BÁO CÁO ĐỒ ÁN CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY THIẾT KẾ TRẠM DẪN ĐỘNG BĂNG TẢI

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA CƠNG NGHỆ
BỘ MƠN KỸ THUẬT CƠ KHÍ
------------

BÁO CÁO ĐỒ ÁN
CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY

THIẾT KẾ TRẠM DẪN ĐỘNG BĂNG TẢI

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
ThS. Mai Vĩnh Phúc

NHÓM SV THỰC HIỆN:
Dương Tuấn Khải; MSSV: B1803260
Nguyễn Quốc Đạt; MSSV: B1803235
Ngành: Kỹ thuật Cơ Khí – Khóa: 44

Tháng 05/2021


Lời cảm ơn

LỜI CẢM ƠN
Đồ án cơ sở thiết kế máy là nội dung khơng thể thiếu với chương trình đào tạo
kỹ sư cơ khí nhằm cung cấp cho sinh viên những kiến thức cơ sở về kết cấu máy và
các quá trình cơ bản khi thiết kế máy. Trong q trình học mơn cơ sở thiết kế máy
chúng em đã được làm quen với những kiến thức cơ bản về kết cấu máy, các bộ phận
của máy và các tính năng cơ bản của các chi tiết máy thường gặp. Đồ án cơ sở thiết kế
máy giúp chúng em hệ thống lại các kiến thức đã học và tìm hiểu sâu hơn về nó.

Thơng qua việc hồn thiện đồ án, chúng em có thể áp dụng được các kiến thức từ các
mơn học như truyền động cơ khí, sức bền vật liệu, hình họa và vẽ kỹ thuật cơ khí,
dung sai và kỹ thuật đo,…
Hộp giảm tốc là cơ cấu truyền động nhờ sự ăn khớp trực tiếp giữa các bánh
răng. Hộp giảm tốc dùng để giảm vận tốc góc và tăng momen xoắn, hộp giảm tốc là bộ
phận trung gian giữa động cơ và máy công tác.
Do lần đầu làm đồ án và tìm hiểu với lượng kiến thức tổng hợp nên cịn những
phần chưa hồn tồn nắm vững. Trong quá trình làm đồ án chúng em đã tham khảo
nhiều tài liệu cũng như giáo trình có liên quan, song sai sót là điều khó tránh khỏi.
Chúng em rất mong nhận được sự hướng dẫn thêm của các thầy để chúng em có thể
nắm vững cũng như củng cố lại kiến thức đã được học.
Chúng em xin chân thành cảm ơn các thầy trong bộ môn, đặc biệt thầy Mai
Vĩnh Phúc đã nhiệt tình hướng dẫn chúng em trong q trình hồn thành đồ án.
Cần Thơ, ngày 18 tháng 05 năm 2021
Sinh viên thực hiện

Sinh viên thực hiện

(Ký và ghi rõ họ tên)

(Ký và ghi rõ họ tên)

Dương Tuấn Khải

Nguyễn Quốc Đạt

SVTH: Dương Tuấn Khải
Nguyễn Quốc Đạt

–2–

Lời cảm ơn

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN......................................................................................................................
MỤC LỤC..........................................................................................................................
DANH MỤC HÌNH............................................................................................................
DANH MỤC BẢNG............................................................................................................
CHƯƠNG I.......................................................................................................................
TÍNH TỐN PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN VÀ LỰA CHỌN ĐỘNG CƠ...............
1.1. Đặc điểm của hộp giảm tốc.................................................................................1
1.2. Chọn cơng suất cần thiết của động cơ................................................................2
1.3. Chọn số vịng quay sơ bộ....................................................................................3
1.4. Chọn động cơ điện..............................................................................................3
1.5. Phân phối tỷ số truyền........................................................................................3
1.6. Tính cơng suất trên các trục...............................................................................4
1.7. Tốc độ quay trên các trục...................................................................................4
1.8. Momen xoắn trên các trục..................................................................................4
1.9. Kết quả tính tốn................................................................................................5
CHƯƠNG II......................................................................................................................
THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN NGỒI..................................................................................
2.1. Thiết kế bộ truyền đai.........................................................................................6
CHƯƠNG III..................................................................................................................
THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN TRONG...............................................................................
3.1. Thiết kế bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng cấp nhanh...............................11
3.2. Thiết kế bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng cấp chậm....................................20
3.3. Tổng hợp lại các thông số của bộ truyền bánh răng.........................................29
CHƯƠNG IV...................................................................................................................

THIẾT KẾ TRỤC, Ổ, KHỚP NỐI................................................................................
4.1. Tính tốn thiết kế trục.......................................................................................31
4.2. Chọn ổ lăn........................................................................................................51
4.3. Tính tốn nối trục.............................................................................................56
CHƯƠNG V....................................................................................................................
THIẾT KẾ VỎ HỘP, CÁC CHI TIẾT PHỤ, DUNG SAI LẮP GHÉP.....................
5.1. Thiết kế vỏ hộp..................................................................................................59
5.2. Các chi tiết phụ.................................................................................................60
5.3. Bảng tổng kết bulông........................................................................................65
5.4. Bôi trơn hộp giảm tốc.......................................................................................66
5.5. Dung sai và lắp ghép........................................................................................67
SVTH: Dương Tuấn Khải
Nguyễn Quốc Đạt

–3–


Lời cảm ơn

CHƯƠNG VI...................................................................................................................
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ........................................................................................
6.1. Kết luận............................................................................................................. 70
6.2. Kiến nghị........................................................................................................... 70
TÀI LIỆU THAM KHẢO....................................................................................................

SVTH: Dương Tuấn Khải
Nguyễn Quốc Đạt

–4–

Đồ án cơ sở thiết kế máy

DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1: Sơ đồ hộp giảm tốc hai cấp khai triển............................................................1
Hình 2.1: Chọn đai theo số vịng quay bánh nhỏ và cơng suất cần truyền.....................6
Hình 4.1: Phác thảo hộp giảm tốc................................................................................33
Hình 4.2: Phân tích lực................................................................................................34
Hình 4.3: Biểu đồ nội lực và kết cấu sơ bộ trục I.........................................................35
Hình 4.4: Biểu đồ nội lực và kết cấu sơ bộ trục II.......................................................38
Hình 4.5: Biểu đồ nội lực và kết cấu sơ bộ trục III......................................................41
Hình 4.6: Sơ đồ chọn ổ trục I.......................................................................................50
Hình 4.7: Sơ đồ chọn ổ trục II.....................................................................................52
Hình 4.8: Sơ đồ chọn ổ trục III....................................................................................54
Hình 4.9: Nối trục vịng đàn hồi..................................................................................55
Hình 5.1: Chốt định vị.................................................................................................59
Hình 5.2: Nắp ổ lăn......................................................................................................60
Hình 5.3: Cửa thăm và nút thông hơi...........................................................................60
Hình 5.4: Nút tháo dầu.................................................................................................61
Hình 5.5: Que thăm dầu...............................................................................................62
Hình 5.6: Vịng móc và vít nâng..................................................................................62
Hình 5.7: Vịng phớt....................................................................................................63
Hình 5.8: Vịng chắn dầu.............................................................................................63

SVTH: Dương Tuấn Khải
Nguyễn Quốc Đạt

–5–

Đồ án cơ sở thiết kế máy

DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1: Các thông số cơ bản của động cơ điện...........................................................3
Bảng 1.2: Tổng hợp lại các thông số..............................................................................5
Bảng 2.1: Bảng các thông số đai loại B.........................................................................7
Bảng 2.2: Bảng tổng hợp thông số đai B.....................................................................10
Bảng 3.1: Thông số vật liệu của bánh răng dựa trên phơi dập.....................................11
Bảng 3.2: Các thơng số hình học bộ truyền cấp nhanh................................................19
Bảng 3.3: Vật liệu bánh răng cấp chậm.......................................................................20
Bảng 3.4: Các thơng số hình học bộ truyền cấp chậm.................................................28
Bảng 3.5: Tổng hợp lại các thông số của bộ truyền bánh răng.....................................29
Bảng 4.1: Các thông số của hộp giảm tốc....................................................................31
Bảng 4.2: Tổng hợp các thơng số tính ở các tiết diện..................................................43
Bảng 4.3: Kết quả tính tốn.........................................................................................48
Bảng 4.4: Tổng hộp lại các thông số ổ lăn...................................................................54
Bảng 4.5: Thông số nối trục đàn hồi (mm)..................................................................55
Bảng 5.1: Thông số vỏ hộp giảm tốc đúc.....................................................................57
Bảng 5.2: Kích thước gối trục dính với thân hộp.........................................................58
Bảng 5.3: Kích thước chốt định vị...............................................................................59
Bảng 5.4: Kích thước nắp ổ (mm)................................................................................60
Bảng 5.5: Kích thước cửa thăm (mm)..........................................................................60
Bảng 5.6: Kích thước nút thơng hơi (mm)...................................................................61
Bảng 5.7: Kích thước nút tháo dầu (mm).....................................................................61
Bảng 5.8: Tổng hợp Bulông-đai ốc..............................................................................64
Bảng 5.9: Tổng hợp dung sai.......................................................................................66

SVTH: Dương Tuấn Khải
Nguyễn Quốc Đạt

–6–


Đồ án cơ sở thiết kế máy

SVTH: Dương Tuấn Khải
Nguyễn Quốc Đạt

–7–


Chương I: Tính tốn phân phối tỷ số truyền và lựa chọn động cơ

CHƯƠNG I
TÍNH TỐN PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN VÀ LỰA CHỌN
ĐỘNG CƠ
1.1. Đặc điểm của hộp giảm tốc
Trong các hệ thống dẫn động cơ khí thường sử dụng các bộ truyền bánh răng
hoặc trục vít dưới dạng một tổ hợp biệt lập, đó được gọi là hộp giảm tốc, hộp giảm tốc
là cơ cấu truyền động bằng ăn khớp trực tiếp, có tỷ số truyền khơng đổi và được dùng
để giảm vận tốc góc và tăng momen xoắn, tùy theo tỉ số truyền chung của hộp giảm
tốc, người ta phân ra hộp giảm tốc một cấp và hộp giảm tốc nhiều cấp, tùy theo loại
truyền động trong hộp giảm tốc phân ra hộp giảm tốc bánh răng trụ, hộp giảm tốc bánh
răng côn hoặc côn - trụ...
Với đầu đề ta biết được đó là hộp giảm tốc bánh răng trụ hai cấp khai triển, đây
là hộp giảm tốc đơn giản nhất nhưng có nhược điểm là các bánh răng bố trí khơng đối
xứng với các ổ, do đó làm tăng sự phân bố khơng đều tải trọng trên chiều dài răng. Vì
vậy trục phải thiết kế đủ cứng, vì kết cấu đơn giản nên loại sơ đồ này được sử dụng
phổ biến trong cơng nghiệp.

Hình 1.1: Sơ đồ hộp giảm tốc hai cấp khai triển

SVTH: Dương Tuấn Khải
Nguyễn Quốc Đạt

Trang – 1


Chương I: Tính tốn phân phối tỷ số truyền và lựa chọn động cơ
1.2. Chọn công suất cần thiết của động cơ
Theo cơng thức 2.16 [2] ta có:
= 32,6145 (vịng/phút)
= 1787500 (Nmm) = 1787,5 (Nm)
Moment đẳng trị trên băng tải
Theo đồ thị đặc tính tải trọng ta có:
M1 = 0,8Mmax

= 1430 (Nm)

t1 = 1 (h)

M2 = Mmax

= 1787,5 (Nm)

t2 = 6 (h)

M3 = 0,9Mmax

= 1608,75 (Nm)

t3 = 1 (h)

Theo công thức 2-3 [1] ta có:

⟹ Mđt = 1724,9607 (Nm)

Cơng suất đẳng trị trên băng tải tính theo cơng thức 2-4 [1] :
=

= 5,891 (kW)

Cơng suất cần thiết của động cơ:

Trong đó:
Với

,

,

,

tra bảng 2-1 [1] ta được:

đ = 0,95

Hiệu suất bộ truyền đai thang.

br = 0,96

Hiệu suất của một cặp bánh răng trụ được che kín.

ol = 0,995

Hiệu suất của một cặp ổ lăn.

nt = 1 Hiệu suất của nối trục.
= 0,8581
Ta suy ra công suất cần thiết của động cơ:
SVTH: Dương Tuấn Khải
Nguyễn Quốc Đạt

Trang – 2


Chương I: Tính tốn phân phối tỷ số truyền và lựa chọn động cơ
Suy ra:

= 6,8652 (kW)

1.3. Chọn số vòng quay sơ bộ
Theo cơng thức 2.18 [1] ta có:

Suy ra:
Tra bảng 2.4 [2] ta có:
=4

tỷ số truyền đai thang

= 11

tỷ số truyền hộp giảm tốc 2 cấp
Suy ra:

= 32,6145.4.11 = 1435,038 (vòng/phút)

1.4. Chọn động cơ điện
Ta cần chọn động cơ làm việc ở chế độ dài hạn và động cơ phải có cơng suất
lớn hơn cơng suất cần thiết: Nđm ≥ Nct = 6,8652 (kW).
Theo bảng P1.2 [2] trang 234 ta chọn động cơ có số hiệu Dk.62 - 4 có các thơng
số như sau:
Bảng 1.1: Các thơng số cơ bản của động cơ điện

Kiểu động
cơ

Dk.62 - 4

Cơng

Vận tốc

suất

(vịng/phút

(kW)

)

10

1460

Moment vơ
cosϕ

TK/Tđn

Tmax/Tđn

lăng của rôto
GD2, kgm2

0,88

1,3

2,3

0,6

Khối
lượng
động
cơ (kg)
170

1.5. Phân phối tỷ số truyền

Dựa vào số vòng quay của động cơ điện đã chọn, ta tính tỉ số truyền như sau,
theo trang 30 [1] ta có:
=

=

Mà

=
=

= 44,7654
=

Trong đó ta tra bảng 2.4 [2] được:
SVTH: Dương Tuấn Khải
Nguyễn Quốc Đạt

Trang – 3


Chương I: Tính tốn phân phối tỷ số truyền và lựa chọn động cơ
iđ = 4
=

= 11,1913

Với:
- in: tỷ số truyền cấp nhanh; ic là tỷ số truyền cấp chậm.
- ih = in . ic: tỷ số truyền của các bộ truyền bên trong hộp giảm tốc.

Trong hộp giảm tốc bánh răng trụ hai cấp khai triển (đề 1.0.3), để các bánh răng
bị dẫn của cấp nhanh và cấp chậm đều được ngâm trong dầu gần như nhau, nên chọn i n
> ic. Có thể chọn theo hệ thức sau in = (1,2 ÷ 1,3)ic theo cơng thức 2.16 [6]. Theo bảng
3.1 [4] trị số truyền tiêu chuẩn của bánh răng trụ theo dãy 1 có thể chọn ic = 3,15 và
theo dãy 2 có thể chọn in = 3,55.
1.6. Tính cơng suất trên các trục
Cơng suất cần thiết trên trục của động cơ trang 48 [2]:
Trục động cơ: Nđc = Nct = 6,9339 (kW)
Trục 1:

= 6,9339.0,995.0,95 = 6,5543 (kW)

Trục 2:

= 6,5543.0,995.0,96 = 6,2607 (kW)

Trục 3:

= 6,2607.0,995.0,96 = 5,9802 (kW)

Trục tang:

= 5,9802.1.0,995 = 5,9503 (kW)

1.7. Tốc độ quay trên các trục
Tốc độ quay trên trục tính theo các cơng thức trang 49 [2]:
Trục động cơ:

= 1440 (vòng/phút)

Trục 1:

=

=

= 365 (vòng/phút)

Trục 2:

=

=

= 102,8169 (vòng/phút)

Trục 3:

=

=

Trục tang:

=

SVTH: Dương Tuấn Khải
Nguyễn Quốc Đạt

= 32,6145 (vòng/phút)

= 32,6145 (vòng/phút)
Trang – 4


Chương I: Tính tốn phân phối tỷ số truyền và lựa chọn động cơ
1.8. Momen xoắn trên các trục
Momen xoắn trên trục được tính theo các cơng thức trang 49 [2]
Momen xoắn trên trục động cơ:
= 9,55.106 .

= 45355,3048 (Nmm)

= 9,55.106 .

Momen xoắn trên trục I:
= 9,55.106.

= 9,55.106.

= 171489,2192 (Nmm)

Momen xoắn trên trục II:
= 9,55.106.

= 9,55.106.

= 581516,1223 (Nmm)

= 9,55.106 .

= 1751089,546 (Nmm)

Momen xoắn trên trục III:
= 9,55.106 .
Momen xoắn trên trục tang:

= 9,55.106.

= 9,55.106.

= 1742334,391 (Nmm)

1.9. Kết quả tính tốn
Bảng 1.2: Tổng hợp lại các thông số

Trục
Thông số
Công suất N (kW)

Động cơ

I

II

III

6,9339

6,5543

6,2607

5,9802

Tỉ số truyền i
Số vòng quay n
(vòng/phút)
Moment xoắn M (Nmm)

SVTH: Dương Tuấn Khải
Nguyễn Quốc Đạt

4

3,55

3,15

1460

365

102,8169

32,6145

45355,3048

171489,2192

581516,1223

1751089,546

Trang – 5


Chương II: Thiết kế bộ truyền ngoài

CHƯƠNG II
THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN NGOÀI
2.1. Thiết kế bộ truyền đai
Ta chọn đai thang vì nó tăng khả năng tải của bộ truyền đai nhờ vào tăng hệ số
ma sát giữa đai và bánh đai, dựa vào điều kiện số vòng quay của bánh đai nhỏ (động
cơ điện) và công suất cần truyền ta chọn được loại đai phù hợp là đai thang thường
loại B.

Hình 2.1: Chọn đai theo số vịng quay bánh nhỏ và công suất cần truyền

Sau khi chọn được loại đai dựa theo số vịng quay bánh nhỏ và cơng suất cần
truyền thì tính các thơng số phù hợp với loại đai đã chọn.

SVTH: Dương Tuấn Khải
Nguyễn Quốc Đạt

Trang – 6


Chương II: Thiết kế bộ truyền ngoài

Bảng 2.1: Bảng các thơng số đai loại B

STT

Thơng số đai

Đai loại B

1

Diện tích tiết diện: A (mm2)

138 (mm2)

2

Đường kính bánh đai nhỏ
Theo tiêu chuẩn bảng 5.13 vài bảng 5.14 [4]

d1 = 200 (mm)

Kiểm nghiệm vận tốc của đai
Theo công thức 5.39 [4]
3

v < vmax
v=

=

= 15,2891 m/s

thỏa điều kiện

vmax = (30 35) m/s
Tính đường kính bánh bị dẫn
Theo cơng thức 5.25 [4]
=

d2 = 800 (mm)

4
=
= 784 mm
quy tròn theo tiêu chuẩn bảng 4.21 [2]
Kiểm nghiệm số vịng quay trục bị dẫn
Theo cơng thức 5.27 [4]
=
5

n2 thỏa
= (1- 0,02).

=

SVTH: Dương Tuấn Khải
Nguyễn Quốc Đạt

.1460 = 357,7 vòng/phút

= 2,04% < 3%

Trang – 7


Chương II: Thiết kế bộ truyền ngồi
STT

Thơng số đai

Đai loại B

Sơ bộ khoảng cách trục
6

Theo bảng 5.14 [4] với iđai = 4 ta có

560,5 760 2000

a = 0,95.d2 = 0,95.800 = 760 mm
Điều kiện: 0,55(d1+d2) + h

thỏa

2(d1+d2).

Chiều dài đai L
Theo cơng thức 5.1 [4]

7

L = 3550 (mm)
=
= 3419,7437 (mm)
Quy trịn theo tiêu chuẩn bảng 5.11 [4]
Kiểm nghiệm số vòng chạy của đai
Theo cơng thức 5.41 [4]

i=

8

imax = 10 (vịng/s)

i=

i< imax
thỏa

= 4,3068 (vịng/s)

Xác định chính xác khoảng cách trục a
9

Theo cơng thức 5.2 [4]

989 (mm)

= 989,53 (mm)

10

Tính góc ơm
Theo cơng thức 5.3 [4]

145°
=

SVTH: Dương Tuấn Khải
Nguyễn Quốc Đạt

Trang – 8


Chương II: Thiết kế bộ truyền ngồi
STT

Thơng số đai
Theo cơng thức 5.42 [4]:

=

Đai loại B
(Thỏa)

Công suất trên bánh dẫn N (kW)

6,9339 (kW)

Diện tích tiết diện đai A (mm2)

138 (mm2)

Vận tốc đai v (m/s)

15,2891 (m/s)

Cơng suất có ích cho phép [P0]

5,5

Hệ số xét đến ảnh hưởng của vận tốc
Theo công thức 5.44 [4] tìm
=
Hệ số xét đến ảnh hưởng của chế độ tải trọng Cr
11.
Hệ số xét đến ảnh hưởng của sự phân bố không đều tải
Xác
trọng giữa các dây đai Cz (kiểm nghiệm có thỏa hay khơng)
định
số đai Hệ số xét đến ảnh hưởng của chiều dài L
cần
thiết
=
Hệ số xét đến ảnh hưởng của góc ơm đai
Theo cơng thức 5.45 [4]

=
Hệ số xét đến ảnh hưởng của tỷ số truyền Ci
Thế vào cơng thức 5.43 [4]

0,9331
0,7
0,95
0,9938

0,9081
1,14
z 1,8667
chọn z = 2

z
12.
Các
kích
thước
chủ
yếu
của
bánh
đai
13

Chiều rộng bánh đai
Theo công thức 5.46 [4]
B = (z−1)t + 2S
Tra bảng 10-3 [1] để tìm (t , S, ho)
Xác định các đường kính ngồi
Theo cơng thức 5.47 [4]
dn1 = d1 + 2ho

dn2 = d2 + 2ho
Lực căng ban đầu
Theo công thức 5.48 [4]

ho = 5
dn1 = 210 (mm)
dn2 = 810 (mm)
Fo = 222 (N)

Fo =
SVTH: Dương Tuấn Khải
Nguyễn Quốc Đạt

t = 20
S = 12,5
⟹ B = 65 (mm)

.A
Trang – 9


Chương II: Thiết kế bộ truyền ngồi
STT

Thơng số đai

Đai loại B

Lực tác dụng lên trục
Theo công thức 5.48 [4]

14
F≈ 3F0.z.sin

F ≈1270,3510 (N)

Bảng 2.2: Bảng tổng hợp thông số đai B

Các thông số cơ bản của bộ truyền

Đai thang loại B

Đường kính bánh dẫn d1

200 (mm)

Đường kính bánh bị dẫn d2

800 (mm)

Đường kính ngồi dn1

210 (mm)

Đường kính ngồi dn2

810 (mm)

Chiều dài đai L

2360 (mm)

Khoảng cách trục a

989 (mm)

Góc ơm α1

145°

Số đai z

2 đai

Chiều rộng bánh đai B

65 (mm)

Lực căng ban đầu Fo

222 (N)

Lực tác dụng lên trục F

1270,3510 (N)

SVTH: Dương Tuấn Khải
Nguyễn Quốc Đạt

Trang – 10

Chương III: Thiết kế bộ truyền trong

CHƯƠNG III
THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN TRONG
3.1. Thiết kế bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng cấp nhanh
3.1.1. Chọn vật liệu bánh răng và cách nhiệt luyện
Vì đây là bộ truyền chịu tải trọng trung bình nên chọn độ rắn bề mặt của răng
HB < 350, để có thể chạy mịn tốt ta lấy độ rắn của bánh răng nhỏ lớn hơn độ rắn của
bánh răng lớn 20÷ 50HB. Chọn loại phơi là phơi dập để dễ gia cơng.
HB1 = HB2 + (20÷ 50)HB
Ta dùng bảng 3-6 và 3-8 tài liệu [1] để chọn vật liệu bánh răng nhỏ và lớn
Bảng 3.1: Thông số vật liệu của bánh răng dựa trên phôi dập

Giới hạn
bền kéo σ bk
(N/mm2)

Giới hạn
chảy σ ch
(N/mm2)

Độ rắn HB

Bánh răng

Loại Thép

Đường kính
phơi (mm)

Bánh nhỏ

50 Г
thường hóa

100-300

620

320

230

Bánh Lớn

45 thường hóa

300-500

560

280

200

3.1.2. Định ứng suất mỏi tiếp xúc và ứng xuất mỏi uốn cho phép
3.1.2.1. Ứng suất tiếp xúc cho phép
Ta có cơng thức 3-1[1]:
=

. k’N

Trong đó:
-

: là ứng suất mỏi tiếp xúc cho phép khi bánh răng làm việc lâu dài theo

bảng 3-9 [1].
- k’N: hệ số chu kỳ ứng suất tiếp xúc, tính theo công thức 3-2 [1].

k’N =
Với:
- No: số chu kỳ cơ sở của đường cong mỏi tiếp xúc bảng 3-9 [1].
SVTH: Dương Tuấn Khải
Nguyễn Quốc Đạt

Trang – 11


Chương III: Thiết kế bộ truyền trong
- Ntđ: số chu kỳ tương đương, trường hợp bánh răng chịu tải trọng thay đổi.
Ntđ = 60 u
Trong đó:
- Mi, ni, Ti: lần lượt là moment xoắn, số vòng quay trong một phút và tổng số
giờ bánh răng làm việc ở chế độ i.
- Mmax: là moment xoắn lớn nhất tác dụng lên bánh răng (khơng tính đến
moment xoắn do q tải trong thời gian rất ngắn).
- u: số lần ăn khớp của một răng khi bánh răng quay một vịng.
Nếu Ntđ

No thì lấy k’N = 1

Bánh răng nhỏ
= 2,6.HB
No= 107
Ntđ = 60.1.(0,83.

+ 13 + 0,93.
Ntđ

).8.300.5.365 = 23.107

No nên k’N = 1

= 2,6.HB = 2,6.230 = 598 ( N/mm2)
Bánh răng lớn
= 2,6.HB
No= 107
Ntđ = 60.1.(0,83. +13. +0,93. ).8.300.5.102,8169 = 6.107
Ntđ No nên k’N = 1
= 2,6.HB = 2,6.200 = 520 ( N/mm2)
3.1.2.2. Ứng suất uốn cho phép
Răng làm việc hai mặt (răng chịu ứng suất thay đổi đổi chiều), nên theo công
thức 3-6 [1] ta có:
=
Trong đó:
SVTH: Dương Tuấn Khải
Nguyễn Quốc Đạt

Trang – 12


Chương III: Thiết kế bộ truyền trong
-

: là giới hạn mỏi uốn trong chu kỳ đối xứng với thép thì ứng với

= (0,4
-

0,45).
: giới hạn bền kéo của một số loại thép cho trong bảng 3-8 [1] ta được

= 620 (N/mm2) đối với bánh nhỏ và

= 560 (N/mm2) đối với bánh lớn.

- n: là hệ số an toàn đối với thép cán thường hóa n ≈1,5.
được

hệ số tập trung ứng suất chân răng, đối với bánh răng thép thường hóa ta
=1,8.

K’’N =
- NO: là số chu kỳ cơ sở của đường cong mỏi uốn, có thể lấy No ≈ 5.106.
- Ntd: số chu kỳ tương đương khi tải trọng thay đổi và N td = 60.u.

- m: là bậc đường cong mỏi có thể lấy m ≈ 6 đối với thép thường hóa.
Bánh răng nhỏ:

= 0,4.620 = 248 (N/mm2)
Ntđ = 60.1 .(0,86. + 16. +0,96.

).8.300.5.365 = 22.107

Vì No = 5.106 nên Ntđ > No suy ra
=

=1

= 91,8519 (N/mm2)

Bánh răng lớn:
= 0,4.560 = 224 (N/mm2)
Ntđ = 60.1.(0,86. +16. +0,96. ).8.300.5.102,8169 = 6.107
Ntđ > No suy ra
=
SVTH: Dương Tuấn Khải
Nguyễn Quốc Đạt

=1

= 82,9622 (N/mm2)
Trang – 13


Chương III: Thiết kế bộ truyền trong
3.1.3. Chọn sơ bộ hệ số tải trọng 
Có thể chọn sơ bộ K = (1,3

1,5). Trị số nhỏ dùng cho các bộ truyền chế tạo

bằng vật liệu có khả năng chạy mịn, các ổ bố trí đối xứng so với bánh răng hoặc bộ
truyền có vận tốc thấp, ta chọn K = 1,3.
3.1.4. Xác định khoảng cách trục A
Chọn hệ số chiều rộng bánh răng, đối với bánh răng trụ có thể định
Bộ truyền chịu tải trung bình

= 0,3

0,45, ta lấy

=

.

= 0,3

Dùng các cơng thức trong bảng 3-10 [1] để tính khoảng cách trục A.
Ta chọn bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng nên theo công thức 3-10 [1]

A

(i 1)

Với ứng suất tiếp xúc cho phép:
= 2,6.HB = 2,6.200 = 520 ( N/mm 2) lấy của bánh lớn,
nhỏ hơn

của bánh lớn

của bánh nhỏ nên nếu thỏa của bánh lớn thì chấp nhận.
i=

=

= 3,55

N = 6,5543 (kW) công suất bánh dẫn.
1,15 1,35 là hệ số phản ánh sự tăng khả năng tải tính theo sức bền tiếp
xúc, lấy

= 1,35.

Với tất cả thông số trên ta tính được:

A

( 3,55 + 1 )

= 184,0630 (mm)
Ta chọn A = 185 (mm)

3.1.5. Tính vận tốc vịng v của bánh răng và chọn cấp chính xác chế tạo bánh
Vận tốc vòng của bánh răng trụ :
v=
SVTH: Dương Tuấn Khải
Nguyễn Quốc Đạt

=

= 1,5541 (m/s)
Trang – 14


Chương III: Thiết kế bộ truyền trong
Theo bảng 3-11 [1] ta chọn cấp chính xác của bánh răng nghiêng với v = 1,5541
(m/s) < 5 (m/s)
Ta chọn được cấp chính xác là 9.
3.1.6. Tính chính xác hệ số tải trọng K và chọn chính xác khoảng cách trục A
K = Ktt . Kđ
Trong đó:
- Ktt: là hệ số tập trung tải trọng.
Ktt =
Tra bảng 3-12 [1] với:
= 0,3.

= 0,6825

Với ổ khơng trục đối xứng, trục ít cứng, ta lấy Ktt bảng = 1,19
vậy Ktt =

= 1,095

- Kđ: là hệ số tải trọng động, giả sử b

tra bảng 3-14 [1].

Cấp chính xác 9
Độ rắn mặt răng < 350 HB

Vận tốc vòng v< 3 m/s
Ta chọn Kđ = 1,2
Suy ra:

K = 1,095 . 1,2 = 1,314
=

. 100 = 1,0769 %

Vì chênh lệnh dưới 5% nên không cần chỉnh lại trị số khoảng cách trục A.
Ta vẫn chọn chính xác A = 185 (mm)
3.1.7. Xác định modun, số răng, chiều rộng bánh răng và góc nghiêng của răng
Modun được chọn theo khoảng cách trục A
mn = (0,01

0,02).A = (0,01

0,02).185 = (1,85

3,7) (mm)

Lấy theo tiêu chuẩn bảng 3-1 [1] ta có được: mn = 2,5 (mm)
SVTH: Dương Tuấn Khải
Nguyễn Quốc Đạt

Trang – 15


Chương III: Thiết kế bộ truyền trong
Chọn sơ bộ góc nghiêng

= 10o,

= 0,985

Số răng bánh dẫn (bánh nhỏ)

Z1 =

=

= 32,0333 lấy Z1 = 32 (răng)

Số răng bánh lớn
Z2 = i.Z1 = 3,55.32 = 113,6 lấy Z2 = 113 (răng)
Tính chính xác góc nghiêng β theo cơng thức 3-28 [1]
=

=
Suy ra

= 0,9797
= 11°33’

Chiều rộng bánh răng
b=

. A = 0.3.185 = 55,5 (mm)

Ta lấy b2 = 56 (mm) (chiều rộng bánh răng lớn)

Vì là bánh răng trụ nên ta lấy b1 = 61 (mm) lớn hơn b2 5 (mm).
Kiểm tra điều kiện:
b>

=

= 31,3491 (mm) (thỏa điều kiện)

3.1.8. Kiểm nghiệm sức bền uốn của răng
Để kiểm nghiệm ứng suất uốn sinh ra trong chân răng, ta tính theo cơng thức
3-34 [1]:
=
Trong đó:
-

: là ứng suất uốn sinh ra tại chân răng (N/mm2).

- y: là hệ số dạng răng được chọn theo số răng tương đương Z tđ của mỗi bánh
răng theo bảng 3-18 [1].

Đối với bánh răng trụ răng nghiêng Ztđ =

SVTH: Dương Tuấn Khải
Nguyễn Quốc Đạt

Trang – 16


Chương III: Thiết kế bộ truyền trong
- θ' ' : là hệ số phản ánh sự tăng khả năng tải khi tính theo sức bền uốn của bánh

răng nghiêng so với bánh răng thường (1,4

1,6) lấy

= 1,5.

Bánh răng nhỏ
K = 1,314
N1 = 6,5543 (kW)

Ztđ =

=

Tra bảng 3-18 [1]: y1 = 0,456 (

= 33,3246
) ; b = 61 (mm)

=

= 51,8599 (N/mm2)

= 51,8599 (N/mm2)

91,8519 (N/mm2) (thỏa mãn điều kiện)

Bánh răng lớn

Ztđ =

=

Tra bảng 3-18 [1]: y2 = 0,517 (

= 115,3150
)

Theo công thức 3-40 [1]
=

.

= 51,8599.

⇔ 45,7410 (N/mm2)

= 45,7410 (N/mm2)

82,9622 (N/mm2) (thỏa mãn điều kiện)

3.1.9. Kiểm nghiệm sức bền bánh răng khi chịu quá tải đột ngột
Trường hợp bánh răng chịu quá tải (thí dụ lúc mở máy, hãm máy, v.v…) với hệ
số quá tải

= 2,3.

3.1.9.1. Kiểm nghiệm ứng suất tiếp xúc
Công thức kiểm nghiệm ứng suất tiếp xúc công thức 3-41 [1]:
=

≤

Trong đó:
-

: ứng suất tiếp xúc.

SVTH: Dương Tuấn Khải
Nguyễn Quốc Đạt

Trang – 17


Chương III: Thiết kế bộ truyền trong
-

: ứng suất tiếp xúc cho phép khi quá tải.

Ứng suất tiếp xúc tính theo công thức 3-14 [1]:

=

=
= 489,9991 (N/mm2)

Ứng suất tiếp xúc cho phép khi q tải tính theo cơng thức 3-43 [1]:
Đối với bánh răng nhỏ:
= 2,5.

= 2,5.598 = 1495 (N/mm2)

Đối với bánh răng lớn:
= 2,5.

= 2,5.520 = 1300 (N/mm2)

Kiểm nghiệm ứng suất tiếp xúc:
Đối bánh răng nhỏ:
=

≤

Suy ra: 489,9991.√ 2,3=¿ 743 (N/mm2)

1495 (N/mm2) (thỏa mãn điều kiện)

Đối với bánh răng lớn:
=

≤

Suy ra: 489,9991.√ 2,3=¿ 743 (N/mm2)

1300 (N/mm2) (thỏa mãn điều kiện)

3.1.9.2. Kiểm nghiệm ứng suất uốn
Công thức kiểm nghiệm ứng suất uốn cơng thức 3-42 [1]:
=

.Kqt

Trong đó:
-

: ứng suất uốn.
: ứng suất uốn cho phép khi quá tải.

Ứng suất uốn:
Đối với bánh răng nhỏ tính theo cơng thức 3-34 [1]
=
SVTH: Dương Tuấn Khải
Nguyễn Quốc Đạt

=

= 51,8599 (N/mm2)
Trang – 18