Đồ án thiết kế hệ thống truyền động cơ Khí GVHD:TS Nguyễn Hữu Lộc
TRƯỜNG …………………
KHOA………………………

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Đề tài:
Thiết kế hệ thống truyền động khí
Đề tài :Thiết kế Tời đổi chiều trang - 1 -
Đồ án thiết kế hệ thống truyền động cơ Khí GVHD:TS Nguyễn Hữu Lộc
MỤC LỤC

Lời nói đầu 1
Phần I: Nhịêm vụ, mục đích, u cầu, đặc tính kỉ thuật 2
Phần II : Bảng phân cơng cơng việc 3
Phần III : Phân tích chọn phương án 4
Phần IV: Chọn tang, khớp nối, độnh cơ điện và phân 10
Phần V : Tính tốn truyền động bánh răng 19
Phần VI: Tính tốn trục và tang 30
Phần VII:Định kết cấu trục 44
Phần VIII: Thiết kế ổ lăn 48
Phần IX: Tính tốn và chọn vỏ hộp 52
Phần X : Chọn các chi tiết phụ 54
Phần XI :Dung sai lắp ghép 56
Phần XII :Thiết kế phanh 58
Phần XIII :Kết luận 60
Đề tài :Thiết kế Tời đổi chiều trang - 2 -
Đồ án thiết kế hệ thống truyền động cơ Khí GVHD:TS Nguyễn Hữu Lộc
LỜI NĨI ĐẦU
Trong nhiều thế kỷ qua, từ thời lạc hậu cho đến hiện đại sự vận chuyển, xếp dỡ là một
cơng việc khơng thể thiếu và quan trọng trong nhiều lĩnh vực sản xuất nhằm giảm nhẹ sức lao
động nặng nhọc, tăng năng suất lao động và an tòan. Qua q trình phát triển của khoa học kỹ

+ Đảm bảo sức bền .
+ Vận hành an tồn dể sử dụng , sữa chữa , bảo trì lắp ráp …
+ Thiết kế có tính kinh tế, phù hợp với điều kiện sản xuất hiện có
*Đặc tính kỹ thuật:
Đề tài u cầu thiết kế máy nâng (Tời đổi chiều), nâng tải trọng có khối lượng
là 2000 kg, khơng có u cầu đặt biệt nào về số liệu kỷ thuật.
Trong đồ án này , qua tham khảo nhiều tài liệu về máy nâng chuyển và các
tài liệu liên quan khác. Nhóm thực hiện đồ án nhất trí chọn thiết kế có các chỉ tiêu kỹ thuật
sau:
Tải trọng nâng2000 kg
Chiều cao nâng 12 m.
Vận tốc nâng 12.5(m/phút) .
PHẦN II
BẢNG PHÂN CƠNG CƠNG VIỆC
Nhiệmvụ Phụ
trách
Tuần
Đề tài :Thiết kế Tời đổi chiều trang - 4 -
Đồ án thiết kế hệ thống truyền động cơ Khí GVHD:TS Nguyễn Hữu Lộc
Cơngviệc 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
Chọn đồ án Nhóm X
Phân tích đồ
án
nhóm X
Phân tích thiết
kế
Nhóm X
Vạch kế hoạch Nhóm X
Phân cơng
nhiệm vụ

Động cơ điện xoay chiều được sử dung rộng rải trong cơng nghiệp ,với sức bền
làm việc cao, mơ men khởi động lớn. Bên cạnh đó ta có động cơ điện một chiều: là loại động
cơ điện có khả năng điều chỉnh tốc độ trong phạm vi rộng, khi làm việc bảo đảm khởi động
êm, hãm và đảo chiều dễ dàng, giá thành cao, khi lắp đặt cần thêm bộ chỉnh lưu khá phức tạp.
Trên những ưu khuyết điểm của hai lọai động cơ điện xoay chiều và động cơ điện một chiều
một chiều ta thấy được động cơ điện xoay chiều tuy tính chất thay đổi tốc độ khơng bằng động
cơ điện một chiều nhưng với tính thơng dụng, bền và kinh tế hơn thì những khuyết điểm của
lọai động cơ này vẫn chấp nhận được.
Vậy ta chọn động cơ xoay chiều.
Hộp giảm tốc: Có ba loại, đó là: bộ truyền bánh răng trụ,bộ truyền bánh răng nón và bộ
truyền bánh vít - trục vít
Bộ truyền bánh răng trụ được sử dụng để truyền mơ men từ các trục song song với
nhau, trong đó hộp giảm tốc bánh răng trụ hai cấp được sử dụng nhiều nhất, chúng được bố trí
theo các sơ đồ sau:
+ sơ đồ khai triển: loại này đơn giản nhất nhưng có nhược điểm là các bánh răng bố trí
khơng đối xứng với các ổ, do đó làm tăng sự phân bố khơng đều tãi trọng trên chiều dài răng
+Sơ đồ phân đơi:cơng suất được phân đơi ở cấp nhanh hoặc cấp chậm. Với kết cấu này,
cấp chậm chịu tãi lớn hơn, nên có thể chế tạo với vành răng khá lớn, nhờ vị trí bánh răng đối
xứng với các ổ có thể khắp phục được sự phân bố khơng đều tãi trọng
+Sơ đồ đồng trục: loại này có đặc điểm là đường tâm của trục vào và trục ra trùng nhau,
nhờ đó có thể giảm bớt chiều dài của hộp giãm tốc và nhiều khi giúp cho việc bố trí cơ câu
gọn hơn
Bộ truyền bánh răng nón được dùng để truyen mơ men và chuyễn động giữa các
trục giao nhau, nhưng chế tạo bánh răng khá phức tạp
Bộ tuyền bánh vít - trục vít dùng để truyền mơ men xoắn và chuyễn động giữa các
trục chéo nhau, nhưng chế tạo ren trục vít khá phức tạp
Vậy ta chọn hộp giãm tốc bánh răng trụ hai cấp khai triễn , để phù hợp với
cơ cấu làm việc và giảm vật liệu chế tạo.
Tang: Gồm có hai loại, đó là: tang đơn và tang kép
+ Tang đơn: quấn được nhiều lớp cáp nhưng lúc làm việc tải trọng sẽ bị lắc

2
1. Khớp nối vòng đàn hồi
2. Phanh điện từ
3. B ánh răngtru răng thẳngI
4. Bánhrăngtrụ răng thẳngII:
5. Bánh răng trụrăng thẳngIII
6. Bánh răng trụ răng thẳngVI
7. Khớp nối xích con lăn
8. Tang
9. Động cơ điện
+Ngun tắc hoạt động:
Động cơ điện quay, truyền cơng suất qua khớp nối vòng đàn hồi đến hộp giảm tốc,
nhờ sự ăn khớp của các bánh răng trụ răng thẳng mà cơng suất được truyền qua khớp nối xích
con lăn làm tang quay kéo theo hệ ròng rọc làm việc.
+Ưu điễm: Chế tạo bánh răng dễ dàng, dễ lắp ráp, sữa chữa, và bảo hành.
+Nhược điễm: chế tạo trục phải có độ cứng tốt, khơng đảm bão chịu sự phân bố khơng
đều của tãi trọng.
Đề tài :Thiết kế Tời đổi chiều trang - 7 -
Đồ án thiết kế hệ thống truyền động cơ Khí GVHD:TS Nguyễn Hữu Lộc

+ phương án II:
Sơ đồ động:
Chú thích:
3
6
5
4
1
2


6:Bánh răng cơn III
7:Bánh răng cơn IIII
8: Khớp nối xích con lăn
9: tang
+Ngun tắc hoạt động:
Động cơ điện quay, truyền cơng suất qua khớp nối vòng đàn hồi đến hộp giảm tốc
Bánh răng cơn nhờ sự ăn khớp của các bánh răng cơn truyền mơ men đến khớp nối xích con
lăn làm tang quay kéo theo hệ ròng rọc làm việc.
+ Ưu điễm: Cơ cấc gọn gàng, đãm bão gọn nhẹ cơ cấu
+ Nhược điễm: Chế tạo bánh răng khó khăn, lắp ráp đòi hỏi phải chính xác
* Với ba phương án và sự phân tích vừa nêu trên, ta chọn phương án thứ nhất là phù
hợp với u cầu được đặt ra và phù hợp với điều kiện kinh tế
Vậy ta chọn phương án I.
Số liệu ban đầu:
Tải trọng: Q
O
=2000kg =20000 (N).
Bộ phận mang: Q
m
= 500kg = 5000(N.)
Chiều cao nâng: H = 12( m).
Vận tốc nâng: v
n
= 12.5 (m/phut)
Chế độ làm việc trung bình.

Đề tài :Thiết kế Tời đổi chiều trang - 9 -
Đồ án thiết kế hệ thống truyền động cơ Khí GVHD:TS Nguyễn Hữu Lộc
PHẦN IV
CHỌN TANG, KHỚP NỐI, ĐỘNG CƠ ĐIỆN VÀ

tốt). a =2: Bội suất palăng.
t = 0 : Số ròng rọc đổi hướng.
Với : S
max
=
ta
m
Q
λλ
λ
)1(
)1(
−
−
=6313 (N).
⇒ η
p
= = 0,99
2) Cáp nâng:
Kích thước cáp được chọn dựa vào lực kéo đứt (S
đ
)
S
đ
= S
max
. K =6313*5.5 = 34721 (N)
Với : K =5 : hệ số an tồn bền.
Lực căng lớn nhất trong dây cáp: S
max


+2L
1
+2L
2
+L
3

Với: L
1
: chiều dài thanh tang
Đề tài :Thiết kế Tời đổi chiều trang - 11 -
Đồ án thiết kế hệ thống truyền động cơ Khí GVHD:TS Nguyễn Hữu Lộc
L
2
: chiều dài phần chừa ra để quấn cáp
L2 L2
L1 L1
L'o L'o
L3
Hình biểu diễn
L
3
: Chiều dài phần phân cách giữa hai bên.
+ Chiều dài một nhánh cáp quấn lên tang
l = H.a = 12*2 =24 (m)
H = 12, chiều cao nâng danh nghĩa
a =2, bội suất palăng
+ Số vòng cáp quấn lên một nhánh:
Z =

4
–2*hmin

tgα =150-260*0.07 = 66
với tgα = tg(4
o
) =0.07
h
min
= 260, là khoảng cách tối đa cho phép giữa ròng rọc và tang
Vậy ⇒ L’ = 520+73.6 +26.4 +66 = 668 (mm)
+ Kiểm tra sức bền tang theo cơng thức:
σ
n
=
t
SK
.
max

δ
ϕ
≤ [σ
n
]
Với :
+ Bề dày tang δ =0.02 D
t
+ (6… 10) = 15(mm).
+ t = 8.8 : bước cáp

=2.2 M
dn
Với : + M
dn
=
960
9550
+ M
max
=
960
7*9550*2.2
= 153 (Nm).
Đề tài :Thiết kế Tời đổi chiều trang - 13 -
Đồ án thiết kế hệ thống truyền động cơ Khí GVHD:TS Nguyễn Hữu Lộc
b) Để an tồn khi nâng vật :
Thì : M
max’
= M
max
*K
1
*K
2
Với K
1
= 1.3 ( hệ số an tồn)
K
2
= 1.2 ( hệ số an tồn)

3
3
max
1.0
[ {σ
u
} = 60 80 (MPA).
Với : + K
1
= 1.2
l
o
=
2
21
LL +
=
75
2
6664
=
+

với L
2
= 2 *L
6
= 66
L
1

)(754.1826
2
*2
max
Nm
DS
o
=
Với : + S
max
= 6313 (N), lực căng trên nhánh dây nâng vật
+ D
o
= D
t
+D
c
= 250 + 8 = 258 (mm).
b) để an tồn khi nâng vật:
M
t
’= M
t
*K
1
*K
2
= 2539 (Nm).
Với + K
1

Q: tải trọng phá hỏng
F
t
: lực vòng
+ Ft =
=
03
'
**2
Dn
Mk
t
)(5173
3.196
2539000*2.0*2
N=
+ D
o
=
z
t
/180sin((
=196.3(mm) .
Đề tài :Thiết kế Tời đổi chiều trang - 15 -
Đồ án thiết kế hệ thống truyền động cơ Khí GVHD:TS Nguyễn Hữu Lộc
+ k=0.2
+ M
t
’ = 2539 (Nm)
+ {S} = 7, hệ số an tồn

N
= 4.25 (KW)
+ Hiệu suất của bộ truyền :
+η = η
p
. η
t
. η
0l
4
.η
K
.ηη
mscn
.η
mscc
=0.776
Với: + η
p
= 0.99 : hiệu suất palăng
+ η
t
= 0.96 : hiệu suất tang
+ η
0l
= 0.99 : hiệu suất ổ lăn
+ η
k
= 0.99 :hiệu suất khớp
+ η

n
n
đc
= 960/30.8 = 31.1
Với: n
t
là

Số vòng quay của tang để đảm bảo vận tốc nâng cho trước
n
t
=
)(
.
c
d
t
D
a
n
v
+
π
= 30.8 (vòng/phút)
Theo ( 3.12)-[1], ta có: u
b r 1
= 0.7332 u
0.6438
= 6.7
⇒ Tỷ số truyền cấp thứ hai là : u

= 30.88 (vòng / phút).
Từ đó ta có :
BẢNG PHÂN BỐ TỈ SỐ TRUYỀN
Đề tài :Thiết kế Tời đổi chiều trang - 17 -
Đồ án thiết kế hệ thống truyền động cơ Khí GVHD:TS Nguyễn Hữu Lộc
Trục
Thơng số
I II III
Số vòng quay
(vòng/phút)
960 143.8 30.88
Tỉ số truyền 6.7 4.64
Cơng suất trên trục(KW) 4.98 4.65 4.42
Mơ men xoắn T(Nmm) 48645 309935 1366936
PHẦN V
TÍNH TỐN TRUYỀN ĐỘNG BÁNH RĂNG
I) Chọn vật liệu:
Ta chọn vật liệu cặp bánh răng này vật liệu như nhau, bảng ( 6-1)-[1].
+ Bánh răng nhỏ thép 45, tơi cải thiện có độ rắn HB
1
= 241 285 có δ
b1
=
850 Mpa; δ
ch1
= 850 Mpa.
+ Bánh lớn thép 45, tơi cải thiện đạt độ rắn HB
2
= 192…240 có
2b

H lim1
= 2HB
1
+70 =560 MPA
δ
Flim1
= 1.8HB
2
=441 MPA
δ
H lìm2
= 414 MPA
δ
Flim2
=470 MPA
+ Hệ số tuổi thọ
K
HL
=
H
m
HE
HO
N
N
Với HB ≤ 350 ⇒ m
H
= 6 (m
H
:

⇒ T
Σ
= 29346 (giờ)
+ Theo (6-7)-[1], ta có :
N
HE
=60*c*Σ(T
i
/T
max
)
3
*n
i
*t
i
C = 1, Cặp bánh răng ăn khớp
n
i
: Vận tốc làm việc của trục thứ i
t
i
: Thời gian làm việc trong một chu kỳ
T
i
: Mơmen xoắn thứ i trong một chu kỳ
T
max
: Mơmen lớn nhất trong một chu kỳ
Vậy:

Hlim
.K
HL
/S
H
+{δ
H1
} = 560/1.1 = 509 (Mpa)
+ {δ
H2
} = 470/1.1 = 445 (MPa)
Vì đây là cặp bánh răng trụ răng thẳng nên ứng suất tiếp xúc cho phép là:
{δ
H
} = min({δ
H1
} ; {δ
H2
}) = 445 MPa
Đề tài :Thiết kế Tời đổi chiều trang - 19 -
Đồ án thiết kế hệ thống truyền động cơ Khí GVHD:TS Nguyễn Hữu Lộc
b) Ứng suất uốn khi q tải
δ
f
=δ
Flim
.K
HL
.K
FC

: Thời gian làm việc trong một chu kỳ
T
i
: Mơmen xoắn thứ i trong một chu kỳ
T
max
: Mơmen lớn nhất trong một chu ky
m
F
= 6
⇒ N
FÉ1
= 60*1*29346*143.28(1
6
*0.6+0.5
6
*0.2+0.3
6
*0.2) =15.9 10
7
với N
FE1
> N
Feo
; ta chọn K
FL1
= 1
Tương tự ta có : N
FE2
> N

= 0,8 . 580 = 464 Mpa

[ ]
2maxF
δ
= 0,8 .
2ch
δ
= 0,8 . 450 = 360 Mpa
III) xác định những thơng số cơ bản của bộ truyền
1) Tính tốn bộ tryền bánh răng cấp nhanh
a) Khoảng cách trục:
a
w
= k*a*(u
1
+1)
3
[ ]
baH
H
u
KT
ψδ
β
.
2
1

+ K


= 1,2
a
w
= 49.5*(6.7+1)3
2
3.0*7.6445
2.1*48645
= 201 (mm)
Đề tài :Thiết kế Tời đổi chiều trang - 20 -
Đồ án thiết kế hệ thống truyền động cơ Khí GVHD:TS Nguyễn Hữu Lộc
b.) Xác định cáa thơng số ăn khớp:
Mơ đun m = (0,01…0,12)a
w
= 2.01…4.02
chọn m = 3
Số răng Z
1
=
)1(
.2
+um
a
w
=
4.17
6.7*3

)21
=+− ZZ
m
a
w
Vậy đây là cặp bánh răng khơng dịch chỉnh ⇒ K
y
= 0, x
t
=0
+ Góc ăn khớp
cos
tw
α
=
w
a
ZZ
.2
21
+
m.cos
tw
α
⇒ cos
tw
α
= 0.93969;
tw
α


[ ]
H
δ
Với :
Z
M
= 274 MPa
1/ 3
(bánh răng thẳng vật liệu thép_thép)
Z
M
: hệ số tính đến hình dạng bề mặt tiếp xúc
Z
H
=
α
β
2sin
cos.2
=
5,50sin
2
= 1.763
Z
ε
: hệ số tính đến sự trùng khớp của răng thẳng
β
=0


w
=
)(51
167.6
5.196*2
mm=
+
Đề tài :Thiết kế Tời đổi chiều trang - 21 -
Đồ án thiết kế hệ thống truyền động cơ Khí GVHD:TS Nguyễn Hữu Lộc
Bề rộng răng:
b
w
=
ba
ϕ
x a
w
= 58.95
K
H
: Hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc.
K
H
= K
β
H
xK
α
H
K

o
= 56
+ Tra bảng (6.15)-[1] với HB
≤
350
⇒
H
δ
= 0.006

H
γ
=
H
δ
.g
o
.v.
u
a
w
= 0,006.56.2.56
7.6
5.196
= 4
K
HV
: Hệ số kể đến tải trọng xuất hiện trong vùng ăn khớp
K
HV

w
w
H
xuxdb
uxKxT +
= 274.1,0.776
2
51*7.6*3.0*5.196
45.1*)17.6(*48645*2 +

= 386 (MPa)

⇒

H
δ
= 381 Mpa
Nhận xét: Vì chênh lệch δ
H
và S
H
q lớn nên ta giảm chiều rộng của bánh
răng xuống : b
w
=φ
ba
. a
w
.
2

.2
βε
≤

[ ]
1F
δ

2F
δ
=
1
21
F
FF
Y
xY
δ
≤

[ ]
2F
δ

Trong đó:
Đề tài :Thiết kế Tời đổi chiều trang - 22 -
Đồ án thiết kế hệ thống truyền động cơ Khí GVHD:TS Nguyễn Hữu Lộc
+ Y
ε
: hệ số kể đến sự trùng khớp của răng

Y
β
=1 bánh răng thẳng
Y
r
=1 bánh răng phay
+ K
F
= K
β
F
xK
α
F
xK
FV
với
bd
ψ
=0.72 Tra bảng( 6.7)-[1], Sơ đồ 5
⇒
k
F B
= 1.41
Tra bảng(6.15)-[1], δ
F
= 0.016
Tra bảng(6.16)-[1] , g
o
=56

⇒
K
F
= 1.164*1.41*1.27 = 2.08

xmxdb
xYxYxYxKxT
ww
FF
F
1
11
1
2
βε
δ
=
=
3*51*45
26.4*1*6.0*084.2*48645*2
=75.25(Mpa)

1
21
2
F
FF
F
Y
xY

}*Y
r
*Y
s
* K
xF
= 201.6*1*1*1 = 201.6 (MPa)
{δ
F
}
2
= {δ
F2
}*Y
r
*Y
s
* K
xF
= 189.1*1*1*1 = 189.1 (MPa)
Với :
K
xF
= 1 ( do d
a
<400 mm).
Y
r
= 1 bánh răng phay
Y

= 156.7 (MPa)
và δ
H1 max
<{δ
H
}
max
= 2.8.δ
ch 1
= 1260 (MPa)
Đề tài :Thiết kế Tời đổi chiều trang - 23 -
Đồ án thiết kế hệ thống truyền động cơ Khí GVHD:TS Nguyễn Hữu Lộc
δ
F1 max
<{ δ
F
}
max
= 0.8.δ
ch
= 464 (MPA )
Như vậy cặp bánh răng cấp chậm đảm bảo độ bền q tải
f) Các thơng số của bộ truyền cấp nhanh
Khoảng cách trục a
w
= 196.5 mm
Mơ đun m=3
Chiều rộng vành răng b
w
=45 mm

-2.5xm= 43.5 mm
d
f 2
=d
2
-2.5xm= 334.5 mm
2) Tính tốn bộ truyền bánh răng chậm:
Dùng vật liệu giống vật liệu chế tạo bánh răng cấp chậm
a) Ứng suất tiếp xúc cho phép :
[
h
δ
]’=
2
1
( [
h
δ
]
1
+ [
h
δ
]
2
) =
2
1
( 509.091 + 481.818 )
=495.45(Mpa)

max 2
=360 (Mpa )
d) Xác định những thơng số cơ bản của bộ truyền
Khoảng cách trục
a
w
= k
a
( u + 1) x
[ ]
3
2
1
baH
H
xUx
xKT
ψδ
β
Với
k
a
= 49.5 ( vật liệu làm bánh răng thép –thép , răng thẳng )
T
2
= 309935 (Nmm )
{δ
H
} = 445 MPa


e) Xác định các thơng của bộ truyền:
Ta có: mơ đun m =(0.01 ….0.02 )a
w
= 2.69…5.28
chọn m = 3
số răng Z
1
=
)1(
2
+um
xa
w
=31.98
⇒ chọn Z
1
= 32

⇒
z
2
= u.z
1
= 32*4.64 =148.48 chọn Z
2
= 149
Tính lại khoảng cách trục
a
w
=

2
=(Z
1
+Z
2
) /2 =4.66
Hệ số dịch chỉnh :y =a
w2
/m -0.5(Z
1
+Z
2
) =0. Vậy đây khơng phải là cặp bánh
răng dịch chỉnh
f) Kiểm ngiệm răng về độ bền tiếp xúc

H
δ
= Z
M
xZ
H
xZ
ε
x
1
2
1
)1(2
w

3
4
α
ε
−

=
α
ε
{1.88 –3.2(1/Z
1
+1/Z
2
)*cosβ = 1.759
⇒
α
α
ε
1
=Z
= 0.754
+ d
w1
= 2.a
w
/(u+1) = 95.94 (mm)
+ b
w
=
.