ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY

GVHD: BÙ I TRỌNG HIẾU

MỤC LỤC
Mục lục ...........................................................................................................3

PHẦN 1: TÍNH TOÁN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN ....4
1.1. Chọn động cơ ...........................................................................................4
1.2. Phân phối tỉ số truyền ..............................................................................5
1.3. Lập bảng đặc tính.....................................................................................5

PHẦN 2: THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI THANG .......................................7

PHẦN 3. THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG ....................................10
3.1. Cặp bánh răng trụ thẳng cấp chậm ........................................................10
3.2. Cặp bánh răng trụ răng nghiêng phân đôi cấp nhanh: ...........................18

PHẦN 4: THIẾT KẾ TRỤC VÀ CHỌN THEN ..........................................19

PHẦN 5. TÍNH TOÁN NỐI TRỤC .............................................................33
PHẦN 6: TÍNH TOÁN Ổ LĂN ...................................................................34

PHẦN 7. CHỌN VỎ HỘP, BULONG, CÁC CHI TIẾT PHỤ, DUNG
SAI VÀ LẮP GHÉP .....................................................................................41

TÀI LIỆU THAM KHẢO...............................................................................46

SVTH: Vũ Minh Trí - 1414240

3

ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY

GVHD: BÙ I TRỌNG HIẾU

PHẦN 1: TÍNH TOÁN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN
1.1. Chọn động cơ:
* Chọn hiệu suất của hệ thống:
- Hiệu suất truyền động:
η = η𝑘𝑛 ηđ η2𝑏𝑟 η3𝑜𝑙
- Trong đó:
ηkn = 1: Hiệu suất khớp nối
ηđ = 0,96: Hiệu suất bộ truyền đai
ηbr = 0,97: Hiệu suất 2 că ̣p bánh răng trụ
ηol = 0,99: Hiệu suất của ổ lăn
- Ta được:
η = 1.0,95.0,972.0,993 = 0,88
* Tính công suất đẳng trị (Công suất tính toán):
- Công suất tính toán:

𝑃𝑡𝑡 = 𝑃𝑡𝑑 = 𝑃𝑚𝑎𝑥

𝑇1 2
𝑇2 2
(
)
.
𝑡
+

(
1
√ 𝑇
𝑇 ) . 𝑡2
𝑡1 + 𝑡2

𝑇 2
0,6 2
(
)
.
15
+
(
𝑇 ) . 25 = 3,1 (𝑘𝑊)
= 4√ 𝑇
15 + 25

- Công suất cần thiết trên trục động cơ:
𝑃𝑐𝑡 =

𝑃𝑡𝑡
3,1
=
= 3,52 (𝑘𝑊)
𝜂
0,87

* Xác định số vòng quay sơ bộ của động cơ:
- Tỉ số truyền:

𝑢𝑐ℎ = 𝑢ℎ . 𝑢đ = 16.2,2 = 35,1
Trong đó: 𝑢ℎ = 16 là tỉ số truyền của hộp giảm tốc
𝑢đ = 2,2 là tỉ số truyền của bộ truyền đai thang
- Số vòng quay sơ bộ của động cơ:

SVTH: Vũ Minh Trí - 1414240

4


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY

GVHD: BÙ I TRỌNG HIẾU

𝑛𝑠𝑏 = 𝑛𝑙𝑣 . 𝑢𝑐ℎ = 40.35,2 = 1408(vòng⁄phút)
* Chọn động cơ điện, bảng thông số động cơ điện:
Dựa vào bảng P1.3/trang 236 sách “Tính Toán Thiết Kế Hệ Dẫn Động Cơ Khí Tập
Một” của “Trịnh Chất – Lê Văn Uyển”, ta chọn động cơ 4A100L4Y3 có công suất 4,0 (kW) và
số vòng quay của trục chính là 1420 (vòng/phút)
1.2. Phân phối tỉ số truyền:
𝑛đ𝑐

1420



𝑢𝑐ℎ =




𝑢1 = 𝑢2 = √𝑢ℎ = 4 là tỉ số truyền 2 cặp bánh răng

=

𝑛𝑙𝑣

40

= 35,5

Vậy tỉ số truyền của bộ truyền đai thang là:


𝑢𝑐ℎ

𝑢đ = 𝑢

1 .𝑢2

=

35,5
42

= 2,22

1.3. Lập bảng đặc tính:
* Tính toán công suất trên trục:
𝑃3 =


𝑃𝑙𝑣
4
=
= 4,04 (𝑘𝑊)
𝜂𝑜𝑙 . 𝜂𝑘𝑛 0,99.1

𝑃2 =

𝑃3
4,04
=
= 4,21 (𝑘𝑊)
𝜂𝑜𝑙 . 𝜂𝑏𝑟 0,99.0,97

𝑃1 =

𝑃2
4,21
=
= 4,38 (𝑘𝑊)
𝜂𝑜𝑙 . 𝜂𝑏𝑟 0,99.0,97

𝑃đ𝑐 =

𝑃1
4,38
=
= 4,61 (𝑘𝑊)
𝜂𝑜𝑙 . 𝜂đ 0,99.0,96


* Tính toán số vòng quay các trục:
𝑛đ𝑐 = 1420 (𝑣/𝑝ℎ)
𝑛1 =

𝑛đ𝑐 1420
=
= 645,45 (𝑣/𝑝ℎ)
𝑢đ
2,2

𝑛2 =

𝑛1 645,45
=
= 161,36 (𝑣/𝑝ℎ)
𝑢1
4

𝑛3 =

𝑛2 161,36
=
= 40,34 (𝑣/𝑝ℎ)
𝑢2
4

SVTH: Vũ Minh Trí - 1414240

5



ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY

GVHD: BÙ I TRỌNG HIẾU

* Tính toán Momen xoắn trên các trục:
𝑇đ𝑐 = 9,55.106 .

𝑃đ𝑐
4,61
= 9,55.106 .
= 31004 (𝑁𝑚𝑚)
𝑛đ𝑐
1420

𝑇1 = 9,55.106 .

𝑃1
4,38
= 9,55.106 .
= 64803 (𝑁𝑚𝑚)
𝑛1
645,45

𝑇2 = 9,55.106 .

𝑃2
4,21
= 9,55.106 .
= 249167 (𝑁𝑚𝑚)

𝑛2
161,36

𝑇3 = 9,55.106 .

𝑃3
4,04
= 9,55.106 .
= 956420 (𝑁𝑚𝑚)
𝑛3
40,34

𝑇𝑐𝑡 = 9,55.106 .

𝑃𝑐𝑡
4
= 9,55.106 .
= 946951(𝑁𝑚𝑚)
𝑛𝑐𝑡
40,34

* Bảng đặc tính:
Trục
Động cơ

I

II

III


Công tác

4,61

4,38

4,21

4,04

4

Thông số
Công suất (kW)
Tỉ số truyền u
Số vòng quay n
(vòng/phút)
Momen xoắn T
(Nmm)

2,2

4

4

1

1420


645,45

161,36

40,34

40,34

31004

64803

249167

956420

946951

SVTH: Vũ Minh Trí - 1414240

6


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY

GVHD: BÙ I TRỌNG HIẾU

PHẦN 2: THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI THANG
2.1 Chọn loại đai và tiến diện đai:

Căn cứ vào bộ truyền đai truyền công suất 4,61 kW, quay với tốc độ 1420 vòng/phút, và
dựa vào hình 4.1 và bảng 4.13 trang 59, tài liệu [I], ta chọn đai thang thường, tiết diện A.
2.2 Tính các thông số bộ truyền đai:
2.2.1 Đường kính bánh đai, khoảng cách trục, chiều dai dây đai:
1.Đường kính bánh đai
-

Đường kính bánh đai nhỏ d1 được chọn theo bảng 4.13 tài liệu [I], đối với đai thang
thường, đường kính bánh nhỏ 100 ÷ 200mm. Ta chọn d1= 112mm.
Xác định vận tốc đai:
𝑣=

-

𝜋. 𝑑1 . 𝑛1 𝜋. 112.1420
=
= 8,33 (m/s) < 25(m/s)
60000
60000

Đường kính bánh đai lớn d2:

Đường kính bánh đai lớn theo công thức 4.2 như sau: 𝑑2 = 𝑢đ . 𝑑1 /(1 − 𝜀)
Với 𝜀 = 0,01 là hệ số trượt.
Vậy 𝑑2 = 2,2.112/(1- 𝜀) = 248,89 (mm).
Chọn d2 theo tiêu chuẩn ở bảng 4.21 tài liệu [I]/ trang 63, ta chọn d2= 250 mm.
Tính lại tỉ số truyền thực tế:
𝑢=

𝑑2 (1 − 𝜀) 250.0,99

=
= 2,475
𝑑1
100

∆𝑢 =

2,475−2,2
2,2

= 1,25% < 3%

2.Tính khoảng cách trục sơ bộ:
-

Theo bảng 4.14[1]/trang 60, với tỉ số truyền 2,475, chọn a/d2 = 1,2

Vậy 𝑎𝑠𝑏 = 1,2.250 = 300 𝑚𝑚
Theo công thức 4.14:
0,55(𝑑1 + 𝑑2) + ℎ < 𝑎 < 2(𝑑1 + 𝑑2)
⇔ 202,4 < 𝑎 < 724

SVTH: Vũ Minh Trí - 1414240

7


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY

GVHD: BÙ I TRỌNG HIẾU


⇒ Thỏa điề u kiê ̣n.
3. Tính chiều dài đai:
-

Theo công thức 4.4 tài liệu [I], ta có
𝑙 = 2𝑎 +

(𝑑2 − 𝑑1 )2
(250 − 112)2
𝜋(𝑑1 + 𝑑2 )
𝜋(112 + 250)
+
= 2.300 +
+
2
4𝑎
2
4.300

= 1184,5 𝑚𝑚
Theo tiêu chuẩn ở bảng 4.13, ta chọn 𝑙 = 1250 𝑚𝑚.
Kiểm nghiệm đai về tuổi thọ:
𝑣

8330

Số vòng chạy trong 1s: 𝑖 = 𝑙 = 1800 = 6,67 < 𝑖𝑚𝑎𝑥 = 10 (thoả thỏa điều kiện tuổi thọ)
0


4. Tính lại khoảng cách trục a:
Từ 𝑙0 , ta xác định lại khoảng cách trục a theo công thức 4.6, trang 54, tài liệu [I]:
𝑎 = (𝜆 + √𝜆2 − 8𝛥2 )/4
Với:

𝜆 = 𝑙0 –
𝛥 =

𝜋(𝑑1 +𝑑2 )
2

= 1250 −

𝜋.(112+250)
2

= 681,37(𝑚𝑚)

𝑑2 − 𝑑1
250 − 112
=
= 69 (𝑚𝑚)
2
2

Vậy: 𝑎 = (920,35 + √920,35 2 − 8. 1702 )/4 = 333,55 (𝑚𝑚).
5.Góc ôm đai:
Góc ôm 𝛼1 = 180° – 57°. (𝑑2 – 𝑑1)/𝑎 = 156,42° ≥ 𝛼𝑚𝑖𝑛 = 120°
2.2.2 Tính số đai:
Dựa theo tài liệu [I], trang 60, xác định số đai:

𝑧=

𝑃1. 𝐾đ
[𝑃0 ]𝐶𝛼 𝐶𝑙 𝐶𝑢 𝐶𝑧

Kđ: Hệ số tải động, tra theo bảng 4.7: Kđ = 1,1(Tải va đâ ̣p nhe ̣).
Theo bảng 4,15: 𝐶𝛼 = 0,92.
Theo bảng 4.17: Cu = 1,13
Theo bảng 4.16 và 4.19: l/lo = 1250/1700 =0,74 => Cl = 1,12

SVTH: Vũ Minh Trí - 1414240

8


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY

GVHD: BÙ I TRỌNG HIẾU

Theo bảng 4.19 với v = 8,33 m/s, d1= 112 mm,
Nội suy từ bảng ta tính được [Po] = 1,59 kW.
𝑃1
[𝑃𝑜 ]

4,61

= 1,59 = 2,9

Giả sử số đai bằng 2, chọn Cz = 0,95.
Thế số, ta có được 𝑧 =


4,61.1,1
1,59.0,92.1,12.1,13.0,95

= 2,88. Vậy ta chọn được số đai bằng 3. Vậy Cz=

0,95 thoả.
Với e =10; t = 15 và ho = 3,3 (Tra bảng 4.21)
Xác định chiều rộng bánh đai: 𝐵 = (𝑧 − 1). 𝑡 + 2𝑒 = 2.15 + 20 = 50 (𝑚𝑚).
Đường kính ngoài của bánh đai nhỏ: da1 =d1 +2h0 = 112 + 2.3,3= 118,6 (mm).
Đường kính ngoài của bánh đai lớn: da2 =d2 +2h0 = 250 + 2.3,3 = 256,6 (mm).
2.2.3 Xác định lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục:
Theo công thức 4.19 tài liệu [I], lực căng trên 1 đai:
F0 =

780 𝑃1 𝐾đ
𝑣𝐶𝛼 𝑧

+ Fv , Với Fv = qmv2

Tra bảng 4.22, tiết diện đai A, ta có qm = 0,105 kg/m
Với v=8,33 m/s tính được Fv = 0,105.8,32 =7,29 N
Suy ra F0 =

780.4,61.1,1
8,33.0,92.3

+ 7,29 = 179,33 N.

Lực tác dụng lên trục Fr = 2F0zsin(α1/2) = 2.179,33.3. sin (156,42/2) = 1053,28 N.


SVTH: Vũ Minh Trí - 1414240

9


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY

GVHD: BÙ I TRỌNG HIẾU

PHẦN 3: THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG
 Thông số kỹ thuật:
- Thời gian phục vụ: L = 4 (năm)
- Quay 1 chiều, tải va đập nhẹ, làm việc 280 ngày/năm, 1 ca/ngày, 8 tiếng/ca
- Cặp bánh răng cấp nhanh (bánh răng trụ răng nghiêng):
+ Tỷ số truyền: u1 = 4
+ Số vòng quay trục dẫn: n1 = 645,45 (vòng/phút)
+ Momen xoắn T trên trục dẫn: T1 = 64803 (Nmm)
- Cặp bánh răng cấp chậm (bánh răng trụ nghiêng):
+ Tỷ số truyền: u2 = 4
+ Số vòng quay trục dẫn: n2 = 161,36 (vòng/phút)
+ Momen xoắn T trên trục dẫn: T2 = 249167 (Nmm
3.1. Cặp bánh răng trụ cấp chậm
3.1.1 Chọn vật liệu:
- Do không có yêu cầu gì đặc biệt, ta thống nhất hóa trong thiết kế, chọn vật liệu bánh
răng như nhau.
- Theo bảng 6.1 [1]/ trang 92, ta chọn:
+ Bánh răng dẫn:

Thép 45, thường hóa, độ rắn HB 170...217


𝜎𝑏1 = 600(𝑀𝑃𝑎), 𝜎𝑐ℎ1 = 340(𝑀𝑃𝑎), ta chọn độ rắn bánh nhỏ 𝐻𝐵1 = 215(HB)
+ Bánh răng bi ̣dẫn:

Thép 45, tôi cải thiện, độ rắn HB 170...217

𝜎𝑏2 = 600(𝑀𝑃𝑎), 𝜎𝑐ℎ2 = 340(𝑀𝑃𝑎), ta chọn độ rắn bánh nhỏ 𝐻𝐵2 = 195(HB)

3.1.2 Xác định ứng suất cho phép:
 Số chu kỳ làm việc cơ sở:
𝑁𝐻𝑂1 = 30𝐻𝐵12,4 = 30. 2152,4 = 1,19. 107 (chu kỳ)
𝑁𝐻𝑂2 = 30𝐻𝐵22,4 = 30. 1952,4 = 0,94.107 (chu kỳ)
𝑁𝐹𝑂1 = 𝑁𝐹𝑂2 = 4. 106 (chu kỳ)
Tuổi thọ: 𝐿ℎ = 4.280.8.1 = 8960 (giờ)
 Số chu kỳ làm việc tương đương, xác định theo tải trọng

SVTH: Vũ Minh Trí - 1414240

10


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY

GVHD: BÙ I TRỌNG HIẾU

𝑁𝐻𝐸1 = 60𝑐 ∑(

𝑇𝑖
𝑇𝑚𝑎𝑥


𝑇 3

)3 𝑛𝑖 𝑡𝑖
0,6𝑇 3

15

= 60.1. [(𝑇) . 15+25 + (
𝑁𝐻𝐸2 =

𝑁𝐻𝐸1
𝑢2

=

4,42.107
4

𝑁𝐹𝐸1 = 60𝑐 ∑(

𝑇𝑖
𝑇𝑚𝑎𝑥

𝑇

= 1,105. 107 (chu kỳ)

)6 𝑛𝑖 𝑡𝑖

𝑇 6


15

0,6𝑇 6

= 60.1. [(𝑇) . 15+25 + (
𝑁𝐹𝐸2 =

𝑁𝐹𝐸1
𝑢2

3,51.107

=

4

25

) . 15+25] . 161,36.8960 = 4,42. 107 (chu kỳ)

𝑇

25

) . 15+25] . 161,1.8960 = 3,51. 107 (chu kỳ)

= 0,88. 107 (chu kỳ)

NHE1  NHO1 ; NHE 2  NHO 2 ; NFE 1  NFO 1 ; NFE 2  NFO 2 nên ta chọn NHE  NHO để

tính toán  KHL1  KHL 2  K FL1  K FL 2  1
Ta thấy

 Ứng suất cho phép:
* Theo bảng 6.2 [1]/ trang 94, với thép 45, thường hóa:
0
*Giới hạn mỏi tiếp xúc: 𝜎𝐻𝑙𝑖𝑚
= 2𝐻𝐵 + 70; 𝑆𝐻 = 1,1
0
- Bánh chủ động: 𝜎𝐻𝑙𝑖𝑚1 = 2𝐻𝐵 + 70 = 2.215 + 70 = 500(𝑀𝑃𝑎)
0
- Bánh bị động: 𝜎𝐻𝑙𝑖𝑚2
= 2𝐻𝐵 + 70 = 2.195 + 70 = 460(𝑀𝑃𝑎)
*Giới hạn mỏi uốn:
0
- Bánh chủ động: 𝜎𝐹𝑙𝑖𝑚1
= 1,8𝐻𝐵1 = 1,8.210 = 387(𝑀𝑃𝑎)
0
- Bánh bị động: 𝜎𝐹𝑙𝑖𝑚2 = 1,8𝐻𝐵2 = 1,8.190 = 351(𝑀𝑃𝑎)
* Ứng suất tiếp cho phép:
- Tính toán sơ bộ: [ H ] 

OH lim
K HL với sH  1,1 :
sH

[𝜎𝐻1 ] =

510
= 454,54(𝑀𝑃𝑎)

1,1

[𝜎𝐻2 ] =

490
= 418,18(𝑀𝑃𝑎)
1,1

[𝜎𝐻 ] =

[𝜎𝐻1 ] + [𝜎𝐻2 ] 454,54 + 418,18
=
= 436,36 (𝑀𝑃𝑎)
2
2

* Ứng suất uốn cho phép:

oF lim K Fc
[ F ] 
K FL
sF
Với K FC  1 (do quay 1 chiều), chọn
SVTH: Vũ Minh Trí - 1414240

sF  1,75 theo bảng 6.2 [1:
11


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY


GVHD: BÙ I TRỌNG HIẾU

[𝜎𝐹1 ] =

378
. 1 = 221,14(𝑀𝑃𝑎)
1,75

[𝜎𝐹2 ] =

342
. 1 = 200,57(𝑀𝑃𝑎)
1,75

* Ứng suất quá tải cho phép:
[𝜎𝐻 ]𝑚𝑎𝑥 = 2,8𝜎𝑐ℎ2 = 2,8.340 = 952 (𝑀𝑃𝑎)
[𝜎𝐹1 ]𝑚𝑎𝑥 = 0,8𝜎𝑐ℎ1 = 0,8.340 = 272(𝑀𝑃𝑎)
[𝜎𝐹2 ]𝑚𝑎𝑥 = 0,8𝜎𝑐ℎ2 = 0,8.340 = 272 (𝑀𝑃𝑎)

3.1.3 Xác định sơ bộ khoảng cách trục:
Theo công thức (6.15a) [1], ta có:
3 249167.1,08
3
𝑇2 . 𝐾𝐻𝛽
√
(4
𝑎𝑤 = 𝐾𝑎 (𝑢2 + 1) √
=
43.

+
1)
= 230,26 (𝑚𝑚)
Ѱ𝑏𝑎 [𝜎𝐻 ]2 𝑢2
0,3. 436,362 . 4

Với:
𝐾𝛼 = 43: hệ số phụ thuộc vào cặp bánh răng và loại răng (Bảng 6.5 [1]/ trang 96)
T2 = 249167 (Nmm): momen xoắn trên trục bánh chủ động
Ѱ𝑏𝑎 = 0,3 (bánh răng đối xứng với các ổ trong hộp giảm tốc);
Ѱ𝑏𝑑 = 0,53Ѱ𝑏𝑎 (𝑢2 ± 1) = 0,53.0,3. (4 + 1) = 0,795 (ăn khớp ngoài)
𝐾𝐻𝛽 = 1,08: trị số phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng.
Với Ѱ𝑏𝑑 = 0,795, tra bảng 6.7 [1]/ trang 98
Theo tiêu chuẩn, ta chọn 𝑎𝑤 = 250 (𝑚𝑚)
3.1.4 Xác định các thông số ăn khớp:
 Mô-đun răng: 𝑚 = (0,01 ÷ 0,02)𝑎𝑤 = 2,25 ÷ 4,5(𝑚𝑚), theo bảng trị số tiêu chuẩn
6.8 [1]/ trang 99, chọn 𝑚 = 3(𝑚𝑚)
 Cho ̣n sơ bô ̣ góc nghiêng răng 𝛽 = 13° (bánh răng tru ̣ nghiêng)
𝑧3 =

2𝑎𝑤 𝑐𝑜𝑠13°
𝑚.(𝑢+1)

= 32,48 ⇒ Cho ̣n z3= 32 răng

 Số bánh răng lớn: 𝑧4 = 𝑧3 . 𝑢2 = 30.4 = 128(răng)
120
 Tỉ số truyền thực là: 𝑢𝑡 = 30 = 4
 Góc nghiêng răng: 𝛽 = 𝑎𝑟𝑐 𝑐𝑜𝑠


SVTH: Vũ Minh Trí - 1414240

𝑚(𝑢+1)𝑧3
2𝑎𝑤

3.5.29

= 𝑎𝑟𝑐 𝑐𝑜𝑠 2.225 = 16,26°

12


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY

GVHD: BÙ I TRỌNG HIẾU

=> Không cần dịch chỉnh
 Chiều rộng vành răng 𝑏𝑤 = Ѱ𝑏𝑎 . 𝑎𝑤 = 0,3.250 = 75 (mm)
3.1.5. Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc:
Theo công thức (6.33) [1] ứng suất tiếp xúc trên mặt răng làm việc:
𝜎𝐻 = 𝑍𝑀 𝑍𝐻 𝑍𝑠 √

2𝑇2 𝐾𝐻 (𝑢1 + 1)
≤ [𝜎𝐻 ]
2
𝑏𝑤 𝑢2 𝑑𝑤3

Trong đó:



Z M  274( MPa)1/3 : hệ số kể đến cơ tính vật liệu của các bánh răng ăn khớp
(Bảng 6.5 [1]/ trang 96)



Z H : hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc: Theo công thức (6.34) [1]:
2. 𝑐𝑜𝑠𝛽𝑏
𝑍ℎ = √
sin(2𝛼𝑡𝑤 )

 tan  
o Với răng nghiêng, không dịch chỉnh thì: tw  t  arctan 

 cos  
tan(20°)

Theo TCVN 1065-71:𝛼 = 20° ⇒ 𝛼𝑡𝑤 = 𝛼𝑡 = arctan (cos(16,26°)) = 20,76°
o

 b : góc nghiêng răng trên hình trụ cơ sở
𝛽𝑏 = 𝑎𝑟𝑐 tan[cos(𝛼𝑡 ) . tan(𝛽) = 𝑎𝑟𝑐 tan[cos(20,76°) . tan(16,26°)] = 15,26°
(13,93°)
⇒ 𝑍ℎ = √2.cos
= 1,7
sin(2.20,63)



Z  : hệ số kể đến sự trùng khớp của răng
* Hệ số trùng khớp dọc:

𝑏𝑤 𝑠𝑖𝑛𝛽 𝑎𝑤 Ѱ𝑏𝑎 . 𝑠𝑖𝑛𝛽 75. sin(16,26)°
𝜀𝛽 =
=
=
= 2,23
𝜋. 𝑚
𝜋. 𝑚
𝜋. 3
* Hệ số trùng khớp ngang:
1
1
1
1
𝜀𝛼 = [1,88 − 3,2 ( + )] . 𝑐𝑜𝑠𝛽 = [1,88 − 3,2 ( +
)] . cos(16,26°) = 1,68
𝑧1 𝑧2
32 128
* Vì   1 nên theo công thức (6.36c) [1]:
1
1
𝑍𝜀 = √ = √
= 0,77
𝜀𝛼
1,68

SVTH: Vũ Minh Trí - 1414240

13



ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY


GVHD: BÙ I TRỌNG HIẾU

KH : hệ số tải trọng khi tính tiếp xúc: Theo công thức (6.39) [1]:
K H  K H  K H  K Hv
*𝐾𝐻𝛽 = 1,08 (mục 3.1.3)
* K H  : hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng cho các đôi răng đồng thời ăn
khớp, tra bảng 6.14 [1]/ trang 107
+ Vận tốc vòng: 𝑣 =

𝜋.𝑑𝑤2 .𝑛2
60000

=

𝜋.100.161,36
60000

= 0,84 (m/s)

Với dw1: đường kính vòng lăn bánh nhỏ
2.𝑎𝑤

𝑑𝑤1 = 𝑢

2

=

+1

2.250
4+1

= 100 (mm)

n1 = 161,36 (vòng/phút): số vòng quay của bánh chủ động
+ Theo bảng 6.13 [1]/ trang 106, với răng trụ răng nghiêng, 𝑣 ≤ 4 (m/s),
chọn cấp chính xác 9
+ Từ bảng 6.14 [1], 𝑣 ≤ 2,5(m/s), cấp chính xác 9 ⇒𝐾𝐻𝛼 = 1,13
* K Hv : hệ số kể đến tải trọng động xuất hiện trong vùng ăn khớp

𝐾𝐻𝑣 = 1 +

𝑣𝐻 .𝑏𝑤2.𝑑𝑤2

Với: 𝑣ℎ = 𝛿𝐻 . 𝑔𝑜 . 𝑣. √

2.𝑇2 .𝐾𝐻𝛽 .𝐾𝐻𝛼

𝑎𝑤
𝑢2

Trong đó:
+ 𝑣 = 0,84 (𝑚/𝑠)
+ g o : hệ số kể đến ảnh hưởng của sai lệch các bước răng 1 và 2. Tra bảng
6.16 [1]/ trang 107, với m=3 < 3,55, cấp chính xác 9 ⇒𝑔0 = 73
+  H : hệ số kể đến ảnh hưởng của sai số ăn khớp.
Tra bảng 6.15 [1]/ trang 107,  H  0,002

250

⇒𝑣𝐻 = 0,002.73.0,84. √

4

= 0,97

0,83.75.100

⇒𝐾𝐻𝑣 = 1 + 2.249167.1,08.1,13 = 1,01
⇒𝐾𝐻 = 1,08.1,13.1,01 = 1,23

SVTH: Vũ Minh Trí - 1414240

14


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY

𝜎𝐻 = 𝑍𝑀 𝑍𝐻 𝑍𝜀 √

GVHD: BÙ I TRỌNG HIẾU

2𝑇2 𝐾𝐻 (𝑢2 + 1)
2.249167.1,13.5
= 274.1,7.0,77. √
= 362,52 (𝑀𝑃𝑎)
2
75.4. 1002

𝑏𝑤 𝑢2 𝑑𝑤3

Tính chính xác

[H ]

[ H ]  oH lim .Z R .ZV .K xH .K HL / S H
+ Tính ZR: chọn Ra = 2,5…1,25µm ⇒ZR = 0,95
+ Tính ZV: Lấy ZV = 0,85𝑣 0,1 = 0,85. 0,840,1 = 0,84
+𝐾𝑥𝐻 = 1 (𝑑𝑎 ≤ 700(𝑚𝑚))
[𝜎𝐻 ] = 500.0,95.0,83.1 = 399(𝑀𝑃𝑎)

 H  [H ]  Thỏa mãn điều kiện tiếp xúc
3.1.6. Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn:
Ứng suất uốn sinh ra tại chân răng tính theo công thức

F1 

2T1.K F .Y .Y .YF 1
bw .d w1.m

 F 2   F 1.

 [ F 1 ]

YF 2
 [ F 2 ]
YF 1

+ 𝑇2 = 249167 (𝑁𝑚𝑚)

+ m = 3 (mm)
+ 𝑏𝑤 = Ѱ𝑏𝑎 . 𝑎𝑤 = 0,3.250 = 75 (𝑚𝑚)
+ 𝑑𝑤1 = 100 (𝑚𝑚)
+ Y : hệ số kể đến sự trùng khớp của răng
𝑌𝜀 =

1
1
=
= 0,59
𝜀𝛼 1,68

+ Y : hệ số kể đến độ nghiêng của răng
𝑌𝛽 = 1 −

𝛽
16,26
=1−
= 0,88
140
140

+ YF1 , YF 2 : hệ số dạng răng của bánh 1 và 2, phụ thuộc vào

SVTH: Vũ Minh Trí - 1414240

zv1 , zv 2

15



ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY

GVHD: BÙ I TRỌNG HIẾU

𝑧𝑣1 =

𝑧1
32
=
= 36,17
3
𝑐𝑜𝑠 𝛽 cos(16,26)3

𝑧𝑣2 =

𝑧2
128
=
= 144,68
3
𝑐𝑜𝑠 𝛽 cos(16,26)3

Tra bảng 6.18 [1]/ trang 109, ta được: 𝑌𝐹1 = 3,74; 𝑌𝐹2 = 3,6
+

KF : hệ số tải trọng khi tính về uốn
K F  K F K F  K Fv
* K F  : hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng khi
tính về uốn, tra bảng 6.7 [1], ứng với sơ đồ 4 ⇒ 𝐾𝐹𝛽 = 1,08

* K F  : hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng cho các đôi răng đồng thời ăn
khớp khi tính về uốn, tra bảng 6.14, với cấp chính xác 9, v < 2,5(m/s)

⇒ 𝐾𝐹𝛼 = 1,37
* K Fv : hệ số kể đến tải trọng động xuất hiện trong vùng ăn khớp khi tính về uốn:
𝑉 .𝑏 .𝑑𝑤1

𝑎

𝐾𝐹𝑣 = 1 + 2.𝑇𝐹.𝐾𝑤
2

Với : 𝑣𝐹 = 𝛿𝐹 . 𝑔0 . 𝑣 √ 𝑢𝑤

𝐹𝛽 .𝐾𝐹𝛼

2

Trong đó:
+ 𝑣 = 0,84 (m/s)
+ g o : hệ số kể đến ảnh hưởng của sai lệch các bước răng 1 và 2. Tra bảng
6.16 [1], với m < 3,55, cấp chính xác 9 ⇒ 𝑔0 = 73
+  F : hệ số kể đến ảnh hưởng của sai số ăn khớp.
Tra bảng 6.15 [1], F

 0,006

⇒𝑣𝐹 = 0,006.73.0,79. √250
= 3,16
3

3,16.75.125
⇒𝐾𝐹𝑣 = 1 + 2.334842,1.1,05.1,37
= 1,03

⇒𝐾𝐹 = 1,08.1,37.1,03=1,52
⇒𝜎𝐹1 =

2.𝑇1 .𝐾𝐹 .𝑌𝜀 .𝑌𝛽 .𝑌𝐹1
𝑏𝑤 .𝑑𝑤1 .𝑚

SVTH: Vũ Minh Trí - 1414240

=

2.334842,1.1.52.0,56.0,88.3,675
75.125.3

= 65,71 (𝑀𝑃𝑎)

16


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY

GVHD: BÙ I TRỌNG HIẾU

3,6
⇒𝜎𝐹2 = 𝜎𝐹1 𝑌𝑌𝐹2 = 65,71. 3,74
= 62,58 (MPa)
𝐹1


+ Tính chính xác [ F 1 ],[ F 2 ]

[ F ]  oF lim .YR .YS .K xF .K FC .K KL / S F
- Chọn

YR  1,05

- 𝑌𝑆 = 1,08 − 0,0695. ln(𝑚) = 1,08 − 00695. ln(3) = 1,003
- K xF  1 ứng với d a  400(mm)



[𝜎𝐹1 ] = 351.1,05.1,003.1 = 407,97
[𝜎𝐹2 ] = 324.1,05.1,003.1 = 370,02

Dễ dàng thấy

[F1 ]  F1 và [F 2 ]  F 2  Thỏa mãn điều kiện uốn

3.1.8. Bảng thông số và kích thước bộ truyền:
Thông số

Giá trị

Khoảng cách trục

aw  250(mm)

Module pháp


m  3(mm)

Chiều rộng vành
răng

bw3  75  5  80(mm)

bw 4  75(mm)

Tỉ số truyền

u2  4

Góc nghiêng của
răng

  16, 26o

z1  32
x1  0

Số răng
Hệ số dịch chỉnh
Đường kính vòng
chia
Đường kính đỉnh
răng
Đường kính đáy
răng


d1 

z2  128
x2  0

mz1
 100(mm)
cos 

d2 

mz2
 400(mm)
cos 

da1  d1  2m  106(mm)

da 2  d2  2m  406(mm)

d f 1  d1  2,5m  92,5(mm)

d f 2  d 2  2,5m  392,5(mm)

Góc profin răng

t  20,76o

Góc ăn khớp


 tw  20,76o

SVTH: Vũ Minh Trí - 1414240

17


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY

GVHD: BÙ I TRỌNG HIẾU

3.2 Cặp bánh răng trụ cấp nhanh:
Vì đây là hộp giảm tốc đồng trục nên ta chọn thông số hình học của cặp bánh răng cấp
nhanh giống với thông số hình học của cặp cấp chậm, chỉ trừ chiều rộng vành răng.
Vì  ba1  70% ba 2 nên ta chọn  ba1  0, 2
Khi đó chiều rộng vành răng của cặp cấp nhanh:

b2   ba1.aw  0, 2.250  50 (mm)

b1  b2  5  55 (mm)
Thông số

Giá trị

Khoảng cách trục

aw  250(mm)

Module pháp


m  3(mm)

Chiều rộng vành
răng

bw1  55(mm)

bw 4  75(mm)

Tỉ số truyền

u2  4

Góc nghiêng của
răng

  16, 26o

z1  32
x1  0

Số răng
Hệ số dịch chỉnh
Đường kính vòng
chia
Đường kính đỉnh
răng
Đường kính đáy
răng


d1 

z2  128
x2  0

mz1
 100(mm)
cos 

d2 

mz2
 400(mm)
cos 

da1  d1  2m  106(mm)

da 2  d2  2m  406(mm)

d f 1  d1  2,5m  92,5(mm)

d f 2  d 2  2,5m  392,5(mm)

Góc profin răng

t  20,76o

Góc ăn khớp

 tw  20,76o


SVTH: Vũ Minh Trí - 1414240

18


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY

GVHD: BÙ I TRỌNG HIẾU

PHẦN 4: THIẾT KẾ TRỤC VÀ CHỌN THEN

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

Trục I: 𝑇1 = 64803(𝑁𝑚𝑚)
Trục II: 𝑇2 = 249167(𝑁𝑚𝑚)
Trục III: 𝑇3 = 956420(𝑁𝑚𝑚)

Qui ước các ký hiệu:



k: số thứ tự của trục trong hộp giảm tốc
i: số thứ tự các tiết diện trục trên đó lắp các chi tiết có tham gia truyền tải trọng
o i = 0 và 1: các tiết diện trục lắp ổ
o i = 2…s, với s là số chi tiết quay




lk 1 : khoảng cách trục giữa các gối đỡ 0 và 1 trên trục thứ k



lki : khoảng cách từ gối đỡ 0 đến tiết diện thứ i trên trục thứ k



lmki : chiều dài mayơ của chi tiết quay thứ i (lắp trên tiết diện i) trên trục thứ k



lcki : khoảng công-xôn trên trục thứ k, tính từ chi tiết thứ i ở ngoài hộp giảm tốc đến gối
đỡ



bki : chiều rộng vành bánh răng thứ i trên trục k

4.1. Chọn vật liệu:
Thép 45 có

b  600(MPa) , ứng suất xoắn cho phép []  12  20(MPa)

4.2. Xác định sơ bộ đường kính trục:
* Xác định sơ bộ đường kính trục theo công thức:
3


𝑇

𝑘
𝑑𝑘 ≥ √0,2.[𝜏]
với k = 1, 2, 3

3

𝑑1 ≥ √

64803
= (25,3 ÷ 30)
0,2. (12 ÷ 20)

3
249167
𝑑2 ≥ √
= (39,64 ÷ 47)
0,2. (12 ÷ 20)

SVTH: Vũ Minh Trí - 1414240

19


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY

GVHD: BÙ I TRỌNG HIẾU

3

956420
𝑑3 ≥ √
= (62,08 ÷ 73,59)
0,2. (12 ÷ 20)

* Tra bảng 10.2 [1]/ trang 189, ta chọn sơ bộ đường kính trục và bề rộng ổ lăn theo tiêu
chuẩn:
Chọn sơ bộ đường kính trục và chiều rộng ổ lăn tương ứng:
Trục I: 𝑑1 = 30(𝑚𝑚); 𝑏𝑜1 = 19(𝑚𝑚)
Trục II: 𝑑2 = 45(𝑚𝑚); 𝑏𝑜2 = 25(𝑚𝑚)
Trục III: 𝑑3 = 65(𝑚𝑚); 𝑏𝑜3 = 33(𝑚𝑚)
4.3. Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực:


k1  13(mm) : khoảng cách từ mặt mút của chi tiết quay đến thành trong của hộp hoặc
khoảng cách giữa các chi tiết quay



k2  10(mm) : khoảng cách từ mặt mút ổ đến thành trong của hộp



k3  15(mm) : khoảng cách từ mặt mút của chi tiết quay đến nắp ổ



hn  17(mm) : chiều cao nắp ổ và đầu bu-lông

4.3.1. Trục I:

+ 𝑙12 = −𝑙𝑐12 = −58(𝑚𝑚)
Với:

𝑙𝑐12 = 0,5. (𝑙𝑚12 + 𝑏𝑜1 ) + 𝑘3 + ℎ𝑛 = 0,5. (40 + 19) + 15 + 17 = 58,5(𝑚𝑚)
𝑙𝑚12 = (1,2 ÷ 1,5). 𝑑1 = (1,2 ÷ 1,5). 30 = (36 ÷ 45) = 40(𝑚𝑚)

+ 𝑙13 = 0,5(𝑙𝑚13 + 𝑏𝑜1 ) + 𝑘1 + 𝑘2 = 0,5. (55 + 19) + 13 + 10 = 60 (𝑚𝑚)
Với: 𝑙𝑚13 = (1,2 ÷ 1,5). 𝑑1 = (1,2 ÷ 1,5). 30 = (36 ÷ 45) = 40(𝑚𝑚), tuy nhiên
chiều rộng bánh răng là bw1  55(mm) nên tối thiểu ta phải cho ̣n lm23  bw1  55(mm)
+ 𝑙11 = 2. 𝑙13 = 120(𝑚𝑚)
4.3.2. Trục II:
+ 𝑙22 = 0,5(𝑙𝑚22 + 𝑏𝑜2 ) + 𝑙4 + 𝑘2 = 0,5. (55 + 25) + 14,5 + 10 = 69,5 (𝑚𝑚)
Với 𝑙𝑚22 = (1,2 ÷ 1,5). 𝑑2 = (1,2 ÷ 1,5). 45 = (54 ÷ 67,5) = 65(𝑚𝑚)
+ 𝑙23 = 𝑙11 + 𝑙32 + 𝑘1 + 0,5(𝑏01 + 𝑏𝑜3 ) = 111 + 74,5 + 10 + 0,5(19 + 33) =
238,5 (𝑚𝑚) 220,5
+ 𝑙21 = 𝑙23 + 𝑙32 = 238,5 + 79,5 = 318(𝑚𝑚)
4.3.3. Trục III:

SVTH: Vũ Minh Trí - 1414240

20


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY

GVHD: BÙ I TRỌNG HIẾU

+ 𝑙32 = 0,5(𝑙𝑚32 + 𝑏𝑜3 ) + 𝑘1 + 𝑘2 = 0,5. (80 + 33) + 13 + 10 = 74(𝑚𝑚)
Với:


𝑙𝑚32 = (1,2 ÷ 1,5). 𝑑3 = (1,2 ÷ 1,5). 65 = (78 ÷ 97,5) = 85(𝑚𝑚)

+ 𝑙31 = 2. 𝑙32 = 148(𝑚𝑚)
+ 𝑙33 = 𝑙31 + 𝑙𝑐33 = 237(𝑚𝑚)
Với:

𝑙𝑐33 = 0,5. (𝑙𝑚33 + 𝑏𝑜3 ) + 𝑘3 + ℎ𝑛 = 0,5. (80 + 33) + 15 + 17 = 88,5(𝑚𝑚)
𝑙𝑚33 = (1,2 ÷ 1,5). 𝑑3 = (1,2 ÷ 1,5). 65 = (78 ÷ 97,5) = 80(𝑚𝑚)

4.4. Phân tích lực tác dụng lên bộ truyền:
+Cặp bánh răng cấp nhanh:
-Lực vòng: 𝐹𝑡1 = 𝐹𝑡2 =

2(𝑇1 ⁄2)
𝑑𝑤1

=

2.64803
100

= 1296,06(𝑁)

-Lực dọc trục: 𝐹𝑎1 = 𝐹𝑎2 = 𝐹𝑡1 . 𝑡𝑎𝑛𝛽 = 1296,06. tan(16,26°) = 378(𝑁)
-Lực hướng tâm: 𝐹𝑟1 = 𝐹𝑟2 = 𝐹𝑡1

𝑡𝑎𝑛(𝛼𝑡𝑤 )
𝑐𝑜𝑠𝛽

𝑡𝑎𝑛(20,76°)


= 1296,06 cos(16,26°) = 511,76(𝑁)

+Cặp bánh răng cấp chậm:
2𝑇2

-Lực vòng: 𝐹𝑡3 = 𝐹𝑡4 = 𝑑

𝑤2

=

2.249167

= 4983,34(𝑁)

400

-Lực dọc trục: 𝐹𝑎3 = 𝐹𝑎4 = 𝐹𝑡3 . 𝑡𝑎𝑛𝛽 = 4983,34. tan(16,26°) = 1453,45(𝑁)
-Lực hướng tâm: 𝐹𝑟3 = 𝐹𝑟4 = 𝐹𝑡3

𝑡𝑎𝑛(𝛼𝑡𝑤 )
𝑐𝑜𝑠𝛽

𝑡𝑎𝑛(20,76°)

= 4983,34 cos(16,26°) = 1967,72(𝑁)

+Lực do đai tác dụng lên trục ra là:


Fđ  1053,28( N )
+Lực tại khớp nối giữa trục và trục động cơ là:
𝐹𝑛𝑡 = (0,2 ÷ 0,3)

2𝑇3
𝐷

= (0,2 ÷ 0,3)

2.956420
210

= (1821,75 ÷ 2732,63)(𝑁)

(Tra bảng 16-10a [2]/ trang 69, ta chọn D=210(mm))
Chọn:

Fnt  2000( N )

4.5. Xác định lực tác dụng lên trục, đường kính các đoạn trục:
4.5.1. Trục I:
SVTH: Vũ Minh Trí - 1414240

21


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY

GVHD: BÙ I TRỌNG HIẾU


* Tính các phản lực ở gối đỡ:

 FX  0  RAX  RBX  2.Ft1  0
 RAX

R
 FY  0 RAY  RBY  2.Fr1  Fr  0


  AY
 M X / A  0  Fr1.(58  217,8)  RBY .275,8  Fr .337,3  0

 RBX
d1
d1

R
 M Y / A  0  Ft1.(58  217,8)  Fa1. 2  Fa1. 2  RBX .275,8  0  BY

SVTH: Vũ Minh Trí - 1414240

 648, 03( N )
 1494,33( N )
 648, 03( N )
 953, 06( N )

22


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY


SVTH: Vũ Minh Trí - 1414240

GVHD: BÙ I TRỌNG HIẾU

23


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY

GVHD: BÙ I TRỌNG HIẾU

 Đường kính các đoạn trục:
Theo bảng 10.5 tài liệu (*) với d1=30mm     63MPa
Với : M

td

td
 M X2  M Y2  0,75.T 2 ; d  3 M

0,1.[ ]

M 11td  0

M 12td  M X2  M Y2  0,75.T 2  56121Nmm
M10td  M X2  M Y2  0,75.T 2  85706 Nmm
M 13td  M X2  M Y2  0,75.T 2  89063Nmm
► d12


 20,73 mm ; d13  24,18 mm ; d10  23,87 mm ;

Do đó theo kết cấu ta chọn:

d12  22 mm ; d11  d10  25 mm ; d13  30 mm

4.5.2. Trục II:

SVTH: Vũ Minh Trí - 1414240

24


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY

GVHD: BÙ I TRỌNG HIẾU

 FX  0  RBX  RCX  Ft 2  Ft 3  0
 RBX


 FY  0   RBY  RCY  Fr 2  Fr 3  0

 RBY


d1
d1
 M X /C  0  Fr 3 .79,5  Fr 2 .178,5  RBY .318  Fa 3 .  Fa 2 .  0  RCX
2

2

 RCY
 M Y / A  0  Ft 2 .60  Ft 3 .218,5  RCX .318  0

SVTH: Vũ Minh Trí - 1414240

 194,31( N )
 52, 45( N )
 349,97( N )
 2427, 03( N )

25


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY

SVTH: Vũ Minh Trí - 1414240

GVHD: BÙ I TRỌNG HIẾU

26


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY

GVHD: BÙ I TRỌNG HIẾU

 Đường kính các đoạn trục:
Theo bảng 10.5 tài liệu (*) với d1=45mm     53MPa


M 22td  M X2  M Y2  0,75.T 2  216673 Nmm
M 23td  M X2  M Y2  0,75.T 2  401129 Nmm

M 21td  M 20td  M X2  M Y2  0,75.T 2  0 Nmm
d ki  3

M10td
;
0,1.[ ]

Suy ra: d 23

 42,3 mm ; d 22  34,45 mm ;

Vậy ta chọn:

d 20  d 21  45mm ; d 22  d 24  50 ; d 23  60
4.5.3. Trục III:

 FX  0  REX  RFX  Ft 4  Fnt  0
 RCX  3604,88( N )

 R  2812,10( N )
 FY  0 REY  RFY  Fr 4  0

  CY

 M X /E  0  Fr 2 .137,9  RFX .275,8
 RDX  621,54( N )


 R  844,38( N )
 M Y / A  0  Fnt .(98,5)  RFX .275,8  Ft 4 .137,9  0  DY
SVTH: Vũ Minh Trí - 1414240

27