Thuyết Minh Đồ Án CSTKM: Xác Định Công Suất & Thiết Kế Chi Tiết Máy

Tài liệu tham khảo bản thuyết minh đồ án cơ sở thiết kế máy (CSTKM) chi tiết. Hướng dẫn làm đồ án CSTKM đạt điểm cao, kèm mẫu tham khảo.

• Chuyên ngành: Cơ sở thiết kế máy
• Đề tài: Thuyết Minh Đồ Án CSTKM: Tính Toán & Thiết Kế
• Loại tài liệu: Đồ án môn học

Mục lục chi tiết

• 1. PHẦN 1: XÁC ĐỊNH CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN
• 1.1. Chọn hiêu suất của hệ thống
• 1.2. Tính công suất cần thiết
• 1.3. Xác định số vòng quay sơ bộ của động cơ
• 1.4. Chọn động cơ điện
• 1.5. PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN
• 1.6. BẢNG ĐẶC TRỊ
• 1.7. Phân phối công suất trên các trục
• 1.8. Tính toán số vòng quay trên các trục
• 1.9. Tính toán moomen xoắn trên các trục
• 1.10. Bảng đặc tính
• 2. PHẦN 2 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT MÁY
• 2.1. Chọn loại đai
• 2.2. Tính các thông số bộ truyền
• 2.3. Xác định số dây đai z
• 2.4. Thông số bộ truyền đai
• 2.5. THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG
• 2.5.1. Thông số kĩ thuật
• 2.6. Cặp bánh răng trụ răng thẳng cấp chậm
• 2.6.1. Chọn vật liệu
• 2.6.2. Xác định ứng suất cho phép
• 2.6.3. ỨNG SUẤT CHO PHÉP
• 2.6.4. ỨNG SUẤT QUÁ TẢI CHO PHÉP
• 2.6.5. Xác định sơ bộ khoảng cách trục
• 2.6.6. Xác định các thông số ăn khớp
• 2.6.7. Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc
• 2.6.8. Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn
• 2.6.9. Kiểm nghiệm răng về quá tải
• 2.6.10. Bảng thông số và kích thước bộ truyền
• 2.7. Cặp bánh răng trụ răng thẳng cấp nhanh
• 2.7.1. Chọn vật liệu
• 2.7.2. Xác định ứng suất cho phép
• 2.7.3. ỨNG SUẤT CHO PHÉP
• 2.7.4. ỨNG SUẤT QUÁ TẢI CHO PHÉP
• 2.7.5. Xác định sơ bộ khoảng cách trục
• 2.7.6. Xác định các thông số ăn khớp
• 2.7.7. Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc
• 2.7.8. Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn
• 2.7.9. Kiểm nghiệm răng về quá tải
• 2.7.10. Bảng thông số và kích thước bộ truyền
• 2.8. THIẾT KẾ TRỤC - CHỌN THEN
• 2.8.1. Thông số thiết kế
• 2.9. Tính kiểm nghiệm độ bền trục
• 2.9.1. Độ bền mỏi
• 2.9.2. Độ bền tĩnh
• 2.10. TÍNH TOÁN NỐI TRỤC
• 2.11. TÍNH TOÁN Ổ LĂN

Tóm tắt

I. Hướng Dẫn Toàn Diện Thuyết Minh Đồ Án CSTKM Tính Toán Thiết Kế Hiệu Quả

Một Thuyết Minh Đồ Án CSTKM: Tính Toán & Thiết Kế chất lượng cao là nền tảng vững chắc cho bất kỳ dự án cơ khí thành công nào. Nó không chỉ đơn thuần là tập hợp các số liệu mà còn là bản ghi chi tiết về quá trình tư duy, phân tích yêu cầu thiết kế, và các quyết định kỹ thuật quan trọng. Việc xây dựng một thuyết minh đồ án bài bản đòi hỏi sự kết hợp giữa kiến thức cơ sở thiết kế máy chuyên sâu và kỹ năng trình bày logic. Mục tiêu cuối cùng là chứng minh tính khả thi và hiệu quả của giải pháp thiết kế được đề xuất.

Trong lĩnh vực kỹ thuật cơ khí, đồ án cơ sở thiết kế máy đóng vai trò trọng yếu trong việc củng cố kiến thức lý thuyết và phát triển năng lực thực hành cho sinh viên. Nó giúp người học áp dụng các nguyên lý đã được tiếp thu vào việc tính toán chi tiết máy, lựa chọn vật liệu, và tối ưu hóa kết cấu. Một báo cáo đồ án hoàn chỉnh không chỉ phản ánh năng lực cá nhân mà còn là tài liệu tham khảo quý giá cho các dự án tương lai. Nó cung cấp cái nhìn tổng quan về các phương pháp tiếp cận, công cụ mô phỏng kỹ thuật và tiêu chuẩn thiết kế (TCVN, ISO) được áp dụng. Việc trình bày rõ ràng, mạch lạc các bước quy trình thiết kế cơ khí là yếu tố then chốt để đảm bảo tính minh bạch và dễ hiểu của toàn bộ tài liệu. Từ việc xác định công suất động cơ cho đến kiểm tra bền các chi tiết phức tạp, mỗi giai đoạn đều phải được ghi lại một cách cẩn trọng và có hệ thống.

Sự phức tạp của các hệ thống truyền động hiện đại đòi hỏi một cấu trúc thuyết minh rõ ràng, dễ theo dõi. Bắt đầu từ việc phân tích yêu cầu thiết kế ban đầu, sau đó là lựa chọn phương án thiết kế phù hợp, và cuối cùng là kiểm nghiệm các thông số kỹ thuật. Mỗi phần cần được hỗ trợ bằng các tính toán chi tiết, sơ đồ, và biểu đồ trực quan. Khả năng tích hợp phần mềm CAD/CAE như SolidWorks hoặc Ansys vào quá trình tính toán và thiết kế cơ khí đang ngày càng trở nên quan trọng, giúp tăng độ chính xác và giảm thiểu sai sót. Một thuyết minh đồ án xuất sắc là minh chứng cho sự thành thạo trong cả lý thuyết và thực hành, chuẩn bị hành trang vững chắc cho các kỹ sư tương lai.

1.1. Tầm Quan Trọng Của Thuyết Minh Đồ Án Cơ Sở Thiết Kế Máy

Một thuyết minh đồ án cơ sở thiết kế máy không chỉ là một tài liệu học thuật, mà còn là bản kế hoạch chi tiết, phản ánh toàn bộ quá trình từ ý tưởng đến triển khai. Nó là phương tiện để người thiết kế truyền đạt ý tưởng, chứng minh tính toán kỹ thuật và biện minh cho các lựa chọn thiết kế. Trong bối cảnh công nghiệp, một báo cáo đồ án rõ ràng giúp các bên liên quan, từ kỹ sư sản xuất đến quản lý dự án, hiểu rõ các thông số kỹ thuật và yêu cầu vận hành. Nó cũng là cơ sở để đánh giá hiệu suất, chi phí và khả năng chế tạo máy. Thiếu một thuyết minh đầy đủ có thể dẫn đến hiểu lầm, sai sót trong quá trình lắp ráp máy và thậm chí là thất bại của dự án. Do đó, việc đầu tư thời gian và công sức vào việc xây dựng một thuyết minh đồ án chất lượng là điều cực kỳ cần thiết. Nó không chỉ rèn luyện kỹ năng viết báo cáo kỹ thuật mà còn giúp củng cố kiến thức về nguyên lý thiết kế máy và các yếu tố liên quan đến an toàn lao động trong thiết kế.

1.2. Mục Tiêu Và Cấu Trúc Tổng Thể Của Một Đồ Án CSTKM

Mục tiêu chính của một đồ án CSTKM là áp dụng kiến thức lý thuyết vào giải quyết một bài toán thiết kế cụ thể, từ đó phát triển kỹ năng tính toán và thiết kế cơ khí độc lập. Cấu trúc thuyết minh điển hình thường bao gồm các phần chính như: Giới thiệu, Phân tích yêu cầu thiết kế, Tính toán chi tiết máy, Lựa chọn vật liệu kỹ thuật, Mô phỏng kỹ thuật, Đánh giá và tối ưu hóa thiết kế, Dung sai và lắp ghép, và Kết luận. Mỗi phần được tổ chức logic, trình bày các bước quy trình thiết kế cơ khí một cách khoa học. Ví dụ, phần giới thiệu sẽ đặt ra vấn đề và mục tiêu, trong khi phần tính toán chi tiết máy sẽ đi sâu vào việc xác định kích thước, kiểm tra độ bền các chi tiết như bánh răng, trục truyền, và ổ lăn. Một đề cương đồ án chi tiết sẽ là kim chỉ nam, giúp người thực hiện không bỏ sót bất kỳ yếu tố quan trọng nào. Việc tuân thủ tiêu chuẩn thiết kế (TCVN, ISO) cũng là một phần không thể thiếu để đảm bảo tính chính xác và khả năng ứng dụng thực tế.

II. Những Thách Thức Khi Tính Toán Thiết Kế Chi Tiết Máy Trong Đồ Án CSTKM

Quá trình tính toán và thiết kế chi tiết máy trong một Thuyết Minh Đồ Án CSTKM luôn ẩn chứa nhiều thách thức đáng kể. Sự phức tạp không chỉ nằm ở việc áp dụng các công thức cơ học vật liệu hay sức bền vật liệu, mà còn ở việc hiểu rõ các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất và độ tin cậy của hệ thống. Một trong những khó khăn lớn nhất là đảm bảo sự cân bằng giữa yêu cầu về hiệu suất, chi phí và khả năng chế tạo máy. Mỗi lựa chọn về vật liệu kỹ thuật, kích thước bánh răng, trục truyền hay loại ổ lăn đều có thể tác động sâu sắc đến toàn bộ thiết kế.

Đặc biệt, việc đối mặt với phân tích ứng suất trong các chi tiết chịu tải trọng động hoặc va đập mạnh đòi hỏi sự cẩn trọng tuyệt đối. Theo tài liệu (*), quá trình xác định ứng suất cho phép cho các bánh răng và trục truyền là vô cùng phức tạp, phụ thuộc vào nhiều yếu tố như số chu kỳ làm việc cơ sở, tuổi thọ, và hệ số tải trọng. Sai sót trong giai đoạn này có thể dẫn đến hỏng hóc sớm của sản phẩm. Việc bỏ qua các yếu tố như hệ số tập trung ứng suất hay ảnh hưởng của ứng suất trung bình đến độ bền mỏi có thể làm giảm đáng kể tuổi thọ của chi tiết. Kỹ năng kiểm tra bền không chỉ là áp dụng công thức mà còn là khả năng đánh giá rủi ro và đưa ra các giải pháp khắc phục. Ngoài ra, việc lựa chọn chính xác dung sai lắp ghép và đảm bảo các tiêu chuẩn thiết kế (TCVN, ISO) cũng là một thử thách lớn, bởi nó ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng lắp ráp máy và vận hành trơn tru của toàn bộ hệ thống.

Một thách thức khác đến từ việc tích hợp các phần mềm CAD/CAE như Ansys hay SolidWorks. Mặc dù các công cụ này hỗ trợ mạnh mẽ cho mô phỏng kỹ thuật và phân tích ứng suất, người kỹ sư vẫn cần có kiến thức nền tảng vững chắc để thiết lập mô hình chính xác và diễn giải kết quả một cách hợp lý. Việc hiểu rõ giới hạn của phần mềm và các giả định được sử dụng là rất quan trọng để tránh đưa ra kết luận sai lệch. Cuối cùng, việc tối ưu hóa thiết kế để đạt được các chỉ tiêu mong muốn (ví dụ: giảm trọng lượng, tăng độ bền, giảm chi phí) trong khi vẫn tuân thủ các ràng buộc kỹ thuật là một quá trình lặp đi lặp lại, đòi hỏi sự kiên nhẫn và kinh nghiệm thực tiễn. Những thách thức này yêu cầu người làm đồ án CSTKM phải có cái nhìn toàn diện và khả năng giải quyết vấn đề linh hoạt.

2.1. Phức Tạp Trong Tính Toán Sức Bền Vật Liệu Lựa Chọn Giải Pháp

Trong đồ án CSTKM, việc tính toán sức bền vật liệu cho các chi tiết máy là một trong những phần khó khăn nhất. Các chi tiết như trục truyền, bánh răng, khớp nối phải chịu nhiều loại tải trọng khác nhau: uốn, xoắn, kéo, nén, và kết hợp. Độ phức tạp tăng lên khi xét đến tải trọng động, va đập, và sự thay đổi chu kỳ. Việc xác định ứng suất cho phép và giới hạn mỏi của vật liệu (ví dụ: thép 45 tôi cải thiện theo bảng 6.2 tài liệu ()) đòi hỏi sự hiểu biết sâu sắc về cơ học vật liệu và các yếu tố ảnh hưởng như hệ số tập trung ứng suất, hệ số kích thước. Lựa chọn vật liệu không chỉ dựa trên độ bền mà còn phải cân nhắc khả năng chế tạo máy, chi phí và môi trường làm việc. Ví dụ, việc chọn thép 45 tôi cải thiện cho bánh chủ động và bánh bị động của bộ truyền bánh răng như trong tài liệu () là một quyết định cân bằng giữa hiệu suất và kinh tế. Sai lầm trong bước này có thể dẫn đến hỏng hóc sớm hoặc lãng phí tài nguyên.

2.2. Sai Số Và Ảnh Hưởng Từ Dung Sai Lắp Ghép Trong Thiết Kế Cơ Khí

Một khía cạnh quan trọng thường bị đánh giá thấp nhưng lại có tác động lớn đến hiệu suất và độ tin cậy của máy là dung sai lắp ghép. Trong thiết kế cơ khí, mỗi chi tiết đều có một khoảng dung sai nhất định trong quá trình chế tạo máy. Việc lựa chọn kiểu lắp ghép phù hợp (ví dụ: lắp trung gian cho ổ lăn hoặc H7/k6 cho bánh răng trên trục theo tài liệu (*)) là rất quan trọng. Nếu dung sai quá chặt, việc lắp ráp máy sẽ khó khăn và có thể gây biến dạng chi tiết, dẫn đến giảm tuổi thọ. Ngược lại, nếu dung sai quá lỏng, các chi tiết sẽ có khe hở lớn, gây ra rung động, tiếng ồn và mài mòn nhanh. Việc kiểm soát sai lệch vị trí tương đối giữa các chi tiết, như giữa nắp và thân hộp khi sử dụng chốt định vị, là yếu tố sống còn để đảm bảo hoạt động trơn tru của hệ thống truyền động cơ khí. Hiểu và áp dụng đúng các tiêu chuẩn thiết kế (TCVN, ISO) về dung sai là chìa khóa để đạt được chất lượng sản phẩm mong muốn.

III. Bí Quyết Tính Toán Phân Phối Tỷ Số Truyền Hiệu Quả Cho Hệ Thống CSTKM

Việc tính toán và phân phối tỷ số truyền là một bước nền tảng và tối quan trọng trong bất kỳ đồ án CSTKM nào. Nó quyết định trực tiếp đến hiệu suất, kích thước và chi phí của toàn bộ hệ thống truyền động cơ khí. Mục tiêu là chọn được động cơ điện phù hợp và phân bổ tỷ số truyền chung một cách hợp lý qua các bộ truyền (như bộ truyền đai, bộ truyền bánh răng) để đạt được số vòng quay và mô-men xoắn cần thiết tại trục công tác.

Quá trình này bắt đầu bằng việc xác định công suất cần thiết và số vòng quay sơ bộ của động cơ. Theo tài liệu (), công suất động cơ được chọn phải thỏa mãn các điều kiện về tải trọng và hiệu suất toàn hệ thống. Ví dụ, với tải trọng thay đổi theo bậc, việc tính toán công suất cần thiết đòi hỏi sự cân nhắc kỹ lưỡng về hiệu suất truyền động của từng thành phần như hiệu suất nối trục đàn hồi, hiệu suất bộ truyền bánh răng và hiệu suất ổ lăn. Một ví dụ điển hình là việc chọn động cơ 4A180S4Y3 với công suất 22 kW và vận tốc quay 1470 v/p để đáp ứng yêu cầu của hệ thống. Sau đó, phân phối tỷ số truyền chung (ví dụ: u = 20) qua hộp giảm tốc 2 cấp đồng trục và bộ truyền đai là một nghệ thuật kỹ thuật. Trong tài liệu (), tỷ số truyền hộp giảm tốc 2 cấp đồng trục được tính toán để tận dụng tối đa khả năng tải của từng cấp, với công thức đặc biệt cho u1 = uh - √ 3 uh .1,5 - 1. Việc phân chia tỷ số truyền giữa cấp nhanh và cấp chậm (ví dụ: u1 = 5.5 và u2 = 3.64) ảnh hưởng trực tiếp đến kích thước, độ bền và hiệu quả của các bánh răng và trục truyền.

Cuối cùng, việc lập bảng đặc tính chi tiết về công suất (kW), tỷ số truyền (u), số vòng quay (vòng/phút) và mô-men xoắn (Nmm) trên mỗi trục (trục Động cơ, Trục I, II, III, IV) là cực kỳ quan trọng. Bảng này không chỉ cung cấp cái nhìn tổng thể về sự phân bố tải trọng mà còn là cơ sở để tính toán chi tiết máy trong các phần tiếp theo của Thuyết Minh Đồ Án CSTKM. Mỗi con số trong bảng này đều là kết quả của các phép tính toán chính xác và là điểm khởi đầu cho việc kiểm tra bền từng bộ phận, đảm bảo rằng toàn bộ hệ thống có thể hoạt động ổn định và tin cậy dưới các điều kiện vận hành đã định.

3.1. Xác Định Công Suất Động Cơ Và Hiệu Suất Truyền Động Tối Ưu

Xác định công suất động cơ là bước khởi đầu quan trọng trong Thuyết Minh Đồ Án CSTKM. Nó đòi hỏi sự phân tích kỹ lưỡng về hiệu suất truyền động của toàn bộ hệ thống. Hiệu suất này là tích của hiệu suất của từng bộ phận: hiệu suất nối trục đàn hồi, hiệu suất bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng (cho từng cấp), hiệu suất bộ truyền đai, và hiệu suất ổ lăn. Theo tài liệu (), các giá trị hiệu suất này cần được chọn một cách hợp lý để tính công suất cần thiết một cách chính xác. Sau khi có số vòng quay trên trục công tác (ví dụ: nlv=35 vòng/phút), và chọn tỷ số truyền sơ bộ của hệ thống (ví dụ: tỉ số truyền của hộp giảm tốc 2 cấp từ 8-40 và tỉ số truyền đai từ 2-5), có thể xác định số vòng quay sơ bộ của động cơ. Việc lựa chọn động cơ điện phải dựa trên việc so sánh các thông số kỹ thuật (công suất, vận tốc quay, cosφ) từ các bảng tra cứu (Phụ lục P 1.3, trang 237 tài liệu ()), đảm bảo rằng động cơ không chỉ đáp ứng yêu cầu công suất mà còn hoạt động trong vùng hiệu quả nhất.

3.2. Phân Phối Tỷ Số Truyền Và Lựa Chọn Bộ Truyền Đai Bánh Răng

Việc phân phối tỷ số truyền là một kỹ thuật then chốt trong thiết kế cơ khí. Sau khi xác định tỷ số truyền chung của hệ dẫn động, cần phân bổ nó một cách hợp lý cho các bộ truyền khác nhau, thường là bộ truyền đai và hộp giảm tốc. Đối với hộp giảm tốc 2 cấp đồng trục, theo bảng 3.1 trang 43 tài liệu (), tỷ số truyền của từng cấp (u1, u2) được tính toán để tối ưu hóa khả năng tải và kích thước. Việc chọn bộ truyền đai phù hợp (ví dụ: đai hình thang loại B như trong tài liệu ()) yêu cầu tính toán các thông số bộ truyền như vận tốc đai, đường kính bánh đai, chiều dài dây đai, và số dây đai Z. Các yếu tố như hệ số tải trọng động (Kd), hệ số góc ôm (Cα), và hệ số chiều dài đai (CL) đều ảnh hưởng đến khả năng truyền tải của bộ truyền đai. Sự cân nhắc kỹ lưỡng giữa bộ truyền đai và bộ truyền bánh răng đảm bảo toàn bộ hệ thống truyền động cơ khí hoạt động hiệu quả và tin cậy, là một phần không thể thiếu trong Thuyết Minh Đồ Án CSTKM.

IV. Hướng Dẫn Thiết Kế Chi Tiết Máy Trong Đồ Án Cơ Sở Thiết Kế Máy Chuyên Sâu

Phần trọng tâm của bất kỳ Thuyết Minh Đồ Án CSTKM nào chính là thiết kế chi tiết máy. Đây là nơi các nguyên lý cơ sở thiết kế máy được áp dụng một cách cụ thể để tạo ra các bộ phận chức năng, đảm bảo hệ thống truyền động cơ khí hoạt động ổn định và bền bỉ. Từ việc lựa chọn vật liệu kỹ thuật phù hợp cho đến việc tính toán bền từng chi tiết như bánh răng, trục truyền, ổ lăn và khớp nối, mỗi bước đều đòi hỏi sự chính xác và tuân thủ các tiêu chuẩn thiết kế (TCVN, ISO). Quá trình này không chỉ là áp dụng công thức mà còn là nghệ thuật cân bằng giữa hiệu suất, chi phí và khả năng chế tạo máy.

Việc thiết kế bộ truyền đai và bộ truyền bánh răng là một ví dụ điển hình. Đối với bộ truyền đai, các thông số như loại đai (ví dụ: đai hình thang loại B), đường kính bánh đai, chiều dài dây đai và số dây đai cần được xác định dựa trên công suất động cơ và tỷ số truyền. Sau đó, các lực tác dụng lên trục như lực căng ban đầu (Fo) và lực tác dụng lên trục (Fr) phải được tính toán kỹ lưỡng để đảm bảo độ bền. Đối với bộ truyền bánh răng, việc chọn vật liệu (ví dụ: thép 45 tôi cải thiện), xác định ứng suất cho phép (tiếp xúc và uốn), và kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc và độ bền uốn là các bước không thể bỏ qua. Theo tài liệu (*), các hệ số như hệ số tải trọng (KH), hệ số dạng răng (YF), và hệ số kể đến sự trùng khớp của răng (Yε) đóng vai trò quan trọng trong việc đánh giá độ bền của bánh răng.

Thiết kế trục truyền là một khía cạnh khác đòi hỏi sự tỉ mỉ. Việc chọn vật liệu (ví dụ: thép 45) và xác định sơ bộ đường kính trục là điểm khởi đầu. Sau đó, phân tích lực tác dụng lên bộ truyền (lực vòng, lực hướng tâm, lực dọc trục) từ các bánh răng và bộ truyền ngoài là cần thiết để xác định đường kính các đoạn trục và kiểm nghiệm độ bền trục (mỏi và tĩnh). Chọn và kiểm nghiệm then cũng là một phần không thể thiếu để đảm bảo truyền mô-men xoắn hiệu quả. Cuối cùng, tính toán ổ lăn và nối trục hoàn thiện quá trình thiết kế chi tiết máy, đảm bảo rằng mỗi bộ phận được lựa chọn và tính toán tối ưu cho điều kiện làm việc của nó, góp phần vào sự thành công của Thuyết Minh Đồ Án CSTKM.

4.1. Thiết Kế Bộ Truyền Bánh Răng Trụ Thẳng Chọn Vật Liệu Kiểm Nghiệm Bền

Trong đồ án CSTKM, thiết kế bộ truyền bánh răng trụ thẳng là một phần phức tạp nhưng cực kỳ quan trọng. Bước đầu tiên là chọn vật liệu phù hợp; theo tài liệu (), thép 45 tôi cải thiện thường được ưu tiên do khả năng chịu tải và độ bền. Sau đó, xác định ứng suất cho phép (tiếp xúc và uốn) dựa trên giới hạn mỏi và số chu kỳ làm việc cơ sở là rất quan trọng. Tính toán sơ bộ khoảng cách trục (aw) theo công thức (6.15a) tài liệu () là cơ sở để xác định các thông số ăn khớp khác như modul pháp (mn) và số răng (z). Tiếp theo là kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc và độ bền uốn. Các hệ số phức tạp như ZM (cơ tính vật liệu), ZH (hình dạng bề mặt tiếp xúc), Yε (trùng khớp răng), YF (dạng răng), và hệ số tải trọng (KH, KF) (theo CT (6.39) và (6.45) tài liệu (*)) đều phải được tính toán chính xác. Việc kiểm tra bền đảm bảo rằng bánh răng có thể chịu đựng tải trọng trong suốt thời gian phục vụ đã định mà không bị hỏng.

4.2. Tính Toán Thiết Kế Trục Truyền Và Kiểm Nghiệm Độ Bền Mỏi Tĩnh

Việc tính toán thiết kế trục truyền là một khâu then chốt trong Thuyết Minh Đồ Án CSTKM. Sau khi chọn vật liệu (ví dụ: thép 45) và xác định sơ bộ đường kính trục dựa trên mô-men xoắn và ứng suất xoắn cho phép, cần phải phân tích lực tác dụng lên bộ truyền một cách chi tiết. Các lực vòng, lực hướng tâm và lực dọc trục từ các bánh răng, bộ truyền đai hoặc bộ truyền xích sẽ tạo ra mô-men uốn và lực cắt trên trục truyền. Việc lập sơ đồ phân tích lực và sơ đồ thiết kế sơ bộ giúp xác định phản lực tại các gối đỡ và đường kính các đoạn trục một cách chính xác. Cuối cùng, kiểm nghiệm độ bền trục bao gồm độ bền mỏi và độ bền tĩnh. Hệ số an toàn về mỏi (ví dụ: [s] = 1,5…2,5) được tính toán dựa trên giới hạn mỏi của vật liệu, hệ số tập trung ứng suất và biên độ ứng suất. Độ bền tĩnh được kiểm tra để đề phòng biến dạng dẻo quá lớn hoặc gãy đột ngột khi quá tải. Việc đảm bảo các mặt cắt đều thỏa mãn điều kiện bền dập và cắt của then cũng là một phần không thể thiếu.

4.3. Lựa Chọn Và Tính Toán Ổ Lăn Nối Trục Đảm Bảo Hiệu Suất Lâu Dài

Trong đồ án CSTKM, lựa chọn và tính toán ổ lăn cùng với nối trục là hai yếu tố quyết định đến tuổi thọ và hiệu suất của hệ thống. Đối với ổ lăn, việc xác định tải trọng tác dụng lên các ổ (hướng tâm và dọc trục) là bước quan trọng. Theo tài liệu (*), nếu có lực dọc trục, cần chọn ổ bi đỡ-chặn phù hợp (ví dụ: 7210 cho trục I, 46306 cho trục II, 36209 cho trục III). Các hệ số e, X, Y được chọn dựa trên tỷ số lực dọc trục và hướng tâm (Fa/Fr) để tính tải trọng quy ước. Sau đó, kiểm tra khả năng tải động và kiểm tra tải tĩnh là cần thiết để đảm bảo ổ lăn đủ bền cho thời gian làm việc yêu cầu. Đối với nối trục, việc chọn loại nối trục (ví dụ: nối trục vòng đàn hồi) dựa trên mô-men xoắn và đường kính trục động cơ cũng như trục đầu là rất quan trọng. Cuối cùng, kiểm nghiệm sức bền dập của vòng đàn hồi và sức bền chốt đảm bảo rằng nối trục có thể truyền tải hiệu quả mà không bị hỏng.

V. Tối Ưu Hóa Lắp Ráp Máy Và Ứng Dụng Phần Mềm CAD CAE Trong Đồ Án CSTKM

Để hoàn thiện một Thuyết Minh Đồ Án CSTKM chất lượng cao, việc tối ưu hóa lắp ráp máy và ứng dụng các phần mềm CAD/CAE là những yếu tố không thể thiếu. Một thiết kế tốt không chỉ dừng lại ở các tính toán lý thuyết mà còn phải đảm bảo khả năng chế tạo máy và lắp ráp máy một cách hiệu quả trong thực tế. Điều này đòi hỏi sự cân nhắc kỹ lưỡng từ khâu thiết kế thân máy, lựa chọn bu lông, cho đến việc quy định dung sai và lắp ghép cho từng chi tiết. Mục tiêu là giảm thiểu sai sót, tiết kiệm thời gian và chi phí trong quá trình sản xuất.

Phần mềm CAD/CAE như SolidWorks, Inventor, AutoCAD Mechanical và đặc biệt là Ansys đã cách mạng hóa quy trình tính toán và thiết kế cơ khí. Các công cụ này cho phép mô phỏng kỹ thuật chi tiết, phân tích ứng suất và biến dạng của các bộ phận phức tạp trước khi chúng được chế tạo máy. Ví dụ, việc phân tích ứng suất và biến dạng trên khung máy hay bánh răng trong môi trường ảo giúp các kỹ sư dễ dàng phát hiện các điểm yếu tiềm ẩn và thực hiện tối ưu hóa thiết kế. Điều này không chỉ nâng cao độ tin cậy của sản phẩm mà còn rút ngắn chu kỳ phát triển. Việc tích hợp phân tích ứng suất với Ansys có thể kiểm tra các điều kiện bền của chi tiết dưới nhiều tải trọng khác nhau, cung cấp dữ liệu định lượng cho việc kiểm tra bền và đảm bảo an toàn lao động trong thiết kế.

Ngoài ra, các chi tiết phụ như chốt định vị, nắp ổ, cửa thăm, nút thông hơi, nút tháo dầu, que thăm dầu và vòng móc cũng đóng vai trò quan trọng trong việc hoàn thiện và vận hành hộp giảm tốc. Mỗi chi tiết này đều cần được thiết kế và lựa chọn theo các tiêu chuẩn thiết kế (TCVN, ISO) cụ thể, đảm bảo tính năng và khả năng lắp ráp máy dễ dàng. Việc lập bảng tổng kết bu lông và bảng dung sai lắp ghép chi tiết, như được trình bày trong tài liệu (*), là bước cuối cùng để hệ thống có thể hoạt động trơn tru. Thuyết Minh Đồ Án CSTKM cần trình bày rõ ràng cách các công cụ và quy trình này được áp dụng để đạt được một thiết kế tối ưu, sẵn sàng cho sản xuất.

5.1. Thiết Kế Thân Máy Bu Lông Và Các Chi Tiết Phụ Từ Yêu Cầu Đến Thực Tiễn

Trong Thuyết Minh Đồ Án CSTKM, thiết kế thân máy là một quá trình quan trọng, quyết định đến độ cứng vững và khối lượng tổng thể của hộp giảm tốc. Theo tài liệu (*), vật liệu phổ biến cho vỏ hộp là gang xám GX15-32, do có tính đúc tốt và khả năng chịu tải phù hợp. Các kích thước vỏ hộp như chiều dày thân, nắp, gân tăng cứng, và đường kính bu lông nền, bu lông cạnh ổ đều được tính toán theo các công thức thực nghiệm và tiêu chuẩn thiết kế. Ví dụ, chiều dày thân hộp (δ) có thể được xác định bằng công thức δ = 0,03a + 3. Các chi tiết phụ như chốt định vị, nắp ổ, cửa thăm, nút thông hơi, nút tháo dầu, que thăm dầu, vòng móc và vít tách nắp cũng cần được thiết kế và lựa chọn cẩn thận dựa trên chức năng và yêu cầu lắp ráp máy. Chẳng hạn, chốt định vị hình côn đảm bảo độ đồng tâm giữa nắp và thân hộp, trong khi nút thông hơi điều hòa áp suất bên trong hộp khi làm việc. Tất cả những chi tiết này đều góp phần vào khả năng chế tạo máy và vận hành hiệu quả của sản phẩm cuối cùng.

5.2. Dung Sai Và Lắp Ghép Quyết Định Chất Lượng Sản Phẩm Cơ Khí Cuối Cùng

Chất lượng của sản phẩm cơ khí, đặc biệt trong các hệ thống truyền động cơ khí, phụ thuộc rất nhiều vào việc áp dụng chính xác dung sai và lắp ghép. Trong Thuyết Minh Đồ Án CSTKM, mỗi chi tiết có yêu cầu lắp ghép khác nhau. Ví dụ, vòng trong ổ lăn chịu tải tuần hoàn nên thường được lắp ghép theo hệ thống trục lắp trung gian (k6) để tránh trượt. Vòng ngoài của ổ lăn không quay, chịu tải cục bộ, thường được lắp lỏng (H7) để dễ di chuyển dọc trục khi nhiệt độ thay đổi. Bánh răng lắp trên trục yêu cầu độ chính xác cao nên chọn lắp ghép H7/k6. Nắp ổ và thân hộp cần dễ tháo lắp, điều chỉnh nên chọn lắp lỏng H7/e8. Chốt định vị cần lắp chặt P7/h6 để đảm bảo độ đồng tâm và không bị sút. Các loại then cũng có dung sai riêng cho chiều rộng (P9/h8, Js9/h8) và chiều cao (h11). Việc tuân thủ tiêu chuẩn thiết kế (TCVN, ISO) về dung sai và lắp ghép như trong bảng dung sai lắp ghép tài liệu (*) là yếu tố then chốt để đảm bảo khả năng lắp ráp máy chính xác, hoạt động trơn tru và kéo dài tuổi thọ của thiết bị.

5.3. Mô Phỏng Kỹ Thuật Với SolidWorks Ansys Cho Phân Tích Ứng Suất

Việc ứng dụng phần mềm CAD/CAE đã trở thành một phần không thể thiếu trong Thuyết Minh Đồ Án CSTKM hiện đại. Các công cụ như SolidWorks và Ansys cung cấp khả năng mô phỏng kỹ thuật tiên tiến, giúp kỹ sư dễ dàng thực hiện phân tích ứng suất và kiểm tra hành vi của các chi tiết máy dưới các điều kiện tải trọng khác nhau. SolidWorks hỗ trợ mạnh mẽ cho việc thiết kế 3D và tạo bản vẽ kỹ thuật chi tiết, trong khi Ansys là công cụ hàng đầu cho phân tích phần tử hữu hạn (FEM). Với Ansys, có thể mô phỏng sự phân bố ứng suất, biến dạng, và tối ưu hóa thiết kế để đảm bảo độ bền và giảm thiểu vật liệu. Ví dụ, việc mô phỏng phân tích ứng suất trên bánh răng hoặc trục truyền giúp xác định các vùng chịu ứng suất cao, từ đó đưa ra các điều chỉnh thiết kế hợp lý. Các kết quả từ mô phỏng này cung cấp dữ liệu quan trọng cho việc kiểm tra bền và đánh giá an toàn lao động trong thiết kế, giúp người làm đồ án đưa ra quyết định thiết kế tối ưu và chính xác hơn.

VI. Tổng Kết Giá Trị Thuyết Minh Đồ Án CSTKM Và Xu Hướng Phát Triển Mới

Một Thuyết Minh Đồ Án CSTKM: Tính Toán & Thiết Kế không chỉ là một tài liệu hoàn chỉnh mà còn là minh chứng cho năng lực toàn diện của người kỹ sư trong việc giải quyết các bài toán kỹ thuật phức tạp. Nó tổng hợp kiến thức từ cơ sở thiết kế máy, nguyên lý thiết kế máy, đến quy trình thiết kế cơ khí chi tiết. Qua việc thực hiện đồ án, người học không chỉ nắm vững cách tính toán chi tiết máy, kiểm tra bền các bộ phận như bánh răng, trục truyền, ổ lăn, mà còn rèn luyện kỹ năng phân tích ứng suất, lựa chọn vật liệu kỹ thuật và tối ưu hóa thiết kế.

Giá trị cốt lõi của đồ án cơ sở thiết kế máy nằm ở khả năng kết nối lý thuyết với thực tiễn. Nó buộc người học phải tư duy hệ thống, cân nhắc các yếu tố từ công suất động cơ, tỷ số truyền, đến dung sai lắp ghép và an toàn lao động trong thiết kế. Tài liệu gốc đã thể hiện một cách rõ ràng từng bước của quá trình này, từ xác định công suất động cơ đến thiết kế thân máy và các chi tiết phụ. Đây là một tài liệu học thuật giá trị, cung cấp một khuôn mẫu cho việc viết báo cáo đồ án chuyên nghiệp và khoa học. Nó cho thấy cách các phép tính toán, lựa chọn, và kiểm nghiệm được thực hiện dựa trên các tiêu chuẩn thiết kế (TCVN, ISO) và tài liệu tham khảo uy tín, đảm bảo tính chính xác và độ tin cậy của thiết kế.

Trong tương lai, xu hướng phát triển của Thuyết Minh Đồ Án CSTKM sẽ ngày càng gắn liền với công nghệ 4.0. Việc tích hợp sâu hơn các phần mềm CAD/CAE tiên tiến, trí tuệ nhân tạo (AI) và học máy (Machine Learning) vào quá trình tối ưu hóa thiết kế sẽ trở nên phổ biến hơn. Điều này sẽ cho phép các kỹ sư khám phá nhiều phương án thiết kế hơn, dự đoán hiệu suất chính xác hơn và giảm thiểu rủi ro. Các mô hình mô phỏng kỹ thuật phức tạp hơn, có khả năng xử lý các điều kiện môi trường khắc nghiệt và tương tác đa vật lý, sẽ mở ra những cánh cửa mới cho việc chế tạo máy và lắp ráp máy hiệu quả hơn. Mục tiêu cuối cùng là tạo ra các hệ thống cơ khí thông minh, bền vững và tiết kiệm năng lượng, đóng góp vào sự phát triển bền vững của ngành công nghiệp. Việc liên tục cập nhật kiến thức và kỹ năng trong lĩnh vực này là yếu tố then chốt cho sự thành công của các kỹ sư cơ khí tương lai.

6.1. Vai Trò Của Đồ Án Cơ Sở Thiết Kế Máy Trong Đào Tạo Kỹ Sư Cơ Khí

Đồ án cơ sở thiết kế máy đóng vai trò là một cột mốc quan trọng trong chương trình đào tạo kỹ sư cơ khí. Nó không chỉ là bài tập cuối kỳ mà còn là cơ hội để sinh viên tổng hợp và áp dụng toàn bộ kiến thức đã học về nguyên lý thiết kế máy, cơ học vật liệu, và sức bền vật liệu. Qua đồ án, sinh viên được rèn luyện kỹ năng tính toán chi tiết máy, lựa chọn vật liệu kỹ thuật, phân tích ứng suất, và tối ưu hóa thiết kế. Khả năng lập báo cáo đồ án một cách khoa học, trình bày các tính toán và quyết định kỹ thuật một cách rõ ràng, mạch lạc là một kỹ năng mềm cực kỳ cần thiết cho công việc sau này. Nó cũng giúp sinh viên làm quen với quy trình thiết kế cơ khí chuẩn mực, từ phân tích yêu cầu thiết kế đến kiểm tra bền và lắp ráp máy. Những kinh nghiệm thu được từ việc hoàn thành một Thuyết Minh Đồ Án CSTKM chất lượng cao là nền tảng vững chắc cho sự phát triển nghề nghiệp của các kỹ sư tương lai.

6.2. Hướng Đi Mới Tối Ưu Hóa Thiết Kế Và Tiềm Năng Công Nghệ 4.0

Tương lai của Thuyết Minh Đồ Án CSTKM và ngành kỹ thuật cơ khí đang hướng tới việc tối ưu hóa thiết kế sâu rộng hơn, đặc biệt với sự hỗ trợ của Công nghệ 4.0. Sự phát triển của phần mềm CAD/CAE như SolidWorks và Ansys đã mở ra khả năng mô phỏng kỹ thuật phức tạp, từ phân tích ứng suất đến mô phỏng động lực học. Các thuật toán tối ưu hóa ngày càng thông minh, kết hợp với Trí tuệ Nhân tạo (AI), cho phép khám phá hàng ngàn phương án thiết kế chỉ trong thời gian ngắn, giúp tìm ra giải pháp tối ưu nhất về hiệu suất, trọng lượng và chi phí. Công nghệ in 3D (Additive Manufacturing) cũng đang thay đổi cách chúng ta chế tạo máy, cho phép tạo ra các hình dạng phức tạp mà trước đây không thể thực hiện được. Việc tích hợp dữ liệu cảm biến từ các hệ thống đang hoạt động để liên tục cải tiến và tối ưu hóa thiết kế trong các vòng lặp phản hồi cũng là một xu hướng mạnh mẽ. Những tiến bộ này không chỉ nâng cao chất lượng và độ bền của sản phẩm mà còn giúp đẩy nhanh quy trình thiết kế cơ khí, mang lại hiệu quả kinh tế đáng kể.

Trích đoạn nội dung tài liệu

PHẦN 1: XÁC ĐỊNH CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN 1. Chọn hiêu suất của hệ thống:  Hiệu suất truyền động:  Với: : hiệu suất nối trục đàn hồi : hiệu suất bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng 1. : hiệu suất bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng 2. : hiệu suất bộ truyền đai : hiệu suất ổ lăn.

Vì tải trọng thay đổi theo bậc nên ta có công suất động cơ: 1. Tính công suất cần thiết:  Công suất cần thiết: 1. Xác định số vòng quay sơ bộ của động cơ:  Số vòng quay trên trục công tác: nlv=35 (vòng/phút)  Chọn sơ bộ tỷ số của hệ thống: Với tỉ số truyền của hộp giảm tốc 2 cấp(8÷40) và tỉ số truyền đai (2÷5)  Số vòng quay sơ bộ của động cơ: (vòng/phút) Đồ án CSTKM ( Phương án số 9) GVHD: TS. Chọn động cơ điện:  Động cơ điện có thông số phải thỏa mãn:  Tra bảng phụ lục P 1.3 trang 237 tài liệu (*) ta chọn: % Kiểu động cơ Công suất kW Vận tốc quay (v/p) Cosφ 4A180S4Y3 22,0 1470 0,90 90 1.

PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN:  Tỷ số truyền chung của hệ dẫn động:  Tra bảng 3.1 trang 43 Tài liệu (*) ta chọn tỷ số truyền hộp giảm tốc 2 cấp đồng trục: uh = u1. u2 (u1 , u2 là tỷ số truyền cấp nhanh và cấp chậm) Đối với hộp giảm tốc đồng trục, để sử dụng hết khả năng tải của cặp bánh răng cấp nhanh ta chọn u1 theo công thức : u1 = uh - √ 3 uh .1,5 - 1 Chọn giá trị ❑ = 1,5 ba 1 uh 20 Suy ra u2 = = = 3,64 u1 5.5  Vậy tỷ số truyền của bộ truyền đai 1. BẢNG ĐẶC TRỊ: SVTH: Trang 2 Đồ án CSTKM ( Phương án số 9) GVHD: TS. Phân phối công suất trên các trục:     1.

Tính toán số vòng quay trên các trục:    1. Tính toán moomen xoắn trên các trục:      SVTH: Trang 3 Đồ án CSTKM ( Phương án số 9) GVHD: TS. Bảng đặc tính: Trục Động cơ I II III IV Thông số Công suất (kW) 19,6 19,21 18,64 18,08 17 Tỷ số truyền u 4,47 4,47 2 Số vòng quay 1470 1470 329 74 35 (vòng/phút) Momen xoắn 127 333,4 124 799,7 541 069,9 2 333 297,3 4 638 571,4 (Nmm) SVTH: Trang 4 Đồ án CSTKM ( Phương án số 9) GVHD: TS. PHẦN 2 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT MÁY I.

Chọn loại đai Với thông số trên, ta chọn đai loại Ƃ với các thông số hình học: Bảng 2.1: Kích thước bộ truyền đai Kích thước tiết Diện tích Đường kính Chiều dài Kí diện Loại đai tiết diện A, bánh đai nhỏ giới hạn l, hiệu bt b h yo mm2 d1, mm mm Đai hình thang Ƃ 14 17 10,5 4,0 138 140-280 800-6300 thường II. Tính các thông số bộ truyền Chọn d1 = 160 mm + Tính vận tốc đai: v = π d1n1/60000 = 24,54 m/s < 25m/s + Đường kính bánh đai lớn: d2 = d1.(1 - 0,02) |u - u| + Sai lệch tỉ số truyền: Δu= t .100 % = 0,049 % <3% u + Định khoảng cách trục sơ bộ (B4.d2 = 553mm + Tính chiều dài dây theo asb : π ( d 1 + d 2 ) ( d 2 - d 1 )2 L=2a+ + 2 4a π (160 + 570 ) (570 - 160 )2 = 2.553 ¿ ¿ Chọn L = 2500mm v + Nghiệm số vòng chạy của đai trong 1 giây: i = = 9,81 < 10 L + Tính a theo L tiêu chuẩn: { √[ ] } 2 1 π ( d1 + d2 ) π ( d1 + d2 ) 2 a= L- + L- - 2 ( d2 - d1) 4 2 2 { √[ ] } 2 1 π (160 + 570 ) π (160 + 570 ) 2 = 2500 - + 2500 - - 2 ( 570 - 160 ) = 644 mm 4 2 2 ¿ ¿ + Khoảng cách trục phải thỏa mãn điều kiện: 0,55 ( d 1 + d 2 ) + h < a < 2 ( d 1 + d 2 ) ⇔ 0,55 ( 160 + 570 ) + 10,5 < 644 < 2 ( 160 + 570 ) ⇔ 412 < 569,37 < 1460 SVTH: Trang 5 Đồ án CSTKM ( Phương án số 9) GVHD: TS. + Góc ôm bánh dẫn: d2 - d1 570 - 160 α1 = π - =π- = 2,5 (rad) ≈ 143,50 > 1200 a 644 III. Xác định số dây đai z 13,83.0,95 Trong đó: Kd =1,1 -hs tải trọng động (B 4.7) [Po]=5,9 Kw - công suất cho phép (B 4.19) Cα=0,9 - hs góc ôm (B4.15) CL=1,02-hs chiều dài đai (B 4.16) Cu =1,14 -hs tỉ số truyền (B 4.17) Cz=0,95 -hs phân bố tải lên các dây (B 4.

Lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục 780 P K d 780.1,1 + Lực căng ban đầu: Fo = + Fv = + 107,2 = 286,3 (N) v Cα z 24,54.3 Trong đó lực căng phụ: Fv = qm.24,542=107,2 (N) α + Lực tác dụng lên trục: Fr = 2.2: Thông số bộ truyền đai Đường kính bánh đai d1=160mm, d2=570mm Chiều dài dây đai L=2500mm Số dây đai Z=3 Chiều rộng bánh đai B= 63 mm Lực căng ban đầu F0= 286,3 N Lực tác dụng lên trục Fr = 1631,4 N 2. THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG:  Thông số kĩ thuật: - Thời gian phục vụ: L=6 năm. - Quay 1 chiều, tải va đập nhẹ, 250 ngày/ năm, 2 ca/ngày, 8 tiếng/ ca. - Cặp bánh răng cấp nhanh (bánh răng trụ răng thẳng) :  Tỷ số truyền : ubn= 4,47  Số vòng quay trục dẫn: n1=1470 (vòng/phút)  Momen xoắn T trên trục dẫn: T1= 124 799,7 Nmm - Cặp bánh răng cấp chậm (bánh răng trụ răng thẳng) :  Tỷ số truyền: ubc= 4,47 SVTH: Trang 6 Đồ án CSTKM ( Phương án số 9) GVHD: TS.

 Số vòng quay trục dẫn: n2= 329 (vòng/phút).  Momen xoắn T trên trục dẫn: T2= 541 069,9 Nmm 2. Cặp bánh răng trụ răng thẳng cấp chậm: 2. Chọn vật liệu: Do bộ truyền có tải trọng trung bình, không có yêu cầu gì đặc biệt.1 tài liệu (*) ta chọn vật liệu cặp bánh răng như sau:  Bánh chủ động: thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB241…285 có σb1=850Mpa, σch1=580Mpa, ta chọn độ rắn bánh nhỏ HB1=260HB.

 Bánh bị động: thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB192…240 có σb2=750Mpa, σch1=450Mpa, ta chọn độ rắn bánh nhỏ HB2=230HB. Xác định ứng suất cho phép:  Số chu kì làm việc cơ sở: - - - Tuổi thọ: Tuổi thọ:  Số chu kì làm việc tương đương, xác định theo sơ đồ tải trọng tĩnh là : - - Ta thấy nên chọn để tính toán. - Suy ra SVTH: Trang 7 Đồ án CSTKM ( Phương án số 9) GVHD: TS.  ỨNG SUẤT CHO PHÉP: Theo bảng 6.2 tài liệu (*) với thép 45, tôi cải thiện:  Giới hạn mỏi tiếp xúc: ; SH=1,1 - Bánh chủ động: - Bánh bị động:  Giới hạn mỏi uốn: - Bánh chủ động: - Bánh bị động:  Ứng suất tiếp xúc cho phép : - Tính toán sơ bộ : với (Thép 45 tôi cải thiện) nên -  Ứng suất uốn cho phép : Với (do quay 1 chiều), – tra bảng 6.2 tài liệu (*) và  ỨNG SUẤT QUÁ TẢI CHO PHÉP: - SVTH: Trang 8 Đồ án CSTKM ( Phương án số 9) GVHD: TS.

Xác định sơ bộ khoảng cách trục: Theo công thức (6.15a) tài liệu (*) ta có: Với:  Ka=49,5: hệ số phụ thuộc vào vật liệu cặp bánh răng và loại răng (Bảng 6.  T2= 541 069,9 Nmm: momen xoắn trên trục bánh chủ động.  ;  :trị số phân bố không đều tải trọng trên chiều rông vành răng. Với tra bảng 6.

 Với kết quả aw tính được ta chọn khoảng cách trục tiêu chuẩn aw=315mm. Xác định các thông số ăn khớp:  , theo bảng trị số tiêu chuẩn 6.8 tài liệu (*) chọn  Chọn sơ bộ góc nghiêng răng  Theo (6.31) tài liệu (*) số răng bánh nhỏ: lấy z1=23 (răng)  Số răng bánh lớn: (răng)  Do đó tỉ số truyền thực : 2. Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc: Theo công thức (6.33) tài liệu (*) ứng suất tiếp xúc trên mặt răng làm việc: Trong đó: SVTH: Trang 9 Đồ án CSTKM ( Phương án số 9) GVHD: TS.  bw : ChiÒu réng vµnh r¨ng bw = ba .315 = 126 (mm)  ZM=274 Mpa1/3 : hệ số kể đến cơ tính vật liệu của các bánh răng ăn khớp (Bảng 6.

 ZH: hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc: Theo công thức (6.34) tài liệu (*)  : Hệ số kể dến sự trùng khớp của răng, xác định như sau: - Do đó theo công thức (6.36a) tài liệu (*):  KH - hệ số tải trọng khi tính tiếp xúc: Theo CT (6.39) tài liệu (*): - : hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng.40) tài liệu (*), vận tốc vòng của bánh chủ động:. Trong đó đường kính vòng lăn bánh chủ động. - Với v=1,98 (m/s) < 2,5 (m/s) theo bảng 6.13 tài liệu (*) dùng cấp chính xác 9 ta chọn .42) tài liệu (*), ta có: với : hệ số kể đến ảnh hưởng của các sai số ăn khớp (bảng 6.15 tài liệu (*)); g0=82: hệ số kể đến ảnh hưởng của sai lệch bước răng bánh 1 và 2 (bảng 6. - SVTH: Trang 10 Đồ án CSTKM ( Phương án số 9) GVHD: TS.1) với v=1,98 (m/s) < 5 (m/s), Zv=1, với cấp chính xác động học là 9, chọn cấp chính xác về mực tiếp xúc là 8, khi đó cần gia công độ nhám Ra=2,5μm do đó ZR=0,95; với vòng đỉnh bánh răng da<700mm, KxH=1, do đó theo (6.1a) tài liệu (*): Như vậy từ (1) và (2) ta có: , cặp bánh răng đảm bảo độ bền tiếp xúc 2.

Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn: Theo công thức 6.44 ta có F1 = 2T1KFYYYF1/(bwdw1m) (MPa) F2 = F1.YF2/YF1 (MPa) Trong đó: T2 =541069,9: Mô men xoắn trên bánh chủ động, (Nmm) m=5 : Mô đun pháp tuyến, (mm) bw = 126 : Chiều rộng vành răng, (mm) dw1 = 115 : Đường kính vòng lăn bánh chủ động, (mm) Y = 0,57 : Hệ số kể đến sự trùng khớp của răng, Y = 1/ Y = 1 : Hệ số kể đến độ nghiêng của răng, Y = 1 - /140 YF1, YF2 : Hệ số dạng răng của bánh 1 KF : Hệ số tải trọng khi tính về uốn Số răng tương đương: zv1 = z1/cos3 = 23/cos30 = 23 zv2 = z2/cos3 = 103/cos30 = 103 Tra bảng 6.18 ta được: SVTH: Trang 11 Đồ án CSTKM ( Phương án số 9) GVHD: TS. YF1 = 4 ; YF2 = 3,6 Theo công thức 6.45 ta có KF = KF.