Chương 1 MÔÛ ÑAÀU 11 Chương 2 TÍNH TOAÙN ÑOÄNG HOÏC VAØ CHOÏN ÑOÄNG CÔ ÑIEÄN 12 2.1 Phân loại và chọn sơ đồ hộp giảm tốc 12 2.2 Chọn động cơ điện 15 2.3 Phân phối tỉ số truyền 20 2.4 Bảng thông số kỹ thuật 21 2.5 Ví dụ 23 Chương 3 TRUYEÀN ÑOÄNG BAÙNH RAÊNG 35 3.1 Các quan hệ hình học chủ yếu của bộ truyền bánh răng 35 3.2 Thiết kế bộ truyền bánh răng 39 3.3 Bôi trơn bánh răng 62 3.4 Ví dụ 62 Chương 4 TRUYEÀN ÑOÄNG TRUÏC VÍT 101 4.1 Các thông số hình học chủ yếu của bộ truyền trục vít 101 4.2 Thiết kế bộ truyền trục vít 104 4.3 Ví dụ 115 Chương 5 TRUYEÀN ÑOÄNG ÑAI 121 5.1 Các thông số hình học chủ yếu của bộ truyền đai 121 5.2 Vận tốc và tỉ số truyền 121 5.3 Lực và ứng suất bộ truyền đai 122 5.4 Hiện tượng trượt 124 5.5 Thiết kế truyền động đai dẹt 124 5.6 Thiết kế truyền động đai hình thang 131 5.7 Thiết kế bộ truyền đai có bánh căng 136 5.8 Ví dụ 137 Chương 6 TRUYEÀN ÑOÄNG XÍCH 142 6.1 Tổng quan về bộ truyền xích 142 6.2 Thiết kế bộ truyền xích 142 6.3 Kiểm nghiệm bộ truyền xích 150 4 6.4 Thông số bộ truyền xích và lực tác dụng lên trục 153 6.5 Ví dụ 153 Chương 7 THIEÁT KEÁ TRUÏC VAØ THEN 158 7.1 Khái niệm chung 158 7.2 Thiết kế trục 159 7.3 Tính mối ghép then và then hoa 169 7.4 Ví dụ 175 Chương 8 THIEÁT KEÁ OÅ TRUÏC 185 8.1 Thiết kế gối đỡ trục dùng ổ lăn 185 8.2 Thiết kế gối đỡ trục dùng ổ trượt 211 Chương 9 KHÔÙP NOÁI 229 9.1 Nối trục chặt 229 9.2 Nối trục bù 233 9.3 Nối trục đàn hồi 238 9.4 Ví dụ 243 Chương 10 THIEÁT KEÁ KEÁT CAÁU CHI TIEÁT MAÙY VAØ BOÂI TRÔN HOÄP GIAÛM TOÁC 244 10.1 Cấu tạo bánh răng, trục vít, bánh vít 244 10.2 Cấu tạo bánh đai 253 10.3 Cấu tạo đĩa xích 254 10.4 Hộp giảm tốc 256 10.5 Kết cấu hộp giảm tốc hàn 276 10.6 Bôi trơn hộp giảm tốc 276 Chương 11 CAÙC CHI TIEÁT PHUÏ 286 11.1 Định vị ổ trên trục và trong vỏ hộp 286 11.2 ng lót và nắp ổ 294 11.3 Vú tra mỡ trên ổ lăn 297 11.4 Lót kín bộ phận ổ 298 Chương 12 SOÁNG LAÊN 313 12.2 Thiết kế sống lăn 320 12.3 Ghép nối sống lăn 323 12.4 Ví dụ 325 5 Chương 13 DUNG SAI VAØ LAÉP GHEÙP 327 13.1 Dung sai, lắp ghép các mặt trơn 327 13.2 Độ nhám bề mặt 332 13.3 Độ chính xác bề mặt 333 13.4 Dung sai, lắp ghép các chi tiết máy ăn khớp 335 13.5 Dung sai, lắp ghép các chi tiết máy ghép 339 13.6 Dung sai, lắp ghép các chi tiết đỡ 341 13.7 Các quy định về việc trình bày dung sai, lắp ghép trên thuyết minh và bản vẽ 343 Phần 2 CAÙC BAÛNG TRA CÖÙU THOÂNG SOÁ 351 Chương 14 Phụ lục - các bảng tra dung sai lắp ghép bề mặt trơn 353 Chương 15 Phụ lục - các bảng tra dung sai hình dạng, vị trí và nhám bề mặt 410 Chương 16 Phụ lục - các bảng tra dung sai truyền động bánh răng 439 Chương 17 Phụ lục - các bảng tra dung sai lắp ghép ổ lăn 469 Chương 18 Phụ lục - các bảng tra dung sai lắp ghép then và then hoa 476 Chương 19 Phụ lục - các bảng tra tiêu chuẩn động cơ và ổ lăn - sống lăn 492 TAØI LIEÄU THAM KHAÛO 539 7 LÔØI NOÙI ÑAÀU Thiết kế chi tiết máy, cụm chi tiết máy và toàn máy cơ khí là một nhiệm vụ không thể thiếu đối với người kỹ sư Cơ khí. Công việc này cần phải “đồng hành” với các môn học, kỹ năng khác có liên quan như Vẽ kỹ thuật, Dung sai - Lắp ghép, tra cứu bảng biểu… Tập sách THI T K CHI TI T MÁY CÔNG D NG CHUNG ra đời nhằm giúp cho các kỹ sư Cơ khí, sinh viên Cơ khí thuận lợi hơn trong công tác thiết kế máy. Tập sách bao gồm hai phần chính như sau: Phần 1: THI T K CÁC CHI TI T MÁY CÔNG D NG CHUNG, trình bày các bước thiết kế một hệ thống truyền và biến đổi chuyển động, từ chọn động cơ điện phù hợp, thiết kế các bộ truyền trong, bộ truyền ngoài cho đến tính toán các chi tiết máy đỡ, chi tiết máy ghép thông dụng cũng như lựa chọn dung sai, lắp ghép thích hợp cho chúng. Phần 2: LI T KÊ CÁC B NG TRA C U THÔNG S , trình bày hệ thống các bảng tra các giá trị tiêu chuẩn, quy định phục vụ cho công việc tính tóan thiết kế chi tiết máy nói trên.
Tập sách này hoàn thành với sự đóng góp công sức cho việc trình bày hình thức, tính toán các ví dụ và sưu tầm các bảng tra cứu từ các nguồn, kể cả từ nhà sản xuất của rất nhiều các sinh viên thuộc Khoa Cơ khí, Trường Đại học Bách khoa - Đại học Quốc gia TPHCM. Tác giả xin chân thành cám ơn và ghi nhận sự đóng góp của các sinh viên Lê Thanh Quang, Võ Minh Thịnh, Nguyễn Võ Trung Chánh, Nguyễn Hồng Đức, Trương Tấn Lộc và Cao Đình Điền. Tập sách được thực hiện với sự nghiêm túc và cố gắng hết mức của tác giả, tuy nhiên cũng khó tránh khỏi những sơ sót. Chúng tôi rất mong nhận được những ý kiến đóng góp xây dựng từ quý vị để hoàn thiện hơn tập sách này.
Mọi ý kiến đóng góp, trao đổi về nội dung tập sách xin đuợc gởi về Khoa Cơ khí, Trường Đại học Bách khoa - Đại học Quốc gia TPHCM Số 268 Lý Thường Kiệt, Phường 14, Quận 10, TP Hồ Chí Minh.38654535 Email: vpkck@hcmut. Tác giả Trần Thiên Phúc 9 Phần 1 THIEÁT KEÁ CAÙC CHI TIEÁT MAÙY COÂNG DUÏNG CHUNG MÔÛ ÑAÀU 11 Chöông 1 MÔÛ ÑAÀU 1.1 BA THAØNH PHAÀN CUÛA MOÄT MAÙY CÔ KHÍ Các máy móc cơ khí thông thường được chia thành ba thành phần: - Thành phần sinh cơ năng như động cơ điện, động cơ đốt trong, động cơ thủy lực hoặc khí nén… Đây là thành phần có nhiệm vụ biến các loại năng lượng thành cơ năng làm nguồn năng lượng chính cho họat động của cả hệ thống máy. - Thành phần chấp hành (hay còn gọi là cơ cấu chấp hành) như trục chính của máy công cụ, gầu ngoạm của máy đào hay tay gắp của cánh tay robot… Đây là thành phần có nhiệm vụ biến cơ năng thành các chuyển động có ích thực hiện nhiệm vụ cụ thể của hệ thống máy. - Thành phần truyền và biến đổi chuyển động (hay còn gọi là hệ thống dẫn động cơ khí).
Đây là thành phần kết nối hai thành phần nói trên, làm nhiệm vụ chuyển cơ năng từ nguồn đến nơi tiêu thụ cũng như biến đổi dạng thức chuyển động thành các dạng chuyển động cần thiết. Thông thường các động cơ của thành phần sinh cơ năng có chuyển động quay tròn cơ bản (ngoại trừ động cơ tịnh tiến linear motor với đặc điểm là rất đắt tiền), trong khi đó cơ cấu chấp hành có thể có các dạng thức chuyển động rất phong phú như tịnh tiến, quay, lắc, quay gián đoạn…Vì lý do này thành phần truyền và biến đổi chuyển động đóng vai trò rất quan trọng trong hệ thống máy móc.2 THIEÁT KEÁ HEÄ THOÁNG TRUYEÀN VAØ BIEÁN ÑOÅI CHUYEÅN ÑOÄNG Hệ thống truyền và biến đổi chuyển động của máy móc cơ khí được cấu tạo từ những chi tiết máy. Do đó, việc tính toán thiết kế một máy cơ khí nào đó cũng đồng nghĩa với việc tính toán thiết kế các loại chi tiết máy. Dĩ nhiên, để công việc tính toán mang tính bao quát và chính xác hơn, ta không chỉ tính toán các chi tiết máy độc lập đơn lẻ mà còn lưu ý đến sự ảnh hưởng lên nhau của các chi tiết máy trong cụm chi tiết máy và toàn máy.
Số chủng loại các chi tiết máy là khá nhiều, tuy nhiên số các chủng loại chi tiết máy thường được sử dụng thì không nhiều và nhóm này thường được gọi là các chi tiết máy công dụng chung. Một đặc điểm cần lưu ý nữa là các chi tiết máy công dụng chung hầu hết đều được tiêu chuẩn hóa hoặc một phần trong chúng được tiêu chuẩn hóa. Chính vì thế ngoài việc tính toán thiết kế, việc tính toán để lựa chọn theo tiêu chuẩn cũng là một công việc thường thấy khi thiết kế các chi tiết máy công dụng chung. Trong khuôn khổ giới hạn của tập tài liệu này, chúng ta chỉ đề cập đến tính toán thiết kế và lựa chọn các chi tiết máy công dụng chung mà thôi.
12 CHÖÔNG 2 Chöông 2 TÍNH TOAÙN ÑOÄNG HOÏC VAØ CHOÏN ÑOÄNG CÔ ÑIEÄN, PHAÂN PHOÁI TÆ SOÁ TRUYEÀN 2.1 PHAÂN LOAÏI VAØ CHOÏN SÔ ÑOÀ HOÄP GIAÛM TOÁC Hộp giảm tốc là một cơ cấu gồm các bộ truyền bánh răng hay trục vít, tạo thành một tổ hợp biệt lập để giảm số vòng quay và truyền công suất từ động cơ đến máy công tác. u điểm của hộp giảm tốc là hiệu suất cao, có khả năng truyền những công suất khác nhau, tuổi thọ lớn, làm việc chắc chắn và sử dụng đơn giản. Hộp giảm tốc được phân loại theo các đặc điểm: - Loại truyền động (bánh răng trụ, bánh răng côn, trục vít, bánh răng - trục vít) - Số cấp (một cấp, hai cấp…) - Vị trí tương đối giữa các trục trong không gian (nằm ngang, thẳng đứng…) - Đặc điểm của sơ đồ động (khai triển, đồng trục, có cấp tách đôi…) 2.1 Hộp giảm tốc bánh răng đồng trục u điểm Cho phép giảm kích thước chiều dài, trọng lượng của hộp giảm tốc so với các loại hộp giảm tốc khác. Nhược điểm - Nhược điểm chính của hộp giảm tốc đồng trục chính là khả năng tải trọng của cấp nhanh chưa dùng hết vì lực sinh ra trong quá trình ăn khớp của các bánh răng cấp TÍNH TOAÙN ÑOÄNG HOÏC VAØ CHOÏN ÑOÄNG CÔ ÑIEÄN, PHAÂN PHOÁI TYÛ SOÁ TRUYEÀN 13 chậm lớn hơn nhiều so với cấp nhanh, trong khi đó khoảng cách trục của 2 cấp lại bằng nhau.
- Hạn chế khả năng chọn phương án bố trí kết cấu chung cuả thiết bị dẫn động vì chỉ có một đầu trục vào và một đầu trục ra. - Khó bôi trơn bộ phận ổ trục ở giữa hộp. - Khoảng cách giữa các gối đỡ của trục trung gian lớn, do đó muốn bảo đảm trục đủ bền và cứng cần phải tăng đường kính trục. - Do đó, hộp giảm tốc đồng trục rất ít dùng.2 Hộp giảm tốc phân đôi (cấp nhanh và cấp chậm) u điểm - Tải trọng phân bố đều trên các ổ trục.
- Sử dụng hết khả năng của vật liệu chế tạo các bánh răng cấp chậm và cấp nhanh.