ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỘP GIẢM TỐC 2 CẤP KHAI TRIỂN

ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY

ĐỀ SỐ 3 - PHƢƠNG ÁN 9

GVHD: PHAN TẤN TÙNG

TRƢỜNG ĐH BÁCH KHOA TP.HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ
BỘ MÔN THIẾT KẾ MÁY

ĐỒ ÁN MÔN HỌC CHI TIẾT MÁY
THIẾT KẾ HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG BĂNG TẢI

SVTH: NGUYỄN ĐÌNH CHỨC
MSSV: 21300422
LỚP: CK13CTM1
GVHD: PHAN TẤN TÙNG
Ngày hoàn thành:

Ngày bảo vệ:
NĂM 2016

SVTH: NGUYỄN ĐÌNH CHỨC

MSSV: 21300422

Page 1


ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY

ĐỀ SỐ 3 - PHƢƠNG ÁN 9

GVHD: PHAN TẤN TÙNG

TÌM HIỂU HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG:
 Sơ đồ hệ thống dẫn động băng tải:

Hệ thống dẫn động băng tải bao gồm: 1. Động cơ điện 3 pha không dồng bộ; 2. Nối
trục đàn hồi; 3. Hộp giảm tốc bánh răng trụ hai cấp khai triển; 4. Bộ truyền xích ống con
lăn; 5. Băng tải (Quay 1 chiều, tải va đập nhẹ, 1 ca làm việc 8 giờ).
 Các số liệu thiết kế:
Lực vòng trên băng tải F: 5500 N
Vận tốc băng tải v: 1.6 m/s
Đƣờng kính tang dẫn D: 600 mm
Thời gian phục vụ L: 4 năm
Số ngày làm/năm Kng: 320 ngày
Số ca làm trong ngày: 1 ca
t1  28s; t2  12s

T1=T ; T2=0.9T
SVTH: NGUYỄN ĐÌNH CHỨC

MSSV: 21300422

Page 2


ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY

ĐỀ SỐ 3 - PHƢƠNG ÁN 9

GVHD: PHAN TẤN TÙNG

LỜI NÓI ĐẦU
Thiết kế và phát triển những hệ thống truyền động là vấn đề cốt lõi trong cơ khí.
Mặt khác, một nền công nghiệp phát triển không thể thiếu một nền cơ khí hiện đại. Vì
vậy, việc thiết kế và cải tiến những hệ thống truyền động là công việc rất quan trọng
trong công cuộc hiện đại hoá đất nƣớc. Hiểu biết, nắm vững và vận dụng tốt lý thuyết
vào thiết kế các hệ thống truyền động là những yêu cầu rất cần thiết đối với sinh viên,
kỹ sƣ cơ khí.
Trong cuộc sống ta có thể bắt gặp hệ thống truyền động ở khắp nơi, có thể nói nó
đóng một vai trò quan trọng trong cuộc sống cũng nhƣ sản xuất. Đối với các hệ thống
truyền động thƣờng gặp thì hộp giảm tốc là một bộ phận không thể thiếu.
Đồ án thiết kế hệ thống truyền động cơ khí giúp ta tìm hiểu và thiết kế hộp giảm
tốc, qua đó ta có thể củng cố lại các kiến thức đã học trong các môn học nhƣ Cơ kỹ
thuật, Chi tiết máy, Vẽ kỹ thuật...; và giúp sinh viên có cái nhìn tổng quan về việc thiết
kế cơ khí.Hộp giảm tốc là một trong những bộ phận điển hình mà công việc thiết kế
giúp chúng ta làm quen với các chi tiết cơ bản nhƣ bánh răng, ổ lăn, trục…Thêm vào đó,
trong quá trình thực hiện các sinh viên có thể bổ sung và hoàn thiện kỹ năng vẽ Cơ khí,
đây là điều rất cần thiết với một sinh viên cơ khí.
Em chân thành cảm ơn thầy PHAN TẤN TÙNG, các thầy cô và các bạn trong
khoa cơ khí đã giúp đỡ em rất nhiều trong quá trình thực hiện đồ án.
Với kiến thức còn hạn hẹp, vì vậy thiếu sót là điều không thể tránh khỏi, em rất
mong nhận đƣợc ý kiến từ thầy cô và các bạn.
Sinh viên thực hiện

Nguyễn Đình Chức

SVTH: NGUYỄN ĐÌNH CHỨC

MSSV: 21300422

Page 3


ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY

I.

ĐỀ SỐ 3 - PHƢƠNG ÁN 9

GVHD: PHAN TẤN TÙNG

CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN
1. Công suất tƣơng đƣơng(đẳng trị) của động cơ:

+ Công suất tƣơng đƣơng cực đại trên trục băng tải:
Pmax 

F  v 5500 1.6

 8.8kW
1000
1000

+ Công suất tƣơng đƣơng đẳng trị trên trục băng tải:
2

Ptd  Pmax

T 
  Ti  .ti
28  0.92 12
 8.8
 8.55kW
28  12
 ti

+ Hiệu suất chung của hệ thống truyền động:
ch  k .br2 .x .ol3  1 0.972  0.92  0.993  0.84
+ Công suất cần thiết của động cơ:
Pdc 

Ptd

ch



8.55
 10.18kW
0.84

+ Chọn động cơ :
Căn cứ theo Pct ta chọn loại động cơ điện không đồng bộ 3 pha, loại 3K do nhà máy chế tạo
động cơ điện Việt Nam Hungary sản xuất:
+ 3K160S2; Pdc = 11KW; ndc = 2940 v/ph
+ 3K160S4; Pdc =11KW; ndc = 1460 v/ph
+ 3K160L6; Pdc =11KW; ndc = 980 v/ph
=> Ta chọn động cơ 3K160S4 , ndc = 1460v/ph

2. Phân phối tỷ số truyền:
+ Số vòng quay trên trục tang trống băng tải:
nct 

60000v 60000 1.6

 50.93(v / ph)
D
  600

SVTH: NGUYỄN ĐÌNH CHỨC

MSSV: 21300422

Page 4


ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY

ĐỀ SỐ 3 - PHƢƠNG ÁN 9

GVHD: PHAN TẤN TÙNG

+ Tỉ số truyền chung:
uch  u1.u2 .ux 

+ Chọn

ndc 1460


 28.67
nct 50.93

ux=2.5
uh=11.47  u1=3.8; u2=3

Đặc tính kĩ thuật của hệ thống truyền động:
Trục

Động cơ

I

II

III

Công tác

Thông số
Công suất (kW)

10.48

Tỉ số truyền

10.48
1

10.06

3.8

9.66

8.8
2.5

3

Momen xoắn (Nmm)

68551

68551

250190

720727

1647843

Số vòng quay (v/ph)

1460

1460

384

128

51

II.

THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN NGOÀI HỘP
1. Tính toán bộ truyền xích:
1.1.

-

Chọn loại xích:

Các thông số đầu vào: P3=9.66 kW; ux=2.5; T3=720727 Nmm; n1=128 v/ph
Chọn bộ truyền xích ống con lăn.
1.2.

-

Thông số bộ truyền:

Số răng đĩa xích dẫn:
z1  29  2u  29  2  2.5  24

-

Số răng đĩa xích bị dẫn:
z2  u  z1  2.5  24  60
SVTH: NGUYỄN ĐÌNH CHỨC

MSSV: 21300422

Page 5


ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY

-

ĐỀ SỐ 3 - PHƢƠNG ÁN 9

GVHD: PHAN TẤN TÙNG

Hệ số điều kiện sử dụng: K=Kr.Ka.K0.Kdc.Kb.Klv=1.2
+ Kr=1.2 (va đập nhẹ): Hệ số tải trọng động
+ Ka=1 khi a=(30-50)pc: Hệ số xét đến ảnh hƣởng của khoảng cách trục hay chiều dài
xích.
+ K0=1 (khi đƣờng nối tâm 2 đĩa xích hợp với đƣờng nằm ngang một góc
nhỏ hơn 60°)
+ Kdc=1: Trục điều chỉnh đƣợc.
+ Kb=1: Bôi trơn nhỏ giọt.
+ Klv=1: Làm việc 1 ca.
n01 200

 1.5625
n1 128
Z
25
K z  01 
Z1 24

Kn 

Kx=1: Chọn xích 1 dãy.
-

Công suất tính toán:
Pt 

-

K .K z .K n
.P3 
KX

1.2 

25
1.5625
24
 9.66  18.87kW
1

Pt=18.87 kW <[P]=19.3 Kw
 Chọn bƣớc xích pc=31.75 mm

-

Vận tốc trung bình của xích:
v

-

n.z. pc 128  24  31.75

 1.63(m / s)
60000
60000

Lực vòng có ích:
Ft 

-

1000 P3 1000  9.66

 5926.4 N
v
1.63

Kiểm nghiệm bƣớc xích:
pc  600 3

KP3
1.2  9.66
 600 3
 30.4mm
Z1n3[p0 ]K X
24 128  29 1

 Thỏa điều kiện.
SVTH: NGUYỄN ĐÌNH CHỨC

MSSV: 21300422

Page 6


ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY

ĐỀ SỐ 3 - PHƢƠNG ÁN 9

GVHD: PHAN TẤN TÙNG

-

Chọn khoảng cách trục sơ bộ: a=40pc=40*31.75=1270 mm

-

Số mắc xích:
2a z2  z1  z2  z1  pc
60  24  60  24  1
X


 2  40 

 .  122.82


pc
2
2
 2  40
 2  a
2

2

Chọn X=122
-

Chiều dài xích: L=pc.X=31.75*122=3873.5 mm

-

Tính chính xác khoảng cách trục:
2
2

z2  z1
z2  z1 
z2  z1  


a  0.25 pc  X 
 X 
  8
   1256.83mm
2

2 


 2  



Chọn a=1254mm (giảm khoảng cách trục (0.002-0.004)a).
-

Với bƣớc xích pc = 31,75mm ta chọn [i] = 16.

-

Số lần va đập trong 1 giây:
i

z1n1 24 128

 1.68  [i]
15 X 15 122

1.3.

Kiểm nghiệm xích về độ bền:

-

Tải trọng phá hủy: Q = 88,5kN

-

Lực trên nhánh căng: F1 ≈ Ft =5926.4 N

-

Lực căng do lực ly tâm gây nên: Fv= qmv2= 3.8*1.632=10.1 N

-

Lực căng ban đầu của xích: F0=Kfaqmg=6*1.254*3.8*9.81=280.48 N

-

Hệ số an toàn:
Q
88.5.103
s

 14.24  [s]  (7.8  9.4)
F1  FV  F0 5926.4  10.1  280.48

 Thỏa điều kiện bền.

SVTH: NGUYỄN ĐÌNH CHỨC

MSSV: 21300422

Page 7

ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY

Đƣờng kính đĩa xích dẫn:
d1 

-

z1. pc





24  31.75



 242.55mm

Đƣờng kính đĩa xích bị dẫn:
z2 . pc

d2 

-

GVHD: PHAN TẤN TÙNG

Thông số đĩa xích:

1.4.
-

ĐỀ SỐ 3 - PHƢƠNG ÁN 9



60  31.75





 606.38mm

Đƣờng kính vòng đỉnh và vòng chân:
da1  d1  0.7 pc  242.55  0.7  31.75  264.78mm
da 2  d2  0.7 pc  606.38  0.7  31.75  628.6mm
d f 1  d1  2r

d f 2  d 2  2r

Với r=0.5025d1+0.05=0.5025*19.05+0.05=9.62 mm
Với p=31.75 mm  d1=19.05 mm
Suy ra: df1=242.55-2*9.62=223.31 mm
df2=606.38-2*9.62=587.14 mm
1.5.

Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc của đĩa:

 H  0,47 k r ( Ft K d  Fvd ) E /( Ak d )  [ ]
k d _ Hệ số phân bố không đều cho các dãy , kd=1 (xích một dãy)
K d _ Hệ số tải trọng động ; Kd=1 ( đk làm việc êm)

k r _ Hệ số kể đến ảnh hƣởng của số răng đĩa xích

Z1=24, chọn k r  0,48
Lực va đập trên dãy xích :
Fvd  13.10 7 n 3 p 3  13.10 7.86,02.25,43  1,83 (kN)

Với p=31.75 ,xích một dãy theo bảng 5.12 ta có A=180 mm2
Trong đó v 

z1 pn3 25.25,4.86,02

 0,91
60000
60000

 H  0,47 0,48(5725,27.1  1,83).2,1.10 5 /(180.1)  841,7
SVTH: NGUYỄN ĐÌNH CHỨC

MSSV: 21300422

(MPa)
Page 8


ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY

ĐỀ SỐ 3 - PHƢƠNG ÁN 9

GVHD: PHAN TẤN TÙNG

Nhƣ vậy dùng thép 45 tôi ,ram có độ cứng HRC=50 sẽ đạt ứng suất tiếp xúc cho phép
[ ]  900 MPa . Đảm bảo độ bền cho đĩa 1
1.6.

Lực tác dụng lên trục:

Frx=Km.Ft=1.15*5926.4=6815.4 N
III. THIẾT KẾ CÁC BỘ TRUYỀN TRONG HỘP GIẢM TỐC:
1. Bộ truyền cấp nhanh: (bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng)
1.1. Chọn vật liệu làm bánh răng:
Theo bảng 6.1/92 [I] chọn:
- Bánh nhỏ : thép 45 tôi cảI thiện đạt độ rắn HB 241-285, có giới hạn bền
 b1  850MPa , giới hạn chảy  ch1  580MPa .
- Bánh lớn : thép 45 tôI cảI thiện đạt độ rắn HB 192-240 , có giới hạn bền
 b 2  750MPa ,giới hạn chảy  ch 2  450MPa .
1.2. Xác định ứng suất cho phép:
*Ứng suất tiếp xúc cho phép
Sơ bộ ta có:  H    H0 lim 

0.9 K HL
SH

Trong đó  H0 lim : là ứng suất tiếp xúc cho phép ứng với số chu kì cơ sở
Lấy độ rắn bánh răng nhỏ HB1=250, bánh lớn HB2=235 khi đó ta có:
 H0 lim1  2HB1  70  2.250  70  570 (Mpa)

 H0 lim2  2HB2  70  2.235  70  540 (Mpa)
SH : Hệ số an toàn khi tính về tiếp xúc SH1=SH2=1,1
KHL : Hệ số tuổi thọ K HL  6

N HO
N HE

Với NHO : số chu kì thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về tiếp xúc
NHO=30HB2,4
Do đó NHO1=30.2502,4=0,17108 chu kỳ , NHO4=30.2352,4=0,15.108 chu kỳ
Số chu kì ứng suất tƣơng đƣơng:
3

N HE

 T 
 60c.  i  .ni .ti
 Tmax 

Vì mỗi vòng quay răng chỉ vào khớp 1 lần nên c=1
 T 3 28  0.9T 3 12 
8
N HE1  60 110240 1460      
    8.24 10 (chu kỳ)
 T  40  T  40 
 T 3 28  0.9T 3 12 
8
N HE1  60 110240  384      
    2.17 10 (chu kỳ)
T

40
T
40


 

SVTH: NGUYỄN ĐÌNH CHỨC

MSSV: 21300422

Page 9


ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY

ĐỀ SỐ 3 - PHƢƠNG ÁN 9

GVHD: PHAN TẤN TÙNG

Ta thấy NHE1>NHO1 ; NHE2>NHO2 do đó ta chọn KHL1=KHL2=1.
Vậy ta tính đƣợc :

 H 1   570 

0.9 1
 466.4 (Mpa)
1.1

 H 2   540 

0.9 1
 441.8 (Mpa)
1.1





  H   0.5  H 1    H 2   454.27 (Mpa)
2

2

*Ứng suất tiếp xúc cho phép khi quá tải :
[

]

H max

 2,8 ch 2  2,8.450  1260(MPa)

*Ứng suất uốn cho phép:
Sơ bộ ta có: [ F ]   F0 lim K FC K FL / S F
Trong đó  F0 lim : là ứng suất uốn cho phép ứng với số chu kì cơ sở
 F0 lim1  1.8HB1  1.8  250  450 (Mpa)
 F0 lim2  1.8HB2  1.8  235  423 (Mpa)
SF: hệ số an toàn khi tính về uốn SF1=SF2=1.75
KFL : hệ số tuổi thọ

K FL  mF

N FO
N FE

Với NF0: Số chu kì cơ sở khi uốn NF0=4.106
MF : Bậc của đƣờng cong mỏi khi thử về tiếp xúc, với vật liệu HB<350 ta có mF=6
NFE : Số chu kì thay đổi ứng suất tƣơng đƣơng
Ta có: N FE

 T
 60c  i
 Tmax

mF


 ni t i


Vì mỗi vòng quay răng chỉ vào khớp 1 lần nên c=1
 T 6 28  0.9T 6 12 
8
N FE1  60 110240 1460      
    7.7110 (chu kỳ)
T
40
T
40




 
 T 6 28  0.9T 6 12 
8
N FE1  60 110240  384      
    2.03 10 (chu kỳ)
 T  40  T  40 

Ta thấy NFE1>NFO , NFE2>NFO , ta lấy NFL1=NFL2=1
Bộ truyền quay một chiều, lấy giới hạn bền uốn KFC=1
Vậy ứng suất uốn cho phép:

SVTH: NGUYỄN ĐÌNH CHỨC

MSSV: 21300422

Page 10


ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY

ĐỀ SỐ 3 - PHƢƠNG ÁN 9

 F1   450 

1 1
 257.14 (Mpa)
1.75

 F 2   423 

1 1
 241.71 (Mpa)
1.75

GVHD: PHAN TẤN TÙNG

* Ứng suất uốn cho phép khi quá tải
 F1 max  0.86 ch1  464 (Mpa)

 F 2 max  0.86 ch2  360

(Mpa)

1.3. Tính toán bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng:
a/ Khoảng cách trục sơ bộ:
aw1  43  u1  1 3

T1 K H 

 ba  H  u1
2

Chọn  ba  0.25   bd   u1  1
Tra bảng 6.7/98[I]; ta có: K H 
 aw1  43(3.8  1) 3

 ba

 0.6
2
 1.07

685511.07
 148.73 (mm)
0.25  454.272  3.8

Chọn aw1=160 mm
b/ Xác định các thông số ăn khớp:
-Chọn modun pháp theo công thức:
mn   0.01  0.02 aw1  (1.6  3.2) mm
Theo tiêu chuẩn chọn mn=2.5 mm
2a cos
2 160cos 80

 cos
-Số răng bánh nhỏ: z1  w1
mn  u1  1

2.5  (3.8  1)

3

Vì 8    20 nên 25.06  z1  26.4 . Chọn z1=26 răng
-Số răng bánh lớn: z2=u1z1=98.8
Chọn z2=98 răng
 mn  z2  z1  
  14.36
2aw1




-Góc nghiêng răng:   cos 1 

c/ Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc:
 H  Z M Z H Z

2T1.K H .  u1  1
2
bw1u1d w1

+ZM=275 (Mpa)1/2 (Vật liệu 2 bánh làm bằng thép)
2cos 
2cos14.36

 1.715
+ ZH 
sin 2 tw
sin 2  20.59
SVTH: NGUYỄN ĐÌNH CHỨC

MSSV: 21300422

Page 11


ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY

ĐỀ SỐ 3 - PHƢƠNG ÁN 9

GVHD: PHAN TẤN TÙNG

 tan  
  20.59
 cos 

Với  tw  tan 1 
1

+ Z 





1
 0.774
1.72



 1 1 
   cos =1.67

 z1 z2  

Với   1.88  3.2 


+Đƣờng kính vòng lăn bánh nhỏ:
d w1 

2aw1
 66.67 mm
u1  1

+Bề rộng vành răng: bw1= 40mm
d n
+ Vận tốc vành răng: v  w1 1  5.1 m/s
60000

Theo bảng 6.13/106 [I] với v=5.1 m/s ,chọn cấp chính xác 8  K H  1.09
Theo bảng 6.15,6.16/107 [I]:  H  0.002; g0  56
Suy ra: vH   H g0v
K HV  1 

aw1
160
 0.002  56  5.1
 3.706
u1
3.8

vH bw1d w1
3.706  40  66.67
 1
 1.06
2T1 K H  K H
2  685511.07 1.09

-Hệ số tải trọng tính: K H  K H  K H K HV  1.07 1.09 1.06  1.236
  H  275 1.715  0.774

2  685511.236   3.8  1
40  3.8  66.67 2

 400.53 (Mpa)

Ta có hệ số ảnh hƣởng củavận tốc vòng: với v<5m/s, Z v  1
ZxH=1; ZR=0.95
'
 H    H   ZV  Z R  Z xH  454.27 1 0.95 1  431.56 (Mpa)
Ta thấy  H  [ H ]' thoả mãn đk bền tiếp xúc.
d/ Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn:
F 

2T1.K F .Y .Y .YF
bw1.d w1.mn

 bd  0.6 , tra bảng 6.7/98 [I] ta có : K F   1.17
Với vận tốc v=5.1 m/s ,cấp chính xác 8 tra bảng 6.14/107 ta có K F  1.27

Ta có: vF   F .g0 .v

aw1
150
 0.006  56  5.1
 11.12 m/s
u1

3.8

Trong đó tra bảng 6.15,6.16/107[I], ta có :  H  0.006; g0  56
Hệ số xét đến tảI trọng động xuất hiện trong vùng ăn khớp khi tính về uốn :

SVTH: NGUYỄN ĐÌNH CHỨC

MSSV: 21300422

Page 12


ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY

K FV  1 

ĐỀ SỐ 3 - PHƢƠNG ÁN 9

GVHD: PHAN TẤN TÙNG

vF bw1d w1
11.12  40  66.67
 1
 1.15
2T1 K F  K F
2  685511.17 1.27

Hệ số tải trọng khi tính về uốn:
K F  K F  K F K FV  1.17 1.27 1.15  1.71

Số răng tƣơng đƣơng:
ztd 1 

z1
24

 28.6
3
3
cos  cos 16.6

ztd 2 

z2
91

 107.79
3
3
cos  cos 16.6

YF 1  3.47 

13.2
 3.932
ztd 1

YF 2  3.47 

13.2

 3.592
ztd 1

Hệ số kể đến sự trùng khớp của răng: Y 
Với bánh răng nghiêng ta có: Y  1 


140

1





 1

1
 0.6
1.67

14.36
 0.897
140

Do vậy:  F1 

2  685511.71 0.897  3.932
 74.42 (Mpa)
40  66.67  2.5

F2 

2  685511.71 0.897  3.592
 67.98 (Mpa)
40  66.67  2.5

Tính chính xác ứng suất uốn cho phép:
[ F ]  [ F ]YRYS YxF
YR : Hệ số xét đến ảnh hƣởng của độ nhám mặt lƣợn chân răng YR  1
YxF : Hệ số xét đến kích thƣớc bánh răng YxF  1
YS : Hệ số xét đến độ nhậy của vật liệu
YS  1.08  0.095ln mn  0.993

Do đó:  F1   257.14 1 0.993 1  255.34 (Mpa)
'

 F 2   241.711 0.993 1  240.02 (Mpa)
'
'
Ta thấy:  F1   F1  ; F 2   F 2  nên thỏa mãn đk bền uốn.
'

SVTH: NGUYỄN ĐÌNH CHỨC

MSSV: 21300422

Page 13

ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY

ĐỀ SỐ 3 - PHƢƠNG ÁN 9

GVHD: PHAN TẤN TÙNG

e/ Các thông số của bộ truyền:
+ Khoảng cách trục: aw1=160 mm
+ Modun pháp: mn=2.5 mm
+ Chiều rộng vành răng: b1=45 mm; b2=40 mm
+ Tỉ số truyền: u1=3.8
+ Số răng: z1=26; z2=98
+ Hệ số dịch chỉnh: x1=0; x2=0
+ Góc nghiêng răng:   14.36
mn z1
 67.6 mm
cos
mz
d 2  n 2  253 mm
cos
+ Đƣờng kính vòng đỉnh: da1  d1  2mn  72.6 mm

+ Đƣờng kính vòng chia: d1 

da 2  d2  2mn  258 mm

+ Đƣờng kính vòng chân: di1  d1  2.5mn  61.35 mm
di 2  d2  2.5mn  246.75 mm
f/ Các lực tác dụng:
+ Lực vòng: Ft1  Ft 2 

2T1 2  68551

 2028 N
d1
67.6

+ Lực dọc trục: Fa1  Fa 2  Ft1 tan   2028  tan14.36  519 N
F tan  nw
+ Lực hƣớng tâm: Fr1  Fr 2  t1
 786 N
cos
2. Bộ truyền cấp chậm: (Bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng)
2.1. Chọn vật liệu:
Theo bảng 6.1/92 [I] chọn:
- Bánh nhỏ : thép 45 tôi cảI thiện đạt độ rắn HB 241-285, có giới hạn bền
 b1  850MPa , giới hạn chảy  ch1  580MPa .
- Bánh lớn : thép 45 tôI cảI thiện đạt độ rắn HB 192-240 , có giới hạn bền
 b 2  750MPa ,giới hạn chảy  ch 2  450MPa .
2.2. Xác định ứng suất cho phép:
*Ứng suất tiếp xúc cho phép
Sơ bộ ta có:  H    H0 lim 

0.9 K HL
SH

Trong đó  H0 lim : là ứng suất tiếp xúc cho phép ứng với số chu kì cơ sở
Lấy độ rắn bánh răng nhỏ HB3=260, bánh lớn HB4=245 khi đó ta có:
 H0 lim3  2HB3  70  2.260  70  590 (Mpa)
 H0 lim4  2HB4  70  2.245  70  560 (Mpa)

SH : Hệ số an toàn khi tính về tiếp xúc SH3=SH4=1.1
SVTH: NGUYỄN ĐÌNH CHỨC

MSSV: 21300422

Page 14


ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY

ĐỀ SỐ 3 - PHƢƠNG ÁN 9

GVHD: PHAN TẤN TÙNG

KHL : Hệ số tuổi thọ
K HL  6

N HO
N HE

Với NHO : số chu kì thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về tiếp xúc
NHO=30HB2,4
Do đó NHO3=30.2502,4=0,17108 chu kỳ , NHO4=30.2352,4=0,15.108 chu kỳ
Số chu kì ứng suất tƣơng đƣơng:
3

N HE

 T 
 60c.  i  .ni .ti

 Tmax 

Vì mỗi vòng quay răng chỉ vào khớp 1 lần nên c=1
 T 3 28  0.9T 3 12 
8
N HE1  60 110240  384      
    2.17 10 (chu kỳ)
 T  40  T  40 
 T 3 28  0.9T 3 12 
7
N HE1  60 110240 128      
    7.22 10 (chu kỳ)
 T  40  T  40 

Ta thấy NHE3>NHO1 ; NHE4>NHO2 do đó ta chọn KHL3=KHL4=1.
Vậy ta tính đƣợc :

 H 3   590 

0.9 1
 482.73 (Mpa)
1.1

 H 4   560 

0.9 1
 458.2 (Mpa)
1.1

  H   min  H 3  ,  H 4   458.2 (Mpa)

*Ứng suất tiếp xúc cho phép khi quá tải :
[

]

H max

 2,8 ch 2  2,8.450  1260(MPa)

*Ứng suất uốn cho phép:
Sơ bộ ta có: [ F ]   F0 lim K FC K FL / S F
Trong đó  F0 lim : là ứng suất uốn cho phép ứng với số chu kì cơ sở
 F0 lim3  1.8HB3  1.8  260  468 (Mpa)
 F0 lim4  1.8HB4  1.8  245  441 (Mpa)
SF: hệ số an toàn khi tính về uốn SF3=SF4=1.75
KFL : hệ số tuổi thọ
K FL  mF

N FO
N FE

SVTH: NGUYỄN ĐÌNH CHỨC

MSSV: 21300422

Page 15


ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY

ĐỀ SỐ 3 - PHƢƠNG ÁN 9

GVHD: PHAN TẤN TÙNG

Với NF0: Số chu kì cơ sở khi uốn NF0=4.106
MF : Bậc của đƣờng cong mỏi khi thử về tiếp xúc, với vật liệu HB<350 ta có mF=6
NFE : Số chu kì thay đổi ứng suất tƣơng đƣơng
Ta có: N FE

 T
 60c  i
 Tmax

mF


 ni t i


Vì mỗi vòng quay răng chỉ vào khớp 1 lần nên c=1
N FE 3

 T 6 28  0.9T 6 12 
8
 60 110240  384      
    2.03 10 (chu kỳ)
 T  40  T  40 

 T 6 28  0.9T 6 12 
7

N FE 4  60 110240 128      
    6.76 10 (chu kỳ)
 T  40  T  40 

Ta thấy NFE3>NFO , NFE4>NFO , ta lấy NFL3=NFL4=1
Bộ truyền quay một chiều, lấy giới hạn bền uốn KFC=1
Vậy ứng suất uốn cho phép:

 F 3   468 

1 1
 267.4 (Mpa)
1.75

 F 4   441

1 1
 252 (Mpa)
1.75

* Ứng suất uốn cho phép khi quá tải
 F 3 max  0.86 ch1  464 (Mpa)

 F 4 max  0.86 ch2  360
2.3.

(Mpa)

Tính toán bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng:

a/ Khoảng cách trục sơ bộ:
aw2  49.5  u2  1 3

T2 K H 

 ba  H  u2
2

Chọn  ba  0.315   bd   u1  1
Tra bảng 6.7/98[I]; ta có: K H 
 aw2  49.5  (3  1) 3

 ba

 0.63
2
 1.08

250190 1.08
 219.4 (mm)
0.315  458.22  3

Chọn aw2=210 mm
b/ Xác định các thông số ăn khớp:
+ Chọn modun pháp theo công thức:
SVTH: NGUYỄN ĐÌNH CHỨC

MSSV: 21300422

Page 16

ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY

ĐỀ SỐ 3 - PHƢƠNG ÁN 9

GVHD: PHAN TẤN TÙNG

mn   0.01  0.02 aw2  (2.1  4.2) mm

Theo tiêu chuẩn chọn mn=3 mm
+ Số răng bánh nhỏ: z3 

2aw 2
2  210

 35 . Chọn z3=35 răng.
mn  u2  1 3   3  1

+ Số răng bánh lớn: z4=u2z3=105. Chọn z4=105 răng.
c/ Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc:
 H  Z M Z H Z

2T2 .K H .  u2  1
2
bw2u2 d w2

+ZM=275 (Mpa)1/2 (Vật liệu 2 bánh làm bằng thép)
2cos 
2 1


 1.76
+ ZH 
sin 2 tw
sin 2  20
4  
 0.86
3
1 1
Với   1.88  3.2     1.758
 z3 z4 

+ Z 

+ Đƣờng kính vòng lăn bánh nhỏ:
d w2 

2aw2 2  210

 105 mm
u2  1
3 1

+Bề rộng vành răng: bw2=66.15 mm
d n
+ Vận tốc vành răng: v  w2 2  2.11 m/s
60000

Theo bảng 6.13/106 [I] với v=2.11 m/s ,chọn cấp chính xác 8  K H  1.05
Theo bảng 6.15,6.16/107 [I]:  H  0.004; g0  56

aw1
210
 0.004  56  2.11
 3.95
u1
3
v b d
3.95  66.15 105
 1  H w2 w2  1 
 1.048
2T2 K H  K H
2  250190 1.08 1.05

Suy ra: vH   H g0v
K HV

-Hệ số tải trọng tính: K H  K H  K H K HV  1.08 1.05 1.048  1.188
  H  275 1.76  0.86

2  250190 1.188   3  1
66.15  3 1052

 433.9 (Mpa)

Ta có hệ số ảnh hƣởng củavận tốc vòng: với v<5m/s, Z v  1
ZxH=1; ZR=0.95
'
 H    H   ZV  Z R  Z xH  458.2 1 0.95 1  435.29 (Mpa)
Ta thấy  H  [ H ]' thoả mãn điều kiện bền tiếp xúc.
d/ Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn:

SVTH: NGUYỄN ĐÌNH CHỨC

MSSV: 21300422

Page 17


ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY

F 

ĐỀ SỐ 3 - PHƢƠNG ÁN 9

GVHD: PHAN TẤN TÙNG

2T2 .K F .Y .Y .YF
bw2 .d w2 .mn

 bd  0.63 , tra bảng 6.7/98 [I] ta có : K F   1.18
Với vận tốc v=2.11 m/s ,cấp chính xác 8 tra bảng 6.14/107 ta có K F  1.22

Ta có: vF   F .g0 .v

aw2
210
 0.011 56  2.11
 10.87 m/s
u2
3

Trong đó tra bảng 6.15,6.16/107[I], ta có :  F  0.011; g0  56
Hệ số xét đến tải trọng động xuất hiện trong vùng ăn khớp khi tính về uốn :
K FV  1 

vF bw2 d w2
10.87  66.15 105
 1
 1.105
2T2 K F  K F
2  250190 1.18 1.22

Hệ số tải trọng khi tính về uốn:
K F  K F  K F K FV  1.18 1.22 1.105  1.59

Với z3=35, z4=105, x3=0; x4=0 theo bảng 6.18/109 [I] ta có
YF3=3.75; YF4=3.6
Hệ số kể đến sự trùng khớp của răng: Y 

1





1
 0.57
1.758

Với bánh răng trụ răng thẳng ta có: Y  1
Do vậy:  F 3 

F4 

2  250190 1.59  0.57 1 3.75
 48.86 (Mpa)
66.15 105  3
2  250190 1.59  0.57 1 3.6
 78.35 (Mpa)
66.15 105  3

Tính chính xác ứng suất uốn cho phép:
[ F ]  [ F ]YRYS YxF
YR : Hệ số xét đến ảnh hƣởng của độ nhám mặt lƣợn chân răng YR  1
YxF : Hệ số xét đến kích thƣớc bánh răng YxF  1
YS : Hệ số xét đến độ nhậy của vật liệu
YS  1.08  0.095ln mn  0.993

Do đó:  F 3   267.4 1 0.9931  265.5 (Mpa)
'

 F 4   252 1 0.9931  250.2 (Mpa)
'
'
Ta thấy:  F 3   F 3  ; F 4   F 4  nên thỏa mãn điều kiện bền uốn.
'

e/ Các thông số bộ truyền:
+ Khoảng cách trục: aw2=210 mm
SVTH: NGUYỄN ĐÌNH CHỨC

MSSV: 21300422

Page 18


ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY

ĐỀ SỐ 3 - PHƢƠNG ÁN 9

GVHD: PHAN TẤN TÙNG

+ Modun pháp: mn=3 mm
+ Chiều rộng vành răng: b4=66.15 mm; b3=71.15 mm
+ Tỉ số truyền: u2=3
+ Số răng: z3=35; z2=105
+ Hệ số dịch chỉnh: x3=0; x4=0
+ Đƣờng kính vòng chia: d3  mn z3  105 mm
d4  mn z4  315 mm
+ Đƣờng kính vòng đỉnh: da3  d3  2mn  111 mm
da 4  d4  2mn  321 mm
+ Đƣờng kính vòng chân: di 3  d3  2.5mn  97.5 mm
di 4  d4  2.5mn  307.5 mm
f/ Các lực tác dụng:
+ Lực vòng: Ft 3  Ft 4 

2T2 2  250190

 4765 N
d3
105

+ Lực hƣớng tâm: Fr 3  Fr 4  Ft 3 tan   4765 tan 20  1734 N
IV. KIỂM TRA BÔI TRƠN:
Để đảm bảo điều kiện bôi trơn phải thỏa mãn bất đẳng thức sau:
H

1
1
d a 2  10  10...15  d a 4 nếu h2  2.25mn  2.25  2.5  5.625mm  10mm
2
3
1
1
  258  10  10...15   321
2
3

H=109>107
Do vậy nên đảm bảo điều kiện bôi trơn ngâm dầu tự nhiên.
V.

THIẾT KẾ TRỤC-THEN
1. Chọn vật liệu:
+ Chọn vật liệu chế tạo trục chế tạo trục là thép C45 có  b  600Mpa;  F 1  50Mpa
+ Ứng suất xoắn cho phép [ ]  15..30MPa
2. Xác định sơ bộ kích thƣớc các trục:
d k  3 Tk / 0,2[ ]

Với trục vào lấy [ ]1  15 MPa, trục trung gian [ ]2 = 20 MPa, trục ra [ ]3  30 Mpa
Do đó đk sơ bộ các trục là:

SVTH: NGUYỄN ĐÌNH CHỨC

MSSV: 21300422

Page 19


ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY

ĐỀ SỐ 3 - PHƢƠNG ÁN 9

d1 

3

T1
68551
3
 28.4 mm
0.2  1
0.2 15

d2 

3

T2
250190
3
 39.7 mm

0.2  2
0.2  20

d3 

3

GVHD: PHAN TẤN TÙNG

T3
720727
3
 49.3 mm
0.2  3
0.2  30

3. Sơ đồ chung:

4. Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực:
*Trục trung gian II:

SVTH: NGUYỄN ĐÌNH CHỨC

MSSV: 21300422

Page 20


ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY

ĐỀ SỐ 3 - PHƢƠNG ÁN 9

GVHD: PHAN TẤN TÙNG

l22  0.5  lm 22  b0   k1  k2
l23  l22  0.5  lm 22  lm 23   k1
l21  lm 22  lm 23  3k1  2k2  b0

Trong đó:
+ Chiều dài mayo bánh răng trụ :
Lấy lm22  45mm; lm23  71mm
+ Chiều rộng ổ lăn: b0=25 mm (tra bảng 10.2/188[I])
+ Các khoảng cách k1=10 mm; k2=10 mm
l22  0.5  lm 22  b0   k1  k2  55mm

Suy ra: l23  l22  0.5  lm 22  lm 23   k1  123mm
l21  lm 22  lm 23  3k1  2k2  b0  191mm

*Trục I:

l11  l21  191mm
l12  l22  55mm

lc13  0.5  lm13  b0   k3  hn  90mm

Với l m13 là chiều dài mayơ nửa khớp nối: lm13  1.4  2.5 d  56 100 mm
Lấy lm13=85mm; k3=15mm; hn=20mm
*Trục III:

l31  l21  191mm

l32  l21  l23  68mm

lc 33  0.5  lm33  b0   k3  hn  80mm
SVTH: NGUYỄN ĐÌNH CHỨC

MSSV: 21300422

Page 21


ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY

ĐỀ SỐ 3 - PHƢƠNG ÁN 9

GVHD: PHAN TẤN TÙNG

Với lm33 là chiều dài mayơ đĩa xích: lm33  1.2 1.5 d mm
Lấy lm33=65mm; k3=15mm; hn=20mm
SƠ ĐỒ ĐẶT LỰC:

5. Tính trục vào I:
-Chọn nối trục:
+Momen xoắn danh nghĩa: Tt=kT1=1.5*68551=102826.5 Nmm=103 Nm
Chọn nối trục vòng đàn hồi có [T]=310 Nm (FBC2)
Ta có: D0=0.55(A+E)=0.55(114+42)=86 mm
+Lực vòng tại chốt: Ftk 

2T1 2  68551

 1594.2 N

D0
86

-Lực do nối trục tác động lên trục:
Fk  (0.2  0.3) Ftk  398N

Các thông số trục I:
Fa1  519 N ; Fr1  786 N ; Ft1  2028 N ; Fk  398 N
T1  68551Nmm; M a1  Fa1 

d1
67.6
 519 
 17542.2 Nmm
2
2

SVTH: NGUYỄN ĐÌNH CHỨC

MSSV: 21300422

Page 22


ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY

ĐỀ SỐ 3 - PHƢƠNG ÁN 9

GVHD: PHAN TẤN TÙNG

Thay trục bằng dầm sức bền:

a/ Phản lực tại các gối tựa:
+Trong mặt phẳng đứng:

 M xB  0   RAy 191  Fr1 136  M a1  0

Fr1 136  M a1 786 136  17542.2

 651.5 N
191
191
   Fy  0  RAy  Fr1  R By  0
 RAy 

 RBy  Fr1  RAy  786  651.5  134.5 N

+ Trong mặt phẳng ngang:

  M yB  0  281Fk  191RAx  136 Ft1  0
136 Ft1  281Fk 136  2028  281 398

 858.48 N
191
191
   Fx  0 Fk  RAx  Ft1  RBx  0

 RAx 

 RBx  Ft1  Fk  RAx  2028  398  858.48  771.52 N

b/ Biểu đồ nội lực:

SVTH: NGUYỄN ĐÌNH CHỨC

MSSV: 21300422

Page 23


ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY

ĐỀ SỐ 3 - PHƢƠNG ÁN 9

GVHD: PHAN TẤN TÙNG

c/ Momen tƣơng đƣơng tại các tiết diện nguy hiểm:
M td  M x2  M y2  0.75T 2

Do vậy: M td10  59366.9 Nmm; M td11  69336.2 Nmm; M td12  125769.5Nmm; M td13  0
d/ Chọn đƣờng kính tại các tiết diện:
dij 

3

M tdij

0.1 

Suy ra: d10  23.94mm; d11  24.02mm; d12  30.8mm

Ta chọn đƣờng kính các đoạn trục:
d10  26mm; d11  30mm; d12  36mm; d13  30mm

e/ Tính toán mối ghép then:
** Với đoạn trục lắp khớp nối d10=26 mm, ta chọn mối ghép then bằng (1 đầu bằng, 1 đầu
tròn)
Tra bảng 9.1a/173[I], ta có: b=8mm; h=7mm; t1=4mm; t2=2.8mm
L=50mm Llv=L-b/2=50-8/2=46mm
Kiểm nghiệm độ bền của then:
+ Điều kiện bền dập:  d 
Thay số :  d 

2T1
  d 
d10 Llv  h  t1 

2  68551
 38.21Mpa
26  46   7  4 

Với dạng lắp ghép cố định, vật liệu mayơ bằng thép ,tải trọng va đập nhẹ ta có: ứng suất cho
phép [ d ]  100(MPa) , thoả mãn đk bền dập.
2T1
2  68551

 14.33Mpa
d10 Llvb 26  46  8
Với thép C455 chịu tải trọng tĩnh: [ c ]  60(MPa) (thoả mãn điều kiện bền cắt).

+ Điều kiện bền cắt:  c 

** Với đoạn trục lắp bánh răng : d12=36mm
Chọn mối ghép then bằng (2 đầu tròn) : L=36mm Llv=L-b=36-10=26mm
Tra bảng 9.1a/173[I], ta có: b=10mm; h=8mm; t1=5mm; t2=3.3mm
2  68551
 48.83Mpa
36  26  8  5
2T1
2  68551
+ Điều kiện bền cắt:  c 

 14.65Mpa
d10 Llvb 36  26 10

+ Điều kiện bền dập:  d 

Thỏa điều kiện bền dập và điều kiện bần cắt.
f/ Kết cấu trục 1 :

SVTH: NGUYỄN ĐÌNH CHỨC

MSSV: 21300422

Page 24


ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY

ĐỀ SỐ 3 - PHƢƠNG ÁN 9

GVHD: PHAN TẤN TÙNG

6. Tính trục trung gian II:
Các thông số trục II:
Fa 2  519 N ; Fr 2  786 N ; Ft 2  2028 N ; Fr 3  1734 N ; Ft 3  4765 N
T2  250190 Nmm; M a 2  Fa 2 

d2
253
 519 
 65653.5 Nmm
2
2

Thay trục bằng dầm sức bền:

a/ Phản lực tại các gối tựa:
*Trong mặt phẳng đứng:

  M xB  0  191RAy  136 Fr 2  M a 2  68Fr 3  0
136 Fr 2  M a 2  68Fr 3 136  786  65653.5  68 1734

 401.41N
191
191
   Fy  0  RAy Fr 2  Fr 3  RBy  0

 RAy 

 RBy   RAy  Fr 2  Fr 3  401.41  786  1734  546.59 N

*Trong mặt phẳng ngang:

SVTH: NGUYỄN ĐÌNH CHỨC

MSSV: 21300422

Page 25