ĐỒ ÁN NGUYÊN LÝ CHI TIẾT MÁY

ĐỒ ÁN NGUYÊN LÝ-CHI TIẾT MÁY

GVHD: DƯƠNG ĐĂNG DANH

MỤC LỤC
Lời nói đầu............................................................................................................................ 2
I.TÍNH TOÁN CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN..............................3
1.1 Chọn động cơ..................................................................................................................3
1.2 Phân phối tỷ số truyền.....................................................................................................4
1.3 Bảng đặc trị.....................................................................................................................5
II.TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC BỘ TRUYỀN..................................................................6
2.1 Thiết kế bộ truyền đai......................................................................................................6
2.2 Thiết kế bộ truyền bánh răng.........................................................................................10
2.2.1 BR cấp nhanh.........................................................................................................10
2.2.2 BR cấp chậm..........................................................................................................18
2.2.3 Kiểm tra độ bôi trơn và sai số tỷ số truyền.............................................................25
2.3 Thiết kế trục-chọn then.................................................................................................26
2.4

Tính toán ổ lăn-chọn nối trục đàn hồi........................................................................38

2.5

Chọn thân máy và các chi tiết phụ.............................................................................43

2.6

Chọn dung sai lắp ghép..............................................................................................51

SVTH: LÊ ĐẠI TRÍ MSSV: 17146347

1


ĐỒ ÁN NGUYÊN LÝ-CHI TIẾT MÁY

GVHD: DƯƠNG ĐĂNG DANH

Lời nói đầu
Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí là nội dung không thể thiếu trong chương trình
đào tạo kỹ sư cơ khí.
Qua đồ án môn học nguyên lý máy đã giúp em vận dụng lại các môn đã được học như
sức bền, cơ lý thuyết, nguyên lý chi tiết máy, vẽ kỹ thuật, dung sai,…Biết cách tính
toán, ứng dụng những kiến thức được học, có cái nhìn tổng quan về quy trình thiết kế
máy.
Thêm vào đó, qua việc thiết kế bản vẽ đã giúp em hoàn thiện, nâng cao kỹ năng vẽ
CAD, một phần mềm bắt buộc phải biết đối với sinh viên cơ khí. Đồ án cũng giúp em
biết phân bổ thời gian, tăng khả năng làm việc độc lập lẫn làm việc nhóm hiệu quả.
Em xin chân thành cảm ơn các bạn ngành cơ điện tử,các thầy cô ở bộ môn thiết kế
máy,khoa cơ khí máy trường ĐH SPKT TPHCM, đặc biệt là thầy Dương Đăng Danh.
Nhờ sự tận tụy hướng dẫn, góp ý của thầy mà đồ án em ngày càng hoàn thiện hơn.
Mặc dù đã có nhiều cố gắng hoàn thiện tốt nhất, nhưng do lần đầu làm đồ án với khối
lượng kiến thức lớn,hiểu biết còn hạn chế, việc sai sót là không thể tránh khỏi. Mong
nhận được sự góp ý của các thầy cô.
Sinh viên thực hiện
Lê Đại Trí

SVTH: LÊ ĐẠI TRÍ MSSV: 17146347

2

ĐỒ ÁN NGUYÊN LÝ-CHI TIẾT MÁY

GVHD: DƯƠNG ĐĂNG DANH

I.TÍNH TOÁN CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN
1.1 Chọn động cơ
1.1.1 Hiệu suất của hệ thống
=0,95.0,9954 .0,97.0,97.0,99=0,87 (công thức 2.8 trang 19)
Theo bảng 2.3 trang 19, ta có:
:Hiệu suất nối trục đàn hồi
:Hiệu suất bộ truyền BR 1
:Hiệu suất bộ truyền BR 2
:Hiệu suất 1 cặp ổ lăn
:Hiệu suất bộ truyền đai
1.1.2 Tính công suất cần thiết

Ta có công thức:

P =

FtV
.
2800.1,2
=
=3,36kW
1000
1000
, trong đó:

Ft=2F=2800N: lực vòng trên băng tải
V=1,2m/s : vận tốc xích tải
Theo công thức 2.14, trang 20,ta có công suất tương đương:
2
2
�
�
�
�
T
T
� 1 �.t +� 2 �.t
�T � 1 �T � 2
(1)2.0,7tck +(0,8)2.tck
�
�
�
�
Ptd =Pmax .
=3,36.
=3,17kW
t1 +t2
tck

Pct =Ptd / ηch =3,17/ 0,87 =3,64kW

=>Công suất cần thiết
1.1.3 Xác định sơ bộ số vòng quay của động cơ
Số vòng quay trên trục công tác
Theo công thức 2.17 trang 21,ta có:

SVTH: LÊ ĐẠI TRÍ MSSV: 17146347

3


ĐỒ ÁN NGUYÊN LÝ-CHI TIẾT MÁY

GVHD: DƯƠNG ĐĂNG DANH

V .60000 1,2.60000
nlv =
=
=88,9v / ph
z.p
9.90

trong đó:
V=1,2m/s: vận tốc băng tải hoặc xích tải, m/s
z=9 răng: số đĩa răng xích tải
p=90mm: bước xích của xích tải,mm
Chọn sơ bộ:

Với :
:tỷ số truyền của hộp giảm tốc BR trụ 2 cấp (bảng 2.4)
:tỷ số truyền đai (bảng 2.4)
=>Số vòng quay sơ bộ động cơ
nsb =nlv.uch =88,9.30 =2667v / ph

(công thức 2.18)

1.1.4 Chọn động cơ
( công thức 2.19)
Động cơ điện phải thỏa {
Tra bảng P1.3,ta chọn:
Chọn động cơ 4A100S2Y3 {
1.2 Phân phối tỷ số truyền
Tỷ số truyền chung của hệ dẫn động:
(công thức 3.23)
Tra bảng 3.1, ta chọn:
u1 =3,58

với

u2 =2,79

tỷ số truyền cấp nhanh
tỷ số truyền cấp chậm

SVTH: LÊ ĐẠI TRÍ MSSV: 17146347

4


ĐỒ ÁN NGUYÊN LÝ-CHI TIẾT MÁY

u

Tỷ số truyền của bộ đai:

dai

=

uch
uh

=

32,4
=3,24
10

GVHD: DƯƠNG ĐĂNG DANH

(công thức 3.25)

1.3 Bảng đặc tính
1.3.1 Phân phối công suất trên các trục
P3 =

Plv

=

ηol .ηkn
P3

P2 =

=

ηol .ηbr

P2

P1 =

=

ηol .ηbr

Pdc =

3,36
=3,41kW
0,995.0,99

P1
ηol .ηdai

3,41
=3,53kW
0,995.0,97

3,53
=3,65kW
0,995.0,97

=

3,65
=3,86kW
0,995.0,95

1.3.2 Tính toán số vòng quay trên trục
n1 =

ndc
udai

n2 =

n1

n3 =

u1
n2
u2

=

=

2880
=900
3,2

900

=251,4
3,58

=

251,4
=90,1
2,79

v/ph

v/ph

v/ph

1.3.3 Momen xoắn trên các trục
Tdc =9,55.106

T1 =9,55.106

T2 =9,55.106

Pdc
ndc

P1
n1
P2
n2

=9,55.106

3,86
=12799,65Nmm
2880

=9,55.106

3,65
=38730,56Nmm
900

=9,55.106

3,53
=134095,06Nmm
251,4

SVTH: LÊ ĐẠI TRÍ MSSV: 17146347

5


ĐỒ ÁN NGUYÊN LÝ-CHI TIẾT MÁY

T 3 =9,55.106

T 4 =9,55.106

P3

n3
P4
n3

GVHD: DƯƠNG ĐĂNG DANH

=9,55.106

3,41
=361437,3Nmm
90,1

=9,55.106

3,36
=356137,62Nmm
90,1

1.3.4 Bảng đặc tính
Động cơ

1

2

Trục công
tác

3

Công
3,86
3,65
3,53
3,41
suất(kW)
Tỷ số truyền
3,2
3,83
2,79
Momen
12799,65
38730,56
134095,06
361437,3
xoắn(Nmm)
Số vòng
2880
900
251,4
90,1
quay(v/ph)

3,36
1
356137,62
90,1

II.TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC BỘ TRUYỀN
2.1 Thiết kế bộ truyền đai

2.1.1 Chọn loại đai :
Từ điều kiện làm việc
n = 2880 (v/ph)
P1 = 3,86 (kw)
u= 3,24
Chế độ làm việc ngày 2 ca, 1 ca 8 giờ.
Theo hình 4.13/trang 59 chọn loại đai tiết diện đai hình thang thường ký hiệu A với các thông
số sau:
Kích thước tiết diện:
bt=11
b = 13
d1 =(100÷200) mm.
h=8
l = (560÷4000)mm.
y0 = 2,8.
A = 81
2.1.2 Đường kính bánh đai nhỏ d1
Tính đường kính 2 trục:
Tra bảng 4.13/trang 59.
 Chọn d1 = 160 (mm)

SVTH: LÊ ĐẠI TRÍ MSSV: 17146347

6


ĐỒ ÁN NGUYÊN LÝ-CHI TIẾT MÁY

GVHD: DƯƠNG ĐĂNG DANH

p.d .n
3,14.160.2880
v1 = 1 dc =
60000
60000
Vận tốc đai :
≈ 24,1 (m/s)

Thỏa điều kiện: v1 = 24,1(m/s) < vmax = 25 (m/s).
 Tính đường kính d2:
Theo 4.2/trang 60
d2 = d1.u.(1-ε)
Chọn ε = 0,01 hệ số trượt
 d2 = 160.3,2(1-0,01) = 506,88 (mm)
Tra bảng 4.26/trang 67, chọn d2 = 500 mm
Như vây tỷ số truyền thực tế:
d2
500
utt =
=
=3,16
d1.(1 - e) 160.(1 - 0,01)
ud - u

.100% =

Với ∆u = u
=> ∆u = 1,25% < 4%

(3,2 - 3,16)

.100% =1,25%
3,2

=> Thỏa điều kiện trong giới hạn cho phép.

2.1.3 Khoảng cách trục a:
a thỏa điều kiện theo công thức 4.14/trang 60:
0,55(d1+d2)+h ≤ a ≤ 2(d1+d2).
0,55(160+500)+8 ≤ a ≤ 2(160+500)
371≤ a ≤ 1320
Với a = 1000(mm)
 Thỏa điều kiện.
2.1.4 Tính chiều dài đai l:

Công thức 4.6/trang 54:

l = 2a +

p (d1 +d 2 ) (d 2 - d1 ) 2
+
2
4a

3,14.(160 +500) (500 - 160)2
2.1000 +
+
=3065,6(mm)
2
4.1000

Tra bảng 4.13/trang 59, chọn chiều dài chuẩn l = 3150 mm
 Kiểm nghiệm về điều kiện tuổi thọ
i=

v
� i max =10
l

Với: i : Số lần cuốn của đai.
v : Vận tốc đai.

SVTH: LÊ ĐẠI TRÍ MSSV: 17146347

7


ĐỒ ÁN NGUYÊN LÝ-CHI TIẾT MÁY

GVHD: DƯƠNG ĐĂNG DANH

l: 3150mm chiều dài đai.
i =

24,1
=7,7/ s �imax =10
3,15

 Thỏa điều kiên.
2.1.5 Tính chính xác khoảng cách a:
a=

Theo 4.6/trang 54
Trong đó:
l =l - p.

*

D=

(d1 +d2)
2

(d2 - d1)
2

=

l + l 2 +8D2
4

=3150 - 3,14.

(160 +500)
=2113,3(mm)
2

(500 - 160)
=170(mm).
2

2113,3 + 2113,32 - 1702
=1042,8mm � a =1043mm
4
a=

2.1.6 Tính góc ôm a1 :
Điều kiện a1 ≥ 1200
Theo 4.7 /trang 54 a1 =

1800 -

(d2 - d1).570
a

=180 -

(500 - 160).57
�161,40
1043

Vậy a1 = 161,40 > αmin = 1200
 Thỏa điều kiện.
2.1.7 Xác định số đai z :
z=

Số đai z được xác định theo 4.16/trang 60:
Trong đó:
* P1 = 3,86 kw công suất trên bánh dẫn.

P1.kd

[ P0 ] ca .cu .cz .cl

* [ 0 ] = 4kW công suất cho phép (tra bảng 4.19/trang 62)
* kđ : hệ số tải trọng động (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 = 1,1 + 0,1=1,2
* ca = 1-0,0025.(180-161,4)=0,9 hệ số kể đến ảnh hưởng của góc ôm
P

Tra bảng 4.16 trang 61

SVTH: LÊ ĐẠI TRÍ MSSV: 17146347

8


ĐỒ ÁN NGUYÊN LÝ-CHI TIẾT MÁY

GVHD: DƯƠNG ĐĂNG DANH

l
=1,8
l0

 cl = 1.13 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 =1
(tra bảng 4.18).
Nên

z=

hệ số kể đến ảnh hưởng sự phân bố không điều tải trọng cho các dây đai
3,86 . 1,2
�1
4.0,9.1,13.1,14.1

Chọn z = 1
Chiều rộng bánh đai:
Theo 4.17 và 4.21 B = (z-1)t + 2e với e=10
=>
B = 2.10 = 20(mm)
Đường kính ngoài bánh đai:
da = d + 2h0 với h0=3,3 ( bảng tra 4.21)
 Đường kính ngoài bánh đai dẫn:
da1 = d1 + 2h0 = 160 + 2x3,3 =167 (mm)
chọn da1 =168 (mm)
 Đường kính ngoài bánh đai bị dẫn:
da2 = d2 + 2h0 = 500 + 2.3,3 = 507 (mm)
chọn da2 =560 (mm)
2.1.8 Xác định lực căng ban đầu và lực căng tác dụng lên trục :
*Lực căng đai F0:
P1.kd
+ Fa
v
.
c
.
z

a
F0 = 780.

Theo CT 4.19/trang 63
Với
* Fv = qm.v2 lực căng do lực li tâm sinh ra (CT 4.20/trang 20)
Với tiết diện đai loại A → tra bảng 4.22/trang 22 → qm = 0,105 kg/m.
=> Fv = 0,105.(24,1)2 = 61(N)
Nên :

3,9.1,2
+61 =229,3
F0 = 780. 24,1.0,9.1
(N)

 F0 = 229,3 (N).
Lực tác dụng lên trục Fr theo CT 4.21/trang 64:
Fr = 2F0.z.sin(α1/2) = 2.299,3.2.sin(161,4/2) = 452,6(N).
 Fr = 452,6(N)

SVTH: LÊ ĐẠI TRÍ MSSV: 17146347

9


ĐỒ ÁN NGUYÊN LÝ-CHI TIẾT MÁY

Bảng tóm tắt thông số
Đường kính bánh đai nhỏ d1(mm)
Đường kính bánh đai lớn d2(mm)

Chiều rộng bánh đai (mm)
Chiều dài đai l(mm)
Số đai z
Tiết diện đai (mm2)
Lực tác dụng trục Fr(N)
Lực căng ban đầu F0(N)
Đường kính ngoài bánh đai 1 da1(mm)
Đường kính ngoài bánh đai 2 da2(mm)

GVHD: DƯƠNG ĐĂNG DANH

160
500
20
3150
1
81
452,6
229,3
180
560

2.2 Thiết kế bộ truyền bánh răng
Thông số kĩ thuật:
Thời gian làm việc : L = 5 năm
Quay 1 chiều, tải va đập nhẹ, 300 ngày/ năm , 2 ca / ngày, 8 giờ / ca
Cặp bánh răng cấp nhanh: bánh răng trụ thẳng
Tỷ số truyền : ubr1 = 3,58
Số vòng quay trục dẫn : n1 = 900 vg/ph
Mômen xoắn trên trục dẫn: T1 38730,56 Nmm

Cặp bánh răng cấp chậm: bánh răng trụ chữ V
Tỷ số truyền : ubr2 = 2,79
Số vòng quay trục dẫn : n2 = 251,4vg/ph
Mômen xoắn trên trục dẫn: T2 = 134095,06 Nmm
Chọn vật liệu chế tạo bánh răng
Do bộ truyền có tải trọng trung bình và không có yêu cầu gì đặc biệt. Theo bảng 6.1 tài liệu
[1] ta chọn thép C45 tôi cải thiện
Bánh dẫn : HB1 = 250 HB
Bánh bị dẫn : HB2 = 235 HB
2.2.1 BR cấp nhanh
2.2.1.1 Số chu kỳ làm việc cơ sở
NHO1 = 30HB1 24 = 30.2502,4 = 1,71.107 chu kỳ
NHO2 = 30HB22,4 = 30.2352,4 = 1,47.107 chu kỳ

NFO1=NFO2=4.10 chu kỳ
Tuổi thọ: Lh = 5.300.2.8 = 24000 giờ
2.2.1.2 Số chu kì làm việc tương đương
Vì bộ truyền làm việc có tải trọng thay đổi. nếu số chu kì thay đổi ứng suất tương đương được
tính theo 6.7/trang 93.
NHE =60.c.Σ (Ti / Tmax)3 .ni.ti
Với : * c =1 số lần ăn khớp trong 1 lần quay.
SVTH: LÊ ĐẠI TRÍ MSSV: 17146347

10


ĐỒ ÁN NGUYÊN LÝ-CHI TIẾT MÁY

GVHD: DƯƠNG ĐĂNG DANH

* Ti moment xoắn ở chế độ i.
* ni (v/p) số vòng quay bánh dẫn.
* ti = 24000(h) tổng thời gian làm việc.
=> NHE1 = 60.1.(0,7.13 +0,3.0,83) .900.24000 = 1,1.109 chu kì
NHE2 =60.1.(0,7.16 +0,3.0,83) .251,4.24000 =3.108 chu kì

Và

N FE1 = 60.1.(16.0,7+0,86.0,3).900.24000=1.109 chu kì
NFE2= 2,81.108 chu kì
Vì NHE1>NHO1,NHE2>NHO2,NFE1>NFO1,NFE2>NFO2
Nên ta có hệ số tuổi thọ:
KHL1=KHL2=KFL1=KFL2=1
2.2.1.3 Giới hạn mỏi tiếp xúc
Theo bảng 6.13 tài liệu [1], ta chọn giới hạn mỏi tiếp xúc
S lim = 2.HB + 70.
Bánh dẫn
SOHliml = 2.HB1 + 70 = 570MPa
Bánh bị dẫn SOHlim2 = 2.HB2 + 70 = 540MPa
Ta có

OH

2.2.1.4 Giới hạn mỏi uốn

Ta có giới hạn mỏi uốn
dOF lim

= 1,8HB

Bánh dẫn

dOF lim1

= 1,8HB1 = 450MPa

d

Bánh bị dẫn: OF lim2 = 1,8HB2 = 423MPa
2.2.1.5 Ứng suất tiếp cho phép
[dH ]=dOHlim .

K HL
SH

Theo công thức ( 6.1a ):
SH : Là hệ số an toàn khi tiếp xúc và cuốn, tra bảng 6.2/trang 94 → S H =1,1, với KHL1 =
KHL2=1.
K
570x1
dOHlim1. HL1 =
=518,18MPa
dH 1
S
1,1
H
=
540
=490,9MPa
dH 2 1,1

=
=> ứng suất tiếp cho phép
d

dH

=0,5.(

dH 1 dH 2

+

)=504,54Mpa

d

Vì H =504,54MPa <1,25.[ H ]min=613,6MPa
=> Thỏa mãn điều kiện
2.2.1.6 Ứng suất uốn cho phép
[dF ] =

dOF lim.K FC .K FL
SF

(6.2a)

SVTH: LÊ ĐẠI TRÍ MSSV: 17146347

11

ĐỒ ÁN NGUYÊN LÝ-CHI TIẾT MÁY

GVHD: DƯƠNG ĐĂNG DANH

SF

=1,75
KFC=1: hệ số xét ảnh hưởng đặt tải
dF 1 =

dOF lim1.K FL 1

dF 2 =

SF
dOF lim2.K FL 2
SF

=

450
=257,14MPa
1,75

423
=
=241,7MPa
1,75

2.2.1.7 Xác định sơ bộ khoảng cách trục
yba =0,3

(bảng 6.6/97)

y =0,53.y .(u +1) =0,73

ba
Khi đó bd
Tra bảng 6.5/96,ta được

(6.16/97)

K H b =1,02
K F b =1,02
3
w

Theo 6.15a/trang 96:
Trong đó:

=K a .(u +1).

a

T1.K Hb

[s ]
H

2

.u.Yba

* K a (MPa1/3) = 49,5 : hằng số phụ thuộc vào vật liệu ở cặp bánh răng và loại răng,tra
bảng 6.5/trang 96.
* u = un = 3,58
* T 1 = 38730,56 (N.mm).
d
* [ H ] = 504,54 MPa
*

Yba

= 0,3 tra bảng 6.6/trang 97
3

w

=49,5.(3,58 +1).

38730,56.1,02
=118,97mm
0,3.3,58.504.54 2

a
Theo tiêu chuẩn, chọn aw=125mm
2.2.1.8 Thông số ăn khớp

a.Xác định modun m:

theo bảng 6.17/trang 97: m = (0,01÷0,02).aw = (1,25÷2,5) mm
Chọn m = 2(mm)
b.Xác định số răng và góc nghiên β:
SVTH: LÊ ĐẠI TRÍ MSSV: 17146347

12


ĐỒ ÁN NGUYÊN LÝ-CHI TIẾT MÁY

GVHD: DƯƠNG ĐĂNG DANH

Đối với bánh răng thẳng
� b =00: góc nghiêng của răng,

Từ 6.18/trang 99:
aw = m(z1+z2)/2cos b
*z1:bánh răng bánh dẫn
*z2:bánh răng bánh bị dẫn
2aw

� z1= m(u +1)

=

2.125
=27,3
2,5.(3,58 +1)
răng (theo 6.19)

Chọn z1=27 răng
� z2 = u.z1= 3,58x27 = 96,66 răng
Chọn z2=97răng
� zt = z1+z2 = 97+27= 124 răng
c.Tính lại khoảng cách giữa 2 trục:
mz
.t
2

=

2.124
=124mm
2.cos(00)

awt =
Chọn aw=125mm
2.2.1.9 Kiểm nghiệm giá trị ứng suất tiếp xúc
Ứng suất tiếp xúc xuất hiện trên mặt răng của bộ truyền phải thỏa mãn điều kiện sau:
s H =ZM .ZH .Ze .

Công thức 6.33/trang 105 :
Trong đó:

2.T1.K H .(u +1)
bw.ud
. w2

� [ sH]

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

được tính tra bảng 6.5/trang 96.
�ZH= 2 cos bb / sin 2awt (6.34/105)hằng số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc.

Theo ct 6.35/trang 105.
Tgβb=cosαt.tgβ
Vì β = 00 → Tgβb = 0 → βb = 0, theo TCVN/1065-71: α = 200.
tga
tg200
0
αt = arctg( cos b ) = arctg( cos0 ) = arctg(tg200) = 200

αtw = arccos

a.cos(at)
0,5.2.(27 +97).cos(200)
(
) =arccos(
) =21.22
aw
125

ZH =

2.cos00
=1,72
sin(2.21,220)

Z

* e : Hệ số sự trùng khớp của rãnh.
Theo công thức 6.37/trang 105.
SVTH: LÊ ĐẠI TRÍ MSSV: 17146347

13


ĐỒ ÁN NGUYÊN LÝ-CHI TIẾT MÁY

GVHD: DƯƠNG ĐĂNG DANH

bw.sin b
eb =
mp
eb

: Hệ số trùng khớp dọc.

�
�
sin b =0
�
�
�
�
bw =Yba .aw =0,3.125 =37,5�
�
�
�

�
�
0
�
Vì β = 0 →



bw.sin b 37,5.125.sin(00)
eb =
=
=0
mp
p.2
=0



Tính

Ze

theo công thức 6.36a/trang 105.

4 - ea

Ze

=

ea

: Được tính theo công thức 6.38b/105.

3

�
ea =�
1,88 - 3,2(1/ Z1 +1/ Z2)cos b �
1,88 - 3,2(1/ 27 +1/ 97)cos00 �
�=1,73 ó
�
�=�
Ze =

4 - 1,73
=0,87
3

KH : Hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc theo công thức 6.39/trang 106.
KH = KHβ.KHα.KHV.
* KHβ : Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng.
Chọn
KHβ = 1,02
* KHα : Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng các đôi răng đồng thời ăn khớp
bánh răng.
Đối với bánh răng thẳng tra bảng 6.14/trang 107 KHα =1
* KHV : Hệ số kể đến tải trọng động xuất hiện trong vùng ăn khớp.
Theo công thức 6.14/trang 107.
V .bw.dwt

K HV =1 + H
2.T1K H b .K H a

VH =dH .g0.V .

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 = 56 : Hằng số kể đến ảnh hưởng của các sai lệch các bước răng bánh 1 và 2 tra
bảng 6.16/107.

SVTH: LÊ ĐẠI TRÍ MSSV: 17146347

14


ĐỒ ÁN NGUYÊN LÝ-CHI TIẾT MÁY

V =

GVHD: DƯƠNG ĐĂNG DANH

p.dw1.n1
60000 (6.40/106).

Với


dw1 =
V =

2.aw
u +1

=

2.125
=54,58(mm)
3,58 +1

;

3,14.54,58.900
=2,57(m / s)
60000

 Tra bảng 6.13/106 chọn cấp chính xác 8.


VH =0,006.56.2,57.

125
=5,1
3,58

5,1.37,5.54,48
23037,85095

K HV =1 +
=1 +
=1,13
2.38730
,56.1
,02.1
269787,0198


KH = KHβ.KHα.KHV = 1,13.1,02.1=1,15

dH =ZM .ZH .Ze .3

2T1.K H .(um +1)
2

bw.um.d wm

=274.1,5.0,87.3

2.38730,56.1,15.(3,58 +1)
=359,18MPa
37,5.3,58.(54,88)2

 Xác định ứng suất cho phép:
Theo công thức 6.1/trang 91
�
d 0H lim �
�
�

�=�
d
.ZR .ZV .K xH .K HL
�H � � S �
H
�
�
/
�
�=�
�
d
d
.Z .Z .K
H
H
→ � � � � R V xH

* ZR : Hệ số xét đến độ nhám của mặt làm việc.
ZR=0,95
*ZV: Hệ số xét đến ảnh hưởng vận tốc vòng
ZV=0,85.V.0,1=1
*KxH: hệ số xét ảnh hưởng kích thước, khi đường kính vòng đỉnh bánh răng
da<700mm,KxH=1
Do đ ó
� �

d =504,54.1.0,95.1 =479,31(MPa)
 �H �
d =359,18 <�

d �=479,31(MPa)

�H �
Vậy ta có H
 Thoả điều kiện ứng suất.
2.2.1.10 Kiểm nghiệm độ bền uốn

SVTH: LÊ ĐẠI TRÍ MSSV: 17146347

15


ĐỒ ÁN NGUYÊN LÝ-CHI TIẾT MÁY

GVHD: DƯƠNG ĐĂNG DANH

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/trang 108: Độ bền uốn
Trong đó:
dF 2 =

dF 1.Y F 2

dF 1 =

2T1.K F .Y e .Y b .Y F 1
bwdw
. 1.m

��
dF 1 �
�
�

��
dF 1 �
�
�

YF 2

*
*Yε = 1/εα:Hệ số kể đến độ khớp của răng.
Với εα là hệ số trùng khớp ngang được tính theo công thức 6.38a hoặc 6.38b.
Theo công thức 6.38b:
�
1
1 �
ea =�
(1,88 - 3,2( + )�
.cos(00) =1,73
�
�
27 97 �
�
Ye =

1

=0,6
1,73


T1 : mômen xoắn trên bánh chủ
T1= 38730,56(N.mm).
m = 2 mô đun pháp.
bw = ψba. aw1=37,5(mm): Chiều rộng vành răng
2aw1

d w1 =

u1 +1

Y B =1 -

=54,88(mm).

:đường kính vòng lăn bánh chủ động

b
140

β=0 → Yβ = 1: Hệ số kể đến độ nghiêng của răng.
* YF1 ;YF2 : Hệ số dạng răng của bánh 1 và 2 vào số răng tương đương.
Với:

ZV 1 =
ZV 2 =

Z1
cos3 b

Z2
3

cos b

=

=

27
=27
1
răng

97
=97
1

Và hệ số dạng răng
Dựa vào bảng 6.18/trang 109 → YF1= 3,86
→ YF2= 3,6
Theo 6.7/trang 107 → KFβ = 1,02
Theo 6.14/trang 107→ KFα = 1,31
KF = KFβ. KFα. KFV

SVTH: LÊ ĐẠI TRÍ MSSV: 17146347

16


ĐỒ ÁN NGUYÊN LÝ-CHI TIẾT MÁY

GVHD: DƯƠNG ĐĂNG DANH

aw
u
δF = 0,016 tra bảng 6.15/107
g0 = 56
uF = dF .g o .v

125
υF = 0,016.56.2,57. 3,58 =13,6

Theo công thức 6.46/trang 109.
V .b .d
13,6.37,5.54.88
K FV =1 + F w w1 =1 +
=1,27
2T1.K F b .K F b
2.38730,56.1,02.1,31

KF = 1,02.1,31.1,27= 1,7
dF 1 =

2.38730,56.1,27.0,6.1.3,86
=74,5(MPa)
37,5.54,88.2

Theo công thức 6.44/trang 108
dF 2 =

dF 1.Y F 2
YF1

=

74,5.3,6
=69,48(MPa)
3,86

Theo công thức 6.2,ứng suất uốn cho phép:

( )

�
dF 1 �
�
�= dF 1 .Y R .Y S .K xF =257,14.1.1,032.1 =265,36MPa

Theo công thức 6.2a
�
dF 2 �
�
�=241,7.1.1,032.1 =249,43MPa

Với:
YR = 1: Hệ số xét đến ảnh hưởng độ nhám bề mặt lưới chân răng.

YS = 1,08 – 0,0695ln(m) = 1,08 – 0,0695ln(2) = 1,032 : Hệ số xét đến độ nhạy của vật
liệu đư ợc tâp trung ứng suất, trong đó mô đun tính bằng mm.
KxF = 1: Hệ số xét đến kiểm tra bánh răng đến độ uốn với
Ta có:

dF 1 =74,5 <�
dF 1 �
�
�=265,36(MPa)
dF 2 =69,48 <�
dF 2 �
�
�=249,43(MPa)

 Thoả điều kiện về độ bền uốn.

Bảng tóm tắt thông số
Thông số
Khoảng cách trục
Mô đun pháp
Chiều rộng vành răng
Tỷ số truyền

SVTH: LÊ ĐẠI TRÍ MSSV: 17146347

Gía trị
aw=125mm
m=2mm
Bw1=bw2+5=42,5mm; bw2=37,5mm
U=3,59

17


ĐỒ ÁN NGUYÊN LÝ-CHI TIẾT MÁY

GVHD: DƯƠNG ĐĂNG DANH

Góc nghiêng của răng

b =00

Góc ăn khớp
Số răng BR
Đường kính chia
ĐK đỉnh răng
ĐK đáy răng

atw

=21,220
z1=27
d1=54mm
da1=58mm
df1=49mm

z2=97
d2=194mm
da2=198mm
df2=189mm

2.2.2 BR cấp chậm
2.2.2.1 Số chu kì làm việc cơ sở
NHO1 = 30HB1 24 = 30.2502,4 = 1,71.107 chu kỳ
NHO2 = 30HB22,4 = 30.2352,4 = 1,47.107 chu kỳ

NFO1=NFO2=4.10 chu kỳ
Tuổi thọ: Lh = 5.300.2.8 = 24000 giờ
2.2.2.2 Số chu kì làm việc tương đương
Vì bộ truyền làm việc có tải trọng thay đổi. nếu số chu kì thay đổi ứng suất tương đương được
tính theo 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 = 251,4(v/p) số vòng quay bánh dẫn.
* ti = 24000(h) tổng thời gian làm việc.
=> NHE1 = 60.1.(0,7.13 +0,3.0,83) .251,4.24000 = 3.108 chu kì
Và
NHE2 =60.1.(0,7.16 +0,3.0,83) .90,1.24000 =1,1.108 chu kì
N FE1 = 60.1.(16.0,7+0,86.0,3).251,4.24000=2,81.108 chu kì
NFE2= 1,01.108 chu kì
Vì NHE1>NHO1,NHE2>NHO2,NFE1>NFO1,NFE2>NFO2
Nên ta có hệ số tuổi thọ:
KHL1=KHL2=KFL1=KFL2=1
2.2.2.3 Giới hạn mỏi tiếp xúc
Theo bảng 6.13 tài liệu [1], ta chọn giới hạn mỏi tiếp xúc
S lim = 2.HB + 70.
Bánh dẫn
SOHliml = 570MPa
Bánh bị dẫn SOHlim2 = 540MPa

2.2.2.4 Giới hạn mỏi uốn
Ta có

OH

Ta có giới hạn mỏi uốn
dOF lim

= 1,8HB

Bánh dẫn

dOF lim1

= 1,8HB1 = 450MPa

SVTH: LÊ ĐẠI TRÍ MSSV: 17146347

18


ĐỒ ÁN NGUYÊN LÝ-CHI TIẾT MÁY

GVHD: DƯƠNG ĐĂNG DANH

d

Bánh bị dẫn: OF lim2 = 1,8HB2 = 423MPa
2.2.2.5 Ứng suất tiếp cho phép
dH =dOHlim .

K HL
SH

Theo công thức ( 6.1a ):
SH : Là hệ số an toàn khi tiếp xúc và cuốn, tra bảng 6.2/trang 94 → S H =1,1, với KHL1 =
KHL2=1.
K
570x1
dOHlim1. HL1 =
=518,18MPa
dH 1
S
1,1
H
=
540
=490,9MPa
dH 2 1,1
=
=> ứng suất tiếp cho phép
d

dH

=0,5.(

dH 1 dH 2

+

)=504,54Mpa

d

Vì H =504,54MPa<1,25[ H ]min=613,6MPa=> Thỏa mãn điều kiện
2.2.2.6 Ứng suất uốn cho phép
dF =

dOF lim.K FL
SF

(6.2a/93)

dF

=1,75( tra bảng 6.2)
KFL=1
dF 1 =

dOF lim1.K FL 1

dF 2 =

SF
dOF lim2.K FL 2
SF

=

450
=257,14MPa
1,75

423
=
=241,7MPa
1,75

2.2.2.7 Xác định sơ bộ khoảng cách trục
yba =0,5
y =0,53.y .(u +1) =0,53.0,5.(2,79 +1) =1

ba
Khi đó bd
Tra bảng 6.7,ta được

K H b =1,07
K F b =1,17
3
w

Theo 6.15a/trang 96:
Trong đó:

SVTH: LÊ ĐẠI TRÍ MSSV: 17146347

a

=K a .(u +1).

T1.K Hb

[s ]
H

2

.u.Yba

19


ĐỒ ÁN NGUYÊN LÝ-CHI TIẾT MÁY

GVHD: DƯƠNG ĐĂNG DANH

* K a (MPa1/3) = 43 : hằng số phụ thuộc vào vật liệu ở cặp bánh răng và loại răng tra
bảng 6.5/trang 96.
* u = un = 2,79
* T 1 = 134095,06(N.mm).
d
* [ H ] = 490,9Mpa
*

Yba

= 0,5 tra bảng 6.6/trang 97
3

w

=43.(2,79 +1).

134095,06.1,07
=122,7mm
0,5.2,79.490,92

:
a
Theo tiêu chuẩn, chọn aw=125mm
2.2.2.8 Thông số ăn khớp
a.Xác định modun m:
theo bảng 6.17/trang 97: m = (0,01÷0,02).aw = (1,25÷2,5) mm
Chọn m = 2(mm)
b.Xác định số răng và góc nghiêng β:
2.aw.cos(300)
m.(1 +u)

2.aw.cos(400) 2.125.cos(400)
2.125.cos(300)
=
=28,56 �z1 �
=
=25,26
2.(1 +2,79)
m.(1 +u)
2.(1 +2,79)

Chọn z1=26 răng

Số răng bánh lớn z2=u.z1=2,79.26=72,54
Lấy z2=73 răng
Góc nghiêng răng b =
Góc ăn khớp
cos

atw =arctan(

arccos(

mn .(z1 +z2)
2.aw

) =arccos(

2.(26 +73)
) =37,62
2.125
0

tan(200)
) =>atw =24,670
0
cos(37,62 )
(6.11/104)

2.2.2.9 Kiểm nghiệm giá trị ứng suất tiếp xúc
Ứng suất tiếp xúc xuất hiện trên mặt răng của bộ truyền phải thỏa mãn điều kiện sau:
s H =ZM .ZH .Ze .

Công thức 6.33/trang 105 :
Trong đó:

2.T1.K H .(u +1)
bw.ud
. w2

� [ sH]

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

được tính tra bảng 6.5/trang 96.

SVTH: LÊ ĐẠI TRÍ MSSV: 17146347

20


ĐỒ ÁN NGUYÊN LÝ-CHI TIẾT MÁY

GVHD: DƯƠNG ĐĂNG DANH

�ZH= 2 cos b / sin 2awt hằng số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc.

Theo ct 6.35/trang 105.
a

αt = tw : bánh răng không dịch chỉnh
Tgβb=cosαt.tgβ=cos(24,670).tan(37,620)=> βb=350

ZH =

2.cos350
=1,46
sin(2.24,670)

Z

* e : Hệ số sự trùng khớp của rãnh.
Theo công thức 6.37/trang 105.
bw.sin b
eb =
mp
eb

: Hệ số tănng khớp dọc.



bw.sin b 0,5.125.sin(37,620)
eb =
=
=6,07
mp
p.2
=0



Tính

ea

Ze

theo công thức 6.36a/trang 105.

: Được tính theo công thức 6.38b/105.

�
ea =�
1,88 - 3,2(1/ Z1 +1/ Z2)cos b �
1,88 - 3,2(1/ 26 +1/ 73)cos(37,620)�
�=1,35
�
�=�
Ze =

1
1
=
=0,86
ea
1,35

y .a =0,5.125 =62,5

Bề rộng vành răng bw= ba w
KH : Hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc theo công thức 6.39/trang 106.
KH = KHβ.KHα.KHV.

* KHβ : Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng.
Chọn KHβ = 1,02
* KHα : Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng các đôi răng đồng thời ăn khớp
bánh răng.
Đối với bánh răng thẳng tra bảng 6.14/trang 107 KHα =1
* KHV : Hệ số kể đến tải trọng động xuất hiện trong vùng ăn khớp.
Theo công thức 6.14/trang 107.
V .bw.dwt
K HV =1 + H
2.T1K H b .K H a

SVTH: LÊ ĐẠI TRÍ MSSV: 17146347

21


ĐỒ ÁN NGUYÊN LÝ-CHI TIẾT MÁY

VH =dH .g0.V .

GVHD: DƯƠNG ĐĂNG DANH

aw
um

*
- δH = 0,002 : Hằng số kể đến ảnh hưởng của các sai số ăn khớp tra bảng 6.15/trang
107.
- g 0 = 56 : Hằng số kể đến ảnh hưởng của các sai lệch các bước răng bánh 1 và 2 tra
bảng 6.16/107.

V =

p.dw2.n2
60000 (6.40/trang 106).

Với


dw2 =
V =

2.aw

=

u +1

2.125
=65,78(mm)
2,8 +1

;

3,14.65,78.251,4
=0,87(m / s)
60000

 Chọn cấp chính xác 8 ( bảng 6.13)


VH =0,002.56.0,87.

125
=0,82
2,8

5,1.37,5.54,48
23037,85095
K HV =1 +
=1 +
=1,13
2.38730
,56.1
,02.1
269787,0198


KH = KHβ.KHα.KHV = 1,07.1,05.1,01=1,13

dH =ZM .ZH .Ze .3

2T1.K H .(um +1)
2
w2

bw.ud
.

=274.1,46.0,87.3

2.134095,06.1,15.(2,8 +1)
=402,58MPa
62,5.2,8.(65,78)2

 Xác định ứng suất cho phép:
Theo công thức 6.1/trang 91
/
�
�=�
�
d
d
.Z .Z .K
H
H
→ � � � � R V KH

* ZR : Hệ số xét đến độ nhám của mặt làm việc.
ZR=0,95
*ZV: Hệ số xét đến ảnh hưởng vận tốc vòng
ZV=0,85.V.0,1=1
*KxH: hệ số xét ảnh hưởng kích thước, khi đường kính vòng đỉnh bánh răng
da<700mm,KxH=1
� �

d =504,54.1.0,95.1 =479,31(MPa)
 �H �

Vậy ta có

dH =402,58 <�
dH �
�
�=479,31(MPa)

SVTH: LÊ ĐẠI TRÍ MSSV: 17146347

22


ĐỒ ÁN NGUYÊN LÝ-CHI TIẾT MÁY

GVHD: DƯƠNG ĐĂNG DANH

 Thoả điều kiện ứng suất.
2.2.2.10Kiểm nghiệm 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/trang 108: Độ bền uốn
Trong đó:
dF 2 =

dF 1.Y F 2
YF 2

dF 1 =

2T 2.K F .Y e .Y b .Y F 1
bwdw

. 2.m

��
dF 1 �
�
�

��
dF 1 �
�
�

*
*Yε = 1/εα:Hệ số kể đến độ khớp của răng.
Với εα là hệ số trùng khớp ngang được tính theo công thức 6.38a hoặc 6.38b.
Theo công thức 6.38b:
�
1 1 �
ea =�
(1,88 - 3,2( + )�
.cos(37,620) =1,64
�
�
26
73
�
�
Ye =

1

=0,6
1,64


T2: mômen xoắn trên bánh chủ
T2= 134095,06(N.mm).
m = 2 mô đun pháp.
bw = ψba. aw1=62,5(mm): Chiều rộng vành răng
Y B =1 -

b
140

Yβ = 0,73: Hệ số kể đến độ nghiêng của răng.
* YF1 ;YF2 : Hệ số dạng răng của bánh 1 và 2 vào số răng tương đương.
Với:

ZV 1 =
ZV 2 =

Z1
3

cos b

Z2
cos3 b

=

=

26
=52,32
cos (37,620)
răng
3

73
=146,89
cos3(37,620)
răng

Và hệ số dạng răng
Dựa vào bảng 6.18/trang 109 → YF1= 3,73
→ YF2= 3,6
Theo 6.7/trang 107 → KFβ = 1,32
Theo 6.14/trang 107→ KFα = 1,22
KF = KFβ. KFα. KFV

SVTH: LÊ ĐẠI TRÍ MSSV: 17146347

23


ĐỒ ÁN NGUYÊN LÝ-CHI TIẾT MÁY

GVHD: DƯƠNG ĐĂNG DANH

aw

u
δF = 0,016 tra bảng 6.15/107
g0 = 56
uF = dF .g o .v

125
υF = 0,016.56.2,57. 3,58 =6,58

Theo công thức 6.46/trang 109.
V .b .d
6,58.62,5.65,79
K FV =1 + F w w2 =1 +
=1,07
2T 2.K F b .K F b
2.134095,06.1,17.1,22

KF = 1,32.1,22.1,07= 1,72
dF 1 =

2.134095,06.1,72.0,6.0,73.3,73
=107,96(MPa)
62,5.65,78.2

Theo công thức 6.44/trang 108
dF 2 =

dF 1.Y F 2
YF1

=

107,96.3,6
=104,19(MPa)
3,73

Theo công thức 6.2,ứng suất uốn cho phép:

( )

�
dF 1 �
�
�= dF 1 .Y R .Y S .K xF =257,14.1.1,032.1 =265,36MPa

Theo công thức 6.2a
�
dF 2 �
�
�=241,7.1.1,032.1 =249,43MPa

Với:
YR = 1: Hệ số xét đến ảnh hưởng độ nhám bề mặt lưới chân răng.
YS = 1,08 – 0,0695ln(m) = 1,08 – 0,0695ln(2) = 1,032 : Hệ số xét đến độ nhạy của vật
liệu đư ợc tâp trung ứng suất, trong đó mô đun tính bằng mm.
KxF = 1: Hệ số xét đến kiểm tra bánh răng đến độ uốn với
Ta có:

dF 1 =107,96 <�
dF 1 �
�

�=265,36(MPa)
dF 2 =104,19 <�
dF 2 �
�
�=249,43(MPa)

 Thoả điều kiện về độ bền uốn.

Bảng tóm tắt thông số
Thông số

Gía trị

Khoảng cách trục

aw=125mm

Mô đun pháp

m=2mm

Chiều rộng vành răng

bw1=bw2+5=67,5mm; bw2=62,5mm

SVTH: LÊ ĐẠI TRÍ MSSV: 17146347

24

ĐỒ ÁN NGUYÊN LÝ-CHI TIẾT MÁY

GVHD: DƯƠNG ĐĂNG DANH

Tỷ số truyền

u=2,8

Góc nghiêng của răng

b =37,620

Góc ăn khớp

atw

Số răng BR

z1=26 răng

z2=73 răng

Đường kính chia

d1=65,65mm

d2=184,32mm

ĐK đỉnh răng

da1=69,65mm

da2=188,32mm

ĐK đáy răng

df1=60,65mm

df2=179,32mm

=24,670

2.2.3 Kiểm tra độ bôi trơn và sai số tỷ số truyền
2.2.3.1 Kiểm tra điều kiện bôi trơn

SVTH: LÊ ĐẠI TRÍ MSSV: 17146347

25