Tiểu luận đồ án hệ thống truyền động: Thiết kế hệ thống dẫn động thùng tải

Tiểu luận trình bày phương án thiết kế hệ thống dẫn động thùng tải trong đồ án hệ thống truyền động, đề số 13, mang tính ứng dụng cao.

• Tác giả: Trương Thạnh Cường
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Vũ Thịnh
• Trường học: Đại Học Quốc Gia TP Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Cơ Khí
• Đề tài: Thiết Kế Hệ Thống Dẫn Động Thùng Tải
• Loại tài liệu: đồ án
• Năm xuất bản: 2022-2023
• Địa điểm: TP Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI NÓI ĐẦU
• 1. PHẦN 1: PHÂN TÍCH PHƯƠNG ÁN - CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN – PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN
• 1.1. A – PHÂN TÍCH PHƯƠNG ÁN
• 1.2. B – CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN
• 1.3. C – PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN
• 1.4. D – XÁC ĐỊNH CÔNG SUẤT, SỐ VÒNG QUAY VÀ MÔMEN XOẮN TRÊN CÁC TRỤC
• 1.5. E – BẢNG THÔNG SỐ TÍNH TOÁN
• 2. PHẦN 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN XÍCH
• 2.1. A – THÔNG SỐ ĐẦU VÀO
• 2.2. B – CHỌN LOẠI XÍCH
• 2.3. C – XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CỦA BỘ TRUYỀN XÍCH
• 2.4. D – KIỂM NGHIỆM XÍCH VỀ ĐỘ BỀN
• 2.5. E – XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CỦA ĐĨA XÍCH VÀ LỰC TÁC DỤNG LÊN TRỤC
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Thiết kế hệ thống dẫn động

Đồ án tập trung vào thiết kế hệ thống dẫn động thùng tải, một hệ thống truyền động cơ khí quan trọng. Hệ thống dẫn động bao gồm các thành phần chính: động cơ điện, nối trục, hộp giảm tốc bánh răng nghiêng một cấp, bộ truyền xích, xích tải, bộ phận căng xích và thùng chứa hàng. Các thông số thiết kế bao gồm lực vòng xích tải (4710 N), vận tốc xích tải (1.44 m/s), đường kính xích tải (280 mm), góc nghiêng bộ truyền xích (39°), và thời gian phục vụ (4 năm). Mục tiêu là thiết kế một hệ thống hiệu quả, bền vững và an toàn, đáp ứng yêu cầu vận hành cụ thể. Thiết kế hệ thống dẫn động thùng tải này được thực hiện dựa trên các tiêu chuẩn kỹ thuật và nguyên lý cơ khí.

1.1 Phân tích phương án và lựa chọn động cơ

Phần này tập trung vào việc chọn lựa động cơ điện phù hợp. Đồ án xem xét hai phương án động cơ với công suất 11 kW, nhưng có tốc độ quay khác nhau. Việc tính toán công suất cần thiết dựa trên công thức cơ bản, tính đến hiệu suất của các bộ truyền (bánh răng, xích, ổ lăn). Phân phối tỉ số truyền được xác định để đạt được vận tốc xích tải yêu cầu. Các thông số như công suất, tốc độ quay và mômen xoắn trên từng trục được tính toán chi tiết. Chọn động cơ tối ưu dựa trên phân tích hiệu quả và tính kinh tế. Giải pháp dẫn động thùng tải được chọn đảm bảo vận hành ổn định và tiết kiệm năng lượng.

1.2 Thiết kế bộ truyền xích

Phần này trình bày chi tiết về thiết kế bộ truyền xích. Việc chọn loại xích phụ thuộc vào yêu cầu vận hành. Tính toán các thông số của bộ truyền xích, bao gồm số răng đĩa xích, bước xích, và khoảng cách trục. Kiểm nghiệm xích về độ bền được thực hiện để đảm bảo an toàn và tuổi thọ. Thiết kế CAD được sử dụng để mô hình hóa và tối ưu hóa thiết kế. Phân tích phần tử hữu hạn (FEA) có thể được sử dụng để đánh giá ứng suất và biến dạng trong các thành phần của bộ truyền xích. Tốc độ quay và hiệu suất truyền động cũng được tính toán và đánh giá.

1.3 Thiết kế hộp giảm tốc bánh răng nghiêng

Phần này tập trung vào thiết kế hộp giảm tốc bánh răng nghiêng một cấp. Việc chọn vật liệu và tính toán ứng suất cho phép là rất quan trọng. Thiết kế bộ truyền bánh răng bao gồm việc xác định các thông số hình học, ăn khớp, và lực tác dụng. Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc và độ bền uốn được thực hiện để đảm bảo hoạt động an toàn và hiệu quả. Phần mềm thiết kế CAD như SolidWorks, AutoCAD hoặc CATIA được sử dụng để tạo mô hình 3D và bản vẽ kỹ thuật. Phân tích ứng suất và mô phỏng có thể được thực hiện để đánh giá hiệu suất của thiết kế.

1.4 Thiết kế trục then và ổ lăn

Phần này tập trung vào thiết kế trục và then, bao gồm việc chọn vật liệu chế tạo trục và tính toán đường kính trục. Thiết kế then đảm bảo kết nối chắc chắn giữa các trục và các bộ phận khác. Chọn ổ lăn phù hợp với tải trọng và tốc độ quay. Nối trục được thiết kế để đảm bảo truyền mô-men xoắn một cách hiệu quả. Các tính toán được thực hiện để đảm bảo sức bền của trục và then. An toàn lao động được ưu tiên trong quá trình thiết kế và lựa chọn vật liệu.

1.5 Lựa chọn chi tiết phụ trợ và dung sai lắp ghép

Phần này tập trung vào việc lựa chọn các chi tiết phụ trợ như thân máy, bulông, và các chi tiết khác. Thiết kế hộp giảm tốc bao gồm việc chọn loại vỏ hộp và vật liệu. Chọn dầu bôi trơn phù hợp với điều kiện làm việc. Bảng dung sai lắp ghép được xác định để đảm bảo độ chính xác và hoạt động ổn định của hệ thống. Dung sai lắp ghép cho các bộ phận như trục, bánh răng, ổ lăn, then và các chi tiết khác được chỉ rõ. Tiêu chuẩn thiết kế được tuân thủ để đảm bảo chất lượng và độ bền của hệ thống.

Trích đoạn nội dung tài liệu

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ  ĐỒ ÁN HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG NHÓM LỚP CQ03 ĐỀ SỐ 13 – PHƯƠNG ÁN 3 THIẾT KẾ HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG THÙNG TẢI HỌC KÌ 221 Giảng viên hướng dẫn: TS. Nguyễn Vũ Thịnh Sinh viên thực hiện : Trương Thạnh Cường MSSV: 2012774 Ngô Văn Mạnh MSSV: 1914120 Trần Minh Thành MSSV: 2014510 c Đề tài đồ án hệ thống truyền động TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA - ĐHQG TP.HCM KHOA CƠ KHÍ BỘ MÔN THIẾT KẾ MÁY ĐỒ ÁN HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG (ME3145) Học kỳ I / Năm học 2022-2023 Sinh viên thực hiện : 1. Trương Thạnh Cường MSSV : 2012774 2. Trần Minh Thành 2014510 Người hướng dẫn: TS.

Nguyễn Vũ Thịnh Ký tên : Ngày bắt đầu: 15/09/2022 Ngày kết thúc: ________ Ngày bảo vệ: ________ ĐỀ TÀI Đề số 13: THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG THÙNG TẢI Phương án số: 3 Đồ án hệ thống truyền động – HK221 Trương Thạnh Cường – 2012774; Ngô Văn Mạnh – 1914120; Trần Minh Thành - 2014510 c Đề tài đồ án hệ thống truyền động Hệ thống dẫn động gồm: 1: Động cơ điện 2: Nối trục 3: Hộp giảm tốc bánh răng nghiêng 1 cấp 4: Bộ truyền xích 5: Xích tải 6: Bộ phận căng xích 7: Thùng 8: Vật được tải Số liệu thiết kế: Lực vòng xích tải, F (N): 4710 N Quay 1 chiều, làm việc 2 ca. Vận tốc xích tải, v (m/s): 1,44 m/s (Làm việc 300 giờ/năm, 8 giờ/ca) Đường kính xích tải, D (mm): 280 mm Góc nghiêng bộ truyền xích với phương ngang, θ°: 39° Thời gian phục vụ, L (năm): 4 năm YÊU CẦU: Mỗi nhóm gồm 2 SV - 01 Thuyết minh. - 01 SV thực hiện bản vẽ lắp 2D cho Hệ thống truyền động (A0). - 01 SV thực hiện bản vẽ lắp 2D cho Hộp giảm tốc (A0).

- Mỗi SV thực hiện 01 bản vẽ chi tiết. NỘI DUNG THUYẾT MINH: 1. Tìm hiểu hệ thống truyền động máy. Xác định công suất động cơ và phân phối tỉ số truyền cho hệ thống truyền động.

Tính toán thiết kế các chi tiết máy: a. Tính toán các bộ truyền ngoài (đai, xích hoặc bánh răng). Tính toán các bộ truyền trong hộp giảm tốc (bánh răng, trục vít - bánh vít). Vẽ sơ đồ lực tác dụng lên các bộ truyền và tính giá trị các lực.

Tính toán thiết kế trục và then. Chọn ổ lăn và nối trục. Chọn thân máy, bulông và các chi tiết phụ khác. Đồ án hệ thống truyền động – HK221 Trương Thạnh Cường – 2012774; Ngô Văn Mạnh – 1914120; Trần Minh Thành - 2014510 c Đề tài đồ án hệ thống truyền động g.

Tính toán các chi tiết hệ thống truyền động. Chọn dung sai lắp ghép. Chọn dầu bôi trơn, bảng dung sai lắp ghép. Tài liệu tham khảo.

Đồ án hệ thống truyền động – HK221 Trương Thạnh Cường – 2012774; Ngô Văn Mạnh – 1914120; Trần Minh Thành - 2014510 c Mục lục MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH VẼ 1 DANH MỤC BẢNG BIỂU 2 LỜI NÓI ĐẦU 3 PHẦN 1: PHÂN TÍCH PHƯƠNG ÁN - CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN – PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN 4 A – PHÂN TÍCH PHƯƠNG ÁN. 4 B – CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN. Tính công suất cần thiết:. Xác định số vòng quay sơ bộ của động cơ:.

5 C – PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN. 6 D – XÁC ĐỊNH CÔNG SUẤT, SỐ VÒNG QUAY VÀ MÔMEN XOẮN TRÊN CÁC TRỤC. Công suất trên các trục:. Tốc độ quay các trục:.

Mômen xoắn trên các trục:. 7 E – BẢNG THÔNG SỐ TÍNH TOÁN. 8 PHẦN 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN XÍCH. 9 A – THÔNG SỐ ĐẦU VÀO.

9 B – CHỌN LOẠI XÍCH. 9 C – XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CỦA BỘ TRUYỀN XÍCH. Chọn số răng đĩa xích:. Xác định bước xích:.

Khoảng cách trục và số mắt xích:. 11 D – KIỂM NGHIỆM XÍCH VỀ ĐỘ BỀN. 12 E – XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CỦA ĐĨA XÍCH VÀ LỰC TÁC DỤNG LÊN TRỤC. Xác định thông số của đĩa xích:.

Xác định lực tác dụng lên trục:. 14 F – BẢNG THÔNG SỐ BỘ TRUYỀN XÍCH. 15 Đồ án hệ thống truyền động – HK221 Trương Thạnh Cường – 2012774; Ngô Văn Mạnh – 1914120; Trần Minh Thành - 2014510 c Mục lục PHẦN 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN TRONG HỘP GIẢM TỐC BÁNH RĂNG NGHIÊNG 1 CẤP 17 A – THÔNG SỐ ĐẦU VÀO. 17 B – CHỌN VẬT LIỆU.

17 C - ỨNG SUẤT CHO PHÉP. Số chu kỳ làm việc và hệ số tuổi thọ:. Giới hạn mỏi:. Ứng suất tiếp xúc cho phép:.

Ứng suất uốn cho phép:. 20 D – TRUYỀN ĐỘNG BÁNH RĂNG TRỤ RĂNG NGHIÊNG. Xác định thông số cơ bản của bộ truyền:. Xác định các thông số ăn khớp:.

Các thông số hình học chủ yếu của bộ truyền bánh răng:. Tính vận tốc vòng 𝐯 và chọn cấp chính xác của bộ truyền:. Xác định lực tác dụng lên bộ truyền:. 25 E – KIỂM NGHIỆM RĂNG VỀ ĐỘ BỀN TIẾP XÚC VÀ ĐỘ BỀN UỐN.

Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc:. Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn:. 30 F – BẢNG THÔNG SỐ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG. 34 PHẦN 4: LỰA CHỌN SỬ DỤNG ĐỘNG CƠ.

36 PHẦN 5: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRỤC VÀ THEN. 39 A – THÔNG SỐ ĐẦU VÀO. 39 B – CHỌN VẬT LIỆU CHẾ TẠO TRỤC. 39 C – TÍNH THIẾT KẾ TRỤC.

Xác định đường kính sơ bộ:. Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực:. Xác định lực tác dụng lên các trục từ các chi tiết máy lắp trên nó:. Tính toán thiết kế trục:.

Thiết kế then:. 50 PHẦN 6: TÍNH CHỌN Ổ LĂN VÀ NỐI TRỤC. 54 Đồ án hệ thống truyền động – HK221 Trương Thạnh Cường – 2012774; Ngô Văn Mạnh – 1914120; Trần Minh Thành - 2014510 c Mục lục II. 58 B – CHỌN NỐI TRỤC.

Thông số đầu vào:. Các thông số hình học:. Kiểm nghiệm điều kiện bền dập của vòng đàn hồi:. Kiểm nghiệm điều kiện sức bền của chốt:.

63 PHẦN 7: CHỌN THÂN MÁY, BULÔNG VÀ CÁC CHI TIẾT PHỤ KHÁC. 64 A – THIẾT KẾ HỘP GIẢM TỐC. Chọn loại vỏ hộp giảm tốc và vật liệu:. Xác định các kích thước cơ bản của vỏ hộp:.

64 B – CÁC CHI TIẾT PHỤ. 66 PHẦN 8: CHỌN DẦU BÔI TRƠN VÀ BẢNG DUNG SAI LẮP GHÉP. 71 A – CHỌN DẦU BÔI TRƠN. Bôi trơn trong hộp:.

Bôi trơn ngoài hộp:. 71 B – BẢNG DUNG SAI LẮP GHÉP. Chọn cấp chính xác:. Dung sai lắp ghép trục với bánh răng:.

Dung sai lắp ghép ổ lăn:. Dung sai lắp ghép then:. Dung sai lắp ghép vòng chắn dầu:. Dung sai lắp ghép nắp ổ:.

73 PHẦN 9: TÍNH TOÁN CÁC CHI TIẾT HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG. 74 A – LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ. 74 B – THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT TRONG HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG. Giá đỡ bộ phận xích tải:.

Bộ phân căng xích tải:. Bệ đỡ động cơ và hộp giảm tốc:. 77 TÀI LIỆU THAM KHẢO 79 Đồ án hệ thống truyền động – HK221 Trương Thạnh Cường – 2012774; Ngô Văn Mạnh – 1914120; Trần Minh Thành - 2014510 c Danh mục hình vẽ DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1: Đề tài hệ thống truyền động. 4 Hình 2: Phác khảo kế cấu trục.

40 Hình 3: Biều đồ moment uốn và xoắn trục I. 45 Hình 4: Biểu đồ moment uốn và xoắn trục II. 47 Hình 5: Lực dọc tác dụng lên ổ trục I. 55 Hình 6: Bulông vòng.

66 Hình 7: Chốt định vị. 67 Hình 8 Nắp cửa thăm. 68 Hình 10: Nút tháo dầu. 69 Hình 11: Xích tải hệ thống truyền động.

75 Hình 12: Thùng tải. 75 Hình 13: Giá đỡ bộ phận xích tải. 76 Hình 14: Bộ phận căng xích tải. 77 Hình 15: bệ đỡ động cơ và hộp giảm tốc.

77 Đồ án hệ thống truyền động – HK221 1 Trương Thạnh Cường – 2012774; Ngô Văn Mạnh – 1914120; Trần Minh Thành - 2014510 c Danh sách bảng biểu DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1: Bảng phương án động cơ. 6 Bảng 2: Bảng thông số tính toán động cơ 1. 8 Bảng 3: Bảng thông số tính toán động cơ 2. 8 Bảng 4: Bảng thông số bộ truyền xích động cơ 1.

15 Bảng 5: Bảng thông số bộ truyền xích động cơ 2. 16 Bảng 6: Bảng thông số bộ truyền bánh răng động cơ 1. 34 Bảng 7: Bảng thông số bộ truyền bánh răng động cơ 2. 35 Bảng 8: Bảng thông số bộ truyền xích 2 động cơ.

36 Bảng 9: Bảng thông số bộ truyện bánh răng 2 động cơ. 37 Bảng 10: Bảng kiểm nghiệm then. 50 Bảng 11: Bảng kiểm nghiệm độ điều kiện bền mỏi và điều kiện bền tĩnh của trục. 53 Bảng 12: Bảng thông số ổ lăn số hiệu 46305.

55 Bảng 13: Bảng thông số ỏ lăn ký hiệu 308. 59 Bảng 14: Bảng thông số ỏ lăn ký hiệu 408. 60 Bảng 15: Bảng thông số nối trục đàn hồi theo bảng 16. 62 Bảng 16: Bảng thông số nối trục đàn hồi theo bảng 16.

63 Bảng 17: Bảng các kích thước cơ bản của vỏ hộp. 66 Bảng 18: Bảng kích thước gối trục. 66 Bảng 19: Bảng thông số bulông vòng. 67 Bảng 20: Bảng thông số chốt định vị.

67 Bảng 21: Bảng thông số nắp cửa thăm. 68 Bảng 22: Bảng thông số nút thông hơi. 68 Bảng 23: Bảng thông số nút tháo dầu. 69 Bảng 24: Bảng dung sai lắp ghép trục với bánh răng.

72 Bảng 25: Bảng dung sai lắp ghép ổ lăn. 72 Bảng 26: Bảng dung sai lắp ghép then. 73 Bảng 27: Bảng dung sai lắp ghép vòng chắn dầu. 73 Bảng 28: Bảng dung sai lắp ghép nắp ổ.

73 Đồ án hệ thống truyền động – HK221 2 Trương Thạnh Cường – 2012774; Ngô Văn Mạnh – 1914120; Trần Minh Thành - 2014510 c Lời nói đầu LỜI NÓI ĐẦU Việc thiết kế và phát triển hệ thống truyền động là một trong những vấn đề cốt lõi trong Cơ khí, đóng vai trò rất quan trọng trong quá trình công nghiệp hóa – hiện đại hóa đất nước. Trong cuộc sống hằng ngày, ta có thể bắt gặp hệ thống truyền động ở khắp nơi. Có thể nói rằng nó đóng vai trò quan trọng trong sản xuất nói riêng cũng như cuộc sống nói chung.