ĐẠI HỌC QUỐC GIA
ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP HỒ CHÍ MINH


ĐỒ ÁN HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG
ĐỀ 1- Phương án 5
LỚP L09-HK 211
Giảng viên hướng dẫn: Thầy Phạm Minh Tuấn
Sinh viên thực hiện: Huỳnh Chí Tài- MSSV: 1910504
Phạm Cao Tâm- MSSV:1915029
Thành phố Hồ Chí Minh – 2021


ĐỀ TÀI
Đề số 1: Thiết kế hệ thống dẫn động xe tải trên đường ray trục
Phương án: 5

Hệ thống dẫn động gồm:
1: Động cơ điện

2:Nối trục đàn hồi

4:Bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng

3: Hộp giảm tốc bánh răng trụ 1 cấp

5: Đường ray

6: Bánh xe

Số liệu thiết kế :

Quay 1 chiều làm việc 2 ca (Làm việc 300 ngày / năm, 8 giờ /ca )

Lực cản của đường ray , F (N)
Vận tốc vịng, v (m/s)
Đường kính bánh xe ,D mm
Thời gian phục vụ, L năm


MỤC LỤC
Trang
MỤC LỤC…………………………………………………………………..…….3
LỜI NĨI ĐẦU………………………………………………………………..…..6
Phần 1: XÁC ĐỊNH CƠNG SUẤT ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN
1.1 Chọn động cơ ………………………………………………………………...7

1.2 Phân phối tỷ số truyền………………………………………………………...8
1.3 Bảng thông số kỹ thuật……………………………………………………….9
Phần 2: TÍNH TỐN THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT MÁY……………………...10
2.1. THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG………………………………….10
2.1.1 Cặp bánh răng trụ răng thẳng ( để hở )……………………………..10
2.1.1.1. Chọn vật liệu………………………………………………….…10
2.1.1.2 Xác định ứng suất cho phép :………………………………….…10
2.1.1.3. Xác định các thông số ăn khớp :………………………………..12
2.1.1.4.Kiểm tra răng và độ bền uốn:…………………………………….13
2.1.1.5.Kiểm tra răng và độ bền tiếp xúc:………………………………..13
2.1.1.6.Kiểm tra răng về quá tải :………………………………………...14
2.1.2 Cặp bánh răng trụ thẳng trong hộp giảm tốc 1 cấp ………………...14
2.1.2.1. Chọn vật liệu……………………………………………………..14
2.1.2.2 Xác định ứng suất cho phép :……………………………………..15
2.1.2.3. Xác định các thông số ăn khớp …………………………………16

2.1.2.4.Kiểm tra răng và độ bền uốn:……………………………………..16
2.1.2.5.Kiểm tra răng và độ bền tiếp xúc:………………………………...17
2.1.2.6.Kiểm tra răng về quá tải :………………………………………....17
2.2. THIẾT KẾ TRỤC VÀ CHỌN THEN……………………………………....19
2.2.1 Chọn vật liệu và xác định đường kính sơ bộ của trục………………20
2.2.2.Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực…………….20
2.2.3 Phân tích lực trên bộ truyền …………………………………….….21
2.2.4.Chọn và kiểm nghiệm then:………………………………………...25
2.2.5. Kiểm nghiệm độ bền trục:……………………………………….…27
3


2.3 TÍNH CHỌN Ổ LĂN: …………………………………………………. ..30
2.3.1 Trục I………………………………………………………………..30
2.3.2 Trục II:……………………………………………………………...32
2.4 TÍNH TỐN NỐI TRỤC ………………………………………………..33
Phần 3 : CHỌN THÂN MÁY, BULONG, CÁC CHI TIẾT PHỤ, DUNG SAI VÀ
LẮP GHÉP
1. CHỌN THÂN
MÁY……………………………………………………..34
2. CÁC CHI TIẾT LIÊN QUAN ĐẾN KẾT CẨU VỎ HỘP:
……………..36
3. CÁC CHI TIẾT PHỤ
KHÁC…………………………………………….39
4. BẢNG TỔNG KẾT
BULONG………………………………………….41
5. DUNG SAI VÀ LẮP
GHÉP…………………………………………….41



4


LỜI NÓI ĐẦU
Đất nước ta đang trên đà phát triển do đó khoa học kĩ thuật đóng một vai
trị hết sức quan trọng đối với đời sống con người. Việc áp dụng khoa học kĩ thuật
chính là làm tăng năng suất lao động đồng thời nó cũng góp phần khơng nhỏ
trong việc thay thế sức lao động của người lao động một cách có hiệu quả nhất,
bảo đảm an tồn cho họ trong quá trình làm việc. Các hệ thống cơ khí chính là sự
thay thế tuyết vời cho sức người trong việc tự động hóa sản xuất và tăng năng
suất lao động. Kết hợp với việc điều khiển chúng, ta sẽ góp phần vào cơng cuộc
tự động hóa hiện đại hóa mà đất nước Việt Nam đang thực hiện.
Hệ thống dẫn động xe tải trên đường ray cầu trục là hệ thống di chuyển vật
nặng hoặc cồng kềnh phía trên nhà xưởng thay vì di chuyển theo lối đi trên sàn
nhà là thiết bị có khả năng nâng lên, hạ xuống và di chuyển vật nặng từ nơi này
sang nơi khác. Hệ thống được sử dụng phổ biến để di chuyển nguyên vật liệu
phục vụ sản xuất, lưu kho hàng hóa, bốc xếp hàng hóa trong nhà xưởng, phục vụ
kho bãi ngoài trời, phục vụ tại các ga tàu hoặc bến cảng.

5


Hệ thống dẫn động xe tải trên đường ray cầu trục là một mơn học giúp cho
sinh viên có những kiến thức cơ bản về việc thiết kế các hệ thống truyền động cơ
khí, để từ đó có cách nhìn về hệ thống sản xuất, về việc điều khiển các hệ thống
tự động trong các nhà máy, xí nghiệp hay phân xưởng.
Trong phạm vi đồ án, các kiến thức từ các môn cơ sở như Nguyên Lý Máy, Cơ lý
thuyết, Vẽ kỹ thuật…được áp dụng giúp sinh viên có cái nhìn tổng quan về một
hệ thống dẫn động cơ khí. Từ đây, cộng với những kiến thức chuyên ngành, em sẽ
tiếp cận được với các hệ thống thức tế, có được cái nhìn tổng quan hơn để chuẩn

bị cho đồ án tiếp theo và luận văn tốt nghiệp.

6


Phần 1: XÁC ĐỊNH CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ
TRUYỀN
1.1 Chọn động cơ :
1.1.1 Chọn hiệu suất của động cơ
Hiệu suấtηtruyền=η độngηηcủaη3hệ thống:

Với

br1 br2 nt ol

=0,97.0.94.0,98.0.9953 =0,8802

η br1= 0,97 : là hiệu suất của bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng của hộp giảm tốcη 1 cấp ( được che kín)
:

ηbr2= 0,94 : là hiệu suất của bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng (để hở)

ηnt = 0,98 : là hiệu suất của nối trục đàn hồi
ol

= 0,995: là hiệu suất của ổ lăn

1.1.2 Tính cơng suất cần thiết của động cơ
Công suất của bộ phận công tác là bánh xe:


Suy ra công suất cần thiết của động cơ là

1.1.3 Xác định số vòng quay sơ bộ của động cơ :
Số vịng quay trên trục cơng tác:
nct=
Chọn tỷ số truyền sơ của
usb =uhgt.ubr.unt = 6.4.1 = 24
Với uhgt = 6 : tỷ số truyền của hôp giảm tốc
ubr= 4 : tỷ số truyền của bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng
unt = 1 : tỷ số truyền của nối trục
Dựa vào bảng 3.2 sách giáo trình cho tiết máy của thầy Nguyễn Hữu Lộc
trang 95, ta chọn được uhgt = 6, ubr= 4, unt = 1
7


Số vòng quay sơ bộ của động cơ là :
nsb= usb.nct = 59,68. 24= 1432,32 (vòng/phút)
1.1.4 Chọn động cơ điện
Chọn động cơ điện thỏa mãn :
Pđc ≥ P với P = 3,41 Kw
nđc

nsb với nsb =1432

chọn được động cơ SGA 112M có cơng suất là 4KW và số vịng quay của

-Ta
động cơ là 1440 vòng/ phút theo phụ lục 15.2 trong sách bài tập Chi tiết máy của
≈


thầy Nguyễn Hữu Lộc
1.2 Phân phối tỷ số truyền
Chọn tỉ số truyền của hệ thống dẫn động:

Tỷ số truyền trên hộp

uch

=nlv

giảm

tốc:

=59,68

Tỷ số truyền trên bánh răng:

Sai số tỉ số truyền: Δ%=

Tính tốn các giá trị công suất trên các trục:
PIII =

PII =

PI =

Pđc =

Số vòng

nđc = 14 40(vòng/phút)

quay trên trục:


nI =
8


nII =

nIII =
Momen xoắn trên các trục:

Tđc = 9,55 × 10

TI = 9,55 × 10

TII = 9,55 × 10

TIII = 9,55 × 106 ×
1.3 Bảng thơng số kỹ

Thơng số
Trục
Cơng suất(kW)
Tỉ số truyền
Moment xoắn
Số vòng
quay(vòng/phút)



9


Phần 2: TÍNH TỐN THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT MÁY
2.1. Thiết kế bộ truyền bánh răng:


Thông số kĩ thuật
- Thời gian phục vụ : L=6 năm
- Quay 1 chiều làm việc 2 ca (Làm việc 300 ngày / năm, 8 giờ /ca )
- Cặp bánh răng trong hộp giảm tốc ( bánh răng trụ răng thẳng, được che

kín ):
Tỷ số truyền :

uhgt = 6

Số vòng quay trục dẫn :

n1

Momen xoắn trên trục dẫn :

T1

-Cặp báng răng trụ răng thẳng (để hở)

Tỷ số truyền :


ubr = 4,02
T2

Số vòng quay trục dẫn :

n2

Momen xoắn trên trục dẫn :
2.1.1 Cặp bánh răng trụ răng thẳng ( để hở )
2.1.1.1. Chọn vật liệu
Chọn vật liệu là thép 45C được tôi cải thiện là cả bánh dẫn và bánh và bánh bị dẫn. Theo bảng 6.13 giáo trình cơ sở thiết kế
máy của thầy Nguyễnσ Hữu Lộc:
σ

Đối với bánh dẫn: Ta chọn

σ

độ rắn trung bình HB1 = 250,

b1

=850MPa,

Đối với bánh bị dẫn: Ta chọn độ rắn trung bình HB1 = 228,σb2 =750MPa, ch2= 450

MPa

c


h1=580MPa

2.1.1.2 Xác định ứng suất cho phép :
*Số chu kì làm việc cơ sở:
- NHO1 = 30 HB12,4 = 30.2502,4 =1,71.107 chu kì
- NHO2 = 30 HB22,4 = 30.2282,4 =1,37.107 chu kì
- NFO1=NFO2 = 5.106 chu kì
- Tuổi thọ : Lh = 300.8.2.6 = 28800 giờ
*Vì bánh răng làm việc với chế độ tải và số vịng quay n khơng đổi:
10


NHE1=NFE1=60.c.n2.Lh =60.1.240.28800= 414720000 (chu kì )
NHE2=NFE2=
-Ta thấy NHE1 > NHO1 ;NHE2 > NHO2 ; NFE1>NFO1 ;NFE2>NFO2
Cho nên : KHL1 =KHL2 =KFL1=KFL2 =1
 ỨNG SUẤT CHO PHÉP
Theo bảng 6.13 giáo trình cơ sở thiết kế máy của thầy Nguyễn Hữu Lộc,
giới hạn mỏi tiếp xúc và uốn các bánh răng xác định như sau :
*σGiới hạn mỏi tiếp xúc:
σOHlim = 2HB +70 ,suy ra

σOHlim1 = 2.250 +70 =570 MPa

OHlim2

=2.228 + 70 =526 MPa

* σGiới hạn mỏi uốn: σOFlim

=1,8HB

σOFlim1 =1,8.250 =450 MPa OFlim2 =1,8.228 =
410,4 MPa

* Ứng suất tiếp xúc cho phép :
- Tính tốn sơ bộ : [
- Khi tơi

-Ứng suấtσtiếp xúc1,1cho phép tính tốn:

σ

* Ứng suất

σ

[
[
suất q tải cho phép :

* Ứng

σ

11


[


H]max

= 2,8.

σ

[

σ

F1]max

=0.8.

[ F2]max =0.8.
2.1.1.3. Xác định các thông số ăn khớp :
σ

Chọn Z1 =18 răng , khi đó Z2 = 4,02.18 = 72,4 răng
Chọn Z2 =72 răng
Sai số tỷ số truyền : Δ%=
số dạng răng YF :
-

-

Đối với bánh dẫn : YF1 =3,47 +

2


4,02
1

=3,47 +

−4
72

4,02
18

.100% = 0.5 % * Hệ

= 4,20

13,213,2

Đối với bánh bị dẫn YF2 = 3,47 + 13,2 2 = 3,47 + 13,272 = 3,653
-

Bá nh dẫn : [ 1] 1

Đặc tính so sánh độ bền các bánh

-

Bánh bị dẫn :
Ta kiểm tra độ bền uốn theo bánh

Chọn hệ số chiều rộng vành răng

hưởng sự phân bố tải trọng không đều theo chiều rộng vành
ảnh

=1,35 theo bảng 6.4 giáo trình cơ sở thiết kế máy của thầy N
* Môđun m theo độ bền uốn :
m=

Theo tiêu chuẩn ta chọn m = 5mm
* Đường kính vịng chia:
d3= z1.m = 18.5 = 90 mm
d4= z2.m =72.5= 360 mm
*Chiều rộng vành răng:

12

3


- Bánh bị dẫn: b4= ψbd. d1 =0,8.90 =72 mm
- Bánh dẫn: b3=b4 +5 =72 +5 =77 mm
* Khoảng cách trục:
aw =
2.1.1.4.Kiểm tra răng và độ bền uốn:
Vận tốc vòng của bánh răng :
v=
Ta chọn cấp chính xác 9 với vgh =3 m/s
Dựa theo bảng 6.5 giáo trình cơ sở thiết kế máy của thầy Nguyễn Hữu Lộc,

độ bền uốn được thỏa
2.1.1.5.Kiểm tra răng và độ bền tiếp xúc:

Hệ số xét đến cơ tính vật liệu ZM, xác định theo cơng thức:

ZM =
Với cặp vật liệu đều bằng thép thì E1 = E2 = 2,1.105 MPa và
khi đó ZM = 190 MPa1/2
Ta chọn Zε =0,96 (Vì vật liệu làm bánh răng là thép C45)
4

ZH =
H

σ

Do đó độ bề n tiế p xúc được t hỏa.

=
1

1

=

2

= 0,3,


13



2.1.1.6.Kiểm tra răng về quá tải :
Với hệ số quá tải :Kqt =1
σ

=

Ứng suất tiếp quá tải:
Hmax

=[

σ

F1max

σ

F2max

=

Do đó độ bền q tải được thỏa
Thơng số hình học
Mơmen xoắn (Nmm)
Tỉ số truyền
Số vòng quay (vg /phút)
Khoảng cách trục (mm)
Modun (mm)
Số răng
Z1

Z2
Đường kính vịng chia(mm)

Vận tốc vịng (m/s)

2.1.2 Cặp bánh răng trụ thẳng trong hộp giảm tốc 1 cấp
quay n= 1440 vòng/phút

2.1.2.1 Chọn vật liệu
Mômen xoắn trên trục của bánh dẫn
Chọn vật liệu cho bánh dẫn và bánh bị dẫn. Chọn thép C45 được tôi cải
thiện. Theo bảng 6.13 đối với bánh dẫn, ta chọn độ rắn trung bình

σ


14


với bánh răng bị dẫn ta chọn độ rắn trung bình HB2=180. Vật liệu này có khả
năng chạy rà tốt.
2.1.2.2 Xác định ứng xuất cho phép
Số chu kỳ làm việc cơ sở:
- NHO1 = 30 HB12,4 = 30.2002,4 =9,99.106 chu kì
- NHO2 = 30 HB22,4 = 30.1802,4 =7,76.106 chu kì
- NFO1=NFO2 = 5.106 chu kì
- Tuổi thọ : Lh = 300.8.2.6 = 28800 giờ
*Vì bánh răng làm việc với chế độ tải và số vịng quay n khơng đổi:
NHE1=NFE1=60.c.n1.Lh =60.1.1440.28800 =2488320000 (chu kì )
NHE2=NFE2=

-Ta thấy NHE1 > NHO1 ;NHE2 > NHO2 ; NFE1>NFO1 ;NFE2>NFO2
Cho nên : KHL1 =KHL2 =KFL1=KFL2 =1
Theo bảng 6.13 giáo trình cơ sở thiết kế máy của thầy Nguyễn Hữu Lộc,
giới hạn mỏi tiếp xúc và uốn các bánh răng xác định như sau :
* Giớiσhạn mỏi tiếp xúc:

σOHlim = 2HB +70 ,suy ra

OHlim2

σOHlim1 = 2.200 +70 =470 MPa

=2.180 + 70 =430 MPa

*
Giớiσ hạn mỏi uốn:
σOFlim =1,8HB

σOFlim1 =1,8.200 =360 MPa OFlim2 =1,8.180 =
324 MPa

* Ứng suất tiếp xúc cho phép :
- Tính tốn sơ bộ : [
- Khi tôi

15


[
σ


*Ứng suất tiếp xúc1,1cho phép tính tốn:

[

Nê
* Ứng suất uốn cho
[
σ

[

F1]

=

360
1,75

.1 =205,71 MPa ; [

* Ứng suất quá tải cho phép :
[

H]max

= 2,8.

σ


[

σ

F1]max

=0.8.

σ

[

F2]max

=0.8.

2.1.2.3 Chọn hệ số ψba .Chọn sơ bộ hệ số KH
- Theo bảng 6.15 do bánh răng nằm đối xứng các ổ trục nên chọn ψba = 0,4
theo tiêu chuẩn:
2

ψ bd =

2

- Theo bảng 6.4, ta chọn KHβ = 1,07, KFβ = 1,13
2.1.2.4. Tính khoảng cách trục của bộ truyền bánh răng aw, chọn môđun m,
số răng :
aw = 430(u+1)3


*
-

- Môđun răng m = (0,01
-

Theo tiêu chuẩn, ta chọn m = 2 mm

- Từ điều kiện 200
Suy ra :

16


1

-Ta chọn z =22 răng
- Góc nghiêng răng :
- Sai số tỷ số truyền : Δ%=
- Khi đó tỷ số truyền sau khi chọn bánh răng

* Đường kính vịng chia:
d1=
d2=
* Đường kính vịng đỉnh:
da1 = d1 + 2m = 45,7 + 2.2 = 49,7 mm
da2 = d2 + 2m = 247,3 + 2.2 = 251,3mm

aw =
*Chiều rộng vành răng:

- Bánh bị dẫn: b2= ψba. aw =0,4.160=64mm
- Bánh dẫn: b1=b2 +5 =64 +5 =69 mm
2.1.2.5 Vận tốc vòng của bánh răng, chọn cấp chính xác chế tạo bánh răng:
v=
Theo bảng 6.3 ta chọn cấp chính xác 9 với vgh =6 m/s
Hệ số tải trọng động theo bảng 6.5, ta chọn:
KHV = 1,07 ; KFV= 1,14
2.1.2.6 Tính tốn kiểm nghiệm giá trị ứng suất tiếp xúc:
Hệ số xét đến cơ tính vật liệu ZM, xác định theo công thức:


17


ZM =
Với cặp vật liệu đều bằng thép thì E1 = E2 = 2,1.105 MPa và

1

=

2

= 0,3,

khi đó ZM = 190 MPa1/2
Ta chọn Zε =0,96 (Vì vật liệu làm bánh răng là thép C45)
ZH =
H


=

σ
σ

H

= 270 MPa [σ
= 270MPa < H] = 351,81MPa

Do đó độ bền tiếp xúc được thỏa.
2.1.2.7 Kiểm tra về độ bền uốn
Hệ số dạng răng
Đối với bánh dẫn : YF1 =3,47 +
Đặc tính so sánh độ bền các bánh răng ( độ bền uốn):
-

-

Ta kiểm tra độ bền uốn theo bánh
Ứng suất uốn :
F1

=

F2

=

σ


σ

σ

2.1.2.8Kiểm tra quá tải:
Với hệ số quá tải :Kqt =1
Ứng suất tiếp quá tải:

18

F1.


σ

Hmax

=[ H]

σ

F1max
F2max

σ

Do đó độ bền q tải được thỏa
Thơng số hình học
Mơmen xoắn (Nmm)

Tỉ số truyền
Số vịng quay (vg /phút)
Khoảng cách trục (mm)
Modun (mm)
Số răng
Z1
Z2
Đường kính vịng chia(mm)

Vận tốc vịng (m/s)

2.2. THIẾT KẾ TRỤC VÀ CHỌN THEN:
*Thông số thiết kế: Moment xoắn trên các trục:
Trục 1: T1 = 22110,90 N.mm
Trục 2 : T2 = 128288,33 N.mm
Qui ước các kí hiệu:
k
i
gia truyền tải trọng


i = 0 và 1 : các tiết diện trục lắp ổ



i = 2..s: với s là số chi tiết quay