đồ án chi tiết máy thiết kế độ dẫn băng tải

Trường Đại Học SPKT Hưng Yên ĐỒ ÁN CHI TIẾT
MÁY
Khoa: Khoa Hoc Cơ Bản

Lời nói đầu
Đồ án môn học công nghệ chế tạo máy là một chuyên nghành chính của
sinh viên nghành công nghệ chế tạo máy , nhăm cung cấp những kiên thức cơ
bản để giảI quyết các vấn đề tổng hợp cề công nghệ chế tạo . Sau khi thiết kế đồ
án môn học chi tiết máy , sinh viên đươc làm quen với cách sử dụng tài liẹu ,sổ
tay , tiêu chuẩn và khả năng kết hợp so sánh nhưng kiến thức lý thuyết và thực
tế sản suất , đôc lạp trong sáng tạo dể giai quyết một vấn đề công nghệ cụ thể.
Đồ án môn học chi tiết maý là môn học giúp cho sinh viên có thể hệ thống
hoá lại các kiến thức và lắm vững thêm về môn học chi tiết máy và các môn học
khác như sức bền vật liệu , dung sai , vẽ kỹ thuật , đồng thời làm quen dần vớ
công việc thiết kế và làm đồ án chuản bị cho việc thiết kế và làm đồ án tố nghiệp
sau này .
Xuát phát từ tầm quan trọng đó , em được nhận đồ án môn học chi tiết
máy với việc lập quy trình : thiết kế hệ dẫn động băng tải
Do lần đầu tiên làm quen thiết kế vớ khối lượng kiến thưc tổng hợp , còn
có những mảng chưa lắm vững cho nên dù đã rất cố gắng tham khảo tài liệu
nhưng không thể tránh khỏi nhứng thiếu sót . Em rất mong nhận được sự hướng
dẫn tận tình và chỉ bảo của các thầy cô trong bộ môn để em củng cố và hiểu sâu
hơn , nắm vững hơn về kiến thức đã học .
Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn các thầy trong bộ môn , đặc biệt là
sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo Nguyễn Tiền Phong . Đến nay cơ bản em đã
hoàn thành nhiệm vụ của mình , tuy còn nhièu thiếu sót trong quá trình làm đồ
án , em kính mong sự chỉ bảo của các thầy cô để em có thể củng cố thêm kiến
thức và hoàn thành tốt nhiệm vụ của mình .
Em xin chân thành cảm ơn !
Sinh viên :

Nguyễn Bá Ân
Sinh viên thiết kế: Nguyễn Bá Ân
Giáo viên hướng dẫn : Nguyễn Tiền phong
1
Trường Đại Học SPKT Hưng Yên ĐỒ ÁN CHI TIẾT
MÁY
Khoa: Khoa Hoc Cơ Bản
Đồ án môn học chi tiết máy
Đề số: 01
THIẾT KẾ HỆ DẪN ĐỘNG BĂNG TẢI
1. Động cơ 3. Hộp giảm tốc 2. Bộ truyền đai thang
4.Nối trục 5. Băng tải
Số Liệu cho trước
1 Lực kéo băng tải F 8000 N
2 Vận tốc băng tải V 0.7 m/s
3 Đường kính băng tải D 280 mm
4 Thời gian phục vụ T
h
15000 Giờ
5 Góc nghiêng của đai so với phương ngang
α
30 độ
6 Đặc tính làm việc: êm
Khối lượng thiết kế
1 01 Bản vẽ lắp hộp giảm tốc trên phần mềm Autocad
2 01 Bản vẽ chế tạo chi tiết: Trục số 1
3 01 Bản thuyết minh
Sinh viên thiết kế: Nguyễn Bá Ân
Giáo viên hướng dẫn : Nguyễn Tiền phong
2

Trường Đại Học SPKT Hưng Yên ĐỒ ÁN CHI TIẾT
MÁY
Khoa: Khoa Hoc Cơ Bản
Sinh viên thiết kế: Nguyễn Bá Ân -Lớp: HK5LC
Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Tiền Phong
Mục lục
Bản thuyết minh đồ án gồm những phần chính sau
- Phần I: Chọn động cơ và phân phối tỷ số truyền.
- Phần II: Tính toán bộ truyền đai thang.
- Phần III: Tính toán bộ truyền trong bánh răng trụ răng Thẳng
Tính toán bộ truyền trong bánh răng trụ răng ngiêng
- Phần IV: Tính toán và kiểm nghiệm trục.
- Phần V: Tính then.
- Phần VI: Thiết kế gối đỡ trục.
- Phần VII: Cấu tạo vỏ hộp và các chi tiết máy khác.
- Phần VIII: Bôi trơn hộp giảm tốc.
Sinh viên thiết kế: Nguyễn Bá Ân
Giáo viên hướng dẫn : Nguyễn Tiền phong
3
Trường Đại Học SPKT Hưng Yên ĐỒ ÁN CHI TIẾT
MÁY
Khoa: Khoa Hoc Cơ Bản
Phần I : Chọn động cơ và phân phối tỷ số truyền
1.Công suất cần thiết:
Gọi N là công suất tính toán trên trục máy công tác (KW)
N
ct
là công suất cần thiết trên trục động cơ (KW).
η là hiệu suất truyền động.
Ta có :

       
→

)(6,5
1000
7,0.8000
kwN ==
Như vậy công suất tính toán trên trục máy công tác là. N= 5,6(kw)
áp dụng công thức :
η
N
N
CT
=
với :
Trong đó η
1
, η
2
, η
3
, η
4
được tra bảng (2-1)

bảng trị số hiệu suất của các loại bộ
truyền và ổ.
η
1
=0,94: Hiệu suất bộ truyền đai

η
2
=0,97: Hiệu suất bộ truyền bánh răng trụ
η
3
=0,995: Hiệu suất của một cặp ổ lăn.
η
4
= 1: Hiệu suất của khớp nối .
→
Vậy công suất cần thiết trên trục động cơ là:
2. Tính số vòng quay trên trục của tang:
Ta có số vòng quay của trục tang là :

Sinh viên thiết kế: Nguyễn Bá Ân
Giáo viên hướng dẫn : Nguyễn Tiền phong
1000
.VF
N =
F=8000 N : Lực kéo băng tải
V= 0.7 m/s : Vận tốc băng tải
4
4
3
2
21

ηηηηη
=
)(43,6

1.995,0.97,0.94,0
6,5
42
KWN
CT
==
)(43,6 KWN
CT
=
D
V
n
t
.
.10.60
3
π
=
n
t
: Tốc độ quay của trục tang (V/P)
V= 0,7 m/s:Vận tốc băng tải
4
Trường Đại Học SPKT Hưng Yên ĐỒ ÁN CHI TIẾT
MÁY
Khoa: Khoa Hoc Cơ Bản
→

)/(48
280.14,3

7,0.60000
PVn
t
==
3. Chọn số vòng quay sơ bộ của động cơ:
Từ bảng (2-2) Chọn sơ bộ tỷ số truyền của hộp giảm tốc 2 cấp ta có số vòng quay sơ
bộ của động cơ là:
áp dụng công thức: n
Sb
= n
t
. i
hgt
.i
đ
=48.12,6.2,5 =1512(V/P)
Trong đó i
đ
: là tỷ số truyền của đai thang
i
hgt
: là tỷ số truyền của hộp giảm tốc
i
đ
và i
hgt
được tra trong bảng (2-2) bảng tỷ số truyền và ta chọn i
hgt
=12,6; i
đ

=2,5
4. Chọn động cơ
Động cơ cần chọn làm việc ở chế độ dài với phụ tải không thay đổi nên
Động cơ phải có N
đm
≥ N
ct
=6,43(KW)
 Theo bảng 2P (TKCTM) ta chọn được động cơ có số hiệu A02-51-4có thông số
kĩ thuật:
+ Công suất định mức: N
đm
=7,5(KW)
+Tốc độ quay: n
đc
=1460 (v/p)
5. Phân phối tỷ số truyền
- Với động cơ đã chọn ta có : n
đc
= 1460vòng/phút
N
đc
=7,5(KW)
Theo công thức tính tỷ số truyền ta có :
4,30
48
1460
===
t
dc

c
n
n
i
( vg/ph)
Ta có : i
c
= i
hgt
.i
đ

Trong đó : i
c
: tỷ số truyền chung
i
hgt
: tỷ số truyền của hộp giảm tốc.
i
đ
: tỷ số truyền của bộ truyền đai.
Chọn sơ bộ tỷ số truyền hộp giảm tốc i
hgt
=12,16
Do đó ta tính đợc :
Sinh viên thiết kế: Nguyễn Bá Ân
Giáo viên hướng dẫn : Nguyễn Tiền phong
5
Trường Đại Học SPKT Hưng Yên ĐỒ ÁN CHI TIẾT
MÁY

Khoa: Khoa Hoc Cơ Bản

5,2
6,12
4,30
===
hgt
c
d
i
i
i

Khi phân phối tỉ số truyền cho hộp giảm tốc theo yêu cầu bôi trơn có thể tính theo
công thức kinh nghiệm :
i
hgt
=i
nh
.i
ch
=(1,2
÷
1,3)i
ch
2
Trong đó: i
nh
tỷ số truyền cấp nhanh của hộp giảm tốc
i

ch
tỷ số truyền cấp chậm của hộp giảm tốc
→
i
ch
=
25,1
hgt
i
=
25,1
6,12
= 3,2

→
i
nh
= i
hgt
/ i
ch
=12,6/3.2 =3,8
Phân phối tỷ số truyền như sau:
Tỷ số truyền cấp nhanh của hộp giảm tốc : i
nh
= 3,8
Tỷ số truyền cấp chậm của hộp giảm tốc : i
ch
= 3,2
Tỷ số truyền của bộ truyền đai : i

đ
= 2,5
6. Công suất động cơ trên các trục :
- Công suất động cơ trên trục I (trục dẫn ) là:
N
I
=N
ct
.
1
η
=6,43.0,94= 6 (KW)
- Công suất động cơ trên trục II là:
N
II
=N
I

2
η
= 6.0,97 = 5,86 (KW)
- Công suất động cơ trên trục III là:
N
III
= N
II
3
η
= 5,86.0,995 =5,83 (KW)
7. Tốc độ quay trên các trục :

- Tốc độ quay trên trục I là:
)/(584
5.2
1460
1
phv
i
n
n
d
dc
===
Sinh viên thiết kế: Nguyễn Bá Ân
Giáo viên hướng dẫn : Nguyễn Tiền phong
6
Trường Đại Học SPKT Hưng Yên ĐỒ ÁN CHI TIẾT
MÁY
Khoa: Khoa Hoc Cơ Bản
- Tốc độ quay trên trục II là:
)/(154
8,3
584
1
2
phv
i
n
n
nh
===

- Tốc độ quay trên trục III là:
)/(48
2,3
154
2
3
phv
i
n
n
ch
===
8. Xác định momen xoắn trên các trục:
Mômen xoắn trên trục động cơ theo công thức (3_53)

).(42059
1460
43,6
.10.55,9.10.55,9
66
mmN
n
N
M
dc
CT
dc
===
Mômen xoắn trên trục I là:

).(98116
584
6
.10.55,9.10.55,9
6
1
6
1
mmN
n
N
M
I
===
Mômen xoắn trên trục II là:

).(363396
154
86,5
.10.55,9.10.55,9
6
2
6
2
mmN
n
N
M
II
===

Mômen xoắn trên trục III là:

).(1159927
48
83,5
.10.55,9.10.55,9
6
3
6
3
mmN
n
N
M
III
===
Mômen xoắn trên trục công tác là:

).(1159927
48
83,5
.10.55,9.10.55,9
6
4
6
4
mmN
n
N
M

VI
===
♦
Ta có bảng thông số sau :
Bảng 1 :
Sinh viên thiết kế: Nguyễn Bá Ân
Giáo viên hướng dẫn : Nguyễn Tiền phong
7
Trường Đại Học SPKT Hưng Yên ĐỒ ÁN CHI TIẾT
MÁY
Khoa: Khoa Hoc Cơ Bản

PHẦN II THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI:
Ta có số liệu :
P
ct
=6,43(kw)
n
đc
=1460(vg/ph)
i
đ
=2,5
1. Chọn loại đai vải cao su ,làm việc thích hợp ở chỗ ẩm ướt.
2. Định đường kính bánh đai nhỏ [ công thức 5-6]

69,196
1460
43.6
1200).13001100(

3
3
1
1
1
==−=
n
N
D
Vận tốc vòng :

( ) ( )
smsm
nD
v /3025/15
1000.60
1460.69,196.14,3
1000.60

11
÷≤===
π
nằm trong phạm vi cho phép.
3. Tính đường kính bánh đai lớn
Lấy
01,0=
ξ
Ta có n
1
=584(vg/ph)

⇒

( ) ( ) ( )
mmD
n
n
iDD
dc
8,48601,0169,196
584
1460
11
1
1
12
=−=−=−=
ξξ

Tra bảng 5-1 lấy D
2
=450 mm ,
200
1
=D
mm
Số vòng quay thực trong 1 phút của bánh bị dẫn là:

( ) ( ) ( )
phvgn

D
D
n
dc
/6421460
450
200
01,011
2
1
1
=−=−=
′
ξ

Sinh viên thiết kế: Nguyễn Bá Ân
Giáo viên hướng dẫn : Nguyễn Tiền phong
8
Trục˜
Thông số
Động cơ I II III Công tác
Công suất N
(KW)
6,43 6 5,86 5,83 5,83
Tỉ số truyền i 2,5 3,8 3,2 1
Vân tốc vòng n
(v/p)
1460 584 154 48 48
Mômen (Nmm) 42059 98116 363396 1159927 1159927
Trường Đại Học SPKT Hưng Yên ĐỒ ÁN CHI TIẾT

MÁY
Khoa: Khoa Hoc Cơ Bản
Sai số về số vòng quay so với yêu cầu

)%53(%9
584
584642
1
11
−>=
−
=
−
′
=∆
n
nn
n

Ta chọn lại đường kính
mmDmmD 450,185
21
==
4. chiều dài tối thiểu của đai [ công thức (5-9)]

mmm
u
v
L 84004,8
3

2,25
max
min
====
( u
max
=3
÷
5)
Chọn L
min
=8400 mm
Tính A theo công thức (5-2):

( ) ( )
[ ]
( )
( ) ( )
[ ]
( )
mm
DDDDLDDL
A
1,3674
8
165500850016514,38400.250016514,38400.2
8
822
22
2

12
2
1212
=
−−+−++−
=
−−+−++−
=
ππ
Kiểm nghiệm A≥2(D
1
+D
2
) hay 3674,1 ≥ 2(165+500) (thoả mãn)
Chọn A= 3700mm
Tính lại chiều dài đai [công thức (5-1)]
( )
( )
( )
( )
mm
A
DD
DDAL 8,8447
37008
165500
500165
2
14,3
37002

42
2
2
2
12
21
=
×
−
+++×=
−
+++=
π
5.Góc ôm ỏ
1
theo công thức(5-3)

000
12
1
8,17457
3700
165500
18057180 =
−
−=
−
−=
oo
A

DD
α
điều kiện (5-11) được thoả mãn
6.Định tiết diện đai :
Chiều dài đai được chọn theo tỷ số
40
1
1
≤
D
δ

mm
D
125,4
40
165
40
1
==≤
δ
Theo bảng (5-3) chọn loại đai vải cao su loại A có chiều dày
mm5,4=
δ
Sinh viên thiết kế: Nguyễn Bá Ân
Giáo viên hướng dẫn : Nguyễn Tiền phong
9
Trường Đại Học SPKT Hưng Yên ĐỒ ÁN CHI TIẾT
MÁY
Khoa: Khoa Hoc Cơ Bản

Lấy ứng suất căng ban đầu
)/(8,1
2
0
mmN=
δ
theo trị số
)(67,36
5,4
165
1
mm
D
==
δ
tra
bảng (5-5) tìm được
)/(2,2][
2
0
mmN
p
=
σ
Các hệ số :
c
t
=0,8 (bảng 5-6)
c
ỏ

=0,97 (bảng 5-7)
c
v
=0,79 (bảng 5-8)
c
b
=1 (bảng 5-9)
Tính chiều rộng b đai theo công thức (5-13):

)(5,50
79,0.8,0.97,0.2,2.5,4.2,25
72,71000
].[.
.1000
0
mm
ccccv
N
b
bvtp
ct
=
×
=≥
α
σδ

Theo bảng (5-4) chọn chiều rộng bánh đai b=50mm
7.Định chiều rộng B bánh đai (bảng 5-10)
B=60(mm)

8. Tính lực căng ban đầu s
0
[ công thức (5-16)] :

)(4055,4.50.8,1
00
NbS ===
σδ
Lực tác dụng lên trục [theo công thức (5-17)]:

)(1214
2
8,174
sin.405.3
2
sin 3
1
0
NSR ===
α


Sinh viên thiết kế: Nguyễn Bá Ân
Giáo viên hướng dẫn : Nguyễn Tiền phong
10
Trường Đại Học SPKT Hưng Yên ĐỒ ÁN CHI TIẾT
MÁY
Khoa: Khoa Hoc Cơ Bản
Phần III : Thiết kế Bộ truyền bánh răng
I. Tính toán bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng

1.Chọn vật liệu và cách nhiệt luyện :
Do hộp giảm tốc 2 cấp chịu tải trọng trung bình nên chọn vật liệu làm bánh răng
có độ rắn bề mặt răng HB < 350 . Đồng thời để tăng khả năng chạy mòn của răng chọn
độ rắn bánh răng nhỏ lớn hơn độ rắn của bánh răng lớn khoảng 25
÷
50 HB
HB
1
= HB
2
+ (25
÷
50)HB
- Bánh răng nhỏ thép 45 thường hóa
(giả thiết đường kính phôi 100
÷
300mm)
+ Giới hạn bền kéo: σ
bk
= 580N/mm
2
+ Giới hạn chảy σ
ch
= 290N/mm
2
+ Độ rắn : HB = 170…220 (Chọn HB
1
=190)
- Bánh răng lớn thép 35 thường hoá.
(giả thiết đường kính phôi 300

÷
500mm)
+ Giới hạn bền kéo: σ
bk
= 480N/mm
2
+ Giới hạn chảy σ
ch
= 240N/mm
2
+ Độ rắn : HB = 140…190 (Chọn HB
2
=160)
(với cả bánh răng nhỏ và bánh răng lớn ta chọn phôi là phôi rèn)
2.Xác định ứng suất tiếp xúc , ứng suất uốn cho phép với bộ truyền cấp nhanh.
Theo công thức(3-3) số chu kì làm việc tương đương của bánh răng
N
td
=60.u.T
h
.n
Trong đó: n: số vòng quay trong 1phút
T
h
: thời gian làm việc của máy
u: số lần ăn khớp của 1 răng khi bánh răng qay một vòng, u=1
- Số chu kì làm việc của bánh răng nhỏ:
Sinh viên thiết kế: Nguyễn Bá Ân
Giáo viên hướng dẫn : Nguyễn Tiền phong
11

Trường Đại Học SPKT Hưng Yên ĐỒ ÁN CHI TIẾT
MÁY
Khoa: Khoa Hoc Cơ Bản
N
td1
=60.u.T
h
.n
1
=60.1.16500.754 =74,6.10
7
- Số chu kì làm việc của bánh lớn:
N
td2
=

60.u.T
h
.n
2
=60.1.16500.150,8=15.10
7
Theo bảng (3-9) ta chọn số chu kì cơ sở N
0
=10
7
→
N
td1
> N

0
N
td2
> N
0
Do đó với cả 2 bánh răng k
N
’
=k
N
’’
=1
 Xác định ứng suất tiếp xúc cho phép:
[ ]
[ ]
N
txN
tx
p
k'.
0
0
σσ
=
theo bảng (3-9)ta có
[ ]
HB
txN
6,2
0

0
=
σ
Vậy ứng suất tiếp xúc cho phép của bánh nhỏ:
[ ]
2
/494190.6,2
1
mmN
txN
p
==
σ
ứng suất tiếp xúc cho phép của bánh lớn:
[ ]
2
/416160.6,2
2
mmN
txN
p
==
σ
Để kiểm tra bền ta dùng trị số nhỏ là :
[ ]
2
/416
2
mmN
txN

p
=
σ
 Xác định ứng suất uốn cho phép:
Vì phôi rèn, thép thường hoá nên lấy hệ số an toàn n=1,5 và hệ số tập
trung ứng suất chân răng
8,1
=
σ
k
+ Giới hạn mỏi của bánh răng nhỏ:
2
1
/4,249580.43,0 mmN==
−
σ
+ Giới hạn mỏi của bánh răng lớn:
2
1
/4,206480.43,0 mmN==
−
σ
Vì bánh răng quay một chiều nên theo công thức (3-5) có:
Sinh viên thiết kế: Nguyễn Bá Ân
Giáo viên hướng dẫn : Nguyễn Tiền phong
12
Trường Đại Học SPKT Hưng Yên ĐỒ ÁN CHI TIẾT
MÁY
Khoa: Khoa Hoc Cơ Bản
- ứng suất uốn cho phép của bánh nhỏ:

[ ]
)/(5,138
8,1.5,1
1.4,249.5,1
.
.).6,14,1(
.
.
2
1
0
'
1
mmN
kn
k
kn
k
NN
u
==
÷
==
−
σσ
σ
σ
σ
- ứng suất uốn cho phép của bánh lớn:
[ ]

)/(115
8,1.5,1
1.4,206.5,1
.
.).6,14,1(
2
''
1
2
mmN
kn
k
N
u
==
÷
=
−
σ
σ
σ
3.Tính khoảng cách trục A :
- Chọn sơ bộ hệ số tải trọng: k = 1,45
- Chọn hệ số chiều rộng bánh răng:
4,0=
A
ψ
Áp dụng CT (3-9):
[ ]
3

2
2
6
.
.
.
.
10.05,1
).1(
n
Nk
i
iA
A
tx
ψσ








±≥
Trong đó:
2
1
n
n

i =
= 5 : Tỉ số truyền
N=6,135(KW) : công suất trên trục I

( )
)(98,200
8,150.4,0
135,6.45,1
5.416
10.05,1
15
3
2
6
mmA =








+≥→
Chọn A= 202 (mm)
4. Tính vận tốc vòng v của bánh răng và chọn cấp chính xác chế tạo bánh răng.
-Vận tốc vòng của bánh răng trụ ăn khớp ngoài được tính theo công thức : (3-17)
với n
1
số vòng quay trong 1 phút của bánh dẫn.

Sinh viên thiết kế: Nguyễn Bá Ân
Giáo viên hướng dẫn : Nguyễn Tiền phong
)/(
)1(1000.60
2
1000.60

111
sm
i
nAnd
V
±
==
ππ
)/(656,2
)15(1000.60
754.202.14,3.2
smV =
+
=
13
Trường Đại Học SPKT Hưng Yên ĐỒ ÁN CHI TIẾT
MÁY
Khoa: Khoa Hoc Cơ Bản
Theo bảng (3-11) ta chọn cấp chính xác để chế tạo bánh răng là cấp 9
5. Tính hệ số tải trọng k
Vì các bánh răng có độ cứng HB < 350 và tải trọng không đổi nên có: k
tt
=1.

Theo bảng(3-13) tìm được hệ số tải trọng động k
đ
=1,45
Vậy hệ số tải trọng: k = k
tt
.k
đ
= 1. 1,45 = 1,45
Thấy hệ số tải trọng k=1,45 không khác so với hệ số tải trọng sơ bộ k
sb
=1,45 nên
không cần tính lại A
6. Xác định mô đun, số răng và chiều rộng bánh răng:
Vì đây là bánh răng trụ răng thẳng nên ta tính môđun :
 Xác định mô đun : m=(0,01
÷
0,02) A
04,402,2202).02,001,0( ÷=÷=→ m
Theo bảng (3-1) chọn m = 3
 Tính số răng:
- Số răng bánh nhỏ: Z
1
=
)1(
2
+
im
A
=
)15(3

202.2
+
= 22,4(răng)

→
Chọn Z
1
= 24 (răng)
- Số răng bánh lớn: Z
2
= Z
1
.i =24.5= 120 (răng)

→
chọn Z
2
=120 (răng)
Chiều rộng bánh răng nhỏ:
)(8,80202.4,0.
1
mmAb
A
===
ψ
 Chọn b
1
= 88 (mm)
 Chiều rộng bánh răng lớn: Chọn b
2

=81(mm)
7.Kiểm nghiệm sức bền uốn của răng:
Theo công thức (3-33) có :
bnZmy
NK
tdn
u

10.1,19
2
6
=
σ
Trong đó: N: Công suất bộ truyền (KW)
n: Số vòng quay trong một phút của bánh răng đang tính
Sinh viên thiết kế: Nguyễn Bá Ân
Giáo viên hướng dẫn : Nguyễn Tiền phong
14
Trường Đại Học SPKT Hưng Yên ĐỒ ÁN CHI TIẾT
MÁY
Khoa: Khoa Hoc Cơ Bản
m

: Mô đun
Z
td
: Số răng tương đương trên bánh
b,
σ
: Bề rộng và ứng suất tại chân răng

y: Hệ số dạng răng
Theo bảng (3-18):
- Số răng tương đương của bánh nhỏ:
Z
1td
= Z = 24 (răng)

→
Hệ số dạng răng bánh nhỏ: y
1
=0,429
- Số răng tương đương của bánh lớn:
120
2
=
td
Z
(răng)

→
Hệ số dạng răng bánh lớn: y
2
=0,517
- Như vậy ứng xuất tại chân răng bánh nhỏ là :

)/(3,28
86.754.24.3.429,0
135,6.45,1.10.1,19
2
2

6
1
mmN
u
==
σ
Ta thấy σ
U1
< [σ]
U1
=138,5
→
thoả mãn
- ứng xuất tại chân răng bánh răng lớn là:
)/(5,23
517,0
429,0
.3,28.
2
2
1
12
mmN
y
y
uu
===
σσ
→
σ

U2
< [σ]
U2
=115 N/mm
2
→

Thoả mãn
8.Kiểm nghiệm sức bền bánh răng khi chịu quá tải đột ngột
- Kiểm nghiệm ứng suất tiếp xúc cho phép khi quá tải (3-43)
+Bánh răng nhỏ

[ ]
1txqt
σ
=2,5 .494 =1235 (N/mm
2
)
+Bánh răng lớn

[ ]
2txqt
σ
=2,5 .416 =1040 (N/mm
2
)
Sinh viên thiết kế: Nguyễn Bá Ân
Giáo viên hướng dẫn : Nguyễn Tiền phong
15
Trường Đại Học SPKT Hưng Yên ĐỒ ÁN CHI TIẾT

MÁY
Khoa: Khoa Hoc Cơ Bản
Với :
txqt
σ
=
2
3
6
.
.)1(
10.05,1
nb
NKi
Ai
±
=
8,150.81
135,6.45,1)15(
5.202
10.05,1
3
6
+

tx
σ
= 412 (N/mm
2
)

→
ứng suất tiếp xúc quá tải nhỏ hơn ứng suất cho phép trên bánh răng nhỏ
và bánh răng lớn
- Kiểm ngiệm ứng suất uốn cho phép khi quá tải :
+ Bánh răng nhỏ

[ ]
1uqt
σ
= 0,8.
ch
σ
=0,8.290 = 232(N/mm
2
)


1uqt
σ
=
znbym
NK
2
6
10.1,19
=
88.754.24.3.492,0
135,6.45,1.10.1,19
2

6
= 24,09 (N/mm
2
)

→
1uqt
σ
<
[ ]
1uqt
σ

+ Bánh răng lớn

[ ]
2uqt
σ
= 0,8.
ch
σ
=0,8.240 = 192(N/mm
2
)

)/(20
517,0
429,0
.09,24.
2

2
1
12
mmN
y
y
uuqt
===
σσ

→
2uqt
σ
<
[ ]
2uqt
σ
9. Các thông số hình học cơ bản cuả bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng:
 Mô đun pháp m
n
=3
 Số răng Z
1
=24 răng ; Z
2
=120 răng
 Góc ăn khớp
0
0
20=

α

 Chiều rộng răng: b
1
= 88 (mm)
b
2
=81(mm)

 Đường kính vòng chia: d
c
1
= m.z
1
= 3.24= 72 (mm)
Sinh viên thiết kế: Nguyễn Bá Ân
Giáo viên hướng dẫn : Nguyễn Tiền phong
16
Trường Đại Học SPKT Hưng Yên ĐỒ ÁN CHI TIẾT
MÁY
Khoa: Khoa Hoc Cơ Bản
d
c
2
= m.z
2
= 3.120 = 360 (mm)
 Khoảng cách trục:
)(216
2

36072
2
21
mm
dd
A
cc
=
+
=
+
=
 Chiều cao răng: h=2,25.m

=2,25.3=6,75 (mm)
 Độ hở hướng tâm : c= 0,25.m = 0,25.3 =0.75 (mm)
 Đường kính vòng đỉnh răng :
D
1e
= d
c
1
+2m
n
=72+2.3 = 78 (mm)
D
2e
= d
c
2

+2m
n
=360+2.3 = 366 (mm)
 Đường kính vòng chân răng:
D
1i
= d
c
1
- 2m
n
- 2c =78 - 2.3 – 2.0,75 = 70,5 (mm)
D
2i
= d
c
2
- 2m
n
- 2c =366 - 2.3 -2.0,75 = 358,5 (mm)
Bảng3 : Các thông số bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng
Thông số Giá trị
Môđun
Số răng
Đường kính vòng chia
Khoảng cách trục
Chiều cao răng
Chiều rộng răng
Góc ăn khớp
Đường kính vòng đỉnh răng

Đường kính vòng chân răng
m
n
=3
Z
1
=24răng ; Z
2
=120răng
d
c1
=72mm ; d
c2
=360 mm
A= 202 mm
h=6,75mm
b
1
=88 mm
b
2
=81(mm)
0
0
20=
α
D
e1
=78mm; D
e2

=366mm
D
i1
=70,5mm; D
i2
=358,5mm

10. Lực tác dụng lên trục:
Bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng nên lực dọc trục P
a
= 0
Theo công thức(3-49) :
Sinh viên thiết kế: Nguyễn Bá Ân
Giáo viên hướng dẫn : Nguyễn Tiền phong
17
Trường Đại Học SPKT Hưng Yên ĐỒ ÁN CHI TIẾT
MÁY
Khoa: Khoa Hoc Cơ Bản
- Lực vòng:
)(30,2252
69.754
135,6.10.55,9.2
.
.10.55,9.2
.2
66
N
dn
N
d

M
P
X
====
- Lực hướng tâm P
r
:
)(82020.30,2252.
0
NtgtgPP
r
===
α
II. Tính toán bộ truyền bánh răng trụ răng ngiêng
1.Chọn vật liệu và cách nhiệt luyện cho bánh răng cấp chậm:
- Bánh răng nhỏ thép 45 thường hóa
(giả thiết đường kính phôi 100
÷
300mm)
+ Giới hạn bền kéo: σ
bk
= 580N/mm
2
+ Giới hạn chảy σ
ch
= 290N/mm
2
+ Độ rắn : HB = 170…220 (Chọn HB
1
=190)

- Bánh răng lớn thép 35 thường hoá.
(giả thiết đường kính phôi 300
÷
500mm)
+ Giới hạn bền kéo: σ
bk
= 480N/mm
2
+ Giới hạn chảy σ
ch
= 240N/mm
2
+ Độ rắn : HB = 140…190 (Chọn HB
2
=160)
(Ta chọn phôi chế tạo bánh răng là phôi rèn)
2.Xác định ứng suất tiếp xúc cho phép, ứng suất uốn cho phép
Theo công thức(3-3) số chu kì làm việc tương đương của bánh răng
N
td
=600.u.T
h
.n
Trong đó: n: số vòng quay trong 1phút
T
h
: thời gian làm việc của máy
u: số lần ăn khớp của 1 răng khi bánh răng qay một vòng, u=1
- Số chu kì làm việc của bánh răng nhỏ:
N

td1
=60.u.T
h
.n
2
=60.1.16500.150,8 =15.10
7
- Số chu kì làm việc của bánh lớn:
N
td2
=

60.u.T
h
.n
3
=60.1.16500.37,7=3,7.10
7
Sinh viên thiết kế: Nguyễn Bá Ân
Giáo viên hướng dẫn : Nguyễn Tiền phong
18
Trường Đại Học SPKT Hưng Yên ĐỒ ÁN CHI TIẾT
MÁY
Khoa: Khoa Hoc Cơ Bản
Theo bảng (3-9) ta chọn số chu kì cơ sở N
0
=10
7
→
N

td1
> N
0
N
td2
> N
0
Do đó với cả 2 bánh k
N
’
=k
N
’’
=1
- Xác định ứng suất tiếp xúc cho phép:

[ ]
[ ]
N
txN
tx
p
k'.
0
0
σσ
=
theo bảng (3-9)ta có
[ ]
HB

txN
.6,2
0
0
=
σ
Vậy ứng suất tiếp xúc cho phép của bánh nhỏ:
[ ]
2
/494190.6,2
1
mmN
txN
p
==
σ
ứng suất tiếp xúc cho phép của bánh lớn:
[ ]
2
/416160.6,2
2
mmN
txN
p
==
σ
Để tính sức bền ta dùng trị số nhỏ là :
[ ]
2
/416

2
mmN
txN
p
=
σ
 Xác định ứng suất uốn cho phép:
Vì phôi rèn, thép thường hoá nên lấy hệ số an toàn n=1,5 và hệ số tập
trung ứng suất chân răng
8,1
=
σ
k
+ Giới hạn mỏi của bánh răng nhỏ:
2
1
/4,249580.43,0 mmN==
−
σ
+ Giới hạn mỏi của bánh răng lớn:
2
1
/4,206480.43,0 mmN==
−
σ
Vì bánh răng quay một chiều nên theo công thức (3-5) có:
- ứng suất uốn cho phép của bánh nhỏ:
[ ]
)/(5,138
8,1.5,1

1.4,249.5,1
.
.).6,14,1(
.
.
2
1
0
'
1
mmN
kn
k
kn
k
NN
u
==
÷
==
−
σσ
σ
σ
σ
Sinh viên thiết kế: Nguyễn Bá Ân
Giáo viên hướng dẫn : Nguyễn Tiền phong
19
Trường Đại Học SPKT Hưng Yên ĐỒ ÁN CHI TIẾT
MÁY

Khoa: Khoa Hoc Cơ Bản
- ứng suất uốn cho phép của bánh lớn:
[ ]
)/(115
8,1.5,1
1.4,206.5,1
.
.).6,14,1(
2
''
1
2
mmN
kn
k
N
u
==
÷
=
−
σ
σ
σ
3.Tính khoảng cách sơ bộ trục A
- Chọn sơ bộ hệ số tải trọng: k = 1,3
- Chọn hệ số chiều rộng bánh răng:
4,0=
A
ψ

Áp dụng CT (3-10):
[ ]
3
2
2
6

.
.
.
10.05,1
).1(
n
Nk
i
iA
A
tx
θψσ








±≥
Trong đó:
4

3
2
==
n
n
i
: Tỉ số truyền
N=6,104(KW) : công suất trên trục II

θ
= 1,2 Hệ số ảnh hưởng khả năng tải

( )
)(46,279
2,1.7,37.4,0
104,6.3,1
4.416
10.05,1
14
3
2
6
mmA =









+≥→
Chọn A
sb
= 280 (mm)
4. Tính vận tốc vòng v của bánh răng và chọn cấp chính xác chế tạo bánh răng.
-Vận tốc vòng của bánh răng trụ ăn khớp ngoài được tính theo công thức : (3-17)
với n
1
số vòng quay trong 1 phút của bánh dẫn.
Theo bảng (3-11) ta chọn cấp chính xác để chế tạo bánh răng là cấp 9
5. Tính chính xác hệ số tải trọng K và khoảng cách trục A
Sinh viên thiết kế: Nguyễn Bá Ân
Giáo viên hướng dẫn : Nguyễn Tiền phong
)/(
)1(1000.60
2
1000.60

111
sm
i
nAnd
V
±
==
ππ
)/(884,0
)14(1000.60
8,150.280.14,3.2

smV
=
+
=
20
Trường Đại Học SPKT Hưng Yên ĐỒ ÁN CHI TIẾT
MÁY
Khoa: Khoa Hoc Cơ Bản
Vì các bánh răng có độ cứng HB < 350 và tải trọng không đổi nên có: k
tt
=1.
Theo bảng(3-13) tìm được hệ số tải trọng động k
đ
=1,1
Vậy hệ số tải trọng: k = k
tt
.k
đ
= 1. 1,1 = 1,1
Thấy hệ số tải trọng k=1,1 khác so với hệ số tải trọng sơ bộ k
sb
=1,3 nên ta tính lại A
theo công thức: A = A
sb

3
sb
k
k
=280.

3
3,1
1,1
=264,83 (mm)
Chọn A=265 (mm)
6. Xác định mô đun, số răng và chiều rộng bánh răng:
Vì đây là bánh răng trụ răng nghiêng nên ta tính môđun pháp:
 Xác định mô đun pháp: m
n
=(0,01
÷
0,02) A
3,565,2265).02,001,0( ÷=÷=→
n
m
Theo bảng (3-1) chọn m
n
=3
 Tính số răng:
Chọn sơ bộ góc nghiêng răng:
β
= 18
0
, cos16
0
=0,96126
- Số răng bánh nhỏ: Z
1
=
)1(

cos2
+im
A
n
β
=
)14(3
95105,0.265.2
+
= 33,96(răng)

→
Chọn Z
1
= 34(răng)
- Số răng bánh lớn: Z
2
= Z
1
.i =34.4= 136 (răng)

→
chọn Z
2
=136 (răng)
-Tính chính xác góc nghiêng răng
β

cos
β

=
A
mzz
n
2
)(
21
+
=
265.2
3)13634( +
=0,96226

→
β
≈
15
0
48’
 Chiều rộng bánh lớn :
)(106265.4,0.
2
mmAb
A
===
ψ
Sinh viên thiết kế: Nguyễn Bá Ân
Giáo viên hướng dẫn : Nguyễn Tiền phong
21
Trường Đại Học SPKT Hưng Yên ĐỒ ÁN CHI TIẾT

MÁY
Khoa: Khoa Hoc Cơ Bản
Chiều rộng bánh răng thoả mãn:
)(28
'4815sin
3.5,2
sin
.5,2
0
mm
m
b
n
==>
β
 Chiều rộng bánh răng nhỏ: Chọn b
1
=112 (mm)
7.Kiểm nghiệm sức bền uốn của răng:
Theo công thức (3-34) có :
bnZmy
NK
n
u
'.'.
10.1,19
2
6
θ
σ

=
Trong đó: N=6,104(KW) Công suất bộ truyền
n: Số vòng quay trong một phút của bánh răng
m
n
: Mô đun pháp
Z
td
: Số răng tương đương trên bánh
b,
σ
: Bề rộng và ứng suất tại chân răng
y: Hệ số dạng răng

,,
θ
: Hệ số ảnh hưởng khả năng tải
5,1
''
=
θ
Theo bảng (3-18) :
- Số răng tương đương của bánh nhỏ:
Z
1td
=
β
2
cos
z

=
2
96226,0
34
= 37(răng)

→
Hệ số dạng răng bánh nhỏ: y
1
=0,46
- Số răng tương đương của bánh lớn:
=
2
td
Z
β
2
cos
z
=
2
96226,0
136
=147 (răng)

→
Hệ số dạng răng bánh lớn: y
2
=0,517
- Như vậy ứng xuất tại chân răng bánh nhỏ là :

)/(33
112.8,150.37.5,1.3.46,0
104,6.1,1.10.1,19
2
2
6
1
mmN
u
==
σ
Ta thấy σ
U1
< [σ]
U1
=138,5
→
thoả mãn
Sinh viên thiết kế: Nguyễn Bá Ân
Giáo viên hướng dẫn : Nguyễn Tiền phong
22
Trường Đại Học SPKT Hưng Yên ĐỒ ÁN CHI TIẾT
MÁY
Khoa: Khoa Hoc Cơ Bản
- ứng xuất tại chân răng bánh răng lớn là:
)/(5,29
517,0
46,0
.33.

2
2
1
12
mmN
y
y
uu
===
σσ
→
σ
U2
< [σ]
U2
=115 N/mm
2
→

Thoả mãn
8.Kiểm nghiệm sức bền bánh răng khi chịu quá tải đột ngột
- Kiểm nghiệm ứng suất tiếp xúc cho phép khi quá tải theo công thức (3-43)
Bánh răng nhỏ

[ ]
1txqt
σ
=2,5 .494 =1235 (N/mm
2
)

Bánh răng lớn

[ ]
2txqt
σ
=2,5 .416 =1040 (N/mm
2
)

Với :
txqt
σ
=
2
36
.
.)1(10.05,1
nb
NKi
Ai
±
=
7,37.106
104,6.1,1)14(
4.265
10.05,1
3
6
+

tx
σ
= 460 (N/mm
2
)

→
ứng suất tiếp xúc quá tải nhỏ hơn ứng suất cho phép trên bánh răng nhỏ
và bánh răng lớn
- Kiểm ngiệm ứng suất uốn cho phép khi quá tải:
+ Bánh răng nhỏ theo công thức (3_34)

[ ]
1uqt
σ
= 0,8.
ch
σ
=0,8.290 = 323(N/mm
2
)


1uqt
σ
=
znbym
NK
2
6

10.1,19
=
112.7,37.34.3.46,0
104,6.1,1.10.1,19
2
6
= 216(N/mm
2
)

→
1uqt
σ
<
[ ]
1uqt
σ

+ Bánh răng lớn theo công thức (3_40)

[ ]
2uqt
σ
= 0,8.
ch
σ
=0,8.240 = 192(N/mm
2
)

)/(31
517,0
46,0
.35.
2
2
1
12
mmN
y
y
uuqt
===
σσ
Sinh viên thiết kế: Nguyễn Bá Ân
Giáo viên hướng dẫn : Nguyễn Tiền phong
23
Trường Đại Học SPKT Hưng Yên ĐỒ ÁN CHI TIẾT
MÁY
Khoa: Khoa Hoc Cơ Bản

→
2uqt
σ
<
[ ]
2uqt
σ
9. Các thông số hình học cơ bản cuả bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng:
 Mô đun pháp m

n
=3
 Số răng Z
1
=34 răng ; Z
2
=136 răng
 Góc nghiêng răng
'4815
0
=
β

 Góc ăn khớp
0
20
=
α
 Chiều rộng răng: b
1
= 112 (mm) ,b
2
=106(mm)
 Đường kính vòng chia: d
c
1
= m.z
1
= 3.34= 102 (mm)
d

c
2
= m.z
2
= 3.136 = 408 (mm)
 Khoảng cách trục:
)(255
2
408102
2
21
mm
dd
A
cc
=
+
=
+
=
 Chiều cao răng: h=2,25.m
n
=2,25.3=6,75 (mm)
 Độ hở hướng tâm : c= 0,25.m
n
= 0,25.3 =0.75 (mm)
 Đường kính vòng đỉnh răng :
D
1e
= d

c
1
+2m
n
=102+2.3 = 108 (mm)
D
2e
= d
c
2
+2m
n
=408+2.3 = 414 (mm)
 Đường kính vòng chân răng:
D
1i
= d
c
1
- 2m
n
- 2c =102 - 2.3 – 2.0,75 = 94,5(mm)
D
2i
= d
c
2
- 2m
n
- 2c = 408 - 2.3 -2.0,75 = 400,5 (mm)

Bảng4 : Các thông số bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng
Thông số Giá trị
Sinh viên thiết kế: Nguyễn Bá Ân
Giáo viên hướng dẫn : Nguyễn Tiền phong
24
Trường Đại Học SPKT Hưng Yên ĐỒ ÁN CHI TIẾT
MÁY
Khoa: Khoa Hoc Cơ Bản
Môđun pháp
Số răng
Đường kính vòng chia
Khoảng cách trục
Chiều cao răng
Chiều rộng răng
Góc nghiêng răng
Góc ăn khớp
Đường kính vòng đỉnh răng
Đường kính vòng chân răng
m
n
=3
Z
1
=34răng ; Z
2
=136răng
d
c1
=102mm ; d
c2

=408 mm
A= 265 mm
h=6,75mm
b
1
=106mm
b
2
=100(mm)
'4815
0
=
β

0
20=
α
D
e1
=108mm; D
e2
=414mm
D
i1
=94,5mm; D
i2
=400,5mm

10. Lực tác dụng lên trục:
Theo công thức(3-49) ta có:

- Lực vòng:
)(7580
102.8,150
104,6.10.55,9.2
.
.10.55,9.2
.2
66
N
dn
N
d
M
P
X
====
-Lực hướng tâm P
r
:
)(2867
'4815cos
20.7580
cos
0
0
N
tg
ptg
P
n

r
===
β
α
-Lực dọc trục
a
p
=
'4815.7580
0
tgptg =
β
=2143(N)
Phần IV : Tính toán trục
1- Chọn vật liệu cho trục:
Vật liệu làm trục phải có độ bền cao, ít nhạy với tập trung ứng suất, có thể nhiệt
luyện được và dễ gia công. Thép các bon và hợp kim là những vật liệu chủ yếu để chế
Sinh viên thiết kế: Nguyễn Bá Ân
Giáo viên hướng dẫn : Nguyễn Tiền phong
25