DO AN CH TIẾT MÁY HỘP GIẢM TỐC BÁNH RĂNG TRỤ THẲNG 2 cấp

NG UY N THAN H T NG H CK2

N CHI TIT MY
THIT K H THNG DN NG BNG TI
S ố liệu cho tr ớc :
1.Lực kéo băng tải F = 6800 N
2.Vận tốc băng tải v = 0,8 m/s
3.Đờng kính tang D = 350 mm
4.Thời gian phục vụ L
h
= 18000 h
5.Số ca làm việc 2
6.Góc nghiêng đờng nối tâm bộ truyền ngoài 30
0
7.Đặc tính làm việc : êm .
T
mm
= 1,4 T
1
T
2
= 0,7 T
1

t
1
= 4 h
t
2
= 4 h
t

ck
= 8h
Nhiệm vụ của đồ án là thiết kế hộp giảm tốc cho hệ thống dẫn động băng
tải.Hộp giảm tốc sử dụng bánh răng trụ gồm hai cấp nhanh và chậm, đợc thiết kế
theo sơ đồ phân đôi trên cấp nhanh. Động cơ điện thông qua bộ truyền đai truyền
chuyển động lên trục I. Và trục III đợc lắp khớp nối để truyền chuyển động qua
băng tải. Các trục quay nhờ hệ thống ổ lăn đợc tính toán và chọn mua ngoài thị tr-
ờng.
Các công thức và bảng để tính toán thiết kế đợc tra trong quyển Tính Toán Thiết
Kế Hệ Dẫn Động Cơ Khí _tập 1,2 của PGS.TS.Trịnh Chất TS.Lê Văn Uyển và
Dung sai và lắp ghép của PGS.TS Ninh Đức Tốn.
Trang

1
NG UY N THAN H T NG H CK2

PH N I
Chọn động cơ và phân tỷ số truyền
I. Chọn động cơ
1) Xác định công suất động cơ:
Công suất trên trục của động cơ điện đợc xác định bởi công thức sau:


ct
yc
P
P
.
=
Trong đó:

+
ct
P
: công suất trên trục máy công tác, đợc xác định bởi:
)(
1000
.
kW
vF
P
ct
=
+ F = 6800N : Lực kéo băng tải
+ v = 0,8 m/s : Vận tốc băng tải
Vậy:
)(44,5
1000
8,0.6800
1000
.
kW
vF
P
ct
===
+
21

22
oldbrolk

=
: tích số các hiệu suất thành phần:
+
k

= 1 : hiệu suất của nối trục đàn hồi.
+
1
ol

= 0,993 : hiệu suất của hai cặp ổ lăn trục 2 và 3.
+
br

= 0,97 : hiệu suất của bộ truyền bánh răng trụ.
+
d

= 0,96 : hiệu suất của bộ truyền đai.
+
2
ol

= 0,98 : hiệu suất của cặp ổ lăn trục vào
Từ đó ta tính đợc:
21

22
oldbrolk

=
= 1.0,993
2
.0,97
2
.0,96.0,98 =0,873
+ : Hệ số do ảnh hởng của tải trọng thay đổi, đợc tính theo công thức:

=








=
k
i
ck
ii
t
t
T
T
1
2
1

Trang

2
NG UY N THAN H T NG H CK2

+ T
1
: Công suất lớn nhất trong các công suất tác dụng lâu dài trên máy.
+ T
i
: Công suất tác dụng trong thời gian t
i
.
Vậy:
8
4
.7,0
8
4
.1
22
2
2
1
21
2
1
1
+=

+








=
ckck
t
t
T
T
t
t
T
T

= 0,8631
Công suất trên trục của động cơ điện là:

)(38,5
873,0
44,5.8631,0
.
kW
P
P
ct
yc
===


2) Xác định sơ bộ số vòng quay đồng bộ của động cơ điện:
Số vòng quay đồng bộ của động cơ điện đợc tính theo công thức:
cctsb
unn .
=
Trong đó:
+
dhc
uuu .=
: tỷ số truyền của hệ dẫn động
+
)408( ữ=
h
u
: tỷ số truyền của hộp giảm tốc bánh răng trụ 2 cấp.
+
)42( ữ=
d

u
: tỷ số truyền của bộ truyền đai dẹt.
Chọn
14=
h
u
;
24,2=
d
u
Suy ra:
36,3125,214.
=ì==
dhc
uuu
+
:
.60000
D
v
n
ct

=
số vòng quay của trục công tác.
+ v = 0,8m/s: vận tốc băng tải
+ D = 350mm: đờng kính tang quay
Suy ra:
67,43
350.

8,0.60000.60000
==

D
v
n
ct
(v/ph)
Vậy:
48,136936,3167,43.
ì==
cctsb
unn
(v/ph)
3) Chọn động cơ:
Trang

3
NG UY N THAN H T NG H CK2

Chọn động cơ thoả mãn điều kiện:
ycdc
PP
;
sbdc
nn
;
K
T
T

dn
K

Trong đó:
:4,1
1
==
T
T
K
mm
hệ số quá tải.
Từ kết quả tính đợc:
+
yc
P
= 5,38 kW
+
sb
n
= 1369,49 v/ph
Tra bảng P1.3 ta chọn động cơ 4A112M4Y3. Động cơ này có các thông số
kỹ thuật sau:
II. Phân phối tỷ số truyền
1) Phân phối tỷ số truyền:
Từ công thức:
dhc
uuu .
=
Trong đó:

+
h
u
: tỷ số truyền của hộp giảm tốc
+
d
u
: tỷ số truyền của đai dẹt
Ta có:
63,32
67,43
1425
===
ct
dc
c
n
n
u
Chọn sơ bộ
d
u
= 2,24
Trang

4
t
P
= 5,5 (kW)
dc

n
= 1425 (v/ph)

cos
= 0,85
% = 85,5
dn
k
T
T
= 2,0 > K = 1,4
truc
d
= 32 (mm) (Bảng P1.7)
Khối lợng = 56 (kg)
NG UY N THAN H T NG H CK2

Suy ra:
57,14
24,2
63,32
===
d
c
h
u
u
u
Phân hộp giảm tốc thành 2 cấp với:
+ Cấp nhanh : tỷ số truyền u

1
+ Cấp chậm : tỷ số truyền u
2
Vậy:
21
.uuu
h
=
Chọn phơng pháp phân phối tỷ số truyền để HGT có khối lợng nhỏ nhất
11,457,14.7332,0.7332,0
6438,06438,0
1
==
h
uu

55,3
11,4
57,14
1
2
==
u
u
u
h
Tính lại:
24,2
55,3.11,4
63,32

.
21
===
uu
u
u
c
d
2) Tính toán các thông số trên các hộp giảm tốc:
Tốc độ quay của trục động cơ:
n
dc
= 1425 (vòng/phút)
Tốc độ quay của trục I (trục gắn bánh đai với HGT):
16,636
24,2
1425
1
===
d
dc
u
n
n
(v/ph)
Tốc độ quay của trục II (trục gắn bánh răng trung gian):
78,154
11,4
16,636
1

1
2
===
u
n
n
(v/ph)
Tốc độ quay của trục công tác:
6,43
55,3
78,154
2
2
===
u
n
n
ct
(v/ph)
III. Công suất và mômen trên các trục
1) Công suất:
Công suất tơng đơng:
Trang

5
NG UY N THAN H T NG H CK2Ễ Ù Đ

)(70,444,5.8631,0. kWPP
cttd
≈==

β
− C«ng suÊt t¸c dông lªn trôc III:
)(73,4
993,0.1
7,4
.
1
3
kW
P
P
ol
k
td
===
ηη
− C«ng suÊt t¸c dông lªn trôc II:

)(91,4
993,0.97,0
73,4
.
1
3
2
kW
P
P
olbr
===

ηη
− C«ng suÊt t¸c dông lªn trôc I:

)(10,5
993,0.97,0
91,4
.
1
2
1
kW
P
P
olbr
===
ηη
− C«ng suÊt t¸c dông lªn trôc ®éng c¬:
)(42,5
98,096,0
10,5
2
1
kW
P
P
old
dc
=
×
==

′
ηη
2) M«men:
− M«men t¸c dông lªn trôc I:
)(76561
16,636
10,5.10.55,9
6
1
NmmT ==
− M«men t¸c dông lªn trôc II:
)(302949
78,154
91,4.10.55,9
6
2
NmmT ==
− M«men t¸c dông lªn trôc III:
)(1036045
6,43
73,4.10.55,9
6
3
NmmT ==
− M«men t¸c dông lªn trôc ®éng c¬:
)(36324
1425
42,5.10.55,9
6
NmmT

ct
==
b¶ng kÕt qu¶
Trôc §éng c¬ I II III
Trang

6
NG UY N THAN H T NG H CK2Ễ Ù Đ

Tû sè truyÒn u
®
=2,24 u
1
= 4,11 u
2
= 3,55
C«ng suÊt (kW) 5,42 5,10 4,91 4,73
Sè vßng quay (v/ph) 1425 636,16 154,78 43,6
M«men (Nmm) 36324 76561 302949 1036045
Trang

7
NG UY N THAN H T NG H CK2

Phần II
Thiết kế chi tiết các bộ truyền
I. Thiết kế bộ truyền ngoài: bộ truyền đai dẹt
1) Chọn loại đai:
Với điều kiện làm việc êm,vận tốc trục động cơ ở mức trung bình (1425
v/ph) ta chọn loại đai vải cao su -800. Đai vải cao su có đặc tính : bền,

dẻo, ít bị ảnh hỏng của độ ẩm và nhiệt độ, đợc dùng khá phổ biến.
2) Xác định các thông số của bộ truyền đai dẹt :
Ta đã chọn tỷ số truyền của bộ truyền đai là :
24,2=
d
u
.
Trong phần chọn động cơ, ta đã tính đợc mômen xoắn trên trục động cơ là
:
36324=
ct
T
(Nmm)
Chọn đờng kính bánh nhỏ d
1
(là bánh dẫn) theo công thức thực nghiệm:
0,2122,17236324)4,62,5()4,62,5(
3
3
1
ữ=ữ=ữ=
ct
Td
(mm)
Chọn theo tiêu chuẩn d
1
= 180 mm.
Đờng kính bánh đai lớn:
27,407
)01,01(

24,2180
)1(
1
2
=

ì
=

ì
=

d
ud
d
(mm)

: hệ số trợt.

= 0,01
u
d
: tỷ số truyền của bộ truyền đai. u
d
= 2,24
Chọn theo tiêu chuẩn d
2
= 400 mm
Kiểm tra lại số vòng quay thực tế của bánh đai lớn:
84,634

400
1801425)01,01(
)1(
2
11
2
=
ìì
=
ìì
=

d
dn
n

(mm)
Sai lệch so với vận tốc tính toán là : 0,21% vẫn nằm trong phạm vi cho phép
(3 ~ 4%)
Xác định khoảng cách trục theo công thức :
1160)400180(2)(2
21
=+ì=+ì dda
(mm)
Chiều dài của đai tính theo khoảng cách trục:
Trang

8
NG UY N THAN H T NG H CK2

)(3241
)11604(
)180400(
2
)400180(14,3
11602
)4(
)(
2
)(
2
2
2
1221
mm
a
dddd
al
=
ì

+
+ì
+ì=

+
+ì
+ì=

Chọn cách nối đai bằng phơng pháp khâu, tăng

l
thêm 150 mm nữa.
l
=3391 (mm)
Tính vận tốc của đai :
( )
phvg
nd
v
dc
d
42,13
60000
142518014,3
60000
1
=
ìì
=
ìì
=

.
Ta tính lại khoảng cách trục:
)(10,1235
4
)110824802480(
110
2
)180400(

2
)(
2480
2
)400180(14,3
3391
2
)(
4
)8(
22
12
21
22
mma
dd
dd
l
a
=
ì+
=
=

=

=
=
+ì
=

+ì
=
ì+
=



Tính góc ôm
1
trên bánh đai nhỏ:
00
12
1
1509405169
10,1235
57)180400(
180
57)(
180 >

=
ì
=
ì
=
a
dd

3) Xác định tiết diện đai :
Diện tích tiết diện đai dẹt đợc tính toán từ chỉ tiêu về khả năng kéo của

đai
[ ]
F
dt
KF
bA


ì
=ì=
+ b,

: chiều rộng và chiều dày đai (mm)
+ F
t
: lực vòng (N)
+ K
đ
: hệ số tải trọng động
+
[ ]
F

: ứng suất có ích cho phép
Xác định lực vòng :
87,403
42,13
42,51000
1000
1

=
ì
=
ì
=
v
p
F
t
(N)
Trang

9
NG UY N THAN H T NG H CK2

Chiều dày đai

chọn theo tỉ số
1
d

sao cho tỉ số này không vựơt quá
một trị số cho phép
max
1

d

nhằm hạn chế ứng suất uốn sinh ra trong đai và
tăng tuổi thọ làm việc cho đai. Tra bảng 4.8 :
40
1
max
1
=








d

Từ đó, ta tính đợc:
5,4
40
180
40
1
===
d

Tra bảng 4.1 ta xác định loại đai cần dùng là loại có 3 lớp và có lớp
lót.Khoảng chiều rộng đai là 20112 .
Tính ứng suất có ích cho phép theo công thức :
[ ] [ ]
0
0
CCC
vFF
ììì=


[ ]
0
F

: ứng suất có ích cho phép xác định bằng thực nghiệm với bộ
truyền đai có d
1
=d
2
,
0
180=

, bộ truyền đặt nằm ngang, v =10 m/s, tải trọng
tĩnh.
[ ]
121

0
dkk
F

=
Với góc nghiêng bộ truyền đai là
0
30
, chọn ứng suất căng ban đầu là :

MPa8,1
0
=

Tra bảng 4.9 ta xác định đợc :
5,2
1
=k
;
10
2
=k
Suy ra
[ ]
)(25,21805,4105,2
0
MPa
F
=ì=

C

hệ số kể đến ảnh hởng của góc ôm
1

trên bánh nhỏ đến khả năng
kéo của đai :
97,0)9405169180(003,01)180(003,01
0
1
=

ì=ì=


C

C
v
hệ số kể đến ảnh hởng của lực li tâm đến độ bám của đai trên vành
đai:
97,0)142,1301,0(04,01)101,0(1
22
=ìì=ì= vkC
vv
Trang

10
NG UY N THAN H T NG H CK2

C
0
hệ số kể đến ảnh hởng của vị trí bộ truyền trong không gian và phơng
pháp căng đai. Tra bảng 4.12 ta có
1=
o
C
Động cơ xoay chiều đồng bộ là động cơ thuộc nhóm II , số ca làm việc là
2. Ta lấy :
K
đ
= 1,1 + 0,1 = 1,2
Từ các thông số trên ta tính chiều rộng của đai b :
[ ] [ ]
)(87,50
5,4197,097,025,2
2,187,403
0
0
mm
CCC
KFKF
b
vF
dt
F
dt
=
ìììì
ì

=
ìììì
ì
=
ì
ì
=


Chọn theo tiêu chuẩn lấy b= 50 mm. Tra bảng 21.17 ta đợc B = 63 mm.
Diện tích tiết diện đai :
( )
2
2255,450 mmbA =ì=ì=


4) Xác định lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục:
Với
MPa8,1
0
=

ta tính đợc lực căng ban đầu :
)(405505,48,1
00
NbF =ìì=ìì=

Lực tác dụng lên trục
)(82,806)9405169sin(4052)2/sin(2
0

10
NFF
r
=

ìì=ìì=

Trang

11
NG UY N THAN H T NG H CK2

II. Thiết kế bộ truyền trong hộp : bộ truyền bánh răng
1) Chọn vật liệu :
Do không có yêu cầu đặc biệt và theo quan điểm thống nhất hoá trong
thiết kế, ở đây ta chọn vật liêu cho 2 cấp bánh răng nh nhau.Chọn vật liệu
nhóm I, tra theo bảng 6.1, ta chọn các vật liệu cho bánh răng chủ động và
bánh răng bị động nh sau:
Vật liệu Nhiệt luyện
[ ]
b

(MPa)
[ ]
ch

(MPa) Độ rắn HB
Bánh chủ động Thép 45 Tôi cải thiện 850 580
241ữ285
Bánh bị động Thép 45 Tôi cải thiện 750 450

192ữ240
2) Xác định ứng suất cho phép:
Với vật liệu đã chọn nh trên, ta chọn độ rắn HB
1
= 245, HB
2
= 230.
ứ ng suất tiếp xúc cho phép:
Sử dụng công thức (6.5) và (6.7), ta tính đợc N
HO
và N
HE
:
64,24,2
2
10.97,13230.3030
2
=== HBN
HO
633
3
max
11
3
max
2
10.25,112
8
4
.7,0

8
4
.118000.11,4/16,636.1.60
/ /.6060
=






+=








=








=

ii
i
iii
i
HE
tt
T
T
tunctn
T
T
cN
Vì N
HE2
> N
HO2
nên K
HL2
= 1.
Suy ra N
HE1
>N
HO1
nên K
HL1
= 1
Theo bảng 6.2, với thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn 180 350 :
702
lim

0
+= HB
H

; S
H
= 1,1 ; S
F
= 1,75 ;
HB
F
8,1
lim
0
=

MPaHB
H
56070245.2702
1
1lim
0
=+=+=

MPaHB
H
53070230.2702
2
2lim
0

=+=+=

Tính toán sơ bộ lấy Z
R
Z
v
K
xH
= 1. Từ công thức (6.1a), ứng suất tiếp xúc
cho phép đợc xác định :
[ ]
HL
H
o
H
H
K
S
.
lim








=

Trang

12
NG UY N THAN H T NG H CK2

Trong đó:
+
o
H lim

: ứng suất tiếp xúc cho phép ứng với số chu kỳ cơ sở
+ K
HL
: Hệ số tuổi thọ
+ S
H
: Hệ số an toàn
Suy ra:
[ ]
)(09,5091.
1,1
570
1
MPa
H
=

=

[ ]
)(82,4811.
1,1
530
2
MPa
H
=






=

Vì bộ truyền cấp nhanh là bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng nên ứng
suất tiếp xúc cho phép là giá trị trung bình của 2 giá trị trên. Vậy :
[ ]
[ ] [ ]
[ ]
min
21
.25,146,495
2

82,48109,509
2
H
HH
H
MPa



<=
+
=
+
=
Với cấp chậm dùng răng thẳng tính đợc
64,24,2
2
10.97,13230.3030
2
=== HBN
HO
633
3
max
11
3
max
10.62,31
8
4

.7,0
8
4
.118000.55,3/78,154.1.60
/ /.6060
2
=






+=








=

=

ii
i
iii
i
HE
tt
T
T
tunctn
T
T
cN
Vì N
HE2
> N
HO2
nên K
HL2
= 1.
Suy ra N
HE1
>N
HO1
nên K
HL1
= 1
Do đó

[ ] [ ]
)(82,481
2
MPa
HH
==


ứ ng suất uốn cho phép:
Khi tính sơ bộ lấy Y
R
Y
S
K
xF
= 1 , ứng suất uốn cho phép
[ ]
F

đợc xác định
theo công thức (6.2a):
[ ]
FLFC
F
o
F
F
KK
S
.

lim








=


Trong đó:
+
o
F lim

: ứng suất uốn cho phép ứng với số chu kỳ cơ sở
Trang

13
NG UY N THAN H T NG H CK2

+ K
FL
: Hệ số tuổi thọ
+ S
F
: Hệ số an toàn
+ K

FC
: Hệ số xét đến ảnh hởng đặt tải. Vì bộ truyền quay một chiều
nên K
FC
= 1.
Ta có:
+ N
FO
= 4.10
6
(đối với tất cả các loại thép khi thử uốn)
666
6
max
11
max
2
10.42,93
8
4
.7,0
8
4
.1.18000.11,4/16,636.60
/ /.6060
=

+=








=








=

ii
i
iii
m
i
FE
tt
T

T
tunctn
T
T
cN
F
+ (ở đây, m
F
= 6 vì HB 350, bánh răng có mặt lợn chân răng đợc
mài)
Vì N
FE2
> N
FO
nên K
FL2
= 1.
Tơng tự:
66
211
10.94,38310.42,93.11,4. ===
FEFE
NuN
N
FE1
> N
FO
nên K
FL1
= 1.

Theo bảng 6.2 :
o
F 1lim

=1,8HB
1
= 1,8.245 = 441 (MPa)
o
F 2lim

=1,8HB
2
= 1,8.230 = 414 (MPa)
Từ đó, theo công thức (6.2a), ta có:
[ ]
[ ]
)(57,236
75,1
1.1.414
)(252
75,1
1.1.441
2
1
MPa
MPa
F
F
==
==

ứ ng suất cho phép khi quá tải:
Theo công thức (6.13), ứng suất tiếp xúc cho phép khi quá tải là:
[ ]
max
H

= 2,8
ch

Suy ra:
[ ]
[ ]
1 1
max
2 2
max
2,8. 2,8.580 1624
2,8. 2,8.450 1260
H ch
H ch
MPa
MPa


= = =
= = =
[ ]
max

F

= 0,8
ch

Trang

14
NG UY N THAN H T NG H CK2Ễ Ù Đ

Suy ra:
[ ]
[ ]
1 1
max
2 2
max
0,8. 0,8.580 464
0,8. 0,8.450 360
F ch
F ch
MPa
MPa
σ σ
σ σ
= = =
= = =
Trang

15

NG UY N THAN H T NG H CK2

3) Tính sơ bộ đ ờng kính các bánh răng để đảm bảo điều kiện bôi trơn:
Bộ truyền bánh trụ răng nghiêng (cấp nhanh) :
Momen xoắn trên 1 cặp bánh răng phân đôi :
5,38280
2
76561
1
==T
Theo công thức (6.15a), ta có khoảng cách trục a
w1
là:
[ ]
1 1
3
1 1 1
2
1 1 1
( 1)
H
w a
H ba
T K
a K u
u


= +
Với bánh răng trụ răng nghiêng, dựa vào bảng 6.5: K

a1
= 43 (MPa
1/3
).
Giá trị của
ba1
: ta chọn
ba1
= 0,15
Từ đó suy ra:

1 1 1
0,5. .( 1) 0,5.0,15.(4,11 1) 0,383
bd ba
u

= + = + =
Vậy theo bảng 6.7, ứng với sơ đồ 3, HB < 350, tra đợc K
H

1
= 1,047.
Thay vào công thức tính khoảng cách trục ta có:
[ ]
1 1
3
3
1 1 1
2
2

1 1 1
38280,5.1,047
( 1) 43.(4,11 1) 141,107( )
495,46 .4,11.0,15
H
w a
H ba
T K
a K u mm
u


= + = + =
Lấy tròn khoảng cách trục là 145 mm.
Đờng kính vòng lăn:
1
11
1
12 11
2
2.145
56,75( )
1 4,11 1
4,11. 233,24( )
w
w
w w
a
d mm
u

d d mm
= = =
+ +
= =
Bộ truyền bánh trụ răng thẳng (cấp chậm) :
Momen xoắn trên trục :
)(302949
2
NmmT =
Số vòng quay của trục : n
2
= 154,78(v/ph)
Theo công thức (6.15a), ta có khoảng cách trục a
w2
là:
[ ]
2 2
3
2 2 2
2
2 2 2
( 1)
H
w a
H ba
T K
a K u
u

= +

Với bánh răng trụ răng nghiêng, dựa vào bảng 6.5: K
a2
= 49,5 (MPa
1/3
).
Trang

16
NG UY N THAN H T NG H CK2

Giá trị của
2ba

= 0,3ữ0,5 (bảng 6.6), ta chọn
ba2
= 0,5
Từ đó suy ra:

2 2 2
0,5. .( 1) 0,5.0,5.(3,55 1) 1,1375
bd ba
u

= + = + =
Vậy theo bảng 6.7, ứng với sơ đồ 7, HB < 350, tra đợc K
H

2

= 1,037.
Thay vào công thức tính khoảng cách trục ta có:
[ ]
2 2
3
3
2 2 2
2
2
2 2 2
302949.1,037
( 1) 49,5.(3,55 1) 205,75( )
481,82 .3,55.0,5
H
w a
H ba
T K
a K u mm
u


= + = + =

Lấy tròn khoảng cách trục là 205 mm.
Đờng kính vòng lăn:
2
21
2
22 21
2

2.205
90,11( )
1 3,55 1
3,55. 319,89( )
w
w
w w
a
d mm
u
d d mm
= = =
+ +
= =
Kiểm nghiệm về điều kiện về bôi trơn :
22
12
319,89
1,3715 1,3
233,24
w
w
d
d
= = >

Để đảm bảo bôi trơn, ta thay đổi khoảng cách trục của cả 2 bộ truyền, cụ thể:
1
2
150( )

200( )
w
w
a mm
a mm
=
=
Khi đó ta sẽ có :
12
22
22
12
241,29( )
312,09( )
312,09
1,29 1,3
241,29
w
w
w
w
d mm
d mm
d
d
=
=
= = <

thỏa mãn điều kiện về bôi trơn.

4) Tính toán cấp nhanh:
a) Xác định các thông số ăn khớp:
Module m đợc xác định theo công thức (6.17):
m
1
= (0,01ữ 0,02)a
w1
= (0,01ữ0,02)150 = 1,50ữ3,00 mm
Tra bảng 6.8, chọn module pháp là module tiêu chuẩn : m = 2 mm.
Chọn sơ bộ
0
35=

, theo (6.31) tính đợc số răng:
Trang

17
NG UY N THAN H T NG H CK2

1
2 cos
2.150.0,8192
24,047
( 1) 2(4,11 1)
w
a
z
m u

= = =

+ +
Lấy z
1
= 24(răng).
z
2
= uz
1
= 4,11.24 = 98,64 (răng)
Lấy z
2
= 98(răng)
Tính lại góc

:
1 2
.( ) 2.(24 98)
cos 0,8133
2. 2.150
w
m z z
a

+ +
= = =
0
35,580 35 34 48


= =

Tỉ số truyền thực : u
m
= 98/24 = 4,08
b) Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc:
Theo công thức (6.33):
[ ]
H
ww
H
HMH
dub
uKT
ZZZ



+
=
2
11
11
)1(2
Đờng kính vòng lăn bánh nhỏ :
1
1
1
2
2.150
58,71( )
1 4,11 1

w
w
a
d mm
u
= = =
+ +
Trong đó:
+ Z
M
: hệ số kể đến cơ tính vật liệu của các bánh răng ăn khớp. Với bánh
răng bằng thép, Z
M
= 274 (MPa
1/3
) (theo bảng 6.5)
+ Z
H
: hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc. Theo (6.35) :
tan cos tan cos 24,1096.tan 35,580 0,653
33,145
arctan(tan / cos ) arctan(tan 20 / 0,8133) 24,1096
b t
b
t tw



= = =
=

= = = =
Theo (6.34):
2.cos
2.cos 33,145
1,499
sin 2 sin(2.24,1096)
b
H
tw
Z


= = =
+

Z
: hệ số trùng khớp của răng.
Với:
.sin /( . ) . .sin /( . ) 0,15.150.sin 35,580 /(3,14.2) 2,085 1
w ba w
b m a m


= = = = >
.
Trang

18
NG UY N THAN H T NG H CK2

Từ đó rút ra:
[ ]
1 1
0,847
1,394
1,88 3,2.(1/ 24 1/ 98) .cos 35,580 1,394
Z





= = =
= + =
+
HVHHH
KKKK

=
+
H
K
: hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc
+

H
K
: hệ số tính đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng
vành răng khi tính về tiếp xúc. Tra theo bảng 6.7, với
bd

= 0,383 và sơ đồ
3, ta đợc K
H

= 1,047
+ Vận tốc vòng:
1 1
3,14.58,71.636,16
1,95( / )
60000 60000
d n
v m s


= = =
+ Với v = 1,95 (m/s), tra bảng 6.13, chọn cấp chính xác 9.
+ K
H

: hệ số tính đến sự phân bố không đều tải trọng cho các đôi răng
khi tính về tiếp xúc. Tra bảng 6.14 với v = 1,95 m/s, CCX 9 : K
H


= 1,13
+ K
Hv
: hệ số kể đến tải trọng động xuất hiện trong vùng ăn khớp khi tính
về tiếp xúc :
Tra bảng 6.15

002,0=
H

, tra bảng 6.16
73=
o
g
1
1
1
. . . / 0,002.73.1,95. 150/ 4,08 1,726
. .
1,726.0,15.150.58,71
1 1 1,00
2. . . 2.38280,5.1, 047.1,13
. . 1,13.1,047.1,00 1,18
H H o w
H w w
Hv
H H
H H H HV
g v a u
b d
K
T K K
K K K K

= = =
= + = + =
= = =
Thay các kết quả trên vào công thức kiểm nghiệm ta đợc:
1
2
1
2
2 ( 1)
2.38280,5.1,18.(4,08 1)
274.1,499.0,847 418,97( )
0,15.150.4,08.58,71
H m
H M H
w m w
T K u
Z Z Z
b u d
MPa


+
=
+
= =
Theo (6.1) v = 1,95 m/s , Z
v
= 1 , cấp chính xác động học là 9 ,chọn cấp
chính xác về mức tiếp xúc là 8 , cần gia công đạt độ nhám R
a

= 2,5 1,25àm
Z
R
= 0,95 ; d
a
< 700 mm , K
XH
= 1 .Vậy
Trang

19
NG UY N THAN H T NG H CK2



[
H
] = [
H
]
ì
Z
V
ì
Z
R
ì
K
XH
= 495,46

ì
1
ì
0,95
ì
1
=470,69 MPa.
Nh vậy
H
< [
H
]. Bộ truyền cấp nhanh vừa thiết kế đảm bảo về độ bền tiếp
xúc.
c) Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn:
Để đảm bảo độ bền uốn, ứng suất uốn sinh ra tại chân răng không đợc vợt
quá một giá trị cho phép. Theo công thức (6.43) và (6.44):
Trong đó:
+ T
1
=
38280,5
(Nmm)
+ m = 2 (mm)
+ b
w
: chiều rộng vành răng, theo tính toán ở trên, b
w
= 22,5 (mm)
+ d
w1

: đờng kính vòng lăn bánh chủ động, d
w1
= 58,71 (mm)
+ Y

= 1/

: hệ số kể đến sự trùng khớp của răng.
Với

= 1,394 ta có: Y

= 1/1,394 = 0,717.
+ Y

: hệ số kể đến độ nghiêng của răng.
35,580

=
1 /140 1 35,580 /140 0,746Y


= = =
+ Số răng tơng đơng
3 3
1 1
3 3
2 2
/ cos 24 / cos 35,580 44,61
/ cos 98 / cos 35,580 182,17

v
v
z z
z z


= = =
= = =
Y
F1
và Y
F2
là hệ số dạng răng, tra theo bảng 6.18, ta có Y
F1
= 3,62 và Y
F2
=
3,60.
+ K
F
: hệ số tải trọng khi tính về uốn:
FvFFF
KKKK

=
Trang

20
[ ]
[ ]

2
1
21
2
1
1
11
1
2
F
F
FF
F
F
ww
FF
F
Y
Y
mbd
YYYKT





=
=
NG UY N THAN H T NG H CK2

+ K
F

: hệ số tính đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng
vành răng khi tính về uốn. Tra theo bảng 6.7, với
bd
= 0,383 và sơ đồ
3, ta đợc K
F

= 1,10
+ K
F

: hệ số tính đến sự phân bố không đều tải trọng cho các đôi răng
khi tính về uốn. Tra bảng 6.14 với v = 1,95 m/s, CCX 9 : K
F


= 1,37
+ K
Fv
: hệ số kể đến tải trọng động xuất hiện trong vùng ăn khớp khi tính
về uốn :
Tra bảng 6.15
006,0=
F

, tra bảng 6.16
73=

o
g
1
1
1
. . . / 0,006.73.1,95. 150 / 4,08 5,179
. .
5,179.22,5.58,71
1 1 1,059
2. . . 2.38280,5.1,10.1,37
F F o w
F w w
Fv
F F
g v a u
b d
K
T K K



= = =
= + = + =
Suy ra
1,10.1,37.1,059 1,596
F F F Fv
K K K K

= = =
+ Vậy, thay các kết quả trên vào công thức (6.43):

1 1
1
1
2
2.38280,5.1,596.0,717.0, 746.3,62
58,71.22,5.2
89,55( )
F F
F
T K Y Y Y
d b m
MPa



= =
=
Tính
2F

theo công thức:
1
21
2
F
FF
F
Y
Y

=
Với Y
F1
và Y
F2
đã tính ở trên, thay vào ta có:
( )
2
89,55.3,60
89,06
3,62
F
MPa

= =
Với m = 2 mm, Y
S
= 1,08 - 0,0965ln(2) = 1,013; Y
R
= 1; K
xF
= 1 , theo (6.2)
và (6.2 a)
[ ] [ ]
[ ] [ ]
[ ]
[ ]
1 1
2 2

1 1
2 1
. . . 252.1,013.1.1 255,276
. . . 236,57.1,013.1.1 239,65
89,55 255,276
89,06 239,65
F F S R xF
F F S R xF
F F
F F
Y Y K
Y Y K




= = =
= = =
= < =
= < =
Vậy bộ truyền cấp nhanh vừa thiết kế đảm bảo về độ bền uốn.
d) Kiểm nghiệm răng về quá tải:
Theo (6.48) với
4,1
max
==
T
T
K
qt

Trang

21
NG UY N THAN H T NG H CK2Ễ Ù Đ

( )
[ ]
( )
1max 2
max
418,97. 1, 4 495,73 1260
H H qt H
K MPa MPa
σ σ σ
= = = < =
− Theo (6.49):
( )
[ ]
( )
1max 1 1
max
89,55.1,4 125,37 464
F F qt F
K MPa MPa
σ σ σ
= = = < =
( )
[ ]
( )
2max 2 2

max
89,06.1, 4 124,68 360
F F qt F
K MPa MPa
σ σ σ
= = = < =
− VËy bé truyÒn ®¶m b¶o kh«ng bÞ qu¸ t¶i.
Trang

22
NG UY N THAN H T NG H CK2

e) Các thông số và kích th ớc cơ bản của bộ truyền:
Thông số Ký hiệu Bánh răng 1 Bánh răng 2
Khoảng cách trục a
w1
a
w
150 mm
Môđun pháp ,m m 2 mm
Chiều rộng , b
w
b
w
22,5mm
Tỉ số truyền , u u
m
4,08
Số răng z
1

,z
2
z
1
;z
2
24 98
Hệ số dịch chỉnh răng x
1
;x
2
0
Góc nghiêng răng

0
35 34 48

Đờng kính vòng lăn d
w
58,71mm 241,29 mm
Đờng kính đỉnh răng d
a
63,02 mm 244,99mm
Đờng kính đáy răng d
f
54,05mm 235,99mm
Đờng vòng chia d 59,02 mm 240,99 mm
Trang

23

NG UY N THAN H T NG H CK2

5) Tính toán cấp chậm
a) Xác định các thông số ăn khớp:
Module m đợc xác định theo công thức (6.17):
m
1
= (0,01ữ 0,02).a
w2
= (0,01ữ0,02)200 = 2,00ữ4,00 mm
Tra bảng 6.8, chọn module tiêu chuẩn : m = 3 mm.
Theo (6.31) tính đợc số răng:
2
1
2
2
2.200
29,30
( 1) 3(3,55 1)
w
a
z
m u
= = =
+ +
Lấy z
1
= 29 (răng).
z
2

= u. z
1
= 3,55.29 = 102,95 (răng)
Lấy z
2
= 103 (răng) . Tính lại tỷ số truyền thực : u
m
= 103/29 = 3.55
Tính lại khoảng cách trục
2w
a
:
1 2
2
.( ) 3.(29 103)
198
2. 2
w
m z z
a
+ +
= = =
Lấy a
w2
= 200, do đó cần dịch chỉnh để tăng khoảng cách từ 198 lên 200
Tính hệ số dịch tâm theo (6.22)
2
1 2
( ) 200 (29 103)
0,67

2 3 2
w
a
z z
y
m
+ +
= = =
Theo (6.23) :
1 2
1000 1000 1000.0,67
5,08
29 103
y
t
y y
k
z z z
= = = =
+ +
Do đó theo bảng 6.10a tra đợc k
x
=0,197 , do đó theo (6.24) hệ số giảm đỉnh
răng
0,197 132
0,026
1000 1000
x t
k z
y

ì
ì
= = =
Theo (6.25) tổng hệ số dịch chỉnh
x
t
= y +

y =0,67+0,026=0,696
Theo (6.26) ,hệ số dịch chỉnh bánh 1:
x
1
=0,5
ì
[x
t
-
t
z
yzz )(
12

] = 0,5
ì
[0,696 -
(103 29) 0,67
132
ì
]
= 0,16

và hệ số dịch chỉnh bánh răng 2:
x
2
=x
t
x
1
=0,696 0,075 = 0,536
Theo (6.27) góc ăn khớp
Trang

24
NG UY N THAN H T NG H CK2


0
2
. .cos
(29 103).3.cos 20
cos 0,93
2. 2.200
t
tw
w
z m
a


+
= = =

0
21,565 21 33 55
tw


= =

b) Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc:
Theo công thức (6.33):
[ ]
H
ww
H
HMH
dub
uKT
ZZZ



+
=
2
12
21
)1(2
Trong đó:

+ Z
M
: hệ số kể đến cơ tính vật liệu của các bánh răng ăn khớp. Với bánh
răng bằng thép, Z
M
= 274 (MPa
1/3
) (theo bảng 6.5)
+ Z
H
: hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc. Theo (6.35) :
Theo (6.34):
2.cos
2
1,71
sin 2 sin(2.21,565)
b
H
tw
Z


= = =
+

Z
: hệ số trùng khớp của răng.
Với bánh răng thẳng , dùng công thức (6.36a)
[ ]
(4 )

(4 1,739)
0,868
3 3
1,88 3,2.(1/ 29 1/103) 1,739
Z







= = =
= + =
+ Đờng kính vòng lăn bánh nhỏ:
Tính lại tỉ số truyền thực :
u
m
= 103/29 = 3.55
1
2
2.200
87,91( )
1 3,55 1
w
w
m
a
d mm
u

= = =
+ +
+
HVHHH
KKKK

=
+
H
K
: hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc
+

H
K
: hệ số tính đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng
vành răng khi tính về tiếp xúc. Tra theo bảng 6.7, với
bd
= 1,1375 và sơ
đồ 7, ta đợc K
H

= 1,037
Trang

25