Trường ĐHBK Hà Nội – 2000.

Tham khảo

      Trịnh Chất – Lê Văn Uyển : Tính toán thiết kế hệ thống dẫn động cơ khí, Tập I,II Nhà xuất bản Giáo dục-1999.

       Nguyễn Trọng Hiệp : Chi tiết máy, tập I và tập II.

Nhà xuất bản Giáo dục.

       Ninh Đức Tốn - Đỗ Trọng Hùng: Hướng dãn làm bài tập dung sai

Trường đại học bách khoa Hà nội – 2000.

      Trịnh Chất : Cơ sở thiết kế máy và chi tiết máy                                                                                              

Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật , Hà nội 1994.