Đồ án thiết kế hệ dẫn động cơ khí

Đồ Án Môn Học Đồ án thiết kế chi tiết máy
LỜI NÓI ĐẦU
Nước ta đang tiến lên con đường công nghiệp hóa- hiện đại hóa với đường lối
xây dựng chủ nghĩa xã hội. Đảng ta đã đề ra 3 cuộc cách mạng, trong đó cuộc cách
mạng khoa học kỹ thuật là then chốt để tạo ra của cải cho xã hội. Do đó phải ưu tiên
công nghiệp nặng một cách hợp lý.
Trong giai đoạn công nghiệp hóa- hiện đại hóa đất nước, con người không thể
thiếu máy móc bởi vì nó là một phương tiện từ trước đến nay đã giúp đỡ con người
giải quyết được nhiều vấn đề mà con người không có khả năng làm việc được.
Hiện là một sinh viên đang theo học tại trường đại học được trang bị những
kiến thức về lý thuyết lẫn tay nghề. Để sau này với vốn kiến thức đã được trang bị em
có thể góp một phần nhỏ bé để làm giàu đất nước. Thời gian vừa qua em được giao đề
tài: "Thiết kế hệ dẫn động cơ khí". Sau khi nhận đề tài với sự chỉ bảo tận tình của
thầy giáo hưỡng dẫn và các thầy trong khoa cùng với các bạn đồng nghiệp và sự lỗ lực
của bản thân em đã hoàn thành đồ án. Tuy nhiên trong quá trình làm việc mặc dù đã
cố gắng hết sức mình nhưng do trình độ có hạn và còn ít kinh nghiệm nên không thể
tránh khỏi sai sót. Vậy em kính mong sự chỉ bảo của thầy để bài đồ án của em được
hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn các thầy giáo đã giúp đỡ em hoàn thành đề tài này.
Hà Nội, ngày tháng năm 2012
Sinh viên thực hiện
MỤC LỤC
Lª Minh ThuËt CKDL54 - 1 -
4/2012
Đồ Án Môn Học Đồ án thiết kế chi tiết máy
Lời nói đầu Trang
I. Chọn động cơ điện – phân phối tỉ số truyền 4
II. Thiết kế bộ truyền đai phẳng 6
III. Thiết kế các bộ truyền bên trong hộp giảm tốc 10
IV. Tính toán thiết kế trục và then 17
V. Thiết kế gối đỡ trục 27

VI. Cấu tạo vỏ hộp và các chi tiết máy khác 30
VII. Dung sai, lắp ghép 34
Tài liệu tham khảo 36
Lª Minh ThuËt CKDL54 - 2 -
4/2012
Đồ Án Môn Học Đồ án thiết kế chi tiết máy
Đề bài:
Tính toán thiết kế hệ thống dẫn động cho băng tải có sơ đồ động học như hình vẽ:
`
1- Động cơ điện
2- Bộ truyền đai
3- Hộp giảm tốc một cấp
bánh răng trụ
4- Khớp nối trục
5- Băng tải
Biết các số liệu sau:
Công suất trên trục trống tải N
m
(kW)
Số vòng quay trong một phút của trục trống tải: n
m
(v/ph)
Biến đề 10:
– N
m
= 8 (kW)
– n
m
= 75(v/ph)
– Điều kiện làm việc: môi trường làm việc có bụi bặm, mỗi năm 300 ngày, mỗi

ngày 1 ca, mỗi ca 8 giờ, thời gian làm việc 10 năm. Tải trọng làm việc dài hạn, ổn
định, momen mở máy bằng 1,4 (k=1,4) momen danh nghĩa.
Lª Minh ThuËt CKDL54 - 3 -
4/2012
Đồ Án Môn Học Đồ án thiết kế chi tiết máy
I – CHỌN LOẠI ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN
1.1. Chọn loại động cơ:
- Do điều kiện làm việc thực tế, tính kinh tế Nên ta chọn loại động cơ điện xoay
chiều không đồng bộ 3 pha. Theo yêu cầu của đề bài, môi trường làm việc có bụi bặm
nên động cơ phải đươc bọc kín hoặc được che phủ.
1.2. Chọn công suất động cơ
Động cơ làm việc ở chế độ tải trọng làm việc dài hạn với phụ tải không đổi: Nên ta
phải chọn công suất động cơ thỏa mãn:
Ta cần phải chọn công suất động cơ lớn hơn công suất cần thiết (N
đc

≥
N
ct
)
- Gọi : N
ct
là công suất cần thiết trên trục động cơ điện.
N
m
là công suất trên băng tải
N
đc
là công suất của động cơ
+/ Công suất cần thiết :

c
m
ct
N
N
η
=
( CT: 2-1, tr27, [1] )
N
m
= 8 (kW)
ƞ : Hiệu suất truyền động
2

obrđaic
ηηηη
=
Hiệu suất chung của trạm dẫn động:
4
2
321

ηηηηη
=
c
Tra bảng 2-1 trang 27 [1] ta được:
1
η
= 0,95 – hiệu suất bộ truyền đai
2

η
= 0,97 – hiệu suất bộ truyền bánh răng
Lª Minh ThuËt CKDL54 - 4 -
4/2012
Đồ Án Môn Học Đồ án thiết kế chi tiết máy
3
η
= 0,99 – hiệu suất của 1 cặp ổ lăn
=>
c
η
= 0,903
⇒
η
c
=
ct
m
N
N
→ N
ct
=
c
m
N
η
=
903.0
8

= 8, 859 kW
+ Hệ số quá tải (K):
N
ct
.K ≤ k
đc
.N
đc
⇒
N
đc
Tra bảng 2P sách thiết kế chi tiết máy ta chọn động cơ có mã hiệu: A02-52-4
động cơ điện không đồng bộ ba pha có công suất 5,5 (kw), số vòng quay của động cơ
n
đc
=1450 (vg/ph). Động cơ được che kín và có quạt gió.
Với trường hợp điều kiện làm việc với phụ tải không đổi
⇒
Không cần kiểm tra điều
kiện quá tải.
Kiểm tra điều kiện mở máy:
N
đc
.
c
mm
đ
M
M
≥

N
ct
.k
⇔
10.1,4
≥
8,65.1,3
⇔
14
≥
11,2 (thỏa mãn)
⇒
Điều kiện mở máy thỏa mãn động cơ đã chọn.
1.3 Phân phối tỉ số truyền
Tỉ số truyền chung của bộ truyền i
c
=
m
đc
n
n
Trong đó n
đc
: tốc độ quay của động cơ
Lª Minh ThuËt CKDL54 - 5 -
4/2012
Đồ Án Môn Học Đồ án thiết kế chi tiết máy
n
m
: tốc độ quay của máy công tác

⇒
i
c
= 18,125
Mặt khác, i
c
tb
=i
đ
tb
.i
br
tb

i
đ
tb
: tỉ số truyền trung bình bộ truyền đai
i
br
tb
: tỉ số truyền trung bình bánh răng trụ răng thẳng
Ta chọn trước tỉ số truyền bộ truyền đai. Tra bảng 2-2 [1] ta được : Với bộ
truyền đai dẹt thường i = 2-4
→
Chọn i
đ
tb
= 3
=>

04,6
3
125,18
==
tb
br
i
- Số vòng quay các trục:
 Trục I:
33,483
3
1450
1
===
tb
đ
đc
i
n
n
(v/ph)
 Trục II:
02,80
04,6
33,483
1
1
===
tb
br

i
n
n
(v/ph)
- Công suất trên các trục:
 Trục I:
35,4
311
==
ηη
ct
NN
(kW)
 Trục II:
20,4
311
==
ηη
br
NN
(kW)
- Mômen xoắn trên các trục:
M
1
= 9,55.10
6
.
I
I
N

n

=85950,6 (N.mm)
M
2
= 9,55.10
6
.

II
II
N
n

= 501249,7 (N.mm)
- Đối với máy công tác :
N
m
= N
III
.
.
KN
o
η η
= 7,34.0,99.1 = 7,27(kw)
n
m
= n
III

= 168,51 (vg/ph)
Lª Minh ThuËt CKDL54 - 6 -
4/2012
Đồ Án Môn Học Đồ án thiết kế chi tiết máy
M
m
= 9,55.10
6
.
m
m
n
N

=498862,8 (N.mm)
M
đc
= 9,55.10
6
.
N
ct
n
dc

= 30625,9 (N.mm)
Trục
T.số
Động
cơ

Trục I Trục II
Máy công
tác
N (KW)
4,65 4,35 4,20 4,18
i
3 6,04 1
n (v/ph)
1450 483,33 80,02 80
M
x
(N.mm) 30625,9 85950,6 501249,7 498862,8
II. Tính toán các bộ truyền đai phẳng
2.1, Chọn loại đai
Chọn loại đai vải cao su, làm việc thích hợp ở chỗ ẩm ướt
2.2, Xác định đường kính bánh đai
2.2.1, Tính đường kính bánh đai nhỏ
Đường kính bánh đai nhỏ được tính theo công thức Xavêrin:

1
3
1
1
(1100 1300) ( )
N
D mm
n
= ÷
trong đó: N
1

= N – công suất trên trục dẫn, kW;
n
1
– số vòng quay trong 1 phút của trục dẫn.
D
1
= (162,21
÷
191,71) (mm)
Tra bảng 5.1 trang 85 [1] ta chọn: D
1
= 180 (mm)
Vận tốc vòng dây đai:
66,13
1000.60
1450.180.14,3
1000.60

11
≈==
nD
v
π
(m/s)
Thỏa mãn
=≤
max
vv
( )
3025 ÷

(m/s).
Lª Minh ThuËt CKDL54 - 7 -
4/2012
Đồ Án Môn Học Đồ án thiết kế chi tiết máy
2.2.2.Tính đường kính bánh đai lớn
Với đai vải cao su => Lấy hệ số trượt
01,0=
ξ
( ) ( )
53501,01.180.
33,483
1450
1.
1
2
1
2
≈−=−=
ξ
D
n
n
D
(mm)
Tra bảng 5.1 trang 85 [1] lấy D
2
= 500 (mm)
Số vòng quay thực trong 1 phút của bánh bị dẫn
( ) ( )
78,5161450.

500
180
.01,01 1'
1
2
1
2
≈−=−= n
D
D
n
ξ
(v/ph)
Tỷ số truyền: i =
81,2
78,516
1450
2
1
==
n
n
2.3.Định khoảng cách trục A và chiều dài đai L
Từ điều kiện hạn chế số vòng chạy u của đai trong 1 giây (để đai có thể làm
việc được tương đối lâu), tìm được chiều dài tối thiểu L
min
của đai
Theo 5-9 [1] ta có:
max
min

u
v
L =
trong đó
53
max
÷=
u
. Lấy u
max
= 3
⇒
553,4
3
66,13
min
==L
(m) = 4553(mm)
Tính khoảng cách trục A theo L
min
(Theo công thức 5-2 trang 83 [1]):
( ) ( )
[ ]
( )
8
822
2
12
2
2121

DDDDLDDL
A
−−+−++−
=
ππ
= 1735 (mm)
KiÓm tra ®iÒu kiÖn A ≥ 2(D
2
+ D
1
) =1360 (mm)
→
lÊy A = 1750 (mm)
Tính lại L (áp dụng công thức 5-1 trang 83 [1]) :
( )
( )
A
DD
DDAL
4
.
2
2
2
12
12
−
+++=
π
= 4583 (mm)

Lª Minh ThuËt CKDL54 - 8 -
4/2012
Đồ Án Môn Học Đồ án thiết kế chi tiết máy
Để nối đai, sau khi tính xong cần tăng thêm chiều dài đai khoảng
400100 ÷
mm,
tùy theo cách nối.
Vậy : L = 4583 ± (100 ÷ 400) mm
2.4.Kiểm nghiệm góc ôm trên bánh nhỏ
Tính góc ôm
1
α
trên bánh nhỏ theo công thức 5-3 trang 83 [1] :
ooo
A
DD
15016957.180
12
1
>≈
−
−=
α
Điều kiện (5-13) được thỏa mãn
1
α

≥

150

o
2.5.Xác định tiết diện đai
Để hạn chế ứng suất uốn và tăng ứng suất có ích cho phép của đai, chiều dày
đai
δ
được chọn theo tỷ số
1
D
δ
sao cho
max
11






≤
DD
δδ
; trị số
max
1







D
δ
được tra theo bảng
5-2 trang 86 [1]:
40
1
1
≤
D
δ
=>
5,4
40
180
40
1
===
D
δ
(mm)
Theo bảng 5-3 trang 87 [1]
→
chọn đai vải cao su loại A có chiều dày
5,4
=
δ

(mm)
Xác định bề rộng của đai:
Lấy ứng suất căng ban đầu

8,1
=
o
σ
N/mm
2
Ta có:
40
5,4
180
1
==
δ
D
Tra bảng 5-5 trang 89 [1] ta tìm được:
2,28
p
o
σ
 
=
 
N/mm
2
Theo bảng 5-6 trang 89 [1]
→
C
t
= 1
Theo bảng 5-7 trang 90 [1]

→

968,0
=
α
C
Theo bảng 5-8 trang 90 [1]
→

98,0
=
v
C
Theo b¶ng 5-9 trang 91 [1]
→
C
b
= 1,0
Lª Minh ThuËt CKDL54 - 9 -
4/2012
Đồ Án Môn Học Đồ án thiết kế chi tiết máy
Bề rộng b của đai được tính theo công thức 5-13 [1]:
44,35
].[.
.1000
0
≈≥
bvtp
CCCCv
N

b
α
σδ
(mm)
Tra bảng 5-4 trang 88 [1]
⇒
lấy b =40(mm).
2.6.Định chiều rộng B của bánh đai
Tõ b = 40 mm
→
tra b¶ng 5.10 trang 91 [1] ta ®îc B = 50 mm
2.7.Tính lực căng và lực tác dụng lên trục
Lực căng S
o
được tính theo công thức :
32440.5,4.8,1
===
bS
oo
δσ
(N)
Lực tác dụng lên trục được tính theo công thức:
53,967
2
sin 3
1
==
α
o
SR

(N)
2.8 Bảng kết quả
Trục
T.số
Động
cơ
Trục I Trục II
Máy công
tác
N (KW)
4,65 4,35 4,20 4,18
i
2,81 6,46 1
n (v/ph)
1450 516,78 80 80
M
x
(N.mm) 30625,9 80387,2 568793,8 466561,5
D
1
D
2
i
đ
L A B b S
o
R
180
(mm)
500

(mm)
3,0
4583
(mm)
1750
(mm)
50
(mm)
40
(mm)
324
(N)
967,53
(N/mm
2
)
III.Thiết kế bộ truyền bên trong hộp giảm tốc
Lª Minh ThuËt CKDL54 - 10 -
4/2012
Đồ Án Môn Học Đồ án thiết kế chi tiết máy
– Các số liệu tính toán:
+ N = 4,35 (KW)
+ n
1
=
2
n
′
= 516,78 v/ph.
+ i = 6,46

1, Chọn vật liệu chế tạo bánh răng
– Bánh răng nhỏ ( giả thiết đường kính phôi dưới 100 mm): thép 45 thường hóa
+ σ
bk
= 600 N/mm
2
.
+ σ
ch
= 300 N/mm
2
.
+ HB = 190, phôi rèn
– Bánh răng lớn ( giả thiết đường kính phôi từ 100 đến 300 mm):
thép 35 thường hóa HB = 160
+ σ
bk
= 480 N/mm
2
.
+ σ
ch
= 240 N/mm
2
.
+ HB = 160, phôi rèn
2, Định ứng suất cho phép:
a.Ứng suất tiếp xúc cho phép
Theo công thức 3-3 trang 42 [1] ta tính được số chu kỳ tương đương:
TnuN

tđ
60
=
trong đó:
o u –số lần ăn khớp của một răng khi bánh răng quay được 1 vòng (lấy
u=1);
o n - số vòng quay trong 1 phút của bánh răng;
o T – tổng số giờ làm việc;
Bộ truyền làm việc trong 10 năm, mỗi năm 300 ngày, mỗi ngày 1 ca, mỗi ca 8 giờ tải
trọng ổn định
Lª Minh ThuËt CKDL54 - 11 -
4/2012
Đồ Án Môn Học Đồ án thiết kế chi tiết máy
Số chu kỳ làm việc của bánh răng lớn:
7
2
.104,74300.8516,78.10 1.60
≈=
N
> N
o
=10
7
Số chu kỳ làm việc của bánh răng nhỏ:
77
21
10.6,48010.4,74.46,6. ≈== NiN
bn
> N
o

=10
7
Ta thấy:
7
21
10, =>
o
NNN

→
ta lấy
1
'
=
N
k
.
⇒
Ứng suất tiếp xúc cho phép:
 Bánh nhỏ:
494190.6,2.6,2][
11
===
HB
tx
σ
(N/mm
2
)
 Bánh lớn:

416160.6,2.6,2][
22
===
HB
tx
σ
(N/mm
2
)
→
Ta lấy giá trị nhỏ:
2
][
tx
σ
để tính toán sức bền
b.Ứng suất uốn cho phép
Vì N
1
>N
c
=5.10
6
=>
1
''
=
N
k
N

2
>N
c
Theo công thức 3-5 trang 42[1]
[ ]
σσσ
σσσ
σ
Kn
k
Kn
k
Kn
k
NNno
u
.
5,1
.
.].6,14,1[
.
.
''
1
''
1
''
.
−−
=

÷
==
Trong đó:
+/
1−
σ
là giới hạn mỏi uốn trong chu kỳ đối xứng. Đối với thép
( )
bkbk
σσσσ
.42,045,04,0
11
=⇒÷≈
−−
-Bánh nhỏ:
252600.42,0
1
==
−
σ
(N/mm
2
)
-Bánh lớn:
210500.43,0
1
==
−
σ
(N/mm

2
)
+/
''
N
k
là hệ số chu kỳ ứng suất uốn.
+/ n là hệ số an toàn, lấy n = 1,5 đối với br nhỏ
Lấy n = 1,8 đối với br lớn
Ứng suất uốn cho phép:
Lª Minh ThuËt CKDL54 - 12 -
4/2012
n Mụn Hc ỏn thit k chi tit mỏy
i vi bỏnh rng nh:
[ ]
1
1,5.252.1
140
1,5.1,8
u

= =
(N/mm
2
)
i vi bỏnh rng ln:
[ ]
2
1,5.210.1
116,67

1,5.1,8
u

= =
(N/mm
2
)
3.Chn s b h s ti trng K
Chn K
sb
= 1,3
4Chn h s chiu rng bỏnh rng
4,0==
A
b
A

5, Xác định khoảng cách trục A
Bộ truyền kín nên ta dùng công thức tính bánh răng theo điều kiện sức bền tiếp xúc :
( )
[ ]
2
6
3
2
2
1,05.10 .
1
.
A

tx
K N
A i
i n


ì ì
ữ
ữ
ì

Trong đó :

A
= 0,4 ; i = i
nh
=6,46; n
2
= 80 (v/p); N = 4,35 (kW)
Hệ số tải trọng K = 1,3
Thay số ta có :
=> A 223,7 (mm) => chn A = 224(mm)
6, Tính vận tốc vòng và chọn cấp chính xác chế tạo bánh răng
Vận tốc vòng của bánh răng trụ
( )
62,1
1.1000.60
5,01 2
2
1

=
+

=
i
nL
v
L

(mm)
Vỡ vn tc vũng v < 3(m/s), ta chn cp chớnh xỏc ca bỏnh rng l cp 9
7, Xác định chính xác hệ số tải trọng K và khoảng cách trục A
Hệ số tải trọng K đợc tính theo công thức :
Lê Minh Thuật CKDL54 - 13 -
4/2012
n Mụn Hc ỏn thit k chi tit mỏy
K = K
tt
. K
đ
Hệ số tập trung tải trọng K
tt
= 1 vì tải trọng không thay đổi và bộ truyền có khả năng
chạy mòn ( HB 350 và v 15 m/s )
Hệ số tải trọng động K
đ
. Giả sử
2,5.
sin
n

m
b


; với cấp chính xác 8; vận tốc vòng v
= 1,62 (m/s), cng mt rng HB < 350 => K

= 1,2(Tra bng 3-13)
K = 1ì1,2 =1,2
Vỡ sai lch khụng quỏ ln nờn vn chn K=1,3
8, Xác định modul, số răng và góc nghiêng của răng
- Cụng thc xỏc nh mụun ca bỏnh rng
( )
Am .03,002,0
ữ=
=
( )
48,424,2 ữ
(mm).
Theo bng tiờu chun ta chn m = 3 (mm) theo bảng 3_1[1]
Tớnh s rng:
+ S rng ca bỏnh rng nh:
20
)1.(
2
1
=
+
=
im

A
Z
=> chn Z
1
= 20 (rng)
+ S rng ca bỏnh rng ln:
Z
2
= i.Z
1
= 192,2 => Chn Z
2
= 192 (rng)
Gi thit bỏnh rng khụng dch chnh, gúc n khp
20

=
o

- Tớnh b rng bỏnh rng b
90.
2
==
Ab
A

(mm). Ly b = 90 (mm).
B rng bỏnh rng nh c ly ln hn so vi bỏnh rng ln khong (5ữ 10)mm
tn cụng gia cụng, tn vt liu hn na li tin cho vic thỏo lp v tn dng ht
kh nng lm vic ca bỏnh rng.

=> b
1
= b
2
+ 5 = 95 (mm)
9, Kiểm nghiệm sức bền uốn của răng
Lê Minh Thuật CKDL54 - 14 -
4/2012
n Mụn Hc ỏn thit k chi tit mỏy
- Số răng tơng của hai bánh răng
Vỡ bỏnh rng xột l bỏnh rng tr rng thng: Z
t
=Z
Z
1
= 20 (răng) ; Z
2
= 192 (răng)
Hệ số dạng răng tra bảng 3_18[1]
y
1
= 0,502 y
2
= 0,517
- Kiểm tra sức bên uốn tại chân bánh răng nhỏ
88,2

10.1,19
1
2

1
6
1
==
bnZmy
NK
u

(N/mm
2
)
[ ]
1u


(N/mm
2
)
- Kiểm tra sức bên uốn tại chân bánh răng lớn
155,0.
2
1
12
==
y
y
uu


[ ]

1u


(N/mm
2
)
Vậy hai bánh răng đủ sức bền uốn.
10 .Kim nghim sc bn bỏnh rng khi chu quỏ ti t ngt:
ng sut un cho phộp khi chu quỏ ti:
+ i vi bỏnh rng thộp cú rn b mt HB 350, ta cú:
[]
txqt
= 2,5.[]
Notx
+ Vi bỏnh rng nh:
[]
txqt1
= 2,5.494 = 1235 (N / mm
2
).
+ Vi bỏnh rng ln:
[]
txqt2
= 2,5.416 = 1040 (N / mm
2
).
ng sut un cho phộp khi chu quỏ ti:
+ Cụng thc tớnh: []
uqt
= 0,8

ch.
+ Bỏnh nh:
[]
uqt1
= 0,8.140 = 112 (N / mm
2
).
+ Bỏnh ln:
[]
uqt2
= 0,8.116,67 = 93,3 (N / mm
2
).
Lê Minh Thuật CKDL54 - 15 -
4/2012
n Mụn Hc ỏn thit k chi tit mỏy
Kim nghim sc bn tip xỳc khi chu quỏ ti: ta tớnh cho bỏnh rng ln cú
[]
txqt
nh hn:
+ ng sut tip xỳc ca bỏnh rng ln:
( )
2
.
6
2
.
1
.
.

10.05,1
nb
NKi
iA
tx
+
=

= 398 (N/mm
2
)
Khi ú ta cú: vi k
qt
l h s quỏ ti, k
qt
= 1,3
txqt2 tx2 qt
. k =
= 434,4 (N/mm
2
) < []
txqt2
Kim nghim sc bn un:
+ Bỏnh nh:

uqt1
=
1
.k
qt

= 3,744 (N/ mm
2
)
+ Bỏnh ln:

uqt2
=
2
.k
qt
= 0,202 (N/ mm
2
)

uqt1
< []
uqt1
;
uqt2
< []
uqt2
11, Các thông số hình học chủ yếu của bộ truyền
+ Modul : m = 3 (mm)
+ Số răng : Z
1
= 20 (răng) ; Z
2
=192 (răng)
+ Góc ăn khớp
n

= 20
0
+ Đờng kính vòng tròn chia :
d
1
= m.Z
1
= 3.20 = 60 ( mm)
d
2
= m.Z
2
= 3.192 = 576 (mm)
+ Khoảng cách trục A =
318
2
21
=
+ dd
mm)
+ Đờng kính vòng tròn đỉnh răng :
Bỏnh rng nh:
D
e1
= d
1
+ 2.m = 66 (mm)
Bỏnh rng ln:
Lê Minh Thuật CKDL54 - 16 -
4/2012

n Mụn Hc ỏn thit k chi tit mỏy
D
e1
= d
2
+ 2.m = 582 (mm)
+ Đờng kính vòng tròn chân răng
D
i1
= d
1
-2,5.m = 52,5 (mm)
D
i2
= d
2
-2,5.m = 568,5 (mm)
+ B rng ca bỏnh rng:
Bỏnh rng nh: b
1
= 95 (mm)
Bỏnh rng ln: b
2
= 90 (mm)
12, Lực tác dụng lên trục
- Lực vòng :
2680
.
.10.55,9.2
2

11
6
1
===
nd
N
d
M
P
x
(N)
- Lực hớng tâm :
97520.2680.
===
o
r
tgtgPP

(N)
IV. Thiết kế tính toán trục và then
4.1, Thiết kế trục
4.1.1, Chọn vật liệu
Chọn vật liệu làm trục là thép 45
4.4.2, Tớnh s b ng kớnh trc:
ng kớnh s b trc c xỏc nh theo cụng thc 7-2 trang 114 [1]
3
n
N
Cd ì
Trong đó :

d_ng kớnh trc (mm)
N - Công suất truyền (kW)
n - Số vòng quay trong 1 phỳt ca trục (vg/ph)
Lê Minh Thuật CKDL54 - 17 -
4/2012
n Mụn Hc ỏn thit k chi tit mỏy
C - Hệ số tính toán phụ thuộc ứng suất xoắn cho phép, khi tính đờng kính đầu vào
hộp giảm tốc và trục truyền chung có thể lấy C = 130 ữ 110. Ta lấy C = 120
Đối với trục I : d
1
24,4 (mm) Chọn d
1
= 25 (mm)
Đối với trục II : d
2
44,9 (mm) Chọn d
2
= 45 (mm)
Ly d
tb
= d
II
= 35 (mm) chn bi c trung bỡnh. Tra bng 14P
[ ]
1
ta c b
rng B = 21 (mm)
413, Tính gần đúng trục :
Chọn các kích thớc theo bảng 7_1[1]
+ Khe hở giữa các bánh răng : c = 10 (mm)

+ Khe hở giữa bánh răng và thành trong của hộp : = 10 (mm)
+ Khe hở từ thành trong của hộp đến mặt bên của ồ lăn l
2
= 10 (mm)
+ Chiều rộng ổ B = 21 (mm)
+ Chiều cao của nắp và đầu bulông l
3
= 16 (mm)
+ Khoảng cách từ nắp ổ đến mặt bên bánh đai l
4
= 14 (mm)
+ Chiều rộng bánh đai B

= 50 (mm)
+ Chiu rng bỏnh rng: b
br
= 95 (mm)
Từ các kích thớc trên ta có :
( )
3 4 d
1 1
2 65,5
2 2
ol
l B l l B mm
= + + =
( )
2
1 1
78

2 2
o BR
a b B l b mm
= = + + + =
Cỏc lc ó tớnh c t phn trc:
đ
R
= 967,53 (N); P
1
= P
2
= 2680 (N) ; P
r1
= P
r2
= 975 (N)
Cỏc lc tỏc dng lờn trc I:
đ
R
= 967,53 (N); P
1
= 2680 (N); P
r1
= 975 (N)
L = 65,5 (mm), a = b = 78 (mm)
- Tớnh cỏc phn lc cỏc gi :
Lê Minh Thuật CKDL54 - 18 -
4/2012
Đồ Án Môn Học Đồ án thiết kế chi tiết máy

1
.
d r
D
R l P
Y
a b
−
=
+
= - 81,3 (N)
=> Chiều Y
D
có chiều ngược với chiều hình vẽ

1
.( ) .
1861,3
d r
b
R l a b P b
Y
a b
+ + +
= =
+
(N)

1
.

1340( )
B
P a
X N
a b
= =
+
Lª Minh ThuËt CKDL54 - 19 -
4/2012
Đồ Án Môn Học Đồ án thiết kế chi tiết máy
Biểu đồ mômen trục I
TÝnh m«men uèn t¹i c¸c tiÕt diÖn nguy hiÓm :
- ë tiÕt diÖn 1-1
M
u1-1
= R
®
×l =63372 (N.mm)
Lª Minh ThuËt CKDL54 - 20 -
4/2012
Đồ Án Môn Học Đồ án thiết kế chi tiết máy
- ë tiÕt diÖn 2 - 2
2 2
2 2u uy ux
−
Μ = Μ +Μ
= 104712 (N.mm)
Trong ®ã M
uy
= Y

D
.b = 6341 (N.mm)
M
ux
= X
D
.b = 104520 (N.mm)
- §êng kÝnh trôc ®îc tÝnh theo c«ng thøc :
[ ]
3
1,0
σ
td
d
Μ
≥
Víi vËt liÖu thÐp 45 tra b¶ng 7_ 2[1] ta cã : [σ] = 50 N/mm
2
+ §êng kÝnh trôc t¹i tiÕt diÖn 1-1 : có M
x
= 80387 (N.mm)
2 2
1 1
0,75. 94141( . )
td u x
M M M N mm
−
= + =

( )

1 1
26,6d mm
−
≥
+ §êng kÝnh trôc t¹i tiÕt diÖn 2 - 2 :
( )
2 2
2 2
0,75. 125742 .
td u x
mm
−
Μ = Μ + Μ = Ν
⇒
( )
2 2
29,3d mm
−
≥
+ §êng kÝnh trôc t¹i tiÕt diÖn D :
M
tdD
= 0 ⇒ d
B
> 0
+ §êng kÝnh trôc t¹i tiÕt diÖn A :
( )
2
0,75 69617 .
td x

M M N mm= =
⇒
( )
24,1
A
d mm
≥
LÊy d
1-1
= d
D
= 30 (mm) (vì lắp ổ lăn) ; d
2-2
= 35 (mm) ; d
A
= 25 (mm)
* Tính trục II :
P
2
= 2680 (N); P
r2
= 975 (N); a = b = 78 (mm)
Lª Minh ThuËt CKDL54 - 21 -
4/2012
Đồ Án Môn Học Đồ án thiết kế chi tiết máy
Biểu đồ mômen trục II
Tính các phản lực ở gối đỡ

2
487,5( )

2
r
E F
P
Y Y N
= = =

2
1340( )
2
E F
P
X X N
= = =
- M«men uèn tæng t¹i c¸c tiÕt diÖn nguy hiÓm :
Tiết diện 3-3:
Lª Minh ThuËt CKDL54 - 22 -
4/2012
n Mụn Hc ỏn thit k chi tit mỏy
( ) ( ) ( )
2 2
2 2
3 3 ux
. . 111222 .
u uy E E
M M Y a X a N mm

= + + =
( )
2 2

3 3
0,75. 420946 .
td u x
mm

= + =
( )
3 3
3
3 3
43,8
0,1.50
td
M
d mm


=
- Đờng kính trục ở tiết diện E:
( )
2
0,75. 406988 .
td x
mm
= =

( )
43,3
E
d mm

Ta lấy d
3-3
= 50 (mm) ; d
E
= d
F
= 45 (mm) (vỡ lp ln)
4.1.4, Tính chính xác trục :
Xác định cụ thể cấu tạo của trục :
- Bán kính góc lợn phần trục mang chi tiết : Tra bảng 7_15 [1]
Trục I & II : d
2-2
= 35 (mm) ; d
3-3
= 50 (mm) r = 2,5 (mm)
- Để lắp bánh răng lên trục ta chọn kiểu lắp
6
7
k
H
theo [2]
- Chọn then lắp bánh răng theo bảng 7_23 [1]
+ Trục I : d = 35 (mm) Then kiểu 1 :
1
10 8; 4,5; 3,6; 4,2b h t t k
ì = ì = = =
+ Trục II : d = 50 (mm) Then kiểu 1:
1
16 10; 5,0; 5,1; 6,2b h t t k

ì = ì = = =
* Trục I
Kiểm nghiệm tiết diện 2-2 ta dùng công thức :

[ ]
n
nn
nn
n

+
=
22
.


Trong đó :
[ ]
n
: l h s an ton cho phộp, thng ly n = 1,5 ữ 2,5
Lê Minh Thuật CKDL54 - 23 -
4/2012
n Mụn Hc ỏn thit k chi tit mỏy
ma
k
n

1
+
=

: Hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất pháp
ma
k
n








1
+
=

: Hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất tiếp
Theo đề bài trục 1 quay một chiều nên ứng suất uốn biến đổi theo chu kỳ đối xứng
còn ứng xuất xoắn thay đổi theo chu kỳ mạch động nên ta có :
0
max
minmax

22
0;
W
M
W
M
x
ma
m
u
a
===
====



Theo bảng 7-3a[1]
( ) ( )
2 2
3 3
3
10.4,5. 35 4,5
. .35
3611( )
32 2. 32 2.35
bt d t
d
W mm
d

= = =
( )
2
3
3
.
7820( )
16 2.
o
bt d t
d
W mm
d


= =

-1
và
-1
: Giới hạn mỏi uốn và xoắn với chu kỳ đối xứng có thể lấy
( )
b

5,04,0
1
ữ=

Lấy

( )
2
1
/27060045,045,0 mmN
b
=ì==


( )
b

3,02,0
1
ữ=

Lấy
( )
2
1
/15060025,025,0 mmN
b
=ì==


(Vật liệu trục thép 45
b
= 600 N/mm
2
)

( )
2
29 /
u
a
M
N mm
W

= =

( )
2
6,68 /
x
a
o
M
N mm
W

= =
Chọn hệ số

và

theo vậy liệu, đối với thép cacbon trung bình :


= 0,1 ;

= 0,05
Lê Minh Thuật CKDL54 - 24 -
4/2012
n Mụn Hc ỏn thit k chi tit mỏy
Hệ số tăng bền = 1 (vì không dùng các phơng pháp tăng bền )
Các hệ số : k


; k

;

;

chọn theo bảng :
Theo bảng 7-4[1] với d = 35 (mm) ta có :


= 0,85 ;

= 0,73
Theo bảng 7-8[1] với
b
= 600 (N/mm
2
), rãnh then kiểu 1 ta có :
k

= 1,63; k

= 1,5
Tỷ số :
1,63
1,92
0,85
k



= =
2,05
k



=
Tập trung ứng suất do lắp căng và áp suất bề mặt bằng 30 (N/mm
2
) theo bảng 7-10[1]
với d = 35 (mm) và
b
= 600 (N/mm
2
) ta có :

2,7
k

=

1 0,6. 1 1 0,6.1,7 2,02
k k




= + = + =
ữ

Trong các tỷ số trên ta sẽ chọn tỷ số có giá trị lớn hơn :
2,7
k



=
;
2,05
k



=
Thay các gia trị vào công thức ta có :
270
3, 45

2,6 29 0,1 0
n

= =
ì + ì
150
10,69
2,05 6,68 0,05 6,68
n

= =
ì + ì
[ ]
3,28 1,5 2,5n n
= > = ữ

Trc bn.
* Trục II
Lê Minh Thuật CKDL54 - 25 -
4/2012