V Ngc Pi, Nguyn Vn D Hng dn ỏn chi tit mỏy 2013
1
Các phần chính trong Thuyết minh
đồ án chi tiết máy
Nhận xét của giáo viên hớng dẫn
Lời nói đầu
Tài liệu tham khảo
Mục lục
Phần I: tính toán động học hệ dẫn động cơ khí
1. Tính chọn động cơ điện
1.1. Chọn kiểu loại động cơ
1.2. Chọn công suất động cơ
1.3. Chọn tốc độ đồng bộ của động cơ
1.4. Chọn động cơ thực tế
1.5. Kiểm tra điều kiện mở máy, điều kiện quá tải cho động cơ
2. Phân phối tỉ số truyền
2.1. Tỉ số truyền của các bộ truyền ngoài hộp giảm tốc
2.2. Tỉ số truyền cho các bộ truyền trong hộp giảm tốc
3. Tính toán các thông số trên các trục
3.1. Tính công suất trên các trục
3.2. Tính số vòng quay trên các trục
3.3. Tính mô men xoắn trên các trục
3.4. Lập bảng kết quả
Phần II: Thiết kế các chi tiết truyền động
1. Thiết kế bộ truyền đai (xích)
2. Thiết kế bộ truyền bánh răng (trục vít-bánh vít) cấp nhanh
3. Thiết kế bộ truyền bánh răng (trục vít-bánh vít) cấp chậm
4. Kiểm tra điều kiện bôi trơn cho hộp giảm tốc
5. Kiểm tra điều kiện chạm trục
6. Kiểm tra sai số vận tốc
Phần Iii: thiết kế các chi tiết đỡ nối


V Ngc Pi, Nguyn Vn D Hng dn ỏn chi tit mỏy 2013
3
Phần I
Tính toán động học hệ dẫn động cơ khí.
1. Chọn động cơ điện:
- Chọn kiểu, loại động cơ;
- Chọn công suất động cơ;
- Chọn tốc độ đồng bộ động cơ;
- Chọn động cơ thực tế;
- Kiểm tra điều kiện mở máy, điều kiện quá tải cho động cơ.
Nội dung cụ thể của các bớc nh sau:
1. 1. Chọn kiểu, loại động cơ:
a. Động cơ điện một chiều:
b. Động cơ điện xoay chiều:
Gồm hai loại: Động cơ ba pha đồng bộ và động cơ ba pha không đồng bộ.
Động cơ ba pha không đồng bộ lại chia ra kiểu rôto dây cuốn và kiểu rôto lồng sóc.
Với hệ dẫn động cơ khí (hệ dẫn động băng tải, xích tải, vít tải dùng với các
hộp giảm tốc) nên sử dụng loại động cơ điện xoay chiều ba pha rôto lồng sóc.
1.2. Chọn công suất động cơ:
Công suất của động cơ đợc chọn theo điều kiện nhiệt độ nhằm đảm bảo cho
nhiệt độ của động cơ khi làm việc không lớn hơn trị số cho phép. Để đảm bảo điều
kiện đó cần thoả mãn yêu cầu sau:
dc
dt
dc
dm
PP
(kW) (1.1)
Trong đó:

PP










2
d
(1.3)
Với:
ct
lv
P
- Giá trị công suất làm việc danh nghĩa trên trục công tác.
V Ngc Pi, Nguyn Vn D Hng dn ỏn chi tit mỏy 2013
4
dc
lv
P
- công suất làm việc danh nghĩa trên trục động cơ:
/
dc ct
lv lv
P P



1,

2,

3
là hiệu suất các bộ truyền và các cặp ổ lăn trong hệ truyền dẫn. Giá trị của
chúng cho trong bảng 1.1.
+) Với các sơ đồ gồm các bộ truyền mắc song song (các sơ đồ tách đôi), hiệu suất của
cụm các bộ truyền xác định theo:


=

i
(1.6)
Công suất làm việc danh nghĩa trên trục công tác đợc xác định theo công thức
sau:
3
/10
ct
lv t
P F v
(kW) (1.7)
Với, F
t
là lực vòng trên trục công tác (N); v là vận tốc vòng của băng tải (xích tải)
(m/s).
Bảng 1.1 Trị số hiệu suất của các loại bộ truyền và các ổ [1]
Tên gọi

0,98 - 0,99
0,93 - 0,95
0,92 - 0,94
0,20 - 0,30
0,90 - 0,93
0,70 - 0,88
0,95 - 0,96
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 và 7 thì tăng
trị số trong bảng lên 1 1,5 %.
V Ngc Pi, Nguyn Vn D Hng dn ỏn chi tit mỏy 2013
5
1.3. Chọn số vòng quay đồng bộ của động cơ
Số vòng quay đồng bộ của động cơ (còn gọi là tốc độ từ trờng quay) đợc xác định
theo công thức:
p
f
n
db
60

(1.8)
Trong đó: f - tần số của dòng điện xoay chiều (Hz) (f = 50 Hz);
p - số đôi cực từ; p = 1; 2; 3; 4; 5; 6.
Trên thực tế, số vòng quay đồng bộ có các giá trị là 3000, 1500, 1000, 750, 600 và
500 v/ph. Số vòng quay đồng bộ càng thấp thì kích thớc khuôn khổ và giá thành của
động cơ càng tăng (vì số đôi cực từ lớn). Tuy nhiên dùng động cơ có số vòng cao lại
yêu cầu giảm tốc nhiều hơn, tức tỉ số truyền của toàn hệ thống tăng, dẫn tới kích
thớc và giá thành của các bộ truyền tăng lên. Do vậy, trong các hệ dẫn động cơ khí
nói chung, nếu không có yêu cầu gì đặc biệt, hầu nh các động cơ có số vòng quay

đb
= 1500 v/ph (kể đến sự trợt
n
đb
= 1450 v/ph); Khi này tỉ số truyền sơ bộ của hệ thống u
sb
đợc xác định:
ctct
db
sb
nn
n
u
1450

(1.11)
Sau khi có giá trị u
sb
ta so sánh nó với các giá trị nên dùng và giá trị giới hạn của hệ
thống (bảng 1.2):
- Nếu u
sb
nằm trong khoảng u nên dùng thì n
đb
=1500 v/ph;
- Nếu u
sb
> u nên dùng và nằm trong khoảng u giới hạn thì n
đb
= 1000 v/ph;

1,3 - 4
1,5 - 8
8 - 40
31,5 - 180
1 - 5
8 - 31,5
8 - 60
300 - 800
20 - 315
20 - 315
1 - 6
1 - 6
1 - 12,5
1 - 8
1 - 11
4 - 60
25 - 326
1 - 8
6,3 - 40
6,5 - 80
42,25 - 3600
14,6 - 480
14,6 - 480
- Nếu u
sb
nằm ngoài khoảng tỉ số truyền giới hạn thì dạng hộp giảm tốc định thiết kế
không phù hợp với số liệu đã cho. Khi này cần chọn lại hộp giảm tốc loại khác cho
phù hợp.
1.4. Chọn động cơ thực tế
Căn cứ vào công suất đẳng trị đã tính tiến hành tra bảng chọn động cơ có công

P
- công suất cản ban đầu trên trục động cơ (kW):
dc
lvbd
dc
bd
PKP
V Ngc Pi, Nguyn Vn D Hng dn ỏn chi tit mỏy 2013
7
Nếu động cơ đã chọn không thoã mãn điều kiện (1.12) thì cần chọn lại động cơ
có công suất định mức lớn hơn rồi kiểm nghiệm lại.
b. Kiểm tra điều kiện quá tải cho động cơ:
Với sơ đồ tải thay đổi, để tránh cho động cơ bị quá tải cần kiểm tra quá tải cho
động cơ theo điều kiện sau:
dc
qt
dc
PP
max
(1.13)
với :
dc
P
max
- công suất lớn nhất cho phép của động cơ (kW);
max
max
dc dc
dm
dn


(1.14)
Trong đó: n
đc
- số vòng quay của động cơ đã chọn (v/ph);
n
ct
- số vòng quay của trục công tác (v/ph).
Với hệ dẫn động gồm các bộ truyền mắc nối tiếp có:
u

= u
1
. u
2
. u
3
(1.15)
Với: u
1,
u
2,
u
3
tỉ số truyền của các bộ truyền trong hệ thống.
Sau đây trình bày cách phân phối TST của một số trờng hợp cụ thể:
2.1. Tỉ số truyền của các bộ truyền ngoài hộp giảm tốc
Ký hiệu u
h
là TST của hộp giảm tốc (HGT); u

1,00; 1,12; 1,25; 1,4; 1,6; 1,8; 2,00; 2,24; 2,50; 2,80; 3,15; 3,55; 4,00; 4,50;
5,00.
+) Với hệ dẫn động gồm HGT 2 cấp bánh răng nói với 1 bộ truyền ngoài hộp thì:
u
ng
= ( 0,15

0,1 ) u
h
Hay


uu
ng
1,015,0
(1.18)
(trị số nhỏ dùng khi u
h
lớn).
+) Với hệ dẫn động gồm HGT trục vít 2 cấp; trục vít - bánh răng hoặc bánh răng -
trục vít nối với 1 bộ truyền ngoài hộp thì:
u
ng
= ( 0,125

0,025 ) u
h
Hay




ba2
- hệ số chiều rộng bánh răng cấp nhanh và cấp chậm.
Trong thực tế, thờng
2 1
/ 1,2 1,3
ba ba; nếu chọn
2 1
/ 1,3
ba ba


thì ta có công thức
sau [2]:
3
2
1,1
h
u u
(1.21)
Chú ý: Vì TST của bộ truyền bánh răng trụ không nên quá 8 nên không nên dùng
công thức 1.21 cho các HGT có TST lớn hơn 26.
- Tỉ số truyền của hộp cũng có thể phân theo hàm đa mục tiêu với thứ tự u tiên
các hàm đơn mục tiêu sau: khối lợng các bộ truyền, mô men quán tính thu gọn và
thể tích các bánh lớn nhúng dầu nhỏ nhất; khi này tỉ số truyền các cấp có thể tra bảng
3.1 [1] hoặc tính theo công thức:
3

công thức 1.23 cho các HGT có TST lớn hơn 16.
c. Với hộp giảm tốc bánh răng côn - trụ 2 cấp:
Với HGT bánh răng côn - trụ 2 cấp, để nhận đợc chiều cao của HGT nhỏ nhất
có thể tính tỉ số truyền bộ truyền bánh răng cấp chậm u
2
công thức sau [4]:

3
2
2
2
5,01
073,1
bebe
hba
KK
u
u



(1.24)
Trong đó: K
be
- hệ số chiều rộng vành răng bánh răng côn; K
be
= 0,25

0,3;


K
u u

(1.26)
Với
2
1 1,3
C
K
.
Chú ý: Vì TST của bộ truyền bánh răng trụ không nên quá 8 nên không nên dùng
công thức 1.26 cho các HGT có TST lớn hơn 20.
e. Với hộp giảm tốc bánh răng cấp chậm tách đôi
Với HGT cấp chậm tách đôi, để nhận đợc kích thớc tiết diện ngang của hộp
nhỏ nhất (cũng chính là để bôi trơn HGT hợp lý nhất), TST của bộ truyền bánh răng
cấp chậm xác định theo công thức [6]:
V Ngc Pi, Nguyn Vn D Hng dn ỏn chi tit mỏy 2013
10
2 2
3
2
1
1.2776
C ba

uuu
(1.28)
- Để nhận đợc kích thớc của bộ truyền trục vít - bánh vít nhỏ nhất và kết cấu
của hộp hợp lý, tỉ số truyền của bộ truyền bánh răng u
1
đợc xác định theo công thức:
+) Khi mô men xoắn trên trục ra T
r
= 10
5
10
6
Nmm thì:
123,022,01,1
1

pp
TTu
(1.29)
+) Khi mô men xoắn trên trục ra T
r
= 10
6
8.10
6
Nmm thì:
181,0032,089,197,0
1

pp

2
theo công thức:
2 h
u u /8
(1.33)
3. Tính toán các thông số trên các trục
Ký hiệu các chỉ số tính toán nh sau: chỉ số "đc" ký hiệu trục động cơ; các chỉ
số "I", "II", "III". chỉ trục số I, II và III.
3.1. Tính công suất trên các trục
Với sơ đồ tải thay đổi, chọn công suất danh nghĩa là công suất lớn nhất.
V Ngc Pi, Nguyn Vn D Hng dn ỏn chi tit mỏy 2013
11
- Công suất danh nghĩa trên trục động cơ tính theo công thức (1.4):
ct
dc
lv
dc lv
P
P P



- Công suất danh nghĩa trên các trục I, II và III xác định theo các công thức sau:
dc
I dc I o
P P



II I I II o

= n
II
/u
II-III

3.3 Tính mô men xoắn trên các trục
Mô men xoắn trên trục thứ k đợc xác định theo công thức sau:
k
k
k
n
P
T
6
10.55,9

3.4. Lập bảng kết quả
Các kết quả tính ở trên là số liệu đầu vào cho các phần tính toán sau, do vậy
cần lập bảng thống kê theo mấu sau:
Bảng kết quả tính toán:
Trục
Đ/cơ
I
II
III
Công tác
Công suất (kw)
Tỷ số truyền (-)
Số vòng quay(v/ph)
Mô men (Nmm)

2min

2max
Hình 2.1
Gọi x là khoảng cách từ các mức dầu đến tâm trục. Chiều sâu ngâm dầu tối
thiểu của bánh răng đợc lấy nh sau:
-Với bánh răng trụ (hình 2.1): l
min
=(0,75ữ2).h và l
min

10mm. Trong đó, h là
chiều cao răng. Khi này ta có:
V Ngc Pi, Nguyn Vn D Hng dn ỏn chi tit mỏy 2013
13
minmin
2
l
d
X
a

-Với bánh răng côn (hình 2.2): để bôi trơn ngâm dầu cần ngâm các bánh lớn
ngập hết chiều dài răng. Khi này ta có:
l
min
= bsin

-5
Từ đó ta có:

Khi v

1,5m/s: Với bộ truyền bánh răng cấp nhanh: l
max
=1/6 bán kính bánh răng. Với
bộ truyền cấp chậm: l
max
=1/4 bán kính bánh răng. Khi này ta có:
maxmax
2
l
d
X
a

Chọn mức dầu chung cho cả hộp:
X
min
=min(X
2min
,X
4min
)
X
max
=max(X
2max
,X
4max
)

method for Optimal splitting of Total transmission ratio of Coaxial helical gearboxes,
School on Computational Sciences and Engineering: Theory and Application, March
3-5, 2005, Ho Chi Minh City, pp. 96-99.
[4] Vu Ngoc Pi, A new and effective method for optimal calculation of total
transmission ratio of two step bevel - helical gearboxes, International colloquium in
mechanics of solids, fluids, structures and interactions, Nha Trang, Vietnam (2000),
pp. 716- 719.
[5] Vu Ngoc Pi, Optimal Calculation of Partial Transmission Ratios of Helical
Gearboxes with First-Step Double Gear-Sets, Int. Workshop on Advanced Computing
and Applications (ACOMP 2008), Ho Chi Minh city, Vietnam, 2008, pp. 287-294.
[6] Vu Ngoc Pi, A study on optimal determination of partial transmission ratios of
helical gearboxes with second-step double gear-sets, International Journal of
Mathematical, Physical and Engineering Sciences (IJMPES), Vol.2, No.2, 2008, ISSN
1307-7465, pp. 99-102.
[7] V Ngc Pi, V Quý c, Phõn phi t s truyn cho hp gim tc trc vớt hai
cp theo ch tiờu kt cu ca hp hp lý nht, Tp chớ Khoa hc v Cụng ngh, i
hc Thỏi nguyờn, S 1 (41) 2007, Trang 65-69.