Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu
Trong kỹ thuật cơ khí và công nghệ ô tô, hệ thống dẫn động cơ khí đóng vai trò truyền chuyển động và công suất từ nguồn động lực (động cơ điện) đến cơ cấu công tác (băng tải, xích tải). Do vận tốc quay của động cơ điện tiêu chuẩn thường rất cao trong khi cơ cấu chấp hành đòi hỏi mô-men xoắn lớn và vận tốc vòng thấp, việc tính toán và thiết kế hộp giảm tốc là yêu cầu kỹ thuật bắt buộc nhằm biến đổi tốc độ và mô-men một cách hiệu quả và tin cậy.
Đề tài "Tính toán và thiết kế hộp giảm tốc bánh răng côn và bánh răng trụ răng thẳng 2 cấp" được thực hiện bởi nhóm sinh viên thuộc ngành Công nghệ Kỹ thuật Ôtô, Trường Đại học Nam Cần Thơ, dưới sự hướng dẫn của ThS. Phùng Danh Sa. Đồ án tập trung giải quyết trọn vẹn quy trình tính toán động học, thiết kế động lực học và kết cấu cho hệ thống dẫn động xích tải công nghiệp.
Nhiệm vụ và mục tiêu nghiên cứu của đề tài được xác định cụ thể theo các bước:
- Tính toán chọn động cơ điện và phân phối tỷ số truyền cho toàn bộ hệ thống dẫn động (từ động cơ, qua khớp nối, hộp giảm tốc 2 cấp đến bộ truyền xích tải ngoài).
- Tính toán, thiết kế và kiểm nghiệm độ bền bộ truyền xích con lăn ngoài hộp giảm tốc.
- Tính toán thiết kế cặp bánh răng côn - răng thẳng cấp nhanh và cặp bánh răng trụ - răng thẳng cấp chậm bên trong hộp giảm tốc theo các chỉ tiêu độ bền tiếp xúc, độ bền uốn và độ bền quá tải.
- Lựa chọn và kiểm nghiệm độ bền cho khớp nối trục đàn hồi (khớp nối vòng đàn hồi) nối giữa trục động cơ và trục I.
- Thiết kế kết cấu các trục (Trục I, Trục II, Trục III), then, chọn và kiểm nghiệm ổ lăn, hệ thống bôi trơn ăn khớp và kết cấu vỏ hộp giảm tốc đúc.
Đối tượng và phạm vi thiết kế:
- Đối tượng nghiên cứu: Hệ thống dẫn động xích tải dẫn động một chiều sử dụng hộp giảm tốc 2 cấp phối hợp giữa bánh răng côn răng thẳng và bánh răng trụ răng thẳng.
- Thông số kỹ thuật đầu vào:
- Lực vòng trên xích tải: $F_t = 3000\text{ N}$ ($2F = P$).
- Vận tốc xích tải: $v = 1,0\text{ m/s}$.
- Đường kính tang băng tải: $D = 400\text{ mm}$.
- Đặc điểm tải trọng: Tải trọng tĩnh, quay 1 chiều.
- Thời hạn làm việc: 8 năm (mỗi năm làm việc 310 ngày, mỗi ngày 2 ca, mỗi ca 5 giờ; tương đương tổng thời gian phục vụ là 24.800 giờ).
- Sai số tỷ số truyền cho phép: $\Delta u < 4%$.
Cơ sở lý thuyết và phương pháp thiết kế
Hệ thống tính toán trong đồ án được xây dựng dựa trên các tiêu chuẩn thiết kế cơ khí và giáo trình tính toán hệ dẫn động cơ khí chuyên ngành:
- Khung lý thuyết và tiêu chuẩn: Sử dụng phương pháp tính toán sức bền tiếp xúc và uốn của bánh răng theo tiêu chuẩn TCVN 1065-71 về prôfin răng thân khai, các bảng tra cứu hệ số tải trọng động, hệ số tập trung ứng suất và cơ tính vật liệu chế tạo máy.
- Phương pháp xác định động lực học: Tính toán công suất tương đương, hiệu suất truyền động tổng thể của hệ thống dựa trên hiệu suất thành phần của các khớp nối, cặp ổ lăn, bộ truyền bánh răng và bộ truyền xích; từ đó xác định công suất cần thiết trên trục động cơ để tra cứu động cơ điện không đồng bộ ba pha rotor lồng sóc dãy 4A.
- Phương pháp thiết kế bộ truyền:
- Bộ truyền xích: Thiết kế theo chỉ tiêu công suất cho phép $[P]$, kiểm nghiệm va đập bản lề xích $i$ và hệ số an toàn mỏi $S$.
- Bộ truyền bánh răng: Tính toán kích thước hình học sơ bộ theo độ bền tiếp xúc cho phép $[\sigma_H]$, sau đó kiểm nghiệm chính xác ứng suất tiếp xúc $\sigma_H$, ứng suất uốn tại chân răng $\sigma_F$, và ứng suất cực đại khi mở máy/quá tải ($\sigma_{Hmax}, \sigma_{Fmax}$). Ứng dụng phương pháp dịch chỉnh góc ăn khớp $\alpha_{tw}$ cho bộ truyền bánh răng trụ để tối ưu khoảng cách trục tiêu chuẩn.
- Phương pháp kiểm nghiệm trục, then và ổ: Kiểm nghiệm trục theo độ bền mỏi (hệ số an toàn $s$), độ bền tĩnh và độ cứng vững (độ võng uốn, góc xoay xoắn); kiểm nghiệm then theo độ bền dập $\sigma_d$ và độ bền cắt $\tau_c$; tính toán ổ lăn theo khả năng tải động $C_d$ và tải tĩnh $C_0$.
- Nguồn dữ liệu: Dữ liệu cơ tính thép 45 tôi cải thiện, các bảng tra hệ số tải trọng $K_H, K_F$, hệ số dạng răng $Y_F$, bảng kích thước tiêu chuẩn đĩa xích, vòng cao su đàn hồi và ổ bi/ổ đũa đỡ chặn.
Thiết kế và triển khai hệ thống kỹ thuật
Hệ thống dẫn động cơ khí được bố trí theo sơ đồ động học thẳng hàng và vuông góc kết hợp, bao gồm:
- Động cơ điện $\rightarrow$ Khớp nối vòng đàn hồi $\rightarrow$ Hộp giảm tốc 2 cấp (Trục I $\rightarrow$ Cặp bánh răng côn cấp nhanh $\rightarrow$ Trục II $\rightarrow$ Cặp bánh răng trụ cấp chậm $\rightarrow$ Trục III) $\rightarrow$ Bộ truyền xích con lăn ngoài $\rightarrow$ Trục tang xích tải.
Vật liệu chế tạo và xử lý nhiệt:
- Toàn bộ bánh răng côn, bánh răng trụ và đĩa xích đều sử dụng Thép 45 tôi cải thiện. Đây là nhóm vật liệu có độ rắn mặt răng $HB \le 350$ (Nhóm I), cho phép cắt gọt răng chính xác sau nhiệt luyện, giảm thiểu biến dạng nhiệt và có khả năng chạy mòn tốt trong quá trình vận hành.
- Khớp nối sử dụng vòng cao su đàn hồi chịu va đập và bù trừ sai lệch tâm giữa trục động cơ và trục sơ cấp của hộp giảm tốc.
Hộp giảm tốc được thiết kế dạng vỏ đúc bằng gang xám, phân đôi theo mặt phẳng đi qua đường tâm các trục để thuận tiện cho việc lắp ráp, điều chỉnh và bảo trì.
Nội dung chính theo từng phần
Phần I: Chọn động cơ và phân phối tỷ số truyền
Quy trình chọn động cơ điện bắt đầu bằng việc xác định công suất làm việc trên trục công tác $P_{lv} = (F_t \cdot v)/1000 = (3000 \cdot 1,0)/1000 = 3,0\text{ kW}$ (công suất tính toán tương đương $P_{tđ} = 3,44\text{ kW}$).
- Hiệu suất tổng thể hệ thống: $\eta = \eta_{kn} \cdot \eta_x \cdot \eta_{brn} \cdot \eta_{brc} \cdot \eta_{ol}^4 = 1 \cdot 0,96 \cdot 0,97 \cdot 0,97 \cdot (0,99)^4 = 0,87$.
- Công suất cần thiết trên trục động cơ: $P_{ct} = P_{tđ}/\eta = 3,44 / 0,87 = 3,95\text{ kW}$.
- Lựa chọn động cơ: Động cơ điện 4A100S2Y3 có công suất định mức $P_{đc} = 4\text{ kW}$, vận tốc quay đồng bộ $n_{đc} = 2880\text{ vòng/phút}$, hệ số $\cos\varphi = 0,89$, hiệu suất $\eta% = 86,5%$, tỷ số mô-men $T_{max}/T_{dn} = 2,2$ và $T_k/T_{dn} = 1,6$.
- Phân phối tỷ số truyền: Tỷ số truyền chung của hệ thống $u_h = n_{đc}/n_{lv} = 2880 / 87,95 = 33,05$. Chọn tỷ số truyền bộ truyền xích tiêu chuẩn $u_x = 2,5$; tỷ số truyền của hộp giảm tốc $u_{hgt} = 13,2$, phân phối cho cấp nhanh bánh răng côn $u_1 = u_{brc} = 3,62$ và cấp chậm bánh răng trụ $u_2 = u_{brn} = 3,65$. Sai số tỷ số truyền đạt $\Delta u = 0% < 4%$.
| Thông số động học / động lực | Động cơ | Trục I (Côn nhỏ) | Trục II (Trung gian) | Trục III (Trục ra) | Trục công tác (Tải) |
|---|---|---|---|---|---|
| Công suất $P$ (kW) | 3,95 | 3,93 | 3,77 | 3,62 | 3,44 |
| Tỷ số truyền $u$ | - | 1,00 | 3,62 | 3,65 | 2,50 |
| Số vòng quay $n$ (vòng/phút) | 2880,00 | 2880,00 | 795,58 | 220,01 | 87,95 |
| Mô-men xoắn $T$ (N.mm) | 34428,62 | 34100,10 | 118566,32 | 415406,12 | 988118,25 |
Phần II: Bộ truyền xích
Bộ truyền ngoài sử dụng xích con lăn một dãy đặt nghiêng một góc $0^\circ$ so với phương ngang.
- Chọn số răng đĩa xích: Đĩa dẫn $z_1 = 24$ răng; đĩa bị dẫn $z_2 = u_x \cdot z_1 = 2,5 \cdot 24 = 60$ răng ($< Z_{max} = 120$).
- Bước xích: Xác định công suất tính toán $P_t = 14,67\text{ kW}$, chọn bước xích tiêu chuẩn $p = 19,05\text{ mm}$ (loại 1 dãy xích, tránh việc dùng bước xích lớn $31,75\text{ mm}$ gây cồng kềnh kích thước đĩa xích).
- Khoảng cách trục và số mắt xích: Khoảng cách trục tính toán $a = 754,1\text{ mm}$, sau khi hiệu chỉnh độ chùng $\Delta a \approx 2\text{ mm}$ lấy $a = 756\text{ mm}$; số mắt xích chẵn $x = 122$ mắt.
- Kiểm nghiệm kỹ thuật:
- Số lần va đập bản lề xích: $i \approx 3\text{ lần/s} < [i] = 35\text{ lần/s}$.
- Hệ số an toàn bền: $S = 21,50 > [S] = 8,2$ (đảm bảo điều kiện bền mỏi và tĩnh).
- Ứng suất tiếp xúc trên răng đĩa xích: Đĩa xích chế tạo từ Thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn $HB = 210$, ứng suất tiếp xúc cho phép $[\sigma_H] = 500\text{ MPa}$, thỏa mãn độ bền tiếp xúc.
- Lực tác dụng lên trục do bộ truyền xích: $F_r = 1637,73\text{ N}$.
- Kích thước hình học đĩa xích: Đường kính vòng chia đĩa dẫn $d_1 = 145,95\text{ mm}$, đĩa bị dẫn $d_2 = 363,99\text{ mm}$ (lấy tròn $364\text{ mm}$); đường kính vòng đỉnh $d_{a1} = 154,22\text{ mm}$, $d_{a2} = 373,02\text{ mm}$; đường kính đáy răng $d_{f1} = 133,89\text{ mm}$, $d_{f2} = 351,93\text{ mm}$.
Phần III: Thiết kế bộ truyền bánh răng
1. Bộ truyền bánh răng côn - răng thẳng cấp nhanh
- Chọn vật liệu: Cả hai bánh răng đều làm bằng Thép 45 tôi cải thiện. Bánh nhỏ (bánh 1) đạt độ rắn $HB_1 = 250$, giới hạn bền $\sigma_b = 850\text{ MPa}$, giới hạn chảy $\sigma_{ch} = 580\text{ MPa}$. Bánh lớn (bánh 2) đạt độ rắn $HB_2 = 240$, giới hạn bền $\sigma_b = 750\text{ MPa}$, giới hạn chảy $\sigma_{ch} = 450\text{ MPa}$. Ứng suất tiếp xúc cho phép $[\sigma_H] = 500\text{ MPa}$.
- Kích thước hình học cơ bản: Chiều dài côn ngoài thực tế $R_e = 78,82\text{ mm}$; mô đun vòng ngoài $m_{te} = 1,9\text{ mm}$; chiều rộng vành răng $b = 20\text{ mm}$; số răng bánh nhỏ $z_1 = 22$, số răng bánh lớn $z_2 = 80$ (tỷ số truyền thực tế $u_m = 3,63$); góc côn chia $\delta_1 = 15^\circ 22' 34''$, $\delta_2 = 74^\circ 37' 12''$; đường kính chia ngoài $d_{e1} = 41,8\text{ mm}$, $d_{e2} = 152\text{ mm}$.
- Kết quả kiểm nghiệm:
- Độ bền tiếp xúc: $\sigma_H = 496,35\text{ MPa} \le [\sigma_H] = 500\text{ MPa}$ (thỏa mãn).
- Độ bền uốn chân răng: $\sigma_{F1} = 238,51\text{ MPa} < [\sigma_{F1}] = 257,14\text{ MPa}$; $\sigma_{F2} = 220,16\text{ MPa} < [\sigma_{F2}] = 246,857\text{ MPa}$.
- Độ bền quá tải: $\sigma_{Hmax} = 587,28\text{ MPa} < [\sigma_{H1}]{max} = 1624\text{ MPa}$; $\sigma{F1max} = 333,91\text{ MPa} < [\sigma_{F1}]{max} = 464\text{ MPa}$; $\sigma{F2max} = 308,22\text{ MPa} < [\sigma_{F2}]_{max} = 360\text{ MPa}$.
2. Bộ truyền bánh răng trụ - răng thẳng cấp chậm
- Chọn vật liệu: Thép 45 tôi cải thiện, bánh chủ động có $HB_1 = 245$, bánh bị động có $HB_2 = 230$.
- Kích thước hình học và dịch chỉnh: Khoảng cách trục tính toán $a_w = 180\text{ mm}$, sau khi dịch chỉnh góc ăn khớp để tối ưu hóa hình học răng đạt $a_w = 181,5\text{ mm}$. Mô đun pháp tiêu chuẩn $m = 3\text{ mm}$; số răng bánh dẫn $z_1 = 26$, số răng bánh bị dẫn $z_2 = 95$ ($u = 3,65$); chiều rộng vành răng $b_w = 54,45\text{ mm}$; góc prôfin gốc $\alpha = 20^\circ$, góc ăn khớp sau dịch chỉnh $\alpha_{tw} = 20,88^\circ$; hệ số dịch chỉnh $x_1 = 0,06$, $x_2 = 0,277$, tổng hệ số dịch chỉnh $x_t = 0,337$.
- Kích thước các vòng quay: Đường kính chia $d_1 = 78\text{ mm}$, $d_2 = 285\text{ mm}$; đường kính lăn $d_{w1} = 78\text{ mm}$, $d_{w2} = 285\text{ mm}$; đường kính đỉnh răng $d_{a1} = 84,15\text{ mm}$, đường kính đáy răng $d_{f1} = 70,71\text{ mm}$, $d_{f2} = 278,31\text{ mm}$; đường kính cơ sở $d_{b1} = 73,30\text{ mm}$, $d_{b2} = 267,81\text{ mm}$; hệ số trùng khớp ngang $\varepsilon_\alpha = 1,7$.
- Kết quả kiểm nghiệm: Bánh răng thỏa mãn điều kiện bền tiếp xúc $[\sigma_H]$, bền uốn ($\sigma_{F1} < 253\text{ MPa}$, $\sigma_{F2} < 186,7\text{ MPa}$) và bền quá tải khi mở máy với hệ số tải đỉnh $K_{qt} = 1,5$.
| Thông số kỹ thuật | Cặp bánh răng côn cấp nhanh | Cặp bánh răng trụ cấp chậm |
|---|---|---|
| Vật liệu chế tạo | Thép 45 tôi cải thiện ($HB = 240\dots 250$) | Thép 45 tôi cải thiện ($HB = 230\dots 245$) |
| Tỷ số truyền $u$ | 3,62 (thực tế 3,63) | 3,65 |
| Mô đun $m$ (mm) | $m_{te} = 1,90$ | $m = 3,00$ |
| Số răng ($z_1 / z_2$) | 22 / 80 | 26 / 95 |
| Khoảng cách trục / Chiều dài côn | $R_e = 78,82\text{ mm}$ | $a_w = 181,50\text{ mm}$ |
| Chiều rộng vành răng $b$ (mm) | 20,00 | 54,45 |
| Góc ăn khớp / Góc côn chia | $\delta_1 = 15^\circ 22' 34'', \delta_2 = 74^\circ 37' 12''$ | $\alpha = 20^\circ, \alpha_{tw} = 20,88^\circ$ |
| Kiểm nghiệm tiếp xúc $\sigma_H$ (MPa) | $496,35 \le 500,00$ | Đạt yêu cầu theo $[\sigma_H]$ |
| Kiểm nghiệm uốn $\sigma_F$ (MPa) | $\sigma_{F1} = 238,51 < 257,14$ | $\sigma_{F1} < 253,00; \sigma_{F2} < 186,70$ |
Phần IV: Chọn khớp nối
Hệ thống sử dụng khớp nối trục vòng đàn hồi để nối trục động cơ với trục I của hộp giảm tốc.
- Mô-men xoắn danh nghĩa tính toán: $T = 34100,1\text{ N.mm} = 34,1\text{ N.m}$ (mô-men tính toán khớp nối tra bảng với $T_{t} = 63,0\text{ N.m}$).
- Kiểm nghiệm điều kiện bền dập của vòng đàn hồi: $\sigma_d = 0,77\text{ MPa} < [\sigma_d] = 2\dots 4\text{ MPa}$ (thỏa mãn điều kiện bền dập).
- Kiểm nghiệm điều kiện bền uốn của chốt nối: $\sigma_u = 15,90\text{ MPa} < [\sigma_u] = 60\dots 80\text{ MPa}$ (thỏa mãn điều kiện bền uốn).
Phần V đến Phần IX: Thiết kế trục, then, ổ lăn, bôi trơn và vỏ hộp
Mục lục và thuyết minh xác lập các nội dung tính toán thiết kế chi tiết:
- Tính toán thiết kế trục (Phần V): Xác định đường kính sơ bộ trục I, Trục II, Trục III dựa trên mô-men xoắn; phân tích lực ăn khớp tác dụng lên các đoạn trục (lực tiếp tuyến $F_t$, lực hướng tâm $F_r$, lực dọc trục $F_a$ của bánh răng côn và bánh răng trụ); lập biểu đồ mô-men uốn và xoắn; tính toán kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi, độ bền tĩnh khi quá tải và độ cứng vững (độ võng uốn, góc xoay xoắn).
- Tính chọn then (Phần VI): Chọn then bằng theo tiêu chuẩn cho các vị trí lắp ghép then trên Trục I, Trục II và Trục III (tại vị trí lắp bán khớp nối, bánh răng côn, bánh răng trụ và đĩa xích); kiểm nghiệm then theo độ bền dập mặt bên và độ bền cắt tiết diện then.
- Tính chọn ổ lăn (Phần VII): Căn cứ vào lực tác dụng tổng hợp và đường kính ngõng trục, lựa chọn sơ bộ loại ổ đũa côn / ổ bi đỡ chặn cho các trục chịu lực dọc trục và lực hướng tâm; kiểm nghiệm tuổi thọ ổ theo khả năng tải động $C_d$ và kiểm nghiệm độ bền tĩnh $C_0$.
- Bôi trơn ăn khớp và bôi trơn ổ trục (Phần VIII): Bố trí phương pháp bôi trơn ngâm dầu trong bể dầu hộp giảm tốc cho các bộ truyền bánh răng; bôi trơn ổ trục bằng dầu hoặc mỡ với phớt chắn dầu ngăn bụi bẩn.
- Thiết kế vỏ hộp giảm tốc và các chi tiết phụ (Phần IX): Tính toán kích thước hình học vỏ đúc gồm chiều dày thân hộp, chiều dày nắp bích, gân tăng cứng, đường kính bu-lông ghép nắp và thân, kích thước gối trục, bu-lông vòng nâng hộp, que thăm dầu kiểm tra mức dầu và chốt định vị nắp vỏ hộp.
Kết quả và đóng góp kỹ thuật
Đồ án đã giải quyết hoàn chỉnh bài toán thiết kế cơ khí cho hệ thống dẫn động công nghiệp:
- Xây dựng bảng thông số kỹ thuật động học và động lực học đồng bộ từ động cơ điện 4A100S2Y3 ($4\text{ kW}$) qua hộp giảm tốc 2 cấp côn - trụ răng thẳng đến bộ truyền xích tải ($F_t = 3000\text{ N}, v = 1,0\text{ m/s}$).
- Xác lập đầy đủ kích thước hình học chi tiết và kiểm nghiệm thành công các chỉ tiêu độ bền tiếp xúc, độ bền uốn, độ bền quá tải mở máy cho 2 cặp bộ truyền bánh răng (cấp nhanh bánh răng côn $u_1 = 3,62$; cấp chậm bánh răng trụ $u_2 = 3,65$) và bộ truyền xích con lăn ngoài ($u_x = 2,5$).
- Đóng góp kỹ thuật: Ứng dụng phương pháp dịch chỉnh bánh răng thân khai ($x_1 = 0,06, x_2 = 0,277$) để hiệu chỉnh khoảng cách trục chuẩn $a_w = 181,5\text{ mm}$, vừa tăng khả năng chịu tải tiếp xúc vừa bảo đảm độ bền uốn đồng đều giữa các bánh răng.
Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp
- Hạn chế: Thuyết minh tính toán dựa trên mô hình lý thuyết truyền thống với giả định tải trọng tĩnh và điều kiện làm việc một chiều ổn định; chưa xét đến tải trọng động phát sinh do rung động kết cấu khung bệ hoặc hiện tượng quá nhiệt cục bộ khi hệ thống vận hành liên tục trong môi trường nhiệt độ cao.
- Hướng phát triển: Ứng dụng các phần mềm mô phỏng phần tử hữu hạn (FEA) để phân tích phân bố ứng suất thực tế trên thân vỏ hộp và trục; xây dựng mô hình 3D hoàn chỉnh trên phần mềm CAD/CAE để tối ưu hóa hình học gân tăng cứng và kiểm chứng khả năng tháo lắp.
Giá trị tham khảo
Tài liệu là nguồn tham khảo hữu ích cho sinh viên các ngành Công nghệ Kỹ thuật Ôtô, Kỹ thuật Cơ khí, Cơ điện tử và Chế tạo máy trong quá trình thực hiện đồ án môn học Chi tiết máy, Đồ án Thiết kế hệ dẫn động cơ khí hoặc Khóa luận tốt nghiệp. Các nội dung có giá trị sử dụng cao gồm:
- Quy trình chuẩn về phân phối tỷ số truyền và tính toán công suất động học hệ thống dẫn động nhiều cấp.
- Phương pháp tính toán chi tiết bánh răng côn và bánh răng trụ có dịch chỉnh góc ăn khớp.
- Các bước kiểm nghiệm độ bền chốt, then, vòng đàn hồi của khớp nối trục tiêu chuẩn.
Câu hỏi thường gặp
-
Động cơ điện được lựa chọn trong đồ án có mã hiệu và thông số kỹ thuật chính xác là gì?
Động cơ được chọn là loại động cơ không đồng bộ ba pha rotor lồng sóc kiểu 4A100S2Y3, có công suất định mức $P_{đc} = 4\text{ kW}$, tốc độ quay danh nghĩa $n_{đc} = 2880\text{ vòng/phút}$, hệ số công suất $\cos\varphi = 0,89$, hiệu suất $\eta = 86,5%$, tỷ số mô-men $T_{max}/T_{dn} = 2,2$ và $T_k/T_{dn} = 1,6$. -
Tỷ số truyền của toàn hệ thống được phân phối cụ thể như thế nào qua các cấp?
Tỷ số truyền chung của hệ thống là $u_h = 33,05$, được phân phối thành: bộ truyền xích ngoài $u_x = 2,5$; cấp nhanh bánh răng côn trong hộp giảm tốc $u_1 = 3,62$; cấp chậm bánh răng trụ trong hộp giảm tốc $u_2 = 3,65$ (tổng tỷ số truyền hộp giảm tốc $u_{hgt} = 13,2$). Sai số tỷ số truyền chung đạt $\Delta u = 0%$. -
Bộ truyền xích ngoài hộp giảm tốc có thông số bước xích và hệ số an toàn bằng bao nhiêu?
Bộ truyền sử dụng xích con lăn 1 dãy có bước xích tiêu chuẩn $p = 19,05\text{ mm}$, số răng đĩa dẫn $z_1 = 24$, số răng đĩa bị dẫn $z_2 = 60$, số mắt xích $x = 122$, khoảng cách trục $a = 756\text{ mm}$. Hệ số an toàn về độ bền xích đạt $S = 21,50$, vượt xa hệ số an toàn cho phép $[S] = 8,2$. -
Vật liệu và chế độ nhiệt luyện của các cặp bánh răng trong hộp giảm tốc được lựa chọn ra sao?
Cả bánh răng côn cấp nhanh và bánh răng trụ cấp chậm đều sử dụng Thép 45 tôi cải thiện (thuộc nhóm I, độ rắn $HB \le 350$). Cặp bánh răng côn có độ rắn bánh nhỏ $HB_1 = 250$, bánh lớn $HB_2 = 240$. Cặp bánh răng trụ có độ rắn bánh nhỏ $HB_1 = 245$, bánh lớn $HB_2 = 230$. -
Kết quả kiểm nghiệm độ bền của khớp nối trục vòng đàn hồi đạt giá trị bao nhiêu?
Khớp nối trục vòng đàn hồi chịu mô-men xoắn $T = 34,1\text{ N.m}$, có ứng suất dập của vòng đàn hồi $\sigma_d = 0,77\text{ MPa}$ (nhỏ hơn ứng suất dập cho phép $[\sigma_d] = 2\dots 4\text{ MPa}$) và ứng suất uốn của chốt $\sigma_u = 15,90\text{ MPa}$ (nhỏ hơn ứng suất uốn cho phép $[\sigma_u] = 60\dots 80\text{ MPa}$).
Kết luận
Đồ án tốt nghiệp của nhóm sinh viên ngành Công nghệ Kỹ thuật Ôtô, Trường Đại học Nam Cần Thơ đã hoàn thành toàn diện việc tính toán và thiết kế hộp giảm tốc 2 cấp bánh răng côn - trụ răng thẳng dẫn động xích tải với công suất động cơ $4\text{ kW}$. Toàn bộ các bộ truyền cơ khí (xích con lăn, bánh răng côn, bánh răng trụ có dịch chỉnh) và các chi tiết máy phụ trợ (trục, then, ổ lăn, khớp nối vòng đàn hồi) đều được kiểm nghiệm đạt đầy đủ các chỉ tiêu độ bền tiếp xúc, bền uốn, bền dập và an toàn khi quá tải mở máy. Kết quả tính toán cung cấp bộ số liệu kỹ thuật hoàn chỉnh, có giá trị học thuật và ứng dụng thực tiễn cao trong thiết kế hệ thống truyền động cơ khí.