Thiết kế tối ưu hệ dẫn động cơ khí dùng hộp giảm tốc và bộ truyền đai

Luận văn thạc sĩ Tr-ờng ĐH Kỹ thuật Công nghiệp
HV: Lê Thị Ph-ơng Thảo 1


I HC THI NGUYấN
TRNG I HC K THUT CễNG NGHIP




Lấ TH PHNG THO



THIT K TI U H DN NG C KH DNG
HP GIM TC V B TRUYN AI


LUN VN THC S K THUT
CHUYấN NGNH K THUT C KH






Thỏi Nguyờn, nm 2015

THI NGUYấN, 2014

Luận văn thạc sĩ Tr-ờng ĐH Kỹ thuật Công nghiệp

HV: Lê Thị Ph-ơng Thảo 2



















LI CAM OAN
I HC THI NGUYấN
TRNG I HC K THUT CễNG NGHIP



Lấ TH PHNG THO


THIT K TI U H DN NG C KH DNG

HP GIM TC V B TRUYN AI


CHUYấN NGNH K THUT C KH
M S: 60520103





NGI HNG DN KHOA HC
PGS.TS V NGC PI





Thỏi Nguyờn, nm 2015

Luận văn thạc sĩ Tr-ờng ĐH Kỹ thuật Công nghiệp
HV: Lê Thị Ph-ơng Thảo 3

Tờn tụi l: Lờ Th Phng Tho, hc viờn lp cao hc khúa 14 - K thut c
khớ, hin ang cụng tỏc ti trng i hc K thut Cụng nghip Thỏi Nguyờn.
Xin cam oan:
ti: "Thit k ti u h dn ng c khớ dựng hp gim tc v b truyn
ai" do thy giỏo PGS. TS V Ngc Pi hng dn l cụng trỡnh do bn thõn tụi thc
hin da trờn s hng dn ca thy giỏo hng dn khoa hc v cỏc ti liu tham
kho ó trớch dn. Cỏc s liu v kt qu trong lun vn l trung thc v cha tng
c ai cụng b trong bt kỡ mt cụng trỡnh no khỏc, tr cỏc phn tham kho ó c

nờu rừ trong lun vn.

Thỏi Nguyờn, ngy 6 thỏng 1 nm 2015
Hc viờn


Lờ Th Phng Tho














Luận văn thạc sĩ Tr-ờng ĐH Kỹ thuật Công nghiệp
HV: Lê Thị Ph-ơng Thảo 4
LI CM N

Th nht, tụi xin chõn thnh cm n sõu sc ti PGS. TS V Ngc Pi, ngi ó
tn tỡnh hng dn tụi hon thnh lun vn ny. Trong quỏ trỡnh lm lun vn, thy
luụn nh hng cho bi lun vn, ch bo tụi cỏch tỡm ti liu tham kho v cung cp
mt s ti liu tham kho hon thin lun vn. ng thi thy ó hng dn cho tụi
v cỏch trỡnh by bi lun vn.

Tụi xin chõn thnh cm n ti b mụn K thut c khớ - Khoa C khớ - Trng
i hc K thut Cụng nghip ó to iu kin tt nht cho tụi trong thi gian hc tp
v lm lun vn.
Li cm n sõu sc ti trng i hc K thut Cụng nghip ó giỳp tụi v
kinh phớ o to cng nh thi gian hc tp.
Tụi cng xin cm n cỏc bn ng nghip ni tụi cụng tỏc ó ng viờn giỳp
tụi hon thnh tt cụng vic b mụn to iu kin cho tụi c hc tp tt.
Cui cựng tụi gi li cm n ti ton th gia ỡnh tụi ó to iu kin tt nht
tụi hon thnh khúa hc ny.
Thỏi Nguyờn, ngy 6 thỏng 1 nm 2015


Lờ Th Phng Tho







Luận văn thạc sĩ Tr-ờng ĐH Kỹ thuật Công nghiệp
HV: Lê Thị Ph-ơng Thảo 5

MC LC
Li cam oan i
Li cm n ii
Mc lc iii
Danh mc cỏc hỡnh v v
Danh mc cỏc bng biu vii
PHN M U 1

1. Tớnh cp thit ca ti 1
2. Mc tiờu nghiờn cu 2
3. Kt qu d kin 3
4. Phng phỏp nghiờn cu 3
5. Ni dung nghiờn cu 3
Chng 1: GII THIU 4
1.1 Gii thiu v h dn ng c khớ 4
1.2 S cn thit ca ti u húa h dn ng c khớ 9
1.3 Mc tiờu ca lun vn 9
1.4 Kt lun chng 1 10
Chng 2 : TNG QUAN V THIT K TI U H DN NG C KH. 11
2.1 Cỏc nghiờn cu ca cỏc tỏc gi trong nc 11
2.2 Cỏc nghiờn cu ca cỏc tỏc gi nc ngoi 16
2.3 Kt lun chng 2 20
Chng 3: XY DNG CC BI TON TI U 21
3.1 Gii thiu v bi toỏn ti u 21
3.1.1 Bi toỏn ti u tng quỏt 21
3.1.2 Phõn loi cỏc bi toỏn ti u 22
3.2 Xõy dng hm n mc tiờu khi lng ca h gm hp gim tc v b truyn ai
l nh nht 23
3.2.1 Khi lng hp gim tc 23
Luận văn thạc sĩ Tr-ờng ĐH Kỹ thuật Công nghiệp
HV: Lê Thị Ph-ơng Thảo 6
3.2.2 Khi lng b truyn ai 27
3.3 Bi toỏn ti u 32
3.4 Kt lun chng 3 33
Chng 4 : GII CC BI TON TI U 34
4.1 La chn phng phỏp gii bi toỏn ti u 34
4.1.1 Phng phỏp th 34
4.1.2 Phng phỏp bin i n hỡnh 36

4.1.3 Phng phỏp Gradient liờn hp 37
4.1.4 Phng phỏp lỏt ct vng 38
4.1.5 Phng phỏp Lagrange 38
4.1.6 Phng phỏp tỡm kim trc tip 39
4.2 Lp trỡnh gii bi toỏn ti u 39
4.3 Kt qu v nhn xột 39
Chng 5 : KT LUN V XUT 44
5.1 Kt lun 44
5.2 xut 45
Ph lc 46
TI LIU THAM KHO 52









Luận văn thạc sĩ Tr-ờng ĐH Kỹ thuật Công nghiệp
HV: Lê Thị Ph-ơng Thảo 7

DANH MC CC HèNH V

TT
Ni dung
Trang
Hỡnh 1.1
Mt s s truyn ng bng ma sỏt

7
Hỡnh 1.2
Mt s s truyn ng bng n khp
8
Hỡnh 1.3
S h dn ng bng ti
8
Hỡnh 2.1
Biu quan h gia t s truyn chung ca hp tng tc v s
vũng quay mỏy phỏt
11
Hỡnh 2.2
Biu quan h gia t s truyn chung ca hp tng tc v
khi lng ca hp
12
Hỡnh 2.3
Mi quan h gia t s truyn ca hp v t s truyn cỏc cp
12
Hỡnh 2.4
Mi quan h gia t s truyn ca hp v khi lng chung ca
c hp tng tc v mỏy phỏt
13
Hỡnh 2.5
Quan h gia t s truyn chung ca hp v t s truyn cỏc cp
14
Hỡnh 2.6
S tớnh din tớch tit din A ca hp gim tc phõn ụi cp
chm
14
Hỡnh 2.7

S tớnh chiu di L ca hp gim tc phõn ụi cp chm
15
Hỡnh 2.8
Quan h gia t s truyn chung ca hp v t s truyn cỏc cp
16
Hỡnh 2.9
Kt qu bi toỏn ti u cỏc thụng s mụ un, s rng v h s
b rng bỏnh rng
17
Hỡnh 2.10
Kt qu bi toỏn ti u cỏc thụng s ng kớnh, chiu di trc
l
1
v l
2
17
Hỡnh 2.11
Kt qu bi toỏn ti u cỏc thụng s ng kớnh trong, ng
kớnh ngoi v b rng ln

17
Hỡnh 2.12
V trớ cỏc bin thit k

19
Hỡnh 2.13
th biu din phn hi b mt theo tui th ca cỏc bin
thit k x
1
, x

2


v x
3
19
Luận văn thạc sĩ Tr-ờng ĐH Kỹ thuật Công nghiệp
HV: Lê Thị Ph-ơng Thảo 8



Hỡnh 3.1
Hỡnh v tớnh th tớch bỏnh ai

30
Hỡnh 4.1
Phng phỏp th gii bi toỏn ti u

34
Hỡnh 4.2
S khi gii bi toỏn quy hoch tuyn tớnh

36
Hỡnh 4.3
Biu quan h gia t s truyn chung v khi lng ca h
dn ng

40
Hỡnh 4.4
Biu quan h gia t s truyn chung ca h dn ng v t

s truyn hp gim tc v b truyn ai

40
Hỡnh 4.5
Biu quan h gia t s truyn ca hp gim tc v b truyn
ai

42



















Luận văn thạc sĩ Tr-ờng ĐH Kỹ thuật Công nghiệp
HV: Lê Thị Ph-ơng Thảo 9

DANH MC CC BNG BIU

TT
Ni dung
Trang
Bng 2.1
Kt qu ti u cỏc thụng s ca hp tc
18
Bng 2.2
Kt qu ti u cỏc thụng s ca trc
18
Bng 2.3
Kt qu ti u cỏc thụng s ca ln
18
Bng 3.1
Mi liờn h gia t s truyn u v t s a/d
bd2
trong b truyn
ai
28
Bng 3.2
Bng giỏ tr cỏc thụng s d
bd1
v [

p
]
0
theo tng loi ai
29

Bng 3.3
Bng giỏ tr h s C
1
theo tng loi ai
31
Bng 3.4
Bng giỏ tr din tớch ai A v h s C
2
theo tng loi ai
31
















Luận văn thạc sĩ Tr-ờng ĐH Kỹ thuật Công nghiệp
HV: Lê Thị Ph-ơng Thảo 10

PHN M U

1. Tớnh cp thit ca ti
Trong nhng nm gn õy, cựng vi s phỏt trin nh v bóo ca xó hi núi
chung v ca khoa hc k thut núi riờng, cỏc ngnh cụng nghip cng khụng nm
ngoi vũng xoỏy ú. Lnh vc c khớ ch to mỏy vỡ th ang ng trc nhiu vn
cn gii quyt. Cỏc sn phm c khớ cng yờu cu ngy cng cao v cht lng v tớnh
cht s dng. Chớnh vỡ vy, vn thit k ti u chi tit mỏy hay h dn ng c khớ
c c bit quan tõm.
truyn ng t ng c n cỏc c cu cụng tỏc cú tc v quy lut
chuyn ng khỏc nhau, cỏc b truyn ng c khớ, hp gim tc v cỏc b truyn
ngoi c s dng khỏ ph bin. Cú khỏ nhiu cỏc nghiờn cu nc ngoi v tớnh
toỏn ti u c v hp gim tc v b truyn ngoi. Cỏc nghiờn cu ny tp trung vo
vic ti u hp gim tc theo nhiu ch tiờu khỏc nhau nh khi lng, tit din nh
nht vv B truyn ai ngoi hp cng c nghiờn cu ti u theo nhiu khớa cnh.
- Vic phõn phi t s truyn cho cỏc loi hp gim tc khỏc nhau nh hp
bỏnh rng tr 2 cp, 3 cp, hp gim tc bỏnh rng cụn tr, hp gim tc bỏnh rng
ng trc, hp gim tc hnh tinh 2 cp v hp vi sai kớn ó c a ra bng phng
phỏp th. Tớnh toỏn ti u t s truyn cho hp gim tc bỏnh rng tr nhiu cp cú
th tin hnh theo nhiu ch tiờu khỏc nhau nh theo ch tiờu th tớch ca cỏc bỏnh rng
nh nht, theo ch tiờu khi lng ca cỏc bỏnh rng l nh nht hoc tit din ngang
ca hp l nh nht.
- Vi b truyn ai ngoi hp, cho n nay ó cú khỏ nhiu nghiờn cu v tớnh
toỏn thit k v thit k ti u c cụng b. Vic tớnh toỏn chớnh xỏc h s trt trong
b truyn ai ó c cp n. Vic xỏc nh gúc nghiờng ti u ca rónh ai trong
b truyn ai thang c nờu ra. S phõn b ng sut trong ai thang ó c trỡnh
by v nh hng ca nhit sinh ra n gii hn mi ca ai thang cng ó c
nghiờn cu. khụng n nh ca dõy ai cng ó c nghiờn cu c v lý thuyt v
thc nghim. So sỏnh v c tớnh ca cỏc loi ai khỏc nhau vi vic nhn mnh hiu
sut, giỏ thnh v phm vi ng dng, v cỏc gii thiu v vic nghiờn cu, phỏt trin,
quỏ trỡnh lm vic nhm tng cụng sut truyn dn.
Luận văn thạc sĩ Tr-ờng ĐH Kỹ thuật Công nghiệp

HV: Lê Thị Ph-ơng Thảo 11
- Trong vic thit k ti u hp gim tc núi chung cng nh b truyn ngoi
núi riờng, vic phõn phi ti u t s truyn l vn cú ý ngha quyt nh. Thit k
ti u hp tng tc bỏnh rng tr rng nghiờng hai cp khai trin dựng cho mỏy phỏt
in sc giú trc ng, cỏc phõn phi ti u t s truyn trong h bỏnh rng n cp tha
món cỏc rng buc v ng hc v bn ó nghiờn cu. Trong mt s nghiờn cu
cng ó gii thiu cỏch phõn phi t s truyn trong hp gim tc trc vớt bỏnh rng
t mt s tiờu chớ nh thit k hp gim tc cú kh nng bụi trn bng phng phỏp
ngõm du, hp gim tc cú kớch thc nh nht theo chiu di, khi lng nh nht
Vic xỏc nh t s truyn cho b truyn ai c a ra di cỏc cụng thc kinh
nghim.
- Qua cỏc phõn tớch trờn ta thy hu ht cỏc nghiờn cu nc ngoi mi ch
dng li vic nghiờn cu ti u cho cỏc hp gim tc nhiu cp theo nhiu ch tiờu
v xỏc nh mt s cỏc thụng s hỡnh hc ca b truyn ai m cha cú nghiờn cu
no ch ra quan h ti u gia b truyn ngoi vi vic ti u hp gim tc cng nh
cha cú mt nghiờn cu no v tớnh toỏn ti u b truyn ai ngoi hp.Trong nc
cng khụng ớt cỏc nghiờn cu ó cụng b v tm quan trng cng nh tớnh toỏn ti u
cho hp tc v b truyn ngoi theo cỏc ch tiờu khỏc nhau.
T cỏc thng kờ trờn ta thy rng cho n nay ó cú nhiu nghiờn cu trong
v ngoi nc v thit k ti u h thng dn ng c khớ. Tuy nhiờn, nhng nghiờn
cu ny thng tp trung vo thit k ti u cỏc hp gim tc cỏc loi theo nhiu ch
tiờu khỏc nhau ch cha cú nghiờn cu no v thit k ti u h dn ng c khớ bao
gm c hp gim tc v b truyn ngoi. Trờn thc t, h dn ng c khớ gm mt
hp gim tc v b truyn ai c dựng rt ph bin vỡ vic s dng b truyn ai
trong h thng cho phộp tng t s truyn, gim giỏ thnh v cú th dựng b truyn ai
lm c cu phũng quỏ ti. Vỡ lý do ú, ti Thit k ti u h dn ng c khớ dựng
hp gim tc v b truyn ai l cp thit.
2. Mc tiờu ca nghiờn cu
- La chn c thụng s thit k ti u h dn ng c khớ dựng hp gim tc
bỏnh rng tr hai cp khai trin v b truyn ai t khi lng ca h dn ng l

nh nht.
- Xỏc nh c t s truyn ti u phõn phi cho hp gim tc v b truyn ai
t khi lng ca h dn ng l nh nht.
Luận văn thạc sĩ Tr-ờng ĐH Kỹ thuật Công nghiệp
HV: Lê Thị Ph-ơng Thảo 12
3. Kt qu d kin
- Xỏc nh c thụng s thit k ti u cho h dn ng c khớ dựng hp gim
tc v b truyn ai.
4. Phng phỏp nghiờn cu
- ti c tin hnh nghiờn cu bng phng phỏp nghiờn cu lý thuyt.
5. Ni dung nghiờn cu
5.1 Nghiờn cu tng quan v thit k ti u h dn ng c khớ.
5.2 Xỏc nh hm mc tiờu, xõy dng hm mc tiờu.
5.3 Gii bi toỏn ti u.
5.4 Phõn tớch kt qu v nhn xột.
5.5 Vit bỏo cỏo khoa hc.












Luận văn thạc sĩ Tr-ờng ĐH Kỹ thuật Công nghiệp
HV: Lê Thị Ph-ơng Thảo 13

Chng 1
GII THIU V H DN NG C KH

1.1 Cỏc h dn ng v h dn ng c khớ
- Trong cỏc thit b v dõy chuyn cụng ngh cú th s dng nhiu loi truyn
ng khỏc nhau: Truyn ng c khớ, truyn ng in, truyn ng thy lc v truyn
ng khớ ộp. S d cn s dng truyn ng ni ng c vi b phn cụng tỏc vỡ:
+ Tc cn thit ca cỏc b phn núi chung khỏc vi tc ca ng c
tiờu chun (thng l thp hn). Nu ch to ng c cú tc thp, mụ men ln thỡ
kớch thc ln, giỏ thnh t.
+ Nhiu khi cn truyn ng t mt ng c n nhiu c cu lm vic vi
cỏc tc khỏc nhau.
+ ng c chuyn ng quay u nhng b phn cụng tỏc cn chuyn ng
tnh tin hoc chuyn ng vi mt tc thay i theo mt quy lut no ú.
+ Vỡ iu kin s dng, an ton lao ng hoc vỡ khuụn kh kớch thc ca
mỏy nhiu khi khụng th ni trc tip ng c vi b phn cụng tỏc ca mỏy.
* Truyn ng thy lc:
- L loi truyn ng truyn c nng t b phn dn ng n b phn lm vic
ca cỏc mỏy. Loi truyn ng ny ỏp ng c yờu cu l ờm, n nh, d t ng
húa Tựy vo loi mỏy thy lc s dng trong truyn ng m phõn loi thnh truyn
ng thy ng v truyn ng thy tnh (th tớch) cú c im s dng v phm vi
lm vic khỏc nhau.
- u im:
+ D thc hin vic iu chnh vụ cp v t ng iu chnh vn tc chuyn
ng ca b phn lm vic.
+ m bo cho mỏy lm vic n nh, khụng ph thuc vo s thay i ti
trng ngoi.
+ Truyn c cụng sut lm vic ln.
+ Kt cu gn nh, cú quỏn tớnh nh do trng lng trờn mt n v cụng sut
truyn nh. iu ny cú ý ngha rt ln trong cỏc h thng t ng.

Luận văn thạc sĩ Tr-ờng ĐH Kỹ thuật Công nghiệp
HV: Lê Thị Ph-ơng Thảo 14
+ Cht lng lm vic ch yu l du khoỏng nờn d cú iu kin bụi trn tt cỏc
chi tit, do ú truyn chuyn ng ờm, khụng n.
+ Cú th phũng s c khi quỏ ti.
- Nhc im:
+ Vn tc truyn ng hn ch do iu kin chng xõm thc, phũng va p
thy lc, co tn tht ct ỏp
+ Lm vic vi cht lng do ú phi bo m iu kin lm kớn, cht lng d b
rũ r, khụng khớ lt vo truyn ng, do vy kt cu phc tp, khú ch to.
+ Yờu cu v cht lng lm vic khỏ phc tp: nht (yờu cu rũ r ớt, tn tht
nng lng nh); Tớnh cht du ớt thay i theo nhit v ỏp sut; Tớnh cht húa hc
bn vng; Khú chỏy, ớt hũa tan vi cỏc cht khỏc, khụng n mũn kim loi; Thng
xuyờn lm vic vi du khoỏng l cht lng d chỏy nờn phi chỳ ý lm mỏt mỏy.
Truyn ng thy lc do cú nhiu u im nờn c s dng ngy cng nhiu
trong cụng nghip. khc phc nhng nhc im ca truyn ng thy lc hin
nay ngi ta dựng cỏc loi truyn ng liờn hp nh truyn ng thy - c, in - thy
- c, thy - khớ - c
* Truyn ng in:
- L tp hp cỏc thit b nh: thit b in, thit b in t, thit b in t phc
v cho vic bin i nng lng in nng thnh c nng cung cp cho cỏc c cu
cụng tỏc trờn mỏy sn xut, cng nh gia cụng truyn tớn hiu thụng tin iu khin
quỏ trỡnh bin i nng lng ú theo yờu cu cụng ngh.
- Truyn ng in khụng iu chnh: thng ch cú ng c ni trc tip vi
li in, quay mỏy sn xut vi mt tc nht nh.
- Truyn ng in cú iu chnh: Tựy thuc vo yờu cu cụng ngh m ta cú
h truyn ng in iu chnh tc , h truyn ng in t ng iu chnh mụ
men, lc kộo v h truyn ng in t ng iu chnh v trớ. Trong h ny cú th l
h truyn ng in t ng nhiu ng c
* Truyn ng khớ nộn:

- H thng truyn ng bng khớ nộn c s dng trong cỏc lnh vc nh: cỏc
thit b phun sn, cỏc loi gỏ kp chi tit hoc l s dng trong lnh vc sn xut
cỏc thit b in t vỡ iu kin v sinh mụi trng rt tt v an ton cao. Ngoi ra h
Luận văn thạc sĩ Tr-ờng ĐH Kỹ thuật Công nghiệp
HV: Lê Thị Ph-ơng Thảo 15
thng iu khin bng khớ nộn c s dng trong cỏc dõy chuyn ra t ng, trong
cỏc thit b vn chuyn v kim tra ca thit b lũ hi, thit b m in, úng gúi, bao
bỡ v trong cụng nghip húa cht.
- u im:
+ Cú kh nng truyn nng lng i xa, bi vỡ nht ng hc ca khớ nộn
nh v tn tht ỏp sut trờn ng dn nh.
+ Do kh nng chu nộn (n hi) ln ca khụng khớ, nờn cú th trớch cha khớ
nộn rt thun li. Vỡ vy cú kh nng ng dng thnh lp mt trm trớch cha khớ
nộn.
+ Khụng khớ dựng nộn, hu nh cú s lng khụng gii hn v cú th thi ra
ngc tr li bu khớ quyn.
+ H thng khớ nộn sch s, dự cho cú s rũ r khụng khớ nộn h thng ng
dn, do ú khụng tn ti mi e da b nhim bn.
+ Chi phớ nh thit lp mt h thng truyn ng bng khớ nộn, bi vỡ phn
ln trong cỏc xớ nghip, nh mỏy ó cú sn ng dn khớ nộn.
+ H thng phũng nga quỏ ỏp sut gii hn c m bo, nờn tớnh nguy him
ca quỏ trỡnh s dng h thng truyn ng bng khớ nộn thp.
+ Cỏc thnh phn vn hnh trong h thng ( c cu dn ng, van, ) cú cu
to n gin v giỏ thnh khụng t.
+ Cỏc van khớ nộn phự hp mt cỏch lý tng i vi cỏc chc nng vn hnh
logic, v do ú c s dng iu khin trỡnh t phc tp c cỏc múc phc hp.
- Nhc im:
+ Lc truyn ti trng n c cu chp hnh thp.
+ Khi ti trng trong h thng thay i, thỡ vn tc truyn cng thay i theo,
bi vỡ kh nng n hi ca khớ nộn ln. (Khụng th thc hin c nhng chuyn

ng thng hoc quay u).
+ Dũng khớ thoỏt ra ng dn ra gõy nờn ting n.
* Truyn ng c khớ:
- Trong cỏc loi truyn ng thỡ truyn ng c khớ c s dng nhiu hn c.
Truyn ng c khớ l truyn ng dựng cỏc c cu truyn c nng t ng c n
Luận văn thạc sĩ Tr-ờng ĐH Kỹ thuật Công nghiệp
HV: Lê Thị Ph-ơng Thảo 16
cỏc b phn lm vic ca mỏy, thụng thng cú bin i vn tc, lc, mụ men v ụi
khi bin i c c tớnh, quy lut chuyn ng.
- Truyn ng c khớ da trờn hai nguyờn lý:
+ Truyn ng bng ma sỏt: Truyn ng bỏnh ma sỏt, truyn ng ai (Hỡnh
1.1).

a)

b)
Hỡnh 1.1 Mt s s truyn ng bng ma sỏt
a) Truyn ng bỏnh ma sỏt
b) Truyn ng ai
+ Truyn ng bng n khp: Truyn ng bỏnh rng, truyn ng trc vớt -
bỏnh vớt, truyn ng xớch (Hỡnh 1.2).

a)
Luận văn thạc sĩ Tr-ờng ĐH Kỹ thuật Công nghiệp
HV: Lê Thị Ph-ơng Thảo 17

b) c)
Hỡnh 1.2 Mt s s truyn ng bng n khp
a) Truyn ng bỏnh rng
b) Truyn ng trc vớt - bỏnh vớt

c) Truyn ng xớch
Trong cụng nghip, nõng cao nng sut v hiu qu kinh t cng nh tớnh
kh thi ngi ta ch ch to ra cỏc ng c in cú cụng sut v vn tc quay l giỏ tr
c th trong cỏc bng tiờu chun. Tuy nhiờn, trong sn xut thc t, cỏc chuyn ng
c hc ca mỏy thng yờu cu cỏc giỏ tr cụng sut ngoi tiờu chun. Vỡ vy, cỏc
ng c in khụng th truyn trc tip cụng sut sang cho cỏc h thng truyn ng
m phi thụng qua thit b chuyn i cụng sut. Mt trong nhng thit b ph bin
nht l hp gim tc. Hp gim tc l c cu truyn ng c khớ bng nguyờn lý n
khp trc tip vi t s truyn khụng i nhm gim vn tc gúc v tng mụ men
xon. Vy mt h thng mỏy chuyn ng cn phi cú ng c, b truyn, hp gim
tc (hoc hp tng tc) v h thng ti. Mt h thng nh vy c gi l h thng
dn ng c khớ (Hỡnh 1.3).

1. ng c in.
2. B truyn ai
3. B truyn bỏnh rng cp nhanh, chm.
4. Khp ni.
5. Bng ti.


Hỡnh 1.3 S h dn ng bng ti
1
2
4
3
5
Ft
Luận văn thạc sĩ Tr-ờng ĐH Kỹ thuật Công nghiệp
HV: Lê Thị Ph-ơng Thảo 18
1.2 S cn thit ca ti u húa h dn ng c khớ

Vic tớnh toỏn thit k h dn ng c khớ cú vai trũ quan trng trong thit k
mỏy núi chung. H dn ng c khớ c thit k phi tha món cỏc yờu cu k thut,
lm vic n nh trong sut thi gian phc v ó nh vi chi phớ ch to v s dng
thp nht. ng nhiờn cỏc b phn cu thnh nờn h dn ng c thit k ra ngoi
vic thc hin tt chc nng ca mỡnh cũn cn m bo mt s ch tiờu nht nh m
ngi thit k yờu cu. ú trc ht l nng sut, tin cy v tui th cao, kinh t
trng ch to v s dng, thun li v an ton trong chm súc bo dng Ngoi ra
cũn cú cỏc yờu cu khỏc, tựy theo trng hp c th, chng hn nh khuụn kh kớch
thc nh gn, khi lng gim, lm vic ờm, hỡnh thc p
Trong quỏ trỡnh tớnh toỏn thit k h dn ng c khớ cn quan tõm v cõn nhc
gii quyt mt vn quan trng: Kt cu cn cú s hi hũa v kớch thc ca cỏc
b phn trong h dn ng. S hi hũa v mt kớch thc ca cỏc b phn mỏy trong
h dn ng cú th c thc hin bng nhiu bin phỏp nh chn loi truyn ng
(truyn ng thng, truyn ng hnh tinh, truyn ng trc vớt ), loi khp ni, s
phõn phi t s truyn trong h dn ng, chn vt liu v.v
Vn tớnh toỏn thit k ti u h dn ng c khớ núi chung v mt s b
phn ca h dn ng núi riờng c chỳ trng nhiu trong nhng nm gn õy. Trong
tớnh toỏn thit k ti u h dn ng c khớ thỡ vic thit k ti u hp gim tc v b
truyn ngoi úng vai trũ rt quan trng vỡ chỳng l nhng b phn chớnh ca h dn
ng c khớ. Hn na, quỏ trỡnh thit k ti u hp gim tc v b truyn ngoi cú liờn
h mt thit vi nhau vỡ t s truyn ca hp gim tc v ca b truyn ngoi cú nh
hng trc tip n khi lng ca ton h dn ng.
1.3 Mc tiờu ca lun vn
- La chn c thụng s thit k ti u cho h dn ng h dn ng c khớ
dựng hp gim tc bỏnh rng tr hai cp khai trin v b truyn ai.
- Xỏc nh c t s truyn hp lý dựng trong h dn ng gm hp gim tc
bỏnh rng tr hai cp khai trin v b truyn ai t c khi lng h dn ng l
nh nht.

Luận văn thạc sĩ Tr-ờng ĐH Kỹ thuật Công nghiệp
HV: Lê Thị Ph-ơng Thảo 19
1.4 Kt lun chng 1
- H dn ng c khớ ó c s dng rng rói v cú mt v trớ quan trng trong
ngnh cụng nghip núi chung v c khớ núi riờng. Tớnh toỏn thit k ti u h dn
ng c c bit quan tõm nghiờn cu trong nhiu nm tr li õy.
- Cỏc h truyn ng chớnh c s dng trong cụng nghip ó c gii thiu
t ú cu to cng nh vai trũ ca h dn ng c khớ ó c kho sỏt.
- H dn ng c khớ bao gm nhiu b phn trong ú hp gim tc v b
truyn ngoi úng vai trũ rt quan trng. Do ú hp gim tc v b truyn ngoi ó
c la chn l i tng ti u húa.
- Trong vic thit k ti u hp gim tc v b truyn ai, t s truyn l thụng
s quan trng cn c phõn phi ti u vỡ chỳng cú nh hng rt ln n kt cu,
khuụn kh, khi lng v qua ú nh hng n giỏ thnh ca ton h thng.



Luận văn thạc sĩ Tr-ờng ĐH Kỹ thuật Công nghiệp
HV: Lê Thị Ph-ơng Thảo 20
Chng 2
TNG QUAN V THIT K TI U H DN NG C KH

truyn ng t ng c n cỏc c cu cụng tỏc cú tc v quy lut
chuyn ng khỏc nhau, cỏc b truyn ng c khớ, hp gim tc v b truyn ngoi
c s dng khỏ ph bin. Vic thit k ti u h dn ng cú tỏc dng rt ln trong
vic lm gim khi lng cng nh giỏ thnh, qua ú nõng cao nng sut v hiu qu
s dng ca h. Cú khỏ nhiu cỏc nghiờn cu trong v ngoi nc v tớnh toỏn thit k
ti u c v hp gim tc v b truyn ngoi. Cỏc nghiờn cu ny tp trung vo vic
ti u hp gim tc theo nhiu tiờu chớ khỏc nhau nh khi lng, tit din nh
nht v.v B truyn ngoi hp cng c nghiờn cu ti u theo nhiu khớa cnh.

Chng ny trỡnh by cỏc kt qu nghiờn cu tỡm hiu v thit k ti u hp gim tc
v b truyn ngoi ca cỏc tỏc gi trong v ngoi nc.
2.1 Mt s nghiờn cu ca cỏc tỏc gi trong nc
Cho n nay, cỏc tỏc gi trong nc ó cú nhiu c gng nghiờn cu v thit k
ti u h dn ng dựng hp gim tc v b truyn ngoi. Cỏc tỏc gi trong [16] ó
tin hnh thit k ti u hp tng tc bỏnh rng tr rng nghiờng hai cp khai trin
dựng trong mỏy phỏt in sc giú trc ng da trờn c s tớnh toỏn khi lng ca
hp tng tc v mỏy phỏt nhm t khi lng nh nht cng nh giỏ thnh ca h l
thp nht. Cỏc kt qu t c bao gm: Cú th la chn t s truyn ti u cho hp
tng tc bỏnh rng tr rng nghiờng hai cp khai trin, la chn s vũng quay hp lý
cho mỏy phỏt gim c khi lng ca mỏy phỏt hay chớnh giỏ thnh ca mỏy
phỏt khi kt hp vi hp tng tc trong h thng tuc bin. Mi quan h gia t s
truyn ca hp tng tc v s vũng quay ca mỏy phỏt c ch ra trờn hỡnh 2.1.

Hỡnh 2.1 Biu quan h gia t s truyn chung ca hp tng tc
v s vũng quay mỏy phỏt [16].
Luận văn thạc sĩ Tr-ờng ĐH Kỹ thuật Công nghiệp
HV: Lê Thị Ph-ơng Thảo 21
Vi s vũng quay ca mỏy phỏt cng ln thỡ yờu cu tng tc cng nhiu. Vỡ
vy cn phi s dng hp tng tc vi t s truyn ln hn v kt qu l kớch thc,
khi lng v giỏ thnh ca hp tng tc tng lờn. Do ú cn phi phi hp gia t s
truyn ca hp tng tc v s vũng quay mỏy phỏt t c kớch thc, khi lng,
giỏ thnh ca chỳng l nh nht.

Hỡnh 2.2 Biu quan h gia t s truyn ca hp tng tc
v khi lng ca hp [16].
Biu 2.2 ch ra rng khi lng ti u ca hp tng khụng ln khi t s
truyn ca hp tng. Vy khi mun thit k ti u hp tng tc t giỏ thnh hp
nh nht s cn c vo kt qu ny la chn c t s truyn cỏc cp trong hp l
hp lý. Vic la chn t s truyn cỏc cp c trỡnh by trờn hỡnh 2.3. Khi t s truyn

chung ca hp tng thỡ t s truyn cỏc cp cng tng. Tuy nhiờn t s truyn cp
nhanh tng nhanh hn cp chm.

Hỡnh 2.3 Mi quan h gia t s truyn chung ca hp v t s truyn cỏc cp [16].
+ Cụng thc tớnh t s truyn cp nhanh ca hp:
0.7192
2
0,6417.
h
uu

Luận văn thạc sĩ Tr-ờng ĐH Kỹ thuật Công nghiệp
HV: Lê Thị Ph-ơng Thảo 22
Khi ú giỏ tr t s truyn ca b truyn cp chp c xỏc nh theo biu thc
12
/
h
u u u
. Hỡnh 2.4 ch ra rng khi t s truyn ca hp tng tc tng thỡ khi lng
chung (bao gm khi lng ca hp tng tc v mỏy phỏt) gim.

Hỡnh 2.4 Mi quan h gia t s truyn ca hp v
khi lng chung ca c hp tng tc v mỏy phỏt [16].
+ Cụng thc liờn h gia t s truyn ca hp tng tc v khi lng chung nh sau:
0,2578
258,92.
h
Gu

.
+ T s truyn ti u ca hp tng tc ó c xỏc nh u
h
= 20. Vi t s truyn ny
khi lng v giỏ thnh ca h t giỏ tr nh nht.
gii bi toỏn phõn phi ti u t s truyn trong h dn ng c khớ tha món ng
thi mt s ch tiờu, Trnh Cht [17] ó tin hnh tỡm li gii trc ht cho h truyn
ng bỏnh rng, c th qua cỏc bc:
- Mụ hỡnh húa cỏc h dn ng theo c im n khp, kt cu v s cp.
- Nghiờn cu la chn cỏc ch tiờu ti u, thit lp cỏc hm mc tiờu v cỏc rng
buc.
- Nghiờn cu ng dng ca cỏc phng phỏp gn ỳng gii bi toỏn ti u
n mc tiờu v a mc tiờu.
Hm mc tiờu v cỏc rng buc c thit lp cho khi lng nh nht, hiu sut
truyn ng cao nht v mụ men quỏn tớnh khi lng thu gn nh nht ln lt l:
+ Khi lng nh nht: B qua khi lng ca trc, khi lng ca cỏc bỏnh rng cú
k n th tớch b khoột rng ca h n cp:
22
1 w 1 2
1
()
4
n
i i i i i
i
G d b e u e

Luận văn thạc sĩ Tr-ờng ĐH Kỹ thuật Công nghiệp
HV: Lê Thị Ph-ơng Thảo 23
+ Hiu sut truyn ng cao nht:
2
2w
1
1
( sin )
8
n
i i i i
i
V d b





+ Mụ men quỏn tớnh khi lng thu gn nh nht: B qua mụ men quỏn tớnh ca khi
lng trc, mụ men quỏn tớnh ca khi lng bỏnh rng, cú k n th tớch b khoột
rng, thu gn v trc dn:
2
4
12
1w
1
2
1
0

()
32
n
i i i
ii
i
i
j
j
e u e
J d b
u










Hỡnh 2.5 Quan h gia t s truyn chung ca hp v t s truyn cỏc cp [18]

Hỡnh 2.6 S tớnh din tớch tit din A ca hp gim tc phõn ụi cp chm [18]
Luận văn thạc sĩ Tr-ờng ĐH Kỹ thuật Công nghiệp
HV: Lê Thị Ph-ơng Thảo 24
Hỡnh 2.5 trỡnh by kt qu nghiờn cu v mi liờn h gia t s truyn chung
ca hp v t s truyn cỏc cp trong hp gim tc bỏnh rng tr rng nghiờng hai cp
phõn ụi cp chm (c tớnh toỏn vi

2 1 2
1.1, 0.3, 0.35
c ba ba
K


). Tỏc gi ó tin
hnh gii bi toỏn ti u vi hm mc tiờu:
2
min (u ;u )
h
Af
trong ú A=L.h chớnh l
din tớch tit din mt ct ngang ca hp (Hỡnh 2.6).
Kt qu trờn hỡnh 2.5 ch ra rng nu t s truyn ca hp u
h
tng thỡ t s truyn
cỏc cp cng tng theo, trong ú t s truyn ca b truyn cp nhanh u
1
tng nhanh
hn t s truyn ca b truyn cp chm u
2
. Qua ú xỏc nh c giỏ tr ti u ca u
2
theo cụng thc sau [18]:
22
3
2
1
.

u 1,2776. .
C ba
h
ba
K
u




Vi mi loi hp gim tc thỡ vic phõn phi t s truyn l khỏc nhau v cú
nh hng trc tip n thụng s ti u ca cỏc hm n muc tiờu v/hoc a mc tiờu
c thit lp cho tng loi hp. Trờn hỡnh 2.7 tỏc gi V Ngc Pi ó a ra s tớnh
toỏn cho hp gim tc bỏnh rng tr rng nghiờng 4 cp [18].

Hỡnh 2.7 S tớnh chiu di L ca hp gim tc phõn ụi cp chm [19]
Tỏc gi ó thit lp bi toỏn ti u xỏc nh chiu di nh nht ca hp gim tc
thụng qua hm n mc tiờu sau:
234
min (u ;u ;u ;u )
h
Lf
. Kt qu thu c sau khi
gii bi toỏn ti u c th hin trờn hỡnh 2.8 [19].
Luận văn thạc sĩ Tr-ờng ĐH Kỹ thuật Công nghiệp
HV: Lê Thị Ph-ơng Thảo 25

Hỡnh 2.8 Quan h gia t s truyn chung ca hp v t s truyn cỏc cp [19]
D dng nhn thy t th hỡnh 2.8, khi t s truyn chung ca hp u
h

tng thỡ
t s truyn cỏc cp cựng tng theo, tuy nhiờn tc tng khụng ging nhau, c th: T
s truyn cp nhanh u
1
s tng nhanh hn rt nhiu so vi t s truyn cp chm u
4
khi
ta tng giỏ tr u
h
. T kt qu trờn tỏc gi ó ni suy ra cỏc giỏ tr ti u ca u
2
, u
3,
u
4
nh sau:
0,4693 0,4741 0,2508
22
2
0,0531 0,1259 0,2948 0,0523 0,1245
3 4 1 3 4
1,1311. . .
. . . .
C ba h
C C ba ba ba
Ku
u
KK

0,4675 0,4722 0,1111
33
3
0,2785 0,0522 0,1289 0,288 0,0579
2 4 1 2 4
1,742. . .
. . . .
C ba h
C C ba ba ba
Ku
u
KK




0,4759 0,4756 0,0481
44
4
0,1238 0,2941 0,0563 0,1255 0,2948
2 3 1 2 3
1,5081. . .
. . . .
C ba h
C C ba ba ba
Ku
u
KK

Sau khi tớnh toỏn c cỏc giỏ tr t s truyn u
2
, u
3,
u
4
cho cỏc cp 2, 3, 4, giỏ tr
u
1
c xỏc nh da vo cụng thc sau:
1
234

h
u
u
u u u

. Vy chiu di nh nht ca hp
gim tc bỏnh rng nghiờng 4 cp hon ton xỏc nh c bng vic phõn phi ti u
t s truyn cỏc cp trong hp.
2.2 Cỏc nghiờn cu ca cỏc tỏc gi nc ngoi
Theo xu th phỏt trin, mt s tỏc gi nc ngoi ó i sõu nghiờn cu phng
phỏp ti u h dn ng bao gm hp gim tc v b truyn ngoi v ó t c
nhiu thnh cụng ỏng k. Faruk Mendi, Fatih Emre Boran v ng nghip [6] ó gii
thiu bi toỏn ti u a mc tiờu cho cỏc thụng s mụ un bỏnh rng, ng kớnh trc