Thuyết minh Đồ án Chi tiết máy: Thiết kế hộp giảm tốc trục vít - bánh vít

Thuyết minh đồ án chi tiết máy: Thiết kế hộp giảm tốc trục vít bánh vít. Tài liệu hữu ích cho sinh viên cơ khí, giúp nắm vững kiến thức chuyên ngành.

Trường đại học

Trường Đại Học Nam Cần Thơ

Người đăng

Ẩn danh

Thể loại

Đồ Án Chi Tiết Máy

2023

45
16
0

Phí lưu trữ

30 Point

Tóm tắt

I. Hướng dẫn toàn tập đồ án chi tiết máy hộp giảm tốc trục vít

Đồ án môn học chi tiết máy là cột mốc quan trọng, tổng hợp kiến thức cơ sở ngành cơ khí và rèn luyện kỹ năng thiết kế thực tế. Trong đó, việc thiết kế hộp giảm tốc trục vít bánh vít là một đề tài phổ biến, đòi hỏi sự am hiểu sâu sắc về nguyên lý, kết cấu và quy trình tính toán. Bài viết này sẽ cung cấp một bản thuyết minh đồ án chi tiết máy đầy đủ, từ phân tích yêu cầu, lựa chọn thông số đến hoàn thiện bản vẽ, giúp sinh viên nắm vững toàn bộ quy trình và đạt kết quả cao nhất.

1.1. Tầm quan trọng của đồ án môn học cơ sở thiết kế máy

Môn học Chi tiết máy là nền tảng cốt lõi cho sinh viên ngành kỹ thuật cơ khí, cung cấp kiến thức tổng quan về cấu tạo, nguyên lý và phương pháp tính toán các bộ phận máy. Việc thực hiện đồ án môn học cơ sở thiết kế máy là cơ hội để sinh viên hệ thống hóa lý thuyết đã học và ứng dụng vào giải quyết một bài toán kỹ thuật cụ thể. Đề tài thiết kế hệ dẫn động cơ khí, đặc biệt là hộp giảm tốc trục vít bánh vít, giúp người học làm quen với quy trình thiết kế hoàn chỉnh: từ việc phân tích yêu cầu tải trọng, chọn động cơ, phân phối tỉ số truyền, tính toán các bộ truyền, thiết kế trục, chọn ổ lăn, cho đến thiết kế vỏ hộp và các chi tiết phụ. Quá trình này không chỉ củng cố kiến thức mà còn phát triển tư duy logic, khả năng tra cứu tài liệu, sử dụng phần mềm và kỹ năng trình bày một văn bản kỹ thuật. Hoàn thành tốt đồ án này là bước đệm vững chắc cho các môn học chuyên ngành tiếp theo và cho sự nghiệp kỹ sư trong tương lai.

1.2. Phân tích yêu cầu đề tài thiết kế hệ dẫn động băng tải

Đề tài yêu cầu thiết kế hệ dẫn động cho băng tải với các thông số đầu vào cụ thể do giáo viên hướng dẫn cung cấp. Các dữ liệu ban đầu bao gồm: Lực kéo băng tải (F), vận tốc băng tải (v), đường kính tang (D), thời gian phục vụ (Lh) và số ca làm việc. Từ những dữ liệu này, nhiệm vụ chính là thực hiện tính toán thiết kế hộp giảm tốc phù hợp. Sơ đồ hệ dẫn động bao gồm động cơ điện, bộ truyền đai để giảm tốc sơ bộ và nối từ động cơ đến hộp giảm tốc, và hộp giảm tốc trục vít bánh vít để giảm tốc chính và truyền momen đến băng tải. Hệ thống phải đảm bảo hoạt động ổn định, tin cậy trong suốt thời gian phục vụ yêu cầu, đồng thời có kết cấu đơn giản, giá thành hợp lý và dễ dàng trong việc bảo trì, sửa chữa. Việc phân tích kỹ lưỡng các yêu cầu này là bước đầu tiên và quan trọng nhất, định hướng cho toàn bộ quá trình tính toán và lựa chọn thiết kế sau này.

1.3. Cấu tạo và nguyên lý làm việc hộp giảm tốc trục vít

Hộp giảm tốc trục vít là một cơ cấu truyền động ăn khớp giữa trục vít (ren vít) và bánh vít (bánh răng dạng lõm). Cấu tạo hộp giảm tốc trục vít cơ bản gồm: trục vít thường được chế tạo liền trục và làm từ thép, bánh vít thường có vành răng làm từ hợp kim đồng để giảm ma sát. Toàn bộ cơ cấu được đặt trong một vỏ hộp kín có chức năng định vị các chi tiết, chứa dầu bôi trơn hộp giảm tốc và bảo vệ bộ truyền khỏi môi trường bên ngoài. Nguyên lý làm việc hộp giảm tốc trục vít dựa trên sự trượt giữa các ren của trục vít và răng của bánh vít. Khi trục vít (trục chủ động) quay, nó đẩy các răng của bánh vít (trục bị động) di chuyển, tạo ra chuyển động quay cho bánh vít. Đặc điểm nổi bật của bộ truyền trục vít bánh vít là khả năng tạo ra tỉ số truyền lớn trong một cấp duy nhất, hoạt động êm ái và có khả năng tự hãm (khi hiệu suất thấp). Tuy nhiên, nhược điểm là hiệu suất bộ truyền trục vít thường không cao do tổn thất ma sát trượt lớn.

II. Cách tính toán động học hệ dẫn động cho hộp giảm tốc

Giai đoạn tính toán động học là nền tảng cho toàn bộ quá trình thiết kế, quyết định các thông số cơ bản của hệ thống. Quá trình này bao gồm việc xác định công suất cần thiết, lựa chọn động cơ điện phù hợp và phân phối tỉ số truyền hợp lý cho các bộ truyền. Một bản thuyết minh đồ án chi tiết máy hiệu quả phải trình bày rõ ràng các bước tính toán này, đảm bảo tính logic và chính xác, từ đó xác định được công suất, số vòng quay và moment xoắn trên từng trục của hệ dẫn động.

2.1. Phương pháp chọn động cơ điện và phân phối tỉ số truyền

Bước đầu tiên trong tính toán thiết kế hộp giảm tốc là xác định công suất cần thiết trên trục công tác và chọn động cơ. Công suất được tính dựa trên lực kéo và vận tốc băng tải, sau đó quy đổi về trục động cơ thông qua hiệu suất chung của toàn hệ thống. Hiệu suất này là tích của hiệu suất các bộ phận riêng lẻ như bộ truyền đai, ổ lăn, và bộ truyền trục vít bánh vít. Dựa trên công suất tính toán và số vòng quay sơ bộ, tiến hành chọn động cơ điện ba pha không đồng bộ rô to lồng sóc từ catalogue. Loại động cơ này được ưu tiên do kết cấu đơn giản, giá thành rẻ và làm việc tin cậy. Sau khi có thông số thực tế của động cơ (công suất định mức, số vòng quay), ta tiến hành phân phối tỉ số truyền lại cho hệ thống. Tỉ số truyền chung được phân bổ cho bộ truyền ngoài hộp (đai/xích) và bộ truyền trong hộp giảm tốc. Theo tài liệu Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí của Trịnh Chất, tỉ số truyền của bộ truyền trục vít thường được chọn trong khoảng 8 đến 80.

2.2. Tính toán công suất và moment xoắn trên các trục chính

Sau khi đã xác định được tỉ số truyền cho từng cấp, bước tiếp theo là tính toán các thông số động học trên từng trục, bao gồm công suất (P), số vòng quay (n), và moment xoắn (T). Công suất trên các trục sau được tính bằng cách lấy công suất trục trước nhân với hiệu suất của bộ truyền và cặp ổ lăn tương ứng. Số vòng quay trên trục sau được tính bằng cách lấy số vòng quay trục trước chia cho tỉ số truyền của cấp đó. Từ công suất và số vòng quay, moment xoắn trên mỗi trục được xác định theo công thức kinh điển: T = 9,55.10^6 * P / n (với T tính bằng N.mm, P tính bằng kW, n tính bằng vg/ph). Các giá trị này là dữ liệu đầu vào quan trọng để tính toán thiết kế bền cho các chi tiết máy ở các phần sau, như tính toán trục, then, và kiểm nghiệm bền cho bộ truyền.

2.3. Lập bảng tổng kết thông số động học cho hệ thống

Để tiện theo dõi và sử dụng cho các bước tính toán sau, việc lập một bảng tổng kết các thông số động học là vô cùng cần thiết. Bảng này cần trình bày một cách khoa học và rõ ràng các giá trị đã tính toán cho từng trục, từ trục động cơ đến trục công tác (trục lắp băng tải). Các cột thông tin chính trong bảng bao gồm: Tên trục (Trục động cơ, Trục I, Trục II...), Tỉ số truyền (u), Số vòng quay (n, vg/ph), Công suất (P, kW), và Moment xoắn (T, N.mm). Bảng tổng kết này không chỉ giúp người thiết kế kiểm soát được toàn bộ quá trình tính toán động học mà còn là một phần quan trọng trong bản thuyết minh đồ án chi tiết máy, thể hiện sự chuyên nghiệp và cẩn thận. Nó cung cấp một cái nhìn tổng quan về sự thay đổi của các thông số năng lượng qua từng cấp truyền động trong hệ thống.

III. Bí quyết thiết kế bộ truyền trục vít bánh vít chuẩn kỹ thuật

Thiết kế bộ truyền trục vít bánh vít là phần cốt lõi trong đồ án chi tiết máy loại này. Quá trình này đòi hỏi sự chính xác cao, từ việc lựa chọn vật liệu, xác định các thông số hình học cơ bản, đến tính toán và kiểm nghiệm bền. Một bộ truyền được thiết kế tốt phải đảm bảo khả năng tải, độ bền, tuổi thọ và hiệu suất bộ truyền trục vít tối ưu. Phần này sẽ đi sâu vào các bước tính toán và kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc, độ bền uốn và các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả làm việc của bộ truyền.

3.1. Quy trình chọn vật liệu trục vít bánh vít tối ưu nhất

Việc chọn vật liệu trục vít bánh vít phải dựa trên điều kiện làm việc cụ thể, đặc biệt là vận tốc trượt. Do ma sát trượt lớn, cặp vật liệu cần có hệ số ma sát thấp và khả năng chống mài mòn tốt. Thông thường, trục vít được làm bằng thép cacbon hoặc thép hợp kim có độ cứng cao sau nhiệt luyện. Trong đồ án này, thép C45 được tôi bề mặt để đạt độ rắn HRC > 45 là một lựa chọn phổ biến. Đối với bánh vít, vật liệu thường là hợp kim đồng như đồng thanh không thiếc (ví dụ: AmH 10-4-4) hoặc đồng thau, được đúc ly tâm để có cơ tính tốt và giảm ma sát. Việc lựa chọn vật liệu ảnh hưởng trực tiếp đến ứng suất cho phép, từ đó quyết định kích thước của bộ truyền. Theo sách Chi tiết máy của Nguyễn Trọng Hiệp, việc chọn cặp vật liệu phù hợp là yếu tố tiên quyết để đảm bảo bộ truyền hoạt động bền bỉ và hiệu quả.

3.2. Tính toán độ bền tiếp xúc và độ bền uốn cho bộ truyền

Sau khi có vật liệu, bước tiếp theo là tính toán thiết kế hộp giảm tốc cho bộ truyền về độ bền. Tính toán độ bền tiếp xúc là bước quyết định các thông số hình học cơ bản. Khoảng cách trục (aW) được xác định sơ bộ từ công thức độ bền tiếp xúc, dựa trên moment xoắn trên trục bánh vít, ứng suất tiếp xúc cho phép và các hệ số liên quan. Từ đó, các thông số khác như mô-đun (m), số răng bánh vít (z2), số mối ren trục vít (z1), hệ số đường kính (q) được xác định và tiêu chuẩn hóa. Sau khi có kích thước, cần tiến hành kiểm nghiệm độ bền uốn cho răng bánh vít. Ứng suất uốn sinh ra tại chân răng không được vượt quá giá trị cho phép để tránh gãy răng. Cả hai điều kiện về độ bền tiếp xúc (tránh tróc rỗ bề mặt) và độ bền uốn (tránh gãy răng) đều phải được thỏa mãn. Các công thức và hệ số tính toán được tham khảo từ các tài liệu chuyên ngành uy tín để đảm bảo độ chính xác.

3.3. Kiểm nghiệm nhiệt và các thông số hình học then chốt

Do tổn thất năng lượng do ma sát trượt trong bộ truyền trục vít bánh vít là rất lớn và biến thành nhiệt, việc tính toán kiểm nghiệm nhiệt là bắt buộc. Nhiệt độ làm việc ổn định của hộp giảm tốc không được vượt quá giới hạn cho phép (thường khoảng 95°C). Công suất nhiệt sinh ra phải cân bằng với công suất nhiệt tỏa ra môi trường qua bề mặt vỏ hộp. Nếu tính toán cho thấy nhiệt độ quá cao, cần áp dụng các biện pháp làm mát bổ sung như lắp quạt gió trên đầu trục vít hoặc sử dụng hệ thống làm mát bằng dầu tuần hoàn. Bên cạnh đó, các thông số hình học cuối cùng như đường kính các vòng chia, vòng đỉnh, vòng đáy của trục vít và bánh vít, chiều rộng vành răng bánh vít... cần được tổng hợp và trình bày rõ ràng. Một bảng thống kê đầy đủ các thông số là phần không thể thiếu trong bản vẽ hộp giảm tốc trục vít và thuyết minh.

IV. Phương pháp tính toán thiết kế trục và chọn ổ lăn chính xác

Trục và ổ lăn là những chi tiết máy cơ bản nhưng vô cùng quan trọng, có chức năng đỡ các chi tiết quay và truyền tải moment xoắn. Quá trình tính toán trụcchọn ổ lăn đòi hỏi phải xác định chính xác lực tác dụng, tính toán bền, và đảm bảo độ cứng vững. Một thiết kế trục và lựa chọn ổ lăn hợp lý sẽ giúp hộp giảm tốc hoạt động ổn định, êm ái và đạt được tuổi thọ yêu cầu. Phần này sẽ hướng dẫn chi tiết các bước thiết kế và kiểm nghiệm cho hai cụm chi tiết máy này.

4.1. Các bước xác định sơ bộ đường kính và kết cấu trục

Quy trình tính toán trục bắt đầu bằng việc xác định sơ bộ đường kính trục tại các tiết diện lắp chi tiết máy. Đường kính sơ bộ được tính toán chủ yếu dựa trên moment xoắn mà trục phải truyền, theo công thức kinh nghiệm d ≥ A * ³√T, với A là hệ số phụ thuộc vào vật liệu. Sau khi có đường kính sơ bộ, tiến hành xác định khoảng cách giữa các gối đỡ (ổ lăn) và các điểm đặt lực. Khoảng cách này phụ thuộc vào kích thước của các chi tiết lắp trên trục như chiều rộng ổ lăn, chiều dài may-ơ của bánh răng, bánh vít hay khớp nối. Từ đó, một sơ đồ kết cấu trục với các bậc trục được phác thảo. Việc thiết kế các bậc trục hợp lý không chỉ giúp định vị các chi tiết theo chiều trục mà còn tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình lắp ghép và tháo gỡ. Vật liệu chế tạo trục thường là thép C45, được thường hóa hoặc tôi cải thiện để đạt cơ tính yêu cầu.

4.2. Hướng dẫn kiểm nghiệm bền trục và lựa chọn then ghép

Sau khi có sơ đồ kết cấu và tính toán được các lực tác dụng lên trục (lực từ bộ truyền, lực từ khớp nối...), bước quan trọng tiếp theo là kiểm nghiệm bền trục. Trục thường chịu đồng thời uốn và xoắn, do đó cần được kiểm nghiệm theo thuyết bền tương đương (thuyết bền IV). Tại các tiết diện nguy hiểm (thường là nơi có rãnh then, bậc trục hoặc nơi có moment uốn lớn), ứng suất tương đương phải nhỏ hơn ứng suất cho phép của vật liệu. Cùng với việc thiết kế trục, cần lựa chọn then phù hợp để truyền moment xoắn từ trục đến các chi tiết lắp trên nó và ngược lại. Then được chọn theo đường kính trục và được kiểm nghiệm bền dập và bền cắt để đảm bảo không bị phá hỏng trong quá trình làm việc. Dung sai lắp ghép giữa trục, lỗ và then cũng là một yếu tố quan trọng cần được chỉ định rõ trên bản vẽ chi tiết A3.

4.3. Tiêu chí chọn ổ lăn và kiểm nghiệm khả năng tải động

Việc chọn ổ lăn phụ thuộc vào nhiều yếu tố: đường kính ngõng trục, loại tải trọng (hướng tâm, dọc trục hay kết hợp), độ lớn tải trọng và số vòng quay. Đối với trục vít, do chịu cả lực hướng tâm và lực dọc trục lớn, thường sử dụng kết hợp một ổ bi đỡ chặn hoặc một cặp ổ bi đũa côn để chịu lực dọc trục. Đối với trục bánh vít, có thể dùng ổ bi đỡ một dãy. Sau khi chọn sơ bộ loại và cỡ ổ lăn từ catalogue dựa trên đường kính trong, cần tiến hành kiểm nghiệm ổ về khả năng tải động. Khả năng tải động tính toán (Cd) phải lớn hơn hoặc bằng khả năng tải động yêu cầu (C). Khả năng tải yêu cầu được tính dựa trên tải trọng quy ước và tuổi thọ yêu cầu của ổ lăn (tính bằng triệu vòng quay). Việc kiểm nghiệm này đảm bảo ổ lăn không bị hỏng do mỏi trong suốt thời gian phục vụ của hộp giảm tốc.

V. Hướng dẫn thiết kế vỏ hộp giảm tốc và các chi tiết phụ

Thiết kế kết cấu vỏ hộp và các chi tiết phụ là giai đoạn hoàn thiện đồ án chi tiết máy. Vỏ hộp không chỉ có chức năng bao bọc, bảo vệ các chi tiết bên trong mà còn phải đảm bảo độ cứng vững để định vị chính xác vị trí tương đối giữa các trục. Các chi tiết như nắp ổ, que thăm dầu, nút thông hơi, nút tháo dầu... tuy nhỏ nhưng đóng vai trò quan trọng trong việc vận hành và bảo dưỡng. Việc tạo ra một bản vẽ lắp A0 hoàn chỉnh và chi tiết là mục tiêu cuối cùng của giai đoạn này.

5.1. Nguyên tắc thiết kế vỏ hộp giảm tốc và chọn vật liệu

Chỉ tiêu cơ bản của thiết kế vỏ hộp giảm tốc là đạt độ cứng cao với khối lượng nhỏ. Vật liệu chế tạo vỏ hộp thường là gang xám (ví dụ GX15-32) do khả năng đúc tốt, giá thành rẻ và chịu nén tốt. Các kích thước cơ bản của vỏ hộp như chiều dày thân, nắp, mặt bích, gân tăng cứng được xác định theo các công thức kinh nghiệm dựa trên khoảng cách trục. Bề mặt ghép nắp và thân thường được bố trí đi qua tâm các trục để thuận tiện cho việc lắp ráp. Cần đảm bảo các khe hở cần thiết giữa các chi tiết quay (bánh răng, bánh vít) với thành trong của vỏ hộp để tránh va chạm và tạo không gian cho dầu bôi trơn lưu thông. Các lỗ lắp ổ lăn cần được gia công với độ chính xác và độ đồng tâm cao. Việc thiết kế gân tăng cứng tại các vị trí chịu lực là rất quan trọng để tăng độ cứng vững cho vỏ hộp mà không làm tăng quá nhiều khối lượng.

5.2. Tối ưu hệ thống bôi trơn và điều chỉnh ăn khớp đúng

Hệ thống bôi trơn hộp giảm tốc có nhiệm vụ giảm ma sát, làm mát và tẩy rửa các hạt mài mòn. Với hộp giảm tốc trục vít có vận tốc không quá cao, phương pháp bôi trơn phổ biến là ngâm các bộ truyền trong dầu. Mức dầu được kiểm soát bằng que thăm dầu, đảm bảo ngập một phần bánh vít để dầu được té lên bôi trơn cho trục vít và các ổ lăn. Việc lựa chọn loại dầu bôi trơn phải phù hợp với điều kiện làm việc. Ngoài ra, thiết kế cần có các cơ cấu để điều chỉnh ăn khớp. Đối với bộ truyền trục vít bánh vít, việc đảm bảo mặt phẳng trung bình của bánh vít đi qua đường tâm trục vít là cực kỳ quan trọng. Điều này có thể được thực hiện bằng các vòng đệm hoặc vít điều chỉnh tại các nắp ổ, cho phép dịch chuyển dọc trục các trục để đạt được vị trí ăn khớp chính xác.

5.3. Yêu cầu kỹ thuật cho bản vẽ lắp A0 và bản vẽ chi tiết

Kết quả cuối cùng của một đồ án chi tiết máy là bộ hồ sơ bản vẽ kỹ thuật. Bản vẽ lắp A0 phải thể hiện được kết cấu tổng thể của hộp giảm tốc, vị trí tương đối của tất cả các chi tiết, các kích thước lắp ráp chính, và bảng kê chi tiết. Bản vẽ chi tiết A3 được thực hiện cho các chi tiết cần chế tạo (trục, bánh vít, vỏ hộp...). Trên bản vẽ chi tiết, phải thể hiện đầy đủ các hình chiếu, kích thước, dung sai lắp ghép, yêu cầu về độ nhám bề mặt và các yêu cầu kỹ thuật khác (vật liệu, nhiệt luyện...). Việc trình bày bản vẽ theo đúng tiêu chuẩn kỹ thuật không chỉ thể hiện kỹ năng của người thiết kế mà còn là cơ sở để gia công và lắp ráp sản phẩm trong thực tế. Các file CAD cũng là một phần quan trọng, giúp cho việc chỉnh sửa và mô phỏng được dễ dàng. Một bộ bản vẽ hộp giảm tốc trục vít hoàn chỉnh là minh chứng cho một đồ án thành công.

VI. Tổng kết đồ án thiết kế hộp giảm tốc và ứng dụng thực tế

Hoàn thành thuyết minh đồ án chi tiết máy thiết kế hộp giảm tốc trục vít bánh vít là một quá trình tổng hợp kiến thức và kỹ năng quan trọng. Việc tổng kết lại toàn bộ quá trình, đánh giá kết quả đạt được và nhìn nhận các ứng dụng thực tiễn của sản phẩm giúp sinh viên có cái nhìn toàn diện hơn về công việc của một kỹ sư thiết kế. Đồng thời, việc tìm hiểu các hướng phát triển trong tương lai sẽ mở ra những cơ hội mới để tối ưu hóa và cải tiến các thiết kế cơ khí.

6.1. Đánh giá tổng quan kết quả đồ án môn học hoàn thành

Đồ án đã hoàn thành toàn bộ các hạng mục tính toán và thiết kế theo yêu cầu đề tài. Quá trình tính toán thiết kế hộp giảm tốc đã được thực hiện một cách có hệ thống, từ động học đến kiểm nghiệm bền cho tất cả các chi tiết chính như bộ truyền trục vít, trục, then và ổ lăn. Các thông số được lựa chọn và tính toán đều nằm trong giới hạn cho phép, đảm bảo hộp giảm tốc có khả năng làm việc ổn định và bền bỉ. Kết quả được thể hiện qua bản thuyết minh chi tiết và bộ hồ sơ bản vẽ lắp A0 cùng các bản vẽ chi tiết A3. Mặc dù đã cố gắng tuân thủ các tiêu chuẩn và quy trình, không thể tránh khỏi những sai sót nhỏ do kinh nghiệm thực tế còn hạn chế. Tuy nhiên, đồ án đã đạt được mục tiêu chính là áp dụng lý thuyết vào thực hành, là một tài liệu tham khảo hữu ích cho việc học tập và nghiên cứu.

6.2. Ứng dụng của hộp giảm tốc trục vít trong công nghiệp

Hộp giảm tốc trục vít bánh vít được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực công nghiệp nhờ các ưu điểm như tỉ số truyền lớn, kết cấu nhỏ gọn, làm việc êm và có khả năng tự hãm. Một trong những ứng dụng phổ biến nhất là trong hệ thống dẫn động băng tải, vít tải dùng để vận chuyển vật liệu rời như than, cát, sỏi trong các nhà máy sản xuất vật liệu xây dựng, khai khoáng. Ngoài ra, chúng còn được sử dụng trong các cơ cấu nâng hạ, thang máy, máy khuấy, và các loại máy công cụ đòi hỏi độ chính xác và chuyển động êm. Khả năng tự hãm là một đặc tính an toàn quý giá trong các cơ cấu nâng, ngăn không cho tải tự trôi xuống khi động cơ ngừng hoạt động. Mặc dù hiệu suất bộ truyền trục vít không cao bằng các loại hộp giảm tốc bánh răng khác, những ưu điểm vượt trội về kết cấu và tỉ số truyền vẫn giúp nó giữ một vị trí quan trọng trong ngành cơ khí.

6.3. Tương lai phát triển và xu hướng tối ưu hóa thiết kế

Ngành thiết kế cơ khí luôn không ngừng phát triển với các xu hướng mới nhằm nâng cao hiệu suất, độ bền và giảm giá thành sản phẩm. Đối với hộp giảm tốc trục vít bánh vít, các hướng nghiên cứu trong tương lai tập trung vào việc cải thiện hiệu suất bằng cách sử dụng vật liệu mới có hệ số ma sát thấp, tối ưu hóa hình dạng biên dạng ren vít và răng bánh vít, và phát triển các loại dầu bôi trơn tiên tiến. Việc ứng dụng các công cụ phần mềm mô phỏng (CAE) như phân tích phần tử hữu hạn (FEA) và động lực học dòng chảy tính toán (CFD) giúp phân tích chính xác hơn ứng suất, biến dạng và quá trình tản nhiệt, từ đó tối ưu hóa thiết kế vỏ hộp giảm tốc và các chi tiết khác ngay từ giai đoạn đầu. Sự kết hợp giữa lý thuyết thiết kế truyền thống và công nghệ mô phỏng hiện đại hứa hẹn sẽ tạo ra những thế hệ hộp giảm tốc trục vít hiệu quả và tin cậy hơn trong tương lai.

11/09/2025

Trích đoạn nội dung tài liệu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NAM CẦN THƠ THUYẾT MINH ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY THIẾT KẾ HỘP GIẢM TỐC BÁNH TRỤC VÍT-BÁNH VÍT NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ HƯỚNG DẪN: ThS. Phùng Danh Sa NHÓM THỰC HIỆN: Nhóm 7.1 Phạm Ngọc Huy Đỗ Đức Đạt Dương Thanh Nhả Diệp Hoàng Hiếu Nguyễn Anh Khôi Cần Thơ, Tháng 05 năm 2023 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NAM CẦN THƠ THUYẾT MINH ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY THIẾT KẾ HỘP GIẢM TỐC BÁNH TRỤC VÍT-BÁNH VÍT NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ Cần Thơ, Tháng 05 năm 2023 1 YÊU CẦU ĐỀ TÀI, HÌNH ẢNH GIÁO VIÊN CUNG CẤP 2 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Về hình thức:. Về nội dung:. Kết luận: Đạt:….

3 Lời nói đầu Môn học Chi tiết máy là một trong những môn cơ sở giúp cho sinh viên khoa cơ khí nói riêng và sinh viên khoa khác nói chung có một cách nhìn tổng quan về nên công nghiệp đang phát triển như vũ bão. Và là cơ sở để học nhưng môn như dao cắt, công nghệ… Thiết kế đồ án chi tiết là một việc rất quan trọng, từ đó sinh viên có cơ hội tổng kết lại những kiến thức lý thuyết và làm quen với việc thiết kế. Trong nhà máy xí nghiệp sản xuất, khi cần vận chuyển vật liệu rời (khối hạt,bao gói) chủ yếu sử dụng các máy vận chuyển gián đoạn, các máy vận chuyển liên tục. Khác với các máy vận chuyển gián đoạn, các thiết bị của máy vận chuyển liên tục có thể làm việc trong thời gian dài, chuyển vật liệu theo hướng đã định sẵn một cách liên tục có năng suất cao và được ứng dụng rộng rãi khi cần vận chuyển vật liệu rời.Băng tải là một loại máy thường được sử dụng khi vận chuyển các loại vật liệu như : than đá, cát, sỏi, thóc… Băng tải thường được cấu tạo bởi ba bộ phận chính: Động cơ truyền lực và mô men xoắn đến hộp giảm tốc tiếp đó đến băng tải.

Hộp giảm tốc thường dùng cho băng tải là hộp giảm tốc bánh răng trụ một, hai cấp, bánh vít – trục vít, bánh răng – trục vít. ưu nhược điểm băng tải: Băng tải cấu tạo đơn giản, bền, có khả năng vận chuyển vật liệu theo hướng nằm ngang, nằm nghiêng (hay kết hợp cả hai) với khoảng cách lớn, làm việc êm, năng suất tiêu hao không lớn. Nhưng băng tải còn có một số hạn chế như: tốc độ vận chuyển không cao, độ nghiêng băng tải nhỏ(< 240) , không vận chuyển được theo hướng đường cong. Để làm quen với việc đó em được giao Thiết kế dẫn động băng tải,với những kiến thức đã học và sau một thời gian nnghiên cứu cùng với sự giúp đỡ tận tình của thầy cô giáo,sự đóng góp trao đổi xây dựng của bạn bè.Em đã hoàn thành được đồ án được giao.

Song với những hiểu biết còn hạn chế cùng với kinh nghiệm thực tế chưa nhiều nên đồ án của em không tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong được sự chỉ bảo của các thầy trong bộ môn thầy giáo và bộ môn Cơ sở thiết kế máy để đồ án của em được hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong bộ môn đã tận tình giúp đỡ em đặc biệt là thầy giáo hướng dẫn. Cần Thơ , Ngày 27 tháng 05 năm 2023 Nhóm 7.1 4 Mục lục NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN 2 LỜI NÓI ĐẦU 4 PHẦN I.TÍNH ĐỘNG HỌC HỆ DẪN ĐỘNG.

Công suất cần thiết 10 1. Phân phối tỉ số truyền cho hệ thống 11 1. Phân phối lại tỳ số truyền cho hệ thống 11 II.Tính toán công suất,số vòng quay,mô men xoắn trên các trục của hệ dẫn động.Tính công suất (P).Tính số vòng quay n.Tính mô men xoắn trên các trục (T).Lập bảng tổng kết.THIẾT KẾ CHI TIẾT.Thiết kế bộ truyền.Thiết kế bộ truyền trục vít. 14 CÔNG THỨC THIẾT KẾ 18 II.Thiết kế bộ truyền đai.1 Chọn loại đai 19 2.

Xác định thông số hình học chủ yếu của bộ truyền đai 20 2. Xác định đường kính bánh đai nhỏ d1 20 2. Xác định đường kính bánh đai lớn d2 20 2. Chọn khoảng cách trục a 21 2.

Tính chiều dài sơ bộ theo khoảng cách trục a 21 2. Xác định chính xác khoảng cách trục a theo L = 3350mm 21 2. Kiểm nghiệm góc ôm 22 2. Xác định số đai cần thiết 22 5 2.

Định kích thước chủ yếu của bánh đai 22 Lực căng ban đầu 23 III.Thiết kế trục,ổ lăn và khớp nối.Chọn khớp nối.Thiết kế trục.Tính kiểm nghiệm trục.THIẾT KẾ KẾT CẤU.Kết cấu vỏ hộp.Chọn vật liệu.Chọn bề mặt ghép nắp và thân.Xác định các kích thước cơ bản của vỏ hộp.Kết cấu một số chi tiết.Chốt định vị.Bôi trơn và điều chỉnh ăn khớp.Tài liệu tham khảo. 44 6 DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT 1. HAWT Horizontal Axis Wind Turbine 2. VAWT Vertical Axis Wind Turbine 3.

MPPT Maximum Power Point Tracking 5. PWM Pulse Width Modulation 6. NACA National Advisory Committee for Aeronautics 7. BMS Battery Management System 8.

Lion Lithium-Ion 9. LiPo Lithium-Ion Polymer 10. LiFePo4 (LFP) Lithium Fe Photphat 11. QR Quiet Revolution 13.

CSCC Chiếu Sáng Công Cộng Bảng Phân Công Nhiệm Vụ Nhóm 7.1 Nhiệm Vụ Thuyết minh Bản vẽ Thành Viên -Tính toán chọn động cơ Bản vẽ AutoCad A0 Phạm Ngọc Huy -Bản vẽ AutoCad -Tính toán chọn bộ truyèn Đỗ Đức Đạt đai Diệp Hoàng Hiếu -Tính toán thiết kế trục Nguyễn Anh Khôi -Soạn thảo bản thuyết minh -Tính toán vỏ hộp và các Dương Thanh Nhả chi tiết phụ 7 Danh sách các bảng Bảng phân công nhiệm vụ nhóm 7.Trang 6 Bảng số liệu cho trước.Trang 10 Bảng tổng kết.Trang 14 Bảng thống kê các thông số của bộ truyền.Trang 19 Bảng Các thông số đai hình thang thường loại.Trang 20 Bảng các thông số bộ truyền đai.Trang 24 Danh sách các hình Hình ảnh giáo viên cung cấp.Trang 5 Hình sơ đồ phân bố lực trong hộp giảm tốc.Trang 27 Hình biểu đồ moment và phân bố lực.Trang 34 Kết cấu một số chi tiết.Tính động học hệ dẫn động. Chọn động cơ điện để dẫn động máy móc hoặc các thiết bị công nghệ, là giai đoạn dầu tiên trong quá trình tính toán thiết kế máy. Theo yêu cầu làm việc của thiết bị cần được dẫn động.Hệ dẫn động băng tải và đặc tính, phạm vi sử dụng của loại động cơ, ta chọn động cơ ba pha không đồng bộ rô to lồng sóc. Loại động cơ này có ưu điểm: kết cấu đơn giản, giá thành thấp, dễ bảo quản, làm việc tin cậy.Tuy nhiên loại này có nhược điểm là hiệu suất và cos() thấp (so với động cơ đồng bộ), không điều chỉnh vận tốc được.

Ta chọn sơ đồ khai triển hệ đãn động sau: Bảng số liệu cho trước: 9 1 Lực kéo Băng tải F 350 N 2 Vận tốc băng tải V 1,15 m/s 3 Đường kính băng tải D 200 mm 4 Thời gian phục vụ Lh 61320 giờ 5 Số ca làm việc 2 ca 7 Đặc tính làm việc Nhẹ 1. Công suất cần thiết Hiệu suất chung của hệ thống: Theo (bảng 2.3), trang 19, [1] ta có: Với : : Hiệu suất bộ truyền đai : Hiệu suất nối đàn hồi : Hiệu suất một cặp ổ lăn : Hiệu suất bộ truyền bánh vít Ηtv = 0,82 : Hiệu suất trục vít Suy ra : -Vì tải trọng là thay đổi ta có:  2    p       2  i . -Tính tải trọng ngoài. 10 = = = 0,4 -Thay lại công thức (1.

Phân phối tỉ số truyền cho hệ thống Chọn tỉ số truyền sơ bộ: Theo (bảng 2. Ta chọn : Đai : Hộp giảm tốc : Nên tỉ số truyền sơ bộ của hệ thống là: Vận tốc sơ bộ của động cơ là: 1. Chọn động cơ Động cơ chọn làm việc ở chế độ dài với phụ tải thay đổi nên động cơ phải chọn có Pdm Pct = 0,5 (KW).2 trang 234 tài liệu [2]. ta chọn động cơ có số liệu 4A100S4Y3 có thông số kỷ thuật.

+ Công suất định mức : Pdm = 0,75 (KW) + Số vòng quay : ndc = 1458 (vg/ph) + Hiệu suất của động: 1. Phân phối lại tỳ số truyền cho hệ thống Tỉ số truyền thực : Chọn tỉ số truyền đai: Vậy tỷ số truyền của hộp giảm tốc là: Gọi : là tỷ số truyền trục vít. : là tỷ số truền của bánh vít. 11 Với điều kiện : Vậy phân phối tỷ số truyền như sau : Tỷ số truyền cấp trục vít : un = 3,41 Tỷ số truyền bánh vít : uc = 2,44 Tỷ số truyền của bộ truyền đai: ud = 3,5 II.Tính toán công suất,số vòng quay,mô men xoắn trên các trục của hệ dẫn động.Tính công suất (P).Tính số vòng quay n.Tính mô men xoắn trên các trục (T).

-Ta có công thức tổng quát liên hệ giữa mô men xoắn(T) và tốc độ quay n là: 9,55.P T n -Trên trục động cơ: 9,55.mm) dc n 1445 dc -Trên trục 1: 9,55.Lập bảng tổng kết. truc Động cơ I II Thông số Tỷ số truyền u 1 2,2 Số vòng quay n (v/h) 1445 1445 656,82 Công suất P (Kw) 11 10,454 10,143 Mô men (N.mm) 33508 32781 70082 13 Phần II.Thiết kế chi tiết.Thiết kế bộ truyền.Thiết kế bộ truyền trục vít.Chọn vật liệu. -Tính sơ bộ vận tốc trượt ntheo công thức 7. S 1 1 →Ta chọn vật liệu làm bánh vít là đồng thanh không thiếc và đồng thau.

Cụ thể là dùng đồng thanh nhôm _sắt_niken.TảI trọng là trung bình →chọn vật liệu làm trục vít là thép C45,tôi bề mặt đạt độ rắn HRC=45.Xác định ứng suất cho phép. Vì bánh vít làm bằng đồng thanh có cơ tính thấp hơn nhiều so với trục vít bằng thép, nên để thiết kế chỉ cần sác định ứng tiếp xúc cho phép và ứng suất uốn cho phép đối với vật liệu bánh vít.Ta tiến hành kiểm tra cho bánh vít.1Ứng suất tiếp xúc cho phép [σH]. -Vì bánh vít làm băng đồng thanh không thiếc nên [σH] được tra theo bảng 7.Với vận tốc trượt của trục vít được tính theo công thức v 8,8.Ứng suất uốn cho phép [σF].KFL +[σF0] ứng duất uốn cho phép ứng với 106 chu kỳ.Vì trục vít được tôi,bộ truyền quay 1 chiều →[σF0]=0,25.σch Vật liệu làm bánh vít là úp AmH 10-4-4,đúc ly tâm. +KFL hệ số tuổi thọ.Tính theo công thức (7.

i Mà FE 2 0 T i 2 i T 2  2max  1 1  2max   ti 1  5 3  N FE 60.10 6 Thay lại công thức ban đầu có   F  0,77. -Ứng suất quá tải. Bánh vít làm bằng đồng thanh không thiếc nên [σH]max =2.Tính toán truyền động trục vít về độ bền.Xác định các thông số cơ bản của bộ truyền. -Khoảng cách trục aW.8)  2  H   +z2 là số răng bánh vít.Chọn số mối răn trục vít z1=2→z2=σ.

Thoả mãn đìêu kiện 28<z2=50<80. +q hệ số đường kính trục vít.

Nội dung được bảo vệ bản quyền — Tải xuống đầy đủ