Hộp giảm tốc hai cấp đồng trục( kèm bản vẽ)

CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN BỐ TỶ SỐ TRUYỀN

Chọn động cơ

Pđc > Pct mà Pct Ptd = Pxích = 7,5 =3,7527 (kW)

Hiệu suất các bộ truyền: bánh răng = 0,97 đai = 0,95 ổ lăn = 0,993 nối trục = 0,98

Hiệu suất của toàn hệ thống:

Công suất cần thiết của động cơ:

Theo bảng 3.1, ta chọn động cơ có công suất P=5,5 kW

Do là hộp giảm tốc đồng trục 2 cấp nên ta có u12=u34 uch = uđ.uh Bảng 1.1 Động cơ và phân phối tỷ số truyền Động cơ

Số vòng quoay động cơ

Tỷ số truyền chung, u ch

Tỷ số truyền hộp giảm

Bộ truyền đai, u đai tốc, u h ĐC1 ĐC2 ĐC3 ĐC4

2,80 1,78 1,85 1,38 Với các tỷ số truyền như bảng, ta chọn động cơ với số vòng quay n 1450 (v/ph) và tỷ số truyền chung uch = 22,31 ; u12 = u23 = 3,55 (uh = 16); uđai 1,78.

Tính toán các gía trị công suất, momen xoắn và số vòng quay trục

Công suất trên các trục:

Số vòng quay trên các trục: nI = = = 814,61 v/ph nII = = = 229,47 v/ph nIII = = = 65 v/ph Momen xoắn các trục:

Bảng 1.2 Đặc tính kỹ thuật hệ thống truyền động

Thông số I II III Công tác

TÍNH TOÁN CÁC BỘ TRUYỀN HỘP GIẢM TỐC

Bộ truyền cấp chậm

Momen xoắn trên trục bánh dẫn T2 = 167,72 Nm Số vòng quoay n 229,47 v/ph Tỷ số truyền u = 3,55

1.2.1 Chọn vật liệu bánh răng.

Khi chọn vật liệu cho bánh dẫn và bánh bị dẫn, nên sử dụng thép 40Cr được tôi cải thiện Đối với bánh dẫn, độ rắn trung bình nên đạt khoảng 330 HB, trong khi bánh bị dẫn nên có độ rắn trung bình khoảng 300 HB.

1.2.2 Số chu kì làm việc cơ sở

NFO1=NFO2= 5.10 6 chu kỳ 1.2.3 Xác định ứng suất tiếp xúc cho phép.

Số chu kì làm việc tương đương:

NHE Ta có: Tổng số giờ làm việc: 300.4.2.8 = 19200 (giờ)

Do NHE3 > NHO3, NHE4 > NHO4 => KHL3 = KHL4 = 1.

Theo bảng 5.3[1], ta chọn giới hạn mỏi tiếp xúc

=> Ứng suất tiếp xúc cho phép: với sH tra bảng 5.3

Vì bộ truyền được bôi trơn tốt (HGT kín), ta tính toán thiết kế theo độ bền tiếp xúc.

1.2.4 Chọn và tính toán ψba.

Theo bảng 5.1 [1] Do bánh răng nằm đối xứng trên ổ trục nên ψba= 0,3÷0,5 Ta chọn ψba =0,5 theo tiêu chuẩn.

Chọn theo bảng 6.4 [2], ta có KHβ =1,05; KF β=1,1 1.2.5 Tính toán khoảng cách trục của bộ truyền bánh răng.

Chọn theo tiêu chuẩn mm.

1.2.6 Tính toán mô đun m m = (0,01÷0,02)aw = 1,6÷3,2

Theo tiêu chuẩn, ta chọn m=3 mm

Tính toán lại tỷ số truyền u:

Ta chấp nhận tỷ số truyền vì sai số rất nhỏ.

1.2.8 Xác định các thông số hình học của bộ truyền.

- Tính lại khoảng cách trục:

1.2.9 Tính vận tốc vòng bánh răng và chọn cấp chính xác.

Theo bảng 6.3[2], ta chọn cấp chính xác là 9 với vgh=6 m/s

1.2.10 Xác định giá trị các lực tác dụng lên bộ truyền.

Theo bảng 6.5[2], ta chọn hệ số tải trọng động KHV=1,06 và KFV 1,11

Hệ số phân bố tải trọng không đều giữa các răng, theo bảng 6.11[2], ta chọn

Do cấp chính xác là 9 nên ta chọn KFα=1.

1.2.11 Kiểm nghiệm ứng suất tiếp xúc.

Với do vật liệu là thép

Hệ số xét đến hình dạng của bề mặt tiếp xúc:

Hệ số trùng khớp ngang:

Hệ số xét đến tổng chiều dài tiếp xúc:

Hệ số tải trọng tính theo công thức:

Mà Theo bảng 5.5[3], ta chọn Ra = 0,8 nên ZR = 1 Bánh răng có độ cứng NFO1, NFE2 > NFO2 => KFL1 = KFL2 = 1.

Theo bảng 5.3, ta chọn giới hạn mỏi tiếp xúc Ứng suất uốn cho phép: với sF tra bảng 5.3

Do nên thoả mãn điều kiện uốn.

Bộ truyền cấp nhanh

Momen xoắn trên trục bánh dẫn T1 = 49,12 Nm Số vòng quoay n 814,61 v/ph Tỷ số truyền u = 3,55

2.2.1 Chọn vật liệu bánh răng.

Khi chọn vật liệu cho bánh dẫn và bánh bị dẫn, nên sử dụng thép C45 đã được tôi cải thiện Đối với bánh dẫn, độ rắn trung bình nên đạt khoảng HB1 = 280 HB, trong khi bánh bị dẫn nên có độ rắn trung bình khoảng HB2 = 250 HB.

2.2.2 Số chu kì làm việc cơ sở

NFO1=NFO2= 5.10 6 chu kỳ 2.2.3 Xác định ứng suất tiếp xúc cho phép.

Số chu kì làm việc tương đương:

NHE Ta có: Tổng số giờ làm việc: 300.4.2.8 = 19200 (giờ)

Do NHE1 > NHO1, NHE2 > NHO2 => KHL1 = KHL2 = 1.

=> Ứng suất tiếp xúc cho phép: với sH tra bảng 5.3

Vì bộ truyền được bôi trơn tốt (HGT kín), ta tính toán thiết kế theo độ bền tiếp xúc.

2.2.4 Chọn và tính toán ψba.

Do bánh răng nằm đối xứng trên ổ trục và có độ cứng NFO2 => KFL1 = KFL2 = 1.

=> Ứng suất uốn cho phép: với sF tra bảng 5.3

Do nên thoả mãn điều kiện uốn.

3 Bảng tổng hợp thông số bộ truyền bánh răng:

Bảng 2.1 Thông số bộ truyền bánh răng trụ cấp chậm.

Thông số Giá trị Thông số Giá trị

Khoảng cách trục aw, mm 160 Góc nghiêng răng β, độ

Mô đun m, mm 3 Đường kính vòng chia:

Bánh dẫn d3, mm Bánh bị dẫn d4, mm

Dạng răng Trụ thẳng Đường kính vòng đỉnh:

Bánh dẫn da3, mm Bánh bị dẫn da4, mm

Bánh dẫn df1, mm Bánh bị dẫn df2, mm

Lực hướng tâm Fr, N 1769,42 Vận tốc vòng của bánh răng v, m/s 0,83 Lực tiếp tuyến Ft, N 4861,45

Thông số Giá trị cho phép

Giá trị tính toán Nhận xét Ứng suất tiếp xúc σH, MPa 510,60 404,78 Thỏa Ứng suất uốn σF3, MPa 339,43 99,84 Thỏa σ , MPa 308,57 89,95 Thỏa

Bảng 2.2 Thông số bộ truyền bánh răng trụ cấp nhanh.

Thông số Giá trị Thông số Giá trị

Khoảng cách trục aw, mm 160 Góc nghiêng răng β, độ

Mô đun m, mm 3 Đường kính vòng chia:

Bánh dẫn d1, mm Bánh bị dẫn d2, mm

Dạng răng Trụ thẳng Đường kính vòng đỉnh:

Bánh dẫn da1, mm Bánh bị dẫn da2, mm

Bánh dẫn df1, mm Bánh bị dẫn df2, mm

Lực hướng tâm Fr, N 518,21 Vận tốc vòng của bánh răng v, m/s 2,94 Lực tiếp tuyến Ft, N 1423,77

Thông số Giá trị cho phép

Giá trị tính toán Nhận xét Ứng suất tiếp xúc σH, MPa 471,03 308,07 Thỏa Ứng suất uốn σF1, MPa 288 64,04 Thỏa σF2, MPa 257,14 57,70 Thỏa

THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI THANG

Tính toán thiết kế bộ truyền đai thang

Đai thang cần thiết kế có công suất P =4,406 kW, số vòng quay n150 v/ph, tỷ số truyền u=1,78.

1.1 Từ các thông số đầu vào, ta chọn đai thang thường loại A có bp mm, bo mm, h=8 mm, yo = 2,8 mm, A mm 2 , chiều dài 5604000 mm,

1.2 Tính đường kính bánh đai nhỏ.

Ta chọn theo tiêu chuẩn.

1.4 Chọn hệ số trượt tương đối và tính đường kính bánh đai lớn và tính tỷ số truyền u.

Dựa vào tài liệu [2], ta chọn

Tính chính xác tỷ số truyền u:

Chọn sơ bộ khoang cách trục a theo bảng 4.6[1]:

Tính chính xác khoảng cách trục a: với

1.6 Kiểm tra số vòng chạy trong 1 giây. với

1.8 Tính toán các hệ số Ci và số dây đai.

- Hệ số xét đến ảnh hưởng của vận tốc:

- Hệ số xét đến ảnh hưởng của góc ôm đai:

- Hệ số xét đến ảnh hưởng của tỷ số truyền u:

- Hệ số xét đến ảnh hưởng của chiều dài đai L: với là chiều dài thực nhgiệm của.

- Hệ số xét đến ảnh hưởng của sự phân bố không đều tải trọng giữa các dây đai:

Ta chọn sơ bộ Công suất có ích cho phép [P0]=1,16 theo bảng 4.8[1].

Chọn số dây đai là z=4 dây.

1.9 Tính chiều rông và đường kính ngoài các bánh đai.

1.10 Xác định lực căng đai ban đầu và lực tác dụng lên trục, ứng suất của đai.

Lực căng đai ban đầu:

Lực tác dụng lên trục:

Lực trên các nhánh căng và chùng: Ứng suất lớn nhất trong dây đai:

1.11 Xác định tuổi thọ đai:

Dạng đai Đai thường loại A

Chiều rộng bánh đai B, mm 65

Số vòng chạy đai trong 1 giây, l/s 9,44 Đường kính bánh dẫn , mm 112 Đường kính bánh bị dẫn , mm 197,37 Ứng suất lớn nhất , MPa 8,18

Lực căng đai ban đầu F0, N 107,53

Lực tác dụng lên trục Fr, N 210,35

Lực vòng có ích Ft, N 518,35

Bảng 3.1 Các thông số bộ truyền đai thang

THIẾT KẾ TRỤC

Thiết kế trục trung gian

1 Phân tích lực tác dụng lên các trục:

Hình 4.1: Phân tích lực tác dụng lên trục

2 Thiết kế sơ bộ trục cấp nhanh:

2.1 Các lực tác dụng lên trục:

Lực tác dụng lên trục bộ truyền đai:

Lực tác dụng lên trục bộ truyền bánh răng:

2.2 Chọn sơ bộ đường kính trục:

Chọn vật liệu thép C45, chọn sơ bộ ,

- Đường kính vị trí lắp ổ:

- Đường kính vị trí lắp bánh răng:

2.3 Chọn sơ bộ kích thước dọc trục:

Khi thiết kế, chiều dài vị trí lắp bánh răng và ổ được xác định với kích thước w là 30 mm và chọn bằng 10 mm Hình 4.2 minh họa các lực tác động lên trục cùng với biểu đồ momen trục I.

Xét cân bằng momen tại B:

Xét cân bằng lực theo phương y:

Xét cân bằng momen tại B:

Xét cân bằng lực theo phương x:

Tính momen uốn ở các tiết diện nguy hiểm:

Do có rãnh then và trừ hao xê dịch các điểm đặt lực khi lắp ghép nên ta chọn d= 24 mm

=> Ta chọn được các đường kính đoạn trục còn lại.

Thiết kế trục cấp chậm

Khi thiết kế, chiều dài vị trí lắp bánh răng và ổ được chọn là 10 mm cho w, 35 mm cho chiều dài khác và 80 mm cho chiều dài thứ ba Hình 4.4 minh họa các lực tác dụng lên trục cùng với biểu đồ mô men của trục II.

Xét cân bằng momen tại A:

Tính momen uốn ở các tiết diện nguy hiểm (tại bánh răng số 3):

Do có rãnh then và trừ hao xê dịch các điểm đặt lực khi lắp ghép nên ta chọn d= 38 mm

Lực do nối trục đàn hồi tác dụng lên trục:

Với chọn bằng 8 mm, w chọn bằng 25 mm, chọn bằng 80 mm Các chiều dài vị trí lắp bánh răng, vị trí lắp ổ,… được chọn khi phác thảo.

Hình 4.6: Các lực tác dụng lên trục và biểu đồ momen trục III

Tính momen uốn ở các tiết diện nguy hiểm (tại bánh răng số 4):

Do có rãnh then và trừ hao xê dịch các điểm đặt lực khi lắp ghép nên ta chọn d= 45 m

LỰA CHỌN, KIỂM NGHIỆM THEN VÀ Ổ LĂN TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM TRỤC

Chọn sơ bộ ổ lăn và nắp ổ

Bộ truyền trong hộp giảm tốc sử dụng bánh răng trụ răng thẳng, do đó, ổ lăn của các trục được chọn là ổ bi đỡ 1 dãy Đối với trục cập nhanh, ổ được lựa chọn có kích thước nhẹ với đường kính trong d = 20 mm và đường kính ngoài D = 47 mm.

B = 14 mm, C = 10 kN, Co = 6,3 kN. Đối với trục cấp chậm, ta chọn ổ cỡ trung với d = 35 mm, D = 80 mm,

B = 21 mm, C = 26,2 kN, Co = 17,9 kN. Đối với trục trung gian, ta chọn ổ cỡ nhẹ với d = 30 mm, D = 62 mm,

Chọn then

2.1 Then trên trục cấp nhanh:

- Đối với then lắp bánh đai, theo bảng 9.1[1], ta chọn then có b = 6 mm, h

= 6 mm, t1 = 3,5 mm, t2 = 2,8 mm , mép vát 0,1 mm.

Ta chọn chiều dài then là 28 mm theo tiêu chuẩn.

- Đối với then lắp bánh răng, theo bảng 9.1[1], ta chọn then có b = 8 mm, h = 7 mm, t1 = 4 mm, t2 = 3,3 mm , mép vát 0,2 mm.

Chiều dài của đoạn thân trục là 53,4 mm, nên ta chọn chiều dài then lt (0,8…0,9)lm = 42,72…48,06 Ta chọn chiều dài then là 45 mm theo tiêu chuẩn.

Thông thường then bằng không cần kiểm nghiệm độ bền cắt vì điều kiện này thoả mãn khi chọn tiết diện then theo tiêu chuẩn.

- Kiểm nghiệm độ bền dập:

Then làm bằng thép có ứng suất dập cho phép: [σd] = 100 MPa. Ứng suất dập của then lắp bánh đai: Ứng suất dập của then lắp bánh răng:

Vì σd < [σd] nên hai then thoả độ bền dập.

2.2 Then trên trục trung gian:

- Đối với thân trục có mayo 2, theo bảng 9.1[1], ta chọn then có b = 12 mm, h = 8 mm, t1 = 5 mm, t2 = 3,3 mm , mép vát 0,25 mm.

Chiều dài của đoạn thân trục là 50,4 mm, nên ta chọn chiều dài then lt (0,8…0,9)lm = 40,32…45,36 Ta chọn chiều dài then là 40 mm theo tiêu chuẩn.

- Đối với thân trục có mayo 3, theo bảng 9.1[1], ta chọn then có b 12 mm, h = 8 mm, t1 = 5 mm, t2 = 3,3 mm , mép vát 0,25 mm.

Chiều dài của đoạn thân trục là 84,8 mm, , nên ta chọn chiều dài then lt (0,8…0,9)lm = 67,84…76,32 Ta chọn chiều dài then là 70 mm theo tiêu chuẩn.

Then làm bằng thép có ứng suất dập cho phép: [σd] = 100 MPa. Ứng suất dập của then lắp trên mayo 2: Ứng suất dập của then lắp trên mayo 3:

Vì σd < [σd] nên hai then thoả độ bền dập.

2.3 Then trên trục cấp chậm

- Đối với then lắp bánh răng 4, ta chọn then có b = 14 mm, h = 9 mm, t1 5,5 mm, t2 = 3,8 mm , mép vát 0,3 mm.

Chiều dài của đoạn thân trục là 80 mm, nên ta chọn chiều dài then lt (0,8…0,9)lm = 64…72 Ta chọn chiều dài then là 70 mm theo tiêu chuẩn.

- Đối với then gắn với bộ truyền xích, do then chịu momen lớn nên ta dùng 2 then có b và h giống như then lắp bánh răng 4.

Chiều dài then ta chọn 70 mm theo tiêu chuẩn.

Then làm bằng thép có ứng suất dập cho phép: [σd] = 100 MPa. Ứng suất dập của then lắp trên mayo 4: Ứng suất dập của then lắp trên bộ truyền xích:

=> Ta cần sử dụng 2 then để thoả độ bền dập

Với then lắp bánh răng 4, vì σd < [σd] nên then thoả độ bền dập.

Lựa chọn ổ

3.1 Lựa chọn ổ cho trục cấp nhanh:

Tải trọng tác động lên ổ:

Do ổ lăn đặt tại vị trí A của trục (theo biểu đồ momen) chịu phản lực lớn hơn, ta chọn ổ lăn theo vị trí A.

3.1.2 Tải trọng quy ước Q tác động lên ổ:

Theo tài liệu [1], ta chọn = 1, X=1, Y=0, V=1.

=> Ta chọn ổ bi đỡ 1 dãy cỡ trung 304, d = 20 mm, D = 52 mm, B mm, C = 12,5 kN, Co = 7,94 kN.

3.2 Lựa chọn ổ cho trục trung gian:

Do ổ lăn đặt tại vị trí A của trục (theo biểu đồ momen) chịu phản lực lớn hơn, ta chọn ổ lăn theo vị trí A.

=> Ta chọn ổ bi đỡ 1 dãy cỡ trung 306, d = 30 mm, D = 72 mm, B mm, C = 22,0 kN, Co = 15,10 kN.

3.3 Lựa chọn ổ cho trục cấp chậm :

Do ổ lăn đặt tại vị trí B của trục (theo biểu đồ momen) chịu phản lực lớn hơn, ta chọn ổ lăn theo vị trí B.

=> Ta chọn ổ bi đỡ 1 dãy cỡ nhẹ 207, d = 35 mm, D = 72 mm, B mm,

Tính toán kiểm nghiệm trục

4.1.1 Kiểm nghiệm trục theo độ bền mỏi:

Trục làm bằng thép hợp kim C45, tiết diện nguy hiểm tại vị trí lắp bánh răng:

Theo bảng 10.1[2], vật liệu thép C45 có cơ tính như sau: σb = 736 MPa; σch = 490 MPa, τch = 294 MPa, σ-1 = 353 MPa, τ-1 = 216 Mpa; τr0 Mpa

Theo bảng 11.3 [1], ta có momen cản uốn W92 mm 3 , momen cản xoắn Wo = 1440 mm 3

Do đó điều kiện bền mỏi của trục thoả mãn Khi lấy hệ số an toàn cho phép [s] = 3, ta không cần kiểm nghiệm trục theo độ cứng.

4.1.2 Kiểm nghiệm trục theo độ bền tĩnh: Ứng suất uốn σ: Ứng suất tiếp :

Trục thoả mãn độ bền tĩnh.

Trục làm bằng thép hợp kim C45, tiết diện nguy hiểm tại vị trí mayo 3:

Theo bảng 11.3 [1], ta có momen cản uốn WG75 mm 3 , momen cản xoắn Wo = 10366 mm 3

Trục làm bằng thép hợp kim C45, tiết diện nguy hiểm tại vị trí lắp bánh răng:

Theo bảng 11.3 [1], ta có momen cản uốn Wx00 mm 3 , momen cản xoắn Wo = 16740 mm 3

CHƯƠNG VI: THIẾT KẾ KẾT CẤU VỎ HỘP

VÀ DUNG SAI LẮP GHÉP HỘP GIẢM TỐC

Thiết kế vỏ hộp

1.3 Chiều dày gân thân hộp:

1.5 Khe hở nhỏ nhất giữa mặt đỉnh bánh răng và mặt trong thân hộp:

1.6 Khoảng cách từ mặt đáy thân hộp đến mặt ngoài bánh răng:1.7 Chiều dày nắp và thân HGT tại vị trí lắp ổ:

Chọn các bulông và vít

Bảng 6.1: Các loại bulông và vít của hộp giảm tốc

Loại bulông Số lượng Đường kính

Bulông ghép nắp và thân 4 d3 = (0,5…0,6) d1 = 14mm

Vít ghép nắp ổ 16 d4 = 6 mm (theo bảng 10.7 [1])

Vít nắp cửa thăm 4 d5 = 8 mm (theo [1])

Thiết kế các chi tiết phụ

Theo tài liệu [1], ta chọn que thăm dầu như hình:

Hình 6.1: Que thăm dầu3.3 Nút tháo dầu:

Theo tài liệu [1], ta chọn nút tháo dầu M16x1,5 như hình:

Theo tài liệu [1], ta chọn nút thông hơi M27x2 như hình:

Lựa chọn dung sai lắp ghép

Bảng 6.2: Dung sai lắp ghép các bộ phận trên hộp giảm tốc

Trục Vị trí lắp ghép Kiểu lắp Dung sai () Độ hở giới hạn ()

I Bánh răng lắp với trục ∅24H7/k6 +21…0 +19 -15

Vòng chắn dầu với trục ∅20D8/k6 +98…+65

Cốc lót với gối đỡ giữa

Bánh răng lắp với trục ∅38H7/k6 +25…0

Bánh răng lắp với trục ∅45H7/k6 +25…0

Định dạng
Số trang	51
Dung lượng	735,15 KB
File đính kèm	Banvelap.rar (216 KB)