ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY

SVTH: CAO VĂN ĐÔNG – 17CDT1

GVHD: PGS.TS TRẦN XUÂN TÙY

1


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY

GVHD: PGS.TS TRẦN XUÂN TÙY

Đại học Đà Nẵng
Cộng hoà xã hội chủ nghĩa việt nam
Trường đại học Bách khoa
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
----***-------***---Khoa : Cơ khí
Bộ mơn : Cơ Điện tử
Nhiệm vụ
Đồ án môn học Thiết kế Máy
Họ và tên sinh viên : Cao Văn Đông
Lớp
:
17CDT1 – 17N05
Chuyên ngành
:
Cơ điện tử
1.Tên đề tài:
Thiết kế hệ truyền động của thang tời nâng hàng
2.Các số liệu ban đầu:

Tải trọng:
200kg
Vận tốc:
< 0,5 m/s
3.Nội dung thuyết minh:
* Lời nói đầu
* Giới thiệu về nguyên lý của các hệ thống nâng hàng
* Thiết kế động học toàn máy
* Tính tốn sức bền và thiết kế kết cấu các bộ phận chính của máy:
- Tính cơng suất động cơ
- Tính tốn thiết kế hệ truyền động
- Lập bảng thống kê kích thước, vật liệu các chi tiết máy
- Mục lục, tài liệu tham khảo.
4.Các loại bản vẽ:
- Bản vẽ sơ đồ động toàn máy :
1A3
- Bản vẽ kết cấu máy
:
1A0
5. Thời gian thực hiện:
Giáo viên hướng dẫn

PGS.TS Trần Xuân Tùy

SVTH: CAO VĂN ĐÔNG – 17CDT1

2


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY


GVHD: PGS.TS TRẦN XUÂN TÙY

Lời nói đầu
Đồ án thiết kế máy là một môn học quan trọng và khơng thể thiếu đối với sinh viên cơ
khí. Trong các chương trình đào tạo Kỹ sư Cơ khí là bước đầu cho sinh viên làm quen với
quy trình, phương pháp thiết kế, Chế tạo một chi tiết trong thực tế, giúp sinh viên có một
tư duy logic. Nhằm giúp sinh viên củng cố lại kiến thức đã học ở các mơn như Truyền
động cơ khí, Sức bền vật liệu, Vẽ kỹ thuật, Vẽ kỹ thuật cơ khí, Kỹ thuật đo cơ khí,…và
kỹ năng sử dụng những ứng dụng hỗ trợ trong q trình thiết kế như Autocad, Autocad
Mechanical,…Thơng qua quá trình làm đồ án thiết kế máy thì đã giúp cho sinh viên có
kiến thức cơ sở và dần dần hiểu rõ hơn về kết cấu máy và q trình khi thiết kế máy,
nhằm tính tốn thiết kế máy theo các chỉ tiêu chủ yếu về khả năng làm việc, thiết kế kết
cấu chi tiết máy, vỏ khung, chọn cấp chính xác, lắp ghép và phương pháp trình bày bản
vẽ.
Hộp giảm tốc là một cơ cấu truyền động nhờ sự ăn khớp trực tiếp giữa các bánh răng,
trục vít, bánh vít,… với tỷ số truyền khơng đổi, được dùng để giảm vận tốc góc và tăng
momen xoắn, đây là bộ phận trung gian giữa động cơ và máy công tác. Hộp giảm tốc là
một bộ phận quan trọng trong nhiều dây chuyển thiết bị công nghiệp.
Trong đồ án lần này, em được giao nhiệm vụ “Thiết kế hộp giảm tốc trục vít – bánh
vít”. Trong q trình làm đồ án, em đã tìm hiểu được quá trình thiết kế một chi tiết máy,
cách tính tốn động học cho các hệ thống dẫn động của hộp giảm tốc, phương pháp thiết
kế các bộ truyền, xác định kết cấu các chi tiết và kiểm nghiệm độ bền của chúng.
Vì đây là lần đầu tiên làm đồ án, chưa có kinh nghiệm và tìm hiểu với lượng kiến
thức tổng hợp nhiều mơn nên sẽ có những phần chưa hồn tồn nắm vững, và trong q
trình làm cũng có thể có những sai sót nhỏ. Em hy vọng nhận được sự góp ý và hướng
dẫnthêm từ các Thầy để em có thêm kinh nghiệm và hoàn thành tốt hơn với những đồ án
sau này.
Em xin cảm ơn Thầy PGS.TS Trần Xuân Tùy là người đã trực tiếp hướng dẫn em
trong suốt quá trình làm đồ án.


Sinh viên thực hiện

Cao Văn Đơng

SVTH: CAO VĂN ĐÔNG – 17CDT1

3


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY

GVHD: PGS.TS TRẦN XUÂN TÙY

Mục lục
Lời nói đầu ............................................................................................................................ 3
Mục lục ................................................................................................................................. 4
CHƯƠNG1 : GIỚI THIỆU CHUNG VỀ THANG NÂNG HÀNG .................................... 7
1.1. Khái niệm ................................................................................................................... 7
1.2. Phân loại ..................................................................................................................... 7
1.3. Cấu tạo của cơ cấu nâng ............................................................................................. 7
1.3.1. Kết cấu kim loại................................................................................................... 8
1.3.2. Cơ cấu truyền động.............................................................................................. 9
1.3.3. Thiết bị an toàn .................................................................................................. 10
1.4. Các chi tiết và bộ phận trong máy nâng ................................................................... 10
1.4.1. Dây..................................................................................................................... 10
1.4.2. Tang cuốn dây ................................................................................................... 12
1.4.3. Bộ phận mang vật .............................................................................................. 12
CHƯƠNG2 : THIẾT KẾ NGUYÊN LÝ CỦA MÁY ........................................................ 16
2.1 Phân tích và lựa chọn phương án .............................................................................. 16

2.2 Tính tốn động học ................................................................................................... 19
2.2.1. Chọn động cơ..................................................................................................... 19
2.2.2. Phân bố tỷ số truyền .......................................................................................... 21
2.2.3. Lập bảng thông số động học .............................................................................. 22
CHƯƠNG3 : THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN TRỤC VÍT – BÁNH VÍT ................................. 23
3.1. Chọn vật liệu ............................................................................................................ 23
3.2. Định ứng suất cho phép ............................................................................................ 23
3.2.1. Ứng suất tiếp cho phép [σH] .............................................................................. 23
3.2.2. Ứng suất uốn cho phép [σF] .............................................................................. 24
3.2.3. Ứng suất cho phép khi q tải ........................................................................... 25
3.3. Tính tốn truyền động trục vít về độ bền ................................................................. 25
3.3.1. Xác định các thơng số cơ bản của bộ truyền ..................................................... 25
SVTH: CAO VĂN ĐÔNG – 17CDT1

4


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY

GVHD: PGS.TS TRẦN XUÂN TÙY

3.3.2. Kiểm nghiệm vận tốc trượt, hiệu suất, và hệ số tải trọng .................................. 26
3.3.3. Kiểm nghiệm răng bánh vít về độ bền tiếp xúc ................................................. 27
3.3.4. Kiểm nghiệm răng bánh vít về độ bền uốn ....................................................... 27
3.3.5. Kiểm nghiệm độ bền của răng bánh vít khi chịu quá tải ................................... 28
3.3.6. Các thông số chủ yếu của bộ truyền .................................................................. 29
3.3.7. Tính lực tác dụng ............................................................................................... 31
3.3.8. Kiểm nghiệm sức bền và độ cứng uốn của thân trục vít .................................. 32
3.4. Tính tốn về nhiệt trong bộ truyền trục vít ............................................................... 32
CHƯƠNG4 : TÍNH TỐN THIẾT KẾ TRỤC VÀ THEN ............................................... 34

4.1. Thiết kế trục .............................................................................................................. 34
4.1.1. Chọn vật liệu ...................................................................................................... 34
4.1.2. Tính sức bền trục ............................................................................................... 34
4.2. Chọn và kiểm nghiệm then ....................................................................................... 47
CHƯƠNG5 : THIẾT KẾ GỐI ĐỠ TRỤC (Ổ LĂN) ........................................................ 50
5.1. Tính tốn ổ lăn cho trục 1 ......................................................................................... 50
5.1.1. Chọn ổ lăn .......................................................................................................... 50
5.1.2. Chọn kích thước ổ lăn ........................................................................................ 51
5.2. Tính tốn ổ lăn cho trục 2 ......................................................................................... 52
5.2.1. Chọn ổ lăn .......................................................................................................... 52
5.2.2. Chọn kích thước ổ lăn ........................................................................................ 53
5.3. Chọn kiểu lắp ổ lăn ................................................................................................... 53
5.3.1. Cố định trục theo phương dọc trục .................................................................... 54
5.3.2. Che kín ổ lăn ...................................................................................................... 54
5.3.3. Bơi trơn ổ lăn ..................................................................................................... 54
CHƯƠNG6 : CẤU TẠO VỎ HỘP VÀ CÁC CHI TIẾT MÁY KHÁC ............................ 55
6.1. Vỏ hộp ...................................................................................................................... 57
6.2. Các chi tiết khác ....................................................................................................... 57
6.2.1. Bu lơng vịng hoặc vịng móc ............................................................................. 57
SVTH: CAO VĂN ĐƠNG – 17CDT1

5


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY

GVHD: PGS.TS TRẦN XUÂN TÙY

6.2.2. Chốt định vị ....................................................................................................... 57
6.2.3. Cửa thăm ............................................................................................................ 58

6.2.4. Nút thông hơi ..................................................................................................... 58
6.2.5. Nút tháo dầu ....................................................................................................... 59
6.2.6. Kiểm tra mức dầu .............................................................................................. 59
6.3. Nối trục vòng đàn hồi ............................................................................................... 60
6.4. Bôi trơn hộp giảm tốc ............................................................................................... 62
CHƯƠNG7 : XÁC ĐỊNH KIỂU LẮP ............................................................................... 63
TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................................. 64

SVTH: CAO VĂN ĐÔNG – 17CDT1

6


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY

GVHD: PGS.TS TRẦN XUÂN TÙY

CHƯƠNG 1 : GIỚI THIỆU CHUNG VỀ THANG NÂNG HÀNG
1.1. Khái niệm
Thang nâng hàng là thiết bị dùng để vận chuyển hàng hóa như vật liệu, cấu kiện…
cho các cơng trình xây dựng cao tầng, nhà xưởng, các nhà máy chế tạo…Giúp cho việc vận
chuyển hàng hóa lên xuống giữa các tầng nhanh chóng và nhẹ nhàng hơn, giảm sức lao
động, tiết kiệm thời gian và đặc biệt là tránh làm hư hỏng các hàng hóa khi vận chuyển.

1.2. Phân loại
Vận thăng được phân loại theo các tiêu chí sau:
a.Theo cấu tạo
- Vận thăng tự do: Thích hợp với cơng trình có nhu cầu trọng lượng ít, chịu tải nhẹ, cấu
tạo đơn giản, dễ dàng di chuyển, vận chuyển.
- Vận thăng dựa tường: Chỉ nâng được tải trọng tối đa 500 kg và chiều cao từ 9m đến

100m. Một hạn chế nữa là thiết bị chuyển động theo phương thẳng đứng nên hạn chế
khơng gian phục vụ.
- Vận thăng lồng: Có thể chịu tải từ 1 đến 2 tấn vật liệu, đáp ứng cho các cơng trình xây
dựng lớn, có cấu tạo phức tạp và giá thành cao.
b. Theo cách nâng bàn
- Vận thăng loại cáp kéo.
- Vận thăng loại tự leo.
c. Theo công dụng
- Vận thăng chở hàng.
- Vận thăng chở hàng và người.

1.3 Cấu tạo của cơ cấu nâng
Thang nâng hàng bao gồm các kết cấu kim loại, cơ cấu truyền động, hệ thống điện điều
khiển, thiết bị an toàn.
- Bàn nâng hàng
- Khung thân vận thăng
- Puly dẫn hướng cáp
- Tang quấn cáp
SVTH: CAO VĂN ĐÔNG – 17CDT1

7


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY

GVHD: PGS.TS TRẦN XUÂN TÙY

- Motor + hộp giảm tốc
- Đế vận thăng
- Cáp tải

- Hộp nút bấm điều khiển
- Cần tự lắp
- Gông giằng

Nguyên lý làm việc : Tời điện sẽ tạo ra Momen để kéo dây cáp, dây cáp truyền lực kéo
đến bộ phần nâng thơng qua hệ thống rịng rọc. Bộ phận nâng sẽ nâng vật hay người đến
độ cao theo yêu cầu. Khi vận thăng hoat động, vách đứng và giá máy đóng vai trị là điểm
tựa vững vàng giúp máy chịu tải trọng và giữ máy vận hành ổn định.
1.3.1 Kết cấu kim loại
Gồm : Khung đế, đốt khung thân, giằng tường, bàn nâng, cần tự lắp
- Khung đế: là bộ phận cơ bản liên kết thiết bị với nền móng bê tông, để định vị, lắp ghép
các bộ phận của thiết bị như : khung thân, motor, hộp giảm tốc, tang cáp, puly dẫn hướng
cáp.
- Bàn nâng hàng: Là bộ phận quan trong nhất của vận thăng dùng để nâng vật liệu, được
chế tạo từ hệ khung thép, phần thân có các con lăn hướng dẫn
- Cần tự lắp: Gồm móc cẩu, cần, puly hướng dẫn cáp, cơ cấu cuốn cáp và cáp nâng. Dùng
để cẩu các bộ phận của vận thăng như : Giằng tường, đốt tiêu chuẩn khi nâng chiêu cao của
vận thăng.
SVTH: CAO VĂN ĐÔNG – 17CDT1

8


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY

GVHD: PGS.TS TRẦN XUÂN TÙY

Yêu cầu:
+ Đủ độ bền, độ bền mỏi, nhằm đảm bảo khả năng chịu tác dụng của tải trọng trong quá
trình làm việc mà không bị phá hủy.

+ Đủ độ cứng, nhằm đảm bảo chuyển vị, dao động trong giới hạn cho phép.
+ Đủ độ ổn định, nhằm đảm bảo không thay đổi vị trí và hình dáng trong q trình làm
việc.
+ Đảm bảo tính thẩm mỹ.

Hình 1.2: Kết cấu kim loại của vận thăng nâng hàng
1.3.2 Cơ cấu truyền động
Cơ cấu truyền động được bố trí trên khung đế có nhiệm vụ nâng hạ bàn nâng hàng
thông qua hệ thống cáp tải và tang cuốn cáp.

Hình 1.3: Cơ cấu truyền động của vận thăng nâng hàng
SVTH: CAO VĂN ĐÔNG – 17CDT1

9


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY

GVHD: PGS.TS TRẦN XUÂN TÙY

Cơ cấu truyền động có các bộ phận:
- Bộ phận phát động ( Động cơ 1): Để cung cấp động lực cho cơ cấu hoạt động.
- Bộ phận trền dẫn động (Hộp giảm tốc): Dùng để truyền chuyển động và thang đổi tốc
độ ( Thường dùng hộp giảm tốc trục vít bánh vít cho thang nâng hàng).
- Bộ phận phanh hãm 2 : Để giảm tốc độ và dứng chuyển động, đảm bảo an toàn trong
sử dụng máy.
- Bộ phận lợi lực ( Palăng 5) : Để thực hiện nâng được vật có khối lượng lớn bằng sức
người hoặc động cơ có cơng suất nhỏ.
1.3.3. Thiết bị an tồn
Gồm có 2 loại : Thiết bị báo hiệu và thiết bị bảo hiểm

- Thiết bị báo hiệu dùng để cảnh báo cho người sử dụng biết trạng thái an toàn hay
nguy hiểm. Thiết bị cảnh báo thường dùng ánh sáng hoặc âm thanh.
+ Ánh sáng thường dùng màu đỏ ứng với trạng thái nguy hiểm, màu xanh ứng với
trạng thái an toàn. Ánh sáng không gây phiền hà cho người xung quanh nhưng mức độ
cảnh báo khơng cao, người sử dụng ít chú ý.
+ Âm thanh thường dùng dạng còi báo động, khi có sự cố sẽ hú cịi. Âm thanh gây sự
chú ý rất lớn nên có thể gây phiền hà cho những người xung quanh.
- Thiết bị bảo hiểm dùng để ngăn ngừa các sự cố xảy ra. Thiết bị bảo hiểm thường
dùng dạng rơ le và cữ hành trình.
+ Rơ le dùng để hạn chế tải trọng hoặc hạn chế tốc độ. Khi bị quá tải hoặc tốc độ vượt
quá giới hạn cho phép rơ le sẽ ngắt điện, cơ cấu máy ngừng chuyển động.
+ Cữ hành trình(Cơng tắc giới hạn hành trình) thường đặt ở cuối hành trình chuyển
động của bộ phận máy nhằm chống xô, giới hạn chiều cao nâng.

1.4. Các chi tiết và bộ phận máy trong máy nâng
1.4.1. Dây
Trong máy nâng, dây được dùng để buộc, treo vật, kết hợp với tang để biến chuyển
động quay thành chuyển động tịnh tiến.
Dây thường dùng có các loại :Cáp thép, xích hàn, xích ống con lăn. Trong đó cáp thép
được sử dụng nhiều nhất.

SVTH: CAO VĂN ĐÔNG – 17CDT1

10


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY

GVHD: PGS.TS TRẦN XUÂN TÙY


a. Cáp thép

Hình 1.4: Hình ảnh cáp thép dùng trong máy nâng
- Cáp thép được chế tạo trong nhà máy chuyên môn hóa. Đường kính của cáp được tiêu
chuẩn hóa, cáp được chế tạo với chiều dài rất lớn.
- Cáp thép có các loại : Cáp đơn, cáp kép (cáp bện đôi), cáp bện ba; cáp lõi thép, cáp lõi
chỉ (sợi đay, gai); cáp bện xuôi (cáp song song), cáp bện chéo (cáp chống xoắn).
- Những điểm cần lưu ý khi sử dụng:
+ Nguyên nhân hỏng: Do mỏi, mòn, dập, dão (tự dãn dài) hoặc do nhiệt độ làm việc
quá cao.
+ Chăm sóc bơi trơn đầy đủ
+ Trong q trình sử dụng, các sợi thép trong cáp bị đứt (nở) dần từng sợi, khi số sợi
thép đứt đủ nhiều mới thay cáp.
b. Xích hàn
Chế tạo bằng dây thép tiết diện trịn, đường kính d, vật liệu thép CT25, CT30 có giới
hạn bền σb từ 370 đến 450 MPa, được tráng kẽm.

Hình 1.5: Xích hàn

SVTH: CAO VĂN ĐƠNG – 17CDT1

11


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY

GVHD: PGS.TS TRẦN XUÂN TÙY

Xích hàn có các loại: Xích hàn bước ngắn ( bước xích px < 3d); xích hàn bước dài
(bước xích px > 3d); xích hàn chính xác (dung sai của bước xích ± 0,03d); xích hàn

thường (dung sai của bước xích ± 0,1d).
c. Xích bản lề
Xích bản lề được chế tạo bằng thép C40, C45, C50, có giới hạn bền kéo 570MPa đến
600 MPa.

Hình 1.6: Kết cấu của xích bản lề
1.4.2. Tang cuốn cáp
Trong máy nâng,tang kết hợp với cáp để biến chuyển động quay thành chuyển động
tịnh tiến, thực hiện nâng hạ vật.
Tang được chế tạo bằng phương pháp đúc hoặc hàn, vật liệu là gang xám hoặc thép.
Phân loại:
+ Theo hình dạng tang: Tang hình trụ trịn và tang hình cơn. Tang hình cơn dùng khi
cần thay đổi tốc độ nâng, hạ trong quá trình nâng vật.
+ Theo kết cấu : Có tang trơn, tang có rãnh xoắn và tang có 2 rãnh xoắn.
1.4.3. Bộ phận mang vật
Để liên kết vật nâng với cơ cấu nâng. Bộ phận mang có nhiều kiểu khác nhau, có loại
vạn năng, có loại chuyên dùng.
a. Móc
Là loại bộ phận mang vạn năng. Vật nâng được buộc bằng dây, dây được treo lên móc,
để liên kết với cơ cấu nâng.
Vật liệu chế tạo móc thường dùng là thép C20, C25 (có giới hạn bền 420MPa và
500Mpa).
SVTH: CAO VĂN ĐÔNG – 17CDT1

12


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY

GVHD: PGS.TS TRẦN XUÂN TÙY


Móc gồm các loại: Móc rèn, móc tấm, móc đơn, móc kép.

Hình 1.7: Móc rèn

Hình 1.8: Móc tấm

b. Kìm mang vật
Là bộ phận mang chuyên dùng. Mỗi kìm chỉ mang được một loại vật có kích thước
chiều rộng b nhất định.

Hình 1.9: Kìm mang vật

SVTH: CAO VĂN ĐƠNG – 17CDT1

13


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY

GVHD: PGS.TS TRẦN XUÂN TÙY

c. Kẹp mang vật
Là loại bộ phận mang chuyên dùng. Mỗi kìm chỉ mang được một loại vật có kích thước
chiều rộng b nhất định.

Hình 1.10: Kẹp mang vật
d. Gầu ngoạm
Là bộ phận mang chuyên dùng, Thích hợp cho các vật liệu rời vụn (như cát, sỏi, đất,
bùn, than,…). Gầu ngoạm được đúc bằng gang trong nhà máy chun mơn hóa.

Gầu ngoạm gồm các loại: Một dây kéo, hai dây kéo, loại bốn dây kéo. Loại hai dây
kéo được dùng nhiều nhất.

Hình 1.11: Gầu ngoạm
SVTH: CAO VĂN ĐÔNG – 17CDT1

14


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY

GVHD: PGS.TS TRẦN XUÂN TÙY

e. Bộ phận lợi lực (Pa lăng)
Bộ phận lợi lực sử dụng trong máy nâng với mục đích dùng 1 lực kéo cáp nhỏ để nâng
một vật có trọng lượng lớn.
Pa lăng gồm các ròng rọc cố định, các ròng rọc động và dây cáp vịng qua các rịng
rọc.

Hình 1.12: Pa lăng lợi lực

SVTH: CAO VĂN ĐÔNG – 17CDT1

15


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY

GVHD: PGS.TS TRẦN XUÂN TÙY


CHƯƠNG 2 : THIẾT KẾ NGUYÊN LÝ CỦA MÁY
2.1 Phân tích và lựa chọn phương án
Thông số ban đầu:
- Tải trọng : m = 200kg
- vận tốc nâng : v = 25 m/phút
- Trọng lượng của bàn nâng : m1 = 100 kg
- Chiều cao nâng: 4 tầng ( H = 18m mỗi tầng khoảng 4.5m)
- Thời gian làm việc : t = 12000 giờ
Phương án 1: Sử dụng hệ thống truyền động trục vít – bánh vít

Hình 2.1a: Sơ đồ hệ truyền động thang nâng hàng
dùng hộp giảm tốc trục vít – bánh vít
1. Động cơ; 2.Khớp nối; 3. phanh điện từ; 4. Hộp giảm tốc trục vít-bánh vít;
5.Tang cuốn; 6.tải nâng
a. Ưu điểm
+ Tỉ số truyền lớn trong một cấp.
+ Làm việc êm, không ồn như bộ truyền bánh răng hoặc xích.
+ Có khả năng tự hãm, chuyển động khơng thể truyền ngược lại từ bánh vít đến trục
vít.
+ Có độ chính xác động học cao.
SVTH: CAO VĂN ĐƠNG – 17CDT1

16


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY

GVHD: PGS.TS TRẦN XUÂN TÙY

b. Nhược điểm

+ Hiệu suất thấp, sinh nhiệt nhiều do có vận tốc trượt lớn.
+ Vật liệu chế tạo bánh vít làm bằng kim loại màu để giảm ma sát nên khá đắt tiền.
+ Yêu cầu cao về độ chính xác lắp ghép.
c.Phạm vi sử dụng
+ Chỉ sử dụng cho phạm vi cơng suất < 60kW.
+ Có tỉ số truyền lớn nên được sử dụng rộng rãi trong các cơ cấu phân độ.
+ Có khả năng tự hãm nên thường sử dụng trong các cơ cấu nâng.
Phương án 2: : Sử dụng hệ thống truyền động bánh răng trụ răng thẳng

Hình 2.1a: Sơ đồ hệ truyền động thang nâng hàng dùng hộp giảm tốc
bánh răng trụ thẳng
1. Động cơ; 2 với 5. khớp nối; 3. Phanh điện từ ; 4. Hộp giảm tốc
bánh răng trụ thẳng; 6. Tang; 7.tải nâng
a. Ưu điểm
+ Kích thước nhỏ, khả năng tải lớn
+ Tỷ số truyền khơng đổi do khơng có hiện tượng trượt trơn.
+ Hiệu suất cao: 0.97 ÷ 0.99 trong một cấp.
+ Tuổi thọ cao, làm việc tin cậy như đối với hộp giảm tốc cơng dụng chung, tuổi thọ có
thể đạt 30000h.

SVTH: CAO VĂN ĐÔNG – 17CDT1

17


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY

GVHD: PGS.TS TRẦN XUÂN TÙY

b. Nhược điểm

+ Công nghệ cắt răng phức tạp
+ Yêu cầu cao về độ chính xác chế tạo cũng như lắp ráp
+ Có nhiều tiếng ồn khi vận tốc lớn.
c.Phạm vi sử dụng
+ Có thể truyền cơng suất từ nhỏ đến rất lớn (hàng chục ngàn kw), vận tốc có thể tự thấp
cho đến cao(200m/s).
+ Được sử dụng rỗng rãi trong tất cả các lĩnh vực của ngành chế tạo máy và dụng cụ đo.
+ Trong các bộ truyền bánh răng, bộ truyền bánh răng trụ được sử dụng rộng rãi nhất vì
chế tạo và sử dụng đơn giản, làm việc tin cậy kích thước gọn.
Phương án 3: Sử dụng hệ thống bánh răng cơn – trụ

Hình 2.1c: Sơ đồ truyền động thang nâng hàng sử dụng
hộp giảm tốc bánh răng côn-trụ
1. Động cơ; 2 và 5 . khớp nối; 3. phanh điện từ;
4. hộp giảm tốc bánh răng côn-trụ; 6. tang; 7.Tải nâng
Đặc điểm:
+ Giá thành đắt hơn do phải có dao và thiết bị chuyên dùng để tạo bánh răng cơn, ngồi ra
dung sai về kích thước và răng cịn phải đảm báo góc giữa 2 trục.
+ Lắp ghép khó khăn vì bộ truyền bánh răng cơn rất nhạy với sự không trùng đỉnh của
côn lăn do sai số chế tạo và lắp ghép, do biến dạng của trục khi chịu tải và biến dạng trục.
+ Khối lượng và kích thước lớn hơn bánh răng trụ.
SVTH: CAO VĂN ĐÔNG – 17CDT1

18


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY

GVHD: PGS.TS TRẦN XUÂN TÙY


Qua phân tích cả 3 phương án trên, ta chọn phương án 1 sẽ phù hợp với yêu cầu đặt ra.

2.2 Tính toán động học
2.2.1 Chọn động cơ điện
- Tải trọng vật mang: Q0 = mg = 200. 9,81 = 1962 N
- Tải trọng bàn nâng: Q1 = m1g = 100.9,81 = 981 N
- Tải trọng nâng : Qn = Q0 + Q1 = 1962 + 981 = 2943 N
Trong đó : g là gia tốc trọng trường(g = 9,81 m/s2)
- Lực đặt lên tang cuốn (puli) :
Fn =K.Qn
Trong đó K = 2,5 ÷ 3 là hệ số an tồn , chọn K = 2,5
=>

Fn = 2,5.2943 = 7357,5 N

Vì tải trọng nhỏ nên chỉ sử dụng cáp 1 sợi.

- Kích thước cáp được chọn dựa vào lực kéo đứt ( Sđ ):
Sđ ≥ Fn . K = 7357,5. 5,5 = 40466,25 (N)
Trong đó : K = 5,5 : Hệ số an toàn
Chọn cáp 6 x 36WS-FC ( TCVN 5757 : 2009) với Dc = 9 mm, giới hạn bền của
thép b = 1570 N/mm2, lực cắt đứt cáp Sđ = 42 KN.
- Chọn đường kính tang: Dt = 250mm .
- Số vịng quay của trục tang:
nt =

60.103 .v
π.Dt

Trong đó: v : vận tốc nâng (v = 25 m/phút)

Dt = 250mm: Đường kính tang
=> nt =

60.103 .(25/60)
π.250

≈ 32 vịng/phút

- Cơng suất làm việc trên trục tang khi nâng đầy tải :

SVTH: CAO VĂN ĐÔNG – 17CDT1

19


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY

Plv=

GVHD: PGS.TS TRẦN XUÂN TÙY
Fn .v

=

1000

7357,5.(25/60)
1000

= 3,0656 KW


- hiệu suất truyền động chung
 = bt . pl. k2. o3
Tra bảng 2.1 trong sách thiết kế chi tiết máy có:
bt : hiệu suất bộ truyền trục vít bánh vít, chọn bt = 0,75
k : hiệu suất của khớp, chọn k = 1
o : hiệu suất của ổ lắn , chọn o = 0,995
=>

 = 0,75.12.0,9953 ≈ 0,74

- Công suất cần thiết trên trục động cơ khi nâng đầy tải
Pctn =

𝑃𝑙𝑣
𝜂

=

3,0656
0,74

= 4,1427 KW

- Động cơ làm việc theo chu kì : làm việc - nghỉ - làm việc . Đặc trưng cho chế độ làm
việc này là tỷ số cường độ làm việc của động cơ :
CĐ% =

tlv
tck


.100

Trong đó: tlv - thời gian làm việc, tlv =2 .

18
25/60

≈ 86 (s)

tn1 - thời gian đưa hàng vào ,chọn tn1 = 25 (s)
tn2 - thời gian đưa hàng ra ,chọn tn2 = 25(s)
tck - thời gian chu kì , tck = tlv + tn1 + tn2 = 86 +25+25 = 136 (s)
khi đó:
CĐ% =

86

.100 = 63,24%

136

- Do động cơ làm việc ở chế độ ngắn hạn và lặp lại liên tục cho nên nó phải có khả năng
quá tải lớn và mơmen qn tính nhỏ nên ta chọn điều khiển bằng động cơ biến tần. Thực
tế người ta đã sản xuất động cơ biến tần chuyên dùng có tỷ số tiều chuẩn là 15%, 25%,
40%, 60%.
Ta chọn CĐ% = 60%
SVTH: CAO VĂN ĐÔNG – 17CDT1

20



ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY

GVHD: PGS.TS TRẦN XUÂN TÙY

- Công suất tương đương (đẳng trị) của động cơ :
Ptđ = √

(Pctn )2 .tn +(Pcth )2 .th
tlv

Trong đó: tn, th lần lượt là thời gian nâng và hạ : tn = th =

tlv
2

=

86
2

= 43 (s)

Pcth – công suất cần thiết trên trục động cơ khi hạ đầy tải:
Pcth = -Plv.η = -3,0656.0,74 = - 2,2685 (KW)
Ptđ = √

Suy ra :


(4,1427)2 .43+(−2,2685)2 .43
86

= 3,3398 KW

- Số vòng quay sơ bộ của động cơ
nsb = nt.u
Trong đó : nt - số vịng quay của trục tang quay(nt = 32 vòng/phút)
u - tỉ số truyền của bộ truyền trục vít – bánh vít ( u = 10 ÷ 40)
=>

nsb = 32.( 10 ÷ 40)= 320÷1280 vịng/phút, Chọn nsb = 1000 vịng / phút.

- Động cơ được chọn theo công suất định mức:
Pđm ≥ Ptđ √

𝐶Đ% 𝑡í𝑛ℎ 𝑡𝑜á𝑛
𝐶Đ% 𝑡𝑖ê𝑢 𝑐ℎ𝑢ẩ𝑛

= 3,3398.

√

63,24%
60%

≈ 3,4288 KW

nđm ≈ nsb = 1000 (vòng/phút )
Chọn Pđm = 4 KW

Chọn Động cơ biến tần 4A112MB6Y3 với:
Pđc = 4 KW.
nđc = 950 vòng/phút.
Tk/ Tdn = 2 < Tmax/Tdn = 2,2.
(Tra bảng P1.2 tính tốn thiết kế hệ dẫn động cơ khí tập 1 của Trịnh Chất – Lê Văn Uyển)

2.2.2 Phân bố tỷ số truyền
- Tỷ số truyền của trục vít – bánh vít :
u=

nđc
nt

=

950
32

≈ 30

SVTH: CAO VĂN ĐƠNG – 17CDT1

21


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY

GVHD: PGS.TS TRẦN XUÂN TÙY

2.2.3 Lập bảng thơng số động học

- Tính số vịng quay trên các trục
Trục 1 : n1 = nđc = 950 vòng/phút
Trục 2: n2 =

nđc
utv−bv

=

950
30

≈ 32 vịng/phút

- Tính cơng suất trên các trục:
Trục 1: P1 = Pđc.ηk. ηo = 4.1.0,995 = 3,98 KW
Trục 2: P2 = P1. ηk. ηbt = 3,98.1.0,75 = 2,985 KW
- Xác định mô men xoắn trên các trục:
Công thức tính:

Mx = 9,55.106.

Pi
ni

Trong đó : Pi – cơng suất của trục thứ i
ni – số vòng quay trên trục thứ i
Trục 1:

T1 = 9,55.106.


P1
3,98
= 9,55.106.
= 40 009,47 N.mm
n1
950

Trục 2:

T2 = 9,55.106.

P2
2,985
= 9,55.106.
= 890 835,94 N.mm
n2
32

Bảng phân bố tỷ số truyền:
Trục
Trục 1

Trục 2

Thơng số
Tỷ số truyền - u
Vận tốc quay-n
(vịng/phút)
Cơng suất-P

(KW)
Mơmen xoắn-T
(N.mm)

SVTH: CAO VĂN ĐƠNG – 17CDT1

30
950

32

3,98

2,985

40 009,47

890 835,94

22


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY

GVHD: PGS.TS TRẦN XUÂN TÙY

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN TRỤC VÍT – BÁNH VÍT
3.1 Chọn vật liệu
- Yêu cầu
Do trong bộ truyền trục vít xuất hiện vận tốc trượt lớn, đồng thời điều kiện hình thành

mảng dầu bơi trơn khơng thuận lợi nên mịn và dính xảy ra tương đối nhiều.Vậy cần phải
phối hợp vật liệu trục vít và bánh vít sao cho hệ số ma sát f thấp, ít bị dính và lâu mịn.
Ngồi ra, do tỷ số truyền u lớn làm cho tần số chịu tải của trục vít lớn hơn nhiều so với
bánh vít nên vật liệu trục vít phải có cơ tính cao hơn vật liệu bánh vít.
Do vậy, thường chọn trục vít bằng thép ăn khớp với bánh vít làm bằng vật liệu giảm ma
sát, tính chống dính như đồng thanh, gang.
- Bánh vít :
Vận tốc trượt tính theo cơng thức:
vt = 4,5.10-5.n1. 3√T2
Trong đó : n1 -số vịng quay của trục vít (trục 1), n1 = 950 vịng/phút
T2 –mơ men xoắn trên trục bánh vít (trục 2), T2 = 890 835,94 N.mm
Khi đó:

3

vt = 4,5.10-5.950.√890 835,94 ≈ 4,11 m/s

Vì vt = 4,11 m/s < 5m/s =>chọn vật liệu làm bánh vít là đồng thanh nhơm sắt ƂpA ж 94, đúc trong khn cát, tra bảng 7.1 tính tốn thiết kế hệ dẫn động cơ khí tập 1 có:
σb = 400 MPa (N/mm2): giới hạn bền kéo
σch = 200 MPa (N/mm2): giới hạn bền chảy
- Trục vít : Thép C45 tơi bề mặt , được mài và đánh bóng cẩn thận, có độ rắn HRC = 50.

3.2 Định ứng suất cho phép
3.2.1 Ứng suất tiếp xúc cho phép [σH]
Bánh vít được làm từ vật liệu đồng thanh không thiết ( đồng thanh nhôm sắt ƂpA ж 94) dạng hỏng về dính đặt biệt nguy hiểm ứng suất tiếp xúc cho phép [σtx] được xác định
theo điều kiện chống dính, phụ thuộc vào vận tốc trượt (vt = 4,11m/s), không phụ thuộc
vào số chu kì chịu tải.
Tra bảng 7.2 của tính tốn thiết kế hệ dẫn động cơ khí tập 1:
[σH] = 157,8 MPa (hay N/mm2)
SVTH: CAO VĂN ĐÔNG – 17CDT1


23


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY

GVHD: PGS.TS TRẦN XUÂN TÙY

3.2.2 Ứng suất uốn cho phép [σF]
Do bánh vít làm bằng đồng thanh, ứng suất uốn cho phép được xác định:
[σF] = [σF0].KFL
Trong đó: [σF0] - ứng suất uốn cho phép ứng với chu kì chịu tải là 106..
Với bộ truyền làm việc 2 chiều :
[σF0] = 0,16 σb = 0,16.400 = 64 N/mm2
Vì trục vít tơi bề mặt đạt độ rắn HRC = 50, bề mặt được mài và đánh bóng nên trị số
của [σF0] theo cơng thức (1) có thể tăng thêm 25%.
=>

[σF0] = 64+0.25.64 = 80 N/mm2
KFL – hệ số tuổi thọ
KFL =

9

√

106
𝑁𝐹𝐸

Với 𝑁𝐹𝐸 = 60 ∑(𝑇2𝑖 /𝑇2𝑚𝑎𝑥 )9 . 𝑛2𝑖 𝑡𝑖 : số chu kì thay đổi ứng suất tương đương .

Trong đó : T2i – mơmen xoắn trên bánh vít ở chế độ thứ i
n2i - số vịng quay của bánh vít ở chế độ thứ i
ti - số giờ làm việc ở chế độ thứ i
T2max – mômen xoắn lớn nhất trong các mômen xoắn T2i
Chỉ lấy ở một chế độ làm việc (i =1) nên có:
T2 = T2max = 890 835,94 N.mm
n2 = 32 vịng/phút
Thời gian sử dụng trong 5 năm, mỗi năm làm 300 ngày, mỗi ngày làm khoảng 8 tiếng
t =5.300.8 =12000 giờ
=>

𝑁𝐹𝐸 = 60. 19 . 32.12000 = 23,04. 106
9

106

=>

KFL = √

=>

[σF] = 80.0,71 = 56,8 N/mm2

23,04.106

SVTH: CAO VĂN ĐÔNG – 17CDT1

= 0,71


24


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY

GVHD: PGS.TS TRẦN XUÂN TÙY

3.2.3 Ứng suất cho phép khi quá tải
Do bánh vít được làm bằng đồng thanh khơng thiếc có:
[σH]max = 2σch = 2.200 = 400 N/mm2
[σF]max = 0,8σch = 0,8.200 = 160 N/mm2

3.3 Tính tốn truyền động trục vít về độ bền
3.3.1 Xác định các thông số cơ bản của bộ truyền
a. Khoảng cách trục aw
Tính theo cơng thức :
3

aw ≥ (Z2 +q) √(

170

)2 .

𝑇2 𝐾𝐻

𝑍2 [𝜎𝐻 ]

𝑞


Trong đó:
Z2 –số răng bánh vít.
- Với u = 30, chọn Z1 = 2 => Z2 = u.Z1 = 30.2 = 60
q=

𝑑1
𝑚

– Hệ số đường kính trục vít, được tiêu chuẩn hóa theo mơđun tiêu chuẩn m,

d1- đường kính mặt trụ chia của trục vít
- Tính sơ bộ q theo công thức thực nghiệm:
q = 0,25.Z2 = 0,25.60 = 15
Tra bảng 7.3 của tính tốn thiết kế hệ dẫn động cơ khí tập 1 , chọn q = 14
KH =1,1 ÷ 1,3– Hệ số tải trọng , chọn KH = 1,2
T2 – Mô men xoắn trên trục bánh vít, T2 = 890 835,94 N.mm
Suy ra :
3

aw ≥ (60+14) √(

170

)2 .

60.157,8

890 835,94 .1,2
14


= 215,27 mm

Chọn aw = 225 mm
b. Mơđun m
Tính theo cơng thức:

SVTH: CAO VĂN ĐƠNG – 17CDT1

25