THIẾT KẾ TRỤC, LỰA CHỌN Ổ LĂN VÀ KHỚP NỐI

Đồ án chi tiết máy
MỤC LỤC
I. TÍNH ĐỘNG HỌC HỆ DẪN ĐỘNG...................................................................................................................3
1. Chọn động cơ...........................................................................................................................................................3
1. Chọn động cơ....................................................................................................................................................3
2. Phân phối tỉ số truyền.............................................................................................................................................4
2. Phân phối tỉ số truyền.......................................................................................................................................4
3. Xác định công suất, mômen và số vòng quay trên các trục...............................................................................4
3. Xác định công suất, mômen và số vòng quay trên các trục.............................................................................4
II. THIẾT KẾ CÁC BỘ TRUYỀN...........................................................................................................................5
1. Thiết kế bộ truyền bánh răng................................................................................................................................5
1. Thiết kế bộ truyền bánh răng............................................................................................................................5
2. Thiết kế bộ truyền trục vít...................................................................................................................................10
2. Thiết kế bộ truyền trục vít..............................................................................................................................10
3. Thiết kế bộ truyền ngoài......................................................................................................................................16
3. Thiết kế bộ truyền ngoài.................................................................................................................................16
III. THIẾT KẾ TRỤC, LỰA CHỌN Ổ LĂN VÀ KHỚP NỐI..........................................................................21
1. Sơ đồ phân tích lực chung....................................................................................................................................21
1. Sơ đồ phân tích lực chung..............................................................................................................................21
2. Thiết kế trục..........................................................................................................................................................22
2. Thiết kế trục....................................................................................................................................................22
3. Chọn then...............................................................................................................................................................39
3. Chọn then........................................................................................................................................................39
4. Chọn ổ lăn..............................................................................................................................................................40
4. Chọn ổ lăn.......................................................................................................................................................40
5. Chọn khớp nối.......................................................................................................................................................48
5. Chọn khớp nối................................................................................................................................................48
IV. TÍNH TOÁN VÀ CHỌN CÁC YẾU TỐ CỦA VỎ HỘP VÀ CÁC CHI TIẾT KHÁC...........................49
1. Các kích thước của vỏ hộp giảm tốc................................................................................................................49
1. Các kích thước của vỏ hộp giảm tốc...........................................................................................................49
2. Một số chi tiết khác...........................................................................................................................................51

2. Một số chi tiết khác....................................................................................................................................51
V. BÔI TRƠN VÀ ĐIỀU CHỈNH ĂN KHỚP.......................................................................................................53
1. Bôi trơn các bộ truyền trong hộp........................................................................................................................53
1. Bôi trơn các bộ truyền trong hộp....................................................................................................................53
2. Bôi trơn ổ lăn.........................................................................................................................................................53
2. Bôi trơn ổ lăn..................................................................................................................................................53
3. Điều chỉnh ăn khớp ..............................................................................................................................................54
3. Điều chỉnh ăn khớp ........................................................................................................................................54
1
Đồ án chi tiết máy
VI. BẢNG KÊ KIỂU LẮP VÀ DUNG SAI LẮP GHÉP......................................................................................55
TÀI LIỆU THAM KHẢO.......................................................................................................................................57
2
Đồ án chi tiết máy
I. TÍNH ĐỘNG HỌC HỆ DẪN ĐỘNG
1. Chọn động cơ
 Công suất
Công suất động cơ chọn cần thỏa mãn yêu cầu: P
đc
> P
yc
với
P
yc
=

P
tđ
= P
ct

η
β
Ta có: P
ct
=
1000
Fv
88,4
1000
65,0.7500
==
(kW)
9,0
8
3
7,0
8
5
2
2
2
1
21
=+=









+=
ckck
t
t
T
T
t
t
β
Từ công thức 2.9[1] ta có:
br
tvxotol
K
ηηηηηηη
3
=
Với
Theo bảng 2.3[1] ta có:
99,0
=
ol
η
97,0
=
br
η
99,0
=

ot
η
8,0
=
tv
η
96,0
=
x
η
Với
tvbrxotol
ηηηηη
,,,,
lần lượt là hiệu suất của cặp ổ lăn, ổ trượt, xích, cặp
bánh răng và cặp trục vít – bánh vít.
Hiệu suất nối trục di động
99,0
=
K
η
Vậy η = 0,99 . 0,99 . 0,99
3
. 0,96 . 0,97 . 0,8 = 0,71.
Do đó:
P
yc
=
19,6
71,0

9,0.88,4
=
(kW).
 Xác định sơ bộ số vòng quay động cơ điện
Theo công thức 2.16[1]
n
ct
=
49,35
350.14,3
65,0.6000060000
==
d
v
π
(vòng/phút)
Theo công thức 2.15[1], tỉ số truyền sơ bộ của hệ thống dẫn động là:
u
sb=
u
sbhộp
.

u
sbxích
=

u
sbbánh răng
.

u
sbtrụcvít
.

u
sbxích
Từ bảng 2.4[1] chọn
u
sbbánh răng
=2;
u
sbtrụcvít
= 20;
u
sbxích
= 2;
⇒
u
sb
= 2.20.2 = 80.
Theo công thức 2.18[1] số vòng quay sơ bộ động cơ là:
n
sb
= u
sb
. n
ct
= 80.35,49 = 2839 (vòng/phút)
Vậy chọn số vòng quay đồng bộ động cơ là n

đb
= 3000 (vòng/phút)
3
Đồ án chi tiết máy
Từ bảng P1.1[1] với P
yc
= 6,19 kW, n
đb
= 3000 (vòng/phút)
Ta chọn động cơ có ký hiệu K160S2 có
P
đc
= 7,5kW, n
đc
= 2935 vòng/phút, d
đc
= 38 mm
4,12,2
=>=
T
T
T
T
mm
dn
k
2. Phân phối tỉ số truyền
 Tỉ số truyền chung
Ta có công thức tính tỉ số truyền chung:
u

ch
=
ct
đc
n
n
=
==
7,82
49,35
2935
u
hộp
. u
ngoài

chọn sơ bộ u
ngoài
= 2
⇒
u
hộp
=
21
35,41
2
7,82
uu
×==
 Phân phối tỉ số truyền

Theo công thức kinh nghiệm, tỉ số truyền của trục vít trong bộ truyền bánh
răng – trục vít trong khoảng (10 – 20), chọn u
trục vít
= 17
⇒
u
bánh răng
=
5,243,2
17
35,41
<=
Khi đó u
ngoài
=
00,2
17.43,2
7,82
=
3. Xác định công suất, mômen và số vòng quay trên các trục
Kí hiệu:
Trục 1 là trục nối bánh răng – động cơ
Trục 2 là trục trục vít nối bánh răng
Trục 3 là trục bánh vít
Ta có:
13,5
99,0.96,0.1000
65,0.7500
..1000.
3

====
xolxot
ct
Fv
P
P
ηηηη
(kW)
48,6
99,0.8,0
13,5
.
3
2
===
tvol
P
P
ηη
(kW)
75,6
99,0.97,0
48,6
.
2
1
===
brol
P
P

ηη
(kW)
89,6
99,0.99,0
75,6
.
1
'
===
Kol
đc
P
P
ηη
(kW)
n
1
= n
đc
= 2935 (vòng/phút)
n
2
=
( )
phútvòng
u
n
/1208
43,2
2935

1
1
==
n
3
=
( )
phútvòng
u
n
/71
17
1208
2
2
==
4
Đồ án chi tiết máy
n
ct
=
)/(5,35
2
71
3
phútvòng
u
n
x
==

21963
2935
75,6.10.55,9
.10.55,9
6
1
1
6
1
===
n
P
T
(N.mm)
51228
1208
48,6.10.55,9
.10.55,9
6
2
2
6
2
===
n
P
T
(N.mm)
690021
71

13,5.10.55,9
.10.55,9
6
3
3
6
3
===
n
P
T
(N.mm)
22419
2935
89,6.10.55,9
.10.55,9
6
'
6
===
đc
đc
đc
n
P
T
(N.mm)
1313159
49,35
88,4.10.55,9

.10.55,9
6
6
===
ct
ct
ct
n
P
T
(N.mm)
Ta có bảng sau:
Trục
Thông số
Động cơ 1 2 3 Công tác
Tỉ số truyền u 1 2,43 17 2,00
Công suất P, kW 6,89 6,75 6,48 5,13 4,88
Số vòng quay n, vòng/phút 2935 2935 1208 71 35,5
Momen xoắn T, N.mm 22419 21963 51228 690021 1313159
II. THIẾT KẾ CÁC BỘ TRUYỀN
1. Thiết kế bộ truyền bánh răng
Các thông số bộ truyền bánh răng
u
1
= 2,43
P
1
= 6,75 kW
P
2

= 6,48 kW
n
1
= 2935 vòng/phút, n
2
= 1208 vòng/phút
T
1
= 21936 N.mm, T
2
= 51228 N.mm
a. Chọn vật liệu
Do bánh răng chế tạo không có yêu cầu gì đặc biệt nên chọn vật liệu là
thép. Bộ truyền chịu công suất trung bình , ta dùng thép nhóm І.
Với bánh nhỏ (bánh 1), chọn thép 45, tôi cải thiện đạt độ rắn HB241...285
có σ
b1
= 850 MPa, σ
chảy1
= 580 MPa
Với bánh lớn (bánh 2), chọn thép 45 ,tôi cải thiện đạt độ rắn HB192...240
có σ
b2
= 750 MPa, σ
chảy2
= 450 MPa
b. Xác đinh ứng suất cho phép
5
Đồ án chi tiết máy
Theo công thức 6.1[1], 6.1[2], ứng suất cho tiếp xúc cho phép [σ

H
] và ứng
suất uốn cho phép [σ
F
] xác định như sau:
[ ]
HLXHVR
H
o
H
H
KKZZ
S
lim
σ
σ
=
[ ]
FLFCXFSR
F
o
F
H
KKKYY
S
lim
σ
σ
=
Chọn sơ bộ

XHVR
KZZ
=1
XFSR
KYY
= 1
Do đó ta có:
[ ]
HL
H
o
H
H
K
S
lim
σ
σ
=
[ ]
FLFC
F
o
F
F
KK
S
lim
σ
σ

=
Theo bảng 6.2[1], với thép 45, tôi cải thiện đạt độ rắn 180...350 HB thì
o
H lim
σ
= 2HB + 70, S
H
= 1,1;
o
F lim
σ
= 1,8HB; S
F
= 1,75.
Chọn độ rắn bánh nhỏ HB
1
= 245, bánh lớn HB
2
= 230
Khi đó
o
H 1lim
σ
= 2HB
1
+ 70 = 245.2 + 70 = 560 MPa
o
F 1lim
σ
= 1,8HB

1
= 1,8.245 = 441 MPa
o
H 2lim
σ
= 2HB
2
+ 70 = 2.230 + 70 = 530 MPa
o
F 2lim
σ
=1,8HB
2
= 1,8.230 = 414 MPa
Theo công thức 6.5[1] ta có:
N
HO
= 30.
4,2
1HB
H
⇒
N
HO1
= 30.
4,2
1HB
H
= 30.245
2,4

= 1,6.10
7
N
HO2
= 30.
4,2
2HB
H
= 30.230
2,4
= 1,39.10
7
Từ công thức 6.7[1]
∑








=
ii
i
HE
tn
T
T
cN .60

3
max






+==
∑
8
3
7,0
8
5
.160
33
1
1
2
1
u
n
ctNN
HEHE
=
2
733
10.22,109
8

3
7,0
8
5
.1
43,2
2935
20000.1.60
HO
N
>=






+
⇒
K
HL2
= 1
N
HE1
> N
HO1

⇒
K
HL1

= 1.
Vậy
[ ]
( )
MPaK
S
HL
H
o
H
H
509
1,1
1.560
1
1lim
1
===
σ
σ
[ ]
( )
MPaK
S
HL
H
o
H
H
8,481

1,1
1.530
2
2lim
2
===
σ
σ
Do bộ truyền sử dụng bánh răng thẳng
⇒
[ ]
H
σ
= min(
[ ]
1
H
σ
,
[ ]
2
H
σ
)
⇒
[ ]
H
σ
= 481,8 (MPa)
6

Đồ án chi tiết máy
Theo công thức 6.7[1]
∑








=
ii
i
FE
tn
T
T
cN .60
3
max






+==
∑
8

3
7,0
8
5
.160
66
1
1
2
1
u
n
ctNN
FEFE
=
766
10.98,96
8
3
7,0
8
5
.1
43,2
2935
20000.1.60
=







+
Do N
FO
= 4.10
6

⇒
N
FE1
> N
FO
, N
FE2
> N
FO

Vậy:
[ ]
( )
MPaKK
S
FLFC
F
o
F
F
252

75,1
1.1.441
1
1lim
1
===
σ
σ
[ ]
( )
MPaKK
S
FLFC
F
o
F
F
5,263
75,1
1.1.414
2
2lim
2
===
σ
σ
 Ứng suất quá tải cho phép
Theo công thức 6.10[1] và 6.11[1] ta có:
[ ]
H

σ
max
= 2,8.σ
chảy
= 2,8.450 = 1260 (MPa)
[ ]
=
max
1F
σ
0,8.σ
ch1
= 0,8.580 = 464 (MPa)
[ ]
=
max
2F
σ
0,8.σ
ch2
= 0,8.450 = 360 (MPa)
c. Xác định thông số bộ truyền
 Xác định sơ bộ khoảng cách trục
Theo công thức 6.15a[1] ta có:
( )
[ ]
baH
H
aw
u

KT
uKa
ψσ
β
1
2
1
11
1
+≥
Với K
a
: hệ số phụ thuộc vật liệu
Theo bảng 6.5[1], ta có K
a
= 49,5
ba
ψ
, theo bảng 6.6[1] tacó
ba
ψ
=0,3.
Theo công thức 6.16[1] ta có
( )
153,0
+=
u
babd
ψψ
( )

55,0143,2.3,0.53,0
=+=
β
H
K
: hệ số kể đến sự phân bố không đồng đều tải trọng trên chiều rộng
vành răng. Theo bảng 6.7[1], với
bd
ψ
=0,55
⇒
β
H
K
= 1,02
Vậy
( )
)(53,86
3,0.43,2.8,481
02,1.21963
143,25,49
2
1
mma
w
=+≥
Lấy a
w1
= 90 (mm)
 Xác định môđum

m
1
= (0,01 ÷ 0,02)a
w1
= (0,01 ÷ 0,02).90 = 0,9 ÷ 1,8
Theo tiêu chuẩn chọn m
1
= 1,5
 Xác định số răng
Số răng bánh nhỏ là:
7
Đồ án chi tiết máy
z
1
=
( )
98,34
)143,2(5,1
90.2
1
2
11
1
=
+
=
+um
a
w
Chọn z

1
= 35
⇒
z
2
= 2,43.35 = 85,05. Chọn z
2
= 85
Khi đó
43,2
35
85
,
1
==
u
Đường kính vòng lăn bánh nhỏ là:
( )
mm
u
a
d
w
w
5,52
143,2
90.2
1
2
1

1
1
=
+
=
+
=
d. Kiểm nghiệm
 Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc
Theo công thức 6.33[1], ta có:
( )
1
1
1
12
ub
uKT
d
ZZZ
H
w
HM
H
ω
β
ε
σ
+
=
Trong đó:

Z
M
: hệ số kể đến cơ tính vật liệu
Vật liệu là thép có Z
M
= 275 MPa
1/3
Z
H
: hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc
α
2sin
2
=
H
Z
, với α = 90
o
=>
76,1
40sin
2
==
H
Z
3
4
α
ε
ε

−
=
Z
. Theo công thức 6.38b[1] ta có:
α
ε
= 1,88 – 3,2
75,1
85
1
35
1
2,388,1
11
21
=






+−=









+
zz
=>
87,0
3
75,14
=
−
=
ε
Z
K
H
= K
Hv
.K
Hβ
trong đó:
K
Hv
: hệ số tải trọng động. theo bảng P2.3[1] chọn K
Hv
= 1,21
Với v
1
=
( )
sm
nd

/06,8
60000
2935.5,52.14,3
60000
11
==
ω
π
, chọn cấp chính xác 7
K
Hβ
: hệ số phân bố không đều tải trọng trên vành răng, K
Hβ
=1,02
b
ω
: chiều rộng vành răng
b
ω
=
( )
mma
ba
2790.3,0
1
==
ω
ψ
Vậy ta có:
( )

( )
MPa
H
25,434
43,2.27
143,226,1.02,1.21963.2
5,52
87,0.76,1.274
=
+
=
σ
-Ứng suất tiếp xúc cho phép
[ ] [ ]
XHRvHH
ZZZ
σσ
=
-
R
Z
: hệ số xét đến nhám bề mặt răng
8
Đồ án chi tiết máy
Cấp chính xác động học là 7, chọn cấp chính xác về mức tiếp xúc là 6, khi
đó cần gia công đạt độ nhám R
a
= 0,4÷0,8 μm
Tra bảng ta được
R

Z
= 1
- Z
v
= 0,85v
0,1
. Với v = 8,06 m/s ta có Z
v
= 0,85.8,06
0,1
= 1,05
- Z
XH
= 1 ( do d
a
<700 mm)
=>
[ ]
H
σ
= 481,8.1.1,05.1 = 505,89 (MPa)
=>
σ
H
<
[ ]
H
σ
Vậy vật liệu làm răng thoả mãn điều kiện về độ bền tiếp xúc.
 Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn

Theo công thức 6.43[1] ta có:
[ ]
1
111
11
1
2
F
FF
F
mdb
YYYKT
σσ
ωω
βε
≤=
Với T
1
= 21963 Nmm, d
ω1
= 52,49 mm; b
ω1
=27 mm; m
1
= 1,5 mm.
-Y
ε

=
α

ε
1
: hệ số trùng khớp răng. Với
α
ε
=1,75 => Y
ε
=
57,0
75,1
1
=
-Y
β
= 1 (răng thẳng)
-Y
F1
,Y
F2
: hệ số dạng răng. Theo bảng 6.18[1] ta có
Y
F1
= 3,77 Y
F2
= 3,61
-K
F
=
FvFF
KKK

βα
Với
α
F
K
= 1 (răng thẳng)
β
F
K
: theo bảng 6.7[1] tra được
β
F
K
= 1,02
-K
Fv
:hệ số tải trọng động. Theo bảng P2.3, chọn K
Fv
= 1,62.
Vậy:
( )
MPa
F
82
5,1.65,49.5,25
77,3.1.57,0.02,1.62,1.1.21963.2
1
==
σ
Theo công thức 6.44[1] ta có:

( )
MPa
Y
Y
F
F
FF
5,78
77,3
61,3
.82.
1
2
12
===
σσ
[
1F
σ
] =252 MPa, [
2F
σ
] = 263,5 MPa
=> σ
F1
< [
1F
σ
] , σ
F2

<[
2F
σ
]
=> cặp bánh răng thoả mãn điều kiện về mỏi.
 Kiểm nghiệm răng về quá tải
Theo công thức 6.48[1] với K
qt
=
4,1
max
=
T
T
[ ]
126081,5134,1.25,434
max
max1
=<===
HqtHH
K
σσσ
(MPa)
Theo công thức 6.49[1]
[ ]
( )
MPaK
FqtFF
4648,1144,1.82.
max

11max1
=<===
σσσ
[ ]
( )
MPaK
FqtFF
3609,1194,1.5,78.
max
22max2
=<===
σσσ
Vậy bộ truyền thoả mãn điều kiện về quá tải.
e. Các thông số của bộ truyền là
9
Đồ án chi tiết máy
-Khoảng cách trục: a
ω1
= 90 mm
-Modum: m
1
= 1,5 mm
-Chiều rộng vành răng b
ω1
= 27 mm
-Tỉ số truyền: u
1
= 2,43
-Số răng z
1

=35, z
2
= 85
-Đường kính vòng chia d
1
= mz
1
= 1,5.35 = 52,5 (mm)
d
2
= mz
2
= 1,5.85 = 127,5 (mm)
-Đường kính vòng đỉnh răng d
a1
= d
1
+ 2m
1
= 52,5+2.1,5 = 55,5 (mm)
d
a2
= d
2
+ 2m
1
= 127,5+2.1,5 =130,5 (mm)
-Đường kính vòng lăn d
ω1
= 52,5 (mm)

d
ω2
= d
ω1
.u=52,49.2,43=127,5 (mm)
-Đường kính vòng đáy răng d
f1
=d
1
–2,5.m
1
= 52,5 -2,5.1,5=48,75 (mm)
d
f2
=d
2
–2,5.m
1
=127,5-2,5.1,5=123,75(mm)
2. Thiết kế bộ truyền trục vít
Các thông số của bộ truyền trục vít:
u
2
=17
P
2
= 6,48 kW, P
3
= 5,13 kW
n

2
= 1208 vòng/phút; n
3
= 71 vòng/phút
T
2
=51228 Nmm; T
3
= 690021 Nmm.
a. Chọn vật liệu
 Tính sơ bộ vận tốc trượt
Theo công thức 7.1[1], ta tính vận tốc trượt sơ bộ:
v
s
= 4,5.10
-5
n
2
( )
smT /78,4690021.1208.10.5,4
3
5
3
3
==
−
v
s
< 5 m/s. Sử dụng đồng thanh không thiếc ЬpЖH 10-4-4 để chế tạo bánh
vít có σ

b
= 600 MPa, σ
ch
= 200 MPa.
Sử dụng thép 45 để chế tạo trục vít, tôi bề mặt đạt độ cứng HRC45
f. Xác định ứng suất cho phép
 Ứng suất tiếp xúc cho phép
Theo bảng 7.2[1], với bánh vít làm bằng đồng thanh không thiếc
ЬpЖH10-4-4.
 Ứng suất uốn cho phép
Theo công thức 7.6[1] ta có:
[ ] [ ]
HLFOF
K.
σσ
=
Trong đó
[ ]
FO
σ
: ứng suất uốn cho phép với 10
6
chu kỳ
Bộ truyền quay 1 chiều, theo công thức 7.7[1] ta có:
[ ]
)(166200.08,0600.25,008,0.25, MPao
chbFO
=+=+=
σσσ
K

FL
: hệ số tuổi thọ. Theo công thức 7.9[1] ta có:
9
6
10
FE
FL
N
K
=
Với
10
Đồ án chi tiết máy
FE
N
=
∑ ∑
∑
∑








=









t
t
T
T
t
u
n
tn
T
T
i
m
i
ii
i
.6060
9
3
3
2
2
3
9
max3

3
=> N
HE
=
699
10.58,54
8
3
7,0
8
5
1.20000
17
1280
.60
=






+
=>
64,0
10.58,54
10
8
6
6

==
FL
K
Vậy
[ ] [ ]
HLFOF
K.
σσ
=
= 166.0,64 = 106,24 (MPa)
 Ứng suất cho phép khi quá tải
Theo công thức 7.14[1], ta có:
[ ]
( )
MPa
chH
400200.2.2
max
===
σσ
[ ]
( )
MPa
chF
160200.8,0.8,0
max
===
σσ
g. Xác định các thông số cơ bản của bộ truyền
 Khoảng cách trục

Với u
2
= 17, chọn z
1
= 2 => z
2
= u
2
z
1
= 17.2 = 34 (răng)
Chọn sơ bộ q = 0,3.z
2
= 0,3.34 = 10,2
Theo bảng 7.3[1], chọn q = 10
T
3
= 690021 Nmm
Chọn sơ bộ K
H
= 1,2
Theo công thức 7.16[1] ta có:
( )
[ ]
3
3
2
2
22
170

q
KT
z
qza
H
H








+=
σ
ω
=> a
ω2
=
( ) ( )
mm175
10
2,1.690021
180.34
170
1034
3
2
=







+
Chọn a
ω2
= 180 mm.
 Mođum dọc trục vít
Theo công thức 7.17[1]:
m
2
=
95,7
1034
175.2
2
2
2
=
+
=
+
qz
a
ω
Theo tiêu chuẩn chọn m
2

= 8
Khi đó
( )
( )
( )
mmqz
m
a 176
2
1034.8
2
2
2
2
=
+
=+=
ω
Lấy a
ω2
= 180 mm, khi đó hệ số dịch chỉnh là:
11
Đồ án chi tiết máy
x =
( ) ( ) ( )
mmzq
m
a
5,01234105,0
8

174
.5,0
2
2
2
−=+−=+−
ω
thoả mãn điều kiện -0,7 < x < 0,7
h. Kiểm nghiệm
 Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc
 Tính lại vận tốc trượt
Theo công thức 7.20[1]:
ω
ω
γ
π
cos.60000
22
nd
v
s
=
Với d
ω2
= m
2
(q + 2x) = 8.(10 - 2.0,125) = 78 (mm)
γ
ω
= arctg

'
1
1810
5,0.210
2
2
o
arctg
xq
z
=
+
=
+
Do đó:
( )
smv
s
/03,5
3,10cos.60000
1208.78.14,3
==
Do vậy ta phải chọn lại vật liệu
Sử dụng đồng thanh thiếc ЬрОЦС5-5-5 có σ
b
= 245 MPa, σ
ch
= 90 MPa.
Sử dụng thép 45 để chế tạo trục vít, tôi bề mặt đạt độ cứng HRC45.
- Xác định ứng suất cho phép

 Ứng suất tiếp xúc cho phép
Theo công thức 7.2[1] :
[ ] [ ]
HLHOH
K.
σσ
=
Với:
-
[ ]
HO
σ
: ứng suất tiếp xúc cho phép ứng với 10
7
chu kỳ
Theo ct 7.3[1]:
[ ]
HO
σ
=0,9σ
b
= 0,9.245 = 220,5 (MPa)
-K
HL
: hệ số tuổi thọ. Theo ct 7.4[1]
8
7
10
HE
HL

N
K
=
trong đó
HE
N
: số chu kỳ thay đổi tương đương
Theo công thức 7.5[1] ta có:
HE
N
=
∑ ∑
∑
∑








=









t
t
T
T
t
u
n
tn
T
T
i
m
i
ii
i
.6060
4
3
3
2
2
3
4
max3
3
=> N
HE
=
744

10.46,6
8
3
7,0
8
5
1.20000
17
1280
.60
=






+
8
7
7
79,0
10.46,6
10
==
HL
K
Vậy
[ ] [ ]
HLHOH

K.
σσ
=
= 220,5.0,79 = 174,2 (MPa)
 Ứng suất uốn cho phép
12
Đồ án chi tiết máy
Theo công thức 7.6[1] ta có:
[ ] [ ]
HLFOF
K.
σσ
=
Trong đó
[ ]
FO
σ
: ứng suất uốn cho phép với 10
6
chu kỳ
Bộ truyền quay 1 chiều, theo công thức 7.7[1] ta có:
[ ]
)(45,6890.08,0245.25,008,0.25, MPao
chbFO
=+=+=
σσσ
9
6
10
FE

FL
N
K
=
Với
FE
N
=
∑ ∑
∑
∑








=








t
t

T
T
t
u
n
tn
T
T
i
m
i
ii
i
.6060
9
3
3
2
2
3
9
max3
3
=> N
HE
=
699
10.58,54
8
3

7,0
8
5
1.20000
17
1280
.60
=






+
=>
64,0
10.58,54
10
8
6
6
==
FL
K
Vậy
[ ] [ ]
HLFOF
K.
σσ

=
= 68,45.0,64 = 41,75 (MPa)
 Ứng suất cho phép khi quá tải
Theo công thức 7.13[1], ta có:
[ ]
( )
MPa
chH
36090.4.4
max
===
σσ
[ ]
( )
MPa
chF
7290.8,0.8,0
max
===
σσ
-Xác định các thông số cơ bản của bộ truyền
 Khoảng cách trục
Với u
2
= 17, chọn z
1
= 2 => z
2
= u
2

z
1
= 17.2 = 34 (răng)
Chọn sơ bộ q = 0,3.z
2
= 0,3.34 = 10,2
Theo bảng 7.3[1], chọn q = 10
T
3
= 690021 Nmm
Chọn sơ bộ K
H
= 1,2
Theo công thức 7.16[1] ta có:
( )
[ ]
3
3
2
2
22
170
q
KT
z
qza
H
H









+=
σ
ω
=> a
ω2
=
( ) ( )
mm78,179
10
2,1.690021
2,174.34
170
1034
3
2
=






+
Chọn a

ω2
= 180 mm.
 Mođum dọc trục vít
Theo công thức 7.17[1]:
m
2
=
18,8
1034
180.2
2
2
2
=
+
=
+
qz
a
ω
13
Đồ án chi tiết máy
Theo tiêu chuẩn chọn m
2
= 8
Do đó
( )
( )
( )
mmqz

m
a 176
2
1034.8
2
2
2
2
=
+
=+=
ω
Lấy a
ω2
= 180 mm, khi đó hệ số dịch chỉnh là:
x =
( ) ( ) ( )
mmzq
m
a
5,034105,0
8
180
.5,0
2
2
2
=+−=+−
ω
thoả mãn điều kiện -0,7 < x < 0,7

i. Kiểm nghiệm
 Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc
 Tính lại vận tốc trượt
Theo công thức 7.20[1]:
ω
ω
γ
π
cos.60000
22
nd
v
s
=
Với d
ω2
= m
2
(q + 2x) = 8.(10 + 2.0,5) = 88 (mm)
γ
ω
= arctg
'
1
1810
5,0.210
2
2
o
arctg

xq
z
=
+
=
+
Do đó:
( )
smv
s
/65,5
3,10cos.60000
1208.88.14,3
==
Theo bảng 7.6[1], với v
t
= 5,56 (m/s), chọn cấp chính xác cho bộ truyền
trục vít là cấp 7.
Với v
t
= 5,56 m/s, cấp chính xác 7, tra bảng 7.7[1] ta được K
Hv
= 1,05
Theo công thức 7.24[1]









−






+=
max3
3
3
2
11
T
T
z
K
m
H
θ
β
Với θ : hệ số biến dạng trục vít. Theo bảng 7.5[1], với z
1
= 2, q = 10 tra
được θ =86
T
3m
: mômen xoắn trung bình trên trục vít

Vậy:
007,1
8
3
7,0
8
5
11
86
34
1
3
=






−−






+=
β
H
K

Theo công thức 7.23[1]:
K
H
= K
Hv
K
H
β
= 1,05.1,007= 1,06
Theo công thức 7.19[1] ta có:
( )
MPa
q
KT
a
qz
z
H
H
42,163
10
06,1.690021
180
1034
34
170170
3
3
3
3

3
2
2
=






+
=








+
=
ω
σ
=>
H
σ
< [
H
σ

] =179,2 (MPa)
Xét
[ ]
[ ]
( )
%8,8
2,179
42,1632,179
=
−
=
−
H
HH
σ
σσ
Vậy bộ truyền thoả mãn điều kiện độ bền tiếp xúc
 Kiểm nghiệm độ bền uốn
Theo công thức 7.26[1]
14
Đồ án chi tiết máy
[ ]
F
n
FF
F
mdb
KYT
σσ
≤=

222
3
.4,1
Trong đó
-m
n2
= m
2
cosγ: môdum pháp của răng bánh vít
Với γ = arctg
o
arctg
q
z
3.11
10
2
1
==
=> m
n2
= 8cos11,3 =7,84
b
2
: chiều rộng vành răng bánh vít
Theo bảng 7.9[1] ta có b
2
≤ 0,75d
a1
= 0,75(q +2)m = 0,75.12.8 = 72

Lấy b
2
= 72 mm
d
2
= m
2
z
2
= 8.34 = 272 (mm)
Y
F
: hệ số dạng răng. Theo bảng 7.8[1] với
36
3,11cos
34
cos
33
2
===
γ
z
z
v
Tra được Y
F
= 1,63.
K
F
= K

Fv
.K
F
β
= K
Hv
.K
H
β
= 1,06
Vậy:
[ ]
( )
MPa
FF
75,4187,10
84,7.272.72
06,1.63,1.690021.4,1
=<==
σσ
Vậy bộ truyền thoả mãn điều kiện bền uốn
j. Các thông số cơ bản của bộ truyền
-Khoảng cách trục a
ω
= 180 mm
-Hệ số đường kính q = 10
-Tỉ số truyền u
2
= 17
-Số ren trục vít, răng bánh vít z

1
= 2; z
2
= 34
-Hệ số dịch chỉnh bánh vít x = 0,5 mm
-Góc vít γ = 11
o
18’
-Chiều dài phần cắt ren trục vít b
1
= (11 + 0,1.34).8 = 115,2 (mm)
-Modum m
2
= 8 mm
-Chiều rộng bánh vít b
2
= 72 mm
-Đường kính vòng chia d
1
= qm
2
= 10.8 = 80 (mm)
d
2
= m
2
z
2
= 8.34 = 270 (mm)
-Đường kính vòng đỉnh d

a1
= d
1
+ 2m = 80 + 2.8 = 96 mm
d
a2
= m(z
2
+ 2

+ 2x
= 8.(34 + 2 + 2.0,5) = 296 (mm)
-Đường kính vòng đáy d
f1
= m(q – 2,4)=8.(10–2,4)=60,8 (mm)
d
f2
= m(z
2
-2,4 + 2x)
=8.(34 – 2,4 + 2.0,5) = 260,8 (mm)
-Đường kính ngoài bánh vít d
aM2
=d
a2
+1,5m=296 +1,5.8=308 (mm)
k. Tính nhiệt
Bộ truyền lắp thêm quạt nguội ở đầu trục vít.
15
Đồ án chi tiết máy

Vậy theo 7.32[1], diện tích thoát nhiệt cần thiết của hộp giảm tốc là:
( )
( )
[ ]
[ ]
( )
odtqt
ttKK
P
A
−++
−
=
βψ
η
3,01..7,0
1.1000
2
Với:
-
β
: hệ số kể đến sự giảm nhiệt sinh ra trong một đơn vị thời gian
Theo công thức 7.30[1]:
13,1
8
3
.7,0
8
5
.1

1
1
=
+
==
∑
P
P
t
iti
ck
β
-
ψ
: hệ số kể đến sự thoát nhiệt qua đáy hộp, lấy
ψ
= 0,25
-[t
d
]: nhiệt độ cao nhất cho phép của dầu, lấy [t
d
] = 90
o
-t
o
: nhiệt độ môi trường, lấy t
o
= 20
o
-K

tq
: hệ số toả nhiệt phần bề mặt hộp được quạt
Với n
2
= 1208 vòng/phút => K
tq
= 24
-K
t
= 13 W/m
2
.
o
C
-η: hiệu suất bộ truyền. Theo công thức 7.22[1]
( )
79,0
1,23,10
3,10
95,0
=
+
=
tg
tg
o
η
Vậy:
( )
( )

[ ]
( )
( )
2
93,0
2090.13,1.24.3,025,01.13.7,0
48,6.79,01.1000
mA
=
−++
−
=
3. Thiết kế bộ truyền ngoài
Ta có bảng thông số của bộ truyền
u = 2
P
3
= 5,13 kW
n
3
= 71 vòng/phút
l. Chọn loại xích
Do vận tốc thấp, tải trọng trung bình nên ta dùng xích con lăn
m. Xác định các thông số của bộ truyền xích
 Chọn loại xích
Với u = 2, theo bảng 5.4[1] ta chọn z
1
= 28 là số răng đĩa xích nhỏ
⇒
z

2
= u.z
1
= 2.28 = 56 (răng)
Từ công thức 5.3[1] ta có P
t
= P.k.k
z
.k
n
Với
P
t
: công suất tính toán
P: công suất cần truyền, P = 5,13 kW
16
Đồ án chi tiết máy
k
z
: hệ số răng, ta có k
z
=
89,0
28
25
1
01
==
z
z

,
k
n
: hệ số vòng quay k
n
=
1
01
z
z
, với n
01
= 50 vòng/phút
70,0
71
50
==⇒
n
k
Theo công thức 5.4[1]
K= k
0
.k
a
.k
bt
.k
đ
.k
c

.k
đc
Với
k
0
: hệ số kể đến ảnh hưởng vị trí bộ truyền, chọn k
0
=1
k
a
: hệ số kể đến khoảng cách trục, chọn k
a
= 1 (a = 50p)
k
đc
: hệ số kể đến ảnh hưởng của lực căng xích
chọn cách điều chỉnh bằng con lăn căng xích k
đc
=1,1
k
bt
: hệ số kể đến ảnh hưởng bôi trơn, dùng cách bôi trơn nhỏ giọt,
môi trường làm việc có bụi, chọn k
bt
= 1,3
k
đ
: hệ số kể đến tải trọng động, bộ truyền làm việc êm, chọn k
đ
= 1

k
c
: hệ số kể đến chế độ làm việc bộ truyền, bộ truyền làm việc 2 ca,
k
c
=1,25
⇒
K = 1.1.1,1.1,3.1.1,25 = 1,79
Vậy P
t
= 5,13.1,79.0,89.0,7= 5,72 (kW)
Theo bảng 5.5[1], với n
01
= 50 vòng/phút, chọn bộ truyền xích 1 dãy có
bước xích p = 31,75 mm thoả mãn điều kiện bền mòn
P
t
< [P] = 5,83 (kW).
 Khoảng cách trục
a= 40p = 40.31,75 = 1270 (mm)
Theo công thức 5.12[1], số mắt xích
x
( )
a
pzzzz
p
a
2
2
1221

4
2
2
π
−
+
+
+=
x
( )
12704
75,312856
2
5628
75,31
1270.2
2
2
π
−
+
+
+=
= 122,497
Lấy số mắt xích chẵn x
c
= 122
Theo công thức 5.13[1], tính lại khoảng cách trục:
a
( )

[ ]
















−
−+−+
+
−=
2
12
2
21
21
25,0
24
π
zz

zzx
zz
x
p
cc
( )
[ ]
















−
−+−+
+
−=
2
2
2856

256285,0122
2
5628
122
4
75,31
π
=1262 (mm)
Để xích không phải chịu lực căng quá lớn, giảm a một lượng
∆a = 0,003a = 0,003.1262 = 4 (mm)
Vậy a = 1258 mm.
17
Đồ án chi tiết máy
 Số lần va đập của xích
Theo ct 5.14[1], ta có số lần va đập I của bản lề xích trong 1 giây:
i =
09,1
122.15
71.28
15
11
==
x
nz
Theo bảng 5.9[1], với p = 31,75 thì [i] = 25
Vậy i < [i]
n. Tính kiểm nghiệm xích về độ bền mòn
Theo công thức 5.15[1] ta có s =
Q
Theo bảng 5.2[1], với xích con lăn 1 dãy có p = 31,75 thì tải trọng phá huỷ

Q = 88,5 kN, khối lượng 1m xích q = 3,8 kg
k
đ
: hệ số tải trọng động. Do
⇒=
%140
T
T
mm
k
đ
= 1,2.
v=
)/(05,1
60000
71.75,31.28
60000
11
sm
pnz
==
F
t
: lực vòng, F
t
=
( )
N
v
P

4981
05,1
13,5
10001000
==
F
v
: lực căng do lực li tâm sinh ra
Ta có F
v
= qv
2
= 3,8.1,05
2
=4,19 (N)
F
v
: lực căng do trọng lượng nhánh xích bị động gây ra với F
v
= 9,81k
f
qa
trong đó k
f
: hệ số phụ thuộc độ võng f của xích, lấy k
f
= 4
⇒
F
v

= 9,81.4.3,8.1,258 = 187,58 (N)
Vậy
s =
35,14
19,458,1874891.2,1
88500
=
++
=
++
votđ
FFFk
Q
Theo bảng 5.10[1] với n
01
= 50 vòng/phút có [s] = 7
Vậy s > [s] : bộ truyền xích đảm bảo đủ bền.
o. Đường kính đĩa xích
Theo công thức 5.17[1] ta có:
d
1
=
1
sin
z
p
π
, d
2
=

2
sin
z
p
π
⇒
d
1
=
72,283
28
sin
75,31
=
π
(mm), d
2
=
54,566
56
sin
75,31
=
π
(mm)
Vậy đường kính vòng chia của đĩa dẫn d
1
=283,72 mm, đĩa bị dẫn
d
2

= 566,54 mm.
Theo bảng 14.4b[1] ta có:
Đường kính vòng đỉnh răng của:
+ Đĩa dẫn: d
a1
= p(0,5 + cotg
81,297
28
cot5,075,31)
1
=






+=
ππ
g
z
mm
18
Đồ án chi tiết máy
+ Đĩa dẫn: d
a2
= p(0,5 + cotg
52,581
56
cot5,075,31)

2
=






+=
ππ
g
z
mm
Đường kính vòng đáy răng của:
+ Đĩa dẫn: d
f1
= d
1
– 2r
+ Đĩa dẫn: d
f2
= d
2
– 2r
Với r = 0,5025d
l
+ 0,05. Theo bảng 5.2[1] tra được d
l
= 19,05
⇒

r = 0,5025.19,05 + 0,05 = 9,62 (mm)
Do đó:
d
f1
= 283,72 – 9,62.2 = 264,48 (mm)
d
f2
= 566,54 – 9,62.2 = 547,3 (mm).
 Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc
Theo công thức 5.18[1]:
( )
[ ]
H
đ
vđđTr
H
Ak
EFkFk
σσ
≤
+
=
.
47,0
F
t
: lực vòng, F
t
= 4981 N
F

vđ
: lực va đập trên m dãy xích
F
vđ
= 13.10
-7
.n
1
.p
3
.m
F
vđ
= 13.10
-7
.71.31,75
3
.1 = 2,95 (N)
E =
21
21
.
EE
EE
+
. Vật liệu dùng thép có E = 2,1.10
5
(Mpa)
k
đ

: hệ sô tải trọng động, k
đ
= 1
k
r
: hệ số kể đến số răng đĩa xích, với z
1
= 28
⇒
k
r
= 0,38
k
d
= 1 (do chỉ sử dụng 1 dãy xích)
Theo bảng 5.12[1], với p = 31,75 có A = 262 mm
2
Vậy:
( )
( )
MPa
H
579
1.262
10.1,295,21.4981.38,0
47,0
5
=
+
=

σ
Như vậy dùng thép 45 tôi cải thiện, đạt độ rắn HB210, ứng suất tiếp xúc
cho phép là
[ ]
H
σ
= 600 Mpa.
p. Xác định lực tác dụng lên trục
Theo công thức 5.20[1]: F
r
= k
x
.F
t
Bộ truyền đặt nằm nghiêng góc β< 40
o
, chọn k
x
= 1,15
Vậy F
r
= 1,15.4981 = 5728 (N)
*Các thông số của bộ truyền xích:
+Số răng z
1
= 28
z
2
= 56
+Đường kính vòng chia d

1
= 283,72 mm
d
2
= 566,54 mm
19
Đồ án chi tiết máy
+Đường kính vòng đỉnh d
a1
= 297,81 mm
d
a2
= 581,52 mm
+Đường kính vòng đáy răng d
f1
= 264,48 (mm)
d
f2
= 547,3 (mm)
+Khoảng cách trục a =1258 mm
+Số mắt xích x = 122
20
Đồ án chi tiết máy
III. THIẾT KẾ TRỤC, LỰA CHỌN Ổ LĂN VÀ KHỚP NỐI
1. Sơ đồ phân tích lực chung
F
F
F
F
F

F
F
F
F
F
F
F
k
t
1
r
1
t
2
r
2
a
3
t
4
a
4
r
4
r
3
t
3
X
x

F
X
y
21
Đồ án chi tiết máy
2. Thiết kế trục
a. Tính các lực tác dụng lên trục do chi tiết quay
( )
( )
( )
( )
( )
N
tg
tgF
FF
N
d
T
FF
N
d
T
FF
N
F
FF
N
d
T

FF
t
rr
bánhvít
at
trucvit
at
t
rr
tt
475
3,11cos
20.1281
cos
.
5111
270
690021.2
2
1281
80
51228.2
2
890
20cos
837
cos
837
5,52
21963.2

2
3
43
3
34
2
43
1
21
1
1
21
====
====
====
====
====
γ
α
α
q. Thiết kế trục 1
 Tính sơ bộ đường kính trục
Động cơ 160S2 có đường kính trục là D = 38 mm, do đó theo công thức
kinh nghiệm lấy đường kính trục 1 là
d
1
= 0,8.D = 0,8.38 = 30,4. lấy d
1
= 30 mm
Với d

1
= 30 mm, theo bảng 10.2[1], ta chọn sơ bộ chiều rộng ổ lăn cho trục
1 là b
01
= 19 mm.
22
Đồ án chi tiết máy
 Sơ đồ tính chiều dài các đoạn trục
l
l
b
k
h
k
k
l
b
m12
m13
13
0
3
n
2
1
11
l
13
l
12

 Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và các điểm đặt lực
Dựa vào bảng 10.13[1] và 10.14[1] ta tính được khoảng cách giữa các gối
đỡ và điểm đặt lực như sau:
Từ công thức 10.10[1],10.11[1],10.13[1] ta có:
Chiều dài mayơ nửa khớp nối:
l
m12
= (1,4÷2,5)d
1
= (1,4÷2,5).30 = 42 ÷ 75. Chọn l
m12
= 50 mm
Chiều dài mayơ bánh răng trụ:
l
m13
= (1,2÷1,5)d
1
= (1,2÷1,5).30 = 36 ÷ 45. Chọn l
m13
= 40 mm
Khoảng côngxôn trên trục 1:
l
c12
= 0,5(l
m12
+ b
01
) + k
3
+ h

n
= 0,5.(50 + 19) + 15 +15 = 64,5 mm
Khoảng cách từ ổ trục đến bánh răng thứ nhất là:
l
13
= 0,5(l
m13
+ b
01
) + k
1
+ k
2
= 0,5(40 + 19) + 10 + 10 = 49,5 mm
Với: k
3
là khoảng cách từ mặt mút của chi tiết quay đến nắp ổ,
lấy k
3
= 15 mm.
h
n
là chiều cao nắp ổ và đầu bulông, lấy h
n
= 15 mm.
Theo bảng 10.14[1] ta có:
l
12
= l
c12

= 64,5 mm
l
11
= 2l
13
= 2.49,5 = 99 mm
23
Đồ án chi tiết máy
 Xác định phản lực tại các gối đỡ:
F
F
F
F
F
F
F
y1
x1
r1
t1
x2
y2
k
Kí hiệu các lực khớp và ổ trục như hình vẽ
Với F
k
= 0,2.F
t1
=0,2.837 = 167 (N)
Ta có phương trình cân bằng lực và mômen

( )
( )
0...
0..
0
0
13111212
112131
112
121
1
1
=−+−=
=−=
=+−−−=∑
=−+=∑
lFlFlFFm
lFlFFm
FFFFF
FFFF
txkkxO
yrkyO
txxkkx
ryyky
y
x
( )
( )
( )
( )












=−=−=
=−−=−−=
=
+
=
+
=
===
⇔
NFFF
NFFFF
N
l
lFlF
F
N
l
lF
F

yry
xktx
tk
x
r
y
445445890
143527167837
527
99
5,49.8375,64.167
..
445
99
5,49.890
.
211
211
11
13112
2
11
131
2
24
Đồ án chi tiết máy
 Ta có biểu đồ mômen uốn xoắn:
Ø30k6
Ø35k6
Ø38H7/k6

Ø35k6
10772 Nmm
26087 Nmm
21963 Nmm
22028 Nmm
F
F
F
F
F
F
F
y1
x1
r1
t1
x2
y2
k
25