ĐỀ TÀI
Đề số 10: THIẾT KẾ HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG XÍCH TẢI
Phương án số: 5

Hệ thống dẫn động xích tải gồm: 1- Động cơ điện 3 pha không đồng bộ; 2- Nối trục đàn
hồi; 3- Hộp giảm tốc bánh răng trụ hai cấp phân đôi cấp nhanh; 4- Bộ truyền xích ống
con lăn; 5- Xích tải. (Quay một chiều, tải va đập nhẹ, 1 ca làm việc 8 giờ)
BẢNG SỐ LIỆU ĐỀ 10
Phương án

5

Lực vịng trên xích tải F, N

5300

Vận tốc xích tải v, m/s

1,15

Số răng đĩa xích dẫn z, răng

9

Bước xích p, mm

110

Thời gian phục vụ L, năm

6

Số ngày làm/năm Kng, ngày

240

Số ca làm trong ngày, ca

1

t1, giây

28


t2, giây

15

t3, giây

39

T1

T

T2

0,5T


T3

0,4T

YÊU CẦU:
● 01 thuyết minh
● 01 bản vẽ lắp A0; 01 bản vẽ chi tiết theo đúng TCVN

NỘI DUNG THUYẾT MINH
1. Xác định công suất động cơ và phân bố tỉ số truyền cho hệ thống truyền cho hệ

thống truyền động.
2. Tính tốn thiết kế các chi tiết máy:
a. Tính tốn các bộ truyền hở (đai, xích hoặc bánh răng).
b. Tính các bộ truyền trong hộp giảm tốc (bánh răng, trục vít).
c. Vẽ sơ đồ lực tác dụng lên các bộ truyền và tính giá trị các lực.
d. Tính tốn thiết kế trục và then.
e. Chọn ở lăn và nối trục.
f.

Chọn thân máy, bu lông và các chi tiết phụ khác.

3. Chọn dung sai lắp ghép.
4. Tài liệu tham khảo.


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
q 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.
Đồ án thiết kế giúp cho sinh viên ngành Cơ Khí nói chung và cơ điện tử nói riêng
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 và về việc điều khiển các hệ thống tự động trong các nhà
máy, xí nghiệp hay phân xưởng.
Trong phạm vi của đồ án, các kiến thức từ các môn cơ sở như Nguyên Lý Máy, Cơ
lý thuyết, Vẽ kỹ thuật, Chi Tiết Máy...được áp dụng giúp sinh viên có cái nhìn tởng 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 tởng quan hơn để chuẩn bị cho
những đồ án tiếp theo và luận văn tốt nghiệp.
Em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Thanh Nam đã tận tâm hướng dẫn em
hoàn thành đồ án. Với kiến thức cịn hạn hẹp nên thiếu xót là điều khó thể tránh khỏi. Em
mong nhận được ý kiến của các thầy/cô để em được củng cố kiến thức và có thêm nhiều
kinh nghiệm để phục vụ cho công việc sau này.
Sinh viên thực hiện

Trần Minh Thông


CHƯƠNG 1: CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN
Hiệu suất hệ thống
Tra bảng 2.3 [1], ta có:
.
.
.
.

Hiệu suất hệ thống theo công thức 2.9 [1]:
.
Công suất cần thiết của động cơ
Theo cơng thức 2.11 [1], ta có:
Trong trường hợp tải trọng thay đởi, theo (2.14) [1] ta có:
Với
Thay số ta được:

Công suất cần thiết của động cơ:
Chọn động cơ
Số vịng quay của xích tải theo cơng thức 2.17 [1]:
Theo bảng 2.4 [1] chọn tỉ số truyền cho hộp giảm tốc bánh răng nghiêng 2 cấp và bộ
truyền xích lần lượt là
Số vòng quay sơ bộ của động cơ theo công thức 2.18 [1]


Chọn số vòng quay đồng bộ
Theo Phụ lục Bảng P1.3 [1] với và ta chọn động cơ:
Kiểu động
cơ
4A132S4Y3

Công suất
kW
7,5

Vận tốc
quay, v/ph
1455


0,86

87,5

2,2

Phân phối tỉ số truyền
Tỉ số truyền chung:
Chọn sơ bộ tỉ số truyền xích suy ra .
Mà hộp giảm tốc chế tạo theo tiêu chuẩn nên chọn theo bảng 3.1 [1].
Tính lại tỉ số truyền của xích
Cơng suất lên các trục
Trục III:
Trục II:
Trục I:
Trục động cơ:
Số vòng quay từng trục
Trục I:
Trục II:
Trục III:

2,0


Trục công tác:

Momen xoắn từng trục
Trục động cơ:
Trục I:
Trục II:

Trục III:
Trục cơng tác:

Bảng đặc tính kỹ thuật hệ thống truyền động
Bảng 1: Bảng đặc tính kỹ thuật
Trục
Thơng số
Cơng suất P, kW

Động cơ

I

II

III

Xích tải

7,43

7,16

6,67

6,41

6,095

Tỉ số truyền u


1

3,58

2,79

2,09

Momen xoắn T, Nm

48,77

47

156,73

402,23

835,11

Số vịng quay n, vg/ph

1455

1455

406,42

145,67


69,7


CHƯƠNG 2: TÍNH TỐN BỘ TRUYỀN XÍCH
Chọn loại xích
Vì tải trọng nhỏ và vận tốc thấp nên chọn xích ống con lăn 1 dãy.
Xác định thơng số của xích và bộ truyền
Tra bảng 5.4 [1] với ta chọn được suy ra răng
Cơng suất tính tốn theo cơng thức 5.3 [1]:
Với

Tra bảng 5.6 [1], ta có:
đường tâm đĩa xích hợp với phương ngang góc một góc < 30 độ.
chọn khoảng cách trục
vị trí trục khơng thể điều chỉnh.
tải trọng va đập nhẹ.
làm việc mỗi ngày 1 ca.
bôi trơn nhỏ giọt (theo bảng 5.7 [1]).
Theo cơng thức 5.4 [1], ta có
Thay số vào công thức trên ta được:
10,02 kW
Theo bảng 5.5 [1] với và xích con lăn 1 dãy có bước xích với
Thỏa điều kiện bền mỏi.
Khoảng cách trục:
Số mắt xích theo cơng thức 5.12 [1]:
Vì số mắt xích là số chẵn cho nên ta chọn số mắt xích x = 120 mắt
xích



Với số mắt xích là 120, ta tính lại khoảng cách trục:

Để xích khơng chịu lực căng q lớn nên giảm khoảng cách trục 1 đoạn bằng:
Vậy khoảng cách trục
Số lần va đập theo công thức 5.14 [1] và bảng 5.9 [1]:
Tính tốn kiểm nghiệm độ bền xích
Tra bảng 5.2 [1] ứng với bước xích có tải trọng phá hủy và khối lượng 1 mét xích
Ứng với tải trọng trung bình thì hệ số tải trọng
Hệ số an tồn được tính dựa theo cơng thức 5.15 [1]:
Theo cơng thức 5.16 [1]:

Thay số ta được:
Đối chiếu với bảng 5.10 [1] ta thấy nên bộ truyền bền.
Thơng số bộ truyền xích
Đường kính đĩa xích tính theo cơng thức 5.17 [1]:

Với theo bảng 5.2 [1] thì

Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc
Đĩa xích 1 (đĩa chủ động):


Lực va đập trên 1 dãy xích theo cơng thức 5.19 [1]:
Với
Hệ số ảnh hưởng số răng xích
Hệ số tải trọng động (do tải trọng động và va đập nhẹ):
Tra bảng 5.12 [1] ứng với xích 1 dãy và
Modun đàn hồi:
Vậy ứng suất tiếp xúc trên mặt đĩa xích theo cơng thức 5.18 [1] là:
Đĩa xích 2 (đĩa bị động):

Lực va đập trên 1 dãy xích theo cơng thức 5.19 [1]:
Với
Hệ số ảnh hưởng số răng xích

Hệ số tải trọng động (do tải trọng động và va đập nhẹ):
Tra bảng 5.12 [1] ứng với xích 1 dãy và
Modun đàn hồi:
Vậy ứng suất tiếp xúc trên mặt đĩa xích theo cơng thức 5.18 [1] là:
Tra bảng 5.11 [1], chọn vật liệu:
Chọn loại thép C45 với chế độ nhiệt luyện tôi, ram để đạt được độ cứng HRC45..50
sẽ đạt được ứng suất tiếp cho phép , đảm bảo được độ bền tiếp xúc cho răng đĩa 1 và
2.
Lực tác động lên trục
Hệ số ảnh hưởng đến trọng lượng xích khi xích đặt nghiêng 1 góc nhỏ hơn 40 độ:


Theo cơng thức 5.20 [1], ta có lực tác dụng lên trục:


Bảng thơng số bộ truyền xích
Bảng 2:

Thơng số
Dạng xích

Tính tốn thiết kế
Giá trị
Thơng số
Xích con
Đường kính vịng chia


Bước xích

lăn 1 dãy
25,4

Khoảng cách trục

1026

Số mắt xích
Số răng đĩa xích

120

Đĩa chủ động

25

Đĩa bị động
Lực tác dụng lên trục
Thông số
Số lần va đập
Hệ số an toàn
Độ bền tiếp xúc

Giá trị

Bánh dẫn


202,66

Bánh bị dẫn
Đường kính vịng ngồi

420,68

Bánh dẫn

213,76

Bánh bị dẫn

432,61

Đường kính vịng đáy
Bánh dẫn

Bánh bị dẫn
52
6095
Tính tốn kiểm nghiệm
Giá trị cho phép
Giá trị tính tốn
30
2,02
8,2
8,7

197,7

416,6

Nhận xét
Đạt
An tồn

Bánh chủ động

800

757,6

Đủ bền

Bánh bị động

800

567,8

Đủ bền


CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN HỘP GIẢM TỐC
Chọn vật liệu
Do khơng có u cầu gì đặc biệt và theo quan điểm thống nhất trong tính tốn thiết
kế, ở đây chọn vật liệu 2 cấp bánh răng theo bảng 6.1 [1]:
Bánh nhỏ: thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB 241…285 có và
Bánh lớn: thép 45 tơi cải thiện đạt độ rắn HB 192…240 có và
Xác định ứng suất cho phép

Theo bảng 6.2 [1] đối với thép C45, tôi cải thiện đạt độ cứng HB 180…350

Chọn độ rắn bánh răng nhỏ và độ cứng bánh răng lớn , khi đó:

Số chu kì làm việc cơ sở theo cơng thức 6.5 [1]: , do đó

Số chu kì làm việc tương đương, xác định theo sơ đồ tải trọng theo công thức 6.7 [1]:

Suy ra
Theo công thức (6.8) [1]:


Vì
Như vậy theo cơng thức 6.1a [1], ta xác định được:

Cặp bánh răng cấp nhanh sử dụng răng nghiêng, do đó:

Với cặp bánh răng cấp chậm sử dụng răng thẳng và tính ra đều lớn hơn nên , do đó:
Theo công thức 6.2a [1], với bộ truyền quay 1 chiều , ta được:
.

Ứng suất quá tải cho phép: theo công thức 6.13 và 6.14:

Tính tốn cấp nhanh
Xác định khoảng cách trục sơ bộ:

Trong đó theo bảng 6.6 [1], chọn ; với răng nghiêng (theo bảng 6.5 [1]); theo công thức
6.16 [1], ; do đó theo bảng 6.7 [1], (sơ đồ 3)
Chọn theo tiêu chuẩn.
Xác định thông số ăn khớp:

Theo công thức 6.17 [1.
Theo bảng 6.8 [1], chọn mô đun pháp
Chọn sơ bộ do đó (6.31) [1], số răng bánh nhỏ:


Lấy
Số bánh răng lớn: . Lấy
Do đó tỉ số truyền thực sẽ là
Tính lại góc nghiêng răng:

Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc:
Theo công thức 6.33 [1], ứng suất tiếp xúc trên bề mặt răng làm việc:

Theo bảng 6.5 [1],
Theo công thức 6.35 [1]:

Với
Do đó theo cơng thức 6.34 [1] ta có:

Theo cơng thức 6.37 [1]:
Do đó theo cơng thức 6.36c [1],
Trong đó theo cơng thức 6.38b [1]:

● Đường kính vịng lăn bánh nhỏ:

● Đường kính vịng lăn bánh lớn:

● Vận tốc bánh răng:

Với , theo bảng 6.13 [1], dùng cấp chính xác 8. Theo bảng 6.14 [1], với cấp chính xác 8

và ,


Theo cơng thức 6.42 [1],

Trong đó theo bảng 6.15 [1], ; theo bảng 6.16 [1], . Do đó theo cơng thức 6.41 [1]:

Theo công thức 6.39 [1],
Thay các giá trị vừa tính được vào cơng thức 6.33 [1] ta được:

Xác định ứng suất tiếp xúc cho phép
Theo công thức 6.1 [1], Zv = 1; với cấp chính xác động học là 8, chọn cấp chính xác về
mức tiếp xúc là 7, khi đó cần gia cơng đạt độ nhám , do đó ; với , , do đó theo cơng thức
6.1 và 6.1a [1]:

Vậy bánh răng thỏa điểu kiện về độ bền tiếp xúc.
Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn:

Theo bảng 6.7 [1], ; theo bảng 6.14 [1], với và cấp chính xác 8, ; Theo cơng thức 6.47
[1]:

Trong đó theo bảng 6.15 [1], ; theo bảng 6.16 [1], . Do đó theo cơng thức 6.41 [1]:

Do đó
Với
Với
Số răng tương đương:

Theo bảng 6.18 [1], ta được
Với , ; YR = 1 (bánh răng phay);



do đó theo cơng thức 6.2 và 6.2a [1]:

.
Thay các giá trị vừa tính được vào cơng thức trên:

Như vậy, cặp bánh răng cấp chậm thỏa mãn về độ bền uốn và độ bền tiếp xúc.
Kiểm nghiệm răng về quá tải:
Theo công thức 6.48 [1] với :

Theo công thức 6.49 [1]:

Như vậy, cặp bánh răng cấp nhanh thỏa mãn về quá tải chịu uốn và quá tải tiếp xúc.
Các thông số của bộ truyền:
Đường kính vịng chia

Đường kính vịng đỉnh

Đường kính đáy răng

Chiều rộng vành răng
; Chọn b2= 35


Tính tốn cấp chậm
Xác định khoảng cách trục sơ bộ:

Trong đó theo bảng 6.6 [1], chọn ; với răng thẳng (theo bảng 6.5 [1]); theo công thức 6.16
[1], ; do đó theo bảng 6.7 [1], (sơ đồ 7)

Chọn theo tiêu chuẩn.
Xác định thông số ăn khớp:
Theo công thức 6.17 [1.
Theo bảng 6.8 [1], chọn mô đun pháp
Do răng thẳng nên ta có góc nghiêng do đó theo cơng thức 6.19 [1], số răng bánh nhỏ:

Lấy
Số bánh răng lớn: . Lấy
Do đó tỉ số truyền thực sẽ là
Tính lại khoảng cách trục:
Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc:
Theo công thức 6.33 [1], ứng suất tiếp xúc trên bề mặt răng làm việc:

Theo bảng 6.5 [1],
Do đó theo cơng thức 6.34 [1] ta có:

Theo cơng thức 6.37 [1]:
Do đó theo cơng thức 6.36a [1],
Trong đó theo cơng thức 6.38b [1]:

● Đường kính vịng lăn bánh nhỏ:


● Vận tốc bánh răng:

Với , theo bảng 6.13 [1], dùng cấp chính xác 9. Theo bảng 6.14 [1], với cấp chính xác 9
và ,
Theo cơng thức 6.42 [1],

Trong đó theo bảng 6.15 [1], ; theo bảng 6.16 [1], . Do đó theo cơng thức 6.41 [1]:


Theo cơng thức 6.39 [1],
Thay các giá trị vừa tính được vào cơng thức 6.33 [1] ta được:

Xác định ứng suất tiếp xúc cho phép
Theo công thức 6.1 [1], Zv = 1; với cấp chính xác động học là 9, chọn cấp chính xác về
mức tiếp xúc là 8, khi đó cần gia cơng đạt độ nhám , do đó ; với , , do đó theo cơng thức
6.1 và 6.1a [1]:

Vậy bánh răng thỏa điểu kiện về độ bền tiếp xúc.
Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn:

Theo bảng 6.7 [1], ; theo bảng 6.14 [1], với và cấp chính xác 9, ; Theo cơng thức 6.47
[1]:

Trong đó theo bảng 6.15 [1], ; theo bảng 6.16 [1], . Do đó theo cơng thức 6.41 [1]:

Do đó
Với
Số răng tương đương:


Theo bảng 6.18 [1], ta được
Với , ; YR = 1 (bánh răng phay);
do đó theo cơng thức 6.2 và 6.2a [1]:

.
Thay các giá trị vừa tính được vào cơng thức trên:

Như vậy, cặp bánh răng cấp chậm thỏa mãn về độ bền uốn và độ bền tiếp xúc.

Kiểm nghiệm răng về quá tải:
Theo công thức 6.48 [1] với :

Theo công thức 6.49 [1]:

Như vậy, cặp bánh răng cấp nhanh thỏa mãn về quá tải chịu uốn và quá tải tiếp xúc.
Các thơng số và kích thước bộ truyền:
Đường kính vịng chia

Đường kính vịng đỉnh

Đường kính đáy răng


Chiều rộng vành răng
;Chọn b2= 60 mm

Kiểm nghiệm ngâm trong dầu
Điều kiện bôi trơn ngâm dầu: các bánh răng lớn của trục phải có mức dầu ngập quá đỉnh
răng. Tuy nhiên khơng được ngập q bán kính vịng lăn bánh lớn.
Mức dầu thấp nhất trong đó là chiều cao răng của bánh răng bị động nhỏ.
.
Chênh lệch giữa mức dầu thấp nhất và mức dầu cao nhất là .
Mức dầu cao nhất khơng được ngập q bán kính bánh răng bị động lớn nhất.
Từ hình vẽ ta thấy để thỏa điều kiện bơi trơn ngâm dầu thì .

Ta có:

Vậy hộp giảm tốc thỏa điều kiện bôi trơn ngâm dầu



Bảng thơng số kỹ thuật bộ truyền
Tính tốn thiết kế
Thơng số bộ truyền
Khoảng cách trục

Cấp nhanh

Cấp chậm

125

159

2

3

23

28

83

78

3,61

2,79


32

0

0

0

0

0

54,2

84

195,8

234

58,2

90

199,8

240

49,2


76,5

190,8

226,5

40

65

35

60

Modun pháp
Số răng

Tỉ số truyền
Góc nghiêng răng
Hệ số dịch chỉnh

Đường kính vịng chia

Đường kính vịng đỉnh

Đường kính đáy răng

Bề rộng vành răng

Tính tốn kiểm nghiệm

Độ bền tiếp xúc

Đạt


Độ bền uống

Đạt

Độ bền răng khi quá tải

Đạt

Bôi trơn ngâm dầu

Đạt


CHƯƠNG 4: CHỌN NỐI TRỤC
Chọn và kiểm nghiệm nối trục đàn hồi nối trục I và trục động cơ, vật liệu chốt thép C45,
với ứng suất uốn cho phép , ứng suất dập giữa chốt và ống.
Theo bảng 16.1 [1], ta chọn hệ số làm việc
Momen xoắn tính tốn truyền qua nối trục:
Theo bảng 16.10a [1] ta chọn nối trục vịng đàn hồi có thể truyền mơmen.
, chọn nối trục vịng đàn hồi có thơng số sau:

63

25


100 50

124 60

45

71

6

5700 8

Lực vòng tác dụng lên vòng đàn hồi:

Lực hướng tâm do nối trục đàn hồi tác dụng lên trục:

Kiểm tra độ bền uốn chốt theo công thức:

Kiểm nghiệm điều kiện bền dập giữa chốt và vòng cao su:

62

30

32

28


CHƯƠNG 5: TÍNH TỐN THIẾT KẾ TRỤC VÀ THEN

Chọn vật liệu
Chọn vật liệu chế tạo các trục là thép 45 có , ứng suất xoắn cho phép
Xác định sơ bộ đường kính các trục
Theo (10.9) [1], đường kính trục thứ k với k = 1…3:
Trục I:

Trục II:

Trục III:

Do đó ta có sơ bộ được:

Xác định khoảng cách sơ bộ giữa các gối và điểm đặt lực
Theo bảng 10.2 [1], ta chọn gần đúng chiều rộng ổ lăn trên các trục:

Chọn lần lượt .
Trong đó:
● k1 là khoảng cách từ mặt mút của chi tiết quay đến thành trong của hộp hoặc

khoảng cách giữa các chi tiết quay.
● k2 là khoảng cách từ mặt mút ổ tới thành trong hộp giảm tốc (lấy giá trị nhỏ khi

bôi trơn ổ bằng dầu trong hộp giảm tốc)
● k3 là khoảng cách từ mặt mút của chi tiết quay đến nắp ổ.
● hn là chiều cao nắp ổ và đầu bu lông.

Chiều dài mayơ của từ gối đỡ O đến chi tiết quay thứ i trên trục thứ k như sau:
● Mayơ đĩa xích:
● Mayơ nửa khớp nối (ở đây sử dụng nối trục vòng đàn hồi):



Chiều dài mayer bánh răng trụ răng nghiêng trên trục I:
Chiều dài mayer bánh răng trụ răng nghiêng trên trục II:
Chiều dài mayer bánh răng trụ răng thẳng trên trục II:
Chiều dài mayer bánh răng trụ răng thẳng trên trục III:
Khoảng cách trên các trục:

Sơ đồ xác định khoảng cách các đoạn trục
Theo bảng 10.4 [1], ta có:
Trục I: