Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Đồ án môn học Chi tiết máy với đề tài "Thiết kế trạm dẫn động xích tải" (Đề số IV) được thực hiện bởi sinh viên Hoắc Vỹ Quang (Lớp Cơ khí ô tô K57), dưới sự hướng dẫn của giảng viên Văn Quốc Hữu tại Bộ môn Thiết kế máy, Khoa Cơ khí, Trường Đại học Giao thông Vận tải (thời gian thực hiện từ ngày 18/02/2019 đến ngày 20/06/2019 tại TP. Hồ Chí Minh).

Trong thực tiễn sản xuất và đời sống, các hệ thống truyền động cơ khí đóng vai trò thiết yếu trong việc truyền chuyển động và biến đổi cơ năng từ nguồn động lực đến các cơ cấu công tác. Đối với các trạm dẫn động băng tải, xích tải làm việc ở dải vận tốc thấp nhưng yêu cầu momen xoắn đầu ra lớn và tỉ số truyền cao, hộp giảm tốc là bộ phận trung gian không thể thiếu nhằm giảm số vòng quay và tăng momen xoắn phù hợp với yêu cầu làm việc của xích tải. Đồ án tập trung giải quyết bài toán thiết kế hoàn chỉnh hệ thống dẫn động cơ khí sử dụng hộp giảm tốc hai cấp trục vít nhằm đảm bảo độ bền, kích thước kết cấu hợp lý và khả năng làm việc ổn định dưới chế độ tải trọng thay đổi.

Nhiệm vụ nghiên cứu và thiết kế kỹ thuật của đề tài được xác định cụ thể theo các thông số đầu vào của Phương án 8:

  1. Lực kéo danh nghĩa trên xích tải: $P = 730\text{ kG}$ (tương đương lực kéo $F = 7300\text{ N}$).
  2. Vận tốc dịch chuyển của xích tải: $v = 0,1\text{ m/s}$ (sai số vận tốc cho phép $\le 5%$).
  3. Bước xích tải: $t = 160\text{ mm}$.
  4. Số răng đĩa xích tải: $z = 9$ răng.
  5. Chiều cao tâm đĩa xích tải: $H = 525\text{ mm}$.
  6. Chế độ làm việc: Hệ thống chịu tải trọng va đập nhẹ, quay một chiều; làm việc $2$ ca/ngày với hệ số ngày $K_{\text{ngày}} = \frac{t_p}{24} = 0,67$ ($t_p$ là số giờ làm việc thực tế trong ngày); hệ số năm $K_{\text{năm}} = \frac{a}{365} = 0,8$ ($a$ là số ngày làm việc thực tế trong năm); thời hạn phục vụ định mức là $5$ năm. Chế độ tải trọng thay đổi theo chu kỳ gồm 3 giai đoạn: $P_1$ trong $4$ giờ, $P_2 = 0,7 P_1$ trong $2$ giờ và $P_3 = 0,5 P_1$ trong $2$ giờ.

Phạm vi nghiên cứu giới hạn trong việc tính toán động học hệ thống, thiết kế động lực học chi tiết máy, tính toán sức bền các bộ truyền trục vít - bánh vít hai cấp, thiết kế kết cấu trục, chọn ổ lăn, then, khớp nối, thiết kế vỏ hộp giảm tốc và lập dung sai lắp ghép theo tiêu chuẩn kỹ thuật cơ khí.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp tính toán thiết kế

Để thực hiện đồ án, tác giả sử dụng hệ thống lý thuyết chuẩn tắc trong tính toán thiết kế chi tiết máy và hệ thống truyền động cơ khí, chủ yếu dựa trên tài liệu chuyên ngành "Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí" (Tập 1 và Tập 2 của Trịnh Chất - Lê Văn Uyển):

  • Lý thuyết động học và tính chọn động cơ: Phương pháp tính công suất tương đương cho chế độ tải trọng thay đổi theo chu kỳ bậc thang; phương pháp xác định hiệu suất chung của hệ dẫn động nối tiếp gồm nhiều cụm chi tiết (ổ lăn, bộ truyền trục vít, khớp nối); lý thuyết phân phối tỉ số truyền cho hộp giảm tốc hai cấp trục vít dựa trên điều kiện bôi trơn và cân đối khoảng cách trục.
  • Lý thuyết sức bền tiếp xúc và sức bền uốn bộ truyền trục vít: Sử dụng các phương trình giải tích xác định ứng suất tiếp xúc $\sigma_H$ và ứng suất uốn $\sigma_F$, xét đến hệ số tải trọng động, hệ số tập trung tải trọng và hệ số tuổi thọ mỏi $K_{FL}, K_{HL}$.
  • Lý thuyết tính toán nhiệt truyền động trục vít: Xác định diện tích tản nhiệt vỏ hộp, cân bằng nhiệt lượng sinh ra do ma sát và nhiệt lượng tỏa ra môi trường nhằm tránh hiện tượng dầu bôi trơn bị quá nhiệt làm dính răng và giảm độ nhớt.
  • Lý thuyết thiết kế trục và kiểm nghiệm độ bền mỏi: Phương pháp dời lực và phân tích hệ lực không gian ($F_r, F_t, F_a, F_{rx}$) tác dụng lên từng trục; phương pháp cân bằng tĩnh học để tìm phản lực liên kết tại các gối đỡ; phương pháp vẽ biểu đồ momen uốn trong hai mặt phẳng vuông góc ($xOz, yOz$) và biểu đồ momen xoắn ($T$); công thức kiểm nghiệm hệ số an toàn mỏi tại các tiết diện nguy hiểm có rãnh then hoặc lắp căng có độ dôi theo chỉ tiêu ứng suất biên độ $\sigma_a, \tau_a$ và ứng suất trung bình $\sigma_m, \tau_m$.
  • Nguồn dữ liệu và tiêu chuẩn tra cứu: Toàn bộ hệ số tra cứu thực nghiệm (hệ số ma sát thay thế, hệ số biến dạng trục vít $\theta$, hệ số dạng răng $Y_F$, hệ số kích thước $\varepsilon_\sigma, \varepsilon_\tau$, hệ số tập trung ứng suất $K_\sigma, K_\tau$, dung sai lắp ghép) được trích xuất từ các bảng chuẩn của giáo trình chi tiết máy cơ khí Việt Nam.

Nội dung chính theo từng phần của đồ án

Phần I: Tính toán động học hệ dẫn động cơ khí

Phần này tập trung xác định các thông số công suất, hiệu suất, vòng quay và momen xoắn trên từng trục của hệ thống dẫn động:

  • Công suất công tác và công suất tính toán: Công suất lớn nhất trên trục tang quay xích tải là $P_1 = \frac{7300 \times 0,1}{1000} = 0,73\text{ kW}$. Do phụ tải thay đổi theo chu kỳ ($4\text{h}$ ở $P_1 = 0,73\text{ kW}$, $2\text{h}$ ở $P_2 = 0,511\text{ kW}$, $2\text{h}$ ở $P_3 = 0,365\text{ kW}$), công suất tính toán tương đương xác định được là $P_{tt} = \sqrt{\frac{0,73^2 \times 4 + 0,511^2 \times 2 + 0,365^2 \times 2}{8}} = 0,604\text{ kW}$.
  • Hiệu suất chung và công suất động cơ: Hiệu suất hệ thống gồm 3 cặp ổ lăn ($\eta_{ol} = 0,99$), 2 bộ truyền trục vít ($\eta_{tv} = 0,82$) và 1 khớp nối ($\eta_k = 1$), đạt $\eta = 0,99^3 \times 0,82^2 \times 1 = 0,65$. Công suất cần thiết trên trục động cơ là $P_{ct} = \frac{0,604}{0,65} = 0,93\text{ kW}$.
  • Số vòng quay và phân phối tỉ số truyền: Trục công tác có số vòng quay $n_{ct} = \frac{60000 \times 0,1}{9 \times 160} = 4,17\text{ vg/ph}$. Với tỉ số truyền sơ bộ $u_{ch} = 300$, số vòng quay sơ bộ của động cơ là $n_{sb} = 1215\text{ vg/ph}$. Tác giả chọn động cơ điện không đồng bộ ba pha 4A kiểu 4A80A4Y3 có công suất định mức $P_{dc} = 1,1\text{ kW}$, tốc độ quay định mức $n_{dc} = 1400\text{ vg/ph}$, tỉ số momen khởi động $T_k / T_{dn} = 2,0$, hiệu suất $\eta = 75%$.
  • Phân phối tỉ số truyền thực tế: Tỉ số truyền tổng cộng $u_{ch} = \frac{1400}{4,17} = 335,73$. Để kết cấu khoảng cách trục cấp chậm xấp xỉ hai lần cấp nhanh, tác giả chọn tỉ số truyền cấp nhanh $u_1 = 17,45$ ($< \sqrt{u_{ch}} = 18,32$) và cấp chậm $u_2 = \frac{335,73}{17,45} = 19,24$.
Thông số động học Động cơ điện Trục 1 (Trục vào) Trục 2 (Trung gian) Trục 3 (Trục ra)
Công suất $P$ (kW) 1,1 0,925 0,751 0,61
Tỉ số truyền $u$ - 1 17,45 19,24
Số vòng quay $n$ (vg/ph) 1400 1400 80,3 4,17
Momen xoắn $T$ (Nmm) 7503,57 6309,82 89315,69 1397002,4

Phần II: Tính toán thiết kế bộ truyền trong hộp giảm tốc

Nội dung phần này bao gồm tính chọn vật liệu, ứng suất cho phép, xác định thông số hình học và kiểm nghiệm độ bền hai bộ truyền trục vít cấp nhanh và cấp chậm:

  • Bộ truyền cấp nhanh:
    • Vận tốc trượt sơ bộ $v_{sb} = 4,5 \times 10^{-5} \times n_1 \times \sqrt[3]{T_1} = 2,8\text{ m/s} < 5\text{ m/s}$.
    • Vật liệu bánh vít chọn đồng thanh không thiếc БрАЖ 9-4, trục vít chọn thép tôi; ứng suất tiếp xúc cho phép $[\sigma_H] = 180\text{ MPa}$, ứng suất uốn cho phép $[\sigma_{F0}] = 0,25 \sigma_b + 0,08 \sigma_{ch} = 0,25 \times 400 + 0,08 \times 200 = 116\text{ MPa}$.
    • Chọn số mối ren trục vít $z_1 = 2$, số răng bánh vít $z_2 = 35$, tỉ số truyền thực tế $u_m = 17,5$ (sai lệch $0,29% \le 4%$).
    • Hệ số đường kính trục vít $q = 10$, modun $m = 5$, đường kính đỉnh $d_{a1} = 60\text{ mm}$, chiều rộng vành răng bánh vít $b_2 = 70\text{ mm}$, modun pháp $m_n = 4,92\text{ mm}$.
    • Kiểm nghiệm quá tải tiếp xúc: $\sigma_{H\max} = 180 \sqrt{1,5} = 220,45\text{ MPa} \le [\sigma_H]_{\max} = 400\text{ MPa}$ (đạt yêu cầu).
  • Bộ truyền cấp chậm:
    • Vận tốc trượt sơ bộ $v_{sb} = 0,4\text{ m/s} < 2\text{ m/s}$.
    • Vật liệu bánh vít chọn gang xám mềm СЧ 15-32 đúc khuôn cát ($\sigma_b = 150\text{ MPa}, \sigma_{bu} = 320\text{ MPa}$); trục vít bằng thép 20X thấm C và tôi bề mặt đạt HRC 45.
    • Ứng suất cho phép: $[\sigma_H] = 194,2\text{ MPa}$, $[\sigma_{F0}] = 0,25 \times 150 + 0,08 \times 320 = 63,1\text{ MPa}$.
    • Chọn số mối ren $z_1 = 2$, số răng bánh vít $z_2 = 39$, tỉ số truyền thực tế $u_m = 19,5$ (sai lệch $1,35% \le 4%$).
    • Thông số hình học: $q = 10$, $m = 10$, $d_{a1} = 120\text{ mm}$, $b_2 = 390\text{ mm}$, modun pháp $m_n = 9,84\text{ mm}$.
  • Kiểm nghiệm nhiệt hộp giảm tốc: Tính diện tích bề mặt thoát nhiệt $A = A_1 + A_2$ dựa trên khoảng cách trục $a_w$ để đảm bảo dầu bôi trơn không vượt quá nhiệt độ giới hạn khi làm việc liên tục.

Phần III: Thiết kế các chi tiết đỡ nối

Trọng tâm là thiết kế 3 trục truyền động, kiểm tra lực tác dụng và tính bền mỏi:

  • Vật liệu và đường kính sơ bộ trục: Vật liệu chế tạo cả 3 trục là Thép C45 thường hóa có giới hạn bền $\sigma_b = 600\text{ MPa}$, ứng suất xoắn cho phép $[\tau] = 15 \dots 30\text{ MPa}$.
    • Trục 1: $d_1 \ge \sqrt[3]{\frac{6309,82}{0,2 \times 15}} = 12,81\text{ mm} \rightarrow$ chọn sơ bộ $d_1 = 20\text{ mm}$, bề rộng ổ lăn $b_{01} = 15\text{ mm}$.
    • Trục 2: $d_2 \ge \sqrt[3]{\frac{89315,69}{0,2 \times 20}} = 28,16\text{ mm} \rightarrow$ chọn sơ bộ $d_2 = 30\text{ mm}$, bề rộng ổ lăn $b_{02} = 19\text{ mm}$.
    • Trục 3: $d_3 \ge \sqrt[3]{\frac{1397002,4}{0,2 \times 30}} = 61,52\text{ mm} \rightarrow$ chọn sơ bộ $d_3 = 65\text{ mm}$, bề rộng ổ lăn $b_{03} = 33\text{ mm}$.
  • Phân tích lực và biểu đồ nội lực:
    • Trục 1 chịu lực khớp nối $F_k = 56,09\text{ N}$, lực hướng tâm $F_{r1} = 351,52\text{ N}$, lực vòng $F_{t1} = 185,69\text{ N}$, lực dọc trục $F_{a1} = 1020,75\text{ N}$.
    • Trục 2 chịu tác dụng kết hợp từ cặp bánh vít 1 ($F_{r2} = 351,52\text{ N}, F_{t2} = 1020,75\text{ N}, F_{a2} = 185,69\text{ N}$) và trục vít 2 ($F_{r3} = 2607,52\text{ N}, F_{t3} = 1303,23\text{ N}, F_{a3} = 7164,11\text{ N}$).
    • Trục 3 chịu lực từ bánh vít 2 ($F_{r4} = 2607,52\text{ N}, F_{t4} = 7164,11\text{ N}, F_{a4} = 1303,23\text{ N}$) và lực căng từ xích tải $F_{rx} = k_x \times F_t = 1,15 \times 6100 = 7015\text{ N}$.
  • Kiểm nghiệm trục theo độ bền mỏi:
    • Giới hạn mỏi uốn đối xứng của thép 45: $\sigma_{-1} = 0,436 \times \sigma_b = 0,436 \times 600 = 261,6\text{ MPa}$ (hoặc xác định ở các tiết diện là $151,73\text{ MPa}$).
    • Tính momen cản uốn $W_j$ và momen cản xoắn $W_{0j}$ có xét đến rãnh then gia công bằng dao phay ngón (hệ số tập trung ứng suất rãnh then $K_\sigma = 1,76; K_\tau = 1,54$) và ảnh hưởng lắp ghép có độ dôi kiểu K6.
    • Các tiết diện nguy hiểm được kiểm tra: Trục I ($I_0, I_2$), Trục II ($II_2, II_3$), Trục III ($III_1, III_3$) đều đạt hệ số an toàn bền mỏi $[s] \ge 1,5 \dots 2,5$.
Tiết diện nguy hiểm Đường kính $d$ (mm) Kích thước then $b \times h \times t_1$ (mm) Momen cản uốn $W$ ($\text{mm}^3$) Momen cản xoắn $W_0$ ($\text{mm}^3$) Momen uốn $M$ (Nmm) Momen xoắn $T$ (Nmm)
$I_0$ (Trục 1) 25 Không then 1533,98 3067,96 4066,53 6309,82
$I_2$ (Trục 1) 60 Không then 21205,75 42411,50 29268,80 6309,82
$II_2$ (Trục 2) 45 $12 \times 8 \times 5$ 7611,30 16557,47 125749,66 89315,69
$II_3$ (Trục 2) 100 Không then 98174,77 196349,54 572774,35 89315,69
$III_1$ (Trục 3) 70 Không then 33673,95 67347,89 736575,00 1397002,40
$III_3$ (Trục 3) 80 $22 \times 14 \times 9$ 44027,24 94292,72 526046,57 1397002,40

Phần IV: Cấu tạo vỏ hộp, các chi tiết phụ, bôi trơn hộp giảm tốc và chọn chế độ lắp trong hộp

  • Cấu tạo vỏ hộp: Thiết kế vỏ hộp đúc bằng gang, xác định chiều dày thân hộp, nắp hộp, gân tăng cứng, đường kính bu lông thân, bu lông nắp và bu lông nền nhằm đảm bảo độ cứng vững khi chịu phản lực gối tựa lớn.
  • Bôi trơn và chi tiết phụ: Xác định mức dầu bôi trơn ngâm cho các bộ truyền trục vít, bố trí que thăm dầu, nút thông hơi, nút tháo dầu, vòng chắn dầu và nắp ổ lăn.
  • Chế độ lắp ghép: Áp dụng hệ thống lỗ cơ bản, chọn kiểu lắp trung gian có độ dôi nhẹ (K6) cho các mối lắp ổ lăn lên trục, then bằng và then bán nguyệt truyền momen xoắn.

Phần V: Tính dung sai và kích thước trục

Xác định chuỗi kích thước lắp ghép, cấp chính xác chế tạo của các đoạn trục (dung sai đường kính, độ đảo hướng tâm, độ không trụ) và độ nhám bề mặt gia công cơ khí yêu cầu ($Ra = 2,5 \dots 0,63,\mu\text{m}$) phục vụ công đoạn gia công tiện, mài chi tiết máy.

Thiết kế và kiểm nghiệm hệ thống kỹ thuật

Hệ thống trạm dẫn động được thiết kế với cấu trúc truyền động cơ khí 3 trục nối tiếp qua hộp giảm tốc hai cấp trục vít. Dưới đây là bảng tổng hợp các kích thước chế tạo và kết quả kiểm nghiệm sức bền của từng trục:

Trục Đoạn trục và đường kính chế tạo (mm) Tải trọng dọc trục $F_a$ (N) Tải trọng tiếp tuyến $F_t$ (N) Tải trọng hướng tâm $F_r$ (N) Kết quả kiểm nghiệm bền mỏi
Trục 1 (Vào) $d_{10}=25; d_{11}=25; d_k=20; d_{12}=60$ 1020,75 185,69 351,52 Đạt hệ số an toàn bền mỏi $[s] \ge 1,5$
Trục 2 (Trung gian) $d_{10}=30; d_{11}=30; d_{12}=45; d_{13}=100$ 7164,11 1303,23 2607,52 Đạt hệ số an toàn bền mỏi $[s] \ge 1,5$
Trục 3 (Ra) $d_{10}=70; d_{rx}=65; d_{11}=70; d_{13}=80$ 1303,23 7164,11 2607,52 (Xích: 7015) Đạt hệ số an toàn bền mỏi $[s] \ge 1,5$

Phương pháp bôi trơn ngâm dầu được lựa chọn cho các bánh vít cấp chậm và cấp nhanh, với diện tích thoát nhiệt thân hộp $A_1 = 20 a_w^2$ được tính toán đảm bảo không vượt quá nhiệt độ công tác cho phép của dầu bôi trơn công nghiệp.

Kết quả và đóng góp

  • Hệ thống hóa toàn diện thông số kỹ thuật: Đồ án đã tính toán và lựa chọn thành công động cơ điện 4A80A4Y3 ($1,1\text{ kW}, 1400\text{ vg/ph}$) và hệ thống truyền động hộp giảm tốc trục vít 2 cấp với tỉ số truyền tổng $u_{ch} = 335,73$ (cấp nhanh $u_1 = 17,45$, cấp chậm $u_2 = 19,24$), đáp ứng chính xác vận tốc xích tải $v = 0,1\text{ m/s}$ với sai số vận tốc thực tế chỉ đạt $0,29%$ ở cấp nhanh và $1,35%$ ở cấp chậm (nằm trong giới hạn sai số cho phép $\le 4% \dots 5%$).
  • Lựa chọn cặp vật liệu tối ưu theo điều kiện làm việc:
    • Cấp nhanh vận tốc trượt $v_{sb} = 2,8\text{ m/s}$ sử dụng đồng thanh không thiếc БрАЖ 9-4 kết hợp trục vít thép tôi để chống dính và chống mài mòn tốt.
    • Cấp chậm vận tốc trượt thấp $v_{sb} = 0,4\text{ m/s}$ sử dụng gang xám mềm СЧ 15-32 đúc khuôn cát kết hợp trục vít thép 20X thấm cacbon tôi bề mặt đạt HRC 45, giúp giảm giá thành vật liệu đắt tiền (đồng thanh) mà vẫn đảm bảo độ bền uốn và tiếp xúc.
  • Hoàn thiện chu trình thiết kế trục và kết cấu cơ khí: Xác lập đầy đủ biểu đồ nội lực không gian, tính toán chính xác kích thước các đoạn trục từ đường kính $20\text{ mm}$ đến $100\text{ mm}$, kiểm nghiệm thỏa mãn điều kiện bền tiếp xúc, bền uốn khi quá tải và độ bền mỏi dao động theo chu kỳ đối xứng/mạch động.

Hạn chế và phạm vi ứng dụng

  • Hạn chế kỹ thuật: Các thông số tính toán dựa trên mô hình tải trọng bậc thang tĩnh quy ước theo chu kỳ 8 giờ làm việc, chưa mô phỏng động lực học phi tuyến và tải trọng xung kích ngẫu nhiên trong điều kiện vận hành thực tế. Hệ số ma sát và hiệu suất truyền động trục vít được lấy theo giá trị tra bảng thực nghiệm tĩnh, chưa xét đến biến thiên nhiệt độ môi trường khắc nghiệt ngoài trời.
  • Phạm vi ứng dụng: Kết quả thiết kế áp dụng trực tiếp cho các trạm dẫn động cơ khí của hệ thống xích tải, băng tải công nghiệp nhẹ, gầu tải hoặc các cơ cấu vận chuyển liên tục làm việc 2 ca/ngày với vận tốc dịch chuyển thấp ($v \le 0,1\text{ m/s}$), công suất động cơ dưới $2\text{ kW}$ và đòi hỏi tỉ số truyền giảm tốc rất lớn ($u > 300$).

Giá trị tham khảo

  • Đối tượng tham khảo: Tài liệu là nguồn tham khảo trực tiếp cho sinh viên các ngành Kỹ thuật Cơ khí, Cơ khí Ô tô, Chế tạo máy, Cơ điện tử khi thực hiện đồ án môn học Chi tiết máy, Đồ án Thiết kế hệ dẫn động cơ khí, Nguyên lý máy hoặc Khóa luận tốt nghiệp về máy nâng chuyển.
  • Nội dung giá trị nhất:
    1. Phương pháp tính toán và phân phối tỉ số truyền cho hộp giảm tốc hai cấp trục vít - trục vít.
    2. Quy trình kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc, độ bền uốn của bánh vít bằng gang xám (СЧ 15-32) và đồng thanh (БрАЖ 9-4).
    3. Phương pháp lập biểu đồ momen không gian và kiểm nghiệm hệ số an toàn bền mỏi chi tiết trục khi chịu đồng thời rãnh then và mối lắp căng độ dôi K6.

Câu hỏi thường gặp

1. Động cơ điện được chọn cho trạm dẫn động có ký hiệu và thông số định mức cụ thể như thế nào?
Tác giả chọn động cơ điện không đồng bộ ba pha loại 4A, ký hiệu kiểu 4A80A4Y3. Các thông số kỹ thuật định mức gồm: công suất $P_{dc} = 1,1\text{ kW}$, tốc độ quay định mức $n_{dc} = 1400\text{ vòng/phút}$, tỉ số momen khởi động $T_k / T_{dn} = 2,0$, và hiệu suất động cơ $\eta = 75%$.

2. Tỉ số truyền chung của hệ thống và tỉ số truyền từng cấp trong hộp giảm tốc được phân chia ra sao?
Tỉ số truyền chung tính toán chính xác là $u_{ch} = \frac{n_{dc}}{n_{ct}} = \frac{1400}{4,17} = 335,73$. Tỉ số truyền được phân phối cho cấp nhanh là $u_1 = 17,45$ (chọn $z_1 = 2, z_2 = 35 \rightarrow u_{m1} = 17,5$, sai lệch $0,29%$) và cấp chậm là $u_2 = 19,24$ (chọn $z_1 = 2, z_2 = 39 \rightarrow u_{m2} = 19,5$, sai lệch $1,35%$).

3. Tại sao tác giả lại sử dụng hai loại vật liệu bánh vít khác nhau cho cấp nhanh và cấp chậm?
Việc chọn vật liệu căn cứ vào vận tốc trượt: cấp nhanh có vận tốc trượt sơ bộ lớn ($v_{sb} = 2,8\text{ m/s} > 2\text{ m/s}$) nên sử dụng đồng thanh không thiếc БрАЖ 9-4 để chống dính và giảm mài mòn; cấp chậm có vận tốc trượt rất thấp ($v_{sb} = 0,4\text{ m/s} < 2\text{ m/s}$) nên sử dụng gang xám mềm СЧ 15-32 đúc khuôn cát nhằm tiết kiệm chi phí vật liệu mà vẫn đảm bảo độ bền uốn và tiếp xúc yêu cầu.

4. Lực căng xích tác dụng lên trục ra (Trục 3) của hộp giảm tốc được xác định bằng bao nhiêu?
Lực tác dụng từ xích tải lên phương ngang được tính qua lực vòng $F_t = \frac{1000 P}{v} = \frac{1000 \times 0,61}{0,1} = 6100\text{ N}$ và hệ số trọng lượng xích tải đặt ngang $k_x = 1,15$, cho ra giá trị lực căng xích $F_{rx} = k_x \times F_t = 1,15 \times 6100 = 7015\text{ N}$.

5. Vật liệu chế tạo các trục của hộp giảm tốc là gì và đường kính sơ bộ ban đầu của các trục được chọn là bao nhiêu?
Tất cả các trục được chế tạo từ Thép C45 thường hóa có giới hạn bền kéo $\sigma_b = 600\text{ MPa}$ và ứng suất xoắn cho phép $[\tau] = 15 \dots 30\text{ MPa}$. Đường kính sơ bộ tính toán ban đầu của các trục là: Trục 1 chọn $d_1 = 20\text{ mm}$ (bề rộng ổ lăn $15\text{ mm}$), Trục 2 chọn $d_2 = 30\text{ mm}$ (bề rộng ổ lăn $19\text{ mm}$), và Trục 3 chọn $d_3 = 65\text{ mm}$ (bề rộng ổ lăn $33\text{ mm}$).

Kết luận

Đồ án môn học "Thiết kế trạm dẫn động xích tải" của sinh viên Hoắc Vỹ Quang đã hoàn thành trọn vẹn nhiệm vụ tính toán, thiết kế động học và động lực học cho hệ thống truyền động cơ khí sử dụng hộp giảm tốc hai cấp trục vít. Toàn bộ các bộ truyền trục vít bánh vít, hệ thống trục truyền động, then, ổ lăn và kết cấu vỏ hộp đều được kiểm nghiệm đạt chuẩn theo các chỉ tiêu độ bền tiếp xúc, độ bền uốn, độ bền mỏi và cân bằng nhiệt công tác. Công trình là tài liệu học thuật hoàn chỉnh, chuẩn mực về phương pháp tính toán giải tích và tra cứu kỹ thuật chi tiết máy trong ngành cơ khí chế tạo.