ĐẠI HỌC QUỐC GIA TPHCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA



KHOA CƠ KHÍ

ĐỒ ÁN
THIẾT KẾ MÁY
Giáo viên hướng dẫn: TS Nguyễn Vũ Thịnh
Sinh viên:
MSSV:
Để: 3 - Phương án: 15




MỤC LỤC
MỤC LỤC ................................................................................................................ 4
DANH MỤC BẢNG ............................................................................................... 7
DANH MỤC HÌNH ................................................................................................ 8
LỜI NĨI ĐẦU ......................................................................................................... 9
PHẦN 1: PHÂN TÍCH PHƯƠNG ÁN VÀ CHỌN ĐỘNG CƠ.................. 10
I. Phân tích phương án ..................................................................................... 10
1. Tính cơng suất cần thiết .................................................................................... 10
1.1. Cơng suất trên xích tải ................................................................................. 10
1.2. Cơng suất tương đương ............................................................................... 11
1.3. Hiệu suất truyền động ................................................................................. 11
1.4. Công suất cần thiết của động cơ .................................................................. 11
2. Số vòng quay sơ bộ của động cơ ...................................................................... 11
2.1. Số vòng quay trục công tác ......................................................................... 11

2.2. Tỷ số truyền sơ bộ của hệ thống dẫn động .................................................. 11

II. Chọn động cơ điện ......................................................................................... 12
1. Chọn động cơ điện............................................................................................... 12
2. Tính tốn các bộ truyền ....................................................................................... 12
2.1. Tính cơng suất trên các trục ............................................................................. 12
2.2. Tính số vịng quay trên các trục ....................................................................... 12
2.3. Bảng đặc tính .................................................................................................... 14
2.4. Thiết kế bộ truyền bánh răng ........................................................................... 14
2.4.1. Thông số kỹ thuật: ................................................................................... 14
2.4.2. Cặp bánh răng trụ răng nghiêng cấp nhanh ............................................. 14
2.4.2.1. Chọn vật liệu ..................................................................................... 14
2.4.2.2. Xác định ứng suất cho phép .............................................................. 14
2.4.2.3. Ứng suất tiếp xúc cho phép............................................................... 16
2.4.2.4. Ứng suất uốn cho phép ..................................................................... 16
2.4.2.5. Xác định khoảng cách trục................................................................ 17
2.4.2.6. Xác định các thông số ăn khớp ......................................................... 17
2.4.3. Cặp bánh răng trục răng thẳng cấp chậm ................................................ 18
Đồ án: Thiết kế
Người thực hiện: Ngô Nhật Trường

Trang 4


2.4.3.1. Chọn vật liệu ..................................................................................... 18
2.4.3.2. Xác định ứng suất cho phép ............................................................. 18
2.4.3.3. Ứng suất tiếp xúc cho phép.............................................................. 19
2.4.3.4. Ứng suất uốn cho phép .................................................................... 19
2.4.3.5. Xác định khoảng cách trục................................................................ 19
2.4.3.6. Xác định các thông số ăn khớp ......................................................... 20

2.5. Thiết kế bộ truyền xích .................................................................................. 20
2.5.1. Chọn loại xích.......................................................................................... 20
2.5.2. Thơng số bộ truyền .................................................................................. 20
3. Bảng thông số các bộ truyền ................................................................................ 22

PHẦN II: KIỂM NGHIỆM CÁC BỘ TRUYỀN ........................................... 23
I. BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG TRỤ RĂNG NGHIÊNG .................................. 23
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.

Xác định ứng suất tiếp xúc tính tốn .................................................................... 23
Ứng suất tiếp xúc tính tốn ................................................................................... 24
Số răng tương đương ............................................................................................ 24
Hệ số dạng răng .................................................................................................... 25
Đặc tính so sánh độ bền các bánh răng................................................................. 25
Xác định giá trị các lực tác dụng lên bộ truyền .................................................... 25
Tính tốn ứng suất uốn tại chân răng ................................................................... 25
Bảng thông số bánh răng ...................................................................................... 26

II. BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG TRỤ RĂNG THẲNG ................................ 27
1.
2.
3.
4.

5.
6.
7.
8.

Xác định ứng suất tiếp xúc tính tốn .................................................................... 27
Ứng suất tiếp xúc tính tốn ................................................................................... 28
Hệ số dạng răng .................................................................................................... 28
Đặc tính so sánh độ bền các bánh răng................................................................. 28
Xác định giá trị các lực tác dụng lên bộ truyền .................................................... 29
Tính tốn ứng suất uốn tại chân răng ................................................................... 29
Ứng suất uốn cho phép ......................................................................................... 29
Bảng thông số bánh răng ...................................................................................... 30

III. BỘ TRUYỀN XÍCH ........................................................................................ 30
1.
2.
3.
4.
5.

Số lần va đập của xích .......................................................................................... 30
Hệ số an tồn ........................................................................................................ 30
Kiểm nghiệm bước xích ....................................................................................... 31
Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc ............................................................................... 31
Bảng thông số bánh xích ...................................................................................... 32

PHẦN III: THIẾT KẾ TRỤC - THEN............................................................ 34
Đồ án: Thiết kế
Người thực hiện: Ngô Nhật Trường


Trang 5


I. CHỌN VẬT LIỆU, XÁC ĐỊNH ĐƯỜNG KÍNH TRỤC SƠ BỘ ............ 34
1. Chọn vật liệu ....................................................................................................... 34
2. Xác định đường kính trục sơ bộ ......................................................................... 34
3. Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực ...................................... 35
3.1. Trục 2 ............................................................................................................ 35
3.2. Trục 1 ............................................................................................................ 35
3.3. Trục 3 ............................................................................................................ 36
4. Phân tích lực tác dụng lên bộ truyền ................................................................... 36
5. Xác định lực tác dụng lên trục, đường kính các đoạn trục .................................. 37
5.1. Trục 1 ............................................................................................................ 37
5.2. Trục 2 ............................................................................................................ 39
5.3. Trục 3 ............................................................................................................ 41
II. CHỌN VÀ KIỂM NGHIỆM THEN .............................................................. 43
III. KIỂM NGHIỆM ĐỘ BỀN TRỤC .................................................................. 44
1. Độ bền mỏi..................................................................................................... 46
2. Độ bền tĩnh..................................................................................................... 48

PHẦN IV: CHỌN Ổ LĂN VÀ NỐI TRỤC .................................................... 49
I. CHỌN Ổ LĂN ..................................................................................................... 49
1.
2.
3.
4.

Trục 1 ............................................................................................................. 49
Trục 2 ............................................................................................................. 51

Trục 3 ............................................................................................................. 53
Bảng chọn ổ lăn ............................................................................................. 55

II. CHỌN NỐI TRỤC ............................................................................................. 55

PHẦN V: CHỌN THÂN MÁY, BU-LÔNG, VÀ CÁC CHI TIẾT ............ 57
I. THIẾT KẾ VỎ HỘP GIẢM TỐC .................................................................. 57
1. Chọn vật liệu .................................................................................................. 57
2. Xác định các thơng số chính của vỏ hộp giảm tốc ........................................ 57
II. THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT LIÊN QUAN HỘP GIẢM TỐC ................. 59
1. Bu-lơng vịng ................................................................................................. 59
2. Chốt định vị ................................................................................................... 59
3. Cửa thăm ........................................................................................................ 59
4. Nút thông hơi ................................................................................................. 59
5. Nút tháo dầu ................................................................................................... 60
6. Que thăm dầu ................................................................................................. 60
7. Nắp ổ .............................................................................................................. 60
Đồ án: Thiết kế
Người thực hiện: Ngô Nhật Trường

Trang 6


8. Vòng chắn dầu ............................................................................................... 60
9. Vòng phớt ...................................................................................................... 60
III. DUNG SAI LẮP GHÉP .................................................................................... 61

KẾT LUẬN ............................................................................................................ 64
TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................... 65


Đồ án: Thiết kế
Người thực hiện: Ngô Nhật Trường

Trang 7


DANH MỤC BẢNG
Bảng chọn động cơ và phân phối tỉ số truyền ........................................................... 13
Bảng đặc tính kỹ thuật động cơ ................................................................................ 14
Bảng thông số các bộ truyền ..................................................................................... 23
Bảng thông số bánh răng trụ răng nghiêng ............................................................... 27
Bảng thông số bánh răng trụ răng thẳng ................................................................... 31
Bảng thông số bánh xích ........................................................................................... 34
Bảng kiểm nghiệm then ............................................................................................ 45
Bảng chọn ổ lăn ........................................................................................................ 54
Bảng thơng số nối trục vịng đàn hồi ........................................................................ 55
Bảng thông số của vỏ hộp giảm tốc .......................................................................... 57
Bảng kích thước bulơng vịng ................................................................................... 59
Bảng kích thước chốt định vị .................................................................................... 59
Bảng kích thước cửa thăm ........................................................................................ 59
Bảng kích thước nút thơng hơi.................................................................................. 60
Bảng kích thước nút tháo dầu ................................................................................... 60
Bảng kích thước que thăm dầu ................................................................................. 60
Bảng dung sai lắp ghép ............................................................................................. 61

Đồ án: Thiết kế
Người thực hiện: Ngô Nhật Trường

Trang 8



DANH MỤC HÌNH
Sơ đồ động của hệ thống dẫn động băng tải ............................................................. 11
Sơ đồ phân tích lực tác dụng lên các bộ truyền ........................................................ 39
Sơ đồ đặt lực, biểu đồ momen và kết cấu trục 1 ....................................................... 40
Sơ đồ đặt lực, biểu đồ momen và kết cấu trục 2 ....................................................... 42
Sơ đồ đặt lực, biểu đồ momen và kết cấu trục 3 ....................................................... 44
Sơ đồ tính tốn ổ lăn cho trục 1 ................................................................................ 49
Sơ đồ tính tốn ổ lăn cho trục 2 ................................................................................ 52

Đồ án: Thiết kế
Người thực hiện: Ngô Nhật Trường

Trang 9


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 cơng cuộc hiện đại hố 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.
Đồ án thiết kế hệ thống truyền động cơ khí giúp ta tìm hiểu và thiết kế hộp
giảm tốc, qua đó ta có thể củng cố lại các kiến thức đã học trong các môn học như
Cơ kỹ thuật, Chi tiết máy, Vẽ kỹ thuật, Vẽ thiết kế bằng máy tính ...; 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 cơng việc thiết kế giúp chúng ta làm quen với các chi
tiết cơ bản như bánh răng, ổ lăn,…Thêm vào đó, trong q trình thực hiện các sinh
viên có thể bổ sung và hồn thiện kỹ năng vẽ Cơ khí, đây là điều rất cần thiết với

một sinh viên cơ khí.
Thơng qua Đồ án thiết kế, 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, chọn cấp chính xác, lắp ghép và phương pháp trình
bày bản vẽ, về dung sai lắp ghép, chế độ làm việc cũng như những hỏng hóc mắc
phải khi làm việc và nguyên nhân gây ra. Trong phạm vi bài tập, các kiến thức từ
các môn cơ sở như Nguyên Lý Máy, Cơ lý thuyết, Vẽ kỹ thuật…được áp dụng
giúp sinh viên có cái nhìn tổng quan về một hệ thống dẫn động cơ khí. Từ đây,
cộng với những kiến thức chuyên ngành, em sẽ tiếp cận được với các hệ thống
thức tế, có được cái nhìn tổng quan hơn để chuẩn bị cho đồ án và luận văn tốt
nghiệp.
Em xin chân thành cảm ơn TS Nguyễn Vũ Thịnh đã tận tâm hướng dẫn em hoàn
thành Đồ án thiết kế này. Đây là bài tập thiết kế một hệ thống cơ khí đầu tiên nên
sẽ khơng tránh được những thiếu sót và thiếu kinh nghiệm trong việc tính tốn,
chọn lựa các chi tiết. Em kính mong được sự chỉ dẫn thêm của quý thầy cô để em
được củng cố kiến thức và đúc kết thêm những kinh nghiệm quý báu phục vụ cho
công việc sau này.

Đồ án: Thiết kế
Người thực hiện: Ngô Nhật Trường

Trang 10


PHẦN I: PHÂN TÍCH PHƯƠNG ÁN VÀ CHỌN ĐỘNG CƠ

PHẦN I
I

PHÂN TÍCH PHƯƠNG ÁN VÀ CHỌN ĐỘNG CƠ


PHÂN TÍCH PHƯƠNG ÁN

Hệ thống dẫn động băng tải gồm: 1- Động cơ điện 3 pha không đồng bộ; 2- Nối trục
đàn hồi; 3- Hộp giảm tốc bánh răng trụ hai cấp khai triển; 4- Bộ truyền xích ống con lăn;
5- Băng tải. (Quay một chiều, tải va đập nhẹ, 1 ca làm việc 8 giờ).
Đề số: 3

Số liệu thiết kế theo phương án 15:
Lực vòng trên băng tải F, N

5200

Vận tốc băng tải v, m/s

1,20

Đường kính tang dẫn, D(mm)

400

Thời gian phục vụ L, năm

5

Số ngày làm/năm Kng, ngày

245

Số ca làm trong ngày, ca


2

t1, giây

28

t2, giây

22

T1

T

T2

0,6T

Đồ án: Thiết kế
Người thực hiện: Ngô Nhật Trường

Trang 11


PHẦN I: PHÂN TÍCH PHƯƠNG ÁN VÀ CHỌN ĐỘNG CƠ

Tính cơng suất cần thiết:

1

1.1.

Plv =

Cơng suất trên xích tải:

Ft .v 5200.1,20
=
= 6,24 (kW)
1000
1000
Tính cơng suất tương đương:

1.2.

Trường hợp tải trọng thay đổi thì ta tính cơng suất tương đương được xác định bởi công
thức:
2

2

2

2

 T1 
 T2 
T 
 0,6T 
  t1 +   t2

  28 + 
 22
T
T 
T 
T 


= 6, 24
= 5, 289 (kW)
t1 + t2
28 + 22

Ptd = Plv

Trong đó: T1 = T ; T2 = 0, 6T ; t1 = 28s; t2 = 22 s
2
4
Tính hiệu suất truyền động: ch = ch .br . xt .ol

1.3.

Trong đó hiệu suất các bộ truyền được chọn từ Bảng 3.3 [1]:

nt = 0,98

: hiệu suất nối trục.

br = 0,98


: hiệu suất 1 cặp bánh răng trụ trong hộp kín.

 xt = 0,95

: hiệu suất xích tải.

ol = 0,99

: hiệu suất 1 cặp ổ lăn

2
4
Ta được: ch = 0,98.0,98 .0,95.0,99 = 0,8589

Công suất cần thiết của động cơ:

1.4.
Pct =

2
2.1.

nlv =
2.2.

Ptd

ch

=


5, 289
= 6,158 (kW)
0,8589

Xác định số vòng quay sơ bộ của động cơ:
Số vòng quay của trục cơng tác:

60000.v 60000.1,20
=
= 57,3 (vịng/phút)
D
 .400
Tỷ số truyền sơ bộ của hệ thống dẫn động:

uch = ubr .u xt

Trong đó tra Bảng 3.2 [1]:

Đồ án: Thiết kế
Người thực hiện: Ngô Nhật Trường

Trang 12


PHẦN I: PHÂN TÍCH PHƯƠNG ÁN VÀ CHỌN ĐỘNG CƠ

ubr = 8  40 : tỷ số truyền hộp giảm tốc 2 cấp
u xt = 2  5 : tỷ số truyền xích tải
CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN


II

Chọn động cơ phải thoả mãn các điều kiện:

1

• Pdc  Pct  Pdc  6 ,158 kW . Tra tài liệu [3] chọn động cơ có cơng suất

Pdc = 7,5 kW
• Chọn các động cơ có số vịng quay và tỷ số truyền phù hợp theo bảng dưới đây :
Động cơ

Số vòng quay (vg/ph)

Tỷ số truyền chung uch =

Sg 132S-2B

2920

50,960

Sg 132M-4

1450

25,305

Chọn sơ bộ tỷ số truyền của bộ truyền xích:


udc
ulv

u xt = 2  Tỷ số truyền sơ bộ của các bộ

truyền
Động cơ

Tỷ số truyền
Cấp nhanh

ubr1

Cấp chậm

ubr 2

uch = 1 −

Xích

uxt

Sg 132S-2B

5

5


2,04

0,08%

Sg 132M-4

5

2,5

2,02

0,02%

2

uchtt
uch

Tính tốn các bộ truyền:

2.1.

Tính cơng suất trên các trục:

•

P4 = Plv = 6 ,24 (kW)

•


P3 =

P4
6 ,24
=
= 6 ,635 (kW).
xt .ol 0,95 .0,99

•

P2 =

P3
6 ,635
=
= 6 ,839 (kW).
br2 .ol 0,98 .0,99

•

P1 =

P2
6 ,839
=
= 7,049 (kW).
br1 .ol 0,98 .0,99

•


Pdc =

P1
7,049
=
= 7,265 (kW).
nt .ol 1.0,99

Ta tính tốn chi tiết cho động cơ Sg 132-2B và tương tự ta có các thơng số cho động
Đồ án: Thiết kế
Người thực hiện: Ngô Nhật Trường

Trang 13


PHẦN I: PHÂN TÍCH PHƯƠNG ÁN VÀ CHỌN ĐỘNG CƠ

cơ Sg 132M-4
2.2.

Tính số vịng quay trên các trục:

•

n1 = ndc = 2920 (vịng/phút).

•

n2 =


n1
2920
=
= 584 (vịng/phút).
ubr1
5

•

n3 =

n2
584
=
= 116 ,8 (vịng/phút).
ubr 2
5

•

n4 = nlv = 57,3 (vịng/phút)

2.3.

Bảng đặc tính:

❖ ĐỘNG CƠ Sg 132S-2B
Trục
Động cơ

Thơng số
Cơng suất (kW)
7,265
Tỷ số truyền u
1
Số vịng quay (vg/ph)
2920
Momen xoắn (Nmm) 23760,88
❖ ĐỘNG CƠ Sg 132M-4
Trục
Động cơ
Thông số
Cơng suất (kW)
7,265
Tỷ số truyền u
1
Số vịng quay (vg/ph)
1450
Momen xoắn (Nmm) 47848,79
2.4.

1

2

3

4

7,049


6,839

6,635

6,240

5

5

2920
23052,80

584
111829,16

116,8
542483,23

57,3
1040077

1

2

3

4


7,049

6,839

6,635

6,240

116
546243,53

57,3
1040077

5
1450
46426,17

290
225215,34

2,5

Thiết kế bộ truyền bánh răng:

2.4.1 Thông số kĩ thuật:
- Thời gian phục vụ: L = 5 năm.
- Quay 1 chiều, tải va đập nhẹ, 245 ngày/năm, 2 ca/ngày, 8 giờ/ca.
- Cặp bánh răng cấp nhanh (bánh răng trụ răng nghiêng):

• Tỷ số truyền: ubr1 = 5
• Số vịng quay trục dẫn: n1 = 2920 (vịng/phút)
• Momen xoắn T trên trục dẫn : T1 = 23052,80 (Nmm)
Đồ án: Thiết kế
Người thực hiện: Ngô Nhật Trường

Trang 14


PHẦN I: PHÂN TÍCH PHƯƠNG ÁN VÀ CHỌN ĐỘNG CƠ

- Cặp bánh răng cấp chậm (bánh răng trụ răng thẳng) :
• Tỷ số truyền: ubr2 = 5
• Số vịng quay trục dẫn: n2 = 584 (vịng/phút)
• Momen xoắn T trên trục dẫn : T2 = 111829,16 (Nmm)
2.4.2 Cặp bánh răng trụ răng nghiêng cấp nhanh :
2.4.2.1 Chọn vật liệu cho bánh răng dẫn và bánh răng bị dẫn chung cho 2 động cơ:
Chọn thép C45 được tôi cải thiện.
Theo Bảng 6.13 [1], đối với bánh dẫn, ta chọn độ rắn trung bình HB1 = 250 ; đối với bánh
bị dẫn ta chọn độ rắn trung bình theo quan hệ H1  H 2 + (10  15) HB được HB2 = 235 .
2.4.2.2

Xác định ứng suất cho phép:

• Số chu kì làm việc cơ sở:

N HO1 = 30 HB12,4 = 30.2502,4 = 1,71.107 chu kì.
N HO 2 = 30 HB2 2,4 = 30.2352,4 = 1, 47.107 chu kì.
N FO1 = N FO 2 = 5.106 chu kì.
Tuổi thọ: Lh = 5.245.2.8 = 19600 (giờ).

• Số chu kì làm việc tương đương xác định theo sơ đồ tải trọng:

-

 T 
N HE1 = 60c   i 
 Tmax 

mH
2

ni ti

3
 T 3 28
22 
 0,6T 
= 60.1.  
+
 2920.19600

T
28
+
22
T
28
+
22








-

= 224,94.107 (chu kì)

-

N HE 2

N HE1 224,94.107
=
=
= 44,99.107 (chu kì)
u
5

N FE1

 T 
= 60c   i 
 Tmax 

-

mH


ni ti

6
 T 6 28
22 
 0,6T 
= 60.1.  
+
 2920.19600

T
28
+
22
T
28
+
22







Đồ án: Thiết kế
Người thực hiện: Ngô Nhật Trường

Trang 15



PHẦN I: PHÂN TÍCH PHƯƠNG ÁN VÀ CHỌN ĐỘNG CƠ

= 199,35.107 (chu kì)

-

N FE 2 =

N FE1 199,35.107
=
= 39,87.107 (chu kì)
u
5

Trong đó:

c =1

: số lần ăn khớp của răng trong mỗi vòng quay của bánh răng.

mH = 6 : bậc của đường cong mỏi
 N HE1  N HO1
N  N
 HE 2
HO2
Ta thấy: 
nên chọn N HE = N HO để tính tốn
N


N
FO1
 FE1
 N FE 2  N FO2
Suy ra: K HL1 = K HL2 = K FL1 = K FL2 = 1
• Theo Bảng 6.13 [1], giới hạn mỏi tiếp xúc và uốn các bánh răng xác định như sau:
- Giới hạn mỏi tiếp xúc:
Bánh dẫn:  OH lim1 = 2 HB1 + 70 = 2.250 + 70 = 570 MPa
Bánh bị dẫn :  0 H lim 2 = 2 HB2 + 70 = 2.235 + 70 = 540 Mpa
- Giới hạn mỏi uốn:
Bánh dẫn:  OF lim1 = 1,8.HB1 = 1,8.250 = 450 MPa
Bánh bị dẫn:  0 F lim 2 = 1,8.HB2 = 1,8.235 = 423MPa
2.4.2.3

Ứng suất tiếp xúc cho phép:

 H  =

 0 H lim 0,9
sH

K HL

Khi tôi cải thiện sH = 1,1 : hệ số an tồn có giá trị tra theo Bảng 6.13 [1], do đó:

 H 1  =

 0 H lim1 0,9


 H 2  =

 0 H lim 2 0,9

sH
sH

K HL1 =

570.0,9
.1 = 466,36MPa
1,1

K HL 2 =

540.0,9
.1 = 441,82MPa
1,1

Ứng suất tiếp xúc cho phép tính tốn:

 H cx =

0,5([ H2 1 ] + [ H2 2 ]) = 0,5.(466,362 + 441,822 ) = 454, 26 MPa

Đồ án: Thiết kế
Người thực hiện: Ngô Nhật Trường

Trang 16



PHẦN I: PHÂN TÍCH PHƯƠNG ÁN VÀ CHỌN ĐỘNG CƠ

[ H ]min  [ H ]  1, 25.[ H ]min với [ H ]min = 441,82 MPa
Điều kiện trên thoả nên ta chọn: [ H ] = 454, 26 MPa
2.4.2.4

Ứng suất uốn cho phép:

 F  =

 0 F lim
sF

K FL

Chọn sF = 1, 75 : hệ số an tồn trung binh có tra theo Bảng 6.13 [1], ta có:

 F1  =

 0 F lim1

 F 2  =

 0 F lim 2

sF

sF


K FL1 =

450
.1 = 257,14MPa
1,75

K FL 2 =

423
.1 = 241,71MPa
1,75

Do bộ truyền kín (hộp giảm tốc) được bơi trơn tốt nên tính tốn thiết kế theo ứng
suất tiếp xúc để tránh hiện tượng tróc rỗ bề mặt răng.
2.4.2.5

Xác định khoảng cách trục:

• Theo Bảng 6.15 [1] do bánh răng không đối xứng ở trục nên ta chọn  ba = 0, 25 theo
tiêu chuẩn. Khi đó:
 bd =

 ba ( u + 1)
2

=

0,25.(5 + 1)
= 0,75
2


Theo Bảng 6.4 [1] ta chọn các hệ số tải trọng K H  = 1,055 ; K F  = 1,1
• Khoảng cách trục bộ truyền bánh răng xác định theo công thức:
aw = 43(u + 1) 3

T1 K H 

 ba  H  u
2

= 43(5 + 1) 3

23052,80.1,055
= 117, 43 mm
0, 25.454, 262.5

Chuẩn hoá, ta chọn aw = 125 mm
2.4.2.6

Xác định các thơng số ăn khớp:

• Mơđun bánh răng: mn = ( 0,01  0,02 ) aw = 1, 25  2,5 mm
Theo tiêu chuẩn, ta chọn: mn = 2 mm
• Từ điều kiện: 20    8
Suy ra: 2aw cos8  z1  2aw cos 20
mn ( u + 1)

mn ( u + 1)

Đồ án: Thiết kế

Người thực hiện: Ngô Nhật Trường

Trang 17


PHẦN I: PHÂN TÍCH PHƯƠNG ÁN VÀ CHỌN ĐỘNG CƠ



2.125cos8
2.125cos 20
 z1 
2 ( 5 + 1)
2 ( 5 + 1)

 20, 63  z1  19,58
Ta chọn z1 = 20 răng, suy ra số răng bánh bị dẫn: z2 = z1u = 20.5 = 100 răng
• Góc nghiêng răng:  = arccos

mn ( z1 + z2 )
2aw

= arccos

2 ( 20 + 100 )
2.125

= 16, 260

Đường kính vịng chia bánh răng:

- Bánh dẫn: d1 =

mn .z1
2.20
=
= 42 mm
cos  cos( 16,26 0 )

- Bánh bị dẫn: d 2 =

mn .z2
2.100
=
= 208 mm
cos  cos( 16,26 0 )

• Vận tốc vịng bánh răng: v =

 d1n1
60000

=

 .42.2920
60000

= 6,37 m / s

Theo Bảng 6.3 [1] ta chọn cấp chính xác 8 với vận tốc vòng giới hạn vgh = 10 m / s
2.4.3 Cặp bánh răng trụ răng thẳng cấp chậm:

2.4.3.1 Chọn vật liệu cho bánh răng dẫn và bánh răng bị dẫn chung cho 2 động
cơ: Chọn thép C45 được tôi cải thiện.
Theo Bảng 6.13 [1], đối với bánh dẫn, ta chọn độ rắn trung bình HB1 = 250 ; đối với bánh
bị độn ta chọn độ rắn trung bình theo quan hệ H1  H 2 + (10  15) HB được HB2 = 235 .
2.4.3.2

Xác định ứng suất cho phép:

• Số chu kì làm việc cơ sở:

N HO1 = 30 HB12,4 = 30.2502,4 = 1,71.107 chu kì.
N HO 2 = 30 HB2 2,4 = 30.2352,4 = 1, 47.107 chu kì.
N FO1 = N FO 2 = 5.106 chu kì.
Tuổi thọ: Lh = 5.245.2.8 = 19600 (giờ).
• Số chu kì làm việc tương đương xác định theo sơ đồ tải trọng:
-

N HE1 = 44,99.107 (chu kì)

Đồ án: Thiết kế
Người thực hiện: Ngô Nhật Trường

Trang 18


PHẦN I: PHÂN TÍCH PHƯƠNG ÁN VÀ CHỌN ĐỘNG CƠ

-

N HE1 44,99.107

N HE 2 =
=
= 9,0.107 (chu kì)
u
5
7
N FE1 = 39,87.10 (chu kì)
N FE1 39,87.107
=
=
= 7,97.107 (chu kì)
u
5

N FE 2

Trong đó:

c =1

: số lần ăn khớp của răng trong mỗi vòng quay của bánh răng.

mH = 6 : bậc của đường cong mỏi
 N HE1  N HO1
N  N
 HE 2
HO2
Ta thấy: 
nên chọn N HE = N HO để tính tốn
N


N
FO1
 FE1
 N FE 2  N FO2
Suy ra: K HL1 = K HL2 = K FL1 = K FL2 = 1
• Theo Bảng 6.13 [1], giới hạn mỏi tiếp xúc và uốn các bánh răng xác định như sau:
- Giới hạn mỏi tiếp xúc:
Bánh dẫn:  OH lim1 = 2 HB1 + 70 = 2.250 + 70 = 570 MPa
Bánh bị dẫn :  0 H lim 2 = 2 HB2 + 70 = 2.235 + 70 = 540 Mpa
- Giới hạn mỏi uốn:
Bánh dẫn:  OF lim1 = 1,8.HB1 = 1,8.250 = 450 MPa
Bánh bị dẫn:  0 F lim 2 = 1,8.HB2 = 1,8.235 = 423MPa
2.4.3.3

Ứng suất tiếp xúc cho phép:

 H  =

 0 H lim 0,9
sH

K HL

Khi tôi cải thiện sH = 1,1 : hệ số an tồn có giá trị tra theo Bảng 6.13 [1], do đó:

 H 1  =

 0 H lim1 0,9


 H 2  =

 0 H lim 2 0,9

sH
sH

K HL1 =

570.0,9
.1 = 466,36MPa
1,1

K HL 2 =

540.0,9
.1 = 441,82MPa
1,1

Đồ án: Thiết kế
Người thực hiện: Ngô Nhật Trường

Trang 19


PHẦN I: PHÂN TÍCH PHƯƠNG ÁN VÀ CHỌN ĐỘNG CƠ

Ứng suất tiếp xúc cho phép tính tốn:  H cx = Min{ H 1  ,  H 2 }=441,82 MPa
2.4.3.4


Ứng suất uốn cho phép:

 F  =

 0 F lim
sF

K FL

Chọn sF = 1, 75 : hệ số an tồn trung binh có tra theo Bảng 6.13 [1], ta có:

 F1  =

 0 F lim1

 F 2  =

 0 F lim 2

sF

sF

K FL1 =

450
.1 = 257,14MPa
1,75

K FL 2 =


423
.1 = 241,71MPa
1,75

Do bộ truyền kín (hộp giảm tốc) được bơi trơn tốt nên tính tốn thiết kế theo ứng
suất tiếp xúc để tránh hiện tượng tróc rỗ bề mặt răng.
2.4.3.5

Xác định khoảng cách trục:

• Theo Bảng 6.15 [1] do bánh răng không đối xứng ở trục nên ta chọn  ba = 0,315 theo
tiêu chuẩn. Khi đó:
 bd =

 ba ( u + 1)
2

=

0,315.(5 + 1)
= 0,945
2

Theo Bảng 6.4 [1] ta chọn các hệ số tải trọng K H  = 1,07 ; K F  = 1,14
• Khoảng cách trục bộ truyền bánh răng xác định theo công thức:
aw = 50(u + 1) 3

T2 K H 


 ba  H  u
2

= 50(5 + 1) 3

111829,16.1,07
= 219,34 mm
0,315.441,82 2.5

Chuẩn hố, ta chọn aw = 225 mm
Trong đó :

 H   0, 45 ( H 1  +  H 2 ) = 0, 45 ( 466,36 + 441,82 ) = 408, 68MPa   H cx = 441,82 MPa

Nên ta chọn  H  = 441,82MPa
2.4.3.6

Xác định các thơng số ăn khớp:

• Mơđun bánh răng: m = ( 0,01  0,02 ) aw = 2, 25  4,5 mm
Theo tiêu chuẩn, ta chọn: m = 3 mm
• Tổng số răng theo cơng thức:

Đồ án: Thiết kế
Người thực hiện: Ngô Nhật Trường

Trang 20


PHẦN I: PHÂN TÍCH PHƯƠNG ÁN VÀ CHỌN ĐỘNG CƠ


z1 + z2 = z1 ( 1 + u ) =

2aw 2.225
=
= 150
m
3

Suy ra z1 = 25 răng, số răng bánh bị dẫn: z2 = z1u = 25.5 = 125 răng
• Đường kính vịng chia bánh răng:
- Bánh dẫn: d1 = m.z1 = 3.25 = 75 mm
- Bánh bị dẫn: d 2 = m.z2 = 3.125 = 375 mm
• Vận tốc vòng bánh răng: v =

 d1n2
60000

=

 .75.584
60000

= 2, 29 m / s

Theo Bảng 6.3 [1] ta chọn cấp chính xác 9 với vận tốc vòng giới hạn vgh = 6 m / s
2.5.

Thiết kế bộ truyền xích:


2.5.1 Chọn loại xích:
• Cơng suất trên đĩa xích nhỏ của bộ truyền xích chính là cơng suất trên trục 3:

P3 = 6 ,635 (kW), với số vịng quay đĩa xích nhỏ lần lượt là 116,4 (vg/ph) và 116 (vg/ph).
• Vì số vịng quay thấp, tải trọng va đập nhẹ nên ta chọn loại xích ống con lăn.
2.5.2 Thơng số bộ truyền:
• Theo Bảng 5.4 [2], với u xt =

uch 50,96
=
= 2,0385 , chọn số răng đĩa xích nhỏ
uhgt
5.5

z1 = 25 Do đó số răng đĩa xích lớn z2 = z1 .u xt = 25.2,0385 = 51  zmax = 120
• Cơng suất tính tốn theo cơng thức 5.3 [2]:
Pt =

P3 .k.k z .kn 6 ,635 .2,016 .1.1,71
=
= 11,44 kW
kx
2

trong đó: k z =

n
200
25 25
= 1,71 ; k x = 2 tương ứng với 2 dãy

=
= 1 ; kn = 01 =
z1 25
n3 116 ,8

xích
Theo cơng thức (5.22) [1]:

k = kr .ka .ko .kdc .kb .klv = 1,2 .1.1.1.1,5 .1,12 = 2,016
Với k r = 1,2 :tải trọng va đập nhẹ.

ka = 1

:khoảng cách trục a = ( 30  50 ) pc .

Đồ án: Thiết kế
Người thực hiện: Ngô Nhật Trường

Trang 21


PHẦN I: PHÂN TÍCH PHƯƠNG ÁN VÀ CHỌN ĐỘNG CƠ

ko = 1

:đường nối 2 tâm đĩa xích nằm ngang.

kdc = 1

:điều chỉnh bằng 1 trong các đĩa xích.


kb = 1,5 :bơi trơn định kỳ

klv = 1,12 :làm việc 2 ca/ngày
• Theo Bảng 5.4 [1] với (vịng/phút), chọn bộ truyền xích 2 dãy có bước xích
pc = 31,75 (mm) thoả mãn điều kiện bền mòn:

Pt  [P ] = 19,3 (kW)
Đồng thời theo Bảng 5.2 [1], bước xích pc = 31,75 mm  pmax
Khoảng cách trục a = 40.pc = 40.31,75 = 1270 (mm)
Theo cơng thức 5.8 [1] số mắt xích:

2a z1 + z2  z2 − z1  pc 2.1270 25 + 51  51 − 25  31,75
x=
+
+
 . a = 31,75 + 2 +  2   . 1270 = 118,42
pc
2
2





2

2

Lấy số mắt xích chẵn x = 118, tính lại khoảng cách trục theo cơng thức 5.9 [1]:

2
2

z1 + z2
z1 + z2 
z2 − z1  


a = 0,25 pc  X −
+ X −
 − 8  2  
2
2




 

2
2

25 + 51
25 + 51 
51 − 25  


= 0,25.31,75 118 −
+  118 −
 − 8

  = 1263( mm )
2
2
2





 


Để xích khơng chịu lực căng quá lớn, giảm a một lượng bằng:
a = 0,003a = 0,003.1263  4 (mm), do đó a = 1263 – 4 = 1259 (mm)

Xác định thông số đĩa xích:
• Đường kính đĩa xích: Theo cơng thức 5.1, 5.2 [1] và Bảng 14.4b [4]:
pc
31,75
• Đường kính vịng chia: d1 =
=
= 253,32 (mm);

  
sin   sin  
 25 
 z1 

d2 =


pc
31,75
=
= 515,75 (mm)


 
sin   sin  
 51 
 z2 

• Đường kính vịng đỉnh răng:

Đồ án: Thiết kế
Người thực hiện: Ngơ Nhật Trường

Trang 22


PHẦN I: PHÂN TÍCH PHƯƠNG ÁN VÀ CHỌN ĐỘNG CƠ


  

  
d a1 = pc 0,5 + cot g    = 31,75 0,5 + cot g    = 267,2 (mm)
 25  

 z1  



  

  
d a 2 = pc 0,5 + cot g    = 31,75 0,5 + cot g    = 530,65 (mm)
 51  

 z2  

3. Bảng thông số của các bộ truyền:
Động cơ

Hộp giảm tốc
Cấp nhanh
a

d1

d2

Bộ truyền xích

Cấp chậm
a

d1

d2

pc


d1

ncttk − nct
nct =
nct

d2

Sg
132S2B

125 42 208 225 75

375 31,75 253,32 515,75 0,02%

Sg
132M-4

160 53 267 200 115 285 31,75 253,32 515,75 0,02%

Để tối ưu các số liệu, ta chọn động cơ Sg 132M-4

Đồ án: Thiết kế
Người thực hiện: Ngô Nhật Trường

Trang 23


PHẦN II: KIỂM NGHIỆM CÁC BỘ TRUYỀN


PHẦN II KIỂM NGHIỆM CÁC BỘ TRUYỀN
I

BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG TRỤ RĂNG NGHIÊNG

Theo Bảng 6.6 [1], ta chọn hệ số tải trọng động K Hv = 1, 08 và K Fv = 1,18
Theo Bảng 6.11 [1] ta chọn hệ số phân bố tải trọng không đều giữa các răng K H  = 1,15
và K Fa tính theo cơng thức:

K F =

4 + (  − 1) (ncx − 5)
4 

trong đó ncx là cấp chính xác bộ truyền. Vì ncx  9 nên K F = 1
1

Xác định ứng suất tiếp xúc tính tốn trên vùng ăn khớp theo cơng thức:
H =

Z M Z H Z
d w1

2T1 K H (u + 1)
  H 
bw u

Trong đó:


Z R = 0,95

: hệ số xét đến ảnh hưởng của độ nhám bề mặt

ZV

: hệ số xét đến ảnh hưởng của vận tốc vòng: HB  350 nên

ZV = 0,85v 0,1 = 0,85.4, 050,1 = 0,978 .

KL = 1

: hệ số xét đến ảnh hưởng điều kiện bôi trơn.

K xH

: hệ số xét đến ảnh hưởng kích thước răng:

K xH 1 = 1, 05 −

d1
53
= 1, 05 − 4 = 1, 022
4
10
10

K xH 2 = 1, 05 −

d2

267
= 1, 05 − 4 = 1, 012
4
10
10

 H 1  =  0 H lim1

K HL1 Z R ZV K L K xH 1
1.0,95.0,978.1.1, 022
= 570
= 491,87 MPa
sH
1,1

 H 2  =  0 H lim 2

K HL 2 Z R ZV K L K xH 2
1.0,95.0,978.1.1, 012
= 540
= 461, 20MPa
sH
1,1

Chọn ứng suất tiếp xúc cho phép:

 H   0, 45 ( H 1  +  H 2 ) = 0, 45 ( 491,87 + 461, 20 ) = 428,88MPa   H min = 461, 20 MPa
Đồ án: Thiết kế
Người thực hiện: Ngô Nhật Trường


Trang 24


PHẦN II: KIỂM NGHIỆM CÁC BỘ TRUYỀN

Nên ta chọn:  H  = 461, 20MPa
2

Ứng suất tiếp xúc tính tốn:

H =

Z M Z H Z
d w1

2T1 K H ( u + 1)
bw u

=

275.1, 72.0, 77
53

2.46423, 58.1, 31( 5 + 1)
40.5

= 413, 48MPa   H  = 461, 20 MPa nên bánh răng đủ bền tiếp xúc.

Trong đó:
ZH


: hệ số xét đến hình dạng của bề mặt tiếp xúc
2 cos 
2 cos12,840
ZH =
=
= 1, 7
sin 2 tw
sin ( 2.20, 47 0 )

Với

 tw

là góc ăn khớp trong mặt ngang:
 tg mw
 cos 

 tw = arctg 
Z

 tg 200

=
arctg


0

 cos12,84



0
 = 20, 47


: hệ số xét đến tổng chiều dài tiếp xúc:

Z =

1



=

1
= 0, 77
1, 689


 1 1 

1 
 1
0
Với   = 1,88 − 3, 2  +   cos  = 1,88 − 3, 2  +
  cos12,84 = 1, 689
 26 130  


 z1 z2  


Z M = 275MPa1/2 : hệ số xét đến cơ tính vật liệu: Cặp vật liệu đều bằng thép.
KH

: hệ số tải trọng tính ứng suất tiếp xúc:
K H = K H  K Hv K H  = 1, 055.1, 08.1,15 = 1,31

3

Số răng tương đương:

zv1 =

z1
26
=
= 28 răng
3
3
cos  cos 12,840

zv 2 =

z2
130
=
= 140 răng
cos3  cos3 12,840


Đồ án: Thiết kế
Người thực hiện: Ngô Nhật Trường

Trang 25