CHI TIẾT MÁY HIẾT KẾ HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG THÙNG TRỘN

Đồ án Chi Tiết Máy Đề số 4 – Phương án 1 GVHD: PGS.TS Nguyễn Hữu Lộc
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP. HCM
KHOA CƠ KHÍ
BỘ MÔN THIẾT KẾ MÁY
ĐỒ ÁN MÔN HỌC: CHI TIẾT MÁY
Sinh viên thực hiện:THÂN TRỌNG KHÁNH ĐẠT . MSSV:20800418
Ngành đào tạo: Chế tạo máy
Giáo viên hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Hữu Lộc.
Ngày hoàn thành: Ngày bảo vệ:
ĐỀ TÀI
Đề số 4: THIẾT KẾ HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG THÙNG TRỘN
Phương án số:01
SVTH: Thân Trọng Khánh Đạt – MSSV:20800418 Trang 1
Đồ án Chi Tiết Máy Đề số 4 – Phương án 1 GVHD: PGS.TS Nguyễn Hữu Lộc
Hệ thống dẫn động thùng trộn gồm:
1- Động cơ điện 3 pha không đồng bộ; 2- Nối trục đàn hồi; 3- Hộp giảm bánh răng trụ 2 cấp
đồng trục; 4- Bộ truyền xích ống con lăn; 5- thùng trộn.
Số liệu thiết kế:
Công suất trên trục thùng trộn, P(KW)=3kw :
Số vòng quay trên trục thùng trộn, n(v/p) =42:
Thời gian phục vụ, L(năm)=5 :
Quay một chiều, làm việc hai ca, tải va đập nhẹ.
(1 năm làm việc 250 ngày, 1 ca làm việc 8 giờ).
Chế độ tải: T
1
= T ; t
1
=60 giây; T
2
=0.82T ; t
2

=12 giây
YÊU CẦU
01 thuyết minh, 01 bản vẽ lắp A
0
; 01 bản vẽ chi tiết.
NỘI DUNG THUYẾT MINH
1. Xác định công suất động cơ và phân bố tỉ số truyền cho hệ thống truyền động.
2. Tính toán thiết kế các chi tiết máy:
a. Tính toán các bộ truyền hở (đai hoặc xích).
b. Tính các bộ truyền trong hộp giảm tốc (bánh răng, trục vít).
c. Vẽ sơ đồ lực tác dụng lên các bộ truyền và tính giá trị các lực
d. Tính toán thiết kế trục và then.
e. Chọn ổ lăn và nối trục.
f. Chọn thân máy, bu lông và các chi tiết phụ khác.
3. Chọn dung sai lắp ghép.
4. Tài liệu tham khảo.
SVTH: Thân Trọng Khánh Đạt – MSSV:20800418 Trang 2
Đồ án Chi Tiết Máy Đề số 4 – Phương án 1 GVHD: PGS.TS Nguyễn Hữu Lộc
MỤC LỤC
Trang
MỤC LỤC 3
LỜI NÓI ĐẦU 5
PHẦN 1: XÁC ĐỊNH CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN 6
1.1. Chọn động cơ 6
1.2. Phân bố tỷ số truyền 7
1.3. Bảng đặc tính 8
PHẦN 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT MÁY 9
2.1. THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN XÍCH ỐNG CON LĂN 9
2.1.1. Xác định thông số xích và bộ truyền 10
2.1.2. Tính kiểm nghiệm xích về độ bền 11

2.1.3. Đường kính đĩa xích 11
2.1.4. Xác định lực tác dụng lên trục 12
2.2. THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG 12
2.2.1. Cấp chậm:bánh răng trụ răng nghiêng 12
2.2.1.1. Chọn vật liệu 12
2.2.1.2. Xác định hệ số tuổi thọ 13
2.2.1.3. Giới hạn mỏi tiếp xúc và giới hạn mỏi uốn 14
2.2.1.4. Ứng suất cho phép 14
2.2.1.5. Chọn hệ số 15
2.2.1.6. Xác định sơ bộ khoảng cách trục 15
2.2.1.7. Modun răng, góc nghiêng răng, tỉ số truyền 15
2.2.1.8. Các thông số hình học chủ yếu bộ truyền bánh răng 16
2.2.1.9. Giá trị các lực tác dụng lên bộ truyền 16
2.2.1.10. Chọn cấp chính xác theo vận tốc vòng bánh răng 17
2.2.1.11. Chọn hệ số tải trọng động 17
2.2.1.12. Kiểm nghiệm độ bền 18
2.2.1.13. Các thông số và kích thước bộ truyền bánh răng nghiêng 19
SVTH: Thân Trọng Khánh Đạt – MSSV:20800418 Trang 3
Đồ án Chi Tiết Máy Đề số 4 – Phương án 1 GVHD: PGS.TS Nguyễn Hữu Lộc
2.2.2. Cấp nhanh: bánh răng trụ răng nghiêng 20
2.2.2.1. Chọn vật liệu 21
2.2.2.2. Xác định hệ số tuổi thọ 21
2.2.2.3. Giới hạn mỏi tiếp xúc và giới hạn mỏi uốn 21
2.2.2.4. Ứng suất cho phép 22
2.2.2.5. Chọn hệ số 22
2.2.2.6. Xác định sơ bộ khoảng cách trục 23
2.2.2.7. Modun răng, góc nghiêng răng, tỉ số truyền 23
2.2.2.8. Các thông số hình học chủ yếu bộ truyền bánh răng 24
2.2.2.9. Giá trị các lực tác dụng lên bộ truyền 34
2.2.2.10. Chọn cấp chính xác theo vận tốc vòng bánh răng 24

2.2.2.11. Chọn hệ số tải trọng động 24
2.2.2.12. Kiểm nghiệm độ bền 25
2.2.2.13. Các thông số và kích thước bộ truyền bánh răng nghiêng 26
2.3. THIẾT KẾ TRỤC – CHỌN THEN 26
2.3.1. Chọn vật liệu chế tạo các trục 26
2.3.2. Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực 27
2.3.3. Xác định lực tác dụng lên trục 27
2.3.4. Chọn then bằng và kiểm nghiệm then 36
2.3.5. Kiểm nghiệm trục 37
2.4. TÍNH TOÁN Ổ LĂN – NỐI TRỤC 38
2.4.1. Tính chọn nối trục đàn hồi 38
2.4.2. Tính chọn ổ lăn 39
PHẦN 3: CHỌN THÂN MÁY, BULONG VÀ CÁC CHI TIẾT PHỤ 46
1. Xác định kích thước của vỏ hộp 46
2. Các chi tiết phụ khác 47
3. Chọn Bulong 50
4. Dung sai và lắp ghép 54
TÀI LIỆU THAM KHẢO 55
SVTH: Thân Trọng Khánh Đạt – MSSV:20800418 Trang 4
Đồ án Chi Tiết Máy Đề số 4 – Phương án 1 GVHD: PGS.TS Nguyễn Hữu Lộc
LỜI NÓI ĐẦU
Thiết kế và phát triển những hệ thống truyền động là vấn đề cốt lõi trong cơ khí. Mặt
khác, một nền công nghiệp phát triển không thể thiếu một nền cơ khí hiện đại. Vì vậy, việc
thiết kế và cải tiến những hệ thống truyền động là công việc rất quan trọng trong công cuộc
hiện đại hoá đất nước. Hiểu biết, nắm vững và vận dụng tốt lý thuyết vào thiết kế các hệ
thống truyền động là những yêu cầu rất cần thiết đối với sinh viên, kỹ sư cơ khí.
Trong cuộc sống ta có thể bắt gặp hệ thống truyền động ở khắp nơi, có thể nói nó
đóng một vai trò quan trọng trong cuộc sống cũng như sản xuất. Đối với các hệ thống
truyền động thường gặp thì hộp giảm tốc là một bộ phận không thể thiếu.
Đồ án thiết kế hệ thống truyền động cơ khí giúp ta tìm hiểu và thiết kế hộp giảm tốc,

qua đó ta có thể củng cố lại các kiến thức đã học trong các môn học như Cơ kỹ thuật, Chi
tiết máy, Vẽ kỹ thuật ; và giúp sinh viên có cái nhìn tổng quan về việc thiết kế cơ khí.Hộp
giảm tốc là một trong những bộ phận điển hình mà công việc thiết kế giúp chúng ta làm
quen với các chi tiết cơ bản như bánh răng, ổ lăn,…Thêm vào đó, trong quá trình thực hiện
các sinh viên có thể bổ sung và hoàn thiện kỹ năng vẽ Cơ khí, đây là điều rất cần thiết với
một sinh viên cơ khí.
Em chân thành cảm ơn thầy PGS.TS NGUYỄN HỮU LỘC, các thầy cô và các bạn
trong khoa cơ khí đã giúp đỡ em rất nhiều trong quá trình thực hiện đồ án.
Với kiến thức còn hạn hẹp, vì vậy thiếu sót là điều không thể tránh khỏi, em rất mong
nhận được ý kiến từ thầy cô và các bạn.

Sinh viên thực hiện
Thân Trọng Khánh Đạt
SVTH: Thân Trọng Khánh Đạt – MSSV:20800418 Trang 5
Đồ án Chi Tiết Máy Đề số 4 – Phương án 1 GVHD: PGS.TS Nguyễn Hữu Lộc
Phần 1: XÁC ĐỊNH CÔNG SUÂT ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN
1.1. CHỌN ĐỘNG CƠ:
1.1.1. Chọn hiêu suất của hệ thống:
 Hiệu suất truyền động:

η η η η η η
= = =
4 4
1 2
0,99.0,98.0,98.0,95.0,99 0,8677
kn br br x ol
 Với:
η
=
0,99

kn
: hiệu suất nối trục đàn hồi
η
=
1
0,98
br
: hiệu suất bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng 1.
η
=
2
0,98
br
: hiệu suất bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng 2.
η
=
0,95
x
: hiệu suất bộ truyền xích ống con lăn
0,99
η
=
ol
: hiệu suất ổ lăn.
1.1.2. Tính công suất cần thiết:
 Công suất tính toán:
( )
2 2
2 2
1 2

1 2
ax
1 2
0,82
.60 .12
3 2,917 (1.1)
60 12
   
   
+
+
 ÷  ÷
 ÷  ÷
       
= = = × =
+ +
tt td m
T T
T T
t t
T T
T T
P P P kW
t t
 Công suất cần thiết:
( )
2,917
3,362
0,8677
η

= = =
tt
ct
P
P kW
SVTH: Thân Trọng Khánh Đạt – MSSV:20800418 Trang 6
Đồ án Chi Tiết Máy Đề số 4 – Phương án 1 GVHD: PGS.TS Nguyễn Hữu Lộc
1.1.3. Xác định số vòng quay sơ bộ của động cơ:
 Số vòng quay trên trục cơng tác: n
lv
=42 (vòng/phút)
 Chọn sơ bộ tỷ số của hệ thống:
= = =
. 16.2 32
ch h x
u u u
Với
( )
( )

= ÷


= ÷


16 : tỉ số truyền của hộp giảm tốc bánh răng trụ hai cấp 8 40
2 : tỉ số truyền của bộ truyền xích 2 5
h
x

u
u
 Số vòng quay sơ bộ của động cơ:
( )
= = =
. 42 .32 1344
sb lv ch
n n u vòng phút
1.1.4. Chọn động cơ điện:
 Động cơ điện có thơng số phải thỏa mãn:
( )
( )
3,362
1344

≥ =


≈ =


đc ct
đc sb
P P kW
n n vòng phút
 Tra bảng 235 tài liệu (*) ta chọn:
Động cơ 4A100L4Y3
( )
( )
4 , 0

1420
đc
đc
P kW
n vòng phút

=


=


1.2. PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN:
 Tỷ số truyền chung của hệ dẫn động:
= = =
1420
33,809
42
đc
ch
lv
n
u
n
 Tra bảng 3.1 trang 43 Tài liệu (*) ta chọn tỷ số truyền hộp giảm tốc 2 cấp đồng trục:
1
1 2
2
4 : tỉ số truyền của cặp bánh răng cấp nhanh
16 4

4 : tỉ số truyền của cặp bánh răng cấp chậm

=

= ⇒ = = =

=


h h
u
u u u u với
u
 Vậy tỷ số truyền của bộ truyền xích:
SVTH: Thân Trọng Khánh Đạt – MSSV:20800418 Trang 7
Đồ án Chi Tiết Máy Đề số 4 – Phương án 1 GVHD: PGS.TS Nguyễn Hữu Lộc
= = =
1 2
33,809
2,1126
. 5,23.3,06
ch
x
u
u
u u
1.3. BẢNG ĐẶC TRỊ:
1.3.1. Phân phối công suất trên các trục:
•
( )

ax
3
3
3.190
. 0,99.0,95
η η
= = =
m
ol x
P
P kW
•
( )
η η
= = =
3
2
2
3,190
3,288
0,99.0,98
ol br
P
P kW
•
( )
η η
= = =
2
1

1
3,288
3,389
0,99.0,98
ol br
P
P kW
•
( )
η η
= = =
1
3,389
3,458
0,99.0,99
ñctt
ol kn
P
P kW
1.3.2. Tính toán số vòng quay trên các trục:
•
= =
1
1420 ( / )
ñc
n n voøng phuùt
•
( )
1
2

1
1420
355
4
= = =
n
n voøng phuùt
u
•
( )
2
3
2
355
88,75
4
= = =
n
n voøng phuùt
u
1.3.3. Tính toán moomen xoắn trên các trục:
•
( )
= = × =
6 6
3,458
9,55.10 9,55.10 23256,27
1420
ñctt
ñc

ñc
P
T Nmm
n
SVTH: Thân Trọng Khánh Đạt – MSSV:20800418 Trang 8
Đồ án Chi Tiết Máy Đề số 4 – Phương án 1 GVHD: PGS.TS Nguyễn Hữu Lộc
•
( )
= = × =
6 6
1
1
1
3,389
9,55.10 9,55.10 22792,22
1420
P
T Nmm
n
•
( )
6 6
2
2
2
3,288
9,55.10 9,55.10 88451,83
355
= = × =
P

T Nmm
n
•
( )
6 6
3
3
3
3,190
9,55.10 9,55.10 343261,97
88,75
= = × =
P
T Nmm
n
•
( )
= = × =
6 6
4
3
3
9,55.10 9,55.10 682 142,86
42
P
T Nmm
n
1.3.4. Bảng đặc tính:
Trục
Thông số

Động cơ I II III IV
Công suất (kW) 3,458 3,389 3,288 3,190 3
Tỷ số truyền u 4 4 2,1126
Số vòng quay
(vòng/phút)
1420 1420 355 88,75 42
Momen xoắn
(Nmm)
23 256,27 22 792,22 88 451,83
343 261,97
682 142,86
PHẦN 2
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT MÁY
2.1. THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN XÍCH:
2.1.1. Chọn loại xích:
• Công suất trên đĩa xích nhỏ của bộ truyền xích chính là công suất trên trục 3: P
3
=3,190
(Kw), với số vòng quay đĩa xích nhỏ n
3
=88,75 (vòng/phút)
• Vì số vòng quay thấp, tải trọng va đập nhẹ nên ta chọn loại xích ống con lăn
2.1.2. Thông số bộ truyền:
SVTH: Thân Trọng Khánh Đạt – MSSV:20800418 Trang 9
Đồ án Chi Tiết Máy Đề số 4 – Phương án 1 GVHD: PGS.TS Nguyễn Hữu Lộc
• Theo bảng 5.4 Tài liệu (*), với u=2,1126, chọn số răng đĩa xích nhỏ
1
27z =
, do đó số
răng đĩa xích lớn

2 1 ax
. 27.2,1126 57 120
x m
z z u z
= = = < =
.
• Theo công thức (5.3) tài liệu (*), công suất tính toán:

3
. . . 3,190.1,95.0,926.2,254 12,98
t z n
P P k k k kw= = =
Trong đó: với z
1
=27, k
z
=25/27=0,926; với n
01
= 200 (vg/ph), k
n
=n
01
/n
3
=200/88,75=2,254
Theo công thức (5.4) và bảng 5.6 Tài liệu (*):

= = =
0
. . . . . 1.1.1.1,2.1,25.1,3 1,95

a ñc ñ c bt
k k k k k k k
Với: k
0
=1: đường tâm của xích làm với phương nằm ngang 1 góc < 40
0
.
k
a
=1: khoảng cách trục a=(30÷50)p
c
.
k
đc
=1: điều chỉnh bằng 1 trong các đĩa xích.
k
đ
=1,2: tải trọng động va đập nhẹ.
k
c
=1,25: làm việc 2 ca 1 ngày.
k
bt
=1,3: môi trường có bụi, chất lương bôi trơn II (đạt yêu cầu).
• Theo bảng 5.5 Tài liệu (*) với n
01
=200 (vng/ph), chọn bộ truyền xích 1 dãy có bước xích
p
c
=31,75mm thỏa mãn điều kiện bền mòn:

[P] 19,3 ( )
t
P kw< =
• Đồng thời theo bảng (5.8), bước xích p
c
=31,75mm<p
max
.
• Khoảng cách trục a=40p
c
=40.31,75=1270mm;
• Theo công thức (5.12) tài liệu (*) số mắt xích.
2 2
c
1 2 2 1
c
p
z +z z - z2 a 2 1270 27 57 57 27 31,75
x + + 122,57
p 2 2π a 31,75 2 2π 1270
× × + −
   
= × = + + × =
 ÷
 
  
• Lấy số mắt xích chẳn x=122, tính lại khoảng cách trục theo công thức (5.13) tài liệu (*)
SVTH: Thân Trọng Khánh Đạt – MSSV:20800418 Trang 10
ỏn Chi Tit Mỏy s 4 Phng ỏn 1 GVHD: PGS.TS Nguyn Hu Lc

2 2
1 2 1 2 2 1
c
2 2
z +z z +z z - z
a = 0,25 p - + X - - 2
2 2
57+27 27+57 57- 27
0,25 31,75 122 - + 122- - 2 1261 mm
2 2
c c
X



ì ì ì
ữ ữ






= ì ì ì =
ữ ữ



xớch khụng chu lc cng quỏ ln, gim a 1 lng bng:
0,003. 4a a mm

=
V
, do ú a=1261-4=1257mm.
S ln va p ca xớch: Theo (5.14) ti liu (*)
1 1
c
z n
27 88,75
i 1,31 [i] 25 (baỷng5.9taứilieọu(*))
15 X 15.122
ì
ì
= = = =
ì
2.1.3. Tớnh kim nghim xớch v bn:
Theo (5.15) ti liu (*):
=
+ +
d t 0 V
Q
s
k F F F
Vi :
- Theo bng 5.2 ti liu (*), ti trng phỏ hng Q=88500N, khi lng 1m xớch
q=3,8kg
- k

=1,2 (Ti trng va p nh, ti trng m mỏy bng 150% ti trng lm vic).
-
1 1

Z .p.n
27.31,75.88,75
v 1,2680(m / s)
60000 60000
= = =
- Lc vũng: F
t
=1000.P/v=1000.3,190/1,2680=2515,8N
- Lc cng do lc li tõm: F
V
=q.v
2
=3,8.1,2680
2
=6,11N;
- Lc cng do trng lng nhỏnh xớch b ng sinh ra:
F
0
=9,81.k
f
.q.a=9,81.4.3,8.1,257=187,43N (Vi k
f
=4 khi b truyn nm ngang
nghiờng 1 gúc <40
0
)
Do ú:
d t 0 V
Q 88500
s 27,55

k F F F 1,2.2515,8 187,43 6,11
= = =
+ + + +
SVTH: Thõn Trng Khỏnh t MSSV:20800418 Trang 11
Đồ án Chi Tiết Máy Đề số 4 – Phương án 1 GVHD: PGS.TS Nguyễn Hữu Lộc
Theo bảng 5.10 với n=200vg/ph, [s]=8,5. Vậy s>[s]: bộ truyền xích đảm bảo đủ bền.
2.1.4. Xác định thông số đĩa xích:
 Đường kính đĩa xích: Theo công thức (5.17) tài liệu (*) và bảng 14.4b:
• d
1
=p/sin(π/z
1
)=31,75/sin(π/27)=273,49mm ;
d
2
=p/sin(π/z
2
)=31,75/sin(π/57)=576,35mm.(Đường kính vòng chia)
• d
a1
=p[0,5+cotg(π/Z
1
)]=287,51mm;
d
a2
=p[0,5+cotg(π/Z
2
)]=591,35mm (Đường kính vòng đỉnh răng).
• d
f1

=d
1
-2r=273,49-2.9,62=254,25mm và d
f2
=d
2
-2r=576,35-2.19,05=538,25 (với
bán kính đáy r=0,5025d
1
+0,05=0,5025.19,05+0,05=9,62mm và d
1
=19,05mm
bảng 5.2 sách (*))
 Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc của đĩa xích theo công thức (5.18) tài liệu (*):
• Đĩa xích 1:
σ
= +
= + =
1
H r t ñ vñ d
5
0,47. k .(F .K F ).E/ (A.k )
0,47. 0,41.(2515,8.1,2 3,69).2,1.10 / (262.1) 468,5MPa
Với:
F
t
=2516,4N : lực vòng.
k
r
=0,41: hệ số ảnh hưởng số răng xích (Với z

1
=27).
K
đ
=1,2: hệ số tải trọng động (Tải động, va đập nhẹ)
F
vđ1
=13.10
-7
n
1
.p
3
.m=13.10
-7
.88,75.31,75
3
.1=3,69N: lực va đập trên m dãy xích.
E=2E
1
E
2
/(E
1
+E
2
)= 2,1.10
5
Mpa
A=262mm

2
: diện tích của bản lề (bảng 5.12 sách (*))
σ σ
⇒ = ≤
1 1
H H
468,5 [ ]
. Do đó ta dùng thép 435 tôi cải thiện HB170 có
σ σ
1
H H
[ ]=500MPa>
sẽ đảm bảo độ bền tiếp xúc cho răng đĩa 1.
• Đĩa xích 2:
SVTH: Thân Trọng Khánh Đạt – MSSV:20800418 Trang 12
Đồ án Chi Tiết Máy Đề số 4 – Phương án 1 GVHD: PGS.TS Nguyễn Hữu Lộc
σ
= +
= + =
2
H r t ñ vñ d
5
0,47. k .(F .K F ).E/ (A.k )
0,47. 0,41.(2515,8.1,2 1,75).2,1.10 / (262.1) 468,3MPa
Với:
F
t
=2515,8N : lực vòng.
k
r

=0,23: hệ số ảnh hưởng số răng xích (Với z
2
=57).
K
đ
=1,2: hệ số tải trọng động (Tải động, va đập nhẹ)
F
vđ2
=13.10
-7
n
2
.p
3
.m=13.10
-7
.42.31,75
3
.1=1,75 N: lực va đập trên m dãy xích.
E=2E
1
E
2
/(E
1
+E
2
)= 2,1.10
5
Mpa

A=262mm
2
: diện tích của bản lề (bảng 5.12 sách (*))
2 2
H H
468,3 [ ]
σ σ
⇒ = ≤
. Do đó ta dùng thép 45 tôi cải thiện HB170 có
σ σ
1
H H
[ ]=500MPa>
sẽ đảm bảo độ bền tiếp xúc cho răng đĩa 2.
2.1.5. Xác định lực tác dụng lên trục:
 F
r
= k
x
.F
t
= 1,15.2515,8=6.10
7
.k
x
.P/Z.p.n =2893,2 (N)
Với
k
x
=1,15 hệ số kể đến trọng lượng xích, khi nghiêng 1 góc < 40

0
F
t
=2515,8 N: Lực vòng.
 Lực căng do lực li tâm: F
V
=q.v
2
=3,8.1,2677
2
=6,107 N;
 Lực căng do trọng lượng nhánh xích bị động sinh ra:
F
0
=9,81.k
f
.q.a=9,81.4.3,8.1,257=187,43 N (Với k
f
=4 khi bộ truyền nằm ngang
nghiêng 1 góc <40
0
) .
2.2. THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG:
 Thông số kĩ thuật:
- Thời gian phục vụ: L=5 năm.
- Quay 1 chiều, tải va đập nhẹ, 250 ngày/ năm, 2 ca/ngày, 8 tiếng/ ca.
- Cặp bánh răng cấp nhanh (bánh răng trụ răng nghiêng) :
• Tỷ số truyền : u
br1
=4

• Số vòng quay trục dẫn: n
1
=1420 (vòng/phút)
SVTH: Thân Trọng Khánh Đạt – MSSV:20800418 Trang 13
Đồ án Chi Tiết Máy Đề số 4 – Phương án 1 GVHD: PGS.TS Nguyễn Hữu Lộc
• Momen xoắn T trên trục dẫn: T
1
=22 792,22 Nmm
- Cặp bánh răng cấp chậm (bánh răng trụ răng nghiêng) :
• Tỷ số truyền: u
br2
=4
• Số vòng quay trục dẫn: n
2
=355 (vòng/phút).
• Momen xoắn T trên trục dẫn: T
2
=88 451,83 Nmm
2.2.1. Cặp bánh răng trụ răng nghiêng cấp chậm:
2.2.1.1. Chọn vật liệu:
Do bộ truyền có tải trọng trung bình, không có yêu cầu gì đặc biệt. Theo bảng 6.1 tài
liệu (*) ta chọn vật liệu cặp bánh răng như sau:
• Bánh chủ động: thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB241…285 có σ
b1
=850Mpa,
σ
ch1
=580Mpa, ta chọn độ rắn bánh nhỏ HB
1
=245HB.

• Bánh bị động: thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB192…240 có σ
b2
=750Mpa,
σ
ch1
=450Mpa, ta chọn độ rắn bánh nhỏ HB
2
=230HB.
2.2.1.2. Xác định ứng suất cho phép:
• Số chu kì làm việc cơ sở:
-
( )
2,4 2,4 7
1 1
30 30.260 1,87.10 chu kì
= = =
HO
N HB
-
( )
2,4 2,4 7
2 2
30 30.230 1,40.10 chu kì
= = =
HO
N HB
-
( )
6
1 2

4.10 chu kì
FO FO
N N
= =
- Tuổi thọ:
( )
5.250.2.8 20000
= =
h
L giôø
• Số chu kì làm việc tương đương, xác định theo sơ đồ tải trọng
-
( )
/2
1
max
3 3
7
60
60 0,82 12
60 .1. .355. 20000
60 12 60 12
39,41.10
 
=
 ÷
 ÷
 
 
   

 
= +
 ÷  ÷
+ +
 
   
 
=
∑
H
m
i
HE i i
T
N c n t
T
T T
T T
chu kì
SVTH: Thân Trọng Khánh Đạt – MSSV:20800418 Trang 14
Đồ án Chi Tiết Máy Đề số 4 – Phương án 1 GVHD: PGS.TS Nguyễn Hữu Lộc
-
( )
7
7
1
2
39,41.10
9,85.10
4

= = =
HE
HE
N
N chu kì
u
-
( )
1
max
6 6
7
60
60 0,82 12
60 .1. .355.20000
60 12 60 12
37,66.10
 
=
 ÷
 ÷
 
 
   
 
= +
 ÷  ÷
+ +
 
   

 
=
∑
H
m
i
FE i i
T
N c n t
T
T T
T T
chu kì
-
( )
7
7
1
2
37,66.10
9,41.10
4
= = =
FE
FE
N
N chu kì
u
- Ta thấy
1 1

2 2
1 1
2 2
HE HO
HE HO
FE FO
FE FO
N N
N N
N N
N N

>

>


>


>

nên chọn
HE HO
N N
=
để tính toán.
- Suy ra
1 2 1 2
1

HL HL FL FL
K K K K
= = = =
 ỨNG SUẤT CHO PHÉP:
Theo bảng 6.2 tài liệu (*) với thép 45, tôi cải thiện:
• Giới hạn mỏi tiếp xúc:
0
lim
2 70
σ
= +
H
HB
; S
H
=1,1
- Bánh chủ động:
0
lim1 1
2 70 2.245 70 560
σ
= + = + =
H
HB MPa
- Bánh bị động:
0
lim2 2
2 70 2.230 70 530
σ
= + = + =

H
HB MPa
• Giới hạn mỏi uốn:
0 lim
1,8
σ
=
F
HB
- Bánh chủ động:
( )
lim1 1
1,8 1,8. 245 441
σ
= = =
o
F
HB MPa
SVTH: Thân Trọng Khánh Đạt – MSSV:20800418 Trang 15
Đồ án Chi Tiết Máy Đề số 4 – Phương án 1 GVHD: PGS.TS Nguyễn Hữu Lộc
- Bánh bị động:
( )
lim2 2
1,8 1,8 . 230 414
σ
= = =
o
F
HB MPa
• Ứng suất tiếp xúc cho phép :

- Tính toán sơ bộ :
lim
0,9
σ σ
 
=
 
o
HL
H H
H
K
s
với
1,1
H
s
=
(Thép 45 tôi cải thiện) nên
( )
( )
0
1
1 lim1
0
2
2 lim2
1
560 509,09
1,1

1
530 481.82
1,1
σ σ
σ σ
 
= = =
 
 
= = =
 
HL
H H
H
HL
H H
H
K
MPa
s
K
MPa
s
-
( )
1 2
509,09 481,82
495,45
2 2
σ σ

σ
   
+
+
   
 
⇒ = = =
 
H H
H
MPa
• Ứng suất uốn cho phép :
lim
σ
σ
 
=
 
o
F FC
F FL
F
K
K
s

Với
1=
FC
K

(do quay 1 chiều),
1,75
F
s =
– tra bảng 6.2 tài liệu (*)
( )
1
441
.1 252
1,75
σ
 
= =
 
F
MPa
và
( )
2
414
.1 236,57
1,75
σ
 
= =
 
F
MPa
 ỨNG SUẤT QUÁ TẢI CHO PHÉP:
-

H ch2
max
F1 max ch1
F2 max ch2
2,8 2,8.450 1260Mpa
[ ] 0,8 0,8.580 464Mpa
[ ] 0,8 0,8.450 360Mpa
σ σ
σ σ
σ σ
 
= = =
 
= = =
= = =
2.2.1.3. Xác định sơ bộ khoảng cách trục:
Theo công thức (6.15a) tài liệu (*) ta có:
SVTH: Thân Trọng Khánh Đạt – MSSV:20800418 Trang 16
Đồ án Chi Tiết Máy Đề số 4 – Phương án 1 GVHD: PGS.TS Nguyễn Hữu Lộc
( ) ( ) ( )
β
ψ σ
= + = + =
 
 
2
3
3
1
2 2

1
88 451,83.1,05
1 43 4 1 133
0,4 .495.45 . 4
H
w a
ba H
T K
a K u mm
u
Với:
 K
a
=43: hệ số phụ thuộc vào vật liệu cặp bánh răng và loại răng (Bảng 6.5 tài liệu
(*)).
 T
1
=88 451,83Nmm: momen xoắn trên trục bánh chủ động.

ψ
= 0,4
ba
;
ψ ψ
= ± = + =
1
0,53 ( 1) 0,53.0,4.(4 1) 1,06
bd ba
u


1,05
β
=
H
K
:trị số phân bố không đều tải trọng trên chiều rông vành răng. Với
ψ
=
1,06
bd
tra bảng 6.7 tài liệu (*).
 Với kết quả a
w
tính được ta chọn khoảng cách trục tiêu chuẩn a
w
=160mm.
2.2.1.4. Xác định các thông số ăn khớp:
•
( ) ( )
= ÷ = ÷0,01 0,02 1,6 3,2
n w
m a mm
, theo bảng trị số tiêu chuẩn 6.8 tài liệu (*) chọn
( )
2, 5
n
m mm=
• Chọn sơ bộ góc nghiêng răng
0
10

β
=
• Theo (6.31) tài liệu (*) số răng bánh nhỏ:
( )
w
1
2 . os
2.160. os(10)
25,2
( 1) 2,5.(4 1)
n
a c
c
z
m u
β
= = =
+ +
lấy z
1
=25 (răng)
• Số răng bánh lớn:
2 1 1
. 4.25 100z u z
= = =
(răng)
• Do đó tỉ số truyền thực :
= = = =
2
1

1
100
4
25
m
z
u u
z
SVTH: Thân Trọng Khánh Đạt – MSSV:20800418 Trang 17
Đồ án Chi Tiết Máy Đề số 4 – Phương án 1 GVHD: PGS.TS Nguyễn Hữu Lộc
• Góc nghiêng răng:
( ) ( )
β
+ +
= = =
1
0
1 2,5. 4 1 .25
arccos arccos 12,43
2 2.160
n
w
m u z
a
2.2.1.5. Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc:
Theo công thức (6.33) tài liệu (*) ứng suất tiếp xúc trên mặt răng làm việc:

( )
ε
σ

+
=
1
1
2 1
H m
M H
H
w w
T K u
Z Z Z
d b u
Trong đó:
• Z
M
=274 Mpa
1/3
: hệ số kể đến cơ tính vật liệu của các bánh răng ăn khớp (Bảng 6.5 tài
liệu (*)).
• Z
H
: hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc: Theo công thức (6.34) tài liệu (*)
( )
β
α
= = =
0
0
2cos
2cos11,67

1,73
sin2
sin 2.20,44
b
H
tw
Z
Với:
b
β
: góc nghiêng răng trên hình trụ cơ sở
0 0 0
[ os( ). ]= [ os(20.44 ). 12,43 ]=11,67
b t
acrtg c tg acrtg c tg
β α β
=
với bánh răng nghiêng
không dịch chỉnh
0
0
w
0
20
[ ]= [ ] 20,44
os os12,43
t t
tg tg
acrtg acrtg
c c

α
α α
β
= = =
(với
t
α
là góc
profin răng và
wt
α
là góc ăn khớp)
•
Z
ε
: Hệ số kể dến sự trùng khớp của răng, xác định như sau:
- Hệ số trùng khớp doc:
0
w w
.sin( ) . .sin( ) 160.0,4.sin(12.43 )
1.75 1
.2,5
ba
b a
m m
β
β ψ β
ε
π π π
= = = = >

SVTH: Thân Trọng Khánh Đạt – MSSV:20800418 Trang 18
Đồ án Chi Tiết Máy Đề số 4 – Phương án 1 GVHD: PGS.TS Nguyễn Hữu Lộc
- Hệ số trùng khớp ngang:
0
1 2
1 1 1 1
[1,88 3,2( )]. os =[1,88 3,2( )]. os(12,43 ) 1,68
25 100
c c
z z
α
ε β
= − + − + =
- Do đó theo công thức (6.36c) tài liệu (*):
1 1
0.77
1,68
Z
ε
α
ε
= = =
• K
H
- hệ số tải trọng khi tính tiếp xúc: Theo CT (6.39) tài liệu (*):
H H H Hv
K K K K
α β
=
-

1,05
H
K
β
=
: hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng.
- Theo (6.40) tài liệu (*), vận tốc vòng của bánh chủ động:
w1 1
. .64.355
1.19 ( / )
60000 60000
d n
v m s
π π
= = =
. Trong đó đường kính vòng lăn bánh chủ
động
w
w1
2 2.160
64 ( )
1 4 1
m
a
d mm
u
= = =
+ +
.
- Với v=1.19 (m/s) < 2,5 (m/s) theo bảng 6.13 tài liệu (*) dùng cấp chính xác 9 ta chọn

1,13
H
K
α
=
.
- Theo ct (6.42) tài liệu (*), ta có:
0 w
. . . / 0,002.73.1,19. 160 / 4 1,1
H H m
g v a u
ν δ
= = =
với
0,002
H
δ
=
: hệ số kể đến ảnh hưởng của các sai số ăn khớp (bảng 6.15 tài liệu (*));
g
0
=73: hệ số kể đến ảnh hưởng của sai lệch bước răng bánh 1 và 2 (bảng 6.16 tài liệu
(*)).
SVTH: Thân Trọng Khánh Đạt – MSSV:20800418 Trang 19
Đồ án Chi Tiết Máy Đề số 4 – Phương án 1 GVHD: PGS.TS Nguyễn Hữu Lộc
-
1
2
. . 1,1.64.64
1 1 1.02

2. . . 2.88 451,83.1,05.1,13
H w w
Hv
H H
v b d
K
T K K
β α
= + = + =
- Vậy
. . 1,05.1,13.1,02 1.21
H H H HV
K K K K
β α
= = =
• Đường kính vòng lăn bánh nhỏ:
w
w1
2 2.160
64
1 4 1
m
a
d mm
u
= = =
+ +
• Bề rộng vành răng :
w w
. 0,4.160 64 ( )

ba
b a mm
ψ
= = =
( )
( )
ε
σ
+
=
+
= =
2
1
2 1
2.88451,83.1,21. 4 1
274.1,73.0,77
368,75 (1)
64 64.4
H m
M H
H
w w m
T K u
Z Z Z
d b u
MPa
 Theo (6.1) với v=1.04 (m/s) < 5 (m/s), Z
v
=1, với cấp chính xác động học là 9, chọn cấp

chính xác về mực tiếp xúc là 8, khi đó cần gia công độ nhám R
a
=2,5μm do đó Z
R
=0,95;
với vòng đỉnh bánh răng d
a
<700mm, K
xH
=1, do đó theo (6.1) và (6.1a) tài liệu (*):
[ ] [ ]. 495,5.1.0,95.1 470,7 (2)
H cx H V R xH
Z Z K Mpa
σ σ
= = =
Như vậy từ (1) và (2) ta có:
[ ]
H H
σ σ
<
, cặp bánh răng đảm bảo độ bền tiếp xúc.
2.2.1.6. Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn:
- Điều kiện bền uồn
[ ]
1
2
w1
2
F t F
F F

w n
T Y F K Y Y
b d m
ε β
σ σ
= ≤
 Xác định số răng tương đương:
1
1
3 3 0
25
27
cos cos 12,43
v
z
z
β
= = =
2
2
3 3 0
100
107
cos cos 12,43
v
z
z
β
= = =
SVTH: Thân Trọng Khánh Đạt – MSSV:20800418 Trang 20

Đồ án Chi Tiết Máy Đề số 4 – Phương án 1 GVHD: PGS.TS Nguyễn Hữu Lộc
 Theo bảng 6.7 tài liệu (*),
K 1,16
F
β
=
; theo bảng 6.14 với v=1.19 (m/s) < 2,5 (m/s) và
cấp chính xác 9,
K 1,37
F
α
=
, theo (6.47) tài liệu (*) hệ số
0 w
. . . / 0,006.73.1,19. 160 / 4 3,29
F F m
g v a u
ν δ
= = =
(trong đó
0,006
F
δ
=
theo
bảng 6.15; g
0
=73 theo bảng 6.16. Do đó theo (6.46)
1
2

. . 3,29.64.64
1 1 1.04
2. . . 2.88 451,83.1,16.1,37
F w w
Fv
F F
v b d
K
T K K
β α
= + = + =
Vậy
. . 1,16.1,37.1,04 1,65
F H H HV
K K K K
β α
= = =
 Hệ số dạng răng
F
Y
theo bảng 6.18 tài liệu (*)
- Đối với bánh dẫn:
1
4
F
Y =
- Đối với bánh bị dẫn:
2
3,6
F

Y =

1 1
0,6
1,68
Y
ε
α
ε
= = =
: hệ số kể đến sự trùng khớp của răng.

0 0
12,43
1 1 0,91
140 140
Y
β
β
= − = − =
: hệ số kể đến độ nghiêng của răng.
 Với m=2.5 mm, Y
S
=1,08 – 0,0695ln(2,5)=1,022; Y
R
=1 (bánh răng phay); K
xF
=1
(d
a

<400mm), do đó theo (6.2) và (6.2a) tài liệu (*):

1 1
[ ] [ ]. . . 252.1.1,022.1 257,5
F F R S xF
Y Y K Mpa
σ σ
= = =

2 2
[ ] [ ]. . . 236,57.1.1,022.1 241,77
F F R S xF
Y Y K Mpa
σ σ
= = =
 Độ bền uốn tại chân răng:
SVTH: Thân Trọng Khánh Đạt – MSSV:20800418 Trang 21
Đồ án Chi Tiết Máy Đề số 4 – Phương án 1 GVHD: PGS.TS Nguyễn Hữu Lộc
-
1
2
1 1
w1
2
2.88451,83.1,65.4.0,6.0,91
62,25 [ ] 257,5
64.64.2,5
F F
F F
w n

T Y K Y Y
Mpa MPa
b d m
ε β
σ σ
= = = < =
-
2
2 1 2
1
3,6
62,25. 56 [ ] 241,77
4
F
F F F
F
Y
MPa MPa
Y
σ σ σ
= = = < =
2.2.1.7. Kiểm nghiệm răng về quá tải:
Với hệ số quá tải: K
qt
=T
max
/T=1
• Theo (6.48) tài liệu (*) ứng suất tiếp quá tải:
max ax
[ ]. 368,75. 1 368,75 [ ] 1260

H H qt H m
K MPa MPa
σ σ σ
= = = < =
• Theo (6.49) tài liệu (*):
-
1max 1 1 ax
. 62,25.1 62,25 [ ] 464
F F qt F m
K MPa
σ σ σ
= = = < =
-
2max 1 2 ax
. 56.1 56 [ ] 360
F F qt F m
K MPa MPa
σ σ σ
= = = < =
2.2.1.8. Bảng thông số và kích thước bộ truyền:
Thông số Gía trị
Khoảng cách trục a
w2
=160mm
Modul pháp m
n
=2,5mm
Chiều rộng vành răng b
w3
=64+5=69 và b

w4
=64
Tỷ số truyền u
m
=4
Góc nghiêng răng β=12,43
Số răng bánh răng z
1
=25 z
2
=100
Hệ số dịch chỉnh x
1
=0 x
2
=0
Đường kính vòng chia d
1
=m.z
1
/cosβ=64 d
2
=256
Đường kính đỉnh răng d
a1
=d
1
+2m=69 d
a2
=261

Đường kính đáy răng d
f1
=d
1
-2,5m=57,75 d
f2
=249,75
Góc profin răng
0
20,44
t
α
=
Góc ăn khớp
0
w
20,44
α
=
SVTH: Thân Trọng Khánh Đạt – MSSV:20800418 Trang 22
Đồ án Chi Tiết Máy Đề số 4 – Phương án 1 GVHD: PGS.TS Nguyễn Hữu Lộc
2.2.2. Cặp bánh răng trụ răng nghiêng cấp nhanh:
2.2.2.1. Chọn vật liệu:
Do bộ truyền có tải trọng trung bình, không có yêu cầu gì đặc biệt. Theo bảng 6.1 tài
liệu (*) ta chọn vật liệu cặp bánh răng như sau:
• Bánh chủ động: thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB241…285 có σ
b1
=850Mpa,
σ
ch1

=580Mpa, ta chọn độ rắn bánh nhỏ HB
1
=245HB.
• Bánh bị động: thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB192…240 có σ
b2
=750Mpa,
σ
ch1
=450Mpa, ta chọn độ rắn bánh nhỏ HB
2
=230HB.
2.2.2.2. Xác định ứng suất cho phép:
• Số chu kì làm việc cơ sở:
-
( )
2,4 2,4 7
1 1
30 30.260 1,87.10 chu kì
= = =
HO
N HB
-
( )
2,4 2,4 7
2 2
30 30.230 1,40.10 chu kì
= = =
HO
N HB
-

( )
6
1 2
4.10 chu kì
FO FO
N N
= =
- Tuổi thọ:
( )
5.250.2.8 20000
= =
h
L giôø
• Số chu kì làm việc tương đương, xác định theo sơ đồ tải trọng
-
( )
/2
1
max
3 3
7
60
60 0,82 12
60 .1. .355. 20000
60 12 60 12
39,41.10
 
=
 ÷
 ÷

 
 
   
 
= +
 ÷  ÷
+ +
 
   
 
=
∑
H
m
i
HE i i
T
N c n t
T
T T
T T
chu kì
-
( )
= = =
7
7
1
2
39,41.10

9,85.10
4
HE
HE
N
N chu kì
u
SVTH: Thân Trọng Khánh Đạt – MSSV:20800418 Trang 23
Đồ án Chi Tiết Máy Đề số 4 – Phương án 1 GVHD: PGS.TS Nguyễn Hữu Lộc
-
( )
1
max
6 6
7
60
60 0,82 12
60 .1. .355.20000
60 12 60 12
37,66.10
 
=
 ÷
 ÷
 
 
   
 
= +
 ÷  ÷

+ +
 
   
 
=
∑
H
m
i
FE i i
T
N c n t
T
T T
T T
chu kì
-
( )
7
7
1
2
37,66.10
9,41.10
4
= = =
FE
FE
N
N chu kì

u
- Ta thấy

>

>


>


>

1 1
2 2
1 1
2 2
HE HO
HE HO
FE FO
FE FO
N N
N N
N N
N N
nên chọn
HE HO
N N=
để tính toán.
- Suy ra

1 2 1 2
1
HL HL FL FL
K K K K= = = =
 ỨNG SUẤT CHO PHÉP:
Theo bảng 6.2 tài liệu (*) với thép 45, tôi cải thiện:
• Giới hạn mỏi tiếp xúc:
0
lim
2 70
σ
= +
H
HB
; S
H
=1,1
- Bánh chủ động:
0
lim1 1
2 70 2.245 70 560
σ
= + = + =
H
HB MPa
- Bánh bị động:
0
lim2 2
2 70 2.230 70 530
σ

= + = + =
H
HB MPa
• Giới hạn mỏi uốn:
0 lim
1,8
σ
=
F
HB
- Bánh chủ động:
( )
lim1 1
1,8 1,8. 245 441
σ
= = =
o
F
HB MPa
- Bánh bị động:
( )
lim2 2
1,8 1,8. 230 414
σ
= = =
o
F
HB MPa
• Ứng suất tiếp xúc cho phép :
SVTH: Thân Trọng Khánh Đạt – MSSV:20800418 Trang 24

Đồ án Chi Tiết Máy Đề số 4 – Phương án 1 GVHD: PGS.TS Nguyễn Hữu Lộc
- Tính toán sơ bộ :
lim
0,9
σ σ
 
=
 
o
HL
H H
H
K
s
với
1,1
H
s
=
(Thép 45 tôi cải thiện) nên
( )
( )
0
1
1 lim1
0
2
2 lim2
1
560 509,09

1,1
1
530 481.82
1,1
σ σ
σ σ
 
= = =
 
 
= = =
 
HL
H H
H
HL
H H
H
K
MPa
s
K
MPa
s
-
( )
1 2
509,09 481,82
495,45
2 2

σ σ
σ
   
+
+
   
 
⇒ = = =
 
H H
H
MPa
• Ứng suất uốn cho phép :
lim
σ
σ
 
=
 
o
F FC
F FL
F
K
K
s

Với
1=
FC

K
(do quay 1 chiều),
1,75
F
s =
– tra bảng 6.2 tài liệu (*)
( )
1
441
.1 252
1,75
σ
 
= =
 
F
MPa
và
( )
2
414
.1 236,57
1,75
σ
 
= =
 
F
MPa
 ỨNG SUẤT QUÁ TẢI CHO PHÉP:

-
H ch2
max
F1 max ch1
F2 max ch2
2,8 2,8.450 1260Mpa
[ ] 0,8 0,8.580 464Mpa
[ ] 0,8 0,8.450 360Mpa
σ σ
σ σ
σ σ
 
= = =
 
= = =
= = =
2.2.2.3. Xác định sơ bộ khoảng cách trục:
Vì đây là hộp giảm tốc 2 cấp đồng trục nên a
w1
=a
w2
=160Mmm

ψ
= 0,28
ba
,
ψ ψ
= ± = + =
1

0,53 ( 1) 0,53.0,28.(4 1) 0.74
bd ba
u
SVTH: Thân Trọng Khánh Đạt – MSSV:20800418 Trang 25