GVHD: NGUYỄN MINH KỲ

BÀI TẬP LỚN

TÍNH TOÁN ĐỘNG CƠ VÀ TỶ SỐ TRUYỀN.
I. Chọn động cơ:
1. Công suất trên trục công tác:
 Điều kiện làm việc với số liệu ban đầu:
- Lực vòng trên tải xích:
2F = 2400 (N).
- Vận tốc tải xích:
V = 1 (m/s).
- Số răng đĩa xích:
Z = 11 (răng).
- Bước xích:
P = 120.
- Số năm làm việc:
a = 4 năm.
 Đặc điểm của tải trọng:
- Tải trọng và đập nhẹ, quay 1 chiều.
- Một năm làm việc 300 ngày, một ngày làm việc 2 ca, 1 ca 8 giờ. Sai số cho phép về tỉ số
truyền Δu = (2÷3)%
2. Tính toán công suất hệ thống:
Hiệu suất chung:
η = ηđ.ηol4.ηBr2.ηnđ.
Tra bảng 2.3 trang 19 ta có:
ηđ = 0,95 : Hiệu suất bộ truyền đại.
ηol = 0.99 : Hiệu suất 1 cặp ổ lăn.
ηBr = 0,98 : Hiệu suất 1 cặp bánh răng.
η = 1 : Hiệu suất nối trục.
- Vậy η = 0,95.0,994.0,982.1 = 0,876.

3. Chọn động cơ:
Ta có: công suất máy công tác:
F .V 2400.1
P=

 2, 4( KW ) .
1000 1000
Công suất cần thiết cho động cơ.
P
2, 4
Pct = 
 2, 74( KW ).
 0,876
Ta có Pct nên ta cần chọn động cơ có công suất thỏa điều kiện.
Pđm > Pct.
- Thực tế có nhiều động cơ thỏa điều kiện này. Dựa vào các thông số đã cho và mục đích giảm
bớt về kinh tế → Sự lựa chọn động cơ loại DK42-4 (Tra bảng P12/235).
Các thông số kỹ thuật:
Công suất: P = 2,8(KW).
Vận tốc quay: n=1420 (Vòng/phút).
Cosφ = 0,84,

T
T

K

 1,9 ,

dn


T
T

max

2

dn

Mômen vô lăng = 0,067.
Khối lượng m = 47 (Kg).
SVTT: NGUYỄN NHƯ THUẦN

Trang 1


GVHD: NGUYỄN MINH KỲ

BÀI TẬP LỚN

II. Phân phối Tỉ số truyền:
Ta có vận tốc trục công tác: V 
Với Z = 11(răng);
Chọn n ≈ 46 (Vòng/phút).
Tỷ số truyền chung: U 

n
n


đc



1420

lv

n

Z .P.n
60000.V
 n lv 
 45, 45
60*1000
11.120
P = 120(mm);
V = 1 (m/s).

 30,87

lv

Mặt khác theo sơ đồ động ta có: U=Un.Uh.Unt.
U=Un.Uh=Uđ.Uh
U h  U 

U

đ


30,87
 9, 65
3, 2

Uđ=Un : Tỷ số truyền ngoài hộp.
Uh: Tỷ số truyền hộp giảm tốc.
Unđ=1:Tỷ số truyền nối trục.
Tra bảng 2.4 về tỷ số truyền đại SGK trang 21, chọn Uđ=3,2.
Mặt khác: Uh=Un.Uc.
Un: Tỷ số truyền cấp nhanh.
Uc: Tỷ số truyền cấp chậm.
Chọn Un=1,2Uc.
Nên Uh=1,2Uc→U C 

U

h

1, 2



9, 65
 2,836  Un=1,2.2,836=3,4.
1, 2

Kiểm tra.
Ukt=Uđ.Un.Uc=3,2.3,4.2,836=30,85.
U kt  U 30,85  30,87 0, 02



 2%
100
100
100
→ Hợp lý với yêu cầu sai số vè tỷ số truyền.
∆i=2÷3%.
Tính công suất từng trục: Ta có Pct = 2,74(KW).
PI = Pct.ηđ.ηol = 2,74.0,95.0,99 = 2,58(KW).
PII = PI.ηđ.ηol = 2,58.0,98.0,99 =2,5(KW).
PIII = PII.ηđ.ηol = 2,5.0,98.0,99 = 2,42(KW).
Mômen xoắn: Ti =
Tđc =

9,55.10 6 .P
;
ni

9, 55.106.2, 74
 18427, 465( N .mm) ;
1420

n
1420
9,55.106.2,58
 443, 75 (Vòng/phút).
 55524, 507( N .mm) ; n1  dc 
T1 =
uđ

3, 2
443, 75
SVTT: NGUYỄN NHƯ THUẦN

Trang 2


GVHD: NGUYỄN MINH KỲ

BÀI TẬP LỚN

T2 =

9,55.106.2,5
n
443, 75
 182929,1652( N .mm) . n2  1 
 130,515 (Vòng/phút).
130,515
un
3, 4

T3 =

9,55.106.2, 42
n 130,515
 502194, 698( N .mm) . n3  2 
 46, 02 (Vòng/phút).
46, 02
uc

2,836

Bảng phân phối tỷ số truyền:
Trục

Động cơ

I

II

III

Thông số
u

uđ = 3,2

n ( v/ph )

1420

443,75

130,515

46,02

P ( Kw )


2,74

2,58

2,5

2,42

18427,465

55524,507

182929,1652

502194,698

Ti =

9,55.10 6.P
ni

un = 3,4

uc = 2,836

( N .mm )
A-THIẾT KẾ TRUYỀN ĐỘNG ĐAI
I. Xác định các thông số bộ truyền :
Từ điều kiện làm việc
n = 1420 (v/ph);

P1 = 2,74 (kw);
- Một năm làm việc 300 ngày, một ngày làm việc 2 ca, 1 ca 8 giờ.
Theo hình 4.1/trang 59 chọn loại đai tiết diện đai hình thang thường
ký hiệu A với các thong số sau:
Kích thước tiết diện: bt=11.
b = 13.
d1  (100÷200) mm.
h = 8.
l  (560÷4000)mm.
y0 = 2,8.
A = 81.
Tính đường kính 2 trục:
Tra bảng 4.13/trang 59.
 Chọn d1 = 140 (mm)
 .d1.ndc
3,14.140.1420
- Vận tốc đai : v1 
=
≈ 10,4 (m/s)
60x1000
60000
Thỏa điều kiện: v1 = 10,4(m/s) < vmax = 25 (m/s).
 Tính đường kính d2:
Theo 4.2/trang 53
d2 = d1.u.(1-  )
Chọn ε = 0,02 hệ số trược
 d2 = 140.3,2(1-0,02) = 439,04 (mm)
SVTT: NGUYỄN NHƯ THUẦN

U = 3,2


Trang 3


GVHD: NGUYỄN MINH KỲ

BÀI TẬP LỚN

Tra bảng 4.26/trang 67, chọn d2 = 450 mm
Như vây tỷ số truyền thực tế:
d2
450
u tt 

 3,279
d 1 .(1   ) 140.(1  0,02)
ud  u
(3,279  3,2)
.100% 
.100%  2,5%
u
3,2
=> ∆u = 2,5% < 4%
=> Thỏa điều kiện trong giới hạn cho phép.

Với ∆u =

2.Khoảng cách 2 trục a:
Ta có u = 3,2, nên ta có sơ đồ tính toán như sau:
a

d2

1

C

I

E

0,95
B

D

A
u

0

3

3,2

4
Tính đoạn OI:

AD DE
AD * CB 0,8.0,1


 DE 

 0,08
AB CB
AB
1
a

 OI  1  DE  1,08  a  1,08.d 2  1,08.450  486( mm )
d2

a thỏa điều kiện theo công thức 4.14/trang 160:
0,55(d1+d2)+h ≤ a ≤ 2(d1+d2).
0,55(140+450)+8 ≤ a ≤ 2(140+450).
332,5 ≤ a ≤ 1180.
Với a = 486 (mm)
 Thỏa điều kiện.
3.Tính chiều dài đai:
Công thức 4.4/trang 54:

SVTT: NGUYỄN NHƯ THUẦN

l = 2a +

 (d1  d 2 ) (d 2  d1 ) 2
2



4a

Trang 4


GVHD: NGUYỄN MINH KỲ

BÀI TẬP LỚN

3,14.(140  450) (450  140) 2
2.486 

 1947,734(mm)
2
4.486
Tra bảng 4.13/trang 59, chọn chiều dài chuẩn

l = 2000 mm

 Kiểm nghiệm về điều kiện tuổi thọ
v
i=
 i max  10 /s
l
Với:

i : Số lần cuốn của đai.
v : Vận tốc đai.
l: 2000mm=2m chiều dài đai.
11
i   5,5 / s  i max  10 / s
2

 Thỏa điều kiên.
 Tính chính xác khoảng cách a:
Theo 4.6/trang 54

a=



 2  8 2
4

Trong đó:

(d 1  d 2 )
(140  450)
 2000  3,14.
 1073,7(mm).    1074(mm).
2
2
(d  d 1 ) (450  140)

 115(mm).
*  2
2
2

*   l .

1074  1074 2  8.115 2
 1048,78mm  a  1049mm

4
4.Tính góc ôm 1 :
 a=

Điều kiện 1 ≥ 1200
(d 2  d 1 ).57 0
(450  140).57
 180 
 163,155  163,2 0
a
1049
0
0
1 = 163,2 > αmin = 120

Theo 4.7 /trang 54 1 = 180 0 
Vậy

 Thỏa điều kiện.
II.Xác định số đai z :
Số đai z được xác định theo 4.16/trang 60:

z=

P1.kd
 P0  c .cu .cz .cl

Trong đó:
* P1 = 2,58 kw công suất trên bánh dẫn.


*  P0  = 2,92 kw công suất cho phép (tra bảng 4.19/trang 62)

* kđ : hệ số tải trọng động (tra bảng 4.7/trang 55). Vì chế độ làm việc ngày 2 ca nên lấy
trị số trong bảng tăng thêm 0,1 vậy.
SVTT: NGUYỄN NHƯ THUẦN

Trang 5


GVHD: NGUYỄN MINH KỲ

BÀI TẬP LỚN

kđ = 1,25 + 0,1=1,35
* c = 0,96 hệ số kể đến ảnh hưởng của góc ôm (tra bảng 4.10/trang )

 =20009(mm)
 0 =1700(mm) tra bảng


2000

 1,176  1,2
 0 1700

 cl = 1.04 hệ số kể đến ảnh hưởng chiều dài đai (tra bảng 4.16/ trang61)
v ới u =3,2
 cu =1,14 hệ số kể đến ảnh hưởng tỷ số truyền (tra bảng 4.17)
* cz =1


hệ số kể đến ảnh hưởng sự phân bố không điều tải trọng cho các dây đai (tra

bảng 4.18).
4,165 x 1,24
 1,547
3,14 x 0,96 x 0,95 x 1,14 x 1
Chọn z = 2
-Chiều rộng bánh đai:
Theo 4.17 và 4.21
B = (z-1)t + 2e
Các thông số: t = 15
h0 = 3,3
e = 10
=>
B = ( 2- 1 ).15 + 2x10 = 35(mm)
- Đường kính ngoài bánh đai:
da = d + 2h0
 Đường kính ngoài bánh đai dẫn:
da1 = d1 + 2h0 = 160 + 2x3,3 =166,6 (mm)
 Đường kính ngoài bánh đai bị dẫn:
da2 = d2 + 2h0 = 315 + 2.3,3 = 221,6 (mm)
III.Xác định lực căng ban đầu và lực căng tác dụng lên trục :
- Lực căng đai F0:
P .k
Theo CT 4.19/trang 63
F0 = 780. 1 d + F
v.c .z
Nên

z=


* Fv = qm.v2 lực căng do lực li tâm sinh ra (CT 4.20/trang 20)
Với tiết diện đai loại A → tra bảng 4.22/trang 22 → qm = 0,105 kg/m.
=> Fv = 0,105.(11)2 = 12,705 (N)
2,58.1,35
Nên :
F0 = 780.
 12, 705  98, 46 (N)
11.0,96.3
 F0 = 98 (N).
 Lực tác dụng lên trục Fr Theo CT 4.21/trang 64
Fr = 2F0.z.sin(α1/2) = 2x98x2xsin(163,20/2) = 387,79 (N).
 Fr = 387,79 (N).
- Khai triển với các số liệu:
SVTT: NGUYỄN NHƯ THUẦN

Trang 6


GVHD: NGUYỄN MINH KỲ

BÀI TẬP LỚN

P1 = 2,58 KW,
n1 = 443,75 Vòng/phút,
uh = 9,
un = 3,4.
uc = 2,836 KW,
n2 = 130,515 vòng/phút,
T1 = 55524,507,

T2 = 182929,1652.
Thời gian sử dụng 300 ngày, làm việc 2 ca, 1 ca 6 giờ, năm làm việc 5 năm.

Tổng thời gian sử dụng: 300.(2.6).5 = 18000(giờ).
BÁNH RĂNG 01 CẶP
I.Xác định ứng suất cho phép:
Theo bảng 6.2/trang 94 đối với thép C45 tôi cải thiện đạt HB <350 (180÷350)
Có:
 o H lim = 2HB + 70
S H = 1,1

 o F lim = 1,8.HB

S F = 1,75

Chọn độ rắn:
- Bánh nhỏ: HB1=260
- Bánh lớn: HB2=240
Vì bộ truyền làm việc có tải trọng thay đổi. nếu số chu kì thay đổi ứng suất tương đương được
tính theo 6.7/trang 93.
NHE =60.c.Σ (Ti / Tmax)3 .ni.ti
Với : * c =1 số lần ăn khớp trong 1 lần quay.
* Ti moment xoắn ở chế độ i.
* ni = 722.5 (v/p) số vòng quay bánh dẫn.
* ti = 6x 2x 300x 5 = 18000(h) tổng thời gian làm việc.
=> NHE1 = 60×1.(0,7.13 +0,3.0,83) ×450×18000 = 414849,600=41,5.107.
n
Và
NHE2 = c . 1  ( T i / T max ) 3 .n i /t i
u1

= ( 60 . 1 .
Ta có

450
. 18000 ).( 1 3 .0,7 + 0,8
2,74

3

.0,3) = 15,14.10 7

N HE1 = 41,5.107 > N HO1 = 1,875.107  K HL = 1
N HE2 = 15,14.107 > N HO2 = 1,547.107  K HL2 = 1

Ứng suất tiếp xúc sơ bộ.được xác định :
Theo công th ức ( 6.1a ):

σ H 

/

=σ Hlim .

K Hl
SH

SH : Là hệ số an toàn khi tiếp xúc và cuốn, tra bảng 6.2/trang 94 → SH =1,1, với KHL1 =
KHL2=1.
590.1
Nên: H 1 =

= 536,36( MPa )
1,1
550.1
= 500 ( MPa )
1,1
Vì là bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng

H 2

=

SVTT: NGUYỄN NHƯ THUẦN

Trang 7


GVHD: NGUYỄN MINH KỲ

BÀI TẬP LỚN

H ' =  H 2 = 500 (MPa)
 Số chu kì thay đổi ứng suất uốn.
Theo 6.8/trang 93:
N FE = 60 .c  ( T i / T max ) mF .n i .t i
* mF :bậc của đường cong mỏi khi thử về tiếp xúc và uốn.
Với HB(180÷350)HB  mF = 6. (tra bảng 6.4/trang 95).
450

N FE 2 = 60.1.
.18000.( 16. 0,7 + 0,3.0,86) = 12,62.107

3,288

NFE2 = 12,62.107 > NFo = 4.106 số chu kì thay đổi ứng suất cở sở khi thử về uốn

KFL2 =1
Tương tự cho NFE1 16,8.107
 KFL1 =1
 Ứng suất uốn cho phép, tính theo 6.2a/trang 93.

 F  = σoFlim .KFC.KFL/SF

Trong đó: KFC=1:hệ số xét đến ảnh hưởng đặt tải với bộ truyền quay một chiều.
0
Nên:
 Flin
 1,8 HB
0
 Flin
1  1,8.260  468 MPa ;

SF = 1,75.

0
 Flin
2  1,8.240  432 MPa ;

468.11
= 267,43 ( MPa )
1,75


 F 2 / = 432.1.1 = 246,85 ( MPa )
1,75
II. Xác định các thông số cơ bản bộ truyền:
1. Xác định sơ bộ khoảng cách aw:


 F1 /

=

3

Theo 6.15a/trang 96:

a w  K a .(u  1).

T1.K H

H 

2

.u. ba

Trong đó:
* K a (MPa1/3) = 49,5 : hằng số phụ thuộc vào vật liệu ở cặp bánh răng và loại răng tra
bảng 6.5/trang 96.
* u1 = un = 3,4
* T 1 = 55524,507 (N.mm).
*  H  = 500 MPa


* ba = 0,25 tra bảng 6.6/trang 97.


ba =0,53.0,25.(3,4+1) = 0,583 (ct 6.16/trang 97).

* K HB  1,07 hằng số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng
khi tính về tiếp xúc , theo bảng 6.7/trang 98.
SVTT: NGUYỄN NHƯ THUẦN

Trang 8


GVHD: NGUYỄN MINH KỲ

=>

a w1 = 49,5.(3, 4  1) 3

BÀI TẬP LỚN

18427, 465
 96, 4
(500) 2 .3, 4.0, 25

mm

Chọn aw1 = 96,4 mm
2.Xác định các thông số ăn khớp:
a. Xác định modun m:

theo bảng 6.17/trang 97: m = (0,01÷0,02).a w1 = (0,01÷0,02).96,4 = (0,964÷1,928) mm
Chọn m = 1,5 (mm)
b. Xác định số răng và góc nghiên β:
Đối với bánh răng thẳng
  =0: góc nghiêng của răng,
Từ 6.18/trang 49:

aw = m(z1+z2)/2cos 

*z1: bánh răng bánh dẫn
*z2: bánh răng bánh bị dẫn
2aw1
2.96, 4
 z 1=

 29, 21 (theo 6.19)
m(u  1) 1, 5.(3, 4  1)
Chọn z1=29 răng
 z2 = un.z1= 3,4x29 = 98,6 răng
Chọn z2=98 răng
 zt = z1+z2 = 29+98 = 127 răng
c.Khoảng cách thật sự giữa 2 trục:
m.Zt 1,5.127
awt =

 95, 25mm
2
2
Tỷ số truyền thực sự là:
Z

98
 3,38
Um = 2 
Z1 29
*****Lực vòng, lực hướng tâm, lực dọc trục tính ở phần trục 3 đoạn
TRỤC BA ĐOẠN , CHỌN MỘT TRỤC VÀ GIẢI HOÀN THIỆN
Chọn trục II
L1=150mm; L2=150mm; L3=150mm L4=150mm; L5=150mm;Z1=29; T2=182929.1652N.mm;
  12o
2T2
2.182929,1652

 3085, 03 N ;
mZ1
4.29
cos 
cos12o
tg
tg 20
m=4; Fr 3  Fr 4  Fr 5  Fr 6  Ft 3
 Ft 3
 1147.9 N
cos 
cos12
2T
2.182929,1652
Ft1  Ft 2  2 
 933,31N
d
4.98

Fr1  Fr 2  Ft 2 .tg  933, 31.tg 20  339, 7 N
Ft 3  Ft 4  Ft 5  Ft 6 

SVTT: NGUYỄN NHƯ THUẦN

Trang 9


GVHD: NGUYỄN MINH KỲ

BÀI TẬP LỚN

Fa 3  Fa 4  Fa 5  Fa 6  Ft 3 .tg   3085, 03.tg12o  655, 74 N
M a 3  M a 5  Fa 3 .

mZ1
4.29
 655, 74.
 38882, 6 N .mm
cos 
cos12o
2
2

***zOy
Fr 3 L1  M a 3  Fr 2 ( L1  L2 )  Fr 5 ( L1  L2  L3 )  M a 5  FEy ( L1  L2  L3  L4 )  0
 FEy  608,93 N
*Ef x  0  FAy  Fr 3  Fr 2  Fr 5  FEy  0
 FAy  1347,17 N
***zOx


M

A

 0   Ft 3 .L1  Ft 2 ( L1  L2 )  Ft 5 ( L1  L2  L3 )  FDx ( L1  L2  L3  L4 )  0

 FDx  2618,375 N

F

kx

 0  FAx  Ft 3  Ft 2  Ft 5  FDx  0

 FAx  2618,375 N

FAy

Fr3

A

Fr2

Fr5

C

B


(mm)

0

E

D

Ma3
x

FEy

Ma5

150.

SVTT: NGUYỄN NHƯ THUẦN

300

450.

600.

Trang 10


GVHD: NGUYỄN MINH KỲ


BÀI TẬP LỚN

978.05

169.85

0.00

978.05

169.85
-169.85

0.00

-169.85

0.00

-146,707.25

-160,112.60

-146,707.50

-185,590.10

-185,590.06


600.0

FAx

Ft3

SVTT: NGUYỄN NHƯ THUẦN

Ft2

Ft5

FEx

Trang 11


GVHD: NGUYỄN MINH KỲ

2,618.38

BÀI TẬP LỚN

2,618.38

466.66

0.00

466.66


-466.66

-466.66

0.00

-2,618.38
x
(mm)

392,756.2
5

392,756.2
5
322,758.0
0

0.0
0
x
(mm
)

SVTT: NGUYỄN NHƯ THUẦN

0.00
600.
Moment Diagram (N-mm)


Trang 12