đồ án kỹ thuật cơ khí THIếT Kế máy cắt-nhám bạc quy trình công nghệ gia công chi tiết sát si quả lô nhám và gối chỉnh quả lô nhám của máy

Đồ án tốt nghiệp  Công nghệ chế tạo máy
đề TàI
THIếT Kế máy cắt-nhám bạc
quy trình công nghệ gia công chi tiết sát si quả lô nhám
và gối chỉnh quả lô nhám của máy
Mục lục
Lời nói đầu 1
Chương 1: Thiết kế máy cắt – nhám bạc
1.1 Thiết kế động học 2
1.1.1 Nhiệm vụ của máy 2
1.1.2 Sơ đồ bố trí không gian của máy 2
1.1.3 Lưới đồ thị vòng quay
4
1.1.4 Xác định công suất, mômen xoắn,
số vòng quay trên các trục 6
1.2 Thiết kế động lực học 8
1.2.1 Tính bộ truyền đai 8
1.2.2Tính bộ truyền bánh răng 9
1.2.3 Tính toán thiết kế trục 26
1.3 Nguyên lý hoạt động của máy 35
Chương 2: Thiết kế quy trình công nghệ chế tạo chi
tiết sát si quả lô nhám bạc
2.1 Phân tích chức năng, điều kiện làm việc của chi tiết 37
2.2 Phân tích tính công nghệ trong kết cấu chi tiết 38
2.3 Xác định dạng sản xuất 38
2.4 Xác định phương pháp chế tạo phôi 39
1
Đồ án tốt nghiệp  Công nghệ chế tạo máy
2.5 Thứ tự các nguyên công 41
2.5.1 Xác định đường lối công nghệ 41
2.5.2 Lập thứ tự các nguyên công chi tiết Sát si quả

lô nhám 41
2.5.3 Chọn máy và dao, sơ đồ định vị và kẹp
chặt từng nguyên công 43
2.6 Tính toán và tra lượng dư khi gia công
53
2.7 Tính và tra chế độ cắt cho các nguyên công 58
2.7.1 Nguyên công II: Phay mặt A 58
2.7.2 Nguyên công III: Phay mặt B 59
2.7.3 Nguyên công IV: Phay mặt C 61
2.7.4 Nguyên công V: phay mặt trụ 63
2.7.5 Nguyên công VI : Phay mặt lắp ghép phía dưói 64
2.7.6 Nguyên công VII : Phay 4 lắp ghép 65
2.7.7 Nguyên công VIII: Phay mặt đầu trong của
trụ
φ
60 phía bên phải 67
2.7.8 Nguyên công IX: Phay mặt đầu trong của
trụ
φ
60 phía bên trái 68
2.7.9 Nguyên công X : Khoan 3
φ
15 69
2.7.10 Nguyên công XI : Khoét doa
φ
42 70
2.7.11 Nguyên công XII : Phay mặy rãnh 73
2.7.12 Nguyên công XIII : Phay mặt phía trong
vuông góc với rãnh 75
2.7.13 Nguyên công XIV : Khoan bốn lỗ

φ
5 76
2.7.14 Nguyên công XV : khoan bốn lỗ
φ
7 77
2
Đồ án tốt nghiệp  Công nghệ chế tạo máy
2.8 Tính thời gian gia công cơ bản
cho tất cả các nguyên công 78
2.9 Tính và thiết kế đồ gá nguyên công VIII 87
2.9.1 Xác định kích thước máy 87
2.9.2 Phương pháp định vị 87
2.9.3 Xác định phương chiều, điểm đặt
lực của lực cắt và lực kẹp chặt 90
2.9.4 Tính sai số chế tạo cho phép của đồ gá 92
Chương 3: Thiết kế quy trình công nghệ chế tạo chi
tiết gối quả lô lô nhám 93
3.1 Phân tích chức năng, điều kiện làm việc của chi tiết 93
3.2 Phân tích tính công nghệ trong kết cấu chi tiết 94
3.3 xác định dạng sản xuất 94
3.4 Xác định phương pháp chế tạo phôi 95
3.5 thứ tự các nguyên công 97
3.5.1 Xác định đường lối công nghệ 97
3.5.2 Lập thứ tự các nguyên công chi tiết
gối ngoài máy cắt bạc 97
3.5.3 Chọn máy, chọn dao và sơ đồ định vị
và kẹp chặt từng nguyên công 98
3.6 tính toán và tra lượng dư khi gia công 107
3.7 tính và tra chế độ cắt cho các nguyên công 109
3.8 Tính thời gian gia công cơ bản cho tất

cả các nguyên công 121
3.9 Tính và thiết kế đồ gá nguyên công XVIII 127
3.9.1 Xác định kích thước máy 127
3.9.2 Phương pháp định vị 127
3
Đồ án tốt nghiệp  Công nghệ chế tạo máy
3.9.3 Xác định phương chiều, điểm đặt lực
của lực cắt và lực kẹp chặt 127
3.9.4 Tính sai số chế tạo cho phép của đồ gá
ε
CT
130
Lời kết 134
Tài liệu tham khảo 135
4
Đồ án tốt nghiệp  Công nghệ chế tạo máy
Lời nói đầu
Công nghệ chế tạo máy là một ngành then chốt, nó đóng vai trò
quyết định trong sự nghiệp công nghiệp hoá hiện đại hoá đất nước.
Nhiệm vụ của công nghệ chế tạo máy là chế tạo ra các sản phẩm cơ khí
cho mọi lĩnh vực của nghành kinh tế quốc dân, việc phát triển ngành
công nghệ chế tạo máy đang là mối quan tâm đặc biệt của Đảng và nhà
nước ta.
Phát triển ngành công nghệ chế tạo máy phải được tiến hành đồng
thời với việc phát triển nguồn nhân lực và đầu tư các trang bị hiện đại.
Việc phát triển nguồn nhân lực là nhiệm vụ trọng tâm của các trường
đại học.
Hiện nay trong các ngành kinh tế nói chung và ngành cơ khí nói
riêng đòi hỏi kĩ sư cơ khí và cán bộ kĩ thuật cơ khí được đào tạo ra phải
có kiến thức cơ bản tương đối rộng, đồng thời phải biết vận dụng những

kiến thức đó để giải quyết những vấn đề cụ thể thường gặp trong sản
xuất.
Môn học công nghệ chế tạo máy có vị trí quan trọng trong chương
trình đào tạo kĩ sư và cán bộ kĩ thuật về thiết kế, chế tạo các loại máy
và các thiết bị cơ khí phục vụ các ngành kinh tế như công nghiệp, nông
nghiệp, giao thông vận tải, điện lực vv
Sau một thời gian tìm hiểu và với sự chỉ bảo nhiệt tình của thầy
giáo
Nguyễn Hiệp Cường đến nay Em đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp công
nghệ chế tạo máy. Trong quá trình thiết kế và tính toán tất nhiên sẽ có
những sai sót do thiếu thực tế và kinh nghiệm thiết kế, em rất mong
được sự chỉ bảo của các thầy cô giáo trong bộ môn công nghệ chế tạo
5
Đồ án tốt nghiệp  Công nghệ chế tạo máy
máy và sự đóng góp ý kiến của các bạn để lần thiết kế sau và trong thực
tế sau này được hoàn thiện hơn .
Em xin chân thành cảm ơn.
6
Đồ án tốt nghiệp  Công nghệ chế tạo máy
Chương 1
thiết kế máy cắt – nhám bạc
1.1 Thiết kế động học
1.1.1 Nhiệm vụ của máy:
Máy cắt - nhám bạc có nhiệm vụ tạo nhám, in lôgô lên giấy bạc
trong bao thuốc lá và cắt đúng kích thước theo yêu cầu của sản phẩm.
Sản phẩm giấy bạc sau khi hoàn thành phải đảm bảo các yêu cầu:
- Nhám trên giấy bạc phải sắc nét, không có vết xước
- Giấy bạc có vết cắt hằn trên giấy không đứt cách vết cắt đứt
50 mm
- Lôgô được in chính giữa theo chiều rộng của giấy và cách vết cắt

đứt 25 mm
1.1.2 Sơ đồ bố trí không gian của máy
Xuất phát từ yêu cầu của sản phẩm là được tạo nhám và giấy bạc
được chia ra hai phần trong đó có một phần in lôgô của hãng sản xuất.
Cho nên ta có thể tạo nhám cho giấy bạc trên một máy sau đó rồi mới in
lôgô và cắt trên máy khác. Làm như thế sẽ rất phức tạp và việc căn
chỉnh giấy bạc thực hiện hai lần, trong quá trình đem đi cắt có thể làm
hỏng nhám. Làm theo phương án này không năng suất, tốn nhân công,
tốn thời gian căn chỉnh máy. Trong khi đó máy tạo nhám và cắt cho
giấy bạc chỉ làm việc với điều kiện tải trọng nhỏ độ rung động nhỏ.
Không gian làm việc của máy không đòi hỏi lớn, do đó ta có thể kết
hợp việc tạo nhám, in lôgô và cắt giấy bạc trong một máy.
7
Đồ án tốt nghiệp  Công nghệ chế tạo máy
Máy sẽ gồm hai cụm: cụm tạo nhám đồng thời trên quả lô tạo nhám
có in lôgô của sản phẩm, và cụm cắt giấy trong đó có quả lô dao cắt
gồm hai lưỡi dao có nhiệm vụ cắt đứt từng sản phẩm và chia giấy bạc ra
làm hai phần trong đó có phần in lôgô của hãng sản xuất. Hai cụm này
sẽ được nối với nhau bẵng xích động cứng đảm bảo cho việc căn chỉnh
lôgô theo đúng vị trí cần thiết.
Do máy chỉ có nhiệm vụ tạo nhám và cắt giấy bạc, trong đó việc tạo
nhám cho giấy bạc đòi hỏi có độ nhám đều và cắt đúng vị trí do đó khi
muốn thay đổi tốc độ của máy phải thay đổi từ từ tránh rung động ảnh
hưởng đến việc tạo nhám, vì vậy việc thay đổi tốc độ của máy ta dùng
biến tần điện để thay đổi trực tiếp tốc độ ở động cơ còn bộ truyền trong
máy chỉ cần một cấp tốc độ và được truyền động từ động cơ thông qua
hộp giảm tốc một cấp và truyền ra trục chính, trục quả lô nhám, trục
quả lô cắt với cùng một tốc độ quay thông qua bộ truyền bao gồm bộ
các bộ truyền đai răng và các bộ truyền bánh răng, các bộ truyền này
chỉ có tác dụng là dẫn chuyển động đến các trục chứ không làm nhiệm

vụ thay đổi tỉ số truyền.
Ta có sơ đồ bố trí không gian sơ bộ như sau:
8
ỏn tt nghip Cụng ngh ch to mỏy

Bánh răng
trục chính
Bánh răng
trung gian
Bộ truyền
đai
Hộp giảm
tốc
Bộ truyền
đai
Bánh răng
quả lô dao cắt
Bánh răng
quả lô nhám
Bánh răng
trung gian
Động
cơ
1.1.3 Li th vũng quay
T th vũng quay s cho ta cỏc t s truyn ca cỏc b truyn v
t ú ta cú th i tớnh toỏn c s rng ca cỏc bỏnh rng trong mỏy
ct nhỏm bc. Th nhng cú th v c th vũng quay trc
tiờn ta phi xỏc nh c s vũng quay ca trc ng c lp trờn mỏy.
i vi mỏy tng t trong dõy truyn sn xut thuc lỏ s dng ng
c cho phn ct - nhỏm bc cú cụng sut l N = 0,25 ( Kw ) v s vũng

quay l: n =1400 ( vg/ph ) do ú ta cng chn ng c cú cụng sut v
s vũng quay nh vy i tớnh toỏn nhng bc tip theo.
truyn ng t trc ng c lờn trc u tiờn ca trc chớnh
ca mỏy thỡ thụng qua hp gim tc trc vớt bỏnh vớt ta s dng b
truyn ai. Nu nh s dng b truyn ai dt hoc ai thang thỡ ta s
gp phi khú khn trong vic cng ai, ni ai v cú s trt gia ai
9
Đồ án tốt nghiệp  Công nghệ chế tạo máy
và bánh đai nên ở đây ta dùng bộ truyền đai răng. Điều ta mong muốn ở
đây là bộ truyền có tỷ số truyền không đổi.
Do yêu cầu của trục làm việc có tốc độ n = 147 vòng/phút
Để đơn giản trong việc tính toán các nhóm truyền sau này và việc
thiết kế kết cấu nhỏ gọn cho các bộ truyền ta sẽ chọn n
o
= 147 (vg/ph)
và tỷ số truyền chính xác của hộp giảm tốc sẽ là:
i
HGT
=
5,9
147
1400
0
==
n
n
dc

Vì tỷ số truyền i = 9,5 nên ta chọn hộp giảm tốc trục vít – bánh vít
ta có i

HGT
=
5,9
4
38
==
tv
bv
Z
Z
Từ những tính toán và lý luận trên đây ta vẽ được đồ thị vòng quay
như hình sau
n
®c
=1400v/ph
i
HGT
i
1
i
2
i
3
i
5
i
4
i
1
i

HGT
n
®c
=1400v/ph
n
=147v/ph
n
=147v/ph
Trôc I
Trôc II
Trôc III
Trôc IV Trôc VI
Trôc V
Trôc II
Trôc I
Côm c¾t b¹c
Côm nh¸m b¹c
Sơ đồ vòng quay kết hợp của cả cụm nhám bạc và cắt bạc:
10
Đồ án tốt nghiệp  Công nghệ chế tạo máy
Côm c¾t-nh¸m b¹c
Trôc IV
Trôc III
Trôc II
Trôc I
n
=147v/ph
i
3
i

2
i
1
i
HGT
n
®c
=1400v/ph
Trôc V
Trôc VI
i
4
i
5
Ta có số vòng quay của trục chính:
n
0
= n
đc
.i
HGT
.i
đ
=1400.
4
38
.1 = 147 vòng/phút
Tỷ số truyền cho các nhóm: chọn
ϕ
= 1,26 theo giáo trình thiết kế

máy
Nhóm 1 i
1
=
ϕ
0

Nhóm 2 i
2
= 1/
ϕ
Nhóm 3 i
3
=
ϕ
Nhóm 4 i
4
=
ϕ
0
Nhóm 5 i
5
=
ϕ
0
*Tính số răng của các bánh răng:
Nhóm 1: bộ truyền đai răng i
1
=
ϕ

0
= 1
Nhóm 2: i
2
=
ϕ
1

=
26,1
1
=
37
22
=
'
2
2
Z
Z

Nhóm 3: i
3
=
ϕ

= 1,26 =
22
37
=

'
3
3
Z
Z
Nhóm 4: bộ truyền đai răng i
4
=
ϕ
0
= 1
Nhóm 5: i
5
=
ϕ
0
= 1 =
'
5
5
Z
Z
Ta có sơ đồ bố trí không gian của máy như sau:
11
Đồ án tốt nghiệp  Công nghệ chế tạo máy

HGT
trôc vÝt
b¸nh vÝt
§C

Puly
Puly
Puly
Puly
Z40
Z40
Z22
Z37
Z22
1.1.4 Xác định công suất, mômen xoắn, số vòng quay trên các trục
Tra Bảng 2.3 (Trang 19 - Tập 1: Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ
khí), ta được các giá trị hiệu suất ứng với mỗi chi tiết như sau:

η
ôl
= 0,99;
η
br
= 0,98;
η
br-tv
= 0,92 ;
η
đ
= 0,96.








=
=
=
=
0,92
0,96
0,98
0,99
tv-br
d
br
ol
η
η
η
η
Đầu ra HGT
2
æl
tv-br
.ηηη
1
=
= 0,92.0,99
2
= 0,9
Trục chính
12

.ηηη
d
=
= 0,9.0,96 = 0,87
Trục trung gian cụm cắt bạc:
æl
br2
ηηηη
3
=
= 0,87.0,98.0,99 = 0,84
Trục quả lô cắt bạc:
æl
br3
ηηηη
4
=
= 0,84.0,98.0,99 = 0,82
Trục trung gian cụm nhám bạc:
æl
d2
ηηηηη
br5
=
= 0,9.0,96.0,98.0,99 = 0,84
12
Đồ án tốt nghiệp  Công nghệ chế tạo máy
Trục quả lô nhám bạc:
æl
br5

ηηηη
6
=
= 0,84.0,98.0,99 = 0,81
* Ta có công suất trên các trục lần lượt được xác định như sau :
P
1
= P
max
.
η
2
= 0,25.0,9 = 0,23 (kW)
P
2
= P
1
.
η
2
= 0,23.0,87 = 0,2 (kW)
P
3
= P
2
.
η
3l
= 0,2. 0,84 = 0,17 (kW)
P

4
= P
3
.
br.
η
4
= 0,17.0,82 = 0,14 (kW)
P
5
= P
2
.
η
5
= 0,2.0,84 = 0,17 (kW)
P
6
= P
5
.
η
6
= 0,17.0,81 = 0,14 (kW)
* Số vòng quay trên các trục lần lượt như sau:
n
1
=
147
5,9

1400
≈=
HGT
dc
U
n
(vg/ph);
Tỷ số truyền trên các truc đều bằng 1 nên ta có:
n
1
= n
2
= n
3
= n
4
= n
5
= n
6
= 147 (vòng/phút)
Còn giá trị Mô men được xác định như sau:

n
P
.10.55,9T
i
6
i
=

(N. mm).
T
đc
= 9,55. 10
6
.
1705
1400
25,0
.10.55,9
6
==
dc
dc
n
P
(N.mm).
T
1
= 9,55. 10
6
.
14942
147
23,0
.10.55,9
6
1
1
==

n
P
(N.mm).
T
2
= 9,55. 10
6
.
12993
147
2,0
.10.55,9
6
2
2
==
n
P
(N. mm).
T
3
= 9,55. 10
6
.
11044
147
17,0
.10.55,9
6
3

3
==
n
P
(N. mm).
T
4
= 9,55. 10
6
.
9095
147
14,0
.10.55,9
6
4
4
==
n
P
(N. mm).
T
5
= 9,55. 10
6
.
11044
147
17,0
.10.55,9

6
5
5
==
n
P
(N. mm).
13
Đồ án tốt nghiệp  Công nghệ chế tạo máy
T
6
= 9,55. 10
6
.
9095
147
14,0
.10.55,9
6
6
6
==
n
P
(N. mm).
Bảng kết quả tính công suất, mô men xoắn, số vòng quay trên các trục:
Số tt n
i
( v/ ph) N
i

(kw)
T
i
= 9,55 . 10
6

×
N
i
/ n
i
1400 0,25 1705
1 147 0,23 14942
2 147 0,2 12993
3 147 0,17 11044
4 147 0,14 9095
5 147 0,17 11044
6 147 0,14 9095
1.2 Thiết kế động lực học
1.2.1 Tính bộ truyền đai
Xác định môđun và chiều rộng đai
Môđun được xác định theo công thức:
3
1
1
.35
n
p
m
=

Trong đó :
P
1
là công suất trên bánh đai chủ động, kw;
N
1
số vòng quay của bánh đai chủ động, vg/ph;
P
1
= p
đc
.

η
gt
= 0.25.0.99
2
.0,90 = 0.22
n = n
đc
.i
gt
=1400.4/38 = 147(vp/ph)
4
147
22.0
.35
3
==
m

Chiều rộng đai: b =
ψ
đ
.m
ψ
đ
= 6…9
Tra bảng 4.27 sách TTTK hệ dẫn động cơ khí tập 1 có b = 25 mm
*sác định các thông số của bộ truyền:
14
Đồ án tốt nghiệp  Công nghệ chế tạo máy
Số răng Z
1
của đai nhỏ được xác định băng cách tra bảng 4.29 ách
tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí tập 1
Ta có Z
1
=24 răng
Z
2
=Z
1
.i= 24 răng
Khoảng cánh trục a có : a
min

≤
a ≤ a
max
với: a

min
=0,5.m.(Z
1
+Z
2
)+2.m=104mm
a
max
=0,5.m.(Z
1
+Z
2
) = 384mm chọn a=380mm
số răng đai Z
đ

Z
đ
= 2.a/p + (Z
1
+Z
2
)/2 + (Z
1
-Z
2
)
2
.p/40a =83,84
Z

đ
= 84
1.2.2 Tính bộ truyền bánh răng
Tính toán bộ truyền bánh răng ở cụm cắt bạc: Ta tính bộ truyền
bánh răng nghiêng từ trục chính đến trục trung gian với các thông số đã
được tính toán trong phần động học như sau:
Bánh nhỏ Z
1
= 22 ; Bánh lớn Z
2
= 37
Số vòng quay trục chính n = 147vg/ph
Công suất vào: P = 0,23 kw
Ta có tỷ số truyền là: u = Z
1
/Z
2
=1,68
1.Chọn vật liệu.
Bánh nhỏ: Chọn vật liệu là thép C45 tiến hành tôi cải thiện sau khi
gia công có các thông số kỹ thuật (độ cứng,giới hạn bền và giới hạn bền
chảy) lần lượt như sau:
σ
b1
= 850 MPa ;
σ
ch 1
= 580 Mpa
Chọn độ cứng của bánh răng 1 là HB
1

= 250.
15
Đồ án tốt nghiệp  Công nghệ chế tạo máy
Bánh lớn: Chọn vật liệu là thép C45 cũng tiến hành tôi cải thiện sau
khi gia công có các thông số kỹ thuật (độ cứng, giới hạn bền và giới
hạn bền chảy) lần lượt như sau:
σ
b2
= 750 MPa ;
σ
ch2
= 450 Mpa
Chọn độ cứng của bánh răng 2 là: HB
2
= 190
2. Xác định ứng suất tiếp xúc [
σ
H
] và ứng suất uấn [
σ
f
] cho phép.
a. ứng suất tiếp xúc cho phép được xác đinh bởi công thức như sau:
[ ]
( )
xHLVRHlimHH
K.K.Z.Z.S
σ=σ
Trong đó: - S
H

là hệ số an toàn.
- Z
R
là hệ số xét đén ảnh hưởng của độ nhám bề mặt.
- Z
V
là hệ số xét đén ảnh hưởng của vận tốc vòng.
- Z
L
là hệ số xét đén ảnh hưởng của bôi trơn.
- K
xH
là hệ số xét đén ảnh hưởng của kích thước bánh răng.
Chọn sơ bộ Z
R
.Z
V
.K
L
K
xH
= 1
⇒

[ ]
HlimHH
S/
σ=σ
Do giới hạn bền mỏi tiêp xúc ứng với chu kỳ chịu tải N
HE

được xác
định như sau:
HL
o
limHlimH
K.σ=σ
Trong đó: -
°
σ
limH
là giới hạn bền mỏi tiếp xúc của bề mặt răng.
- K
HL
là hệ số xét đến ảnh hưởng của chu kỳ làm việc.
Theo Bảng 6.2 (Trang 94-Tập 1: Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí)
ta công thức xác định S
H
và
°
σ
limH
như sau:
°
σ
limH
= 2.HB + 70 ; S
H
= 1,1
Vậy ta có giới hạn bền mỏi tiếp xúc của bánh răng nhỏ và bánh răng
lớn như sau:

σ
°
H lim1
= 2.HB
1
+ 70 = 2.220 + 70 = 510 (Mpa).
σ
°
H lim2
= 2.HB
2
+ 70 = 2.190+ 70 = 450 (Mpa).
Hệ số chu kỳ làm việc của bánh răng được xác định như sau:
K
HL
=
6
HEHO
NN

16
Đồ án tốt nghiệp  Công nghệ chế tạo máy
Số chu kỳ cơ sở N
HO
được xác định bởi công thức như sau:
N
HO
= 30.HB
2,4
⇒






≈==
===
74,24,2
12HO
74,24,2
11HO
10200.30HB.30N
10.7,1250.30HB.30N
Số chu kì thay đổi ứng suất tương đương N
HE
của bánh răng nghiêng
được xác định như sau:
( )
ii
m
maxiHE
n.t.T/T.c.60N
H
∑=
Trong đó:
- c là số lần ăn khớp trong một vòng quay. Nên ta có c =1.
- T
i
là mômen xoắn ở chế độ i của bánh răng đang xét.

- n
i
là số vòng quay ở chế độ i của bánh răng đang xét.
- t
i
là tổng số giờ làm việc ở chế độ i của bánh răng đang xét.
- m
H
là bậc của đường cong mỏi khi thử về tiếp xúc ở đây m
H
= 3.
Vậy với bánh răng lớn ta có:
( )
ii
3
maxi2HE
n.t.T/T.c.60N
∑=
Tiến hành thay thế các giá trị bằng số ta có.
7
2
733
2
1010.3,4
8
3
.)8,0(
8
4
1.12000.68,1/147.1.60

=>=






+=
HOHE
NN
Ta có :
1K
NN
U.NN
HL
1HO2HE
12HE1HE
=→



>
=
Thay số vào ta sẽ xác định được ứng suất cho phép của bánh răng
như sau:
[ ]
6,463
1,1
1.510
.

1lim
1
===
H
HL
o
H
H
S
K
σ
σ
(MPa).
[ ]
409
1,1
1.450
.
2lim
2
===
H
HL
o
H
H
S
K
σ
σ

(MPa)
Nhưng ứng suất cho phép dùng để tính toán cho hệ chuyển động
răng nghiêng là giá trị nhỏ nhất trong các giá trị sau:
17
Đồ án tốt nghiệp  Công nghệ chế tạo máy
[ ] [ ] [ ]
( )
( )
[ ] [ ] [ ]
( )
( ) ( )





=+=+=
===
MPa
MPa
HHH
HHH
3,4364096,463.5,0.
2
1
6,482409.18,1,min.18,1
21
21
σσσ
σσσ

⇒
[
σ
H
]=436 (MPa)
b. ứng suất tiếp uốn cho phép được xác đinh bởi công thức như sau:
[ ]
.S/K.Y.Y.
FxFSRlimFF
σ=σ
Trong đó:
- [
σ
Flim
] là giới hạn bền mỏi uốn ứng với chu kỳ chịu tải N
EF
.
- S
F
là hệ số an toàn lấy bằng 1,7 do bề mặt được tôi cải thiện.
- Y
S
=1,08–0,16.lgm là hệ số xét đến ảnh hưởng của kích thước răng.
- Y
R

≈
1 là hệ số xét đén ảnh hưởng độ nhám mặt lượn chân rằng.
- K
xF

là hệ số xét đén ảnh hưởng của kích thước bánh răng.
Chọn sơ bộ Y
R
.Y
S
.K
xF
= 1
⇒

[ ]
FlimFF
S/
σ=σ
Do giới hạn bền mỏi tiêp xúc ứng với chu kỳ chịu tải N
HE
được xác
định như sau:
FL
o
limFlimF
K.
σ=σ
Trong đó:
-
°
σ
limF
là giới hạn bền mỏi tiếp xúc của bề mặt răng.
- K

FL
là hệ số xét đến ảnh hưởng của chu kỳ làm việc.
Theo Bảng 6.2 (Trang 94-Tập 1: Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí)
ta có công thức xác định S
F
và
°
σ
limH
như sau:
°
σ
limF
= 1,8HB và S
F
=1,75.
Vậy ta có giới hạn bền mỏi tiếp xúc của bánh răng nhỏ và bánh răng
lớn như sau:
σ
°
F lim1
= 1,8.HB
1
= 1,8.250 = 450 (Mpa)
σ
°
F lim2
= 1,8.HB
2
= 1,8.220 = 396 (Mpa)

Hệ số chu kỳ làm việc của bánh răng nghiêng được xác định như sau:
K
FL
=
6
FEFO
NN

Mà số chu kỳ cơ sở N
FO
= 6.10
6
được xác định cho mọi loại thép.
Còn số chu kì thay đổi ứng suất tương đương N
FE
được xác định:
18
Đồ án tốt nghiệp  Công nghệ chế tạo máy
( )
ii
m
maxiFE
n.t.T/T.c.60N
F
∑=
Trong đó:
- c là số lần ăn khớp trong một vòng quay. Nên ta có c =1.
- T
i
là mômen xoắn ở chế độ i của bánh răng đang xét.

- n
i
là số vòng quay ở chế độ i của bánh răng đang xét.
- t
i
là tổng số giờ làm việc ở chế độ i của bánh răng đang xét.
- m
F
là bậc của đường cong mỏi khi thử về uốn ở đây m
F
= 6.
Vậy với bánh lớn (Lắp trên trục trung gian) ta có:

( )
ii
6
maxi2FE
n.t.T/T.c.60N
∑=

Tiến hành thay số vào các giá trị trong công thức ta có:
7
2
766
10.6,010.8,3
8
3
.)8,0(
8
4

1.12000.
68,1
147
.1.60
=>=






+=
FOFE
NN
Ta có :
1K
NN
U.NN
FL
1FO2FE
12FE1FE
=→



>
=
Thay số vào ta sẽ xác định được ứng suất cho phép của bánh răng
như sau:
[ ]

14,257
75,1
1.450
S
K.
F
FL
o
1limF
1
F
==
σ
=σ
(MPa)
[ ]
29,226
75,1
1.396
S
K.
F
FL
o
2limF
2
F
==
σ
=σ

(MPa)
3. Xác định sơ bộ khoảng cách trục:
Công thức xác định khoảng cách trục a
ω

của bộ truyền bánh răng
trụ răng thẳng bằng thép ăn khớp ngoài như sau:
a
ω
1
≥
43. (u
1
+ 1)
[ ]
3
a1
2
H
HHvH1
.u.
K.K.K.T
ψσ
αβ
(mm)
Trong đó: - T
1
là mômen xoắn trên trục bánh chủ động (là trục II)
-
Ψ

a
= b
ω
/a
ω
1
= 0,4 là hệ số chiều rộng bánh răng.
- K
H
β
là hệ số tập trung tải trọng.
19
Đồ án tốt nghiệp  Công nghệ chế tạo máy
- K
Hv
là hệ số tải trọng động.
- K
H
α
là hệ số phân bố không đều tải trọng giữa các răng.
- u
1
là tỉ số truyền của cặp bánh răng ta đang xét.
ở đây ta đã có:
- T
1
= 12993 (N.mm).
- u
1
= 1.68;

ψ
a
= 0,3 và [
σ
] = 490,9 (MPa)
-
Ψ
d
= 0,5.
Ψ
a
.(u+1) = 0,5.0,3.(4+1) = 0,75
Tra Bảng 6.7 (Trang 98-Tập 1: Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ
khí) ta có K
H
β
= 1,1075 (Sơ đồ 3).
- Chọn sơ bộ K
Hv
= K
H
α

= 1.
⇒
a
ω
1
≥
43.(1.68+1)

4.61
68,1.436.3,0
1.1.1075,1.12993
3
2
=
(mm)
Vậy ta có a
ω
1
= 61,4 (mm).
4. Xác định các thông số ăn khớp của bánh răng nghiêng là:
Ta chọn môđun của bánh răng là m = 2
Ta có số răng trên các bánh răng (theo phần trên) là:
Bánh nhỏ Z
1
= 22
Bánh lớn Z
2
= 37
β
= arccos[(m.Z
t
)/(2.a
ω
)] = arccos[(2.59/(2.61,4)] = 16
0
5’
5. Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc.
Yêu cầu cần phải đảm bảo điều kiện

σ
H

≤
[
σ
H
] = 436 (MPa).
Do
σ
H
=
nh
nhH1
1
HM
U.b
)1U.(K.T.2
d
ZZ.Z
ωω
ε
+
;
Trong đó : - Z
M
: Hệ số xét đến ảnh hưởng cơ tính vật liệu;
- Z
H
: Hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc;

- Z
ε
: Hệ số kể đến sự trùng khớp của răng;
- K
H
: Hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc;
20
Đồ án tốt nghiệp  Công nghệ chế tạo máy
với K
H
= K
H
β
.K
HV
. K
H
α
.
- b
ω
: Chiều rộng vành răng.
- d
ω
1
: Đường kính vòng chia của bánh chủ động.
Ta đã tính được các thông số:
- T
1
= 12993 (N.mm) và b

ω

= 11 mm .
- d
ω
1
= 2.a
ω
/(u+1) = 2.61,4/(37/22+1) = 45,76(mm).
- Z
M
= 274 Mpa
1/3
Vì bánh răng là thép tra Bảng 6.5(Trang 96-Tập 1)
- Z
H
=
7,1
49,41sin
07,16cos.2
2sin
cos2
0
==

tw
α
β
(
α

t
ω
= actg(tg
α
ω
/cos
β
)
≈
20,745
o
- Z
ε
=
795,0584,1/1/1 ==
α
ε
.
ε
α
=[1,88–3,2(1/Z
1
+1/Z
2
)].cos
β
=[1,88–3,2(1/22+1/37)].cos16,07
0
=1,584
Do vận tốc bánh dẫn: v =

3522,0
60000
147.76,45.14,3
60000

11
==
nd
ω
π
m/s < 4 m/s
Tra Bảng 6.13 (Trang 106-Tập 1:Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí)
ta được cấp chính xác động học là 9 tra Bảng 6.14 (Trang 107-Tập
1:Tính toán ) ta xác định được : K
H
α
= 1,13.
Còn







===
=+=+=
31,0
68,1
4,61

.3522,0.73.002,0
005,1
13,1.1075,1.12993.2
76,45.11.31,0
1
2

1
1
1
u
a
vg
KKT
db
K
oHH
HH
H
Hv
ω
αβ
ωω
δν
ν
Bảng 6.15 (Trang 107-Tập 1:TTTK hệ dẫn động cơ khí)
⇒

δ
H

= 0,002
Bảng 6.16 (Trang 107-Tập 1:TTTK hệ dẫn động cơ khí)
⇒
g
o
= 73
Bảng 6.7 (Trang 98-Tập 1:TTTK hệ dẫn động cơ khí)
⇒
K
H
β
= 1,1075
⇒
K
H
= K
H
β
.K
HV
. K
H
α
=1,1075.1,005. 1,13 = 1,26
Thay số :
σ
H
=
400
68,1.11

)168,1.(26,1.12993.2
4,61
795,0.7,1.274
=
+
(Mpa)
Tính chính xác ứng suất tiếp xúc cho phép : [
σ
H
] = [
σ
H
]. Z
R
Z
V
K
xH
.
21
Đồ án tốt nghiệp  Công nghệ chế tạo máy
Với v =0,3522 m/s
⇒
Z
V
= 1 (vì v < 5m/s ), Với cấp chính xác động
học là 9, chọn mức chính xác tiếp xúc là 9. Khi đó cần gia công đạt độ
nhám là R
a
= 10

÷
40
µ
m. Do đó Z
R
= 0,9 với d
a
< 700mm
⇒
K
xH
= 1.
⇒
[
σ
H
] = 436.1.0,95.1 = 414 MPa
Nhận thấy rằng
σ
H
= 400 (MPa) < [
σ
H
] = 414 (MPa) do đó bánh
răng nghiêng ta tính toán đã đáp ứng được điều kiện bền do tiếp xúc.
6. Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn
Để bảo đảm bánh răng trong quá trình làm việc không bị gãy răng
thì ứng suất uốn tác dụng lên bánh răng
σ
F

phải nhỏ hơn giá trị ứng suất
uốn cho phép [
σ
F
] hay:
σ
F

≤
[
σ
F
].
Mà
m.d.b
Y.K.K.T.2
1
1FFvF1
1F
ωω
β
=σ
còn
σ
F2
=
σ
F1
. Y
F2

/ Y
F1
Trong đó : - T
1
: Mômen xoắn tác dụng trên trục chủ động.
- K
F
β
: Hệ số tập trung tải trọng.
- K
Fv
: Hệ số tải trọng động
- Y
F
: Hệ số dạng răng.
- b
ω
: Chiều rộng vành răng.
- d
ω
1
: Đường kính vòng chia của bánh chủ động.
Do





=⇒==
=⇒==

7,369.41)/(cos
9,379,24)/(cos
2
3
22
1
3
11
Ftd
Ftd
YZZ
YZZ
β
β
Bảng6.18(Tập1:TTTKHDĐCK
)
Còn







===
=+=+=
25,1
68,1
4,61
.472,0.73.006,0

019,1
37,1.2225,1.12993.2
4,61.11.25,1
1
2

1
1
1
u
a
vg
KKT
db
K
oFF
FF
F
Fv
ω
αβ
ωω
δν
ν
Vận tốc bánh dẫn : v =
472,0
60000
147.4,61.14,3
60000

11
==
nd
ω
π
(m/s) < 4 (m/s)
22
Đồ án tốt nghiệp  Công nghệ chế tạo máy
Tra Bảng 6.13 (Trang 106-Tập 1:Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ
khí) ta có cấp chính xác động học 9. Tra Bảng 6.14 (Trang 107-Tập 1:
TTTKHDĐCK) ta được K
F
α

=1,37
Bảng 6.15 (Trang 107-Tập 1: TTTKHDĐCK)
δ
F
= 0,006
Bảng 6.16(Trang 107-Tập 1: TTTKHDĐCK) g
o
= 73
Bảng 6.7 (Trang 98-Tập 1: TTTKHDĐCK) K
F
β
= 1,2225
⇒
K
F
= K

F
α
K
F
β
K
Fv
= 1,37.1,2225.1,019 = 1,706
-
ε
α

= 1,4
⇒
Y
ε
= 1/
ε
α
= 0,714
-
β
=16,07
0
⇒
Y
β
= 1 -
β
/140 = 0,885

Vậy ta có:
52,108
2.76,45.11
9,3.885,0.714,0.706,1.12993.2

2
1
11
1
===
mdb
YYYKT
FF
F
ωω
εβ
σ
(MPa)
⇒

σ
F2
=
σ
F1
. Y
F2
/ Y
F1
= 108,52.3,7/3,9 = 102,9 (MPa)

Do ứng suất uốn thực tế bánh răng có thể chịu được xác định như :
[
σ
F1
]= [
σ
F1
].Y
S
.Y
xF
.Y
R
và [
σ
F2
]= [
σ
F2
].Y
S
.Y
xF
. Y
R
.
Với m =2 mm
⇒
Y
S

= 1,08 – 0,0695.Ln(2)
≈
1. Còn Y
R
=1 và K
xF
=
1:
⇒
[
σ
F1
] = [
σ
F1
].1.1.1 = 257,14 MPa.
⇒
[
σ
F2
] = [
σ
F2
].1.1.1 = 226,29 MPa.
Nhận thấy rằng cả hai bánh răng đều đáp ứng được điều kiện bền
uốn vì :
( )
[ ]
( )
( )

[ ]
( )



=<=
=<=
MPaMPa
MPaMPa
FF
FF
29,2269,102
14,25752,108
12
11
σσ
σσ
Kết luận: Vậy cặp bánh răng ta đã tính toán được ở trên hoàn toàn
đảm bảo được rằng bộ truyền cấp nhanh làm an toàn.
* Thông số cơ bản của cặp bánh răng :
- Khoảng cách trục: a
ω

= 61,4 mm.
23
Đồ án tốt nghiệp  Công nghệ chế tạo máy
- Môđun pháp bánh răng: m = 2 mm.
- Chiều rộng bánh răng: b
ω
= 11 mm.

- Số răng bánh răng: Z
1
= 22 và Z
2
= 37.
- Góc nghiêng của răng:
β
= 16,07
0
.
- Góc prôfin gốc :
α
= 20
°
.
- Góc ăn khớp:
α
t
=
α
t
ω
= arctg(tg
α
/cos
β
) = 20,745
0
.
- Đường kính chia : d

1
= m.Z
1
/cos
β
= 2.22/cos16,07 = 45,76 mm
d
2
= m.Z
2
/cos
β
=2.37/cos16,07 = 76,96 mm
- Đường kính đỉnh răng : d
a1
= d
1
+ 2.m = 45,76 + 2.2 = 49,76 mm
d
a2
= d
2
+ 2.m = 76,96 + 2.2 = 80,96 mm
- Đường kính đáy răng: d
f1
= d
1
– 2,5. m=45,76 - 2,5.2 = 40,76 mm
d
f2

= d
2
- 2,5.m = 76,96 - 2,5.2 = 71,96 mm
Tính toán bộ truyền bánh răng ở cụm nhám bạc: Ta tính bộ truyền
bánh răng thẳng từ trục trung gian đén trục quả lô nhám với các thông
số đã được tính toán trong phần động học như sau:
Bánh trung gian Z
1
= 40
Bánh quả lô nhám Z
2
= 40
Số vòng quay trục chính n = 147vg/ph
Công suât vào: P = 0,17 kw
Ta có tỷ số truyền là: u = Z
2
/Z
1
= 1
1.Chọn vật liệu.
Vật liệu làm bánh răng đáp ứng các đòi hỏi sau:
- Vật liệu làm bánh răng phải thoả mãn các yêu cầu về độ bền bề
mặt để tránh hiện tượng gẫy răng, mài mòn, … và độ bền uốn trong quá
trình làm việc. Cho nên vật liệu làm bánh răng thường là thép có chế độ
24
Đồ án tốt nghiệp  Công nghệ chế tạo máy
nhiệt luyện hợp lý hoặc được làm bằng gang hay các vật liệu không kim
loại khác.
- Theo yêu cầu ở phần động học thì bộ truyền bánh răng thẳng phải
truyền được công suất tối đa chính là công suất truyền lớn nhất của trục

chính là 0,23 (kW) và có tỷ số truyền bằng 1 ứng với chế độ chế dộ làm
việc không thay đổi cho nên vật liệu làm bánh răng thuộc nhóm 0 có độ
cứng đạt HB
≤
350.
- Để đảm bảo chỉ tiêu kinh tế ta phải chọn vật liệu và phương pháp
gia công hợp lý để cho cặp bánh răng có thời gian sử dụng không được
chênh lệch nhau không quá nhiều.
Căn cứ vào các tiêu chuẩn đó và Bảng 6.1 (Trang 92-Tập 1:Tính
toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí) ta xác định sơ bộ vật liệu làm cặp
bánh răng như sau:
Bánh chủ động trên trục trung gian chọn vật liệu thép C45 và chế độ
nhiệt luyện là tiến hành tôi cải thiện sau khi gia công có các thông số
kỹ thuật (độ cứng,giới hạn bền và giới hạn bền chảy) lần lượt như sau:
HB = 241
÷
285;
σ
b1
= 850 MPa ;
σ
ch 1
= 580 Mpa
Vậy ta chọn độ cứng của bánh răng 1 là HB
1
= 250.
Bánh bị động trên trục quả lô nhám: chọn vật liệu thép C45 cũng
tiến hành tôi cải thiện sau khi gia công có các thông số về vật liệu (độ
cứng, giới hạn bền và giới hạn bền chảy) lần lượt như sau:
HB = 192

÷
240;
σ
b2
= 750 MPa ;
σ
ch2
= 450 Mpa
Vậy ta chọn độ cứng của bánh răng 2 là: HB
2
= 200.
2. Xác định ứng suất tiếp xúc [
σ
H
] và ứng suất uốn [
σ
f
] cho phép.
a. ứng suất tiếp xúc cho phép được xác đinh bởi công thức như sau:
[ ]
( )
xHLVRHlimHH
K.K.Z.Z.S
σ=σ
.
25