ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA CƠ KHÍ

PBL1: THIẾT KẾ, MƠ PHỎNG HỆ
THỐNG DẪN ĐỘNG
NHĨM 20.04C
ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG TỜI KÉO
Giáo viên hướng dẫn:

TS. LÊ HỒI NAM
TS. PHẠM ANH ĐỨC
ThS. TRẦN ĐÌNH SƠN

Sinh viên thực hiện:

NGUYỄN VĂN THƯƠNG
TÔN THẤT TIẾN

Lớp:

20CDT1

Đà Nẵng, tháng 2-3-4/2022

1


MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU ................................................................................................................................ 5
PHẦN 1: THIẾT KẾ ....................................................................................................................... 6

CHƯƠNG 1: Giới thiệu chung về đầu đề đồ án, các loại hộp giảm tốc ..................................... 6
1.

Giới thiệu về hộp giảm tốc: .......................................................................................... 6

2.

Các loại hộp giảm tốc: .................................................................................................. 6

3.

Ưu và nhược điểm của các loại hộp giảm tốc thông dụng: .......................................... 6

4.

Hộp giảm tốc kiểu 2 cấp khai triển: .............................................................................. 9

CHƯƠNG 2: Tính chọn động cơ điện và phân phồi tỉ số truyền ............................................. 12
1.

Tính chọn động cơ điện .............................................................................................. 13

2.

Chọn động cơ .............................................................................................................. 13

3.

Phân phối tỉ số truyền ................................................................................................. 14


CHƯƠNG 3: Thiết kế các bộ truyền(bộ truyền ngoài, bộ truyền trong) .................................. 15
A.

Thiết kế bộ truyền ngoài (bộ truyền đai dẹt) .............................................................. 15

B.

Thiết kế bộ truyền trong (bộ truyền bánh răng).......................................................... 19

CHƯƠNG 4: Thiết kế trục và tính then .................................................................................... 31
A.

Thiết kế trục ................................................................................................................ 31

B.

Tính then ..................................................................................................................... 44

CHƯƠNG 5: Thiết kế gối đỡ trục ............................................................................................ 47
A.

Chọn loại ổ lăn ............................................................................................................ 47

B.

Chọn kiểu lắp ổ lăn ..................................................................................................... 51

C.

Cố định trục theo phương dọc trục ............................................................................. 51


D.

Bôi trơn ổ lăn .............................................................................................................. 51

E.

Che kín ổ lăn ............................................................................................................... 52

CHƯƠNG 6: Tính chọn nối trục .............................................................................................. 53
CHƯƠNG 7: Thiết kế vỏ hộp giảm tốc và các chi tiết máy khác ............................................ 55
A.

Vỏ hộp ........................................................................................................................ 55

B.

Một số chi tiết khác .................................................................................................... 58

1.

Cửa thăm: ................................................................................................................... 58

CHƯƠNG 8: Bơi trơn và che kín ............................................................................................. 61
CHƯƠNG 9: Lựa chọn kiểu lắp cho các mối ghép .................................................................. 63
1.

Các kiểu lắp bánh răng trên trục ................................................................................. 63

2.


Các kiểu lắp then ........................................................................................................ 63

PHẦN 2: MÔ PHỎNG ................................................................................................................. 64
2


CHƯƠNG 1: Thiết kế bánh răng .............................................................................................. 64
1.

Răng trụ răng thẳng(cấp nhanh) ................................................................................. 64

2.

Răng trụ răng nghiêng (cấp chậm) ............................................................................. 65

CHƯƠNG 2: Thiết kế trục và then ........................................................................................... 66
1.

Trục 1:......................................................................................................................... 66

2.

Trục 2:......................................................................................................................... 66

3.

Trục 3:......................................................................................................................... 67

CHƯƠNG 3: Mơ phỏng đặc tính kĩ thuật bánh răng ................................................................ 68

1. Bánh răng cấp nhanh (răng trụ răng thẳng) ....................................................................... 68
2.

Bánh răng cấp chậm (răng trụ răng nghiêng) ............................................................. 73

CHƯƠNG 4: Mô phỏng kĩ thuật trục ....................................................................................... 79
1.

Trục 1 .......................................................................................................................... 79

2.

Trục 2 .......................................................................................................................... 84

3.

Trục 3 .......................................................................................................................... 89

CHƯƠNG 5: Thiết kế võ hộp và một số chi tiết khác .............................................................. 95
1.

Vỏ hộp ........................................................................................................................ 95

2.

Cửa thăm..................................................................................................................... 97

3.

Nút thông hơi .............................................................................................................. 98


4.

Nút tháo dầu................................................................................................................ 99

5.

Kiểm tra mức dầu ....................................................................................................... 99

6.

Nắp ổ......................................................................................................................... 100

CHƯƠNG 6: Lắp ráp .............................................................................................................. 102
1.

Mơ hình lắp ghép bộ truyền bánh răng trong hộp giảm tốc ..................................... 102

2.

Lắp ráp hộp giảm tốc ................................................................................................ 102

PHẦN 3: GIA CƠNG ................................................................................................................. 105
A.

PHẦN THUYẾT MINH ......................................................................................... 105

Chương 1: Phân tích và thiết kế chi tiết (đối tượng để thiết kế và lập trình gia cơng) ........... 105
1.


Lựa chọn chi tiết ....................................................................................................... 105

2.

Phân tích kĩ thuật và điều kiện làm việc của chi tiết ................................................ 105

3.

Thiết kế chi tiết ......................................................................................................... 105

Chương 2: Lập quy trình cơng nghệ gia cơng ........................................................................ 107
1.

Phân tích khả năng cơng nghệ để gia cơng chi tiết ................................................... 107

2.

Lựa chọn máy và nêu các thông số kĩ thuật của máy ............................................... 108

3.

Lựa chọn thứ tự các bước công nghệ, nguyên công ................................................. 110
3


4.

Lựa chọn dao phù hợp cho từng bước công nghệ hoặc nguyên công ...................... 110

TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................................................... 125


4


LỜI NÓI ĐẦU
Trong gần hai năm học đại học vừa qua, chúng em đã trải qua rất nhiều môn học cả đại
cương lẫn chuyên ngành. Và lần đầu tiên chúng em được trải nghiệm và học hỏi ở một lĩnh
vực mới thông qua môn PBL 1: Thiết kế mô phỏng hệ thống dẫn động. Đây là thử thách
nhưng cũng là sự đánh giá về trình độ hiện tại của chúng em để biết được chúng em đã chắt
lọc, trau dồi những gì qua gần hai năm học. Một đồ án liên mơn địi hỏi rất nhiều kiến thức,
nỗ lực và đoàn kết như vậy sẽ giúp chúng em trưởng thành hơn trong kĩ năng chọn lọc, làm
việc nhóm cũng như khả năng tư duy.
Chúng em sẽ phải áp dụng các kiến thức ở các mơn học như cơ lí thuyết, sức bền vật
liệu, vật liệu kĩ thuật, truyền động cơ khí ... để có thể tính tốn, thiết kế, mơ phỏng, chế tạo
các chi tiết máy hoàn chỉnh; ứng dụng được các phần mềm chuyên ngành đặc biệt là
Autodesk Fushion 360 trong q trình thiết kế, phân tích kĩ thuật, lắp ráp và mô phỏng gia
công; thiết lập được sơ đồ động học cho các chi tiết máy. Bên cạnh đó, chúng em cịn được
luyện thêm khả năng phân tích, biết cách biểu đạt ý kiến của bản thân thông qua lời nói lẫn
hành động. Nhờ đó mà chúng em có thể xác định chính xác vị trí của từng môn học trong
sơ đồ thiết kế kĩ thuật (Engineering Design), nằm lịng năm bước Design Thinking và có
được khả năng chủ động trong việc học.
Tuy còn nhiều bỡ ngỡ khi bắt đầu học PBL 1 nhưng em tin với sự hỗ trợ của các thầy
Lê Hoài Nam, Phạm Anh Đức, Trần Đình Sơn; chúng em sẽ ngày càng hồn thiện trong tư
duy và cả trong cách học tập. Chúng em xin cảm ơn các thầy vì những gì các thầy đem lại
cho tụi em không chỉ là kinh nghiệm và kiến thức mà còn là sự thúc đẩy để tụi em ln nỗ
lực, chăm chỉ để hồn thiện trong từng bước phát triển của mình.

5



PHẦN 1: THIẾT KẾ
CHƯƠNG 1: Giới thiệu chung về đầu đề đồ án, các loại hộp giảm tốc
1. Giới thiệu về hộp giảm tốc:
• Là một cơ cấu gồm các bộ phận truyền bánh răng hay trục vít, tạo thành một tổ
hợp biệt lập để giảm số vòng quay và truyền cơng suất từ động cơ đến máy cơng
tác.[1]
• Ưu điểm của hộp giảm tốc là hiệu suất cao, có khả năng truyền những công suất
khác nhau, tuổi thọ lớn, làm việc chắc chắn và sử dụng đơn giản.
• Người ta thường chọn các vật liệu như gang, inox, thép để chế tạo vỏ hộp. Vỏ
thường có dạng hình hộp hoặc hình trụ trịn, khả năng chống ăn mịn hoặc các
va đập khi vận hành[2]
2. Các loại hộp giảm tốc:
• Loại truyền động (hộp giảm tốc bánh răng trụ, bánh răng nón, trục vít, bánh
răng – trục vít):
+ Hộp giảm tốc trục vít: Cấu tạo của loại hộp giảm tốc có 1 trục vít hay
cịn được gọi là guồng xoắn, 1 bánh răng. Nếu trục vít được làm bằng
thép khơng rỉ thì bánh răng được làm bằng đồng thau. Ngồi ra, thiết
bị này cịn có 2 trục vào, 2 trục ra, 4 vòng bi bạc đạn. [3]
+ Hộp giảm tốc bánh răng nón – trụ: có thể là hai cấp hoặc ba cấp. Bánh
răng nón có răng thẳng, răng nghiêng hoặc răng xoắn. Bánh răng trụ
có răng thẳng hoặc răng nghiêng [1]
• Số cấp (một cấp, hai cấp, ...):
+ Hộp giảm tốc 1 cấp: là thiết bị có 1 lần thay đổi tỉ số truyền động. Các
loại hộp giảm tốc 1 cấp: hộp giảm tốc 1 cấp bánh răng trụ răng
nghiêng, hộp giảm tốc bánh răng trụ 1 cấp, ...
+ Hộp giảm tốc 2 cấp: là thiết bị có 2 lần thay đổi tỉ số truyền động. Các
loại hộp giảm tốc 2 cấp: hộp giảm tốc 2 cấp bánh răng trụ răng
nghiêng, hộp giảm tốc bánh răng trụ 2 cấp đồng trục, ...
+ Hộp giảm tốc 3 cấp: là thiết bị có 3 lần thay đổi tỉ số truyền động.
• Vị trí tương đối giữa các trục trong khơng gian (nằm ngang, thẳng đứng, ...)

• Đặc điểm của sơ đồ động (triển khai, đồng trục, có cấp tách đơi, ...)
3. Ưu và nhược điểm của các loại hộp giảm tốc thông dụng:

6


Bảng 1.1. Bảng ưu và nhược điểm của các loại hộp giảm tốc thơng dụng

Ưu điểm

Hộp giảm tốc trục vít

− Có tính tự hãm cao
− Cực kì bền trong mơi
trường chịu tải nặng
− Thiết kế nhỏ gọn
− Khả năng làm việc êm ái,
ổn định, tiếng ồn thấp
− Nhiệt độ tăng lên khi làm
việc thấp, tránh bị nóng
máy, quá tải
− Cho khả năng giảm tốc độ
quay của các loại động cơ
rất hiệu quả

Hộp giảm tốc bánh răng nón
một cấp

− Tuổi thọ lớn, làm việc chắc
chắn, sử dụng đơn giản

− Hiệu suất cao, có khả năng
truyền những cơng suất
khác nhau
− Phạm vi công suất, vận tốc
và tỉ số truyền khá rộng

Hộp giảm tốc bánh răng trụ
tròn hai cấp và ba cấp

− Tuổi thọ lớn
− Làm việc chắc chắn, sử
dụng đơn giản
− Phạm vi công suất, vận tốc
và tỉ số truyền khá rộng

Hộp giảm tốc bánh răng nón
– trụ

− Có năng suất cao
− Giải nhiệt tốt
− Dễ sử dụng, bảo dưỡng,
sửa chữa

Hộp giảm tốc bánh răng –
trục vít, trục vít – bánh răng
và trục vít hai cấp

− Cực kì bền trong các mơi
trường chịu được tải nặng
− Có tính năng tự hãm cao

− Có khả năng chống bào
mịn
− Tỉ số truyền cao

Nhược điểm
− Hiệu suất thấp nên ít dược
dùng để truyền cơng suất
lớn

− Kích thước và khối lượng
lớn
− Khó bơi trơn, bảo trì

− Kích thước và trọng lượng
hộp giảm tốc lớn
− Khó bơi trơn, bảo trì

− Cấu tạo khá to và chiếm
diện tích

− Kích thước và trọng lượng
của hộp giảm tốc lớn
− Khi làm việc bột kim loại
và bụi bẩn rơi vào chỗ ăn
khớp dễ làm mài mòn và
kẹt chuyển động
− Hộp giảm tốc trục vít có
hiệu suất thấp khơng q
60 ÷ 80 kW


7


Hình 1.1 Sơ đồ tư duy các loại hộp giảm tốc

8


4. Hộp giảm tốc kiểu 2 cấp khai triển:
• Khái niệm: là cơ cấu truyền động bằng phương pháp ăn khớp trực tiếp và có tỉ số
truyền khơng đổi. Loại hộp giảm tốc này được dùng để làm giảm vận tốc góc và tăng
thêm mơ men xoắn cho động cơ. Đây cũng là bộ máy trung gian nối giữa động cơ
điện và các bộ phận làm việc của thiết bị. hộp giảm tốc 2 cấp chính là hộp giảm tốc
bình thường, trong đó có 2 lần thay đổi tỷ số truyền động.
• Phân loại: Hộp giảm tốc 2 cấp thường chia thành 2 loại nhỏ hơn: hộp giảm tốc 2 cấp
có bánh răng cơn răng thẳng và hộp giảm tốc có bánh răng trụ răng nghiêng.
+ Hộp giảm tốc 2 cấp có bánh răng cơn răng thẳng: Hộp số giảm tốc 2 cấp
khai triển bánh răng côn răng thẳng là thiết bị tiêu chuẩn nên thường được
sử dụng trong các lĩnh vực cơng nghiệp. Thiết kế của nó thường gồm có
các cặp bánh răng được lắp ráp ăn khớp với nhau, phần trục đầu vào
thường sẽ phải trùng với phần trục của đầu ra.
+ Hộp giảm tốc có bánh răng trụ răng nghiêng
• Bản vẽ hộp giảm tốc 2 cấp khai triển:

+ Hộp giảm tốc 2 cấp khai triển bánh răng côn răng thẳng được ứng dụng
nhiều trong các máy móc, dây chuyền có chức năng khuấy trộn với ổ trục
đầu ra được kéo dài thêm nhằm mục đích tương thích với tải trọng của
khuấy.

Hình 1.2. Bản vẽ hộp giảm tốc khai triển bánh răng côn răng thẳng [4]


9


+ Đối với các loại máy ép, máy nghiền, máy khuấy trộn, máy xi mạ, máy cán tôn,
cán thép,... ở trong các ngành sản xuất sắt, thép, công nghiệp luyện kim, cơ khí chế
tạo,... thì hộp số giảm tốc 2 cấp khai triển bánh rang trụ răng nghiêng được xem là
thành phần vơ cùng quan trọng, khơng thể thiếu.

Hình 1.3. Bản vẽ hộp giảm tốc khai triển bánh răng trụ răng nghiêng [4]

•

Ứng dụng: Hộp giảm tốc 2 cấp khai triển còn được ứng dụng ở nhiều ngành nghề sản
xuất, chẳng hạn như động cơ cửa cuốn, máy khuấy bột, động cơ xe máy, động cơ xe
cơ giới, băng tải vận tải đất đá, động cơ đồng hồ, hệ thống lị hơi… Chúng cịn được
ứng dụng vơ cùng đa dạng, ví dụ như: sản xuất hộp số giảm tốc loại nhỏ và lớn trong
công nghiệp, cụ thể là băng chuyền sản xuất xi măng, hệ thống chế biến gỗ, sản xuất
thức ăn gia súc, thiết bị in ấn bao bì,… Nói chung, hộp giảm tốc 2 cấp khai triển được
ứng dụng rất đa dạng cũng như đóng 1 vai trị quan trọng đối với các hoạt động sản
xuất. Trong nhiều lĩnh vực sản xuất thì loại hộp số đặc biệt này được ứng dụng đa
dạng: từ các ngành cẩu trục có chức năng nâng hạ hàng hóa cho đến các ngành dệt
may, cơng nghệ cơ khí chế tạo, cơng nghiệp khai thác mỏ,…

•

Biểu đồ mơmen trục hộp giảm tốc khai triển:
+ Việc chế tạo ra hộp giảm tốc 2 cấp khai triển sẽ giúp hỗ trợ đắc lực cho
động cơ một cách đơn giản và thuận tiện.


10


+ Kích thước động cơ cũng lớn hơn nhiều nên chi phí cho việc sản xuất các
động cơ nhỏ cũng sẽ bị tang lên rất cao. Trong khi đó, với chi phí ít hơn thì
chúng ta đã dễ dàng lắp thêm 1 chiếc hộp giảm tốc 2 cấp cho động cơ. Từ
đó, có thể thay đổi số vịng ra của trục quay một cách linh hoạt hơn.

Hình 1.4. Biểu đồ mômen trục hộp giảm tốc khai triển [4]

11


CHƯƠNG 2: Tính chọn động cơ điện và phân phồi tỉ số truyền

Hình 2.1 Tính chọn động cơ và phân phối tỉ số truyền

12


Bảng 2.1 Số liệu cho trước
P(N)
Lực kéo dây
cáp

V(m/s)
Vận tốc kéo
cáp

D(mm)

Đường kính
tang

T(năm

Ngày làm
việc trong 1
năm

Giờ làm việc
trong ngày

1750

1,25

310

4,5

310

16

1. Tính chọn động cơ điện
• Cơng suất làm việc
•
𝑃 ∗ 𝑉 1750 ∗ 1,25
=
= 2,1875 (𝐾𝑊)

1000
1000
• Hiệu suất truyền động
𝑁=

𝜂 = 𝜂𝑏𝑟 2 ∗ 𝜂𝑑 ∗ 𝜂𝑜𝑙 4 ∗ 𝜂𝑘
Bảng 2.2 Tra bảng 2.1, tài liệu TKCTM Nguyễn Trọng Hiệp - Nguyễn Văn Lẫm, 1999
Bộ truyền bánh răng trụ
0,97
𝜼𝒃𝒓
thẳng (kín)
Bộ truyền đai dẹt
0,96
𝜂𝑑
Bộ truyền ổ lăn

𝜂𝑜𝑙

0,99

Bộ truyền khớp nối

1
𝜂𝑘
4
=> 𝜂 = 0,97 ∗ 0,96 ∗ 0,99 ∗ 1 = 0,867672
2

• Cơng suất cần thiết của động cơ
𝑁

2,1875
𝑁đ𝑐 = =
= 2,521115 (𝐾𝑊)
𝜂 0,867672
2. Chọn động cơ
Kiểu động cơ
AO2-32-2
AO2-32-4
AO2-41-6

Bảng 2.3 Chọn công suất động cơ điện
Cơng suất (KW) Vận tốc(Vg/phút) Hiệu suất 𝜼(%)
3
2880
84,5
3
1430
83,5
3
960
85

𝑴𝒎 /𝑴đ𝒎
1,7
1,8
1,3

• Điều kiện mở máy:
𝑛𝑠𝑏 = 𝑛𝑐𝑡 ∗ 𝑢𝑠𝑏


+ Tốc độ đồng bộ:
60000 ∗ 𝑉 60000 ∗ 1,25
𝑉ò𝑛𝑔
𝑛𝑐𝑡 =
=
= 77,01045633(
)
𝜋∗𝐷
𝜋 ∗ 310
𝑝ℎú𝑡
13


+ Ta có:
𝑢𝑠𝑏 = 𝑢𝑠𝑏 ℎộ𝑝 ∗ 𝑢𝑠𝑏 𝑛𝑔𝑜à𝑖
Tra bảng 2-2 , tài liệu TKCTM Nguyễn Trọng Hiệp - Nguyễn Văn Lẫm, 1999

Chọn 𝑢𝑠𝑏 ℎộ𝑝 = 9,1 (ℎộ𝑝 𝑘ℎ𝑎𝑖 𝑡𝑟𝑖ể𝑛) và 𝑢𝑠𝑏 𝑛𝑔𝑜à𝑖 = 2 (đ𝑎𝑖 𝑑ẹ𝑡)
=> 𝑢𝑠𝑏 = 9,1 ∗ 2 = 18,2
𝑉ò𝑛𝑔
=> 𝑛𝑠𝑏 = 77,01045633 ∗ 18,2 = 1401,590305(
)
𝑝ℎú𝑡
• Dựa vào điều kiện mở máy, chọn cơng suất động cơ điện có tên: AO2-32-4
3Kw với chỉ số:
+ Cơng suất P = 3 kW
+ Vận tốc quay n = 1430(Vòng/phút)
+ Hiệu suất 𝜂 = 83,5 %
3. Phân phối tỉ số truyền
• Tỷ số truyền chung của hệ thống

𝑖𝑐ℎ𝑢𝑛𝑔 =

𝑛đ𝑐
1430
𝑉ị𝑛𝑔
=
= 18,56890698(
)
𝑛𝑐𝑡 77,01045633
𝑝ℎú𝑡

Tra bảng 2-2 dựa vào tỉ số truyền động trung bình TL TKCTM Nguyễn Trọng Hiệp 1999

+

Ta chọn ingồi = 2
𝑖𝑐ℎ𝑢𝑛𝑔 = 𝑖𝑛𝑔𝑜à𝑖 ∗ 𝑖ℎộ𝑝 => 𝑖ℎộ𝑝 =
= 9,284453489(

+

𝑖𝑐ℎ𝑢𝑛𝑔 18,56890698
=
𝑖𝑛𝑔𝑜à𝑖
2

Vòng
)
phút


𝑖ℎộ𝑝 = 𝑖𝑛ℎ𝑎𝑛ℎ ∗ 𝑖𝑐ℎậ𝑚

Mà 𝑖𝑛ℎ𝑎𝑛ℎ = 1,2 ∗ 𝑖𝑐ℎậ𝑚
=> 𝑖ℎộ𝑝 = 1,2 ∗ 𝑖𝑐ℎậ𝑚 2
+

𝑖𝑐ℎậ𝑚 = 2,781554345

+

𝑖𝑛ℎ𝑎𝑛ℎ = 3,337865214

14


I

Thơng số

Động cơ

i

18,56890698 2

n(Vịng/phút) 1430
N(Kw)

715


II

III

3,337865214 2,781554345

214,2087694 77,01045633

2,521114567 2,396067284 2,300943413 2,20959596
NI = Nđc *ηđai*ηol (1 cặp ổ lăn)
NII=NI*ηol2*ηbr (2 ổ lăn và 1 cặp bánh răng)
NIII=NII* ηol2* ηbr (2 ổ lăn và 1 cặp bánh răng)

CHƯƠNG 3: Thiết kế các bộ truyền(bộ truyền ngoài, bộ truyền trong)
A. Thiết kế bộ truyền ngồi (bộ truyền đai dẹt)

Hình 3.1 Bộ truyền đai dẹ

15


1. Chọn loại đai: ta chọn đai vải cao su vì: có sức bền và tính đàn hồi cao, ít chịu
ảnh hưởng của nhiệt độ và độ ẩm nên thích hợp với động cơ có cơng suất nhỏ
2. Xác định đường kính đai:
• Đường kính bánh đai nhỏ được tính theo cơng thức Xavêrin (trang 84
[1]):
3

𝐷1 = (1100 ÷ 1300) ∗ √


3 2,521114567
𝑁1
(𝑚𝑚) = 1100 ∗ √
𝑛1
1430

= 144,966202 (𝑚𝑚)
❖ Ta chọn 𝐷1 = 145 𝑚𝑚
+ Kiểm nghiệm vận tốc đai theo điều kiện:
𝜋 ∗ 𝐷1 ∗ 𝑛1
𝑣=
≤ (25 ÷ 30)
60 ∗ 1000
Ta có:
𝜋 ∗ 145 ∗ 1430
𝑚
𝑣=
= 10,85682061 ( )
60 ∗ 1000
𝑠
=> Thoả mản điều kiện
• Đường kính bánh đai lớn:
𝑛1
𝐷2 = 𝑖𝐷1 (1 − 𝜉 ) = 𝐷1 (1 − 𝜉 ) = 2 ∗ 145 ∗ (1 − 0,01)
𝑛2
= 287,1 (𝑚𝑚)
❖ Ta chọn 𝐷2 = 290 𝑚𝑚
• Số vòng quay thực của n2 của bánh bị dẫn:
𝐷1
145

𝑉ò𝑛𝑔
𝑛2 = (1 − 𝜉 ) 𝑛1 = (1 − 0,01) ∗
∗ 1430 = 707,85 (
)
𝐷2
290
𝑝ℎú𝑡
+ Sai số về số vòng quay so với yêu cầu:
𝑛1 − 𝑛2
715 − 707,85
∗ 100 =
∗ 100 = 0,01010101
𝑛2
707,85
=> Thoả mản điều kiện (dưới 3÷5% )
3. Định khoảng cách trục A và chiều dài đai L:
• Chiều dài tối thiểu Lmin của đai:
𝑣
10,85682061
𝐿𝑚𝑖𝑛 =
=
= 3,618940204 𝑚
𝑢𝑚𝑎𝑥
3
= 3618,940204
ã

( = 3 ữ 5)

Tớnh khong cỏch trc A theo Lmin, D1, D2 theo công thức 5-2[1]:

2𝐿 − 𝜋(𝐷2 + 𝐷1 ) + √[2𝐿 − 𝜋(𝐷2 + 𝐷1 )]2 − 8(𝐷2 − 𝐷1 )2
𝐴=
8
2∗3618,940204−𝜋(290+145)+√[2∗3618,940204−𝜋(290+145)]2 −8(290−145)2
=
=
9
1466,029218 (𝑚𝑚)
=> Ta chọn A = 1466 mm
16


•

Tính lại L theo A theo cơng thức 5-1[1]:
(𝐷2 − 𝐷1 )2
𝜋
𝐿 = 2𝐴 + (𝐷2 + 𝐷1 ) +
2
4𝐴
(290 − 145)2
𝜋
= 2 ∗ 1466 + (290 + 145) +
2
4 ∗ 1466
= 3618,881839(𝑚𝑚)
❖ Để nối đai, sau khi tính cần tăng chiều dài L lên
100mm => L = 3718,881839(mm)
4. Kiểm nghiệm góc ơm trên bánh nhỏ:
𝐷2 − 𝐷1

290 − 145
∝1 = 180° −
57° = 180° −
∗ 57°
𝐴
1430
= 174,3622101° = 3,043 𝑟𝑎𝑑
Kiểm nghiệm lại điều kiện ∝1 ≥ 150°
=> Thoả mãn điều kiện
5. Xác định tiết diện đai:
𝛿
• Chiều dày đai 𝛿 được chọn theo tỉ lệ sao cho:
𝐷1
𝛿
𝛿
1
<[ ]
=
𝐷1
𝐷1 𝑚𝑎𝑥 40
=> 𝛿 = 3,625
Tra bảng 5-3 [1] Ta chọn 𝛿 = 3

•

Chiều rộng của đai để tránh xảy ra trượt trơn giữa đai và bánh đai:
1000𝑁
𝑏≥
𝑣𝛿 [𝜎𝑃 ]0 𝐶𝑡 𝐶𝛼 𝐶𝑣 𝐶𝑏
1000 ∗ 2,521114567

=
10,85682061 ∗ 3 ∗ 2,3 ∗ 0,9 ∗ 0,97 ∗ 1 ∗ 1
= 38,55019554𝑚𝑚
+ Để có được ứng suất có ích cho phép của đai 𝜎0 thì ta chọn
ứng suất căng ban đầu 1,8 N/mm2
+ Dựa vào bảng 5-5[1] ta chọn [𝜎𝑃 ]0 :
𝐷
Ta có 1 = 48,333 => [𝜎𝑃 ]0 = 2,3
+
+
+
+

𝛿

Dựa vào bảng 5-6[1] để chọn hệ số xét đến ảnh hưởng của
chế độ tải trọng 𝐶𝑡 = 0,9
Dựa vào bảng 5-7[1] để chọn hệ số xét đến ảnh hưởng của
góc ơm 𝐶𝛼 = 0,97
Dựa vào bảng 5-8[1] để chọn hệ số xét đến ảnh hưởng của
vận tốc 𝐶𝑣 = 1
Dựa vào bảng 5-8[1] để chọn hệ số xét đến ảnh hưởng của bộ
truyền 𝐶𝑏 = 1

=> Dựa vào bảng 5-4[1] để chọn chiều rộng của đai b = 40 mm

6. Định chiều rộng B của bánh đai:
17



+ Dựa vào bảng 5-10[1] ứng với chiều rộng của đai là b = 40mm, ta
chọn chiều rộng B của bánh đai:
𝐵 = 50 𝑚𝑚
𝐷
Thoả mản điều kiện 𝐵 ≤ 𝐷1 & 6 ≤ 1 ≤ 12
𝐵

7. Tính lực căng và lực tác dụng lên trục:
• Tính lực căng S0:
𝑆0 = 𝜎0 𝛿𝑏 = 1,8 ∗ 3 ∗ 40 = 216 𝑁
• Tính lực tác dụng lên trục:
∝1
174,3622101°
𝑅 = 3𝑆0 sin
= 3 ∗ 216 ∗ sin
= 647,2159028 𝑁
2
2

18


B. Thiết kế bộ truyền trong (bộ truyền bánh răng)

Hình 3.2 Bộ truyền bánh răng

19


1. Thiết kế bộ truyền bánh răng cấp nhanh(Bánh răng thẳng):

a. Chọn vật liệu bánh răng và cách nhiệt luyện: Chọn thép thường hố có
độ rắn bề mặt răng HB ≤ 350
• Bánh răng nhỏ: chọn thép thường hố C45

•

Nhãn hiệu
thép

Nhiệt luyện

Đường kính
phơi(mm)

C45

Thường hố

Dưới 100

Giới hạn bền
kéo
𝝈𝒃𝒌 (N/mm2)
600

Giới hạn
bền chảy
𝝈𝒄𝒉 (N/mm2)
300


Độ rắn HB

Giới hạn
bền chảy
𝝈𝒄𝒉 (N/mm2)
270

Độ rắn HB

170-220

=> Chọn độ bền là 220
Bánh răng lớn: chọn thép thường hoá C40
Nhãn hiệu
thép

Nhiệt luyện

Đường kính
phơi(mm)

C40

Thường hố

100 - 300

Giới hạn bền
kéo
𝝈𝒃𝒌 (N/mm2)

540

150-210

=> Chọn độ bền là 210
b. Định ứng suất mỏi tiếp xúc và ứng suất mỏi uốn cho phép:
• Ứng suất mỏi tiếp xúc cho phép:
[𝜎]𝑡𝑥 = [𝜎]𝑁𝑜𝑡𝑥 𝑘′𝑁
+ [𝜎]𝑁𝑜𝑡𝑥 ứng suất tiếp xúc cho phép khi bánh răng hoạt động lâu
N
dài (N/mm2): Dựa theo bảng 3-9[1] chọn [𝜎]𝑁𝑜𝑡𝑥 = 2,6( 2 )
+

𝑚𝑚

𝑘′𝑁 hệ số chu kỳ ứng suất tiếp xúc:
6

𝑘′𝑁 = √

𝑁0
𝑁𝑡đ

− Dựa vào bảng 3-9[1] xác định 𝑁0 = 107
− Vì bánh răng chịu tải trọng thay đổi:
𝑀𝑖 𝑚
𝑁𝑡đ2 = 60𝑢 ∑(
) 2 𝑛𝑖 𝑇𝑖 = 110480186,4
𝑀𝑚𝑎𝑥
− Vì 𝑁𝑡đ > 𝑁0 nên lấy 𝑘′𝑁 = 1

N
=> Bánh nhỏ: [𝜎]𝑡𝑥1 = 572 (
)
Bánh lớn: [𝜎]𝑡𝑥2 = 546 (

N

mm2

mm2

)

❖ Ta chọn: [𝜎]𝑡𝑥 = 546 (

N
𝑚𝑚2

)

− Ứng suất tiếp xúc cho phép khi quá tải:
N

[𝜎]𝑡𝑥𝑚𝑎𝑥 = 2,8 ∗ 𝜎𝑐ℎ = 2,8 ∗ 270 = 756 (
)
mm2
20


•


Ứng suất uốn cho phép:
[𝜎 ]𝑢 =

𝜎0 𝑘"𝑛 1,5𝜎−1 𝑘"𝑛
≈
𝑛𝐾𝜎
𝑛𝐾𝜎
N

+

Với bánh răng nhỏ: 𝜎−1 = 0,43 ∗ 𝜎𝑏𝑘 = 258(

+

Với bánh răng lớn: 𝜎−1 = 0,43 ∗ 𝜎𝑏𝑘 = 232,2(

+
+

Hệ số an toàn: n =1,5
Hệ số tập trung ứng suất ở chân răng 𝐾𝜎 = 1,8

𝑚𝑚2
N

)

𝑚𝑚2


)

+

Hệ số chu kỳ ứng suất uốn:
𝑘"𝑛 = 1(𝑁𝑡đ2 > 𝑁0 )
𝑀𝑖 𝑚
− 𝑁𝑡đ2 = 60𝑢 ∑(
) 𝑛𝑖 𝑇𝑖 = 107654066,7 (Bánh lớn)
𝑀𝑚𝑎𝑥

− Chu kỳ cơ sở của đường cong mỏi uốn 𝑁0 = 5000000
=> Với bánh răng nhỏ: [𝜎]𝑢1 = 143,3333333(
=> Với bánh răng lớn: [𝜎]𝑢2 = 129(

N
𝑚𝑚2

N
𝑚𝑚2

)

)

c. Sơ bộ chọn hệ số tải trng K:
ã Cú th chn s b K = 1,3ữ1,5: Chọn K = 1,4
d. Chọn hệ số chiều rộng bánh răng:
• Đối với các bộ truyền bánh răng trụ, bộ truyền có tải trong trung

bình có thể chỉ định: chọn 𝛹𝐴 = 0,4
e. Xác định khoảng cách trục A:
3

𝐴 ≥ (𝑖 + 1) √(
+

1,05 ∗ 106 2 𝐾𝑁
)
[𝜎]𝑡𝑥 𝑖
𝛹𝐴 𝑛2

Hệ số tải trọng K = 1,4

=> 𝐴 ≥ 100,617504 𝑚𝑚

❖ Chọn A = 101 mm
f. Tính vận tốc vịng v của bánh răng và chọn cấp chính xác chế tạo bánh
răng:
𝜋𝑑1 𝑛1
2𝜋𝐴𝑛1
2 ∗ 𝜋 ∗ 101 ∗ 214,2087694
𝑣=
=
=
60 ∗ 1000 60 ∗ 100(𝑖 ± 1) 60 ∗ 100 ∗ (3,337865214 + 1)
= 5,222893672

𝑚
𝑠


• Tra bảng 3-11[1] chọn cấp chính xác là 8 vì v ≤ 6 m/s
g. Định chính xác hệ số tải trọng K và khoảng cách trục A:
21


•

Hệ số tải trọng K:
𝐾 = 𝐾𝑡𝑡 𝐾đ
+
+

𝜓𝑑 = 𝛹𝐴

𝑖±1
2

= 0,867573043

Tra bảng 3-12[1] dựa vào 𝜓𝑑 chọn hệ số tập trung tải trọng
𝐾𝑡𝑡 𝑏ả𝑛𝑔 = 1,15
𝐾𝑡𝑡 𝑏ả𝑛𝑔 + 1
𝐾𝑡𝑡 =
= 1,075
2
+ Tra bảng 3-14[1] dựa vào b chọn 𝐾đ = 1,55
=> K = 1,66625 (chênh lệch hơn 5% so với giá trị sơ bộ)
• Điều chỉnh lại A:
3


𝐴 = 𝐴𝑠ơ 𝑏ộ √

𝐾
𝐾𝑠ơ 𝑏ộ

3

= 101 ∗ √

1,66625
= 107,0349021 𝑚𝑚
1,4

=> Ta lấy A = 108 mm
h. Xác định môđun, số răng, chiều rộng bánh răng:
• Mơđun được chọn theo khoảng cách trục A:
+ Đối với bánh răng trụ 𝑚𝑛 = 0,02𝐴 = 2,16
+ Tra bảng 3-1[1] chọn giá trị 𝑚𝑛 = 2
• Số bánh răng dẫn:
2𝐴
2 ∗ 108
𝑍1 =
=
= 24,89703914
𝑚(𝑖 ± 1) 2(3,337865214 + 1)
=> Ta chọn 𝑍1 = 25
• Số bánh răng lớn:
𝑍2 = 𝑖𝑍1 = 83,44663035
=> Ta chọn 𝑍2 = 84

• Chiều rộng bánh răng:
𝑏 = 𝛹𝐴 𝐴 = 43,2 𝑚𝑚
=> Ta chọn 𝑏 = 43 𝑚𝑚
i. Kiểm nghiệm sức bền uốn của Răng:
19,1 ∗ 106 𝐾𝑁
𝜎𝑢 =
≤ [𝜎 ]𝑢
𝑦𝑚2 𝑍𝑛𝑏
+ Z, y, n là số răng, hệ số dạng răng và số vòng quay trong một phút
của bánh răng đang tính
+ m là mơđun pháp của bánh răng thẳng, mm:
3

𝑚≥√

19,1 ∗ 106 𝐾𝑁
𝑦𝑍𝑛 𝛹𝑚 [𝜎]𝑢

− Chiều dài tương đối của răng 𝛹𝑚 =

𝑏
𝑚

= 21,5
22


− Đối với bánh răng trụ răng thẳng Ztđ = Z nên
Bánh răng nhỏ Ztđ1 = Z1 = 25
Bánh răng lớn Ztđ2 = Z2 = 84

− Dựa vào bảng 3-18[1] với ξ = 0.01 hệ số dạng răng:
Của bánh răng nhỏ 𝑦1 = 0,429
Của bánh răng nhỏ 𝑦2 = 0,511
=> Đối với bánh răng nhỏ 𝜎𝑢1 = 57,81502922(

N
𝑚𝑚2

=> Đối với bánh răng lớn 𝜎𝑢2 = 48,53747072 (

)

N
𝑚𝑚2

)

❖ Thoả mản điều kiện 𝜎𝑢1 ≤ [𝜎]𝑢1 và 𝜎𝑢2 ≤ [𝜎]𝑢2
j. Kiểm nghiệm sức bền bánh răng khi chịu quá tải đột ngột:
• Kiểm nghiệm ứng suất tiếp xúc cho phép khi quá tải: Dựa vào công
thức 3-41[1]
𝜎𝑡𝑥𝑞𝑡 = 𝜎𝑡𝑥 √𝐾𝑞𝑡 ≤ [𝜎]𝑡𝑥𝑞𝑡
+

Ứng suất tiếp xúc cho đến khi quá tải: đối với bánh răng thép
có độ rắn bề mặt HB ≤ 350
[𝜎]𝑡𝑥𝑞𝑡 ≈ 2,5[𝜎]𝑁𝑜𝑡𝑥
=> [𝜎]𝑡𝑥𝑞𝑡1 = 1430 (
=> [𝜎]𝑡𝑥𝑞𝑡2 = 1365 (
𝑀𝑞𝑡


+

𝐾𝑞𝑡 =

+

Cơng thức tính 𝜎𝑡𝑥 :

𝑀

N
𝑚𝑚2
N
𝑚𝑚2

)
)

= 1,4

𝜎𝑡𝑥 =

1,05 ∗ 106 (𝑖 ± 1)3 𝐾𝑁
√
≤ [𝜎𝑡𝑥 ]
𝐴𝑖
𝑏𝑛2
N
)

𝑚𝑚2
N
= 648,2485905 ( 2 ) ≤ 756 (

= 547,8700544 (
❖ Suy ra 𝜎𝑡𝑥𝑞𝑡
•

𝑚𝑚

N
𝑚𝑚2

)

Kiểm nghiệm ứng suất uốn lớn nhất sinh ra khi quá tải: Dựa vào
công thức 3-42[1]
𝜎𝑢𝑞𝑡 = 𝜎𝑢 𝐾𝑞𝑡 ≤ [𝜎]𝑢𝑞𝑡
+

Ứng suất uốn cho phép khi quá tải: đối với bánh răng thép có
độ rắn trong lõi rắn HB ≤ 350
[𝜎]𝑢𝑞𝑡 ≅ 0,8𝜎𝑐ℎ
23


− Bánh nhỏ: [𝜎]𝑢𝑞𝑡 = 240 (
− Bánh lớn: [𝜎]𝑢𝑞𝑡 = 216 (

N

𝑚𝑚2
N

𝑚𝑚2

)

)

❖ Bánh nhỏ: 𝜎𝑢𝑞𝑡1 = 80,94104091 (
❖ Bánh lớn: 𝜎𝑢𝑞𝑡1 = 67,962459 (

N
𝑚𝑚2

N
𝑚𝑚2

) ≤ 240(

) ≤ 216(

N
𝑚𝑚2

N
𝑚𝑚2

)


)

k. Định các thơng số hình học của bộ truyền:
Tên thơng số

Cơng thức

Giá trị

Khoảng cách trục

A

108

Môđun pháp

𝑚𝑛

2

Chiều cao bánh răng

h

4,5

Chiều cao đầu răng

ℎđ


2

Độ hở hướng tâm

c

0,5

Chiều rộng bánh răng

b

43

𝑑𝑐 1
Đường kính vịng chia

𝑑𝑐

Đường kính vịng lăn
Đường kính vịng đỉnh
răng
Đường kính vịng chân
răng

2

50
168


𝑑1

50

𝑑2

168

𝐷𝑒1

54

𝐷𝑒2

172

𝐷𝑖1

45

𝐷𝑖2

163

l. Tính lực tác dụng:
• Lực vịng P:
𝑃1 =
•


2𝑀𝑥
= 1280,136647𝑁
𝑑

Lực hướng tâm 𝑃𝑟 :
𝑃𝑟1 = 𝑃1 tan 𝛼 = 465,9316353 𝑁
24


2. Thiết kế bộ truyền bánh răng cấp chậm(Bánh răng nghiêng):
a. Chọn vật liệu bánh răng và cách nhiệt luyện: Chọn thép thường hố có
độ rắn bề mặt răng HB ≤ 350
• Bánh răng nhỏ: chọn thép thường hố C50

•

Nhãn hiệu
thép

Nhiệt luyện

Đường kính
phơi(mm)

C50

Thường hố

Dưới 100


Giới hạn bền
kéo
𝝈𝒃𝒌 (N/mm2)
620

Giới hạn
bền chảy
𝝈𝒄𝒉 (N/mm2)
320

Độ rắn HB

Giới hạn
bền chảy
𝝈𝒄𝒉 (N/mm2)
290

Độ rắn HB

180-230

=> Chọn độ bền là 230
Bánh răng lớn: chọn thép thường hoá C45
Nhãn hiệu
thép

Nhiệt luyện

Đường kính
phơi(mm)


C45

Thường hố

100 - 300

Giới hạn bền
kéo
𝝈𝒃𝒌 (N/mm2)
580

170-220

=> Chọn độ bền là 220
b. Định ứng suất mỏi tiếp xúc và ứng suất mỏi uốn cho phép:
• Ứng suất mỏi tiếp xúc cho phép:
[𝜎]𝑡𝑥 = [𝜎]𝑁𝑜𝑡𝑥 𝑘′𝑁
+ [𝜎]𝑁𝑜𝑡𝑥 ứng suất tiếp xúc cho phép khi bánh răng hoạt động
lâu dài (N/mm2): Dựa theo bảng 3-9[1] chọn [𝜎]𝑁𝑜𝑡𝑥 =
2,6(
+

N
𝑚𝑚2

)

𝑘′𝑁 hệ số chu kỳ ứng suất tiếp xúc:
6


𝑘′𝑁 = √

𝑁0
𝑁𝑡đ

− Dựa vào bảng 3-9[1] xác định 𝑁0 = 107
− Vì bánh răng chịu tải trọng thay đổi:
𝑀𝑖 𝑚
𝑁𝑡đ2 = 60𝑢 ∑(
) 2 𝑛𝑖 𝑇𝑖 = 39718866,75
𝑀𝑚𝑎𝑥
− Vì 𝑁𝑡đ > 𝑁0 nên lấy 𝑘′𝑁 = 1
N
=> Bánh nhỏ: [𝜎]𝑡𝑥1 = 598 (
)
Bánh lớn: [𝜎]𝑡𝑥2 = 572 (

N

mm2

mm2

)

❖ Ta chọn: [𝜎]𝑡𝑥 = 572 (

N
𝑚𝑚2


)

− Ứng suất tiếp xúc cho phép khi quá tải:
N

[𝜎]𝑡𝑥𝑚𝑎𝑥 = 2,8 ∗ 𝜎𝑐ℎ = 2,8 ∗ 290 = 812 (
)
mm2
25