Đồ án chi tiết máy Hộp giảm tốc bánh răng trụ răng nghiêng 1 cấp

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP HÀ NỘI
KHOA CƠ KHÍ
----------

ĐỒ ÁN MƠN HỌC CHI TIẾT MÁY
TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ

Giáo viên hướng dẫn: Ths. Nguyễn Văn Tuân
Sinh viên thực hiện: Đặng Xuân Thanh – 2020603953
Lớp: 20221ME6017004

Khóa: 15

Hà Nội – 2022


BỘ CƠNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP HÀ

CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

NỘI

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

ĐỒ ÁN MÔN HỌC
CHI TIẾT MÁY
Số: 483
1. Giảng viên hướng dẫn: Th.S Nguyễn Văn Tuân
2. Sinh viên thực hiện: Đặng Xuân Thanh Mã SV: 2020603953
NỘI DUNG

THIẾT KẾ HỆ DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ

1. Động cơ

3. Hệ thống truyền động

4. Băng tải

Các số liệu cho trước:
1. Lực kéo băng tải:

F = 11500 N

2. Vận tốc băng tải:
3. Đường kính tang:
4. Tỷ số truyền của hệ thống dẫn động:

v = 0,45 m/s
D = 140 mm

5. Thời hạn phục vụ:

lh =15000 giờ

6. Số ca làm việc:

2 ca

u  8 14

7. Góc nghiêng đường nối tâm bộ truyền ngồi: 30o
8. Đặc tính làm việc:

êm


YÊU CẦU THỰC HIỆN

TT

Đánh

Nội dung

giá

Sản phẩm

Thuyết minh:
Phân tích lựa chọn phương án và xây

1

dựng sơ đồ hệ thống dẫn động.

01 quyển thuyết minh

Chương 1. Chọn động cơ và phân phối tỉ

khổ A4 đúng quy định số

số truyền
Chương 2. Thiết kế bộ truyền ngoài hộp

815/QĐ-ĐHCN

giảm tốc
Chương 3. Thiết kế bộ truyền trong hộp

ban

hành ngày 15/08/2019
L1

Trích dẫn tài liệu tham
khảo theo quy định số

giảm tốc
Chương 4. Thiết kế trục
Chương 5. Tính chọn ổ trục

815/QĐ-ĐHCN

ban

hành ngày 15/08/2019

Chương 6. Thiết kế vỏ hộp, lựa chọn chế
độ lắp ghép và bôi trơn

2

Bản vẽ:
Thiết kế bản vẽ lắp hộp giảm tốc

L2

01 bản vẽ lắp hộp giảm
tốc khổ A0 theo đúng
tiêu chuẩn (TCVN
7283; TCVN 0008)

3

Viết topic: Nhận thức được những tác
động của giải pháp kỹ thuật đối với cá
nhân, tổ chức và xã hội.

Ngày giao đề: 12/09/2022

1-2 trang khổ A4, đóng
cùng quyển thuyết minh
ở mục 2.

Ngày hồn thành: 24/12/2022
Hà Nội, ngày 05 tháng 09 năm 2022

DUYỆT ĐỀ

GIẢNG VIÊN SOẠN ĐỀ

TS. Nguyễn Anh Tú

ThS. Nguyễn Hồng Tiến


BẢNG KẾ HOẠCH ĐỒ ÁN MÔN HỌC CHI TIẾT MÁY
THÔNG TIN CHUNG
Tên lớp học phần
: 20221ME6017004
Giảng viên hướng dẫn : Th.S Nguyễn Văn Tuân
Sinh viên thực hiện
: Đặng Xuân Thanh
Mã sinh viên
: 2020603953
II. NỘI DUNG HỌC TẬP
1. Tên chủ đề : Thiết kế hệ thống dẫn động cơ khí
2. Hoạt động của sinh viên :
I.

Tuần

Người thực hiện

STT
1

Đặng Xuân Thanh

2

Đặng Xuân Thanh

3

Đặng Xuân Thanh

4

Đặng Xuân Thanh

5

Đặng Xuân Thanh

Nội dung công việc

Phương pháp thực hiện

Lập bảng kế hoạch hồn thành
mơn học, tìm hiểu, phân tích và
thiết kế hệ thống theo đề
Tính chọn động cơ, phân phối tỉ số
truyền và momen xoắn trên các
trục
Tính tốn bộ truyền ngồi hộp
giảm tốc
Tính tốn bộ truyền trong hộp
giảm tốc
Tính tốn thiết kế trục

6

Đặng Xn Thanh

Tính chọn ổ đỡ

7

Đặng Xn Thanh

8

Đặng Xn Thanh

Tính tốn kết cấu hộp và các chế
độ lắp ghép, bôi trơn
Thiết kế bản vẽ lắp hộp giảm tốc

9

Đặng Xuân Thanh

Thiết kế bản vẽ lắp hộp giảm tốc

10

Đặng Xuân Thanh

11

Đặng Xuân Thanh

12

Đặng Xuân Thanh

Đánh máy bài thuyết minh và
kiểm tra lại bản vẽ hoàn thiện đồ
án
Viết topic: Nhận thức được những
tác động của giải pháp kỹ thuật đối
với cá nhân, tổ chức
Ôn tập lại các vấn đề liên quan

3. Sản phẩm nghiên cứu: Bản vẽ kỹ thuật hộp giảm tốc và bài thuyết minh.


III. Nhiệm vụ học tập
1. Hoàn thành Đồ án (Từ ngày 12/09 đến ngày 24/12/2022 ).
2. Báo cáo sản phẩm nghiên cứu theo chủ đề được giao trước giảng viên.
IV. Học Liệu thực hiện Đồ án
1. Tài liệu học tập
Tính tốn thiết kế hệ dẫn động cơ khí; tập 1,2. Tác giả Trịnh Chất, Lê Văn
Uyển, NXB Giáo Dục, Hà Nội, 2006.
Chi Tiết Máy; tập 1,2. Tác giả Nguyễn Trọng Hiệp, NXB Giáo Dục, Hà Nội,
1994.
Dung sai và lắp ghép, Tác giả Ninh Đức Tốn, NXB Giáo Dục, Hà Nội, 2004.
2. Phương tiện, nguyên liệu thực hiện Đồ án: Phần mềm auto CAD 2019,
SolidWorks 2019 , Giấy A0, A3, A4, Bút, Thước….

Hà Nội, ngày….tháng….năm 2022
Sinh viên thực hiện
Thanh
Đặng Xuân Thanh


MỤC LỤC
Lời cảm ơn ..................................................................................................................1
PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN VÀ XÂY DỰNG SƠ ĐỒ HỆ THỐNG
DẪN ĐỘNG................................................................................................................2
Chương 1: Chọn động cơ và phân phối tỷ số truyền ..................................................4
1.1. Xác định công suất động cơ ..............................................................................4
1.2. Phân phối tỉ số truyền .......................................................................................5
1.3. Tính các thơng số trên các trục .........................................................................5
Chương 2: Thiết kế bộ truyền ngoài hộp giảm tốc .....................................................7
2.1. Bộ truyền đai .....................................................................................................7
2.1.1. Chọn đai .....................................................................................................7
2.1.2.

Xác định thông số bộ truyền đai .............................................................7

2.1.2.

Xác định tiết diện đai ..............................................................................8

2.1.3.

Xác định lực căng ban đầu ....................................................................10

2.1.4.

Bảng thơng số .......................................................................................10

2.2.

Bộ truyền xích ............................................. Error! Bookmark not defined.

2.2.1. Chọn xích ................................................. Error! Bookmark not defined.
2.2.2.

Xác định thơng số của bộ truyền xích .. Error! Bookmark not defined.

2.2.3.

Kiểm nghiệm xích về độ bền ................ Error! Bookmark not defined.

2.2.4. Thiết kế kết cấu của đĩa xích và xác định lực tác dụng lên trục ... Error!
Bookmark not defined.
Chương 3: Thiết kế bộ truyền bánh răng ..................................................................11
3.1. Chọn vật liệu ...................................................................................................11
3.2. Xác định ứng suất cho phép ............................................................................11
3.3. Tính tốn cấp nhanh cho bộ truyền răng trụ răng nghiêng .............................13
3.6.Các thơng số về kích thước bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng .................17
Chương 4. Thiết kế trục ............................................................................................18
4.1. Chọn vật liệu ...................................................................................................18
4.2. Thiết kế trục ....................................................................................................18
4.2.1. Xác định sơ bộ đường kính trục ...............................................................18
4.2.2 Tính tốn khoảng cách các gối đỡ các điểm đặt tải trọng trục ..................19
4.2.3 Xác định tải trọng tác dụng lên trục ..........................................................21

4.3.4. Tính lực tác dụng lên các gối đỡ. .............................................................22
Chương 5: Tính chọn ổ trục ......................................................................................31
5.1. Chọn và tính ổ lăn cho trục I ..........................................................................31
5.1.1 Chọn loại ổ lăn ..............................................................................................31
5.1.2 Kiểm nghiệm ổ về khả năng tải động ...........................................................32
5.1.3 Kiểm nghiệm ổ về khả năng tải tĩnh .............................................................33
5.2 Chọn và tính ổ lăn cho trục II ..........................................................................34
5.2.1 Chọn loại ổ lăn ..........................................................................................34
5.2.2 Tính kiểm nghiệm khả năng tải động của ổ ..............................................34
5.1.3 Kiểm nghiệm ổ về khả năng tải tĩnh .........................................................35
Chương 6: Thiết kế vỏ hộp, lựa chọn chế độ lắp và bơi chơn ..................................36
6.1 Tính chọn vỏ hộp .............................................................................................36
6.2 Kích thước một số chi tiết khác liên quan đến vỏ hộp ....................................37
6.2.1 tai nâng O ..................................................................................................37
6.2.2 Chốt định vị: ..............................................................................................37
6.2.3 Cửa thăm ...................................................................................................38
6.2.4 Nút tháo dầu ..............................................................................................39
6.2.5 Vòng phớt ..................................................................................................40
6.2.6 Nắp ổ .........................................................................................................40
6.2.7 Kết cấu cốc lót: ..........................................................................................40
6.3 Bơi trơn và điều chỉnh ăn khớp........................................................................40
6.3.1 Bôi trơn bánh răng trong hộp giảm tốc .....................................................40
6.3.2 Bôi trơn ổ lăn .............................................................................................41
6.3.3 Lắp bánh răng lên trục và điều chỉnh sự ăn khớp .....................................41
6.3.4 Điều chỉnh sự ăn khớp ...............................................................................41
6.3.5 Xác định và chọn các kiểu lắp ...................................................................41

Lời cảm ơn
Tính tốn thiết kế hệ dẫn động cơ khí là u cầu khơng thể thiếu đối
với một kỹ sư ngành cơ khí, nhằm cung cấp các kiến thức cơ sở về máy và
kết cấu máy.
Thông qua đồ án môn học Chi tiết máy, mỗi sinh viên được hệ thống
lại các kiến thức đã học nhằm tính tốn thiết kế chi tiết máy theo các chỉ tiêu
chủ yếu về khả năng làm việc; thiết kế kết cấu chi tiết máy, vỏ khung và bệ
máy; chọn cấp chính xác, lắp ghép và phương pháp trình bày bản vẽ, trong
đó cung cấp nhiều số liệu mới về phương pháp tính, về dung sai lắp ghép và
các số liệu tra cứu khác. Do đó khi thiết kế đồ án chi tiết máy phải tham khảo
các giáo trình như Chi tiết máy, Tính tốn thiết kế hệ dẫn động cơ khí, Dung
sai và lắp ghép, Nguyên lý máy
...từng bước giúp sinh viên làm quen với công việc thiết kế và nghề nghiệp
sau này của mình.
Lần đầu tiên làm quen với cơng việc thiết kế, với một khối lượng kiến
thức tổng hợp lớn, và có nhiều phần em chưa nắm vững, dù đã tham khảo các
tài liệu song khi thực hiện đồ án, trong tính tốn khơng thể tránh được những
thiếu sót.
Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo, đặc biệt là thầy Nguyễn
Văn Tuân đã hướng dẫn tận tình và cho em nhiều ý kiến quý báu cho việc
hoàn thành đồ án môn học này...

1


PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN VÀ XÂY DỰNG SƠ ĐỒ HỆ
THỐNG DẪN ĐỘNG
 Đề bài
+ Trục của động cơ có phương song song với trục của băng tải nên sử dụng
hộp giảm tốc có bánh răng trụ thẳng hoặc bánh răng trụ nghiêng.

+ Đặc tính làm việc êm nên ta dùng bánh răng trụ nghiêng.
+Ta thấy khoảng cách giữa hai trục cách nhau xa nên ta nên sử dụng thêm bộ
truyền ngoài để truyền tải => sử dụng bộ truyền đai hoặc bộ truyền xích.
+ Trong hệ dẫn động cơ khí thường xảy ra hiện tượng quá tải động cơ và dựa
vào ưu nhược điểm của hai bộ truyền ngoài mà ta thường chọn bộ truyền đai
với ud = 2÷4; bộ truyền đai xích u x = 2÷5, hộp giảm tốc uh < 5
Ta có tỉ số truyền của hệ thống dẫn động: u = 8÷14
 Các phương án
Phương án 1: Động cơ_Bộ truyền đai_Hộp giảm tốc 1 cấp_Khớp nối_Băng tải
ut 

uh 

nvao
nbangtai

 ud .uh

ut (8...14)

 (2...7) có thể sử dụng
ud
(2...4)

Sử dụng khớp nối để liên kết trục II với trục băng tải, giữ nguyên tỷ số truyền
ra băng tải nhưng bị hạn chế khoảng cách hai trục.
Phương án 2: Động cơ_Bộ truyền đai_Hộp giảm tốc 1 cấp_Bộ truyền
xích_Băng tải
ut 

uh 

nvao
nbangtai

 ud .uh .u x

ut
(8...14)

 (0,67...4,67) < 5(thỏa mãn)
ud .u x (2...4)(1,5...3)

Sử dụng bộ truyền xích tuy giữ được tỷ số truyền và có thể thay đổi khoảng
cách trục nhưng rất tốn kém khi dùng và sửa chữa và bảo dưỡng
Từ hai phương án đề ra, ta chọn phương án thứ 1:
Động cơ_Bộ truyền đai_Hộp giảm tốc 1 cấp_Khớp nối_Băng tải.

2


1
Động cơ

2
Bộ truyền đai

3
Hộp giảm tốc

4
Khớp nối

5
Băng tải

1. Lực kéo băng tải:

F = 11500 N

2. Vận tốc băng tải:
3. Đường kính tang:
4. Tỷ số truyền của hệ thống dẫn động:

v = 0,45 m/s
D = 140 mm

5. Thời hạn phục vụ:

lh =15000 giờ

6. Số ca làm việc:

2 ca

u  8 14

7. Góc nghiêng đường nối tâm bộ truyền ngồi: 30o
8. Đặc tính làm việc:

êm

3


Chương 1: Chọn động cơ và phân phối tỷ số truyền
1.1. Xác định công suất động cơ
P
 Công suất cần thiết trên trục động cơ: Pct  t

Hiệu suất truyền động:   d .br .k .o3

(1.1)
(1.2)

Theo bảng 2.1, chọn:  d = 0,95; br = 0,98; k = 1; o = 0,99
Do đó η = 0,9
Tải trọng thay đổi nên: 𝑃𝑡 = 𝑃𝑡𝑑

T

Pt  P1.

 ( Ti )2 .ti
1
 ti

T
T
( 1 ) 2 .t1  ( 2 ) 2 .t2

T1
T1
 P1.
tck

(1.3)

3,7  0,652.4,3
Pt  P1.
 0,83.P1
8

Với P1  Plv 

F .v 11500.0, 45

 5,18kW
1000
1000

(1.4)

Do đó Pt  Ptd  0,83.5,18  4,3kW
Thay vào ta có: Pct 

4.3
 4,78kW
0.9

 Số vòng quay đồng bộ của động cơ

nsb  nlv .usb
nlv 

(1.5)

60.103.v 60.103.0, 45

 61, 42(vg / ph)
 .D
3,14.140

Theo bảng 2.2, ta chọn ud  2,5 ; uh  4,5 ta có:

ut  ud .uh  2,5.4,5  11, 25  (8...14)
Do đó nsb  ut .nlv  11, 25.61, 42  690,98(vg / ph)
Chọn số vòng quay đồng bộ của động cơ là ndb  750(vg / ph)

4


Theo bảng P1.3 – Phụ lục, chọn động cơ với các thông số kỹ thuật như sau:
Bảng 1.1: Thông số kỹ thuật của dộng cơ
Kiểu động cơ Công
suất(kW)
4A132M6Y3

7,5

Vận

cosφ

η%

Tmax
Tdn

Tk
Tdn

0,81

85,5

2,2

1,4

tốc(vg/ph)
730

1.2. Phân phối tỉ số truyền

n
730
 11,89
 Phân lại tỉ số truyền: ut  dc 
nlv 61, 42

(1.6)

 Chọn tỷ số truyền đai theo tiêu chuẩn ud  2,5 khi đó

uh 

ut 11,89

 4,76
ud
2,5

1.3. Tính các thơng số trên các trục
 Cơng suất

Plv



Plv
5,18

 5, 23kW
k .o 1.0,99

P2



P2

5, 23

 5,39kW
br .o 0,98.0,99

Trục II:

P2 

Trục I:

P1 

Trục động cơ:

Pdc 

23
12
P1

01



P1
5,39

 5,73kW
d .o 0,95.0,99

 Số vòng quay
Trục động cơ:

ndc  730(vg / ph)

Trục I:

nI 

ndc 730

 292(vg / ph)
nd
2,5

Trục II:

nII 

nI
292

 61,34(vg / ph)
nh 4,76
5


 Momen xoắn

Tdc  9,55.106.

T1  9,55.106.

Pdc
5,73
 9,55.106.
 74960,96( N .mm)
ndc
730

P1
5,39
 9,55.106.
 176282,53( N .mm)
n1
292

T2  9,55.106.

P2
5, 23
 9,55.106.
 814256,6( N .mm)
n2
31,34

Tlv  9,55.106.

Plv

5,18
 9,55.106.
 805421,69( N .mm)
nlv
61, 42

Bảng kết quả tính tốn
Bảng 1.2: Kết quả phân bố tỷ số truyền
Trục

Động cơ

I

II

Làm việc

5,73

5,39

5,23

5,18

Thơng số
Cơng suất (kW)

Tỷ số truyền

2,5

4,76

1

Số vịng quay (vg/ph)

730

292

61,34

61,34

Momen xoắn (N.mm)

74960,96

176282,53

814256,6

805421,69

6

Chương 2: Thiết kế bộ truyền ngoài hộp giảm tốc
2.1. Bộ truyền đai
2.1.1. Chọn đai
Chọn đai vải cao su
2.1.2. Xác định thông số bộ truyền đai
Thông số yêu cầu:

ndc  730(vg / ph); Pdc  5,73(kW );
Tdc  74960,96( N .mm); ud  2,5
 Đường kính bánh đai nhỏ
d1  (5, 2..6, 4) 3 Tdc

(2.1)

 (5, 2..6, 4) 3 74960,96  219, 25  269,85( mm)
Theo tiêu chuẩn chọn d1  224(mm)
Vận tốc v 

 .d1.ndc
60000



3,14.224.730
 8,56( m / s )
60000

(2.2)

 Đường kính bánh đai lớn

d2 

d1.ud
224.2,5

 (556,66  571, 43)( mm)
1   1  (0,01  0,02)

(2.3)

Chọn theo tiêu chuẩn d 2  560(mm)
 Tỷ số truyền thực tế: ut 
Sai lệch tỉ số truyền: u 

d2
560

 2,52
d1.(1   ) 224.(1  0,01)

ut  u 2,52  2,5

 0,8%  4%
u
2,5

(2.4)

(2.5)

 Khoảng cách trục:

a  (1,5  2).(d1  d 2 )

(2.6)

 (1,5  2).(224  560)  (1176  1568)(mm)
Lấy a  1500(mm)
7


 Chiều dài đai

d1  d2 (d2  d1)2
L  2a   .(

)
2
4a
 2.1500  3,14.(

(2.7)

224  560 (560  224)2

)  4290,62(mm)
2
4.1500

Cộng thêm 100 – 400 mm tùy theo từng cách nối đai

Tính lại a 

   2  8 2

  L

Với:



(2.8)

4

 .(d1  d 2 )
2

 4290,62 

3,14.(224  560)
 3059,12
2

d 2  d1 560  224

 168
2
2

Suy ra: a = 1520 mm

 Số vòng chạy của đai:

i

v
8,56

 2(m / s)  10(m / s)
L 4290,62.103

(2.9)

 Góc ơm:
𝛼1 = 180𝑜 - 57𝑜 .

𝑑2 −𝑑1
𝑎

560−224

= 180𝑜 - 57𝑜 .

1520

= 167,4𝑜 > 𝛼𝑚𝑖𝑛 = 120𝑜

2.1.2. Xác định tiết diện đai
 Lực vòng:
Ft 

1000.Pdc 1000.5,73

 669,39( N )
v
8,56

(2.10)

Theo bảng 4.8 tỉ số( δ/𝑑1 ) max trên đai dẹt vải cao su nên dựa là 1/40 (đai vải
cao su) nên  

d1 224

 5, 6
40 40

8


Theo bảng 4.1 dùng loại đai 𝛿 − 800 có lớp lót, trị số tiêu chuẩn 𝛿 = 6𝑚𝑚
với số lớp là 4
Ứng suất cho phép: [ F ]  [ F ]0 .C .Cv .C0

(2.11)

Trong bộ truyền ngồi có góc nghiêng nói tâm là 30𝑜 , điều chỉnh kỳ lực căng,
cho 𝜎0 = 1,8(𝑀𝑃𝑎)
Ta có: [ F ]0  k1  k2 .



d1

Theo bảng 4.9 𝑘1 = 2,5; 𝑘2 = 10 do đó: [𝜎𝐹 ]0 = 2,5 −

10.6
224

= 2,23(𝑀𝑃𝑎)

Tính 𝐶𝛼 với 𝛼1 = 167,40
𝐶𝛼 = 1 − 0,003. (180 − 𝛼1 ) = 1 − 0,003. (180 − 167,4) = 0,96
Tính 𝐶𝑣 với v = 11,35 (m/s)
𝐶𝑣 = 1 − 𝑘𝑣 (0,01𝑣 2 − 1) = 1 − 0,04. (0,01. 11,352 − 1) = 0,99
(𝑘𝑣 = 0,04 đối với vải cao su)
𝐶0 = 1 theo bảng 4,12
Suy ra: [𝜎𝐹 ] = [𝜎𝐹 ]0 . 𝐶𝛼 . 𝐶𝑣 . 𝐶0 = 2,23.0,96.0,99.1 = 2,12(𝑀𝑃𝑎)

F .k
Diện tích tiết diện đai dẹt: A  b.  t d
[ F ]

(2.12)

aw1  164(mm)
Với: 𝑘đ - hệ số tải trọng ( dao động nhẹ làm việc 2 ca: 𝑘đ = 1 + 0,2 = 1,2)
[𝜎𝐹 ]- ứng suất có ích cho phép và b , δ chiều rộng vòng đai, dày đai
Theo bảng 4.1 chọn trị số tiêu chuẩn b = 45mm, chiều rộng bánh đai
B = 1,1b+ (10 ÷ 15) = 1,1.45+ (10 ÷ 15) = 59,5 ÷ 64,5 (𝑚𝑚)
Chọn lại B = 63(mm)

9


2.1.3. Xác định lực căng ban đầu
 Lực căng: 𝐹0 = 𝜎0 . 𝛿. 𝐵 = 1,8.6.63 = 680,4(𝑁)
𝑑

224

2

2

𝐹𝑟𝑑 = 2𝐹0 . sin ( 1) = 2.680,4. sin (

) = 1261,71(𝑁)

2.1.4. Bảng thông số
Bảng 2. 1:Kết quả chọn đai
Thông số

Ký hiệu

Giá trị

Đường kính đai nhỏ

𝑑1 ; mm

224

Đường kính đai lớn

𝑑2 ; mm

560

Chiều rộng bánh đai

B; mm

63

Chiều dài bánh đai

l; mm

4290,62

Khoảng cách trục

a; mm

1520

𝛼1

167,4𝑜

𝐹𝑟𝑑 ; N

1261,71

Góc ơm

Lực tác dụng liên tục

10


Chương 3: Thiết kế bộ truyền bánh răng
Thông số yêu cầu:

P1  5,39(kW ); uh  4,76; n1  292(vg / ph); n2  61,34(vg / ph)
lh  15000(h); T1  176282,53( Nmm)
3.1. Chọn vật liệu
Do khơng có u cầu gì đặc biệt và theo quan điểm thống nhất trong thiết kế,
ở đây việt liệu bánh răng như nhau
Cụ thể theo bảng 6.1 chọn
Bánh nhỏ: Thép C45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB241… 285 có 𝜎𝑏1 = 850𝑀𝑃𝑎,
𝜎𝑐ℎ1 = 580𝑀𝑃𝑎
Bánh lớn: Thép C45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB192… 240 có 𝜎𝑏2 = 750𝑀𝑝𝑎,
𝜎𝑐ℎ2 = 450𝑀𝑃𝑎
3.2. Xác định ứng suất cho phép
Theo bảng 6.2 với thép C45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB180…350
0
0
𝜎𝐻𝑙𝑖𝑚
= 2𝐻𝐵 + 70; 𝑠𝐻 = 1,1; 𝜎𝐸𝑙𝑖𝑚
= 1,8𝐻𝐵, 𝑠𝐹 = 1,75

(3.1)

Chọn độ rắn bánh nhỏ 𝐻𝐵1 = 245, độ rắn bánh lớn 𝐻𝐵2 = 230
0
0
𝜎𝐻𝑙𝑖𝑚1
= 2𝐻𝐵1 + 70 = 2.245 + 70 = 560𝑀𝑃𝑎; 𝜎𝐸𝑙𝑖𝑚1
= 1,8.245 = 441𝑀𝑃𝑎
0
0
𝜎𝐻𝑙𝑖𝑚2
= 2𝐻𝐵2 + 70 = 2.230 + 70 = 530𝑀𝑃𝑎; 𝜎𝐸𝑙𝑖𝑚2
= 1,8.230 = 414𝑀𝑃𝑎
2,4
𝑁𝐻𝑂 = 30. 𝐻𝐻𝐵

(3.2)

𝑁𝐻𝑂1 = 30. 2452,4 = 1,6. 107 ; 𝑁𝐻𝑂2 = 30. 2302,4 = 1,39. 107
𝑁𝐻𝐸 = 60𝑐. ∑(

𝑇𝑖 3
𝑇𝑚𝑎𝑥

)𝑛𝑖 𝑡𝑖

𝑁𝐻𝐸2 = 60𝑐. 𝑛𝐼𝐼 ∑ 𝑡𝑖 (∑(

(3.3)

𝑇𝑖

𝑇𝑚𝑎𝑥

)3 𝑡𝑖 / ∑ 𝑡𝑖 )
11


= 60.1.110,63.15000.(13 .

3,7
8

+(

𝑁𝐻𝐸1 = 60.1.387,2.15000(13 .

0,65 3 4,3
) . )=
1,75
8

3,7
8

+(

4,88.107

0,65 3 4,3

1,75

) .

8

) = 17,08. 107 > 𝑁𝐻𝑜1

Suy ra 𝑘𝐻𝐿1 = 1
Do đó theo 6.1a, sơ bộ xác định được
[𝜎𝐻 ] = 𝛿𝐻𝑙𝑖𝑚 . 𝐾𝐻𝐿 /𝑆𝐻

(3.4)

[𝜎𝐻1 ] = 560.1/1,1 = 509Mpa
[𝜎𝐻2 ] = 530.1/1,1 = 481,8 Mpa
Với cấp nhanh sử dụng bánh răng trụ nghiêng nên ứng suất tiếp xúc
[𝜎𝐻 ] = ([𝜎𝐻1 ]+ [𝜎𝐻2 ])/2 = (509+481,8)/2 = 495,4Mpa < 1,25. [𝜎𝐻2 ]
Vì tính truyền động theo bánh răng côn răng thẳng ứng suất tiếp xúc lấy giá trị bé hơn
[𝜎𝐻1 ]= 509,5Mpa
𝑁𝐹𝐸 = 60𝑐 ∑(

𝑇𝑖 3
𝑇𝑚𝑎𝑥

)𝑛𝑖 𝑡𝑖

𝑁𝐹𝐸2 = 60.1.387,2/3,5.15000(13 .

(3.5)

3,7
8

+(

0,65 3 4,3
1,75

) .

8

) = 48,79. 106 > 𝑁𝐹𝑂

Suy ra 𝐹𝐾𝐿1 = 1
Do đó theo 6.2a bộ truyền quay 1 chiều 𝐾𝐹𝑐 = 1, ta được
[𝜎𝐹 ] = 𝛿𝐹𝑙𝑖𝑚 . 𝐾𝐹𝑐 . 𝐾𝐹𝐿 /𝑆𝐹
[𝜎𝐹1 ] =
[𝜎𝐹2 ] =

411.1.1
1,75

= 234,8𝑀𝑃𝑎

414.1,24
1,75

= 293,3 𝑀𝑃𝑎

Ứng suất quá tải cho phép
[𝜎𝐻 ]𝑚𝑎𝑥 = 2,8. 𝛿𝑐ℎ1 = 2,8.580 = 1624𝑀𝑃𝑎
[𝜎𝐹1 ]𝑚𝑎𝑥 = 0,8. 𝛿𝑐ℎ1 = 0,8.580 = 464𝑀𝑃𝑎
12


[𝜎𝐹2 ]𝑚𝑎𝑥 = 0,8. 𝛿𝑐ℎ2 = 0,8.450 = 360𝑀𝑃𝑎

3.3. Tính toán cấp nhanh cho bộ truyền răng trụ răng nghiêng
 Xác định sơ bộ khoảng cách trục
aw1  K a (u1  1).3

T1.K H 

(3.6)

[ H ]2 .u. ba

Chọn  ba = 0,3; với góc nghiêng răng K a = 35

 bd  0,5. ba .(u  1)  0,5.0,3.(3,5  1)  0,675 do đó K H  = 1,15
Suy ra aw1  35.(4,76  1).3

176282,53.1,15
(495, 4)2 .4,76.0,3

 167,98( mm)

Lấy khoảng cách trục aw  168(mm)
 Xác định số răng ăn khớp và góc nghiêng răng β

Mơ đun: m = (0,01..0,02)𝑎𝑤 = (0,01÷0,02).168 = (1,68..3,36) mm

(3.7)

Theo bảng 6.8 chọn modul pháp theo tiêu chuẩn, lấy m = 3
Chọn sơ bộ β = 200
2aw .cos  2.168.cos 20o

 18, 27
Số răng bánh nhỏ Z1 
m(u  1)
3.(4,76  1)

(3.8)

Lấy Z1  18 (răng)
Sô răng bánh lớn Z 2  u.Z1  4,76.18  85,68

(3.9)

Lấy Z 2  86 (răng)

Z
86
 4,78
Tỷ số truyền thực tế sẽ là uh  2 
Z1 18
Khi đó tính lại góc nghiêng cos  

m( Z1  Z 2 ) 3.(18  86)


 0,93
2aw
2.168
13


Suy ra   21,790

Theo bảng công thức trong bảng 6.11, tính được:
Đường kính vịng chia:
d1 

m.Z1
3.18

 58,16(mm) ;
cos cos 21,79

d2 

m.Z 2
3.86

 277,85(mm)
cos cos 21,79

Khoảng cách trục chia a :

a  0,5(d 2  d1 )  0,5.(58,16  277,85)  168mm (bánh răng ăn khớp ngồi)

Đường kính đỉnh răng:

da1  d1  2.(1  x1).m  58,16  2.(1  0).3  64,16(mm) ;
da 2  d2  2.(1  x2 ).m  277,85  2.(1  0).3  283,85(mm)
Đường kính đáy răng:

d f 1  d1  (2,5  2.x1).m  58,16  (2,5  2.0).3  50,66(mm) ;
d f 2  d2  (2,5  2.x2 ).m  277,85  (2,5  2.0).3  270,35(mm)
Đường kính cơ sở:

db1  d1.cos   58,16.cos 20  54,65(mm)
db 2  d 2 cos   277,85.cos 20  261,09(mm)

 Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc
Ứng suất tiếp xúc trên bề mặt răng làm việc

 H  Z M .Z H .Z .

2T1.K H (u  1)
2
bw .u.d w1

(3.10)
14


Theo bảng 6.5 có: Hệ số kể đến cơ tính vật liệu của các bánh răng 𝑍𝑚 = 274𝑀𝑃𝑎1/3
Theo bảng 6.12 có:  t   tw  arctg

tg

tg 20
 arctg
 21,37
cos 
0,93

tg b  cos t .tg   cos(21,37).tg (21,79)  0,37  b  20,42o

(3.11)
Hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc Z H 

2cos b

sin 2 tw

2.cos(20, 42)
 1,66
sin(2.21,37)

Hệ số trùng khớp dọc:

 

bw sin  0,3.168.sin(21,79)

 1,99 > 1
 .m
3,14.3

 a  [1,88  3, 2.(

Z 

1

a

1
1
1 1
 )].cos   [1,88  3, 2.(  )].cos21,79 = 1,68
Z1 Z 2
18 86

1
 0,77
1,68



Đường kính vịng răng bánh răng nhỏ d w1 

v

 .d w1.n1
60000

(3.12)



2aw
2.168

 58,13
um  1 4,78  1

3,14.58,13.292
 0,89(m / s )
60000

(3.13)

(3.14)

Theo bảng 6.13, v = 0,89m/s dùng cấp chính xác là 9 nên 𝐾𝐻𝛼 = 1,13;

 H = 0,002; g0 = 73
vH   H .g0 .v.

K HV  1 

aw
168
 0,002.73.0,89.
 0,8
u
4,78

vH .bw .d w1
0,8.(0,3.168).58,13

 1
1
2T1.K H  .K H 
2.176282,53.1,15.1,13

15


K H  K H  .K H .K HV  1,15.1,13.1  1,3
Thay dữ liệu trên vào (3.10) ta có:  H  504,5Mpa

 Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn
Để đảm bảo độ bền uốn, ứng suất sinh ra tại chân răng không được vượt quá một giá
trị cho phép:

 F1 

2.T1.K F .Y .YF1
 [ F1]
bw .d w1.m

Theo bảng 6.7 có K F   1,32
Theo bảng 6.14 có K H  1,37

vF   F .g0 .v.

K Fv  1 

aw
168

 0,006.73.0,89.
 2,31
u
4,78

vF .bw .d w1
2,31.(0,3.168).58,13
 1
 1,01
2.T1.K F  .K F
2.176282,53.1,32.1,37

Do đó K F  K F  .K F .K Fv  1,32.1,37.1,01  1,83
Số răng tương đương: Z v1 

Zv 2 
Theo bảng 6.18 có

Z1
cos3 
Z2
cos3 





18
cos3 21,79
86

cos3 21,79

22, 48

(3.15)

107, 42

YF1  4,08 ; YF 2  3,6 ; YR  1 (bánh răng phay), K xF  1
YS  1,08  0,0695ln(m)  1,08  0,0695ln(3) 1

[ F1]  [ F1]0 .YR .YS .K xF  252.1.1,02.1  257,04( MPa)
Tương tự tính được [ F 2 ]  241,7( MPa)
16


Thay các giá trị vừa tính vào cơng thức trên

 F1  81,5( MPa)  [ F1]=257,5(MPa)
F2 

 F1.YF 2
YF1



81,5.3,6
 72,27( MPa)  [ F 2 ]  241,7( MPa)
4,06

Điều kiện bền uốn được đảm bảo
 Kiểm nghiệm răng về quá tải. Theo 6.48 với 𝐾𝑞𝑡 = 1,8
𝜎𝐻𝑚𝑎𝑥 = 𝜎𝐻 . √𝐾𝑞𝑡 = 455,17. √1,8 = 650,92 < [𝜎𝐻𝑚𝑎𝑥 ] = 1260
𝜎𝐹1𝑚𝑎𝑥 = 𝜎𝐹1 . 𝐾𝑞𝑡 = 96,97.1,8 = 174,546(𝑀𝑃𝑎) < [𝜎𝐹 ]𝑚𝑎𝑥 = 464
𝜎𝐹2𝑚𝑎𝑥 = 𝜎𝐹2 . 𝐾𝑞𝑡 = 101,44.1,8 = 182,592(𝑀𝑃𝑎) < [𝜎𝐹 ]𝑚𝑎𝑥 = 36
3.6.Các thông số về kích thước bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng
Bảng 3. 1: Kết quả chọn bánh răng
Thông số

Ký hiệu

Giá trị

Khoảng cách trục

𝑎𝑤1 ; mm

168

m

3

𝑏𝑤 ; mm

50,4

Tỷ số truyền thực tế

𝑢𝑚

4,78

Góc nghiêng của răng

𝛽(o)

21,79o

𝑍1

18

𝑍2

86

𝑥1

0

𝑥2

0

𝑑1 ; mm

58,16

𝑑2 ; mm

277,85

𝑑𝑎1 ; mm

64,16

𝑑𝑎2 ; mm

283,85

𝑑𝑓1 ; mm

50,66

𝑑𝑓2 ; mm

270,35

Modul
Chiều rộng vành răng

Số răng bánh răng

Hệ số dịch chỉnh
Đường kính chia
Đường kính đỉnh răng
Đường kính đáy răng

17

Chương 4. Thiết kế trục

Thông số thiết kế momen xoắn các trục
Trục I : T1  176282, 53( N .mm)
Trục II : T2  814256,6( N .mm)
4.1. Chọn vật liệu
Chọn vật liệu chế tạo các trục là thép C45 có 𝛿𝑏 = 600 Mpa,
ứng suất xoắn cho phép [ 𝜏 ] = 12..20 Mpa
4.2. Thiết kế trục
4.2.1. Xác định sơ bộ đường kính trục
Đường kính trục thứ K với K = 1, 2
3

𝑑𝑘 = √

𝑇𝐾
0,2[𝜏]

với Tk : moomen xoắn trục thứ K
[ 𝜏] : ứng xuất xoắn cho phép trên trục
d1  3

T1
176282,53
3
 35,32..41,88(mm)
0, 2[ ]
0, 2[12..20]

d2  3

T2
814256,6
3
 58,83..69,75(mm)
0, 2[ ]
0, 2[12..20]

Theo điều kiện chuẩn chọn đường kính d và chiều rộng ổ lăn bo
Chọn 𝑑1 = 40 mm và 𝑏01 = 23 mm
18