Thiết kế hộp giảm tốc một cấp có sơ đồ như hình vẽ và các số liệu như sau

Thiết kế Đồ án Chi Tiết Môn Học
Đề số : 12

Bộ CÔNG THƯƠNG

Phương án : 21

Trường Cao đẳng Kỹ thuật Cao Thắng

THIẾT KẾ ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÔN HỌC
Sinh viên thiết kế :

VŨ ĐÔNG HỢP

Lớp :

CĐ CĐT 11A

A. Nội Dung Thiết Kế :
Thiết kế hộp giảm tốc một cấp có sơ đồ như hình vẽ và các số liệu như sau :
_ Lực tiếp tuyến trên bang tải

P = 8000 N

_ Vận tốc tiếp tuyến trên bang tải

V = 0.8 m/s

_ Đường kính băng tải

D = 320 mm

_ Thời gian làm việc của máy

T = 5 năm

_ Số ca làm việc trong ngày

C = 2 ca

_ Số giờ làm việc trong ca

X = 8 giờ

_ Số ngày làm việc trong năm

N = 300 ngày

Sinh Viên Thiết Kế : VŨ ĐÔNG HỢP

Lớp : CĐ CĐT 11A

Page 1


Thiết kế Đồ án Chi Tiết Môn Học
I . Chọn động cơ điện và phân phối tỉ số truyền
Chọn động cơ điện
_ Để chọn động cơ điện cần tính công suất cần thiết. Nếu gọi N – công suất trên băng tải ,
Ƞ - hiệu suất chung , – công suất cần thiết thì :

=

trong đó N= 6,4 kW

Ta có

=1
= 0,9
= 0,65
= 0,93
= 1 . 0,65 . 0,9 . = 0,57

•

= 11,23 kW

Động Cơ : Y160L-4
•
•
•
•
•
•
•

Công suất
Số vòng quay /phút
Hệ số công suất
Hiệu suất
Tỉ số moment khởi động

Tỉ số dòng khởi động
Tỉ số moment tối đa

15 kW
1460 v/p
0,85
88,5%
2,2
7
2,2

Web : />
Phân phối tỉ số truyền
Sinh Viên Thiết Kế : VŨ ĐÔNG HỢP

Lớp : CĐ CĐT 11A

Page 2


Thiết kế Đồ án Chi Tiết Môn Học
Tỉ số truyền động chung :

i =

– số vòng quay của tang

= 30,4

i=

i=
chọn trước =2,5
ta có : = 12,16

= 11,23 . 0,65 . 0,99 = 7,22
= 7,22 . 0,99 . 0,9 = 6,4
Thông số

Trục động cơ

I

II

III

.n ( vòng / phút )

1460

1460

120

48

N ( kW)

11,23

11,23

7,22

6,4

i

= 12,16

II. Thiết kế các bộ truyền
Thiết kế bộ truyền Trục vít Bánh vít
1.Giả thiết vận tốc trượt v > 5 m/s , chọn vật liệu bánh vít là đồng thanh thiếc ƂpOƟ 10-1 đúc bằng
khuôn cát , vật liệu trục vít là thép 45 tôi bề mặt có độ rắn HRC = 40: 50
2.Định ứng suất cho phép của răng bánh vít :
Sinh Viên Thiết Kế : VŨ ĐÔNG HỢP

= 160 N/

Lớp : CĐ CĐT 11A

Page 3


Thiết kế Đồ án Chi Tiết Môn Học
= 50 N/
Tỉ số truyền : .i = = 12,17
Số chu kì làm viêc của bánh vít : N = 60.u.n.T = 60 . 120 . 5 .2 . 8 . 300 = 17,28
= 0,7

= 0,53

= 160 . 0,7 = 112 N/
= 50 . 0,53 = 26,5 N/
3. Tính tỉ số truyền i và chọn số mối ren trục vít, số răng bánh vít :
Tỉ số truyền : .i = = 12,17
Chọn số mối ren trục vít : = 2
Số răng bánh vít : = i= 12,17 . 2 = 24,34
Lấy = 24
Tính lại tỉ số truyền : i =

= =

12 ( thực )

Số vòng quay thực của bánh vít trong 1 phút : =

= 121 v/p

( thực)

4. Sơ bộ chọn tỉ số hiệu suất Ƞ và hệ số tải trọng K :
Với = 2 , ta có Ƞ = 0,82 ( chọn sơ bộ )
Công suất trên bánh vít :
= Ƞ =0,82 . 11,23 = 9,2 kW
Định sơ bộ K = 1,1 ( vì < 3 m/s )
5. Định m và q
Ta có

m

= = 22,8

Theo bảng 4-6 / t73 , lấy : m = 12 và q = 8 => m = 24
6. Kiểm nghiệm vận tốc trượt , hiệu suất và hệ số tải trọng
Sinh Viên Thiết Kế : VŨ ĐÔNG HỢP

Lớp : CĐ CĐT 11A

Page 4


Thiết kế Đồ án Chi Tiết Môn Học
Vận tốc trượt =
-

Phù hợp với dự đoán khi chọn vật liệu bánh vít

Để tính hiệu suất , theo bảng 4-8 , lấy ƒ = 0,022 => ƥ = 29’
Với = 2 và q = 8 , ta có : λ =
Hiệu suất Ƞ = 0,96 . = 0,85
Trị số hiệu suất tìm được không chênh lệch nhiều so với dự đoán, do đó không cần tính lại công
suất trên bánh vít
Vận tốc vòng của bánh vít :
=

= = 1,82 m/s

Vì tải trọng không thay đổi và giả thiết ở trên < 3 m/s , do đó phù hợp với dự đoán
Vì < 2 m/s nên có thể chế tạo bộ truyền cấp chính xác 9

7. Kiểm nghiệm ứng suất uống của răng trục vít
Số răng tương đương của bánh vít :
= = =

=
Hệ số dạng răng ( bảng 3-18 )

= = 13,7

= 40

=> y = 0,476

N/

8. Định các thông số hình học chủ yếu của bộ truyền bánh răng
Modun m = 12

=

2 , = 24 , q = 8

Góc ăn khớp α = 20
Sinh Viên Thiết Kế : VŨ ĐÔNG HỢP

Lớp : CĐ CĐT 11A

Page 5

Thiết kế Đồ án Chi Tiết Môn Học
Góc vít λ =
A = 0,5 . 12 . ( 8 + 24 ) = 192 mm
Đường kính vòng chia trục vít :

= mq = 12 . 8 = 96 mm

Đường kính vòng đỉnh trục vít :

= mq + 2m = 12.8 + 12.2 = 120 mm

Đường kính vòng chân trục vít :

= mq – 2,4m = 12.8 -2,4.12 = 76,8 mm

Chiều dài phần có ren trục vít :

L > ( 1,1 + 0,06 . 2,4)m = 149,28 mm

Vì trục vít được mài cho nên tang them độ dài, lấy : L = 149,28 + 35 = 184,28 mm
Ta có : X =

= = 4,9

Lấy tròn X =5 và định chính xác :
L = 5 . π . 10 = 157 mm

Đường kính vòng chia bánh vít :

=m = 12. 24 = 288 mm

Đường kính vòng đỉnh bánh vít :

=m = 12. 24 + 2.12 = 312 mm

Đường kính vòng ngoài bánh vít :
Chiều rộng bánh vít :

= + 1.5m = 312 + 1,5 . 12 = 330 mm
B =< 0,75 . = 0,75 . 96 = 72 mm

9. Tính lực tác dụng :
Lực vòng tác dụng lên trục vít bằng lực dọc trục trên bánh vít :
= ==

= 1683 N

Lực vòng tác dụng lên trục vít bằng lực dọc trục trên bánh vít :
= ==

=

5231,8 N

Lực hướng tâm trên trục vít bằng lực hướng tâm trên bánh vít :
= = tgα = 5231,8 . tg20 = 1904,357 N

Sinh Viên Thiết Kế : VŨ ĐÔNG HỢP

Lớp : CĐ CĐT 11A

Page 6


Thiết kế Đồ án Chi Tiết Môn Học

Thiết kế bộ truyền xích
1.Chọn loại xích ống con lăn
2. Định tỉ số truyền của bộ truyền xích
Với i= 2,5 . tra bảng 6-3 ta có : = 26
= . 2,5 = 26 . 2,5 = 65
3. Định bước xích
Ta có : k = . . . . .
Trong đó :
= 1 : hệ số xét đến tính chất tải trọng ngoài
= 1 : hệ số xét đến chiều dài xích
= 1 : hệ số xét đến cách bố trí bộ truyền
= 1,25 : hệ số xét đến khả năng điều chỉnh lực căng của xích
= 0,8 : hệ số xet đến khả năng bôi trơn
= 2 : hệ số xét đến khả năng làm việc
.k = 1 . 1 . 1 . 1,25 . 0,8 . 2 = 2






-

4. Công suất tính toán của bộ truyền
Sinh Viên Thiết Kế : VŨ ĐÔNG HỢP

Lớp : CĐ CĐT 11A

Page 7


Thiết kế Đồ án Chi Tiết Môn Học
Ta có : N = 6,4 kW
=
=

= =0,96

= = 1,65

( lấy = 200 v/p )

Công suất tính toán :

=Ɲ=

6,4 . 0,96 . 1,65 . 2 = 20,28 Kw

Tra bảng 6-4 /106 , với = 200 v/p , xích ống lăn 1 dãy ta có :
Bước xích t = 38,1 mm , diện tích bản lề F = 394,3
Công suất cho phép [ Ɲ ] = 6,5 kW

Tra bảng 6-1 /103 ta có :

Tải trọng phá hỏng Q = 100000 N
Khối lượng 1 mét xích q = 5,5 kg
Kiểm nghiệm số vòng quay theo điều kiện ( tra bảng 6-5 ) với t =38,1 và = 26
Số vòng quay giới hạn của đĩa dẫn có thể đến 570 v/p
Ta có >=

, điều kiện được thõa mãn

5. Định khoảng cách trục A và số mắt xích X
Tính khoảng cách trục :
A =

=
= 1457 mm

X =
=
Sinh Viên Thiết Kế : VŨ ĐÔNG HỢP

Lớp : CĐ CĐT 11A

Page 8


Thiết kế Đồ án Chi Tiết Môn Học
= 122,5
Kiểm nghiệm số lần va đập trong 1s :
U=

= = 1,7

Theo bảng 6-7 /199 thì [u] =20 => u =< [u] thõa mãn
Để đảm bảo độ võng bình thường, tránh căng xích, giảm khoảng cách trục A một khoảng 0,003A
=>A = 0,0003 . A = 4,371 + 1457 = 1452,6 mm

6. Tính đường kính vòng chia của đĩa xích
Đĩa dẫn : = = 316 mm
Đĩa bị dẫn : =

= 788 mm

7. Tính lực tác dụng lên trục
R = = 3684 N

III. Tính toán Thiết kế Trục và Then
Tính đường kính sơ bộ của các trục
Đường kính sơ bộ d >= C
C – hệ số phụ thuộc vào ứng suất xoắn cho phép C =120
Trục I : n = 1460 v/p
N = 11,23 kW
Ta có : d = 120 = 24 mm
Trục II : n = 120 v/p
N = 7,22 kW
Sinh Viên Thiết Kế : VŨ ĐÔNG HỢP

Lớp : CĐ CĐT 11A

Page 9

Thiết kế Đồ án Chi Tiết Môn Học
Ta có : d = 120 = 47 mm
Trục III : n = 48 v/p
N = 6,4 kW
Ta có : d = 120 = 61 mm

Tính toán trục vít bánh vít
= 0,9 = 0,9 . 312 = 280 mm
= + ( 20 30 ) = 120 + 18 = 138 mm
Sinh Viên Thiết Kế : VŨ ĐÔNG HỢP

Lớp : CĐ CĐT 11A

Page 10


Thiết kế Đồ án Chi Tiết Môn Học
Ta có = và =
= 140mm

-

Phân tích lực tác dụng lên trục I :

= 251088 Nmm

=
=
-

=

= = 55 Nmm

= =0
-

= = 1904 + 55 = 1959 Nmm

= + +  =0
-

=

= = = - 841 Nmm => = 841 Nmm

= = 117810 Nmm

Moment tương đương : = = = 369276 Nmm
-

=

=

= 39 mm

Sinh Viên Thiết Kế : VŨ ĐÔNG HỢP

Lớp : CĐ CĐT 11A

Page 11


Thiết kế Đồ án Chi Tiết Môn Học

Phân tích lực tác dụng lên trục II :

=

=

= 242352 Nmm

Chiều cao nắp đầu bulong : = 15 mm
Khoảng cách của ổ trục từ nắp ổ đến mặt cạnh của chi tiết ngoài hộp : = 15 mm
Bề rộng gối đỡ trục ( tra bảng 14-P / 239 ) B = 25 mm
=

= = 753264 Nmm

= =0
-

= = -804 – 1904 = -2708 Nmm

Sinh Viên Thiết Kế : VŨ ĐÔNG HỢP

Lớp : CĐ CĐT 11A

Page 12


Thiết kế Đồ án Chi Tiết Môn Học
==0
-

= = = 804 Nmm

= 0 : ++ + =0
=
-

= -[
= -[5231 . 69 + 3864 ( ) = 8565,5 Nmm
= 529,5 Nmm

= = =190390,4
Đường kính tại tiết diện a-a :
= = = 31 mm
Đường kính tại tiết diện b-b :
= = = 45 mm
Đường kính tại tiết diện c-c :
= = = 32 mm

Sinh Viên Thiết Kế : VŨ ĐÔNG HỢP

Lớp : CĐ CĐT 11A

Page 13

Thiết kế Đồ án Chi Tiết Môn Học

Sinh Viên Thiết Kế : VŨ ĐÔNG HỢP

Lớp : CĐ CĐT 11A

Page 14


Thiết kế Đồ án Chi Tiết Môn Học
Chọn đường kính trục
Trục 1 :
-

= 40 mm , lấy 40 + 4% = 42 mm
= 34 mm , có rãnh then nên lấy

-

= 31mm , lấy 31 +4% = 33 mm
= 32 mm , có rãnh then nên lấy = 35 mm
= 45 mm

= 35 mm

Trục 2 :

Tính chính xác

Trục 1 :
Trị số an toàn tại a-a :

n=

Trong đó hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất pháp :
Hệ số an toàn xét riêng cho ứng suất tiếp :
Trong đó : = (0,4 0,5 ) = 0,45 . 600 = 270

= (0,2 0,3 ) = 0,25 . 600 = 150

=0

, : tra bảng 7-2 /T 119

= 1,63

, = 1,5 ( bảng 7-8 /T 127 )

= 0,75

, = 0,86 ( bảng 7-4 /T 123 )

= 0,1

, = 0,05

.β = 1
= 7870

, w = 3660
( bảng 7-3 b / T 122 )

Bộ truyền làm việc quay một chiều , ứng suất xoắn thay đổi theo chu kỳ :

= = = 7,5 N/
Sinh Viên Thiết Kế : VŨ ĐÔNG HỢP

Lớp : CĐ CĐT 11A

Page 15


Thiết kế Đồ án Chi Tiết Môn Học

Ứng suất uốn thay đổi theo chu kỳ đối xứng :

= = 81 N/
Hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất pháp :
= = 1,7

Hệ số an toàn xét riêng cho ứng suất tiếp :
=

Trị số an toàn:

= 9,7

n=
.n =

= 1,6

Trục 2 :
Trị số an toàn tại a-a :

n=

Trong đó hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất pháp :
Hệ số an toàn xét riêng cho ứng suất tiếp :
Trong đó : = (0,4 0,5 ) = 0,45 . 600 = 270

= (0,2 0,3 ) = 0,25 . 600 = 150

=0

, : tra bảng 7-2 /T 119

= 1,63

, = 1,5 ( bảng 7-8 /T 127 )

= 0,78

, = 0,67 ( bảng 7-4 /T 123 )

Sinh Viên Thiết Kế : VŨ ĐÔNG HỢP

Lớp : CĐ CĐT 11A

Page 16


Thiết kế Đồ án Chi Tiết Môn Học
= 0,1

, = 0,05

.β = 1

, w = 12100

= 25900

( bảng 7-3 b / T 122 )

Bộ truyền làm việc quay một chiều , ứng suất xoắn thay đổi theo chu kỳ :

= = = 14 N/

Ứng suất uốn thay đổi theo chu kỳ đối xứng :

= = 27 N/
Hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất pháp :
= = 4,7

Hệ số an toàn xét riêng cho ứng suất tiếp :
=

Trị số an toàn:

= 4,6

n=
.n =

= 1,6

Tính then
Đối với trục II
Đường kính trục lắp then là d = 33 mm
Tra bảng 7-23 ta có :
-

.b = 10 , h = 8

Sinh Viên Thiết Kế : VŨ ĐÔNG HỢP

Lớp : CĐ CĐT 11A

Page 17


Thiết kế Đồ án Chi Tiết Môn Học
.t =4,5 , = 3,6
.k = 4,2
.L = 0,8B = 0,8 . 72 = 56,7mm

-

Kiểm nghiệm sức bền uốn dập :
=

[σ]

[σ] = 150 N/
= = 43 N/ [σ]

=

Kiểm nghiệm sức bền cắt :

=

[τ] c

[τ] c = 120 N/

= = = 12 N/ [τ] c
Đối với then của Xích
Đường kính trục lắp then là d = 45 mm
Tra bảng 7-23 ta có :
.b = 14 , h = 9
.t =5 , = 4,1
.k = 5
.L = 0,8B = 0,8 . 72 = 56,7mm

-

Kiểm nghiệm sức bền uốn dập :

=

[σ]

[σ] = 150 N/
Sinh Viên Thiết Kế : VŨ ĐÔNG HỢP

Lớp : CĐ CĐT 11A

Page 18


Thiết kế Đồ án Chi Tiết Môn Học
= = 56 N/ [σ]

=

Kiểm nghiệm sức bền cắt :

=

[τ] c

[τ] c = 120 N/

= = = 31,5 N/ [τ] c

IV. Chọn ổ lăn
Trục 1 :

Vì có lực dọc trục nên ta chọn ổ bi đỡ chặn. Dự kiến trước góc β= , kiểu 36000
Hệ số khả năng làm việc :
C=
.n = 1460 v/p
.h = 24000 giờ ( thời gian làm việc của máy )
= = = 2131 N
= =

= 842 N

= . 1,3 . tg = 794,4 N
= . 1,3 . tg = 313,9 N

Sinh Viên Thiết Kế : VŨ ĐÔNG HỢP

Lớp : CĐ CĐT 11A

Page 19


Thiết kế Đồ án Chi Tiết Môn Học
Tổng lực dọc trục :
= - - = 794,4 -313,9 – 5231,8 = -4751,3 N
Lực hướng về gối trục bên trái, vì lực hướng tâm ở 2 gối trục gần bằng nhau nên chỉ tính ở
gối bên trái rồi chọn ổ cho gối trục này, gối trục kia lấy ổ cùng loại

-

Ta có :
-

.m = 1,5 ( bảng 8-2 /T161 ) ;
= 1 ( bảng 8-4 )
;

= 1 ( bảng 8-3 )
= 1 ( bảng 8-5 )

= ( 1 . 2131 + 1,5 . 4751,8 ) 1 . 1 = 925,9 daN
= ( 1 . 842 + 1,5 . 4751,8) 1 . 1 = 796,9 daN
Có => chọn ổ để tính khả năng làm việc của ổ lăn
-

C = 925,9.(1460 . 2400 = 169798,3
Với = 35 mm
Tra bảng 17-P/ T347 , chọn ổ bi cỡ trung, loại

Trục 2 :

Vì có lực dọc trục nên ta chọn ổ bi đỡ chặn. Dự kiến trước góc β= , kiểu 36000
Hệ số khả năng làm việc :
Sinh Viên Thiết Kế : VŨ ĐÔNG HỢP

Lớp : CĐ CĐT 11A

Page 20


Thiết kế Đồ án Chi Tiết Môn Học
C=

.n = 120 v/p
.h = 24000 giờ ( thời gian làm việc của máy )
= = = 2431 N
= =

= 7523 N

= . 1,3 . tg = 1028,6 N
= . 1,3 . tg = 3207 N

Tổng lực dọc trục :
= - + = 1028,6 – 3207 + 1683 = -496 N
Lực hướng về gối trục bên trái , , vì lực hướng tâm ở 2 gối trục gần bằng nhau nên chỉ tính
ở gối bên trái rồi chọn ổ cho gối trục này, gối trục kia lấy ổ cùng loại

-

Ta có :
-

.m = 1,5 ( bảng 8-2 /T161 ) ;
= 1 ( bảng 8-4 )
;

= 1 ( bảng 8-3 )
= 1 ( bảng 8-5 )

= ( 1 . 2759,3 + 1,5 . 496 ) 1 . 1 = 350,03 daN
= ( 1 . 8603,2 + 1,5 . 496 ) 1 . 1 = 934,7 daN
Có => chọn ổ để tính khả năng làm việc của ổ lăn

-

C = 934,7.(120 . 2400 = 81000,9
Với = 45 mm
Tra bảng 17-P/ T347 , chọn ổ bi cỡ trung, loại

Sinh Viên Thiết Kế : VŨ ĐÔNG HỢP

Lớp : CĐ CĐT 11A

Page 21


Thiết kế Đồ án Chi Tiết Môn Học
V.Cấu tạo vỏ hộp và các chi tiết khác
Chọn vỏ hộp đúc, mặt ghép giữa nắp và thân là mặt phẳng đi qua tâm các đường làm trục để
việc lắp ghép dễ dàng
Dựa vào bảng 10-9 /T268 ta tính kích thước :
A = 0,5m(q + ) = 0,5 . 12(8 + 24 ) = 192
-

δ = 0,04A + 3 = 0,04 . 192 +3 = 11 mm
= 0,85 δ =10 mm

Chiều dày thành nắp hộp :
Chiều dày mặt bích dưới của thân :

b = 1,5 δ = 17 mm

Chiều dày phần đế hộp không có phần lồi :

p = 2,35 δ = 26 mm

Chiều dày gân ở thân hộp :

m= 0,9 δ = 10 mm

Chiều dày gân ở nắp hộp :

= 0,9 = 9 mm

Đường kính bulong nền :

=0,036A + 12 = 19 mm

Đường kính bulong khác :
-

ổ = 0,75 = 14 mm
ghép vào nắp thân :
ghép nắp ổ :
ghép nắp ở cửa thăm :

= 0.55 = 11 mm
= 0.45 = 9 mm
= 0.35 = 7 mm

đường kính bulong vòng chọn theo trọng lượng của hộp giảm tốc với A = 192 mm
( tra bảng 10-11a và 10-11b /T 275 ) ta chọn bulong M16
là bề rộng ổ lăn trục 2 , = 35 mm ( tra bảng 8-10 /T 169 )

= 22 ; =19

Tra bảng 10-10a/T369 ta chọn :
Chiều rộng mặt bích K :

K = + = 22+19 = 41 mm

Kích thước phần lồi :

=

Sinh Viên Thiết Kế : VŨ ĐÔNG HỢP

; = 0,2 = 3,8

Lớp : CĐ CĐT 11A

Page 22


Thiết kế Đồ án Chi Tiết Môn Học

Sinh Viên Thiết Kế : VŨ ĐÔNG HỢP

Lớp : CĐ CĐT 11A

Page 23


Thiết kế Đồ án Chi Tiết Môn Học

Sinh Viên Thiết Kế : VŨ ĐÔNG HỢP

Lớp : CĐ CĐT 11A

Page 24