ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY GVHD: Trần Đình
Sơn
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA CƠ KHÍ

ĐỒ ÁN MÔN HỌC
THIẾT KẾ MÁY
Đề tài: THIẾT KẾ HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG
MÁY NÂNG HÀNG
Giảng viên hướng dẫn: Trần Đình Sơn
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Đức Tín
Lớp: 08CDT2
Nhóm: 36
Đà Nẵng, ngày 5 tháng 4 năm 2012
SVTH: Nguyễn Đức Tín Trang 1
1
ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY GVHD: Trần Đình
Sơn
LỜI NÓI ĐẦU
Đồ án môn học Thiết kế máy là bước kết thúc môn học cùng tên, là
phần kiến thức quan trọng đối với sinh viên khoa cơ khí nói chung và sinh
viên ngành cơ điện tử nói riêng. Đó là kiến thức tổng hợp của các môn học:
Truyền động cơ khí, Thiết kế máy, Vẽ kỹ thuật, Sức bền vật liệu,…
Đề tài của đồ án là Thiết kế hệ thống dẫn động máy nâng hàng, trọng
tải 2 tấn, dùng để nâng hàng hóa, các vật, các chi tiết,…tại các nhà xưởng,
công trình xây dựng, kho hàng…. Đồ án chủ yếu tập trung tính toán hệ
dẫn động cơ cấu nâng.
Qua đồ án sinh viên nắm vững những vấn đề cơ bản trong thiết ké
máy, tính toán thiết kế chi tiết máy theo chỉ tiêu chủ yếu là khả năng làm
việc, thiết kế chi tiết vỏ máy, chọn cấp chính xác, lắp ghép và phương pháp

+ Bản vẽ hộp giảm tốc: 1 A0.
SVTH: Nguyễn Đức Tín Trang 3
1
ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY GVHD: Trần Đình
Sơn
PHẦN HAI
PHÂN TÍCH CHỌN PHƯƠNG ÁN
 Máy nâng có thể phân loại như sau:
Phân loại theo nguồn dẫn động: Dẫn động bằng động cơ điện và dẫn
động bằng thuỷ lực
Phân loại theo cơ cấu: Cơ cấu truyền động bằng đai, cơ cấu truyền
động bằng xích.
 Vai trò, chức năng các bộ phận của cơ cấu:
Tời nâng gồm có : Động cơ điện, hộp giảm tốc, tang, cáp nâng, khớp
nối, phanh
- Động cơ điện: Động cơ điện một chiều và động cơ điện xoay chiều.
Động cơ điện xoay chiều được sử dung rộng rải trong công nghiệp, với
sức bền làm việc cao, mô 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 không bằng động cơ điện một chiều nhưng với tính
thông 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 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 mô men từ các trục

căng dây lớn.
Có hai lọai cáp có thể sử dụng: cáp bện xuôi và cáp bện chéo.
SVTH: Nguyễn Đức Tín Trang 5
1
ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY GVHD: Trần Đình
Sơn
Dựa trên tính chất của hai loại cáp và cấu tạo của cơ cấu, ta chọn lọai
cáp bện xuôi vì có tính bền trong quá trình làm việc hơn là cáp bện chéo,
đồng thời trong cơ cấu nâng thì một đầu cáp được giữ cố định nên cáp
không bị xoắn hay tở.
- Khớp nối: Co ù nhiều loại, ở đây ta chọn khớp nối trục vòng đàn để
nối giữa truc vào của hộp giảm tốc và trục ra của động cơ, có ưu điễm hơn
các loại khác là chịu được sự rung, do số vòng quay khá lớn và chọn khớp
nối xích con lăn để nối giữa trục ra của hộp giảm tốc với trục của tang, vì
có tính kinh tế hơn các loại khớp khác và để truyền mô men xoắn lớn hơn
- Phanh: Có nhiều loại, ở đây ta chọn phanh áp má điện từ thường
đóng, vì loại này được đấu chung dây cùng với nguồn điện của động cơ.
 Từ sự phân tích nêu trên ta có các phương án sau:
 Phương án I:
Sơ đồ động:
6
5
3
4
8
9
1
2
Chú thích:
1. Khớp nối vòng đàn hồi

2. Trục vít
3. Bánh vít
4. Khớp nối vòng đàn hồi
5. Phanh điện từ
6. Động cơ
7. Khớp nối xích con lăn
SVTH: Nguyễn Đức Tín Trang 7
1
ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY GVHD: Trần Đình
Sơn
+ Nguyên tắc hoạt động: Động cơ điện quay, truyền công suất qua
khớp nối vòng đàn hồi đến hộp giảm tốc trục vít - bánh vít nhờ sự ăn
khớp của bánh vít và trục vít truyền đến khớp nối xích con lăn làm tangï
quay kéo theo hệ ròng rọc làm việc.
+ Ưu điểm: Truyền được công suất với tỉ số truyền lớn, tự hãm cũng
tốt
+ Nhược điễm: Chế tạo trục vít rất khó khăn, ren làm trục cần có độ
cứng tốt
 Phương án III:
Sơ đồ động:
1
2
3
4
8
9
Chú thích:
1. Động cơ điện
2. Phanh điện từ
3. Khớp nối vòng đàn hồi

Chế độ làm việc trung bình.
SVTH: Nguyễn Đức Tín Trang 9
1
ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY GVHD: Trần Đình
Sơn
PHẦN BA
CHỌN TANG, KHỚP NỐI, ĐỘNG CƠ ĐIỆN
VÀ PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN
3.1. Chọn tang, khớp nối, động cơ điện:
3.1.1. Hiệu suất của palăng
η
p
=
max
S
S
o
=
max
Sam
Q
Q
0
= Q +Q
m

m=2 :số nhánh dây quấn lên tang
Q
0
: tải trọng nâng Q

. K =6313*5.5 = 34721 (N)
K=5: Hệ số an toàn
S
max :
Lực căng lớn nhất trong dây cáp
Ta chọn cáp K - P6x19 =114 (ΓOCT 2688 – 69) có giới hạn bền các sợi
thép là σ
b
= 1600 N/mmm
2
.
3.1.3. Tang:
SVTH: Nguyễn Đức Tín Trang 10
1
ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY GVHD: Trần Đình
Sơn
3.1.3.1. Đường kính tang:
D
t
≥ d
c
(e-1) = 8 (25-1 )=192 (mm)
Dt : đường kính tang đến đáy rãnh cắt (mm).
Dc: đường kính dây cáp quấn lên tang (mm).
e: hệ số thực nghiệm.
⇒ D
t
=D
r
=250 mm

ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY GVHD: Trần Đình
Sơn
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 =
)(
c
d
t
D
l
+
π
+ Z
o
= 29.6 (vòng)
Z
o
=2, Số vòng cáp dự trữ không làm việc.
Lo’ = 2* Z*t = 520 (mm).
t ≥ 1.1, ta có d
c
= 1.1*8. =8.8 (mm)
⇒ Lo’= 2*29.6*8.8=520(mm)
L
2
=73.6 (mm)
2L

]
SVTH: Nguyễn Đức Tín Trang 12
1
ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY GVHD: Trần Đình
Sơn
Bề dày tang δ =0.02 D
t
+ (6… 10) = 15(mm).
t = 8.8 : bước cáp
ϕ: hệ số giản ứng suất ϕ = 1.08 : đối với tang bằng gang.
K= 1: hệ số phụ thuộc số lớp cáp cuốn lên tang.
[σ
n
] = 565 N/mm
2

Tang bằng gang có σ
bn
= 565 N/mm
2
⇒ [σ
n
] =
5
565
= 113 N/mm
2
σ
n
= 51.6N/mm

*K
2
K
1
= 1.3 ( hệ số an toàn)
K
2
= 1.2 ( hệ số an toàn)
⇒ M
max
=153*1.3*1.2 =238 (Nm).
SVTH: Nguyễn Đức Tín Trang 13
1
ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY GVHD: Trần Đình
Sơn
Vậy ta chọn khớp nối theo tiêu chuẩn, với số liệu sau:
Điều kiện bền dập của khớp vòng đàn hồi:
σ
d
=
23
max
2
LDZD
KM
o
[{σ
d
} = (2 4) MPA
Với: K=1.2, hệ xố điều kiện làm việc

2
6664
=
+

L
2
= 2 *L
6
= 66
L
1
= L
2
–B = 66-2 = 64
⇒ Vậy σ
u
= 18 [ {σ
u
} Vậy đủ bền
3.1.5 Khớp xích con lăn:
3.1.5.1 Mômen do vật gây ra trên tang:
M
t
=
)(754.1826
2
*2
max
Nm

c
= 250 + 8 = 258 (mm).
3.1.5.2 An toàn khi nâng vật:
M
t
’= M
t
*K
1
*K
2
= 2539 (Nm).
K
1
=1.3 hệ số an toàn
K
2
= 1.2 là hệ số an toàn
Vậy ta chọn khớp nối xích con lăn theo bảng sau:
M n
max
d L D khe
hở
lắp
nghép
c
d
c
khoảng
cách

N=
SVTH: Nguyễn Đức Tín Trang 15
1
ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY GVHD: Trần Đình
Sơn
D
o
=
z
t
/180sin((
=196.3(mm) .
k=0.2
M
t
’ = 2539 (Nm)
{S} = 7, hệ số an toàn
n
3
= 30.88 (vong /phut)
⇒ S = 20.6 > {S} Vậy đủ bền.
3.1.6 Chọn động cơ điện:
+ Công thức tĩnh khi nâng vật :
N
lv
=
.1000.60
.
0
n

mscn
.η
mscc
=0.776
η
p
= 0.99 : hiệu suất palăng
η
t
= 0.96 : hiệu suất tang
η0l = 0.99 : hiệu suất ổ lăn
ηk = 0.99 : hiệu suất khớp
SVTH: Nguyễn Đức Tín Trang 16
1
ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY GVHD: Trần Đình
Sơn
η mscn = 0.96 : hiệu suất bộ truyền cấp nhanh
ηmscc = 0.98 : hiệu suất bộ truyền cấp chậm
+ Công suất cần thiết trên trục động cơ:
N
ct
=
776.0
25.4
= 5.48 (kw)
Chọn động cơ điện xoay chiều ba pha, số hiệu 4A1326Y3
+ Công suất: p = 5.5 ( KW)
+ Tốc độ danh nghĩa: n = 960 (vòng/ phút)
+ Hệ số quá tải :
min

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
b r 2
= 31.1/6.7 =
4.64
SVTH: Nguyễn Đức Tín Trang 17
1
ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY GVHD: Trần Đình
Sơn
Vậy:
+ Tỷ số tuyền bánh răng cấp nhanh u
1
=6.7.
+ Tỷ số truyền bánh răng cấp chậm u
2
=4.46
+ Tỷ số truyền chung la : u
o
= 31.1.
3.2.2 Số vòng quay trên mỗi trục:
+ nI = nD C = 960 (vòng / phút).

có δ
b1
= 850 Mpa; δ
ch1
= 850 Mpa.
+ Bánh lớn thép 45, tôi cải thiện đạt độ rắn HB
2
= 192…240 có
2b
δ
= 730 Mpa;
2ch
δ
= 430 Mpa
4.2 Ứng suất cho phép:
4.2.1 Ứng suất tiếp xúc cho phép
HB = 180 350.
0
limH
δ
= 2 HB + 70 ; S z = 1.1 : hệ số an toàn
δ
Flim
= 1.8HB ; S
F
= 1.75 :hệ số an toàn
Chọn độ rắn bánh răng nhỏ HB
1
= 245
Chọn độ rắn bánh răng lớn û HB

4,2
HB
= 30* 230
2.4
=

1.4 10
7
Thời gian làm việc tính bằng giờ
T
Σ
=21*365*A**K
n
*K
ng
Trong đó
A = 10 năm
Kn = 0.5 : hệ số tuổi thọ
Kng = 0.67 : hệ số sử dụng theo ngày
⇒ TΣ = 29346 (giờ)
SVTH: Nguyễn Đức Tín Trang 19
1
ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY GVHD: Trần Đình
Sơn
+ Theo (6-7)-[1], ta có :
N
HE
=60*c*Σ(T
i
/T

7
N
HE1
> N
HO1
⇒ ta chọn N
HE 1
=1
Tương tự ta có: N
HE2
>N
HO2
⇒ K
HL2
= 1
Như vậy theo (6- 2)[1], ta xác địng sơ bộ
{δ
H
} = δ
Hlim
. K
HL
/S
H
+{δH1} = 560/1.1 = 509 (Mpa)
+ {δH2} = 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




max
.n
i
. t
i
Trong đó: ni : Vận tốc làm việc của trục thứ i
ti : Thời gian làm việc trong một chu kỳ
Ti: Mômen xoắn thứ i trong một chu kỳ
Tmax: Mômen 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

= 2,8 . 450 = 1260 Mpa
[ ]
1maxF
δ
= 0,8 .
1ch
δ
= 0,8 . 580 = 464 Mpa
[ ]
2maxF
δ
= 0,8 .
2ch
δ
= 0,8 . 450 = 360 Mpa
4.3 Xác định những thông số cơ bản của bộ truyền
4.3.1 Tính toán bộ tryền bánh răng cấp nhanh
4.3.1.1 Khoảng cách trục:
a
w
= k*a*(u
1
+1)
3
[ ]
baH
H
u
KT
ψδ


= 1,2
a
w
= 49.5*(6.7+1)3
2
3.0*7.6445
2.1*48645
= 201 (mm)
4.3.1.2 Xác định cáa thông số ăn khớp:
Mô 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
201*2
=

y =
0(5.0
)21
=+− ZZ
m
a
w
Vậy đây là cặp bánh răng không 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;

uKT +

≤

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

+u
a
w
=
)(51
167.6
5.196*2
mm=
+
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

+ 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
= 1+
αβ

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
SVTH: Nguyễn Đức Tín Trang 23
1
ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY GVHD: Trần Đình
Sơn
Nhận xét: Vì chênh lệch δ
H
và S
H
quá lớn nên ta giảm chiều rộng
của bánh răng xuống : b
w
=φ
ba
. a
w
.

11
.2
βε
≤

[ ]
1F
δ
2F
δ
=
1
21
F
FF
Y
xY
δ
≤

[ ]
2F
δ

Trong đó:
+ Y
ε
: hệ số kể đến sự trùng khớp của răng
+ Y
ε

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

u
a

= 1.164*1.41*1.27 = 2.08
SVTH: Nguyễn Đức Tín Trang 24
1
ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY GVHD: Trần Đình
Sơn

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

F1
}*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)
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)
δ
F1 max
<{ δ
F
}
max
= 0.8.δ
ch
= 464 (MPA )
Như vậy cặp bánh răng cấp chậm đảm bảo độ bền quá tải
4.3.1.6 Các thông số của bộ truyền cấp nhanh
Khoảng cách trục a
w
= 196.5 mm
Mô đun m = 3
Chiều rộng vành răng b
w
= 45 mm
Tỉ số truyền u = 6.7
Số răng bánh răng Z