ĐỒ ÁN Nguyên lý chi tiết máy đề 1

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


MỤC LỤC
MỤC LỤC -------------------------------------------------------------------------------------------- 1
PHẦN I: CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN - PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN ----------------------- 8
Chương 1. CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN ----------------------------------------------------------- 8
1.1.

Công suất trên trục công tác ----------------------------------------------------------- 8

1.2.

Công suất tương đương ----------------------------------------------------------------- 8

1.3.

Công suất cần thiết ---------------------------------------------------------------------- 8

1.4.

Số vòng quay sơ bộ của động cơ ------------------------------------------------------ 8

1.4.1.

Tỉ số truyền chung của bộ truyền ------------------------------------------------ 8

1.4.2.

Số vòng quay trên trục công tác -------------------------------------------------- 9

1.4.3.

Số vòng quay sơ bộ của động cơ ------------------------------------------------- 9

1.5.

Chọn động cơ điện ---------------------------------------------------------------------- 9

Chương 2. PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN ---------------------------------------------------- 10
2.1.

Tỉ số truyền chung --------------------------------------------------------------------- 10

2.2.

Phân phối tỉ số truyền ------------------------------------------------------------------ 10

CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC HỆ DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ -------------------- 11
3.1.

Công suất trên các trục ---------------------------------------------------------------- 11

3.2.

Vòng quay trên các trục: -------------------------------------------------------------- 11

3.3.

Momen xoắn trên các trục: ------------------------------------------------------------ 11

PHẦN II. THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI ------------------------------------------------------- 12
1.1.

Chọn loại đai ---------------------------------------------------------------------------- 12

1.2.

Đường kính bánh đai nhỏ ------------------------------------------------------------- 12

1.3.

Vận tốc đai ------------------------------------------------------------------------------ 12

1.4.

Đường kính của bánh đai lớn -------------------------------------------------------- 12

1.5.

Tỉ số truyền thực tế--------------------------------------------------------------------- 12

1.6.

Khoảng cách trục sơ bộ ---------------------------------------------------------------- 13

1.7.

Chiều dài đai ---------------------------------------------------------------------------- 13

1.8.

Xác định chính xác khoảng cách trục------------------------------------------------ 13

1.9.

Xác định góc ôm trên bánh dẫn ------------------------------------------------------ 14

1.10.

Xác định số đai cần thiết ------------------------------------------------------------ 14

1.11.

Kích thước bộ truyền đai ----------------------------------------------------------- 16

1.11.1. Chiều rộng bánh đai--------------------------------------------------------------- 16
1.11.2. Đường kímh ngoài bánh đai ----------------------------------------------------- 16
1.12.

Xác định lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục lực căng ban đầu ------- 16

1.12.1. Lực căng ban đầu ------------------------------------------------------------------ 16
1.12.2. Lực tác dụng lên trục ------------------------------------------------------------- 17
1.13.

Tổng hợp kết quả tính toán – thiết kế bộ truyền đai ---------------------------- 17

PHẦN III: THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG TRONG HỘP GIẢM TỐC -------- 18
Chương 1. THÔNG SỐ KỸ THUẬT – THIẾT KẾ ----------------------------------------- 18
1.1.

Thời gian làm việc --------------------------------------------------------------------- 18

1.2.

Chọn vật liệu chế tạo bánh răng ------------------------------------------------------ 18

1.3.

Thông số ban đầu cặp bánh răng cấp nhanh ---------------------------------------- 18

1.4.

Thông số ban đầu cặp bánh răng cấp chậm ----------------------------------------- 18

Chương 2. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG CẤP NHANH ---- 19
2.1.

Số chu kỳ làm việc cơ sở -------------------------------------------------------------- 19

2.2.

Số chu kỳ làm việc tương đương ----------------------------------------------------- 19

2.3.

Giới hạn bền mỏi tiếp xúc ------------------------------------------------------------- 19

2.4.

Giới hạn bền mỏi uốn ------------------------------------------------------------------ 20


2.5.

Ứng suất tiếp xúc cho phép ----------------------------------------------------------- 20

2.6.

Ứng suất uốn cho phép ---------------------------------------------------------------- 20

2.7.

Ứng suất quá tải cho phép ------------------------------------------------------------- 20

2.8.

Xác định sơ bộ khoảng cách trục ----------------------------------------------------- 20

2.9.

Xác định các thông số ăn khớp ------------------------------------------------------- 21

2.9.1.

Mô – đun ăn khớp ----------------------------------------------------------------- 21

2.9.2.

Xác định số răng, góc nghiêng của răng --------------------------------------- 21

2.10.

Kiểm nghiệm độ bền ứng suất tiếp xúc ------------------------------------------- 21

2.11.

Kiểm nghiệm độ bền uốn ----------------------------------------------------------- 24

2.12.

Kiểm nghiệm răng về độ bền quá tải ---------------------------------------------- 26

2.13.

Bảng tổng hợp các thông số và kích thước bộ truyền --------------------------- 27

Chương 3. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG CẤP CHẬM ----- 29
3.1.

Số chu kỳ làm việc cơ sở -------------------------------------------------------------- 29

3.2.

Số chu kỳ làm việc tương đương ----------------------------------------------------- 29

3.3.

Giới hạn bền mỏi tiếp xúc ------------------------------------------------------------- 29

3.4.

Giới hạn bền mỏi uốn ------------------------------------------------------------------ 29

3.5.

Ứng suất tiếp xúc cho phép ----------------------------------------------------------- 29

3.6.

Ứng suất uốn cho phép ---------------------------------------------------------------- 29

3.7.

Ứng suất quá tải cho phép ------------------------------------------------------------- 30

3.8.

Xác định sơ bộ khoảng cách trục ----------------------------------------------------- 30

3.9.

Xác định các thông số ăn khớp ------------------------------------------------------- 30

3.9.1.

Mô – đun ăn khớp ----------------------------------------------------------------- 30

3.9.2.

Xác định số răng, góc nghiêng của răng --------------------------------------- 30

3.10.

Kiểm nghiệm độ bền ứng suất tiếp xúc ------------------------------------------- 31


3.11.

Kiểm nghiệm độ bền uốn ----------------------------------------------------------- 33

3.12.

Kiểm nghiệm răng về độ bền quá tải ---------------------------------------------- 35

3.13.

Bảng tổng hợp các thông số và kích thước bộ truyền --------------------------- 36

Chương 4. KIỂM TRA ĐIỀU KIỆN BÔI TRƠN – CHẠM TRỤC ----------------------- 38
4.1.

Kiểm tra điều kiện bôi trơn ----------------------------------------------------------- 38

4.2.

Kiểm tra điều kiện chạm trục --------------------------------------------------------- 38

PHẦN IV: THIẾT KẾ TRỤC --------------------------------------------------------------------- 40
1.1.

Các thông số thiết kế ------------------------------------------------------------------- 40

1.2.

Chọn vật liệu ---------------------------------------------------------------------------- 40

1.3.

Xác định sơ bộ đường kính trục ------------------------------------------------------ 40

1.4.

Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực --------------------------- 40

1.4.1.

Chọn các thông số cơ bản để thiết kế ------------------------------------------- 40

1.4.2.

Tính trục II ------------------------------------------------------------------------- 41

1.4.3.

Tính trục I -------------------------------------------------------------------------- 41

1.4.4.

Tính trục III ------------------------------------------------------------------------ 41

1.5.

Phân tích lực tác dụng lên các bộ truyền -------------------------------------------- 41

1.5.1.

Cặp bánh răng cấp nhanh -------------------------------------------------------- 41

1.5.2.

Cặp bánh răng cấp chậm --------------------------------------------------------- 41

1.6.

Xác định các phản lực và vẽ biểu đồ nội ứng suất. -------------------------------- 42

1.6.1.

Trục I-------------------------------------------------------------------------------- 43

1.6.2.

Trục II------------------------------------------------------------------------------- 45

1.6.3.

Trục III------------------------------------------------------------------------------ 47

1.7.

Kiểm nghiệm độ bền trục ------------------------------------------------------------- 50

1.7.1.

Kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi ----------------------------------------------- 51


1.7.2.
1.1.

Kiểm nghiệm trục về độ bền tĩnh ----------------------------------------------- 53

Các công thức kiểm nghiệm ---------------------------------------------------------- 53

PHẦN V. TÍNH TOÁN CHỌN Ổ LĂN --------------------------------------------------------- 56
1.1.

Chọn ổ lăn cho trục I------------------------------------------------------------------- 56

1.1.1.

Tính toán – chọn ổ lăn ------------------------------------------------------------ 56

1.1.2.

Kiểm tra khả năng tải động ------------------------------------------------------ 56

1.1.3.

Kiểm tra khả năng tải tĩnh-------------------------------------------------------- 57

1.1.4.

Tuổi thọ của ổ lăn ----------------------------------------------------------------- 57

1.2.

Chọn ổ lăn cho trục II ------------------------------------------------------------------ 57

1.2.1.

Tính toán – chọn ổ lăn ------------------------------------------------------------ 57

1.2.2.

Kiểm tra khả năng tải động ------------------------------------------------------ 57

1.2.3.

Kiểm tra khả năng tải tĩnh-------------------------------------------------------- 57

1.2.4.

Tuổi thọ của ổ lăn ----------------------------------------------------------------- 57

1.3.

Chọn ổ lăn cho trục III ----------------------------------------------------------------- 57

1.3.1.

Tính toán – chọn ổ lăn ------------------------------------------------------------ 59

1.3.2.

Kiểm tra khả năng tải động ------------------------------------------------------ 59

1.3.3.

Kiểm tra khả năng tải tĩnh-------------------------------------------------------- 60

1.3.4.

Tuổi thọ của ổ lăn ----------------------------------------------------------------- 60

PHẦN VI. TÍNH TOÁN NỐI TRỤC ------------------------------------------------------------ 61
1.1.

Chọn nối trục đàn hồi ------------------------------------------------------------------ 62

1.2.

Kiểm tra điều kiện dập----------------------------------------------------------------- 62

1.3.

Kiểm tra điều kiện bền----------------------------------------------------------------- 62

PHẦN VII. THIẾT KẾ THÂN MÁY VÀ CHỌN CÁC CHI TIẾT PHỤ ------------------- 63
1.1.

Thiết kế thân máy ---------------------------------------------------------------------- 63


1.1.1.

Yêu cầu ----------------------------------------------------------------------------- 63

1.1.2.

Xác định kích thước hộp --------------------------------------------------------- 63

1.2.

Tính toán và chọn các chi tiết phụ --------------------------------------------------- 66

1.2.1.

Chốt định vị ------------------------------------------------------------------------ 66

1.2.2.

Nút thông hơi ---------------------------------------------------------------------- 66

1.2.3.

Nút tháo dầu ----------------------------------------------------------------------- 67

1.2.4.

Cửa thăm --------------------------------------------------------------------------- 68

1.2.5.

Bulong vòng ----------------------------------------------------------------------- 69

1.2.6.

Que thăm dầu ---------------------------------------------------------------------- 70

1.2.7.

Vòng phớt -------------------------------------------------------------------------- 70

1.2.8.

Vòng chắn dầu --------------------------------------------------------------------- 70

PHẦN VIII. CHỌN DUNG SAI LẮP GHÉP --------------------------------------------------- 71
1.1.

Dung sai lắp ghép bánh răng với trục------------------------------------------------ 71

1.2.

Lắp ghép ổ lăn -------------------------------------------------------------------------- 71

1.3.

Dung sai lắp vòng chắn dầu ----------------------------------------------------------- 71

1.4.

Dung sai lắp ghép then trên trục, trên bạc ------------------------------------------ 71

PHẦN IX: TÀI LIỆU THAM KHẢO ----------------------------------------------------------- 72


GVHD: Th.S DƯƠNG ĐĂNG DANH
PHẦN I: CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN - PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN
Chương 1. CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN
Số liệu thống kê:
 Lực vòng trên xích tải ( 2F)
 Vận tốc xích tải (v)

 Số răng đĩa xích tải (z)
 Bước xích tải (p)
 Số năm làm việc

1.1.

: 2 600N
: 1,3 m/s
: 11
: 100 mm
: 5 năm

Công suất trên trục công tác

1.Công suất động cơ trên trục công tác :

=

2
2600.1,3
=
= 3,38 (
1000
1000

)

1.2. Công suất tương đương
2. Công suất tương đương trên trục công tác :
=

(0,8 . 0,6 + 1 . 0,2 + 0 . 0,2)

= 3,38.0,764 = 2,583 (

2.1.

)

Công suất cần thiết


Hiệu suất chung :
ɳ = ɳ . ɳ . ɳđ . ɳ
= 0,98 . 0,995 . 0,96.1 = 0,904

Trong đó :
o ɳ = 0,98 ( ệ
ấ ộ
ề
á ℎ ă )
(
o ɳ = 0,995
ệ
ấ ộ ặ ổ ă )\
o ɳđ = 0,96 ( ệ
ấ ộ
ề đ )
o ɳ =1 ( ệ
ấ ộ

ề
ℎớ ố ớ í ℎ ả )
 Công suất tải trên trục của động cơ điện :
2,583
)
=
=
= 2,86 (
ɳ
0,904

Tiểu luận Nguyên Lý Máy

Trang 8


GVHD: Th.S DƯƠNG ĐĂNG DANH
2.2.

Số vòng quay sơ bộ của động cơ

2.2.1. Tỉ số truyền chung của bộ truyền
Ta có:

u = u h . ud

Theo bảng 2.4 trang 21 [1] ta chọn
Tỉ số truyền của hộp giảm tốc 2 cấp:

uh = 10 <Nên chọn >=10>

Tỉ số truyền của bộ truyền đai:

ud = 2
→ u = 10.2 = 20

2.2.2. Số vòng quay trên trục công tác
=

6. 10 .

= 70,91

2.2.3. Số vòng quay sơ bộ của động cơ
n
2.3.

= n . u = 70,91.20 = 1418,2 (

vòng
)
phút

Chọn động cơ điện
Ta cần chọn động cơ thỏa điều kiện:
Pđ ≥ P = 2,86 (kW) và nđ ≈ n

= 1418,2 (

ò

ú

)

Dựa vào bảng P1.3/trang 236 - 238 ta chọn được động cơ 4A100L4Y3 có:
Công suất Pđ = 4 (kW)
Số vòng quay: nđ = 1420 (vòng/phút)

Tiểu luận Nguyên Lý Máy

Trang 9


GVHD: Th.S DƯƠNG ĐĂNG DANH
Chương 2. PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN
2.1.

Tỉ số truyền chung
u=

nđ
1420
=
= 20,025
n
70,91

Trong đó: u = u . u

(1)

u : là tỉ số truyền cấp nhanh
u : là tỉ số truyền cấp chậm
mặt khác: chọn uđ = 2,00 (tỉ số truyền của bộ truyền đai).
u =
2.2.

u
20,025
=
= 10,0125
uđ
2,00

Phân phối tỉ số truyền
Để đảm bảo hộp giảm tốc được bôi trơn bằng phương pháp ngâm dầu ta phải

chọn u = (1,2 ÷ 1,3)u . Vậy ta chọn u = 1,2u

(2)

Từ (1) & (2)
→ u = 1,2. u => u =

u
=
1,2

9,00
= 2,61

1,2

→ u = 1,2. u = 1,2 . 2,61 = 3,83
Kết luận: ta được các tỉ số truyền
u = 3,83
u = 2,61

Tiểu luận Nguyên Lý Máy

Trang 10


GVHD: Th.S DƯƠNG ĐĂNG DANH
CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC HỆ DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ
3.1.

Công suất trên các trục
Ta có: P = 2,6 (kW)
Trục IV: P = P = 3,38 (kW)
Trục III: P = P /(η . η ) = 3,38/(1. 0,995) = 3,397 (kW) .
Trục II: P = P /(η . η ) = 3,397/( 0,96 . 0,995) = 3,484 (kW).
Trục I: P = P /(η . η ) = 3,484/(0,96 . 0,995) = 3,573 (kW).
Trục động cơ: Pđc = PI /η . ηđ = 3,573 / 0,955 = 3,74 (kW).

3.2.

Vòng quay trên các trục:
Ta có: Trục động cơ: nđ = 1420 (vòng⁄phút).
Trục I:
n =

nđ
1420
=
= 710(vòng⁄phút).
uđ
2

Trục II:
n =

n
710,00
=
= 185,379 (vòng⁄phút).
u
3,83

Trục III:
n

=

n
185,379
=
= 71,026 (vòng⁄phút).
u
2,61

=

n
u

Trục IV:
n
3.3.

=

71,026
= 71,026 (vòng⁄phút).
1,00

Momen xoắn trên các trục:
Trục động cơ:
Tđ = 9,55. 10 .

P
3,38
= 9,55. 10 .
= 26901,408 (N. mm)
nđ
1420

Trục I:
T = 9,55. 10 .

Tiểu luận Nguyên Lý Máy

P
3,573
= 9,55. 10 .
= 48059,3662 (N. mm)
n
710
Trang 11


GVHD: Th.S DƯƠNG ĐĂNG DANH
Trục II:
T = 9,55. 10 .

P
3,484
= 9,55. 10 .
= 179482,034 (N. mm)
n
185,379

Trục III:
T = 9,55. 10 .

P
n

= 9,55. 10 .

3,397

= 456753,161 (N. mm)
71,026

Trục IV:
T = 9,55. 10 .

P
3,38
= 9,55. 10 .
= 454467,378 (N. mm)
n
71,026

BẢNG SỐ LIỆU
Thông số

Động cơ

U

I

2,00

II
3,83

III
2,61

IV
1,00

n(vòng/phút)

1420,00

710,00

185,397

71,026

71,026

P(kW)

3,74

3,573

3,484

3,397

3,38

T (N.mm)

26901,408

48059,37

179482,03

456753,16

454467,378

Tiểu luận Nguyên Lý Máy

Trang 12


GVHD: Th.S DƯƠNG ĐĂNG DANH
PHẦN II. THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI
1.1.

Chọn loại đai

Với vận tốc xích tải V = 1,3 m/s nhỏ hơn 30 m/s nên dùng đai thang thường.
Dựa vào bảng 4.13 với P = 3,74 (kw), n = 1440 ( V/ ph), ta chọn đai:
Ký hiệu : A
Kích thước tiết diện: 81 mm2.
1.2.

Đường kính bánh đai nhỏ
Dựa vào bảng 4.13 trang 59 [1], ta chọn đường kính bánh đai nhỏ d1 = 160 mm.

1.3.

Vận tốc đai
Vđai =

1.4.

  nđc  d1
3,14.1420.160
=
 11,896 (m/s)
60  1000
60.1000

Đừơng kính của bánh đai lớn
Theo công thức 4.2 trang 53 [1], ta có
d2 =

160.2
d1  u đ
 326,56 (mm)
=
1 
1  0,02

Trong đó:
Uđ= 2,00 : tỉ số truyền của đai
  0,02 : hệ số trượt

Dựa vào bảng 4.21 trang 63 [1] chọn d2 = 315 mm.
1.5.

Tỉ số truyền thực tế
u =

Tiểu luận Nguyên Lý Máy

d
315
=
= 2,0089
d . (1 − ε) 160. (1 − 0.02)
Trang 13


GVHD: Th.S DƯƠNG ĐĂNG DANH
Sai số: δ=

2  2,0089
= 0,44 (%) thuộc phạm vi cho phép.
2,0

Vậy đường kính bánh đai nhỏ d1 = 160 mm và đường kính bánh đai lớn d2 = 315 mm.
1.6.

Khoảng cách trục sơ bộ
Dựa vào bảng 4.14 ta có khoảng cách trục a:
a
 1,2 → a = 1,2d2 = 378 mm
d2

Điều kiện kiểm tra:
0,55.(d1  d 2 )  h  a  2.(d 1  d 2 ) thỏa điều kiện. Vậy a = 378 mm.

1.7.

Chiều dài đai

Theo công thức 4.4 trang 54 [1] ta có
l = 2a 

(d  d 1 ) 2

(d 2  d 1 )  2
= 1360,938 mm
2
4a

Dưạ vào bảng 4.13 trang 59 [1], ta chọn chiều dài đai l = 1400 mm
Kiểm nghiệm tuổi thọ của đai :
i=

V 11,896  10 3

 8,497  imax  10
l
1800

i : số lần cuốn của đai trong một giây.
1.8.

Xác định chính xác khoảng cách trục

Ta có: a  (  2  82 ) / 4
Với   l 


( d1  d 2) ;  = (d1 - d2)/2
2

Tiểu luận Nguyên Lý Máy

Trang 14


GVHD: Th.S DƯƠNG ĐĂNG DANH
 l


( d1  d 2) = 951,77 mm
2

 = (d1 - d2)/2 = 460/2 = 130 mm

Vậy khoảng các trục a = 317,476 mm
1.9.

Xác định góc ôm trên bánh dẫn
Theo công thức 4.7 trang 54 [1], ta có công thức tính góc ôm α 1 trên bánh dẫn là:
α 1 = 1800 - (d2 – d1).570 /a = 1520 > 1200



Thõa mãn điều kiện

1.10. Xác định số đai cần thiết
Ta có:
Z

p1 .k d
 p0 .C .C.u C z .Cl

P1

: Công suất trên trục dẫn P1 = Pđc = 3,74 kW

Kđ

: Tính chất tải trọng, tra bảng 4.7 trang 55 [1], Kđ = 0,1+0,11 ( do chế độ làm

việc của đai)
[P0] : Công suất cho phép, tra bảng 4.19 trang 62, [P0] = 2,34 kW
C

: Hệ số ảnh hưởng góc ôm, C = 0,92

C.u : Hệ số ảnh hưởng tới tỉ số truyền, tra bảng 4.17 với u = 2, C.u = 1,13
Cz

: Hệ số ảnh hưởng tới số đai, C z = 0,95

Cl

: Hệ số ảnh hưởng đến chiều dài đai, tra bảng 4.16 [1], C l = 0,95

Tiểu luận Nguyên Lý Máy

Trang 15


GVHD: Th.S DƯƠNG ĐĂNG DANH
Z=

2,86.1,2
= 1,56
2,34.0,92.0,95.0,95.1,13

Chọn Z = 2
1.11. Kích thước bộ truyền đai
1.11.1.Chiều rộng bánh đai
Theo công 4.17 trang 63, chiều rộng bánh đai B theo công thức
B = (Z – 1).t +2.e = 35 mm
Với tiết diện loại A, tra bảng 4.21 trang 63 ta được: H = 12,5, h0 = 3,3 , t = 15, e = 10
→ B = (2 − 1). 15 + 2.10 = 35 (mm)
1.11.2. Đường kímh ngoài bánh đai
d1a = d1 + 2ho = 160 + 2.3,3 = 166,60 mm
d2a = d2 + 2ho = 315 + 2.3,3 = 321,6 mm
1.12. Xác định lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục lực căng ban đầu
1.12.1. Lực căng ban đầu
F0 = 780 Pđc .Kđ / (V. C .Z) + Fv
Với: Pđc = 2,86 (kW)

Fv = qm.V2
V = 11,896 m/s
qm = 0.105 ( tra bảng 4.22 trang 64 [1])
Kđ = 1,2
C = 0,92
Tiểu luận Nguyên Lý Máy

Trang 16


GVHD: Th.S DƯƠNG ĐĂNG DANH
Z=2
→ F0 =

780.2,86.1,2
 0,105.11,896 2  137,158( N )
11,896.0,92.2

1.12.2. Lực tác dụng lên trục
Theo công thức 4.21 trang 64[1], ta có:
Fr = 2.F0.Z. sin(

1
) = 2.137,158.2.sin(152/2) = 532,335 (N)
2

1.13. Tổng hợp kết quả tính toán – thiết kế bộ truyền đai
1.13.1. Đường kính bánh đai:
d1 = 160 mm

d2 = 315 mm

1.13.2. Chiều dài đai
l = 1400 mm
1.13.3. Khoảng cách trục
a = 317,476 mm
1.13.4. Góc ôm
α 1 = 1520
1.13.5. Chiều rộng bánh đai
B = 35 mm
1.13.6. Lực tác dụng lên trục
Fr = 532,335 (N)

Tiểu luận Nguyên Lý Máy

Trang 17


GVHD: Th.S DƯƠNG ĐĂNG DANH
PHẦN III: THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG TRONG HỘP GIẢM TỐC

1.1.

Chương 1. THÔNG SỐ KỸ THUẬT – THIẾT KẾ
Thời gian làm việc
Yêu cầu bộ truyền làm việc 05 năm, chịu tải va đập nhẹ, mỗi năm làm việc 300
ngày, mỗi ngày làm 02 ca, mỗi ca 08 tiếng.
→ Tuổi thọ L = 5.300.2.8 = 24000 (giờ)

1.2.

Chọn vật liệu chế tạo bánh răng

Do công suất tải không lớn lắm, không có yêu cầu gì đặc biệt, để thống nhất
trong thiết kế ta chọn vật liệu là: Thép C45, tôi cải thiện.
→ chọn vật liệu 2 cấp bánh răng như sau:
Cụ thể theo bảng 6.1 trang 92 [1], ta chọn:
Bánh nhỏ: thép C45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB = 280HB.
σ

= 850 (MPa) ; σ

= 580 (MPa).

Bánh lớn: thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB = 265HB.
σ
1.3.

= 750 (MPa) ; σ

= 450 (MPa).

Thông số ban đầu cặp bánh răng cấp nhanh
Tỉ số truyền: un = 3,83
Số vòng quay trục dẫn n1 = 710 vòng / phút
Mô men xoắn trục dẫn T1 =48059,366 N.mm

1.4.

Thông số ban đầu cặp bánh răng cấp chậm

Tỉ số truyền uc = 2,61
Số vòng quay trục dẫn n2 = 185,379 vòng / phút
Mô men xoắn trục dẫn T2 = 179482,03 N.mm

Tiểu luận Nguyên Lý Máy

Trang 18


GVHD: Th.S DƯƠNG ĐĂNG DANH
Chương 2. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG CẤP NHANH
2.1.

Số chu kỳ làm việc cơ sở
N
= 30. HB
N

= 30. HB
N

2.2.
N

,

= 30. 250

,

= 17,06. 10 (Chu kỳ)

,

= 30. 235

,

= 14,71. 10 (Chu kỳ)

= 4,0. 10 (Chu kỳ)

=N

Số chu kỳ làm việc tương đương
T
= 60. c.
. n . t = 60.1.710.24000. (0,8 . 0,6 + 1,0 . 0,2)
T
= 518,56. 10 (Chu kỳ)

N

= 60. c.

T
T

. n . t = 60.1.710.24000. (0,8 . 0,6 + 1,0 . 0,2)/3,83

= 135,39. 10 (Chu kỳ)
N

= 60. c.

T
T

. n . t = 60.1.710.24000. (0,8 . 0,6 + 1,0 . 0,2)

= 365,29. 10 (Chu kỳ)
N

= 60. c.

T
T

. n . t = 60.1. .24000. (0,8 . 0,6 + 1,0 . 0,2)/3,83

= 95,37. 10 (Chu kỳ)
Kiểm tra, ta thấy:
N

= 518,56. 10 > N

= 17,06. 10

N

= 135,39. 10 > N

= 14,71. 10

N

= 365,29. 10 > N

= 4,0. 10

N

= 95,37. 10 > N

= 4,0. 10

→ Hệ số an toàn: K

=K

=K

=K

=1

2.3. Giới hạn bền mỏi tiếp xúc
Ta có:
σ
Tiểu luận Nguyên Lý Máy

= 2HB + 70 (MPa)
Trang 19


GVHD: Th.S DƯƠNG ĐĂNG DANH

2.4.

→σ

= 2250 + 70 = 570 (MPa)

→σ

= 2.235 + 70 = 540 (MPa)

Giới hạn bền mỏi uốn
σ

= 1,8. HB (MPa)

→σ

= 1,8.250 = 450 (MPa)

→σ

= 1,8.235 = 423 (MPa)

2.5. Ứng suất tiếp xúc cho phép
Theo công thức 6.1a trang 93 [1], ta có:
[σ ] =

σ
S

.K

, với S = 1,1 (Bảng 6.2 ∗)

→ [σ ] =

570.1
= 518,18 (MPa)
1,1

→ [σ ] =

540.1
= 490,91 (MPa)
1,1

[σ ] + [σ ]
= 504,545 (MPa)
2
] = 1,25.490,91 = 613,64 (MPa)
Ta có: [σ ] = 504,545 (MPa) ≤ 1,25. [σ
→ [σ ] =

Vậy ứng suất tiếp xúc thõa mãn.
2.6. Ứng suất uốn cho phép
Theo công thức 6.2 trang 93 [1], ta có:
[σ ] =

σ

.K

S

với S = 1,75 (Bảng 6.2 trang 94 [1])

450.1
= 257,143 (MPa)
1,75
423.1
→ [σ ] =
= 241,714 (MPa)
1,75
→ [σ ] =

2.7. Ứng suất quá tải cho phép
Theo công thức 6.13 trang 95 [1], ta có:
[σ
Tiểu luận Nguyên Lý Máy

]

= 2,8. σ

= 2,8.580 = 1624 (

)
Trang 20


GVHD: Th.S DƯƠNG ĐĂNG DANH
→ [σ ]

= 2,8. σ

σ

= 0,8.580 = 464,00 (MPa)

= 0,8. σ
σ

= 2,8.450 = 1260 (MPa)

= 0,8.450 = 360 (MPa)

= 0,8. σ

2.8. Xác định sơ bộ khoảng cách trục
Theo công thức 6.15a trang 96 [1], ta có:
a

= K ( u ± 1)

TK
[σ ] u ψ

Trong đó:
ψ : Hệ số là tỷ số giữa chiều rộng vành răng và khoảng cách trục,
ψ

= 0,3 ( theo bảng 6.6/ trang 97).

K : Hệ số phụ thuộc vào vật liệu của cặp bánh răng và loại răng,
theo bảng 6.5 trang 96 [1], chọn K = 43 MPa
+Ta có: ψ

= 0,53. ψ (u + 1) = 0,53.0,3. (3,83 + 1) = 0,77

(theo (6.13⁄trang 97), đó theo bảng 6.7, trang 98 [1],
K

= 1,24 (ứng với sơ đồ 3)

= 1,05 và K

T = 48059,366 (N. mm)
→a

= 43. (3,83 + 1).

Theo tiêu chuẩn, ta chọn a

48059,366.1,05
= 115,62(mm)
(504,545) . 3,83.0,3

= 116(mm)

2.9. Xác định các thông số ăn khớp
2.9.1. Mô – đun ăn khớp
Theo công thức 6.17 trang 97 [1] ta có:
m = (0,01 ÷ 0,02). a

= 1,16 ÷ 2,32

Theo bảng 6.8 trang 99 [1] ta chọn mô – đun ăn khớp m = 2,0.
2.9.2. Xác định số răng, góc nghiêng của răng
Do cấp nhanh là bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng nên ta có:
Tiểu luận Nguyên Lý Máy

Trang 21


GVHD: Th.S DƯƠNG ĐĂNG DANH
8 ≤ β ≤ 20
→

2. a . cos8
2. a . cos20
≥Z ≥
m. (u + 1)
m. (u + 1)

24 ≥ Z ≥ 22

Chọn Z1 = 23
Ta có: Z2 = u. Z1 = 3,83.23 = 88,09
Chọn Z2 = 88
→ Z = Z + Z = 23 + 88 = 111
Ta có: Cosβ =

.
.

=

.
.

= 0,96
→ β = 16 53′

2.10. Kiểm nghiệm độ bền ứng suất tiếp xúc
Theo 6.33 trang 105 [1], ứng suất tiếp xúc trên mặt răng làm việc:
σ = Z .Z .Z .

2. T . K . (u + 1)
≤ [σ ]
b . u . (d )

Trong đó:
+ Z : trị số của ZM tra bảng 6.5 trang 96 [1], ta được: Z = 251
+ Z : hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc, theo công thức 6.34[1] ta có:

Z =
Với:

2. Cosβ
sin(2α )

β − góc nghiêng của răng trên hình trụ cơ sở
α và α

được tính theo công thức trong bảng (6.11)/104[1]

α =α

= arctg

= arctg

,

= 20,76

tgβ = cos α . tgβ = cos(20,76) . tg(16,26) = 0,27 → β = 15,26
→ Z =

2.0,96
= 1,71
sin(2.20,76)

+ Z : hệ số kể đến sự trùng khớp của răng.
Tiểu luận Nguyên Lý Máy

Trang 22


GVHD: Th.S DƯƠNG ĐĂNG DANH
Vì hệ số trùng khớp dọc :
ε =

b . sinβ 0,3.116. sin(16,26)
=
= 1,551 ≥ 1
m. π
2. π

(6.36c)

Do đó theo 6.38b trang 105 , tài liệu [1]
→Z =
với ε = 1,88 − 3,2.

= 1,88 − 3,2.

1
1
+
23 88

→ Z =

1

ε
+

. Cosβ

(6.38b)

. Cos16,26 = 1,71

1
= 0,764
1,712

+ Đường kính vòng lăn bánh nhỏ:
d

=

2. a
2.116
=
= 48,073 mm
u + 1 3,826 + 1

+ Theo 6.40 trang 106 [1], ta có công thức vận tốc vòng
π. d . n
3,14.48,073.710
m
=
= 1,79

60000
60000
s
→ Theo bảng 6.13 trang 106 [1]chọn cấp chính xác động học là 9.
v=

Theo bảng 6.14 trang 107 [1], với cấp chính xác 9 và v < 5 (m/s)
→K

= 1,13 và g = 73
Theo 6.42 trang 107 [1]:
v = δ . g . v.

a
u

= 0,002.73.1,79.

116
= 1,439
3,826

Trong đó: + δ = 0,002 : hệ số kể đến ảnh hưởng của các sai số ăn khớp (bảng
6.15/trang 107)[1].
+ g = 73 : hệ số kể đến sai lệch các bước răng bánh 1 và 2 (bảng
6.16/trang 107)[1]
Tiểu luận Nguyên Lý Máy

Trang 23

GVHD: Th.S DƯƠNG ĐĂNG DANH
+K

: hệ số kể đến tải trọng động xuất hiện trong vòng ăn khớp.
Công thức 6.41 trang 107 [1]:

K

=1+

v .b .d
2. T . K . K

=1+

1,345.0,3.116.48,073
= 1,02
2.48059,366.1,33.1,05

với: b = 0,3.116 = 34,8
T = 48059,366
Vậy:
σ = Z .Z .Z .

.

.

.(

.

.(

= 251.1,71.0,7654.

)
)

2.48059,366.1,439. (3,826 + 1)
= 483,86 ( MPa)
34,8.3,826. (48,073)

+ Xác định chính xác ứng suất tiếp xúc cho phép:
Theo 6.1trang 91 [1], với v = 1,78 (m/s) < 5 (m/s),
Z = 0,85v

,

= 0,85. 1,78

,

= 0,9.

Với cấp chính xác động học là 9, chọn cấp chính xác về mức tiếp xúc là 8, khi đó cần gia
công đạt độ nhám Ra = 0,63….0,32 μm, do đó Z = 1.
Đường kính vòng đỉnh bánh răng
d ≤ 700 mm nên chọn K =1, do đó theo 6.1 và 6.1a ta có:

[ σ ] = [ σ ]. Z . Z . K

= 504,545 .1,0.0,95.1,0 = 479,318 (MPa)

Ta thấy: σ = 483,866 < [σ ] + 0,04[σ ] = 498,491 Mpa
-Tính lại chiều rộng vành răng:
=

.

σ
[σ ]

= 0,3.116. (483,86/479,318) = 35,5

2.11. Kiểm nghiệm độ bền uốn
Theo công thức 6.43 trang 108 [1], ta có:

Tiểu luận Nguyên Lý Máy

Trang 24


GVHD: Th.S DƯƠNG ĐĂNG DANH
σ
Với:

2. T . K . Y . Y . Y
b .d .m

=

T1 = 48059,366 N.mm
K = K .K .K

Theo bảng 6.7 trang 98 [1] thì:
K

= 1,12 ; theo bảng 6.14 trang 107 [1],

với v < 5 (m/s) và cấp chính xác 8, K

= 1,37

Theo 6.47 trang 109 [1]:
V = δ . g . v.

a
u

= 0,006.73.

116
= 2,412
3,826

Trong đó : theo bảng 6.15 trag 107 [1], tra được δ = 0,006, theo bảng 6.16 trang 107
[1], tra được g = 73,
Do đó theo 6.46 trang 109 [1]:

K

=1+

V .b .d
2. T . K . K

Do đó: K = K . K . K

=1+

2,412.35,5.48,073
= 1,028
2.48059,366.1,12.1,37

= 1,12.1,37.1,028 = 1,577

Với Y : hệ số kể đến sự trùng khớp của răng, ε là hệ số trùng khớp ngang
ε = 1,712; Y =

1
= 0,584
ε

- Với Y : hệ số kể đến độ nghiêng của răng.

β = 16,26 ;

Y =1−

16,26
= 0,88
140

→ Ứng suất sinh ra tại chân bánh răng chủ động:
σ

=

2.48059,366.1,577.0,584.3,9
= 101,148 MPa
35,5.48,073.2

Số răng tương đương: với β = 16,26°
Tiểu luận Nguyên Lý Máy

Trang 25