đồ án nguyên lý chi tiết máy full đề 1+thuyết minh+bản vẽ

Trường ĐH SPKT TP.HCM

Đồ Án Nguyên Lý Chi Tiết Máy

1

SVTH: Phan Văn Đạo_17144206 GVHD: Đỗ Văn Hiến


Trường ĐH SPKT TP.HCM

Đồ Án Nguyên Lý Chi Tiết Máy

LỜI NÓI ĐẦU
Thiết kế và phát triển những hệ thống truyền động là vấn đề cốt lõi trong cơ
khí. Mặt khác, một nền công nghiệp phát triển không thể thiếu một nền cơ khí
hiện đại. Vì vậy, việc thiết kế và cải tiến những hệ thống truyền động là công việc
rất quan trọng trong công cuộc hiện đại hoá đất nước. Hiểu biết, nắm vững và vận
dụng tốt lý thuyết vào thiết kế các hệ thống truyền động là những yêu cầu rất cần
thiết đối với sinh viên, kỹ sư cơ khí.
Trong cuộc sống ta có thể bắt gặp hệ thống truyền động ở khắp nơi, có thể nói
nó đóng một vai trò quan trọng trong cuộc sống cũng như sản xuất. Đối với các hệ
thống truyền động thường gặp thì hộp giảm tốc là một bộ phận không thể thiếu.
Học phần đồ án thiết kế hệ thống truyền động cơ khí giúp ta tìm hiểu và thiết
kế được hộp giảm tốc, qua đó ta có thể củng cố lại các kiến thức đã học trong các
môn học như Nguyên lý- 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, đó là điều rất cần thiết với một
sinh viên cơ khí.

Em chân thành cảm ơn thầy Đỗ Văn Hiến đã giúp đỡ em rất nhiều trong quá
trình thực hiện môn học đồ án nguyên lí chi tiết máy này .
Với kiến thức còn hạn hẹp, vì vậy thiếu sót là điều không thể tránh khỏi, em
rất mong nhận được ý kiến đóng góp từ thầy cô để ngày càng hoàn thiện.
Sinh viên thực hiện:
Phan Văn Đạo

2

SVTH: Phan Văn Đạo_17144206 GVHD: Đỗ Văn Hiến


Trường ĐH SPKT TP.HCM

Đồ Án Nguyên Lý Chi Tiết Máy

CHƯƠNG 1 : TÍNH TOÁN CHON ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI
TỈ SỐ TRUYỀN .
I. Tính toán chọn động cơ :
1. Số liệu ban đầu :

 Lực vòng trên băng tải ( Ft )

: 4200 (N)

 Vận tốc xích tải (v)

:

 Số răng đĩa xích tải ( Z )

: 12

 Bước xích tải (p)

:

 Số năm làm việc (y)

:

1,1 (m/s)
(răng)

140 (mm)
4

(năm)

Hệ thống làm việc tải trọng va đập nhẹ và quay một chiều, mỗi năm làm việc 320
ngày (mỗi ngày làm việc 2 ca, 1 ca 8 giờ)
2. Công suất cần thiết trên trục động cơ :
Hiệu suất truyền động: tra bảng (2.3)

với:

ɳnt = 1

- hiệu suất nối trục.

ɳbr = 0,98 - hiệu suất 1 cặp bánh răng trụ .
ɳđai = 0,96 - hiệu suất bộ truyền xích để hở.
ɳôl = 0,99 - hiệu suất 1 cặp ổ lăn.
⇒ ɳ = 0,96. 0,982. 1. 0,994 = 0,89
Công suất cần thiết trên trục động cơ:
Công suất trên trục công tác: P = = = 4,62 (kW)
Vì Ptđ = P = 4,21
Nên công suất cần thiết : (kW)
Xác định sơ bộ số vòng quay của động cơ
V= =

(v/ph)

Chọn tỉ số truyền sơ bộ: = 3

= 10

= . = 3. 10 = 30
3

SVTH: Phan Văn Đạo_17144206 GVHD: Đỗ Văn Hiến


Trường ĐH SPKT TP.HCM

Đồ Án Nguyên Lý Chi Tiết Máy

= . = . 30 = 1178,7 (v/ph)
3. Chọn động cơ :
Ta cần chọn động cơ thỏa mãn hai điều kiện sau:

(kW)
=1178,7 (v/ph)
Dựa vào bảng P1.3 trang 237 Ta chọn động cơ: 4A112M4Y3 có Pđc = 5,5 (kW) và nđc
= 1425 (v/ph) và 2
Đường kính trục động cơ = 32 (mm) tra bảng P1.7 trang 242

Động cơ (ký hiệu)
Công suất

4A112M4Y3
Pđc = 5,5

Số vòng quay

nđc = 1425

Hệ số quá tải

2

Đường kính trục động cơ

= 32

II. Phân phối tỉ số truyền :
1. Tính tỉ số truyền thực :
= = = 36,27
Chọn = = 2,5 theo tỉ số truyền tiêu chuẩn (2; 2,24; 2,5; 2,8; 3,15; 4; 4,5; 5) tra trong
sách trang 49
2. Tỉ số truyền trong hộp giảm tốc :

= . = . = = = 14,51
Tỉ số truyền các cấp trong hộp giảm tốc (công thức 3.11 trang 43)
=(1,2 ÷ 1,3)
. = . = 14,51
=> = = 4,34 và = = 3,34
3. Kiểm tra sai số cho phép về tỉ số truyền :
= . . = 2,5. 4,34. 3,34 =36,239
4

SVTH: Phan Văn Đạo_17144206 GVHD: Đỗ Văn Hiến


Trường ĐH SPKT TP.HCM

Đồ Án Nguyên Lý Chi Tiết Máy

=> 4 %
III. Xác định số vòng quay trên các trục,công suất và momen :
1. Số vòng quay của các trục truyền động :
(v/ph) = = = 570 (v/ph)
(v/ph)
(v/ph)
2. Công suất của các trục truyền động :
Ta có: Pct = 4,62 (KW).
PIII = = = 4,67 (KW).
PII = =

= 4,81 (KW).

PI = = = 4,96 (KW).

= = =5,22 (KW).
3. Mômen xoắn của các trục truyền động :
(N.mm)
(N.mm)
(N.mm)
(N.mm)
=

= 1122101

3.1 Bảng số liệu động học và động lực học trên các trục của hệ thống dẫn
động:
Trục
Động cơ

I

II

III

Công tác

Thông số
u

uđ = 2,5

un = 4,34

uc = 3,34

ulv = 1

n ( v/ph )

1425

570

131,34

39,32

=39,32

P ( KW )

=5,22

=4,96

=4,81

=4,67

=4,62

9,55.106.Pi
ni

Ti =

34983

83102

349745

1134245

1122101

5

SVTH: Phan Văn Đạo_17144206 GVHD: Đỗ Văn Hiến


Trường ĐH SPKT TP.HCM

Đồ Án Nguyên Lý Chi Tiết Máy

( N.mm )

6

SVTH: Phan Văn Đạo_17144206 GVHD: Đỗ Văn Hiến


Trường ĐH SPKT TP.HCM

Đồ Án Nguyên Lý Chi Tiết Máy

CHƯƠNG 2 : TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN ĐAI .
I . Xác định các thông số bộ truyền :
1. Thông số đầu vào :
Từ điều kiện làm việc
n = 1425 (v/ph)
P1 = 5,22 (kw)
uđ = 2.5
- Chế độ làm việc một năm 320 ngày, một ngày 2 ca, một ca 8 giờ.
Theo hình 4.1/trang 59 chọn loại đai tiết diện đai hình thang thường
ký hiệu Б với các thông số sau:
Kích thước tiết diện: bt=14.
b = 17.
d1 (140÷280) mm.
h = 10,5.
l (800÷6300)mm.
y0 = 4.
A = 138
Tính đường kính 2 trục:
Tra bảng 4.13/trang 59.
 Chọn d1 = 140 (mm)
v1 

 .d1 .ndc
3,14.140.1425
60x1000 =
60000
≈ 10,44 (m/s)

- Vận tốc đai :
Thỏa điều kiện: v1 = 10,44 (m/s) < vmax = 25 (m/s).
 Tính đường kính d2:
Theo 4.2/trang 53
d2 = d1.u.(1-)
Chọn ε = 0,02 hệ số trược
 d2 = 140. 2,5 .(1-0,02) = 343 (mm)
Tra bảng 4.26/trang 67, chọn d2 = 355 mm
Như vây tỷ số truyền thực tế:
utt 

d2
355

 2,59
d1.(1   ) 140.(1  0, 02)

ud  u
(2,59  2,5)
.100% 
.100%  3, 6%
2,5
Với ∆u = u

=> ∆u = 3,6% < 4%

=> Thỏa điều kiện trong giới hạn cho phép.

2. Khoảng cách 2 trục a :
Ta có u = 2,59 nên ta có sơ đồ tính toán như sau:

Tra bảng 4.14/trang 60
Ta có công thức nội suy Y =
7

SVTH: Phan Văn Đạo_17144206 GVHD: Đỗ Văn Hiến


Trường ĐH SPKT TP.HCM

Đồ Án Nguyên Lý Chi Tiết Máy

X:

2

2,59

3

Y:

1,2

?

1

Y= = 1,082
�Y 

a
 1, 082 � a  1, 082.d 2  1, 082.355  384( mm) Kiểm tra a theo điều kiện:
d2

0,55(d1+d2)+h

≤

a

≤

2(d1+d2).
0,55(140+355)+10,5 ≤ a ≤ 2(140+355).
282,75≤ a ≤ 990.
Với a = 384 (mm)
 Thỏa điều kiện.
.
3. Tính chiều dài đai :
l = 2a +

Công thức 4.4/trang 54:
2.384 

 (d1  d 2 ) (d 2  d1 ) 2

2
4a

3,14.(140  355) (3555  140) 2


 1575, 24( mm)
2
4.384

Tra bảng 4.13/trang 59, chọn chiều dài chuẩn l = 1600 mm
 Kiểm nghiệm về điều kiện tuổi thọ
i=

v
�i max  10
l
/s

Với: i : Số lần cuốn của đai.
v : Vận tốc đai.
l: 1600mm= 1,6m chiều dài đai.
i

10, 44
 6,525 / s �imax  10 / s
1, 6

 Thỏa điều kiên.
 Tính chính xác khoảng cách a theo chiều dài tiêu chuẩn :
 a = 0,125{ 2L-  ( d 2  d1 ) +
a = 0,125{ 2.1600-3,14 ( 355  140 ) +

 2 L   (d1  d 2 )

2

 8(d 2  d1 ) 2

 2.1600  3,14(140  355)

2

}

 8(355  140) 2

}

=396,87

8

SVTH: Phan Văn Đạo_17144206 GVHD: Đỗ Văn Hiến


Trường ĐH SPKT TP.HCM

Đồ Án Nguyên Lý Chi Tiết Máy

4. Tính góc ôm 1 :
Điều kiện 1 ≥ 1200
Theo 4.7 /trang 54 1 =

1800 

(d 2  d1 ).570
(355  140).57
 180 
�1490
a
396,87

Vậy 1 = 1490 > αmin = 1200
 Thỏa điều kiện.
II.Xác định số đai z :
z=

Số đai z được xác định theo 4.16/trang 60:
Trong đó:
* P1 = 5,22 kw công suất trên bánh dẫn.

P1.kd
 P0  c .cu .cz .cl

*  0  = 2,20 kw công suất cho phép (tra bảng 4.19/trang 62)
* kđ : hệ số tải trọng va đập nhẹ và quay một chiều (tra bảng 4.7/trang 55). Vì
chế độ làm việc ngày 2 ca nên lấy trị số trong bảng tăng thêm 0,1 vậy.
kđ = 1,25 + 0,1=1,35
P

* c = 0,91 hệ số kể đến ảnh hưởng của góc ôm ( 1 = 1490 gần 1500 tra bảng
4.10/trang 57 )
=1600 (mm)
=2240 (mm) tra bảng

l
1600

 0, 7
l 0 2240

 cl = 0,92 hệ số kể đến ảnh hưởng chiều dài đai (tra bảng 4.16/
trang61)
v ới u =3,2
 cu =1,14 hệ số kể đến ảnh hưởng tỷ số truyền (tra bảng 4.17)
* cz =0,95
hệ số kể đến ảnh hưởng sự phân bố không điều tải trọng cho các
dây đai (tra bảng 4.18).
z=

Nên

5,22 x 1,35
�3,5
2,20 x 0,91 x 1,14 x 0,95 x 0,92

Chọn z = 4
-Chiều rộng bánh đai:
Theo 4.17 và 4.21
B = (z-1)t + 2e
Các thông số: t = 19
h0 = 4,2
e = 12,5
=>
B = ( 4- 1 ).19 + 2x12,5 = 82(mm)

9

SVTH: Phan Văn Đạo_17144206 GVHD: Đỗ Văn Hiến


Trường ĐH SPKT TP.HCM

Đồ Án Nguyên Lý Chi Tiết Máy

- Đường kính ngoài bánh đai:
da = d + 2h0
 Đường kính ngoài bánh đai dẫn:
da1 = d1 + 2h0 = 140 + 2. 4,2 = 148,4 (mm)
 Đường kính ngoài bánh đai bị dẫn:
da2 = d2 + 2h0 = 355 + 2. 4,2 = 363,4 (mm)
III.Xác định lực căng ban đầu và lực căng tác dụng lên trục :
* Lực căng đai F0: Theo CT 4.19/Tr 63:
F0 = 780. + Fv
Trong đó:
* Fv = qm.v2 : lực căng do lực li tâm sinh ra (CT 4.20/Tr 64)
Với tiết diện đai loại Б → tra bảng 4.22/Tr 64 → qm = 0,178 kg/m.
=> Fv = 0,178.(10,44)2 = 19,4 (N)
5, 22.1,35
 19, 4  164
10,
44.0,91.4
F0 = 780.
(N)

Nên :

 Lực tác dụng lên trục Fr Theo CT 4.21/Tr 64
Fr = 2F0.z.sin(α1/2) = 2.164.4.sin(1490/2) = 1264 (N).
 Fr = 1264 (N).

10

SVTH: Phan Văn Đạo_17144206 GVHD: Đỗ Văn Hiến


Trường ĐH SPKT TP.HCM

Đồ Án Nguyên Lý Chi Tiết Máy

Số liệu đầu vào

P1 = 5,22 kw
+ Số vòng quay trên trục dẫn n = 1425 (v/ph)
+ Tỉ số truyền của bộ truyền đai uđ = 2.5
+ Công suất trên trục

Kết quả tính toán
Thông số
Đường kính bánh đai dẫn
Đường kính bánh đai bị dẫn
Chiều rộng bánh đai
Chiều dài đai
Số đai
Tiết diện đai thang
Lực tác dụng lên trục

Kí hiệu

Giá trị

d1
d2
B
l
z
Б
Fr

140 mm
355 mm
83 mm
1600 mm
4
1264 N

11

SVTH: Phan Văn Đạo_17144206 GVHD: Đỗ Văn Hiến


Trường ĐH SPKT TP.HCM

Đồ Án Nguyên Lý Chi Tiết Máy

CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN CÁC BỘ TRUYỀN CỦA BÁNH
RĂNG .

 Khai triển với các số liệu:
P1 = 5,22 KW; = 570 Vòng/phút; n2 = 131,34 vòng/phút; uh = 14,51 ; un = 4,34
uc = 3,34 ; T1 = 83102 Nmm; T2 = 349745Nmm

 Thời gian sử dụng 320 ngày trong 1 năm, làm việc 2 ca trên một ngày, 1 ca 8 giờ,số
năm làm việc 4 năm.

Tổng thời gian sử dụng: 320.2.8.4= 20480 (giờ).
I. THIẾT KẾ BÁNH RĂNG CẤP NHANH - BÁNH TRỤ RĂNG NGHIÊNG :
1. Chọn vật liệu cho cấp nhanh :
Dựa vào điều kiện làm việc không đòi hỏi đặc biệt, và theo quan điểm thống
nhất hoá thiết kế và đây là bộ truyền bánh răng trụ nên ta chọn vật liệu 2 cấp bánh
răng như sau:
Theo bảng 6.1/Tr 92 ta chọn:
 Bánh dẫn: thép C45 tôi cải thiện.
Đạt độ rắn HB = 241÷285
 = 850 ( MPa )
 = 580 ( MPa )
 Bánh bị dẫn: thép C45 tôi cải thiện
Đạt độ rắn HB = 192÷240
 = 750 ( MPa )
 = 450 ( MPa )
2. Xác định ứng suất cho phép :
Theo bảng 6.2/Trang 94 đối với thép C45 tôi cải thiện đạt HB = (180÷350)
Có:
= 2HB + 70
S = 1,1
= 1,8.HB
S = 1,75
Chọn độ rắn:

- Bánh dẫn: HB1 = 260
- Bánh bị dẫn: HB2 = 240
o
Nên:  H lim1 = 2.260 + 70 = 590 (MPa)

 Fo lim1 = 1,8.260 = 468 (MPa)

 Ho lim 2 = 2.240+70 = 550 (MPa)
 Folim 2 = 1,8×240 = 432 ( MPa)
Theo CT 6.5/Tr 93:

NHo = 30 H2,4HB
12

SVTH: Phan Văn Đạo_17144206 GVHD: Đỗ Văn Hiến


Trường ĐH SPKT TP.HCM

Đồ Án Nguyên Lý Chi Tiết Máy

Do đó: NHo1 = 30× 2602,4 = 1,88.107
NHo2 = 30×2402,4 = 1,55.107
Vì bộ truyền làm việc có tải trọng thay đổi, nếu số chu kì thay đổi ứng suất tương
đương được tính theo CT 6.7/trang 93:
NHE = 60.c.Σ (Ti / Tmax)3 .ni.ti
Với : * c = 1: số lần ăn khớp trong 1 lần quay.
* Ti moment xoắn ở chế độ i.
* ni = n1 = 570 (v/p) số vòng quay bánh dẫn.
* ti = 320.2.8.4 = 20480 (giờ) tổng thời gian làm việc.

NHE = 60.c .  ( T i / T) .n/t
=> NHE1 = 60.1.( 13 .0,65+0,853. 0,25) .570.20480 5,63.108
Và
=> NHE2 = 60.1.( 1.0,65+0,85.0,25).131,34.20480 1,30.108
N HE1 = 5,63.108 > N HO1 = 1,88.107 K HL = 1

Ta có

N HE2 = 1,30.108 > N HO2 = 1,55.107 K HL2 = 1
 Ứng suất tiếp xúc sơ bộ.được xác định :

 σH 

=σ Hlim .

K HL
SH

Theo công thức ( 6.1a ): tính sơ bộ nên ()
SH : Là hệ số an toàn khi tiếp xúc và cuốn, tra bảng 6.2/Tr 94 → SH =1,1 và
KHL1 = KHL2=1.
Nên:

590.1
= 1,1 = 536 (MPa)
550.1
= 1,1 = 500 (MPa)

►Với cấp nhanh là bộ truyền bánh trụ răng nghiêng, do đó theo (6.12)/Tr 95:
= (+)/2 = (536+500)/2 = 518 (MPa)

< 1,25. =>518 < 1,25.500 = 625 thỏa điều kiện
 Số chu kì thay đổi ứng suất uốn.
Theo 6.8/Trang 93: N = 60.c  (T i /T).n.t
* mF :bậc của đường cong mỏi khi thử về tiếp xúc và uốn.
Với HB = (180÷350) � mF = 6. (tra bảng 6.4/Trang 95).
�

NFE1 = 60.1.570.20480.( 16.0,65 + 0,856.0,25) = 52.107

�

N = 60.1.131,34.20480.( 16.0,65 + 0,856.0,25) = 12.107
NFE1 = 52.107 > NFo = 4.106 và
NFE2 = 12.107 > NFo = 4.106
� số chu kì thay đổi ứng suất cở sở khi thử về uốn � KFL1 =1 và KFL2 =1
 Ứng suất uốn cho phép, tính theo 6.2a/Trang 93.
13

SVTH: Phan Văn Đạo_17144206 GVHD: Đỗ Văn Hiến


Trường ĐH SPKT TP.HCM

Đồ Án Nguyên Lý Chi Tiết Máy

  F  = σ oFlim .KFC.KFL/SF
Trong đó: KFC=1 theo 6.2a/Trang 93.
hệ số xét đến ảnh hưởng đặt tải với bộ truyền quay một chiều.
Nên:
0

 Flin
1  1,8.260  468MPa ;

SF = 1,75 theo 6.2/Trang 94.

0
 Flin
2  1,8.240  432 MPa ;

468.1.1
= 1, 75 = 267 ( MPa )
432.1.1
= 1, 75 = 247 ( MPa )




Theo (6.13 và 6.14)/Trang95 , ứng suất quá tải cho phép.
Với bánh răng thép tôi cải thiện

 2,8. ch1  2,8.450  1260 MPa
*  H  max

 2,8. ch1  2,8.580  1624 MPa
*  H 1  max
*
khi HB ≤ 350.
*

σ F1  max =0,8.σ ch1

= 0,8.580 = 464 MPa

ch2
*  F2  max
= 0,8.450 = 360 MPa
3. Xác định các thông số cơ bản bộ truyền :
* Xác định sơ bộ khoảng cách aw:

σ

=0,8.σ

3

a w1  K a .(u n  1).

T1.K H

 H 

2

.u n . ba
Theo 6.15a/Trang 96:
Trong đó:
* K(MPa1/3) = 43 : hằng số phụ thuộc vào vật liệu ở cặp bánh răng và loại răng
tra bảng 6.5/Trang 96.
* un = 4,34
* T = 83102 N.mm


*  H  = 518 MPa
* = 0,3 tra bảng 6.6/Trang 97.

=0,5.0,3.(4,34+1) = 0,8 (CT 6.16/Tr 97).
* K HB  1,12 hằng số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng
vành răng khi tính về tiếp xúc , theo bảng 6.7/Trang 98.
=>

aw1 =

43.(4,34  1) 3

83102.1,12
 147, 75
(518) 2 .4,34.0,3

(mm)
14

SVTH: Phan Văn Đạo_17144206 GVHD: Đỗ Văn Hiến


Trường ĐH SPKT TP.HCM

Đồ Án Nguyên Lý Chi Tiết Máy

Khi chọn aw1 = 147,75 mm thì không thỏa điều kiện tính toán sau nên ta chọn
lại khoảng cách trục
Chọn aw1 = 160 mm

bw1 = ψba.aw1 = 0,3.160 = 48 (mm)

4. Xác định các thông số ăn khớp :
4.1 Xác định modun m:
Theo bảng 6.17/Trang 97: m = (0,01÷0,02).aw1 = (0,01÷0,02).160 = (1,6÷3,2) mm
Chọn m = 2,5 (mm)
4.2 Xác định số răng và góc nghiên β:
0
0
Đối với bánh răng nghiêng chọn sơ bộ (  trong khoảng 8 ÷ 20 )

�  = 100 : góc nghiêng của răng,
Từ 6.18/Tr 49:
a = m(z +z )/2cos 
w

1

0
cos  = cos( 10 ) = 0,98

2

*z1:bánh răng bánh dẫn
*z2:bánh răng bánh bị dẫn
2aw1.cos(10o)
2.160.0,98

 23

2,5.(4,34  1)
� z1= m(un  1)
(theo CT 6.19)

Chọn z1 = 23 răng
� z2 = un.z1= 4,34.23 = 99 răng
Chọn z2 = 99 răng
� zt = z1+z2 = 23+99 = 122 răng
Tỷ số truyền thực sự là:
Z 2 99

 4,30
um = Z1 23

4.3 Tính lại góc chính xác  theo số răng :
m.  Z1  Z 2  2,5.(23  99)

 0,95
0
2.a
2.160

�  = 18,19
w1
cos =

5. Kiểm nghiệm răng theo độ bền tiếp xúc :
Ứng suất tiếp xúc xuất hiện trên mặt răng của bộ truyền phải thỏa mãn điều kiện sau:
Công thức 6.33/Trang 105 :
Trong đó:

 H  Z M .Z H .Z  .

2.T1.K H .(um  1)
bw .um .d w 2

� H 

15

SVTH: Phan Văn Đạo_17144206 GVHD: Đỗ Văn Hiến


Trường ĐH SPKT TP.HCM

Đồ Án Nguyên Lý Chi Tiết Máy

�Z = 274 (MPa)1/3 : hằng số kể đến cơ tính vật liệu của bánh răng ăn khớp, trị

số ZM được tính tra bảng 6.5/Trang 96.
�ZH= 2 cos  / sin 2 wt hằng số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc.
Theo CT 6.35/trang 105: Tgβb=cosαt.tgβ.
0
Vì β = 18,19 , theo TCVN/1065-71: α = 200.
tg 200
0
Mà ta có αt = αtw = arctg() = arctg( cos18,19 ) =20,960
o
Tg b  cos  t .tg  � b  arctg �
cos 20, 960.tg18,190 �

�
� 17, 05

o

→ cosβb = cos 17, 05 =0.96
ZH 

2.cos17, 050
2.0,96

 1, 70
0
sin(2.20,96 )
sin(2.20,96o)

* Z : Hệ số sự trùng khớp của rãnh.
bw1.sin  48.sin(18,190 )

2,5.3,14
Theo công thức 6.36c/Trang 105:( vì εβ = m.
= 1,91

Do

 1

zε =
; theo CT 6.36c/Trang 105:

1
εα

)

*: Được tính theo công thức 6.38b/Tr 105:
1
1 �
�
    1,88  3, 2(1/ Z1  1/ Z 2 )  cos   �
1,88  3, 2(  ) �
cos18,19o  1, 62
23 99 �
�
*

1
 0, 62
1, 62
2.aw1
2.160
d w1 

 60,38
um  1 4,30  1
(mm)
Y 

Và

V

 .d w1n1  .60,38.570

60000
60000
= 1,80 (m/s)

V=1,80 (m/s) < 2,5 (m/s).
Với :
• KHβ = 1,12
(bảng 6.7/Trang 98 sơ đồ 3)
• KFβ = 1,24
• K H = 1,13 (Ta có V=1,80 (m/s) ,cấp chính xác cấp 9 tra bảng 6.14/Trang 107)
• K F = 1,37

16

SVTH: Phan Văn Đạo_17144206 GVHD: Đỗ Văn Hiến


Trường ĐH SPKT TP.HCM

Đồ Án Nguyên Lý Chi Tiết Máy
K HV  1 

Theo công thức 6.14/Trang 107:

Trong đó

VH   H .g 0 .V .

VH .b .d1
2.T1 K H  .K H 

aw
um

- δH = 0,006: Hằng số kể đến ảnh hưởng của các sai số ăn khớp tra bảng
6.15/Trang 107.
- g 0 = 73 :Hằng số kể đến ảnh hưởng của các sai lệch các bước răng bánh 1 và
2 tra bảng 6.16/Trang 107.
160
�
4,30. 4,81

VH  0, 006.73.1,8.


� K HV  1 

4,81.0,3.160.60,38
2.83102.1,12.1,13 = 1,07

KH = KHβ. K H  .KHV = 1,12.1,13.1,07 = 1,35
* Thay các giá trị:
Z
ZM = 274;
ZH = 1,70;
= 0,79;

KH = 1,35;
u = 4,30;
bw1 = 48 mm;
 H  Z M .Z H .Z .

T1=83102 Nmm.
dw1= 60,38 mm.

2.T1.K H (um  1)
2.83102.1,35.(4,30  1)
 274.1, 70.0, 79.
2
bw1.u.d w1
48.4,30.(60,38) 2

  462, 60( MPa)
* Với V=1,80 (m/s) < 5(m/s) và cấp chính xác động học là 9, chọn cấp chính xác về
mức tiếp xúc là 8 khi đó ta cần gia công đạt độ nhám Ra= 2,5…1,25  m
Nên ZR=0,95 với da<700 (mm)
� K XH = 1
(theo 6.1 và 6.1a) ; Z = 1
V

Theo 6.1a/trang 93 và 6.1/trang 91 ứng suất tiếp cho phép:

Với  H 

/

 518( MPa)

  H   518.0,95.1.1  492( MPa)
  462, 60( MPa )    H   492( MPa)
Ta có: H
 Thoả điều kiện cho phép.
6. Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn :
Để đảm bảo độ bền uốn cho răng, ứng suất uốn sinh ra tại chân răng không để
vượt quá 1 giá trị cho phép:
Theo 6.43/Tr 108: Độ bền uốn:

 F1 

2T1.K F .Y .Y .YF 1
bw .d w1.m

�  F 1 
17

SVTH: Phan Văn Đạo_17144206 GVHD: Đỗ Văn Hiến


Trường ĐH SPKT TP.HCM

Đồ Án Nguyên Lý Chi Tiết Máy

Trong đó:
K F  K F  .K F .K FV

KFβ = 1,24
K F

= 1,37
V=1,80 (m/s)
g 0 = 73

δF = 0,016 tra bảng 6.15 trang 107
Y 

1
 0, 62
1, 62

 = 18,190 

VF =  F .g o .v

Y  1 

18,19o
 0,87
140o

aw
160
 0, 016.73.1,8.
 12,82
u
4,30

Theo công thức 6.4/Trang 109:

K FV  1 

VF .b .d1
12,82.48.60,38
 1
 1,13
2T1.K F  .K F
2.83102.1, 24.1,37

K F  K F  .K F .K FV  1, 24.1,37.1,13  1, 92

* YF1 ;YF2 : Hệ số dạng răng của bánh 1 và 2 vào số răng tương đương.
Với:

ZV 1 

Z1
23

 26,82
3
3
cos  cos (18,19o)

ZV 2 

Z2
99

 115, 46

3
3
cos  cos (18,19o)

hệ số dịch chuyển x1  x2  0 (không dùng dịch chỉnh).
Dựa vào bảng 6.18/trang 109: → YF1= 3,90;
YF2= 3,60
Theo công thức 6.2a :

F  

 F lim .K FC .K FL
/
�   F     F  .YR .YS .K xF
SF

Với:
YR = 1: Hệ số xét đến ảnh hưởng độ nhám bề mặt lưới chân răng.
YS = 1,08 – 0,0695.ln(m) = 1,08 – 0,0695.ln(2,5) = 1,016 : Hệ số xét đến độ
nhạy của vật liệu được tập trung ứng suất, trong đó mô đun tính bằng mm.
KxF = 1: Hệ số xét đến kiểm tra bánh răng đến độ uốn với da 400(mm).


468.1.1
= 1, 75 = 267 ( MPa )

432.1.1
= 1, 75 = 247 ( MPa )

  

Thay vào công thức ta được  F   F 

/

.YR .YS .K xF
18

SVTH: Phan Văn Đạo_17144206 GVHD: Đỗ Văn Hiến


Trường ĐH SPKT TP.HCM

  F  1    F  1 .YR .YS .K xF
/

F 2  F 2

/

 267.1.1, 016.1  271, 27

(MPa)

.YR .YS .K xF  247.1.1, 016.1  250,95

Ta xét với điều kiện
 F1 

Đồ Án Nguyên Lý Chi Tiết Máy

2T1.K F .Y .Y .YF 1
bw .d w1.m

 Fi 



2T1.K F .Y .Y .YFi
bw .d w1.m

(MPa)

�  F  i

2.83102.1,92.0, 62.0,87.3,90
48.60,38.2,5
= 92,65 (MPa)

 F 1 = 92,65 <   F  1 = 271,27 (thỏa điều kiện)

F2 

 F 1.YF 2 92, 65.3, 60

 85, 22
YF 1
3,90
(MPa)

 F 2 = 85,22 <   F  2 =250,95 (thỏa điều kiện)

7. Kiểm nghiệm răng về quá tải :
Theo công thức 6.48/Trang 110:
Với
Ta có:

K qt 

 H max    H  . K qt �  H  max

Tmax 1, 4T

 1, 4
Tdn
T

  H   518.0,95.1.1  492(MPa)
 H 1max    H  . K qt  492. 1, 4
= 582,14 (MPa)

[]max = 1260 (MPa)

Theo công thức 6.13/Trang 95:

  H  max  2,8. ch1  2,8.450  1260( MPa)
�  H max    H  max
(582,14 < 1260 thỏa điều kiện)

Theo công thức 6.49/Trang 110. Ứng suất cực đại Fmax thoả điều kiện:
Với bánh dẫn:  F 1max   F 1.K qt  92, 65.1, 4  129, 71( MPa)


 129, 71( MPa ) �  F max   464( MPa )
Vậy F max
Và bánh bị dẫn:  F 2max   F 2 .K qt  85, 22.1, 4  119,31( MPa)

 119,31( MPa ) �  F  max  360( MPa )
Vậy: F max
 Kết luận: bộ truyền đạt yêu cầu về quá tải
* lực tác dụng từ các bộ truyền bánh răng:
19

SVTH: Phan Văn Đạo_17144206 GVHD: Đỗ Văn Hiến


Trường ĐH SPKT TP.HCM
Trục 1 và 2: αt = αtw =20,960

-

Đồ Án Nguyên Lý Chi Tiết Máy
;

 = 18,190

2.83102
Ft1=2T1/dw1 = Ft2 = 60,38 =2752,63 N


 Fr1= Fr2 = Ft1.= 2752,63. = 1109,9 N

o

 Fa1= Fa2= Ft1. Tgβ= 2752,63.tg( 18,19 ) = 904,49 N
* Các thông số hình học của cặp bánh răng cấp nhanh
- Đường kính vòng chia:
m.Z1
2,5.23

cos  cos(18,19o) = 60,52 (mm)
m.Z 2
2,5.99
d2 

cos  cos(18,19o) = 260,52 (mm)

d1 

* Đường kính đỉnh răng
d a1  d1  2.m

d a 2  d 2  2.m

= 60,52 + 2.2,5 = 65,52 (mm)

= 260,52 +2.2,5 = 265,52 (mm)
* Đường kính vòng đáy răng
d f 1  d1  2, 5.m

= 60,52 -2,5.2,5 = 54,27 (mm)

d f 2  d 2  2, 5.m

= 260,52 -2,5.2,5 = 254,27 (mm)

20

SVTH: Phan Văn Đạo_17144206 GVHD: Đỗ Văn Hiến


Trường ĐH SPKT TP.HCM

Đồ Án Nguyên Lý Chi Tiết Máy

8. Các thông số và kích thước bộ truyền răng cấp nhanh :
Thông số
Khoảng cách trục
Mô dun pháp
Chiều rộng vành răng

Tỉ số chuyền thực
Số răng bánh dẫn
Số răng bánh bị dẫn
Góc nghiêng của răng và các góc…
Đường kính vòng lăn cấp nhanh
Đường kính vòng chia
Đường kính đỉnh răng

Ký hiệu và giá tri
aw1 = 160 mm
m = 2,5

bw1 = ψba.aw1 = 48 (mm)
bánh dẫn 1 = bw1 +(3 �5)= 48 + 4=
52
um = 4,30
Z1
= 23 răng
Z2

= 99 răng
0
 = 18,19 ; α =20,960
tw

dw1= 60,38 mm. d w 2  d w1.um = 259,63
d1
= 60,52 mm ; d1 = 260,52 mm
d a1
= 65,52 (mm) ; d a 2 = 265,52 (mm)

Đường kính đáy răng

d f1

Lực vòng

Ft1 = Ft2 =2752,63 N

Lực hướng tâm

Fr1= Fr2 = 1109,9 N

Lực dọc trục

Fa1= Fa2 = 904,49 N

Ứng suất tiếp xúc lớn nhất

= 462,60 (MPa)

= 54,27 (mm) ; d f 1 = 254,27 (mm)

21

SVTH: Phan Văn Đạo_17144206 GVHD: Đỗ Văn Hiến


Trường ĐH SPKT TP.HCM

Đồ Án Nguyên Lý Chi Tiết Máy

II. THIẾT KẾ BÁNH RĂNG CẤP CHẬM - BÁNH TRỤ RĂNG NGHIÊNG :
1. Chọn vật liệu cho cấp chậm :
Dựa vào điều kiện làm việc không đòi hỏi đặc biệt, và theo quan điểm thống
nhất hoá thiết kế và đây là bộ truyền bánh răng trụ nên ta chọn vật liệu 2 cấp bánh
răng như sau:
Theo bảng 6.1/Tr 92 ta chọn:
 Bánh dẫn: thép C45 tôi cải thiện.
Đạt độ rắn HB = 241÷285
 = 850 ( MPa )
 = 580 ( MPa )

 Bánh bị dẫn: thép C45 tôi cải thiện
Đạt độ rắn HB = 241÷285
 = 850 ( MPa )
 = 580 ( MPa )
2. Xác định ứng suất cho phép :
Theo bảng 6.2/Trang 94 đối với thép C45 tôi cải thiện đạt HB = (180÷350)
Có:
= 2HB + 70
S = 1,1
= 1,8.HB
S = 1,75
Chọn độ rắn:
- Bánh dẫn: HB1 = 280
- Bánh bị dẫn: HB2 = 250
o
Nên:  H lim1 = 2.280 + 70 = 630 (MPa)
o
 Flim1
= 1,8.280 = 504 (MPa)

 Ho lim 2 = 2.250+70 = 570 (MPa)
 Folim 2 = 1,8×250 = 450 ( MPa)
Theo CT 6.5/Trang 93:
NHo = 30 H2,4HB
Do đó: NHo1 = 30× 2802,4 = 2,24.107
NHo2 = 30×2502,4 = 1,71.107
Vì bộ truyền làm việc có tải trọng thay đổi, nếu số chu kì thay đổi ứng suất tương
đương được tính theo CT 6.7/trang 93:
NHE = 60.c.Σ (Ti / Tmax)3 .ni.ti
Với : * c = 1: số lần ăn khớp trong 1 lần quay.

* Ti moment xoắn ở chế độ i.
* ni = n1 = 131,34 (v/p) số vòng quay bánh dẫn.
* ti = 320.2.8.4 = 20480 (giờ) tổng thời gian làm việc.
NHE = 60.c .  ( T i / T) .n/t
22

SVTH: Phan Văn Đạo_17144206 GVHD: Đỗ Văn Hiến


Trường ĐH SPKT TP.HCM

Đồ Án Nguyên Lý Chi Tiết Máy

=> NHE1 = 60.1.( 13 .0,65+0,853. 0,25) .131,34.20480 12,97.107
Và
=> NHE2 = 60.1.( 1.0,65+0,85.0,25).39,32.20480 3,88.107
N HE1 = 12,97.107 > N HO1 = 2,24.107 K HL = 1

Ta có

N HE2 = 1,30.108 > N HO2 = 1,71.107 K HL2 = 1
 Ứng suất tiếp xúc sơ bộ.được xác định :

 σH 

=σ Hlim .

K HL
SH

Theo công thức ( 6.1a ): tính sơ bộ nên ()
SH : Là hệ số an toàn khi tiếp xúc và cuốn, tra bảng 6.2/Tr 94 → SH =1,1 và
KHL1 = KHL2=1.
630.1
= 1,1 = 573 (MPa)
570.1
= 1,1 = 518 (MPa)

Nên:

►Với cấp chậm là bộ truyền bánh trụ răng nghiêng, do đó theo (6.12)/Tr 95:
= (+)/2 = (573+518)/2 = 546 (MPa)
< 1,25. =>546 < 1,25.518 = 648 thỏa điều kiện
 Số chu kì thay đổi ứng suất uốn.
Theo 6.8/Trang 93: N = 60.c  (T i /T).n.t
* mF :bậc của đường cong mỏi khi thử về tiếp xúc và uốn.
Với HB = (180÷350) � mF = 6. (tra bảng 6.4/Trang 95).
�

NFE1 = 60.1.131,34.20480.( 16.0,65 + 0,856.0,25) = 12.107

�

N = 60.1.39,32.20480.( 16.0,65 + 0,856.0,25) = 3,6.107
NFE1 = 12.107 > NFo = 4.106 và
NFE2 = 3,6.107 > NFo = 4.106
� số chu kì thay đổi ứng suất cở sở khi thử về uốn � KFL1 =1 và KFL2 =1
 Ứng suất uốn cho phép, tính theo 6.2a/Trang 93.
  F  = σoFlim .KFC.KFL/SF
Trong đó: KFC=1 theo 6.2a/Trang 93.(tham khảo ví dụ trang 127/1)

hệ số xét đến ảnh hưởng đặt tải với bộ truyền quay một chiều.
Nên:
0
 Flin
1  1,8.280  504 MPa ;



0
Flin 2

 1,8.250  450 MPa

SF = 1,75 theo 6.2/Trang 94.

;
23

SVTH: Phan Văn Đạo_17144206 GVHD: Đỗ Văn Hiến


Trường ĐH SPKT TP.HCM

Đồ Án Nguyên Lý Chi Tiết Máy

504.1.1
= 1, 75 = 288 ( MPa )
450.1.1
= 1, 75 = 257 ( MPa )




Theo (6.13 và 6.14)/Trang95 , ứng suất quá tải cho phép.
Với bánh răng thép tôi cải thiện

 2,8. ch    H 1  max    H 2  max  1624
*  H  max
MPa

 2,8. ch1  2,8.580  1624
*  H 1  max
MPa

 2,8. ch 2  2,8.580  1624
*  H 2  max
MPa
*
*

 F  max  0,8. ch
σ F1  max =0,8.σ ch1

=

 σ F1  max =  σ F2  max = 464 MPa

= 0,8.580 = 464 MPa

ch2

*  F2  max
= 0,8.580 = 464 MPa
3. Xác định các thông số cơ bản bộ truyền :
* Xác định sơ bộ khoảng cách aw:

σ

=0,8.σ

3

a w 2  K a .(u c  1).

T2 .K H

 H 

2

.u c . ba
Theo 6.15a/Trang 96:
Trong đó:
* K(MPa1/3) = 43 : hằng số phụ thuộc vào vật liệu ở cặp bánh răng và loại răng
tra bảng 6.5/Trang 96.
* uc = 3,34
* T2 = 349745 N.mm

*  H  = 546 MPa
* = 0,4 tra bảng 6.6/Trang 97.


=0,5.0,4.(3,34+1) = 0,87 (CT 6.16/Tr 97).
* K HB  1,13 hằng số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng
vành răng khi tính về tiếp xúc , theo bảng 6.7/Trang 98.
=>

43.(3,34  1) 3

349745.1,13
 186
(546) 2 .3,34.0, 4

aw2 =
(mm)
Khi chọn aw2 = 186 mm thì không thỏa điều kiện tính toán sau nên ta chọn lại
khoảng cách trục
Chọn aw2 = 190 mm

bw2 = ψba.aw2 = 0,4.190 = 76 (mm)
24

SVTH: Phan Văn Đạo_17144206 GVHD: Đỗ Văn Hiến


Trường ĐH SPKT TP.HCM

Đồ Án Nguyên Lý Chi Tiết Máy

4. Xác định các thông số ăn khớp :
4.1 Xác định modun m:
Theo bảng 6.17/Trang 97: m = (0,01÷0,02).aw2 = (0,01÷0,02).190 = (1,9÷3,8) mm

Để thống nhất hóa trong thiết kế chọn mô đun tiêu chuẩn cấp chậm bằng mô
đun cấp nhanh Chọn m = 2,5 (mm)
4.2 Xác định số răng và góc nghiên β:
Đối với bánh răng nghiêng chọn sơ bộ (  trong khoảng 8 ÷ 20 )
�  = 100 : góc nghiêng của răng, cos  = cos( 100 ) = 0,98
0

0

Từ 6.18/Tr 49:
aw = m(z1+z2)/2cos 
*z1:bánh răng bánh dẫn
*z2:bánh răng bánh bị dẫn
2aw 2 .cos(10o)
2.190.0,98

 33
2,5.(3,34  1)
� z1= m(uc  1)
(theo CT 6.19)

Chọn z1 = 33 răng
� z2 = un.z1= 3,34.23 = 110 răng
Chọn z2 = 110 răng
� zt = z1+z2 = 33+110 = 143 răng
Tỷ số truyền thực sự là:
Z 2 110

 3,33
Z

33
1
um =

4.3 Tính lại góc chính xác  theo số răng :
m.  Z1  Z 2  2,5.(33  110)

 0,94
0
2.a
2.190

�  = 19,94
w2
cos =

5. Kiểm nghiệm răng theo độ bền tiếp xúc :
Ứng suất tiếp xúc xuất hiện trên mặt răng của bộ truyền phải thỏa mãn điều kiện sau:
 H  Z M .Z H .Z  .

2.T1.K H .(um  1)
bw .um .d w 2

� H 
Công thức 6.33/Trang 105 :
Trong đó:
�Z = 274 (MPa)1/3 : hằng số kể đến cơ tính vật liệu của bánh răng ăn khớp, trị
số ZM được tính tra bảng 6.5/Trang 96.
�ZH= 2 cos b / sin 2 wt hằng số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc.
Theo CT 6.35/trang 105: Tgβb=cosαtw.tgβ.

0
Vì β = 19,94 , theo TCVN/1065-71: α = 200.
25

SVTH: Phan Văn Đạo_17144206 GVHD: Đỗ Văn Hiến