Sinh viên thực hiện: Trần Minh Thiên MSSV: 21103352

Thông số đề bài:
-Công suất trên thùng trộn: P = 5.5 (kW)
-Số vòng quay trên trục thùng trộn: n = 45 vòng/phút
-Thời gian phục vụ: L = 3 năm
-Số ngày làm/năm: K
ng
= 260 ngày
-Số ca làm trong ngày: 3 ca
-t
1
= 29 giây
-t
2
= 22 giây
-T
1
= T
-T
2
= 0,7T PHẦN 1: TÍNH TOÁN CHỌN ĐỘNG CƠ

I. Chọn động cơ
1. Chọn hiệu suất của động cơ
Hiệu suất truyền động:



Theo công thức 2.14 “Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí – Tác giả: Trịnh
Chất – Lê Văn Uyển” :

























=5,5





. 


 số vòng quay sơ bộ : 







4. Chọn động cơ điện:
Dựa vào bảng thông số động cơ điện “Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí – Tác
giả: Trịnh Chất – Lê Văn Uyển”.Với 

= 5,9 kW và n
sb
= 1440 vòng /phút
 chọn động cơ 4A132S4Y3
Công suất
Vận tốc quay
cosφ
η%
T
max
/T
dn


.u
x
 u
hgt
=




=


= 16,167
-Theo công thức 3.15 “Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí – Tác giả: Trịnh Chất –
Lê Văn Uyển”














 


















  













=




=


= 3,75
-Tính lại tỷ số truyền của bộ truyền xích: u
x
=




=


= 1,9999 
Bánh răng côn
u
brc
= u
1
= 4,31
Bánh răng trụ răng thẳng
u
brt
= u


=


= 6,221 (kW)
+Trục 1: P
3
=






=


= 6,615 (kW)
+Trục động cơ: P
đc
=




=


= 6,682 (kW)


+ n
4
= n
lv
= 45 (vòng/phút)

3. Moment
+ T
4
= 9,55.






= 9,55.




= 1 167 222,22 (Nmm)  1 167 222 (Nmm)
+ T
3
= 9,55.







= 9,55.




= 43 418,04 (Nmm)  43 418 (Nmm)
+ T
đc
= 9,55.






= 9,55.




= 43 856,6 (Nmm)  43 8567 (Nmm)

 Bảng thông số:
Trục
Thông số
Động cơ
Trục 1
Trục 2
Trục 3
PHẦN 2: TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN XÍCH Các thông số đầu vào của bộ truyền xích, công suất P
3
= 5,974 (kW) và số vòng quay
n
3
= n
1
=90 vòng/phút

1. Chọn loại xích
Bộ truyền có vận tốc tương đối thấp nên ta chọn loại xích ống con lăn.
2. Số răng đĩa xích
Số răng của đĩa xích dẫn:
1
29 2zu
= 19 - 2.2=25 (răng)
Số răng đĩa xích lớn:
21
z uz
=25.2=50 (răng)

3. Hệ số điều kiện sử dụng

0
)
+Hệ số xét đến ảnh hưởng của khả năng điều chỉnh lực căng xích:
1
dc
K 

+Hệ số xét đến điều kiện bôi trơn: K
bt
= 1 (bôi trơn nhỏ giọt)
+ Hệ số xét đến chế độ làm việc: K
c
=1,45 (làm việc 3 ca)

Hệ số ảnh hưởng số răng đĩa xích:
01 1 1
/ 25/
z
K z z z
=25/25=1
Hệ số số vòng quay:
01 1
/
n
K n n
= 50/90 = 0,56
(Vì n
1
= 90 v/p, tra bảng 5.5 [tài liệu 1]  n
01

5. Kiểm tra số vòng quay tới hạn
Với z
1
= 25 ≥ 17 và p
c
= 31,75( mm), tra bảng 5.8 [tài liệu 1]
 n
th
= 1320 v/p > n
1
= 90 v/p
 thỏa điều kiện

6. Vận tốc trung bình
v =







=


=1.19 (m/s)
Lực vòng có ích: F
t
=


= 30,5 (mm)
p
c
= 31,75 > 30,5 thỏa điều kiện bước xích

8. Khoảng cách trục và số mắc xích
Chọn khoảng cách trục sơ bộ từ
(30 50)
c
ap
=40. 31,75 = 1270 (mm)
Theo công thức 5.12 [tài liệu 1]

2
1 2 2 1
2
22
c
c
p
Z Z Z Z
a
X
pa



  



a p X X



  


    







= 1271,66 (mm)
Để bộ truyền làm việc bình thường, ta chọn a = 1268 (mm) (giảm a một đoạn
(0,002 0,004)a
.)
9. Kiểm nghiệm số va đập của xích trong 1 giây
Theo công thức 5.14 [tài liệu 1]







=3,8.(1.19)
2
= 5,38 (N)
Lực căng ban đầu:
0 fm
F K aq g
=6.1,268.3,8.9,81= 283,61 (N)
(Theo công thức 5.17 [ tài liệu 2], Hệ số phụ thuộc vào độ võng của xích:

6
f
K 

vì xích nằm ngang)

Theo công thức 5.15 [tài liệu 1]
s =









=


= 16,67 > [s]= (7 ÷ 8.5)

Theo công thức 5.18, [ tài liệu 1]












 









 + 














= 597, 7 MPa < 

] = 600 Mpa

Như vậy dùng thép 45 tôi cả thiện đạt độ rắn HB210 sẽ đạt được ứng suất tiếp xúc
cho phép =600 Mpa , đảm bảo được độ bền tiếp xúc cho răng đĩa. Tương tự cho
ζ
H2
≤[ζ
H
] với cùng vật liệu và nhiệt luyện.

13. Thông số đĩa xích
Đường kính vòng chia, theo công thức 5.17 [tài liệu 1]










  



  







  



  







  


Thông số dây xích
Loại xích
Xích ống con lăn
Bước xích
p
c
=31,75 mm
Vận tốc
v=1.19 m/s
Số mắt xích
X=118
Chiều dài dây xích
L = 3746,5 mm
Diện tích mặt cắt ngang của xích
A=262 mm
2

Khối lượng trên 1m chiều dài
q
m
= 3,8 kg
Tải trọng phá hủy

2
= 506 mm
Đường kính vòng đỉnh đĩa xích bị dẫn
d
a2
=521 mm
Khoảng cách trục
a= 1268 mm
Số vòng quay
n=90 vòng/ phút
Hiệu suất bộ truyền
η
x
= 0.93
Phương pháp bôi trơn
Nhỏ giọt
Vật liệu
Thép C45
Phương pháp
Tôi cải thiện
Thông số về lực, moment, công suất
Lực vòng có ích
F
t
= 5020,17 N
Lực tác dụng lên trục
F
r
= 5773,2 N
Công suất

1
= 4,31. 1. Chọn vật liệu
Do không có yêu cầu đặc biệt và theo quan điểm thống nhất hóa trong thiết kế, chọn
vật liệu như sau:
Bánh răng côn 1 (bánh dẫn): Thép C45
Tôi cải thiện
Độ rắn HB: 241 ÷ 285 HB
ζ
b1
= 850 MPa ;ζ
ch1
= 580 MPa
Bánh răng côn 2 (bánh bị dẫn): Thép C45
Tôi cải thiện
Độ rắn HB: 192 ÷ 240 HB
ζ
b2
= 750 MPa ;ζ
ch2
= 450 MPa

2. Phân phối tỷ số truyền
Theo phần 1, ta đã phân phối tỷ số truyền: u
brc
= u
1
= 4,31.

4. Số chu kỳ làm việc tương đương
Theo công thức (6.7) [tài liệu liệu 1]
Số lần ăn khớp của một răng trong mỗi vòng quay: c = 1.














 

     




 





 







(Vì N
EH2
= 3,38.10
8
> N
HO2
= 14,71.10
6
 Lấy N
EH2
= N
HO2
= 14,71.10
6
và K
HL2
= 1)
K
HL1
= K



 







(Vì N
FE1
= 1,26.10
9
> N
FO1
= 4.10
6
 Lấy N
FE1
= N
EF1
= 4.10
6
và K
FL1
= 1)




FL2
= 1)
K
FL1
= K
FL2
= 1 thuộc [1;2] : thỏa điều kiện

5. Xác định ứng suất uốn cho phép
Tra bảng 6.2 [ tài liệu 1], với vật liệu thép C45 được:
+Độ rắn mặt răng, và lõi răng HB 180 ÷ 350
+ 


  


+






 Chọn độ rắn bánh răng côn 1 (bánh dẫn): HB
1
= 260 HB









.Z
R
.Z
V
.K
XH
.K
HL
+


: ứng suất tiếp xúc cho phép ứng với số chu kỳ cơ sở
+s
H
: hệ số an toàn về tiếp xúc
+Z
R
: hệ số độ nhám bề mặt răng. Sơ bộ chọn Z
R
= 1.
+Z
V
: hệ số ảnh hưởng vận tốc vòng. Sơ bộ chọn Z
V
= 1.

[ζ
H2
] = 





.Z
R
.Z
V
.K
XH
.K
HL1
= 


.1.1.1.1= 490,91 MPa
Vậy để tính bộ truyền bánh răng côn thẳng ta chọn:
[ζ
H
] = [ζ
H2
] = 490,91 MPa

Theo công thức (6.2) [tài liệu 1], ứng suất uốn cho phép:
[ζ
F

: hệ số độ nhậy vật liệu. Sơ bộ chọn Y
s
= 1.
+K
XF
: hệ số ảnh hưởng kích thước đến độ bền uốn. Sơ bộ chọn K
XF
= 1.
+K
FC
: hệ số đặt tải. Sơ bộ chọn K
FC
= 1.
+K
FL
: hệ số tuổi thọ của bộ truyền.
 Bánh răng côn 1 (bánh dẫn):
[ζ
F1
] = 





.Y
R
.Y
s
.K


.1.1.1.1.1= 241,71 MPa
Vậy để tính bộ truyền bánh răng côn thẳng ta chọn:
[ζ
F
] = [ζ
F2
] = 241,71 MPa 6. Đường kính vòng chia ngoài
Theo công thức (6.52b), [tài liệu 1]



















= 61,53 mm, u = 4,31  Chọn
z
1p
= 16 răng.
 Số răng bánh răng côn 1 (bánh dẫn): z
1
= 1,6.z
1p
= 1,6.16 = 25,6
 Chọn z
1
= 26 răng.
(vì độ rắn mặt răng HB
1
và HB
2
≤ 350 HB)
 Số răng bánh răng côn 2 (bánh bị dẫn): z
2
= u.z
1
= 4,31.26 = 112,06
 Chọn z
2
= 112 răng.

Tỷ số truyền thực
u
t
=








 2,36 (mm)
Tra bảng 6.8 [tài liệu 1], chọn theo tiêu chuẩn m
te
= 2,5 mm

8. Thông số bộ truyền
Theo bảng 6.19 và bảng công thức [tài liệu 1]
 Đường kính vòng chia:
d
e1
= m
te
.z
1
= 2,5.26 = 65 (mm)
d
e2
= m
te
.z
2
= 2,5.112 = 280 (mm)
 Chiều dài côn ngoài:


  


 Chiều rộng vành răng:
b = K
be
.R
e
= 0,3.143,72 = 43,12 (mm)
 Modun vòng trung bình:






  




  


 Góc côn chia:








 Chiều cao răng ngoài:
h
e
= 2h
te
.m
te
+ c = 2.cosβ
m
.m
te
+ 0,2.m
te
= 2.cos (30
0
).2,5 + 0,2.2,5 = 4,83 (mm)
(góc nghiêng của răng β
m
= (20 ÷ 30
0
))
 Hệ số dịch chỉnh:
x
1
= x
n1
= 2

= -0.3
 Chiều cao đầu răng ngoài:
h
ae1
= (h
te
+ x
n1
.cos β
m
).m
te
= cos 30 + 0,3.cos30).2,5 = 2,815 (mm)
h
ae2
= 2h
te
.m
te
– h
ea1
= 2.cos 30.2,5 – 2,815 = 1,515 (mm)
 Chiều cao chân răng ngoài:
h
fe1
= h
e
– h
ea1
= 4,83 – 2,815 = 2,015 (mm)

Hβ
.K
Hα
.K
HV
= 1,17.1.1,23 = 1,44
+Hệ số kể đến tải trọng phân bố không đều trên chiều rộng vành răng: K
Hβ
= 1,17
+Hệ số kể đến tải trọng phân bố không đều đối với ăn khớp: K
Hα
= 1 (bánh răng
côn thẳng)
+Hệ số tải trọng xuất hiện vùng ăn khớp


  










  



= 0,006
Tra bảng 6.16 [tài liệu 1]: g
0
= 47

Theo công thức (6.58) [tài liệu 1]
















 











  


Theo công thức 6.60 [tài liệu 1], hệ số trùng khớp ngang
ε
α
= [1,88 – 3,2.(



+



)].cos β
m
= [1,88 – 3,2.(


+


)].cos 30 = 1,497
ζ
H
= 418,01 < [ζ
H

tm

+Hệ số ảnh hưởng độ nghiên răng: Y
B
= 1
+Hệ số dạng răng, tra bảng 6.18 [tài liệu 1]
z
vn1
=




=


= 26,7  Y
F1
= 3,56
z
vn2
=




=


= 497  Y



  










 



Trong đó:


















ζ
F1
= 98,38 < [ζ
F1
] = 267,43 (MPa)
ζ
F2
= 100.77 < [ζ
F2
] = 241,71 (MPa)
Điều kiện bền uốn được đảm bảo.

12. Kiểm nghiệm răng về quá tải
Hệ số quá tải thực nghiệm: K
qt
=



= 1,8
Theo công thức 6.48 [tài liệu 1]





.K
qt
= 100.77.1,8 = 181,39 (MPa)
[ζ
F1
]
max
= 0,8.ζ
ch1
= 0,8.580 = 464 (MPa)
[ζ
F2
]
max
= 0,8.ζ
ch2
= 0,8.450 = 360 (MPa)
ζ
F1max
< [ζ
F1
]
max

ζ
F2max
< [ζ
F2
]
max

r2
= F
t1
.tan α.sin δ
1
= 1571,7.tan 20.sin 13,07 = 129,36 (N)
 Bảng kết quả tính toán:
Thông số bánh răng côn thẳng
Tỷ số truyền
u=4,31
Vật liệu
Thép C45
Phương pháp
Tôi cải thiện
Độ cứng bánh dẫn và bị dẫn

α
w
=20
0

Góc nghiêng răng
β
m
= 30
0

Đường kính vòng chia trung bình bánh dẫn
d
m1
=55,25 mm
Đường kính vòng chia trung bình bánh bị dẫn
d
m2
=238 mm
Đường kính vòng chia bánh dẫn
d
e1
= 65 mm
Đường kính vòng chia bánh bị dẫn
d
e2
= 280 mm
Chiều dài côn ngoài
R
e

v= 4,24 m/s
Số vòng quay
n=1455 vòng/phút
Cấp chính xác
7
Số giờ làm việc
L
h
=18720 giờ
Hiệu suất của bộ truyền
η
br
= 0.95

Thông số về lực và moment
Moment xoắn bánh dẫn
T
1
= 43 418 N.mm
Lực vòng có ích
F
t1
=F
t2
=1571,7 N
Lực hướng tâm
F
r1
=F
a2

1. Chọn vật liệu
Do không có yêu cầu đặc biệt và theo quan điểm thống nhất hóa trong thiết kế, chọn
vật liệu như sau:
Bánh răng trụ răng thẳng 1 (bánh dẫn): Thép C45
Tôi cải thiện
Độ rắn HB: 241 ÷ 285 HB
ζ
b1
= 850 MPa ;ζ
ch1
= 580 MPa
Bánh răng trụ răng thẳng 2 (bánh bị dẫn): Thép C45
Tôi cải thiện
Độ rắn HB: 192 ÷ 240 HB
ζ
b2
= 750 MPa ;ζ
ch2
= 450 MPa

2. Phân phối tỷ số truyền
Theo phần 1, ta đã phân phối tỷ số truyền: u
brt
= u
1
= 3,75.
3. Số chu kỳ làm việc cơ sở
Theo công thức (6.5) [tài liệu 1]
N
H01
















 




 













(Vì N
EH2
= 9,01.10
7
> N
HO2
= 14,71.10
6
 Lấy N
EH2
= N
HO2
= 14,71.10
6
và K
HL2
= 1)
K
HL1
= K
HL2
= 1 ≤ [K
HL
] = 2,4 : đảm bảo điều kiện biến dạng dẻo bề mặt.







(Vì N
FE1
= 2,92.10
8
> N
FO1
= 4.10
6
 Lấy N
FE1
= N
EF1
= 4.10
6
và K
FL1
= 1)








= K
FL2
= 1 thuộc [1;2] : thỏa điều kiện

5. Xác định ứng suất uốn cho phép
Tra bảng 6.2 [ tài liệu 1], với vật liệu thép C45 được:
+Độ rắn mặt răng, và lõi răng HB 180 ÷ 350
+ 


  


+






 Chọn độ rắn bánh răng trụ răng thẳng 1 (bánh dẫn): HB
1
= 260 HB





  = 2.260 + 70 = 590 HB



.Z
R
.Z
V
.K
XH
.K
HL
+


: ứng suất tiếp xúc cho phép ứng với số chu kỳ cơ sở
+s
H
: hệ số an toàn về tiếp xúc
+Z
R
: hệ số độ nhám bề mặt răng. Sơ bộ chọn Z
R
= 1.
+Z
V
: hệ số ảnh hưởng vận tốc vòng. Sơ bộ chọn Z
V
= 1.
+K
XH
: hệ số ảnh hưởng đường kính. Sơ bộ chọn K
XH





.Z
R
.Z
V
.K
XH
.K
HL1
= 


.1.1.1.1= 490,91 MPa
Vậy để tính bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng ta chọn:
[ζ
H
] = [ζ
H2
] = 490,91 MPa

Theo công thức (6.2) [tài liệu 1], ứng suất uốn cho phép:
[ζ
F
] = 




XF
: hệ số ảnh hưởng kích thước đến độ bền uốn. Sơ bộ chọn K
XF
= 1.
+K
FC
: hệ số đặt tải. Sơ bộ chọn K
FC
= 1.
+K
FL
: hệ số tuổi thọ của bộ truyền.
 Bánh răng trụ răng thẳng 1 (bánh dẫn):
[ζ
F1
] = 





.Y
R
.Y
s
.K
XF
. K
FC
.K

F
] = [ζ
F2
] = 241,71 MPa

6. Xác định khoảng cách trục
Theo công thức (6.15a) [tài liệu 1]






  

















be
+ 20%.K
be
= 0,3 + 20%.0,3 = 0,36
Hệ số ảnh hưởng phân bố không đều tải trên vành răng, với K
be
= 0,36 tra
bảng 6.7 [tài liệu 1] được K
Hβ
= 1,045
Theo công thức (6.16) [tài liệu 1]


= 0,53

.(u+1) = 0,53.0,3.(3,75 + 1) = 0,755
Chiều rộng răng của bánh răng trụ răng thẳng 1 (bánh dẫn)


=



 b = 

.a = 0,3.200 = 60 (mm)

7. Xác định thông số ăn khớp
Theo công thức 6.17 [tài liệu 1]
m = (0,01 ÷ 0,02).a

=




=


= 3,75  u
t
= u
1
= u
Sử dụng tỷ số truyền u
1
= u
t
= 3,75 để tính toán
8. Xác định hệ số dịch chỉnh và học ăn khớp
Hệ số dịch tâm, theo công thức (6.22) [tài liệu 1]
Y =



– 0,5(z1 + z2) =


– 0,5(28 + 105) = 0,1667
Hệ số ky =


= 0,036
X2 = xt – x1 = 0,1687 – 0,036 = 0,1327
Góc ăn khớp 9.