Thuyết minh tính toán thiết kế đồ án thiết kế máy thiết kế hệ thống thùng trộn đề số 06 phương án 7

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM
KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY
BỘ MÔN CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY
 0o0 

THUYẾT MINH TÍNH TỐN THIẾT KẾ
ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY - MDPR310423

HỌ & TÊN SINH VIÊN: Vũ Hải Vinh
MSSV: 19143132
GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN: Hồ Ngọc
Bốn GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN:


NHẬN XÉT, ĐÁNH GIÁ CỦA GIÁO VIÊN
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………


LỜI NÓI ĐẦU
Đất nước ta đang trên đà phát triển, do đó khoa học kĩ thuật đóng một vai trị quan
trọng trong cơng cuộc cơng nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước. Việc áp dụng khoa
học kĩ thuật chính là làm tăng năng suất lao động, thay thế sức lao động của người
lao động một cách có hiệu quả nhất, bảo đảm an tồn cho người lao động trong q
trình làm việc. Để tạo nền tảng tốt cho bước phát triển trong tương lai, chúng ta cần
đầu tư, nghiên cứu, giáo dục, phát triển khoa học kĩ thuật một cách nghiêm túc
ngay từ trong các trường đại học.
Đồ án môn học Chi Tiết Máy là một môn học giúp sinh viên ngành Chế Tạo Máy
có bước đi chập chững, làm quen với công việc thiết kế mà mỗi người kĩ sư cơ khí
sẽ gắn cuộc đời mình vào đó. Học tốt môn học này sẽ giúp cho sinh viên mường
tượng ra được cơng việc tương lai, qua đó có cách nhìn đúng đắn hơn về con
đường học tập đồng thời tăng thêm lòng nhiệt huyết, yêu nghề cho mỗi sinh viên.
Khơng những thế q trình thực hiện đồ án sẽ là thử thách thực sự đối với những kĩ
năng mà sinh viên đã được học từ những năm trước như vẽ cơ khí, kĩ năng sử dụng
phần mềm: Autocad, Autocad Mechanical, Autodesk Inventor… cùng với những
kiến thức trong những môn học nền tảng: Nguyên lí máy, Chi tiết máy, Dung sai và
Kĩ thuật đo…
Trong quá trình thực hiện đồ án, chúng em nhận được sự chỉ dẫn rất tận tình của
thầy Thạc sĩ Hồ Ngọc Bốn cùng các quý thầy cô khác trong Khoa. Sự giúp đỡ của

các thầy cô là nguồn động lực lớn lao cỗ vũ tinh thần cho chúng em trên con
đường học tập, rèn luyện đầy gian lao vất vả.
Do đây là bản thiết kế kĩ thuật đầu tiên mà chúng em thực hiện nên chắc chắn sẽ
mắc phải những thiếu xót, sai lầm. Em rất mong nhận được sự góp ý chân thành
từ phía các thầy cô. Em xin chân thành cảm ơn.
Sinh viên thực hiện
Vũ Hải Vinh

MỤC LỤCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCC TÀI LIỆU THAM KHẢOOOOOOOO


Trường ĐHSPKT TP.HCM
Khoa : Cơ khí Chế tạo máy
Bộ mơn: Cơ sở Thiết kế máy

ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY, MMH: MDPR310423
THIẾT KẾ HỆ THỐNG THÙNG TRỘN

SVTH : Vũ Hải Vinh

Đề số: 06 -- Phương án: 7
MSSV: 20143408

GVHD : Hồ Ngọc Bốn

Chữ ký:

Ngày nhận đề:

Ngày bảo vệ:

I. ĐỀ BÀI:

D

1. Động cơ điện
2. Bộ truyền đai thang
3. Hộp giảm tốc
4. Khớp nối
5. Thùng trộn
Hình 1: Sơ đồ động

Hình 2: Mơ hình thùng trộn

Điều kiện làm việc:
Tải trọng không đổi, quay một chiều
Thời gian làm việc 5 năm (300 ngày/năm, 2 ca/ngày, 6 giờ/ca) Sai số tỉ số truyền hệ thống
l∆u/ul≤ 5%


Số liệu cho trước:
ST
T

Tên gọi

1

Năng suất Q (kg/giờ)

2

Đường kính D (m)

3

Trọng lượng vật liệu trộn Gv (N)

4

Góc nâng vật liệu a (độ)

Giá trị

6.
01 bản thuyết minh tính tốn (tóm tắt)
7.
01 bản vẽ chi tiết (khổ A3, vẽ chì)
8.
01 bản vẽ lắp HGT (khổ A0, bản in)
9.
Nộp file mềm (thuyết minh, bản vẽ) trên trang Dạy học số
II.GSGDFG
III. NỘI DUNG THUYẾT MINH
1.
Tính tốn cơng suất và tốc độ của trục cơng tác
2.
Chọn động cơ và phân phối tỉ số truyền
3.
Tính tốn các bộ truyền:

Tính tốn bộ truyền ngồi HGT
Tính tốn bộ truyền trong HGT
4.
Tính tốn thiết kế trục - then
5.
Tính chọn ổ lăn
6.
Tính tốn vỏ hộp, xác định kết cấu các chi tiết máy, chọn khớp nối và các chi tiết
phụ
7.
Lập bảng dung sai lắp ghép
IV. TIẾN ĐỘ THỰC HIỆN
Tuần
01
02
03

Nội dung thực hiện
- Giới thiệu môn học
- Nhận đề đồ án mơn học
- Phổ biến nội dung, u cầu ĐAMH
- Tính tốn cơng suất, tốc độ trục cơng tác

GVHD


04

- Chọn động cơ, phân phối tỉ số truyền

05

06
07-09

10

11-13
14
15

Tính tốn bộ truyền ngồi HGT một trong
hai bộ truyền sau:
Bộ truyền đai
Bộ truyền xích
- Tính tốn bộ truyền trong HGT
- Tính tốn thiết kế trục và vẽ kết cấu trục - then
- Chọn ổ
- Chọn khớp nối
- Tính tốn vỏ hộp
- Xác định kết cấu các chi tiết máy
- Chọn các chi tiết phụ
- Lập bản vẽ
- Hoàn thiện thuyết minh ĐAMH
- Nộp cho GVHD chấm điểm


Phần I: TÍNH TỐN CƠNG SUẤT VÀ TỐC ĐỘ CỦA
TRỤC CÔNG TÁC

1.1 Chiều dài thùng trộn L (m)
=

=

.200.0.55.tg(3°)

1.92 (m)

L=m.K.D.tg(

1.2Tốc độ quay của thùng n (v/ph)
a) Tiết diện ngang của thùng

Q= 60. .
.L.m.n.tg(
b) Tốc độ quay của thùng
n=¿
67.57()

1.3 Công suất cần cung cấp cho thùng
1( ) : Công suất nâng vật liệu lên độ cao thích hợp.
P1=

G . R . (1−cosα ) . w
v

0

α

Trong đó: w=

π

30

. 10−3

.n

¿

π .67,57 30


(

)=

P

1
2500.

3

=

180

π . α (độ)

π .82

82π
.0.55

(

. 1−cos

180

180
67.57 π

) .

30
−3

1.95 ( Kw )

)

(

.10−3

=

82 π
180

¿

P2 (kW ) : Công suất trộn vật liệu
P2=Gv . R0 . w . sinα .10
0.55

67.57 π
=3,21(Kw)

¿ 2500.

.

3 = 0,1( 1 + 2)

P (kw )

30

82 π
. sin

−3

( 180 ). 10

: Công suất mất mát do ma sát ở ổ trục thùng trộn

=0.1(1,95+3,21)
=0,52(kw)

ả = 1+ 2+ 3

=1,95+3,21+0,52

1.4

=5,68(kw)

Thông số đầu ra
a) Công suất P trên trục thùng trộn là 5,68(kw)
b) Số vòng quay n trên trục thùng trộn là 67,57 vòng/phút

Phần 2: CHỌN ĐỘNG CƠ PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN
2.1 Chọn động cơ điện
Với công suất và tốc độ trục công tác đã xác định ở phần 1, cụ thể là:
P = 5,68(kW)
ηHiệuηđ.suấtη
=

n 67,57 (v/ph)

.dẫnη

.độngηô3của hệ thống:

== 0,910,96.0,98.1. 0,993

Công suất cần thiết trên trục động cơ
Pct =

P

t

η


¿
¿

5,68

0,91

6,24 (kw)

Chọn TST sơ bộ:
Tỉ số truyền ngoài un (bộ truyền đai uđ)
đ=3

Tỉ số truyền trong hộp giảm tốc uh (hộp giảm tốc 1 cấp bộ truyền bánh răng ℎtrụ)= 4,5
Tỉ số=truyền đ× ℎsơ =bộ3.theo4,5=13,5cơng thức

Số vịng= qua sơ=bộ67,57động×cơ:13,5= 912,2 ( /pℎ)

Từ công suất cần thiết và tốc độ đồng bộ đã xác định, chọn động cơ điện

phù hợp:
v
n đc=950( ph ) Pđc=7,5(kw) Động cơ 160M6A 85,5 0,79

Tính tỉ số truyền chung của hệ thống
Ut=

nđc

=

950

2.2Phânphốitỉsốtruyền

=14,06 nlv 67,57

Tỉ số truyền của bánh răng trong hộp giảm tốc
Uh =5

ut 14,06
=
=2,81 chọnuđ =2,8
uh
5

đChọn= tỉ số truyền của bộ truyền đai theo tiêu chẩn

Kiểm tra sai số cho phép về tỉ số truyền
u=uđ . uh =2,8.5=14

u −u
|=|14,06−14|=0,4 % ≤ 4 %
u=| t
u14

∆

Vậy thỏa điều kiện sai số cho phép
Tính các thơng số trên trục
- Công suất trên các trục
P

P

=

=

2

ηô

=6,23 (kw)

0,99.1

. ηnt

P2
ηô

=5,74( kw)
5,92

ηô .P1br

1=

=

5,68

lv

=

. ηđ

η

- Số vòng quay trên các trục

=

5,74

=5,92(kw)

0,99.0,96

0,99.0,98


n
n

=

1

n

=

2

n

=

3

950

đc

=

uđ
n1

=

uh
n2

=

unt

- Mômen trên các trục

T

đc

T

1= 9,55.10

6

T

2= 9,55.10

6

T

lv= 9,55.

v

=339,29(

2,8
339,29

=67,86(

5
67,86

=67,86(

1

)

ph
v

ph
v
ph

6
6
=9,55. 10 . Pct = 9,55. 10 .6,23 =62627,89( N .mm)

nđc1430

. P1 = 9,55. 106 .5,92=166630,32( N . mm)

n1339,29
n267,86

. P2 =9,55. 106 .5,74 =807795,46 ( N .mm)

106 . Pvl = 9,55.106 .5,68 =802782,30 (N . mm)

nvl67,57

2.3 Bảng thơng số

Cơng suất
P,kW
Tỉ số truyền
U
Số vịng quay
n,v/ph
Moommen
xoắn T,N.mm

Động cơ

Trục 1

Trục 2

Trục công tác
(trục làm
việc)
5,68

6,24

5,92

5,74

uđ =2,8

ubr =5

ukn=1

950

339,29

67,86

67,86

62627,89

166630,32

807795,46

802782,30

PHẦN 3: TÍNH TỐN CÁC BỘ TRUYỀN NGỒI
BỘ TRUYỀN ĐAI THANG
3.1 Thông số đầu vào

)

)


- Công suất trên trục dẫn

p = p =¿
1

ct

6,24


- Tốc độ quay trên trục dẫn n1 =nđc =950 v / ph
- TST cho bộ truyền đai u=uđ =2,8
- h: Chiều cao đai: 10,5 (mm)
3.2 Trình tự thực hiện
- Chọn loại đai và tiết diện đai
Có 3 loại đai gồm: Đai thang thường, đai thang hẹp và đai thang rộng
=> Dựa vào công suất p1=6,24và tốc độ n1 =950 v / ph tra bảng ta chọn đai thường
loại B

Chọn loại tiết diện đai thường
3.3 Chọn đường kính 2 bánh đai
- Xác định đường kính bánh đai dẫn d1 ta chọn d1 ≈1,2 dmin
=> Chọn d1=160 mm theo tiêu chuẩn
- Kiểm tra lại vận tốc bánh đai dẫn
-Với ε = 0 ,02 đường kính bánh đai dẫn

v

=

π . d1

1

d 2=

. n1

=

π

.160 .950

60000

u . d1

=

2,8.160

=7,96 m/s< 25 m/s

60000

=457,14 v / ph 1−ε 1−0,02

=> Chọn d2=450 mm theo tiêu chuẩn
-Tỉ số truyền thực tế
d

ut =

2

d1 .(1−ε)

=

-Kiểm tra sai lệch của tỉ số truyền

160.(1−0,02)

450

=2,87

∆

u −u
|=|2,87−2,8|=2,5 % ≤ 3 %
u=| t
u2,8

Vậy thỏa điều kiện cho phép
- Xác định khoảng cách trục
Chọn a theo bảng 4.14 và trị số a phải thỏa công thức (4.14)

Với u=2,8 ta có a=1,08. d =1,08.450=486(mm)
-Kiểm tra a có thỏa điều
max

1

min

kiện h y khôngmax

a

<= a <= a

2

2

Vậy a=486 (mm) thỏa điều kiện
-Tính sơ bộ chiều dài đai

¿

2.486+

π .( 160+450)+ (450−160)

2

=1973,45(mm)

24.486

Chọn L:chiều dài đai tiêu chuẩn chọn L=2000(mm)
-Kiểm nghiệm đai về tuổi thọ: số vòng chạy của đai trong 1 giây
v

i=

=

l

7,96

2000.10−3

=3,98

Nên thỏa mãn kiểm nghiệm

3.4Tính chính xác khoảng cách trục
a=

k +√k −8 Δ
2

2

4

Trong đó:

k

Δ=

π . d +d
( 1
2 ) =2000− π . (160+450) =958,19
=L−
22

d −d
2

2

1

= 450−160 =145
2

Thay vào công thưc vậy a=456,04(mm)
3.5 Tính góc ơm α1 theo bánh đai dẫn


α

° −57° . (

1=180

d −d
2

1

) =180°−57° . (450−160) =143,75° >120°

a456,04

Nên thỏa điều kiện về góc ơm
3.6Tính các thơng số đai
-Tính số dây đai theo công thức (4.16)
Z=

P .k

1

d

[P0 ]. Cα . Cl .Cu .Cz

Trong đó:
Kđ=1+0,1=1,1:Tải trọng khơng đổi,làm việc 2 ca
P1=6,24 (KW )
[P0 ]=2,52 (Với đai B, v=7,96,,d1=160 )
Với α1=143,75° tra bảng (4.15) ta có Cα=0,90
l

=

2000

25

=

Với l0 2240 28 tra bảng (4.16) ta có
Với u=2,8 tra bảng (4.17) ta có Cu=1,138

Với [

P1

P0

z=

]=

6,24

=2,48

C =0,97
l

tra bảng ta có Cz =0,95

2,52

6,24.1,1
=2,89
2,52.0,9.0,97 .1,138 .0,95

Vậy chọn z=3 đai
-Tính chiều rộng bánh đai:
Với t=19,e=12,5(Với e và t tra theo bảng 4.21)
B = (z -1).t + 2e = (3-1).19 + 2.12,5 = 63 (mm)
-Đường kính ngồi bánh đai
da =d +2. h0=160+2.4,2=168,4 mm
Với h0=4,2

3.7 Xác định lực căng đai,lực tác dụng lên trục
-Lực căng đai

F
F
F

0=

780. P . K

+ Fv= 780.6,24 .1,1 +11,28=260,39
v . Cα . z7,96.0,9.3

v=qm

đ

. v2=0,178.7,962=11,28 N

-Lực tác dụng lên trục
r=2.

F0 . z . sin

(α2 )=2.260,39 .3 . sin(143,752 )=1484,82 N
1


Kết quả tính

Đơn

tốn

vị

Cơng suất trên trục dẫn

6,24

kW

Tốc độ quay trục dẫn

950

v/ph

Thơng số

Kí hiệu

Tỉ số truyền

uđ

Loại đai

B

2,8

Đường kính bánh đai nhỏ

160

mm

Đường kính bánh đai lớn

450

mm

Số đai

z

3

Khoảng cách trục

a

456,04

mm

143,75

Độ

Lực căng ban đầu

260,39

N

Lực tác dụng lên trục

1484,82

N

Góc ơm bánh đai nhỏ

1

PHẦN 4 : TÍNH TỐN BỘ TRUYỀN TRONG
4.1 Thơng số đầu vào
+ Trục dẫn của bộ bánh răng lắp trên trục vào của HGT. Thông số đầu vào lấy trên
trục vào của HGT. Xem ví dụ ở bảng trên.
+ Cơng suất trên trục bánh răng dẫn :P1=5,92( Kw )
+ Tốc độ quay trục bánh rang dẫn :n1 =339,29 vòng/ phút
+ Tỉ số truyền u=5
+Momen xoắn trục bánh rang dẫn: T 1=¿166630,32(N.mm)
+ Thời gian làm việc:5 năm


Vật liệu

Nhiệt luyện Gh bền σ b

Gh chảy σ ch

Độ cứng
HB


BR dẫn

Thép C45

Tôi cải
thiện

850 MPa

580 MPa

241-285

BR bị dẫn

Thép C45

Tôi cải
thiện

750 MPa

450 MPa

192-240

Chọn độ cứng HB1 = 245; HB2 = 230
4.2 Xác định ứng suất tiếp xúc và ứng suất uốn cho phép
Ứng suất tiếp cho phép
[σ ¿¿ H ]=

σ0

.k

Hlim

HL

. ZR . ZV . K

XH

¿

SH

σ
:giới hạn bền mỏi tiếp xúc của mặt rang ứng với chu kì cơ sở
K HL :Hệ số tuổi thọ SH :Hệ số an toàn
ZR :Hệ số ảnh hưởng đến độ nhám mặt rang
ZV :Hệ số ảnh hưởng đến tốc độ vòng
0

Hlim

K xH:Hệ số ảnh hưởng đến kích thước bánh rang Tính sơ bộ :

Z .Z .K
R

V

Theo bảng 6.2 với thép C45, tôi cải thiện đạt đọ rắn HB 180350 4.3. Xác định ứng suất cho phép
- Tính σ Hlimo ứng suất tiếp xúc cho phép theo (bảng 6.2 trang 94[1]):
σ Hlimo

+

σ

Hlim

=1

σ Hlin0 . K HL

Suy ra [σ H ]=

+o

xH

1=2

HB1+ 70=2.245+70=560 MPa

2=o2

o

SH

HB2 +70=2.230+70=530 MPa

- Tính σ Flim tra bảng 6.2:
σ

Flim1=1,8.

HB1=1,8.245=441 MPa

- Hệ số an toàn

S =1,1

σ Flimo

H

- Hệ số an toàn

(bảng 6.2 [1])

- Hệ số xét đến ảnh hưởng đặt

-T heo (6.5)

HB2= 1,8.230=414 MPa

SF =1,7 5

khi tính về uốn:
- Hệ số tuổi thọ KHL :
K

2=1,8.

m
HL=

√
N

H

NHO

tải:

KFC

=1

=1

HE
(số chu kì cơ sở khi t ính độ bề n t iếp xúc)

-Theo (6.6) N HE=N FE=60. c .n . tε (số chu kì chịu tải của bánh rang đang xét)
c:số lần ăn khớp của bánh rang trong một lần quay(=1)
n:số lần quay của bánh rang vòng /phút(=950)



t :tổng số giờ làm việc(18000 giờ)

N HO1=30. HB2.4=30. 2452.4=1,6. 107
N HO 2=30. HB2.4 =30. 2302.4=1,39.107
N HE 2=6.05 . 107 > NHO 2 nên K HL2=1
N HE 1> N HO 1 nên K HL1=1

Trong đó:

σ HLIM0 . KHL

[σH]=
560

[σ H 1 ] =

530

[σ H 2 ] =

SH

.1

1,1 =509,09
.1
1,1 =481,82

Với bánh răng nghiêng
[σ H 1 ]+ [σ H 2 ]
[

σ

H

]=

=495,46( MPa)<1,25 [σ

H 2

]2

Theo 6.2

Với K FC . Y R . Y S . K xF=1
Theo (6.7) N FE=60. c . n . tε
Suy ra N FE 2=11,3.107 > N FO=4. 106

Vậy

K

=K

HL1

=1

HL2

441.
1.1
=252( MPa)
1,75
414.
1.1
σF 2 =
=236,57 (MPa)
1,75
σF 1 =

- Ứng suất cho phép khi quá tải
Ứng suất quá tải: phụ thuộc vào phương pháp nhiệt luyện