MỤC LỤC

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

LỜI MỞ ĐẦU ..............................................................................................................................5

CHƯƠNG 1:CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN..............................................7

1.1. Chọn động cơ........................................................................................................................7

1.2. Phân phối tỷ số truyền ..........................................................................................................8

1.3. Tính các thông số trên trục....................................................................................................8

1.4. Lập bảng kết quả tính toán động học....................................................................................9

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI THANG..............................................10

2.1. Chọn tiết diện đai:................................................................................................................10

2.2. Chọn đường kính đai...........................................................................................................10

2.3. Xác định sơ bộ khoảng cách trục a......................................................................................10

2.4. Xác định chính xác khoảng cách trục...................................................................................11

2.5. Xác định số đai ....................................................................................................................11

2.6. Xác định thông số cơ bản bánh đai.....................................................................................12

2.7. Xác định lực căng ban đầu và tác dụng lên trục..................................................................12

2.8. Lập bảng thông số bộ truyền đai..........................................................................................13

CHƯƠG 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG TRỤ RĂNG NGHIÊNG ........14

3.1. Chọn vật liệu bánh răng.......................................................................................................14

3.2. Xác định ứng suất cho phép ...............................................................................................14

3.3. Xác định sơ bộ khoảng cách trục bộ truyền bánh răng trụ..................................................15

3.4. Xác định thông số ăn khớp .................................................................................................15

3.5. Xác định chính xác ứng suất cho phép................................................................................16

3.6. Kiểm nghiệm bộ truyền bánh răng ......................................................................................17

3.6.1. Kiểm nghiệm về độ bền tiếp xúc.......................................................................................17

3.6.2. Kiểm nghiệm độ bền uốn .................................................................................................18

3.7. Tổng hợp các thông số bánh răng trụ răng nghiêng ...........................................................19

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRỤC ..............................................................................21

4.1. Khái quát……………………………………………………………....…................................….21

4.2. Chọn vật liệu chế tạo trục.....................................................................................................21

4.3. Xác định lực và phân bố lưc tác dụng lên trục ....................................................................22

4.3.1. Bộ truyền bánh răng trụ nghiêng.......................................................................................22

4.3.2. Bộ truyền đai ....................................................................................................................28

4.3.3. Khớp nối ...........................................................................................................................22

4.4. Xác định đường kinhs sơ bộ................................................................................................23

4.5. Xác định chiều dài mayo .....................................................................................................23

4.5.1. Trục I ................................................................................................................................24

4.5.2. Trục II................................................................................................................................27

4.6. Kiểm nghiệm trục ................................................................................................................30

4.6.1. Kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi .....................................................................................30

4.6.2. Kết luận…………………………………………………………………...............................…38

CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ THEN VÀ Ổ LĂN ...........................................................39

5.1. Tính mối ghép then..............................................................................................................39

5.2. Chọn ổ lăn và kiểm nghiệm ổ lăn.........................................................................................41

CHƯƠNG 6: KẾT CẤU VỎ VÀ CÁC CHI TIẾT PHỤ ................................................................47

6.1. Tổng quan về vỏ hộp ..........................................................................................................47

6.2. Thiết kế vỏ hộp....................................................................................................................49

6.3. Một số chi tiết khác..............................................................................................................49

6.4. Một số chi tiết phụ ...............................................................................................................52

6.4.1. Các chi tiết cố định trên ổ trục..........................................................................................52

6.4.2. Các chi tiết điều chỉnh lắp ghép .......................................................................................55

6.4.3. Các chi tiết lót bộ phận ổ...................................................................................................56

6.5. Bôi trơn hộp giảm tốc...........................................................................................................57

CHƯƠNG 7: DUNG SAI LẮP GHÉP VÀ BÔI TRƠN.................................................................59

7.1. Dung sai lắp ghép và lắp ghép ổ lăn....................................................................................59

7.2. Bôi trơn hộp giảm tốc...........................................................................................................59

7.3. Bảng dung sai lắp ghép.......................................................................................................60

TÀI LIỆU THAM KHẢO..............................................................................................................62

LỜI NÓI ĐẦU

Trong hoạt động kỹ thuật, thiết kế máy là một quá trình sáng tạo ra một loại máy mới hoặc cải tiến từ các loại máy, chi tiết đã có, đòi hỏi người thiết kế phải nắm vững những kiến thức lý thuyết và biết chắt lọc từ những kinh nghiệm thực tế để có thể đưa ra phương án, phương pháp thiết kế tối ưu nhất cho ý tưởng của mình về loại máy, chi tiết mà mình định thiết kế.

Một loại máy thiết kế ra phải đảm bảo được những yêu cầu kỹ thuật, chủ yếu là: độ bền, độ cứng, khả năng chịu mỏi…, đồng thời cũng phải đảm bảo chi phí sản xuất cho phù hợp, tức là thỏa mãn tính kinh tế. Trong công cuộc phát triển đất nước hiện nay, để có một nền sản xuất tiên tiến thì không thể thiếu sự trợ giúp của trang thiết bị máy móc hiện đại, đây là quá trình tất yếu của phát triển. Và trong quá trình khai thác, sử dụng các máy móc không tránh khỏi những hỏng hóc do nguyên nhân chủ quan lẫn khách quan tác động đến. Do vậy trong quá trình thiết kế, người kỹ sư cần phải tính toán sao cho một máy mới chế tạo ra phải đạt an toàn cao nhất cho máy đó. Điều đó sẽ giảm bớt chi phí sửa chữa, thay thế các chi tiết máy hoặc phải thay thế cả máy đó. Do đó, việc thiết kế trạm dẫn động băng tải cũng phải đáp ứng được các tính kỹ thuật, tính kinh tế, đảm bảo máy hoạt động được hiệu suất cao nhất, sự an toàn tối đa cho máy và người sử dụng.

Thiết kế chi tiết máy là môn học đầu tiên nhằm cung cấp những kiến thức căn bản nhất cho sinh viên ngành cơ khí để thiết kế một loại máy cơ khí nào đó.

Em xin chân thành cảm ơn các thầy giáo trong bộ môn đã hướng dẫn, giúp đỡ em để bài thiết kế được hoàn chỉnh. Do đây là lần đầu em thiết kế nên việc mắc phải những thiếu sót trong bài thiết kế là không tránh khỏi. Kính mong thầy và các bạn có những ý kiến phê bình, góp ý để bài thiết kế của em được hoàn thiện hơn.

Em xin chân thành cảm ơn thầy : TS …………… đã giúp đỡ em rất nhiều trong quá trình thực hiện đồ án này.

Em xin chân thành cảm ơn!

                                                                                                                               Hà Nội, ngày ... tháng  ... năm 20...

                                                                                                                               Sinh viên thực hiện

                                                                                                                                 ......................

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

1.1. Chọn động cơ điện:

- Công suất làm việc của băng tải :

P_lv  = (F.v)/1000 = 620.3,0/1000 = 1,86 (kW)

- Hiệu suất của băng tải:

η = η_k. η_br.η_đ. η³_ol.                                              (1)

Dựa vào bảng 2.3(1) ta nên chọn:

Hiệu suất bộ truyền đai:                                      η_đ = 0,95

Hiệu suất của 1 cặp ổ lăn:                                   η_ol = 0,99

Hiệu suất của bộ truyền bánh răng trụ :              η_br = 0,96

Hiệu suất khớp nối :                                            η_k = 1

=> η  = ηk. ηbr.ηđ. η³ol = 1.0,96.0,95.0,99³ = 0,88

- Số vòng quay trên trục công tác:

n_lv = (60000.v)/(π.D) =  60000.3,0/(π.400)  = 143,24 (v/ph)

- Chọn tỉ số truyền, dựa bảng 2.4(1):

u_đ = 3 ; u_br = 3

u_sb = u_đ.u_br = 3.3 = 9

- Số vòng quay sơ bộ trên trục động cơ :

n_sb = n_lv.u_sb = 143,24.9 = 1289,16 (v/ph)

Các thông số đống cơ 4AX90L4Y3 được thể hiện như bảng 1.1.

1.3. Tính các thông số trên trục:

- Công suất trên các trục:

+ Công suất trục III : P₃ = P_lv = 1,86 (kW)

+ Công suất trục I : P1 =P2/(ηol.ηbr )  1,87/(0,99*0,96 ) = 1,96 (kW)

+ Công suất trục động cơ : Pđc = P1/(ηol.ηđ ) = 1,96/(0,99*0,95 ) = 2,08 (kW)

- Mômen xoắn trên các trục :

+ Trục động cơ : T_đc = (9,55.10⁶.P_đc)/n_đc  = (9,55.10⁶.2,08)/1420 = 13988,73 (Nmm)

+ Trục II          : T₂ = (9,55.10⁶.P₂)/n₂  = (9,55.10⁶.1,87)/143,4 = 124536,26 (Nmm)

+ Trục làm việc: T_lv = (9,55.10⁶.P_lv)/n_lv  = (9,55.10⁶.1,86)/143,4 = 123870,29 (Nmm)

1.4. Lập bảng kết quả tính toán động học:

Ta có kết quả tính toán động học như bảng 1.1.

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI

Bánh đai dẫn (bánh nhỏ) lắp trên trục động cơ, bánh đai bị dẫn lắp trên trục I

- Công suất cần truyền : P₁ = P_đc = 2,08 (kW)

- Số vòng quay bánh đai dẫn : n₁= n_dc = 1420 (v/p)

- Tỉ số truyền : u = 3,30

- Các yêu cầu khác : Theo yêu cầu chung của hệ dẫn động

+ Tải trọng êm,

2.1. Chọn tiết diện đai:

- Thông số đầu vào bộ truyền ngoài: P_đc = 2,08 (kW), n_đ𝑐 = 1420 (v/ph)

- Chọn loại đai có tiết diện hình thang thường loại A

2.2. Chọn đường kính đai:

- Đường kính bánh đai nhỏ d₁ = 190 mm (bảng 4.13/59)

- Đường kính bánh đai

D2 = uđ.d1.(1-ε) = 3,30.190.(1 - 0,01) = 620,73 (mm)

Ta có hệ số trượt đai; 𝜀 = 0,01÷0,02 Þ Chọn 𝜀 = 0,01

Chọn đường kính tiêu chuẩn: d₂ = 630 (mm) (bảng 4.21/63[1])

- Kiểm tra sai lệch tỉ số truyền :

∆u = |(ut-u)/u| =|(3,35 -3,30 )/3,30|.100% = 1,51% < 4% 

=> d2 thỏa mãn điều kiện Δu ≤ 4%

2.4. Xác định chính xác khoảng cách trục:

- Xác định a = 643,35 (mm)

- Góc ôm của đai trên bánh đai nhỏ :

Thay số ta được: α = 141,0⁰ > 120⁰

Từ số đai z có thể xác định chiều rộng bánh đai B theo công thức:

B = (𝑧 − 1).𝑡 + 2. 𝑒 = (1 − 1). 15 + 2.10 = 20 (mm)

- Đường kính ngoài bánh đai :

d_α1 = d₁ + 2.h₀ = 190 + 2.3,3 = 196,6 (mm)

d_α2 = d₂ + 2.h₀ =  630 + 2.3,3 = 636,6 (mm)

- Đường kính đáy bánh đai :

d_f1 = d_α1 - 2.H = 196,6 - 2.12,5 = 171,6 (mm)

d_f2= d_α2 - 2.H = 636,6 - 2.12,5 = 611,6 (mm)

2.7. Xác định lực căng ban đầu và tác dụng lên trục:

- Lực căng đai:

Fv = qm.v2 = 0,105. 14,12² = 20,93 (N)

- Lực căng ban đầu :

Fo = (780.P1.Kđ)/(v.Cα.z) + Fv = 780.2,08.1,1/14,12.0,89.1 + 20,93 = 162,94 (N)

- Lực tác dụng lên trục bánh đai:

Fr = 2.Fo.z.sinα/2 = 2.162,94.1.sin141,01/2 = 307,19(N)

2.8. Lập bảng thông số của bộ truyền đai:

Sau khi tính toán kết quả trên, ta lập bảng thông số bộ truyền đai như bảng 2.1.

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG TRỤ RĂNG NGHIÊNG

3.1. Chọn vật liệu của bánh răng:

Do không có yêu cầu gì đặc biệt và theo quan điểm thống nhất hóa trong thiết kế, ở đây chọn vật liệu 2 cấp bánh răng như nhau.

Cụ thể, theo bảng 6.1 chọn:

+ Bánh nhỏ: thép c45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB 241…285 có σ_b1 = 850 (MPa), σ_ch1 = 580 (MPa), chọn HB1 = 245

+ Bánh lớn: thép C45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB 192…240 có σ_b2 = 750 (MPa), σ_ch2 = 450 (MPa), chọn HB2 = 230

3.2. Xác định ứng suất cho phép:

- Số chu kì chịu tải :

N_FE1 = N_HE1 = 60.c.n1.Σt = 60.1.430,30.19200 = 495705600

N_FE2 = N_HE2 = 60.c.n2.Σt = 60.1.143,4 .19200 =165196800

- Hệ số tuổi thọ:

+ Vì N_FE2 > N_Fo => K_FL1 = K_FL2 = 1

+ Vì N_HE1 > N_Ho1 => K_HL1 = 1

+ Vì N_HE2 > N_Ho2 => K_HL2 = 1

- Ứng suất cho phép : (Cthuc 6.1,6.2a/93 tx/u)     

[σH1] =σ_Hlim1^o.KHL1/SH = 560.1/1,1 = 509,09 (MPa)

[σF1] =σ_Flim1^o.KFC.KFL1 /SF = 441.1.1/1,75 = 252 (MPa) (KFC = 1 do đặt tải 1 phía, bộ truyền quay 1 chiều)

[σH]sb= ([σH1]+[σH2])/2 =(509,09 +481,81)/2 = 495,45 (MPa)   (nghiêng lấy tb, thẳng lấy h2)

3.4. Xác định thông số ăn khớp:

-Tính chọn mô đun m: 

m = (0,01÷0,02).a_w

m_max = 0,02.a_w = 0,02.105 = 2,1

m_min = 0,01.a_w = 0,01.105 = 1,05

=> Dựa vào bảng 6.8 ta chọn m = 1,25

- Xác định góc ăn khớp :

αt = αtw = tan-1 .(tan⁡(α))/(cos⁡(β))  =  tan-1 .(tan⁡(20))/(cos⁡(13,53))  = 20,52^o

Hệ số tiêu chuẩn α = 20⁰

3.6. Kiểm nghiệm bộ truyền bánh răng:

3.6.1. Kiểm nghiệm về độ bền tiếp xúc:

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

- Hệ số trùng khớp ngang :

ε_α  = [1,88 – 3,2.(1/z1 + 1/z2)].cosβ

=> ε_α = [1,88 – 3,2.(1/41 + 1/123)].cos13,53  = 1,77  

- Xác định chiều rộng vành răng :

b_w = ψ_ba. a_w = 0,5.105 = 52,5 (mm)

- Xác định hệ số tải trọng K_H :

K_H = K_Hβ.K_Hα. K_Hv = 1,05.1,13.1,01 = 1,19

Trong đó:

Với vận tốc vòng v = 1,01 m/s, ta chọn được cấp chính xác cho bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng là 9 (tra bảng 6.13)

Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng K_Hα = 1,13 (tra bảng 6.13 và 6.14)

Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng K_Hβ = 1,05 (tra bảng 6.7)

=> σ_H < [σ_H] = 486,36 (Mpa)

- Kiểm tra ([σH]-σH)/[σH]  = (486,36-440,83)/486,36 .100% = 9,36% < 10%

Kết luận: Thỏa mãn độ bền tiếp xúc

3.6.2. Kiểm nghiệm độ bền uốn:

- Xác định hệ số tải trọng khi tính về uốn K_F:

K_F = K_Fα. K_Fβ. K_Fv = 1,37.1,1.1,04 = 1,56

Trong đó:

Với vận tốc vòng v = 1,01 m/s, ta chọn được cấp chính xác cho bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng là 9 (tra bảng 6.13) ta tra được các đại lượng sau:

Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng K_Fβ = 1,1 (tra bảng 6.7)

Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên các cặp răng đồng thời ăn khớp khi tính về uốn K_Fα = 1,37 (tra bảng 6.14)

- Tra (bảng 6.18) theo số răng tương đương Z_1v, Z_2v và hệ số dịch chỉnh x₁ = x₂ = 0, ta được hệ số dạng răng: Y_F1 = 3,70 ; Y_F2 = 3,60

- Xác định ứng suất cho phép:

[σ_F1] = [σ_F1]_sb.Y_R.Y_S.K_xF = 76,08.1.1,03.1 = 78,36 (MPa)

[σ_F2] = [σ_F2]_sb.Y_R.Y_S.K_xF = 74,02.1.1,03.1 = 76,24 (MPa)

Trong đó:

Y_R = 1

Y_S = 1,03

K_XF = 1

Þ σ_F1 < [σ_F1] ; σ_F2 < [σ_F2]

Kết luận: Răng thỏa mãn về độ bền uốn

3.7. Xác định các thông số khác của bộ truyền:

- Đường kính đỉnh răng:

d_a1 = d_w1 + 2m = 52,5 + 2.1,25 = 55 (mm)

d_a2 = d_w2 + 2m = 157,5 + 2.1,25 =160 (mm)

- Đường kính đáy răng:

d_f1 = d_w1 – 2,5.m = 52,5 – 2,5.1,25 = 49,375 (mm)

d_f2 = d_w2 – 2,5.m = 157,5 – 2,5.1,25 = 154,375 (mm)

- Lực dọc trục :

F_a1 = F_a2 = F_t1.tanβ =1933,32.tan (13,53°) = 465,21 (N)

3.8. Tổng hợp thông số bộ truyền bánh răng trụ nghiêng:

Thông số bộ truyền bánh răng trụ nghiêng như bảng 2.2.

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRỤC

4.1. Khái quát:

a. Công dụng:

Đỡ các chi tiết quay và đảm bảo các chi tiết quay luôn quay quanh tâm hình học xác định.

Chịu tác dụng của các lực do các chi tiết lắp trên trục gây nên, truyền momen xoắn.

b. Phân loại:

Theo dạng chịu tải:

- Trục tâm: trục chỉ có tác dụng để đỡ các chi tiết quay (chỉ chịu momen uốn).

- Trục truyền: là trục vừa chịu momen uốn (mang các chi tiết quay), vừa chịu momen xoắn để truyền chuyển động.

Theo dạng kết cấu trục:

- Trục trơn: trục có đường kính không thay đổi theo chiều dài trục.

- Trục bậc: đường kính các đoạn trục thay đổi theo chiều dài.

4.3. Xác định lực và phân bố lực tác dụng lên trục:

4.3.1. Bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng:

- Lực vòng :

F_t1 = F_t2 = (2.T1)/dw1 = 2.43499,88/45 = 1933,32 (N)

- Lực hướng tâm :

F_r1 = F_r2 = (Ft1.tan αtw )/cosβ = (1933,32.tan20,52  )/cos13,53 = 744,26 (N)

- Lực dọc trục :

F_a1 = F_a2 = F_t1.tan β =1933,32.tan(13,53°) = 465,21 (N)

4.3.3. Khớp nối:

- Mômen xoắn trên khớp nối :

T_t = k.T2 = 1,3. 124536,26

Þ T_t = 161897,138 (Nmm) = 162 (Nm)

Với k = 1,2 ¸ 1,5. Chọn k = 1,3 (tra bảng 16.1)[2]

[T] = 500 (Nm) tra (bảng 16.10a/68):

=> T_t < [T] (162 Nm < 500 Nm)

Với [T] = 500 (Nm) tra (bảng 16.10 [2]/69)

Tra bảng 16.10a [2] /69 với T_t = T_đc, ta có: D_t = 90 (mm)

- Lực hướng tâm tác dụng lên trục : F_kn = 0,2.Ft = 0,2. 2767,47 = 553,49 (N)

(Vì lực tác dụng lên trục của khớp nối bằng 0,2 ¸ 0,3 lần lực vòng trên khớp nối nên ta có được công thức trên).

4.5. Xác định chiều dài moay-ơ:

- Xác định khoảng cách giữa các điểm đặt lực và chiều dài các đoạn trục :

Ta có sơ đồ tổng quát chọn như hình dưới.

+ Trục 1 : k = 1; Trục 2 : k = 2

+ Số trục trên hộp giảm tốc: t = 2 + I = 0 và 1: Các tiết diện trục nắp ổ

+ I = 2….s : Số chi tiết quay (3)

+ l_k1 = Khoảng cách giữa các gối đỡ 0 - 1

+ l_ki = Khoảng cách giữa các gối đỡ 0 đến tiết diện thứ I trên trục k

+ l_mik = Chiều dài may ơ của chi tiêt quay thứ i

4.5.1. Trục I:

* Chiều dài moay-ơ :

+ l_m13 = 1,5.d₁ = 1,5.25 =37,5 (mm) , vì l_{m13 max}  nhỏ hơn b_w, nên chọn

l_m13 = b_w = 55 (mm)

+ l₁₃ = 0,5.(l_m13 + b_o1) + k₁ + k₂ = 0,5.(55+17) + 10 + 5 = 51 (mm)

=> Chọn l₁₃ = 55 (mm)

+ l₁₁ = 2.l13 = 2.55 = 110 (mm)

+ l_m12 = 1,5.25=37,5 (mm)

+ l₁₂ = -l_c12 = 0,5.(l_m12 + b_o1) + k₃ + h_n = 0,5.(37,5 + 17) + 15 + 15 = 57,25 (mm)

=>  Chọn l₁₂ = 60 (mm)

+ l₁₁ = 2.l13 = 2.55 = 110 (mm)

+ l_m12 = 1,5.25 = 37,5 (mm)

+ l₁₂ = -l_c12 = 0,5.(l_m12 + b_o1) + k₃ + h_n = 0,5.(37,5 + 17) + 15 + 15 = 57,25 (mm)

=>  Chọn l₁₂ = 60 (mm)

* Sơ đồ phân bố lực :

Sơ đồ phân bố lực trục I thể hiện như hình dưới.

Fdy =F_d(đai).cos(180-α) =307,19.cos(180-120) = 153,59(N)

Fdx = F_d(đai).sin(180- α)=307,19.sin(180-120) = 266,03 (N)

=> X_o = 555,53 (N)

Y_o = 704,65 (N)

X₁ = 1111,76 (N)

Y₁ = 193,2 (N)

4.5.2. Trục II:

- Chiều dài moay ơ:

Nối vòng trục đàn hồi : l_k = (1,4…2,5).d₂ = (1,4…2,5).40 = 56...100 (mm)

=> Chọn l_k = 80 (mm)

+ l_m2 = (1,2…1,5).d2 = 48…60 (mm)

=> Chọn l_m2 =50 (mm)

+ l_c23 = 0,5.(l_k + b_o2) + k₃ + h_n = 0,5.(80 + 21) + 15 + 15 = 80.5 (mm)

=> Chọn l_c23 = 85 (mm)

* Sơ đồ phân bố lực :

Sơ đồ phân bố lực trục II thể hiện như hình dưới.

+ F_x = -F_kn + x’_o + F_t2 + x’₁ = 0

+ F_y = y’_o + F_r2 + y’₁ = 0

=> X’_o = -1117,62 (N)

Y’_o = -68,67 (N)

X’₁ = -262,21 (N)

Y’₁ = -657,59 (N)

* Sơ đồ momen trên trục II:

Ta có sơ đồ momen trên trục II như hình dưới.

* Tính Momen tại tiết diện nguy hiểm và đường kính tiết diện nguy hiểm của trục II:

- Tra bảng 10.5 ta có [s] = 63 (MPa)

+ Tại vị trí Khớp nối 3’:

M_kn = 0

M_tdkn = 107851,56 (Nmm)

+ Tại vị trí Bánh răng:

M_tdbr =130406,88 (Nmm)

=> Chọn d_br = 40 (mm)

+ Tại vị trí ổ lăn 0’ :

M_td0’ = 0 

D_1’ = d_0’ = 35 (mm)

4.6. Kiểm nghiệm trục:

4.6.1. Kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi:

- Thép C45 tôi cải thiện có: s_𝑏= 600 (MPa)

- Giới hạn mỏi uốn: s_-1 = 0,436. s_𝑏 = 0,436.600 = 261,6 (MPa)

- Giới hạn mỏi xoắn: t_-1 = 0,58.𝜎-1 = 0,58.261,6 = 151,728 (MPa)

- Hệ số ảnh hưởng trung bình của độ bền mỏi: ѱ_𝜎 = 0,05 và ѱ_𝜏 = 0 (tra bảng 10.7/197/1)

- Không dùng các phương pháp tăng bền bề mặt, do đó hệ só tăng bền K_Y = 1,5

a. Trục I :

+ Tại vị trí ổ lăn 1: M₁ = 0

d₁ = 25 mm có b = 8mm, h = 7 mm, t₁ = 4 (tra bảng 9.1/173/1)

+ Tại vị trí lắp bánh răng 3:

 Ta có M_br = 78596,99 (Nmm)

d₁ = 30 mm có b = 8 mm, h = 7 mm, t₁ = 4 mm (tra bảng 9.1/173/1)

+ Tại vị trí bánh đai 2 :

Ta có Mđ = 0 => σ_md = 0

d_đ = 20 mm có b = 6 mm, h = 6 mm, t₁ = 3,5

b. Trục II:

Tra bảng 10.5 ta có [s] = 63 (MPa)

+ Tại vị trí lắp đai khớp nối:

Ta có: M_kn = 0 N.mm => s_mkn = 0

d_kn= 30 mm Þ Chọn b = 8 mm, h= 7 mm, t₁= 4 mm

+ Tại vị trí ổ lăn 1’:

Ta có M_1’ = 47046,65 (Nmm)

         D_1’ = 35 (mm)

+ Tại vị trí ổ lăn 0’ :

Ta có M_0′ = 0 N.mm và s_α0′ = 0

4.6.2. Kết luận

Như vậy, từ kết qua rkieemr nghiệm trên ta thấy cả hai trục đều thỏa mãn điều kiện bền mỏi.

CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ THEN VÀ Ổ LĂN

5.1. Tính mối ghép then:

* Tra và chọn then: Chọn then bằng theo bảng 9.1 [1] [173]

Tại vị trí lắp bánh đai: d_đ = 20 (mm), l_m = 37,5 (mm)

* Tính kiểm nghiệm then:

σ_d = 51,55  ≤  [𝜎_𝑑] = 100 (MPa)

τ_c = 21,48  ≤  [𝜏_𝑐] = 60 (MPa)

Kết luận: Vậy then thỏa mãn điều kiện.

Tại vị trí lắp khớp nối: d_kn = 30 (mm), l_m = 50 (mm)

* Tính kiểm nghiệm then:

σ_d = 61,4  ≤  [σ_d] = 100 (MPa) τ_c = 23,06  ≤  [σ_c] = 60 (MPa)

Kết luận : Vậy then thỏa mãn điều kiện

5.2, Chọn ổ lăn và kiểm nghiệm ổ lăn:

- Chọn cấp chính xác ổ lăn: 0

- Độ đảo hướng tâm µm: 20

- Giá thành tương đối: 1

a. Trục I :

Ta có : d = 25 (mm)

- Kí hiệu 46305 có các thông số sau :

d = 25 mm ; D = 62 mm ; α = 12; B = 17 mm ; r = 2 ; r₁ = 1 ; C = 21,10 kN ; C₀ = 14,90 kN.

Dựa vào bảng 11.5:

∑F_α0 = F_s1 - F_α1 = 417,51 – 465,21 = -47,7 (N)

 ∑ F_α1= F_α0 + F_α1 = 331,99 + 465,21 = 797,2 (N)

Vì ∑ F_α0 < F_s0 Þ F_α0 = 331,99 (N)  

∑ F_α1 > F_s1 Þ  F_α1= 797,2 (N)

Kết luận: Vậy thỏa mãn khả năng tải động.

* Kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh của ổ lăn:

- Tra bảng B11.6 [1]/221 cho ổ bi đỡ - chặn 1 dãy ta được:

X0 = 0,5

Y0 = 0,47

- Tải trọng tĩnh tương đương tác dụng vào từng ổ:

QtB = X0. FrB + Y0. FaB = 0,5.897,29 + 0,47.331,99 = 604,68 (N)

QtD = X0. FrD + Y0. FaD = 0,5.1128,42 + 0,47.797,2 = 938,89 (N)

- Kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh của ổ:

Q_t = max(Q_tB, Q_tD) = 938,89 (N) < C₀ = 14900 (N)  

Kết luận:  Vậy hai ổ lăn thỏa mãn khả năng tải tĩnh

b. Trục II:

Ta có d = 35 (mm)

- Kí hiệu 36207 có các thông số sau :

d = 35 mm ; D = 72 mm ; α = 12; B = 17 mm ; r = 2 ; r₁ = 1 ; C = 24 kN ; C₀ = 18,1 kN.

Dựa vào bảng 11.5/218 :

∑F_αE = F_sG - F_α1= 240,69 – 465,21 = -224,52 (N) 

 ∑ F_αG = F_sE + F_α1 = 380,70 + 465,21 = 845,91 (N) 

Vì ∑ F_αE < F_sE Þ F_αE = 380,70 (N) 

∑ F_αG > F_sG Þ F_αG = 845,91 (N)   

Kết luận:  Vậy thỏa mãn khả năng tải động.

* Kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh của ổ lăn:

- Tra bảng B11.6 [1]/221 cho ổ bi đỡ - chặn 1 dãy ta được:

X0 = 0,5

Y0 = 0,47

- Tải trọng tĩnh tương đương tác dụng vào từng ổ:

QtE = X0. FrE + Y0. FaE = 0,5. 1119,72 + 0,47. 380,70 = 738,78 (N)

QtG = X0. FrG + Y0. FaG = 0,5. 707,93 + 0,47. 845,91 = 751,54 (N)

-  Kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh của ổ:

Q_t = max(Q_tE, Q_tG) = 751,54 (N) < C₀ = 18100 (N)  

Kết luận: Vậy hai ổ lăn thỏa mãn khả năng tải tĩnh

CHƯƠNG 6: KẾT CẤU VỎ VÀ CÁC CHI TIẾT PHỤ

6.1, Tổng quan về vỏ hộp:

a. Nhiệm vụ:

- Bảo đảm vị trí tương đối giữa các chi tiết, bộ phận máy.

- Tiếp nhận tải trọng các chi tiết lắp trên vỏ.

- Đựng dầu bôi trơn, bảo vệ các chi tiết.

b. Chỉ tiêu thiết kế:

- Độ cứng cao.

- Khối lượng nhỏ.

c. Cấu tạo, vật liệu:

- Cấu tạo: thành hộp, nẹp hoặc gân, mặt bích, gối đỡ, …

- Vật liệu: gang xám GX15 - 32

6.3, Một số chi tiết khác:

a. Vòng móc:

- Chiều dày vòng móc: S = (2 ÷ 3). 𝛿 = (2 ÷ 3). 8 = 18 (mm)

- Đường kính vòng móc: D = (3 ÷ 4). 𝛿 = (3 ÷ 4). 8 = 27 (mm)

c. Cửa thăm:

Tên chi tiết: Cửa thăm

Chức năng: để kiểm tra quan sát các chi tiết trong hộp khi lắp ghép và để đồ dầu vào hộp, trên đỉnh hộp có làm cửa thăm. Cửa thăm được đậy bằng nắp, trên nắp có nút thông hơi.

e. Nút tháo dầu:

Tên chi tiết: nút tháo dầu

- Chức năng: sau 1 thời gian làm việc dầu bôi trơn có chứa trong hộp bị bẩn (do bụi bẩn hoặc hại mài…) hoặc dầu bị biến chất. Do đó cần phải thay dầu mới, để tháo dầu cũ, ở đáy hộp có lỗ tháo dầu, lúc làm việc lỗ này bị bít kín bằng nút tháo dầu.

- Vật liệu: Thép CT3

6.4, Một số chi tiết phụ:

6.4.1. Các chi tiết cố định trên ổ trục:

- Đai ốc và đệm cánh

+ Đặc điểm: chắc chắn và giá thành cao

+ Nhiệm vụ: Sử dụng khi lực dọc trục lớn

- Đệm chắn mặt đầu

+ Đặc điểm: chắc chắn và đơn giản

+ Nhiệm vụ: đệm được giữ chặt bằng vít và dây néo

+ Chọn loại đệm chắn mặt đầu là loại cố định mặt đầu vòng trong ổ bằng 1 vít

+ Vật liệu đệm: thép CT3

- Vòng hãm lò xo (phanh):

+ Đặc điểm: chắc chắn và chỉ chịu được lực dọc trục rất bé

+ Nhiệm vụ: sử dụng để cố định vòng trong của ổ lăn hoặc các chi tiết khác trên trục khi các vòng ổ không chịu tác động của lực dọc trục hoặc chịu lực dọc trục rất bé

6.4.2. Các chi tiết điều chỉnh lắp ghép:

a. Ống lót:

+ Nhiệm vụ: dùng để ở ổ lăn, tạo thuận lợi cho việc lắp ghép và điều chỉnh các bộ phận ổ cũng như điều chỉnh ăn khớp.

+ Vật liệu: GX15-32

- Nhiệm vụ: Điều chỉnh khe hở khi lắp ghép các chi tiết, tạo độ dôi ban đầu (ổ lăn)

- Phân loại: + Đệm điều chỉnh (0,1 - 0,15).

b. Nắp ổ:

+ Phân loại: nắp ổ kín và nắp ổ thủng.

+ Vật liệu: GX15 - 32.

6.5. Bôi trơn hộp giảm tốc:

- Các bộ truyền cần được bôi trơn liên tục nhằm:

+ Giảm mất mát công suất vì ma sát.

+ Giảm mài mòn.

+ Đảm bảo thoát nhiệt.

- Khi vận tốc vòng của bánh răng vbr ≤ 12 m/s:

+ Bôi trơn bằng ngâm dầu.

+ Chiều sâu ngâm dầu 1/6 đến 1/4 lần bán kính bánh răng.

CHƯƠNG 7: DUNG SAI LẮP GHÉP VÀ BÔI TRƠN

7.1. Dung sai lắp ghép và lắp ghép ổ lăn:

- Lắp vòng trong của ổ lên trục theo hệ thống lỗ cơ bản và lắp vòng ngoài vào

vỏ theo hệ thống trục cơ bản.

- Để các vòng không trượt trên bề mặt trục hoặc lỗ khi làm việc, ta chọn kiểu

lắp trung gian với các vòng không quay và lắp có độ dôi với các vòng quay.

a. Lắp bánh răng lên trục:

- Để truyền momen xoắn từ trục lên bánh răng và ngược lại, ta chọn sử dụng then bằng. Mối ghép then thường không được lắp lẫn hoàn toàn do rãnh then trên trục thường được phay thường thiếu chính xác. Để khắc phục cần cạo then theo rãnh then để lắp.

- Lắp bánh răng lên trục theo kiểu lắp trung gian: φH7/k6

b. Dung sai mối ghép then:

Tra bảng B20.6Tr125[2] với tiết diện then trên các trục ta được

Sai lệch giới hạn chiều rộng then:

Trục I: b × h = 8 x 10 chọn: P9(12-0 0,051 015)

Trục II: b × h = 12 x 8 chọn: P9(18 -0 0,061 018)

7.2. Bôi trơn hộp giảm tốc:

- Bôi trơn trong hộp

- Theo cách dẫn dầu bôi trơn đến các chi tiết máy, người ta phân biệt bôi trơn ngâm dầu và bôi trơn lưu thông, do các bánh răng trong hộp giảm tốc đều có vận tốc 𝑣 < 12(m⁄s) nên ta bôi trơn bánh răng trong hộp bằng phương pháp ngâm dầu.

- Theo bảng 18.13Tr101[2] ta chọn được loại dầu AK-22

- Bôi trơn ngoài hộp

Với bộ truyền ngoài hộp do không có thiết bị nào che đậy nên dễ bị bám bụi do đó bộ truyền ngoài ta thường bôi trơn định kỳ.

7.3, Bảng dung sai lắp ghép:

Bảng dung sai lắp ghép như bảng 7.1.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Trịnh Chất, Lê Văn Uyển - Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí [tập một]. Nhà xuất bản giáo dục,2006.

2. Trịnh Chất, Lê Văn Uyển - Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí [tập hai]. Nhà xuất bản giáo dục,2006.

3. Ninh Đức Tốn - Dung sai và lắp ghép. Nhà xuất bản giáo dục, 2004.

"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"