Tải bản đầy đủ (.pdf) (63 trang)

Thiết kế hệ dẫn động thùng trộn gồm có hộp giảm tốc bánh răng trụ hai cấp đồng trục và bộ truyền xích

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.26 MB, 63 trang )

BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

ĐỒ ÁN
CHI TIẾT MÁY

GDHD: TRẦN TIẾN ĐẠT
SVTH: HUỲNH PHẠM MINH TUẤN
MSSV: 1651020150


ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY

GVHD: TRẦN TIẾN ĐẠT

MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU ............................................................................................................... 5
A. TÍNH TỐN CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN BỐ TỈ SỐ TRUYỀN ........................... 6
I. CHỌN ĐỘNG CƠ ................................................................................................... 7
1. Xác định hiệu suất hệ thống. ................................................................................ 7
2. Công suất tính tốn .............................................................................................. 7
3. Chọn động cơ điện, bảng thông số động cơ điện: ................................................. 8
4. Phân bố tỉ số truyền: ............................................................................................ 8
II. Lập bảng đặc tính: ................................................................................................ 10
1. Tính tốn cơng suất trên các trục. ....................................................................... 10
2. Tính tốn số vịng quay trên các trục. ................................................................. 10
3. Tính moment xoắn trên các trục. ........................................................................ 10
Bảng đặc tính kỹ thuật của hệ thống truyền động: ..................................................... 11
B. THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN XÍCH.............................................................................. 12
Thơng số kĩ thuật để thiết kế: .................................................................................... 12


I. CHỌN DẠNG XÍCH: ............................................................................................ 12
1. Các thơng số của bộ truyền xích: ....................................................................... 12
2. Kiểm tra xích theo hệ số an tồn: ....................................................................... 14
Thơng số của bộ truyền: ............................................................................................ 14
C. THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG. ............................................................... 15
I. THIẾT KẾ BÁNH RĂNG CẤP NHANH RĂNG THẲNG ................................... 15
1. Số chu kỳ làm việc tương đương:....................................................................... 15
2. Số chu kỳ làm việc cơ sở: .................................................................................. 15
3. Ứng suất tiếp xúc cho phép: ............................................................................... 15
4. Ứng suất uốn cho phép: ..................................................................................... 16
5. Xác định sơ bộ khoảng cách trục: ...................................................................... 16
6. Chọn modun răng: ............................................................................................. 16
7. Xác định góc nghiêng răng và số răng: .............................................................. 16
8. Tính lại khoảng cách trục: .................................................................................. 17
9. Xác định các kích thước bộ truyền bánh răng: .................................................... 17
10. Vận tốc vịng và cấp chính xác của bộ truyền bánh răng: ................................. 17
11. Xác định lực tác dụng lên bộ truyền: ................................................................ 18
SVTH: HUỲNH PHẠM MINH TUẤN

2


ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY

GVHD: TRẦN TIẾN ĐẠT

12. Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc: ............................................................. 18
13. Kiểm nghiệm độ bền uốn: ................................................................................ 19
II. THIẾT KẾ BÁNH RĂNG CẤP CHẬM RĂNG NGHIÊNG: ............................... 20
1. Giới hạn mỏi tiếp xúc và uốn của bánh răng: ..................................................... 20

2. Số chu kỳ làm việc cơ sở: .................................................................................. 21
3. Số chu kỳ làm việc tương đương:....................................................................... 21
4. Ứng suất tiếp xúc cho phép: ............................................................................... 21
5. Ứng suất uốn cho phép: ..................................................................................... 22
6. Xác định sơ bộ khoảng cách trục: ...................................................................... 22
7. Chọn modun răng: ............................................................................................. 22
8. Xác định góc nghiêng răng và số răng: .............................................................. 23
9. Xác định các kích thước bộ truyền bánh răng:.................................................... 23
10. Vận tốc vịng và cấp chính xác của bộ truyền bánh răng: ................................. 24
11. Xác định lực tác dụng lên bộ truyền: ................................................................ 24
12. Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc .............................................................. 24
13. Kiểm nghiệm về độ bền uốn: ........................................................................... 25
Bảng kết quả tính: ..................................................................................................... 27
Kiểm nghiệm điều kiện bôi trơn ngâm dầu: ............................................................... 28
C. THIẾT KẾ TRỤC.................................................................................................... 29
Sơ đồ lực phân bố trên cơ cấu: .................................................................................. 29
1. Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và các điểm đặt lực: ............................... 31
2. Xác định phản lực tại các gối đỡ: ....................................................................... 33
3. Kiểm nghiệm độ bền trục theo độ bền mỏi: ........................................................ 42
4. Tính kiểm nghiệm độ bền then: .......................................................................... 47
D. TÍNH CHỌN Ổ ĐỠ................................................................................................. 48
I. Trục I:.................................................................................................................... 48
1. Số liệu thiết kế đã tính toán và chọn loại ổ đỡ: ................................................... 48
2. Tải trọng hướng tâm tại các ổ : .......................................................................... 48
3. Kiểm nghiệm khả năng tải động của ổ: .............................................................. 48
4. Chọn ổ lăn: ........................................................................................................ 49
5. Kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh của ổ: ................................................................ 49
II. Trục 2 ................................................................................................................... 49
1. Số liệu thiết kế đã tính tốn và chọn loại ổ đỡ: ................................................... 49
SVTH: HUỲNH PHẠM MINH TUẤN


3


ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY

GVHD: TRẦN TIẾN ĐẠT

2. Tải trọng hướng tâm tại các ổ: ........................................................................... 50
3. Kiểm nghiệm khả năng tải động của ổ: .............................................................. 50
4. Chọn ổ lăn: ........................................................................................................ 50
5. Kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh của ổ: ................................................................ 51
II. Trục III ................................................................................................................. 51
1. Số liệu thiết kế đã tính tốn và chọn loại ổ đỡ: ................................................... 51
2. Tải trọng hướng tâm tại các ổ: ........................................................................... 51
3. Kiểm nghiệm khả năng tải động của ổ: .............................................................. 51
4. Chọn ổ lăn: ........................................................................................................ 52
5. Kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh của ổ: ................................................................ 52
E. THIẾT KẾ VỎ HỘP GIẢM TỐC ............................................................................ 54
Tính kết cấu của vỏ hộp: ........................................................................................... 54
Các kích thước cơ bản của vỏ hộp:............................................................................ 54
Kích thước gối đỡ trục tra bảng 18-2 TL[2]: ............................................................. 56
Một số chi tiết khác :................................................................................................. 56
1. Nắp ổ ................................................................................................................. 56
2. Bulơng vịng: ..................................................................................................... 57
3. Chốt định vị: ...................................................................................................... 57
4. Cửa thăm: .......................................................................................................... 57
5. Nút thông hơi:.................................................................................................... 58
6. Nút tháo dầu: ..................................................................................................... 58
7. Que thăm dầu và dầu bôi trơn: ........................................................................... 59

F. BẢNG DUNG SAI LẮP GHÉP ............................................................................... 60
I. Bảng dung sai lắp ghép trục và ổ lăn:..................................................................... 60
II. Bảng dung sai lắp ghép then: ................................................................................ 61

SVTH: HUỲNH PHẠM MINH TUẤN

4


ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY

GVHD: TRẦN TIẾN ĐẠT

LỜI NĨI ĐẦU
Tính tốn thiết kế hệ dẫn động cơ khí là u cầu không thể thiếu đối với một kỹ sư
ngành cơ khí, nhằm cung cấp các kiến thức cơ sở về máy và kết cấu máy.
Thông qua đồ án môn học Chi tiết máy, mỗi sinh viên được hệ thống lại các kiến thức
đã học nhằm tính tốn thiết kế chi tiết máy theo các chỉ tiêu chủ yếu về khả năng làm
việc , thiết kế kết cấu chi tiết máy, vỏ khung và bệ máy , chọn cấp chính xác, lắp ghép
và phương pháp trình bày bản vẽ, trong đó cung cấp nhiều số liệu mới về phương pháp
tính, về dung sai lắp ghép và các số liệu tra cứu khác. Do đó khi thiết kế đồ án chi tiết
máy phải tham khảo các giáo trình như Chi tiết máy, Tính tốn thiết kế hệ dẫn động cơ
khí, Dung sai và lắp ghép, Nguyên lý máy ...từng bước giúp sinh viên làm quen với
công việc thiết kế và nghề nghiệp sau này của mình.
Nhiệm vụ của em là thiết kế hệ dẫn động thùng trộn gồm có hộp giảm tốc bánh răng trụ
hai cấp đồng trục và bộ truyền xích. Hệ được dẫn động bằng động cơ điện thông qua
khớp nối, hộp giảm tốc và bộ truyền xích để truyền động đến thùng trộn.
Lần đầu tiên làm quen với công việc thiết kế, với một khối lượng kiến thức tổng hợp
lớn, và có nhiều phần em chưa nắm vững, dù đã tham khảo các tài liệu song khi thực
hiện đồ án, trong tính tốn khơng thể tránh được những thiếu sót. Em mong được sự góp

ý và giúp đỡ của các thầy.
Em xin chân thành cảm ơn các thầy, đặc biệt là thầy giáo Nguyễn Tiến Đạt đã hướng
dẫn tận tình và cho em nhiều ý kiến quý báu cho việc hồn thành đồ án mơn học này...
TPHCM, 20/08/2020
Sinh viên thực hiện
Tuấn
Huỳnh Phạm Minh Tuấn

SVTH: HUỲNH PHẠM MINH TUẤN

5


ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY

GVHD: TRẦN TIẾN ĐẠT

A. TÍNH TỐN CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN BỐ TỈ SỐ
TRUYỀN
SỐ LIỆU THIẾT KẾ:
Cơng suất:

P = 17,3 (KW)

Số vịng quay:

n = 29 Vịng/phút

Thời gian phục vụ: a = 5 năm
Quay 1 chiều, làm việc 2 ca, tải va đập nhẹ.

(1 năm làm việc 300 ngày, ngày làm 2 ca, 1 ca làm việc 8 giờ).
Chế độ tải: t1= 0,7tCK , t2= 0,3tCK , T1=T, T2=0.8T

SVTH: HUỲNH PHẠM MINH TUẤN

6


ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY

GVHD: TRẦN TIẾN ĐẠT

I. CHỌN ĐỘNG CƠ
1. Xác định hiệu suất hệ thống.


Hiệu suất truyền động
2
4
𝜂 = 𝜂𝑘𝑛 . 𝜂𝑏𝑟
. 𝜂𝑥 . 𝜂𝑜𝑙

Trong đó:
𝜂𝑘𝑛 = 0,99 : Hiệu suất khớp nối.

𝜂𝑏𝑟 = 0,96 : Hiệu suất bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng.
𝜂𝑥 = 0,93

: Hiệu suất bộ truyền xích.


𝜂𝑜𝑙 = 0,99 : Hiệu suất ổ lăn.

2
4
➔ 𝜂 = 𝜂𝑘𝑛 . 𝜂𝑏𝑟
. 𝜂𝑑 . 𝜂𝑜𝑙
= 0,99. 0,962 . 0,93. 0,994 = 0,815

2. Cơng suất tính tốn
Cơng suất tính tốn:

𝑇

2

𝑇

2

( 1) . 𝑡1 + ( 2) . 𝑡2
𝑇
𝑃𝑡 = 𝑃𝑡𝑑 = 𝑃. √ 𝑇
𝑡1 + 𝑡2

SVTH: HUỲNH PHẠM MINH TUẤN

7


ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY


GVHD: TRẦN TIẾN ĐẠT

𝑇 2

0,8𝑇 2

( ) . 0,7 + ( ) . 0,3

𝑇
= 17,3 𝑇
0,7 + 0,3
= 16,34 (KW)

Công suất cần thiết trên trục động cơ:
𝑃𝑐𝑡 =

16,34
𝑃𝑡
=
= 20,05 (𝐾𝑊)
0,815
𝜂

Tỉ số truyền chung của bộ truyền:

𝑢𝑡 = 𝑢ℎ . 𝑢𝑥 = 8.3 = 24

Trong đó:
uh = 8 là tỉ số truyền của hộp giảm tốc hai cấp phân đôi (8- 40)

ux = 3 là tỉ số truyền của bộ truyền xích
Số vịng quay sơ bộ động cơ:
𝑛𝑠𝑏 = 𝑛𝑙𝑣 . 𝑢𝑡 = 29.24 = 696 (𝑣ò𝑛𝑔)
3. Chọn động cơ điện, bảng thông số động cơ điện:

Động cơ điện được chọn phải có cơng suất Pdcvà số vòng quay đồng bộ thỏa mãn điều
kiện:
Pdc ≥ Pct= 20,05 (KW)



nđb ≈ nsb

Dựa vào bảng P1.3 [1] ta chọn động cơ:
Kiểu động cơ Công suất(kW) Vận tốc quay(v/p) cos 

%

Tmax
Tnd

Tk
Tnd

4A200L8Y8

88,5

2,0


1,2

22

730

0,84

4. Phân bố tỉ số truyền:
Chọn tỉ số truyền của hệ thống dẫn động:
𝑢𝑡 =

𝑛𝑑𝑐 730
=
= 25,17
𝑛𝑙𝑣
29

Ta chọn uh = 8 (Tỷ số truyền của hộp giảm tốc bánh răng trụ hai cấp phân đôi; ta
chọn: u1 = 3,08; u2 = 2,6 6 theo bảng 3.1 trang 43 tập 1).
Tỷ số truyền của bộ truyền xích:

SVTH: HUỲNH PHẠM MINH TUẤN

8


ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY

GVHD: TRẦN TIẾN ĐẠT


𝑢𝑥 =

𝑢𝑡

𝑢ℎ

=

25,17
8

= 3,15

SVTH: HUỲNH PHẠM MINH TUẤN

9


ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY

GVHD: TRẦN TIẾN ĐẠT

II. Lập bảng đặc tính:
1. Tính tốn cơng suất trên các trục.







𝑃𝑙𝑣 = 𝑃4 = 17,3 (𝐾𝑊)
𝑃3 =

𝑃2 =
𝑃1 =

𝑃𝑙𝑣

𝜂𝑜𝑙 .𝜂𝑥
𝑃3

=

𝜂𝑏𝑟 .𝜂𝑜𝑙
𝑃2

𝜂𝑏𝑟 .𝜂𝑜𝑙
𝑃1

𝑃𝑑𝑐 =

0,99.0,93
18,79

=

=

𝜂𝑜𝑙 .𝜂𝑘𝑛


17,3

= 18,79 (𝐾𝑊 )

0,96.0,99
19,77

0,96.0,99
20,8

=

= 19,77 (𝐾𝑊)

= 20,8 (𝐾𝑊)

0,99.0,99

= 21,22 (𝐾𝑊)

2. Tính tốn số vịng quay trên các trục.





𝑛1 = 𝑛𝑑𝑐 = 730 (
𝑛2 =


𝑛3 =

𝑛4 =

𝑛1

𝑢1
𝑛2

𝑢2
𝑛3

𝑢𝑥

=
=

=

730

𝑣ò𝑛𝑔
𝑝ℎú𝑡

)

𝑣ò𝑛𝑔

= 237,01 (


3,08
237,01
2,6
91,16
3,15

)

𝑝ℎú𝑡
𝑣ò𝑛𝑔

= 91,16 (

𝑝ℎú𝑡
𝑣ị𝑛𝑔

= 28,94 (

𝑝ℎú𝑡

)

)

3. Tính moment xoắn trên các trục.







𝑇1 = 9,55. 106 .
𝑇2 =

𝑃1

𝑛1
𝑃
9,55. 106 . 2
𝑛2
6 𝑃3

𝑇3 = 9,55. 10 .

𝑇4 =

= 9,55. 106 .
=

= 272109,6 (𝑁𝑚𝑚)

730
19,77
9,55. 106 .
237,01
6 18,79

= 9,55. 10 .

𝑛3

𝑃
9,55. 106 . 4 =
𝑛4
6 𝑃𝑑𝑐

𝑇𝑑𝑐 = 9,55. 10 .

20,8

𝑛𝑑𝑐

= 796605,63 (𝑁𝑚𝑚)

= 1968456,6 (𝑁𝑚𝑚)

91,16
17,3
9,55. 106 .
=
28,94
6 22

= 9,55. 10 .

730

5708880,44 (𝑁𝑚𝑚)

= 287808,22 (𝑁𝑚𝑚)


SVTH: HUỲNH PHẠM MINH TUẤN

10


ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY

GVHD: TRẦN TIẾN ĐẠT

Bảng đặc tính kỹ thuật của hệ thống truyền động:
Trục động cơ
Công Suất (KW)

22

Tỉ số truyền u
Số vòng quay n
(Vòng/phút)
Momen xoắn T
(Nmm)

Trục 1

Trục 2

Trục 3

Trục 4

20,8


19,77

18,79

17,3

1

3,08

2,6

3,15

730

730

237,01

91.96

28.94

287808,22

272109,6

796605,63


1968456,6

5708880,44

SVTH: HUỲNH PHẠM MINH TUẤN

11


ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY

GVHD: TRẦN TIẾN ĐẠT

B. THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN XÍCH
Thơng số kĩ thuật để thiết kế:
Cơng suất: P3 = 18,79 KW
Số vòng quay động cơ: 𝑛3 = 91,16 (Vòng/phút)
Tỉ số truyền: 𝑢𝑥 = 3,15
Điều kiện làm việc: quay 1 chiều, làm việc 2 ca, tải va đập nhẹ, bơi trơn nhỏ giot, đĩa
xích điều chỉnh được.
I. CHỌN DẠNG XÍCH:
Chọn loại xích ống-con lăn: nhờ có lắp thêm con lăn nên độ bền mịn cao hơn, chế tạo
khơng phức tạp, phổ biến.
1. Các thông số của bộ truyền xích:
Chọn số răng của dĩa xích dẫn:
z1 = 29 – 2.ux ≥ 19 (theo thiết kế xích [TL2- NHL])

z1 = 29 – 2.3,15 = 22,7
Chọn z1 theo tiêu chuẩn z1 = 25 răng (bảng 5.4/80 sách tập 1 TC)

Chọn số răng đĩa xích lớn:
z2 = ux .z1 = 120 = 3,15.25= 78,75 <= zmax
Chọn z2 = 79
Tỷ số truyền trung bình bộ truyền:
u=z2/z1 = 79/25= 3,16
Xác định bước xích và kiểm nghiệm:
Theo cơng thứ 5.4 và bảng 5.6 ta có hệ số điều kiện sử dụng xích:
K = Kđ.Ka.Ko.Kdc.Kbt.Klv
Với :
Kđ =1,2 là hệ số tải trọng động ứng với tải va đập nhẹ.
Ka = 1

là hệ số ảnh hưởng khoảng cách trục với a = (30-50).pc

K0 = 1

là hệ số ảnh hưởng bố trí bộ truyền ứng với bộ truyền nằm ngang

Kdc = 1 là hệ số ảnh hưởng khả năng điều chỉnh lực căng xích.
Kbt = 1

là hệ số điều kiện bôi trơn.

Klv =1,25 hệ số làm việc ứng với làm việc 2 ca.
K = Kđ.Ka.K0.Kdc.Kb.Klv =1,2.1.1.1.1.1,12 = 1,344
SVTH: HUỲNH PHẠM MINH TUẤN

12



ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY

GVHD: TRẦN TIẾN ĐẠT

Hệ số vòng quay:
Với n3 = 91,16 v/p, chọn n01 = 200 v/p theo bảng 5.4
Hệ số Kn = n01/n3 = 200/91,16 = 2,19
Hệ số răng đĩa xích:
Hệ số Kz = 25/z1 = 25/25 = 1
Hệ số xét đến dãy xích:
Ứng với xích 1 dãy Kx = 1 (theo sách NHL/179)
Cơng suất tính toán:
Pt = P.K.Kz.Kn/Kx = 18,79.1,344.1.2,19/1,7 = 32,5 KW
Theo bảng 5.4/81-TC ta có:
Với n01 = 200 vg/ph, ta chọn bước xích pc=38,1
Theo bảng 5.2 TL NHL số vòng quay tới hạn tương ứng bước xích pc=38,1 là nth = 500
vg/ph, nên điều kiện n1 < nth thỏa mãn.
Tính tốn kiểm nghiệm bước xích pc (theo cơng thức 5.26-TL2) với áp suất cho phép
[po] chọn theo bảng 5.3 là 29 MPa:
3
Pc ≥600√𝑃.
𝐾/(𝑛. 𝑧. 𝑃𝑜. 𝐾𝑥)= 36,5 mm



Pc = 38,1 nên điều kiện được thỏa mãn

Vận tốc trung bình v của xích:
v=


𝑛.𝑧.𝑝𝑐

60000

=

91,16.25.38,1
60000

Lực vịng có ích: Ft=

Khoảng cách trục a:

𝑚

= 1,45( )

1000.𝑝
𝑣

𝑠

= 12958,62 N

Chọn sơ bộ khoảng cách trục: a = (30-50).pc = 40.38,1 = 1524 mm
Số mắc xích X theo cơng thức 5.8 TL2
X=

2𝑎
𝑝𝑐


+

𝑧1+𝑧2
2

+

(𝑧2−𝑧1)^2 𝑝𝑐
2.3,14

Chọn X= 144 mắt xích

.

𝑎

= 143,6

Chiều dài L= pc. X= 38,1.144= 5486,4 mm
Tính chính xác khoảng cách trục (theo cơng thức 5.13 sách tập 1 TC), ta có:

SVTH: HUỲNH PHẠM MINH TUẤN

13


ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY

GVHD: TRẦN TIẾN ĐẠT


2

2

a= 0,25.pc [ X- 0,5( z2 +z1) + √( 𝑋 − 0,5(𝑧2 − 𝑧1)) − 2(

𝑧2−𝑧1
2.3,14

)^2 ] = 1721,46 mm

Ta chọn a = 1718 mm [giảm khoảng cách trục (0,002-0,004).a] để xích khơng chịu lực
căng quá lớn.
Số lần va đập i của bản lề xích trong 1 giây:
𝑖=

4.𝑛3.𝑧1.𝑝𝑐
𝑝𝑐.𝑋.60

= 1,055 < [𝑖 ] = 20

(theo bảng 5.6/182-NHL với pc = 38,1, ta chọn [𝑖] = 14)
2. Kiểm tra xích theo hệ số an tồn:

Theo cơng thức 5.28 TL2, ta có:

s= Q/ F1 +Fv + F0 = 127000/12958,62+11,5+556,25= 9,4 ≥ [s]= 7,6- 8,9
Tải trọng phá hủy Q tra theo bảng 5.2 TL1/78 NHL với bước xích pc=38,1 thì Q= 127
KN, qm= 5,5

Lực trên nhánh căng F1=Ft = 12958,62 N
Lực căng do lực ly tâm gây nên xác định theo công thức 5.16-NHL
Fv = qm.v2 = 5,5 . 1,452 = 11,5 N
Lực căng ban đầu của xích F0 xác định theo cơng thức 5.17-NHL
F0 = Kf.a.qm.g = 6.1,72.5,5.9,8 = 556,25 N
Lực tác dụng lên trục xác định theo công thức 5.19 NHL
Fr = Km.Ft = 1,15 . 12958,62 = 14902,4 N
Thông số của bộ truyền:
d1= pc.z1/ 3,14= 303,3 mm
d01 = d1 + 0,7.pc = 330 mm
d2 = pc. z2/ 3,14= 958,6 mm
d02 = d2 + 0,7.pc = 985,3 mm

SVTH: HUỲNH PHẠM MINH TUẤN

14


ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY

GVHD: TRẦN TIẾN ĐẠT

C. THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG.
Đây là bộ truyền kín, ta tính toán theo độ bền mỏi tiếp xúc để tránh hiện tượng bong tróc
rỗ bề mặt và kiểm nghiệm lại theo điều kiện bền uốn.
I. THIẾT KẾ BÁNH RĂNG CẤP NHANH RĂNG THẲNG
Momen xoắn trên trục bánh dẫn T1=272109,6 . Tí số truyền u1 = 3,08
Vòng quay n1=730
Chọn vật liệu cho bánh dẫn và bánh bị dẫn
Chọn thép 40Cr được tôi cải thiện. Theo bảng 6.13, tài liệu [3], ta chọn độ cứng bánh

dẫn HB1 = 250 và độ cứng bánh bị dẫn HB2 = 230. Vật liệu này có khả năng chạy rà tốt.
1. Số chu kỳ làm việc tương đương:


NHE1 = 60c∑(

𝑇𝑖

𝑇𝑚𝑎𝑥

)3 niti

= 60.1.730.[(1)3 . 0,7 + (0,8)3 . 0,3].24000
= 8,97.108 chu kỳ



NHE2 =



NFE1 = 60c∑(

𝑁𝐻𝐸1
𝑢

8,97 . 108

=


𝑇𝑖

3,08

𝑇𝑚𝑎𝑥

= 2,91.108 chu kỳ

)6 niti

= 60.1.730.[(1)6 . 0,7 + (0,8)6 . 0,3].24000
= 8,2.108chu kỳ



NFE2 =

𝑁𝐹𝐸1
2,97

=

8,2 .108
3,08

= 2,66.108 chu kỳ

2. Số chu kỳ làm việc cơ sở:
NHO1 = 30.HB1 2,4= 30.2502,4 = 1.71.107 chu kì
NHO2 = 30.HB2 2,4 = 30.2302,4 = 1.39.107 chu kì

NFO1 = NFO2 = 5.106 chu kì (Trang 226 Nguyễn Hữu Lộc)





Vì: NHE1 > NHO1, NHE2 > NHO2, NFE1 > NFO1, NFE2 > NFO2
chọn KHL1 = KHL2 = KFL1 = KFL2 = 1
3. Ứng suất tiếp xúc cho phép:
[σH1] = σOHlim1

0.9.𝐾𝐻𝐿1
𝑠𝐻1

= 570.

0.9.1
1.1

= 466.36 Mpa

SVTH: HUỲNH PHẠM MINH TUẤN

15


ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY

GVHD: TRẦN TIẾN ĐẠT




[σH2] = σOhlim2



Ta có: [𝜎𝐻 ] = 0.5. (𝜎𝐻1 + 𝜎𝐻2) = 450 𝑀𝑃𝑎

0.9∗𝐾𝐻𝐿2
𝑠𝐻2

= 530.

0.9∗1
1.1

= 433,63 Mpa

So sánh với điều kiện (6.41) NHL:

 H min

= 433 ,63   H  = 450  1,25 . H min = 542 ,0375 MPa

(1,25 đối với truyền động bánh răng trụ, còn 1,15 đối với truyền động bánh răng cơn
nghiêng hoặc răng cung trịn)
Thỏa mãn điều kiện, nên ta chọn:  H  = 450MPa
4. Ứng suất uốn cho phép:



[σF1] =

𝜎𝑂𝐹𝑙𝑖𝑚1 𝐾𝐹𝐶

KFL1 =

450.1

. 1 = 257.14 Mpa



[σF2] =

𝜎𝑂𝐹𝑙𝑖𝑚2 𝐾𝐹𝐶

KFL2 =

414.1

. 1 = 236,57 Mpa

𝑠𝐹1

𝑠𝐹2

1.75

1.75


5. Xác định sơ bộ khoảng cách trục:
3

aw = Ka(u+1) √

𝑇1 𝐾𝐻𝛽

𝜓𝑏𝑎 [𝜎𝐻 ]2 𝑢1

trang 95/ TL 1

Theo bảng 6.5 TL1 Ka = 50 ứng với bánh răng trụ thẳng
Theo bảng 6.15 TL2 chọn 𝜓𝑏𝑎 = 0,4 (do bánh răng nằm đối xứng so với các ổ trục)
𝜓𝑏𝛼 (𝑢+1)



ψbd =



50. (3,08+1) √

2

=

0.4.(3,08+1)
2


= 0,816

Theo bảng 6.4 TL2, với ψbd = 0,816 tra được 𝐾𝐻𝛽 = 1,06
3

Chọn aw1 = 220 mm

272109,6.1,06
0,4.4502 .3,08

= 214,1 mm

6. Chọn modun răng:
m= (0.01÷0.02) aw = (0,01÷0,02).220= 2,2÷4,4
Theo tiêu chuẩn thống nhất với cấp nhanh ta chọn m = 3
7. Xác định góc nghiêng răng và số răng:
Số răng bánh dẫn là:

SVTH: HUỲNH PHẠM MINH TUẤN

16


ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY

𝑧1 =

GVHD: TRẦN TIẾN ĐẠT

2𝑎𝑤

2.220
=
= 35,9 (𝑟ă𝑛𝑔)
𝑚. (𝑢 + 1) 3(3,08 + 1)

Chọn z1 = 36 răng suy ra z2 = 36.3,08 = 110,88 răng
Chọn z2 = 111 răng
Tính lại tỉ số truyền:
u=

𝑧2
𝑧1

=

111
36

= 3,0833

Δu=0,11% < 2% (Thỏa mãn)
8. Tính lại khoảng cách trục:
aω =

𝑚𝑛 (𝑧1 +𝑧2 )
2

=

3 . (36+111)

2

= 220,5 mm

Vậy chọn aω = 220,5 mm

9. Xác định các kích thước bộ truyền bánh răng:
Đường kính vòng chia:
dω1 = 𝑚𝑛 𝑧1 = 3.36 = 108 mm

dω2 = 𝑚𝑛 𝑧2 = 3.111= 333 mm
Đường kính vịng đỉnh:

da1 = dω1 + 2mn = 114 mm
da1 = dω2 + 2mn =339 mm
Đường kính vịng đáy:
df1 = d1 – 2,5mn = 100,5 mm
df2 = d2– 2,5mn = 325,5 mm
Chiều rộng vành răng:
bw2 = ψbd dω = 0,816.108 = 88,128 mm
Chọn bw2 = 88 mm
bw1 = 92
10. Vận tốc vòng và cấp chính xác của bộ truyền bánh răng:

v=

𝜋𝑑𝜔1 𝑛
60000

=


𝜋.108.730
60000

= 4,1 m/s

Tra bảng 6.13 Trịnh Chất ta chọn cấp chính xác bộ truyền là 8, Theo bảng 6.14 ta chọn
𝐾𝐻𝛼 =1,09; 𝐾𝐹𝛼 = 1,27
SVTH: HUỲNH PHẠM MINH TUẤN

17


ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY

GVHD: TRẦN TIẾN ĐẠT

11. Xác định lực tác dụng lên bộ truyền:



Lực vòng Ft

=

Ft1


2 . 𝑇1
𝑑𝑤1


=

2 . 272109,6
108

= 5039,1 N

Lực hướng tâm

Fr1 = Fr2 = 𝐹𝑡1 𝑡𝑔20 = 1834,1 N
Lực pháp tuyến:



Fa1



= Fa2 =

𝐹𝑡1

𝑐𝑜𝑠𝛼𝑡𝑤

= 5362,5 (N)

12. Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc:
ZM = 275 MPa1/2 ( Các bánh răng bằng thép)




2𝑐𝑜𝑠𝛽

ZH = √𝑠𝑖𝑛2𝛼

𝑡𝜔

atw = 20 (Do là bánh răng trụ thẳng)
𝛽 = 0 (Do là bánh răng trụ thẳng)
2. 1

ZH = √



𝑠𝑖𝑛2 . 20



= 1,764

Theo 6.36a TL1 ta có:

Zε = √(4 − 𝜀𝑎 )/3

1

1


εα = [1,88 − 3,2 ( + )] 𝑐𝑜𝑠β
= [1,88 − 3,2 (
= 1,762





𝑧1
1

36

+

𝑧2

1

111

)] . 1

Zε = √(4 − 1,762)/3 = 0,86

Hệ số KHV được tính theo cơng thức: KHV = 1

vH = 𝛿𝐻 𝑔0 𝑣√

𝑎𝜔

𝑢

= 0,006 . 56 . 4,1 . √

220,5

3,0833

= 11,6

+

𝑉𝐻 𝑏𝜔 𝑑𝜔1

2𝑇1 𝐾𝐻𝛼 𝐾𝐻𝛽

(Theo bảng 6.15 và 6.16 Trịnh Chất 𝛿𝐻 = 0,006; go = 56)
SVTH: HUỲNH PHẠM MINH TUẤN

18


ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY

GVHD: TRẦN TIẾN ĐẠT

( 𝐾𝐻𝛽 = 1,06 bảng 6.7 Trịnh Chất)




KHV = 1

+

11,6 . 88 . 108

2 . 272109,6 . 1,09 . 1,06

= 1,17



KH= KHV. 𝐾𝐻𝛼 . 𝑘𝐻𝛽 =1,17.1,09.1,06 = 1,35

σH =

𝑍𝑀 𝑍𝐻 𝑍𝜀

Ta được :

=

𝑑𝜔1

2.𝑇1 𝐾𝐻 (𝑢+1)



𝑏.𝑢


275 . 1,764 . 0,86
108

= 356,36 N

2 .272109,6 . 1,35.(3,0833+1)



88. 3,0833

Tính lại [𝝈𝑯 ]:

[𝜎𝐻 ] = [𝜎𝐻 ].Zv. Zr KxH

( Zv = 1, hệ số ảnh hưởng bởi vận tốc vòng– Trường hợp v< 5m/s)

( Zr = 0,9 . hệ số ảnh hưởng bởi độ nhám bề mặt)
(KxH = 1)


[𝜎𝐻 ] = 450 . 0,9 . 1 . 1 = 405 N

Vậy σH < [𝜎𝐻 ] nên thỏa điều kiện tiếp xúc.


13. Kiểm nghiệm độ bền uốn:








Số răng tương đương:
YF1 = 3.47+
YF2 = 3.47+

13.2
36

13.2
111

= 3,8
= 3,6

Ứng suất uốn tính toán:

𝜎𝐹1 =

2 𝑇1 𝐾𝐹 𝑌𝐹 𝑌𝜀
𝑏𝑤 𝑚𝑛 .𝑑𝑤

Theo bảng 6.4 TL2 và bảng 6.14 Trịnh Chất:
KFβ = 1,11
KFα = 1,27

SVTH: HUỲNH PHẠM MINH TUẤN


19


ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY

GVHD: TRẦN TIẾN ĐẠT

Theo bảng 6.15TL1, 𝛿𝐹 = 0,016 , g0 = 56

vF = 𝛿𝐹 𝑔0 𝑣√

KFV = 1 +




𝑎𝜔
𝑢

= 0,016.56. 4,1. √

𝑉𝐹 𝑏𝜔 𝑑𝜔1

3,0833

= 31,06

2𝑇1 𝐾𝐹𝛼 𝐾𝐹𝛽

KFV = 1,38


KF = KFβ KFα KFV = 1,38.1,27.1,1 = 1,9

𝑌𝜀 = 1/εα = 1/1,9 = 0,526


220,5

Suy ra : 𝜎𝐹1=

2 . 272109,6 . 1,9 . 3,8 .0,526

𝜎𝐹2 = 𝜎𝐹1.

𝑌𝐹2
𝑌𝐹1

88 . 108 . 3

= 72,49 < [σF1] = 257,11

= 68,67 < [σF2] = 236,57

Vậy thỏa mãn điều kiện bền uốn.

II. THIẾT KẾ BÁNH RĂNG CẤP CHẬM RĂNG NGHIÊNG:
Momen xoắn trên trục bánh dẫn
T2= 796605,63/2= 398302,815.
Tỉ số truyền u2 = 2,6
n2 = 237,01

Chọn vật liệu cho bánh dẫn và bánh bị dẫn:
Chọn thép 40Cr được tôi cải thiện. Theo bảng 6.13, tài liệu [3], ta chọn độ cứng bánh
dẫn HB1 = 250 và độ cứng bánh bị dẫn HB2 = 230. Vật liệu này có khả năng chạy rà tốt.
1. Giới hạn mỏi tiếp xúc và uốn của bánh răng:
Đối với bánh dẫn:
HB1 = 250
σOHlim1 = 2HB1 + 70 = 2.250+70 = 570 Mpa
sH1 = 1,1
σOFlim1 = 1,8HB1 =1,8.250 = 450 Mpa
sF1 = 1,75

SVTH: HUỲNH PHẠM MINH TUẤN

20


ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY

GVHD: TRẦN TIẾN ĐẠT

Đối với bánh bị dẫn:
HB2 = 230
σOHlim2 = 2HB2 + 70 = 2.230 + 70 = 530 Mpa
sH2 = 1,1
σOFlim2 = 1,8HB2 =1,8.230 = 414 Mpa
sF2 = 1,75
2. Số chu kỳ làm việc cơ sở:
NHO1 = 30 𝐻𝐵12.4 = 30.2502.4 = 1.71.107 chu kì

NHO2 = 30 𝐻𝐵22.4 = 30.2302.4 = 1.39.107 chu kì

NFO1 = NFO2 = 5.106 chu kì (Trang 226 NHL)
3. Số chu kỳ làm việc tương đương:
Xác định theo sơ đồ tải trọng:
Số lần ăn khớp của mỗi răng trên 1 vòng quay c = 1
Thời hạn sử dụng: Lh = 300 . 5 . 2 . 8 = 24000 giờ
mH = 6
NHE1 = 60c∑(

𝑇𝑖

𝑇𝑚𝑎𝑥

)3 niti

= 60. 1. 237,01.[(1)3 . 0,7 + (0,8)3 . 0,3] . 24000

= 2,91 . 108 chu kỳ
NHE2 =

𝑁𝐻𝐸1
𝑢

2,91 . 108

=

NFE1 = 60c∑(

𝑇𝑖


2,6

𝑇𝑚𝑎𝑥

= 1,12 . 108 chu kỳ

)6 niti

= 60. 1 . 237,01 .[(1)6 . 0,7 + (0,8)6 . 0,3] . 24000

= 2,66 . 108 chu kỳ
NFE2 =

𝑁𝐹𝐸1
𝑢

=

2,66 .108
2,6

= 1,02. 108 chu kỳ

Vì NHE1 > NHO1 ,NHE2 > NHO2 ,NFE1 > NFO1 ,NFE2 > NFO2


Chọn KHL1 = KHL2 = KFL1 = KFL2 = 1
4. Ứng suất tiếp xúc cho phép:

[σH1] = σOHlim1


0.9.𝐾𝐻𝐿1
𝑠𝐻1

= 570.

0.9.1
1.1

= 466.36 Mpa
SVTH: HUỲNH PHẠM MINH TUẤN

21


ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY

[σH2] = σOHlim2

0.9.𝐾𝐻𝐿2
𝑠𝐻2

GVHD: TRẦN TIẾN ĐẠT

0.9.1

= 530.

1.1


= 433,63 Mpa

Ta có: [𝜎𝐻 ] = 0.5. (𝜎𝐻1 + 𝜎𝐻2) = 450 𝑀𝑃𝑎

So sánh với điều kiện (6.41) tài liệu thầy Nguyễn Hữu Lộc:

 H min

= 433 ,63   H  = 450  1,25 . H min = 542 ,0375 MPa

( 1,25 đối với truyền động bánh răng trụ, còn 1,15 đối với truyền động bánh răng cơn
nghiêng hoặc răng cung trịn)
Thỏa mãn điều kiện, nên ta chọn:  H  = 450MPa
5. Ứng suất uốn cho phép:
[σF1] =
[σF2] =

𝜎𝑂𝐹𝑙𝑖𝑚1 𝐾𝐹𝐶
𝑠𝐹1

KFL1 =

450.1

. 1 = 257.14 Mpa

KFL2 =

414.1


. 1 = 236,57 Mpa

𝜎𝑂𝐹𝑙𝑖𝑚2 𝐾𝐹𝐶
𝑠𝐹2

1.75

1.75

6. Xác định sơ bộ khoảng cách trục:
3

𝑇1 𝐾𝐻𝛽

aw1 = Ka(u+1) √

𝜓𝑏𝑎 [𝜎𝐻 ]2𝑢1

(Trang 95/ TL1)

Theo bảng 6.5 TL1 Ka = 43 ứng với bánh răng trụ nghiêng
Theo 6.6 TL1 chọn 𝜓𝑏𝑎 = 0,25 do bánh răng không nằm đối xứng so với các ổ trục
𝜓𝑏𝛼 (𝑢+1)



ψbd =




43. (2,6+1) √

2

=

0,25 .(2,6+1)
2

= 0,45

Theo bảng 6.4 TL2, với ψbd = 0,45 tra được 𝐾𝐻𝛽 = 1,025
3

398302,815.1,025
0,25.2,6.450.450

= 225,75 mm

Ta chọn khoảng cách trục theo tiêu chuẩn: Trang 98 Trịnh Chất
aw2= 230 mm
7. Chọn modun răng:
m = (0.01÷0.02) aw2 = (0,01÷0,02).230 = 2,3÷4,6
Theo tiêu chuẩn ta chọn m = 3

SVTH: HUỲNH PHẠM MINH TUẤN

22



ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY

GVHD: TRẦN TIẾN ĐẠT

8. Xác định góc nghiêng răng và số răng:
Từ điều kiện 80 ≤ β ≤ 200
Suy ra:

2.230.𝑐𝑜𝑠200
3.(2,6+1)

2.230.𝑐𝑜𝑠80

≤ z3 ≤

3.(2,6+1)

40,02 ≤ z3 ≤ 42,2
Chọn z3 = 41 răng

z4 = 41.2,6 = 106,6 răng



Chọn z4 =107 răng



Tính lại tỉ số truyền u =


𝑧4
𝑧3

=

107
41

Góc nghiêng răng: β = arccos

= 2,61 (Sai số 0,38% < 2%)

𝑚(𝑧1 +𝑧2 )
2𝑎𝑤

= 15,2𝑜

9. Xác định các kích thước bộ truyền bánh răng:
Đường kính vịng chia:
dω3 =
dω4 =

𝑚𝑧3

=

𝑚𝑧4

=


𝑐𝑜𝑠𝛽
𝑐𝑜𝑠𝛽

3.41

= 127,5 mm

3.107

= 332,64 mm

𝑐𝑜𝑠15,2
𝑐𝑜𝑠15,2

Đường kính vịng đỉnh:
da3 = dω3 + 2m = 133,5 mm
da4 = dω4 + 2m = 338,64 mm
Đường kính vịng đáy:
df3 = dω3 – 2,5m = 120 mm
df4 = dω4 – 2,5m = 325,14 mm
Tính lại khoảng cách trục:
aω =

𝑚𝑛 (𝑧3 + 𝑧4 )
2𝑐𝑜𝑠𝛽

=

3(41+107)
2.𝑐𝑜𝑠15,2


≈ 230,05 mm

Chiều rộng vành răng:

bw4 = ψbd dω = 0,4 .127,5 = 57,375 mm
Chọn bw4 = 60 mm
bw3= 65 mm

SVTH: HUỲNH PHẠM MINH TUẤN

23


ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY

GVHD: TRẦN TIẾN ĐẠT

10. Vận tốc vịng và cấp chính xác của bộ truyền bánh răng:
v=

𝜋𝑑𝜔1𝑛
60000

𝜋.127,5.237,01

=

60000


= 1,58 m/s

Tra bảng 6.13 Trịnh Chất ta chọn cấp chính xác bộ truyền là 9, vgh = 6m/s.
Theo bảng 6.14 ta chọn 𝐾𝐻𝛼 =1,13; 𝐾𝐹𝛼 = 1,37
11. Xác định lực tác dụng lên bộ truyền:

Lực vòng:( Theo 6.16 Nguyễn Hữu Lộc)

Ft1= Ft2 =

2.𝑇1

𝑑𝑤1

=

Lực hướng tâm:

Fr1= Fr2 =

2 .398302,815

𝐹𝑡1 𝑡𝑔20

Lực dọc trục:

= 6247,9 N

127,5


6247,9 . 𝑡𝑔20

=

𝑐𝑜𝑠𝛽

𝑐𝑜𝑠15,2

= 2356,5 N

Fa1 = Ft1 tgβ = 6247,9.tg15,2 = 1697,52 N





12. Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc
ZM = 275 MPa1/2 (Các bánh răng bằng thép)
Ta có:

Góc ăn khớp trong mặt mút bánh răng nghiêng không dịch chỉnh:
αtω = arctan(



ZH =

𝑡𝑔20

𝑐𝑜𝑠𝛽


) = arctan(

2𝑐𝑜𝑠𝛽

√𝑠𝑖𝑛2𝛼

𝑡𝜔

= [1,88 − 3,2 (



Zε = √

1

𝜀𝑎

1

𝑧3
1

41

=√

+


+
1

𝑐𝑜𝑠15,2

) = 20,66o

2.𝑐𝑜𝑠15,2

=√

𝑠𝑖𝑛 (2 . 20,66𝑜 )

Hệ số trùng khớp ngang εα:
εα = [1,88 − 3,2 (

𝑡𝑔20

1

𝑧4
1

)] 𝑐𝑜𝑠β

107

1,603

= 1,71


)] 𝑐𝑜𝑠15,2 = 1,71

= 0,76

Hệ số KHV được tính theo công thức: KHV = 1 +

𝑉𝐻 𝑏𝜔 𝑑𝜔1

2𝑇1 𝐾𝐻𝛼 𝐾𝐻𝐵

SVTH: HUỲNH PHẠM MINH TUẤN

24


ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY

vH = 𝛿𝐻 𝑔0 𝑣√

𝑎𝜔
𝑢

GVHD: TRẦN TIẾN ĐẠT

= 0,002 . 73 . 1,58 . √

230

2,61


= 2,17

Theo bảng 10.2 TL3 𝛿𝐻 = 0,002; go = 73


KHV = 1 +

2,17 . 60 . 127,5

2 . 398302,815 . 1,13 . 1,025

= 1,02

Ta được :

σH =
=

𝑍𝑀 𝑍𝐻 𝑍𝜀
𝑑𝜔1

2𝑇1 𝐾𝐻 (𝑢+1)



𝑏𝑢

2 . 398302,815 .1,02( 2,61+1)


275 . 1,71 . 0,76



127,5

Tính lại [𝝈𝑯 ]:

60.2,61

= 383,63 Mpa

[𝜎𝐻 ] = [𝜎𝐻 ].Zv. Zr KxH

(Zv = 1-hệ số ảnh hưởng bởi vận tốc vòng– Trường hợp v < 5m/s)

(Zr = 0,9-hệ số ảnh hưởng bởi độ nhám bề mặt)
(KxH = 1)


[𝜎𝐻 ] = 450.0,9.1.1 = 405 N

Vậy σH = 383,63 < [𝜎𝐻 ]

13. Kiểm nghiệm về độ bền uốn:

Số răng tương đương:
zv3 =
zv4 =




𝑧3

=

z4

=

𝑐𝑜𝑠 3 𝛽

𝑐𝑜𝑠 3 𝛽

41

= 45,62

107

= 119,1

𝑐𝑜𝑠 3 15,2
𝑐𝑜𝑠 3 15,2

YF3 = 3.47+

13.2

YF4 = 3.47+


13.2

𝑧𝑣3
𝑧𝑣4

= 3,76
= 3,58

Ứng suất uốn tính tốn:
𝜎𝐹1 =

2 𝑇2 𝐾𝐹 𝑌𝐹 𝑌𝜀 𝑌𝛽
𝑏𝑤 𝑚𝑛 .𝑑𝑤

SVTH: HUỲNH PHẠM MINH TUẤN

25


×