Đồ án Chi tiết máy - Thiết kế các bộ truyền trong hộp giảm tốc

 ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY 
 Lời nói đầu 
 Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí là nội dung không thể thiếu trong 
chương trình đào tạo kỹ sư cơ khí đặc biệt là đối với kỹ sư nghành chế tạo 
máy. Đồ án môn học Chi Tiết Máy là môn học giúp cho sinh viên có thể hệ 
thống hoá lại các kiến thức của các môm học như: Chi tiết máy, Sức bền 
vật liệu, Dung sai, Chế tạo phôi, Vẽ kỹ thuật .... đồng thời giúp sinh viên 
làm quen dần với công việc thiết kế và làm đồ án chuẩn bị cho việc thiết kế 
đồ án tốt nghiệp sau này. 
NỘI DUNG CỦA ĐỒ ÁN ĐƯỢC CHIA LÀM 5 PHẦN: 
 Phần I: Chọn động cơ và phân phối tỉ số truyền : 
 I. Chọn động cơ. 
 II. Phân bố tỉ số truyền. 
 III. Tính toán các thông số trên trục 
Phần II: Tính toán thiết kế các bộ truyền trong hộp giảm tốc: 
 I. Thiết kế bộ truyền xích 
 II. Thiết kế các bộ truyền trong hộp giảm tốc 
 III. Kiểm tra các điều kiện trạm trục bôi trơn 
Phần III: Tính toán trục 
 I-Chọn vật liệu. 
 II-Tính thiết kế trục. 
 III- Tính toán ổ lăn. 
 IV-Bôi trơn và điều chỉnh ăn khớp. 
Phần IV: Thiết kế vỏ hộp giảm tốc 
Phần V: Thống kê các kiểu lắp ,trị số sai lệch giói hạn và dung sai các 
kiểu lắp 
 Do lần đầu tiên làm quen thiết kế với khối lượng kiến thức tổng hợp còn 
có những mảng chưa nắm vững cho nên dù đã rất cố gắng tham khảo các 
tài liệu và bài giảng của các môn có liên quan song bài làm của em không 
thể tránh được những sai sót. Em rất mong được sự hướng dẫn và chỉ bảo 
thêm của thầy cô để em cũng cố và hiểu sâu hơn , nắm vững hơn về những 
kiến thức đã học hỏi được. 
 Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn tất cả các thầy cô giáo trong bộ 
môn đặc biệt là thầy giáo Nguyễn Quang Hưng đã tận tình hướng dẫn em 
thực hiện đồ án này. 
 1 
 ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY 
 Bảng thông số: 
Lực vòng xích tải : Ft = 3700 N Thời gian phục vụ : 6 năm 
Số răng đĩa xích tải : Z = 19 răng Tỷ lệ số ngày làm việc mỗi năm : 1/2 
Bước xích tải : t = 55 mm Tỷ lệ thời gian làm việc mỗi ngày : 2/3 
Vận tốc xích tải : v = 1,2 m/s Tính chất tải trọng : Không đổi,quay một 
 chiều 
Kbd =1,4 
 Phần I :CHỌN ĐỘNG CƠ PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN 
I. Chọn động cơ 
 - Chọn động cơ điện để dẫn động máy móc hoặc các thiết bị công nghệ là 
công việc đầu tiên trong quá trình tính toán thiết kế máy.Trong công nghiệp 
sử dụng nhiều loại động cơ như: Động cơ điện một chiều , động cơ điện 
xoay chiều 
.Mỗi loại động cơ có một ưu nhược điểm riêng,tùy thuộc vào các yêu cầu 
khác nhau mà ta chọn loại động cơ cho phù hợp 
 - Với phương án thiết kế hộp giảm tốc hai cấp phân đôi ở cấp chậm sẽ có: 
 Ưu điểm : 
- Tải trọng sẽ được phân bố đều cho các ổ. 
- Giảm được sự phân bố không đồng đều tải trọng trên chiều rộng vành 
răng nhờ các bánh răng được bố trí đối xứng với các ổ. 
- Tại các tiết diện nguy hiểm của các trục trung gian và trục ra mômen xoắn 
chỉ tương ứng với một nửa công suất được truyền so với trường hợp không 
khai triển phân đôi. 
- Nhờ đó mà hộp giảm tốc loại này nói chung có thể nhẹ hơn 20% so với 
hộp giảm tốc khai triển dạng bình thường. 
 Nhược điểm: 
- Nhược điểm của hộp giảm tốc phân đôi là bề rộng của hộp giảm tốc tăng 
do ở cấp phân đôi làm thêm 1 cặp bánh răng so với bình thường. Do vậy 
cấu tạo bộ phận ổ phức tạp hơn, số lượng các chi tiết và khối lượng gia 
công tăng lên có thể làm tăng giá thành của bộ truyền. 
 2 
 ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY 
 1. Xác định công suất đặt trên trục của động cơ 
 Công suất động cơ được chọn theo điều kiện nhiệt độ , đảm bảo cho 
khi động cơ làm việc nhiệt độ sinh ra không được lớn hơn nhiệt độ cho 
phép. Muốn vậy cần có: dc > dc 
 Pdm Pdt
trong đó : 
 dc : công suất định mức của động cơ 
 Pdm
 dc :công suất đẳng trị của động cơ 
 Pdt
Do tải trọng không đổi nên ta có : dc = dc 
 Pdt Plv
 dc
 :công suất làm việc danh nghĩa trên trục động cơ 
 Plv
 ct
 dc Plv
 (1.1) 
 Plv
  
 ct
 :giá trị công suất làm việc danh nghĩa trên trục công tác 
 Plv
 :hiệu suất truyền động (toàn hệ thống) 
 
- Công suất làm việc trên trục công tác : 
 ct F .v 3700 1,2
 t 4,44(kW ) 
 Plv 1000 1000
- Theo sơ đồ đề bài thì: 
 k m
   br ol  kn  x (1.2) 
Ghi chú: 
 + m là số cặp ổ lăn (m = 4) 
 + k là số cặp bánh răng (k = 3) 
 Tra bảng 2.3[1] ta được các giá trị hiệu suất ứng với mỗi chi tiết như 
 sau: 
  0,99
 + ol 
 br 0,97
 + 
 k 1
 + 
 +  x 0,93 
-Thay các giá trị trở lại công thức (1.2) ta tính được: 
 4 3
 0,99 0,97 1 0,93 0,82 (%) 
  
- Thay các giá trị ct 4,44 ;  0,82 vào (1.1) ta tính được công suất làm 
 Plv
việc danh nghĩa trên trục công tác 
 3 
 ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY 
 ct
 dc 4,44
 Plv 5,415(kW ) 
 Plv 0,82
  
Vậy công suất đẳng trị trên trục động cơ dc dc 5,415(kW ) 
 Pdt Plv
 2. Xác định tốc độ đồng bộ của động cơ 
- Số vòng quay của bộ phận công tác là: 
 v 1,2
 n 60000 60000 68,9 (v/phút) 
 ct z.t 19 55
 v : vận tốc đĩa xích tải 
 z : số răng xích tải 
 t : bước xích tải 
+) Chọn số vòng quay đồng bộ của động cơ: 1500v / ph (kể đến sự trượt 
 ndb
 1450v / ph ) ,như vậy tỉ số truyền sơ bộ của hệ thống: 
ndb
 1450
 ndb 21,04 .ta thấy tỉ số truyền sơ bộ của hệ thống nằm 
 usb 68,9
 nct
trong khoảng tỉ số truyền nên dùng của bộ truyền bánh răng trụ hai cấp. 
 Vậy số vòng quay đồng bộ được chọn của động cơ là 1500 v/ph 
Chọn động cơ 
-Động cơ loại 4A có khối lượng nhẹ hơn loại K và DK.Phạm vi công suất 
lớn và số vòng quay đồng bộ lớn loại K và DK căn cứ vào giá trị công suất 
đẳng trị và số vòng quay đồng bộ của động cơ ta chọn động cơ sao cho thỏa 
mãn 
 dc dc
 5.415(kW ) 
 Pdm Pdt  
ndb nsb 1500(v / phút) 
- Tra bảng phụ lục P1.1[1] ta chọn được động cơ là 4A112M4Y3 
Kiểu động cơ Công Vòng T max T K
 cos %
 suất quay T dn T dn 
 (kW) 
4A112M4Y3 5,5 1425 0,85 85,5 2,2 2,0 
 3.Kiểm tra điều kiện mở máy điều kiện quá tải cho động cơ 
 Kiểm tra điều kiện mở máy cho động cơ 
 Khi khởi động , động cơ cần sinh ra một công suất mở máy đủ lớn để 
thắng sức ỳ của hệ thống : điều kiện mở máy 
 dc dc
 kW 
 Pmm Pcbd
 dc
 : công suất mở máy của động cơ 
 Pmm
 4 
 ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY 
 dc dc
 * 
 Pmm K mm Pmm
 T K dc
 2,0 2,0*5,5 11 kW 
 K mm Pmm
 T dn
 dc
 :công suất cản ban đầu trên trục động cơ 
 K cbd
 dc dc
 * 
 K cbd K lv K bd
 1,4 : hệ số cản ban đầu 
 K bd
 dc dc
 5,286 5,415*1,4 7,581 kW 
 Plv Pcbd
 dc dc
 11 7,581 Đảm bảo điều kiện mở máy. 
 Pmm Pcbd
II. Phân phối tỉ số truyền. 
Tỉ số truyền chung của hệ thống u  
 ndc
 u  = 
 nct
 n dc 1425 : số vòng quay đã chọn của động cơ 
 n ct 68,9 : số vòng quay trên trục công tác 
 1425
 u 20,68 
  68,9
Với hệ dẫn động gồm các bộ truyền mắc nối tiếp : 
 * 
 u ung uh
 + uh : tỉ số truyền bên trong hộp giảm tốc. 
 u
 + ng : tỉ số truyền ngoài của bộ truyền xích. 
 * 
 uh u1 u2
 + u1 : tỉ số truyền của cấp nhanh 
 + u 2 : tỉ số truyền của cấp chậm 
Tỉ số truyền của các bộ truyền ngoài hộp 
 +)Với hệ dẫn động gồm HGT 2 cấp bánh răng nối với bộ truyền xích 
ngoài hộp ta có: 
 u ng (0,15  0,1)u (0,15  0,1)20,68 (1,44 1,76) .với tỉ số truyền nên 
dùng của bộ truyền xích (1,5  5) ta chọn u ng 1,5 
 u 20,68
 uh 13,79 
 ung 1,5
Tỉ số truyền của các bộ truyền trong hộp giảm tốc 
 u h u1 *u2 
 5 
 ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY 
 
 K c 2  ba 2
 u 1,2776  3 .
 2 u h 
  ba 1
 11,3 
Với K c2 ; ba2 1,2 1,3 
  ba1
 
 K c2  ba2 3
 1,2776  3  1,2776  1,31,2 13,79 3,55 
u2 uh
  ba1
 13,79
 uh 3,88
 u1 3,55
 u2 
Kết luận: 
Vậy thông số về tỉ số truyền cho toàn bộ hệ thống dẫn động được thể hiện 
qua bảng sau: 
 Tỉ số truyền Trong hộp (uh 13,79 ) Ngoài hộp 
 u u
 chung (u ) Cấp nhanh ( 1 ) Cấp chậm ( 2 ) (Bộ truyền xích) 
 20,68 3,88 3,55 1,5 
III.Tính toán các thông số trên các trục 
 Ký hiệu các chỉ số tính toán như sau:chỉ số “dc”ký hiệu trục động 
cơ,các chỉ số “I”,”II”,”III” chỉ các trục I,II và III. 
1.Tính công suất trên các trục: 
 Công suất trên các trục được tính lần lượt như sau : 
   5,4151 0,99 5,36(kW ) 
 PI Pdc  k  o
   5,36  0,97  0,99 5,147(kW ) 
 PII PI  br  o
   5,417  0,97  0,99 4,94(kW ) 
 PIII PII  br  o
   4,94  0,99.0,93 4,548(kW ) 
 PIV Pct PIII  o  x
2.Tính số vòng quay trên các trục : 
 1425(v / phút) 
 nI ndc
 1425
 nI 367(v / phút) 
 nII 3,88
 u1
 367
 nII 103(v / phút) 
 nIII 3,55
 u2
 103
 nIII 69(v / phút) 
 nct 1,5
 ung
 6 
 ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY 
 3.Tính mômen xoắn trên các trục : 
 Mômen xoắn trên trục thứ k được xác định theo công thức sau: 
 9,55106 
 Pk
 trong đó : : công suất trên trục k 
 T k Pk
 nk
 :số vòng quay trên trục k 
 nk
 9,55106 5,415
 36290(N.mm) 
 T dc 1425
 9,55106 5,36
 35921(N.mm) 
 T I 1425
 9,55106 5,417
 140960(N.mm) 
 T II 367
 9,55106  4,94
 458029(N.mm) 
 T III 103
 9,55106  4,548
 629470(N.mm) 
 T ct 69
 4.Lập bảng kết quả 
 Trục Động I II III IV 
Thông số cơ 
Công suất(kW) 5,415 5,36 5,417 4,94 4,548 
Tỷ số truyền(u) 1 3,88 3,55 1,5 
Số vòng 1425 1425 367 103 69 
quay(v/phút) 
Mômen(N.mm) 36290 35921 ' 140960 458029 629470 
 T 70480 
 II 2
 PHẦN II: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC BỘ TRUYỀN TRONG HỘP 
 GIẢM TỐC 
 I.THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN XÍCH 
 1.Chọn loại xích 
 Có 3 loại xích :xích ống ,xích con lăn và xích răng.Trong 3 loại xích 
 trên ta nên chọn xích con lăn để thiết kế vì nó có ưu điểm: 
 Có thể thay thế ma sát trượt ở ống và răng đĩa(ở xích ống) bằng ma 
 sát lăn ở con lăn và răng đĩa(ở xích con lăn).Kết quả là độ bền của xích con 
 lăn cao hơn xích ống ,chế tạo xích con lăn không khó bằng xích răng. 
 Ngoài ra: Xích con lăn có nhiều trên thị trường suy ra dễ thay 
 thế,phù hợp với vận tốc yêu cầu (69 vòng/phút). 
 Vì công suất sử dụng không quá lớn nên chọn xích một dãy. 
 2.Xác định các thông số của xích và bộ truyền xích 
 a.Chọn số răng đĩa xích 
 - Số răng đĩa xích càng ít,đĩa bị động quay càng không đều,động 
 năng va đập càng lớn ,xích mòn càng nhanh.Vì vậy ta chọn số răng tối 
 7 
 ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY 
thiểu của đĩa xích(thường là đĩa chủ động ) là: 
 13 15 
 Z 1 Z min
 Theo công thức thực nghiệm 
 29 2u 29 2 1,5 26 
 Z 1
 Theo bảng 5.4[1] chọn Z 1 =27 răng 
 Từ số răng đĩa xích nhỏ ta có số răng đĩa xích lớn là : 
 u  
 Z 2 Z 1 Z max
 120 đối xích con lăn 
 Z max
 1,5  27 40,5 
 Z 2
 Chọn 41 
 Z 2 Z max
 Như vậy tỉ số truyền thực của bộ truyền xích là 
 41
 1,52 
 u x 27
 b.Xác định bước xích t: 
 -Bước xích t được xác định từ chỉ tiêu về độ bền mòn của bản lề,điều 
kiện đảm bảo chỉ tiêu về độ bền mòn của bộ truyền xích được viết dưới 
dạng: 
 Pkk k [P] 
 Pt z n
 Trong đó: P t :công suất tính toán(kW) 
 P:công suất cần truyền trên trục III (kW) P=P III =4,94 
 [P]:công suất cho phép (kW) 
 k z :hệ số số răng 
 25
 Z 01 0,925 (Z số răng đĩa nhỏ tiêu chuẩn) 
 k z 27 01
 Z 1
 n01
 :hệ số vòng quay 
 k n
 n1
 + tra bảng 5.5[1] gần nhất với 
 n01 n1
 50
 0,485 
 k n 103
 k : hệ số sử dụng 
 k k0 ka kdc kbt kd kc 
 k
 + 0 : hệ số kể đến ảnh hưởng của vị trí bộ truyền 
 k
 + a : hệ số kể đến khoảng cách trục và chiều dài xích 
 k
 + dc : hệ số kể đến ảnh hưởng của việc điều chỉnh lực căng xích 
 k
 + bt : hệ số kể đến ảnh hưởng của bôi trơn 
 k
 + d : hệ số tải trọng động,kể đến tính chất của tải trọng 
 k
 + c : hệ số kể đến chế độ làm việc của bộ truyền 
 8 
 ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY 
 - Các thông số trên được tra trong bảng 5.6[1] 
 k 1 0
 + 0 : Góc nối hai tâm xích hợp với phương ngang góc 60 
 k 1
 + a : Do chọn khoảng cách trục a=(30  50)t 
 + kdc 1,25 : Do chọn vị trí trục không điều chỉnh được 
 k 1,3
 + bt : Môi trường có bụi nhưng vẫn đảm bảo bôi trơn 
 + kd 1 : Chế độ làm việc êm 
 k 1,25
 + c : Làm việc 2 ca 
 k 111,251,311,25 2,03 
 Vậy 4,94  2,03 0,925 0,485 4,499(kW ) 
 Pt
Tra bảng 5.5[1] với n 01 =50 v/phút 
 Chọn bộ truyền xích 1 dãy có bước xích : 
 t = 31,75 mm thỏa mãn điều kiện bền 
 4,499 [P] 5,83(kW ) 
 Pt
Đồng thời theo bảng 5.8[1] ta có : t 50,8 mm 
 t max
c.Khoảng cách trục và số mắt xích: 
+Khoảng cách trục:chọn a=30t=30.31,75=952,5 mm 
+Số mắt xích x 
 2a Z Z (Z Z ) 2 t
 x 1 2 2 1 
 t 2 4 2 a
 2 952,5 27 41 (41 27) 2 31,75
 94,17 (mắt xích) 
 31,75 2 4 2 952,5
Chọn x=94 (mắt xích) 
Tính lại khoảng cách trục theo x đã chọn: 
 2 2
a 0,25t{xc 0,5(Z 2 Z1 ) [xc 0,5(Z 2 Z1 ] 2[(Z 2 Z1 ) / ] } 
 0,2531,75{94 0,5(41 27) [94 0,5(41 27)]2 2[(41 27) / ]2 } 
=949,87 mm 
Để xích không phải chịu lực căng quá lớn giảm a đi một lượng: 
 a 0,003a 0,003949,87 2,85 
 a 949,87 2,85 947,02 mm 
Chiều dài xích L=t.x=31,75.94=2984,5 mm 
Số lần va đập i của bản lề xích trong 1 giây 
 Z .n 27.103
 i 1 1 [i] i 1,97 [i] 25(với t=31,75 mm) 
 15.x 15.94
d.Kiểm nghiệm đĩa xích về độ bền 
 Với các bộ truyền xích bị quá tải lớn khi mở máy hoặc thường xuyên 
chịu trọng va đập trong quá trình làm việc cần tiến hành kiểm ngiệm về quá 
tải theo hệ số an toàn: 
 9 
 ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY 
 Q
 s [s] 
 kd .Ft Fo Fv
Trong đó : Q : tải trọng phá hỏng tra bảng 5.2[I] Q=88,5.10 3 N 
 k d :hệ số tải trọng động 
 k d =1,2 (bộ truyền làm việc trung bình) 
 1000P Z .t.n
 F lực vòng : F ( v 1 1 1,47 ) 
 t t v 60000
 1000.4,94
 F 3360,5N 
 t 1,47
 2 2
 F v lực căng ly tâm :F v q.v 3,8.1,47 8,2 N(q:khối lượng 1 
mét xích tra bảng 5.2[I]) 
 F o 9,81.k f qa 9,81.4.3,8.0,947 141,2N ( k f 4 bộ truyền 
nghiêng góc <40 o ) 
 88,5.103
 s 21,16 theo bảng 5.10[I] với n=50v/phút 
 1,2.3360,5 141,2 8,2
 [s] 7 s [s] bộ truyền đảm bảo độ bền 
e.Đường kính đĩa xích 
Đường kính vòng chia của đĩa xích được xác định: 
 t 31,75
d 273,48mm 
 1 180
 sin( ) sin( )
 Z1 27
 31,75
d 414,76mm 
 2 180
 sin( )
 41
Đường kính vòng đỉnh: 
 180 180
d a1 t[0,5 cot g ] 31,75[0,5 cot g ] 287,51 
 Z1 27
 180 180
d a2 31,75[0,5 cot g ] 31,75[0,5 cot g ] 429,42 
 Z 2 41
Đường kính vòng chân: 
d f d1 2r 
Với r 0,5025dl 0,05 0,5025.19,05 0,05 9,62mm 
dl 19,05 tra bảng 5.2[I] 
 d f 1 273, 48 2.9,62 254,24mm 
 d f 2 414,76 2.9,62 395,52mm 
Các kích thước còn lại tính theo bảng 13.4[I] 
f.Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc của bộ truyền 
Ứng suất tiếp xúc :  H trên mặt răng đĩa xích phải thỏa mãn điều kiện 
 10