Đồ án: Thiết kế hệ thống dẫn động xich cơ khí

Đồ án

Thiết kế hệ thống dẫn động cơ khí
ĐỒ ÁN TRUYỀN ĐỘNG CƠ KHÍ GVHD: PGS.TS. Nguyễn Hữu Lộc

SVTH: Nguyễn Thanh Tuấn <20702773> Page 1




LỜI NÓI ĐẦU
Đồ án Thiết kế hệ thống dẫn động cơ khí là một trong ba đồ án quan trọng của
sinh viên ngành Kỹ thuật chế tạo. Đồ án này là được thực hiện nhằm mục đích rèn luyện
cho sinh viên có được những kỹ năng chuyên môn trong quá trình thiết kế và trải nghiệm
kiến thức của mình.
Trong quá trình thực hiện, sinh viên được giao thiết kế hệ thống dẫn động xích tải.
Đây là một hệ thống dẫn động khá phổ biến trong sản xuất công nghiệp. Tuy đơn giản về
mặt kết cấu nhưng hệ thống này có đầy đủ những yêu cầu cơ bản để khi thực hiện, sinh
viên nắm được những kỹ thuật then chốt làm nền móng cho quá trình học tập và đi sâu
vào lĩnh vực Cơ Khí.
Mục đích của bài tập này là làm cho sinh viên biết ứng dụng những hiểu biết của

mình về Cơ khí để áp dụng thiết kế cho một bài toán thực tế trên cơ sở những gì đã học.
Từ đó rút ra được những bài học kinh nghiệm đầu đời cho chính bản thân để sẵn sàng
bước vào con đường Kỹ thuật chế tạo.
Xin chân thành cám ơn những bài học kinh nghiệm quý báu của các Thầy Cô trong
bộ môn Thiết kế máy và sự hướng dẫn nhiệt tình của PGS.TS Nguyễn Hữu Lộc đã giúp
cho sinh viên hoàn thành đồ án này !



Thành phố HCM, ngày 10 - 06 – 2010



SVTH: Nguyễn Thanh Tuấn


ĐỒ ÁN TRUYỀN ĐỘNG CƠ KHÍ GVHD: PGS.TS. Nguyễn Hữu Lộc

SVTH: Nguyễn Thanh Tuấn <20702773> Page 2



MỤC LỤC



LỜI NÓI ĐẦU 01
I. TÌM HIỂU HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG MÁY
1. Tìm hiểu động cơ điện ba pha không đồng bộ 04
2. Tìm hiểu nối trục vòng đàn hồi 04

3. Tìm hiểu hộp giảm tốc bánh răng trụ hai cấp khai triển 05
4. Tìm hiểu bộ truyền đai thang 05
II. XÁC ĐỊNH CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ-PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN
2.1 Chọn động cơ điện 07
2.2 Phân phối tỉ số truyền 09
III. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT MÁY
3.1 Thiết kế bộ truyền đai 11
3.2 Thiết kế bộ truyền bánh răng trụ 15
3.3 Thiết kế trục và chọn then 30
3.4 Chọn ổ lăn và nối trục 46
3.5 Thiết kế vỏ hộp giảm tốc, bu lông và các chi tiết phụ khác 53
IV. CHỌN DUNG SAI LẮP GHÉP 57
V. HÌNH ẢNH THIẾT KẾ
VI. TÀI LIỆU THAM KHẢO

ĐỒ ÁN TRUYỀN ĐỘNG CƠ KHÍ GVHD: PGS.TS. Nguyễn Hữu Lộc

SVTH: Nguyễn Thanh Tuấn <20702773> Page 3

ĐỀ TÀI
ĐỀ SỐ 1: THIẾT KẾ HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG XÍCH TẢI
PHƯƠNG ÁN: 28

Hệ thống dẫn động xích tải bao gồm:
· Động cơ điện 3 pha không đồng bộ
· Nối trục vòng đàn hồi
· Hộp giảm tốc bánh răng trụ hai cấp khai triển
· Bộ truyền đai thang
· Xích tải

Số liệu thiết kế:
· Lực vòng trên xích tải, F (N) = 7300
· Vận tốc xích tải, v (m/s): = 1,08
· Số răng đĩa xích tải dẫn, z (răng) = 11
· Bước xích tải, p (mm) = 110
· Thời gian phục vụ, L (năm) = 6
· Quay 1 chiều, làm việc 2 ca, tải va đập nhẹ
(1 năm làm việc 300 ngày, 1 ca làm việc 8 giờ)
L
h
= 6×300×2×8=28800 (giờ)
· Chế độ tải: T
1
= T t
1
= 60 giây
T
2
= 0.87T t
2
= 12 giây

T
60
0,87T
T

12
T
2

T
1
+
t

Sơ đồ tải trọng
ĐỒ ÁN TRUYỀN ĐỘNG CƠ KHÍ GVHD: PGS.TS. Nguyễn Hữu Lộc

SVTH: Nguyễn Thanh Tuấn <20702773> Page 4

I. TÌM HIỀU HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG MÁY:
Dựa vào sơ đồ hệ thống dẫn động xích tải, ta thấy hệ thống bao gồm: một động cơ
điện, một bộ truyền ngoài bằng đai thang, một bộ truyền trong kín (hộp giảm tốc bánh
răng trụ hai cấp khai triển), nối trục đàn hồi, bộ phận công tác (xích tải). Tại sao hệ thống
lại phải có các bộ phận trên ?
1. Động cơ điện:
1.1 Ưu điểm của động cơ điện:
· Biến đổi trực tiếp điện năng thành cơ năng.
· Khởi động đơn giản, êm, có thể hãm và đảo chiều dễ dàng.
· Không gây ra ôi nhiễm môi trường
· Hiệu suất lớn.

· Bảo trì dễ dàng.
1.2 Nhược điểm:
· So với động cơ đốt trong sử dụng nhiên liệu xăng dầu, động cơ điện thường
có công suất thấp hơn, số vòng quay nhỏ hơn,…
· Giá thành cao, riêng đối cới loại động cơ điện một chiều lại khó kiếm và
tăng thêm vốn đầu tư để đặt các thiết bị chỉnh lưu.
Nhưng do có nhiều ưu điểm phù hợp cho các nhà máy, xưởng làm việc trong nhà,
bảo đảm các vấn đề sức khỏe cho công nhân…nên động cơ điện được sử dụng rộng rãi
trong các xí nghiệp, nhà máy,…
Trong đồ án này, sinh viên lựa chọn động cơ điện ba pha không đồng bộ rô to ngắn
mạch do ưu điểm mạnh của động cơ này là kết cấu đơn giản, giá thành tương đối thấp, dễ
bảo quản, làm việc tin cậy, có thể mắc trực tiếp vào lưới điện ba pha không cần biến đổi
dòng điện. Nhược điểm của nó là: hiệu suất và hệ số công suất thấp (so với động cơ ba
pha đồng bộ), không điều chỉnh được vận tốc (so với động cơ một chiều và động cơ ba
pha không đồng bộ dây quấn).
Với yêu cầu thiết kế của đồ án không đòi hỏi quá khắt khe về vận tốc, nguồn điện, hiệu
suất,…nên sinh viên đã sử dụng động cơ điện này để dẫn động hệ thống xích tải.
2. Nối trục vòng đàn hồi:
2.1 Ưu điểm:
· Có thể nối các đầu trục có sai lệch về vị trí tương đối lớn.
- Độ lệch tâm: ∆r = 2 ÷ 6 mm
- Độ lệch góc: ∆α = 2 ÷ 6
0

- Độ di chuyển dọc trục: ∆a = 3 ÷ 6 mm
· Có khả năng giảm chấn tốt.
· Kết cấu đơn giản, lắp ghép thuận tiện
2.2 Nhược điểm:
ĐỒ ÁN TRUYỀN ĐỘNG CƠ KHÍ GVHD: PGS.TS. Nguyễn Hữu Lộc

SVTH: Nguyễn Thanh Tuấn <20702773> Page 5

· Kích thước khuôn khổ lớn.
· Tuổi thọ thấp.
·
3. Hộp giảm tốc bánh răng trụ hai cấp khai triển:
3.1 Ưu điểm:
· Đơn giản nhất so với các loại hộp giảm tốc khác.
· Tỉ số truyền chung của hộp giảm tốc thường từ 8 ÷ 40.

3.2 Nhược điểm:
· Các bánh răng bố trí không đối xứng với các ổ, làm tăng sự phân bố không
đều tải trọng trên chiều dài răng.
· Do đó cần chú ý thiết kế trục đủ cứng, đặc biệt là trong trường hợp các bánh
răng được nhiệt luyện đạt độ rắn cao và chịu tải trọng thay đổi, vì khi đó khả
năng chạy mòn của bánh răng rất kém.
Tuy nhiên vì kết cấu đơn giản nên loại sơ đồ này được sử dụng nhiều trong thực tế.

4. Bộ truyền đai thang:
4.1 Ưu điểm:
· Loại đai này có tiết diện hình thang, mặt làm việc là hai mặt bên tiếp xúc với
các rãnh hình thang tương ứng trên bánh đai, nhờ đó hệ số ma sát giữa đai
và bánh đai hình thang lớn hơn so với đai dẹt và do đó khả năng kéo cũng
lớn hơn
· Có thể truyền động giữa các trục xa nhau (>15m).
[3]

· Làm việc êm và không ồn nhờ vào độ dẻo của đai, do đó có thể truyền vận
tốc lớn
· Tránh cho các cơ cấu không có sự dao động lớn sinh ra do tải trọng thay đổi

nhờ vào tính chất đàn hồi của đai.
· Kết cấu đơn giản, giá thành hạ.

4.2 Nhược điểm:
· Do ma sát lớn nên hiệu suất của đai hình thang thấp hơn so với đai dẹt.
· Kích thước bộ truyền lớn.
· Tỷ số truyền làm việc thay đổi do hiện tượng trượt đàn hồi của đai và bánh
đai, phải có cơ cấu căng đai khi sử dụng.
· Tải trọng tác dụng lên trục và ổ lớn.
· Tuổi thọ thấp (từ 1000 ÷ 5000 giờ)
[3]
.
Với ưu điểm mạnh mẽ về tỉ số truyền và khoảng cách trục, nên bộ truyền đai được
sử dụng khá rộng rãi.
ĐỒ ÁN TRUYỀN ĐỘNG CƠ KHÍ GVHD: PGS.TS. Nguyễn Hữu Lộc

SVTH: Nguyễn Thanh Tuấn <20702773> Page 6



v SỐ LIỆU THIẾT KẾ:

· Hệ dẫn động xích tải gồm:
1- Động cơ điện
2- Bộ truyền đai thang
3- Hộp giảm tốc bánh răng trụ hai cấp khai triển
4- Nối trục đàn hồi
5- Xích tải

· Số liệu thiết kế:

- Lực vòng trên xích tải: F(N) = 7300
- Vận tốc xích tải v(m/s) = 1,08
- Số răng đĩa xích tải dẫn z(răng) = 11
- Bước xích tải p(mm) = 110
- Thời gian phục vụ L(năm) = 6
- Quay một chiều, làm việc hai ca, tải va đập nhẹ (1 năm làm việc 300
ngày, 1 ca làm việc 8 giờ)
- Chế độ tải: T
1
=T , t
1
=60 s ; T
2
=0,87T , t
2
=12s












T
60

0,87T
T
12
T
2
T
1
+1
t
Hình 1: Sơ đồ tải trọng
N TRUYN NG C KH GVHD: PGS.TS. Nguyn Hu Lc

SVTH: Nguyn Thanh Tun <20702773> Page 7

II. XC NH CễNG SUT NG C V PHN PHI T S TRUYN
CHO H THNG TRUYN NG:

2.1 Chn ng c in:
Da vo hỡnh 1 (S ti trng), ta xỏc nh ng c lm vic trong trng hp ti
trng thay i. Khi ú, cụng sut tớnh toỏn l cụng sut tng ng khụng i m mt
mỏt nng lng do nú sinh ra trng ng vi mt mỏt nng lng do cụng sut khụng
i gõy nờn trong cựng mt thi gian.
( )
2 2
1 2
1 2
2 2
1 1
1 1 2 2
1

1 2 1 2
. .
. .
.
( ) ( )
t td
td
P P
T T
t t
T T
P t P t
P P
t t t t
=
ổ ử
ổ ử ổ ử
ỗ ữ
+
ỗ ữ ỗ ữ
ỗ ữ
+
ố ứ ố ứ
ố ứ
= =
+ +

v Hiu sut chung ca h thng truyn ng:
2 4
. . .
ch br d ol nt
h h h h h
=


ỉ Tra bng 2.3/19 [1]
br
h
=0,96 : hiu sut b truyn bỏnh rng tr c che kớn
d
h
=0,96 : hiu sut b truyn ai
ol
h
=0,99 : hiu sut ln
nt
h
=0,99 : hiu sut ni trc n hi

2 4
0,96 .0,95.0,99 .0,99 0,83
ch
h
ị =

;


v Cụng sut cn thit trờn trc ng c:
7,72
9,30
0,83
t
ct
P
P kW
h
= = =


v Phõn phi t s truyn:
2
2
2
1 2
1
1 2
0,87
.
60 .12
.
7300.1,08
1
. . 7,72
1000 ( ) 1000 (60 12)

t
T
t t
T
F v
kW
t t
ổ ử
ổ ử
+
+
ỗ ữ
ỗ ữ
ố ứ ố ứ
= =
+ +
;
ĐỒ ÁN TRUYỀN ĐỘNG CƠ KHÍ GVHD: PGS.TS. Nguyễn Hữu Lộc

SVTH: Nguyễn Thanh Tuấn <20702773> Page 8

· Số vòng quay của trục máy công tác (trục xích tải)
60000. 60000.1,08
54
. 11.110
lv
v
n
z p
= =

;
vòng/phút
§ Trong đó:
v - vận tốc xích tải = 1,08m/s
z - số răng đĩa xích tải = 11 răng
p - bước xích = 110 mm

· Tỉ số truyền toàn bộ u
t
của hệ thống dẫn động
1 2
. . .
t d d hgt
u u u u u u
= =


§ Dựa vào B2.4/21 – [1]
Hộp giảm tốc 2 cấp bánh răng trụ có u
hgt
= 8÷40
Truyền động đai thang có u
d
= 3÷5
Chọn sơ bộ tỷ số truyền
(24 200)
t
u£ £ : u
t
= 27

Þ
Số vòng quay sơ bộ của động cơ:
. 54.27 1458
sb lv t
n u u= = = vòng/phút
v Chọn động cơ: tra bảng phụ lục P1.3/ -[1]
· Yêu cầu: động cơ được chọn phải có công suất P
dc
và số vòng quay đồng bộ thỏa mãn
điều kiện:
9,30
1458 /
dc ct
db sb
P P kW
n n v ph
³ =
ì
í
=
î
;

Đồng thời momen mở máy thỏa điều kiện
mm k
dn
T T
T T
£

§ Trong đó:
T
mm
: momen mở máy của thiết bị cần dẫn động
T
k
: momen khởi động của động cơ
T : momen tải
T
dn
: momen danh nghĩa
ĐỒ ÁN TRUYỀN ĐỘNG CƠ KHÍ GVHD: PGS.TS. Nguyễn Hữu Lộc

SVTH: Nguyễn Thanh Tuấn <20702773> Page 9

·
BẢNG THÔNG SỐ KỸ THUẬT ĐỘNG CƠ ĐIỆN


Ki
ể
u đ
ộ
ng cơ

4A132M4Y3

n
đb

1500 vòng/phút
cosφ
0,87
Công suất
11kW
V
ậ
n t
ố
c quay

1458 vòng/phút

k
dn
T
T

2
Hi
ệ
u su
ấ
t

0,875


Bảng 2.1 Thông số kỹ thuật động cơ điện
2.2 Tỉ số truyền tính lại:

1458
27
54
dc
t
lv
n
u
n
= = =

· Ta sử dụng hộp giảm tốc khai triển trong bộ truyền và phân tỉ số truyền u
h
theo yêu cầu
bôi trơn:
Dựa vào B3.1/43-[1], ta chọn tỉ số truyền của hộp giảm tốc hai cấp bánh
răng trụ khai triển thỏa mãn đồng thời ba chỉ tiêu:
§ Khối lượng nhỏ nhất
§ Mô men quán tính thu gọn nhất
§ Thể tích các bánh răng lớn nhúng trong dầu ít nhất


Chọn u
h
=8
3 ≤ u
d
≤ 5 → u
1
= 3,2

u
2
= 2,5
→ u
d
= 27/8 = 3,38
v Công suất trên các trục:
o Trục 3:
3
2 2
7,72
7,96
. 0,99 .0,99
td
ol nt
P
P kW
h h
= = ;

o Trục 2:
3
2
2
7,96
8,38
. 0,96.0,99
ol
P
P kW

h h
= = ;

o Trục 1:
2
1
1
8,38
8,82
. 0,96.0,99
ol
P
P kW
h h
= = ;

ĐỒ ÁN TRUYỀN ĐỘNG CƠ KHÍ GVHD: PGS.TS. Nguyễn Hữu Lộc

SVTH: Nguyễn Thanh Tuấn <20702773> Page 10


v Số vòng quay trên các trục:
o
1
1458
431,36
3,38
dc
d
n

n
n
= = =
vòng/phút
o
1
2
1
431,36
134,80
3,20
n
n
u
= = =
vòng/phút
o
2
3
2
134,80
53,92
2,50
n
n
n
= = =
vòng/phút
v Mô men xoắn trên các trục:
o

6
3
3
3
9,55.10 . 1409826,28
P
T
n
= =
N.mm
o
6
2
2
2
9,55.10 . 593685,64
P
T
n
= =
N.mm
o
6
1
1
1
9,55.10 . 195268,02
P
T
n

= =
N.mm

Trục

Thông s
ố

Động cơ Trục 1 Trục 2 Trục 3
Công suất P (kW)

11 8,82 8,38 7,96
Tỷ số truyền u

3,38 3,20 2,50
Số vòng quay n
(vòng/phút)

1458 431,36 134,80 53,92
Mô men xoắn T
(N.mm)

72050,75 195268,02 593685,64

1409826,28


Bảng 2.2 Thông số kỹ thuật của hệ thống dẫn động xích tải

ĐỒ ÁN TRUYỀN ĐỘNG CƠ KHÍ GVHD: PGS.TS. Nguyễn Hữu Lộc

SVTH: Nguyễn Thanh Tuấn <20702773> Page 11

III. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC BỘ TRUYỀN:

3.1 Tính toán bộ truyền đai thang:
v Thông số đầu vào:
P
d
= P
dc
= 11 kW
n
d
= n
dc
= 1458 vòng/phút
u
d
= 3,38

3.1.1 Chọn dạng đai:
Ta có P
dc
= 11 kW
N
d
= 1458 vòng/phút

Dựa vào H4.1/59-[1], chọn đai thang thường có tiết diện Ƃ
Ký hiệu B
t
B H Y
0
A (mm
2
) D (mm) Chiều dài giới hạn
l (mm)
Ƃ 14 17 10,5 4,0 138 140-280 800-6300

Với d
1
≈ 1,2 d
min
= 1,2.140 = 168 mm
Với d
1
= 168 mm, tra d
1
theo dãy số tiêu chuẩn trong bảng 4.21/63-[1]

→Chọn d
1
= 160 mm
→ Vận tốc đai:
1
1
. .
.160.1458
12,21
60000 60000
d
d n
v
p
p
= = =
m/s
Kiểm tra: ta thấy v
1
= 12,21 < 25 m/s : thỏa điều kiện đai thường.
3.1.2 Chọn hệ số trượt tương đối và tính d
2
:
( )
1
2
.
1
d
d u

d
e
=
-

§ Trong đó:
ε – hệ số trượt tương đối (0,01 ≤ ε ≤ 0,02)
ĐỒ ÁN TRUYỀN ĐỘNG CƠ KHÍ GVHD: PGS.TS. Nguyễn Hữu Lộc

SVTH: Nguyễn Thanh Tuấn <20702773> Page 12

2
2
160.3,38 160.3,38
1 0,01 1 0,02
546,26 551,84
d
d
Þ £ £
- -
Û £ £

· Theo tiêu chuẩn, chọn d
2
= 560 mm
· Tính lại tỉ số truyền đai: u
d
=
2
1

560
3,5
160
d
d
= =
· Kiểm tra:
0 0 0 0
0 0 0 0
3,5 3,38
3 .100 3,55 4
3,38
-
£ = £

→ thỏa điều kiện cho phép
3.1.3 Xác định khoảng cách trục a
d
:
· Dựa vào bảng 4.14/60-[1]
Ta có u
d
= 3,5
D
2
= 560 mm
2
2
1
3,5 3

4 3 0,95 1
0,975 0,975.560 546( )
a
d
a
a mm
d
-
-
Þ =
- -
Þ = Þ = =

· Kiểm tra a
d
theo điều kiện 4.14/60-[1]:
1 2 1 2
0,55.( ) 2.( )
d
d d h a d d
+ + £ £ +

§ Trong đó:
h- chiều cao mặt cắt ngang của dây đai
0,55.(160 560) 10,5 2.(160 560)
406,5 1440
d
d
a
a

Û + + £ £ +
Û £ £

Vậy a
d
=546 mm → thỏa điều kiện 4.14/60-[1]
3.1.4 Xác định chiều dài dây đai L:
· Từ khoảng cách trục a
d
đã chọn:
2
2
1 2 2 1
( ) ( )
(160 560) (560 160)
2. . 2.546 .
2 4. 2 4.546
2296,23( )
d
d
d d d d
L a
a
L mm
p p
+ -
+ -
= + + = + +
=

ĐỒ ÁN TRUYỀN ĐỘNG CƠ KHÍ GVHD: PGS.TS. Nguyễn Hữu Lộc

SVTH: Nguyễn Thanh Tuấn <20702773> Page 13

· Chọn L đai theo tiêu chuẩn: tra bảng 4.13/49-[1]→chọn L = 2240 mm
· Kiểm tra đai theo tuổi thọ:
3
max
12,21
10 5,45
2240.10
v
i i
L
= £ = = =
§ Trong đó:
i - số lần uốn của đai trong 1 s
· Xác định lại khoảng cách trục a
d
theo L tiêu chuẩn: (theo CT 4.6/54-[1])
(
)
2 2
8.
d
a
l l
= + - D

· Trong đó:

1 2
2 1
.( ) .(160 560)
2240 1109,03
2 2
560 160
200
2 2
d d
L
d d
p p
l
+ +
= - = - =
- -
D = = =

2 2
1109,03 1109,03 8.200
515,74( )
4
a mm
+ -
Þ = =
3.1.5 Góc ôm α
1
trên bánh đai nhỏ: (theo CT 4.7/54-[1])
· Chọn vật liệu đai là sợi tổng hợp
0 0

0 0 0
1 2 1
57 57
180 ( ). 180 (560 160). 135,8
d d
d d
a a
a
= - - = - - =

0 0
135,8 120
Þ > → thỏa điều kiện dành cho đai sợi tổng hợp.
3.1.6 Xác định số đai: (theo CT4.16/60-[1])
1
0
.
([ ]. . . . )
d
l u z
P K
z
P C C C C
a
=
§ Trong đó:
P
1
= P
dc

= 11kW
[P
0
]=3,37 kW (nội suy theo bảng 4.19/62-[1])
K
d
= 1,1+0,1 : hệ số tải trọng động (làm việc 2 ca)
C
α
= 0,87 : hệ số kể đến ảnh hưởng của góc ôm (tra B4.15/61-[1])
ĐỒ ÁN TRUYỀN ĐỘNG CƠ KHÍ GVHD: PGS.TS. Nguyễn Hữu Lộc

SVTH: Nguyễn Thanh Tuấn <20702773> Page 14

C
l
= 1 : hệ số kể đến ảnh hưởng của chiều dài đai
(tra B4.16/61-[1])
C
u
= 1,14 : hệ số kể đến ảnh hưởng của tỉ số truyền
(tra B4.17/61-[1])
C
z
= 0,95 : hệ số kể đến ảnh hưởng của sự phân bố không đều tải
trọng (tra B4.18/61-[1])
11.1,2
4,1 4
(3,37.0,87.1.1,14.0,95)
zÞ = =

;
sợi
3.1.7 Xác định chiều rộng bánh đai và đường kính ngoài:
( 1). 2. (4 1).19 2.12,5 82( )
B z t e mm
= - + = - + =

§ Trong đó: (tra B4.21/63-[1])
t = 19
h
0
= 4,2
e = 12,5
· Đường kính ngoài của bánh đai:
a1 1 0
a2 2 0
2. 160 2.4,2 168,4( )
2. 560 2.4,2 568,4( )
D d h mm
D d h mm
= + = + =
= + = + =

3.1.8 Xác định lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục: (theo CT4.19/63-[1])
· Lực căng trên 1 đai:
1
0
.
780.
( . . )

d
v
P K
F F
v C z
a
= +

§ Trong đó:
F
v
= q
m
.v
2
= 0,178.12,21
2
= 26,54(N) :lực căng do lực li
tâm sinh ra
q
m
= 0,178 kg/m (tra B4.22/64-[1])
v = 12,21 m/s
P
1
= 11kW : công suất trên trục bánh chủ động
· Lực tác dụng lên trục:
ĐỒ ÁN TRUYỀN ĐỘNG CƠ KHÍ GVHD: PGS.TS. Nguyễn Hữu Lộc

SVTH: Nguyễn Thanh Tuấn <20702773> Page 15

0
136
2. . .sin( ) 2.268,85.4.sin( ) 1994,19( )
2 2
r
F F z N
a
= = =


3.2 Tính toán bộ truyền bánh răng trụ:
3.2.1 Chọn vật liệu:
Các bánh răng là những chi tiết máy đòi hỏi xác định chế độ gia công và tính toán
sức bền khi thiết kế, vì thế vật liệu làm bánh răng thường thuộc nhóm thép kết cấu (thép
cacbon chất lượng tốt; P,S thấp (P≤0,035%; S≤0,04%) được qui định về cơ tính và thành
phần hóa học chặt chẽ.
Do không có yêu cầu gì đặc biệt, và để giảm chi phí chế tạo, cho phép bộ truyền có
khả năng chạy mòn sau khi gai công , ta chọn vật liệu cho 2 cấp bánh răng theo quan điểm
thống nhất hóa trong thiết kế, cụ thể như sau:
· Dựa vào B6.1/92-[1], chọn:

Nhãn hiệu
thép
Nhiệt luyện Độ rắn
(HB)
σ
b
(MPa) σ

ch

(MPa)
Bánh dẫn
đ
ộ
ng

C45 Tôi cải thiện 241÷285 850 580
Bánh bị động
C45 Tôi cải thiện 192÷240 750 450

Sở dĩ chọn bánh bị động (bánh răng lớn) có độ bền thấp hơn là nhằm mục đích tăng khả
năng chạy mòn của răng, thường H
1
≥H
2
+(10÷15)HB
3.2.2 Xác định ứng suất cho phép:
· Theo B6.2/94-[1], thép C45 tôi cải thiện đạt độ rắn 180÷350HB có:
o Ứng suất tiếp xúc cơ sở: σ
0
Hlim
= 2HB+70
o Hệ số an toàn (tiếp xúc): s
H
= 1,1
o Ứng suất uốn cơ sở: σ
0
Flim

= 1,8HB
o Hệ số an toàn (uốn): s
F
= 1,75

· Chọn độ rắn bánh dẫn động (bánh răng nhỏ): HB
1
= 245, bánh bị động (bánh răng
lớn): HB
2
= 230
0 0
1lim 1lim
0 0
2lim 1lim
2.245 70 560 , 1,8.245 441
2.230 70 530 , 1,8.230 414
H F
H F
MPa MPa
MPa MPa
s s
s s
ì
= + = = =
ï
Þ
í
= + = = =
ï

î

· Theo CT6.5/93-[1] :
2,4
30
HO HB
N H
=
: số chu kỳ thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về
tiếp xúc
ĐỒ ÁN TRUYỀN ĐỘNG CƠ KHÍ GVHD: PGS.TS. Nguyễn Hữu Lộc

SVTH: Nguyễn Thanh Tuấn <20702773> Page 16

2,4 2,4 7
1 1
2,4 2,4 7
2 2
30 30.245 1,63.10
30 30.230 1,39.10
HO HB
HO HB
N H
N H
= = =
= = =

· Theo CT6.6/93-[1]:
6
4.10

FO
N =
(đối với tất cả các loại thép) :số chu kỳ thay đổi
ứng suất cơ sở khi thử về uốn.
· Vì bộ truyền chịu tải thay đổi, ta có công thức tính số chu kỳ thay đổi ứng suất tương
đương theo CT6.7,6.8/93-[1]
1
max
60. . .
F
m
i
HE i i
T
N c n t
T
æ ö
=
ç ÷
è ø
å

§ Trong đó:
c = 1 :số lần ăn khớp của 1 răng trong một vòng
(tra theo hình 6.20/221-[3])
n
1
=431,36 vòng/phút
t=(300 ngày).(2 ca).(8 h).(6 năm)=28800 h : tổng số giờ làm
việc

3 3
1 1
1
1 1
7
1 1
0,87.
60 12
60.1.28800.431,36.
72 72
70.10
HE
HE HO
T T
N
T T
N N
æ ö
æ ö æ ö
ç ÷
Þ = +
ç ÷ ç ÷
ç ÷
è ø è ø
è ø
Þ = >

Vậy lấy N
HO1
=N

HE1
, do đó lấy K
HL1
= 1
3 3
1 1
2
1 1
7
1 2
0,87.
431,36 60 12
60.1.28800. .
3,20 72 72
21,97.10
HE
HE HO
T T
N
T T
N N
æ ö
æ ö æ ö
ç ÷
Þ = +
ç ÷ ç ÷
ç ÷
è ø è ø
è ø
Þ = >

Vậy lấy N
HO2
=N
HE2
, do đó lấy K
HL2
= 1
· Như vậy:
o Theo CT6.1a/93-[1], sơ bộ xác định được
ĐỒ ÁN TRUYỀN ĐỘNG CƠ KHÍ GVHD: PGS.TS. Nguyễn Hữu Lộc

SVTH: Nguyễn Thanh Tuấn <20702773> Page 17

[ ]
[ ]
[ ]
0
lim
0
1
1lim
1
0
2
2lim
2
.
1
. 560. 509( )

1,1
1
. 530. 481,8( )
1,1
HL
H H
H
HL
H H
H
HL
H H
H
K
S
K
MPa
S
K
MPa
S
s s
s s
s s
=
= = =
= = =

o Theo CT6.2a/93-[1], sơ bộ xác định được
[ ]

[ ]
0
1
1lim
1
0
2
2lim
2
1
. . 560. 509( )
1,1
1
. . 530. 481,8( )
1,1
FL
F F FC
F
FL
F F FC
F
K
K MPa
S
K
K MPa
S
s s
s s
= = =

= = =

· Vì cấp nhanh là bánh răng nghiêng, theo CT6.12/95-[1]
[ ]
[
]
[
]
[ ]
1 2
2
509 481,8
495,4 1,25
2 2
H H
H H
MPa
s s
s s
+
+
= = = <

· Với cấp chậm là răng thẳng:
[
]
[
]
'
2

418,8
H H
MPa
s s
Þ = =

· Ứng suất uốn cho phép khi quá tải:
[
]
max
0,8.
F ch
s s
Þ =
khi HB≤350 (theo CT6.14/96-[1])
[
]
[ ]
1
1max
2
2max
0,8. 0,8.580 464
0,8. 0,8.450 360
F ch
F ch
MPa
MPa
s s
s s

ì = = =
ï
Þ
í
= = =
ï
î

· Ứng suất tiếp xúc cho phép khi quá tải: (theo CT6.13/95-[1])
[
]
max
2,8. 2,8.450 1260
H ch
MPa
s s
= = =

3.2.3 Tính toán bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng:
A. Xác định khoảng cách trục: a
w1
(theo 6.15/96-[1])
[ ]
1
3
1 1
2
1
.
.( 1).

. .
H
w a
H ba
T K
a K u
u
b
s y
= ±

§ Trong đó:
K
a
=43 :hệ số phụ thuộc vào cặp vật liệu bánh răng và loại răng
ĐỒ ÁN TRUYỀN ĐỘNG CƠ KHÍ GVHD: PGS.TS. Nguyễn Hữu Lộc

SVTH: Nguyễn Thanh Tuấn <20702773> Page 18

(tra B6.5/96-[1])
T
1
= 195268,02 N.mm
[σ
H
]=495,4MPa
u
1
=3,30 :tỉ số truyền bánh răng trụ răng nghiêng
ᴪ

ba
=b
w
/a
w
=chiều rộng vành răng/khoảng cách trục=0,315
(theo B6.6/97-[1])
K
Hβ
=1,1 :hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều
rộng vành răng khi tính về tiếp xúc (tra B6.7/98-
[1])
ᴪ
bd
=0,53 ᴪ
a
.(u
1
+1)=0,53.0,315.(3,30+1)=0,72 (theo CT6.16/97-[1])
3
1
2
195268,02.1,1
43.(3,30 1). 172,29( )
(495,4) .3,30.0,315
w
a mm
Þ = + =

Chọn a

w
=225 mm (sau vài lần tính toán để thỏa điều kiện bền và bôi trơn ngâm dầu)
B. Xác định các thông số ăn khớp:
· Mô đun m
1
=(0,01÷0,02)a
w1
=2÷4 (theo CT6.17/97-[1])
· Chọn mô đun pháp theo tiêu chuẩn m
n
=3 (tra B6.8/99-[1])
· Chọn sơ bộ góc nghiêng răng β=20
0

cos 0,94
j
Þ =

· Tính số răng nhỏ (theo CT6.31/103-[1])
1
1
1
2. .cos
2.225.0,94
33,57
.( 1) 3.(3,30 1)
w
a
z
m u

b
= = =
+ +

→ chọn z
1
= 34 răng
2 1 1
. 3,30.34 108,80
z u zÞ = = =

→ chọn z
2
= 109 răng
· Tỉ số truyền tính lại

2
1
1
109
3,21
34
z
u
z
= = =

· Tính lại

1 2

1
.( ) 3.(34 109)
cos 0,95
2. 2.225
w
m z z
a
b
+
+
= = =


→ β = 18,19
0


· Khoảng cách trục chia:
N TRUYN NG C KH GVHD: PGS.TS. Nguyn Hu Lc

SVTH: Nguyn Thanh Tun <20702773> Page 19


0,5.3.(34 109)
225( )
0,95
w
a mm
+
= =

Nh cú gúc nghiờng rng l 18,19
0
m khong cỏch trc vn m bo l
225mm m khụng cn phi dch chnh.
C. Kim nghim rng v bn tip xỳc:
[ ]
1 1
2
.
1 1 1
2. . .( 1)
. .
. .
H
H m H H
w w
T K u
Z Z Z
b u d
e
s s

= Ê
(theo CT6.33/105-[1])
Đ Trong ú:
Z
m
=274 :h s k n c tớnh vt liu (tra B6.5/96-[1])
Z

H
=
2.cos
sin(2 )
tw
b
a
(theo CT6.34/105-[1])
Đ
b
:gúc nghiờng ca rng trờn hỡnh tr c s
Đ
t
: gúc profile rng
Đ : gúc profile gc

Đ
cos .t
b t
tg g
b a b
=

ã Theo B6.11/104-[1]
0
0
20,96
cos
20 ( 1065 71)
t

tg
arctg
theoTCVN
a
a
b
a
ỡ
ổ ử
= =
ù
ỗ ữ
ị
ớ ố ứ
ù
= -
ợ

(
)
0
cos
cos(20,96)
arccos . arccos 225. 20,96
225
t
tw
w
a
a

a
a
ổ ử
ị = =
ỗ ữ
ố ứ
; :gúc n khp
ã Vi a=0,5.m.(z
2
+z
1
)/cos=0,5.3.(34+109)/cos(18,19)=225(mm)
:khong cỏch trc chia
ã Vy
Z
H
=
2.cos(18,19)
1,69
sin(2.20,96)
=

ã Z

:h s k n s trựng khp ca rng

sin
.
( . )
p w

b
m
b
e
p
=
:h s trựng khp dc (theo CT6.37/105[1])
N TRUYN NG C KH GVHD: PGS.TS. Nguyn Hu Lc

SVTH: Nguyn Thanh Tun <20702773> Page 20

sin(18,19)
0,315.225. 2,35 1
(3. )
p
e
p
ị = = >

theo CT6.35c/105-[1]:
1
Z
e
a
e
=

ã Vi
1 2
1 1

1,88 3,2. .cos
z z
a
e b
ộ ự
ổ ử
= - +
ờ ỳ
ỗ ữ
ố ứ
ở ỷ
(theo CT6.38/105-[1])

1 1
1,88 3,2. .cos(18,19) 2,35
34 109
a
e
ộ ự
ổ ử
= - + =
ỗ ữ
ờ ỳ
ố ứ
ở ỷ


1
0,77
1,67

Z
e
ị = =

ã K
H
= K
H
.K
H
.K
Hv
:h s ti trng khi tớnh v tip xỳc (theo
CT6.39/106-[1])
K
H
=1,1 :h s k n s phõn b khụng u ti trng trờn vnh rng
(tra B6.7/98-[1])
K
H=
1,13 :h s k n s phõn b khụng u ti trng cho cỏc ụi
rng n khp
(tra B6.14/107-[1] vi CCX=9)
K
Hv
=
1
1
. .
1

2. . .
H w w
H H
b d
T K K
b a
u
+
:h s k n ti trng ng xut hin
trong vựng n khp
(theo CT6.41/107-[1])
Đ d
w1
=2a
w1
/(u
1
+1)=2.225/(3,30+1)=106,99(mm) :ng kớnh vũng ln
bỏnh nh
Đ v
1
=.d
w1
.n
1
/60000=.106,99.431,36/60000=2,42(m/s) :vn tc vũng
bỏnh nh (theo CT6.40/106-[1])
Đ
0 1
1

. . .
w
H H
a
g v
u
u d
=

H
=0,002 :h s nh hng ca cỏc sai s n khp (tra
B6.15/107-[1])
g
0
=73 :h s nh hng ca cỏc bc rng 1&2 (tra
B6.16/107-[1])
ĐỒ ÁN TRUYỀN ĐỘNG CƠ KHÍ GVHD: PGS.TS. Nguyễn Hữu Lộc

SVTH: Nguyễn Thanh Tuấn <20702773> Page 21



225
0,002.73.2,42. 2,95
3,30
H
u
Þ = =

→ K

Hv
=
2,95.225.0,315.106,99
1 1,05
2.195268,02.1,1.1,13
+ =

→ K
H
= 1,1 .1,13.1,05=1,30
· Vậy ứng suất tiếp xúc xuất hiện trên mặt răng của bộ truyền:

2
2.195268,02.1,30.(3,30 1)
274.1,69.0,77. 324,83
225.0,315.3,30.106,99
H
MPa
s
+
= =

· Xác định chính xác ứng suất tiếp xúc cho phép theo CT6.1/91-[1]
[ ]
lim
. . . . 495,4.0,95.1.1.1 470,63( )
H
H R v XH HL
H
Z Z K K MPa

s
s
s
æ ö
= = =
ç ÷
è ø

§ Trong đó:
Z
v
=1 :hệ số ảnh hưởng vận tốc vòng
Z
R
=0,95 :hệ số xét đến độ nhám của mặt răng làm việc
K
XH
= 1 :hệ số xét đến ảnh hưởng kích thước bán răng
K
HL
= 1 :hệ số tuổi thọ
→ σ
H
< [ σ
H
] :thỏa điều kiện bền


D. Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn:
Theo CT6.43/108-[1]:

[ ]
1 1
1 1
1 1
2. . . . .
. .
F F
F F
w w
T K Y Y Y
b d m
e b
s s
= £

§ Trong đó:
K
F
= K
Fβ
. K
Fα.
K
Fv
:hệ số tải trọng khi tính về uốn (theo CT6.45/109-
[1])
ĐỒ ÁN TRUYỀN ĐỘNG CƠ KHÍ GVHD: PGS.TS. Nguyễn Hữu Lộc

SVTH: Nguyễn Thanh Tuấn <20702773> Page 22

K
Fβ
=1,21 :hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng
khi tính về uốn (tra
B6.7/98-[1])
K
Fα
=1,37 :hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng cho các đôi răng đồng thời
ăn khớp khi tính về uốn (tra B6.7/98-
[1])
K
Fv
=
1
1
. .
1
2. . .
F w w
F F
b d
T K K
b a
u
+
:hệ số kể đến tải trọng động xuất hiện trong vùng ăn khớp
(theo CT6.41/107-[1])
§
0 1
1

. . .
w
F F
a
g v
u
u d
=
δ
F
=0,006 :hệ số ảnh hưởng của các sai số ăn khớp (tra
B6.15/107-[1])
g
0
=73 :hệ số ảnh hưởng của các bước răng 1&2 (tra
B6.16/107-[1])


225
0,006.73.2,42. 8,86
3,30
F
u
Þ = =
→ K
Fv
=
8,86.225.0,315.106,99
1 1,10
2.195268,02.1,37.1,21

+ =

→ K
F
= 1,21 .1, 37.1,10=1,83
Y
ε
=1/ε
α
=1/1,67=0,6 :hệ số kể đến sự trùng khớp của răng
Y
β
=1-β/140=18,19
0
/140=0,87 :hệ số kể đến độ nghiêng của răng
Y
F1,
Y
F2
:hệ số dạng răng của bánh răng 1&2, phụ thuộc vào số răng tương đương
và hệ số dịch chỉnh
1
3 3
1
34
39,65
cos cos (18,19)
v
z
z

b
= = =
→chọn 40 răng
2
3 3
2
109
127,12
cos cos (18,19)
v
z
z
b
= = =
→chọn 127 răng
Với hệ số dịch chỉnh x
1
, x
2
=0 (theo B6.9/100-[1]), tra B6.18/109-[1]
1
2
3,75
3,6
F
F
Y
Y
=
ì

Þ
í
=
î

ĐỒ ÁN TRUYỀN ĐỘNG CƠ KHÍ GVHD: PGS.TS. Nguyễn Hữu Lộc

SVTH: Nguyễn Thanh Tuấn <20702773> Page 23

1
2.195268,02.1,83.0,60.0,87.3,75
61,42( )
0,315.225.106,96.3
F
MPa
s
Þ = =

2
61,42.3,6
58,96( )
3,75
F
MPa
s
Þ = =

Tính ứng suất uốn cho phép theo CT6.2a/91-[1]:
[
]

. . .
F F R s XF
Y Y K
s s
=

Trong đó:
Y
R
=1 :hệ số kể đến ảnh hưởng độ nhám mặt lượn chân răng
Y
S
=1,08-0,695.ln(3)=1 :hệ số xét đến độ nhạy vật liệu đối với tập trung ứng suất
K
XF
=1 :hệ số ảnh hưởng của kích thước đến độ uốn


→ σ
F
< [ σ
F
] : Vậy cặp bánh răng thỏa điều kiện bền về uốn.
E. Kiểm nghiệm răng về quá tải
Theo CT6.48/110-[1] với K
qt
=T
max
/T=2,2 (tra P.13/237-[1])

1max 1
. 324,83. 2,2 714,63( )
H H qt
K MPa
s s
= = =
< [σ
H
]
max
=1260 MPa
Theo CT6.49/110-[1]

[
]
[ ]
1max 1 1
max
2max 2 2
max
. 61,42.2,2 135,12( ) 464
. 58,96.2,2 129,71( ) 360
F F qt F
F F qt F
K MPa MPa
K MPa MPa
s s s
s s s
= = = < =
= = = < =

3.2.4 Tính toán bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng:
A. Xác định khoảng cách trục: a
w1
(theo 6.15/96-[1])
[ ]
2
3
2 2
2
2 2
.
.( 1).
. .
H
w a
H ba
T K
a K u
u
b
s y
= ±
§ Trong đó:
K
a
=49,5 :hệ số phụ thuộc vào cặp vật liệu bánh răng và loại răng (tra B6.5/96-
[1])
[
]

[ ]
1
1
2
2
. . . 252.1.1.1 252( )
. . . 236,6.1.1.1 236,6( )
F F R s XF
F F R s XF
Y Y K MPa
Y Y K MPa
s s
s s
ì
= = =
ï
Þ
í
= = =
ï
î
ĐỒ ÁN TRUYỀN ĐỘNG CƠ KHÍ GVHD: PGS.TS. Nguyễn Hữu Lộc

SVTH: Nguyễn Thanh Tuấn <20702773> Page 24

T
2
= 583685,64 N.mm
[σ
H

]=481,8MPa
u
1
=2,50 :tỉ số truyền bánh răng trụ răng nghiêng
ᴪ
ba
=b
w
/a
w
=chiều rộng vành răng/khoảng cách trục =0,4 (theo B6.6/97-[1])
K
Hβ
=1,04 :hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành
răng khi tính về tiếp xúc (tra B6.7/98-[1])
ᴪ
bd
=0,53 ᴪ
ba
.(u
1
+1)=0,53.0,4.(3,2+1)=0,74 (theo CT6.16/97-[1])
3
2
2
583685,64.1,1
49,5.(2,50 1). 240,04( )
(481,8) .2,50.0,4
w
a mm

Þ = + =

Chọn a
w
=240 mm
B. Xác định các thông số ăn khớp:
· Mô đun m
1
=(0,01÷0,02)a
w2
=2,4÷4,8 (theo CT6.17/97-[1])
· Chọn mô đun pháp theo tiêu chuẩn m
n
=3 (tra B6.8/99-[1])
· Tính số răng nhỏ (theo CT6.31/103-[1])
2
1
2
2.
2.240
45,71
.( 1) 3.(2,50 1)
w
a
z
m u
= = =
+ +

→chọn z

1
=46 răng
2 2 1
. 2,50.46 115
z u zÞ = = =

→chọn z
2
=115 răng
· Tỉ số truyền tính lại

2
2
1
115
2,50
46
z
u
z
= = =

· Khoảng cách trục chia:

2
0,5.3.(46 115)
241,5( )
1
w
a mm

+
= =

C. Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc:
[ ]
2 2
2
.
2 2 2
2. . .( 1)
. .
. .
H
H m H H
w w
T K u
Z Z Z
b u d
e
s s
±
= £
(theo CT6.33/105-[1])
§ Trong đó:
Z
m
=274 :hệ số kể đến cơ tính vật liệu (tra B6.5/96-[1])
Z
H
=

2.cos
sin(2 )
tw
b
a
(theo CT6.34/105-[1])