Bản thuyết minh môn học đồ án chi tiết máy hộp giảm tốc 2 cấp phân đôi

Tài liệu thuyết minh đồ án chi tiết máy hộp giảm tốc 2 cấp phân đôi. Phân tích cấu tạo, tính toán thiết kế, kiểm nghiệm bền và hướng dẫn sử dụng.

• Tác giả: Trần Hữu Thắng
• Người hướng dẫn: Ts. Nguyễn Hữu Chí
• Trường học: Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải Phân Hiệu Tại Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Cơ Khí Ô Tô
• Đề tài: Hộp Giảm Tốc 2 Cấp Phân Đôi
• Loại tài liệu: Đồ án môn học
• Năm xuất bản: 2020
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• Lời nói đầu
• 1. Phần 1: Tính Toán Hệ Dẫn Động Cơ khí
• 1.1. Tinh toán động cơ điện
• 1.2. Phân phối tỉ số truyền
• 1.3. Tính toán thông số trên các trục
• 2. Phần 2: Thiết Kế Các Chi Tiết Truyền Động
• 2.1. Thiết kế bộ truyền ngoài
• 2.1.1. Xác định các thông số của xích và bộ truyền
• 2.1.2. Tính kiểm nghiệm xích về độ bền
• 2.1.3. Đường kính đĩa xích
• 2.1.4. Xác định lực tác dụng lên trục
• 2.2. Thiết kế bộ truyền bánh răng
• 2.2.1. Chọn vật liệu
• 2.2.2. Xác định ứng suất cho phép
• 2.2.3. Tính toán bộ truyền cấp nhanh
• 2.2.4. Tính toán bộ truyền cấp chậm
• 3. Phần 3: Thiết Kế Các Chi Tiết Của Nối
• 3.1. Thiết Kế Trục
• 3.1.1. Chọn vật liệu chế tạo
• 3.1.2. Xác định đường kính sơ bộ các trục
• 3.1.3. Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực
• 3.1.4. TÍnh toán các thông số và kiểm nghiệm bền trục I
• 3.1.5. TÍnh toán các thông số và kiểm nghiệm bền trục II
• 3.1.6. TÍnh toán các thông số và kiểm nghiệm bền trục III
• 4. Phần 4: Tính Chọn Then
• 5. Phần 5: Tính Chọn Ổ Lăn
• 5.1. Then trục II.3, Then trục III
• 6. Phần 6: Cấu Tạo Vỏ Hộp - Các Chi Tiết Phụ

Tóm tắt

I. Hướng dẫn toàn tập bản thuyết minh hộp giảm tốc 2 cấp phân đôi

Một bản thuyết minh môn học đồ án chi tiết máy hộp giảm tốc 2 cấp phân đôi là tài liệu học thuật cốt lõi, phản ánh toàn bộ quá trình tư duy, tính toán và thiết kế của sinh viên ngành cơ khí. Đây không chỉ là một bài tập lớn, mà còn là một dự án kỹ thuật thu nhỏ, đòi hỏi sự kết hợp nhuần nhuyễn giữa kiến thức lý thuyết từ các môn như nguyên lý máy, sức bền vật liệu, và kỹ năng ứng dụng thực tế. Cấu trúc của bản thuyết minh thường bao gồm các phần chính: chọn động cơ và phân phối tỉ số truyền, tính toán thiết kế các bộ truyền động (như bộ truyền xích, bộ truyền đai), thiết kế các chi tiết máy quan trọng như trục, ổ lăn, then và cuối cùng là thiết kế vỏ hộp. Mục tiêu cuối cùng là tạo ra một hệ thống dẫn động cơ khí hoàn chỉnh, đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật về công suất, vận tốc và độ bền trong một thời gian phục vụ nhất định. Việc trình bày một file word đồ án chi tiết máy mạch lạc, logic và đầy đủ các bước tính toán không chỉ giúp đạt điểm cao mà còn rèn luyện tư duy thiết kế hệ thống cho kỹ sư tương lai. Quá trình này bắt đầu từ việc phân tích các thông số đầu vào như lực kéo, vận tốc quấn và đường kính tang, từ đó tiến hành tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí một cách khoa học và chính xác. Các bản vẽ kỹ thuật, bao gồm bản vẽ lắp A0 và các bản vẽ chi tiết, là phần không thể tách rời, minh họa trực quan cho kết quả tính toán.

1.1. Tầm quan trọng của đồ án chi tiết máy trong ngành cơ khí

Đồ án chi tiết máy là môn học mang tính tổng hợp, là cầu nối giữa lý thuyết và thực tiễn cho sinh viên cơ khí. Nó yêu cầu sinh viên vận dụng kiến thức từ nhiều môn học nền tảng để giải quyết một bài toán kỹ thuật cụ thể: thiết kế một cỗ máy hoặc một cụm máy hoàn chỉnh. Mục tiêu không chỉ dừng lại ở việc tính toán bộ truyền bánh răng hay thiết kế trục, mà là xây dựng một tư duy thiết kế toàn diện, từ khâu lên ý tưởng, phân tích yêu cầu, lựa chọn phương án, tính toán chi tiết, kiểm nghiệm bền và cuối cùng là hoàn thiện hồ sơ kỹ thuật. Việc hoàn thành xuất sắc một đồ án HGT 2 cấp chứng tỏ năng lực giải quyết vấn đề, khả năng làm việc độc lập và kỹ năng trình bày tài liệu kỹ thuật một cách chuyên nghiệp. Đây là những kỹ năng thiết yếu mà mọi nhà tuyển dụng đều tìm kiếm ở một kỹ sư cơ khí mới ra trường.

1.2. Phân tích đề bài và các thông số kỹ thuật ban đầu

Mọi quá trình thiết kế đều bắt đầu từ việc phân tích kỹ lưỡng các yêu cầu. Dựa trên tài liệu gốc, phương án thiết kế số 2 yêu cầu một trạm dẫn động tời với các thông số cụ thể: Vận tốc quấn V = 1.2 m/s, Lực kéo P = 720 kG, và Đường kính tang D = 400 mm. Thời hạn phục vụ được xác định là 7 năm, với chế độ làm việc tải trọng va đập nhẹ và sai số vận tốc cho phép là 4%. Những dữ liệu này là nền tảng để thực hiện các bước tiếp theo, bao gồm việc tính toán công suất cần thiết, số vòng quay trên trục công tác, và lựa chọn sơ bộ các loại bộ truyền. Việc hiểu sai hoặc bỏ sót bất kỳ thông số nào cũng có thể dẫn đến toàn bộ bản thuyết minh đồ án chi tiết máy bị sai lệch, gây ảnh hưởng đến độ bền và hiệu suất của hệ thống.

1.3. Cấu trúc chuẩn của một bản thuyết minh đồ án HGT 2 cấp

Một đồ án mẫu chi tiết máy chuyên nghiệp thường được chia thành các phần rõ ràng. Phần đầu tiên tập trung vào tính toán động học, bao gồm chọn động cơ và phân phối tỉ số truyền. Phần thứ hai đi sâu vào tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí, cụ thể là các bộ truyền như bộ truyền ngoài và bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng. Phần ba là thiết kế các chi tiết đỡ nối, chủ yếu là thiết kế trục và kiểm nghiệm bền. Các phần tiếp theo bao gồm chọn ổ lăn, tính toán then, và cuối cùng là thiết kế vỏ hộp giảm tốc cùng các chi tiết phụ. Mỗi phần đều phải có cơ sở lý thuyết rõ ràng, công thức tính toán được trích dẫn cụ thể và kết quả phải được trình bày trong các bảng biểu tổng hợp. Kèm theo đó là bộ bản vẽ hộp giảm tốc 2 cấp phân đôi, bao gồm bản vẽ lắp và bản vẽ chi tiết các thành phần quan trọng.

II. Top 5 thách thức khi thiết kế hộp giảm tốc 2 cấp phân đôi

Việc thực hiện bản thuyết minh môn học đồ án chi tiết máy hộp giảm tốc 2 cấp phân đôi luôn đi kèm với nhiều thách thức kỹ thuật. Một trong những khó khăn lớn nhất là đảm bảo sự chính xác trong toàn bộ chuỗi tính toán. Một sai sót nhỏ ở khâu chọn động cơ và phân phối tỉ số truyền có thể lan truyền và khuếch đại, dẫn đến các bộ phận phía sau được thiết kế sai kích thước hoặc không đủ bền. Thách thức thứ hai là việc lựa chọn vật liệu và xác định ứng suất cho phép. Người thiết kế phải cân bằng giữa độ bền, độ cứng, khả năng công nghệ và chi phí. Ví dụ, việc chọn thép C45 tôi cải thiện cho bánh răng đòi hỏi phải xác định chính xác độ rắn HB để tính toán ứng suất tiếp xúc và ứng suất uốn cho phép. Thứ ba, việc tính toán bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng phức tạp hơn nhiều so với răng thẳng, đòi hỏi kiến thức sâu về hình học ăn khớp và các hệ số ảnh hưởng. Ngoài ra, việc thiết kế trục không chỉ là tính toán đường kính sơ bộ mà còn phải kiểm nghiệm bền mỏi tại các tiết diện nguy hiểm, một quá trình đòi hỏi sự tỉ mỉ và chính xác. Cuối cùng, việc thể hiện tất cả các kết quả tính toán lên bản vẽ lắp A0 một cách đúng tiêu chuẩn, đầy đủ thông tin về dung sai lắp ghép cũng là một thử thách không nhỏ đối với nhiều sinh viên.

2.1. Sai lầm trong việc chọn động cơ và phân phối tỉ số truyền

Đây là bước khởi đầu nhưng cũng là nơi dễ xảy ra sai sót nhất. Việc tính toán công suất cần thiết Pct phải dựa trên hiệu suất chung của toàn hệ thống, vốn chỉ được ước tính sơ bộ ban đầu. Chọn động cơ có công suất quá lớn sẽ gây lãng phí, trong khi công suất quá nhỏ sẽ không đảm bảo khả năng làm việc. Tài liệu gốc đã tính toán Pct = 9,55 KW và số vòng quay sơ bộ nsb = 2292 v/p. Tuy nhiên, việc phân phối tỉ số truyền cho bộ truyền ngoài (ux) và các cấp trong hộp giảm tốc (u1, u2) một cách hợp lý để tối ưu hóa kích thước và khả năng chịu tải của hộp là một bài toán phức tạp, đòi hỏi kinh nghiệm và sự tham khảo từ các đồ án mẫu chi tiết máy.

2.2. Khó khăn khi tính toán và kiểm nghiệm bền cho bộ truyền

Đối với bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng, quá trình tính toán và kiểm nghiệm bền rất phức tạp. Người thiết kế phải xác định hàng loạt hệ số như hệ số tải trọng (KH, KF), hệ số hình dạng răng (YF), hệ số trùng khớp (Yε),... Mỗi hệ số lại phụ thuộc vào nhiều yếu tố như vận tốc vòng, cấp chính xác, độ rắn bề mặt. Như trong tài liệu, việc kiểm nghiệm bền tiếp xúc (σH) và bền uốn (σF) phải đảm bảo σH < [σH] và σF < [σF]. Quá trình này không chỉ là áp dụng công thức mà còn đòi hỏi khả năng tra cứu bảng biểu, nội suy và đưa ra các lựa chọn hợp lý để kết quả tính toán thỏa mãn điều kiện bền mà không làm kích thước bộ truyền trở nên quá lớn, ảnh hưởng đến kết cấu chung của hộp giảm tốc 2 cấp phân đôi.

2.3. Tối ưu hóa thiết kế trục và chọn ổ lăn phù hợp

Việc thiết kế trục không chỉ đơn thuần là tính toán đường kính để chịu momen xoắn. Thách thức thực sự nằm ở việc xác định sơ đồ đặt lực, vẽ biểu đồ momen uốn và momen xoắn, từ đó tìm ra tiết diện nguy hiểm nhất để kiểm nghiệm bền theo lý thuyết bền tổng hợp. Các khoảng cách giữa gối đỡ (ổ lăn) và điểm đặt lực phải được xác định hợp lý để giảm thiểu độ võng và ứng suất uốn. Song song với đó, việc chọn ổ lăn phải dựa trên cả tải trọng hướng tâm và tải trọng dọc trục tác dụng lên gối đỡ, đồng thời phải kiểm nghiệm ổ lăn theo khả năng tải động để đảm bảo tuổi thọ làm việc yêu cầu. Đây là một quá trình tối ưu hóa lặp đi lặp lại để có được kết cấu trục vừa đủ bền, vừa nhỏ gọn.

III. Phương pháp chọn động cơ và phân phối tỉ số truyền tối ưu

Bước đầu tiên và quan trọng nhất trong mọi bản thuyết minh đồ án chi tiết máy là việc lựa chọn động cơ và phân bổ tỉ số truyền. Quá trình này quyết định đến hiệu suất, kích thước và chi phí của toàn bộ hệ dẫn động. Phương pháp chuẩn bắt đầu bằng việc xác định công suất làm việc yêu cầu trên trục công tác (trục lắp tang quấn). Dựa vào lực kéo và vận tốc cho trước, công suất này được tính toán. Tiếp theo, cần xác định hiệu suất chung của toàn hệ thống (η). Hiệu suất này là tích của hiệu suất các bộ phận riêng lẻ, bao gồm hiệu suất của bộ truyền xích (ηx), các cặp ổ lăn (ηol), các cặp bánh răng (ηbr) và khớp nối (ηkn). Từ đó, công suất cần thiết trên trục động cơ (Pct) được xác định bằng cách lấy công suất làm việc chia cho hiệu suất chung. Bước tiếp theo là tính toán số vòng quay sơ bộ của động cơ (nsb) dựa trên số vòng quay của trục công tác và tỉ số truyền chung sơ bộ (uch). Dựa trên hai thông số Pct và nsb, người thiết kế sẽ tra cứu catalogue để chọn động cơ điện phù hợp. Động cơ được chọn phải có công suất Pđc lớn hơn hoặc bằng Pct và số vòng quay đồng bộ nđb xấp xỉ nsb. Sau khi đã có động cơ cụ thể, tỉ số truyền chung chính xác sẽ được tính lại. Cuối cùng, tỉ số truyền chung này sẽ được phân phối hợp lý cho bộ truyền ngoài và các cấp của hộp giảm tốc 2 cấp phân đôi.

3.1. Phân tích công suất và tính toán hiệu suất chung của hệ

Dựa trên tài liệu tham khảo, hiệu suất chung của hệ dẫn động được tính theo công thức: η = ηx * η^4ol * η^2br * ηkn. Với các giá trị hiệu suất tiêu chuẩn được chọn: ηx = 0,9 (bộ truyền xích), ηol = 0,99 (một cặp ổ lăn), ηbr = 0,97 (một cặp bánh răng trụ), và ηkn = 1 (khớp nối), hiệu suất chung tính được là η ≈ 0,797. Công suất làm việc trên trục tang quấn được tính là Pt = 7,61 kW. Do đó, công suất cần thiết trên trục động cơ là: Pct = Pt / η = 7,61 / 0,797 ≈ 9,55 kW. Đây là giá trị cơ sở để tiến hành lựa chọn động cơ điện.

3.2. Quy trình chọn động cơ điện 4A132M2Y3 theo Pct và nsb

Sau khi xác định Pct = 9,55 kW, bước tiếp theo là tính số vòng quay sơ bộ nsb. Số vòng quay trục công tác (tang) là nlv ≈ 57,3 v/ph. Chọn tỉ số truyền sơ bộ cho hộp giảm tốc uh=16 và bộ truyền xích ux=2,5, ta có tỉ số truyền chung uch=40. Từ đó, nsb = nlv * uch = 57,3 * 40 ≈ 2292 v/ph. Với hai điều kiện {Pđc ≥ 9,55 KW} và {nđb ≈ 2292 v/p}, tài liệu đã tiến hành tra cứu và chọn động cơ kiểu 4A132M2Y3. Động cơ này có thông số kỹ thuật: Công suất 11 kW, số vòng quay 2907 v/p, hoàn toàn thỏa mãn các điều kiện đề ra. Việc lựa chọn động cơ cụ thể này là cơ sở để tính toán lại chính xác các thông số động học của hệ.

3.3. Tính toán chính xác tỉ số truyền cho cấp nhanh và cấp chậm

Khi đã có động cơ với số vòng quay thực tế nđc = 2907 v/p, tỉ số truyền chung chính xác được tính lại: uch = nđc / nlv = 2907 / 57,3 ≈ 50,99. Giữ nguyên tỉ số truyền của hộp giảm tốc uh = 16, tỉ số truyền của bộ truyền xích ngoài được tính lại là ux = uch / uh = 50,99 / 16 ≈ 3,19. Đối với hộp giảm tốc 2 cấp phân đôi, tỉ số truyền uh=16 được phân phối cho cấp nhanh (un) và cấp chậm (uchậm). Theo bảng 3.1 trong sách tham khảo, với uh=16, có thể chọn un = 4,91 và uchậm = 3,26. Các giá trị này sẽ được sử dụng để tính toán bộ truyền bánh răng ở các bước tiếp theo.

IV. Bí quyết tính toán thiết kế bộ truyền bánh răng và trục chịu lực

Đây là phần nội dung trọng tâm của bản thuyết minh môn học đồ án chi tiết máy hộp giảm tốc 2 cấp phân đôi. Quá trình này đòi hỏi sự chính xác và tuân thủ nghiêm ngặt các tiêu chuẩn thiết kế. Đối với bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng, việc tính toán bắt đầu bằng việc chọn vật liệu. Tài liệu đã chọn thép C45 tôi cải thiện, với độ rắn bánh nhỏ (HB1=255) cao hơn bánh lớn (HB2=240) để tăng khả năng chạy mòn. Từ đó, xác định ứng suất tiếp xúc cho phép [σH] và ứng suất uốn cho phép [σF]. Quá trình thiết kế sau đó được thực hiện cho từng cấp. Cấp nhanh, với các thông số đã biết (u1=4,91, T1=31373,41 N.mm), được tính toán sơ bộ khoảng cách trục aw, sau đó xác định modun, số răng và góc nghiêng β. Một bước cực kỳ quan trọng là kiểm nghiệm lại độ bền. Ứng suất tiếp xúc (σH) và ứng suất uốn (σF) thực tế phải nhỏ hơn giá trị cho phép. Tương tự, quá trình thiết kế trục bắt đầu bằng việc chọn vật liệu (thép 45) và xác định đường kính sơ bộ dựa trên momen xoắn. Sau đó, người thiết kế phải xác định khoảng cách giữa các gối đỡ, phân tích lực tác dụng lên trục, vẽ biểu đồ momen và cuối cùng là kiểm nghiệm bền cho các tiết diện nguy hiểm. Việc kết hợp file CAD hộp giảm tốc sẽ giúp trực quan hóa kết cấu và khoảng cách, hỗ trợ quá trình tính toán chính xác hơn.

4.1. Thiết kế bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng cho cấp nhanh

Với công suất và momen xoắn trên trục I, việc thiết kế cấp nhanh bắt đầu bằng việc xác định sơ bộ khoảng cách trục theo công thức 6.15a, cho kết quả aw1 ≈ 111,64 mm, và được chọn là 115 mm. Từ đó, modun pháp được tính toán và chọn theo tiêu chuẩn là m=1,25 mm. Số răng được xác định sơ bộ dựa trên tỉ số truyền, chọn z1=30 và z2=u1*z1=148. Góc nghiêng chính xác của răng sau đó được tính lại là β = 14,6°. Đây là các thông số hình học cơ bản của bộ truyền. Chiều rộng vành răng bw1 được tính toán dựa trên hệ số ψba và khoảng cách trục aw1. Tất cả các thông số này tạo thành cơ sở cho bước kiểm nghiệm độ bền.

4.2. Tính toán kiểm nghiệm bền tiếp xúc và bền uốn cho răng

Đây là bước cốt lõi để đảm bảo khả năng làm việc của bộ truyền. Ứng suất tiếp xúc được tính theo công thức 6.33, với hàng loạt hệ số cần xác định như ZM, ZH, Zε, và KH. Theo tài liệu, kết quả tính toán cho ra σH = 482,57 MPa, nhỏ hơn ứng suất cho phép [σH] = 487,95 MPa, do đó bộ truyền thỏa mãn điều kiện bền tiếp xúc. Tương tự, ứng suất uốn được tính toán cho chân răng của cả bánh dẫn và bánh bị dẫn. Kết quả σF1 = 118,46 MPa và σF2 = 115,26 MPa đều nhỏ hơn các giá trị cho phép tương ứng [σF1] và [σF2]. Ngoài ra, việc kiểm nghiệm quá tải cũng được thực hiện để đảm bảo răng không bị biến dạng dẻo hoặc phá hủy giòn khi gặp tải trọng đỉnh điểm. Quá trình kiểm nghiệm chi tiết này khẳng định tính đúng đắn của các thông số thiết kế.

4.3. Các bước thiết kế trục và xác định đường kính sơ bộ

Dựa trên momen xoắn trên từng trục, đường kính sơ bộ được xác định theo công thức 10.9 (d ≥ ³√(T / (0.2[τ]))). Ví dụ, với trục I có T1=31373,41 N.mm, đường kính sơ bộ là d1sb ≈ 21,87 mm. Từ đường kính sơ bộ, các kích thước lắp ráp khác như chiều rộng ổ lăn (b0), chiều dài mayơ (lm) được chọn theo tiêu chuẩn. Sau đó, khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực được tính toán chi tiết, ví dụ l22=50mm, l23=107mm trên trục II. Sơ đồ kết cấu trục này là cơ sở để xác định phản lực tại các gối đỡ và vẽ biểu đồ nội lực, phục vụ cho việc kiểm nghiệm bền trục ở các tiết diện quan trọng sau này.

V. Cách hoàn thiện bản vẽ lắp A0 và các chi tiết máy phụ trợ

Sau khi hoàn tất phần tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí, bước tiếp theo là thể hiện kết quả dưới dạng hồ sơ kỹ thuật, bao gồm bản thuyết minh môn học đồ án chi tiết máy hộp giảm tốc 2 cấp phân đôi hoàn chỉnh và bộ bản vẽ kỹ thuật. Bản vẽ lắp A0 là tài liệu quan trọng nhất, thể hiện tổng thể kết cấu của hộp giảm tốc, vị trí tương quan giữa các chi tiết như bánh răng, trục, ổ lăn, vỏ hộp. Bản vẽ này phải tuân thủ nghiêm ngặt các tiêu chuẩn về hình chiếu, đường nét, kích thước và ghi chú kỹ thuật. Đặc biệt, các thông số về dung sai lắp ghép giữa trục và lỗ, giữa ổ lăn và vỏ hộp phải được chỉ định rõ ràng để đảm bảo điều kiện làm việc của các mối ghép. Bên cạnh bản vẽ lắp, cần có các bản vẽ chi tiết cho những bộ phận điển hình do người thiết kế tự tính toán, chẳng hạn như trục hoặc bánh răng. Ngoài các chi tiết chính, việc thiết kế vỏ hộp giảm tốc và các chi tiết phụ cũng đóng vai trò quan trọng. Vỏ hộp không chỉ để chứa đựng và định vị các chi tiết mà còn có chức năng tản nhiệt. Các chi tiết phụ như que thăm dầu, nút thông hơi, nút tháo dầu, bu lông vòng... tuy nhỏ nhưng không thể thiếu để đảm bảo hộp giảm tốc vận hành ổn định và dễ dàng bảo dưỡng. Việc trình bày một file word đồ án chi tiết máy sạch sẽ, logic kèm theo bộ file CAD hộp giảm tốc chuyên nghiệp sẽ được đánh giá rất cao.

5.1. Yêu cầu kỹ thuật đối với bản vẽ lắp A0 và bản vẽ chi tiết

Một bản vẽ lắp A0 đạt yêu cầu phải thể hiện được ít nhất 2 hình chiếu (thường là hình chiếu đứng và hình chiếu bằng), có thể kèm theo hình cắt để làm rõ kết cấu bên trong. Bảng kê các chi tiết (part list) phải được lập đầy đủ, ghi rõ số thứ tự, tên gọi, vật liệu và số lượng. Trên bản vẽ, cần thể hiện các kích thước bao, kích thước lắp ráp chính, và các yêu cầu kỹ thuật như độ nhám bề mặt, dung sai hình học. Đối với bản vẽ chi tiết (ví dụ trục II), cần thể hiện đầy đủ các kích thước cần thiết cho việc gia công, chỉ định độ nhám cho từng bề mặt, dung sai cho các kích thước quan trọng và các yêu cầu về nhiệt luyện (nếu có).

5.2. Thiết kế vỏ hộp giảm tốc và các chi tiết phụ trợ

Vỏ hộp giảm tốc thường được làm bằng gang và có kết cấu phức tạp. Việc thiết kế vỏ hộp bao gồm xác định các kích thước cơ bản dựa trên kích thước của các bộ truyền bên trong, chiều dày thành hộp, thiết kế gân tăng cứng để tăng độ cứng vững, và thiết kế các bề mặt lắp ghép với nắp hộp và bệ máy. Các chi tiết phụ cũng cần được thiết kế hoặc lựa chọn theo tiêu chuẩn. Que thăm dầu phải có vạch MIN-MAX để kiểm tra mức dầu. Nút thông hơi giúp cân bằng áp suất bên trong hộp. Nút tháo dầu được đặt ở vị trí thấp nhất để có thể xả hết dầu cũ khi thay. Mỗi chi tiết đều có vai trò riêng và góp phần vào sự hoàn thiện của hộp giảm tốc 2 cấp phân đôi.

5.3. Trình bày file word đồ án chi tiết máy cấu trúc và nội dung

Bản thuyết minh cuối cùng cần được trình bày một cách khoa học. Mở đầu là lời nói đầu, mục lục. Nội dung chính được chia thành các chương, mục tương ứng với các bước thiết kế đã thực hiện, từ chọn động cơ và phân phối tỉ số truyền đến tính toán các chi tiết cuối cùng. Mỗi phần tính toán cần có đầy đủ công thức, diễn giải, các giá trị thay số và kết quả cuối cùng. Các bảng tổng hợp thông số cho từng bộ truyền, từng trục là rất cần thiết để người đọc dễ dàng theo dõi. Cuối cùng là phần kết luận, tóm tắt lại kết quả thiết kế và danh mục tài liệu tham khảo. Việc định dạng văn bản nhất quán, sử dụng hình ảnh minh họa từ file CAD hộp giảm tốc sẽ làm cho file word đồ án chi tiết máy trở nên chuyên nghiệp và dễ hiểu hơn.

Trích đoạn nội dung tài liệu

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI PHÂN HIỆU TẠI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH. *KHOA CƠ KHÍ* **BỘ MÔN THIẾT KẾ MÁY** BẢN THUYẾT MINH MÔN HỌC: ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY *HỘP GIẢM TỐC 2 CẤP PHÂN ĐÔI* GVHD: T.S NGUYỄN HỮU CHÍ SVTH: TRẦN HỮU THẮNG MSSV : 5851048070 Lớp : Cơ Khí Ô Tô – K58 Tp. Hồ Chí Minh, 07/2020 THIẾT KẾ TRẠM DẪN ĐỘNG TỜI Họ tên SV: TRẦN HỮU THẮNG. Lớp: CKOT - K58 Ngày giao đề: 13/07/2020.

Ngày nộp bài: 15/08/2020.NGUYỄN HỮU CHÍ SƠ ĐỒ HƯỚNG DẪN Phương án 1 2 3 4 5 6 7 8 Vận tốc quấn V (m/s) 0.3 Lực kéo P (kG) 620 720 920 760 660 560 745 550 Đường kính tang D (mm) 250 400 300 350 320 275 200 450 Thời hạn phục vụ (năm) 8 7 6 7 8 7 7 6 Sai số vận tốc cho phép 5 4 5 5 4 4 5 4 GVHD : TS NGUYỄN HỮU CHÍ 1 Phương án số 2: + Vận tốc quấn: V= 1.2(m/s) + Lực kéo trên băng tải: P= 720(KG) + Đường kính tang : D= 400(mm) + Thời gian phục vụ: a= 7(năm) + Sai số vận tốc cho phép: 4(%) t a =0 ,3= p =0 ,6= Chế độ làm việc: tải trọng va đập nhẹ, Kngày 24 ; Knăm 365 tp - số giờ làm việc thực tế trong ngày; a - số ngày làm việc thực tế trong năm. KHỐI LƯỢNG THIẾT KẾ - Một bản thuyết minh khoảng 30-40 trang, khổ giấy A4. - Một bản vẽ lắp hộp giảm tốc, khổ A0. - Một hoặc hai bản vẽ tách chi tiết, khổ A3.

GVHD : TS NGUYỄN HỮU CHÍ 2 Nhận xét của GVHD ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… GVHD : TS NGUYỄN HỮU CHÍ 3 Lời nói đầu Một loại máy được thiết kế, chế tạo phải đáp ứng 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 sản phẩm phù hợp, tức là thoả 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 máy móc, và hiện nay từ nền sản xuất lớn đến nền sản xuất nhỏ hầu như đều có sự trợ giúp của máy móc, đây là quá trình tất yếu của sự phát triển. Và trong quá trình khai thác, sử dụng các máy móc không tránh khỏi những loại hỏng hóc do nguyên nhân chủ quan lẫn khách quan tác động đến. Do vậy, trong quá trình thiết kế, người kỹ sư phải tính toán sao cho một máy mới được chế tạo ra phải đạt được tính an toàn cao nhất cho máy đó.

Điều đó sẽ giảm bớt nhiều cho 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 xích tải cũng phải đáp ứng được các tính kỹ thuật, tính kinh tế, đảm bảo máy hoạt động đạt được hiệu suất cao nhất, sự an toàn tối đa cho máy và cho người sử dụng. Đồ án 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. Việc mắc phải những lỗi, thiếu sót trong bài thiết kế này là không tránh khỏi.

Kính mong các thầy, và bạn đọc có những ý kiến phê bình, sự góp ý để bài làm sẽ được hoàn thiện hơn. Qua đây, em cũng dành sự cảm ơn tới thầy Nguyễn Hữu Chí đã tận tình hướng dẫn để bài làm của em được hoàn chỉnh. Kính chúc các thầy sức khỏe và thành công trong cuộc sống. Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 01/2020.

GVHD : TS NGUYỄN HỮU CHÍ 4 Mục Lục Sơ đồ hướn dẫn………………………………………………………………….1 Phần 1: Tính Toán Hệ Dẫn Động Cơ khí. Tinh toán động cơ điện………………………………………. Phân phối tỉ số truyền…………………………………………………………. Tính toán thông số trên các trục………………………………………………….10 Phần 2: Thiết Kế Các Chi Tiết Truyền Động.

Thiết kế bộ truyền ngoài……………………………………………. Xác định các thông số của xích và bộ truyền………………………………. Tính kiểm nghiệm xích về độ bền……………………………………………. Đường kính đĩa xích……….

Xác định lực tác dụng lên trục…………………………………………………. Thiết kế bộ truyền bánh răng……………………………………………………. Chọn vật liệu……………………………………………………………………15 2. Xác định ứng suất cho phép………………………………………………….

Tính toán bộ truyền cấp nhanh………………………………………………. Tính toán bộ truyền cấp chậm.30 Phần 3: Thiết Kế Các Chi Tiết Của Nối. Thiết Kế Trục……………………………. Chọn vật liệu chế tạo………………………………………………………….

Xác định đường kính sơ bộ các trục……………………………………………41 3. Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực……………………. TÍnh toán các thông số và kiểm nghiệm bền trục I…………………………….44 GVHD : TS NGUYỄN HỮU CHÍ 5 3. TÍnh toán các thông số và kiểm nghiệm bền trục II……………………………53 3.

TÍnh toán các thông số và kiểm nghiệm bền trục III………………………….62 Phần 4: Tính Chọn Then……………………………………………….69 Phần 5: Tính Chọn Ổ Lăn………………………………………………………. Then trục II.3, Then trục III…………………………………………………………………….78 Phần 6: Cấu Tạo Vỏ Hộp - Các Chi Tiết Phụ…………………………………….80 GVHD : TS NGUYỄN HỮU CHÍ 6 Phần I : TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC HỆ DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ 1.1 : Tính chọn động cơ điện - Điều kiện làm việc ban đầu: (Phương án số 2) + Vận tốc quấn: V= 1.2(m/s) + Lực kéo trên băng tải: P= 720(KG) + Đường kính tang : D= 400(mm) + Thời gian phục vụ: a= 7(năm) + Sai số vận tốc cho phép: 4(%) t a =0 ,3= p =0 ,6= 24 365 - Chế độ làm việc: tải trọng va đập nhẹ, Kngày ; Knăm tp - số giờ làm việc thực tế trong ngày; a - số ngày làm việc thực tế trong năm. - Tính toán công suất cần thiết: Hiệu suất chung : η=η x η 4ol η3br η kn .3 ( trang 19 , tập 1) ta có: Hiệu suất bộ truyền xích: ηx = 0,9 Hiệu suất 1 cặp ổ lăn: ηol = 0,99 Hiệu suất 1 cặp bánh răng: ηbr = 0,97 Hiệu suất nối trục: ηkn = 1 Vậy hiệu suất chung được tính là : η = 0,9.1 = 0,797 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 : F .64 (kW) 1000 1000 Do tải trọng của bộ truyền tha đổi nên ta phải tinh tải trọng tương đương: GVHD : TS NGUYỄN HỮU CHÍ 7 Ptđ = √ P21 .61 (KW) Do tải trọng thay đổi nên: Pt = Ptđ = 7,61(KW) Công suất cần thiết tính trên trục động cơ: P t 7 , 61 Pct = = =9 , 55 (KW) η 0,797 Ta có Pct nên ta cần chọn động cơ có công suất thỏa điều kiện: Pđc ≥ Pct Số vòng quay trên trục công tác được tính theo công thức : 3 60.2: 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: ukn = 1 ; uh = 16 ; ux =2,5 Ta có: ut = uch= uh. ukn Tra bảng 2.4 trang 21 (sách tính toán dẫn động cơ khí – tập 1) chọn: Tỉ số truyền hộp giảm tốc 2 cấp: uh= 16 Tỉ số truyền bộ truyền xích ngoài: ux= 2,5 →uch = 16.2,5 = 40 Số vòng quay sơ bộ của động cơ: Ta có: GVHD : TS NGUYỄN HỮU CHÍ 8 nvào nsb uch = = n ra nlv  n sb=nlv .40=2292(v/ph) Chọn động cơ: Điều kiện chọn động cơ phải thoả mãn: { P đc ≥ P ct nđb ≅ n sb => { Pđc ≥Pct =10 , 84( KW ) n đc ≃nsb =2857(v / p ) { P đc ≥ P ct=9 , 55(KW ) v nđb ≅ nsb =2292( ) p Momen mở máy phải thỏa mãn điều kiện mở máy: T mm T =1 , 4≤ k T T đn Thực tế có nhiều động cơ thỏa điều kiện này, dựa vào các thông số đã cho và mục đích giảm bớt về kinh tế, tra bảng trang 236 (tập 1) chọn kiểu động cơ 4A132M2Y3.

Có thông số kĩ thuật như sau : Công Số vòng Cosφ η% Tk suất(kW) quay (v/p) T đn 11 2907 0,9 88 1,6 2,2 Tính chính xác tỉ số truyền: nđc 2922 uch = =¿50,99 nlv = 57 ,3 Chọn tỉ số truyền của hộp là: uh = 16 uch 50 , 99 Tính tỉ số truyền xích ngoài ux: ux = = =3 ,19 uh 16 Tra bảng 3.1 ( trang 43 ,tập 1) với uh = 16 , ta có: + u1= 5,23 GVHD : TS NGUYỄN HỮU CHÍ 9 + u2= 3,06 Vậy ta có: + Tỉ số truyền câp nhanh: u1 = un = 4,91 + Tỉ số truyền cấp chậm: u2 = uchậm = 3,26 + Tỉ sô truyền của xích: ux=3,19 - Kiểm tra sai số cho phép về tỉ số truyền: ut=uch=un.100%=0,14% ⇒ Thỏa điều kiện về sai số cho phép.3: Tính toán các thông số trên các trục : - Công suất trên các trục: Ta có: Ptđ=Ptg = 7,61 (kW). - Số vòng quay các trục: n1= nđc =2907 (v/p) GVHD : TS NGUYỄN HỮU CHÍ 10 ( ) n1 2907 vg n2= = =592 , 06 u1 4 ,91 ph ( ) n2 592, 06 vg n3= = =181, 61 u2 3 ,26 ph ( ) n3 181, 61 vg ntg= = =56 , 93 ux 3 ,19 ph - Mômen xoắn: đctt P 6 9 , 55 Tđc =TI=9,55. mm) 3 P tg 6 7 ,61 Ttg =9,55. mm) tg Bảng đặc tính: Động cơ Trục I Trục II Trục III Tang Công suất 9,55 9,55 9,17 8,54 7,61 (kW) Ti số truyền uđ =1 un=4,91 uchậm=3,26 ux=3,19 u Số vòng quay 2907 2907 592,06 181,61 56,93 (v/p) GVHD : TS NGUYỄN HỮU CHÍ 11 31373,41 31373,41 147913 449077 1276576 Ti ( N.mm ) Phần II: THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT TRUYỀN ĐỘNG 2.1 : Thiết kế các bộ truyền ngoài: 2.1: Chọn loại xích: Vì tải trọng nhỏ, vận tốc thấp,truyền động giữa các trục xa nhau nên dùng “Xích con lăn”.2: Xác định các thông số của xích và bộ truyền : - Theo bảng 5.4 ( trang 80, tập 1), với ux = 3,19: Chọn số răng đĩa nhỏ z1 = 25 Do đó số răng đĩa lớn z2 = 3,19.

- Theo công thức 5.275 Theo công thức 5. Kbt= 0,8 (môi trường không bụi, bôi trơn I - bảng 5. Như vậy: Pt = 8,54.5 ( trang 81 ,tập 1), với n01 = 50 (vg/ph), chọn bộ truyền xích có bước xích là p = 25,4 (mm), thỏa mãn điều kiện bền mòn: Pt =2,25 (KW)¿ [ P ] = 3,20(KW); Đồng thời theo bảng 5.8: - Khoảng cách trục: a = 40p = 40. 25,4= 1016 (mm) Theo công thức 5.12 ( trang 85 – tập 1), số mắt xích tính theo công thức : x = 2a/p + 0,5.1016)=134,42 Lấy số mắt xích chẵn x = 135, tính lại khoảng cách trục theo công thức 5.[135-0,5(80+25)+√[135−0 ,5 ( 80+ 25 ) ]2−2 ¿ ¿ =1023,6 (mm) Để xích không chịu tải lực căng quá lớn, giảm a một lượng bằng: Δa = 0,003a =0,003.