Đồ án Thiết kế hệ thống truyền động cơ khí trong ngành cơ khí

 MỤC LỤC 
MỤC LỤC ........................................................................................................... 1 
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU ....................................................................... 4 
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ ............................................................................. 5 
LỜI NÓI ĐẦU .................................................................................................... 6 
CHƢƠNG 1: TÍNH TOÁN HỆ DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ ..................................... 7 
1.1. Chọn động cơ điện ....................................................................................... 7 
1.1.1. Chọn kiểu động cơ .................................................................................... 7 
1.1.2. Xác định công suất động cơ ...................................................................... 7 
1.1.3. Xác định sơ bộ số vòng quay đồng bộ ...................................................... 8 
1.1.4. Chọn động cơ thực tế ................................................................................ 8 
1.1.5. Kiểm tra điều kiện mở máy, điều kiện quá tải cho động cơ ..................... 8 
1.2. Phân phối tỷ số truyền .................................................................................. 9 
1.2.1. Tỷ số truyền của các bộ truyền ngoài hộp giảm tốc ................................. 9 
1.2.2. Tỷ số truyền của bộ truyền trong hộp giảm tốc ........................................ 9 
1.2.3. Tính toán các thông số trên trục ................................................................ 9 
CHƢƠNG 2: THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT TRUYỀN ĐỘNG .......................... 11 
2.1. Thiết kế bộ truyền xích............................................................................... 11 
2.1.1. Chọn loại xích ......................................................................................... 11 
2.1.2. Xác định các thông số của xích và bộ truyền xích .................................. 11 
2.1.3. Kiểm nghiệm xích về độ bền .................................................................. 12 
2.1.4. Xác định các thông số của đĩa xích và lực tác dụng lên trục .................. 12 
2.2. Thiết kế bộ truyền trục vít cấp nhanh ........................................................ 13 
2.2.1. Tính sơ bộ vận tốc trƣợt .......................................................................... 13 
2.2.2. Xác định ứng suất cho phép .................................................................... 14 
2.2.3. Xác định các thông số cơ bản.................................................................. 15 
2.2.4. Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc ................................................................. 16 
2.2.5. Kiểm nghiệm răng bánh vít về độ bền uốn ............................................. 17 
2.2.6. Kiểm nghiêm răng bánh vít về quá tải .................................................... 18 
1| Page 
 2.2.7. Xác định các kích thƣớc hình học của bộ truyền .................................... 18 
2.2.8. Nhiệt truyền động trục vít ....................................................................... 19 
2.3. Thiết kế bộ truyền trục vít cấp chậm .......................................................... 19 
2.3.1. Tính sơ bộ vận tốc trƣợt .......................................................................... 19 
2.3.2. Xác định ứng suất cho phép .................................................................... 20 
2.3.3. Xác định các thông số cơ bản.................................................................. 20 
2.3.4. Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc ................................................................. 21 
2.3.5. Kiểm nghiệm răng bánh vít về độ bền uốn ............................................. 23 
2.3.6. Kiểm nghiêm răng bánh vít về quá tải .................................................... 23 
2.3.7. Xác định các kích thƣớc hình học của bộ truyền .................................... 24 
2.3.8. Nhiệt truyền động trục vít ....................................................................... 24 
2.3.9. Kiểm tra sai số vận tốc ............................................................................ 24 
CHƢƠNG 3: THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT ĐỠ NỐI ......................................... 25 
3.1. Thiết kế trục ............................................................................................... 25 
3.1.1. Các lực tác dụng lên trục ......................................................................... 25 
3.1.2. Tính sơ bộ đƣờng kính trục ..................................................................... 26 
3.1.3. Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực .......................... 26 
3.1.4. Xác định đƣờng kính và chiều dài các đoạn trục .................................... 27 
3.1.5. Kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi ............................................................ 32 
3.1.6. Kiểm nghiệm trục về độ bền tĩnh ............................................................ 36 
3.1.7. Kiểm nghiệm trục về độ cứng ................................................................. 37 
3.2. Tính chọn ổ lăn ........................................................................................... 39 
3.2.1. Tính chọn ổ lăn cho trục 1 ....................................................................... 39 
3.2.2. Chọn ổ cho trục 2 .................................................................................... 41 
3.2.3. Chọn ổ cho trục 3 .................................................................................... 42 
3.3. Tính chọn then ............................................................................................ 44 
3.3.2. Kiểm tra điều kiện bền dập và điều kiện bền cắt .................................... 45 
CHƢƠNG 4: THIẾT KẾ VỎ HỘP, CÁC CHI TIẾT PHỤ VÀ CHỌN CHẾ 
ĐỘ LẮP TRONG HỘP ..................................................................................... 46 
4.1. Thiết kế các kích thƣớc của vỏ hộp ............................................................ 46 
2 | P a g e 
 4.1.1. Chọn bề mặt ghép nắp và thân ................................................................ 46 
4.1.2. Xác định các kích thƣớc cơ bản của vỏ hộp ........................................... 46 
4.1.3. Một số chi tiết phụ ................................................................................... 47 
4.1.4. Chọn các chế độ lắp trong hộp giảm tốc ................................................. 48 
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................. 50 
3 | P a g e 
 DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU 
CHƢƠNG 1: TÍNH TOÁN HỆ DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ ..................................... 7 
Bảng 1.1: Các thông số trên trục ....................................................................... 10 
CHƢƠNG 2: THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT TRUYỀN ĐỘNG .......................... 11 
CHƢƠNG 3: THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT ĐỠ NỐI ......................................... 25 
Bảng 3.1: Chiều rộng ổ lăn ............................................................................... 26 
Bảng 3.2: Giá trị momen cản uốn và cản xoắn ................................................. 35 
Bảng 3.3: Bảng tính hệ số an toàn ..................................................................... 36 
Bảng 3.4: Bảng kiểm tra về độ bền tĩnh ............................................................ 37 
Bảng 3.5: Bảng tính độ cứng xoắn .................................................................... 38 
Bảng 3.6: Bảng giá trị then cho các trục ........................................................... 44 
Bảng 3.7: Bảng kiểm tra điều kiện bền cho then .............................................. 45 
CHƢƠNG 4: THIẾT KẾ VỎ HỘP, CÁC CHI TIẾT PHỤ VÀ CHỌN CHẾ 
ĐỘ LẮP TRONG HỘP ..................................................................................... 46 
Bảng 4.1: Kích thƣớc vỏ hộp ............................................................................ 46 
Bảng 4.2: Thông số bu lông vòng ..................................................................... 48 
Bảng 4.3: Thông số cửa thăm ............................................................................ 48 
Bảng 4.4: Thông số nút thông hơi ..................................................................... 48 
Bảng 4.5: Các kiểu lắp trong hộp giảm tốc ....................................................... 48 
4 | P a g e 
 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ 
CHƢƠNG 1: TÍNH TOÁN HỆ DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ ..................................... 7 
CHƢƠNG 2: THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT TRUYỀN ĐỘNG .......................... 11 
CHƢƠNG 3: THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT ĐỠ NỐI ......................................... 25 
Hình 3.1: Sơ đồ các lực tác dụng lên trục 1 ...................................................... 27 
Hình 3.2: Biểu đồ momen trục 1 ....................................................................... 28 
Hình 3.3: Các lực tác dụng lên trục 2 ................................................................ 29 
Hình 3.4: Biểu đồ momen trục 2 ....................................................................... 30 
Hình 3.5: Các lực tác dụng lên trục 3 ................................................................ 31 
Hình 3.6: Biểu đồ momen trục 3 ....................................................................... 31 
CHƢƠNG 4: THIẾT KẾ VỎ HỘP, CÁC CHI TIẾT PHỤ VÀ CHỌN CHẾ 
ĐỘ LẮP TRONG HỘP ..................................................................................... 46 
5 | P a g e 
 LỜI NÓI ĐẦU 
 Thiết kế và phát triển những hệ thống truyền động là vấn đề cốt lõi trong 
cơ khí. Mặt khác, một nền công nghiệp phát triển không thể thiếu một nền cơ 
khí hiện đại. Vì thế tầm quan trọng của các hệ thống dẫn động cơ khí là rất lớn. 
Hiểu biết lý thuyết và vận dụng nó trong thực tiễn là một yêu cầu cần thiết đối 
với một ngƣời kỹ sƣ. 
 Để nắm vững lý thuyết và chuẩn bị tốt trong viểc trở thành một ngƣời kỹ 
sƣ trong tƣơng lai. Đồ án môn học thiết kế hệ thống truyền động cơ khí trong 
ngành cơ khí là một môn học giúp cho sinh viên ngành cơ khí làm quen với 
những kỹ năng thiết kế, tra cứu và sử dụng tài liệu đƣợc tốt hơn, vận dụng kiến 
thức đã học vào việc thiết kế một hệ thống cụ thể. Ngoài ra môn học này còn 
giúp sinh viên cũng cố kiến thức của các môn học liên quan, vận dụng khả 
năng sáng tạo và phát huy khả năng làm việc theo nhóm. 
 Trong quá trình trình thực hiện đồ án môn học này, chúng em luôn đƣợc 
sự hƣớng dẫn tận tình của thầy Trần Ngọc Hiền và các thầy bộ môn trong 
khoa Cơ Khí. Em xin chân thành cảm ơn các thầy đã giúp đỡ chúng em hoàn 
thành đồ án môn học này. 
 Ngày 20/12/2016 
 Sinh viên thực hiện 
 Nguyễn Văn Dũng 
6 | P a g e 
 CHƢƠNG 1: TÍNH TOÁN HỆ DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ 
1.1. Chọn động cơ điện 
1.1.1. Chọn kiểu động cơ 
 Chọn loại động cơ xoay chiều không đồng bộ ba pha rôto lồng sóc. Loại 
này dùng phổ biến trong các ngành công nghiệp, với hệ dẫn động cơ khí (hệ 
dẫn động băng tải, xích tải, vít tải,... dùng với các hộp giảm tốc). 
1.1.2. Xác định công suất động cơ 
Công suất trên trục động cơ đƣợc xác định theo công thức: 
 Pct = Pt /η 
trong đó: Pct – công suất cần thiết trên trục động cơ, kW 
 Pt – công suất trên trục máy công tác, kW 
 P P F. v /1033 6000.0,1/10 0,6 ( kW ) 
 t lv t
 η – hiệu suât của các bộ phận trong hệ dẫn động 
  .  .  .  ..... 
  1 2 3 4
 trong đó: 
 1,  2 ,  3 ,  4 ,.....: là hiệu suất của các bộ truyền và các cặp ổ 
 trong hệ thống dẫn động. 
 23
 Theo sơ đồ đề bài thì :  ...    
  tv ol x k
 tv : hiệu suất của bộ truyền trục vít: tv = 0,4 
 ol : hiệu suất một cặp ổ lăn: ol = 0,995 
 x : hiệu suất của bộ truyền xích: x = 0,97 
  : hiệu suất của khớp nối:  = 1 
 k k 
 23
  0,4 .0,995 .0,97.1 0,153 
7 | P a g e 
 Pct 0,6 / 0,153 3,92 ( kW ) 
Hệ số xét đến sự thay đổi tải không đều β: 
 2 2 2 2 2
 Tii t T0 t 0 T1 t 1 T 2 t 2 T 3 t 3
   ..... 
 T1 tck T 1 t ck T 1 t ck T 1 t ck T 1 t ck
 4
 8,3.1022 4 2 2
 1,522 . 1 . (0,7) . 0,5 . 0,83
 8 8 8 8 
 Pct 3,92.0,83 3,2536 ( kW ) 
1.1.3. Xác định sơ bộ số vòng quay đồng bộ 
 Số vòng quay của trục máy công tác: 
 60.1033 .v 60.10 .0,1
 n 4,364 ( v / ph )
 lv zt 11.125
 Tỷ số truyền toàn bộ của hệ thống ut 
 ut = uh.ux 
 với: uh – tỷ số truyền của hộp giảm tốc trục vít hai cấp 
 ux – tỷ số truyền của bộ tuyền xích 
 tra bảng 2.4 [1] ta chọn nhƣ sau: uh = 300 ux = 2 
 vậy ut = 600 
Số vòng quay sơ bộ của động cơ: nsb = nlv.ut = 4,364.600 = 2618,4 (vg/ph) 
1.1.4. Chọn động cơ thực tế 
 Tra bảng P1.3 [1] ta chọn động cơ 4A100S2Y3 với các thông số: 
 Công suất: 4,0 kW, 
 Số vòng quay: n = 2880 (vg/ph) 
 Tk / Tdn = 2,0 Tmax / Tdn = 2,2 
1.1.5. Kiểm tra điều kiện mở máy, điều kiện quá tải cho động cơ 
8 | P a g e 
 Kiểm ta điều kiện mở máy và điều kiện quá tải của động cơ vừa chọn: 
 PPdc 4.0 ct 3,2536
 nndc 2880 sb 2618,4
 TT
 mm k 
 TTdn
 thỏa mãn điều kiện mở máy và điều kiện quá tải của động cơ. 
1.2. Phân phối tỷ số truyền 
 Tỷ số truyền chung của toàn bộ hệ thống: 
 ndc 2880
 u 660 
 nlv 4,364
1.2.1. Tỷ số truyền của các bộ truyền ngoài hộp giảm tốc 
 Ký hiệu: uh là tỷ số truyền của hộp giảm tốc 
 ung là tỷ số truyền ngoài hộp giảm tốc 
 Tỷ số truyền của bộ truyền ngoài: uung x 
 Ta chọn uux 2; ng 2 
1.2.2. Tỷ số truyền của bộ truyền trong hộp giảm tốc 
 u uh. u ng 
 u 660
 uh 330 
 ung 2
 u 17,5
 u 330 1 
 h 
 u2 18,86
 với u1: tỷ số truyền cấp nhanh 
 u2: tỷ số truyền cấp chậm 
1.2.3. Tính toán các thông số trên trục 
9 | P a g e 
 Bảng 1.1: Các thông số trên trục 
 Trục 
 Đ/cơ Trục vít 1 Trục vít 2 Trục 3 Công tác 
Thông số 
Công suất (kW) 4 3,98 1,584 0,63 0,6 
Tỷ số truyền (-) 1 17,5 18,86 2 
Số vòng quay (v/ph) 2880 2880 164,57 8,73 4,365 
Momen (Nmm) 13263,9 13197,6 91919,55 689175,26 1312714,78 
 10 | P a g e