Hớng dẫn thiết kế đồ án chi tiết máy
Thiết kế hộp giảm tốc một cấp
I. Yêu cầu
Thiết kế một bộ phận máy phải thoả mãn những chỉ tiêu về độ bề, độ cứng, độ bền mòn. . .
Hay nói cách khác phải thoả mãn các yêu cầu kỹ thuật, giá thành hạ, tính mỹ thuật cao. Muốn
thoả mãn các yêu cầu trên phải: lựa chọn vật liệu, kết cấu hợp lý, tính toán chính xác, chọn ph-
ơng pháp gia công cho năng suất và hiệu qủa cao.
II. Tài liệu tham khảo
1. Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí. Tập 1
2. Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí. Tập 2
3. Chi tiết máy (hai tập)
4. Đồ án Chi tiết máy Nguyễn Văn Quyết
III. Tiến hành thiết kế.
1. Nghiên cứu đề tài.
2. Xác định kết cấu chung
3. Tính toán thiết kế kết cấu những bộ truyền cơ bản (đai, bánh răng,
trục, lựa chọn ổ)
4. Viết thuyết minh
5. Vẽ một bản vẽ lắp hộp giảm tốc một cấp
IV. Nội dung thể hiện (4 phần)
Lời nói đầu.
Chơng 1. Phân tích các thông số ban đầu
Chơng 2. Tính toán thiết kế bộ truyền đai
Chơng 3. Tính toán thiết kế bộ truyền bánh răng
Chơng 4. Tính toán thiết kế trục
Chơng 5. Tính chọn ổ trục
Chơng 6. Tính vỏ hộp
Tài liệu tham khảo.
Mục lục.
1
Ch¬ng 1. Ph©n tÝch c¸c th«ng sè ban ®Çu

các cặp ổ trong hệ dẫn động theo đề bài đã cho. Trị số hiệu suất của các bộ truyền và ổ xem
bảng 2.3 [1].
Công suất tính toán (kW) trên trục máy công tác tính theo công suất danh nghĩa hoặc công
suất tương đương khi tải trọng thay đổi ngắn hạn:

1000
v.F
P ; .PP
dndnt
=β=
trong đó, F là lực kéo (băng tải, xích tải hoặc lực căng cáp - N)
v - vận tốc (băng tải, xích tải, cáp kéo - m/s)
β - hệ số, tính tùy theo chế độ tải trọng
+ khi tải thay đổi ngắn hạn (ví dụ hệ dẫn động tời kéo):
với T
1
– momen xoắn lớn nhất trong các momen
xoắn tác dụng lâu dài trên trục;
T
i
- momen xoắn tác dụng trong thời gian t
i
- Số vòng quay đồng bộ của động cơ:
Với động cơ xoay chiều 3 pha không đồng bộ (50Hz), với cùng công suất có thể chọn các
loại động cơ có số vòng quay đồng bộ khác nhau: n
đb
= 3000, 1500, 1000, 750, 600 Chi tiết
xem các bảng P1.1 (động cơ điện K), P1.2 (DK), P1.3 (4A), P1.8 (MTKF), còn kích thước
động cơ xem các bảng P1.4, P1.5, P1.6, P1.7 và P1.9 [1]
Để xác định sơ bộ số vòng quay đồng bộ của động cơ cần biết số vòng quay của trục máy công

với u
1
, u
2
, là tỉ số truyền của từng bộ truyền tham gia vào hệ dẫn
động.
Tỷ số truyền nên dùng cho từng loại bộ truyền cho trong bảng 2.4 [1]
- Chọn động cơ:
Động cơ chọn cần đảm bảo các điều kiện:





≈
≤
≥
sbđb
qt
ycđc
nn
TT
PP
max
trong đó:
P
đc
- công suất của động cơ cho trong bảng tra. Ví dụ bảng P1.1 với động cơ điện K.
P
yc

T
max
- mômen cực đại trên trục của động cơ (T
max
= T
dn
.T
k
/T
dn
)
T
dn
= 9,55.10
6
.P
đc
/ n
đc
- mômen xoắn danh nghĩa; tỷ số T
k
/ T
dn
cho trong bảng tra.
n
đb
và n
sb
- số vòng quay đồng bộ của đ/cơ (cho trong bảng) và số vòng quay sơ bộ đã tính.
1.2. Phân phối tỉ số truyền

- tỉ số truyền chung của hộp giảm tốc.
Có thể chọn trước u
n
(tham khảo bảng 2.4 [1] ), sau đó tính u
h
= u
t
/ u
n
hoặc chọn trước
u
h
sau đó tính u
n
= u
t
/ u
h
Chú ý: Nếu bộ truyền ngoài là bộ truyền đai thì ưu tiên chọn tỉ số truyền bộ truyền đai trước
theo dãy ở trang 49 [1].
1.3. Tính các thông số trên các trục
- Tính toán các thông số công suất, số vòng quay, mômen xoắn trên các trục của hệ dẫn
động. Số vòng quay tính từ trục động cơ theo số vòng quay động cơ và các tỷ số truyền đã
chọn. Công suất tính theo công suất yêu cầu trên trục công tác.
- Công suất trên các trục được tính từ trục công tác (trục làm việc), không tính hệ số β.
P
lv
= F.v / 1000 (kW)
P
2

= η
bt
.η
o
với η
bt
- hiệu suất của bộ truyền
P
đc
= P
1
/ η
01
với η
01
là hiệu suất tính từ trục động cơ đến trục 1 của HGT
η
01
= η
x
.η
o
với sơ đồ hệ dẫn động sử dụng bộ truyền xích
η
01
= η
đ
.η
o
với sơ đồ hệ dẫn động sử dụng bộ truyền đai

1
là TST của HGT
* n
lv
= n
2

Lưu ý: Số vòng quay trên trục làm việc phải xấp xỉ số vòng quay đã tính ở bước chọn động
cơ
* Mô men xoắn trên các trục tính theo công thức:
T
i
= 9,55.10
6
.P
i
/ n
i
(Nmm)
trong đó P
i
, n
i
là công suất và số vòng quay trên các trục.
4
1.4. Lp bng kt qu tớnh toỏn
T s truyn cỏc b truyn, cụng sut, s vũng quay v mụ men xon trờn cỏc trc. Bng kt qu
tham kho ti liu [1] (tp 1, mc 3.3) . Ton b bng phi c th hin trờn cựng 1 trang
giy (bt buc)
Chơng 2. Tính toán thiết kế bộ truyền đai

* Ti trng tỏc dng lờn trc gm mụmen xon v cỏc lc truyn t cỏc chi tit truyn
ng lp trờn trc (lc n khp trong b truyn bỏnh rng - F
t
, F
r
, F
a
; lc hng tõm trong b
truyn ai, xớch - F
r,
F
rx
v lc do sai s trong khp ni - F
rk
).
* Cỏc thnh phn lc ny ó c tớnh trong cỏc b truyn v la chn khp. Chỳng c
phõn tớch thnh cỏc thnh phn nm trong 2 mt phng: mt phng ngang v mt phng ng.
Cỏc lc thnh phn ny cn c th hin trờn s t lc chung.
* S t lc chung cn th hin trờn cựng 1 trang giy (bt buc).
4.2.2. Tớnh s b ng kớnh trc
* ng kớnh trc s b (mm) c chn theo kinh nghim hoc tớnh qua mụmen xon
trờn trc. Mụmen xon ly trong bng kt qu phn tớnh toỏn ng hc.
5
3
].[2,0
τ
i
i
T
d

chúng. Trên các biểu đồ mômen cần ghi giá trị mômen tại các vị trí cần thiết.
* Sơ đồ kết cấu trục cần thể hiện các chi tiết lắp trên trục dưới dạng giản lược, kích thước
đường kính kèm kiểu lắp.
* Lưu ý: cần kiểm tra điều kiện liền trục của các chi tiết lắp và thể hiện trên sơ đồ kết cấu.
Ví dụ khi bánh răng liền trục thì không vẽ then
6
Ví dụ: Trục vào của HGT BR côn
Sơ đồ tính, biểu đồ mômen và kết cấu trục
4.2.6. Tính kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi
* Kết cấu trục vừa thiết kế được kiểm nghiệm độ bền mỏi theo hệ số an toàn
trong đó [s] - hệ số an toàn cho phép 1,5 2,5
(khi cần tăng độ cứng lấy cao hơn: 2,3 3,0)
s
sj
và s
tj
- hệ số an toàn thành phần, xét riêng ứng suất pháp và tiếp
tại tiết diện nguy hiểm j của trục. Tiết diện nguy hiểm là tiết diện
có mômen lớn hoặc tiết diện bé hoặc có hệ số tập trung ứng suất lớn.
k
s
mjajdj
j
σψσ
σ
σσ
σ
+
=
−

4.2.7. Chọn then
* Thường sử dụng then bằng (bảng 9.1.a) hoặc then bằng cao (bảng 9.1.b) khi cần tăng độ
bền dập. Trường hợp tải lớn có thể dùng then hoa.
* Kích thước chiều rộng và chiều cao then chọn theo đường kính trục. Chiều dài then lấy
theo chiều dài moayơ: l = (0,8 0,9)l
m
.
* Mối ghép then đã chọn cần kiểm nghiệm bền
* Khi không đảm bảo điều kiện bền:
+ thay then bằng thường = then bằng cao để tăng độ bền dập
+ tăng chiều dài moayơ để tăng chiều dài then
+ sử dụng 2 then đặt cách nhau 180
0
(mỗi then sẽ chịu 0,75T)
+ tăng đường kính các đoạn trục
+ sử dụng then hoa (xem mục 9.2) [1]
Điều kiện bền dập của rãnh then trên moayơ và điều kiện bền cắt của then:
thdl
T
dd
][
)(
2
1
σσ
≤
−
=
dlb
T

* Ổ lăn được chọn và kiểm nghiệm theo khả năng tải động và k/n tải tĩnh.
Ổ bi đỡ 1 dãy
Ổ đũa côn
5.2. Chọn kích thước ổ
* Kích thước ổ có thể chọn trước theo đường kính trục đã tính và chọn ở phần tính trục
(phần kết cấu trục).
Chọn ổ lăn theo các bảng phụ lục từ trang 254 đến trang 264 [1].
9
*S b cú th chn c trung, sau ú tớnh kim nghim theo kh nng ti ng, nu tha
bn gim xung c nh hn, nu khụng bn cú th chn mt trong cỏc phng ỏn sau:
+ chn c nng hn
+ thay bi bng a
+ gim thi hn lm vic tớnh toỏn bng cỏch tng s ln thay :
l
ht
= l
h
/ z vi lh l thi hn lm vic ó cho, z l s ln thay .
+ tng ng kớnh ngừng trc (thay i li kt cu trc)
*Cui cựng cn tớnh kim nghim theo kh nng ti tnh.
5.3. Kim nghim theo kh nng ti ng
* Kh nng ti ng tớnh theo cụng thc:
m
t
LQC
=
vi Q l ti trng quy c (KN); L
= 60.n.L
h
/ 10

:
1
=
10
+ Chiều dày mặt bích dới thân hộp b: b = 1,5
+ Chiều dày mặt bích trên dới thân hộp b
1
: b
1
= 1,5
1
+ Chiều dày mặt đế p: p = 2,355
+ Chiều dày gân thân hộp m: m = (0,85 ữ 1)
+ Chiều dày gân nắp hộp m
1
: m
1
= (0,85 ữ 1)
1
+ Đờng kính bulông nền: d
n
= 0,036A +12 (mm)
+ Đờng kính bulông cạnh ổ: d
1
= 0,7d
n
12 (mm)
+ Đờng kính bulông ghép các nắp và thân d
2
: d

1
chọn theo cấu tạo sao cho có thể lắp đợc đầu bulông và đai
ốc vào.
+ Khoảng cách từ mép lỗ nắp ổ đến tâm bulông d
1
: l = (0,1 ữ 0,2)d
1
+ Chiều rộng mặt bích chỗ nắp ổ l
1
: l
1
= k + (2ữ3) mm
+ Các khe hở nhỏ nhất của bánh răng và thành trong của ổ: a = 1,2.
+ Đặt lực lên trục. Chiéu lên mặt phẳng toạ độ. Chọn hệ trục quy chiếu Oxyz:
+ Xác định phản lực liên kết.
+ Vẽ biểu đồ nội lực M
x
; M
y
; M
z
+ Xác định đờng kính tại những mặt cắt đặc biệt.
Chú ý:
Tại các mặt cắt có lắp then đờng kích tăng lên 4%, sau đó quy chuẩn và hạ kết cấu.
11