ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ THÙNG TRỘN hộp giảm tốc bánh răng nón

          HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ THÙNG TRỘN hộp giảm tốc bánh răng nón      

Lời Nói Đầu.................................................................................................................. 2

PHẦN I.TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC............................................................................. 3

I-            Công suất cần thiết trên trục động cơ............................................................... 3

II-         Chọn động cơ................................................................................................... 4

III-      Phân phối tỷ số truyền hộp giảm tốc................................................................ 4

IV-     Tính toán động học........................................................................................... 5

PHẦN II. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ.............................................................................. 6

I-            Tính bộ truyền động bánh răng........................................................................ 6

II-         Tính bộ truyền xích.......................................................................................... 14

III-      Thiết kế trục..................................................................................................... 16

IV-     Chọn ổlăn........................................................................................................ 28

V-        Chọn nối trục.................................................................................................... 34

VI-     Thiết kế vỏ hộp và các chi tiết phụ................................................................... 36

VII-  Các mối lắp ghép.............................................................................................. 38

 Tài liệu tham khảo....................................................................................................... 38

T hực tiễn nền sản xuất công nghiệp nước ta chủ yếu là vừa và nhỏ, thiết kế chưa

đóng vai trò quan trọng, nhưng với xu thế phát triển hiện nay của nền kinh tế khu

vực và trên thế giới, ngày càng đòi hỏi sự hội nhập giao lưu hợp tác giữa các nước. Vai trò củathiết kế đã tìm được chỗ đứng quan trọng trong nền sản xuất công nghiệp hoá hiện đại hoá. 

Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí là nội dung không thể thiếu trong chương trìnhđào tạo của các kỹ sư cơ khí nhằm cung cấp các kiến thức cơ sở cho sinh viên về thiết kế và kếtcấu máy. Nó là môn học nhằm giúp cho sinh viên, những chủ nhân tương lai của đất nước, cónhững kiến thức cơ bản trong việc nắm bắt các giải pháp thiết kế tối ưu nhất.

Nội dung cơ bản của đồ án Thiết Kế Hệ Thống Dẫn Động Cơ Khí bao gồm các nộidung như: thiết kế ,tính toán các hệ thống dẫn động, các chi tiết cụ thể như bánh răng, trục, hộpgiảm tốc …

Trong qua trình thực hiện em đã cố gắng hết mình, tuy nhiên do đây là lần đầu thiết kếvà trình độ còn những hạn chế nhất định nên không tránh được những thiếu sót, em rất mongnhận được sự góp ý và chỉ bảo thêm của Thầy Cô cùng các bạn.

Trong thời gian làm đồ án này chúng em đã được sự hướng dẫn tận tình của ThầyDư Văn Rê  và các Thầy, Cô trong Bộ Môn Thiết Kế Máy. Chúng em xinchân thành gởi đến quý Thầy, Cô lòng biết ơn sâu sắc.

PHẦN I- TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC

 

I-        Công Suất Cần Thiết Trên Trục Động Cơ           

Công suất cần thiết của động cơ được tính theo công thức :

Trong đó :

+ Pct : là công suất cần thiết của động cơ, kW

                 + Pt : là công suất trên trục máy công tác, kW

                   + η : là hiệu suất hệ thống truyền động

Hiệu suất hệ thống truyền động được tính theo công thức :

                             η=η_k ..η_brt .η_brc.η_x  

                             η = 1.0,992³.0,97.0,96.0,92 = 0,836

 

Trong đó :	Tra ((B2.3)/19[1]T1)
ηk : là hiệu suất khớp nối	ηk = 1
ηol : là hiệu suất một cặp ổ lăn	ηol = 0,992
ηbrt : là hiệu suất bộ truyên bánh răng trụ	ηbrt = 0,97
ηbrc : là hiệu suất bộ truyền bánh răng côn	ηbrc = 0,96
ηx : là hiệu suất bộ truyền xích	ηx = 0,92

 

Theo đề: P_t =6,5 Kw ⇒P_ct =  = 6,58 kW

 

II-    SỐ VÒNG QUAY ĐỒNG BỘ CỦA ĐỘNG CƠ

Số vòng quay sơ bộ của động cơ : n_sb , Vòng / Phút

                             n_sb = n_lv.u_t = n_lv.u_h.u_x                                         ((2.18)/21[1]T1)

                             u_t = u_h.u_x                                                              ((2.15)/21[1]T1)

Trong đó :

nlv : là số vòng quay trên trục công tác, Vg/Ph	nlv = 52	Theo đề
uh: là tỷ số truyền của hộp giảm tốc	uh = 12	((B2.4)/21[1]T1)
ux : là tỷ số truyền của bộ truyền xích	ux = 2,33	((B2.4)/21[1]T1)

 

                             Do đó :n_sb = 52.12.2,33 = 1454 (Vg/Ph)

⇒ Chọn số vòng quay đồng bộ của động cơ là : 1500 (Vg/Ph)

 

III-           CHỌN ĐỘNG CƠ:

Chọn động cơ từ những cơ sở :

-             P_đc ≥  P_ct =  6,58 kW

-             n_đb =1500 vg/ph

-             Bảng  P1.1 → P1.3/ [1]T1

Cho nên ta chọn động cơ : 4A132M4Y3, các thông số ở bảng sau:

 

Thông Số	Ký Hiệu	Giá Trị	Bảng Tra
Loại động cơ		(P1.3)/237 [1]
Nhãn động cơ		4A132S4Y3	(P1.3)/ 237 [1]
Công suất của động cơ, kW	Pđc	7,5	(P1.3)/ 237 [1]
Sô vòng quay của trục động cơ, Vg/Ph	nđc	1455	(P1.3)/ 237 [1]
Hệ số quá tải	Kqt	2	(P1.3)/ 237 [1]
Khối lượng động cơ, Kg	G	77	(P1.7)/ 242 [1]
Đường kính trục động cơ, mm	dđc	38	(P1.7)/ 242 [1]

 

Ta tính lại :

Tỷ số truyền hệ truyền động:      u_t =  ==28

Tỷ số truyền hộp số:                             u_h=  = = 12

 

IV-          PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN CHỌN ĐỘNG CƠ

 

Hệ số chiều rộng vành răng K_be: Chọn K_be = 0,285

Hệ số ψ_ba : Chọn theo ((B6.6)/97[1]T1) ψ_bd2 = 1,2

Hệ số C_k :       C_k =  = 11,1. Chọn C_k = 1,1                      ((3.16)/45[1]T1)

Tính λ_k :                    λ_k = =13,25                            ((3.17)/45[1]T1)

Tính λ_k . :   λ_k . = 13,25.1,1³ = 17,64                                 (/45[1]T1)

Tỷ số truyền cặp bánh răng côn u₁:      u₁=3,5. Tra theo  ((Hình3.21)/45[1]T1)

Tỷ số truyền cặp bánh răng trụ u₂:                 u₂=  =  = 3,43

      Tỷ số truyền bộ truyền xích u_x :           u_x =  = = 2,33

     Công suất trên trục III, kW:                  P₃= =  = 6,03 (kW)

     Công suất trên trục II, kW:                             P₂=  =  = 6,26 (kW)

     Công suất trên trục I, kW:                     P₁=  =  = 6,57 (kW)

      Số vòng quay trên trục I, Vg/Ph :                   n₁ = 1455 (Vg/Ph)

Số vòng quay trên trục II, Vg/Ph :                  n₂= =  = 415,7 (Vg/Ph)

Số vòng quay trên trục III, Vg/Ph :       n₃ = =  = 121,2 (Vg/Ph)

Momen Xoắn trên trục I, Nmm: T₁= 9,55.10⁶. =9,55.10⁶. = 43123 (Nmm) 

Momen Xoắn trên trục II, Nmm:T₂= 9,55.10⁶. =9,55.10⁶. =143813 (Nmm)

Momen Xoắn trên trục III, Nmm:         T₃=9,55.10⁶. =9,55.10⁶. =475136 (Nmm)

 

 

⇒ Bảng Phân Phối Tỷ Số truyền

 

Động Cơ			I		II		III		Công tác
Pi, kW	7,5			6,57		6,26		6,03		5,5
n, Vg/Ph	1455		415,7		121,2		52
u	1			3,5		3,43		2,33
T, Nmm	43123		143813		475136		1010096

PHẦN II. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ

 

I-                 Tính Bộ Truyền Động Bánh Răng

1-       Chọn vật liệu

Bánh nhỏ (1) : quay nhanh nên chọn “Thép 45” tôi cải thiện đạt:

- Độ rắn : 241÷285 HB (chọn 245)

              - σ_b1 = 850MPa

              - σ_ch1 = 580MPa                                                   ((6.1)/92[1]T1)

Bánh lớn (2) :

              - Độ rắn : 192÷240HB (chọn 230)

              - σ_b2 = 750MPa

              - σ_ch2 = 450MPa                                                   ((6.1)/92[1]T1)    

 

2-        Xác định ứng suất cho phép

Theo ((6.2)/94[1]T1) ta có :

    σ_Hlim1 = 2.HB₁ + 70 = 2.245 + 70 = 560 (MPa)

   σ_Hlim2 = 2.HB₂ + 70 = 2.230 + 70 = 530 (MPa)

   σ_Flim1 = 1,8.HB₁ = 1,8.245 = 441 (MPa)

   σ_Flim2 = 1,8.HB₂ = 1,8.230 = 414 (MPa)

   S_H1 = S_H2 = 1,1

    S_F1 = S_F2 = 1,75

Với Thép ta có :

N_HO1= 30. =30.245^2,4 =16.10⁶ (Chu Kỳ)

N_HO2= 30. =30.230^2,4 = 13,9.10⁶(Chu Kỳ)

 N_FO1 = N_FO2 = 4.10⁶ (Chu Kỳ)

Chu kỳ tương đương :

Với tải tĩnh thì N_HEi = N_FEi = N_i

   L_h = L_năm .L_ngày .L_ca .h_ca =5.300.2.8=24000 (giờ )

       Theo đề :

- Số năm làm việc:                            _Lnăm = 5 (năm)

     - Số ngày làm việc trong 1 năm:      _Lngày= 300 (ngày)

            - Số ca làm việc trong 1 ngày                   _Lca= 2 (ca)

     - Số giờ làm việc trong 1 ca              _hca = 8 (giờ)

   N₁ = 60.c.n₂.L_h = 60.1.415,7.24000 = 600.10⁶ (Chu Kỳ)

   N₂ = 60.c.n₃.L_h = 60.1. 118,77.24000 = 171.10⁶ (Chu Kỳ)

Từ đó suy ra:

N_HEi > N_HOi ⇒ K_HLi = 1

N_FEi > N_FOi ⇒ K_FLi = 1

Với i =

Ứng suất tiếp xúc sơ bộ: [σ_H] =                          ((6.1a)/93[1]T1)

  [σ_H]₁ =   = =509 (MPa)

  [σ_H]₂ =   = =481,8 (MPa)

Với bộ truyền bánh răng trụ và bộ truyền bánh răng côn răng thăng ta có :

[σ_H] = Min  = 481,8 (MPa)

Ứng suất uốn sơ bộ:         

 

Bộ truyền quay một chiều nên  = 1

   =  = 252 (MPa)

     = = 236,6 (MPa)

Ứng suất quá tải cho phép : Với HB <350 ta có :

  = 2,8.σ_ch = 2,8.σ_ch2= 2,8.450 = 1260 (MPa)

  = 0,8.σ_ch = 0,8.σ_ch1 = 0,8.580 = 464 (MPa)

  = 0,8.σ_ch = 0,8.σ_ch2 = 0,8.450 = 360 (MPa)

 

3-            Tính cấp nhanh – bánh răng côn

Tra ((B6.21/113[1]T1) ta được:         từ các thông số sau

                          

                   d_e1 =95.  = 66,1 mm((6.116a)/252[3]T1)

Theo bảng ((B6.19)/252[3]T1) ta chọn số răng Z_1p=19. Với HB < 350 thì :                    Z₁ = 1,6.Z_1p

                   Z₁ = 1,6.19 = 30,4 ⇒ Chọn Z₁ = 30 khi đó Z₂ = 105 ⇒ Chọn Z₂ = 105.

Môđun vòng chia ngoài m_te=  =  = 2,2 chọn m_te=2,5 mm

Tính lại tỉ số truyền u= Z₂/Z₁ = 3,5

Sai lệch (3,5-3,5).100%/3,5=0% nằm trong khoảng cho phép.

Góc mặt côn chia:    δ₁ = arctg  = arctg  = 15,95^o

                                                δ₂ = arctg  = arctg  = 74,05^o

Tính các kích thước chủ yếu bộ truyền bánh răng côn:

-    Đường kính vòng chia ngoài:   d_e1=2,5.30=75 mm

-    Đường kính vòng chia trung bình:     d_m1=d_e1(1-0,5Ψ_be)=64,3 mm

-   Chiều dài côn ngoài: R_e=0,5.m_te. = 0,5.2,5. = 136,5 mm

-   Chiều rộng vành răng:     b=R_e.Ψ_be =136,5.0,285= 38,9 mm

-   m_tm=(1- 0,5K_be).m_te=(1-0,5.0,25).2,5=2,2

        -   Hệ số dịch chỉnh :                    X₁ = 0 và X₂ = 0

1. Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc :                                                                                    ((6.58)/115[1]T1)

              Thép – Thép : Z_M = 274 Mpa                                        ((B6.5)/96[1]T1)

                   X₁ + X₂ = 0 ⇒ Z_H = 1,76 ((B6.12)/106[1]T1)

                   ε_α = .cosβ                                    ((6.60/ 115[1]T1)

                   ε_α = .cos 0^o = 1,74

Z_ε =  =  =0,868                                         ((6.58)/115[1]T1)

               Bánh răng côn răng thẳng ta có K_Hα = K_Fα = 1

               Vận tốc vòng: V=  =  = 4,9 (m/s)

Theo bảng 6.13 (1) ta chọn cấp chính xác 7

Tra g_o=47                                                                       ((B6.16/107[1]T1)

Tra                                                             ((B6.15/107[1]T1)

υ_H = δ_H .g₀ .V.                                        ((6.64)/116[1]T1)

= 0,006 .47.4,9. = 12,56 (m/s)

Chiều rộng vành răng :      b = K_be .R_e = 0,25. 136,5 = 34,13(mm)

Bánh bị dẫn :            b₂ = 34,13 (mm)

        Bánh dẫn :                b₁ = b₂+5=39,13(mm)

Hệ số K_HV :              K_HV = 1 +                        ((6.63)/116[1]T1)

= 1+  = 1,34

⇒K_H = K_Hv.K_Hβ.K_Hα = 1,34.1,13.1 = 1,51

                   ⇒   = 401 (MPa)

Vì: V = 4,9 m/s  ⇒ Z_V = 0,85.4,9^0,1=1                     

Chọn độ nhám bề mặt R_a = 2,5 → 1,25 µm nên : Z_R = 0,95

Vì d_a < 700 mm ⇒K_xH = 1
⇒  [σ_H] = [σ_H].Z_V .Z_R .K_xH = 481,8.1.0,95.1= 457,7 (MPa)

               Như Vậy : σ_H < [σ_H] . Vậy thỏa mãn độ bền tiếp xúc.      ((6.1)/91[1]T1)

1. Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn :

Ta có:

υ_F = δ_F .g₀ .V. = υ_H . = 12,56. = 33,5 (m/s)((6.68a)/117[1]T1)

K_FV = 1 +  =  1 +  = 1,61                            ((6.68)/117[1]T1)

⇒K_F = K_Fv.K_Fβ.K_Fα = 1,61.1,24.1 = 2                                  ((6.67)/117[1]T1)

Hệ số kể đến độ nghiêng của răng :             Y_β=1 = 1

Hệ số kể đến sự trùng khớp răng :             Y_ε = = = 0,57

Hệ số dạng răng : Theo ((B6.18)/109[1]T1

                                Ta được

⇒

                 Ta thấy Vậy thỏa mãn điều kiện bền uốn.

 

1. Bảng các thông số của bộ truyên bánh răng Côn        ((B6.19/111[1]T1)

                  

Thông Số	Ký Hiệu	Giá Trị
Chiều dài côn ngoài, mm	Re	136,5
Môdun vòng ngoài, mm	mte	2,5
Chiều rộng vành răng bánh dẫn, mm	bc1	39,13
Chiều rộng vành răng bánh bị dẫn, mm	bc2	34,13
Tỷ số truyền	um1	3,5
Góc nghiêng răng	β	0,00
Sô răng bánh bánh dẫn	Z1	30
Sô răng bánh bánh bị dẫn	Z2	105
Hệ số dịch chỉnh bánh dẫn	X1	0,00
Hệ số dịch chỉnh bánh bị dẫn	X2	0,00
Đường kính chia ngoài bánh dẫn, mm	de1	75,00
Đường kính chia ngoài bánh bị dẫn, mm	de2	262,50
Góc côn chia bánh dẫn	δ1	15,95o
Góc côn chia bánh bị dẫn	δ2	74,05o
Chiều cao răng ngoài , mm	he	5,50
Chiều cao đầu răng bánh dẫn, mm	hae1	2,50
Chiều cao đầu răng bánh bị dẫn, mm	hae2	2,50
Chiều cao chân răng bánh dẫn, mm	hfe1	3,00
Chiều cao chân răng bánh bị dẫn, mm	hfe2	3,00
Đường kính đỉnh bánh dẫn, mm	dae1	79,81
Đường kính đỉnh bánh bị dẫn, mm	dae2	263,87

 

4. Tính cấp chậm – bánh răng trụ

1. Xác định sơ bộ khoảng cách trục

Theo bảng 6.15 [3],chọn ψ_ba = 0, 4  Khi đó:

                   ψ_bd= 0,5.ψ_ba.(u₂+ 1) = 0,5.0,4.(3,43+1) =0,88

Theo bảng 6.4 [3], ta chọn:

Khoảng cách trục bộ truyền bánh răng xác định theo công thức: