LỜI NÓI ĐẦU
Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí là nội dung không thể thiếu trong chương trình đào tạo kỹ sư cơ khí. Đồ án môn học Chi tiết máy là môn học giúp cho sinh viên có thể hệ thống hoá lại các kiến thức của các môn học như: Chi tiết máy, Sức bền vật liệu, Dung sai & lắp ghép, Vẽ kỹ thuật .... đồng thời giúp sinh viên làm quen dần với công việc thiết kế và làm đồ án chuẩn bị cho việc thiết kế đồ án tốt nghiệp sau này.
Nhiệm vụ được giao là thiết kế hệ dẫn động tơì keó gồm có hộp giảm tốc bánh răng và bộ truyền đai. Hệ được dẫn động bằng động cơ điện thông qua bộ truyênf đai tới hộp giảm tốc và sẽ truyền chuyển động tới tang quay.
Do lần đầu tiên làm quen thiết kế với khối lượng kiến thức tổng hợp còn có những mảng chưa nắm vững cho nên dù đã rất cố gắng tham khảo các tài liệu và bài giảng của các môn có liên quan song bài làm của em không thể tránh được những sai sót. Em rất mong được sự hướng dẫn và chỉ bảo thêm của các thầy trong bộ môn để em cũng cố và hiểu sâu hơn , nắm vững hơn về những kiến thức đã học hỏi được.
Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn các thầy trong bộ môn, đặc biệt là thầy:…............... đã trưc tiếp hướng dẫn, chỉ bảo cho em hoàn thành tốt nhiệm vụ được giao .
Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn!
Hà nội, ngày…tháng…năm 20…
Sinh viên thực hiện
……………
CHƯƠNG I: CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN
Đ1.CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN
1.1.Xác định công suất đặt trên các trục động cơ
1.2.Xác định sơ bộ số vòng quay đồng bộ của động cơ điện
nsb = nct.usb
Trong đó:
- nct : số vòng quay của trục máy công tác
- v [m/s] là vận tốc dài của băng tải
- D [mm] là đường kính tang qua:
Tỷ số truyền của hệ thống
usb = usbH usbBtng
Trong đó:
- usbH là tỷ số truyền của hộp (chọn theo bảng 2.4 tài liệu TTTKHDĐCK - T1)
- usbBtng là tỷ số truyền sơ bộ Bộ truyền ngoài (chọn theo bảng 2.4 tài liệu TTTKHDĐCK - T1). Chọn usbH = 10
Chọn usbBtng =uđai = 4 (thỏa mãn nằm trong khoảng từ 3 đến 5)
usb = 10.4=40
nsb = 39,32.40 = 1572,8 (v/ph)
1.3.Chọn động cơ
Khi đã có được Pyc và số vòng quay sơ bộ nsb, ta có thể chọn quy cách động cơ theo bảng P1.3(tr237_TK1)thỏa mãn điều kiện:
Động cơ được chọn có các thông số sau:
Ký hiệu động cơ điện: 4A132S4Y3
Công suất danh nghĩa Pđc =7,5 (kW)
Số vòng quay thực nđc =1455 (v/ph)
Hệ số quá tải Tk/Tdn =2,0 >Tmm/T1=1,5
Khối lượng 77 kg
Đường kính trục động cơ 38mm (Bảng P1.7_TK1_tr242)
Đ2. PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN
2.1.xác định tỷ số truyền chung
uc = ndc/nct
nđc(v/ph) là số vòng quay của động cơ đã chọn
nct(v/ph) là số vòng quay của trục máy công tác
uc =1455/39,32=37,00
2.2.Xác định tỷ số truyền của bộ truyền trong hộp
ung = uc/uh
Dựa trên quan điểm về mối tương quan kích thước giữa HGT và bộ truyền ngoài, ta chọn tỷ số truyền uđai=3
uh=37,00/3 = 12,33
- ung là tỷ số truyền của bộ truyền ngoài HGT (là bộ truyền đai)
- uh là tỷ số truyền của HGT
Lại có uh=u1.u2 với u1,u2 lần lượt là tỉ số truyền của hai cặp bánh răng ăn khớp
Chọn phương án phân phối tỉ số truyền uh theo phương pháp giảI bàI toán đa mục tiêu.
Đ3.TÍNH CÁC THÔNG SỐ TRÊN CÁC TRỤC
3.1.Số vòng quay trên các trục
Số vòng quay của động cơ
nđc=1455 [v/ph]
Số vòng quay của trục 1
n1= nđc/uđai = 1455/3 =485[v/ph]
Số vòng quay của trục 2
n2 =n1/u1 = 485/4,398=110,28 [v/ph]
Số vòng quay của trục 3
n3=n2/u2=110,28/2,80=39,38[v/ph]
3.2.Công suất trên các trục
Công suất trên trục 3
P3=Pct/ỗot.ỗk=5,88/0,98.1=6,00
Công suất trên trục 2
P2 = Pct/hol .hbr =6,00 / 0,99.0,98 =6,18 [Kw]
Công suất trên trục 1
P1 = P2 / hol .hbr = 6,18/0,99.0,98 =6,37 [Kw]
Công suất thực trên trục động cơ
Pđc = P1 / hol .hđai = 6,37/0,99.0,95 =6,77 [Kw]
3.3.Mômen xoắn trên các trục
Từ công thức: Ti = 9,55.106.Pi/ni ta tính được:
Mômen xoắn trên trục động cơ
Tđc = 9,55.106.Pđc/nđc = 9,55.106.6,77/1455 = 44435,39 (Nmm)
Mômen xoắn trên trục I
TI = 9,55.106.PI/nI = 9,55.106.6,37/485= 125429,897 (Nmm)
Mômen xoắn trên trục II
CHƯƠNG II: THIẾT KẾ CÁC BỘ TRUYỀN
Đ1.THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI THANG
Các thông số đầu vào:
+> Công suất thực của động cơ : P/dc=6,77 kW
+> Số vòng quay trục động cơ : ndc=1455 v/ph
+> Tỉ số truyền : uđ=3,00
+> Góc nghiêng đường nối tâm 2 bánh đai : 30o
1.1.Chọn loại đai:
Từ hình 4.1 (TKI_tr59) với công suất cần truyền 6,77 kW;
Số vòng quay động cơ 1455 v/ph ta chọn tiết diện đai Á
Các số liệu kích thước đai tra bảng 13.3(TLI_tr22) như sau:
b0 =14 mm
b = 17 mm
h = 10,5 mm
y0 = 4,0 mm
A1 = 138 mm2
l0 = 2240 mmChiều dài giới hạn : 800 ữ 6300 mm
Khối lượng 1 m đai : 0,18 kg/m
Từ bảng 13.5 (TLI_tr23) cho d1min=125 mm
1.2. Xác định các kích thước và thông số bộ truyền :
1.2.1.Chọn đường kính bánh đai nhỏ :
Ta có : d1=(1,1ữ1,2)d1min
=(1,1ữ1,2).125
=137,5ữ150 (mm)
Từ bảng 4.26 (TKI_tr67) chọn d1=140 mm
Đ2. THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN CẤP NHANH (BÁNH TRỤ RĂNG THẲNG)
1.Chọn vật liệu.
Vật liệu làm bánh răng đáp ứng các đòi hỏi sau:
- Vật liệu làm bánh răng phải thoả mãn các yêu cầu về độ bền bề mặt để tránh hiện tượng tróc mỏi, mài mòn, dính răng… và độ bền uấn trong quá trình làm việc. Cho nên vật liệu làm bánh răng thường là thép có chế độ nhiệt luyện hợp lý hoặc được làm bằng gang hay các vật liệu không kim loại khác.
- Theo yêu cầu của đề bài thì bộ truyền bánh răng thẳng phải truyền được công suất tối đa chính là công suất truyền lớn nhất của trục I là 6,37 (kW) ứng với chế độ trung bình cho nên vật liệu làm bánh răng thuộc nhóm I có độ cứng đạt HB £ 350.
- Để đảm bảo chỉ tiêu kinh tế ta phải chọn vật liệu và phương pháp gia công hợp lý để cho cặp bánh răng có thời gian sử dụng không được chênh lệch nhau không quá nhiều.
Căn cứ vào các tiêu chuẩn đó và Bảng 6.1 (Trang 92-Tập 1:Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí) ta xác định sơ bộ vật liệu làm cặp bánh răng như sau:
Bánh nhỏ: Chọn vật liệu thép C45 và chế độ nhiệt luyện là tiến hành tôi cải thiện sau khi gia công có các thông số kỹ thuật (độ cứng,giới hạn bền và giới hạn bền chảy) lần lượt như sau:
HB = 241 ¸ 285; sb1 = 850 MPa ; sch 1 = 580 Mpa
Vậy ta chọn độ cứng của bánh răng 1 là HB1 = 245.
Bánh lớn: Chọn vật liệu thép C45 cũng tiến hành tôi cải thiện sau khi gia công có các thông số về vật liệu (độ cứng, giới hạn bền và giới hạn bền chảy) lần lượt như sau:
HB = 192 ¸ 240; sb2 = 750 MPa ; sch2 = 450 Mpa
Vậy ta chọn độ cứng của bánh răng 2 là: HB2 = 230.
7. Kiểm nghiệm răng về quá tải.
Để bộ truyền khi quá tải (xảy khi mở máy hoặc hãm máy... Lúc đó momen xoắn tăng đột ngột) không bị biến dạng dư, gẫy giòn lớp bề mặt của răng hoặc biến dạng dư, phá hỏng tĩnh mặt lượn chân răng thì ứng suất tiếp xúc cực đại sHmax và ứng suất uốn cực đại sF1max luôn luôn phải nhỏ hơn ứng suất quá tải cho phép [sH]max và [sF1]max.
Kết luận: Vậy cặp bánh răng ta đã tính toán được ở trên hoàn toàn đảm bảo được rằng bộ truyền cấp nhanh làm an toàn.
Đ3.TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN CẤP CHẬM (BÁNHTRỤ RĂNG NGHIÊNG)
3.1.Chọn vật liệu.
Theo bảng 6.1[TK1_tr92] chọn:
Bánh nhỏ : Thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB 241 ¸ 285 có:
sb3 = 850 MPa ;sch3 = 580 MPa. Chọn HB3 = 260 (HB)
Bánh lớn : Thép 45, tôi cải thiện đạt đọ rắn HB 241...285 có:
sb4 = 850 MPa ;sch4 = 580 MPa. Chọn HB4 = 245 (HB)
3.7. Kiểm nghiệm răng về quá tải
Để tránh biến dạng dư hoặc gẫy giòn lớp bề mặt, ứng suất cực đại không được vượt quá một giá trị cho phép
Hệ số quá tải: Kqt=Tmax/T1=1,5
CHƯƠNG V : THIẾT KẾ TRỤC
I.Chọn vật liệu : Chọn vật liệu chế tạo các trục là thép 45 có , ứng suất uốn cho phép
II.Tính sơ đường kính trục :
1.Với trục 1 :
Với T1 = 125429,897 Nmm : mômen xoắn trên trục I
IV.Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực :
Chiều dài moay ơ bánh đai :
lmđ = (1,2ữ1,5)d1
= (1,2ữ1,5).35 = 42ữ52,5 mm
=> lmđ = 65 mm
Chiều dài moay ơ bánh răng 1,2 có kể đến chiều rộng bánh răng : b = 60,9 mm => lm1,2 = 65 mm
Chiều dài moay ơ bánh răng 3,4 có kể đến chiều rộng bánh răng : b = 67,5 mm => lm3,4 = 80 mm
Từ bảng 10.3(TKI_tr189)chọn :
- k1 : khoảng cách từ mặt mút của ch tiết quay đến thành trong của hộp hoặc giữa các chi tiết quay . k1 = 10 mm
- k2 : khoảng cách từ mặt mút của ổ đến thành trong của hộp . k2 = 8 mm
- k3 : khoảng cách từ mặt mút của chi tiết quay đến nắp ổ . k3 = 15 mm
- hn chiều cao nắp ổ và đầu bulông . hn = 15 mm
Đ2.THIẾT KẾ TRỤC II
2.1.Xác định các khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm dặt lực :
Ta có : l22 = 65 mm ; l23 = 147,5 mm ; l21 = 220 mm
Từ chương 2 _ Thiết kế các bộ truyền _ ta có :
Lực tác dụng từ bộ truyền cấp nhanh_bánh trụ răng thẳng lên trục :
Lực vòng : Ft = 3206,69 N => Ft1 = Ft2 = 3206,69 N
Lực hướng tâm : Fr = 1191,28 N => Fr1 = Fr2 = 1191,28 N
Lực tác dụng từ bộ truyền cấp chậm_bánh trụ răng nghiêng lên trục :
Lực vòng : Ft3 = 8919,57 N
Lực hướng tâm : Fr3 = 3346,86 N
Đ3.THIẾT KẾ TRỤC III
3.1.Xác định các khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm dặt lực :
Ta có : l32 = l23 = 147,5 mm ; l33 = l31 + lc33 = 220 + 119,5 = 339,5 mm
Từ chương 2 _ Thiết kế các bộ truyền _ ta có :
Lực tác dụng từ bộ truyền cấp chậm_bánh trụ răng nghiêng lên trục :
Lực vòng : Ft4 = 8919,57 N
Lực hướng tâm : Fr4 = 3346,86 N
Lực dọc trục : Fa4 = 2101,92 N
Chọn khớp nối trục vòng đàn hồi theo mômen xoắn T3 = 1455,05 Nm
Từ bảng 16.10a (TK2_tr69) có :
d = 63 mm D0 = 200 mm l1 = 48 mm
D = 260 mm z = 8 D3 = 48 mm
CHƯƠNG IV : CHỌN Ổ LĂN
Đ1.CHỌN Ổ LĂN CHO TRỤC VÀO CỦA HỘP GIẢM TỐC (TRỤCI)
1.1.Chọn loại ổ :
Xét tỉ số Fa/Fr : ta thấy tỉ số Fa/Fr = 0 vì Fa = 0, tức là không có lực dọc trục nên ta chọn loại ổ là ổ bi đỡ một dãy, có sơ đồ bố trí như sau:
Dựa vào 
đường kính ngõng trục d1A =d1B = 40 mm, tra bảng P2.7[TKI_tr255] chọn loại ổ bi đỡ cỡ nhẹ có kí hiệu : 208
Đường kính trong d = 40mm, đường kính ngoài D = 80 mm
Khả năng tải động C = 25,6 kN, khả năng tải tĩnh Co = 18,1 kN;
B =18(mm) r = 2,0 (mm)
Đường kính bi db = 12,7 (mm)
CHƯƠNG V.THIẾT KẾ VỎ HỘP GIẢM TỐC, BÔI TRƠN VÀ ĐIỀU CHỈNH ĂN KHỚP
1.Tính kết cấu của vỏ hộp:
Chỉ tiêu của vỏ hộp giảm tốc là độ cứng cao và khối lượng nhỏ. Chọn vật liệu để đúc hộp giảm tốc là gang xám có kí hiệu GX 15-32.
Chọn bề mặt ghép nắp và thân đi qua tâm trục .
Các kích thước cơ bản được trình bày trong bảng2.
2. Bôi trơn trong hộp giảm tốc:
2.1.Bôi trơn bánh răng
Do vận tốc vòng của cấp nhanh v1=1,986 m/s <12 m/s nên ta dùng phương pháp bôi trơn ngâm dầu.
Lấy chiều sâu ngâm dầu lớn nhất khoảng1/6 bán kính của bánh răng lớn
2.2.Bôi trơn ổ.
Để bôi trơn ổ ta dùng phương pháp bôi trơn định kì bằng mỡ với các ổ nằm trên thành hộp.
2.3.Dầu bôi trơn hộp giảm tốc :
Chọn loại dầu ôtô máy kéo AK15 để bôi trơn hộp giảm tốc.
3.Lắp bánh răng lên trục và điều chỉnh sự ăn khớp:
3.1.Lắp bánh răng lên trục
Để lắp bánh răng lên trục ta dùng mối ghép then và chọn kiểu lắp là H7/k6 vì nó chịu tải vừa và va đập vừa.
3.2. Điều chỉnh sự ăn khớp:
Để điều chỉnh sự ăn khớp của hộp giảm tốc bánh răng trụ này ta chọn chiều rộng bánh răng nhỏ tăng lên 10 % so với chiều rộng bánh răng lớn.
3.3. Kết cấu bánh răng, nắp ổ, cốc lót …
Vật liệu bánh răng bằng thép, quy mô sản xuất nhỏ, đơn chiéc. Dùng phương pháp dập tạo phôi. Bánh răng lớn được chế tạo lõm dạng nan hoa ở giữa kết hợp với đục lỗ để giảm khói lượng bánh răng và dễ dàng trong vận chuyển cũng như kẹp chặt khi gia công.
CHƯƠNG VI. LẮP GHÉP VÀ DUNG SAI
1.Chọn kiểu lắp
Ưu tiên sử dụng hệ thống lỗ vì khi đó có thể tiết kiệm được chi phí gia công nhờ giảm bớt được số lượng dụng cụ cắt và dụng cụ kiểm tra khi gia công lỗ .
Kiểu lắp phối hợp trên bản vẽ : lắp nắp ổ lăn lên vỏ H7/d11 ;lắp bạc chặn giữa bánh răng và ổ lăn H7/h6 ; lắp báng răng lên trục H7/k6
Để thuận tiện khi lắp ổ lăn ta chọn kiểu lắp ổ lăn lên trục k6 ; kiểu lắp ổ lăn lên vỏ hộp H7, cho cả ba cặp ổ .
Sai lệch giới hạn của kích thước then theo chiều rộng b - h9
Sai lệch giới hạn của rãnh then trên trục , ghép trung gian - N9
2 . Dung sai
Để lắp ghép vòng trong lên trục và vòng ngoài lên vỏ ,người ta sử dụng các miền dung sai tiêu chuẩn của trục và lỗ theo TCVN 2245-7 phối hợp với các miền dung sai của các vòng ổ.
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 cám ơn thầy giáo hướng dẫn: …………., 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
[TK1] - Trịnh Chất, Lê Văn Uyển - Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí, tập 1 - NXBGD Hà Nội 2001.
[TK2] - Trịnh Chất, Lê Văn Uyển - Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí, tập 2 - NXBGD Hà Nội 2001.
[TL2] - Ninh Đức Tốn - Dung sai và lắp ghép. Nxb Giáo Dục. Hà Nội 2004.
[TL1] - Nguyễn Trọng Hiệp - Chi tiết máy, tập 1, 2. NxbGiáoDục. Hà Nội 1994.
[TK]- Nguyễn Trọng Hiệp,Nguyễn Văn Lẫm-Thiết kế chi tiết máy -.Nxb Giáo Dục.Hà Nôị 2003
"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"