Hướng dẫn chi tiết làm Đồ án Cơ sở Thiết kế máy - ĐH Thủy Lợi

Tài liệu hướng dẫn làm đồ án chi tiết máy đầy đủ. Bao gồm các bước chọn động cơ, phân phối tỉ số truyền, tính toán thiết kế trục và ổ lăn chi tiết.

• Người hướng dẫn: Ths. Phạm Thanh Tùng
• Trường học: Trường Đại học Thủy Lợi
• Chuyên ngành: Cơ khí
• Đề tài: Đồ án Cơ sở Thiết kế Máy trong Kỹ thuật Cơ khí
• Loại tài liệu: Đồ án

Tóm tắt

I. Tổng quan về Đồ án Chi tiết máy và Tài liệu Thiết kế

Đồ án Chi tiết máy là một phần quan trọng trong chương trình đào tạo kỹ thuật cơ khí tại các trường đại học. Tài liệu này giúp sinh viên nắm vững các kiến thức về thiết kế máy, tính toán chi tiết máy, và quy trình thiết kế hệ dẫn động. Đồ án chi tiết máy bao gồm nhiều nội dung như chọn động cơ, tính toán các bộ truyền cơ khí, thiết kế trục, lựa chọn ổ lăn, và vẽ bản vẽ kỹ thuật. Tài liệu tham khảo từ Trường Đại học Thủy Lợi, Bộ môn Công nghệ cơ khí cung cấp hướng dẫn chi tiết từ A-Z giúp sinh viên hoàn thành đồ án một cách chuyên nghiệp và đạt yêu cầu học tập.

1.1. Khái niệm và mục đích của Đồ án Chi tiết máy

Đồ án chi tiết máy là một công tác thiết kế toàn diện nhằm rèn luyện kỹ năng tính toán thiết kế và vẽ bản vẽ kỹ thuật. Mục đích chính là giúp sinh viên áp dụng kiến thức lý thuyết vào thực tiễn, thiết kế một hệ dẫn động hoàn chỉnh bao gồm các chi tiết máy khác nhau, đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật và an toàn.

1.2. Các tài liệu tham khảo chính

Để hoàn thành đồ án chi tiết máy, sinh viên cần tham khảo các tài liệu quan trọng như: Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí (Trinh Chất, Lê Văn Uyển), Chi tiết máy (Nguyễn Trọng Hiệp), và Cơ sở thiết kế máy (PGS. Nguyễn Hữu Lộc). Những tài liệu này cung cấp công thức, bảng tra cứu, và hướng dẫn chi tiết cho quá trình tính toán và thiết kế.

II. Các bước Chọn Động cơ và Phân phối Tỉ số Truyền

Chương I của đồ án chi tiết máy tập trung vào chọn động cơ và phân phối tỉ số truyền cho hệ dẫn động. Quá trình này bao gồm các bước: xác định công suất làm việc, tính hiệu suất hệ dẫn động, xác định công suất động cơ cần thiết, tính số vòng quay, chọn sơ bộ tỉ số truyền, và cuối cùng là chọn động cơ thích hợp. Công suất làm việc được tính dựa trên lực kéo và vận tốc của băng tải hoặc xích tải. Việc chọn động cơ đúng là nền tảng quan trọng cho thành công của toàn bộ đồ án.

2.1. Xác định công suất làm việc và hiệu suất hệ dẫn động

Công suất làm việc trên trục máy công tác được tính bằng công thức: Plv = F × v, trong đó F là lực kéo và v là vận tốc. Hiệu suất hệ dẫn động là tích của các hiệu suất bộ phận: bộ truyền, ổ lăn, ổ trượt, và khớp nối. Hiệu suất này được tra cứu từ bảng tiêu chuẩn để tính công suất động cơ cần thiết.

2.2. Lựa chọn động cơ thích hợp

Sau khi xác định công suất cần thiết (Pct) và số vòng quay sơ bộ, sinh viên tra bảng phụ lục để chọn động cơ điện xoay chiều 3 pha thỏa mãn điều kiện: Pđc ≥ Pct. Ưu tiên chọn động cơ có công suất gần nhất với Pct để đảm bảo hiệu quả sử dụng năng lượng và giảm chi phí.

III. Tính toán Thiết kế các Bộ Truyền Cơ khí

Chương II của tài liệu đồ án chi tiết máy hướng dẫn tính toán thiết kế các bộ truyền cơ khí như bánh răng, đai truyền, xích truyền, và trục vít - bánh vít. Mỗi bộ truyền có công thức tính toán riêng dựa trên công suất, tỉ số truyền, và các điều kiện làm việc. Tính toán thiết kế bao gồm xác định các thông số hình học, kiểm tra độ bền, và đảm bảo an toàn trong quá trình hoạt động. Sinh viên phải nắm vững phương pháp tính toán từng loại bộ truyền để thiết kế một hệ dẫn động hiệu quả.

3.1. Phương pháp tính toán bánh răng thẳng và bánh răng nghiêng

Bánh răng thẳng được sử dụng cho các trục song song, trong khi bánh răng nghiêng giúp giảm tiếng ồn và tăng độ bền. Tính toán bao gồm: chọn modul, xác định số răng, tính kích thước, kiểm tra lực căng và áp suất tiếp xúc. Công thức tính được tra cứu từ tài liệu chuẩn để đảm bảo độ bền của bánh răng.

3.2. Tính toán bánh côn và trục vít bánh vít

Bánh côn dùng cho trục giao nhau với góc bất kỳ, còn trục vít - bánh vít cung cấp tỉ số truyền lớn trong không gian nhỏ. Tính toán các loại bộ truyền này phức tạp hơn, cần tính toán kích thước, kiểm tra bền mặt, và kiểm tra bền gãy. Các bảng tra cứu chuyên dụng được sử dụng để đơn giản hóa quá trình tính toán.

IV. Thiết kế Trục Ổ lăn và Bản vẽ Kỹ thuật

Các chương III, IV, V, VI của đồ án chi tiết máy bao gồm tính toán thiết kế trục, lựa chọn ổ lăn và then, kết cấu vỏ và chi tiết phụ, và cuối cùng là vẽ bản vẽ kỹ thuật. Thiết kế trục yêu cầu tính toán đường kính, kiểm tra độ bền uốn và xoắn, xác định vị trí ổ lăn. Lựa chọn ổ lăn dựa trên tải trọng và vòng quay. Bản vẽ kỹ thuật phải tuân thủ các quy chuẩn kỹ thuật, thể hiện đầy đủ kích thước, dung sai, và kí hiệu hình học. Đây là giai đoạn hoàn thiện đồ án, đảm bảo tính chuyên nghiệp.

4.1. Tính toán thiết kế trục và lựa chọn ổ lăn

Thiết kế trục bắt đầu bằng xác định momen xoắn và lực cắt tác động lên trục, sau đó tính toán đường kính theo tiêu chuẩn ứng suất cho phép. Lựa chọn ổ lăn dựa trên tải trọng động và tải trọng tĩnh, tra bảng phụ lục để chọn ổ lăn phù hợp với vòng quay và tuổi thọ mong muốn.

4.2. Vẽ bản vẽ kỹ thuật hoàn thiện

Bản vẽ kỹ thuật là sản phẩm cuối cùng của đồ án, phải thể hiện đầy đủ hộp truyền, các chi tiết máy, và ráp lắp. Bản vẽ phải tuân thủ quy chuẩn vẽ kỹ thuật, ghi chú kích thước chính xác, dung sai, và các yêu cầu kỹ thuật. Tất cả chi tiết phải được mô tả rõ ràng để đảm bảo sản xuất được chính xác.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG I: CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN CHƯƠNG II: PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC BỘ TRUYỀN CƠ KHÍ CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRỤC CHƯƠNG IV: TÍNH CHỌN Ổ LĂN VÀ THEN CHƯƠNG V: KẾT CẤU VỎ VÀ CÁC CHI TIẾT PHỤ CHƯƠNG VI: BẢN VẼ ThS. Phạm Thanh Tùng - BM Công Nghệ Cơ Khí - Đại học Thủy Lợi CẤU TRÚC HỆ DẪN ĐỘNG BĂNG TẢI/XÍCH TẢI ĐỘNG CƠ CÁC BỘ BỘ PHẬN TRUYỀN CÔNG TÁC Động cơ - BT Ngoài: BT đai, Băng tải/ Xích tải điện xoay BT xích) Cho trước: chiều 3 pha - BT Trong: BR trụ - Lực; răng thẳng, BR trụ - Vận tốc; răng nghiêng, BR côn, - Kích thước; trục vít – bánh vít. - Các điều kiện ràng buộc: đặc tính tải trọng, thời gian làm việc,… ThS. Phạm Thanh Tùng - BM Công Nghệ Cơ Khí - Đại học Thủy Lợi TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG 1.

Chọn vật liệu bánh răng 2. Xác định sơ bộ ứng suất cho phép 3. Xác định sơ bộ khoảng cách trục/chiều dài côn ngoài 4. Xác định các thông số ăn khớp 5.

Xác định chính xác ứng suất cho phép 6. Kiểm nghiệm bộ truyền bánh răng 7. Xác định các thông số khác của bộ truyền BR 8. Tổng hợp các thông số bộ truyền BR ThS.

Phạm Thanh Tùng - BM Công Nghệ Cơ Khí - Đại học Thủy Lợi TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG 1. Chọn vật liệu bánh răng Tra bảng 6.2[1], chọn vật liệu bánh răng: • Tải trọng nhỏ, chọn vật liệu nhóm I (HB ≤ 350) • Chọn độ cứng bánh nhỏ lớn hơn bánh lớn 10 ÷ 15 HB Bảng 2. Phạm Thanh Tùng - BM Công Nghệ Cơ Khí - Đại học Thủy Lợi TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG 2. Xác định sơ bộ ứng suất cho phép Ứng suất cho phép: (2.1b) Trong đó: - giới hạn bền mỏi tiếp xúc và giới hạn bền mỏi uốn.2[1] SH , SF – hệ số an toàn khi tính tiếp xúc và uốn.2[1] KFC – hệ số xét đến ảnh hưởng đặt tải.

KFC = 1 khi đặt tải 1 phía KHL, KFL – hệ số tuổi thọ (2.2b) mH, mF – bậc của đường cong mỏi. HB < 350, mH = mF = 6 NH0, NF0 – Số chu kỳ thay đổi ứng suất cơ sở.3) NHE, NFE – Số chu kỳ chịu tải. NHE = NFE = 60cntƩ (2.4) Với c,n, tƩ lần lượt là: số lần ăn khớp trong 1 vòng quay, vận tốc vòng, tổng thời gian làm việc của bánh răng ThS. Phạm Thanh Tùng - BM Công Nghệ Cơ Khí - Đại học Thủy Lợi TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG 2.

Xác định sơ bộ ứng suất cho phép  Đối với bánh răng trụ răng thẳng, bánh côn răng thẳng [σH] = min([σH1], [σH2]) (2.5)  Đối với bánh răng trụ răng nghiêng, bánh côn răng nghiêng [σH] = ([σH1] + [σH2])/2 ≤ (1.6) Trong đó: [σH1], [σH2] - Ứng suất tiếp xúc cho phép của bánh răng 1 và bánh răng 2 ThS. Phạm Thanh Tùng - BM Công Nghệ Cơ Khí - Đại học Thủy Lợi TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG 3. Xác định sơ bộ khoảng cách trục/chiều dài côn ngoài 3.1 Xác định sơ bộ khoảng cách trục BT bánh răng trụ (2.7) Ka: Hệ số phụ thuộc vật liệu làm bánh răng.5[1] u: Tỉ số truyền [σH]sb: Ứng suất tiếp xúc cho phép T1: Momen xoắn trên trục chủ động Ψba: Hệ số chiều rộng vành răng.8) KHβ: Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng. Phạm Thanh Tùng - BM Công Nghệ Cơ Khí - Đại học Thủy Lợi TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG 3.

Xác định sơ bộ khoảng cách trục/chiều dài côn ngoài 3.2 Xác định sơ bộ chiều dài côn ngoài BT bánh răng côn (2.9) KR: Hệ số phụ thuộc vật liệu làm bánh răng và loại răng (KR=50 MPa1/3) u: Tỉ số truyền [σH]sb: Ứng suất tiếp xúc cho phép T1: Momen xoắn trên trục chủ động Kbe= 0.3 : Hệ số chiều rộng vành răng (Trị số nhỏ khi u > 3) KHβ: Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng.21[1] theo Kbe ThS. Phạm Thanh Tùng - BM Công Nghệ Cơ Khí - Đại học Thủy Lợi TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG 4. Xác định các thông số ăn khớp 4.1 Xác định các thông số ăn khớp BT bánh răng trụ thẳng  Bước 1: Tính chọn Mô đun m (mm) (2.8[1] chọn m theo tiêu chuẩn  Bước 2: Xác định số răng Tính chọn Z1 Chọn Z1 ≥ 17 (2.11) Tính chọn Z2 Chọn Z2 gần với giá trị tính được (2.12) 𝑍2 Tỉ số truyền thực 𝑢𝑡 = (2.13) 𝑍1 Kiểm tra sai lệch < 4% (2.14) tỉ số truyền ThS. Phạm Thanh Tùng - BM Công Nghệ Cơ Khí - Đại học Thủy Lợi TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG 4.

Xác định các thông số ăn khớp 4.1 Xác định các thông số ăn khớp BT bánh răng trụ thẳng  Bước 3: Xác định lại khoảng cách trục (mm) (2.15) Làm tròn thành số nguyên tận cùng 0 hoặc 5 và không <  Bước 4: Xác định hệ số dịch chỉnh nếu Hệ số dịch tâm (2.10a được kx theo ky Hệ số giảm đỉnh răng (2.18) Tổng hệ số dịch chỉnh (2.19) Hệ số dịch chỉnh BR chủ động (2.20) Hệ số dịch chỉnh BR bị động (2. Phạm Thanh Tùng - BM Công Nghệ Cơ Khí - Đại học Thủy Lợi TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG 4. Xác định các thông số ăn khớp 4.1 Xác định các thông số ăn khớp BT bánh răng trụ thẳng  Bước 5: Xác định góc ăn khớp αtω (2. Phạm Thanh Tùng - BM Công Nghệ Cơ Khí - Đại học Thủy Lợi TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG 4.

Xác định các thông số ăn khớp 4.2 Xác định các thông số ăn khớp BT bánh răng trụ nghiêng  Bước 1: Tính chọn Mô đun m (mm) (2.8[1] chọn m theo tiêu chuẩn  Bước 2: Xác định số răng Chọn sơ bộ góc nghiêng β từ 8o ÷ 20o (chọn β = 10o) Tính chọn Z1 Chọn Z1 ≥ 17 (2.25) Tính chọn Z2 Chọn Z2 gần với giá trị tính được (2.26) 𝑍2 Tỉ số truyền thực 𝑢𝑡 = (2.27) 𝑍1 Kiểm tra sai lệch < 4% (2.28) tỉ số truyền ThS. Phạm Thanh Tùng - BM Công Nghệ Cơ Khí - Đại học Thủy Lợi TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG 4. Xác định các thông số ăn khớp 4.2 Xác định các thông số ăn khớp BT bánh răng trụ nghiêng  Bước 3: Xác định góc nghiêng của răng (2.30)  Bước 4: Xác định góc ăn khớp (2.31) Góc nghiêng răng trên trục cơ sở (2. Phạm Thanh Tùng - BM Công Nghệ Cơ Khí - Đại học Thủy Lợi TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG 4.

Xác định các thông số ăn khớp 4.3 Xác định các thông số ăn khớp BT bánh răng côn thẳng  Bước 1: Xác định Mô đun Đường kính vòng chia ngoài (mm) (2.22[1] được Z1p theo de1 và tỉ số truyền u Tính chọn sơ bộ Z1 (2.34) Đường kính vòng trung bình (mm) (2.35) Mô đun vòng trung bình (2.36) Mô đun vòng ngoài (2.8[1] chọn mte theo tiêu chuẩn Tính lại mô đun vòng trung bình (2. Phạm Thanh Tùng - BM Công Nghệ Cơ Khí - Đại học Thủy Lợi TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG 4. Xác định các thông số ăn khớp 4.3 Xác định các thông số ăn khớp BT bánh răng côn thẳng  Bước 2: Xác định số răng Tính chọn lại Z1 (2.40) Tỉ số truyền thực 𝑍2 (2.41) 𝑢𝑡 = 𝑍1 Kiểm tra sai lệch < 4% (2.42) tỉ số truyền  Bước 3: Xác định góc côn chia (2. Phạm Thanh Tùng - BM Công Nghệ Cơ Khí - Đại học Thủy Lợi TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG 4.

Xác định các thông số ăn khớp 4.3 Xác định các thông số ăn khớp BT bánh răng côn thẳng  Bước 4: Xác định hệ số dịch chỉnh Bánh răng côn thẳng sử dụng dịch chỉnh đều (2.20[1] được x1 theo Z1 và ut  Bước 5: Xác định đường kính trung bình và chiều dài côn ngoài Đường kính trung bình (2.46) Chiều dài côn ngoài (2. Phạm Thanh Tùng - BM Công Nghệ Cơ Khí - Đại học Thủy Lợi TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG 5. Xác định chính xác ứng suất cho phép  Bước 1: Xác định vận tốc vòng của bánh răng Vận tốc vòng của bánh răng côn (2.48) Vận tốc vòng của bánh răng trụ (2.49) Trong đó: dω: đường kính vòng lăn (2. Phạm Thanh Tùng - BM Công Nghệ Cơ Khí - Đại học Thủy Lợi TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG 5.

Xác định chính xác ứng suất cho phép  Bước 2: Xác định ứng suất cho phép (2.52) Trong đó: • [σH]sb; [σF]sb - Ứng suất cho phép sơ bộ đã tính ở mục 2 • ZR - Hệ số xét đến ảnh hưởng của độ nhám mặt răng làm việc. Trang 91[1] • Zv - Hệ số ảnh hưởng của vận tốc vòng Nếu v > 5 m/s, Zv = 0.1 Nếu v < 5 m/s, Zv = 1 • KxH - Hệ số ảnh hưởng của kích thước bánh răng. Trang 91[1] • YR - Hệ số ảnh hưởng của độ nhám mặt lượn chân răng. Trang 92[1] • YS - Hệ số xét đến độ nhạy của vật liệu với sự tập trung ứng suất.

Trang 92[1] • KxF – Hệ số xét đến ảnh hưởng của kích thước bánh răng đến độ bền uốn. Phạm Thanh Tùng - BM Công Nghệ Cơ Khí - Đại học Thủy Lợi TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG 6. Kiểm nghiệm bộ truyền bánh răng 6.1 Kiểm nghiệm bộ truyền bánh răng trụ (thẳng/nghiêng) a) Kiểm nghiệm về độ bền tiếp xúc (2.53)  Bước 1: Xác định ZM – Hệ số kể đến cơ tính vật liệu.5[1]  Bước 2: Xác định ZH – Hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc (2.54) Trong đó: βb – Góc nghiêng của răng trên hình trụ cơ sở tgβb = cosαt.55)  Bước 3: Xác định chiều rộng vành răng bω (2. Phạm Thanh Tùng - BM Công Nghệ Cơ Khí - Đại học Thủy Lợi TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG 6.

Kiểm nghiệm bộ truyền bánh răng 6.1 Kiểm nghiệm bộ truyền bánh răng trụ (thẳng/nghiêng) a) Kiểm nghiệm về độ bền tiếp xúc  Bước 4: Xác định Zε – Hệ số trùng khớp theo εα và εβ • εα – Hệ số trùng khớp ngang (2.57) • εβ – Hệ số trùng khớp dọc (2. Phạm Thanh Tùng - BM Công Nghệ Cơ Khí - Đại học Thủy Lợi TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG 6. Kiểm nghiệm bộ truyền bánh răng 6.1 Kiểm nghiệm bộ truyền bánh răng trụ (thẳng/nghiêng) a) Kiểm nghiệm về độ bền tiếp xúc  Bước 5: Xác định hệ số tải trọng KH (2.