ĐỒ án môn học THIẾT kế máy đồ án thiết kế máy

Đồ án Thiết Kế Máy

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP. HCM

KHOA CƠ KHÍ
BỘ MƠN THIẾT KẾ MÁY

ĐỒ ÁN MƠN HỌC:

THIẾT KẾ MÁY

Sinh viên thực hiện:Bùi An Khang
Ngành đào tạo: KỸ THUẬT CHẾ TẠO
Giáo viên hướng dẫn:
Ngày hoàn thành:
Ngày bảo vệ:
ĐỀ TÀI
Đề số 6: THIẾT KẾ

HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG XÍCH TẢI
Phương án số:19

1- Động cơ điện 3 pha không đồng bộ; 2- Bộ truyền đai dẹt; 3- Hộp giảm bánh răng trụ 2
cấp đồng trục; 4- Nối trục đàn hồi; 5- Xích tải( quay 1 chiều, tải va đập nhẹ, 1 ca làm việc 8
giờ).
Trang 1


Đồ án Thiết Kế Máy

Số liệu thiết kế:

Công suất trên trục xích tải, P(KW)=7 kw
Số vịng quay trên trục thùng trộn, n(v/p) =70
Thời gian phục vụ, L(năm)=5
Số ngày làm việc 320 ngày.
Số ca làm trong ngày 1 ca
t1=13s ; t2 = 20s; t3= 12s
T1= T ; T2 = 0.6T ; T3= 0.6T
YÊU CẦU
01 thuyết minh, 01 bản vẽ lắp A0; 01 bản vẽ chi tiết.

NỘI DUNG THUYẾT MINH
1. Xác định công suất động cơ và phân bố tỉ số truyền cho hệ thống truyền động.
2. Tính tốn thiết kế các chi tiết máy:
a. Tính tốn các bộ truyền hở (đai hoặc xích).
b. Tính các bộ truyền trong hộp giảm tốc (bánh răng, trục vít).
c. Vẽ sơ đồ lực tác dụng lên các bộ truyền và tính giá trị các lực
d. Tính tốn thiết kế trục và then.
e. Chọn ổ lăn và nối trục.
f. Chọn thân máy, bu lông và các chi tiết phụ khác.
3. Chọn dung sai lắp ghép.
4. Tài liệu tham khảo.

Trang 2


Đồ án Thiết Kế Máy

MỤC LỤC
Contents
ĐỒ ÁN MÔN HỌC:

THIẾT KẾ MÁY.....................................................................1

MỤC LỤC.................................................................................................................................. 3
LỜI NĨI ĐẦU........................................................................................................................... 6
Phần 1: XÁC ĐỊNH CƠNG SUẤT ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN...........7
1.1.

CHỌN ĐỘNG CƠ:..........................................................................................................7

1.1.1.

Chọn hiêu suất của hệ thống.......................................................................................7

1.1.2.

Tính cơng suất cần thiết...............................................................................................7

1.1.3.

Xác định số vòng quay sơ bộ của động cơ..................................................................7

1.1.4.

Chọn động cơ điện.......................................................................................................7

1.2.

PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN......................................................................................8

1.3.

BẢNG ĐẶC TRỊ.............................................................................................................. 8

PHẦN 2: TÍNH TỐN THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT MÁY.................................................10
2.1.

THIẾT KẾ BỘ ĐAI DẸT.............................................................................................10

2.1.1.

Chọn đai dẹt...............................................................................................................10

2.1.2.

Xác định thông số bộ truyền......................................................................................10

2.1.3.

Xác định tiết diện đai và chiều rộng bánh đai..........................................................10

2.1.4.

Xác định lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục................................................11

2.2.

THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG....................................................................12

2.2.1.

Xác định ứng suất cho phép......................................................................................12

2.2.1.1.

Chọn vật liệu............................................................................................................... 12

2.2.1.2.

Xác định ứng suất cho phép......................................................................................12

2.2.2.

Tính tốn bánh răng..................................................................................................14

2.2.2.1.

Cặp bánh răng cấp chậm 3-4....................................................................................14

2.2.2.2.

Cặp bánh răng cấp nhanh 1-2...................................................................................18

2.3.

THIẾT KẾ TRỤC - CHỌN THEN..............................................................................22
Trang 3


Đồ án Thiết Kế Máy

2.3.1.

Xác định tải trọng tác dụng lên trục.........................................................................22

2.3.2.

Chọn vật liệu và xác định sơ bộ đường kính trục....................................................22

2.3.3.

Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực...........................................23

2.3.4.

Xác định lực tác dụng lên trục, đường kính các đoạn trục.....................................24

2.3.4.1.

Trục I........................................................................................................................... 24

2.3.4.2.

Trục II......................................................................................................................... 26

2.3.4.3.

Trục III........................................................................................................................ 28

2.3.5.

Chọn then.................................................................................................................... 30

2.3.6.

Tính kiểm nghiệm độ bền trục..................................................................................30

2.3.6.1.

Độ bền mỏi.................................................................................................................. 30

2.3.6.2.

Độ bền tĩnh.................................................................................................................31

2.3.7.

Kiểm nghiệm then......................................................................................................32

2.4.

TÍNH TỐN Ổ LĂN.....................................................................................................33

2.4.1.

Trục I........................................................................................................................... 33

2.4.2.

Trục II......................................................................................................................... 35

2.4.3.

Trục III........................................................................................................................ 38

2.5.

TÍNH TỐN NỐI TRỤC..............................................................................................41

PHẦN 3: CHỌN THÂN MÁY, BULONG, CÁC CHI TIẾT PHỤ, DUNG SAI VÀ LẮP
GHÉP....................................................................................................................................... 42
1.

CHỌN THÂN MÁY........................................................................................................42

1.1.

Yêu cầu........................................................................................................................... 42

1.2.

Xác định kích thước vỏ hộp..........................................................................................42

2.

CÁC CHI TIẾT LIÊN QUAN ĐẾN KẾT CẨU VỎ HỘP............................................44

2.1.

Chốt định vị...................................................................................................................44

2.2.

Nắp ổ............................................................................................................................... 44

2.3.

Cửa thăm........................................................................................................................ 45

2.4.

Nút thông hơi................................................................................................................. 45

2.5.

Nút tháo dầu..................................................................................................................45
Trang 4


Đồ án Thiết Kế Máy

2.6.

Que thăm dầu................................................................................................................46

2.7.

Vít tách nắp và thân hộp giảm tốc...............................................................................46

3.

CÁC CHI TIẾT PHỤ KHÁC.........................................................................................46

3.1.

Vòng phớt....................................................................................................................... 46

3.2.

Vòng chắn dầu...............................................................................................................47

4.

BÔI TRƠN HỘP GIẢM TỐC........................................................................................48

5.

DUNG SAI VÀ LẮP GHÉP............................................................................................48

5.1.

Dung sai ổ lăn................................................................................................................. 48

5.2.

Lắp ghép bánh răng trên trục......................................................................................48

5.3.

Lắp ghép nắp ổ và thân hộp.........................................................................................48

5.4.

Lắp ghép vòng chắn dầu trên trục...............................................................................48

5.5.

Lắp chốt định vị.............................................................................................................49

5.6.

Lăp ghép then................................................................................................................49

KẾT LUẬN.............................................................................................................................. 52
TÀI LIỆU THAM KHẢO.......................................................................................................53

Trang 5


Đồ án Thiết Kế Máy

LỜI NÓI ĐẦU
Đồ án Thiết kế là một môn học cơ bản đầu tiên của ngành cơ khí,mơn học này khơng
những giúp cho sinh viên có cái nhìn cụ thể, thực tế hơn với kiến thức đã được học, mà nó
cịn là cơ sở rất quan trọng cho các môn học chuyên ngành sẽ được học sau này. Thông qua
Đồ án giúp sinh viên vận dụng kiến thức đã học ở các môn vào thiết kế chi tiết máy cụ thể,
đồng thời giúp sinh viên ôn tập lại các kiến thức đã học ở các môn như Vẽ cơ khí, Chi tiết
máy, …Từ các kiến thức bổ trợ ở từng mơn này, sinh viên có thể tổng hợp và đưa ra phương
pháp giải các bài toán cơ khí cụ thể, biết cách sáng tạo và đổi mới.
Do là lần đầu tiên làm quen với công việc tính tốn, thiết kế chi tiết máy cùng với sự hiểu

biết còn hạn chế cho nên dù đã rất cố gắng tham khảo tài liệu và bài giảng của các mơn học
có liên quan song bài làm của sinh viên khơng thể tránh được những thiếu sót. Sinh viên kính
mong được sự hướng dẫn và chỉ bảo nhiệt tình của các Thầy cô bộ môn giúp cho sinh viên
ngày càng tiến bộ.
Cuối cùng sinh viên xin chân thành cảm ơn các Thầy cô bộ môn, đặc biệt là đã trực tiếp
hướng dẫn, chỉ bảo tận tình giúp sinh viên hồn thành tốt nhiệm vụ được giao.

Đại học Bách Khoa, 10 tháng 12 năm 2019
Sinh viên thực hiện

Trang 6


Đồ án Thiết Kế Máy

Phần 1: XÁC ĐỊNH CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ
TRUYỀN
1.1. CHỌN ĐỘNG CƠ:
1.1.1. Chọn hiêu suất của hệ thống:
 Hiệu suất truyền động:
η= ηđ. η br2. ηOL4. ηNT = 0,96.0,972.0,994.1=0.868
 Với:
ηNT = 1: hiệu suất nối trục đàn hồi
η br = 0,97: hiệu suất bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng.

ol  0,99 : hiệu suất ổ lăn.
ηđ = 0,96 : hiệu suất bộ truyền đai dẹt.
1.1.2.

Tính cơng suất cần thiết:

 Cơng suất tính tốn:

Pt = = 5,51 kW
 Cơng suất cần thiết: Pct =
1.1.3.

= = 6.35 kW

Xác định số vòng quay sơ bộ của động cơ:

 Số vịng quay trên trục cơng tác:

nlv=70 (vòng/phút)

 Chọn sơ bộ tỷ số của hệ thống:
uSB = uđ.uh = 2.10 = 20
Với
 Số vòng quay sơ bộ của động cơ:
n sb = nlv.usb = 70.20 = 1400
1.1.4.

Chọn động cơ điện:

Tra bảng P1.1 trang 237 tài liệu (*) ta chọn:
Động cơ 4A132S4Y3 có Pđc = 7.5 kW nđc = 1455 (v/ph)
Trang 7


Đồ án Thiết Kế Máy

1.2.

PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN:

 Tỷ số truyền chung của hệ dẫn động:
Uch =

= = 20.78

 Chọn tỉ số truyền bộ truyền đai uđ = 2
 Vậy tỷ số truyền của hộp giảm tốc uh = 10,78:
Vì hộp giảm tốc 2 cấp đồng trục nên u1 = u2 = = = 3.22
1.3.

BẢNG ĐẶC TRỊ:
1.3.1.

Phân phối công suất trên các trục:

 P3 =

= = 5.56 kW

 P2 =

= = 5.79 kW

 P1 =

= = 6.03 kW

 Pđc =

= = 6.35 kW

1.3.2.

Tính tốn số vịng quay trên các trục:

 n1=

= = 727,5 (v/ph)

 n2=

= = 225,93 (v/ph)

 n3=

= = 70,16 (v/ph)

1.3.3.

Tính tốn moomen xoắn trên các trục:

 Tđc = 9,55.106 = 9,55.106

= 41678 Nmm

 T1 = 9,55.106 = 9,55.106

= 79156 Nmm

 T2 = 9,55.106 = 9,55.106

= 244741 Nmm

 T3 = 9,55.106 = 9,55.106

= 756812 Nmm

1.3.4.

Bảng đặc tính:

Trang 8


Đồ án Thiết Kế Máy

Trục
Thông số
Công suất (kW)
Tỷ số truyền u
Số
vịng
quay
(vịng/phút)
Momen

xoắn
(Nmm)

Động cơ

I

II

III

6.35
2

6,03

5,79

5,56

1455

727,5

225,93

70,16

41678

79156

244741

756812

22

PHẦN 2: TÍNH TỐN THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT MÁY
2.1. THIẾT KẾ BỘ ĐAI DẸT:
2.1.1.

Chọn đai dẹt: chọn đai vải cao su

2.1.2.

Xác định thông số bộ truyền:

 d 1 = 5,2…6,4. = 180,29…221,89 mm
Trang 9


Đồ án Thiết Kế Máy

chọn d 1 = 180 mm
v1 =

= = 13.71 m/s

d2 = d1 .u/(1-ε) = 180.2/(1-0,01) = 363,63 mm

chọn d2 = 360 mm
Tỉ số truyền uđ = d2 / d1 = 360/180 = 2
 Chọn khoảng cách trục
a ≥ 2( d1 + d2) = 2(360+180) = 1080 mm
 Chiều dài L
L = 2a +

+ = 2.1080 + + = 3015mm

L phải tăng thêm 1 khoảng 100-400 mm nên chọn L= 3215 mm
i=

= = 4,26 (thỏa)

Tính lại a = ( λ +
λ = L – π(d1 + d2)/2 = 3215 - π(360 + 180)/2 = 2366.76 mm
Δ = (d2 – d1)/2 = (360-180)/2 = 90 mm
a = ( 2366.76 + = 1179.94 mm
chọn a= 1180 mm
 Góc ơm đai
α1 = 180⁰ - (d2 – d1)57⁰/a = 180⁰ - (360 – 180)57⁰/1180 = 171.305 ⁰ > 150⁰ (thỏa)
2.1.3.

Xác định tiết diện đai và chiều rộng bánh đai:

 Ft = =

= 463.16 N

 [σF] = [σF]o.cα.cv.co

cα chọn theo bảng 4.10 cα = 0,97
cv chọn theo bảng 4.11 cv = 0,95
co chọn theo bảng 4.12 co = 1
[σF]o = k1 – k2.δ/d1
k1, k2 chọn theo bảng 4.9 k1= 2,3; k2= 9
δ/d1 ≤ 1/40 => δ ≤ 180/40 =4.5
Chọn đai vải cao su 3 lớp có lớp lót chiều dày đai δ= 4.5 mm
Trang 10


Đồ án Thiết Kế Máy

[σF]o =2.3 – 9.4,5/180 = 2,075
[σF] = 2,075.0,97.0,95.1 = 1,91
 Kđ chọn theo bảng 4.7 Kđ =1,25
 A=

= 303,12 mm2

 b=

= = 67,36 mm

chọn b= 71 mm
 Chọn chiều rộng bánh đai B = 80 mm
2.1.4.

Xác định lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục :

 Lực căng ban đầu

F0 = σ0.δ.b = 1,6.4,5.71 = 511,2 N
 Lực tác dụng lên trục
Fr = 2 F0sin(α1/2) = 2.511,2.sin(171.305/2) = 1019,46 N

2.2. THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG:
 Thông số kĩ thuật:
-

Thời gian phục vụ: L=5 năm.

-

Quay 1 chiều, tải va đập nhẹ, 320 ngày/ năm, 1 ca/ngày, 8 tiếng/ ca.

-

Cặp bánh răng cấp nhanh (bánh răng trụ răng nghiêng) :

-

 Tỷ số truyền :

u1=

 Số vòng quay trục dẫn:

n1=727,5 (vòng/phút)

 Momen xoắn T trên trục dẫn:

T1=79156 Nmm

Cặp bánh răng cấp chậm (bánh răng trụ răng nghiêng) :


Tỷ số truyền:

u2=
Trang 11


Đồ án Thiết Kế Máy

2.2.1.



Số vòng quay trục dẫn:

n2=225,93 (vòng/phút).



Momen xoắn T trên trục dẫn:

T2=244741 Nmm

Xác định ứng suất cho phép :
2.2.1.1.

Chọn vật liệu:

Do bộ truyền có tải trọng trung bình, khơng có u cầu gì đặc biệt. Theo bảng 6.1 tài
liệu (*) ta chọn vật liệu cặp bánh răng như sau:
 Bánh chủ động: thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB241…285 có σb1=850Mpa,
σch1=580Mpa, ta chọn độ rắn bánh nhỏ HB1=245HB.
 Bánh bị động: thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB192…240 có σb2=750Mpa,
σch1=450Mpa, ta chọn độ rắn bánh nhỏ HB2=230HB.
2.2.1.2.

Xác định ứng suất cho phép:

 Ứng suất tiếp xúc cho phép :
[σH] = σHlim.
Theo bảng 6.2 tài liệu (*) với thép 45, tôi cải thiện:
0
 Giới hạn mỏi tiếp xúc:  H lim  2HB  70 ;

 Bánh chủ động: σ⁰ Hlim3 = σ⁰ Hlim2 = 2HB1 + 70 = 2.245 + 70 =560 MPa
 Bánh bị động: σ⁰ Hlim4 = 

0
H lim2

 2HB2  70  2.230  70  530MPa

 SH=1,1
 KHL=
 Số chu kì làm việc cơ sở:
-

NHo3=NHo1 = 30HB12,4 = 30.2452,4 = 1,6.107 (chu kỳ)

-

NHo4=

-

NFO1  NFO2  4.106  chu k�


NHO2  30HB22,4  30.2302,4  1,40.107  chu kì 

 Tuổi thọ: Lh = 5.320.8.1 = 12800 h
 Số chu kì làm việc tương đương, xác định theo sơ đồ tải trọng
-

N HE = 60cniti

-

t 1= Lh = Lh ; t2 = Lh ; t3 = Lh
Trang 12


Đồ án Thiết Kế Máy

-

N HE1 = 60.1.12800.727,5.(13.13/45 + 0,63.4/9 + 0,83.4/15) = 2,9.108 chu kỳ
Tương tự NHE2 = 9.107 chu kỳ ; NHE3 = 9.107 chu kỳ ; NHE4 = 2,9.107 chu kỳ

-

Vì N HE1 > NHo1 ; N HE2 > NHo2 ; N HE3 > NHo3 ; N HE4> NHo4

-

Nên chọn NHE  NHO để tính tốn.
Suy ra K HL 1  K HL 2  K FL 1  K FL 2  1
 [σH3] = [σH1] = 560. = 509 Mpa
[σH4] = [σH2] = 530. = 481.8 Mpa
[σH]= ([σH1] + [σH2]) = (509 + 481,8)/2 = 495,4 Mpa < 1,25[σH2]
Ứng suất uốn cho phép



 [σF] = σFlimo.
 KFL =
NFO = 4.106
NFE = 60cniti =
NFE1 = 60.1.727.5.(16.13/45 + 0,66.4/9 + 0,86.4/15)12800 = 2,1.108 chu kỳ
Tương tự NFE2 =NFE3 = 6,5.106 MPa; NFE4 = 2,04.106 chu kỳ
Vì NFE1 > NFO = 4.106 chu kỳ => KFL1= 1
Tương tự KFL2= KFL3= KFL4= 1
 Theo bảng 6.2 thép 45 tôi cải thiện ta có
σFlim1o = σFlim3o = 1,8HB1 = 1,8.245 = 441 MPa
σFlim2o = σFlim4o = 1,8HB2 = 1,8.230 = 414 MPa
SF = 1,75

 Ứng suất uốn
[σF]1 = [σF]3 =441. = 252 MPa
[σF]2 = [σF]4 =414. = 236,5 MPa
ỨNG SUẤT QUÁ TẢI CHO PHÉP:



�
H�
 2,8 ch2  2,8.450  1260Mpa
�
�
max
[ F1]max  0,8 ch1  0,8.580  464Mpa
-

[ F2]max  0,8 ch2  0,8.450  360Mpa
Trang 13


Đồ án Thiết Kế Máy

2.2.2.

Tính tốn bánh răng:
2.2.2.1.

Cặp bánh răng cấp chậm 3-4:

a. Khoảng cách trục

Theo công thức (6.15a) tài liệu (*) ta có:
aw2 = Ka.(u2 + 1)
Với:
 Ka=43: hệ số phụ thuộc vào vật liệu cặp bánh răng và loại răng (Bảng 6.5 tài liệu
(*)).
 T2=244741Nmm: momen xoắn trên trục bánh chủ động.
 tra bảng 6.6 tài liệu (*);


K H   1,05

= 0,53 0,3.(3,22 + 1)= 0,67

:trị số phân bố không đều tải trọng trên chiều rông vành răng.

 sơ đồ 4 tra bảng 6.7 tài liệu (*).
aw2 = 43(3,22 + 1)

= 186,4 mm; chọn aw2= 186 mm

b. Xác định các thông số ăn khớp:
 m = (0,01 – 0,02)aw2 = 1,86-3,72 , chọn m = 2 mm
 Chọn sơ bộ góc nghiêng răng β = 18⁰ cos β = 0,9511
 Số răng bánh nhỏ
z3 = = 41.92 lấy z3=42 (răng)
 Số răng bánh lớn: z4 = u2. z3 =3,22.42= 135,24

lấy

z2=135 (răng)

 Do đó tỉ số truyền thực : um = = = 3,21
 Góc nghiêng răng: cosβ = = = 0,9516 => β= 17,8989⁰
c. Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc:
Theo công thức (6.33) tài liệu (*) ứng suất tiếp xúc trên mặt răng làm việc:

H 

ZM ZH Z
dw1

2T1K H  um  1
bwu

Trong đó:
Trang 14


Đồ án Thiết Kế Máy

 ZM=274 Mpa1/3 : hệ số kể đến cơ tính vật liệu của các bánh răng ăn khớp (Bảng 6.5 tài
liệu (*)).
 ZH: hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc: Theo cơng thức (6.34) tài liệu (*)
ZH =
tanβb = cosαt.tanβ
αtw = αt = arctan (tanα/cosβ) = arctan (tan20/cos17,8989) = 20,93
tan βb = cosαt.tanβ = cos20,93.tan17,8989 = 0,301 => βb = 16,78 ⁰
ZH = = 1,7
 Hệ số trùng khớp dọc: εβ = bw.sinβ/(mπ) = 0,3.186.sin(17,8989)/(2π)= 2,73 > 1
-

Hệ số trùng khớp ngang:
εα = [ 1,88 – 3,2(1/z3 + 1/z4)]cosβ = [ 1,88 – 3,2(1/42 + 1/135)]cos17,8989
= 1,69

-

zε = =

= 0,769

 Đường kính vịng lăn bánh nhỏ
dw3 = = 88,36 mm
 KH - hệ số tải trọng khi tính tiếp xúc: Theo CT (6.39) tài liệu (*):
-

K H   1,05

-

Đường kính vịng lăn bánh nhỏ dw3 =

-

Theo (6.40) tài liệu (*), vận tốc vòng của bánh chủ động:
v= ==

K H  K H K H  K Hv

: hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng.

= = 88,36 mm

1,05 m/s.

-

Với v=1.05 (m/s) < 2,5 (m/s) theo bảng 6.13 tài liệu (*) dùng cấp chính xác 9

-

Theo bảng 6.14 với CCX 9 v=1,05 m/s ta chọn KHα = 1,13.

-

KHv = 1+
vH = δH.g0.v.
theo bảng 6.15 δH = 0,002
theo bảng 6.16 g0 = 73
vH = 0,002.73.1,05. =1,17

-

KHv = 1+

= 1,01
Trang 15


Đồ án Thiết Kế Máy

-

Vậy

K H  K H  K H  K Hv

= 1,05.1,13.1,01 = 1.198

σH= 274.0,769.1,7470,33 MPa(1)


Theo (6.1) với v=1,05 (m/s) < 5 (m/s), Zv=1, với cấp chính xác động học là 9, chọn cấp
chính xác về mực tiếp xúc là 8, khi đó cần gia cơng độ nhám Ra=2,5μm do đó ZR=0,95;
với vịng đỉnh bánh răng da<700mm, KxH=1, do đó theo (6.1) và (6.1a) tài liệu (*):
[σH]cx= [σH]. Zv. ZR. KxH =495,4.1.0,95.1=470,7 MPa(2)
Như vậy từ (1) và (2) ta có:  H  [ H ] , cặp bánh răng đảm bảo độ bền tiếp xúc.
d. Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn:

-

Điều kiện bền uồn

F 

2T2YF1 Ft K F Y Y
bwd w1mn

�  F 

Theo bảng 6.7 tài liệu (*),KFβ = 1,12;
theo bảng 6.14 với v=1,05 (m/s) < 2,5 (m/s) và cấp chính xác 9, KFα = 1,37,
KFv = 1+ vF.bw.dw3/(2T2.KFβ.KFα)
vF = δF.g0.v.
theo 6.15 δF = 0,006
theo 6.16 g0 = 73
vF = 0,006.73.1,05. =3,5
KFv = 1 + 3,5.0,3.186.88,36/(2.244741.1,12.1,37) = 1,02
KF = KFv. KFβ.KFα = 1,02.1,12.1,37 = 1,56
 Với εα = 1,69, Yε = 1/ εα = 1/1,69 = 0,59
 Theo bảng 6.18 và Zv3 = Z3/cosβ3 = 42/(cos17.8989)3= 48.74 => YF3 = 3,65
σF3 = 2.244741.1,56.0,59.3,65/(0,3.186.88,36.2) = 166,75 MPa
 σF4= [σF3]. YF4/ YF3
Theo bảng 6.18 và Zv4 = Z4/cosβ3 = 135/(cos17.8989)3= 156,66 => YF3 = 3,6
[σF4]= 166,75. 3,6/3,65 = 164,46 MPa
 Với m=2 mm, YS=1,08 – 0,0695ln(2)=1,032; YR=1 (bánh răng phay); KxF=1
(da<400mm), do đó theo (6.2) và (6.2a) tài liệu (*):
 [σF3] =[σF3]. YS. YR. KxF =252.1.1,032.1= 260,06 MPa
Trang 16


Đồ án Thiết Kế Máy

 Tương tự [σF4]= 244,07 MPa
Vì σF3 < [σF3] và σF4 < [σF4 ] => thỏa đk uốn
e. Kiểm nghiệm răng về quá tải:
Với hệ số quá tải: Kqt=Tmax/T=1
 Theo (6.48) tài liệu (*) ứng suất tiếp quá tải:
σHmax = σH. = 470,33.1 = 470.33 MPa <1260 MPa
 Theo (6.49) tài liệu (*):

-

σF3max = σF3. Kqt = 166.46 MPa < 464 MPa

-

σF4max = σF4. Kqt = 164.75 MPa < 360 MPa

h. Bảng thơng số và kích thước bộ truyền:
Thông số
Khoảng cách trục
Modul pháp
Chiều rộng vành răng
Tỷ số truyền
Góc nghiêng răng
Số răng bánh răng
Hệ số dịch chỉnh
Đường kính vịng chia
Đường kính đỉnh răng
Đường kính đáy răng
2.2.2.2.

Cặp bánh

Gía trị
aw2=186mm
mn=2mm
bw = 55,8 mm
um=
β=17,8989⁰

z1=42
x1=0
d1=m.z1/cosβ=88,27mm
da1=d1+2m=92,27 mm
df1=d1-2,5m=83,27 mm
răng cấp nhanh 1-2:

z2=135
x2=0
d2=283,73 mm
da2=287,73 mm
df2=278,73 mm

a. Xác định sơ bộ khoảng cách trục:
Vì đây là hộp giảm tốc 2 cấp đồng trục nên aw1=aw2=186 mm
b. Xác định các thông số ăn khớp:


mn   0,01�0,02 aw  1�2 mm

, theo bảng trị số tiêu chuẩn 6.8 tài liệu (*) chọn

m=2
0
 Chọn sơ bộ góc nghiêng răng   10 cosβ = 0,9848

 Theo (6.31) tài liệu (*) số răng bánh nhỏ:
Z1 = = = 43,4 lấy z3=43 (răng)
Trang 17

Đồ án Thiết Kế Máy

 Số răng bánh lớn: z4 = u2. z3 =3,22.43= 138,46

lấy

z2=138 (răng)

 Do đó tỉ số truyền thực : um = = = 3,21
 Góc nghiêng răng: cosβ = = = 0,9731 => β= 13,3196⁰
c. Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc:
Theo công thức (6.33) tài liệu (*) ứng suất tiếp xúc trên mặt răng làm việc:

H 

ZM ZH Z
dw1

2T1K H  um  1
bwu

Trong đó:
 ZM=274 Mpa1/3 : hệ số kể đến cơ tính vật liệu của các bánh răng ăn khớp (Bảng 6.5 tài
liệu (*)).
 ZH: hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc: Theo công thức (6.34) tài liệu (*)
ZH =
tanβb = cosαt.tanβ
αtw = αt = arctan (tanα/cosβ) = arctan (tan20/cos13,3196) = 20,507⁰
tan βb = cosαt.tanβ = cos20,507.tan13,3196 = 0,2217 => βb = 12,5029⁰

ZH = = 1,72
 Hệ số trùng khớp dọc: εβ = bw.sinβ/(mπ) = 0,3.186.sin(13,3196)/(2π)= 2,05 > 1
-

Hệ số trùng khớp ngang:
εα = [ 1,88 – 3,2(1/z1 + 1/z2)]cosβ = [ 1,88 – 3,2(1/43 + 1/138)]cos13,3196
= 1,73

-

zε = =

= 0,759

 Đường kính vịng lăn bánh nhỏ
dw3 =

= 88,36 mm

 KH - hệ số tải trọng khi tính tiếp xúc: Theo CT (6.39) tài liệu (*):

K H  K H K H  K Hv

-

KHβ = 1,03: hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng.

-

Đường kính vịng lăn bánh nhỏ dw3 =

-

Theo (6.40) tài liệu (*), vận tốc vòng của bánh chủ động:
v= ==

= = 88,36 mm

3,36 m/s.
Trang 18


Đồ án Thiết Kế Máy

-

Với v=3,36 (m/s) < 4 (m/s) theo bảng 6.13 tài liệu (*) dùng cấp chính xác 9

-

Theo bảng 6.14 với CCX 9 v=3,36 m/s ta chọn KHα = 1,16.

-

KHv = 1+
vH = δH.g0.v.
theo bảng 6.15 δH = 0,002
theo bảng 6.16 g0 = 73
vH = 0,002.73.3,36. =3,734

-

KHv = 1+

-

Vậy

= 1,097

K H  K H  K H  K Hv

= 1,16.1,03.1,097 = 1,311

σH= 274.1,72.0,759282,74 MPa(1)


Theo (6.1) với v=3,36 (m/s) < 5 (m/s), Zv=1, với cấp chính xác động học là 9, chọn cấp
chính xác về mực tiếp xúc là 8, khi đó cần gia cơng độ nhám Ra=2,5μm do đó ZR=0,95;
với vịng đỉnh bánh răng da<700mm, KxH=1, do đó theo (6.1) và (6.1a) tài liệu (*):
[σH]cx= [σH]. Zv. ZR. KxH =495,4.1.0,95.1=470,7 MPa(2)
Như vậy từ (1) và (2) ta có:  H  [ H ] , cặp bánh răng đảm bảo độ bền tiếp xúc.
d. Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn:

-

Điều kiện bền uồn

F 

2T2YF1 Ft K F Y Y
bwd w1mn

�  F 

Theo bảng 6.7 tài liệu (*),KFβ = 1,08;
theo bảng 6.14 với v=3,36 (m/s) < 5 (m/s) và cấp chính xác 9, KFα = 1,4,
KFv = 1+ vF.bw.dw3/(2T2.KFβ.KFα)
vF = δF.g0.v.
theo 6.15 δF = 0,006
theo 6.16 g0 = 73
vF = 0,006.73.3,36. =11,2
KFv = 1 + 11,2.0,3.186.88,36/(2.79156.1,08.1,4) = 1,22
KF = KFv. KFβ.KFα = 1,22.1,08.1,4 = 1,84
 Với εα = 1,73, Yε = 1/ εα = 1/1,73 = 0,578
Trang 19


Đồ án Thiết Kế Máy

 Theo bảng 6.18 và Zv3 = Z3/cosβ3 = 43/(cos13,3196)3= 46,66=> YF3 = 3,65
σF3 = 2.79156.1,84.0,578.3,65/(0,3.186.88,36.2) = 62,32 MPa
 σF4= [σF3]. YF4/ YF3
Theo bảng 6.18 và Zv4 = Z4/cosβ3 = 138/(cos13,3196)3= 149,76 => YF3 = 3,6
[σF4]= 62,32. 3,6/3,65 = 61,47 MPa
 Với m=2 mm, YS=1,08 – 0,0695ln(2)=1,032; YR=1 (bánh răng phay); KxF=1
(da<400mm), do đó theo (6.2) và (6.2a) tài liệu (*):
 [σF3] =[σF3]. YS. YR. KxF =252.1.1,032.1= 260,06 MPa
 Tương tự [σF4]= 244,07 MPa
Vì σF3 < [σF3] và σF4 < [σF4 ] => thỏa đk uốn

e. Kiểm nghiệm răng về quá tải:
Với hệ số quá tải: Kqt=Tmax/T=1
 Theo (6.48) tài liệu (*) ứng suất tiếp quá tải:
σHmax = σH. = 282,74.1 = 282,74MPa <1260 MPa
 Theo (6.49) tài liệu (*):
-

σF3max = σF3. Kqt = 62,32 MPa < 464 MPa

-

σF4max = σF4. Kqt = 61,47 MPa < 360 MPa

f. Bảng thơng số và kích thước bộ truyền:
Thơng số
Khoảng cách trục
Modul pháp
Chiều rộng vành răng
Tỷ số truyền
Góc nghiêng răng
Số răng bánh răng
Hệ số dịch chỉnh
Đường kính vịng chia
Đường kính đỉnh răng
Đường kính đáy răng

2.3.

Gía trị
aw2=186mm

mn=2mm
bw=55.8 mm
um=
β=13,3196
z1=43
x1=0
d1=m.z1/cosβ=88,37mm
da1=d1+2m=92,37 mm
df1=d1-2,5m=83,37 mm

THIẾT KẾ TRỤC - CHỌN THEN:
2.3.1.

Xác định tải trọng tác dụng lên trục:

 Thông số thiết kế: Moment xoắn trên các trục:
Trang 20

z2=38
x2=0
d2=283,63 mm
da2=287,63 mm
df2=278,37 mm


Đồ án Thiết Kế Máy

 Trục I : T1=79156 Nmm
 Trục II : T2=244741 Nmm
 Trục III : T3=756812 Nmm

 Cặp bánh răng 1-2
dw1 = 2aw1/(u1 + 1)= 2.186/(3.21+1) = 88.36 mm ; dw2 = dw1.u1= 88,36.3,21= 283,63 mm
 Cặp bánh răng 3-4
dw3 = 88.36 mm

dw4 = 283,63 mm

 Lực tác dụng lên tư bộ truyền đai và khơp nối
-

Bộ truyền đai Frđ = 1019,46 N

-

Nối trục đàn hồi
FNT = (0,2 … 0,3).Ft = (0,2 … 0,3).2T3/Dt
Với Dt = 160 mm theo bảng 16.10a

 FNT = 0,25.2.756812/160 = 2365,04 N
2.3.2.

Chọn vật liệu và xác định sơ bộ đường kính trục:

Thép 45 có  b  600MPa , ứng suất xoắn cho phép [τ] = 12… 200 MPa, σch = 340 MPa

dk 
 Xác định sơ bộ đường kính trục thứ k :
d1 = = = 32,07 mm

3

Tk
0, 2   

chọn d1 = 35 mm

d1 = = = 41,59 mm chọn d2 = 45 mm
d1 = = = 57,91 mm chọn d3 = 60 mm
2.3.3.

Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực:
Theo bảng 10.2 chọn chiều rộng ổ lăn b0 = 25 mm ứng với d2 = 45 mm



k1  10  mm 

: khoảng cách từ mặt mút của chi tiết quay đến thành trong của hộp hoặc

khoảng cách giữa các chi tiết quay.
Trang 21


Đồ án Thiết Kế Máy



k2  8  mm 

: khoảng cách từ mặt mút ổ đến thành trong của hộp.



k3  10  mm 

: khoảng cách từ mặt mút của chi tiết quay đến nắp ổ



hn  15  mm 

: chiều cao nắp ổ và đầu bu-lông

a. Trục I:
 lm12 = 1,2.d1 = 1,2.35 = 42 mm
l12 = 0,5(42+25) +10 +8= 51,5 mm
 l11 = 2l12 = 2.51,5= 103 mm
 l13 = l11 + lc13
lc13 = 0,5(lm13 + b0) + k3 + hn
lm13 = 1,2d1 = 1,2.35 = 42 mm
lc13 = 0,5(42 + 25) + 10 + 15 = 58,5 mm
l13 = 103 + 58,5 = 161,5 mm
b. Trục III:
 l32 = 0,5(lm32 + b0) + k3 + hn
lm32 = 1,4d3 = 1,4.60 = 84 mm
l32 = 0,5(84 + 25) + 10 + 15 = 79,5 mm
 l33 = 0,5(lm33 + b0) + k1 + k2
lm33 = 1,2d3 = 1,2.60 = 72 mm
l33 = 0,5(72 + 25) + 10 + 8 = 66,5 mm
 l31 = 2l33 = 2.66,5 = 133 mm

c. Trục II:
 l22 = l33 = 66,5 mm
 l23 = l31 + l12 + k1 + b0 = 133 +51,5 + 10 +25 = 219,5 mm
 l21 = l23 + l12 = 271 mm.

Trang 22


Đồ án Thiết Kế Máy

2.3.4.
2.3.4.1.

Xác định lực tác dụng lên trục, đường kính các đoạn trục:
Trục I:

Trang 23


Đồ án Thiết Kế Máy

 Tìm phản lực tại các gối đỡ: với M1=Fa1.dw1/2=424,18×88,36/2 = 18740,28 Nmm


 


Trang 24

Đồ án Thiết Kế Máy



 Momen tương đương:
Theo bảng 10.5 tài liệu (*) với [σ] = 67 MPa
MtdB =
MtdC =
MtdD =
 Đường kính các đoạn trục:
d≥
dB ≥ = 24,65 mm dC ≥ 23,85 mm dD ≥ 21,71 mm
chọn dB = 26 mm; dA = dC = 25 mm; dD = 22 mm

Trục II:

2.3.4.2.

 Tìm phản lực tại các gối đỡ:
-

Moment do lực Fa2 và Fa3 gây ra:
M2=Fa2.dw2/2=424,18×283,63/2 = 60155,09 Nmm
M



=Fa3.dw3/2=1789,13×88,36/2 = 79043,76 Nmm

3

Phương trình cân bằng phản lực:

 





Trang 25