Đề 2

GVHD Văn Hữu Thịnh

Mục lục
PHẦN I: Chọn động cơ điện và phân phối tỉ số truyền………………...….…2
A.Chọn động cơ điện…….……………………………………..................2
B.Phân phối tỉ số truyền…………………………………………………..3
PHẦN II: Thiết kế bộ truyền xích……………………………………..………5
A.Chọn loại xích…………………………………………………………..5
B.Xác định các thông số đĩa xích……………………………………........5
1.Chọn số răng đĩa xích…………………………………………….5
2.Xác định bước xích p …………………………………………….5
3.Xác định sơ bộ khoảng cách trục a ……………………………....7
4.Xác định số mắt xích x……………………….…………………..7
5.Tính lại khoảng cách trục a…………………………………….…7
6.Số lần va đập trong 1giây………………………………………...8
7.Kiểm nghiệm xích về độ bền……………………………………..8
8.Xác định các thông số đĩa xích…………………………………...9
9.Kiểm nghiệm về độ bền và chọn vật liệu của đĩa xích.................10
10.Xác định lực tác dụng lên trục....................................................12
PHẦN III: Tính toán thiết kế hai bộ truyền bánh răng…………………….14
1.Chọn vật vật liệu hai cấp bánh răng……………………………………14
2.Phân phối tỉ số truyền………………………………………………….14
3.Xác định ứng suất cho phép……………………………………………14
4.Tính toán cấp nhanh……………………………………………………17
5.Tính toán cấp chậm ……………………………………………………25
PHẦN IV: Thiết kế trục…………………………………………………........33
i.Chọn vật liệu làm trục…………………………………………………..33
ii.Xác định sơ bộ đường kính trục…………………………………….....33
iii.Xác định khoảng cách các gối đỡ và điểm đặt lực……………………33


, ,

= 6,72 .

. ,

= 6.35 (kW)

*Hiệu suất chung
ɳ = ɳnt . (ɳbr)2 . (ɳô)4 . ɳx
(1)
Tra bảng 2.3 trang 19 ( TTTK Hệ dẫn động cơ khí I)
ɳnt =1 ; ɳbr = 0,96 ; ɳô = 0,99 ; ɳx = 0,93
(1) => ɳ = 1. 0,962 .0,994 . 0,93 = 0,82
*Công suất cần thiết của trục động cơ:
Pct =

ɳ

=

,
,

= 7,74 (kW)

Tra bảng P1.2 trang 235: Ta chọn được động cơ điện DK62-4 có
các thông số như sau:
-

GVHD Văn Hữu Thịnh

*Tỉ số truyền chung:
u=

đ

=

= 21,79

Chọn ux =2.5. (Bảng 2.2 Phân loại và phạm vi sử dụng hộp giảm tốc )

uh =

,

=

= 8,72

,

uh = un . uc
un = 1,2 uc
un =

=

uc =

n3 =

=

SVTH Trần Hữu Đạt

,

,

= 452 (vòng /phút)
= 167 (vòng /phút)

Page 3


Đề 2

GVHD Văn Hữu Thịnh

=

n4 =

= 67 (vòng /phút)

,

*Momen xoắn của trục:
,

.

.

,

.

.

,

=
=
=
=
=

.

. ,

,

.

. ,

,


= 395,2. 10 ( .

)

= 906,5. 10 ( .

)

III

IV

*Bảng số liệu:
Trục
Động cơ
Thông số
U
n
(vòng/phút)
P(kW)
T(N.mm)

SVTH Trần Hữu Đạt

I

II

1


906,5. 10

50628,1

50104,8

Page 4


Đề 2

GVHD Văn Hữu Thịnh

PHẦN II: THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN XÍCH
A.Chọn loại xích:
Có 3 loại xích: xích ống, xích con lăng và xích răng. Trong 3 loại trên ta
chọn xích con lăng để thiết kế. Vì xích con lăn được dùng rộng rãi, có nhiều trên
thị trường nên dễ thay thế, chế tạo không phức tạp như xích răng, độ bền mòn
cao hơn xích ống.

B.Xác định các thông số của xích:
1.Chọn số răng đĩa xích:
Từ phần 1 ta xác định được:
ux=2,5;

nx = n3 = 167 vòng/phút ;

Px= P3 = 6,91 kW

Tra bảng 5.4/trang 80. Với ux = 2,5 ta chọn:


SVTH Trần Hữu Đạt

= 1,2

Page 5


Đề 2
Tra bảng 5.6/trang 82 ta có:

GVHD Văn Hữu Thịnh

k0: Hệ số kể đến ảnh hưởng vị trí bộ truyền, lấy k0=1
(Chọn độ nghiêng giữa bộ truyền và phương ngang < 600).
ka: Hệ số kể đến khoảng cách trục và chiều dài xích, lấy ka = 1( Khoảng
cách trục a=(30...50)p ).
kdc: Hệ số kể đến ảnh hưởng của việc điều chỉnh lực căng xích, lấy kdc =1
(ứng với vị trí trục được điều chỉnh một trong các đĩa xích).
kbt: Hệ số kể đến ảnh hưởng của bôi trơn, lấy kbt = 1,3 ( vì môi trường có
bụi, chất lượng bôi trơn loại II).
kd: Hệ số tải trọng động, kể đến tính chất của tải trọng, lấy kd = 1,2 (vì tải
trọng động )
kc: Hệ số kể đến chế độ làm việc của bộ truyền , lấy kc = 1,25(làm việc
2ca/ngày).
Vậy :

k = 1 . 1 . 1 . 1,3 . 1,2 . 1,25 = 1,95

Do đó ta xác định được:

x=

=

.
,

+







+

.



,

+

.

= 125 (mắt xích)

Lấy số mắt xích chẳn x=126 mắt xích



Đề 2
Để xích không chịu một lực căn quá lớn thì:

GVHD Văn Hữu Thịnh

∆ = 0,003 = 0,003. 1287,43 = 3,86(

)

Vậy a = 1287,43 – 3,86 = 1283,57 (mm)
6. Số lần va đập xích trong 1 giây : i lần
i =

.



=

.

= 2,2 lần < [i] =25 lần (tra bảng 5.9/trang 85)

.

Vậy số lần va đập trong 1 giây thỏa điều kiện cho phép.
7.Kiểm nghiệm xích về độ bền:
Theo công thức: S=

= 3126,7 (N)

*Fv: Lực căng do lực li tâm sinh ra
Fv =

( q là khối lượng 1 m xích, q= 3,8 kg)

 Fv = 3,8 . 2,212 = 18,56 (N)
*F0: Lực căng do trọng lượng nhánh xích bị động sinh ra:
SVTH Trần Hữu Đạt

Page 8


Đề 2

GVHD Văn Hữu Thịnh

F0 = 9,81.kf.q.a (N)
Trong đó:
a: khoảng cách trục; a=1283,57 ( mm) =1,284 ( m)
kf: Hệ số phụ thuộc độ võng f của xích và vị trí bộ truyền, f =
(0,01…0,02)a
Lấy kf = 4 ( Bộ truyền nghiêng
,
( )

= 253,32 (mm)
= 636,96 (mm)

- Đường kính vòng đỉnh của đĩa xích 1,2:
da1 = p.[0,5 + cot( )] = 31,75. [0,5 + cot( )]= 267,2 (mm)
da2 = p.[0,5 + cot( )] = 31,75. [0,5 + cot( )]= 652,05 (mm)
-

Đường kính vòng chân của đĩa xích 1,2:
df1 = d1 - 2r = 253,32 – 2.9,62 = 234,08 (mm)

SVTH Trần Hữu Đạt

Page 9


Đề 2

GVHD Văn Hữu Thịnh

df2 = d2 - 2r = 636,96 – 2.9,62 = 617,72 (mm)
Với r =0,5025 . d1 + 0,05 = 0,5025 . 19,05 + 0,05 = 9,62 (mm)
(Tra bảng 5.2 được d1 =19,05 mm )
9. Kiểm nghiệm về độ bền và chọn vật liệu của đĩa xích:
Ứng suất tiếp xúc H trên mặt răng đĩa xích phải thoả mãn điều kiện:

H = 0,47.


Đề 2

GVHD Văn Hữu Thịnh

kd: Hệ số phân bố không đều tải trọng cho các dãy, kd = 1 vì có 1 dãy.

E=

2 E1 E 2
; Môđun đàn hồi (MPa).
E1  E 2

E1,E2: Mô đun đàn hồi của vật liệu con lăn và răng đĩa.
E = 2,1.105 (MPa)
 Ta có:
H1 = 0,47.

( . đ
.

 H1 = 0,47.

,

đ ).

(

, . ,

, . ,

,
.

). .

= 364,84 (MPa)

Page 11


Đề 2
GVHD Văn Hữu Thịnh
*Tra bảng 5.11/86: Chọn vật liệu làm đĩa xích 2 là thép 45 tôi cải thiện, đạt độ
cứng HB170 đảm bảo được độ bền tiếp xúc cho răng đĩa 1.
Với [H2] = 500MPa > H2= 364,84 MPa
10.Xác định lực tác dụng lên trục
Xác định theo công thức 5.20/92:
6.10 7.k x .P
Fr = kx.Ft =
Z . p.n

kx: Hệ số kể đến trọng lượng xích. Lấy kx = 1,15 (đối với bộ truyền
nghiêng một góc < 40 0 so với đường nằm ngang)
=> Fr = 1,15. 3126,7 = 3595,705 (N)
11. Tổng kết các thông số của bộ truyền xích:

Xích con lăn
-



Đề 2
- Đường kính vòng đỉnh của đĩa xích 1,2:
da1 = 267,2 (mm);
-

GVHD Văn Hữu Thịnh

da2 = 652,05 (mm)

Đường kính vòng chân của đĩa xích 1,2:
df1 = 234,08 (mm);

df2 = 617,72 (mm)

-

Lực tác dụng lên trục : Fr = 3595,705 (N)

-

Vật liệu:
+Vật liệu làm đĩa xích 1 là thép 45 tôi cải thiện, đạt độ cứng HB210.
+Vật liệu làm đĩa xích 2 là thép 45 tôi cải thiện, đạt độ cứng HB170.

-

Lực va đập trên một dãy xích:
Fvđ2 = Fvđ1 = 6,95 (N)


2.Phân phối tỉ số truyền:
Uh= 8,72 (vòng/phút)
Un = 3,23 (vòng/phút)
Uc = 2,7 (vòng/phút)
n1= 1460 (vòng/phút)
3.Xác định ứng suất cho phép:
*Theo bảng 6.2/94 với thép 45 tôi cải thiện đạt độ cứng HB180…350
= 2HB + 70 ( MPa)
SH= 1,1: hệ số an toàn khi tính về tiếp xúc.
= 1,8 HB ( MPa)
SF=1,75: hệ số an toàn khi tính về uốn.
Chọn độ rắn bánh nhỏ HB1 = 250, độ rắn bánh lớn HB2= 235, khi đó:
=2HB1 + 70 =2.250+70= 570 (MPa)
= 2HB2 + 70 = 2.235+70=540 (MPa)
SVTH Trần Hữu Đạt

Page 14


Đề 2

GVHD Văn Hữu Thịnh

=1,8 HB1= 1,8.250= 450 (MPa)
=1,8 HB2= 1,8.235= 423 (MPa)
a)Ứng suất tiếp cho phép:
Chọn thời gian làm việc trong 5 năm.
*Theo công thức (6.5)/93: NHO - Số chu kì thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về
tiếp xúc:

Page 15


Đề 2

GVHD Văn Hữu Thịnh

*Theo công thức (6.1a), ta xác định được:
[

]=

[

] = 570.

[

] = 540.

.



,

,

= 518,2 (MPa)
= 490,9 (MPa)

,

= 504,55 (MPa)
]

= 630,69 (MPa) (thỏa điều kiện)

Vậy ứng suất tiếp xúc cho phép [

] = 504,55



*Với hệ thống tải trọng : bánh răng cấp chậm sử dụng răng nghiêng, và tính
ra
NHE > NHO => KHL1 = 1.Khi đó, [

]′ = [

] = 504,55 MPa

b)Ứng suất uốn cho phép
Thời gian làm việc trong 5 năm.
*Theo (6.7):
NFE = 60c∑(
NFE2 = 60.1.

)
,


.

.

.

.

. .

=

.

,
. .

=

,

= 257,14 (MPa)

= 241,71 (MPa)

c) Ứng suất quá tải cho phép:
Theo công thức (6.13) & (6.14);
[

]


- Theo bảng 6.6 :Ψ = 0,3
- Theo bảng 6.5 chọn Ka = 43 (răng nghiêng)
- Theo công thức 6.16 :Ψ = 0,53.Ψ (un+1) = 0,53.0,3.(3,23+1) = 0,672
- Theo bảng 6.7 chọn

= 1,09 (sơ đồ 3)

- Momen xoắn trên truc chủ động : T1= 50104,8 (N.mm)
Vậy : aw1 = 43.(3,23+1).
SVTH Trần Hữu Đạt

50104,8.1,09
2

504,55 .3,23.0,3

= 110,04 (mm)
Page 17


Đề 2
Lấy aw1 = 110 mm

GVHD Văn Hữu Thịnh

b)Xác định thông số ăn khớp
- Theo công thức 6.17
m = (0,01÷ 0,02) a w1 = (0,01÷ 0,02).110 = (1,1÷ 2,2) (mm)
- Theo bảng 6.8 chọn môđun pháp m=1,5

.(

)
.

=

, .(

)
.

= 3,235

= 0,981   =10,940 = 10056’33’’

=> ∈ ( 80 ÷200 )
c)Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc
Ứng suất tiếp xúc trên mặt răng làm việc phải thỏa mãn điều kiện sau :
= ZMZHZ

. .

(

)

≤[

]

=arctg(tg /cos )

=

= 20o

Theo tiêu chuẩn TCVN1065-71

 tg

Vậy:

=

= arctg(

) = 20,3560

,

o

= cos(20,356 ).tg(10,94o) = 0,181
= 10,272o

ZH =

.

=


)

= 1,33 >1

Nên ta tính theo công thức (6.36c):
*Hệ số kể đến sự trùng khớp của răng
=
Với

được tính theo công thức (6.38b):

SVTH Trần Hữu Đạt

Page 19


Đề 2

GVHD Văn Hữu Thịnh

+

= [1,88 – 3,2(

Vậy :

=

=


=

,

= 51,95 (mm)

Vận tốc vòng, theo (6.40)
v =

=

.

.

= 3,975 (m/s)

Với v = 3,975 (m/s) tra bảng 6.13 ta được cấp chính xác là 9
Với v < 5 (m/s), tra bảng (6.14), với cấp chính xác 9 ta chọn:
KHα = 1,16; KFα= 1,40
- Hệ số kể đến tải trọng động xuất hiện trong vùng ăn khớp
KHv = 1 +
*Trong đó:

= 1.09 và KHα = 1,16

* Trị số kể đến ảnh hưởng của sai lệch bước răng vH
vH =



=1 +

,

. , .

.

, . ,

.

,
. ,

= 1,046

= 1,09 . 1,16 . 1,046 = 1,322

Thay các giá trị vừa tìm được vào (6.33) ta được :ứng xuất tiếp xúc trên mặt răng
làm việc:
. .

= ZMZHZ

= 274 .1,737. 0,761 .

(


]. Zv. ZR. KxH = 504,55.1. 0,95.1 = 479,32 (MPa)
> [

SVTH Trần Hữu Đạt

] , do đó cần tăng khoảng cách trục aw và tiến hành kiểm

Page 21


Đề 2
Kết quả được: aw = 120 mm ;

GVHD Văn Hữu Thịnh

m = 1,5 ; Z1 = 37; Z2 = 120; unt = 3,243; β = 11,110 => ∈ ( 80 ÷ 200 ) ; βb =
10,430 ;
= 1,472 > 1 ; ZH = 1,737 ;

= 1,734; Z

= 0,759; dw = 56,56 mm

v = 4,324 m/s ; VH = 2,946;
KHα = 1,09; KFα = 1,27 ; KHv = 1,05 ; KH = 1,2475 ;
= 430,5 MPa < [

] = 479,32 (MPa)  độ bền tiếp xúc chấp nhận được

d)Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn


,
.

. , .
, . ,

.

,
. ,

= 1,117

- Công thức (6.45):
KF =
Với

.

.

= 1,19 . 1,27 . 1,117 = 1,688

= 1,769; Y  : hệ số kể đến sự trùng khớp của răng

SVTH Trần Hữu Đạt

Page 22



=

37
= 39
0,98125

=

120
= 127
0,98125

- Theo bảng 6.18 ta được:
=3,7 ;


= 3,6 ; m= 1,5 mm

=1,08 – 0,0695 ln( )

= 1,08 – 0,0695 ln(1,5) = 1,052
=1 ;

=1 (

< 400 mm)

- Do đó theo công thức 6.2 & 6.2a
[



.

SVTH Trần Hữu Đạt

=

,

. ,
,

=103,64 < [

] = 270,51 MPa

] = 254,28 MPa

Page 23


Đề 2

GVHD Văn Hữu Thịnh

 độ bền uốn chấp nhận được
e) Kiểm nghiệm răng về quá tải:
- Công thức (6.48):
=

= 103,64. 1,8 = 186,55< [

]max =360 MPa

f)Các thông số và kích thước của bộ truyền cấp nhanh:
-Khoảng cách trục
-Môđun pháp
-Tỉ số truyền
-Góc nghiêng của răng
-Chiều rộng vành răng
-Số răng bánh răng
-Hệ số dịch chỉnh

aw1 = 120 mm
m = 1,5
unt = 3,243
= 11o6’45,68”
bw = 0,3.120 = 36 (mm)
Z1 = 37 (răng), Z2 = 120(răng)
X1 = X2 = 0

Theo các công thức trong bảng 6.11:
-Đường kính vòng chia :
.

d1 =
d2 =

, .
,

.
[

] .

- Theo bảng 6.6 :Ψ = 0,3
- Theo bảng 6.5 chọn Ka = 43 (răng nghiêng)
- Theo công thức 6.16 :Ψ = 0,53.Ψ (uc+1) = 0,53.0,3.(2,7+1) = 0,588
- Theo bảng 6.7 chọn

= 1,07 (sơ đồ 3)

- Với T2= 153,8. 10 (N.mm) ; uc =2,7
Vậy : aw2 = 43.(2,7+1).

, .
,

. ,
. , . ,

= 147,57 (mm)

Lấy aw2 = 148 mm
b)Xác định thông số ăn khớp
- Theo công thức 6.17
m = (0,01÷ 0,02) aw2 = (0,01÷ 0,02).148 = (1,48÷ 2,96) (mm)
- Theo bảng 6.8 chọn môđun pháp m=2,5
- Chọn sơ bộ  =100 ; cos 100 =0,9848
- Theo công thức 6.31 ,ta có: