4.1.1. Chọn vật liệu chế tạo trục.............................................................................. 20

4.1.2. Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực............................ 20

4.1.3. Xác định trị số và chiều các lực từ chi tiết quay tác dụng lên trục.......... 21

4.2 Kiểm nghiệm trục với độ bền mỏi ở những tiết diện nguy hiểm của trục, chọn then....26

4.2.1. Kiểm tra trục 1................................................................................................. 26

4.2.2. Kiểm tra trục 2................................................................................................. 27

4.2.3. Kiểm tra trục 3................................................................................................. 28

4.3 Chọn khớp nối..................................................................................................... 29

CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN VÀ CHỌN Ổ LĂN....................................................... 31

5.1. Chọn ổ lăn trục 1................................................................................................ 31

5.2. Chọn ổ lăn trục 2................................................................................................ 32

5.3. Chọn ổ lăn trục 3................................................................................................ 34

CHƯƠNG 6: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ KẾT CẤU HỘP VÀ CHỌN CÁC CHI TIẾT PHỤ....35

6.1 Kích thước hộp giảm tốc đúc............................................................................. 35

6.2 Chọn các chi tiết phụ.......................................................................................... 36

6.3 Dung sai lắp ghép................................................................................................ 39

TÀI LIỆU THAM KHẢO........................................................................................... 44

LỜI CẢM ƠN

Với nền công nghiệp phát triển ngày càng hiện đại, các nhu cầu trong lao động và cuộc sống của con người càng được nâng cao. Vấn đề vận chuyển hàng hóa, đi lại của con người là một trong những nhu cầu rất cần thiết. Ô tô là một loại phương tiện rất phát triển và phổ biến trên thế giới và ở Việt Nam hiện nay để đáp ứng cho nhu cầu đó.

Là một sinh viên ngành cơ khí ô tô, việc tìm hiểu, nghiên cứu, tính toán và thiết kế các bộ phận, cụm máy, chi tiết trong xe là rất thiết thực và bổ ích. Trong khuôn khổ giới hạn của một đồ án môn học, em được giao nhiệm vụ thiết kế và tính toán hệ truyền động cơ khí. Công việc này đã giúp cho em bước đầu làm quen với công việc thiết kế mà em đã được học ở trường để ứng dụng cho thực tế, đồng thời nó còn giúp cho em cũng cố lại kiến thức sau khi đã học các môn lý thuyết trước đó.

Dưới sự hướng dẫn tận tình của thầy và sự nổ lực của bản thân, sau một khoảng thời gian cho phép em đã hoàn thành được đồ án của mình. Với kiến thức còn hạn hẹp, do đó thiếu sót là điều không thể tránh khỏi, em mong nhận được ý kiến từ thầy cô để đồ án này được hoàn thiện hơn.

                                                                                                     TP.HCM, ngày … tháng … năm 20…

                                                                                                       Sinh viên thực hiện

                                                                                                        ……………….

CHƯƠNG 1:  CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN

1.1. Chọn động cơ

1.1.1. Xác định công suất động cơ

Sơ đồ hệ thống dẫn động gồm có: 1. Động cơ điện không đồng bộ 3 pha; 2. Bộ truyền đai thang; 3. Hộp giảm tốc bánh rang 2 cấp nón - trụ; 4. Nối trục vòng đàn hồi; 5. Băng tải.

Do làm việc tải trọng thay đổi nên:

Vậy: Psb = 5,607 kW

1.1.2. Xác định số vòng quay sơ bộ

Từ bảng P1.3 của tài liệu [1] ta chọn được động cơ có thông số như bảng 1.1.

1.2. Phân phối tỷ số truyền

Thay số được: u_t = 6,44

1.2.1. Hộp giảm tốc

Tỉ số truyền được chọn là u_h = 6,44

heo đồ thị 3,21 tài liệu [1] và công thức 3.15 tài liệu [1], ta chọn được : u₁ = 4,05-> u₂ = 3,95

1.2.2. Bộ truyền đai thang

Tỉ số truyền được tính là: Chọn u_d = 4. Tỉ số truyền thực: u_t = u_h.u_d = 16.4 = 64

1.3 Tính toán các thông số động học

1.3.1. Tính công suất trên các trục

Công suất trên các trục có kết quả như sau: P_lv = 5,1 (kW)

1.3.2. Tính toán tốc độ quay của các trục

Do sai số tỉ số truyền, nhưng vẫn đảm bảo <3% cho phép.

1.3.3. Tính Mômen xoắn trên các trục

Tdc = 19561 N.mm

T1 = 76663,4 N.mm

T2 = 301432,5 N.mm

T3 = 1142627 N.mm

Tlv = 1075166 N.mm

Số liệu động học và động lực học trên các trục của HTDĐ như bảng 1.2.

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN NGOÀI HỘP GIẢM TỐC

2.1. Bộ truyền đai thang

Điều kiện làm việc của bộ truyền đai thang:

+ Công suất trên trục chủ động: P = 5,94 (kW)

+ Số vòng quay trục chủ động: n = 2900 (v/p)

+ Tỷ số truyền của bộ truyền đai: u_d = 4

+ Mômen xoắn trên trục dẫn: T=19561 (N.mm)

2.1.1. Chọn loại đai

Với thông số trên, (theo Hình 4.1, tr 59, tập 1) ta chọn đai loại A với các thông số hình học.

2.1.2. Tính các thông số bộ truyền

Chọn d₁ = 160 mm

+ Tính vận tốc đai: v = 24,29 m/s < 25m/s

+  Đường kính bánh đai lớn: d₂ = d₁.u.(1-ε) = 160.4.(1-0,02)= 627,2mm

Chọn d₂ = 630 mm (Theo bảng 4.21, tr 63, tập 1).

Trong đó: ε – Hệ số trượt (0,01-0,02) (CT 4.2, trang 53, [1])

+ Định khoảng cách trục sơ bộ: a_sb = 0,95.d₂ = 0,95.630= 598,5 mm

+ Tính chiều dài dây theo a_sb: Chọn L = 2500mm (tiêu chuẩn - B4.13, tr59, tập 1)

2.3. Xác định số dây đai z

 z= P₁K_đ/([P₀]C_αC₁C_uC_z) =1,746. Chọn z=2 dây

Trong đó:

K_d =1,25 : hệ số tải trọng động (B 4.7)

[P_o]=4,05 Kw: công suất cho phép (B 4.19)

C_α=0,87: hệ số góc ôm (B4.15)

C_L= 1,08: hệ số chiều dài đai (B 4.16)

 (l/l₀=2500/1700=1,47)

+ Chiều rộng bánh đai:

Theo B4.21, tr63, tập 1, ta có:

Đai thang A có: t = 15, e = 10

=> B = (z-1)t +2e = (2-1).15+2.10= 35 mm

+ Tuổi thọ đai: L_h = 8.2.300.5 = 24000 giờ

2.4. Lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục

Trong đó lực căng phụ: F_v = q_m.v² = 0,105.24,29² = 61,95 (N)

(B4.22, tr64, tập 1: Đai thang A có q_m=0,105 kg/m)

+ Lực tác dụng lên trục: F_r = 2.F_o.z.sin = 2.198,98.2.sin(66,85⁰) =731,8 (N)

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN TRONG HỘP GIẢM TỐC

3.1. Tính toán cặp bánh răng côn cấp nhanh.

Điều kiện làm việc của bộ truyền bánh răng côn răng thẳng:

+ Mômen xoắn trên trục dẫn: T₁= 76663,4 (Nmm)

+ Số vòng quay trên trục dẫn: n₁=725 (v/p)

+ Công suất trên trục dẫn: P₁= 5,82 (kW)

+ Tỷ số truyền: u = 4,05

+ Thời gian phục vụ: L_h = 5.2.300.8 =24000 (giờ)

3.1.1. Chọn vật liệu

Bánh nhỏ:     C45 tôi cải thiện, độ cứng 250HB, σ_ch1=580MPa

Bánh lớn:      C45 tôi cải thiện, độ cứng 240HB, σ_ch2=450MPa

3.1.3. Tính toán bộ truyền

Xác định sơ bộ chiều dài côn ngoài:

- Hệ số phụ thuộc vật liệu bánh răng: K_R = 50

- Hệ số chiều rộng vành răng: K_be=b/R_e= 0,25 (vì u>3)

* Bánh răng nhỏ:

Tra (B6.22) tìm z_1p = 17→z₁ = 1,6.z_1p= 27,2 răng (độ rắn mặt răng <350HB). Chọn  z₁ =27 răng

- Đường kính trung bình: d_m1 = (1- 0,5K_be)d_e1=(1-0,5.0,25).76,76 = 67,165mm

- Mô đun vòng chia trung bình: m_m=d_m1/z₁= 67,165/27= 2,488mm

- Mô đun vòng chia ngoài: m_e =m_m/(1-0,5K_be)= 2,488/(1-0,5.0,25) =2,843 mm

→ chọn m_e = 3 mm

Tính lại:

- m_m= m_e(1-0,5K_be)= 2,625 mm

- z₁=d_m1/m_m= 67,165/2,625 = 25,59, lấy z₁=26 răng

- Đường kính trung bình: d_m1=m_mz₁ = 2,625.26 = 68,25 mm

* Bánh răng lớn:

- z₂=u.z₁= 4,05.26 = 105,3. Chọn 105 răng.

- Đường kính trung bình: d_m2=m_mz₂=2,625.105 =275,625 mm

- Góc côn chia: δ₁=arctg(z₁/z₂)= 13,9⁰; δ₂=76,1⁰

- Vận tốc dài của bộ truyền:

v = πd_m1n₁/60000 = 3,14.68,25.725/60000 = 2,59 (m/s)

- Chiều rộng vành răng: b=Ψ_beR_e=0,3.162,3= 48,69 mm

3.2. Thiết kế bộ truyền cấp chậm

Điều kiện làm việc của bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng:

+ Mômen xoắn trên trục dẫn: T₂= 301438,5 (Nmm)

+ Số vòng quay trên trục dẫn: n₂=179 (v/p)

+ Công suất trên trục dẫn: P₂= 5,65 (kW)

+ Tỷ số truyền: u = 3,95

+ Thời gian phục vụ: L =8.2.5.300=24000(h)

3.2.1. Chọn vật liệu

Bánh nhỏ:     C45 tôi cải thiện, độ cứng 250HB, σ_ch1=580MPa

Bánh lớn:      C45 tôi cải thiện, độ cứng 240HB, σ_ch2=450MPa

3.2.2. Xác định ứng suất cho phép

+ Ứng tiếp xúc quá tải cho phép:       

[σ_H]_max = 2,8.σ_ch2 = 2,8.450 =1260 (MPa)

+ Ứng suất uốn quá tải cho phép:       

[σ_F1]_max = 0,8.σ_ch1 = 0,8.580 = 464 (MPa)

 [σ_F2]_max = 0,8.σ_ch2 = 0,8.450 = 360 (MPa)

3.2.3. Tính toán bộ truyền

* Xác định sơ bộ khoảng cách trục :

- Hệ số phụ thuộc vật liệu bánh răng: K_a=49,5 (Bảng 6.5)

- Hệ số chiều rộng vành răng: ψ_ba=0,4 (Bảng 6.6)

- ψ_bd=0,53.ψ_ba.(u+1)=0,53.0,4.(3,95+1)=1,05

Chọn a₂ = 225 (mm).

* Xác định các thông số ăn khớp:

+ Môđun sơ bộ: m_n=(0,01÷0,02).a₁=(2,25÷4,5)

→ Chọn m_n= 3,5 (mm)

+ Số răng bánh bị dẫn:

z₄ = u.z₁ = 3,95.26 = 102,7. Chọn z₄ = 103 răng.

+ Sai lệch tỉ số truyền 0,29% < 3% (thỏa)

- Hệ số kể đến ảnh hưởng của vận tốc vòng: Z_V

Với HB<350 ta có Z_V=0,85.v^0,1=0,85.0,85^0,1=0,84

- Hệ số tính đến ảnh hưởng của kích thước bánh răng: K_xH=1 (d_a<400mm)

Các thông số của bánh răng và bộ truyền cấp chậm như bảng 3.2.

3.2.4. Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc

- Hệ số kể đến cơ tính vật liệu: Z_M = 274 (MPa)^1/3   (Bảng 6.5)

- Hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc: Z_H=1,76 (Bảng 6.12)

- T₂= 301438,5  (Nmm)                                                     

- K_H=K_HβK_HαK_Hv=1,07.1,13.1,07=1,28

Với: 

K_Hβ=1,06 (Tính ở phần khoảng cách trục)

K_Hα=1,13 (cấp 9) (Bảng 6.14)

K_Hv=1,07 (cấp 9) (Phụ lục P2.3)

3.2.6. Kiểm nghiệm răng về quá tải

Tra bảng động cơ điện 4A160M8Y3 ta có: Kqt = 1,7.

CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ TRỤC - CHỌN THEN - KHỚP NỐI

Điều kiện làm việc của trục:

Mômen xoắn trên trục 1: T₁= 76663,4 (Nmm)

Mômen xoắn trên trục 2: T₂= 401438,5(Nmm)

Mômen xoắn trên trục 3: T₃= 1142627 (Nmm)

4.1. Thiết kế trục

4.1.1. Chọn vật liệu chế tạo trục:

Dùng thép C45 thường hoá có:          σ_b = 600 (Mpa)      [τ] = 15÷30 (Mpa)

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

a. Đường kính trục sơ bộ:

Tra Bảng 10.2/tr189 chọn:

d₁=30 (mm);  d₂= 45 (mm); d₃=60(mm); b₀= 25 (mm)  

b. Chiều dài các đoạn trục:

* Trục 1:

l₁₁ = 0,5.l_md+k₃+h_n+b_o/2 = 0,5.40+15+20+25/2 = 67,5mm

l₁₂=(2,5…3)d₁ = 75÷ 90, l₁₂= 80 mm

l₁₃= b_o/2+k₁+k₂+ l_m1 - 0,5. b.cosδ₁

= 25/2+15+10+45-0,5.48,69.cos13,9⁰ = 58,9 mm. Chọn 59mm.

* Trục 2:

l₂₁= b_o2/2+k₁+k₂+l_m2-0,5.b.cos δ₂

=25/2+15+10+60-0,5.48,69.cos(76,1) = 91,65 mm. Chọn 92mm

l₂₂=d_m1= 68,25 mm. Chọn 69mm.

l₂₃ = l₂₁= 92 mm

* Trục 3:

l₃₁= l₂₃ = 92 (mm)

l₃₂= l₂₁+l₂₂ = 92 + 69  = 161 (mm)

l₃₃ = b_o/2+h_n+k₃+0,25.l_kn =25/2+20+15+0,25.175 = 91,25(mm). Chọn 91mm

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

a. Trục 1:

Lực tác dụng lên bánh răng:

F_t1 = 2T₁/d_m1 = 2246,5N

F_r1 = F_t1tgαcosδ₁ =  2246,5.tg(20⁰).cos(13,9⁰ ) = 793,7N

F_a1 = F_t1tgαsinδ₁ =  2246,5.tg(20⁰).sin(13,9⁰)  = 196,4N

Mômen uốn do F_a1: M_a1=F_a1d_m1/2 = 196,4.68,25/2 = 6702 Nmm

Lực tác dụng do bộ truyền đai:  F_rd= 731,8 N

b. Trục 2:

* Lực tác dụng lên bánh răng côn lớn cấp nhanh:

F_t2 = F_t1 = 2246,5N

F_r2 = F_a1 =196,4N

F_a2 = F_r1 =793,7N

Mômen uốn do F_a2: M_a2=F_a2.d_m2/2 = 793,7.275,625/2 = 109381,8 Nmm

c. Trục 3

- Lực tác dụng do khớp nối: F_kn = 0,3.2.T₃/D_o= 3427,9 (N)

- Các lực tác dụng và biểu đồ momen của trục 3.

4.2. Kiểm nghiệm trục với độ bền mỏi ở những  tiết diện nguy hiểm của trục, chọn then.

4.2.1. Kiếm tra trục 1:

* Tại vị trí A, D

Chọn kích thước then theo đường kính trục Ф24: b=8 mm, h=7 mm, t₁=4mm, t₂=2,8 mm; l=1,35d=32,4 mm=> chọn 32 mm (theo chuẩn)

Điều kiện bền dập:

σ_d=2T₁/[(dl(h-t₁)]=66,55<[σ_d]=100MPa

Điều kiện bền cắt:

τ_c=2T₁/(dlb)=24,96<[τ_c]=60MPa

4.2.2. Trục 2

* Tại vị trí B, C

Chọn kích thước then theo đường kính trục Ф50: b=14mm, h=9mm, t₁=5,5mm, t₂=3,8mm; l=1,35d=67,5 mm=> chọn 70 mm (theo chuẩn)

Điều kiện bền dập:

σ_d=2T₁/[(dl(h-t₁)]=49,2<[σ_d]=100MPa

Điều kiện bền cắt:

τ_c=2T₁/(dlb)=12,3<[τ_c]=60MPa

4.2.3. Trục 3

a. Tính toán chọn then

* Tại vị trí B

Chọn kích thước then theo đường kính trục Ф70: b=20mm, h=12mm, t₁=7,5mm, t₂=4,9mm; l=1,35d=94,5 mm=> chọn 90 mm (theo chuẩn)

Điều kiện bền dập:

σ_d=2T₁/[(dl(h-t₁)]=80,6<[σ_d]=100MPa

Điều kiện bền cắt:

τ_c=2T₁/(dlb)=18,14<[τ_c]=60MPa

* Tại vị trí D

Chọn kích thước then theo đường kính trục Ф63: b=18mm, h=11 mm, t₁=7mm, t₂=4,4 mm; l=1,35d=85,05 mm. chọn l = 90(theo chuẩn)

Điều kiện bền dập:

σ_d=2T₁/[(dl(h-t₁)]=96,7<[σ_d]=100MPa

Điều kiện bền cắt:

τ_c=2T₁/(dlb)=22,39<[τ_c]=60MPa

b. Kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi

τ_-1­=0,58 σ_-1=151,73MPa

σ_aj=M_j/W_j=603124,4/29471,6=20,46MPa

τ_aj=T_j/(2W_oj)=9,05MPa

K_σdj=K_σ/ε_σ+0,06=2,52+0,06=2,58 (B10.11)

K_τdj=K_τ/ε_τ+0,06=2,03+0,06=2,09 (B10.11)

4.3. Chọn khớp nối

Ta sử dụng khớp nối trục vòng đàn hồi. Căn cứ vào mô men xoắn trên trục T₃=1142627 và đường kính trục sơ bộ d=63mm, ta chọn kích thước khớp nối như sau (Bảng 16.10a)

* Nối trục động cơ và hộp giảm tốc:

Mômen xoắn lớn nhất: T_max=2000,0 N.m

d =63 mm  đường kính trong

D = 260 mm: đường kính ngoài

D_o =200 mm: đường kính vòng tròn các chốt

d_m = 120 mm

l = 140 mm

L =175 mm: chiều dài mayo khớp nối

Z = 8 chốt

B = 8 mm

l₁ = 48 mm

l₂ = 48 mm

D₃ = 48 mm

B₁ = 70 mm

* Các kích thước của vòng đàn hồi: (Bảng 16-10b):

d_c = 24mm: đường kính chốt

l₃ =44 mm: chiều dài đoạn chốt bị dập

h = 2 mm  ;  D₂ = 32 mm

l_o=l₁+l₂/2=52+24/2=64 mm: chiều dài chịu uốn của chốt

CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN VÀ CHỌN Ổ LĂN

5.1. Chọn ổ lăn trục 1

Ta có đường kính trục d=30mm nên ta chọn ổ đũa côn 7506 (B P2.11) có: d=30mm, D=62mm

5.2. Chọn ổ lăn trục 2

Ta có đường kính trục d=45mm nên ta chọn ổ đũa côn 7209 (B P2.11) có: d=45mm, D=85mm

5.3. Chọn ổ lăn trục 3

Đường kính ngõng trục d=50mm. Ta chọn ổ 113 có d=65mm, D=100mm, [C]=24,1kN, [C_o]=20,0kN

* Kiểm tra ổ theo khả năng tải tĩnh:

Tải trọng tĩnh tính toán:

C₀=X₀F_roA+Y₀F_aoA=0,6.3,75=2,25 kN.

C_o=F_roB=3,75kN<[C_o]= 20,0kN(thỏa)

CHƯƠNG 6: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ KẾT CẤU HỘP VÀ CHỌN CÁC CHI TIẾT PHỤ

6.1. Kích thước hộp giảm tốc đúc

Lập bảng giá trị theo Bảng 18-1 trang 85

Kích thước hộp giảm tốc đúc như bảng 6.1.

6.2. Chọn các chi tiết phụ

1. Nắp quan sát (Bảng 18-5)

Để kiểm tra, quan sát các chi tiết bên trong hộp giảm tốc khi lắp, để đổ dầu vào hộp dễ dàng, trên đỉnh hộp ta làm cửa thăm. Cửa thăm được đậy bằng nắp, trên nắp có lắp nút thông hơi.Theo bảng 18-5 ta có kích thước nắp quan sát như hình vẽ.

2. Nút thông hơi (Bảng 18-6)

Khi làm việc, nhiệt độ trong hộp tăng lên, để giảm áp suất và điều hòa, trao đổi không khí trong và ngoài hộp ta dùng nút thông hơi. Nút thông hơi được lắp trên nắp cửa thăm hoặc ở vị trí cao nhất của hộp. Hình dạng và kích thước cơ bản của nút như hình vẽ. 

4. Que thăm dầu (H 18-11)

Hộp giảm tốc được bôi trơn bằng cách ngâm dầu và bắn tóe nên lượng dầu trong hộp phải đảm bảo điều kiện bôi trơn. Để biết được mức dầu trong hộp ta cần có thiết bị chỉ dầu. Ở đây ta sử dụng que thăm dầu để kiểm tra mức dầu. Hình dạng và kích thước cơ bản của que thăm dầu như hình vẽ A0

8. Vòng chắn dầu

Để ngăn cách mỡ trong bộ phận ổ với dầu trong hộp thường dùng các vòng chắn mỡ (dầu). Vòng gồm từ 2 đến 3 rãnh tiết diện tam giác. Cần lắp sao cho vòng cách mép trong thành hộp khoảng 1 đến 2mm. Khe hở giữa vỏ (hoặc ống lót) với mặt ngoài của vòng ren lấy khoảng 0,4mm.

6.3. Dung sai lắp ghép

Dung sai lắp ghép như bảng 6.4.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1]. Trịnh chất - Lê Văn Uyển, Tính toán thiết kế hệ thống dẫn động cơ khí tập 1 NXB Giáo dục, tái bản lần thứ 11, năm 2012.

[2]. Trịnh chất - Lê Văn Uyển, Tính toán thiết kế hệ thống dẫn động cơ khí tập 2 NXB Giáo dục, tái bản lần thứ 11, năm 2012.

[3]. Nguyễn Hữu Lộc, Cơ sở thiết kế máy, NXB giáo dục, Đại học quốc gia TP Hồ Chí Minh, năm 2004.

"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"