THIẾT kế CHẾ tạo cơ cấu CHUYỂN ĐỘNG NGẮT QUÃNG

Thiết kế-Chế tạo cơ cấu truyền động ngắt quãng

GVHD: PGS.TS Phan Đình Huấn

Đề cương luận văn
THIẾT KẾ CHẾ TẠO CƠ CẤU CHUYỂN ĐỘNG NGẮT QUÃNG
MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN

3

LỜI NÓI ĐẦU

4

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ CƠ CẤU CHUYỂN ĐỘNG NGẮT QUÃNG
5
1.1 Giới thiệu chung về truyền động ngắt quãng và cơ cấu truyền động
ngắt quãng
5
1.2 Tình hình phát triển trên thế giới

`

5

1.3 Tình hình nghiên cứu tại Việt Nam và nhu cầu sử dụng

7

1.4 Kết luận và xác định mục đích luận văn

8

Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ CƠ SỞ ĐỘNG HỌC

10

2.1 Cơ sở lý thuyết:

10

2.1.1 Cơ cấu MAN trong

10

2.1.2 Cơ cấu MAN ngoài

12

2.2 Cơ sở động học

14

2.3 Kết luận và lựa chọn phương án thiết kế

14

Chương 3: THIẾT KẾ CƠ CẤU MAN NGOÀI 4 RÃNH TIẾP XÚC

16

3.1 Chọn động cơ điện:

16

3.2 Phân phối tỉ số truyền

17

3.3Tính toán thiết kế trục và then

18

3.4 Tính toán chọn ổ lăn:

27

SVTH : Hồ Vĩnh Nghiêm – MSSV:20503674

1


Thiết kế-Chế tạo cơ cấu truyền động ngắt quãng

GVHD: PGS.TS Phan Đình Huấn

3.5 Thiết kế kết cấu vỏ hộp

28

Chương 4: CHẾ TẠO CƠ CẤU MAN NGOÀI 4 RÃNH TIẾP XÚC

30

4.1 Tính toán thiết kề cặp bánh dẫn và bánh bị dẫn

30

4.2 Chế tạo các chi tiết

32

4.3 Kết luận

32

Chương 5: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM

35

5.1 Độ chính xác

35

5.2 Tuổi thọ

36

5.3 Kết luận

39

Chương 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN

40

Tài liệu tham khảo

41

SVTH : Hồ Vĩnh Nghiêm – MSSV:20503674

2


Thiết kế-Chế tạo cơ cấu truyền động ngắt quãng

GVHD: PGS.TS Phan Đình Huấn

LỜI CẢM ƠN
Đối với mỗi sinh viên chúng em,Luận văn tốt nghiệp luôn đựợc xem là thành quả
cuối cùng và quan trọng nhất trong suốt quá trình học tập tại trừơng Đại Học. Hơn
thế nữa,Luận văn tốt nghiệp cũng được xem như thước đo kiến thức và là chìa
khoá để chúng em có thể bước vào thực tiễn cuộc sống với tất cả những kiến thức
quý báu tích luỹ được từ sách vở và thầy cô.
Để hoàn thảnh Luận văn tốt nghiệp,bất cứ sinh viên nào cũng phải trải qua một quá
trình nghiên cứu tìm hiểu và làm việc nghiêm túc. Nhưng quan trọng hơn hết trong
suốt quá trình đó là sự hứơng dẫn,chỉ bảo,truyền đạt kinh nghiệm của quý thầy cô.
Và hôm nay,khi hoàn thành đề tài luận văn này,cho phép em đựợc gửi lời cảm ơn
chân thành nhất đến quý thầy cô đã dạy dỗ chỉ bảo em trong suốt quá trình học tập

tại trường.
Đầu tiên,cho phép em được gửi lời cảm ơn đến quý thầy cô đã dạy dỗ,truyền đạt
cho em những kiến thức đầu tiên,từ căn bản đến chuyên sâu,từ lý thuyết đến
chuyên ngành sau này
Và hơn hết em xin gửi lỏng biết ơn sâu sắc nhất đến thầy Phan Đình Huấn,người
đã tận tình hướng dẫn,chỉ bảo những kinh nghiệm quý báu trong thực tiễn và giúp
em có điều kiện tốt nhất để được làm việc tại xưởng của thầy đến ngày hoản thành
đề tài luận văn này.
Trong suốt quá trình làm việc ,em đã mắc phải những sai sòt và lỗi lầm. em xin gửi
đến thầy lời xin lỗi và cảm ơn thầy đã tha thứ và hết lòng giúp đỡ em khắc phục
những sai sót đó.
Cuối cùng,cho phép em được gửi đến quý thầy cô lời chúc sức khoẻ và thành công
trong cuộc sống.
Em xin chân thành cảm ơn
TP.HCM,Ngày 26 tháng 12 năm 2011
Sinh viên thực hiện
Hồ Vĩnh Nghiêm
SVTH : Hồ Vĩnh Nghiêm – MSSV:20503674

3


Thiết kế-Chế tạo cơ cấu truyền động ngắt quãng

GVHD: PGS.TS Phan Đình Huấn

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 công nghiệp phát triển không 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 công cuộc hiện đại hoá 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.
Đối với các hệ thống tự động hoá hiện nay,cơ cấu truyền động ngắt quãng
là một bộ phận rất quan trọng. Với nhiệm vụ Luận văn tốt nghiệp là Thiết kế Chế tạo cơ cấu truyền động ngắt quãng, đây thực sự là một đề tài đi sát với
nhu cầu thực tiễn trong sản xuất. Với đề tài này,bên cạnh việc đảm bảo khả
năng hoạt động của cơ cấu, nhiệm vụ của người thiết kế còn phải kiểm tra khả
năng làm việc của cơ cấu so với các cơ cấu cùng loại đã có trên thị trường.
Trong quá trình thiết kế,em xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn, giúp đỡ
tận tình của thầy Phan Đình Huấn cũng như các thầy cô trong Khoa Cơ Khí
Với vốn kiến thức còn hạn chế,vì vậy đề tài của em còn mắc nhiều khuyết
điểm cũng như chưa thực sự sát với thực tế. em rất mong nhận được ý kiến
đóng góp,đánh giá và giúp đỡ từ quý thầy cô

Sinh viên thực hiện:

Hồ Vĩnh Nghiêm

SVTH : Hồ Vĩnh Nghiêm – MSSV:20503674

4


Thiết kế-Chế tạo cơ cấu truyền động ngắt quãng

GVHD: PGS.TS Phan Đình Huấn

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ CƠ CẤU CHUYỂN ĐỘNG NGẮT QUÃNG
1.1 Giới thiệu chung về truyền động ngắt quãng(intermittent motion) và cơ
cấu truyền động ngắt quãng( cơ cấu MAN):

a) Truyền động ngắt quãng: là biến chuyển động liên tục ở đầu vào của
động cơ thành chuyển động có gián đoạn(ngắt quãng) của cơ cấu chấp
hành hoặc của chi tiết máy.
b) Cơ cấu chuyển động ngắt quãng: là những cơ cấu sử dụng truyền động
ngắt quãng để truyền động cho các cơ cấu chấp hành hoặc các bộ phận
khác của chi tiết máy
c) Phạm vi ứng dụng của cơ cấu truyền động ngắt quãng: cơ cấu truyển
động ngắt qũang được ứng dụng rộng rãi trong các loại đồng hồ đếm và
đặc biệt trong những dây chuyền sản xuất mang tính tự động hóa cao như
các hệ thống đóng nút chai hoặc đóng gói bao bì,…
1.2Tình hình phát triển trên thế giới:
Từ lâu cơ cấu truyền động ngắt quãng đã được quan tâm và sử dụng nhiều ở các
nước trên thế giới, đặc biệt là các nước châu Au. Ơ Tây Au như các nước Đức,
Ý, Đan Mạch..., cơ cấu truyền động ngắt quãng được sử dụng rộng rãi,đặc biệt
là cơ cấu CAM
Dưới đây là một số hình ảnh về cơ cấu truyền động ngắt quãng đang được sử
dụng phổ biến trên thế giới:

SVTH : Hồ Vĩnh Nghiêm – MSSV:20503674

5


Thiết kế-Chế tạo cơ cấu truyền động ngắt quãng

GVHD: PGS.TS Phan Đình Huấn

Cơ cấu MAN ngoài

Cơ cấu MAN trong

SVTH : Hồ Vĩnh Nghiêm – MSSV:20503674

6


Thiết kế-Chế tạo cơ cấu truyền động ngắt quãng

Cơ

GVHD: PGS.TS Phan Đình Huấn

cấu

CAM

- Nhìn chung các cơ cấu truyền động ngắt quãng tuy có khác nhau theo từng
điều kiện và mục đích sử dụng nhưng chúng đều có cấu tạo khá đơn giản,
nhỏ gọn,thích hợp ứng dụng cho nhiều lĩnh vực sản xuất,từ sản xuất đơn
chiếc đến sản xuất hàng loạt vừa và lớn
- Khi kết hợp cơ cấu truyền động ngắt quãng với các loại động cơ khác thì sự
kết hợp này có thể điều khiển hoạt động của cả một dây chuyền hoặc hệ
thống sản xuất
1.3Tình hình nghiên cứu tại Việt Nam và nhu cầu sử dụng:
a) Tình hình nghiên cứu tại Việt Nam:
Ở Việt Nam,vào thập niên 90,khi các khu công nghiệp và khu chế xuất được
thành lập và đưa vào hoạt động,song song với việc công nghiệp hóa và hiện đại
hóa,hệ thống cơ cấu truyền động ngắt quãng đã xuất hiện với vai trò vốn có của
nó : tự động hóa cho các dây chuyền sản xuất.
Bên cạnh đó, sự tiến bộ vượt bậc của nền cơ khí nước ta cũng được đồng hành
bởi các cơ cấu truyền động ngắt quãng khi cơ cấu này xuất hiện ở hầu hết các

SVTH : Hồ Vĩnh Nghiêm – MSSV:20503674

7


Thiết kế-Chế tạo cơ cấu truyền động ngắt quãng

GVHD: PGS.TS Phan Đình Huấn

máy gia công CNC như máy Mill CNC, Drill CNC và thậm chí trong các cánh
tay robot,…
Với vai trò quan trọng như vậy, cơ cấu truyền động ngắt quãng đã bắt đầu được
các nhà sản xuất cũng như các nhà thiết kế quan tâm hơn .
Với kết cấu khá đơn giản, dễ chế tạo, lắp ráp và vận hành, cơ cấu truyền động
ngắt quãng ngày càng được lựa chọn là phương pháp tối ưu trong các thiết kế
về lĩnh vực tự động hóa sản xuất
Về phía các trường Đại học, cơ cấu truyền động ngắt quãng cũng đã được nhà
trường đưa vào chương trình giảng dạy nhằm giúp sinh viên có cái nhìn rõ nét
hơn về cơ cấu này, để sinh viên có điều kiện nắm bắt những vấn đề mấu chốt
trong việc thiết kế cũng như chế tạo,phục vụ kịp thời và chuyên dùng hơn trong
nền cơ khí nước nhà.
b) Nhu cầu sử dụng :
- Ành hưởng bởi thời kỳ khủng hoảng kinh tế trên thế giới khiến các nhà sản
xuất trong và ngoài nước luôn tìm mọi cách nhằm giảm giá thành các sản
phẩm đầu ra, và cách hiệu quả nhất là tận dụng nguồn lực trong nước thay vì
cứ phải nhập khẩu từ nước ngoài. Hiểu được bài toán này, chúng ta bắt đầu
tiến hảnh nghiên cứu, hiết kế và chế tạo các cơ cấu quan trọng trong các hệ
thống sản xuất nhằm giúp các nhà đầu tư giảm được chi phí đầu vào và cũng
tạo đà cho sự phát triển của nền công nghiệp Việt Nam và tạo bước tiến mới
trong lĩnh vực cơ khí còn khá mới mẻ ở Việt Nam này.

- Hiểu được tầm quan trọng của cơ cấu truyền động ngắt quãng trong sự phát
triển công nghiệp ở nước ta trong giai đoạn này và cả về mục tiêu phát triển
lâu dài về sau, những sinh viên cơ khí như chúng ta cần đi sâu hơn tìm hiểu,
nghiên cứu và chọn lựa những phương án tối ưu để tạo đà cho những thiết
kế cũng như phát triển sau này về lĩnh vực truyền động ngắt quãng nói riêng
và nền cơ khí tự động hóa nói chung.
1.4Kết luận và mục đích luận văn :
Từ những điều kiện khách quan trên, chúng ta, những sinh viên cơ khí hiện
tại và những kỹ sư cơ khí trong tương lai cần nắm bắt kịp thời xu thế mới,để
SVTH : Hồ Vĩnh Nghiêm – MSSV:20503674

8


Thiết kế-Chế tạo cơ cấu truyền động ngắt quãng

GVHD: PGS.TS Phan Đình Huấn

xác định rõ vai trò của mình trong sự phát triển của nền cơ khí của Việt Nam
trong tương lai.
Việc nghiên cứu, phát triển một cơ cấu đang được sử dụng khá phổ biến trên
thế giới không có nghĩa là chúng ta đi sau,đi chậm so với thế giới mà ngược
lại,nó lại tạo một tiền đề cho một nên cơ khí Việt Nam phát triển vững chắc
vì không quá lệ thuộc vào kỹ thuật của các nước bạn.
Mục đích của Luận văn này không chỉ dừng lại ở mức độ nghiên cứu và chế
tạo một cơ cấu truyền động ngắt quãng riêng,nhỏ lẻ mà còn phải biết tử đó
tạo tiền đề cho hướng phát triển mới,không phụ thuộc vào kỹ thuật của các
nước bạn. Sở dĩ chúng ta dám mạnh dạn đưa ra kết luận và mục tiêu này là
vì chúng ta hiểu rõ tầm quan trọng của cơ cấu truyền động ngắt quãng trong
nền sản xuất tự động hóa-một trong những tiêu chí cùa mục tiêu công nghiệp

hóa,hiện đại hóa đất nước nói chung và mục tiêu cho một nền cơ khí Việt
Nam phát triển mạnh mẽ nói riêng.
Tuy nhiên,ở mức độ và vai trò của một sinh viên cơ khí,chúng ta chỉ có thể
thiết kế và chế tạo một trong những phương án tối ưu nhất mà ta đã nghiên
cứu,ở qui mô sản xuất đơn chiếc
Với một cơ cấu truyền động ngắt quãng hoàn thiện,chúng ta có thể chưa đáp
ứng được một số yếu tố kỹ thuật được đưa ra như yêu cầu về độ bền và tuổi
thọ cũng như tính kinh tế nhưng do thực tế trong nền cô khí Việt Nam vẫn
còn những hình thức sản xuất đơn chiếc nên phương án của chúng ta phần
nào phù hợp với điều kiện của nền cơ khí Việt Nam.
Với sự hướng dẫn tận tình của thầy cùng vốn kiến thức còn khá hạn chế,em
đã cố gắng để hoàn thành thật tốt công việc thiết kế và chế tạo cơ cấu truyền
động ngắt quãng. Vì thời gian nghiên cứu còn hạn chế nên chắc chắn sẽ còn
mắc phải những khuyết điểm về cơ cấu,độ bền,độ chính xác,chưa hoàn hảo
về các tính năng cũng như yêu cầu kỹ thuật,nhưng hi vọng phần thiết kế của
em sẽ đóng góp một phần nhỏ vào sự phát triển lâu dài trong việc nghiên
cứu cơ cấu này và cho nền cơ khí Việt Nam

SVTH : Hồ Vĩnh Nghiêm – MSSV:20503674

9


Thiết kế-Chế tạo cơ cấu truyền động ngắt quãng

GVHD: PGS.TS Phan Đình Huấn

Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ CƠ SỞ ĐỘNG HỌC

2.1 Cơ sở lý thuyết:

2.1.1

Cơ cấu MAN ngoài

Hình 1
Hình 1 thể hiện một cơ cấu MAN tiếp xúc ngoài gồm bánh dẫn
(drive) dẫn hướng và truyền chuyển động cho bánh bị dẫn (star
wheel) bằng chốt (roller ). Trên bánh dẫn có một cung tròn để dẫn
hướng cho bánh bị dẫn cỏn trên bánh bị dẫn có những rãnh để chốt
vào và ra dễ dàng (engagement and disengagement ). Ngoài ra trên
bánh bị dẫn cũng có những cung tròn(tương ứng với số rãnh dẫn)
với vai trò giữ cho bánh bị dẫn không chuyển động trong suốt quá
trình không ăn khớp ( giai đoạn nghỉ (rest period) )
- Hoạt động:

SVTH : Hồ Vĩnh Nghiêm – MSSV:20503674

10


Thiết kế-Chế tạo cơ cấu truyền động ngắt quãng

GVHD: PGS.TS Phan Đình Huấn

+ Khi chốt vào rãnh thứ nhất, chuyển động quay của chốt và bánh
dẫn cùng với chuyển động của chốt trong rãnh dẫn sẽ tạo ra
chuyển động quay của bánh bị dẫn
+ Khi chốt ra khỏi rãnh thứ nhất sau khi đã di chuyển hết chiều dài
của rãnh (với góc di chuyển tương ứng với số rãnh dẫn) thì bánh
dẫn và chốt vẫn tiếp tục chuyển động trong khi bánh bị dẫn chuyển

sang giai đoạn nghỉ. Giai đoạn nghỉ được thực hiện nhờ bánh dẫn
tiếp xúc với các cung tròn trên bánh bị dẫn (các cung tròn này có
cùng đường kính với bánh dẫn) và cố định bánh bị dẫn trong suốt
giai đoạn nghỉ.
+ Khi bánh dẫn chuyển động được 1 góc 3600 thì chốt về lại đúng
vị trí ăn khớp với rãnh dẫn chuẩn bị cho quá trình chuyển động
ngắt quãng tiếp theo. Nhờ đó quá trình chuyển động ngắt quãng
được xảy ra liên tục.
- Để quá trình chuyển động ngắt quãng được xảy ra liên tục, cần tránh va đập giữa
chốt và rãnh dẫn ngay tại vị trí vào khớp. Để tránh được điều này, khi thiết kế cần
tính toán sao cho tại vị trí vào và ra rãnh chốt phải chuyển động theo phương của
rãnh dẫn. Nói cách khác, rãnh dẫn phải nằm trên phương tiếp tuyến với quỹ đạo
của chốt
- Vì những lý do như trên:
+ Khi thiết kế cần phải tính toán kỹ.
+ Khi chế tạo cần phải đạt độ chính xác cao.
+ Khi lắp ghép phải thỏa mãn yêu cầu kỹ thuật.
-Về độ bền, do chốt làm việc nhiều hơn từng rãnh dẫn trên bánh bị dẫn nên
độ cứng của chốt cần cao hơn độ cứng của bánh bị dẫn( 5–10 HRC)

SVTH : Hồ Vĩnh Nghiêm – MSSV:20503674

11


Thiết kế-Chế tạo cơ cấu truyền động ngắt quãng

2.1.2

GVHD: PGS.TS Phan Đình Huấn

Cơ cấu MAN trong:

Hình trên thể hiện một cơ cấu MAN tiếp xúc trong gồm bánh dẫn
truyền chuyển động cho bánh bị dẫn bằng chốt. Trên bánh bị dẫn
có một cung tròn và các rãnh dẫn để chốt có thể vào và ra dễ dàng.
Ơ cơ cấu MAN tiếp xúc trong,giai đoạn nghỉ là giai đoạn chốt ra
khỏi rãnh dẫn và chuyển động bên trong đường tròn ở giữa bánh bị
dẫn. Cung tròn này giúp bánh dẫn không va chạm với bánh bị dẫn
trong suốt quá trình nghỉ
-Hoạt động :
+ Khi chốt vào rãnh thứ nhất,chuyển động quay của chốt và bánh
dẫn cùng với chuyển động của chốt trong rãnh dẫn sẽ tạo ra
chuyển động quay của bánh bị dẫn
+ Khi chốt ra khỏi rãnh thứ nhất sau khi đã di chuyển hết chiều dài
của rãnh (với góc di chuyển tương ứng với số rãnh dẫn) thì bánh
dẫn và chốt vẫn tiếp tục chuyển động trong khi bánh bị dẫn chuyển
sang giai đoạn nghỉ. Trong giai đoạn nghỉ bánh dẫn chuyển động
trong đường tròn ở giữa bánh bị dẫn nhờ đó tránh được các va đập
trong khi chuyển động

SVTH : Hồ Vĩnh Nghiêm – MSSV:20503674

12


Thiết kế-Chế tạo cơ cấu truyền động ngắt quãng

GVHD: PGS.TS Phan Đình Huấn

+ Khi bánh dẫn chuyển động được 1 góc 3600 thì chốt về lại đúng
vị trí ăn khớp với rãnh dẫn chuẩn bị cho quá trình chuyển động
ngắt quãng tiếp theo.Nhờ đó quá trình chuyển động ngắt quãng
được xảy ra liên tục.
- Để quá trình chuyển động ngắt quãng được xảy ra liên tục, cần tránh va đập giữa
chốt và rãnh dẫn ngay tại vị trí vào khớp. Để tránh được điều này, khi thiết kế cần
tính toán sao cho tại vị trí vào và ra rãnh chốt phải chuyển động theo phương của
rãnh dẫn. Nói cách khác,rãnh dẫn phải nằm trên phương tiếp tuyến với quỹ đạo của
chốt
- Vì những lý do như trên:
+ Khi thiết kế cần phải tính toán kỹ.
+ Khi chế tạo cần phải đạt độ chính xác cao.
+ Khi lắp ghép phải thỏa mãn yêu cầu kỹ thuật.
-Về độ bền, do chốt làm việc nhiều hơn từng rãnh dẫn trên bánh bị dẫn nên
độ cứng của chốt cần cao hơn độ cứng của bánh bị dẫn (5–10 HRC)

2.2 Cơ sở động học:
- Tùy theo yêu cầu truyền động, trên bánh dẫn có thể có một hay nhiều chốt
và trên bánh bị dẫn có nhiều rãnh.
Gọi t1 là thời gian quay 1 vòng của bánh dẫn, t2 là thời gian quay 1 vòng của
bánh bị dẫn.Ta có tỷ số:

k
được gọi là hệ số truyền động của cơ cấu MAN. Gọi góc quay của bánh dẫn
ứng với 1 vòng quay của bánh bị dẫn là 2φ1 và bánh dẫn quay đều.
Ta có :
SVTH : Hồ Vĩnh Nghiêm – MSSV:20503674

13

Thiết kế-Chế tạo cơ cấu truyền động ngắt quãng

GVHD: PGS.TS Phan Đình Huấn

k
Gọi Z là số rãnh trên bánh bị dẫn, ta có góc giữa 2 rãnh dẫn kế tiếp là :
2φ2 =

2φ1 = π - 2φ2 = π -

k=

=

Vì k là số rãnh dẫn nên k không thể âm:
m<

Đây là công thức xác định số chốt tối đa trên cơ cấu MAN
2.3

Kết luận và lựa chọn phương án thiết kế

Dựa vào cơ sở lý thuyết kết hợp với điều kiện sản xuất ta nhận thấy:
+ Đối với cơ cấu MAN tiếp xúc trong:
. Ưu điểm:
- Độ chính xác cao
- Kết cấu hộp nhỏ gọn do bánh dẫn và bánh bị dẫn tiếp xúc trong
- Tuổi thọ cao
. Nhược điểm:

- Do độ chính xác cao nên khó chế tạo
SVTH : Hồ Vĩnh Nghiêm – MSSV:20503674

14


Thiết kế-Chế tạo cơ cấu truyền động ngắt quãng

GVHD: PGS.TS Phan Đình Huấn

- Giá thành cao
+ Đối với cơ cấu MAN tiếp xúc ngoài:
. Ưu điểm:
- Độ chính xác tương đối
- Dễ chế tạo
- Giá thành rẻ
. Nhược điểm:
- Tuổi thọ không cao
- Chỉ thích hợp sản xuất đơn chiếc
Từ những nhận xét trên cùng với điều kiện sản xuất thực tế và tiêu chí đã đề ra là
giải quyết bài toán kinh tế hiện tại, đó là những lý do để ta lựa chọn phương án
thiết kế cơ cấu MAN tiếp xúc ngoài.
Tuy cơ cấu MAN tiếp xúc ngoài còn khá nhiều nhược điểm những nếu kết hợp với
quy trình công nghệ hợp lý và lắp ráp chính xác, ta có thể đảm bảo được độ bền và
tuổi thọ của nó.
Với quy mô hiện tại là sản xuất đơn chiếc, cơ cấu MAN tiếp xúc ngoài rõ ràng là
một phương án thiết thực và hợp lý hơn cơ cấu MAN tiếp xúc trong .

SVTH : Hồ Vĩnh Nghiêm – MSSV:20503674

15


Thiết kế-Chế tạo cơ cấu truyền động ngắt quãng

GVHD: PGS.TS Phan Đình Huấn

Chương 3: THIẾT KẾ CƠ CẤU MAN NGOÀI 4 RÃNH TIẾP XÚC
3.1 Chọn động cơ điện:
Chọn động cơ thỏa điều kiện làm việc với P = 600W = 0,6 KW và nlv≈ 45 vg/ph
Công suất tương đương:
Ptd = 600W

Công suất trên trục động cơ:
⇒ Pct =

Ptd 600
=
= 731,7W
η 0.82

Trong đó:
2
2
Hiệu suất của bộ truyền: η = ηk ηbmsηh ηol ηx = 1x0,93x0, 9 x0,99 = 0,82

Với: ηhgt =0,9:

hiệu suất của hộp giảm tốc

ηbd =0,93: hiệu suất truyền động cặp bánh dẫn và bánh bị dẫn.
ol

= 0,99: hiệu suất một ổ lăn.

ηkn = 1 :

hiệu suất khớp nối.

Động cơ được chọn phải thỏa mãn điều kiện.
 Pdc ≥ Pct

n db ≈ n sb

Tra bảng P1.3 [1] chọn động cơ điện :

Ký hiệu K90S4
Công suất Pdc = 0,75 Kw
Số vòng quay ndc = 1420 vg/ph

SVTH : Hồ Vĩnh Nghiêm – MSSV:20503674

16


Thiết kế-Chế tạo cơ cấu truyền động ngắt quãng

GVHD: PGS.TS Phan Đình Huấn

3.2 Phân phối tỉ số truyền

Từ động cơ có ndc = 1420(vg/ph)
Để bộ truyền làm việc ở tốc độ làm việc vừa phải,ta chọn hộp giảm tốc có tỷ số
truyền 1:8
Từ đó,vận tốc tại trục ra của động cơ cũng là vận tốc trên trục bánh dẫn (trục I)
nI = 1420/8 = 177,5 (vg/ ph)
Vận tốc tại nơi làm việc nII = nlv = 177,5/4 = 44,375 (vg/ph)
Công suất trên các trục:

Mômen xoắn trên các trục:
T1 = 9,55.106

P1
0, 668
= 9, 55.106
= 35953,7Nmm
n1
177,5

T2 = 9,55.10 6

P2
0, 615
= 9, 55.106
= 132410, 4Nmm
n2
44, 4

Tđc = 9,55.106

Pdc

0, 75
= 9, 55.106
= 5044Nmm
n dc
1420

SVTH : Hồ Vĩnh Nghiêm – MSSV:20503674

17


Thiết kế-Chế tạo cơ cấu truyền động ngắt quãng

GVHD: PGS.TS Phan Đình Huấn

Bảng thông số kỹ thuật của cơ cấu:

Trục

động cơ

trục I

trục II

công suất

0.75

0.668

0.615

tỉ số truyền

8

số vòng quay

1420

177.5

44.375

moment xoắn

5044.0

35953.7

132410.4

Thông số

4

3.3Tính toán thiết kế trục và then

3.3.1. Chọn vật liệu chế tạo trục: là thép 45, tôi cải thiện có

Ưng suất xoắn cho phép: [τ] = 15 ÷30 Mpa
Chọn [τ] = 25 Mpa
3.3.2. Xác định đường kính trục sơ bộ:
Ta có môment xoắn trên các trục là T1 = 35953,7 Nmm
T2 = 132410,4 Nmm

Đường kính trục xác định bằng mô men xoắn theo công thức
d≥

3

T
0,2.[τ ]

Đường kính trục I
d1 =
Chọn

3

20176
= 19.3
0, 2.25

(mm)

d1 = 20 (mm)

SVTH : Hồ Vĩnh Nghiêm – MSSV:20503674

18


Thiết kế-Chế tạo cơ cấu truyền động ngắt qng

GVHD: PGS.TS Phan Đình Huấn

Đường kính trục II
d2 =

132410, 4
= 29,8
0, 2.25

3

(mm)

Chọn d2=30 (mm)

3.3Tính toán thiết kế trục và then

3.3.1. Chọn vật liệu chế tạo trục: là thép 45, tôi cải thiện có
ng suất xoắn cho phép: [τ] = 15 ÷30 Mpa
Chọn [τ] = 25 Mpa
3.3.2. Xác đònh đường kính trục sơ bộ:
Ta có môment xoắn trên các trục là T1 = 35953,7 Nmm
T2 = 132410,4 Nmm

Đường kính trục xác đònh bằng mô men xoắn theo công thức

d≥

3

T
0,2.[τ ]

Đường kính trục I
d1 =
Chọn

3

20176
= 19.3
0, 2.25

(mm)

d1 = 20 (mm)

Đường kính trục II
SVTH : Hồ Vĩnh Nghiêm – MSSV:20503674

19


Thiết kế-Chế tạo cơ cấu truyền động ngắt quãng

d2 =

3

132410, 4
= 29,8
0, 2.25

GVHD: PGS.TS Phan Đình Huấn

(mm)

Choïn d2=30 (mm)
3.3.3 Xác định điểm đặt lực,vẽ biểu đồ moment và tính đường kính trục tại
các đoạn trục
Trên trục I :
Trên trục I chỉ chịu moment xoắn do động cơ truyền qua hộp giảm tốc gây nên do
đó biểu đồ moment trục I có dạng như hình.

Trên trục II :
Trục II chuyển động nhờ bánh dẫn truyền moment qua chốt dẫn nên trên trục 2
cũng chỉ chịu moment xoắn.Do đó biểu đổ moment trục II có dạng như hình:

SVTH : Hồ Vĩnh Nghiêm – MSSV:20503674

20


Thiết kế-Chế tạo cơ cấu truyền động ngắt quãng

GVHD: PGS.TS Phan Đình Huấn

Từ biểu đồ moment ta xác định Mtđ theo công thức:

Đối với trục I

Nmm
Đối với trục 2

Nmm
Từ đây ta có thể xác định chính xác đường kính trục theo công thức:

SVTH : Hồ Vĩnh Nghiêm – MSSV:20503674

21


Thiết kế-Chế tạo cơ cấu truyền động ngắt quãng

GVHD: PGS.TS Phan Đình Huấn

Trong đó [σ] tra từ bảng 10.5 trang 195 (1) với đường kính >30mm và vật liệu là
thép C45,ta được : [σ] = 63 MPa
Ta có :
Đường kính trục I:
mm
Ta chọn dI = 20mm
Xuất phát từ các yêu cầu về độ bền lắp ghép và công nghệ ta chọn đường kính các
đoạn trục như sau:

Ø18

Ø17

Ø18
Ø17

Ø20

Ø22

10

7
14
34
68
75
146

Đường kính trục 2:
mm

SVTH : Hồ Vĩnh Nghiêm – MSSV:20503674

22


Thiết kế-Chế tạo cơ cấu truyền động ngắt quãng

GVHD: PGS.TS Phan Đình Huấn

Ta chọn dII = 30 mm
Xuất phát từ các yêu cầu về độ bền lắp ghép và công nghệ ta chọn đường kính các
đoạn trục như sau:

Ø30

Ø28

Ø25

Ø25

Ø32

Ø28

16

9
16
56
74
81
155,5

3.3.4 Tính kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi
Với thép 45 tôi cải thiện có σb = 850 MPa
σ-1 = 0,436. σb = 0,436.850 = 370 MPa
τ-1 = 0,58. σ-1 = 0,58. 850 = 215 MPa

3.3.4 Điều kiện kiểm tra trục vừa thiết kế về độ bền mỏi là:
sj =

sσ j .sτ j
sσ2 j + sτ2j

≥ [s]

[s] = 1,5÷2,5 : hệ số an toàn cho phép
s σj : hệ số an toàn chi tính riêng ứng suất pháp:
SVTH : Hồ Vĩnh Nghiêm – MSSV:20503674

23


Thiết kế-Chế tạo cơ cấu truyền động ngắt quãng

sσ j =

GVHD: PGS.TS Phan Đình Huấn

σ −1

Kσ dj .σ aj + ψ σ .σ mj

s τ : hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất tiếp:
sτ j =

τ −1

Kτ dj .τ aj + ψ τ .τ mj

Tra bảng 10.7trang 197 [1]ta có hệ số xét đến ảnh hưởng của ứng suất trung bình
đến độ bền mỏi;
ψσ = 0,1 và ψτ = 0,05
Các trục của hộp giảm tốc đều quay, ứng suất uốn thay đổi theo chu kỳ đối xứng,
do đó:
σ aj = σ max j =

Mj
Wj

σ mj = 0

Vì trục quay một chiều ứng suất thay đổi theo chu kỳ mạch động nên:
τ mj = τ aj =

τ max j
2

=

Tj
2Woj

3.3.5 Xác định hệ số an toàn ở các tiết diện nguy hiểm của trục:
Theo kết cấu và biểu đồ moment trục ta thấy các tiết diện nguy hiểm cần được
kiểm tra về độ bền mỏi:
- Trục I: tiết diện lắp nối trục; tiết diệnlắp bánh dẫn và các tiết diện lắp ổ lăn.
- Trục II: tiết diện lắp bánh bị dẫn,tiết diện lắp ổ lăn và tiết diện lắp bộ truyền

lảm việc
3.3.6 Chọn kiểu lắp ghép:
SVTH : Hồ Vĩnh Nghiêm – MSSV:20503674

24


Thiết kế-Chế tạo cơ cấu truyền động ngắt quãng

GVHD: PGS.TS Phan Đình Huấn

Các ổ lăn lắp lên trục theo k6, lắp bánh dẫn bánh bị dẫn ,nối trục theo k6 kết hợp
với lắp then.
Kích thước then,trị số moment cản uốn và moment cản xoắn ứng với các tiết diện
trục như sau :
Tiết
diện

Đường
kính
trục

bxh

10
11
21
22

17

20
30
25

6x6
6x6
10x8
8x7

t1

3,5
3,5
5
4

Wj
(mm3 )

W0j
(mm3 )

370
642
2130
1252

852
1427
4781

2786

Xác định các hệ số Kσdj và Kτdj đối với các tiết diện nguy hiểm:
Ta có công thức xác định Kσdj:

Kσ dj

 Kσ

+ K x − 1

ε

= σ
Ky

Công thức xác định Kτdj:

Kτ dj

 Kτ

+ K x − 1

ε

= τ
Ky

-Các trục được gia công bằng máy tiện,tại các tiết diện nguy hiểm yêu cầu đạt độ

nhám Ra = 2,5÷0,63.Theo bảng 10.8 trang 197 [1] ta có hệ số tập trung ứng suất
Kx = 1,1.
-Không dùng các phương pháp tăng bề mặt nên Ky = 1
SVTH : Hồ Vĩnh Nghiêm – MSSV:20503674

25