BÙI sỹ HÙNG

Đồ án chi tiết máy

LỜI NÓI ĐẦU
Môn học chi tiết máy là một trong những môn học không thể thiếu được với các
nghành kỹ thuật, vì thế làm đồ án môn học là công việc rất quan trọng và cần thiết
để chúng ta hiểu sâu , hiểu rộng những kiến thức đã được học ở cả lý thuyết lẫn
thực tiễn, tạo tiền đồ cho những môn học sau này.
Với những kiến thức đã được học, cùng với sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo VŨ
THẾ TRUYỀN trong thời gian qua em đã hoàn thành nhiệm vụ đồ án của môn
học này. Nhưng do đây là lần đầu tiên làm đồ án môn học nên không tránh khỏi
những thiếu sót. Rất mong được sự góp ý của thầy giáo để đồ án môn học được
hoàn thiện hơn. Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ của thầy giáo
trong thời gian qua.
Thái nguyên, ngày tháng năm 2016
Sinh viên

BÙI SỸ HÙNG

1


Đồ án chi tiết máy

CHƯƠNG 1: CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN CẤP TỶ SỐ TRUYỀN

1.1Chọn động cơ
- Công suất công tác trên xích tải

:

Pt = Plv = = = 5,28 ( KM)

- Công suất yêu cầu trên trục động cơ :
Pct = = = = 7,07 ( K/W )
Trong đó:
ƞ

là hiệu suất tổng bộ truyền

là hiệu suất bộ truyền bánh răng trụ
là hiệu suất bộ truyền xích ( để hở )
là hiệu suất bộ truyền một cặp ổ lăn ( gồm ba cặp)
2


Đồ án chi tiết máy
là hiệu suất nối trục đàn hồi

-

Tỉ số truyền toàn bộ của hệ thống truyền dẫn động là :
= . = 5 . 5 = 25
Trong đó:
Là tỉ số truyền của bánh răng trụ ( hộp giảm tốc một cấp )
Là tỉ số truyền động xích

-

Số vòng quay của trục vòng máy công tắc
= = = 28,8 ( Vg/p )
Số vòng quay sơ bộ của động cơ
= . = 28,8 . 25 = 720 ( Vg/p )

Chọn =750 ( vg/p)
Theo bảng (P.1.3) với = 750 (vg/p ) và = 7,07 ( K/W )
⇒ Chọn động cơ: 4A160S8Y3
Có: = 7,5 ( K/W ) thỏa mãn điều kiện ≥
= 730 (vg/p) thỏa mãn điều kiện ~
Hệ số quá tải = = 2 > = 1,4
Khối lượng động cơ: G = 135 ( kg )

1.2 Phân cấp tỉ số truyền
1.2.1 Tỉ số truyền của hệ dẫn động
= = = 25,35
Tỉ số truyền chung của hộp giảm tốc
Uh = = =
1.2.2 Tính tốc độ quay trên trục công tác
-

Trục máy công tác: nct = 28,8 ( vg/p )

3


Đồ án chi tiết máy
-

Trục máy I :

= ( vg/p )

-

Trục máy II :

= = 146 ( vg/p )

-

Trục động cơ :

= 730 (vg/p)

1.2.3 Công suất và mô men trên trục
-

Trục công tác:

= 7,07 (K/W)
= 9,55 . 106 . = 9,55 . 106 . = 2344392,3 ( Nmm )

Trục II:

-

= = = 5,9( K/W)
= 9,55 . 106 . = 9,55 . 106 . = 1875060,9 ( Nmm )

-

Trục I:

-

= = = 6,2 ( K/W )
= 9,55 . 106 . = 9,55 . 106 . = 443178,01 ( Nmm )

-

Trục động cơ:

= = = 34,1 ( K/W)
= 9,55 . 106 . = 9,55 . 106 . = 446102,7 ( Nmm )

-

Lập bảng thống kê :
Trục

1

Động cơ

2

Thông số
7,5

Công suất P,kw
Tỉ số truyền
Số vòng quay n,vg/p
Mômen xoắn T,Nmm

6,2
5

5,9
5

730

146
446102,7

443178,01

1875060,9

4


Đồ án chi tiết máy

CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC BỘ TRUYỀN
2.1 Thiết kế bộ truyền ngoài :
2.1.1 Chọn loại xích :
- Để phù hợp với khối lượng nhỏ và tính chất làm việc êm , ta chọn loại xích
con lăn .
2.1.2 Xác định các thông số của xích và bộ truyền xích.
- Với u = 5 , chọn số răng đĩa nhỏ = 21 ( theo bảng 5.4)
- Do đó số răng đĩa lớn = 5. 21 = 105 < =120.
- Áp dụng công thức tính công suất tính toán :
= P.k..

Trong đó :

● = 21 ⇒ = = 1,2 - Hệ số răng
● = 200 ⇒ = = = 0,687 Hệ số vòng quay
● P là công suất cần truyền

Áp dụng công thức (5.4) và bảng (5.6) :
k =.....= 1 . 1,25 . 1 . 1 . 1 .1,3 = 1,625
Với :
= 1 ( đường nối tâm của đĩa xích nối với tâm nằm ngang 1 góc )
1,25 ( chọn a = 25p)
= 1 ( điều chỉnh bẳng mộ trong các đĩa xích )
= 1 ( tải trọng làm việc êm)
= 1 ( bộ truyền làm việc 1 ca)
= 1,3 (môi trường có bụi , chất bôi trơn loại II – BẢNG 5.7 )
= 16,162. 1,625 . 1,2 . 1,4 = 44,122 ( KW)
5


Đồ án chi tiết máy
Theo bảng (5.5) với = 200 vg/p , chọn bộ truyền xích có bước xích là p = 31,75
mm thỏa mãn điều kiện bền mòn :
< [ P ] = 49,3 ( kw)
Đồng thời thỏa mãn p < ( theo bảng 5.8)
- Khoảng cách trục a = 25p = 25.31,75 = 793,75( mm)
- Tính số mắt xích :
x = + + = + += 129,086

- Lấy số mắt xích chẵn = 130 , tính toán lại khoảng cách trục theo công thức
(5.13)

a* = 0,25p { - 0,5( +) +
=0,25 . 31,75{130 – 0,5(21 + 105) + }
= 970,83
-Để xích không chịu lực căng quá lớn giảm a một lượng bằng:
▲a =0,004.a =3,2 mm

do đó

a = 970,83 – 3,2 =0,97063mm

- số lần va đập của xích là ( 5.14 )
i = . /15x = 2,1

2.1.3 kiểm nghiệm xích về độ bền
Hệ số an toàn : s = = = 8618,27
-

Q = 88500(N) là tải trọng phá hỏng tra bảng 5.2
Khối lượng 1 m xích q = 3,8 kg
= 1,7 ( tải trọng mở máy bằng 2 lần tải trọng danh nghĩa )
v = = = 3,23 (m/s)
6


Đồ án chi tiết máy
Lực vòng = = = 5003,715( N )
Lực căng do lực ly tâm sinh ra = q.v2 =3,8. (3,23)² = 39,6 (N )
Lực căng do trọng lượng nhánh xích bị động sin h ra

-

= 9,81 . . q .a = 9,81. 2 .3,8 . 967,63 = 72,36(N)
trong đó : = 2 hệ số phục thuộc độ võng của xích và vị trí bộ truyền >400

theo bảng 5.10 với n = 2000 vg/p ; [s] = 8,5 . Vậy s > [s] : bộ truyền xích đảm
bảo đk bền

2.1.4 Đường kính đĩa xích

-Đường kính vòng chia của đĩa xích:
= p/sin(180/Z1) = 31,75/sin(180/21) = 213 mm
= p/sin(180/Z2) = 31,75/sin(180/105) = 1061,3 mm
-Đường kính đáy răng:

= − 2.r = 213 – 2.6,03 = 200,94 (mm)
= − 2.r= 1061,3 – 2. 6,03 = 1049,24(mm)
với : r = 0.5025. + 0,05 = 6,03 (. = 19,05 bảng 5.2)
Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc của đĩ xích
=0,47
= 0,47.
=1320,86Mpa
trong đó - với = 21 thì hệ số kể đến ảnh hưởng của răng đĩa xích = 0,468

7


Đồ án chi tiết máy
-

[]ứng suất tiếp xúc cho phép (Mpa)

-là lực vòng (N)
-

là hệ số tải trọng động bảng- 5.6
Là hệ số phân bố không đều tải trọng
E là mô đun đàn hồi
A là diễn tích chiếu của bản lề (mm2 ) bảng 5.12

= 1320,86( MPa ) [ ] = 1400

2.1.5 - Xác định lực tác dụng lên trục :
Lực căng trên nhánh chủ động và trên nhánh bị động :
= +
= +
Trong tính toán thực tế có thể bỏ qua và và lực tác dụng lên trục được tính theo
công thức :
= .
Trong đó : – hệ số kể đến trọng lượng xích , = 1,05 ,khi bộ truyền nghiêng một
góc trên 40 đường nằm ngang
– lực vòng , N , = 5003,715( N )
 = . = 1,05 . 5003,715= 5253( N )
 Từ các kết quả tính toán trên ta có bảng thông số của các bộ truyền xích con
lăn:

Các đại lượng
Khoảng cách trụ
Số răng đĩa chủ động
Số răng đĩa bị động
Tỉ số truyền

Số mắt xích dây xích
Đường kính vòng chia của đĩa xích
Đường kính vòng đỉnh của đĩa xích

Thông số
a = 970,63
= 21
= 105
=5
x = 130
Chủ động : =213 mm
Bị động : =1061,3 mm
Chủ động : = 226,522 mm
8


Đồ án chi tiết máy

Đường kính vòng chân răng của
đĩa xích
Bước xích

Bị động : =1076,7mm
Chủ động : =200,9 mm
Bị động : =1049,24 mm
p = 31,75

2.2 Thiết kế bộ truyền trong
Để thiết kế được truyền động bánh răng cần thiết cần thực hiện theo các bước:
- Chọn vật liệu

- Xác định ứng suất cho phép
- Tính sơ bộ một kích thước cơ bản trên bộ truyền bánh răng

- Xác định các kích thước hình học của bộ truyền
2.2.1Chọn vật liệu
- Chọn vật liệu thích hợp là một bước quan trọng để tính toán thiết kế chi tiết
máy và truyền động bánh răng.Đối với hộp giảm tốc chịu công suất trung bình
hoặc nhỏ,chỉ cần chọn vật liệu nhóm I,đồng thời để tăng khả năng chạy mòn
của răng nên nhiệt luyện bánh răng lớn đạt độ rắn thấp hơn độ rắn bánh răng
nhỏ từ 10 đến 15 đơn vị
- + bánh răng nhỏ : thép 40XH tôi cải thiện đạt độ rắn HRC 48…54 có 1600
Mpa ,= 1400 Mpa
+ bánh răng lớn nhỏ : thép 25XTT tôi cải thiện đạt độ rắn HRC 58…63 có
1150 Mpa ,= 950 Mpa

2.2.2 Ứng suất cho phép
-Ứngs suất tiếp xúc cho phép được tính theo công thức
[=
-

ứng suất tiếp xúc cho phép
9


Đồ án chi tiết máy
-

= 1,1 hệ số an toàn khi tính về tiếp xúc
Theo bảng 6.2 với thép 40XH tôi độ rắn bánh răng nhỏ =55, =60 khi đó :
= + 150 = 18.55 + 150 = 1140 MPa

= 23

= 1380 MPa -=1 hệ số xét đến độ nhám của mặt răng làm việc

- = 1 hệ số ảnh hưởng đến kích thước bánh răng
- =1
- =
Mà =30 do đó
= 30.= 109325014.2
=30. = 142342357,3
Vì tải trọng là tải trọng tĩnh nên = N == 60cn


c=1 : số lần ăn khớp trong một vòng quay
vg/ph số vòng quay trong một phút
= 25000 giờ : tổng số giờ làm việc của bánh răng
= 60.1.730.25000= ….. >
Tương tự ta lấy =>=1 ( đường cong mỏi gần đúng là đường thẳng song song với trục
hoành,tức là trên đoạn này giới hạn mỏi tiếp xúc và giới hạn uốn là không thay đổi
Trong bước tính thiết kế sơ bộ =1 nên công thức xác địnhứng suất cho phép trở
thành
[=




[= 1140.1/1,1 = 1036,3 MPa
[= 1380.1/1,1 = 1254,6 MPa
-Cấp chậm dùng răng thẳng [ = = =1145,45MPa< 1,25
-Ứng suất quá tải cho phép

[= 2,8,=2,8. 1400= 3920 MPa
[max=40.= 40.950= 38000 MPa
10


Đồ án chi tiết máy
[ = 0,6=0,6.1400=840
[max=0,6 =0,6.950 = 570
2.2.3.Xác định các thông số của bánh rang
1. Xác định sơ bộ khoảng cách trục
-Theo công thức =( u+1)
- Trong đó:
+ = 49,5 hệ số phụ thuộc vào vật liệu của cặp bánh răng
+ mô men xoắn trên trục chủ động động cơ
+ [ = 1186,3 ứng suất tiếp xúc cho phép
+ hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng khi tiếp
xúc
, là các hệ số,theo bảng 6.6 chọn
Mà ta có = 0,53.(u +1)=0,53.0,25(5+1)=0,795
Theo bảng 6.7 = 1.07 ( sơ đồ 6)
+ = 443178
Thay vào các giá trị ta được = 49,5.(5+1) = 191,85
-Lấy =192
2. Xác định đường kính vòng lăn của bánh răng nhỏ
=( u+1)= 77.(5+1) = 319,2
- = 77 hệ số phụ thuộc vào vật liệu cặp bánh răng tra bảng 6.5
3 .Xác định các thông số ăn khớp
+ Xác định mô đun: theo (6.17) m=( 0,01 0,02 )
=>m= ( 0,01 0,02 ).192 = 1,92 mm
Theo bảng 6.8 chọn mô đun pháp m =2,5

Vì bộ truyền là bộ truyền răng thẳng nên góc nghiêng = 0 nên ta có thông số bánh
răng nhỏ: = 2/ [m (u + 1)] = 2.150/[ 2,5 (5 + 1)=20
Lấy =20 và =u= 5.20= 100
Lấy = 100 ta có = = 20+ 100 =120
11


Đồ án chi tiết máy
Tỉ số truyền =/= = 5
Tính lại khoảng cách trục = m = 2,5.120=300
4.Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc
ứng suất tiếp xúc xuất hiện trên mặt răng thỏa mãn điều kiện
= [ ]
Trong đó =274 MPa hệ số cơ tính của bánh răng ăn khớp bảng 6.5
= 1,48 do bánh răng trụ =0 bảng 6.12
= mà = [ 1,88 – 3,2 (]= 1,7
= > = = 0,88
= 0,795 . 192 = 152,64
Theo (6.40) v= /60000= 319,2..730/60000=12,2 m/s
Vì bánh răng thẳng v<15 nên lấy cấp chính xác bằng 6 bảng 6.13
Theo ct =0,014.38.12,2. = 40,2 <
Trong đó theo bảng 6.15 =0,014 theo bảng 6.16 cấp chính xác bằng 6 răng
thẳng = 38.Theo ct: = 1+
=1+ = 20,6
= 1,07.20,6 =22,042
Thay vào ta tính được
= 274.1,48.0,88.)
=385,1 MPa [
a,Kiểm nghiệm độ bền uốn
-Để đảm bảo độ bền uốn cho răng,ứng suất sinh ra tại chân răng không được vươt

quá giá trị cho phép

12


Đồ án chi tiết máy
)


= = = 0,59
=1 vì bánh răng thẳng
= 1,07 ,theo bảng 6.14 với v< 2,5 m/s cấp chính xác bằng 6, ,ta có =
= 0,016.38. = 46
- = 1+ = 3,21
-= 1,14. 3,21 = 3,6594
-số răng tương đương =20 , = 100
Theo bảng 6.18 ta có = 4,08 ,=3,60 với hệ dịch chỉnh
Và với m=2,5 thì
độ nhạy vật liệu tập trung ứng suất
= 1 độ nhám bề mặt lượn chân răng
=1
[= [ . = 840 MPa
)= = 64,02 <[= 840MPa
= = 56,48 < [= 570 MPa
b.Kiểm nghiệm độ bền quá tải
Theo 6.48 với == 2,2

[ = . =385,1 . =571,19 MPa <[ = 3920 MPa
[=
. = 64,02.2,2 = 140,844 < [= 840MPa

[=
. = 56,48. 2,2 = 124,256 < [= 570 MPa

2.3 Tính trục và ổ lăn

13


Đồ án chi tiết máy
2.3.1 Tính trục
1 : Chọn trục
-

Để tính toán và thiết kế trục bao gồm các bước :
+ Chọn vật liệu
+ Tính thiết kế trục về độ bền
+ Tính kiểm nghiệm trục và độ bền mỏi
2. Chọn vật liệu
-Chọn vật liệu chế tạo trục là thép 45 thường hóa để chế tạo ta có các thông số sau
Độ rắn HB ( 170…217)
Giới hạn bền = 600 MPa
Giới hạn chảy = 340 MPa
ứng suất xoắn cho phép [= (12…20) MPa
3.Xác định sơ bộ đường kính trục
*Đường kính trục được xác định: d 2,4(theo bảng p1.7 kích thước phần động cơ)
-Chọn = 20 MPa
-Với = 33,8 (kW) , = 730 ,
= 32,3(kW) , = 146 ,

= 443178Nmm , = 5

= 1875060,9 Nmm , = 5

-Đối với trục I : =
= 48,02 mm
+ lấy = 50 mm tra bảng 10.2 xác định chiều rộng gần đúng của ổ lăn =27
-Đối với trục II : : =
= 77,68 mm
+ lấy = 80 mm => =39
*Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực
-Xác định chiều dài may ơ đĩa xích theo ct 10.10
+ = ( 1,2 … 1,5) d
Ta có = ( 1,2 … 1,5) 50 = ( 60 … 75) mm
14


Đồ án chi tiết máy
Lấy
= 65 mm
+ = ( 1,2 … 1,5)80 = ( 96 … 120) mm
Lấy
= 100 mm
- Tra bảng ( 10.3) ta có = 15 : = 15 ; = 15
(K là khoảng cách chiều dài trên các điểm đặt lực)
Theo bảng 10.4 ta có trục I:
= ( 2,5 3 ) = ( 125…150 )
chọn = 130
= 0,5 ( + ) +

+

=0,5( 65+ 27 ) + 15 + 15 = 76
Với
Trong đó ; chiều cao nắp ổ và đầu bu lông
= 15 mm
là khoảng cách
Ta có:
= 30 mm
=-

= - 76 mm

= arctg () =11,30 9
=

+

+

+ + 0,5 ( + cos )

= 281,4 mm
*Xác định trị số và chiều của các lực tác dụng lên trục
a.Lực tác dụng lên bộ truyền bánh răng trụ
- = =2776,8
- = 2776,8.tg 20= 1010,6=
15


Đồ án chi tiết máy
b, Lực từ khớp nối tác dụng lên trục

-= ( 0,2 … 0,3 )
= = = 11818,08
là đường kính vòng tròn qua tâm : tra bảng (15.10 )
= 2363,616
D, lực tác dụng lên bộ truyền đai
= 1010,6 .cos 20 = 949,6
= 1010,6 .sin 20 = 345,6
là góc nội bộ tâm ngoài
*Tính lực :

* Mô men uốn tải mặt cắt nguy hiểm
Mặt cắt 1-1
=0
= = 1010,6 . 76 = 76805,6 N.mm
Mặt cắt 2-2
= = 1176,96 . 130 = 153004,8 N.mm

16


Đồ án chi tiết máy
= = 2776,8 . ( 281,4 - 130 ) = 420407,52 N.mm
Mặt cắt 3-3
= =0
=0
*Kiểm tra mặt cắt nguy hiểm
tra bảng 10.16
-Mặt cắt nguy hiểm nhất ; 2 -2
Tại tiết diện 1 -1
= = 76805,5 N.mm

= = 391413 N.mm
Tại tiết diện 2 – 2
= = 447384,568N.mm
= = 589455,68 N.mm
Vậy mặt cắt 2-2 là mặt cắt nguy hiểm nhất:
Nên ta có : = = 45 mm
* kiểm nghiệm trục theo hệ số an toàn
Ta có công thức :
=
:

=

Thép các bon :
= 0,436. = 0,436.600 = 261,6 Mpa
= 0,25 . = 0,25.600 = 150 Mpa
Ta có : , , , biên độ trung bình của các úng suất
17


Đồ án chi tiết máy

Ta có công thức : = = = =
= 447384,568/ 0,1.91125 =49 (Mpa)

= = = 443178/ 0,2.91125 = 24,3 MPa
Trục một làm việc một chiều :

=0

= = / 2 = 12,15 MPa
Tra bảng 10.12 và bảng 1.10 ta có :
= 1,76
= 1,54
= 0,88

;

= 0,77

Tra bảng 10.16 ta có kiểu lắm : k6
Thay vào công thức ta có :
trị số bền mõi của thép = 0,1 ; = 0,05
= = 261,6 / (1,76/0,88).49 = 2,66
=
= 150 / ( 1,54/ 0,77) . 12,15 + 0,05.12,5 = 6,79

Ta chọn được đường kính trục làm ổ bi : = 40 mm
Chỗ lắp bánh răng trụ là : d= 45mm
* Chọn then lắp ghép giữ khớp nối với bánh răng và trục :
Với d = 45 mm

ta chọ then lắp ghép :

Chiều dài then :

l

=

b = 14 : h = 9 : = 5,5 : = 3,8

0,8 . lm13 = 225,12
18


Đồ án chi tiết máy

Kiểm nghiệm ;
= = 24,99 MPa
= = 6,24 Mpa

19


Đồ án chi tiết máy

45446,83
Mx

153004,8

420407,52

154632,5
My
443178,01

Mz

20


Đồ án chi tiết máy

2, Trục hai :
Ta có :
=

+

+ + +

= 96 +100 + 39 + 3. 15 + 2.15 = 310 mm
= 0,5(

+

) + + = 97,5 mm

= + + 0,5 ( + cos ) = 175,2 mm

* Tính lực
= = = 11748,5 N
= = = 4276,1 N

*Mô men uốn tải mặt cắt nguy hiểm
Mặt cắt 1-1
= 2193,7 . ( 310 – 175,2 ) = 392766,76 N.mm
= = 4104.1( 310 – 175,2 ) = 553232,68 N.mm

21


Đồ án chi tiết máy
Mặt cắt 2-2 tại chổ lắp bánh răng trụ
= = 104490,75 N.mm
= = 815889,75 N.mm
= = 37021,85
Moomen xoắn = 1875060,9
* Tính chính xác trục
Kiểm tra mặt cắt nguy hiểm : tra bảng 10.16
Tại tiết diện 1 -1
= = 678724,89N.mm
= = 1759987,9 N.mm
Tại tiết diện 2 – 2
= = 822553,58 N.mm
= =2563497,89N.mm
Mặt cắt nguy hiểm nhất ; 2 -2
==75mm
bằng =75mm
Chỗ lắp ổ bi d=70mm
kiểm nghiệm trục theo hệ số an toàn
Ta có công thức :

=

:

=

Thép các bon :
22


Đồ án chi tiết máy

= 0,436. = 0,436.600 = 261,6 Mpa
= 0,25 .
= 0,25.600 = 150 Mpa
Ta có : , , , biên độ trung bình của các úng suất
Ta có công thức : = = = =
= 822553,58 / 0,1.421875 =19,4(Mpa)

= = =44,4 MPa
Trục một làm việc một chiều :

=0

= = / 2 =22,2MPa
Tra bảng 10.12 và bảng 1.10 ta có :
= 1,46
= 1,54
= 0,89

;

= 0,76

Tra bảng 10.16 ta có kiểu lắm : k6

Thay vào công thức ta có :
trị số bền mõi của thép = 0,1 ; = 0,05
=

= = 261,6 / (1,76/0,89).19,4 = 6,8
= 150 / ( 1,54/ 0,76) . 22,2 + 0,05.22,2 = 3,2
S = 4
Ta chọn đường kính lắp trục là : d = 75mm
23


Đồ án chi tiết máy

Ta chọn được đường kính trục làm ổ bi : = 70mm

24


Đồ án chi tiết máy

141512,6
Mx

104490,75
553232,68

815889,75

My

1875060,9
Mz

25