PHỤ LỤC            

Lời nói đầu....................................................................................................................... 1

Phụ lục.............................................................................................................................. 3

Phần I: Chọn động cơ điện và phân phối tỉ số truyền.............................................. 4

Phần II: Thiết kế bộ truyền xích.................................................................................. 7

Phần III: Thiết kế bộ truyền bánh răng.................................................................... 13

I: Chọn vật liệu và xác định ứng suất cho phép............................................. 13

II:Thiết kế bộ truyền cấp nhanh....................................................................... 15

III:Thiết kế bộ truyền cấp chậm....................................................................... 21

Phần IV: Thiết kế trục, tính toán then và chọn ổ lăn.............................................. 26

I : Thiết kế trục.................................................................................................... 26

II: Tính toán then................................................................................................ 38

III: Chọn ổ lăn..................................................................................................... 38

Phần V: Thiết kế vỏ hộp và các chi tiết khác........................................................... 42

 I: Vỏ hộp.............................................................................................................. 42

II: Chốt định vị.................................................................................................... 43

III: Que thăm dầu................................................................................................ 44

IV: Nút tháo dầu.................................................................................................. 44

V: Nút thông hơi.................................................................................................. 44

VI: Nắp quan sát................................................................................................. 45

Phần VI: Phương pháp bôi trơn................................................................................. 46

Phần VII: Dung sai lắp ghép các chi tiết trên trục................................................. 47

Kết luận........................................................................................................................... 49

Tài liệu tham khảo........................................................................................................ 50

LỜI NÓI ĐẦU

Môn học Nguyên lý chi tiết máy là một trong những môn học cơ sở giúp cho sinh viên chuyên ngành cơ khí có kiến thức chuyên môn cơ bản về nguyên lý máy. Đây là môn học đóng vai trò quan trọng trong chương trình đào tạo kỹ sư và các cán bộ kỹ thuật giúp hiểu rõ nguyên lý làm việc và các phương pháp tính toán các chi tiết phục vụ cho các máy móc ngành công - nông nghiệp, giao thông vận tải,.v.v..

Thiết kế đồ án chi tiết máy là sự kết hợp chặt chẽ giữa lý thuyết và thực nghiệm, từ đó sinh viên có cơ hội tổng kết lại những lý kiến thức và làm quen với công việc thiết kế.

Thiết kế và phát triển hệ thống truyền động là vấn đề quan trọng trong cơ khí. Hiểu biết, nắm vững và vận dụng tốt lý thuyết vào thiết kế các hệ thống truyền động là những yêu cầu rất cần thiết đối với sinh viên, kỹ sư cơ khí. Đối với các hệ thống truyền động thường gặp thì hộp giảm tốc là một bộ phận không thể thiếu. Đồ án thiết kế hệ thống truyền động cơ khí giúp sinh viên tìm hiểu và thiết kế hộp giảm tốc, củng cố lại các kiến thức đã học, giúp sinh viên có cái nhìn chi tiết hơn về thiết kế cơ khí.

Em xin chân thành cảm ơn các thầy (cô) trong bộ môn đã tận tình giúp đỡ em, đặc biệt là thầy giáo hướng dẫn.

Tp Hồ Chí Minh, ngày … tháng …năm 20…    

Sinh viên thực hiện

……………

PHẦN I: CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN VÀ PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN

I.   Chọn động cơ điện

1. Hiệu suất của hệ thống

Hiệu suất chung:                                                                              

η =  η_br². η_ol⁴ . η_x . η_nt.

Tra bảng 2.3 trang 19 tài liệu [I] ta có:

Η_br = 0,97 : Hiệu suất bộ truyền bánh răng.

η_ol = 0.995 : Hiệu suất ổ lăn.

η_x = 0,97 : Hiệu suất bộ truyền xích để hở

η_nt = 1 : Hiệu suất nối trục.

=> η =0,97² . 0,995⁴ . 0,97 . 1 = 0.895

3. Xác định tốc độ động cơ

Ta lại có:  n_sb= n_t.u

mà: u = u_h . u_x  => n_sb = u_h . u_x . n_t

Tra bảng 2.4 tài liệu [I] Chọn u_h = 10, u_x = 3

=>n_sb = 48,5.3.10 = 1455 (vg/phút)

4. Chọn động cơ

Từ bảng P1.3 tài liệu [I]. Chọn động cơ: 4A112M4Y3 

 II. Phân phối Tỉ số truyền

Tỉ số truyền chung: u=  u_n.u_c.u_x =  3,57.2,74.3 =29,34

P₄ = P_lv = 4,8 (Kw)

PHẦN II:  THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN XÍCH

I. Thiết kế bộ truyền xích

1. Chọn loại xích

Ta có: Công suất P_x = 4,97 Kw, số vòng quay n_x = 146 vg/ph.

momen xoắn T = 325092 N.mm, tỷ số truyền u_x = 3

Dựa vào yêu cầu của bộ truyền ngoài, tải trọng nhỏ, vận tốc thấp nên ta chọn loại xích con lăn 1 dãy.

2. Thông số bộ truyền

- Chọn số răng đĩa xích nhỏ theo công thức:

Z₁ = 29 – 2u_x = 29 – 2.3  =  23 (răng)

- Số răng đĩa xích lớn:

Z₂ = u_x.z₁ = 3.23 = 69 (răng)

- Xác định hệ số điều kiện sử dụng xích k:

k = k₀. k_a. k_dc. k_bt. k_d. k_c

Theo công thức 5.3 tài liệu [I]

Công suất tính toán và điều kiện đảm bảo chỉ tiêu độ bền mòn.

P_t = P.k.k_Z.k_n£[P].    (1)

Trong đó: P_tx, P, [P]: Lần lượt là công suất tính toán, công suất cần truyền (P=P_III), công suất cho phép.

P_t = 4,97.2,1.1,09.1,37 = 15,6 (Kw)

Với n₀₁ = 200(vg/ph). Tra bảng 5.5 tài liệu [I] ta chọn được bộ truyền xích:

Bước xích  p = 31,75(mm).

 [P] = 19,3(kW)

d_c= 7,95(mm) ( Đường kính chốt xích)

B=22,61(mm)  ( Chiều dài ống xích)

P_t = 15,6(kW) < [P] = 19,3 (kW).

Điều kiện : i £ [i].

[i]: Số lần va đập cho phép trong một giây.

Tra theo bảng 5.9 tài liệu [I]. ta có: [i] = 25

Vậy  i = 2< [i] =25.     => Thoả mãn

3.   Kiểm nghiệm xích về độ bền

Với cả bộ truyền xích bị quá tải lớn khi mở máy hoặc thường xuyên chịu tải trọng va đập trong quá trình làm việc cần tiến hành kiểm nghiệm về quá tải theo hệ số an toàn.

Tra bảng 5.10 tài liệu [I] với bước xích p =31,75mm và n₁ = n_x = 146

Ta tìm được  [S] = 8,5

Vậy S = 22,54> [S] =8,5 Þ Bộ truyền xích đảm bảo độ bền.

PHẦN III: THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG

Các thông số kĩ thuật:

. Thời gian phục vụ : L = 7 năm

Quay 1 chiều, tải va đập nhẹ, 300 ngày/ năm , 2 ca /ngày, 1 ca 8 giờ

.Bánh răng cấp nhanh: Bánh răng trụ răng nghiêng

-    Tỷ số truyền : U_n = 3,57

-    Số vòng quay trục dẫn : n₁ = 1425 vg/ph

-    Mômen xoắn trên trục dẫn: T₁ = 35787 N.mm

.Cặp bánh răng cấp chậm: bánh răng trụ răng thẳng

-    Tỷ số truyền : U_c = 2,74

-    Số vòng quay trục dẫn : n2 = 601,25 vg/ph

-    Mômen xoắn trên trục dẫn: T₂ = 123264 N.mm

I.  Chọn vật liệu chế tạo bánh răng và xác định ứng suất cho phép

Do bộ truyền có tải trọng trung bình và không có yêu cầu gì đặc biệt. Theo bảng 6.1 tài liệu [1] ta chọn:

-  Bánh dẫn (bánh nhỏ) : Thép C45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB = 241 ÷ 285.  Chọn HB₁= 245.

-  Bánh bị dẫn (bánh lớn) : Thép C45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB = 192÷ 240,  Chọn HB₂=230.

II. Tính toán bộ truyền cấp nhanh: bộ truyền bánh trụ răng nghiêng trong hộp giảm tốc phân đôi

1.  Xác định sơ bộ khoảng cách trục

Vì vị trí của các bánh răng đối với các ổ trong hộp giảm tốc không đối xứng và HB 350 nên ta chọn 0,3  (Tra bảng 6.6 tài liệu [I]): 0,53.(u+1)=0,53.0,3.(4,79+1)=0,87 (công thức 6.16 tài liệu [I]).

2. Xác định các thông số ăn khớp

· Xác định modun m:

Theo bảng 6.17 tài liệu [I]:

m = (0,01÷0,02).a_w1 = (0,01÷0,02).110 = (1,10 ÷ 2,20) mm

Theo bảng 6.8 tài liệu [I]: Chọn m = 2 (mm)

· Xác định số răng và góc nghiêng β:

Góc nghiêng răng thỏa điều kiện 30˚<β < 40˚. Chọn sơ bộ   β=35˚ .cosβ =0,82

III. Tính toán cấp chậm: Bánh răng trụ răng thẳng

1.  Xác định sơ bộ khoảng cách trục

=> Chọn a_w2 = 150 mm.

2.  Xác định các thông số ăn khớp

·        Xác định modun m:

Theo bảng 6.17 tài liệu [I]:

m = (0,01÷0,02). a_w2 = (0,01÷0,02).150 = (1,5 ÷ 3) mm

Theo bảng 6.8 tài liệu [I]: Chọn m = 2 (mm)

→ Chọn số răng bánh nhỏ: z₃ = 40 răng

→ z₂ = u₂. Z₁ = 2,74.40 = 109,6

→ Chọn số răng bánh lớn:  z₄ =110 răng

PHẦN IV: THIẾT KẾ TRỤC,TÍNH TOÁN THEN VÀ CHỌN Ổ LĂN

I .Thiết kế trục

1.   Chọn vật liệu

Chọn vật liệu chế tạo trục là thép 45, tôi cải thiện. Ứng suất xoắn cho phép của trục vào nhỏ và trục ra lớn nên ta chọn trục I, trục II là 15 (MPa) và của trục III là 30 (MPa). 

2. Tính sơ bộ trục

Vì trục I nối với động cơ qua khớp nối nên đường kính sơ bộ của trục I là

d1 = (0,8 ÷1,2).d_dc

Với d_dc = 32 (Tra bảng P1.7 tài liệu [I])

=> Trục I: d₁  = 30 (mm)

Trục II: d₂  = 30 (mm)

Trục III: d₃  = 40 (mm)

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

Quy ước kí hiệu:

+ k: Số thứ tự trục trong hộp giảm tốc

+ i: Số thứ tự của tiết diện trục trên đó lắp các chi tiết tham gia truyền tải trọng:

i = 0 và 1: các tiết diện lắp ổ

i = 2…s : là số chi tiết quay

+ l_k1: Khoảng cách trục giữa các gối đỡ 0 và 1 trên trục thứ k

+ l_ki:  Khoảng cách từ gối đỡ 0 đến tiết diện thứ I trên trục thứ k

+ l_mki: Chiều dài mayo của chi tiết thứ i (lắp trên tiết diện i) trên trục k

+ l_cki: Khoảng công-xôn trên trục thứ k, tính từ chi tiết thứ i ở ngoài hộp giảm tốc đến gối đỡ

+ b_ki: Chiều rộng vành bánh răng thứ i trên trục k

Chiều dài mayơ đĩa xích và bánh răng:

+ Trục I:  l_m1 = (1,2 ÷ 1,5).d₁ = (36÷45)

Chọn l_m13  =  l_m14  = 40 (mm)

+ Trục II: l_m2 = (1,2 ÷ 1,5).d₂ = (36 ÷ 45)

Chọn l_m22 = l_m24 = 40 (mm). Chọn l_m23 = 45 (mm)

+ Trục III: l_m3=(1,2 ÷ 1,5).d₃=(48 ÷60). chọn l_m32=l_m33 =55 (mm)

Phân tích lực tác dụng lên trục

· Trục I

Trong mặt phẳng  yOz

-F_z13.24,25 + F_y13.49,5+F_y14.154,5 + F_z14.24,25 + F_ly11.204=0

=>  F_ly11 =  -881(N)

*F_ly10+ F_ly11 + F_y13 + F_y14 = 0

= > F_ly10  =  -881(N)

Trong mặt phẳng xOz

-F_x12 .72,5 - F_x13 .49,5 - F_x14.154,5+F_lx11.204=0

= > F_lx11 = 1562,84 (N)

= >  F_lx10 = 1385,12 (N)

·Trục III

Trong mặt phẳng yOz:

-F_y32 .102+F_ly31.204 + F_y33.276=0

= > F_ly31.= -3783,2 (N) =>F_ly30 = 1694 (N)

Trong xOz:

- F_x32.102 + F_lx31.204 = 0

=> F_lx31=1540,8 (N)=> F_lx30= 1540,8 (N)

Kiểm nghiệm các trục về độ bền mỏi:

· Với thép 45, có σ_b = 600 MPa:

+ Tra bảng 10.7 tài liệu [I], hệ số kể đến ảnh hưởng của trị số ứng suất trung bình đến độ bền mỏi:Với σ_b = 600 Mpa, Ψ_σ = 0,05, Ψ_τ = 0

Các trục của HGT đều quay, ứng suất uốn thay đổi theo chu kỳ đối xứng, do đó σ_aj tính theo công thức 10.22 tài liệu [I], σ_mj =0 . Vì trục quay 1 chiều nên ứng suất thay đổi thay đổi theo chu kì mạch động,do đó tính theo công thức10.23 tài liệu [I].

Dựa vào kết cấu và biểu đồ moment trục ta thấy các tiết diện nguy hiểm cần được kiểm tra độ bền mỏi:

Trục I: Tiết diện (10) lắp nối trục, tiết diện (12) lắp bánh răng, tiết diện (11) lắp ổ lăn.

Trục II: Tiết diện( 21) và tiết diện (22) lắp bánh răng.

Trục III: Tiết diện (31) lắp bánh răng,tiết diện (32) lắp ổ lăn và tiết diện (33) lắp bánh xích.

Chọn lắp ghép: Các ổ lăn lắp ghép trên trục theo kiểu k6, lắp bánh xích ,nối trục, bánh răng theo kiểu k6 kết hợp lắp then. 

III. Chọn ổ lăn

1. Trục I

a. Chọn sơ bộ ổ lăn:

Vì tổng lực dọc trục F_a1 bằng 0, nên chỉ có lực hướng tâm nhưng do tải trọng khá lớn và yêu cầu nâng cao độ cứng , chọn ổ bi đỡ 1 dãy, cỡ nặng có kí hiệu:  405 có C= 29,2 (kN), C_o = 20,8 (kN), D = 80 (mm), d = 25 (mm) (bảng P2.7 tài liệu [I]).

b. Kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh

Với ổ bi đỡ 1 dãy  ta có công thức :

Q_t = X₀.F_r + Y₀.F_a

Trong đó : Q_t  là tải trọng tĩnh qui ước

X₀, Y₀ là hệ số tải trọng hướng    tâm và dọc trục.

Theo bảng 11.6 tài liệu [1] với ổ bi đỡ 1 dãy ta có X₀ = 0,6 ; Y₀ = 0,5

Q_t11 = X₀.F_r11 + Y₀.F_a11 =0,5.1916,9

       = 958,45 (N) = 0,958 (kN) < C₀ = 20,8 (kN)

=> Thoả mãn khả năng tải tĩnh

3.   Trục III

a.   Chọn sơ bộ ổ lăn

Với đường kính ngõng trục d = 45(mm), tải trọng nhỏ và chỉ có lực hướng tâm, ta chọn ổ bi đỡ 1 dãy cỡ nhẹ có kí hiệu 209 có: C = 25,7 (KN), Co = 18,1 (KN), D = 80(mm), d=45 (mm) (bảng P2.7 tài liệu [I])  

c.   Kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh

Với ổ bi đỡ 1 dãy ta có công thức :

Q_t = X₀.F_r + Y₀.F_a

Trong đó :Q_t  là tải trọng tĩnh qui ước

X₀, Y₀ là hệ số tải trọng hướng tâm và dọc trục.

Theo bảng 11.6 tài liệu [I] với ổ bi đỡ 1 dãy ta có X₀ = 0,6 ; Y₀ = 0,5

Q_t30 = X₀.F_r30 + Y₀.F_a30 = 0,6.4084,93

= 2450,96 (N) = 2,45 (kN) < C₀ = 18,1 (kN)        

=> Thoả mãn khả năng tải tĩnh.

PHẦN V: THIẾT KẾ VỎ HỘP VÀ CÁC CHI TIẾT KHÁC

 I. Vỏ hộp

Chọn vật liệu:

- Ta chọn vỏ hộp đúc,vật liệu là gang xám GX 15_32

- Chọn bề mặt lắp ghép giữa nắp hộp và thân hộp đi qua đường tâm các trục để việc tháo lắp các chi tiết được thuận tiên và dễ dàng hơn.

V. Nút thông hơi

Khi làm việc nhiệt độ trong hộp tăng lên. Để giảm áp suất và điều hòa không khí bên trong và bên ngoài hộp, người ta dùng nút thông hơi( hình vẽ cửa thăm). Nút thông hơi thường được lắp trên cửa thăm hoặc vị trí cao nhất của lắp hộp.

 VI. Nắp quan sát                                                

 Để kiểm tra quan sát các chi tiết máy trong hộp, trên đỉnh hộp có làm cửa thăm. Cửa thăm được đậy bằng lắp trên có nút thông hơi. Kích thước cửa thăm chọn theo bảng 18.5, tài liệu [II].

PHẦN VI: PHƯƠNG PHÁP BÔI TRƠN

 - Do ổ làm việc lâu dài,tốc độ làm viêc thấp,nhiệt độ làm việc < 150⁰C nên ta bôi trơn bằng mỡ.Theo bảng 15-15 ta chọn mỡ LGMT2

- Ta dùng vòng phớt để che kín ổ lăn.

KẾT LUẬN

Qua thời gian làm đồ án môn học thiết kế hệ thống truyền động cơ khí, em đã nắm vững hơn về cách phân tích một công việc thiết kế, cách đặt vấn đề cho bài toán thiết  kế.

Vì đặc trưng nghiên cứu của môn học là tính hệ truyền động nên qua đó giúp cho sinh viên có cách xử lý sát thực hơn và biết cách  kết hợp với những kiến thức đã được học để tính toán và chọn ra phương án tối ưu cho thiết kế.

Dù đã cố gắng hoàn thành đồ án này với cường độ làm việc cao, kỹ lưỡng và có sự hướng dẫn rất cụ thể của quý thầy cô khoa Cơ khí nhưng do hiểu biết còn hạn chế và chưa có kinh nghiệm thực tiễn nên chắc chắn đồ án này còn có nhiều thiếu sót và bất cập. Vì vậy, em rất mong sự sửa chữa và đóng góp ý kiến của quý thầy cô để em được rút kinh nghiệm và bổ sung thêm kiến thức.

Em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ của quý thầy cô khoa Cơ khí và sự hướng dẫn tận tình của thầy: T.S ………….. để em hoàn thành đồ án môn học 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 , tập 1 và tập 2, Nhà xuất bản Giáo dục , 1999.

[2] .Trần Hữu Quế, Vẽ kỹ thuật cơ khí, tập 1,  Nhà xuất bản giáo dục,2006.

[3].  Văn Hữu Thịnh, Nguyễn Minh Kỳ. Thiết kế đồ án chi tiết máy. Nhà xuất bản Đại học Quốc gia TP. HCM, 2016.

 "TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"