Thuyết minh đồ án thiết kế sản phẩm với CAD
KHOA CƠ KHÍ
BỘ MÔN THIẾT KẾ CƠ KHÍ
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
ĐỀ TÀI THIẾT KẾ ĐỒ ÁN THIẾT KẾ SẢN PHẨM VỚI CAD
Sinh viên thiết kế: 1. Lớp:
2 Lớp:
3 Lớp:
Giáo viên hướng dẫn
Ngày ra đề: ………………………… Ngày hoàn thành: …………………
THIẾT KẾ TRẠM DẪN ĐỘNG BĂNG TẢI VỚI SỐ LIỆU SAU:
Lực vòng trên băng tải : F
t
= 5000 N Thời gian phục vụ: 8 (năm)
Đường kính tang băng tải : D = 560 mm Tỷ lệ số ngày làm việc mỗi năm: 0,7
Vận tốc vòng băng tải: V = 2,79 m/s Số ca làm việc mỗi ngày: 2
Tính chất tải trọng: Không đổi, quay một chiều
41
F
t
6
5
3
2

P
t
PK
bd
P

……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
………………………………………………………….
2
Thuyết minh đồ án thiết kế sản phẩm với CAD
LỜI NÓI ĐẦU
Năm 2020, Việt Nam cơ bản trở thành nước công nghiệp theo hướng hiện đại.
Để đạt được mục tiêu này Đảng và Nhà nước ta đã và đang quan tâm thực hiện Công
Nghiệp Hóa và Hiện Đại Hóa. Quá trình thực hiện CNH – HĐH luôn được đầu tư và
phát triển chính vì vậy vấn đề thiết kế, chế tạo ra các sản phẩm không còn là sự xa vời
như trước đây. Hiện tại chúng ta có thể thiết kế và chế tạo những sản phẩm lớn và có
3
Thuyết minh đồ án thiết kế sản phẩm với CAD
chất lượng, trong đó thiết kế sản phẩm là chi tiết máy, bộ phận máy và các máy móc
cũng đạt những thành tựu đáng kể.
Nhờ sự phát triển của công nghệ máy tính với các sản phẩm đồ họa kỹ thuật giúp
cho các kỹ sư rút ngắn thời gian trong công việc thiết kế các sản phẩm và có thể kiểm
nghiệm được tính khả thi của sản phẩm.
Đồ án môn học Thiết Kế Sản Phẩm Với CAD là một đồ án rất quan trọng không
chỉ giúp cho sinh viên củng cố lại kiến thức đã học về các học phần Chi Tiết Máy, Sức
Bền Vật Liệu, Kỹ Thuật Đo Lường II … Mà còn giúp sinh viên làm quen dần với việc
thiết kế sản phẩm với sự trợ giúp của máy tính thông qua phần mềm Inventor để làm
cơ sở sau này khi ra trường việc sử dụng các phần mềm đồ họa thiết kế trở nên thường
xuyên hơn.
Thiết kế sản phẩm là Hộp giảm tốc không còn mới lạ với những kỹ sư cơ khí đã
ra trường, nhưng đó lại là một thử thách đối với sinh viên chuyên ngành cơ khí. Chỉ có
4
Thuyết minh đồ án thiết kế sản phẩm với CAD
tự thiết kế ra một sản phẩm cơ bản như hộp giảm tốc mới là cơ sở để sau này có thể

Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên
[VII]. Đồ án môn học chi tiết máy
PGS.Ts. Ngô Văn Quyết. NXB Hải Phòng – 2007
[VIII]. Cơ sở thiết kế máy
Ts. Nguyễn Hữu Lộc. NXB Đại Học Quốc Gia Tp. Hồ Chí Minh – 2008.
[VIX]. Tiêu chuẩn Quốc Gia TCVN 4753:1989
Học Viện Kỹ Thuật Quân Sự - Bộ Quốc Phòng
[X]. Thiết kế chi tiết máy
Nguyễn Trọng Hiệp – Nguyễn Văn Lẫm. NXB Giáo Dục – 2005.
PHẦN I:
TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC HỆ DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ
I. Tính chọn động cơ điện.
8
Thuyết minh đồ án thiết kế sản phẩm với CAD
1.Chọn kiểu loại động cơ điện:
Việc chọn một loại động cơ điện dùng cho hộp giảm tốc hiện nay rất đơn giản song
chúng ta cần chọn loại động cơ sao cho phù hợp nhất với hộp giảm tốc yêu cầu, phù
hợp với điều kiện sản xuất, điều kiện kinh tế… Để chọn được động cơ phù hợp ta phải
dựa vào đặc điểm của chúng. Hiện nay trên thị trường có các loại động cơ điện sau:
* Động cơ điện một chiều có đặc điểm:
- Ưu điểm:
+ Có thể thay đổi trị số mômen và vận tốc góc trong phạm vi rộng.
+ Đảm bảo khởi động êm, hãm và đảo chiều dễ dàng.
- Nhược điểm:
+ Giá thành đắt, khó kiếm và phải tăng thêm vốn đầu tư để đặt thiết bị chỉnh lưu
- Phạm vi sử dụng:
9
Thuyết minh đồ án thiết kế sản phẩm với CAD
+ Được dùng trong các thiết bị vận chuyển bằng điện, thang máy,máy trục
* Động cơ điện xoay chiều một pha:


Từ những ưu, nhược điểm trên cùng với điều kiện hộp giảm tốc của ta, ta chọn:
Động cơ ba pha không đồng bộ roto ngắn mạch (lồng sóc).
2.Tính công suất và số vòng quay của động cơ:
Động cơ được chọn phải có công suất P
dc
và số vòng quay đồng bộ thỏa mãn điều
kiện: P
dc
≥ P
ct

n
đb
≈ n
sb
+ Công suất trên trục động cơ điện được xác định theo công thức:

∑
=
η
t
ct
P
P
Trong đó: P
ct
là công suất cần thiết trên trục động cơ.
P
t


T
bt
η
: Hiệu suất của một cặp bánh răng trụ ăn khớp.

ol
η
: Hiệu suất của một cặp ổ lăn.

k
η
: Hiệu suất của khớp nối.
Tra hi u su t trong ệ ấ
B ngả

2.3[I]
ta c:đượ

η
`
Bánh răng trụ Ổ lăn Bánh răng côn Khớp nối
0,97 0,993 0,96 1
Hiệu suất chung của hệ thống dẫn động
2 4 2 4
. . . 1 .0,96.0,97.0,993 0,905
C T
k br bt ol
η η η η η
∑

là đường kính của băng tải (mm)
+Số vòng quay sơ bộ của động cơ được xác định theo công thức:P
f
n
đb
60
=
Trong đó : f là tần số của mạng điện xoay chiều. (f = 50 Hz)p là số đôi cực (p = 2).
Ta thấy số vòng quay của động cơ không đồng bộ càng thấp thì kích thước và giá
thành càng cao. Tuy nhiên dùng động cơ có vận tốc càng cao thì lại yêu cầu giảm tốc
nhiều tức là tỷ số truyền của toàn hệ thống tăng lên dẫn đến kích thước giá thành của
các bộ truyền tăng lên. Ta chọn sơ bộ vòng quay đồng bộ của động cơ:
n
đb
=1500(v/ph) tương ứng với số vòng quay kể cả sự trượt 3% là 1445(v/ph).
Khi này tỷ số truyền sơ bộ của hệ thống được xác định:

1455
15,291
95,152
db
sb
lv
n

ϕ
%
η
max
dn
T
T
k
dn
T
T
4A180S4Y3 22 1470 0,9 90 2,2 1,4
4. Kiểm tra điều kiện mở máy, điều kiện quá tải cho động cơ:
4.1 Kiểm tra điều kiện mở máy của động cơ:
Khi khởi động động cơ cần sinh ra một công suất mở máy đủ lớn để thắng sức cản của
hệ thống. Vậy:

dc dc
mm bd
P P≥
(KW). Trong đó:

dc
mm
P
là công suất mở máy của động cơ (KW)

dc
bd
P

P K P P K
T
= = = =. 1,8.15,41 27,7( W)
dc dc
bd bd lv
P K P K
= = =
Ta thấy:dc dc
mm bd
P P
>
.
V
ậy động cơ đã chọn thỏa mãn điều kiện làm việc đặt ra.
4.2 Kiểm tra điều kiện quá tải cho động cơ
Nhìn vào sơ đồ tải trọng ta thấy tính chất tải trọng là không đổi nên ta không cần
kiểm tra quá tải cho động cơ.
II. Phân phối tỉ số truyền.
1. Tỉ số truyền chung của toàn hệ thống:

1470
15,449
95,152
dc

.u
2
u
1
, u
2
là tỷ số truyền của các bộ truyền cấp nhanh và cấp chậm.
2.Tỉ số truyền của các bộ truyền trong hộp giảm tốc:
Hệ dẫn động hộp giảm tốc gồm 2 cấp bánh răng.
2.1 Tỉ số truyền của cấp chậm.
16
41
F
t
6
5
3
2
Thuyết minh đồ án thiết kế sản phẩm với CAD
Với mong muốn nhận được chiều cao của hộp giảm tốc nhỏ nhất vì vậy ta sẽ tính tỉ số
truyền bộ truyền bánh răng cấp chậm u
2
theo Công Thức 1.24 [VI]. Ta có tỉ số truyền
của cấp chậm (tỉ số truyền của bánh răng trụ):

2
3
2
2
.

= 0,3 và ψ
ba2
= 0,4.
Khi đó Công thức 1.24[VI] trở thành Công thức 1.25[VI]:

3
3
2
1,32. 1,32. 15,449 3,29.
h
u u
= = =
2.2 Tỉ số truyền của cấp nhanh (tỉ số truyền của bánh răng côn):

1
2
15,449
4,70.
3, 29
h
u
u
u
= = =
III. Xác định các thông số trên các trục.
1. Tính tốc độ quay của các trục (v/ph):
17
Thuyết minh đồ án thiết kế sản phẩm với CAD
- Tốc độ quay của trục I:


3,29
II
III
n
n v ph
u
= = =
- Tốc độ quay của trục công tác:

3
95,07
95,07( / ).
1
III
ct
n
n v ph
u
= = =
2. Tính công suất danh nghĩa trên các trục (KW).
- Công suất danh nghĩa trên trục động cơ: 15,41( ).
ct
dc
lv
lv
P
P KW

= = =

- Công suất danh nghĩa trên trục
CT:

. . 14,05.1.0,993 13,95( )
ct III k ol
P P KW
η η
= = =

3.
Tính mômen xoắn trên các trục (Nmm):
- Mômen xoắn trên trục động cơ:

6
6
9,55.10 .
9,55.10 .15,41
100112,585( . )
1470
dc
dc
dc
P
T N mm
n
= = =

- Mômen xoắn trên trục I:

6
6
9,55.10 . 9,55.10 .14,05
1411354,791( . )
95,07
III
III
III
P
T N mm
n
= = =
- Mômen xoắn trên trục CT:
19
Thuyết minh đồ án thiết kế sản phẩm với CAD

6
6
9,55.10 .
9,55.10 .13,95
1401309,561( . )
95,07
ct
CT
ct
P
T N mm
n
= = =


- Đồng thời để tăng khả năng chạy mòn của răng,nên nhiệt luyện bánh răng lớn
đạt độ rắn thấp hơn độ rắn bánh răng nhỏ từ 10 đến 15 đơn vị độ cứng.

( )
1 2
10 15H H HB
≥ + ÷
- Dựa vào Bảng 6.1 [I]: Cơ tính của một số vật liệu chế tạo bánh răng, ta chọn:
Cặp bánh răng côn:
Loại bánh Nhiệt luyện Độ rắn
Giới hạn bền
b
σ
(MPa)
Giới hạn chảy
ch
σ
(MPa)
Bánh nhỏ Thép 45 – tôi HB 241…285 850 580
21
Thuyết minh đồ án thiết kế sản phẩm với CAD
cải thiện
Bánh lớn
Thép 45 – tôi
cải thiện
HB 192…240 750 450
Bánh nhỏ: Chọn độ rắn HB
1
=250 (HB).
Bánh lớn: Chọn độ rắn HB

Ứng suất tiếp xúc cho phép [σ
H
] và ứng suất uốn cho phép xác định theo các
công thức sau:

lim
[ ]
o
H
H R V XH HL
H
Z V K K
S
σ
σ
=
(1)

lim
[ ]
o
F
F R S XF FC FL
F
Y Y K K K
S
σ
σ
=
(2)

S
K
XF
=1 nên các công thức (1), (2) trở thành:

lim
[ ]
o
H
H HL
H
K
S
σ
σ
=
(3)
lim
[ ]
o
F
F FC FL
F
K K
S
σ
σ
=
(4)
Trong đó:

σ
=
(MPa)
Vậy:

Trong bộ truyền bánh răng côn:
Bánh nhỏ: Chọn độ rắn HB
1
=250 (HB).

0
lim1 1
2 70 2.250 70 570( )
H
HB Mpa
σ
= + = + =

0
lim1 1
1,8. 1,8.250 450( )
F
HB Mpa
σ
= = =
Bánh lớn: Chọn độ rắn HB
2
=240 (HB).
24
Thuyết minh đồ án thiết kế sản phẩm với CAD

0
lim3 3
1,8. 1,8.220 396( )
F
HB Mpa
σ
= = =
Bánh lớn: Chọn độ rắn HB
4
=210 (HB).

0
lim4 4
2 70 2.210 70 490( )
H
HB Mpa
σ
= + = + =

0
lim4 4
1,8. 1,8.210 378( )
F
HB Mpa
σ
= = =

K
FC
: Hệ số xét đến ảnh hưởng của việc đặt tải.

25