Đồ án nguyên lý chi tiết máy thuyết minh

Đồ án chi tiết máy

Đề 5-phương án 20
GVHD: Thầy Nguyễn Văn Đoàn
MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU.................................................................................................................................................1
Phần 1: XÁC ĐỊNH CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN.............................2
1.Chọn động cơ điện....................................................................................................................................2
2.Phân phối tỷ số truyền.............................................................................................................................3
Phần 2: THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI........................................................................................................4
1.Thông số kĩ thuật......................................................................................................................................4
2.Chọn dây đai và tính chọn......................................................................................................................4
3.Hệ số và lực tác dụng...............................................................................................................................5
4.Bảng kết quả tính toán............................................................................................................................5
Phần 3: THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG......................................................................................6
1.Bánh răng cấp nhanh...............................................................................................................................6
1.1 Chọn vật liệu......................................................................................................................................6
1.2 Ứng suất tiếp xúc cho phép..............................................................................................................6
1.3 Ứng suất uốn cho phép.....................................................................................................................6
1.4 Kích thước bộ truyền........................................................................................................................7
1.5 Lực tác dụng......................................................................................................................................8
1.6 Kiểm nghiệm ứng suất tiếp xúc.......................................................................................................8
1.7 Kiểm nghiệm theo ứng suất uốn......................................................................................................9
2.Bánh răng cấp chậm..............................................................................................................................10
2.1 Chọn vật liệu....................................................................................................................................10
2.2 Ứng suất tiếp xúc cho phép............................................................................................................10
2.3 Ứng suất uốn cho phép...................................................................................................................10
2.4 Kích thước bộ truyền......................................................................................................................12
2.5 Lực tác dụng....................................................................................................................................12
2.6 Kiểm nghiệm ứng suất tiếp xúc.....................................................................................................12

2.7 Kiểm nghiệm theo ứng suất uốn....................................................................................................13
3.Bảng tóm tắt bánh răng trụ răng thẳng cấp nhanh...........................................................................14
4.Bảng tóm tắt bánh răng trụ răng nghiêng cấp chậm........................................................................15
Phần 4: THIẾT KẾ TRỤC-CHỌN THEN.................................................................................................16
1.Thông số thiết kế....................................................................................................................................16
2.Chọn vật liệu và tính toán sơ bộ...........................................................................................................16
3.Phân tích lực tác dụng lên bộ truyền...................................................................................................17

SVTH: Nguyễn Quang Vinh -MSSV:17144176

1


Đồ 4.Xác
án chiđịnh
tiếtlực
máy
GVHD: Thầy Nguyễn Văn Đoàn
tác dụng lên Đề
trục,5-phương
đường kínhán
các20
đoạn trục...............................................................18
4.1 Trục I................................................................................................................................................18
4.2 Truc II...............................................................................................................................................20
4.2 Truc III.............................................................................................................................................22
5.Chọn then theo tiết diện trục................................................................................................................24
6.Kiểm tra độ bền của trục và then.........................................................................................................24
Phần 5: TÍNH CHỌN Ổ LĂN.....................................................................................................................27
1.Trục I.......................................................................................................................................................27

2.Trục II......................................................................................................................................................28
3.Trục III....................................................................................................................................................29
Phần 6: TÍNH CHỌN KHỚP NỐI..............................................................................................................31
Phần 7: TÍNH TOÁN VỎ HỘP VÀ CHI TIẾT PHỤ...............................................................................32
1.Tính toán vỏ hộp....................................................................................................................................32
2.Các chi tiết liên quan đến kết cấu vỏ hộp............................................................................................34
2.1 Chốt định vị.....................................................................................................................................34
2.2 Nắp ổ.................................................................................................................................................34
2.3 Cửa thăm..........................................................................................................................................35
2.4 Nút thông hơi...................................................................................................................................35
2.5 Nút tháo dầu....................................................................................................................................36
2.6 Que thăm dầu..................................................................................................................................36
2.7 Vòng móc..........................................................................................................................................37
3.Các chi tiết phụ.......................................................................................................................................37
3.1 Vòng phớt.........................................................................................................................................37
3.2 Vòng chắn dầu.................................................................................................................................37
4.Bảng tổng kết bulong.............................................................................................................................38
5.Dung sai lắp ghép...................................................................................................................................38
5.2. Lắp ghép bánh răng trên trục:.....................................................................................................39
5.3. Lắp ghép nắp ổ và thân hộp:........................................................................................................39
5.4. Lắp ghép vòng chắn dầu trên trục:.............................................................................................39
5.5. Lắp chốt định vị:............................................................................................................................39
5.6. Lăp ghép then:................................................................................................................................39
5.7 Bảng dung sai lắp ghép...................................................................................................................39
BẢNG TÓM TẮT CÁC THÔNG SỐ TÍNH TOÁN THIẾT KẾ.............................................................41
TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................................................................48

SVTH: Nguyễn Quang Vinh -MSSV:17144176

2

Đồ án chi tiết máy

Đề 5-phương án 20
GVHD: Thầy Nguyễn Văn Đoàn
LỜI NÓI ĐẦU
Thiết kế cơ khí là quá trình biến đổi các khái niệm và các ý tưởng thành sản
phẩm cơ khí hữu ích hoặc cải tiến sản phẩm để phù hợp với yêu cầu hiện tại và tăng
khả năng làm việc của sản phẩm .Thiết kế cơ khí là thiết kế kĩ thuật nhưng sản
phẩm tạo ra phải đảm bảo được tính kĩ thuật (khả năng làm việc) và cũng phải có
tính thẩm mĩ trong đó.Từ đó cho chúng ta thấy rằng để tạo ra một sản phẩm nói
chung và sản phẩm cơ khí nói riêng thì đòi hỏi người thiết kế phải có kiến thức
chuyên môn vững chắc và khả năng cập nhật thị trường ,yêu cầu người dùng một
cách nhạy bén và nhanh nhất .Và một điều quan trọng mà một người thiết kế bắt
buộc phải có đó là đạo đức của người thiết kế :luôn luôn tôn trọng bản quyền của
mỗi sáng chế ,mỗi sản phẩm ,luôn đặt giá trị của con người ,lợi ích và hiệu quả của
sản phẩm lên đâu tiên.Đây là qui tắc mà em luôn tuân thủ.
Thu hẹp lại vấn đề ,em sẽ quay trở lại cái mà em đang làm đó là thiết kế hệ dẫn
động xích tải hay còn gọi là thiết kế hộp giảm tốc .Nhận định đầu tiên của em khi
nhận đồ án trong học kì này là đây là một môn rất quan trọng đối với em mặc dù nó
chỉ có một chỉ .Em cho nó là quan trọng bởi vì một sản phẩm được ra thì đầu tiên
phải thỏa tính kĩ thuật (khả năng làm việc và an toàn trong đó) đồ án này đang giải
quyết vấn đề đó.Không những thế đồ án thiết kế hộp giảm tốc ,trong hộp giảm tốc
là những chi tiết máy rất thông dụng mà hầu hết các máy đều có những chi tiết
này.Và cuối cùng, để làm được đồ án môn học này thì cần phải có kiến thức từ
nhiều môn đã học như : vẽ kĩ thuật, cơ lý thuyết, sức bền vật liệu, nguyên lý chi tiết
máy,ứng dụng máy tính trong kĩ thuật,….đây chính là thời điểm để củng cố lại kiến
thức và vận dụng kiến thức đã học để thiết kế sản phẩm hoàn chỉnh (hộp giảm tốc
đảm bảo yêu cầu kĩ thuật)

Trong suốt quá trình làm đồ án em xin cảm ơn chân thành đến Thầy Nguyễn
Văn Đoàn là người trực tiếp hướng dẫn, định hướng ,sửa sai trong suốt quá trình
làm đồ án.
Với kiến thức còn hạn hẹp, nên thiếu sót và sai là một điều không thể tránh khỏi
em rất mong nhận được ý kiến của của quí thầy cô và các bạn.
Sinh viên thực hiên
Nguyễn Quang Vinh

SVTH: Nguyễn Quang Vinh -MSSV:17144176

3


Đồ án chi tiết máy
Đề 5-phương án 20
GVHD: Thầy Nguyễn Văn Đoàn
Phần 1: XÁC ĐỊNH CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ
TRUYỀN
1.Chọn động cơ điện
 Hiệu suất của hệ thống
=1*0.95*0.97*0.96*0.85
-Hiệu suất khớp nối trục đàn hồi
:=1
-Hiệu suất bộ truyền đai
:=0.95
-Hiệu suất bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng :=0.97
-Hiệu suất bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng :=0.96
-Hiệu suất ổ lăn
:=0.99
 Công suất trên trục công tác

Plv =F.v/1000=4350*1.3/1000=5.66 (kW)
 Công suất tính toán
=5.3456 (kW)
 Công suất cần thiết trên trục động cơ
Pct=Ptd/=5.3456/0.85=6.29 (kW)
 Số vòng quay trên trục công tác
nlv=60000.v/p.z=60000*1.3/13*120=50 (vg/ph)
 Chọn tỉ số truyền sơ bộ
 Tỉ số truyền của bộ truyền ngoài un=3
 Tỉ số truyền của hộp giảm tốc

uhgt=10

 Tỉ số truyền sơ bộ của bộ truyền usb=3.10=30
 Số vòng quay sơ bộ
nsb=usb.nlv=30.50=1500 (vg/ph)
 Chọn động cơ
Kiểu động
Công suất kW Vận tốc
cơ
vg/ph
4A132S4Y3
7.5
1455

Hiệu
suất
87.5

T-max/T-dn T-k/T-dn

2.2

2

2.Phân phối tỷ số truyền
 Tính chọn lại tỉ số truyền
 uhgt=10
SVTH: Nguyễn Quang Vinh -MSSV:17144176

4


Đồ án chi tiết máy
Đề 5-phương án 20
 un=1455/uhgt.nlv=1455/10.50=2.91

GVHD: Thầy Nguyễn Văn Đoàn

 Chọn tỉ số truyền unhanh=0.83ucham
 Tỉ số truyền cấp nhanh và cấp chậm
 Tỉ số truyền cấp chậm uc= =3.46
 Tỉ số truyền cấp nhanh un=0.83*3.46=2.89
 Tỉ số cuối cùng của hộp giảm tốc uhgt=3.46*2.89=9.9994
 Sai số tỉ số truyền 0.006 % <3% (thỏa mãn)
 Số vòng quay của từng trục
ntr1=nđc/uđ=1455/2.91=500 (vg/ph)
ntr2=n1/un=500/2.89=173.21 (vg/ph)
ntr3=n2/uc=173.21/3.46=50 (vg/ph)
nct=n3/unt=50/1=50 (vg/ph)
 Công suất trên từng trục

P3=Pct/nol2.nnt=5.655/0.992.1=5.7698 (kW)
P2=P3/nol.nbr2=5.769/0.99.0.97=6.0709 (kW)
P1=P2/nol.nbr1=6.0709 /0.99.0.96=6.3219 (kW)
Pđc=P1/nol.nđ=6.3219/0.99.0.95=6.7218(kW)
 Momen xoắn trên các trục
T1=9.55*106.P1/n1=9.55*106*6.3219/500=120748.635 (Nmm)
T2=9.55*106.P2/n2=9.55*106*6.0709/173.21 =334733.005 (Nmm)
T3=9.55*106.P3/n3=9.55*106*5.7698 /50=1102035.507 (Nmm)
Tct=9.55*106.Pct/nct=9.55*106* 5.6550/50= 1080105.000 (Nmm)
 Bảng đặc tính

Phần 2: THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI
1.Thông số kĩ thuật
 Công suất trên dây đai
SVTH: Nguyễn Quang Vinh -MSSV:17144176

5


Đồ án chi tiết máy

Đề 5-phương án 20

GVHD: Thầy Nguyễn Văn Đoàn

 Tỷ số truyền uđ=2.91
 Số vòng quay bánh dẫn n=1455 (vg/ph)
 Momen xoắn Tđ=44119.486 (Nmm)
2.Chọn dây đai và tính chọn
 Chọn đai B (chọn theo bảng 4.4 tài liệu 1)

 Chiều rộng bp=14mm
 Chiều rộng mặt bên đai bo=17mm
 Diện tích đai A=138mm
 Đường kính nhỏ nhất dmin=125mm
 Đường kính bánh dẫn sơ bộ d1sb=1,2.125=150mm chọn theo tiêu chuẩn
d1=160mm
 Đường kính bánh bị dẫn sơ bộ d2sb= d1.uđ.(1-ξ )=160.2,19.(10.02)=456.29mm
 Vận tốc kiểm nghiệm v=π.d1.n/60000=π.160.1455/60000=12.19 (m/s) <25
(m/s)
 Tính lại tỷ số truyền u=d2/(1-0.02).d1=450/160.(1-0.02)=2.87 sai số tỷ số
truyền 1.38% <3% thỏa điều kiện
 Khoảng cách trục sơ bộ asb=1,2.d2=1,2.450=540mm
 Chiều dài đai sơ bộ
Lsb=2.asb+π.(d1+d2)/2+(d2-d1)/4.asb=2.540+π.(160+450)2/2+(450160)/4.540=2077.12 mm
Chọn chiều dài đai theo tiêu chuẩn L=2240 mm
 Kiểm nghiệm số vòng chạy i=v/L.1000=12,19/2240.1000=5.44<10
 Tính lại khoảng cách trục a=624,06mm
 Góc ôm đai α1=180-57.(d2-d1)/a=180-57.(450-160)/624,06=153.51o<120o
3.Hệ số và lực tác dụng
 Hệ số ảnh hưởng gốc ôm Cα=1,24.(1-eα1/110)=0.94
 Hệ số ảnh hưởng vận tốc Cv=1-0.005.(0,01.v2-1)=0.98
 Hệ số ảnh hưởng tỷ số truyền Cu=1.1
 Hệ số ảnh hưởng số dây đai Cz=0.95
 Hệ số ảnh hưởng tải trọng CL=(L/Lo)1/6=1
SVTH: Nguyễn Quang Vinh -MSSV:17144176

6


Đồ án chi tiết máy

Đề 5-phương án 20
 Công suất [Po]=5.4 kW

GVHD: Thầy Nguyễn Văn Đoàn

 Số dây đai Zsb=P/(Cα.Cv.Cu.Cr.Cz.CL) =1.61 chọn dây đai Z=2
 Lực tác dụng lên trục Fr=3.Fo.sin(α1/2) =1208.97 (N)
 Lực căng đai ban đầu Fo=z.A.1,5=2.138.1,5=414(N)
 Chiều rộng bánh đai
 Chọn e=19mm
 f=12.5mm
 b=4.2mm
 Chiều rộng bánh đai B=(z-1).e+2.f =(2-1).19+2.12.5=44mm
 Đường kính ngoài đai
 dn1=d1+2.h=160+2.10.5=181mm
 dn2=d2+2.h=450+2.10.5=471mm
4.Bảng kết quả tính toán
Đặc Tính
Loại đai
Bề rộng đai
Diện tích tiết diện đai
Số dây đai
Đường kính bánh đai chủ động
Đường kính bánh đai bị động
Bế dày đai
Lực hướng trục
Lực căng ban đầu

b
A

z
d1
d2
h
Fr
Fo

SVTH: Nguyễn Quang Vinh -MSSV:17144176

Giá trị
B
4.2 mm
138 mm2
2
181mm
471mm
10.5mm
1208.97 N
414 N

7


Đồ án chi tiết máy
Đề 5-phương án 20
GVHD: Thầy Nguyễn Văn Đoàn
Phần 3: THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG
1.Bánh răng cấp nhanh
1.1 Chọn vật liệu
Ta chọn vật liệu nhóm I theo bảng 3.5 tài liệu (1): Thép C45 độ rắn bánh dẫn

H1=305 HB, độ rắn bánh bị dẫn H2=305 HB
1.2 Ứng suất tiếp xúc cho phép
 Số chu kì làm việc cơ sở
NHO1=NHO2=30.3052.4=27506850,40 (chu kì)
 Hệ số an toàn SH=1.1, hệ số C=1 (tra bảng 3.5 tài liệu 1)
 Số chu kì làm việc
NHE= 60.c.Ʃ(Ti/Tmax)3.ni.ti=60.1.[13.0,7+0.83.0.3].500.5.2.300.8=614592000
(chu kì)
NHE2=NHE1/u=614592000/2.89=212900913.99 (chu kì)
 Hệ số tuổi thọ
HKL1=(5.106/614592000)1/6=0.45
HKL2=(5.106/212900913.99)1/6=0.54
Vì NHE>NHO nên hệ số tuổi thọ HKL1= HKL2=1
 Ứng suất tiếp xúc cho phép
[σH1] =(2.305+70).0,9.(KHL1/Sh)=(2.305+70).0,9,(1/1.1)=556.36 (MPa)
[σH2] =(2.305+70).0,9.(KHL2/Sh)=(2.305+70).0,9,(1/1.1)=556.36 (MPa)
Ứng suất cho phép [σH] = min[[σH1], [σH2]]=556.36 (Mpa)
1.3 Ứng suất uốn cho phép
 Giới hạn mỏi uốn tương đương
σolim1=1,8.305=549 (Mpa)
σolim2=1,8.305=549 (Mpa)
 Số chu kì làm việc cơ sở
NFo=5.106 (chu kì)
 Số chu kì làm việc tương đương
NFE1=60.1.[16.0,7+0,8.0,3].500.5.2.300.8=560623104 (chu kì)
NFE2=60.1.[16.0,7+0,8.0,3].173,21.5.2.300.8=194205540 (chu kì)
Vì NFE1,NFE2 >NFEo nên hệ số tuổi thọ KFL1=KFL2=1
 Hệ số an toàn SF=1.75 (tra bảng 3.5 tài liệu 1)
 Ứng suất uốn cho phép
SVTH: Nguyễn Quang Vinh -MSSV:17144176

8


Đồ án chi tiết máy
Đề 5-phương án 20
GVHD: Thầy Nguyễn Văn Đoàn
[σF1]= σolim1.( KFL1/ SF).KFC=549.(1/1.75).1=313,71 (Mpa)
[σF2]= σolim2.( KFL2/ SF).KFC=549.(1/1.75).1=313,71 (Mpa)
(KFC=1 quay 1 chiều )
 Hệ số chiều rộng vành răng
Ψba=0.315 (tra bảng 3.7 tài liệu 1)
Ψbd= Ψba[(u+1)/2]=0,315.[(2.89+1)/2]=0.61
 Hệ số tải trọng động
KHβ=1
KFβ=1.01
(tra bảng 3.8 tài liệu 1)
 Khoảng cách trục sơ bộ
aw=50.[(u+1).(T.KHβ)/([σH]2. Ψba.u)]1/3
=50.[(2.89+1)(120748,635.1)/(556,362.0,315.2,89)]1/3=146.57 (mm)
Chọn khoảng cách trục theo tiêu chuẩn aw=200 (mm)
 Modun răng sơ bộ
0,01.aw≤msb≤0,02.aw
0,01.200≤msb≤0,02.200
2≤msb≤4 Chọn m=3
 Tổng số răng zt=2.aw.m=2.200/3=133.33
 Số răng bánh dẫn sơ bộ
z1sb=2.aw./(m.(u+1)=2.200/(3.(2,98+1)=34,3
z2sb=zt-z1sb=133.33-34,3=99,3
 Chọn theo tiêu chuẩn

z1=34
z2=100
Tỉ số truyền thực u=100/34=2,94, sai số tỷ số truyền 1.85% < 3%
 Tính lại khoảng cách trục: aw=m.(z1+z2)/2=3.(34+100)/2=201 (mm)
1.4 Kích thước bộ truyền
 Đường kính vòng chia
d1=m.z1=3.34=102 (mm)
d2=m.z2=3.100=300 (mm)
 Đường kính vòng lăn
SVTH: Nguyễn Quang Vinh -MSSV:17144176

9


Đồ án chi tiết máy
Đề 5-phương án 20
dw1=d1=102 (mm)

GVHD: Thầy Nguyễn Văn Đoàn

dw2=d2=300 (mm)
 Đường kính vòng đỉnh
da1=d1+2m=3.34=108 (mm)
da2=d2+2m=3.100=306 (mm)
 Đường kính vòng đáy
df1= d1-2,5m =94.5 (mm)
df2= d2-2,5m =292.5 (mm)
 Chiều rộng vành răng
bw1= bw2+5=68,32 (mm)
bw2= Ψba.m.(z1+z2)/2=63,32 (mm)

 Vận tốc vòng trên bánh răng
v=π.d1.n1/60000=2,67 (m/s)
 Cấp chính xác bột truyền 9 (tra bảng 3.10 tài liệu 1)
1.5 Lực tác dụng
 Lực vòng Ft=2.dw1.T1=2.120748,635/102=2367,62 (N)
 Lực hướng tâm Fr=Ft.tan20=816,74(N)
 Hệ số tải trọng động KHV=1,06; KFV=1.56 (tra bảng 3.11 tài liệu 1)
1.6 Kiểm nghiệm ứng suất tiếp xúc
 Hệ số
 Hệ số xét đến hình dạng bề mặt tiếp xúc
ZH=√(2/sin2.20) =1,76
 Hệ số cơ tính vật liệu ZM=275
 Giá trị trùng khớp
ξα=1.88-3.2(1/z1+1/z2) =1,88-3,2.(1/34+1/100)=1,75
 Hệ số ảnh hưởng tổng chiều dài tiếp xúc
Zε=√(4- ξα)/3=0,87
SVTH: Nguyễn Quang Vinh -MSSV:17144176

10


Đồ án chi tiết máy
Đề 5-phương án 20
 Hệ số tải trọng tính

GVHD: Thầy Nguyễn Văn Đoàn

KH= KHV.KHβ=1,06.1=1,06
 Hệ số ảnh hưởng đến độ nhám ZR=0.95
 Hệ số ảnh hưởng của điều kiện bôi trơn KL=1

 Hệ số ảnh hưởng của vận tốc vòng
Zv= 0,85.v0.1=0,85.2,670.1=0,94
 Hệ số ảnh hưởng của kích thước răng
KXH = √(1,05-d1/1000) = √(1,05-102/1000)=1,02
 Ứng suất tiếp xúc cho phép
[σH] = (σolim1.ZR.Zv.KL.KXH)/SH =549.0,95.0,94.1.1,02/1,1 = 453,37 (Mpa)
 Ứng suất tiếp xúc tính toán
σH = (ZH. ZM. Zε)/dw1].[2.T1.KH.(u+1)/bw1.u]1/2 = 291,59 (Mpa) < [σH] (thỏa
mãn)
1.7 Kiểm nghiệm theo ứng suất uốn
 Hệ số
 Hệ số dịch chỉnh x=0
 Hệ số ảnh hưởng khi quay 2 chiều KFC=1
 Hệ số ảnh hưởng của độ nhám YR=1
 Hệ số dạng răng
YF=3,47+13,2/Zv-27,9.X/Zv+0,092.X2=17,55
 Hệ số KFA=1 (vì cấp chính xác bằng 9)
 Hệ số kích thước
Yx=1,05-0,005.m=1,05-0,005.3=1,04
 Hệ số độ nhạy vật liệu
Yσ=1,082-0,172.log(m)=1,082-0,172.log(3)=1
 Ứng suất uốn cho phép
[σF] = ( σolim1. KFC. YR. Yx. Yσ. HKL1)/SF=549.1.1.1.1,04.1/1,75=324,67 (Mpa)
SVTH: Nguyễn Quang Vinh -MSSV:17144176

11


Đồ án chi tiết máy
Đề 5-phương án 20

 Ứng suất uốn tính toán

GVHD: Thầy Nguyễn Văn Đoàn

σF = (YF. KFA.KFV.KFβ.Ft)/(bw1.m)=(17,55.1.1,56.1,01.2367,62.68,32)/(3.85,4)
=319,38 (Mpa) < [σF] (thỏa mãn )
2.Bánh răng cấp chậm
Tính toán bánh răng cấp chậm theo cặp bánh răng nghiêng nên momen xoắn của
mỗi cặp bánh răng bánh răng nghiêng sẽ bằng nửa momen xoắn trên trục
T=T2/2=334733,005/2=167366,5026 (Nmm)
2.1 Chọn vật liệu
Ta chọn vật liệu nhóm I theo bảng 3.5 tài liệu (1): Thép C45 độ rắn bánh dẫn
H1=255 HB, độ rắn bánh bị dẫn H2=255 HB
2.2 Ứng suất tiếp xúc cho phép
 Số chu kì làm việc cơ sở
NHO1=NHO2=30.3052.4=27506850,40 (chu kì)
 Hệ số an toàn SH=1.1, hệ số C=1 (tra bảng 3.5 tài liệu 1)
 Số chu kì làm việc
NHE= 60.c.Ʃ(Ti/Tmax)3.ni.ti=60.1.[13.0,7+0.83.0.3].500.5.2.300.8=614592000
(chu kì)
NHE2=NHE1/u=614592000/2.89=212900913.99 (chu kì)
 Hệ số tuổi thọ
HKL1=(5.106/614592000)1/6=0.45
HKL2=(5.106/212900913.99)1/6=0.54
Vì NHE>NHO nên hệ số tuổi thọ HKL1= HKL2=1
 Ứng suất tiếp xúc cho phép
[σH]sb = 0,5.√( [σH1]2+[σH2]2) = 0,5.√( 474,552+474,552)=335,557 (Mpa)
[σH]min ≤ [σH]sb ≤ [σH]min.1,25
474,55 ≤ 335,557≤ 593,182 → [σH] = [σH]min=474,55 (Mpa)
2.3 Ứng suất uốn cho phép

 Giới hạn mỏi uốn tương đương
σolim1=1,8.255=459 (Mpa)
σolim2=1,8.255=459 (Mpa)
 Số chu kì làm việc cơ sở
NFo=5.106 (chu kì)
SVTH: Nguyễn Quang Vinh -MSSV:17144176

12


Đồ án chi tiết máy
Đề 5-phương án 20
 Số chu kì làm việc tương đương

GVHD: Thầy Nguyễn Văn Đoàn

NFE1=60.1.[16.0,7+0,8.0,3].500.5.2.300.8=560623104 (chu kì)
NFE2=60.1.[16.0,7+0,8.0,3].173,21.5.2.300.8=194205540 (chu kì)
Vì NFE1,NFE2 >NFEo nên hệ số tuổi thọ KFL1=KFL2=1
 Hệ số an toàn SF=1.75 (tra bảng 3.5 tài liệu 1)
 Ứng suất uốn cho phép
[σF1]= σolim1.( KFL1/ SF).KFC=549.(1/1.75).1=313,71 (Mpa)
[σF2]= σolim2.( KFL2/ SF).KFC=549.(1/1.75).1=313,71 (Mpa)
(KFC=1 quay 1 chiều )
 Hệ số chiều rộng vành răng
Ψba=0.315 (tra bảng 3.7 tài liệu 1)
Ψbd= Ψba[(u+1)/2]=0,315.[(3,46+1)/2]=0.70
 Hệ số tải trọng động
KHβ=1,01
KFβ=1.02

(tra bảng 3.8 tài liệu 1)
 Khoảng cách trục sơ bộ
aw=43.[(u+1).(T.KHβ)/([σH]2. Ψba.u)]1/3
=43.[(3,46+1)( 167366,5026.1,01)/(466,362.0,315.3,46)]1/3=169,45 (mm)
Chọn khoảng cách trục theo tiêu chuẩn aw=200 (mm)
 Modun răng sơ bộ
0,01.aw≤msb≤0,02.aw
0,01.200≤msb≤0,02.200
2≤msb≤4 Chọn m=3
 Số răng bánh dẫn sơ bộ
(2.awcos8)/m.(u+1)≥ z1sb ≥2.awcos20/m.(u+1)
29,58≥ z1sb ≥28.07 chọn z1=29
Z2sb=z1.u=29.3,46=100,46
 Chọn theo tiêu chuẩn
z1=29 z2=101
Tỉ số truyền thực u=101/29=3,48, sai số tỷ số truyền 0.54% < 3%
 Góc nghiêng răng
SVTH: Nguyễn Quang Vinh -MSSV:17144176

13


Đồ án chi tiết máy
Đề 5-phương án 20
GVHD: Thầy Nguyễn Văn Đoàn
β=arcos(m.(z1+z2)/2aw) = arcos(3.(29+101)/2.200)=12,84o
2.4 Kích thước bộ truyền
 Đường kính vòng chia
d1=m.z1/cosβ=89,23 (mm)
d2=m.z2/cosβ=310,77 (mm)

 Đường kính vòng lăn
dw1=d1=89,23 (mm)
dw2=d2=310,77 (mm)
 Đường kính vòng đỉnh
da1=d1+2m=95,23 (mm)
da2=d2+2m=316,77 (mm)
 Đường kính vòng đáy
df1= d1-2,5m =81,23 (mm)
df2= d2-2,5m =303,27 (mm)
 Chiều rộng vành răng
bw1= bw2+5=66,43 (mm)
bw2= Ψba.m.(z1+z2)/2=61,43 (mm)
 Vận tốc vòng trên bánh răng
v=π.d1n1/60000=0,81 (m/s)
 Cấp chính xác bột truyền 9 (tra bảng 3.10 tài liệu 1)
2.5 Lực tác dụng
 Lực vòng Ft=2.T/(z1.m)=2.167366,5026/29.3=3847,51 (N)
 Lực dọc trục Fa=Fttanβ = 3847,51.tan(12,84)=876,86 (N)
 Lực hướng tâm Fr=Ft.tan20/cosβ= 1436,28(N)
 Hệ số tải trọng động KHV=1,02; KFV=1.04 (tra bảng 3.12 tài liệu 1)
2.6 Kiểm nghiệm ứng suất tiếp xúc
 Hệ số
SVTH: Nguyễn Quang Vinh -MSSV:17144176

14


Đồ án chi tiết máy
Đề 5-phương án 20
GVHD: Thầy Nguyễn Văn Đoàn

 Hệ số xét đến hình dạng bề mặt tiếp xúc
ZH=√(2.cosβ/sin(2.artan(tan20/cosβ) =1,73
 Hệ số cơ tính vật liệu ZM=275
 Giá trị trùng khớp
ξα=1.88-3.2(1/z1+1/z2).cosβ =1,88-3,2.(1/34+1/100).cos12,84)=1,74
 Hệ số ảnh hưởng tổng chiều dài tiếp xúc
Zε=√(1/ ξα )=0,76
 Hệ số tải trọng tính
KH= KHV.KHβ=1,01.1,02=1,03
 Hệ số ảnh hưởng đến độ nhám ZR=0.95
 Hệ số ảnh hưởng của điều kiện bôi trơn KL=1
 Hệ số ảnh hưởng của vận tốc vòng
Zv= 0,85.v0.1=0,85.0,810.1=0,83
 Hệ số ảnh hưởng của kích thước răng
KXH = √(1,05-d1/1000) = √(1,05-89,23/1000)=1,02
 Ứng suất tiếp xúc cho phép
[σH] = (σolim1.ZR.Zv.KL.KXH.KHL1)/SH =459.1.1.1,02.0,83.0,95/1,1
=336,60 (Mpa)
 Ứng suất tiếp xúc tính toán
σH = (ZH. ZM. Zε)/dw1].[2.T.KH.(u+1)/bw1.u]1/2 = 329,21 (Mpa) < [σH] (thỏa )
2.7 Kiểm nghiệm theo ứng suất uốn
 Hệ số
 Hệ số dịch chỉnh x=0
 Hệ số ảnh hưởng khi quay 2 chiều KFC=1
 Hệ số ảnh hưởng của độ nhám YR=1
 Hệ số dạng răng
YF=3,47+13,2/Zv-27,9.X/Zv+0,092.X2=19,33
SVTH: Nguyễn Quang Vinh -MSSV:17144176

15

Đồ án chi tiết máy
Đề 5-phương án 20
GVHD: Thầy Nguyễn Văn Đoàn
 Hệ số KFA=1 (vì cấp chính xác bằng 9)
 Hệ số kích thước
Yx=1,05-0,005.m=1,05-0,005.3=1,04
 Hệ số độ nhạy vật liệu
Yσ=1,082-0,172.log(m)=1,082-0,172.log(3)=1
 Hệ số trùng khớp dọc
εβ=bw1.sin(β)/π.m=1.57
 Hệ số ảnh hưởng góc nghiêng
Yβ=1-εβ.β/120=0.83
 Ứng suất uốn cho phép
[σF] = ( σolim1. KFC. YR. Yx. Yσ. HKL1)/SF=459.1.1.1.1,04/1,75=271,45 (Mpa)
 Ứng suất uốn tính toán
σF = (YF. KFA.KFV.KFβ.Ft.Yβ)/(bw1.m)
=(19,33.1.0,57.1,57.0.83.1,04.3847,51.1,02)/(3.66,43)
=189,26 (Mpa) < [σF] (thỏa mãn )
3.Bảng tóm tắt bánh răng trụ răng thẳng cấp nhanh
STT
Tên gọi
Bánh chủ động
Bánh bị động
1
Vật liệu
C45
C45
2

Modun m
3
3
3
Số răng z
34
100
4
Đường kính vòng đỉnh da
108 mm
294 mm
5
Đường kính vòng chia d
102 mm
300 mm
6
Đường kính vòng chân df
94.5 mm
292.5 mm
7
Góc nghiêng răng β
0
0
o
8
Góc ăn khớp α
20
20o
9
Hệ số dịch chỉnh x

0
0
10
Chiều rộng vành răng bw
68,32 mm
63,32 mm
11
Lực vòng Ft
2367,62 N
12
Lực hướng kính Fr
861,74 N
13
Lực dọc trục Fa
0
14
Vận tốc vòng v
2,67 m/s
15
Khoảng cách trục aw
201 mm
SVTH: Nguyễn Quang Vinh -MSSV:17144176

16


Đồ án chi tiết máy

Đề 5-phương án 20

GVHD: Thầy Nguyễn Văn Đoàn

4.Bảng tóm tắt bánh răng trụ răng nghiêng cấp chậm
STT
Tên gọi
Bánh chủ động
Bánh bị động
1
Vật liệu
C45
C45
2
Modun m
3
3
3
Số răng z
29
101
4
Đường kính vòng đỉnh da
95,23 mm
304,77 mm
5
Đường kính vòng chia d
89,23 mm
310,77 mm
6
Đường kính vòng chân df
81,73 mm

303,27 mm
o
7
Góc nghiêng răng β
12,84
12,84o
8
Góc ăn khớp α
20o
20o
9
Hệ số dịch chỉnh x
0
0
10
Chiều rộng vành răng bw
66,43 mm
61,43 mm
11
Lực vòng Ft
3847,51 N
12
Lực hướng kính Fr
1436,28 N
13
Lực dọc trục Fa
876,86 N
14
Vận tốc vòng v
0,81 m/s

15
Khoảng cách trục aw
200 mm

Phần 4: THIẾT KẾ TRỤC-CHỌN THEN
1.Thông số thiết kế
 Momen xoắn trên các trục
 Trục I: T1=120748,635 Nmm
 Trục II: T2=334733,005 Nmm
SVTH: Nguyễn Quang Vinh -MSSV:17144176

17


Đồ án chi tiết máy
Đề 5-phương án 20
 Trục III: T3=1102035,507 Nmm

GVHD: Thầy Nguyễn Văn Đoàn

2.Chọn vật liệu và tính toán sơ bộ
 Chọn vật liệu
Chọn vật liệu thép C45 , σb=785 Mpa , σch=540 Mpa, [τ]=20 Mpa
(Tra bảng 7.1 tài liệu 2)
 Tính đường kính trục sơ bộ
 Trục I :
Chọn theo tiêu chuẩn d1=32 mm
 Trục II:
Chọn theo tiêu chuẩn d2=45 mm
 Trục III:

Chọn theo tiêu chuẩn d3=63 mm
 Qui ước thông số
: Chiều dài mayo bánh đai
lm22: Chiều dài mayo bánh răng trụ răng nghiêng
lm23: Chiều dài mayo bánh răng trụ răng thẳng
lmkn: Chiều dài mayo khớp nối
k1: Khoảng cách từ mặt mút của chi tiết quay đến thành trong của hộp
k2: Khoảng cách từ mặt mút của ổ đến thành trong của hộp
k3: Khoảng cách từ mặt mút của chi tiết quay đến nắp ổ
bo:Chiều rộng ổ lăn trục 2
hn: Chiều cao nắp ổ và đầu bulông
 Khoảng cách giữa các đoạn trục
lmc33

Tên gọi
l21 = 2l23
l22 = 0,5(lm22 + bo2) + K1 + K2
l23 = l22 + 0,5(lm22 + lm23) + K1
l24 = 2l23 – l22
l31= l21
SVTH: Nguyễn Quang Vinh -MSSV:17144176

Giá trị (mm)
280
64
140
216
280
18

Đồ án chi tiết máy
l32 = l22
l33=2l32+lc33
lc33=bo/2+hn+k3+lm33/2
lm33= (1,2-1,5)bo
lm22=bw1
lm24=lm22
k1
k2
k3
bo
hn
lmkn
lkn

Đề 5-phương án 20

GVHD: Thầy Nguyễn Văn Đoàn
140
362
82
48
65
65
10
10
15
23
15

120
101.5

3.Phân tích lực tác dụng lên bộ truyền
 Cặp bánh răng cấp nhanh
 Lực vòng Ft1=Ft2=2.dw1.T1=2.120748,635/102=2367,62 (N)
 Lực hướng tâm Fr1=Fr2=Ft.tan20=816,74(N)
 Cặp bánh răng cấp chậm
 Lực vòng Ft3=Ft4=2.T/z1.m=2.167366,5026/29.3=3847,51 (N)
 Lực dọc trục Fa3=Fa4=Ft.tanβ = 3847,51.tan(12,84)=876,86 (N)
 Lực hướng tâm Fr3=Fr4=Ft.tan20/cosβ= 1436,28(N)
 Lực do bộ truyền ngoài
 Bộ truyền đai :lực tác dụng lên trục Fr=3.Fo.sin(α1/2)=1208.97 (N)
 Lực nối trục : Fkn=10%.Ft=10%.3847,51=384,75 N

C

B

D

A
G
E

F

H

K

SVTH: Nguyễn Quang Vinh -MSSV:17144176

I

M

19

N

P


Đồ án chi tiết máy

Đề 5-phương án 20

GVHD: Thầy Nguyễn Văn Đoàn

4.Xác định lực tác dụng lên trục, đường kính các đoạn trục
4.1 Trục I
 Lực tác dụng và phản lực gối đỡ
-Fđ=1208,97 N
-Ft1=2367,62 N
-Fr1=816,74 N
-XB=1183,81 N
-XD=1183,81 N
-YB=1132,16 N
-YD=784,93 N

-TA=TB=TC=120748,653 Nmm

SVTH: Nguyễn Quang Vinh -MSSV:17144176

20


Đồ án chi tiết máy

Đề 5-phương án 20

GVHD: Thầy Nguyễn Văn Đoàn

 Momen tương đương
 MtdA=√(TA2.0.75)= 104571.39 (Nmm)
SVTH: Nguyễn Quang Vinh -MSSV:17144176

21


Đồ án chi tiết máy 2
Đề 5-phương án 20
GVHD: Thầy Nguyễn Văn Đoàn
 MtdB=√(TB .0.75+MxB2+MyB2)= 144093.82 (Nmm)
 MtdC=√(TC2.0.75+MxC2+MyC2)= 224674.10 (Nmm)
 Ứng suất uốn cho phép [σ]=70 Mpa (tra bảng 7.2 tài liệu 1)
 Ứng suất xoắn cho phép [τ]=20 Mpa (tra bảng 7.2 tài liệu 1)
 Đường kính
 Tại A: dAsb=(MtđA/0,1.[σ])1/3+5%.(MtđA/0,1.[σ])1/3=25,86 mm chọn theo
tiêu chuẩn dA=32 mm (vì trục lắp bánh đai nên cộng 5%)

 Tại B: dBsb=(MtđB/0,1.[σ])1/3=26.56 mm chọn tiêu chuẩn dB=35mm
 Tại C: dCsb=(MtđC/0,1.[σ])1/3=31.56 mm chọn tiêu chuẩn dB=40mm
4.2 Truc II
 Lực tác dụng và phản lực gối đỡ
 Ft3=3847,51 N
 Fr3 =1436,28 N
 Fa3=876,86 N
 Fr2=861,74 N
 Ft2=2367,62 N
 YE=1005,41 N
 YK=1005,41 N
 XE=XK=5031,32 N
 Momen uốn MFa3=41751,83 Nmm
 Momen tương đương
 Tại F: MtdF=√(TF2.0.75+MxF2+MyF2)= 368717.16 (Nmm)
 Tại G: MtdG=√(TG2.0.75+MxG2+MyG2)= 509055.75 (Nmm)
 Tại H: MtdH=√(TH2.0.75+MxH2+MyH2)= 368717.16 (Nmm)
 Ứng suất uốn cho phép [σ]=70 Mpa (tra bảng 7.2 tài liệu 1)
 Ứng suất xoắn cho phép [τ]=20 Mpa (tra bảng 7.2 tài liệu 1)
 Đường kính
 Tại F, H: dsb=(Mtđ/0,1.[σ])1/3=37,49 mm chọn tiêu chuẩn d=45mm
 Tại G: dGsb=(MtđG/0,1.[σ])1/3=39,85 mm chọn tiêu chuẩn dB=48mm
 Tại E,K: d=40mm

SVTH: Nguyễn Quang Vinh -MSSV:17144176

22


Đồ án chi tiết máy

Đề 5-phương án 20

SVTH: Nguyễn Quang Vinh -MSSV:17144176

GVHD: Thầy Nguyễn Văn Đoàn

23


Đồ án chi tiết máy
Đề 5-phương án 20
GVHD: Thầy Nguyễn Văn Đoàn
4.2 Truc III
 Lực tác dụng và phản lực gối đỡ
 Ft4=3847,51 N
 Fr4 =1436,28 N
 Fa4=876,86 N
 Fkn=10%.Ft4=384,755 N
 YI=1214,36 N
 YK=2042,95 N
 XI=XP=3847,51N
 Momen uốn MFa4=133880 Nmm
 Momen tương đương
 Tại M,N: Mtd=√(T2.0.75+Mx2+My2)= 546394.01 (Nmm)
 Ứng suất uốn cho phép [σ]=70 Mpa (tra bảng 7.2 tài liệu 1)
 Ứng suất xoắn cho phép [τ]=20 Mpa (tra bảng 7.2 tài liệu 1)
 Đường kính
 Tại M,N: dsb=(Mtđ/0,1.[σ])1/3=43,57 mm chọn tiêu chuẩn dB=70mm
 Tại I,P: d=65 mm

 Đường kính khớp nối d=63mm

SVTH: Nguyễn Quang Vinh -MSSV:17144176

24


Đồ án chi tiết máy

Đề 5-phương án 20

SVTH: Nguyễn Quang Vinh -MSSV:17144176

GVHD: Thầy Nguyễn Văn Đoàn

25