MỤC LỤC

MỤC LỤC.......1

1. Tính toán động học hệ dẫn động cơ khí. 4

1.1. Tính toán chọn động cơ điện. 4

1.2. Phân phối tỷ số truyền. 5

1.3. Xác định công suất, tần số quay và momen xoắn trên các trục. 5

2. Tính toán thiết kế bộ truyền động đai hình thang. 6

2.1. Chọn loại đai và tiết diện đai. 6

2.2. Xác định các thông số của bộ truyền. 6

3. Tính toán thiết kế hộp giảm tốc 1 cấp bánh răng trụ răng thẳng. 11

3.1. Tính toán bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng. 11

3.2. Tính toán điều kiện bôi trơn hộp giảm tốc một cấp bánh răng trụ. 20

3.3. Xác định các lực tác dụng lên các trục. 21

3.4. Tính toán các trục. 22

3.5. Tính chọn các ổ lăn. 35

3.6. Thiết kế vỏ hộp và các tiết máy phụ. 41

KẾT LUẬN…….54

TÀI LIỆU THAM KHẢO……….55

ĐỀ BÀI ĐỒ ÁN CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY

Nhóm: CSTKM-N01/20…

I. Số liệu cho trước

Sơ đồ hệ dẫn động cơ khí (hình 1); đồ thị thay đổi tải trọng (hình 2); các số liệu trong bảng 1; chế độ tải trọng có va đập nhẹ; bộ truyền quay 1 chiều.

II. Yêu cầu:

Thiết kế hệ dẫn động trên. Nội dung thiết kế gồm:

1. Phần thuyết minh

Phần thuyết minh được đóng quyển, trình bày trên khổ giấy A4 theo qui định chung. Trong Thuyết minh trình bày nội dung tính toán những vấn đề sau:

1.1. Tính toán động học hệ dẫn động.

1.2. Tính toán bộ truyền động đai thang.

1.3. Tính toán thiết kế hộp giảm tốc 1 cấp bánh răng trụ răng thẳng.

2. Phần bản vẽ

- 01 bản vẽ lắp hộp giảm tốc

- 01 bản vẽ chi tiết trục 1

- 01 bản vẽ chi tiết bánh răng

Phần thuyết minh

1. Tính toán động học hệ dẫn động cơ khí.

1.1. Tính toán chọn động cơ điện.

a) Chọn loại động cơ: chọn động cơ xoay chiều 3 pha không đồng bộ roto ngắn mạch.

b) Xác định công suất trên trục động cơ.

P₁, T₁- công suất lớn nhất và momen lớn nhất (cần phân biệt với công suất và momen khởi động) trong các công suất và momen có tác dụng lâu dài trên trục máy công tác, kW, Nmm, P₁=P_lv.

P_lv- công suất làm việc của hệ dẫn động(kW).

P_i, T_i- công suất và momen tác dụng trong thời gian t_i trên trục máy công tác, kW, Nmm. Các trị số T_i/T và t_i cho trên đồ thị thay đổi tải trọng.

Thay số được: P_ct = 15,936 kW

c) Xác định sơ bộ số vòng quay đồng bộ trên trục động cơ

N_lv- số vòng quay của trục ra (số vòng quay làm việc).

U_tsb- tỷ số truyền tổng sợ bộ của hệ dẫn động.

U_đsb- tỷ số truyền sơ bộ của bộ truyền động đai.

U_hsb- tỷ số truyền sơ bộ của hộp giảm tốc.

Chọn u_hsb =4, u_đsb=4 → n_sb=185.4.4= 2960 (vòng/phút).

d) Chọn động cơ điện

Với: P_đc, n­­­­­­­_đc, n_sb, T_K, T_DN - lần lượt là công suất, số vòng quay đồng bộ, số vòng quay đồng bộ sơ bộ, momen khởi động và momen danh nghĩa trên trục động cơ.

P_ct, T_mm, T- lần lượt là công suất cần thiết, momen mở máy và momen danh nghĩa của hệ dẫn động.

Thì chọn kiểu động cơ bảng 1.1.

1.2. Phân phối tỷ số truyền.

Tỷ số truyền tổng (là tỉ số truyền lý thuyết, tỷ số truyền thực tế xác định sau khi xác định đường kính tiêu chuẩn của các bánh đai và số răng các bánh răng trong hộp giảm tốc) của hệ dẫn động.

Lấy giá trị tỷ số truyền của hộp giảm tốc là u gần nhất với u_hsb àu=4

1.3. Xác định công suất, tần số quay và momen xoắn trên các trục.

a) Trục động cơ

P_đc = P_ct = 15,936 (kW).

n_đc = 2950(vg/ph).                

b) Trục 1

P₁= P­­­­­­­_ct= 15,936.0,95.0,99=14,987808 kW≈14,988 (kW).

n₁= (vg/ph) ≈739,82 (vg/ph).                               (1.10)

2. Tính toán thiết kế bộ truyền động đai hình thang.

2.1. Chọn loại đai và tiết diện đai.

- Chọn đai thang hẹp (v>25m/s). Loại tiết diện đai chọn theo công suất cần thiết và số vòng quay động cơ (theo bảng sau).

- Với số vòng quay động cơ là 2950 (vg/ph) và công suất cần thiết là 15,936 (kW) thì chọn tiết diện đai loại SPA.

2.2. Xác định các thông số của bộ truyền.

- Tính đường kính bánh đai nhỏ:

 d₁=1,2d_1min (mm).                                                                     (2.1)

d_1min=140 (mm) (mm) →d₁=1,2.140=168 (mm).

Lấy d₁ theo tiêu chuẩn: d_1tc= 160 (mm).

- Tính đường kính bánh đai lớn:

 d₂=u_đd₁(1-ε) (mm).                                                 (2.2)

Khi đó d₂ = 3,9875.160. (1-0,02) = 625,24 (mm).

Lấy d₂ theo tiêu chuẩn: d_2tc=630 (mm).

- Kiểm tra điều kiện: (tra h theo bảng trên)

0,55(d₁+d₂) +h ≤ a ≤ 2(d₁+d₂)

0,55(160+630) +10 ≤ 630,5355≤2(160+630) = 444,5≤630,5355≤1580 (thoả mãn)

- Tính chính xác khoảng cách trục a: a = 742,3388(mm).

Kiểm tra điều kiện:

0,55(d₁+d₂) +h ≤ a ≤ 2(d₁+d₂) = 0,55(160+630) +10 ≤ 742,3388≤2(160+630) = 444,5≤742,3388≤1580 (thoả mãn)

+ Đường kính ngoài của bánh đai:

d_a = d + 2h_0­.                                                  (2.13)

d_a1 = d₁+ 2h₀ = 160 + 2.3 = 166 (mm).

d_a2 = d₂+ 2h₀ = 630 + 2.3 = 636 (mm).

h₀ - khoảng cách từ lớp trung hoà đến đáy lớn tiết diện hình thang của đai.

3. Tính toán thiết kế hộp giảm tốc 1 cấp bánh răng trụ răng thẳng.

3.1. Tính toán bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng.

a) Chọn vật liệu

- Vì công suất bộ truyền nhỏ P₁ = 14,988 (kW) nên ta chọn vật liệu chế tạo cả 2 bánh răng cấp nhanh là thép nhóm 1, đồng thời chọn độ rắn của bánh nhỏ cao hơn bánh lớn là 10HB.

d) Xác định các thông số ăn khớp

- Xác định modun:

m = (0,01 - 0,02).a_w = 2,29 ÷ 4,58 (mm).                                      (3.17)

=> m = 3 mm.

Góc nghiêng của răng trên hình trụ chia β = 0.

Số răng bánh nhỏ: Lấy z₁ = 31 (răng).

Số răng bánh lớn: z₂= uz₁ = 4.31 = 124 (răng).

Tính số răng tổng: z_t = z₁ + z₂ = 31 + 124 = 155 (răng).                                                (3.22)

Làm tròn khoảng cách trục: a_w = 235 (mm).

Để đạt được khoảng cách trục này cần dùng bánh răng dịch chỉnh, cần tính các hệ số dịch chỉnh x₁, x₂.

Y= a_w / m - 0,5(z₁+z₂) = 235/3 - 0,5.155 = 0,8333.                                            (3.23)

Ky = 1000.y/z_t = 1000.0,8333/155 = 5,3761.                                                      (3.24)

Nội suy ra k_x =0,2188.

Tính chính xác lại các trị số ứng suất uốn cho phép:

Đường kính vòng đỉnh bánh lớn d_a2< 400 mm nên K_XF = 1; K_FC = 1 (Bộ truyền quay một chiều); Y_R = 1 (bánh răng phay); Y_S = 1,08 - 0,0695ln (m) =1,08 - 0,0695ln (3) = 1,0036:

[s_F1] =1,0036. 226,286 = 227,1 (MPa).

[s_F2] =1,0036.216 = 216,7776 (MPa).

Như vậy cả hai bánh răng đều thỏa mãn độ bền uốn.

g) Các thông số cơ bản của bộ truyền

Đường kính chia:                 

d₁ = mz₁ = 3.30 = 90 (mm).                                                                                    (3.61)

d₂= mz₂ = 3.120 = 360 (mm).                                                        

Đường kính lăn:                   

d_w2 = ud_w1 = 4.90 = 360 (mm).                                                                               (3.62)

Đường kính đỉnh răng:       

d_a1 = d₁ + 2(1+x₁-∆y) m = 90 + 2.3= 96 (mm).                                                (3.63)

d_a2 = d₂ + 2(1+x₂-∆y) m = 360 + 2.3= 366 (mm).

Đường kính đáy răng:                     

d_f1 = d₁ - (2,5-2x₁) m= 90 - 2,5.3= 82,5 (mm).                                                   (3.64)

d_f2 = d₂ - (2,5-2x₂) m = 360 - 2,5­.3 = 352,5(mm).

3.2. Tính toán điều kiện bôi trơn hộp giảm tốc một cấp bánh răng trụ.

- Bôi trơn hộp giảm tốc nhằm giảm mất mát do ma sát, giảm mòn răng, đảm bảo thoát nhiệt tốt và đề phòng các chi tiết máy bị han gỉ.

- Chọn phương pháp bôi trơn ngâm dầu: cho bánh răng hoặc các tiết máy phụ ngâm trong dầu chứa ở trong hộp và do v =3,48(m/s) ≤ 12(m/s).

- Với hộp giảm tốc 1 cấp bánh răng trụ, mức dầu thấp nhất phải ngập hết chân răng bánh lớn và mức dầu cao nhất không vượt quá 1/3 bán kính vòng đỉnh bánh lớn.

3.3. Xác định các lực tác dụng lên các trục.

- Các lực tiếp tuyến, lực hướng tâm và lực dọc trục tương ứng là F_x = F_t, F_y = F_r, F_z = F_a. Lực tác dụng lên trục bánh đai F_đ và lực tác dụng lên khớp nối F_k.

- Mỗi chi tiết máy quay lắp trên trục tham gia truyền tải trọng được ký hiệu bằng chỉ số k (số thứ tự trục chính) và i (số thứ tự tiết máy lắp trên trục từ trái qua phải).

- Ổ lăn trái kí hiệu là 0, ổ lăn phải ký hiệu là 1.

3.4. Tính toán các trục.

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

+ Chọn sơ bộ chiều rộng các ổ lăn.

Dựa theo đường kính sơ bộ của trục 2, d₂=60(mm)→chiều rộng ổ lăn b₀=31(mm).

+ Chiều dài mayơ bánh đai và các bánh răng trụ.

l_m= (1,2÷1,5) d,                                             (3.69)

Với: d - đường kính sơ bộ của trục

l_m1= (1,2÷1,5) d₁ = (1,2÷1,5)45 = 54÷67,5 (mm).

l_m2= (1,2÷1,5) d₂ = (1,2÷1,5)60 = 72÷90 (mm).

Chiều rộng bánh đai B = 50 (mm) < 1,5.45=67,5 (mm).

Chiều rộng vành răng bánh nhỏ b­₁ = 74,03 (mm) >1,5.45 = 67,5 (mm) → l_m13=70,03 (mm).

Chiều rộng vành răng bánh lớn b₂ = 67,3 (mm) >1,5.45 = 67,5 (mm) → l_m22= 67,3 (mm).

Chọn l_m12= 65 (mm).

Chiều dài mayơ nửa khớp nối (nối trục vòng đàn hồi): l_m23 = (1,4÷2,5) d₂= 84÷150 (mm).

Chọn l_m23 =120 (mm).

+ Các kích thước khác có liên quan đến chiều dài trục.

Chọn k­₁=10; k₂=6; k₃=12; h_n=15.

Chọn đường kính các đoạn trục dựa theo độ bền, theo tiêu chuẩn, theo điều kiện lắp ráp, theo điều kiện công nghệ:

d₁₀ = d₁₁ = 35 (mm); d₁₂ = 34 (mm); d₁₃ = 38 (mm);

d₂₁ = d₂₀ = 55 (mm); d₂₃ = 52 (mm); d₂₂ = 60 (mm).

Dựa theo đường kính trục nơi lắp bánh răng tra chiều sâu của rãnh then trên mayơ t₂ (giả sử có dùng then), sau đó kiểm tra điều kiện bánh răng liền trục theo công thức trên:

+ Bánh răng nhỏ:  d₁₃ = 38 (mm); t₂ = 3,3 (mm); d_f1 = 87,5 (mm); x₁₃ = 21,45 (mm) > 2,5.3 = 7,5 (mm); do không thoả mãn nên bánh răng được làm rời trục (cần dùng then).
+ Bánh răng lớn: d₂₂ = 60 (mm); t₂ = 4,4 (mm); d_f2 = 357,5 (mm); x₂₂ = 144,35 (mm) > 2,5.3 = 7,5 (mm); do không thoả mãn nên bánh răng được làm rời trục (cần dùng then).

* Tra các hệ số K_x, K_y

K_σdj và K_τdj xác định theo các công thức sau:

K_σdj = (K_σ/ε_σ +K_x -1)/K_y;                                                                                         (3.100)

K_τdj = (K_τ/ε_τ +K_x -1)/K_y;                                                                                          (3.101)

Do vật liệu chọn có σ_b = 750 (MPa) nên theo bảng ta có 𝛹_σ = 0,1, 𝛹_τ = 0,05.

Chọn phương pháp gia công: tiện R_a 2,5 …0,63. Nội suy với σ_b = 750 (MPa), ta được K_x = 1,09.

Bề mặt trục có lắp độ đôi (thường chọn k6). Tất cả đường kính trục 1 đều < 30 … 50 (mm) nên K_σ/ε_σ = 2,345; K_τ/ε_τ = 1,805. Tất cả đường kính trục 2 đều < 50… 100 (mm) nên K_σ/ε_σ = 2,86; K_τ/ε_τ = 2,215.

3.5. Tính chọn các ổ lăn.

a) Xác định phản lực ở các gối đỡ

- Phản lực gối đỡ để chọn ổ là phản lực khi tính trục (lực từ bánh đai F_đ ngược chiều với lực tiếp tuyến trên bánh răng tương ứng).

b) Chọn sơ bộ loại ổ và kích thước ổ

* Chọn sơ bộ loại ổ

- Trục 1: với đường kính ngõng trục, nơi lắp ổ lăn là d₁₀ = d₁₁ = 35 (mm), ta chọn ổ bi đỡ cỡ nặng, kí hiệu 407 cho cả hai gối đỡ trục 1, với khả năng tải động C = 43,6 (kN) và khả năng tải tĩnh C₀ = 31,9 (kN).

- Trục 2: với đường kính ngõng trục, nơi lắp ổ lăn là d₂₀ = d₂₁ = 55 (mm), ta chọn ổ bi đỡ cỡ nhẹ, kí hiệu 211 cho cả hai gối đỡ trục 2, với khả năng tải động C = 34 (kN) và khả năng tải tĩnh C₀ = 25,6 (kN).

c) Chọn cấp chính xác chế tạo ổ:

Chọn cấp chính xác 0.

Với ổ bi đỡ thì lực dọc trục F_a là tổng đại số các lực dọc trục ngoài: F_a = |F_at|. Do F_at = 0 thì X = 1; Y = 0; Q = VF_rk_dk_t, F_r là trị số lớn hơn trong hai trị số F_r0 và F_r1.

Tải trọng quy ước Q₀ (ổ 0) = 1,2.3,997 .1.1 = 4,7961(kN).
Tải trọng quy ước Q₁ (ổ 1) = 1,2.6,27 .1.1 = 7,524 (kN).

Q_E1 = 0,852.4,7961 =4,0862 (kN).

Q_E2=0,852.7,524 = 6,41 (kN).

C_d1 = Q_E1 < 43,6 (kN).

Như vậy các ổ trục 1 thoả mãn khả năng tải động.

C_d2 = Q_E2 < C₂ = 34 (kN).

Như vậy, các ổ trục 2 thoả mãn khả năng tải động.

d) Bôi trơn và lót kín bộ phận ổ

* Bôi trơn bộ phận ổ

Do vận tốc vòng (v = 3,48 (m/s)) nên có thể dùng mỡ hoặc dầu bôi trơn bộ phận ổ. Ở đây ta dùng mỡ để bôi trơn tất cả các ổ lăn trong hộp giảm tốc.
Lượng mỡ bôi trơn lần đầu có thể xác định như sau:

G = 0,005DB,

- Chọn phương pháp dùng tiết máy phụ (vòng phớt).

- Dùng vòng phớt và vòng chắn dầu để lót kín bộ phận ổ.

- Dùng 2 vòng phớt để lót kín cho đầu trục vào (trục 1) và đầu trục ra (trục 2), còn vòng chắn dầu dùng cho tất cả các trục (tất cả 4 vòng chắn dầu).

3.6. Thiết kế vỏ hộp và các tiết máy phụ.

- Vỏ hộp thường được đúc bằng gang xám GX15-32.

Các tiết máy phụ liên quan đến vỏ hộp:

* Vòng móc:

Vòng móc dùng để nâng và vận chuyển hộp giảm tốc, có thể lắp trên thân hoặc nắp hộp giảm tốc.

- Mặt bích ghép nắp và thân

Chiều dày bích thân hộp S₃ = (1,4 ÷ 1,8)d₃ = (18,2 ÷ 23,4) (mm). Chọn S₃ = 21(mm).

Chiều dày bích nắp hộp S₄ = (0,9 ÷ 1)S₃ = (18,9 ÷ 21) (mm). Chọn S₄ = 20 (mm).

Bề rộng bích nắp và thân K₃ ≈ K₂ – (3 ÷ 5) = (44 ÷ 42) (mm). Chọn K₃ = 43 (mm).

- Kích thước gối trục

Đường kính ngoài và tâm lỗ vít D₃ và _­D₂: do số bulong nền là 4 nên chọn kích thước gối trục như sau :D = 80 (mm), D₂ = 110 (mm), D₃ = 125 (mm), D₄ = 65 (mm), h = 10 (mm).

Bề rộng mặt ghép bulong cạnh ổ K­₂ = E₂ + R₂ + (3 ÷ 5) = (47 ÷ 49) (mm). Chọn K₂ = 48 (mm).

Tâm lỗ bulong cạnh ổ E₂ và C (K là khoảng cách từ tâm bulong đến mép lỗ)

E₂ ≈ 1,6d₂ (không kể chiều dày hộp) = 24 (mm).

R₂ ≈ 1,3d₂ =19,5 (mm). Làm tròn R₂ = 20 (mm).

C ≈ D₃/2, đảm bảo K ≥ 1,2d₂ = 18 (mm).

* Chốt định vị:

Chốt định vị đảm bảo vị trí tương đối của nắp hộp và thân hộp trước và sau khi gia công các lỗ trụ để lắp các ổ lăn (lỗ trụ 1 nửa ở thân hộp, 1 nửa ở nắp hộp). Chốt định vị chọn chốt hình côn.

* Nút tháo dầu: Dùng bịt kín lỗ tháo dầu. Lỗ tháo dầu để tháo dầu cũ và nằm ở đáy hộp. Chọn d = M27x2.

* Que thăm dầu: Vận tốc bánh răng v = 3,6 (m/s) ≤ 12 (m/s) thì bánh răng được ngâm trong dầu. Dùng que thăm dầu để kiểm tra mức dầu trong hộp.

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: TS…………….., 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: TS…………….., 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. Đồ án cơ sở thiết kế máy (PGS.TS Đào Ngọc Biên

2. Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí tập 1, 2 (Trịnh Chất, Lê Văn Uyển)

3. Chi tiết máy tập 1 (Nguyễn Văn Yến), Chi tiết máy tập 2 (Nguyễn Trọng Hiệp)

4. Dung sai và lắp ghép (Ninh Đức Tốn)

"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"