Đồ án tốt nghiệp cơ khí _máy cuốn vải Full (Thuyet minh+bảnvẽ+inventer 3D, lắp ghép+mô phỏng)

Đồ án tốt nghiệp

MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU
LỜI CÁM ƠN
Phần I: TỔNG QUAN..............................................................................................1
1.1. Tính cấp thiết của đề tài.............................................................................1
1.2. Phân tích sản phẩm.....................................................................................1
1.3. Yêu cầu của máy..........................................................................................1
Phần II: THIẾT KẾ MÁY.......................................................................................3
Chương 1: LỰA CHỌỌ̣N NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC..............................................4
Chương 2: TÍNH TOÁN ĐỘNG CƠ......................................................................5
Chương 3: TÍNH TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC MÁY..............................................8
3.1. Phân phối tỉ số truyền...............................................................................8
3.1.1. Tỷ số truyền chung.........................................................................8
3.1.2. Xác định công suất, số vòng quay, mômen xoắn trên các trục.....9
3.2. Thiết kế bộ truyền đai thang:.....................................................................10
3.2.1. Chọn loại đai:.................................................................................10
3.2.2. Đường kính bánh đai nhỏ.............................................................10
3.2.3. Đường kính bánh lớn....................................................................10
3.2.4. Chọn khoảng cách trục sơ bộ.........................................................11
3.2.5 Chiều dài L theo ..............................................................................11
3.2.6 Xác định chính xác khoảng cách trục............................................11
3.2.7 Tính góc ôm α1 theo công thức:.....................................................11
3.2.8 Xác định số đai cần thiết.................................................................12
3.2.9 Định kích thước chủ yếu của bánh đai...........................................12
3.2.10 Lực căng ban đầu..........................................................................12
3.3. Tính toán bộ truyền xích............................................................................12
3.3.1. Chọn loại xích................................................................................13
3.3.2. Định tỉ số truyền.............................................................................13
3.3.3. Chọn số răng đĩa lớn và đĩa nhỏ....................................................13

3.3.4 Bước xích t......................................................................................13
3.3.5 Định khoảng cách trục A và số mắt................................................14
3.3.6 Đường kính vòng chia của đĩa xích................................................14
3.3.7 Lực tác dụng lên trục.....................................................................14
3.4. Tính toán bộ truyền bánh răng..................................................................15
3.4.1. Chọn vật liệu chế tạo bánh răng....................................................15
3.4.2. Định ứng suất cho phép.................................................................15
3.4.3. Sơ bộ chọn hệ số tải trọng:.............................................................16
3.4.4. Chọn hệ số chiều rộng bánh răng:................................................16
3.4.5. Tính khoảng cách trục A................................................................16
3.4.6. Tính vận tốc vòng và cấp chính xác chế tạo bánh răng................16
3.4.7. Định chính xác hệ số tải trọng K...................................................16
SVTH: Đỗ Tấn Đức

Lớp : DCK13A


Đồ án tốt nghiệp
3.4.8. Xác định môđun, số răng và chiều rộng bánh răng......................17
3.4.9. Kiểm nghiệm sức bền uốn của răng..............................................17
3.4.10. Kiểm nghiệm sức bền của răng khi chịu quá tải đột ngột...........18
3.4.11 Các thông số hình học chủ yếu của bộ truyền..............................19
3.4.12 Tính lực tác dụng lên trục.............................................................19
Chương 4: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRỤC, THEN, GỐI ĐƠ..........................26
4.1. Tính toán trục, then, gối đơ.....................................................................26
4.1.1. Tính sơ bộ đường kính của các trục..............................................26
4.1.2. Tính gần đúng trục.........................................................................27
4.1.3. Tính chính xác trục........................................................................36
4.2. Tính then...................................................................................................38
4.2.1. Tính then trên trục I.......................................................................38

4.2.2. Tính then trên trục II.....................................................................39
4.2.3. Tính then trên trục III....................................................................41
4.3. Tính chọn ổ lăn.........................................................................................42
4.3.1. Chọn ổ cho trục I...........................................................................42
4.3.2. Chọn ổ cho trục II..........................................................................43
4.3.3. Chọn ổ cho trục III.........................................................................44
4.3.4. Chọn kiểu lắp ổ lăn........................................................................45
4.3.5. Bôi trơn ổ lăn..................................................................................45
4.3.6. Lót kín ổ lăn....................................................................................46
4.4. Tính trục...................................................................................................46
4.4.1. Chọn đường kính sơ bộ..................................................................46
4.4.2. Tính gần đúng trục.........................................................................46
4.5. Tính mối ghép then..................................................................................50
4.6. Tính toán gối đơ trục...............................................................................51
4.7. Chọn kiểu lắp ổ lăn..................................................................................51
4.8. Cố định trục theo phương dọc trục........................................................52
Chương 5: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ KHỚP NỐI, VỎ HỘP GIẢM TỐC.........54
5.1. Khớp nối...................................................................................................54
5.2. Thiết kế vỏ hộp giảm tốc..........................................................................55
Chương 6: MỘT SỐ CHI TIẾT ĐỊNH VỊ KHÁC...............................................57
6.1. Bố tri ru lô căng vải................................................................................57
6.2. Chọn loại lò xo (200. 200. 0500 A’)..........................................................58
6.3 Chốt định vị...............................................................................................58
Chương 7: ĐIỀU KHIỂN MÁY............................................................................60
7.1 Những khái niệm cơ bản...........................................................................60
7.1.1 Một số thông tin về Arduino...........................................................60
7.1.2 Mạch Arduino Uno R3.................................................................60
7.1.2 Lập trình cho Arduino...................................................................63
7.2 Các thiết bị dùng cho mạch điều khiển...................................................64
SVTH: Đỗ Tấn Đức

Lớp : DCK13A


Đồ án tốt nghiệp
7.2.1 Bộ nguồn 5V...................................................................................64
7.2.2 Relay đóng /ngắt............................................................................64
7.2.3 Dây dẫn...........................................................................................65
7.2.4 Encoder..........................................................................................65
7.3 Sơ đồ mạch điện........................................................................................66
7.4 Chương trình điều khiển..........................................................................66
7.5 Hướng dẫn sử dụng và bảo quản............................................................69
Chương 8: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG MỘT SỐ CHI TIẾT
TRONG MÁY........................................................................................................70
8.1 Chi tiết số 2, cụm 2....................................................................................70
8.2 Chi tiết số 9 cụm 1...................................................................................100
Phần III: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ.................................................................124
TÀI LIỆU THAM KHẢO...................................................................................126

SVTH: Đỗ Tấn Đức

Lớp : DCK13A


Đồ án tốt nghiệp

DANH MỤC HÌNH VÀ BẢNG
Số hiệu
Bảng 1

Tên hình
Công suất - Tỷ số truyền - Số vòng dây –

Trang
10

Bảng 3.4a

Mômen xoắn
Kết quả tính toán bộ truyền bánh răng cấp

19

Bảng 3.4b

nhanh
Kết quả tính toán bộ truyền bánh răng cấp

24

Bảng 7.1
Hình 2.2a
Hình 2.2b
Hình 3.1
Hình 4.1a
Hình 4.1b
Hình 4.1c
Hình 4.1d
Hình 4.1e
Hình 4.3a

Hình 4.3b
Hình 4.3c
Hình 4.3d
Hình 4.3e
Hình 4.6 Hình 4.7
Hình 6. 1a
Hình 6.1b
Hình 6.3
Hình 7.1
Hình 7.2
Hình 7.3
Hình 7.4
Hình 7.5
Hình 7.6
Hình 7.7
Hình 7.8
Hình 7.9

chậm
Một vài thông số của Ardunio UNO R3
Sơ đồ động
Sơ đồ lực của ru lô vải
Sơ đồ nguyên lí
Kết cấu hộp giảm tốc
Sơ đồ phân tích lực tác dụng lên bánh răng
Biểu đồ mômen trục I
Biểu đồ mômen trục II
Biểu đồ mômen trục III
Sơ đồ chịu lực
Sơ đồ lực

Biểu đồ momen
Biểu đồ momen
Biểu đồ momen
Vòng phớt
Khớp nối
Sơ đồ lực
Sơ đồ lực
Chốt định vị
Vi điều khiển aduino uno
Mạch aduino uno r3
Sơ đồ các chân
Ngôn ngữ lập trình Arduino
Relay đóng/ ngắt
Dây cuộn
Dây cáp
Encoder
Sơ đồ mạch điện

61
5
6
8
27
28
29
31
33
46
46
47

47
48
51
52
55
56
58
59
60
62
63
64
65
65
65
66

SVTH: Đỗ Tấn Đức

Lớp : DCK13A


Đồ án tốt nghiệpTrang 1

LỜI NÓI ĐẦU
Hiện nay khoa học kỹ thuật nói chung và công nghệ kỹ thuật cơ khí nói riêng
đang phát triển với một tốc độ vũ bão. Nó có mặt trên tất cả các lĩnh vực đời sống
xã hội, mang lại những lợi ích to lới cho con người về các lĩnh vực tinh thần và vật
chất. Nước ta đang hướng tới mục tiêu thựự̣c hiện “công nghiệp hóa hiện đại hóa”.
Nhằm phục vụ cho sự phát triển nền công nghiệp hiện nay, ngành công nghệ kỹ

thuật cơ khí đóng vai trò quan trọng trong việc sản xuất ra các thiết bị, công cụ cho
mọi ngành kinh tế quốc dân. Để phục vụ cho việc phát triển ngành công nghệ kỹ
thuật cơ khí hiện nay, chúng ta cần phải đẩy mạnh đào tạo đội ngũ cán bộ kỹ thuật
có trình độ chuyên môn cao về các lĩnh vực công nghiệp kinh điển đồng thời phải
đáp ứng những công nghệ tiên tiến, công nghệ tự động trong sản xuất cơ khí.
Đồ án tốt nghiệp là đồ án rất quan trọng với việc tổng hợp tất cả các kiến thức
suốt 4 năm không ngừng học tập, nghiên cứu khi còn ngồi trên ghế nhà trường, đây
vừa là cơ hội vừa là thử thách mà mỗi sinh viên ngành công nghệ kỹ thuật cơ khí
cần phải vượt qua trước khi ra trường. Sau thời gian suy nghĩ và tìm hiểu, chúng em
quyết định thực hiện đề tài trong đồ án tốt nghiệp lần này là “ Thiết kế máy cuốn
vải ”.
Trong quá trình làm đồ án tốt nghiệp này, chắc chắn chúng em không tránh
khỏi những sai xót. Kính mong thầy (cô) và các bạự̣n thông cảm và góp ý thêm.
Chúng em xin chân thành cảm ơn !
Quảng Ngãi, ngày 26 tháng 06 năm 2017
Sinh viên thực hiện
Tô Tấn Duy
Đỗ Tấn Đức

SVTH: Đỗ Tấn Đức

Lớp : DCK13A


Đồ án tốt nghiệpTrang 2

LỜI CÁM ƠN
Sau bốn năm theo học ngành công nghệ kỹ thuật cơ khí, chúng em được sự dìu
dắt, chỉ bảo tận tình của quý thầy cô đã giúp chúng em từng bước ngày càng hoàn
thiện mình hơn để trở thành những kỹ sư tương lai, đem khả năng của mình để cống

hiến cho xã hội. Và cho đến hôm nay, với đồ án tốt nghiệp lần này cũng đánh dấu
một cột mốc mới trên bước đường trưởng thành của chúng em. Chúng em sắp bước
ra khỏi cánh cổng trường thân thương để bước vào cánh cổng lớn hơn, nhiều thử
thách hơn, đó là cánh cửa cuộc đời, công việc trong tương lai sắp tới. Mọi sự thành
công trên bước đường sắp tới đều nhờ có công lao dìu dắt, dạy dỗ tận tình của quý
thầy cô đối với chúng em. Chúng em xin gửi đến quý thầy cô sự kính trọng và lòng
biết ơn sâu sắc.
Nhóm chúng em xin chân thành cảm ơn thầy Ts. Nguyễn Quận đã tận tình
hướng dẫn, giúp đỡ chúng em trong suốt quá trình học tập cũng như trong thời gian
thực hiện đề tài này. Chúng em cũng xin cảm ơn quý thầy cô trong trường, đặc biệt
là quý thầy cô của khoa Kỹ thuật công nghệ đã tận tình chỉ bảo và giúp đỡ chúng
em trong suốt thời gian theo học và thực hiện đề tài này.
Xin cảm ơn các bạn sinh viên, các anh khóa trước khoa kỹ thuật công nghệ đã
đóng góp ý kiến để giúp nhóm tôi hoàn thành đề tài này.
Nhóm sinh viên thực hiện
Tô Tấn Duy
Đỗ Tấn Đức

SVTH: Đỗ Tấn Đức

Lớp : DCK13A


Đồ án tốt nghiệpTrang 1
Phần I: TỔNG QUAN
1.1. Tính cấp thiết của đề tài
Ngày nay, công nghệ dệt may ngày càng phát triển. Khả năng sản xuất ra
những tấm vải hằng trăm, hằng nghìn mét rất dài. Việc sắp xếp để cho vải có thể
cuộn lại thành từng cuộn thông qua làm thủ công là rất khó khăn. Nắm bắt được vấn
đề đó, nhà sản xuất đã cho ra đời các loại máy cuốn vải với công suất và khả năng

làm việc khác nhau. Máy cuốn vải ra đời đã giải quyết những vấn đề khó khăn trong
việc sắp xếp vải thành từng cuộn. Hiện nay, tại các nhà máy dệt may, người ta sử
dụng các loại máy cuốn vải với công suất lớn và khả năng làm việc rất cao, có thể
cuốn hằng nghìn mét vải trong thời gian. Việc sắp xếp vải thành từng cuộn giúp cho
việc bố trí, sắp đặt và vận chuyển dễ dàng, thuận lợ, tiết kiệm và hiệu quả. Vì vậy,
việc chế tạo ra máy cuốn vải đã tạo rất nhiều thuận lợi cho ngành dệt may. Nó là
công cụ không thể thiếu cho ngành dệt may nói chung và ngành vải nói riêng.
1.2. Phân tích sản phẩm
Một máy cuốn vải hoàn chỉnh gồm các bộ phận: khung máy được làm bằng
kim loại có công dụng kết nối các bộ phận lại với nhau. Động cơ điện là một motor
quay với công suất phù hợp với điều kiện làm việc của máy, có thể gắn bộ phận
giảm tốc để giảm số vòng quay. Buli truyền tốc độ quay giữa các trục có thể được
làm bằng gang hoặc thép. Các trục dẫn hướng vải được làm bằng kim loại. Hai trục
cuốn vải được làm bằng kim loại trên bề mặt được quấn các tấm nhám làm bằng cao
su nhằm tăng độ ma sát để cuốn vải được dễ dàng hơn. Giữa hai trục này được liên
kết bởi bánh xích và truyền momen quay qua bộ truyền xích.
Khi hoạt động, vải được dẫn qua các trục dẫn và đến hai trục cuốn vải, tại đây
vải được cuốn qua một thiết bị gọi là lõi vải. Hai trục cuốn quay cùng chiều làm cho
lõi vải quay theo và cuốn cho đến khi hết chiểu dài vải. Ngoài ra ta có thể thiết kế
thêm hệ thống đếm số vòng vải được cuốn và tự động cắt đứt vải khi
quá trình cuốn đã đạt được số mét vải theo yêu cầu nhằm tăng tính chủ động
trong làm việc và tăng năng suất sản xuất.
1.3. Yêu cầu của máy
SVTH: Đỗ Tấn Đức

Lớp : DCK13A


Đồ án tốt nghiệpTrang 2
Máy phải có tính an toàn cao đối với người sử dụng, hạn chế đến mức tối đa tai

nạn có thể xảy ra. Sản phẩm khi cuốn ra phải thẳng, cuộn vải phải chặt, mép vải đều
nhau và không ảnh hưởng đến chất lượng vải. Sản phẩm phải đẹp, gọn và dễ dàng
lấy ra để may. Giá cả của máy phải phù hợp với điều kiện kinh tế, dễ dàng sản xuất
đại trà. Máy phải dễ sử dụng, dễ vận chuyển, dễ bảo quản phù hợp với điều kiện
làm việc. Năng suất máy phải cao, tiết kiệm thời gian cho người sản xuất.

SVTH: Đỗ Tấn Đức

Lớp : DCK13A


Đồ án tốt nghiệpTrang 3
Phần II: THIẾT KẾ MÁY


So sánh giữa máy cuốn vải ngoài thị trường so với máy cuốn vải trong

thiết kế:
Máy cuốn vải ngoài thị trường: Ở loại máy này có kết cấu phức tạp hơn như
có đến hai cặp bánh đai và sử dụng động cơ từ 1,5 ÷ 2 mã lực. Ru lô cuốn vải gồm
một trục có bề mặt cuốn làm bằng cao su và trục còn lại có bề mặt cuốn làm bằng
nhám. Với cách làm như vậy trong khi cuốn vải thì độ ma sát của trục có bề mặt
cuốn làm bằng nhám cao gây nên sự mài mòn mặt vải làm cho bề mặt vải bị hỏng vì
bề mặt nhám có khả năng cắt đứt sợi vải.
Máy cuốn vải trong thiết kế: Được thiết kế đơn giản hơn, nhưng đảm bảo làm
việc chính xác nhờ hệ thống dò biên. Ở đây, máy chỉ sử dụng một cặp bánh đai và
động cơ một mã lực, bộ phận giảm tốc, vì vậy, nó sẽ tiết kiệm chi phí và gọn nhẹ
hơn so với máy cuốn vải ngoài thị trường nhưng vẫn đảm bảo làm việc tốt vì nhờ
vào bộ phận giảm tốc. Ru lô cuốn vải gồm hai trục có bề mặt cuốn làm bằng cao su.
Vì thế, khi cuốn sẽ không gây ra sự hư hỏng của vải nhưng vẫn đảm bảo hiệu suất

làm việc tốt vì bề mặt cao su được thiết kế các nút đều nhau nhằm tăng độ ma sát
Các chi tiết trong máy cũng dễ dàng gia công. Bên cạnh đó, việc thiết kế đơn giản,
nhỏ gọn nên dễ dàng vận chuyển và bố trí. Mặc khác, máy trong thiết kế có giá
thành không cao nên sẽ được ưu tiên sử dụng hơn và có thể sử dụng trong các nhà
máy nhỏ hoặc đại lí phân phối vải.
 Việc chọn máy cuốn vải trong thiết có nhiều ưu điểm hơn so với máy cuốn vải
ngoài thị trường.

SVTH: Đỗ Tấn Đức

Lớp : DCK13A


Đồ án tốt nghiệpTrang 4
Chương 1: LỰA CHỌỌ̣N NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC
 Đối với việc truyền chuyển động từ động cơ đến các trục công tác ta có thể sử
dụng bộ truyền đai hoặc bộ truyền xích nhằm chức năng:
+ Đảm bảo truyền động giữa trục xa nhau, khoảng cách trục không cần chính xác.
+ Đảm bảo được tỉ số truyền từ động cơ đến bộ phận công tác
+ Đề phòng hiện tượng quá tải, giảm rung động từ nguồn truyền công suất vào hệ
thống truyền động và bộ phận công tác.
 Ta lựa chọn bộ truyền đai gắn với động cơ thay vì dùng bộ truyền xích nhằm đảm
bảo an toàn khi quá tải.
 Ngoài ra ta có 3 phương án:
+ Phương án 1: Sử dụng bộ điều chỉnh căn vải II nhằm điều chỉnh độ căng của vải
khi cuốn, giảm sự mài mòn và đứt vải. Trục rulô gồm 1 trục có bề mặt cuốn làm
bằng giấy nhám và trục còn lại làm bằng cao su. Ở phương án này bề mặt làm giấy
nhám dễ làm vải bị mài mòn, dễ hư hỏng.
+ Phương án 2: Sử dụng bộ điều chỉnh căn vải và trục rulô gồm 2 trục có bề mặt
cuốn làm bằng cao su. Ở phương án này bề mặt làm bằng cao su vừa đảm bảo về độ

ma sát vừa phải, không làm vải bị mài mòn, dễ hư hỏng.
+ Phương án 3: Không sử dụng bộ điều chỉnh căn vải. Ở phương án này không đáp
ứng được độ an toàn khi độ căng vải quá lớn, điều này dễ làm vải bị nhanh mài
mòn, hư hỏng hoặc bị đứt.
 Ta lựa chọn phương án 2.

SVTH: Đỗ Tấn Đức

Lớp : DCK13A


Đồ án tốt nghiệpTrang 5
Chương 2: TÍNH TOÁN ĐỘNG CƠ

Hình 2.2a - Sơ đồ động

Vì vận tốc của trục công tác thấp 42 vg/phút. Nên ta cần chọn bộ truyền có tỉ
số truyền lớn. Ở đây, ta chọn đai thang nối liền với động cơ. Sở dĩ chọn đai thang do
có kết cấu đơn giản (đai thang kích thước nhỏ hơn đai dẹt ) có thể làm việc ở tốc độ
cao, vì vậy ta đặt đai thang nối với động cơ…Bộ phận giảm tốc có thể chọn hộp
giảm tốc trục vít, bánh răng, động cơ giảm tốc. Ở đây ta chọn động cơ gắn liền bộ
phận giảm tốc.
Ta có các thông số tham khảo :
+ Chiều rộng băng tải 1,8 (m)
+ Vận tốc băng tải 42 (vòng/phút)
+ Khối lượng riêng băng tải 1,35 (kg/d
+ Khối lượng riêng trục quấn thép 4,8 (kg/d
+Đường kính cuộn vải d = 0,3 m
+ Khối lượng cuộn vải:
Thể tích

V = Πh
R = 150 mm = 15 dm
h = 1,8 m = 18 dm
=> V = 127,1 dm3
=> Khối lượng m = 171 kg
Trọng lượng P = 1710 N

SVTH: Đỗ Tấn Đức

Lớp : DCK13A


Đồ án tốt nghiệpTrang 6
Xét Sơ đồ lực của ru lô vải

Hình 2.2b - Sơ đồ lực của ru lô vải

+



N= / sin ( α /2) = 1690 N
Fms = K.N = 1690 x 0,7 = 1180 N
( hệ số ma sát cao su là 0,7)
Khi máy chưa hoạt động đề cuộn vải đứng yên
Fms2 = 0 Xét tại điểm O
+ + + =0
-P2 T + Fms1 = 0
P2 = P.cosα = 1468 N
Lực căng T cần thiết

T = P – Fms = 1470 – 1180 = 290
Khi hoạt động cuốn vải
Phương trình cân bằng
2fms. + T. = M
Với M là momen xoắn

SVTH: Đỗ Tấn Đức

Lớp : DCK13A


Đồ án tốt nghiệpTrang 7
M = 2 x 1180 x + 290 x = 397500 Nmm
Ta có M = 9,55 x 106.
 N = n.M/ 9,55.106 = 0,49 KW
Nct =
( η = ηđ x ηol 5 x ηbr2 x ηkn x ηxích = 0,94.0,995.0,972.1.0,97 = 0,815)
 Nct = 0,6 KW


Vậy động cơ được chọn phải có
Nđ/c ≥ Nct = 0,6 KW
Chọn loại động cơ có công suất 0,7 KW do khi bộ truyền làm việc có sự tiêu
hao công suất do ma sát và khi chế tạo có sai số, lắp ráp không chính xác dẫn đến
hao hụt công suất.
Do vậy ta chọn động cơ kiểu
+
Công suất 0,736 KW ( 1HP)
+
Số vòng quay 1400 KW

SVTH: Đỗ Tấn Đức

Lớp : DCK13A


Đồ án tốt nghiệpTrang 8
Chương 3: TÍNH TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC MÁY

Hình 3.1 - Sơ đồ nguyên lí

3.1. Phân phối tỉ số truyền
3.1.1. Tỷ số truyền chung
i=
Với :
nđc = 1400 v/p: số vòng quay động cơ.
nt = 42 v/p: số vòng quay tải.
Suy ra i = 33,3 = ingoài x ih
Với ih: tỉ số truyền hộp giảm tốc
ingoài = iđ.ix = 4.1 = 4 (chọn ix = 1)
Ta chọn iđ = 3 (theo sách thiết kế chi tiết máy)
33,3
ih =
=11,1
3
Theo đó: Tỉ số truyền của hộp giảm tốc là:
Ta có: ih= in.ic
Trong đó: in là tỉ số truyền của bộ truyền bánh răng trụ cấp nhanh.
ic là tỉ số truyền của bộ truyền bánh răng trụ cấp chậm.
Trong hộp giảm tốc bánh răng trụ hai cấp ta có thể chọn: in=(1,2 ÷ 1,3)ic.

Lấy in=1,2ic từ đây ta suy ra được:
SVTH: Đỗ Tấn Đức

Lớp : DCK13A


Đồ án tốt nghiệpTrang 9
+ Tỉ số truyền của bộ truyền bánh răng trụ cấp nhanh in=3,7
+ Tỉ số truyền của bộ truyền bánh răng trụ cấp chậm ic= 3
3.1.2. Xác định công suất, số vòng quay, mômen xoắn trên các trục
 Trục động cơ:
+ Công suất trục động cơ : Nđc = 0,6 (kw)
+ Số vòng quay : nđc = 1400 (vg/ph)
+ Mômen xoắn trục
9,55.106

Mđc =

N đc
0,7
 9,55.106
 4775( N .mm)
n đc
1400

 Tính toán với trục I:
+ Công suất trục I : N1 = Nct . đ . = 0,6 . 0,95 . 0,99  0,56 (kw)
ndc 1400

�467(vg / ph)

i
3
+ Số vòng quay trục I : n1 = d

+ Mômen xoắn trục I : M1 = 9,55.106.
0,56
. �11451( N .mm)
467
= 9,55.10 .
6

 Tính toán với trục II:
+ Công suất trục II : N2 = N1 . br . ol = 0,56 . 0,97. 0,99 = 0,54 (kw)
n1 467

�126(vg / ph)
i
3,
7
n
+ Số vòng quay trục II : n2 =

+ Mômen xoắn trục II : M2 = 9,55.106 .
0,54
�40928
= 9,55.106 . 126
(N.mm)

 Tính toán với trục III:
+ Công suất trục III : N3 = N2 . br . ol = 0,54 . 0,97. 0,99 = 0,52 (kw)

n2 126

 42(vg / ph)
i
3
c
+ Số vòng quay trục III : n3 =
N3
+ Mômen xoắn trục III : M = 9,55.106 . n3
3

SVTH: Đỗ Tấn Đức

Lớp : DCK13A


Đồ án tốt nghiệpTrang 10
0,52
�118238
= 9,55.10 . 42
(N.mm)
6

 Kết quả tính toán được ghi dưới bảng sau:
Bảng 3.1 - Công suất - Tỷ số truyền - Số vòng dây – Mômen xoắn

Trục
Thông số
i

Trục
động
cơ

I

iđ = 3

II

III

in = 3,7

ic = 3

n (vòng/phút)

1400

467

126

42

N (kW)

0,6

0,56

0,54

0,52

M (N.mm)

4775

11451

40928

118238

3.2. Thiết kế bộ truyền đai thang:
3.2.1. Chọn loại đai:
Giả sử: vận tốc đai v > 5 m/s thì ta có thể dùng đai loại O, A ( theo bảng 5 –
13 sách nguyên lí chi tiết máy)
Ta tính toán theo hai phương án rồi chọn ra phương án thích hợp.
Tiết diện đai
O
Kích thước a x h(bảng 5-11 chi tiết máy)
10 x6
13 x 8
Diện tích đai F()

A

47

81

3.2.2. Đường kính bánh đai nhỏ
Theo bảng 5-14 và 5-15 chi tiết máy lấy D1 mm
Kiềm nghiệm vận tốc đai theo công thức
SVTH: Đỗ Tấn Đức

Lớp : DCK13A

70

100


Đồ án tốt nghiệpTrang 11
V = x = 5,13 m/s 7,33 m/s
V ≤ Vmax =(30 ÷ 35m/ s)

(Thỏa)

(Thỏa)

3.2.3. Đường kính bánh lớn
D2 = (1- 0,02)D1= (1- 0,02) = 2,93D1 =
205,1
Lấy theo tiêu chuẩn(bảng 5-15 chi tiết máy)
Số vòng quay thực n’ của trục bị dẫn
n’ = (1-0,02)x1400x ≈ 1372 = 480

( n’ sai lệch < 5%)
Δn = x 100%
= 2,7%4,9%
Tỷ số truyền i = =

293
200

280

2,9

2,86

3.2.4. Chọn khoảng cách trục sơ bộ
Bảng 5-16
A ≈1,2 D =

240

348

3.2.5 Chiều dài L theo
L = 2A + (D2+D1)+ =
Chọn L theo bảng 5-12
Kiểm nghiệm vòng chạy trong 1s
U = ≤[u]= 10
=

921

1335
900

5,7

1400
5,2

3.2.6 Xác định chính xác khoảng cách trục.
Theo công thước
   2  8 2
4
A=

Với

=

  D1  D2 
 =L2

 D2  D1 
=

=

2

=

Khoảng cách A phải thỏa
0,5(D1+D2)+h≤ A≤ 2(D1+D2)
Khoảng cách cần nhỏ nhất để mắc đai:
Amin = A- 0,0154mm
=
Amax = A + 0.03L1mm
=
SVTH: Đỗ Tấn Đức

Lớp : DCK13A

228

381

475

787

65

95
Thỏa

Thỏa

224,5
235

375

392,5


Đồ án tốt nghiệpTrang 12
3.2.7 Tính góc ôm α1 theo công thức:
α1= - =
Điều kiện α1 ≥

(Thỏa)

(Thỏa)

3.2.8 Xác định số đai cần thiết.
Chọn ứng suất căng ban đầu
= 1,2 N/ và theo trị số D1 tra bảng 5-17 chọn được ứng suất cho phép
[ N/ =
1,45
1,51
Các hệ số Ct( bảng 5-6) =
0,9
0,9
Cα( bảng 5-18)
=
0,92
0,92
Cv( bảng 5-19)
=
1,04
1,03
Số đai tính theo công thức: =

1,99
0,9
Z≥
=
2
1
Lấy số đai ≤ 8 để đảm bảo tải trong phân bố đều nhau
3.2.9 Định kích thước chủ yếu của bánh đai
(Theo bảng 10-3 sách máy cơ khí), ta được:
h0 = 2,5 và 3,5
t= 12 và 16
S = 8 và 10
e = 10 và 12,5
Chiều rộng = (Z-1)+t2S mm =
Đường kính ngoài cùng của bánh đai dẫn:
Dn1 = D1 + 2ho( ho tra 10-3) =
Đường kính ngoài cùng của bánh đai bị dẫn:
Dn2 = D2 + 2ho( ho tra 10-3) =

28

20
75

107

145

207

3.2.10 Lực căng ban đầu
So = N
=
Lực hướng trục:
Rd = 3So.Z.sin (N)

56,4
=

97,2
338,4

490

Kết luận: chọn phương án dùng bộ truyền đai O có khuôn khổ nhỏ gọn,
hợp lí.
3.3. Tính toán bộ truyền xích


Do trục có khoảng cách trung bình và yêu cầu tỉ số truyền không cao Mặc

khác, so với bộ truyền đai thì bộ truyền xích nhỏ gọn hơn, làm việc không bị trượt,
lực tác dụng nhỏ. Đảm bảo yêu cầu cần thiết cho sự truyền động
SVTH: Đỗ Tấn Đức

Lớp : DCK13A


Đồ án tốt nghiệpTrang 13


giữa hai trục.
3.3.1. Chọn loại xích
+ Chọn loại xích có con lăn do tốc độ làm việc thấp dưới 10 – 15 m/s. Chế tạo
đơn giản hơn xích răng.
3.3.2. Định tỉ số truyền
+ Do yêu cầu 2 trục cùng tốc độ nên i = 1.
+ Khoảng cách trục mong muốn 195
3.3.3. Chọn số răng đĩa lớn và đĩa nhỏ

+

Chọn theo bảng 6-3/103 TL
Số răng đĩa dẫn:
Z1 = 25 số răng đĩa bị dẫn theo công thức Z2 = iZ1 =25
3.3.4 Bước xích t
Hệ số đường kính sử dụng công thức (6-6):
K =... . .
+ Kd: hệ số tính đến tải trọng ngoài, do tải trọng nhỏ êm kd = 1
+ = 1, hệ số xét chiều dài xích, chọn A = (30 – 50)t
+ Ko = 1, do gốc nghiêng giữa nối hai tâm đĩa xích và mặt ngang = <
+ = 1,2 do trục không điều chỉnh được.
+ Kb = 1,5 hệ số xét đến điều kiện bôi trơn, chọn bôi trơn định kì.
+ Kc = 1,25 hệ số xét đến chế độ làm việc của bộ truyền, ứng với làm việc hai
ca
Suy ra K = 1 x 1 x 1 x 1,2 x 1,5 x 1,25
K = 3,375
Hệ số răng đĩa dẫn:
Kz = = = 1
Hệ số vòng quay đĩa dẫn:

Kn = = = 1,19
(theo bảng (6-8)/110 ta lấy no1 = 50 v/p)
Công suất tính toán
Nt = N. K. Kz. Kn = 0,7 x 3,375 x 1 x 1,19 = 2,8 Kw
Tra bảng 6-4/106 (TL2) với no1 = 50 chọn ống xích con lăn một dãy có
bước xích t = 25,4 (TOCT 10947-64), diện tích bản lề F = 179,7
N] = 3,3Kw với loại xích này tra bảng (6-1) tìm được kích thước chủ yếu của
xích: tải trọng phá hỏng 50000(N) khối lượng một mét xích 2,57(kg)

SVTH: Đỗ Tấn Đức

Lớp : DCK13A


Đồ án tốt nghiệpTrang 14
Kiểm nghiệm số vòng quay theo điều kiện(6-9)
N1≤ ngh
Với ngh: số vòng quay giới hạn, phụ thuộc bước xích và số răng đĩa xích.
Tra theo (6-5, TL2) với t = 25,4; Z = 25 ngh có thể đến 1020 v/p như vậy
điều kiện trên được thỏa mãn.
3.3.5 Định khoảng cách trục A và số mắt
+ Tính số mắt xích theo công thức
X = + + (. =
25+2 x 195/25,4 = 40
Kiểm nghiệm theo số lần va đập trong một giây
u= = = 1,75
Tra bảng 6-7 trang 113, suy ra [u] = 30
Vậy điểu kiện: u < [u] thỏa
+ Tính chính xác trục

 X  (Z 2  Z1 ) / 2

2

 8(( Z 2  D1 ) / 2) 2

8
A=
A = (40 -25) x 2 = 190,5
Để đảm bảo độ võng bình thường của xích giảm d kích thước trục một

khoảng ΔA = 0,003A = 0,6 (lấy A = 190mm)
3.3.6 Đường kính vòng chia của đĩa xích
+ dc = == = 203 mm.
3.3.7 Lực tác dụng lên trục
R = Kt.P =
Hệ số Kt = 1,15 ( hệ số xét tác dụng của trọng lượng xích lên trục)
R = = 1509 N

SVTH: Đỗ Tấn Đức

Lớp : DCK13A


Đồ án tốt nghiệpTrang 15
3.4. Tính toán bộ truyền bánh răng
A. Bộ truyền bánh răng cấp nhanh
3.4.1. Chọn vật liệu chế tạo bánh răng
Chọn vật liệu làm bánh răng nhỏ: thép 45 ; bánh răng lớn: thép 35; đều
36

thường hoá theo (theo “bảng 39 [1]”). Cơ tính của hai loại thép này (theo
38
“bảng 40 [1]”) :
2
2
+ Thép 45:  bk  600 N / mm ;  ch  300 N / mm ; HB = 200
(phôi rèn, giả thiết đường kính phôi dưới 100 mm).
2
2
+ Thép 35:  bk  500 N / mm ;  ch  260 N / mm ; HB = 170

(phôi rèn, giả thiết đường kính phôi 100 ÷ 300 mm).
3.4.2. Định ứng suất cho phép
+ Số chu kỳ làm việc của bánh lớn:
N2 = N = 60. u . n2 . T = 60.6.2.5.1.300.126 = 13,6. 107
+ Số chu kỳ làm việc của bánh nhỏ
N1 = in . N2 = 3,7 . 13,6. 107 =50,34 .107
Vì N1, N2 đều lớn hơn số chu kỳ cơ sở ( N 0 = 107) của đường cong mỏi tiếp
xúc và đường cong mỏi uốn nên khi tính ứng suất uốn cho phép của bánh nhỏ
và bánh lớn lấy k’N= k”N = 1.
+ Ứng suất tiếp xúc cho phép của bánh nhỏ:
 σ  tx1 = 2,6.200 = 520 N/mm 2
+ Ứng suất tiếp xúc cho phép của bánh lớn:
 σ  tx2 = 2,6.170 = 442 N/mm 2
Để xác định ứng suất uốn cho phép, lấy hệ số an toàn n = 1,5 và hệ số tập
trung ứng suất ở chân răng K σ = 1,8 (vì là phôi rèn thép thường hoá), giới hạn
mỏi của thép 45 là:
 1  0, 43.600  258 N / mm 2
và của thép 35:
 1  0, 43.500  215 N / mm 2

Vì bánh răng quay 1 chiều nên ứng suất uốn cho phép:

SVTH: Đỗ Tấn Đức

Lớp : DCK13A


Đồ án tốt nghiệpTrang 16

Đối với bánh nhỏ:
Đối với bánh lớn:

   u1 

1,5.258
 143,3 N / mm 2
1,5.1,8

   u2 

1,5.215
 119, 4 N / mm 2
1,5.1,8

3.4.3. Sơ bộ chọn hệ số tải trọng:
K = Ktt . Kđ = 1,3.
3.4.4. Chọn hệ số chiều rộng bánh răng:
A 

b

 0, 4
A
.

3.4.5. Tính khoảng cách trục A.
'
Lấy   1, 25
2

2

�
�
1,05.106 � k .N
1,05.106 � 1,3.0,56
3
3
A � i  1 �
.
 3,7  1 �
 85
�.
�   .i �
�  A .n2 
442.3,7
0,
4.126
�
�
� tx 2 �

Lấy A = 85 mm.
3.4.6. Tính vận tốc vòng và cấp chính xác chế tạo bánh răng
+ Vận tốc vòng:
2 An1
2.3,14.85.467
v

 0,9m / s
60.1000.  i  1 60.1000.  3,7  1

3  11
+ Với vận tốc vòng: v = 0,9 m/s, theo “bảng 46 [1]” chọn cấp chính xác chế
tạo bánh răng là cấp 9.
3.4.7. Định chính xác hệ số tải trọng K
* Độ chính xác hệ số tải trọng K:
K = Ktt.Kđ
Trong đó : Ktt = 1,22 - Hệ số tải trọng
SVTH: Đỗ Tấn Đức

Lớp : DCK13A


Đồ án tốt nghiệpTrang 17
Kđ -Hệ số tải trọng động, chọn cấp chính xác, vận tốc vòng, độ
rắn bề mặt răng.
Giả sử
Với cấp chính xác 9 và độ cứng  350 và vận tốc vòng < 1 [m/s]
Tra bảng 3-14 ta được :
Kđ = 1,1
 K = 1,22.1,1 = 1,342

Sai số
K =  K - K sb = 1,342 - 1,3 = 0,042 , sai số là 3,13% < 5%
Lấy A = 85 mm .
3.4.8. Xác định môđun, số răng và chiều rộng bánh răng
+ Môđun:
m = (0,01 ÷ 0,02)A = (0,01.85 ÷ 0,02.85) = 0,85 ÷ 1,7
3 1
Tra “bảng 34 [1]”, chọn m = 1,25 (mm).
+ Số răng bánh dẫn:
2A
2.85
Z1 

 28,94
m  i  1 1, 25.  3,7  1
Lấy Z1 = 29 răng.
+ Số răng bánh bị dẫn: Z2 = 29 . 3,7 = 107,3 răng. Lấy Z1 = 107 răng.
+ Chiều rộng bánh răng:
b   A . A  0, 4.85  34 mm
Lấy b = 35 mm, với bánh răng lớn ta lấy b2= 27 mm
3.4.9. Kiểm nghiệm sức bền uốn của răng
+ Đối với bánh nhỏ:
Ứng suất uốn tại chân răng của bánh nhỏ:
19,1.106.K .N
 u1 
�   u1
y1.m 2 Z1.n1.b
Trong đó: K = 1,342 ; N = 0,56 (kW); m = 1,25 (mm); n 1 = 467 (vg/ph); Z1 =
29 (răng); y1=0,451 , b = 35 mm.
19,1.106.1,342.0,56

 u1 
 42,97 N / mm 2
2
0, 451.1, 25 .29.467.35
Ta được:

 u1  42,97  143,3     u1

+ Đối với bánh lớn:
Ứng suất uốn tại chân răng của bánh lớn:
Trong đó: K = 1,342 ; N = 0,54 (kW); m = 1,25 (mm); n 2 = 126 (vg/ph); Z1 =
107 (răng); y2=0,517, b = 27 mm.
SVTH: Đỗ Tấn Đức

Lớp : DCK13A


Đồ án tốt nghiệpTrang 18
u2 

19,1.106.1,342.0,54
 47,07 N / mm 2
2
0,517.1, 25 .107.126.27

Ta được:
 u 2  47,07  119, 4     u 2

3.4.10. Kiểm nghiệm sức bền của răng khi chịu quá tải đột ngột
* Ứng suất tiếp xúc cho phép:

σ  txqt1 =2,5. σ  Notx =2,5.2,6.200=1300 N/mm 2

Bánh nhỏ:
 σ txqt2 =2,5. σ  Notx =2,5.2,6.170=1105 N/mm 2
Bánh lớn:
* Ứng suất uốn cho phép:
Bánh nhỏ: [σ]uqt1 = 0,8σch = 0,8.300 = 240 N/mm2
Bánh lớn: [σ]uqt2 = 0,8σch = 0,8.260 = 208 N/mm2
* Kiểm nghiệm sức bền tiếp xúc theo công thức:
K �   txqt
σtxqt = σtx . qt
Ta chỉ việc kiểm nghiệm sức bền tiếp xúc đối với bánh lớn vì có giá trị

 σ txqt

nhỏ hơn. Khi đó nếu bánh lớn thoả điều kiện bền thì bánh nhỏ cũng đảm bảo
bền.
Ta có:

Kqt = 2

1,05.106
 tx2 =
.
A.i
=

1,05.106
85.3,7

 i+1

3

.K.N
b 2 .n 2

(3,7+1)3 .1,342.0,54
= 229,02 N/mm 2
27.126

   txqt 2
Ta được: σtxqt2 = 229,02. 2 = 324 N/mm2 < 1105 =
* Kiểm nghiệm sức bền uốn theo công thức:
K �   uqt
σuqt = σu . qt
σ = 42,97.2 = 85,94 N/mm 2
Với bánh nhỏ: uqt1
< 240 N/mm2 = [σ]uqt1
σ = 47,07.2 = 94,14 N/mm 2
Với bánh lớn: uqt2
< 208 N/mm2 = [σ]uqt2
3.4.11 Các thông số hình học chủ yếu của bộ truyền
Ta có bảng số liệu các thông số của bộ truyền bánh răng cấp nhanh như sau:
SVTH: Đỗ Tấn Đức

Lớp : DCK13A


Đồ án tốt nghiệpTrang 19

Bảng 3.4 – Kết quả bộ truyền bánh răng cấp nhanh

Thông số

Khoảng cách trục A

Công thức

Kết quả

A=

Ghi chú

85

Bảng

m

1,25

Bảng

Góc ăn khớp

α

20o

Chiều cao răng

h = 2,25m

2,8

Bảng

Chiều cao đỉnh răng

ha = m

1,25

Bảng

Chiều cao chân răng

hf =1.25m

1,5

Bảng

Độ hở hướng tâm

c = 0.25m

0,3

Bảng

Đường kính vòng chia

d1 = m.Z1
d2 = m.Z2

36
134

Bảng

De1 =d1 + 2m
De2 = d2 + 2m

38,5
136,5

Bảng

d1=dc1
d2 =dc2

36
134

Bảng

Di1 =dc1 – 2,5m
Di2 = dc2 – 2,5m

33
130

Bảng

Môđun

Đường kính vòng đỉnh
răng

Đường kính vòng lăn

Đường kính vòng chân
răng

SVTH: Đỗ Tấn Đức

0,5( Z1  Z 2 ) m

Lớp : DCK13A