(TIỂU LUẬN) đồ án môn học chi tiết máy thiết kế hệ thống dẫn động băng tải như hình sau

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CNGTVT
KHOA CƠ KHÍ

CỘNG HỒ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
--------------------------ĐỒ ÁN MÔN HỌC CHI TIẾT MÁY
Thiết kế hệ thống dẫn động băng tải như hình sau:

Trong đó:
1- Động cơ điện; 2- Bộ truyền ngoài; 3- Hộp giảm tốc; 4- Khớp nối; 5- Băng tải.
Chế độ tải: T1=T; T2=0,9T; T3=0,7T; t1=20s; t2=40s; t3=25s
Cho đường kính băng tải: D = 320 mm.
Cho 1 năm làm việc 300 ngày và 1 ca làm việc 8h.
Loại 1

Loại 2

Nhiệm vụ thiết kế:
1. 1 Bản thuyết minh khổ giấy A4
2. 1 Bản vẽ lắp khổ giấy A0
3. 1 Bản vẽ chế tạo của trục và 1 bản vẽ chế tạo bánh răng khổ giấy A3
Bảng các thông số:
1


STT

HGT

Đai-xích

P(N)

v(m/s)

Số ca

Thời hạn
(Năm)

1
2
3

1
1
1

1
2
1

3000
3200
3400

1
1,2
1,4

1

2
1

8
6
8

4
5
6

1
1
1

2
1
2

3600
3800
4000

1,6
1,8
2

2
1
2

6
8
6

7
8
9
10

1
1
1
1

1
2
1
2

4200
4400
4600
4800

1
1,2
1,4
1,6

1
2
1
2

8
6
8
7

11
12
13

2
2
2

1
2
1

3000
3200
3400

1,8
2
1

1
2
1

8
7
8

14
15
16
17

2
2
2
2

2
1
2
1

3600
3800
4000
4200

1,2
1,4

1,6
1,8

2
1
2
1

7
8
7
8

18
19
20
21

2
2
2
1

2
1
2
1

4400
4600

4800
3000

2
1
1,2
1,4

2
1
2
1

7
8
6
7

22
23
24

1
1
1

2
1
2

3200
3400
3600

1,6
1,8
2

2
1
2

6
7
6

25
26
27
28
29

1
1
1
1
1

1
2

1
2
1

3800
4000
4200
4400
4600

1
1,2
1,4
1,6
1,8

1
2
1
2
1

7
6
7
6
7

30

1

2

4800

2

2

6

31

2

1

3000

1

1

8
2


32

2

2

3200

1,2

2

6

33

2

1

3400

1,4

1

8

34

2

2

3600

1,6

2

6

35

2

1

3800

1,8

1

8

36

2

2

4000

2

2

6

37
38
39
40
41

2
2
2
2
1

1
2
1
2
1

4200
4400
4600
4800

3000

1
1,2
1,4
1,6
1,8

1
2
1
2
1

8
6
8
6
7

42
43

1
1

2
1

3200

3400

2
1

2
1

8
7

44
45
46
47
48

1
1
1
1
1

2
1
2
1
2

3600

3800
4000
4200
4400

1,2
1,4
1,6
1,8
2

2
1
2
1
2

8
7
8
7
8

49
50
51

1
1
2

1
2
1

4600
4800
3000

1
1,2
1,4

1
2
1

7
6
8

52
53
54
55

2
2
2
2

2
1
2
1

3200
3400
3600
3800

1,6
1,8
2
1

2
1
2
1

6
8
6
8

56
57
58
59

2
2
2
2

2
1
2
1

4000
4200
4400
4600

1,2
1,4
1,6
1,8

2
1
2
1

6
8
6
8

Họ tên:

NGUYỄN BÁ HẢI

PA: 14

3


LỜI NĨI ĐẦU
Mơn học chi tiết máy đóng vai trị rất quan trọng trong chương trình đào tạo kỹ sư và cán bộ
kỹ thuật về nghiên cứu cấu tạo, nguyên lý làm việc và phương pháp tính tốn thiết kế các
chi tiết, các cụm chi tiết nằm trong các thiết bị máy móc phục vụ cho cơng nghiệp, nơng
nghiệp và giao thông vận tải...
Đồ án môn học chi tiết máy có sự kết hợp chặt chẽ giữa lý thuyết vào thực tiễn. Lý
thuyết tính tốn các chi tiết máy được dựa trên cơ sở những kiến thức về toán học, vật lý, cơ
học lý thuyết, nguyên lý máy, sức bền vật liệu, v.v..., được chứng minh và hoàn thiện qua
quá trình thí nghiệm và thực tiễn sản xuất. Đồ án mơn học chi tiết máy là một đồ án có tầm
rất quan trọng đối với một sinh viên khoa cơ khí, nó giúp cho sinh viên hiểu sâu những kiến
thức cơ bản về cấu tạo, đặc điểm, nguyên lý làm việc và phương pháp tính tốn thiết kế các
chi tiết máy có cơng dụng chung, bồi dưỡng cho sinh viên khả năng giải quyết những vấn
đề nảy sinh khi tính tốn và thiết kế chi tiết máy, từ đó làm cơ sở để vận dụng vào việc thiết
kế máy sau này.
Hộp giảm tốc là một cơ cấu truyền động phổ biến trong ngành cơ khí và có vài trị rất quan
trọng trong ngành cơ khí, vì vậy thiết kế hộp giảm tốc không chỉ giúp sinh viên nắm chắc
kiến thức của các mơn đã được học mà cịn giúp sinh viên quen dần với thực tiễn sản xuất,
với thực tiễn làm việc đặc thù của ngành cơ khí. Do là lần đầu tiên làm quen với cơng việc
tính tốn, thiết kế chi tiết máy cùng với sự hiểu biết còn hạn chế cho nên dù đã rất cố gắng
tham khảo tài liệu và bài giảng của các mơn học có liên quan song bài làm của sinh viên

không thể tránh được những thiếu sót. Sinh viên kính mong được sự hướng dẫn và chỉ bảo
nhiệt tình của các Thầy cơ bộ môn giúp cho sinh viên ngày càng tiến bộ.
Cuối cùng sinh viên xin chân thành cảm ơn các Thầy (Cô) bộ môn, đặc biệt là
Thầy Lưu Văn Anh đã trực tiếp hướng dẫn, chỉ bảo một cách tận tình giúp sinh viên hoàn
thành tốt nhiệm vụ được giao.
Hà Nội ngày … tháng … năm 2018
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Bá Hải

4


Mục lục

CHƯƠNG I: TÍNH TỐN ĐỘNG HỌC HỆ DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ..........................8
1.1Tính chọn động cơ điện............................................................................................8
1.1.1 Chọn kiểu loại động cơ........................................................................................8
1.1.2 Chọn công suất động cơ.......................................................................................9
1.1.3 Chọn tốc độ đồng bộ của động cơ.......................................................................9
Chọn động cơ thực tế.............................................................................................................................10

1.2. Phân phối tỷ số truyền.........................................................................................10
1.2.1. Tỉ số truyền của các bộ truyền ngoài hộp giảm tốc.........................................10
1.2.2.

Tỉ số truyền cho các bộ truyền trong hộp giảm tốc........................................11

1.3 Tính tốn các thơng số trên các trục....................................................................11
1.3.1. Tính cơng suất trên các trục............................................................................11
1.3.2.

Tính số vịng quay trên các trục.....................................................................12

1.3.3.

Tính momen xoắn trên các trục....................................................................12

1.3.4

Lập bảng kết quả...........................................................................................13

CHƯƠNG II: TÍNH TỐN BỘ TRUYỀN NGỒI.................................................14
1.1 TÍNH BỘ TRUYỀN XÍCH:..................................................................................14
1.1.1Chọn xích............................................................................................................14
1.1.2. Xác định các thơng số của xích và bộ truyền xích............................................14
CHƯƠNG III: THIẾT KẾ BỘ TRUYỀ BÁNH RĂNG CỦA HỘP GIẢM TỐC......23
3.1. Thiết kế bộ truyền bánh răng (trục vít-bánh vít) cấp nhanh................................23
3.1.1. Xác định ứng suất cho phép [H], [F]..............................................................23
3.2.2 Xác định khoảng cách trục cho bộ truyền.........................................................26
3.2. Thiết kế bộ truyền bánh răng(trục vít – bánh vít) cấp chậm...............................34
3.2.1. Xác định ứng suất cho phép [H], [F]..............................................................34
3.2.1. Xác định khoảng cách trục cho bộ truyền.........................................................36
CHƯƠNG IV: TÍNH TỐN THIẾT KẾ TRỤC.........................................................44
4.1. Thiết kế trục.........................................................................................................44
5


4.1.1. Chọn vật liệu.....................................................................................................44
4.1.2. Tính trục theo độ bền mỏi...............................................................................44
4.1.3.

Tính trục theo độ bền tĩnh..............................................................................47

4.2. Tính kiểm nghiệm về độ bền mỏi.......................................................................55
4.3. Tính kiểm nghiệm về độ bền tĩnh.........................................................................59
4.4 Lập bảng kết quả...................................................................................................60
CHƯƠNG V: CHỌN Ổ LĂN.....................................................................................61
5.1. Tính chọn ổ lăn.....................................................................................................61
5.1.1. Trục I.................................................................................................................61
5.1.2. Trục II................................................................................................................63
5.1.3. Trục III..............................................................................................................65
CHƯƠNG VI :TÍNH MỐI GHÉP THEN...................................................................70
CHƯƠNG VII: CHỌN KHỚP NỐI............................................................................72
7.1. Chọn khớp nối đàn hồi.........................................................................................72
CHƯƠNG VIII: THIẾT KẾ VỎ HỘP........................................................................73
8.1. Chọn thân hộp......................................................................................................73
8.1.1. Yêu cầu..............................................................................................................73
8.1.2. Thiết kế kích thước vỏ hộp................................................................................73
8.2. Thiết kế các chi tiết phụ.......................................................................................75
8.2.1. Chốt định vị.......................................................................................................75
8.2.2. Nắp ổ.................................................................................................................76
8.2.3. Cửa thăm...........................................................................................................76
8.2.4. Nút thơng hơi....................................................................................................76
8.2.5. Nút tháo dầu......................................................................................................77
8.2.6.Que thăm dầu.....................................................................................................78
8.2.7. Vịng móc(bulong vịng)...................................................................................78
8.2.8. Vít tách nắp và thân hộp giảm tốc.....................................................................78
6

8.2.9. Vịng phớt..........................................................................................................78
8.3. Tổng kết bu lơng..................................................................................................78
8.4. Dung sai và lắp ghép............................................................................................79
KẾT LUẬN.................................................................................................................81
TÀI LIỆU THAM KHẢO...........................................................................................82

7


CHƯƠNG I: TÍNH TỐN ĐỘNG HỌC HỆ DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ
1.1Tính chọn động cơ điện
1.1.1 Chọn kiểu loại động cơ
 Công suất trên trục động cơ điện được xác định theo cơng thức:
Pct =

Pt
η

Trong đó:
 Pct là cơng suất cần thiết trên trục động cơ (kW)
 Pt là công suất tính tốn trên trục máy cơng tác (kW)
η là hiệu suất chuyền động

η = η 1 . η2 . η3 …

với η1 , η2 , η3 là hiệu suất của các bộ truyền và của các cặp ổ trong hệ thống dẫn động
được tra theo bảng.
 Công suất tương đương trong trường hợp tải trọng khơng đổi, cơng suất tính tốn là
cơng suất trên trục máy cơng tác:
Pt =P lv

 Với các hệ thống dẫn động băng tải, xích tải thường biết trước lực kéo và vận tốc
băng tải khi đó cơng suất làm việc được tính theo cơng thức:
Plv =






F .v
1000

Plv công suất trên trục tang quay (kW)
F lực kéo băng tải (N)
V vận tốc băng tải (m/s)
Nhưng do đề bài cho tải trọng thay đổi nên lúc này công suất sẽ là:
Pt =P td

Ptd =

√

2

2
2
P 1 . t1 + P2 .t 2 + P3 .t 3
t 1 + t 2+t 3

8


theo chế độ tải có
liệu ta có:

P=T .ω

mà vận tốc góc

T1=T; T2=0,9T; T3=0,7T

;

ω

khơng đổi nên P tỉ lệ với T thay vào số

t1=20s; t2=40s; t3=25s

⟹ P1=P; P2=0,9P; P3=0,7P
vì cơng suất đầu tiên P1 lúc chịu tải là công suất lớn nhất trong các cơng suất tác dụng vậy
lên cách tính của P1 sẽ giống với cách tính Plv khi động cơ chịu tải khơng đổi, vậy khi đó ta
sẽ có:
P1 =

F.v
1000

⟹ P1 =

3600.1,2
=4,32(kW )
1000

⟹ P td =4,32.

√

12 .20 + 0,92 .40 + 0,72 .25
≈ 3,77(kW )
20 + 40 +25

1.1.2 Chọn cơng suất động cơ
Số vịng quay của trục máy cơng tác (trục tang quay) khi làm việc được tính theo
cơng thức:
nlv =

60000. v 60000.1,2
vòng
)
=
≈ 71,62(
phút
Z.p
27.25,4

1.1.3 Chọn tốc độ đồng bộ của động cơ
Tỷ số truyền ut của toàn bộ hệ thống dẫn động được tính theo cơng thức:
ut = u1.u2.u3…

Trong đó: u1, u2, u3… là tỷ số truyền của các bộ phận tham gia vào hệ dẫn động. Ở đây các
bộ truyền tham gia vào hệ dẫn động bao gồm có hộp giảm tốc 2 cấp và 1 bộ truyền xích. Tra
bảng tỷ số truyền nên dùng cho các bộ truyền trong hệ, chọn được:
uHGT = 8

;

ux = 2
⟹ Tỷ số truyền ut = 8.2 = 16

 Ta tính được số vịng quay sơ bộ của động cơ theo cơng thức sau:
nsb = nlv.ut = 71,62.16 = 1145,92 (vòng/phút)
Với các điều kiện:
9


Pdc ≥ 5,1(kW )
P dc ≥ P ct
v
n db ≈ n sb
n ≈ 1146 ( )
⟺ db
p
T mm T K
T
≤
1≤ K
T T dn
T dn

{

{

Chọn động cơ thực tế
Tra bảng ta chọn được loại động cơ 4A112M4Y3, các thông số của động cơ như sau:
Bảng thông số động cơ điện
Kiểu động
cơ

Công suất
(kW)

Vận tốc
quay (v/p)

cos φ

η(%)

T max
T dn

TK
T dn

4A112M4Y3

5,5

1425

0,85

85,5

2,2

2,0

1.2. Phân phối tỷ số truyền
1.2.1. Tỉ số truyền của các bộ truyền ngoài hộp giảm tốc
Tỷ số truyền của hệ :
ut =

u đc 1425
≈ 19,89
=
u lv 71,62

 Chọn tỷ số truyền của hộp giảm tốc là : uHGT = 8
 Tỷ số truyền của bộ truyền ngoài là :
ut
19,89
≈ 2,49
u x=
=
8
u HGT

1.2.2. Tỉ số truyền cho các bộ truyền trong hộp giảm tốc
Với hộp giảm tốc bánh răng trụ hai cấp và theo đề được giao là hộp giảm tốc khai triển phải
thỏa mãn 3 chỉ tiêu là : khối lượng nhỏ nhất , momen quán tính thu gọn nhất và thể tích các
bánh lớn nhúng trong dầu là ít nhất nên theo bảng 3.1 (T42) với u HGT = 8 ta tìm được u1 =
3,3, u2 = 2,42. Như vậy ta có:
10


 ut = 19,89
 uđ = 2,49
 uHGT = 8
 u1 = 3,3
 u2 = 2,42
1.3 Tính tốn các thơng số trên các trục
Với ηk =0,99 ; ηbr =0,97 ; η x =0,93 ;
có cơng suất các trục được tính như sau

ηol=0,99 ; u1 = 3,3; u2 = 2,42;

Ptd =3,77

ta

1.3.1. Tính cơng suất trên các trục
 Cơng suất trên trục máy cơng tác chính là : Ptd = Plv = 3,77 (kW)
 Công suất trên trục 3:
P 3=

Ptd
3,77

=
≈ 3,85(kW )
ηol . ηk 0,99.0,99

 Công suất trên trục 2:
P 2=

P3
3,85
=
≈ 4,01(kW )
ηol .η br 0,99.0,97

 Công suất trên trục 1:
P 1=

P2
4,01
=
≈ 4,17 (kW )
0,99.0,97
ηol .η br

 Công suất trên trục động cơ:
Pđc =

P1
4,17
=
≈ 4,53 (kW )

ηol . ηđ 0,99.0,93

1.3.2. Tính số vòng quay trên các trục
 Vòng quay trên trục 3:
11


n3=nlv =71,62(

vòng
)
phút

 Vòng quay trên trục 2:
n2=n3 . u2=95,5.2,42≈ 231,11(

vòng
)
phút

 Vịng quay trên trục 1:
n1=

1.3.3.

nđc 1425
vịng
)
=
≈ 572,29(

phút
uđ 2,49

Tính momen xoắn trên các trục

Cơng thức tính momen xoắn:
6

Ti=

9,55.10 . Pi
( N . mm)
ni

Ta xác định được momen xoắn trên các trục như sau:
 Momen xoắn trên trục 1:
T1=

9,55.10 6 . P1 9,55.106 .4,17
=
=69621,5(N . mm)
n1
572

 Momen xoắn trên trục 2:
T2=

9,55.106 . P2 9,55.106 .4,01
=
=165781,4 (N .mm)

n2
231

 Momen xoắn trên trục 3:
6

T3=

9,55.10 . P3 9,55.106 .3,85
=513369(N .mm)
=
71,62
n3

 Momen xoắn trên trục động cơ:
T đc=

9,55.106 . Pđc 9,55.106 .4,53
=
=30358(N . mm)
1425
nđc
12


 Momen xoắn trên trục máy công tác:
6

T lv =

1.3.4

9,55.10 . P lv 9,55.106 .3,77
=
=502701(N .mm)
71,62
nlv

Lập bảng kết quả

Từ các thơng số đã tính tốn được ở trên, ta đi lập bảng số liệu các thông số cần thiết về
công suất, số vịng quay và momen xoắn trên các trục:

Trục
Động
cơ

1

2

3

4,53

4,17

4,01

3,85

Thơng số
Công suất
(kW)
Tỷ số truyền
u

u = 2,49

u1 = 3,3

u2 = 2,42

Số vịng quay
n (vịng/phút)

1425

572

231

Momen xoắn
(N.mm)

30358

69621,5

165781,4

71,62

513369

Bảng I thể hiện các thơng số của trục
13


14


CHƯƠNG II: TÍNH TỐN BỘ TRUYỀN NGỒI
1.1 TÍNH BỘ TRUYỀN XÍCH:
1.1.1Chọn xích
Do b ộtruyềền t ải khơng l ớn, ta chọn loại xích ơống - con lăn một dãy, gọi tăốt là xích con lăn
m tộdãy. Lo iạxích này chềố t oạ đ ơ
n gi n,
ả giá thành h ạvà có đ ộbềền mịn cao.
1.1.2. Xác định các thơng số của xích và bộ truyền xích
a. Ch nọ sốố răng đĩa xích
Sơố răng đĩa xích nhỏ được xác đị nh theo cơng thức:
z1 = 29 - 2. uxích ≥ 19

(2.17)

Với uxích = 2,49  z1 = 29 – 2.2,49 = 24,02
uxích = 2,49 thỏa mãn
Chọn uxích = 2,49

suy ra z1 =27 răng

Tính sơố răng đĩa xích lớn:
z2 = uxích. z1  zmax

(2.18)

Đơối v ới xích con lăn zmax = 120, từ đó ta tnh được: z2 = 2,49.27= 67 (răng)
b. Xác đ ịnh b ước xích p
B c xích
ướ p đ c xác
ượ đ nh tị ch ừtềuỉvềề đ bềền
ộ mòn c aủb nảlềề. Điềều kiện đảm bảo chỉ
tều vềề đ bềền
ộ mịn c aủ b ộtruyềền xích được viềốt dưới dạng:
Pt = P. k. kz. kn  [P]
Trong đó:

(2.19)

Pt - Cơng suấốt tnh tốn;
P - Cơng suấốt cấền truyềền

Xác định cơng suấốt cho phép [P] của xích con lăn: với n01 =800 vòng/phút,

15


z01
kz - Hệ sôố răng ; kz = z 1

= 25 / 27 = 0,93

kn - Hệ sơố vịng quay; kn = n01/ n1 = 1,39
Hệ sôố k được xác đị nh theo công thức:
k = k0. ka. kđc. kbt. kđ. kc

(2.20)

Trong đó các h ệsơố thành phấền được chọn theo bảng 5.6 -tr 82 - tài liệu [1],với:
k0 - H ệsôố k ểđềốn nh
ả h ưở
ng c aủ v trí
ị b ộtruyềền, k0 = 1 (do đường nơối tấm của
o
hai đĩa xích so v ớ
i đ ườ
ng năềm ngang là 50 <60o);
ka - H ệsôố k ểđềốn nh
ả h ưở
ng c aủ kho ng
ả cách tr cụ và chiềều dài xích;
với a = (30…40)p, ta có: ka = 1;
kđc - H ệsôố k ểđềốn nh
ả h ưở
ng c aủ vi cệ điềều ch ỉnh l ực căng; với trường hợp vị trí
tr cụ khơng điềều chỉnh được, ta có: kđc = 1,25;
kbt - H ệ sôố k ể đềốn ảnh h ưởng c ủa bôi tr ơn; v ới tr ường h ợp mơi tr ường làm việc
có bụi, chấốt lượng bơi trơn bình thường), ta chọn: kbt = 1,3;
kđ - H ệ sôố t ải tr ọng đ ộng, v ới tr ường hợp t ải tr ọng vừa (tải trọng va đập), ta

chọn: kđ = 1,3;
kc - H ệsôố k ểđềốn chềố đ ộlàm vi cệ c aủ b ộtruyềền; với trường hợp sôố ca làm việc
là 2 ca, ta có: kc = 1,25;
tnh đượ c: k = 1. 1. 1,25. 1,3. 1,3. 1,25 = 2,641
tnh được: Pt = 4,53.2,641.0,93.1,39= 15,46(KW)
Theo bảng 5.8 - tr 83 - tài liệu [1] HDĐCK n01 =800 vòng/phút ch ọ
n b ộtruyềền xích 1 dấẫy p
=25,4
điềều kiện Pt < [P] =30,7 được thỏa mãn.
Tính khoảng cách trục sơ bộ, ta lấy:
asb = 40p = 40.25,4 = 1016(mm);
16


Ta xác định số mắt xích theo cơng thức:
z 1+ z 2
2a
2
x= p +

2

( z 2− z 1 ) . p
2

+

(2.21)

4π a

 x = 128,01
Ta lấy số mắt xích chẵn xc = 128, tính lại khoảng cách trục theo cơng thức:

[

√

0 , 25. p X c−0,5 ( Z 2 + Z 1) + [ X c−0,5 ( Z 1 + Z 2 ) ] −2.

a *=

{

2

√[

(

Z2 −Z 1
π

] (

)]
2

67 −27
27 +67 2

a =0 , 25 .25 , 4 . 128− 0,5. ( 27 + 67)+ 128−
−2 .
π
2
¿

) }=1015 ,83
2

(mm)

Để xích không chịu lực căng quá lớn, ta cần giảm khoảng cách trục đi một lượng:
a = 0,003.1015,83 = 3,04
 aw2 = 1012,78
Số lần va đập của bản lề xích trong 1 giây:
Z 1 . n2 27 . 231, 11
=
=3 , 249
 imax=30 (bảng 5.9).
i = 15 . X 15 .128

Suy ra sự va đập của các mắt xích vào các răng trên đĩa xích
đảm bảo, khơng gây ra hiện tượng gẫy các răng và đứt má xích.

c. Kiểm nghiệm xích về độ bền
Với các bộ truyền xích bị quá tải lớn khi mở máy hoặc thường xuyên chịu tả trọng va đập
trong quá trình làm việc cần tiến hành kiểm nghiệm về quá tải theo hệ số an toàn:
17

Q
s = k d . F t + F 0 +F v
Trong đó:

≥ [s]

(2.24)

Q - Tải trọng phá hỏng, theo bảng 5. 2 - tr 78 - tài liệu [1], ta có:
Q =56,7kN = 56700 N;
q - khối lượng của 1 mét xích, theo bảng 5. 2 - tr78 - tài liệu [1]

, ta có:

q = 2,6 kg;
kđ - Hệ số tải trọng động, theo bảng 5. 6 - tr 82 - tài liệu [1], với

trường hợp tải trọng va đập nhẹ, ta chọn kđ = 1
v - vận tốc trên vành đĩa dẫn z1:
Z 1 Pn2

v = 60000 = (27.25,4.231,11)/60000 = 2,64 m/s
Ft - Lực vịng trên đĩa xích:
Ft =(1000P)/v = (1000.4,53)/2,64 = 1715,9 N
Fv - Lực căng do lực ly tâm sinh ra khi làm việc:
Fv = q. v2


(2.27)

Fv = 2,6. (2,64)2 = 18,12 (N)
F0 -Lực căng do bánh xích bị động sinh ra:
F0 = 9,81. kf. q. a

(2.28)

kf = 2, ứng với trường hợp bộ truyền nghiêng một góc dưới 40o so với phương
nằm ngang;


F0 = 9,81. 2. 2,6. 1,015 = 51,04 (N)
Từ đó, ta tính được:

s=

56700
=31 , 76
1. 1715 ,9+51 ,04+ 18 , 12

 S >[S] = 9,3(theo bảng 5.10)
18


V y ậb truyềền
ộ
xích làm vi cệ đ ủbềền

d. Xác định đường kính đĩa xích
Theo cơng thức 5. 17- tr86- tài liệu [1] và bảng 14 -4b - tr20 - tài liệu [2], ta xác định được
các thông số sau:

 Đường kính vịng chia d1 và d2:

d 1=

d 2=

25 , 4
=218 , 79
180
)
sin(
27

25 , 4
=541 , 89
180
)
sin(
67

Đ ường kính vịng đỉnh đĩa xích:
da1 = p.[0,5 + cotg(180/Z1)] =25,4.[ 0,5 + cotg(180/27)] = 230,01 mm
da2 = p.[0,5 + cotg(180/Z2)] = 25,4.[ 0,5 + cotg(180/67)] = 544,03 mm
Bán kính đáy: r = 0,5025dl + 0,05 = 0,5025.15,88 + 0,05 = 8,03 mm
( Với dl = 15,88 mm tra bảng 5.2/78)
Đường kính vịng chấn đĩa xích:
df1 = d1- 2r = 230,01 – 2.8,03 = 213,95 (mm)
df2 = d2- 2r = 544,03 - 2.8,03 = 537,97 (mm)

 Kiểm nghiệm về độ bền tiếp xúc của đĩa xích:

Ứng suất tiếp xúc H trên mặt răng đĩa xích phải nghiệm điều kiện:

H = 0,47.

√

k r ( F t K d + F vd ) . E
A . kd

 [H]

(2.30)

Trong đó: [H] - ứng suất tiếp xúc cho phép, theo bảng 5. 11 - tr 86 - tài liệu [1];
Chọn thép 20 tôi co [H] = 980 MPa
19


Ft - Lực vịng trên đĩa xích, Ft = 1715,9 (N)
Fvd - Lực va đập trên m dãy xích (m = 1), tính theo cơng thức:

Fvd = 13.10-7.n2.p3.m = 13.10-7.231,11.25,43.1 = 4,92 N
Hệ sôố tải trọng động : Kđ=1,0 (bảng 5.6)
kđ=1(sử dụng 1 dãy xích).
Hệ sơố ảnh h ưởng c ủa sơố răng đềốn đĩa xích : Kr = 0,48 (vì Z1 =21 )
Di ện tch b nả lềề : A = 180 mm2 (tra bảng (5.12)v ới p=25,4 mm, xích ơống con lăn một dãy)
Mơ dun đàn hơềi: E = 2,1.105 Mpa

√

2,1. 105
180 .1
⇒
= 461,38 MPa
⇒ H1 <[H] : nghĩa là đĩa xích 1 đ ảm b ảo đ ộbềền tềốp xúc .
T ương tự cho đĩa xích 2 với cùng vật liệu và chềố độ nhiệt luyện. Hệ sơố ảnh hưởng của sơố
răng đềốn đĩa xích Kr=0,24 (vì Z2 =54) Ta có:
Đĩa xích 2 cũng đ ảm b ảo đ ộbềền tềốp xúc
σ H 1=0 , 47 0 , 48 .(1715 , 9 . 1,0+4 , 92 ).

d2

F1
d1

n1
O1

n2
15°
15°

Frx

1
F2
2

x

20


Hình 3.1 - Sơ đồ lực tác dụng lên trục khi bộ truyền xích làm việc

df
d
da

b

Hình 3.2 – Hình vẽ mặt cắt bánh xích
Bảng 2.4 – Bảng thơng số kích thước của bộ truyền xích

Các đại lượng
Khoảng cách trục

Thơng số
aw2 = 1012,78 mm

Số răng đĩa chủ động

z1 = 27

Số răng đĩa bị động

z2 =67

Tỷ số truyền
Số mắt của dây xích

Đường kính vịng chia của đĩa xích

uxích = 2,49
x = 128
Chủ động: d1 =218,79 mm
Bị động: d2 = 541,89 mm

Đường kính vịng đỉnh của đĩa xích

Chủ động: da1 = 230,01 mm
Bị động: da2 = 544,03 mm

Đường kính vịng chân răng của đĩa xích

Chủ động: df1 = 213,95mm
21


Bị động: df2 = 537,97 mm

Lực tác dụng nên trục
Fr =kx.Ft =1,15.1715,9 = 1972,1
(kx =1,15 do  =30o <60o bộ truyền nằm ngang)
+ Chọn vật liệu.
Chọn vật liệu thích hợp là một bước quan trọng trong việc tính tốn thiết kế chi tiết máy
nói chung và truyền động bánh răng nói riêng.
Đối với bộ truyền bánh răng trong hộp giảm tốc hai cấp khơng có u cầu đặc biệt về
kích thước thì nên chọn cùng một loại vật liệu để giảm bớt chủng loại.
Vật liệu làm bánh răng có hai nhóm :
- Nhóm I có độ rắn HB  350, bánh răng được thường hóa tơi cải thiện. Nhờ có độ rắn

thấp nên có thể cắt răng chính xác sau khi nhiệt luyện, đồng thời bộ truyền này có khả
năng chạy mịn.
- Nhóm II có độ rắn HB  350, bánh răng được tơi thể tích, tơi bề mặt, thấm cacbon,
thấm nitơ… Do đó độ rắn mặt răng cao cho nên phải gia công trước khi nhiệt luyện, bộ
truyền này có khả năng chạy mịn kém.
Trong đầu thiết kế đã cho tải trọng nhỏ và trung bình, khả năng cơng nghệ khơng cao và
cũng khơng có u cầu về kích thước nhỏ gọn do đó vật liệu làm bánh răng nên chọn ưu
tiên ở nhóm I.
Đối với một cặp bánh răng ăn khớp, khi dã chọn vật liệu bánh răng ở nhóm I phải chú ý
tới tần số chịu tải cuả răng và khả năng chạy mòn của răng. Trong cùng một thời gian
làm việc thì bánh răng nhỏ chịu tải nhiều lần hơn bánh răng lớn vì n1 = u.n2. Để đảm bảo
sức bền đều của răng và khả năng chạy mòn của bộ truyền nên nhiệt luyện bánh răng lớn
có độ rắn mặt răng thấp hơn bánh răng nhỏ.
HB1 = HB2 + ( 10  15 )
Đối với bộ truyền bánh răng có cơng suất nhỏ và trung bình nên chọn vật liệu là thép
cacbon chất lượng tốt. Ở đây ta chọn thép 45. Cơ tính vật liệu tra bảng 6.1 trang 92 “ Tính tốn thiết kế hệ thống dẫn động cơ khí ”.
Cụ thể, theo bảng 6.1 chọn :
-Bánh nhỏ : thép 45 tôi cải thiện, HB = 241 ÷ 285 ,chon HB=245 có b1 = 850MPa,
ch1 = 580Mpa.
22


-Bánh lớn : thép 45 tơi cải thiện có độ rắn HB = 192 ÷ 240 ,chọn HB = 230 có b2 =
750MPa,
ch2 = 450Mpa.
Cụ thể chọn HB1 = 245, HB2 = 230.

23

CHƯƠNG III: THIẾT KẾ BỘ TRUYỀ BÁNH RĂNG CỦA HỘP GIẢM TỐC

3.1. Thiết kế bộ truyền bánh răng (trục vít-bánh vít) cấp nhanh
3.1.1. Xác định ứng suất cho phép [H], [F].
Ứng suất tiếp xúc cho phép [H] và ứng suất uốn cho phép [F] được xác định theo các
công thức sau :
0

[ σ H ]=

σ Hlim
. Z R . Z v . K xH . K HL (6.1)
SH

[ σ F ]=

σ 0Flim
.Y R .Y s . K xF . K FC . K FL (6.2)
SF

trong đó : ZR - hệ số xét đến độ nhám của bề mặt răng
σ 0Hlim và σ 0Flim : ứng suất tiếp xúc, ứng suất uốn cho phép ứng với chu kỳ cơ

sở, hệ số an toàn tra ở bảng 6.2 trang 94 - “ Tính tốn thiết kế hệ thống dẫn
động cơ khí ”. SH, SF : hệ số an tồn khi tính về tiếp xúc và uốn (tra bảng 6.2)
Zv - hệ số xét đến ảnh hưởng của vận tốc vòng
KxH - hệ số xét đến ảnh hưởng của kích thước bánh răng
YR - hệ số xét đến ảnh hưởng của độ nhám mặt lượn chân răng
YS - hệ số xét đến ảnh hưởng của hệ số tập trung ứng suất
KFC - hệ số xét đến ảnh hưởng tải

KHL, KFL - hệ số xét đến ảnh hưởng của thời gian phục vụ và chế độ tải trọng
của bộ truyền.
KxF - hệ số xét đến ảnh hưởng của kích thước của bộ truyền bánh răng
suất uốn)

(ứng

Tính sơ bộ ta được : ZR.Zv.KxH = 1 và YR.YS.KxF = 1
Do đó các cơng thức (6.1), (6.2) trở thành :

24


[ σ H ]=

σ 0HL
. K HL (6.1 a)
SH

0

[ σ F]

σ Flim
. K FC . K FL (6.2 a)
SF

Theo bảng 6.2 với thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB 180…350 có :
σ 0Hlim=2 HB+70 ; SH = 1,1 ; σ 0Flim=1,8 HB ; SF = 1,75

Chọn độ rắn của bánh răng nhỏ HB1 = 245, độ rắn của bánh răng lớn HB2 = 230 khi đó:
σ Hlim1 =2 HB1+70 =2.245 + 70=560 MPa
0

σ 0Flim1 =1,8 HB1= 1,8.245=441 Mpa
σ 0Hlim2 =2 HB2+70 =2.230 + 70 =530 MPa

σ Flim2 =1,8 HB2=1,8.230=414 Mpa
0

KFC- hệ số kể đến ảnh hưởng của động cơ làm việc một chiều, hai chiều :
KFC = 1 với động cơ một chiều
KHL , KFL - hệ số tuổi thọ về độ bền tiếp xúc và độ bền uốn và được xác định theo các
công thức sau :
K HL=
K FL=

√
√

mH

mF

N HO
(6.3)
N HE
N FO
(6.4)
N FE

trong đó : mH, mF - bậc của đường cong mỏi khi thử về tiếp xúc và uốn
mH = 6, mF= 6 khi độ rắn mặt răng HB  350.
NHO - số chu kỳ thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về tiếp xúc
N HO =30. H HB (6.5)
2,4

 NHO1 = 30HHB12,4 = 30.2452,4 = 16,26.107
NHO2 = 30HHB22,4 = 30.2302,4 = 13,97.107
NFO - số chu kỳ thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về uốn
NFO = 4.106 đối với tất cả các loại thép
25