Trêng §HBK Hµ Néi  ThuyÕt minh ®å ¸n chi tiÕt m¸y
LỜI NÓI ĐẦU
Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí là một nội dung không thể thiếu đối với
chương trình đào tạo kĩ sư cơ khí nhằm cung cấp cho sinh viên các kiến thức cơ sở
về kết cấu máy và các quá trình cơ bản khi thiết kế máy.
Trong quá trình học tập môn học : môn học Nguyên lý máy giúp em nắm vững
được các kiến thức về truyền đông cơ khí và môn học Chi tiết máy thì giúp em đi
vào Chi tiết hơn với các kiến thức cơ bản của các kết cấu của chi tiết máy.
Vì vậy Đồ án môn học Chi tiết máy chính là kết quả đánh giá thực chất nhất
quá trình học tập các môn em đã học như Chi tiết máy, Chế tạo phôi, Sức bền vật
liệu, dung sai và lắp ghép …
Hộp giảm tốc là một thiết bị không thể thiếu đối với các máy cơ khí, nó có
nhiệm vụ biến đổi một vận tốc đầu vào thành một hay nhiều vận tốc ở đầu ra (tùy
thuộc vào công dụng của máy). Khi nhận đồ án do thầy giáo Nguyễn Quang Huy
hướng dẫn đã giao cho việc thiết kế hộp giảm tốc thì em đã tìm hiểu và cố gắng hoàn
thành đồ án môn học này.Trong quá trình làm đồ án thì em đã tìm hiểu các vấn đề
chính sau : Cách chọn động cơ điện cho hộp giảm tốc.
Cách phân phối tỉ số truyền hợp lí cho các cấp của các loại hộp giảm tốc.
Các chỉ tiêu tính toán và các thông số cơ bản của hộp giảm tốc.
Các chỉ tiêu tính toán, cách chế tạo bánh răng và trục.
Cách xác định thông số của then.
Kết cấu, công dụng và cách xác định các thông số cơ bản của vỏ hộp và các chi
tiết liên quan.
Cách lắp ghép các chi tiết lại với nhau thành một kết cấu máy hoàn chỉnh.
Cách tính toán chọn chế độ bôi trơn của các chi tiết tham gia chuyển động
Trêng §HBK Hµ Néi  ThuyÕt minh ®å ¸n chi tiÕt m¸y
MỤC LỤC
PHẦN Ι
TÍNH TOÁN ĐỘNG HỆ DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ
1.1.Tính chọn động cơ điện
Trêng §HBK Hµ Néi  ThuyÕt minh ®å ¸n chi tiÕt m¸y

1.1.1.Chọn kiểu,loại đông cơ
a.Động cơ điện một chiều:
Ưu điểm cho phép thay đổi trị số của mô men và vận tốc góc trong pham vi
rộng
Đảm bảo khởi động êm hãm và đảo chiều dễ dàng
Nhược điểm:
Đắt với động cơ điện rất khó kiếm phải tăng vôn đầu tư để đặt các thiết bị chỉnh lưu
b. Động cơ xoay chiều
*Động cơ xoay chiều 1pha:có công suất tương đối nhỏ có thể mắc vào mạn
điện chiếu sáng nhưng hiệu suất thấp và cosϕ
*Động cơ xoay chiều 3 pha đồng bộ:
Ưu điểm:
Có vận tốc góc không đổi không phụ thuộc vào tỷ số của tải trọng và thực tế không
điều chỉnh được hiệu suất và cosϕ cao hệ số quá tải lớn
Nhược điểm: thiết bị tương đối phức tạp,giá thành cao
*Động cơ xoay chiều 3 pha không đồng bộ:dây quấn và ngắn mạch
Dây quấn : cho phép điều chỉnh vận tốc trong phạm vi nhỏ,dòng điện mở máy nhỏ
nhưng hệ số công suất thấp,giá thành cao,kích thước lớn vận hành phức tạp chỉ dùng
khi cần điều chỉnh trong phạm vi hẹp để tim ra vận tốc thích hợp của dây chuyền
công nghệ lắp đặt
Ngắn mạch : kết cấu đơn giả,giá thành thấp,làm việc tin cậy,có thể mắc trực tiếp vào
lưới điện 3 pha không cần biến dổi dòng điện.Hiệu suất và hệ số
công suất thấp,không điều chỉnh được vận tốc.Nhờ có ưu điểm nên động cơ xoay
chiều 3 pha không đồng bộ roto ngắn mạch được sử dụng phổ biến trong các ngành
công nghiệp để dẫn động các thiết bị vận chuyển băng tải xích tải… Nên sử dụng
loại động cơ này.
1.1.2.Chọn công suất động cơ
- Công suất động cơ trên trục công tác
N
ct

= F.V = 3000.1,3 = 3,9 kw
Áp dụng công thức:
N.η.η.η.
3
ô
η
≥ 3,9kw
Chọn sơ bộ các hiệu suất theo bảng 2_1 (I_t27)
ta có: η = 0,95 ; η = 0,96 ; η = 1 ; η = 0,99
N ≥
3
3,9
0,95.0,96.1.0,99
= 4,41 (kw)
=>Chọn động cơ 5,5 (kw)
Từ công thức:
Trêng §HBK Hµ Néi  ThuyÕt minh ®å ¸n chi tiÕt m¸y
V =
=> n = = = 88,7 (vòng/phút)
=> n = n.u.u
Trong đó tỉ số truyền sơ bộ tra bảng 22 (I_t32)
u = 2 ; u = 3
=> n = 88,7.2.3 = 532,2(v/p)
Chọn n = 716(v/p)
+ Tính lại tỉ số truyền
Ta có: 716 = 88,7.u.u = 88,7.3.u
=> u = = 2,69
Vậy ta chọn động cơ có các thông số sau



Các thông số hình học của động cơ A02_51_6 tra theo bảng 8P ( I) _t331)
kiểu động cơ
điện
Kích thước
Khuôn
khổ(mm)
Kích thước lắp đặt (mm)
l H d l l l d d b H
4A132MY8 530 350 302 80 178 89 38 12 216 132
1.2 . Phân phối tỉ số truyền và các thông số trên trục.
a. T ốc độ quay của các trục
* Tốc độ quay của trục I
n =
dc
dai
n
u
= = 266,17 (vòng/phút)
*Tốc độ quay của trục II
n =
I
con
n
u
=
266,17
3
= 88,7 (vòng/phút)
b. T ính công suất danh nghĩa trên các trục
* Công suất danh nghĩa trên trục I

N = 4,41.0,95.0,99 = 4,15 (kw)
Kiểu động
cơ
Công
suất
(kw)
vận tốc
quay
(v/p)
Cos ϕ
%
η
4A132MY8 5,5 716 0,74 83 2,2 1,8
Trêng §HBK Hµ Néi  ThuyÕt minh ®å ¸n chi tiÕt m¸y
*Công suất danh nghĩa trên trục II
N = 4,15.0,96.0,99 = 3,94 (kw)
c.tính mômen xoắn trên các trục
+) Trên trục động cơ: T =
6
9,55.10 .4,41
58820( )
716
Nmm=

+) Trên trục I: T =
6
9,55.10 .4,15
148899( )
266,17
Nmm=

+) Trên trục II: T =
6
9,55.10 .3,94
424205( )
88,7
Nmm=
*Lập bảng thông số bộ truyền khi làm việc
Trục
Thông số
Động cơ Trục I Trục II
Công suất N (kw) 5,5 4,15 3,94
Số vòng quay n
(vòng/phút)
716 266,17 88,7
Mômen xoắn T
(N.mm)
58820 148899 424205
Tỉ số truyền u 2,69 3
PHẦN II : TÍNH THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT TRUYỀN ĐỘNG
2.1: Thiết kế bộ truyền đai.
2.1.1 . Chọn vật liệu đai: chọn đai vải cao su
2. 1.2. Đường kính bánh đai nhỏ d
1
:
Đường kính bánh đai nhỏ xác định theo công thức 4.1[1]
3
3
1 1
(5,2 6,4) (5,2 6,4) 148899 (275,6 339,2)d T mm= = =
Trêng §HBK Hµ Néi  ThuyÕt minh ®å ¸n chi tiÕt m¸y

Chọn d theo tiêu chuẩn : d = 315 (mm)
Kiểm tra vận tốc đai theo điều kiện:
1 1
(20 25)
60.1000
d n
V
π
= ≤ ÷
m/s

.315.266,17
4,39( / ) (20 25)( / )
60.1000
v m s m s
π
⇔ = = < ÷

→ V nằm trong phạm vi cho phép.
2 . 1.3. Đường kính bánh đai lớn d
2
:
( ) ( )
2 1
1 1 0.01 .2,69.315 838,9
d
d u d mm
ξ
= − = − =
Chọn d

2
= 840 mm.
Tỉ số truyền thực tế
2
1
840
2,69
(1 ) 315(1 0,01)
t
d
u
d
ε
= = =
− −
Trong đó,
0,01 0,02
ε
=
- Hệ số trượt, chọn
0,01
ε
=
2 . 1.4. Xác định khoảng trục a và chiều dài đai l .
- Tính khoảng cách trục a
Theo 4.3[1]
1 2
(1,5 2)( ) (1,5 2)(315 840) (1732,5 2310)
s
a d d mm= + = + =

Chọn a
s
=2000mm
-Tính chiều dài đai l
Theo 4.4[1]
2
2
1 2 2 1
( ) ( ) (315 840) (840 315)
2 2.200 5848
2 4 2 4.2000
d d d d
l a mm
a
π π
+ − + −
= + + = + + =
+) số vòng chạy của đai
ax
4,39
0,75(1/ ) (3 5)(1/ )
5,848
m
v
i s i s
l
= = = < =
2.1.5. K iểm nghiệm góc ôm trên bánh nhỏ.
Theo công thức 4.7[1]
Trêng §HBK Hµ Néi  ThuyÕt minh ®å ¸n chi tiÕt m¸y

2 1
1 min
57( ) 840 315
180 180 57. 160 150
2000
d d
a
α α
− −
= − = − = ° > = °
với a : khoảng cách trục
d :đường kính bánh bị dẫn
d :đường kính bánh dẫn
2.1.6. Đ ịnh tiết diện đai .
-Chiều dày đai δ được chọn theo tỉ số ≤
(theo bảng 5-2[1] đối với đai vải cao su)
1
315
7,88
40 40
d
mm
δ
⇒ ≤ = =

Theo bảng 5.3[1] chọn đai vải cao su có lớp lót chiều dày δ = 7,5mm với số lớp là 6
- Ứng suất có ích cho phép, theo công thức 4.10[1]
0 0
[ ]=[ ]
F F v

C C C
α
σ σ
Trong đó, với bộ truyền đặt nằm ngang, chọn
2
0
1,8 /N mm
σ
=
Theo bảng 4.9[1], k
1
=2,5; k
2
=10
Do đó, theo công thức 4.11[1];
2
0 1 2
1
10.7,5
[ ] . 2,5 2,26 /
315
F
k k N mm
d
δ
σ
= − = − =
C
α
- trị số kể đến ảnh hưởng của góc ôm, theo bảng 4.10[1]

0,94C
α
=
v
C
- trị số kể đến ảnh hưởng của vận tốc, theo bảng 4.11[1]
v
C
=0,97
0
C
- trị số kể đến ảnh hưởng của vị trí bộ truyền, theo bảng 4.12[1]
0
C
=1
Vậy,
Trêng §HBK Hµ Néi  ThuyÕt minh ®å ¸n chi tiÕt m¸y
2
0 0
[ ]=[ ] 2,26.0,94.0,97.1 2,06 /
F F v
C C C N mm
α
σ σ
= =
-Chiều rộng đai b:
Theo công thức 4.8[1],
945,3.1,25
76,5
[ ] 2,06.7,5

t d
F
F k
b mm
σ δ
= = =
Theo bảng 4.1[1] lấy b theo trị số tiêu chuẩn, b=80mm
Trong đó, theo công thức 4.9[1],
1
4,15
1000 1000. 945,3
4,39
t
P
F N
v
= = =
K
đ
– trị số của hệ số tải trọng động, theo bảng 4.7[1], K
đ
= 1,25
2.1.7. Đ ịnh chiều rộng B của bánh đai.
Theo bảng 5.10[3] ta có:
B = 100 mm
với b = 80 mm (chiều rộng đai)
2.1.8. T ính lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục.
- Lực căng ban đầu, theo công thức 4.12[1],
0 0
1,8.80.7,5 1080 ;F b N

σ δ
= = =
-Lực tác dụng lên trục, theo công thức 4.13[1],
0
160
2 sin( ) 2.1080.sin( ) 2127,2 ;
2 2
r
F F N
α
°
= = =
2.2 Tính toán các thông số cơ bản của cặp bánh răng côn
2.2.1 Chọn vật liệu:
Đây là hộp giảm tốc chịu công suất trung bình nên chọn vật liệu bánh răng là vật
liệu nhóm I có độ rắn HB < 350
Theo bảng 6.1[1]
Trêng §HBK Hµ Néi  ThuyÕt minh ®å ¸n chi tiÕt m¸y
Nhãn
thép
Nhiệt
luyện
Kích
thước S
(mm)
Độ rắn Giới hạn
bền
b
σ
(MPa)

Giới hạn
chảy
ch
σ
(MPa)
C45 Tôi cải
thiện
≤ 60
HB
241….285
850 580
C45 Tôi cải
thiện
≤ 100
HB
192….240
750 450
2.2.2 Xác định ứng suất cho phép
Tra bảng 6.2 [1] thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB 180 350
lim
lim
2 70; 1,1
1,8 ; 1,75
o
H H
o
F F
HB S
HB S
σ

σ
= + =
= =
lim1 1
1
lim1 1
2 70 2.245 70 560
245
1,8 1,8.245 441
o
H
o
F
HB MPa
HB
HB MPa
σ
σ

= + = + =

= ⇒

= = =


lim2 2
2
lim2 2
2 70 2.230 70 530

230
1,8 1,8.230 414
o
H
o
F
HB MPa
HB
HB MPa
σ
σ

= + = + =

= ⇒

= = =


*Xác định ứng suất tiếp xúc cho phép:
Theo công thức 6.1 [1]
[ ]
0
lim
.
H
H R V xH HL
H
Z Z K K
S

σ
σ
=
Tính sơ bộ lấy :
1
R V xH
Z Z K =
⇒
[ ]
0
lim
.
H
H HL
H
K
S
σ
σ
=
CT6.4[1]:
H
HO
m
HL
HE
N
K
N
=

H
m
:bậc của đường cong mỏi khi thử về ứng suất tiếp xúc
6
H
m =
khi độ rắn mặt răng HB ≤ 350 hoặc bánh răng có mài mặt lượn chân răng
HO
N
-số chu kì thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về tiếp xúc
2,4
30
HO HB
N H=
Với
HB
H
-độ rắn Brinen
1
2,4
30.560 118242204
HO
N = =
Trêng §HBK Hµ Néi  ThuyÕt minh ®å ¸n chi tiÕt m¸y
2
2,4
30.530 103605626
HO
N = =
60. . .

HE HE
N K c nt
Σ
=
-số chu kì ứng suất thay đổi tương đương
Với c – số lần ăn khớp trong một vòng quay
n – số vòng quay trong một phút

t
Σ
- tổng số giờ làm việc của bánh răng đang xét
14000t
Σ
=
(giờ)
1 1
1
.60. . . 0,18.60.1.716.14000 108259200
HE HE
N K c n t
Σ
= = =
2 2
2
.60. . . 0,18.60.1.266.14000 40219200
HE HE
N K c n t
Σ
= = =
Nhận thấy

1 1HE HO
N N<
=>
1
1
1
6
118242204
1,01
108259200
H
HO
m
HL
HE
N
K
N
= = =

2 2HE HO
N N<
=>
2
2
2
6
103605626
1,17
40219200

H
HO
m
HL
HE
N
K
N
= = =
Ta có :
[ ]
1
0
lim1
1
560
. .1,01 514,19( )
1,1
H
H HL
H
K MPa
S
σ
σ
= = =
[ ]
2
0
lim2

2
530
. .1,17 563,71( )
1,1
H
H HL
H
K MPa
S
σ
σ
= = =
Vậy
[ ] [ ]
1
514,19( )
H H
MPa
σ σ
= =
Theo công thức 6.13[1] ứng suất tiếp xúc khi quá tải
[ ]
1
1 ax
2,8 2,8.580 1624( )
H ch
m
MPa
σ σ
= = =

[ ]
2
2 ax
2,8 2,8.450 1260( )
H ch
m
MPa
σ σ
= = =
*Xác định ứng suất uốn cho phép:
Theo công thức 6.2[1]
[ ]
0
lim
. . . . . .
F
F R s xF FC FL
F
Y Y K K K
S
σ
σ
=
Tính sơ bộ lấy
. . 1
R s xF
Y Y K =
⇒
[ ]
0

lim
. .
F
F FC FL
F
K K
S
σ
σ
=
FC
K
: hệ số xét đến ảnh hưởng đặt tải.Do tải không đổi,quay 1 chiều nên
1
FC
K =

F
FO
m
FL
FE
N
K
N
=
F
m
:bậc của đường cong mỏi khi thử về ứng suất uốn
6

F
m =
khi độ rắn mặt răng HB ≤ 350 hoặc bánh răng có mài mặt lượn chân răng
FO
N
- số chu kì thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về uốn :
6
4.10
FO
N =
Trêng §HBK Hµ Néi  ThuyÕt minh ®å ¸n chi tiÕt m¸y
FE
N
- số chu kì ứng suất thay đổi tương đương;
60. . .
FE FE
N K c n t
Σ
=
1 1
1
60. . . 0,06.60.1.1420.40880 208978560
FE FE
N K c n t
Σ
= = =
2 2
2
.60. . . 0,06.60.1.435,6.40880 64106380
FE FE

N K c n t
Σ
= = =
Nhận thấy
1FE FO
N N>
lấy
1FE FO
N N=
để tính,do đó
1
1
FL
K =

2FE FO
N N>
lấy
2FE FO
N N=
để tính,do đó
2
1
FL
K =
Vậy ta có
[ ]
1
0
lim1

1
441
. . .1.1 252( )
1,75
F
F FC FL
F
K K MPa
S
σ
σ
= = =

[ ]
2
0
lim2
2
414
. . .1.1 236,6( )
1,75
F
F FC FL
F
K K MPa
S
σ
σ
= = =
Theo công thức 6.14[1] ứng suất uốn khi quá tải


[ ]
1
1 ax
0,8 0,8.580 464( )
F ch
m
MPa
σ σ
= = =

[ ]
2
2 ax
0,8 0,8.450 360( )
F ch
m
MPa
σ σ
= = =
2.2.3 Tính bộ truyền bánh răng côn răng thẳng:
a.Xác định chiều dài côn ngoài:
Theo công thức 6.52a[1]
( )
[ ]
1
2
3
1
2

1
1
1
H
e R
be be H
T K
R K u
K K u
β
σ
= +
−
Với bộ truyền răng thẳng bằng thép, ta có

1
3
0,5 0,5.100 50
R d
K K MPa= = =
chọn
0,3
be
K =
Theo bảng 6.21[1] với
1
0,3.3
0,53 1,24
2 2 0,3
be

H
be
K u
K
K
β
= = ⇒ =
− −
Do đó:
( )
2
3
2
148899.1,24
50 3 1 163,64( )
1 0,3 .0,3.3.514,19
e
R mm= + =
−
b.Xác định thông số ăn khớp:
*Số răng bánh dẫn.
1
2 2
1
2
2.163,64
103,50( )
1 3 1
e
e

R
d mm
u
= = =
+ +
Trêng §HBK Hµ Néi  ThuyÕt minh ®å ¸n chi tiÕt m¸y
Tra bảng 6.22[1]
1 1 1
19 1,6 1,6.19 30,4
p p
Z Z Z= → = = =
, chọn
1
30Z =
răng.
*Đường kính trung bình và môđun trung bình:
( ) ( )
1 1
1 0,5 1 0,5.0,3 103,50 87,98( )
m be e
d K d mm= − = − =
1
1
87,98
2,933( )
30
m
tm
d
m mm

Z
= = =
*Xác định môđun
Theo công thức 6.56[1]
2,933
3,45
1 0,5 1 0,5.0,3
tm
te
be
m
m
K
= = =
− −
Theo bảng 6.8[1] lấy
3,5( )
te
m mm=
Tính lại
.(1 0,5 ) 3,5.(1 0,5.0,3) 2,98( )
tm te be
m m K mm= − = − =

1 1
. 2,98.30 89,4( )
m tm
d m z mm= = =
*Xác định số răng bánh 2 và góc côn chia:


2 1
. 3.30 90Z u Z= = =
;lấy
2
90Z =
(răng)
- Tỉ số truyền thực tế:
2
1
90
3
30
Z
u
Z
= = =
- Góc côn chia
0 '
1
1
2
30
18 26
90
Z
arctg arctg
Z
δ
= = =
0 0 0 0

2 1
90 90 18 26' 71 33'
δ δ
= − = − =
2.1.4 Kiểm nghiệm độ bền của bánh răng:
a. Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc :
Theo công thức 6.58[1]
2
1
2
1
2 1
0,85
H
H M H
m
T K u
Z Z Z
bud
ε
σ
+
=
M
Z
- hệ số kể đến cơ tính vật liệu của các bánh răng ăn khớp,trị số
M
Z
tra bảng
6.5[1]

1
3
274
M
Z MPa=
H
Z
- hệ số kể đến hình dạng bề mặt tếp xúc,tri số của
H
Z
tra bảng 6.12[1]
Với
1 2
0; 0; 0 1,76
H
x x Z
β
= = = → =
Z
ε
- hệ số kể đến sự trùng khớp của răng.Theo công thức 6.59a[1] có
Với
α
ε
- hệ số trùng khớp ngang,tính theo công thức:

1 2
1 1 1 1
1,88 3,2.( ) os 1,88 3,2.( ) os0 1,74
30 90

m
c c
z z
α
ε β
 
 
= − + = − + =
 
 
 
 
Trêng §HBK Hµ Néi  ThuyÕt minh ®å ¸n chi tiÕt m¸y
⇒
(4 )
4 1,74
0,87
3 3
Z
α
ε
ε
−
−
= = =
H
K
- hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc
Theo công thức 6.61[1]
H H H Hv

K K K K
β α
=
Với
H
K
β
là hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành
răng,trị số tra bảng 6.21[1] ⇒
1,24
H
K
β
=

H
K
α
- hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng cho các đôi răng đồng
thời ăn khớp.Với bánh răng côn răng thẳng lấy
1
H
K
α
=


Hv
K
- hệ số kể đến tải trọng động xuất hiện trong vùng ăn khớp.Tính theo

công thức 6.63[1]

1
1
. .
1
2
H m
Hv
H H
v b d
K
T K K
β α
= +
Trong đó:

1
0
( 1)
m
H H
d u
v g v
u
δ
+
=

Với vận tốc vòng

1 1
.
.89,4.716
3,35( / )
60000 60000
m
d n
v m s
π
π
= = =
H
δ
- hệ số kể đến ảnh hưởng của sai số ăn khớp.Trị số tra bảng 6.15[1]

0,006
H
δ
=
0
g
- hệ số kể đến ảnh hưởng của sai lệch bước răng.Trị số tra bảng 6.16[1]

0
56g =
⇒

1 1
0
1

( 1)
89,4(3 1)
0,006.56.3,35. 12,29( / )
3
m
H H
d u
v g v m s
u
δ
+
+
= = =
b là chiều rộng vành răng
. 0,3.163,64 49,10( )
be e
b K R mm= = =
Trêng §HBK Hµ Néi  ThuyÕt minh ®å ¸n chi tiÕt m¸y
1
1
. .
12,29.49,10.89,4
1 1 1,15
2 2.148899.1,24.1
H m
Hv
H H
v b d
K
T K K

β α
= + = + =

1,24.1.1,15 1,43
H
K⇒ = =
Vậy
2
2
1 1
2 2
1 1
2 1
2.148899.1,43. 3 1
274.1,76.0,87. 486,70( )
0,85 0,85.49,10.3.89,4
H
H M H
m
T K u
Z Z Z MPa
bu d
ε
σ
+
+
= = =
* Xác định chính xác ứng suất tiếp xúc cho phép:
Theo 6.1[1] Với v=3,03 m/s <5 m/s
1

v
Z =
Với cấp chính xác về mức tiếp xúc là 8 độ nhám
2,5 1,25
a
R m
µ
=

do đó
0,95
R
Z =
Với
d 700 1
a xH
K< → =
[ ] [ ]
. 514,19.0,95.1.1 488,48( )
H H R V xH
sb
Z Z K MPa
σ σ
= = =
Như vậy
[ ]
H H
σ σ
<
và

[ ]
[ ]
488, 48 486,70
.100% .100% 0,36% 4%
488, 48
H H
H
σ σ
σ
−
−
= = <
Vậy ta tính lại chiều rộng vành răng b theo công thức:
[ ]
2 2
488, 48
. .( ) 0,3.163,64( ) 49,45( )
486,70
H
be e
H
b K R mm
σ
σ
= = =
Lấy b =50 (mm)
2.1.5 Các thông số kích thước của bộ truyền bánh răng côn :
Chiều dài côn ngoài :
163,64
e

R mm=
Môđun tiêu chuẩn :
3,5
te
m mm=
Chiều rộng vành răng :
50b mm
=
Chiều dài côn trung bình :
105,125
m
R mm=
Đường kính chia ngoài :
1 1
3,5.30 105
e te
d m Z mm= = =

2 2
3,5.90 315
e te
d m Z mm= = =
Góc côn chia :
0
1
0
2
18 26'
71 33'
δ

δ
=
=
Chiều cao răng ngoài :
4,4
e
h mm=
Chiều cao đầu răng ngoài :
1
2
2
2
ae
ae
h mm
h mm
=
=
Chiều cao chân răng ngoài :
1
2
2,4
2,4
fe
fe
h mm
h mm
=
=
Đường kính đỉnh răng ngoài :

1
2
51,93
250,75
ae
ae
d mm
d mm
=
=
Trêng §HBK Hµ Néi  ThuyÕt minh ®å ¸n chi tiÕt m¸y
Chiều dày răng ngoài :
1
2
3,14
3,14
e
e
s mm
s mm
=
=
Góc chân răng :
0
1
0
2
1,11
1,11
f

f
θ
θ
=
=
Đường kính trung bình :
1
2
89,4
266,88
m
m
d mm
d mm
=
=
Môđun vòng trung bình :
2,98
tm
m mm=
PHẦN III. THIẾT CÁC CHI TIẾT ĐỠ NỐI
3.1 .Thiết k ế t rục .
3.1.1. C họn vật liệu.
Chọn vật liệu chế tạo trục là thép 45 nhiệt luyện để đạt độ cứng (40÷60)HRC
Lực tải trọng lớn và làm việc trong thời gian dài, vật liệu được nhiệt luyện phải
đủ bền và cứng
Tra bảng 6.1[1]
Lấy σ = 600 Mpa, σ = 340 Mpa
3.1.2.Xác định tải trọng tác dụng lên trục .
Là mô men xoắn và các lực tác dụng khi ăn khớp trong bộ truyền bánh răng, lực

căng đai, lực lệch tâm do không đồng trục khi nắp hai nửa khớp nối nối động. Bỏ
qua trọng lượng bản thân trục, trọng lượng các chi tiết lắp lên trục và lực ma sát
trong các ổ.
* Các lực tác dụng lên bánh răng nón răng thẳng :
1
1
1
2. 2.148899
3331,07( )
89,4
t
m
T
F N
d
= = =
2
2
2
2. 2.424205
3178,99( )
266,88
t
m
T
F N
d
= = =
0 0
1 1 1

. . os 3331,07. 20 . os18 26' 1150,20( )
r t
F F tg c tg c N
α δ
= = =
0 0
1 1 1
. .sin 3331,07. 20 .sin18 26' 383,37( )
a t
F F tg tg N
α δ
= = =
2 1
2 1
1150,20( )
383,37( )
a r
r a
F F N
F F N
= =
= =
* Lực tác dụng từ bộ truyền đai.
2127,2 ;
r
F N=
3.1.3. Tính thiết kế trục theo độ bền mỏi.
Đường kính sơ bộ trục tính theo công thức 10.9[1]
Trêng §HBK Hµ Néi  ThuyÕt minh ®å ¸n chi tiÕt m¸y
[ ]

3
0,2
T
d
τ
≥
Trong đó : T là momen xoắn , Nmm

[ ]
τ
là ứng suất xoắn cho phép , MPa
Với vật liệu trục là thép 45, giá trị
[ ]
15 30MPa
τ
=
Đường kính sơ bộ các trục :
[ ]
1
3
3
1
148899
33,39
0,2 0,2.20
sb
T
d mm
τ
= = =

, Lấy
1
35
sb
d mm=
[ ]
2
3
3
2
424205
47,33
0,2 0, 2.20
sb
T
d mm
τ
= = =
, Lấy
2
50
sb
d mm=
3.1.4.Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực
+) Từ đường kính trục sơ bộ ta có thể xác định gần đúng chiều rộng ổ lăn b
0
Theo bảng 10.2 :
Trục I II
Đường kính, mm 35 50
Bề rộng ổ, mm 21 27

+)Xác định chiều dài moay ơ các chi tiết quay :
- Chiều dài moay ơ bánh răng côn :
Bánh nhỏ :
12 1
(1, 2 1,3) (1,2 1,4).35 42 49
m sb
l d= ÷ = ÷ = ÷
Chọn
12
45
m
l mm=
Bánh lớn :
22 2
(1,2 1,4) (1,2 1,4).50 60 70
m sb
l d= ÷ = ÷ = ÷
Chọn
22
65
m
l mm=
Trị số các khoảng cách
1 2 3
, , ,
n
k k k h
tra theo bảng 10.3[1]
Khoảng cách từ mặt mút của chi tiết quay đến thành trong của hộp hoặc khoảng cách
giữa các chi tiết quay

1
k
= 10
Khoảng cách từ mặt mút của ổ đến thành trong của hộp lấy
2
k
=8
Khoảng cách từ mặt mút của chi tiết quay đến nắp ổ
3
15k =

Chiều cao nắp ổ và đầu bu lông
20
n
h =
+) Xác định điểm đặt lực : Tra theo bảng 10.4[1]
- Trục I :
12 12c
l l= −
Với
12 12 0 3
0,5.( ) 0,5.(45 21) 15 20 68( )
c m n
l l b k h mm= + + + = + + + =
11 1
(2,5 3) (2,5 3).35 87,5 105( )
sb
l d mm= ÷ = ÷ = ÷
Lấy
11

90( )l mm=
Trêng §HBK Hµ Néi  ThuyÕt minh ®å ¸n chi tiÕt m¸y
13 11 1 2 12 0 13 1
0
13
0,5( . os )
90 10 8 45 0,5(21 50. os18 26') 139,8( )
m
l l k k l b b c
l c mm
δ
= + + + + −
⇒ = + + + + − =
- Trục II :
+
22 22 0 1 2
0,5.( ) 0,5.(65 27) 10 8 64( )
m
l l b k k mm= + + + = + + + =
+
21 1 02 1 2
2. 2. 163,64 27 2.10 2.8 226,64( )
e
l R b k k mm= + + + = + + + =
+ Chiều dài moay ơ khớp nối :
12 2
(1, 4 2,5) (1,4 2,5).50 70 125
m sb
l d= = =
Chọn

12
100
m
l mm=
3.1.5. Tính gần đúng trục.
3.1.5.1. Xác định đường kính và chiều dài các đoạn trục.
a. Tính toán trục I :
Các lực tác dụng lên trục lên bánh răng trên trục I :

1
3331,07( )
t
F N=

1
1150,2( )
r
F N=

2127,20
rd
F N=

1
383,37( )
a
F N=

1
148899( )T N=

Dời các lực tác dụng lên bánh răng về trục như hình vẽ ta được :
+)
1
1
1 1
1
383,37( )
.
383,37.89,4
17136,64( )
2 2
a
a
a m
a
F N
F
F d
M Nmm
=


⇒

= = =



chiều lực và momen như hình vẽ
+)

1 1 1
; ; ;
r t KN
F F T F
như hình vẽ
Giả sử phản lực liên kết
0 0 1 1
; ; ;
x y x y
R R R R
tại các gối đỡ như hình vẽ.
F
rd
R
y0
R
x0
R
y1
R
x1
F
t1
F
a1
F
r1
68
90
139,8

Áp dụng các phương trình cân bằng tĩnh học ta được :
Trêng §HBK Hµ Néi  ThuyÕt minh ®å ¸n chi tiÕt m¸y
0 1 1
1 0 1
1 11 1 1 13
12 1 11 1 13
0
0
. . 0
. . . 0
x x t rd
y y r
y a r
rd x t
R R F F
R R F
R l M F l
F l R l F l
− + + =


− − =


+ − =


+ − =

⇔

0 1
1 0
1
1
2127,2 3331,07 0
1150,2 0
.90 17136,64 1150,2.139,8 0
2127,2.68 .90 3331,07.139,8 0
x x
y y
y
x
R R
R R
R
R
− + + =


− − =


+ − =


+ − =

=>
0
0

1
1
1891,23( )
446,04( )
1596,24( )
3567,04( )
x
y
y
x
R N
R N
R N
R N
= −


=


=


=

F
rd
R
y0
R

x0
R
y1
R
x1
F
t1
F
a1
F
r1
+
M
x
M
y
T Nmm
Nmm
Nmm
40143,32
17136,64
144649,6
165887,29
148899
Trêng §HBK Hµ Néi  ThuyÕt minh ®å ¸n chi tiÕt m¸y
Từ biểu đồ momen ta có thể tính gần đúng trục I theo thuyêt bền thế năng biến đổi
hình dáng cực đại :
- Momen uốn tổng
j
M

tính theo công thức 10.15[1]
2 2
yjj xj
M M M= +
- Momen tương đương
dt j
M
tính theo công thức 10.16[1]
2 2
0,75
tdj j j
M M T= +
+)Tại vị trí lắp bánh răng côn (tiết diện thứ 3) ta có

3
3
17136,64( )
0( )
x
y
M Nmm
M Nmm
=



=


⇒

2 2 2
3 y3 3
0 17136,64 17136,64( )
x
M M M Nmm= + = + =
Ta có
3
13
17136,64( )
148899( )
M Nmm
T Nmm
=


=

⇒
2 2 2 2
3 3 13
0,75 17136,64 0,75.148899 130084( )
td
M M T Nmm= + = + =
- Tính đường kính trục tại tiết diện thứ 3 theo công thức 10.17[1]
[ ]
3
3
3
0,1.
td

I
M
d
σ
=
Trong đó
[ ]
σ
là ứng suất cho phép của thép chế tạo trục.
Trị số tra bảng 10.5[1] ta được
[ ]
63( )MPa
σ
=
[ ]
3
3
3
3
130084
27,43( )
0,1. 0,1.63
td
I
M
d mm
σ
= = =
Tại vị trí thứ 3 có rãnh then để lắp bánh răng nên ta lấy đường kính trục lên 4% ⇒
3

27,43.1,04 28,5( )
I
d mm= =
Chọn theo trục tiêu chuẩn lấy
3
28( )
I
d mm=
+) Tại vị trí lắp ổ (vị trí 1)
1
1
40143,32( )
165887,29( )
x
y
M Nmm
M Nmm
=



=


⇒
2 2 2 2
1 y1 1
40143,32 165887,29 170675,36( )
x
M M M Nmm= + = + =

Ta có
1
11
170675,36( )
148899( )
M Nmm
T Nmm
=


=

2 2 2 2
1 1 11
0,75 170675,36 0,75.148899 213911,8( )
td
M M T Nmm= + = + =
Đường kính trục tại tiết diện thứ 1 :
[ ]
1
3
3
1
213911,8
32,38( )
0,1. 0,1.63
td
I
M
d mm

σ
= = =
Trêng §HBK Hµ Néi  ThuyÕt minh ®å ¸n chi tiÕt m¸y
Đây là vị trí lắp ổ lăn nên đương kính trục được chọn theo đường kính trong tiêu
chuẩn ổ lăn ⇒ Chọn
1
35( )
I
d mm=
0
35( )
I
d mm=

1
35( )
I
d mm=
2
28( )
I
d mm=

3
28( )
I
d mm=
b. Tính trục II :
Các lực tác dụng lên trục II :
2

2
2
2. 2.424205
3178,99( )
266,88
t
m
T
F N
d
= = =

2
2
1150,52( )
383,37( )
a
r
F N
F N
=
=

- lực tác dụng từ khớp nối:
2
0
2.
(0,2 0,3)
KN
T

F
D
=
0
D
: Đường kính vòng tròn qua tâm các chốt.Trị số tra bảng 16-10a[2]

0
130D mm=
2
0
2. 2.424205
(0,2 0,3) (0,2 0,3) 1305,25 1957,87( )
130
KN
T
F N
D
= = =
Lấy
3
1630( )
KN
F N=

Dời các lực trên bánh răng về trục ta được :
2
2
3178,88( )
424205( )

t
F N
T Nmm
=


=


2
2
2 2
1150,2( )
266,88
. 1150,2. 153482,69( )
2 2
a
m
a a
F N
d
M F Nmm
=



= = =




Giả sử phản lực liên kết
0 0 1 1
; ; ;
x y x y
R R R R
tại các gối đỡ như hình vẽ
R
y0
R
x0
R
y1
R
x1
F
a2
F
r2
F
KN
l
m23
l
22
l
21
Trêng §HBK Hµ Néi  ThuyÕt minh ®å ¸n chi tiÕt m¸y
Áp dụng các phương trình cân bằng tĩnh học ta được :

0 1 2

1 0 2
2 2 21 22 1 21
2 21 22 1 21 21 23
0
0
.( ) . 0
.( ) . ( ) 0
x x t KN
y y r
a r y
t x kn m
R R F F
R R F
M F l l R l
F l l R l F l l
+ − + =


+ + =


+ − + =


− − − + =

⇒
0 1
0 1
1

1
3178,99 1630 0
383,37 0
153482,69 383,37.(226,64 64) .226,64 0
3178,99.(226,64 64) .226,64 1630.(226,64 100) 0
x x
y y
y
x
R R
R R
R
R
+ − + =


+ + =


+ − + =


− − − + =

⇒
0
0
1
1
1616,91( )

568,95( )
952,32( )
67,92( )
x
y
y
x
R N
R N
R N
R N
=


=


= −


=

Trêng §HBK Hµ Néi  ThuyÕt minh ®å ¸n chi tiÕt m¸y
+
60921,6
92467,35
262513
163000
424205
M

x
M
y
T Nmm
Nmm
Nmm
R
y0
R
x0
R
y1
R
x1
F
t2
F
a2
F
r2
F
KN
Ø45
Ø40
Ø40
Ø36
Từ biểu đồ momen ta có thể tính gần đúng trục I theo thuyêt bền thế năng biến đổi
hình dáng cực đại :
Trêng §HBK Hµ Néi  ThuyÕt minh ®å ¸n chi tiÕt m¸y
- Momen uốn tổng

j
M
tính theo công thức 10.15[1]
2 2
yjj xj
M M M= +
- Momen tương đương
dt j
M
tính theo công thức 10.16[1]
2 2
0,75
tdj j j
M M T= +
+)Tại vị trí lắp bánh răng côn (tiết diện thứ 2) ta có

2
2
92467,35( )
262513( )
x
y
M Nmm
M Nmm
=



=



⇒
2 2 2 2
2 y2 2
262513 92467,35 278322,3( )
x
M M M Nmm= + = + =
Ta có
2
22
278322,3( )
424205( )
M Nmm
T Nmm
=


=

⇒
2 2 2 2
2 2 22
0,75 278322,3 0,75.424205 460896,6( )
td
M M T Nmm= + = + =
- Tính đường kính trục tại tiết diện thứ 2 theo công thức 10.17[1]
[ ]
2
3
2

0,1.
td
II
M
d
σ
=
Trong đó
[ ]
σ
là ứng suất cho phép của thép chế tạo trục.
Trị số tra bảng 10.5[1] ta được
[ ]
63( )MPa
σ
=
[ ]
2
3
3
2
460896,6
41,8( )
0,1. 0,1.63
td
II
M
d mm
σ
= = =

Tại vị trí thứ 2 có rãnh then để lắp bánh răng nên ta lấy đường kính trục lên 4% ⇒
2
41,8.1,04 43,5( )
II
d mm= =
Chọn theo trục tiêu chuẩn lấy
2
45( )
II
d mm=
- Tại vị trí lắp ổ (vị trí 1)
1
1
0( )
163000( )
x
y
M Nmm
M Nmm
=



=


⇒
2 2 2 2
1 y1 1
163000 0 163000( )

x
M M M Nmm= + = + =
Ta có
1
11
163000( )
424205( )
M Nmm
T Nmm
=


=

2 2 2 2
1 1 21
0,75 163000 0,75.424205 401909,7( )
td
M M T Nmm= + = + =
Đường kính trục tại tiết diện thứ 1 :
[ ]
1
3
3
1
401909,7
39,95( )
0,1. 0,1.63
td
II

M
d mm
σ
= = =
Đây là vị trí lắp ổ lăn nên đương kính trục được chọn theo đường kính trong tiêu
chuẩn ổ lăn ⇒ Chọn
1
40( )
II
d mm=
- Tại vị trí khớp nối ( thiết diện 3)
Trêng §HBK Hµ Néi  ThuyÕt minh ®å ¸n chi tiÕt m¸y
3
3
0( )
0( )
x
y
M Nmm
M Nmm
=



=


⇒
3
0M =

Ta có
3
23
0( )
424205( )
M Nmm
T Nmm
=


=

2 2 2 2
3 3 23
0,75 0 0,75.424205 367372,3( )
td
M M T Nmm= + = + =
Đường kính trục tại tiết diện thứ 1 :
[ ]
3
3
3
3
367372,3
38,8( )
0,1. 0,1.63
td
II
M
d mm

σ
= = =
Chọn
3
36( )
II
d mm=
Vậy, thiết diện các đoạn trục như sau:
0
40( )
II
d mm=

1
40( )
II
d mm=
2
45( )
II
d mm=

3
36( )
II
d mm=
3.2.Tính kiểm nghiệm trục theo độ bền mỏi:
Trục vừa thiết kế đảm bảo được độ bền mỏi nếu hệ số an toàn tại các tiết diện nguy
hiểm thỏa mãn điều kiện sau:
[ ]

2 2
.
1,5 2,5
j j
j
j j
s s
s s
s s
σ τ
σ τ
= ≥ = ÷
+
Trong đó :
[s] : hệ số an toàn cho phép
,
j j
s s
σ τ
:hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suát pháp và hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng
suất tiếp tại tiết diện j :
1
a
1
j
dj j mj
j
dj aj mj
s
k

s
k
σ
σ σ
τ
τ τ
σ
σ ψ σ
τ
τ ψ τ
−
−
=
+
=
+
1 1
,
σ τ
− −
:gới hạn mỏi uốn và xoắn ứng với chu kỳ đối xứng .
Với thép 45
b
σ
=600 MPa

1
σ
−
= 0,436.

b
σ
= 0,436.600 = 261,6 MPa

1
τ
−
=0,58.
1
σ
−
=0,58.261,6 = 151,728 MPa
Với thép 40X :

b
σ
= 850 MPa

1
σ
−
= 0,35
b
σ
+ (70÷120)
= 0,35.850 + 90 = 387,5 MPa

1
τ
−

=0,58.
1
σ
−
=0,58. 387,5 = 224,75 MPa
Trêng §HBK Hµ Néi  ThuyÕt minh ®å ¸n chi tiÕt m¸y
aj aj
, , ,
mj mj
σ τ σ τ
: là hệ số biên độ và hệ số trung bình ứng suất pháp và ứng suất tiếp tại
tiết diện j
max min
aj
;
2
j j
σ σ
σ
−
=

max min
mj
;
2
j j
σ σ
σ
+

=
- Đối với trục quay , ứng suất uốn thay đổi theo chu kỳ đối xứng :
aj max
0;
j
mj j
j
M
W
σ σ σ
= = =
- Khi trục quay 1 chiều ứng suất xoắn thay đổi theo chu kỳ mạch động :
max
aj
2 2
j j
mj
cj
T
W
τ
τ τ
= = =
-
,
j oj
W W
là mô men cản uốn và mô men cản xoắn tại tiết diện j của trục, được xác
định theo bảng 10.6 [I]
-

σ τ
ψ ψ
: hệ số kể đến ảnh hưởng của trị số ứng suất trung bình đến độ bền mỏi, tra
theo bảng 10.7[I]
-
, :
dj dj
k k
σ τ
xác định theo công thức :
1
( 1)
1
( 1)
dj x
y
dj x
y
k
k k
k
k
k k
k
σ
σ
σ
τ
τ
τ

ε
ε
= + −
= + −
-
:
x
k
hệ số tập trung ứng suất do trạng thái bề mặt, phụ thuộc vào phương pháp gia
công, tra theo bảng 10.8[I]
-
y
k
:hệ số tăng bền bề mặt trục, tra theo bảng 10.9[I]
-
;
σ τ
ε ε
: hệ số kích thước kể đến ảnh hưởng của kích thước tiết diện trục đến giới
hạn mỏi , tra bảng 10.10[I]
-
;k k
σ τ
: hệ số tập trung ứng suất thực tế khi uốn và khi xoắn, tra bảng 10.12[I]
3.2.1.Kiểm nghiệm mỏi cho trục I :
Dựa vào biểu đồ mô men ta thấy tiết diện 1 và 3 là tiết diện nguy hiểm nhất nên
ta kiểm nghiệm cho 2 tiết diện này.
Điều kiện:
[ ]
1 1

1
2 2
1 1
.
1,5 2,5
s s
s s
s s
σ τ
σ τ
= ≥ = ÷
+
Vật liệu trục I : thép 45
b
σ
=600 MPa
1
σ
−
= 261,6 MPa
1
τ
−
= 151,728 Mpa