Đồ án chi tiết máy THIẾT kế hệ THỐNG dẫn ĐỘNG THÙNG TRỘN PHƢƠNG án 9

Đồ Án Chi Tiết Máy

GVHD: Dương Đăng Danh

MỤC LỤC


Lời nói đầu.……………………………………………………Trang 1



Các thơng số đầu vào…………………………………………………3



Tính tốn chọn động cơ……………………………………………….4



Thiết kế đai……………………………………………………………8



Thiết kế bộ truyền bánh răng………………………………………...13



Thiết kế trục và then…………………………………………………30



Tính tốn chọn ổ…………………………………………………….48



Thiết kế kết cấu vỏ…………………………………………………..54



Thiết kế các chi tiết phụ…………………………………………….56



Dung sai lắp ghép……………………………………………………62



Tài liệu tham khảo…………………………………………………...65

SVTH: Nguyễn Anh Khoa


Đồ Án Chi Tiết Máy

GVHD: Dương Đăng Danh

LỜI NÓI ĐẦU
---***--Thiết kế và phát triển những hệ thống truyền động là vấn đề cốt lõi trong
cơ khí. Mặt khác, một nền cơng nghiệp phát triển khơng thể thiếu một nền cơ
khí hiện đại. Vì vậy, việc thiết kế và cải tiến những hệ thống truyền động là
công việc rất quan trọng trong cơng cuộc hiện đại hố đất nước. Hiểu biết,

nắm vững và vận dụng tốt lý thuyết vào thiết kế các hệ thống truyền động là
những yêu cầu rất cần thiết đối với sinh viên, kỹ sư cơ khí.
Trong cuộc sống ta có thể bắt gặp hệ thống truyền động ở khắp nơi, có thể
nói nó đóng một vai trị quan trọng trong cuộc sống cũng như sản xuất. Đối
với các hệ thống truyền động thường gặp thì hộp giảm tốc là một bộ phận
không thể thiếu.
Đồ án thiết kế máy giúp ta tìm hiểu và thiết kế hộp giảm tốc, qua đó ta có
thể củng cố lại các kiến thức đã học trong các môn học như Nguyên lý máy,
Chi tiết máy, Vẽ kỹ thuật…, và giúp sinh viên có cái nhìn tổng quan về việc
thiết kế cơ khí. Hộp giảm tốc là một trong những bộ phận điển hình mà cơng
việc thiết kế giúp chúng ta làm quen với các chi tiết cơ bản như bánh răng, ổ
lăn,… Thêm vào đó, trong q trình thực hiện các sinh viên có thể bổ sung và
hồn thiện kỹ năng vẽ AutoCad, điều rất cần thiết với một sinh viên cơ khí.
Em chân thành cảm ơn thầy Dương Đăng Danh , các thầy cơ khoa cơ khí
đã giúp đỡ em rất nhiều trong quá trình thực hiện đồ án.
Với kiến thức cịn hạn hẹp, vì vậy thiếu sót là điều khơng thể tránh khỏi,
em rất mong nhận được ý kiến từ thầy cơ.
Kính chúc q thầy cơ sức khỏe và hạnh phúc.

SVTH: Nguyễn Anh Khoa


Đồ Án Chi Tiết Máy

GVHD: Dương Đăng Danh

: THIẾT KẾ HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG

ĐỀ TÀI 6

THÙNG TRỘN
PHƢƠNG ÁN 9

Hệ thống dẫn động thùng trộn gồm:
1- Động cơ điện; 3 pha không đồng bộ; 2- Bộ truyền đai thang;
3- Hộp giảm tốc bánh răng trụ hai cấp phân đôi; 4- Nối trục đàn hồi;
5- Thùng trộn.
Số liệu thiết kế: phƣơng án 9
Công suất trên trục thùng trộn, P : 3,5 KW
Số vòng quay trên trục thùng trộn, n(v/p) : 30(v/p).
Thời gian phục vụ, L(năm) : 6
Quay một chiều, làm việc hai ca, tải va đập nhẹ.
(1 năm làm việc 250 ngày, ngày làm 2 ca, 1 ca làm việc 8 giờ)
Chế độ tải:
T1= T
;T2 = 0,2T
;T3 = 0,2T ;t1= 12s ;t2 = 60s ;t3= 28s

SVTH: Nguyễn Anh Khoa


Đồ Án Chi Tiết Máy

GVHD: Dương Đăng Danh

PHẦN THUYẾT MINH TÍNH TỐN
---***--PHẦN I: TÍNH TỐN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN BỐ TỈ SỐ TRUYỀN
I.
Chọn động cơ:
1. Xác định hiệu suất hệ thống:



Hiệu suất truyền động:
  kn .br2 . d .ol4

Trong đó:


2. Tính cơng suất đẳng trị ( cơng suất tính tốn ):



Cơng suất tính tốn :

1
P

td

 Pmax



Cơng suất cần thiết trên trục động cơ:

P  1,0,8773791, 57( KW )

Pct



t

Tỉ số truyền chung của bộ truyền :

uch ud .uh 3.8 24
Trong đó: uh = 8 là tỉ số truyền của hộp giảm tốc 2 cấp phân đôi.
ud = 3 là tỉ số truyền của bộ truyền đai thang.


SVTH: Nguyễn Anh Khoa


Đồ Án Chi Tiết Máy

GVHD: Dương Đăng Danh



Số vòng quay sơ bộ của động cơ:

nsb nlv .uch 30.24 720(vòng / phút )
3. Chọn động cơ điện, bảng thông số động cơ điện:



Động cơ điện được chọn phải có cơng suất Pdc và số vòng quay
đồng bộ thoả mãn điều kiện:

+ Pdc ≥ Pct = 1,57 (KW)

+ nđb ≈ nsb
Dựa vào bảng P1.3 trang 236 sách “ Tính Tốn Thiết Kế Hệ Dẫn Động
Cơ Khí Tập Một” của Trịnh Chất và Lê Văn Uyển ta chọn động cơ .
Kiểu động cơ
4A132S8Y3
II.

Phân phối tỉ số truyền:



uch



Chọn tỉ số truyền của hệ thống dẫn động:

n

 720 24

dc

nlv

30

Ta chọn uh = 8 ( tỉ số truyền của hộp giảm tốc bánh răng trụ
hai cấp phân đôi, u1 = 3,08; u2 = 2,6 (bảng 3.1 trang 43 [1])
 ud

uch



uh
III.

24

 3 (tỉ số truyền của bộ truyền đai thang)

8

Lập bảng đặc tính:

1.

P

Tính tốn cơng suất trên các trục:

 3,5(KW )

ct

P



3

P



2

P



1

P
dc

2.



Tính tốn số vịng quay trên các trục:


SVTH: Nguyễn Anh Khoa


Đồ Án Chi Tiết Máy

GVHD: Dương Đăng Danh

n

n1

dc

n 
n3

 240(vòng / phút)

3
240

u1
n

3, 08




2

u2
3.

720

ud
n
1

2



 77, 922( vòng / phút)

77,922

 29,97(vòng / phút)

2,6
Tính Moment xoắn trên các trục:

T 9, 55.10 6.
1

T 9, 55.10 6.
2

T 9, 55.10 6.
3

T 9, 55.10 6.
4

T 9, 55.10 6.

dc

*Bảng đặc tính kỹ thuật của hệ thống truyền động :

Cơng Suất
(KW)
Tỉ số
truyền u
Số vịng
quay n
(vịng/phút)
Momen
xoắn T
(Nmm)


SVTH: Nguyễn Anh Khoa


Đồ Án Chi Tiết Máy

Hình vẽ minh họa vị trí các trục:

SVTH: Nguyễn Anh Khoa

GVHD: Dương Đăng Danh


Đồ Án Chi Tiết Máy

GVHD: Dương Đăng Danh

PHẦN II: THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI THANG
Số liệu đầu vào:
Công suất: P1 = 4 (KW)
Số vòng quay: nđc =720 (v/p)
Tỷ số truyền: ud = 3
Điều kiện làm việc: quay một chiều ,làm việc hai ca, tải va đập nhẹ.
(1 năm làm việc 250 ngày, ngày làm 2 ca, 1 ca làm việc 8 giờ).
1.Chọn loại đai:
Dựa vào Pdc = 4 (KW) và n = 720 (v/p) và hình 4.22 trang 153 sách “Cơ
sở thiết kế máy“ của Nguyễn Hữu Lộc và các thông số kĩ thuật trên ta
chọn đai dạng B
Từ bảng 4.3 trang 128 sách “Cơ sở thiết kế máy“ của Nguyễn Hữu Lộc
ta có các thơng số kĩ thuật của đai loại B là:
bp = 14 mm
bo = 17 mm
h = 10,5 mm
yo= 4mm
d1 = 140 – 280 mm
l = 800 – 6300 mm
A = 138 mm2
2. Đƣờng kính bánh đai nhỏ:
d1 = 1,2dmin = 1,2.140 = 168 (mm)
-

Theo tiêu chuẩn (trang 148 sách “Cơ sở thiết kế máy“ của Nguyễn Hữu

Lộc) ta chọn :
3.Vận tốc đai:

d = 180 mm
1

v1 60000

4.Đƣờng kính bánh đai lớn:

SVTH: Nguyễn Anh Khoa

d1n1



.180.72060000 6, 786 ( m / s)


Đồ Án Chi Tiết Máy

Với ε = 0,01 : hệ số trượt tương đối
Theo tiêu chuẩn chọn d2 = 560 (mm)
5.Tỷ số truyền:
u

Sai lệch so với thông số kĩ thuật: 4,6%
6.Khoảng cách trục:
2d1 d 2 a 0, 55( d1 d 2 ) h
 2(180 560) a 0, 55(180 560)10, 5
 1480 a 417, 5

Ta có: u=3,14 ta chọn a = d2 = 560 (mm)
7.Chiều dài đai:

L

(d d )d d   2.560(180560)560180 2346,854( mm)

 2 a

1



2

1

2

2



2

24 a24.560

Theo tiêu chuẩn chọn L = 2240 (mm)
8.Số vòng chạy của đai trong 1s:
i

v

 L 

6, 786
1
1
2,
24 3, 03s  i10s

Với L là chiều dài đai L = 2,24 (m)
Điều kiện được thỏa
9.Tính lại khoảng cách trục a:

a
k
k 2
82 4

Với:

K

 L   
22



 2240 180 5601077, 611

d  d
1

2


SVTH: Nguyễn Anh Khoa


Đồ Án Chi Tiết Máy

GVHD: Dương Đăng Danh



22





d  d
2

 560180190

1

 a

4

Giá trị a vẫn thỏa mãn trong khoảng cho phép.
10.Góc ơm α1 trên bánh đai nhỏ:

ra hiện tượng trượt trơn.
11.Số dây đai Z:
Tra biểu đồ hình 4.21 sách “Cơ sở thiết kế máy“ của Nguyễn Hữu
Lộc với các thông số: d1 = 180 mm; v = 6,786 m/s và đai loại B, ta có:
[P0] = 2,7 (kW)
L0 = 2240 mm

Z

Tính các hệ số sử dụng:
Hệ số ảnh hưởng của vận tốc:
Cv = 1- 0,05. (0,01. v2 -1)= 1- 0,05. (0,01.6,7862 - 1) = 1,027
Hệ số xét đến ảnh hưởng của góc ơm đai:



 /110
136,94/110
C 1, 24(1 e
) 1, 24(1 e
) 0,88
Hệ số xét đến ảnh hưởng của tỉ số truyền u:
Cu = 1,14
Hệ số xét đến ảnh hưởng của chiều dài đai L:
 L  2240

C 6
1
6
1

L0

2240
Hệ số xét đến sự ảnh hưởng của sự phân bố không đều tải trọng giữa
các dây đai:
Giả sử có 2 đai chọn Cz = 0.95
Hệ số xét đến ảnh hưởng của chế độ tải trọng:
Cr = 0,9
L


SVTH: Nguyễn Anh Khoa


Đồ Án Chi Tiết Máy

Chọn : Z = 2 đai
12.Chiều rộng bánh đai:
B  z 1.t 2e

Theo bảng 4.21 trang 63 ta có :
t = 19 ; e = 12,5; ho=4,2
Ta có : B 2 1.19 2.12, 5 44mm
13.Đƣờng kính ngoài bánh đai nhỏ:
da1 = d1 + 2ho = 180 + 2.4,2 = 188,4 (mm)

14. Đƣờng kính ngồi bánh đai lớn:

d a2 d 2 2ho 560 2.4, 2 568, 4( mm)
15.Lực căng ban đầu:
Đây là hệ dẫn động dây đai thang nên ta chọn :0 1, 5( MPa)
ta có: A= 138
 F0  A. 1 0 .  138.1,5.2  414(N)
z

16.Lực tác dụng lên trục:
F 2.F .sin(
r

F
t

18.Hệ số ma sát:

f '


SV


Đồ Án Chi Tiết Máy

GVHD: Dương Đăng Danh

Hệ số ma sát nhỏ nhất để bộ truyền không bị trượt trơn :
Giả sử góc biên dạng bánh đai: 38o



f min f ' .sin( 2 ) 0, 75.sin(19 o ) 0, 244



19.Tính ứng suất lớn nhất cho phép:
Ta có:
 v.v12 .106 1200.6, 7862.106 0, 06( MPa) .
Trong đó: ρ là khối lượng riêng của đai: chọn ρ = 1200 kg/m3.

  AF. z 138.4142 1, 5( MPa) .
0

0

t


u1

2.y

0

.E

2.4

.100 4, 444( MPa) .

d1180
Trong đó: E là module đàn hồi của đai: chọn E=100 N/m2
Vậy :

max 1 u1 v o 0,5 t u 1v


1,5 0,5.2,136 4, 444 0, 06 7, 072(MPa)

20.Tính tuổi thọ đai:
Ta có giới hạn mỏi của đai : ζr = 9 (MPa.)
Số mũ đường cong mỏi đối với đai thang: m= 8
(Các thơng số đã tính : ζmax = 7,072 (MPa)
i= 3,03 (s-1)

 r




L
h





max

2.36


SVTH: Nguyễn Anh Khoa


Đồ Án Chi Tiết Máy

GVHD: Dương Đăng Danh

PHẦN III: THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG
A.CHON VẬT LIỆU VÀ TÍNH ỨNG SUẤT CHO PHÉP:
1.Chọn vật liệu:
Vì bộ truyền được bơi trơn tốt nên dạng hỏng chủ yếu là tróc rỗ bề mặt
răng nên ta tính theo ứng suất tiếp xúc.
Do khơng có u cầu gì đặc biệt và theo quan điểm thống nhất hóa
trong thiết kế ta chọn vật liệu 2 cấp bánh răng như sau:
-

Bánh nhỏ: thép 45 tôi cải thiện, độ rắn HBI = 241÷285 ; ζbI = 850(Mpa);

ζ=580(Mpa)
-

Bánh lớn: thép 45 tôi cải thiện, độ rắn HBII = 192÷240 ; ζbII = 750(Mpa) ;

ζchII = 450(Mpa)
2.Xác định ứng suất tiếp xúc:
Chọn độ rắn bánh nhỏ: HBI = 250

Chọn độ rắn bánh lớn: HBII = 230
Theo bảng 6.2 trang 94:


0H lim

2HB 70

 0 H lim1 2.250 70 570( MPa)
 0 H lim 2 2.230 70 530( MPa)



0F lim1,8HB



0 F lim1



0 F lim 2

1,8.250 450( MPa)
1,8.230 414( MPa)

3.Số chu kỳ làm việc cơ sở :
NHO 30HB2,4



NHO1 30.2502,41,71.107 chu kỳ
NHO2 30.2302,41,397.107 chu kỳ

4.Số chu kỳ làm việc tƣơng đƣơng:

SVTH: Nguyễn Anh Khoa


Đồ Án Chi Tiết Máy

Với :
mH = 6 do HB<350
Lh = 250.6.8.2 = 24000 giờ
c = 1 : số lần ăn khớp trong một vòng quay

N

6

HE1

 12

60.1.240.24000





0, 23 .

60

0, 23 .

28 



100100100

= 43,905.106 (chu kì)

N

 60

HE2



 12

60.1.77,922.24000

0, 23 .



60

0, 23 .

28 



100100100

= 14,255.106 (chu kì)
Vì NHE1 > NHO1 nên KHL1 = 1
NHE2 > NHO2 nên KHL2 = 1
5.Ứng suất tiếp xúc cho phép đƣợc xác định sơ bộ:
KHL

 H0 H lim .

SH

Theo bảng 6.2 trang 94 ta có:
SH =1.1

HI 570. 1,1

1

HII 530. 1,1

 518,18( MPa)

1

 481,82( MPa)

*/ Với cấp nhanh sử dụng bánh răng nghiêng:


SVTH: Nguyễn Anh Khoa


Đồ Án Chi Tiết Máy

GVHD: Dương Đăng Danh

1

1

 H 2  H2IH2II 2

518,182 481,82 2 353, 79( MPa)

Ta có
1, 25 Hmin 1, 25HII

[ H ]min [ H ]1, 25[H ]min không thỏa,nên ta chọn

Ta thấy điều kiện

H

1, 25.481,82  602, 275( MPa)

481,82( MPa)

*/ Với cấp chậm sử dụng bánh răng thẳng:
Do NHE > NHO => KHL = 1
  H HminHII 481,82( MPa)

6.Ứng suất uốn cho phép:
6

 T
N FE 60.c  T i  ni .ti

 max

 12

N

 60.1.



 0, 2

6

.

60





FE1

6

 0, 2

100

.



28 
.240.24000

100



100

= 41,491.106 (chu kì)

 12
60
28 
6
 NFE 2 60.1. 
0, 26 .
0, 26 .
.77,922.2400013, 471.10
100100100

(chu kì)
NFO = 5.106 (đối với tất cả các loại thép)
Vì
Bộ truyền quay một chiều nên KFC = 1
SF = 1,75

F
F1

SVTH: Nguyễn Anh Khoa





Đồ Án Chi Tiết Máy

F2
Ứng suất quá tải cho phép:

H
F1
F2
B.TÍNH TOÁN CẤP NHANH: BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG TRỤ
RĂNG NGHIÊNG:
1.Số liệu :



Cơng suất: P =3,794 (Kw)

 Số vịng quay bánh dẫn: n = 240 (v/p)
 Moment xoắn: T =150969,58 (Nmm)
 Tỷ số truyền: u =3,08
1

1

1

 Tuổi thọ: L = 6 (năm)
=>Lh = 250.6.8.2 = 24000 (giờ)
2.Hệ số chiều rộng vành răng và hệ số tập trung tải trọng:
a) Chiều rộng vành răng:
Chiều rộng vành răng xác định dựa vào bảng 6.15:
 ba 0, 25
Suy ra:



 .(u 1) 0, 25.(3, 08 1)
 ba

 0, 51
22
b) Hệ số tập trung tải trọng K :
bd

 

 

Dựa vàobd ,tra bảng 6.4 ta các định được hệ số tập trung tải
trọng :
KH1, 031; KF1,057

3.Khoảng cách trục:
Tính tốn cho bánh răng trụ răng nghiêng ta dùng công thức 6.90: