Đồ án môn học chi tiết máy

Hồ Xuân Tùng CTM5-K42 Đồ án Chi Tiết Máy
Lời nói đầu
Trong tất cả các máy móc cơ khí đều có sự chuyển động cơ học của các bộ
phận của máy. Muốn có sự chuyển động thì cần phải có năng lợng. Một trong
những dạng năng lợng dễ kiếm, dễ sử dụng và có thể có mặt ở khắp mọi nơi đó là
điện năng. Trong lịch sử phát minh, con ngời đã thấy rằng chỉ có động cơ điện là
một thiết bị tối u nhất có tác dụng biến năng lợng điện thành cơ năng để thực hiện
một chuyển động cơ học cần thiết.
Trong sản xuất công nghiệp, để nâng cao năng suất và hiệu quả kinh tế
cũng nh tính khả thi ngời ta chỉ chế tạo ra các động cơ điện có công suất và vận
tốc quay là một giá trị cụ thể nào đó đã đợc lập trong các bảng tiêu chuẩn. Trong
khi đó, các chuyển động cơ học trong các máy móc lại cần những công suất bất kì,
không theo một dẫy số tiêu chuẩn nào. Vì vậy, các động cơ điện không thể truyền
trực tiếp công suất sang cho các hệ thống chuyển động mà phải thông qua thiết bị
chuyển đổi công suất dễ chế tạo hơn. Một trong các thiết bị nh vậy là hộp giảm
tốc. Hộp giảm tốc là cơ cấu truyền động bằng ăn khớp trực tiếp, có tỉ số truyền
không đổi và đợc dùng để giảm vận tốc góc và tăng mômen xoắn.
Nh vậy, ta thấy rằng, một hệ thống máy móc chuyển động cần phải có động
cơ, bộ truyền, hộp giảm tốc (hoặc hộp tăng tốc) và hệ thống tải. Một hệ thống nh
vậy đợc gọi là hệ thống dẫn động cơ khí.
Trên thực tế , khi thiết kế một hệ thống dẫn động cơ khí ta phải khảo sát tất
cả các số liệu kĩ thuật phục vụ cho đề tài thiết kế. Nhng trong đồ án môn học Chi
Tiết Máy này, các số liệu đã đợc cho trớc và ta chỉ phải thiết kế hệ thống mà thôi.
Trong phần II của bản thuyết minh này có trình bầy phần tính toán thiết kế
bằng máy tính. Ngôn ngữ lập trình sử dụng ở đây là ngôn ngữ Pascal và AutoLisp.
Trong phần lập trình này chỉ trình bầy chơng trình tính toán một cách cơ bản, cha
hoàn thiện về mặt giao diện cũng nh cha tính đến hết các yếu tố về mặt giao thức
xảy ra.
1
Hồ Xuân Tùng CTM5-K42 Đồ án Chi Tiết Máy
Mục Lục

Trang
Lời nói đầu 1
Phần I- Thuyết minh 3
I .Dữ liệu kĩ thuật phục vụ cho đề tài thiết kế 3
II .Phân tích và trình bầy cơ sở của sơ đồ cơ cấu 4
III .Chọn động cơ điện 4
IV .Phân tích tỷ số truyền 5
V .Tính công suất, số vòng quay và mômen xoắn trên trục 6
VI .Tính các bộ truyền 6
2
Hồ Xuân Tùng CTM5-K42 Đồ án Chi Tiết Máy
đồ án môn học Chi tiết máy
thiết kế hệ dẫn động xích tảI
phần 1:thuyết minh
I.Dữ liệu kĩ thuật phục vụ cho đề tài thiết kế
Tmm = 1,4.T1 1. Động cơ
T2 = 0,7.T1 2. Nối trục đàn hồi
t1 = 4 (h) 3. Hộp giảm tốc
t2 = 3 (h) 4. Bộ truyền đai
tck = 8 (h) 5. xích tải
Số liệu cho trớc:
1. Lực kéo xích tải : F = 5.000 (N)
2. Vận tốc xích tải : v = 0,4 (m/s)
3. Số răng đĩa xích tải : z = 9
4. Bớc xích tải : p = 125 (mm)
5. Thời hạn phục vụ :
h
I
= 30.000(h)
6. Số ca làm việc : 2

7. Góc nghiêng đờng nói tâm bộ truyền ngoài:
8. Đặc tính làm việc : va đập nhẹ
Khối lợng thiết kế :
1. Một bản vẽ lắp hộp giảm tốc - khổ A0
2. Một bản vẽ chế tạo chi tiết - khổ A3 hoặc A4
3. Một bản thuyết minh.
3
Hồ Xuân Tùng CTM5-K42 Đồ án Chi Tiết Máy
II.Phân tích và trình bầy cơ sở tính toán của sơ đồ cơ cấu
Chuyển động từ động cơ 1 qua bộ truyền đai 4 vào trục vào của hộp giảm
tốc 3. Tại trục ra của hộp giảm tốc, nhờ có nối trục đàn hồi 2 mà chuyển động đ-
ợc truyền tới xích tải 5 để thực hiện công việc cần thiết.
Động cơ làm việc theo chu kì làm việc-nghỉ với tải trọng thay đổi. Do đó, ta
coi động cơ làm việc với công suất tơng đơng không đổi mà mất mát năng lợng
do nó sinh ra tơng đơng với mất mát năng lợng do công suất thay đổi gây nên
trong cùng một thời gian (thờng tính trong một chu kì làm việc). Nhng trên thực tế,
lới điện không bao giờ ổn định nên nếu tính quá sát với lý thuyết thì dễ bị hỏng
động cơ. Vì vậy, trong đồ án này ta tính công suất tính toán của động cơ trong tr-
ờng hợp tải trọng không đổi.
Khi chọn động cơ cho phù hợp với yêu cầu thiết kế, ta phải dựa vào các
tiêu trí: công suất, số vòng quay đồng bộ, các yêu cầu về quá tải, mômen mở
máy và phơng pháp lắp đặt động cơ. Nhng ở đây, để cho đơn giản ta chỉ dựa vào
hai điều kiện chính là:





ctdc
sbdb

PP
nn
Khi phân phối tỷ số truyền ta có thể dựa vào nhiều tiêu trí khác nhau nh :
Xuất phát từ các yêu cầu về công nghệ.
Về kích thớc và khối lợng gọn nhẹ.
Về vấn đề bôi trơn các bánh răng ăn khớp.
nhng tất cả các phơng pháp này đều dựa vào điều kiện: các cấp bánh răng trong
hộp cần có khả năng tải tiếp xúc nh nhau. Đồng thời, trong đồ án này thì tiêu trí
về bôi trơn tốt nhất là quan trọng hơn cả nên ta xuất phát từ tiêu trí này để phân
phối tỉ số truyền trong hộp giảm tốc.
III.Chọn động cơ điện
ở đây, ta chọn loại động cơ điện ba pha không đồng bộ rô to ngắn mạch
vì những lý do sau:
Kết cấu đơn giản, dễ bảo quản, làm việc tin cậy.
Có thể mắc trực tiếp vào lới điện công nghiêp.
Giá thành tơng đối thấp và dễ kiếm.
Không cần điều chỉnh vận tốc .
Hiệu suất và hệ số công suất không cần cao.
Công suất làm việc trên xích tải:

)(2
1000
4,0.5000
1000
F.v
kWP
lv
===
Do có ma sát nên công suất từ động cơ truyền đến xích tải bị hao mòn khi
đi qua bộ truyền đai, hai cặp bánh răng ăn khớp trong hộp giảm tốc, bốn cặp ổ

lăn và nối trục đàn hồi. Do vậy, hiệu suất chung của hệ thống dẫn động là:

dolbrtk


32
=
Trong đó:

d

: Hiệu suất bộ truyền đai
4
Hồ Xuân Tùng CTM5-K42 Đồ án Chi Tiết Máy

brt

: Hiệu suất của một cặp bánh răng ăn khớp

o

: Hiệu suất của một cặp ổ lăn

nt

: hiệu suất của nối trục đàn hồi
Tra hiệu suất trong bảng: Trị số hiệu suất của các loại bộ truyền và ổ ta
đợc:
Bộ truyền đai Bánh răng trụ ổ lăn Nối trục đàn hồi

0,95 0,97 0,99 0,99
hiệu suất chung của hệ thống dẫn động:
85,099,0.99,0.97,0.95,0
4242
===
ntobrdch

công suất cần thiết phải có ở nguồn phát động là:

)(7794,4
85,0
0625,4
kW
P
P
ch
lv
ct
===

công suất của động cơ phải là:
)(7794,4 kWPPP
dcctdc

Số vòng quay của xích tải:

)/(67,66
125.9
25,1.1000.60
.

.1000.60
phvg
pz
v
n
xt
===
Số vòng quay sơ bộ của động cơ:

dhxtdcsb
uunn
=
Trong đó:

h
u
: tỉ số truyền trung bình của hộp giảm tốc

d
u
: tỉ số truyền của bộ truyền đai
Các tỉ số truyền này đợc tra trong bảng: Tỉ số truyền nên dùng cho các bộ
truyền trong hệ. ta đợc:
Tỉ số truyền Truyền động bánh răng trụ
trong hộp giảm tốc hai cấp
Truyền động đai
dẹt thờng
U 20 2
Số vòng quay sơ bộ của động cơ:

)/(8,26662.20.67,66 phvguunn
dhxtdcsb
===
Chọn số vòng quay đồng bộ của động cơ
)/(3000 phvgn
db
=
Với
)(7794,4 kWP
dc

và
)/(3000 phvgn
db
=
theo bảng Các thông số kỹ
thuật của động cơ điện DK ta dùng động cơ DK.52-2 có



=
=
)/(2900
)(7
phvgn
kWP
dc
dc

IV.Phân phối tỷ số truyền

Tỷ số truyền chung của hệ thống :

5,43
67,66
2900
===
xt
dc
ch
n
n
u
5
Hồ Xuân Tùng CTM5-K42 Đồ án Chi Tiết Máy
mà
75,21
2
5,43
. ====
d
ch
hdhch
u
u
uuuu
Ta có :
nhanhchamh
uuu .=

và với vỏ hộp khai triển phân đôi ta có thể chọn

chamnhanh
uu .2,1=

26,4
2,1
75,21
2,1
.2,1. ====
h
chamchamchamh
u
uuuu


11,526,4.2,1.2,1 ===
chamnhanh
uu
Trong đó :

nhanh
u
: tỷ số truyền của bộ truyền cấp nhanh

cham
u
: tỷ số truyền của bộ truyền cấp chậm
V.Tính công suất, số vòng quay và mômen xoắn trên trục
Dựa vào công suất cần thiết của động cơ và sơ đồ hệ dẫn động ta tính các trị
số của công suất, mômen và số vòng quay trên các trục.
Trên trục I:

)(4950,499,0.95,0.7794,4 kWPP
odctI
===


)/(1450
2
2900
phvg
u
n
n
d
dc
I
===

).(29605
1450
4950,4.10.55,9
.10.55,9
6
6
mmN
n
P
T
I
I

I
===
Trên trục II:

)(3165,499,0.97,0.4950,4 kWPP
obrIII
===


)/(76,283
11,5
1450
phvg
u
n
n
nhanh
I
II
===

).(68,145272
76,283
3165,4.10.55,9
.10.55,9
6
6
mmN
n
P

T
II
II
II
===
trên trục III:

)(1451,499,0.97,0.3165,4 kWPP
obrIIIII
===


)/(61,66
26,4
76,283
phvg
u
n
n
cham
II
III
===

).(72,594290
61,66
1451,4.10.55,9
.10.55,9
6
6

mmN
n
P
T
III
III
III
===

Trục I II III
Thông số
Công suất P(kW) 4,4950 4,3165 4,1451
Tỷ số truyền u 5,11 4,26
Số vòng quay n(vg/ph) 1450 283,76 66,61
Mômen xoắn T(N.mm) 29605 145272,68 594290,72
6
Hồ Xuân Tùng CTM5-K42 Đồ án Chi Tiết Máy
VI.Tính các bộ truyền
1. Truyền động đai
a) Chọn loại đai
Chọn đai dẹt vải cao su do nó có tính bền, dẻo, ít bị ảnh hởng của độ ẩm và sự
thay đổi của nhiệt độ.
b) Xác định các thông số của bộ truyền
Đờng kính bánh đai nhỏ:
3
11
).4,6 2,5(
d
Td =
với

).(15739
2900
7794,4.10.55,9
.10.55,9
6
6
1
mmN
n
P
T
dc
ct
d
===
: mômen xoắn trên trục bánh
đai nhỏ (cũng chính là mômen xoắn trên trục động cơ).
=>
)(160 13015739).4,6 2,5(
3
1
mmd ==
đối chiếu với dẫy tiêu chuẩn ta chọn
1
d
=140(mm)
Đờng kính bánh đai lớn:
)1.(.
12

= dud
d
với

=0,01: hệ số trợt.
=>
)(2,277)01,01.(140.2
2
mmd ==

đối chiếu với dẫy tiêu chuẩn ta chọn
)(280
2
mmd =
=> tỉ số truyền thực tế :
)02(,2
)01,01.(140
280
)1.(
1
2
=

=

=

d
d
u

t
=> sai lệch tỉ số truyền:
%01,1%100.
2
)202,2(
%100.
)(
=

=

=
d
dt
u
uu
u
<3% (phạm
vi cho phép).
Khoảng cách trục:
)(840630)280140).(25,1()).(25,1(
21
mmdda ữ=+ữ=+ữ
vì bộ truyền quay không nhanh lắm nên ta chọn a=2000(mm).
Chiều dài đai:
a
dddd
al
.4
)(

2
).(
.2
2
1221

+
+
+=


Do yêu cầu về tuổi thọ nên
53
max
ữ= ii
i
v
l
với
)/(258,21
60000
2900.140.
60000

1
sm
nd
v
dc
===

: vận tốc dây đai.
Số vòng quay của đai:
)
1
(53)
1
(56,4
662,4
58,21
max
s
i
sl
v
i ữ====
=> đã thoả mãn.
Tăng chiều dài đai thêm 100 (mm) dùng để nối đai
=> chiều dài thực tế của đai:
l
=4662+100=4762(mm).
Góc ôm trên bánh đai nhỏ:
a
dd
o
0
12
1
57).(

180

=

7
)(4662
2000.4
)140280(
2
)280140.(
2000.2
2
mm=

+
+
+=

0
min
0
0
0
15001,176
2000
57).140280(
180
=>=

=

Hồ Xuân Tùng CTM5-K42 Đồ án Chi Tiết Máy
(150 là góc ôm tối thiểu yêu cầu đối với đai vải cao su).
Chiều dầy đai: theo bảng Tỉ số của chiều dầy đai và đờng kính bánh đai
nhỏ nên dùng
)(5,3
40
140
4040
1
1
1
mm
d
d
====


nhằm hạn chế ứng suất uốn
sinh ra trong đai và tăng tuổi thọ cho đai. Đối chiếu với bảng Kích thớc của đai
vải cao su ta chọn

= 3(mm) với mác đai là -65-2 không có lớp lót với số
lớp đai là 3.
ứng suất có ích cho phép:
00FF
][][ CCC
v

=

trong đó:


C
: hệ số kể đến ảnh hởng của góc ôm
1

trên bánh đai nhỏ đến khả năng
kéo của đai, tra bảng Trị số của hệ số kể đến ảnh hởng của góc ôm ta đợc
giá trị 1,0.

v
C
: hệ số kể đến ảnh hởng của lực li tâm đến độ bám của đai trên bánh đai,
tra bảng Trị số của hệ số kể đến ảnh hởng của vận tốc ta đợc giá trị 0,88.

0
C
: hệ số kể đến ảnh hởng của vị trí bộ truyền trong không gian và phơng
pháp căng đai, tra bảng Trị số của hệ số kể đến ảnh hởng của vị trí bộ truyền
ta đợc giá trị 1.

0F
][

: ứng suất có ích cho phép (MPa) và đợc tính :
1
210

.][
d
kk
F


=
vì bộ truyền đợc đặt nằm ngang và điều chỉnh định kì lực căng nên ta chọn ứng
suất căng ban đầu
)(8,1
0
MPa=

, tra bảng trị số của hệ số k1 và k2 trong công
thức trên ta đợc



=
=
0,10
5,2
2
1
k
k
=>
)(286,2
140
3

.105,2][
0
MPa
F
==

=>
)(012,21.88,0.1.286,2][
F
MPa==

Lực vòng của đai tác dụng lên trục động cơ:
v
P
F
ct
t
.1000
=
Chiều rộng đai:
)(41
3.012,2
1,1.8,224
].[
.
mm
KF
b
F
dt

===


với
d
K
: hệ số khi dẫn động bằng động cơ nhóm I, tra bảng Trị số của hệ số tải
trọng động ta đợc giá trị 1,1.
Đối chiếu bảng Kích thớc của đai vải cao su lấy trị số tiêu chuẩn b=40(mm).
c) Kết cấu bánh đai
Bánh đai đợc làm từ gang xám GX15-32 bằng phơng pháp đúc. .
Tra bảng Chiều rộng bánh đai và sai lệch giới hạn ta chọn Chiều rộng bánh
đai B=50

1(mm) và chiều cao phần lồi h=1(mm).
8
)(8,224
258,21
7794,4.1000
N=
=
Hồ Xuân Tùng CTM5-K42 Đồ án Chi Tiết Máy
d) Xác định lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục
Lực căng ban đầu:
)(21640.3.8,1 F
00
Nb ===


Lực tác dụng lên trục:

)(432
2
01,176
sin.216.2
2
sin 2
1
0
NFF
r
=






=






=


Các thông số của bộ truyền đai
Giá trị
Đờng kính bánh đai nhỏ

1
d
(mm)
140
Đờng kính bánh đai lớn
2
d
(mm)
280
Chiều rộng bánh đai B (mm) 50
Khoảng cách trục a (mm) 2000
Chiều dài đai l (mm) 4662
Chiều dầy đai

(mm)
3
Chiều rộng đai b (mm) 40
Lực căng ban đầu
0
F
(N)
216
Lực tác dụng lên trục
r
F
(N)
432
2. Truyền động bánh răng
a) Chọn vật liệu bánh răng
Đây là hộp giảm tốc chịu công suất trung bình nên ta chọn vật liệu là thép

nhóm I. Cụ thể, tra bảng Cơ tính của một số vật liệu chế tạo bánh răng ta chọn :
Loại bánh
răng
Nhãn
hiệu thép
Nhiệt luyện Độ rắn Giới hạn bền
b

Mpa
Giới hạn chảy
ch

MPa
Nhỏ 45 Tôi cải thiện HB241 285 850 580
Lớn 45 Tôi cải thiện HB192 240 750 450
b) ứ ng suất cho phép
Tra bảng Trị số của
0
limH

và
0
limF

ứng với số chu kì cơ sở ta chọn :
ứng suất tiếp xúc cho phép ứng với số chu kì cơ sở :
0
limH

=2.HB+70

hệ số an toàn khi tính về tiếp xúc :
H
S
=1,1
ứng suất uốn cho phép ứng với số chu kì cơ sở :
0
limF

=1,8.HB
hệ số an toàn khi tính về uốn :
F
S
=1,75
chọn độ rắn bánh răng nhỏ :
1
HB
=245
chọn độ rắn bánh răng lớn :
2
HB
=230
Nh vậy :
0
1limH

= 2.
1
HB
+ 70 = 2.245 + 70 = 560 (Mpa)

0
2limH

= 2.
2
HB
+ 70 = 2.230 + 70 = 530 (Mpa)

0
1limF

= 1,8.
1
HB
= 1,8.245 = 441 (MPa)
9
Hồ Xuân Tùng CTM5-K42 Đồ án Chi Tiết Máy

0
2limF

= 1,8.
2
HB
= 1,8.230 = 414 (MPa)
Bộ truyền quay một chiều và tải trọng đặt một phía nên hệ số xét đến ảnh h-
ởng đặt tải
FC
K
=1.

Số chu kì thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về tiếp xúc
4,2
.30
HBHO
HN =
(
HB
H
là độ
rắn Brinen) =>
74,24,2
11
10.6,1245.30.30 ===
HBHO
HN

74,24,2
22
10.39,1230.30.30 ===
HBHO
HN
Số chu kì thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về uốn :
21 FOFO
NN =
=
6
10.4
.
Số chu kì thay đổi ứng suất tiếp xúc tơng đơng :

=
ii
i
HE
tn
T
T
cN 60
3
max

Trong đó :

i

T
: mômen xoắn

i
n
: số vòng quay

i
t
: tổng số giờ làm việc
i : chỉ số chỉ thứ tự chế độ làm việc của bánh răng đang xét

max
T
: mômen xoắn lớn nhất của bộ truyền
c : số lần ăn khớp trong một vòng quay


t
: tổng số giờ làm việc của bánh răng đang xét
833
3
max1
1
2
10.05,3
34
3
.7,0
34

4
.1.25000.
11,5
1450
.1.60 60 =






+
+
+
=

=


i
ii
HE
t
t
T
T
t
u
n
cN
>
7
2
10.39,1=
HO
N
=>
11 HOHE
NN >
=> lấy :
1HE
N
=
1HO

N

2HE
N
=
2HO
N
=> hệ số tuổi thọ xét đến ảnh hởng của thời hạn phục vụ và chế độ tải trọng của
bộ truyền
1
21
====
HLHL
m
HE
HO
HL
KK
N
N
K
H
.
Số chu kì thay đổi ứng suất uốn tơng đơng :

=
ii
i
FE
tn
T
T
cN 60
6
max
866
6
max1
1
2
10.64,2
34
3
.7,0

34
4
.1.25000.
11,5
1450
.1.60 60 =






+
+
+
=

=


i
ii
FE
t
t
T
T
t
u
n
cN
=>
2FE
N
>
6
2
10.4=
FO
N
=>
11 FOFE
NN >
=> lấy :

11 FOFE
NN =

22 FOFE
NN =
=> hệ số tuổi thọ xét đến ảnh hởng của thời hạn phục vụ và chế độ tải trọng của
bộ truyền
1
21
====
FLFL
m
FE
FO
FL
KK
N
N
K
H
.
10
Hồ Xuân Tùng CTM5-K42 Đồ án Chi Tiết Máy
ứng suất tiếp xúc cho phép :
HLxHVR
H
H
H
KKZZ
S

][
0
lim


=
ứng suất uốn cho phép :
FLFCxFsR
F
F
F
KKKYY
S
][
0
lim


=
trong đó :

R
Z
: hệ số xét đến độ nhám của mặt răng làm việc

v
Z
: hệ số xét đến ảnh hởng của vận tốc vòng

xH

K
: hệ số xét đến ảnh hởng của kích thớc bánh răng

R
Y
: hệ số xét đến ảnh hởng của độ nhám mặt lợn chân răng

s
Y
: hệ số xét đến độ nhạy của vật liệu đối với tập trung ứng suất

xF
K
: hệ số xét đến kích thớc bánh răng ảnh hởng đến độ bền uốn
Trong bớc tính thiết kế sơ bộ lấy :
R
Z
.
v
Z
.
xH
K
=1

R
Y
.
s
Y

.
xF
K
=1
do đó :
HL
H
H
H
K
S
.][
0
lim


=
và
FLFC
F
F
F
KK
S
][
0
lim


=

=>

)(5091.
1,1
560
.][
1
0
1lim
1
MPaK
S
HL
H
H
H
===




)(8,4811.
1,1
530
.][
2
0
2lim
2
MPaK

S
HL
H
H
H
===



)(252
75,1
1.1.441
][
1
0
1lim
1
MPaKK
S
FLFC
F
F
F
===


)(5,236
75,1
1.1.414
][

2
0
2lim
2
MPaKK
S
FLFC
F
F
F
===


ứng suất quá tải cho phép :
)(1260450.8,2.8,2][
2max
MPa
chH
===

)(464580.8,0.8,0][
1max1
MPa
chF
===

)(360450.8,08,0][
2max2
MPa
chF

===

Trên đây là ta tính cho cấp nhanh nhng ta cũng có kết quả tơng tự cho cấp chậm.
Với cấp nhanh dùng răng thẳng nên ứng suất tiếp xúc cho phép :
{ }
)(8,481][,][min][
2
1
MPa
HHH
==

Với cấp chậm dùng răng nghiêng nên ứng suất tiếp xúc cho phép:
)(25,636509.25,1
].[25,1)(4,495
2
8,481509
2
][][
][
2
21
,
MPa
MPa
H
HH
H
==
<=

+
=
+
=



c) Tính toán cấp nhanh ( bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng )
11
Hồ Xuân Tùng CTM5-K42 Đồ án Chi Tiết Máy
Xác định sơ bộ khoảng cách trục :
3
2
1
1
][
.
).1(
banhanhH
H
nhanhaw
u
KT
uKa


+=
trong đó :

ba

: hệ số, là tỉ số giữa chiều rộng vành răng và khoảng cách trục. Tra bảng
Trị số của các hệ số
ba

ta chọn
ba

= 0,3.

a
K
: hệ số phụ thuộc vào vật liệu của cặp bánh răng và loại răng. Tra bảng
Trị số của các hệ số
a
K
ta chọn
a
K
= 49,5.


H
K
: Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng
khi tính về tiếp xúc.Với hệ số
bd

=0,53.
ba

.(u+1)=0,53.0,3.(5,11+1)=0,97149,
tra bảng Trị số của hệ số phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành
răng

H
K
ta chọn

H
K
=1,03 (sơ đồ 7).
)(34,133
3,0.11,5.8,481
03,1.29605
).111,5(5,49
3
2
1
mma
w
=+=

=> lấy
1w
a
=133(mm).
Xác định các thông số ăn khớp :
Môđun m=(0,01
ữ

0,02).
1w
a
=(0,01
ữ
0,02).133=1,33
ữ
2,66 => tra bảng Trị số
tiêu chuẩn của môđun ta chọn môđun pháp m=2.
Số răng bánh nhỏ
76,21
)111,5.(2
133.2
)1(
.2
1
1
1
=
+
=
+
=
um
a
z
w
=> lấy
1
z

= 21.
Số răng bánh lớn

31,10721.11,5.
112
=== zuz
=> lấy
2
z
= 107.
Do đó, tỉ số truyền thực sẽ là :
095,5
21
107
1
2
===
z
z
u
m
Các thông số cơ bản của bộ truyền
Góc prôfin gốc :

=
0
20
(theo TCVN 1065-71).
Góc nghiêng răng :

=0 (vì là răng thẳng) => cos

=1.
Góc prôfin răng :
0
0
20
1
20
cos
=








=








=
tg

arctg
tg
arctg
t



Khoảng cách trục chia :
)(128
1
)21107.(2.5,0
cos
).(.5,0
12
mm
zzm
a =
+
=
+
=

Góc ăn khớp :
0
0
1
26,25
133
20cos.128
arccos

cos.
arccos =








=








=
w
t
tw
a
a


Góc nghiêng của răng trên hình trụ cơ sở :
0
0=

b

(vì là răng thẳng)
12
Hồ Xuân Tùng CTM5-K42 Đồ án Chi Tiết Máy
Đờng kính chia :
)(42
1
21
.2
)cos(
.
1
1
mm
z
md ===


)(214
1
107
.2
)cos(
.
2
2
mm
z
md ===

Đờng kính cơ sở :
)(5,39)20cos(.42)cos(.
0
11
mmdd
b
===


)(1,201)20cos(.214)cos(.
0
22
mmdd
b
===


Đờng kính lăn :
)(64,43
1095,5
133.2
1
2
1
1
mm
u
a
d

m
w
w
=
+
=
+
=

)(35,222095,5.64,43.
12
mmudd
mww
===
Đờng kính đỉnh răng :
)(5,432.25,39.2
11
mmmdd
a
=+=+=

)(1,2052.21,201.2
22
mmmdd
a
=+=+=
Đờng kính đáy răng :
)(5,342.5,25,39.5,2
11
mmmdd

f
===

)(1,1962.5,21,201.5,2
22
mmmdd
f
===
Chiều rộng vành răng :
)(40133.3,0.
1
mmab
wbaw
===

Hệ số trùng khớp ngang :
698,11.
107
1
21
1
2,388,1cos
11
2,388,1
21
=

+=














+=


zz
Hệ số trùng khớp dọc :
0
.

0sin.
.
sin.
===




m
b
m
b
ww
Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc
Hệ số kể đến cơ tính vật liệu của các bánh răng ăn khớp tra trong bảng Trị
số của các hệ số và
M
Z
đợc
M
Z
=274MP
3
1
a
.
Hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc :
6097,1
)20.2sin(
1.2

2sin
cos.2
Z
H
===
tw
b


Hệ số kể đến sự trùng khớp của răng :
876,0
3
698,14
3
4
Z =

=

=



Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng cho các đôi răng đồng thời ăn khớp
với bánh răng thẳng
1=

H
K
.

Vận tốc vòng của bánh răng :
)/(3,3
60000
1450.64,43.
6000

11
sm
nd
v
w
===


.Tra bảng
Chọn cấp chính xác theo vận tốc vòng => cấp chính xác của bánh răng là 8.
Tra bảng hệ số tải trọng động đợc
16,1=
Hv
K
.
Hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc :
19,116,1.1.03,1 ===
HvHHH
KKKK

.
ứng suất tiếp xúc trên mặt răng làm việc:
13
Hồ Xuân Tùng CTM5-K42 Đồ án Chi Tiết Máy

)(8,481 ][)(4,406
64,43.095,5.40
)1095,5.(19,1.29605.2
.876,0.6097,1.274

)1.( 2

22
1
1
MPaMPa
dub
uKT
ZZZ
H
wnhanhw
nhanhH
HMH
=<=
+
=
+
=



Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn
Hệ số kể đến sự trùng khớp của răng:
589,0
698,1

11
===



Y
.
Hệ số kể đến độ nghiêng của răng :
1
140
0
1
140
1
0
===


Y
.
Số răng tơng đơng :
21
1
21
cos
3
1
1
===

z
z
v

107
1
107
cos
3
2
2
===

z
z
v
Vì ta dùng răng không dịch chỉnh nên hệ số dịch chỉnh x=0.
Tra bảng Trị số của hệ số dạng răng ta đợc :
08,4
1
=
F
Y

60,3
2
=
F
Y
tra bảng Trị số của hệ số phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng

H
K
đợc
05,1=

F
K
.
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
.
Tra bảng Hệ số tải trọng động ta đợc
38,1=
Fv
K
.
Hệ số tải trọng khi tính về uốn :
45,138,1.1.05,1 ===
FvFFF
KKKK

.
ứng suất uốn sinh ra tại chân răng bánh chủ động:
)(252][)(1,59
2.64,43.40

08,4.1.589,0.45,1.29605.2

2
1
1
11
1
MPaMPa
mdb
YYYKT
F
ww
FF
F
=<===


ứng suất uốn sinh ra tại chân răng bánh bị động:
)(5,236][)(2,54
08,4
60,3.4,61
.
2
1
21
2
MPaMPa
Y
Y
F

F
FF
F
=<===



Kiểm nghiệm răng về quá tải :
Hệ số quá tải
4,1
4,1
1
1
1
max
====
T
T
T
T
T
T
K
mm
qt
ứng suất tiếp xúc cực đại :
)(1260][)(9,4804,1.4,406.
maxmax
MPaMPaK
HqtHH

=<===

=> đã thoả
mãn điều kiện tránh biến dạng d hoặc gẫy dòn lớp bề mặt.
ứng suất uốn cực đại :
)(464][)(96,854,1.4,61.
max11max1
MPaMPaK
FqtFF
=<===

14
Hồ Xuân Tùng CTM5-K42 Đồ án Chi Tiết Máy
)(360][)(88,754,1.2,54.
max22max2
MPaMPaK
FqtFF
=<===

=> đã thoả mãn
điều kiện phòng biến dạng d hoặc phá hỏng tĩnh mặt lợn chân răng.
d) Tính toán cấp chậm ( bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng )
Đây là cấp tách đôi, tuy nhiên ta vẫn coi nó nh không tách đôi. Sau khi tính
xong bộ truyền ta chia đôi chiều rộng vành răng và các lực tác dụng lên trục.
Xác định sơ bộ khoảng cách trục :
3
2
2
2
][

.
).1(
bachamH
H
chamaw
u
KT
uKa


+=
trong đó :

ba

: hệ số, là tỉ số giữa chiều rộng vành răng và khoảng cách trục. Tra bảng
Trị số của các hệ số
ba

ta chọn
ba

= 0,5.

a
K
: hệ số phụ thuộc vào vật liệu của cặp bánh răng và loại răng. Tra bảng
Trị số của các hệ số
a
K

ta chọn
a
K
= 43.


H
K
: Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng
khi tính về tiếp xúc.Với hệ số
bd

=0,53.
ba

.(u+1)=0,53.0,5.(4,26+1)=1,3939,
tra bảng Trị số của hệ số phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành
răng

H
K
ta chọn

H
K
=1,24 (sơ đồ 3).
)(54,161
5,0.26,4.8,481
24,1.68,145272
).126,4(43

3
2
2
mma
w
=+=

=> lấy
2w
a
=162(mm).
Xác định các thông số ăn khớp
Môđun m=(0,01
ữ
0,02).
2w
a
=(0,01
ữ
0,02).162=1,62
ữ
3,24. Theo quan điểm
thống nhất hoá trong thiết kế, chọn môđun tiêu chuẩn của bánh răng cấp chậm
bằng môđun ở cấp nhanh => m=2.
Số răng bánh nhỏ
8,30
)126,4.(2
162.2
)1(
.2

2
1
=
+
=
+
=
cham
w
um
a
z
=> lấy
1
z
= 30.
Số răng bánh lớn

8,12730.26,4.
12
=== zuz
cham
=> lấy
2
z
= 128.
Do đó, tỉ số truyền thực sẽ là :
267,4
30
128

1
2
===
z
z
u
m
Các thông số cơ bản của bộ truyền :
Góc prôfin gốc :

=
0
20
(theo TCVN 1065-71).
Góc nghiêng răng : chọn trớc

=
0
30
=> cos

=0,866.
Góc prôfin răng :
0
0
79,22
866,0
20
cos
=

=








=
tg
arctg
tg
arctg
t



15
Hồ Xuân Tùng CTM5-K42 Đồ án Chi Tiết Máy
Khoảng cách trục chia :
)(52,175

866,0
)29123.(2.5,0
cos
).(.5,0
12
mm
zzm
a =
+
=
+
=

Góc ăn khớp :
0
0
2
21
58,23
162.2
20cos.2).12830(
arccos
.2
cos.).(
arccos =

+
=








+
=
w
tw
a
mzz


Đờng kính chia :
)(3,69
866,0
30
.2
)cos(
.
1
1

mm
z
md ===


)(6,295
866,0
128
.2
)cos(
.
2
2
mm
z
md ===

Đờng kính cơ sở :
)(1,65)20cos(.28,69)cos(.
0
11
mmdd
b
===


)(8,277)20cos(.61,295)cos(.
0
22
mmdd

b
===


Đờng kính lăn :
)(5,61
1267,4
162.2
1
2
2
1
mm
u
a
d
m
w
w
=
+
=
+
=

)(4,262267,4.5,61.
12
mmudd
mww
===

Đờng kính đỉnh răng :
)(3,732.23,69.2
11
mmmdd
a
=+=+=

)(6,2992.26,295.2
22
mmmdd
a
=+=+=
Đờng kính đáy răng :
)(3,642.5,23,69.5,2
11
mmmdd
f
===

)(6,2902.5,26,295.5,2
22
mmmdd
f
===
Chiều rộng vành răng :
)(81162.5,0.
2
mmab
wbaw
===

=> phân đôi cấp chậm
thì mỗi bánh răng có chiều rộng vành răng là 40,5(mm).
Hệ số trùng khớp ngang:
514,1866,0.
128
1
30
1
2,388,1cos
11
2,388,1
21
=












+=

+=


zz
Hệ số trùng khớp dọc :
446,6
.2
30sin.81
.
sin.
0
===




m
b
w

Góc nghiêng của răng trên hình trụ cơ sở :
000
03,28532,030.79,22cos.cos ====
btb
tgtgtg

Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc
Hệ số kể đến cơ tính vật liệu của các bánh răng ăn khớp tra trong bảng Trị số
của các hệ số và
M
Z
đợc
M
Z
=274MP
3
1
a
.
Hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc :
495,1
)58,23.2sin(
03,28cos.2
2sin
cos.2
Z
0
H
===
tw

b


Hệ số kể đến sự trùng khớp của răng :
910,0
3
514,14
3
4
Z =

=

=



16
Hồ Xuân Tùng CTM5-K42 Đồ án Chi Tiết Máy
Vận tốc vòng của bánh răng :
)/(914,0
60000
76,283.5,61.
60000

21
sm
nd
v
w

===


.Tra bảng
Chọn cấp chính xác theo vận tốc vòng => cấp chính xác của bánh răng là 9.
Tra bảng Trị số của hệ số phân bố không đều tải trọng cho các đôi răng đồng
thời ăn khớp ta đợc
.13,1=

H
K
Tra bảng hệ số tải trọng động đợc :
01,1=
Hv
K
.
Hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc :
42,101,1.13,1.24,1 ===
HvHHH
KKKK

.
ứng suất tiếp xúc trên mặt răng làm việc:
)(8,481 ][)(6,480
5,61.267,4.81
)1267,4.(42,1.68,145272.2
.910,0.495,1.274

)1.( 2

22
1
2
MPaMPa
dub
uKT
ZZZ
H
wchamw
chamH
HMH
=<=
+
=
+
=



Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn
Hệ số kể đến sự trùng khớp của răng:
661,0
514,1
11
===



Y
.

Hệ số kể đến độ nghiêng của răng :
786,0
140
30
1
140
1
0
===


Y
.
Số răng tơng đơng :
46
30cos
30
cos
33
1
1
===

z
z
v

197
30cos
128

cos
33
2
2
===

z
z
v
Vì ta dùng răng không dịch chỉnh nên hệ số dịch chỉnh x=0.
Tra bảng Trị số của hệ số dạng răng ta đợc :
70,3
1
=
F
Y

60,3
2
=
F
Y
Tra bảng Trị số của hệ số phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng

H
K
đợc
5,1=

F

K
.
Tra bảng Trị số của hệ số phân bố không đều tải trọng cho các đôi răng đồng
thời ăn khớp khi tính về uốn với bánh răng thẳng
37,1=

F
K
.
Tra bảng Hệ số tải trọng động ta đợc
01,1=
Fv
K
.
Hệ số tải trọng khi tính về uốn :
08,201,1.37,1.5,1 ===
FvFFF
KKKK

.
ứng suất uốn sinh ra tại chân răng bánh chủ động:
)(252][)(6,116
2.5,61.81
70,3.786,0.661,0.08,2.68,145272.2

2
1
1
12
1

MPaMPa
mdb
YYYKT
F
ww
FF
F
=<=
==



ứng suất uốn sinh ra tại chân răng bánh bị động:
)(5,236][)(4,113
70,3
60,3.6,116
.
2
1
21
2
MPaMPa
Y
Y
F
F
FF
F
=<===

17
Hồ Xuân Tùng CTM5-K42 Đồ án Chi Tiết Máy
Kiểm nghiệm răng về quá tải
Hệ số quá tải :
4,1
4,1
1
1
1
max
====
T
T
T
T
T
T
K
mm
qt
ứng suất tiếp xúc cực đại :
)(1260][)(65,5684,1.6,480.
maxmax
MPaMPaK
HqtHH
=<===

=> đã

thoả mãn điều kiện tránh biến dạng d hoặc gẫy dòn lớp bề mặt.
ứng suất uốn cực đại :
)(464][)(24,1634,1.6,116.
max11max1
MPaMPaK
FqtFF
=<===

)(360][)(76,1584,1.4,113.
max22max2
MPaMPaK
FqtFF
=<===

=> đã thoả
mãn điều kiện phòng biến dạng d hoặc phá hỏng tĩnh mặt lợn chân răng.
3.Thiết kế trục
a) Chọn vật liệu
Trục chỉ chịu tải trọng trung bình nên ta dùng thép 45 tôi cải thiện có
b

=600(MPa), ứng suất xoắn cho phép
][

=12 20(MPa) để chế tạo.
b) Xác định sơ bộ đ ờng kính trục
)(1,23
12.2,0
29605
].[2,0

3
3
1
1
mm
T
d ===

=> chọn
1
d
=25(mm).
)(3,39
12.2,0
68,145272
].[2,0
3
3
2
2
mm
T
d ===

=> chọn
2
d
=40(mm).
)(8,62
12.2,0

72,594290
].[2,0
3
3
3
3
mm
T
d ===

=> chọn
3
d
=65(mm).
c) Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lự c
Dựa vào bảng 10.2 chọn chiều rộng ổ lăn :
d(mm) 25 40 65
0
b
(mm)
17 19 33
Chiều dài mayơ bánh đai và bánh răng :
kmki
dl ).5,12,1( ữ=
im
l
1
=(1,2 1,5).25=30 37,5 =>
12m
l

=50(mm)

13m
l
=50(mm)
im
l
2
=(1,2 1,5).40=48 60 =>
22m
l
=
24m
l
=50(mm)

23m
l
=45(mm)
im
l
3
=(1,2 1,5).65=78 97,5 =>
32m
l
=
33m
l
=80(mm)
Chiều dài mayơ nửa khớp nối trục vòng đàn hồi :

34m
l
=(1,4 2,5).
3
d
=(1,4 2,5).65=91 162,5 => chọn
34m
l
=100(mm)
Khoảng côngxôn trên trục tính từ chi tiết ở ngoài hộp giảm tốc đến gối đỡ :
nmkicki
hkbll +++=
30
)(5,0
=>
12c
l
=0,5( 50+17)+10+15=58,5(mm)
18
Hồ Xuân Tùng CTM5-K42 Đồ án Chi Tiết Máy

34c
l
=0,5(100+33)+10+15=91,5(mm)
Khoảng cách từ gối đỡ 0 đến các chi tiết quay :
)(5,4958)1950(5,0)(5,0
210223222
mmkkblll
m
=+++=+++==

)(1058)4550(5,05,49)(5,0
12322221323
mmklllll
mm
=+++=+++==
)(5,1605,49105.22
22233324
mmllll ====
)(210105.22
23311121
mmllll =====
)(5,58
1212
mmll
c
==
d) Xác định trị số và chiều của các lực từ chi tiết quay tác dụng lên trục
Chọn hệ trục toạ độ 0xyz nh hình vẽ với qui ớc về chiều và các dấu tơng ứng
của lực đối với các trục :

mki
F
: lực tác dụng theo phơng m của chi tiết thứ i trên trục k

ki
r
: toạ độ điểm đặt lực trên bánh răng thứ i trên trục k

ki
hr

: hớng răng của bánh răng thứ i trên trục k, bằng 1 khi răng phải và bằng
-1 khi răng trái.

ki
cb
: vai trò của bánh răng thứ i trên trục k, bằng 1 khi chi tiết quay là chủ
động và bằng -1 khi chi tiết quay là bị động.

k
cq
:chiều quay của trục thứ k, nhìn từ mút trục bên phải nếu thấy quay cùng
chiều kim đồng hồ thì có giá trị là -1, ngợc lại thì có giá trị là 1.
Xét hộp giảm tốc đang làm việc ở trạng thái ổn định => các chi tiết quay lắp trên
trục chuyển động quay tròn đều => sử dụng các phơng trình cân bằng lực và cân
bằng mômen để tính các phản lực ở ổ lăn lên trục.
Xét trục I :
Lực tác dụng lên trục của bánh đai:
y12
F
=432(N)
Lực từ bộ truyền bánh răng tác dụng lên trục :
)(8,1356
64,43
29605.2
.1.1.
2
64,43
2
64,43
2

2
2

13
1
131
13
13
13131
13
13
13
N
d
T
cbcq
d
d
Fcbcq
r
r
F
w
w
w
tx
====
)(2,64026,25.
64,43

29605.2
.1
0
1313
13
13
13
NtgtgF
r
r
F
twty
===

)(4,440
210
105.2,6405,58.432
F
0 F0)(
11
131312y12
11
1111131312y120
N
l
lFl
F
lFlFlFm
y
y

yyyk
=
+
=
+
=
=+=


)(2,232)4,4402,640432()(
00
11131210
11131012
NFFFF
FFFFF
yyyy
yyyyyk
=+=++=
=+++=


19
Hồ Xuân Tùng CTM5-K42 Đồ án Chi Tiết Máy
)(4,678
210
105.8,1356
.F
0 F0)(
11
13x13

11
111113x130
N
l
l
F
lFlFm
x
xxk
===
=+=


)(4,6784,6788,1356
00
111310
111310
NFFF
FFFF
xxx
xxxxk
==+=
=+=


)(4,29605
2
64,43
.8,1356
2

.
13
1313
Nmm
d
Fm
w
tz
===
Xét trục II :
)(2,2362
2.5,61
68,145272.2
.1.1.
2
5,61
2
5,61
2.
2

2
2

22
2
222
22
22
22222

22
22
2422
N
d
T
cbcq
d
d
Fcbcq
r
r
FF
w
w
w
txx
==
===
)(5,1190
30cos
58,23
.2,2362.1
cos

0
0
22
22
22

22
2422
N
tg
tg
F
r
r
FF
tw
tyy
====


)(8,136330.2,2362.1.1.1 ,
0
22222222422
NtgtgFhrcbcqFF
tzz
===

)(4,41937
2
5,61
.30.2,2362
2

2
.
0

22
22
22
222422
Nmmtg
d
tgF
d
Fmm
w
t
w
axx
=====

)(7,72637
2
5,61
.2,2362
2
.
22
222422
Nmm
d
Fmm
w
tzz
====
)(8,1356

1323
NFF
xx
==
)(2,640)2,640(
1323
NFF
yy
===
)(2,150842
2
35,222
.8,1356
2
.
23
2323
Nmm
d
Fm
w
tz
===
Do tính đối xứng của trục nên :
)(4,870
2
2,6405,11905,1190
2
232422
2120

N
FFF
FF
yyy
yy
=
+
=
+
==
)(6,3040
2
2,23628,13562,2362
2
242322
2120
N
FFF
FF
xxx
xx
=
++
=
++
==
Xét trục III :
Tra bảng Kích thớc cơ bản của nối trục vòng đàn hồi ta đợc đờng kính vòng
chòn qua tâm các chốt của nối trục vòng đàn hồi
)(130D

o
mm=
=> lực từ khớp
nối tác dụng lên trục
)(9,2742
130
72,594290.2
).3,0 2,0(
.2
).3,0 2,0(
3
34
N
D
T
F
o
x
===
20
Hồ Xuân Tùng CTM5-K42 Đồ án Chi Tiết Máy
)(2,2362
223332
NFFF
xxx
===
)(5,1190
223332
NFFF
yyy

===
)(8,1363
223332
NFFF
zzz
===
)(8,178932
2
4,262
.30.2,2362
2

2
.
0
32
32
32
323332
Nmmtg
d
tgF
d
Fmm
w
t
w
axx
=====

)(6,309920
2
4,262
.2,2362
2
.
32
323332
Nmm
d
Fmm
w
tzz
====
)(5,1190
210
5,160.5,11905,49.5,1190
F
0 F0)(
31
333332y32
31
3131333332y320
N
l
lFl
F
lFlFlFm
y
y

yyyk
=
+
=
+
=
=+=


)(5,11905,11905,11905,1190
00
11333230
31333230
NFFFF
FFFFF
yyyy
yyyyyk
=+=+=
=+=


)(8,1575
210
)5,91210.(9,27425,160.2,23625,49.2,2362
).( F-
0).( F0)(
31
343134333332x32
31
3431343131333332x320

N
l
llFlFl
F
llFlFlFlFm
cxx
x
cxxxxk
=
++
=
++
=
=++=


)(3,35579,27428,15752,23622,2362
00
3431333230
3431333230
NFFFFF
FFFFFF
xxxxx
xxxxxxk
=++=++=
=+++=


e) Xác định đ ờng kính và chiều dài các đoạn trục
Sơ đồ trục, chi tiết quay, lực từ các chi tiết quay tác dụng lên trục, biểu đồ

mômen uốn
ky
M
,
kx
M
trong các mặt phẳng zoy, zox và biểu đồ mômen xoắn
k
T

đối với các trục đợc vẽ ở các trang tiếp theo. Trên các biểu đồ này ghi giá trị tuyệt
đối của các mômen ứng với thiết diện thứ j của trục.
Mômen uốn tổng
22
kyjkxjkj
MMM +=
tại thiết diện j trên trục k :
kj
M
(Nmm)
0 1 2 3 4
I 25272 0 0 84930,3 -
II 0 0 156555 188893,3 156555
III 0 250971 295947,6 389744,1 0
Mômen tơng đơng
22
75,0
kjkjtdkj
TMM +=
tại thiết diện j trên trục k :

tdkj
M
(Nmm)
0 1 2 3 4
I 25272 25639 0 88715,9 -
II 0 4821,2 168720,6 188954,8 156629,2
III 0 592569,6 399528,6 663364,8 536798,2
21
Hồ Xuân Tùng CTM5-K42 Đồ án Chi Tiết Máy
Đờng kính trục k tại các tiết diện j sơ bộ đợc tính:
3
].[1,0

tdkj
kj
M
d =
trong đó ứng
suất cho phép tra bảng Trị số của ứng suất cho phép ta đợc
)(63][ MPa=

.
kj
d
(mm)
0 1 2 3 4
I 15,9 16 0 24,1 -
II 0 9,1 30 31,1 29,2
III 0 45,5 39,9 47,2 44
Xuất phát từ các yêu cầu về độ bền, lắp ghép, công nghệ và có sử dụng các

dẫy số tiêu chuẩn ta chọn cụ thể đờng kính các đoạn trục nh sau:
kj
d
(mm)
0 1 2 3 4
I 25 25 20 30 -
II 30 30 34 38 34
III 50 50 55 55 45
e) Tính kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi
Với thép 45 có :
b

=600Mpa
MPa
b
6,261600.436,0436,0
1
===


MPa7,1516,261.58,058,0
11
===


Tra bảng Trị số của các hệ số kể đến ảnh hởng của ứng suất trung bình đến
độ bền mỏi đợc:
05,0=

0=


Các trục của hộp giảm tốc đều quay, ứng suất uốn thay đổi theo chu kì đối
xứng, do đó
0=
mj

và
3
.
.32
j
j
j
j
aj
d
M
W
M


==
đợc các giá trị cho ở bảng sau :
aj

0 1 2 3 4
I 16,5 0 0 32,1 -
II 0 0 40,6 35,1 40,6

III 0 20,5 18,1 23,9 0
Vì trục quay một chiều nên ứng suất xoắn thay đổi theo chu kì mạch động, do
đó :
3
.
.8
2
j
j
oj
j
ajmj
d
T
W
T


===
và đợc các giá trị cho ở bảng dới đây :
ajmj

=
0 1 2 3 4
I 0 4,8 0 2,8 -
II 0 0,5 4,7 3,6 0,4
III 0 12,6 4,7 9,5 17,3
22
Hồ Xuân Tùng CTM5-K42 Đồ án Chi Tiết Máy
4.Chọn ổ lăn

a) Cho trục vào
Với tải trọng nhỏ và chỉ có lực hớng tâm nên dùng ổ bi đỡ một dẫy cho gối đỡ
0 và 1.
Với kết cấu trục nh hình vẽ và đờng kính ngõng trục d=25 mm, theo bảng ổ
bi đỡ một dẫy ta chọn ổ cỡ trung 305 có đờng kính trong d=25 mm, đờng kính
ngoài D=62 mm, khả năng tải động C=17,6 kN, khả năng tải tĩnh Co=11,6 kN.
Phản lực tổng trên hai ổ:
)(7172,2324,678
222
10
2
1010
NFFF
yxt
=+=+=
)(8,8084,4404,678
222
11
2
1111
NFFF
yxt
=+=+=
Tải trọng động qui ớc:
( ) ( )
)(8088,01.10.08088,0.1.1 kNkkYFXVFQ
dtar
=+=+=
trong đó:

r
F
: tải trọng hớng tâm (kN), là phản lực tổng max xét trong hai ổ.

a
F
: tải trọng dọc trục.
V :hệ số kể đến vòng nào quay.(=1 khi vòng trong quay)

t
k
: hệ số kể đến ảnh hởng của nhiệt độ.(=1 khi nhiệt độ <105)

d
k
:hệ số kể đến đặc tính của tải trọng, trị số đợc tra trong bảng tơng ứng.
X : hệ số tải trọng hớng tâm.(=1 vì chỉ chịu lực hớng tâm)
Y : hệ số tải trọng dọc trục.
Khả năng tải động :
)(6,17)(5,10
10
25000.1450.60
8088,0
10
60
.
3
66
kNCkN
nL

QLQC
m
h
m
d
=<====
trong đó:
m : bậc của đờng cong mỏi khi thử về ổ lăn, m=3 đối với ổ bi.
N : tốc độ quay của ổ = tốc độ quay của trục.
L : tuổi thọ của ổ tính bằng triệu vòng quay.

h
L
:tuổi thọ của ổ tính bằng giờ.
Kiểm tra khả năng tải tĩnh của ổ:
)(48528,08088,0.6,0
1
kNFYFXQ
aorot
==+=
)(8088,0
2
KNFQ
rt
==

)(6,11)(8088,0,max
21
kNCkNQQQ
otto

=<==
=> khả năng tải tĩnh của ổ
đợc đảm bảo.
b) Cho trục trung gian
Để bù lại sai số về góc nghiêng của răng đảm bảo cho hai cặp bánh răng vào
khớp ta dùng ổ đũa trụ ngắn đỡ kiểu 2000 cho gối đỡ 0 và 1.
Với kết cấu trục nh hình vẽ và đờng kính ngõng trục d=30 mm, theo bảng ổ
đũa trụ ngắn đỡ ta chọn ổ cỡ trung hẹp 2306 có đờng kính trong d=30 mm, đờng
kính ngoài D=72 mm, khả năng tải động C=30,2 kN, khả năng tải tĩnh Co=20,6
kN.
Phản lực tổng trên hai ổ:
23
Hồ Xuân Tùng CTM5-K42 Đồ án Chi Tiết Máy
)(7,31624,8706,3040
222
21
2
21
2
20
2
202120
NFFFFFF
yxyxtt
=+=+=+==
=>
r
F
=3162,7(N)
Lực dọc trục:

)(08,13638,1363
24220
NFFF
zza
===
=> X=1, Y=0. Vòng trong quay nên V=1. Nhiệt độ <105 nên
t
k
=1. Hộp giảm tốc
công suất nhỏ nên
d
k
=1.
Tải trọng động qui ớc:
( ) ( )
)(1627,31.10.01627,3.1.1 kNkkYFXVFQ
dtar
=+=+=
Khả năng tải động :
)(2,30)(8,23
10
25000.76,283.60
1627,3
10
60
.
3
66
kNCkN
nL

QLQC
m
h
m
d
=<====
Kiểm tra khả năng tải tĩnh của ổ:
)(5814,11627,3.5,0
1
kNFYFXQ
aorot
==+=
)(1627,3
2
KNFQ
rt
==

)(6,201627,3,max
21
kNCQQQ
otto
=<==
=> khả năng tải tĩnh của ổ đợc
đảm bảo.
c) Cho trục ra
Với tải trọng nhỏ và chỉ chịu lực hớng tâm do tổng lực dọc trục bằng 0 nên ta
dùng ổ bi đỡ một dẫy cho các gối đõ 0 và 1.
Với kết cấu trục nh hình vẽ và đờng kính ngõng trục d=50 mm, theo bảng ổ
bi đỡ một dẫy ta chọn ổ cỡ trung 310 có đờng kính trong d=50 mm, đờng kính

ngoài D=110 mm, khả năng tải động C=48,5 kN, khả năng tải tĩnh Co=36,3 (kN).
Phản lực tổng trên hai ổ:
)(2,37515,11903,3557
222
30
2
3030
NFFF
yxt
=+=+=
)(19755,11908,1575
222
31
2
3131
NFFF
yxt
=+=+=
=> xét
r
F
=3751,2(N)
Lực dọc trục:
)(08,13638,1363
33320
NFFF
zza
===
=> X=1, Y=0. Vòng trong quay nên V=1. Nhiệt độ <105 nên
t

k
=1. Hộp giảm tốc
công suất nhỏ nên
d
k
=1.
Tải trọng động qui ớc:
( ) ( )
)(7512,31.10.07512,3.1.1 kNkkYFXVFQ
dtar
=+=+=
Khả năng tải động :
)(5,48)(4,17
10
25000.61,66.60
7512,3
10
60
.
3
66
kNCkN
nL
QLQC
m
h
m
d
=<====
Kiểm tra khả năng tải tĩnh của ổ:

)(25072,27512,3.6,0
1
kNFYFXQ
aorot
==+=
24
Hồ Xuân Tùng CTM5-K42 Đồ án Chi Tiết Máy
)(7512,3
2
KNFQ
rt
==
[ ]
)(3,367512,3,max
11
kNCQQQ
otto
=<==
=> khả năng tải tĩnh của ổ đợc
đảm bảo.
5.Tính kết cấu hộp
Dựa vào phần truyền động đã tính ở trên ta chọn kết cấu hộp giảm tốc :
(1)Đai ốc h m ã
5,130ìM
(2) Vòng h m lò xo trên trục : ã

Đ
ờng
kính
Rãnh trên trục Vòng lò xo

1
d
25,0B
h r
2
d
3
d
4
d
S
2,0
b
l
2
r
max3
r
30 28.5 1.4 2.3 0.1 27.8 33.8 2.0 1.2 4.0 3.0 16.5 2.5
(3) Vòng h m lò xo trên hộpã
Đ
ờng
kính lỗ
Rãnh trên lỗ Vòng lò xo
1
D
25,0B
r h
2
d

3
d
4
d
2,0
S
b l
2
r
max3
r
72 75 1.9 0.2 4.5 76.5 67.3 2.5 1.7 6.1 18 34 4
(4) Nắp ổ

Trục D
2
D
3
D
4
D
h
4
d
Z
I 62 75 90 52 8 M6 4
II 72 90 115 65 10 M8 5
III 110 130 160 100 12 M10 6
(5) Vòng phớt
Trục d

1
d
2
d
D a b
0
S
I 25 26 24 38 6 4.3 9
II 50 51.5 49 69 9 6.5 12
(6) Vòng chắn dầu
Vòng gồm 3 rãnh tiết diện tam giác có góc ở đỉnh là 60
0
. Khoảng cách giữa
các đỉnh là 3 mm. Vòng cách mép trong thành hộp 2 mm. Khe hở giữa vỏ với mặt
ngoài của vòng ren là 0.4 mm .
(7) Que thăm dầu
Kết cấu đã đợc tiêu chuẩn hoá và đợc cho nh hình vẽ.
(8) Nút tháo dầu
D B M f L c Q D S Do
220
ì
M
15 9 3 28 2.5 17.8 30 22 25.4
25