Đồ án chi tiết máy đề số 7: THIẾT KẾ HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG THÙNG TRỘN, Phương án số:22

Đồ án Chi Tiết Máy

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP. HCM
KHOA CƠ KHÍ
BỘ MÔN THIẾT KẾ MÁY

ĐỒ ÁN MÔN HỌC:

CHI TIẾT MÁY

Sinh viên thực hiện:
Ngành đào tạo: KỸ THUẬT CHẾ TẠO
Giáo viên hướng dẫn:
Ngày hoàn thành:
Ngày bảo vệ:
ĐỀ TÀI
Đề số 7: THIẾT

KẾ HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG THÙNG TRỘN
Phương án số:22

Trang 1


Đồ án Chi Tiết Máy

Hệ thống dẫn động thùng trộn gồm:
1- Động cơ điện 3 pha không đồng bộ; 2- Nối trục đàn hồi; 3- Hộp giảm bánh răng trụ 2 cấp
đồng trục; 4- Bộ truyền xích ống con lăn; 5- thùng trộn.
Số liệu thiết kế:
Công suất trên trục thùng trộn, P(KW)=3kw

Số vòng quay trên trục thùng trộn, n(v/p) =40
Thời gian phục vụ, L(năm)=5
Quay một chiều, làm việc hai ca, tải va đập nhẹ.
(1 năm làm việc 300 ngày, 1 ca làm việc 8 giờ).
Chế độ tải: T1 = T ; t1=34 giây; T2 =0.7T ; t2=34 giây

YÊU CẦU
01 thuyết minh, 01 bản vẽ lắp A0; 01 bản vẽ chi tiết.

NỘI DUNG THUYẾT MINH
1. Xác định công suất động cơ và phân bố tỉ số truyền cho hệ thống truyền động.
2. Tính toán thiết kế các chi tiết máy:
a. Tính toán các bộ truyền hở (đai hoặc xích).
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.

Trang 2


Đồ án Chi Tiết Máy

MỤC LỤC
Trang
MỤC LỤC....................................................................................................................................3
LỜI NÓI ĐẦU ............................................................................................................................5

PHẦN 1: XÁC ĐỊNH CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN...........6
1.1. Chọn động cơ.....................................................................................................................6
1.2. Phân bố tỷ số truyền...........................................................................................................7
1.3. Bảng đặc trị........................................................................................................................7
PHẦN 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT MÁY.......................................................9
2.1. THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN XÍCH ỐNG CON LĂN..........................................................9
2.1.1. Xác định thông số xích và bộ truyền..........................................................................9
2.1.2. Tính kiểm nghiệm xích về độ bền..............................................................................10
2.1.3. Đường kính đĩa xích....................................................................................................10
2.1.4. Xác định lực tác dụng lên trục....................................................................................11
2.2. THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG.........................................................................12
2.2.1. Cấp chậm:bánh răng trụ răng nghiêng........................................................................12
2.2.1.1. Chọn vật liệu........................................................................................................12
2.2.1.2. Xác định hệ số tuổi thọ .......................................................................................13
2.2.1.3. Giới hạn mỏi tiếp xúc và giới hạn mỏi uốn.........................................................14
2.2.1.4. Ứng suất cho phép...............................................................................................14
2.2.1.5. Chọn hệ số............................................................................................................15
2.2.1.6. Xác định sơ bộ khoảng cách trục........................................................................15
2.2.1.7. Modun răng, góc nghiêng răng, tỉ số truyền.......................................................15
2.2.1.8. Các thông số hình học chủ yếu bộ truyền bánh răng..........................................16
2.2.1.9. Giá trị các lực tác dụng lên bộ truyền.................................................................16
2.2.1.10. Chọn cấp chính xác theo vận tốc vòng bánh răng............................................17
2.2.1.11. Chọn hệ số tải trọng động..................................................................................17
2.2.1.12. Kiểm nghiệm độ bền..........................................................................................18
2.2.1.13. Các thông số và kích thước bộ truyền bánh răng nghiêng................................19
2.2.2. Cấp nhanh: bánh răng trụ răng nghiêng......................................................................19
Trang 3


Đồ án Chi Tiết Máy

2.2.2.1. Chọn vật liệu........................................................................................................20
2.2.2.2. Xác định hệ số tuổi thọ .......................................................................................20
2.2.2.3. Giới hạn mỏi tiếp xúc và giới hạn mỏi uốn.........................................................21
2.2.2.4. Ứng suất cho phép...............................................................................................22
2.2.2.5. Chọn hệ số............................................................................................................22
2.2.2.6. Xác định sơ bộ khoảng cách trục........................................................................23
2.2.2.7. Modun răng, góc nghiêng răng, tỉ số truyền.......................................................23
2.2.2.8. Các thông số hình học chủ yếu bộ truyền bánh răng..........................................24
2.2.2.9. Giá trị các lực tác dụng lên bộ truyền.................................................................34
2.2.2.10. Chọn cấp chính xác theo vận tốc vòng bánh răng............................................24
2.2.2.11. Chọn hệ số tải trọng động..................................................................................24
2.2.2.12. Kiểm nghiệm độ bền..........................................................................................25
2.2.2.13. Các thông số và kích thước bộ truyền bánh răng nghiêng................................26
2.3. THIẾT KẾ TRỤC – CHỌN THEN ..................................................................................27
2.3.1. Chọn vật liệu chế tạo các trục.....................................................................................27
2.3.2. Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực.............................................27
2.3.3. Xác định lực tác dụng lên trục....................................................................................27
2.3.4. Chọn then bằng và kiểm nghiệm then........................................................................36
2.3.5. Kiểm nghiệm trục........................................................................................................37
2.4. TÍNH TOÁN Ổ LĂN – NỐI TRỤC .................................................................................39
2.4.1. Tính chọn ổ lăn............................................................................................................39
2.4.2. Tính chọn nối trục đàn hồi..........................................................................................46
PHẦN 3: CHỌN THÂN MÁY, BULONG VÀ CÁC CHI TIẾT PHỤ.....................................47
1. Xác định kích thước của vỏ hộp............................................................................................47
2. Các chi tiết liên quan đến kết cấu vỏ hộp..............................................................................49
3. Các chi tiết phụ khác..............................................................................................................51
4.Điều kiện bôi trơn...................................................................................................................52
5. Dung sai và lắp ghép………………………………………………………………………53
TÀI LIỆU THAM KHẢO...........................................................................................................58

Trang 4


Đồ án Chi Tiết Máy

LỜI NÓI ĐẦU
Đồ án Thiết kế là một môn học cơ bản đầu tiên của ngành cơ khí,môn học này không
những giúp cho sinh viên có cái nhìn cụ thể, thực tế hơn với kiến thức đã được học, mà nó
còn là cơ sở rất quan trọng cho các môn học chuyên ngành sẽ được học sau này. Thông qua
Đồ án giúp sinh viên vận dụng kiến thức đã học ở các môn vào thiết kế chi tiết máy cụ thể,
đồng thời giúp sinh viên ôn tập lại các kiến thức đã học ở các môn như Vẽ cơ khí, Chi tiết
máy, …Từ các kiến thức bổ trợ ở từng môn này, sinh viên có thể tổng hợp và đưa ra phương
pháp giải các bài toán cơ khí cụ thể, biết cách sáng tạo và đổi mới.
Do là lần đầu tiên làm quen với công việc tính toán, thiết kế chi tiết máy cùng với sự hiểu
biết còn hạn chế cho nên dù đã rất cố gắng tham khảo tài liệu và bài giảng của các môn học
có liên quan song bài làm của sinh viên không thể tránh được những thiếu sót. Sinh viên kính
mong được sự hướng dẫn và chỉ bảo nhiệt tình của 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 đã trực tiếp
hướng dẫn,chỉ bảo tận tình giúp sinh viên hoàn thành tốt nhiệm vụ được giao.

Đại học Bách Khoa, tháng 11 năm 2016
Sinh viên thực hiện

Phần 1: XÁC ĐỊNH CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN
Trang 5


Đồ án Chi Tiết Máy

1.1. CHỌN ĐỘNG CƠ:
1.1.1.

Chọn hiêu suất của hệ thống:

 Hiệu suất truyền động:

η = ηknηbr1ηbr 2η xηol4 = 0,99.0,98.0,98.0,95.0,99 4 = 0,8677
 Với:

ηkn = 0,99

: hiệu suất nối trục đàn hồi

ηbr1 = 0,98
ηbr 2 = 0,98

η x = 0,95
ηol = 0,99
1.1.2.

: hiệu suất bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng 1.
: hiệu suất bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng 2.

: hiệu suất bộ truyền xích ống con lăn
: hiệu suất ổ lăn.

Tính công suất cần thiết:

 Công suất tính toán:
2

Ptt = Ptd = Pmax

Pct =
 Công suất cần thiết:
1.1.3.

2

2

2

 T1 
 T2 
T 
 0,7T 
.34 + 
 ÷ t1 +  ÷ t2

÷
÷ .34
T
T
T
T
 
 



= 4×  
= 2,5894 ( kW ) (1.1)
t1 + t2
34 + 34

Ptt 2,4161
=
= 2,9842 ( kW )
η 0,8677

Xác định số vòng quay sơ bộ của động cơ:

 Số vòng quay trên trục công tác:

nlv=40 (vòng/phút)

 Chọn sơ bộ tỷ số của hệ thống:

uch = uh .ux = 14.2 = 28
Trang 6


Đồ án Chi Tiết Máy

Với


uh = 14



ux = 2

: tỉ số truyền của hộp giảm tốc bánh răng trụ hai cấp ( 8 ÷ 40 )
: tỉ số truyền của bộ truyền xích ( 2 ÷ 5)

 Số vòng quay sơ bộ của động cơ:

nsb = nlv . uch = 28.40 = 1120 ( vòng phút )
1.1.4.

Chọn động cơ điện:

 Động cơ điện có thơng số phải thỏa mãn:

 Pđc ≥ Pct = 2,9842 ( kW )

nđc ≈ nsb = 1120 ( vòng phút )

 Tra bảng P1.1 trang 237 tài liệu (*) ta chọn:

Động cơ 4A112l4Y3


 Pđc = 3 ( kW )


 nđc = 1420 ( vòng phút )

1.2. PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN:
 Tỷ số truyền chung của hệ dẫn động:

uch =

nđc 1420
=
= 35,7
nlv
40

 Tra bảng 3.1 trang 43 Tài liệu (*) ta chọn tỷ số truyền hộp giảm tốc 2 cấp đồng trục:


u = 14 : tỉ số truyền của cặp bánh răng cấp nhanh
uh = 8 ⇒ u1 = u2 = uh = 14với  1

u2 = 14 : tỉ số truyền của cặp bánh răng cấp chậm
 Vậy tỷ số truyền của bộ truyền xích:

ux =

uch
35,5
=
= 2,8396
u1 .u2 4,79.2,61

1.3. BẢNG ĐẶC TRỊ:
1.3.1. Phân phối cơng suất trên các trục:

Trang 7


Đồ án Chi Tiết Máy

P3 =

Pmax
3
=
= 3,19 ( kW )
ηol .η x 0,99.0,95

P2 =

P3
3,19
=
= 3,288 ( kW )
ηolηbr 2 0,99.0,98

P1 =

P2
3,288
=
= 3.39 ( kW )
ηolηbr1 0,99.0,98

•

•

•

Pñctt =
•

P1
3,99
=
= 3,458 ( kW )
ηknηol 0,99.0,99

1.3.2. Tính toán số vòng quay trên các trục:
•

n1 = nñc = 1420 (voøng / phuùt )

n2 =

n1 1420
=
= 480 ( voøng phuùt )
u1
14

n3 =

n2 480

=
= 138,29 ( voøng phuùt )
u2
14

•

•

1.3.3. Tính toán moomen xoắn trên các trục:

Tñc = 9,55.106
•
T1 = 9,55.106

P1
3,389
= 9,55.106 ×
= 2792,22 ( Nmm )
n1
1420

T2 = 9,55.106

P2
3,288
= 9,55.10 6 ×
= 65417,5 ( Nmm )
n2
480

•

•

Pñctt
3,458
= 9,55.106 ×
= 23256,27 ( Nmm )
nñc
1420

Trang 8


Đồ án Chi Tiết Máy

T3 = 9,55.106

P3
3,19
= 9,55.10 6 ×
= 220294,3 ( Nmm )
n3
138,29

Ttt = 9,55.106

P
3

= 9,55.106 × = 716250 ( Nmm )
n3
40

•

•

1.3.4. Bảng đặc tính:
Trục

Động cơ
Thông số
Công suất (kW)
3
Tỷ số truyền u
Số
vòng
quay
40
(vòng/phút)
Momen
xoắn
23256,27
(Nmm)

I

II

III

Thùng trộn

3,389

3,288

3,19

3,458
2,8396

1420

480

138,29

1420

22792,22

65417,5

220294,3

716250

PHẦN 2

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT MÁY
2.1. THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN XÍCH:
2.1.1. Chọn loại xích:
• Công suất trên đĩa xích nhỏ của bộ truyền xích chính là công suất trên trục 3:
P3=3,19(Kw), với số vòng quay đĩa xích nhỏ n3=138,29(vòng/phút)
• Vì số vòng quay thấp, tải trọng va đập nhẹ nên ta chọn loại xích ống con lăn
2.1.2.

Thông số bộ truyền:

• Theo bảng 5.4 Tài liệu (*), với u=2,8396, chọn số răng đĩa xích nhỏ

z2 = z1.u x = 27.2,8396 = 77 < zmax = 120
răng đĩa xích lớn

.

• Theo công thức (5.3) tài liệu (*), công suất tính toán:
Trang 9

z1 = 27
, do đó số


Đồ án Chi Tiết Máy

Pt = P3 .k .k z .kn = 3,19.1, 446.0,926.1,3 = 5,5528 kw
Trong đó: với z1=27, kz=25/27=0,926; với n01= 200 (vg/ph), kn=n01/n3=200/138,29=1,446
Theo công thức (5.4) và bảng 5.6 Tài liệu (*):

k = k 0 .k a .k ñc .k ñ .k c .k bt = 1.1.1.1,2.1.1,3 = 1,56
Với: k0=1: đường tâm của xích làm với phương nằm ngang 1 góc < 600 .
ka=1: khoảng cách trục a=(30÷50)pc.
kđc=1: điều chỉnh bằng 1 trong các đĩa xích.

kđ=1,2: tải trọng động va đập nhẹ.
kc=1: làm việc 1 ca 1 ngày.
kbt=1,3: môi trường có bụi, chất lương bôi trơn II (đạt yêu cầu).
• Theo bảng 5.5 Tài liệu (*) với n01=200 (vng/ph), chọn bộ truyền xích 1 dãy có bước xích
pc=25,4mm thỏa mãn điều kiện bền mòn:

Pt < [P] = 11, 0 ( kw)
• Đồng thời theo bảng (5.8), bước xích pc=25,4mm• Khoảng cách trục a=40pc=40.25,4=1016mm;
• Theo công thức (5.12) tài liệu (*) số mắt xích.
2

2

2 × a z1 + z 2  z 2 - z1  pc 2 × 1016 27 + 77  77 − 27  25, 4
x=
+
+
+
+
×
= 133,58
÷× =
pc
2

25, 4
2
 2π  a
 2π  1016
• Lấy số mắt xích chẵn x=133, tính lại khoảng cách trục theo công thức (5.13) tài liệu (*)
2
2

z1 + z 2
z1 + z 2 
z 2 - z1  


a = 0,25 × pc ×  X c +  Xc ÷ - 2×
÷
2
2π 



 

2
2

77+27
27+ 77 
77- 27  



= 0,25 × 25, 4 × 133 + 133÷ - 2×
÷  =1008 mm
2
2π 



 


• Để xích không chịu lực căng quá lớn, giảm a 1 lượng bằng:

Trang 10


ỏn Chi Tit Mỏy

Va = 0,003.a 3mm
, do ú a=1008-3=1005 mm.
S ln va p ca xớch: Theo (5.14) ti liu (*)
i=

z1 ì n1 27 ì 138,29
=
= 21,87 [i] = 25 (baỷng 5.9 taứi lieọu (*))
15 ì Xc
15.133

2.1.3. Tớnh kim nghim xớch v bn:
s=

Theo (5.15) ti liu (*):

Q
k d Ft + F0 + FV

Vi :
-

Theo bng 5.2 ti liu (*), ti trng phỏ hng Q=56,7kN, khi lng 1m xớch
q=2,6kg

-

k=1,2 (Ti trng va p nh, ti trng m mỏy bng 150% ti trng lm vic).

v=
-

Z1 .p.n1 27.25,4.138,29
=
= 1,5806(m / s)
60000
60000

-

Lc vũng: Ft=1000.P/v=1000.3,19/1,5806=2018N

-

Lc cng do lc li tõm: FV=q.v2=2,6.1,582=6,5N;

-

Lc cng do trng lng nhỏnh xớch b ng sinh ra:
F0=9,81.kf.q.a=9,81.4.2,6.1,1488=177,123N (Vi kf=4 khi b truyn nm ngang
nghiờng 1 gúc <400)
s=

Do ú:

Q
56700
=
= 22,277
k d Ft + F0 + FV 1,2.2018 + 117,123 + 6,5

Theo bng 5.10 vi n=200vg/ph, [s]=8,2. Vy s>[s]: b truyn xớch m bo bn.
2.1.4. Xỏc nh thụng s a xớch:
ng kớnh a xớch: Theo cụng thc (5.17) ti liu (*) v bng 14.4b:
d1=p/sin(/z1)=25,4/sin(/27)=218,79mm ;
d2=p/sin(/z2)=25,4/sin(/77)=622,723mm.(ng kớnh vũng chia)
da1=p[0,5+cotg(/Z1)]=230,01mm;
da2=p[0,5+cotg(/Z2)]=634,91mm (ng kớnh vũng nh rng).
Trang 11


Đồ án Chi Tiết Máy

• df1=d1-2r=218,79-2.8,03=202,73mm và df2=d2-2r=622,723-2.8,03=606,663 (với
bán kính đáy r=0,5025d1+0,05=0,5025.15,88+0,05=8,03mm và d1=15,88mm
bảng 5.2 sách (*))
 Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc của đĩa xích theo công thức (5.18) tài liệu (*):
• Đĩa xích 1:

σ H = 0,47. k r .(Ft .K ñ + Fvñ ).E / (A.k d )
1

= 0,47. 0,396.(2018.1,2 + 2,946).2,1.10 5 / (180.1,2) = 454,09MPa
Với:
Ft=2018N : lực vòng.
kr=0,396: hệ số ảnh hưởng số răng xích (Với z1=27).
Kđ=1,2: hệ số tải trọng động (Tải động, va đập nhẹ)
Fvđ1=13.10-7n1.p3.m=13.10-7.138,28.25,43.1=2,946 N: lực va đập trên m dãy xích.
E=2E1E2/(E1+E2)= 2,1.105 Mpa
A=180mm2: diện tích của bản lề (bảng 5.12 sách (*))
⇒ σ H = 506, 46 ≤ [σ H ]
1

1

. Do đó ta dùng thép 45 tôi cải thiện HB210 có
[σ H ]=600MPa>σ H

1

sẽ đảm bảo độ bền tiếp xúc cho răng đĩa 1.
• Đĩa xích 2:

σ H2 = 0,47. k r .(Ft .K ñ + Fvñ ).E / (A.k d )
= 0,47. 0,22.(2180.1,2 + 0,9586).2,1.10 5 / (180.1,2) = 351,63MPa
Với:
Ft=2180N : lực vòng.
kr=0,22: hệ số ảnh hưởng số răng xích (Với z2=77).
Kđ=1,2: hệ số tải trọng động (Tải động, va đập nhẹ)
Fvđ2=13.10-7n2.p3.m=13.10-7.40.25,43.1=0,9586 N: lực va đập trên m dãy xích.
E=2E1E2/(E1+E2)= 2,1.105 Mpa
Trang 12


Đồ án Chi Tiết Máy

A=262mm2: diện tích của bản lề (bảng 5.12 sách (*))

⇒ σ H = 351,63 ≤ [σ H ]
2

2

. Do đó ta dùng thép 45 tôi cải thiện HB170 có
[σ H ]=600MPa>σ H

1

sẽ đảm bảo độ bền tiếp xúc cho răng đĩa 2.
2.1.5. Xác định lực tác dụng lên trục:
 Fr = kx.Ft = 1,15.2180=6.107.kx.P/Z.p.n =2320,7 (N)
Với
kx =1,15 hệ số kể đến trọng lượng xích, khi nghiêng 1 góc < 400

Ft=2091,3 N: Lực vòng.
 Lực căng do lực li tâm: FV=q.v2=2,6.1,26772=4,18 N;
 Lực căng do trọng lượng nhánh xích bị động sinh ra:
F0=9,81.kf.q.a=9,81.4.2,6.1,257=187,43 N (Với kf=4 khi bộ truyền nằm ngang
nghiêng 1 góc <400) .
2.2. THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG:
 Thông số kĩ thuật:
-

Thời gian phục vụ: L=5 năm.

-

Quay 1 chiều, tải va đập nhẹ, 300 ngày/ năm, 1 ca/ngày, 8 tiếng/ ca.

-

Cặp bánh răng cấp nhanh (bánh răng trụ răng nghiêng) :

-

• Tỷ số truyền :

ubr1=

• Số vòng quay trục dẫn:

n1=1420 (vòng/phút)

• Momen xoắn T trên trục dẫn:

T1=22792,2 Nmm

Cặp bánh răng cấp chậm (bánh răng trụ răng nghiêng) :
•

Tỷ số truyền:

ubr2=

•

Số vòng quay trục dẫn:

n2=480 (vòng/phút).

•

Momen xoắn T trên trục dẫn:

T2=65417,5 Nmm

2.2.1. Cặp bánh răng trụ răng nghiêng cấp chậm:
2.2.1.1.

Chọn vật liệu:
Do bộ truyền có tải trọng trung bình, không có yêu cầu gì đặc biệt. Theo bảng 6.1 tài
liệu (*) ta chọn vật liệu cặp bánh răng như sau:
Trang 13

Đồ án Chi Tiết Máy

• Bánh chủ động: thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB241…285 có σb1=850Mpa,
σch1=580Mpa, ta chọn độ rắn bánh nhỏ HB1=260HB.
• Bánh bị động: thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB192…240 có σb2=750Mpa,
σch1=450Mpa, ta chọn độ rắn bánh nhỏ HB2=230HB.
2.2.1.2.

Xác định ứng suất cho phép:
• Số chu kì làm việc cơ sở:
-

N HO1 = 30 HB12,4 = 30.2602,4 = 1,87.10 7 ( chu kì )
N HO 2 = 30 HB22,4 = 30.2302,4 = 1, 40.10 7 ( chu kì )
N FO1 = N FO 2 = 4.10 6 ( chu kì )

Tuổi thọ:

Lh = 5.300.1.8 = 12000 ( giôø)

• Số chu kì làm việc tương đương, xác định theo sơ đồ tải trọng
m /2

-

 Ti  H
N HE1 = 60c ∑ 
÷
÷ ni ti

 Tmax 
3
 T 3 34
 0,7T 
34 
 . 480.1200
= 60 .1 .  ÷
+
÷
 T  34 + 34  T  34 + 34 
= 25, 75.10 7 ( chu kì )
N HE 2 =

-

N HE1 25,75.10 7
=
= 6.88.107 ( chu kì )
u
14
m

N FE1

-

 Ti  H
= 60c ∑ 
÷
÷ ni ti

 Tmax 
6
 T 6 34
 0,7T 
34 
 .480.12000
= 60 .1 .  ÷
+
÷
 T  34 + 34  T  34 + 34 
= 19,31.107 ( chu kì )

Trang 14


Đồ án Chi Tiết Máy

N FE 2 =

-

-

N FE1 18, 04.10 7
=
= 5,16.107 ( chu kì )
u
14

Ta thấy

Suy ra

 N HE1 > N HO1

 N HE 2 > N HO 2

 N FE1 > N FO1
N > N
FO 2
 FE 2

nên chọn

N HE = N HO

để tính toán.

K HL1 = K HL 2 = K FL1 = K FL 2 = 1

 ỨNG SUẤT CHO PHÉP:
Theo bảng 6.2 tài liệu (*) với thép 45, tôi cải thiện:
• Giới hạn mỏi tiếp xúc:
-

Bánh chủ động:
Bánh bị động:

-

Bánh chủ động:

Bánh bị động:

; SH=1,1

σ 0 H lim1 = 2HB 1 + 70 = 2.260 + 70 = 590 MPa

σ 0 H lim 2 = 2 HB2 + 70 = 2.230 + 70 = 530 MPa

• Giới hạn mỏi uốn:
-

σ 0 H lim = 2 HB + 70

σ 0 F lim = 1,8HB
σ o F lim1 = 1,8HB1 = 1,8 . 260 = 468 ( MPa )
σ o F lim 2 = 1,8HB2 = 1,8 . 230 = 414 ( MPa )

• Ứng suất tiếp xúc cho phép :
σ H  = σ o H lim

-

Tính toán sơ bộ :

0,9 K HL
sH

với

sH = 1,1

K
1
σ H 1  = σ 0 H lim1 HL 1 = 590
= 536,36 ( MPa )
sH
1,1
K
1
σ H 2  = σ 0 H lim 2 HL 2 = 530
= 481,82 ( MPa )
sH
1,1

Trang 15

(Thép 45 tôi cải thiện) nên


Đồ án Chi Tiết Máy

-

σ H 1  + σ H 2  536,36 + 481,82
⇒ σ H  = 
=
= 509, 09 ( MPa )
2
2

• Ứng suất uốn cho phép :
σ F  =

Với

σ o F lim K FC
K FL
sF

K FC = 1

(do quay 1 chiều),

sF = 1,75

468
σ F 1  =
.1 = 267,43 ( MPa )
1,75



– tra bảng 6.2 tài liệu (*)

414
σ F 2  =
.1 = 236,57 ( MPa )
1,75

và

ỨNG SUẤT QUÁ TẢI CHO PHÉP:

σ H  = 2,8σ ch2 = 2,8.450 = 1260Mpa
max
[σ F1 ]max = 0,8σ ch1 = 0,8.580 = 464Mpa
2.2.1.3.

[σ F2 ]max = 0,8σ ch2 = 0,8.450 = 360Mpa

Xác định sơ bộ khoảng cách trục:
Theo công thức (6.15a) tài liệu (*) ta có:
aw = Ka ( u2 + 1)

3

T2 K H β
2

ψ ba σ H  u2

= 43

(

)

14 + 1

3

65417,5 .1,05
0,4 . 509, 092 . 14

= 83,66 ( mm )

Với:
 Ka=43: hệ số phụ thuộc vào vật liệu cặp bánh răng và loại răng (Bảng 6.5 tài liệu
(*)).
 T2=5961,93 Nmm: momen xoắn trên trục bánh chủ động.


ψ ba = 0,4

tra bảng 6.6 tài liệu (*);

ψ bd = 0,53ψ ba (u2 ± 1) = 0,53.0, 4.( 14 + 1) = 1

Trang 16


Đồ án Chi Tiết Máy

K H β = 1,05



:trị số phân bố không đều tải trọng trên chiều rông vành răng. Với
ψ bd = 1

sơ đồ 4 tra bảng 6.7 tài liệu (*).

Với kết quả aw tính được ta chọn khoảng cách trục tiêu chuẩn aw=100mm. Trang 99
tài liệu (*).
2.2.1.4.

Xác định các thông số ăn khớp:
•

mn = ( 0,01 ÷ 0,02 ) aw = 1 ÷ 2 ( mm )

, theo bảng trị số tiêu chuẩn 6.8 tài liệu (*) chọn

mn = 1, 5 ( mm )

β = 100

• Chọn sơ bộ góc nghiêng răng

• Theo (6.31) tài liệu (*) số răng bánh nhỏ:

z1 =

2aw .cos ( β ) 2.100.cos(10)
=
= 27,69
mn (u + 1)
1,5.( 14 + 1)

• Số răng bánh lớn:

z2 = u1.z1 = 28. 14 = 105
um =

• Do đó tỉ số truyền thực :
β = arccos

• Góc nghiêng răng:
2.2.1.5.

lấy z1=28 (răng)
lấy z2=70 (răng)

z2 105
=
= 3, 75 ≈ u1
z1 28
mn ( u + 1) z1
2aw

= arccos

1,5.

(

)

14 + 1 . 28
2 . 100

= 5,170

Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc:
Theo công thức (6.33) tài liệu (*) ứng suất tiếp xúc trên mặt răng làm việc:

σH =

Z M Z H Zε
dw1

2T1K H ( um + 1)
bw u

Trang 17


Đồ án Chi Tiết Máy

Trong đó:
• ZM=274 Mpa1/3 : hệ số kể đến cơ tính vật liệu của các bánh răng ăn khớp (Bảng 6.5 tài
liệu (*)).
• ZH: hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc: Theo công thức (6.34) tài liệu (*)
ZH =

Với:

2 cos β b
2 cos 5,150
=

= 1,76
sin 2α tw
sin 2.20, 080

(

βb

)

: góc nghiêng răng trên hình trụ cơ sở

βb = acrtg[cos(α t ).tg β ]=acrtg[cos(20.080 ).tg 5,17 0 ]=4,860

không dịch chỉnh
profin răng và
•

Zε

tgα
tg 200
α t = α tw = acrtg[
]=acrtg[
] = 20,080
0
cosβ
cos5,17

α tw

(với

αt

là góc

là góc ăn khớp)

: Hệ số kể đến sự trùng khớp của răng, xác định như sau:

εβ =
-

Hệ số trùng khớp dọc:

-

Hệ số trùng khớp ngang:

ε α = [1,88 − 3,2(

bw .sin( β ) aw .ψ ba .sin( β ) 100.0, 4.sin(5,17 0 )
=
=
= 0,765
πm
πm
π .1,5

1 1
1
1
+ )].cosβ =[1,88 − 3,2( +
)].cos(5,17 0 ) = 1,736
z1 z2
28 105

Zε =
-

với bánh răng nghiêng

Do đó theo công thức (6.36c) tài liệu (*):

1
1
=
= 0.76
εα
1,736

• KH - hệ số tải trọng khi tính tiếp xúc: Theo CT (6.39) tài liệu (*):
Trang 18

K H = K Hα K H β K Hv


Đồ án Chi Tiết Máy

K H β = 1,05
-

: hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng.
Theo (6.40) tài liệu (*), vận tốc vòng của bánh chủ động:

v=

π d w1.n1 π .42,17.480
=
= 1.15 (m / s )
60000
60000

d w1 =
động
-

Công thức bảng 6.11 tài liệu (*).

Với v=1.15 (m/s) < 2,5 (m/s) theo bảng 6.13 tài liệu (*) dùng cấp chính xác 9 ta chọn

K Hα = 1,05
-

2 aw
2.100
=
= 42,17 (mm)
um + 1

14 + 1

. Trong đó đường kính vòng lăn bánh chủ

.

Theo ct (6.42) tài liệu (*), ta có:

ν H = δ H .g 0 .v. aw / um = 0,002.73.1,06 100 / 14 = 0,8
với

δ H = 0,002

: hệ số kể

đến ảnh hưởng của các sai số ăn khớp (bảng 6.15 tài liệu (*)); g0=73: hệ số kể đến ảnh
hưởng của sai lệch bước răng bánh 1 và 2 (bảng 6.16 tài liệu (*)).

K Hv = 1 +

vH .bw .d w1
0,8.42,17.40
=1+
= 1.01
2.T2 .K H β .K Hα
2.65417,5.1,05.1,09

-

K H = K H β .K Hα .K HV = 1,05.1,09.1,01 = 1.16

-

Vậy

d w1 =
•

Đường kính vòng lăn bánh nhỏ:

• Bề rộng vành răng :

2 aw
2.125
=
= 65,27 mm
um + 1 2,83 + 1

bw = aw .ψ ba = 100.0,4 = 40 ( mm)

Trang 19


Đồ án Chi Tiết Máy

σH =
=



Z M Z H Zε

dw1

2T2 K H ( um + 1)
bw um

(

)

274.1,71.0,57 2.65417,5.1,16. 14 + 1
= 407,74 MPa (1)
42,17
40. 14

Theo (6.1) với v=0,8 (m/s) < 5 (m/s), Zv=1, với cấp chính xác động học là 9, chọn cấp
chính xác về mực tiếp xúc là 8, khi đó cần gia công độ nhám Ra=2,5μm do đó ZR=0,95;
với vòng đỉnh bánh răng da<700mm, KxH=1, do đó theo (6.1) và (6.1a) tài liệu (*):

[σ H ]cx = [σ H ].ZV Z R K xH = 509,09.1.0,95.1 = 483,6 Mpa (2)
Như vậy từ (1) và (2) ta có:
2.2.1.6.

σ H < [σ H ]

, cặp bánh răng đảm bảo độ bền tiếp xúc.

Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn:

σF =
-

2T2YF1 Ft K F Yε Yβ
bw d w1mn

Điều kiện bền uồn

≤ [σF ]

 Xác định số răng tương đương:
zv1 =

z1
28
=
= 28
3
3
cos β cos 5,17 0

zv 2 =

z2
105
=
= 106
3
3
cos β cos 11,560

K F β = 1,11

 Theo bảng 6.7 tài liệu (*),
chính xác 8,

K Fα = 1, 27

; theo bảng 6.14 với v=3,14 (m/s) < 5 (m/s) và cấp

, theo (6.47) tài liệu (*) hệ số

ν F = δ F .g 0 .v. aw / um = 0,006.73.3,14. 100 / 14 = 7,11
(trong đó
bảng 6.15; g0=73 theo bảng 6.16. Do đó theo (6.46)

K Fv = 1 +

vF .bw .d w1
7,11.40.42,17
=1+
= 1.08
2.T2 .K F β .K Fα
2.65417,5.1,09

Trang 20

δ F = 0,006

theo


Đồ án Chi Tiết Máy

K F = K H β .K H α .K HV = 1,05.1,09.1,08 = 1,08
Vậy
 Hệ số dạng răng

YF

theo bảng 6.18 tài liệu (*)

YF 1 = 3,8
- Đối với bánh dẫn:

YF 2 = 3, 6
- Đối với bánh bị dẫn:

Yε =




1
1
=
= 0,57
ε α 1,744

: hệ số kể đến sự trùng khớp của răng.

β0
5,17 0

Yβ = 1 −
=1−
= 0,963
140
100

: hệ số kể đến độ nghiêng của răng.

 Với m=1.5 mm, YS=1,08 – 0,0695ln(1,5)=1,022; YR=1 (bánh răng phay); KxF=1
(da<400mm), do đó theo (6.2) và (6.2a) tài liệu (*):



[σ F 1 ] = [σ F 1 ].YR .YS .K xF = 2521.1,05.1 = 264,6 Mpa
[σ F 2 ] = [σ F 2 ].YR .YS .K xF = 236,57.1.1,05.1 = 248,4 Mpa

 Độ bền uốn tại chân răng:
-

σ F1 =

2T2YF1 K F Yε Yβ
bwd w1mn

σ F 2 = σ F1
2.2.1.7.

=

2.65417,5.1,24.3,8.0,57.0,963

= 70132,57 Mpa < [σ F 1 ] = 264,6 MPa
42,41.40.1,5

YF 2
3,6
= 132,57.
= 125,6 MPa < [σ F 2 ] = 241,77 MPa
YF 1
3,8

Kiểm nghiệm răng về quá tải:
Với hệ số quá tải: Kqt=Tmax/T=1
• Theo (6.48) tài liệu (*) ứng suất tiếp quá tải:
Trang 21


Đồ án Chi Tiết Máy

σ H max = [σ H ]. K qt = 407,41. 1 = 407,41MPa < [σ H ]max = 1260 MPa
• Theo (6.49) tài liệu (*):

σ F 1max = σ F 1.K qt = 132,57.1 < [σ F 1 ]max
-

σ F 2 max = σ F 1.K qt = 125,6.1 = 125,6 MPa < [σ F 2 ]max
2.2.1.8.

Bảng thông số và kích thước bộ truyền:
Thông số
Khoảng cách trục

Modul pháp
Chiều rộng vành răng
Tỷ số truyền
Góc nghiêng răng
Số răng bánh răng
Hệ số dịch chỉnh
Đường kính vòng chia
Đường kính đỉnh răng
Đường kính đáy răng

Gía trị
aw2=100mm
mn=1,5mm
bw3=40+5=45 và bw4=40
um=
β=5,17
z1=28
x1=0
d1=m.z1/cosβ=42
da1=d1+2m=45
df1=d1-2,5m=38,25

Góc profin răng

α t = 20,080

Góc ăn khớp

α w = 20,080

z2=105
x2=0
d2=158
da2=161
df2=156,25

2.2.2. Cặp bánh răng trụ răng nghiêng cấp nhanh:
2.2.2.1.

Chọn vật liệu:
Do bộ truyền có tải trọng trung bình, không có yêu cầu gì đặc biệt. Theo bảng 6.1 tài
liệu (*) ta chọn vật liệu cặp bánh răng như sau:
• Bánh chủ động: thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB241…285 có σb1=850Mpa,
σch1=580Mpa, ta chọn độ rắn bánh nhỏ HB1=260HB.
• Bánh bị động: thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB192…240 có σb2=750Mpa,
σch1=450Mpa, ta chọn độ rắn bánh nhỏ HB2=230HB.

2.2.2.2.

Xác định ứng suất cho phép:
• Số chu kì làm việc cơ sở:

Trang 22


Đồ án Chi Tiết Máy

-

N HO1 = 30 HB12,4 = 30.2602,4 = 1,87.10 7 ( chu kì )

N HO 2 = 30 HB22,4 = 30.2302,4 = 1, 40.10 7 ( chu kì )
N FO1 = N FO 2 = 4.10 6 ( chu kì )

Tuổi thọ:

L h = 4.300.1.8 = 9600 ( giôø )

• Số chu kì làm việc tương đương, xác định theo sơ đồ tải trọng
m /2

-

 T  H
N HE1 = 60c ∑  i ÷
÷ ni ti
T
 max 
3
 T 3 34
 0,7T 
34 
 . 480.1420
= 60 .1 .  ÷
+
÷
 T  34 + 34  T  34 + 34 
= 25.75.10 7 ( chu kì )
N HE 2 =

-

N HE1 25, 75.10 7
=
= 6,88.107 ( chu kì )
u
14
m

-

 Ti  H
N FE1 = 60c∑ 
÷
÷ ni ti
 Tmax 
6
 T 6 12
 0, 7T 
9 
 .480.1200
= 60 .1 .  ÷
+
÷
 T  12 + 9  T  12 + 9 
= 19,31.10 7 ( chu kì )
N FE 2 =

-

N FE1 19.31.10 7

=
= 5,16.107 ( chu kì )
u
14

Trang 23


Đồ án Chi Tiết Máy

-

Ta thấy
Suy ra

 N HE1 > N HO1

 N HE 2 > N HO 2

 N FE1 > N FO1
N > N
FO 2
 FE 2

nên chọn

N HE = N HO

để tính toán.

K HL1 = K HL 2 = K FL1 = K FL 2 = 1

 ỨNG SUẤT CHO PHÉP:
Theo bảng 6.2 tài liệu (*) với thép 45, tôi cải thiện:
• Giới hạn mỏi tiếp xúc:
-

Bánh chủ động:
Bánh bị động:

-

Bánh chủ động:
Bánh bị động:

; SH=1,1

σ 0 H lim1 = 2HB 1 + 70 = 2.260 + 70 = 590 MPa

σ 0 H lim 2 = 2 HB2 + 70 = 2.230 + 70 = 530 MPa

• Giới hạn mỏi uốn:
-

σ 0 H lim = 2 HB + 70

σ 0 F lim = 1,8HB
σ o F lim1 = 1,8HB1 = 1,8 . 260 = 468 ( MPa )
σ o F lim 2 = 1,8HB2 = 1,8 . 230 = 414 ( MPa )

• Ứng suất tiếp xúc cho phép :
σ H  = σ o H lim

-

Tính toán sơ bộ :

0,9 K HL
sH

với

sH = 1,1

(Thép 45 tôi cải thiện) nên

K
1
σ H 1  = σ 0 H lim1 HL 1 = 590
= 536,36 ( MPa )
sH
1,1
K
1
σ H 2  = σ 0 H lim 2 HL 2 = 530
= 481,82 ( MPa )
sH
1,1

-

σ  + σ  536,36 + 481,82
⇒ σ H  =  H 1   H 2  =
= 509,09 ( MPa )
2
2

Trang 24


Đồ án Chi Tiết Máy

 Thỏa điều kiện

• Ứng suất uốn cho phép :
σ F  =

Với

σ o F lim K FC
K FL
sF

K FC = 1

(do quay 1 chiều),

sF = 1,75

468

σ F 1  =
.1 = 267,43 ( MPa )
1,75



– tra bảng 6.2 tài liệu (*)

414
σ F 2  =
.1 = 236,57 ( MPa )
1,75

và

ỨNG SUẤT QUÁ TẢI CHO PHÉP:

σ H  = 2,8σ ch2 = 2,8.450 = 1260Mpa
max
[σ F1 ]max = 0,8σ ch1 = 0,8.580 = 464Mpa
2.2.2.3.

[σ F2 ]max = 0,8σ ch2 = 0,8.450 = 360Mpa

Xác định sơ bộ khoảng cách trục:
Vì đây là hộp giảm tốc 2 cấp đồng trục nên aw1=aw2=100mm
Theo công thức (6.15a) tài liệu (*) ta có:
aw ≥ K a ( u1 + 1)

ψ ba

(

3

T1K H β
2

ψ ba σ H  u1

) ÷ . 22732.22.1,05 = 0,2

 43 14 + 1
≥

100



=>Chọn

=> ψ ba

 43 ( u1 + 1)
≥

aw


3

÷
÷


509,092. 14

ψ ba = 0,28

Với:

Trang 25

3

 T 1K H β
÷.
÷ σ  2 u
  H 1