Đồ án chi tiết máy đề số 18: THIếT Kế Hệ THốNG DẫN ĐộNG BĂNG TảIPhơng án số: 24

Mục lục
Phần 1: Chọn động cơ điện và phần phối tỷ số truyền cho hệ truyền
động...................................................................................................................................................6
1.1.Chọn động cơ.....................................................................................................................6
1.1.2.Xác định tốc độ động cơ điện..............................................................................7
1.2.PHÂN PHốI Tỷ Số TRUYềN:..............................................................................................7
1.3.TíNH CÔNG SUấT, Số VòNG QUAY Và MOMEN XOắN TRÊN CáC TRụC:..........8
Phần 2: THIếT Kế Và TíNH TOáN Bộ TRUYềN NGOàI......................................................9
Thiết kế bộ truyền đai thang ......................................................................................9
2.1. Thông số kĩ thuật thiết kế bộ truyền đai thang.....................................9
2.2. Thiết kế bộ truyền đai thang................................................................................9
Phần 3: THIếT Kế Và TíNH TOáN Bộ TRUYềN trong...................................................12
1.THIếT Kế Bộ TRUYềN TRụC VíT- BáNH VíT................................................................12
+)Tính vận tốc trợt................................................................................................................14
Trong đó: +)Tính lại vận tốc trợt.................................................................................15
2.THIếT Kế Bộ TRUYềN bánh răng trụ răng nghiêng.......................................19
+/ Chọn vật liệu của bánh lớn giống nh vật liệu làm bánh nhỏ ..........19
NFE2 = 60.c.= 60.c..........................................................................................................................20
Phần 3: tính toán thiết kế trục và chọn ổ lăn.....................................................26
1. tính toán thiết kế trục..............................................................................................26
Đờng kính trục đợc xác định:.........................................................................................26
k1 =12 :Khoảng cách từ mặt mút của chi tiết quay đến thành
.............................................................................................................................................................28
= 0,5 .( 70 + 29 ) + 12 + 12 = 73,5 mm .....................................................................................28
Với thép 45 có b 600MPa ,Theo bảng 10.5/195[1]........................................................30
Với dsb1=25 thì []=63 MPa..................................................................................................30
Theo bảng 10.5/195[1] với dsb1=55 thì []=50 MPa.....................................................33
Theo bảng 10.5/195[1]................................................................................................................35
với dsb1 = 85 thì []=49 MPa.............................................................................35
mi = 0, aj=mạxj= Mi/Wi .................................................................................35
Vậy ..................................................................................................................................................36

2.Tính toán thiết kế ổ lăn..............................................................................................41
Cd=Q.L3/10.......................................................................................................................................43
-/ Xác định tải trọng tơng đơng .................................................................................43
Q0td=2173,5.((19/39)10/3.1+(20/39)10/3.0,7)3/1=2173,5.0,584=1269N .............................43
Q0 =(X.V.Fr0 + Y.Fa0).kt.kd=8096,7 N....................................................................45
+/Khả năng tải tĩnh:.......................................................................................................46
Q0 =(X.V.Fr0 + Y.Fa0).kt.kd=(1. 4684 +1,475. 3993 ).1.1= 11631 (N).................47
+/Khả năng tải tĩnh:.......................................................................................................48
+/Khả năng tải tĩnh:.......................................................................................................48
Phần 4: THIếT Kế Vỏ HộP GIảM Tốc, BÔI TRƠN và ......................................................49
các chi tiết phụ.........................................................................................................................49
1/Tính kết cấu của vỏ hộp:..............................................................................................49
7/.Một số chi tiết khác :....................................................................................................51
Đờng kính ngoài và tâm lỗ vít D3,D2 ...................................................................51
1


Theo b¶ng 15.17[2] cã kÝch thíc nh sau ......................................................................52
PhÇn 5: dung sai l¾p ghÐp...................................................................................................54

2


LờI NóI ĐầU
Trong cuộc sống hằng ngày, chúng ta có thể bắt gặp hệ thống truyền động ở
khắp nơi, có thể nói nó đóng vai trò nhất định trong đời sống cũng nh trong sản
xuất. Và đồ án thiết kế hệ thống truyền động cơ khí giúp sinh viên chúng ta bớc
đầu làm quen với những hệ thống truyền động này.
Đồ án môn học thiết kế là một môn học không thể thiếu trong chơng trình
đào tạo kỹ s cơ khí, nhằm cung cấp cho sinh viên các kiến thức cơ sở về kết cầu

máy. Đồng thời, môn học này còn giúp sinh viên hệ thống hóa kiến thức các môn
đã học nh Nguyên lý máy, Chi tiết máy, Sức bền vật liệu, Vẽ cơ khí, từ đó cho ta
một cái nhìn tổng quan hơn về thiết kế cơ khí. Thêm vào đó, trong quá trình thực
hiện sẽ giúp sinh viên bổ sung và hoàn thiện các kỹ năng vẽ AutoCAD, điều này rất
cần thiết đối với một kỹ s cơ khí.
Em chân thành cảm ơn thầy các thầy cô và các bạn khoa cơ khí đã giúp đỡ
em rất nhiều trong quá trình thực hiện đồ án.
Với kiến thức còn hạn hẹp, vì vậy thiếu sót là điều không thể tránh khỏi, em
rất mong nhận đợc góp ý từ thầy cô và các bạn.

Sinh viên thực hiện

3


Đề số 18: THIếT Kế Hệ THốNG DẫN ĐộNG BĂNG TảI
Phơng án số: 24

Hệ thống dẫn động băng tải gồm: 1- Động cơ điện 3 pha không đồng bộ; 2- Bộ
truyền đai thang; 3- Hộp giảm tốc trục vít bánh răng; 4- Nối trục đàn hồi; 5Băng tải. (Quay một chiều, tải va đập nhẹ, 1 ca làm việc 8 giờ).

Số liệu đề bài:
Phơng án
Lực vòng trên băng tải F, N
Vận tốc băng tải v, m/s
Đờng kính tang dẫn, D(mm)
Thời gian phục vụ L, năm
Số ngày làm/năm Kng , ngày
Số ca làm trong ngày, ca
t1, giây

t2, giây
T1
T2

24
7000
0.4
550
3
270
2
19
20
T
0,7T

YÊU CầU :
01 thuyết minh
01 bản vẽ lắp A0 ; 01 bản vẽ chi tiết theo đúng TCVN.
NộI DUNG THUYếT MINH
1. Xác định công suất động cơ và phân bố tỉ số truyền cho hệ thống
truyền cho hệ thống truyền động.
4


2. Tính toán thiết kế các chi tiết máy:
a. Tính toán các bộ truyền hở (đai, xích hoặc bánh răng).
b. Tính các bộ truyền trong hộp giảm tốc (bánh răng, trục vít).
c. Vẽ sơ đồ lực tác dụng lên các bộ truyền và tính giá trị các lực.
d. Tính toán thiết kế trục và then.

e. Chọn ổ lăn và nối trục.
f. Chọn thân máy, bu-lông và các chi tiết phụ khác.
3. Chọn dung sai lắp ghép.
4. Tài liệu tham khảo.

5


Phần 1: Chọn động cơ điện và phần phối tỷ số
truyền cho hệ truyền động.
1.1. Chọn động cơ.
1.1.1. Tính công suất cần thiết:
Pđ/cơ > Py/cầu
Ta có:
7000.0, 4
F .v
=
=2,8 (kW)
1000
1000

Pc/tác=
Với:

F: lực kéo băng tải, F= 7000 N
v : vận tốc băng tải, v= 0,4m/s

:hiệu suất truyền động
= nt .tv .br .ol 4 . d .

Trong đó:

nt : hiệu suất nối trục
tv : hiệu suất của một bộ truyền trục vít
br : hiệu suất của một cặp bánh răng
ol : hiệu suất của một cặp ổ lăn
d : hiệu suất của một bộ truyền đai

Dùng bảng 2.3/19[1] ta có:
nt =0,99
tv =0,8
br =0,97
ol =0,993
d =0,95
=> = 0,99 . 0,8 . 0,97 . 0,9934 . 0,95=0,705
7000.0, 4
F .v
= 3,99 kW
=
1000.
1000.0, 705
= Pcầnthiết .

Pcầnthiết =

Ta có : Py/cầu
Với: : hệ số làm việc nhiều tải khác nhau
=

2

Ti t i
.
.

t ck
i = 0 T1
2

Trong đó:

T1= T
t1 = 19s
T
= 2
T1

2

Ti : công suất tác dụng trong thời gian ti
T1 : công suất lớn nhất
tck : thời gian làm việc trong một chu kì
ti : thời gian làm việc ứng với tải trọng thứ i
T2 = 0,7T
t2 = 20s
tck=19+20=39s
2

t 2 T1 t 1
.

+ .
t ck T1 t ck

= 12.

19
20
+ 0.7 2.
=0,92
39
39

=> Py/cầu=3,99 . 0,92=3,65 kW
6


1.1.2. Xác định tốc độ động cơ điện
Ta có : nsb = nct . usb
nct: số vòng quay trên trục công tác
nct=
trong đó:
=>

60000.v
.D

v : vận tốc băng tải
D :đờng kính tang tải D = 550mm
nct=

60000.0, 4
= 13,89 (vg/ph)
3,14.550

usb:tỉ số truyền sơ bộ của toàn bộ truyền
usb = uh . un
un : tỉ số truyền ngoài (đai)
Tra bảng 2.4/21[1]:
uh=65
un = 3
=>usb = 3 . 65 = 195
=>nsb = 195.13,89 = 2709,9 (vg/ph)
Điều kiện chọn động cơ điện: thỏa điều kiện 2.19[1] và 2.6[1]
Pđcơ > Py/cầu
nsb nđồng bộ
Tk
=2
Tdn

Dựa vào bảng P1.3/236[1] chọn động cơ 4A100L2Y3 có P = 3.66 (kW) , nđcơ =
2710 (vg/ph) , Tk/Tdn = 2;
1.2.

PHÂN PHốI Tỷ Số TRUYềN:
Tỷ số truyền của hệ dẫn động tính theo công thức 3.23/48[1] :
ndc

2710

uch = n = 13,89 = 195,01

ct
Trong đó: ndc : số vòng quay của động cơ đã chọn (vg/ph)
nct : số vòng quay của băng tảI (vg/ph)
uch=uhộp . ungoài
ungoài = 3;
=> uh=uch / ung = 195,01/ 3 = 65,00.
Theo hình 3.24/47[1] với c = 2,4 ta tra đợc tỉ số truyền u1 của bộ truyền trục
vít bánh răng là: u1 = 17 ( Kinh nghiệm )
=>

u2 =

65
= 3,82
17
u ch

195, 01

Tính lại tỉ số truyền của đai uđ = u .u =
= 3,0029.
17.3,82
1 2

7


1.3.

TÝNH C¤NG SUÊT, Sè VßNG QUAY Vµ MOMEN XO¾N TR£N

C¸C TRôC:
1.3.1. TÝnh c«ng suÊt trªn c¸c trôc:
Pct = Ptg = 2.8
Ptg

2,8
= 2,85(kW)
ηnt .ηol 0,99.0,993
P3
2,85
P2= η .η = 0,97.0,993 =2,96(kW)
br ol
P2
2,96
P1= η .η = 0,8.0,993 =3,72(kW)
tv ol
P1
2.8
P®c= η .η = 0, 705 =3,97(kW)
d ol

P3=

=

+/Sè vßng quay trªn c¸c trôc
n1 = n2 . u1 =53,14.17 = 903,33 (v/ph)
n2 = n3 .u2 = 3,82.13,89 = 53,14 (v/ph)
ndc = n1.ud = 903,33.3 = 2710 (v/ph)
nct = 13,89 (v/ph)

+/M«men xo¾n trªn c¸c trôc
9,55.10 6.P (kw)
T=
n (v / f )

(Nmm)

9,55.106.2,8
= 1924165,8 (Nmm)
Tct =
13,89
9,55.106.3,97
= 14003,14 (Nmm)
Tdc=
2710
9,55.106.2,85
= 1957303 (Nmm)
T3=
13,89
9,55.106.2,96
= 531443,21 (Nmm)
T2=
53,14
9,55.106.3, 72
= 39352,17 (Nmm)
T1=
903,33

4.B¶ng th«ng sè:
Trôc

Trôc®/c

Trôc 1

Trôc 2

Trôc 3

Trôc ct

P(kw)

3,97

3,72

2,96

2,85

2,8

u
n (v/f)
T(Nmm)

3
2710

17
903,33

14003,14 39352,17

3,82

1

53,14

13,89

13,89

531443,21

1957302,97

1924165,83

8


Phần 2: THIếT Kế Và TíNH TOáN Bộ TRUYềN NGOàI
Thiết kế bộ truyền đai thang
2.1. Thông số kĩ thuật thiết kế bộ truyền đai thang.
Công suất bộ truyền(trục dẫn): Pđc = 3,97 kW.
Số vòng quay bánh dẫn: nđc = 2710 vòng/phút.
Tỉ số truyền: uđ = 3.

Số ca làm việc: 2.
đặc tính làm việc va đập nhẹ.
2.2. Thiết kế bộ truyền đai thang.
1. Chọn dạng đai:
Theo hình 4.1[1], dựa vào công suất 3,97 kW và số vòng quay n 1= 2710
vòng/phút. Ta chọn đợc loại đai là: A
Dựa vào bảng 4.3[2], ta có bảng sau:
Dạng
đai

Ký
hiệu

b p,
mm

bo, mm

Đai
thang

A

11

13

h, mm

yo,

mm

A,
mm2

Chiều dài
đai,
(mm)

d1, mm

8

2,8

81

560 ữ 4000

100 ữ 200

2. Tính đờng kính bánh đai nhỏ d1.
60000.v 60000.25
d1 <
=
=176,3 mm.
.n1
.2710
Theo bảng 4.13/67[1] chọn đờng kính đai nhỏ d1=160mm.
3. Vận tốc đai:

d1n1 .160.2710
v1 =
=
= 22,69 m/s .
60000
60000
4. Theo bảng 4.26[1] chọn hệ số trợt tơng đối = 0,02 . Đờng kính bánh đai lớn:
d2 = ud1 ( 1 ) = 3 ì 160 ì ( 1 0,02 ) = 489,8 mm.
Theo tiêu chuẩn ta chọn d2 = 500mm.
d2
500
=
= 3,06
Tỷ số truyền thực tế: u =
d1 ( 1 ) 160.( 1 0,02 )
ut u 3,06 3
=2,083% < 4%.
=
u
3
5. Khoảng cách trục nhỏ nhất xác định theo điều kiện 4.14/60[1]:
2 ( d1 + d2 ) a 0,55 ( d1 + d2 ) + h
Sai lệch so với giá trị chọn trớc u =

2 ( 160 + 500 ) a 0,55 ( 160 + 500 )

1320 a 363 mm.
Ta có thể chọn sơ bộ a = d2 = 500mm.
6. Chiều dài tính toán của đai:
9

L = 2a +

( d2 + d1 )

= 2.500 +

2

(d
+

( 500 + 160 )

d1 )
2

2

4a

( 500 160 )
+

2

= 2094 mm

2

4.500
Theo 4.13/59[1] chọn theo tiêu chuẩn L = 2000 mm = 2m.
7. Số vòng chạy của đai trong một giây:
v 22,69
i= =
= 11,35 s-1 ; vì [i] = 10s-1, do đó điều kiện đợc thỏa.
L
2
8. Tính toán lại khoảng cách trục a:

k + k 2 8 2 , trong đó:
a=
4
d +d
160 + 500
k = L 1 2 = 2000
= 963,8 mm
2
2
d d 500 160
= 2 1 =
= 170 mm
2
2
963,8 + 963,82 8.1702
a=
= 449,77 mm
4
Giá trị a vẫn thỏa trong khoảng cho phép.
9. Góc ôm bánh đai nhỏ theo 4.7/54[1]:

d2 d1
500 160
= 180o 57
= 136,91o = 2,388 rad.
a
449,77
10. Các hệ số sử dụng:
- Hệ số xét đến ảnh hởng góc ôm đai (bảng 4.15[1]):
C = 1 0,0025 ( 180 1 ) = 1 0,0025 ( 180 136,91) = 0,89
- Hệ số xét đến chiều dai đai:
Bảng 4.19[1] lo=1700 ,vậy l/lo=2000/1700= 1,176.
Cl = 1,03.
- Hệ số xét đến ảnh hởng tỷ số truyền u;
Vì u = 3, theo bảng 4.17[1]
Cu= 1,14.
- Hệ số xét đến ảnh hởng số dây đai Cz, ta chọn sơ bộ bằng 0,95.

1 = 180o 57

11.Số dây đai đợc xác định theo công thức:
P1K d
3,97.1,2
z
=
= 1,219
[Po ]C CuCLCz 3,935 ì 0,89 ì 1,14 ì 1,03 ì 0,95
Ta chọn z = 2 đai (thỏa điều kiện z 6 ).
12. kích thớc đai theo bảng 4.21[1] ta có:
ho= 3,3

t= 15
e= 10
10


Chiều rộng đai B = (z-1).t+2e =(2-1).15+2.10 = 35 (4.17[1])
Đờng kính ngoài bánh đai: da = d + 2ho = 160 + 2.3.3 = 166,6
13. Lực căng mỗi dây đai:
F0 = 780P1K / (vCz) + Fv = 780.3,97.1,2/(22,69.0,95) + 55,35 =145,91 N
Với

v

2

2

F = qv = 0,105.22,96 = 55,35 N.
m

Bảng 4.22[1] ta có: q = 0,105.
14. Lực tác dụng lên trục:

Fr 2 Fo zsin 1 = 2.2.145,91.sin(2,39/2)= 542,75N.
2
Thông số

Giá trị

Tiết diện đai(mm2)

81

Đờng kính bánh đai nhỏ d1(mm)

160

Vận tốc đai v(m/s2)

22,69

Đờng kính bánh đai lớn d2 (mm)

500

Sai lệch tỉ số truyền u

2,083

Khoảng cách trục chính xác a(mm)

500

Chiều dài tiêu chuẩn L(mm)

2000

Số vòng chạy của đai i(s-1)

11,35

Góc ôm đai 1

136,910

Số dây đai

2

Chiều rộng đai B

35

Lực căng ban đầu F0(N)

145,91

Lực căng mỗi dây đai Fv (N)

55,35

Lực tác dụng lên trục Fr (N)

542,75

11


Phần 3: THIếT Kế Và TíNH TOáN Bộ TRUYềN trong
1. THIếT Kế Bộ TRUYềN TRụC VíT- BáNH VíT

Số liệu cho trớc:
T2 =531443,2 Nmm.
n1 = ntrucvít =903,33(vg/ph).
u1 = 17.
1.1.

Tính sơ bộ vận tốc trợt và chọn vật liệu:
vsb= 4,5.10-5 . n1 . 3 T2 =4,5.10-5 .903,33 . 3 531443.2 =3,29 < 5m/s
-Theo (B7.1 tr.147[1] ,với vsb<5 m/s chọn đồng thanh không thiếc C 15-32
chế tạo bánh vít
-Trục vít làm bằng thép 45 tôi bề mặt đạt độ rắn HRC 45.
1.2. Tính ứng xuất cho phép:
Theo bảng 7.1[I]/146 với bánh vít làm bằng vật liệu đúc trong khuôn cát có
b=150 (MPa )
; ch = 320 (MPa);
1.2.1 Tính ứng xuất tiếp xúc cho phép:
[H]=[HO].KHL( theo công thức 7.2/148[1]);
Trong đó:
[HO] :ứng suất tiếp xúc cho phép ứng với 107 chu kỳ;
[HO]= 0,9b = 0,9.150 = 135 (MPa);
KKL :hệ số tuối thọ;
6

KKL= 8 10 N =;
HE
Với NHE :số chu kỳ thay đổi ứng suất tơng đơng:
T
NHE= 60. 2i
T2 Max

= 60.

4


.n 2i .t i


T
= 60. t i . 2i
T2 Max

4


.n2i . t i
ti


903,33
.3.270.2.8.(0,487 +0,7^4 . 0,5128) = 25,2.106
17

NHE < 25.107 =>NHE =25,2.106
7

Vậy KKL= 8 10 25, 2.106 =0,891;
=>[H] =135 . 0,891 = 120,26 (MPa);
1.2.2 Tính ứng xuất uốn cho phép:
[ F] = [F0].KFL ( theo công thức 7.6/148[1]);

Trong đó:
[F0] :ứng suất uốn cho phép ứng với 106 chu kỳ do bộ truyền quay
một chiều nên theo 7.7[1]
12


[F0] =0,25.b+0,08.ch= 0,25.150+0,08.320 = 63,1(MPa);
KFL :hệ số tuổi thọ theo công thức 7.9[1] ta có:
6

KFL= 9 10 N ;
FE
9

9

T
T
Với NFE= 60. 2i .n2i .t i =60. t i . 2i .n2i . t i t =
i
T2 Max
T2 Max
903,33
= 60 .
. 3.270.2.8.(0,487 +0,7^9 . 0,5128)
17

=20,1.106
NFE < 25.107 =>NFE =20,1.106
6

KFL= 9 10 20,1.106 = 0,716.
=> [F] =63,1 . 0,716 = 45,2 (Mpa);
* ứng suất cho phép khi quá tải:
[H]max = 2.ch =2.320 = 640 Mpa
[F]max = 0,8.ch= 0,8. 320 = 256 Mpa

1.3.1.

1.3. Tính thiết kế:
+/Các thông số cơ bản của bộ truyền:
- Khoảng cách trục:
2

170 T2 .K H
.
aW = (Z2+q) 3
q
Z 2 .[ H ]

+) Do vận tốc lớn nên chọn Z1=2 => Z2= utv.Z1=17 . 2 = 34
+) Chọn sơ bộ KH= 1,2
:hệ số tải trọng
+) Tính sơ bộ theo công thức thực nghiệm
q= 0,3 Z2 = 0,3 . 34 = 10,2
Theo bảng (7.3)[1] chọn q=10;
T2 = 531443,2 Nmm. Mômen xoắn trên bánh vít
[ H ] =107,68 nội suy từ bảng 7.2/148[1]
2

170
531443, 2.1, 2
aW = ( 34+10 )
=227,1(mm);
ữ.
10
34.107, 68
3

chọn aW=230 mm;
- Mô đun dọc của trục vít:
m =2.aW/(Z2+q) = 2.230/(34+10) = 10,45.
Chọn m = 10 , theo tiêu chuẩn (bảng 7.3/150[1]);
- Tính lại khoảng cách trục :
aw = m . (Z2+q)/2 = 10,45.(34+10)/2 = 220 mm.
Lấy aw =220mm.
- Hệ số dịch chỉnh:
x=

aƯW
m

- 0,5(q+Z2) =

220
0,5(34 + 10) = 0
10
13

(thỏa mãn dịch chỉnh);
1.4. Kiểm nghiệm răng bánh vít về độ bền tiếp xúc:
ứng suất tiếp xúc trên mặt răng bánh vít của bộ truyền phải thoả mãn điều
kiện:
170
.
H =
Z2

3

Z 2 + q T2 .K H
[H] theo (7.19[1])


q
aW

+)Tính vận tốc trợt
vs=
trong đó:

.d W1 .n 1
;
60000.cos W

+Góc vít lăn (7.21/151[1]):
Z1

w =arctag q + 2 x = arctag

2
=0,197rad =11,320;
10 + 2.0

+)Đờng kính trục vít lăn:
dW1 = (q+2.x) m = (10 + 2.0).10 = 100mm;
vs =

3,14.100.903,33
= 4,82 (m/s)
60000.cos0,197

Theo bảng 7.6/153[1] chọn cấp chính xác 8 .
KH : hệ số tải trọng
KH = KH. KHV;
Trong đó:

+) KHV :hệ số tải trọng động
Với cấp chính xác 8 và vs = 4,82 theo bảng 7.7/153[1]
Ta tra theo nội suy KHv :
7.5 4,82 1,3 x
=
4,5
0,1

=>x = 1,24

=>KHv = 1,24.
+)KH :hệ số phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành

răng;
3

T
Z
KH = 1+ 2 .1 2 m
T2 Max





Ta có: T2m =T2i.tin2i/ti.n2i
= T2Max(1 . 19/39 +0,7. 20/39) = 0,85 T2Max.
Với q=10 theo bảng (7.5/153[1])
=> hệ số biến dạng của trục vít: =86
3

34
KH = 1 + ữ . ( 1 0,846 ) = 1,01
86

=> KH = 1,01.1,24 =1,25

14


3

170 34 + 10 903,33.1, 25

.
Vậy H=
=115,37(MPa) >107,68(MPa) = [H]
ữ
34 220
10

Không thỏa điều kiện về độ bền
Chọn lại thông số bộ truyền và kiểm nghiệm lại
Lấy aw =230
+) Mô đun dọc của trục vít:
m =2.aW/(Z2+q) = 2.230/(10+35) = 10,45.
+) thay đổi z2 = 35;
Ta có tỷ số truyền mới: um=Z2/ Z1 = 17,5
Chênh lệch tỷ số truyền: du=100.( um-u)/u
= 100.(17,5-17)/17
= 2,94%<4%
Chọn m = 6,3 , theo tiêu chuẩn (bảng 7.3/150[1]);
+) Hệ số dịch chỉnh:
x=

aƯW

- 0,5(q+Z2) =

m

230
- 0,5(35+ 10) = 0,5.
10

(thỏa mãn dịch chỉnh);
ứng suất tiếp xúc trên mặt răng bánh vít của bộ truyền phải thoả mãn điều
kiện:
170
.
H=
Z2

3

Z 2 + q T2 .K H
[H] theo (7.19)


a
q
W



Trong đó: +)Tính lại vận tốc trợt
vs=

.d W1 .n 1
;
60000.cos W

ta có: +)Góc vít lăn:
2

Z1

w =arctag q + 2 x = arctag 10 + 2.0,5 =0,18 rad;
+)Đờng kính trục vít lăn:
dW1 = (q+2x) m = (10 + 2.0,5).10 = 110mm.
vs =

3,14.110.903,33
= 5,29 (m/s)
60000.cos0,18

Theo bảng 7.6[1] chọn cấp chính xác 7 .
KH : hệ số tải trọng
KH = KH. KHV;
Trong đó:
+) KHV :hệ số tải trọng động
Với cấp chính xác 7 và vs = 5,28 theo bảng 7.7/153[1]
Ta tra theo nội suy KHv :
7.5 5, 29 1,1 x
=
4,5
0,1

=>x = 1,051
15


=>KHv = 1,051
+)KH :hệ số phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành

răng;
3

T
Z
KH = 1+ 2 .1 2 m
T2 Max





Trong đó: T2m =T2i.tin2i/ti.n2i
= T2Max(1 . 19/39 +0,7. 20/39) = 0,85. T2Max
Với q=10 theo bảng (7.5 ) => hệ số biến dạng của trục vít: =86
3

35
KH = 1 + ữ . ( 1 0,85 ) = 1,14
86

=> KH = 1,199
3

170 35 + 10 903,33.1,199
.
Vậy H=
=106,12(MPa) <107,68(MPa) = [H]
ữ
35 230

10

Vậy đảm bảo độ bền tiếp xúc của bánh vít
1.5. Kiểm nghiệm răng bánh vít về bền uốn:
ứng suất uốn sinh ra tại chân bánh vít phải thoả mãn điều kiện:
T2 .YF .K F

F = 1,4. b .d .m [F];(7.26[1])
2
2
n
Trong đó:
+) mn :môđun pháp của bánh răng;
mn= m. cosw=10 . cos0,197= 9,81.
+)KF :hệ số tải trọng.
Với KF = KH= 1; KFV= KHv=1,051
KF = KF. KFV = 1. 1,051 =1,051.
+) b2 :chiều rộng vành răng bánh vít
da1 = m . (q + 2) = 10. (10 + 2) = 120mm.
b2 0,75. da1 =>b2 90mm.

Lấy b2 = 55 mm.
+)zv =

z2
cos 3

: hệ số răng tơng đơng

z1 2

= = 0, 2 => = 0,197rad
q 10
35
= 37,12
= 3
cos 0,197

tg =

=>zv

+) Tra bảng 7.8/154[1] ta có YF :hệ số dạng răng
Theo nội suy:
40 37,12
=
40 37

1,55 YF
1,55 1.61

=>YF = 1,608.
+) d2= m.Z2 = 10.35 = 350mm
Thay số ta có:
16


F = 1,4.

903,33.1, 608.1, 051
= 6,66 MPa < [F]=45,2(MPa)

55.350.9,81

Điều kiện bền uốn thỏa mãn.
1.6. Kiểm nghiệm bánh vít về quá tải:
Hmax= H. K qt = 140,78. 1,5 =106,12 <[H]max =360(MPa);
Fmax= F.Kqt = 7,94.1,5 =22,28 < [F]max = 72(MPa);
1.7.
Các thông số cơ bản của bộ truyền:
Khoảng cách trục
aw =230 mm.
Môđun

m =10.

Hệ số đờng kính

q = 10.

Tỉ số truyền

u = 17,5.

Số ren trục vít và số răng bánh vít
Hệ số dịch chỉnh

z1 = 2;

z2 = 35.

x = 0,5.

Góc vít

= 1,197.

Chiều rộng bánh vít

b2 =55 mm.

Đờng kính vòng chia:
d1 = q . m =10 . 10 = 100 mm.
d2 =m . z2 =10 . 35 =350 mm.
Đờng kính vòng đỉnh:
da1=d1 +2.m=100 +2.10 =120mm.
da2 = m . ( z2 + 2 + 2 . x) =10(35+2+2.0,5)=380mm.
Đờng kính vòng đáy:
df1 = m(q-2,4)=10.(10-2,4)=76 mm.
df2 = m(z2 -2,4 + 2.x)=10(35-2,4+2.0,5)=336 mm.
Đờng kính ngoài của bánh vít :
daM2 da2 + 1,5 . m =380 + 1,5 . 10 =395mm.
Thông số
Khoảng cách trục
Môđun
Hệ số đờng kính
Tỉ số truyền
Chiều rộng bánh vít
Hệ số dịch chỉnh
Góc vít
Số ren trục vít và số răng bánh vít
Đờng kính vòng chia:

Giá trị
aw =230 mm
m =10
q = 10
u = 17,5
b2 =55 mm
x = 0,5
= 1,197
z1 = 2
z2 = 35
d1 = 100 mm
d2 =350 mm
17


Đờng kính vòng đỉnh:

da1=120mm

da2 = 380mm

Đờng kính vòng đáy:
Đờng kính ngoài của bánh vít :

df1 = 76 mm
df2 = 336 mm
daM2 395mm

1.8. Tính nhiệt truyền động trục vít:

A

1000.(1 ).P1
[0,7 Kt (1 + ) + 0,3Ktq ]. ([td ] to)

+) :hệ số kể đến nhiệt sinh ra trong một đơi vị thời gian do làm việc ngắt
quãng
= tck/ (Piti/P1) = 1/(1 . 19/39 +0,7 . 20/39) = 1,182
+)Kt =8..17,5W/(m2 0C) :hệ số toả nhiệt chọn
Kt =13 W /m2 0C ;
+) = 0,27 :hệ số kể đến sự thoát nhiệt qua đáy hộp xuống bệ máy
+)Ktq: hệ số tỏa nhiệt của phần hộp đợc quạt
Với nq =903,33 tra theo nội suy ta có:
1000 903,33 21 K tq
=
1000 750
21 17

=>Ktq = 19,45.

+)to =20: nhiệt độ môi trờng xung quanh
+)Nhiệt độ cao nhất cho phép của dầu td = 70
+) : Hiệu suất của bộ truyền
Với vs = 5,29 m/s .Theo bảng 7.4 => = 1,973
= 0,95.

tg 0,197
= 0,805
tg (0,197 + 0, 034)

+)P1:Công suất trên trục vít.
P1 =

T2. n1
P2
531443.903,3
=
=
= 3,57 (kW)
6
9,55.10 .u. 9,55.106.17,5.0,805

Do đó:
1000(1 0,805).3,57

A = 0, 7.13.(1 + 0.27) + 0,3.19, 45 .1,182.(70 20) = 0,678 m2.
[
]

18


2. THIếT Kế Bộ TRUYềN bánh răng trụ răng nghiêng

2.2.1.

2.1. Chọn vật liệu:
+/ Chọn vật liệu của bánh nhỏ :Thép C45 tôi cải thiện đạt độ rắn
HB =241 ữ 285
b = 850(MPa)

ch=580(MPa);
+/ Chọn vật liệu của bánh lớn giống nh vật liệu làm bánh nhỏ
nhng có
HB =192 ữ 240
b=750(MPa)
ch=450(MPa);
2.2. Xác định ứng suất cho phép:
Theo bảng 6.2[1] với thép 45 tôi cải thiện , ta có:
0Hlim=2.HB + 70 ; SH = 1,1 ; 0Flim=1,8 .HB ; SF = 1,75;
Chon độ rắn bánh nhỏ là HB1 = 245;
bánh lớn là HB2 = 230;
0Hlim1 =2.HB1+70 = 2. 245 +70 =560 MPa
0Flim1 =1,8 .HB1 = 1,8 . 245
= 441 MPa
0
Hlim2 =2 . HB2+70 = 2. 230 +70 =530 MPa
0Flim2 =1,8 .HB2 = 1,8 . 230
= 414 MPa
Theo 6.5[1] ta có:
NH01=30.HB12,4 =30 . 2452,4 = 16.106;
NH02=30.HB22,4 = 30 . 2302, 4=13,9.106;
ứng suất tiếp xúc cho phép:
Theo 6.7[1] ta có:
3
NHE2 = 60 . c. ( Ti / Tmax ) .ni .t i
n

1
3
= 60 . c . u . ti . ( Ti / Tmax ) .

1

ti

t

i

=60 . 1. 13,89.12960.(1.19/39+0,7.20/39)
=7165377,4 < NHO2=13972305.
Do đó KHL2 = KFL= 6

N HO

6
N HE =

13,9

7,17 =1,12;

NHE1 = NHE2 . u =7165377,4.3,82=27,4.106 > NHO1
=>KHL1 = 1
Nh vậy sơ bộ ta xác định đợc:

[H] =0Hlim.KHL/SH
560.1
1,1 = 509,1 MPa
530.1
[H2] = 1,1 .1,12 = 538,54 MPa

1
1
Do đó ta có: [H] = ([H1] + [H2]). = (509,1 + 538,54) . = 523,82MPa
2
2

=>[H1] =

2.2.2.

ứng suất uốn cho phép:

19


Theo 6.8[1] ta có:
6

6

T
T
NFE2 = 60.c. i .ni .t i = 60.c. t i . i .ni . t i t
i
T max
T max

= 60. 1 .13,89.12960.(16 . 19/39 + 0,7 . 20/39)= 5916556,9
= NFE2> NF0 =4.106 nên KFL2=1
NFE1 = u . NFE2 =>NFE1 > NFO

Do đó KFL1 = 1
Vậy theo công thức 6.2a[1] ( bộ truyền quay 1 chiều KFC = 1)
[F] =0Flim.KFC. KFL/SF
441

[F1] = 1, 75 = 252 MPa
414.

[F2] = 1, 75 = 236,5 MPa
2.2.3.

ứng suất cho phép khi quá tải:
[H]max =2,8.ch2 = 2,8 . 450 = 1260 (MPa)
[F1]max =0,8.ch1 = 0,8 . 580 = 464(MPa)
[F1]max =0,8.ch2 = 0,8 . 450 = 360(MPa)
2.3.

Xác định sơ bộ khoảng cách trục:
aw=Ka(u+1) 3

T1 .K H

[ H ] 2 .u.ba

(6.15a/96[1]);

+)Ka= 43 :hệ số phụ thuộc vào vật liệu của cặp bánh răng và loại răng ( theo
bảng 6.5[1]).
+)u=3,82: tỷ số truyền của cặp bánh răng.
+)T1=531443,2 (Nmm) :mômen xoắn trên trục chủ động.

+)[H] =523,8176 (MPa).
+)ba= 0,3 chọn sơ bộ theo (bảng 6.6/97[1]).
+)KH :hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành
răng khi tính về tiếp xúc.
Theo bảng 6.7/98[1] chọn KH ứng với sơ đồ 5 (bánh răng phân bố
không đối xứng)
Mặt khác : bd=0,5 . ba . (u+1) = 0,5 . 0,3 . (3,82+1)=0,7236
Theo bảng 6.7 => Tra theo nội suy :
0,8 0, 7236 1, 05 K H
=
=> KH = 1,042
0,8 0, 6
1, 05 1, 03

20


aW=43. ( 3,82 + 1) 3

531443, 2.1, 042
= 250.43 mm
523,822.3,82.0,3

Chọn aW = 280 mm bw = a w. ba = 84

2.4. Xác định các thông số ăn khớp:

+) Theo (6.17): m =(0,01 ữ 0,02 .aW= (0,01 ữ 0,02).280 =2,8

ữ 5.6 ( mm)

Chọn m =3 theo tiêu chuẩn 6.8/97[1].
+)Chọn sơ bộ =100 (00<<200)
+)Theo 6.31[1]
Số răng bánh nhỏ
Z1=

2.aW . cos 2.280.cos100
=
=38,1
(1 + u )m
(1 + 3,82).3

Ly Z1=38 răng
Số răng bánh lớn Z2 = u . Z1 = 3,82 . 38 = 145 răng
Do vậy tỉ số truyền thực : um =
Tính lại : cos =

145
= 3,82
38

m( Z 1 + Z 2 ) 3(38 + 145)
=
=0,98
2.aW
2.280

=> = 11.38 0= 0.199 rad
Kiểm nghiệm về độ bền tiếp xúc :

Theo (6.63) ứng suất tiếp xúc trên mặt răng làm việc:
H =ZM. ZH. Z.

2.T1 .K H .(u + 1)
[H];
bW .u.d W2 1

+)ZM = 275 MPa1/3 : hệ số kể đến cơ tính vật liệu của các bánh răng ăn khớp
(theo bảng 6.5[1]);
+)ZH =1,74 :hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc. Theo 6.35[1]
tg b = cos t .tg = cos0,36. tg0,186= 0,199
=> b = 0,186 rad = 10,69o
Với t = atw = arctg ( tg20 / 0,98) = 0,355rad = 20,370
=>Do đó theo 6.34[1]
ZH =

2.cos b
2.cos 0,186
=
=1,74
sin 2atw
sin 2.20,38

+)Z : hệ số kể đến sự trùng khớp của bánh răng
Theo 6.37[1] ta có với > 1
Z= (1/ ea ) =

1
1, 738 = 0,758

Với
1

1

= [1,88 3,2 ( Z + Z )] . cos
1
2
21


= [1,88 3,2(

1
1
+
)]
38 145

. 0,98 =1,738

+)Đờng kính vòng lăn bánh nhỏ
dw1 =2 . aw / (u+1) =2 . 280 / (3,82+1) =116,28mm;
+) Hệ số tải trọngkhi tính về tiếp xúc
- Theo 6.40[1] , v =

.d w1 .n1
3,14.116, 28.53,14
= 0,323(m/s)
=

60000
60000

theo bảng 6.13 với cấp chính xác 9 và v <4(m/s)
KH : hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng cho các đôi
răng đồng thời ăn khớp. Theo bảng 6.14/107[1] KH = 1,13
H =

- Theo 6.42/107[1]

H

. go . v .

aw
u

Trong đó:
H : Hệ số kể đến ảnh hởng của sai số ăn khớp.
Theo bảng 6.15[1] => H = 0,002.
go : Hệ số kể đến sai lệch các bớc răng bánh 1 và 2
Theo bảng 6.16[1] => go = 73
H = 0, 002.73.0,323.

280
= 0, 404
3,82

- Hệ số tải trọng động KHv theo 6.41/107[1]:
.b .d

0, 404.84.116, 28
H w w1
= 1,003
KHv = 1 + 2.T .K .K = 1 +
2.531443.1, 04.1,13
1
H
H

Theo 6.39[1] =>KH = KH .KH .KHV = 1,003 . 1,13 . 1,042 =1,18
Thay các giá trị vào 6.36[1] ta đợc
H = 275 . 1,74 . 0,759 .

2.531443, 2.1,18.(3,82 + 1)
= 478,6 MPa
84.3,82.116, 282

* Xác định chính xác ứng suất tiếp cho phép
+)Zv =1
+)[H] =523.82
+) Với cấp chính xác 8, Ra = 2,51,25( àm ), do đó ZR = 0,95.
+) Với da < 700mm KXH = 1.
=>[H] = [H] . ZV . ZR .KXH =523,82 . 1. 0,95 . 1 =497,62 (MPa).
Vậy [H]=427,5 < [H]=497,62. Vậy thỏa điều kện bền tiếp xúc thoả mãn.
Mặt khác :
[ H ]' H 497 478
=
=3,97%
H

478

=> Không thừa bền.
Vậy điều kện bền tiếp xúc thoả mãn.
Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn:

22


Để đảm bảo độ bền uốn cho răng ứng suất sinh ra tại mặt răng không đợc vợt quá giá trị cho phép:
F1 =

2.T1 .K F .Y .Y .YF 1
bW .d W 1 .m

[F1]

+)Theo bảng 6.7/98[1] Hệ số phân bố không đều tải trọng K F = 1,1047 (sơ
đồ 5)
+)Theo bảng 6.14/107[1] với v < 5 m/s Cấp chính xác là 9 ta có KF = 1,37
+)KFV : Hệ số tải trọng động
vF = F .g o .v.

aw
= 0,006 . 73. 0,323.
u

280
=1,21.
3,82

Với:
Theo bảng 6.15[1], F : Hệ số kể đến ảnh hởng của sai số ăn khớp
F = 0,006

Bảng 6.16/107[1] go = 73
VF .bw .d w1

1, 21.84.116, 28

= 1,007
do đó KFV = 1 + 2.T .K .K = 1 +
2.531443, 2.1,1047.1,37
1
F
F

+)KF = KF . KF . KFV =1,1047. 1,37 . 1,007 =1,56.
1

1

Với =1,739 =>Y = = 1, 739 = 0,575.

+) Với = 11,38o =>Y = 1 -

11,38
= 0,919
140

+)Số răng tơng đơng
Z1
38
=
= 40,33 Với Ztđ1 = 40.
3
3
cos 0,919
cos
Z
145
Zv1 = 32 =
=153,89
Ztđ2 =154.
cos
cos3 0,919

Zv1 =

Theo bảng 6.18109[1] ta đợc : Tra theo nội suy


YF1 = 3,74; YF2 = 3,6

+) Với m = 3 => YS = 1,08 - 0,0695ln(m)
=1,08 - 0,695. ln3 = 1.0036
+)YR = 1 (bánh răng phay)
+)KXF = 1 (da < 400 mm)
Do đó theo 6.2 và 6.2a ta có
[F1] = [F1] . YR . YS .KXF =252 . 1 .1,0036 . 1 =252,9 MPa

[F2] = [F2] . 1,016 = 236,57 . 1,0036 = 237,43 MPa
Thay các giá trị vào công thức trên ta có:
23


F1 =

2.531443, 2.1,558.0,919.0,575.3, 74
= 111,65.
84.116, 28.3
YF 2

3, 6

F2 = F1 . Y = 111,65 . 3, 74 =107,47.
F1
F1 < [F1] <-> 111,65 < 252,9.
F2 < [F2] <-> 107,47 < 237,43.
Vậy điều kiện bền uốn đợc thoả mãn.
Kiểm nghiệm về quá tải:
Theo 6.48 với Kqt =

Tmax
= 1,8;
T

Do đó :
H1max= H . K qt = 497 . 1,8 = 667,64 MPa < [H]max =1260 (MPa);
Theo 6.49
F1max= F1.Kqt = 111,65.1,8 =200,96 < [F1]max = 464(MPa);

F2max= F.Kqt = 107,65.1,8 =193,44 < [F2]max = 360(MPa);
Đảm bảo điều kiện quá tải đủ bền.
Các thông số và kích trớc bộ truyền :
-Khoảng cách trục
aw =280 mm
-Môđun pháp
m =3
-Chiều rộng bánh răng
bw =84 mm
-Tỉ số truyền
um = 3,82
-Góc nghiêng
= 0,199rad
-Số răng
Z1 =38 ; Z2 = 145
-Hệ số dịch chỉnh
x1 = x 2 = 0
-Đờng kính vòng chia
d1 =

m.z1
m.z 2
3.38
3.145
=
= 116,28mm; d2 =
=
= 443,7mm
cos
cos cos 0,199

cos 0,199

-Đờng kính đỉnh răng
da1 = d1 + 2 . m =116,28+2 . 3 = 122,28mm
da2 = d2 + 2 . m =443,7 +2 . 3 = 449,72mm
-Đờng kính đáy răng
df1 = d1 2,5 . m = 116,28 2,5 . 3 =108,78mm
df2 = d2 2,5 . m = 443,7 2,5 . 3 =436,2mm
Thông số
Giá trị
Khoảng cách trục
aw =280 mm
Môđun pháp
m =3
Chiều rộng bánh răng
bw =84 mm
Tỉ số truyền
um = 3,82
Góc nghiêng
= 0,199rad
Số răng
Z1 =38
Z2 = 145
Hệ số dịch chỉnh
x1 = x2 = 0
24


Đờng kính vòng chia
Đờng kính vòng

đỉnh
Đờng kính vòng đáy

d1 = 116,28mm
da1=122,28mm

d2 = 443,7mm
da2 = 449,72mm

df1 =108,78mm

df2 =436,2mm

* Kiểm tra điều kiện ngâm dầu:
Vì trục vít có v 10m/s nên ta sử dụng phơng pháp bôi trơn ngâm dầu. Ta
Kiểm tra lần lợt các điều kiện:
1. Chiều sâu ngâm dầu: (0,752)h với h là chiều cao răng bánh vít (không nhỏ
hơn 10mm).
2. Khoảng cách mức dầu thấp nhất và cao nhất là 1015mm.
3. Mức dầu cao nhất không vợt quá 1/3 đờng kính bánh lớn.
Xét điều kiên 1,3:
Có : chiều cao răng bánh vít h=(da2 df2 )/2= (380 336)/2 = 22mm
Đờng kính đáy bánh vít df2 = 336
Đờng kính đỉnh bánh vít df2 = 380
Đờng kính đỉnh bánh răng lớn df2 = 450
Chiều sâu ngâm dầu là:h= (0,752)h = 16,544
Ta có df2 2h=347292 có khoảng 347300 2.450/3 và 347<450
cả 2 điều kiện đều thỏa
Xét điều kiên 1,3:
Chọn giới hạn mức dầu thấp nhất trùng với đờng đính đáy bánh vít, khoảng

cách mức dầu thấp nhất và cao nhất là 10mm.(nét đứt trong hình).

25