Đồ án chi tiết máy
LỜI NÓI ĐẦU
Trong ngành công nghiệp cơ khí nói chung, thì có rất nhiều hệ thống
truyền động cơ khí, từ đơn giản cho đến phức tạp, trong đó một hệ thống truyền
động thường hay gặp đó là hộp giảm tốc. Là một trong những bộ phận không
thể thiếu trong các máy móc…
Thiết kế đồ án Chi Tiết Máy là môn học cơ bản của ngành cơ khí và là
một trong những môn học không thể thiếu trong các trường đào tạo kỹ thuật.
Môn học này giúp sinh viên đúc kết lại những kiến thức đã được học trong các
môn như: Nguyên Lý Máy, Cơ Lý Thuyết, Hình họa vẽ Kỹ Thuật, Chi Tiết
Máy.
Công việc thiết kế Hộp Giảm Tốc giúp cho chúng ta có cái nhìn tổng
quan về về cấu tạo nguyên lý hoạt động của những chi tiết cơ bản như Bánh
răng, ổ lăn…và là môn học cơ sở rất quan trọng khi SV học tiếp vào chương
trình chuyên ngành
Do lần đầu làm quen với công việc thiết kế và với vốn kiến thức vẫn còn
hạn hẹp của mình, nên đồ án của em không thể tránh khỏi những sai sót trong
quá trình thiết kế. Do đó em rất mong được sự chỉ bảo tận tình của các thầy cô
trong bộ môn giúp đỡ chúng em để ngày một chúng em tích lũy thêm được
nhiều kinh nghiệm hơn .
Cuối cùng em xin trân thành cảm ơn các thầy cô trong bộ môn. Đặc biệt
là thầy Hoàng Xuân Khoa đã tận tình hướng dẫn trực tiếp chỉ đạo để em hoàn
thành tốt nhiệm vụ được giao.
Sinh viên: Trương Ngọc Thuận
Đồ án chi tiết máy
Phần 1:CHỌN ĐỘNG CƠ.
I. Xác định công suất cần thiết, số vòng quay sơ bộ của động cơ điện, chọn
quy cách động cơ.
1. Chọn động cơ điện:
- Công suất cần thiết được xác định theo công thức
P

η
brt
= 0,96 : Hiệu suất của bánh răng trụ
η
đ
= 0,95 : Hiệu suất bộ truyền trục vít
η
ot
= 0,98 : Hiệu suất của nối trục
Thay số: η = 0,99
3
. 0,95. 0,96. 0,95 .0,98 = 0,824 (1)
- Tính p
t
: P
t
=
1000
.vF
=
1000
55,0.10000
=5,5 (kw) (2)
Trong đó: F = 10000 ( N ) : Lực kéo băng tải
V = 0.55 m/
S
: Vận tốc băng tải
Từ (1) và (2) ta có:
P
ct






+









β
=
8
3,4
.6,0
8
3,3
2
+
=0,778

P
ct
=
824.0

= n
lv
. u
t
=n
lv
.i
brc
.i
đ
=32,84.10.4= 1313(v/p)
Trong đó: n
sb
Là số vòng quay đồng bộ
n
lv
Là số vòng quay của trục máy công tác ở đây là trục của băng tải
quay
u
t
Là tỷ số truyền của toàn bộ hệ thống
3. Chọn động cơ.
Động cơ được chọn phải thỏa mãn điều kiện:

P
đc
≥
P
ct



T
T
dn
K
=2,2
Theo đầu bài ta có:

T
T
mm
=
T
T
MM
1
=1,45<
T
T
dn
K
=2,2
Động cơ thảo mãn các điều kiện
II. Xác định tỷ số truyền động U
t
của toàn hệ thống và phân phối tỷ số
truyền cho từng bộ phận của hệ thống dẫn động,lập bảng công
suất,momen xoắn,số vòng quay trên các trục.
Xác định tỷ số truyền u
t

- Chọn u
d
= 2 theo tiêu chuẩn => u
h
=
d
t
u
u
=
4
44
=11
Đây là hộp giảm tốc báng răng côn trụ 2 cấp với u
h
= 11
Mà u
h
=u
1
.u
2

Trong đó : u
1
- tỉ số truyền bộ truyền động của bánh răng côn trụ
u
2
- tỉ số truyền của
- Chọn

−
=
obebe
obd
k
KKK
K
ψ
λ

08,20.
3
=⇒
kk
C
λ
- Chọn: u
1
= 4,75
u
2
=
32,2
75.4
11
1
==
u
u
h

4
1450
= 362,5 (vòng/phút)
n
2
=
1
1
n
u
=
05,4
5,362
= 89,5 (vòng/phút)
Đồ án chi tiết máy
n
3
=
2
2
n
u
=
97,2
5,89
= 30 (vòng/phút)
2.4 Xác định công xuất trên các trục
Công suất của các trục
P
3

=
95,0.99,0
96,5
= 6,34 (kW)
P
đc
=
η
đ
P
1
=
95,0
34,6
= 6,67 (kW)
2.5 Xác định mômen xoắn trên các trục
Mômen xoắn trên các trục được tính theo công thức:
Mômen z T =
6
9,55.10 .P
n
(N.mm)
Vậy:
T
1
=
6
1
1
9,55.10 .P

6
=1804950(N.mm)
T
đc
=
6
9,55.10 .P
n
dc
dc
=
1450
67,6.10.55,9
6
=43930 (N.mm) Đồ án chi tiết máy
Bảng thống kê các thông số của bộ truyền
Trục
Thông số
Động cơ
I II III
Tỷ số truyền(u) 10 4,05 2,97
Số vòng quay n
(vòng/phút)
1450 362,5 89,5 30
Công suất
P(kW)
6,67 6,34 5,96 5,67

d
2
= u
1
.d
1
(1-
ε
) = 160(1- 0,02) = 627,2 (mm)
lấy d
2
= 630 (theo bảng 4.27)
- Tỉ số truyền thực tế: u
t
=

( )
ε
−1
1
2
d
d

=
)02,01.(160
630
−
= 4,018
Sai lệch tỷ số truyền:

−
= 2.598,5 +
2
)160630.( +
π
+
5,598.4
)160630(
2
−
=2530
(mm)
Theo bảng 4.13, chọn chiều dài đai tiêu chuẩn L=2500 (mm)
+ Số vòng chạy dây đai trong 1 giây: I =
l
v
=
5,2
036,3
= 1,2144 < i
max
=3…5(1/s)
+ Tính khoảng cách trục a theo chiều dài tiêu chuẩn L=2500 (mm)
a=
4
.8
22
∆−+
λλ
Trong đó:

=582 (mm)
- Góc ôm trên bánh đai nhỏ:
α
1
= 180
0
- 57
0
2 1
(d -d )
a
=180
0
-57
0
582
)160630( −
=134
0
>
α
min
=120
0
- Xác định tiết diện đai và chiều rộng bánh đai
F
t
=
v
P

C
l
=1
Theo bảng 4.17 với u=4
⇒
C
u
=1,14
Theo bảng 4.20
[ ]
0
P
=2,0

[ ]
95,027,3
2
34,6
0
1
=⇒==
z
C
P
P

Đồ án chi tiết máy

5,4
95,0.14,1.1.88,0.2

v
=q
m
.v
2
Theo bảng 4.22 q
m
=0.118 (kg/m)
F
v
=0,118.3,036=1,09 (N)
F
0
=
5.88,0.036,3
35,1.34,6.780
+ 1,09 = 500 (N)
Lực tác dụng lên trục:
F
r
=2.F
0
.z.sin(
2
1
α
) = 2.500.5.sin(
2
134
0

- Với đặc tính của động cơ cùng với yêu cầu bài ra quan điểm thống nhất hóa
trong thiết kế nên ta chọn vật liệu hai cấp bánh răng như sau : Theo bảng 6-1
chọn
Bánh nhỏ: Thép 45X tôi cải thiện có
HB = 163
→
269 ;
750
1
=
b
σ
(Mpa);
500
1
=
ch
σ
(Mpa)
Bánh lớn: Thép 45X tôi cải thiện có
HB = 163
→
269 ;
700
2
=
b
σ
(Mpa);
)(450

2
=230

( )
MpaHB
H
56070245.2702σ
1
0
1lim
=+=+=
( )
MpaHB
F
441245.8,1.8,1σ
1
0
1lim
===
( )
MpaHB
H
53070230.2702σ
2
0
2lim
=+=+=
( )
MpaHB
F

10.16245.30 ==
HO

N
64,2
2
10.9,13230.30 ==
HO
- Theo 6.7:
iiHE
tncN
T
T
i
)(60
.
3
max
∑=
Đồ án chi tiết máy

i
ii
iHE
t
t
T
T
t
u

> N
2Ho
Do đó K
2HL
=1.
Suy ra N
1HE
> N
1Ho
do đó K
1HL
=1
Như vậy theo 6.1a, sơ bộ xác định được ứng suất tiếp xúc cho phép:

[ ]
H
HL
HH
S
K
.
0
lim
σσ
=

[ ]
509
1,1
1

75,1
1
.441
1
==
F
σ
(Mpa)

[ ]
5,236
75,1
1
.414
2
==
F
σ
(Mpa)
- Ứng suất quá tải cho phép:

[ ]
1260450.8,2.8,2
2
max
===
chH
σσ
(Mpa)


1
.
.1
Hbebe
H
R
uKK
KT
uK
σ
β
−
+
- Với bộ truyền răng thẳng bằng thép thì:
5,0=
R
K
.
d
K
=0,5.100=50 (Mpa)
3
1
Chọn
25,0=
be
K

678,0
25,02

−
+
=236.8 (mm)
b.Xác định các thông số ăn khớp
Đồ án chi tiết máy
- Số răng bánh nhỏ.

57,97
75,41
8,236.2
1
.2
22
1
=
+
=
+
=
u
R
d
e
e
(mm)
- Tra bảng 6.22 được z
p1
=17 . Với HB<350

2,2717.6,1.6,1

14,3
.5,01
=
−
=
−
=
be
tm
te
K
m
m
(mm)
Theo bảng 6.8 lấy trị số tiêu chuẩn
4=
te
m
(mm) do đó.

57,4
25,0.051
4
.5,01
=
−
=
−
=
be

m
u
=
737,4
19
90
1
2
==
z
z
- Góc côn chia

"14'551192,11)
90
19
arctan()arctan(
00
2
1
1
====
z
z
δ

"48'47808,7892,119090
0000
1
0

(mm)
c. Kiểm nghiệm răng về đọ bền tiếp xúc
Theo 6.8

mm
m
HHMH
udb
u
KTzzz
85,0
1
2
2
1
2
1
+
=
ε
σ
Theo bảng 6.5:
274=
M
z
(Mpa)
3
1

Theo bảng 6.12 với:

=






+−=








+−=
zz
α
ε

HvHHH
KKKK
αβ
=
Bánh răng côn răng thẳng:
1=
α
H
K

theo bảng 6.16, g
0
=61

2,6
737,4
)1737,4.(83,86
.65,1.61.006,0 =
+
=
H
v064,1
1.15,1.167026.2
83,86.99,45.2,6
1
2

1
1
1
=+=+=
αβ
HH
mH
Hv
KKT
dbv

Trong đó: v<5 (m/s)
⇒
z
v
=1

25,1 5,2=
a
R
(
m
µ
)
→
z
R
=0,95
d
a
<700 (mm),
1=
xH
K
.
Như vậy
[ ]
HH
σσ
>
, nhưng chênh lệch không nhiều, do đó có thể tăng chiều

σ
Lấy b=50 (mm)
d. Kiểm nghiệm về độ bền uốn

1
11
1
85,0
2
mtm
FEF
F
dmb
YYYKT
β
σ
=
Đồ án chi tiết máy
Với
21,0
8,236
50
===
e
be
R
b
K
Tỷ số
56,0

Trong đó:

016,0=
F
δ
, g
0
=61

4,16
737,4
)1737,4.(83,86
.64,1.61.016,0 =
+
=
F
v
Do đó:
18,1
1.18,1.167026.2
83,86.50.4,16
1
2

1
1
1
=+=+=
αβ
FF

92,11cos
19
cos
0
1
1
1
===
δ
z
z
v7,435
08,78cos
90
cos
0
2
2
2
===
δ
z
z
v

43,0
1

21
2
===
F
FF
F
Y
Y
σ
σ
(Mpa)
Như vậy điều kiện uốn được đảm bảo.
e. Kiểm nghiệm răng về quá tải.

8,1=
qt
K

9,6768,1.5,504.
max
===
qtHH
K
σσ
(Mpa)<
[ ]
1260
max
=
H

=
F
σ
(Mpa) Đồ án chi tiết máy

Thông số Ký hiệu Công thức tính Kết quả
Chiều dài côn ngoài

e
R

2
2
2
1
5,0 ZZmR
tee
+=
183,97 mm
Chiều rộng vành răng b

ebe
RKb .=
50 mm
Chiều dài côn trung
bình


1
0
2
211
90
)/(
δδ
δ
−=
= ZZarctg

"14'5511
0

"48'478
0
Đường kính chia
ngoài

21
;
ee
dd

=
1e
d
1
.Zm
te

mm
mdZ /
11
=

12
.ZuZ =
19 răng
90 răng
Hệ số dịch chỉnh

21
; xx
0,43 ; -0,43
Chiều cao đầu răng
ngoài

ae
h

temnteae
mxhh ).cos.(
11
β
+=

12
2
aeteteae
hmhh


Trong đó:
w
ba
w
b
ψ =
a
: Hệ số chiều rộng vành răng
[ ]
[ ] [ ]
=
+
=
+
=
2
8,481509
2
21 HH
H
σσ
σ
495,4 (Mpa)
⇒ Theo bảng
6.6 trg97
TL1
−
: Chọn ψ
ba

m = (0,01…0,02).a
w
= 2,25…4,5 (mm)
Theo bảng 6.8 chọn môđun pháp : m = 3(mm)
Theo CT6.31:
- Số răng bánh nhỏ :
Z
1
=
)132,2.(3
225.2
)1.(
2
2
+
=
+
um
a
w
= 45,18
lấy Z
1
=45 răng
- Số răng bánh lớn :
Z
2
=
2
u

+
ZZm
= 223,5 (mm)
=>không cần dịch chỉnh lại
- Hệ số chỉnh tâm là:
y=
2
10445
3
225
2
21
+
−=
+
−
ZZ
m
a
w
= 0,5
ta cã:
10445
5,0.10001000
21
+
=
+
=
ZZ

x
1
=0,5.






+
−
−=






+
−
−
10445
5,0).45104(
4905,0.5,0
).(
21
21
ZZ
yZZ
X

= 21,02
0
=20
0
1’27”
5. Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc :
Đồ án chi tiết máy
Theo CT6.33:
2
12
122

).( 2

wmw
mH
HMH
dub
uKT
ZZZ
+
=
ε
σ
Theo bảng 6.5: Z
m
= 274 (Mpa)
1/3
Theo CT6.34: Z
H

45
1
.(2,388,1)
11
.(2,388,1
21
+−=+−=
Zz
α
ε
.cos0
0
= 1,778
Đường kính vòng lăn bánh nhỏ :
95,135
131,2
225.2
1
.2
2
1
=
+
=
+
=
m
w
w
u

31,2
225
.47,1.73.006,0
2m
w
oH
u
a
vg
δ
6,35
Với
0,006
H
δ
=
(theo bảng 6.15)
Do đó
αβ
HH
wwH
Hv
KKT
dbv
K
2

1
2
1

Thay các giá trị vào CT 6.33 ta có:

=
+
=
2
314.32,2.90
)132,2.(33,1.635955.2
.86,0.76,1.274
H
σ
216,62 (Mpa)
Theo CT6.1 với v = 1,47 (m/s)
Độ rắn mặt răng Z
v
= 0,85.v
1,0
= 0,85.1,47
1,0
= 0,883; với cấp chính xác động
học là 9; chọn cấp chính xác về mức tiếp xúc là 9; khi đó cần gia công đạt độ
nhám R
a
= 10 . . . 40
m
µ
; do đó hệ số độ nhám Z
R
= 0,95
Với d

F
F
T K Y Y Y
b d m
ε
β
σ
=
Theo bảng 6.7:
β
H
K
=1,05
Theo bảng 6.14: với v < 2,5 m/s và cấp chính xác 9:
37,1
=
α
F
K
Theo CT6.47:
===
31,2
225
.47,1.73.006,0
2m
w
oFF
u
a
vgv

314.90.35,6
=
Do đó : K
F
=
FVFF
KKK
βα
= 1,37.1,05.1,167=1,679
Với :
778,1=
α
ε
→

α
ε
ε
1
=y
=
778,1
1
=0,562
Với bánh răng thẳng :
0 1Y
β
β
= → =
Số răng tương đương :

400
a
d <
mm)
Do đó theo CT6.2 và CT6.2a :
[ ] [ ]
XFsRFF
KYY
1
'
1
σσ
=
= 252.1.1,004.1= 253 (MPa)
[ ] [ ]
XFsRFF
KYY
2
'
2
σσ
=
= 236,5.1.1,004.1= 237,45 (MPa)
Thay các giá trị vừa tính được vào công thức trên :
==
3.314.90
31,3.1.562,0.679,1.635955.2
1F
σ
46,86 (Mpa)



→
thỏa mãn điều kiện bền uốn
Đồ án chi tiết máy
7. Kiểm nghiệm răng về quá tải :
Theo CT6.48: với K
qt
= T
max
/T =2,2

38,6162,2.6,415.
1
===
qtHMaxH
k
σσ
(MPa )
Theo CT6.49:
09,1032,2.86,46.
1max1
===
qtFF
K
σσ
(Mpa) <
[ ]
MaxF1
σ

= 45
Z
2
=104
Hệ số dịch chỉnh x
1
= 0,146
x
2
= 0,3445
Đường kính vòng chia d
1
= m.Z
1
=3.45= 135 mm
d
2
= m.Z
2
= 3.104=312 mm
Đường kính đỉnh răng d
a1
= mm
d
a2
= mm

PHẦN III: THIẾT KẾ TRỤC
Sơ đồ lực ăn khớp:
Đồ án chi tiết máy

1
.2,0
τ
T
≥
=
3
20.2,0
167026
=
34,6 (mm) lấy d
1
= 35 (mm)
+d
2
[ ]
=≥
3
2
.2,0
τ
T
01,61
14.2,0
635955
3
=
(mm) lấy d
2
= 61 (mm)

→
b
02
= 31
+ d
3
= 75 mm
→
b
03
= 37
3.1. Chiều dài mayơ
- Trên trục I có.
Chiều dài mayơ của Puli
l
m12
=(1,2…1,5).d
1
= (1,2…1,5).35= 42…52,5 (mm) lấy l
m12
= 45 (mm)
Chiều dài mayơ bánh răng côn nhỏ.
l
m13
=(1,2…1,4).d
1
= 42 49 (mm) lấy l
m13
= 46 (mm)
- Trên trục II có

= 103,6 185 (mm) lấy l
m32
= 150 (mm)
- Theo bảng 10.3 chọn các giá trị k
1 ,
k
2,
k
3
, h
n
như sau:
k
1
=12, k
2
= 8, k
3
= 15, h
n
= 15
3.2. Khoảng cách giữa các gối đỡ l
ki
- Theo bảng 10.4 ta có
Đồ án chi tiết máy
- Trên trục I:
l
11
= (2,5 3).d
1

b
.cos
δ
1
)
= 90+12+8+46+0,5.(21-70.cos11,92
0
)= 132,25 (mm) lấy l
13
= 130 (mm)
-Trên trục II:
l
21
= l
m22
+l
m23
+b
02
+3k
1
+2k
2
= 90+80+31+3.12+2.8= 253 (mm)
lấy l
21
= 250 (mm)
l
22
= 0,5.(l

= l
21
= 250 (mm)
l
33
= 0,5(l
m33
+b
03
)+ k
1
+k
2
=0,5.(100+ 37)+ 12+ 8= 88,5 (mm) lấy l
33
= 90 (mm)
l
34
= l
22
= 80 mm
4. Các lực tác dụng lên trục
- Lực do đai và Puli tác dụng lên trục F
đ
= 4602,5 (N)
- Góc nghiêng đường nối tâm với bộ truyền ngoài là 25
0
→

Ta có

d
T
33,3909
45,85
167026.2
==
(N)
+ F
r13
= F
a22
= F
t11.
tg
α
cos
δ
1
= 3909,33.tg20
0
.cos11,92
0
= 1392,2 (N)
+ F
a13
= F
r22
= F
t11.
tg

t23.
β
α
cos
tw
tg
= 9355,7.
0
0
0cos
02,21tg
= 3595 (N)
- Lực vòng tác dụng lên khớp nối theo phương x là.
+ Ta có T
3
= 1804950 (Mmm)
d
3
= 74 (mm)
+ Tra bảng 15.10 ta được đường kính vòng tròn qua tâm các chốt của nối trục
vòng đàn hồi D
t
= 125
F
k
=(0,2 0,3).2.
t
D
T
3

xð
F
ð
F
yð
F
y11
F
x11
x y
z
0
Thông số:
60
12
=
l
(mm);
90
11
=
l
(mm);
130
13
=
l
(mm)
F
yđ

0
1313111112
131110
lFlFlF
FFFF
oyM
F
txxđ
txxxđ
x



=
−=
⇒





=
−
=
−
=
=−=−=+
⇔
14,4350
81,2385



=−−+
=−+−
⇔





=
=
∑
∑
0.
2

0
0)0,(
0
1111
1
13131312
131110
lF
d
FlFlF
FFFF
xM
F

11
113131312
11
131011
y
y
maryđ
y
yđryy
F
F
l
dFlFlF
F
FFFF
N
-Vẽ biểu đồ mômen uốn M
x

-Ta có: M
x13
= -F
a11
.(d
m1
/2)=- 293,9.43,415=-12760 (Nmm)
-Tại gối đỡ 1 ta có:
M
x11
= F

.(l
12
+l
11
) - F
x10
.l
11
= -1945.150+2385,81.90= -77027,1 (Nmm)
Tại gối đỡ 0 ta có: M
y10
= -F
xđ
.l
12
= -1945.60= - 116700(Nmm)