ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CƠ KHÍ THIẾT KẾ HỆ DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ CÓ TỐC ĐỘ THAY ĐỔI

Đồ án thiết kế cơ khí

GVHD: Nguyễn Thị Thúy Nga
NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN

……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
Tp.HCM, ngày

tháng

năm 2019

Giáo viên hướng dẫn

Nhóm 3

1


Đồ án thiết kế cơ khí

GVHD: Nguyễn Thị Thúy Nga
BẢNG ĐÁNH GIÁ THAM GIA
CỦA CÁC THÀNH VIÊN TRONG NHÓM

STT

HỌ VÀ TÊN

THAM GIA .../100%
KHOA
1

2

3

4

95

100

90

100

90

1

Võ MinhTuấn

Cơ Khí

2

Nguyễn Ngọc Anh

Cơ Khí

90

3

Phạm Chí Cơng

Cơ Khí

95

90

4

Lê Đình Tồn

Cơ Khí

90

95

Nhóm 3

CƠNG VIỆC

95

95

2

KÝ
TÊN


Đồ án thiết kế cơ khí

GVHD: Nguyễn Thị Thúy Nga

MỤC LỤC
Chƣơng I
TÌM HIỂU HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ CĨ TỐC ĐỘ THAY ĐỔI ĐỀ XUẤT SƠ ĐỒ
NGUYÊN LÍ TRUYỀN ĐỘNG ................................................................................................... 14
1.1 Động cơ điện......................................................................................................................... 14
1.1.1 Động cơ điện một chiều. ................................................................................................ 14
1.1.2 Động cơ điện xoay chiều................................................................................................ 14
1.2 Ƣu nhƣợc điểm của bộ truyền ngoài. ................................................................................ 15
1.2.1 Bộ truyền đai: ................................................................................................................. 15

1.2.2 Bộ truyền xích ................................................................................................................ 16
1.2.3 Bộ truyền bánh răng: ...................................................................................................... 16
1.3 Hộp tốc độ: ........................................................................................................................... 17
1.4 Ƣu nhƣợc điểm cơ cấu chấp hành: .................................................................................... 18
Chƣơng II:
TÍNH TỐN CƠ CẤU CHẤP HÀNH ........................................................................................ 20
2.1 Tính vận tốc, gia tốc và áp lực tại con trƣợt B (khâu 3) .................................................. 20
2.1.1 Tính vận tốc: .................................................................................................................. 20
2.1.2 Tính gia tốc: ................................................................................................................... 21
2.2 Xác định momen cân bằng ................................................................................................. 22
2.2.1 Áp lực tại khâu 3: ........................................................................................................... 23
2.2.2 Áp lực tại khâu 2: ........................................................................................................... 23
2.2.3 Áp lực khâu dẫn và momen cân bằng ............................................................................ 23
2.3 Xác định đƣờng kính chốt A .............................................................................................. 25
Chƣơng III:
CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN ........................................................... 26
3.1 Công suất cần thiết của động cơ ........................................................................................ 26
3.2 Số vòng quay cần thiết của động cơ................................................................................... 26
3.3 Chọn động cơ ....................................................................................................................... 26
3.4 Phân phối tỷ số truyền của HTĐ ....................................................................................... 27
3.5 Công suất trên các trục ....................................................................................................... 27
3.6 Số vòng quay trên các trục ................................................................................................. 28
3.7 Momen xoắn trên các trục.................................................................................................. 28
Nhóm 3

3


Đồ án thiết kế cơ khí

GVHD: Nguyễn Thị Thúy Nga

3.8 Bảng thơng số....................................................................................................................... 28
Chƣơng IV:
TÍNH TỐN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI RĂNG ................................................................ 29
4.1. Xác định mođun: ................................................................................................................ 30
4.2 Xác định số răng bánh đai: ................................................................................................ 31
4.3 Xác định khoảng cách trục a sơ bộ: .................................................................................. 31
4.4 Số răng của dây đai: ............................................................................................................ 31
4.5 Chiều dài chính xác của khoảng cách trục a: ................................................................... 31
4.6 Tính tốn đƣờng kính bánh đai: ........................................................................................ 31
4.7 Góc ơm đai: .......................................................................................................................... 32
4.8 Xác định số răng đơng thời ăn khớp ................................................................................. 32
4.9 Lực vịng: Ft ......................................................................................................................... 32
4.10 Lực tác dụng lên trục: Fr .................................................................................................. 32
4.11 Tuổi thọ đai ........................................................................................................................ 32
Chƣơng V:
BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG ........................................................................................................ 33
5.1 Chọn vật liệu ........................................................................................................................ 34
5.1.1 Bánh nhỏ ........................................................................................................................ 34
5.1.2 Bánh lớn ......................................................................................................................... 34
5.2 Tính cho bộ truyền bánh răng Z1 – Z1’ ............................................................................ 34
5.2.1 Xác định ứng suất tiếp xúc cho phép [σH] và ứng suất uốn cho phép [σF] .................... 34
5.2.2 Ứng suất tiếp xúc theo bánh lớn
5.2.3 Tính khoảng cách trục

............................................................................... 36

............................................................................................. 36

5.2.4 Tính modun m ................................................................................................................ 36
5.2.5 Tính số răng.................................................................................................................... 37
5.2.6 Tính lại khoảng cách trục a ............................................................................................ 39
5.2.7 Tính chiều rộng vành răng ............................................................................................. 39
5.2.8 Xác định kích thước bộ truyền ....................................................................................... 39
5.2.9 Tính vận tốc và chọn cấp chính xác ............................................................................... 40
5.2.10 Xác định lực tác dụng lên bộ truyền ............................................................................ 40
5.2.11 Hệ số tải trọng động ..................................................................................................... 40
5.2.12 Tính hệ số
Nhóm 3

,

................................................................................................... 42
4


Đồ án thiết kế cơ khí

GVHD: Nguyễn Thị Thúy Nga

5.2.13 Tính ứng suất uốn tại đáy răng..................................................................................... 42
5.3 Tính cặp bánh răng

,

............................................................................................... 43

5.3.1 Tính chiều rộng vành răng ............................................................................................. 43
5.3.2 Xác định kích thước bộ truyền ....................................................................................... 43

5.3.3 Tính vận tốc và chọn cấp chính xác ............................................................................... 43
5.4 Tính cặp bánh răng

,

............................................................................................... 43

5.4.1 Xác định ứng suất tiếp xúc cho phép [σH] và ứng suất uốn cho phép [σF] .................... 43
5.4.2 Ứng suất tiếp xúc theo bánh lớn
5.4.3 Tính khoảng cách trục

............................................................................... 45

............................................................................................. 45

5.4.4 Tính modun m ................................................................................................................ 46
5.4.7 Xác định kích thước bộ truyền ....................................................................................... 46
5.4.8 Tính vận tốc và chọn cấp chính xác ............................................................................... 46
5.4.9 Xác định lực tác dụng lên bộ truyền .............................................................................. 46
5.4.10 Hệ số tải trọng động ..................................................................................................... 47
5.4.11 Tính tốn kiểm ngiệm giá trị ứng suất tiếp xúc ........................................................... 47
5.4.12 Tính hệ số

,

................................................................................................... 48

5.4.13 Tính ứng suất uốn tại đáy răng..................................................................................... 49
5.5 Tính cho bộ truyền bánh răng Z4 – Z4’ ............................................................................. 49
5.4.1

Tính chiều rộng vành răng .......................................................................................... 49

5.4.2 Xác định kích thước bộ truyền ....................................................................................... 50
5.4.3 Tính vận tốc và chọn cấp chính xác: .............................................................................. 50
5.4.4 Xác định giá trị lực tác dụng lên bộ truyền .................................................................... 50
Chƣơng VI:
TÍNH TỐN, THIẾT KẾ TRỤC ................................................................................................ 52
6.1 Chọn vật liệu làm trục ........................................................................................................ 52
6.2 Xác định chiều dài trục: ..................................................................................................... 52
6.3 Chiều dài mayơ .................................................................................................................... 54
6.4 Phƣơng án 1: Đƣờng truyền u1, u3 ................................................................................... 55
6.4.1 Xác định các chiều dài ................................................................................................... 56
6.4.2 Biểu đồ momen xoắn, tính đường kính tại các tiết diện nguy hiểm .............................. 57
6.5 Phƣơng án 2: Đƣờng truyền u1, u4 ................................................................................... 66
6.5.1 Xác định các chiều dài ................................................................................................... 66
Nhóm 3

5


Đồ án thiết kế cơ khí

GVHD: Nguyễn Thị Thúy Nga

6.5.2 Biểu đồ momen xoắn, tính đường kính tại các tiết diện nguy hiểm .............................. 67
6.6 Phƣơng án 3: Đƣờng truyền u2,u3 .................................................................................... 74
6.6.1 Tính các chiều dài .......................................................................................................... 75
6.6.2 Biểu đồ momen xoắn, tính đường kính tại các tiết diện nguy hiểm .............................. 75
6.7 Phƣơng án 4: Đƣờng truyền u2, u4 ................................................................................... 86

6.7.1 Xác định các chiều dài ................................................................................................... 87
6.7.2 Biểu đồ momen xoắn, tính đường kính tại các tiết diện nguy hiểm .............................. 87
6.8 Kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi ....................................................................................... 96
6.8.1 Kiểm nghiệm trục I ........................................................................................................ 96
6.8.2 Kiểm nghiệm trục II ....................................................................................................... 98
6.8.3 Kiểm nghiệm trục III.................................................................................................... 100
Chƣơng VII:
TÍNH TỐN THIẾT KẾ Ổ LĂN .............................................................................................. 102
7.1 Trục I .................................................................................................................................. 102
7.1.1 Xác định phản lực của ổ lăn ........................................................................................ 102
7.1.2 Chọn sơ bộ ổ lăn .......................................................................................................... 102
7.1.3 Chọn các hệ số

, Kt , V .......................................................................................... 103

7.1.4 Xác định các hệ số X, Y ................................................................................................ 103
7.1.5 Xác định tuổi thọ tính bằng triệu vịng quay................................................................ 103
7.1.6 Xác định khả năng tải động tính tốn Ctt ..................................................................... 104
7.2 Trục II ................................................................................................................................ 104
7.2.1 Xác định phản lực của ổ lăn ........................................................................................ 104
7.2.2 Chọn sơ bộ ổ lăn .......................................................................................................... 104
7.2.3 Chọn các hệ số

, Kt , V .......................................................................................... 105

7.2.4 Xác định các hệ số X, Y ................................................................................................ 105
7.2.5 Xác định tuổi thọ tính bằng triệu vịng quay................................................................ 105
7.2.6 Xác định khả năng tải động tính tốn Ctt ..................................................................... 105
7.3 Trục III ............................................................................................................................... 106
7.3.1 Xác định phản lực của ổ lăn ........................................................................................ 106

7.3.2 Chọn sơ bộ ổ lăn .......................................................................................................... 106
7.3.3 Chọn các hệ số

, Kt , V .......................................................................................... 106

7.3.4 Xác định các hệ số X, Y ................................................................................................ 107
Nhóm 3

6


Đồ án thiết kế cơ khí

GVHD: Nguyễn Thị Thúy Nga

7.3.5 Xác định tuổi thọ tính bằng triệu vịng quay................................................................ 107
7.3.6 Xác định khả năng tải động tính tốn Ctt ..................................................................... 107
Chƣơng XIII: ............................................................................................................................... 108
THIẾT KẾ VỎ HỘP TỐC ĐỘ, CÁC CHI TIẾT PHỤ VÀ DUNG SAI LẮP GHÉP .......... 108
8.1 Vỏ hộp giảm tốc ................................................................................................................. 108
8.1.1 Chiều dày ..................................................................................................................... 109
8.1.2 Gân tăng cứng .............................................................................................................. 109
8.1.3 Đường kính .................................................................................................................. 109
8.1.4 Mặt bích ghép nắp và thân ........................................................................................... 109
8.1.5 Kích thước gối trục ...................................................................................................... 110
8.1.6 Mặt đế hộp.................................................................................................................... 110
8.1.7 Khe hở giữa các chi tiết................................................................................................ 110
8.1.8 Số lượng bulông nền Z ................................................................................................. 111
8.2 Các chi tiết phụ .................................................................................................................. 111
8.2.1 Chốt định vị .................................................................................................................. 111

8.2.2 Cửa thăm ...................................................................................................................... 111
8.2.3 Nút thông hơi ............................................................................................................... 113
7.2.3 Nút tháo dầu ................................................................................................................. 113
8.2.4 Que thăm dầu ............................................................................................................... 114
8.2.5 Nắp ổ ............................................................................................................................ 114
8.2.6 Vòng chắn dầu ............................................................................................................. 115
8.3 Dung sai và lắp ghép ....................................................................................................... 116
8.4 Phƣơng pháp bôi trơn ....................................................................................................... 117
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................................... .119
Cơ Cấu Thay Đổi Tốc Độ Hộp Giảm Tốc ................................................................................ .120

Nhóm 3

7


Đồ án thiết kế cơ khí

GVHD: Nguyễn Thị Thúy Nga
DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Cơ cấu sin.................................................................................................................................. 18
Hình 1.2 Sơ đồ hệ thống .......................................................................................................................... 19
Hình 2.1 Cơ cấu sin.................................................................................................................................. 20
Hình 2.2 Họa đồ vận tốc .......................................................................................................................... 21
Hình 2.3 Họa đồ gia tốc ........................................................................................................................... 21
Hình 2.4 Khối lượng cơ cấu ..................................................................................................................... 22
Hình 2.5 Các nhóm cơ cấu ....................................................................................................................... 22
Hình 2.6 Phản lực khâu 3 ......................................................................................................................... 23
Hình 2.7 Phản lực khâu 2 ......................................................................................................................... 23

Hình 2.8 Phản lực khâu dẫn ..................................................................................................................... 24
Hình 2.9 Phản lục khâu dẫn sau khi tính tốn ......................................................................................... 25
Hình 3.1 Lưới kết cấu và đồ thị số vòng quay ......................................................................................... 27
Hình 5.1 Lưới kết cấu .............................................................................................................................. 37
Hình 5.2 Đồ thị số vịng quay .................................................................................................................. 37
Hình 6.1 Kết cấu hộp giảm tốc ứng với đường truyền u1, u3 ................................................................... 55
Hình 6.2 Phản lực trục I, PA1 .................................................................................................................. 57
Hình 6.3 Phản lực trục II, PA1 ............................................................................................................... 60
Hình 6.4 Phản lực trục III, PA1 .............................................................................................................. 63
Hình 6.5 Phác thảo kết cấu hộp tốc độ ứng với đường truyền u1, u4 ..................................................... 66
Hình 6.6 Phản lực trục II, PA2 ............................................................................................................... 67
Hình 6.7 Phản lực trục III, PA2 .............................................................................................................. 71
Hình 6.8 Phác thảo kết cấu hộp tốc độ ứng với đường truyền u2, u3 .................................................... 74
Hình 6.9 Phản lực trục I, PA3 .................................................................................................................. 75
Hình 6.10 Phản lực trục II, PA3 ............................................................................................................. 79
Hình 6.11 Phản lực trục III, PA3 ............................................................................................................ 82
Hình 6.12 Phác thảo kết cấu hộp tốc độ ứng với đường truyền u2, u4 .................................................. 86
Hình 6.13 Phản lực trục I, PA4 ............................................................................................................... 88
Hình 6.14 Phản lực trục III, PA4 ............................................................................................................ 91
Hình 6.15 Tiết diện nguy hiểm trục I...................................................................................................... 96
Hình 6.16 Tiết diện nguy hiểm trục II .................................................................................................... 98
Hình 6.17 Tiết diện nguy hiểm trục III ................................................................................................. 100
Hình 8.1 Chốt định vị............................................................................................................................ .110
Hình 8.2 Nắp cửa thăm .......................................................................................................................... 111
Hình 8.3 Nút thơng hơi .................................................................................................................... 100113
Hình 8.4 Nút tháo dầu ............................................................................................................................ 114
Hình 8.5 Que thăm dầu ......................................................................................................................... 114
Hình 8.6 Nắp ổ ...................................................................................................................................... 115
Hình 8.7 Vịng chắn dầu ....................................................................................................................... 115
Hình 8.8 Đầu phun dầu ......................................................................................................................... 118

Nhóm 3

8


Đồ án thiết kế cơ khí

GVHD: Nguyễn Thị Thúy Nga

DANH MỤC BẢNG
Bảng 3.1 Các thông số ............................................................................................................................. 28
Bảng 4.1 Các thông số của đai răng......................................................................................................... 30
Bảng 5.1 Thống kê các thơng số .............................................................................................................. 51
Bảng 6.1 Đường kính bề rộng ổ lăn tương ứng với đường kính trục ..................................................... 53
Bảng 6.2 Trị số các khoảng cách 𝑘1, 𝑘2, 𝑘3 và h𝑛 ................................................................................ 53
Bảng 6.3 Thông số phương án 3 .............................................................................................................. 74
Bảng 6.4 Thông số phương án 4 .............................................................................................................. 86
Bảng 7.1 Thông số ổ lăn trục I............................................................................................................... 103
Bảng 7.2 Thông số ổ lăn trục II ............................................................................................................. 105
Bảng 7.3 Thông số ổ lăn trục III ............................................................................................................ 106
Bảng 8.1 Kích thước gối trục ................................................................................................................ 110
Bảng 8.2 Kích thước cửa thăm .............................................................................................................. 111
Bảng 8.3 Kích thước nút thơng hơi ....................................................................................................... 113
Bảng 8.4 Kích thước nút tháo dầu ........................................................................................................ 113
Bảng 8.5 Kích thước nắp ổ ................................................................................................................... 114
Bảng 8.6 Kích thước vịng chắn dầu ..................................................................................................... 115
Bảng 8.7 Dung sai lắp ghép bánh răng ................................................................................................. 116
Bảng 8.8 Dung sai lắp ghép ổ lăn ......................................................................................................... 117
Bảng 8.9 Dung sai lắp ghép then .......................................................................................................... 117

Nhóm 3

9


Đồ án thiết kế cơ khí

GVHD: Nguyễn Thị Thúy Nga
LỜI TỰA

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
cơng cuộc hiện đại hố 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.
Trong cuộc sống ta có thể bắt gặp hệ thống truyền động ở khắp nơi, có thể nói nó đóng
một vai trò quan trọng trong cuộc sống cũng như sản xuất. Đối với các hệ thống truyền
động thường gặp thì hộp giảm tốc là một bộ phận không thể thiếu.
Đồ án thiết kế cơ khí giúp ta tìm hiểu và thiết kế hộp tốc độ, qua đó ta có thể củng cố lại
các kiến thức đã học trong các môn học như Thiết kế cơ khí, Nguyên lý máy, Chi tiết
máy, Vẽ kỹ thuật… và giúp sinh viên có cái nhìn tổng quan về việc thiết kế cơ khí.
Hộp tốc độ là một trong những bộ phận điển hình mà cơng việc thiết kế giúp chúng ta
làm quen với các chi tiết cơ bản như bánh răng, ổ lăn,… Thêm vào đó, trong q trình
thực hiện các sinh viên có thể bổ sung và hoàn thiện kỹ năng vẽ 2D, vẽ 3D, điều rất cần
thiết với một sinh viên cơ khí.
Nhóm em xin chân thành cảm ơn các thầy cô khoa cơ khí, đặc biệt là cơ Nguyễn Thị
Thúy Nga đã hướng dẫn tận tình và cho nhóm nhiều ý kiến q báu cho việc hồn
thành đồ án mơn học này...

Nhóm 3

Nhóm 3

10


Đồ án thiết kế cơ khí

GVHD: Nguyễn Thị Thúy Nga

ĐỒ ÁN: THỰC HÀNH THIẾT KẾ CƠ KHÍ
TÊN ĐỀ TÀI:THIẾT KẾ HỆ DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ
CĨ TỐC ĐỘ THAY ĐỔI
Sơ đồ khối:
Động
cơ điện

Bộ truyền
ngoài

Hộp tốc độ :
Số cấp tốc độ
Z=2x2Ợ

Cơ cấu chấp hành:
cơ cấu sin

Số liệu thiết kế:
Lực cản kỹ thuật tác dụng lên con trượt , F=400 (N)

Số hành trình kép của con trươt, n=10 (hành trình kép/phút)
Hành trình làm việc của con trượt s=350 (mm)
Thời gian phục vụ : số năm L =10 (năm)
Làm việc một chiều, 300ngày/ năm hai ca/ ngày, 6giờ/ca., tải xem như không đổi
YÊU CẦU
01 Quyển thuyết minh;
01 bản vẽ lắp hộp tốc độ A0 ;
01 bản vẽ lắp cơ cấu chấp hành A0 /A1/A2,
01tập bản vẽ chi tiết A4 của cơ cấu chấp hành
01file mô phỏng chuyển động của cơ cấu chấp hành(bắt buộc), hộp tốc độ (nếu có).
(Các bản vẽ dùng phần mềm CAD, ứng dụng 01 hoặc 2 phần mềm mô phỏng và tính tốn thiết
k)
NỘI DUNG THUYẾT MINH
1. Tìm hiểu hệ thống dẫn động cơ khí có tốc độ thay đổi, đề xuất sơ đồ ngun lý truyền động
2. Tính tốn cơ cấu chấp hành: xác định thơng số hình học , làm việc (Input) của cơ cấu chấp hành
, kiểm nghiệm sức bền các khớp động
3. Tính tốn truyền dẫn cơ khí

Nhóm 3

11


Đồ án thiết kế cơ khí

GVHD: Nguyễn Thị Thúy Nga

a/ Chọn động cơ và phân phối tỷ số truyền
b/.Tính hộp tốc độ: các phần tử truyền động, trục ,then, ổ….
c/ Tính bộ truyền ngồi.

d/. Tính tốn các chi tiết khác
4. Dung sai lắp ráp, hướng dẫn sử dụng, bôi trơn, bảo dưỡng.
5. Tài liệu tham khảo:

TIẾN ĐỘ THỰC HIỆN
Tuần

Nội dung thực hiện

1

Phân nhóm và nhận đề tài

2

Tìm hiểu hệ thống dẫn động cơ khí có tốc độ thay đổi, đề xuất sơ đồ
ngun lý truyền động.

3-5

Tính tốn cơ cấu chấp hành: xác định thơng số hình học , làm việc
(Input) của cơ cấu chấp hành , kiểm nghiệm sức bền các khớp động (
mơ phỏng)

6-8

Tính tốn truyền dẫn cơ khí.

9-10

Vẽ bản vẽ cơ cấu chấp hành,

11-12

Vẽ bản vẽ hộp tốc độ,

13-14

Viết báo cáo

15

Nộp, bảo vệ

Nhóm 3

12


Đồ án thiết kế cơ khí

GVHD: Nguyễn Thị Thúy Nga

BẢNG SỐ LIỆU

PHƢƠNG ÁN

1

2

3

4

5

6

7

8

F, N

200

300

400

500

600

700

800

900

n,htk/ph ( min)

10

10

10

10

10

10

10

10

S(mm)

200

300

350

400

200

300

350

400

L,năm

8

9

10

9

8

8

7

8

PHƢƠNG ÁN

9

10

11

12

13

14

15

16

F, N

200

300

400

500

600

700

800

900

n,htk/ph(min)

15

15

15

15

15

15

15

15

S(mm)

200

300

350

400

200

300

350

400

L, năm

8

9

10

9

8

8

7

8

Hệ số cấp tốc độ υ= 2
Tài liệu tham khảo :
1. Tính tốn thiết kế hệ thống dẫn động cơ khí T1,T2 – Trịnh Chất
2. Cơ sở thiết kế chi tiết máy- Nguyễn Hữu Lộc
3. Thiết kế máy cắt kim loại- Nguyễn Ngọc Cẩn

4. Cơ học máy- Lại Khắc Liễm
5. Nguyên Lý máy- Bùi Xuân Liêm

Nhóm 3

13


Đồ án thiết kế cơ khí

GVHD: Nguyễn Thị Thúy Nga
Chƣơng I:

TÌM HIỂU HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ CĨ TỐC ĐỘ THAY ĐỔI
ĐỀ XUẤT SƠ ĐỒ NGUYÊN LÍ TRUYỀN ĐỘNG
1.1 Động cơ điện.
1.1.1 Động cơ điện một chiều.

- ( Kích từ mắc song song, nối tiếp hoặc hỗn hợp) và hệ thống động cơ - máy phát ( dùng dòng
điện kích từ điều chỉnh) cho phép thay đổi trị số moment và vân tốc góc trong một phạm vi rộng (
3 : 1 đến 4 : 1 đối với động cơ điện một chiều và 100 : 1 đối với động cơ - máy phát), đảm bảo
động cơ êm, hãm và đảo chiều dễ dàng, do đó thường được dùng rộng rãi trong các thiết bị vẫn
chuyển bằng điện, thang máy , máy trục,…
- Nhược điểm của động cơ điện một chiều là giá thành cao, riêng loại động cơ điện một chiều lại
khó kiếm và phải tăng thêm vốn đầu tư để đặt các thiết bị chỉnh lưu.
1.1.2 Động cơ điện xoay chiều.

Bao gồm 2 loại: một pha và ba pha.
* Một pha:
Động cơ một pha có cơng suất tương đối nhỏ, có thể mắc vào mạng điện chiếu sáng, do vậy dùng

thuận tiện cho các dụng cụ gia đình, nhưng hiêu suất thấp.
* Ba pha:
Trong cơng nghiệp sử dụng rộng rãi động cơ ba pha. Chúng gồm hai loại: đồng bộ và không đồng
bộ.
- Động cơ ba pha đồng bộ có vận tốc góc khơng đổi, phụ thuộc vào trị số của tải trọng và thực tế
không điều chỉnh được.
So với động cơ ba pha không đồng bộ, đọng cơ ba pha đồng bộ có ưu điểm hiệu suất và cosυ cao,
hệ số quá tải lớn, nhưng có nhược điểm: thiết bị tương đối phức tạp, giá thành cao vì phải có thiết
bị phụ để khởi động động cơ. Vì vậy động cơ ba pha đồng bộ được sử dụng trong những trường
hợp hiệu suất động cơ và trị số cosυ có vai trị quyết định cũng như khi đảm bảo chặt chẽ trị số
không đổi của vận tốc góc.
- Động cơ ba pha khơng địng bộ có hai kiểu: rôto giây quấn và rôto ngắn mạch.
+ Động cơ ba pha không đồng bộ rôto dây quấn cho phép điều chirnnh vận tốc trong phạm vi nhỏ
( khoảng 5%), có dịng điện mở máy nhỏ nhưng hệ số cơng suất cosυ thấp, giá thành cao, kích
thước lớn và vận hành phức tạp, dùng thích hợp khi cần điều chỉnh trỏng một phạm vi hẹp để tìm
ra vận tốc thích hợp của dây chuyền cơng nghệ và được lắp đặt.
+ Động cơ ba pha không đồng bộ rôto ngắn mạch có ưu điểm: kết cấu đơn giản, giá thành tương
đối hạ, dễ bảo quản, làm việc tin cậy, có thể mắc trực tiếp vào lưới điện ba pha không cần biến đổi
dịng điện. Nhược điểm đó là: hiệu suất và hệ số công suất thấp (so với động cơ ba pha đồng bộ),
Nhóm 3

14


Đồ án thiết kế cơ khí

GVHD: Nguyễn Thị Thúy Nga

khơng điều chỉnh được vận tốc( so với động cơ một chiều và động cơ ba pha không đồng bộ rôto
dây quấn).

Nhờ có nhiều ưu điểm cơ bản, động cơ xoay chiều ba pha không đồng bộ rôto ngắn mạch
được sử dụng rất phổ biến trong các nghành công nghiệp. Để dẫn động các thiết bị vận chuyển,
băng tải, xích tải, thùng trộn,…
Kết luận: nên sử dụng động cơ xoay chiều ba pha không đồng bộ rôto ngắn mạch để làm
nguồn đầu vào.
1.2 Ƣu nhƣợc điểm của bộ truyền ngoài.
1.2.1 Bộ truyền đai:

*Ưu điểm:
- Bộ truyền đai có kềt cấu đơn giản, dễ chế tạo, giá thành thấp.
- Nhờ vào độ dẻo của đai nên bộ truyền làm việc êm, không gây ồn và có thể truyền động với vận
tốc lớn
- Do có sự trượt giữa dây đai và bánh đai nên khi quá tải đột ngột cũng không gây ra hư hỏng cho
các chi tiết của bộ truyền
- Truyền động đai dùng để truyền động giữa các trục xa nhau và giữa các trục được bố trí thích
hợp trong khơng gian
*Nhược điểm:
- Kích thước bộ tuyền đai lớn so với các bộ truyền khác: xích, bánh răng.
- Tỉ số truyền thay đổi do hiện tượng trượt trơn giữa đai và bánh đai (ngoại trừ đai răng)
- Do phải có lực căng đai ban đầu nên tạo áp lực phụ lên trục và gối đỡ
- Tuổi thọ của bộ truyền tương đối thấp, đặc biết là khi làm việc với vận tốc cao
- Dây đai dễ bị nhiễm điện và không chịu được mơi trường có dầu mỡ
*Phạm vi sử dụng của bộ truyền đai:
- Bộ truyền đai được dùng nhiều trong các máy đơn giả Khi cần truyền chuyển động giữa các trục
xa nhau. Kết hợp dùng làm cơ cấu an toàn để bảo vệ động cơ.
- Bộ truyền đai thường dùng truyền tải trọng từ nhỏ đến trung bình. Tải trọng cực đại có thể đến
50 kW.
- Bộ truyền có thể làm việc với vân tốc nhỏ, đến trung bình. Vận tốc thường dùng khơng nên q
20 m/s, vận tốc lớn nhất có thể dùng là 30 m/s.
- Tỷ số truyền thường dùng từ 1 đến 3 cho đai dẹt, từ 2 đến 6 cho đai thang.Tỷ số truyền tối đa

cho một bộ truyền đai dẹt không nên quá 5, cho bộ truyền đai thang khơng nên q 10
Nhóm 3

15


Đồ án thiết kế cơ khí

GVHD: Nguyễn Thị Thúy Nga

- Hiệu suất trung bình trong khoảng 0,92 đến 0,97.
1.2.2 Bộ truyền xích

*Ưu điểm:
- Truyền động giữa hai trục tương đối xa (Amax < 8 m)
- Khn khổ kích thước nhỏ gọn
- Khơng có hiện tượng trượt (trượt đàn hồi, trượt trơn) như truyền động đai
- So với truyền động đai, khả năng tải và hiệu suất của truyền động xích cao hơn
- Lực tác dụng lên trục và ổ nhỏ hơn truyền động đai vì khơng cần căng xích với lực căng ban đầu
- Có thể cùng lúc truyền động đến nhiều trục bị dẫn
*Nhược điểm:
- Nhanh mòn bản lề và răng đĩa khi bôi trơn không tốt và môi trường làm việc nhiều bụi
- Con lăn có thể bị rỗ hoặc vỡ, các má xích có thể bị đứt vì mỏi
- Do có sự va đập khi vào khớp nên gây tiếng ồn khi làm việc, vì vậy khơng thích hợp với vận tốc
cao
- Địi hỏi chế tạo, lắp ráp và chăm sóc phức tạp hơn truyền động đai
- Vận tốc và tỉ số truyền tức thời không ổn định
*Phạm vi sử dụng của bộ truyền xích:
- Bộ truyền xích được dùng nhiều trong các máy nơng nghiệp, máy vận chuyển, và trong tay máy.
- Khi cần truyền chuyển động giữa các trục xa nhau, hoặc truyền chuyển động từ một trục đến

nhiều trục.
- Bộ truyền xích thường dùng truyền tải trọng từ nhỏ đến trung bình. Tải trọng cực đại có thể đến
100 kW.
- Bộ truyền có thể làm việc với vận tốc nhỏ, đến trung bình. Vận tốc thường dùng không nên quá
6 m/s. Vận tốc lớn nhất có thể dùng 25 m/s, khi tỷ số truyền nhỏ hơn 3.
- Tỷ số truyền thường dùng từ 1 đến 7. Tỷ số truyền tối đa không nên quá 15.
- Hiệu suất trung bình trong khoảng 0,96 đến 0,98 .
1.2.3 Bộ truyền bánh răng:

* Ưu điểm:
- Bộ truyền bánh răng có kích thước nhỏ gọn hơn các bộ truyền khác
- Bộ truyền bánh răng có khả năng tải cao hơn so với các bộ truyền khác, khi có cùng kích thước
- Tỷ số truyền khơng thay đổi, số vịng quay n2 ổn định.
Nhóm 3

16


Đồ án thiết kế cơ khí

GVHD: Nguyễn Thị Thúy Nga

- Hiệu suất truyền động cao hơn các bộ truyền khác
- Làm việc chắc chắn, tin cậy có tuổi bền cao.
* Nhược điểm:
- Bộ truyền bánh răng yêu cầu gia công chính xác cao, cần phải có dao chun dùng vì vậy giá
thành tương đối đắt
- Bộ truyền làm việc có nhiều tiếng ồn, nhất là khi vận tốc làm việc cao.
- Khi sử dụng cần phải chắm sóc, bơi trơn đầy đủ.
- Trong quá trình làm việc răng của bánh răng có thể bị hỏng ở mặt răng như tróc rỗ, mịn, dính

hoặc hỏng ở chân răng như gẫy
- Răng có thể bị biến dạng dư, gẫy giịn lớp bề mặt, hoặc phá hỏng tĩnh ở chân răng do quá tải
*Phạm vi sử dụng của bộ truyền bánh răng:
- Bộ truyền bánh răng được dùng nhiều nhất so với các bộ truyền khác ,nó được dùng trong tất cả
các loại máy, trong mọi ngành kinh tế.
- Bộ truyền bánh răng có thể truyền tải trọng từ rất nhỏ đến rất lớn. Tải trọng cực đại có thể đến
300 kW.
- Bộ truyền có thể làm việc với vận tốc từ rất nhỏ, đến rất lớn. Vận tốc lớn nhất có thể đến 200
m/s.
- Tỷ số truyền thường dùng từ 1 đến 7. Tỷ số truyền tối đa cho một bộ truyền thơng dụng khơng
nên q 12.
- Hiệu suất trung bình trong khoảng 0,97 đến 0,99.
Kết luận: nên chọn đai để làm bộ truyền ngồi. Vì kết cấu đơn giản, dễ chế tạo, làm việc êm,
có khả năng phịng q tải và có thể truyền động với vận tốc lớn. Nên chọn đai làm bộ truyền
ngồi là hợp lí.
1.3 Hộp tốc độ:
Hệ thống dẫn động cơ khí có tốc độ thay đổi là thiết bị dùng để thay đổi tốc độ các vòng quay,
đây là thiết bị trung gian giữa động cơ điện và bộ phận công tác với chức năng điều chỉnh tốc độ
của động cơ điện sao cho phù hợp với yêu cầu.
Cấu tạo: Bên trong hộp tốc độ có cấu tạo gồm các bánh răng ăn khớp với nhau theo tỷ số truyền
nhất định. Khi có nguồn điện cấp vào thiết bị này tạo nên số vòng quay phù hợp với yêu cầu của
người sủ dụng.
*Ưu điểm :
- Loại hộp tốc độ này cấu tạo đơn giản dễ sử dụng , dễ sửa chữa và bảo dưỡng, lại giải nhiệt tốt
nên có hiệu suất cao
Nhóm 3

17

Đồ án thiết kế cơ khí

GVHD: Nguyễn Thị Thúy Nga

- Một hộp số bánh răng có thể giúp kết hợp quán tính kết quả là hệ thống đáp ứng nhanh hơn. Các
ứng dụng dừng và khởi động nhanh được hưởng lợi nhiều nhất từ động cơ và lực quán tính tải.
- Sử dụng bánh răng để nhân mô men xoắn, giảm tốc độ, và quán tính cũng giúp cắt
giảm chi phí hệ thống bằng cách cho phép động cơ nhỏ hơn.
*Nhược điểm:
Hộp tốc độ này có hiệu suất cao nhưng cấu tạo không đẹp mắt, khá to và chiếm diện tích lớn.
1.4 Ƣu nhƣợc điểm cơ cấu chấp hành:
* Ưu điểm:
- Tiếp xúc theo mặt nên vững chắc, chịu bền mỏi tốt, và có khả năng truyền lực lớn.
- Cấu tạo khớp đơn giản, công nghệ chế tạo các loại khớp thấp tương đối hoàn thiện nên dễ đảm
bảo việc chế tạo và lắp ráp chính xác.
-Khơng cần các biện pháp bảo tồn như ở khớp cao.
- kích thước động trong các khâu có thể dễ dàng thay đổi bằng cách thay đổi khoảng cách giữa
tâm các bản lề. Điều này khơng thể thực hiện đối với cơ cấu có khớp cao.
* Nhược điểm:
- Việc thiết kế các cơ cấu này theo những điều kiện cho trước rất khó -> khó thực hiện chính xác
bất kỳ qui luật chuyển động nào cho trước.
* Phạm vi ứng dụng:
- Thường được dùng trong các máy công nghiệp, các loại máy biến đổi chuyển động quay thành
chuyển động tịnh tiến.

Hình 1.1 Cơ cấu sin

Nhóm 3

18

Đồ án thiết kế cơ khí

GVHD: Nguyễn Thị Thúy Nga

Hình 1. 2 Sơ đồ hệ thống

Nhóm 3

19


Đồ án thiết kế cơ khí

GVHD: Nguyễn Thị Thúy Nga
Chƣơng II:
TÍNH TỐN CƠ CẤU CHẤP HÀNH
Các ký hiệu

Ký hiệu
P
n
η
T
u

Đơn vị
kW
vg/ph

N.mm

Hệ số
Cơng suất
Số vịng quay
Hiệu suất
Moment xoắn
Tỷ số truyền

2.1 Tính vận tốc, gia tốc và áp lực tại con trƣợt B (khâu 3)
Lực cản kỹ thuật tác dụng lên con trượt , F(N) : 400
Số hành trình kép của con trươt, n(hành trình kép/phút) :10
Hành trình làm việc của con trượt s(mm) : 350

Hình 2. 1 Cơ cấu sin
2.1.1 Tính vận tốc:

Ta có: hành trình làm việc của con trượt là 350 mm nên ta chọn khâu dẫu AB có chiều dài là lAB = 175
mm.
Ta có số hành trình kép của con trượt n4 = 80 vòng/phút
Suy ra:

=

= 8.377 rad/s

Vận tốc tại điểm B: v B  ωAB × AB  8.377 × 0.175  1.466 m/s
Ta có:



 
vB  vC  vCB

Nhóm 3

20


Đồ án thiết kế cơ khí

GVHD: Nguyễn Thị Thúy Nga

Hình 2.2 Họa đồ vận tốc
Theo họa đồ vận tốc ta có:
vC = vB × cos45° = 1.466 × cos45° = 1.036 (m/s)
Chiều vC đúng như hình minh họa.
2.1.2 Tính gia tốc:

Gia tốc tại B
aB = AB ×

= 0.175 × 8.377 = 12.28 (m/s)

Ta có : ⃗⃗⃗⃗ = ⃗⃗⃗⃗ + ⃗⃗⃗⃗⃗⃗

Hình 2.3 Họa đồ gia tốc
Theo họa đồ gia tốc ta có:
aC = aB × cos 45o = 12.26 × cos 45o =8.68 (m/s)
(Chiều aC đúng như hình minh họa)
Nhóm 3

21


Đồ án thiết kế cơ khí

GVHD: Nguyễn Thị Thúy Nga

2.2 Xác định momen cân bằng
Ứng dụng phần mềm Solidworks để mơ phỏng và nghiên cứu nhóm đã chọn các thơng số hình học cho
cơ cấu chấp hành như sau:

Hình 2.4 Khối lượng cơ cấu
Vật liệu để chế tạo thanh trượt là thép hợp kim đúc.
Dựa vào phần mềm Solidworks ta có khối lượng của thanh trượt là m3 = 1540.35(Gr)
Vì khối lượng m2 rất nhỏ so với m3 nên ta khơng xét pqt2
- Tách nhóm tĩnh định.

Hình 2.5 Các nhóm cơ cấu
- Tách các khâu trong nhóm tĩnh định.
Nhóm 3

22


Đồ án thiết kế cơ khí

GVHD: Nguyễn Thị Thúy Nga

2.2.1 Áp lực tại khâu 3:

Hình 2.6 Phản lực khâu 3
+ Theo phương y:
R03 – P3 = 0
=> R03 = P3 = m3 × g = 1.54 × 9.81 = 15.1 (N)
+ Theo phương x:
- R23 + Pqt – FC = 0
=> R23 = Pqt – FC = m×a - FC = 1.54 × 8.68 – 400 = -386.63 (N)
=> R32 = 386.63 (N)
2.2.2 Áp lực tại khâu 2:

Hình 2.7 Phản lực khâu 2
Để đảm bảo cân bằng tĩnh cho khâu 2 thì R12 phải có phương nằm ngang và ngược chiều R32
=> R32 = -R12. Mà R32 = 386.63 (N) => R12 = -386.63 (N)
Chiều R23, R32 như hình vẽ.
Vậy => R21 = 386.63 (N)
2.2.3 Áp lực khâu dẫn và momen cân bằng

Ta có m1 = 798.44 (gr): khối lượng của thanh AB, vật liệu là thép hợp kim đúc (Ứng dụng phần mềm
solidwork).
Nhóm 3

23


Đồ án thiết kế cơ khí

GVHD: Nguyễn Thị Thúy Nga

Hình 2.8 Phản lực khâu dẫn

=

×

= 0.789 ×

=

×

= 3.463 (N)

Ta có: cos 45o =

= cos 45o ×

=>
=>

= 3.463 × cos 45 =2.449 (N)

= 2.449 (N)

ƩMA = 0 <=> -R21×h – P1 × k –Tcb -

×k -

× =0

+ h: chiều dài cánh tay địn R21

Sin450 =

=> h = Sin450 ×

= Sin450 × 0.175 = 0.124 (m)

+ k: chiều dài cánh tay đòn P1
Cos450 =

⁄

=> k = Cos450 ×

= Cos450 ×

= 0.062 (m)

<=> -386.63×0.124 – m1×9.81× 0.062 - Tcb – 2.449 × 0.062 – 2.449×

=0

=> Tcb = -48.731 (kN.m) Chiều ngược hình vẽ.
Nhóm 3

24


Đồ án thiết kế cơ khí

GVHD: Nguyễn Thị Thúy Nga

2.3 Xác định đƣờng kính chốt A

Hình 2.9 Phản lục khâu dẫn sau khi tính tốn
Phương trình cân bằng lực : RAx + RAy + P1 + R21 = 0
+ Chiếu theo phương x:
RAx = - R21 = - 386.63 (N)
+ Chiếu theo phương y:
RAy = P1 = 0.798 × 9.81 × 0.062 = 485.36 (N)
=√

=> RA = √

=

Ta có:

+

⁄

= 620.529 (N)

[ ]

= 482.589 (N/mm2) : Giới hạn chảy của thép hợp kim đúc (Ứng dụng phần mềm solidwork).

+ s = 2÷3: Hệ số an tồn. Chọn 3
<=>

<=>

=> dA
Nhóm 3

⁄

⁄

2.216 (mm).
25