Tài liệu Đồ án: Thiết kế hệ thống truyền động khí doc

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

thuật trên thế giới đã có nhiều thiết bị nâng chuyển. Các thiết bị này được chia làm hai nhóm
chính: máy trục chủ yếu phục vụ vận chuyển các vật nặng thể khối; máy chuyển liên tục chủ
yếu phục vụ các q trình vận chuyển vật liệu vụn rời liên tục theo một tuyến khơng gian xác
định.
Các lãnh vực sản xuất hiện nay có nhu cầu ngày một tăng về các máy móc, thiết bị
nâng chuyển, nhu cầu ađó cần được đáp ứng với những thiết bị nâng gọn nhẹ dễ sử dụng và
đáp ứng được tính bền, tính kinh tế phù hợp với khơng gian làm việc và điều kiện làm việc
cho phép.
Trong q trình thực hiện đồ án mơn học Truyền Động Cơ Khí, Nhóm chúng em được
giao nhiệm vụ thiết kế một cơ cấu nâng Nhằm cũng cố lại những kiến thức đã học như: Cơ
Học Máy, Chi Tiết Máy, Ngun Lý Máy Cũng như đáp ứng được nhu cầu trên.
Chúng em xin chân thành cám ơn thầy NGUYỄN HỮU LỘC , các q thầy, q cơ
trong các bộ mơn đã tận tình, hướng dẫn, giúp đỡ chúng em trong q trình thực hiện đồ án.
Nhóm thực hiện đồ án.
PHẠM SƠN VƯƠNG
PHAN QUANG TÚ.
LÊ HỒNG GIANG.
Đề tài :Thiết kế Tời đổi chiều trang - 3 -
Đồ án thiết kế hệ thống truyền động cơ Khí GVHD:TS Nguyễn Hữu Lộc
PHẦN I
NHIỆM VỤ, MỤC ĐÍCH, U CẦU,
ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT
* Nhiệm vụ: Thiết kế một máy nâng tải trọng nâng hai tấn.
* Mục đích thiết kế: Máy nâng được thiết kế có tải trọng nâng 2000kg , phục vụ cơng
việc nâng các vật thể khối lượng nhỏ lên các nhà cao tầng đang xây
dựng, tãi trọng nâng gồm: vât liệu ở các cơng trường xây dựng, các
cơng việc xếp dỡ ngồi trời, nhằm giảm nhẹ sức lao động của cơng
nhân.
* u cầu thiết kế:
+máy nâng có kích thướt nhỏ gọn ,phù hợp khơng gian làm việc

+ 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

Vương X
Thamkhảo tài
liệu
Nhóm X
Nêu ý tưởng Nhóm X
Chọn
phươngán
Nhóm X
Báo cáo giữa
kỳ
Nhóm X
Tính tốn Nhóm X X X
Bản vẽ lắp Tú X
Bản vẽ chi tiết Nhóm X
Viết thuyết
minh
Vương
Giang
X X X
PHẦN III
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: có hai loại, đó là: động cơ điện một chiều và động cơ điện xoay chiều.
Đề tài :Thiết kế Tời đổi chiều trang - 5 -
Đồ án thiết kế hệ thống truyền động cơ Khí GVHD:TS Nguyễn Hữu Lộc

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

+ Tang kép: quấn được một lớp cáp nhưng khi làm việc tãi trọng sẽ khơng bị
lắc, nâng hạ theo đường thẳng
Vậy ta chọn tang kép được chế tạo bằng gang xám GX 15-32
Cáp nâng: lựa chọn dựa trên hệ số an tòan cho phép, và tuổi thọ của dây cáp. Do đó ta
phải chọn cáp cho phù hợp với tải trọng nâng, chịu lực căng dây lớn.
Có hai lọai cáp có thể sử dụng: cáp bện xi và cáp bện chéo.
Dựa trên tính chất của hai loại cáp và cấu tạo của cơ cấu , ta chọn lọai cáp bện xi vì
có tính bền trong q trình làm việc hơn là cáp bện chéo, đồng thời trong cơ cấu nâng thì một
đầu cáp được giữ cố định nên cáp khơng bị xoắn hay tở.
Khớp nối: Co 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 mơ men xoắn lớn hơn
Đề tài :Thiết kế Tời đổi chiều trang - 6 -
Đồ án thiết kế hệ thống truyền động cơ Khí GVHD:TS Nguyễn Hữu Lộc
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:
* Các phương án:

+ phương án I:
Sơ đồ động:
Chú thích:
6
5
3
4
8
9
1

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

1 Tang
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
+Ngun tắc hoạt động:
Động cơ điện quay, truyền cơng 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
tang quay kéo theo hệ ròng rọc làm việc.
+Ưu điễm: Truyền được cơng 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:
Đề tài :Thiết kế Tời đổi chiều trang - 8 -
Đồ án thiết kế hệ thống truyền động cơ Khí GVHD:TS Nguyễn Hữu Lộc
Sơ đồ động:
Chú thích:
1
2
3
4
8
9

1:Động cơ điện
2:Phanh điện từ
3:Khớp nối vòng đàn hồi
4:Bánh răng cơn I
5:Bánh răng cơn II

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

PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN
I .Chọn tang, khớp nối, động cơ điện:

1) Hiệu suất của palăng
η
p
=
max
S
S
o
=
max
Sam
Q

Với Q
0
= Q +Q
m

m=2 :số nhánh dây quấn lên tang
Q
0
: tải trọng nâng Q
0
= 25000 N.
Đề tài :Thiết kế Tời đổi chiều trang - 10 -
Đồ án thiết kế hệ thống truyền động cơ Khí GVHD:TS Nguyễn Hữu Lộc
λ : hiệu suất ròng rọc: λ = 0,98 (với điều kiện ròng rọc đặt trên ổlăn bơi trơn

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

Ta chọn cáp K - P6x19 =114 (ΓOCT 2688 – 69) có giới hạn bền các sợi thép là σ
b
=
1600 N/mmm
2
.
3) Tang:
+ Đường kính tang:
D
t
≥ d
c
(e-1) = 8 (25-1 )=192 (mm)
D
t
: đường kính tang đến đáy rãnh cắt (mm).
D
c
: đường kính dây cáp quấn lên tang (mm).
e: hệ số thực nghiệm .
⇒ D
t
=D
r
=250 mm
+ Chiều dài tang
Chiều dài: chiều dài tồn bộ tang được xác định theo cơng thức
L
’
=L'o

+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 =

)(
c
d
t
D
l
+
π
+ Z
o
= 29.6 (vòng)
Với Z
o
=2, Số vòng cáp dự trữ khơng làm việc.
+ Lo’ = 2* Z*t = 520 (mm).
Với: 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)
Đề tài :Thiết kế Tời đổi chiều trang - 12 -
Đồ án thiết kế hệ thống truyền động cơ Khí GVHD:TS Nguyễn Hữu Lộc
+ 2L
1
=3*t 3*8.8 =26.4(mm)
+ L
3
=L

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

+ 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
vơí vật liệu đúc tang là gang.
+ Tang bằng gang có σ
bn
= 565 N/mm
2
⇒ [σ
n
] =
5
565
= 113 N/mm
2
σ
n
= 51.6N/mm
2
⇒ σ
n
≤ [σ
n
] Vậy đủ bền.
4) Chọn khớp nối trục vòng đàn hồi :
a) Khi mở máy: M
max

=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)

⇒ M
max
=153*1.3*1.2 =238 (Nm).
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
⇒ σ
d
= 0.53 (MPA) [{σ
d
}. vậy đủ bền
c) Điều kiện làm việc của chốt:
Theo cơng thức: σ
u
=
ZD
LKM
o

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

= L
2
–B = 66-2 = 64
⇒ Vậy σ
u
= 18 [ {σ
u
} Vậy đủ bền
5) Khớp xích con lăn:
Đề tài :Thiết kế Tời đổi chiều trang - 14 -
M(nm) d D L D
0
B d
c
l
6
M D
3
L
8
GD
2
n
max
240 24 140 165 100 2 14 33 27 28 0.55 4000
Đồ án thiết kế hệ thống truyền động cơ Khí GVHD:TS Nguyễn Hữu Lộc
a) Mơmen do vật gây ra trên tang
M
t
=

)(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

=1.3, K
1
, là hệ số an tồn
+ K
2
= 1.2, K
2
, là hệ số an tồn
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
cáhc
giữa
hai má
t Z Q(KN) GD
2
3000 700 90 270 280 2 52 31 50.8 12 160 8.9
c) Kiểm nghiệm theo hệ số an tồn
S =
Ft
Q
)5.1 2.1(
≥ {S}

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
3
= 30.88 (vong /phut)
⇒ S = 20.6 > {S} Vậy đủ bền.
6) Chọn động cơ điện:
+ Cơng thức tĩnh khi nâng vật :
N
lv
=
.1000.60
.
0
n
vQ
=
.1000.60
5.12*2500
= 5.2(KW)
+ Cơng suất tương đương:
N
td
=
)2.0(*)*3.0()2.0(*)5.0*()6.0(*
222
tNtNtN
lvlvlv
++
=
018.005.06.0 ++
lv

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

mscn
= 0.96:hiệu suất bộ truyền cấp nhanh
+ η
mscc
= 0.98 :hiệu suất bộ truyền cấp chậm
+ Cơng suất cần thiết trên trục động cơ:
N
ct
=
776.0
25.4
= 5.48 (kw)
Đề tài :Thiết kế Tời đổi chiều trang - 16 -
Đồ án thiết kế hệ thống truyền động cơ Khí GVHD:TS Nguyễn Hữu Lộc
Chọn động cơ điện xoay chiều ba pha, số hiệu 4A1326Y3
+ Cơng suất: p = 5.5 ( KW)
+ Tốc độ danh nghĩa: n = 960 (vòng/ phút)
+ Hệ số q tải :
min
max
M
M
=2.2
II. Phân phối Tỷ số truyền chung:
a) Tỷ số truyền chung
Tỷ số truyền chung từ trục động cơ đến trục tang:
i
0
=
t

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

b r 2
= 31.1/6.7 = 4.64
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.
b) Số vòng quay trên mỗi trục:
+ n
I
= n
D C
= 960 (vòng / phút).
+ n
II
= n
I
/ u
1
= 143.28 (vòng / phút).
+ n
III
= n
2
/u
2

= 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

δ
= 730
Mpa;
2ch
δ
= 430 Mpa
II) Ứng suất cho phép :
a). ứng suất tiếp xúc cho phép
Đề tài :Thiết kế Tời đổi chiều trang - 18 -
Đồ án thiết kế hệ thống truyền động cơ Khí GVHD:TS Nguyễn Hữu Lộc
HB = 180 350.
0
limH
δ
= 2 HB + 70 ; S
z
= 1.1 : hệ số an tồn
δ
Flim
= 1.8HB ; S
F
= 1.75 :hệ số an tồn
Chọn độ rắn bánh răng nhỏ HB
1
= 245
Chọn độ rắn bánh răng lớn HB
2
= 230
khi đó :
δ

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
:

bậc của đường cong mỏi).
+ N
HO
: số chu kì thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về tiếp xúc
N
HO
= 30
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
K
n
= 0.5 : hệ số tuổi thọ
K
ng
= 0.67 : hệ số sử dụng theo ngày

⇒ 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:

N
HE
= 60*1*143.28*29346(1
2
*0.6+0.5
3
*0.2
+0.3
3
*0.2)
=15.9 10
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
+{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

/S
F
Theo (6-7)-[1], ta có:
N
FE
= 60 . C .
F
m
i
T
T
∑








max
.n
i
. t
i
Trong đó: 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 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

FEo
ta chọn K
FL2
= 1
Theo (6-2a) –[1], Với bộ truyền quay hai chiều chọn K
FC
= 0.8
Vậy với các số liệu như trên ta tính được :
{δ
F1
} = 201.6 MPa
{δ
F2
} = 189.1 MPa
c) Ứng suất uốn khi q tải

[ ]
maxH
δ
= 2,8 .
2ch
δ
= 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
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

a
= 49.5: Hệ số phụ thuộc vật liệu làm bánh răng trụrăng thẳng
(thép – thép).
+ T
1
= 48645 N.mm
+ [δ
H
] = 481,81 Mpa
+ Tỉ số truyền u = 6.7
+
ba
ψ
= 0,3 (răng thẳng khơng đối xứng), (bảng 6-6)-[1].
+ K
H
β
:hệ số kể đến sự phân bố khơng đều tải trọng
bd
ψ
= 0,5.
ba
ψ
(u+1) = 1.223
với
bd
ψ
= 1.223 ⇒ tra bảng ( 6.7 )-[1], sơ đồ 5 ⇒ K
H
β

= 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

201*2
=
⇒ chọn Z
1
= 17
Z
2
= u.Z
1
= 6.7*17 = 113.9
⇒ chọn Z
2
=114
∗ Tính lại khoảng cách trục:
a
w
=
2
)(
21
ZZm +
=
)(5.196
2
)17114(*3
mm=
+
∗ Xác định hệ số dịch chỉnh :
y =
0(5.0

)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

=20
0
+ Tính lại tỷ số truyền thực:
u
1
= 114/17 =6.7
c) kiểm ngiệm răng về độ bền tiếp xúc
Ưng suất tiếp xúc xuất hiện trên bề mặt răng thoả mản điều kiện tiếp xúc
theo (6-33)-[1]

H
δ
= Z
M
Z
H
Z
ε
1
2
1

)1( 2
w
w
H
dUb
uKT +

≤

[ ]
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

α
ε
=[1,88-3,2
)
14
1
17
1
( +
cos
β
α
] = 1.66
⇒ Z
ε
=
766.0
66.1
11
==
α
ε
Đường kính vòng lăn bánh răng :
d
w1
=
1
2
+u
a

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

HV
Với
K
H
α

= 1 (bánh răng thẳng)
K
H
β

=1.2
V =
60000
14.3
11
xnxd
w
= 2.56 ( m/s)
Với:
n
1
= 960
d
w1
= 51 ( mm )
Theo bảng (6_13_)dùng cấp chính xác 8
+ Tra bảng( 6.16)-[1]
⇒
g

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

= 1+
αβ
γ
HH
wwH
xKxKxT
xdxb
1
1
2
= 1+
11.1
09.1*2.1*48645*2
51*95.58*66.4
=

⇒
K = 1.2*1.09*1.11 =1.45
H
δ
=Z
M
xZ
H
xZ
ε
1
2
1
)1(2

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

)
}{
(
H
H
δ
δ
=0.3*196.5*
2
)
445
386
(
=44.35 (mm)
Ta chọn chiều rộng của bánh răng là b
w
=45(mm)
d) Kiểm ngiệm răng về độ bền uốn
Để đảm bảo điều kiện uốn cho răng ứng suất sinh ra tại chân răng khơng vượt
q một giới hạn cho phép

1F
δ
=
xmxdb
xYxYxYxKT
ww
FF
1
11

.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
ε

=
α
ε
1
= (1/1.66) = 0.6
+ Y
F1,
Y
F2
: hệ số dạng răng của bánh 1 và 2
+ Z
V1
= Z
1
= 17 ; Z
V2
= Z
2
= 114 và hệ số dịch chỉnh x
Tra bảng (6.18)-[1]
⇒
Y
F1
= 4.22 và Y
F2
= 2.

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

u
a
xvxxg
w
FF 0
δγ
=⇒
= 0,016.56.2.56
7.6
5.196
=12.

αβ
γ
FF
wwF
FV
xKxKxT
xdxb
K
1
1
2
1+=⇒
=1+
27.1*41.1*48645*2
51*45*42.12
=1.164
Vậy

⇒
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

δ
δ
=
=
6.63
26.4
27.75*6.3
=
(Mpa)

1F
δ
⇒
<
[ ]
1F
δ
= 201.6 (Mpa) va δ
F 2
< {δ
F
}
2
= 189.1 (Mpa)
Trong đó : {δ
F
}
1
= {δ
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)
Với :
K
xF
= 1 ( do d
a
<400 mm).
Y
r
= 1 bánh răng phay
Y

s
= 1.08 – 0.06*ln3 = 1
{δ
F1
} = 201.6 (MPa) : ứng suất n cho phép
{δ
F2
} = 189.1 (MPa ) : ứng suất n cho phep
Như vậy cặp bánh răng cấp chậm đảm bảo độ bền uốn
e) Kiểm ngiệm răng về q tải
Hệ số q tải K
qt
=2.2
Với:
+ δ
H1 max
= δ
H1
qt
K

= 441.4*
2.2
= 654.7 (MPa)
+ δ
F1 max
= δ
F
*K
qt

= 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

Tỉ số truyền u=6.7
Số răng bánh răng Z
1
= 17 ,Z
2
=114
Hệ số dịch chỉnh x=0
Đường kính vòng chia d
1
=m.Z
1
= 51 mm ; d
2
=m.Z
2
= 342 mm
Đường kính đỉnh răng d
a 1
=d
1
+2.m= 57 mm ;
d
a 2
=d
2
+2.m= 348 mm
Đường kính đáy răng d
f 1
=d
1_

-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)

b) Ứng suất uốn cho phép :
[
F
δ
]
1
= 252 (Mpa )
[
F
δ
]
2
=236.572 (Mpa )
c) Ứng suất cho phép khi q tải :
[
H
δ
]
max
= 1260 (Mpa )
[
F
δ
]
max1
= 464 (Mpa )
[
F
δ
]

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

ba
ψ
= 0.4 (vị trí bánh răng khơng đối xứng )

bd
ψ
= 0.5 x
ba
ψ
( u + 1 ) = 0.5 x0.4 (4.64 +1 ) = 1.092

⇒
k
H
β
= 1.07( tra bảng (6.7)-[1], sơ đồ b với
bd
ψ
= 1.092 )
Đề tài :Thiết kế Tời đổi chiều trang - 24 -
Đồ án thiết kế hệ thống truyền động cơ Khí GVHD:TS Nguyễn Hữu Lộc
Vậy
⇒
a
w
= 49.5 ( 4.6 4+1 )
4.0*64.4445
07.1*309935
2
= 269.8 (m m)

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
)(
21
ZZm +
=
)(5.271
2
_)32149{*3
mm=
+
Góc ăn khớp
cos
tw
α
= ( Z
1
+Z
2
)x m xcos
α
/ 2xa
w
= cos 20
⇒
tw
α
= 20
0

Tính lại tỷ số truyền thực:u

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

w
H
xUxdb
UxxKxT +

Với
Z
M
= 274 (Mpa )
1/3
(vật liệu thép –thép , bánh răng thẳng)
Z
H
=
tw
α
β
2sin
cos.2
=
40sin
0cos.2
= 1.764 (bảng (6-5)-[1])

β
= 0 (răng thẳng)
⇒
Z
β
=

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
=
.

ba
ψ
a
w
= 108.6 (mm)
+ K
H
= K
H
β
.
K
H
α
.K
HV
Với : K
H
β
=1,095
Đề tài :Thiết kế Tời đổi chiều trang - 25 -