Đồ án thiết kế máy Thiết kế hộp giảm tốc bánh răng trụ hai cấp khai triển CHƯƠNG 1 PHÂN TÍCH VÀ CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 1.1. Các thông số ban đầu và yêu cầu Thông số : - Số vòng quay của cánh trộn : n = 100 vòng/phút - Khối lượng một mẻ trộn : m = 500 kg - Tuổi thọ của máy : 5 năm Yêu cầu : - Năng suất cao - Không gây ồn - Máy hoạt động êm - Không bị rung chuyển 1.2. Phương án thiết kế Sau khi tìm hiểu và lấy kinh nghiệm thì em quyết định “thiết kế hộp giảm tốc hai cấp khai triển bánh răng trụ răng nghiêng “Có ưu điểm là bộ truyền làm việc êm, truyền được công suất lớn, kết cấu hộp giảm tốc đơn giản dễ chế tạo , dễ bôi trơn. Nhưng bên cạnh đó cũng có những nhược điểm là tỷ số truyền động chung thấp. Bánh răng phân bố không đối xứng với gối tựa vì thế tải trọng phân bố không đều trên các trục. Các ổ được chọn theo phản lực lớn nhất nên trọng lượng hộp giảm tốc có tăng so với các loại hộp giảm tốc khác. 1 2 3 4 5 1 : động cơ 2 : truyền động đai 3 : cặp bánh răng trụ nghiêng cấp nhanh SVTH: Nguyễn Trọng Tuấn Anh - 11CDT1Trang 1 Đồ án thiết kế máy Thiết kế hộp giảm tốc bánh răng trụ hai cấp khai triển 4 : cặp bánh răng trụ nghiêng cấp chậm 5: khớp nối . Hình1.1. Sơ đồ dẫn động hộp giảm tốc Mô tả hoạt động : Động cơ thông qua bộ truyền đai làm quay trục 1 có lắp bánh răng nghiềng cấp nhanh ,sau đó làm quay trục 2 chứa bánh răng nghiêng cấp chậm , tiếp tục truyền động cho trục 3 làm quay khớp nối . CHƯƠNG 2 CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN 2.1. Chọn động cơ điện 2.1.1. Các loại động cơ điện a) Động cơ điện một chiều Ưu điểm : - Cho phép thay đổi trị số mômen và vận tốc góc trong một phạm vi rộng ( 3:1 đến 4:1 đối với động cơ điện một chiều và 100 : 1 đối với động cơ - máy phát), đảm bảo khởi động êm, hãm và đảo chiều dễ dàng do đó được dùng rộng rãi trong các thiết bị vận chuyển bằng điện, thang máy, máy trục, các thiết bị thí nghiệm… SVTH: Nguyễn Trọng Tuấn Anh - 11CDT1Trang 2 Đồ án thiết kế máy Thiết kế hộp giảm tốc bánh răng trụ hai cấp khai triển Nhược điểm : - Đắt tiền, riêng động cơ điện một chiều lại khó kiếm và phải tăng thêm vốn đầu tư để đặt các thiết bị chỉnh lưu. b) Động cơ điện xoay chiều Động cơ điện xoay chiều bao gồm hai loại : một pha và ba pha. Động cơ một pha có công suất tương đối nhỏ, có thể mắc vào mạng điện chiếu sáng, do vậy dùng thuận tiện cho các dụng cụ gia đình, nhưng hiệu suất thấp. Trong công nghiệp sử dụng rộng rãi động cơ ba pha. Chúng gồm hai loại : đồng bộ và không đồng bộ. * Động cơ ba pha đồng bộ : Có vận tốc góc không đổi, không phụ thuộc vào trị số của tải trọng và thực tế không điều chỉnh được. Ưu điểm : - So với động cơ không đồng bộ thì động cơ ba pha đồng bộ có hiệu suất và cosφ cao, hệ số quá tải lớn hơn. Nhược điểm: - Thiết bị tương đối phức tạp, giá thành tương đối cao vì phải sử dụng thiết bị phụ để khởi động động cơ. * Động cơ ba pha không đồng bộ : Gồm hai kiểu : roto dây quấn và roto ngắn mạch - Động cơ ba pha không đồng bộ kiểu roto dây quấn : cho phép điều chỉnh vận tốc trong phạm vi nhỏ (khoảng 5%), có dòng điện mở máy nhỏ nhưng hệ số công suất (cosφ) thấp, giá thành cao, kích thước lớn và vận hành phức tạp, dùng thích hợp khi cần điều chỉnh trong một phạm vi hẹp để tìm ra vận tốc thích hợp của dây chuyền công nghệ đã được lắp đặt. - Động cơ ba pha không đồng bộ kiểu roto ngắn mạch : kết cấu đơn giản, giá thành tương đối hạ, dễ bảo quản, làm việc tin cậy, có thể mắc trực tiếp vào lưới điện ba pha không cần biến đổi dòng điện. Nhược điểm của nó là : hiệu suất và hệ số công suất thấp (so với động cơ ba pha đồng bộ), không điều chỉnh được vận tốc (so với động cơ một chiều và động cơ ba pha không đồng bộ kiểu roto dây quấn). => Từ các ưu nhược điểm của các loại động cơ, chọn động cơ ba pha không đồng bộ kiểu roto ngắn mạch. SVTH: Nguyễn Trọng Tuấn Anh - 11CDT1Trang 3 Đồ án thiết kế máy Thiết kế hộp giảm tốc bánh răng trụ hai cấp khai triển 2.1.2. Tính chọn động cơ Nếu gọi : Nlv là công suất làm việc của băng tải No là công suất cần thiết kế của bộ truyền η là hiệu suất truyền động. Thì : No = Nlv/η Trong đó : Nlv = kw78,4 1000 84,1.2600 1000 pvl == Ta chọn : η 1 = 0,95 là hiệu suất bộ truyền đai η 2 = 0,97 là hiệu suất bộ truyền bánh răng trụ η 3 = 0,99 là hiệu suất một cặp ổ lăn η 4 = 0,97 là hiệu suất khớp nối. Ta được : η = η 1 η 2 2 η 3 4 η 4 = 0,859 ⇒ N o = kw57,5 859,0 784,4 = Ta cầnn phải chọn động cơ điện có công suất định mức Nđm > No. Trong tiêu chuẩn động cơ điện có nhiều loại thõa mãn điều kiện này. Theo TKCTM bảng 2P ta chọn sơ bộ động cơ điện che kín có quạt gió A02-52-4 có : Công suất động cơ : Nđm = 7,5kw Số vòng quay của động cơ :n =1460 vòng/phút Hiệu suất động cơ : ηđc = 88,5 Khối lượng động cơ m = 93 kg. Động cơ này gọn nhẹ giá thành không đắt lắm và tỷ số truyền chung có thể phân phối hợp lý cho các bộ truyền trong hệ thống dẫn động. 2.2. Phân phối tỷ số truyền Tỷ số truyền chung : i = n/nt. SVTH: Nguyễn Trọng Tuấn Anh - 11CDT1Trang 4 Đồ án thiết kế máy Thiết kế hộp giảm tốc bánh răng trụ hai cấp khai triển Trong đó nt là số vòng quay dẫn động . 100.60 V t nD π = ⇒ nt = 100 .350 1000.60.84,1 .D v.60.1000 == ππ vòng/phút Ta có : i = ing.it = ing.in.nc • ing là tỷ số truyền của bộ truyền đai • it là tỷ số truyền của hộp giảm tốc • in tỷ số truyền cấp nhanh • ic là tỷ số truyền cấp chậm. Tỷ số truyền là đặc trưng, là chỉ tiêu kỹ thuật có ảnh hưởng đến kích thước, chất lượng của bộ truyền cơ khi. Việc phân phối it cho các bộ truyền trong hộp giảm tốc (quan hệ giữa in và ic) theo nguyên tắc: • kích thước và trọng lượng của hộp giảm tốc là nhỏ nhất • điều kiện bôi trơn tốt nhất. Trong hộp giảm tốc bánh răng trụ hai cấp khai triển để cho các bánh răng bị dẫn của cấp nhanh và cấp chậm được ngâm trong dầu gần như nhau tức là đường kính của các bánh răng phải xấp xỉ nhau , ta phân phối in > ic Trong bộ truyền này ta chọn in = 1,16ic. Chọn : ic = 2,5 ⇒ in = 2,9 ⇒ ing = id = i/(in.ic) = 2 2.3. Số vòng quay của các trục út252vòng/ph 2,9 703 n i I n II n út730vòng/ph 2 1460 a i n I n === === SVTH: Nguyễn Trọng Tuấn Anh - 11CDT1Trang 5 Đồ án thiết kế máy Thiết kế hộp giảm tốc bánh răng trụ hai cấp khai triển hút100voìng/p 2,5 252 i n n C II III === 2.4. Công suất trên các trục 4,88Kw0,975,08.0,99. 3 η 2. .η II N III N 5,08Kw0,975,29.0,99. 3 .η 2 .η I N II N 5,29Kw5,57.0,95 1 No.η I N === === === 2.5. Monen xoắn trên các trục 466040Nmm 100 .4,889,55.10 n .N9,55.10 M 192516Nmm 252 .5,089,55.10 n .N9,55.10 M 69205Nmm 730 .5,299,55.10 n .N9,55.10 M 34634Nmm 1460 .5,579,55.10 n .N9,55.10 M 6 III III 6 XIII 6 II II 6 XII 6 I I 6 XI 6 âC âC 6 XâC === === === === Bảng thống kê số liệu tính được : Trục động cơ I II II i Ing = 2 in = 2,9 ic = 2,5 n(vòng/phút) 1460 730 252 100 N(kw) 5,57 5,29 5,08 4.88 Mx(Nmm) 34634 69205 192516 466040 SVTH: Nguyễn Trọng Tuấn Anh - 11CDT1Trang 6 Đồ án thiết kế máy Thiết kế hộp giảm tốc bánh răng trụ hai cấp khai triển SVTH: Nguyễn Trọng Tuấn Anh - 11CDT1Trang 7 Đồ án thiết kế máy Thiết kế hộp giảm tốc bánh răng trụ hai cấp khai triển CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI NGOÀI Truyền động đai được dung để dẫn truyền giữa cá trục tương đối xa nhau và yêu cầu làm việc êm , an toàn khi quá tải. bộ truyền đai có kết cấu khá đơn giản tuy nhiên vì có trượt giữa đai và bánh nên tỷ số truyền không ổn định. Bộ truyền đai thang có tỷ số truyền không lớn. theo yêu cầu tiêu chuẩn thiết kế, bộ truyền cần thiết kế có tỷ số truyền i = ing = 2. Công suất cần truyền bằng công suất động điện 7,5 kw. Số vòng quay trục dẫn n = nđc = 146 vòng/phút. Kiểu truyền động thường. 3.1. Chọn loại đai Giả thiết vận tốc của đai v > 5m/s. với công suất động cơ 7,5 kw ta có thể sử dụng đai loại B hoặc E. ở đây ta tính toán cho cả hai loại đai và chọn loại thích hợp hơn. Theo bảng 5-11. đai kí hiệu B E a o h o a h F(mm 2 ) 19 4,8 22 13,5 230 14 4,1 17 10,5 138 r ao ho a h 3.2. Định đường kính bánh đai SVTH: Nguyễn Trọng Tuấn Anh - 11CDT1Trang 8 Đồ án thiết kế máy Thiết kế hộp giảm tốc bánh răng trụ hai cấp khai triển Theo bảng 5-14 Đối với đai loại B chọn D1 = 200mm Đối với đai loại E chọn D1 = 140mm Vận tốc của đai : smDD nD v /0765,0. 1000.60 1460. 1000.60 11 11 === π π D1 = 200mm ⇒ v = 15,29 m/s D1 = 140mm ⇒ v = 10,7m/s. Ta có v < vmax = (30÷35)m/s ⇒ vận tốc đai thỏa mãn điều kiện. Đường kính bánh đai lớn : D 2 = i.D 1 (1-ξ) : ξ là hệ số trượt của đai. Với đai thang ξ = 0,02 ⇒ D2 = 2,006(1-0,02).D1 = 1,966.D1 Đường kính đai lớn D2 chọn theo tiêu chuẩn bảng 5-15. D1 = 200mm ⇒ D2 = 400mm D1 = 140mm ⇒ D2 = 280mm Số vòng quay thực của trục bị dẫn : phútvòngn D D n /4,7141460).02,01.(5,0)1( 1 2 1 ' 2 =−=−= ξ Tỷ số truyền thực tế : i’ = 04,2 4,715 1460 ' 2 1 == n n . 3.3. Chọn sơ bộ khoảng cách trục Theo bảng 5-16 chọn A = 1,2D 2 mm loại B 480mm loại E 336mm SVTH: Nguyễn Trọng Tuấn Anh - 11CDT1Trang 9 Đồ án thiết kế máy Thiết kế hộp giảm tốc bánh răng trụ hai cấp khai triển Theo khoảng cách trục A sơ bộ ta xác định được L A DD DDAL 4 )( )( 2 2 2 12 12 − +++= π Đai B : .1923 480.4 )200400( )200400( 2 480.2 2 mmL = − +++= π Đai E : .1349 280.4 )140280( )140280( 2 336.2 2 mmL = − +++= π Theo bảng 5-12, lấy L theo tiêu chuẩn loại B 1900mm loại E 1360 Kiểm tra số vòng chạy của đai trong 1 giây : u = v/L l oại B 8,05 loại E 7,86 u < u max = 10 ⇒ thõa mãn. Khoảng cách trục A được xác định chính xác theo L tiêu chuẩn : [ ] 8 )(8)(.2)(.2 2 12 2 1212 DDDDLDDL A −−+−++− = ππ Đai B : [ ] mmA 468 8 )200(8)600(1900.2)600(1900.2 2 2 = −−+− = ππ Đai E : [ ] mmA 343 8 )140(8)420(1360.2)420(1360.2 2 2 = −−+− = ππ SVTH: Nguyễn Trọng Tuấn Anh - 11CDT1Trang 10 [...]... cos β Lực dọc trục : Pa = P.tag� = 3969.tag� = 700 N SVTH: Nguyễn Trọng Tuấn Anh - 11CDT1Trang 26 Đồ án thiết kế máy Thiết kế hộp giảm tốc bánh răng trụ hai cấp khai triển P3 n II Pa3 Pa4 n III P4 Pr 4 Hình 4.2 Biểu diễn lực tác dụng bánh răng cấp chậm SVTH: Nguyễn Trọng Tuấn Anh - 11CDT1Trang 27 Đồ án thiết kế máy Thiết kế hộp giảm tốc bánh răng trụ hai cấp khai triển CHƯƠNG 5 THIẾT KẾ TRỤC V.1 Tính... 29 Đồ án thiết kế máy Thiết kế hộp giảm tốc bánh răng trụ hai cấp khai triển khe hở giữa đầu bánh răng đến trục : l7 = 170 – 227/2-45/2 = 34 > 20mm V.4 sơ đồ phác họa hộp giảm tốc : Hình 7 : sơ đồ phát họa hộp giảm tốc V.5 Sơ đồ phân tích lực trên các trục : Pr 3 Pa3 n Râ P4 Pa4 I n P3 II Pr 3 P3 Pr 4 Pa3 Pa4 P4 n Pr 4 III SVTH: Nguyễn Trọng Tuấn Anh - 11CDT1Trang 30 Đồ án thiết kế máy Thiết kế hộp giảm. .. trục : R = 3S.Zsin(�1/2) Kết luận : chọn kiểu án dung bộ truyền đai loại E vì có kích thước nhỏ gọn hơn vận tốc truyền động nhỏ hơn tuy rằng phải dung nhiều dây đai nên bề rộng bánh đai tương đối lớn SVTH: Nguyễn Trọng Tuấn Anh - 11CDT1Trang 13 Đồ án thiết kế máy Thiết kế hộp giảm tốc bánh răng trụ hai cấp khai triển CHƯƠNG 4 THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG 4.1 Thiết kế bộ truyền bánh răng trụ thẳng răng. .. xúc của bánh răng nghiêng so với bánh răng thẳng chọn Ѳ’ = 1,25 2  1,05.106  1,3.5,08 A ≥ (2,5 + 1)   442.2,5  0,4.1,25.100 =166mm    3 SVTH: Nguyễn Trọng Tuấn Anh - 11CDT1Trang 22 Đồ án thiết kế máy Thiết kế hộp giảm tốc bánh răng trụ hai cấp khai triển Lấy A = 170mm 4.2.6 Tính vận tốc v của bánh răng và chọn ccx chế tạo bánh răng : Vận tốc vòng của bánh răng trụ : 2.π A.n II 2.π 170.252... 11CDT1Trang 24 Đồ án thiết kế máy Thiết kế hộp giảm tốc bánh răng trụ hai cấp khai triển Đối với bánh răng nhỏ : σ u1 = 19,1.106.k.N 19,1.106 1,3.5,09 = = 43,4N/mm2 2 2 y 1 m n Z1 n 1 b.θb 0,476.2,5 38.252.68.1,5 ' [σ]u1 Đối với bánh răng lớn : σu2 = σu1.y1/y2 =40 < [σ]u2 4.2.10 kiểm nghiệm sức bền bánh răng khi chịu quá tải đột ngột Ứng suất tiếp xúc cho phép : [σ]txat = 2,5[σ]notx Bánh nhỏ : [σ]txat1... 4.2 Thiết kế bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng cấp chậm 4.2.1 Chọn vật liệu làm bánh răng Bánh răng nhỏ : chọn thép tôi 45 thường hóa có : σb = 600 N/mm2 ; σch = 300 N/mm2 : HB = 210 Phôi rèn, giả thiết đường kính phôi (60÷90)mm Bánh răng lớn : chọn thép tôi 35 thường hóa có : σb = 500 N/mm2 ; σch = 260 N/mm2 : HB = 170 SVTH: Nguyễn Trọng Tuấn Anh - 11CDT1Trang 20 Đồ án thiết kế máy Thiết kế hộp giảm. .. 11CDT1Trang 17 Đồ án thiết kế máy Thiết kế hộp giảm tốc bánh răng trụ hai cấp khai triển Tính chính xác góc nghiêng : cosβ = Z t mn 148.2 = = 0,98667 2 A 2.150 4.1.9 kiểm nghiệm sức bền uốn của răng Tính số răng tương đương : Ztd =Z/cos3� Bánh nhỏ : Ztd = 38/(0,98667)3 = 40 Bánh lớn : Ztd = 110/(0,98667)3 = 115 Hệ số dạng răng theo bảng 3-18 : Y1 = 0,476 Y2 = 0,517 lấy Ѳ’’ = 1,5 Đối với bánh răng nhỏ :... khong cần tính lại khoảng cách trục A Như vậy lấy chính xác A = 170mm SVTH: Nguyễn Trọng Tuấn Anh - 11CDT1Trang 23 Đồ án thiết kế máy Thiết kế hộp giảm tốc bánh răng trụ hai cấp khai triển 4.2.8 Xác định modun, số răng và góc nghiêng của răng : Modun pháp mn = (0,01÷0,02).A = (1,7÷3,4) mm Theo bảng 3-1 chọn mn = 2,5 Sơ bộ chọn góc nghiêng � = 10o Tổng số răng của hai bánh : 2 A cos β 2.170 cos10 o Zt... 19 Đồ án thiết kế máy Thiết kế hộp giảm tốc bánh răng trụ hai cấp khai triển Lực tác dụng lên bánh răng được chia làm 3 thành phần chính : lực vòng P, lực hướng tâm và lực dọc trục Pa Lực vòng : 2, Mx 2.9,55.10 6.5,29 P= = = 1798N d 77.730 Lực hướng tâm : P.tgα n 1798.tg 20 0 Pr = = = 663N cos β cos β Lực dọc trục : Pa = P.tag� = 1798.tag� = 296 N Hình 4.1 Biểu diễn lực tác dụng trên bánh răng cấp. .. 1,5.1,8 Bánh nhỏ : [σ]u1 = 1,5.215 = 119,1N/mm2 1,5.1,8 Bánh lớn : [σ]u2 = 4.1.3 Sơ bộ chọn hệ số tải trọng k K = 1,3 SVTH: Nguyễn Trọng Tuấn Anh - 11CDT1Trang 15 Đồ án thiết kế máy Thiết kế hộp giảm tốc bánh răng trụ hai cấp khai triển 4.1.4 Chọn hệ số chiều rộng bánh răng ΨA = b/A = 0,4 4.1.5 Xác định khoảng cách trục  1,05.106 A ≥ (i + 1)3   [σσ i  tx 2  k.N   ψ θθ  A 2 Ѳ’ là hệ số phản ánh