đồ án chi tiết máy thiết kế hộp giảm tốc

ồế ề số 4- phương án 7




!"
!!#$
%&'(&)*+, /
0%&)*1./2.&
34%56
00%56776556
'48&9:.&77;<57<
ồế ề số 4- phương án 7
Đề bài cho:F= 12kN, v=0.4m/s , D=0.45m=450mm.
Hình vẽ:
•
=>./?@%
1 : Động cơ điện
2 : Khớp nối
3 : Hộp giảm tốc trục vít 1 cấp
4 : Khớp nối chữ thập
5 : Cặp bánh răng hở
6 : Bộ phận công tác
Thời hạn làm việc: 6 năm.
Hệ số làm việc ngày: K
ngày
= 0,3.
Hệ số làm việc năm: K
năm
= 0,6.
 A:B:CDE&F*G&H>%

ồế ề số 4- phương án 7
I7J.Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí, tập 1; tác giả Trịnh Chất- Lê Văn Uyển.
I<J.Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí, tập 2; tác giả Trịnh Chất- Lê Văn Uyển.
IKJ.Cơ sở thiết kế máy; tác giả Nguyễn Hữu Lộc.
&L.7: M$N0$O"P
;M%
7'QR,?2.&,1./(DSE,L.E&:TE,UF?V./,W%
Công suất yêu cầu đặt lên trục động cơ xác định theo công thức:
Trong đó :
Công suất của bộ phận công tác P
ct
:
Số vòng quay trên trục công tác n
ct
:
Theo công thức (2.16) ta có.
(vg/ph)
Moment tải
Moment tải trung bình :
P
ct
=3.26 (kW)
Hiệu suất hệ dẫn động η :
Theo công thức (2.9) :
Trong đó η
1
,η
2
,η
3

… là hiệu suất của các bộ truyền và các cặp ổ trong hệ thống dẫn động.
ồế ề số 4- phương án 7
Theo đề bài thì :
: hiệu suất của khớp.
: hiệu suất bộ truyền trục vít.

: hiệu suất bộ truyền bánh răng trụ để hở

:hiệu suất một cặp ổ lăn.
Tra bảng (2.3), ta được các hiệu suất :
vậy 0.69
Công suất yêu cầu đặt lên trục động cơ là :
(kW)
<'QR,?2.&(WXV(YZ[./\DF]?8./XV,UF?V./,W?:C.%
Số vòng quay trên trục công tác n
ct
:
Theo công thức (2.16) ta có:
Tỷ số truyền toàn bộ của hệ thống dẫn động
Trong đó :
u
tv
là tỉ số truyền của truyền động trục vít hộp giảm tốc 1 cấp.
u
brh
là tỉ số truyền của truyền động bánh răng trụ để hở .
Theo bảng 2.4 .
u
tv
= 30

u
brh
= 5
ồế ề số 4- phương án 7
Số vòng quay sơ bộ trên trục động cơ n
sb
Theo công thức (2.18) ,ta có
(vg/ph)
Số vòng quay đồng bộ
(vg/ph)
Trong đó :
f : tần số của dòng điện xoay chiều ( thường sử dụng f = 50 Hz )
p : số đôi cực ( chọn p = 1 )
K'&^.?V./,W%
Ta có: P
yc
= 4.91 (kW)
n
sb
= 2550 (vg/ph)
n
db
= 3000 (vg/ph )
 &^.?V./,W'
Tra bảng P1.3 ta chọn được loại động cơ 4A100L2Y3 (Liên Xô chế tạo) có các
thông số sau :
P
dc
= 5.5 kW
n

đc
=2880 vg/ph
Khối lượng: 42 kg
Đường kính trục động cơ : d
dc
= 42 mm (tra bảng 1.7)
Kiểm tra động cơ đã chọn :
Theo điều kiện 2.6 : (thỏa)
Theo điều kiện 2.19 : (thỏa)
_$N0$O"P%
 &`.XYEa(YE=D]b.
Tỷ số truyền chung của hệ dẫn động được xác định theo công thức (3.23)
Theo công thức (3.24) ta có
ồế ề số 4- phương án 7
Ta chọn u
brh
= 5
Chọn =35
 QR,?2.&,1./(DSEc*>*d.c(YZ[./\DF]E=e.,R,E=f,.
 1./(DSEE=e.,R,E=f,
Trên trục công tác ( trục IV)
P
IV
= P
ct
= 3,26 (kW)
Trên trục III
Trên trục II
Trên trục I ( trên trục động cơ )
 >*d.Eg>h.E=e.,R,E=f,

Trục I
(N.mm)
Trục II
(N.mm)
Trục III
(N.mm)
Trục IV
(N.mm)
i#0$%
ồế ề số 4- phương án 7
=f,
&1./(Y
 I II III IV
1./(DSEjGk_
5.5 4,69 4,67 3,48 3,26
a(YE=D]b.D
1 33.9 1 5
0YZ[./\DF].jZ/;4&_
2880 2880 85 85 17
>*d.Eg>h.j**_
1061,43 39119,14 52420,95 263421,89
l'!!O"P
7'&^.ZmEB:CD%
Tính sơ bộ vận tốc trượt: Theo công thức 7.1[1]
Tra bảng: 7.2 Ta chọn vật liệu làm bánh vít là đồng thanh không thiếc và đồng thau. Cụ
thể là dùng đồng thanh nhôm sắt БpA Ж 9-4 đúc bằng khuôn li tâm . Vì tải trọng là
trung bình →chọn vật liệu làm trục vít là thép C45,tôi bề mặt đạt độ rắn HRC=45. Bề
mặt ren được mài,đánh bóng.
Tra bảng 7.1[1] ta được:
Ứng suất tiếp xúc cho phép

Dùng nội suy ta được :
<'QR,?2.&+./(DSE,&>4&n4%
Bộ truyền làm việc một chiều:
=0,25.400+0.08.200 =116(Mpa)
Hệ số tuổi thọ:
Trong đó:
= 60
Trong đó :
n
i
: số vòng quay
t
i
: tổng số giờ làm việc của bánh răng đang xét
T
2
: momen xoắn trục bánh vit
ồế ề số 4- phương án 7
Trong đó: L = 6 năm ( số năm làm việc)
K'C(YEDo:E&^%
K
FL
= : theo công thức 7.9
Chu kì thay đổi ứng suất tương đương:
N
FE
= 60n2
i
t
i

Trong đó :
n
i
: số vòng quay
t
i
: tổng số giờ làm việc của bánh răng đang xét
T
2
: momen xoắn trục bánh vit
N
FE
= 60*n
2
n
i
t
i
= 60n
2
t
i
Mà: 6.365.0.25.0.65.24 = 8541h
Trong đó L số năm làm việc
t
i
=
Vy :N
FE
= 60.n2.8541.0,414 = 5.3

=> K
FL
= = 0.83
Theo công thức 7.6 [1] ta có:
[ ] = [ ]* K
FL
= 116 * 0.83 = 96.28MPa
Từ công thức 7.14[1]
Ứng suất tiếp xúc cho phép khi quá tải :
Ứng suất uốn cho phép khi quá tải :
p'9.&E>R.E&:TEGTXVE=D]b.%
F'9.&E>R.E&:TEGT
Với tỉ số truyền
Chọn sơ bộ K
H
= 1,2
Tính sơ bộ hệ số đường kính trục vít q theo công thức thực nghiệm:
\ = 0,28*z
2
= 0,28*35 =9.8
Vậy chọn Hệ số đường kính q =10 tra bảng 7.3[1]
Theo công thức 7.16[1]
Chọn
Môdun của trục vít là công thức 7.17[1]:
Chọn m = 6.3 theo tiêu chuẩn.
Tính chính xác lại
ồế ề số 4- phương án 7
Chọn
Hệ số dịch chỉnh:
Thỏa mãn điều kiện dịch chỉnh - 0,7<X<1,7

X':q*./&:C*=r./XR.&Z9EZb?VXb.E:T4gs,%
Tính chính xác vận tốc trượt sơ bộ:
Trong đó
Hệ số tải trọng
[1]
• Tải trọng tĩnh
• Tra bảng 7.6[1] chọn cấp chính xác bộ truyền là 8
• Tra bảng 7.7[1] hệ số tải trọng động
Tra bảng 7.2[1] ta được
Ứng suất tiếp xúc trên mặt răng bánh vít:
T
2
=391191.mm
Ðiều kiên về độ bền tiếp xúc được thỏa mãn.
Vậy không cần chọn lại vật liệu.
Hiệu suất bộ truyền trục vít ( công thức 7.22[1]):
theo nội suy
,':q*./&:C*=t./XR.&Z9EZb?VXb.DY.%
Trong đó:
ồế ề số 4- phương án 7
Tra bảng 7.8[1] thu được
Vậy ứng suất sinh ra là:
Ðiều kiên về độ bền uốn được thỏa mãn.
u'9.&Bv,ER,wf./Be.E=f,
Lực vòng trên bánh vít có trị số bằng lực dọc trục trên trục vít
Lực vòng trên trục vít có trị số bằng lực dọc trục trên bánh vít
Lực hướng tâm trên trục vítcó trị số bằng lực hướng tâm trên bánh vít
[1]
Chọn góc ăn khớp
x'H./E&1./(Y

&1./(Y,WXH.
Số ren trục vít 1
Số răng bánh vít 35
Tỉ số truyền thực tế u 35
Môdun m 6.3 mm
Hệ số đường kính q 10 mm
Hệ số dịch chỉnh x -0.28 mm
Góc vít 6 rad
Vận tốc trượt 0.26 m/s
Hiệu suất bộ truyền hs 77 %
Mô men xoắn trên trục bánh vít 391191 Nmm
Cấp chính xác 8
&1./(Y&y.&&^,
Khoảng cách trục 140 mm
Đường kính vòng chia trục vít 63 mm
Đường kính vòng chia bánh vít 220.5 mm
Đường kính vòng đỉnh trục vít 75.6 mm
Đường kính vòng đỉnh bánh vít 229.6 mm
ồế ề số 4- phương án 7
Đường kính vòng đáy trục vít 47.88 mm
Đường kính vòng đáy bánh vít 201.85 mm
Đường kính ngoài bánh vít 242.2 mm
Chiều dài phần cắt ren trục vít 56.7 mm
Chiều rộng bánh vít 57 mm
Góc ôm 51.88 Độ
l'O"Pzz
{
7'&^.ZmEB:CD%
Theo bảng 6.1[1] chọn:
Bánh nhỏ: thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB 180…350 chọn HB=225

σ
b
= 750MPa
σ
ch
= 450Mpa
Bánh lớn: thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB 180…350 chọn HB=210
σ
b
= 600 MPa
σ
ch
= 340Mpa
F'
QR,?2.&+./(DSE,&>4&n4%
Theo bảng 6.2 [1] đối với thép 40 tôi cải thiện :
Giới hạn mỏi tiếp xúc :
Hệ số an toàn tiếp xúc :
S
H
= 1.1
Giới hạn bền uốn :
Hệ số an toàn uốn :
S
F
= 1,75
ồế ề số 4- phương án 7
X.0Y,&DGyE&F]?o:+./(DSE,W(|G&:E&}ZbE:T4gs,%
Theo CT6.5 [1] :
Chọn sơ bộ

Theo CT6.1a [1] :
Với cấp chậm sử dụng bánh răng thẳng :
0YE&F]?o:,&DGy+./(DSEE~W./?~W./%
Chọn sơ bộ : K
FL2
= 1
: K
FL1
= 1
Theo CT6.2a [1] với bộ truyền quay 1 chiều K
FC
= 1,ta được :
w'•./(DSE\DREH:,&>4&n4%
ồế ề số 4- phương án 7
Theo CT6.13 và CT6.14 [1] :
<'&:TEGTXVE=D]b.
F'QR,?2.&(WXVG&>H./,R,&E=f,%
Theo CT6.15a [TL1] :
Theo bảng 6.6 [TL1] chọn : (vị trí bánh răng đối xứng đối với các ổ trong hộp
giảm tốc)
Theo bảng 6.5 [1] với răng thẳng chọn : K
a
=49,5
Theo CT6.16 [1] :
Do đó theo bảng 6.7 [TL1] dùng nội suy ta tính được:
(sơ đồ 5)
Lấy a
w2
= 278 (mm)
X'QR,?2.&,R,E&1./(Yr.G&34%

Theo CT6.17 [1] :
(mm)
Theo bảng 6.8 [1] chọn môđun pháp : m = 5 (mm)
Theo CT6.31 [1] :
0Y=r./XR.&.&€%
ồế ề số 4- phương án 7
Chọn Z1 = 19 răng
0Y=r./XR.&B3.%
z
2
= u
1
.z
1
= 5.19 = 95
E•(YE=D]b.E&v,%
9.&B):F
‚
%
Chọn aw = 285 mm
>?@G&1./,L.w2,&,&•.&'
Theo CT6.27 [1] : góc ăn khớp :
K':q*./&:C*=r./Zb?VXb.E:T4gs,%
Theo CT6.33 [TL1] :
Theo bảng 6.5 [TL1] : Z
m
= 274 Mpa
1/3
Theo CT6.34 [TL1] :
Với bánh răng thẳng : theo CT6.36a [1] :

Với
ồế ề số 4- phương án 7
Đường kính vòng lăn bánh nhỏ :
Theo CT6.40 [1] :
Theo bảng 6.13 [1] : chọn cấp chính xác 9.
Do đó theo bảng 6.16 [1] : chọn g
0
= 82.
Theo CT6.42 [1] :
Với (theo bảng 6.15 [1])
Do đó
Với (mm)
Theo bảng 6.14 [1] với cấp chính xác 9 và v < 2,5 mm :

Theo CT6.33 [TL1] :
MPa
Theo CT6.1 [1] với v = 0,423 m/s ; Z
v
= 1
với cấp chính xác động học là 9,chọn cấp chính xác về mức tiếp xúc là 9, khi đó cần gia
công đạt độ nhám R
a
= 1,25 . . . 0,63
do đó Z
R
= 1
Với d
a
< 700 mm ; K
xH

= 1
ồế ề số 4- phương án 7
Do đó theo CT6.1 và CT6.1a [TL1] :
MPa
thỏa mãn điều kiện bền
p':q*./&:C*=r./Zb?VXb.DY.%
Theo bảng 6.7 [1] :
Theo bảng 6.14 [1] : với v < 2,5 m/s và cấp chính xác 9 :
Đối với bánh răng thẳng chọn
Theo CT6.47 [1] :
Trong đó theo bảng 6.15 [TL1] :
theo bảng 6.16 [TL1] :
Do đó theo CT6.46 [TL1] :
Do đó :
Với :
ồế ề số 4- phương án 7
Với bánh răng thẳng :
Số răng tương đương :
Theo bảng 6.18 [1] dùng nội suy ta được :
Với m = 5 mm
(bánh răng phay)
( mm)
Do đó theo CT6.2 [TL1] và CT6.2a [TL1] :
MPa
MPa
Thay các giá trị vừa tính được vào công thức trên :

Mpa
MPa
thỏa mãn điều kiện bền uốn.

ồế ề số 4- phương án 7
u':q*./&:C*=r./Zb\DREH:%
Theo CT6.48 [TL1] : với
MPa < MPa
Theo CT6.49 [TL1] :
MPa < MPa
MPa < MPa
thỏa mãn điều kiện quá tải
x'R,E&1./(YG9,&E&~3,XVE=D]b.
Khoảng cách trục a
w
=285 mm
Mô đun pháp m = 5mm
Chiều rộng vành răng b
w
= 142.5 mm
Tỉ số truyền u
m
= 5
Góc nghiêng của răng
Số răng bánh răng Z
1
= 19
Z
2
= 95
Hệ số dịch chỉnh x
1
= 0
x

2
= 0
Đường kính vòng chia
mm
mm
Đường kính vòng lăn
Đường kính đỉnh răng
mm
mm
ồế ề số 4- phương án 7
Đường kính đáy răng
mm
mm
ƒ'9.&,R,Bv,E=>./XVE=D]b.XR.&=r./'
l'!!
7'&^.ZmEB:CD
Chọn vật liệu chế tạo trục là thép C40XH tôi có HRC 50 (bảng 6.1[1] ) có
.
Ứng suất xoắn cho phép
<'QR,?2.&(WXV?~„./G9.&E=f,
Theo công thức 10.9[1]
Trong đó:
T- Môment xoắn , Nmm
-Ứng suất xoắn cho phép,Mpa Lấy =20 Mpa
=f,?V./,W%
Mômen cần truyền :
Đường kính trục động cơ: tra bảng phụ lục 1.7[1]
=f,jE=f,E=f,Z9E_: Vì trục I nối với động cơ qua khớp nối nên đường kính sơ bộ của
trục I là:
nên ta chọn

Với d
1
= 30 chon b
0I
= 19 mm (tra bảng 10.2[1])
=f,j=f,XR.&Z9E_%
Chọn
ồế ề số 4- phương án 7
Tra bảng 10.2[1]
Với thì chiều rộng ổ lăn.
K'QR,?2.&G&>H./,R,&/:…F,R,/Y:?†ZA,R,?:q*?‡EBv,%
F'=2(Y,R,G&>H./,R,&
k
1
= 10 (mm) : khoảng cách từ mặt mút của chi tiết quay đến thành trong của hộp
hoặc khoảng cách giữa các chi tiết quay.
k
2
= 8 (mm) : khoảng cách từ mặt mút ổ đến thành trong của hộp.
k
3
= 10 (mm) : khoảng cách từ mặt mút của chi tiết quay đến nắp ổ
h
n
= 15 (mm) : chiều cao nắp ổ và đầu bu-lông
=f,:
Đường kính ngoài bánh vít =190 mm
+l
11
= (0,9 1)D

am2
= 171 190 chọn l
11
=180mm
với :
-
=f,
- Chọn sơ bộ chiều dài mayo bánh vít:
-
-
-
-
ồế ề số 4- phương án 7
-