Thuyết minh thiết kế chi tiết máy
LỜI NÓI ĐẦU
Thiết kế chi tiết máy là một môn học có ý nghóa 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:
NGUYỄN DUY HÙNG

Trang 1 Lớp 42CT-2
Thuyết minh thiết kế chi tiết máy
ĐỀ SỐ 14: THIẾT KẾ HỆ TRUYỀN DẪN CƠ KHÍ CỦA HỆ THỐNG BĂNG TẢI THEO SƠ
ĐỒ .
Số liệu:
1. Lực kéo đònh mức trên tang: P = 18,4 KN.
2. Tốc độ kéo cáp đònh mức: V=0,56 m/s.
3. Thời gian làm việc: 7 năm x 260 ngày x 2 ca x 8 giờ
4. Tính chất tải trọng: tónh
5. Điều kiện làm việc: tónh tại với mạng điện công nghiệp 220V/380V
ChươngI: CHỌN ĐỘNG CƠ TRUYỀN ĐỘNG.
I. Xác đònh công suất động cơ:
1. Công suất làm việc:(N
lv
)

=
η=η
K
1i
it
Ta chọn hiệu suất các bộ truyền như sau:
 Bộ truyền động đai:
96,0
=
d
η
 Bộ truyền bánh răng nón:
96,0
=
n
η
 Bộ truyền bánh răng trụ
97,0
=
tr
η
 Một cặp ổ lăn :
995,0
=
ol
η
 Băng tải :
87,0
=
bt

=
( )
KWNN
ycdcdmtc
1.7
=≥
Dựa vào bảng 3 trang 30 ta chọn động cơ:
Trang 2 Lớp 42CT-2
Thuyết minh thiết kế chi tiết máy
Kiểu ĐC Công
suất(kw)
N
(v/p)
ϕ
cos
dm
m
M
M
dm
max
M
M
GD
2
(Kg.m
2
)
Trọng lượng
(Kg)

=
2,3
96.118
= 37,17
I
h
= I
n
. I
t1
. I
t2
. I
n

Chọn I
n
= 3 , I
t1
= 1,37. I
t2
⇒
I
t1
= 4 I
t2
= 3
IV. Các Thông Số Kỹ Thuật Của Hệ Thống
• Công suất truyền dẫn
N

= 0,97 .7,46 = 7,24 KW
N
5
= η
khop
. N
4
=1 . 7,24 = 7,24 KW
• Tốc độ quay các trục:
n
đc
= 2930 (v/ph)
(v/p)9
2930
i
dc
n
n
3,2
1đ
1
63,15
===
−
(v/p)3
3i
n
n
915,63
1

5
n
=
4
n
= 24,61 (v/p)
• Mô men xoắn trên các trục:
27183
2930
34,8
.10.55,9.10.55,9
6
1
6
===
n
N
M
ycdc
xdc
(N.mm)
Trang 3 Lớp 42CT-2
Thuyết minh thiết kế chi tiết máy
( )
mmNMiM
mmNMiM
mmNMiM
mmNMiM
mmNMiM
x

η
η
η
η
GIÁ TRỊ THÔNG SỐ ĐỘNG – ĐỘNG LỰC HỌC CÁC CẤP CỦA HỆ THỐNG TRUYỀN
DẪN:
Trục Đọng cơ TrụcI TrụcII TrụcIII TrụcIV Trục V
i
3,2 3 4 3 1
N (KW)
7,1 8,01 7,96 7,46 7,24 7,24
N (V/ph)
2930 915,63 305,21 76,3 24,61 24,61
M
x
(N.mm)
2,72.10
4
8,35.10
4
24,05.10
4
93,31.10
4280,59.10
4
280,59.10
4

50
÷
150
II. XÁC ĐỊNH ĐƯỜNG KÍNH BÁNH ĐAI:
 Chọn đường kính bánh đai nhỏ : D
1
(mm)
D
1
= 140 (mm)
Kiểm nghiệm vận tốc đai:
smV
sm
nD
V
/)3530(48,21
10.6
1460.220.14,3
/)3530(.
10.6
..
4
4
11
÷<==
÷≤=
π

 Đường kính bánh đai lớn:
D

140
902,44 (V/p)
n
,
2
sai khác với n
2
nhỏ hơn (3-5%) (t/m)
Vậy D
1
= 140 (mm)
D
2
= 450(mm)
III. CHỌN SƠ BỘ KHOẢNG CÁCH TRẠC A
SB
:
Dựa vào bảng 19 ta chọn A
sb
= D
2
= 450(mm)
IV. XÁC ĐỊNH CHÍNH XÁC CHIỀU DÀI ĐAI L KHOẢNG CÁCH TRỤC A
 Chiều dài đai sơ bộ:
Trang 5 Lớp 42CT-2
Thuyết minh thiết kế chi tiết máy
L
sb
= 2A
sb

10.48,21
3
<===
L
V
u
thoả mãn
)(638
8
)(8)(2[)(2
2
12
2
1212
mm
DDDDLDDL
A
=
−−+−++−
=
ππ
 Kiểm nghiệm góc âm trên bánh đai:
1
α
= 180
0
-
A
DD
12

2
)
Trò số ứng suất có ích cho phép:
[ ]
0
p
σ
= 1,51(N/mm
2
)
Hệ số xét đến ảnh hưởng của góc âm:
α
c
=0,92
Hệ số xét đến ảnh hưởng của vận tốc: C
v
= 0,85
C
t
= 0,9
Z
85,0.92,0.9,0.138.51,1.48,21
34,8.1000
≥
= 2,65
Vậy chọn Z = 3
 Xác đònh kích thước bánh đai:
 Chiều rộng bánh đai:
B = (Z - 1)t +2S
Theo bảng 87 ta có: t = 20

(
0
σ
= 1,2 N/mm
2
)
Trang 6 Lớp 42CT-2
Thuyết minh thiết kế chi tiết máy
ChươngIII: THIẾT KẾ TRUYỀN ĐỘNG BÁNH RĂNG
I. THIẾT KẾ BÁNH RĂNG NÓN
1. Chọn Vật Liệu Và Phương Pháp Luyện:
- Bánh răng nhỏ: Chọn thép C40 , thường hoá có:
D
phôi
=300
÷
500 (mm)
b
σ
=520 (N/mm
2
)
ch
σ
= 260 (N/mm
2
)
Độ cứng: HB
1
=190

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
đ
.
N
tđ
: số chu kỳ ứng suất tương đương .
N
0
=10
7
:số chu kỳ cơ sở của đường cong tiép xúc .
N

= 26,66.10
7
>N
0
⇒

58,0
2
=
N
K
[ ]
1tx
σ
= 2,6 . HB
1
. K’
N1
=2,6.190.0,48 =237,12 (N/mm
2
)
[ ]
2tx
σ
= 2,6 .160 .0,58 =241,28 (N/mm
2
)
- Ứng suất cho phép:
[ ]
"

K
: hệ số tập trung ứng suất ở chân răng:
σ
K
= 1,8 .
+ K”
N
: Hệ số chu kỳ ứng suất uốn:
K”
N
=
m
t
0
N
N
đ
N
0
: số chu kỳ cơ sở của đường cong mỏi uốn:
N
0
= 5. 10
6
N
tđ
: số chu kỳ ứng suất tương đương.
m : Bậc đường cong mỏi uốn . m = 6.
⇒
K’’

8,1.5,1
52,0.2,235
2
==
u
σ
(N/mm
2
)
- Ứng suất tải cho phép :
+ Ứng suất tiếp xúc quá tải cho phép :
Vì bánh răng chế tạo từ thép có độ rắn HB < 350.
[ ]
txqt
σ⇒
= 2,5 .
[ ]
0N
tx
σ
[ ]
6,2.5,2
1
=
txqt
σ
HB =2,5.2,6.190 =1235 N/mm
2
[ ]
6,2.5,2

K
sb
= 1,4.
Trang 8 Lớp 42CT-2
Thuyết minh thiết kế chi tiết máy
4. Chọn hệ số chiều rộng bánh răng :
Với bộ truyền bánh răng nón :
3,0
L
b
L
==ϕ
5. Xác dònh chiều dài nón L:
Với bộ truyền bánh răng nón răng thẳng :
L
≥
[ ]
3
2.L
.sb
2
ótL
6
2
n.85,0
NK
.
i).5,01(
10.05,1
.1i

Chọn L =240 mm
6. 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
V
1
=
)/(96,1
)13.(10.6
63,915).3,0.5,01.(240.14,3.2
34
sm
=
+
−
V
1
= 1,96(m/s) < 2
⇒

7,2
Chọn m
s
=6

Z
1
=
29,25
13.6
240.2
1
2
32
=
+
=
+
im
L
s
Chọn Z
1
=26
7826.3.
12
===⇒
ZiZ
- Chiều rộng bánh răng :
b =

= 69,48
Ta có :
[ ]
11
23,4
uu
σσ
<=
=40,13 (N/mm
2
)
[ ]
)/(29,459,5
2
22
mmN
uu
=<=
σσ
10. Kiểm Nghiệm Bánh Răng Theo Quá Tải Đột Ngột
Để bộ truyền có khả năng chòu quá tải trong thời gian ngắn càn kiểm tra bộ truyền quá tải theo
điều kiện:
≤σ=σ
txtxtxqt
K.
[ ]
txqt
σ
[ ]
uqtqtuuqt

−
=
tx
σ
)/(76,116
2
1
mmN
tx
=
σ
( )
( )
72.63,915.85,0
69,7.35,1.13
.
72.5,0240.3
10.05,1
2
3
6
2
+
−
=
tx
σ
)/(64,103
2
2


[ ]
( )
2
11
/20858,105,2.23,4 mmN
uqtuqt
=<==
σσ
[ ]
( )
2
21
/18475,145,2.9,5 mmN
uqtuqt
=<==
σσ
11. Đònh Các Thông Số Hình Học Chủ Yếu Của Bộ Truyền:
Tên thông số Côm thức xác đònh
Chiều dài nón L
L = 0,5. m
s
.
2
2
2
1
ZZ
+
=246,6 (mm)

tg
2
ϕ
=3
Đường kính vòng lăn d d
1
= m
s
. Z
1
=156 (mm)
d
2
= m
s
.Z
2
= 468 (mm)
Đường kính vòng lăn trung bình d
tb
d
tb1
= d
1
(1 – 0,5 .
L
b
) =132,6 (mm)
d
tb2

o
s
L
m
arctg 74,1
25,1
21
=
⋅
===
γγγ
Góc đầu răng
∆
L
m
arctg
s
=∆=∆=∆
21
=1,39
o
Góc mặt nón chân răng
i
ϕ
o
i
69,16
11
=−=
γϕϕ

+. Lực dọc trục: P
a1
, P
a2
*. Với hộp sơ cấp:
N
d
M
PP
tb
x
43,1259
6,132
10.35,8.2
2
4
1
1
21
====
NtgtgPPP
NtgtgPPP
oo
ar
oo
ar
69,1444,18sin.20.43,1259sin..
96,4344,18cos.20.43,1259cos..
112
121

750 (mm)
b
σ
= 540 (N/mm
2
)
ch
σ
= 270 (N/mm
2
)
Độ cứng : HB
2
= 180
2. Xác đònh ứng suất cho phép :
- Ứng suất tiếp xúc cho phép :
Trang 11 Lớp 42CT-2
Thuyết minh thiết kế chi tiết máy
[ ] [ ]
K
.0N
txtx
σ=σ
’
N.
Với :
[ ]
0N
tx
σ

n : số vòng quay trong một phút của bánh răng :
n
1
: = 305,21 (v/phút)
t : tổng số giờ làm việc của bánh răng :
t = 8.1.260.7=14560 (giờ)
⇒
N
tđ1
= 60 . 1 . 305,21.14560=26,66.10
7
> N
0
N
tđ1
> N
0
⇒
K’
N1
= 0,58
N
tđ2
=
2-1
I
Ntd1
= 6,66.10
7
>N

K
Kn
⋅=
−
σ
σ
σ
+.
1
−
σ
: giới hạn mỏi uốn trong chu kỳ đối xứng:
bánh nhỏ :
1
−
σ
= 0,42.
b
σ
=0,42.700 =294 (N/mm
2
)
bánh lớn :
1
−
σ
= 0,42.
b
σ
=0,42.540 =226,8 (N/mm

N
tđ
: số chu kỳ ứng suất tương đương.
m : Bậc đường cong mỏi uốn . m = 6.
Trang 12 Lớp 42CT-2
Thuyết minh thiết kế chi tiết máy
⇒
K’’
N1
=
6
7
6
10.6,26
10.5
= 0,52
K’’
N2
=
6
7
6
10.66,6
10.5
=0,65
⇒
[ ]
8,1.5,1
294
1

=
txqt
σ
HB =2,5.2,6.210 =1365 N/mm
2
[ ]
6,2.5,2
2
=
txqt
σ
HB =2,5.2,6.180 =1170 N/mm
2
+ Ứng suất quá tải cho phép :
[ ]
[ ]
[ ]
)/(216270..8,0
)/(280350.8,0
.8,0
2
2
2
1
mmN
mmN
uqt
uqt
chuqt
==

sb
txt
6
=
×
⋅
⋅








⋅
⋅±≥
ϕ
2
σ
6. Chọn cấp chính xác chế tạo bánh răng :
V =
)1.(10.6
..2
10.6
..
4
1
4
11

=1,45
K sai khác so với K
sb
nhỏ hơn 5%
Vậy : A = A
sb
3
sb
K
K

=299,82 mm
Lấy A = 300 mm
8. Xác đònh mô đun, số răng, chiều rộng …
- Trò số mô đun :
Hộp sơ cấp : m = (0,01
÷
0,02).A =3
÷
6
Chọn m
s
= 5

Z
1
=
24
)14(5
300.2

9. 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
⇒
hệ số dạng răng :
Z
td1
=
ϕ
cos
1
Z
= 25,77
Trang 14 Lớp 42CT-2
Thuyết minh thiết kế chi tiết máy
Z
td2
=
ϕ
cos
2
Z

K.
[ ]
txqt
σ
[ ]
uqtqtuuqt
K.
σ≤σ=σ
+Giá trò ứng suất tiếp xúc được xác đònh :
( )
bn
NKi
Ai
tx
..
..1
.
10.05,1
2
3
6
+
⋅
=
σ
( )
3,73.120
69,7.45,1.14
.
3004

σ
)/(96,338
2
2
mmN
tx
=
σ
Hệ số quá tải của hệ thống:K
qt
K
qt
=
M
M
max
=2,5
[ ]
)/(136531,5285,2.13,334
2
1
mmN
txqttxqt
=<==
σσ

[ ]
)/(117094,5355,296,338
2
2

= m
s
= m = 5
Chiều cao ăn khớp h H =2,25 . m = 11,25 (mm)
Chiều cao đầu răng h
đ
h
đ
= m = 5 (mm)
Độ hở hướng tâm C C = 0,25 . m = 1,25 (mm)
Đường kính vòng chia d
c1
d
c1
= m . Z
1
=120 (mm)
d
c2
= m . Z
2
= 480 (mm)
Trang 15 Lớp 42CT-2
Thuyết minh thiết kế chi tiết máy
Đường kính vòng lăn d d
1
= d
c1
= 120 (mm)
Đường kính vòng đỉnh D

d
M
X
2
=
120
1005,242
4
⋅⋅
=4008,33 (N)
• lực hướng tâm
P
r1
= P
r2
= P. tg
α
=1458,56 (N)
III. BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG TRỤ CẤP 2
1. Chọn vật liệu và phương pháp luyện:
- Bánh răng nhỏ: Chọn thép C55 tôi cải thiện
D
phôi
=100
÷
300 (mm)
b
σ
=640 (N/mm
2

’
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
đ
.
N
tđ
: số chu kỳ ứng suất tương đương .
N
0

=
2-1
I
Ntd1
= 2,15.10
7
>N
0
⇒

88,0
2
=
N
K
[ ]
1tx
σ
= 2,6 . HB
1
. K’
N1
=2,6.220.0,73 =417,56 (N/mm
2
)
Trang 16 Lớp 42CT-2
Thuyết minh thiết kế chi tiết máy
[ ]
2tx
σ

)
bánh lớn :
1
−
σ
= 0,42.
b
σ
=0,42.580 =243,6 (N/mm
2
)
+. n: hệ số dự trữ .
n = 1,5 .
+
σ
K
: hệ số tập trung ứng suất ở chân răng:
σ
K
= 1,8 .
+ K”
N
: Hệ số chu kỳ ứng suất uốn:
K”
N
=
m
t
0
N

10.5
=0,78
⇒
[ ]
8,1.5,1
8,268
1
=
u
σ
. 0,65 = 64,71 (N/mm
2
)
[ ]
8,1.5,1
6,243
1
=
u
σ
. 0,88 = 79,39 (N/mm
2
)
- Ứng suất tải cho phép :
+ Ứng suất tiếp xúc quá tải cho phép :
Vì bánh răng chế tạo từ thép có độ rắn HB < 350.
[ ]
txqt
σ⇒
= 2,5 .

1
mmN
mmN
uqt
uqt
chuqt
==
==
=
σ
σ
σσ
3. Chọn sơ bộ hệ số tải trọng : K
sb
K
sb
= 1,4.
Trang 17 Lớp 42CT-2
Thuyết minh thiết kế chi tiết máy
4. Chọn hệ số chiều rộng bánh răng :
Với bộ truyền bánh răng nón :
4,0
==
A
b
L
ϕ
5. Xác dònh khoảng cách trục A
[ ]
354,07(mm)

)1.(10.6
..2
10.6
..
4
1
4
11
+
=
i
nA
nd
tb
π
π
V
1
= 0,7(m/s) < 2
⇒
Bánh răng có cấp chính xác 9
7. Xác đònh chính xác chiều dài nón L :
- Hệ số tải trọng K : K= K
tt
. K
đ
.
K
tt
: hệ số tập trung tải trọng

1
=
33
)13(5
330.2
)1(
2
=
+
=
+
im
A
s
Chọn Z
1
=33
993.33.
12
===⇒
ZiZ
- Chiều rộng bánh răng :
b =
A
A
⋅
ψ
bánh răng nhỏ : b
1
= 0,4 .330 = 132 (mm)

td2
=
ϕ
cos
2
Z
= 104,34
y
1
=0,451
y
2
= 0,517
Ta có :
[ ]
11
13,55
uu
σσ
<=
=64,71(N/mm
2
)
Trang 18 Lớp 42CT-2