Đồ án
Cơ sở thiết kế
máy
GVHD ThS. Phạm Hải Trình Đồ án cơ sở thiết kế máy SV. Nguy
ễn
V
ă
n An1
MỤC LỤC

Trang

LỜI NÓI ĐẦU 2
ĐỀ TÀI 3
CHƯƠNG I : CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN BỐ TỶ SỐ TRUYỀN 5
1.1. Chọn động cơ 5
1.2 . Phân phối tỷ số truyền 6
1.3. Xác định các thông số và lực tác dụng 6
CHƯƠNG II : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN 8
2.1. Thiết kế bộ truyền bánh răng cấp nhanh ( Bánh răng nghiêng ) 8


GVHD ThS. Phạm Hải Trình Đồ án cơ sở thiết kế máy SV. Nguy
ễn
V
ă
n An2

LỜI NÓI ĐẦU

hiết kế và phát triển những hệ thống truyền động là vấn đề cốt lõi trong cơ khí.
Mặt khác, một nền công nghiệp phát triển không thể thiếu một nền cơ khí hiện đại. Vì thế
tầm quan trọng của các hệ thống dẫn động cơ khí là rất lớn. Hiểu biết lý thuyết và vận dụng
nó trong thực tiễn là một yêu cầu cần thiết đối với một người kỹ sư.
Để nắm vững lý thuyết và chuẩn bị tốt trong viểc trở thành một người kỹ sư trong
tương lai. Đồ án môn học chi tiết máy trong ngành cơ khí là một môn học giúp cho sinh
viên ngành cơ khí làm quen với những kỹ năng thiết kế, tra cứu và sử dụng tài liệu được tốt
hơn, vận dụng kiến thức đã học vào việc thiết kế một hệ thống cụ thể. Ngoài ra môn học
này còn giúp sinh viên cũng cố kiến thức của các môn học liên quan, vận dụng khả năng
3

ĐỒ ÁN MÔN HỌC CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY

ĐỀ TÀI
Thiết Kế Hệ Thống Dẫn Động Băng Tải 1
3
2
5
4
t1
t2
T2
T 1
t
T Hệ thống dẫn động băng tải bao gồm :
1 - Động cơ điện 3 pha
2 - Nối trục đàn hồi
3 - Hộp giảm tốc bánh răng trụ 2 cấp phân đôi cấp nhanh
4 - Bộ truyền xích ống con lăn
5 - Băng tải
Số liệu thiết kế :


SV. Nguy
ễn
V
ă
n An4Chương 1 : CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ TỶ SỐ TRUYỀN

1.1 Chọn động cơ :
1.1.1 Công suất cần thiết :

t
ct
ht
P
P=
η

Trong đó :
− P
t
= 4.5 KW : Công suất trên trục băng tải.
−
43
htkolbrx


Số vòng quay của trục công tác trong một phút (băng tải)

N
ct
= 55 (vg/ph)
n
sb
= n
lv
.u
t

Với U
t
tỷ số truyền của toàn bộ hệ thống dẫn động
U
t
=U
br.
U
X

Tra bảng 2.4 được U
br
=18 ;U
x
=3
V: vận tốc băng tải
D : đường kính băng tải

1.1.4 Kiểm tra động cơ đã chọn :
a. Kiểm tra điều kiện mở máy : khi mở máy mômen tải không được vượt quá mômen
khởi động của động cơ nếu không động cơ sẽ không chạy.
Thật vậy :

mmK
dn
TT
TT
<
GVHD ThS. Phạm Hải Trình Đồ án cơ sở thiết kế máy SV. Nguy
ễn
V
ă
n An5

Trong đó T
mm
= T
qt
=1,8 T

K
dn

T⇒== Nm

Mômen quá tải lớn nhất của động cơ :

t
Maxqtdcqtcanqt
dcht
9550.P
9550.4.5
T=K.T=K.=1,8.=32.95
n.η 2880.0,815
Nm
Vậy :
Maxqtdcdc
TT
≤

1.2 Phân phối tỷ số truyền :
Tỷ số truyền chung: u
c
= n
đc
/n
ct
= 2880/55 = 52.36
Chọn u
ng
=3
⇒
u

n
đc
=2922(vòng/phút)
Số vòng quay trên trục I n
1
=2880(vòng/phut)
Số vòng quay trên trục II
1
2
1
2880
523.63
5.5
n
n
u
===
(vg/ph)
Số vòng quay trên trục III
2
3
2
523.63
162.62
3,22
n
n
u
===
(vg/ph)

P6.28
ηη 0,99.0,96
===
kW;
2
1
olbr
P 6.28
P6.61
ηη 0,99.0,96
===
kW;
Công suất thực của động cơ phát ra trong quá trình làm việc:
*
I
dc
olkhop
P 6.61
P6.71
ηη 0,995.0,99
===

Ta thấy công suất động cơ phát ra trong thực tế lớn hơn không đáng kể so với công
suất định mức của động cơ.

1.3.2. Mômen của động cơ, các trục 1 , 2, 3 và của trục công tác.
T
đc
= 9,55. 10
6

P 6.28
9,55. 10.9,55.10.114535
n523.63
==
N.mm.
T
III
= 9,55. 10
6
.
6
3
3
P
5.97
9,55.10.350593.4
n162.62
==
N.mm.
T
ct
= 9,55. 10
6
.
6
ct
ct
P
5.5
9,55.10.955000

P(kW) 6.71 6.61 6.28 5.97 5.5

T(N.mm) 18237.85 21918.57 114535 350593.4 955000
GVHD ThS. Phạm Hải Trình Đồ án cơ sở thiết kế máy SV. Nguy
ễn
V
ă
n An7
2.1. Thiết kế bộ truyền bánh răng cấp nhanh ( Bánh răng nghiêng )
a) Chọn vật liệu cho bộ truyền :
Sau khi khởi động Modul Design Acclerator chọn Design Spur Gear . Ta chọn tab
Calculation chọn vật liệu Carbon cast steel cho bộ truyền Hình 2.1 : Tính chất của vật liệu
+ Giới hạn mỏi tiếp xúc σ
Hlim
= 1140MPa
+ Giới hạn mỏi uốn σ
Flim
= 390 MPa

= 31.177 mm
GVHD ThS. Phạm Hải Trình Đồ án cơ sở thiết kế máy SV. Nguy
ễn
V
ă
n An8

+ Bánh răng lớn d
2
= 174.937 mm

– Đường kính vòng đỉnh :
+ Bánh răng nhỏ d
a1
= 34.177 mm
+ Bánh răng lớn d
a2
= 177.823 mm
– Đường kính vòng chân răng :
+ Bánh răng nhỏ d
f1
= 27.427 mm
+ Bánh răng lớn d
f2

9

bánh lớn Gear 2 ta chọn là EN C50 (ISO). Sau khi chọn ta có thông số về ứng suất
tiếp xúc cho phép của bánh răng 1 và 2 là: б
H1lim
= 1140(Mpa), = (Mpa). σ
Flim
= 390
MPa (Mpa). Số giờ làm việc của hệ dẫn động L
h
= 24000(hr):
Hình 2.2 : Các thông số của hình học của bộ truyền

Hình 2.3 : Các thông số kích thước răng

– Chiều cao đầu răng a
*
= 1 ul
– Khe hở c
*
= 0,25 ul
– Cung lượn chân răng r
f
* = 0,35 ul

Hình 2.4 : Tải trọng của bộ truyền

Sau khi khai thác kết quả đầy đủ thì ta sẽ được :
Bảng 2.1 : Lực tác dụng lên bộ truyền – Lực hướng tâm F
r
= 589.042N
– Lực vòng F
t
= 1406.752N
– Lực dọc trục F
a
= 812N
– Lực cắt chân răng F
n
= 1727.521N

d) . Tính kiểm nghiệm bền cho bộ truyền :

Vào mục Factors (thông số) để nhập các thông số khác của bộ truyền:
GVHD ThS. Phạm Hải Trình Đồ án cơ sở thiết kế máy SV. Nguy
ễn

– Hệ số kích thước Y
X
= 1 ( Thép tôi bề mặt ) Sau đó nhấn Calculate thì máy sẽ tự động kiểm bền cho bộ truyền
Khai thác kết quả :
GVHD ThS. Phạm Hải Trình Đồ án cơ sở thiết kế máy SV. Nguy
ễn
V
ă
n An12
Bảng 2.2 : Kết quả kiểm bền.

GVHD ThS. Phạm Hải Trình Đồ án cơ sở thiết kế máy SV. Nguy
ễn
V
ă

ă
n An14
Hình 2.6 : Mô phỏng bộ truyền bánh răng cấp nhanh.

e). Bảng thông số của bộ truyền bánh răng nghiêng
Sau khi thiết kế hoàn tất thì ta sẽ khai thác kết quả và ta sẽ có bảng tổng hợp như
Sau :
Thông số Kí hiệu Giá trị
Tỉ số truyền i 5.5
Modul m 1.5 mm
Góc nghiêng răng β 30 deg
Góc áp lực α 20 deg
Khoảng cách trục a
w
103
Bước răng P 14,137 mm
Z
1

a1
d
a1
= 34.177 mm
Đường kính vòng đỉnh răng
d
a2

d
a2
= 177.823 mm
d
f1
d
f1
= 27.427 mm
Đường kính vòng chân răng
d
f2

d
f2
= 171.037 mm
P
1
6.61 kW
Công suất
P
2
6.346 kW

Trong phần Design Guide (phần hướng dẫn thiết kế) ta chọn Modul và nhập vào tỉ số truyền
của bộ truyền vào mục Desired Gear Ratio (tỉ số truyền) u
1
= 3,22, nhập góc nghiêng của răng ở
mục Helic Angle β = 0
°
. Ta chuyển sang phần calculation và nhập các thông số của bộ truyền trong
phần Load: Power (công suất) trên trục II: P
2
= 6.28 (Kw), Speed (số vòng quay) trên trục I: n
1
=
GVHD ThS. Phạm Hải Trình Đồ án cơ sở thiết kế máy SV. Nguy
ễn
V
ă
n An16

523.63(vg/ph), Efficiency (hiệu suất) bộ truyền bánh răng: !
br
=0,96. Chọn vật liệu thiết kế bộ
truyền trong mục Material Values (vật liệu), với bánh răng nhỏ Gear 1 ta chọn là EN C50 (ISO),
với bánh lớn Gear 2 ta chọn là EN C50 (ISO). Sau khi chọn ta có thông số về ứng suất tiếp xúc cho
phép của bánh răng 1 và 2 là:

Hv
= 1.1 – hệ số kể đến tải trọng động xuất hiện trong vùng ăn khớp được tính theo công thức
6.41 [1]
K
Hβ
= 1,12 – hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng tr theo bảng
6.7 [1]
K
Hα
= 1.09 – Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng cho các đôi răng đồng thời ăn khớp.
Z
ε
= 0,867 – Hệ số kể đến sự trùng khớp của răng, được xác định theo công thức 6.36c [1]
Z
R
= 0,95 – Hệ số xét đến độ nhám của mặt răng làm việc, với R
a
= 2,5….1,25(μm)
Z
v
= 0.95 – Hệ số xét đến ảnh hưởng của vận tốc vòng, theo [1] được xác định theo công thức
Z
v
= 0,85v
0,1

Y
sa
= 1,02 – Hệ số xét đến độ nhậy của vật liệu đối với tập trung ứng suất, theo [1] được xác định
theo công thức Y

kế bộ truyền.Trong mục Center Distance (khoảng cách trục) ta nhập khoảng cách trục là 162 (mm),
trong mục Number of Teeth chọn số răng bánh 1 và 2 là Z
1
= 31(răng), Z
2
= 100 (răng), trong mục
Facewith (chiều rộng vành răng) ta chọn 48(mm), trong mục Unit Correction (nhập hệ số dịch
chỉnh răng) ta nhập x
1
= 0.3396, trong mục Pressure Angle (góc áp lực) ta lấy theo tiêu chuẩn α =
20
°
, các thông số còn lại giữ nguyên. Sau khi nhập xong các thông số ta chọn Calculate (tính toán)
ta tính được các giá trị sau:
Hệ số dịch chỉnh của bánh 2 là x
2
= 0.3396(ul), tổng hệ số dịch chỉnh của hai bánh răng (Total
Unit Correction) là 0 (ul).
Chọn Preview để xem lại các thông số tính toán của bộ truyền:
GVHD ThS. Phạm Hải Trình Đồ án cơ sở thiết kế máy SV. Nguy
ễn
V
ă
n An19

Góc nghiêng răng β 0deg
Góc áp lực α 20 deg
Khoảng cách trục a
w
158
Bước răng P 14,137 mm
Z
1
31
Số răng
Z
2
101
d
1
nt
Đường kính vòng lăn
d
2
nt
Đường kính vòng đỉnh răng d
a1
nt
GVHD ThS. Phạm Hải Trình Đồ án cơ sở thiết kế máy SV. Nguy
ễn
V
ă

162.33 vg/ph
T
1
114.527 N m
Momen xoắn lên trục
T
2
354 Nm
Lực vòng F
t
3063 N
Lực hướng tâm F
r
1162 N
Lực dọc trục F
a
0N
2.3. Thiết kế bộ truyền xích
2.3.1. Chọn loại xích
Sau khi khởi động Modul Design Acclerator chọn Design Roller chains. Ta chọn loại
xích theo tiêu chuẩn ISO 606 : 2004 của Mỹ , với bước xích p = 25.4 mm
Hình 2.13 : tiêu chuẩn xích

– Số răng z
1
= 27 ul
– Đường kính vòng lăn D
p
= 273.488mm
– Đường kính vòng đỉnh răng D
a
= 290 mm
– Đường kính vòng chân răng D
f
= 254 mm
– Chiều cao đỉnh răng h
a
= 9.525mm
– Góc lượn đỉnh răng r
e
= 66 mm
– Góc lượn chân răng r
i
= 9.6nn
– Số dãy xích k = 3 ul
b. Xác định số răng trên đĩa lớn : Vào tab Roller sprocket 2 chọn hướng thiết kế
( design guide ) và chọn theo hướng xác định số răng từ tỉ số ( transmission raito )
và nhập vào mục Ratio 3 ul ( u
x
= 3), sau khi nhập thì ta sẽ xác định được số răng trên đĩa
xích lớn là 81 , và cuối cùng ta chọn ok


– Góc lượn đỉnh răng r
e
= 189 mm
– Góc lượn chân răng r
i
= 9.6mm
– Số dãy xích k = 3 ul
c. Xác định số mắt xích : ở mục Chain Options ta sẽ luôn chọn Even Only ( chỉ lấy số
chẵn ) , Với khoảng cách trục đã chọn thì máy sẽ tính cho ta số mắt xích là 136 :
GVHD ThS. Phạm Hải Trình Đồ án cơ sở thiết kế máy SV. Nguy
ễn
V
ă
n An24