Thuyết minh thiết kế chi tiết máy
LỜI NÓI ĐẦU
Thiết kế chi tiết máy là một môn học có ý nghĩa rất quan trọng đối với
sinh viên, giúp cho sinh viên làm quen với công việc nghiên cứu, thiết kế các
môn học trong nghành cơ khí nói chung và nghành cơ khí chế tạo máy nói
riêng.
Rèn luyện cho sinh viên có ý thức nghiêm túc trong việc tính toán thiết kế,
phải biết vận dụng trình độ hiểu biết của bản thân kết hợp với sự hướng dẫn
của thầy giáo và các tài liệu tham khảo khác.
Để thiết kế chế tạo ra một chi tiết hay bộ phận máy hoàn thiện có hình
dáng, kích thước thoả mãn các yêu cầu về kinh tế kỹ thuật đã đặt ra, đó thực
sự là một công việc khó khăn cho sinh viên, mặt khác trình độ bản thân còn
có hạn. Vì vậy mặc dù thời gian làm thiết kế kéo dài trong suốt cả học kỳ
nhưng kết quả của việc tính toán thiết kế chắc chắn không thể tránh khỏi
những thiếu sót, rất mong được sự góp ý của thầy giáo hướng dẫn để nâng
cao trình độ hiểu biết của bản thân, nhằm phục vụ tốt hơn nữa việc nghiên
cứu thiết kế cũng như làm đề tài tốt nghiệp sau này.
Sinh viên thực hiện: Trần Xuân Lâm.
Trang 1 Lớp 42CT-2
Thuyết minh thiết kế chi tiết máy
ĐỀ SỐ 10: THIẾT KẾ TỜI LƯỚI KÉO TRỤC NGANG 3 TANG.
Số liệu: 1.Lực kéo định mức trên tang: P = 12KN.
2.Tốc độ kéo cáp định mức: V=0,9m/s.
3.Độ sâu đánh bắt: h= 40m.
4.Thời gian làm việc: 30 phút x 6 ca x 200 ngày x A năm, với A= 13.
5.Đặc tính làm việc: quay 1 chiều.
6.Tính chất của tải trọng:
• Hệ số tải trọng động: K
đ
=1.5.
• Hệ số quá tải hệ thống: K

lv
cyc
N
N
η
=
ñ
Hệ thống tạo thành từ các khâu thành phần nối tiếp nhau nên ta có:
∏
=
η=η
K
1i
it
Ta chọn hiệu suất các bộ truyền như sau:
 Bộ truyền động đai:
95.0=η
ñ
 Bộ truyền bánh răng nón:
96.0
n
=η
 Bộ truyền bánh răng trụ
97.0
tr
=η
 Một cặp ổ lăn :
99.0
ol
=η

=
II. Xác định tốc độ động cơ:
1. Chọn cáp kéo: theo p
đ
P
đ
= n.K
đ
.P
n: hệ số bền dự trữ, chọn n = 3
P⇒
đ
= 3.1.5.12 = 54KN
Dựa vào bảng 2 ta chọn cáp có:
- P
đthực
= 54,55KN
-
][σ
b
=1800 N/m .m
2
- Trọng lượng 100m cáp: 35,86 Kg
- Diện tích tiết diện cáp: F
c
= 36,66mm
2
- Đường kính cáp: d
c
= 9.9

C: hệ số đường kính: chọn C = 20.
mm1989,9.20D
o
==⇒
- Bước quấn cáp trên tang:
t =1,06.d
c
+ 0,3 = 10,794 (mm).
- Chiều dài tang:
L
t
= 2.D
0
= 2.198 = 396 (mm).
- Số vòng cáp trên một lớp:
t
L
Z
t
=
6,36
794,10
396
Z ==
- Số lớp cáp chứa trên tang:
Z.d.92,2
L
C3,0C54,0n
c
ct

2
7,425198
2
DD
D
n0
tb
=
+
=
+
=
).phut/vong(4,53
)9,98,311.(14,3
9,0.10.6
n
4
lv
=
+
=
III. Chọn động cơ điện truyền động.
1. Chọn động cơ điện.
Với
)KW(15N
ycdc
, dựa vào bảng tra ta chọn động cơ:
Kiểu ĐC Công
suất(kw)
N

=
)KW(7,13
15
5,12
.15
th%
.NN
ycdcdm
==≥
chuaån tieâu CÑ%
teá öïcCÑ
vậy ta chọn N
đm
= 20 (KW).
2. Kiểm tra động cơ điện:
 Kiểm tra thời gian khởi động:
t
kđ
=
)s(53]t[
MM
BA
k
m
÷=≤
−
+
ñ
ñ
A =

m
9,130821
3,1
5.170068
==
(N.mm)
t
kđ
=
46,4
10)9,1308215,170086(
6,877,87
3
=
−
+
−
(s)
Trang 4 Lớp 42CT-2
Thuyết minh thiết kế chi tiết máy
 Kiểm tra theo mô men mở máy:
M
m
> M
c
Với M
c
= M
t
+ M

46.4.5,37
1460
].
74,0.1460
9,0.12.5,1.5,36
75,0.2,1[M
2
2
ñ
33249 (Nmm)
Vậy M
c
= 2806,65 + 33249 = 36055,7 ( N. mm)
Vậy M
m
>M
c
.
IV. Phân phối tỉ số truyền động:
Tỷ số truyền động của hệ thống:
I
ht
=
34,27
4,53
1460
n
==
lv
ñc

3,134,13.99,0N.N.N
33434
==η=η=
− oâb
KW
6,123,13.99,0.96,0N N.N
4n4545
==ηη=η=
− oâb
KW
 Tốc độ quay các trục:
n
1
= n
đc
= 1460 (v/ph)
480,2(v/p)
3,04
1460
i
n
n
21
1
2
===
−
160,1(v/p)
3
480,2

1
1
6
1x
===
(N.mm)
Trang 5 Lớp 42CT-2
b
b
y
0
h
c
Thuyết minh thiết kế chi tiết máy
( )
( )
( )
( )
mm.N2257680791835.99,0.96,0.3M iM
mm.N791835799834.99,0.1M iM
mm.N799834280525.96,0.99,0.3M iM
mm.N28052598116.99,0.95,0.04,3M iM
454545x
343434x
3x32323x
1x21212x
==η=
==η=
==η=
==η=

6300 125 50
÷
150
I. Xác định đường kính bánh đai:
- Chọn đường kính bánh đai nhỏ : D
1
(mm)
D
1
= 220 (mm)
Trang 6 Lớp 42CT-2
Thuyết minh thiết kế chi tiết máy
Kiểm nghiệm vận tốc đai:
maõn Thoaû→
÷<==
÷≤
π
=
s/m)3530(8,16
10.6
1460.220.14,3
V
s/m)3530(.
10.6
n.D.
V
4
4
11
- Đường kính bánh đai lớn:

220
499,6 (V/p)
Kiểm tra: 480,2 tương ứng với 100%
499,6 tương ứng với x%
x =
%104
2,480
100.6,499
=
2
n⇒
’
(tăng)
= 104 – 100 = 4%
)%53( ÷≤
(thoả mãn)
Vậy D
1
= 220(mm)
D
2
= 630(mm)
 Chọn sơ bộ khoảng cách trạc A
sb
:
Dựa vào bảng 19 ta chọn A
sb
= D
2
= 630(mm)

= 2661,2(mm)
Chọn giá trịL chính xác: theo bảng 20.
L = 2650(mm)
+. Kiểm tra số vòng chạy của đai:
.
L60
n.D.
L
V
u
11
π
==
1034,6
2650.60
1460.220.14,3
u <==
thoả mãn
)mm(624
8
)DD(8)DD(L2[)DD(L2
A
2
12
2
1212
=
−−+π−++π−
=
- Kiểm nghiệm góc âm trên bánh đai:

α
σ
≥
C.C.G.F V
N.1000
V0P

Với: N = 15 KN
Diện tích tiết diện đai F = 138 (mm
2
)
Trị số ứng suất có ích cho phép:
[ ]
0
p
σ
= 174(N/mm
2
)
Hệ số xét đến ảnh hưởng của góc âm:
α
c
=0,89
Hệ số xét đến ảnh hưởng của vận tốc: C
v
= 0,90
C
t
= 1,0
Z

.F.Z.Sin
2
1
α
R= 3.1,2 .138 .3. sin
2
5,142
0
= 2352,2 (N)
(
0
σ
= 1,2 N/mm
2
)
ChươngIII: THIẾT KẾ TRUYỀN ĐỘNG BÁNH RĂNG
I. Chọn vật liệu và phương pháp luyện:
- Bánh răng nhỏ: Chọn thép C50 , thường hoá có:
D
phôi
=100
÷
300 (mm)
b
σ
= 600 (N/mm
2
)
ch
σ

K
.0N
txtx
σ=σ
’
N.
Với :
[ ]
0N
tx
σ
= 2,6 HB.
Số chu kỳ cơ sở N
0
= 10
7
K’
N
: hệ số chu kỳ ứng suất tiếp xúc :
K’
N
=
6
t
0
N
N
ñ
.
N

= 60 . 3 . 480,2. 7800 =224733600 x 3 = 674200800
N
tđ1
> N
0
⇒
K’
N1
= 1.
N
tđ4
= 60.1.53,4.7800 = 24991200 > N
0
⇒
K’
N4
=1
N
tđ3
=3N
tđ2
= 224780400
N
tđ1
> N
0

⇒
K’
N1

σ
σ
=σ
K.n
"K.5,1
N.1
u
.
+.
1−
σ
: giới hạn mỏi uốn trong chu kỳ đối xứng:
1−
σ
= 0,42.
b
σ
.
+. n: hệ số dự trữ .
n = 1,5 .
Trang 9 Lớp 42CT-2
Thuyết minh thiết kế chi tiết máy
+
σ
K
: hệ số tập trung ứng suất ở chân răng:
σ
K
= 1,8 .
+ K”

x
= 0,44 ; K’’
N3
= 0,53.
K’’
N2
=
6
6
74926800
10.5
= 0,64 ; K’’
N4
= 0,76.
⇒
[ ]
8,1.5,1
44,0.600.42,0.5,1
1u
=σ
= 61,6 (N/mm
2
)
[ ]
6,74
8,1.5,1
64,0.540.42,0.5,1
2u
==σ
(N/mm

6,2.5,2
txqt
=σ
HB.
Vậy:
[ ]
5,2
31txqt
=σ
−
.2,6. 225 = 1462,5 (N/mm
2
)
[ ]
42txqt −
σ
= 2,5 .2,6 .200 = 1300 (N/mm
2
)
+ Ứng suất quá tải cho phép :
[ ]
[ ]
[ ]
)mm/N(200270 8,0
)mm/N(240300.8,0
.8,0
2
42uqt
2
21uqt

6
2
n.85,0
NK
.
i).5,01(
10.05,1
.1i
ϕ






σϕ−
+
Hộp sơ cấp:
L
23,184
1,160.3,0.85,0
1,14.4,1
585.3).3,0.5,01(
10.05,1
.13
3
2
6
2
≥

+≥
- Chọn cấp chính xác chế tạo bánh răng :
V =
)1i.(10.6
n) 5,01.(L.2
10.6
n.d.
24
1
4
11tb
+
ϕ−π
=
π
- Với bộ truyền sơ cấp:
V
1
=
)13.(10.6
2,480).3,0.5,01.(44,212.14,3.2
34
+
−
V
1
= 0,91 (m/s) < 2
⇒
Bánh răng có cấp chính xác 9
- Xác định chính xác chiều dài nón L :

1,1
3
=
L
2
= 300,42 .
)mm(22,277
4,1
1,1
3
=
- Xác định mô đun, số răng, chiều rộng …
+ Trị số mô đun :
Hộp sơ cấp : m
s
= (0,02
÷
0,03).L
m
s
=0,0204 . 196,03 = 4
Hộp thứ cấp :
m
s=
0,0216 .277,2 = 6
+ Số răng bánh dẫn :
Hộp sơ cấp :
Trang 11 Lớp 42CT-2
Thuyết minh thiết kế chi tiết máy
Z

b =
L.
L
ϕ
Hộp sơ cấp : b = 0,3 .170,07 = 51 (mm)
Hộp thứ cấp: b = 0,3 .277,22 = 83,17 (mm)
-Kiểm nghiệm sức bền uốn của răng :
+Hộp sơ cấp :
[ ]
u
2
tb
6
u
b.n.z.m.y.85,0
N.K.10.1,19
σ≤=σ
i
1
artg
1
=ϕ
: góc mặt nón lăn.
⇒
Z
tđ1
46,28
3
1
artgCos

4,3
07,170
57,144
.4
L
L
.mm
tb
stb
===⇒
[ ]
)mm/N(2,748,70
51.2,480.27.5,3.4585,0.85,0
1,14.1,1.10.1,19
1u1u
2
6
1u
=σ<=σ
=σ⇒
Bánh răng 2:
516,0y
38,85
Cos
81
Cos
Z
Z
2
2

Hộp thứ cấp:
Tương tự ta có:
Z
tđ1
=
5,30
3
1
artgCos
29
Cos
Z
3
=






=
ϕ
452,0y
3
=⇒
+L
tb
= L
2
-0,5b = 277,22 -0,5 .83,17

4u4u
2
6
4u
=σ<=σ
=σ⇒
5145,0y
7,91
Cos
87
Cos
Z
Z
2
4
4t
=⇒
=
ϕ
=
ϕ
=
ñ
- Kiểm ngiệm bánh răng theo quá tải đột ngột:
Để bộ truyền có khả năng chịu quá tải trong thời gian ngắn càn kiểm tra bộ
truyền quá tải theo điều kiện:
≤σ=σ
txtxtxqt
K.
[ ]

51.5,007,1703
10.05,1
2
3
6
1tx
+
−
=σ
)mm/N(5,261
2
1tx
=σ
+Hộp thứ cấp:
Trang 13 Lớp 42CT-2
Thuyết minh thiết kế chi tiết máy
( )
( )
17,83.4,53.85,0
3,13.1,1.13
.
17,83.5,022,277.3
10.05,1
2
3
6
2tx
+
−
=σ

300890
K
2qt
==
*. Với hộp sơ cấp:
[ ]
[ ]
2408,7507,1.8,70
5,146227007,1.5,261
uqtuqt
txqttxqt
=σ<==σ
=σ<==σ

*. Với hộp thứ cấp:
[ ]
( )
[ ]
( )
( )
maõn thoaõ→
=σ<==σ
=σ<==σ
2
uqtuqt
2
txqttxqt
mm/N2005,2738,0.4,72
mm/N13002,16138,0.5,261
• Định các thông số hình học chủ yếu của bộ truyền:

4,3
Z
sin.b
m
L
b.5,0L
.mm
1
1
sstb
=
ϕ
−=
−
=
+. Góc mặt nón lăn:
0
1
2
1
1
4,18
3
1
i
1
Z
Z
tg =ϕ→===ϕ
Trang 14 Lớp 42CT-2

d
tb1
= 108(1 - 0,5.
07,170
51
) = 91,86 (mm)
d
tb2
= d
2
(1 – 0,5 .
L
b
)
d
tb2
= 324 (1- 0,5.
07,170
51
) = 275,58 (mm).
+ Đườnh kính vòng đỉnh :
D
e1
= m
s
(z
1
+ 2. cos
1
ϕ

(h’ = m
s
)
0
s
21
4,1
07,170
4
artg
L
m
artg
==∆
=∆=∆=∆
+ Góc mặt nón chân răng:
000
22i
000
11i
9,697,16,71
7,167,14,18
=−=γ−ϕ=ϕ
=−=γ−ϕ=ϕ
+ Góc mặt nón đỉnh răng:
000
22e
000
1e
734,16,71

( )
17,83.5,012,275
12,275
−
=6 (mm)
+ Mô đun trung bình:
m
tb
= m
s

( )
)mm(1,5
z
sin.b
m
L
b5,0L
1
1
s
=
ϕ
−=
−
+ Góc mặt nón lăn :
tg
0
2
0

L
b
)
d
tb1
= 174 (1 – 0,5
12,275
17,83
) = 147,7 (mm)
d
tb2
= 522(1- 0,5.
12,275
17,83
) = 443,1(mm).
+ Đường kính vòng đỉnh : (h’ = m
s
)
D
e1
= m
s
(z
1
+2Cos
1
ϕ
)
D
e1

2,1
12,275
6
artg
L
m
artg
mh:
==∆
=∆=∆=∆
=∆
+Góc mặt nón chân răng :
0
22i
0
11i
1,70
9,16
=γ−ϕ=ϕ
=γ−ϕ=ϕ
+Góc mặt nón đỉnh răng :
0
22e
0
11e
8,72
6,19
=∆+ϕ=ϕ
=∆+ϕ=ϕ
 Tính lực tác dụng: Được xác định theo ba thành phần:

12a1r
==ϕα==
=ϕα==
*. Với hộp thứ cấp:
.N8,12314,18sin.20tg.2,10722sin.tg.PPP
N37034,18cos.20tg.2,10722cos.tg.PPP
N2,10722
7,147
791835.2
d
M2
PP
oo
11a2r
oo
12a1r
tb
x
21
==ϕα==
==ϕα==
====
ChươngIV: THIẾT KẾ TRỤC
I. Chọn vật liệu trục:
Chọn vật liệu làm trục là thép C45 tôi có:

( )
( )
2
1

 Trục III:
)mm(60)mm(48,58
20.2,0
799834
d
3
sb
≈=≥
 Trục IV:
)mm(60)mm(28,58
20.2,0
791835
d
3
sb
≈=≥
 Trục V:
)mm(85)mm(64,82
20.2,0
2257680
d
3
sb
≈=≥
Trang 17 Lớp 42CT-2
Thuyết minh thiết kế chi tiết máy
III. Tính gần đúng:
a. Chọn sơ bộ ổ:
Vì bộ truyền bánh răng nón có lực dọc trục, nên chọn kiểu ổ đũa côn đỡ chặn (cỡ
trung).

202.P
2
d
.P
135
202.PM
M
0M202.P135.RM
N7965
135
202.5323
135
202.P
R
0202.P135.RM
1r
1tb
1a
1r1u
By
1u1rByCy
1
Bx
1BxCx
+
=
+
=⇒
=−−=∑
===⇒

M67.P
R
0M67.P135.RM
1u1r
Cy
1u1rCyBy
=
−
=
−
=⇒
=+−=∑
 Mô men uốn theo phương Y:
+. Tại A:
M
Ay
= -M
u1
= -32130 (N.mm)
Trang 18 Lớp 42CT-2
B
R
By
M
Z
M
x
M
y
32130

222
y
2
zt
=+=+=
ñ
.mm326,31
75,7
244141
5,77.1,0
M
d
3
3
A
≈===
tñ
+. Tại B:
M
By
=R
Cy
.135=674.135=90990 N.mm
 Mô men uốn theo phương X:
+. Tại B: M
Bx
=M
Cx
.135=2642.135=356670 N.mm
+. Tại C: M

440528
.1,0
M
d
3
3
II
=
==
σ
=⇒
II
tñ
d Vaäy
• Tục III: Ta có tổng chiều dài tính toán:
Trang 19 Lớp 42CT-2
Thuyết minh thiết kế chi tiết máy
mm3262.
1tb
d
1
xa
2
l
2
1
B
l =



2z
M ===
 Các phản lực tại A:
N3984
326
244.5323
R
0244.P326.RM
Ax
2AxCx
−=−=⇒
=+=∑
N1349
326
290404244.612
R
0M244.P236.RM
Ay
2u2rAyCy
−=
−−
=⇒
=++=∑
Vậy R
Ax
, R
ay
ngược chiều với giả thiết ban đầu.
 Các phản lực tại C:
Trang 20 Lớp 42CT-2

C
180
R
By
B
82
M
Z
M
x
91168
M
y
P
r1
P
r1
P
1
M
u1
A
P
a1
P
a1
M
Z1
P
1


=
=+=
Vy R
Cx
cú chiu ngc vi gi thit ban u.
Mụ men un theo phng Y:
+. Bờn trỏi B:
M
By
= -R
Ay
.82 = -458.82 = -37556 N.mm
+. Bờn phi B: M
By
= R
Cy
.244 = 737.244 = 179828 N.mm
Mụ men un theo phng X:
+. M
Bx
= R
Ax
.82 = 3984 .82 = 326688 Nmm
Tit din nguy him ti B:
M
t
=
2
z

Vy chn d
III
= 55(mm)
Tit din ti trc: Xột ti C:
Ta cú: M
t
=
2
z
2
y
2
x
M75,0MM
++
mm.N728357841034.75,000M
222
t
=++=
ủ
[ ]
mm50
mm4,46
73.1,0
728357
.1,0
M
d
33
t

2
148
.1232
2
d
.PM
3tb
3a3u
===
mm.N793428
2
148
.10722
2
d
.PM
3tb
33Z
===
• Các phản lực tại B:
0262.P180.RM
1BxCx
=−=∑
.N15606
180
262.10722
180
262.P
R
1

- P
r1
= 4883 - 3703 =1180 N.
 Mô mên uốn theo phương x:
M
Bx
=P
1
.82=10722.82=879204 N.mm
 Mô men uốn theo phương y:
+. Tại A: M
Ay
=M
u1
=91168 N.mm
+. Tại B: M
By
=R
Cy
.180=1180.180=212400 N.mm.
 Mô men xoắn:
M
Z
=M
Z1
=793428 N.mm
Vậy tiết diện nguy hiểm là tại B.
Ta có:
[ ]
mm55

=
++=++=
IV
d choïn ta Vaây
tñ
ñ
tñ
Tiết diện tại A:
Trang 22 Lớp 42CT-2
Thuyết minh thiết kế chi tiết máy

[ ]
mm7,46
68.1,0
690556
.1,0
M
d
mm.N690556793428.75,0911680M.75,0MMM
33
A
222
z
2
y
2
x
==
σ
=⇒



+=






+=
mm298150448lll
ABACBC
=−=−=⇒
mm.N2374923
2
433
.10722
2
d
.PM
mm.N820215
2
443
.3703
2
d
.PM
2tb
22z
2tb

+
=⇒
Trang 23 Lớp 42CT-2
Thuyết minh thiết kế chi tiết máy
A
B
C
P
2
P
a2
P
r2
M
u2
M
Z2
R
Ax
R
Ay
R
Cx
R
Cy
M
y
M
x
M

Ax
150 = 7132.150 = 1069800 N.mm
 Mô men uốn theo phương y:
+. Trái tại B:
M
By
= -R
Ay
.150 = -2650.150 = -397500 N.mm
+. Phải tại B:
M
By
= R
Cy
.298 = 1418.298 = 422564 N.mm
 Mô men xoắn:
M
Z
= M
Z2
=2374923 N.mm
Tiết diện nguy hiểm là tại B.
Ta có:
Trang 24 Lớp 42CT-2
b
k
t
d
d+h
Thuyt minh thit k chi tit mỏy

d choùn ta Vaõy
ng kớnh trc ti trc:
mm.N20567442374923.75,000M.75,0MMM
2222
z
2
y
2
x
=++=++=
tủ
[ ]
mm70V
mm12,67
68.1,0
2056744
.1,0
M
d
33
A
=
==

=
oồ
tủ
d choùn aọy
ChngV: TNH KIM NGHIM TRC
I. nh kt cu trc:

M2
=
[ ]
2
cc
mm/N1201,50
35.10.32
280525.2
===
Vy kớch thc ca then thoó món.
Trc III: Cú d = 55mm
Kớch thc then: b=16; h=10; t=5; t
1
=5,1; k=6,2; r=0,5.
iu kin bn dp ca then:
[ ]
d
x
d
l.t.d
M2
=
mm4,5955.2,1.9,0d.2,1.9,0l.9,0l ====
mụ
Trang 25 Lp 42CT-2