các dạng tính toán đồ án chi tiết máy

PHẦN 1: CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN
KHOA KỸ THUẬT CƠ SƠ
I. Chọn động cơ điện
- Công suất sơ bộ của động cơ: Psb=Plv/Ση
BỘ MÔN CÔNG NGHỆ KIM LOẠI
+ Công suất ra trên trục làm việc (công tác):
Plv 

v

Ft .v
1000 (kW)

 Dn p.Z .n

6.104 6.10 4 (m/s)

Với:
+ Hiệu suất chung của hệ thống

Ση=η1 η2…ηk
k: hiệu suất các bộ truyền, khớp nối và các cặp ổ lăn trong hệ thống (B 2.3)
- Số vòng quay sơ bộ của động cơ: nsb=nlv.un.uh
+ Số vòng quay trục làm việc (công tác):
nlv 

nlv 

60.103.v
D

(băng tải)

3

60.10 .v
SỔ TAY
z. p (xích tải)

+ Tỷ số truyền
bộ truyền ngoài
un (đai hoặc
xích) (B2.4)
HƯỚNG
DẪN
THIẾT
KẾ
+ Chọn tỷ số truyền hộp giảm tốc uh (B2.4)
Lưu ý nên chọn
saoDẪN
cho nsb của
động cơ CƠ
gần bằng
các giá trị tiêu chuẩn
HỆ
ĐỘNG
KHI
của động cơ điện. (PL trang 234)
 Chọn động cơ thỏa điều kiện:

PL trang 234

TP.HỒ CHI MINH - 2015
1


Ví dụ: Cho sơ đồ động như hình vẽ. Hãy chọn động cơ khi biết các số liệu sau:
+ Lực vòng trên xích tải F=3500(N)
+ Vận tốc xích tải, v= 0,8 (m/s)
+ Số răng đĩa xích dẫn, z=9 răng
+ Bước xích, p=110 (mm)

Hình 1.1
Giải
+ Công suất làm việc: Plv=F.v=3500.0,8=2,8kW
+ Tổng hiệu suất của hệ thống:
→ Công suất sơ bộ của động cơ: Psb=Plv/Ση=2,8/0,85=3,29kW
+ Số vòng quay trục công tác:
+ Nếu chọn ndc=3000v/p thì uduh=3000/48,5=61,86=3,87.16
→ Ta chọn động cơ K132S2 có

2


II. Phân phối tỷ số truyền
 Cách tính nội suy
a1 → b1
a3 → b3
a2 → b2 = b1 + (b3-b1)(a2-a1)/(a3-a1)
- Tỷ số truyền chung cho toàn bộ hệ thống
u=ndc/nlv=unuh

Trong đó: ndc- số vòng quay của động cơ đã chọn
nlv- số vòng quay trên trục làm việc
- Phân phối tỷ số truyền trong hộp giảm tốc
+ Đối với hộp giảm tốc khai triển và phân đôi chọn theo bảng 3.1 (uh=8÷40)
+ Đối với hộp giảm tốc đồng trục, chọn u1=u2=(uh=8÷40)
+ Đối với hộp giảm tốc côn-trụ, chọn u1 theo (H3.21) (uh=8÷15)
+ Đối với HGT TV-BR chọn u1 theo (H3.24) (uh=50÷130)
+ Đối với HGT BR-TV chọn u1 theo (3.25) (uh=50÷130)
Lập bảng kết quả
Trục
Trục
ĐC
I
II
III
Thông số
công tác
Công suất P(kW)
Tỷ số truyền u
Số vòng quay n(v/p)
Moment xoắn T(Nmm)
Ví dụ: Hãy phân phối tỷ số truyền cho bộ truyền ngoài và trong hộp giảm tốc.
Lập bảng kết quả cho ví dụ trước
Giải
+ Như phân bố như trước ta chọn uh=16 và ud=3,72
+ Đây là hgt khai triển hai cấp ta căn cứ vào Bảng 3.1 ta chọn u1=5,23; u2=3,06
Bảng kết quả

3

PHẦN 2: THIẾT KẾ CÁC BỘ TRUYỀN
I. Thiết kế bộ truyền đai thang thường
Khi thiết kế bộ truyền ta cần biết các thông số sau của trục dẫn: P, n, u
1. Chọn loại đai (H 4.1)
2. Tính các thông số bộ truyền
+ Chọn d1 (B 4.13, B4.21)
+ Tính vận tốc đai: v=πd1n1/60000<25m/s
+ Tính d2 theo (4.2) rồi chọn d2 theo tiêu chuẩn (B 4.21). Từ d1, d2 tiêu chuẩn
tính lại u với sai lệch cho phép trong khoảng (3-4)%
+ Tính khoảng cách trục:
Định khoảng cách trục sơ bộ theo (B4.14)
Tính chiều dài dây đai theo asb:
chọn L theo tiêu chuẩn (B4.13)
Nghiệm số vòng chạy của đai trong 1 giây: i=v/L<10
Tính a theo L tiêu chuẩn
Khoảng cách trục phải thỏa điều kiện (4.14)
Góc ôm bánh dẫn phải lớn hơn 1200
3. Xác định số dây đai z
z=P1Kđ/([Po]CαCLCuCz)
Trong đó: Kd-hs tải trọng động (B 4.7)
[Po]- công suất cho phép (B 4.19)
Cα- hs góc ôm (B 4.15)
CL-hs chiều dài đai (B 4.16)
Cu-hs tỉ số truyền (B 4.17)
Cz-hs phân bố tải lên các dây (B 4.18) (P1/[Po])
Chiều rộng bánh đai: B=(z-1)t+2e (B4.21)
4. Lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục
+ Lực căng ban đầu: Fo=780P1Kđ/(vCαz)+Fv (Fv: 4.20)
+ Lực tác dụng lên trục: Fr=2Fozsin(α1/2)

Ví dụ: Thiết kế bộ truyền đai thang cho ví dụ trước với các thông số của trục
dẫn như sau: P=3,87kW; n=1445v/p; u=3
Giải
1. Chọn loại đai
Hình 4.1 trang 59, ta chọn đai loại A với các thông số hình học ở B4.13
2. Tính các thông số bộ truyền
+ Chọn d1=125mm
+ Tính vận tốc đai: v=πd1n1/60000=9,5<25m/s
+ Đk bánh đai lớn: d2=d1u.(1-ε)=125.3.(1-0,02)=367,5mm. Chọn d2=355mm
4


Tỷ số truyền thực tế u=2,9 sai lệch 3,4%
+ Tính khoảng cách trục:
Định khoảng cách trục sơ bộ theo (B4.14) asb=d2=355mm
Tính chiều dài dây đai theo asb:
chọn L =1500 mm
Nghiệm số vòng chạy của đai trong 1 giây: i=v/L=5,7<10
Tính a theo L tiêu chuẩn:
Khoảng cách trục phải thỏa điều kiện:
0,55(d1 + d2) + h < a < 2(d1+d2)
0,55(112+355)+8Góc ôm bánh dẫn:
3. Xác định số dây đai z
z=PKđ/([Po]CαCLCuCz)=3,45. Chọn z=4 dây
Trong đó: Kd =1,25 (tùy đề bài)
[Po]=1,49kW
Cα=0,89
CL=0,975
Cu =1,14

Cz=0,95
Chiều rộng bánh đai: B=(z-1)t+2e =(4-1)15+2.10=65mm
4. Lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục
+ Lực căng ban đầu: Fo=780PKđ/(vCαz)+Fv =780.3,87.1,25/
(8,5.0,89.4)+7,6=132,3N
Trong đó: lực căng phụ: Fv=qmv2=0,105.8,52=7,6N
+ Lực tác dụng lên trục: Fr=2Fozsin(α1/2)=2.132,3.4sin70,820=1000N

5


II. Thiết kế bộ truyền xích ống con lăn
Khi thiết kế bộ truyền ta cần biết các thông số sau của trục dẫn: P, n, u
1. Chọn số răng đĩa xích
+ Chọn z1 (B 5.4)
+ Tính z2<120 răng
2. Xác định thông số xích
+ Bước xích
Công suất tính toán: Pt=P1KKzKn/Kx[P]
Trong đó: K=KoKa KdcKbtKdKc- hs làm việc (B 5.6)
Kz=25/z1-hs răng
Kn=n01/n1-hs vòng quay (B 5.5)
Kx-hệ số dãy xích (phụ lục)
Tra (B 5.5) tìm pc (Pt[P]).
+ Kiểm tra vòng quay tới hạn (B 5.8)
+ Khoảng cách trục sơ bộ a=(30…50)p
+ Tính số mắt xích theo (5.12), lấy X chẵn rồi tính lại a, giảm a 1 lượng
a=(0,002…0,004)a
+ Kiểm nghiệm số lần va đập của bản lề xích trong 1 giây: i=z1n1/(15x)<[i]
(B 5.9)

3. Kiểm nghiệm xích về độ bền
s=Q/(kđFt+Fo+Fv)[s]
Trong đó: Q-tải trọng phá hủy (B 5.2)
kđ-hs tải trọng động (Tr 85)
Ft=1000P1/v-lực vòng
Fo=9,81kfq.a-lực căng ban đầu (Tr 85, B 5.2)
Fv=qv2-lực căng phụ
[s]-hệ số an toàn cho phép (B 5.10)
4. Xác định các thông số của đĩa xích và lực tác dụng lên trục
+ Đường kính vòng chia của cặp đĩa xích: d=p/sin(π/z)
+ Lực tác dụng lên trục: Fr=kmFt (5.20)
Ví dụ: Tính toán thiết kế bộ truyền xích với các số liệu sau: P 1 =5,43kW, số
vòng quay trục dẫn n1=119,25vg/ph, tỉ số truyền u=2,5. Tải trọng tĩnh, xích nằm
ngang, trục đĩa xích điều chỉnh được, bôi trơn nhỏ giọt, làm việc 2 ca.
Giải
1. Chọn số răng đĩa xích dẫn: z1=25 răng
Số răng đĩa xích bị dẫn: z2=z1u=2,5.25=62,5. Lấy z2=63 răng. Sai lệch tỉ số
truyền 0,8%
6


2. Xác định thông số xích
+ Bước xích
Công suất tính toán:
10,24kW=Pt=P1KKzKn/Kx[P]=11kW
Trong đó: K= K=KoKa KdcKbtKdKc =1.1.1.1.1.1,125=1,125
Kz=z01/z1=25/25=1
Kn=no1/n1=200/119,25=1,677
Kx=1 chọn xích 1 dãy
Tra B5.5 ta chọn p=25,4mm.

+ Theo B5.8 số vòng quay tới hạn của xích có p=25,4mm là 800vg/ph, nên
điều kiện n+ Khoảng cách trục sơ bộ: asb=40.25,4=1016mm
+ Số mắt xích X=127,8 chọn X=128 mắt
+ Tính chính xác khoảng cách trục được a=1082,4mm chọn a=1080mm (đã
giảm Δa)
+ Số lần va đập xích trong 1 giây:
3. Kiểm nghiệm xích về độ bền
10,6=s=Q/(kđFt+Fo+Fv)[s]=8,2
Trong đó: Q=56,7kN
kđ=1,2
Ft=4310N
Fo=9,81kfq.a=9,81.6.2,6.1,08=165,3N
Fv=qv2=2,6.1,262=4,13N
[s]=8,2
4. Xác định các thông số của đĩa xích và lực tác dụng lên trục
+ Đường kính vòng chia của cặp đĩa xích: d1=pz1/π=202,23mm;
d2=pz2/π=509,62mm
+ Lực tác dụng lên trục: Fr=kmFt =1,15.4310=4956,5N

7


III. Thiết kế bộ truyền bánh răng trụ (Chú ý: HGT đồng trục tính cấp chậm trước)
Đưa thông số đầu vào: T, u, n (HGT phân đôi cấp nhanh thì mômen xoắn
cấp nhanh phải chia đôi)
1. Chọn vật liệu (B6.1)
Bánh nhỏ: C45 tôi cải thiện, độ cứng (241…285) HB (250HB)
Bánh lớn: C45 tôi cải thiện, độ cứng (192…240) HB (240HB)
Chú ý: độ cứng bánh răng nhỏ lớn hơn bánh răng lớn (10…15)HB

2. Xác định ứng suất cho phép
 Ứng suất tiếp xúc cho phép:
Trong đó: (B6.2)
KHL-hệ số tuổi thọ xác định theo CT:
Trong đó: NHO=30HB2,4-số chu kỳ thay đổi ứng suất cơ sở
NHE=60 –số chu kỳ thay đổi ứng suất tương đương (nếu
NHE>NHO thì lấy NHE= NHO để tính, khi đó: KHL=1)
ZR-hs xét đến độ nhám mặt răng (Tr 91) (sơ bộ ZR=1)
ZV-hs xét đến vận tốc vòng (Tr 91) (sơ bộ ZV=1)
KxH-hs xét đến kích thước bánh răng (Tr 91) (sơ bộ KxH=1)
Sau cùng: (br trụ răng nghiêng)
(br trụ răng thẳng)
Sau khi có thông số thì tính lại [σH]’=[σH] ZRZVKxH
 Ứng suất uốn cho phép:
Trong đó: (B6.2)
KFL-hệ số tuổi thọ xác định theo CT:
Trong đó: NFO=4.106-số chu kỳ thay đổi ứng suất cơ sở
NFE=60 –số chu kỳ thay đổi ứng suất tương đương (nếu
NFE>NFO thì lấy NFE= NFO để tính, khi đó: KFL=1)
YR-hs xét đến độ nhám mặt răng (Tr 92) (sơ bộ YR=1)
Ys-hs xét đến độ nhạy của vật liệu (Tr 92) (sơ bộ Ys=1)
KxF-hs xét đến kích thước bánh răng (Tr 92) (sơ bộ KxF=1)
Sau khi có thông số thì tính lại [σF]’=[σF] YRYsKxF
 Ứng suất quá tải cho phép (bảng 6.1)
Us tiếp xúc quá tải cho phép: [σH]max=2,8σch2
Us uốn quá tải cho phép: [σF]max=0,8σch
3. Tính toán bộ truyền
 Xác định sơ bộ khoảng cách trục (6.15)
Trong đó: Ka-hs phụ thuộc vật liệu bánh răng (B6.5)
Ψba-hs chiều rộng vành răng (B6.6)

KHβ-hs kế đến sự phân bố không đều tải trọng (B6.7)
(Chọn Ψba có trị số nhỏ, căn cứ sơ đồ B6.7; tính Ψbd= 0,5Ψba(u+1) rồi chọn
KHβ, Ψba cấp chậm lớn hơn cấp nhanh (20-30)%)
 Xác định các thông số ăn khớp
+ Mô đun sơ bộ: m=(0,01…0,02)a →chọn m tiêu chuẩn (B6.8)
8


+ Góc nghiêng sơ bộ: β=(80-200) (HGT phân đôi β=(300-400))
+ Số răng bánh dẫn:
+ Số răng bánh bị dẫn: z2=uz1→z2 nguyên
+ Tính lại u và β
+ Vận tốc dài của bánh răng: v=πd1n1/6.104
4. Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc
Ứng suất tiếp xúc làm việc:
Trong đó: ZM-hs kể đến cơ tính vật liệu (B6.5)
ZH-hs kể đến hình dạng bm tiếp xúc (B6.12)
Zε-hs kể đến sự trùng khớp của răng (Tr 105)
KH=KHβKHαKHv-hs tải trọng khi tính về tiếp xúc
Trong đó: KHβ-hs kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng
vành răng (B6.7)
KHα-hs kể đến sự phân bố không đều tải trọng cho các đôi răng
đồng thời ăn khớp (B6.14)
KHv-hs kể đến tải trọng động xuất hiện trong vùng ăn khớp (P2.3)
5. Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn
Ứng suất uốn sinh ra:
Trong đó: Yε=1/εα-hs kể đến sự trùng khớp của răng
Yβ=1-β0/140- hs kể đến độ nghiêng của răng
YF- hệ số dạng răng (B6.18)
KF=KFβKFαKFv-hs tải trọng khi tính về uốn

Với: KFβ-hs kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng
vành răng (B6.7)
KFα- hs kể đến sự phân bố không đều tải trọng cho các đôi răng
đồng thời ăn khớp (B6.14)
KFv- hs kể đến tải trọng động xuất hiện trong vùng ăn khớp
(P2.3)
6. Kiểm nghiệm răng về quá tải
Quá tải khi tính về tiếp xúc:
Quá tải khi tính về uốn:
7. Các thông số và kích thước bộ truyền
+ Mô đun
+ Góc nghiêng răng
+ Tỉ số truyền
+ Số răng
+ Khoảng cách trục

+ Đường kính chia
+ Đường kính đỉnh răng
+ Đường kính đáy răng
+ Chiều rộng vành răng

9


10


Ví dụ 1: Thiết kế bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng biết P 1=5,7kW,
n1=960v/p, u=5. Thời hạn sử dụng 12000h, tải trọng thay đổi theo sơ đồ bên dưới, bộ
truyền quay 1 chiều.

Giải
Thông số đầu vào: T=56703Nmm, n=960v/p, u=5
1. Chọn vật liệu
Bánh nhỏ: C45 tôi cải thiện, độ cứng 250HB, σch1=580MPa
Bánh lớn: C45 tôi cải thiện, độ cứng 240HB, σch2=450MPa
2. Xác định ứng suất cho phép
 Ứng suất tiếp xúc cho phép:
+ Bánh răng nhỏ:
=(570/1,1)1.1.1.1=518,2MPa
Trong đó:
Hệ số tuổi thọ:
Trong đó: NHO=30HB2,4=30.2502,4=17.106 chu kỳ
NHE=60
vì NHE>NHO nên KHL=1
sơ bộ chọn ZR=1, ZV=1, KxH=1
+ Bánh răng lớn:
=(550/1,1)1.1.1.1=500MPa
Trong đó:
Hệ số tuổi thọ:
Trong đó: NHO=30HB2,4=30.2402,4=15,5.106 chu kỳ
NHE=60
vì NHE>NHO nên KHL=1
sơ bộ chọn ZR=1, ZV=1, KxH=1
Sau cùng: (thỏa)
 Ứng suất uốn cho phép
+ Bánh răng nhỏ:
11

Trong đó:
Hệ số tuổi thọ
Trong đó: NFO=4.106
NFE=60
Vì NFE>NFO nên KFL=1
sơ bộ chọn YR=1, Ys=1, KxF=1
+ Bánh răng lớn:
Trong đó:
Hệ số tuổi thọ
Trong đó: NFO=4.106
NFE=60
Vì NFE>NFO nên KFL=1
sơ bộ chọn YR=1, Ys=1, KxF=1
 Ứng suất quá tải cho phép
+ Us tiếp xúc quá tải cho phép: [σH]max=2,8σch2=2,8.450=1260MPa
+ Us uốn quá tải cho phép: [σF1]max=0,8σch1=0,8.580=464MPa
[σF2]max=0,8σch2=0,8.450=360MPa
3. Tính toán bộ truyền
 Xác định sơ bộ khoảng cách trục
.
→ Chọn a=150mm
Trong đó: Ka=43
Ψba=0,3
KHβ=1,04
 Xác định các thông số ăn khớp
+ Mô đun sơ bộ: mn=(0,01-0,02)a →chọn mn=2,5mm
+ Góc nghiêng răng sơ bộ: β=(80-200)
+ Số răng bánh dẫn:
→z1=19 răng
Số răng bánh bị dẫn: z2=uz1=5.19=95 răng

+ Góc nghiêng răng thực tế:
+ Vận tốc dài của bánh răng: v=πd1n1/6.104
=πmnz1 n1/(6.104cosβ)=2,51m/s
4. Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc
Ứng suất tiếp xúc làm việc:
Trong đó: ZM=274(MPa)1/3
ZH=1,68
Zε==0,77
với εα=[1,88-3,2(1/z1+1/z2)cosβ=1,69
12


(εβ=bsinβ/(mnπ)=0,3.150sin18,195/(2,5.π)=1,791)
KH=KHβKHαKHv=1,33
Trong đó: KHβ=1,14
KHα=1,13 (cấp 9)
KHv=1,03 (cấp 9)
Tính lại [σH]’=[σH]ZRZVKxH=509,1.0,95.0,932.1=450,8MPa
với: ZR=0,95 (cấp chính xác 9), ZV=0,85v0,1=0,932, KxH=1 (da<700mm).
5. Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn
Ứng suất uốn sinh ra:
Trong đó: Yε=1/εα=1/1,69=0,59
Yβ=1-β0/140=0,87
YF1=4, YF2=3,6 (x=0)
KF=KFβKFαKFv=1,91
Với: KFβ=1,28
KFα=1,37
KFv=1,09 (cấp 9)
Tính lại [σF1]’=[σF1]YRYSKxF=257,1.1.1,02.1=262,2MPa
[σF2]’=[σF2]YRYSKxF=246,9.1.1,02.1=251,8MPa

Trong đó: YR=1, YS=1,08-0,0695ln2,5=1,02; KxF=1 (da<400mm)
6. Kiểm nghiệm răng về quá tải
Quá tải khi tính về tiếp xúc:
Quá tải khi tính về uốn:
7. Các thông số và kích thước bộ truyền
+ Mô đun: mn=2,5mm
+ Góc nghiêng răng: β=18,1950
+ Số răng: z1=19 răng, z2=95 răng
+ Tỉ số truyền: u=5
+ Chiều rộng vành răng: b=45mm
+ Khoảng cách trục: a==150mm
+ Đường kính chia: d1==50mm, d2=250mm
+ Đường kính đỉnh răng: da1==55,26mm; da2=255,26mm
+ Đường kính đáy răng: df1==43,42mm; df2=243,42mm

13


Ví dụ 2: Thiết kế bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng biết P 1=5,7kW, n1=960v/p,
u=4,3. Thời hạn sử dụng 12000h, tải trọng thay đổi theo sơ đồ bên dưới, bộ truyền
quay 1 chiều.

Giải
Thông số đầu vào: T=56703Nmm, n=960v/p, u=4,3
1. Chọn vật liệu
Bánh nhỏ: C45 tôi cải thiện, độ cứng 250HB, σch1=580MPa
Bánh lớn: C45 tôi cải thiện, độ cứng 240HB, σch2=450MPa
2. Xác định ứng suất cho phép
 Ứng suất tiếp xúc cho phép:
+ Bánh răng nhỏ:

=(570/1,1)1.1.1.1=518,2MPa
Trong đó:
Hệ số tuổi thọ:
Trong đó: NHO=30HB2,4=30.2502,4=17.106 chu kỳ
NHE=60
vì NHE>NHO nên KHL=1
sơ bộ chọn ZR=1, ZV=1, KxH=1
+ Bánh răng lớn:
=(550/1,1)1.1.1.1=500MPa
Trong đó:
Hệ số tuổi thọ:
Trong đó: NHO=30HB2,4=30.2402,4=15,5.106 chu kỳ
NHE=60
vì NHE>NHO nên KHL=1
sơ bộ chọn ZR=1, ZV=1, KxH=1
Sau cùng:
 Ứng suất uốn cho phép
+ Bánh răng nhỏ:
14


Trong đó:
Hệ số tuổi thọ
Trong đó: NFO=4.106
NFE=60
Vì NFE>NFO nên KFL=1
sơ bộ chọn YR=1, Ys=1, KxF=1
+ Bánh răng lớn:
Trong đó:
Hệ số tuổi thọ

Trong đó: NFO=4.106
NFE=60
Vì NFE>NFO nên KFL=1
sơ bộ chọn YR=1, Ys=1, KxF=1
 Ứng suất quá tải cho phép
+ Us tiếp xúc quá tải cho phép: [σH]max=2,8σch2=2,8.450=1260MPa
+ Us uốn quá tải cho phép: [σF1]max=0,8σch1=0,8.580=464MPa
[σF2]max=0,8σch2=0,8.450=360MPa
3. Tính toán bộ truyền
 Xác định sơ bộ khoảng cách trục
.
→ Chọn a=174mm
Trong đó: Ka=49,5
Ψba=0,3
KHβ=1,04
 Xác định các thông số ăn khớp
+ Mô đun sơ bộ: m=(0,01-0,02)a →chọn m=3mm
+ Số răng bánh dẫn:
Từ CT →z1=22 răng
Số răng bánh bị dẫn: z2=uz1=22.4,3=94 răng (sai lệch 0,6%u)
+ Vận tốc dài của bánh răng: v=πd1n1/6.104
=πmz1 n1/(6.104)=3,32m/s
4. Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc
Ứng suất tiếp xúc làm việc:
Trong đó: ZM=274(MPa)1/3
ZH=1,76 (B6.12)
Zε==0,89
với εα=[1,88-3,2(1/z1+1/z2)]=1,7
KH=KHβKHαKHv=1,47
Trong đó: KHβ=1,12

KHα=1,14 (cấp 9)
15


KHv=1,15
Tính lại [σH]’=[σH]ZRZVKxH=500.0,95.0,96.1=456MPa
với: ZR=0,95 (cấp chính xác 9), ZV=0,85v0,1=0,95, KxH=1 (da<700mm).
5. Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn
Ứng suất uốn sinh ra:
Trong đó: Yε=1/εα=1/1,7=0,59
Yβ=1
YF1=4; YF2=3,61 (x=0)
KF=KFβKFαKFv=1,72
Với: KFβ=1,24
KFα=1
KFv=1,39 (cấp 9)
Tính lại [σF1]’=[σF1]YRYSKxF=257,1.1.1.1=257,1MPa
[σF2]’=[σF2]YRYSKxF=246,9.1.1.1=246,9MPa
Trong đó: YR=1, YS=1,08-0,0695ln3,32=1; KxF=1 (da<400mm)
6. Kiểm nghiệm răng về quá tải
Quá tải khi tính về tiếp xúc:
Quá tải khi tính về uốn:
7. Các thông số và kích thước bộ truyền
+ Mô đun: m=3mm
+ Số răng: z1=22 răng, z2=94 răng
+ Tỉ số truyền: u=4,27
+ Chiều rộng vành răng: b=52,2mm
+ Khoảng cách trục: aw=174mm
+ Đường kính lăn: d1=mz1=3.22=66mm, d2=d1u=282mm
+ Đường kính đỉnh răng: da1=m(z1+2)=72 mm; da2=288mm

+ Đường kính đáy răng: df1= m(z1- 2,5)=58,5 mm; df2=274,5mm

16


IV. Thiết kế bộ truyền bánh răng nón răng thẳng
Đưa thông số đầu vào: T, u, n
1. Chọn vật liệu (B6.2)
Bánh nhỏ: C45 tôi cải thiện, độ cứng (241…285) HB
Bánh lớn: C45 tôi cải thiện, độ cứng (192…240) HB
Chú ý: độ cứng bánh răng nhỏ lớn hơn bánh răng lớn (10…15)HB
2. Xác định ứng suất cho phép
 Ứng suất tiếp xúc cho phép:
Trong đó: (B6.2)
KHL-hệ số tuổi thọ xác định theo CT:
Trong đó: NHO=30HB2,4-số chu kỳ thay đổi ứng suất cơ sở
NHE=60 –số chu kỳ thay đổi ứng suất tương đương (nếu
NHE>NHO thì lấy NHE= NHO để tính, khi đó: KHL=1)
ZR-hs xét đến độ nhám mặt răng (Tr 91) (sơ bộ ZR=1)
ZV-hs xét đến vận tốc vòng (Tr 91) (sơ bộ ZV=1)
KxH-hs xét đến kích thước bánh răng (Tr 91) (sơ bộ KxH=1)
Sau cùng:
Sau khi có thông số thì tính lại [σH]’=[σH] ZRZVKxH
 Ứng suất uốn cho phép:
Trong đó: (B6.2)
KFL-hệ số tuổi thọ xác định theo CT:
Trong đó: NFO=4.106-số chu kỳ thay đổi ứng suất cơ sở
NFE=60 –số chu kỳ thay đổi ứng suất tương đương (nếu
NFE>NFO thì lấy NFE= NFO để tính, khi đó: KFL=1)
YR-hs xét đến độ nhám mặt răng (Tr 92) (sơ bộ YR=1)

Ys-hs xét đến độ nhạy của vật liệu (Tr 92) (sơ bộ Ys=1)
KxF-hs xét đến kích thước bánh răng (Tr 92) (sơ bộ KxF=1)
Sau khi có thông số thì tính lại [σF]’=[σF] YRYsKxF
 Ứng suất quá tải cho phép (bảng 6.1)
Us tiếp xúc quá tải cho phép: [σH]max=2,8σch2
Us uốn quá tải cho phép: [σF]max=0,8σch
3. Tính toán bộ truyền
 Xác định chiều dài côn ngoài sơ bộ:
Trong đó: KR=50-hs phụ thuộc vật liệu bánh răng và loại răng
KHβ-hs kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng
vành răng (B6.21)
Ψbe=b/Re=(0,25…0,3)-hs chiều rộng vành răng (Tr 112)
 Số răng bánh nhỏ
Đường kính vòng chia ngoài: tra (B6.22) tìm z1p→z1=1,6z1p
Đường kính trung bình: dm1=(1-0,5Ψbe)de1
Mô đun vòng chia trung bình: mm=dm1/z1
Mô đun vòng chia ngoài: me=mm/(1-0,5Ψbe) → chọn me theo tc (B6.8)
Tính lại mm=me(1-0,5Ψbe) và số răng z1=dm1/mm
17


 Số răng bánh lớn: z2=uz1, tính lại u (chênh lệch u <4%)
 Tính chính xác chiều dài côn ngoài:
 Góc côn chia: δ1=arctg(z1/z2); δ2=90- δ1
 Vận tốc dài của bộ truyền: v=πdm1n1/60000
 Chiều rộng vành răng: b=ΨbeRe
4. Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc
us tiếp xúc làm việc:
Trong đó: ZM=274- hs kể đến cơ tính vật liệu
ZH=1,76-hs kể đến hình dạng tiếp xúc

Zε- hs kể đến sự trùng khớp của răng (tr115)
KH=KHβKHαKHv-hs tải trọng khi tính về tx
Trong đó: KHβ-hs kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều
rộng vành răng (B6.21)
KHα-hs kể đến sự phân bố không đều tải trọng cho các đôi
răng đồng thời ăn khớp (KHα=1)
KHv-hs kể đến tải trọng động (P2.3)
5. Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn
us uốn làm việc:
Trong đó: Yβ=1- hs độ nghiêng của răng
Yε=1/εα-hs kể đến sự trùng khớp của răng
Với εα- hs trùng khớp ngang (6.38b)
YF-hs dạng răng (tr117)
KF=KFβKFαKFv-hs tải trọng khi tính về uốn
Với: KFβ-hs kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều
rộng vành răng (B6.21)
KFα- hs kể đến sự phân bố không đều tải trọng cho các đôi
răng đồng thời ăn khớp (KFα=1)
KFv- hs kể đến tải trọng động xuất hiện trong vùng ăn khớp
(P2.3)
6. Kiểm nghiệm răng về quá tải
Quá tải khi tính về tiếp xúc:
Quá tải khi tính về uốn:
7. Các thông số và kích thước bộ truyền
+ Chiều dài côn ngoài Re
+ Mô đun vòng ngoài me
+ Chiều rộng vành răng b

+ Số răng
+ Góc côn chia δ1, δ2

+ Đường kính chia TB: dm1, dm2
+ Đường kính chia ngoài: de1, de2

+ Tỉ số truyền u

Ví dụ: Thiết kế bộ truyền bánh răng nón răng thẳng biết P 1=5,7kW, n1=960v/p,
u=5. Thời hạn sử dụng 12000h, tải trọng thay đổi theo sơ đồ bên dưới, bộ truyền quay
1 chiều.

18


19


Giải
Thông số đầu vào: T=56703Nmm, n=960v/p, u=5
1. Chọn vật liệu
Bánh nhỏ: C45 tôi cải thiện, độ cứng 250HB, σch1=580MPa
Bánh lớn: C45 tôi cải thiện, độ cứng 240HB, σch2=450MPa
2. Xác định ứng suất cho phép
 Ứng suất tiếp xúc cho phép:
+ Bánh răng nhỏ:
=(570/1,1)1.1.1.1=518,2MPa
Trong đó:
Hệ số tuổi thọ:
Trong đó: NHO=30HB2,4=30.2502,4=17.106 chu kỳ
NHE=60
vì NHE>NHO nên KHL=1
sơ bộ chọn ZR=1, ZV=1, KxH=1

+ Bánh răng lớn:
=(550/1,1)1.1.1.1=500MPa
Trong đó:
Hệ số tuổi thọ:
Trong đó: NHO=30HB2,4=30.2402,4=15,5.106 chu kỳ
NHE=60
vì NHE>NHO nên KHL=1
sơ bộ chọn ZR=1, ZV=1, KxH=1
Sau cùng:
 Ứng suất uốn cho phép
+ Bánh răng nhỏ:
Trong đó:
Hệ số tuổi thọ
Trong đó: NFO=4.106
NFE=60
Vì NFE>NFO nên KFL=1
sơ bộ chọn YR=1, Ys=1, KxF=1
+ Bánh răng lớn:
Trong đó:
Hệ số tuổi thọ
Trong đó: NFO=4.106
NFE=60
Vì NFE>NFO nên KFL=1
sơ bộ chọn YR=1, Ys=1, KxF=1
20


 Ứng suất quá tải cho phép
+ Us tiếp xúc quá tải cho phép: [σH]max=2,8σch2=2,8.450=1260MPa
+ Us uốn quá tải cho phép: [σF1]max=0,8σch1=0,8.580=464MPa

[σF2]max=0,8σch2=0,8.450=360MPa
3. Tính toán bộ truyền
 Xác định chiều dài côn ngoài sơ bộ:
Trong đó: KR=50
Ψbe=b/Re=0,25
KHβ=1,29 (B6.21)
Chọn Re=180mm
 Số răng bánh nhỏ
Đường kính vòng chia ngoài:
tra (B6.22) tìm z1p=16→z1=1,6z1p~26 răng (chỉ là sơ bộ)
Đường kính trung bình: dm1=(1-0,5Ψbe)de1=61,78mm
Mô đun vòng chia trung bình: mm=dm1/z1=2,38mm
Mô đun vòng chia ngoài: me=mm/(1-0,5Ψbe) =2,72mm
→ chọn me=3mm
Tính lại mm=me(1-0,5Ψbe)=2,63mm và số răng z1=dm1/mm=23,5. Lấy
z1=24 răng. Đường kính trung bình: dm1=mmz1=63,12mm
 Số răng bánh lớn: z2=uz1=120 răng
 Tính chính xác chiều dài côn ngoài:
 Góc côn chia: δ1=arctg(z1/z2)=11,310; δ2=78,690
 Vận tốc dài của bộ truyền: v=πdm1n1/60000=3,36m/s
 Chiều rộng vành răng: b=ΨbeRe=46mm

21


4. Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc
Ứs tiếp xúc làm việc:
Trong đó: ZM=274
ZH=1,76 (B6.12)
với εα=1,72 (tr 115)

KH=KHβKHαKHv=1,44
Trong đó: KHβ=1,29 (B6.21)
KHα=1
KHv=1,12 (P2.3)
Tính lại [σH]’=[σH]ZRZVKxH=500.0,95.0,96.1=456MPa
với: ZR=0,95 (cấp chính xác 9), ZV=0,85v0,1=0,96, KxH=1 (da<700mm).
5. Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn
Ứng suất uốn làm việc: <[σF1]’
σF2= σF1YF2/YF1=74,8<[σF2]’
Trong đó: Yβ=1
Yε=1/εα=0,58
Với εα=1,72 (CT6.38b)
YF1=3,9; YF2=3,6 (x=0) (tr 117)
KF=KFβKFαKFv=2,05
Với: KFβ=1,59 (B6.21)
KFα=1
KFv- 1,29 (cấp 9) (P2.3)
Tính lại [σF1]’=[σF1] YRYsKxF=257,1.1.1.1=257,1MPa
[σF2]’=[σF2] YRYsKxF=246,9MPa
Trong đó: YR=1, YS=1,08-0,0695ln3=1; KxF=1 (da<400mm) (tr 92)
6. Kiểm nghiệm răng về quá tải
Quá tải khi tính về tiếp xúc:
Quá tải khi tính về uốn:
7. Các thông số và kích thước bộ truyền

22


+ Chiều dài côn ngoài Re=183,56mm
+ Mô đun vòng ngoài me=3mm

+ Chiều rộng vành răng b=46mm
+ Tỉ số truyền u=5
+ Số răng: z1=24, z2=120
+ Góc côn chia δ1=11,310, δ2=78,690
+ Đường kính chia TB: dm1=mmz1= 63,12mm, dm2=mmz2=315,6mm
+ Đường kính chia ngoài: de1=mez1= 72mm, de2=mez2=360mm
V. Thiết kế bộ truyền trục vít – bánh vít
1. Chọn vật liệu
 Bánh vít
Tính sơ bộ vận tốc trượt theo (7.1)
Trong đó: n1 (vg/ph)-số vòng quay của trục vít
T2 (Nmm) – mô men xoắn trên trục bánh vít
Khi vsb5m/s dùng đồng thanh thiếc
Khi vsb<5m/s dùng đồng thanh không thiếc và đồng thau
Khi vsb<2m/s dùng gang
(Xem tr 146 và B7.1 để chọn vật liệu hợp lý)
 Trục vít
+ Nếu bánh vít là đồng thanh thiếc thì trục vít là C45, C50 hoặc
35XM tôi cải thiện
+ Nếu bánh vít là đồng thanh không thiếc và đồng thau thì trục vít là
C45, 40X, 40XH… tôi hoặc thấm cacbon
+ Nếu bánh vít bằng gang thì trục vít là C45, CT6
2. Xác định ứng suất cho phép (bánh vít)
 Ứng suất tiếp xúc cho phép: [σH] (B7.2). Sau khi tính chính xác vs ta sẽ
chọn lại [σH]’ (B7.2)
 Ứng suất uốn cho phép: [σF]=[σFO]KFL
Trong đó:[σFO] - ứng suất uốn cho phép ứng với 106 chu kỳ (7.7)
KFL=- hệ số tuổi thọ
Với: NFE=60n2Lh
Nếu NFE<106 lấy NFE=106; nếu NFE>25.107 lấy NFE=25.107

Đối với bánh vít bằng gang: [σF]=0,12σb (quay 1 chiều))
3. Tính toán bộ truyền
- Khoảng cách trục sơ bộ:
Trong đó: z2 – số răng bánh vít (26q(0,25…0,3)z2 – hệ số đường kính trục vít (B7.3)
KH=1,1…1,3: hệ số tải trọng (sơ bộ)
- Mô đun dọc trục vít: m=2asb/(z2+q) lấy m theo B7.3. Tính lại chính xác
khoảng cách trục a không cần dịch chỉnh
4. Nghiệm bền
 Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc


Trong đó: KH=KHVKHβ
Với KHβ là hs phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành
răng(7.24)
KHV là hs tải trọng động (B7.6) (B7.7)
+ Vận tốc trượt vs=πd1n1/(60000cosγ) (γ=arctanz1/q; d1=mq)
Có vs ta tra B7.2 để tìm lại [σH]’
Nếu σH> [σH]’ ta phải tăng a lên rồi kiểm nghiệm lại
 Kiểm nghiệm độ bền uốn
Ứng suất uốn sinh ra: σF=1,4T2YFKF/(b2d2mcosγ)≤[σF]
Trong đó: KF=KH hs tải trọng
YF- hs dạng răng (B7.8)
b2 – chiều rộng vành răng bánh vít (B7.9)
5. Các thông số cơ bản của bộ truyền
+Mô đun: m (tiêu chuẩn)
+Hệ số đường kính: q (tiêu chuẩn)
+Khoảng cách trục: a=
+Số mối ren: z1
+Số răng: z2

+Tỉ số truyền: u=z2/z1
+Góc nâng ren: γ=arctan(z1/q)
+Chiều dài phần cắt ren trục vít: b1(B7.10)
+Chiều rộng bánh vít: b2 (B7.9)
+Đk ngoài bánh vít: daM2(B7.9)
+Đk chia: d1=mq; d2=mz2
+Đk đỉnh: da1=m(q+2); d2=m(z2+2)
+Đk đáy: df1= m(q-2,4); df2=m(z2-2,4)


Ví dụ: Thiết kế bộ truyền trục vít với các số liệu sau: T 2=670Nm;
n1=930vg/ph; u=19; bộ truyền quay 1 chiều, thời gian sử dụng 10000h; tải
trọng thay đổi theo sơ đồ

Giải
1.Chọn vật liệu
Tính sơ bộ vận tốc trượt theo (7.1)
Với vsb<5m/s dùng đồng thanh không thiếc: đồng thanh nhôm-sắt-niken
ƂpAЖH 10-4-4 để chế tạo bánh vít. Chọn vật liệu trục vít là thép C45, tôi bề mặt đạt
45HRC
2. Xác định ứng suất cho phép (bánh vít)
 Ứng suất tiếp xúc cho phép: Theo B7.2 với cặp vật liệu ƂpAЖH 10-4-4
và thép tôi, vsb=3,66m/s ta tra được [σH]=206,4MPa
 Ứng suất uốn cho phép: [σF]=[σFO]KFL=166.0,78=129,5MPa
Trong đó: [σFO]=0,25σb+0,08σch=166MPa (quay 1 chiều)
KFL==0,78
Với: NFE=60n2Lh=60+0,59.0,3)=9,3.106 chu kỳ
3. Tính toán bộ truyền
- Khoảng cách trục sơ bộ:
Trong đó: với u=19 chọn z1=2 đầu mối →z2=z1u=38 răng; q=0,3z2=11,4.

Chọn q=12,5 (B7.3)
- Mô đun dọc trục vít: m=2asb/(z2+q)=2.157,11/(12,5+38)=6,22mm. Chọn
m=6,3.
- Khoảng cách trục thực tế: a=m/(2(q+z2))=6,3/(2(12,5+38))=159,08mm