Lớp CĐ1_K12 Đồ án Chi Tiết Máy
Mở đầu
Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí là nôi dung không thể thiếu với chương trình
đào tạo kĩ sư cơ khí nhằm cung cấp cho sinh viên những kiến thức cơ sở về kết cấu
máy và các quá trình cơ bản khi thiết kế máy.Trong quá trình học môn Chi tiết máy
em dã được làm quen với những kiến thức cơ bản về kết cấu máy , các tính năng cơ
bản của các chi tiết máy thường gặp.Đồ án môn học Chi tiết máy là kết quả đánh
giá thực chất nhất quá trình học tập môn Chi tiết máy,Chế tạo phôi,dung sai….
Hộp giảm tốc là thiết bị không thể thiếu trong các máy cơ khí,nó có nhiêm vụ biến
đổi vận tốc vào thanh một hay nhiều vận tốc ra tùy thuộc vào công dụng của
máy.Khi nhận đồ án thiết kế Chi tiết máy thầy giao cho, em đã tìm hiểu và cố gắng
hoàn thành đồ án môn học này.
Trong quá trình làm em đã tìm hiểu các vẫn đề sau:
_ Cách chọn động cơ điện cho hộp giảm tốc.
_ Cách phân phối tỉ số truyền cho các cấp trong hộp giảm tốc.
_ Các chỉ tiêu tính toán và các thông số cơ bản của hộp giảm tốc.
_ Các chỉ tiêu tính toán,chế tạo bánh răng và trục.
_ Cách xác định thông số của then.
_ Kết cấu, công dụng và cách xác định các thông số cơ bản của vỏ hộp và các chi
tiết có liên quan.
_ Cách lắp ráp các chi tiết lại với nhau thành một kết cấu máy hoàn chỉnh
_ Cách tính toán và xác định chế độ bôi trơn cho các chi tiết tham gia
truyền động
Hà Nội ,ngày 05 tháng 6 năm 2012
Sinh viên

Sinh viên : phạm văn công
1
Lp C1_K12 ỏn Chi Tit Mỏy
Phần I. chọn động cơ và tính toán tỷ số truyền
I. Chọn động cơ


là hiệu suất của tào bộ hệ thống truyền động từ động cơ đến bộ phận công tác.
với


=
d

.
ol

.
br

.
2
ol

.
kh

.
ot

Tra bảng số 1 ta có
d

: Hiệu suất bộ truyền đai để hở
95,0=
d

yc
=
93,7
907,0
2.7
=
KW
3. Chọn động cơ;
- Dựa vào N
yc
và theo bảng số 2 để chọn động cơ với điều kiện N
đc
>=1,2N
yc

Thay số : N
đc
> = 1,2
ì
2,344 = 2,813 KW
Tra bảng số 2 tkctm chọn đợc loại động cơ A02-61-6
N
đc
= 10 KW
Tốc độ quay của động cơ :
n
đc
= 970 (vòng/phút)
II. Phân phối tỷ số truyền
_ Vi vận tốc băng tải v= 0,48 (m/s)

Vi
n
ct
= 122,23 (vũng/phỳt)


i

=
23,122
970
= 7,935
Ta cú:
i
d
=
i

.75,0
= 2,439
i
br
=
i
i
d

=
493,2
935,7

(
pv /
)
-Trục III :
174,123
15,3
388
===
br
II
III
i
n
n
(
pv /
)
-Trục VI ( Trục băng tải) :
174,123==
III
IV
nn
(
pv /
)
2. Công suất trên các trục:
- Trục I : N
Imax
= N
Imin

ì

br

= 7,496
ì
0,98 = 7,346 KW
+ N
IIImin
= N
IIImax
ì

l0

= 7,346
ì
0,995 = 7,309 KW
- Trục IV :
+ N
IVmax
= N
IIImin
ì

kh

= 7,309
ì
0,995 = 7,272 KW

- Ta cã N
I
= N
yc
= 7,93 KW

i
i
xi
n
N
M .10.55,9
6
=
- TrôcI:
+
711,78073
970
7,93
.10.55,9.10.55,9
66
Im
Im
====
I
I
inx
M
axx
n

6
Im
===
Ι
II
inI
inx
n
N
M

Nmm
-TrôcIII:
+
451,569554
174,123
346,7
.10.55,9.10.55,9
6
Im
6
Im
===
III
axII
axxII
n
N
M


IV
xIV
n
N
M

Nmm
+
159,558157
174,123
199,7
.10.55,9.10.55,9
6
min
6
min
===
IV
IV
xIV
n
N
M

Nmm
4. LËp b¶ng th«ng sè:
Trôc Tû sè
truyÒn (i)
Tèc ®é quay
n(v/p)

=N

KW
970
1
=n

pv /
I
đ
= 2,5
N
1
, n
1
ở trên trục chủ động của bộ truyền. Với bộ truyền đai trục chủ động là trục động
cơ.Tạm chọn vận tốc đai V=5
ữ
10m/s.
3. Đờng kính bánh đai.
- Đờng kính bánh đai nhỏ
Tra bảng 5.14 TKCTM ta có:
280140
1
ữ=D
mm, ta chọn
160
1
=D
mm


)1(
1
2


=
D
D
i
tt
; Với

=0,01
ữ
0,02
=>
525,2
)01,01(160
400
=

=
tt
i
0
0
0
0
0

Với i = 2 => A
sb1
= 1,2.400 = 480 mm
Với i = 3 => A
sb2
= 400 mm
Với i= 1,88 => A
sb
bằng phơng pháp nội suy:

520)25,2(
23
480400
480 =


+=
sb
A
mm.
5. Chiều dài dây đai.
Sinh viờn : phm vn cụng
5
Lp C1_K12 ỏn Chi Tit Mỏy
( ) ( )
( ) ( )
337,1947
520.4
160400
2

6. Tính lại khoảng cách trục (A
cx
).
A
cx
=
}).(8)](.2[)(.2{(
8
1
2
12
2
2121
DDDDLDDL +++

A
cx
=
})160400.(8)]400160.(14,31900.2[()160400.(14,31900.2{
8
1
22
+++
A
cx
= 495,65 mm
7. Góc ôm
1

và nghiệm nỏi đai.

<== u
thoả mãn về điều kiện mỏi đai .
8. Xác định số đai.
a. Số đai z
Số đai z đợc tính theo công thức:
Z


ccc
vtP
F
P
[
]
0


CT 5.22 TKCTM
Trong đó :
F: din tớch tit din ai, (
mm
2
) tra bng 5.11 F = 138 (
mm
2
)
P=
879,975
126,8
93,7.1000

1

. Tra bảng 5.18 tkctm,ta có:
Với góc ôm tính toán
o
39,152
1


Tra bảng ta có : =>
c

= 0,92
c
v
: Hệ số kể đến ảnh hởng của vận tốc. Tra bảng 5.19 tkctm ta có:
V=5m/s=> C
2
=1,04
V=10m/s=> C
2
=1
V=8,126 m/s
Dựng phng phỏp ni suy ta c: =>
c
v
=
01636,1)5126,8(
510
104,1

0
.F = 1,2.138
Lùc t¸c dông lªn trôc (ct 5.26 tkctm)
695,2894
2
39,152
sin.6.6,165.3
2
sin 3
1
0
====

α
ZTR

N
Sinh viên : phạm văn công
7
Lp C1_K12 ỏn Chi Tit Mỏy
II. thiết kế bộ truyền trong truyền động bánh răng.
1. Chọn vật liệu.
Chọn vật liệu thích hợp là một bớc quan trọng trong việc tính toán thiết kế Chi tiết máy nói
chung và truyền động bánh răng nói riêng. Thép để chế tạo bánh răng đợc chia làm hai
nhóm khác nhau về công nghệ cắt răng, nhiệt luyện và khả năng chạy mòn. Do không có
yêu cầu gì đặc biệt và đây là bộ truyền kín đợc bôi trơn đầy đủ . theo quan điểm thống nhất
hoá trong thiết kế nên ta chọn vật liệu hai cấp bánh răng nh nhau thuộc nhóm I có độ rắn
350

HB

Bánh
lớn
CT5 Thờng hoá i<8
350

HB
470 155
2. Xác định ứng suất cho phép và kiểm nghiệm độ an toàn của bộ truyền
a. ứng suất tiếp xúc cho phép.
- Tính khoảng cách sơ bộ giữa 2 trục : A
sb
A
sb
3
2
2
6
'
.
.]
].[
10.05,1
[).1(

Atx
n
NK
i
i +
(ct 3.10 tkctm)







+

mm .lấy A
sb
=200 mm.
- Tính mô đuyn pháp tuyến :
m
n
= (0,01+0,02).A
sb
=> m
n
= (0,01
ữ
0,02).200=2
ữ
4 mm
Tra bảng 27 quy chuẩn m
n
= 2,5 mm.
=> m
s
=
12cos

2
= i.Z
1
=120 răng.
+ Tính khoảng cách chính xác giữa hai trục bánh răng : A
cx
A
cx
=
9,201
cos.2
)12038.(5,2
cos.2
)(
21
=
+
=
+

ZZm
n
mm.
+ Tính độ rộng bánh răng :
b=
A
.A
cx
=0,3.201,9 = 60,57 mm
Lấy tròn b = 61 mm

1
= Z
1
.m
n
= 38.2,5=95 mm.
=>
D
=
6,0
95
978,0.61
=
Tra bảng 28 ta có K
b
= 1,03
Vậy K
t
=
015,1
2
103,1
=
+
* Tính K
đ
dựa vào vận tốc tiếp tuyến :
- Tính vận tốc :
973,1
10.60.12cos




+
=
'
2
1
36
.
.
.
)1(
.
.
10.05,1
N/mm
2
=
733,426
3,1.174,123
496,7.218,1
.
61
)15,31(
.
15,3.9,201
10.05,1
36
=

-
- Tính và so sánh y
tđ1
.[
u
]
1
và y
tđ2
.[
u
]
2

-
6,40
978,0
38
cos
33
1
1
===

Z
Z
td
răng
- Nội suy theo bảng 3.18 ta có :


u
]
1
= 0,403.164 = 66,092
y
tđ2
.[
u
]
2
= 0,495.155 = 76,725
y
tđ1
.[
u
]
1
< y
tđ2
.[
u
]
2

nh vậy ta tính toán theo bánh răng nhỏ.
Với các giá trí nh sau :
K =1,218 ;
m
n
= 2,5 ;

a. Xác định các kích thớc của bộ truyền.
- Đờng kính vòng lăn :
+ d
1
=
z
m
n
1
cos
ì

=
12,97
978,0
38.5,2
=
mm
+ d
2
=
z
m
n
2
cos
ì

=
7,306

2
-2,5.m
n
= 306,7 - 2,5.2,5=300,45 mm
b. Xác định các thông số lực ăn khớp.(=12
o
; =35
o
).
- Lực tiếp tuyến:
+ P
1
=P
2
=P=
46,3799
12,97.388
496,7.10.55,9.2
.10.55,9.2
6
11
1
6
==
dn
N
(N)
- Lực hơng tâm:
+ P
r1

Khoảng cách trục
9,201=
cx
A

mm
Môđun pháp
5,2=m

Chiều rộng vành răng
61=b

mm
Tỷ số truyền I=3,15
Góc nghiêng của răng
0
12=

Số răng bánh răng
38
1
=z
;
120
2
=z

Phần III. tính toán trục - ổ lăn.
1. Chọn vật liệu
Với các trục ở những thiết bị không quan trọng, chịu tải thấp có thể dùng thép không nhiệt


ch

2
/ mmN

2. Xác định sơ bộ đờng kính trục theo M
x
=M
s
(trục II và trục III).
2.1. tính sơ bộ dờng kính trục III:
- Ta có :
[ ]
3
.2,0
x
III
Z
III
sb
M
d


với
[ ]
15=



ữ
15)
+ Chiều dài may ơ : l
mơ
=(1,4
ữ
1,5).d
sb
+Khoảng cách tù thành ổ đến bánh răng lắp trong hộp giảm tốc:a = 10
ữ
12
+ l
3
=25
ữ
30
+ l
4
=10
ữ
20.
Ta có :
( ) ( )
9084605,14,1)5,14,1( ữ=ìữ=ữ=
III
sb
III
mo
dl
mm ; lấy

90
1512
2
31
2).
22
(
2
=






+++=+++=
III
mo
III
o
III
t
l
la
B
l
mm
Vậy các kích thớc sơ bộ của trục III là:
III
t

539,39
15.2,0
371,185437
3
=
II
sd
d
mm
2
.
Lấy
II
sb
d
=40 mm .
tra bảng 10.2 ( hạng trung ) tthdck
chn b rng của ổ trục II :
II
o
B
=23.
- Chiều dài may ơ trục II:
( ) ( )
6056405,14,1)5,14,1( ữ=ìữ=ữ=
II
sb
II
mo
dl

l
=
II
t
l
=175 mm .
Vậy các kích thớc sơ bộ của trục III là:
II
t
l
= 175 mm
II
n
l
= 91,5 mm
l
mơ
= 60 mm.
Sinh viờn : phm vn cụng
12
Lp C1_K12 ỏn Chi Tit Mỏy
Pa
2
Pr3
P3
Pr
2
Pa3
P
2

đ
= 2894,695 N
M
Z
= 185437,317 Nmm
d
1
= 97,12 mm
- Khoảng4 cách giữa hai ổ đỡ của trục II và III:
III
t
l
=
II
t
l
=175 mm .
b. Phân tích lực trên trục II thành phần.
- Thành phần lục thuộc mật phẳng đứng gồm có các lực : (R
đ
; P
a
; P
R
; Y
E
; Y
F
).
- Thành phần thuộc mặt phẳng nằm ngang : ( X

13
Lp C1_K12 ỏn Chi Tit Mỏy
=>
5,70
175
2
12,97
.6,80784,2719).2/175(695,2894.5,91
=
++
=
F
Y
N
0
2
.)2/175(.175)1755,91.()(
1
=++=

d
arEdF
PPYRFM
=>
029,5544
139
2
12,97
.6,80784,2719).2/175(695,2894.5,266
=

YRM ++=
= - 2894,695.(91,5+87,5)+5544,029.87,5 = -33047,867 N.mm
-
75,61685,87.5,7075,69 ===
F
P
xG
YM
N.mm
+ Mô men uốn ngang :
375,1662265,87.73,189975,69. ===
E
n
Y
XM
N.mm
Kiểm tra lại tổng các mô men tại điểm G :
M=
056,39217
2
12,97
.6,807
2
.
1
==
d
a
P
N.mm

H
td
MM
N.mm
=>
[ ]
3
1
.1,0



td
H
M
d
với
[ ]
55
1
=


N/mm
2
Vậy
3,32
55.1,0
371,185437
3

G
M
d
=
746,35
55.1,0
8,251217
3
=
mm
Sinh viờn : phm vn cụng
14
Lớp CĐ1_K12 Đồ án Chi Tiết Máy
T¹i G cã r·nh then nªn ph¶i c«ng thªm vµo tiÕt diªn trôc 4%
VËy d
G
=35,746+35,746.4%=37,175 mm
+ TiÕt diÖn trôc t¹i E vµ F:
879,323326)371,185437()592,264864(
2222
=+=+=
Zx
G
td
MMM
N.mm

[ ]
3
1

54199,904
Lớp CĐ1_K12 Đồ án Chi Tiết Máy
H×nh
2 : BiÓu ®å m« men vµ kÕt cÊu trôc II
Sinh viên : phạm văn công
16
51624,88 Nmm
54199,904Nmm
Lp C1_K12 ỏn Chi Tit Mỏy
f. kiểm nghiệm chính xác lại trục II.
* Kiểm nghiệm tại vị trí điểm G:
Với d
G
= 40 mm tra bảng 48 ta có các thông số sau :
- Kích thớc của then : b x h = 12 x 8
- W
u
=5,51 cm
3
= 5510 mm
3
- W
o
=11,79 cm
3
=11790 mm
3
* Xét điều kiện an toàn mỏi :
Ta có công thức :
[ ]

K
n







.
1
. +
=

Trục đợc làm bằng thép 45 , tra bảng 45 ta có các giá trị sau :
-
b
= 600 N/mm
2
-
-1
=260 N/mm
2
và
-1
=(0,2
ữ
0,3).
b
=0,25.600=150 N/mm


.
52,2=



K
Kiểm nghiệm lại theo thông số của then :
.
75,1
85,0
49,1
==



K
.
05,2
73,0
5,1
==



K
Ta thấy tính theo C
2
> tính theo thông số của then vậy ta lấy theo độ dài độ dôi
Với : -

39,0
2
8.12
4
35.14,3
7,356
2
=

==
F
P
a
m

;
u
u
a
W
M
=

; Với
22
yxu
MMM +=
Sinh viờn : phm vn cụng
17
Lp C1_K12 ỏn Chi Tit Mỏy

2,7
39,0.1,075,10.36,3
260
=
+
-
ma
K
n







.
1
. +
=

=
65,26
19,2.05,019,2.52,2
150
=
+
=> Hệ số an toàn mỏi :
-
[ ]

= 4,97 cm
3
= 4970 mm
3
Xét điều kiện an toàn mỏi :
+ Do tại H chỉ có mô men M
Z
nên chỉ tính đợc n

-
Tra bảng 49 ta có :

=0,05
- Tra bảng 50 ta có :

=0,77 ;
- Tra bảng 52 ta có : K

=1,5
- Tra bảng 53 ta có :
05,2=



K
Kiểm nghiệm lại theo các thông số của then :
95,1
77,0
5,1
==

.
1
. +
=

=
75,13
194,5.05,0194,5.05,2
150
=
+
Ta có : n= n

= 6,25> [n]= (1,5
5,2ữ
)
Vậy tại H cũng thoả mãn điều kiện về mỏi .
+Tại E:
- Ta có W
o
= 0,2.d
3
= 0,2.35
3
= 8575 mm
3
- W
u
=0,1.d
3

.
36,3=



K

.
52,2=



K
Kiểm nghiệm lại theo thông số của then :
.
75,1
85,0
49,1
==



K
.
05,2
73,0
5,1
==



M
Z
N/mm
2
+ Trục chịu uốn nên ta có:

4,0
4
35.14,3
7,356
2
==
F
P
a
m

;
u
u
a
W
M
=

; Với
xu
MM =
=>
6,12

K
n







.
1
. +
=

=
4,19
01,3.05,001,3.52,2
150
=
+
=> Hệ số an toàn mỏi :
-
[ ]
n
nn
nn
n >=
+
=
+

Góc =26
0
. Do có lực dọc trục nên ta chọn ổ đỡ chặn với tải trọng không ổn định nên chọn
loại ổ hạng trung ( tra bảng 59) .
Kí hiệu ổ : 66307 có hệ số khả năng làm việc [C]=46000
- áp dụng công thức :
C=Q.(n.h)
0,3

Với điều kiện yêu cầu của hệ thông bang tải :
- số ca trong ngày = 3
- Thời gian sủ dụng T= 3 năm
=> h= 3.300.3.8=21600 giờ
* Xét :
- A
F
=S
E
+P
a
-S
F
- A
F
=-S
E
- Pa+S
F
Với : S
E

YX
N
S
E
= 1,3.1510,159.tg26 = 957,52 N
S
F
= 1,3.837,325.tg26 = 530 N.
A
F
= 957,52 + 356,7 - 530 = 784,22 N
A
E
= - 957,52 - 356,7 + 530 = - 784,22 N
Do A
F
> 0 nên ta dùng công thức tính Q theo ổ đỡ chặn :
Q
F
= ( R
F
.K
V
+ m. A
F
).K
n
.K
t
+ Tra bảng số 55 => K

> Q
F
nên chọn Q
E
= 1661,175 N để thay vào công thức :
C=Q.(n.h)
0,3
= 1661,175.(411,969.21600)
0,3
= 201934,663
Do C<
[ ]
C
3
2
dẫn đến chọn an toàn
3.2. Tính gần đúng trục III.
a. Các thông số cơ bản của trục III.
- Vật liệu làm trục : thép 45
- P
r
= 623,285 N
- P
a
= 356,7 N
- P = 1674,65 N
- d
2
= 184,05 mm
b. Phân tích lực thành hai thành phần.

; X
B
; Y
A
; Y
B
là các phản lực tại hai ổ trục.
Giả sử các thành phần lực có chiều nh hình vẽ .
c.Tính các phản lực.
+ Trên mặt phảng đứng:
-
( )
0139.
2
.5,69.
2
==

BarA
Y
d
PPFM
Y
B
=
5,75
139
2
05,184
.7,3565,69.285,623

05,184
.7,3565,69.285,623
139
2
.5,69.
2
=
+
=
+
d
PP
ar
N
Vậy giả thiết chiều của các thành phần lực là đúng .
Với Y = Y
B
+ Y
A
- P
r
=75,5 + 547,8 - 623,285

0
+ Mô men trên mặt ngang:
- X
A
= X
B
=

+ Tại C :
Mô men uốn đứng tại C:
-
=== 5,69.8,5475,69.
A
T
xC
YM
- 38072 N.mm
-
25,52475,69.5,755,69. ===
B
P
xC
YM
N.mm
Mô men uốn ngang tại C:
-
088,581945,69.325,83775,69. ===
A
N
YC
XM
N.mm
Ta có M=P
a
.
318,32825
2
05,184




với
[ ]
55
1
=

u

2
/ mmN
Với
( )
166380)878,151149()088,58194(38072
22
2
222
=++=++=
Zyx
C
td
MMMM
N.mm.
Sinh viờn : phm vn cụng
21
Lp C1_K12 ỏn Chi Tit Mỏy

16,31

= 30,18+30,18.0,04 = 31,4 mm.
+Tại B:
878,151149==
Z
D
td
MM
N.mm
d
B
= d
D
= 30,18 mm
Nh vậy dự kiến kết cấu trục III là : ( dựa vào bảng 48)
- d
A
=d
B
=50mm
- d
C
= 55 mm
- d
D
= 45 mm
- d
vai
=60 mm
Sinh viờn : phm vn cụng
22

=
22
.


trong đó [ n ]= 1,2
5,2ữ
Với
ma
K
n







.
1
. +
=

;
ma
K
n





=0,05
- Tra bảng 50 ta có :

= 0,82 ;

=0,70
- Tra bảng 52 theo kiểu B ta có hệ số tập chung ứng suất khi chịu uấn và chịu xoắn :
K

=1,49 ; K

=1,5
- Tra bảng 53 theo
b
và

độ dôi C
2
ta có :
.
36,3=



K

.
52,2=


K
-
52,2=



K
+ Do động cơ quay một chiều nên:

a
=
m
=
5,2
30800.2
878.151149
2
0
==
W
M
Z
N/mm
2
+ Trục chịu uấn nên ta có :
Sinh viờn : phm vn cụng
24
Lp C1_K12 ỏn Chi Tit Mỏy
04,0
2

22
yxu
MMM +=
=>
( )
8,4
14510
)088,58194(38072
2
2
=
+
=
a

N/mm
2
Vậy ta có :
-
ma
K
n







.

=
+
=> Hệ số an toàn mỏi :
-
[ ]
n
nn
nn
n >=
+
=
+
= 25,13
35,231,16
35,23.1,16.
2222


Với : n> [n]= (1,5
5,2ữ
)
=>Đảm bảo điều kiện mỏi tại C.
* Kiểm nghiệm tại vị trí điểm D:
Với : d
D
=45 tra bảng 48 ta co ;
- b x h = 14 x9
- W
u
=7,8 cm


=1,5
- Tra bảng 53 ta có :
52,2=



K
Kiểm nghiệm lại theo các thông số của then :
14,2
7,0
5,1
==



K
+ Do động cơ quay một chiều nên:

a
=
m
=
5,4
16740.2
878,151149
2
0
==
W

)
Vậy tại D cũng thoả mãn điều kiện về mỏi
=> Nh vậy kết cấu trục ở trên đợc chọn:
- d
A
=d
B
=50mm
- d
C
= 55 mm
Sinh viờn : phm vn cụng
25