ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY
LỜI NÓI ĐẦU
Đồ án môn học chi tiết máy với nội dung thiết kế hệ thống dẫn động cơ khí,
cụ thể ở đây là thiết kế hệ thống dẫn động xích tải, với hộp giảm tốc một cấp bánh
răng trụ răng nghiêng với yêu cầu về vận tốc, lực cũng như các đặc trưng khác.
Đồ án môn học chi tiết máy với bước đầu làm quen với công việc tính toán,
thiết kế các chi tiết máy trong lĩnh vực cơ khí nhằm nâng cao kỹ năng tính toán,
hiểu sâu hơn về kiến thức đã học.
Nội dung công việc thực hiện là:
Tính toán chọn động cơ cho hệ dẫn động xích tải.
Tính toán bộ truyền trong và bộ truyền ngoài.
Thiết kế trục và chọn ổ lăn.
Tính toán vỏ hộp và các chi tiết khác.
Tính toán bôi trơn.
Đồ án môn học chi tiết máy là một tài liệu dùng để chế tạo các hệ thống dẫn
động cơ khí, nhưng đây không phải là phương án tối ưu nhất trong thiết kế hệ
thống dẫn động băng tải do những hạn chế về hiểu biết và kinh nghiệm thực tế.
GV hướng dẫn: PHẠM HỒNG PHÚC
SV thực hiện: NGUYỄN VIẾT DŨNG_MÁY LẠNH 1A_K50 - 1 -
ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY
MỤC LỤC
Trang
GV hướng dẫn: PHẠM HỒNG PHÚC
SV thực hiện: NGUYỄN VIẾT DŨNG_MÁY LẠNH 1A_K50 - 2 -
ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY
I. Tính toán động học
1.1. Chọn động cơ
* Công suất yêu cầu của động cơ:
Công suất danh nghĩa:
Hiệu suất truyền động:
η
=
3
x
OL
br kn
η .η. η .η
= 0,97.0,97.0,99
3
.1 = 0,913
Công suất yêu cầu của động cơ:
P
yc
t
P
3,3
= = = 3,62
0,913 0,913
kW
* Xác định sơ bộ số vòng quay động bộ của động cơ:
Số vòng quay trục công tác:
( )
ct
60000.v 60000.4,53
n = = = 136 v / ph
z.t 16.125
Căn cứ vào bảng 2.4 ta chọn sơ bộ tỷ số truyền của các bộ truyền như sau:
- Của bộ truyền xích tải là: u
x

Trên cơ sở số vòng quay thực của động cơ đã chọn và số vòng quay yêu cầu
trên trục công tác tính lại tỉ số truyền chung, phân phối cho bộ truyền ngoài và bộ
truyền trong.
Ta có tỷ số truyền chung của hệ là:
u = u
x
.u
br
=
db
lv
n
1440
= = 10,6
n 136

Theo bảng 2.4 ta chọn tỷ số truyền của bộ truyền bánh răng là: u
br
= 4
Từ đó suy ra tỷ số truyền của bộ truyền xích tải là:
u
x
=
br
u 10,6
= = 2,65
u 4
1.3. Tính các thông số trên các trục
Công suất trên các trục
Công suất trên trục công tác:

I
/(
η .η
OL k
) = 3,58 /(0,99.1) = 3,62 kW
Số vòng quay
n
dc
= 1440 v/ph
Tốc độ trên trục 1 của hộp giảm tốc:
n
I
= n
dc
= 1440 (v/ph)
Tốc độ trên trục 2 của hộp giảm tốc:
n
II
= n
I
/4= 1440/4 = 360 (v/ph)
Tốc độ của trục quay làm việc:
n
lv
= n
ct
= n
II
/2,65= 288/2,65 = 136 (v/ph)
Mômen xoắn

= 9,55.10
6
.3,44 / 360 = 91351 Nmm
T
ct
= 9,55.10
6
.P
ct
/ n
ct
= 9,55.10
6
.3,3 / 136 = 232383 Nmm
1.4. Bảng kết quả tính toán
Trục
Thông số
Động cơ I II Công tác
Tỷ số truyền u u
kn
= 1 u
br
= 4 u
x
= 2,65
Số vòng quay n, v/ph 1440 1440 360 136
Công suất P, kW 3,62 3,58 3,44 3,3
Mômen xoắn T, Nmm 24022 23782 91351 232383
II. Thiết kế bộ truyền xích (bộ truyền ngoài)
GV hướng dẫn: PHẠM HỒNG PHÚC

z 27
n
400
k = = = 1,11
n 360










0 a dc bt d c
k=k .k .k .k .k .k =2,44
Với
0
1k
=
(đường nối tâm hai đĩa xích trùng với phương nằm ngang)
1
a
k =
(chọn khoảng cách trục a = 35.p)
1,25
dc
k
=

2 2
2
( ) .
2.889 67 25 (67 25) .25,4
117,3
2 4 . 25,4 2 4 .889
sb
sb
a
z z z z p
x
p a
π π
+ −
+ −
= + + = + + =
- Chọn số mắt xích chẵn:
118
c
x =
- Tính lại khoảng cách trục theo số mắt xích:

2 2
1 2 2 1
c 1 2 c
2 2
z +z z -z
a = 0,25p.{x -0,5(z +z ) + [x - ] -2.( ) }
2π
(67+25) 67-25

=


=



→
1 1
c
z .n 25.360
i = = = 5,1 [i] = 30
15.x 15.118
≤
2.4 Kiểm nghiệm xích theo hệ số an toàn
GV hướng dẫn: PHẠM HỒNG PHÚC
SV thực hiện: NGUYỄN VIẾT DŨNG_MÁY LẠNH 1A_K50 - 7 -
ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY
t o v
d
Q
s = [s]
k .F +F +F
≥
Với:
Q= 56700 N
(xích con lăn 1 dãy với
p= 25,4mm
)
1,7

s = = =33,13>[s]=9,3
k .F +F +F 1,7.903,84+137+37,7
2.5 Đường kính vòng chia đĩa xích
1
1
p 25,4
d = = = 203 mm
π π
sin sin
z 25
2
2
p 25,4
d = = = 542 mm
π π
sin sin
z 67
2.6 Kiểm nghiệm bền theo ứng suất tiếp xúc
a. Ứng với đĩa chủ động
1 1 1
1
.( . ).
0,47. [ ]
.
r t d vd
H H
d
k F K F E
A k
σ σ

2
A = 180 mm
H
[σ ] = 600 MPa
(đĩa xích làm từ thép 45 được tôi cải thiện đạt độ cứng HB210)
→
5
1
0,4.(903,84*1,2 7,67).2,1.10
0,47. 333,88 [ ]=550MPa
180.1
H H
MPa
σ σ
+
= = <
b. Ứng với đĩa bị động
2 2 2
2
.( . ).
0,47. [ ]
.
r t d vd
H H
d
k F K F E
A k
σ σ
+
= ≤

A = 180 mm
[ ]=600MPa
H
σ
(đĩa xích làm từ thép 45 được tôi cải thiện đạt độ cứng
HB210)
GV hướng dẫn: PHẠM HỒNG PHÚC
SV thực hiện: NGUYỄN VIẾT DŨNG_MÁY LẠNH 1A_K50 - 9 -
ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY
→
5
H2 H
0,22.(941,2.1,2+2,89).2,1.10
σ =0,47. =255,67MPa<[σ ]=600MPa
180.1
2.7 Lực tác dụng lên trục bánh chủ động
x x t
F =k .F =1,15.903,84=1039 N
2.8 Bảng số liệu tính toán
Thông số Giá trị
Loại xích Xích con lăn
Bước xích [mm] p = 25,4
Số mắt xích x = 118
Khoảng cách trục [mm] a = 895
Số răng đĩa xích z
1
= 25 ; z
2
= 67
Đường kính chia đĩa xích [mm] d






ê
3.1. Chọn vật liệu bánh răng
Tra bảng 6.1 trang 92 tập I ta có:
Vật liệu bánh lớn:
• Nhãn hiệu thép: 50
• Chế độ nhiệt luyện: Thường hóa
• Độ rắn: HB= 179 ÷ 288 ; ta chọn: HB
2
=200
• Giới hạn bền:
2
640( )
b
MPa
σ
=
• Giới hạn chảy:
2
350( )
ch
MPa
σ
=
Vật liệu bánh nhỏ:
• Nhãn hiệu thép: 45

R
F
F R xF FL
S
R
Z Z K K
S
Y Y K K
S
σ
σ
σ
σ

 

 




 

 


=
=

Chọn sơ bộ:

H2
=1,1 S
F2
=1,75
0
limH
σ
,
0
limF
σ
- Ứng xuất tiếp xúc và ứng xuất uốn cho phép với số chu kỳ cơ
sơ:
0
lim
0
lim
2 70
1,8
H
F
HB
HB
σ
σ






2
lim2
2 70 2.200 70 470( )
1,8 1,8.200 360( )
H
F
HB MPa
HB MPa
σ
σ





= + = + =
= = =
K
HL
, K
FL
– Hệ số tuổi thọ xét đến ảnh hưởng của thời gian phục vụ và chế độ
tải trọng của bộ truyền:
H
F
HO
m
HL
HE
FO

SV thực hiện: NGUYỄN VIẾT DŨNG_MÁY LẠNH 1A_K50 - 12 -
ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY
HO
N
,
FO
N
- Số chu kỳ thay đổi ứng suất khi thử về ứng suất tiếp xúc và
ứng suất uốn:
2,4
6
30.
4.10
HB
HO
FO
N H
N





=
=
do đối với tất cả các loại thép thì N
FO
= 4.10
6
, do vậy:

trọng tĩnh nên suy ra:
N
HE
= N
FE
= 60.c.n
t
.t
Σ
trong đó:
c – số lần ăn khớp trong một vòng quay: c = 1
n – vận tốc vòng của bánh răng
t
Σ
- tổng số giờ làm việc của bánh răng.
6
1 1 1
6
2 2 2
60. . . 60.1.1440.16500 1425,6.10
60. . . 60.1.360.16500 356,4.10
HE FE
HE FE
N N c n t
N N c n t
Σ
Σ




FO1
suy ra lấy: N
FE1
= N
FO1
suy ra: K
FL1
=1
N
FE2
>N
FO2
suy ra lấy: N
FE2
= N
FO2
suy ra: K
FL2
=1
Do vậy ta có:
GV hướng dẫn: PHẠM HỒNG PHÚC
SV thực hiện: NGUYỄN VIẾT DŨNG_MÁY LẠNH 1A_K50 - 13 -
ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY
0
lim1
1 1
1
0
lim2
2 2

H
F
R xF
F S FL
F
F
R xF
F S FL
F
Z Z K K MPa
S
Z Z K K MPa
S
Y Y K K MPa
S
Y Y K K
S
σ
σ
σ
σ
σ
σ
σ
σ
 
 
 
 
 

σ σ
σ
   
   
 
 
+
+
= = =
3.2.2. Ứng suất cho phép khi quá tải
1 2
ax
1
1
ax
2
2
ax
2,8. ax( , ) 2,8.450 1260( )
0,8. 0,8.450 360( )
0,8. 0,8.350 280( )
H
ch ch
m
F
ch
m
F
ch
m

H
a
H
ba
T K
a K u
u
β
σ ψ
 
 
= +
, với :
a
K
- Hệ số phụ thuộc vật liệu làm bánh răng của cặp bánh răng. Tra bảng 6.5
trang 96 tập I ta có:
a
K
=43 Mpa
1/3
T
1
– Mô men xoắn trên trục chủ động: T
1
= 23782 (Nmm)
[ ]
H
σ
- Ứng suất tiếp xúc cho phép:

- Hệ số kể đến sự phân bố ko đều tải trọng trên chiều rộng vành
răng khi tính về ứng suất tiếp xúc và ứng xuất uốn. Tra bảng 6.7 trang 98 tập I với
bd
ψ
=0,75 và sơ đồ bố trí là sơ đồ 6 ta được:
1,055
1,085
H
F
K
K
β
β
=



=


Do vậy:
1
3
w
3
2 2
.
23782.1,055
.( 1) 43.(4 1). 102,95( )
436,4 .4.0,3

Ta có:
w
1
2. . os
2.115.0,9848
30,2
m.(u+1) 1,5.(4 1)
a c
Z
β
= = =
+
; chọn Z
1
= 30 (răng)
Z
2
= u.Z
1
= 4.30 = 120 (răng) ; chọn Z
2
= 120 (răng)
Tỷ số truyền thực tế:
2
1
120
4
Z 30
t
Z

= =
=
3.4.4. Xác định góc ăn khớp
wt
α
Theo TCVN 1065-71 ta có góc profin gốc:
0
20
α
=
=>
0
0
w
0
tg tg20
arctg arctg 20,41
cos
os11,97
t t
c
α
α α
β
 
 
 ÷
 ÷
 ÷
 ÷

a
d mm
d a d mm





= = =
+ +
= − = − =
Vận tốc vòng của bánh răng:
w1 1
. .
3,14.46.1440
3,47( / )
60000 60000
d n
v m s
π
= = =
Tra bảng 6.13 trang 106 tập I ta được cấp chính xác của bộ truyền là:CCX=9
Tra phụ lục 2.3 trang 250 tập I ta có với:
• CCX = 9
• HB<350
• Răng nghiêng
• V=3,39 (m/s)
Nội suy tuyến tính ta được:
GV hướng dẫn: PHẠM HỒNG PHÚC
SV thực hiện: NGUYỄN VIẾT DŨNG_MÁY LẠNH 1A_K50 - 16 -

d d mm mm K≈ = < ⇒ =
Chọn Y
R
=1
Y
S
=1,08-0,0695.ln(m)=1,08-0,0695.ln2 =1,03
Do
2 w2
175 (mm) < 700 (mm) 0,95
xF
a
d d K≈ = ⇒ =
Hệ số tập trung tải trọng:
1,055
1,085
H
F
K
K
β
β





=
=
,

= ≤
[ ]
H
σ
- Ứng suất tiếp xúc cho phép:
[ ] . . . 436,4 .1.1.1= 436,4 (MPa)
v
H H R xH
Z Z K
σ σ
 
 
= =
Z
M
– Hệ số kể đến cơ tính vật liệu của các bánh răng ăn khớp: Tra bảng 6.5
trang 96 tập I suy ra Z
M
=274 Mpa
1/3
Z
H
– Hệ số kể đến hình dạng của bề mặt tiếp xúc:
0
0
w
2cos
2cos11,97
1,73
sin(2 )

 
 ÷
 
 ÷
 ÷
 ÷
 
 
 
 
 
 
b
w
– Chiều rộng vành răng:
w w
. 0,3.115 34,5 ( )
ba
b a mm
ψ
= = =
0
w
β
b .sinβ
34,5.sin11,97
ε = = =1,52
m.π 1,5.3,14
Ta có
1 1

H
g
H M H
t
H H
T K u
Z Z Z
b u d
MPa
σ
σ σ
+
+
= =
⇔ = <
3.6.2. Kiểm nghiệm về độ bền uốn
[ ]
1 1
1
w w1
1 2
2 2
1
2. . . .
. .
.
F F
F
F F
F F

F F S
R xF
F F S
Y Y K MPa
Y Y K MPa
σ σ
σ σ

   
   

   

   

= = =
= = =
K
F
– Hệ số tải trọng khi tính về uốn:
1.1,085.1,06 1,15
F F Fv
F
K K K K
α
β
= = =
Y
ε
- Hệ số kể đến sự trùng khớp của răng:

, Z
v2
:
1
1
3 3 o
2
2
3 3 o
30
32,04
cos os 11,97
120
120,18
cos os 11,97
v
v
Z
Z
c
Z
Z
c
β
β






Thay vào ta có:
ε
F
1 F1
F1 F1
w
w1
F1 F2
F2 F2
F1
2.T .K .Y .Y
2.23782.1,15.0,57.3,78
σ = = = 49,33(MPa)< σ =332,95(MPa)
b .d .m 34,5.46.1,5
σ .Y
41,72.3,6
σ = = =46,98(MPa)< σ =317,15(MPa)
Y 3,78

 

 



 
 


3.6.3. Kiểm nghiệm quá tải

- Hệ số quá tải:
ax
0,2
T
m
qt
T
K = =
Ta có:
GV hướng dẫn: PHẠM HỒNG PHÚC
SV thực hiện: NGUYỄN VIẾT DŨNG_MÁY LẠNH 1A_K50 - 19 -
ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY
qt
Hmax H H
max
qt
Fmax1 F1 F1
max
qt
Fmax2 F2 F2
max
σ =σ . K =333. 0,1=105,38 σ =126(MPa)
σ =K .σ =0,1.49,33=4,93 σ =360(MPa)
σ =K .σ =0,1.46,98=4,67 σ =280(MPa)

 
 


 

Khoảng cách trục chia: a = 0,5.(d
1
+d
2
) = 0,5.(46 + 184) = 115 (mm)
Đường kính đỉnh răng:
a1 1
a2 2
d = d +2.m = 46+2.1,5=49(mm)
d = d +2.m = 184+2.1,5=187(mm)





Đường kính đáy răng:
1
f1
2
f2
d =d -2,5.m=46 - 2,5.1,5=42,25(mm)
d =d -2,5.m=184 - 2,5.1,5=180,25(mm)





Đường kính vòng cơ sở:
1
1

h
P =P =3,46(kW)
T =T =23782(Nmm)
n =n =1440
u=u =4
L =16500(gio)











GV hướng dẫn: PHẠM HỒNG PHÚC
SV thực hiện: NGUYỄN VIẾT DŨNG_MÁY LẠNH 1A_K50 - 20 -
ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY
Thông số Ký hiệu Giá trị
Khoảng cách trục chia a 115 (mm)
Khoảng cách trục a
w
115 (mm)
Số răng
z
1
30
z

Đường kính cơ sở
d
b1
43,23 (mm)
d
b2
172,9 (mm)
Hệ số dịch chỉnh
x
1
0
x
2
0
Góc profin gốc α 20
0
Góc profin răng α
t
20, 41
0
Góc ăn khớp α
tw
20,41
0
Hệ số trùng khớp ngang ε
α
1,76
Hệ số trùng khớp dọc ε
β
1,52

=
với
[ ]
12 20MPa
τ
= ÷
ta chọn:
[ ]
[ ]
15
30
I
II
MPa
MPa
τ
τ

=


=


I
3
3
sbI
II
3

= = =
⇒
= = =
Chọn:
sbI
sbII
d 20( )
d 25( )
mm
mm
=


=

4.2. Chọn nối trục
Chọn trục nối là nối trục đàn vòng hồi.
Mô men cần nối là: T
I
= 23782 (Nmm)
Đường kính trục cần nối:
d
t
= d
sbI
= 20 mm.
Mô men: T
t
= k.T
II

T,Nm d
c
d
1
D
2
l l
1
l
2
l
3
h
GV hướng dẫn: PHẠM HỒNG PHÚC
SV thực hiện: NGUYỄN VIẾT DŨNG_MÁY LẠNH 1A_K50 - 22 -
ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY
63 10 M8 15 42 20 10 15 1,5
Lực tác dụng vào khớp:
2
2.
2.35673
1004,87( )
71
0,2. 0,2.1004,87 151,22( )
t
o
rk t
T
F N
D

MPa
Z D d l
σ σ
= = = <
=> thỏa mãn.
-Điều kiện sức bền của chốt:
3 3
1,5.35673.25
20,9( )
0,1. . . 0,1.10 .71.6
o
u u
c o
kTl
MPa
d D Z
σ σ
 
 
= = = <
=>khớp đảm bảo bền.
Vậy ta chọn loại khớp nối này với các thông số:
Thông số Ký hiệu Giá trị
Mômen xoắn lớn nhất có thể truyền được T
kn
cf
63 (Nm)
Đường kính lớn nhất có thể của trục nối d
kn
cf

= 20 ta có: b
o
= 15 (mm)
Tra bảng 10.3/189/I ta chọn
1
2
3
10( )
15( )
5( )
k mm
k mm
k mm
=


=


=

Ta có:
( )
( )
13 13 1 2
13
1
2
1
15 30 5 10 37,5( )

12
11
0,5(24 15) 5 25 49,5( )
2.37,5 75( )
c
l mm
l mm
= + + + =

⇒

= =

GV hướng dẫn: PHẠM HỒNG PHÚC
SV thực hiện: NGUYỄN VIẾT DŨNG_MÁY LẠNH 1A_K50 - 24 -
ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY
Sơ đồ:
lm13
b13
bo
lm12
l13
k3
hn
k2
k1
k1
l12=-lc12
d5=d2
d4






GV hướng dẫn: PHẠM HỒNG PHÚC
SV thực hiện: NGUYỄN VIẾT DŨNG_MÁY LẠNH 1A_K50 - 25 -