MỤC LỤC

NHẬN XÉT GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN...............................................................................................................................................2

LỜI NÓI ĐẦU......................................................................................................................................................................................3

MỤC LỤC............................................................................................................................................................................................4

Phần I: TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC HỆ DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ…...........................................................................................................7

I. Chọ động cơ điện và phân phối tỉ số truyền.....................................................................................................................................7

1. Tính chọn hiệu suất của hệ thống....................................................................................................................................................7

2. Tính công suất làm việc và công suất tương đương.......................................................................................................................9

3. Công suất cần thiết tính trên trục động cơ điện...............................................................................................................................9

4. Xác định sơ bộ số vòng quay của trục công tác..............................................................................................................................9

5. Phân phối tỉ số truyền......................................................................................................................................................................9

6. Chọn động cơ.................................................................................................................................................................................11

II. Lập bảng đặc tính...........................................................................................................................................................................13

1. Tính toán công suất trên các trục...................................................................................................................................................13

2. Tính số vòng quay của các trục......................................................................................................................................................13

3. Tính mômen xoắn của các trục.......................................................................................................................................................13

4. Bảng phân phối tỷ số truyền...........................................................................................................................................................14

Phần II: TÍNH TOÁN HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG...........................................................................................................................15

A. Thiết kế bộ truyền đai thang...........................................................................................................................................................15

1. Tính toán thiết kế bộ truyền đai......................................................................................................................................................15

2. Lặp bảng thống số bộ truyền đai....................................................................................................................................................18

B. Thiết kế hộp giảm tốc bánh răng côn trụ 2 cấp..............................................................................................................................18

1. Chọn vật liệu...................................................................................................................................................................................18

2. Xác định ứng suất cho phép...........................................................................................................................................................19

3. Bộ truyền bánh răng côn thẳng. Tthiết kế bộ truyền cấp nhanh. Bộ truyền bánh răng côn răng thẳng.........................................22

3.1. Xác định chiều dài côn ngoài.......................................................................................................................................................22

3.2. Xác định các thông số ăn khớp...................................................................................................................................................22

3.3. Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc..........................................................................................................................................23

3.4. Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn................................................................................................................................................25

3.5. Kiểm nghiệm về quá tải................................................................................................................................................................27

3.6. Các thông số khác.......................................................................................................................................................................28

4. Tính bộ truyền bánh răng trụ cấp chậm răng thẳng........................................................................................................................28

4.1. Chọn vật liệu................................................................................................................................................................................28

4.2. Xác định các thông số của bộ truyền...........................................................................................................................................28

4.3. Xác định sơ các thông số ăn khớp..............................................................................................................................................29

4.4. Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc.........................................................................................................................................29

4.5. Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn................................................................................................................................................31

4.6. Kiểm nghiệm răng về độ bền quá tải...........................................................................................................................................33

4.7. Các thông số & kích thước bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng.................................................................................................33

Phần III: TÍNH TOÁN TRỤC VÀ GỐI ĐỠ..........................................................................................................................................34

A. Tính toán thiết kế khớp nối.............................................................................................................................................................34

B. Tính toán trụ...................................................................................................................................................................................36

1. Thiết kế trục....................................................................................................................................................................................36

1.1. Chọn vật liệu................................................................................................................................................................................36

1.2. Sơ đồ đặt lực chung (đặt hệ tọa độ cho cả 3 trục) .....................................................................................................................36

1.3. Xác định sơ bộ đường kính trục..................................................................................................................................................37

2. Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ & điểm đặt lực..................................................................................................................38

3. Xác định trị số và chiều các lực của chi tiết quay tác dụng lên trục................................................................................................41

4. Vẽ các biểu đồ momen uốn và momen xoắn trên các trục.............................................................................................................41

C. Tính toán ổ đỡ trục.........................................................................................................................................................................74

1. Chọn ổ lăn.......................................................................................................................................................................................74

1.1. Trục I............................................................................................................................................................................................74

1.2. Trục II...........................................................................................................................................................................................76

1.3. Trục III..........................................................................................................................................................................................80

PHẦN IV: CẤU TẠO VỎ HỘP, CÁC CHI TIẾT PHỤ, BÔI TRƠN HỘP GIẢM TỐC VÀ CHỌN CHẾ ĐỘ LẮP TRONG HỘP...........83

1. Thiết kế các kích thước của hộp....................................................................................................................................................83

1.1. Chiều dày.....................................................................................................................................................................................83

1.2. Gân tăng cứng............................................................................................................................................................................83

1.3. Đường kính.................................................................................................................................................................................83

1.4. Mặt bích ghép nắp và thân.........................................................................................................................................................84

1.5. Kích thước gối trụ.......................................................................................................................................................................84

1.6. Mặt đế hộp..................................................................................................................................................................................85

1.7. Khe hở giữa các chi tiết..............................................................................................................................................................85

1.8. Số lượng bulông nền..................................................................................................................................................................85

1.9. Các thông số của một số chi tiết phụ khác.................................................................................................................................85

2. Bôi trơn và điều chỉnh ăn khớp.....................................................................................................................................................89

3. Bảng kê các kiểu lắp, trị số sai lệch giới hạn và dung sai lắp ghép..............................................................................................90

TÀI LIỆU THAM KHẢO.....................................................................................................................................................................91

LỜI NÓI ĐẦU

Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí là yêu cầu không thể thiếu đối với một kỹ sư ngành cơ khí, nhằm cung cấp các kiến thức cơ sở về máy và kết cấu máy.

Thông qua đồ án môn học Chi tiết máy, mỗi sinh viên được hệ thống lại các kiến thức đã học nhằm tính toán thiết kế chi tiết máy theo các chỉ tiêu chủ yếu về khả năng làm việc; thiết kế kết cấu chi tiết máy, vỏ khung và bệ máy; chọn cấp chính xác, lắp ghép và phương pháp trình bày bản vẽ, trong đó cung cấp nhiều số liệu mới về phương pháp tính, về dung sai lắp ghép và các số liệu tra cứu khác. Do đó khi thiết kế đồ án chi tiết máy phải tham khảo các giáo trình như Chi tiết máy, Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí, Dung sai và lắp ghép, Nguyên lý máy ...từng bước giúp sinh viên làm quen với công việc thiết kế và nghề nghiệp sau này của mình.

Nhiệm vụ của em là “Thiết kế hệ dẫn động băng tải gồm có hộp giảm tốc côn - trụ”. Hệ được dẫn động bằng động cơ điện thông qua khớp nối, hộp giảm tốc để truyền động đến băng tải.

Lần đầu tiên làm quen với công việc thiết kế, với một khối lượng kiến thức tổng hợp lớn, và có nhiều phần em chưa nắm vững, dù đã tham khảo các tài liệu song khi thực hiện đồ án, trong tính toán không thể tránh được những thiếu sót. Em mong được sự góp ý và giúp đỡ của các thầy cô giáo.

Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo, đặc biệt là thầy giáo : TS...................... đã hướng dẫn tận tình và cho em nhiều ý kiến quý báu cho việc hoàn thành đồ án môn học này./

                                                                                                                              TP Thủ Đức, ngày … tháng … năm 20…

                                                                                                                             Sinh viên thực hiện

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

Phần I: TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC HỆ DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ

I. Chọn động cơ điện và phân phối tỉ số truyền

1. Tính chọn hiệu suất của hệ thống

* Điều kiện làm việc ban đầu: 

+ Lực vòng trên băng tải: P = 960 (KG)

+ Vận tốc băng tải: V = 0,45 (m/s) 

+ Đường kính trong: D = 350 (mm)

+ Chiều rộng băng tải: B = 350 (mm)

+ Số năm làm việc: a = 5 (năm)

+ Sai số vận tốc cho phép: 5%

+ Chế độ làm việc: mỗi ngày 2 ca, mỗi ca 4 giờ, mỗi năm làm việc 280 ngày, tải trọng va đập nhẹ.

* Tính toán công suất cần thiết :

Hiệu suất chung: η = η_brc. η_ol⁴. η_brtr. η_đ. η_kn

Hiệu suất bộ truyền bánh răng côn, η_brc = 0,97

Hiệu suất 4 cặp ổ lăn, η_ol = 0,99

Hiệu suất 1 cặp bánh răng, η_brtr = 0,98

Hiệu suất bộ truyền đai, η_đ = 0,95

Hiệu suất của khớp nối, η_kn = 1

Vậy hiệu suất chung được tính là :        

η = η_brc. η_ol⁴. η_brtr. η_đ. η_kn²

= > η = 1². 0,97. 0,98. 0,99⁴ . 0,95 = 0,87

2. Tính công suất làm việc và công suất tương đương

- Với các hệ thống dẫn động băng tải, xích tải thường biết trước lực kéo và vận tốc băng tải nên công suất làm việc được tính theo công thức: 

P_t = Pl_v=Fv/1000=(9600.0,45)/1000=4,32 (kW)

Do tải trọng của bộ truyền thay đổi theo hình nên ta phải tính tải trọng tương đương  P_td =3,56(KW)

5. Phân phối tỉ số truyền

Hệ truyền động cơ khí có khớp nối và hộp giảm tốc phân đôi, theo bảng 2.4

Ta sơ bộ chọn:

 u_đ = 2,5

u_brc = 4,7

U_brt = 4,68

= > u_h = u_brc. U_brt = 4,7. 4,68 = 22

Ta có: u_c= u_đ. u_h

= > u_c = 22. 2,5 =55

6. Chọn động cơ

- Điều kiện chọn động cơ phải thoả mãn: u_c

P_đc ≥ P_ct=4,966 (kw)

n_đc≅n_sb=1350,8 (v/p)

Tra bảng Phụ lục 1.2 trang 235 (sách tính toán dẫn động cơ khí - tập 1)  

Ta chọn động cơ điện loại có: P_đc = 5,5 Kw ; n_đc = 1425 v/ph

- Phân tỉ số truyền cho cặp bánh răng côn (cấp nhanh) bánh răng trụ (cấp chậm).

Chọn: ψ_bd2=1,25;K_be=0,25;[K₀₁≈K₀₂];C_K=d_w22/d_e21=1,2

Tra bảng 3.21 trang 45 (sách tính toán thiết kế cơ khí - tập 1) với u_h = 22

- Tra bảng 3.21 trang 45 với u_h = 22 và  cùng công thức 3.15 trang 45 ta chọn u₁= 4,7 ; u₂= u_h/u₁= 22/4,7= 4,68.

- Kiểm tra sai số cho phép về tỉ số truyền:

u_t = u₁.u₂.u_đ = 4,7. 4,68. 2,64 = 58,07

II. Lập bảng đặc tính

1. Tính toán công suất trên các trục

Công suất trên các trục:

Ta có:

P₃=P_lv/η_ol =4,32/(0,99. 1)=4,36 (kW)

P_đc=P₁/(η_đ  .η_ol )=4,63/(0,95 .0,99 )=4,92(kW)

Chú ý: Công suất động cơ tính toán P_đc=4,92 (kw)  phải nhỏ hơn công suất động

3. Tính mômen xoắn của các trục

T_I=T₁=81915,78 (N.mm)

T_III = T = 1696740,016 (N.mm)

Phần II:   TÍNH TOÁN HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG

A. Thiết kế bộ truyền đai thang

Thông số kỹ thuẩ để thiết kế bộ truyền đai thang:

Công suất bộ truyền, P = 5,5 kW

Tỷ số truyền, u_đ = 2,64

Số vòng quay trục dẫn, n_đc = 1425 (vg/ph)

1. Tính toán thiết kế bộ truyền đai

Theo hình ta chọn loại đai B.

Theo [bảng 4.13-59] chọn đường kính đai nhỏ theo tiêu chuẩn d₁=200 (mm); b_P=14 (mm); b_o=17 (mm); y_o=4,0 (mm); A=138(mm²) n_đc

* Vận tốc đai:

v= (πd₁ n_đc)/(6.10⁴ =15,24 (m/s)

= > Nhỏ hơn vận tốc cho phép v_max = 25 m/s

* Đường kính đai lớn:

Theo [công thức 4.2-53]  Chọn ξ = 0,02. Với ξ là hệ số trượt.

d₂ =u.d1.(1 – ξ) = 2,5. 200. (1 -0,02) = 490 mm

Theo [bảng 4.26-67] chọn đường kính tiêu chuẩn, chọn d₂ = 500 mm

* Tính lại khoảng cách trục a theo chiều dài tiêu chuẩn L= 2360

Do đó a = 892,647mm

* Góc ôm đai trên bánh đai nhỏ

Theo [CT 4.7-59]

α₁=160,8^o  > αmin =120^o

Định các kích thước chủ yếu của đai

Chiều rộng bánh đai

     B = (z -1).t + 2e = (4 - 1).19 + 2.12,5 = 82 mm

Đường kính ngoài

d_n1 = d₁ + 2.h₀ = 200 + 2.4,2 = 208,4 mm

d_n2 = d₂ + 2.h₀ = 500 + 2.4,2 = 508,4 mm

2. Lặp bảng thống số bộ truyền đai

Thông số bộ truyền đai của hệ thống dẫn động được thể hiện như bảng 2.1.

B. Thiết kế hộp giảm tốc bánh răng côn trụ 2 cấp

* Số liệu đầu vào:

P₁ 4,63 kw                                  P₂= kw

n₁= 539,78 v/ph                           n₂=114,85 v/ph

u_h=22                                           u₁=4,7

l_h=4x2x280x5=11200 giờ            u₂=4,68

* Tải trong hệ thống: Tải trọng thay đổi theo sơ đồ.

1. Chọn vật liệu

- Do hộp giảm tốc ta đang thiết kế có công suất trung bình nên chọn vật liệu nhóm I có độ cứng HB ≤ 350 để chế tạo bánh răng. Đồng thời do không có yêu cầu gì đặc biệt và theo quan điểm thống nhất hóa trong thiết kế, ở đây ta chọn vật liệu 2 cấp bánh răng như nhau.

2. Xác định ứng suất cho phép

Theo bảng 6.2-94, tập I với thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB 180 … 350 có:

σ_Hlim^o;    S_H=1,1

σ_Flim^o;    S_F=1,75

- Chọn độ rắn bánh nhỏ HB₁ = 250.

- Chọn độ rắn bánh lớn HB₂ = 200. 

* Ứng suất tiếp xúc cho phép được xác định:

- Do đó để tính bộ truyền bánh răng côn răng thẳng => [σ_H] = min [σ_H1]  = [σ_H2] = 427,3 MPa.(Mpa).

Với cấp chậm sử dụng bánh răng trụ răng thẳng: [ _H]^’=min([ _H1]; [ _H2]) = [ _H2] =427,3 Mpa

Với m_F= m_H= 6 bậc của đường cong mỏi khi thử tiếp xúc và uốn (vì HB 350)

Ta có N_FO là số chu kì thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về uốn

N_FO = 4.10⁶ với mọi loại thép

= > N_FE2 > N_FO = 4.10⁶ = > K_{FL 2} = 1

* Ứng suất quá tải cho phép:

Theo 6.13 và 6.14 sách tính tón thiết kế hệ thống dẫn động cơ khí tập 1

Với bánh răng thường hoá, thép tôi cải thiện = > [σ_H ]max=2,8.σ_ch

[s_H1] _max = 2,8s_{ch 1} = 2,8.580 = 1624 MPa

[s_H2] _max = 2,8s_{ch 2} = 2,8. 450 = 1260 MPa

Khi HB≤350 thì [s_{F i}] _max = 0,8s_{ch i}

[s_F1] _max = 0,8. s_{ch 1} = 0,8. 580 = 464 MPa

[s_F2]_max = 0,8. s_{ch 2} = 0,8. 450 = 360 Mpa

3. Bộ truyền bánh răng côn thẳng. Thiết kế bộ truyền cấp nhanh. Bộ truyền bánh răng côn răng thẳng

3.1. Xác định chiều dài côn ngoài

Trục bánh côn lắp trên ổ đũa, sơ đồ 1, HB<350 tra được K_Hβ=1,13

Từ đó: Re = 199,8215 mm

3.3. Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc

Tra bảng (6.5)-96:  Z_M= 274(Mpa^1/3)

Do xt=x1+x2=0 và do β =0

Tra bảng (6.12)-106:  Z_H=1,76

Vận tốc vòng:                                                      

v = (π.73,5.539,78)/60.1000= 2,077 m/s

Như vậy σ_H>[σ_H ]' nhưng chênh lệch không nhiều vì vậy có thể tăng thêm chiều rộng vành răng b = 50,6014 = 51

3.5. Kiểm nghiệm về quá tải

s_Hmax = 465,4239 < [s]_max = 1260 MPa

s_F1max= 87,75 < [s_F1]_max = 464 MPa

s_F2max = 87,75 .1,3 = 114,075 < [s_F2]_max = 360 MPa.

Độ bền khi quá tải đảm bảo.

Các thông số bộ truyền bánh răng côn như bảng 2,2,

4. Tính bộ truyền bánh răng trụ cấp chậm răng thẳng

4.1. Chọn vật liệu

Do không có yêu cầu gì đặc biệt và theo quan điểm thống nhất hóa trong thiết kế nên ta chọn vật liệu của bộ truyền cấp chậm như bộ truyền cấp nhanh.    

4.2. Xác định các thông số của bộ truyền

* Xác định sơ bộ khoảng cách trụ a_w:

Với: u = 4,68; P₂ = 4,45 kW; T₂ = 370026,121 Nmm

Ta có: a_w1= 322,96 mm.

Chọn theo tiêu chuẩn a_w=355 mm.

4.4. Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc

Từ đó ta tính được :

σ_H =387,20 MPa

- Xác định chính xác các ứng suất cho phép: CT6.1/91 [1]:  Với v = 0,7507 < 5 m/s = > Zv = 0,925v0,05 = > 0,925.0,75070,05 = 0,9118

Cấp chính xác động học là 9 = > chọn cấp chính xác mức tiếp xúc là 8; khi đó cần gia công độ nhám R_a = 2,5...1,25 m = > Z_R = 0,95

d_a < 700mm = > K_xH = 1

[σ_H]' = 387,20.0,95.0,9118.1 = 335,3965 MPa

Vì =  > [σ_H]' = 335,3965 MPa, tuy nhiên vẫn đảm bảo được điều kiện bền.

4.6. Kiểm nghiệm răng về độ bền quá tải

K_qt = T_max/T₁ = 1,3

σ_H1max = 369,2124√1,3

σ_H1max = 420,9669 MPa < [σ_H]max = 1260 MPa

σ_Fmax = σ_F.Kqt

σ_F1max = 46,9.1,3 = 60,97 < [σ_F1]max = 464 MPa

σ_F2max = 45,4.1,3 = 59,02 < [σ_F2]max = 360 MPa.

4.7. Các thông số & kích thước bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng

Khoảng cách trục          : a_w = 395 mm

Môđun pháp                  : m = 4 mm

Chiều rộng vành răng    :   b_w = 118,5 mm

Tỉ số truyền                   : u_t = 4,6857

Số răng của bánh răng  :  Z₁ = 35;  Z₂ =164

Hệ số dịch chỉnh            : x₁ = 0  ; x₂ = -0

Phần III: TÍNH TOÁN TRỤC VÀ GỐI ĐỠ

A. Tính toán thiết kế khớp nối

* Thông số đầu vào:

- Momen cần truyền: T = T₃ =   (N.mm)

- Đường kính trục động cơ: d_đc = 32 (mm)

= > Ta sử dụng khớp nối vòng đàn hồi để nối trục:

= > T_t = k.T= 1,2 .1696740,016 = 2036088,019 (N.mm)

* Lực khớp nối tác dụng lên trục:

D_t : đường kính vòng tròn qua tâm các chốt:

D_t = D₀ = 200 mm

Các thông số cơ bản của nối trục vòng đàn hồi như bảng 3.1.

B. Tính toán trục

1. Thiết kế trục

1.1. Chọn vật liệu

Chọn vật liệu chế tạo các trục là thép 45 có, σ_b=600MPa

Ứng suất xoắn cho phép, [τ]=12÷20MPa.

1.3. Xác định sơ bộ đường kính trục

- Trục 1: 

d₁= 32,47 (mm)= > Chọn d1= 40 (mm)

- Trục 2:

d₂≥ 48,81(mm)= > Chọn d2 = 50 (mm)

- Trục 3:

d₃≥ 65,64 (mm)= > Chọn d3 = 70 (mm)

2. Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ & điểm đặt lực

Chiều dài trục cũng như khoảng cách giữa các gối đỡ và các điểm đặt lực phụ thuộc vào sơ đồ động, chiều dài mayơ của các chi tiết quay, chiều rộng ổ, khe hở cần thiết và các yếu tố khác.

- Chiều rộng mayơ ở nửa khớp nối, ở đây là nối trục đàn hồi nên:

l = (1,4 2,5) d₁= (1,4 2,5). 40 = 56 = > 100 (mm)

= > Chọn l_m12 = 80 mm

l_m32 = (1,4 2,5) d₃ = (1,4 2,5). 70 = 98 = > 175 (mm)

= > Chọn l_m32= 150 mm

- Chiều dài mayơ bánh răng côn nhỏ:

l_m13= (1,2 1,4) d₁ = (1,2 1,4). 40 = 48 = > 56 (mm)

= > Chọn l_m13 = 50 mm

- Chiều dài mayơ bánh trụ nhỏ

l_m22= (1,2 ¸ 1,5) d₂ = (1,2 - 1,5).50 = 60 = > 75 (mm)

= > Chọn l_m22 = 70 mm       

- Chiều dài mayơ bánh răng trụ lớn

l_m31 = (1,2 ¸ 1,5) d₃ = (1,2 - 1,5). 70 = 84 = > 105 (mm)

= > Chọn l_m31 = 90 mm

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

Ta xác định các lực tác dụng lên các trục I, II, III:

a. Lực tác dụng lên bánh răng côn:

- Lực vòng: F_t2 = F_t1 = 2T1/d_m1  = 2.81915,78/73,5 = 2229 N

- Lực dọc trục: F_a1=F_r2=F_t1.tanα.sinδ₁

= > F_a1=2229.tan20°.sin11,976=168,34 N

b. Lực tác dụng lên bánh răng trụ:

Theo CT10.1[1]/182 ta có:

Bánh răng trụ:

- Lực vòng: F_t3=(2.T₂)/d_w1 =F_t4=2.370026,121/140=5286,09 (N)

- Lực hướng tâm: F_r3 =F_r4=F_t3.tanα=5286,09.tan20°=1923,98 N

4. Vẽ các biểu đồ momen uốn và momen xoắn trên các trục

a. Trục I:

* Sơ đồ phân tích lực trên trục I với các thông số:

l₁₂=85 mm ,l₁₁=110 mm ,l₁₃=168 mm

F_đ=1114,96 N,F_t1=2229 N,F_a1=168,34 N,F_r1=793,63 N

* Vẽ biểu đồ momen:

- Biểu đồ M_x (trong mặt phẳng thẳng đứng Oyz)

- Biểu đồ M_y (trong mặt phẳng nằm ngang Oxz)

- Biểu đồ momen xoắn T

Ta chọn lại đường kính các đoạn trục:

d₀ = 35 mm, d₁ = 35 mm, d₂ = 40mm,  d₃= 40mm

* Tính toán lựa chọn then:

Do các trục trong hộp giảm tốc nên ta chọn loại then bằng. Để đàm bảo tính công nghệ ta chọn loại then giống nhau trên cùng một trục. Chọn then bằng, khi đó, theo TCVN 2261-77 ta có thông số của các loại then được sử dụng như bảng.

* Kiểm nghiệm độ bền then:

Chọn số then bằng 1 tại các vị trí lắp răng và bộ truyền ngoài.

- Tại tiết diện 0 (tiết diện lắp bộ truyền đai):

Kiểm tra độ bền dập trên mặt tiếp xúc giữa trục và then

Chọn l_t = (0,8…0,9).l_m13 = (0,8…0,9).50 = 40…45 mm = > Chọn l_t = 44mm

Với then làm bằng thép, tải va đập vừa ta chọn được:

[𝜎]𝑑 = 100𝑀𝑃𝑎

[𝑟]𝑐 = 20. . .30𝑀𝑃𝑎

- Tại tiết diện 1 (tại vị trí bộ truyền bánh răng công):

Kiểm tra độ bền dập trên mặt tiếp xúc giữa trục và then

Chọn l_t = (0,8…0,9)l_m12=(0,8…0,9).50 = 40…45 mm = > Chọn l_t = 44 mm

Với then làm bằng thép, tải va đập vừa ta chọn được:

[𝜎]𝑑 = 100𝑀𝑃𝑎

[𝑟]𝑐 = 20. . .30𝑀𝑃𝑎

b. Trục II:

* Các thông số trong sơ đồ tính lực của trục II:

l₂₁=216 mm ,l₂₂=70 mm,l₂₃=122 mm

F_t2=2229 N,F_t3=5286,09 N,F_r2=168,34 N,F_a2=793,63 N

F_r3=1923,98  N

d_w2=m_tm×Z₂=2,625.132=346,5

* Vẽ biểu đồ momen:

- Biểu đồ M_x (trong mặt phẳng thẳng đứng Oyz)

- Biểu đồ M_y (trong mặt phẳng nằm ngang Oxz)

- Biểu đồ momen xoắn T

Ta chọn lại đường kính các đoạn trục:

d₀ = 45 mm, d₁ = 45 mm, d₂ = 50 mm,  d₃= 50 mm

* Tính toán lựa chọn then:

Do các trục trong hộp giảm tốc nên ta chọn loại then bằng. Để đàm bảo tính công nghệ ta chọn loại then giống nhau trên cùng một trục. Chọn then bằng. Khi đó, theo TCVN 2261-77 ta có thông số của các loại then được sử dụng bảng.

- Tại tiết diện 2 (tiết diện lắp bánh răng côn):

Kiểm tra độ bền dập trên mặt tiếp xúc giữa trục và then

Chọn l_t = (0,8…0,9).l_m23 = (0,8…0,9).65 = 52…58,5 mm = > Chọn l_t = 56 mm

Với then làm bằng thép, tải va đập vừa ta chọn được:

[𝜎]𝑑 = 100𝑀𝑃𝑎

[𝑟]𝑐 = 20. . .30𝑀𝑃𝑎

- Tại tiết diện 3 (tại vị trí bộ truyền bánh răng trụ):

Kiểm tra độ bền dập trên mặt tiếp xúc giữa trục và then

Chọn l_t = (0,8…0,9)l_m12=(0,8…0,9).70 = 56…63 mm = > Chọn l_t = 60 mm

Với then làm bằng thép, tải va đập vừa ta chọn được

[𝜎]𝑑 = 100𝑀𝑃𝑎

[𝑟]𝑐 = 20. . .30𝑀𝑃𝑎

c. Trục III:

* Các thông số trong sơ đồ tính lực của trục III:

F_t4=5286,09 N ,F_r4=1923,98 N ,F_rkn=3393,48 N

l_c3=126 mm,l₂₂=70 mm,l₂₁=216 mm

* Vẽ biểu đồ momen:

- Biểu đồ M_x (trong mặt phẳng thẳng đứng Oyz)

- Biểu đồ M_y (trong mặt phẳng nằm ngang Oxz)

- Biểu đồ momen xoắn T

Ta chọn lại đường kính các đoạn trục:

d₀ = 65 mm, d₁ = 64 mm, d₂ = 65 mm,  d₃= 70 mm

* Tính toán lựa chọn then:

Do các trục trong hộp giảm tốc nên ta chọn loại then bằng. Để đàm bảo tính công nghệ ta chọn loại then giống nhau trên cùng một trục. Chọn then bằng. Khi đó, theo TCVN 2261-77 ta có thông số của các loại then được sử dụng như bảng.

- Tại tiết diện 1 (tiết diện lắp khớp nối):

Kiểm tra độ bền dập trên mặt tiếp xúc giữa trục và then

Chọn l_t = (0,8…0,9).l_m23 = (0,8…0,9).80 = 64…72 mm = > chọn l_t = 68 mm

Với then làm bằng thép, tải va đập vừa ta chọn được:

[𝜎]𝑑 = 100𝑀𝑃𝑎

[𝑟]𝑐 = 20. . .30𝑀𝑃𝑎

- Tại tiết diện 3 (tại vị trí bộ truyền bánh răng trụ):

Kiểm tra độ bền dập trên mặt tiếp xúc giữa trục và then

Chọn l_t = (0,8…0,9)l_m12=(0,8…0,9).90 = 72…81 mm = > Chọn l_t = 76 mm

Với then làm bằng thép, tải va đập vừa ta chọn được

[𝜎]𝑑 = 100𝑀𝑃𝑎

[𝑟]𝑐 = 20. . .30𝑀𝑃𝑎

* Kiểm nghiệm độ bền cho trục 1 theo hệ số an toàn S:

- Kiểm nghiện trục về độ bền mỏi:

Khi xác định đường kính trục theo công thức (5 -1), ta chưa xét tới các ảnh hưởng về độ bền mỏi của trục như đặc tính thay đổi của chu trình ứng suất, sự tập trung ứng suất, yếu tố kích thước, chất lượng bề mặt…. Vì vậy sau khi xác định được đường kính trục cần tiến hành kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi có kể đến các yếu tố vừa nêu.

- Kiểm nghiệm trục về độ bền tĩnh:

Để đề phòng khả năng bị biến dạng dẻo quá lớn hoặc phá hỏng do quá tải đột ngột (khi mở máy) cần kiểm nghiệm trục về độ bền tĩnh.

C. Tính toán ổ đỡ trục

1. Chọn ổ lăn

1.1. Trục I

Đường kính đoạn trục lắp ổ d = d0 = d1 = 40 mm

Ta có tải trọng hướng tâm tác dụng lên 2 ổ:

Tại vị trí ổ lăn 0:

Ta có lực dọc trục ngoài (lực dọc tác dụng lên bánh răng côn): F_at = F_a1 = 168,34 (N)

= > Chọn loại ổ là ổ đũa côn.

* Kiểm nghiệm khả năng tải động của ổ lăn:

Hệ 𝑠ố 𝑒 = 1,5tanα = 1,5tan14,33° = 0,38

Khả năng tải động Cd được tính theo công thức: 11.1[1]-213

C  = Q. m√L

Trong đó:

m: bậc của đường cong mỏi:, m = 10/3 (đố𝑖 𝑣ớ𝑖 ổ đũ𝑎 𝑐ô𝑛)

L: tuổi thọ của ổ:

L = 60. n. Lh. 10⁻⁶ = 60.539,78.11200. 10⁻⁶ = 362,73 (triệu vòng)

Q : tải trọng động quy ước (KN) được xác định theo công thức 11.3[1]-214

Q = (X. V. Fr + Y. Fa)kt. kd

F_s1 = 0,83. e. F_r0 = 0,83.0,38.2567,32 = 809,73 N

F_s2 = 0,83. e. F_r1 = 0,83.0,38.3928,79 = 1239,14 N

Tổng lực dọc trục tác dụng lên ổ lăn 1 là:

∑ F_a1 = F_s1 + F_a1 = 809,14 + 168,34 = 976,48 N

Tổng lực dọc trục tác dụng lên ổ lăn 4 là:

∑ F_a2 = F_s2 − F_a1 = 1239,14 - 168,34 = 1070,8 N

Lực dọc trục tác dụng lên ổ lăn 1 là:

F_a1 = Max (∑ F_a1; F_s1) = Max(976,48; 809,73) = 976,48 N

Lực dọc trục tác dụng lên ổ lăn 4 là:

F_a2 = Max (∑ F_a2; F_s2) = 1239,14 N

Tải trọng quy ước tác dụng vào ổ:

Q1 = (X2. V. Fr1 + Y2. Fa1). kt. kd = (0,4.1.2567,32 + 1,56.976,48). 1.1

Q1= 2550,24 N

Q2 = (X4. V. Fr2 + Y4. Fa2). kt. kd = (1.1.3928,79 + 0. ). 1.1

Q2= 3928,79 N

= > Q = max(Q1, Q2) = max(2550,24; 3928,79) = 3928,79 N

Ta thấy Q₃ > Q₄ nên ta chỉ cần kiểm nghiệm cho ổ lăn 2

Khả năng tải động của ổ lăn….

* Kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh của ổ lăn:

Tải trọng tĩnh tương đương tác dụng vào từng ổ:

Qt1 = X1. Fr1 + Y1. Fa1 = 0,5.2567,32 + 0,86.976,48 = 2132,43 N

Qt2 = X1. Fr2 + Y1. Fa2 = 0,5.3928,79 + 0,86. 1239,14 = 3030,05 N

Kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh của ổ:

Qt = max(Qt1, Qt2) = max(2132,43; 3030,05) = 3030,05 N < C0 = 32,70 KN

= > Hai ổ lăn thỏa mãn khả năng tải tĩnh.

1.3. Trục III

Đường kính đoạn trục lắp ổ: d = d₅ = d₆ = 65 mm

* Kiểm nghiệm khả năng tải động của ổ lăn:

Khả năng tải động C_d được tính theo công thức: 11.1[1]-213

C  = Q. m√L

Trong đó:

m: bậc của đường cong mỏi, m = 3 (đối với ổ bi đỡ)

L: tuổi thọ của ổ:

L = 60. n. Lh. 10⁻⁶ = 60.24,54.11200. 10⁻⁶ = 16,49 (triệu vòng)

Q: tải trọng động quy ước (KN) được xác định theo công thức 11.3[1]-214

Tra bảng phụ lục P2.7 sách [I]

Q = X. V. Fr.kt. kd

Trong đó:

V: hệ số kể đến vòng nào quay, ở đây vòng trong quay, V = 1

kt: hệ số ảnh hưởng của nhiệt độ, kt = 1

k_d: hệ số kể đến đặc tính tải trọng,tải trọng tĩnh, hộp giảm tốc công suất nhỏ, k_d=1

Ta chọn được ổ bi đỡ 1 dãy Cỡ nhẹ hẹp, kí hiệu 213, d = 65 , D = 120, B = 23, T =17 , C = 44,9 kN, C0 = 34,7 kN

Với ổ lăn 6 ta có:

Q_t6= 0.6.3744,88=2246,93 (N)

Ta thấyQ₆ >Qt₅ ta lấy Q_t=Q_t6=2246,93 (N)

C_d=2246,93 (KN)Vậy kiểu đảm bảo khả năng tải tĩnh.

PHẦN IV: CẤU TẠO VỎ HỘP, CÁC CHI TIẾT PHỤ, BÔI TRƠN HỘP GIẢM

TỐC VÀ CHỌN CHẾ ĐỘ LẮP TRONG HỘP

1. Thiết kế các kích thước của hộp

Chỉ tiêu cơ bản của vỏ hộp giảm tốc là độ cứng cao và khối lượng nhỏ, chọn vật liệu phổ biến nhất hay đúc là gang xám, kí hiệu GX 15-32. Chọn bê mặt ghép nắp và thân đi qua tâm trục.

1.1. Chiều dày

- Thân hộp:

δ = 0,03a + 3 > 6 mm

δ = 0,03.202 + 3 = 9,06 mm = > Lấy 10 mm

- Nắp hộp: δ₁ = 0,9  = 9 mm= > Lấy 9 mm

1.2. Gân tăng cứng

- Chiều dày e = (0,8 1)  = 8-10  mm= > Lấy 9 mm

- Chiều cao :  h  58

- Độ dốc: 2⁰

1.3. Đường kính

- Bulông nền:

d₁ > 0,04  + 10 > 12 mm

d₁ > 0,04.202 + 10 = 18,08 mm

d₁ = 18 mm

- Bulông cạnh ổ:

d₂ = (0,7 0,8)d₁ = 12,6 14,4

d₂ = 14 mm

1.4. Mặt bích ghép nắp và thân

- Chiều dày bích thân hộp:

S₃ = (1,4 1,8)d₃ = 16,8 21,6

S₃ = 20 mm.

- Chiều dày bích nắp hộp:

S₄ = (0,9 1)S₃ = 18 20

S₄ = 19 mm.

- Bề rộng nắp và thân: K₃ = K₂ – (3 5) = 41 - > 43 mm= > Lấy 42

1.5. Kích thước gối trụ

- Đường kính ngoài & tâm lỗ vít:

R₂=1,3d₂=1,3.14=18,2 mm

- Tâm lỗ bulông cạnh ổ:

E₂= 1,6 . d₂  = 22,4  lấy = 23

C = D₃/2 =  62,5 ; 62,5 ; 85

- Khoảng cách từ tâm bulông đến mép lỗ: k ³ 1,2 d₂ = 1,2.14 = 16,8

= >  k = 17 mm.

- Chiều cao h: Xác định theo kết cấu, phụ thuộc tâm lỗ bulông & kích thước mặt tựa.

1.7. Khe hở giữa các chi tiết

- Giữa bánh răng với thành trong hộp:  = 11 mm.

- Giữa đỉnh bánh răng lớn với đáy hộp:  mm. (tùy HGT & chất lượng dầu bôi trơn trong hộp)

- Giữa mặt bên các bánh răng với nhau:  mm

1.8. Số lượng bulông nền

Z = (L+B)/(200 ¸ 300) = (700+265,5)/(200 ¸ 300) = 3,7 ¸ 5,6

= > Chọn lắp 6 bulông nền.

2. Bôi trơn và điều chỉnh ăn khớp

- Điều chỉnh ăn khớp trong các bộ truyền :Chọn chiều rộng bánh răng trụ nhỏ giảm 10% so với chiều rộng bánh răng lớn.

- Bôi trơn các bộ truyền trong hộp:

- Bôi trơn ổ lăn: Khi ổ lăn được bôi trơn đúng kĩ thuật nó sẽ không bị mài mòn, bởi vì chất bôi trơn sẽ giúp tránh không để các chi tiết kim loại tiếp xúc trực tiếp với nhau. Ma sát trong ổ sẽ giảm, khả năng chống mài mòn của ổ tăng lên, khả năng thoát nhiệt tốt hơn, bảo vệ bề mặt không bị han gỉ, đồng thời giảm được tiếng ồn.

Về nguyên tắc, tất cả các ổ lăn đều được bôi trơn bằng dầu hoặc mỡ; chât bôi trơn được chọn dựa trên nhiệt độ làm việc và số vòng quay của vòng ổ.

3. Bảng kê các kiểu lắp, trị số sai lệch giới hạn và dung sai lắp ghép

Kiểu lắp ghép: Ta chọn kiểu lắp ghép chung là H7/k6 (dùng cho mối ghép không yêu cầu tháo lắp thường xuyên, tháo không thuận tiện hoặc có thể gây hư hại các chi tiết được ghép; khả năng định tâm của mối ghép cao hơn khi đảm bảo chiều dài mayơ l ≥ (1,2..1,5)d (d - đường kính trục), chẳng hạn lắp bánh răng, vòng trong ổ lăn, đĩa xích lên trục, lắp cốc lót, tang quay; các chi tiết cần đề phòng quay và di trượt), một số kiểu lắp khác phải dùng kiểu lắp lỏng D8/k6 (ví dụ bạc lót với trục)

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.

4. Nguyễn Tiến Thọ, Nguyễn Thị xuân Bảy, Nguyễn Thị Cẩm Tú - Kĩ thuật đo lường kiểm tra trong chế tạo cơ khí. Nhà xuất bản khoa học và kĩ thuật, 2001.

5. Ninh Đức Tốn, Nguyễn Trọng Hùng, Nguyễn Thị Cẩm Tú - Bài tập kĩ thật đo. Nhà xuất bản giáo dục Hà Nội,2006.

"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"