ĐỒ ÁN MÔN HỌC CHI TIẾT MÁY

GVHD:

SVTK:
MỤC LỤC:
Trang:

Lời mở đầu.

3

Nhận xét của giáo viên
Phần 1: Chọn động cơ và phân phối tỉ số truyền:
1. Chọn động cơ...........................................................................
2. Phân phối tỉ số truyền……………………………………….....
3. Bảng thông số..........................................................................
Phần 2: Thiết kế các bộ truyền:
I. Bộ truyền đai thang:
1. Chọn loại đai..........................................................................
2. Khoảng cách trục …………………………………………
3. Chiều dài đai ………….........................................................
4. Xác định lại khoảng cách trục ……………………………
5. Góc ôm α1 ………………………………………………
6. Xác định số đai cần thiết …………………………………
7. Định kích thước chủ yếu của bánh đai …………………….
8. Lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục R ………………
II. Bộ truyền trong hộp:
1. Chọn vật liệu...........................................................................
2. Phân tỉ số truyền uh ………….................................................
3. Định ứng suất cho phép …………………………………….
4. Tính toán cấp nhanh.................................................................
5. Tính toán cấp chậm..................................................................

III. Bảng thông số cho bộ truyền răng trong hộp.....................
Phần 3: Thiết kế trục :
I. Chọn vật liệu …………………………………………………...
II. Thiết kế trục …………………………………………………..
III. Xác định đường kính và chiều dài các đoạn trục ……….…..
IV. Kiểm nghiệm về độ bền mỏi .....................................................
V. Kiểm nghiệm về độ bền của then .............................................
Phần 4: Ổ lăn:
I. Trục I .........................................................................................
II. Trục II .........................................................................................
III. Trục III .......................................................................................
Page 1

5
6
7

8
8
9
9
9
9
10
10
10
11
11
13
19

24

25
25
27
30
33
29
30
31


GVHD:

SVTK:

Phần 5: Thiết kế phần vỏ hộp ...................................................................
Phần 6: Ốc chi tiết phụ ..............................................................................
Phần 7: Dung sai lắp ghép ........................................................................

Page 2

34
36
38


GVHD:

SVTK:

LỜI MỞ ĐẦU:
Nhằm giúp sinh viên hiểu thêm về máy và bắt đầu làm quen với việc
thiết kế các bộ phận của máy, song song với việc học lý thuyết về “ Nguyên
lý– Chi tiết máy ” chúng em còn được thực hành làm theo môn học “Chi tiết
máy”. Việc làm đồ án này cũng giống như bài tập áp dụng thực tế, nó giúp
em hiểu thêm về thiết kế, từ việc chọn vật liệu chế tạo đến nguyên tắc làm
việc của bộ phận máy. Cùng với sự hướng dẫn của thầy và sự đóng góp ý
kiến của các bạn đã giúp em hoàn thành đồ án. Vì đây là lần đầu tiên bắt tay
vào công việc mới mẻ: vận dụng lý thuyết để giải quyết những vấn đề liên
quan đến thực tế sản xuất, và vì kiến thức cùng thời gian có hạn nên tất
nhiên sẽ có nhiều thiếu sót trong tính toán, thiết kế đồ án. Rất mong được sự
đóng góp ý kiến của thầy và các bạn để có kinh nghiệm sau này.
Sau cùng em xin chân thành cảm ơn thầy và các bạn đã nhiệt tình giúp
đỡ em hoàn thành đồ án trong thời gian vừa qua.

Page 3


GVHD:

SVTK:

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

......................................................................................................................
............................................................................................................................
............................................................................................................................
............................................................................................................................
............................................................................................................................

............................................................................................................................
............................................................................................................................
............................................................................................................................
............................................................................................................................
............................................................................................................................
............................................................................................................................
............................................................................................................................
............................................................................................................................
............................................................................................................................
............................................................................................................................
............................................................................................................................
............................................................................................................................
............................................................................................................................
............................................................................................................................
............................................................................................................................
............................................................................................................................
............................................................................................................................
............................................................................................................................
............................................................................................................................
............................................................................................................................
............................................................................................................................
............................................................................................................................
............................................................................................................................
............................................................................................................................
............................................................................................................................
............................................................................................................................
............................................................................................................................
............................................................................................................................
Page 4

GVHD:

SVTK:

Phần I
CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN.
I.

CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN
Để chọn động cơ cho bộ truyền trước hết ta phải tính công suaat cần
thiết.
(ct)
F .v
Với
Pt =
1000
ɳ = ɳbr2 . ɳđ . ɳol4 . ɳnt
Trong đó: ɳbr : hiệu suất bộ truyền bánh răng, =0.98
ɳol: hiệu suất một cặp ổ lăn, = 0.98
ɳ đ: hiệu suất đai, = 0.96
ɳ nt : hiệu suất nối trục, =1
Vậy ta có n= 0,982. 0,984.0,96.1 =0,85
Thay vào công thức(ct) = 3,18(kW)
Tính công suất tương đương :
P(tđ)=P(ct).
=3 (Kw)
∑(Pi/P(ct))².t(i)/∑t(i)

Ta chọn được loại động cơ: 4A112M4Y3 với các thông số kỹ thuật:

Pđc = 4 kW
nđc = 1420 vòng/phút
II.

PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN
Tỉ số truyền chung:
U chung=nđc / nct =1420 /45,45 =31,24
Với nct =60000v/(z.p) =45,45 (vòng /phút)
Mặt khác ta lại được: u = un .uc.uđ
Với uc,un: tỉ số truyền nhanh và chậm của hộp giảm tốc.
uđ: tỉ số truyền đai với các giá trị 2; 2,2;2,5... ta chọn uđ = 4
Vậy uch= Uchung /1.3uđ=2,45
Để tạo ra điều kiện bôi trơn cho các cho các bộ truyền bánh răng trong

hộp giảm tốc bằng cách ngâm dầu ta chọn: un = 1,3uc
Vậy ta tính được un= 3,2 ; uc= 2,45
Từ đó ta suy ra được thông số của các trục về công suất, tốc độ quay và
momen xoắn.
Page 5


GVHD:

SVTK:
1. Công suất các trục (kW)
Pct=3,18 kw
P3=Pct/ɳol. ɳbr =3,18/0,98.0.98=3,38 kw
P2=P3/ ɳol. ɳbr=3,38/0,98.0.98=3,52 kw
P1= P2/ ɳol. ɳbr= 3,52/0,98.0.98= 3,67 kw
Pđc= P1/ ɳol. ɳnt =3,67/0,98.1 =3,74 kw

Số vòng quay các trục (vòng/phút)
Ta có: nđc=1420
. n1 = nđc/ uđ =1420/4 =355
.n2 = nđc/ uđ.un=1420/4.3,2=111
.n3= nđc/ uđ.un.uc = 1420/4.3,2.2,45 =45,48
.nct= n3 =45,48
2. Moment xoắn các trục (N.m)
9,55.106.Pi
T
=
Ta tính theo công thức : i
ni
Tdc = 25152,82
T1 = 98728,17
T2 = 302846,85
T3 = 709740,55
Tt = 667744,06

III.

BẢNG THÔNG SỐ

Page 6


GVHD:

SVTK:
Trục
Động cơ

Trục 1

Trục 2

Trục 3

Trục tải

Thông số
Tỉ số
truyền u

4

Tốc độ
quay n

1420

355

111

45,48

Công
suất P

3,74

3,67

3,52

3,38

Moment
xoắn

3,2

2,45

1

45,48

3,18

25152,82 98728,17 302846,85 709740,55 667744,06

Phần 2
THIẾT KẾ CÁC BỘ TRUYỀN
I. Bộ truyền đai thang
1.
Chọn loại đai
So sánh Pdc =3,74; ndc = 1420 ta chọn loại đai ƃ.
+kích thước 17 X 10,5
+diện tích F =138 mm2

Theo bảng 4.13 chọn đường kính đai d1 = 200 (mm)
Vận tốc đai: v =

π .d1.n1 π .200.1420
=
=14,866̿ ( m/s)
60000
60000

Đối chiếu với điều kiện :14,86 < 25 nên vd < vmax
• Ta chọn đai thang thường.
Theo công thức (4.2) ta có : d2= ud. d1.(1- ε)= 4.200.(1-0,02)=784 mm
Trong đó: ud là tỉ số truyền đai
ε= 0,01÷ 0,02 hệ số trượt
d2 đường kính bánh đai lớn
Theo bảng 4.21 chọn đường kính tiêu chuẩn d2= 800 (mm), ta kiểm tra:
Page 7


GVHD:

SVTK:
d2
Ut= d1(1 − ε ) =

Tỉ số truyền thực tế:
∆u =

800
=4,1

200.(1 − 0.02)

ut − u 4.1 − 4
=
= 0,025 ∈ (2% → 3%)
u
4

• Sai lệch không đáng kể.
2.
Khoảng cách trục
Từ bảng 4.14 chọn sơ bộ khoảng cách trục a
a = d2 = 800(mm)
3.
Chiều dài đai
Xác định theo công thức (4.4)
l = 2a + 0.5π .(d1 + d 2) + (d 2 − d1) 2 / 4.a
= 2.800 + 0.5.3,14.(200 + 800) + (800 − 200) 2 / 4.800 = 3282,5mm

Theo bảng 4.13 chọn chiều dài đai tiêu chuẩn là l = 3150 (mm)
Kiểm nghiệm đai về tuổi thọ:
i=

4.

v 14,86
=
= 4,7 (s)
l
3,15

So với điều kiện i < imax = 10(s), đạt tiêu chuẩn.
Xác định lại khoảng cách trục
a = (λ + λ 2 − 8.∆ 2 ) / 4

Với

5.

λ = l − π (d1 + d 2) / 2 = 3150 − 3,14.(200 + 800) / 2 = 1580
∆ = (d 2 − d1) / 2 = 300

Thay vào a ta có: a ≈ 728 (mm)
Góc ôm α1
Đựa vào công thức 4.7
α1 = 180 − 57(d 2 − d1) / a = 1330 > a min = 120 0

6.

So với điều kiện α1 ≥ 120o, ta chấp nhận.
Xác định số đai cần thiết
Số đai Z được xác định theo công thức

z=

P1.K d
[ Po ] .Cα .Cl .Cu .Cz

Với P1=Pdc=3,74, Kd=1,6
• Cα; hệ số kể đến ảnh hưởng của góc ôm α1

Cα = 1 − 0,0025(180 − α1) = 0,88

• Cl: hệ số kể đến ảnh hưởng ch iều dài đai Cl=1,07
Page 8


GVHD:

SVTK:
• Cu: hệ số kể đến ảnh hưởng tỉ số truyền ud =4 , tra bảng 4.17
chọn Cu= 1,14
• Cz=1: hệ số kể đến ảnh hưởng sự phân bố không đều tải trọng
cho các đai.
Theo bảng 4.19
[P0] = 3,38(kw)

Thay vào công thức tính Z ta được
Z=

3,74.1,6
= 1,65
3,38.0,88.1,07.1,14.1

•

Chọn Z=2
7.
Định kích thước chủ yếu của bánh đai
Chiều rộng bánh đai :

B = ( z − 1).t + 2.e = (2 − 1).19 + 2.12.5 = 44mm

Đường kính ngoài của bánh đai dẫn:
d n1 = d1 + 2h0 = 200 + 2.4,2 = 208,4

Đường kính ngoài bánh đai bị dẫn:
d n 2 = d 2 + 2.h0 = 800 + 2.4.2 = 808,4

8.

Lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục R
Theo công thức 4.19

Fo

780.P1 K d
+ Fv
v.Cα .z

Fv: lực căng do lực li tâm sinh ra. Nếu định ký điều chỉnh lực căng thì
Fv= qm.vd2
• Fv = 0,178.14,862=39,3 (N)
Trong đó: qm khối lượng 1 mét chiều dài đai, bảng 4.22
• qm = 0,178kg / m
Thay vào 4.19 ta tính được:
F0 =

780.3,74.1.6
+ 39,3 = 218( N )

14,86.0.88.2

Lực tác dụng lên trục
Theo công thức 4.21
Fr = 2.F0 .z. sin(α1 / 2) = 2.218.2. sin(1330 / 2) = 800( N )

*Kết luận: Các thông số của đai
+Khoảng cách trục: a=728 mm
+Đường kính bánh đai dẫn: d1=200 mm
Page 9


GVHD:

SVTK:
+Đường kính bánh đai bị dẫn: d2=800 mm
+Số đai : z= 2
+Góc ôm: α1=1330
+Bề rộng đai: B=44 mm

II. THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG
1.

Chọn vật liệu
a. Bánh răng cấp nhanh
Bánh răng nhỏ chọn thép 45 tôi cải thiện
σb=850(N/mm2)
σch= 580(N/mm2)
HB= 241-285
Bánh răng lớn chọn thép 45 tôi cải thiện

σb=750(N/mm2)
σch= 450(N/mm2)
HB= 190-240
b. Bánh răng cấp chậm
Bánh răng nhỏ chọn thép 45 tôi cải thiện
σb=850(N/mm2)
σch= 580(N/mm2)
HB= 241-285
Bánh răng lớn chọn thép 45 tôi cải thiện
σb=850(N/mm2)
σch= 580(N/mm2)
HB= 241-285
2.
Phân tỉ số truyền uh
Uh =31,24: sử dụng 3.1 => unh=3,2 và uch=2,45
3.
Định ứng suất cho phép
Theo bảng 6.2 thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB 180...350

σ Ho lim = 2 HB + 70; S H = 1,1

σ Fo lim = 1,8 HB; S F = 1, 75
Bánh răng cấp nhanh
Chọn độ rắn bánh răng nhỏ HB1=245
Chọn độ rắn bánh răng lớn HB2=235
Bánh răng cấp chậm
Chọn độ rắn bánh răng nhỏ HB3=260
Chọn độ rắn bánh răng lớn HB4=245
σ0Hlim1= 560 MPa
σ0Flim1= 441 Mpa

σ0Hlim2= 540 MPa
σ0Flim2= 423 MPa
Page
10


GVHD:

SVTK:
Theo công thức 6.5: NHO=30 HHB2,4 do đó
NHO1 = 30.2452,4 = 1,6.107
NHO2 = 30.2352,4 = 1,5.107
Theo công thức 6.7
NHE =60.c.Σ(Ti/Tmax)3.niti

N HE = 60.c.
⇒ N HE

ni
un

 Ti  ti

∑ t.∑  T ÷. t

 1  ck
= 60.1.1425 / 2,5.3600.(13.0, 7 + 0,83.0,3) = 1, 05.108

N HE1 > N HO1 → K HL1 = 1
⇒ N HE 2 = 60.1.475 / 3, 458.3600.(13.0, 7 + 0,83.0,3) = 2,53.107

N HE 2 > N HO 2 → K HL 2 = 1
Trong đó:
NHE2: số chu kỳ chịu tải của bánh răng 2
NHO2: số chu kỳ cơ sở khi tính về độ bền tiếp xúc
KHL: hệ số tuổi thọ
Vậy theo 6.1a sơ bộ xác định được:

[ σ H ] = σ H0 lim .K HL / S H
⇒ [ σ H 1 ] = 560.1/1,1 = 509,1MPa
[ σ H 2 ] = 540.1/1,1 = 490,91MPa

Cấp nhanh sử dụng cặp bánh răng trụ răng thẳng do đó ứng suất tiếp xúc
cho phép là:

[ σ Hn ] = [ σ H 2 ] = 490,91MPa

Cấp chậm sử sụng cặp bánh răng trụ răng nghiêng do đó ứng suất tiếp
xúc cho phép là:

[ σ Hc ] = ([ σ H 1 ] + [ σ H 2 ] ) / 2 = (509, 09 + 490,91) / 2 = 500MPa

Theo công thức 6.7

Page
11


GVHD:

SVTK:

6

N FE

T  t
n
= 60.c. i .∑ t.∑  i ÷ . i
ui
 T1  tck

⇒ N FE1 = 60.1.1425 / 2,5.3600.(16.0, 7 + 0,86.0,3) = 9,5.10 7
N FE1 > N FO = 4.106 ⇒ K FL1 = 1
⇒ N FE 2 = 60.1.475 / 3, 458.3600.(16.0, 7 + 0,86.0,3) = 2,3.10 7
N FE 2 > N FO = 4.106 ⇒ K FL1 = 1
Trong đó
NFE1: số chu kỳ chịu tải của bánh răng 1
NFE2: số chu kỳ chịu tải của bánh răng 2
NHO2: số chu kỳ cơ sở khi tính về độ bền tiếp xúc
KHL: hệ số tuổi thọ
Theo công thức 6.20 ta được

[ σ F1 ] =

441
= 252 MPa
1, 75

[σF2] =

423

= 241, 71MPa
1, 75

Ứng suất quá tải cho phép theo 6.10 và 6.11

[ σ H ] 1max = 2,8.σ ch1 = 2,8.580 = 1624MPa
[ σ H ] 2 max = 2,8.σ ch 2 = 2,8.450 = 1260MPa
[ σ F 1 ] = 0,8.σ ch1 = 0.8.580 = 464MPa
[ σ F 2 ] = 0,8.σ ch 2 = 0.8.450 = 360MPa

4.

Tính toán cho cấp nhanh
a. Khoảng cách trục
Trục aw được xác định theo công thức 6.15a

aw1 = K a .(unh + 1) 3

T1.K H β

[σH ]

2

.u1.ψ ba

Trong đó
Ka : hệ số phụ thuộc vào vật liệu cặp bánh răng và loại răng
T
: moment xoắn trên trục bánh chủ động

[ σ H ] : ứng suất tiếp xúc cho phép của cấp nhanh
u
: tỉ số truyền
KHβ : hệ số xét đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều răng
vành răng khi tính về tiếp xúc
Page
12


GVHD:

SVTK:
Ψba : hệ số quan hệ giữa chiều rộng vành răng bw và khoảng cách
trục aw

ψ ba =

bw
aw

Theo bảng 6.5, ta có: K a = 49,5
Theo bảng 6.6, ta có:
ψ ba = 0,3
ψ bd = 0,5ψ ba .(u + 1) = 0,5.0,3.(3,2 + 1) = 0,63

Theo bảng 6.7: ứng với ψ bd = 0,63 và sơ đồ 3 chọn KHβ=1,05

[ σ H ] = [ σ H ] 2 = 490,91MPa

Thay vào công thức ta có

a w1 = 49,5.(3,2 + 1)3

98728.1,05
= 168,6(mm)
450 2.3,2.0,3

Ta lấy aw1= 168 (mm)
b. Xác định các thông số ăn khớp
Chọn mođun
Từ khoảng cách trục aw1 , ta xác định được modun mn theo công thức
6.17
m = (0,01 ÷ 0,02).a w1 = (0,01 ÷ 0,02).168 = 1,68 ÷ 3,36

Theo bảng 6.8 chọn mođun tiêu chuẩn là m1=2 (mm)
Do bánh răng trụ ở cấp nhanh nên β=0o
Số bánh răng nhỏ được xác định theo công thức 6.19
Z1 =

Lấy Z1=40 răng
Số răng Z2

2.a w1
2.168
=
= 40
m(u + 1) 2.(3,2 + 1)

Z 2 = u.Z1 = 128

Lấy Z2=128 răng

Theo công thức 6.21 ta xác định lại aw1

a w1 = m.( Z1 + Z 2 ) / 2 = 2(40 + 128) / 2 = 168mm

Do đó không cần dịch chỉnh để tăng khoảng cách trục
Theo công thức 6.27 về góc ăn khớp

cosα tw = Z t .m.cosα /(2.a w1 )

Với cos α ≈ cos 20o
Page
13


GVHD:

SVTK:

Nên => cos αtw ≈0,94 => αtw = 20o
c. Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc
Theo 6.33 ứng suất tiếp xúc xuất hiện trên mặt răng của bộ truyền phải
thỏa mãn điều kiện sau:

σ H = Z M .Z H .Z ε .

2.T1.K H .(um1 + 1)
bw1.um1.d w21

Trong đó
ZM: hệ số xét đến vật liệu làm bánh răng

1

Z M = 274( MPa ) 3
ZN: hệ số xét hình dạng bề mặt tiếp xúc

2.cos βb
2.cos 0o
ZH =
=
= 1, 76
sin 2.α tw
sin(2.20o )
Với

βb = arctg (cos α t1.tg β )
α t1 = arctg (tgα / cos β )
α = 20o ; β = 0o
⇒ α t1 = 20o ⇒ βb = 0o

Z ε:

hệ số xét:
Theo công thức 6.36:
Zε =

4 − εα
3

=

4 − 1,775
= 0,86
3

Trong đó:
εα : hệ số trùng khớp ngang
ε α = 1,88 − 3,2(

1
1
+
) = 1,775
40 128

dw1: đường kính vòng lăn nhỏ
d w1 =

2.a w1
2.168
=
= 80mm
128
(u m + 1)
(
+ 1)
40

v1: vận tốc bánh răng
v=

π .d w1 .n1 3,14.80.355
=
= 1,5 m/s
60000
60000

Theo bảng 6.13,chọn cấp chính xác 9
Do đó theo bảng 6.16,g0=73
Theo 6.42
Page
14


GVHD:

SVTK:
a w1
168
= 0,006.73.1,5.
= 4,8
u
3,2
Trong đó theo bảng 6.15, δ H = 0,006
v H = δ H .g 0 .v

Do đó
KHv=1,04
KHv=1,1
Thay các giá trị vào:
σ H = 274.1,73.0,86.

2.98728.1,1.(3,1 + 1)
= 357 MPa < [σ H ]
60.3,1.80 2

Theo 6.1 với v=1,5 m/s ,Zv=1,cấp chính xác động học là 9,chọn cấp chính
xác về mức tiếp xúc là 9.
Khi đó cần gia công đạt độ nhám RZ = 10 …40 µm
ZR=0,9 ,với da<700 mm,KxH=1
Do đó theo 6.1 và 6.1a

[σ H ] = [σ H ].zv .Z R .K xH = 509.1.0,9.1 = 458
2
bw = 88.[σ H . /[σ H ] ] = 88.(357 / 458) 2 = 60 mm

d. Kiểm nghiệm răng về độ uốn
Để đảm bảo độ bền uốn cho răng, ứng suất uốn sinh ra tại chân răng
không được vượt giá trị cho phép của công thức 6.43 và 6.44

σ F1 =

2T1.K F β .YFv .Yε .YF 1

σ F2

bw1.d w1.m

≤ [ σ F1 ]

σ F1 .YF 2

=
≤ [ σ F2 ]
YF1

Trong đó
Yβ=0,909: hệ số xét đến độ nghiêng bánh răng
1

Yε= ε = 0,6
α

Theo 6.7 ,KF β =1,322
Theo bảng 6.14 với v< 5 m/s và cấp chính xác 9 thì K Hα =1,37
Theo 6.47
v F = δ F .g 0 .v

a w1
168
= 0,006.73.1,5.
= 4,7
u
3,2

Tra bảng 6.18
YF1= 4,06
YF2= 3,6
KF = KFβ.KFα.KFv=1,88
Page
15

GVHD:

SVTK:
Với: KFα=1,37
KFβ = 1,32
K Fv = 1 +

v F .bw .d w1
= 1,05
2.T1 .K Fβ .K Fα

Thay vào công thức 6.43 và 6.44 ta được:
σF1= 107Mpa
σF2= 95 Mpa
Theo công thức 6.1b ta có:

[ σ F ] = ( σ Fo lim / S F ) .YR .YS .K XF .K FC .K FL

Trong đó:
Ys=1,08-0,0695ln(2)=1,03
YR=1
KxF = 1

[σ F 1 ] = 277.1.1,03.1 = 285

• [σ ] = 274
MPa
F2
So với điều kiện σF1(F2) < [σF1(F2)]

Đảm bảo độ bền uốn
e.Kiểm nghiệm quá tải:
Khi làm việc răng có thể bị quá tải nên dựa vào ứng suất tiếp xúc và ứng
suất uốn lớn nhất.
Theo 6.48 với Kqt=Tmax/T=1,8
σ Hmã = σ H . K qt = 357. 1,8 = 478MPa ≤ [σ F ] = 1420 MPa

Theo 6.49


σ F 1 max = σ F 1 .K qt = 107.1,8 = 193MPa ≤ σ F 1 


σ F 2 max = σ F 2 .K qt = 95.1,8 = 171MPa ≤ [σ F 2 ]

f. Các thông số của bộ truyền
+Khoảng cách trục: aw1=168 mm
+Modun pháp:m=2
+Chiều rộng bánh răng: bw=80 mm
+Tỉ số truyền: u =3,2
+Số răng bánh răng: Z1=40 ,Z2=128
5.
Tính toán cho cấp chậm
a) Khoảng cách trục
Trục aw được xác định theo công thức 6.15a
Page
16


GVHD:

SVTK:

aw = K a .(uch + 1) 3

T .K H β

[σH ]

2

.uch .ψ ba

Trong đó
Ka : hệ số phụ thuộc vào vật liệu cặp bánh răng và loại răng
T
: moment xoắn trên trục bánh chủ động
[ σ H ] : ứng suất tiếp xúc cho phép của cấp chậm
u
: tỉ số truyền
KHβ : hệ số xét đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều răng
vành răng khi tính về tiếp xúc
Ψba : hệ số quan hệ giữa chiều rộng vành răng bw và khoảng cách
trục aw

ψ ba =

bw
aw

Theo bảng 6.5, ta có: K a = 43
Theo bảng 6.6, ta có:
ψ ba = 0,6
ψ bd = 0,5.ψ ba .(u + 1) = 0,5.0,6.(2,45 + 1) = 0,52

Theo bảng 6.7: ứng với ψ bs 2 = 0,52 và sơ đồ 5 chọn KHβ =1,03
Thay vào công thức ta có
a w 2 = 43.(2,45 + 1)3

302846.1,03
= 142,4
490 2 .2,45.0,6

Ta lấy aw2= 142(mm)
b) Xác định các thông số ăn khớp
Chọn mođun
Từ khoảng cách trục aw2 , ta xác định được modun mn theo công thức
6.17
m = (0,01 ÷ 0,02).a w 2 = 1,42 ÷ 2,84

Theo bảng 6.8 chọn mođun tiêu chuẩn là m1=2 (mm)
Chọn sơ bộ: β =30oSố bánh răng được xác định theo công thức 6.31

Page
17


GVHD:

SVTK:

3
2.a w 2 . cos β
2 = 35,6
Z1 =
=
m(u + 1)
m(2,45 + 1)
2.142.

Lấy Z1=35 răng
Số răng Z2

Z 2 = u.Z 1 = 2,45.35 = 85,75

Lấy Z2=85 răng
Tỉ số truyền thực
u=

Z 2 85
=
= 2,43
Z 1 35

Xác định chính xác góc nghiêng β
cos β =

m( Z 1 + Z 2 )
= 0,85
2.aW 2

⇒ β = 32 019'13"

c) Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc
Theo 6.35 ứng suất tiếp xúc xuất hiện trên mặt răng của bộ truyền phải
thỏa mãn điều kiện sau:

σ H = Z M .Z H .Z ε .

2.T1.K H .(uch + 1)
bw1.uch .d w21

Trong đó
ZM: hệ số xét đến vật liệu làm bánh răng
1

Z M = 274( MPa ) 3
ZN: h/ệ số xét hình dạng bề mặt tiếp xúc
2. cos β b
2. cos 56 0
=
= 1,31
sin 2.a tw
sin 2.22,28

ZH =

Với

tgβ b = cos α 1 / tgβ = cos 22,8 / tg 32,32 = 1,46
⇒ β b = 56 0

a tw = arctg (tgα / cos β ) = arctg (tg 20 /

Z ε:

3
) = 22,8 0
2

hệ số xét:Theo công thức 6.36:
1
1
=
= 0,75
εα
1,77
1
1
ε α = 1,88 − 3,2.( + ). cos 32,32 = 1,77
35 85
Zε =

Trong đó:

dw1: đường kính vòng lăn nhỏ
d w2 =

2.a w 2
2.142
=

= 82,8mm
u + 1 2,43 + 1
Page
18

.chọn dw2= 83 mm


GVHD:

SVTK:

vận tốc bánh răng
v=

π .d w2 .n
= 0,46m / s
60000

KH: hệ số tải trọng, tính theo công thức 6.39:
KH= KHβ. KHα.KHv=1,03.1,13.1,005=1
Trong đó:
KHβ=1,03
KHα=1,13
K Hv = 1 +

v H .bw. .d w 2
0.51.0,6.142.83
=1+
= 1,005

2.T .K Hβ .K Hα
2.302846.1,03.1,13

Vậy ta tính được σH là:

σ H = 324MPa

So sánh

σH < [σH ]

• Thỏa mãn.
d) Kiểm nghiệm răng về độ uốn
Để đảm bảo độ bền uốn cho răng, ứng suất uốn sinh ra tại chân răng
không được vượt giá trị cho phép của công thức 6.43 và 6.44

σ F1 =

2T1.K Fv .Yε .YF β .YF 1

σ F2 =

bw1.d w1.m

≤ [ σ F1 ]

σ F1 .YF 2
≤ [ σ F2 ]
YF1

Trong đó
Yβ = 1 −

32,32
= 0,77 : hệ số xét đến độ nghiêng bánh
140

răng
1
1
Yε= ε = 1,631 = 0,631
α

Số răng tương đương
Z v1 = Z 1 / cos β 3 = 35 / cos(32,32) 3 = 58

Tra bảng 6.18
YF1= 3,65
YF2= 3,6
KF = KFβ.KFα.KFv= 1,32.1,37.1,009 = 1,8
KFα=1,37
KFβ = 1,32.
Page
19


GVHD:

SVTK:
KFv=1,009

Thay vào công thức 6.43 và 6.44 ta được:
σF1= 129 Mpa
σF2= 127 Mpa
σF1<[ p]1, σF2<[ p]2 (thỏa)

e. Kiểm tra quá tải
Khi làm việc răng có thể bị quá tải nên dựa vào ứng suất tiếp xúc và ứng
suất uốn lớn nhất.
Tương tự kiểm tra giống cấp nhanh
III. Bảng thông số
Thông số
Giá trị cấp
Nhanh
Chậm
Mô đun (m)
2(mm)
2(mm)
Chiều rộng vành răng(bw1)
80(mm)
85(mm)
Hệ số dịch chỉnh
X1
X2
Xt
Khoảng cách trục(aw)
168(mm)
142(mm)
Đường kính vòng chia(d)
d1
80(mm)

d2
256(mm)
d3
83(mm)
d4
201(mm)
Đường kinh đáy răng(df)
75(mm)
df1
251(mm)
df2
df3
78(mm)
df4
196(mm)
Đường kính đỉnh răng(da)
da1
84 (mm)
da2
260(mm)
da3
87(mm)
da4
205(mm)

20o

Góc profin gốc(α)
Page
20

20o


GVHD:

SVTK:

Góc profin răng(αt)
Góc ăn khớp(αtw)
Số bánh răng
Z1
Z2
Góc nghiêng của răng(β)
Tỉ số truyền(u)

20o
20o

20,3o
22,80

40
128
0o
3,2

35
85
32,320

2,43

Phần 3
THIẾT KẾ TRỤC
I.

Chọn vật liệu
Trục I, trục II, trục III, trục IV có thể dùng thép 45 thường hóa hoặc tôi
cải thiện có σb = 600MPa, ứng suất xoắn cho phép là [T] = 15...30 Mpa
II.
Thiết kế trục
1) Xác định sơ bộ đường kính trục
Theo 10.9 đường kính trục thứ k với k = 1...3, dk = 3 Tk / 0, 2 [ τ ]

Với T1 = 98728 , T2 = 302846 , T3 = 709740
Vậy ta có :
Đường kính sơ bộ trục I: d1 = 30 mm
Đường kính sơ bộ trục II: d2 = 40 mm
Đường kính sơ bộ trục III: d3 = 50 mm
Ở đây lắp bánh đai lên đầu của trục nên không cần quan tâm đến đường
kính trục động cơ điện.
2) Xác định khoảng cách gối đỡ và điểm đặt lực
a. Chiều rộng ổ lăn
Từ đường kính các trục, sử dụng bảng 10.2 để chọn chiều rộng ổ lăn.
d1 =30mm => b01= 19mm
d2 =40 mm => b02= 23mm
d3 =50mm => b03= 27mm
b. Chiều dài mayo bánh đai
Theo công thức 10.10 lmđ = (1,2...1,5)d1 = (1,2...1,5).30 => lmđ = 39mm
Chiều dài mayo khớp nối đối với trục đàn hồi công thức 10.13 lmk =

(1,4...2,5).d3 = (1,4...2,5).50 => lmk= 100mm
Chiều dài mayo các bánh răng theo công thức 10.10
lm13 = (1,2...1,5)d1 = (1,2...1,5).30 => lm13 = 39mm
lm22 = (1,2...1,5)d2 = (1,2...1,5).35 => lm22 =lm23 =lm24=52 mm
lm31 = (1,2...1,5)d3 = (1,2...1,5).50=> lm32 = lm33=lm34=65mm
Page
21


GVHD:

SVTK:

c. Khoảng cách giữa các điểm đặt lực
Khoảng cách từ mặt mút chi tiết quay đến thành trong hộp hoặc khoảng
cách giữa chi tiết quay
K1 = 10mm
Khoảng cách từ mặt mút ổ đến thành trong của hộp
K2 =15 mm
Khoảng cách từ mặt mút của chi tiết quay đến nắp ổ
K3 = 18mm
Tùy theo loại hộp giảm tốc mà ta tính. Theo bảng 10.4 và hình 10.8 cho
hộp giảm tốc bánh răng trụ hai cấp ta được:
• Trục II:
l22 = 0,5 (lm22 + b02) + k1 + k2
=0,5 (23+52)+ 10 +15 = 63 (mm)
l23 = l22 +0,5 (lm22+lm23)+k1
= 63 +0,5(52+52)+15 =130 (mm)
l24 = 2.l23 - l22 = 2.130 - 63 = 197mm)
l21 = 2.l23 = 260(mm)

• Trục I:
l13 = l23 130(mm)
l11 = l21 = 260(mm)
lc12 =- .(0,5.lm12 + b01 +k1+ hn)
=- (0,5.39+10 + 19 +18
= -67(mm)
• Trục III:
l32 = l22 = 63 (mm)
l33 = l24 = 197(mm)
lc34 = 0,5(lm34+b03)+hn+k3=0,5(65+27)+18+15=79(mm)

d.

Xác định trị số và chiều của các lực từ chi tiết quay tác
dụng lên trục
Chọn hệ trục tọa độ như hình 10.3
Trục 1:quay ngược chiều kim đồnghồ
Lực từ bánh đai tác dụng lên trục :
Fr = Fy12 = 800 (N), dw1 = 80
Lực từ bánh răng tác dụng lên trục (ct 10.1)
Fx13=Ft13=2.T1/dw1=2.98728 / 80= 2468 (N)

Fy13= - Fx13.tg α

tw

/ cos β

=-2468.tg 200/cos 0=-898 (N)

Page
22


GVHD:

SVTK:

Fz13=0
Trục II: d w2=83 mm
Fx22=Fx24=-Ft22=-2 T2 /dw2=-2.302846/83= -7297 (N)
Fy22=Fy24= -7297.tg 370/cos 32,320 =-6506 (N)
Fz22=-Fz24= 7297.tg β =4616 (N)
Fx23=- Fx13=-2468 (N)
Fy23=-Fy13 =898 (N)
Fz23= 0
Trục III:
Fx32 =Fx33=-Fx22=-Fx24 =7297 (N)
Fy32=Fy33=-Fy22 = -Fy24 =6506 (N)
Fz34 = -Fz32= 4616 (N)

e.Xác định đường kính và chiều dài trục
*Tính phản lực:
Trục 1

Xét trong Oyz ta có:
∑Fy= - Fly10 -Fy13+ Fly11 + Fy12 =0
∑M( O)= Fy13 .l13 +Fy12 .lc12 –Fly11 .l11 =0
⇒ Fly11 = 655 N , Fly10 = 557 N
Xét trong xOz:

∑Fx = - Flx10 + Fx13 –Flx11 =0
∑ M(O) = -Fx13 .l13 +Flx11 .l11 =0
⇒ Flx11 = 1234 N , Flx10 = 1234 N

Page
23


GVHD:

SVTK:

Trục II

Xét trong Oyz ta có:
∑Fy = -Fly20-Fy22 +Fy23 –Fy24+Fly21 =0
∑M(O) =Fy22. l22-Fy23 .l23+Fy24 .l24-Fly21 .l21=0
⇒ Fly21= 6057 N ,Fly20= -6057 N
Xét trong Oxy ta có:
∑Fx= Flx20 – Fx22 - Fx23 - Fx24 - Flx21 = 0
∑M(O)= Fy22 . l22- Fy23 .l23+Fy24 .l24- Fly21 .l21 = 0
⇒ Flx21= -8531 N,
Flx20 = 8531 N

Trục III

Page
24

GVHD:

SVTK:

Xét trong Oxz ta có:
∑Fy =-Fly30 + Fy32 +Fy33 +Fly31 =0
∑M(O)=-Fy32.l32 –Fy33.l33 –Fly31.l31 =0
⇒ Fly31= -6506 N ,Fly30=6506 N
Xét trong Oyz:
∑Fx=Flx30 + Fx32 +Fx33-Flx31-Fx34 =0
∑M(O) =-Fx32.l32-Fx33.l33+ Flx31.l31+Fx34.lc34 =0
⇒ Flx31 = 4450 N , Flx30= -7960 N

Page
25