Đồ án môn học chi tiết máy
-------------------------------------------------------------------------------------------------
Lời nói đầu
Môn học chi tiết máy đóng vai trò quan trọng trong chơng trình đào tạo kỹ s và cán
bộ kỹ thuật về cấu tạo ,nguyên lý làm việc và phơng pháp tính toán thiết kế các chi
tiết, các thiết bị phục vụ cho các máy móc ngành công nghiệp, nông nghiệp, giao
thông vận tải. ..
Đồ án môn học chi tiết máy có sự kết hợp chặt chẽ giữa lí thuyết với thực nghiệm.
Lí thuyết tính toán các chi tiết máy đợc xây dựng trên cơ sở những kiến thức về
toán học, vật lí, cơ học lí thuyết, nguyên lý máy, sức bền vật liệu v.v ,đ ợc xác
minh và hoàn thiện qua thí nghiệm và thực tiễn sản xuất.
Đồ án môn học chi tiết máy là một trong các đồ án có tầm quan trọng nhất đối với
một sinh viên khoa cơ khí. Đồ án giúp cho sinh viên hiểu những kiến thức cơ bản
về cấu tạo, nguyên lý làm việc và phơng pháp tính toán thiết kế các chi tiết có công
dụng chung ,nhằm bồi dỡng cho sinh viên khả năng giải quyết những vấn đề tính
toán và thiết kế các chi tiết máy ,làm cơ sở để vận dụng vào việc thiết kế máy.
Đợc sự giúp đỡ và hớng dẫn tận tình của thầy Nguyễn Tiến Dũng trong bộ môn chi
tiết máy đến nay đồ án môn học của em đã hoàn thành. Tuy nhiên việc thiết kế đồ
án không tránh khỏi sai sót em rất mong đợc sự chỉ bảo của các thầy và sự chỉ bảo
của các bạn.
Em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Tiến Dũng đã giúp đỡ em hoàn thành
công việc đợc giao.
Sinh viên : Hà Việt Anh
Lớp : CN Hàn K50-------------------------------------------------------------------------------------------------
Hà Việt Anh CN Hàn K50
1
Đồ án môn học chi tiết máy
-------------------------------------------------------------------------------------------------

- công suất cần thiết trên trục động cơ- kw
- hiệu suất truyền động
Do hệ dẫn động làm việc với tải trọng thay đổi theo chu kỳ.Do đó công suất tính
toán P
t
sẽ đợc tính bởi công suất tơng đơng P
tđ
Công suất tơng đơng P
tđ
đợc xác định bằng công thức:
P
tđ
= . P
lv
(kW)
P
lv
Công suất làm việc trên trục của máy công tác.
Hệ số truyền đổi :
=
2
2 2
1
4 4
. 1 . 0,5 . 0,79
8 8
i i
ck
T t
T t

= 0,97 ( Hiệu suất 1 cặp bánh răng trụ kín )

k
= 1 ( Hiệu suất khớp nối )

x
= 0,97 (Hiệu suất bộ truyền xích che kín )
= 1. 0,995
4
. 0,97
2
.0,97.0,99 = 0,89
-------------------------------------------------------------------------------------------------
Hà Việt Anh CN Hàn K50
2
Đồ án môn học chi tiết máy
-------------------------------------------------------------------------------------------------
B. Xác định tốc độ đồng bộ của động cơ.
Chọn sơ bộ tỉ số truyền của toàn bộ hệ thống là u
sb
.
u
sb
= u
sbh
.u
sbx
Theo bảng 2.4, ta chọn sơ bộ tỷ số truyền:
u
sbh

n
sb
= n
lv.
u
sb
= 12,71.60 =762,6 vg/ph
Chọn số vòng quay sơ bộ của động cơ là n
sb
= 750 vg/ph.
Quy cách động cơ phải thỏa mãn đồng thời : P
đc


P
ct
, n
đc
n
sb
và
dn
K
mm
T
T
T
T

.

..
sbdsbhsb
uuu
=
Tỷ số truyền chung :
701
55,15
12,71
dc
c
lv
n
u
n
= = =
vg/ph
Chọn u
xích
= 3 u
hộp
=
55,15
18,38
3
=
;
21
.uuu
h
=

h
c
55,15
3, 06
5, 66.3,18
=
Kết luận : u
h
= 18 ; u
1
= 5,66; u
2
= 3,18 ; u
xích
= 3,06
B. Xác định công xuất, momen và số vòng quay trên các trục .
Tính công suất, mô men, số vòng quay trên các trục (I, II, III ) của hệ dẫn động.
Công suất, số vòng quay :
P
lv
= 2,25 (kW)
P
III
=
lv
ot x
P

=
2,25

đc
= 701 (vg/ph)
n
II
=
1
1
701
123,85
5, 66
n
u
= =
(vg/ph)
n
III
=
2
2
123,5
38,95
3,18
n
u
= =
(vg/ph)
Mô men :
T
I
= 9,55. 10

4
Đồ án môn học chi tiết máy
-------------------------------------------------------------------------------------------------
T
III
= 9,55. 10
6
.
10.55,9
=
n
P
III
III
6
.
2,343
38,95
=574471,12(Nmm).
Ta lập đợc bảng kết quả tính toán sau:
Trục
Động cơ I II III Công tác
P ( KW) 3 2,516 2,428 2,343 2,25
Tỷ số truyền 5,66 3,18 3,06
N( v/ph) 701 123,85 38,95 12,71
T(N.mm) 34276,46 187221,64 574471,12
-------------------------------------------------------------------------------------------------
Hà Việt Anh CN Hàn K50
5
Đồ án môn học chi tiết máy

z
.k
n
[ P
0
]
Trong đó:
Với z
1
= 23, k
z
=z
01
/z
1
= 25/23 = 1,087 ( K
z
Hệ số răng )
Với n
01
= 50 v/ph, k
n
=n
01
/n
III
= 50/38,95 = 1,284 ( k
n
Hệ số vòng quay )
Hệ số sử dụng k= k

=1 (điều chỉnh bằng một trong hai đĩa xích )
k
đ
=1(tải trọng va đập êm )
k
c
=1,25 (làm việc 2 ca )
k
bt
= 1,3 (môi trờng có bụi, bôi trơn đạt yêu cầu )
Nh vậy ;
P
tt
= 2,343.1,625.1,087.1,248 = 5,31kw
Theo bảng 5.5 trang 81 với n
0
= 50 vg/ph, chọn bộ truyền xích 1 dãy có bớc xích
p = 31,75 mm thoả mãn điều kiện mòn;
P
t
< [ P
0
] =5,83 kW
- Khoảng cách trục a = 30p =30. 31,75 =952,5 mm;
Số mắt xích sẽ là:
x= 0,5(z
1
+z
2
)+2a/p +0,25(z




= + + + = + + + =

Để xích không quá căng giảm a một lợng
0,003.937 2,8a = =
(mm)
Ta lấy
a
=2,8
937 2,8 934( )a mm = =
.Vậy khoảng cách trục là a =934 mm.
Số lần va đạp của xích;
i = z

F
t
=1000 P
III
/v =1000 2,343 / 0,474 = 4943N.
- F
v
= qv
2
= 3,8.0,474
2
= 0,85 (m/s).
- F
0
=9,81k
f
qa = 9,81.4.3,8.0,934 = 139,27 N
trong đó :k
f
= 4(bộ truyền xích nằm ngang).
Do đó: s = 88,5.10
3
/(1,7.4943 +139,27 +0,85) = 10,36
Theo bảng 5.10 với n =50 vg/ph, [s] =7.
Vậy s > [s] : bộ truyền xích đảm bảo đủ bền.
4. Đ ờng kính đĩa xích:
d
1
=p/sin( /z
1

l
=19,05(bảng 5.2 Trang 80). d
l
- đờng kính ống con lăn.
5. Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc của đĩa xích theo công thức

H
= 0,47[k
r
( F
t
K
đ
+F
vđ_
) E/ (Ak
d
) ]
1/2
[
H
]
Trong đó:
z
1
=23, E =2,1.10
5
MPa; F
t
= 4943 ( N )

5
/(262.1) ]
1/2
= 627,67 MPa
-------------------------------------------------------------------------------------------------
Hà Việt Anh CN Hàn K50
8
Đồ án môn học chi tiết máy
-------------------------------------------------------------------------------------------------
Nh vậy dùng thép 45 tôi và ram sẽ đạt độ rắn 45 50 HRC với ứng suất cho phép
[
H
] =800 900 MPa, đảm bảo đợc độ bền tiếp xúc cho răng đĩa 1. (Tơng tự ,
H2
[
H
] với cùng vật liệu và nhiệt luyện).
6. Xác định lực tác dụng lên trục
F
r
= k
x
F
t
= 1,15.4943 = 5684,45 N

II. TíNH Bộ TRUYềN BáNH RĂNG TRONG HộP GIảM TốC
A.Tính toán bộ truyền cấp nhanh (bánh trụ răng thẳng).
1.Chọn vật liệu.
Bánh nhỏ : Thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB 241 ữ 285 có:

K
xH
= 1
[ ]
HHLHH
SK

=
lim

S
H
: Hệ số an toàn khi tính về tiếp xúc. S
H
=1,1.

limH

: ứng suất tiếp xúc cho phép ứng với số chu kì cơ sở;

limH

= 2.HB + 70

H lim1
= 560 MPa;


H lim2
= 530 MPa;

HO
N
N
HE
: Số chu kì thay đổi ứng suất tơng đơng.

( )
CKiiiiHE
ttTTtncN /./....60
3
1
=
C: Số lần ăn khớp trong một vòng quay.
-------------------------------------------------------------------------------------------------
Hà Việt Anh CN Hàn K50
9
Đồ án môn học chi tiết máy
-------------------------------------------------------------------------------------------------
T
i
, n
i
, t
i
: Lần lợt là mômen xoắn , số vòng quay và tổng số giờ làm việc ở chế độ i
của bánh răng đang xét.

( )
ckiiiHE
ttTTtncN /./....60

=
; [
H
]
2
=
MPa8,481
1,1
1.530
=
Vì bộ truyền là bộ truyền bánh trụ răng thẳng nên :
[ ] [ ] [ ]
( )
MPa
HHH
8,481,min
21
==

Tra bảng :

F lim
= 1,8.HB ; S
F
=1,75 ;
=>

F lim1
= 1,8.245 = 441MPa.


cki
m
iiiFE
ttTTtncN
F
/./....60
1
=
c : Số lần ăn khớp trong một vòng quay.
T
i
, n
i
, t
i
: Lần lợt là mômen xoắn , số vòng quay và tổng số giờ làm việc ở chế độ i
của bánh răng đang xét.

6 6 6 6
4 4
60.1.123,85.12000. 1 (0,5) . 45, 28.10 4.10
8 8
FEII FO
N N

= + = > =
ữ

Ta có : N
FE1

= 0,8
ch2
= 0,8.450 = 360MPa;
3. Xác định sơ bộ khoảng cách trục:
-------------------------------------------------------------------------------------------------
Hà Việt Anh CN Hàn K50
10
Đồ án môn học chi tiết máy
-------------------------------------------------------------------------------------------------
a
w1
= K
a
(u
1
+1)
[ ]
3
1
2
1
..
.
baH
H
u
KT


Với: T

H
]= 481,8 MPa
Thay số ta định đợc khoảng cách trục :
a
w1
= 49,5.(5,66 +1).
3
2
34276, 46.1,15
153,02
481,8 .5, 66.0,3
=
(mm)
Chọn a
w1
= 160 (mm) Theo dãy số u việt trang 99
4. Xác định các thông số ăn khớp
Môđun : m
m = (0,01 ữ 0,02). a
w1
= (0,01 ữ 0,02).160 = 1,6 ữ 3,2.
Theo bảng 6.8 _ bảng về giá trị môđun tiêu chuẩn
Chọn m = 2
Số răng Z
1
= 2

a
w1
/ (m(u

= = <
Thông số cơ bản của bộ truyền cấp nhanh :
Đờng kính chia : d
1
= m. Z
1
= 2.24 = 48(mm).
d
2
= m.Z
2
= 2. 136 =272 (mm).
Đờng kính đỉnh răng : d
a1
= d
1
+ 2m = 52 (mm).
d
a2
= d
2
+ 2. m = 276(mm).
Đờng kính đáy răng : d
f1
= d
1
2,5m = 43 (mm).
d
f2
= d



[
H
]

H
= Z
M
Z
H
Z


1
1
..
)1.(..2
wmw
mH
dub
uKT
+
;
Trong đó : - Z
M
: Hệ số xét đến ảnh hởng cơ tính vật liệu;
Z
H
: Hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc;

. .cos
140.2.cos 20
0,94
2. 2.140
t
w
Z m
a

= =
=>
tw
= 20
0
Z
H
=
tw
b


2sin
cos2
=

40sin
2
= 1,76



;
K
H

= 1,15 ; ( Tra bảng 6.7 tr 98 )
(K
H

- Hệ số kể đến sự phân bố không đều của tải trọng trên chiều rộng vành răng)
K
H

= 1( bánh răng thẳng )
Vận tốc bánh dẫn : v =
1 1
. .
.48, 05.701
1,7636
60000 60000
w
d n


= =
(m/s)
Với d
w1
= 2.a
w
/(u+1) = 2.160/(5,66+1) = 48,05 (mm)

4,11.48.48, 05
1 1 1,169
2. . 2.34276,46.1,15.1
H w w
Hv
I H H
b d
K
T K K


= + = + =
K
H
= 1,15.1,169.1 = 1,345
Thay số :
H
= 274.1,76. 0,759.
2
2.34276,46.1,345.(5, 66 1)
48.5, 66.48, 05
+
= 304,81 (MPa)
Tính chính xác ứng suất tiếp xúc cho phép.
[
H
] = [
H
]. Z
R

F1
=2T
1
K
F
Y
F1
YY

/(b
w
d
w1
m) [
F1
]
Theo bảng 6.7, K
F

= 1,32
Theo bảng 6.14, K
F

=1,37
Răng thẳng nên: y

= 1

1
1

F

) = 1+ 10,95.48.48,05/(2.34276,46.1,32.1,37)=1,29
Với

= 1,723, Y

= 1/

=1/1,7= 0,58
Y

= 1 (bánh răng thẳng)
Theo bảng 6.18
có Z
v1
= Z
1
/ cos
3

1
= 24/cos
3
0 = 24 => Y
F1
= 3,9
Z
v2
= Z

R
=1: K
xF
=1(d
a
< 400), do đó ứng suất
uốn cho phép thực tế là
[
F1
] =[
F1
]

Y
R
Y
s
K
xF
= 252.1.1,032.1= 260MPa
Tơng tự ta tính đợc [
F2
] = 236,5.1.1,032.1=244,068MPa

F1
,
F2
đều nhỏ hơn các giá trị cho phép, vậy đảm bảo bền.
7. Kiểm nghiệm răng về quá tải
Để tránh biến dạng d hoặc gẫy giòn lớp bề mặt, ứng suất cực đại không đợc vợt

F1
]
max
= 464 MPa;

F2max
=
F2
K
qt
=
51, 21. 1,3 66,57=
< [
F2
]
max
= 360MPa;
răng đủ độ bền về quá tải.
B. Tính toán bộ truyền cấp chậm(bánh trụ răng thẳng ).
1.Chọn vật liệu.
Vật liệu ta chọn giống bộ truyền cấp nhanh.
2. Xác định ứng suất tiếp xúc cho phép.

[ ]
( )
HLxHVRHHH
KKZZS

=
lim

H lim1
= 560 MPa;

H lim2
= 530 MPa;
K
HL
=
H
m
HEHO
NN
với m
H
= 6.
m
H
: Bậc của đờng cong mỏi khi thử về tiếp xúc.
N
HO
: Số chu kì thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về tiếp xúc.
N
HO
= 30. H
4,2
HB

H
HB
: độ rắn Brinen.

của bánh răng đang xét.
( )
ckiiiHE
ttTTtncN /./....60
3
122
=

3 3 6 7
2 2
4 4
60.1.123,85.12000. 1 (0,5) . 50,16.10 1,6.10
8 8
HE HO
N N

= + = > =
ữ

ta có : N
HE2
> N
HO2
=> K
HL2
= 1
[
H
]
1

2
+1)
[ ]
3
2
2
2
..
.
baH
H
u
KT


T
2
= 187221,64 (Nmm); K
a
= 49,5(răng thẳng thép - thép)
( ) ( )
2
' 0,3 0,53. ' 1 0,53.0,3. 3,18 1 0,66
ba bd ba
u

= = + = + =
Tra ở sơ đồ 5 (bảng 6.7) có K
H


a
w2
/ (m(u
2
+1)) = 2.200/ (2(3,18+1) = 47,85
số răng của bánh dẫn Z
3
= 48
Số răng của bị bánh dẫn :
Z
4
= u
2
Z
3
= 3,18.48= 152,64. Chọn Z
4
=152
Tổng số răng :
Z
t
= Z
3
+ Z
4
= 48+152 =200
-------------------------------------------------------------------------------------------------
Hà Việt Anh CN Hàn K50
15
Đồ án môn học chi tiết máy

= d
4
+ 2.m = 304 + 2. 2 = 308 (mm).
- Đờng kính đáy răng :
d
f3
= d
3
- 2,5. m = 96 - 2,5. 2 = 91 (mm).
d
f4
= d
4
- 2,5.m = 304 - 2,5. 2 = 299(mm).
Góc ăn khớp :
tw
= 20
0

5. Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc.
Yêu cầu cần phải đảm bảo
H


[
H
]

H
= Z

d
w3
= 95,69 (mm);
Z
m
= 274 MPa
1/3
(tra bảng 6.5 ) ;
Z
H
=
tw
b


2sin
cos2
=
)20.2sin(
.2
o
= 1,76 ;


=
( ) ( )
3 4
1,88 3, 2 1/ 1/ .cos 1,88 3, 2 1/ 48 1/152 .cos(0 ) 1, 792
o
Z Z


= 1,03 (
bd
= 0,66 và sơ đồ 5 với bảng 6.7 ta đợc)
K
H

= 1 (bánh răng thẳng).
Vận tốc bánh dẫn : v =
3 2
. .
.95, 69.123,85
0,62
60000 60000
w
d n


= =
(m/s);
Vì v < 2 (m/s) tra bảng 6.13 chọn cấp chính xác 9 ;
tra bảng 6.16 chọn g
o
= 73
-------------------------------------------------------------------------------------------------
Hà Việt Anh CN Hàn K50
16
Đồ án môn học chi tiết máy
-------------------------------------------------------------------------------------------------
theo bảng 6,15 =>

= + = + =

K
H
=1.1,03.1,03 = 1,1
Thay số :
H
= 274.1,76.0,86.
2
2.187221,64.1,1.(3,18 1)
60.3,18.(95, 69)
+
= 411,77MPa
Tính chính xác ứng suất tiếp xúc cho phép : [
H
] = [
H
]. Z
R
Z
V
K
xH
.
Với v =0,62 (m/s) Z
V
= 1 (vì v < 2m/s ) , Cấp chính xác động học là 9, chọn
mức chính xác tiếp xúc là 9. Khi đó cần gia công đạt độ nhám là :
R
a

Y

Y

Y
F3
/( b
w
d
w3
.m)
Tính các thông số :
Theo bảng 6.7 và sơ đồ 5 ta có K
F

= 1,167 ; với v < 2,5 m/s tra bảng 6.14 cấp
chính xác 9 thì K
F

= 1,37. Tra bảng 6.16 chọn g
o
= 73.
Theo bảng 6.15 =>
f
=0,016
=>
3
1
200
. 0,016.73.0, 62. 5,74


.K
F

.K
FV
= 1,06.1,37.1,16 = 1,68
Với

= 1,792 Y

= 1/

= 1/1,792 = 0,558
= 0
o
Y

= 1 - /140 = 1 0/140 = 1
Tra bảng 6.18
Với Z
V3
= 48 => Y
F3
= 3,65
Z
V4
= 152 => Y
F4
= 3,6

Do đó theo công thức 6.2 và 6.2a ta có:
[ ] [ ]
[ ] [ ]
1 1
2 2
. . . 252.1.1,032.1 260( )
. . . 237.1.1,032.1 244( )
F F R S xF
F F R S xF
Y Y Y MPa
Y Y Y MPa= = =
= = =
Ta thấy độ bền uốn đợc thoả mãn.
7. Kiểm nghiệm răng về quá tải.
ứng suất quá tải cho phép : [
H
]
max
= 2,8.
ch4
= 2,8. 450 = 1260 MPa;
[
F3
]
max
= 0,8.
ch3

. K
qt
= 70,2. 1,3 = 91,26 MPa < [
F3
]
max
;

F4max
=
F4
. K
qt
= 69,2. 1,3 = 89,96MPa < < [
F4
]
max
Răng thoả mãn điều kiện làm việc quá tải.
Kết luận: với vật liệu trên thì bộ truyền cấp chậm thoả mãn các yêu cầu kĩ thuật.
Kiểm tra điều kiện bôi trơn của hộp giảm tốc:
Điều kiện bôi trơn:
d
a2
: Đờng kính của bánh bị dẫn của bộ truyền cấp nhanh.
d
a4
: Đờng kính của bánh bị dẫn của bộ truyền cấp chậm.
d
a4
= 308 (mm); d