Đồ Án Nộp Ngày Mồng 4 Tháng 3.Docx

Lê Bá Đức 20161074
PHẦN 2 : TÍNH TỐN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN XÍCH
2.1 Chọn loại xích
2.2 Chọn số răng đĩa xích
2.3 Xác định bước xích
2.4 Xác định khoảng cách trục và số mắt xích
2.5 Kiểm nghiệm xích về độ bền
2.6 Xác định thơng số của đĩa xích
2.7 Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc của đĩa xích
2.8 Xác định lực tác dụng lên trục
2.9 Tổng hợp các thông số của bộ truyền xích

PHẦN 3: THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN TRONG
3.2 Xác định ứng suất cho phép
3.3 Xác định sơ bộ khoảng cách trục
3.4 Xác định các thông số ăn khớp
3.5 Xác định các hệ số và một số thông số động học
3.6 Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc
3.7 Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn
3.8 Một vài thơng số hình học của cặp bánh răng
3.9 Bảng tổng kết các thông số của bộ truyền bánh răng


PHẦN 2 : TÍNH TỐN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN XÍCH
Thơng số yêu cầu:
P = PII = 2,99 (KW)
T1 = TII = 79993,53 (N.mm)
n1 = nII = 356,96 (v/ph)
u = ux = 3
β = 300
2.1 Chọn loại xích

Xích ống con lăn
2.2 Chọn số răng đĩa xích
Z1 = 29 – 2u = 29 – 2.3 = 23

Chọn Z1 = 23

Z2 = 3.Z1 = 3.23 = 69

Chọn Z2 = 69

2.3 Xác định bước xích
Bước xích p được tra bảng

với điều kiện Pt ≤[P], trong đó:

Pt – Cơng suất tính tốn: Pt = P.k.kz.kn
Ta có:
Chọn bộ truyền xích thí nghiệm là bộ truyền xích tiêu chuẩn, có số răng và
vận tốc vịng đĩa xích nhỏ nhất là:

Do vậy ta tính được:
kz – Hệ số răng:

k z=

Z 01 25
= =1,09
Z 1 23

kn – Hệ số vòng quay:

k n=

n01
200
=
=0,56
n1 356,96

k = k0kakđckbtkđ.kc trong đó:
k0 – Hệ số ảnh hưởng của vị trí bộ truyền: Tra bảng
được k0 = 1

với

= 300 ta

ka – Hệ số ảnh hưởng của khoảng cách trục và chiều dài xích:
Chọn a = (30 ÷ 50)p => Tra bảng

ta được ka = 1,0

kđc – Hệ số ảnh hưởng của việc điều chỉnh lực căng xích:
Tra bảng
các đĩa xích

=> kđc = 1 do vị trí trục được điều chỉnh bằng một trong

kbt – Hệ số ảnh hưởng của bôi trơn: Tra bảng

cầu

, ta được kbt = 1,3

bộ truyền ngoài làm việc trong mơi trường có bụi , chất lỏng bơi trơn đạt yêu

kđ – Hệ số tải trọng động: Tra bảng

, ta được kđ = 1,2

- đặc tính làm việc: vừa
kc – Hệ số kể đến chế độ làm việc của bộ truyền: Tra bảng
làm việc là 2 ta được kc = 1,45
k = k0kakđckbtkđkc = 1.1.1.1,3.1,2.1,45=2,262
Công suất cần truyền P = 2,99 (KW)
Do vậy ta có:
Pt = P.k.kz.kn = 2,99.2,262.1,09.0,56 = 4,128 (KW)

với số ca


Tra bảng

với điều kiện






{

Pt=4,128 ( KW ) ≤ [ P ]
ta được:
n01=200

Bước xích: p = 19,05 (mm)
Đường kính chốt: dc = 5,96 (mm)
Chiều dài ống: B = 17,75 (mm)
Công suất cho phép: [P] = 4,8 (KW)

2.4 Xác định khoảng cách trục và số mắt xích
Chọn sơ bộ:
a= 40.p = 40.19,05 = 762 (mm)
Số mắt xích:
2

x=

2
2 a Z1 + Z 2 (Z ¿ ¿ 2−Z1 ) . p 2.762 23+69 (69−23) .19,05
+
+
=
+
+
=130,21¿
2
2
p

2
19,05
2
4π a
4 π .762

Chọn số mắt xích là chẵn: x = 130
Chiều dài xích L =x.p =130.19,05 = 2476,5 (mm).

¿

a=

[

19,05
23+69
130−
+
4
2

√(

130−

) (

23+69 2
69−23

−2.
2
π

) ]=787,74
2

Để xích khơng q căng cần giảm a một lượng:
∆ a=¿ =(0,002÷0,004).787,74=1,575÷3,151 (mm)
Do đó:
a = a ¿ - ∆ a = 787,74 – (1,575÷3,151) = 784,589÷786,165 (mm)

a=785 mm

Lấy

Số lần va đập của xích i:
Tra bảng
với loại xích ống con lăn, bước xích p = 19,05 (mm) => Số
lần va đập cho phép của xích: [i] = 35


i=

Z 1 . n1 23.356,96
=
=4,21< [ i ]=35 => Thỏa mãn
15. x
15.130

2.5 Kiểm nghiệm xích về độ bền
, với:
Q – Tải trọng phá hỏng: Tra bảng

với p = 19,05 (mm) ta được:

 Q = 31,8 (KN)
 Khối lượng 1m xích: q = 1,9 (kg).
kđ – Hệ số tải trọng động:
Do làm việc ở đặc tính êm => kđ = 1,2
Ft – Lực vòng:
F t=

1000 P 1000.2,99
=
=1147,04 N
v
2,606

Với vận tốc trung bình của xích v=

Z 1 . p . n1 23.19,05 .356,96
m
=
=2,606( )
60000
60000
s

Fv – Lực căng do lực ly tâm sinh ra:

2

2

F v =q . v =1,9.2,606 =12,9( N )

F0 – Lực căng do trọng lượng nhánh xích bị động sinh ra:
, trong đó:
kf – Hệ số phụ thuộc độ võng của xích: Do kf = (0,01÷ 0,02).a => kf = 6
−3

F 0=9,81. k f .q .a=9,81.6 .1,9 .785 .10 =87,79(N )

[s] – Hệ số an toàn cho phép: Tra bảng

với p = 19,05 (mm);

n1 = 356,96 (v/ph) ta được [s] = 9,3
Q

31800

Do vậy: s= k . F + F + F = 1,2.1147,04 +87,79+12,9 =31,53≥ [ s ] =9,3
đ
t
0
v


2.6 Xác định thơng số của đĩa xích

Đường kính vịng chia:

{

d 1=

d 1=

p

sin

( )
π
Z1

p

sin

( )
π
Z2

=

=

19,05
=139,9(mm)

π
sin ⁡( )
23

19,05
=418,54( mm)
π
sin ⁡( )
69

Đường kính đỉnh răng:

{

π
π
=19,05 [ 0,5+cotg ( ) ] =148,12(mm)
(
)
[ Z]
23
π
π
= p 0,5+ cotg
=19,05 0,5+ cotg ( ) =427,63(mm)
[ ( Z )] [ 69 ]

d a 1= p 0,5+ cotg
da2

1

2

2.7 Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc của đĩa xích
, trong đó:
Kđ – Hệ số tải trọng động: Theo như mục trên ta đã tra được Kđ = 1
A – Diện tích chiếu của bản lề: Tra bảng

với p = 19,05 (mm);

A = 106 (mm2)
kr – Hệ số ảnh hưởng của số răng đĩa xích, tra bảng ở trang 87 tài liệu [1]
theo số răng Z1 = 25 ta được kr = 0,42
kđ – Hệ số phân bố tải trọng không đều giữa các dãy
(nếu sử dụng 1 dãy xích => kđ = 1)
Fvđ – Lực va đập trên m dãy xích:
−7

3

−7

3

F vđ =13.1 0 . n1 . p . m=13.10 .356,96 . 19,05 .1=3,2(N )

E – Môđun đàn hồi:

do E1 = E2 = 2,1.105 MPa : Cả hai đĩa xích cùng

làm bằng thép.
Do vậy:

√

√

E
2,1. 105
σ h=0,47 k r ( F t K đ + F vđ )
=0,47 0,42 (1147,04 +3,2 )
=459,8 (MPa)
A . kđ
106.1

Tra bảng
ta chọn vật liệu làm đĩa xích là thép 45, với các đặc tính
tơi cải thiện, có [σ ¿¿ H ]=( 800−900 ) ≥ σ H =459,8( MPa) ¿
2.8 Xác định lực tác dụng lên trục
trong đó:
kx – Hệ số kể đến trọng lượng của xích:
kx =1,15 vì β=00 ≤ 400.
=> F r=k x . F t =1,15.1147,04=1319,09(N )
2.9 Tổng hợp các thông số của bộ truyền xích
Thơng số

Ký hiệu

Loại xích

----

Giá trị
Xích ống con lăn
1 dãy xích

Bước xích

P

19,05 (mm)

Số mắt xích

x

130

Chiều dài xích

L

2476,5 (mm)

Khoảng cách trục

a

785(mm)

Số răng đĩa xích nhỏ

Z1

23

Số răng đĩa xích lớn

Z2

69


Vật liệu đĩa xích

Thép 45

Đường kính vịng chia đĩa xích nhỏ

d1

139,9 (mm)

Đường kính vịng chia đĩa xích lớn

d2

418,54 (mm)

Đường kính vịng đỉnh đĩa xích nhỏ

da1

148,12 (mm)

Đường kính vịng đỉnh đĩa xích lớn

da2

427,63 (mm)

Lực tác dụng lên trục

Fr

1319,09 (N)

PHẦN 3: THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN TRONG
Tính tốn bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng
Thông số đầu vào:
P=PI= 3,11 (KW)
T1=TI= 20697,21 (N.mm)
n1=nI= 1435 (v/ph)
u=ubr= 4,02
Lh=12000 (h)
3.1 Chọn vật liệu bánh răng
Tra bảng

, ta chọn:

Vật liệu bánh răng lớn (bánh răng II):





Nhãn hiệu thép: 45
Chế độ nhiệt luyện: Tôi cải thiện
Độ rắn:
Ta chọn HB2=230
Giới hạn bền σb2=750 (MPa)


 Giới hạn chảy σch2=450 (MPa)
Vật liệu bánh răng nhỏ (bánh răng I):






Nhãn hiệu thép: 45
Chế độ nhiệt luyện: Tôi cải thiện
Độ rắn: HB=192÷240, ta chọn HB1= 245
Giới hạn bền σb1=850 (MPa)
Giới hạn chảy σch1=580 (MPa)

3.2 Xác định ứng suất cho phép

a. Ứng suất tiếp xúc và ứng suất uốn cho phép:

, trong đó:
Chọn sơ bộ:

SH, SF – Hệ số an tồn khi tính tốn về ứng suất tiếp xúc và ứng suất uốn:
Tra bảng

với:

 Bánh răng chủ động: SH1= 1,1; SF1= 1,75
 Bánh răng bị động: SH2= 1,1; SF2= 1,75
- Ứng suất tiếp xúc và uốn cho phép ứng với số chu kỳ cơ sở:
=>
Bánh chủ động:
Bánh bị động:


KHL,KFL – Hệ số tuổi thọ, xét đến ảnh hưởng của thời gian phục vụ và chế độ
tải trọng của bộ truyền:

, trong đó:
mH, mF – Bậc của đường cong mỏi khi thử về ứng suất tiếp xúc. Do bánh
răng có HB<350 => mH = 6 và mF = 6
NHO, NFO – Số chu kỳ thay đổi ứng suất khi thử về ứng suất tiếp xúc và ứng
suất uốn:

NHE, NFE – Số chu kỳ thay đổi ứng suất tương đương: Do bộ truyền chịu tải
trọng tĩnh => NHE= NFE= 60c.n.t∑ , trong đó:
c – Số lần ăn khớp trong 1 vòng quay: c=1

n – Vận tốc vòng của bánh răng
t∑ – tổng số thời gian làm việc của bánh răng
 NHE1 = NFE1= 60.c.n1. t∑ = 60.1.1435.12000 = 1033,2.106
 NHE2 = NFE2= 60.c.n2. t∑ = 60.c. n1/u .t∑= 60.1.356,96.12000= 257,01.106
Ta có: NHE1> NHO1 => lấy NHE1= NHO1 => KHL1= 1
NHE2> NHO2 => lấy NHE2= NHO2 => KHL2= 1
NFE1> NFO1 => lấy NFE1= NFO1 => KFL1= 1
NFE2> NFO2 => lấy NFE2= NFO2 => KFL2= 1
Do vậy ta có:


Do đây là bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng =>
=>

(MPa)

b. Ứng suất cho phép khi quá tải

3.3 Xác định sơ bộ khoảng cách trục
, với:
Ka – hệ số phụ thuộc vật liệu làm bánh răng của cặp bánh răng: Tra bảng
=> Ka= 49,5 MPa1/3.
T1 – Moment xoắn trên trục chủ động: T1 = 20697,21 (N.mm)
[σH] - Ứng suất tiếp xúc cho phép: [σH] = 481,818(MPa)
u – Tỷ số truyền: u = 4,02
– Hệ số chiều rộng vành răng:
Tra bảng

với bộ truyền đối xứng, HB < 350 ta chọn được

ψ bd =0,5ψ ba ( u+1 )=0,5.0,3 ( 4,02+ 1 )=0,753


KHβ, KFβ – Hệ số kể đến sự phân bố khơng đều tải trọng trên chiều rộng vành
răng khi tính về ứng suất tiếp xúc và uốn: Tra bảng
đồ bố trí là sơ đồ 6 ta được:

với

ψ bd =0,753

và sơ

Do vậy:

√

49,5 ( 4,02+ 1 ) 3

=

20697,21.1.03
=105,32(mm)
2
481,818 .4,02 .0,3

Chọn aw = 105 (mm)
3.4 Xác định các thông số ăn khớp
a. Mô đun pháp
m = (0,01÷0,02)aw = (0,01÷0,02).105 = 1,05÷2,1 (mm)

Tra bảng

chọn m theo tiêu chuẩn: m = 2 (mm).

b. Xác định số răng
Ta có:
Z1 =

2.a w
2.105
=
=20,91 chọn Z1 = 21
m(u+1) 2(4,02+1)

Z2= u.Z1= 4,02.27= 84,42

chọn z2=84

Tỷ số truyền thực tế: ut = z2/z1 = 84/21= 4

| |

Sai lệch tỷ số truyền: ∆ u=
mãn

|

|

ut −u

4−4,02
.100 %=
.100 %=0,5<4%
u
4,02

c. Xác định lại khoảng cách trục chia

=> thỏa


¿

a w=

m ( Z 1+ Z 2 ) 2. ( 21+84 )
=
=105(mm)
2
2
¿
¿>¿ a w =105(mm)

❑

❑❑

d. Xác định hệ số dịch chỉnh.
y=

a w z 1−z 2 105 21+ 84
1000. y
k .( z + z )
=0=¿ k x =0∆ y = x 1 2 =0 x t = y+ ∆ y=0
−
=
−
=0 k y =
z1 + z2
m
2
2
2
1000
1
x 1= . ¿ x 2=x t− x1=0góc ăn khớp: α t =α tw =arccos¿
2

3.5 Xác định các hệ số và một số thông số động học
Tỷ số truyền thực tế: ut= 4
Đường kính vịng lăn của cặp bánh răng:

{

2. a w 2.105
=
=42( mm)
ut +1 4 +1
d w 2=2. a w −d w 1=168( mm)

d w 1=

Vận tốc trung bình của bánh răng: v=

cấp

π . d w 1 . n1 π .42 .1435
m
=
=3,156( )
60000
60000
s

Tra bảng
với bánh răng trụ răng thẳng và v = 3,156(m/s) ta được
chính xác của bộ truyền là: CCX= 8
Tra phụ lục

với:

 CCX= 8
 HB < 350
 Răng thẳng
 V =3,156 (m/s)
Nội suy tuyến tính ta được:


{

K Hv =1,126
K Fv =1,304

Hệ số tập trung tải trọng:
KHα , KFα – Hệ số phân bố không đều tải trọng trên các đơi răng khi tính về

{

m
)
s
CCX=8 nội suy ta được:

v=3,156(

ứng suất tiếp xúc, uốn: Tra bảng

{

K Hα =1,06
K Fα =1,23

với

3.6 Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc

- Ứng suất tiếp xúc cho phép:
[σH]cx = [σH]. ZR.Zv.KxH = 4818,818.1.0,95.1= 457,727 (MPa)

=>

ZM – Hệ số kể đến cơ tính vật liệu của bánh răng ăn khớp: Tra bảng
ZM = 274 MPa1/3
ZH – Hệ số kể đến hình dạng của bề mặt tiếp xúc:

√

ZH =

√

2
2
=
=1,76
sin ⁡(2 α t w )
sin ⁡( 2.20° )

– Hệ số sự trùng khớp của răng: Phụ thuộc vào hệ số trùng khớp ngang εα
εα – Hệ số trùng khớp ngang:

≈

[

Z ε=

1,88−3,2

√

( Z1 + Z1 )]=[1,88−3,2( 211 + 841 )]=1,69

√

1

2

4−ε α
4−1,69
=
=0,877
3
3

KH – Hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc:


K H =K H β ∙ K H α ∙ K Hv =1,03.1,06.1,126=1,229

bw – chiều rộng vành răng:
bw = ψ ba .a w = 0,3.105 = 31,5 (mm) lấy bw = 32 (mm)
Thay vào ta được:
σ h=Z M . Z H . Z ε

Ta có ¿

√

2. T 1 K H (u t +1)
b w ut d

2
w1

=274.1,76.0,877 .

√

2.20697,21 .1,229 .(4 +1)
=448,89( Mpa)
2
32.4 . 42

=> Thoả mãn
3.7 Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn

- Ứng suất uốn cho phép của bánh chủ động và bị động:

KF – Hệ số tải trọng khi tính về uốn
KF = KFα.KFβ.KFv = 1,23.1,07.1,304 = 1,716
Yε – Hệ số kể đến sự trùng khớp của răng:
Y ε=

1
1
=
=¿
ε α 1,69

0,591

Yβ – Hệ số kể đến độ nghiêng của răng:

(do β=0)

YF1, YF2 – Hệ số dạng răng: Phụ thuộc vào số răng tương đương ZV1 và ZV2:
Ζ v1 =

Ζ1
cos 3 β

=21


Ζ v 2=






Ζ2
cos 3 β

=84

Tra bảng

với:

Zv1 = 21
Zv2 = 84
x1 = 0
x2 = 0

Ta được:

{

Y F 1=4,04
Y F 2=3,609

{

σ F 1=

Thay vào ta có:
2T 1 . K F . Y ε Y β Y F 1 2.20697,21.1,716 .0,591 .1.4,04
=
=63 , 09 ( MPa )< [ σ F 1 ]=269,64 ( Mpa)
bw . d w 1 . m
32.42.2
σ Y
63,09.3,609
σ F 2= F 1 F 2 =
=56,35 ( MPa )< [ σ F 2 ]=253,161( Mpa)
Y F1
4,04

3.8 Một vài thơng số hình học của cặp bánh răng
Đường kính vịng chia:

{

d 1=m. Z1 =2.21=42 ( mm )
d 2=m . Z 2=2.84=168(mm)

Khoảng cách trục chia:
a = 0,5.(d1 + d2) = 126 (mm)
Đường kính đỉnh răng:

{

d a 1=d 1 +2(1+ x 1−∆ y ) m=42+2.2=46 ( mm )
d a 2=d 2 +2(1+ x 2−∆ y) . m=168+2.2=172(mm)

Đường kính đáy răng:


{

d f 1=d1 – (2,5−2. x 1). m=42 – 2,5.2=37 ( mm )
d f 2 =d 2 – (2,5−2 . x 2) . m=168 – 2,5.2=163 ( mm )

Đường kính vòng cơ sở:

{

d b 1=d 1 . cosα=42. cos 20 ˚=39,46( mm)
d b 2=d 2 . cosα=168. cos 20˚ =157,89(mm)

Góc prôfin gốc: α = 200.

3.9 Bảng tổng kết các thông số của bộ truyền bánh răng
PI = 3,11 (kw)
TI = 20697,21 (N.mm)
nI = 1435 (vòng/phút)
u = utt = 4
Lh = 12000 (h)
Thơng số
Khoảng cách trục chia
Khoảng cách trục
Số răng
Đường kính vịng lăn
Đường kính đỉnh răng
Đường kính vịng chia
Đường kính vịng cơ sở
Hệ số dịch chỉnh
Góc profin gốc

Ký hiệu

Đơn vị

a
aw
Z1/Z2
dw1

dw2
da1
da2
d1
d2
df1
df2
x1
x2

mm
mm
mm
mm
mm
mm
mm
mm
mm
mm

α

Kết quả tính
tốn
126
105
21/84
42
168

46
172
46
172
37
163
0
0
200


Góc profin răng
Góc profin khớp
Hệ số trùng khớp ngang
Hệ số trùng khớp dọc
Modun pháp
Góc nghiêng của răng
Bề rộng răng
Đường kính đáy răng

αt
αtw
ɛα
ɛβ
m
β
bw
df1
df2

mm
mm
mm

200
200
1,69
0
2
00
32
37
163