Đồ án môn học Chi Tiết Máy Chọn động phân phối tỷ số truyền Tính toán động học

Đồ án môn học Chi Tiết Máy

1

Lời nói đầu
Môn học chi tiết máy đóng vai trò rất quan trọng trong chơng trình
đào tạo kỹ s và cán bộ kỹ thuật về nghiên cứu cấu tạo ,nguyên lý làm việc
và phơng pháp tính toán thiết kế các chi tiết, các thiết bị phục vụ cho các
máy móc ngành công _ nông nghiệp và giao thông vận tải ...
Đồ án môn học chi tiết máy có sự kết hợp chặt chẽ giữa lí thuyết với
thực nghiệm .Lí thuyết tính toán các chi tiết máy đợc xây dựng trên cơ sở
những kiến thức về toán học ,vật lí ,cơ học lí thuyết ,nguyên lý máy ,sức bền
vật liệu v.v,đợc chứng minh và hoàn thiện qua thí nghiệm và thực tiễn
sản xuất .
Đồ án môn học chi tiết máy là một trong các đồ án có tầm quan trọng
nhất đối với một sinh viên khoa cơ khí. Đồ án giúp cho sinh viên hiểu những
kiến thức cơ bản về cấu tạo, nguyên lý làm việc và phơng pháp tính toán
thiết kế các chi tiết có công dụng chung ,nhằm bồi dỡng cho sinh viên khả
năng giải quyết những vấn đề tính toán và thiết kế các chi tiết máy ,làm cơ
sở để vận dụng vào việc thiết kế máy sau này.
Đợc sự giúp đỡ và hớng dẫn tận tình của thầy Trịnh Đồng Tính
_cán bộ giảng dạy thuộc bộ môn chi tiết máy , đến nay đồ án môn học của
em đã hoàn thành. Tuy nhiên việc thiết kế đồ án không tránh khỏi sai sót
em rất mong đợc sự chỉ bảo của các thầy và sự góp ý của các bạn.
Em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Văn Hội đ ã giúp đỡ em hoàn
thành công việc đợc giao.
Sinh viên : Nguyễn Đức Hạnh
Lớp

Nguyễn Đức Hạnh

: CTM3 - K46

lớp CTM3 K46
Trờng ĐHBK Hà Nội


Đồ án môn học Chi Tiết Máy

2

Nội dung đồ án
Phần I: Chọn động cơ và phân phối tỷ số truyền
1. Tính toán động học:
Chọn động cơ
Pyc = Ptd =

Pd


(1)

Trong đó: P yc : công suất yêu cầu (kw),
: hệ số quá tải,
: hiệu suất truyền động.
Công suất trục công tác:
Pct =

Trong đó:

F .v

1000

F: lực kéo (N) v: vận tốc (m/s)

Thay số:
Pct =

5500.0,45
= 2,475(kw)
1000

Hiệu suất:
= 1 . 2 . 3 ...

= k . 3 ol . 2

br

. tv . x

Trong đó k : hiệu suất nối trục di động, ol : hiệu suất 1 cặp ổ lăn ( do có 3
cặp ổ lăn), br : hiệu suất 1 cặp bánh răng trong hộp giảm tốc ( do có 2 cặp
bánh răng), x : hiệu suất truyền động xích.
Tra bảng 2.3 ta đợc:
k = 0,99

ol : = 0,99

br : = 0,96

x : = 0,96

= 0,99.0,993.0,962.0,75 = 0,85
2

T t
= i i
T1 t ck

với T 2 = 0,8T 1 t 1 = 4 (h) t 2 = 3 (h) t ck = 8 (h)
T t T t
5
3
= 1 . 1 + 2 . 2 = 12. + 0,92. = 0,96
8
8
T1 tck T1 tck

Thay các số liệu tính toán đợc , , P ct vào (1)
Pyc = 0,96.

2,475
= 2,795(kw)
0,85

Tính số vòng:

Nguyễn Đức Hạnh

lớp CTM3 K46

Trờng ĐHBK Hà Nội


Đồ án môn học Chi Tiết Máy
u=

ndc
nct

nct =

3

n sb =n ct .u sb

60.1000.v 60.1000.0.45
=
= 26,87(v / p )
.D
.320

u sb = u ng .u h

Với tỷ số truyền sơ bộ hộp và bộ truyền ngoài lần lợt chọn:
uh = 18; ung = usbx = 2,25
usb = 18.3 = 54

nsb=26,87.54=1450,98
Vậy chọn nsb = 1500(v/p)
Động cơ: K =

T1
= 1,6 ; pyc = 2,795 ;
Tmm

nsb = 1500 (v/p)

Chọn l;ại động cơ: Tra bảng P1.1, ta chọn động cơ K132S4, động cơ này có:
Pđc = 4 (kw)
Nđc = 1445 (v/p), cos=0,83
Tmm/Tdn = 2 Tmm/Tdn > k
2. Phân phối tỷ số truyền
2.1 Tỷ số truyền chung:
uc =

ndc 1445
=
=53,8
nct
26,87

Trong đó: uc = ung . uh
2.2 Phân phối tỷ số truyền trong hộp:
uc = ung . uh
Theo bảng 2.3, ung = ux = (2 ữ 5)
u

53,8

Chọn ung = ux = 3 uh = u = 3 =17,93

ng
Theo kinh nghiệm bôi trơn, phân phối tỷ số truyền cho các cấp:
u h = u1 .u 2

với u1 = 0,7332.uh0,6438 = 0,7332.17,930,6438 = 4,7
u2 =

17,93
= 3,8
4,7

3. Tính toán các thông số và điền vào bảng:

Nguyễn Đức Hạnh

lớp CTM3 K46
Trờng ĐHBK Hà Nội


Đồ án môn học Chi Tiết Máy

4

Công suất trên các trục:
Pct = 2,475(kw)
P3 =

Pct
P
2,475

= 2ct =
= 2,8(kw)
3 . 4 ol . x 0,962.0,96

P2 =

P3
P3
2,8
=
=
= 2,95(kw)
2 .3 ol .br 0,99.0,96

P1 =

P2
P2
2,95
=
=
= 3,1(kw)
1.2 k .ol 0,99.0,96

Tốc độ quay của các trục:
n3 =

ndc 1445
=
= 63,86(vg / ph)

uh 17,93

n2 =

ndc 1445
=
= 307,45(vg / ph)
u1
4,7

n1 = ndc = 1445(vg / ph)
nct =

n3 63,86
=
= 21,3(vg / ph)
ux
3

Mô men tơng ứng trên các trục:
T3 = 9,55.106.

p3
2,8
= 9,55.106.
= 418728,5 (Nmm)
n3
63,86

T2 = 9,55.106.

p2
2,95
= 9,55.106.
= 91632,8 (Nmm)
n2
307,45

T1 = 9,55.106.

p1
3,1
= 9,55.106.
= 20487,9 (Nmm)
n1
1445

Tct = 9,55.106.

pct
2,475
= 9,55.106.
= 1109683 (Nmm)
nct
21,3

Tđc = 9,55.106. Pđc/nđc = 9,55.106.
Trục
Thông số

4
= 26436 (Nmm)
1445

Động cơ

I

II

4

3,1

2,95

P(kw)
TS truyền

4,7

1

III
2,8
3,8

Công tác
2,475
3

n(vg/ph)

1445

1445

307,45

63,86

21,3

T(mm)

26436

20487,9

91632,8

418728,5

1109683

Nguyễn Đức Hạnh

lớp CTM3 K46
Trờng ĐHBK Hà Nội

Đồ án môn học Chi Tiết Máy

5

Phần II: thiết kế chi tiết
1. Tính toán bộ truyền cấp nhanh (Bánh trụ răng thẳng):
1.1. Chọn vật liệu:
Bánh nhỏ: thép 45 tôi cải thiện có HB = 241 ữ285
b = 850(mpa); ch = 580(mpa )

Bánh lớn: thép 45 tôi cải thiện có HB = 192 ữ240
b = 750(mpa); ch = 450(mpa )

1.2. Xác định ứng suất cho phép:

[ H ] = 0 .Z r .Z v .K XH .K HL
0

SH
0
[ F ] = HLim .YR .YS K XH .K FC .K FL
SF

Trong đó :
Zr

: hệ số xét đến độ nhẵn của mặt răng làm việc

Zv

: hệ số xét đến ảnh hởng của vận tốc vòng

K XH : hệ số xét đến ảnh hởng của kích thớc bánh răng
YR

: hệ số xét đến ảnh hởng của độ nhám mặt lợn chân răng

YS

: hệ số xét đến độ nhạy của vật liệu đối với tập trung ứng suất

K XF : hệ số xét đến kích thớc bánh răng ảnh hởng đến độ bền uốn.

ở bớc tính thiết kế sơ bộ lấy Z R .Z V .K XH = 1 và YR .YS .K XF = 1
Do đó:
[ H ] = Ho lim .

K HL
SH

K
o
[ F ] = FLim
.K FC . FL
SF

o
o
Trong đó: HLim và FLim là ứng suất tiếp xúc cho phép và ứng suất uốn cho

phép ứng với số chu kỳ cơ sở
S H , S F : Hệ số an toàn khi tính về tiếp xúc và uốn
K FC

: Hệ số xét đến ảnh hởng đặt tải

K HL , K FL : Hệ số tuổi thọ xét đến ảnh hởng của thời hạn phục vụ và chế độ tải

trọng của bộ truyền.
Với chế độ tải trọng một phía chọn KFC = 1
Ta có:
o
HLim
= 2 HB + 70 , S H = 1,1

Nguyễn Đức Hạnh

lớp CTM3 K46
Trờng ĐHBK Hà Nội


Đồ án môn học Chi Tiết Máy

6

F Lim = 1,8HB , SF = 1,75
Chọn độ rắn bánh nhỏ là: 245HB
Chọn độ rắn bánh lớn là: 230HB
o

Do đó: H 1Lim = 2.245 + 70 = 560 mpa

F1 Lim = 1,8.245 = 441 mpa
Ho 2 Lim = 2.230 + 70 = 530 mpa

F2 Lim = 1,8.230 = 414 mpa
Số chu kỳ thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về tiếp xúc:
2, 4
N HO1 = 30 H HB
= 30.2452,4 = 1,6.107
1
2, 4
2,4
N HO 2 = 30 H HB
= 1,4.107
2 = 30.230

Chu kì thay đổi ứng suất cơ sỏ khi thử về uốn:
NFO = 4.106
Bậc đờng cong mỏi khi thử về uốn và tiếp xúc là: mF = mH = 6
Do thải trọng thay đổi nên ta có chu kỳ thay đổi ứng suất tơng đơng:
3

N HE

T
= 60.c. i ni .ti
TMax

N FE

T
= 60.c. i ni .ti
TMax

mf

Trong đó:
c: số lần ăn khớp trong 1 vòng quay
n: số vòng quay trong một phút
t: tổng số giờ làm việc.
Vậy:
5
3
N HE1 = 60.1.1445.14000( + 0,93. ) = 11,3.108
8
8

NHE2 =

N HE1
11,3 8
.10 = 2,4.108
=
u1
4,7
5
8

3

8

6
NFE1 = 60.1.1445.14000( + 0,9 . ) = 10.108

NFE2 = NFE1/u1 =

10
.108 = 2,1.108
4,7

Từ đó: NHE1 NHO1 ; NHE2 NHO2 Ta chọn KHL = 1
NFE1 NFO1 ; NFE2 NFO2 Ta chọn KFL = 1
Ta tính ra:

Nguyễn Đức Hạnh

lớp CTM3 K46
Trờng ĐHBK Hà Nội


Đồ án môn học Chi Tiết Máy

7

[ H ] 1 = 560 = 509,1(mpa)
1,1

[ H ] 2 = 530 = 481,8(mpa)
1,1

[ ]

=

441
= 252(mpa )
1,75

[ ]

=

441
= 237(mpa )
1,75

f 1

f 2

ứng suất quá tải cho phép

[ H 1 ] Max = 2,8. ch1 = 2,8.580 = 1624(mpa)
[ H 2 ] Max = 2,8. ch 2 = 2,8.450 = 1260(mpa)
[ F 1 ] Max = 0,8. ch1 = 0,8.580 = 464(mpa)
[ F 2 ] Max = 0,8. ch 2 = 0,8.450 = 360(mpa)
1.3. Xác định sơ bộ khoảng cách trục:
Xác định sơ bộ khoảng cách trục với cấp nhanh
aw1 = ka .( u + 1) 3

T1.K H

[ H ] 2 .u1. ba

Trong đó:
K a : hệ số phụ thuộc vào vật liệu của cặp bánh răng
Ti : mômen xoắn trên trục bánh chủ động (N.mm)

[ H ] : ứng suất tiếp xúc cho phép mpa
u1 : tỷ số truyền cấp nhanh.

ba =

bw
, bw : chiều rộng vành răng
aw

Với bánh răng thẳng ta lấy K a = 49,5
Có:

[ H ]

= [ H ] 2 = 481,8(mpa)

T1 = 20487,9 (Nmm)
Đối với vật liệu có độ cứng nhỏ hơn 350HB, Tra bảng 6.6 (Hớng dẫn
thiét kế hệ dẫn động cơ khí tập I), chọn ba = 0,3

bd = 0,53. ba ( u1 + 1) = 0,53.0,3( 4,7 + 1) = 0,91

Tra bảng 6.7 ta có: với sơ đồ 3 thì K H = 1,15
aw1 = 49,5( 4,7 + 1) 3

20487,9.1,15
= 117,37(mm)
481,82.4,7.0,3

Chọn aw = 125 (mm)

Nguyễn Đức Hạnh

lớp CTM3 K46
Trờng ĐHBK Hà Nội


Đồ án môn học Chi Tiết Máy

8

1.4. Xác định các thông số ăn khớp:
Ta có: m = (0,01 ữ 0,02). aw = (0,01 ữ 0,02).125 = (1,25 ữ 2,5) (mm)
Theo bảng 6.8 chọn m = 2
số răng bánh nhỏ:
Z1 =

2.aw1
m(u1 + 1)

=

2.125
= 21,93
2(4,7 + 1)

Z1 = 21

số răng bánh lớn
Z 2 = u1.Z1 = 4,7.21 = 98,7
Z 2 = 98

Do đó: aw =

m.( Z1 + Z 2 )
2.(21 + 98)
=
= 119 (mm)
2
2

Lấy : aw = 120 (mm)
Hệ số dịch chỉnh:
aw
120
0,5 ì ( Z1 + Z 2 ) =
0,5 ì (21 + 98) = 0,5
m
2
1000 ì y 1000 ì 0,5
=

= 4,2
Ky =
Zt
98 + 21

y=

Theo bảng 6.10a ta có : Kx = 0,136

K x ì Z t 0,136 ì (98 + 21)
=
= 0,0162
1000
1000
Tổng hệ số dịch chỉnh: xt = y + y = 0,5 + 0,0162 = 0,5162

Hệ số giảm đỉnh răng: y =
Do đó hệ số dịch chỉnh là:

y

0,5
x1 = 0,5. [ xt ( Z2 Z1 ) ì Z ] = 0,5 [ 0,5162 ( 98 21 ) ì
] = 0,096
98 + 21
t
x2 = xt x1 = 0,5162 0,096 = 0,4202

Ta cũng có tỷ số truyền thực sẽ là:
um =

Z 2 98
=
= 4,667
Z1 21

Góc ăn khớp:
Costw =

m.Z t .Cos 2.119.Cos 200
=
= 0,93186
2.aw
2.120

tw = 21016
1.5. Kiểm nghiệm về độ bền tiếp xúc:
H = Z M .Z H .Z

Nguyễn Đức Hạnh

2.T1 .K H .(u m + 1)
bw .u m .d w21

lớp CTM3 K46
Trờng ĐHBK Hà Nội


Đồ án môn học Chi Tiết Máy

9

Trong đó:
Um : Tỉ số truyền thực, um = 4,667
T1 : Mô men trên trục I, T1 = 20487,9 (Nmm)
bw : Bề rộng vành răng: bw = ba.aw = 0,3.120 = 36 (mm)
Z M : Hệ số kể đến cơ tính vật liệu của bánh răng ăn khớp

Tra bảng 6.5 Z M = 274
Z H : hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc
ZH =

2.Cos B
Sin 2. tw

ta có b = 0 ( vì bộ truyền bánh răng thẳng)
2.1
= 1,73
Sin(2.21,273)

ZH =

Z : hệ số kể đến sự trùng khớp của răng

=

bw Sin
= 0 (vì = 0 o)
m.

do đó đợc tính theo công thức: Z =

4
3


1

1
1
1
= 1,88 3,2 + cos = 1,88 3,2 + = 1,695
21 98

Z1 Z 2


Z =

4
=
3

4 1,695
= 0,88
3

d w1 đờng kính vòng lăn bánh nhỏ
d w1 =
v=

2.aw1
um + 1

=

2.120
= 42,35(mm)
4,667 + 1

.d w1 .n1 .42,35.1445
=
= 3,2(m / s )
60.000
60.000

theo bảng 6.13 chọn cấp chính xác đông học là cấp 9
Tra bảng 6.15 H = 0,006
Tra bảng 6.16 g o = 73
H = H .g 0 .v

aw
120
= 0,006.73.3,2
= 7,1
um
4,667

Theo bảng 6.7 với sơ đồ hình 3

Nguyễn Đức Hạnh

lớp CTM3 K46
Trờng ĐHBK Hà Nội


Đồ án môn học Chi Tiết Máy

10

K H = 1,15
K H = 1
K H = 1 +

H .bw .d w1
7,1.36.42,35
= 1+
= 1,23
2.T1.K H .K H
2.20487,9.1,15.1

K H = K H .K H .K H = 1,15.1.1,23 = 1,415

Từ đó ta có:
H = Z M .Z H .Z

2.T1 .K H .(u m + 1)
b w .u m .d w21

= 274.1,73.0,88

2.20487,9.1,415.(4,667 + 1)
= 459,06(mpa)
36.4,667.42,352

Theo công thức 6.1 và 6.1a ta có:
[ H ] = [ H ].ZV .Z R .Z XH
v = 3,2 5 (m/s) nên Zv = 1
da 700 mm , chọn ZXH = 1
Chọn độ nhám ZR = 0,95
[ H ] = [ H ].ZV .Z R .Z XH = 481,8.1.1.0,95 = 457,71 (mpa)
1.6. Kiểm nghiệm về độ bền uốn:
F1 =

2.T1 .K F .Y .Y .YF1
bw1 .d w1 .m

[ F ]

F2 = F1.(YF2/YF1) [F2]
YF1 và YF2 là hệ số dạng răng của bánh 1 và 2, nó phụ thuộc vào số
răng tơng đơng:
Với ZV1 = Z1 , ZV2 = Z2 (Đối với răng thẳng)
Tra bảng 6.18 ta có đợc
YF1 = 3,86
YF2 = 3,54

Theo bảng 6.7 K F = 1,32
F1 = F .g o .v

a w1
um

vF1 = 0,016.73.3,2
K F = 1 +

, F = 0,006 , g o = 73
120
= 18,95
4,667

F1 .bw1 .d w1
18,95.36.42,35
= 1+
= 1,534
2.T1.K F .K F
2.20487,9.1,32.1

Với răng thẳng K F = 1

Nguyễn Đức Hạnh

lớp CTM3 K46
Trờng ĐHBK Hà Nội


Đồ án môn học Chi Tiết Máy

11

Do đó: K F = K F .K F .K F = 1,32.1.1,534 = 2,025
1
1
=
= 0,59
1,695

Với = 1,695 , Y =

Với răng thẳng Y = 1
Vậy ta có:
F1 =

2.T1.K F .Y .Y .YF1

=

bw1 .d w1 .m

2.20487,9.2,025.0,59.1.3,86
= 61,97(mpa)
36.42,35.2

F2 = F1.(YF2/YF1) = 61,97.(3,54/3,86) = 56,83
Với m = 2 (mm) YS hệ số kể đến độ nhạy caủa vật liệu với tập trung ứng
suất: YS = 1,08 0,0695 ln(m) = 1,08 0,0695 ln(2) = 1,032
Với bánh răng phay chọn hệ số ảnh hởng độ nhám mặt lợn chân răng YR = 1
Với da < 400 mm ta chọn KXF = 1
Do đó theo công thức 6.2 và 6.2a ta có:
[ F ] = [ F ] sb.YR.YFYXF = 252.1.1,032.1 = 260 (mpa)

1

1

[ F 2 ] = [ F 2 ] sb.YR.YFYXF = 237.1.1,032.1 = 244,58 (mpa)
1.7.

Kiểm nghiệm về quá tải:
kqt =

[ ]

TMax 1,6T1
=
= 1,6
T1
T1

H 1 Max

= H . kqt = 459,06 1,6 = 580,67(mpa) [ H ] Max = 1260(mpa )

[ ]
= 56,83.1,6 = 90,928 [ ]

F1Max = F1 kqt = 61,97.1,6 = 99,152 F1
F2 Max = F2 kqt

1.8.

Max

F2 Max

= 464( mpa )
= 360(mpa)

Các thông số kích thớc cơ bản của bộ truyền cấp nhanh:

Nguyễn Đức Hạnh

lớp CTM3 K46
Trờng ĐHBK Hà Nội


Đồ án môn học Chi Tiết Máy

12

Bảng thống kê các thông số kích thớc bộ truyền bánh răng cấp chậm:
Khoảng cách trục
Mođun
Chiều rộng vành
răng
Tỷ số truyền
Góc nghiêng
Số răng
Hệ số dịch chỉnh

a w =120

m=2

Đờng kính vòng chia

d 1=

bw = 36
4,7
= 00
z1 = 21 và z2=98
x1 = 0,96 ; x2 = 0,4202
mz1
mz 2
= 42 ;d2 =
= 196
1
1

d a1= d1+2 (1 + x1 y)m= 42 + 2.(1+0,96
0,0162).2 = 49,8 mm
Đờng kính đỉnh răng
d a2= d2 + 2(1 + x2 y)m= 196 + 2.(1 + 0,4202
0,0162).2 = 201,6 mm
d F1= d1 (2,5 2.x1)m = 42 (2,5 2.0,96).2 =
Đờng kính đáy răng 40,84 mm
d F2= d2 (2,5 2.x2)m = 196 (2,5 2.0,4202).2 =
192,68 mm
d w1 = 42,35 mm
Đờng kính vòng lăn
d w2 = u.dw1 = 4,7.42,35 = 199,05 mm

2. Tính toán bộ truyền cấp chậm (Bánh trụ răng nghiêng):

Nguyễn Đức Hạnh

lớp CTM3 K46
Trờng ĐHBK Hà Nội


Đồ án môn học Chi Tiết Máy

13

2.1 Chọn vật liệu:
Theo quan điểm thống nhất hoá trong thiết kế ta chọn cặp vật liệu nh cấp
nhanh

2.2 ứng suất cho phép:

Ta tính nh cấp nhanh và đợc kết quả:

[ H ] 1 = 560 = 509,1(mpa)
1,1

[ H ] 2 = 530 = 481,8(mpa)
1,1

[ ]

=

441
= 252(mpa )
1,75

[ ]

=

441
= 237(mpa )
1,75

f 1

f 2

ứng suất quá tải cho phép

[ H 1 ] Max = 2,8. ch1 = 2,8.580 = 1624(mpa)
[ H 2 ] Max = 2,8. ch 2 = 2,8.450 = 1260(mpa)
[ F 1 ] Max = 0,8. ch1 = 0,8.580 = 464(mpa)
[ F 2 ] Max = 0,8. ch 2 = 0,8.450 = 360(mpa)
2.3. Xác định sơ bộ khoảng cách trục:
aw2 = k a .( u + 1) 3

T2 .K H

[ H ] 2 .u2 . ba

Tra bảng 6.5 với răng nghiêng vật liệu 2 bánh là: Thép Thép K a = 43
Tra bảng 6.6 ba = 0,4
bd = 0,53. ba ( u 2 + 1) = 0,53.0,4( 3,8 + 1) = 1,02

Tra bảng 6.7 với sơ đồ 3 K H = 1,07
u 2 = 3,8
a w2 = 43( 3,8 + 1) 3

91632,8.1,07
= 157,3( mm)
381,8 2 .3,8.0,4

a w2 = 172(mm)

2.4. Xác định các thông số ăn khớp:

Nguyễn Đức Hạnh

lớp CTM3 K46
Trờng ĐHBK Hà Nội


Đồ án môn học Chi Tiết Máy

14

m = (0,01 ữ 0,02)a w2 = (0,01 ữ 0,02).172 = 1,72 ữ 3,44

Theo quan điểm thống nhất hoá trong thiết kế chọn modun tiêu chuẩn của
răng cấp chậm bằng modun răng cấp nhanh m = 2(mm)

Chọn sơ bộ = 10 0 do đó cos = 0,9848
Số răng bánh nhỏ
Z1 =

2.a w2 . cos
m(u 2 + 1)

=

2.172.0,9848
= 35,29
2.(3,8 + 1)

Z 1 = 35

số răng bánh lớn
Z 2 = u 2 .Z 1 = 3,8.35 = 121,6
Z 2 = 133

do đó tỷ số truyền thực sẽ là:
um =

Z 2 135
=
= 3,86
Z1
35

Cos =

m( Z 1 + Z 2 ) 2.(35 + 135)
=
= 0,9884
2 a w2
2.172

= 8,75 0 = 8 o .45'

2.5. Kiểm nghiệm về độ bền tiếp xúc:
H = Z M .Z H .Z

2.T2 .K H .(um + 1)
bw .um .d w22

Trong đó: Z M : Hệ số kể đến cơ tính vật liệu của bánh răng ăn khớp
1

Tra bảng 6.5 Z = 274( MPA) 3
M
Z H : Hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc
ZH =

2.Cos B
Sin 2. tw

ta có tg b = cos t .tg
Theo TCVN góc profil = 20o
tg
tg 20
) = arctg (

) = 20,220 = 20012
t = tw = arctg (
cos
0,9884
tg b = cos t .tg = tg b = cos 20,22.tg 8,75 =0,1444
b = 8,2 0 = 8 013'

ZH =

2.Cos B
=
Sin 2. tw

Nguyễn Đức Hạnh

2. cos(8,2 o )
= 1,747
Sin 2.20,22 o

lớp CTM3 K46
Trờng ĐHBK Hà Nội


Đồ án môn học Chi Tiết Máy

15

Z hệ số kể đến sự trùng khớp của răng

=

bw Sin
; bw = ba .a w1 = 0,4.172 = 68(mm)
m.
=

1
68.Sin(8,75 o )
= 1,65 1 do đó Z =

2.


1

1
1
1
cos = 1,88 3,2 +
= 1,88 3,2 +
0,9884 = 1,744
35 135

Z 1 Z 2

Z =

1
1
=

= 0,757

1,744

d w2 đờng kính vòng lăn bánh lớn
d w2 =
v=

2.a w2
um + 1

.d w2 .n 2
60.000

=

2.172
= 71,6( mm)
3,8 + 1

=

.71,6.307,45
= 1,18(m / s )
60.000

Theo bảng 6.13
với v =1,18 (m/s) dùng cấp chính xác 9
Theo bảng 6.14 với cấp chính xác 9 chọn K H = 1,13
H = H .g o .v

aw 2
um

Tra bảng 6.15 H = 0,002
Tra bảng 6.16 g o = 73
H = 0,002.73.1,18

172
= 1,159
3,8

Theo bảng 6.7 với sơ đồ hình 3
K H = 1,07
K H = 1 +

H .bw .d w2
2.T2 .K H .K H

=1+

1,159.68.71,6
= 1,027
2.91632,8.1,07.1,13

K H = K H .K H .K H = 1,07.1,13.1,027 = 0,235

H = 274.1,747.0,757.

2.91632,8.0,235(3,86 + 1)

= 142,91(mpa)
68.3,86.71,6 2

Theop công thức 6.1 và 6.1a ta có:
[H] = [H]sb.ZV.ZR.ZXH
Với 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 Ra = 10 ữ 40( àm) , mà v < 5 (m/s)
ZV = 1; Z R = 0,9
Khi đờng kính vòng đỉnh bánh răng d a 700(mm)

Nguyễn Đức Hạnh

lớp CTM3 K46
Trờng ĐHBK Hà Nội


Đồ án môn học Chi Tiết Máy

16

K XH = 1

[ H ] = [ H ].Z V .Z R .Z XH [ H ] = 481,2(mpa )

Do đó kết quả tính toán phù hợp với yêu cầu.
2.6. Kiểm nghiệm về độ bền uốn:
F1 =

2.T2 .K F .Y .Y .YF1
bw2 .d w2 .m

[ ]

F1

F 2 = F1 . (YF2/YF1)

Tra bảng 6.7 K F = 1,16
F2 = F .g o .v

aw2
um

Tra bảng 6.15 F = 0,006 g o = 73
Tra bảng 6.14 K F = 1,37
v F2 = 0,006.73.1,07
K F = 1 +

F2 .bw2 .d w2
2.T2 .K F .K F

172
= 3,13
3,86
=1+

3,13.68.71,6
= 1,054
2.91632,8.1,16.1,37

Do đó: K F = K F .K F .K F = 1,16.1,37.1,054 = 1,675
Với = 1,688 Y =

1
1
=
= 0,592
1,688

O
8,75 o
=1
= 0,937
Với = 15,74 Y = 1
140
140
O

Số răng tơng đơng
Z1
35
=
= 36,24 Z v1 = 35
3
Cos 0,9884 3
Z2
135
=
=
= 139,8 Z v2 = 139

3
Cos 0,9884 3

Z v1 =
Z v2

Tra bảng 6.18, Với hệ số dịch chỉnh x1 = x2 = 0 ta đợc:
YF1 = 3,75
YF2 = 3,62
YS = 1,08 0,0695 ln(m) = 1,08 0,0695 ln(2) = 1,032

Với bánh răng phay chọn YR = 1
K XF = 1(d a 400mm)

Nguyễn Đức Hạnh

lớp CTM3 K46
Trờng ĐHBK Hà Nội


Đồ án môn học Chi Tiết Máy

17

[ ] = [ ].Y .Y .K = 252.1.1,032.1 = 260,064(mpa)
[ ] = 237.1.1,032.1 = 244,58mpa)
2.91632,8.1,659.0,592.0,887.3,75
=
= 61,48 [ ] = 214,25(mpa )
68.71,6.2

F1

F1

R

S

XF

F2

F1

F1

F2 =

F1 .YF2
YF1

=

[ ]

61,48.3,62
= 59,35 F2 = 244,58(mpa)
3,75

2.7. Kiểm nghiệm về quá tải:

k qt =

[ ]

TMax 1,6T
=
= 1,6
T1
T1

H 1 Max

= H . k qt = 121,81 1,6 = 154,08(mpa) [ H ] Max = 1260(mpa )

[ ]
= 66,72.1,6 = 106,752 [ ]

F1Max = F1 k qt = 70,16.1,6 = 112,256 F1
F2 Max = F2 k qt

Max

F2 Max

= 464(mpa )
= 360(mpa)

2.8. Các thông số kích thớc của bộ truyền:
Bảng thống kê các thông số kích thớc bộ truyền bánh răng cấp nhanh:
Khoảng cách trục

Mođun
Chiều rộng vành
răng
Tỷ số truyền
Góc nghiêng
Số răng
Hệ số dịch chỉnh

a w =172
m=2

Đờng kính vòng chia

d 1=

bw = 68
3,8
= 8,750
z1 = 35 và z2 = 135
x1 = x 2 = 0
mz1
2.35
mz 2
2.135
= 70,82 ;d2 =
= 273,16
=
=
0,9884
cos

cos 0,9884

d a1= d1+2 (1 + x1 y)m = d1+2.m = 70,82 + 2. 2 =
74,82 mm
Đờng kính đỉnh răng
d a2= d2 + 2(1 + x2 y)m = d2+2.m = 273,16 + 2.2 =
277,16 mm
d F1= d1 (2,5 2.x1)m = d1 2,5.m = 70,82 2,5.2
Đờng kính đáy răng = 65,82 mm
d F2= d2 (2,5 2.x2)m = d2 2,5m = 273,16 2,5.2
= 243,16 mm
d w1 = 71,6 mm
Đờng kính vòng lăn
d w2 = u.dw1 = 3,8.71,6 = 272 mm

3. Tính toán bộ truyền ngoài (Bộ truyền xích):
3.1. Chọn loại xích:

Nguyễn Đức Hạnh

lớp CTM3 K46
Trờng ĐHBK Hà Nội


Đồ án môn học Chi Tiết Máy

18

Vì vận tốc thấp, tải trọng nhỏ nên ta dùng xích con lăn
3.2. Xác định các thông số của bộ truyền xích:

3.2.1 Chọn số răng đĩa xích:
Ung =

uc
uh

Sau khi thiết kế bộ truyền trong thì tỷ số truyền của hộp không đổi:
ung = 3 = const
Tra bảng 5.4, với u x = 3 chọn số răng đĩa xích Z 1 = 25 răng
Số răng đĩa lớn: Z2 = u.Z1 = 3.25 = 75 răng
Số răng chọn ở trên thoả mãn điều kiện:

Z1 Zmin = 17 răng
Z2 Zmax = 120 răng

3.2.2 Công suất tính toán:
Pt = P.K .K Z .K n

Trong đó:
P: công suất cần truyền, P = 2,8
Kz =

Z 01 25 25
=
=
=1
Z1 Z1 25

là hệ số số răng

Kn =

n01
n1

hệ số vòng quay

n1 = 63,86 (v/p) nên tra bảng 5.5 ta đợc n01 = 50 K n =

50
= 0,78
63,86

K = K o. K a .K dc .K bt .K d .K c

Với:
K o = 1 (đờng tâm các đĩa xích làm với phơng nằm ngang 1 góc 60 o ), là

hệ số kể đến ảnh hởng của vị trí bộ truyền.
K a = 1 , là hệ số kể đến khoảng cách trục và chiều dài xích
K dc = 1,25 (vị trí các trục trong hộp giảm tốc không điều chỉnh đợc), là

hệ số kể đến ảnh hởng của việc điều khiển lực căng xích.
K d = 1,2 là hệ số tải trọng, kể đến tính chất của tải trọng
K c = 1,25 (bộ truyền làm việc 2 ca ), là hệ số kể đến chế độ làm việc của

bộ truyền
K bt = 1,3 (môi trờng có bụi, chất lợng bôi trơn II) (Theo bảng 5.7), là hệ

số kể đến ảnh hởng của việc bôi trơn

Từ đó: K = K o. K a .K dc .K bt .K d .K c = 1.1.1,25.1,3.1,2.1,25 = 2,44

Nguyễn Đức Hạnh

lớp CTM3 K46
Trờng ĐHBK Hà Nội


Đồ án môn học Chi Tiết Máy

19

Vậy, công suất tính toán là: Pt = P.K .K Z .K n = 2,8.2,44.1.0,78 = 5,33 (kw)
Tra bảng 5.5, n 01 = 50(vg / ph) chọn bộ truyền xích 1 dãy có bớc p=31,75(mm)
thoả mãn điều kiện bền mòn Pt [ P] = 5,83(kw)
Đồng thời theo bảng 5.8 , điều kiện p pMax cũng thoả mãn
3.2.3 Khoảng cách trục:
Chọn a=40.p =40.31,75=1270(mm)
Xác định số mắt xích x
2
2.a Z 1 + Z 2 ( Z 2 Z 1 ) . p
25 + 75 ( 75 25) p
x=
+
+
= 2.40 +
+
= 131,58
p
2

2
4. 2 a
4. 2 .40. p
2

Lấy số mắt xích chẵn x = 132
Tính lại khoảng cách trục

(Z Z )
2
a = 0,25. p xc 0,5( Z1 + Z 2 ) + [ xc 0,5( Z1 + Z 2 )] 2 2 2 1




(75 25)
2
a = 0,25.31,75132 0,5(75 + 25) + [132 0,5(75 + 25)] 2
= 1301,26(mm) 1301(mm)
2


Để xích không chịu lực căng quá lớn giảm a1 lợng bằng
a = 0,003.a = 0,003.1301,26 4
a = 1297(mm)

Số lần va đập của xích
i=

Z1 .n1 25.159

=
=2
15.x 15.132

Tra bảng 5.9 i = 2 [i] = 25
3.3 Tính kiểm nghiệm xích về độ bền:
S=

Q
K d Ft + Fo + Fv

Trong đó:
Q tải trọng phá hỏng (N), Tra bảng 5.2 đợc: Q=88500(N)
K d hệ số tải trọng động với chế độ làm việc trung bình K d = 1,2

FV là lực căng do lực ly tâm sinh ra
Khối lợng 1 mét xích q = 3,8 (kg)
Ft lực vòng (N) Ft =

Nguyễn Đức Hạnh

1000. p
v

lớp CTM3 K46
Trờng ĐHBK Hà Nội


Đồ án môn học Chi Tiết Máy

20

Z 1 . p.n 25.31,75.63,86
=
= 0,84(m / s )
60.000
60.000
1000.5,33
Ft =
= 6345,24( N )
0,84

v=

Fv = q.v 2 = 3,8.0,84 2 = 2,681( N )
F0 = 9,81.K f .q.a = 9,81.4.3,8.1,297 = 193,4( N )

Trong đó K f = 4 (bộ truyền nghiêng 1 góc < 60 0 )
S=

88500
= 11,33
1,2.6345,24 + 193,4 + 2,618

Tra bảng 5.10 n = 50(vg/ph) đợc [s]=7
Vậy s>[s] bộ truyền đảm bảo điều kiện bền
3.4 Xác định các thông số của xích và lực tác dụng lên trục:
3.4.1 Xác định các thông số của xích:
Đờng kính đĩa xích:
d1 =

p
31,75
=
= 253,32(mm)


Sin Sin
25
Z1

d2 =

p
31,75
=
= 758,2(mm)


Sin Sin
75
Z2





d a1 = p 0,5 + cot g = 31,750,5 + cot g = 267,2
25

Z1





d a 2 = p 0,5 + cot g = 31,750,5 + cot g = 773,4
75

Z 2

d f1 = d1 2.r
d f 2 = d 2 2.r
r = 0,5025d l + 0,05 = 0,5025.19,05 + 0,05 = 9,623(mm)

Tra bảng 5.2 d l = 19,05
d f1 = 253,32 2.9,623 = 234,1(mm)
d f 2 = 758,2 2.9,623 = 738,95(mm)

Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc của đĩa xích

Nguyễn Đức Hạnh

lớp CTM3 K46
Trờng ĐHBK Hà Nội


Đồ án môn học Chi Tiết Máy
H1 = 0,47

21

K r ( Ft .K d + Fvd ).E
[ H ]
A.K d

Trong đó [ H ] ứng suất tiếp xúc cho phép (mpa)
Ft lực vòng (N) , Ft = 6345,24
Fvd lực va đập trên m dãy xích
Fvd = 13.10 7 .n1 . p 3 .m = 13.10 7 .63,86.31,75 3.1 = 2,66( N )
K d hệ số tải trọng động Tra bảng 5.6 K d = 1,2

A diện tích chiếu của bản lề Tra bảng 5.12, A= 262( mm 2 )
E modun đàn hồi E = 2,1.10 5 ( MPA)
kr1 = 0,42 (Z1 = 25 răng)
kr2 = 0,22 (Z2 = 75 răng)
Từ đó:
H1 = 0,47
H2

0,42( 6345,24.1,2 + 2,66 ).2,1.10 5
= 687( mpa )
262.1,2

0,22( 6345,24.1,2 + 2,66 ).2,1.10 5
= 0,47
= 497,24(mpa )
262.1,2

Nh vậy dùng thép 40 tôi cải thiện đạt độ rắn HB 192 228 sẽ đạt đợc ứng

suất tiếp xúc cho phép

[ H ] = 700(mpa)

đảm bảo đợc độ bền tiếp xúc cho

răng đĩa 1
Tơng tự [ H ] [ H ] với cùng vật liệu nhiệt luyện
2

3.4.2 Xác định lực tác dụng lên trục:
Trong bộ truyền xích, khi tínhlực tác dụng lên trục, ta bỏ qua lực căng do
lực ly tâm sinh ra và lực căng do trọng lợng nhánh xích bị động sinh ra.
Fr = K x .Ft = 1,05.6345,24 = 6662,5( N )

Trong đó:

K x : hệ số kể đến trọng lợng xích
K x = 1,05 do bộ truyền nghiêng 1 góc < 60 0

Phần III : Thiết kế trục và chọn ổ lăn
Nguyễn Đức Hạnh

lớp CTM3 K46
Trờng ĐHBK Hà Nội


Đồ án môn học Chi Tiết Máy

22

1. Chọn khớp nối:
Theo tiêu chuẩn, chọn kích thớc khớp nối dựa vào công thức:
Tt = k.T [T]
Trong đó k là hệ số chế độ làm việc, nó phụ thuộc vào máy công tác.
Tra bảng 16.1, k = 1,2 ữ 1,5. Chọn k = 1,5
Tt = k.T = 1,5. 20487,9 = 30731,85 (Nmm)
Tra bảng16.10a, [T] = 63 Nm = 63000 Nmm, ta có kích thớc cơ bản của nối
trục vòng đàn hồi nh sau:
T(Nm) d
63
22

D dm L
l
100 36 104 50

d1 D0
40 71

Z
6

nmax
5700

B
4

B1

28

l1
21

D3 l2
20 20

Kích thớc cơ bản của vòng đàn hồi:
T(Nm)
63

dc
10

d1
M8

D2
15

l0
42

l1
20

l2
10

l3
15

h
1,5

Kiểm nghiệm sức bền dập của vòng đàn hồi:
Công thức: d
Thay số:

d

= 2KT/(ZD0dcl3) [d]
= 2.1,5.20487,9/(6.71.10.15) = 0,96 (mpa)

[d] = (2 ữ 4) Mpa d [d]
Kiểm nghiệm sức bền của chốt:
Công thức: d = 2KTl0/(0,1dc3 D0Z) [u]
Thay số:

d = 1,5.20487,9.42/(0,1.103.71.6) = 30,3 (mpa)
[u] = (60 ữ 80) Mpa d [d]

2. Chọn vật liệu chế tạo trục:
Vật liệu chế tạo trục đợc chọn thống nhất là thép 45, tôi cải thiện có
b = 600( MPA) ứng suất xoắn cho phép là: []= 12 ữ 20(mpa)

3. Xác định đờng kính sơ bộ:
dk = 3

Tk
0,2.[ ]

Nguyễn Đức Hạnh

lớp CTM3 K46
Trờng ĐHBK Hà Nội


Đồ án môn học Chi Tiết Máy
Trong đó:

23

Tk : mômen xoắn (N.mm)

[]: ứng suất xoắn cho phép MPA []= 12 ữ 20 (MPA)
T1 = 20487,9( N .mm) T2 = 91632,8( N .mm) T3 = 418728,5( N .mm)

d1 = (17,23 ữ 20,44) mm
d2 = (28,4 ữ 33,67) mm
d3 = (47,13 ữ 55,88) mm
Chọn theo tiêu chuẩn: d1 = 20 mm, d2 = 30 mm, d3 = 55 mm
Đờng kính trung bình là: dtb =

1
.( d1 + d2 + d3 ) = 35 mm
3

Tra bảng 10.2, coi chiều rộng ổ lăn là nh nhau thì b0 = 21 mm

4. Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực.
Xác định chiều dài may ơ đĩa xích, may ơ bánh răng trụ:
lm = (1,2 ữ 1,5) d = (1.2 ữ 1,5).35 = (42 ữ 52,5)(mm)

Chọn: lm22 = 47 mm; lm23 = 52 mm
Xác định chiều dài may ơ của khớp nối đối với trục vòng đàn hồi.
lm = (1,4 ữ 2,5)d3 = (1,4 ữ 2,5).35 = (49 ữ 87,5)(mm) chọn lm = 60 mm

Tra bảng 10.3 ta đợc
Khoảng cách mặt cạnh của chi tiết quay đến thành trong của hộp hoặc
khoảng cách giữa các chi tiết quay k1 = 12
Khoảng cách từ mặt cạnh ổ đến thành trong của hộp k2 = 10
Khoảng cách từ mặt cạnh của chi tiết quay đến thành nắp ổ k3 = 15
Chiều cao nắp ổ và đầu bu lông hn = 18
Tra bảng 10.4 với hộp giảm tốc bánh răng trụ 2 cấp hình 10.7
l22 = 0,5(lm 22 + b0 ) + k1 + k2
l22 = 0,5(47 + 21) + 12 + 10 = 56(mm)
l23 = l22 + 0,5( lm 22 + lm 23 ) + k1
l23 = 56 + 0,5(52 + 47) + 12 = 117,5(mm)
l21 = lm 22 + lm 23 + 3k1 + 2k2 + b0
l21 = 52 + 47 + 3.12 + 2.10 + 21 = 176(mm)

Xác định l1i theo l2i đã tính
l11 = l21 = 176 mm
l12 = l22 = 56 mm
lc13 = l +

b0
+ K3 + hn = 42 + 0,5.21 + 15 + 17,5 = 85
2

(l: là phần trục lắp trong khớp nối, l = 42 mm)

Nguyễn Đức Hạnh

lớp CTM3 K46
Trờng ĐHBK Hà Nội


Đồ án môn học Chi Tiết Máy

24

Xác định l3i theo trục 2:
l32 = l23 = 117,5 mm
l31 = l21 = 176 mm
5. Tính các trục:


Sơ đồ đặt lực:

l11
lc13
l12
Fly10 Flx10

Fly11
Flx11

1

Truc I

Fr1
2

n1

0

3

Ft22

Fly21

Fly20
Flx21

1

Ft2

3

Ft1
Fr23

Fa23
3

Flx31
Ft33
l c33

2

0
Fr22

Ft23
Fa32
l 23

Ft32
1

Fr32 2

Fly31

Flx20

n2

Truc II

l 22

l 21
Truc III

n3
l 32

Flx30

O
Fly30

l 31

5.1 Tính trục I
Đờnh kính sơ bộ trục: d1 = 20 mm

Nguyễn Đức Hạnh

lớp CTM3 K46
Trờng ĐHBK Hà Nội


Đồ án môn học Chi Tiết Máy

25

T1 = 20487,9 Nmm
Ft1 = Ft2 = 2.T1/dw1 =

2.20487,9
= 967,55 (N)
42,35

Fr1 = Fr2 = Ft1.tgw = 967,55.tg21,270 = 376,65 (N)
+ Tại điểm 2:
2.T1

Ft2 là lực tác dụng từ khớp, Ft2 = (0,2 ữ 0,3) D
t
Dt = D0 = 71 (mm) Ft2 = (0,2 ữ 0,3)

2.20487,9
= (115,42 ữ 173,14)
71

Chọn Ft2 = 150 N. Khi đó:
Mx =
=

Ft1.(l11 l12 ).l12
Ft 2 .lc13 .(l11 l12 )
+
l11
l11

967,71.(176 56).56
150.85.(176 56)
+
= 45642,11 (Nmm)
176
176

My =

Fr1.(l11 l12 ).l12
376,65.(176 56).56
=
= 14381,18 (Nmm)
l11
176

+ Tại điểm O :
Mx = Ft2.lc13 = 150.85 = 12750 (Nmm)
My = 0 (Nmm)
+ Tính các phản lực:
Ta có:
Mx(1) = Ft1.(l11 l12) + Flx10.l11 + Ft2.(l11 + lc13)
Flx10 =

Ft1.(l11 l12 ) Ft 2 .(l11 + lc13 )
967,71.(176 56) 150.(176 + 85)
=
= 437,36 (N)
l11
176

Tơng tự:
Flx11 = Ft1 Flx10 Ft2 = 967,71 437,36 150 = 380,35 (N)
Fly10 = Fr1.

l11 l12
176 56
= 367,65.

= 250,67 (N)
l11
176

Fly11 = Fr1 Fly10 = 367,65 250,67 = 116,98 (N)

Nguyễn Đức Hạnh

lớp CTM3 K46
Trờng ĐHBK Hà Nội