Đồ Án Tốt Nghiệp: Thiết Kế Máy Thái Rau, Củ, Quả

 Đồ Án Tốt Nghiệp: Thiết Kế Máy Thái Rau, Củ, Quả GVHD: ĐÀO THANH HÙNG
Mục Lục
Trang
Chương 1 : Tổng Quan Về Máy Cắt Rau Củ Quả 2
1.1 Giới thiệu sản phẩm 2
1.1.1 Giới thiệu 2
1.1.2 Các loại máy hiện dung trên thị trường 2
1.2 Nguyên Liệu 3
1.3 Phạm vi sử dụng 3
Chương 2 : Phương Án Thiết Kế 4
2.1 Chọn phương án thiết kế 4
2.1.1 Cơ sở chọn phương án thiết kế 4
2.1.2 Yêu cầu kỹ thuật chung của máy khi thiết kế 4
2.2 Các phương án cắt 4
2.2.1 Phương án cắt khi dao quay tròn 4
2.2.2 Phương án cắt khi dao tịnh tiến 4
2.2.3 Chọn phương án cắt 5
2.3 Chọn phương án truyền động 5
2.3.1 .Phương án truyền động bằng động cơ 6
2.3.3 Chọn máy 7
Chương 3 : Thiết Kế Kỹ Thuật Của Máy 8
3.1.Chọn năng suất cho máy 8
3.2.Các phương án kết cấu dao 8
3.2.1 Một số loại dao 8
3.2.2 Chọn loại dao 8
3.3.Tính chọn thiết kế đĩa cắt 8
3.3.1 Kết cấu đĩa cắt 8
3.3.2 Tính và chọn số vòng quay của đĩa cắt 9
3.3.3 Tính lực cản riêng của dao 10
3.3.4 Lực tác dụng lên lưỡi dao cắt 10
Chương 4 : Tính Toán Động Học Cho Máy 11

4.1 Tính chọn động cơ 11
4.1.1 Công suất 11
4.1.2 Chọn động cơ 12
4.2 Xác định tỷ số truyền của hệ thống 12
4.3 Tính các thông số trên trục 12
4.3.1 Xác định công suất trên các trục 12
4.3.2 Xác định số vòng quay 12
4.3.3 Xác định mômen xoán trên trục 12
4.4 Bảng kết quả tính 13
Chương 5 : Tính Toán Thiết Kế Chi Tiết Máy 14
5.1 Tính Bộ Truyền Đai 14
5.1.1 Chọn đai 14
5.1.2 Xác định đường kính bánh dẫn 14
5.1.3 Xác định khoảng cách trục 15
SVTH : NGUYỄN CÔNG HẬU Trang 1
HOÀNG VĂN HÙNG
 Đồ Án Tốt Nghiệp: Thiết Kế Máy Thái Rau, Củ, Quả GVHD: ĐÀO THANH HÙNG
5.1.4 Kiểm nghiệm góc ôm của bánh đai α1 16
5.1.5 Xác định số đai cần thiết 16
5.1.6 Xác định kích thước bánh đai 17
5.1.7 Xác định lực tác dụng nên trục 18
5.2. Thiết Kế Trục 18
5.2.1 Thông số đã biết 18
5.2.2 Chọn vật liệu chế tạo 18
5.2.3 Tính sơ bộ đường kính trục 19
5.2.4 Tính gần đúng trục 19
a. Chọn sơ bộ trục 19
b. Chọn khoảng cách trục 19
c. Xác định phản lực tại các gối đỡ 20
5.2.5 Kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi 22

5.3. Tính then 25
5.4. Tính ổ lăn 26
Chương 6 : Lập Quy Trình Công Nghệ Chế Tạo Chi Tiết Trục 27
6.1 Yêu cấu kỹ thuật khi chế tạo trục 27
6.2 Lập tiến trình công nghệ 27
6.3 Thiết kế nguyên công 27
6.3.1 Nguyên công I: Khoả mặt đầu, khoan lỗ tâm 27
6.3.2 Nguyên công II: Tiện thô và tinh bậc trục bên trái 29
6.3.3 nguyên công III: Tiện thô và tinh bậc trục bên phải 31
6.3.4 Nguyên công IV: Phay rãnh then 32
6.3.5 Nguyên công V: Mài thô và mài tinh các bậc trục 35
6.3.6 Nguyên công VI: Kiểm tra 36
6.4 Yêu cầu kĩ thuật 37
Tài Kiệu Tham Khảo 38
SVTH : NGUYỄN CÔNG HẬU Trang 1
HOÀNG VĂN HÙNG
 Đồ Án Tốt Nghiệp: Thiết Kế Máy Thái Rau, Củ, Quả GVHD: ĐÀO THANH HÙNG
Lời Nói Đầu
Việt Nam trong tiến trình thực hiện chủ trương CNH – HĐH đã đạt được những
thành tựu vô cùng to lớn trong nhiều lĩnh vực: kinh tế, chính trị, văn hóa, xã hội. Mặc
dù nước ta đang trên con đường hội nhập và trên đà tiến tới một nước có nền công
nghiệp hiện đại nhưng nông nghiệp vẫn là một trong những ngành chủ lực mà chúng ta
cần đầu tư và phát triển.Với việc áp dụng ngày càng cao tiến bộ khoa học kỹ thuật vào
sản xuất. Nông nghiệp đã làm cho năng suất và sản lượng ngày càng tăng lên. Không
những đủ để phục vụ nhu cầu tiêu dùng trong nước mà còn xuất khẩu ra thị trường
nước ngoài. Bên cạnh đó cũng cần phải kể đến đàn gia súc và gia cầm ngày càng tăng
lên nhanh chóng. Với số lượng lớn như vậy thì việc sản xuất và chế biến thức ăn cho
chúng cũng là một yêu cầu hết sức quan trọng. Để giải quyết vấn đề này chúng ta
không thể sản xuất và chế biến thức ăn chăn nuôi bằng phương pháp thủ công, lạc hậu
được mà đòi hỏi phải sử dụng các loại máy móc để tăng năng suất và giảm bớt gánh

nặng cho người lao động. Trong rất nhiều loại máy dùng để sản xuất và chế biến thức
ăn chăn nuôi thì máy “ thái rau, củ quả” là một trong những thiết bị rất cần để đáp ứng
nhu cầu đó.Với mong muốn tìm hiểu và ngiên cứu nguyên lý của máy cắt ra củ quả.
Sau hơn 4 tháng nghiên cứu, tìm hiểu, chế tạo cộng với sự hướng dẫn nhiệt tình, chu
đáo của Thầy Đào Thanh Hùng và sự giúp đỡ của các thầy cô trong khoa Cơ Khí. Em
đã hoàn thành đồ án tổng hợp máy thái rau, củ, quả.
Trong quá trình làm đồ án tốt nghiệp do thời gian hạn chế và khó khăn trong
quá trình tìm tài liệu, vật tư thiết bị nên đề tài chưa được nghiên cứu kỉ vì vậy chắc
chắn vẫn còn nhiều thiếu sót. chúng em mong nhận được sự góp ý của quý thầy cô và
các bạn để đề tài có tính khoa học và được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!
Đà Nẵng, tháng 1 năm 2015
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Công Hậu
Hoàng Văn Hùng
SVTH : NGUYỄN CÔNG HẬU Trang 1
HOÀNG VĂN HÙNG
 Đồ Án Tốt Nghiệp: Thiết Kế Máy Thái Rau, Củ, Quả GVHD: ĐÀO THANH HÙNG
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ MÁY CẮT RAU VÀ CỦ, QUẢ
1.1 Giới Thiệu Sản Phẩm
1.1.1 Giới Thiệu
Hiện tại ở nước ta với đội ngũ trí thức dồi dào, ngành kỹ thuật phát triển cao,
nhiều kỹ sư và đặc biệt là những người nông dân những người trực tiếp tham gia vào
quá trình sản xuất đã sáng chế ra nhiều loại máy cắt rau, củ, quả .Với kiểu dạng đẹp,
kết cấu đơn giản, giá thành phải chăng, các máy cắt rau, củ, quả đã được thị trường
tiêu dùng ưa chuộng, không chỉ các nhà hàng, khách sạn, xưởng chế biến thực phẩm
mà còn được ứng dụng ở các hộ gia đình, hộ chăn nuôi, trồng trọt. Góp phần làm giảm
đáng kể sức lao đông, nâng cao năng suất, mang lại hiệu quả kinh tế cao cho người
nông dân.

1.1.2 Các loại máy hiện dùng trên thị trường
SVTH : NGUYỄN CÔNG HẬU Trang 1
HOÀNG VĂN HÙNG
Hình 1.1: Máy cắt dạng lát (a) và dạng sợi (b)
b
a
 Đồ Án Tốt Nghiệp: Thiết Kế Máy Thái Rau, Củ, Quả GVHD: ĐÀO THANH HÙNG
1.2 Nguyên Liệu
Rau củ, quả là nguồn thực phẩm bổ dưỡng đặc biệt nuôi sống con người đồng
thời cũng là những vị thuốc công hiệu hỗ trợ việc điều trị phòng và chữa bệnh được
dân gian đúc kết, được khoa học khẳng định. Trong đời sống hàng ngày những thức ăn
từ rau, củ, quả là không thể thiếu, được dùng phổ biến trong các bữa ăn để duy trì cuộc
sống và sức khỏe.
Trước khi cắt:
Sau khi cắt:
1.3 Phạm vi sử dụng
Sử dụng trong các hộ gia đình chăn nuôi và trồng các loại củ. Như sắn, khoai
cần cắt thành lát mỏng để phơi khô bảo quản sản phẩm.
Sử dụng cho các nhà hàng ,khách sạn, các quán ăn, các xưởng chế biến thực phẩm:
Một bên dùng để thái các loại cũ, quả có hình dáng như bóng đèn như: sắn, khoai
lang, khoai môn, măng, củ cải, hành tây, và các loại củ khác.
Một bên dùng để thái các loại rau có lá như: hành lá, tỏi, hẹ, rau cần, cải tháo cải
bắp vv
SVTH : NGUYỄN CÔNG HẬU Trang 1
HOÀNG VĂN HÙNG
Hình 1.2 Sản phẩm trước và sau khi
cắt
a
b
 Đồ Án Tốt Nghiệp: Thiết Kế Máy Thái Rau, Củ, Quả GVHD: ĐÀO THANH HÙNG

CHƯƠNG 2
PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ
2.1 Chọn phương án thiết kế
2.1.1 Cơ sở chọn phương án thiết kế.
Máy được thiết kế ra khi làm việc phải có độ tin cậy cao, năng suất cao, hiệu
suất làm việc lớn, tuổi thọ cao, chi phí chế tạo, lắp ráp, sửa chữa và thay thế thấp nhất.
Ngoài ra còn phải chú ý đến yêu cầu về đặc điểm nơi máy phục vụ, kết cấu máy không
quá phức tạp,dễ sử dụng,tiếng ồn nhỏ và hình dáng của máy có tính thẩm mỹ.
2.1.2 Yêu cầu kỹ thuật chung của máy khi thiết kế
• Đơn giản trong kết cấu và khả năng vận hành dễ dàng
• Tiêu thụ ít nhiên liệu nhưng vẫn mang lại năng suất cao
• Giá cả phù hợp với người tiêu dùng
• Khả năng di chuyển thuận tiện
• Dễ sửa chữa và bảo trì
• Hình thức đẹp, gọn nhẹ
2.2 Các phương án cắt
Trên thị trường hiện nay có rất nhiều loại máy cắt rau củ quả với cấu tạo, hình
thức khác nhau.Tuy nhiên điểm khác nhau nổi bật ở các loại máy này là về phương
pháp cắt của chúng. Người ta có thể sử dụng bằng phương pháp cắt tịnh tiến ngang,
dọc hoặc dùng phương pháp cắt khi dao quay tròn.
2.2.1 Phương pháp cắt khi dao quay tròn.
Dao được gắn cố định trên đĩa cắt, lưỡi dao gắn theo hướng kính của đĩa và
được siết nhờ các vít hoặc đai ốc. Đĩa cắt được gắn trên trục sao cho khe hở của dao
với thảnh vỏ máy đảm bảo cắt được. Đĩa cắt chuyển động quay tròn theo chiều kim
đồng hồ.
Khi rau củ, quả được đưa vào máng có độ dốc thích hợp được bố trí ở phía
ngoài, nhờ khe hở giữa dao với đĩa cắt củ quả sẽ được cắt nhờ bộ dao gắn trên đĩa.
2.2.2 Phương pháp cắt khi dao tịnh tiến.
SVTH : NGUYỄN CÔNG HẬU Trang 1
HOÀNG VĂN HÙNG

 Đồ Án Tốt Nghiệp: Thiết Kế Máy Thái Rau, Củ, Quả GVHD: ĐÀO THANH HÙNG
Đuôi dao gắn bản lề sau đó nối với 1 thanh truyền. Cơ cấu chuyển động tịnh tiến làm
cho thanh truyền chuyển động. Chuyển động này được truyền đến dao và giúp dao có
thể chuyển động tịnh tiến khứ hồi 1 cách nhanh chóng.
Phía dưới gắn thớt có khe hở đảm bảm cho lát cắt có thể lọt qua khi dao cắt
xong. Bên ngoài được gắn 1 băng tải để có thể đưa vật liệu cắt vào 1 cách dễ dàng.
2.2.3 Chọn phương án cắt.
Qua quá trình khảo sát và kiểm nghiệm chúng em quyết định chọn phương án
cắt khi dao quoay tròn vì phương pháp này đạt năng suất cao hơn và hơn nữa là chế
tạo không phức tạp.
2.3 Chọn phương án truyền động
2.3.1 .Phương án truyền động bằng động cơ
a. Cấu tạo của máy
1
2
4
3
5
6
7
8
10
9
Hình 2.1 Mô hình máy truyền động bằng động cơ.
1. Động cơ. 6 . Dao cắt.
2. Bánh đai dẫn. 7 . Vỏ máy.
3. Bánh đai bị dẫn. 8 . Căng đai.
4. Trục dẫn 9 . Cửa ra.
5. Đĩa cắt . 10. Cửa vào
SVTH : NGUYỄN CÔNG HẬU Trang 1

HOÀNG VĂN HÙNG
 Đồ Án Tốt Nghiệp: Thiết Kế Máy Thái Rau, Củ, Quả GVHD: ĐÀO THANH HÙNG

b. Nguyên lý hoạt động :
Chuyển động của đĩa cắt 5. được thực hiện bằng động cơ điện 1 thông qua bộ
truyền động đai. Puly lớn trong bộ truyền động đai được gắn vào một đầu của trục
truyền ,trục truyền được đặt trên 2 ổ lăn . Dao 6 được gắn cố định trên đĩa cắt 5, quá
trình cắt được thực hiên nhờ dao 6, thông qua chuyển động quay tròn của đĩa cắt 8.
 Ưu nhược điểm của máy
+ Ưu điểm:
-Kết cấu của máy nhỏ gọn
-Năng suất lao động cao
-Tiêu hao ít sức lao động
-Dễ sử dụng và sửa chữa
+Nhược điểm:
Phụ thuộc vào mạng điện xoay chiều 220v
Chỉ cắt được các nguyên liệu rau, củ, quả, còn các nguyên liệu có tinh dai khác thì
khó cắt
2.3.2 Chọn máy
Qua quá trình phân tích ưu, nhược điểm và cơ sở chọn phương án thiết kế. Em
quyết định sử dụng động cơ điện để truyền động.

SVTH : NGUYỄN CÔNG HẬU Trang 1
HOÀNG VĂN HÙNG
 Đồ Án Tốt Nghiệp: Thiết Kế Máy Thái Rau, Củ, Quả GVHD: ĐÀO THANH HÙNG
CHƯƠNG 3
THIẾT KẾ KỸ THUẬT CỦA MÁY
3.1.Chọn năng suất cho máy
Dựa vào điều kiện thực tế sản suất và điều kiện của máy đáp ứng được những
nhu cầu cho người sử dụng ta chọn năng suất của máy là 200kg / giờ

3.2.Các phương án kết cấu dao
3.2.1 Một số loại dao
Cấu tạo dao phải cho phép thay đổi được chiều dày của miếng vật liệu. Có thể
chỉ là 1 dao hay gồm 1 bộ dao lắp trên vài trục song song, sản phẩm đưa vào phía dao
bằng cách cho ăn dao cưỡng bức hay tự ăn dao. Trong trường hợp tự ăn dao thì sản
phẩm được kéo trên lưỡi dao bằng lực bám dính xuất hiện trên bề mặt tiếp xúc của sản
phẩm với dao hoặc bằng lực kéo tạo thành do cấu tạo hay hình dạng mép dao cắt nhờ
vị trí của dao trên cơ cấu dẫn động. Trên hình III là 1 số loại dao thường dùng trên thị
trường hiện nay:
Dao a được sử dụng cho cắt mỏng. Ví dụ: cắt lát hành tây và rau
quả hình dạng như bóng đèn và bề dày cắt là nhỏ hơn 5mm (hình 3.3.a)
Dao b được sử dụng cho cắt dày. Vi dụ: cắt lát hành tây và rau
quả hình dạng như bóng đèn và bề dày cắt là hơn 6mm. (hình 3.3.b)
Dao c được sử dụng để cắt dải mỏng và cắt hình chữ nhật của củ
cà rốt, củ cải, măng và băm củ hành. (hình 3.3.c)
Dao d được sử dụng để cắt rau ăn lá. Phạm vi cắt là 0,5 – 40 mm
(hình 3.3.d)
3.2.2 Chọn loại dao
Đường kính của đĩa : D = 400 mm
Bề dày của đĩa: S = 5 mm
3.3.Tính chọn thiết kế đĩa cắt
3.3.1 Kết cấu đĩa cắt
Để đảm bảo được năng suất của máy thì ta chọn dao và kích thước dao.
Kết cấu chung của dao gắn trên đĩa:
SVTH : NGUYỄN CÔNG HẬU Trang 1
HOÀNG VĂN HÙNG
a
b
c
d

Hình 3.1: Một số loại dao
 Đồ Án Tốt Nghiệp: Thiết Kế Máy Thái Rau, Củ, Quả GVHD: ĐÀO THANH HÙNG
Số lượng: 3 dao/ 1 đĩa cắt
Kích thước: chiều dài cắt :A = 140 mm , chiều rộng B = 40 mm, bề dày 4 mm.
Trên đây chỉ là những kích thước chung của dao, còn các kết cấu của dĩa cắt thể hiện
rõ trên hình 3.3
Ød
Ød1
Ø45
R200
R188
R173
Ø8
Ø8
(6 L?)
Ø8
(3 L?)
10
(6 L?)
3.3.2 Tính và chọn số vòng quay của đĩa cắt.
Năng suất đặt ra là: 200kg / giờ thì trong một giây khối lượng cắt được sẽ là: 55,5 g/1s
Trên thực tế mỗi lát củ cắt ra có khối lượng trung bình là: 5 g
Đĩa được gắn 3 con dao vậy mỗi vòng quay sẽ cắt được là: 5x3 =15 g .
Ta có số vòng quay của đĩa trong 1s là:
n =
7,3
15
5,55
=
vg /s chọn n = 4vg /s hay 240 vg /ph

SVTH : NGUYỄN CÔNG HẬU Trang 1
HOÀNG VĂN HÙNG
Hình 3.3 Kết cấu đĩa cắt
 Đồ Án Tốt Nghiệp: Thiết Kế Máy Thái Rau, Củ, Quả GVHD: ĐÀO THANH HÙNG
3.3.3 Tính lực cản riêng của dao
Lực cản riêng khi cắt rau củ quả là lực của củ, quả, tác dụng lên lưỡi cắt dao trên một
đơn vị diện tích
- Lực cản riêng phụ thuộc vào các yếu tố sau:
+ Độ ẩm
+ Độ cứng
+ Lực ma sát của củ quả tác dụng lên lưỡi dao
Công thức tính lực cản riêng:
a
v
n
K .=
Trong đó: + K: lực cản riêng (kG/cm
2
)
+ n: số vòng quay của đĩa (v/p)
+ v: vận tốc của đĩa quay
+ a: là hệ số phụ thuộc vào đặc tính của củ, quả
Vận tốc đĩa:

512,2
1000.60
240.200.14,3
1000.60

===

nd
v
π
m/s
Số vòng quay: n = 240 (vg /ph)
Hệ số phụ thuộc : a = 0,04
Vậy
)/(82,304,0
512,2
240
.
2
cmkGa
v
n
K ===
3.3.4 Lực tác dụng lên lưỡi dao cắt
Lực tác dụng lên lưỡi dao cắt là lực cản P. Lực P được tính theo công thức:
P = K.l = 3,82.14 = 53,5 (kG/cm) = 535 (N).
l : chiều dài của lưỡi cắt. (cm)
K: lực cản riêng (kg/cm
2
)
SVTH : NGUYỄN CÔNG HẬU Trang 1
HOÀNG VĂN HÙNG
 Đồ Án Tốt Nghiệp: Thiết Kế Máy Thái Rau, Củ, Quả GVHD: ĐÀO THANH HÙNG
CHƯƠNG 4
TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC CHO MÁY
4.1 Tính chọn động cơ
4.1.1 Công Suất

Công suất yêu cầu của động cơ được xác định theo công thức:

t
lv
ycdc
N
N
η
=
(kw)
-N
lv
:công suất làm việc của đĩa cắt(kw)
-η
t
:hiệu suất hệ thống.
Tính công suất làm việc của máy (đĩa cắt) được xác định theo công thức:

1000
VP
N
tt
LV
⋅
=
(kw).
-P
tt
:lực cắt tác dụng nên dao cắt P
tt

= 535 N
-V:vận tốc dài của đĩa quay V = 2,512 m/s
Vậy công suất làm việc của máy là:

34,1
1000
512,2.535
1000
==
⋅
=
VP
N
tt
LV
(kw).
Xác định hiệu xuất hệ thống:
Ta có: η
t
= η
d.
η
o
Trong đó: -η
d
:hiệu suất của bộ truyền động đai (chọn η
d
=0,96)
-η
o

:hiệu suất một cặp ổ lăn.(chọn η
o
=0,99).
η
t
=η
d.
η
o
= 0,96.0,99=0,95

41,1
95,0
34,1
===
t
lv
ycdc
N
N
η
(kw).
SVTH : NGUYỄN CÔNG HẬU Trang 1
HOÀNG VĂN HÙNG
 Đồ Án Tốt Nghiệp: Thiết Kế Máy Thái Rau, Củ, Quả GVHD: ĐÀO THANH HÙNG
4.1.2 Chọn động cơ:
Kiểu động cơ Công
suất (kw)
Vận tốc
quay

(v/ph)
cosφ
ax
min
m
d
T
T
k
dn
T
T
4A71B8Y3 1,5 698 0,65 1,7 1,6
4.2 Xác định tỷ số truyền của hệ thống
Từ sơ đồ động của máy ta thấy tỷ số truyền của hệ thống chính là tỷ số truyền
của bộ truyền động đai.Tỷ số truyền của bộ truyền động đai được xác định theo công
thức:

9,2
240
698
====
dcat
dc
dt
n
n
ii
4.3 Tính các thông số trên trục
4.3.1 Xác định công suất trên các trục:

Công suất trên trục động cơ
N
1
= N
dc
=1,5(kw)
Công suất trên trục của đĩa cắt:
N
2
= η
1-2
.N
1
= 0,95.0,95 =1,42 (kw).
4.3.2 Xác định số vòng quay
Số vòng quay động cơ: n
đc
=698 (vg/ph )
Số vòng quay của trục là:
n
1
d
dc
i
n
=
=
9,2
698
= 240 (vg/ph )

4.3.3 Xác định mômen xoán trên trục.
Mômen xoắn trên trục động cơ:
SVTH : NGUYỄN CÔNG HẬU Trang 1
HOÀNG VĂN HÙNG
Bảng 4.1: Thông số động cơ
 Đồ Án Tốt Nghiệp: Thiết Kế Máy Thái Rau, Củ, Quả GVHD: ĐÀO THANH HÙNG
M
xl
=9,55.10
6
1
1
n
N
=9,55.10
6
.
698
5,1
=19505 (N.mm)
Mômen xoắn trên trục đĩa cắt:
M
x2
=
56727
240
42,1
.10.55,9.10.55,9
6
2

2
6
==
n
N
(N.mm).
4.4 Bảng kết quả tính
Trục
Thông số
Động cơ Trục I Công tác
Tỷ số truyền u U
d
= 2,9
Số vòng quay v/ph 698 240 240
Công suất kW 1,5 1,42 1,42
Mômen xoắn N.mm 19505 56727 56727
SVTH : NGUYỄN CÔNG HẬU Trang 1
HOÀNG VĂN HÙNG
Bảng 4.2: Kết quả tính toán động học của máy
 Đồ Án Tốt Nghiệp: Thiết Kế Máy Thái Rau, Củ, Quả GVHD: ĐÀO THANH HÙNG
CHƯƠNG 5
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CHI TIẾT MÁY
5.1 Tính Bộ Truyền Đai
5.1.1 Chọn đai.
Ở phần tính toán động lực học. Ta đã xác định được Mô men của bán dẫn tức là mô
men xoắn trên trục động cơ:
M
x1
= 19505 (N.mm) = 19,5 (N.m).
Dựa vào bảng hướng dẫn chọn đai thang trên ta chọn đai thang loại β

Các thông số cơ bản của đai thang loại β:
h
a
h
a
0
a
o
= 14 (mm); a = 17 (mm); h = 10,5 (mm); h
o
= 4,0 (mm); F = 138 (mm
2
); α=40
0
5.1.2 Xác định đường kính bánh dẫn.
Chọn đường kính bánh đai nhỏ D
1
theo bảng tiêu chuẩn Chọn D
1
= 140 (mm).
+ Kiểm nghiệm vận tốc đai theo điều kiện biên:

)3530(
1000.60
1.1.
÷≤=
nD
v
π
(m/s).

Trong đó: - D
1
: Đường kính bánh dẫn. D
1
= 70 (mm)
- n
1
: Số vòng quay của bánh dẫn. n
1
= 698 (v/p)
SVTH : NGUYỄN CÔNG HẬU Trang 1
HOÀNG VĂN HÙNG
Hình 5.1 Đai thang
 Đồ Án Tốt Nghiệp: Thiết Kế Máy Thái Rau, Củ, Quả GVHD: ĐÀO THANH HÙNG

1000.60
698.70.14,3
=⇒ v
= 2,55 (m/s) < (30
÷
35) (m/s)
+ Tính đường kính bánh đai lớn D
2
theo công thức.

1
2
.
1
d

D U
D
ξ
=
−
Trong đó: - U
d
: Tỷ số truyền của truyền động đai: U
d
= 2,9
- ξ: Hệ số trượt: ξ = 0,02
-
2
140.2,9
1 0,02
D =
−
= 207,14 (mm)
Để đảm bảo thay thế sửa chữa nhanh ta chọn bánh đai lớn D
2
theo tiêu chuẩn.
Chọn D
2
theo tiêu chuẩn = 224 (mm).
( Đường kính D
1
,D
2
xác định trên đường kính vòng lớn trung hòa của đai khi đai vòng
qua bánh). Cũng là đường kính danh nghĩa của bánh đai trong tính toán.

Sau khi chọn D
1
,D
2
theo tiêu chuẩn ta phải kiểm nghiệm tỷ số truyền và vận tốc quay
của trục bị dẫn.
Ta có công thức kiểm nghiệm sau:

1
2 1 1
'
2
. .(1 ) . .(1 ).
n
D D i D
n
ξ ξ
= − = −
Tính lại số vòng quay thực tế của bánh bị dẫn
1).1.(
2
1
,
2
n
D
D
n
ξ
−=⇒

=
400
140
(1- 0,02 ) .698 = 239,41 (vg/ph)
Ta có tỷ số:
%24,100100.
41,239
240
100.
2
1
==
n
n
Sai số giữa
'
2
n
và n
2
=
)%53(%24,0%24,100%100 ÷<=−
. Vậy điều kiện này thỏa
mãn.
SVTH : NGUYỄN CÔNG HẬU Trang 1
HOÀNG VĂN HÙNG
 Đồ Án Tốt Nghiệp: Thiết Kế Máy Thái Rau, Củ, Quả GVHD: ĐÀO THANH HÙNG
5.1.3 Xác định khoảng cách trục.
Ta có bảng:
Tỷ số truyền 1 2 3 4 5 6

A
sb
1,5D
2
1,2D
2
D
2
0,95D
2
0,9D
2
0,85D
2

Chọn A
sb
= D
2
= 224 (mm).
+ Xác định chiều dài đai L và khoảng cách trục A.
Tính chiều dài sơ bộ. Ta có công thức sau:

2
2 1
1 2
( )
2. .( )
2 4.
sb sb

sb
D D
L A D D
A
π
−
= + + +
( CT 4.4)
Chọn chiều dài đai theo tiêu chuẩn: Chọn L = 1000 (mm)
+ Vận tốc đai
)/(55,2
60000
698.70.14,3
60000

11
sm
nD
v ===
π
(CT 4.5)
+ Kiểm tra số vòng chạy đai theo điều kiện.
I =
59,1
6,1
55,2
==
L
v
<10 (t/m)

+ Từ chiều dài đai được chọn theo tiêu chuẩn ta cần phải tính lại khoảng cách trục. Ta
có công thức:

2 2
( 8 ) / 4A
λ λ
= + − ∆
(CT 4.6)
+ Trong đó:
2/)(
12
DDL +−=
πλ
;
2/)(
12
DD −=∆
18,5382/)70224(1000 =+−=
πλ
;
772/)70224( =−=∆
2 2
(538,18 538,18 8.77 ) / 4A = + −
=257,58 (mm)
5.1.4 Kiểm nghiệm góc ôm của bánh đai α
1
.
Ta kiểm nghiệm theo công thức:
SVTH : NGUYỄN CÔNG HẬU Trang 1
HOÀNG VĂN HÙNG

Bảng 5.1 : Chọn khoảng cách trục
 Đồ Án Tốt Nghiệp: Thiết Kế Máy Thái Rau, Củ, Quả GVHD: ĐÀO THANH HÙNG

0 0 0
2 1
1
180 .57 120
D D
A
α
−
= − ≥

OOOO
12014757.
86,351
140400
180 ≥=
−
−=
(t/m)
5.1.5 Xác định số đai cần thiết.
Số đai được xác định theo khả năng kéo của bộ truyền.

0
1000.
.
. . . . .
p t v
N

Z
V F c c c
α
σ
≥
 
 
Trong đó: N: Công suất của bánh dẫn N
1
= 1,5 KW
V: Vận tốc đai.

6,14
1000.60
224.698.14,3
1000.60
.
2.1
===
Dn
v
π
(m/s)

0
p
σ
 
 
: Ứng suất cho phép của đai hình thang = 1,45

c
α
: Hệ số ảnh hưởng của góc ôm = 0,92
c
v
: Hệ số ảnh hưởng của vận tốc = 1,04
c
t
: Hệ số ảnh hưởng của tải trọng = 1
Ta có :
5,1
1.04,1.92,0.47.45,1.3,7
5,1.1000
=≥Z

Chọn Z = 1. Vậy số đai cần thiết để truyền chuyển động là 1 đai.
5.1.6 Xác định kích thước bánh đai.
Sau khi chọn đai và bánh đai theo tiêu chuẩn ta có các thông số sau:
Tiết
diện
Kích thước rãnh Đường kính tính toán của bánh đai
H H
0
t e K 34
o
36
o
38
o
40

o
β 16 4,2 19 12,5 5,5 63-70 80-100 112-160 >180
+ Bánh đai nhỏ D
1
với α
1
= 34
o
- Đường kính ngoài bánh đai nhỏ D
n1
= D
1
+ 2.h
0
SVTH : NGUYỄN CÔNG HẬU Trang 1
HOÀNG VĂN HÙNG
Bảng 5.2 Thông số bánh đai
 Đồ Án Tốt Nghiệp: Thiết Kế Máy Thái Rau, Củ, Quả GVHD: ĐÀO THANH HÙNG
= 70 + 2.4,2 = 78,4 (mm)
- Đường kính trong bánh nhỏ D
t1
= D
n1
- 2.e
= 78,4 – 2.12,5 = 53,4 (mm)
- Chiều rộng bánh đai nhỏ B
1
= (Z – 1).t + 2.e
= (1,5 - 1).19 + 2.12,5 = 34,5 (mm)
+ Bánh đai lớn D

2
với α
2
= 40
0
.
- Đường kính ngoài bánh đai lớn D
n2
.
D
n2
= D
2
+ 2.h
0

= 224 + 2.4.2 = 228,8 (mm).
- Đường kính trong bánh đai lớn D
t2
.
D
t2
= D
n2
-2.e
= 228,8 – 2.12,5 =203,8 (mm)
- Chiều rộng bánh đai B
2.
B
2

= (Z – 1).t + 2.e
= (1,5 -1).19 + 2.12,5 =34,5 (mm)
5.1.7 Xác định lực tác dụng nên trục.
Lực tác dụng nên trục được xác định theo công thức:

1
0
3. . . .
2
R F Z Sin
α
σ
≈
Trong đó. α
0
: Ứng suất của đai thang = 1,2 (N/mm
2
)
F: Tiết diện đai = 47 (mm
2
)
Số đai Z = 1
α
1
= 34
0
56,62
2
34
sin.1.47.45,1.14,3 ==

o
R
( N)
Lực R được coi gần đúng có phương lằm trên đường nối tâm 2 bánh đai, chiều từ
bánh này hướng đến bánh kia.

SVTH : NGUYỄN CÔNG HẬU Trang 1
HOÀNG VĂN HÙNG
 Đồ Án Tốt Nghiệp: Thiết Kế Máy Thái Rau, Củ, Quả GVHD: ĐÀO THANH HÙNG
5.2. Thiết Kế Trục
5.2.1 Thông số đã biết.
Công suất trục động cơ : N
1
= 1,5KW
Công suất trên trục truyền : N
2
= 1,42 KW
Mômen xoắn trên trục động cơ : M
đc
= 19505 (N.mm
2
)
Mômen xoắn trên trục truyền: M
tt
=56727 (N.mm
2
)
Bề rộng bánh đai : b=16 (mm)
Đường kính bánh nhỏ : D
1

= 70 (mm)
Đường kính bánh lớn : D
2
= 224 (mm)
Lực tác dụng lên trục: R = 185 (N)
Đường kính đĩa cắt: D = 400(mm)
Lực tác dụng lên dao: P = 535 (N)
5.2.2 Chọn vật liệu chế tạo.
Dùng thép 45 thường hóa
Tra bảng 6.1[1] ta có:
Độ rắn HB = 200 , Giới hạn bền
MP
b
600=
σ
, Gới hạn chảy
MP
ch
340=
σ
5.2.3 Tính sơ bộ đường kính trục
Đường kính sơ bộ trục được tính theo công thức
d
sb
=
[ ]
3
.2,0
τ
T

mm 10.9[1]
mômen xoắn T (N/mm
2
)
Ứng suất cho phép [
τ
] = 20…35 N/mm
2
vì vật liệu trục là thép 45

⇒
d
sb
=
[ ]
mm
T
08,20
35.2,0
56727
.2,0
2
3
3
==
τ
5.2.4 Tính gần đúng trục
a. Chọn sơ bộ trục
SVTH : NGUYỄN CÔNG HẬU Trang 1
HOÀNG VĂN HÙNG

 Đồ Án Tốt Nghiệp: Thiết Kế Máy Thái Rau, Củ, Quả GVHD: ĐÀO THANH HÙNG
Với đường kính d
sb
= 20 mm. ta chọn ổ lăn có ký hiệu là 204 có các các thông số sau
d (mm) D (mm) B (mm) C (KN ) C
O
(KN) r (mm)
20 47 14 10 6,03 1,5
b. Chọn khoảng cách trục
O bi
puly
Đia cat
B
L1 L2
L3
L4
L5 L6
L7
L8
A
C
Chọn các kính thước chiều dài trục.
L
1
(mm) L
2
(mm) L
3
(mm) L
4

(mm) L
5
(mm) L
6
(mm) L
7
(mm) L
8
(mm)
20 40 30 14 180 14 50 20
Vậy tổng chiều dài trục: L= L
1
+L
2
+ L
3
+L
4
+ L
5
+ L
6
+ L
7
+L
8
= 20 + 40 + 30 + 14 + 180 + 14 + 50 + 20 = 368 (mm)
Ta có: A = (L
2
+ L

4
)/2 + L
3
= (40 + 14)/ 2 + 30 = 57 (mm)
B = (L
4
+ L
6
)/2 + L
5
= (14 + 14 )/2 + 180 = 194 (mm)
C = (L
6
+ L
8
)/2 + L
7
= (14 + 20) + 50 = 84 (mm)
c. Xác định phản lực tại các gối đỡ
SVTH : NGUYỄN CÔNG HẬU Trang 1
HOÀNG VĂN HÙNG
Bảng 5.3 Thông số ổ lăn
Bảng 5.4: Chọn chiều dài trục
Hình 5.2:Khoảng cách trục
 Đồ Án Tốt Nghiệp: Thiết Kế Máy Thái Rau, Củ, Quả GVHD: ĐÀO THANH HÙNG
Rd
P
A
B
R

AY
R
AX
R
BY
R
BX
57
194
84
 Phản lực theo phương X
ΣM
X
(A) = 0
⇒
R
AX
= R
BX
= 0 N
 Phản lực theo phương Y
ΣM
Y
(A) = 0
⇔
R
d
.a + P.(b+c) – R
BY
.b = 0

⇒
R
BY
=
=
++
=
++
194
)84194(53557.185
)(.
b
cbPaR
d
821N
ΣF
Y
= 0
⇔
R
d
+ R
AY
+ R
BY
– P = 0

⇒
R

AY
= P – ( R
d
+ R
BY
) = 535 – (185 + 821) = -471 N
Lực R
AY
ngược chiều với hình vẽ
 Xác định mômen
- Theo phương X : M
Y
= 0 trên suốt chiều dài trục
- Theo phương Y :
Tai z =[0;a] M
X
= R
d
.a = 185 .57 = 10545 N.mm
Tai z =[a;b] M
X
= P.c = 535.84 = 44940 N.mm
- Theo phương Z : M
z
= P.
2
D
= 535.
107000
2

400
=
N.mm
 Biểu đồ mômen
SVTH : NGUYỄN CÔNG HẬU Trang 1
HOÀNG VĂN HÙNG
Hình 5.3 Phản lực tại các nút của trục
 Đồ Án Tốt Nghiệp: Thiết Kế Máy Thái Rau, Củ, Quả GVHD: ĐÀO THANH HÙNG
57
194
84
Rd
P
A
B
R
AY
R
AX
R
BY
R
BX
10545 N.mm
Mx
My
Mz
44940 N.mm
107000 N.mm
 Đường kính trục tại các tiết diện nguy hiểm

Đường kính trục tại các tiết diện nguy hiểm được tính theo công thức

[ ]
3
.1,0
τ
TD
M
d =
(mm) 10.9[1]
[ ]
τ
= 50 N/mm
2
- ứng suất xoắn cho phép
M
TĐ
- mômen xoắn
222
.75,0
ZYXTD
MMMM ++=
N.mm 7.4[2]
Tại tiết diện mặt cắt A:
mmNM
TD
.2,93262107000.75,010540
22
=+=
⇒

mmd 5,26
50.1,0
2,93262
3
==
Tại tiết diện mặt cắt B:
mmNM
TD
.15,102987107000.75,044940
22
=+=
SVTH : NGUYỄN CÔNG HẬU Trang 1
HOÀNG VĂN HÙNG
Hình 5.4 Biểu đồ Momen
 Đồ Án Tốt Nghiệp: Thiết Kế Máy Thái Rau, Củ, Quả GVHD: ĐÀO THANH HÙNG
⇒

mmd 4,27
50.1,0
15,102987
3
==
Tai tiết diện chổ lắp đĩa cắt và bánh đai:
mmNM
TD
.71,92664107000.75,0
2
==
⇒
mmd 4,26

50.1,0
71,92664
3
==
Từ những tính toán trên và xuất phát từ yếu tố công nghệ ta chọn đường kính trục như
sau:
Đường kính chổ lắp ổ lăn: d = 30 mm
Đường kính chổ lắp bánh đai và đĩa cắt : d = 27 mm
Đường kính đoạn vai trục d = 34 mm
Ø34
Ø30
Ø30
Ø27
Ø27
180
44
60
64
20
5.2.5 Kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi
Theo đường kính trục tính ở trên ta bảng 7-23[2] ta có kích thước then như sau:
Thông
số
b h t t
1
k l
Trục I 8 7 4,0 3,1 3,5 36
 Kiểm nghiệm tại tiêt diện A.
Đường kính trục đã chọn: d = 30mm
SVTH : NGUYỄN CÔNG HẬU Trang 1

HOÀNG VĂN HÙNG
Hình 5.5: Bản vẽ phác trục.
Bảng5.5: Thông số then
 Đồ Án Tốt Nghiệp: Thiết Kế Máy Thái Rau, Củ, Quả GVHD: ĐÀO THANH HÙNG
Kết cấu trục vừa thiết kế dảm bảo được độ bền mỏi nếu hệ số an toàn tại các tiết diện
nghuy hiểm thỏa mản điều kiện sau:

[ ]
n
nn
nn
n ≥
+
=
22
.
τ
τσ
σ
7.5[2]
Với [n] = 1,5 2,5
Hệ số an toàn chỉ xét đến ứng suất pháp

ma
k
n
σψσ
βε
σ
σ

σ
σ
σ

.
1
+
=
−
7.6[2]
Hệ số an toàn chỉ xét đến ứng suất tiếp

ma
k
n
τψτ
βε
τ
τ
τ
τ
τ

.
1
+
=
−
7.7[2]
Trục quay một chiều nên ứng suất pháp (uốn)biến đổi theo chu kỳ đối xứng

W
M
U
a
=−==
minmax
σσσ
;
0=
m
σ
Với M
u
=
22
YX
MM +
=
35,10751810700010545
22
=+
N.mm

4,2649
32
30.14,3
32
.
33

===
d
W
π
58,40
4,2649
35,107518
==⇒
a
σ
N/mm
2
Ứng suất tiếp( xoắn) biến đổi theo chu kỳ động mạch

0
max
.22 W
M
X
ma
===
τ
ττ
Với M
x
= M
T
= 141907,5 N.mm
W
0

= 2.W = 2.2649,4 = 5298,8
Vậy
10
8,5298.2
107000
==
a
τ
N/mm
2
Giơí hạn mỏi uốn và xoắn ứng với chu kỳ đối xứng
SVTH : NGUYỄN CÔNG HẬU Trang 1
HOÀNG VĂN HÙNG