Đồ án môn học Chi Tiết Máy THIẾT KẾ HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG XÍCH TẢI

LỜI NÓI ĐẦU
Đất nước ta đang trên đà phát triển, do đó khoa học kĩ thuật đóng một vai trị
quan trọng trong cơng cuộc cơng nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước. Việc áp dụng
khoa học kĩ thuật chính là làm tăng năng suất lao động, thay thế sức lao động của
người lao động một cách có hiệu quả nhất, bảo đảm an tồn cho người lao động
trong q trình làm việc. Để tạo nền tảng tốt cho bước phát triển trong tương lai,
chúng ta cần đầu tư, nghiên cứu, giáo dục, phát triển khoa học kĩ thuật một cách
nghiêm túc ngay từ trong các trường đại học.
Đồ án môn học Chi Tiết Máy là một môn học giúp sinh viên ngành Chế Tạo
Máy có bước đi chập chững, làm quen với công việc thiết kế mà mỗi người kĩ sư cơ
khí sẽ gắn cuộc đời mình vào đó. Học tốt môn học này sẽ giúp cho sinh viên mường
tượng ra được cơng việc tương lai, qua đó có cách nhìn đúng đắn hơn về con đường
học tập đồng thời tăng thêm lòng nhiệt huyết, yêu nghề cho mỗi sinh viên. Khơng
những thế q trình thực hiện đồ án sẽ là thử thách thực sự đối với những kĩ năng
mà sinh viên đã được học từ những năm trước như vẽ cơ khí, kĩ năng sử dụng phần
mềm: Autocad, Autocad Mechanical, Autodesk Inventor… cùng với những kiến
thức trong những môn học nền tảng: Nguyên lí máy, Chi tiết máy, Dung sai và Kĩ
thuật đo…
Trong quá trình thực hiện đồ án, chúng em nhận được sự chỉ dẫn rất tận tình của
thầy Nguyễn Đức Nam cùng các quý thầy cô khác trong Khoa. Sự giúp đỡ của các
thầy cô là nguồn động lực lớn lao cỗ vũ tinh thần cho chúng em trên con đường học
tập, rèn luyện đầy gian lao vất vả.
Do đây là bản thiết kế kĩ thuật đầu tiên mà chúng em thực hiện nên chắc chắn sẽ
mắc phải những thiếu xót, sai lầm. Em rất mong nhận được sự góp ý chân thành từ
phía các thầy cơ. Em xin chân thành cảm ơn.


THIẾT KẾ HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG XÍCH TẢI
Đề 1 phương án 8

Hệ thống dẫn động gồm:

1. Động cơ điện 2. Bộ truyền đai
tải.

3. Hộp giảm tốc 4. Khớp nối 5. Xích

Số liệu thiết kế:
 Lực vịng trên xích tải, F = 4200(N)
 Vận tốc xích tải, v = 1,15(m/s)
 Số răng đĩa xích tải dẫn, z = 13(răng)
 Bước xích tải, p = 110(mm)
 Thời gian phục vụ: L = 6(năm)
 Hệ thống quay một chiều, làm việc 2 ca, tải va đập nhẹ.
( 1 năm làm việc 300 ngày, 1 ca làm việc 8 giờ)
 Chế độ tải:

Mục lục



Trường ĐH Cơng Nghiệp TP HCM
Khoa Cơ Khí

Đồ án Chi Tiết Máy

Phần 1 :

TÌM HIỂU HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG XÍCH
TẢI
1.1 Xích tải là một loại của bộ truyền xích, nó được sử dụng rất rộng rãi trong
cuộc sống và trong sản xuất với hiệu suất cao, không xảy ra hiện tượng

trượt, khả năng tải cao, có thể chịu được quá tải khi làm việc. Chính vì thế
nó được ưa chuộng trong các băng chuyền trong sản xuất. Dưới đây là hình
ảnh về ứng dụng xich tải trong sản xuất.
1.2 Hình ảnh minh họa:

GVHD: Nguyễn Đức Nam

4

Nhóm 7


Trường ĐH Cơng Nghiệp TP HCM
Khoa Cơ Khí

GVHD: Nguyễn Đức Nam

Đồ án Chi Tiết Máy

5

Nhóm 7


Trường ĐH Cơng Nghiệp TP HCM
Khoa Cơ Khí

Đồ án Chi Tiết Máy

Phần 2:

TÍNH TỐN CHỌN ĐỘNG CƠ, PHÂN PHỐI TỈ
SỐ TRUYỀN
Tính tốn chọn động cơ điện :

2.1.

Chọn động cơ điện xoay chiều: chọn loại động cơ ba pha không đồng bộ rơ to
ngắn mạch có kết cấu đơn giản ,dễ bảo quản ,giá thành thấp, làm việc tin cậy , có
thể mắc trực tiếp vào lưới điện ba pha khơng cần biến đổi dịng điện.
2.1.1. Cơng suất tính tốn trên trục máy cơng tác (

Cơng suất cực đại trên xích tải:

Do đó:

2.1.2.

Xác định hiệu suất truyền động:

Trong đó:
- Hiệu suất truyền động của bộ truyền bánh răng trụ:
- Hiệu suất truyền động của cặp ổ lăn: 0,99
- Hiệu suất truyền động của bộ truyền đai:
- Hiệu suất khớp nối :
(Theo bảng 2.3/ tr19, [1])
Thay các thông số ta được:
2.1.3.

Công suất cần thiết trên trục động cơ

GVHD: Nguyễn Đức Nam

6

Nhóm 7


Trường ĐH Cơng Nghiệp TP HCM
Khoa Cơ Khí

Đồ án Chi Tiết Máy

2.1.4. Xác định số vòng quay sơ bộ

* Số vịng quay của trục máy cơng tác (đĩa xích tải):

* Tỉ số truyền toàn bộ của hệ thống dẫn động

Theo bảng 2.4/ Tr 21, [1]
 Chọn tỉ số truyền sơ bộ của hộp giảm tốc bánh răng trụ hai cấp:
 Chọn tỉ số truyền sơ bộ của bộ truyền đai thang:
Chọn ;
Khi đó, số vịng quay sơ bộ của động cơ dược tính theo cơng thức:
= 48,25.18.3 = 2605,5 (vg/ph)
Từ số liệu tính tốn trên ta chọn loại động cơ 4A, mang hiệu 4A100L2Y3, có các
thơng số kỹ thuật sau (tra theo bảng P1.3/ Tr 236, [1])

Kiểu động cơ
4A100L2Y3

2.2.

Công
suất (kw)
5,5

Vận tốc
quay
(Vg/ph)
2880

%
87,5%

0,91

2,2

2

PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN
2.2.1. Tỉ số truyền của hệ thống dẫn động :

Tỉ số truyền chung của hệ thống:

Trong đó:
GVHD: Nguyễn Đức Nam

7

Nhóm 7


Trường ĐH Cơng Nghiệp TP HCM
Khoa Cơ Khí

Đồ án Chi Tiết Máy

- tỉ số truyền của bộ truyền đai thang : = ( 3 ÷ 5)
- lần lượt là tỉ số truyền cấp nhanh và cấp chậm.
- Tỉ số truyền của hộp giảm tốc bánh răng trụ:
Mà , chọn
Theo bảng 3./tr 43,[1],Ta có: (cấp nhanh)
(cấp chậm)
Do đó:
2.2.2. Xác định cơng suất, mơmen va số vịng quay trên các trục

* Tính tốn cơng suất trên các trục
- Cơng suất danh nghĩa trên trục IV( trục công tác ):
- Công suất danh nghĩa trên trục III:
- Công suất danh nghĩa trên trục II:
- Công suất danh nghĩa trên trục I:
-Công suất danh nghĩa trên trục động cơ:
* Tính tốn số vịng quay của các trục :
GVHD: Nguyễn Đức Nam

8

Nhóm 7

Trường ĐH Cơng Nghiệp TP HCM
Khoa Cơ Khí

Đồ án Chi Tiết Máy

- Trục động cơ:
- Trục I:
- Trục II:
- Trục III:
- Trục IV(cơng tác):
* Tính tốn mơmen xoắn trên các trục
- Trục động cơ:

-Trục I:
- TrụcII:
- Trục III:
-Trục IV(công tác):
ảng đặt tính kỹ thuật hệ thống truyền động :
Trục
Thơng số

Động cơ

I

II

III

IV

Cơng suất
P (kW)

5,45

5,18

5,03

4,88

4,83

Tỷ số truyền
u
Số vịng
quay n
(vg/ph)
Mơ mem
xoắn
T(Nmm)

3,32

2880

GVHD: Nguyễn Đức Nam

5,66

867,5

3,18

153,3

9

1

48,2

48,2

Nhóm 7


Trường ĐH Cơng Nghiệp TP HCM
Khoa Cơ Khí

Đồ án Chi Tiết Máy

Phần 3:

TÍNH TỐN BỘ TRUYỀN ĐAI
Thơng số ban đầu:
Cơng suất bộ truyền, (kW)

5,45

Số vịng quay bánh dẫn (vg/ph)

2880

Mơ mem xoắn (Nmm)
Tỷ số truyền

3.1.

3,32

Chọn loại đai:

Theo hình 4.1/ tr 59, [1], ta chọn loại đai là đai hình thang thường loại A
Thông số cơ bản của đai thang thường A :
Loại đai

Kí

Kích thước tiết diện, mm

hiệu

Diện

Đường

Chiều

tích

kính

dài giới

tiết

bánh

hạn l,

diện A, đai
mm2

mm

nhỏ ,
mm

GVHD: Nguyễn Đức Nam

10

Nhóm 7


Trường ĐH Cơng Nghiệp TP HCM

Khoa Cơ Khí

A

GVHD: Nguyễn Đức Nam

11

Đồ án Chi Tiết Máy

b

h

13

8

11

2,8

81

100-200

5604000

Nhóm 7

Trường ĐH Cơng Nghiệp TP HCM
Khoa Cơ Khí
3.2.

Đồ án Chi Tiết Máy

Tính đường kính bánh đai nhỏ

Theo tiêu chuẩn trang 63, ta chọn

* Xác định vận tốc đai:

⇒ thỏa mãn điều kiện đối với đai thang thường.
* Xác định đường kính bánh đai lớn :
Theo cơng thức (4.1), ta có:

(trong đó , hệ số trượt, ta chọn )
Theo tiêu chuẩn (xem bảng 4.21/tr 63, [1]), ta chọn
* Tính lại tỉ số truyền :

Sai lệch so với giá trị chọn trước 2,72%
3.3.

Khoảng cách trục a:

Trị số a tính được cần thỏa mãn điều kiện sau:

Ta chọn sơ bộ

khi

GVHD: Nguyễn Đức Nam

12

Nhóm 7


Trường ĐH Cơng Nghiệp TP HCM
Khoa Cơ Khí
3.4.

Đồ án Chi Tiết Máy

Chiều dài đai l:

Được xác định theo công thức:

Theo tiêu chuẩn (bảng 4.13/ tr 59, [1]), ta chọn
+ Nghiệm số vịng chạy của đai trong một dây, theo cơng thức (4.15):

⇒ do đó điều kiện được thỏa mãn
+ Tính lại khoảng cách trục a theo chiều dài tiêu chuẩn, :

Trong đó:

(mm)

Giá trị a vẫn thỏa mãn trong khoảng cho phép.

GVHD: Nguyễn Đức Nam

13

Nhóm 7


Trường ĐH Cơng Nghiệp TP HCM
Khoa Cơ Khí
3.5.

Đồ án Chi Tiết Máy

Tính góc ơm trên bánh đai nhỏ:

Theo cơng thức (4.7)

⇒ thỏa mãn điều kiện
3.6.

Xác định số đai:

Số đai z được xác định theo cơng thức:
Trong đó: + – Cơng suất trên bánh chủ động, .
+ Hệ số tải trọng động, theo bảng 4.7/ tr55, [1], ((do cơ cấu phải làm việc 2 ca ).
+ - Công suất cho phép, theo bảng 4.19/ tr62, [1], ta chọn (kW)
+ - Hệ số xét đến ảnh hư ởng của góc ơm ,

+ – Hệ số kể đến ảnh hưởng của chiều dài đai

Với , theo bảng 4.16/61, [1], ta chọn
+ – Hệ kể đến ảnh hưởng của tỉ số truyền,
Theo bảng 4.17/ tr61, [1], với , ta chọn .
+ – Hệ kể đến ảnh hưởng của sự phân bố không đều tải trọng cho các dây đai ,
Với , tra bảng 4.18/ tr61, [1], chọn .
Thay các thơng số vào ta có:

Lấy

GVHD: Nguyễn Đức Nam

14

Nhóm 7


Trường ĐH Cơng Nghiệp TP HCM
Khoa Cơ Khí
3.7.

Đồ án Chi Tiết Máy

Chiều rộng bánh đai:

Tra bảng 4.21/ tr63,[1]
,,
Theo công thức (4.17)/tr 63, [1], ta có:

3.8.

Đường kính ngồi của hai bánh đai:

3.9.

Xác định lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục:

* Lực căng trên một đai được xác định theo cơng thức sau:

Trong đó:
+ Ta có các thơng số đã được tính ở trên:
,,,,
+ – lực căng do lực li tâm sinh ra, nếu định kì điều chỉnh lực căng thì :

(với: khối lượng một mét chiều dài đai, tra bảng 4.22 tr 64, [1])
Thế các thông số vào ta được:
* Lực tác dụng lên trục : Theo công thức (4.21):

Các thông số của bộ truyền đai:
GVHD: Nguyễn Đức Nam

15

Nhóm 7


Trường ĐH Cơng Nghiệp TP HCM
Khoa Cơ Khí
Thơng số
Loại đai
Đường kính bánh đai nhỏ,

Đường kính bánh đai lớn,
Khoảng cách trục, a
Chiều dài đai, l
Góc ơm,
Số đai, z
Chiều rộng bánh đai, B
Đường kính ngồi của bánh nhỏ,
Đường kính ngồi của bánh lớn,

GVHD: Nguyễn Đức Nam

Đồ án Chi Tiết Máy

A
125mm
400mm
571,1mm
2000mm
152,5°
3
50mm
131,6mm
mm

16

Nhóm 7


Trường ĐH Cơng Nghiệp TP HCM

Khoa Cơ Khí

Đồ án Chi Tiết Máy

Phần 4:

THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN TRONG HỘP GIẢM
TỐC
4.1.

Tính Tốn Bộ Truyền Cấp Nhanh :

BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG TRỤ

RĂNG NGHIÊNG
Số liệu ban đầu:
Cơng suất P1 (kw)
Tỷ số truyền
Số vịng quay (vg/ph)
Mơmen xoắn (Nmm)

5,18
5,66
867,5
57024,8

Điều kiện làm việc: • Hệ thống quay một chiều, làm việc 2 ca, tải va đập nhẹ
( 1 năm làm việc 300 ngày, 1 ca làm việc 8 giờ).
• Thời gian phuc vụ: L = 6(năm) ⇒ = 28800 (h)
4.1.1. Chọn vật liệu

+ Hộp giảm tốc công suất nhỏ nên chọn vật liệu nhóm I, có độ rắn HB ≤ 350.
+ Do khơng có u cầu gì đặt biệt, ta thống nhất hóa trong thiết kế chọn vật liệu
2 cấp bánh răng như nhau.
Theo bảng 6.1/ tr 92, [1], ta chọn:
* Bánh nhỏ: Thép 45, tôi cải thiện, độ rắn HB= (192..240)
σb1 = 750 MPa, σch1 = 450 Mpa
Chọn độ rắn bánh nhỏ HB1=235
* Bánh lớn:

Thép 45, tơi cải thiện, độ rắn HB =(192..240)

GVHD: Nguyễn Đức Nam

17

Nhóm 7


Trường ĐH Cơng Nghiệp TP HCM
Khoa Cơ Khí

Đồ án Chi Tiết Máy

σb2 = 750 MPa, σch2 = 450 Mpa
Chọn độ rắn bánh lớn HB2=225
4.1.2. Xác định ứng suất cho phép
4.1.2.1. Ứng suất tiếp xúc cho phép tính theo cơng thức:

(b.1)

Trong đó:
+ σ°Hlim: ứng suất tiếp xúc cho phép ứng với số chu kì cơ sở
+ SH, : hệ số an tồn khi tính về tiếp xúc
+ KHL: hệ số tuổi thọ , xét đến ảnh hưởng của thời gian phục vụ và chế độ tải
trọng của bộ truyền
+ ZR: hệ số xét đến độ nhám của mặt răng làm việc.
+ ZV: hệ số xét đến ảnh hưởng của vận tốc vịng
+ KxH: hệ số xét đến ảnh hưởng của kích thước bánh răng
Trong bước thiết kế, sơ bộ lấy ZR.ZV.KxH = 1: khi đó
( b.2)
Theo bảng 6.2/tr 94, [1], với thép 45, tôi cải thiện, độ rắn HB 180..350 ,
σ°Hlim = 2HB + 70;

SH = 1,1;

với: HB1 = 235; HB2 = 225, suy ra:
σ°Hlim1 = 2 . 235 + 70 = 540 (MPa)
σ°Hlim2 = 2.225 + 70 = 520 (MPa)
+ Hệ số tuổi thọ:
Trong đó:

GVHD: Nguyễn Đức Nam

18

Nhóm 7


Trường ĐH Cơng Nghiệp TP HCM
Khoa Cơ Khí

Đồ án Chi Tiết Máy

 mH,: bậc của đường cong mỏi khi thử về tiếp xúc; mH = 6 khi độ rắn mặt răng
HB ≤ 350;
 NHO – số chu kì thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về tiếp xúc:

NHE – số chu kì thay đổi ứng suất tương đương. Khi bộ truyền chịu tải trọng
thay đổi:

Trong đó: , , lần lượt là mômen xoắn, tổng số giờ làm việc, số vòng quay ở chế
độ i của bánh răng đang xét .
Vì mỗi vịng quay răng chỉ vào khớp một lần nên c =1, với = 28800h

=

Vì nên thay =
nên thay =.
Do đó :

và

Vậy theo cơng thức (1.b) sơ bộ ta tính được :

* Ứng suất tiếp cho phép :

Kiểm tra điều kiện đối với bánh răng trụ răng nghiêng:
GVHD: Nguyễn Đức Nam

19

Nhóm 7


Trường ĐH Cơng Nghiệp TP HCM
Khoa Cơ Khí

Đồ án Chi Tiết Máy

⇒ thỏa mãn điều kiện tiếp xúc.
4.1.2.2

Ứng suất uốn cho phép tính theo cơng thức:
(b.3)

Trong đó:
+ :ứng suất uốn cho phép ứng với số chu kì cơ sở
+ : hệ số an tồn khi tính về uốn
+ : hệ số xét đến ảnh hưởng đặt tải
=1 ,khi đặt tải một phía ( bộ truyền quay một chiều)
+ : hệ số xét đến ảnh hưởng của độ nhám mặt lượn chân răng
+ : hệ số xét đến ảnh hưởng của vật liệu đối với tập trung ứng suất
+: hệ số xét đến kích thước bánh răng ảnh hưởng đến độ bền uốn
+: hệ số tuổi thọ , xét đến ảnh hưởng của thời gian phục vụ và chế độ tải trọng
của bộ truyền.
Trong bước thiết kế, sơ bộ lấy , khi đó:
(b.4)
Theo bảng 6.2/ tr 94, [1], với thép 45, tơi cải thiện, độ rắn HB 180..350, thì
;
Với: HB1 = 235; HB2 = 225, suy ra:

. 235 = 423(MPa)
= 1,8 . 225 = 405 (MPa)

GVHD: Nguyễn Đức Nam

20

Nhóm 7


Trường ĐH Cơng Nghiệp TP HCM
Khoa Cơ Khí

Đồ án Chi Tiết Máy

* Hệ số tuổi thọ:
Trong đó:  mF: bậc của đường cong mỏi khi thử về uốn; mF= 6, khi HB ≤ 350
 NF0- Số chu kỳ thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về uốn:
= 4 .106 đối với tất cả các loại thép.
= = 4 .106 (chu kì)
 NFE – số chu kì thay đổi ứng suất tương đương.
Khi bộ truyền chịu tải trọng thay đổi:

Trong đó: , , lần lượt là mơmen xoắn, số vịng quay, tổng số giờ làm việc ở chế
độ i của bánh răng đang xét .
Vì mỗi vịng quay răng chỉ vào khớp một lần nên c= 1, Với Lh= 28800h

=
Vì nên thay =,
do đó

Tương tự:
Vậy theo cơng thức (b.4) sơ bộ ta tính được :

* Ứng suất quá tải cho phép :(công thức 6.13/ tr 95, [1]) và (công thức 6.14/ tr
96, [1])

GVHD: Nguyễn Đức Nam

21

Nhóm 7


Trường ĐH Cơng Nghiệp TP HCM
Khoa Cơ Khí

Đồ án Chi Tiết Máy

4.1.3 Xác định các thông số cơ bản của bộ truyền:
4.1.3.1
Xác định sơ bộ khoảng cách trục

Theo công thức (6.15a)/ tr 96, [1], ta có:

Trong đó :
+ : hệ số phụ thuộc vào vật liệu của cặp bánh răng và loại răng
theo bảng 6.5 /tr 96 ( ứng với răng nghiêng, vật liệu thép – thép, )
chọn
+: mômen xoắn trên trục bánh chủ động , = 57024,8(Nmm)
+: ứng suất tiếp xúc cho phép , =

+ : tỉ số truyền , = 5,66
+ : hệ số chiều rộng vành răng của bánh răng
Theo bảng 6.6/ tr 97, [1], ta chọn

Theo cơng thức (6.16)/ tr 97, [1] , ta có

+ Xác định hệ số – hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên
chiều rộng vành răng;
Theo bảng (6.7)/tr 98, [1] ta chọn - ứng với sơ đồ 3
Suy ra:

GVHD: Nguyễn Đức Nam

22

Nhóm 7


Trường ĐH Cơng Nghiệp TP HCM
Khoa Cơ Khí

Đồ án Chi Tiết Máy

Chọn
4.1.3.2

Xác định các thơng số ăn khớp

•Xác định mơđun:
Theo công thức (6.17)

Theo bảng 6.8 / tr 99, [1], chọn mơđun pháp m =3
• Tính số răng bánh nhỏ:
Chọn sơ bộ , khi đó

Chọn = 18 răng
• Số răng bánh lớn:
Ta chọn bánh răng lớn: z2 = 102 răng
• Tỷ số truyền thực:
• Góc nghiêng răng theo cơng thức (6.32):

Suy ra
• Chiều rộng vành răng :
Lấy .
• Hệ số trùng khớp dọc :
4.1.4 Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc

GVHD: Nguyễn Đức Nam

23

Nhóm 7


Trường ĐH Cơng Nghiệp TP HCM
Khoa Cơ Khí

Đồ án Chi Tiết Máy

* Ứng suất tiếp xúc xuất hiện trên mặt răng của bộ truyền phải thõa mản điều kiện sau:

(b.5)
Trong đó :
+ – hệ số kể đến cơ tính vật liệu của các bánh răng ăn khớp ,tính theo bảng (6.5)/tr
96, [1] ta có
hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc:
ở đây : * góc nghiêng của răng trên hình trụ cơ sở:
* Với răng nghiêng khơng dịch chỉnh thì

- góc nghiêng prơfin gốc ,theo TCVN1065-71:
Vậy

Do đó:
+ – hệ số kể đến sự trùng khớp của răng ,
Với hệ số trùng khớp ngang, ta xác định theo công thức (6.38b)/tr 105, [1] :

Hệ số trùng khớp của răng:
, khi
+ hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc:

GVHD: Nguyễn Đức Nam

24

Nhóm 7


Trường ĐH Cơng Nghiệp TP HCM
Khoa Cơ Khí

GVHD: Nguyễn Đức Nam

Đồ án Chi Tiết Máy

25

Nhóm 7