Đồ áN MÔN HọC CHI TIếT MáY
THIT K H DN NG TI KẫO
Phần 1: TíNH TOáN Hệ DẫN ĐộNG
I. Chọn động cơ
A. Xác định công suất cần thiết của động cơ:
Hiệu suất hệ dẫn động :
=
n
.
Theo sơ đồ đề bài thì : =
m
ổ lăn
.
k
bánh răng
.
khớp nối
.
đai.
.
m : Số cặp ổ lăn (m = 3);
k : Số cặp bánh răng (k = 2),
Tra bảng 2.3 (tr 94), ta đợc các hiệu suất:
ol
= 0,99 ( vì ổ lăn đợc che kín),

br
= 0,98,
k
= 0,99,

đ
= 0,96
= 0,99
3
. 0,98
2
. 0,99. 0,96
2
= 0,85
Hệ số truyền đổi :
=
93,0
8
3
8,0
8
5
1.
22
2
1
=+=










ck
ii
t
t
T
T
Công suất cần thiết đợc xác định bằng công thức:
P
ct

Kw
vF
05,5
85,0.1000
93,0.66,0.7000
.1000

===


B, Xác định tốc độ đồng bộ của động cơ:
Chọn sơ bộ tỉ số truyền của toàn bộ hệ thống là u
sb
.Theo bảng 2.4(tr 21),
truyền động bánh răng trụ hộp giảm tốc 2 cấp, truyền động đai (bộ truyền
ngoài):
u
sb
= u

sbh
. u
sbđ

Trong đó :
u
sb
:tỉ số truyền sơ bộ
u
sbh
:tỉ số truyền sơ bộ hộp
u
sbđ :tỉ
số truyền sơ bộ ngoài
Theo bảng 2.4 (thiết kế HDD)
u
sbđ
= u
đ
(u
đ
=25) Ta chon u
đ
=2
u
sbh
=840 ta chọn u
sbh
=20
- 1 -1

u
sb
=20.2 =40
Số vòng quay của trục máy công tác là n
ct

n
ct
=
320.14,3
66,0.60000

.1000.60
=

D
v
= 39v/ph
Trong đó : v : vận tốc kéo cáp
D: Đờng kính tang.
Số vòng quay sơ bộ của động cơ n
sbđc
:
n
sbđc
= n
ct
. u
sb
= 39.40 = 1560 v/ph

Chọn số vòng quay sơ bộ của động cơ là n
đb
= 1500 v/ph
Quy cách động cơ phải thỏa mãn đồng thời : P
đc


P
ct
, n
đc
n
sb
và
2,24,1 <
dn
K
mm
T
T
T
T
thoả mãn điều kiện
Ta có :
kWP
ct
05,5=
;
phvgn
sb

/1560=
;
4,1=
T
Tmm

Theo bảng phụ lục P13 ( trang 234 ). Ta chọn đợc kiểu động cơ là :
K132M4
Các thông số kĩ thuật của động cơ nh sau : Theo bảng P 1.4

kWP
dc
.5,5=

phvgn
dc
/1445=


2=
dn
k
T
T
;
cos=0,86
M =72 kg
D =32 mm
Kết luận động cơ K132 M4thớc phù hợp với yêu cầu thiết kế.
II. PHÂN PhốI Tỷ Số TRUYềN:

Ta đã biết

sbdsbhsb
uuu =
Tỷ số truyền chung.
Mà u
h
=u
1
.u
2
mà u
h
=20 theo chọn
Vì đây là hộp giảm tốc khai triển thòng nên ta có thẻ sử dụng công thức sau
: u
1
= (1,2 1,3 ).u
2
thay vào công thức trên ta đợc
20 =1,3.u
2
2
u
2
=4
u
1
=5
Trong đó : u

1
: Tỉ số truyền cấp nhanh
u
2
: Tỉ số truyền cấp chậm
u
1
=5; u
2
=4
Xác định công xuất, momen và số vòng quay trên các trục:
Tính công suất, mô men, số vòng quay trên các trục (I, II, III) của
hệ dẫn động.
- 2 -2
C«ng suÊt, sè vßng quay :
P
ct
=5,05 kw ;n
ct
=39 v/ph;
Ta cã :p
lv
= β.p
ct
=0,93.5,05=4,7kw
8,4
99,0.99,0
7,4
.
===

kol
lv
III
nn
P
P
Kw ;
95,4
98,0.99,0
8,4
. ===
brol
III
II
P
P
ηη
Kw ;
1,5
98,0.99,0
95,4
. ===
brol
II
I
P
P
ηη
Kw ;
X¸c ®Þnh sè vßng quay:

N
ct
=39 v/ph;

phv
u
n
n
d
dc
/723
2
1445
.
1
===
;
phv
u
n
n /145
5
723
.
1
1
2
===
;
phv

u
n
n /36
4
145
.
2
2
3
===
M« men trªn c¸c trôc:
T
i
= 9,55. 10
6
.
i
i
n
P
( N. mm)
T
I
= 9,55. 10
6
.
mmN
n
P
I

I
.10.67
723
1,5
.10.55,9
36
==
N. mm.
T
II
= 9,55. 10
6
.
36
10.326
145
95,4
.10.55,9 ==
II
II
n
P
N. mm.
T
III
= 9,55. 10
6
.
36
10.1273

36
8,4
.10.55,9 ==
III
III
n
P
N. mm.

T
tct
= 9,55. 10
6
.
36
10.1237
39
05,5
.10.55,9 ==
ct
n
Pct
N. mm.
T
dc
= 9,55. 10
6
.
36
10.35,36

1445
5,5
.10.55,9 ==
dc
n
Pdc
N. mm.
Ta lËp ®îc b¶ng kÕt qu¶ tÝnh to¸n sau:
- 3 -3
Trục
Thông số
Trục ĐC Trục I Trục II Trục III
Tỉ số truyền u=2 u
1
=5 u
2
=4
Công suất(Kw) 5,5 5,1 4,95 4,8
Vận tốc(vg/ph) 1445 723 145 36
Mômen xoắn 36350 67000 326000 1273000
Phần 2 : TíNH TOáN THIếT Kế CHI TIếT MáY
i.TíNH Bộ TRUYềN ĐAI:
* Thiết kế bộ truyền đai Thang:
Đề đảm bảo về tính năng làm việc , và theo điều kiện sử dụng ta chọn đai
thang thờng vì đợc sử dung rộng rãi hiện nay .Nó đảm bảo vè tính năng kỹ
thuật mà còn đảm bảo về mặt kinh tế.
*Với số liệu ban đầu :
u=2
P=5,5Kw
n=1445 (v/ph)

Chọn tiết diện đai A
Chọn d
1
=150 mm( theo bảng 4.13)
Vận tốc đai :
v=
60000
1445.150.14,3
60000

11
=
nd

=11,34(m/s) <v
max
=25(m/s)
Theo công thức 4.2 hệ dẫn động ta có
Đờng kính bánh đai lớn
d
2
=u.d
1
.(1-)=2.150.(1- 0,02)=294 mm (với =0,01ữ0,02)Ta chọn =0,02
Theo bảng 4.21 ta chọn d
2
=300
Tỷ số truyền thực tế :
u
t

=
)1.(
1
2

d
d
=
)02,01.(150
300

=2,04
Sai số :

u
=
u
uu
t

100%=
100
2
204,2
%=2% <4% thoả mãnđiều kiện.
Chọn sơ bộ khoảng cách trục :
Vì theo công thức 4.3 ta có a(1,5 2)(d
1
+d
2

)
a=1,5(d
2
+d
1
)=1,5.450=675 mm
Theo công thức 4.4:
Chiều dài đai:
l=2.a+
2
1
..(d
1
+d
2
)+(d
2
-d
1
)
2
/4.a
l=2.675+0,5.3,14.(150+300)+(300-150)
2
/4.675=2065 mm
- 4 -4
Số vòng chạy của đai trong 1s:
i=
l
v

=
065,2
34,11
=5,5 <i
max
=10
chọn l=2100mm
tính khoảng cách trục:
=l-0,5..(d
1
+d
2
)=2100-0,5.3,14.450=1394
=
75
2
150300
2
12
=

=
dd
a =
4
.8
22
+

=

4
75.813941394
22
++
=700 mm
Góc ôm
1
=180
0
-
( )
700
150300.57
=168
0

1
>
min
=120
0
*Xác định số đai z :Theo công thức 4.16 tao có
Z=
[ ]
zul
d
CCCCP
KP

.

0
1

K
đ
=1,2 ;Theo bảng 4.7 vì đây là băng tải làm việc 2 ca

1
=168
0
nên chọn C

=0,97 ;
C
l
=1 ;
u=2C
u
=1,13
[P
0
]=2,47 (Theo bảng 4.19 với kiểu đai A ,d
1
=160, v=22,8m/s)

[ ]
[ ]
47,2
5,5
0

1
=
P
P
=2,23C
z
=0,95
z=
[ ]
zul
d
CCCCP
KP

.
0
1

=
95,0.13,1.1.97,0.47,2
2,1.5,5
=2,57
lấy z=3
Chiều rộng bánh đai:Theo công thức 4.17 ta có
B=(z-1).t+2.e=50 mm (đai loại A thì e=10,t=15 .bảng 4.21)
Đừơng kính ngoài bánh đai :Với h
0
=3,3
d
a1

=d
1
+2.h
0
=150+2.3,3=156,6 mm
d
a2
=d
2
+2.h
0
=300+2.3,3=306,6 mm
*Xác định lực căng ban đầu và lực căng tác dụng lên trục:
F
0
=
v
d
F
zv
KP
+
.
780
1
Ta có :
F
v
=q
m

.v
2
q
m
=0,105 (kg/m)
v=11,34 m/s
F
v
=0,105.11,34
2
=13,5 N
- 5 -5
F
0
=
v
F+
97,0.34,11.3
2,1.5,5.780
=170 N
F
r
=2.F
0
.z.sin (
2
1

)=2.170.3.sin
2

168
0
=1014 N
*Ta có các thông số của bộ truyền đai nh sau:
Đờng kính bánh đai nhỏ : d
1
=150 mm
Đờng kính bánh đai lớn : d
2
=300 mm
Khoảng cách trục : a=700 mm
Góc ôm
1
=168
0
Số đai :z =3
Chiều rộng đai : B=50 mm
Đờng kính ngoài bánh đai nhỏ :d
a1
=156,6 mm
Đờng kính ngoài bánh đai lớn :d
a2
=306,6 mm
Lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục :
F
0
=170 N
F
r
=1014 N

II. TíNH Bộ TRUYềN BáNH RĂNG TRONG HộP GIảM TốC
Đây là hộp giảm tốc khai triển thờng nó có u va nhợc điểm sau:
+Ưu điểm : Là hộp tơng đối đơn giản ,đựoc sử dụng rộng rãi
hiện nay.
+Nhợc điểm:Các bánh răng bố trí khong đối xứng với các ổ ,do
vậy làm tăng sự phân bố không đều của tải trọng trên chiều dài
răng.Vì vậy bánh răng phải đựơc nhiệt luyện đạt độ rắn cao,chịu
tải trọng thay đổi .
Chính vì các yếu tố trên mà ta phải thiêt kế , tinh toán sao cho phù hợp.
A.Tính toán bộ truyền cấp nhanh ( bánh trụ răng thẳng ) :
1.Chọn vật liệu:
Bánh nhỏ : Thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB 241 ữ 285 có:

b1
= 850 MPa ;
ch 1
= 580 MPa. Chọn HB
1
= 260 (HB)
Bánh lớn : Thép 45, tôi cải thiện đạt đọ rắn MB 192 240 có:

b2
= 750 Mpa ;
ch 2
= 450 MPa. Chọn HB
2
= 230 (HB)
2. Xác định ứng suất cho phép:

[ ]

( )
HLxHVRHHH
KKZZS

=
lim

;
Chọn sơ bộ Z
R
Z
V
K
xH
= 1
[ ]
HHLHH
SK

=
lim

S
H
: Hệ số an toàn khi tính về tiếp xúc. S
H
=1,1.

limH


: ứng suất tiếp xúc cho phép ứng với số chu kì cơ sở

limH

= 2.HB + 70


H lim1
=2.260+70 = 590 MPa;

H lim2
=2.230+70 = 530 MPa;
- 6 -6
K
HL
=
H
m
HEHO
NN
với m
H
= 6.
m
H
: Bậc của đờng cong mỏi khi thử về tiếp xúc.
N
HO
: Số chu kì thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về tiếp xúc.
N

HO
= 30. H
4,2
HB

H
HB
: độ rắn Brinen.
74,2
1
10.875,1260.30 ==
HO
N
74,2
2
10.39,1230.30 ==
HO
N
N
HE
: Số chu kì thay đổi ứng suất tơng đơng.

( )
CKiiiiHE
ttTTtncN /./ 60
3
1
=
C: Số lần ăn khớp trong một vòng quay.
T

i
, n
i
, t
i
: Lần lợt là mômen xoắn , số vòng quay và tổng số giờ làm việc ở
chế độ i của bánh răng đang xét.
( )
ckiiiHE
ttTTtncN /./ 60
3
111
=

7
2
733
2
10.39,110.86,10
8
3
.)8,0(
8
5
115000.5/.723.1.60 =>=







+=
HOHE
NN
ta có : N
HE2
> N
HO2
=> K
HL1
= 1 .Tơng tự có : N
HE1
> N
HO1
=> K
HL2
= 1
Từ công thức 6.1a ta có :
[ ]
H
HL
HLim
H
s
k.
0


=
[

H
]
1
=
MPa36,536
1,1
1.590
=
; [
H
]
2
=
MPa8,481
1,1
1.530
=
Với bộ truyền cấp nhanh sử dụng bộ truyền bánh trụ răng thẳng nên :
[ ] [ ] [ ]
( )
MPa
HHH
8,481,min
21
==

Với cấp chậm sử dụng răng nghiêng :
[
H
] =

2
1
.([
H1
]+[
H2
])=509MPa
Tra bảng :

F lim
= 1,8HB; S
F
=1,75 ;


F lim1
= 1,8.260 = 468 Mpa.


F lim2
= 1,8 230 = 414 Mpa.
K
FL
=
F
m
FEFO
NN
với m
F

= 6.
m
F
: Bậc của đờng cong mỏi khi thử về uốn.
N
FO
: Số chu kì thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về uốn.
N
FO
= 4.
6
10
vì vật liệu là thép 45,
N
EE
: Số chu kì thay đổi ứng suất tơng đơng.

( )
cki
m
iiiFE
ttTTtncN
F
/./ 60
1
=
c : Số lần ăn khớp trong một vòng quay.
T
i
, n

i
, t
i
: Lần lợt là mômen xoắn , số vòng quay và tổng số giờ làm việc ở
chế độ i của bánh răng đang xét.
- 7 -7

6
1
766
2
10.410.14,9
8
3
.)8,0(
8
5
1.15000.5/723.1.60 =>=






+=
FOFE
NN
Ta có : N
FE2
> N

FO2
=> K
FL2
= 1
( )
cki
m
iiFE
ttTTtncN
F
/./ 60
121
=
Tơng tự N
FE1
>N
FO1
K
FL1
= 1
Ta có [
F1
] =
F
FLFCF
S
KK
0

Bộ truyền quay 1 chiều K

FC
=1
[
F1
] = 468.1.1 / 1,75 = 294,17 MPa,
[
F2
] = 414.1.1 / 1,75 = 236,5 Mpa
Theo 6.13 ứng suất quá tải cho phép
[
H
]
max
=2,8.
ch2
=2,8.450=1260 Mpa
[
F1
]
max
=0,8.
ch1
=2,8.580=464 Mpa
[
F2
]
max
=0,8.
ch2
=0,8.450=360 Mpa

3. Xác định sơ bộ khoảng cách trục:
a
w1
= K
a
(u
1
+1)
[ ]
3
1
2
1

.
baH
H
u
KT


Với: T
1
: Mômen xoắn trên trục bánh chủ động, N.mm ;
K
a
: hệ số phụ thuộc vào loại răng ;
Hệ số
ba
= b

w
/a
w
;
T
1
=67000Nmm;
K
a
=49,5
( ) ( )
9,015.3,0.5,01.5,03,0
1
=+=+== u
babdba

Tra ở sơ đồ 5 (bảng 6.7 trang 107) ta đợc K
H

=1,15 ; u
1
= 5; [
H
]=481,8
MPa
Thay số ta định đợc khoảng cách trục :
a
w1
= 49,5.(5+1).
64,179

3,0.5.8,481
15,1.67000
3
2
=
mm
Theo bảng tiêu chuẩn SEV229-75 quy định về giá trị a
w
ta chọn nh sau:
Chọn a
w1
= 180 mm
4. Xác định các thông số ăn khớp;
Môđun : m Theo công thức 6.17 TKHDD t97 ta có công thức :
m = (0,01 ữ 0,02). a
w1
= (0,01 ữ 0,02).180 = 1,80 ữ 3,6. Chọn m = 3
Theo công thức 6.18 về tinh Z
1
ta có :
a
w
=m(Z
1
+Z
2
)/(2.cos) với =0 Z
1
=2a
w

/[m(u
1
+1)]
* Số răng Z
1
= 2

a
w1
/ (m(u
1
+1)) = 2.180/ {3.(5+1)} = 20 chọn Z
1
=20
Z
2
= u
1
Z
1
= 5.20= 100 , Z
t
= Z
1
+ Z
2
= 20+ 100 = 120 ;
Tính lại khoảng cách trục : a
w1
'

= m.Z
t
/ 2 = 3. 120/ 2 = 180 mm.
Do đó không cần dịch chỉnh để tăng kích thớc .Chọn a
w1
= 180 mm
- 8 -8

5. Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc:
Yêu cầu cần phải đảm bảo
H


[
H
] ,
H
= Z
M
Z
H
Z


2
1
1

)1.( 2
wmw

mH
dub
uKT +
;
Trong đó : - Z
M
: Hệ số xét đến ảnh hởng cơ tính vật liệu;
- Z
H
: Hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc;
- Z

: Hệ số kể đến sự trùng khớp của răng;
- K
H
: Hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc;
- b
w
: Chiều rộng vành răng.
- d
w
: Đờng kính vòng chia của bánh chủ động;
T
1
= 67000Nmm ; b
w
= 0,3. a
w
= 0,3. 180 = 54 mm ;
Z

M
= 274 Mpa
1/3
(tra bảng 65 trang 96) ;
Góc prôfin răng bằng góc ăn khớp :
cos
tw
=
86,0
180.2
cos.3.120
.2
cos
1
==


w
t
a
mZ
=>
tw
= 30,68
0
Z
H
=
tw
b



2sin
cos2
=

36,61sin
2
= 1,5 ;


= 1,88 3,2.
69,1
100
1
20
1
=






+
Z

=
3
)69,14(

= 0,88.
Vận tốc bánh dẫn : v =
3,2
60000
723.60.
60000

11
==


nd
w
m/s;
Với d
w1
=2.a
w
/(u
m
+1)=2.180/6=60
vì v < 6 m/s tra bảng 6.13 (trang 106) chọn cấp chính xác 8, tra bảng 6.16
chọn g
o
= 56
Theo công thức 6.42

64,4
5
180

.3,2.56.006,0.
1
1
===
m
w
oHH
u
a
vg

theo bảng 6,15 =>
H
=0,006

1,1
05,1.03,1.67000.2
60.54.64,4
1
2

1
1
=+=+=


HHI
wwH
Hv
KKT

db
K
K
H
= K
H

.K
HV
K
H

; K
H

=1,1.1,05.1,03=1,12
Thay số :
H
= 274.1,5.0,88.
2
60.5.54
)15.(12,1.67000.2 +
= 348,2 MPa
- 9 -9
Tính chính xác ứng suất tiếp xúc cho phép : [
H
] = [
H
]. Z
R

Z
V
K
xH
.
Với v =2,3 m/s Z
V
= 1 (vì v < 5m/s ) , Cấp chính xác động học
là 8, chọn mức chính xác tiếp xúc là 9. Khi đó cần gia công đạt độ nhám là
R
a
= 2,5 1,25 àm. Do đó Z
R
= 0,5, với d
a
< 700mm K
xH
= 1.
[
H
] = 481,8.1.0,99.1 = 476,98 MPa ,
H


[
H
] .
Răng thoả mãn về độ bền tiếp xúc.
Nh vậy
H

< [
H
] nhng chêng lệch này nhỏ ,do đó có thể giảm chiều rộng
răng
6.Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn :

F1
=
mdb
YYYKT
ww
FF

2
11
11

Trong đó :
+T
1
: Mô men xoắn trên trục chủ động
+m : Mô đun pháp mm
+b
w
: Chiều rộng vành răng
+d
w1
: Đờng kính vòng răng bánh chủ động
+Y


: Hệ số kể đến sự trùng khớp của răng
+Y

: Hệ số kể đến độ nghiên của răng
Tra bảng 6.7 ta có K
F

=1,05
Bảng 6.14 v<2,5 m/s cấp chính xác 8 có K
F

=1,22
64,4
5
180
.3,2.56.006,0.
1
1
===
m
w
oHH
u
a
vg

17,1
05,1.22,1.67000.2
60.54.64,4
1

2

1
1
=+=+=


HHI
wwF
FV
KKT
db
K
Tacó K
F
=K
FV
.K
F

.K
F

=1,17.1,05.1,22=1,5
+Y

=


1

=
69,1
1
=0,59
+Y

=1
+Số răng tơng đơng :
*Z
v1
=20
*Z
v2
=100 (vì =0)
Y
F1
=4,08
Y
F2
=3,6

F1
=
mdb
YYYKT
ww
FF

2
11

11

=
3.60.54
08,4.1.59,0.5,1.67000.2
=50 Mpa
m=3
Y
S
=1,08-0,0695.ln3=1
Y
R
=1
- 10 -10
K
XF
=1
K
FC
=1 tải 1 phía
K
FL
=
6
òNE
FO
N
N
=1
Tính chính xác ứng suất uốn:

[
F1
]= [
F1
]. Y
S
. Y
R
. K
XF
. K
FC
. K
FL
=297,17.1.1.1.1.1=297,17 Mpa
[
F2
]= [
F1
].
1
2
F
F
Y
Y
=297,17.
08,4
6,3
=262,2 Mpa

Vậy
F1
=50 Mpa< [
F1
]=297,17

F2
=44,2 Mpa< [
F2
]=262,2 Mpa
Đảm bảo về độ bền uốn
Kiểm nghiệm răng về quá tải :Theo công thức 6.48 ta có
K
qt
=
1
max
T
T
=1,4

H1max
=
H
.
qt
K
=450.
4,1
=532 Mpa < [

H
]
Max
=1260 Mpa

H1max
<[
H1
]
max

F1max
=
F1
.K
qt
.=50.1,4=70 MPa

F2max
=
F2
.K
qt
.=44,2.1,4=62 MPa
*Ta có các thông số của bộ truyền :
Khoảng cách trục : a
w
=180 mm
Modun : m=3
Chiều rộng vành răng : b

w
= 54mm
Tỉ số truyền : u =5
Góc nghiêng của răng : = 0
Số răng : bánh nhỏ z
1
= 20 răng
Bánh lớn z
2
= 100 răng
Hệ số dich chỉnh x
1
=0; x
2
=0
Đờng kính vòng chia : d
1
=60 mm d
2
= 300 mm
Đờng kính đỉnh răng : d
a1
=66 mm d
a2
=306 mm
Đờng kính đáy răng : d
f1
=52,5 mm d
f2
=292,5 mm

B.Tính toán bộ truyền cấp chậm( bánh trụ răng nghiêng ).
1.Chọn vật liệu:
Bánh nhỏ : Thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB 241 ữ 285 có:

b1
= 850 MPa ;
ch 1
= 580 MPa. Chọn HB
1
= 260 (HB)
Bánh lớn : Thép 45, tôi cải thiện đạt đọ rắn MB 192 240 có:

b2
= 750 Mpa ;
ch 2
= 450 MPa. Chọn HB
2
= 230 (HB)
- 11 -11
2. Xác định sơ bộ khoảng cách trục:
a
w2
= K
a
(u
2
+1)
[ ]
3
2

2
1

.
baH
H
u
KT


T
2
=326000 Nmm; K
a
=43(Vì răng nghiêng)
( ) ( )
75,014.3,0.5,01.5,03,0
2
=+=+== u
babdba

Tra ở sơ đồ 3 (bảng 6.14) có K
H

=1,15 ; u
2
= 4; [
H
]=509 MPa
Thay số ta đợc : a

w2
= 43.(4+1).
229
3,0.4.)509(
15,1.326000
3
2
=
mm
Chọn khoảng cách trục: a
w2
= 230 mm
3. Xác định các thông số ăn khớp:
Môđun : m = (0,01 ữ 0,02). a
w2
= (0,01 ữ 0,02).230 = 2,30 ữ 4,60
Theo quan đIểm thống nhất hoá trong thiết kế thì môđun tiêu chuẩn cấp
chậm bằng cấp nhanh
Chọn môđun pháp m = 3
Tính số răng của bánh răng:
Chọn sơ bộ : = 10

cos = 0,9848 ;
Z
1
= 2

a
w2
.cos/ (m(u

2
+1)) = 2.230.0,9848/ [3.(4+1)] = 30,2 răng
chọn số răng của bánh dẫn Z
3
= 30 ,
Z
2
= u
2
Z
3
= 4.30 = 120, Z
t
= Z
1
+ Z
2
= 30 + 120 = 150 ; Tính chính
xác góc nghiêng :
cos = m Z
t
/(2.a
w
) = 3. 150/2.230 = 0,98; = 12
Hệ số trùng khớp dọc:


=
52,1
3.14,3

12sin.230.3,0
.
sin.
0
==
m
b
w


4. Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc:
Yêu cầu cần phải đảm bảo
H


[
H
] ,
H
= Z
M
Z
H
Z


3
2

)1.( 2

dub
uKT
mw
mH
+
;
Trong đó: T
1
=326000Nmm;
b
w
= 0,3.a
w
= 0,3.230 = 69 mm,
u
t
= 4;
Đờng kính vòng lăn bánh nhỏ : d
w3
=
14
230.2
1
.2
+
=
+u
a
aw
=92 mm;

Z
m
= 274 Mpa
1/3
(tra bảng 6.5 ) ;
tg
b
= cos
t
.tg = cos(20
o
,4).tg(12
o
)=0,19
b
= 11,65

0
Với
t
=arctg(tg/cos) ; =12; =20 TCVN 1065-71 vậy
t
=20,4
Z
H
=
tw
b



2sin
cos2
=
)4,20.2sin(
)65,11cos(.2
0
0
= 1,73 ; Z

=


1
;
- 12 -12


=
( )
[ ]
( )
[ ]
75,1)12cos(.120/130/12,388,1cos./1/12,388,1
21
=+=+
o
ZZ

,
Z


=


1
=
75,1
1
=0,57
Đờng kính vòng lăn bánh răng nhỏ :
d
w1
=2.a
w
/(u
2
+1) =92
Vận tốc bánh dẫn : v =
7,0
60000
145.92.
60000

21
==


nd
m/s;
vì v < 4 m/s tra bảng 6.13 (trang 106) chọn cấp chính xác 9 ;

tra bảng 6.16 chọn g
o
= 73
theo bảng 6,15 =>
H
=0,002
Theo công thức 6.42

77,0
4
230
.7,0.73.002,0.
2
1
===
t
w
oHH
u
a
vg


006,1
13,1.15,1.326000.2
69.92.77,0
1
2

1

3
=+=+=


HHI
wwH
Hv
KKT
db
K

K
H
= 1,006.1,13.1,15 = 1,31.
Thay số :
H
= 274.1,73.0,57
2
)92.(4.69
)14.(31,1.326000.2 +
= 365,32 MPa
Tính chính xác ứng suất tiếp xúc cho phép : [
H
] = [
H
]. Z
R
Z
V
K

xH
.
Với v =0,66 m/s Z
V
= 1 (vì v < 5m/s ) , Cấp chính xác động học là 8,
chọn mức chính xác tiếp xúc là 9. Khi đó cần gia công đạt độ nhám là R
a
=
1,25 0,63àm. Do đó Z
R
= 0,95 với d
a
< 700mm K
xH
= 1.
[
H
] = 509.1.1.1.0,95 =483,6 MPa.
Do
H


[
H
] nên răng thoả mãn độ bền tiếp xúc.
5. Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn:
Yêu cầu
F



[
F
] ;
F
= 2.T
1
.K
F
Y

Y

Y
F1
/( b
w
d
w3
.m)
Tính các thông số :
Theo bảng 6.7 ta có K
F

= 1,32 ; với v < 2,5 m/s tra bảng 6.14(trang 107)
cấp chính xác 9 thì K
F

= 1,37.
Tra bảng 6.16 chọn g
o

= 73
Theo bảng 6.15 =>
F
=0,006
=>
32,2
4
230
.7,0.73.006,0.
3
1
===
t
w
oFF
u
a
vg


014,1
32,1.37,1.326000.2
69.92.32,2
1
2

1
3
=+=+=



FFI
wwF
Fv
KKT
db
K

K
F
= K
F

.K
F

.K
FV
= 1,014.1,37.1,32 = 1,84
Với

= 1,75 Y

= 1/

= 1/1,75 = 0,57;
- 13 -13
= 12
o
Y


= 1 - /140 = 1 12

/140 = 0,92
Số răng tơng đơng:
Z
V3
= Z
1
/cos
3
= 30 /(cos12
0
)
3
= 32
Z
V4
= Z
2
/cos
3
= 120/(cos12)
3
= 128
Với Z
V3
= 32, Z
V4
= 128 tra bảng 6.18 trang 109 thì Y

F1
= 3,8; Y
F2
= 3,6;
Y
S
=1,08-0,0695.ln (3)=1
Y
R
=1
K
XF
=1
ứng suất uốn :

F1
=
3.69.92
,92.3,8,84.0,57.02.326000.1
=125,53 MPa;

F2
=
F1
. Y
F2
/ Y
F1
= 125,53.3,60/ 3,8 = 118,92 MPa;
Tính ứng suất uốn cho phép :

[ ] [ ]
XFSRFF
KYY.

=
;
[ ] [ ]
XFSRFF
KYY.
11

=
=294,17.1.1.1=294,17 MPa
[ ] [ ]
XFSRFF
KYY.
22

=
=236,5.1.1.1=236,5 MPa
Ta thấy độ bền uốn đợc thoả mãn vì
F1
< [
F1
] ,
F2
< [
F2
];
6. Kiểm nghiệm răng về quá tải:

K
qt
= T
max
/T = 1,4;

H1max
=
H
.
25,6024,1.509 ==
qt
K
MPa < [
H
]
max
= 1260 MPa;

F1max
=
F1
. K
qt
=125,53. 1,4 = 175,74 MPa ;

F2max
=
F2
. K

qt
= 118,92.1,4 = 166,49 MPa
Vì
F1max
< [
F1
]
max
,
F2max
< [
F2
]
max
nên răng thoả mãn
Kết luận: với vật liệu trên thì bộ truyền cấp chậm thoả mãn các yêu cầu kĩ
thuật.
Vậy ta có các thông số của bộ truyền cấp chậm :
Khoảng cách trục : a
w
=230 mm
Modun : m=3
Chiều rộng vành răng : b
w
= 69 mm
Tỉ số truyền : u =4
Góc nghiêng của răng : = 12
Số răng : bánh nhỏ z
1
= 30 răng

Bánh lớn z
2
= 120 răng
Đờng kính chia : d
1
=90 mm d
2
= 360 mm
Đờng kính đỉnh răng : d
a3
=96 mm d
a4
=366 mm
Đờng kính đáy răng : d
f3
=82,5 mm d
f4
=352,5 mm
7.Kiểm tra điều kiện bôi trơn của hộp giảm tốc:
- 14 -14
Điều kiện bôi trơn:
-d
2
: Đờng kính của bánh bị dẫn của bộ truyền cấp nhanh.
-d
4
: Đờng kính của bánh bị dẫn của bộ truyền cấp chậm.
d
4
=360 mm; d

2
=300 mm
c =
2,1
300
360
2
4
==
d
d
; 1,1 c 1,3.
Vậy bộ truyền thoả mãn điều kiện bôi trơn
III. tính toán thiết kế trục và chọn ổ lăn:
1\ Chọn vật liệu chế tạo trục là thép 45 có:
[
b
]=600Mpa
[]=15 50 Mpa
Xác định sơ bộ đờng kính trục.
Theo ct 10.9 đờng kính trục thứ k với k =1 3;
[ ]
3
2,0

k
k
T
d =
(mm)

[ ]
MPa
mNT
30
.67000
1
=
=

=>
35,22
30.2,0
67000
3
1
==d
(mm) chọn d
1
=25

[ ]
MPa
mNT
30
.326000'
2
=
=

=>

8,37
30.2,0
326000
3
2
==d
(mm) chọn d
2
=40

[ ]
MPa
mNT
30
.1273000
3
=
=

=>
64,59
30.2,0
1273000
3
3
==d
(mm) chọn d
3
=60 mm
Sơ đồ đặt lực:

- 15 -15
Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực.
Tra bảng 10.2 trang 189 có:
b
01
=17 mm
b
02
=23 mm
b
03
=31 mm
Chiều dài moayơ bánh, bánh răng:
Chọn:K
1
= 10 (mm)
K
2
= 8 (mm)
K
3
= 12 (mm)
h = 16(mm).
Chiều dài mayơ bánh đai, bánh răng ,nối trục :
l
mđ
= l
m12
= 58 (mm).
l

m13
= 56 (mm).
l
m22
=56 (mm).


l
m23
=72 (mm).


l
m32
= 72 (mm).
l
m33
= 80(mm).





Khoảng cách l trên trục :
l
12
= - l
c12
= 54 (mm).
l

13
=57,5 mm
l
11
= 197 (mm).
l
22
=57,5 mm
l
23
=129 mm
- 16 -16
l
21
=197 mm
l
32
=75 (mm).
l
31
= 197 mm
l
33
= 129(mm).

Chọn khớp nối
Loại nối trục đàn hồi .
Tại trục III có mômem xoắn T
III
= 1273000 (N.mm)=1273 N.m

Tra bảng 16.10a kích thớc cơ bản của nối trục vòng đàn hồi đợc tra theo
mômem xoắn
T =1273 (N.m) d = 60 (mm) D = 210 (mm)
d
m
= 120 (mm) L = 175 (mm) l = 110 (mm)
d
1
= 110 (mm) D
o
= 160 (mm) Z = 8
n
max
= 2850 B = 6 B
1
=70
l
1
= 40(mm) D
3
= 36 (mm) l
2
= 40(mm)
Bảng 16.10b kích thớc cơ bản của vòng đàn hồi
T = 1273 (N.m)
d
o
= 18 (mm) d
1
= M12 D

2
=25 (mm)
l = 80 (mm) l
1
= 42 (mm) l
2
= 20 (mm)
l
3
= 36(mm) h = 2
Tính các lực tác dụng lên trục: Lực do đai, lực tác dụng lên bánh
răng, Lực do khớp nối .
Các thành phần lực trong thiết kế đợc biểu diễn nh hình vẽ phần trên.
Lực tác dụng của đai lên trục F
y12
= 1014 (N).
F
t1
=
2233
60
67000.2
2
1
1
==

d
T
N = F

t2
=F
x13
F
r1
=
83346,20.2233

.
1
==
o
tt
tg
Cos
tgF
N = F
y13
F
t2
=
7087
92
326000.2

2
2
2
==
d

T
N = F
x22
=F
x24
;
F
r2
=
2703
12cos
46,20 7087

.
2
==
o
o
tt
tg
Cos
tgF
N = F
y24
;
F
a2
=F
t2
.tg=7087.tg12

o
= 1506 N = F
z22
;
Xét dấu của lực ta đợc nh sau :
F
x13
=2233 N
F
y13
=833 N
F
x23
=-7087 N
- 17 -17
F
y23
=2703 N
F
z23
=-1506 N
X¸c ®Þnh lùc vµ vÏ biÓu ®å momen :
Trôc I:
- 18 -18
∑M
y0
=F
ly11
.l
11

-F
y12
.l
12
-F
y13.
l
13
=0
F
ly11
=
11
13131212

l
lFlF
yy
+
=
170
55.83354.1014 +
=592 N
∑M
y1
=F
ly10
.l
11
-F

y12
.(l
12
+l
11
)+F
y13
.l
13
=0
F
ly10
=
11
131113111212
).().(
l
llFllF
yy
−−+
=
( )
170
55170.833)17054.(1014 −++
=1900 N
∑M
x0
=F
lx10
.l

11
+F
x13.
l
13
=0
F
lx11
=-
11
1313
.
l
lF
x
=-722 N
∑M
x1
=F
lx10
.l
11
+F
x13
,l
13
=0
F
lx10
=-

( )
11
131113
.
l
llF
x
−
=-1510 N
F
lt10
=
2
10
2
10 lylx
FF +
=
22
19001510 +
=2427 N
F
lt11
=
2
11
2
11 lylx
FF +
=

22
722592 +
=934 N
Trôc 2:
∑M
y0
=F
ly21
.l
21
+F
y22
.l
22
-F
y23
.l
23
=0
F
ly21
=
21
22222323

l
lFlF
y
−
=1559 N

∑M
y1
=F
ly20
.l
21
+F
y22
.(l
21
-l
22
)-F
23
.(l
21
-l
23
) =0
F
ly20
=
21
222122232123
).().(
l
llFllF
yy
−−−
=311 N

∑M
x0
=F
lx21
.l
11
-F
x22
,l
22
-F
x23
.l
23
=0
F
lx21
=5516 N
∑M
x1
=F
lx20
l
21
-[F
lx22
.(l
21
-l
22

) +F
x23
.(l
21
-l
23
)]=0
F
lx20
=3800 N
F
lt20
=
2
20
2
20 lylx
FF +
=
22
3113800 +
=3813N
F
lt21
=
2
21
2
21 lylx
FF +

=
22
15595516 +
=5732 N
- 19 -19
- 20 -20
Trôc 3:
- 21 -21
∑M
y0
=F
ly31
.l
31
+F
y32
.l
32
=0
F
ly31
=-1829 N
∑M
y1
=F
ly30
.l
31
+F
y32

.(l
31
-l
32
)=0
F
ly30
=-875 N
∑M
x0
=F
lx32
.l
32
+F
x31
.l
31
=0
F
lx31
=-4794 N
∑M
x1
=F
lx30
l
31
+F
x32

.(l
31
-l
32
)=0
F
lx30
=-2293 N
F
lt30
=
2
30
2
30 lylx
FF +
=
22
8752293 +
=2454 N
F
lt31
=
2
31
2
31 lylx
FF +
=
22

18294794 +
=5131 N
VÏ biÓu ®å momen (h×nh vÏ):
Theo ct 10.15 tÝnh m«men uèn tæng t¹i c¸c tiÕt diÖn trªn trôc :

2
1
2
11 jyjxj
MMM +=
Theo ct 10.16 tÝnh m«men t¬ng ®¬ng t¹i c¸c tiÕt diÖn trªn trôc :

2
1
2
11
75,0
jjjtd
TMM +=
thay vµo ta ®îc :
M
10
= 0 (Nmm). M
t®10
= 0 (Nmm).
521453145124153
222
11
2
1111

=+=+=
yxt
MMM
(Nmm).
222
1
2
1111
67000.75,052145.75,0 +=+= TMM
ttd
=78012(Nmm).
=
12t
M
15860 (Nmm).
222
1
2
1212
67000.75,015860.75,0 +=+= TMM
ttd
= 60153(Nmm).
222
1
2
1313
67000.75,093210.75,0 +=+= TMM
ttd
= 109760(Nmm).
0

20
=
t
M

0
20
=
td
M
191900138700132600
222
21
2
212321
=+=+==
yxtt
MMMM
(Nmm).
321211326000.75,013260075,0
222
2
2
212421
=+=+== TMMM
ttdtd
(Nmm)
318300157200276800
222
22

2
2222
=+=+=
yxt
MMM
(Nmm).
425920326000.75,031830075,0
222
2
2
2222
=+=+= TMM
ttd
(Nmm)
0
30
=
t
M

0
30
=
td
M
15810078000137500
222
31
2
3131

=+=+=
yxt
MMM
(Nmm).
11010001273000.75,015810075,0
222
3
2
3131
=+=+= TMM
ttd
(Nmm)
- 22 -22
0
13
=
t
M
219100170600137500
222
32
2
3232
=+=+=
yxt
MMM
(Nmm).
13107201273000.75,021910075,0
222
3

2
3232
=+=+= TMM
ttd
(Nmm)
1170000117000
222
33
2
3333
=+=+=
yxt
MMM
(Nmm).
925971273000.75,011700075,0
222
3
2
3333
=+=+= TMM
ttd
(Nmm)
Đờng kính trục tại tiết diện j theo công thức:
d
j

[ ]
3
.1,0


tdj
M
[] là ứng suất cho phép để chế tạo trục chọn trục thép 45 với
b
=600 Mpa
=>[] = 50MPa.
d
11
=
[ ]
3
11
.1,0

td
M
=
3
50.1,0
78012
=25 mm
d
12
=
[ ]
3
12
.1,0

td

M
=
3
50.1,0
60153
=23 mm
d
13
=
[ ]
3
13
.1,0

td
M
=
3
50.1,0
109760
=28 mm
d
21
=d
24
=
[ ]
3
21
.1,0


td
M
=
3
50.1,0
321211
=40 mm
d
22
= d
23
=
[ ]
3
22
.1,0

td
M
=
3
50.1,0
425920
=44 mm
d
31
=
[ ]
3

31
.1,0

td
M
=
3
50.1,0
1101000
=55 mm
d
32
=
[ ]
3
32
.1,0

td
M
=
3
50.1,0
1310720
=60 mm
d
33
=
[ ]
3

33
.1,0

td
M
=
3
50.1,0
92597
=52 mm
Xuất phát từ các yêu cầu về độ bền lắp ghép và công nghệ ta chọn đờng kính
các trục nh sau:
d
10
=25 mm d
11
=25mm d
12
=23 mm d
13
= 28 mm
d
20
=40 mm d
21
=40mm d
22
=44 mm d
23
= 44 mm d

24
= 40 mm
d
30
=55 mm d
31
=55mm d
32
=60mm d
33
= 52 mm d
34
= 55 mm
Kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi:
Thép 45 có
b
=600 Mpa

-1
=0,43.
b
=0,43.600=261,6Mpa
- 23 -23

-1
=0,58.
-1
=0,58.261,6=151,7Mpa



=0

=0,05
Các trục của hộp giảm tốc đều quay, ứng suất uốn thay đổi theo chu kì đối
xứng do đó
aj
tính theo 10.22

aj
=
maxj
=
j
j
W
M

mj
=0
Trục quay theo 1 chiều do đó
mi
.
Xác định hệ số an toàn ở các tiết diện nguy hiểm cần kiểm tra về độ bền mỏi
các tiết diện 10, 11, 21, 22, 31, 33, 34 .Chọn lắp ghép các ổ lăn lắp lên trục
theo k
6
lắp bánh răng, bánh đai, nối trục theo k
6
kết hợp với lắp then
Kích thớc then tra bảng 9.1 trị số momen cản uốn, cản xoắn ứng với các tiết

diện trục nh sau
Tiết
diện
ĐK trục Bxh t
1
W W
0
10 25 8 x 7 4 1250 2820
11 25 8 x 7 4 1250 2820
21 40 12 x 8 5 3240 7095
22 44 12 x 8 5 4215 9174
31 60 18 x 11 7 10251 32148
33 57 16 x 10 6 9012 25741
34 55 16 x10 6 8210 21110
W
j
=
j
jj
d
tdtbd
.2
)(.
32
.
2
11
3




W
oj
=
j
jj
d
tdtbd
.2
)(.
16
.
2
11
3



Xác định hệ số K

dj
và K

dj
đối với các tiết diện nguy hiểm theo công thức :
K

dj
=(




K
+K
x
-1).K
y
K

dj
=(



K
+K
x
-1).K
y
Các trục đợc gia công trên máy tiện , tại các tiết diện nguy hiểm yêu cầu đạt
R
a
=2,5 0,63 àm do đó hệ số tập chung ứng suất do trạng thái bề mặt
K
x
=1,06 (bảng 10.8)
Không dùng các biện pháp tăng bền bề mặt K
y
=1.Dùng dao phay ngón hệ số
tập chung ứng tại rãnh then ứng với vật liệu có

b
=600Mpa và K

=1,76,
K

=1,54. Theo bảng 10.10 tra

,

ứng với đờng kính tiết diện nguy hiểm
- 24 -24
Ta có bảng sau
d




23 0,92 0,89
40 0,88 0,81
57 0,85 0,78
Xác định hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất pháp S

S

j
=
mjjdj
1
K +




Xác định hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất tiếp
S

j
=
mjjdj
1
K +



[S] =1,5 2,5 S
j
=
2
j
2
j
jj
SS
S.S


+
Ta có bảng sau :
Tiếtdiện
d

K

/

K

/

K

d
K

d
S

S

S
Rãnh
then
Lắp
căng
Rãnh
then
Lắp
căng
10 25 - 2,06 1,86 1,64 2,12 1,92 3,24 19,13 3,19
11 25 1,98 2,06 1,73 1,64 2,12 1,79 - 6,87 6,87
21 40 2,03 2,06 1,94 1,64 2,12 2,00 1,73 17,46 1,73

22 44 - 2,06 - 1,64 2,12 1,70 7,09 5,48 4,34
31 60 - 2,06 - 1,64 2,12 1,70 7,09 5,48 4,34
33 57 2,06 2,06 1,96 1,64 2,12 2,02 - 3,69 3,69
34 55 2,0 2,06 1,90 1,64 2,12 1,96 1,91 11,3 1,89
Kiểm tra độ bền then
Kiểm tra độ bền dập và độ bền cắt


d
=
[ ]
d
1t
)th.(l.d
T.2



[ ]
c
t
c
b.l.d
T.2
=
Ta có bảng sau:
Tiết
diện
d l
t

bxh t
1
T

d

c
11 25 21,6 8x7 4 67000 9,1478 3,43
13 28 24,5 8x7 4 67000 22,121 8,8,48
- 25 -25