Thiết kế đồ án chi tiết máy

TS VĂN HỮU THỊNH (Chủ biên) TS NGUYỄN MINH KỲ THIẾT KẾ ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY TS Văn Hữu Thịnh (Chủ biên) TS Nguyễn Minh Kỳ THIẾT KẾ ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH[.]

TS VĂN HỮU THỊNH (Chủ biên) - TS NGUYỄN MINH KỲ

THIẾT KẾ ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY

TS Văn Hữu Thịnh (Chủ biên)

TS Nguyễn Minh Kỳ

THIẾT KẾ

ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY

NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH - 2016

GIỚI THIỆU

Nhằm giúp sinh viên có tài liệu để nghiên cứu và thực hiện đồ án môn học Nguyên lý – Chi tiết máy (Mã môn học PMMD310423) trong chương trình đào tạo – 150 tín chỉ (CTĐT - 150TC) các ngành về Cơ khí

của Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP HCM, các tác giả đã biên soạn tài liệu tham khảo Thiết kế đồ án chi tiết máy

Tài liệu này giới thiệu kết cấu và trình tự thiết kế các hệ dẫn động

cơ khí, các chi tiết máy có công dụng chung

Đây cũng là công cụ hỗ trợ sinh viên thực hiện đồ án tốt nghiệp về lĩnh vực thiết kế máy, đồng thời có thể giúp cho các kỹ sư, cán bộ kỹ thuật có thêm tài liệu tham khảo khi tính toán, thiết kế và tra cứu các chi

tiết máy có công dụng chung

Trong quá trình biên soạn và in ấn, tài liệu khó tránh khỏi thiếu sót, các tác giả rất mong nhận được những ý kiến đóng góp về nội dung và hình thức để tài liệu ngày càng hoàn thiện hơn

Các tác gi ả

TS Văn Hữu Thịnh

TS Nguy ễn Minh Kỳ

M ỤC LỤC

Giới thiệu 3

Mục lục 5

Chương 1: NỘI DUNG THIẾT KẾ ĐỒ ÁN 9

1.1 Nội dung thiết kế đồ án chi tiết máy 9

1.2 Đặc điểm tính toán thiết kế chi tiết máy 14

1.3 Tài liệu thiết kế (theo TCVN 3819-83) 14

C hương 2: TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC – CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN 23

2.1 Phân loại và phạm vi sử dụng HGT 23

2.2 Chọn động cơ 28

2.3 Phân phối tỉ số truyền 33

C hương 3: TRUYỀN ĐỘNG ĐAI 43

3.1 Trình tự thiết kế đai dẹt 46

3.2 Trình tự thiết kế đai thang 54

3.3 Trình tự thiết kế đai nhiều chêm 62

3.4 Trình tự thiết kế đai răng 67

C hương 4: BỘ TRUYỀN XÍCH 83

4.1 Trình tự thiết kế xích con lăn và xích răng 85

4.2 Các ví dụ 101

C hương 5: TRUYỀN ĐỘNG BÁNH RĂNG 109

5.1 Chọn vật liệu 111

5.2 Xác đinh ứng suất tiếp xúc cho phép và ứng suất uốn cho phép 113

5.3 Trình tự thiết kế bộ truyền bánh răng trụ 117

5.4 Bộ truyền bánh răng trụ dịch chỉnh 130

5.5 Trình tự thiết kế bộ truyền bánh răng côn 135

5.6 Các ví dụ 144

Chương 6: TRUYỀN ĐỘNG TRỤC VÍT 165

6.1 Chọn vật liệu 167

6.2 Xác định ứng suất cho phép 169

6.3 Tính toán truyền động trục vít về độ bền 171

6.4 Tính nhiệt truyền động trục vít 179

6.5 Thí dụ 183

C hương 7: TRỤC - THEN 187

7.1 Chọn vật liệu 188

7.2 Tính thiết kế trục 189

7.3 Tính kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi 199

7.4 Tính kiểm nghiệm trục về độ tĩnh 205

7.5 Tính kiểm nghiệm trục về độ cứng 205

7.6 Then 208

7.7 Thí dụ 212

C hương 8: Ổ LĂN 219

8.1 Chọn loại ổ lăn 220

8.2 Chọn cấp chính xác ổ lăn 223

8.3 Chọn kích thước ổ lăn 224

8.4 Khả năng quay nhanh của ổ 235

8.5 Trình tự tính toán lựa chọn ổ 237

8.6 Thí dụ 237

C hương 9: THIẾT KẾ KẾT CẤU CHI TIẾT MÁY VÀ BÔI

TRƠN HỘP GIẢM TỐC 241

9.1 Cấu tạo một số chi tiết máy trong và ngoài hộp giảm tốc 241

9.2 Cấu tạo hộp giảm tốc đúc 259

9.3 Bôi trơn hộp giảm tốc 274

C hương 10: DUNG SAI, LẮP GHÉP CÁC CHI TIẾT TRONG HỘP GIẢM TỐC 281

10.1 Chọn cấp chính xác 281

10.2 Chọn kiểu lắp 282

PH Ụ LỤC ĐỘNG CƠ 291

PH Ụ LỤC Ổ LĂN 315

PH Ụ LỤC VÒNG PHỚT 337

TÀI LI ỆU THAM KHẢO 350

8

Chương 1

1.1 N ỘI DUNG THIẾT KẾ ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY

Các chi tiết máy có công dụng chung được sử dụng ở hầu hết các máy và thiết bị công nghiệp, các dây chuyền công nghiệp Vì vậy, nắm

vững trình tự thiết kế chi tiết máy có vai trò rất quan trọng trong thiết kế máy nói chung và đồ án môn học chi tiết máy nói riêng

Chi tiết máy được thiết kế ra phải thỏa mãn các yêu cầu kỹ thuật, làm việc ổn định trong suốt thời gian phục vụ đã định với chi phí chế tạo

và sử dụng thấp nhất Ngoài ra còn có các yêu cầu khác, chẳng hạn như kích thước nhỏ gọn, làm việc êm, hình thức đẹp,…

Xuất phát từ các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật vừa nêu, thiết kế chi tiết máy bao gồm các nội dung sau:

a Xác định nguyên tắc hoạt động và chế độ làm việc của máy dự định thiết kế

b Lập sơ đồ chung toàn máy và các bộ phận máy thỏa mãn các yêu cầu cho trước

c Xác định lực hoặc mô men tác dụng lên các bộ phận máy và đặc tính thay đổi của tải trọng

d Chọn vật liệu thích hợp nhằm sử dụng một cách có lợi nhất tính

chất đa dạng và khác biệt của vật liệu để nâng cao hiệu quả và

độ tin cậy làm việc của máy

e Thực hiện các tính toán động học, lực, độ bền và các tính toán khác nhằm xác định kích thước của chi tiết máy, bộ phận máy

và toàn máy

f Thiết kế kết cấu các chi tiết máy, bộ phận máy và toàn máy thỏa mãn các chỉ tiêu về khả năng làm việc đồng thời đáp ứng các yêu cầu công nghệ và lắp ghép

g Lập thuyết minh, các hướng dẫn về sử dụng và sửa chữa máy

Với nội dung như trên, rõ ràng rằng thiết kế máy là công việc rất

phức tạp, đòi hỏi những hiểu biết sâu về lý thuyết và thực hành Tuy nhiên, trong phạm vi của đồ án môn học chi tiết máy, nội dung thiết kế

tập trung vào các hệ thống dẫn động băng tải, xích tải, thùng trộn,… (ví

dụ như đề đồ án chi tiết máy dưới đây) Ở đây đã cho trị số và đặc tính tải

trọng, vận tốc và các thông số cần thiết khác, do vậy người thiết kế không cần thiết phải thực hiện các nội dung a, b và c nêu trên và như vậy

nội dung thiết kế đồ án chỉ còn bao gồm các bước:

1 Chọn động cơ điện và phân phối tỉ số truyền

2 Tính toán thiết kế các bộ truyền

3 Tính toán thiết kế các trục của hộp giảm tốc

4 Tính và chọn ổ lăn, then bằng

5 Thiết kế kết cấu vỏ hộp và các chi tiết của hộp giảm tốc

6 Vẽ bản vẽ lắp hộp giảm tốc (khổ giấy A0)

7 Vẽ bản vẽ chế tạo một chi tiết của hộp giảm tốc

8 Viết thuyết minh trình bày các kết quả tính toán và ghi chú

những điểm cần thiết

Để minh họa về đầu đề đồ án môn học Chi tiết máy, chúng tôi giới thiệu một dạng đầu đề thiết kế đồ án của Trường ĐH SPKT TP HCM như sau:

TRƯỜNG ĐHSPKT TP HCM

Khoa: Cơ khí Chế tạo máy

Bộ môn: Cơ sở thiết kế máy

ĐỒ ÁN MÔN HỌC NGUYÊN LÝ – CHI TIẾT MÁY

THI ẾT KẾ HỆ DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ (Đề số: 02 Phương án: )

Sinh viên thực hiện:

Giáo viên hướng dẫn:

4 Bộ truyền xích

5 Bộ phận công tác – Băng tải

Hình 2 Sơ đồ tải trọng

2 Số liệu thiết kế

• Lực vòng trên băng tải (F) : (N)

• Vận tốc tang tải (v) : (m/s)

• Đường kính tang tải (D) : (mm)

• Số năm làm việc (a) : (năm)

II YÊU C ẦU

1 Một bản thuyết minh về tính toán

2 M ột bản vẽ chi tiết (A3)hoặc 01 bản vẽ nháp hình chiếu bằng

của bản vẽ lắp (giấy kẽ ly)

3 M ột bản vẽ lắp hộp giảm tốc (A0)

III N ỘI DUNG THUYẾT MINH

1 Tìm hiểu hệ thống truyền động cơ khí

2 Chọn động cơ điện và phân phối tỉ số truyền

3 Tính toán thiết kế các chi tiết máy

• Tính toán các bộ truyền ngoài hộp giảm tốc (HGT)

• Tính toán các bộ truyền trong HGT

• Tính toán thiết kế trục và then

• Tính toán và chọn ổ lăn

• Chọn thân hộp, bu lông và các chi tiết phụ khác

4 Chọn dầu bôi trơn và lập bảng dung sai lắp ráp

5 Tài liệu tham khảo

IV TI ẾN ĐỘ THỰC HIỆN

01 - Nhận đề đồ án môn học (ĐAMH)

- Phổ biến nội dung, yêu cầu ĐAMH

02 - Tìm hiểu hệ thống truyền động trong cơ khí

- Tính toán chọn động cơ và phân phối tỉ số truyền

03

- Tính toán thiết kế bộ truyền ngoài HGT (một trong

hai bộ truyền sau):

1.2 ĐẶC ĐIỂM TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CHI TIẾT MÁY

- Tính toán xác định kích thước chi tiết máy thường tiến hành theo hai bước: tính thiết kế và tính kiểm nghiệm Trong đó, tính thiết kế thường được đơn giản hóa và mang tính gần đúng Từ các kết cấu và kích thước đã chọn, bước tính kiểm nghiệm sẽ quyết định lần cuối giá trị của các thông số và kích thước cơ bản

của chi tiết máy

- Bên cạnh việc sử dụng các công thức chính xác, trong tính toán thiết kế còn áp dụng các công thức kinh nghiệm Các công thức kinh nghiệm này thường cho trong một phạm vi rộng, do đó khi

sử dụng cần cân nhắc lựa chọn cho phù hợp với trường hợp cụ

thể của đề tài thiết kế

- Cần dựa vào các quan hệ kết cấu để chọn trước một số thông số, trên cơ sở đó xác định các thông số còn lại Mặt khác nên kết

hợp tính toán với vẽ hình để xác định một số kích thước (chẳng

hạn vẽ hình để xác định độ dài các đoạn trục khi tính mô men

uốn tác dụng lên trục)

- Tính toán thiết kế chi tiết máy nên chọn đồng thời một số phương án để tính toán, so sánh, trên cơ sở đó xác định phương

án hợp lý hơn cho đề tài

- Nắm vững và ứng dụng công nghệ thông tin phục vụ tự động hóa quá trình thiết kế chi tiết máy mang ý nghĩa quan trọng và

cấp thiết

Trong quá trình thiết kế, để thực hiện đúng bản vẽ lắp HGT, bản vẽ chi tiết, người thiết kế cần nắm vững các quy định về tài liệu thiết kế

1.3 TÀI LI ỆU THIẾT KẾ (THEO TCVN 3819-83)

Tài liệu thiết kế được chia thành các dạng sau đây:

- Bản vẽ (bản vẽ chung, bản vẽ lắp, bản vẽ lắp đặt, bản vẽ chi

tiết, )

- Bảng kê

- Bản thuyết minh

- Điều kiện kỹ thuật

Và các tài liệu khác liên quan đến sử dụng, sửa chữa, bảo dưỡng máy,…

Bản vẽ lắp và bản vẽ chế tạo thường được vẽ với tỷ lệ 1:1 Với các

bản vẽ chung cũng như bản vẽ chế tạo các chi tiết có kích thước lớn (chẳng hạn vỏ hộp giảm tốc), có thể sử dụng một trong các tỷ lệ thu nhỏ sau đây: 1:2; 1:2,5; 1:4; 1:5; 1:10; 1:15; 1:20; 1:25; 1:40; 1:50 Để thể

hiện các yếu tố kết cấu nhỏ (rãnh thoát đá mài, góc lượn,…), ta có thể sử

dụng một trong các tỷ lệ phóng to sau đây: 2:1; 4:1; 5:1; 10:1; 20:1; 40:1; 50: 1 Số lượng các mặt cắt chỉ nên đủ để diễn tả hoàn toàn kết cấu của các chi tiết hoặc bộ phận máy

Khung tên bản vẽ (theo TCVN 3821-83):

Khung tên được đặt phía dưới, góc bên phải bản vẽ Theo TCVN 3821-83, ngoài khung tên còn dùng khung phụ và tổng số ô trên hai khung này lên đến 29, để ghi 29 nội dung khác nhau Với thiết kế môn

học, thiết kế tốt nghiệp và trong trường hợp cần ghi đơn giản, có thể sử

dụng khung tên cho trong bảng 1.2, ở đó không ghi khung phụ và lược

bớt một số ô

Nội dung ghi trong các ô của khung tên (số của ô ghi trong dấu ngoặc đơn) như sau (ngoài 8 nội dung đã ghi trực tiếp trên khung tên): 1: tên gọi sản phẩm (thí dụ: hộp giảm tốc; bánh răng,…);

2: kí hiệu bản vẽ: dùng hệ thống các con số để kí hiệu Thí dụ trên

bản vẽ chung ghi 03.06.01, thì kí hiệu này biểu thị: 03 – số đề thiết kế, 06 – số phương án, 01 – kí hiệu bản vẽ chung; hoặc nếu trên khung tên của

bản vẽ lắp hộp giảm tốc ghi 03.06.02 thì con số 02 – kí hiệu hộp giảm tốc trên bản vẽ chung;

3: kí hiệu vật liệu chi tiết (chỉ ghi ô này trên bản vẽ chi tiết);

4: số thứ tự của tờ (đối với các tài liệu thiết kế chỉ có một tờ thì ô này để trống);

5: số lượng chung của các bản vẽ (chỉ ghi ô này vào tờ thứ nhất của tài liệu thiết kế);

6: tên trường và lớp sinh viên;

7: tên sản phẩm theo đầu đề hoặc đề tài thiết kế

Trong ô “khối lượng” ghi khối lượng sản phẩm tính bằng kg mà không ghi đơn vị đo

Khung tên này thống nhất cho tất cả các loại bản vẽ Khi dùng khổ

giấy 11 (A4) thì khung tên được đặt ở cạnh ngắn của tờ giấy

1.3.2 B ảng kê

Bảng kê được ghi trên khổ giấy 11 (A4) cho từng đơn vị lắp, tổ hợp

và bộ (tài liệu) Thông thường, bảng kê bào gồm: tài liệu, tổ hợp, đơn vị

lắp, chi tiết, sản phẩm tiêu chuẩn, sản phẩm khác, vật liệu và bộ tài liệu kèm theo (tài liệu sử dụng, lắp đặt, thay thế, dự phòng, dụng cụ và phụ tùng, bao gói,…) Tuy nhiên theo TCVN 3824-83, tùy theo kết cấu của

sản phẩm, có thể bỏ bớt các nội dung trên Với các thiết kế môn học, ghi

bảng kê theo mẫu trên bảng 1.3, gồm ba nội dung: đơn vị lắp, chi tiết và

từng loại tiêu chuẩn, ghi lần lượt tên các sản phẩm cùng loại (chẳng hạn

ổ lăn, chi tiết ghép bằng ren,…) Trong phạm vi của loại sản phẩm, ghi tên gọi sản phẩm theo vần chữ cái (thí dụ bu lông, vít, vít cấy,…) trong cùng một tên gọi sản phẩm ghi lần lượt theo kí hiệu chỉ thứ tự tiêu chuẩn tăng dần và sau cùng theo thứ tự tăng dần của các thông số hoặc kích thước cơ bản (thí dụ mô men đối với khớp nối, đường kính bu lông,…) Ghi các cột trên bảng kê như sau:

a) Trong cột “Vị trí” ghi số thứ tự các phần cấu thành sản phẩm (chẳng hạn các chi tiết trong hộp giảm tốc) được lập trong bảng

kê (ghi theo số thứ tự đã ghi trên bản vẽ các đơn vị lắp)

b) Trong cột “Kí hiệu” ghi kí hiệu bản vẽ các phần cấu thành sản

phẩm (chẳng hạn ghi 03.06.02.01 – kí hiệu bản vẽ bánh răng trong hộp giảm tốc, đề số 3, phương án 6) Trong phần “Sản

phẩm tiêu chuẩn” không ghi cột này

c) Trong cột “Tên gọi” ghi tên sản phẩm Riêng phần “Sản phẩm tiêu chuẩn” còn ghi thêm kí hiệu quy ước tương ứng với tiêu chuẩn (chẳng hạn ghi: bu lông M12 × 50.36 TCVN 1890-76)

d) Trong cột “Số lượng” ghi số lượng các phần cấu thành của sản

phẩm được lập bảng kê

e) Trong cột “Vật liệu” ghi kí hiệu vật liệu theo TCVN về vật liệu f) Trong cột “Chú thích” ghi các chỉ dẫn phụ nhằm tạo điều kiện thuận lợi cho việc lập kế hoạch và tổ chức sản xuất sản phẩm

Phần khung tên phía dưới bảng ghi (Bảng 1.3) về cơ bản giống cách ghi các ô ở khung tên bản vẽ, chỉ khác ở chỗ không có ô (3), trên ô (4) có ghi số thứ tự của tờ bảng kê (nếu bảng kê chỉ có 1 tờ thì không ghi

ô này) và trên ô (5) ghi số lượng chung của các bảng kê

Các tờ của bảng kê được đóng thành tập riêng hoặc ghép với thuyết minh

Bảng 1.2 Khung tên bản vẽ

Bảng 1.3 Bảng kê và khung tên

1.3.3 B ản vẽ lắp

Bản vẽ lắp hộp giảm tốc hay tốc độ (được gọi chung là bộ phận máy) được thực hiện sau khi đã hoàn thiện sơ đồ động và đã xác định được toàn bộ các kích thước cơ bản của các chi tiết cũng như phác thảo

bản vẽ chung Bản vẽ lắp bộ phận cần thể hiện tổng thể về kết cấu, vị trí tương đối, nguyên lý làm việc của cơ cấu điều khiển,…

Về mặt kết cấu, bộ phận máy phải thỏa mãn một số yêu cầu sau đây: a) Kích thước nhỏ gọn

Kích thước bộ phận máy liên quan đến các yếu tố kích thước đã được lựa chọn như khe hở giữa các chi tiết quay và đứng yên, vị trí tương đối của các chi tiết trong không gian, chẳng hạn hộp giảm tốc sẽ gọn nhất khi các trục của nó nằm trên đỉnh của một đa giác (tam giác đối với hộp

tốc độ 3 trục, và tứ giác đối với hộp tốc độ 4 trục)

b) Tháo lắp đơn giản

c) Cơ cấu điều khiển, định vị và điều chỉnh phải đơn giản

d) Các chi tiết truyền động, ổ và khớp nối cần được bôi trơn, dễ dàng

thực hiện điều chỉnh trong quá trình lắp cũng như trong sử dụng e) Có tính công nghệ, tính kinh tế và độ tin cậy trong sử dụng, các chi tiết cần được thay thế dễ dàng, thuận tiện

f) Hình dáng đơn giản, đẹp

Để thỏa mãn các yêu cầu trên, khi phác thảo bộ phận máy cần đề ra

một số phương án kết cấu, so sánh và chọn ra phương án thích hợp, trên

cơ sở đó mới tiến hành bản vẽ lắp

Sau khi thể hiện bản vẽ lắp hai hoặc ba hình chiếu, phối hợp với các mặt cắt và hình cắt riêng, cần lưu ý thời gian hoàn thành đúng

1.3.3.1 Ghi kích thước trên bản vẽ lắp

Tất cả kích thước ghi trên bản vẽ lắp đều ghi theo kích thước thực, bao gồm:

a) Kích thước khuôn khổ của bộ phận máy (dài, rộng, cao)

kèm theo hệ thống lắp và kiểu lắp Ví dụ: bánh răng lắp trên trục

45 H7 / m6

- Đường kính vòng trong, vòng ngoài ổ lăn kèm theo kiểu lắp của chi tiết lắp với ổ lăn tiêu chuẩn Ví dụ: vòng trong với trục45K6

φ và vòng ngoài với vỏφ100 H7

- Đường kính và kiểu lắp phối hợp đối với các mặt lắp ghép có cùng kích thước danh nghĩa nhưng dùng các kiểu lắp khác nhau c) Kích thước liên kết bao gồm đường kính kèm theo kiểu lắp của

trục ra và vào (kích thước Ф), chiều dài của đầu trục nằm ngoài

hộp giảm tốc, đường kính và tọa độ của các tâm lỗ để lắp bu lông nền trên bệ máy, khoảng cách từ tâm trục đến mặt tựa của

đế hộp và chiều dày đế hộp Ngoài ra, với bánh răng cần ghi thêm môđun, số răng và hướng răng

1.3.3.2 L ập khung tên, đánh số vị trí và lập bảng thống kê các chi ti ết cấu thành bộ phận máy

a) Khung tên, theo TCVN 3821-83 nằm ở góc dưới bên phải bản

vẽ lắp

b) Đánh số vị trí các chi tiết trên bản vẽ lắp

Nên tiến hành theo một quy ước nào đó để tiện lợi cho việc tìm

kiếm các chi tiết, đồng thời số thứ tự chỉ vị trí cần tương ứng với số thứ

tự ghi trong bảng kê của đơn vị lắp ấy Khi đánh số vị trí, cần chú ý

những điểm sau đây:

+ Số vị trí được ghi trên hình chiếu chính hoặc hình cắt của chúng + Đường dóng từ chi tiết cần đánh số vị trí, được nối với một đoạn

gạch đậm, trên đó ghi số vị trí Các đoạn gạch đậm này nằm ngoài đường bao, được bố trí theo những cột đứng hoặc nằm ngang

+ Số vị trí được ghi một lần trên bản vẽ (cho phép ghi lặp lại số vị trí của các chi tiết giống nhau nếu cần thiết)

+ Đối với các nhóm chi tiết cố định, ở một vị trí xác định (thí dụ nhóm chi tiết gồm bu lông, đai ốc, vòng đệm,…) có thể dùng

một đường dóng chung với số vị trí khác nhau ghi theo cột dọc + Khổ chữ số vị trí phải lớn hơn khổ chữ số chú thích ghi trên bản

vẽ lắp

+ Lập bảng kê các chi tiết cấu thành bộ phận máy Bảng kê các chi

tiết được lập ngay trên khung tên của bản vẽ lắp Tuy nhiên,

theo TCVN 3824 – 83, bảng kê có thể lập trên các tờ riêng cho

từng bản vẽ lắp hay đơn vị lắp Bảng kê là tài liệu thiết kế chính,

để tập hợp tài liệu thiết kế và lập kế hoạch sản phẩm

lợi khi vẽ, thông thường cần ưu tiên chọn tỷ lệ 1:1, nếu không được sẽ

chọn tỷ lệ 1:2 hoặc 1:2,5 Chú ý là bản vẽ lắp hộp giảm tốc được vẽ thành ba hình chiếu trên cùng một khổ giấy A0

1.3.4 B ản vẽ chi tiết

Bản vẽ chi tiết dùng để chế tạo và kiểm tra chi tiết, phải thể hiện đầy đủ hình dạng, độ lớn và chất lượng chế tạo của chi tiết Nội dung của

bản vẽ chi tiết bao gồm những phần sau:

- Hình biểu diễn gồm có tất cả các hình chiếu, hình cắt, mặt cắt,…

thể hiện một cách rõ ràng hình dạng và kết cấu của chi tiết

- Kích thước gồm có tất cả những kích thước cần thiết cho việc chế

tạo và kiểm tra chi tiết, thể hiện đầy đủ độ lớn của chi tiết

- Yêu cầu kỹ thuật gồm có nhám bề mặt, sai lệch giới hạn của kích thước, sai lệch về hình dạng và vị trí bề mặt, yêu cầu về nhiệt luyện

và các yêu cầu kỹ thuật khác thể hiện chất lượng của chi tiết

- Khung tên gồm có tên gọi chi tiết, vật liệu chế tạo chi tiết, tỷ lệ

của bản vẽ, kí hiệu của bản vẽ và tên cùng chữ ký của những người có trách nhiệm đối với bản vẽ Những nội dung đó cần thiết cho việc quản lý bản vẽ

1.3.5 T ập thuyết minh

Tập thuyết minh (khổ giấy A4) trình bày trên một mặt: chừa lề trái 2,5 cm, lề phải 1 cm, trên và dưới 1,5 cm, font chữ Times New Roman,

cỡ chữ 13

- Bìa theo mẫu (xem phụ lục)

- Nội dung thuyết minh bao gồm:

a) Đầu đề đồ án môn học

b) Chọn động cơ điện – phân phối tỉ số truyền

c) Thiết kế bộ truyền đai thang hoặc xích (tùy theo đầu đề)

d) Thiết kế bộ truyền đai thang hoặc xích (tùy theo đầu đề)

e) Thiết kế 2 bộ truyền của hộp giảm tốc

f) Thiết kế các trục của hộp giảm tốc

g) Tính và chọn ổ lăn, then bằng

h) Tính các yếu tố của HGT, chọn nối trục, vật liệu bôi trơn

i) Lập bảng ghi các chi tiết máy tiêu chuẩn

23

Chương 2 TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC –

2.1 PHÂN LOẠI VÀ PHẠM VI SỬ DỤNG HỘP GIẢM TỐC

Hộp giảm tốc (HGT) là cơ cấu truyền động bằng ăn khớp trực tiếp,

có tỉ số truyền không đổi và được dùng để giảm tốc độ quay và tăng mômen xoắn

Có rất nhiều loại HGT, được phân chia theo các đặc điểm chủ yếu sau:

- Số cấp: một cấp, hai cấp, ba cấp,…

- Theo loại truyền động: HGT bánh răng trụ, HGT bánh răng côn

hoặc côn – trụ, HGT trục vít, trục vít – bánh răng hoặc bánh răng – trục vít

1 HGT bánh răng trụ

Có ưu điểm tuổi thọ cao, hiệu suất cao, kết cấu đơn giản

- HGT bánh răng trụ 1 cấp: được sử dụng khi tỉ số truyền u ≤ 7 (răng nghiêng, răng chữ V), u ≤ 5 (răng thẳng)

Hình 2.1 H ộp giảm tốc bánh răng trụ 1 cấp

- HGT bánh răng trụ 2 cấp với u từ 8 đến 40 Chúng được bố trí theo 3 sơ đồ:

• Sơ đồ HGT khai triển:

 Ưu điểm: Đơn giản nhất

 Nhược điểm: Các bánh răng bố trí không đối xứng so với các ổ,

do đó làm tăng sự phân bố không đều tải trọng trên chiều dài răng

• Sơ đồ HGT phân đôi (hình 2.3a và 2.3b): Công suất được phân đôi ở cấp nhanh hoặc cấp chậm trong đó HGT phân đôi cấp nhanh được dùng nhiều hơn

• Sơ đồ HGT đồng trục:

 Ưu điểm: Giảm bớt chiều dài của HGT

 Nhược điểm: Khả năng tải của cấp nhanh không dùng hết, khó bôi trơn ổ trục ở giữa hộp

Hình 2.2 Sơ đồ HGT khai triển

Hình 2.3a Sơ đồ HGT phân đôi cấp chậm

- Hộp giảm tốc bánh răng côn 1 cấp có u ≤ 3 (răng côn răng

thẳng) và u ≤ 6 (răng côn răng nghiêng hoặc răng cung tròn)

- HGT bánh răng côn – trụ hai cấp có u = 8 ÷ 15; còn đối với HGT côn - trụ 3 cấp có u = 25 ÷ 75

HGT bánh răng côn – trụ có nhược điểm:

Hình 2.6a Sơ đồ HGT trục vít 1 cấp

Hình 2.6b Sơ đồ HGT trục vít 2 cấp

- Trục vít đặt thẳng đứng: thường được dẫn động bằng động cơ có

mặt bích (tham khảo phụ lục bảng P1.1 ÷ P1.3) đặt trên vỏ hộp

- HGT trục vít 2 cấp được sử dụng khi tỉ số truyền u = 70 ÷ 2500

So với HGT bánh răng, HGT trục vít có ưu điểm:

- Kích thước HGT nhỏ hơn nhưng có thể thực hiện u lớn

Sử dụng HGT bánh răng hành tinh có ưu điểm:

- Giảm được khối lượng và kích thước HGT

- Hiệu suất cao

Có rất nhiều loại sơ đồ HGT bánh răng hành tinh:

Hình 2.7 Sơ đồ HGT bánh răng hành tinh

Chọn động cơ được tiến hành theo các bước sau đây:

- Tính công suất cần thiết của động cơ

- Xác định sơ bộ số vòng quay sơ bộ nsb của động cơ

- Tra bảng (Phụ lục P1.0 ÷ P1.4) chọn động cơ có Pđc và tốc độ quay nđc thỏa mãn điều kiện:

c sb đ

1 Tính công su ất cần thiết của động cơ

Thông số đầu vào của đề đồ án chi tiết máy: sơ đồ động hệ thống

dẫn động, bộ phận công tác (băng tải, vít tải, thùng trộn,…), sơ đồ tải

trọng, số năm làm việc và các thông số đầu vào theo một trong các dạng sau:

Tốc độ quay của trục công tác n (v/ph) x

Để xác định công suất cần thiết của động cơ, ta tiến hành tính:

- Công suất trên trục công tác F vt

P1000

- Khi tính ta thay Ft =Fhoặc 2F (tùy theo đề đồ án)

- Trường hợp tải trọng không đổi, công suất tính: Pt =P

Hình 2.8 Sơ đồ tải trọng

Trường hợp tải trọng thay đổi, công suất được tính như sau:

với η – hiệu suất chung của hệ thống dẫn động

- Đối với hệ thống lắp nối tiếp, hiệu suất chung xác định theo

với η = η η η1 2 .3 là hiệu suất của các bộ truyền và của các cặp ổ trong hệ thống dẫn động chọn theo Bảng 2.1

31

Bảng 2.1 Trị số hiệu suất của các loại bộ truyền và ổ

Tên g ọi Hi ệu suất η của bộ truyền hoặc ổ

Chú thích: Trị số hiệu suất của các bộ truyền bánh răng cho trong

bảng ứng với cấp chính xác 8 và 9 Khi dùng bộ truyền kín với cấp chính xác 6 hoặc 7 thì tăng trị số trong bảng lên 1 – 1,5%

2 Xác định sơ bộ số vòng quay của động cơ

- Tỉ số truyền chung của hệ thống dẫn động:

1 2 3

trong đó: u=u u u 1 2 3 là tỉ số truyền của từng bộ truyền của hệ

thống dẫn động Có thể sơ bộ chọn theo Bảng 2.2 (nên chọn trị số nhỏ để các bộ truyền có kích thước nhỏ gọn)

Bảng 2.2 Tỉ số truyền nên dùng cho các bộ truyền trong hệ

Lo ại truyền động T ỉ số truyền u nên dùng

v – vận tốc vòng (dài) của bộ phận công tác (băng tải, xích tải) (m/s);

D – đường kính của tang (mm);

33

p – bước xích của xích tải (mm);

z – số răng đĩa xích tải

Số vòng quay sơ bộ của động cơ:

sb

Chọn tốc độ quay nđc của động cơ thỏa điều kiện (2.1)

Khi chọn tốc độ quay của động cơ càng nhanh thì kích thước, giá thành và khối lượng động cơ càng nhỏ Tuy nhiên khi đó tỉ số truyền chung sẽ tăng lên, dẫn đến kích thước, khối lượng và giá thành hệ thống truyền động tăng Vì vậy trong thiết kế nên cân đối hai yếu tố trên, đồng

thời cần dựa vào sơ đồ của hệ thống dẫn động cần thiết kế để chọn tốc độ quay của động cơ Cho nên đối với hệ dẫn động gồm bộ truyền đai hoặc xích + HGT 2 cấp (dạng khai triển, phân đôi, đồng trục, bánh răng nón –

trụ) nên chọn tốc độ của động cơ nđc≈ 1500 v/ph, còn HGT bánh răng –

trục vít và trục vít – bánh răng thường chọn nđ c ≈3000 v/ph

2.3 PHÂN PH ỐI TỈ SỐ TRUYỀN

Phân phối tỉ số truyền các bộ truyền trong HGT phải thỏa mãn các điều kiện về kích thước bao, khối lượng và vấn đề bôi trơn Để giải bài toán phân phối tỉ số truyền, hợp lý hơn cả là xuất phát từ một số chỉ tiêu quan trọng nhất để xây dựng các hàm mục tiêu và chọn phương pháp thích hợp để giải bài toán tối ưu đa mục tiêu thỏa mãn đồng thời các chỉ tiêu quan trọng đó Tuy nhiên trong khuôn khổ của đồ án môn học, chúng tôi chỉ trình bày một số công thức thực nghiệm nhằm giúp việc tính toán thiết kế được đơn giản

- Hộp giảm tốc khai triển, có thể chọn:

u =(1, 2 1, 3)u÷ theo điều kiện HGT được bôi trơn ngâm dầu (2.10)

0,6438

Trong đó: un – tỉ số truyền cấp nhanh

uc – tỉ số truyền cấp chậm

uh – tỉ số truyền HGT (uh =u un c)

Sử dụng (2.10): Thỏa điều kiện bôi trơn bằng ngâm dầu, tuy nhiên bánh lớn cấp chậm phải nhúng khá sâu trong dầu gây nên công suất mất mát do khuấy dầu lớn Để HGT có khối lượng nhỏ nhất, ta áp dụng công

thức (2.11)

Theo uh, HGT khai triển có thể chọn như sau:

• uh< 6 dùng HGT 1 cấp

• uh< 16 dùng HGT 2 cấp

• 16 ≤uh< 52 dùng HGT 3 cấp

• uh≥ 52 dùng HGT 4 cấp

- HGT phân đôi (cấp nhanh phân đôi, cấp chậm phân đôi) phân

phối tỉ số truyền có thể chọn như HGT khai triển

- HGT đồng trục: để bảo đảm điều kiện bôi trơn ngâm dầu Tỉ số truyền u được phân phối như sau:

với 6 <uh< 16

- HGT bánh răng côn - trụ: Bộ truyền bánh răng nón là cấp nhanh,

tỉ số truyền un có thể sơ bộ chọn un = (0,22 ÷ 0,28)uh Hệ số nhỏ khi uh có trị số lớn và không nên chọn un> 4

- HGT trục vít – bánh răng: Bộ truyền bánh răng là cấp chậm có

- Số năm làm việc: 5 năm

- Chế độ tải trọng: tải trọng thay đổi theo sơ đồ tải trọng

- Số chiều quay: quay 1 chiều

- Sai lệch cho phép của tỉ số truyền của hệ: u 4%∆ <

- Chế độ làm việc: 1 năm làm việc 300 ngày, 1 ngày 2 ca, số giờ làm việc 8 giờ/ca

Hiệu suất chung:

t ct

Tốc độ quay của trục công tác:

37

Vì u=20, 07 nên ta chọn uđ =2 (để bộ truyền đai thang có kích thước nhỏ gọn)

đ h

Theo yêu cầu bôi trơn hộp giảm tốc bằng phương pháp ngâm dầu,

áp dụng công thức thực nghiệm un =(1, 2 1, 3)u÷ c=1, 3uc

3 2

η = η η η η η =

Tra bảng 2.1 ta được ηbrn = 0,96 (bộ truyền bánh răng côn);

ηbrt = 0,98 (bộ truyền bánh răng trụ); ηnt = 1; ηol = 0,99 (hiệu suất của 1

cặp ổ lăn); ηx = 0,93

Theo điều kiện (2.1) tra phụ lục P1.2, ta chọn động cơ không đồng bộ

3 pha rôto lồng sóc 50 Hz loại 3K132M4 Pđm = 7,5 kW; nđc = 1460 (v/ph)

Kiểm tra điều kiện mở máy theo (2.2):

Khi mở máy, mômen tải không được vượt quá mômen khởi động

của động cơ (T < TK) nếu không động cơ sẽ không chạy Trong các

Catalogue của động cơ đều cho tỉ số TK/Tdn Đây cũng là một số liệu cần

để tham khảo khi chọn động cơ

d mm

dm

TT

2

=