MỤC LỤC

MỤC LỤC…………………………………………………………………...….....................................1

LỜI NÓI ĐẦU……………………………………………………………….................................,.......2

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN………………………………………….….....................................…3

NỘI DUNG THIẾT KẾ…………………………………………………….…......................................4

Phần 1 : CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN………………………………………….................................…..5

1. Tính công suất cần thiết……………………………………………………...................................5

2. Phân phối tỉ số truyền……………………………………………………..................................….5

Phần 2 : THIẾT KẾ CÁC BỘ TRUYỀN………………………………..……...................................7

1. Chọn loại đai vai cao su, làm việc thích hợp ở chổ ẩm ướt……………............................……7

2. Định đường kính bánh, đai nhỏ. ………………………………………….....................................7

3. Tính đường kính bánh đai lớn. . …………………………………………….................................7

4. Chiều dài tối thiểu của đai. . ………………………………………….................................….…..7

5. Tính góc ôm w₁ theo công thức (5-3) . …………………………….……...............................…..8

6. Định tiết diện đai. …………………………………………………………......................................8

7. Định chiều rộng B của bánh đai (bảng 5-10) . …………………………….................................8

8. Tính lực căng ban đầu S₀ [công thức (5-16)] và lực tác dụng lên trục R [công thức (5-17)] ..8

Phần 3: THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG CẤP NHANH. ………..….................................9

1. Chọn vật liệu chế tạo bánh răng. . ………………………………………….................................9

2. Định ứng suất cho phép. . …………………………………………...............................………...9

3. Sơ bộ chọn hệ số tải trọng K=1,3. ………………………………..……….................................10

4. Chọn hệ số chiều rộng bánh răng f_A=0,3. ……………………….……...............................…..10

5. Tính khoảng cách trục A. . ………………………………………………….................................10

6. Tính vận tốc vòng và chon cấp chính xác chế tạo bánh răng. . ………..…............................10

7. Định chính xác hệ số tải trọng K. . ………………………………………...................................10

8. Xác định mô đun số răng góc nghiêng của răng và chiều rộng bánh răng............................10

9. Kiềm nghiệm sức bền uốn của răng. . ………………………………….............................……11

10. Các thông số hình học chủ yếu của bộ truyền. . ………………………..............................…11

11. Tính lực tác dụng lên trục. . …………………………………………….................................…12

Phần 4 : THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG CẤP CHẬM. …………..............................….13

1. Chọn vật liệu chế tạo bánh răng. . ………………………………………...............................…13

2. Định ứng suất cho phép. . ……………………………………………….................................…13

3. Sơ bộ chọn hệ thống tải trọng K=1,3. …………………………………….............................…14

4. Chọn hệ số chiều rộng bánh răng Ψ_A=0,3. ……………………………............................……14

5. Tính khoảng cách trục A. . ………………………………………………..…..............................14

6. Vận tốc vòng và chọn cấp chính xác chế tạo bánh răng. . ………………..........................…14

7. Định chính xác hệ số tải trọng K. . ……………………………………….............................….14

8. Xác định mô đun , số răng và chiều rộng bánh răng. ………………….…..........................…14

9. Kiểm nghiệm sức bền uốn của răng. . ……………………………………............................…15

10. Lực tác dụng lên. . ………………………………………………………...............................…15

PHẦN 5 : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRỤC. ……………………………...............................…...…16

1. Tính đường kính sơ bộ của trục. . ……………………………….........................…….….....…16

2. Tính chính xác trục . . ……………………………………………….…..............................…….25

PHẦN 6: TÍNH TOÁN THEN. ……………………………………………...................................…29

PHẦN 7 : CẤU TẠO VỎ HỘP VÀ CÁC  CHI TIẾT KHÁC. ……….….….............................…..31

1. Vỏ hộp giảm tốc. …………………………………………………………................................…31

2. Bôi trơn ổ lăn. . …………………………………………………………...................................…32

3. Bôi trơn hộp giảm tốc. . ……………………………………….….…..........................….…....…32

LỜI CẢM ƠN. …………………………………………………….……….......................................33

TÀI LIỆU THAM KHẢO. …………………………………………………..................................….34

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 vậy, việc thiết kế và cải tiến những hệ thống truyền động là công việc rất quan trọng trong công cuộc hiện đại hoá đất nước. 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.

Trong cuộc sống ta có thể bắt gặp hệ thống truyền động ở khắp nơi, có thể nói nó đóng một vai trò quan trọng trong cuộc sống cũng như sản xuất.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 dẫn động băng tải giúp ta tìm hiểu và thiết kế hộp giảm tốc, qua đó ta có thể củng cố lại các kiến thức đã học trong các môn học như Nguyên lý máy_ Chi tiết máy, Sức bền , Vẽ kỹ thuật cơ khí..., và giúp sinh viên có cái nhìn tổng quan về việc thiết kế cơ khí.Hộp giảm tốc là một trong những bộ phận điển hình mà công việc thiết kế giúp chúng ta làm quen với các chi tiết cơ bản như bánh răng, bộ truyền đai,…Thêm vào đó, trong quá trình thực hiện các  sinh viên có thể bổ sung và hoàn thiện kỹ năng vẽ AutoCad, điều rất cần thiết với một sinh viên cơ khí.

Em chân thành cảm ơn các thầy trong khoa đã giúp đỡ em rất nhiều trong quá trình thực hiện đồ án.

Với kiến thức còn hạn hẹp, vì vậy thiếu sót là điều không thể tránh khỏi, em rất mong nhận được ý kiến từ thầy cô và các bạn.

NỘI DUNG THIẾT KẾ

- Lực tiếp tuyến trên bang tải                         P=10,1KN

- Vận tốc tiếp tuyến trên băng tải                   V=0,39m/s

- Đường kính tang băng tải                           D=275mm

- Thời gian làm việc của máy                        T=5 năm

- Số ca làm việc trong ngày                          C=3 ca

- Số giờ làm việc trong mỗi ca                      G=6 giờ

- Số ngày làm việc trong năm                       N=300 ngày

- Tải trọng va đập nhẹ, quay một chiều.

Phần 1 : CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN

1. Tính công suất cần thiết

N_ct:  Công suất cần thiết

N_t: Công suất trục của tải

h: Hiệu suất chung

- Công suất trên băng tải :

N_t = 3,939(kw)

n_t = 27(vg/ph)

- Hiệu suất chung được tính theo công thức :

h = h_nt x h²_br x  h_x x h⁴_o

Vậy hiệu suất truyền chung là: h =0,85

+ Công suất cần thiết:

+ Công suất cần thiết: N_ct = 4,6(kw)

Như vậy cần phải chọn động cơ lớn hơn công suất cần thiết.Chọn động cơ điện che kín quạt gió có ký hiệu (A02-52-4) , có công suất động cơ,có số vòng quay động cơ vòng/phút.Nó có tỉ số tuyền chung có thể phân phối tỉ số truyền hợp lý cho bô truyền trong hệ thồng dẫn động. (Bảng 2P-332)

2. Phân phối tỉ số truyền

- Tỷ số truyền động chung : i­_c = 54,07

Ta có tỉ số truyền đối với các phần tử chuyển động:

i­ = i_đ  x i_bn  x i_bc

- Công suất trên các trục :

Trục 1 : N₁ =3,939.0,95.0,992=3,7(kw)

Trục 2 : N₂ =3,7.0,992.0,96=3,52(kw)

Trục 3 : N₃ =3,52.1.0,992.0,96=3,35(kw)

Đặc tính hộp giảm tốc như bảng 1.

Phần 2 : THIẾT KẾ CÁC BỘ TRUYỀN

Thiết kế bộ truyền đai dẹt :

+ Với công suất  N­­­­₁=N_ct=4,6 kw

+ Số vòng quay trục dẫn : n₁=1460 vòng/phút.

+ Soá vòng quay trục bị dẫn: n₂=450 vòng/phút.

+ Bộ truyền làm việc mỗi ngày: 3 ca.

1. Chọn loại đai vai cao su,làm việc thích hợp ở chổ ẩm ướt.

2. Định đường kính bánh, đai nhỏ.

 D₁ = 161 ÷ 191 mm

Lấy D₁=180 mm

Vận tốc vòng: v  = 13,8 m/s

3. Tính đường kính bánh đai lớn.

D₂  = 578 mm

Lấy D₂=560 mm.

Số vòng quay thực trong 1 phút của bánh bị dẫn : n₂’= 465 vg/ph.

4. Chiều dài tối thiểu của đai.

L_min= 2,76m=2760mm. Lấy L_min=2800mm

Kiểm nghiệm điều kiện: A > = 2(180 + 560) = 1480 mm

Cần chọn lại A = 1500 mm,như vậy tuổi thọ của đai sẽ tăng lên.Tính lại chiều dài đai: L  = 4253 mm.

7. Định chiều rộng B của bánh đai (bảng 5-10)

Ta có: B = 50 mm

8. Tính lực căng ban đầu S₀ [công thức (5-16)] và lực tác dụng lên trục R [công thức (5-17)]

S₀ = 1,8.6.40 =432 N

R =1300N.

Phần 3: THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG CẤP NHANH

1. Chọn vật liệu chế tạo bánh răng.

- Bánh nhỏ : thép 45 thường hóa:    

HB = 200, phôi rèn

- Bánh lớn : thép 35 thường hóa: 

HB=170, phôi rèn

2. Định ứng suất cho phép.

- Số chu kỳ làm việc bánh nhỏ

2. Định ứng suất cho phép.

- Số chu kỳ làm việc bánh nhỏ

T=3.6.300.5=2700

N₁ = 60.1.449,23.27000=7,28.10⁸

- Số chu kỳ làm việc bánh lớn

N₂ = 60.1.99,83.27000 =1,62.10⁸

Đề xác định ứng suất uốn cho phép ,lấy hệ số an toàn n=1,5. Hệ số tập trung ứng suất K=1,8(vì là phôi rèn , thép thường hóa )

3. Sơ bộ chọn hệ số tải trọng K=1,3

5. Tính khoảng cách trục A.

Thay số được: A = 195 mm

7. Định chính xác hệ số tải trọng K.

Do đó K=1.1=1

Vì trị số k không chêch lệch nhiều so với dự đoán nên không tính lại khoảng cách trục A lấy A=194

8. Xác định mô đun số răng góc nghiêng của răng và chiều rộng bánh răng.

M_n =1,94 - 3,88

Lấy m_n=3mm.

Số răng bánh nhỏ thỏa mãn điều kiện hơn trị số giới hạn cho ( Bảng  3-15,Trang 50)

Số bánh răng lớn

Z₂=4,3.20=86

Chiều rộng bánh răng

B=0,3.A=0,3.194=58,2

Lấy b=60mm

Chiều rộng b thõa mãn điều kiện b >= 25 mm

10. Các thông số hình học chủ yếu của bộ truyền.

Mô đun pháp m_n=3 mm

Số răng Z₁=23 , Z₂=125

Góc ăn khớp w_n=20

Góc nghiêng y =17⁰24’

Đường kính vòng chia (vòng lăn)

d₁ = 72,17 mm

d₂ = 392,22 mm

Khoảng cách trục A=194 mm

Chiều rộng bánh răng b=60 mm

Đường kính vòng đỉnh răng

D_e1=72,17+2,3=78,17 mm

D_e2=392,22+2,3=398,22 mm

Đường kính vòng chân răng

D_i1=72,17-2,5.3=64,67 mm

D_i2=392,22-2,5.3=384,72 mm

Phần 4 : THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG CẤP CHẬM

1. Chọn vật liệu chế tạo bánh răng.

- Bánh nhỏ :thép 45 thường hóa

Đường kính phôi :         

e_b= 560 N/mm²

e_ch=280 N/mm²

HB = 180 , phôi rèn (T40)

- Bánh lớn : thép 35 thường hóa

Điều kiện phôi dp : (300 - 500)

e_b = 480 N/mm²

e _ch = 240 N/mm²

HB = 150 , phôi rèn.

2. Định ứng suất cho phép.

T = 3.6.300.5 =27000

Số chu kỳ làm việc của bánh lớn :

N_td1 = 60.27000.99,83 = 16,8.10⁷.

Số chu kỳ làm việc của bánh nhỏ :

N_td2=3,5.16,8.10⁷ = 58,8.10⁷.

Ứng suất tiếp xúc cho phép của bánh nhỏ :

[e]_tx1 = 2,6.180 =468 N/mm²

Ứng suất tiếp xúc cho phép cua bánh lớn :

[e]_TX2= 2,6.150 = 390 N/mm²

Để định ứng suất uốn cho phép lấy hệ số an toàn n= 1,5 và hệ số tập trung ứng suất ở chân răng k₀ = 1,8 (vì là phôi rèn thường hóa ) giới hạn mỏi của thép 45 là : e_-1 = 0,43.560 = 240,8 N/mm²

3. Sơ bộ chọn hệ thống tải trọng K=1,3

4. Chọn hệ số chiều rộng bánh răng Ψ_A=0,3

8. Xác định mô đun , số răng và chiều rộng bánh răng.

Mô đun : m=(0,01 - 0,02).201=2,01 - 4,02 mm

Lấy m_n= 4 mm

Số bánh răng nhỏ

Z₁= 18=> Lấy Z₁=18

Số răng bánh lớn

Z₂=18.i_bn=18.4,6=83

Chiều rộng bánh răng

b = 0,4.201=80,4

Lấy b=81 mm

10. Lực tác dụng lên.

Bộ truyền bánh răng nghiêng ,răng thẳng lên lực dọc trục p_a = 0

+ Lực vòng : p = 9354 N.

+ Lực hướng tâm p_r= P.tg = 3404,5 N.

PHẦN 5 : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRỤC

Tính sức bền trục:

1. Tính đường kính sơ bộ của trục.

d : Đường kính trục (mm)

C : hệ số phụ thuộc ứng suất xoắn cho phép đối với đầu trục vào và trục truyền chung , lấy  C=120

N : Công suất truyền trục (kw)

n : số vòng quay trong một phút của trục

Đối với trục I :

N = 3,71 (kw)

N= 449,23  (vg/ph)

C : hệ số phụ thuộc ứng suất xoắn cho phép, đối với trục vào và trục truyền chung có thể lấy C = 120.

Đối với trục II :

n=99,83 vg/ph .

d_II = 39 mm

Đối với trục III : N= 3,35

n = 27 vg/ph.

d_III = 60 mm.

Để chuẩn bị cho bước tính gần đúng, trong ba trị số d_I, d_II, d_III ở trn6 ta có thể  lấy  trị số d_II= 39 mm để chọn loại ổ bi đỡ cỡ trung bình tra bảng 14P ta có được chiều rộng của ổ B = 23 mm.

* Tính gần đúng trục :

- Khe hở giữa bánh răng : 10mm.

- Khe hở giữa bánh răng với thành trong vỏ : 10mm.

- Khoảng cách từ thành trong hộp đến mặt bên ở lăn : 8mm.

- Khe hở từ mặt bên bánh đai đến đỉnh bu lông : 15mm.

- Khoảng cách từ đỉnh bu lông đến mặt bên ở lăn  : 32mm .

- Chiều rộng bánh đai : 40mm.

- Chiều cao của bu lông ghép nắp ổ và chiều dày nắp : 16mm.

- Chiều rộng bánh răng cấp nhanh : 60mm.

Sơ đồ phân tích lực tiện trục I. Như hình dưới.

* Các thông số chủ yếu :

l = 70,5mm , a + b = 70 + 78,5 =148,5mm

c = 59,5mm.

* Các lực tác dụng lên trục I bao gồm :

+ Lực tác dụng lên đai : P_d1= 1300N.

+ Lực hướng tâm P_r1= 832N.

+ Lực vòng P_a1 = 2185N.

Đường kính ở tiết diện n-n lấy bằng 30mm (ngõng trục lắp ổ ) và đường kính ở tiết diện m-m lấy bằng 38mm lớn hơn giá trị tính được vì trục có rãnh then.

* Biểu đồ nội lực : Như hình dưới.

Ta có :

P_d2 =1300N

P_r2 =832N

P_a2= 665N

P₃= 9354N

P_r3= 3404,5N

a = 70mm

b = 78,5mm

c = 59,5mm

* Trục 3 :

- Các thông số chủ yếu:

P₄ =9354N                     p_r4= 3404,5N

a= 70mm                       b+c = 138mm

Tính momen uốn ở tiết diện chịu tải lớn nhất ở tiết diện ta có :

M_ux = R_Ex. (b+c) =6206.(78,5 + 59,5)  =856428N.mm.

M_uy = R_Ey. (a+b) = 2258,5.(70+ 78,5) =334387,25N.mm.

=> M_n = 919757,3N.mm.

M_x = 1184907,4N.mm.

Vậy d₃ ≥ 61,88mm.

Đường kính ở tiết diện bằng 61mm lớn hơn giá trị được tính vì trục có rãnh then.

Vì trên trục có rãnh then nên đường kính trục lấy tăng lên so với tính toán.Đường kính ở tiết diện lấy bằng 62mm. (Bảng 3b -122 ).

* Biểu đồ nội lực : Như hình dưới.

2. Tính chính xác trục.

- Tính chính xác trục nên tiến hành cho nhiều tiết diện chịu tải lớn có ứng suất tập trung.

Thay các trị số tìm được vào công thức tính:

n_e = 5,1

n_T = 9,7

n = 4,5 > [n] = 4,5 - 5

Vậy tiết diện bảo độ an toàn.

PHẦN 6: TÍNH TOÁN THEN

B =10, h =8, t = 4,5, t₁ = 3,6, k= 4,2 (đường kính chân răng d_i1= 78,17, đường kính trục là 38mm nên bánh răng không cần làm liên tục). Chiều dài then 0,8l_m (l_m – chiều dài mayơ).

Chiều dài then l = 0,8l_m

l_m = (1,2 ÷ 1,5)d=(1,2 ÷ 1,5).38 =45,6  ÷ 57

Chọn l_m = 57.

e_d = 150N/mm² (bảng 7-20 ứng suất mối ghép cố định, tải trọng tính vật liệu thép CT6)

* Đối với trục II có thể chọn 2 then cùng kích thước.Tra bảng (7-23).

b = 12, h = 8, t₁ = 3,6, k = 4,4.

Chiều dài then ở chổ lắp bánh răng dẫn l₃ = 60.

d_ex = 40mm.

l_m =(1,2 ÷ 1,5).d =(1,2 ÷ 1,5).40 =48 ÷ 60

Ta có : M_x = 336732,5

d = 40.

K = 4,4.

l = 60.

[ơ]_d= 150 N/mm² (bảng 7-20 ứng suất mối ghép cố định, tải trọng tĩnh vật liệu thép CT6)

ơ_d = 63,7N/mm² ≤ [ơ]_d

Đối với trục III :

- Chọn b = 20 , h = 12 , t =6 , t₁ = 6,1 , k = 7,1 , l₄ = 91 ,d =61

l_m = (1,2 ÷ 1,5).61 = 73,2 ÷ 91,5.

Ta có : M_x = 1184907,4N.mm.

d = 61

k= 7,1

l = 91.

Kiểm nghiệm sức bền cắt theo công thức (7-12).

t =  21,3N/mm² ≤ [t]_c

PHẦN 7 : CẤU TẠO VỎ HỘP VÀ CÁC  CHI TIẾT KHÁC

1. Vỏ hộp giảm tốc

- Chọn vỏ hộp đúc, mặt ghép giữa nắp và thân là thân mặt phẳng đi qua đường làm các trục để việc lắp ghép để dàng.

- Bảng 10-9 cho phép ta tính được kích thước các phân tử cấu tạo vỏ hộp sau đây :

+ Chiều dày thành thân hộp :

s = 0,025. A + 3 =0,025. 202 + 3 =8mm.

+ Chiều dày thành nắp hộp :

s₁ = 0,02. 202+3 ≈ 7mm.

+ Chiều dày để hợp không có phân lồi : P = 18,8mm.

- Đường kính bulong nền :

d_n = 0,036.A  + 12mm = 0,036 .202 + 12mm = 19mm.

- Đường kính các bulong khác .

+ Ở cạnh ổ d₁ = 0,7.d_n,lấy d_n =19.

+ Ghép nắp vào thân :

 d₂ = (0,5 ÷ 0,6) .d_n= (0,5 ÷ 0,6) .19= 9,5 ÷ 11,4= 10mm.

+ Ghép nắp ổ :

 d₂ = (0,4 ÷ 0,5). d_n=(0,4 ÷ 0,5). 19=5,7 ÷ 9,5=9mm.

+ Ghép nắp cửa thăm :

 d₃ = (0,3 ÷ 0,4) .d_n= 5,7 ÷ 7,6 =7mm.

- Đường kính bulong chọn theo trọng lượng của hộp giảm tốc với khoảng cách trục A của 2 cấp 195- 202 (tra bảng 10-11a va 10-11b). Chọn M12.

2. Bôi trơn ổ lăn.

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

3. Bôi trơn hộp giảm tốc.

- Ta dùng vòng phớt để che kín ổ lăn.

- Do vận tốc vòng < 12m/s nên ta bôi trơn bắng phương pháp ngâm dầu.

Chiều sâu ngâm dầu = (0,75 - 2) h > 10mm

Với h : chiều cao chân răng. Ta dùng dầu AK20 để bôi trơn.

LỜI CẢM ƠN

Trong thời gian làm đồ án chi tiết máy, em đã nhận được nhiều sự giúp đỡ, đóng góp ý kiến và chỉ bảo nhiệt tình của thầy và bạn bè.

Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy : Ths………….., giảng viên Bộ môn đồ án chi tiết máy người đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo em trong suốt quá trình học tập.

Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn thầy và bạn bè, đã luôn tạo điều kiện, quan tâm, giúp đỡ, động viên em trong suốt quá trình học tập và hoàn thành bộ môn đồ án.

                                                                                                                    TPHCM, ngày … tháng … năm 20….

                                                                                                                      Sinh viên thực hiện

                                                                                                                      ………………

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1]. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ (Tập một, Tập hai) – Trịnh Chất, Lê Văn Uyển.

[2]. CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY – Nguyễn Hữu Lộc.

[3]. VẼ KỸ THUẬT CƠ KHÍ – Lê Khánh Điền.

"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"