LỜI NÓI ĐẦU

     Môn học chi tiết máy đóng vai trò rất quan trọng trong chương trình đào tạo kỹ sư và cán bộ kỹ thuật về nghiên cứu cấu tạo, nguyên lý làm việc và phương pháp tính toán thiết kế các chi tiết, các thiết bị phục vụ cho các máy móc ngành công - nông nghiệp và giao thông vận tải...

     Đồ án môn học chi tiết máy có sự kết hợp chặt chẽ giữa lí thuyết với thực nghiệm. Lí thuyết tính toán các chi tiết máy được xây dựng trên cơ sở những kiến thức về toán học, vật lí, cơ học lí thuyết, nguyên lý máy, sức bền vật liệu v.v…, được chứng minh và hoàn thiện qua thí nghiệm và thực tiễn sản xuất.

     Đồ án môn học chi tiết máy là một trong các đồ án có tầm quan trọng nhất đối với một sinh viên khoa Cơ Khí. Đồ án giúp cho sinh viên hiểu những kiến thức cơ bản về cấu tạo, nguyên lý làm việc và phương pháp tính toán thiết kế các chi tiết có công dụng chung, nhằm bồi dưỡng cho sinh viên khả năng giải quyết những vấn đề tính toán và thiết kế các chi tiết máy, làm cơ sở để vận dụng vào việc thiết kế máy sau này.

    Đây là đầu tiên của em đồ án, nên sẽ không tránh khỏi những sai sót, em mong nhận được sự góp ý và chỉ bảo thêm các quý thầy cô và các bạn.

    Đồ án này sẽ không được hoàn thành nếu không có sự trao đổi, đóng góp những ý kiến quý báu của các bạn trong lớp, đặc biệt là sự giúp đỡ của thầy .................. Qua đây em cũng xin gởi lời cảm ơn sâu xét đến các bạn, thầy ........................., đã tận tình giúp đỡ nhóm em hoàn thành đồ án này.

                                                                                                     Sinh viên thực hiện:       

              ……………………                              

PHẦN I  CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN

1. Tính toán động học

Chọn động cơ

   (1)

Trong đó: P: công suất yêu cầu (kw),  b: hệ số quá tải, h: hiệu suất truyền động.

Do có 1 trục công tác

Trong đó:     F: lực kéo (N)  v: vận tốc (m/s)

Thay số:

Hiệu suất:

h = h.h.h...       Þ  h = h.h.h.h.h

Trong đó  h: hiệu suất nối trục di động,  h: hiệu suất 1 cặp ổ lăn ( do có 3 cặp ổ lăn), h: hiệu suất 1 cặp bánh răng trong hộp giảm tốc ( do có 2 cặp bánh răng), h: hiệu suất truyền động xích.

Tra bảng 2.3 ta được:

h: = 0,99       h: = 0,99      h: = 0,96      h: = 0,75

Þ h = 0,99.0,99.0,96.0,75 = 0,84

với T= 0,8T  t  =   4 (h)   t =  3 (h)   t = 8 (h)

Thay các số liệu tính toán được b, h, P vào (1)

Tính số vòng:

   Þ  n=n.u

D đường kính đĩa xích tải     

Trong đó:  p: bước xích tải p = 125 (mm),  z: số răng đĩa xích tải z = 9...

Tra bảng 2.4 Tỷ số truyền của hộp giảm tốc bánh răng 2 cấp   tỷ số truyền động xích 2 ¸ 5

Tra bảng P 1.1 với điều kiện: 

Đồng thời kiểm tra điều kiện mở máy

Tra bảng P1.4

Tìm được kiểu động cơ K160S2 do Nhà Máy Việt - Hưng chế tạo

P = 5,5 (kw)

f = 50 (hz)

h%=85,0

cosj = 0,93

¯D= 32 (mm)

Khối lượng: m = 73 kg

2. Phân phối tỷ số truyền

Tính tỷ số truyền của hệ

Như trên ta có:    

Tính tỷ số truyền u cho các bộ truyền:

        chọn trước

   chọn  = = 3

Phân phối tỷ số truyền cho các cấp

  với

3. Tính toán các thông số và điền vào bảng

       với  

 do chọn

Tương tự:

PHẦN II THIẾT KẾ CÁC BỘ TRUYỀN

A. Tính toán bộ truyền cấp nhanh (Bánh trụ răng nghiêng)

1. Chọn vật liệu

Do hộp giảm tốc 2 cấp chậm với đặc tính làm việc va đập vừa nên chọn vật liệu nhóm I đồng thời để tăng khả năng chạy mòn của răng, nên nhiệt luyện bánh răng lớn đạt độ rắn thấp hơn độ rắn bánh răng nhỏ từ 10 ¸15 đơn vị

Bánh nhỏ: thép 45 thường hoá HB= 170 ¸217 (kích thước s £ 80 mm)

 Chọn

Bánh nhỏ: thép 45 thường hoá HB= 170 ¸217 (kích thước s £ 80 mm)

 Chọn

2. Xác định ứng suất tiếp xúc cho phép, ứng suất uốn cho phép, với bộ truyền cấp nhanh và cấp chậm .

Trong đó : : hệ số xét đến độ nhẵn của mặt răng làm việc, :     hệ số xét đến ảnh hưởng của vận tốc vòng, : hệ số xét đến ảnh hưởng của kích thước bánh răng, : hệ số xét đến ảnh hưởng của độ nhám mặt lượn chân răng, : hệ số xét đến độ nhạy của vật liệu đối với tập trung ứng suất, : hệ số xét đến kích thước bánh răng ảnh hưởng đến độ bền uốn.

Trong bước tính thiết kế sơ bộ lấy  và

Do đó:

Trong đó:   và là ứng suất tiếp xúc cho phép và ứng suất uốn cho phép ứng với số chu kỳ cơ sở, : Hệ số an toàn khi tính về tiếp xúc và uốn, : Hệ số xét đến ảnh hưởng đặt tải, : Hệ số tuổi thọ xét đến ảnh hưởng của thời hạn phục vụ và chế độ tải trọng của bộ truyền.

* Với bánh nhỏ:

Theo bảng 6.2 ta có:

   bậc của đường cong mỏi khi thử về tiếp xúc

(vì )

số chu kỳ thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về tiếp xúc

 với  Với độ rắn Brinen

số chu kỳ thay đổi ứng suất tương đương

Trong đó: c: số lần ăn khớp trong 1 vòng quay, n: số vòng quay trong một phút,

t: tổng số giờ làm việc.

Vì

Theo bảng 6.2

Vì  

* Với bánh lớn tính toán tương tự

vì

vì   

Mặt khác bộ truyền quay một chiều

ứng suất quá tải cho phép

3. Tính toán nhanh bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng

Xác định sơ bộ khoảng cách trục với cấp nhanh

Trong đó: : hệ số phụ thuộc vào vật liệu của cặp bánh răng, : mômen xoắn trên trục bánh chủ động (N.mm), : ứng suất tiếp xúc cho phép MPA, :tỷ số truyền cấp nhanh.

           : chiều rộng vành răng

Tra bảng 6.5 với răng nghiêng vật liệu 2 bánh là: Thép – Thép

Tra bảng 6.6

Tra bảng 6.7 với sơ đồ 3

Xác định các thông số ăn khớp

Theo bảng 6.8 chọn m = 1,5(mm)

Chọn sơ bộ  do đó cosb = 0,9848

Þ số răng bánh nhỏ

Þ số răng bánh lớn

do đó tỷ số truyền thực sẽ là:

Theo bảng 6.9

Với

Hệ số dịch chỉnh bánh nhỏ  bánh lớn

* Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc

trong đó  Hệ số kể đến cơ tính vật liệu của bánh răng ăn khớp

Tra bảng 6.5

: hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc

ta có

vì theo TCVN góc profil

: hệ số kể đến sự trùng khớp của răng

 do đó

đường kính vòng lăn bánh nhỏ

theo bảng 6.13

với v=5,33 (m/s) dùng cấp chính xác 8 (vì v £ 10 (m/s)) với cấp chính xác 8 và v£10 (m/s) (theo bảng 6.14)

Tra bảng 6.15

Tra bảng 6.16

Theo bảng 6.7 với sơ đồ hình 3

Xác định chính xác ứng suất tiếp xúc cho phép với v=5,33(m/s)

:hệ số xét đến ảnh hưởng của vận tốc vòng khi v£10 (m/s)

Với cấp chính xác động học là 8 chọn cấp chính xác về mức tiếp xúc là 7 khi đó cần gia công đạt độ nhám  

Khi đường kính vòng đỉnh bánh răng

Do đó kết quả tính toán phù hợp với yêu cầu.

* Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn

Theo bảng 6.7  ( và sơ đồ 3)

Tra bảng 6.14

Do đó:

Với   

Với   

Số răng tương đương

Tra bảng 6.18 ta có được

 Với hệ số dịch chỉnh

Bánh răng phay 

Tương tự

Kiểm nghiệm răng về quá tải với

* Các thông số kích thước của bộ truyền:

Khoảng cách trục 

Môdun pháp m=1,5(mm)

Chiều rộng vành răng

Tỷ số bộ truyền

Góc nghiêng của răng

Số răng của bánh răng

Hệ số dịch chỉnh

Đường kính vòng chia

Đường kính đỉnh răng

Đường kính đáy răng

B. Tính toán bộ truyền cấp chậm

Xác định sơ bộ khoảng cách trục với cấp nhanh

Tra bảng 6.5 với răng nghiêng vật liệu 2 bánh là: Thép – Thép

Tra bảng 6.6

Tra bảng 6.7 với sơ đồ 3

Xác định các thông số ăn khớp:

Theo quan điểm thống nhất hoá trong thiết kế chọn modun tiêu chuẩn của răng cấp chậm bằng modun răng cấp nhanh Þ m=1,5(mm)

Chọn sơ bộ  do đó cosb = 0,9848

Số răng bánh nhỏ

Þ số răng bánh lớn

do đó tỷ số truyền thực sẽ là:

* Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc

Trong đó: : Hệ số kể đến cơ tính vật liệu của bánh răng ăn khớp

Tra bảng 6.5

: Hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc

ta có

vì theo TCVN góc profil

hệ số kể đến sự trùng khớp của răng

 do đó

đường kính vòng lăn bánh lớn

Theo bảng 6.13

với v=1,988 (m/s) dùng cấp chính xác 9 (vì v £ 4 (m/s))

Theo bảng 6.14 với cấp chính xác 8 và v£10 (m/s)

Tra bảng 6.15

Tra bảng 6.16

Theo bảng 6.7 với sơ đồ hình 3

Xác định chính xác ứng suất tiếp xúc cho phép với v=1,988(m/s)

Với cấp chính xác động học là 9 chọn cấp chính xác về mức tiếp xúc là 8 khi đó cần gia công đạt độ nhám  

Khi đường kính vòng đỉnh bánh răng

Do đó kết quả tính toán phù hợp với yêu cầu.

* Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn

Tra bảng 6.7  ( và sơ đồ 3)

Tra bảng 6.15    

Tra bảng 6.14

Do đó:

Với   

Với   

Số răng tương đương

Tra bảng 6.18 ta có được

 Với hệ số dịch chỉnh

           (Bánh răng phay)

Kiểm nghiệm răng về quá tải

* Các thông số kích thước của bộ truyền:

Khoảng cách trục 

Môdun pháp m=1,5(mm)

Chiều rộng vành răng

Tỷ số bộ truyền

Góc nghiêng của răng

Số răng của bánh răng

Hệ số dịch chỉnh

Đường kính vòng chia

Đường kính đỉnh răng

Đường kính đáy răng

C. Tính toán bộ truyền ngoài

* Chọn loại xích:

Vì vận tốc thấp dùng xích con lăn

* Xác định các thông số của bộ truyền xích

Tra bảng 5.4 với  

Chọn  do đó số răng đĩa lớn

 (đối với xích con lăn)

Công suất tính toán

Trong đó: P: công suất cần truyền

 hệ số số răng

 hệ số vòng quay

 với ( đường tâm các đĩa xích làm với phương nằm ngang 1 góc ) hệ số kể đến ảnh hưởng của vị trí bộ truyền.

(chọn a = 40.p) hệ số kể đến khoảng cách trục và chiều dài xích

 điều chỉnh bằng 1 trong các đĩa xích.

tải trọng va đập.

 bộ truyền làm việc 2 ca (Tra bảng 5.6).

 (môi trường có bụi, chất lượng bôi trơn II) (Theo bảng 5.7).

 thì        

Tra bảng 5.5  chọn bộ truyền xích 1 dãy có bước p=31,75(mm) thoả mãn điều kiện bền mòn

Đồng thời theo bảng 5.8

Khoảng cách trục a=40p =40.31,75=1270(mm)

Xác định số mắt xích x

Lấy số mắt xích chẵn x=132

Tính lại khoảng cách trục

Để xích không chịu lực căng quá lớn giảm  lượng bằng

Số lần va đập của xích

Tra bảng 5.9 

* Tính kiểm nghiệm xích về độ bền

Q tải trọng phá hỏng (N)

Tra bảng 5.2 Q=88500(N)

Khối lượng 1 mét xích q = 3,8 (kg)

hệ số tải trọng động với chế độ làm việc trung bình

 lực vòng (N)

Trong đó  (bộ truyền nghiêng 1 góc < 40)

Tra bảng 5.10 n=200(vg/ph) [s]=8,5

Vậy s>[s] bộ truyền đảm bảo điều kiện bền

* Đường kính đĩa xích

Tra bảng 5.2

* Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc của đĩa xích

Trong đó  ứng suất tiếp xúc cho phép (MPA)

 lực vòng (N) 

 lực va đập trên m dãy xích

 hệ số tải trọng động Tra bảng 5.6

A diện tích chiếu của bản lề Tra bảng 5.12 A= 262()

E modun đàn hồi

Như vậy dùng thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB210 sẽ đạt được ứng suất tiếp xúc cho phép  đảm bảo được độ bền tiếp xúc cho răng đĩa 1

Tương tự  với cùng vật liệu nhiệt luyện

* Xác định lực tác dụng lên trục

Trong đó: : hệ số kể đến trọng lượng xích,  do bộ truyền nghiêng 1 góc < 40

PHẦN III THIẾT KẾ TRỤC VÀ CHỌN Ổ LĂN

1. Chọn vật liệu chế tạo

 Các trục là thép 45 có  ứng suất xoắn cho phép là:

 [t]= 12 ¸ 20(MPA)

2. Xác định đường kính sơ bộ:

Trong đó: : mômen xoắn N.mm, [t]: ứng suất xoắn cho phép MPA [t]= 15¸50 (MPA) lấy trị số nhỏ đối với trục vào của hộp giảm tốc, trị số lớn trục ra theo kết quả:

ở đây lắp bánh đai lên đầu của trục do đó không cần quan tâm đến đường kính trục động cơ điện.

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

Dựa theo đường kính các trục sử dụng bảng 10.2 để chọn chiều rộng ổ lăn  chiều rộng ổ lấy theo đường kính sơ bộ của trục trung gian

Xác định chiều dài may ơ, bánh đai, may ơ đĩa xích, may ơ bánh răng trụ:

Xác định chiều dài may ơ của khớp nối đối với trục vòng đàn hồi.

Tra bảng 10.3 ta được

Khoảng cách mặt cạnh của chi tiết quay đến thành trong của hộp hoặc khoảng cách giữa các chi tiết quay

Khoảng cách từ mặt cạnh ổ đến thành trong của hộp 

Khoảng cách từ mặt cạnh của chi tiết quay đến thành nắp ổ 

Chiều cao nắp ổ và đầu bu lông 

Tra bảng 10.4 với hộp giảm tốc bánh răng trụ 2 cấp hình 10.7

4. Xác định trị số và chiều các lực từ chi tiết quay tác dụng lên trục

qui ước về chiều và các dấu của lực như hệ trục toạ độ từ khớp nối tác dụng lên trục hướng theo phương x nhưng ngược chiều õ

Khoảng công xôn chìa ra ngoài để nối trục vòng đàn hồi:

Tra bảng 16-10a theo mômen xoắn

Trục I

Tính phản lực ở các ổ trục và vẽ biểu đồ mômen

Tra bảng 10.5 lấy

Theo tiêu chuẩn chọn:

Tính kiểm nghiệm độ bền của then về độ bền dập và độ bền cắt:

với thép 45 chịu tải trọng va đập nhẹ

Tra bảng 95

Tra bảng 9.1a tại vị trí lắp bánh răng  d= 25   b=8    h=7   

Tại vị trí lắp vòng đàn hồi  d =19    b=6   h= 6  

Trục II

Tính phản lực ở các ổ trục và vẽ biểu đồ mômen

  Tính toán tương tự phần trục I

Theo tiêu chuẩn chọn:

Kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi

Với thép 45 có:     

Tra bảng 10.7 ta có:   

Xét tiết diện nguy hiểm tại 2 vị trí lắp bánh răng

Với vị trí lắp bánh răng

Đối với trục quay ứng suất uốn thay đổi theo chu kỳ đối xứng

Khi trục quay 1 chiều ứng suất xoắn thay đổi theo chu kỳ mạch động.

Với d=34(mm)

Tra bảng 9.10   

Xác định hệ số

Tra bảng 10.8  với phương pháp gia công và độ nhẵn bề mặt chọn tiện

Tra bảng 10.9  với tập trung ứng suất ít

Tra bảng 10.11    kiểu lắp là k6

Với trục lắp bánh răng d = 36(mm)

Tính kiểm nghiệm độ bền của then về độ bền dập và độ bền cắt:

Tương tự trục I

d=34    b= 10    h =8  

Với

Với d=36   b=10    h=8   t=5

Trục III

Tính phản lực ở các ổ trục và vẽ biểu đồ mômen

: khoảng công xôn trên trục III tính từ chi tiết thứ 4 ở ngoài hộp giảm tốc trên gối đỡ.

Lực do xích tác động trên trục      

Tính toán đường kính ổ trục

Theo tiêu chuẩn chọn:

Tính kiểm nghiệm độ bền của then về độ bền dập và độ bền cắt:

Tương tự phần trục I

Tra bảng 9.1a tại vị trí lắp bánh răng

d= 36   b=10    h=8   

Tại vị trí lắp đĩa xích

d =34    b=10   h= 8  

PHẦN IV: TÍNH TOÁN CHỌN Ổ LĂN CHO 3 TRỤC

1. Chọn loại ổ lăn cho trục I

Lực hướng tâm tại gối A (tại gối 0)

Lực hướng tâm tại gối B (tại gối 1)

với  dùng ổ bi đỡ chặn với góc  do

Sơ đồ bố trí như sau:

Tra bảng P2.12 với đường kính trục d=20(mm) chọn loại ổ có ký hiệu 36104

Đường kính trong d=20(mm)

Đường kính ngoài D=42(mm)

Khả năng tải động C= 8,30(kN)

Khả năng tải tĩnh = 5,42(kN)

Tính  khả năng tải động của ổ

Tra bảng 11.4 ổ bi đỡ chặn  với    

Lực dọc trục do lực hướng tâm sinh ra trên các ổ

Tra bảng 11.5 với sơ đồ bố trí như hình vẽ

xác định X và Y với V=1 do vòng trong quay

Tải trọng động trên ổ 0 và 1

Với   

Vậy chỉ cần tính cho ổ 1 là ổ chịu lực lớn hơn

Tải trong động tương đương

 với ổ bi đỡ chặn m= 3

 triệu vòng

Khả năng tải tĩnh:

Tra bảng 11.6 với ổ bi đỡ chặn:   

2. Chọn loại ổ lăn cho trục II

Lực hướng tâm tại gối A (gối 0)

Lực hướng tâm tại gối B (gối 1)

Lực dọc trục

Vì  nên ta sử dụng ổ bi đỡ 1 dãy

Tra bảng P2.7 với đường kính ngõng trục d=30(mm) chọn loại ổ cỡ nhẹ, ký hiệu ổ: 206

Đường kính trong d=30(mm)

Đường kính ngoài D=62(mm)

Khả năng tải động C= 15,3(kN)

Khả năng tải tĩnh = 10,2(kN)

Tính và kiểm nghiệm khả năng tải động của ổ

Tiến hành kiểm nghiệm cho ổ 0 vì ổ chịu lực lớn hơn

Tỷ số   

Vì vòng trong quay nên V=1 do đó

với

Tra bảng 11.3

 với ổ bi m=3

 triệu vòng

Khả năng tải tĩnh

Tra bảng 11.6 với ổ bi đỡ 1 dãy

3. Chọn loại ổ lăn cho trục III

Tính toán tương tự trục I ta có

Lực dọc trục

với  dùng ổ bi đỡ chặn với góc  do

Sơ đồ bố trí như sau:

Tra bảng P2.11 với đường kính trục d=35(mm) chọn loại cỡ ổ nhẹ hẹp, ký hiệu: 46207

Đường kính trong d=35(mm)

Đường kính ngoài D=72(mm)

Khả năng tải động C= 22,7(kN)

PHẦN V: THIẾT KẾ VỎ HỘP GIẢM TỐC, BÔI TRƠN VÀ ĐIŨU 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 .

2. Bôi trơn trong hộp giảm tốc:

Lấy chiều sâu ngâm  dầu  khoảng  1/4 bán  kính của  bánh răng cấp chậm

(khoảng 30 mm).

3. Dầu bôi trơn hộp giảm tốc :

Chọn loại dầu là dầu công nghiệp 45.

4. Lắp bánh răng lên trục và điều chỉnh sự ăn khớp:

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 nhẹ

5. 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.

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

1. Nguyễn Hữu Lộc, Cơ sở thiết kế máy, Nhà xuất bản Đại học Quốc gia TP.HCM, 2004.

2. Trịnh Chất, Lê Văn Uyển, Thiết kế Hệ thống dẫn động cơ khí, tập 1 và 2, Nhà xuất bản Giáo dục.

3. Nguyễn Hữu Lộc, Bài tập Chi tiết máy, Nhà xuất bản Đại học Quố gia TP.HCM, 2003.

"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"