ĐỖ văn mười

Lời nói đầu
Đồ án chi tiết máy là một môn học cơ bản của ngành cơ khí, môn học
không những giúp sinh viên có cái nhìn cụ thể, thực tế hơn về kiến thức
đã học, mà nó còn là cơ sở quan trọng cho các môn chuyên ngành.
Do lần đầu tiên làm quen với công việc tính toán thiết kế chi tiết mấy
cùng với sự hiểu biết còn hạn chế, cho nên dù đã cố gắng tham khảo tài
liệu bài giảng của các bộ môn liên quan. Song bài làm cảu sinh viên
không thể tránh khỏi những sai sót. Sinh viên kính mong được sự hướng
dẫn và chỉ bảo tân tình cảu các thầy cô bộ môn giúp cho sinh viên ngày
càng tiến bộ.
Cuối cùng sinh viên xin chân thành cảm ơn các thầy cô bộ môn, đặc
biệt là thầy Vũ Thế Truyền đã trực tiếp hướng dẫn và chỉ bảo tận tình
giúp sinh viên hoàn thành nhiệm vụ được giao.
Thái nguyên ngày 23 tháng 11 năm
2016
Sinh viên

Đỗ Văn Mười

1


Chương 1 : Tính chọn động cơ và phân chia tỷ số truyền :
1.1.Tính chọn động cơ :
1.1.1 :Công suất yêu cầu động cơ :
Công suất trên trục động cơ điện được xác định theo công thức:
=
(1)
Trong đó : – công suất cần thiết trên trục động cơ , kW
– công suất tính toán trên trục công tác , kW
2

– hiệu suất truyền động
Do tải trọng không đổi :
=
Mà :

= = = 0,75 ( kw )
Tra bảng 2.3 trị số hiệu suất của các bộ truyền và ổ :
+ Bộ truyền bánh răng côn : = 0,95
+ Bộ truyền đai : : = 0,96
+ Một cặp ổ lăn : = 0,99
+ Khớp nối : = 0,99
Theo (1 ) ta có :

= =

= = = 0,84 ( kw)

1.1.2

Số vòng quay đồng bộ của động cơ :

Số vòng quay của trục máy công tác trục tang quay :

= = = 38,21 ( vòng / phút )
Số vòng quay sơ bộ của động cơ :
= . = ..
Tra bảng 2.4 tỷ số truyền dung cho các bộ truyền trong hệ ta được :
= . . = 18 .4 .5 = 360 (vòng / phút )

3


Chọn số vòng quay đồng bộ của động cơ : = 750 ( vòng / phút )
Theo bảng P1.3 Phụ lục với:
= 0,84 kW và = 750 ( vòng / phút ) dùng kiểu động cơ :
Kiểu động
cơ

Công suất
KW

Vận tốc
quay vòng/
phút

Cos

4A90LB8Y
3

1,10

698

0,68

1,7

1,6

1.2 .Phân chia tỷ số truyền :
1.2.1 Tỷ số truyền của hệ dẫn động tính theo công thức :

=
Trong đó :

(3)

- số vòng quay của động cơ đã chọn , vòng/ phút
- số vòng quay của trục máy công tác ,vòng /phút

Thay số liệu vào (3) ta được :

= = = 18,26

1.2.2, Phân phối tỷ số truyền của hệ cho các bộ truyền :
= .
Trong đó: – tỉ số truyền của bộ truyền ngoài hộp giảm tốc là tỷ số của bộ truyền
đai ( )
- tỉ số truyền của hộp giảm tốc
Tra bảng 2.4 tỉ số truyền các bộ truyền : = = 5
Do đó ta tính được : = = = = 3,65
Mà ta có : = = 3,65
Tính lại giá trị của theo trong hộp giảm tốc :
4


=

= = 5,02

1.2.3.Xác định công suất ,monen và số vòng quay trên các trục:
Công suất làm việc trục : = = = = 0,75
Công suất trên các trục :

= = = 0,79 ( kw )
Số vòng quay trên các trục :

= = = 139,6 ( vòng / phút )
= = = 34,9 ( vòng / phút )
Momen trên các trục :

= = = 15050,14 ( Nmm )
= = = 54043,69 ( Nmm )
= = = 205229,22 ( Nmm )
BẢNG CÔNG SUẤT – TỈ SỐ TRUYỀN – SÓ VÒNG QUAY – MOMEN
Trục
Động cơ

1

2

Công suất P,kw

1,10

0,79

0,75

Tỉ số truyền u

5

3,65

3,65

Số vòng quay n, v/p

698

139,6

34,9

Momen xoắn T, Nmm

15050,14

54043,69

205229,22

Thông số

5

Chương 2: Tính Toán Thiết Kế các bộ truyền
2.1Truyền động Đai Thang
2.1.1 Chọn dạng đai:
các thông số của động cơ và tỷ số truyền của bộ truyền đai :
= 698 (v/p)
= 1,10 (k/w)

2.1.2.Xác định đường kính đai nhỏ:
Theo bảng 4.13 chọn đường kính bánh đai nhỏ = 160 ( mm )
Vận tốc đai : = = 8,03 m / s nhỏ hơn vận tốc cho phép = 25 m /s
2.1.3 Xác định đường kính đai lớn :
Theo công thức ( 4.2 ) ta có :

Với là đường kính bánh đai lớn :
Suy ra :
= 4. 160.(1 0,02 ) = 627,2 (m/s)
Theo bảng 4.26 chọn đường kính tiêu chuẩn = 630 mm
Như vậy tỉ số truyền thực tế :
= = 4,01
Kiểm nghiệm : = 1 %
2.1.4 Xác định chiều dài đai :
Theo bảng 4.14 chọn sơ bộ khoảng cách trục a = = 630( mm) , theo công thức (4.4
) chiều dài đai :
6


L = 2a + 0,5. () +
= 2. 630 + 0,5 . 3,14 . ( 160+630 ) + = 2748 mm
Theo bảng 4.13 chọn chiều dài đai tiêu chuẩn l = 2750 mm

Nghiệm số vòng chạy của đai trong 1s ,theo (4.15):
i = = = 2,92 ( s ) < 10 (s)
2.1.5 Khoảng cách trục a :
Theo chiều dài tiêu chuẩn l = 2750 mm :
Theo 4.6 :
a=
Với :
= 2750 – 0,5. 3,14 . ( 160 + 630 ) = 1509,7
= = = 235


a = = = 543,87 mm

do đó a = 543,87 mm
Theo ( 4.7 ) góc ôm: = 180

= 180

= 130 > = 120
2.1.6.Xác định số đai cần thiết :
Theo bảng (4.7) : = 1,25
Với =

, = 0,86 bảng 4.15

Với : = 1 ,

= 1

Theo bảng 4.17 với : u = 4 ,

= 1,14

Theo bảng 4.19 [ ] = 2,71 với : v = 8,03 m/s ,
7

= 160mm


=

2,05 ,

= 0,93

Thay vào công thức
Z=

= 3,7

Lấy : z =4 đai
2.1.7.Xác định các kích thước của bánh đai :
Chiều rộng bánh đai
B = ( z – 1 ) .t + 2.e
= ( 4 – 1 ) .19 + 2.12,5 = 82 mm
Đường kính ngoài của bánh đai :
Đường kính bánh dẫn :
= +2. = 160 + 2. 4,2 = 168,4 mm
Đường kính bánh bị dẫn
= +2. = 630 + 2. 4,2 = 638,4 mm

2.1.8.Xác đinh lực căng ban đầu và lực căng của trục
Theo (4.19):
=

+

Trong đó : =
Với : = 0,178 kg/m
= 0,178 . = 11,47 N
= 787,99 N
*lực tác dụng lên trục
= 2 . . z = 2. 787,99 . 2 . sin () = 2606,13 N
Bảng thống số bộ truyền đai ;
8


Thông số
Đường kính đai
Đường kính ngoài của
bánh đai
Chiều rộng bánh đai

Giá trị
Bánh đai nhỏ
= 160 mm

Bánh đai lớn
= 630 mm

= 168,4 (mm)

= 638,4 (mm)
B = 82 (mm)

Số đai

Z=4

Chiều dài đai

L = 2750 (mm)

Khoảng cách trục

a = 543,87 (mm)

Góc ôm

= 130

Lực tác dung lên trục

= 2606,13 N

2.2 Thiết kế bộ truyền Bộ truyền bánh răng trụ
2.2.1Chọn Vật Liệu :
Bánh răng nhỏ: thép tôi cải thiện đạt độ rắn HB241 … 285 ,có , ,
Bánh răng lớn : thép tôi cải thiện đạt độ rắn HB192…204 có
,
2.2.1.1.Phân tỉ số truyền cho cặp bành răng côn ( cấp nhanh ) và bánh răng trụ

(cấp chậm)
Theo phần chọn đai ta có ,
2.2.1.2.Tính Bộ Truyền bánh răng Côn răng thẳng :
2.2.1.3 Xác định chiều dài côn ngoài :

Với bộ truyền bánh răng bằng thép
9


,
chọn theo bảng 6.21
với :
Trục bánh côn lắp trên ổ đũa , sơ đồ I, HB 350, với hệ số vừa tìm được bằng 0.42
tra bảng 6.21 ta được , với
ta có:
= 148,5 mm
2.2.1.4 .Xác định thông số ăn khớp:
số răng bánh nhỏ :
, do đó tra bảng 6.22 được
. Với HB 350 , số răng bánh nhỏ

Đường kính trung bình
mm
Môdun trung bình

Môdun vòng ngoài:

Theo bảng 6.8 lấy trị số tiêu chuẩn , do đó
, lấy răng
Số răng bánh lớn :

, lấy răng, do đó tỉ số truyền

10


Góc côn chia :

Theo bảng 6.20 với chọn hệ số dịch chỉnh đều ,
Đường kính trung bình của bành nhỏ

Đường kính trung bình bánh lớn

Chiều dài côn ngoài

2.2.2.Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc :

Theo bảng 6.5,hệ số kể đến cơ tính vật liệu
Theo bảng 6.12 với chọn hệ số kể đến hình dạng tiếp xúc
Hệ số kể đến sự trùng khớp

Trong đó hệ số trùng khớp ngang


Hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc
Với bánh răng côn răng thẳng
Vận tốc vòng , theo bảng 6.13 chọn cấp chính xác là 8

Trong đó theo bảng 6.15 hệ số kể đến sai số của ăn khớp
11

Theo bảng 6.16 hệ số kể đến ảnh hưởng của sai lệch các bước răng

Hệ số kể đến tải trọng động xuất hiện trong vùng ăn khớp

Trong đó

Do đó hệ số tải trọng tiếp xúc


Ứng suất cho phép :

Trong đó v 5 => , => ,
,

Ta thấy thỏa mãn điều kiện tiếp xúc
2.2.3.Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn :

Với , tỉ số : tra bảng 6.21 được

Trong đó theo bảng 6.15 , theo bảng 6.16

Hệ số kể đến tải trọng động xuất hiện trong vùng ăn khớp

Do đó
Với răng thẳng , với ,
12


Với : ,

,
tra bảng 6.18 được
,
Từ các giá trị tính được ta có :

Như vậy điều kiện bền uốn luôn được đảm bảo
2.2.4 .Kiểm nghiệm răng về quá tải :
Với

Theo bảng 6.19 ta tính được
Chiều dài côn ngoài
Modun vòng ngoài
Chiều rộng vành răng
Tỉ số truyền
Góc nghiêng của răng
Số răng bánh răng

,

Hệ số dịch chỉnh chiều cao

,

Dường kính chia ngoài

,

13

Gốc côn chia

,

Chiều cao răng ngoài
Chiều cao đầu răng ngoài

,

Chiều cao chân răng ngoài

,

Đường kính đỉnh răng ngoài

,

Chương 3: Tính Toán Thiết Kế Trục
3.1 Chọn vật liệu :
Với hộp giảm tốc chịu tải trọng nhỏ và trung bình thường dùng thép 45 thường hóa
hoăc tôi cải thiện .
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
3.2 Tính toán thiết kế trục :
3.2.1. Xác định sơ bộ trục đường kính trục :
Đường kính trục được xác định chỉ bằng momen xoắn theo công thức
d

mm

Tra bảng 1.7 ta được : = 34 mm
Tra bảng 10.2 xác định chiều rộng gần đúng của ổ lăn = 17 mm

14


Với trục II ta có :

- ứng suất xoắn cho phép , MPa với vật liệu thép 45
= ( 14 … 20 ) MPa . Ta chọn = 20 MPa
= = 42,72 mm
Lấy = 45 mm
Tra bảng 10.2 xác định chiều rộng gần đúng của ổ lăn = 25 mm
3.2.2. Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực :
Xác định chiều dàu mayơ bánh đai,mayơ bánh răng trụ ,mayơ đĩa xích theo công
thức ( 10. 10)
= ( 1,2 … 1,5 ) . d
Với bánh răng 1 và động cơ ta có :
= ( 1,2 … 1,5 ) . = ( 1,2 … 1,5 ) . 28= ( 33,6 … 42 ) mm
Lấy = 40 mm
= ( 1,2 … 1,5 ) . = ( 1,2 … 1,5 ) . 45 = ( 54 … 67,5 ) mm
Lấy = 60 mm
= ( 1,2 … 1,5 ) . = ( 1,2 … 1,5 ) . 45 = ( 54 … 67,5 ) mm
Lấy = 65 mm
= ( 1,2 … 1,5 ) . = ( 1,2 … 1,5 ) . 60 = ( 70 … 90 ) mm
Lấy = 80 mm
Chiều dài may ơ nữa khớp nối trục vòng đàn hồi :
= ( 1,4 … 2,5 ) . = ( 1,4 … 2,5 ) . 60 = ( 84 …150 ) mm

Lấy = 120 mm
15


Trị số các khoảng cách :
Khoảng cách từ mặt cạnh từ mặt cạnh của chi tiết quay đến thành trong của hộp
hoặc khoảng cách giữa các chi tiết quay :
= ( 8….15 ) mm . Lấy = 15 mm
Khoảng cách từ mặt mút ổ đến thành trong của hộp :
= ( 5….15 ) mm . Lấy = 15 mm
Khoảng cách từ mặt mút của chi tiết quay đến nặp ổ :
= ( 10….20 ) mm . Lấy = 15 mm
Chiều cao nắp ổ và đầu bulông :
= ( 15….20 ) mm . Lấy = 20 mm
Khoảng cách côngxôn trên trục I :
= 0,5 . ( + ) + + = 0,5. ( 60 + 19 ) + 15 + 20 = 74,5 ( mm )
Khoảng cách từ ổ trục đến bánh răng thứ nhất :
= 0,5 . ( + ) + + = 0,5. ( 120 + 25 ) + 15 + 20 = 107,5 ( mm )
+ Xác định chiều dài các đoạn trục
Xét đối với hộp giảm tốc bánh răng trụ 2 cấp ta có kết quả :
= 0,5 . ( + ) + + = 0,5. ( 60 + 17 ) + 15 + 15 = 74 ( mm )
= + 0,5 . ( + ) + = 74+ 0,5 . ( 60 + 80 ) + 15 = 159 ( mm )
= + + 3. + 2 . + = 60 + 80 + 3 .15 + 2 .15 + 17 = 243 (mm)

3.2.3.Thiết kế Trục I :
A, Lực tác dụng lên bánh răng côn
=
=844,1 =
16

= 281,3 (N)=
B,Lực tác dụng lên bánh răng trụ răng thẳng
=
=
=> =0
C.Lực từ khớp nối tác dụng lên trục

Mà
đường kinh vòng tròn qua tâm các chốt tra bảng 15.10 chọn


Chọn
3.2.3.1Lực tác dụng từ bộ truyền đai

ĐỐI VỚI TRỤC I

Fr
Y1

X2
Fr
Y2

X1

Fa1
Ft1

17

Tính lực

Suy ra

Suy ra

Suy ra

Momen uốn tại các mặt cắt nguy hiểm
Mặt cắt 1-1:

Mặt cắt 2-2 :
18


Mặt cắt 3-3 :

3.2.3.2 .Tính chính xác trục:
Tại tiết diện 1 – 1:

= = 96512 (Nmm)

Chọn

Tại tiết diện 2 -2 :

Tại mặt lắp bánh răng côn :

=

Vậy mặt cắt nguy hiểm nhất là mặt cắt 2 -2
Đường kính trục theo tiết diện 2 -2

19


Chọn đường kính trục bánh răng côn :
Đường kính ổ lăn:

Fr
X2

Y1

Fr1
X1

Y2

Fa1

52344
My

8678,1

Ft1

Mx

171610,9

45108

Mz

ø
3
5

ø
4
3

ø
4
3

ø
3
0

9521,3

Kiểm nghiệm
Kiểm nghiệm về độ bền mỏi trục :
Kết cấu trục vừa thiết kế đảm bảo được bộ bền mỏi nếu hệ số an toàn tại các tiết
diện nguy hiểm thỏa mãn điều kiện . Theo công thức (10.19)

20


s= [s]
Trong đó : [ s ] – hệ số an toàn cho phép , thông thường [ s ] = 1,5 … 2,5

– hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất pháp
– hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất tiếp
Theo công thức ( 10.20 ) , (10.21 ) ta có :

=
=
Trong đó :
+ và – giới hạn mỏi uốn và xoắn ứng với chu kỳ đối xứng.
Trục làm bằng thép 45 có : = 600 MPa . Do đó :
= 0,436 . = 0,436 . 600 = 261,6 MPa
= 0,58 . = 0,58 . 261,6 = 151,73 MPa
+ , – biên độ của ứng suất pháp và ứng suất tiếp
+ , – trị số trung bình của ứng suất pháp và ứng suất tiếp
Do trục quay , theo công thức ( 10. 22 ) ta có :

=0 ; = =
Theo bảng 10.6 ta có :

=
=
Theo bảng 9.1 với = 40 mm ; tra được then có :
Kích thước tiết diện then : b = 10 ; h = 8
21

Chiều sâu trên trục : = 5
Chiều sâu rảnh then trên lỗ : = 3,3
Tiết diện lắp có một rãnh then lên theo bảng 10.6 ta có :
Momen cản uốn :

=

=

= 3240,27

Momen cản xoắn :

=

= = 7098,94

= = = 20,19
Trục quay 1 chiều ứng suất xoắn thay đổi theo chu kỳ mạch động do đó:

= = = = 2,43
+ và – hệ số kể đến ảnh hưởng của trị số ứng suất trung bình đến độ bền mỏi
Theo bảng 10.7 tra được : = 0,05 ; = 0
+ và – hệ số xác định theo công thức (10.25) và ( 10.26 )

=
=
Theo bảng (10.8) ; (10.9) chọn được :
= 1,06 ( trục gia công trên máy tiện với = 2,5 … 0,63 )

= 1,2 – hệ số tăng bền bề mặt trục , bảng 10.9 phụ thuộc vào phương pháp tăng
bền bề mặt ,cơ tính vật liệu : = 1,1 …. 1,25
và – hệ số kích thước kể đến ảnh hưởng của kích thước tiết diện trục đến giới hạn
mỏi. Theo bảng (10.10) ta có : =0,88 ; = 0,81
và – hệ số tập trung ứng suất khi uốn, xoắn
Theo bảng ( 10.12 ), trục có rãnh then, dùng dao phay ngón ta tra được :
22


= 1,76 ; = 1,54

= =2 ;

= = 1,9

Tra bảng (10.11) :

= 2,06 ; = 1,64

Chọn : = 2,06 ; = 1,9 để tính :

= = = 1,716
= = = 1,633
Vậy ta có :

= = = 7,55
=

= = 38,23

=

= = 7,4

= 7,4 [ s ] = 1,5 … 2,5
Vậy trục I thỏa mãn điều kiện mỏi

3.2.4.. Thiết kế trục II :

Fa4

Y1
X1

Tính các lực và vẽ biểu đồ momen

23

Ft4

Fr4

Fk

Y2
X2


Suy ra

Suy ra

Suy ra

= 762.2
= -2965.03
Suy ra

Momen uốn tại mặt cắt nguy hiểm

24


Tại mặt cắt 1-1

Mặt cắt 2-2 chỗ lắp bánh răng trụ

= 620(80.5+199-68.5)-5538.5 (199-68.5) = 853594.2(Nmm)
Momen tập chung

Mặt cắt 3-3

Momen xoắn trên trục

Tính chính xác trục II :
Tại tiết diện 1 – 1
=0 (Nmm)
= = 780459,5 (Nmm)

Chọn

Tại tiết diện 2 -2

25