LỜI NÓI ĐẦU

   Thiết kế và phát triển những hệ thống truyền động là vấn đề cốt lõi trong cơ khí. Mặt khác, một nền công nghiệp phát triển không thể thiếu một nền cơ khí hiện đại. Vì thế tầm quan trọng của các hệ thống dẫn động cơ khí là rất lớn. Hiểu biết lý thuyết và vận dụng nó trong thực tiễn là một yêu cầu cần thiết đối với một người kỹ sư.

   Để nắm vững lý thuyết và chuẩn bị tốt trong viểc trở thành một người kỹ sư trong tương lai. Đồ án môn học thiết kế hệ thống truyền động cơ khí trong ngành cơ khí là một môn học giúp cho sinh viên ngành cơ khí làm quen với những kỹ năng thiết kế, tra cứu và sử dụng tài liệu được tốt hơn, vận dụng kiến thức đã học vào việc thiết kế một hệ thống cụ thể. Ngoài ra môn học này còn giúp sinh viên cũng cố kiến thức của các môn học liên quan, vận dụng khả năng sáng tạo và phát huy khả năng làm việc theo nhóm.

   Trong quá trình trình thực hiện đồ án môn học này, chúng em luôn được sự hướng dẫn tận tình của thầy:………..….. và các thầy bộ môn trong khoa cơ khí. Em xin chân thành cảm ơn các thầy đã giúp đỡ chúng em hoàn thành đồ án môn học này.

   Em xin chân thành cảm ơn!

                                                                   Thành phố HCM, ngày…tháng…năm 20..

                                                                     Sinh viên thực hiện

                                                                   …………..

CHƯƠNG 1.CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN

Thông số đầu vào:

· Lực vòng trên băng tải (2F) : 3000 (N).

· Vận tốc xính tải (v) : 1,6 (m/s).

· Số răng đĩa xích tải (z) : 9 (răng).

· Bước xích tải (p) : 110 (mm).

· Số năm làm việc (a) : 5 (năm).

1.1. Tính chọn động cơ

1.1.1 Loại động cơ

Động cơ được chọn là loại động cơ điện xoay chiều không đồng bộ ba pha roto lồng sóc do kết cấu đơn giản, giá thành hạ, dễ bảo quản, làm việc tin cậy có thể mắc trực tiếp vào lưới điện ba pha không cần biến đổi dòng điện, hiệu suất và công suất phù hợp với sự làm việc của hệ thống...

1.1.2 Các yêu cầu đối với động cơ

· Có công suất ít nhất phải bằng công suất làm việc chia cho hiệu suất và số vòng quay đồng bộ xấp xỉ bằng số vòng quay sơ bộ tính toán.

· Khi động cơ làm việc quá  tải thì nhiệt độ phát ra vẫn không quá nhiệt độ cho phép, trục động cơ vẫn làm việc ổn định.

1.1.3 Tính toán

Với:P₁, P₂, P₃ và t₁, t₂, t₃ là các công suất và thời gian làm việc tương ứng với các chế độ làm việc mở máy, bình thường và non tải.

Theo sơ đồ tải trọng, ta có P₁ không tính đến vì thời gian khởi động nhỏ không đáng kể; P₃=0,8P₂; t₁»0, t₂=70%, t₃=30%. Công suất khi làm việc ở chế độ bình ổn là:

P₂=P_lv =4,8 (kW)

-P_lv : là công suất trên trục tang quay hoặc đĩa xích (kW).

-F : là lực kéo băng tải hoặc đĩa xích (N).

-v : là vận tốc băng tải hoặc xích tải (m/s).

Với các giá trị tỷ số truyền thành phần được chọn theo giới thiệu của Bảng 2.4 (Trang 21 - Tập 1: Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí) và Bảng 3.1 (Trang 43 - Tập 1: Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí):

u_đai=2,5  ;  u_h=6  ;  u = 2,5.6 = 15

Số vòng quay của trục máy công tác (đĩa xích tải): n_lv=60000.v/(zt)=60000.1,6/(9.110)=96,97 (v/ph).

Trong đó:

- v : là vận tốc băng tải hoặc xích tải (m/s).

- z : là số răng đĩa xích tải.

- t: là bước xích tải (mm).

 n_sb =96,97.15 = 1450,05 (v/ph)

1.1.4 Lựa chọn động cơ

Dựa vào các số liệu vừa tính toán, tra bảng P1.3 ta chọn động cơ số hiệu 4A132S4Y3.

CHƯƠNG 2. THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI

Thông số đầu vào:

· Công suất (P_đc) :  5,59 (kW).

· Số vòng quay trên trục động cơ (n_đc) :  1455 (v/ph).

· Momen xoắn trên trục động cơ (T_đc) :   36690(Nmm).

· Tỉ số truyền (u_đ) :  2,51.

2.1. Chọn loại đai và tiết diện đai

Theo (bảng 4.1 thiết kế T1, tr 59) với công suất P_đc = 5,59 (kW) và số vòng quay n_đc =  1455 (v/ph) ta chọn tiết diện đai A.

2.2. Tính đường kính bánh đai nhỏ

Theo (công thức (4.1) thiết kế T1, tr 53) ta có: d₁ = 5,4  = 5,4  =  179,4(mm)

Theo (bảng 4.13 thiết kế T1, tr 59) chọn đường kính bánh đai nhỏ d₁= 180 (mm), (d₁ chọn theo dãy tiêu chuẩn sau (mm) : 63, 71, 80, 90, 100, 112, 125, 140, 160, 180, 200, 224, 250, 280, 315, 355, 400, 450, 450, 560, 630, 710, 800, 900, 1000).

2.3. Tính vận tốc đai

v₁=πd₁n₁/60000=π.180. 1455/60000 =  13,7(m/s)  <  = 25 (m/s) (với đai thang thường).

2.4. Chọn hệ số trượt tương đối, tính đường kính bánh đai lớn

Theo (công thức 4.2 thiết kế T1, tr 53), chọn  = 0,01, đường kính bánh đai lớn:

d₂ = d₁.u/(1- ) = 180.2,51/(1-0,01) = 456,4 (mm).

Theo (bảng 4.26 thiết kế T1, tr 67) chọn đường kính bánh đai lớn d₂ theo tiêu chuẩn: d_­2 = 450(mm).

2.10. Xác định các kích thước chủ yếu của đai

Chiều rộng bánh đai: B=(z-1)t+2e

Trong đó:

z=3 ; t=15 ; e=10 ; h₀=3,3 (bảng 4.21 thiết kế T1, tr 63)

Suy ra: B=50 (mm) ; d_n1= 146,6 (mm) ; d_n2= 506,6 (mm).

2.11. Lực căng đai ban đầu

Ta có: F_o=Aσ_o=zA₁σ_o=3.81.1,8 = 437,4 (N).

CHƯƠNG 3. THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG TRONG HỘP GIẢM TỐC

Thông số đầu vào:

· Công suất (P₁) :  5,26 (kW).

· Momen xoắn  (T₁) :   86650(Nmm).

· Số vòng quay  (n₁) :  579,7 (v/ph).

· Tỉ số truyền  (u₁) :  2,54.

3.1. Chọn vật liệu và xác định ứng suất cho phép

Chọn vật liệu 2 cấp bánh răng như sau:

Cụ thể theo (bảng 6.1 thiết kế T1, tr 92) chọn:

Bánh nhỏ: Thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn

HB = 241 285, có  giới hạn chảy 850 MPa ,  giới hạn bền 580 MPa

Bánh lớn: Thép 45 tôi cỉa thiện đạt độ rắn

HB = 192 240 , có giới hạn chảy 750 MPa,  giới hạn bền 450 MPa.

3.3 Tính toán bộ truyền cấp chậm (bánh trụ răng nghiêng)

Thông số đầu vào:

· Công suất (P₂) :  5,05 (kW).

· Momen xoắn  (T₂) :   211340 (Nmm).

· Số vòng quay  (n₂) :   228,2(v/ph).

· Tỉ số truyền  (u₂) :  2,36.

3.3.3 Các thông số cơ bản của bộ truyền

Đường kính đỉnh răng:

d_a1 = d₁ + 2m = 72,53 + 2.1,5 = 75,53 mm

d_a2 = d₂ + 2m = 187,5 + 2.1,5 = 190,5 mm

Đường kính đáy răng:

d_f1 = d₁ – 2,5m = 72,53 – 2,5.1,5 = 68,78 mm

d_f2 = d₂ – 2,5m = 187,5– 2,5.1,5 = 183,75 mm

CHƯƠNG 4. TÍNH TOÁN 3 TRỤC CỦA HỘP GIẢM TỐC

Thông số đầu vào:

· Công suất (P₁) :  5,26 (kW).

· Momen xoắn  (T₁) :  86650 (Nmm).

· Số vòng quay  (n₁) :  579,7 (v/ph).

· Tỉ số truyền  (u₁) :  2,54.

· Công suất (P₂) :  5,05 (kW).

· Momen xoắn  (T₂) :  211340 (Nmm).

· Số vòng quay  (n₂) :  228,2 (v/ph).

· Tỉ số truyền  (u₂) :  2,36.

· Vì phân đôi cấp chậm nên :

4.1 Chọn vật liệu

Chọn vật liệu chế tạo các trục là thép C45 tôi, thường hóa có giới hạn bền ; và giới hạn chảy . Ứng suất xoắn cho phép.

4.2 Xác định tải trọng tác dụng lên các trục

Do đai tác dụng lên trục 1: F_r = 764 (N)= F_x12

Do xích tác dụng lên trục 3: F_r=6.10⁷k_xP₃/zpn₃

F_r = 6.10⁷.1,15.4,85/9.110.96,79=  3492,4 (N)= F_y34

Do cặp bánh răng trụ răng thẳng: xác định theo ( công thức 10.1 thiết kế T1, tr 184) .

4.3.2 Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực

Khoảng cách từ mặt mút của chi tiết quay đến thành trong của hộp: K₁ = 8

Khoảng cách từ mặt mút của ổ đến thành trong của hộp: K₂ = 8

Khoảng cách từ mặt mút của chi tiết quay đến nắp ổ: K₃ = 10

Chiều cao nắp ổ và đầu bulông: h_n = 15

Chiều dài mayơ bánh răng trụ trên trục I. Xác định theo ( công thức 10.10 thiết kế T1, tr 189) :

l_m12=l_m13 = (1,2...1,5)d₁ = (1,2...1,5).28,5 = 34,2...42,75 mm; Chọn l_m12=l_m13 = 35 mm

Chiều dài mayơ bánh răng trụ răng nghiêng trên trục II:

l_m22 = l_m23 = l_m24 = (1,2…1,5)d₂ = 37,26…46,575 mm; chọn l_m22 = l_m24 = l_m23 = 40 mm.

Chiều dài mayơ bánh răng trụ răng nghiêng trên trục III:

l_m32=l_m33= (1,2…1,5)d₃ = 61,25…76,56 mm. chọn l_m32 = l_m33 = 62 mm

Chiều dài mayơ nửa khớp nối trục vòng đàn hồi:

l_m34 = (1,4…2,5)d₃ = 71,46…127,6 mm. Chọn l_m34 = 100 mm

Chiều dài các đoạn trục: (khoảng cách từ gối đỡ 0 đến các chi tiết quay)

l₂₂ = 0,5(l_m22 + b_o2) + K₁ + K₂ = 0,5(40 +19) + 8 + 8 = 45,5 mm

l₂₃ = l₂₂ + 0,5(l_m22 + l_m23) + K₁ = 45,5 + 0,5(40 + 40) + 8 = 93,5 mm

l₂₄ = 2l­₂₃ – l₂₂ = 2.93,5 – 45,5 =141,5 mm

l₂₁ = 2l₂₃ = 2.93,5 = 187 mm

l­­₃₂ = l₂₂ = 45,5 mm

l₃₃ = l₂₄ = 141,5 mm

l₁₁ = l₂₁ = l₃₁ = 187 mm

l₃₃ = 2l₃₂ + (l_c33 + b₀₃) + K₃ + h_n = 231,5mm

l₃₄ = 2l₃₂ + (l_c34 + b₀₃) + K₃ + h_n = 212,5 mm

l₁₃ = l₂₃= 93,5 mm

l₁₂ = l_c12 = 0,5(l_m12 + b₀₁) + K₁ + h_n = 0,5(35 + 19) + 8 + 15 = 50 mm.

C. trục III:

Lực từ đĩa xích tác dụng lên trục:

F_y34 = F_r = 3492,4 (N)

Lực từ bánh răng bị dẫn 2,3 tác dụng lên trục:

F_y32 = F_y33 = 2106,6 (N)

F_x32 = F_x33 = 2646,37 (N)

F_z32 = F_z33 = 1653,4 (N)

M₃₃ = 204007,4 Nmm

M­₃₁ = 89056,2 Nmm

Mômen tương đương:

M_tđ30 = 0

M_tđ32 = 323386,2 Nmm

M_tđ33 = 475642,5 Nmm

M_tđ31 = 438802,7 Nmm

M_tđ34 = 429670,5 Nmm

CHƯƠNG 5. TÍNH TOÁN CHỌN Ổ

5.1 Trục I

Xét tỷ số  vì F_a = 0, nên ta chọn ổ bi đỡ 1 dãy cho các gối đỡ 0 và 1.

Dựa vào đường kính ngõng trục d₁₁ = 25 mm. Tra bảng P2.7  [1] chọn ổ bi đỡ cỡ nhẹ có ký hiệu 205; đường kính trong d = 25 mm; Đường kính ngoài D = 52 mm; Khả năng tải trọng động C = 11 kN; Khả năng tải trọng tĩnh C_o = 7,09 kN; B = 15 mm; r = 1,5 mm; đường kính bi = 7,94 mm.

5.2 Trục II

Để bù lại sai số về góc nghiêng của răng, đảm bảo cho các cặp răng ăn khớp ta chọn ổ trụ ngắn đỡ kiểu 2000.

Dựa vào đường kính ngõng trục d_21­ = 30 (mm). Tra bảng P2.8 tài liệu [1] chọn ổ trụ ngắn đỡ 2206 có: d = 30 (mm); D = 62 (mm); B = 16 (mm); Khả năng tải động C = 17,3 kN; Khả năng tải tĩnh C₀ = 11,4 kN.

5.3 Trục III

Vì tải trọng nhỏ và chỉ chịu lực hướng tâm do tổng lực dọc trục = 0, nên ta sử dụng ổ bi đỡ 1 dãy cho các gối đỡ 0 và 1.

Với đường kính ngõng trục d₃₀ = 45 mm. Theo bảng P2.7 tài liệu [1] ta chọn ổ bi đỡ cỡ nhẹ 209 có d = 45 (mm); D = 85 (mm); B = 19 (mm);  Khả năng tải động C = 25,7 kN; Khả năng tải tĩnh C₀ = 18,1 kN.

CHƯƠNG 6. TÍNH KHỚP NỐI VÀ THEN

6.1 Tính khớp nối

Thông số đầu vào:

Mômen cần truyền:              T=T₃=538240 (Nmm)

Đường kính trục truyền:      d₃= 45 (mm)

6.1.1 Tính chọn khớp nối

Tra bảng 16.10b [II]  với T=450 (Nm), ta được:

l₁=34 mm

l₃=28 mm

d_c= 14 mm

6.2 Tính then

6.2.1 Then trên trục I

Khi lắp bánh đai lên trục ta dùng then bằng để truyền mômen xoắn, kích thước của các then cho trong bảng .

Kiểm nghiệm độ bền của then tại tiết diện 12 .

Tại tiết diện 12:

Chọn l_t=(0,8…0,9)l_m12=(28…31,5)  l_t=30 mm.

Vậy chọn then trên trục I đủ bền.

CHƯƠNG 7. THIẾT KẾ VỎ HỘP GIẢM TỐC VÀ CÁC BỘ PHẬN KHÁC

7.1 Tính kết cấu của vỏ hộp

Vỏ hộp của hộp giảm tốc có nhiệm vụ đảm bảo vị trí tương đối giữa các chi tiết và bộ phận máy, tiếp nhận tải trọng do các chi tiết lắp trên vỏ truyền tới , đựng dầu bôi trơn, bảo vệ các chi tiết may tránh bụi bặm.

Chỉ tiêu cơ bản của hộp giảm tốc là độ cứng cao và khối lượng nhỏ, vì vậy vật liệu nên dùng của hộp giảm tốc là GX15-32.

* Mặt đế hộp: (khi có phần lồi)

S₁ = (1,4…1,7)d₁ = 21…25,5 mm lấy S₁ = 24 mm

S₂ = (1…1,1)d₁ = 15…16,5 mm lấy S₂ = 16 mm

Bề rộng mặt đế hộp: k₁ = 3.d₁ = 45mm; q  k₁ + 2. = 53 mm chọn q = 62 mm

* Khe hở giữa các chi tiết:

Giữa bánh răng với thành trong hộp: = 10 mm

Giữa đỉnh bánh răng lớn với đáy hộp: = 40 mm

Giữa mặt bên các bánh răng với nhau: = 10 mm

* Số lượng bulông nền: Z = 6

CHƯƠNG 8. DUNG SAI LẮP GHÉP

Dựa vào kết cấu làm việc, chết dộ tải của các chi tiết trong hộp giảm tốc mà ta chọn các kiểu lắp ghép sau:

1. Dung sai và lắp ghép bánh răng

Chịu tải vừa , thay đổi va đập nhẹ vì thế ta chọn kiểu lắp trung gian H7/k6.

2.  Dung sai lắp ghép ổ lăn

Khi lắp ổ lăn ta cần lưu y:

-  Lắp vòng trong trên trục theo hệ thống lỗ, lắp vòng ngoài vào vỏ theo hệ thống trục

-  Để các vòng ổ không trơn trựơt theo bề mặt trục hoặc lỗ hộp khi làm việc, chọn kiểu lắp trung gian có độ dôi cho các vòng quay

3. Dung sai khi lắp vòng lò xo ( bạc chắn ) trên trục tuỳ động

Vì bạc chỉ có tác dụng chặn các chi tiết trên trục nên ta chọn chế độ lắp có độ hở H8/h7.

4. Dung sai lắp ghép then lên trục

Theo chiều rộng ta chọn kiểu lắp trên trục là P9 và kiểu lắp trên bạc là D10.

KẾT LUẬN

   Sau một thời gian làm đồ án, dưới sự hướng dẫn chỉ bảo của các thầy giáo trong bộ môn, đặc biệt là thầy giáo hướng dẫn: ……………., đến nay đồ án của em đã hoàn thành đúng thời hạn đảm bảo các nhiệm vụ được giao.

   Qua quá trình làm đồ án đã giúp tôi làm quen với những công việc cụ thể của người kỹ sư cơ khí trong tương lai, phương pháp làm việc độc lập, sáng tạo, khoa học, kỷ luật, đồng thời đồ án đã giúp bản thân em củng cố thêm các kiến thức đã được học cũng như học hỏi được nhiều kiến thức và kinh nghiệm quý báu. Do thời gian có hạn và kiến thức thực tế còn hạn chế nên trong quá trình làm đồ án của em không tránh được những thiếu sót. Kính mong quý thầy cô chỉ bảo để đồ án của em được hoàn thiện hơn.

   Cuối cùng em xin cảm ơn thầy giáo: ………………, cùng các thầy trong bộ môn đã tận tình hướng dẫn cho em hoàn thành đồ án này.                                      

   Em xin chân thành cảm ơn!

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1]. Trịnh Chất, Lê Văn Uyển -Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí. Tập1.

[2]. Trịnh Chất, Lê Văn Uyển -Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí. Tập2. NXB Giáo dục. Hà Nội.

[3]. Nguyễn Trọng Hiệp -Chi tiết máy. Tập1,2. NXBGiáo dục. Hà nội 1994

[4]. Ninh Đức Tốn -Dung sai và lắp ghép.NXB Giáo dục. Hà nội 2004

[5]. Nguyễn Trọng Hiệp, Nguyễn Văn Lẫm -Thiết kế chi tiết máy. NXB Giáo dục.  

"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"