ĐỒ án môn học cơ sở THIẾT kế máy 2 đề tài THIẾT kế hệ dẫn ĐỘNG THÙNG TRỘN

BỘ CƠNG THƯƠNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC
KHOA CƠ KHÍ & ĐỘNG LỰC

ĐỒ ÁN MÔN HỌC

CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY 2
ĐỀ TÀI
THIẾT KẾ HỆ DẪN ĐỘNG THÙNG TRỘN

GVHD : Phí Trọng Hùng
SVTH

: Ngô Thu Huyền

MÃ SV : 18810620123

Hà Nội, tháng 5/2020


ĐỀ TÀI
Đề số 4: THIẾT KẾ HỆ DẪN ĐỘNG THÙNG TRỘN
Phương án: 03

Hệ thống dẫn động thùng trộn bao gồm:
1- Động cơ điện 3 pha không đồng bộ; 2- Nối trục đàn hồi ; 3-Hộp giảm tốc bánh răng trụ
hai cấp đồng trục; 4- Bộ truyền xích ống con lăn; 5- Thùng trộn.
Số liệu thiết kế:
Công suất trên trục băng tải, P(KW): 8
Số vòng quay trên trục tang dẫn, n(v/ph): 53

Thời gian phục vụ, L(năm) : 7,5
Quay một chiều, làm việc hai ca, tải va đập nhẹ.
(1 năm làm việc 300 ngày, 1 ca làm việc 8 giờ)
Chế độ tải: T1 = T; t1 = 36s; T2 = 0,75T; t2 = 32s.


LỜI NÓI ĐẦU
Đất nước ta đang trên đà phát triển với xu hướng cơng nghiệp hóa hiện đại hóa, sự phát
triển của những lĩnh vực khoa học kỹ thuật như Cơ khí, Cơ điện tử, Điện, Điện tử, Tự động hóa,
Cơng nghệ thơng tin... Giữ vai trị đặc biệt quan trọng, sự phụ thuộc của con người đã đang và
tiếp tục được thay thế bởi máy móc tự động hóa, mà ở đó con người có thể điều khiển được hệ
thống dây truyền hoạt động trơn chu. Từ đó làm tăng năng suất lao động, giảm giá thành sản
phẩm, đảm bảo an toàn cho người lao động. Để làm được điều đó những người kỹ sư phải có
trình độ cũng như kiến thức chắc chắn về chế tạo, điều khiển tự động và vận hành. Vì vậy sự đầu
tư, quan tâm cho sự phát triển trong tương lai phải được thực hiện một cách nghiêm túc từ ngay
từ trong các trường Đại học kỹ thuật nơi mà các sinh viên là kỹ sư, cử nhân tương lai đang theo
học.
Đồ án môn học Chi tiết máy là tiền đề cơ bản cho sinh viên ngành cơ khí khi cịn ngồi trên
ghế nhà trường. Bước đầu định hướng được việc mình phải làm gì, làm như thế nào, cách thức
thực hiện ra sao… Để hiểu thiết kế được từng chi tiết máy từ đơn giản nhất tới phức tạp hơn rồi
tới một sản phẩm máy hồn chỉnh có cơng dụng nhất định trong tương lai, qua đó có cách nhìn
đúng đắn hơn về ngành nghề mình đang theo học và thêm yêu nghề hơn.
Nội dung chính đồ án đề cập tới vấn đề cơ bản nhất trong thiết kế máy và chế tạo máy. Để
làm được đồ án này mỗi sinh viên phải nắm được kiến thức cơ bản trong các tài liệu và môn học
nguyên lý máy, chi tiết máy, dung sai kỹ thuật đo, vật liệu học, cơ lý thuyết, sức bền vật liệu, tính
tốn thiết kế hệ dẫn động trong cơ khí, đọc được bản vẽ kỹ thuật, phải biết được các thuật ngữ
các kí hiệu trong ngành cơ khí. Cùng với đó là khơng thể thiếu sự ứng dụng của các phần mềm
thiết kế cơ bản trong cơ khí chế tạo như Autodesk AutoCAD 2D, Autodesk AutoCAD
Mechanical, Autodesk Inventor 3D, SolidWorks 3D, Catia… Đồng thời khi thiết kế chúng ta phải
bám sát với thực tế để sao cho sản phẩm tạo ra có giá thành hợp lý, chi phí sản xuất thấp, tính

thẩm mỹ cao, tuổi thọ tốt đảm bảo u cầu kỹ thuật thì mới có thể cạnh tranh trên thị trường.
Khi thực hiện làm đồ án em cũng gặp phải một số khó khăn nhất định. Như kiến thức về chi
tiết máy, kỹ năng vẽ Autocad 2D, Autodesk Inventor 3D còn gặp nhiều hạn chế. Được sự giúp
đỡ nhiệt tình của q thầy cơ trong khoa Cơ Khí và Động Lực, trường Đại học Điện lực và đặc
biệt là thầy giáo hướng dẫn .., cùng với đó là sự giúp đỡ của các bạn thành viên trong khoa Cơ


Khí và Động Lực và các bạn trong lớp D13CODT2 mà em đã hồn thành được đồ án mơn học
này.
Do lần đầu tiên thực hiện với vốn kiến thức tổng hợp được cịn nhiều hạn chế, cho nên dù
đã có nhiều cố gắng nhưng sai sót là điều khơng thể tránh khỏi. Em rất mong nhận được sự
đóng góp của thầy và các bạn để cho lần làm sau được tốt hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, 5-2020
Giảng viên hướng dẫn

Sinh viên thực hiện

Ngô Thu Huyền


MỤC LỤC
CHƯƠNG 1: CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN BỐ TỶ SỐ TRUYỀN...........................................1
1.1 : Chọn động cơ.....................................................................................................................1
1.1.1 : Xác định công suất động cơ..................................................................................... 1
1.1.2 : Xác định số vòng quay sơ bộ....................................................................................2
1.1.3: chọn động cơ............................................................................................................. 2
1.2 : Phân bố tỷ số truyền.......................................................................................................... 3
1.2.1:Tỷ số truyền của hệ dẫn..............................................................................................3

1.2.2:Công suất trên các trục...............................................................................................3
1.2.3:Số vịng quay trên các trục......................................................................................... 4
1.2.4:Mơ men xoắn trên các trục......................................................................................... 4
CHƯƠNG 2: TINH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN................................................................5
2.1 :Tính tốn thiết kế bộ truyền xích........................................................................................5
2.1.1. Chọn loại xích............................................................................................................5
2.1.2:Xác định số răng của đĩa xích.....................................................................................5
2.1.3:Các hệ số điều kiện sử dụng.......................................................................................5
2.1.4:Xác định số bước xích................................................................................................6
2.1.5:Kiểm tra số vịng quay tới hạn....................................................................................6
2.1.6:Tính tốn vận tốc trung bình...................................................................................... 6
2.1.7:Lực vịng có ích..........................................................................................................6
2.1.8:Tính tốn kiểm nghiệm bước xích..............................................................................7
2.1.9:Xác định khoảng cách trục và số mắt xích.................................................................7
2.1.10: Tính chiều dài dây xích........................................................................................... 7

2.1.11: Tính chính xác khoảng cách trục.............................................................................7
2.1.12: Kiểm tra số lần va đập của xích trong một giây..............


2.1.13: Kiểm nghiệm hệ số an toàn............................................

2.1.14: Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc.........................................

2.1.15: Lực tác dụng lên trục......................................................

2.1.16: Xác định thơng số đĩa xích..............................................
2.2. Tính tốn thiết kế các chi tiết máy....................................................................................
2.2.1

Tính tốn bộ truyền cấ

2.2.2

Tính tốn bộ truyền cấ

2.3: Tính tốn thiết kế trục và then..........................................................................................

2.3.1:Vật liệu chế tạo trục và ứng suất cho phép......................

2.3.2:Thiết kế sơ bộ theo mô men xoắn....................................

2.3.3:Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực...

2.3.4:Thiết kế trục.....................................................................

2.3.5:Chọn và kiểm nghiệm then..............................................

2.3.6:Kiểm nghiệm độ bền trục.................................................
2.4

Tính tốn nối trục.......................................................................

2.5

Tính tốn ổ lăn:.........................................................................

2.6

Bơi trơn trong hộp giảm tốc, thiết kế vỏ hộp và các chi tiết liê

CHƯƠNG 3: CHỌN THÂN MÁY, BULONG VÀ CÁC CHI TIẾT PHỤ............................
3.1

3.2

Chọn thân máy:.........................................................................
3.1.1

Yêu cầu.......................

3.1.2

Bôi trơn hộp giảm tốc.

Các chi tiết liên quan đến vỏ hộp...............................................
3.2.1

Chốt định vị................


3.2.2 Cửa thăm...................................................................................................................58
3.2.3 Nút thông hơi............................................................................................................58
3.2.4 Nút tháo dầu..............................................................................................................59
3.2.5 Que thăm dầu............................................................................................................60
3.2.6 Bulong vịng............................................................................................................. 61
3.2.7 Vít tách nắp và thân hộp giảm tốc............................................................................ 61
3.3. Các chi tiết phụ khác........................................................................................................ 61
3.3.1 Vòng chắn dầu..........................................................................................................61
3.3.2 Vòng phớt................................................................................................................. 62

3.4. Dung sai lắp ghép............................................................................................................. 62
3.4.1. Dung sai lắp ghép bánh răng................................................................................... 62
3.4.2. Dung sai lắp ghép ổ lăn........................................................................................... 63
3.4.3. Dung sai lắp ghép vòng chắn dầu............................................................................64
3.4.4. Dung sai lắp ghép then............................................................................................ 64
TÀI LIỆU THAM KHẢO..............................................................................................................66


CHƯƠNG 1: CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN BỐ TỶ SỐ TRUYỀN.
1.1 : Chọn động cơ.
1.1.1 : Xác định công suất động cơ.
Hiệu suất truyền động
kn . br 1

.nbr 2 . ol4 . x

br 1

br 2

ol

0,99

0,92
x

: Hiệu suất truyền bánh răng trụ

: Hiệu suất của các cặp ổ lăn

: Hiệu suất của bộ truyền xích

1
kn

0,97

1.0,97.0,97.0,994.0,92 0,83

: Hiệu suất của khớp nối

Cơng suất trên trục công tác: Plv
Plv 8(kW )
Hệ số tương đương đổi cơng suất làm việc sang đẳng trị

Ktd
i

1

Ta tính được :

n

i1

Ktd
i

Công suất cần thiết: Pct

1

T

max


Pct

P .K
lv

n

td

8.0,89

8, 58 kW

0,83
1


1.1.2 : Xác định số vòng quay sơ bộ.
Tỷ số truyền chung của :

u ch

u h .ux

Theo bảng 2.4 Tài liệu [1]:
Đối với bộ truyền xích, tỷ số truyền ux được chọn trong khoảng

2

Đối với hộp giảm tốc hai cấp, tỷ số truyền được chọn trong khoảng

Số vòng quay trên trục công tác :

n

Chọn sơ bộ tỷ số truyền của hệ thống : (
u sb u hgt .u x 13.2

5.

8

40.

53 v / ph

lv

u
x

2

,u

hgt

13
)

26

Số vòng quay sơ bộ của động cơ :

n

n .u
sb

lv

53.26 1378
sb

(vòng/phút)

Chọn số vòng quay đồng bộ của động cơ

n

1500(v / ph)

db

1.1.3: chọn động cơ
Động cơ điện có thơng số thỏa mãn

P
+) n
+)

đc

đc

11kW Pct

8.58kW

nsb 1378(v / p)

Dựa vào phục lục P1.3 [1] ta chon động cơ có thơng số sau:
Kiểu động
cơ
4A132M4Y3

2


n ch =

Tỷ số truyền thực sự lúc này là:

n

đc

=

1458

=27,5 nlv 53

1.2 : Phân bố tỷ số truyền.
1.2.1: Tỷ số truyền của hệ dẫn.
-Hộp giảm tốc
Tỷ số truyền chọn sợ bộ là:
uhgt 13
Bộ truyền xích :
ux
Đối với hộp giảm tốc bánh răng đồng trục,
tỷ số truyền của cấp nhanh được lấy bằng
cấp chậm:
u1 u 2

uhgt

13

3, 60

Tỉ số cuối cùng của hộp giảm tốc :

u hgt u1 .u 2 3, 60.3, 60 12,96
Sai số tỷ số truyền hộp giảm tốc :

H H

.100%

13 12,96

.100%

0,307%
H13
1.2.2: Công suất trên các trục

Plv

Công suất động cơ của trục III :
P
III

Công suất động cơ của trục II :

PII
Công suất động cơ của trục I :
PI

8 (kW )

1
2
,
5
v
g
/
p
h
u

3

P,
dc

2

1.2.3: Số vịng quay trên các
trục.

n1 =

n
đc

=

1458

3
,
6
0
1.2.4: Mơ men xoắn trên các trục.
Momen xoắn trên trục I là:

P
6
T1
9,55.10 . 1
9,51
6
9,55.10 .
62291,15
N .mm

=1458vg/ph
u
1
đc

n

2

n1

=

n

1458

1

=

Momen xoắn trên trục II là:

1
4
5
8

T2
9,55.106.

P
2

=
4
0
5
v
g
/
p
h

u

9,55.106.

9,14
215523,45
N .mm

1

n2

3
,
6
0
n

40
5

3

=

6

T 2=9 , 55.10 .

n

9,91

n2473,38

=

=
1

=9 ,55.106 .

=199925,01

2

4
0
5

P2

Momen xoắn trên trục III là:

T3

6

9,55.10 .

P

8,78
6
9,55.10 .
745324,44 N .mm

3

n3


112,5
6

T 3=9 , 55.10 .
6

P3

=9 ,

9,513

kỹ thuật sau
Trục
Động cơ

Thông số

55.10 .
=498897,03

4

n3182,1
T
Tỉ

a
ch

N

ọn

T

độ
ng
cơ
4
CHƯƠNG 2: TINH TỐN
THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN

A
13
2

2.1 :Tính tốn thiết kế bộ truyền xích.

M

2.1.1. Chọn loại xích.

4
Y
3
vớ

Cách thơng số đầu vào của động cơ và tỉ
số của bộ truyền xích:
P
3

i
bả
ng
đặ

8
,

c

7

tín

8

h

k
W

u


x

7
2

4

,

5

1

3

2

2

n
4

3

,
4

1

4

1

N

2

m

,
5

m
 Chọn loại xích ống con lăn có số

2.1.2: Xác định số răng của đĩa xích.

z
29 2u
29
x
Theo cơng thức: 1

2.2,12 24,76
z
25
=> chọn 1
răng

v
g

/

p
h

T



Do đó số răng đĩa lớn là
2,12.25 53
z
(răng) < 2 max
z z
120

2

u z
x

1

120

Vì 2 2max
răng nên bộ truyền
thỏa mãn điều kiện hạn chế độ tăng
bước xích của bộ truyền xích ống.
2.1.3: Các hệ số điều kiện sử dụng.
Theo cơng thức (5.3) Tài liệu [1], cơng suất
tính tốn:
P P3 .k .k z .k

3

z

Với:

z

25
01

n

8,78.1,95.1.1,77 30,3kW


bằng 1 trong các đĩa

xích)

5

-

n01

200

Theo cơng thức (5.4) và bảng
5.6 Tài liệu [1].
k k 0 .k a .k

.k d .k c .kbt
1.1.1.1,2.1,25.1,3 1,95
dc

k

Trong đó:- 0 1: Hệ số kể đến
ảnh hưởng của vị trí bộ truyền.
(Đường tâm của xích làm với
phương ngang 1 góc < 60o)

k

1
a
: Hệ

số kể đến
khoảng cách
trục và chiều
dài xích.

(Khoảng cách trục

-

k 1
dc

: Hệ

số kể đến
ảnh
hưởng

k

1,2

: Hệ số tải động, kể
đến ảnh hưởng của tải trọng.
d

(Tải va đập nhẹ)

-

k
c

1,25

:
Hệ số
kể đến
độ làm
việc của
bộ
truyền.
(Làm
việc 2
ca/1
ngày)

-

k

1,3

: Hệ số kể đến ảnh
hưởng của bơi trơn.
bt

(Mơi trường có bụi, chất lượng
bơi trơn II ( đạt yêu cầu))
2.1.4: Xác định số bước xích.

Theo bảng 5.5 Tài liệu [1] với n01
=200vg/ph, ta chọn truyền xích 1 dãy có
bước xích pc =38,1mm.

của việc
điều
chỉnh lực
căng
xích.
(Điều
chỉnh

2.1.5: Kiểm tra số vòng quay tới hạn.
6


Theo bảng 5.2 Tài liệu [1] số vòng quay tới hạn

n
th

n 600 vg / ph
th

được thỏa mãn.

2.1.6: Tính tốn vận tốc trung bình.

n.z.p

v=

c

112,5.25.38,1

=

60000

=1,78 m/s

60000

2.1.7: Lực vịng có ích.
1000.P

F=
t

v

2.1.8: Tính tốn kiểm nghiệm bước xích.

Pc

6003

Do bước xích

p

38,1mm
c

thỏa mãn yêu cầu

2.1.9: Xác định khoảng cách trục và số mắt xích.

Chọn khoảng cách trục

a

40.p
c

Số mắt xích:

X=

X

120

Chọn
mắt xích.
2.1.10: Tính chiều dài dây xích.
L X . pc

120.38,1 4572mm.

2.1.11: Tính chính xác khoảng cách trục.

nên điều kiện

n


7

a=0,25p c

Chọn a

1530mm (giảm khoảng cách trục

0,002 0,004 a

).

2.1.12: Kiểm tra số lần va đập của xích trong một giây.
Theo công thức (5.14) Tài liệu [1]:
i= 15.X

z1.n1

=

25.112,5

15.120 =1,56 i =20

bảng 5.9 Tài liệu [1].

2.1.13: Kiểm nghiệm hệ số an toàn.
s=
Theo cơng thức (5.15) Tài liệu [1]:
Trong đó:

Q 127kN

: Tải trọng phá hỏng, khối lượng 1m xích

q 5,5kg.
m

Theo bảng 5.2 Tài liệu

[1].

k 1, 2
đ

: Hệ số tải trọng động, tải va đạp nhẹ và tải trọng máy bằng 150% tải trọng làm

việc.
F q.v 2
v

Lực căng do trọng lượng nhánh xích bị động sinh ra, do bộ truyền nằm ngang nghiêng

1 góc < 40o nên chọn
F0

K

4
f

.

K f .a.qm .g 4.1,53.5,5.9,81 330,2N


s=

1,2.4932,58+330,2+17,42
8


Bộ truyền xích đảm bảo đủ bền



2.1.14: Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc.
Theo công thức (5.18) Tài liệu [1] ta có:

σH =0,47

Đĩa xích 1:

F

4932,58N
t

k

r

1,2v

0,42

: Lực vịng.

: Hệ số ảnh hưởng của số răng đĩa xích(

z 25
1

).

K

đ

: Hệ số tải trọng động( tải va đập nhẹ).

k đ1 : Hệ số phân bố không đều tài trọng.

F

13.10 7.n1 pc

vđ

2E1E2

E=

=2,1.105MPa

E +E
1

2

σH1 =0,47
σH1

σH

A 395mm2

: Diện tích chiếu của bản lề.

0,42. 4932,58.1,2+8,08 .2,1.105 =540,7MPa

395.1

Do đó ta dung thép 45 tôi cải thiện đặt độ rắn bề mặt HB170 sẽ đạt được
ứng suất tiếp xúc
Đĩa xích 2:

F

[ ] 600 MPa

4932,58N
t

0,23

H

sẽ đảm bảo độ bền tiếp xúc cho bánh đĩa 1.

: Lực vòng.

k
r
: Hệ số ảnh hưởng của số răng đĩa xích(
1,2
K đ : Hệ số tải trọng động( tải va đạp nhẹ).

z

2

53

).


k

1
đ

: Hệ số phân bố không đều tải trọng.

9

F

13.10 7.n1 pc

vđ

2E1E2

E=

E +E
1

A 395mm2 :

Diện tích chiếu của bản lề.

σ

=0,47

H2

σ H2

2

σ
H

Do đó ta dung thép 45 tơi cải thiện đặt độ rắn bề mặt HB210 sẽ đạt được ứng

[

]

600 MPa
suất tiếp xúc H
sẽ đảm bảo độ bền tiếp xúc cho bánh đĩa 2.
2.1.15: Lực tác dụng lên trục.

Lực vòng:
Fx

F

4932,58N.

t

k x .Ft 1,15.4932,58 5672,46N

nghiêmk 1 góc < 40o.
Với x 1,15 : Hệ số kể đến trọng lượng xích khi nghiêng 1 góc < 60o.

Lực căng do lực li tâm:

F

17,42N.
v

Lực căng do trọng lượng nhánh xích bị động sinh ra, do bộ truyền nằm ngang
F0

330,2N.

2.1.16: Xác định thơng số đĩa xích
Theo cơng thức (5.17) Tài liệu [1] và bảng 14.4b Tài liệu [2]:
Đường kính vịng chia:
d1

=

sin

pc

z
1

d2

=

pc


sin

z
2

Đường kính vịng đỉnh răng:

10


d

d

a1

=p c 0,5+cotg

a2

=p c 0,5+cotg

Bán kính đáy răng:
r 0,5025.d1 0,05 0,5025.22,23 0,05 11,22mm

d

Với 1 22,23 tra bảng 5.2 Tài liệu [1].
Đường kính vịng đáy răng:
d f 1 d1 2r
d f 2d

2

303,98

2.11,22

281,54mm

2r 643,14 2.11, 22 620,7mm

Đường kính vành đĩa:

d

=pc .cotg

v1

z
1

d

=pc .cotg

v2

z
2

Với

h

36,2

tra bảng 5.2 Tài liệu [1].

Bảng 2.1: Thông số cơ bản của bộ truyền xích
Thơng số

Bước xích


Số răng đĩa xích
11

Đường kính vịng c

Đường kính vịng đ

Đường kính vịng đ

Đường kính vành đ
Bán kính đáy
2.2. Tính tốn thiết kế các chi tiết máy.
2.2.1 Tính tốn bộ truyền cấp nhanh.
2.2.1.1.

Chọn vật liệu và nhiệt luyện bánh răng.

Do bộ truyền tải có tải trọng trung bình, khơng có u cầu gì đặc biệt. Theo bảng 6.1
Tài liệu [1] ta chọn vật liệu làm cập bánh răng như sau:
Bánh răng chủ động: Thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB241….285 có

850MPa
b1

, ch1

580MPa

,ta chọn độ rắn

HB

250HB
1

Bánh răng bị động: Thép 45 tơi cải thiện đạt độ rắn HB 192…240 có

450MPa

b
2

2.2.1.2.
a.

, ta chọn độ rắn

.
750MP

HB 235HB.
2

Ứng suất cho phép.
Ứng suất tiếp xúc cho phép.

Ta có:
σH =σ0H lim
Giới hạn mỏi tiếp xúc tương ứng với chu kì cơ sở được cho trong bảng 6.2[1]:
σ 0H lim12H

1

σ 0H lim 22H

2

70 2.250 70 570MPa
70 2.235 70 540MPa

Hệ số tuổi thọ KHL được xác định theo công thức (6.3) Tài liệu [1]:

, ch2


12


NHO

K HL =mH

N

HE

trong đó:

NHE - số chu kỳ làm việc tương đương
NHO - số chu kỳ làm việc cơ sở
mH - bậc của đường cong mỏi, có giá trị bằng 6.

Số chu kỳ làm việc tương đương được xác định theo cơng thức (6.7) Tài liệu [1]:

N

HE

Vì số vịng quay chỉ ăn khớp một lần nên

c

1

n

N HE 60.c. L h .ni .
i1

Ta có :

m

H

6 ; Lh 7,5.8.2.300 36000(h)

N HE 60.c.

N
HE1

N
HE2

Theo cơng thức (6.5) ta có:
NHO 30.H 2,4

60.1.