Đồ án cơ sở thiết kế máy

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC
KHOA CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ

GVHD: ThS. NGUYỄN HỒNG LĨNH
SVTH: LƯƠNG VĂN CẢNH

ĐỒ ÁN CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY
HỆ DẪN ĐỘNG XÍCH TẢI

LỚP: Đ7-CƠ ĐIỆN TỬ
1


TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC
KHOA CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ

GVHD: ThS. NGUYỄN HỒNG LĨNH
SVTH: LƯƠNG VĂN CẢNH

ĐỒ ÁN CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY
HỆ DẪN ĐỘNG XÍCH TẢI

LỚP: Đ7-CƠ ĐIỆN TỬ
2


TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC
KHOA CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ

ĐỒ ÁN CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY
HỆ DẪN ĐỘNG XÍCH TẢI

LỜI NÓI ĐẦU
Đất nước ta đang trên đà phát triển với xu hướng công nghiệp hóa hiện
đại hóa, sự phát triển của những lĩnh vực khoa học kỹ thuật như Cơ khí, Cơ điện
tử, Điện, Điện tử, Tự động hóa, Công nghệ thông tin... Giữ vai trò đặc biệt quan
trọng, sự phụ thuộc của con người đã đang và tiếp tục được thay thế bởi máy
móc tự động hóa, mà ở đó con người có thể điều khiển được hệ thống dây truyền
hoạt động trơn chu. Từ đó làm tăng năng suất lao động, giảm giá thành sản
phẩm, đảm bảo an toàn cho người lao động. Để làm được điều đó những người
kỹ sư phải có trình độ cũng như kiến thức chắc chắn về chế tạo, điều khiển tự
động và vận hành. Vì vậy sự đầu tư, quan tâm cho sự phát triển trong tương lai
phải được thực hiện một cách nghiêm túc từ ngay từ trong các trường Đại học
kỹ thuật nơi mà các sinh viên là kỹ sư, cử nhân tương lai đang theo học.
Đồ án môn học Chi tiết máy là tiền đề cơ bản cho sinh viên ngành cơ khí
khi còn ngồi trên ghế nhà trường. Bước đầu định hướng được việc mình phải
làm gì, làm như thế nào, cách thức thực hiện ra sao… Để hiểu thiết kế được
từng chi tiết máy từ đơn giản nhất tới phức tạp hơn rồi tới một sản phẩm máy
hoàn chỉnh có công dụng nhất định trong tương lai, qua đó có cách nhìn đúng
đắn hơn về ngành nghề mình đang theo học và thêm yêu nghề hơn.
Nội dung chính đồ án đề cập tới vấn đề cơ bản nhất trong thiết kế máy và
chế tạo máy. Để làm được đồ án này mỗi sinh viên phải nắm được kiến thức cơ
bản trong các tài liệu và môn học nguyên lý máy, chi tiết máy, dung sai kỹ
thuật đo, vật liệu học, cơ lý thuyết, sức bền vật liệu, tính toán thiết kế hệ dẫn
động trong cơ khí, đọc được bản vẽ kỹ thuật, phải biết được các thuật ngữ các kí
hiệu trong ngành cơ khí. Cùng với đó là không thể thiếu sự ứng dụng của các
phần mềm thiết kế cơ bản trong cơ khí chế tạo như Autodesk AutoCAD 2D,
Autodesk AutoCAD Mechanical, Autodesk Inventor 3D, SolidWorks 3D, Catia…
Đồng thời khi thiết kế chúng ta phải bám sát với thực tế để sao cho sản phẩm
tạo ra có giá thành hợp lý, chi phí sản xuất thấp, tính thẩm mỹ cao, tuổi thọ tốt
đảm bảo yêu cầu kỹ thuật thì mới có thể cạnh tranh trên thị trường.

GVHD: ThS. NGUYỄN HỒNG LĨNH
SVTH: LƯƠNG VĂN CẢNH

LỚP: Đ7-CƠ ĐIỆN TỬ
3


TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC
KHOA CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ

ĐỒ ÁN CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY
HỆ DẪN ĐỘNG XÍCH TẢI

Khi thực hiện làm đồ án em cũng gặp phải một số khó khăn nhất định. Như
kiến thức về chi tiết máy, kỹ năng vẽ Autocad 2D, Autodesk Inventor 3D còn
gặp nhiều hạn chế. Được sự giúp đỡ nhiệt tình của quý thầy cô trong khoa
Công nghệ cơ khí trường Đại học Điện lực và đặc biệt là thầy giáo hướng dẫn
ThS. Nguyễn Hồng Lĩnh, cùng với đó là sự giúp đỡ của các bạn thành viên
trong khoa Công nghệ cơ khí và các bạn trong lớp Đ7-Cơ Điện Tử mà em đã
hoàn thành được đồ án môn học này.
Do lần đầu tiên thực hiện với vốn kiến thức tổng hợp được còn nhiều hạn
chế, cho nên dù đã có nhiều cố gắng nhưng sai sót là điều không thể tránh khỏi.
Em rất mong nhận được sự đóng góp của thầy và các bạn để cho lần làm sau
được tốt hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!

Giảng viên hướng dẫn

Hà Nội, 6-2015

Sinh viên thực hiện

ThS. Nguyễn Hồng Lĩnh

Lương Văn Cảnh

GVHD: ThS. NGUYỄN HỒNG LĨNH
SVTH: LƯƠNG VĂN CẢNH

LỚP: Đ7-CƠ ĐIỆN TỬ
4


TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC
KHOA CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ

ĐỒ ÁN CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY
HỆ DẪN ĐỘNG XÍCH TẢI

MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU…………………………………………………………………..3
PHẦN 1 : NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN………………………………………………...7
I.
II.

Thông tin sinh viên………………………………………………...…..7
Thông tin đề tài……………………………………………...…………7

PHẦN 2 : CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN…..8
I.

II.

Chọn động cơ……...…………………………………………………...8
Phân phối tỉ số truyền………………………………………………...10

PHẦN 3 : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN NGOÀI BỘ TRUYỀN
ĐAI THANG…………………………………………………………………...13
PHẦN 4 : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN TRONG HỘP GIẢM
TỐC BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG…………………………………………...18
I.
II.
III.
IV.

Chọn vật liệu và xác định các thông số cơ bản……………….………18
Tính toán cấp nhanh bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng…….……21
Tính toán cấp chậm bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng……………..31
Kiểm tra điều kiện bôi trơn ngâm dầu

PHẦN 5 : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRỤC VÀ THEN…………………….42
I.
II.

Tính toán thiết kế các trục……………………………………..……..42
Tính toán thiết kế và chọn then………………………………………73

PHẦN 6 : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CHỌN Ổ LĂN VÀ KHỚP NỐI…….74
I.
II.

Tính toán thiết kế và chọn ổ lăn……………………………………...74
Tính toán thiết kế và chọn khớp nối………………………………….83

GVHD: ThS. NGUYỄN HỒNG LĨNH
SVTH: LƯƠNG VĂN CẢNH

LỚP: Đ7-CƠ ĐIỆN TỬ
5


TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC
KHOA CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ

ĐỒ ÁN CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY
HỆ DẪN ĐỘNG XÍCH TẢI

PHẦN 7: BÔI TRƠN HỘP GIẢM TỐC, THIẾT KẾ VỎ HỘP VÀ CÁC
CHI TIẾT LIÊN QUAN………………………………………………….…...84
I.
II.

Bôi trơn hộp giảm tốc…………………………………………….......84
Thiết kế vỏ hộp và các chi tiết liên quan……………………………..85

PHẦN 8 : CÁC CHẾ ĐỘ LẮP TRONG HỘP VÀ BẢNG DUNG SAI LẮP
GHÉP……………………………………..........................................................96
TÀI LIỆU THAM KHẢO…………………………………………………...100

GVHD: ThS. NGUYỄN HỒNG LĨNH
SVTH: LƯƠNG VĂN CẢNH

LỚP: Đ7-CƠ ĐIỆN TỬ
6


TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC
KHOA CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ

ĐỒ ÁN CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY
HỆ DẪN ĐỘNG XÍCH TẢI

PHẦN1 - NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN.
I.

THÔNG TIN SINH VIÊN
Sinh viên thực hiện: LƯƠNG VĂN CẢNH
Lớp: Đ7-CĐT

II.

THÔNG TIN ĐỀ TÀI
2.1. Tên đề tài.
--------THIẾT KẾ HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG XÍCH TẢI-------2.2. Mô tả hệ thống.

a.
•
•
•
•
•

Số liệu thiết kế.
Lực vòng trên xích tải: F = 4000N
Vận tốc xích tải: v = 1,25m/s
Số răng đĩa xích tải dẫn: z = 11 răng
Bước xích tải: p = 110 mm
Thời gian phục vụ: L = 8 năm

GVHD: ThS. NGUYỄN HỒNG LĨNH
SVTH: LƯƠNG VĂN CẢNH

LỚP: Đ7-CƠ ĐIỆN TỬ
7


TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC
KHOA CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ
•

ĐỒ ÁN CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY
HỆ DẪN ĐỘNG XÍCH TẢI

Quay một chiều, làm việc hai ca, tải trọng va đập nhẹ.
(một năm làm việc 300 ngày, 1 ca làm việc 8h)

•

Chế độ tải: T1 = T; t1 = 36s; T2=0,4T; t2 = 15s

PHẦN 2 - TÍNH TOÁN CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ

TRUYỀN.

I.


CHỌN ĐỘNG CƠ
Chọn hiệu suất của hệ thống.
• Hiệu suất truyền động.
5

(2.9) [1]

* Trong đó: ( tra bảng 2.3 [1] )
= 0,96 : Hiệu suất của bộ truyền đai.
= 1
: Hiệu suất khớp nối trục đàn hồi.
= 0,98 : Hiệu suất bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng
= 0,98 : Hiệu suất bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng
= 0,995 : Hiệu suất ổ lăn.
⇒



= 0,96.1.0,98.0,98.0,9955 = 0,9

Tính công suất của động cơ
• Công suất ứng với tải lớn nhất:

Plv =
•

F .v
1000

=

4000.1, 25
1000

= 5 (kW)

(2.11)

[ 1]

Công suất tương đương:
Pt = Ptđ

GVHD: ThS. NGUYỄN HỒNG LĨNH
SVTH: LƯƠNG VĂN CẢNH

LỚP: Đ7-CƠ ĐIỆN TỬ
8


TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC
KHOA CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ

Với:
•

T1
T
= 1 ; 2 = 0, 4
T
T

Thay số vào ta được:
=5

Pt = Ptđ
•

ĐỒ ÁN CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY
HỆ DẪN ĐỘNG XÍCH TẢI

36 + 15.0, 42
36 + 15

= 4,34 (kW)

Công suất cần thiết trên trục động cơ.

(2.8) [1]


Xác định số vòng quay sơ bộ của động cơ.
• Số vòng quay của trục công tác.
nlv =
•

60000.v 60000.1, 25
=
= 62
z. p
11.110

vg/ph

(2.17) [1]

Tỉ số truyền sơ bộ.
(2.15) [1]

•



Trong đó: ( tra bảng 2.4 [1] )
= 10 : Tỉ số truyền hộp giảm tốc.
= 4,5 : Tỉ số truyền bộ truyền đai thang.
Số vòng quay sơ bộ của động cơ.
(v/ph) (2.18) [1]

Chọn động cơ điện, bảng thông số động cơ điện.
• Động cơ điện chọn có thông số thỏa mãn:

•

Dựa vào bảng p1.3[1]: các thông số kĩ thuật của động cơ loại 4A. Ta

chọn được động cơ với các thông số sau:

GVHD: ThS. NGUYỄN HỒNG LĨNH
SVTH: LƯƠNG VĂN CẢNH

LỚP: Đ7-CƠ ĐIỆN TỬ
9


TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC
KHOA CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ

ĐỒ ÁN CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY
HỆ DẪN ĐỘNG XÍCH TẢI

Kiểu động
cơ

Công
suất
(kW)

Vận tốc
quay
(v/ph)

Cos φ

η%

4A100L2Y
3

5,5

2880

0,91

87,5

•

2,2

2,0

Kiểm tra điều kiện mở máy, điều kiện quá tải cho động cơ
Điều kiện mở máy :

Theo sơ đồ phân bố tải trọng ban đầu ta có :



II.

Vậy động cơ ta đã chọn thỏa mãn điều kiện làm việc ổn định

PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN
 Chọn tỉ số truyền của hệ thống dẫn động.

Tỷ số truyền chung:

ut =

ndc 2880
=
= 46, 45
nlv
62

Mà

ut = uđ.uh

Với:

uđ là tỉ số truyền của đai

(3.23) [1]

(3.24) [1]

uh là tỉ số truyền của hộp giảm tốc
Chọn

uđ = 4

⇒ uh =

46, 45

= 11, 6
4

GVHD: ThS. NGUYỄN HỒNG LĨNH
SVTH: LƯƠNG VĂN CẢNH

LỚP: Đ7-CƠ ĐIỆN TỬ
10


TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC
KHOA CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ

ĐỒ ÁN CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY
HỆ DẪN ĐỘNG XÍCH TẢI

uh = u1.u2 ( u1,u2 là tỉ số truyền cấp nhanh và cấp chậm)
Tra bảng 3.1 [1] chọn
=> unh = u1 =4,25 ; uch = u2 = 2,73
Tính lại uđ theo ut trong hộp giảm tốc
uđ = = = 4


Công suất trên các trục:
P3 =

Plv
5
=
= 5, 03(kW)

ηol .ηkn 0.995.1

P2 =

P3
5, 05
=
= 5,15(kW)
ηol .ηbr 0.995.0,98

P1 =

P2
5,18
=
= 5, 28(kW)
ηol .ηbr 0,995.0,98

⇒


Pđc = = = 5,5 (kW)

Số vòng quay trên các trục:
n1 =

ndc 2880
=
= 720(v / ph)
ud

4

n2 =

n1
720
=
= 169, 41(v / ph)
u1 4, 25

GVHD: ThS. NGUYỄN HỒNG LĨNH
SVTH: LƯƠNG VĂN CẢNH

LỚP: Đ7-CƠ ĐIỆN TỬ
11


TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC
KHOA CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ
n3 =



ĐỒ ÁN CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY
HỆ DẪN ĐỘNG XÍCH TẢI

n2 169, 41
=
= 62(v / ph)
u2

2, 73

Mômen xoắn trên các trục:

Pdc
5, 5
= 9,55.106.
= 18237,85( Nmm)
ndc
2880

Tdc = 9,55.106

T1 = 9,55.106

P1
5, 28
= 9,55.106.
= 70033,33( Nmm)
n1
720

T2 = 9,55.106.

P2
5,15
= 9,55.106
= 290316, 40( Nmm)
n2
169, 41

T3 = 9,55.106.

P3
5, 03
= 9,55.106
= 774782, 26( Nmm)
n3
62

Tct = 9,55.106.

Công Suất
(kW)

Động cơ

Trục 1

Trục 2

Trục 3

Công tác

5,5

5,28

5,15

5,03

5

Tỉ số truyền
u
Số vòng
quay n

Plv
5
= 9,55.106
= 770161, 29( Nmm)
nlv
62

4
2880

4,25
720

GVHD: ThS. NGUYỄN HỒNG LĨNH
SVTH: LƯƠNG VĂN CẢNH

2,73
169,41

1

62

62

LỚP: Đ7-CƠ ĐIỆN TỬ
12


TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC
KHOA CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ

ĐỒ ÁN CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY
HỆ DẪN ĐỘNG XÍCH TẢI

(vg/ph)
Momen xoắn
T (Nmm)

18237,85

70033,33

290316,40

774782,26

839629,81

PHẦN 3 – TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN NGOÀI BỘ TRUYỀN
ĐAI THANG.

1.

Chọn loại đai
•
•
•
•

Công suất bộ truyền: P = 5,5 kW.
Tỉ số truyền: = u = 4
Số vòng quay bánh dẫn:
Tải trọng va đập nhẹ, làm việc hai ca, quay 1 chiều

Theo hình 4.1 [1]


Ta chọn đai thang loại đai A (L=560÷4000, d1=100÷200, φ = 36º)
2.

Xác địng đường kính bánh đai
I.1.
Xác định đường kính
- Dựa và bảng 4.13 [1]



bánh đai nhỏ d1.

Chọn đường kính bánh đai nhỏ d1 = 160 mm .
πd n

π .160.2880
v= 1 1 =
= 24,11m / s
60000
60000
- Vận tốc đai
Nhỏ hơn vận tốc cho phép vmax = 25(m/s)
I.2. Xác định dường kính bánh đai lớn d2.

ξ = 0,01

-

Ta chọn hệ số trượt
n vd
d2
u= 1 = 1 2 =
n2 v2 d1 d1 (1 − ξ )

⇒ d 2 = u.d1 (1 − ξ ) = 4.160.(1 − 0,01) = 627,2mm

-

-

Ta có
(4.2) [1]
Theo bảng (4.26)[1] chọn đường kính tiêu chuẩn d2 = 630 mm.
d2
630

ut =
=
= 4,02
d1 (1 − ξ ) 160(1 − 0,02)
Như vậy tỷ số truyền thực tế

GVHD: ThS. NGUYỄN HỒNG LĨNH
SVTH: LƯƠNG VĂN CẢNH

LỚP: Đ7-CƠ ĐIỆN TỬ
13


TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC
KHOA CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ

Vu =
⇒

ĐỒ ÁN CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY
HỆ DẪN ĐỘNG XÍCH TẢI

ut − u 4, 02 − 4
=
= 0,5% < 4%
u
4

- Theo bảng 4.14 [1] chọn sơ bộ khoảng cách trục asb = 0,95.d2
⇒

3.

asb = 0,95.630 = 598,5 mm

Xác định chính xác chiều dài đai và khoảng cách trục
3.1.

Xác định chiều dài đai L.

π (d 2 + d1 ) (d 2 − d1 ) 2
L = 2a +
+
2
4a
L = 2.598,5 +


(4.4) [1]

π (160 + 630) (630 − 160)
+
= 2529,6mm
2
4.598,5
2

Theo bảng 4.13 [1] chọn theo tiêu chuẩn L = 2500 mm
- Kiểm nghiệm số vòng chạy của đai trong 1 giây, theo(4.15) [1]

i=

v 24,11
=
= 9,644 ≤ imax = 10
L
2,5

3.2. Tính lại khoảng cách trục a.
Theo (4.6) [1], ta có
2.L − π (d 2 + d1 ) + [2.L − π (d 2 + d1 )]2 − 8(d 2 − d1 )2
a=
8
2.2500 − π (630 + 160) + [2.2500 − π (630 + 160)]2 − 8(630 − 160) 2
8
a = 582mm
a=

3.3. Kiểm nghiệm góc ôm.
- Góc ôm đai trên bánh đai nhỏ, theo (4.7) [1]
d −d
630 − 160 0
α1 = 180o − 2 1 .570 = 180o −
.57 = 1340 >α min =120 0
a
582


Thỏa mãn điều kiện không trơn trượt

GVHD: ThS. NGUYỄN HỒNG LĨNH

SVTH: LƯƠNG VĂN CẢNH

LỚP: Đ7-CƠ ĐIỆN TỬ
14


TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC
KHOA CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ

ĐỒ ÁN CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY
HỆ DẪN ĐỘNG XÍCH TẢI

4. Xác định số đai cần thiết.
- Số đai z được xác định theo điều kiện tránh xảy ra trơn trượt giữa
đai và bánh đai.
Theo công thức (4.16) [1] ta có

z=

P.K d
[ P0 ]Cα CuC z CL

+/ Hệ số ảnh hưởng góc ôm đai
Theo bảng 4.15 [1], với α = 134º
⇒ Cα = 0,87
+/ Hệ số ảnh hưởng của tỉ số truyền
Theo bảng 4.17 [1], với u = 4
Cu = 1,14
⇒

u

Cz

+/ Hệ số ảnh hưởng của số dây đai
Theo bảng 4.19[1], chọn [Po] = 4 (v = 24,11m/s, d1 = 160mm)
P1
5, 5
=
= 1,375
[P0 ]
4
⇒
⇒

Cz = 1 bảng 4.18 [1]
+/Hệ số ảnh hưởng chiều dài đai
Theo bảng 4.19 [1] đai A => L0=1700 mm, nên ta có

L 2500
=
= 1, 47
L0 1700
Theo bảng 4.16 [1]
⇒ CL = 1,08
+/ Hệ số tải trọng động Kđ.
Theo bảng 4.7 [1]
⇒ Kđ = 1,25
+/ Số đai được xác định theo công thức.

GVHD: ThS. NGUYỄN HỒNG LĨNH
SVTH: LƯƠNG VĂN CẢNH

LỚP: Đ7-CƠ ĐIỆN TỬ
15


TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC
KHOA CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ
z=

ĐỒ ÁN CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY
HỆ DẪN ĐỘNG XÍCH TẢI

P1.K d
5,5.1,25
=
= 1,6
[ P0 ]Cα CuC z CL 4.0,87.1,14.1.1,08

⇒

Chọn số đai z=2

5. Xác định kích thước chủ yếu của đai.
- Chiều rộng của bánh đai.
Theo (4.17) và bảng (4.21) [1], ta có

B = ( z − 1)t + 2e = (2 − 1)15 + 2.10 = 35mm

-

Đường kính ngoài của bánh đai.

d a1 = d1 + 2h0 = 160 + 2.3,3 = 166,6mm
d a 2 = d 2 + 2h0 = 630 + 2.3,3 = 636,6mm
6. Tính lực căng tác dụng lên trục.
-

Lực căng ban đầu, theo công thức (4.19) [1]
F0 =

-

780.P1 .K d 780.5,5.1, 25
=
+ 103, 47 = 231,30 N
v.Cα .z
24,11.0,87.2

Trong đó: +/
+/

K d = 1,25
Ca = 0,87

Hệ số tải trọng động

Hệ số ảnh hưởng góc ôm
Fv = qmv = 0,178.24,112 = 103,47 N

2

+/
Lực căng do lực
ly tâm (với qm = 0,178 Kg/m, bảng 4.22 [1] )
-

Lực tác dụng lên trục, theo (4.21) [1]

Fr = 2 F0 z sin(α1 / 2) = 2.231,30.2.sin(134 / 2) = 851,65 N
- Lực vòng

GVHD: ThS. NGUYỄN HỒNG LĨNH
SVTH: LƯƠNG VĂN CẢNH

LỚP: Đ7-CƠ ĐIỆN TỬ
16


TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC
KHOA CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ

Ft =
-

1000 P1 1000.5,5
=
= 228,12 N
v
24,11

Lực tác dụng lên nhánh căng

F1 = F0 +
-

Ft
228,12
= 231,3 +
= 345,36 N
2
2

Lực tác dụng lên nhánh căng

F2 = F0 −

Ft
228,12
= 231,3 −
= 117, 24 N
2
2

Thông số
Đường kính bánh đai nhỏ
Đường kính bánh đai lớn
Chiều rộng bánh đai
Chiều dài đai
Số đai z

ĐỒ ÁN CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY
HỆ DẪN ĐỘNG XÍCH TẢI

d1 , mm

Đai thang
160 mm

d1 , mm

630 mm

B, mm

35 mm

l , mm

Khoảng cách trục

2500 mm
2
582 mm

a, mm

Lực tác dụng lên trục
Ft , N
Lực vòng

Fr , N

Lực tác dụng lên nhánh căng
Lực tác dụng lên nhánh trùng

851,65 N
228,12 N

F1 , N

345,36 N

F2 , N

117,24 N

GVHD: ThS. NGUYỄN HỒNG LĨNH
SVTH: LƯƠNG VĂN CẢNH

LỚP: Đ7-CƠ ĐIỆN TỬ
17


TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC
KHOA CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ

ĐỒ ÁN CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY
HỆ DẪN ĐỘNG XÍCH TẢI

PHẦN 4 - TÍNH TOÁN THIẾT KÊ BỘ TRUYỀN TRONG HỘP GIẢM
TỐC BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG.
CHỌN VẬT LIỆU XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN

I.

Bộ truyền trong hộp giảm tốc hai cấp khai triển là hai cặp bánh răng
trụ với cấp nhanh đầu vào ta sử dụng cặp bánh răng trụ răng nghiêng,
với cấp chậm đầu ra ta sử dụng cặp bánh răng trụ răng thẳng.
1.

Thông số kỹ thuật.
•
•

Công suất đầu vào: P1 = 5,28 kW
P2 = 5,15 kW
Moment xoắn:
T1 = 70033,33 Nmm

GVHD: ThS. NGUYỄN HỒNG LĨNH
SVTH: LƯƠNG VĂN CẢNH

LỚP: Đ7-CƠ ĐIỆN TỬ
18


TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC
KHOA CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ

ĐỒ ÁN CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY
HỆ DẪN ĐỘNG XÍCH TẢI

T2 = 290316,6 Nmm
Số vòng quay:
n1 = 720 vg/ph
n2 = 169,41 vg/ph
Tỷ số truyền:
u1 = 4,25
u2 = 2,73
Thời gian phục vụ: 8 năm
Quay một chiều, làm việc 2 ca va đập nhẹ

•
•
•
•

(1 năm làm việc 300 ngày, 1 ca làm việc 8h)
Chế độ tải: T1 = T, T2=0,4T, t1= 36s, t2=15s
Vật liệu và nhiệt luyện bánh răng.
Do hộp giảm tốc bánh răng trụ 2 cấp khai triển chịu Pđc = 5,5 Kw có
công suất trung bình nên ta có thể chọn vật liệu làm bánh răng ở nhóm
I có độ rắn HB ≤ 350 là thép C45 tôi cải thiện cho cả 2 cặp bánh răng
trụ răng nghiêng cấp nhanh và răng trụ răng thẳng cấp chậm.
Cụ thể theo bảng 6.1 [1]
• Bánh răng nhỏ: thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB241…285 có
бb1=850MPa, бch1=580MPa;
• Bánh răng lớn: thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB 192…240 có
бb2=750MPa, бch2=450MPa;

•

2.
-

-

3.

Xác định sơ bộ ứng suất tiếp xúc cho phép [ бH ] và ứng suất
uốn cho phép [бF ]
3.1.
•
•

Giới hạn mỏi tiếp xúc và giới hạn mỏi uốn
Chọn độ rắn cho bánh răng nhỏ HB1= 250
Chọn độ rắn cho bánh răng lớn HB2 = 235

б 0 H l im1 = 2 HB1 + 70 = 2.250 + 70 = 570 MPa
б 0 H lim 2 = 2 HB2 + 70 = 2.235 + 70 = 540 MPa
б 0 H lim1 = 1,8HB1 = 1,8.250 = 450 MPa
б 0 H lim 2 = 1,8HB2 = 1,8.235 = 423MPa
3.2.

Số chu kỳ làm việc cơ sở.

GVHD: ThS. NGUYỄN HỒNG LĨNH
SVTH: LƯƠNG VĂN CẢNH

LỚP: Đ7-CƠ ĐIỆN TỬ
19


TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC
KHOA CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ

ĐỒ ÁN CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY
HỆ DẪN ĐỘNG XÍCH TẢI

Theo (6.5) [1]: NHo1 = 30H2,4HB
N Ho1 = 30.HB 2,4 = 30.2502,4 = 1,7.107
N Ho 2 = 30.HB 2,4 = 30.2352,4 = 1,4.107
3.3.

Số chu kỳ làm việc tương đương.
Theo (6.7) [1]
3
3
n 
 Ti 
 Ti  ti 
n1

N HE1 = 60c.∑ 
÷ niti = 60c ∑ ti ∑ 
÷
u1
i =1  Tmax 
i =1  Tmax  ∑ ti 



n

 T 3 36  0,4T 3 15 
720
= 60.1.
.(8.300.8.2).  ÷ . + 
÷. 
4,25
 T  51  T  51 

= 28,3.107
N HE1 28,3.107
N HE2 =
=
=
u1
4,25

6,66.107

6
6
n 
 Ti 
 Ti  ti 
n1

N FE1 = 60c.∑ 

÷ niti = 60c ∑ ti ∑ 
÷
T
u
T
t
i =1  max 
i =1  max  ∑ i 
1


n

 T 6 36  0,4T 6 15 
720
= 60.1.
(8.300.2.8)  ÷ . + 
÷. 
4,25
 T  51  T  51 

= 27,6.107
NFE2 = = = 6,5.107
Hệ số tuổi thọ
Do NHE1> NHo1, NHE2> NHo2, NFE1> NFo1, NFE2> NFo2
nên chọn KHL1 = KHL2 = KFL1 = KFL2
3.5.
Ứng suất tiếp xúc, xác định sơ bộ
3.4.

- Theo bảng 6.2 [1] với thép 45, tôi cải thiện HB 180…350
GVHD: ThS. NGUYỄN HỒNG LĨNH
SVTH: LƯƠNG VĂN CẢNH

LỚP: Đ7-CƠ ĐIỆN TỬ
20


TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC
KHOA CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ

ĐỒ ÁN CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY
HỆ DẪN ĐỘNG XÍCH TẢI

SH=1,1 ; SF=1,75
-Theo (6.1a) [1], ta có

[ б H ] 1 = б0H lim1

K HL1
1
= 570. = 518,2 MPa
sH 1
1,1

[ б H ] 2 = б0H lim 2

K HL 2
1
= 540. = 490,9 MPa

sH 2
1,1

3.6. Ứng suất uốn, xác định sơ bộ
-Theo (6.2a) [1] với bộ truyền quay 1 chiều KFC = 1, ta có

[ б F 1 ] = б 0F lim1

K FL1
1
= 450.
= 257,14 MPa
sF 1
1,75

[ б F 2 ] = б 0F lim 2

K FL 2
1
= 423.
= 241,71MPa
sH 2
1,75

- Với cấp nhanh sử dụng răng nghiêng, do đó theo (6.12) [1] ta
tính sơ bộ.

[бH ] =
⇒

[бH 1 ] + [бH 2 ] 518, 2 + 490,9
=
= 504,55MPa
2
2

[бH] < 1,25 [бH]2

- Với cấp chậm dùng răng thẳng và tính toán NHE đều lớn hơn NHO
nên KHL = 1, do đó [бH]’ = [бH]2 = 490,9 MPa
3.7. Ứng suất quá tải cho phép: theo (6.10) và (6.11)
[бH]max = 2,8бch2 = 2,8.450 = 1260 MPa
[бF1]max = 0,8бch1 = 0,8.580 = 464 MPa
[бF2]max =8,8бch2 = 0,8.450 = 360 MPa
GVHD: ThS. NGUYỄN HỒNG LĨNH
SVTH: LƯƠNG VĂN CẢNH

LỚP: Đ7-CƠ ĐIỆN TỬ
21


TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC
KHOA CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ

ĐỒ ÁN CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY
HỆ DẪN ĐỘNG XÍCH TẢI

TÍNH TOÁN CẤP NHANH BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG TRỤ
RĂNG NGHIÊNG

II.
1.

Xác định sơ bộ khoảng cách trục.
Theo công thức (6.15a) [1]

-

aw1 = K a (u1 + 1) 3

T1K H β

ψ ba [ б H ] u1
2

= 43.(4,25 + 1) 3

70033,33.1,12
= 140,6mm
0,3.(504,55) 2 .4, 25

Trong đó;
• Theo bảng 6.5 [1] với răng nghiêng Ka = 43
• Theo bảng 6.6 [1] chọn ψba = 0,3
• Theo (6.16) [1] ψbd = 0,5ψba(u+1) = 0,5.0,3(4,25+1) = 0,7875
• Theo bảng 6.7 [1] KHβ = 1,12 (sơ đồ 3)
P
5, 28
T1 = 9,55.106 1 = 9,55.106
= 70033,33

n1
720
•

Lấy aw1 = 155 mm



2.

Chọn modul răng.

m= (0.01÷0.02) aw1 = (0,01÷0,02).155 = 1,55 ÷ 3,1
Theo bảng 6.8 [1] chọn modun pháp m = 2,5mm

3.

Xác định số răng và góc nghiêng răng.
8o ≤ β ≤ 20o

-

Từ điều kiện góc nghiêng răng:
Chọn sơ bộ β = 10º,do đó Cosβ = 0,9848

- Theo (6.31) [1] số răng bánh nhỏ

z1 =

2aw cosβ 2.155.0,9848

=
= 23,3
m(u1 + 1) 2,5(4, 25 + 1)

Chọn z1 = 23 răng.
Số răng bánh bị dẫn
⇒

-

GVHD: ThS. NGUYỄN HỒNG LĨNH
SVTH: LƯƠNG VĂN CẢNH

LỚP: Đ7-CƠ ĐIỆN TỬ
22


TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC
KHOA CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ

ĐỒ ÁN CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY
HỆ DẪN ĐỘNG XÍCH TẢI

z2 = z1.u1 = 23.4, 25 = 97,75
⇒

Chọn z2 = 98 răng

um =
-

Ta tính lại tỉ số truyền thực:
Góc nghiêng răng:
β = arccos

z2 98
=
= 4,26
z1 23

m( z1 + z2 )
2,5.(23 + 98)
= arccos
= 12,63o
2aw1
2.155

Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc.

4.
-

Ứng suất tiếp xúc được tính bởi công thức:
z z z 2T1K H (um + 1)
бH = M H ε
d w1
bwum
(6.33) [1]
+/ Bánh răng bằng thép theo bảng 6.5 [1]
zM = 274 MPa1/2

+/ Hệ số xét đến hình dạng bề mặt tiếp xúc
Theo (6.34) và (6.35) ta có

zH =

2cos βb
sin2α tw

 tg 20o 
 tgα nw 
α t = α tw = arctg 
= arctg 
= 20,455o
÷
o ÷
 cos β 
 cos(12,63 ) 
tg βb = cosα t .tg β = cos(20,455o ).tg(12,63o )=0,21
⇒ βb = 11,86o
2cos(11,86o )
⇒ zH =
= 1,729
sin(2.20, 455o )
+/ Hệ số ảnh hưởng tổng chiều dài tiếp xúc
b .sinβ 46,5.sin(12, 63)
εβ = w
=
= 1.295 > 1
m.π
2,5.π

Ta có
GVHD: ThS. NGUYỄN HỒNG LĨNH
SVTH: LƯƠNG VĂN CẢNH

LỚP: Đ7-CƠ ĐIỆN TỬ
23


TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC
KHOA CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ

ĐỒ ÁN CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY
HỆ DẪN ĐỘNG XÍCH TẢI

Nên theo (6.36c) [1] ta có

zε =

1
εα


 1 1 
ε α = 1,88 − 3,2  + ÷ cos β
 z1 z2  


1 
 1
ε α = 1,88 − 3,2  + ÷ cos12,63o = 1,708

 23 98  

⇒ zε =

1
= 0,765
1,651

+/ Đường kính vòng bánh nhỏ

d w1 =

2aw1
2.155
=
= 58,93mm
um + 1 4, 26 + 1

+/ Theo (6.40) [1] ta có

v=

π d w1.n1 π .58,93.720
=
= 2, 222m / s
60000
60000

cấp chính xác 9
+/ Theo bảng 6.14 [1] với cấp chính xác 9 và

⇒ KHα = 1,13

theo bảng 6.13 chọn
v < 2,5m/s

+/ Theo (6.42)

υ H = δ H .g o .v.

a w1
155
= 0, 002.73.2, 222.
= 1, 957
um
4, 26

Trong đó
•
•

Theo bảng 6.15 [1] , δH = 0,002
Theo bảng 6.16 [1], go = 73

+/ Theo (6.41)
GVHD: ThS. NGUYỄN HỒNG LĨNH
SVTH: LƯƠNG VĂN CẢNH

LỚP: Đ7-CƠ ĐIỆN TỬ
24

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC
KHOA CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ

K Hv = 1 +

υ H .bw .d w1
2T1β.K H H.K
α

ĐỒ ÁN CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY
HỆ DẪN ĐỘNG XÍCH TẢI

= 1+

1,957.0,3.155.58,93
= 1, 046
2.70033,33.1,12.1,13

+/ Hệ số tải trọng tĩnh:
K H = K H β .K Hv .K Hα = 1,12.1,046.1,13 = 1,324

=> б H =
бH =

zM z H zε
d w1

2T1K H (um + 1)
bwum

274.1,729.0,765 2.70033,33.1,324.(4, 26 + 1)
= 431,56MPa
58,93
0,3.155.4, 26

+/ xác định ứng suất tiếp xúc cho phép:

[ б H ] = [ б H ] Z R Z v K xH
+/ Với ccx động học là 9,chọn ccx về mức tiếp xúc là 8, khi đó cần gia
công độ nhám Ra = 2,5…1,25 μm, do đó ZR=0,95
+/ Hệ số ảnh hưởng vận tốc vòng
Theo (6.1) [1] với v = 2,222 m/s < 5 m/s , ta có

Z v = 0,85v 0,1 = 0,85.2,2220,1 = 0,92
+/ Hệ số ảnh hưởng kích thước răng
da < 700mm, KXh =1
+/ Thay số ta được

[ б H ] = [ б H ] Z R Z v K xH
[бH ] = 504,55.0,95.0,92.1 = 441MPa

GVHD: ThS. NGUYỄN HỒNG LĨNH
SVTH: LƯƠNG VĂN CẢNH

LỚP: Đ7-CƠ ĐIỆN TỬ
25