ỏn chi tit mỏy Phm Minh Tun
C in t 2-K49
Lời nói đầu
Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí là nội dung không thể thiếu trong ch-
ơng trình đào tạo kỹ s cơ khí đặc biệt là đối với kỹ s nghành chế tạo máy. Đồ
án môn học Chi Tiết Máy là môn học giúp cho sinh viên có thể hệ thống hoá
lại các kiến thức của các môm học nh: Chi tiết máy, Sức bền vật liệu, Dung
sai, Chế tạo phôi, Vẽ kỹ thuật đồng thời giúp sinh viên làm quen dần với
công việc thiết kế và làm đồ án chuẩn bị cho việc thiết kế đồ án tốt nghiệp sau
này.
Nội dung của đồ án :
Phần I: Tính toán động học: 2
I. Chọn động cơ. 2
II. Phân phối tỉ số truyền. 3
III. Xác định công suất, tốc độ quay và mômen trên các trục. 3
Phần II: Thiết kế bộ truyền ngoài. 6
Phần III: Tính toán bộ truyền bánh răng. 10
A.Bộ truyền bánh trụ răng thẳng cấp nhanh. 10
B. Bộ truyền bánh trụ răng nghiêng cấp chậm. 23
Phần IV: Chọn khớp nối. 36
Phần V: Thiết kế trục. 38
Phần VI: Chọn ổ lăn. 64
Phần VII: Thiết kế vỏ hộp giảm tốc và bôi trơn. 69
Phần VIII: Bảng tra dung sai và lắp ghép. 73
Trong quá trình tính toán và thiết kế các chi tiết máy cho hộp giảm tốc phân
đôi cấp chậm em đã sử dụng và tra cứu các tài liệu sau:
- [1]:Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí tập 1- PGS.TS-Trịnh Chất và TS-
Lê Văn Uyển.
- [2]:Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí tập 2- PGS.TS-Trịnh Chất và TS-
Lê Văn Uyển.
-[3]: Dung sai và lắp ghép của GS.TS Ninh Đức Tốn.

.vF
=
1000
72,0.6400
=4,61(KW)
- Hệ số tải trọng động :
=
tck
ti
T
Ti







2
1
=
tck
t
T
T
tck
t




t
mm
=3(s) << t
ck
=8(h) -> bỏ qua.
=
tck
t
T
T
tck
t 2
1
21
2







+
=

=0,98
Hiệu suất bộ truyền bánh răng:

br
=0,96
Hiệu suất bộ truyền xích:

x
=0,90
=>
=

1.(0,99)
3
.(0,96)
2
.0,98.0,90=0,7887
Pyc=


.Pct
=
7887,0
865,0.61,4
=5,06(KW)
=> Pdc > Pyc=5,06(KW)
2. Xác định tốc độ quay sơ bộ của động cơ.
- Chọn u
sb
=30 -> n

=1450(v/ph)~n
sb
=1440(v/ph)
+
Tdn
Tk
=2,2 >
1T
Tmm
=1,5
-Các thông số khác:
+Hệ số cos

=0,86
+Hiệu suất ĐC :

dc
=0,875
+Khối kợng ĐC: 94 (kg)
+Đờng kính trục ĐC: 32 (mm)
II.Phân phối tỉ số truyền.
- Ta có: u
ch
=
n
n
ct
dc
=
48

là tỉ số truyền cấp chậm.
- Theo kinh nghiệm: Trong hộp giảm tốc khai triển u
1
=(1,2
ữ
1,3)u
2
.
Chọn u
1
=1,3u
2
=>1,3u
2
2
= u
h

=> u
2
=
3,1
u
h
=
3,1
11,15
=3,41
u
1

=

xot
ct
p
.
=
90,0.98,0
61,4
=5,23(KW)
- P
2
=
2
3
.

brol
p
=
96,0.99,0
23,5
=5,50(KW)
Giỏo viờn hng dn: c Nam
3
Đồ án chi tiết máy Phạm Minh Tuấn
Cơ điện tử 2-K49
- P
1
=

=1450(v/ph)
- Trôc II: n
2
=
u
n
1
1
=
43,4
1450
=327,21(v/ph)
- Trôc III: n
3
=
u
n
2
2
=
41,3
31,327
=95,99(v/ph)
- Trôc c«ng t¸c: n
ct
=
u
n
x
3

6
.
1450
79,5
=38134(Nmm)
- Trôc II: T
2
=9,55.10
6
n
p
2
2
=9,55.10
6
.
31,327
50,5
=160475(Nmm)
- Trôc III: T
3
=9,55.10
6
n
p
3
3
=9,55.10
6
.

=3,41 u
x
=2
C«ng suÊt P
(KW)
5,85 5,79 5,50/2 5,23 4,61
Sè vßng
quay n
(v/ph)
1450 1450 327,31 95,99 48
M«men
xo¾n T
(Nmm)

38529 38134

160475/2 520330

917198

PhÇn 2:ThiÕt kÕ bé truyÒn ngoµi
Giáo viên hướng dẫn: Đỗ Đức Nam
5
ỏn chi tit mỏy Phm Minh Tun
C in t 2-K49
( Bộ truyền xích)
Các thông số:
- Số vòng quay đĩa dẫn:n
1
=95,99(v/ph).

n

Với:

P=P
1
=5,23(KW)
K=K
0
K
a
K
dc
K
bt
K
d
K
c[
Theo bảng 5.6[1]:
- K
0
: Hệ số ảnh hởng của vị trí bộ truyền.
K
0
=1 do

=
30
<

K
c
=1,25 (do bộ truyền làm việc 2 ca).
=> K=1.1.1.1.1,3.1,25=1,625.
K
z
=
Z
Z
1
01
=
25
25
=1 (hệ số răng)
K
n
=
n
n
1
01
=
99,95
50
=0,52 (hệ số vòng quay)
=> P
t
=5,23.1,625.1.0,52=4,42(KW)
+) Theo bảng 5.5[1] với n

ZZ
2
2
12
4

=
75,31
1270.2
+ 0,5(25+50) +
1270.4
75,31)2550(
2
2


= 117,9
Do X=117,9 => Lấy X=118( mắt xích)
Tính lại a: a=0,25[X- 0,5(Z
1
+Z
2
) +
[ ] [ ]
2
12
2
21
/)(2)(5,0 +
ZZZZ

++
0


[s]
-Tải trọng phá hỏng Q = 88,5 KN = 88500 (N) (theo B5.2[1])
-Hệ số tải trọng động: K
d
=1,2 (do Tmm =1,5T
1
)
-Vận tốc xích:
V=
1000.60
1
1
n
Z
p
=
1000.60
99,95.75,31.25
=1,27(m/s)
=> Lực vòng: F
t
=
v
P.1000
=
27,1

=> F
0
= 9,81.4.3,8.1,268=189(N)

Giỏo viờn hng dn: c Nam
7
ỏn chi tit mỏy Phm Minh Tun
C in t 2-K49
=> s =
61894118.2,1
88500
++
=17,2
Theo Bảng 5.10[1] với n =50(v/ph) => [s] = 7
=> s =17,2 > [s] = 7
Vậy bộ truyền đảm bảo điều kiện bền.
6.Tính toán đờng kính đĩa xích.
+) Đờng kính vòng chia đĩa xích tính theo công thức (5.17) :
- Đĩa dẫn : d
1
=










2
sin
=







50
sin
75,31
= 505,65 (mm)
+) Đờng kính vòng đỉnh:
- Đĩa dẫn: d
a1
=













=

















+
Z
gp
2
cot5,0.
=








66,16857
1268
32,25365,505
18057180
12
=

=

=
a
dd

>

120
=> Xích đạt yêu cầu về góc ôm.
+) Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc trên mặt răng theo công thức 5.18[1]:

( )
[ ]
H
d
vddtr
H
kA
EFKFK



Giỏo viờn hng dn: c Nam
8
ỏn chi tit mỏy Phm Minh Tun
C in t 2-K49
m =1

F
vd
= 13.10
-7
. n
1
.p
3
= 13.10
-7
.95,99.(31,75)
3


4 (N)
- k
d
: hệ số phân bố tải trọng không đều cho các dãy
Có 1 dãy xích

k
d
= 1.
- K

- A diện tích bản lề
Theo B5.12[1] : A=262 mm
2


( )
1.262
10.1,243,1.411842,0
47,0
5
1
+
=
H

= 631 (MPa)

( )
1.262
10.1,243,1.411824,0
47,0
5
2
+
=
H

= 477 (MPa)
- Với đĩa chủ động:
Z

= 477 MPa
7.Tính lực tác dụng lên trục.
Ta có: F
r
= K
x
.F
t
K
x
: Hệ số kể đến trọng lợng xích.
Do

=

30
<

40
nên K
x
=1,15
=> F
r
= 1,15.4118=4735,7 (N)

Phần III: Tính toán bộ truyền bánh răng
Giỏo viờn hng dn: c Nam
9
ỏn chi tit mỏy Phm Minh Tun

= 340 MPa
II. Xác định ứng suất cho phép.
1. ứng suất tiếp xúc cho phép.
1.1 Ta có: [
H
] =









H
o
limH
S
. Z
R
. Z
v
. K
XH
. K
HL
Chọn sơ bộ: Z
R
. Z

: Hệ số an toàn.
-
HL
K
: Hệ số tuổi thọ.
1.2. Theo B6.2[1].
+)
o
H 1lim

= 2
1
HB
+ 70 = 2.230 +70 =530 (MPa)

0
2limH

= 2
2
HB
+ 70 = 2.215 +70 = 500 (MPa)
+)
1H
S
=1,1

2H
S
=1,1

ỏn chi tit mỏy Phm Minh Tun
C in t 2-K49
Ta có: N
HE
= 60.
2
c
.
2
max
)(
H
m
i
T
T

.
i
n
.
i
t
Với:
-
H
m
: Bậc đờng cong mỏi (
B
H

ncN .)( 60
3
1
11
= 60.1.1450.19000.
]
8
3
.)8,0(
8
5
.1[
33
+
= 1,35.
9
10
=
ck
ii
hHE
t
t
T
T
lncN .)( 60
3

=> [
H1
] =
1,1
530
.1= 481,82 MPa
[
H2
] =
1,1
500
.1= 454,55 MPa
[
H
] = min ([
H1
] ,[
H2
]) = 454,55 MPa
2. ứng suất cho phép.
2.1. Ta có:
[
F
] =
XFSRFLFC
F
F
KYYKK
S


: ứng suất uốn cho phép đối với số chu kỳ cơ sở.
-
F
S
: Hệ số an toàn khi tính về uốn.
- K
FC
: Hệ số xét đến ảnh hởng của đặt tải.
- K
FL
: Hệ số tuổi thọ.
2.2. Theo Bảng 6.2 [1]:
Ta có:
0
1limF

=1,8. HB
1
=1,8.230= 414 (MPa)

0
2limF

=1,8. HB
2
=1,8.230= 387 (MPa)
Giỏo viờn hng dn: c Nam
11
ỏn chi tit mỏy Phm Minh Tun
C in t 2-K49

mF
i
T
T
)(
max

.
i
n
.
i
t
Với: c: Số lần ăn khớp trong 1 vòng quay (c=1)

i
T
,
i
n
,
i
t
: lần lợt là momen xoắn, số vòng quay và tổng số
gian làm việc ở chế độ thứ i của bánh răng đang xét.

max
T
: momen xoắn lớn nhất.


66
+
=0,27.
9
10
Mặt khác: N
Fe1
> N
Fo1
=> K
FL1
=1
N
He2
> N
Fo2
=> K
FL2
=1
2.4. Ta có: K
FC
=1 ( do đặt tải 1 phía).
=> [
F1
] =
75,1
414
.1.1= 236,57 MPa
[
F2

ỏn chi tit mỏy Phm Minh Tun
C in t 2-K49
III. Các thông số của bộ truyền.
1. Khoảng cách trục.
Từ công thức:
3
2
1
11
][
.
)1(
baH
H
aw
u
KT
uKa


+=
Với: - K
a
: Hệ số phụ thuộc vật liệu của cặp bánh răng và loại bánh răng
Từ B.6.5[1] => K
a
= 49,5
)(
3
1


.

bd

= 0,53.
ba

.(
1
u
+1) = 0,53.0,3.(4,43+1)= 0,863.
Theo B6.7[1]: với sơ đồ 7 và
bd

= 0,863 => tra nội suy ta có:


H
K
=1,023.
=>
3
2
1
43,4.3,0.]55,454[
023,1.38134
)143,4(5,49 +=
w
a

1
= 21( răng)
Z
1
=
11
.zu
= 4,43.21= 93,03
Giỏo viờn hng dn: c Nam
13
ỏn chi tit mỏy Phm Minh Tun
C in t 2-K49
=> Chọn Z
1
= 93( răng)
+) Tính lại khoảng cách trục a
w1
a
w1
=
)1.(
2
1
1
+um
a
w
=
2
)9321.(5,2 +


t
Z
=
1
Z
+
2
Z
=21+93 = 114
Theo Bảng 6.10a[1], tra nội suy:
x
K
=0,54
- Hệ số giảm đỉnh răng

y
=
t
x
z
k
1000
=
1000
114.54,0
= 0,062
- Tổng hệ số dịch chỉnh.
x
t

cos
tw

=
1
2
cos
w
t
a
mz

=
145.2
20cos.5,2.114
0
= 0,9235
=>
tw

= 22,56
0

- Tỷ số truyền thực.

43,4
21
93
1
2

1
+

[
H
]
Trong đó :
- Z
M
: hệ số kể đến cơ tính vật liệu của các bánh răng ăn khớp.
Tra bảng 6.5[1] ta có Z
M
= 274 (MPa)
1/3
- Z
H
: hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc.
Theo công thức ta có :
Z
H
=
).2sin(
cos.2
tw
b


=
)56,22.2sin(
1.2


+
93
1
)]
= 1,693
=> Z

=
3
693,14
= 0,877
- Đờng kính vòng lăn bánh răng nhỏ:
d
w1
=
1
.2
1
1
+
t
w
u
a
=
143,4
145.2
+
= 53,41 (mm)

K
H


:là hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên vành răng tra
bảng 6.7[1] ta có K
H

= 1,023.
K
HV
:là hệ số kể đến tải trọng động xuất hiện trong vùng ăn khớp.
Theo công thức 6.14_[1] ta có : K
HV
= 1 +


HH1
1ww.H
K.K.T.2
db
.
- Chiều rộng vành răng:
w
b
=
1
.
wba
a

H
.g
0
.v.
t
w
u
a
1
1
= 0,006.56.4,05.
43,4
145
= 7,785
=>
=+=
1.023,1.38134.2
41,53.5,43.785,7
1
HV
K
1,232

H
K
=1,023.1.1,232= 1,260

43,4.5,43
)143,4.(260,1.38134.2
.

Với R
a
1,25 0,63 àm => Z
R
= 1
Với ccx động lực học là 8 => chọn ccx tiếp xúc là 8 => cần gia công đạt
độ nhám
a
R
=2,5ữ1,25 Mm =>
R
Z
= 0,95
- K
XH
: Hệ số kể đến ảnh hởng của kích thớc bánh răng.
Với d
a


700 mm => K
XH
= 1.
Vậy: [
H
]=454,55.0,95.1.1 = 431,82 (MPa)
=>
H
= 393,32(MPa) < [
H

bwd
KT

[
F1
]

F2
=
F1
.
1
2
F
F
Y
Y
[
F2
]
Trong đó :
- Y

là hệ số kể đến sự trùng khớp của răng.
Y

=


1

Giỏo viờn hng dn: c Nam
17
ỏn chi tit mỏy Phm Minh Tun
C in t 2-K49
+) Z
v1
=21(răng)
X
1
= 0,215
=> Y
F1
= 3,66
+) Z
v2
=93(răng)
X
2
= 0,847
=> Y
F2
= 3,45
- K
F
: Hệ số tải trọng khi tính về uốn.
K
F
= K
F


FV
= 1 +


FF
wwF
KKT
db
2
!
1.

Theo bảng 6.15_[1] :
F
= 0,016
Theo bảng 6.16_[1] : g
0
= 56
v = 4,05(m/s ); ccx là 8
b
w
= 43,5(mm)
d
w1
= 53,41 (mm)
T
1
= 38134 (Nmm)
=>
F

Vậy :
1F

=
66,3.1.591,0.
5,2.5,43.41,53
668,1.38134.2
= 47,37 (MPa)
2F

=
1F

.
1
2
F
F
Y
Y
=
66,3
45,3
.37,47
= 44,65(MPa)
2. Tính chính xác ứng suất cho phép.
[ ]
F

=

Theo công thức 6.2[1] và 6.2a[1] :
[ ]
1F

= 236,57.1.1,016 = 240,36 (MPa)
[ ]
2F

= 221,14.1.1,016.1 = 224,68 (MPa)
Vậy :
[ ]
1F

=240,36 (MPa) >
1F

= 47,37 (MPa)

[ ]
2F

=224,68 (MPa)>
2F

= 45,65 (MPa)
=> Bộ truyền đảm bảo điều kiện bền uốn.
VI. Kiểm nghiệm răng về quá tải.
1. Về tiếp xúc.
Ta có:
max1H


max
= 952 (MPa)
Vậy: Đảm bảo các điều kiện quá tải về ứng suất tiếp xúc.
2. Về uốn.
Giỏo viờn hng dn: c Nam
19
ỏn chi tit mỏy Phm Minh Tun
C in t 2-K49
Điều kiện:
maxF

=
qtF
K.


[ ]
F

max
Theo công thức 6.49[1] :
max1F

=
1F

.K
qt
= 47,37.1,5= 71,06 (MPa)

w
= 145( mm)
- Khoảng cách trục chia: a = 0,5m(
)
21
zz +
=> a= 0,5.2,5.(21+93) =142,5(mm)
- Góc profon gốc:
=
20

- Góc ăn khớp :
= 56,22
tw

- Góc profin răng :
== 20

t

- Đờng kính vòng chia:

).(5,5221.5,2.
11
mmzmd ===

).(5,23293.5,2.
22
mmzmd ===
- Đờng kính vòng lăn:

mxdd
f
) 25,2(
111
=
=52,5-(2,5-2.0,215).2,5
= 47,33(mm).

mxdd
f
) 25,2(
222
=
=232,5-(2,5-2.0,847).2,5
= 230,49 (mm).
- Đờng kính cơ sở:

)(33,4920cos.5,52cos.
11
mmdd
b
===

.

).(48,21820cos.5,232cos.
22
mmdd
b
===

=145(mm)
Đờng kính chia
)(5,52
1
mmd =
)(5,232
2
mmd =
Đờng kính lăn
)(41,53
1
mmd
w
=
)(61,236
2
mmd
w
=
Đờng kính đỉnh răng
)(27,58
1
mmd
a
=
Giỏo viờn hng dn: c Nam
21
ỏn chi tit mỏy Phm Minh Tun
C in t 2-K49
)(43,241

= 20
t

Góc ăn khớp
= 56,22
tw

Tổng hệ số dịch chỉnh
062,1=
t
x
Hệ số trùng khớp ngang
693,1=


Lực vòng
)(75,1452
21
NFF
tt
==
Lực hớng tâm
)(75,528
21
NFF
rr
==
Chiều rộng vành răng
)(5,43 mmb
w

2
160475
=80237,5 (Nmm)
I.Chọn vật liệu và nhiệt luyện.
- Bánh chủ động: Thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB
1
= 245 có :

b1
= 850 (Mpa),
ch1
= 580 (Mpa)
- Bánh bị động: Thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB
2
= 235 có :

b2
= 750 (Mpa),
ch2
= 450 (Mpa)
Giỏo viờn hng dn: c Nam
22
ỏn chi tit mỏy Phm Minh Tun
C in t 2-K49
II. Xác định ứng suất cho phép.
1. ứng suất tiếp xúc cho phép.
1.1 Ta có:
[
H
] =

H
] =








H
o
H
S
lim

. K
HL
Trong đó:
-
Hlim
0
: ứng suất tiếp xúc cho phép với số chu kỳ cơ sở.
-
h
S
: Hệ số an toàn.
-
HL
K

S
=1,1
1.3 Hệ số tuổi thọ:
H
m
HE
HO
HL
N
N
K =H
m
= 6 với vật liệu có HB < 350
- Theo công thức (6.5) [1] ta có:
N
HO
= 30.H
HB
2,4
=> N
HO1
= 30. H
HB1
2,4
= 30.
4,2
)245(

.
i
t
Với:

H
m
: Bậc đờng cong mỏi (
B
H
< 350 =>
H
m
= 6 ).

i
T
,
i
n
,
i
t
: lần lợt là momen xoắn, số vòng quay và tổng số giờ làm việc ở
chế độ thứ i của bánh răng đang xét .
c: Số lần ăn khớp trong 1 vòng quay của bánh răng (c=1).

max
T
: momen xoắn lớn nhất.

10
( chu kỳ)


=
ck
ii
hHE
t
t
T
T
lncN .)( 60
3
1
22
= 60.1.95,99.19000.
]
8
3
.)8,0(
8
5
.1[
33
+
= 8,94.
7
10
( chu kỳ)

560
.1= 509,09 (MPa)
[
H2
] =
1,1
540
.1= 490,91 (MPa)
=> [
H
] =
2
01,49009,509
2
21
+
=
+
HH

= 500 (MPa)
2 ứng suất uốn cho phép.
2.1 Ta có: [
F
] =
XFSRFLFC
F
F
KYYKK
S


: ứng suất uốn cho phép đối với số chu kỳ cơ sở.
-
F
S
: Hệ số an toàn khi tính về uốn.
- K
FC
: Hệ số xét đến ảnh hởng của đặt tải.
- K
FL
: Hệ số tuổi thọ.
2.2. Theo Bảng 6.2 [1]:
Ta có:
0
1limF

=1,8. HB
1
=1,8.245= 441 (MPa)

0
2limF

=1,8. HB
2
=1,8.235= 423(MPa)
=> S
F1
= 1,75

10
( chu kỳ)
- Số chu kỳ thay đổi ứng suất tơng đơng:
Giỏo viờn hng dn: c Nam
24
ỏn chi tit mỏy Phm Minh Tun
C in t 2-K49
N
Fe
= 60.c.
mF
i
T
T
)(
max

.
i
n
.
i
t
c: Số lần ăn khớp trong 1 vòng quay (c=1)

i
T
,
i
n

3
.)8,0(
8
5
.1[
66
+
=269,89.
6
10
( chu kỳ)


=
ck
ii
hHE
t
t
T
T
lncN .)( 60
3
1
22
= 60.1.19000.95,99.
]
8
3
.)8,0(

6
10
=> K
FL2
=1
2.4. Ta có: K
FC
=1 ( do đặt tải 1 phía).
=> [
F1
] =
75,1
441
.1.1= 252 (MPa)
[
F2
] =
75,1
423
.1.1= 241,71 (MPa)
3. ứng suất quá tải cho phép.
3.1 ứng suất tiếp xúc cho phép khi quá tải.
Với bánh răng tôi cải thiện => [
H
] max=2,8
ch

=> [
H
] max = 2,8

uKa


+=
Với: - K
a
: Hệ số phụ thuộc vật liệu của cặp bánh răng và loại bánh răng
Từ Bảng 6.5[1] => K
a
= 43
)(
3
1
MPa

Giỏo viờn hng dn: c Nam
25