ĐỒ ÁN NGUYÊN LÝ CHI TIẾT MÁY ĐỀ 3 FULL_SPKT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM
KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY


ĐỒ ÁN
NGUYÊN LÝ - CHI TIẾT MÁY

GVHD : Th.s Dương Đăng Danh
SVTH : DANH NA
MSSV : 13144171

TP.HCM 1 - 2016


LỜI MỞ ĐẦU
Ngành cơ khí là một ngành ra đời sớm so với các ngành khác ,nó được xem
là ông tổ của nền công nghiệp .Ngày nay nó đóng vai trò rất quan trọng trong tiến
trình công nghiệp hóa ,hiện đại hóa của đất nước ta nói riêng và trên thế giới nói
chung.
Lần đầu tiên thiết kế các chi tiết máy và bộ phận máy, đây là một công việc hoàn
toàn mới mẻ đòi hỏi người thực hiện phải vận dụng những kiến thức đã và đang
học vào thực tế. Công việc này đã đem lại những giá trị bổ ích cho các sinh viên,
riêng em qua đồ án này em đã rút ra được nhiều kinh nghiệm và bài học quý giá.
Em chân thành cảm ơn đến Thầy Dương Đăng Danh là giảng viên hướng dẫn em
thực hiện đồ án này. Về những đóng góp quý báu trong quá trình em thực hiện đồ
án. Ngoài ra, để hoàn thành được đồ án này em có tham khảo một số sách như Chi
tiết máy của Nguyễn Trọng Hiệp, Tính toán thiết kế hệ thống dẫn động cơ khí của
Trịnh Chất và Lê Văn Uyển tập I và II cùng nhiều tài liệu khác lưu hành nội bộ
trường Đại học Sư phạm Kỹ Thuật Tp. Hồ Chí Minh như Dung sai kỹ thuật đo, Vật
liệu học, Sức bền vật liệu,... Rất mong được sự đóng góp ý kiến của thầy để việc
học của em ngày một tốt hơn. Chân thành cảm ơn !

Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong bộ môn đã tận tình giúp đỡ em, đặc
biệt là thầy hướng dẫn.


NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................

...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................


MỤC LỤC
PHẦN I: TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC HỆ DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ.........................................................1
1.1Chọn động cơ:..................................................................................................................................1
1.2 Phân phối tỉ số truyền:....................................................................................................................2
PHẦN II: TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN XÍCH........................................................................................5
2.1 Chọn loại xích:.................................................................................................................................5
2.2 Xác định các thông số của xích và bộ truyền:..................................................................................5
2.3 Kiểm nghiệm xích về độ bền:..........................................................................................................6
2.4 Đường kính đĩa xích: ......................................................................................................................7
2.5 Xác định các lực tác dụng lên trục:..................................................................................................8
..............................................................................................................................................................8
PHẦN III: THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG TRONG HỘP GIẢM TỐC.............................9
3.1 Tính toán bộ truyền cấp nhanh ( bánh trụ răng thẳng):..................................................................9
3.2 Tính toán bộ truyền cấp chậm (bánh trụ răng chữ V):..................................................................17
3.3 Kiểm tra điều kiện bôi trơn:.........................................................................................................25
PHẦN IV: THIẾT KẾ TRỤC...............................................................................................................26

4.1 Chọn vật liệu:................................................................................................................................26
4.2 Tính thiết kế trục:..........................................................................................................................27
4.3Tính kiểm nghiệm độ bền mỏi:......................................................................................................38
4.4 Kiểm nghiệm về độ bền của then:.................................................................................................41
PHẦN V: TÍNH TOÁN CHỌN Ổ LĂN...............................................................................................43
5.1 Trục I:............................................................................................................................................43
5.2 Trục II:...........................................................................................................................................44
5.3 Trục III:..........................................................................................................................................45
PHẦN VI: THIẾT KẾ VỎ HỘP GIẢM TỐC VÀ CÁC BỘ PHẬN KHÁC.....................................46


6.1Tính kết cấu vỏ hộp:.......................................................................................................................46
6.2Một số chi tiết khác:.......................................................................................................................47
PHẦN VII: DUNG SAI LẮP GHÉP.....................................................................................................49
TÀI LIỆU THAM KHẢO.....................................................................................................................51


ĐỒ ÁN TT.TK HỆ DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ

GVHD: Th.S DƯƠNG ĐĂNG DANH

PHẦN I: TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC HỆ DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ
1.1 Chọn động cơ:
1.1.1 Công suất trên trục công tác:
 Điều kiện làm việc với số liệu ban đầu:
- Công suất trên trục công tác:
Plv = 3 (kW).
- Số vòng quay trên trục công tác:
n = 52 (v/ph).
- Số năm làm việc:

a = 5 năm.
 Đặc điểm của tải trọng:
- Tải trọng và đập nhẹ, quay 1 chiều.
- Năm làm việc (a) 300 ngày, ngày 2 ca, 1 ca 8 giờ. Sai số cho phép tỷ số truyền
∆i=2÷3%.
1.1.2 Tính toán công suất hệ thống:
Hiệu suất chung:
η = ηx.ηol4.ηBr2.ηnt
Tra bảng 2.3 trang 19 ta có:
ηx = 0,93 : Hiệu suất bộ truyền xích.
ηol = 0,99 : Hiệu suất 1 cặp ổ lăn.
ηBr = 0,98 : Hiệu suất 1 cặp bánh răng.
η = 1 : Hiệu suất nối trục.
- Vậy η = 0,93.0,994.0,982.1 = 0,858
Ta có: công suất máy công tác:
Plv = 3 (kW)
-Tải trọng tương đương
Ptd =

p12 .t1 + p22t2
tck

P12 .0, 7tck + (0,8P1 ) 2 .0,3tck
=
tck

2,82.0, 7 + (2,8.0,8) 2 .0,3
= 2, 644 (kW)
1

Ptd =

Công suất cần thiết trên trục động cơ:
Ptd

2, 644

Pct = η = 0,858 = 3, 08 (kW)
1.1.3 Xác định sơ bộ số vòng quay đồng bộ của động cơ:
Ta có:
n

dc
Ut= n = U h .U x
lv

 nsb(dc)=nlv.uh.ux
Trong đó:
nlv=52(v/ph) tốc độ quay trên trục công tác.
SVTH: DANH NA

Trang 1


ĐỒ ÁN TT.TK HỆ DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ

GVHD: Th.S DƯƠNG ĐĂNG DANH

- uh: tỉ số truyền hộp giảm tốc. Chọn uh=12
- ux: tỉ số truyền của bộ truyền xích. Chọn ux=3,5

 nsb=52.12.3,5=2184 (v/ph)
1.1.4 Chọn động cơ:
Ta có: Pct =4,5 (kW) , nsb=3000 (v/ph).
Theo bảng P1.2 phụ lục trang 235 tài liệu [1], ta chọn nđb=3000 (v/ph) :
Ta chọn động cơ: Dk.52-3 có các thông số:
Pđc = 4,5 kw
nđc = 2900 (vòng/phút)
1.2 Phân phối tỉ số truyền:
1.2.1 Phân phối tỉ số truyền của hệ dẫn động:
Ta có toc do quay trên trục công tác: 52(v/ph)

n đc =
= 28,8
Tỷ số truyền chung: U =
n lv 50
Mặt khác theo sơ đồ động ta có:
UT=Un.Uh.Unt.
 UT=Ung.Uh=Uxích.Uh
1440

⇒U h =

U
U

T

=

xich

28,8
= 11,52
2,5

=un : Tỷ số truyền ngoài hộp.
Uh: Tỷ số truyền hộp giảm tốc.
Unt=1:Tỷ số truyền nối trục.
Ux=3,5 :tỷ số truyền bộ truyền xích đã chọn.
Mặt khác: uh=un.uc.
un: Tỷ số truyền cấp nhanh.
uc: Tỷ số truyền cấp chậm.
Chọn uh=1,3uc2.
Uxích

Nên uh=1,3.uc2→U C =
Uh

U

h

1,3

=

11,52
= 2,98
1,3

11,52

 Un= U = 2,98 = 3,87 .
c
Kiểm tra.
Ukt=Uđ.Un.Uc=3,5.3,5.4,55=55,76
∆U = U − U kt = 28,8 − 28, 73 =0,03
→ Hợp lý với yêu cầu sai số về tỷ số truyền ∆U =(2 ÷ 3)%
Vậy ta chọn :
SVTH: DANH NA

Trang 2


ĐỒ ÁN TT.TK HỆ DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ

GVHD: Th.S DƯƠNG ĐĂNG DANH

Un=4,55
Uc=3,5
1.2.2 Xác định công suất, moment và số vòng quay trên các trục:
• Tính công suất từng trục: Ta có Plv = 2,8(kW).
Plv
2,8
=
= 3, 04 (kW)
η x .ηol 0,93.0,99
P
3, 04
PII = III =

= 3,13 (kW)
ηbr .ηol 0,98.0,99
P
3,13
PI = II =
= 3, 23 (kW)
ηbr .ηol 0,98.0,99
PI
3, 23
Pct =
=
= 3, 26 (kW)
ηnt .ηol 1.0,99
PIII =

9,55.10 6.Pi
• Mômen xoắn: Ti =
;
ni
9,55.106.Pct
Tđc =
n1

=

;

9,55.106.3, 23
= 21421,8( N .mm) ;
1440

9,55.106.3,13
= 80331,9( N .mm) ;
T2 =
372,1

n1 = ndc = 1440

9,55.106.3, 04
= 232442( N .mm) ;
T3 =
124,9

n3 =

T1 =

T4 =

9,55.106.2,8
= 534800( N .mm) ;
50

SVTH: DANH NA

n2 =

(Vòng/phút).

n1 1440
=

= 372,1 (Vòng/phút).
un 3,87

n2 372,1
=
= 125 (Vòng/phút).
uc 2,98
n 125
n4 = 3 =
= 50 (Vòng/phút).
u x 2,5

Trang 3


ĐỒ ÁN TT.TK HỆ DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ

GVHD: Th.S DƯƠNG ĐĂNG DANH

Bảng phân phối tỷ số truyền:
Trục
Thông số
Công suất
P(kw)
Tỷ số truyền u
Số vòng quay
n (v/ph)
Momen xoắn
T (Nmm)

SVTH: DANH NA

Động cơ

I

II

III

Máy công
tác

3,26

3,23

3,13

3,04

2,8

1

3,87

2,98

2,5

1440

1440

372,1

125

50

21620,14

21421,8

80331,9

232442

534800

Trang 4


ĐỒ ÁN TT.TK HỆ DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ

GVHD: Th.S DƯƠNG ĐĂNG DANH

PHẦN II: TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN XÍCH
2.1 Chọn loại xích:

 Vì tải trọng xích va đập nhẹ, vận tốc thấp nên chọn xích con lăn.
 Số liệu ban đầu: công suất PIII = 3,25 kW, số vòng quay bánh dẫn
nIII = 182,1 (v/ph),momen xoắn T = 170442,06 (N.mm), tỷ số truyền = 3,5 .
2.2 Xác định các thông số của xích và bộ truyền:
Với ux = 3,5 (đã chọn)
 Theo bảng 5.4 tài liệu [1] ta chọn số răng của đĩa xích nhỏ z1 = 29-2 ux
 z1 =29-3,5.2=22
Ta chọn: z1 = 22 >19
 Số răng của đĩa xích lớn:
z2 = ux.z1 = 3,5.22 = 77 < zmax = 120
Chọn z2=77
Theo công thức 5.5 tài liệu [1] ta có công thức tính toán:
Pd=(PIII.k.kz.kn)/kd ≤ [P] , trong đó:
kz: hệ số số răng
z1 = 25 => kz = 25/z1 = 25/22=1,13
kn: hệ số số vòng quay
Tra bảng 5.5:Chọn n01 = 200 (vg/ph)
=> kn = n01/nIII = 200/182,1 = 1,09
Theo công thức 5.4 và bảng 5.6 tài liệu [1] ta có:
K = k0.ka.kđc.kbt.kđ.kc
K0 = 1 (tâm đĩa xích so với phương ngang <400)
Ka = 1 (chon a = 40p)
Kđc = 1 (điều chỉnh bằng 1 trong 2 đĩa xích)
Kbt = 1,3 (môi trường làm việc có bụi)
Kđ = 1,2 (va đập nhẹ)
Kc = 1,25 (làm việc 2 ca/ngày)
=> k = 1,3.1,2.1,25.1.1.1 = 1,95
Với PIII=3,04 (kW)
Thay vào công thức 5.3 ta được:
Pt = 3,25.1,95.1,09.1,13 = 7,805 (kw)

Thấy [ p ] ≥

pt
= 9,4848(kw) (kd = 1 vì xích 1 dãy)
kd

Ta thấy [p] ≤ 11(kW)
Theo bảng 5.5 với k01, xích 1 dãy. Ta chọn bước xích p= 25,4 (mm)
SVTH: DANH NA

Trang 5


ĐỒ ÁN TT.TK HỆ DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ

GVHD: Th.S DƯƠNG ĐĂNG DANH

Khoảng cách trục:
a = 40.p = 40.25,4 = 1016 (mm)
Theo công thức 5.12 tài liệu [1] ta có số mắt xích:

2a z1 + z 2 ( z 2 − z1 ) 2 . p
x=
+
+
p
2
4π 2 .a
2.1016 (25 + 63) (63 − 25) 2 .25,4
x=

+
+
= 124,9
25,4
2
4.3,14 2.1016
Lấy số mắt xích chẵn: x = 124
Tính lại khoảng cách trục theo công thức 5.13 tài liệu [1]
a* = 0, 25 p{x − 0,5( z1 + z2 ) + [ x − 0,5( z1 + z2 )]2 − 2[( z2 − z1 ) / π ]2 }
a* = 0, 25.25, 4{124 − 0,5(25 + 63) + [124 − 0,5(25 + 63)]2 − 2[(63 − 25) / π ]2 } =1023,5 (mm)

Để xích không chịu lực căng quá lớn ta giảm a một lượng ∆a
∆a = 0,003.a = 3 (mm)
Do đó a = 1023,5– 3= 1020,5 (mm)
Số lần va đập của xích theo công thức 5.14 tài liệu [1]
z .n 25.125
i= 1 1 =
= 1,68 ≤ [ i ] = 30.
15.x 15.124
2.3 Kiểm nghiệm xích về độ bền:
Theo công thức 5.15 tài liệu [1]

s=

Q
k đ .Ft + F0 + Fv

Theo bảng 5.2 tài liệu [1] ta có tải trọng phá hỏng Q = 56,7 (kN).
Khối lượng 1 mét xích q1 = 2,6kg
Kđ = 1,2 (chế độ làm việc trung bình)

v=

z1. p.n1 25.25,4.125
= 1,32( m / s )
60000 60000

1000.P 1000.3.04
=
= 2303,03( N )
v
1,32
Fv -lực căng do lực li tâm sinh ra: Fv = q.v2 = 2,6.1,692 = 7,42 (N)
F0 -lực căng do nhánh xích bị động sinh ra: F0 = 9,81.kf.q.a
Với a= 1,0205 (m).
Lấy kf = 4 (vì góc nghiêng đường nối tâm < 400)
=> F0 = 9,81.4.2,6.1,0205 = 104 (N)
⇒ Ft =

SVTH: DANH NA

Trang 6


ĐỒ ÁN TT.TK HỆ DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ

s=

Do đó:

GVHD: Th.S DƯƠNG ĐĂNG DANH

56700
= 19,75
1,2.2303,03 + 102 + 4,53

Theo bảng 5.10 với n = 200 vg/ph, [s] = 8,2. vậy s > [s] : bộ truyền xích đảm bảo
đủ bền.
2.4 Đường kính đĩa xích:
Theo công thức 5.17 và bảng 13.4 :

p
25,4
=
= 202,66(mm)
π
180
sin( ) sin(
)
z1
25
p
25,4
d2 =
=
= 509,57(mm)
π
180
sin( ) sin(
)

z2
63
d1 =

da1 = p[0,5 + cotg( π /z1)] =25,4[0,5+cotg(180/22)]= 189,36 (mm)
da2 = p[0,5 + cotg( π /z2)] =25,4[0,5+cotg(180/77)]= 634,9 (mm)
df1 = d1 – 2r = 178,47 – 2.8,03 = 162,4 (mm)
df2 = d2 – 2r = 622,7 – 2.8,03 = 606,6 (mm)
với r = 0,5025dl + 0,05 = 0,5025.15,88 + 0,05 = 8,03 (theo bảng 5.2)
Kểm nghiệm độ bền tiếp xúc của đĩa xích: theo công thức 5.18 tài liệu [1]
ta có:

σ H = 0,47 k r ( Ft .k đ . + Fvđ ) E / A.k d ≤ [σ H ]
Trong đó:
Kr : Hệ số xét đến ảnh hưởng số răng đĩa xích.
Kr1 = 0,42 ứng với Z1 = 22
Kr2 = 0,22 ứng với Z2 = 77
Kd = 1
do bộ truyền xích một dãy.
Kđ = 1,2 hệ số tải trong động.
Fvd
lực va đập trên một dãy xích:(N).
-7
Fvd = 13.10 n1.p3.m = 13.10-7.182,1.25,43 = 3,87 (N).
E: Mođun đàn hồi:
E = 2,1.105 Mpa.
A = 180 diện tích chiếu của bản lề (tra theo bảng 5.12 tài liệu [1])
σ H ứng suất tiếp xúc cho phép tra theo bảng 5.11 tài liệu [1].

[

]

Ứng suất tiếp xúc của đĩa xích 1.

SVTH: DANH NA

Trang 7


ĐỒ ÁN TT.TK HỆ DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ

GVHD: Th.S DƯƠNG ĐĂNG DANH

0,42(2174,2.1,2 + 2,66)2,1.10 5
= 500,2 Mpa
σ H 1 = 0.47
180.1
Ứng suất tiếp xúc của đĩa xích 2.
0,22( 2174,2.1,2 + 2,66)2.1.10 5
= 362,02 Mpa
σ H 1 = 0.47
180.1
Như vậy theo bảng 5.11 tài liệu [1] để đảm bảo độ bền tiếp xúc cho các đĩa
xích ta dùng thép C45 tôi cải thiện đạt độ vấn bề mặt HB = 210 sẽ đạt được ứng
suất tiếp xúc cho phép [ σ H ] = 600 (Mpa). Tương tự, σ H ≤ [σ H ] (với cùng vật liệu
và nhiệt luyện).
Thấy: σ H ≤ [ σ H ] nên đảm bảo độ bền tiếp xúc.
2

2.5 Xác định các lực tác dụng lên trục:
P r = Kx F t
Với Kx : hệ số bể đến trọng lượng tính xích Kx = 1,15
(do bộ truyền nghiêng 1 góc nhỏ hơn 40o )
 Pr = 1,15.2303,03 = 2648,5 (N)
Số liệu thống kê:
P= 3,04 kW
n= 125 vòng/phút
u= 2,5
Đường kính đĩa xích dẫn: d1= 202,66 (mm)
Đường kính đĩa xích bị dẫn: d2=509,57 (mm)
Bước xích: p= 25,4 (mm)
Z1=25 , Z2=63
Số mắt xích: X=124
Số dãy xích: 1 dãy xích
Khoảng cách trục: a=1001,3 (mm)
Lực tác dụng lên trục: Fr= 2648,5 (N)

SVTH: DANH NA

Trang 8


ĐỒ ÁN TT.TK HỆ DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ

GVHD: Th.S DƯƠNG ĐĂNG DANH

PHẦN III: THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG TRONG HỘP
GIẢM TỐC
3.1 Tính toán bộ truyền cấp nhanh ( bánh trụ răng thẳng):

3.1.1 Chọn vật việu và xác định ứng suất:
 Thông số kĩ thuật:
Thời gian làm việc : L = 5 năm.
Quay 1 chiều, tải va đập nhẹ, làm việc 300 ngày/ năm , 2 ca / ngày, 8 giờ /
ca .
 Cặp bánh răng cấp nhanh: bánh rang trụ răng thẳng.
- Tỷ số truyền : Ubr1 = 3,87
- Số vòng quay trục dẫn : n1 = 1440 vg/ph
- Mômen xoắn trên trục dẫn: T1 = 21421,8 Nmm
 Cặp bánh răng cấp chậm: bánh răng trụ răng chữ V
- Tỷ số truyền : Ubr1= 2,98
- Số vòng quay trục dẫn : n2 = 372,1 vg/ph
- Mômen xoắn trên trục dẫn: T2 = 80331,9 Nmm

Theo bảng 6.1/trang 92 ta chọn:
 Bánh nhỏ: thép C45 tôi cải thiện.
Đạt độ rắn HB=241÷285
• σ b1 = 850 ( MPa )
• σ ch1 = 580 ( MPa )
 Bánh lớn (bị dẫn) : thép C45 tôi cải thiện
Đạt độ rắn HB=192÷240
• σ b 2 = 750 ( MPa )
• σ ch 2 = 450 ( MPa )
II.Xác định ứng suất cho phép:
Theo bảng 6.2/trang 94 đối với thép C45 tôi cải thiện đạt HB <350
(180÷350)
Có: σ o H lim = 2HB + 70
S H = 1,1
σ o F lim = 1,8.HB
S F = 1,75

Chọn độ rắn:
- Bánh nhỏ: HB1=245
- Bánh lớn: HB2=230
Nên: σ Ho lim1 = 2×245 + 70 = 560 (Mpa)
σ Fo lim1 = 1,8×245 = 441 (Mpa)
SVTH: DANH NA

Trang 9


ĐỒ ÁN TT.TK HỆ DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ

GVHD: Th.S DƯƠNG ĐĂNG DANH

σ Ho lim 2 = 2×230+70 = 530 (Mpa)
σ Fo lim 2 = 1,8×230 = 414 ( Mpa)
Theo 6.5/trang 93
NHo = 30 H2,4HB
Do đó: NHo1 = 30× 2452.4 = 1.6x107
NHo2 = 30×2302.4 = 1,39x107
Vì bộ truyền làm việc có tải trọng thay đổi. nếu số chu kì thay đổi ứng suất tương
đương được tính theo 6.7/trang 93.
NHE =60.c.Σ (Ti / Tmax)3 .ni.ti
Với : * c =1 số lần ăn khớp trong 1 lần quay.
* Ti moment xoắn ở chế độ i.
* ni số vòng quay bánh dẫn.
* ti = 8 x 2 x 300 x 5 = 24000(h) tổng thời gian làm việc.
n

1

NHE1 =60 c . u ∑ T i ∑ ( T i / T max ) 3 .n i / ∑ t i
1

1440

= ( 60 . 1 . 3,87 . 24000 ).( 1 3 .0,7 + 0,83.0,3) ≈ 4,57.108
Ta có N HE1 = 4,57.108 > N HO1 = 1,6.107 ⇒ K HL1 = 1
Tương tự N HE2 = 1,53.108 > N HO2 = 1,39.107 => K HL2 =1
Ứng suất tiếp xúc sơ bộ được xác định :
Theo công thức ( 6.1a ):

[ σ H ] =σ Hlim .

K HL
SH

SH : Là hệ số an toàn khi tiếp xúc và cuốn, tra bảng 6.2/trang 94 → S H =1,1 với
KHL1 = KHL2=1.
Nên:

560.1
= 509( MPa )
1,1
530.1
= 1,1 =481,82 ( MPa )

[σH ] 1 =
[σH ] 2

-Với cấp nhanh sử dụng răng trụ răng thẳng do đó:

[ σ H ]’ = min([ σ H ]1 ; [ σ H ]2) = 481,8 Mpa.
-Với cấp chậm dùng răng trụ răng nghiêng

[ σ H ]1 + [ σ H ] 2

509 + 481,82
= 495, 41 (MPa)
2
2
[ σ H ] ’=495,41 (MPa)<1,25 [σH ] 2 =602,28(MPa)

[σ H ] =
'

=

 Số chu kì thay đổi ứng suất uốn
Theo 6.8/trang 93:
N FE = 60 .c ∑ ( T i / T max ) m .n i .t i
* mF :bậc của đường cong mỏi khi thử về tiếp xúc và uốn.
F

SVTH: DANH NA

Trang 10


ĐỒ ÁN TT.TK HỆ DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ

GVHD: Th.S DƯƠNG ĐĂNG DANH

Với HB(180÷350)HB ⇒ mF = 6. (tra bảng 6.4/trang 95).
1440

⇒

N FE 2 = 60.1. 3,87 .24000.( 16. 0,7 + 0,3.0,86) = 4,17.108

Ta thấy:
⇒

NFE2 = 4,17.108 > NFo = 4.106 số chu kì thay đổi ứng suất cở sở khi thử

về uốn
⇒

KFL2 =1
Tương tự cho NFE1

⇒

KFL1 =1

 Ứng suất uốn cho phép, tính theo 6.2a/trang 93.
[ σ F ] = σ oFlim .KFC.KFL/SF
Trong đó: KFC=1:hệ số xét đến ảnh hưởng đặt tải với bộ truyền quay một chiều.
0
σ Flin
= 1,8 HB
Nên:

0
σ Flin
SF = 1,75.
1 = 1,8.245 = 441MPa ;
0
σ Flin 2 = 1,8.230 = 414 MPa ;
441.1.1
= 252 ( MPa )
1, 75
414.1.1
= 1, 75 = 236,6 ( MPa )

•

[σ F 1 ] / =

•

[σ F 2 ] /

 Theo (6.13 và 6.14)/trang 95 , ứng suất quá tải cho phép.
Với bánh răng thường hoá, thép tôi cải thiện
* [ σ H ] max =2,8.σ ch2 = 2,8 × 450 = 1260 MPa
* [σH 1 ] max = 2,8.σ ch1 = 2,8.580 = 1628MPa
* [σH 2 ] max = 2,8.σ ch 2 = 2,8.450 = 1260MPa
⇒ [σ F ] max = 0,8.σ ch khi HB ≤ 350.
* [ σ F1 ] max =0,8.σ ch1 = 0,8.580 = 464 MPa
* [ σ F2 ] max =0,8.σ ch2 =0,8.450=360Mpa
3.1.2 Xác định sơ bộ khoảng cách trục:
C.T 6.15a tài liệu [1]

aw1 = Ka ( u1+1)

3

T1.K Hβ
[σ H ]2 U1.ψ ba

Trong đó :
ψ ba : Hệ số; là tỷ số giữa chiều rộng vành răng và khoảng cách trục. Chọn
ψ ba = 0,3 theo bảng 6.6 tài liệu [1].
ψ ba = 0,53 ψ ba (U1+1) = 0,53.0,3.(3,87+1) = 0,774.
Ka =49,5 : Hệ số phụ thuộc vào vật liệu làm cặp bánh răng.
SVTH: DANH NA

Trang 11


ĐỒ ÁN TT.TK HỆ DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ

GVHD: Th.S DƯƠNG ĐĂNG DANH

Tra bảng 6,7 tài liệu [1] , KH β = 1,02 ( sơ đồ 7).
⇒ aw1 = 49,5(3,87+1) 3

21421,8.1,02
= 104,3 mm
481,8 2.3,87.0,3

Lấy aw1 = 104,3 mm.
3.1.3 Xác định các thông số ăn khớp:

Môđun: m = (0,01 ÷ 0,02)aw1 = (0,01 ÷ 0,02).104,3 = 1,04 ÷ 2,08.
Tra bảng 6.8 tài liệu [1] ta chọn mođun pháp m = 1,5.
Số răng bánh nhỏ theo công thức 6.19 tài liệu[1].
2a w1
2.104,3
Z1 =
=
= 28,56
lấy Z1 = 28.
m(u1 + 1) 1,5(3,87 + 1)
Số răng bánh lớn :
Z2 = U1.Z1 = 3,87.28 = 108,36 lấy Z2 = 109.
m( Z 1 + Z 2 ) 1,5(28 + 109)
Do đó : aw1 =
=
= 103 mm.
2
2
Chọn aw1 = 105 mm, do đó cần dịch chỉnh để tăng khoảng cách trục từ 103 lên
105 mm.
Tính hệ số dịch tâm theo 6.22:
y= aw1/m – 0,5(z1+z2)=105/1,5 – 0,5(109+28)= 1,5
Theo (6.23): ky=1000y/zt=1000.1,5/137= 10,94
Theo bảng 6.10a tra được kx=0,702.
Theo (6.24) hệ số giảm đỉnh răng ∆y = k x .zt /1000 =0,702.137/1000=0,09
Theo 6.25, tổng hệ số dịch chỉnh:
xt = y + ∆y = 1,5 + 0, 09 = 1,59

Theo 6.26, hệ số dịch chỉnh bánh 1:

x1 = 0.5[ xt − ( z2 − z1 ) y / zt ] = 0,5.[1,59 − (109 − 28)1,5 /137] = 0,5

 x2=xt-x1=1,59-0,5 =1,09
 Tỷ số truyền thực sẽ là:
Um =

Z 2 109
=
= 3,89.
28
Z1

3.1.4 Các thông số cơ bản của bộ truyền:
Góc profin gốc: α = 20 0
(theo TCVN 1065 – 71)
0
Góc nghiêng răng: β = 0 ⇒ cos β = 1
Khoảng cách trục: aw = 105
mm
SVTH: DANH NA

Trang 12


ĐỒ ÁN TT.TK HỆ DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ

GVHD: Th.S DƯƠNG ĐĂNG DANH

Môđun:
m = 1,5

Tỷ số truyền:
um = 3,89
Hệ số dịch chỉnh: x = 0
Số bánh răng:
Z1 = 28;
Z2 = 109
Theo bảng 6.1 tài liệu [1] ta xác định được:
Đường kính vòng chia:

d1 = m.

z1
28
= 1,5. = 42
cos β
1

(mm)

z2
109
= 1,5.
= 164 (mm)
cos β
1
Đường kính đỉnh răng:
da1 = d1 + 2(1+x1- ∆y )m = 42 + 2(1+0,5-0,09)1,5 = 46 (mm)
da2 = d2 + 2(1+x2 - ∆y )m =164 + 2.1,5(1+1,09-0,09) = 170 (mm)
d 2 = m.

Chiều rộng vành răng:
bw = ψ ba.aw1 = 0,3.105 = 32(mm)
Góc ăn khớp: theo công thức 6.27 tài liệu [1] ta có
Z .m. cos α (28 + 109).1,5. cos(20)
cos α tw = t
=
= 0,92 ⇒ α w = 23,14°
2.a w
2.105
3.1.5 Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc:
Theo công thức 6.33 tài liệu [1]:

σ H = Z M .Z H .Z ε

2.T1 .K H (u + 1)
≤ [σ H ]
bw .u1 .d w21

Trong đó:
ZM: Hệ số kể đến cơ tính vật liệu của các bánh răng ăn khớp, theo bảng 6.5
tài liệu [1] ZM = 274 (Mpa1/3).
ZH: Hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc, theo công thức 6.34 tài liệu [1]
ta có:
2. cos β b
2 .1
ZH =
=
= 1,644
sin 2α tw
sin 2.23,14 0

Zε

: Hệ số kể đến sự trùng khớp của răng:

SVTH: DANH NA

Trang 13


ĐỒ ÁN TT.TK HỆ DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ

GVHD: Th.S DƯƠNG ĐĂNG DANH

4 − εα
4 − 1,736
=
= 0,869
3
3
Hệ số trùng khớp ngang: theo công thức 6.38b tài liệu [1] ta có:
ε α = [1,88 – 3,2.(1/28 + 1/109)].cos β = 1,736
Đường kính vòng lăn:
dw1 = 2.aw1/(um + 1) = 2.105/(3,89 + 1) = 42,92 (mm)
K Hα : Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng cho các đôi răng thẳng:
Theo bảng 6.14 K Hα = 1,09
Vận tốc vòng của bánh răng:
π .d w1 .n1 π .42,92.1440
Zε =

v=

=
= 3,24 m / s
60000
60000
Tra bảng 6.13 tài liệu [1] ta được cấp chính xác của bánh răng là cấp 8
6.16 tài liệu [1] ta có
g0 = 56
δ H = 0,006
6.15 tài liệu [1] ta có
δ F = 0,016
Vậy theo công thức 6.42 tài liệu [1]
a
105
v H = δ H .g 0 .v w = 0,006.56.3,24.
= 5,647
um
3,89

Do đó:

K Hv = 1 +

v H .bw .d w1
5,647.32.42,92
= 1+
= 1,16
2.T1 .K Hβ .K Hα
2.21421,8.1,02.1,09

K H = K Hβ .K Hα .K Hv = 1,02.1,09.1,16 = 1,29
Ứng suất tiếp trên bề mặt làm việc:
2.T1 .K H (u + 1)
2.21421,8.1,29.4,89
σ H = Z M .Z H .Z ε
= 274.1,664.0,869.
2
bw .u1 .d w1
32.3,89.42,92 2
 σ H = 430,14 MPa
Theo 6.1 tài liệu [1]:
v = 3,24 (m/s) < 5 (m/s) => Zv = 0,85.v0,1 ≈ 0,96
Cấp chính xác 8 nên cần gia công đạt độ nhám: Ra = 1,25...0,63 µm .
Do đó:
ZR = 1
Với da < 700 (mm) => KxH = 1
Do đó theo công thức 6.1 và 6.1a tài liệu [1] ta có:
[σ H ] = [σ H ]'.Z v .Z R .K xH = 481,8.1.0,96.1 = 462,5 Mpa
Ta thấy σ H ≤ [σ H ] vậy răng đã chọn thỏa mãn độ bền tiếp xúc.
SVTH: DANH NA

Trang 14


ĐỒ ÁN TT.TK HỆ DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ

GVHD: Th.S DƯƠNG ĐĂNG DANH

3.1.6 Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn:

Theo công thức 6.43 tài liệu [1]:

σ F1 =

2.T1 .K F .Yε .Yβ .YF 1
bw1 .d w1 .m

≤ [σ F 1 ]

Trong đó:
Hệ số kể đến sự trùng khớp của răng: Yε =
Hệ số kể đến đọ nghiêng của răng:

1
1
=
= 0,576
ε α 1,736

β0
Yβ = 1 −
=1
140

Z1
= 28
cos 3 β
Z2
Zv2 =
= 109

cos 3 β
Tra bảng 6.18 tài liệu [1] ta được: YF1 = 3,8 ; YF2 = 3,6
6.15 tài liệu [1] ta có
δ F = 0,016
Hệ số kể đến tải trọng động xuất hiện trong vòng ăn khớp khi tính về uốn:
Theo bảng 6.14 : KF α = 1,27
a
105
v F = δ F .g 0 .v. w1 = 0,016.56.3,24.
= 15,1
um
3,89
Số răng tương đương: Z v1 =

Theo bảng 6.7 ta có K Fβ =1,24
Theo bảng 6.14 ta có K Fα =1,27
Thay vào công thức 6.46 tài liệu [1] ta có:
v F .bw .d w1
15,1.32.42,92
K Fv = 1 +
= 1+
= 1,303
2.T1 .K Fβ .K Fα
2.21421,8.1,24.1,27
Hệ số tải trọng kki tính về uốn: theo công thức 6.45 tài liệu [1].
K F = K Fβ .K Fα .K Fv = 1,24.1,27.1,303 = 2,051
Suy ra: Ứng suất uốn sinh ra tại chân bánh răng chủ động:
2.T .K .Y .Y .Y
2.21421,8.2,051.1.0,576.3,8
σ F1 = 1 F ε β F1 =

= 93,4MPa
bw .d w1 .m
32.42,92.1,5

SVTH: DANH NA

Trang 15


ĐỒ ÁN TT.TK HỆ DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ

GVHD: Th.S DƯƠNG ĐĂNG DANH

ys = 1, 08 − 0, 0695.ln(1,5) = 1, 052
yR = 1 hệ số ảnh hưởng của độ nhám mặt chân răng
k xF = 1(d a ≤ 450mm) hệ số kể đến kích thước ảnh hưởng đến độ bền uốn

Do đó theo công thức 6.2 và 6.2a ta có:
ứng suất uốn cho phép
/
[ δ F1 ] = [ δ F1 ] . yR . ys .k XF =252.1.1.1,052=265 (Mpa)

[ δF2 ] = [ δF2 ]

/

. yR . ys .k XF =236,6.1.1.1,052=249(Mpa)

 σ F 1 ≤ [σ F 1 ] = 265 Mpa
Ứng suất uốn sinh ra tại chân bánh răng bị động:

σ .Y
93,4 / 3,6
σ F 2 = F1 F 2 =
= 88,5 ≤ [σ F 2 ] = 249 Mpa
YF 1
3,8
 Cặp bánh răng thỏa yêu cầu về ứng suất uốn.
3.1.7 Kiểm nghiệm răng về quá tải:
Hệ số quá tải:

K qt =

Tmax
=1
T

Ứng suất tiếp xúc cực đại: σ H max = σ H . K qt = 462,5 Mpa < [σ H max ] = 1260 Mpa
Vậy thỏa mãn điều kiện biến dạng dư hoặc gãy dòn lớp bề mặt.
Ứng suất uốn cực đại:
σ F 1 max = σ F 1 .K qt = 93,4 Mpa < [σ F 1 max ] = 464 Mpa
σ F 2 max = σ F 2 .K qt = 88,5 Mpa < [σ F 2 max ] = 360 Mpa

Vậy thỏa mãn điều kiện biến dạng dư hoặc phá hỏng tĩnh mặt lượn chân răng.

Bảng hệ thống số liệu:
Khoảng cách trục
Modun pháp
Chiều rông vành răng
SVTH: DANH NA

aw
m

105
1,5
32
Trang 16


ĐỒ ÁN TT.TK HỆ DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ

Tỉ số truyền
Số răng bánh 1
Số răng bánh 2
Góc nghiên của răng
Đk vòng chia
Đk đỉnh răng
Đk đáy răng

GVHD: Th.S DƯƠNG ĐĂNG DANH

ut
Z1
Z2
d1=42 mm
da1=46 mm
df1=39,75mm

3,89
28

109
0
d2=164 mm
da2=170 mm
df2=162mm

3.2 Tính toán bộ truyền cấp chậm (bánh trụ răng chữ V):
3.2.1 Xác định ứng suất:
 Cặp bánh răng cấp chậm: bánh răng trụ răng chữ V
- Tỷ số truyền : Ubr1= 2,98
- Số vòng quay trục dẫn : n2 = 372,1 vg/ph
- Mômen xoắn trên trục dẫn: T2 = 80331,9 Nmm

Theo bảng 6.1/trang 92 ta chọn:
 Bánh nhỏ: thép C45 tôi cải thiện.
Đạt độ rắn HB=241÷285
• σ b1 = 850 ( MPa )
• σ ch1 = 580 ( MPa )
 Bánh lớn (bị dẫn) : thép C45 tôi cải thiện
Đạt độ rắn HB=241÷285
• σ b 2 = 850 ( MPa )
• σ ch 2 = 580 ( MPa )
II.Xác định ứng suất cho phép:
Theo bảng 6.2/trang 94 đối với thép C45 tôi cải thiện đạt HB <350
(180÷350)
Có: σ o H lim = 2HB + 70
S H = 1,1
o
σ F lim = 1,8.HB
S F = 1,75

Chọn độ rắn:
- Bánh nhỏ: HB1=260
- Bánh lớn: HB2=265
Nên: σ Ho lim1 = 2×260 + 70 = 590 (Mpa)
σ Fo lim1 = 1,8×260 = 477 (Mpa)
SVTH: DANH NA

Trang 17


ĐỒ ÁN TT.TK HỆ DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ

GVHD: Th.S DƯƠNG ĐĂNG DANH

σ Ho lim 2 = 2×265+70 = 600 (Mpa)
σ Fo lim 2 = 1,8×265 = 477 ( Mpa)
Theo 6.5/trang 93
NHo = 30 H2,4HB
Do đó: NHo1 = 30× 2602.4 = 1.8x107
NHo2 = 30×2652.4 = 1, 9x107
Vì bộ truyền làm việc có tải trọng thay đổi. nếu số chu kì thay đổi ứng suất tương
đương được tính theo 6.7/trang 93.
NHE =60.c.Σ (Ti / Tmax)3 .ni.ti
Với : * c =1 số lần ăn khớp trong 1 lần quay.
* Ti moment xoắn ở chế độ i.
* ni số vòng quay bánh dẫn.
* ti = 8 x 2 x 300 x 5 = 24000(h) tổng thời gian làm việc.
n

1

NHE1 =60 c . u ∑ T i ∑ ( T i / T max ) 3 .n i / ∑ t i
1

372,1

= ( 60 . 1 . 2,98 . 24000 ).( 1 3 .0,7 + 0,83.0,3) ≈ 1,53.108
Ta có N HE1 = 1,53.108 > N HO1 = 1,8.107 ⇒ K HL1 = 1
Tương tự N HE1 >N HO1
=> K HL2 =1
Ứng suất tiếp xúc sơ bộ được xác định :
Theo công thức ( 6.1a ):

[ σ H ] =σ Hlim .

K HL
SH

SH : Là hệ số an toàn khi tiếp xúc và cuốn, tra bảng 6.2/trang 94 → S H =1,1 với
KHL1 = KHL2=1.
Nên:

590
= 536, 4 ( MPa )
1,1
600.1
= 1,1 = 545,5 ( MPa )

[σH ] 1 =
[σH ] 2

-Với cấp chậm dùng răng trụ răng nghiêng

[ σ H ]1 + [ σ H ] 2

536, 4 + 545,5
= 540,9 (MPa)
2
2
[ σ H ] ’=540,9 (MPa)<1,25 [σH ] 2 =681(MPa)

[σ H ] =
'

=

 Số chu kì thay đổi ứng suất uốn.
Theo 6.8/trang 93:
N FE = 60 .c ∑ ( T i / T max ) m .n i .t i
* mF :bậc của đường cong mỏi khi thử về tiếp xúc và uốn.
Với HB(180÷350)HB ⇒ mF = 6. (tra bảng 6.4/trang 95).
F

SVTH: DANH NA

Trang 18


ĐỒ ÁN TT.TK HỆ DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ

GVHD: Th.S DƯƠNG ĐĂNG DANH

372,1

⇒

N FE 2 = 60.1. 2,98 .24000.( 16. 0,7 + 0,3.0,86) = 1,4.108

Ta thấy:
⇒

NFE2 = 1,4.108 > NFo = 4.106 số chu kì thay đổi ứng suất cở sở khi thử về

uốn

⇒

KFL2 =1
Tương tự cho NFE1

⇒

KFL1 =1

 Ứng suất uốn cho phép, tính theo 6.2a/trang 93.
[ σ F ] = σ oFlim .KFC.KFL/SF
Trong đó: KFC=1:hệ số xét đến ảnh hưởng đặt tải với bộ truyền quay một chiều.
0
σ Flin
= 1,8 HB
Nên:

0
σ Flin
SF = 1,75.
1 = 1,8.260 = 468 MPa ;
0
σ Flin 2 = 1,8.265 = 477 MPa ;
468.1.1
= 267,4 ( MPa )
1, 75
477.1.1
= 1, 75 = 272,6 ( MPa )

•

[σ F 1 ] / =

•

[σ F 2 ] /

 Theo (6.13 và 6.14)/trang 95 , ứng suất quá tải cho phép.
Với bánh răng thường hoá, thép tôi cải thiện
* [ σ H ] max =2,8.σ ch2 = 2,8 × 450 = 1260 MPa
* [σH 1 ] max = 2,8.σ ch1 = 2,8.580 = 1628MPa
* [σH 2 ] max = 2,8.σ ch 2 = 2,8.450 = 1260MPa
⇒ [σ F ] max = 0,8.σ ch khi HB ≤ 350.
* [ σ F1 ] max =0,8.σ ch1 = 0,8.580 = 464 MPa
* [ σ F2 ] max =0,8.σ ch2 =0,8.450=360Mpa

SVTH: DANH NA

Trang 19


ĐỒ ÁN TT.TK HỆ DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ

GVHD: Th.S DƯƠNG ĐĂNG DANH

3.2.2 Xác định sơ bộ khoảng cách trục:

a w 2 = K a (u + 1)3

TII .K Hβ

[σ H ] "2 .u2 .ψ ba

Trong đó:
Theo bảng 6.6:
Chọn ψ ba =0,5
Ka: hệ số phụ thuộc vào vật liêu của cặp bánh răng và loại răng. Tra bảng
6.5 tài liệu [1] ta có Ka = 43
KH β =1,15: hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng
vành răng khi tính về tiếp xúc.
ψ bd = 0,53.ψ ba (u 2 + 1) = 0,53.0,5(2,98 + 1) = 1,1
Với:

aw 2 = 43(2,98 + 1)3

80331,9.1,15
= 102 mm

540,9 2.2,98.0,5

Lấy a w 2 = 115 mm

3.2.3 Xác định các thông số ăn khớp:
Môđun: m = (0,01...0,02). a w 2 = (0,01...0,02).115 = 1,15...2,3. Chọn môđun tiêu
chuẩn của bánh răng cấp chậm bằng môđun cấp nhanh: m =1,5
Chọn β = 37 0 ⇒ cos β = 0,799
Số răng bánh nhỏ: theo công thức 6.31 tài liệu [1]
2a . cos β 2.115.0,799
Z1 = w 2
=
= 30,77 , lấy Z1 = 31
m(u 2 + 1) 1,5(2,98 + 1)
Số răng bánh lớn:
Z2 = u2.Z1 = 2,98.31= 92,38
, lấy Z2 = 93
Do đó tỷ số truyền thực: um = Z2/Z1 = 3
Khi đó:

cos β =

m( Z1 + Z 2 ) 1,5(31 + 93)
=
= 0,809 ⇒ β = 36,03o
2a w 2
2.115

3.2.4 Các thông số cơ bản của bộ truyền:
Góc prôfin gốc: α = 20 0

(Theo TCVN 1065 – 71)
Góc nghiêng răng: β = 36,030
SVTH: DANH NA

Trang 20