Đồ Án Chi Tiết Máy - 2 Thiết Kế Bộ Giảm Tốc.doc

Trường ĐH Cơng Nghiệp TP.HCM

Khoa Cơ Khí

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP TP.HCM
KHOA CƠ KHÍ
------------

ĐỒ ÁN
Đề tài :

THIẾT KẾ BỘ GIẢM TỐC
 Các số liệu : Cơng suất máy khuấy P = 8.5 kw, số vịng quay trục đầu ra
(trục cơng tác) n = 75 (vòng/phút), thời gian làm việc : 7500 giờ , sơ đồ tải trọng
như hình vẽ:
T
0,75T
T

0,5T

t
1 chu kỳ

GVHD:
Nhóm SV thực hiện :

MSSV

1. Lại Minh Hồng...........07742461
2. Phạm Quang Giàu........07737171

3. Tơ Văn Dự....................07742591

TP.HCM, tháng 06 năm 2009

GVHD:

-3-

SVTH: Nhóm 6


Trường ĐH Cơng Nghiệp TP.HCM

Khoa Cơ Khí

LỜI NĨI ĐẦU
Trong giai đoạn cơng nghiệp hóa – hiện đại hóa đất nước, con người khơng
thể thiếu máy móc bởi vì nó là một phương tiện từ trước đến nay đã giúp con
người giải quyết được nhiều vấn đề mà con người không có khả năng làm việc
được.
Hiện là một sinh viên theo học tại trường được trang bị những kiến thức cần
thiết về lý thuyết lẫn tay nghề. Để sau này với vốn kiến đã được trang bị em có
thể góp một phần nhỏ bé để làm giàu đất nước. Thời gian vừa qua các em được
giao đề tài:”Thiết kế hộp giảm tốc”. sau khi nhận đề tài với sự chỉ bảo tận tình
của thầy hướng dẫn Diệp Bảo Trí và các thầy trong khoa cùng các bạn cùng
lớp, sự nổ lực của bản thân em hoàn thành đề tài này. Tuy nhiên, trong quá trình
làm việc mặc dù cố gắng hết sức nhưng do trình độ các bạn cùng nhóm cịn hạn
chế và cịn ít kinh nghiệm nên khơng thể tránh sai sót. Sau đây là bài thiết kế bộ
truyền động cơ khí cho máy khuấy trong hộp giảm tốc do nhóm sinh viên chúng
em thực hiện.

Vậy em kính mong sự chỉ bảo của thầy cô để đề tài của các em được hoàn
thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn các thầy cơ đã giúp đỡ các em hồn thành
đề tài này !
Cảm ơn !

GVHD:

-4-

SVTH: Nhóm 6


Trường ĐH Cơng Nghiệp TP.HCM

Khoa Cơ Khí

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................

............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
............................................................................................................................................
GVHD:

-5-

SVTH: Nhóm 6


Trường ĐH Cơng Nghiệp TP.HCM

Khoa Cơ Khí

Chương I

CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN

Công suất định mức của động cơ: (Kw)
(2-1) [1]
Nlv : cơng suất làm việc = 8,5 Kw (đề cho)
µ : hiệu suất truyền động = µkn µđ µbr µol
µđ : hiệu suất truyền động đai = 0,95
µkn : hiệu suất khớp nối = 1
µbrt : hiệu suất truyền động bánh răng thẳng = 0,96
µbrn : hiệu suất truyền động bánh răng nghiêng = 0,96
µol : hiệu suất truyền động của ổ lăn = 0,99
Thay vào 2-1:
Nđm

(Kw)

Tra bảng P1.3 [2], chọn động cơ ký hiệu 4A132M4Y3 có cơng suất định mức:
Nđm = 11 Kw, n = 1458 (v/ph)
Đáp số: Nđm = 11 Kw, n = 1458 v/ph.

GVHD:

-6-

SVTH: Nhóm 6


Trường ĐH Cơng Nghiệp TP.HCM

Khoa Cơ Khí

Chương II

PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN

1. Tỷ số truyền chung: i =
Nđc : số vòng quay của động cơ
Ntrk : số vòng quay của trục khuấy
i = iđ ibc ibn
iđ : tỷ số truyền bộ truyền đai
ibn : tỷ số truyền bánh răng cấp nhanh
ibc : tỷ số truyền bánh răng cấp chậm
ibn = (1,2 1,3).ibc
Chọn iđ = 3
ibc.ibn
→ ibc
→ ibn = 2,32 1,2 = 2,79
2. số vòng quay của các trục:
(v/ph).
(v/ph).
(v/ph).

2. Xác định công suất tác dụng trên các trục:
Nđc =

Kw

N1 =

Kw
Kw

3. Mômen xoắn trên các trục:
Nmm.
Nmm.
GVHD:

-7-

SVTH: Nhóm 6


Trường ĐH Cơng Nghiệp TP.HCM

Khoa Cơ Khí

Nmm.
Bảng phân phối tỷ số truyền:
Thông số Trục

i
n (v/ph)
N (Kw)
T (Nmm)
Đáp số:

Động cơ
1458
10,42

68252

Trục 1
3

486
9,8
192572

Trục 2
2,79

174,2
9,3
509845

Trục 3
2,32

75
8,5
1082333

i = 19,44
ibn = 2,79
ibc = 2,32
iđ = 3

Chương III
GVHD:

-8-

SVTH: Nhóm 6


Trường ĐH Cơng Nghiệp TP.HCM

Khoa Cơ Khí

BỘ TRUYỀN ĐAI

Chọn loại đai thang:
 Giới thiệu vận tốc đai ( > 10 m/s) chọn loại đai Б (5 13) có a x h x F = 17 x 10,5
x 138
 Đường kính đai nhỏ, tra bảng (5-14), (5-15) [1] lấy D1 = 140 mm
 Kiểm nghiệm vận tốc đai:




Đường kính đai lớn: (CT 5-4)
D2 = i.D1.(1- ξ )
ξ : hệ số trượt dài
= 3 x 140 x (1- 0,02)
ξ = 0,02 (đai thang)
= 411,6 mm
Tra bảng ( 5-15 ) [1], theo tiêu chuẩn lấy D2 = 400 mm.
Số vòng quay thực của trục bị dẫn:
n' = (1- 0,02).1458.

Sai số tỷ số truyền:
utt =
(thỏa điều kiện)




Chọn sơ bộ khoảng cách trục A : tra bảng (5-16) [1] lấy A = D2 = 400 mm
Chiều dài L theo khoảng cách A :



Tra bảng (5-12) [1], theo tiêu chuẩn lấy L = 1800 mm (qua lớp trung hòa).
Kiểm nghiệm số vòng chạy u trong 1s
Đk :



(thỏa đk)

Tính chính xác A theo chiều dài :
A=

Nhận thấy: 2(D1+D2) ≥ A ≥ 0,55(D1+D2) + h
1080 ≥ A ≥ 435
→ khoảng cách A trên thỏa đk (5-19) TKCTM
Amin = A – 0,015L
= 457,64 – 0,015 1800 = 430,64 mm (để mắc đai)
Amax = A + 0,03L
= 457,64 + 0,03 1800 =511,64 mm (để tạo lực căng)

 Góc ơm α1 CT (5-3)
GVHD:

-9-

SVTH: Nhóm 6


Trường ĐH Cơng Nghiệp TP.HCM



Khoa Cơ Khí

Xác định số đai Z cần thiết:
Cα : hệ số xét đến sự ảnh hưởng của góc ơm, bảng (5-18) lấy Cα = 0,92
Ct : hệ số xét đến sự ảnh hưởng của tải trọng, bảng (5-6) lấy Ct = 0,9
Cv : hệ số xét đến sự ảnh hưởng của vận tốc, bảng (5-19) lấy C v = 1
[δp]0 : ứng suất có ích cho phép, bảng (5-17) lấy [δp]0 = 1,51 N/mm2 (δ0 = 1,2
N/mm2)
v : vận tốc đai v = 10,7 m/s
Vậy

→Z=5
 Kích thước chủ yếu của bánh đai:
 Chiều rộng bánh đai: CT(5-23)
B = (Z – 1) t + 2s = (5 – 1)20 + 2.12,5 = 105 mm
(t =20, s =12,5 tra bảng (10-3) [1])
 Đường kính ngồi:
Bánh dẫn : Dn1 = D1 + 2h0 = 140 + 10 = 150 mm

Bánh bị dẫn : Dn2 = D2 + 2h0 = 400 + 10 = 410 mm
( h0 = 5, tra bảng (10-3) [1])
 Lực căng ban đầu S0 và lực tác dụng lên trục Rđ :
S0 = δ0.F = 1,2 x 138 = 165,6 N
Rđ = 3S0.Z.sin
Đáp số:

=

D1 = 140 mm
D2 = 400 mm
L = 1800 mm
A = 457,64 mm
Amin = 430,64 mm
Amax = 511,64 mm
Dn1 = 150 mm
Dn2 = 410 mm

= 2403 N

v = 10,7 m/s
n ≈ 500 (v/p)
u = 5,94 (v/s)
α1 = 1570 > 1200
Z=5
S0 = 165,6N
Rđ = 2403 N

Chương IV

THIẾT KẾ BỘ BÁNH RĂNG THẲNG

1.
GVHD:

Vật liệu chế tạo bánh răng :
- 10 -

SVTH: Nhóm 6


Trường ĐH Cơng Nghiệp TP.HCM

Khoa Cơ Khí

 Bánh nhỏ : C45 thường hóa, δb = 580 N/mm2, δch = 290 N/mm2 , HB = 190
 Bánh lớn : C35 thường hóa, δb = 480 N/mm2, δch = 240 N/mm2 , HB = 160
2.
Xác định cường suất cho phép : (ứng
suất uốn và ứng suất tiếp xúc)
a.
Ứng suất tiếp xúc:
: ứng suất tiếp xúc cho phép, tra bảng (3-9)

= 2,6 HB

: hệ số chu kỳ ứng suất tiếp xúc, theo công thức :
(với N0 là số chu kỳ cơ sở N0 = 107 , bảng (3-9) [1])
: số chu kỳ của bán kính nhỏ, (số vịng quay khơng đổi)
: số chu kỳ của bán kính lớn,

Vì

<
<
nên chọn
- ứng suất cho phép bánh lớn = 2,6 x 190 = 494 N/mm2
- ứng suất cho phép bánh lớn = 2,6 x 160 = 416 N/mm2
Ta chọn
(thỏa bền)
b.
Ứng suất uốn cho phép:

n : hệ số an toàn (n =1,5)
Kδ : hệ số tập trung ứng suất chân răng (Kδ = 1,8 : thép thường hóa)
δ-1C45 = 0,43 x 580 = 249,4 N/mm2
δ-1C35 = 0,43 x 480 = 206,4 N/mm2

3.
4.

Sơ bộ hệ số tải trọng : K = 1,3
Hệ số chiều rộng bánh răng :

5.

Khoảng cách trục A :

6.

Chọn A = 222 mm

Tính vận tốc vịng và chọn cấp chính

xác chế tạo bánh răng:

GVHD:

- 11 -

SVTH: Nhóm 6


Trường ĐH Cơng Nghiệp TP.HCM

Khoa Cơ Khí

CT (3-17) [1]
7.

Tra bảng (3-11), chọn cấp chính xác chế tạo bánh răng là cấp 9.
Xác định chính xác hệ số tải trọng K
:
K = Ktt.Kđ
Bộ truyền có tải trọng thay đổi rất ít, có thể chọn Ktt = 1
Tra bảng (3-14) lấy Kđ = 1,2 (răng được vát đầu)
→ K = Ktt.Kđ = 1 x 1,2 = 1,2 (khác K đã chọn)
Tính lại A

mm

8.

rộng :
*
TC bảng (3-1) [1])
*

Xác định môđun, số răng, chiều
m = (0,01 0,02).216 = 2,16 4,32, có thể chọn m = 3 (theo
Số răng bánh nhỏ:
→ chọn Z1 = 38 (răng)

*

Số răng bánh lớn:
(răng)
Tỷ số truyền thực tế:
→ Lấy số răng thực đã tính.

*
9.

Chiều rộng bánh răng: b = φA.A = 0,3 216 = 64,8 mm
Kiểm nghiệm sức bền uốn của răng:
Theo CT (3-33):

, với Y là hệ số dạng răng

Y1 = 0,476 và Y2 = 0,517 (ξ = 0) tra bảng (3-18) [1]

10.

bộ truyền :
-m=3
răng)

Các thơng số hình học chủ yếu của

mm

- Z1 = 38, Z2 = 106
(đường kính vịng chia)
(đường kính đỉnh)
(đường kính chân

11.

Lực tác dụng lên trục :

*
*

Lực vịng :

α0 = 20 : góc ăn khớp)
Đáp số :
GVHD:

0

Lực hướng tâm : R =

- 12 -

= P.tgα = 1230 N (với α =

SVTH: Nhóm 6


Trường ĐH Cơng Nghiệp TP.HCM

Khoa Cơ Khí

A = 216 mm
V = 2,98 m/s
b = 64,8 mm

Z1 = 38, Z2 = 106

Chương V

THIẾT KẾ BỘ BÁNH RĂNG NGHIÊNG

1. Vật liệu chế tạp bánh răng :
a.
Bánh nhỏ : C45 thường hóa, δb = 580 N/mm2, δch = 290 N/mm2 , HB = 190 phơi
ren
GVHD:

- 13 -

SVTH: Nhóm 6


Trường ĐH Cơng Nghiệp TP.HCM

b.

Khoa Cơ Khí

Bánh lớn : C35 thường hóa, δb = 480 N/mm2, δch = 240 N/mm2 , HB = 160 phôi

ren
2. Định ứng suất cho phép:
a.
Ứng suất tiếp xúc cho phép:
Số chu kỳ làm việc bánh răng nhỏ:

T
0,75T
T

0,5T

t
1 chu kỳ

=

Vì
(số chu kỳ cơ sở) →
-Ứng suất cho phép bánh nhỏ = 2,6HB =2,6 x 160 = 416 N/mm2
-Ứng suất cho phép bánh lớn = 2,6HB = 2,6 x 190 = 494 N/mm2
Chọn
(thỏa bền)
b.
Ứng suất uốn cho phép:

Chọn hệ số an toàn n = 1,5
Hệ số tập trung ứng suất chân răng : Kδ = 1,8
δ-1C45 = 0,43 x 580 = 249,4 N/mm2
δ-1C35 = 0,43 x 480 = 206,4 N/mm2

3. Sơ bộ chọn K = 1,3
4. Hệ số chiều rộng bánh răng φA = 0,3
5. Tính khoảng cách trục A:
Lấy θ’ = 1,35 (hệ số phản ánh sự tăng khả năng tải), theo CT (3-10) [1]:

→ chọn A = 260 mm
6. Vận tốc vịng và cấp chính xác chế tạo bánh răng:
GVHD:

- 14 -

SVTH: Nhóm 6


Trường ĐH Cơng Nghiệp TP.HCM

Khoa Cơ Khí

→ Cấp chính xác chế tạo bánh răng là cấp 9.
7. Xác định chính xác hệ số tải trọng K:
K = Ktt.Kđ
 Chiều rộng bánh răng: b = φA x A = 0,3 x 260 = 78 mm
 Đường kính vịng làm bánh răng nhỏ:

→
Tra bảng (3-12) [1], được Kbảng = 1,1
Theo CT (3-20) [1], tính chính xác
Giả sử b >

và vận tốc vịng v < 3 m/s, cấp chính xác 9:

Tra bảng (3-14) [1], Kđ = 1,2
→ K = 1,05 1,2 = 1,26
Vì
→ khơng cần tính lại A và chọn A = 260 mm
8. Xác định môđun m1 , Z , β , b :
 mn = (0,01 0,02).A = (0,01 0,02).260 = 2,60 5,20
→ chọn mn = 3
Sơ bộ lấy β = 100, cosβ = 0,985
 Tổng số răng 2 bánh răng: CT (3-28) [1]
(răng)
Số răng bánh nhỏ:
(răng)
Số răng bánh lớn:

(răng)

 Tính chính xác β :
 Chiều rộng bánh răng : b = φA.A = 0,3 x 260 = 78 mm
Kiểm nghiệm: b >
9. Kiểm nghiệm sức bền uốn của răng :
Theo CT (4.52) [3], số vòng tương đương :
(răng)

GVHD:

- 15 -

SVTH: Nhóm 6


Trường ĐH Cơng Nghiệp TP.HCM

Khoa Cơ Khí

(răng)
Tỷ số truyền thực: utt =
Sai số tỷ số truyền:

→ có thể lấy số Z1, Z2

đã tính.
Hệ số dạng răng: Y1 = 0,490, Y2 = 0,517 ( ξ = 0 ) (bảng (3-18) [1]
Lấy hệ số θ4 = 1,5 (hệ số phản ánh sự tăng khả năng tải theo sức bền uốn)
Theo CT (3-34) [1], ta có :

10. Các thơng số chủ yếu của bộ truyền :
mn = 3
Z1 = 52, Z2 = 119
Góc ăn khớp αn = 200, góc nghiêng β = 9014
Đường kính vịng chia :

Khoảng cách trục A = 260 mm, chiều rộng răng b = 78 mm

11. Lực tác dụng lên trục :
* Lực vòng :
* Lực dọc trục :
* Lực hướng tâm :

Đáp số :

GVHD:

A = 260 mm
v = 1,43 m/s
(răng)

Z1 = 52, Z2 =119
b = 78 mm
d1 = 158 mm
- 16 -

SVTH: Nhóm 6


Trường ĐH Cơng Nghiệp TP.HCM

Khoa Cơ Khí

(răng)

d2 = 362 mm

mm

Chương VI

THIẾT KẾ TRỤC VÀ TÍNH THEN
A. THIẾT KẾ TRỤC
Y

Rđ

X

Trục 1

Z

Trục 2
GVHD:

- 17 -

SVTH: Nhóm 6

Trường ĐH Cơng Nghiệp TP.HCM

Khoa Cơ Khí

Trục 3

1. Vật liệu làm trục:
Chọn thép C45 thường hóa :
- Bảng (3-8) [1]: δb = 600 (N/mm2), δch = 300 (N/mm2), HB = 200
- Bảng (3-9) [1]:
HB (N/mm2), N0 = 107
2. Sơ bộ tính đường kính trục: CT (7-2) [1]:
C : hệ số phụ thuộc ứng suất xoắn cho phép, có thể lấy C = 120
Trục 1 : N = 9,8 Kw
n = 486 v/ph
→ chọn d1 = 35 mm
Trục 2 : N = 9,3 Kw
n = 174,2 v/ph
→ chọn d2 = 45 mm
Trục 3 : N = 8,5 Kw
n = 75 v/ph
→ chọn d3 = 60 mm
3. Chọn trước các thông số sau:

Khoảng cách giữa các bánh răng: k1 = 15 mm.

Khoảng cách giữa cạnh bên các bánh răng với thành bên trong hộp: k 2 = 15
mm.


Khoảng cách giữa thành bên trong hộp đến mặt bên của ổ lăn: k3 = 10 mm.

Chiều rộng bánh răng nghiêng bằng 78 mm

Chiều rộng bánh răng thẳng bằng 64,8 mm

Chiều cao bulông lắp ổ và chiều dày nắp lấy hn = 17 mm.

Khe hở giữa 2 điểm gần nhất của đai (khớp nối) và bulông lấy k4 = 15 mm.

Khoảng cách giữa gối đỡ và các bánh răng:
Trục 2:
Với d2 = 45 mm, ta chọn sơ bộ chiều rộng ổ lăn trung bình.
Tra bảng 10.2 [2], chiều rộng ổ lăn B2 = 25 mm.
Chiều dài mayơ bánh răng trụ: lm22 = (1,2 1,5).d2 = (54,0 67,5) mm
GVHD:

- 18 -

SVTH: Nhóm 6


Trường ĐH Cơng Nghiệp TP.HCM

Khoa Cơ Khí

→ chọn lm22 = lm23 = lm24 = 60 mm
l22 = 0,5(lm22 + B2) + k3 + k2 = 0,5.(60 + 25) + 10 + 15 = 67,5 mm
l23 = l22 + 0,5(lm22 + lm23) + k1 = 67,5 + 0,5(70 + 70) + 15 = 152,5 mm
l24 = 2.l23 - l22 =2×152,5 – 67,5 = 237,5 mm

l21 = 2.l23 = 305 mm.
Trục 1:
Chiều dài mayơ bánh đai: lm12 = (1,2 1,5).d1 = (42,0 52,5) mm.
→ chọn lm12 = 50 mm.
d1 = 35 mm → chọn B1 = 21 mm
l12 = - lc12 = - 0,5(lm12 + B1) + k4 + hn + = - 0,5(50 + 21) + 15 + 17 = - 67,5 mm
l13 = l23 = 152,5 mm.
l11 = l21 = 305 mm.
Trục 3:
Với d3 = 60 mm → chọn B1 = 31 mm
l31 = l11 = l21 = 305 mm
l32 = l12 = l22 = 67,5 mm
l33 = l24 = 237,5 mm
Khớp nối:
- Chọn khớp nối vòng đàn hồi.
- Chiều dài mayơ nửa khớp nối: lm34 = (1,4 2,5).d3 = (84 150) mm
→ chọn lm34 = 90 mm
l34 = l31 + 0,5(lm34 + B3) + k4 + hn
= 305 + 0,5(90 + 31) + 15 +17 = 397,5 mm.
- Lực tác dụng vào khớp nối:
= - (0,2 0,3).2.
Trong đó theo bảng 16.10a [2], với T = 1082333 Nmm ta có: Dt = 160 mm.
Vậy:
Chọn

=-

= - (2705,83 4058,75) N

= - 3382,29 N.

4. Tính tốn thiết kế trục:

a. Trục 1:

YA

Rđ

l12 X A

1

Fr1
Ft1

l13

XB

YB

l11
162202

77423

Muy
114008
Mux

192572
Mz

GVHD:

- 19 -

SVTH: Nhóm 6


Trường ĐH Cơng Nghiệp TP.HCM

Khoa Cơ Khí

 Xác định phản lực:

 Tính mơmen uốn tại những tiết diện nguy hiểm:
Tại tiết diện A-A:

Tại tiết diện 1-1:

 Tính đường kính tại tiết diện:
, với
Tra bảng (10.5 ) [2] ,
→ chọn dA-A = 35 mm (lắp ổ lăn)

→ chọn d1-1 = 35 mm (có lắp then)
Đáp số:

da-a = 35 mm

d1-1 = 35 mm

b. Trục 2:
3

GVHD:

2

- 20 -

4

SVTH: Nhóm 6


Trường ĐH Cơng Nghiệp TP.HCM

l22

Khoa Cơ Khí

l23

l24

201620

l21
201232

82634
Muy
Mux

549653

549653

548590

509854
Mz
509854

 Xác định phản lực:

 Tính mơmen uốn tại những tiết diện nguy hiểm:
Tại tiết diện 3-3:

Tại tiết diện 2-2:

GVHD:

- 21 -

SVTH: Nhóm 6


Trường ĐH Cơng Nghiệp TP.HCM

Khoa Cơ Khí

Tại tiết diện 4-4:

 Tính đường kính tại tiết diện:
, với
Tra bảng (10.5 ) [2] ,
→ chọn d3-3 = d4-4 = 55 mm (do có lắp then)

→ chọn d1-1 = 55 mm (do có lắp then)
Đáp số:

d3-3 = d4-4 = 55 mm
d2-2 = 55 mm

c. Trục 3:

GVHD:

- 22 -

SVTH: Nhóm 6