Đồ án môn học Chi Tiết Máy

Đối với nhiều ngành trong trường Đại Học Bách Khoa, sau khi học xong phần lý
thuyếtsinh viên sẽ bước qua giai đoạn thiết kế đồ án môn học. Đối với môn học Chi Tiết
Máy cũng vậy. Thiết kế chi tiết máy là một bước ngoặc cho việc nghiên cứu cơ sở tính
toán và thiết kế các bộ truyền động cơ Cơ khí cũng như các chi tiết máy. Đây là đề tài
thiết kế chính xác đầu tiên đối với mỗi sinh viên ngành cơ khí chế tạo máy. Nhiệm vụ
chung là thiết kế hệ thống dẫn động từ động cơ điện đến cơ cấu chấp hành.
Đề tài:”Thiết kế hộp giảm tốc đồng trục bánh răng trụ răng thẳng” có các ưu điểm
là bộ truyền cho phép giảm chiều dài hộp , trọng lượng hộp be.
Nhược điểm chính của hộp giảm tốc đông trục là khả năng chịu tải trọng của cấp
nhanh chưadùng hết ; khó bố trí kết cấu chung ; khó bôi trơn bộ phận ổ ở giữa hộp ;
khoảng cách giữa các gối đỡ trục trung gian lớn do đó phải tăng đường kính trục . Khi
thiết kế đồ án Chi Tiết Máy sinh viên lần đầu tiên bắt tay vào một công việc rất mới mẽ
cần phải vận dụng nhiều kiến thức và lý thuyết để giải quyết các vấn đề có liên quan đến
thực tế. Đồ án này là sản phẩm thiết kế đầu tay, tuy còn mang nặng tính lý thuyết
nhưng có tính chất đào sâu chuyên ngành giúp cho mỗi sinh viên có ý thức sâu sắc về
công việc cũng như nghiên cứu và tính toán.
Trong đồ án vấn đề sai sót là không thể tránh khỏi, kính mong quý thầy cô tận tình
chỉ bảo để giúp em bổ sung những khuyết điểm, những khúc mắc còn tồn tại và có thêm
kiến thức để tiếp tục thực hiện các đề tài sau này.
Em xin chân thành cảm ơn qúy thầy.
Đà Nẵng, ngày 10 tháng 02 năm 2005
Sinh viên thiết kế
Hoàng Minh Thiện

Phần I : CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN & PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN
1. Chọn động cơ điện:
Để chon động cơ điện ta tính công suất cần thiết.
Gọi N
ct

Hoàng Minh Thiện / Lớp 02C4 Trang 3
Đồ án môn học Chi Tiết Máy
η
3
= 0,99 - Hiệu suất của mỗi cặp ổ lăn
η
4
= 1 - Hiệu suất khớp nối
⇒ η = 0,96.0,97
2
.0,99
4
.1 = 0,868
Công suất cần thiết là:
KW
N
N
ct
04.5
868.0
375.4
===
η
Ta cần chọn động cơ có công suất lớn hơn N
ct
. Tra bảng (2P/322/TkCTM) ta chọn
động cơ điện che kín có quạt gió loại AO2-42-4 có : N
đc
= 5,5 KW ; n
đc

23
63
1450
=
x.
Mà i
c
= i
ng
. i
h
= i
đ
. i
nh
. i
ch
Với i
nh
là tỷ số truyền củabộ truyền cấp nhanh
i
ch
là tỷ số truyền của bộ truyền cấp chậm
Ta chọn i
đ
= 2
=> i
h
=
â

725
2
1450
===
+trục II
p
v
i
n
n
nh
I
II
227
2,3
725
===
+trục III
p
v
i
n
n
chám
II
III
71
2,3
227
===

II
η
br

η
ol
=4,6.0,97.0,99 =4,42 kw
3.Mômen xoắn trên các trục:
+Trục động cơ 
x
=
Nmm
n
âc
âc
48,33194
1450
04,5
.10.55,910.55,9
66
==
Ν
+Trục I 
x1
=
Nmm
n
86,63095
725
79,4

42,4
.10.55,910.55,9
6
3
6
==
Ν
Bảng kết quả tính:
Trục động cơ I II III
I I
đ
= 2 I
nh
=3,2 I
ch
=3,2
n(v/p) 1450 725 227 71
N(Kw) 5,04 4,79 4,6 4,42
PHẦN II: THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN
A. BỘ TRUYỀN NGOÀI ĐAI DẸT
I.Giới thiệu
+Truyền động đai là truyền ma sát giữa đai và bánh đai.Ưu điểm của bộ truyền đai là
làm việc êm không ồn,thích hợp với vận tốc lớn.Đai không làm việc được trong môi
trường ẩm ướt.
+Chọn loại đai:
Ta chọn loại đai dẹt vật liệu là vải cao su đây là loaüi có sức bền,tính đàn hồi cao ít
chịu ảnh hưởng của độ ẩm nhiệt độ ,vận tổc truyền cao .
II.Các bước thiết kế bộ truyền đai
+Giai đoạn 1:Nghiên cứu các yêu cầu của bộ truyền
Ta thiêt kế bộ truyền đai dẹt để dẩn truyền công suất từ động cơ đến trục của hộp giảm

)(8)(14,3.2()(14,3.2
2
12
2
2121
DDDDLDDL
−−+−++−
(s
1
CT
5-2
T
83
)
a.Đường kính bánh đai nhỏ:
Theo công thức: D
1
=(1100 ÷1300)
mm
n
N
,
3
1
1
( CT(5-6)/84/TkCTM)
Với N
1
-công suất trục dẩn , KW
n

N
=1300
3
1450
04,5
=196,9mm
Lấy D
1
= 200mm
Hoàng Minh Thiện / Lớp 02C4 Trang 6
Đồ án môn học Chi Tiết Máy
Kiểm tra vận tốc theo điều kiện :v=
25(
1000.60
..
1
≤
nD
π
)30
→
s
m
((5-7)/84/TkCTM )
Ta có PA
1
:v=
67,13
1000.60
1450.180.14,3

2
1
.1 n
D
D
ε
−
chọn
ε
=0,01
PA
1
n
2
=
7181450.
360
180
.99,0
=

v/pPA
2
:

n
2

1
CT
(5-9)
T85)
u
max
là số vòng chạy lớn nhất trong một giây của đai u
max
= (3
÷
5) chọn u
max
=4
L
min
=
mmm 5,34174175,3
4
67,13
==
( PA
1
)
L
min
=
mmm 3795795,3
4
18,15
==

+Kiểm tra điều kiện A
≥
2(D
1
+D
2
) (S
1
CT
(5-10)
T
86
)
PA
1
:1281,47>2(180+360)=1080mm
PA
2
:1422,75>2(200+400)=1200mm Thỏa mản

Hoàng Minh Thiện / Lớp 02C4 Trang 7
Đồ án môn học Chi Tiết Máy
+Kiểm tra theo điều kiện góc ôm
PA
1
:

00
12
0

200400
180
=
−
−=
α
cả hai đều thoả mãn
Tính lại L L=
A
DD
DDA
4
)(
)(
2
2
2
12
12
−
+++
π
(S
1
CT
5-1
T
83
)
PA

chọn theo tỷ số
[ ]
11 DD
δδ
≤
(S
1
CT
5-12
T
86
)
Ta có:
1D
δ
40
1
≤

5,4
40
180
40
1
===
D
δ
( PA
1
)

)
Trong đó [ δ
p
]
o
= 2,25 N/mm2 theo bảng (5-5)/89/TkCTM ( Ứng với σ
o
= 1,8 N/mm2
c
t
: hệ số xét đén ảnh hương chế độ tải trọng
c
α
: hệ số xét đén ảnh hương góc ôm
c
v
hệ số xét đén ảnh hưởng của vận tốc
c
b
hệ số xét đén sự bố trí của bộ truyền
Theo Theo(I
1
B
5-7,5-8,5-6
T
90,89
)ta có c
t
=0,8
c

÷
)(S
1
CT
,5-14
T
91
)
PA
1
B=1,1.50+10 = 65mm lấy B=70mm
PA
2
B=1,1.45+10 =59,5mm lấy B=60mm
+Xác định lực căng đai :
S
0
=
b.
0
δδ
(S
1
CT
,5-16
T
91
)
PA
1

99,171
=1212N
Giai đoạn III: qua hai phương án thiết kế ta thấy cả hai phương án đều thoả mản tuy
nhiên ta phải chọn phương án 1 vì phương án này làm bộ truyền đai có kích thước nhỏ
gọn .Vậy ta đã thiết kế bộ truyền đai với các thông số hình học
Hoàng Minh Thiện / Lớp 02C4 Trang 9
Đồ án môn học Chi Tiết Máy
B. THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN TRONG HỘP GIẢM TỐC
Trong hộp giảm tốc có hai cặp bánh răng ăn khớp, các hộp đồng trục và
giống nhau, do đó ta chỉ cần tính cho cấp chậm rồi áp dung vào cho cả cặp cấp nhanh
(vì cấp chạm chịu mô men xoắn lớn hơn).
A. Bộ truyền cấp chậm .
1. chọn vật liệu và cách nhiệt luyện .
+ Bánh nhỏ: Thép 40XH , Tôi cải thiện .Tra bảng 6-1 (TTTKHTDĐCK)
được cơ tính.
Giới hạn bền kéo: σ
b
= 850 [N/mm
2
]
Giới hạn chảy : σ
ch
= 600 [N/mm
2
]
Độ cứng : HB = 300
+ Bánh lớn: Tra bảng 6-1 (TTTKHTDĐCK chọn thép 40X , Tôi cải thiện .
Cơ tính: Giới hạn bền kéo: σ
b
= 950 [N/mm

với
K
,
=
6
0
td
N
N
(S1CT
3-2
T
42
) trong đó
N
0
:số chu kỳ cơ sở đường cong mỏi tiếp xúc với N
0
=10
7
N
tđ
:số chu kỳtương đương
N
tđ
=60u
∑
( )
ii
maî

o
= 10
7

Do đó K
,
=1 nên
][
σ
tx
=
][
σ
N0tx
Theo(S
1
B
3-9
T
43
) có
][
σ
tx
=2,6HB
][
σ
tx1
=2,6.300=780
2

3-5
T
42
)
bk
σσ
4,0
1
=
−
,n hệ số an toàn n=1,5 ,K
σ
hệ số tập trung ứng suất chân răng lấy K
σ
=1,8
K
,,
hệ số chu kỳ ứng suất uốn K
,,
=
6
0
td
N
N
(S1CT
3-7
T
44
)

i
N
N
1
,N
2
> N
0
nên K
,,
=1
Do đó
][
σ
σ
σ
nK
u
1
.5,1
−
=

][
2
1
89,188
8,1.5,1
850.4,0.5,1
mm

.
.
10.05,1
.1
n
NK
i
iA
A
tx
ψσ








+≥
( )
[ ]
mmA 23,141
71.45,0
6,4.3,1
.
2,3.728
10.05,1
.12,3
3

+
=
ππ
theo(S1B
3-11
T
44
)
Ta chọn cấp chính xác 9
7. Xác định hệ số tải trọng K và khoảng cách trục.
* Hệ số tải trọng K được tính theo công thức:
Hoàng Minh Thiện / Lớp 02C4 Trang 11
Đồ án môn học Chi Tiết Máy
K = K
tt
.K
đ
Trong đó: K
tt
= 1,22 - Hệ số tải trọng
K
đ
- Hệ số tải trọng động, chọn theo cấp chính xác, vận tốc vòng và
độ rắn bề mặt răng.
Giả sử
β
Sin
m
b
n

=
+
im
A
răng.

+ Số răng bánh bị dẫn:
Z
2
= i.Z
1
= 3,2.34=109 răng.
+ Chiều rộng bánh răng:
b = 0,45. 142=63,9 với bánh nhỏ ta lấy b =64mm
vơi bánh răng lớn ta lấy b
2
= 56mm
9. Kiểm nghiệm ứng suất bền uốn của răng:
eKiểm nghiệm sức bền uốn của răng.
σ
u
=
bnZmy
Nk
n
....
..10.1,19
2
6
<[σ]

σ
u2
=
41,126
56.71.109.2.517,0
42,4.342,1.10.1,19
2
6
=
N/mm
2
Vậy : σ
u1
< [σ]
u1
Hoàng Minh Thiện / Lớp 02C4 Trang 12
Đồ án môn học Chi Tiết Máy
σ
u2
< [σ]
u2
Vậy bộ truyền thoả mãn điều kiện bền uốn.
g.Các thông số hình học của bộ truyền:
+ Môđun: m
n
= 2 mm
+ Số răng: Z
1
= 34 ; Z
2

n
=68 + 2.2 = 72 mm
D
e2
= d
2
+ 2.m
n
= 218+ 2.2 = 222mm
+ Đường kính vòng chân răng:
D
i1
= d
1
- 2.m
n
= 68 - 2.2 = 63 mm
D
i2
= d
2
- 2.m
n
= 218 -2.2=213mm
12. Tính lực tác dụng lên trục:
+ Lực vòng:
d
Mx
P
.2

Giới hạn bền kéo: σ
b
= 850 [N/mm
2
]
Giới hạn chảy : σ
ch
= 600 [N/mm
2
]
Hoàng Minh Thiện / Lớp 02C4 Trang 13
Đồ án môn học Chi Tiết Máy
Độ cứng : HB = 300
+ Bánh lớn: Tra bảng 6-1 (TTTKHTDĐCK chọn thép 40X , Tôi cải thiện .
Cơ tính: Giới hạn bền kéo: σ
b
= 950 [N/mm
2
]
Giới hạn chảy : σ
ch
= 700 [N/mm
2
]
Độ cứng : HB = 280
2. Định ứng suất mỏi tiếp xúc và ứng suất mỏi uốn
a) Ứïng suất tiếp xúc cho phép
+ xác định ứng suất tiếp xúc cho phép
a) Ứïng suất tiếp xúc cho phép
+ xác định ứng suất tiếp xúc cho phép

T
42
) trong đó
N
0
:số chu kỳ cơ sở đường cong mỏi tiếp xúc với N
0
=10
7
N
tđ
:số chu kỳtương đương
N
tđ
=60u
∑
( )
ii
maî
i
Tn
M
M
.
3

N
1
= 60.(1
3

=
][
σ
N0tx
Theo(S
1
B
3-9
T
43
) có
][
σ
tx
=2,6HB
][
σ
tx1
=2,6.300=780
2
mm
N
][
σ
tx2
=2,6.280=728
2
mm
N
b.Xác định ứng suất uốn cho phép

hệ số tập trung ứng suất chân răng lấy K
σ
=1,8
K
,,
hệ số chu kỳ ứng suất uốn K
,,
=
6
0
td
N
N
(S1CT
3-7
T
44
)
N
0
:số chu kỳ cơ sở đường cong mỏi tiếp xúc với N
0
=10
7
N
tđ
:số chu kỳtương đương
N
td
=60u

N
N
1
,N
2
> N
0
nên K
,,
=1
Do đó
][
σ
σ
σ
nK
u
1
.5,1
−
=

][
2
1
89,188
8,1.5,1
850.4,0.5,1
mm
N

[ ]
sm
i
nA
v /57,2
2,4.1000.60
725.142..2
1.1000.60
...2
1
==
+
=
ππ
theo(S1B
3-11
T
46
)
Ta chọn cấp chính xác 9
8. Xác định môđun, số răng, chiều rộng bánh răng
+ Mô đun được chọn theo khoảng cách trục A
m
n
=(0,01 ÷ 0,02)A = (0,01 ÷ 0,02).142= (1,42 ÷ 2,84 )mm Chọn m = m
n
=
2mm
+ Số răng bánh dẫn:
Z

u
=
bnZmy
Nk
n
....
..10.1,19
2
6
<[σ]
u1
N/mm
2
với bánh nho íta có,n = 725 v/p N=4,79kw,b=64
Để tính y ta tính Z
td
vì bánh răng trụ răng thẳng nên do đó ta có y
1
=0,451
với bánh lớn có n=277 v/p ; y
2
=0,517(S
1
B
3-18
T
52
)
N= 4,6 ; b=65
σ

. g.Các thông số hình học của bộ truyền:
+ Môđun: m
n
= 2 mm
+ Số răng: Z
1
= 34 ; Z
2
= 109
+ Goc ăn khớp: α = 20
o
+ Chiều rộng răng: b
1
= 64mm b
2
=56mm
+ Khoảng cách trục: A =143mm
+ Đường kính vòng chia (vòng lăn):
d
1
= m
n
. Z
1
= 2 . 34= 68 mm
d
2
= m
n
. Z

n
= 218 -2,5.2=213mm
12. Tính lực tác dụng lên trục:
+ Lực vòng:
d
Mx
P
.2
=
Hoàng Minh Thiện / Lớp 02C4 Trang 16
Đồ án môn học Chi Tiết Máy
P
1
=
1856
68
86,63095.2
=
N
P
2
=
1775
218
23,193524.2
=
N
+ Lực hướng tâm:
P
r


+ Trục I:
N = 3,68 [KW]
n = 960 [vg/ph]
⇒
[ ]
mmd 20
960
68,3
.120
3
1
=≥
+ Trục II:
N =3,29 [KW]
n = 180 [vg/ph]
⇒
[ ]
mmd 30
180
29,3
.120
3
2
=≥
+ Trục III:
N = 3,16 [KW]
n =60 [vg/ph]
⇒
[ ]

+ Chiều dày của các phần mayơ lắp với trục được tính theo chiều dày của đĩa
xích hoặc nối trục đàn hồi.
* Tính các giá trị khác:
[ ]
mm
b
al
B
l
I
5,55
2
57
1010
2
19
22
1
22
=+++=+++=
Hoàng Minh Thiện / Lớp 02C4 Trang 19