Đồ án Thiết kế sản phẩm với CAD pdf


Thuyết minh đồ án
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN


























Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên
1


Thuyết minh đồ án
Mục Lục
1.1 Chọn loại động cơ điện 5
1.1.1 Chọn động cơ 5
1.1.2 Chọn công suất động cơ động cơ 5
1.1.3 Chọn số vòng quay của động cơ 6
1.1.4 Kiểm tra điều kiện mở máy cho động cơ 7
1.2 Phân phối tỉ số truyền 7
1.3 Xác định các thông số trên trục 8
Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên
2

Thuyết minh đồ án
Lời nói đầu
Khoa học kỹ thuật và công nghệ không ngừng cải tiến, phát triển đã
nhanh chóng làm thay đổi bộ mặt thế giới. Ngành công nghiệp thế giới nói
chung và ngành công nghiệp ở nước ta nói riêng đã và đang phát triển nhanh
chóng, tạo ra các sản phẩm thiết yếu phục vụ cho đời sống con người. Để
nâng cao đời sống nhân dân, để hoà nhập vào sự phát triển chung của các
nước trên thế giới. Đảng và Nhà nước ta đã đề ra mục tiêu đến năm 2020
nước ta cơ bản trở thành một nước công nghiệp phát triển, trở thành một nền
kinh tế vững mạnh trong khu vực, có tiếng nói lớn hơn trong các diễn đàn
kinh tế thế giới.
Muốn thực hiện được điều đó một trong những ngành cần quan tâm
phát triển nhất đó là ngành cơ khí chế tạo máy vì ngành cơ khí chế tạo máy
đóng vai trò quan trọng trong việc sản xuất ra các thiết bị công cụ cho mọi
ngành kinh tế quốc dân. Để thực hiện việc phát triển ngành cơ khí cần đẩy
mạnh đào tạo đội ngũ cán bộ kỹ thuật có trình độ chuyên môn cao, đồng thời
phải đáp ứng được các yêu cầu của công nghệ tiên tiến, công nghệ tự động

hoá theo dây truyền trong sản xuất .
Nhằm thực hiện mục tiêu đó, chúng em là sinh viên trường Đại Học Kỹ
Thuật Công Nghiệp – Đại Học Thái Nguyên luôn cố gắng phấn đấu trong học
tập và rèn luyện, trau dồi những kiến thức đã được dạy trong trường để sau
khi ra trường có thể đóng góp một phần trí tuệ và sức lực của mình vào công
cuộc đổi mới của đất nước trong thế kỷ mới .
Qua đồ án Thiết kế sản phẩm với CAD chúng em là: Vũ Đình Thiên,
Đinh Xuân Kỷ và Nguyễn Duy Trung đã tổng hợp được nhiều kiến thức
chuyên môn, giúp chúng em hiểu rõ hơn những công việc của một kỹ sư
tương lai. Song với những hiểu biết còn hạn chế cùng với kinh nghiệm thực tế
chưa nhiều nên đồ án của chúng em không tránh khỏi những thiếu sót. Chúng
em rất mong được sự chỉ bảo của các thầy trong bộ môn Kỹ thuật cơ khí và
các Thầy Cô giáo trong khoa để đồ án của chúng em được hoàn thiện hơn .
Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên
3

Thuyết minh đồ án
Cuối cùng chúng em xin chân thành cảm ơn sự quan tâm chỉ bảo
của các Thầy Cô trong khoa và bộ môn Kỹ thuật cơ khí trường Đại Học Kỹ
Thuật Công Nghiệp-Đại Học Thái Nguyên và đặc biệt là sự hướng dẫn tận
tình của thày Lê Văn Nhất và thầy Nguyễn Hoàng Nghị.
Ngày tháng năm 2011
Nhóm sinh viên: Đinh Xuân Kỷ
Vũ Đình Thiên
Nguyễn Duy Trung

Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên
4

Thuyết minh đồ án

Phần I
Tính Toán Động Học
1.1 Chọn loại động cơ điện
1.1.1 Chọn động cơ
Trong thực tế có nhiều loại động cơ khác nhau, mỗi loại động cơ đều
có ưu nhược điểm riêng. Cho nên khi chọn động cơ ta cần chọn loại động cơ
tối ưu và phù hợp nhất.
 Đối với động cơ một chiều có ưu điểm là khởi động êm, hãm và đảo
chiều dễ dàng, nhưng nhược điểm của nó là đắt tiền và khó kiếm.
 Đối với động cơ xoay chiều thì có Động cơ xoay chiều một pha và
động cơ xoay chiều ba pha .
Đối với động cơ xoay chiều một pha có công suất nhỏ và thường dùng
trong sinh hoạt, nó có hiệu suất thấp và ít được dùng trong công nghiệp.
Đối với động cơ ba pha cũng có hai loại là : Động cơ ba pha đồng bộ và
động cơ ba pha không đồng bộ.
 Động cơ ba pha đồng bộ có vận tốc góc không đổi, không phụ thuộc
vào trị số của tải trọng và thực tế là không điều chỉnh được, nó có ưu
điểm là hiệu suất cao, hệ số quá tải lớn nhưng nó lại có nhược điểm là
thiết bị phức tạp và khá đắt tiền
 Còn động cơ ba pha không đồng bộ có kết cấu đơn giản, dễ bảo quản,
làm việc tin cậy, có thể mắc trực tiếp vào lưới điện công nghiệp.Giá
thành rẻ, dễ kiếm và không cần điều chỉnh tốc độ.
Từ các ưu và nhược điểm trên thì ta nên chọn động cơ ba pha không đồng bộ
để sử dụng cho hộp giảm tốc cần tính.
1.1.2 Chọn công suất động cơ động cơ
Công suất làm việc trên trục công tác.
( )
3
. 5.10 .1,2 6
ct

lv t
P F V kw
−
= = =

Trong đó:
:
t
F
Là lực vòng trên băng tải.
:V
Là vận tốc vòng băng tải.
Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên
5

Thuyết minh đồ án
Do ma sát, hao mòn của các bộ truyền ta có hiệu suất chung của hệ dẫn
động là:
2 4
1 2
. . . . 1.(0,97) .(0,995) .1 0,9362
k br br k ôl
η η η η η η
Σ
= = =
Trong đó:
k
η
: Là hiệu suất của khớp nối.
ôl

η
: Là hiệu suất của ổ lăn.
1br
η
: Là hiệu suất từ trục I đến trục II.
2br
η
: Là hiệu suất từ trục II đến trục III.
Công suất làm việc trên trục động cơ:
( )
6
6,41
0,9362
ct
đc
lv
lv
P
P kw
η
Σ
= = =
1.1.3 Chọn số vòng quay của động cơ
Số vòng quay của trục công tác:
( )
3 3
60.10 . 6.10 .1,2
51
. 3,14.350
ct

V
n v p
D
π
= = =
Trong đó:
:D
Là đường kính tang dẫn băng tải.
:V
Vận tốc vòng của băng tải.
Xác định số vòng quay đồng bộ nên dùng cho động cơ:
Chọn sơ bộ số vòng quay đồng bộ của động cơ là n
đb
=1450 (v/p). Khi
đó tỉ số truyền sơ bộ của hệ thống U
sb
được xác định:
1450
28,43
51
đb
sb
ct
n
U
n
= = =
Ta có U
sb
nằm trong khoảng

8 40U = ÷
.
Chọn động cơ thực tế:
Kiểu động cơ Công suất
(KW)
Vận tốc quay
(V/P)
T
Max
/T
dn
T
K
/T
dn
GD
2
DK 52-4 7 1440 2 1,5 0,28
Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên
6

Thuyết minh đồ án
1.1.4 Kiểm tra điều kiện mở máy cho động cơ
Khi khởi động, động cơ cần sinh ra một công suất mở máy đủ lớn để hệ
thống có thể làm việc được. Kiểm tra diều kiện mở máy cho động cơ theo
công thức.
đc đc
mm bđ
P P≥
( )

. 1,5.7 10,5
đc đc
K
mmđm
dn
T
P P kw
T
= = =
( )
. 1,5.6,41 9,615
đc đc
bđ bd lv
P K P kw= = =
Trong đó:
đc
mm
P
: Công suất mở máy của động cơ
đc
bđ
P
: Công suất cản ban đầu trên trục động cơ.
Vậy ta có:
đc đc
mm bđ
P P>
thỏa mãn được điều kiện mở máy và làm việc.
1.2 Phân phối tỉ số truyền
Tỉ số truyền chung của hệ thống

U
Σ
được xác định theo công thức:
đc
ct
n
U
n
Σ
=
Trong đó:
đc
n
: Số vòng quay của động cơ.
ct
n
: Số vòng quay của trục công tác.
Vì các hệ dẫn động nối tiếp với nhau nên ta có:
.
h n
U U U
Σ
=
Trong đó:
h
U
: Tỉ số truyền của hộp giảm tốc.
n
U
: Tỉ số truyền của bộ truyền ngoài.

Do hệ dẫn động không có bộ truyền ngoài nên
1
n
U =
.
Thay số ta có:
1440
. 28,2
51
h
U U
Σ
= = =

1 2
. 28,2U U⇔ =
Trong đó:
1
U
: Là tỉ số truyền của bộ truyền cấp nhanh.
Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên
7

Thuyết minh đồ án
2
U
: Là tỉ số truyền của bộ truyền cấp chậm.
Tỉ số truyền của hộp có thể phân theo chỉ tiêu tiết diện ngang của hộp
nhỏ nhất. Khi này tỉ số truyền của bộ truyền cấp chậm sẽ được tính theo công
thức:

2 2
3
2
1
.
1,2776. .
c ba
h
ba
K
U U
Ψ
=
Ψ
Trong đó:
1 2
;
ba ba
Ψ Ψ
là hệ số chiều rộng bánh răng cấp nhanh và cấp chậm.
Thực tế ta chọn
1
2
1,3
ba
ba
Ψ
=
Ψ
Hệ số

2
1 1,3
c
K = ÷
. Ta chọn
2
1,2
c
K =
Thay số vào ta có:
3
2
1,2776. 1,2.1,3.28,2 4,5U = =
1
2
28,2
6,3
4,5
h
U
U
U
⇒ = = =
1.3 Xác định các thông số trên trục
Ký hiệu các trục I, II, III là thứ tự các trục trong hộp giảm tốc.
 Tính công suất trên các trục.
Công suất danh nghĩa trên trục động cơ:
( )
6
6,41

0,9362
ct
đc
lv
đc lv
P
P P kw
n
Σ
= = = =
Công suất danh nghĩa trên các trục I, II, III:
( )
0
. . 6,41.1.0,995 6,48
đc
Iđc I
P P kw
η η
+
= = =
( )
0
. . 6,48.0,97.0,995 6,25
II I I II
P P kw
η η
+
= = =
( )
0

. . 6,25.0,97.0,995 6
III II II III
P P kw
η η
+
= = =
 Tỷ số vòng quay của các trục.
( )
1440
1440
1
đc
I
đc I
n
n v p
n
+
= = =
( )
1440
229
6,3
I
II
I II
n
n v p
n
+

= = =
Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên
8

Thuyết minh đồ án
229
51 ( / )
4,5
II
III
II III
n
n v p
n
+
= = =
 Tính mômen xoắn trên các trục
6
9,55.10 .
K
K
K
P
T
n
=
( )
6 6
9,55.10 . 9,55.10 .6,48
42975 .

1440
I
I
I
P
T N mm
n
= = =
( )
6 6
9,55.10 . 9,55.10 .6,25
260682 .
229
II
II
II
P
T N mm
n
= = =

( )
6 6
6
9,55.10 . 9,55.10 .6
1,1.10 .
51
III
III
III

P
T N mm
n
= = =
 Bảng kết quả tính toán:
Trục
Thông số
Động cơ I II III Công tác
Công suất
(kw)
6,51 6,48 6,25 6 6
Tỷ số truyền 1 6,3 4,5 1
Số vòng quay
(v/p)
1440 1440 229 51 51
Mômen 42975 42975 260682 1,11.10
6
1,11.10
6
Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên
9

Thuyết minh đồ án
Phần II
Thiết Kế Các Bộ Truyền
Hộp giảm tốc đang thiết kế là hộp giảm tốc phân đôi cấp chậm vì vậy
để tránh hiện tượng lực dọc trục trên các trục của hộp giảm tốc ta sẽ chọn bộ
truyền bánh răng cấp nhanh là bánh răng trụ răng thẳng, cấp chậm là bộ
truyền bánh răng trụ răng nghiêng (đối xứng).
3.1 Thiết kế bộ truyền bánh răng cấp nhanh

2.1.1 Chọn vật liệu
Hộp giảm tốc làm việc chịu tải trung bình.
Ta chọn vật liệu có
( )
350HB Mpa≤
. Vậy ta chọn thép 45 thường hóa
có:
170 217HB = ÷
;
( )
600
b
Mpa
σ
=
;
( )
340
ch
Mpa
σ
=
Chọn độ cứng của bánh răng nhỏ:
1 180HB =
Để tăng khả năng chạy mòn của răng, nên nhiệt luyện bánh răng lớn đạt
độ rắn thấp hơn bánh răng nhỏ từ 10 đến 15 đơn vị.
Chọn độ cứng của bánh răng lớn:
2 170HB =
2.1.2 Xác định ứng suất cho phép
a. Ứng suất tiếp xúc cho phép

[ ]
0
lim
.
. . .
H
H HL R V XH
H
K Z Z K
S
σ
σ
=
Trong đó:
0
lim
:
H
σ
Giới hạn mỏi tiếp xúc của mặt răng ứng số chu kỳ cơ sở.
Tra
[ ]
6.2 I

0
2 70
Hlim
HB
σ
⇒ = +

( )
0
1
2.180 70 430
Hlim
Mpa
σ
= + =
( )
0
2
2.170 70 410
Hlim
Mpa
σ
= + =
:
H
S
Hệ số an toàn, tra bảng
[ ]
6.2 1,1
H
I S⇒ =
:
R
Z
Hệ số kể đến ảnh hưởng của độ nhám bề mặt răng.
:
V

Z
Hệ số kể đến ảnh hưởng của vận tốc vòng.
:
XH
K
Hệ số kể đến ảnh hưởng của kích thước răng.
Do thiết kế sơ bộ nên:
. . 1
R V XH
Z Z K =
Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên
10

Thuyết minh đồ án
:
HL
K
Hệ số tuổi thọ
H
HO
m
HL
HE
N
K
N
=
Trong đó:
:
H

m
Bậc đường công mỏi tiếp xúc
6
H
m =
:
HO
N
Số chu kỳ chịu tải khi tính về độ bền tiếp xúc.
2,4
2,4 6
1
2,4 6
2
30.
30.180 7,75.10
30.170 6,76.10
HO
HO
HO
N HB
N
N
=
= =
= =
:
HE
N
Số chu kỳ chịu tải của răng đang xét

60. . .
HE
N c nt
Σ
=
Trong đó:
:c
Số lần ăn khớp của răng khi bánh quay 1 vòng.
:n
Số vòng quay trong 1 phút
1 2
1440 ( / ); 229 ( / )n v p n v p= =
:t
Σ
Tổng số giờ làm việc của bánh răng.
9
1
9
2
60.1.1440.8.365.8.0,9 1,81.10
60.1.229.8.365.8.0,9 0,3.10
HE
HE
N
N
= =
= =
Do
1 1 2 2
; 1

HE HO HE HO HL
N N N N K> > ⇒ =
Vậy:
[ ]
( )
0
lim1
1
430
390,9
1,1
H
H
H
Mpa
S
σ
σ
= = =
[ ]
( )
0
lim2
2
410
372,72
1,1
H
H
H

Mpa
S
σ
σ
= = =
Ứng suất tiếp xúc cho phép đối với bộ truyền cấp nhanh.
[ ] [ ] [ ]
( )
( )
1 2
; 372,72
H H H
Min Mpa
σ σ σ
= =
Ứng suất tiếp xúc cho phép đối với bộ truyền cấp chậm.
[ ]
[ ] [ ]
( )
( )
1 2
390,9 372,72
382
2 2
H H
H
Mpa
σ σ
σ
+

+
= = =
b. Ứng suất uốn cho phép
[ ]
0
lim
. . . . .
F
F FL R S FE XF
F
K Y Y K K
S
σ
σ
=
Trong đó:
0
lim
:
F
σ
Giới hạn mỏi uốn của răng ứng với số chu kỳ cơ sở.
Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên
11

Thuyết minh đồ án
Tra
[ ]
0
lim

6.2 1,8.
F
I HB
σ
⇒ =
( )
0
lim1
1,8. 1 1,8.180 324
F
HB Mpa
σ
= = =
( )
0
lim2
1,8. 2 1,8.170 306
F
HB Mpa
σ
= = =
:
F
S
Hệ số an toàn. Tra
[ ]
6.2 1,75
F
I S⇒ =
:

R
Y
Hệ số xét đến độ nhám mặt lượn chân răng.
:
s
Y
Hệ số xét đến ảnh hưởng độ nhạy của vật liệu với tập trung
ứng suất.
:
XF
K
Hệ số xét đến ảnh hưởng của kích thước bánh răng
Do tính sơ bộ nên:
. . 1
R S XF
Y Y K =
:
FL
K
Hệ số tuổi thọ
F
FO
m
FL
FE
N
K
N
=
Trong đó:

:
F
m
Bậc đường cong mỏi uốn
6
F
m =
:
FE
N
Số chu kỳ chịu tải
9
1 1
9
2 2
1,82.10
0,3.10
FE HE
FE HE
N N
N N
= =
= =
:
FO
N
Số chu kỳ cơ sở về uốn. Đối với thép
6
1 2
4.10

FO FO
N N= =
Do
1 1 2 2
; 1
FE FO FE FO FL
N N N N K> > ⇒ =
Vậy:
[ ]
( )
0
lim1
1
324
185,14
1,75
F
F
F
Mpa
S
σ
σ
= = =
[ ]
( )
0
lim2
2
300

171,42
1,75
F
F
F
Mpa
S
σ
σ
= = =
c. Ứng suất quá tải cho phép
Bánh răng thường hóa nên:
[ ]
( )
ax
2,8. 2,8.340 952
H ch
M
Mpa
σ σ
= = =
[ ]
( )
ax
0,8. 0,8.340 272
F ch
M
Mpa
σ σ
= = =

2.1.3 Tính toán bộ truyền cấp nhanh
a. Xác định sơ bộ khoảng cách trục
Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên
12

Thuyết minh đồ án
( )
[ ]
( )
1
3
2
W1 1
1
.
. 1 .
. .
H
a
ba H
T K
a K U
U
β
ψ σ
= +
Trong đó:
:
a
K

Hệ số phụ thuộc vật liệu cặp bánh răng và loại răng. Tra
bảng
[ ]
( )
1/3
6.5 49,5
a
I K Mpa⇒ =
1
:U
Tỉ số truyền từ trục I sang trục II:
1
6,3U =
1
:T
Mômen xoắn trên trục I:
( )
1
42975 .T N mm=
:
ba
ψ
Hệ số chiều rộng vành răng. Tra
[ ]
6.6 0,4
ba
I
ψ
⇒ =
Hệ số

( ) ( )
1
0,53 1 0,53.0,4. 6,3 1 1,54
bd ba
U
ψ ψ
= + = + =
:
H
K
β
Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều
rộng vành răng. Tra
6.7[ ] 1,05
H
I K
β
⇒ =
Thay số vào biểu thức trên ta có :

( )
[ ]
( )
( )
1
3
3
2 2
W1 1
1

W1
.
42975.1,05
. 1 . 49,5.(6,3 1).
6,3.0,4. 372,72
. .
182,53 ( )
H
a
ba H
T K
a K U
U
a mm
β
ψ σ
= + = +
⇔ =
Chọn
W1
180 ( )a mm=
b. Xác định các thông số ăn khớp
Môđun:
( ) ( )
W1
0,01 0,02 . 0,01 0,02 .180 1,8 3,6m a= ÷ = ÷ = ÷
Tra
1
6.8[ ] 2I m⇒ =
Số răng bánh răng nhỏ là

( ) ( )
W1
1
1 1
2. 2.180
24,66
. 1 2. 6,3 1
a
Z
m U
= = =
+ +
Chọn
1
25Z =
(Răng)
Số răng bánh răng lớn là
2 1 1
. 6,3.25 157,5Z U Z= = =
Chọn
2
157Z =
(Răng)
Tỉ số truyền thực là
2
1
1
157
6,28

25
th
Z
U
Z
= = =
2.1.4 Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc
 Ứng suất tiếp xúc trên bề mặt làm việc
Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên
13

Thuyết minh đồ án
( )
1 1
2
W1 1 W1
2. . . 1
. . .
. .
H
H M H
T K U
Z Z Z
b U d
ε
σ
+
=
Trong đó:
:

M
Z
Hệ số kể đến cơ tính vật liệu của bánh răng ăn khớp
Tra
[ ]
( )
1/3
6.5 274
M
I Z Mpa⇒ =
:
H
Z
Hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc. Bánh răng dịch
chỉnh hay không dịch chỉnh thì
1,76; 1,6
H
Z
α
ε
= =
:Z
ε
Hệ số kể đến sự trùng khớp của răng
Do hệ số trùng khớp dọc
W1
1
.
0
.

b Sin
m
β
β
ε
π
= =
ta có :

3 4
1 1
1.88 3,2. . os
1 1
1.88 3,2. . os(0)=1,7
25 175
C
Z Z
C
α
ε β
 
 
= − +
 
 ÷
 
 
 
 
= − +

 ÷
 
 
 

4 4 1,7
0,86
3 3
Z
α
ε
ε
− −
⇒ = = =

1
:T
Mômen xoắn trên trục I:
( )
1
42975 .T N mm=
1
:
th
U
Tỉ số truyền từ trục I sang trục II:
1
6,28
th
U =

W1
:d
Đường kính vòng lăn
( )
W1
W1
1
2. 2.180
49,31
6,28 1
th
a
d mm
U
= = =
+
W1
:b
Hệ số chiều rộng vành răng
( )
W1 W1
. 0,4.180 72
ba
b a mm
ψ
= = =
:
H
K
Hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc.

. .
H H H HV
K K K K
β α
=
Trong đó:
:
H
K
β
Hệ số kể đến sư phân bố không đều tải trọng trên chiều
rộng vành răng.
Tra bảng
[ ]
6.7 1,05
H
I K
β
⇒ =
Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên
14

Thuyết minh đồ án
:
H
K
α
Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng cho các đôi
răng đồng thời ăn khớp tra theo vận tốc vòng V
1

( ) ( )
W1 1
1
. . 3,14.49,31.1440
3,71 6
60000 60000
d n
V m s m s
π
= = = <
1
:n
Số vòng quay trên trục
Tra bảng
[ ]
6.13 I ⇒
Cấp chính xác 8
Tra bảng
[ ]
6.14 1,09
H
I K
α
⇒ =
:
HV
K
Hệ số kể đến tải trọng động xuất hiện trong vòng ăn khớp
W1 W1
1

. .
1
2. . .
H
HV
H H
V b d
K
T K K
β α
= +
W1
0
1
. . .
H H
th
a
V g V
U
δ
=
Trong đó:
:
H
δ
Hệ số kể đến ảnh hưởng của các sai số ăn khớp.
Tra bảng
[ ]
6.15 0,004

H
I
δ
⇒ =
0
:g
Hệ số kể đến ảnh hưởng sai lệch các bước răng bánh 1 và 2
Tra bảng
[ ]
0
6.16 56I g⇒ =
W1
0
1
W1 W1
1
180
. . . 0,004.56.3,71. 4,44
6,28
. . 4,44.72.49,31
1 1 1,16
2. . . 2.42975.1,05.1,09
. . 1,05.1,09.1,16 1,32
H H
th
H
HV
H H
H H H HV
a

V g V
U
V b d
K
T K K
K K K K
β α
β α
δ
⇒ = = =
⇒ = + = + =
⇒ = = =
Vậy:

( )
( )
( )
( )
1 1
2
W1 1 W1
2
2. . . 1
. . .
. .
2.42975.1,32. 6,3 1
274.1,76.0,86. 359,4
72.6,3. 49.31
H
H M H

T K U
Z Z Z
b U d
Mpa
ε
σ
+
=
+
= =
 Tính giá trị cho phép thực tế.
Với
( ) ( )
3,7 5V m s m s< <
chọn cấp chính xác động học là 8. Khi đó
cần gia công bánh răng để đạt độ nhám
( )
2,5 1,25
a
R m
µ
= ÷
do đó
0,95
R
Z =
Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên
15

Thuyết minh đồ án

Với
( ) ( )
3,7 5V m s m s< <
chọn
1
V
Z =
Vì
W1
700 1
XH
d K< ⇒ =
[ ] [ ]
. . . 372,72.0,95.1.1 354
th H V R XH
Z Z K
σ σ
= = =
Ta có:
[ ]
[ ]
354 359,4
.100% .100% 1,5%
354
th H
th
σ σ
σ
−
−

= =
Vậy răng thỏa mãn độ bền tiếp xúc.
Để đảm bảo độ bền ta tính lại chiều rộng vành răng

[ ]
( )
2
2
W1 W1
359,4
. . 0,4.180. 75
354
H
ba
th
b a mm
σ
ψ
σ
 
 
= = =
 ÷
 ÷
 
 
2.1.5 Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn
[ ]
[ ]
1 1

1 1
W1 W1 1
2
2 1 2
1
2. . . .
. .
F
F F
F
F F F
F
T Y Y Y
d b m
Y
Y
ε β
σ σ
σ σ σ
= ≤
= ≤
Trong đó:
:Y
ε
Hệ số kể đến sư trùng khớp của răng.
1 1
0,625
1,6
Y
ε

α
ε
= = =
:Y
β
Hệ số kể đến độ nghiêng của răng. Bánh răng thẳng
1Y
β
⇒ =
1 2
; :
F F
Y Y
Hệ số dạng răng của bánh 1 và 2.
Tra bảng
[ ]
1 2
6.18 3,9; 3,6
F F
I Y Y⇒ = =
:
F
K
Hệ số tải trọng khi tính về uốn.
. .
F F F FV
K K K K
β α
=
Trong đó:

:
F
K
β
Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều
rộng vành răng khi tính về uốn.
Tra bảng
[ ]
6.7 1,15
F
I K
β
⇒ =
:
F
Y
α
Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng cho các đôi
răng đồng thời ăn khớp khi tính về uốn. Với bánh răng thẳng
1
F
K
α
=
Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên
16

Thuyết minh đồ án
:
FV

K
Hệ số kể đến tải trọng động xuất hiện trong vùng ăn khớp
tính về uốn.
W1 W1
1
. .
1
2. . .
F
FV
F F
V b d
K
T K K
β α
= +
Trong đó:
W1
0
. . .
F F
th
a
V g V
U
δ
=
Tra bảng
[ ] [ ]
0

6.15 ;6.16 0,001; 56
F
I I g
δ
⇒ = =

W1
0
W1 W1
1
180
. . . 0,001.56.3,71. 1,11
6,3
. . 1,11.79.49,31
1 1 1,043
2. . . 2.42975.1,15.1
F F
th
F
FV
F F
a
V g V
U
V b d
K
T K K
β α
δ
⇒ = = =

⇒ = + = + =
Vậy:
( )
1 1
1
W1 W1 1
2. . . .
2.42975.1,043.0,625.1.3,9
28,046
. . 49,31.79.2
F
F
T Y Y Y
Mpa
d b m
ε β
σ
= = =
( )
2
2 1
1
28,046.3,6
25,88
3,9
F
F F
F
Y
Mpa

Y
σ σ
= = =
 Với
1
2m =
Hệ số xét đến độ nhám của vật liệu là
1,05 0,0695.ln 2 1,059
S
Y = − =
Hệ số ảnh hưởng đến độ nhám
1
R
Y =
Hệ số ảnh hưởng đến kích thước bánh răng
1
XF
K =
vì
W1
400d <
Ta có
[ ] [ ]
( )
1 1
. . . 185,14.1.1,059.1 196,06
F F R S XF
th
Y Y K Mpa
σ σ

= = =
[ ] [ ]
( )
2 2
. . . 171,42.1.1,059.1 181,53
F F R S XF
th
Y Y K Mpa
σ σ
= = =
[ ] [ ]
[ ] [ ]
1 1
2 2
F F
th
F F
th
σ σ
σ σ
<
<
Vậy răng thỏa mãn độ bền uốn.
2.1.6 Kiểm nghiệm răng về độ bền quá tải
Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên
17

Thuyết minh đồ án
 Ứng suất tiếp xúc
( )

. 359,4. 1,5 454,28
HMax H qt
n Mpa
σ σ
= = =
Vậy
[ ]
( )
ax
952
HMax H
M
Mpa
σ σ
< =
 Ứng suất uốn cực đại
( )
1 1
. 28,046.1,5 42,069
F Max F qt
K Mpa
σ σ
= = =
( )
2 2
. 25,88.1,5 38,82
F Max F qt
K Mpa
σ σ
= = =

Vậy
[ ]
( )
[ ]
( )
1
ax
2
ax
272
F Max F
M
F Max F
M
Mpa
Mpa
σ σ
σ σ
< =
< =
⇒
Răng thỏa mãn độ bền quá tải.
2.1.7 Các thông số bộ truyền cấp nhanh
Khoảng cách trục
( )
W1
180a mm=

Môdun
2m =

Chiều rộng vành răng
( )
W1
72b mm=

Tỉ số truyền
1
6,28
th
U =
Góc nghiêng của răng
0
β
=
Số răng bánh 1 và 2
1 2
25; 157Z Z= =
(răng)
Đường kính vòng chia
( )
1 2
49,31; 310,65d d mm= =

Đường kính vòng lăn
( )
W1 W 2
49,31; 310,65d d mm= =

3.2 Thiết kế bộ truyền cấp chậm
2.2.1 Xác định sơ bộ khoảng cách trục

( )
[ ]
( )
2
3
2
W2 2
2
.
2
1 .
. .
H
a
H ba
T
K
a K U
U
β
σ ψ
= +
Trong đó:
:
a
K
Hệ số phụ thuộc vào vật liệu bánh răng và loại răng.
Tra
[ ]
6.5 43

a
I K⇒ =
2
:U
Tỉ số truyền từ trục II sang trục III
2
4,5U =
2
:T
Mômen xoắn trên trục II
( )
2
260682 .T N mm=
Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên
18

Thuyết minh đồ án
:
H
K
β
Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều
rộng vành răng.
Tra bảng
[ ]
6.7 1,28
H
I K
β
⇒ =

Tra
[ ]
6.6 0,4
ba
I
ψ
⇒ =

( )
[ ]
( )
( )
( )
2
3
2
W2 2
2
3
2
.
2
1 .
. .
260682
.1,28
2
43. 4,5 1 . 206,65 ( )
4,5.0,4. 372,72
H

a
H ba
T
K
a K U
U
mm
β
σ ψ
⇒ = +
= + =
Chọn
( )
W2
200a mm=
2.2.2 Xác định các thông số ăn khớp
Môdun pháp:
( )
2 W2
0,01 0,02 . 2 4m a= ÷ = ÷
Chọn
2
3m =
Chọn sơ bộ
0
35
β
=
Số răng bánh nhỏ là
( ) ( )

W 2
3
2
2. . os 2.200. os35
19,8
. 1 3. 4,5 1
O
a C C
Z
m U
β
= = ≈
+ +
Chọn
3
20Z =
(răng)
Số răng bánh lớn là
4 3 2
. 20.4,5 90Z Z U= = =
Chọn
4
90Z =
(răng)
Tỉ số truyền thực là:
4
2
3
90
4,5

20
th
Z
U
Z
= = =
Góc nghiêng
β
chính xác là
( ) ( )
0
3 4
W 2
. 3. 90 20
33
os 34,4
2. 2.200 40
m Z Z
C
a
β β
+ +
= = ≈ ⇒ ≈
2.2.3 Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc
 Ứng suất tiếp xúc trên bề mặt làm việc
( )
2
2
2
W 2 2 W3

2. . . 1
2
. . .
. .
H th
H M H
th
T
K U
Z Z Z
b U d
ε
σ
+
=
Trong đó:
Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên
19

Thuyết minh đồ án
:
M
Z
Hệ số kể đến cơ tính vật liệu của các bánh răng ăn khớp
Tra bảng
[ ]
( )
1/3
6.5 274
M

I Z Mpa⇒ =
:
H
Z
Hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc.
( )
w
2. os
2.
b
H
t
C
Z
Sin
β
α
=
Trong đó:
:
b
β
Góc nghiêng của răng trên hình trụ cơ sở
:
t
α
Góc profin
w
:
t

α
Góc ăn khớp
Với bánh răng không dịch chỉnh nên
0
w w
20 20
ar ar 23,8
os os(34,4)
t t t t
tg tg
ctg ctg
C C
α α α α
β
 
 
= = = ⇒ = =
 ÷
 ÷
 
 
os . os(23,8). (34,4) 0,63 32,1
O
b t b
tg C tg C tg
β α β β
= = = ⇒ =
( ) ( )
w
2. os 2. os(32,1)

1,5
2. 2.23,1
b
H
t
C C
Z
Sin Sin
β
α
⇒ = = =
:Z
ε
Hệ số kể đến sự trùng khớp của răng
1
Z
ε
α
ε
=
(
:
α
ε
Hệ số trùng khớp ngang)
3 4
1 1 1 1
1.88 3,2. . os 1.88 3,2. . os(34,4)=1,4
20 90
C C

Z Z
α
ε β
 
 
 
 
= − + = − +
 
 ÷
 ÷
 
 
 
 
 
1 1
0,84
1,4
Z
ε
α
ε
⇒ = = =
2
:T
Mômen xoắn trên trục
( )
2
260682 .T N mm=

W3
:d
Đường kính vòng lăn bánh nhỏ
( )
W 2
W3
2
2. 2.200
72,72
1 4,5 1
th
a
d mm
U
= = =
+ +
W2
:b
Hệ số chiều rộng vành răng
( )
W2 W2
. 0,4.200 80
ba
b a mm
ψ
= = =
:
H
K
Hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc

Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên
20

Thuyết minh đồ án
. .
H H H HV
K K K K
β α
=
Trong đó:
:
H
K
β
Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều
rộng vành răng. Tra
[ ]
6.7 1,28
H
I K
β
⇒ =
:
H
K
α
Hệ số kể đên sự phân bố không đều tải trọng cho các cặp
răng đồng thời ăn khớp.
Vận tốc vòng
( )

W3
2
. . 3,14.72,72.229
0,87
60000 60000
II
d n
V m s
π
= = =
Tra bảng
[ ]
6.13 I ⇒
Chọn cấp chính xác 9
Tra bảng
[ ]
6.14 1,13
H
I K
α
⇒ =
:
HV
K
Hệ số kể đến tải trong động xuất hiện trong vòng ăn khớp
W 2 W3
2
. .
1
2. . .

H
HV
H H
V b d
K
T K K
β α
= +
Trong đó:
W2
0 2
2
. . .
H H
th
a
V g V
U
δ
=
Tra
[ ] [ ]
0
6.15 ;6.16 0,002; 73
H
I I g
δ
⇒ = =
Với
0

:g
Hệ số kể đến ảnh hưởng của sai lệch bước răng.
W2
0 2
2
200
. . . 0,002.73.0,87. 0,84
4,5
H H
th
a
V g V
U
δ
⇒ = = =
W2 W3
2
. . 0,84.29,088.72,72
1 1 1
2. . . 2.260682.1,28.1,13
H
HV
H H
V b d
K
T K K
β α
⇒ = + = + =
. . 1,28.1,13.1 1,44
H H H HV

K K K K
β α
⇒ = = =
( )
( )
( )
( )
2
2
2
W2 2 W3
2
2. . . 1
2
. . .
. .
260682
2. .1,44. 4,5 1
2
274.1,5.0,84. 359,5
80.4,5. 72,72
H th
H M H
th
H
T
K U
Z Z Z
b U d
Mpa

ε
σ
σ
+
⇒ =
+
⇔ = =
 Tính giá trị ứng suất cho phép thực tế
Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên
21

Thuyết minh đồ án
Với
( ) ( )
2
0,87 4V m s m s= < ⇒
Chọn cấp chính xác 9. Khi đó cần gia
công bánh răng được độ nhám
( )
2,5 1,25
a
R m
µ
=
do đó
0,95
R
Z =
( ) ( )
2

0,87 4 1
V
V m s m s Z= < ⇒ =
Vì đường kính vòng đỉnh
700 1
XH
d K< ⇒ =
1
HL
K =
[ ] [ ]
( )
0
lim
. . . . . . . .
381,81.0,95 362,71
H
th R V XH HL H R V XH HL
H
Z Z K K Z Z K K
S
Mpa
σ
σ σ
 
= =
 
 
= =
Ta có:

[ ]
[ ]
362,7 359,5
.100% .100% 1%
362,7
th H
th
σ σ
σ
−
−
= ≈
⇒
Răng thỏa mãn độ bền tiếp xúc.
2.2.4 Kiểm nghệm răng về độ bền uốn
2
1
2
1 2 1
W2 W3 2 1
2. . . . .
2
; .
. .
F F
F
F F F
F
T
K Y Y Y

Y
b d m Y
ε β
σ σ σ
= =
Trong đó:
2
:T
Mômen xoắn trên trục
( )
2
260682 .T N mm=
:Y
ε
Hệ số xét đến ảnh hưởng của việc thay đổi điểm đătk lực.
1 1
0,72
1,39
Y
ε
α
ε
= = =
:
α
ε
Hệ số trùng khớp ngang.
:Y
β
Hệ số xét đến ảnh hưởng của góc nghiêng của răng.

0 0
0 0
34,4
1 1 0,75
140 140
Y
β
β
= − = − =
1 2
; :
F F
Y Y
Hệ số dạng răng
Số răng tương đương
( ) ( )
3
3 3
3
20
35,6
os os(34,4)
V
Z
Z
C C
β
= = = ⇒
Chọn
3

36
V
Z =
(răng)
( ) ( )
3
3 3
4
90
160
os os(34,4)
V
Z
Z
C C
β
= = = ⇒
Chọn
3
160
V
Z =
(răng)
Tra
[ ]
1 2
6.18 3,9; 3,6
F F
I Y Y⇒ = =
Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên

22

Thuyết minh đồ án
W2
:b
Hệ số chiều rộng vành răng
W2
80b =
W3
:d
Đường kính vòng lăn
W3
72,72d =
2
:m
Modun
2
3m =
:
F
K
Hệ số tải trong khi tính về uốn
. .
F F F FV
K K K K
α β
=
Trong đó:
:
F

K
β
Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều
rộng vành răng khi tính về uốn.
Hệ số
( ) ( )
2
0,53. . 1 0,53.0,4. 4,5 1 1,16
bd ba th
U
ψ ψ
= + = + =
Tra
[ ]
6.7 1,41
F
I K
β
⇒ =
:
F
K
α
Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng cho các đôi
răng đồng thời ăn khớp khi tính về uốn.
Tra bảng
[ ]
6.13 I ⇒
Chọn cấp chính xác 9
Tra bảng

[ ]
6.14 1,37
F
I K
α
⇒ =
:
FV
K
Hệ số kể đến tải trọng động xuất hiện trong vùng ăn khớp
khi tính về uốn.
W 2 W3
2
. .
1
2. . .
2
F
FV
F F
V b d
K
T
K K
β α
= +
W2
0 2
2
. . .

F F
th
a
V g V
U
δ
=
Tra bảng
[ ]
[ ]
0
6.15 0.006;
6.16 73
F
I
I g
δ
⇒ =
⇒ =
W 2
0 2
2
200
. . . 0,006.73.0,87. 2,54
4,5
F F
th
a
V g V
U

δ
⇒ = = =
W2 W3
2
. . 2,54.80.72,72
1 1 1,029
260682
2. . . 2. .1,37.1,41
2 2
F
FV
F F
V b d
K
T
K K
β α
⇒ = + = + =
. . 1,41.1,37,1,029 1,98
F F F FV
K K K K
α β
⇒ = = =
Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên
23

Thuyết minh đồ án
2
1
1

W 2 W3 2
260682
2. . . . . 2. .1,98.0,625.0,94.3,9
2 2
67,76
. . 80.72,72.3
F F
F
T
K Y Y Y
b d m
ε β
σ
⇒ = = =
2
2 1
1
3,6
. 67,76. 62,54
3,9
F
F F
F
Y
Y
σ σ
⇒ = = =
 Với m=3
Hệ số xét đến độ nhám vật liệu
1,08 0,0695.ln 2 1,059

S
Y = − =
Hệ số ảnh hưởng đến dộ nhám:
1
R
Y =
Hệ số ảnh hưởng đến kích thước bánh răng:
1
XF
K =
Ứng suất cho phép thực tế
[ ] [ ]
1
. . . 185,14.1,059 196,06
F F R S XF
th
Y Y K
σ σ
= = =
[ ] [ ]
( )
2 2
. . . 171,42.1.1,059.1 181,53
F F R S XF
th
Y Y K Mpa
σ σ
= = =
[ ] [ ]
[ ] [ ]

1 1
2 2
F F
th
F F
th
σ σ
σ σ
<
<
Vậy răng thỏa mãn độ bền uốn.
2.2.5 Kiểm nghiệm về độ bền quá tải
( )
. 362,71. 1,5 444,22
HMax H qt
n Mpa
σ σ
= = =
[ ]
( )
ax
952
HMax H
M
Mpa
σ σ
< =
[ ]
[ ]
1 ax 1

ax
2 ax 2
ax
. 67,76.1,5 101,64
. 62,54.1,5 93,81
F M F qt F
M
F M F qt F
M
K
K
σ σ σ
σ σ σ
= = = <
= = = <
⇒
Răng thảo mãn điều kiện quá tải.
2.2.6 Các thông số kích thước của bộ truyền cấp chậm
Khoảng cách trục
( )
W2
200a mm=

Modun
2
3m =
Chiều rộng vành răng
( )
W 2
80b mm=

Tỉ số truyền
2
4,5
th
U =
Góc nghiêng
34,4
O
β
=
Số răng
3 4
20; 90Z Z= =
(răng)
Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên
24

Thuyết minh đồ án
Hệ số dịch chỉnh
( )
1 2
0X X mm= =

Đường kính vòng chia
( )
3 4
72,72; 327,24d d mm= =

Đường kính vòng lăn

( )
W3 W4
72,72; 327,24d d mm= =

3.3 Kiểm tra chạm trục và bôi trơn
2.3.1 Kiểm tra chạm trục
Đường kính sơ bộ của các trục:
( )
1
3
3
1
6,48
120. 120. 19,8
1440
sb
I
P
D mm
n
= = =

( )
2
3
3
2
6,25
120. 120. 36,1
229

sb
II
P
D mm
n
= = =

( )
3
3
3
3
6
120. 120. 59
51
sb
III
P
D mm
n
= = =

Khoảng cách từ bánh răng nhỏ cấp chậm đến trục I là
( )
W3
1 W1
72,72 19,8
180 133 10
2 2 2 2
sb

I
d D
X a mm= − − = − − = >

Khoảng cách từ bánh răng lớn cấp nhanh đến trục III là
( )
W2
2 W2
310,65 58
200 16
2 2 2 2
sb
III
d D
X a mm= − − = − − =

2.3.2 Kiểm tra bôi trơn
Để giảm tổn hao công suất vì ma sát, giảm mòn răng, đảm bảo thoát
nhiệt tốt, hạn chế han gỉ thì cần phải bôi trơn.
Đối với hộp giảm tốc đang tính thì ta sẽ chọn bôi trơn trong dầu, các
chi tiết sẽ được ngâm trong dầu bôi trơn.
Với bộ truyền cấp nhanh:
Chiều cao răng:
1 2 1
2,25. 2,25.2 4,5h h h m= = = = =
(mm)
Chiều sâu ngâm dầu tối thiểu:
( ) ( )
min
0,75 2 . 3,4 9l h= ÷ = ÷

(mm)
Vì
10 10
Min Min
l l> ⇒ =
(mm)
Mức dầu tối thiểu là:
W2
2 2
310,65
10 145,325
2 2
Min Min
d
X l= − = − =
(mm)
Mức dầu tối đa là:
2 ax 2
10 145,325 10 135,325
M Min
X X= − = − =
(mm)
Với bộ truyền cấp chậm:
Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên
25