Đồ án thiết kế sản phẩm với CAD

MỤC LỤC
MỤC LỤC...........................................................................................................................
PHẦN 1: TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC HỆ DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ...................................13
1.1 CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN:......................................................................................13
1.1.1 Chọn kiểu loại động cơ:...................................................................................13
1.1.2 Chọn công suất động cơ:.................................................................................13
1.1.3 Chọn số vòng quay đồng bộ của động cơ:......................................................14
1.1.4 Chọn động cơ:..................................................................................................15
1.1.5 Kiểm tra mở máy:............................................................................................15
1.2 PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN:..............................................................................16
1.3 TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ TRÊN TRỤC:....................................................16
1.3.1 Tính công suất trên các trục:...........................................................................16
1.3.2 Tính số vòng quay của các trục:......................................................................17
1.3.3 Tính mô men xoắn trên các trục:.....................................................................17
1.3.4 Lập bảng kết quả:.............................................................................................17
PHẦN 2 : THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT TRUYỀN ĐỘNG...............................................18
2.1 THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG CẤP NHANH (bánh răng nghiêng)...18
2.1.1 chọn vật liệu:....................................................................................................18
2.1.2 Xác Định Ứng Suất Cho Phép:........................................................................18
2.1.3 Xác định các thông số cơ bản của bộ truyền cấp nhanh.................................21
2.1.4 Xác định các thông số ăn khớp:......................................................................22
2.1.5 Kiểm nghiệm răng về bền tiếp xúc..................................................................22
2.1.6 Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn...................................................................25
2.1.7 Kiểm nghiệm răng về quá tải:.........................................................................27
2.1.8 Các thông số của bộ truyền cấp nhanh:...........................................................27

1


2.2 THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG CẤP CHẬM (bánh răng trụ răng
thẳng).............................................................................................................................28

2.1.1 chọn vật liệu:....................................................................................................28
2.2.2 Xác Định Ứng Suất Cho Phép:........................................................................29
2.2.3 Xác định các thông số cơ bản bộ truyền cấp chậm.........................................32
2.2.4 Xác định các thông số ăn khớp:......................................................................32
2.2.5 Kiểm nghiệm răng về bền tiếp xúc..................................................................33
2.2.6 Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn...................................................................36
2.2.7 Kiểm nghiệm răng về quá tải:.........................................................................38
2.2.8 Các thông số của bộ truyền cấp chậm:............................................................38
2.3 KIỂM NGHIỆM BÔI TRƠN VÀ CHẠM TRỤC..................................................39
2.3.1 Kiểm tra bôi trơn..............................................................................................39
2.3.2 Kiểm tra chạm trục:.........................................................................................41
2.3.3 Kiểm tra sai số vận tốc:...................................................................................42
PHẦN 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CHI TIẾT MÁY......................................................42
3.1 CHỌN VẬT LIỆU..................................................................................................42
3.2 TÍNH THIẾT KẾ TRỤC........................................................................................43
3.2.1 Các lực tác dụng lên các trục...........................................................................43
3.3 TÍNH CHÍNH XÁC TRỤC....................................................................................47
3.3.1 TRỤC I.............................................................................................................47
3.5- KIỂM NGHIỆM TRỤC VỀ ĐỘ BỀN TĨNH.......................................................63
PHẦN 4:............................................................................................................................66
TÍNH CHỌN Ổ LĂN, KHỚP NỐI VÀ THEN CHO CÁC TRỤC................................66
4.1 CHỌN Ổ TRỤC I....................................................................................................66
4.1.1 chọn loại ổ........................................................................................................66
4.1.2 Kiểm nghiệm khả năng tải động của ổ............................................................67
4.1.3 Kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh của ổ..............................................................68
2


4.2 CHỌN Ổ TRỤC II..................................................................................................69
4.2.1 chọn loại ổ........................................................................................................69

4.2.2 Kiểm nghiệ khả năng tải động của ổ:..............................................................70
4.2.3 Kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh của ổ..............................................................70
4.3 CHỌN Ổ TRỤC III.................................................................................................71
4.3.1 chọn loại ổ........................................................................................................71
4.3.2 Kiểm nghiệm khả năng tải động của ổ:...........................................................72
4.4.3 Kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh của ổ..............................................................72
PHẦN 5: TÍNH KIỂM NGHIỆM MỐI GHÉP THEN.....................................................73
5.1 CHỌN THEN CHO TRỤC I..................................................................................74
5.2 CHỌN THEN CHO TRỤC II.................................................................................74
5.2.1 Then lắp với bánh răng 2-2’:...........................................................................74
5.2.2 Then lắp với bánh răng 3:................................................................................75
5.3 CHỌN THEN CHO TRỤC III...............................................................................76
5.3.1 Then lắp với bánh răng 4:................................................................................76
5.3.2 Then lắp với nửa khớp nối...............................................................................76
PHẦN 6: TÍNH CHỌN KHỚP NỐI.................................................................................78
6.1 CHỌN KHỚP NỐI GIỮA TRỤC VÀ ĐỘNG CƠ................................................78
6.1.1 kiểm nghiệm sức bền dập của vòng đàn hồi...................................................79
6.1.2 kiểm nghiệm sức bền đều của chốt.................................................................79
6.2 CHỌN KHỚP NỐI GIỮA TRỤC VÀ BĂNG TẢI...............................................80
6.1.1 kiểm nghiệm sức bền dập của vòng đàn hồi...................................................81
6.1.2 kiểm nghiệm sức bền đều của chốt.................................................................81
PHẦN 7: THIẾT KẾ VỎ HỘP VÀ CÁC CHI TIẾT PHỤ KHÁC.................................82
7.1 CHỌN BỀ MẶT LẮP GHÉP GIỮA NẮP VÀ THÂN.........................................82
7.2 XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC CƠ BẢN CỦA VỎ HỘP.........................................82

3


7.3.1 Vòng móc :.......................................................................................................85
7.3.2.chốt định vị :....................................................................................................85

7.3.3 Cửa thăm :........................................................................................................85
7.3.4. Nút thông hơi :................................................................................................86
7.3.5 Nút tháo dầu :...................................................................................................87
7.3.6 Que thăm dầu :.................................................................................................87
7.3.7 Vòng chắn dầu : Để ngăn mỡ trong bộ phận ổ với dầu trong hộp thưởng
dùng các vòng chắn dầu............................................................................................87
7.5 . Dung sai............................................................................................................92
Để lắp ghép vòng trong lên trục và vòng ngoài lên vỏ ,người ta sử dụng các miền
dung sai tiêu chuẩn của trục và lỗ theo TCVN 2245-7 phối hợp với các miền
dung sai của các vòng ổ............................................................................................92
Miền dung sai và sai lệch giới hạn của lỗ với các kiểu lắp ưu tiên :.......................92
Kích thước.................................................................................................................92
mm.............................................................................................................................92
Miền dung sai............................................................................................................92
H7..............................................................................................................................92
D8..............................................................................................................................92
F8...............................................................................................................................92
D9..............................................................................................................................92
E9..............................................................................................................................92
F9...............................................................................................................................92
Sai lệch giới hạn µm.................................................................................................92
Trên 24 đến 30..........................................................................................................92
+21.............................................................................................................................92
0................................................................................................................................92
+98.............................................................................................................................92
4


+65.............................................................................................................................92
+53.............................................................................................................................92

+20.............................................................................................................................92
+117...........................................................................................................................92
+65.............................................................................................................................92
+92.............................................................................................................................92
+40.............................................................................................................................92
+72.............................................................................................................................92
+20.............................................................................................................................92
Trên 30 đến 50..........................................................................................................92
+25.............................................................................................................................92
0................................................................................................................................92
+119...........................................................................................................................92
+80.............................................................................................................................92
+64.............................................................................................................................92
+25.............................................................................................................................92
+142...........................................................................................................................92
+80.............................................................................................................................92
+112...........................................................................................................................92
+50.............................................................................................................................92
+87.............................................................................................................................92
+25.............................................................................................................................92
Trên 50 đến 80..........................................................................................................92
+30.............................................................................................................................92
0................................................................................................................................92
+146...........................................................................................................................92

5


+100...........................................................................................................................92
+76.............................................................................................................................92

+30.............................................................................................................................92
+174...........................................................................................................................92
+100...........................................................................................................................92
+134...........................................................................................................................92
+60.............................................................................................................................92
+104...........................................................................................................................92
+30.............................................................................................................................92
Trên 80 đến 120........................................................................................................92
+35.............................................................................................................................92
0................................................................................................................................92
+174...........................................................................................................................92
+120...........................................................................................................................92
+90.............................................................................................................................92
+36.............................................................................................................................92
+207...........................................................................................................................92
+120...........................................................................................................................92
+159...........................................................................................................................92
+72.............................................................................................................................92
+123...........................................................................................................................92
+36.............................................................................................................................92
Miền dung sai và sai lệch giới hạn của trục với các kiểu lắp ưu tiên :....................92
Kích thước.................................................................................................................92
mm.............................................................................................................................92
Miền dung sai............................................................................................................92

6


k6...............................................................................................................................92
d9...............................................................................................................................92

e8...............................................................................................................................92
d8...............................................................................................................................92
Sai lệch giới hạn µm.................................................................................................92
Trên 24 đến 30..........................................................................................................92
+15.............................................................................................................................92
+2...............................................................................................................................92
-117...........................................................................................................................92
-65..............................................................................................................................92
-98..............................................................................................................................92
Trên 30 đến 50..........................................................................................................92
+18............................................................................................................................92
+2...............................................................................................................................92
-80..............................................................................................................................92
-142...........................................................................................................................92
-80.............................................................................................................................92
-119...........................................................................................................................92
Trên 50 đến 80..........................................................................................................92
+21.............................................................................................................................92
+2...............................................................................................................................92
-174...........................................................................................................................92
-60..............................................................................................................................92
-106...........................................................................................................................92
-100...........................................................................................................................92
-146...........................................................................................................................92

7


Trên 80 đến 120........................................................................................................92
+25.............................................................................................................................92

+3...............................................................................................................................92
-120...........................................................................................................................92
-207...........................................................................................................................92
-120...........................................................................................................................92
-174...........................................................................................................................92
Dung sai các mối ghép là :........................................................................................93
Trục 1:.......................................................................................................................93
Ghép..........................................................................................................................93
Kiểu ghép..................................................................................................................93
Dung sai....................................................................................................................93
Kích thước lỗ trên vỏ................................................................................................93
...................................................................................................................................93
+30.............................................................................................................................93
0.................................................................................................................................93
Lắp ổ với trục............................................................................................................93
...................................................................................................................................93
...................................................................................................................................93
Ghép..........................................................................................................................93
nắp ổ -vỏ....................................................................................................................93
...................................................................................................................................93
+30.............................................................................................................................93
0.................................................................................................................................93
-60..............................................................................................................................93
-106...........................................................................................................................93

8


Ghép vòng chặn mỡ-trục..........................................................................................93
...................................................................................................................................93

Trục 2:.......................................................................................................................93
Ghép..........................................................................................................................93
Kiểu ghép..................................................................................................................93
Dung sai....................................................................................................................93
Kích thước lỗ trên vỏ................................................................................................93
...................................................................................................................................93
+35.............................................................................................................................93
0.................................................................................................................................93
Ghép bánh răng nghiêng- trục..................................................................................93
...................................................................................................................................93
+21.............................................................................................................................93
+2...............................................................................................................................93
Ghép..........................................................................................................................93
nắp ổ -vỏ....................................................................................................................93
...................................................................................................................................93
+30.............................................................................................................................93
0.................................................................................................................................93
-120...........................................................................................................................93
-207...........................................................................................................................93
Ghép bạc chặn -trục..................................................................................................93
...................................................................................................................................93
Ghép vòng chặn mỡ-trục..........................................................................................93
...................................................................................................................................93
Trục 3:.......................................................................................................................94

9


Ghép.........................................................................................................................94
Kiểu ghép..................................................................................................................94

Dung sai....................................................................................................................94
Kích thước lỗ trên vỏ................................................................................................94
...................................................................................................................................94
+40.............................................................................................................................94
0.................................................................................................................................94
Ghép bánh răng thẳng -trục......................................................................................94
...................................................................................................................................94
+21.............................................................................................................................94
+2...............................................................................................................................94
Ghép..........................................................................................................................94
nắp ổ -vỏ....................................................................................................................94
...................................................................................................................................94
+40.............................................................................................................................94
0.................................................................................................................................94
-72..............................................................................................................................94
-126...........................................................................................................................94
Ghép vòng chặn mỡ-trục..........................................................................................94
...................................................................................................................................94
...................................................................................................................................94
Lắp then: Sai lệch giới hạn µm.................................................................................94
PHẦN 8 TÀI LIỆU THAM KHẢO..................................................................................95

10


11


LỜI NÓI ĐẦU
Khoa học kỹ thuật và công nghệ không ngừng cải tiến, phát triển đã nhanh

chóng làm thay đổi bộ mặt thế giới. Ngành công nghiệp thế giới nói chung và ngành
công nghiệp ở nước ta nói riêng đã và đang phát triển nhanh chóng, tạo ra các sản
phẩm thiết yếu phục vụ cho đời sống con người. Để nâng cao đời sống nhân dân, để
hoà nhập vào sự phát triển chung của các nước trên thế giới. Đảng và Nhà nước ta đã
đề ra mục tiêu đến năm 2020 nước ta cơ bản trở thành một nước công nghiệp phát
triển, trở thành một nền kinh tế vững mạnh trong khu vực, có tiếng nói lớn hơn trong
các diễn đàn kinh tế thế giới.
Muốn thực hiện được điều đó một trong những ngành cần quan tâm phát triển
nhất đó là ngành cơ khí chế tạo máy vì ngành cơ khí chế tạo máy đóng vai trò quan
trọng trong việc sản xuất ra các thiết bị công cụ cho mọi ngành kinh tế quốc dân. Để
thực hiện việc phát triển ngành cơ khí cần đẩy mạnh đào tạo đội ngũ cán bộ kỹ thuật
có trình độ chuyên môn cao, đồng thời phải đáp ứng được các yêu cầu của công nghệ
tiên tiến, công nghệ tự động hoá theo dây truyền trong sản xuất .
Nhằm thực hiện mục tiêu đó, chúng em là sinh viên trường Đại Học Kỹ Thuật
Công Nghiệp – Đại Học Thái Nguyên luôn cố gắng phấn đấu trong học tập và rèn
luyện, trau dồi những kiến thức đã được dạy trong trường để sau khi ra trường có thể
đóng góp một phần trí tuệ và sức lực của mình vào công cuộc đổi mới của đất nước
trong thế kỷ mới.
Qua đồ án Thiết kế sản phẩm với CAD chúng em là: Hứa Đức Thịnh, Nguyễn
Văn Thao đã tổng hợp được nhiều kiến thức chuyên môn, giúp chúng em hiểu rõ hơn
những công việc của một kỹ sư tương lai. Song với những hiểu biết còn hạn chế cùng
với kinh nghiệm thực tế chưa nhiều nên đồ án của chúng em không tránh khỏi những
thiếu sót. Chúng em rất mong được sự chỉ bảo của các thầy trong bộ môn Kỹ thuật cơ
khí và các Thầy Cô giáo trong khoa để đồ án của chúng em được hoàn thiện hơn .
Cuối cùng chúng em xin chân thành cảm ơn sự quan tâm chỉ bảo của các
Thầy Cô trong khoa và bộ môn Kỹ thuật cơ khí trường Đại Học Kỹ Thuật Công
Nghiệp-Đại Học Thái Nguyên và đặc biệt là sự hướng dẫn tận tình của thầy Lê Văn
Nhất và thầy PGS TS Vũ Ngọc Pi.
Ngày 17 tháng 05 năm 2012
Nhóm sinh viên:

Hứa Đức Thịnh
Nguyễn Văn Thao

12


PHẦN 1: TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC HỆ DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ
1.1 CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN:
Chọn động cơ điện để dẫn động các máy hoặc chi tiết là giai đoạn đầu trong quá
trình thiết kế hệ dẫn động cơ khí. Chọn động cơ điện bao gồm các quá trình sau:
-

Chọn kiểu loại động cơ;
Chọn công suất động cơ;
Chọn tốc độ động cơ;
Chọn động cơ thực tế;
Kiểm tra điều kiện mở máy, điều kiện quá tải cho động cơ .

Nội dung cụ thể các bước như sau:
1.1.1 Chọn kiểu loại động cơ:
Do là hệ dẫn động cơ khí ( băng tải dung với các hộp giảm tốc) do đó nên sử
dụng loại động cơ điện xoay chiều rô to lồng sóc.
Động cơ điện xoay chiều rô to lồng sóc có những ưu điểm sau:
-

Kết cấu đơn giản, dễ bảo quản, làm việc tin cậy
Có thể mắc trực tiếp vảo lưới điện công nghiệp
Giá thành tương đối thấp và dễ kiếm
Hiệu suất và công suất không cần cao

Còn nhược điểm là:
-

Hiệu suất và hệ số công suất thấp ( so với độn cơ 3 pha đồng bộ)
Không điều chỉnh được vận tốc ( so với động cơ một chiều và động cơ không
đồng bộ ba pha dây cuốn)

Nhưng nhờ có nhiều ưu điểm cơ bản, ta chọn động cơ xoay chiều ba pha không
đồng bộ roto lồng sóc( ngắn mạch). Nó phù hợp để dẫn động các thiết vị vận chuyển,
băng tải, xích tải, thùng trộn….
1.1.2 Chọn công suất động cơ:
Công suất động cơ được chọn theo điều kiện nhiệt độ nhằm đảm bảo cho nhiệt
độ của động cơ khi làm việc không lớn hơn trị số cho phép. Để đảm bảo điều kiện đó
cần thỏa mãn yêu cầu sau:
Pdmdc ≥ Pdtdc (kw) (1.1 hướng dẫn đồ án chi tiết máy Vũ Ngọc Pi, Nguyễn Văn Dự [ I ] )
Trong đó :
-

Pdmdc : Công suất định mức của động cơ;
Pdtdc :Công suất đẳng trị trên trục động cơ
13


Pdtdc ≥ Plvdc

(1.2 [ I ])

- Plvdc Công suất làm việc danh nghĩa trên trục động cơ
Plvdc =

Plvct

η∑

(1.4 [ I ])

(kw)

Plvct : Công suất làm việc danh nghĩa trên trục công tác.
Plvct =

Ft .v 4000.2,1
=
= 8, 4(kw)
103
103

(1.7 [ I ])

Ft : Lực vòng trên trục công tác (N)

v

: Vận tốc vòng của băng tải (m/s)

η∑: Hiệu suất chung của toàn hệ thống
Ta có:

η∑ =ηbr2 .ηo4 .η22kn

(1.5 [ I ])

Trong đó: ( tra bảng 1.1 hướng dẫn đồ án chi tiết máy)
-η
br : Hiệu suất 1 cặp bánh răng η
br = 0.97
-η
o : Hiệu suất một cặp ổ lăn ηo =0.995
-ηkn : Hiệu suất khớp nối ηkn =1
⇒ η ∑ = 0,97 2.0,9954.12 = 0,9222

Ta có công suất động cơ bằng:
Plvct
8, 4
P =
=
= 9,1(kw)
η ∑ 0,9222
dc
lv

1.1.3 Chọn số vòng quay đồng bộ của động cơ:
Số vòng quay đồng bộ càng thấp thì kích thước khuôn khổ và giá thành của
động cơ càng giảm(vì số đôi cực từ lớn). Tuy nhiên dùng động cơ có số vòng cao lại
yêu cầu giảm tốc nhiều hơn, tức tỉ số truyền của hệ thống tăng, dẫn tới kích thước và
giá thành của các bộ truyền tăng lên. Do vậy, trong các hệ dẫn động cơ khí nói chung
nếu không có yêu cầu gì đặc biệt nên chọn động cơ có số vòng quay đồng bộ là 1500
hoặc 1000 v/ph.
Cách xác định số vòng quay đồng bộ như sau:

14


60.103 v
πD

Tính số vòng quay của trục công tác: nct =
-

D Đường kính tang dẫn của băng tải(mm)
V Vận tốc vòng của băng tải(mm)
⇒ nct =

60.103.2,1
= 134(v / ph)
3,14.300

Xác định số vòng quay đồng bộ nên dùng cho động cơ:
Chọn số vòng quay đồng bộ của động cơ kể đến sự trượt của hệ thống được xác định
bằng công thức:

u sb =

ndb 1450
=
nct
nct

⇒ U sb =

1450
= 10,82
134

Ta thấy tỉ số truyền sơ bộ của hệ thống nằm trong khoảng tỉ số truyền của hộp giảm
tốc bánh răng trụ 2 cấp (8-40) => số vòng quay đồng bộ được chọn của động cơ là
1500 v/ph. (bảng 1.2 [ I ])
1.1.4 Chọn động cơ:
Căn cứ vào công suất đẳng trị đã tính tiến hành tra bảng động cơ có công suất định
mức thỏa mãn điều kiên (1.1 [ I ] ) và có số vòng quay đồng bộ của động cơ là giá trị
đã xác định
Chọn động cơ:
Loại động cơ 2p

n(v/ph)

Pdmdc(kw) cosφ

η%

Tmax/Tdn

Tk/Tdn

4A132M4Y3 4

1458

11

87,5

2,2

2,0

0,87

1.1.5 Kiểm tra mở máy:
Khi khởi động, động cơ cần sinh ra một công suất đủ lớn để thắng sức ỳ của hệ
thống. vì vậy cần kiểm tra điều kiện mở máy cho động cơ.
Điều kiện mở máy của động cơ thỏa mãn nếu công thức sau đảm bảo: Pmmdc ≥Pbddc
(1.12 [ I ])
Trong đó:
- Pmmdc : Công suất mở máy của động cơ (kw). Pmmdc =(Tk/Tdn). Pdmdc =2.11 =22(kw)
- Pbddc : Công suất cản ban đầu trên trục động cơ (kw).

15


Pbddc = Kbd .Plvdc = 1,5.9,1 = 13,65(kw)
Động cơ đã chọn thỏa mãn điều kiện mở máy.


1.2 PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN:
Tỷ số truyền chung của toàn hệ thống u ∑ xác định theo:

u∑ =

n dc
nct

n dc : số vòng quay của động cơ đã chọn(v/ph)
nct : số vòng quay của trục công tác(v/ph)

⇒u ∑ =

1458
=10,88
134

u∑ = uh = u1.u2
- u h : Tỉ số truyền của hộp giảm tốc.
- u1 , u 2 : Tỉ số truyền của các bộ truyền cấp nhanh và cấp chậm trong hộp giảm tốc.
+ Tỷ số truyền của các bộ truyền trong hộp giảm tốc:
Với hộp giảm tốc phân đôi cấp nhanh, để nhận được kích thước tiết diện ngang của
hộp nhỏ nhất ( cũng chính là để bôi trơn hộp giảm tốc hợp lí nhất), tỷ số truyền của
cặp bánh răng cấp chậm được xác định theo công thức :
0.333

 K .ψ

với KC 2 = 1 ÷ 1,3 (1.26 [ I ])
u2 ≈ 0,8055.  C 2 ba 2 uh ÷
 ψ ba1

Chọn Kc2= 1,2; ψba2/ψba1=1,3 ; thay số ta có:
U2 =0,8055.(1,2.1,3.10,88)^0,333=2,07
U1 =5,256


1.3 TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ TRÊN TRỤC:
Kí hiệu các số chỉ tính toán như sau: chỉ số “ đc” kí hiệu trục động cơ; các chỉ số chỉ
trục sô "I", "II", "III". Chỉ trục số I, II và III.
1.3.1 Tính công suất trên các trục:
ct
Công suất danh nghĩa trên trục động cơ bằng: P dc = Plv =9,1( kw)
lv

η∑

Công suất danh nghĩa trên các trục :
dc
- PI = Plv ×ηkn ×ηo = 9,1.1.0,995 = 9, 0545(kw)
- PII = PI ×η br ×η o = 9,0545.0,97.0,995 = 8,73895(kw)

- PIII = PII ×ηbr ×ηo = 8, 73895.0,97.0,995 = 8, 4344( kw)

16


1.3.2 Tính số vòng quay của các trục:
- nI

=

ndc
1458
=
= 1458(v / ph)

u dc ÷I
1

- n II =

nI
1458
=
= 277,4(v / ph)
u I ÷ II 5,256

- nIII =

nII
u II ÷ III

=

277,4
= 134(v / ph)
2,07

1.3.3 Tính mô men xoắn trên các trục:
Mô men xoắn trên trục thứ k được xác định theo công thức sau:

9,55.10 6 P k
Tk =
nk

plvdc

9,1
⇒ Tdc = 9,55.10 .
= 9,55.106.
= 59605, 6 ( Nmm )
ndc
1458
6

⇒ T1 = 9,55.106.

p1
9,0545
= 9.55.106.
= 59307.596( Nmm )
n1
1458

⇒ T2 = 9,55.106.
⇒ T3 = 9,55.106.

8,73895
= 300845.263( Nmm )
277.4

p3
8,4344
= 9,55.106.
= 601108.36( Nmm )
n3
134

1.3.4 Lập bảng kết quả:
Các kết quả tính ở trên là số liệu đầu vào cho các phần tính toán sau, do vậy cần lập
bảng thống kê :
Bảng kết quả tính toán:
Trục

Động cơ

I

II

III

Công suất làm
việc(kw)

9.1

9.0545

8.73895

8.4344

Tỉ số truyền(-)

1

Số vòng
quay(v/ph)

1458

1458

277.4

134

Mô
men(Nmm)

59605.6

59307.596

300845.263

601108.36

1

5.256

17

2.07

PHẦN 2 : THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT TRUYỀN ĐỘNG
2.1 THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG CẤP NHANH (bánh răng nghiêng)
2.1.1 chọn vật liệu:
Đối với hộp giảm tốc chịu công suất trung bình nên ta chọn vật liệu nhóm I,
đồng thời chú ý rằng để tăng khả năng chạy mòn của răng, nên nhiệt luyện bánh răng
lớn có độ rắn thấp hơn độ rắn cảu bánh răng nhỏ từ 10-15 đơn vị.
Chọn vật liệu theo bảng 6.1( Tính Toán Thiết Kế Hệ Dẫn Động Cơ Khí Tập I
Trịnh Chất- Lê Văn Uyển, Nhà Xuất Bản Giáo Dục [ II] )

Loại
răng

Nhãn
hiệu thép

Nhiệt
luyện

Bánh
nhỏ

45

Thường
hóa

Bánh
lơn

45

Thường
hóa

Kích
thước
s,mm,
không lớn
hơn
80
80

Độ rắn

Giới hạn
bền

Giới hạn
chảy

HB 170… σb=600MPa Σch=340MPa
217
HB 170… σb=600MPa Σch=340MPa
217

2.1.2 Xác Định Ứng Suất Cho Phép:
ứng suất tiếp xúc cho phép [σH] và ứng suất uốn cho phép [σF] được xác định theo
công thức sau:

[σH ] = σH lim .Z R Z v K xH K HL

(6.1 [ II])

[σF ] = σF lim .YRYs K xF K FC K FL

(6.2 [ II])

0

SH
0

SF

Trong đó:

-ZR : Hệ số xét đến độ nhám của mặt răng làm việc
-Zv : Hệ số xét đến ảnh hưởng của vận tốc vòng
- KxH: Hệ số xét đến ảnh hưởng của kích thước bánh răng
-YR : Hệ số xét đến ảnh hưởng của độ nhám bề mặt lượn chân răng
-Ys : Hệ số xét đến độ nhậy của vật liệu đối với tập chung ứng suất
-KxF: Hệ số xét đến kích thước bánh răng ảnh hưởng đến độ bền uốn

18


Trong bước thiết kế sơ bộ lấy: ZRZVKxH = 1
YRYSKxF = 1
Vậy ta có:

0
σ
H lim .K HL
[σ
H ]=

SH

(6.1a [ II])

0
σ
F lim .K FC .K FL
[σ
(6.2a [ II])
F ]=
S
F

σ H0 lim và σ F0 lim Lần lượt là ứng suất tiếp xúc cho phép và ứng suất uốn cho phép ứng với

số chu kỳ cơ sở, trị số của chúng tra bảng (6.2 [ II]) ta có:
σ H0 lim =2HB+70

σ F0 lim =1.8HB

SF =1.75 Hệ số an toàn khi tính về uốn
SH =1.1 Hệ số an toàn khi tính về tiếp xúc(bảng 6.2 [ II])
KFC=1 hệ số xét đến ảnh hưởng đặt tải (bộ truyền quay một chiều)

KHL,KFL hệ số tuổi thọ, xét đến ảnh hưởng của thời hạn phục vụ và chế độ tải trọng của
bộ truyền, được xác định theo công thức sau:
K HL = mH

K FL =mF

N HO
N HE

(6.3 [ II])

N FO
N FE

(6.4 [ II])

mH,mF- Bậc của đương cong mỏi khi thử về tiếp xúc và uốn: mH =mF=6

(HB ≤350)

2, 4
NHO- Số chu kỳ thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về tiếp xúc: N HO = 30.H HB ( HHB độ
rắn brinen)

NFO =4.106– Số chu kỳ thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về uốn
NHE,NFE – Số chu kỳ thay đổi ứng suất tương đương. Khi chịu tải tĩnh: NHE
=NFE=N=60cnt∑
Với c,n,t∑ Lần lượt là số lần ăn khớp trong một vòng quay, số vòng quay trong một
phút và tổng số giờ làm việc. c =1; n1=1458,n2=277.4; t∑ =8.365.0,8.3.8 =56064 (giờ)
NHE1 =NFE1 =60.1.1458.56064 =4,9.109

19


NHE2 =NFE2 =60.1.277,4.56064 =9,3.108
Chọn độ rắn bánh răng nhỏ: HB1 = 180
Chọn độ rắn bánh răng lớn: HB2 = 195
Ta có:

σ H0 lim 1 = 2.HB1 + 70 = 2.180 + 70 = 430 (MPa)

σ H0 lim 2 = 2.HB2 + 70 = 2.195 + 70 = 460 (MPa)
σ F0 lim1 = 1,8.HB1 = 1,8.180 = 324 (MPa)
σ F0 lim 2 = 1,8.HB2 = 1,8.195 = 351 (MPa)
N HO1 = 30.180 2,4 = 7,75.106
N HO2 = 30.1952,4 = 9, 4.106

Ta thấy
NHE1 > NHO1 ta lấy NHE1 = NHO1 ⇒ KHL1 = 1
NHE2 > NHO2 ta lấy NHE2 = NHO2 ⇒ KHL2 = 1
NFE1 > NFO1 ta lấy NFE1 = NFO1 ⇒ KFL1 = 1
NFE2 > NFO2 ta lấy NFE2 = NFO2 ⇒ KFL2 = 1
Ứng suất tiếp xúc cho phép:
[σ H ]1 =

σ H0 lim1.K HL1 430.1
=
= 390,9 ( MPa )
SH
1,1

[σ H ]2 =

0
σ Hlim2
.K HL2 460.1
=
= 418,18 ( MPa )
SH
1,1

Ứng suất uốn cho phép:
0
σ Flim1
.K FC .K FL1 324.1.1
[σ F ]1 =
=
= 185,14(MPa)
SF
1, 75

[σ F ]2 =

0
σ Flim
351.1.1
2 .K FC .K FL2
=
= 200,57(MPa)
SF

1, 75

Ứng suất tiếp cho phép khi quá tải:

[σH ]max1 = 2,8.σch1 = 2,8.340 = 952(MPa)
20


[σ H ]max 2 = 2,8.σ ch 2 = 2,8.340 = 952(MPa)
Ứng suất uốn cho phép khi quá tải:

[σ F ]max1 = 0,8.σ ch1 = 0,8.340 = 272(MPa)
[σF ]max 2 = 0,8.σch 2 = 0,8.340 = 272(MPa)
Kiểm tra ứng suất tiếp cho phép:

[σ H ]' =

[σ H1 ] + [σ H 2 ]
≤ 1, 25[σ H ]min
2

⇔ [σ H ]' =

390, 9 + 418,18
≤ 1, 25.390,9
2

⇔ 404,54 < 488,625
2.1.3 Xác định các thông số cơ bản của bộ truyền cấp nhanh

a w = K a (u1 ±1).3

T1 .K Hβ
[σ H ]2 .u1ψ ba

Ka- Hệ số phụ thuộc vào vật liệu của cặp bánh răng và loại răng. Ka = 43 (bảng 6.5 [ II])
T1' =

T1 59307.596
=
= 29653, 798(Nmm) – Mô men xoắn trên trục bánh răng chủ động.
2
2

Ψba =bW/aW =0.35

(bảng 6.6 [ II])

u1 = 5.256 Tỉ số truyền của cặp bánh răng đang xét
[σ H ] = 468,175 (MPa)

kHβ – Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng khi tính
về tiếp xúc. Trị số của k Hβ tra trong bảng 6.7 tùy thuộc vào vị trí của ψ bd bánh răng với
các ổ và hệ số xác định theo công thức: ψbd = 0,5ψba (u +1) =0,5.0,35.(5,256+1) =
1,0948
tra bảng 6.7/96 sơ đồ 3 ta có kHβ=1,1737
⇒ aw = 43.(5, 256 + 1). 3

29653, 798.1,1737
= 131, 05(mm)

404,542.5, 256.0, 35

w

Lấy a = 132
21


2.1.4 Xác định các thông số ăn khớp:
w

2.1.4.1 Xác định module: m =(0.01÷0.02)∙ a

=(0.01÷0.02)∙119 =1,32÷2,64

(6.8 [ II ] )
n

Theo bảng 6.8 ta chọn module pháp m =2
2.1.4.2 Xác định số răng góc nghiêng β và hệ số dịch chỉnh x: Giữa khoảng cách
w

trục a , số răng bánh nhỏ Z1, số răng bánh lớn Z2, góc nghiêng của răng và modun
trong bộ truyền ăn khớp ngoài liên hệ với nhau theo công thức:
w

a =m(Z1+Z2)/2cosβ

(6.18 [ II ])

o

Chọn β = 35 . Số răng bánh nhỏ:
z1 =

2a w .cos β 2.132.cos 350
=
≈ 17, 28
m(u1 +1)
2(5, 256 +1)

Chọn Z1 =18 răng. => Z2 = u Z1 =5,256.18 =94,608
Lấy Z2 =95 răng. ⇒ z t = z1 + z 2 = 18 + 95 = 113
Tính lại góc β :



cos β =

m.z t
2.113
=
= 0,856
2a w
2.132

β = 31’7’46”

2.1.5 Kiểm nghiệm răng về bền tiếp xúc
Ứng suất tiếp xúc xuất hiện trên mặt răng của bộ truyền phải thỏa mãn điều

kiện sau:
σ H = z M .z H .z ε

2T1 K H (u m + 1)
≤ [σ H ]
bwud w21

(6.33 [ II ])

Trong đó:- ZM Hệ số kể đến cơ tính vật liệu của các bánh răng ăn khớp. trị số Z M tra
bảng 6.5[ II]:
ZM = 274 (MPa)1/3
22


-ZH Hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc. z H =

2 cos βb
sin 2αtw

ở đây βb – Góc nghiêng của răng trên hình trụ cơ sở .
tgβb = cosαt.tgβ
với: αt = αtw = arctg(tgα/cosβ) = arctg(tg20°/cosβ) = 23°2’6’’
βb = arctg(cos23°57’52’’.tgβ”) = 29°3’53’’

2 cos βb
= 1, 558
sin 2αtw

⇒ zH =

ε

Z - Hệ số kể đến sự trùng khớp của răng.
β

Hệ số trùng khớp dọc ε :

εβ =

b w .sin β 0, 35.132.sin β
=
= 3.8
m.π
2.3,14
1
εα

⇒ Zε =

w

b – Chiều rộng bánh răng.
α

ε - Hệ số trùng khớp ngang. Tính theo 6.38b [ II ]
ε α = [1,88 − 3.2(

⇒ Zε =

1 1

1 1
+ )]cosβ = [1,88 − 3, 2( + )]cosβ = 1, 428
Z1 Z2
18 95

1
1
=
= 0,837
εα
1, 428

H

K – Hệ số tải trọng về tiếp xúc:
K H = K Hβ .K Hα .K Hv
Hβ

Với K

là hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng tra
Hβ

theo bảng 6.7 K =1,1737;
23


Hα

K là hệ số kể sự phân bố không đều tải trọng cho các đôi răng đồng thời ăn khớp, trị

số tra theo bảng 6.14
w1

Đường kính vòng lăn bánh nhỏ d tính theo công thức ở bảng 6.11 [ II ]
1

n =1458 số vòng quay của bánh chủ động.

d w1 =

2.a w
2.132
=
= 42, 2
u + 1 5, 256 + 1

vận tốc vòng v tính theo công thức 6.40 [ II]:

v=

π d w1n1 3,14.42, 2.1458
=
= 3, 22
60000
60000

với v= 3,22 tra bảng 6.13 [ II ] ta có cấp chính xác của bộ truyền là 9. Tra bảng 6.14
Hα

[ 2] => K =1,16

HV

K

HV

là hệ số kể đến tải trọng động xuất hiện trong vùng ăn khớp trị số của K

theo công thức6.41[ II]

Với:

vH = δ Hgo v

K Hv = 1 +

tính

v H b w d w1
2,356.0,35.132.42, 2
= 1+
= 1.057
2T1K Hβ K Hα
2.29653, 798.1,1737.1,16

aw
132
= 0, 002.73.3, 22
= 2,356
u

5, 256

H

o

δ - Hệ số kể đến ảnh hưởng của các sai số ăn khớp, tra trong bảng 6.15 [ II ] ; g - hệ số
kể đến ảnh hưởng của sai lệch các bước răng bánh 1 và bánh 2, tra trong bảng 6.16 [ II
]

⇒ K H = K Hβ .K Hα .K Hv = 1,1737.1,16.1, 057 = 1, 439

Thay số ta có:

σ H = 274.1,558.0,837.

2.29653, 798.1, 439.(5, 256 + 1)
= 397, 024MPa
0,35.132.5, 256.42, 22

Xác định chính xác ứng suất cho phép:

24


v

Theo (6.1) với v= 2,78 m/s<5m/s=> Z =1; Với cấp chính xác động học là 9, chọn cấp
a

chính xác vê mức tiếp xúc là 8, khi đó cần gia công đạt độ nhám R =2,5…1,25μm, do
R

a

xH

đó Z = 0,9; với d < 700mm, K =1, do đó:
[σ H ]=[σ H ]' .ZV .ZR K xH = 404,54.1.0,95.1 = 384,313(MPa)

H

H

Chênh lệch σ và [σ ] bằng:

∆σ =

397, 024 − 384,313
.100% = 3,3% < 4%
384,313

Thỏa mãn điều kiện bền tiếp xúc.
Để đảm bảo bền ta tính lại chiều rộng vành răng:
2

bW 2

 σ 
 397,024 

= ψ ba .aW1. H ÷ = 0,35.132.
÷ = 50 ( mm ) lấy bW1 = bW2+5 =55
 384,313 
 [ σ th ] 
2

2.1.6 Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn
Để đảm bảo độ bền uốn cho răng, ứng suất uốn sinh ra tại chân răng không
được vượt quá một giá trị cho phép:
σ F2 =

σ F1YF2
≤ [σ F2 ]
YF1

σ F1 =

2T1K F Yε Yβ YF1
b W d w1m

≤ [σ F1 ]

6.43

[ II ]

[ II ] Trong đó:

1

-

T =29653,798 Mô men xoắn trên bánh chủ động, Nmm;

-

m=2 Mô đun pháp, mm;

-

d =42,2 Đường kính vòng lăn bánh chủ động, mm ;

w1

Yε =

1

εα

=

1
= 0, 7
1, 428

α

Hệ số kể đến sự trùng khớp của răng, với ε là hệ số trùng khớp

ngang tính theo Tính theo 6.38b [ II ]

25