Khai Trien_Tru 2 cap_QUYNH potx

đồ án môn học chi tiết máy
thiết kế hệ dẫn động xích tảI
đề số 7.
Cho sơ đồ hệ dẫn động sau:



1, Động cơ.
2, Nối trục đàn hồi.
3, Hộp giảm tốc.
4, Bộ truyền xích.
5, Xích tải.
Số liệu cho trớc
1, Lực kéo xích tải: F = 8000 N.
2, Vận tốc xích tải: v = 0,55 m/s
3, Số răng đĩa xích tải: Z = 10.
4, Bớc xích tải: p =110.
5, Thời hạn phục vụ: l
h
= 24.000 giờ.
6, Số ca làm việc: Soca = 2.
7, Góc nghiêng đờng nối tải
với bộ truyền xích: = 45
o
.
8, Điều kiện làm việc: va đập nhẹ.
Cho sơ đồ tải trọng nh hình vẽ,
T
mm
= 1,3 T
1

; T
2
= 0,7 T
1
; t
1
= 4 h; t
2
= 3 h.
2

Phần 1: TíNH TOáN Hệ DẫN ĐộNG
I. Chọn động cơ
A. Xác định công suất cần thiết của động cơ
Công suất trên trục động cơ điện đợc xác định bằng công thức: P
ct
= P
lv
/ .
Trong đó:
P
lv
: Công suất làm việc trên trục công tác,ở bài này tải trọng tác dụng là thay đổi
thì:
P
lv
= P
tđ
=
21

2
2
21
2
1

tt
tPtP
+
+
;
Do T
2
= 0,7.T
1
F
2
= 0,7 F
1


P
2
= 0,7.P
1
; P = P
1
.
21
2

2
1
.7,0
tt
tt
+
+
P
1
=
1000
.vF
=
1000
55,0.8000
= 4,4 kW; thay số : P
tđ
= 4,4.
7/)3.7,04( +
= 3,89 kW
: Hiệu suất hệ dẫn động, =
n
i
b .
Theo sơ đồ đề bài thì : =
m
ổ lăn
.
k
bánh răng

.
khớp nối
.
xích.
.
m : Số cặp ổ lăn (m = 4); k : Số cặp bánh răng (k = 2),Tra bảng 2.3 (tr 94), ta đợc
các hiệu suất:
ol
= 0,99 ( vì ổ lăn đợc che kín),
br
= 0,97 ,
k
= 1,

x
= 0,92 (bộ truyền xích để hở )
= 0,99
4
. 0,97
2
. 1. 0,92 = 0,8315.
Công suất cần thiết trên trục của động cơ là : P
ct
=

ct
P
=
7,4
8315.0

89,3
=
kW.
B, Xác định tốc độ đồng bộ của động cơ.
Chọn sơ bộ tỉ số truyền của toàn bộ hệ thống là U
ht
.Theo bảng 2.4(tr 21), truyền
động bánh răngtrụ hộp giảm tốc 2 cấp khai triển thờng, truyền động xích (bộ
truyền ngoài):U
ht
= U
h
. U
n
= 20.2,2=44.
Số vòng quay của trục máy công tác là: n
lv
=
110.10
.60000 v
= 30 vg/ph
Số vòng quay sơ bộ của động cơ : n
sbđc
= n
lv
. u
ht
= 30.44 = 1320 vg/ph, chọn số
vòng quay sơ bộ của động cơ là 1500 vg/ph.
Quy cách động cơ phải thỏa mãn đồng thời : P

đc


P
ct
, n
đc
n
sb
và
dn
K
mm
T
T
T
T


Ta có :
kWP
ct
.7,4=
;
phvgn
sb
/.1320=
;
3,1=
T

Tmm

Theo bảng phụ lục P 11 ( trang 234 ). Ta chọn đợc kiểu động cơ là : K132M4
Các thông số kĩ thuật của động cơ nh sau :

kWP
dc
.5,5=
;
phvgn
dc
/.1445=
;
2=
dn
k
T
T

3
Kết luận động cơ K132M4 có kích thớc phù hợp với yêu cầu thiết kế.
II. PHÂN PhốI Tỷ Số TRUYềN
Ta đã biết

hnht
UUU =
Tỷ số truyền chung
17,48
30
1445

===
xt
dc
ht
n
n
U
Chọn U
hộp
= 16 U
ngoài
=
3
16
17,48
=
;
21
.UUU
h
=
trong đó U
1
: Tỉ số truyền cấp
nhanh ; U
2
: Tỉ số truyền cấp chậm
Theo bảng 3.1 (trang 43 ) thì U
1
= 5 ; U

2
= 3,2.
Kết luận : U
h
= 16 ; U
1
= 5; U
2
= 3,2 ;
3=
xich
U
.
Xác định công xuất, momen và số vòng quay trên các trục.
Tính công suất, mô men, số vòng quay trên các trục (I, II, III, IV) của
hệ dẫn động.
Công suất, số vòng quay :
P
I
= P
ct
.
k.

ol
= 4,7.1.0,99 = 4,65 kW; n
I
= n
đc
= 1445 vg/ph;

P
II
= P
I
.
br.

ol
= 4,65.0,97.0,99 = 4,47 kW; n
II
=
289
5
1445
1
==
U
n
I
vg/ph.
P
III
= P
II
.
br.

ol
= 4,47.0,97.0,99 = 4,29 kW; n
III

=
90
2,3
289
==
II
II
U
n
vg/ph.
P
IV
= P
III
.
x

ol
= 4,34.0,92.0,99 = 3,9 kW; n
IV
=
30
3
90
==
x
III
U
n
vg/ph.

Mô men T
đc
= 9,55. 10
6
.
31062
1445
7,4
.10.55,9
6
==
dc
dc
n
P
N. mm.
T
I
= 9,55. 10
6
.
30730
1445
65,4
.10.55,9
6
==
I
I
n

P
N. mm.
T
II
= T
I
.
br
.
ol
.U
1
= 31790. 0,97. 0,99.5 = 147700 N.mm.
T
III
= T
II
.
br
.
ol
.U
2
= 147700. 0,97. 0,99.3,2 = 453876 N.mm.
T
IV
= T
III
.
x

.
ol
.U
x
= 453876. 0,92. 0,99.3,01 = 1240170 N.mm.
Ta lập đợc bảng kết quả tính toán sau:

Trục
Thông số
Trục
động cơ
I II III IV
Khớp U
1
= 5 U
2
= 3,2 U
x
= 3
P (kW) 4,7 4,65 4,47 4,29 3,9
N(vg/ph) 1445 1445 289 90 30
T(N.mm) 31062 30730 147700 453876 1240170
4
Phần 2 : TíNH TOáN THIếT Kế CHI TIếT MáY
I. TíNH Bộ TRUYềN BáNH RĂNG TRONG HộP GIảM TốC
A.Tính toán bộ truyền cấp chậm ( bánh trụ răng thẳng ).
1.Chọn vật liệu.
Bánh nhỏ : Thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB 241 ữ 285 có:

b1

= 850 MPa ;
ch 1
= 580 MPa. Chọn HB
1
= 255 (HB)
Bánh lớn : Thép 45, tôi cải thiện đạt đọ rắn MB 192 240 có:

b2
= 750 Mpa ;
ch 2
= 450 MPa. Chọn HB
2
= 240 (HB)
2. Xác định ứng suất tiếp xúc cho phép.
[ ]
( )
HLxHVRHHH
KKZZS

=
lim

;
Chọn sơ bộ Z
R
Z
V
K
xH
= 1

[ ]
HHLHH
SK

=
lim

S
H
: Hệ số an toàn khi tính về tiếp xúc. S
H
=1,1.

limH

: ứng suất tiếp xúc cho phép ứng với số chu kì cơ sở;

limH

= 2.HB + 70

H lim1
= 580 MPa;

H lim2
= 550 MPa;
K
HL
=
H

m
HEHO
NN
với m
H
= 6.
m
H
: Bậc của đờng cong mỏi khi thử về tiếp xúc.
N
HO
: Số chu kì thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về tiếp xúc.
N
HO
= 30. H
4,2
HB
; H
HB
: độ rắn Brinen.
74,2
1
10.79,1255.30 ==
HO
N
74,2
2
10.55,1240.30 ==
HO
N

N
HE
: Số chu kì thay đổi ứng suất tơng đơng.
( )
iiiiiHE
ttTTtncN = /./ 60
3
max
C: Số lần ăn khớp trong một vòng quay.
T
i
, n
i
, t
i
: Lần lợt là mômen xoắn , số vòng quay và tổng số giờ làm việc ở chế độ i
của bánh răng đang xét.
( )
iiiiHE
ttTTtncN = /./ 60
3
max22

7
2
7
3
33
2
10.55,110.9,24

8
3
.)7,0(
8
4
1.24000.289.1.60 =>=






+=
HOHE
NN
ta có :
1
.
12
121
=



>
=
HL
HOHE
HEHE
K

NN
UNN
[
H
]
1
=
MPa3,527
1,1
1.580
=
; [
H
]
2
=
MPa500
1,1
1.550
=
Vì bộ truyền là bộ truyền bánh trụ răng thẳng nên :
[ ] [ ] [ ]
( )
Mpa
HHH
500,min
21
==

5

3. Xác định sơ bộ khoảng cách trục:
a
w1
= K
a
(U
1
+1)
[ ]
3
1
2
1

.
baH
H
U
KT


Với: T
1
: Mômen xoắn trên trục bánh chủ động, N.mm ;
K
a
: hệ số phụ thuộc vào loại răng ;
Hệ số
ba
= b

w
/a
w
;
T
1
=179553,5NmmK
a
=49,5(răngthẳng)
( ) ( )
836,0166,5.4,0.5,01.5,04,0
1
=+=+== U
babdba

Tra ở sơ đồ 5 (bảng 6.7) ta đợc K
H

=1,06.
U
2
= 3,18; [
H
]=481,8 MPa
Thay số ta định đợc khoảng cách trục :
a
w1
= 49,5.(3,18+1).
42,178
)4,0.(18,3.)8,481(

06,1.5,179553
3
2
=
mm
Chọn a
w1
= 180 mm
4. Xác định các thông số ăn khớp
Môđun : m
m = (0,01 ữ 0,02). a
w2
Chọn m = 2
* Số răng Z
1
= 2

a
w1
/ (m(u+1)) = 2.180/ 2(+3,18) = 43.
Z
2
= U
2
Z
1
= 3,18.43 = 136,8. Chọn Z
2
= 137
Z

t
= Z
1
+ Z
2
= 43 + 137 = 180.
Tính lại khoảng cách trục : a
w1
= m.Z
t
/ 2 = 2 180/ 2 = 180 mm.
Bánh răng không cần dịch chỉnh ;
Thông số cơ bản của bộ truyền cấp nhanh :
- Đờng kính chia : d
1
= m. Z
1
= 2.18 = 36, d
2
= m.Z
2
=2. 137 =274 mm;
- Đờng kính lăn : d
w1
= 2.a
w2
/ (U
2
+ 1) = 2.180 / 4,18 = 86 mm;
d

w2
= U
2
. d
w
= 3,18.274 = 871,32 mm;
- Đờng kính đỉnh răng : d
a1
= d
1
+ 2.m = 36 + 2. 2 = 40 mm;
d
a2
= d
2
+ 2.m = 274 + 2. 2 = 278 mm,
- Đờng kính đáy răng : d
f1
= d
1
2,5. m = 36 - 2,5. 2 = 31 mm,
d
f2
= d
2
- 2,5.m = 274 - 2,5. 2 = 2269 mm,
- Đờng kính cơ sở : d
b1
= d
1

. cos = 36. cos 20

= 33,8 mm.
d
b2
= d
2
. cos = 274. cos 20

= 257,5 mm
- Góc prôfin răng bằng góc ăn khớp :
t
=
tw
= 20


.
.Kiểm tra điều kiện bôi trơn của hộp giảm tốc:
Điều kiện bôi trơn: h
2
= h
1
+ ( 10 ữ 15)

2
4
1
2
22

h
d
h
d
aa
=
Trong đó:
6
h2
h1
-d
a2
: Đờng kính của bánh bị dẫn của bộ truyền cấp nhanh.
-d
a4
: Đờng kính của bánh bị dẫn của bộ truyền cấp chậm(tính ở phần sau).
d
a4
=248,94 mm; d
a2
=230 mm
c =
08,1
230
94,248
2
4
==
d
d

; 1 < c ,1,3. Vậy bộ truyền thoả mãn điều kiện bôi trơn
5. Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc.
Yêu cầu cần phải đảm bảo
H


[
H
] ,
H
= Z
M
Z
H
Z


1
1

)1.( 2
wmw
mH
dUb
UKT +
;
Trong đó : - Z
M
: Hệ số xét đến ảnh hởng cơ tính vật liệu;
- Z

H
: Hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc;
- Z

: Hệ số kể đến sự trùng khớp của răng;
- K
H
: Hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc;
- b
w
: Chiều rộng vành răng.
- d
w
: Đờng kính vòng chia của bánh chủ động;
T
1
= 30730 Nmm ; b
w
= 0,5. a
w
= 0,5. 135 = 40 mm ;
Z
m
= 274 Mpa
1/3
(tra bảng 65 trang 96) ;
Z
H
=
tw

b


2sin
cos2
=

40sin
2
= 1,76 ; Z

=
3/)4(



;
U
m
= 90/18 = 5; d
w1
= 45 mm.


= 1,88 3,2
67,1
90
1
18
1

2,388,1
11
21
=






+=








+
ZZ
; Z

=
3/)67,14(
= 0,88.
K
H
= K
H

.K
HV
K
H

; K
H

= 1,13 ; K
H

= 1.
Vận tốc bánh dẫn : v =
4,3
60000
1445.45.
60000

11
==


nd
w
m/s; vì v < 6 m/s tra bảng 6.13
(trang 106) chọn cấp chính xác 8, tra bảng phụ lục P 2.3 (trang 250) ta đợc :
K
HV
= 1,16, K

H
= 1,13.1,16.1 = 1,31.
Thay số :
H
= 274.1,76.0,88.
2
45.5.40
)15.(31,1.30730.2 +
= 463,47 MPa
Tính chính xác ứng suất tiếp xúc cho phép : [
H
] = [
H
]. Z
R
Z
V
K
xH
.
Với v =3,4 m/s Z
V
= 1 (vì v < 5m/s ) , Cấp chính xác động học là 8,
chọn mức chính xác tiếp xúc là 8. Khi đó cần gia công đạt độ nhám là
R
a
= 2,5 1,25 àm. Do đó Z
R
= 0,95, với d
a

< 700mm K
xH
= 1.
[
H
] = 500.1.0,95.1 = 475 MPa ,
H


[
H
] .
Răng thoả mãn về độ bền tiếp xúc.
6. Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn.
Yêu cầu
F


[
F
] ;
F
= 2.T
1
.K
F
Y

Y

Y
F1
/( b
w
d
w1
.m)
K
F
: Hệ số tải trọng khi tính về uốn, K
F
= .K
F

.K
F

.K
FV
7
Y

: Hệ số kể đến sự trùng khớp




F2
=
F1

. Y
F2
/ Y
F1
= 61,95.3,605/ 4,2 = 53,17 MPa;
Tính ứng suất uốn cho phép :

[ ]
( )
FLFCxFSRFFF
KKKYYS

=
lim

; Chọn sơ bộ Y
R
Y
S
K
xH
= 1

[ ]
FHLFCFF
SKK

=
lim

S
F
: Hệ số an toàn khi tính về uốn. S
F
=1,75.

limF

: ứng suất uốn cho phép ứng với số chu kì cơ sở;

limF

= 1,8.HB

Flim1
= 1,8. 255= 459 MPa;

Flim2
= 1,8. 240 = 432 MPa;
K
FC
: hệ số ảnh hởng đặt tải, K
FC
= 1 do bộ truyền quay một chiều;
K
FL
=
F
m
FEFO

NN
với m
F
= 6.
m
F
: Bậc của đờng cong mỏi khi thử về uốn.
N
FO
: Số chu kì thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về uốn.
N
FO
= 4.
6
10
vì vật liệu là thép 45;
N
EE
: Số chu kì thay đổi ứng suất tơng đơng.
( )
ii
m
iiiFE
ttTTtncN
F
= /./ 60
max
C: Số lần ăn khớp trong một vòng quay.
T
i

, n
i
, t
i
: Lần lợt là mômen xoắn , số vòng quay và tổng số giờ làm việc ở chế độ i
của bánh răng đang xét.
Bằng cách tơng tự nh phần I.2 ta suy ra đợc K
FL
= 1
[
F1
] = 459.1.1 / 1,75 = 262,3 MPa, [
F2
] = 432.1.1 / 1,75 = 246,86 MPa,
Ta thấy độ bền uốn đợc thoả mãn vì
F1
< [
F1
] ,
F2
< [
F2
];
7. Kiểm nghiệm răng về quá tải.
ứng suất quá tải cho phép : [
H
]
max
= 2,8
ch2

= 2,8. 450 = 1260 MPa;
[
F1
]
max
= 0,8
ch1
= 2,8. 580 = 464 MPa; [
F2
]
max
= 0,8
ch2
= 0,8. 450 = 360 MPa;
K
qt
= T
max
/ T = 1,3.

H1max
=
H
.
44,5283,1.47,463 ==
qt
K
MPa < [
H
]

max
= 1260 MPa;

F1max
=
F1
. K
qt
= 61,95. 1,3 = 80,54 MPa ;

F2max
=
F2
. K
qt
= 53,17. 1,3 = 69,12 MPa
vì
F1max
< [
F1
]
max
,
F2max
< [
F2
]
max
nên răng thoả mãn.
Kết luận : Bộ truyền cấp nhanh làm việc an toàn.

B.Tính toán bộ truyền cấp nhanh ( bánh trụ răng nghiêng ).
1.Chọn vật liệu.
Với P
đc
và n
đc
đã chọn ta chọn vật liệu cho 2 bánh răng cấp nhanh nh sau:
Chọn vật liệu nhóm I
Bánh nhỏ : Thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB 241 ữ 285 có:

b1
= 850 MPa ;
ch 1
= 580 MPa. Chọn HB
1
= 270 (HB)
s <= 60 mm
Bánh lớn : Thép 45, tôi cải thiện đạt độ rắn MB 192 240 có:
8

b2
= 750 MPa ;
ch 2
= 450 MPa. Chọn HB
2
= 230 (HB) s <= 100 mm
2. Xác định ứng suất tiếp xúc cho phép.

[ ]
HLxHVR

H
o
H
H
KKZZ
S








=
lim


;
Vì là tính sơ bộ nên chọn sơ bộ:
Z
R
Z
V
K
xH
= 1
Với S
H
là hệ số an toàn theo (bảng 6.2) đối với vật liệu đã chọn thì S

H
= 1,1
Z
R
Hệ số kể đến độ nhám mặt răng làm việc.
Z
V
Hệ số kể đến ảnh hởng của vận tốc vòng.
K
XH
Hệ số kể đến kích thớc bánh răng.
Theo bảng 6.2 ta có:

[ ]
HHLHH
SK

=
lim



limH

= 2.HB + 70


H lim1
= 610 MPa;

H lim2
= 530 MPa;
Hệ số tuổi thọ K
HL
:
K
HL
=
H
m
HEHO
NN

với m
H
= 6 (bậc của đờng cong mỏi).
Số chu kỳ thay đổi ứng suất cơ sở:
N
HO
= 30. H
4,2
HB
;

74,2
1
10.87,1241.30 ==
HO
N

;
N
HE
: Số chu kì thay đổi ứng suất tơng đơng.
( )
iiiiiHE
ttTTtncN = /./ 60
3
max
C: Số lần ăn khớp trong một vòng quay.
T
i
, n
i
, t
i
: Lần lợt là mômen xoắn , số vòng quay và tổng số giờ làm việc ở
chế độ i của bánh răng đang xét.
( )
iiiiHE
ttTTtncN = /./ 60
3
max2
7
3
33
10.87,1
8
3
.)7,0(

8
4
1.14000.
66,5
1445
.60 =>






+=
HOHE
NN
ta có :
1
.
12
121
=



>
=
HL
HOHE
HEHE
K

NN
UNN
[
H
]
1
=
81,501
1,1
1.552
=
MPa; [
H
]
2
=
55,474
1,1
1.522
=
MPa;
Vì bộ truyền là bánh trụ răng nghiêng nên :

[ ]
[ ] [ ]
2
21
HH
H

+
=
= 488,2 MPa < 1,25
[ ]
min
H

3. Xác định sơ bộ khoảng cách trục:
9
a
w2
= K
a
(U
2
+1)
[ ]
3
2
2
1

.
baH
H
U
KT

T
1
=147700 Nmm; K
a
=43(răng nghiêng)
( ) ( )
84,012,3.3,0.5,01.5,04,0
2
=+=+== U
babdba

Tra ở sơ đồ 3 (bảng 6.14, trang 107) có K
H

=1,06 ; U
1
= 3,2 ; [
H
]=488,2 MPa
Thay số ta đợc : a
w2
= 43.(3,2+1).
6,144
4,0.2,3.)2,488(
06,1.147700
3
2
=
mm
Chọn theo dãy tiêu chuẩn khoảng cách trục: a

w2
= 160 mm
4. Xác định các thông số ăn khớp
Môđun : m = (0,01 ữ 0,02). a
w2
= (0,01 ữ 0,02).160 = 1,6 ữ 3,2.
Chọn môđun pháp m = 2,5,
* Tính số răng của bánh răng: chọn sơ bộ = 15


cos = 0,9659 ;
Số răng Z
1
= 2

a
w1
.cos/ (m(U+1)) = 2.160/ 2,5(3,2+1) = 29,44 ,
chọn số răng của bánh dẫn Z
1
= 29 ,
Z
2
= U
2
Z
1
= 3,2.29 = 92,8 lấy Z
2
= 93 , Z

t
= Z
1
+ Z
2
= 29 + 93 = 122 ;
Tính chính xác góc nghiêng :
cos = m Z
t
/(2.a
w
) = 2,5. 122/2.160 = 0,9531; = 17

3645.
Thông số cơ bản của bộ truyền cấp chậm :
- Đờng kính chia : d
1
= m. Z
1
/ cos=2,5.29/0,9351=76,07mm,
d
2
= m.Z
2
/ cos =2,5. 93 /0,9351 =243,94 mm;
- Đờng kính lăn : d
w1
= 2.a
w1
/ (U

2
+ 1) = 2.160 / 4,2 = 76,19 mm,
d
w2
= U
2
. d
w1
= 3,2. 76,07 =243,81 mm;
- Đờng kính đỉnh răng : d
a1
= d
1
+ 2.m = 76,07 + 2. 2,5 = 81,07 mm,
d
a2
= d
2
+ 2.m = 243,94 + 2. 2,5 = 248,94 mm,
- Đờng kính đáy răng : d
f1
= d
1
- 2,5. m =76,07 - 2,5. 2,5 = 69,82 mm,
d
f2
= d
2
+ 2,5.m = 243,94 - 2,5. 2,5 = 237,69 mm,
- Đờng kính cơ sở : d

b1
= d
1
. cos = 76,07. cos 20
0
= 71,48 mm,
d
b2
= d
2
. cos = 243,94. cos 20

= 229,23 mm
- Góc prôfin răng bằng góc ăn khớp :

t
=
tw
= arctg(tg/cos) = arctg(tg20
0
/ 0,9531) = 20

547

;
5. Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc.
Yêu cầu cần phải đảm bảo
H

[
H
] ,
H
= Z
M
Z
H
Z


1
1

)1.( 2
wmw
mH
dUb
UKT +
;
Trong đó: T
1
=147700 Nmm;b
w
= 0,5.a
w
= 0,5.160 = 64 mm,
U
m
= 90/18 = 5; d

w1
= 45 mm; Z
m
= 274 Mpa
1/3
(tra bảng 65 trang 96) ;
tg
b
= cos
t
.tg = cos(20
o
547).tg(17
o
367)=0,2957
b
= 16
o
317.
Z
H
=
tw
b


2sin
cos2
=
)''7'5420.2sin(

)''7'3116cos(.2


= 1,695 ; Z

=
3/)4(



;.
10


=
( )
[ ]
( )
[ ]
65,19531,0.93/129/12,388,1cos./1/12,388,1
21
=+=+

ZZ
,
Z

=
3/)65,14(
= 0,8.,

K
H
= K
H

.K
HV
K
H

; K
H

= 1,06 ; K
H

= 1,13 (tra bảng 6.14).
Vận tốc bánh dẫn : v =
15,1
60000
289.19,76
60000

21
==


nd
w
m/s;

vì v < 4 m/s tra bảng 6.13 (trang 106) chọn cấp chính xác 9 ;
tra bảng phụ lục P 2.3 (trang 250) ta đợc : K
HV
= 1,06.
K
H
= 1,06.1,13.1,06 = 1,27.
Thay số :
H
= 274.1,695.0,8.
2
)19,76.(2,3.64
)12,3.(27,1.147700.2 +
= 428,32 MPa
Tính chính xác ứng suất tiếp xúc cho phép : [
H
] = [
H
]. Z
R
Z
V
K
xH
.
Với v =1,15 m/s Z
V
= 1 (vì v < 5m/s ) , Cấp chính xác động học là 9, chọn mức
chính xác tiếp xúc là 9. Khi đó cần gia công đạt độ nhám là R
a

= 2,5 1,25 àm.
Do đó Z
R
= 0,95, với d
a
< 700mm K
xH
= 1.
[
H
] = 488,2.1.0,95.1 = 463,8 MPa.
Do
H


[
H
] nên răng thoả mãn độ bền tiếp xúc.
6. Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn.
Yêu cầu
F


[
F
] ;
F
= 2.T
1
.K

F
Y

Y

Y
F1
/( b
w
d
w1
.m)
Tính các thông số :
Theo bảng 6.7 ta có K
F

= 1,13 ; với v < 2,5 m/s tra bảng 6.14(trang 107) cấp
chính xác 8 thì K
F

= 1,37; K
FV
= 1,05 tra bảng phụ lục P2.3 trang 250.
K
F
= .K
F

.K
F

.K
FV
= 1,13.1,37.1,05 = 2,63.
Với

= 1,65 Y

= 1/

= 1/1,65 = 0,61;
= 17

3645 Y

= 1 - /140 = 1 17

3645/140 = 0,87;
Số răng tơng đơng:
Z
V1
= Z
1
/cos
3
= 29/(0,9531)
3
= 33 , Z
V2
= Z

2
/cos
3
= 93/(0,9531)
3
= 107
Với Z
V1
= 33 , Z
V2
= 107 tra bảng 6.18 trang 109 thì Y
F1
= 3,76, Y
F2
= 3,60;
ứng suất uốn :

F1
= 2.147700.2,63.0,61.0,87.3,77/ (64.76,19.2,5) = 127,5 MPa;

F2
=
F1
. Y
F2
/ Y
F1
= 127,5.3,60/ 3,76 = 122,1 MPa;
Tính ứng suất uốn cho phép :

[ ]
( )
FLFCxFSRFFF
KKKYYS

=
lim

; Chọn sơ bộ Y
R
Y
S
K
xH
= 1
[ ]
FHLFCFF
SKK

=
lim

S
F
: Hệ số an toàn khi tính về uốn. S
F
=1,75.

limF

: ứng suất uốn cho phép ứng với số chu kì cơ sở;

limF

= 1,8.HB

Flim1
= 1,8. 255= 459 MPa;

Flim2
= 1,8. 240 = 432 MPa;
K
FC
: hệ số ảnh hởng đặt tải, K
FC
= 1 do bộ truyền quay một chiều;
K
FL
=
F
m
FEFO
NN
với m
F
= 6.
11
m
F
: Bậc của đờng cong mỏi khi thử về uốn.

N
FO
: Số chu kì thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về uốn.
N
FO
= 4.
6
10
vì vật liệu là thép 45,
N
EE
: Số chu kì thay đổi ứng suất tơng đơng.
( )
ii
m
iiiFE
ttTTtncN
F
= /./ 60
max
C: Số lần ăn khớp trong một vòng quay.
T
i
, n
i
, t
i
: Lần lợt là mômen xoắn , số vòng quay và tổng số giờ làm việc ở chế độ i
của bánh răng đang xét.
Bằng cách tơng tự nh phần I.2 ta suy ra đợc K

FL
= 1
[
F1
] = 459.1.1 / 1,75 = 262,3 MPa, [
F2
] = 432.1.1 / 1,75 = 246,86 MPa,
Ta thấy độ bền uốn đợc thoả mãn vì
F1
< [
F1
] ,
F2
< [
F2
];
7. Kiểm nghiệm răng về quá tải.
ứng suất quá tải cho phép : [
H
]
max
= 2,8
ch2
= 2,8. 450 = 1260 MPa;
[
F1
]
max
= 0,8
ch1

= 2,8. 580 = 464 MPa; [
F2
]
max
= 0,8
ch2
= 0,8. 450 = 360 MPa;
K
qt
= T
max
/ T = 1,3.
H1max
=
H
.
44,5283,1.47,463 ==
qt
K
MPa < [
H
]
max
= 1260
MPa;

F1max
=
F1
. K

qt
=127,5 . 1,3 = 165,75 MPa ;
F2max
=
F2
. K
qt
= 122,1. 1,3 =
158,73 MPa
vì
F1max
< [
F1
]
max
,
F2max
< [
F2
]
max
nên răng thoả mãn
Kết luận: với vật liệu trên thì bộ truyền cấp chậm thoả mãn các yêu cầu kĩ thuật.
Các thông số và kích th ớc của hai bộ truyền:
Bộ truyền cấp nhanh:
- Khoảng cách trục: a
w1
= 135 mm.
- Môđun : m = 2,5
- Chiều rộng vành răng: b

w1
= 45 mm , b
w2
= 40 mm.
- Tỉ số truyền : U
m
= 5.
- Góc nghiêng của răng: = 0
o
- Số răng của bánh răng: Z
1
= 18 , Z
2
= 90 .
- Hệ số dịch chỉnh: x
1
= 0 , x
2
= 0.
- Đờng kính chia: d
1
= 45 mm, d
2
= 225 mm.
- Đờng kính đỉnh răng: d
a1
= 50 mm, d
a2
= 230 mm.
- Đờng kính đáy răng: d

f1
= 38,75 mm, d
f2
= 218,75 mm.
Bộ truyền cấp chậm:
- Khoảng cách trục: a
w1
= 160 mm.
- Môđun : m = 2,5
- Chiều rộng vành răng: b
w1
= 70 mm , b
w2
= 64 mm.
- Tỉ số truyền : U
m
= 93/29 = 3,206.
- Góc nghiêng của răng: = 17
o
3645.
12
- Số răng của bánh răng: Z
1
= 29 , Z
2
= 93 .
- Hệ số dịch chỉnh: x
1
= 0 , x
2

= 0.
- Đờng kính chia: d
1
= 76,07 mm, d
2
= 243,94 mm.
- Đờng kính đỉnh răng: d
a1
= 81,07 mm, d
a2
= 248,94 mm.
- Đờng kính đáy răng: d
f1
= 69,82 mm, d
f2
= 237,69 mm.
Lực ăn khớp sẽ đợc tính ở phần tính toán thiết kế trục.
B.Tính toán bộ truyền cấp chậm( bánh trụ răng nghiêng ).
1.Chọn vật liệu.
Bánh nhỏ : Thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB 241 ữ 285 có:

b1
= 850 MPa ;
ch 1
= 580 MPa. Chọn HB
1
= 241 (HB)
Bánh lớn : Thép 45, tôi cải thiện đạt độ rắn MB 192 240 có:

b2

= 750 MPa ;
ch 2
= 450 MPa. Chọn HB
2
= 226 (HB)
2. Xác định ứng suất tiếp xúc cho phép.
[ ]
( )
HLxHVRHHH
KKZZS

=
lim

;
Chọn sơ bộ Z
R
Z
V
K
xH
= 1
[ ]
HHLHH
SK

=
lim

; S

H
=1,1.

limH

= 2.HB + 70

H lim1
= 552 MPa;

H lim2
= 522 MPa;
K
HL
=
H
m
HEHO
NN
với m
H
= 6.
N
HO
= 30. H
4,2
HB
;
74,2
1

10.56,1241.30 ==
HO
N
;
74,2
2
10.34,1226.30 ==
HO
N
N
HE
: Số chu kì thay đổi ứng suất tơng đơng.
( )
iiiiiHE
ttTTtncN = /./ 60
3
max
C: Số lần ăn khớp trong một vòng quay.
T
i
, n
i
, t
i
: Lần lợt là mômen xoắn , số vòng quay và tổng số giờ làm việc ở
chế độ i của bánh răng đang xét.
( )
iiiiHE
ttTTtncN = /./ 60
3

max22
7
2
7
3
33
2
10.34,110.9,24
8
3
.)7,0(
8
4
1.24000.289.1.60 =>=






+=
HOHE
NN
ta có :
1
.
12
121
=

>
=
HL
HOHE
HEHE
K
NN
UNN
[
H
]
1
=
81,501
1,1
1.552
=
MPa; [
H
]
2
=
55,474
1,1
1.522
=
MPa;
Vì bộ truyền là bánh trụ răng nghiêng nên :

[ ]
[ ] [ ]
2
21
HH
H


+
=
= 488,2 MPa < 1,25
[ ]
min
H

3. Xác định sơ bộ khoảng cách trục:
a
w2
= K
a
(U
2
+1)
[ ]
3
2
2
1

.
baH
H
U
KT


T
1
=147700 Nmm; K
a
=43(răng nghiêng)
13
( ) ( )
84,012,3.3,0.5,01.5,04,0
2
=+=+== U
babdba

Tra ở sơ đồ 3 (bảng 6.14, trang 107) có K
H

=1,06 ; U
1
= 3,2 ; [
H
]=488,2 MPa
Thay số ta đợc : a
w2
= 43.(3,2+1).

6,144
4,0.2,3.)2,488(
06,1.147700
3
2
=
mm
Chọn theo dãy tiêu chuẩn khoảng cách trục: a
w2
= 160 mm
4. Xác định các thông số ăn khớp
Môđun : m = (0,01 ữ 0,02). a
w1
= (0,01 ữ 0,02).130 = 1,3 ữ 2,6.
Chọn môđun m = 2
* Tính số răng của bánh răng: chọn sơ bộ = 10


cos = 0,9848 ;
Số răng Z
1
=
)166,5(2
9848,0.130.2
1)m(U
.cosa 2
1
w1
+
=

+

= 19,2
chọn số răng của bánh dẫn Z
1
= 19
Z
2
= U
1
Z
1
= 5,66.19 = 108
Tính chính xác góc nghiêng :
cos =
976,0
130.2
)10819.(2
.2
.
=
+
=
w
t
a
Zm
= 12

20.

Thông số cơ bản của bộ truyền cấp chậm :
- Đờng kính chia : d
1
=
9,38
9769,0
19.2
cos
.
1
==

Zm
mm.
d
2
=
221
9769,0
108.2
cos
.
2
==

Zm
mm;
- Đờng kính lăn : d
w1
= 2.a

w1
/ (U
1
+ 1) = 2.130 / 6,66 = 39 mm,
d
w2
= U
2
. d
w1
= 5,66. 39 =220,74 mm;
- Đờng kính đỉnh răng : d
a1
= 43,6 mm,
d
a2
= 224,5 mm,
- Đờng kính đáy răng : d
f1
= d
1
- 2,5. m = 35,1 mm,
d
f2
= d
2
+ 2,5.m = 215 mm,
- Góc prôfin răng bằng góc ăn khớp :

t

=
tw
= arctg(tg/cos) = arctg(tg20
0
/ 0,9769) = 20,43

;
5. Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc.
Yêu cầu cần phải đảm bảo
H


[
H
]

H
= Z
M
Z
H
Z


1
1

)1.( 2
wmw
mH

dUb
UKT +
;
Trong đó: T
1
=147700 Nmm;
b
w
= 0,3.a
w
= 0,3.130 = 39 mm,
U
m
= 108/19 = 5,68;
d
w1
= 38,9 mm;
Z
m
= 274 Mpa
1/3
(tra bảng 65 trang 96) Hệ số kể đến cơ tính của vật liệu.
Z
H
Hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc.
14
tg
b
= cos
t

.tg = cos(20,43).tg(12,33) = 0,2
cos
b
= 0,98.
Z
H
=
tw
b


2sin
cos2
=
)43,20.2sin(
98,0.2
= 1,73.
Z

=
78,0
1
=


.


=
( )

[ ]
( )
[ ]
643,19769,0.108/119/12,388,1cos./1/12,388,1
21
=+=+

ZZ
,
K
H
= K
H

.K
HV
K
H

.
K
H

= 1,06 ; K
H

= 1,16 (tra bảng 6.14).
Vận tốc bánh dẫn : v =
9,2
60000

11
=
nd
w

m/s;
vì v < 4 m/s tra bảng 6.13 (trang 106) chọn cấp chính xác 9 ;
tra bảng phụ lục P 2.3 (trang 250) ta đợc : K
HV
= 1,036.
K
H
= 1,06.1,13.1,06 = 1,382.
đang làm ở đây
Thay số :
H
= 274.1,73.0,78.
2
)9,38.(68,5.39
382,1.68,6.33174.2
= 489,5 MPa
Xác định chính xác ứng suất tiếp xúc cho phép với v = 2,9 (m/s) < 5 (m/s) Z
v
= 1
với cấp chính xác động học là 9 chọn cấp chính xác về mức tiếp xúc là 8. Khi đó
cần gia công đạt độ nhám là R
a
= 2,5 1,25 àm. Do đó Z
R

= 0,95, với d
a
<
700mm K
xH
= 1.
[
H
] = [
H
]. Z
R
Z
V
K
xH
.
[
H
] = 518,2.1.0,95.1 = 492,3 MPa.
Do
H


[
H
] nên răng thoả mãn độ bền tiếp xúc.
6. Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn.
Theo 6.43 ta có:

F 1
=
mdb
YYYKT
ww
ỳBF

2
11
1
1

=
2.9,38.39
08,4.91,0.61,0.885,1.33174.2
= 93
Yêu cầu
F1


[
F
] ;
Tính các thông số :
15
Theo bảng 6.7 ta có K
F

= 1,32 ; với v < 5 m/s tra bảng 6.14(trang 107) cấp
chính xác 9 thì K

F

= 1,4; K
FV
= 1,02 tra bảng phụ lục P2.3 trang 250.
K
F
= .K
F

.K
F

.K
FV
= 1,32.1,4.1,02 = 1,885.
Với

= 1,643 Y

= 1/

=
643,1
1
= 0,61;
= 12

20 Y

= 1 -
140
33,12
= 0,91;
Số răng tơng đơng:
Z
V1
=
33
1
)9769,0(
19
cos
=

Z
= 20,38
Z
V2
=
33
2
)9769,0(
108
cos
=

Z
= 116
Tra bảng 6.18 trang 109 thì Y

F1
= 4,08, Y
F2
= 3,60.
Với m = 2 và Y
s
1,08 0,0695.ln(2) = 1,032.
Y
R
= 1 ; K
XF
= 1.
ứng suất uốn :

F1
= 277,7.1,032 = 286 > 93 MPa;

F2
=
1
2
1
ỳ
ỳ
F
Y
Y

= 82 MPa;
Tính ứng suất uốn cho phép :

[ ]
( )
FLFCxFSRFFF
KKKYYS

=
lim

; Chọn sơ bộ Y
R
Y
S
K
xH
= 1
[ ]
FHLFCFF
SKK

=
lim

S
F
: Hệ số an toàn khi tính về uốn. S
F
=1,75.

limF

: ứng suất uốn cho phép ứng với số chu kì cơ sở;

limF

= 1,8.HB

Flim1
= 1,8. 270= 486 Mpa.


Flim2
= 1,8. 230 = 414 MPa;
K
FC
: hệ số ảnh hởng đặt tải, K
FC
= 1 do bộ truyền quay một chiều;
K
FL
=
F
m
FEFO
NN
với m
F
= 6.
m
F

: Bậc của đờng cong mỏi khi thử về uốn.
N
FO
: Số chu kì thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về uốn.
N
FO
= 4.
6
10
vì vật liệu là thép 45,
N
FE
: Số chu kì thay đổi ứng suất tơng đơng.
( )
ii
m
iiiFE
ttTTtncN
F
= /./ 60
max
C: Số lần ăn khớp trong một vòng quay.
T
i
, n
i
, t
i
: Lần lợt là mômen xoắn , số vòng quay và tổng số giờ làm việc ở chế độ i
của bánh răng đang xét.

Bằng cách tơng tự nh phần I.2 ta suy ra đợc K
FL
= 1
[
F1
] = 486.1.1 / 1,75 = 305,5 Mpa.
[
F2
] = 414.1.1 / 1,75 = 206 MPa,
16
Ta thấy độ bền uốn đợc thoả mãn vì
F1
< [
F1
] ,
F2
< [
F2
];
7. Kiểm nghiệm răng về quá tải.
ứng suất quá tải cho phép :
[
H
]
max
= 2,8
ch2
= 2,8. 450 = 1260 MPa;
[
F1

]
max
= 0,8
ch1
= 0,8. 580 = 464 Mpa.
[
F2
]
max
= 0,8
ch2
= 0,8. 450 = 360 MPa;
K
qt
= T
max
/ T = 1,4.

H1max
=
H
.
6134,1.2,518 ==
qt
K
MPa < [
H
]
max
= 1260 MPa;

F1max
=
F1
. K
qt
=93 . 1,3 = 121 Mpa.

F2max
=
F2
. K
qt
= 82. 1,3 = 106,6 MPa
vì
F1max
< [
F1
]
max
,
F2max
< [
F2
]
max
nên răng thoả mãn
Kết luận: với vật liệu trên thì bộ truyền cấp chậm thoả mãn các yêu cầu kĩ thuật.
Các thông số và kích th ớc của hai bộ truyền:
Bộ truyền cấp nhanh:

- Khoảng cách trục: a
w1
= 135 mm.
- Môđun : m = 2,5
- Chiều rộng vành răng: b
w1
= 45 mm , b
w2
= 40 mm.
- Tỉ số truyền : U
m
= 5.
- Góc nghiêng của răng: = 0
o
- Số răng của bánh răng: Z
1
= 18 , Z
2
= 90 .
- Hệ số dịch chỉnh: x
1
= 0 , x
2
= 0.
- Đờng kính chia: d
1
= 45 mm, d
2
= 225 mm.
- Đờng kính đỉnh răng: d

a1
= 50 mm, d
a2
= 230 mm.
- Đờng kính đáy răng: d
f1
= 38,75 mm, d
f2
= 218,75 mm.
Bộ truyền cấp chậm:
- Khoảng cách trục: a
w1
= 160 mm.
- Môđun : m = 2,5
- Chiều rộng vành răng: b
w1
= 70 mm , b
w2
= 64 mm.
- Tỉ số truyền : U
m
= 93/29 = 3,206.
- Góc nghiêng của răng: = 17
o
3645.
- Số răng của bánh răng: Z
1
= 29 , Z
2
= 93 .

- Hệ số dịch chỉnh: x
1
= 0 , x
2
= 0.
- Đờng kính chia: d
1
= 76,07 mm, d
2
= 243,94 mm.
- Đờng kính đỉnh răng: d
a1
= 81,07 mm, d
a2
= 248,94 mm.
- Đờng kính đáy răng: d
f1
= 69,82 mm, d
f2
= 237,69 mm.
Lực ăn khớp sẽ đợc tính ở phần tính toán thiết kế trục.
17
III. Tính toán bộ truyền ngoài (bộ truyền xích).
A.Thiết kế bộ truyền xích
1.Chọn loại xích : Vì tải trọng nhỏ, vận tốc thấp(v =0,55 m/s) nên ta dùng xích
ống con lăn
2.Xác định các thông số của xích và bộ truyền ngoài.
- Theo bảng 5.4(trang 80), Với U =3. Chọn số răng đĩa bánh nhỏ Z
1
= 25, số

răng đĩa bánh lớn Z
2
= U.Z
1
= 3,2. 25 = 80 < Z
max
= 120.
- Theo điều kiện đảm bảo chỉ tiêu về độ bền mòn của bộ truyền xích :
P
t
= P.k.ỡ
Ơ
1818l(chọn a =40 . p),
k
đc
= 1 (bộ truyền có thể điều chỉnh đợc),
k
d
= 1,2 ( tải trọng va đập nhẹ),
k
c
= 1,25(bộ truyền làm việc 2 ca),
k
bt
= 1,3 (môi trờng bôi trơn có bụi chất lợng bôi trơn II )
k = 1.1.1.1,2.1,25.1,3=1,95.
P = 3,9.1,95.0,56 = 4,3 kW.
Theo bảng 5.5 (trang 81) với n
01
= 50 vg/ph. Chọn bộ truyền một dãy có bớc xích

p =31,75 mm, ta thấy P
t
= 4,3 < [P] = 5,83 kW.
- Tính khoảng cách trục a: a = 40.p = 40.31,75 = 1270 mm;
- Tính số mắt xích x
x = 2a/p + (Z
1
+ Z
2
)/2 + (Z
2
Z
1
)
2
.p/4.
2
.a
= 2.1270/31,75 + (25 + 80)/2 + (80 - 25 )
2
.31,75/4.
2
.1270 = 134,3
chọn số mắt xích chẵn là 134
Tính lại khoảng cách trục a:
a = 0,25.p.
( ) ( )
[ ]
( )
[ ]

{ }
2
12
2
2121
2.5,0.5,0

ZZZZxZZx +++

a = 0,25.31,75.
( ) ( )
[ ]
( )
[ ]
{ }
22
258028025.5,01348025.5,0134

+++

= 1263,2 mm
Để xích không chịu lực căng quá lớn ta giảm khoảng cách trục a đi một lợng là:
a = 0,003.a = 0,003.1263

3 mm, do đó a = 1260 mm
- Số lần va đập của xích :
i = Z
1
.n
1

/ (15.x) = 25.90/(15.134) = 1,12 < [i] = 25 (tra bảng 5.9).
3.Tính đờng kính đĩa xích :
Theo công thức d
1
= p / sin (/ Z
1
) ; d
2
= p / sin (/ Z
2
)
18
d
1
= 31,75/ sin (/ 25) = 253,32 mm ; d
2
= 31,75 / sin (/ 80) = 808,71 mm
d
a1
= p.[0,5 + cotg(/Z
1
)] = 31,75.( 0,5 + cotg(/25) = 267,20 mm ;
d
a2
= p.[0,5 + cotg(/Z
2
)] = 31,75.( 0,5 + cotg(/80) = 823,97 mm ;
r = 0,5025.d
1
+ 0,05 d

1
= 19,05 mm
d
a1
=d
1
- 2r = 253,32 - 2. 9,262 = 234,08 mm ;
d
a2
=d
2
- 2r = 808,71 - 2. 9,262 = 790,19 mm ;
B.Kiểm nghiệm xích
1. Kiểm nghiệm xích về độ bền :
Theo công thức: s = Q/ (k
đ
F
t
+ F
0
+ F
v
) [S] ;
Tính hệ số an toàn s : Q -tải trọng phá hỏng, q- khối lợng một mét xích đợc tra
trong bảng 5.2 (trang 78), ta đợc : Q = 88,5 kN = 88500 N ; q = 3,8 kg.
k
đ
- hệ số tải trọng động, vì chế độ làm việc trung bình nên k
đ
= 1,2.

v = Z
1
.t.n
1
/ 60000 = 25.31,75.90/60000 = 1,19 m/s ;
Lực vòng F
t
= 1000 P/ v = 1000.3,9/ 1,19 = 3277 N ;
Lực căng do lực li tâm sinh ra : F
v
= q.v
2
= 3,8.1,19
2
= 5,38 N ;
Lực căng do trọng lợng nhánh xích bị động sinh ra:
F
0
= 9,81 k
f
q a = 9,81. 2. 3,8. 0,1254 = 9,35 N ;
k
f
: hệ số phụ thuộc vào độ võng của xích và vị trí bộ truyền k
f
= 2, vì bộ
truyền nghiêng một góc 45
o
> 40
o

.
Do đó : s = 88500/ (1,2.3277 + 9,35 + 5,38 ) = 22,4.
Theo bảng 5.10 (trang 86) với n
1
= 90 vg/ph , n = 200 vg/ph thì [s] = 8,5 .
Ta có s > [ s ] : bộ truyền xích đã thiết kế đảm bảo đủ bền .
2. Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc của đĩa xích.
Điều kiện để đĩa xích thoả mãn về độ bền tiếp xúc là:
[ ]
HH



( )
d
rddtrH
kA
E
FKFk
.
47,0 +=

;
Trong đó : k
r
- hệ số kể đến ảnh hởng của số răng đĩa xích.
K
đ
- hệ số tải trọng động, tra bảng 5.6 (trang 82).
k

d
- hệ số phân bố không đều tải trọng cho các dãy ;
F
vđ
- lực va đập trên m dãy xích, F
vđ
= 13.10
-7
n
1
p
3
m ;
19
Tính cho đĩa dẫn 1 : ta có Z
1
= 25 k
r
= 0,42.
Vật liệu chọn là thép nên E = 2,1.10
5
MPa;
A = 262 mm (tra bảng 5.12 trang 87) ; k
đ
= 1 do xích là xích 1 dãy;
F
vđ
= 13.10
-7
.90.(31,75)

3
.1 = 3,74 N ;

( )
93,493
11.262
10.1,2
.74,3327742,047,0
5
=+=
H

MPa ;
Vật liệu đã chọn là thép 45, tôi cải thiện. HB = 210 sẽ đạt ứng suất cho phép
[ ]
H

= 600 MPa đảm bảo đợc độ bền tiếp xúc cho răng đĩa dẫn vì
93,493
1
=
H

MPa <
[ ]
H

= 600 MPa;
Tơng tự với Z
2

= 80 k
r
= 0,22 ; vật liệu giống đĩa dẫn , thay số:
( )
5,357
11.262
10.1,2
.74,3327722,047,0
5
=+=
H

MPa ,
5,357
1
=
H

MPa <
[ ]
H

= 600 MPa
Với vật liệu trên thì đĩa xích thoả mãn về độ bền.
3. Xác định lực tác dụng lên trục.
F
r
= k
x
.F

t
; Vì bộ truyền nghiêng một góc bằng 45
o
so với phơng nằm
ngang k
x
= 1,05.
F
r
= 1,05.3277 = 3441 N ;


III. tính toán thiết kế trục .
1. Chọn vật liệu:
Chọn vật liệu chế tạo trục là thép 45có
b
= 600 MPa.
ứng suất xoắn cho phép [] = 12 20 Mpa
2. Sơ đồ đặt lực:
20
3. Xác định sơ bộ đờng kính trục.
Vì động cơ truyền mômen xoắn qua khớp nối vòng đàn hồi nên đờng kính trục
vào của hộp giảm tốc đợc tính theo công thức kinh nghiệm:
d
V
= (0,8 1,2) d
đc
, d
đc
= 32 mm (tra bảng P.15, trang 240 với động cơ có kí hiệu

K132M4)
d
V
= (0,8 1,2) d
đc
= (0,8 1,2) 32 = 25,6 ữ38,4 mm , chọn sơ bộ d
V
= 35 mm.


Đờng kính trục trung gian của hộp giảm tốc:
21
d
V
= (0,3 0,35) a
w1
= (0,3 0,35) 135 = 40,5 ữ 47,5 mm,
chọn sơ bộ d
V
= 45 mm.


Đờng kính trục ra của hộp giảm tốc:
d
V
= (0,3 0,35) a
w 2
= (0,3 0,35) 160 = 48 ữ56 mm ,
chọn sơ bộ d
V

= 55 mm.


Để thuận tiện cho việc tính toán ta chọn chiều rộng ổ lăn theo đờng kính trung
bình (d
tb
):
d
tb
= (d
1
+ d
2
+ d
3
)/ 3 = (35 + 45 +55)/ 3 = 45 mm.
Với d = 45, tra bảng 10.2 trang 189, ta đợc chiều rộng ổ lăn b
0
= 25 mm.
4. Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực.

Ta xác định các khoảng cách từ trục trung gian:
l
22
= 0,5(l
m22
+ b
0
) + k
1

+ k
2
;
l
23
= l
22
+ 0,5(l
m22
+ l
m23
) + k
1
; l
21
= l
m22
+ l
m23
+ 3k
1
+ 2k
2
+b
0
.
Tính các thành phần trong công thức:
l
m22
= (1,2 1,5) d

2
= (1,2 1,5) 45

= 54 ữ 67,5 mm ; chọn l
m22
= 75 mm


l
m23
= (1,2 1,5) d
2
= (1,2 1,5) 45

= 54 ữ 67,5 mm ; chọn l
m23
= 55 mm
l
22
= 0,5(75 + 25) + 15 + 10 = 75 mm. Chọn k
1
= 15, k
2
= 10.
l
23
= 75 + 0,5(75 + 55) + 15 = 150 mm.
l
21
= 75 + 55 + 3.15 + 2.10 + 25 = 220 mm.

Khoảng côngxôn để lắp khớp nối, đĩa xích:
Trục vào:l
m12
= (1,4 2,5) d
1
= (1,4 2,5) 35 = 49 ữ 87,5 mm;
chọn l
m12
= 65 mm.

Khoảng côngxôn để lắp khớp nối là:
l
c12
= 0,5(l
m12
+ b
0
) + k
3
+ h
n
= 0,5(65 + 25) + 15 + 25 = 80 mm.
Chọn k
3
= 25( Khoảng cách từ mật cạnh chi tiết quay đến nắp ổ).
Trục ra: l
m31
= (1,2 1,5) d
3
= (1,2 1,5) 55 = 66 ữ 82,5 mm;

chọn l
m31
= 75 mm.
Khoảng côngxôn để lắp đĩa xích là:
l
c31
= 0,5(l
m31
+ b
0
) + k
3
+ h
n
= 0,5(75 + 25) + 15 + 25 = 85 mm.
22
I
II
III
220
70 80
70
85
150
Sơ đồ (sơ bộ) khoảng cách của hộp giảm tốc:
5. Xác định đờng kính và chiều dài các đoạn trục:
Tính các lực tác dụng lên trục: Lực do khớp nối, lực tác dụng lên bánh
răng, lực do xích tải.
Các thành phần lực trong thiết kế đợc biểu diễn nh hình vẽ phần trên.
Lực tác dụng của khớp nối: F

K
= (0,2 ữ 0,3) F
r
; F
r
= 2T/D
0
, Tra bảng 16.10a ta
chọn D
0
= 90 mm.
F
r
= 2.30730/90 = 683 N F
K
= 0,3.683 = 205 N
Lực tác dụng khi ăn khớp trong các bộ truyền đợc chia làm ba thành phần:
F
t
: Lực vòng; F
r
: Lực hớng tâm; F
a
: Lực dọc trục;

Trong đó:
F
t1
=
1366

45
30730.2
2
1
1
==

d
T
N = F
t2
F
r1
=
49720.1366

.
1
==
o
tt
tg
Cos
tgF
N = F
r2
23
F
t3
=

3883
07,76
147700.2

2
3
3
==
d
T
N = F
t4
;
F
r3
=
1555
9531,0
"7'5420.3883

.
0
3
==
tg
Cos
tgF
tt
N = F
r4

;
F
a3
=F
t3
.tg=3883.tg17
0
3645 = 1232 N = F
a4
;
A.Xác định đờng kính của trục vào của hộp giảm tốc:
Tính các phản lực R (chỉ số chỉ thứ tự đầu ổ, trục, phơng) và vẽ biểu đồ
mômen.
Chiếu các lực theo trục oy :





==
=+=


0.220.150
0
111
1
11101
yro
yry

y
k
RFM
RFRF
Giải hệ này ta đợc R
11y
= 339 N, R
01y
= 158 N;
Theo trục ox:





=++=
=++=


0.300.220.150
0
011
1
11101
Kxto
Kxtx
x
k
FRFM
FRFRF

Giải hệ này ta đợc R
11x
= 652 N, R
01x
= 509 N;
Sơ đồ đặt lực, biểu đồ mômen và kết cấu trục vào của hộp giảm tốc hai cấp khai
triển thờng:
24
Tính mômen uốn tổng và mômen tơng đơng tại tiết diện lắp bánh răng:
M
br
=
2222
7635023700 +=+
yx
MM
= 79944 Nmm.
M
br
=
222
1
2
30730.75,079944.75,0 +=+ TM
br
= 84257 Nmm.
Đờng kính trục tại chỗ lắp bánh răng:
d
1

[ ]
3
.1,0

td
M

; [] làứng suất cho phép để chế tạo trục chọn [] = 48 MPa.
d
1

[ ]
99,25
48 0,1.
84257
.1,0
3
3
==

td
M
mm. Chọn d
1
= 32 mm, tiết diện trục đi qua ổ
lăn chọn tiêu chuẩn (ngõng trục) d
ổ lăn1
= 30 mm.
B.Xác định kết cấu và đờng kính trục trung gian:
1.Tính các phản lực R (chỉ số chỉ thứ tự đầu ổ, trục, phơng) và vẽ biểu đồ mômen.

Chiếu các lực theo trục oy :





=+=
=++=


0.220.150.70
0
11231
1
122302
yrro
yry
y
k
RFMFM
RFFRF
Giải hệ này ta đợc R
12y
= 57 N,R
02y
= 1115 N;
Theo trục ox:

=+=
=+=


0.220.150.70
0
1223
1
122302
xtto
xttx
x
k
RFFM
RFFRF
Giải hệ này ta đợc
R
12x
= 2167 N,
R
02x
= 3082 N;
Sơ đồ đặt lực, biểu đồ
mômen và kết cấu trục
trung gian hộp giảm tốc
hai cấp khai triển
thờng:
Tính mômen uốn tổng và mômen tơng đơng tại tiết diện lắp bánh răng:

M
br
=
2222
21574078050 +=+
yx
MM
= 229424 Nmm.
25
70
220
150
Fr3 =1555 N
Fr2 = 497 N
Ft2 = 1366 N
R12y = 57 N
Ft3 = 3883 N
Fa3 = 1232 N
R02x = 3082 N
R02y = 1115 N
R12x = 2167 N
78050 Nmm
Mux
Muy
T
215740 Nmm
151690 Nmm
147700 Nmm
46859 Nmm
3890 Nmm

M
br
=
222
1
2
147700.75,0229424.75,0 +=+ TM
br
= 262672 Nmm.
Đờng kính trục tại chỗ lắp bánh răng:
d
2

[ ]
3
.1,0

td
M

; [] làứng suất cho phép để chế tạo trục chọn [] = 48 MPa.
d
2

[ ]
9,37
48 0,1.
262672
.1,0
3

3
==

td
M
mm. Chọn d
2
= 40 mm, tiết diện trục
lắp ổ lăn lấy tiêu chuẩn d
0l2
= 35 mm.
2,Kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi:
Kết cấu trục thiết kế đợc phải thoả mãn điều kiện:
[ ]
ssssss +=
22
/.


Trong đó: [s] hệ số an toàn cho phép, [s] = 1,5 2,5,
khi cần tăng độ cứng thì [s] = 2,5 3.
s

, s

- hệ số an toàn chỉ xét riêng cho trờng hợp ứng suất pháp hoặc ứng suất tiếp,
đợc tính theo công thức sau đây:
ma
k
s

1
+
=


;

ma
k
s





1
+
=

trong đó
-1
,
-1
: giới hạn mỏi uốn và xoắn ứng với chu kì đối xứng,vật liệu là thép
45 nên

-1
= 0,436
b
,
-1
0,58
-1
;
a
,
a
,
m
,
m
là biên độ và trị số trung bình của
ứng suất pháp và ứng suất tiếp tại tiết diện xét.
Xác định các thành phần trong công thức:
Tra bảng 10.5 (trang 195)
b
= 600 MPa.
-1
= 0,436.600 = 262 MPa.
Do trục quay, ứng suất uốn thay đổi theo chu kì đối xứng:

m
= 0,
a
=
m

= M/W = 262672/ 0,1. 40
3
= 41 MPa.
Hệ số tập trung ứng suất khi uốn: K

= ( K

/

+ K
x
1)/K
y
. Phơng pháp
gia công là tiện Ra = 2,5 0,63 àm. Tra bảng 10.8 (trang 197) K

/

= 2,06. Từ
bảng 10.10 với d = 40 mm,

= 0,85. Tra bảng 10.9 trị số tăng bền K
y
= 1,7. thay
số ta đợc K

=(2,06 + 1,06 1)/ 1,7 = 1,25.
s

= 262/1,25.41 = 5,1.

Tơng tự ta cũng tính đợc s

= 4,8 , với
-1
= 152 MPa,

m
=
a
=
max
/2.W

= T/ 2.W

= 147700/2. 0,2. 40
3
= 6,7 MPa ;
K

= (K

/

+ K
x
1)/K
y
=(1,64 + 1,06 1)/ 1,7 = 1,35.
s

= 152/ 11,35. 6,7 = 16,5
Thay số vào công thức kiểm nghiệm :
[ ]
38,41,58,16/8,16.1,5/.
2222
=>=+=+=


sssss
MPa
Trục thoả mãn về độ bền mỏi.
3,Kiểm nghiệm trục về độ bền tĩnh.
Điều kiện trục thoả mãn về độ bền tĩnh là:
[ ]

+=
22
.3
td
.
Trong đó : =M
max
/(0,1.d
3
) = 229424/(0,1.40
3
) = 35,85 MPa.
26