ĐỒ án cơ học máy: Thiết kế hệ dẫn động băng tải

ĐỒ ÁN CƠ HỌC MÁY

GVHD: Nguyễn Duy Chỉnh

LỜI NÓI ĐẦU

Thiết kế đồ án Cơ Học Máy là môn học cơ bản của ngành kĩ thuật cơ
khí,môn học này không những giúp cho sinh viên có cái nhìn cụ thể,thực
tế hơn với kiến thức đã được học,mà nó còn là cơ sở rất quan trọng cho
các môn học chuyên ngành sẽ được học sau này.
Đồ án môn học Cơ Học Máy là môn học gúp cho sinh viên có thể hệ
thống hóa lại các kiến thức và nắm vững thêm kiến thức về môn Cơ học
máy và các môn học khác như sức bền vật liệu, vẽ kĩ thuật, đồng thời
làm quen dần với công việc thiết kế và làm đồ án chuẩn bị cho việc thiết
kế và làm đồ án tốt nghiệp sau này.
Đồ án Cơ Học Máy do sinh viên Nguyễn Thanh Hải lớp Tuyển Khoáng
A-K59 thực hiện dưới sự hướng dẫn của thầy giáo Nguyễn Duy Chỉnh Bộ
môn Kỹ thuật cơ khí, Trường Đại học Mỏ - Địa Chất. Do lần đầu tiên làm
quen thiết kế với khối lượng kiến thức tổng hợp, còn có những mảng
chưa vững lắm cho nên dù đã cố găng tham khảo tài liệu nhưng không
thể tránh khỏi những thiếu sót.Em rất mong nhận được sự hướng dẫn
tận tình và chỉ bảo của các thầy cô trong bộ môn để em củng cố hiểu
sâu hơn và nắm vững hơn những kiến thức đã học

Em xin chân thành cảm ơn!
Sinh viên:
NGUYỄN THANH HẢI

SVTH: NGUYỄN THANH HẢI

MSSV: 1421040091

1


ĐỒ ÁN CƠ HỌC MÁY

GVHD: Nguyễn Duy Chỉnh

PHẦN 1: CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN
Thiết kế hệ dẫn động băng tải
-Lực

1.

kéo băng tải : F = 4200 ( N )
-Vận tốc băng tải: v = 1,7 ( m/s )
-Đường kính tang quay: D = 450 ( mm )
-Bộ truyền đai: Dẹp
-Thời hạn sử dụng: Lh = 18900 ( giờ )
-Góc nghiêng bộ truyền ngoài: β = 40
-Đặc tính tải trọng: Va đập nhẹ
Công suất làm việc :
Plv =

2.

F .v
1000

= = 7,14 ( kw ) =Pct

Hiệu suất hệ dẫn động :
η = (ηbr)n.( ηol )m.( ηđ(x) )k .( ηkn )h
Trong đó :

-Số

cặp bánh răng ăn khớp : n = 2

-Số

cặp ổ lăn : m = 5

-Số

bộ truyền xích : k = 1

-Số

khớp nối : h = 2
Tra bảng B

2.3
[ 1]
19

ta được :

-Hiệu

suất bộ truyền bánh răng : ηbr = 0,97

-Hiệu

suất bộ truyền đai ( xích ) : ηđ(x) = 0,95

-Hiệu

suất ổ lăn : ηol= 0,99

-Hiệu

suất khớp nối : ηkn= 1

SVTH: NGUYỄN THANH HẢI

MSSV: 1421040091

2


ĐỒ ÁN CƠ HỌC MÁY

GVHD: Nguyễn Duy Chỉnh

η = 0,97² . ( 0,99 )5.0,95.1 = 0,85
3.

Công suất cần thiết trên trục động cơ :

Pyc =
4.

== 8,4 ( kw )

Số vòng quay trên trục công tác :
nlv =

5.

Plv
η

60000.ν
π .D

= = 72,18 ( v/ph ) đối với hệ dẫn động băng tải

Chọn sơ bộ tỷ số truyền
usb = uđ(x).uh
Trong đó, tra bảng B

2.4
[ 1]
21

ta được :

-

Tỷ số truyền bộ truyền đai ( xích ) : uđ(x) = ( 2…4 )

-

Tỷ số truyền hộp giảm tốc : uh = ( 10…25 )
Chọn uh = 10
→

6.Số

uđ = 2

usb = uđ.uh= 10.2 = 20

vòng quay sơ bộ trên trục động cơ :
nsb =nlv.usb = 72,18.20 = 1443,6 ( v/ph )

7.

Tính số vòng quay đồng bộ của động cơ :
Tra bảng Chọn ntsb = 1458 ( v/ph ) sao cho gần với nsb nhất

8.

Chọn động cơ :
Tra bảng phụ lục trong tài liệu

SVTH: NGUYỄN THANH HẢI

MSSV: 1421040091

[ 1]

,chọn động cơ :

3


ĐỒ ÁN CƠ HỌC MÁY
b
ndb

=

t
ndn

Pdccf ≥

GVHD: Nguyễn Duy Chỉnh

= 1458 ( v/ph )
Pyc = 14,4 ( kw )

Ta chọn được động cơ với các thông số sau :
KH : 4A132M4Y3
Pdccf

= 11 ( kw )

nđc = 1458 (v/ph )
9.

Phân phối tỷ số truyền :

Tỷ số truyền của hệ: u =

nđc
nlv

== 20,2

Chọn tỉ số truyền hộp giảm tốc: Uh =10

Tỷ số truyền bộ truyền ngoài: Uđ(x) =

U
Uh

= = 2,02

Ta có uh = u1.u2 trong đó u1 là cấp nhanh , u2 là cấp chậm
Tra bảng B

3.1
[ 1]
43

ta có uh = 10 => u1 = 3,83 , u2 = 2,61

Tất cả các tỷ số truyền trên phải phù hợp với các giá trị trong bảngB
2.4
[ 1]
21

Vậy ta có :
U = 20,2
Uh = 10

SVTH: NGUYỄN THANH HẢI

MSSV: 1421040091

4


ĐỒ ÁN CƠ HỌC MÁY

GVHD: Nguyễn Duy Chỉnh

Uđ(x) = 2,02
10. Tính các thông số trên trục:
Công suất trên trục công tác: Pct = Plv = 7,14 ( kw )
Công suất trên các trục khác:

PIII =

PII =

PI =

Pct
nol .nk nbrt
PIII
ηolηbrc

PII
ηbrη d

==7,44 ( kw )

== 7,75 ( kw )

= = 8,24 ( kw )

Công suất trên trục động cơ:

Pđc =

PI
ηolηdηkn

= = 8,76 ( kw )

Số vòng quay trên trục động cơ: nđc = 1458 (v/ph)

Số vòng quay trên trục I: n1=

Số vòng quay trên trục II: n2=

ndc
ud ( kn )
n1
u1

= = 721,8 ( v/ph )

= = 188,5 ( v/ph )

n2
u2

Số vòng quay trên trục III: n3 = = = 72,2 ( v/ph )
Số vòng quay trên trục công tác: nct = = = 72,2 ( v/ph )

SVTH: NGUYỄN THANH HẢI

MSSV: 1421040091

5


ĐỒ ÁN CƠ HỌC MÁY

GVHD: Nguyễn Duy Chỉnh

Pdc
ndc

Mômen xoắn trên trục động cơ: M đc = 9,55.106.

( N.mm )

= 9,55.106.= 57379

PI
nI

Mômen xoắn trên trục I: MI = 9,55.106. = 9,55.106.= 109022 ( N.mm )
Mômen xoắn trên trục II: MII = 9,55.106.
)

PII
nII

= 9,55.106.= 392639 ( N.mm

Mômen xoắn trên trục III: MIII = 9,55.106.
( N.mm )

PIII
nIII

Mômen xoắn trên trục công tác: Mct = 9,55.106.
N.mm )
11.Lập

Pct
nct

= 9,55.106.= 984099

= 9,55.106. = 944418 (

bảng thông số :

Trục
Thông
số

Động cơ

u

2,02

P
( kw )

8,76

I

II
3,83

III
2,61

Công tác
1

8,24

7,75

7,44

7,14

n
1458
( v/ph )

721,8

188,5

72,2

72,2

M
57379
( N.m

109022

392639

984099

944418

SVTH: NGUYỄN THANH HẢI

MSSV: 1421040091

6


ĐỒ ÁN CƠ HỌC MÁY

GVHD: Nguyễn Duy Chỉnh

m)

PHẦN 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN NGOÀI
I. Tính toán thiết kế bộ truyền đai dẹt
Thông số đầu vào :
P = Pđc = 8,76 ( kw )
MI = Mđc = 57379 ( N.mm )
n1 = nđc = 1458 ( vg/ph )
uđ = 2,02
β = 40°
1.

Chọn loại đai:Đai vải cao su

2.

Xác định đường kính bánh đai:
d1 =

( 5, 2 ÷ 6, 4 ) 3 M 1

÷

= ( 201 247 ) ( mm )

Chọn d1 theo tiêu chuẩn theo bảng B

4.21
[ 1]
63

, ta được d1 = 224 ( mm )

Kiểm tra vận tốc đai

SVTH: NGUYỄN THANH HẢI

MSSV: 1421040091

7


ĐỒ ÁN CƠ HỌC MÁY

GVHD: Nguyễn Duy Chỉnh

π d1n1
60000

v=
= = 17,1 ( m/s ) < vmax = 25 ( m/s ), nếu đúng => thỏa mãn,
nếu sai thì giảm d1 và tính lại.
Xác định d2:
d2 = uđd1.( 1 – ε ) = uđd1.( 1 – 0,015 ) = 2,02.224.( 1- 0,015 ) = 446 (mm )
4.6
[ 1]
53

Tra bảng B
chọn d2 = 450 ( mm ),chú ý chọn sao cho gần đúng với
giá trị tính được nhất.

Tỷ số truyền thực tế: ut =

d2
d1 ( 1 − ε )

== 2,04

ut − ud
ud

Sai lệch tỷ số truyền : ∆u =
.100% = |.100%= 0,99%< 4%, nếu
đúng => thỏa mãn nếu sai thì chọn lại d1 và tính lại.
3.

Xác định chiều dài đai và khoảng cách trục:
÷

÷

Khoảng cách trục : a = ( 1,5 2,0 )( d1 + d2 ) = ( 1,5 2,0)(224+450) =
(1011 ÷ 1348 ) ( mm ) , chọn a =1250,chú ý chọn a nhỏ khi v lớn và
ngược lại.
Chiều dài đai:

L = 2a +

d +d
π 1 2
2

( d 2 − d1 )
+

4a

2

= 2.1250 +π+ = 3649,6 ( mm )
÷

Lấy L = 4000 ( mm ), chú ý làm tròn và cộng thêm 100 400 mm tùy
theo cách nối đai.
Số vòng chạy của đai trong một giây:

SVTH: NGUYỄN THANH HẢI

MSSV: 1421040091

8


ĐỒ ÁN CƠ HỌC MÁY

GVHD: Nguyễn Duy Chỉnh

v
L

÷

i = == 4,275 ( 1/s ) < imax = ( 3 5 )( 1/s ), nếu đúng => thỏa mãn, nếu
sai thì giảm L hoặc chọn lại d1, d2.
4.

Xác định góc ôm của bánh đai nhỏ α1:
57 ( d 2 − d1 )
a

α1 = 180 = =169,7 ° ≥150° nếu đúng => thỏa mãn ,nếu sai thì
tăng a, tính lại L và tính lại α1.
5.

Xác định tiết diện đai và chiều rộng bánh đai:

Tiết diện đai:

A = b.δ =

Ft K d
[σF ]

trong đó:

Ft – Lực vòng : Ft =

1000.P
v

= = 512,3 ( N )

Kđ – Hệ số tải trọng động, tra bảng B

4.7
[ 1]
55

Δ – Chiều dày đai: được xác định theo
cao su ta chọn được

δ 
 ÷
 d1 max

=

1
40

ta được Kđ = 1,35

δ
d1

=> δ ≤ d1

: tra bảng B

δ 
 ÷
 d1  max

= 224.

4.8
[ 1]
55
1
40

với loại đai

= 5,6

4.1
[ 1]
51

Tra bảng B
,ta dùng loại đai vải cao su ,không có lớp lót (có lớp lót,
số lớp lót…), chiều dài đai δ = 5,6 ( mm ), dmin = 20( mm )
Kiểm tra: d1 ≥ dmin , nếu đúng => thỏa mãn, nếu sai thì tăng d 1 và tính lại
từ đầu.

SVTH: NGUYỄN THANH HẢI

MSSV: 1421040091

9


ĐỒ ÁN CƠ HỌC MÁY

[σF ]
[σF ]

GVHD: Nguyễn Duy Chỉnh

- Ứng suất có ích cho phép

[σF ]

=

CαCvC0trong đó:

0

[σF ]

k2δ

= k1 -

d1

0

σ0

với k1 k2 là hệ số phụ thuộc vào ứng suất căng ban đầu

và loại đai.

Ta có:
Do góc nghiêng của bộ truyền 60° ≥ β và định kỳ điều chỉnh khoảng
σ0

cách trục nên => = 1,8 Mpa
4.9
[ 1]
56

Tra bảng B

với σ0 = 1,8 Mpa, ta được k1 = 2,5 , k2= 10 =>
= 2,25 Cα – Hệ số kể đến ảnh hưởng của góc ôm α1:
Cα = 1- 0,003

( 180° − α1 )

[σF ]0

= 2,5 -

= 1- 0,003(180°- 169,7°) = 0,97

Cv- Hệ số ảnh hưởng của lực ly tâm đến độ bám của đai trên bánh đai :
Cv = 1- kv(0,01 v2 -1), do sử dụng đai vải cao su nên kv = 0,04


Cv = 1- 0,04(0,01.17.12-1) = 0,92

C0- Hệ số kể đến ảnh hưởng vị trí của bộ truyền và phương pháp căng
đai. Tra bảng B
được C0 = 1

4.12
[ 1]
57

với góc nghiêng của bộ truyền ngoài β = 40°,ta

[σF ] [σF ]0
=>

=
CαCvC0 = 2,25.0,97.0,92.1 = 2,01( Mpa )
Chiều rộng đai:
SVTH: NGUYỄN THANH HẢI

MSSV: 1421040091

10


ĐỒ ÁN CƠ HỌC MÁY

b=

Ft K d
[σF ] δ

GVHD: Nguyễn Duy Chỉnh

== 61,4 ( mm )
4.1
[ 1]
51

Tra bảng B
, ta được b = 63 ( mm ),chú ý chọn b lớn hơn và gần
nhất với giá trị vừa tính được.
Chiều rộng bánh đai B: Tra bảng B

21.26

[ 2]
164

theo chiều rộng đai b = 63

±

,được B = 71 1( mm )
6.

Xác định sức căng ban đầu và lực tác dụng lên trục:

Sức căng ban đầu : F0 =

σ 0δ b

= 1,8.5,6.63 = 635,04 ( N )

Lực tác dụng lên trục : Fr = 2F0
7.

α 
sin  1 ÷
 2

= 2.635,04.sin= 1265 ( N )

Bảng tổng hợp các thông số cơ bản của bộ truyền đai dẹt:

P = 8,76 ( kw )

n1 = 1458 ( vg/ph )
M1 = 57379 ( N.mm )
u = uđ = 2,02
β = 40°
Thông số

Ký hiệu

Loại đai

Đai dẹt

Đường kính bánh đai nhỏ
Đường kính bánh đai lớn

SVTH: NGUYỄN THANH HẢI

MSSV: 1421040091

Đơn vị

Giá trị

d1

( mm )

224

d2

( mm )

450

11


ĐỒ ÁN CƠ HỌC MÁY

GVHD: Nguyễn Duy Chỉnh

Chiều rộng đai

b

( mm )

63

Chiều rộng bánh đai

B

( mm )

71 1

Chiều dài đai

L

( mm )

4000

Chiều dày đai

δ

( mm )

5,6

Khoảng cách trục

a

( mm )

1250

Góc ôm bánh đai nhỏ

α1

Độ

169,7

Lực căng ban đầu

F0

(N)

635,04

Lực tác dụng lên trục

Fr

(N)

1265

±

Phần 3 : Tính Toán Thiết Kế Bộ Truyền Đai Trong
I. Tính toán thiết kế bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng
Thông số đầu vào:
P = P2 = 7,75 ( kW )
M = M2 = 392639( kW )
n = n2 = 188,5
u = ubr = 2,61
Lh = 18900 (h)
1.

Chọn vật liệu làm bánh răng :
Tra bảng B, ta chọn:

Vật liệu bánh lớn:
- Nhãn hiệu thép: Thép 45
- Chế độ nhiệt luyện : Tôi cải thiện

SVTH: NGUYỄN THANH HẢI

MSSV: 1421040091

12


ĐỒ ÁN CƠ HỌC MÁY

GVHD: Nguyễn Duy Chỉnh

- Độ rắn: HB = 192 240; ta chọn HB2 = 230
- Giới hạn bền: = 750 ( Mpa )
- Giới hạn chảy: = 450 ( Mpa )
Vật liệu bánh nhỏ:
- Nhãn hiệu thép: Thép 45
- Chế độ nhiệt luyện : Tôi cải thiện
- Độ rắn: HB = 241 285; ta chọn HB1 = 245
- Giới hạn bền: = 850 ( Mpa )
- Giới hạn chảy: = 580 ( Mpa )
Chú ý: Chọn vật liệu của hai bánh răng đều phải là vật liệu nhóm I :
HB 350 và nên chọn HB1 = HB2 + 10 15
2.

Xác định ứng suất cho phép:
a. Ứng suất tiếp xúc và uốn cho phép:

= ZRZVKXHKHL
= YRYSKXFKFL
Trong đó: Chọn sơ bộ ZRZVKXH = 1
YRYSKXF = 1
SH , SF – Hệ số an toàn khi tính về ứng suất tiếp xúc và ứng suất uốn , tra
bảng B
với
- Bánh răng chủ động: SH1 = 1,1 ; SF1 = 1,75

SVTH: NGUYỄN THANH HẢI

MSSV: 1421040091

13


ĐỒ ÁN CƠ HỌC MÁY

GVHD: Nguyễn Duy Chỉnh

- Bánh răng bị động: SH2 = 1,1 ; SF2 = 1,75
; - Ứng suất tiếp xúc và uốn cho phép ứng với số chu kỳ cơ sở:
= 2HB + 70
= 1,8HB
=> Bánh chủ động
= 2HB1 + 70 = 2.245 + 70 = 560 ( MPa )
= 1,8HB1 = 1,8.245 = 441 ( MPa )
Bánh bị động = 2HB2 + 70 = 2.230 +70 = 530 ( MPa )
= 1,8HB2 = 1,8.230 = 414 ( MPa )

KHL , KFL – Hệ số tuổi thọ, xét đến thời gian phục vụ và chế tài tải trọng
của bộ truyền
KHL = KFL =
Trong đó mH, mF – Bậc của đường cong mỏi khi khử về ứng suất ứng tiếp
xúc. Do bánh răng có HB 350 nên => mH = 6 và mF = 6
NHO ; NFO – Số chu kỳ thay đổi ứng suất khi khử về ứng suất tiếp xúc và
ứng suất uốn
NHO = 30.
NFO = 4. Do đối với tất cả các loại thép thì NFO = 4. nên :
NHO1 = 30. = 30.2452,4 = 1,63.107
NHO2 = 30. = 30.2302,4 = 1,4.107
NFO1 =NFO2 = 4.
NHE ; NFE – Số chu kỳ thay đổi ứng suất tương đương
Do bộ truyền tải trọng tĩnh nên : NHE = NFE = 60.c.n.t�
Trong đó :
⦁c- số lần ăn khớp trong một lần quay ,c =1.
SVTH: NGUYỄN THANH HẢI

MSSV: 1421040091

14


ĐỒ ÁN CƠ HỌC MÁY

GVHD: Nguyễn Duy Chỉnh

⦁n- vận tốc vòng của bánh răng.
⦁t� – tổng số giờ làm việc của bánh răng đang xét.
Bánh răng chủ động : NHE1 = NFE1 = 60.c.n1.tΣ=60.1.188,5.18900

=214.106
Bánh răng bị động : NHE2 = NFE2 = 60.c.n2.tS= 60.c..tΣ
=60.1..18900= 819.105
Ta có : nên lấy :
Tương tự ta có : nên lấy
Vậy KHL1 = KHL2 = KFL1 = KFL2 =1
Ứng suất tiếp xúc cho phép và ứng suất uốn cho phép của từng bánh
răng trong bộ truyền :
[= =
[(MPa)
[ (MPa)
[δF1] =.1 =252 (MPa)
[δF2] = (Mpa)

Ứng suất uốn và ứng suất cho phép quá tải :
[σH]max = 2,8.σch1 = 2,8.580 = 1624 (MPa)
[σF1]max = 0,8.σch1 = 0,8.580 = 464 (MPa)
[σF2]max = 0,8.σch2 = 0,8.450 = 360 (MPa)
3.

Xác định sơ bộ khoảng cách trục:
aw = Ka( u +1 ) với:
Ka – Hệ số phụ thuộc vật liệu làm bánh răng của cặp bánh răng, tra
bảng B
=> Ka = 43 Mpa1/3
M1 – Mômen xoắn trên trục chủ động: M1 = 392639 ( N.mm )
– Ứng suất tiếp xúc cho phép: = = 495,4 ( Mpa )
u – Tỷ số truyền: u = 2,61

SVTH: NGUYỄN THANH HẢI

MSSV: 1421040091

15


ĐỒ ÁN CƠ HỌC MÁY

GVHD: Nguyễn Duy Chỉnh

= – Hệ số, với bw là hệ số chiều rộng vành răng, tra bảng B.
Ta có = 0,3 (0,3÷0,5)
; – Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành
răng khi tính về tiếp xúc và uốn. Tra bảng B ( sơ đồ 5 )
và xác định = 0,5.(u+1) = 0,5.0,3.(2,61+1) = 0,54
ta được: = 1,03 , = 1,08
=> = 43(2,61 +1) = 198,2 ( mm ), làm tròn đến số nguyên gần nhất
=> = 198
4. Xác định thông số ăn khớp:
a. Môđul:
m = (0,01 0,02)aw = ( 1,98 3,96 )(mm )
Tra bảng Bchọn m theo tiêu chuẩn m = 3 (mm )
b. Xác định số răng:
Chọn sơ bộ = 14 => cos = 0,970296
Z1 = = = 35,47 chọn Z1 gần với giá trị tính được nhất, phải > 17
=> Z1 = 35
Z2 = u.Z1 = 2,61.35 = 91,35 , chọn Z2 = 91
Tỷ số truyền thực tế:

ut = = = 2,6

Sai lệch tỷ số truyền:
u = .100 = = 0,38% < 4% nếu đúng => thỏa mãn, nếu sai thì chọn lại Z 1
và Z2
Xác định góc nghiêng của răng:
Cos = = = 0,95; chú ý phải nằm trong khoảng 820
=> = arccos(cos) = 18,19
d. Xác định góc ăn khớp:
=> = = arctag = arctag = 20,96
Góc nghiêng của răng trên hình trụ cơ sở:
= arctag(costg) = arctag(cos20tg18,19) = 17,1
5. Xác định các hệ số và các thông số động học:
c.

SVTH: NGUYỄN THANH HẢI

MSSV: 1421040091

16


ĐỒ ÁN CƠ HỌC MÁY

GVHD: Nguyễn Duy Chỉnh

Tỷ số truyền thực tế: = 2,6
Đường kính vòng lăn của cặp bánh răng:
= = = 110 ( mm )
= 2. - = 2.198 - 110 = 286 ( mm )
Vận tốc vòng của bánh răng:

V = = = 1,09 ( m/s )
Tra bảng B với bánh răng trụ răng nghiêng và v = 1,09 ta được cấp chính
xác của bộ truyền là : CCX = 9
Tra phục lục PL với
- CCX = 9

- Răng nghiêng

- HB < 350

- v = 1,09 ( m/s )

Nội suy tuyến tính ta được:
KHv = 1,01

KFv = 1,04

Từ thông tin trang 91 và 92 trong ta chọn:
Ra = 2,5 1,25 => ZR = 0,95
HB < 350 => Zv = 0,85.v0,1 = 0,86 khi v >5 ( m/s ) còn khi v 5 ( m/s ) thì
Zv = 1
da2 = dw2 = 262 ( mm ) < 700 ( m/s ) => K XH = 1 là hệ số xét đến ảnh
hưởng của kích thước
Chọn YR = 1 – Hệ số ảnh hưởng của độ nhám bề mặt chân răng
Ys = 1,08 – 0,0695.ln(m) = 1,08 – 0,0695.ln(3) = 1,004 là hệ số xét đến
độ nhậy của vật liệu đối với tập trung ứng suất , với m – môđun, tính
bằng mm.

SVTH: NGUYỄN THANH HẢI

MSSV: 1421040091

17


ĐỒ ÁN CƠ HỌC MÁY

GVHD: Nguyễn Duy Chỉnh

Do da2 dw2 = 286 ( mm ) 700 ( mm )=>KxF = 1 là hệ số xét đến ảnh
hưởng của kích thước bánh răng đến độ bền uốn.
Hệ số tập trung tải trọng:
= 1,03

= 1,08

, –Hệ số phân bố không đều tải trọng trên các đôi răng khi tính về ứng
suất tiếp xúc , uốn : Do bộ truyền là bánh răng trụ răng nghiêng => , =
1,37
, – Hệ số tải trọng động trong vùng ăn khớp khi tính về ứng suất tiếp
xúc, uốn:
VH = ..v. = 0,002.73.1,09. = 1,4
= 1 + = 1 + = 1,01
VF = 0,006.73.1,09. = 4,2
KFv = 1 + = 1 + = 1,02
: tra bảng B[1]
tra bảng B[1]
bw = = 0,3.198 = 59,4
6.

Kiểm nghiệm bộ truyền bánh răng:
a. Kiểm nghiệm về ứng suất tiếp xúc:
= ZMZHZ
- Ứng suất tiếp xúc cho phép

ZM – Hệ số kể đến cơ tính vật liệu của bánh răng ăn khớp , tra bảng B
ta có ZM = 274 Mpa1/3
ZH – Hệ số kể đến hình dạng của bề mặt tiếp xúc:
ZH = = = 1,7
SVTH: NGUYỄN THANH HẢI

MSSV: 1421040091

18


ĐỒ ÁN CƠ HỌC MÁY

GVHD: Nguyễn Duy Chỉnh

Z – Hệ số sự trùng khớp của răng, phụ thuộc vào hệ số trùng khớp
ngang và hệ số trùng khớp dọc :
Hệ số trùng khớp ngang:
1,88 – 3,2 = 1,88 - 3,2 = 1,82
Hệ số trùng khớp dọc:
= = = 1,88
Ta có 1 nên: = = = 0,74
KH - Hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc:
KH = = 1,13.1,03.1,01 = 1,2
bw - Chiều rộng vành răng:

bw = = 0,3.198 = 59,4
Thay vào ta được:
= 274.1,7.0,74. = 462 ( MPa )
Kiểm tra:
Ta có
Nếu .100 = .100 10 là đúng⇒ chấp nhận, nếu sai ⇒quá thừa bền, phải
giảm Ψba nếu có thể hoặc giảm aw

b. Kiểm nghiệm về độ bền uốn
=
=
- Ứng suất uốn cho phép của bánh chủ động và bị động.
SVTH: NGUYỄN THANH HẢI

MSSV: 1421040091

19


ĐỒ ÁN CƠ HỌC MÁY

GVHD: Nguyễn Duy Chỉnh

KF - Hệ số tải trọng khi tính về uốn:
KF = = 1,37.1,08.1,02 = 1,51
- Hệ số kể đến sự trùng khớp của răng: = = = 0,55
- Hệ số kể đến độ nghiêng cuả răng: = 1 - = 1 - = 0,87
- Hệ số dạng răng, phụ thuộc vào số răng tương đương:
= = = 40,8

= = = 106,14

Tra bảng B với:
= 40,8
= 106,14
x1 = 0
x2 = 0
Ta được: YF1 = 3,7
YF2 = 3,6
Thay vào đó ta được:
= = = 107,1 ( MPa ) = 252
= = = 104,2 ( MPa ) = 236,6
Nếu đúng => thỏa mãn, nếu sai thì tăng m và tính lại.
c. Kiểm nghiệm về quá tải:
= = 462. = 620 ( MPa ) = 2,8. = 2,8.450 = 1260 ( MPa )
= = 1,8.107,1 = 192,78 ( MPa ) = 0,8. = 0,8.580 = 464 ( MPa )
= = 1,8.104,2 = 187,56 ( MPa ) = 0,8. = 0,8.450 = 360 ( MPa )

SVTH: NGUYỄN THANH HẢI

MSSV: 1421040091

20


ĐỒ ÁN CƠ HỌC MÁY

GVHD: Nguyễn Duy Chỉnh

Nếu đúng => thỏa mãn nếu sai thì chọn lại vật liệu và tính lại.

Ở đây Kqt là hệ số quá tải: Kqt = = 1,8
7. Một vài thông số hình học của cặp bánh răng;
Đường kính vòng chia:

d1 = = = 110,5 ( mm )

d2 = = = 287,4 ( mm )
Khoảng cách trục chia: a = 0,5( d 1 + d2 ) = 0,5( 110,5 + 287,4 ) = 198,95
( mm )
Đường kính đỉnh răng: da1 = d1 + 2m = 110,5 + 2.3 = 116,5 ( mm )
da2 = d2 + 2m = 287,4 + 2.3 = 293,4 ( mm )
Đường kính đáy răng: df1 = d1 - 2,5m = 110,5 - 2,5.3 = 103 ( mm )
df2 = d2 - 2,5m = 287,4 - 2,5.3 = 279,9 ( mm )
Đường kính vòng cơ sở: db1 = d1cos = 110,5.cos20 = 103,84 ( mm )
db2 = d2cos = 287,4.cos20 = 270,1 ( mm )
Góc profin gốc = 20
8. Bảng tổng hợp các thông số của bộ truyền bánh răng:
P = P2 = 7,75 ( kW )
M = M2 = 392639( kW )
n = n2 = 188,5
u = ubr = 2,61
Lh = 18900 (h)

Thông số
SVTH: NGUYỄN THANH HẢI

Kí hiệu
MSSV: 1421040091

Đơn vị

Giá trị
21


ĐỒ ÁN CƠ HỌC MÁY

GVHD: Nguyễn Duy Chỉnh

Khoảng cách trục chia

a

( mm )

198,95

Khoảng cách trục

aw

( mm )

198

Số răng

Z1

35

Z2

91

Đường kính vòng chia

Đường kính vòng lăn

Đường kính vòng đỉnh răng

Đường kính vòng cơ sở

Hệ số dịch chỉnh

d1

( mm )

110,5

d2

( mm )

287,4

dw1

( mm )

110

dw2

( mm )

286

da1

( mm )

116,5

da2

( mm )

293,4

db1

( mm )

103,84

db2

( mm )

270,1

x1

0

x2

0

Góc Profin gốc

độ

20o

Góc Profin răng

độ

20o

Góc ăn khớp

độ

20

Hệ số trùng khớp ngang

1,82

Hệ số trùng khớp dọc

1,88

Môđun pháp

m

Góc nghiêng của răng

SVTH: NGUYỄN THANH HẢI

MSSV: 1421040091

( mm )

3

độ

18,19o

22


ĐỒ ÁN CƠ HỌC MÁY

GVHD: Nguyễn Duy Chỉnh

II.Tính toán truyền động răng côn răng thẳng:
Thông số đầu vào :
P = P1 = 8,24 ( kW )
M = M1 = 109022 ( N.mm )
n = n1 = 721,8
u = ubr = 3,83
Lh = 18900
1. Chọn vật liệu làm bánh răng :
Tra bảng B, ta chọn:
Vật liệu bánh lớn:
- Nhãn hiệu thép: Thép 45
- Chế độ nhiệt luyện : Tôi cải thiện
- Độ rắn: HB = 192 240; ta chọn HB2 = 230
- Giới hạn bền: = 750 ( Mpa )
- Giới hạn chảy: = 450 ( Mpa )
Vật liệu bánh nhỏ:
- Nhãn hiệu thép: Thép 45
- Chế độ nhiệt luyện : Tôi cải thiện
- Độ rắn: HB = 241 285; ta chọn HB1 = 245
SVTH: NGUYỄN THANH HẢI

MSSV: 1421040091

23


ĐỒ ÁN CƠ HỌC MÁY

GVHD: Nguyễn Duy Chỉnh

- Giới hạn bền: = 850 ( Mpa )
- Giới hạn chảy: = 580 ( Mpa )
Chú ý: Chọn vật liệu của hai bánh răng đều phải là vật liệu nhóm I :
HB 350 và nên chọn HB1 = HB2 + 10 15
2. Xác định ứng suất cho phép:
a. Ứng suất tiếp xúc và uốn cho phép:
= ZRZVKXHKHL
= YRYSKXFKFL
Trong đó: Chọn sơ bộ :
ZRZVKXH = 1
YRYSKXF = 1
SH , SF – Hệ số an toàn khi tính về ứng suất tiếp xúc và ứng suất uốn , tra
bảng B
với :
- Bánh răng chủ động: SH1 = 1,1 ; SF1 = 1,75
- Bánh răng bị động: SH2 = 1,1 ; SF2 = 1,75
; - Ứng suất tiếp xúc và uốn cho phép ứng với số chu kỳ cơ sở:
= 2HB + 70
= 1,8HB
=> Bánh chủ động
= 2HB 1 + 70 = 2.245 +70 = 560( MPa )
= 1,8HB1 = 1,8.245 = 441( MPa )
Bánh bị động = 2HB2 + 70 = 2.230 + 70 = 530 ( MPa )
= 1,8HB2 = 1,8.230 = 414( MPa )
SVTH: NGUYỄN THANH HẢI

MSSV: 1421040091

24


ĐỒ ÁN CƠ HỌC MÁY

GVHD: Nguyễn Duy Chỉnh

KHL , KFL – Hệ số tuổi thọ, xét đến thời gian phục vụ và chế tài tải trọng
của bộ truyền
KHL =
KFL =
Trong đó mH, mF – Bậc của đường cong mỏi khi khử về ứng suất ứng tiếp
xúc. Do bánh răng có HB 350 nên => mH = 6 và mF = 6
NHO ; NFO – Số chu kỳ thay đổi ứng suất khi khử về ứng suất tiếp xúc và
ứng suất uốn
NHO = 30.
NFO = 4. Do đối với tất cả các loại thép thì NFO = 4. nên :
NHO1 = 30. = 30. 2452,4 = 1,63.107
NHO2 = 30. =30.2302,4 = 1,4.107
NFO1 =NFO2 = 4.
NHE ; NFE – Số chu kỳ thay đổi ứng suất tương đương, nếu bộ truyền chịu
tải trọng tĩnh thì:
NHE = NHF = 60.c.n.tz ; trong đó:
c - số lần ăn khớp trong một lần quay, c = 1
n - Vận tốc vòng của bánh răng.
tz - tổng số giờ làm việc của bánh răng.
=>NHE1 = NFE1 = 60.c.n1. = 60.1.721,8.18900 = 819.106
NHE2 = NFE2 = 60.c.n2. = 60.c.. = 60.1..18900 = 214.105
Ta có:
NHE1> NHO1 => lấy NHE1 = NHO1 => KHL1 = 1

SVTH: NGUYỄN THANH HẢI

MSSV: 1421040091

25