Đồ án Chi tiết máy Thiết kế hệ hộp giảm tốc hai cấp (hộp khai triển)

TRƯỜNG: ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT VINH
KHOA: CƠ KHÍ CHẾ TẠO

ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY

LỜI NÓI ĐẦU

Đồ án môn học chi tiết máy là một môn học rất cần thiết cho sinh viên nghành cơ
khí nói chung để giải quyết một vấn đề tổng hợp về công nghệ cơ khí, chế tạo máy.
Mục đích là giúp sinh viên hệ thống lại những kiến thức đã học, nghiên cứu và làm
quen với công việc thiết kế chế tạo trong thực tế sản xuất cơ khí hiện nay.
Trong chương trình đào tạo cho sinh viên, nhà trường đã tạo điều kiện cho
chúng em được tiếp xúc và làm quen với việc nghiên cứu : “ thiết kế hệ hộp giảm
tốc hai cấp( hộp khai triển) ”. Do lần đầu tiên làm quen thiết kế với khối lượng
kiến thức tổng hợp, còn có những mảng chưa nắm vững cho nên dù đã rất cố gắng,
song bài làm của em không thể tránh khỏi những sai sót. Em rất mong nhận được
sự đóng góp ý kiến của thầy cô, giúp em có được những kiến thức thật cần thiết để
sau này ra trường có thể ứng dụng trong công việc cụ thể của sản xuất.
Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn các thầy, các cô trong bộ môn và đặc
biệt là thầy Lê Văn Sinh đã tận tình giúp đỡ em hoàn thành nhiệm vụ của mình.

Em xin chân thành cảm ơn
Vinh, ngày 25 tháng 11 năm 2015
Sinh viên: Lê Xuân Kính
Giáo viên hướng dẫn:
Lê Văn Sinh

Trang……

Sinh viên thực hiện:
Lê Xuân Kính

TRƯỜNG: ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT VINH
KHOA: CƠ KHÍ CHẾ TẠO

ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
....................................................................................................
Vinh, ngày 25 thág 11 năm 2015

I,Sơ đồ hệ thống
Giáo viên hướng dẫn:
Lê Văn Sinh

Trang……

Sinh viên thực hiện:
Lê Xuân Kính


TRƯỜNG: ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT VINH
KHOA: CƠ KHÍ CHẾ TẠO

ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY

a) Sơ đồ động

b) Biểu đồ phân bố tải trọng

P

D

M

4

V

Mmm=1,4M

3

2

3s

t
3h

4h
8h

1
Ghi chú: 1-Động cơ điện
2- Hộp giảm tốc
3-Khớp nối
4-Băng tải
II,Các số liệu ban đầu:
1.
2.
3.
4.
5.

Lực kéo băng tải:
Vận tốc băng tải:
Đường kính tang:
Tính chất tải trọng:
Thời gian làm việc:

P = 5500 (N)
v = 2 (m/s)

D = 350 mm
Thay đổi.Bộ truyền làm việc 2 chiều
T = 5 năm
Mỗi năm 300 ngày,mỗi ngày 8 giờ
Chương I – Tính chọn động cơ, phân phối tỉ số truyền

Giáo viên hướng dẫn:
Lê Văn Sinh

Trang……

Sinh viên thực hiện:
Lê Xuân Kính


TRƯỜNG: ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT VINH
KHOA: CƠ KHÍ CHẾ TẠO

ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY

1.1 :Công suất cần thiết
𝑃𝑐𝑡 =

𝑃𝑡
𝜂

Gọi Pt - công suất tính toán trên trục máy công tác (KW)
Pct - công suất cần thiết trên trục động cơ (KW)
η – hiệu suất chuyền động.
𝑃𝑡 = 𝑃𝑙𝑣 .𝛽

Mặt khác :
Mà
Plv =

P.V
1000

=

5500.2

= 11 (KW)

1000
𝑀

𝑡𝑖

𝑀1

𝑡𝑐𝑘

Tính 𝛽: 𝛽 = √∑( 𝑖 )2 .

3

4

8

8

=√(1)2 . + (0,6)2 .

=0,75

 𝑃𝑡 = 𝑃𝑙𝑣 .𝛽 = 11.0,75 =8,25 (KW)
Áp dụng công thức: Pct =

Pt
η

với η = ηđ . η2𝑏𝑟 . η4𝑜𝑙 . η𝑘𝑛

Trong đó: ηđ , η𝑏𝑟 , η𝑜𝑙 , η𝑘𝑛 được tra trong bảng trị số hiệu suất của các loại bộ
truyền và ổ.
ηđ = 0,96 – hiệu suất bộ truyền đai
ηbr = 0,97 – hiệu suất bộ truyền bánh răng trụ
ηol = 0,995- hiệu suất của 1 cặp ổ lăn
ηkn = 1 – hiệu suất của khớp nối.
2
4
Khi đó ta có: 𝜂 = 𝜂đ . 𝜂𝑏𝑟.
𝜂𝑜𝑙.
𝜂𝑘𝑛 = 0,96.0,972 .0,9954 .1 = 0,88

8,25

 Pct = 0,88 = 9,38 (KW).

Vậy công suất cần thiết trên trục động cơ là: Pct = 9,38 (KW).
Giáo viên hướng dẫn:
Lê Văn Sinh

Trang……

Sinh viên thực hiện:
Lê Xuân Kính


TRƯỜNG: ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT VINH
KHOA: CƠ KHÍ CHẾ TẠO

ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY

1.2 :Tính số vòng quay trên trục của tang
Ta có số vòng quay trên trục của tang là:
nt =

60000.2
3,14.350

nt =

60.103 .v
𝜋.𝐷

= 110 (vòng/phút).

1.3 :Chọn số vòng quay sơ bộ cho động cơ

Tra bảng. Chọn sơ bộ tỷ số truyền của hộp giảm tốc 2 cấp ta có số vòng quay sơ bộ
của động cơ là:
Áp dụng công thức: nsb = nt.ihgt.iđ = 110.9.3 = 2970 (vòng/phút)
Trong đó:

ihgt – tỷ số truyền của hộp giảm tốc
iđ – tỷ số truyền của đai thang.

ihgt và id được tra trong bảng tỷ số truyền ta chọn ihgt = 9; iđ = 3.
1.4 :Chọn động cơ
Động cơ cần chọn ở chế độ làm việc dài, phụ tải thay đổi nên động cơ phải có
Pdm ≥ Pct = 9,38 (KW).
Theo bảng 2P1(TKCTM trang 322) ta chọn động cơ số hiệu AO2 - 52 - 2 có
thông số kỹ thuật sau:
+ Công suất định mức:
+ Tốc độ quay:

Pdm = 10 (KW)

nđc = 2920 (vòng /phút)

1.5: Phân phối tỷ số truyền
- Với động cơ đã chọn ta có: Pdm = 10 (KW)
Nđc = 2920 (vòng /phút)
Theo công thức tính tỷ số truyền ta có: ic =

𝑛𝑑𝑐
𝑛𝑡

=

2920
110

= 26,5

Ta có ic = ihgt.id
Giáo viên hướng dẫn:
Lê Văn Sinh

Trang……

Sinh viên thực hiện:
Lê Xuân Kính


TRƯỜNG: ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT VINH
KHOA: CƠ KHÍ CHẾ TẠO

ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY

Trong đó: ic – tỷ số truyền chung
ihgt – tỷ số truyền của hộp giảm tốc
iđ – tỷ số truyền của đai.
Chọn sơ bộ tỷ số truyền của hộp giảm tốc:
Theo bảng 2.2 sách TKCTM ta chọn :

Ta tính được: inh.ich=

iđ = 3.

ic
26,5
=
= 8,8
3
id

Với lược đồ dẫn động như đề cho ta chọn inh = (1,2÷1,3).ich
Trong đó: inh - tỷ số truyền nhanh của hộp giảm tốc
ich – tỷ số truyền cấp chậm của hộp giảm tốc.
8,8



ich = √



inh =1,2.2,7 = 3,3

1,2

= 2,7

1.6: Công suất động cơ trên các trục
- Công suất động cơ trên trục I là:
PI = Pct.ηđ . η𝑜𝑙 = 9,38. 0,96.0,995 = 8,95 (KW)
- Công suất động cơ trên trục II là:
PII = PI.ηbr . ηol = 8,95.0,97.0,995 = 8,63 (KW)

- Công suất động cơ trên trục III là:
PIII = PII.ηbr . ηol = 8,63.0,97.0,995 = 8,32 (KW)
-Công suất động cơ trên trục IV là:
PIV = PIII .𝜂𝑜𝑙 . 𝜂𝑘𝑛 = 8,32.0,995.1 =8,27 (KW)
Giáo viên hướng dẫn:
Lê Văn Sinh

Trang……

Sinh viên thực hiện:
Lê Xuân Kính


TRƯỜNG: ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT VINH
KHOA: CƠ KHÍ CHẾ TẠO

ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY

1.7 :Tốc độ quay trên các trục
- Tốc độ quay trên trục I là: n1 =

nđc

- Tốc độ quay trên trục II là: n2 =

iđ

=

n1

=

inh

- Tốc độ quay trên trục III là: n3 =

2970

n2
ich

3
990
3,3

=

300

2,7

= 990 (vòng/phút)
= 300 (vòng/phút)
= 111 (vòng/phút).

- Tốc độ quay trên trục IV là: n4 = n3 = 111 (vòng/phút).
1.8: Xác định mômen xoắn trên các trục
- Mômen xoắn trên các trục động cơ được tính theo công thức:
Mdc = 9,55.106 .

Pct

ndc

9,38

= 9,55.106.2970 = 30161,2 (N.mm)

- Mômen xoắn trên trục I là:
M1 = 9,55.106 .

PI

n1

8,95

= 9,55.106. 990 = 86335,4 (N.mm)

- Mômen xoắn trên trục II là:
M2 = 9,55.106 .

PII
n2

8,63

= 9,55.106. 300 = 283052,8 (N.mm)

-Mômen xoắn trên trục III là:
M3 = 9,55.106 .

PIII
n3

8,32

= 9,55.106. 111 = 710062,5 (N.mm)

- Mômen xoắn trên trục IV là:
M4 = M3 =710062,5 (N.mm)

Giáo viên hướng dẫn:
Lê Văn Sinh

Trang……

Sinh viên thực hiện:
Lê Xuân Kính


TRƯỜNG: ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT VINH
KHOA: CƠ KHÍ CHẾ TẠO

ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY

Bảng 1: Bảng thông số động cơ và số liệu:
Trục
Thông số

Trục động
cơ

i

I

3

II

III

3,3

2,7

IV
1

n(v/p)

2970

990

300

111

111

N(KW)

9,38

8,95

8,63

8,32

8,32

M(N.mm)

310161,2

86335,84

280352,8

710062,5

710062,5

Chương II – Thiết kế bộ truyền trong và bộ truyền ngoài hộp giảm tốc
A: Thiết kế bộ truyền ngoài hộp giảm tốc (Bộ truyền bằng đai )
2.1:Chọn loại đai

Thiết kế bộ truyền đai cần phải xác định được loại đai, kích thước đai và
bánh đai, khoảng cách trục A, chiều dài đai L và lực tác dụng lên trục.
Do công suất động cơ Pct = 9,38 (KW) và id = 3 < 10 và yêu cầu làm việc êm
nên ta hoàn toàn có thể chọn đai thang.
Ta nên chọn đai làm làm bằng vải cao su vì chất liệu vải cao su có thể làm
việc được trong điều kiện môi trường ẩm ướt, có súc bền và tính đàn hồi cao. Đai
vải cao su thích hợp ở các truyền động có vận tốc cao, công suất truyền động nhỏ.
Theo thông số của bộ truyền động cơ và tỉ số truyền của bộ truyền đai nên ta
chọn loại đai là đai hình thang loại A

Giáo viên hướng dẫn:
Lê Văn Sinh

Trang……

Sinh viên thực hiện:
Lê Xuân Kính


TRƯỜNG: ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT VINH
KHOA: CƠ KHÍ CHẾ TẠO

ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY

Bảng 2.1: Bảng thông số về đai thang A:
Loại đai

Thang A

Kích

thước

tiết diện

(mm)

Diện tích
A (mm)

a

𝑎0

h

ℎ0

81

13

11

8

2,8

𝑑1 (mm)

160

2.2: Xác định các thông số hình học chủ yếu của bộ truyền đai
2.2.1 :Xác định đường kính bánh đai nhỏ D1
Theo ( bảng 5.14 ) và ( bảng 5.15 ) sách TKCTM chọn D1 = 160 mm
Từ công thức kiểm nghiệm vận tốc:
Vđ =

𝑛đ𝑐 .𝜋.𝐷1
60.1000

≤ Vmax = (30 ÷ 35) m/s

 𝑉đ = 2970.3,14.160
60000

= 24,86 (m/s)

2.2.2 :Xác định đường kính bánh đai lớn D2
Theo công thức (5-4) ta có đường kính bánh đai lớn:
D2 = iđ.D1.(1 – ε)
Trong đó: iđ – hệ số bộ truyền đai
ε - Hệ số trượt bộ truyền đai thang lấy ε = 0,02( trang 84 sách TKCTM )

 D2
Chọn:

= 3.160.(1 – 0,02) = 470,4 (mm)

D2 = 450 mm

Do vậy ta có tỉ số truyền thực tế là:
Giáo viên hướng dẫn:
Lê Văn Sinh

Trang……

Sinh viên thực hiện:
Lê Xuân Kính


TRƯỜNG: ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT VINH
KHOA: CƠ KHÍ CHẾ TẠO

𝑖𝑡 =

𝑑2
𝑑1 (1−0,02)

450

=

160(1−0,02)

ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY

= 2,87

Kiểm nghiệm sai số tỉ số truyền: △u =

|iđ −𝑖𝑡 |
i

.100% =

|3−2,87|
3

. 100% = 4(%)

Sai số △n ≤ 5%, nằm trong phạm vi cho phép.
2.3 : Theo diều kiện : 0,55(D1 + D2) + h ≤ A ≤ 2(D1 + D2)
0,55(160+450) + 8 ≤ A ≤ 2(160 + 450)
343,5 ≤ A ≤ 1220
( với h là chiều cao tiết diện đai )
Theo bảng (5-16) – trang 94, sách thiết kế chi tiết máy.
Với: i = 3, chọn A = D2 = 450 (mm)
2.4: Tính chiều dài đai L theo khoảng cách sơ bộ A
Theo công thức:
L = 2A +

= 2.450 +
Lại có u =

Vđ
L

3,14
2

π
2

(D1 + D2) +

(160 + 450) +

(D2 −D1 )2
4A

(450−160)2
4.450

= 1904,9 (mm)

 umax = 10

 L=

𝑉
10

=

24,86.103
10

= 2486 (mm)

Kết hợp theo bảng (5-12) lấy L = 2500 (mm)

2.5. Xác định chính xác khoảng cách trục A theo L = 2500 mm
Theo công thức (5-2) ta có:
A=

1

[2𝐿 − 𝜋(𝐷1 + 𝐷2 ) + √[2𝐿 − 𝜋(𝐷1 + 𝐷2 )]2 − 8(𝐷2 − 𝐷1 )2 ]

8
Giáo viên hướng dẫn:
Lê Văn Sinh

Trang……

Sinh viên thực hiện:
Lê Xuân Kính


TRƯỜNG: ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT VINH
KHOA: CƠ KHÍ CHẾ TẠO

=

1
8

ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY

[2.2500 − 3,14(160 + 450) + √[2.2500 − 3,14(160 + 450)]2 − 8(450 − 160)2]
A ≅ 757 mm

Thõa mãn điều kiện của A
2.6: Kiểm nghiệm góc ôm
Theo công thức (5-3) ta có :
α1 = 180o -

D2 −D1
A

. 570 = 1800 -

450−160
757

. 570 = 1580 > 1200 => Thỏa mãn

2.7:Xác định số đai cần thiết
Số đai được xác định theo điều kiện tránh xảy ra trượt trơn giữa đai và bánh
đai.
Chọn ứng suất căng ban đầu σ0 =1,2 N/mm2 và theo chỉ số D1 tra bảng ta có
các hệ số:
[σp]0 = 1,7 : ứng suất có ích cho phép (bảng 5-17)
Cα = 0,95 : Hệ số ảnh hưởng góc ôm (bảng 5-18 )
Ct = 0,9 : hệ số ảnh hưởng chế độ tải trọng (bảng 5-6)
Cv = 0,74 : hệ số ảnh hưởng vận tốc (bảng 5-19)
F = 81 mm2 : Diện tích tiết diện đai (bảng 5-11)
Vđ = 24,86 (m/s) : Vận tốc đai
 Số đai cần thiết: Theo công thức (5-22) có :
Z≥

1000.N

1

. =

V.[σp ]0 ct cv c∝. F

1000.8,95

.

1

24,86.1,7.0,9.0,74.0,95 81

= 4,13

Lấy số đai : Z = 4
2.8. Định các kích thước chủ yếu của bánh đai
-

Chiều rộng bánh đai:

Theo công thức (5-23): B = (Z - 1).t + 2.S
Theo bảng (10-3) có: t = 16 ; S = 10
 B = (4 – 1).16+ 2.10 = 68(mm)
- Đường kính ngoài bánh đai:
Giáo viên hướng dẫn:
Lê Văn Sinh

Trang……

Sinh viên thực hiện:
Lê Xuân Kính


TRƯỜNG: ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT VINH
KHOA: CƠ KHÍ CHẾ TẠO

ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY

Theo công thức (5-24):
+ Với bánh dẫn: Dn1 = D1 + 2ℎ0 = 160 + 2.3,5 = 167 (mm)
+ Vối bánh bị dẫn: Dn2 = D2 + 2ℎ0 = 450 + 2.3,5 = 455 (mm)
2.9. Tính lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục
-

Lực căng ban đầu với mỗi đai:

Theo công thức (5-25) ta có : S0 = σ0 . F
Trong đó: σ0 = 1,2 N/mm2 ứng suất căng ban đầu
F = 81 mm2 : Diện tích tiết diện đai
 S0 = 1,2. 81 = 97,2
- Lực tác dụng lên trục:
∝1

Theo công thức (5-26): Rd ≈ 3.S0.Z sin(

2

)

Với : ∝1 = 158 ; Z = 4
158

 Rd = 3. 97,2.4 sin(

2

) = 1145 (N)

Bảng 2A: Các thông số bộ truyền đai
Giá trị
Thông số

Bánh đai nhỏ

Bánh đai lớn

Đường kính bánh đai

D1 = 160 (mm)

D2 = 450 (mm)

Đường kính ngoài bánh đai

Dn1 = 167 (mm)

Dn2 = 455 (mm)

Chiều rộng bánh đai

B = 68 (mm)

Số đai

Z = 4 đai

Chiều dài đai

L = 2500 (mm)

Khoảng cách trục

A =450 (mm)

Góc ôm

∝1 = 1580

Lực tác dụng lên trục
Giáo viên hướng dẫn:
Lê Văn Sinh

Trang……

Rđ = 1145 (N)
Sinh viên thực hiện:

Lê Xuân Kính


TRƯỜNG: ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT VINH
KHOA: CƠ KHÍ CHẾ TẠO

ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY

B– Thiết kế bộ truyền trong hộp giảm tốc ( Bộ truyền bánh răng)
3.Thiết kế bộ truyền bánh răng cấp nhanh ( Bộ truyền bánh răng thẳng )
3.1.1 Chọn vật liệu và cách nhiệt luyện
Do hộp giảm tốc 2 cấp chị tải trọng trung bình, nên chọn vật liệu làm bánh
răng có độ rắn bề mặt răng HB < 350; tải trọng va đập nhẹ, thay đổi, bộ truyền
bánh răng quay 2 chiều. Đồng thời để tăng khả năng chày mòn của răng chọn độ
rắn bánh răng nhỏ lớn hơn độ rắn của bánh răng lớn khoảng 25 ÷ 50 HB. Chọn:
• Bánh răng nhỏ thép 45 tôi cải thiện. Tra (bảng 3-8) ta có các thông số của thép
như sau:
+ Giới hạn bền kéo: bk = 750 ÷850 N/mm2 chọn bk = 850 N/mm2
+ Giới hạn chảy: ch = 450 N/mm2
+ Độ rắn HB = 210 ÷ 240 ( chọn HB = 220)
• Bánh răng lớn thép 45 tôi cải thiện. Tra (bảng 3-8) ta có các thông số thép như
sau:
+ Giới hạn bền kéo: k = 750 N/mm2
+ Giới hạn chảy: ch = 350 N/mm2
+ Độ rắn HB = 170 ÷220 ( chọn HB = 190)
3.1.2: Xác định ứng suất tiếp xúc, ứng suất uốn cho phép
●, Ứng suất tiếp xúc cho phép:
Ta có :

Giáo viên hướng dẫn:

Lê Văn Sinh

[]tx = []Notx .k′N

Trang……

Sinh viên thực hiện:
Lê Xuân Kính


TRƯỜNG: ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT VINH
KHOA: CƠ KHÍ CHẾ TẠO

ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY

Trong đó: []Notx ứng suất tiếp xúc cho phép (N/𝑚𝑚2 ).Khi bánh răng làm việc lâu
dài,phụ thuộc vào độ rắn Brinen HB hoặc độ rắn Rocoen HRC.Lấy theo bảng 3.9
TKCTM
+, k′N – hệ số chu kì ứng suất tiếp xúc,tính theo công thức:
6

N

k′N = √ 0
N

tđ

Với N0 – là số chu kì cơ sở của đường cong mỏi tiếp xúc (bảng 3.9-TKCTM)
Ntđ – là số chu kì tương đương

Bánh răng chịu tải trọng thay đổi, áp dụng công thức (3-4) ta có:
Ntd = 60u∑(
Trong đó:

Mi
Mmax

)3 .𝑛𝑖 . 𝑇𝑖

ni – số vòng quay trong 1 phút của bánh răng thứ i
Th – thời gian làm việc của máy
u – số lần ăn khớp của 1 bánh răng khi quay một vòng, u = 1

- Số chu kì tương đương của bánh răng lớn:
3

4

8

8

Ntđ2 = 60.1.(13 . + 0,63 . ).5.300.8.300 = 10,4.107
- Số chu kì tương đương của bánh răng nhỏ:
Ntđ1 = Ntđ2 . i = 10,4.107 .3,3 = 34,32.107
Trong đó: n2 =

n1
i

=

990
3.3

= 300 (v/p)

Theo bảng (3-9) ta chọn số chu kì cơ sở N0 = 107
 Ntd1 > N0
 Ntd2 > N0
 Từ trên  K’N = 1

Giáo viên hướng dẫn:
Lê Văn Sinh

Trang……

Sinh viên thực hiện:
Lê Xuân Kính


TRƯỜNG: ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT VINH
KHOA: CƠ KHÍ CHẾ TẠO

ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY

• ,Xác định ứng suất tiếp xúc cho phép:
tx =Notx.K’N
Theo bảng (3-9) ta có Notx = 2,6 HB
Vậy ứng suất tiếp xúc cho phép của bánh nhỏ:

N1tx= 2,6.220 = 572 N/mm2
Ứng suất tiếp xúc cho phép của bánh lớn:
N2tx = 2,6.190 = 494 N/mm2
●,Ứng suất uốn cho phép
Vì phôi đúc, thép tôi cải thiện và thường hoá nên n  1,5 và hệ số tập trung ứng
suất chân răng K = 1,8 ( thường hoá hoặc tôi cải thiện trang 44 sách TKCTM)
• Đối với thép -1 = (0,4 ÷0,45)bk , chọn = 0,4bk
σ−1b1 = 0,4.850 = 350 N.𝑚𝑚2
σ−1b2 = 0,4.750 = 300 N.𝑚𝑚2
• Răng làm việc hai mặt ( răng chịu ứng suất thay đổi, đổi chiều) nên:
u 

 1 .K " N
n.K 

k′′N – hệ số chu kì ứng suất ,tính theo công thức:
6

N

𝑘′′𝑁 = √ 0
N

tđ

Giáo viên hướng dẫn:
Lê Văn Sinh

Trang……

Sinh viên thực hiện:
Lê Xuân Kính


TRƯỜNG: ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT VINH
KHOA: CƠ KHÍ CHẾ TẠO

ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY

Với N0 – là số chu kì cơ sở của đường cong mỏi tiếp xúc (bảng 3.9)
Ntđ – là số chu kì tương đương
Bánh răng chịu tải trọng thay đổi, áp dụng công thức (3-4) ta có:
Ntd = 60u∑(
Trong đó:

Mi
Mmax

)6 .𝑛𝑖 . 𝑇𝑖

ni – số vòng quay trong 1 phút của bánh răng thứ i
Th – thời gian làm việc của máy
u – số lần ăn khớp của 1 bánh răng khi quay một vòng, u = 1

- Số chu kì tương đương của bánh răng lớn:
3

4

8

8

Ntđ2 = 60.1.(16 . + 0,66 . ).5.300.8.300 = 8,6. 107
- Số chu kì tương đương của bánh răng nhỏ:
𝑁 𝑡đ1 = Ntđ2 .i = 8,6. 107 .3,3 =25,8.107
-Theo bảng (3-9) ta chọn số chu kì cơ sở N0 = 107
 Ntd1 > N0
 Ntd2 > N0
 Từ trên  𝑘𝑁′′ = 1
Ứng suất uốn cho phép của
+ Bánh nhỏ:

Giáo viên hướng dẫn:
Lê Văn Sinh

u1 =

350.1
1,5.1,8

= 130 N/mm2

Trang……

Sinh viên thực hiện:
Lê Xuân Kính


TRƯỜNG: ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT VINH

KHOA: CƠ KHÍ CHẾ TẠO

u2

+ Bánh lớn:

300.1
1,5.1,8

ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY

= 111 N/mm2

3.1.3. Tính khoảng cách trục A
- Chọn sơ bộ hệ số tải trọng: K = 1,3
- chọn hệ số chiều rộng bánh răng: ᴪA = 0,3
3

Áp dụng công thức (3-9): Asb ≥ (i+1).√(
Trong đó: i =

𝑛1
𝑛2

=

990
300

1,05.106 2 𝐾𝑃

) .
[𝜎]𝑡𝑥 .𝑖
ᴪ𝐴 𝑛2

= 3,3: tỉ số truyền

n2 = 300 (vòng/ph) số vòng quay trong 1 phút của bánh răng bị dẫn
N = 8,95 (Kw): công suất trên trục I
1,05.106 2 1,3.8,95

3

Asb  (3,3+1). √(
) . 0,3.300 = 162 (mm) chọn Asb = 160 mm
494.3,3
3.1.4 Tính vận tốc vòng v của bánh răng và chọn cấp chính xác chế tạo bánh
răng
Vận tốc vòng của bánh răng trụ ăn khớp ngoài được tính theo công thức (3-17)
V=

 .d1 .n1
60.1000



2. . Asb .n1
(m/s)
60.1000.i  1

Với n1 số vòng quay trong 1 phút của bánh dẫn:

V=

2.31,4.160.990
60.1000.(3,3+1)

= 3,8 (m/s)

Theo bảng (3-11) ta chon cấp chính xác để chế tạo bánh răng là cấp 8
Giáo viên hướng dẫn:
Lê Văn Sinh

Trang……

Sinh viên thực hiện:
Lê Xuân Kính


TRƯỜNG: ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT VINH
KHOA: CƠ KHÍ CHẾ TẠO

ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY

3.1.5. Tính hệ số tải trọng K và khoảng cách trục A
Hệ số tập trung tải trọng: K = Ktt.Kd
Trong đó:

Ktt : Hệ số tập trung tải trọng; Ktt =

K ttb  1
2

Kttb: Hệ số tập trung tải trọng khi bộ truyền không chạy mòn
Kd : Hệ số tải trọng động ; theo ( bảng 3-13) chọn Kd = 1,4
𝑖+1

• 𝛹d = ΨA.

2

= 0,3.

3,3+1
2

= 0,645

• Chon ổ trục đối xứng sát bánh răng theo ( bảng 3-12) có Kttb =1,03
 Ktt =

1,03+1
2

= 1,015

 K = 1,015.1,4 = 1,421
Áp dụng công thức:

A = Asb. 3

3 1,421

K
= 160. √
= 160,7 (mm)
1,4
K sb

Chọn A = 160 (mm)
3.1.6. Xác định mô đun, số răng và chiều rộng bánh răng
Vì đây là bánh răng trụ răng thẳng nên ta tính mô đun pháp:
• Xác định mô đun : m = ( 0,01 ÷ 0,02).A
 m = (0,01 ÷ 0,02).160 = 1,6 ÷ 3,2
Giáo viên hướng dẫn:
Lê Văn Sinh

Trang……

Sinh viên thực hiện:
Lê Xuân Kính


TRƯỜNG: ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT VINH
KHOA: CƠ KHÍ CHẾ TẠO

ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY

Theo bảng (3-1) chọn m = 2
• Tính số răng:
- Số răng bánh nhỏ: Z1 =

2. A

m.i  1

2.160

= 2.(3,3+1) = 37,2 (răng)

 Chọn Z1 = 37 (răng)
- Số răng bánh lớn: Z2 = Z1.i = 37.3,3 = 122,77 (răng)
 Chọn Z2 = 123 ( răng)
• Chiều rộng bánh răng nhỏ: b1 = A.A = 0,3.160 = 48 (mm)
- Chọn b1 = 48(mm)
- Chiều rộng bánh răng lớn to hơn chiều rộng bánh răng nhỏ khoảng 5 ÷ 10
mm nên chọn b2 = 42 (mm)
3.1.7. Kiểm nghiệm sức bền uốn của răng
19,1.10 6.K .
Theo công thức (3-3) có: u =
y.m 2 .Z .n.b

Trong đó : K = 1,3 : Hệ số tải trọng
N: Công suất của bộ truyền (kW)
y: Hệ số dạng răng
n: Số vòng quay trong một phút của bánh răng đang tính
m: Mô đun
Giáo viên hướng dẫn:
Lê Văn Sinh

Trang……

Sinh viên thực hiện:
Lê Xuân Kính

TRƯỜNG: ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT VINH
KHOA: CƠ KHÍ CHẾ TẠO

ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY

Ztd : Số răng tương đương trên bánh
b, u : Bề rộng và ứng suất tại chân răng
Theo bảng (3-18):
- Số răng tương đương của bánh răng nhỏ:
Ztd1 = Z1 = 37 (răng)
 Hệ số dạng răng bánh nhỏ: y1 = 0,476
- Số răng tương đương của bánh lớn:
Ztd2 = 123 (răng)
 Hệ số dạng răng bánh lớn: y2 = 0,517
• Như vậy ứng suất chân răng bánh nhỏ là:
u1 =

19,1.106 .1,3.8,95
0,476.4.37.990.48

= 66,38 (N/mm2)

Ta thấy u1  u1 = 130 (N/mm2)  thoả mãn
• ứng suất tại chân răng bánh răng lớn là:
u2 = u1.

0,476
y1

= 66,38.
= 61,11 (N/mm2)
y2
0,517

Ta thấy u2  u2 = 111 (N/mm2)  thoả mãn
3.1.8. Kiểm nghiệm sức bền bánh răng khi chịu quá tải đột ngột
• Kiểm nghiệm ứng suất tiếp xúc cho phép khi quá tải (3-43)
Giáo viên hướng dẫn:
Lê Văn Sinh

Trang……

Sinh viên thực hiện:
Lê Xuân Kính


TRƯỜNG: ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT VINH
KHOA: CƠ KHÍ CHẾ TẠO

ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY

+ Bánh răng nhỏ
txqt1 = 2,5.Notx1 = 2,5.572 = 1430 (N/mm2)
+ Bánh răng lớn
txqt2 = 2,5.Notx2 = 2,5.494 = 1235 (N/mm2)
1,05.10 6
Với: txqt =
A.i

i  13 .K .N
b.n 2

=

1,05.106
160.3,3

√

(3,3+1)3 .1,3.8,95
48.300

= 495 (N/mm2)

 ứng suất tiếp xúc quá tải nhỏ hơn ứng suất cho phép trên bánh răng nhỏ và bánh
răng lớn
• Kiểm nghiệm ứng suất uốn cho phép khi quá tải:
+ Bánh răng nhỏ
uqt1 = 0,8.ch = 0,8.450 = 360 (N/mm2)
6

19,1.10 .1,3.8,95
19,1.10 6.K .
uqt1 =
=
= 66,4(N/mm2)
2
0,476.4.37.990.48
y.m .Z .n.b

uqt1 uqt1  thoả mãn
+ Bánh răng lớn
uqt2 = 0,8. ch = 0,8.350 = 280 (N/mm2)
uqt2 = u1.

0,476
y1
= 64.
= 60 (N/mm2)
y2
0,517

 uqt2  uqt2 Thoả mãn
Giáo viên hướng dẫn:
Lê Văn Sinh

Trang……

Sinh viên thực hiện:
Lê Xuân Kính


TRƯỜNG: ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT VINH
KHOA: CƠ KHÍ CHẾ TẠO

ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY

3.1.9. Các thông số hình học cơ bản của bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng
• Mô đun pháp tuyến

mn = 2

• Số răng

Z1 = 37 răng;

• Góc ăn khớp

o = 20o

• Chiều rộng răng

b1 = 48 (mm)

Z2 = 123 răng

b2 = 42 (mm)
• Đường kính vòng chia

dc1 = m.z1 = 2.37 = 74 (mm)
dc2 = m.z2 = 2.123 = 246 (mm)

• Khoảng cách trục

A=

• Chiều cao răng
• Độ hở hướng tâm

74+246
d c1  d c 2
=
= 160 (mm)
2
2

h = 2,25.mn = 2,25.2 = 4,5 (mm)
c = 0,25.mn = 0,25.2 = 0,5 (mm)

• Đường kính vòng đỉnh răng:
De1 = dc1 + 2.mn = 74 + 2.2 = 78 (mm)
De2 = dc2 + 2.mn = 246 + 2.2 = 250 (mm)
• Đường kính vòng chân răng:
Di1 = dc1 – 2.mn - 2.c = 74 - 2.2 – 2.0,5 = 69 (mm)
Di2 = dc2 – 2.mn – 2.c = 246 – 2.2 – 2.0,5 = 241 (mm)

Giáo viên hướng dẫn:
Lê Văn Sinh

Trang……

Sinh viên thực hiện:
Lê Xuân Kính


TRƯỜNG: ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT VINH
KHOA: CƠ KHÍ CHẾ TẠO

ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY

Bảng 3.1B: Các thông số bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng
Thông số

Giá trị
Bánh răng nhỏ

Bánh răng lớn

Số răng

Z1 = 37 răng

Z2 = 123 răng

Đường kính vòng chia

dc1 = 74 mm

dc2 = 246 mm

Đường kính vòng đỉnh răng

De1 = 78 mm

De2 = 250 mm

Đường kính vòng chân răng

Di1 = 69 mm

Di2 = 241 mm

Chiều rộng răng

b1 =48 mm

b2 = 42 mm

Môđun

M=2

Khoảng cách trục

A = 160 mm

Chiều cao răng

h= 4,5 mm

Độ hở hướng tâm

c= 0,5 mm

Góc ăn khớp

o = 20o

3.1.10. Lực tác dụng lên trục

Bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng nên lực dọc trục Pa = 0
Theo công thức (3-49) ta có:
+ Đối với bánh răng nhỏ :
Giáo viên hướng dẫn:
Lê Văn Sinh

Trang……

Sinh viên thực hiện:
Lê Xuân Kính


TRƯỜNG: ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT VINH
KHOA: CƠ KHÍ CHẾ TẠO

- Lực vòng: P =

ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY

2.9,55.106 .𝑁 2.9,55.106 .8,95
2.M x
=
=
= 2333,4 (N)
𝑛.𝑑
990.74
d

- Lực hướng tâm Pr : Pr = P.tgo = 2333.tg20o = 850 (N)
3.2 :Bộ truyền bánh răng cấp chậm ( Bộ truyền bánh răng thẳng )

3.2.1: Chọn vật liệu
• Bánh răng nhỏ thép 45 tôi cải thiện. Tra (bảng 3-8) ta có các thông số của thép
như sau:
+ Giới hạn bền kéo: bk = 750 ÷850 N/mm2 chọn bk = 850 N/mm2
+ Giới hạn chảy: ch = 450 N/mm2
+ Độ rắn HB = 210 ÷ 240 ( chọn HB = 240)
• Bánh răng lớn thép 45 tôi cải thiện. Tra (bảng 3-8) ta có các thông số thép như
sau:
+ Giới hạn bền kéo: k = 750 N/mm2
+ Giới hạn chảy: ch = 350 N/mm2
+ Độ rắn HB = 170 ÷220 ( chọn HB = 210)
3.2.2: Xác định ứng suất tiếp xúc, ứng suất uốn cho phép
●, Ứng suất tiếp xúc cho phép:
Ta có :

Giáo viên hướng dẫn:
Lê Văn Sinh

[]tx = []Notx .k′N

Trang……

Sinh viên thực hiện:
Lê Xuân Kính


TRƯỜNG: ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT VINH
KHOA: CƠ KHÍ CHẾ TẠO

ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY

Trong đó: []Notx ứng suất tiếp xúc cho phép (N/𝑚𝑚2 ).Khi bánh răng làm
việc lâu dài,phụ thuộc vào độ rắn Brinen HB hoặc độ rắn Rocoen HRC.Lấy theo
bảng 3.9 TKCTM
6

N

+, k′N – hệ số chu kì ứng suất tiếp xúc,tính theo công thức: k′N = √ 0
N

tđ

Với N0 – là số chu kì cơ sở của đường cong mỏi tiếp xúc (bảng 3.9-TKCTM)
Ntđ – là số chu kì tương đương
Bánh răng chịu tải trọng thay đổi, áp dụng công thức (3-4) ta có:
Ntd = 60u∑(

Mi
Mmax

Trong đó:

)3 .𝑛𝑖 . 𝑇𝑖
ni – số vòng quay trong 1 phút của bánh răng thứ i

Th – thời gian làm việc của máy
u – số lần ăn khớp của 1 bánh răng khi quay một vòng, u = 1
- Số chu kì tương đương của bánh răng lớn:
3

4

8

8

Ntđ4 = 60.1.(13 . + 0,63 . ).5.300.8.111 = 3,8.107
- Số chu kì tương đương của bánh răng nhỏ:
Ntđ3 = Ntđ4 . i = 3,8.107 .2,7 = 10,26.107
Trong đó: n4 =

n3
i

=

300
2,7

= 111 (v/p)

Theo bảng (3-9) ta chọn số chu kì cơ sở N0 = 107
 Ntđ3 > N0
Giáo viên hướng dẫn:
Lê Văn Sinh

Trang……

Sinh viên thực hiện:

Lê Xuân Kính