Thiết Kế Hệ Thống Dẫn Động Xích Tải (Full Bản Vẽ Autocad)

MỤC LỤC

MỤC LỤC...........................................................................................................................1
LỜI NÓI ĐẦU.....................................................................................................................2

1.1 E/TÍNH TOÁN CHỌN Ổ LĂN VÀ NỐI TRỤC ĐÀN HỒI......................39
CHỌN VÀ KIỂM TRA NỐI TRỤC ĐÀN HỒI..............................................41
1.2 F/THIẾT KẾ VỎ HỘP VÀ CÁC CHI TIẾT PHỤ KHÁC.......................42
THIẾT KẾ VỎ HỘP.........................................................................................43
CÁC CHI TIẾT PHỤ KHÁC...........................................................................44
PHẦN III:CHỌN DUNG SAI LẮP GHÉP.......................................................................46
PHẦN IV: TÀI LIỆU THAM KHẢO...............................................................................47


LỜI NÓI ĐẦU
Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí là yêu cầu không thể thiếu đối với một
kỹ sư ngành cơ khí, nhằm cung cấp các kiến thức cơ sở về máy và kết cấu máy.
Thông qua đồ án môn học Chi tiết máy, mỗi sinh viên được hệ thống lại các
kiến thức đã học nhằm tính toán thiết kế chi tiết máy theo các chỉ tiêu chủ yếu về
khả năng làm việc , thiết kế kết cấu chi tiết máy, vỏ khung và bệ máy , chọn cấp
chính xác, lắp ghép và phương pháp trình bày bản vẽ, trong đó cung cấp nhiều số
liệu mới về phương pháp tính, về dung sai lắp ghép và các số liệu tra cứu khác. Do
đó khi thiết kế đồ án chi tiết máy phải tham khảo các giáo trình như Chi tiết máy,
Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí, Dung sai và lắp ghép, Nguyên lý máy
...từng bước giúp sinh viên làm quen với công việc thiết kế và nghề nghiệp sau này
của mình.
Nhiệm vụ của em là thiết kế hệ dẫn động thùng trộn gồm có hộp giảm tốc bánh
răng trụ hai cấp đồng trục và bộ truyền xích. Hệ được dẫn động bằng động cơ điện
thông qua khớp nối, hộp giảm tốc và bộ truyền xích để truyền động đến thùng
trộn.

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hoàng Huấn MSSV: G0900985
Ngành đào tạo: KĨ THUẬT GIAO THÔNG
Người hướng dẫn: DƯƠNG ĐĂNG DANH
Ký tên:
Ngày hoàn thành
Ngày bảo vệ
ĐỀ TÀI
Đề số 3 : THIẾT KẾ HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG XÍCH TẢI
Phương án số 6


Hệ thống dẫn động xích tải gồm:
1- Động cơ điện; 2- Bộ truyền đai thang; 3- Hộp giảm tốc bánh răng trụ hai
cấp đồng
trục; 4- Nối trục đàn hồi; 5- Xích tải.
Số liệu thiết kế:
Công suất trên trục xích tải P(kW)=5kW
Số vòng quay của trục xích tải n(v/ph)=50(v/ph)
Thời gian phục vụ L(năm)=7 năm
t1 = 30(s)

t 2 = 48(s)
t 3 = 22(s)
T1 = T
T2 = 0, 2T
T3 = 0,8T

1 năm làm việc 250 ngày 1ca làm việc 8 giời làm việc 2 ca tải va đập nhẹ
quay 1 chiều

TÍNH TOÁN CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN


a.Chọn hiệu suất của hệ thống:
- Hiệu suất chung của hệ thống:
ηch = ηkn * η2 br * ηd * η5ol

Trong đó
ηkn =0,99 hiệu suất của khớp nối trục đàn hồi
η br =0,98 hiệu suất của bánh răng trụ răng thẳng
ηd =0,95 hiệu suất của bộ truyền đai
η ol =0,99 hiều suất của ổ lăng
ηch = 0,99*0,982 *0,95*0,99 4 = 0,867

b.Tính công suất đẳng trị ( công suất tính toán):
- Công suất tính toán:
2

2

2

 T3 
 T1 
 T2 
 ÷ t1 +  ÷ t 2 +  ÷ t 3
T
T
T

Pt = Ptd = Pmax *  
t1 + t 2 + t 3
2

2

2

T
 0, 2T 
 0,8T 
 ÷ 30 + 
÷ 48 + 
÷ 22
T
T 
T 



Pt = Ptd = 5*
= 3, 4(kW)
30 + 48 + 22

Công suất cần thiết trên trục động cơ:
Pct =

PT
3, 4
=

≈ 4(kW)
ηch 0,867

c.Xác định số vòng quay sơ bộ
Tỉ số truyền :
Chọn sơ bộ tỉ số truyền của hộp giảm tốc bánh răng trụ hai cấp đồng trục uh
=9
Chọn sơ bộ tỉ số truyền của bộ truyền đai thang : ud = 3
tỉ số truyền chung sơ bộ là: uch = uh * ud = 9 * 3 = 27
số vòng quay sơ bộ của động cơ
nsb = nlv * uch =27*50=1350(v/ph)

d.Chọn động cơ điện:
Dựa vào bảng P1.3 sách “Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí” của Trịnh
Chất và Lê Văn Uyển ta chọn động cơ 4A112M4Y3
Tmax
Tk
Kiểu động
Công
Vận tốc
Cosφ
Tdh
Tdh
cơ
suất
quay(vg/ph)
(kW)
4A112M4Y3 5,5
1425
0,85

2,2
2
B. Phân phối tỉ số truyền:
- Tỉ số truyền của hệ thống dẫn động:


n dc 1425
=
= 28,5
n lv
50
ta chọn u h = 8
u ch =

Với hộp giảm tốc bánh răng trụ hai cấp đồng trục 2,828với u1 , u 2 là tỉ số
truyền của hai cặp bánh răng
tỉ số truyền của bộ truyền đai thang
28,5
= 3,5625
8

ud =

a.Tính toán công suất trên các trục:
P4 =

Pct
5
=
= 5,101kW

ηol * ηkn 0,99*0,99

P3 =

P4
5,101
=
= 5, 2576kW
ηol * ηbr 0,99*0,98

P2 =

P3
5, 2576
=
= 5, 4191kW
ηol * ηbr 0,99*0,98

P1 =

P2 5, 4191
=
= 5, 4739kW
ηol
0,99

Pdc =

P1 5, 4739
=

= 5, 762kW
ηd
0,95

b.Tính toán số vòng quay các trục:
n1 =

n dc 1425
=
= 400(v / ph)
u d 3,17

n2 =

n1
400
=
= 141, 442(v / ph)
u1 2,828

n3 =

n 2 141, 442
=
≈ 50(v / ph)
u2
2,828

n4 =

n 3 50
=
= 50(v / ph)
1
1


c.Tính toán moment xoắn trên các trục
T1 = 9,55*106 *

P1
5, 4739
= 9,55*106 *
= 130689,3625(Nmm)
n1
400

T2 = 9,55*106 *

P2
5, 4191
= 9,55*106 *
= 365943, 0994(N * mm)
n2
141, 422

T3 1004201, 6
=
= 1004201, 6(N * mm)
1

1
P
5, 2576
T3 = 9,55*106 * 3 = 9,55*106 *
= 1004201, 6(N * mm)
n3
50
T4 =

Tdc = 9,55 *106 *

Pdc
5, 762
= 9,55*106 *
= 38615,50877(N * mm)
n dc
1425

`

Động cơ

Trục 1

Trục 2

Trục 3

Trục 4

Công suất
(kW)
Tỉ số
truyền
Số vòng
quay
(v/ph)
Moment
xoắn
(N*mm)

5,762

5,4739

5,4191

5,2576

5,148

3,5625

2,828

2,828

1

1425

400

141,442

50

38615,50877

130689,3625

365943,0994

1004201,6 1004201,6

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT MÁY
1)BỘ TRUYỀN ĐAI THANG

50


Theo thông số ta có P=5,762(kW) và số vòng quay là v=1425(v/ph)
Với thông số trên dựa vào hình 4.1 (TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ DẪN
ĐỘNG CƠ KHÍ –TRỊNH CHẤT VÀ LÊ VĂN UYỂN )
Ta chọn tiết diện đai Б với các thông số sau
Loại đai

Kí
Kích thước tiết
hiệu diện (mm)

bt b h
y0

Diện tích Đường kính
Chiều dài
tiết diện bánh đai nhỏ d1 giới hạn
A(mm2) (mm)
l(mm)

Đai hình
thang
thường

Б

138

14 17 10,5 4

140-280

800-6300

Vậy ta sẽ chọn đường kính bánh đai nhỏ d1=1,2*dmin=1,2*140=168mm
vậy ta sẽ chọn đường kính bánh đai nhỏ theo tiêu chuẩn là d1=180mm
Vận tốc đai:
v=

πd1n1 π *180*1425
=

= 13, 43(m / s)
60000
60000

Nhỏ hơn vận tốc cho phép là vmax=25(m/s)
với ε=0,02 đường kính bánh đai lớn là

d 2 = ud1 (1 − ε) = 3,5625*180*(1 − 0, 02) = 628, 425(mm)

Ta chọn đường kính tiêu chuẩn d2=630mm
Như vậy tỉ số truyền thực tế
ut =

d2
630
=
= 3,57142
[ d1 *(1 − ε)] 180*098

Tính toán sai lệch tỉ số truyền giữa thực tế và chọn
∆u =

ut − u
3,57142 − 3,5625
*100 =
*100 = 0, 25% < 4% nên chấp nhận được
u
3,5625

Theo bảng 4.14 (TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ –

TRỊNH CHẤT VÀ LÊ VĂN UYỂN ) dựa vào tỉ số truyền và đường kính
bánh đai d2
ta có tỉ số giữa a/d2=0,95 từ đó ta tính được khoảng cách trục a =600mm
từ khoảng cách trục ta có thể tính được chiều dài sơ bộ của day đai
π *(d1 + d 2 ) (d 2 − d1 ) 2
+
2
4a
π *(180 + 630) (630 − 180) 2
= 2*600 +
+
= 2556, 72(mm)
2
4*600

l = 2a +

Theo tiêu chuẩn tao chọn chiều dài đai l = 2500mm
Nghiệm số vòng chạy của đai trong 1 giây


i=

v 13, 43
=
= 5,372 / s < 10 / s
l
2,5

Tính khoảng cách trục a theo chiều dài tiêu chuẩn l=2500mm

(λ + λ 2 − 8* ∆ 2 )
a=
4
π(d1 + d 2 )
π(180 + 630)
= 2500 −
= 1227, 6549
với λ = l −
2
2
d −d
630 − 180
∆= 2 1 =
= 225
2
2

từ đó ta tính được a =580mm
Tính toán góc ôm đai trên bánh đai nhỏ
α1 = 180 −

(d 2 − d1 ) *57
(630 − 180) *57
= 180 −
= 135, 755 > α min = 120
a
580

Xác định số đai z
z=

P1 * K d
[ P0 ] *Cα *C1 *Cu *Cz

Ta có Kđ=1
với α1=135,755=> Cα = 1 − 0, 003(180 − 135, 755) = 0,867
Cl=1
với u=3,5625=>Cu=1,14
với v=13,43(m/s) d1=180mm=> P0=4,223kW
P1

5,5

Ta có [ P ] = 4, 223 = 1,3 =>Cz=0,95
0
Thay vào ta sẽ tìm được z=1,4531=>ta chọn z=2
Theo (TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ –TRỊNH CHẤT
VÀ LÊ VĂN UYỂN) ta tra bảng 4.21
Chiều rộng bánh đai ta có
B = (z − 1)t + 2e = (2 − 1) *19 + 2*12,5 = 44(mm)

đường kính ngoài của bánh đai

d a = d + 2h 0 = 180 + 2* 4, 2 = 188, 4(mm)

Xác định lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục
Ta có lực căng trên 1 đai được xác định như sau
F0 =

780P1 * K d

+ Fv
v *Cα * z

Ta lại có Fv=qm*v2=0,178*13,432=32,1
780*5, 762*1

=> F0 = 13, 43* 2*0,88 + 32,1 = 222, 242(N)
Lực tác dụng lên trục

Fr = 2* F0 z *sin(α1 / 2) = 2* 213, 6* 2*sin(135, 755 / 2) = 791,5(N)


Lực vòng có ích
Ft =

1000Pdc 1000*5, 762
=
= 429, 039(N)
v1
13, 43

Lực vòng có ích ở mỗi bánh đai là
Ft 429, 039
=
= 214,5195N
2
2

Từ công thức
Ft *(efα + 1)

2*(efα − 1)
2F + F
=> efα = 0 t
2F0 − Ft
F0 =

=> f =

1 2F0 + Ft
1
2* 222, 242 + 214,5195
ln(
)=
ln(
) = 0, 442
α 2F0 − Ft
2,3816 2* 222, 242 − 214,5195

Hệ số ma sát nhỏ nhất để bộ truyền không bị trượt trơn ( giả sử góc biên
dạng bánh đai γ=400)
f min = f *sin( γ / 2) = 0, 442*sin 20 = 0,1511

Ứng suất sinh ra trong dây đai
Ứng suất do lực căng phụ gây nên
σv =

Fv 32,1
=
= 0, 232(MPa)
A 138

Ứng sức kéo trên nhánh căng và nhánh trùng của đai
σ1 =

F1 Ft F0 222, 424 214,5195
= +
=
+
= 2,3597(MPa)
A A 2A
138
2*138

Ứng suất uốn
σ u = εE =

Trong đó ε =

y
r

2y
δ
E = 01 E
d
d1

độ giãn dài tương đối của thớ đai ngoài cùng y = y0

khoảng cách từ đường trung hòa đến thớ đai ngoài cùng đối với đai thang

2y

2* 4

01
=> σu = d E = 180 *100 = 4, 444(MPa)
1
Ứng suất lớn nhất trong dây đai

σ max = σ v + σ u1 + σ1 = 4, 444 + 2,3597 + 0, 232 = 7, 0357(MPa)

Số chu kì làm việc tương đương


m

 σ 
N E =  r ÷ *107
 σ max 

Trong đó
NE: là số chu kì làm việc tương đương tương đương của đai khi đai quay 1
vòng tương ứng là hai chu kì làm việc
m: là số đường cong mỏi đối với đai thang thì m=8
σr :giới hạn mỏi của đai đối với đai thang thì là 9(MPa)
m

8

 σ 

 9 
N E =  r ÷ *107 = 
*107 = 71693795,3
÷
 7, 0357 
 σ max 

Từ số chu kì làm việc ta có thể tính được tuổi đọ làm việc làm việc của
dây đai tính theo giời như sau
LH =

NE
71693795,3
=
= 1852,55285
2*3600*i 2*3600*5,372

giờ

2)TÍNH TOAN THIẾT KẾ HỘP GIẢM TỐC
Thiết kế hộp giảm tốc bánh răng trụ răng thẳng hai cấp đồng trục
Hộp giảm tốc đồng trục có các thông số hình học được chọn giống nhau
ngoại trừ bề rộng răng và cấp chậm có tải trọng lớn hơn cấp nhanh rất nhiều
nên ta tính cần tính toán cấp chậm trước.
CẤP CHẬM:
Chọn vật liệu
Từ các thông số ban đầu thống nhất thông số 2 bánh răng chọn cùng vật liêu
Cụ thể theo bảng 6.1 ta chọn vật liệu
Bánh răng nhỏ: thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắng HB241... 285 có
σb3=850(MPa), σch3=580(MPa)

Bánh răng lớn: thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắng HB241... 285 có
σb4=850(MPa), σch4=580(MPa)
Theo bảng 6.2 với thép tôi cải thiện đạt độ rắn HB180...350
σ0H lim = 2HB + 70 ; SH = 1,1 ; σ0Flim = 1,8HB ; SF = 1, 75
Chọn độ rắn bánh răng nhỏ HB3=260; độ rắn bánh răng lớn HB4=250 khi đó
Bánh răng nhỏ
σ0H lim3 = 2HB3 + 70 = 2* 260 + 70 = 590(MPa) ; σ0Flim3 = 1,8* 260 = 468(MPa)
Bánh răng lớn
σ0H lim 4 = 2HB4 + 70 = 2* 250 + 70 = 570(MPa) ; σ0Flim 4 = 1,8* 250 = 450(MPa)
Số chu kì thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về tiếp xúc: NHO=30.HHB2,4 do đó
Bánh răng nhỏ


N H03 = 30* 2602,4 = 1,875*107

Bỏnh rng ln
N H04 = 30* 2502,4 = 1, 70677 *107

S chu kỡ thay i khi kh ng sut tng ng
3

T
NHE = 60 cnt = 60*c* i ữ * n i * t i
Tmax
mF

T
NFE= 60 cnt = 60*c* i ữ * n i *Ti
Tmax

mF: bc ng cong mi khi th v un, mF=6khi HB<350
c: s ln tip xỳc trong 1 vũng quay, c=1
n: s vũng quay trong 1 phỳt
t: tng thi gian lm vic t=280*7*2*8=31360 gii (lm vic 2 ca)
S chu kỡ thay i ng sut tng ng 2 bỏnh n=141,442(v/ph)
N HE3 = 60*141, 422*31360* 13 *0,3 + ( 0, 2 ) *0, 48 + ( 0,8 ) *0, 22 = 11, 08*107


3

N HE 4 =

3

N HE3 11, 08*107
=
= 3,9188*107
u
2,828

Ta thy NHE3>NHO3 ; NHE4>NHO4 do ú ta chn KHL3=KHL4=1
Do ú ta tớnh c
H lim3 = 0H lim3 .K HL3 = 590*1 = 590(MPa)
H lim 4 = 0H lim 4 .K HL4 = 570*1 = 570(MPa)

Vy ta tớnh c
[ H ] = H0 lim K HL / S H
590*1
[ H3 ] =
= 536,36(MPa)

1,1
570*1
[ H4 ] =
= 518,18(MPa)
1,1

Với bánh răng trụ răng thăng ta có:

[ H ] = min{[H3 ],[ H 4 ]} = 518,18(MPa)

ng suất tiếp xúc cho phép khi quá tải

[ H ]max = 2,8ch 2 = 2,8* 450 = 1260(MPa)

ng sut cho phộp
Chn s b ta cú [ F ] = F0 lim K FC K FL / S F
Trong đó F0 lim : là ứng suất uốn cho phép ứng với số chu kì cơ sở
0Flim3 = 1,8HB3 = 1,8* 260 = 468(MPa)
0Flim 4 = 1,8HB4 = 1,8* 250 = 450(MPa)


SF: hệ số an toàn khi tính về uốn SF1=SF2=1,75
KFL : hệ số tuổi thọ
K FL = mF

N FO
N FE

Với NF0: Số chu kì cơ sở khi uốn NF0=4*106
mF : Bậc của đờng cong mỏi khi thử về tiếp xúc, với vật liệu HB<350 ta

có mF=6
NFE : Số chu kì thay đổi ứng suất tơng đơng
mF

N FE3

T
N FE = 60c i ni t i
Tmax
= 60*1*141, 42*31360(16 *0,3 + 0, 26 *0, 48 + 0,86 *0, 22) = 95,183*106 (MPa)

N FE 4 =

N FE3
= 33, 657 *106
u

Ta thấy NFE3>NFO , NFE4>NFO , ta lấy NFL3=NFL4=1
Bộ truyền quay một chiều, lấy giới hạn bền uốn KFC=1
Vậy ứng suất uốn cho phép:
468
= 267, 4285(MPa)
1, 75
450
=
= 257,14(MPa)
1, 75

F3 =
F4

ứng suất uốn cho phép khi quá tải

[ F3 ]max = 0,8* ch3 = 0,8*580 = 464(MPa)
[ F4 ]max = 0,8* ch 4 = 0,8* 450 = 360(MPa)

Tớnh toỏn b truyn bỏnh rng tr rng thng
Khong cỏch trc s b
a w 2 = K a (u + 1) 3

T2 K H
[ H ]2 u ba 2

Theo bng 6.6/97 ta chn ba = 0,3 5
Theo bng 6.5/96 ta chn Ka=49,5 (rng thng)
=> bd = 0,53 ba (u + 1) = 0,53*0,35(2,828 + 1) = 0, 71
KH : h s xt n s phõn b khụng ng u ca ti trng trờn chiu
rng vnh rng tra bng 6.7/98 ta chn s 5 ta chn c KH=1,03
a w 2 = K a (u + 1) 3

T2 K H
[ H ] u1 ba
2

= 49,5*(2,828 + 1) 3

Ta chn aw theo tiờu chun l 225mm
Xỏc nh thụng s n khp ta cú

365943, 0994*1, 03

; 212(mm)
518,182 * 2,828*0,35


m= (0, 01 ÷ 0, 02)a w = (0, 01 ÷ 0, 02)* 225 = 2, 25 ÷ 4,5
Ta chọn m=3
với răng thẳng ta chọn β=0
2a w 2

2* 225

=> z3 = m(u + 1) = 3*(2,828 + 1) = 39,18 (răng)
Ta chọn z1=40 răng
=> z 4 = u * z1 = 2,828*39 = 110, 292 (răng)
Vậy ta chọn z3=110răng
Xác định kích thước bộ truyền
Đường kính vòng chia
d 3 = mz 3 = 39*3 = 120(mm)

d 4 = mz 4 = 110*3 = 330(mm)

Đường kính vòng lăng
d w3 = d 3 , d 4 = d w 4

Đường kính vòng đỉnh

d a3 = d 3 + 2m = 120 + 2*3 = 126(mm)
d a4 = d 4 + 2m = 330 + 2*3 = 336(mm)

Đường kính vòng đáy

d f 3 = d 3 − 2,5m = 120 − 2,5*3 = 112,5(mm)
d f 4 = d 4 − 2,5m = 330 − 2,5*3 = 322,5(mm)

Ta có góc ăn khớp
cos α tw =

z t m cos α 150*3*cos(20)
=
= 0,9334
2a w
2* 225

=> α t = 200
Với z t = z3 + z 4 = 110 + 40 = 150

α=20 theo tiêu chuẩn TCVN 1065-71
Kiểm tra răng về độ bền tiếp xúc
σ H = Z M Z H Zε

2T1K H (u + 1)
b w ud 2w1

Theo bảng 6.5ZM=274MPa1/3

Ta lại có vì bánh răng thẳng nên β=0 =>
Do đó theo 6.43 ta có
ZH =

2 cos βb

2*cos 0
=
= 1, 764
sin 2α t
sin 2* 21

tan βb = cos α tw tan β = cos(17, 6844)*0
=> βb = 0




 1 1 

1 
 1
+ ÷ cos β = 1,88 − 3, 2*  +
÷ cos 0 = 1, 77
 40 110  

 z1 z 2  

ta có εα = 1,88 − 3, 2* 


4 − εα
4 − 1, 77
=
= 0,8621
=> Zε =

3
3

Chọn cấp chính xác cho bộ truyền
v=

πd w 3n 2 π *120*141, 442
=
= 0,888(m / s) ≤ 2
60000
60000

vậy ta chọn cấp chính xác là 9 với cấp chính xác là 9 và v<2,5 ta có
KHα=1,13
theo bảng 6.15 ta tra được hệ số ảnh hưởng của các sai số ăn khớp
δH=0,004
theo bảng 6.16 ta tra được hệ số ảnh hưởng sai lệch bước răng go=73
aw
225
= 0, 004*73*0,888*
= 2,3128
u
2,828
ν b d
2,3128*0,35* 225*120
= 1+ H w w3 = 1 +
= 1, 0256
2T2 K Hβ K Hα
2*365943, 0994*1, 03*1,13

Do đó ta tính được ν H = δH g 0 v
Do đó ta có K Hv

=>Hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc

K H = K Hβ K Hα K Hν = 1, 0256*1,13*1, 03 = 1,1936

Thay các giá trị vào ta tính được
σ H = Z M Z H Zε

2T1K H (u + 1)
b w ud 2w1

σ H = 274*1, 764*0,8621

2*365943, 0994*1,1936*(2,828 + 1)
= 425,5(MPa)
0,35* 225* 2,828*1202

Ta có σH < [ σH ] = 518,18(MPa) nên kiểm nghiệm theo độ bền tiếp xúc thỏa
Kiểm nghiệm rang theo độ bền uốn
σ F3 =

2TT 2 K F Yε Yβ YF1
b w d w 3m

Tra theo bảng 6.7 KFβ=1,08 theo bảng 6.14 với v<2,5(m/s) và cấp chính xác
là 9 ta có KFα=1,37
Mà ta lại có ν F = δFg 0 v

aw
225
= 0, 011*73*0,888*
= 6,36
u
2,828

Trong đó δ F = 0,011 tra theo bảng 6.15
ν b d

6,36*0,35* 225*120

F w w3
Do đó K Fv = 1 + 2T K K = 1 + 2*365943, 0994*1,37 *1, 08 = 1, 055
2 Fα Fβ

Do đó K F = K Fβ K Fα K Fv = 1, 055*1,37 *1, 08 = 1,56


1

1

với εα=1, 77 Yε = ε = 1, 77 = 0,5649
α
với β=0=>Yβ=1
tra bảng 6.18 ta đượ YF3=3,7 và=3,7 và YF4=3,6
thay các thông số vừa tìm được vào ta được
σ F3 =

2*365943, 0994*1,56*0,5649*1*3, 7
= 84,17(MPa)
0,35* 225*120*3

σ F3 < [ σ F3 ] = 267, 4285(MPa)
σ F4 =

σ F3 * YF4 84,17 *3, 6
=
= 82(MPa)
YF3
3, 7

σ F2 < [ σ F2 ] = 236,57(MPa)

TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN CẤP NHANH
Đối với hộp giảm tốc đồng trục các thông số được chọn giống nhau ngoại
trừ bề rộng răng
Dựa vào khoảng cách trục của 2 cấp bằng nhau ta sẽ tình được bề rộng cấp
nhanh như sau
ψ ba1 =

T1 * ψ ba2 0, 4*130689,3625
=
= 0,14285
T2
365943, 0994

Vậy ta chọn theo tiêu chuẩn là ψba2=0,3. Chọn như trên bộ truyền cấp nhanh
sẽ dư bền rất nhiều. Đây là đặt điểm và cũng là nhược điểm của hộp giảm

tốc đồng trục.
Ta suy ra giá trị ψbd dựa vào công thức
ψ bd =

b w ψ ba2 *(u + 1) 0,3*(2,828 + 1)
=
=
= 0,5742
dw
2
2

Tra theo bảng 6.7 ta cóa được KHβ=1,03 và KFβ=1,08
1) Chọn vật liệu
Từ các thông số ban đầu thống nhất thông số 2 bánh răng chọn cùng
vật liêu
Cụ thể theo bảng 6.1 ta chọn vật liệu
Bánh răng nhỏ: thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắng HB241... 285 có
σb1=850(MPa), σch1=580(MPa)
Bánh răng lớn: thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắng HB241... 285 có
σb2=850(MPa), σch2=580(MPa)
Theo bảng 6.2 với thép tôi cải thiện đạt độ rắn HB180...350
σ0H lim = 2HB + 70 ; SH = 1,1 ; σ0Flim = 1,8HB ; SF = 1, 75
Chọn độ rắn bánh răng nhỏ HB1=260; độ rắn bánh răng lớn HB2=250 khi đó


Bánh răng nhỏ
σ0H lim1 = 2HB1 + 70 = 2* 260 + 70 = 590(MPa) ; σ0Flim1 = 1,8* 260 = 468(MPa)

Bánh răng lớn

σ0H lim 2 = 2HB2 + 70 = 2* 250 + 70 = 570(MPa) ; σ0Flim 2 = 1,8* 250 = 450(MPa)

Số chu kì thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về tiếp xúc: NHO=30.HHB2,4
do đó
Bánh răng nhỏ
N H01 = 30* 2602,4 = 1,875*107

Bánh răng lớn
N H02 = 30* 2502,4 = 1, 70677 *107

Số chu kì thay đổi khi khử ứng suất tương đương
3

 T 
NHE = 60 cntΣ = 60*c* ∑  i ÷ * n i * t i
 Tmax 
mF

 T 
NFE= 60 cntΣ = 60*c* ∑  i ÷ * n i *Ti
 Tmax 

mF: bậc đường cong mỏi khi thử về độ uốn, mF=6khi HB<350
c: số lần tiếp xúc trong 1 vòng quay, c=1
n: số vòng quay trong 1 phút
tΣ: tổng thời gian làm việc tΣ=280*7*2*8=31360 giời (làm việc 2 ca)
Số chu kì thay đồi ứng suất tương đương 2 bánh n=400(v/ph)
3
3
N HE1 = 60* 400*31360* 13 *0,3 + ( 0, 2 ) *0, 48 + ( 0,8 ) *0, 22  = 31,3459*107




N HE 2

N HE1 31,3459*107
=
=
= 11, 084*107
u
2,828

Ta thấy NHE1>NHO1 ; NHE2>NHO2 do đó ta chọn KHL1=KHL2=1
Do đó ta tính được
σ H lim1 = σ0H lim1.K HL1 = 590*1 = 590(MPa)
σ H lim 2 = σ0H lim 2 .K HL2 = 570*1 = 570(MPa)

Vậy ta tính được
[σ H ] = σ H0 lim K HL / S H
590*1
[σ H1 ] =
= 536,36(MPa)
1,1
570*1
[σ H2 ] =
= 518,18(MPa)
1,1

Víi b¸nh r¨ng trô r¨ng th¨ng ta cã:

[σ H ] = min{[σ H1 ],[σ H 2 ]} = 518,18(MPa)


ng suất tiếp xúc cho phép khi quá tải
[ H ]max = 2,8ch 2 = 2,8* 450 = 1260(MPa)

ng sut cho phộp
Chn s b ta cú [ F ] = F0 lim K FC K FL / S F
Trong đó F0 lim : là ứng suất uốn cho phép ứng với số chu kì cơ sở
0Flim1 = 1,8HB1 = 1,8* 260 = 468(MPa)
0Flim 2 = 1,8HB2 = 1,8* 250 = 450(MPa)

SF: hệ số an toàn khi tính về uốn SF1=SF2=1,75
KFL : hệ số tuổi thọ
K FL = mF

N FO
N FE

Với NF0: Số chu kì cơ sở khi uốn NF0=4*106
mF : Bậc của đờng cong mỏi khi thử về tiếp xúc, với vật liệu HB<350 ta
có mF=6
NFE : Số chu kì thay đổi ứng suất tơng đơng
mF

T
N FE = 60c i ni t i
Tmax
N FE1 = 60*1* 400*31360(16 *0,3 + 0, 26 *0, 48 + 0,86 *0, 22) = 269, 22*106 (MPa)
N FE 2 =

N FE1
= 95,1984*106
u

Ta thấy NFE1>NFO , NFE2>NFO , ta lấy NFL3=NFL4=1
Bộ truyền quay một chiều, lấy giới hạn bền uốn KFC=1
Vậy ứng suất uốn cho phép:
468
= 267, 4285(MPa)
1, 75
450
=
= 257,14(MPa)
1, 75

F1 =
F2

ứng suất uốn cho phép khi quá tải

[ F1 ]max = 0,8* ch1 = 0,8*580 = 464(MPa)
[ F2 ]max = 0,8* ch1 = 0,8* 450 = 360(MPa)

Tớnh toỏn b truyn bỏnh rng tr rng thng
a) Khong cỏch trc s b
Ta cú vỡ õy l hp gim tc ng trc nờn aw1=aw2=225(mm)
Xỏc nh thụng s n khp ta cú
m= (0, 01 ữ 0, 02)a w = (0, 01 ữ 0, 02)* 225 = 2, 25 ữ 4,5
ta chn m=3

vi rng thng ta chn =0


2a w

2* 225

=> z1 = m(u + 1) = 3*(2,828 + 1) = 39,18 (răng)
1
Ta chọn z1=40 răng
=> z 2 = u * z1 = 2,828*39 = 110, 292 (răng)
vậy ta chọn z2=110răng
Xác định kích thước bộ truyền
Đường kính vòng chia
d1 = mz1 = 40*3 = 120(mm)

d 2 = mz 2 = 110*3 = 330(mm)

Đường kính vòng lăng
d w1 = d1 , d 2 = d w 2

Đường kính vòng đỉnh

d a1 = d1 + 2m = 120 + 2*3 = 126(mm)
d a2 = d 2 + 2m = 330 + 2*3 = 336(mm)

Đường kính vòng đáy

d f 1 = d1 − 2,5m = 120 − 2,5*3 = 112,5(mm)
d f 2 = d 2 − 2,5m = 330 − 2,5*3 = 322,5(mm)

Ta có góc ăn khớp
cos α tw =

z t m cos α 150*3*cos(20)
=
= 0,9396
2a w
2* 225

=> α t = 200
với z t = z1 + z 2 = 110 + 40 = 150

α=20 theo tiêu chuẩn TCVN 1065-71
Kiểm tra răng về độ bền tiếp xúc
σ H = Z M Z H Zε

2T1K H (u + 1)
b w ud 2w1

Theo bảng 6.5ZM=274MPa1/3
Ta lại có vì bánh răng thẳng nên β=0 =>

tan βb = cos α tw tan β = cos(17, 6844)*0
=> βb = 0

Do đó theo 6.43 ta có
ZH =

2 cos βb

2*cos 0
=
= 1, 763
sin 2α t
sin 2* 20


 1 1 

1 
 1
+ ÷ cos β = 1,88 − 3, 2*  +
÷ cos 0 = 1, 77
 40 110  

 z1 z 2  

ta có εα = 1,88 − 3, 2* 



=> Zε =

4 − εα
4 − 1, 77
=
= 0,8621
3
3

Chọn cấp chính xác cho bộ truyền
v=

πd w1n1 π *120* 400
=
= 2,51(m / s) ≥ 2
60000
60000

Vậy ta chọn cấp chính xác là 8 với cấp chính xác là 8 và v<5 ta có KHα=1,09
theo bảng 6.15 ta tra được hệ số ảnh hưởng của các sai số ăn khớp δH=0,004
theo bảng 6.16 ta tra được hệ số ảnh hưởng sai lệch bước răng go=56
aw
225
= 0, 004*56* 2,51*
= 5, 015
u
2,828
ν b d
5, 0155*0, 4* 225*120
= 1 + H w w1 = 1 +
= 1,1781
2T1K Hβ K Hα
2*130689,3625*1, 03*1,13

Do đó ta tính được ν H = δH g 0 v
Do đó ta có K Hv

=>Hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc

K H = K Hβ K Hα K Hν = 1,1781*1,13*1, 03 = 1,37

Thay các giá trị vào ta tính được
σ H = Z M Z H Zε

2T1K H (u + 1)
b w ud 2w1

σ H = 274*1, 763*0,8621

2*130689,3625*1,37 *(2,828 + 1)
= 293, 707(MPa)
0,3* 225* 2,828*120 2

Ta có σH < [ σH ] = 518,18(MPa) nên kiểm nghiệm theo độ bền tiếp xúc thỏa
Kiểm nghiệm rang theo độ bền uốn
σ F1 =

2TT1K F Yε Yβ YF1
b w d w1m

Tra theo bảng 6.7 KFβ=1,08 theo bảng 6.14 với v<2,5(m/s) và cấp chính xác
là 9 ta có KFα=1,22
Mà ta lại có ν F = δFg 0 v

aw
225
= 0, 011*56* 2,51*
= 13, 79
u

2,828

Trong đó δ F = 0,011 tra theo bảng 6.15
ν b d

13, 79*0,3* 225*120

F w w1
Do đó K Fv = 1 + 2T K K = 1 + 2*130689,3625*1, 22*1, 08 = 1,324
1 Fα Fβ

Do đó K F = K Fβ K Fα K Fv = 1,324*1,37 *1, 08 = 1,96
1

1

Với εα=1,77 Yε = ε = 1, 77 = 0,565
α
Với β=0=>Yβ=1
Tra bảng 6.18 ta đượ YF1=3,7 và=3,7 và YF2=3,6
Thay các thông số vừa tìm được vào ta được


σ F1 =

2*130689,3625*1,96*0,565*1*3, 7
= 44, 072(MPa)
0,3* 225*120*3

σ F1 < [ σ F1 ] = 267, 4285(MPa)

σ F2 =

σ F1 * YF2 44, 072*3, 6
=
= 42,88(MPa)
YF1
3, 7

σ F2 < [ σ F2 ] = 236,57(MPa)

D.KIỂM NGHIỆM ĐIỀU KIỆN BÔI TRƠN NGÂM DẦU:
- Đây là hộp giảm tốc đồng trục nên điều kiện bôi trơn luôn thỏa nên ta chỉ tính
khoảng cách giữa mức dầu cao nhất và thấp nhất:
(

336
336 2
− 10) − (
. ) = 46
2
2 3

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRỤC
1)Vật liệu chế tạo trục và ứng suất cho phép
Ta chọn thép C45 nhiệt luyện σb = 785 MPa; σch = 540 MPa; τch = 324 MPa;
σ-1 = 383; τ-1 = 226 MPa; [σ] = 85, 70 hoặc 65 MPa ứng với trục có đường
kính lần lượt 30, 50, hoặc 100 mm.
Chọn: [τ]=20MPa đối với trục vào và ra; [τ]15MPa đối với trục trung gian.

2)Thiết kế sơ bộ theo moment xoắn

d≥

5T
[τ]

3

d1 ≥

3

5T1 3 5*130689,3625
=
= 32(mm)
[ τ]
20

d2 ≥

3

5T2 3 5*365943, 0994
=
= 49,599(mm)
[ τ]
20

d3 ≥

3

5T3 3 5*1004201, 6
=
= 63, 0841(mm)
[τ]
20

chọn theo tiêu chuẩn ta có d1=32mm ,d2=50mm,d3=63mm
Xác định sơ bộ bề rộng ổ
Tra bảng 10.2 tiềm bề rộng ổ lăng
dI=32mm => b01=21mm
dII=50mm => b02=27mm
dIII=63mm => b03=33mm
Do lắp bánh đai vào đầu vào trục động cơ điện nên ta không cần quan tâm
đến đường kính trục động cơ điện.
Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và các điểm đặt lực: 2.1. Theo bảng
10.2 trang 189 sách “Thiết kế hệ dẫn động cơ khí tập một -Trịnh Chất – Lê
Văn Uyển” ta chọn chiều rộng ổ lăn tương ứng:
2.2. Chiều dài mayer bánh đai:
lm12 = (1,2 ÷ 1,5 ).d1 = (1,2 ÷ 1,5 ).32= 38,4÷ 48mm
Ta chọn lm12=45mm
Chiều dài mayer bánh răng:
lm22 = (1,2 ÷ 1,5 ).d2 = (1,2 ÷ 1,5 ).50 = 60÷ 75
Chọn lm22 = 70mm

lm32 = (1,2 ÷ 1,5 ).d3 = (1,2 ÷ 1,5 ).63 = 75,6 ÷ 94,5
Chọn lm32 = 80 mm
lm23 = lm32 = 80 mm

lm13 = lm22 = 70 mm

Chiều dài mayer nửa khớp nối:
lm33 = (1,4 ÷ 2,5 ).d3 = (1,4 ÷ 2,5 ).63 = 88,2 ÷ 157,5


Chọn lm33 = 120 mm
Chọn các khoảng cách k1, k2, k3, hn như sau:
k1 = 10, k2 = 8, k3 = 15, hn = 18
Tính các khoảng cách lki theo bảng 10.4 trang 191:

Trục 3
l32=0,5(lm32+b03)+k1+k2=0,5*(80+33)+10+8=74,5(mm)
l31=2*l32=74,5*2=149(mm)
lc33=0,5(lm33+b03)+k3+hn=0,5*(120+33)+15+18=109,5(mm)
l33=l31+lc33=109,5+149=258,5(mm)
Trục 1:
l12 = -lc12= 0,5.(lm12 + b01 ) +k3 +hn = 0,5.(45 + 21) + 10 + 18 = -61mm
l13 = 0,5.(lm13 + b01 ) +k1 + k2 = 0,5.(75 + 21) + 10 + 8 = 63,5mm
l11=2*l13=2*63.,5=127mm
Trục 2
l22=0,5(lm22=b0)+k1+k2=0,5*(70+27)+10+8=66,5(mm)
l23=l11+l32+k1+b02=127+74,5+10+27=238,5(mm)
l21=l23+l32=238,5+74,5=313(mm)


Tính toán lực tác dụng lên trục

F

r5

F

t5

F

F

r4

F

F

t2

t4

F

F

t3

F

r1

t1

F
r3

r2


Các lực tác dụng lên trục I

188.0

63.5

F

61.0

F

Ay

By

F

F

Ax

Bx

F

r1

F

Ax

F

Ay

F

t1

F

145937,302Nmm

48281,5Nmm

69156,453Nmm

24.0

25.0

28.0

25.0

130689,3625Nmm

D