đồ án kỹ thuật cơ khí Thiết kế hệ dẫn động vít tải để trộn muối iốt, dùng hộp giảm tốc bánh răng côn trụ cấp

Bộ môn: KT CK Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Chi
tiết máy
NHẬN XẫT CỦA GIÁO VIÊN

















Mục lục
Nội dung Trang
Lời nói đầu 2
Phần I : Thiết kế vít tải 3
Trường Đại học KTCN Thái Nguyên
1
Bộ môn: KT CK Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Chi
tiết máy
Phần II : Thiết kế hộp giảm tốc 5
Chương I : Tính chọn động cơ và phân loại tỉ số truyền 6
Chương II : Tính thiết kế các bộ truyền cơ khí 11

Chương III : Tính toán thiết kế trục 29
Chương IV :Tính toán chọn ổ lăn 49
Chương V : Tính chọn then 58
Chương VI : Tính chọn khớp nối 61
Chương VII : Thiết kế vỏ hộp giảm tốc 63
Chương
VIII
:Thiết kế các chi tiết phụ 65
Phần III : Lập quy trình công nghệ gia công bámh răng côn lớn 67
Tài liệu tham khảo 94
Trường Đại học KTCN Thái Nguyên
2
Bộ môn: KT CK Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Chi
tiết máy
Lời nói đầu
Ngành kinh tế nói chung và ngành cơ khí nói riêng đòi hỏi các kỹ sư và
các cán bộ kỹ thuật có kiến thức tương đối rộng và phải biết vận dụng sáng tạo
những kiến thức đã học để giải quyết những vấn đề thường gặp trong thực tế .
Đồ án tốt nghiệp đóng vai trò hết sưc quan trọng trong quá trình đào tạo
trở thành ngời kỹ sư. Qua quá trình làm đồ án tốt nghiệp giúp cho sinh viên hiểu
rõ hơn về những kiến thức đã được tiếp thu trong quá trình học tập, đồng thời
nâng cao khả năng vận dụng sáng tạo những kiến thức này để làm đồ án cũng
như công tác sau này.
Là một sinh viên chuyên ngành cơ khí. Trong thời gian làm đồ án tốt
nghiệp em được giao nhiệm vụ: “Thiết kế hệ dẫn động vít tải để trộn muối
iốt, dùng hộp giảm tốc bánh răng côn trụ cấp “
Đây là một đề tài mới và khó đối với em. Tuy nhiên trong thời gian đi
thực tập và làm đồ án tốt nghiệp đợc sự chỉ bảo tận tình của cô giáo hướng dẫn
thầy Ks.Lờ Xuõn Hưng và cô Ths.Nguyễn Thị Quốc Dung cùng với các thầy
giáo trong bộ môn cộng với sự học hỏi của bản thân em đã đưa ra một phương

án Thiết kế hệ thống dẫn động vít tải để tải và trộn muụớ Iốt, dùng hộp giảm tốc
bánh răng côn trụ hai cấp, theo em phương án này sẽ đảm bảo độ chính xác và
yêu cầu kỹ thuật.
Đồ án tốt nghiệp của em gồm có phần thuyết minh và phần bản vẽ mà ở
đó đã trình bày đầy đủ quy trình công nghệ và yêu cầu kỹ thuật
Nhưng do trình độ hiểu biết về lý thuyết và thực tế còn hạn chế, do đó
trong đồ án này không thể tránh khỏi sai sót. Vậy em rất mong nhận được sự chỉ
bảo của các thầy giáo cô giáo trong bộ môn, để em có thể hiểu sâu hơn về môn
học cũng như các phương ỏn khỏc hợp lý hơn.
Em xin chân thành cảm ơn cô giáo hướng dẫn thầy Ks. Lờ Xuõn Hưng
cựng cụ Ths.Nguyễn Thị Quốc Dung và các thầy, cô giáo trong khoa cơ khí
Trường ĐHKTCNTN đã tận tình hướng dẫn em hoàn thành đồ án đúng thời hạn.
Đồng thời cũng bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới các thầy cô giáo và các bạn đã
giúp đỡ em trong suốt 5 năm học qua cũng như trong thời gian làm đồ án tốt
nghiệp .
Thái Nguyên ngày tháng năm 2010
Sinh viên
Nguyễn Văn Thành
Trường Đại học KTCN Thái Nguyên
3
Bộ môn: KT CK Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Chi
tiết máy
Phần I:THIẾT KẾ VÍT TẢI
1.Tìm hiểu về vít tải
1.1. Giới thiệu chung về vít tải
Vít tải thuộc nhóm máy chuyển liên tục không có bộ phận kéo. Bộ phận
công tác của vít tải là vit cánh xoắn chuyển động quay trong một vỏ kín tiết diện
tròn ở dưới. Khi vít chuyển động, cánh vit đẩy vật liệu di chuỷen trong vỏ. Vật
liệu chuyển đọng không bám vào cánh xoắn là nhờ trọng lực của nó và lực ma
sát giữa vật liệu và vỏ máng, do đó vật liệu chuyển động trong máng theo

nguyên lýtruyền đọng vit đai ốc. Vít tải có thể có một cánh xoắn hoặc nhiều
cánh xoắn, với nhiều cánh xoắn thì vật liệu chuyển động êm hơn. Chất tải cho
vít tải qua lỗ trên lắp mỏng, cũn dỡ tải qua lỗ ở phía dưới của ống. Vít tải thường
dùng để vận chuyển vật liệu nóng và độc hại.

(H1.1- Hình vẽ vít tải ngoài thực tế)
Trường Đại học KTCN Thái Nguyên
4
Bộ môn: KT CK Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Chi
tiết máy
• Các ưu điểm của vít tải:
Vật liệu chuyển động trong mỏng kớn, có thể nhận và dỡ tải ở trạm trung gian
không tổn thất rơi vãi vật liệu, àn toàn khi làm việc và sử dụng, rất thuận tiện
cho việc vận chuyển vật liệu nóng và độc hại.
• Các nhược điểm của vit tải:
Nghiền nát một số phần vật liệu vận chuyển, chúng mũn cỏnh xoắn và máng khi
vận chuyển vật liệu cứng và sắc cạnh, tổn thất năng lượng lớn và không dùng
được để vận chuyển vật liệu dính và ẩm. Mặc dù có những nhược điểm như vậy,
vít tải vẫn được sử dụng rộng rãi trong các nhà máy xi măng, các nhà máy tuyển
khoỏnghoặc trong các xí nghiệp hóa chất.
- Vít tải thường được chia làm 2 loại theo phương vận chuyển vật liệu:
Vít tải nằm ngang
Vít tải thẳng đứng
- Theo hình dạng cánh xoắn ta phân loại Vít tải ra thành:
Loại cánh xoắn liên tục liền trục
Loại cánh xoắn liên tục không liền trục
Loại cánh xoắn dạng lá
Vít tải dạng cánh xoắn liên tục liền trục dùng để vận chuyển vật liệu dạng bột
khụ, cú kích thước nhỏ hay trung bình. Loại cánh xoắn này không cho vật liệu
chuyển động ngược lại, do đó khi cùng vận tốc quay và đường kính vít xoắn,

năng suất của nó đạt cao hơn các loại khác.
Vít tải liên tục không liền trục dùng để vận chuyển vật liệu dạng hạt có kích
thước lớn hoặc vật liệu dính.
Vít tải loại cánh xoắn dạng lỏ dựng để vận chuyển vật liệu kết dính, hoặc khi
cần kết hợp quá trình trộn khi vận chuyển vật liệu.
Qua phân tích trên ta thấy loại vít tải nằm ngang có cánh xoắn liên tục liền
trục là phù hợp với đề tài thiết kế nên chọn loại này.

Trường Đại học KTCN Thái Nguyên
5
Bộ môn: KT CK Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Chi
tiết máy

(h1.2-hỡnh chiếu của vít tải)
Cấu tạo gồm một máng cố định 7, phần dưới của nó có dạng nửa hình trụ,
phía trên được đậy bằng nắp 3. Trục quay 8 trên đó có gắn vít tải được đỡ bằng
hai ổ đỡ hai đầu 2,6 và ổ đỡ trung gian 4. Trục quay được truyền động bằng
động cơ 1. Vật liệu được nhập qua máng nhập liệu 5 và được tháo ra qua bộ
phận tháo liệu 9.
1.2. Kết cấu các bộ phận vít tải
Kết cấu của vit tải cố định công dụng chung phải thỏa mãn các yêu cầu sau:
Thuận tiện cho việc kiểm tra xem xét, bôi trơn các bộ phận quay dễ dàng,
tháo lắp bộ phận dẫn động và vít xoắn độc lập với nhau. Các chi tiết và các bộ
phận của vit tải phải đảm bảo tính đổi lẫn.
-Vật liệu dùng để chế tạo vít xoắn và máng của vít tải là:
Nếu vít tải dùng để vận chuyển các vật liệu gây gỉ thì phải chế tạo bằng
các loại thép chống gỉ.
Nếu vít tải dùng để vận chuyển vật liêu cứng sắc cạnh phải chế tạo bằng
loại thép bền mòn.
Nếu dùng để vận tải các vật liệu núng trờn 200C phải chế tạo bằng gang

hoặc thộp lỏ.
- Bộ phận chủ yếu của vit tải là vit xoắn dùng để đảy vật liệu chuyển động
dọc theo mỏng. Vớt xoắn gồm nhiều đoạn vít nối với nhau, chiều dài của mỗi
đoạn không quá 3m. Mỗi đoạn vít xoắn gồm có trục và cánh xoắn hàn với trục.
Cánh xoắn gồm nhiều đoạn hàn với nhau chiều dài mỗi đoạn bằng một bước
xoắn. Người ta chế tạo cỏnh cỏnh xoắn bằng cách dập. Trục vít xoắn được chế
Trường Đại học KTCN Thái Nguyên
6
Bộ môn: KT CK Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Chi
tiết máy
tạo từ thép ống, đầu mỗi đoạn ống có hàn một mặt bích bằng thép cú cỏc lỗ để
bắt với các mặt bích của ổ treo trung gian.
(1.3-hình vẽ máng của vít tải)
- Máng của vít tải chế tạo bằng dập từ thộp lỏ,mỗi đoạn có chiều dài
khoảng 4m.
Kết cấu của máng và nắp phải đảm bảo không cho bụi hoặc khí độc thoát ra
ngoài khi vận chuyển vật liệu có bụi hoặc có chất độc.
Máng của vít tải cú cỏc ống cấp tải và dỡ tải các ống này có tiết diện
vuụng. Chỳng được hàn với nắp( cấp tải) với đáy mắng (dỡ tải). Để quan sát sự
làm việc của các ổ treo, các ổ chặn hai đầu vít xoắn cũng như quan sát sự phân
bố vật liệu vận chuyển ở đoaạn mỏng cú ổ treo, người ta hàn các lỗ quan sát
2:Tính toán vít tải
2.1, Xác định đường kính vít tải
Năng suất của vít tải Q được xác định theo công thức sau:( 16.1) (I)
Q = (60.Π.D
2
. P . n . γ . K
C
. K
n

)/4
Trong đó:
D: đường kính vít tải (m)
P: Bước vít tải (m) P = (0.8-1)D
Trường Đại học KTCN Thái Nguyên
7
Bộ môn: KT CK Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Chi
tiết máy
γ: khối lượng riêng của vật liệu vận chuyển(tấn/m
3
) γ = 0,65÷ 0,78(tấn/m
3
)
n: Số vòng quay vít tải (vòng/ph) n = Kv/
D
(16.3) với:
K
V
: hệ số phụ thuộc vật liệu Kv = 45 với vật liệu là muối
K
C
: Hệ số chứa đầy tiết diện máng phụ thuộc vật liệu
K
C
= 0,4 với vật liệu nặng Ýt sắc cạnh
K
n
: hệ số phụ thuộc góc nghiêng β của vít tải K
n
=0.8 khi β = 10

0
Từ đó ta có:
D =
5/2
) 7,37(






KnKcKv
Q
=
2/5
150
37,7.45.0,25.0,8)
 
 
 
= 0,72144(m)
Theo dãy số quy chuẩn của đường kính số vít tải ta chọn: D =800mm
2.2. Xác định số vòng quay của vít tải
Ta có công thức xác định số vòng quay của vít tải theo đường kính vít tải
nh sau:
n =
45
0,8
Kv
D

=
= 50.3115 (vòng /ph) (16.3)
2.3. Xác định công suất trên vít tải
Đối với vít tải nằm nghiêng công suất trên trục vít tải được xác định theo
công thức sau:
Plv= Q.L/360(
ϖ
+sin
β
) (16.6) (I)
Trong đó:
Q : là năng suất của vít tải Q = 150 (m
3
/h)
L : là chiều dài vận chuyển của vật liệu theo phương ngang L = 15(m)
ϖ
:Hệ số lực cản xác định theo bảng 2
Vậy: Plv = 150.15.(2.5+sin10)/360 = 16.7(kw)
2.4. Xác định mô men xoắn trên vít tải Tv (Nmm)
T
v
= 9,55.10
6
P/N
v
= 9,55 . 10
6
. 16.7 /50,3 = 3170,6.10
3
(Nmm)

Ta có [T] = 10 000kg/m = 10 000.10
4
(Nmm)
(Tra trong GOST 2037 - 65 hoặc GOST 2037 - 75)
Trường Đại học KTCN Thái Nguyên
8
Bộ môn: KT CK Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Chi
tiết máy
Vậy thoả mãn điều kiện T
v
≤ [T]
2.5- Xác định lực dọc trên vít tải
Lực dọc trục trên vít tải được xác định theo công thức:
F
av
=
)](.[
δα
+tgR
T
v
(16.9)
Trong đó:
R - Khoảng cách điểm đặt lực ma sát của vật liệu với cánh vít đến trục của
vít tải mm
R(0,3 ÷0,4) .D = (0,3 ÷0,4).800 = (240 ÷ 320)
Chọn R = 250
α Góc nâng của đường xoắn vít xác định theo công thức
tgα =
R

P
.2
π
P - Bước vít tải
P = (0,8 ÷ 1).D = (0,8 ÷1).800
P = (640 ÷ 800) Chọn P = 700
tgα = 700/2 . 3,14 .250 = 0,445=> α = 23
0
59'20,63''
δ: Góc ma sát của vật liệu vận chuyển với cánh vít
tgδ = f
Với: f - Hệ số với vật liệu than đá ta có f = 1
=> δ = 45
0
Từ đó ta có
F
av
= 3170,6 . 10
6
/100. tg(23'59'20,63''+ 45
0
) = 12177,7 (N)
Trường Đại học KTCN Thái Nguyên
9
Bộ môn: KT CK Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Chi
tiết máy
PHẦN II: THIẾT KẾ HỘP GIẢM TỐC
SƠ ĐỒ DẪN ĐỘNG VÍT TẢI
F
t

Sơ đồ tải trọng
Các thông số trên trục công tác:
P
IV
= 16,7 KW
Trường Đại học KTCN Thái Nguyên
10
Bộ môn: KT CK Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Chi
tiết máy
n
IV
= 50.3 v/ph
CHƯƠNG I
TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC HỆ DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ
Ι . Chọn động cơ điện :
1 . Chọn kiểu loại động cơ điện :
Chọn động cơ bao gồm các công việc sau:
- Chọn kiểu, loại động cơ.
- Chọn công suất động cơ
- Chọn tốc độ đồng bộ động cơ
- Chọn động cơ sử dụng thực tế
- Kiểm tra điều kiện mở máy, quá tải cho động cơ.
Nội dung cụ thể của các b−ớc nh− sau:
1.Chọn kiểu, loại động cơ:
Trong công nghiệp th−ờng sử dụng các loại động cơ sau:
a.Động cơ điện một chiều:
- Ưu điểm : Khởi động êm, hãm và đảo chiều dễ dàng, có thể điều chỉnh vô
cấp số vòng quay và trị số momen trong một phạm vi rộng.
- Nh−ợc điểm: Giá thành cao, mau hỏng hơn động cơ điện xoay chiều, đòi
hỏi cần có thiết bị chỉnh l−u.

Phạm vi sử dụng: Hay dùng trong các thiết bị vận chuyển bằng điện,
thang máy, máy trục.
b.Động cơ điện xoay chiều:
Động cơ điện xoay chiều gồm hai loại: Một pha và ba pha.
- Động cơ một pha có công suất t−ơng đối nhỏ có thể mắc vào mạng điện
chiếu sáng nên th−ờng dùng cho các thiết bị dân dụng nh− qụat, máy giặt.
- Trong công nghiệp sử dụng rộng rãi động cơ xoay chiều ba pha. Chúng
gồm hai loại:
+ Động cơ ba pha đồng bộ: Có tốc độ quay không đổi,không phụ thuộc vào
Trường Đại học KTCN Thái Nguyên
11
Bộ môn: KT CK Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Chi
tiết máy
trị số của tải trọng và không điều chỉnh đ−ợc. So với động cơ không đồng bộ thì
loại này có hiệu suất và cosϕ cao, hệ số quá tải lớn. Tuy nhiên giá thành của
chúng t−ơng đối cao và phải có thiết bị khởi động động cơ, do vậy th−ờng dùng
khi công suất động cơ lớn ( trên 100 Kw )
+Động cơ ba pha không đồng bộ: Có hai loại: Roto dâycuốn và Roto lồng
sóc.
Động cơ không đồng bộ roto dây cuốn cho phép điều chỉnhvận tốc trong một
phạm vi ngắn ( Khoảng 5 %), có dòng mở máy nhỏ, nh−ng cosϕ thấp, đắt, kích
th−ớc lớn và vận hành phức tạp. Th−ờng dùng khi cần điều chỉnh vận tốc trong
phạm vi hẹp
2. Chọn công suất động cơ:
Công suất động cơ được chọn theo điều kiện nhiệt độ đảm bảo cho khi động
cơ làm việc nhiệt độ sinh ra không quá mức cho phép, tức thoả mãn điều kiện:

Σ
=≥
η

ct
lv
dc
lv
dc
dm
P
PP
(KW)
Với:
-
dc
dm
P
: Công suất định mức động cơ.
-
dc
lv
P
: Công suất làm việc trên trục động cơ
-
ct
lv
P
: Giá trị công suất làm việc danh nghĩa trên trục công tác
-
∑
η
: Hiệu suất chung của toàn hệ thống.
Trong đó:

4
. . . .
ng c
x br br o k
η η η η η η
=
∑
Theo bảng 2.3 <II>, ta có:
Với
x
η
=0,90: Hiệu suất bộ truyền xích
tr
br
η
=0,96: Hiệu suất bộ truyền bánh trô
c
br
η
=0,95

: Hiệu suất bộ truyền bánh răng côn
o
η
=0,99 : Hiệu suất của một cặp ổ lăn
k
η
=1 : Hiệu suất của khớp nối
Trường Đại học KTCN Thái Nguyên
12

Bộ môn: KT CK Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Chi
tiết máy
η
Σ
=0,90.0,96.0,95.0,99
4
.1 = 0,788
Với tải trọng không đổi: P
dc
dt
≥ P
dc
LV
Công suất làm việc danh nghĩa trên trục động cơ:

∑
=
η
ct
lv
dc
lv
p
P
16.7
21.18
0.78845
= =
3. Chọn số vòng quay đồng bộ của động cơ:
Chọn số vòng quay của động cơ sao cho tỷ số truyền của động cơ nằm

trong khoảng tỷ số truyền nên dùng.
+ Tính số vòng quay của trục công tác theo công thức:
n
ct
= 50.3(v/ph)
+ Xác định số vòng quay nên dùng cho động cơ:
Chọn số vòng quay đồng bộ của động cơ
n
đb
=
2
3,50.6060
=
P
f
=1509 (v/ph) kể đến ảnh hưởng của ma sát
⇒ lấy n
đb
=1460 (v/ph)
(trong đó p : là số đôi cực tra theo bảng 1.1 (phụ lục) ta có 2p = 4 ⇒ p=2)
⇒ tỷ số truyền sơ bộ của hệ thống xác định :
U
sb
=
3,50
1460
= 29,02
Tra theo Bảng 2-4 (II) hộp giảm tốc côn trụ 2 cấp u=(10 25)
Truyền động xích u=(2 5)
Ta thấy u

sb
nằm trong khoảng tỷ số truyền nên dùng, ta có thể chọn
n
đb
= 1500 (v/ph).
4. Chọn động cơ:
Căn cứ vào công suất đẳng trị
21.18( )
dc
dt
P KW=
và theo bảng P1.3 (I)
các thông số kỹ thuật của động cơ 4A ta chọn được động cơ 4A180S4Y3
Bảng thông số kỹ thuật của động cơ điện 4A132M4Y3
Trường Đại học KTCN Thái Nguyên
13
Bộ môn: KT CK Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Chi
tiết máy
Ký hiệu
Công
suất
P(kw)
N(v/ph)
cosϕ
dn
K
T
T
dn
T

Tmac
η
%
4A180S4Y3 22 1470 0,9 1.4 2,2 90
5 . Kiểm tra điều kiện mở máy , điều kiện quá tải cho động cơ:
a . Kiểm tra điều kiện mở máy cho động cơ :
Khi khởi động, động cơ cần sinh ra một công suất mở máy đủ lớn thắng sức
ỳ của hệ thống. Kiểm tra điều kiện mở máy cho động cơ theo công thức:
P
dc
mm
≥ P
dc
bd
Trong đó: P
dc
mm
- là công suất mở máy của động cơ
P
dc
mm
=
dn
K
T
T
.P
dc
dm
= 1.4.22=30.8 (kw)

P
dc
bd
- là công suất cản ban đầu trên trục động cơ
P
dc
bd
= K
bđ
.P
dc
lv
= 1,5.16.7= 25.05 (kw)
Vậy P
dc
mm
>P
dc
bd
thoả mãn điều kiện mở máy.
b . Kiểm tra điều kiện quá tải cho động cơ :
Do tính chất tải trọng thay đổi, để đảm bảo động cơ không bị quá tải thì
công suất của nó phải thoả mãn điều kiện sau :

dc
qt
dc
PP
>
max

dc
mac
P
: Công suất làm việc lớn nhất trên trục động cơ
P
dc
mac
=
dn
T
T
max
.P
dc
dm
=2,2.22=48.4 (kw)
dc
qt
P
: Công suất quá tải trên trục động cơ
P
dc
qt
=P
dc
lv
=16.7 (kw)
Vậy điều kiện
dc

qt
dc
PP
>
max
được thoả mãn
Trường Đại học KTCN Thái Nguyên
14
Bộ môn: KT CK Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Chi
tiết máy
II . Phân phối tỷ số truyền
Tỷ số truyền chung của toàn hệ thống xác định theo công thức:
u
Σ
=
1470
29,2
50.3
dc
ct
n
n
= =
(1.10) (III)
Trong đó: n
đc
-là số vòng quay của động cơ n
đc
=1470(v/ phót)
n

ct
-là số vòng quay của trục công tác n
ct
= 50.3 (v/ phót)
với hệ dẫn động gồm các bộ truyền mắc nối tiếp có :


321
UUUU
=
∑
1) Tỉ số truyền của các bộ truyền ngoài hộp.
Với u
1
,u
2
,u
3
là tỷ số truyền các bộ truyền trong hệ thống
HGT côn trụ hai cấp với bộ truyền ngoài ta có tỷ số truyền của bộ truyền

hng
UUU .
=
∑
Với
ng
U
là bộ truyền ngoài( bộ truyền xich)
Với

h
U
là bộ trong hộp giảm tốc

ng
U
=
∑
÷ U)15,01,0(

=
(0,1 0,15).29,2
÷
=2,92
÷
4,38 (1.13) (III)
Ta chọn
ng
U
=3

h
U
=
ng
U
U
∑
=
3

2,29
=9.7
2)Tỉ số truyền các bộ truyền trong hộp
HGT bánh răng côn - trụ 2 cấp, để nhận được chiều cao của HGT nhỏ nhất
có thể tính tỉ số truyền bộ truyền bánh răng cấp chậm u
2
công thức 1.17 (III)

( )
3
2
2
2
5,01
073,1
bebe
hba
KK
u
u
−
≈
ψ

Trong đó: Kbe- hệ số chiều rộng vành răng bánh răng côn Kbe = 0,25
÷
0,3

ψ
ba2

- hệ số chiều rộng bánh răng trụ; ψ
ba2
=0,3÷0,4.
Khi K
be
= 0,3 và
ψ
ba2
= 0,4 (các giá trị tối ưu) ta có
Trường Đại học KTCN Thái Nguyên
15
Bộ môn: KT CK Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Chi
tiết máy
8,27,932,132,1
3
3
2
==≈
h
uu


4,3
8,2
7,9
2
1
===
u
u

u
h

III . XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ TRÊ N C¸C TRỤC :
1 . Tốc độ quay của các trục :
• Tốc độ quay của trục I : n
I
= nđc =1470(v/ph)
• Tốc độ quay của trục II : n
II
=
4,3
1470
1
=
u
n
I
= 432,3 (v/ph)
• Tốc độ quay của trục III : n
III
=
8,2
3,432
2
=
u
n
II
= 154,3 (v/ph)

• Tốc độ quay của trục IV: n
IV
=
3
3,154
3
=
u
n
III
= 51,4 (v/ph)
2 . Tính công suất danh nghĩa trên các trục :
• Công suất danh nghĩa trên trục động cơ:
P
dc
= P
dc
lv
=
16,7
ct
lv
P
η
=
∑
(kw)
• Công suất trên trục 1 :
P
I

= P
dc
lv
.
k
η
.
o
η
= 16,7.1.0,99 = 16,53 (kw)
• Công suất trên trục II :
P
II
= P
I
.
c
br
η
.
o
η

= 16,53.0,95.0,99 = 15,54 (kw)
• Công suất trên trục III :
P
III
= P
II
.

tr
br
η
.
o
η
=15,54.0,96.0,99 = 14,76(kw)
• Công suất trên trục IV(công tác):
P
IV
= P
III
.

x
η
.
o
η
=14,76.0,95.0,99 =13,88 (kw)
Trường Đại học KTCN Thái Nguyên
16
Bộ môn: KT CK Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Chi
tiết máy
3 . Tính mômen xoắn trên các trục :
Ta áp dụng công thức:
T
i
= 9,55.10

6
i
i
n
P
• Trục động cơ : T
dc
= 9,55.10
6
.
1470
7,16
= 108493,1 (Nmm)
• Trục I : T
I
= 9,55.10
6
.
1470
53,16
=107388,7 (Nmm)
• Trục II : T
II
= 9,55.10
6
.
3,432
54,15
= 343296,3 (Nmm)
• Trục III : T

III
= 9,55.10
6
.
3,154
76,14
= 913532.08 (Nmm)
• Trục IV (Trục công tác): T
IV
= 9,55.10
6
.
4,51
88,13
= 2578817,5 (Nmm)
Lập bảng thông số khi làm việc
Thông Sè
Trục
Tỷ số truyền
u
Công suất
P(kw)
Số vòng quay
n(v/ph)
Mômen xoắn
T(Nmm)
Động cơ
16,7 1470 108493,1
Trục I
1

TrụcII
3,4
Trục III
2,8
Trục IV
3
13,88 51,4 2578817,5
Trường Đại học KTCN Thái Nguyên
17
Bộ môn: KT CK Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Chi
tiết máy
CHƯƠNG II
THIẾT KẾ CÁC BỘ TRUYỀN CƠ KHÍ
I,THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN TRONG HỘP
CHỌN VẬT LIỆU :
Theo bảng 6_1
Chọn vật liệu thích hợp là một bước quan trọng trong việc tính toán thiết kế chi
tiết máy nói chung và truyền động bánh răng nói riêng. chọn loại vật liệu nào
phụ thuộc vào yêu cầu cụ thể: tải trọng lớn hay nhỏ, khả năng công nghệ và thiết
bị chế tạo, vật tư cung cấp , yêu cầu kích thước nhỏ gọn hay không
Đây là HGT công suất trung bình nên ta chọn vật liệu là thép nhóm I có độ rắn
HB<350 để chế tạo bánh răng, đây cũng là nhóm vật liệu thường được sử dụng
trong thực tế. Để tăng khả năng chạy mòn của răng ta nhiệt luyện bánh lớn đạt
độ rắn thấp hơn bánh nhỏ từ 10 – 15 đơn vị. Cụ thể là thép 45 tôi cải thiện.
Tra Bảng 6.1 <TTTKHDĐCK_1>, ta chọn :
Loại bánh
răng
Vật liệu Nhiệt luyện Độ rắn HB
Giới hạn
bền

b
σ

Mpa
Giới hạn
chảy
ch
σ

MPa
Chủ động thép 45 Tôi cải thiện 241- 285
850 580
Bị động thép 45 Thường hoá 192- 240
750 450
ứng suất cho phép:
Được xác định theo công thức 6_1 , 6_2 (II)
1 ứng suất tiếp xúc cho phép :
Xác định theo công thức [6.1] (II)
Trường Đại học KTCN Thái Nguyên
18
Bộ môn: KT CK Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Chi
tiết máy
[σ
H
] =
H
H
S
lim
0

σ
.Z
R
.Z
V
.K
XH
.K
HL
Trong đó:
-
lim
0
H
σ
: giới hạn mỏi tiếp xúc của mặt răng ứng với sè chu kỳ cơ sở trị số tra ở
bảng 6_2 (II)
- S
H
=: hệ số an toàn tra bảng 6_2 (II) được S
H
= 1,1
- Z
R
: hệ số kể đến ảnh hưởng của độ nhám mặt răng ,
- Z
V
: hệ số kể đến ảnh hưởng của vận tốc vòng khi V< 5m/s thì lấy Z
v
= 1

- K
XH
: hệ số kể đến ảnh hưởng của kích thước bánh răng
- K
HL
: hệ số tuổi thọ
Trong tính sơ bộ lấy Z
R
.Z
V
.K
XH
= 1
Công thức trên thành công thức 6_1a (II)
[σ
H
] =
H
H
S
lim
0
σ
. K
HL
*Xác định
lim
0
H
σ

:
Với thép 45 tôi cải thiện độ cứng đạt 180
÷
350 HB thì ta có:

lim
0
H
σ
= 2HB + 70 ( Mpa)
+Với cặp bánh răng côn
Chọn độ rắn của bánh nhỏHB1=245(HB)
⇒
1
0
lim
H
σ
=2.245+70 =560 (Mpa)
Chọn độ rắn của bánh lớnHB2 =230(HB)
⇒
2
0
lim
H
σ
=2.230+70 =530 (Mpa)
+ Với cặp bánh răng trụ răng nghiêng
Chọn độ rắn của bánh nhỏ HB3 =240(HB)
⇒

3
0
lim
H
σ
=2.240+70=550(Mpa)
Chọn độ rắn của bánh lớnHB4 =220 (HB)
⇒
4
0
lim
H
σ
=2.230+70=510 (Mpa)
*Xác định hệ số tuổi thọ theo công thức:
K
HL
=
H
m
HE
H
N
N
0
m
H
- bậc của đường cong mỏi tiếp xúc: m
H
= 6 . Vì HB

≤
350
N
H0
- sè chu kỳ cơ sở: N
H0
= 30.HB
2,4
Trường Đại học KTCN Thái Nguyên
19
Bộ môn: KT CK Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Chi
tiết máy
N
H01
= 30.245
2,4
= 16,25.10
6
N
H02
= 30.230
2,4
= 13,97. 10
6
N
H03
= 30.240
2,4
= 15,47. 10
6

N
H04
= 30.220
2,4
= 12,55. 10
6
N
HE,
N
FE
- sè chu kỳ thay đổi ứng suất tương đương
Khi bộ truyền chịu tải trọng tĩnh ta có ; N
HE
= N
FE
=

N=60 .c .n .t
ε
n - Số vòng quay trong một phút
c
: số lần ăn khớp trong một vòng quay . c = 1
t
ε
- Tổng số giờ làm việc của bánh răng đang xét
2 4
7.365.24 . 42258( )
3 5
t h
Σ

= =
Vậy : N
HE1
=
6
10.1,372742258.1470.1.60
=
⇒ N
HE1
> N
H01
⇒ K
HL1
= 1
N
HE2
=
6
10.08,109642258.3,432.1.60
=
⇒ N
HE2
> N
H02
⇒ K
HL2
= 1
N
HE3
=

6
10.2,39142258.3,1154.60
=
⇒ N
HE3
> N
H03
⇒ K
HL3
= 1
N
HE4
=
6
10.32,13042258.4,51.60
=
⇒ N
HE4
> N
H04
⇒ K
HL4
= 1
Thay các kết quả trên vào công thức 6_1a ta được :
[ ]
091,509
1,1
1.560
1
==

sb
H
σ
(Mpa)
[ ]
818,481
1,1
1.530
2
==
sb
H
σ
(Mpa)
[ ]
6,436
1,1
1.510
3
==
sb
H
σ
(Mpa)
[ ]
46,445
1,1
1.490
4
==

sb
H
σ
(Mpa)
Với bộ truyền bánh răng côn răng thẳng , ứng suất tiếp xúc cho phép là giá
trị nhỏ hơn trong hai giá trị ứng suất .
Ta có :
[ ] [ ]
1 2
481,818
H H
sb sb
σ σ
= =
(Mpa)
ứng suất quá tải cho phép:
[ ]
1260450.8,28,2
2
===
ch
Max
H
σσ
(Mpa)
⇒ ứng suất cho phép sơ bộ nhỏ hơn ứng suất quá tảI cho phép .
Trường Đại học KTCN Thái Nguyên
20
Bộ môn: KT CK Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Chi
tiết máy

Với bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng , ứng suất tiếp xúc cho phép là
giá trị trung bình của hai ứng suất cho phép sơ bộ .Ta có :

[ ]
[ ] [ ]
818,481
2
636,463500
2
43
=
+
=
+
=
sb
H
sb
H
sb
H
σσ
σ
(Mpa)440.9
Ta có
[ ] [ ]
Min
H
sb
H

σσ
.25,1
≤
. Với
[ ] [ ]
636,463.25,1
4
==
sb
H
Min
H
σσ
(Mpa)

⇔
1,25.463,636 = 579,545 > 481,818 . Vậy thoả mãn
2 ứng suất uốn cho phép :
Xác định theo công thức [6.2] :
FLFCXFsR
F
F
F
KKKYY
S
][
0
lim
σ
σ

=
Trong đó :
-
lim
0
F
σ
: giới hạn mỏi uốn cho phép ứng với số chu kỳ cơ sở
-
R
Y
: hệ số xét đến ảnh hưởng của độ nhám mặt lượn chân răng
-
s
Y
: hệ số xét đến độ nhạy của vật liệu đối với tập trung ứng suất
-
XF
K
: hệ số kể đến ảnh hưởng kích thước bánh răng đến độ bền uốn
- K
FC
: hệ số xét đến ảnh hưởng của việc đặt tải. TảI trọng thay đổi một
chiều nên ta chọn K
FC
=1
- S
F
: hệ số an toàn khi tính về uốn , trị số tra bảng 6_2.(II) ta có S
F

=1,75
- K
FL
: hệ số tuổi thọ
Trong tính sơ bộ lấy Y
R
.Y
S
.K
XF
= 1
Công thức trên thành công thức 6_2a :
FLFC
F
F
F
KK
S
][
0
lim
σ
σ
=
*Xác định
lim
0
F
σ
:

Với thép 45 tôi cải thiện độ cứng đạt 180
÷
350 HB thì ta có:

lim
0
F
σ
= 1,8HB ( Mpa)
+Với cặp bánh răng côn
Chọn độ rắn của bánh nhỏ HB1 =245 (HB)
⇒
1
0
lim
F
σ
=1,8.245 =441 (Mpa)
Chọn độ rắn của bánh lớn HB2 =230 (HB)
⇒
2
0
lim
F
σ
=1,8.230 = 414 (Mpa)
+ Với cặp bánh răng trụ răng nghiêng
Trường Đại học KTCN Thái Nguyên
21
Bộ môn: KT CK Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Chi

tiết máy
Chọn độ rắn của bánh nhỏ HB3 =240 (HB)
⇒
3
0
lim
F
σ
=1,8.240 = 432 (Mpa)
Chọn độ rắn của bánh lớn HB4 = 220 (HB)
⇒
4
0
lim
F
σ
=1,8.220 = 395 (Mpa)
*Xác định hệ số tuổi thọ theo công thức:
K
FL
=
F
m
FE
F
N
N
0
m
F

- bậc của đường cong mỏi tiếp xúc: m
F
= 6 . Vì HB
≤
350
N
FO
- sè chu kỳ thay đổi ứng suất cơ sở khi tính về uốn: N
FO
= 4. 10
6
với tất cả
các loại thép
N
FE
- sè chu kỳ thay đổi ứng suất tương đương
.Vì bộ truyền chịu tải trọng tĩnh nên ta có : N
FE
= 60.c.n.t
ε
Trong đó:
c.n.t
ε

lần lượt là số lần ăn khớp trong một vòng quay ,số vòng quay trong
một phút và tổng số
Tổng sè giờ làm việc của bánh răng đang xét
t
Σ
1

= t
Σ
2
= 42258.24(h)
Vậy:
N
FE1
=
6
10.1,312742258.1470.1.60
=
⇒ N
FE1
> N
F01
⇒ K
FL1
= 1
N
FE2 1
=
6
60.1.139,82.42258,24 354,51.10
=
⇒ N
FE2
> N
F02
⇒ K
FL2

= 1
N
FE3
= N
FE1
=
6
10.2,39142258.3,1154.60
=
⇒ N
FE3
> N
F03
⇒ K
FL3
= 1
N
FE4
=
6
10.32,13042258.4,51.60
=
⇒ N
FE4
> N
F04
⇒ K
FL4
= 1
Thay các kết quả trên vào công thức 6_2a ta được :

[ ]
252
75,1
1.1.441
1
==
sb
F
σ
(Mpa)
[ ]
86,246
75,1
1.1.414
2
==
sb
F
σ
(Mpa)
[ ]
857,246
75,1
1.1.432
3
==
sb
F
σ
(Mpa)

[ ]
285,226
75,1
1.1.396
4
==
sb
F
σ
(Mpa)
Trường Đại học KTCN Thái Nguyên
22
Bộ môn: KT CK Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Chi
tiết máy
Ứng suất uốn cho phép khi quá tải, theo công thức [6.14]
[σ
F
]
max
= 0,8.σ
ch
[σ
F
1
]
max
= 0,8.σ
ch1
= 0,8.580 = 464 (Mpa)
[σ

F
2
]
max
= 0,8.σ
ch2
= 0,8.450 = 360 (Mpa)
[σ
F3
]
max
= 0,8.σ
ch3
= 0,8.580 = 464 (Mpa)
[σ
F4
]
max
= 0,8.σ
ch4
= 0,8.450 = 360 (Mpa)
I.TÍNH TOÁN CẤP NHANH :
(BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG CÔN R¡NG THẲNG)
1. Xác định chiều dài côn ngoài hoặc đường kính chia ngoài
Chiều dài côn ngoài hoặc đường kính chia ngoài của bánh răng chủ động
được xác định theo độ bền tiÕp xóc .Theo công thức 6_52a,b (II)
Xác định chiều dài côn ngoài
Ttheo công thức (6.52a) R
e
= K

R
( )
[ ]
[ ]
3
2
1
2
1/ 1
HbebeH
UKKKTU
σ
β
−+
Trong đó :
+ K
R
= 0,5K
đ
(truyền động bánh răng côn răng thẳng có K
đ
= 100
Mpa
1/3
)=0,5.100=50 ( Mpa
1/3
) Hệ số phụ thuộc vật liệu bánh răng và loại răng
+ K
be
: Hệ số chiều rộng vành răng ; K

be
= b/R
e
= 0,25
÷
0,3 Ta có
u = 3,4
⇒
K
be
= 0,25
+ K
H
β
_Hệ số kể đến sự phân bố không đÒu tải trọng trên chiều rộng vành răng
bánh răng côn.
Tra bảng 6_21 với
48,0
25,02
4,3.25,0
2
.
=
−
=
−
be
be
K
UK

,
Trục được lắp trên ổ đũa , sơ đồ I, HB < 350 . Ta được K
H
β
= 1,13
+ T
1
: mô men xoắn trên trục bánh chủ động
T
1
= 108493,1 (Nmm)
+
[ ]
818,481
=
H
σ
(Mpa)
R
e
=50.
( )
[ ]
3
22
818,481.4,3.25,025,01/13,1.1,108493.14,3
−+
= 146,7(mm)
Trường Đại học KTCN Thái Nguyên
23

Bộ môn: KT CK Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Chi
tiết máy
2. Xác định các thông số ăn khớp:
a. Số răng bánh nhỏ :
Ta có d
e1
= 2R
e
/
2
1 U
+
= 2. 146,7/
2
1 3,34
+
= 82,7(mm)
Tra bảng 6_22 ta được Z
1P
= 17.
Vì HB < 350 nên Z
1
= 1,6 Z
1P
= 1,6. 17 =27,2
Ta lấy Z
1
= 30 (răng)
b. Tính đường kính trung bình d
m1

và mô dun trung bình m
tm
.
Theo công thức 6_54 và 6_55 (II) ta có :
+ d
m1
= (1- 0,5K
be
) d
e1
= (1- 0,5.0,25). 82.7 = 72,3(mm)
+ m
tm
= d
m1
/ Z
1
= 72,3 / 30=2,4(mm)
c. Xác định mô đun :
với bánh răng côn răng thẳng :
m
te
=m
tm
/ (1 – 0,5K
be
) = 2,4/ (1- 0,5.0,25) = 2,7 (mm)
Tra bảng 6_8 lấy m
te
= 3 (mm) Do đó ta tính lại m

tm

m
tm
= m
te
(1- 0,5K
be
) =3.(1- 0,5.0,25) = 2,625 (mm)
Z
1
=d
m1
/ m
tm
= 72,3 / 2,7 =26,7( răng )
Lấy Z
1
=30 răng )
d. Xác định số răng bánh 2 và góc côn chia :
Z
2
= u. Z
1
= 3,4.30 = 102
Lấy Z
2
= 102 (răng )
Tỷ số truyền thực tế theo Z
1

, Z
2
.
U = Z
2
/Z
1
= 102/ 30 =3,4
Góc côn chia : δ
1
= arctg ( Z
1
/ Z
2
)
= arctg ( 30 /102) = 16,38
0
δ
2
= 90
0
- δ
1
= 90
0
- 16,38
0
= 73,62
0
Theo bảng 6-20 (II)

Với Z
1
= 30 chọn hệ số dịch chỉnh đều x
1
= 0,33 và x
2
=- 0,33(mm)
Đường kính trung bình của bánh nhỏ :
Trường Đại học KTCN Thái Nguyên
24
Bộ môn: KT CK Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Chi
tiết máy
d
m1
= Z
1
. m
tm
=30.2,625=78,75 (mm)
Đường kính trung bình của bánh lớn :
d
m2
= Z
2
. m
tm
=102.2,625 =267,75(mm)
chiều dài côn ngoài :
R
e

= 0,5.m
te
.
)(
2
2
2
1
ZZ +
= 0,5.3.
)10230
22
+
= 159,4 (mm)
Chiều rộng vành răng: b = k
be
R
e
= 0,25 . 159,4 =39,85(mm)
3. Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc:
Ưng suất tiếp xúc xuất hiện trên bề mặt bánh răng côn phải thoả mãn điều kiện
sau:
H
σ
= Z
M
.Z
H
.Z
ε

.








+
) 85,0(
)1( 2
2
1
2
1
udb
uKT
m
H
≤
[ ]
H
σ
Trong đó :
- Z
M
: Hệ số kể đến cơ tính vật liệu của các bánh răng ăn khớp
Tra bảng 6.5 (II) : Trị số của các hệ số và
M

Z
được
M
Z
=274 (MP
3
1
a
)
- Z
H
: Hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc , trị số tra trong bảng 6-12 với
x
1
+x
2
=0 , β = 0 nên Z
H
=1,76
- Z
ε
: Hệ số kể đến sự trùng khớp của răng với bánh răng côn răng thẳng ta có :
Z
ε
=
3/)4(
α
ε
−

α
ε
là hệ số trùng khớp ngang tính theo công thức :

α
ε
= ((1,88 - 3,2.(1 / 30 + 1/ 102 )).cosβ
m
Với β
m
=0
⇒
α
ε
= ((1,88 - 3,2(1/ 30 +1/ 102 )).1 =1,74

⇒
Z
ε
=
3/)74,14(
−
= 0,86
- K
H
_ Hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc
+ K
H
= K

H
β
.K
H
α
.K
HV
+ K
H
β

: Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành
răng tra bảng 6-21 K
H
β
= 1,03
Trường Đại học KTCN Thái Nguyên
25