Thuyết minh đồ án thiết kế hệ dẫn động xích tải

Đại Học Quốc Gia Thành Phố Hồ Chí Minh
Trường Đại Học Bách Khoa
Khoa Cơ Khí


ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY
ĐỀ TÀI

THIẾT KẾ HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG XÍCH TẢI

GVHD : PGS.TS LƯU THANH TÙNG
SVTH : TẠ DƯƠNG SƠN
MSSV : 21102958
NHÓM : A06

Tp Hồ Chí Minh, tháng 5 năm 2014


ĐAMH : CHI TIẾT MÁY

GVHD : TH.S VŨ NHƯ PHAN THIỆN

LỜI NÓI ĐẦU
Trong cuộc sống chúng ta có thể bắt gặp những hệ thống truyền động ở khắp
nơi và có thể nói nó đóng vai trò nhất định trong cuộc sống cũng như trong sản xuất.
Đối với các hệ thống truyền động thường gặp thì có thể nói hộp giảm tốc là một bộ
phận không thể thiếu.
Đồ án chi tiết my nhằm củng cố lại các kiến thức đã học trong các môn Nguyên
Lý Máy, Chi Tiết Máy, Vẽ Kỹ thuật Cơ khí,… 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 như bánh răng ,ổ lăn,…

Thêm vào đó trong quá trình thực hiện các sinh viên có thể bổ sung và hoàn thiện kỹ
năng vẽ AutoCad, điều rất cần thiết với một kỹ sư cơ khí.
Em xin chân thành cảm ơn thầy Vũ Như Phan Thiện, cũng như 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, do đó thiếu xót là điều không thể tránh khỏi, em
mong nhận được ý kiến từ thầy cô và bạn bè để đồ án này được hoàn thiện hơn.
Sinh Viên Thực Hiện

Tạ Dương Sơn

SVTH : TẠ DƯƠNG SƠN - 21102958

Page 1


ĐAMH : CHI TIẾT MÁY

GVHD : TH.S VŨ NHƯ PHAN THIỆN

TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] TÍNH TOÁN HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ ( TẬP 1 VÀ 2 )
PGS.TS Trịnh Chất –TS Lê Văn Uyển
Nhà xuất bản giáo dục – năm 2003
[2] CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY
PGS.TS Nguyễn Hữu Lộc
Nhà xuất bản Đại học quốc gia thành phố Hồ Chí Minh – năm 2012
[3] BÀI TẬP CHI TIẾT MÁY
PGS.TS Nguyễn Hữu Lộc
Nhà xuất bản đại học quốc gia thành phố Hồ Chí Minh – năm 2012
[4] DUNG SAI VÀ LẮP GHÉP

PGS.TS Ninh Đức Tốn
Nhà xuất bản giáo dục – 2010

SVTH : TẠ DƯƠNG SƠN - 21102958

Page 2


ĐAMH : CHI TIẾT MÁY

GVHD : TH.S VŨ NHƯ PHAN THIỆN

ĐỀ TÀI
THIẾT KẾ HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG XÍCH TẢI

Đề so 6 - Phương an so:11

Hệ thống dẫn động xích tải gồm:
1: Động cơ điện 3 pha không đồng bộ
2: Bộ truyền đai dẹt.
3: Hộp giảm tốc bánh răng trụ hai cấp đồng trục
4: Nối trục đàn hồi
5: Xích tải.

SVTH : TẠ DƯƠNG SƠN - 21102958

Page 3


ĐAMH : CHI TIẾT MÁY

GVHD : TH.S VŨ NHƯ PHAN THIỆN

Số liệu thiết kế:
- Công suất trên trục xích tải, P(kW): 3 kW
- Số vòng quay của trục xích tải, n(vg/ph): 55 vòng/phút
- Thời gian phục vụ, L(năm): 3 năm
- Số ngày làm/năm Kng(ngày): 160 ngày
- Số ca làm trong ngày(ca): 3 ca
- 1 ca làm việc 8 giờ
- Quay một chiều, làm việc hai ca, tải va đập nhẹ.
t1 = 15s
T1 = T
t2 = 28s
T2 = 0,4T
t3 = 18s
T3 = 0,8T

SVTH : TẠ DƯƠNG SƠN - 21102958

Page 4


ĐAMH : CHI TIẾT MÁY

GVHD : TH.S VŨ NHƯ PHAN THIỆN

CHƯƠNG 1:
CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN – PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN
1.1.Chọn động cơ điện.

- Công suất tính toán trên trục máy công tác:
T1 2
T2 2
T2 2
√( T ) . t 1 + ( T ) . t 2 + ( T ) . t 2
Ptt = Pmax .
t1 + t2 + t3
1
= 3.√

2

.15+0,42 .28+0,82 .18
15+28+18

≈ 2,1386 kW

- Công suất động cơ cần thiết:
Pct =

Ptt
η

Với η là hiệu suất truyền động:
η = η4ol . η2br . ηnt . ηđ
Trong đó:
ηol = 0,99
ηbr = 0,97
ηnt = 0,99
ηđ = 0,95

Hiệu suất ổ lăn được che kín
Hiệu suất 1 cặp bánh răng trụ răng thẳng được che kín
Hiệu suất khớp nối trục
Hiệu suất truyền của bộ truyền đai

=> η = 0,994 . 0,972 . 0,99.0,95 = 0,85
=>

Pct =

Ptt
η

=

2,1386
0,85

= 2,516kW

- Số vòng quay sơ bộ của động cơ:
nsb = nlv . uđ . uh
Với nlv = 55 vòng/phút
uđ = 2 ÷ 5
Tỉ số truyền của bộ truyền đai dẹt.
uh = 8 ÷ 40 Tỉ số truyền của hộp giảm tốc bánh răng trụ.
 55.2.8 < nsb < 55.5.40
880 < nsb < 11000
SVTH : TẠ DƯƠNG SƠN - 21102958

Page 5


ĐAMH : CHI TIẾT MÁY

GVHD : TH.S VŨ NHƯ PHAN THIỆN

- Điều kiện chọn động cơ
P ≥ Psb
{ đc
nđc ≈ nsb
Theo bảng P1.3 (trang 237) tài liệu "Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí – Tập
một" của Trịnh Chất – Lê Văn Uyển ta chọn động cơ 4A100L4Y3 có:
Pđc = 4kW
{
nđc = 1420 vong/phut

1.2.Phân phối tỉ số truyền.
- Tỉ số truyền chung của hệ là:
nđc 1420
=
≈ 25,82
nlv
55
- Tính tỉ số truyền trong hộp giảm tốc uh. Ta chọn sơ bộ uh = 9
Vì đây là hộp giảm tốc hai cấp đồng trục nên:
uch =

u 1 = u 2 = √u h = 3

Trong đó u1, u2 lần lượt là tỉ số truyền của cấp nhanh và cấp chậm.
Chọn uđ = 2,87
- Công suất làm việc:
Plv = Pmax = 3kW
Plv
3
PIII =
=
= 3,0609kW
ηnt . ηol 0,99.0,99
PIII
3,0609
PII =
=
= 3,1874kW
ηol . ηbr 0,99.0,97
PII
3,1874
PI =
=
= 3,3192kW
ηol . ηbr
0,99.0,97
PI
3,3192
Pđc =
=
= 3,5292kW
ηol . ηđ
0,99.0,95

- Số vòng quay các trục:
nđc = 1420 vong/phut
nđc 1435
nI =
=
= 494,77 vong/phut
uđ
2,87
nI
494,77
nII =
=
= 164,92 vong/phut
ubr
3
nII 164,92
nIII =
=
≈ 55 vong/phut
ubr
3
nlv = 55 vong/phut
SVTH : TẠ DƯƠNG SƠN - 21102958

Page 6


ĐAMH : CHI TIẾT MÁY

GVHD : TH.S VŨ NHƯ PHAN THIỆN

Pi

- Momen xoắn động cơ và các trục: Ti = 9,55. 106 .

ni

3,5292
≈ 23735,11
1420
3,3192
TI = 9,55. 106 .
≈ 64066,86
494,77
3,1874
TII = 9,55. 106 .
≈ 184572,34
164,92
3,0609
TIII = 9,55. 106 .
≈ 531483,55
55
3
Txt = 9,55. 106 .
≈ 520909,09
55
- Bảng thông số tính toán:
Tđc = 9,55. 106 .

Trục
Thông số

Công suất, (kW)
Tỉ số truyền u
Số vòng quay, (vg/ph)
Momen xoắn T, (N.mm)

N. mm
N. mm
N. mm
N. mm
N. mm

Động cơ

I

II

III

Xích tải

3,5292

3,3192

3,1874

3,0609

3

2,87

3

1420

494,77

23735,11

64066,86

SVTH : TẠ DƯƠNG SƠN - 21102958

3
164,92

1
55

184572,34 531483,55

55
520909,0
9

Page 7

ĐAMH : CHI TIẾT MÁY

GVHD : TH.S VŨ NHƯ PHAN THIỆN

CHƯƠNG 2:
THIẾT KẾ CÁC BỘ TRUYỀN
2.1.Thiết kế bộ truyền đai dẹt.
Với: P1 = 3,5292 kW
n1 = 1420 vòng/phút
uđ = 2,87
1. Chọn vật liệu làm dây đai là vải cao su.
2. Đường kính bánh đai nhỏ :
3

d1 = (1100 ÷ 1300). √

3 3,5292
P1
= (1100 ÷ 1300). √
= (149 ÷ 176,09)
n1
1420

Theo tiêu chuẩn ( Trang 127 tài liệu [2] ) chọn d1 = 160 mm.
3. Vận tốc trên bánh đai dẫn :
π. d1 . n1 π. 160.1420
v1 =
=
= 11,9 m/s
6. 104

6. 104
4. Hệ số trượt tương đối, phụ thuộc tải trọng:
ξ = (0,01 ; 0,02) giả sử ta chọn ξ = 0,02
Đường kính bánh đai lớn: d2 = uđ.d1.(1 – ξ) = 2,87.160.(1 – 0,02) ≈ 450 mm
Chọn d2 = 450 mm
Ta tính lại tỉ số truyền :
d2
450
uđ =
=
≈ 2,87
d1 . (1 − ξ) 160(1 − 0,02)
5. Khoảng cách trục a nhỏ nhất xác định theo công thức:
2(d1 + d2) ≤ a ≤ 1500 mm
<=> 2(160 + 450) ≤ a ≤ 1500 mm
<=> 1220 mm ≤ a ≤ 1500 mm
Ta có thể chọn sơ bộ a = 1220 mm
6. Chiều dài tính toán của đai:
π(d2 + d1 ) (d2 − d1 )2
L = 2a +
+
2
4a
π(450 + 160) (450 − 160)2
= 2.1220 +
+
= 3415,42 mm
2
4.1220
Để nối đai ta tăng chiều dài đai lên một khoảng 100÷400 mm, khi đó ta chọn đai

có chiều dài L = 3600 mm
7. Số vòng chạy của đai trong một giây
SVTH : TẠ DƯƠNG SƠN - 21102958

Page 8


ĐAMH : CHI TIẾT MÁY

GVHD : TH.S VŨ NHƯ PHAN THIỆN

v1 11,9.1000
=
= 3,306 s−1 ≤ [i] = 10 s−1
L
3600
−1
Với [i] = 10 s đoi vơi đai dềt quay nhanh ( Trang 144 tai liều [2] )
Do đó điều kiện được thỏa.
8. Góc ôm đai bánh đai :
(d2 − d1 )
450 − 160
α1 = 180o − 57
= 180 − 57.
≈ 166,45o ≈ 2,905 rad
a
1220
9. Chọn chiều dài dây đai thềo điều kiện ( Trang 149 tài liệu [2] ) :
d1
≥ 25 ( Đai vai cao su) => chon δ = 6

δ
10. Các hệ số sử dụng:
i=

- Hệ số xét đến ảnh hưởng góc ôm đai:
Cα = 1 − 0,003(1800 − α1 ) = 1 − 0,003(1800 − 166,450 ) = 0,959
- Hệ số xét đến ảnh hưởng vận tốc:
Cv = 1 − cv (0,01v2 − 1) = 1 − 0,04. (0,01. 11,92 − 1) = 0,983
[2])

Vơi cv = 0,04 khi vận tốc trung bình 10 m/s ≤ v ≤ 20 m/s (Trang 147 tài liệu

- Hệ số xét đến ảnh hưởng vị trí bộ truyền và phương pháp căng đai :
Co = 1 do bộ truyền nằm ngang
- Hệ số chế độ làm việc ( Bảng 4.8 tài liệu [2] ) :
Cr = 0.7 – 0,2 = 0,5 (Dao động mạnh, làm việc 3 ca)
- Ứng suất có ích cho phép tìm bằng thực nghiệm (Bảng 4.7 tài liệu [2]) :
d1
160
[σt ]o = 2,1 MPa vì
=
= 26,67
δ
6
 Ứng suất có ích cho phép :
[σt ] = [σt ]o . Cα . Cv . Co . Cr =2,1.0,959.0,983.1.0,5 = 0,99 MPa
11. Tính bề rộng đai b và làm tròn thềo tiêu chuẩn :
1000. P1 1000.3,5292
b≥
=

= 49,93 mm
δ. v. [σt ]
6.11,9.0,99
Chọn b = 50 mm (Tiêu chuẩn trang 124 tài liệu [2])
=> B = 63 mm (Bảng 4.5 tài liệu [2])
12. Lực căng đai ban đầu:
F0 = [σo ]. A = [σo ]. b. δ = 1,8.50.6 = 540 N
[σo ] ≤ 1,8MPa đoi vơi đai dềt (Trang 139 tài liệu [2])
13. Lực tác dụng lên trục:
α1
166,45
Fr ≈ 3F0 sin = 3.540. sin
= 1608,69 N
2
2
14.
Lực vòng có ích:
SVTH : TẠ DƯƠNG SƠN - 21102958

Page 9


ĐAMH : CHI TIẾT MÁY

GVHD : TH.S VŨ NHƯ PHAN THIỆN

1000. P1 1000.3,5292
=
= 296,57 N
v1

11,9
Từ điều kiện không xảy ra trượt trơn :
Ft ềf.α + 1
F0 = . f.α
2 ề −1
Ft =

15.

2F0 + Ft
2F0 − Ft
Từ đây suy ra hệ số ma sát tối thiểu giữa đai và bánh đai :
1 2F0 + Ft
1
2.540 + 296,57
fmin = ln
=
ln
≈ 0,194
α 2F0 − Ft 2,905 2.540 − 296,57
16. Ứng suất lớn nhất trong dây đai :
F 0 Ft
δ
σmax = σ1 + σv + σu1 = +
+ ρ. v2 . 10−6 + E
A 2A
d
540 296,57
6
σmax =

+
+ 1200. 11,92 . 10−6 +
. 100 = 5,74 MPa
6.63 2.6.63
160
17- Tuổi thọ đai xác định theo công thức 4.37 (xem trang 145-146)
σ m
7 5
(σ r ) . 107 (
) . 107
5,74
Lh = max
=
≈ 1133,17 (giơ)
2.3600. i
2.3600.3,306
trong đó:
σr = 7 MPa (Đai vải cao su không có lớp đệm) (Trang 145 tài liệu [2])
i = 3,305 s−1
m = 5 (Đai dẹt)
<=> ềf.α =

2.2.Thiết kế các bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng trong hộp giảm tốc.
1. Chon vat liều cho bánh dã n va bánh bi dã n. Chon thềp 40Cr đươc tôi cai thiền.
Theo bang 6.13 đoi vơi banh dã n, ta chon đo rá n trung bình HB1 = 300; đoi vơi
banh bi dã n ta chon đo rá n trung bình HB2 = 275. Vat liều nay co kha năng
chay ra tot.
2. Chu ky lam viềc cơ sơ (xem trang 220, 224)
2,4
7

NHO1 = 30.HB2,4
1 = 30.300 ≈ 2,64.10 chu ky
2,4
7
NHO2 = 30.HB2,4
2 = 30.275 ≈ 1,15.10 chu ky

3. Theo bang 6.13, giơi han moi tiềp xuc va uon cac banh răng xac đinh như sau:
σOHlim = 2HB + 70
σOHlim 1 = 2.300 + 70 = 670 MPa
σOHlim 2 = 2.275 + 70 = 620 MPa
σOFlim = 1,8HB
σOFlim 1 = 1,8.300 = 540 MPa
SVTH : TẠ DƯƠNG SƠN - 21102958

Page 10


ĐAMH : CHI TIẾT MÁY

GVHD : TH.S VŨ NHƯ PHAN THIỆN
σOFlim 2 = 1,8.275 = 495 MPa

4. Ứng suat tiềp xuc cho phềp

[ σH ] =

σOHlim .ZR. .ZV .KL .KXH

KHL =

SH

σOHlim .0,9
SH

KHL

Khi tôi cai thiền sH = 1,1 do đó:
670.0,9
[σH1 ] =
= 648,2 MPa
1,1
620.0,9
[σH2 ] =
= 507,3 MPa
1,1
Ứng suat tiềp xuc cho phềp tình toan:
[σH ] ≈ 0,45([σH1 ] + [σH2 ]) = 0,45. (648,2 + 507,3) ≈ 520 MPa
Tuy nhiên [σH ] phải thỏa điều kiện :
[σHmin ] ≤ [σH ] ≤ 1,25. [σHmin ] => Thỏa.
Vậy ta chọn [σH ] = 520 MPa
5. Ứng suat uon cho phềp:
[σF ] =

σOFlim
. KFL
SF

Chon SF = 1,75, ta co:

540
. 1 = 308,6 MPa
1,75
495
[σF4 ] =
= 282,9 MPa
1,75

[σF3 ] =

2.2.1.Tính toán cho cấp chậm.
1. Theo bang 6.15 do banh răng nà m đoi xưng cac ỏ truc nên Ψba = 0,3 ÷ 0,5
chon Ψba = 0,4 theo tiêu chuả n. Khi đo:
Ψba (ubr + 1) 0,4. (3 + 1)
Ψbd =
=
= 0,8
2
2
Theo bang 6.4, ta chon KHβ = 1,03 ; KFβ = 1,05
2. Khoảng cách trục (hình vẽ trang 195)
3
3 184572,34.1,03
T1 KHβ
(3
aw = Ka . (ubr + 1)√
=
43.
+
1).

√
≈ 162,46 mm
Ψba [σH ]2 ubr
0,4. 433,62 . 3

Trong đó:
Ka = 43- bánh răng nghiêng , bằng thép (Bảng 6.5 tài liệu [1] trang 96)
SVTH : TẠ DƯƠNG SƠN - 21102958

Page 11


ĐAMH : CHI TIẾT MÁY

GVHD : TH.S VŨ NHƯ PHAN THIỆN

Theo tiêu chuẩn (tra bảng trang 229), ta chọn aw = 180 mm
3. Môđun răng mn = (0,01 ÷ 0,02)aw = 1,8 ÷ 3,6 mm
Theo tiêu chuẩn (xem trang 195), ta chọn mn = 3 mm
4. Từ điều kiện :
200 ≥ β ≥ 80
2aw cos 80
2aw cos 200
≥ z3 ≥
mn (u ± 1)
mn (u ± 1)
2.180. cos 80
2.180. cos 200
≥ z3 ≥
3. (3 + 1)

3(3 + 1)
29,7 ≥ z3 ≥ 28,2
Ta chọn z3 =29 răng
Số răng bánh dẫn:
z4 = 29.3 = 87 rang
5. Góc nghiêng răng :
mn . z3 (ubr + 1)
3.29. (3 + 1)
β = arccos
= arccos
= 14,840
2. aw
2.180
6. Xác định các thông số hình học chủ yếu bộ truyền bánh răng (gồm các thông
số trong bảng 6.20 trang 262)
- Đường kính vòng chia:
z3 . mn
29.3
d3 =
=
= 90 mm
cos β
cos 14,840
z4 . mn
87.3
d4 =
=
= 270 mm
cos β
cos 14,840

- Đường kính vòng đỉnh:
2. mn
2.3
da3 = d3 +
= 90 +
= 96,2 mm
cos β
cos 14,840
2. mn
2.3
da4 = d4 +
= 270 +
= 276,2 mm
cos β
cos 14,840
- Đường kính vòng chân răng:
2,5. mn
2,5.3
df3 = d3 −
= 90 −
= 82,2 mm
cos β
cos 14,840
2,5. mn
2,5.3
df4 = d4 −
= 270 −
= 262,2 mm
cos β
cos 14,840

SVTH : TẠ DƯƠNG SƠN - 21102958

Page 12


ĐAMH : CHI TIẾT MÁY

GVHD : TH.S VŨ NHƯ PHAN THIỆN

- Khoảng cách trục:
mn . Z3 (1 + ubr ) 3.29. (1 + 3)
aw =
=
= 180 mm
2. cos β
2. cos 14,840
- Chiều rộng vành răng:
+ Bánh bị dẫn:

b4 = Ψba aw = 0,4.180 = 72 mm

+ Bánh dẫn:

b3 = b4 + 5 = 72 + 5 = 77 mm

7. Vận tốc vành bánh răng:
π. d3 . n2 π. 90.164,92
v1 =
=
≈ 0,78 m/s

60000
60000
Theo bảng 6.3 trang 203 ta chọn cấp chính xác 9 với vgh = 6 m/s
8. Hệ số tải trọng động theo bảng 6.5 trang 210, ta chọn:
KHV = 1,02
KFV = 1,04
9. Tính toán kiểm nghiệm giá trị ứng suất tiếp xúc (xem trang 237 tài liệu [2]):
σH =

ZM . ZH . Zε 2T1 . KHβ . KHV (ubr + 1)
√
dw3
bw . ubr

Trong đó:
2
2
ZH = √
=√
= 1,76 (vơi αw = 20o )
0
sin2αtw
sin(2. 20 )
4 − εα
4 − 1,2
Zε = √
=√
≈ 0,97 (vơi εα = 1,2)
3
3

ZM = 275 MPa1/2 , do hai bánh răng đều bằng thép (xem trang 226)
σH =
=>

275.1,76.0,97 2.184572,34.1,02.1,04. (3 + 1)
√
≈ 444,21 MPa
90
72.3

σH < [σH ] = 520 MPa , do đó điều kiện bền tiếp xúc được thỏa.
10.

Kiểm tra độ bền uốn.
Hệ số dạng răng YF (xem công thức trang 233):
- Đối với bánh dẫn:
YF3 = 3,47 +

13,2
13,2
= 3,47 +
= 3,93
Z1
29

- Đối với bánh bị dẫn:
YF4 = 3,47 +
SVTH : TẠ DƯƠNG SƠN - 21102958

13,2

13,2
= 3,47 +
≈ 3,62
Z2
87
Page 13


ĐAMH : CHI TIẾT MÁY

GVHD : TH.S VŨ NHƯ PHAN THIỆN

Đặc tính so sánh độ bền các bánh răng :
+ Bánh dẫn:
[σF3 ] 308,6
=
≈ 78,52
YF3
3,93
+ Bánh bị dẫn:
[σF4 ] 282,9
=
≈ 78,15
YF4
3,62
Ta kiểm tra độ bền uốn theo bánh bị dẫn có độ bền thấp hơn.
❖ Ứng suất uốn tính toán:
σF4 =
Trong đó:

2YF4 T2 KFβ KFV
dw4 . bw . mn

dw4 = 90 mm

m=3

KFβ = 1,05

=> σF1

KFV = 1,04
2.3,62.184572,34.1,05.1,04
=> σF4 =
≈ 75,06 MPa
90.72.3
= 75,06 MPa ≤ [σF1 ] = 282,9 MPa , do đó độ bền uốn được thỏa.

11.

Kiểm tra về quá tải.
Ta có :
❖ σHmax = σH . √Kqt ≤ [σH ]max
Trong đó : Kqt =

Tmax
T

= 1,8

[σH ]max = 2,86. σch = 2,86.700 = 2002 MPa
σH3max = σH3 . √Kqt = 648,2. √1,8 = 869,86 ≤ [σH ]max
σH4max = σH4 . √Kqt = 507,3. √1,8 = 680,6 ≤ [σH ]max
❖ σFmax = σF . Kqt ≤ [σF ]max
Với : [σF ]max = 0,8. σch = 0,8.700 = 560 MPa
σF3max = σF3 . Kqt = 308,6.1,8 = 555,48 ≤ [σF ]max
σF4max = σF4 . Kqt = 282,9.1,8 = 509,22 ≤ [σF ]max
Vậy đảm bảo điều kiện quá tải.

2.2.2. Tính toán cho cấp nhanh.
1. Theo bang 6.15 do banh răng nà m đoi xưng cac ỏ truc nên Ψba = 0,3 ÷ 0,5
chon Ψba = 0,3 theo tiêu chuả n. Khi đo:
Ψba (ubr + 1) 0,3. (3 + 1)
Ψbd =
=
= 0,6
2
2
Theo bang 6.4, ta chon KHβ = 1,01 ; KFβ = 1,02
2. Khoảng cách trục (hình vẽ trang 195)
SVTH : TẠ DƯƠNG SƠN - 21102958

Page 14


ĐAMH : CHI TIẾT MÁY

GVHD : TH.S VŨ NHƯ PHAN THIỆN

3

3 64066,86.1,01
T1 KHβ
(3
aw = Ka . (ubr + 1)√
=
43.
+
1).
≈ 162,46 mm
√
Ψba [σH ]2 ubr
0,3. 433,62 . 3

Trong đó:
Ka = 43- bánh răng nghiêng , bằng thép (Bảng 6.5 tài liệu [1] trang 96)
Theo tiêu chuẩn (tra bảng trang 229), ta chọn aw = 180 mm
3. Môđun răng mn = (0,01 ÷ 0,02)aw = 1,8 ÷ 3,6 mm
Theo tiêu chuẩn (xem trang 195), ta chọn mn = 3 mm
4. Từ điều kiện :
200 ≥ β ≥ 80
2aw cos 80
2aw cos 200
≥ z3 ≥
mn (u ± 1)
mn (u ± 1)
2.180. cos 80
2.180. cos 200
≥ z3 ≥
3. (3 + 1)
3(3 + 1)

29,7 ≥ z1 ≥ 28,2
Ta chọn z1 =29 răng
Số răng bánh dẫn:
z2 = 29.3 = 87 rang
5. Góc nghiêng răng :
mn . z1 (ubr + 1)
3.29. (3 + 1)
β = arccos
= arccos
= 14,840
2. aw
2.180
6. Xác định các thông số hình học chủ yếu bộ truyền bánh răng (gồm các thông
số trong bảng 6.20 trang 262)
- Đường kính vòng chia:
z3 . mn
29.3
d1 =
=
= 90 mm
cos β
cos 14,840
z4 . mn
87.3
d2 =
=
= 270 mm
cos β
cos 14,840
- Đường kính vòng đỉnh:

2. mn
2.3
da1 = d1 +
= 90 +
= 96,2 mm
cos β
cos 14,840
2. mn
2.3
da2 = d2 +
= 270 +
= 276,2 mm
cos β
cos 14,840
SVTH : TẠ DƯƠNG SƠN - 21102958

Page 15


ĐAMH : CHI TIẾT MÁY

GVHD : TH.S VŨ NHƯ PHAN THIỆN

- Đường kính vòng chân răng:
2,5. mn
2,5.3
df1 = d1 −
= 90 −
= 82,2 mm
cos β

cos 14,840
df2 = d2 −

2,5. mn
2,5.3
= 270 −
= 262,2 mm
cos β
cos 14,840

- Khoảng cách trục:
mn . Z1 (1 + ubr ) 3.29. (1 + 3)
aw =
=
= 180 mm
2. cos β
2. cos 14,840
- Chiều rộng vành răng:
+ Bánh bị dẫn:

b2 = Ψba aw = 0,3.180 = 54 mm

+ Bánh dẫn:

b1 = b2 + 5 = 54 + 5 = 59 mm

7. Vận tốc vành bánh răng:
π. d3 . n2 π. 90.164,92
v1 =
=

≈ 0,78 m/s
60000
60000
Theo bảng 6.3 trang 203 ta chọn cấp chính xác 9 với vgh = 6 m/s
8. Hệ số tải trọng động theo bảng 6.5 trang 210, ta chọn:
KHV = 1,02
KFV = 1,04
9. Tính toán kiểm nghiệm giá trị ứng suất tiếp xúc (xem trang 237 tài liệu [2]):
σH =

ZM . ZH . Zε 2T1 . KHβ . KHV (ubr + 1)
√
dw3
bw . ubr

Trong đó:
σH =

ZM ZH Zε 2T1 KH (u + 1)
√
dw3
bw u

Trong đó:
αtw

tgα
tg200
= αt = arctg (
) = arctg (

) = 20,630
0
cosβ
cos14,84

βb = arctg(cosα. tgβ) = arctg(cos20,630 . tg12,840 ) = 13,930
2
2
ZH = √
=√
= 1,73
sin2αtw
sin(2. 20,470 )
bw . sinβ 54. sin13,930
εb =
=
= 1.38 > 1
π. mn
π. 3
SVTH : TẠ DƯƠNG SƠN - 21102958

Page 16


ĐAMH : CHI TIẾT MÁY

GVHD : TH.S VŨ NHƯ PHAN THIỆN

4 − εα
4 − 1,2

Zε = √
=√
≈ 0,97 (vơi εα = 1,2)
3
3
ZM = 275 MPa1/2 , do hai bánh răng đều bằng thép (xem trang 226)
KH = KHβ . KHV = 1,02.1,04 = 1,06
σH =

275.1,76.0,97 2.64066,68.1,06. (3 + 1)
√
≈ 302,2 MPa
90
54.3

=> σH < [σH ] = 520 MPa , do đó điều kiện bền tiếp xúc được thỏa.
10.

Kiểm tra độ bền uốn.
Hệ số dạng răng YF (xem công thức trang 233):
- Đối với bánh dẫn:
YF1 = 3,47 +

13,2
13,2
= 3,47 +
= 3,93
Z1
29

- Đối với bánh bị dẫn:
YF2 = 3,47 +

13,2
13,2
= 3,47 +
≈ 3,62
Z2
87

Đặc tính so sánh độ bền các bánh răng :
+ Bánh dẫn:
[σF1 ] 308,6
=
≈ 78,52
YF1
3,93
+ Bánh bị dẫn:
[σF2 ] 282,9
=
≈ 78,15
YF2
3,62
Ta kiểm tra độ bền uốn theo bánh bị dẫn có độ bền thấp hơn.
❖ Ứng suất uốn tính toán:
σF2 =
Trong đó: dw4 = 90 mm

2YF2 T2 KFβ KFV
dw4 . bw . mn

m=3

KFβ = 1,05

=> σF2
11.

KFV = 1,04
2.3,62.184572,34.1,05.1,04
=> σF4 =
≈ 34,76 MPa
90.54.3
= 34,76 MPa ≤ [σF1 ] = 282,9 MPa , do đó độ bền uốn được thỏa.
Kiểm tra về quá tải.

SVTH : TẠ DƯƠNG SƠN - 21102958

Page 17


ĐAMH : CHI TIẾT MÁY

GVHD : TH.S VŨ NHƯ PHAN THIỆN

Ta có :
❖ σHmax = σH . √Kqt ≤ [σH ]max
Trong đó : Kqt =

Tmax
T

= 1,8

[σH ]max = 2,86. σch = 2,86.650 = 1820 MPa
σH1max = σH1 . √Kqt = 466,4. √1,8 = 625,7 ≤ [σH ]max
σH2max = σH2 . √Kqt = 433,6. √1,8 = 581,7 ≤ [σH ]max
❖ σFmax = σF . Kqt ≤ [σF ]max
Với : [σF ]max = 0,8. σch = 0,8.650 = 520 MPa
σF1max = σF1 . Kqt = 257,14.1,8 = 462,9 ≤ [σF ]max
σF2max = σF2 . Kqt = 236,57.1,8 = 425,8 ≤ [σF ]max
Vậy đảm bảo điều kiện quá tải.

2.2.3. Bảng thông số các bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng.
Cấp nhanh

Cặp bánh răng

Cấp chậm

Thông số

Bánh dẫn

Bánh bị dẫn

Bánh dẫn

Bánh bị dẫn

Môđun m

3

3

3

3

Đường kính vòng chia dw

90

270

90

270

Đường kính vòng đỉnh da

96,21

276,21

96,21

276,21

Đường kính chân răng df

82,24

262,24

82,24

262,24

Chiều rộng vành răng bw

80

75

105

100

Số răng Z

59

54

77

72

Khoảng cách trục

SVTH : TẠ DƯƠNG SƠN - 21102958

250

250

Page 18


ĐAMH : CHI TIẾT MÁY

GVHD : TH.S VŨ NHƯ PHAN THIỆN

CHƯƠNG 3:
THIẾT KẾ TRỤC – THEN – Ổ LĂN – NỐI TRỤC

SVTH : TẠ DƯƠNG SƠN - 21102958

Page 19


ĐAMH : CHI TIẾT MÁY

GVHD : TH.S VŨ NHƯ PHAN THIỆN

3.1. Thiết kế cho trục I.
3.1.1. Thiết kế trục.

1- Phân tích lực tác dụng lên trục I từ các chi tiết quay của hệ thống

- Lực tác dụng lên trục của bộ truyền đai (xềm công thức 4.25 trang 136 và kết quả
tính bộ truyền đai)
Fr = 1608,69 N
- Lực tác dụng bộ truyền bánh răng (xềm trang 205 và kết quả tính bộ truyền bánh
răng)
Ft1 = Ft2 = 1423,68 N
Fr1 = Fr2 = 536,06 N
Fa1 = Fa2 = 377,22 N
2- Chọn vật liệu trục là thép C45, có [σ] = 70MPa, ứng suất xoắn cho thép là [τ] = 20
MPa (xem trang 350)
3- Chọn kích thước trục :
l ≈ l1 + 2x + w
Trong đó: l1 = b1 = 59 mm (kết quả tính bộ truyền bánh răng)
Khe hở giữa bánh răng và thành trong hộp giảm tốc (xem trang 351): x = 10 mm
Tra bảng 10.2 (trang 353) khi T1 = 46067 N. mm nên ta chọn :
w = 40 mm
f = 80 mm
Suy ra:
l ≈ l1 + 2x + w = 59 + 2.10 + 40 = 119 mm
Xác định đường kính sơ bộ trục:
3 64067
3
T
dI = √
=√
≈ 30 mm => b0 = 19 mm
0,2. [τ]
0,2.20

4- Vẽ biểu đồ momen uốn và xoắn (giả sử chiều các phản lực tại A và B như hình vẽ)

Chiếu lên trục x :
∑ MA = 0 <=> 59,5. Ft1 + 119. RBx − 119. Rr = 0
SVTH : TẠ DƯƠNG SƠN - 21102958

Page 20


ĐAMH : CHI TIẾT MÁY

GVHD : TH.S VŨ NHƯ PHAN THIỆN

1
1
(119.1068,69 − 59,5.1423,68)
(119. Rr − 59,5. Ft1 ) =
119
119
= 1978,32 N

RBx =

∑ Fx = 0 <=> RBx + Ft1 − Rr − RAx = 0
RAx = RBx + Ft1 − Rr = 1423,68 + 1978,32 − 1068,69 = 1793,31N
Chiếu lên trục y :
∑ MA = 0 <=> 59,5. Fr1 + 119. RBy − Ma = 0
RBy =

1
1
(59,5.536,06 + 16974,9) ≈ 410,68 N

(59,5. Fr1 + Ma ) =
119
119
∑ Fy = 0 <=> RBy − Fr1 + RAy = 0

RDy = −RBy + Fr1 = −410,68 + 536,06 = 125,38 N
➢ Từ đó ta vẽ lại biểu đồ momen uốn và xoắn như sau:

5- Kiểm tra mômen thì tiết diện nguy hiểm nhất.
SVTH : TẠ DƯƠNG SƠN - 21102958

Page 21


ĐAMH : CHI TIẾT MÁY

GVHD : TH.S VŨ NHƯ PHAN THIỆN
Mtd = √M2x + M2y + 0,75T2

- Kiểm tra lại đường kính trục I tại:
MI−1
td = 0 N. mm
MI−2
td = 109464 Nmm
MI−3
td = 140146 Nmm
MI−4
td = 55483 Nmm
Chọn đường kính trục theo Moment :
3

M

d ≥ √ td Với [σ] = 70MPa
0,1[σ]

=> Chọn:

dI-1 = 30 mm

dI-2 ≥ 25 mm
dI-3 ≥ 27 mm
dI-4 ≥ 21 mm
dI-2 = 35 mm

dI-3 = 30 mm

dI-4 = 25 mm

6- Phác thảo hình dáng cúa trục I:

3.1.2. Chọn then bằng:
Chọn vật liệu then bằng là thép C45, dạng lắp cố định, đặc tính tải trọng va
đập nhẹ. Bảng 9.5 tài liệu [2] :
Ứng suất cắt cho phép : [  c ] = 60 MPa
Ứng suất dập cho phép : [ d ] = 100 MPa
Chọn then bằng tại vị trí (I-2).(TCVN 2262-77).
Từ dI-2 = 35 mm, tra bảng ta được :
SVTH : TẠ DƯƠNG SƠN - 21102958

Page 22


ĐAMH : CHI TIẾT MÁY

GVHD : TH.S VŨ NHƯ PHAN THIỆN

b = 10 mm
h = 8 mm
l = 50 mm
Chiều sâu rảnh then : Trên trục : t1 = 5 mm
Trên lỗ : t2 = 3,3 mm
➢ Bán kính góc lượn của rảnh : rmin = 0,25 mm
rmax = 0,4 mm
➢ Chiều dài làm việc của thền đầu tròn :
L2 = l – b = 50 - 10 =40 mm
➢
➢
➢
➢

- Điều kiện bền cắt của then bằng:
σd =

2. T1
2.64067
=
= 9,2MPa ≤ [σd ] = 60MPa
d. l. b 35.40.10

- Điều kiện bền dập của then bằng:
τc =

2. T1
2.64067
=
= 30,5 MPa ≤ [τc ] = 100MP
d. l(h − t1 ) 35.40. (8 − 5)

Chọn then bằng tại vị trí (I-4).(TCVN 2262-77).
Từ dI-4 = 25 mm, tra bảng ta được :
➢ b = 8 mm
➢ h = 7 mm
➢ l = 70 mm
➢ Chiều sâu rảnh then : Trên trục : t1 = 4 mm
Trên lỗ : t2 = 2,8 mm
➢ Bán kính góc lượn của rảnh : rmin = 0,25 mm
rmax = 0,4 mm
➢ Chiều dài làm việc của thền đầu tròn :
L = l – b = 70 - 8 =62 mm
- Điều kiện bền cắt của then bằng:
σd =

2. T1 2.64067
=
= 10,3MPa ≤ [σd ] = 60MPa
d. l. b 25.62.8

- Điều kiện bền dập của then bằng:
τc =

2. T1
2.64067
=
= 27,6 MPa ≤ [τc ] = 100MP
d. l(h − t1 ) 25.62. (7 − 4)

3.1.3. Chọn ổ lăn.
1- Phân tích lực tác dụng lên hai ổ lăn của trục I:
SVTH : TẠ DƯƠNG SƠN - 21102958

Page 23


ĐAMH : CHI TIẾT MÁY

GVHD : TH.S VŨ NHƯ PHAN THIỆN

FrA = √R2Ay + R2Ax = √1252 + 17932 ≈ 1797 N
FrB = √R2By + R2Bx = √4112 + 19782 ≈ 2020 N
Fa = 377 N
Fa
377
=
= 0,2 < 0,3
FrA 1797
Fa
377
=
= 0,19 < 0,3

FrB 2020
 Chọn Ổ bi đỡ 1 dãy (GOST 8338-75)
Đường kính vòng trong của ổ bi là : d = 30mm.
Chọn ổ : 306 có : C = 22 kN và C0=15,1 kN
Fa 0,377
=
= 0,037
C0
10,2
Chọn e =0,24
Fa
377
=
= 0,19 < ề = 0,24
V. FrB 2020
Chọn hệ số X = 1 và Y = 0
- Ổ lăn trong hộp giảm tốc (xem trang 391): Kσ = 1,3.
- Hệ số xét đến ảnh hưởng nhiệt độ (xem trang 392): Kt = 1.
- Do trục quay nên hệ số: V = 1.
2- Tải trọng quy ước (xem trang 391):
Q = (XVFr + YFa )Kσ Kt = (1.1.2020 + 0.377)1,3.1 = 2626 N
3- Tuổi thọ tính bằng triệu vòng quay (xem trang 390):
C m
22000 3
L=( ) =(
) ≈ 588 triều vong
Q
2626
4-Tải trọng tương đương :
m

QE = √

∑ Qi Li 3 3
15
28
18
= √QB . (13 . + 0,43 . + 0,83 . ) = 1976,46 N
∑ Li
61
61
61

5- Khả năng tải động tính toán (xem trang 390, 389):
m

3

Ctt = Q. √L = 1976,46. √588 = 16,6 kN

SVTH : TẠ DƯƠNG SƠN - 21102958

Page 24