Đồ án Môn Học: Hộp Giảm Tốc Bánh Răng Trụ Thẳng ( Bản Thuyết Minh)

MỤC LỤC
MỤC LỤC............................................................................................................1
PHẦN I.................................................................................................................4
TÍNH TỐN ĐỘNG HỌC HỆ DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ....................................4
Ι. Tính chọn động cơ điện...................................................................................4
1.1. Chọn kiểu, loại động cơ điện.......................................................................4
1.2. Chọn công suất động cơ...............................................................................4
1.3. Chọn tốc độ đồng bộ của động cơ...............................................................6
1.4. Chọn động cơ thực tế...................................................................................7
1.5. Kiểm tra điều kiện mở máy, điều kiện quá tải cho động cơ.....................7
1.5.1. Kiểm tra điều kiện mở máy cho động cơ ...........................................7
1.5.2 . Kiểm tra điều kiện quá tải cho động cơ :............................................8
II. Phân phối tỷ số truyền...................................................................................8
2.1. Tỉ số truyền của các bộ truyền ngoài hộp giảm tốc...................................8
2.2. Tỉ số truyền của các bộ truyền ngoài hộp giảm tốc...................................8
III. Tính toán các thông số trên các trục...........................................................9
3.1. Tính cơng suất trên các trục........................................................................9
3.2. Tính số vịng quay trên các trục...............................................................10
PHẦN II: THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT TRUYỀN ĐỘNG............................12
A. THIẾT KẾ CÁC BỘ TRUYỀN:.................................................................12
I. BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG TRỤ RĂNG NGHIÊNG CẤP CHẬM.......12
1.1 .Chọn vật liệu...............................................................................................12
1.2. Ứng suất cho phép......................................................................................12
1.2.1. Sơ bộ về ứng suất tiếp xúc cho phép.................................................14
1.2.2. Sơ bộ về ứng suất uốn cho phép........................................................16
1.3. Xác định các thông số cơ bản....................................................................16
1.3.1. Xác định sơ bộ khoảng cách trục .....................................................16
1.3.2. Xác định các thông số ăn khớp..........................................................17
1.4. Kiểm nghiệm răng......................................................................................20
1.4.1. Kiểm nghiệm về độ bền tiếp xúc......................................................20
1.4.2. Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn :...................................................21

1.5. Kiểm nghiệm răng về quá tải....................................................................24
1.6. Các thông số cơ bản của bộ truyền ..........................................................24
II. BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG TRỤ RĂNG NGHIÊNG CẤP NHANH. .25
2.1 .Chọn vật liệu ..............................................................................................25
2.2. Ứng suất cho phép......................................................................................25
1


2.2.1. Sơ bộ về ứng suất tiếp xúc cho phép.................................................27
2.2.2. Sơ bộ về ứng suất uốn cho phép........................................................29
2.3. Xác định các thông số cơ bản....................................................................29
2.3.1 Khoảng cánh trục................................................................................29
2.3.2. Xác định các thông số ăn khớp..........................................................29
2.4. Kiểm nghiệm răng......................................................................................32
2.4.1. Kiểm nghiệm về độ bền tiếp xúc......................................................32
2.4.2. Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn :...................................................34
2.5 Kiểm nghiệm răng về quá tải.....................................................................37
2.6. Các thông số cơ bản của bộ truyền ..........................................................37
B. kiểm tra các điều kiện...................................................................................38
I .Kiểm tra các điều kiện trạm trục :...............................................................38
II. Kiểm tra điều kiện bôi trơn:........................................................................38
2.1 Với bộ truyền cấp nhanh: ........................................................................38
2.2.Với bộ truyền cấp chậm: ............................................................................39
2.3.Chọn mức dầu chung cho cả hộp:..............................................................39
III.Kiểm tra sai số vận tốc :..............................................................................40
Phần III..............................................................................................................42
THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT ĐỠ NỚI.............................................................42
I. Tính tốn thiết kế trục...................................................................................42
1.1. Chọn vật liệu...............................................................................................42
1.2. Tính sơ bộ đường kính trục.......................................................................42

1.3 Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực...........................43
1.4. Chọn chiều nghiêng hợp lý........................................................................45
1.5. Tải trọng tác dụng lên trục........................................................................46
1.6. Xác định đường kính và chiều dài các đoạn trục....................................47
1.6.1. Tính trục I:.........................................................................................47
1.6.2.Tính cho trục II:..................................................................................51
1.6.3. Tính trục III:......................................................................................56
1.7. Tính kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi......................................................61
1.7.1. Tính kiểm nghiệm cho trục I.............................................................63
1.7.2. Tính kiểm nghiệm cho trục II............................................................64
1.7.3. Tính kiểm nghiệm cho trục III...........................................................66
1.8. Kiểm nghiệm trục về quá tải.....................................................................69
1.8.1. Kiểm nghiệm cho trục I.....................................................................70
1.8.2 Kiểm nghiệm cho trục II.....................................................................71
1.8.3 Kiểm nghiệm cho trục III...................................................................71
1.9 Kiểm nghiệm về độ bền của then...............................................................72
2


II. TÍNH CHỌN Ổ LĂN...................................................................................73
1.1 chọn loại ổ lăn cho các trục.........................................................................73
1.1.1.Cho trục I:...........................................................................................73
1.1.2.Cho trục II:.........................................................................................74
1.1.3.Cho trục III:........................................................................................74
1.2 Chọn cấp chính xác cho ổ lăn:....................................................................74
1.3 Chọn kích thước cho ổ lăn..........................................................................75
1.3.1. Chọn ổ theo khả năng tải động và kiểm tra khả năng tải tĩnh ..........75
PHẦN IV............................................................................................................91
CẤU TẠO VỎ HỘP, CÁC CHI TIẾT PHỤ VÀ CHỌN CHẾ ĐỘ LẮP
TRONG HỘP.....................................................................................................91

I. Thiết kế các kích thước của vỏ hộp ............................................................91
1.1. Chọn bề mặt ghép nắp và thân..................................................................91
1.2. Xác định các kích thước cơ bản của vỏ hộp.............................................91
II. TÍNH CHỌN CÁC CHI TIẾT MÁY PHỤ................................................93
1. Nắp ổ...............................................................................................................93
2. Vòng phớt.......................................................................................................93
3. Vòng chắn dầu...............................................................................................93
4. Nút thông hơi.................................................................................................94
5. Que thăm dầu.................................................................................................95
6. Nút tháo dầu...................................................................................................95
7.Cửa thăm.........................................................................................................97
8. Chốt định vị....................................................................................................97
9. Ống lót............................................................................................................98
III. CHỌN DẦU MỠ BƠI TRƠN HỘP GIẢM TỐC....................................98

3


PHẦN I
TÍNH TỐN ĐỘNG HỌC HỆ DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ
Ι. Tính chọn động cơ điện
Chọn động cơ điện để dẫn động máy hoặc các thiết bị là giai đoạn đầu tiên
trong q trình thiết kế hệ dẫn động cơ khí. Trong trường hợp dùng hộp giảm tốc
độ việc chọn đúng loại động cơ có ảnh hưởng rất nhiều đến việc lựa chọn và
thiết kế hộp giảm tốc cũng như các bộ truyền ngồi hộp. Ḿn chọn đúng đợng
cơ cần hiểu rõ đặc tính và phạm vi sử dụng của từng loại, đồng thời cần chú ý
đến các yêu cầu làm việc cụ thể của thiết bị cần được dẫn động.
1.1. Chọn kiểu, loại động cơ điện
Với hệ dẫn động xích tải dùng với hộp giảm tốc, ta chọn loại động cơ điện
xoay chiều ba pha không đồng bộ rôto ngắn mạch (rôto lồng sóc).

Động cơ này có ưu điểm: Kết cấu đơn giản; giá thành tương đối hạ; dễ bảo
quản; làm việc tin cậy; có thể mắc trực tiếp vào lưới điện ba pha không cần biến
đổi dòng điện.
Nhược điểm của động cơ này là:
- Hiệu suất và hệ số công suất thấp.
- Không điều chỉnh được vận tốc.
1.2. Chọn công suất động cơ
Công suất trên trục động cơ điện được xác định theo công thức 2.8 trang 19[1]:
Pct = Pt/η
Trong đó:
+ Pct - Công suất cần thiết trên trục động cơ, kW.
+ Pt - Công suất tính toán trên trục máy công tác, kW.
+ η - Hiệu suất truyền động.
* Xác định công suất tính toán trên trục máy công tác, Pt.
- Với tải trọng không đổi: Công suất tính toán là công suất làm việc trên trục
máy công tác Plv:
Pt = Plv (theo 2.10 trang 20-[1]:)
4


- Với hệ thống dẫn động xích tải, công suất làm việc được xác định theo công
thức 2.11 trang 20-[1]:

Plv =

F .v
1000

Trong đó:
+ Plv - Công suất làm việc trên trục máy công tác, kW.

+ F = Ft - Lực kéo xích tải, N.
+ v - Vận tốc xích tải, (m/s)
Theo đề bài: Ft = 3800 (N); v =1,3(m/s ).
Vậy:

Pt = Plv =

3800.1,3
= 4,94 (kW)
1000

* Tính hiệu suất truyền động của hệ thống, η.
Theo công thức 2.9 trang 19-[1] ta có:
η = η1.η2.η3...
Trong đó: η1, η2, η3 là hiệu suất của các bộ bộ truyền và của các cặp ổ trong hệ
thống dẫn động.
Theo sơ đồ khai triển trạm dẫn động xích tải (đề bài cho) ta có:

η = ηK2 .ηol4 .ηbr2
Với:
+ ηK - Hiệu suất của khớp nối.
+ ηol - Hiệu suất của một cặp ổ lăn.
+ ηbr - Hiệu suất của một cặp bánh răng.
Tra theo Bảng 2.3 trang 19-[1] ta được :
ηbr = (0,96÷0.98) → Chọn ηbr = 0,97
ηol = (0,99÷0.995) → Chọn η ol = 0,99
Chọn ηK = 1
Vậy:

η = 12 × 0,97 2 × 0,99 4 = 0,90

→ Công suất cần thiết trên trục động cơ là:
Pct = Pt/η = 4,94 ÷ 0,90 = 5,49 (kW)
5


1.3. Chọn tớc đợ đồng bộ của động cơ
Số vịng quay sơ bộ của động cơ được xác định theo cơng thức 2.18 trang
21-[1]:
nsb= nlv.utsb
Trong đó:
+ nsb - Số vịng quay sơ bộ của động cơ, (vòng/phút).
+ nlv - Số vịng quay của trục máy cơng tác, (vịng/phút).
+ utsb - Tỷ số truyền sơ bợ của tồn bộ hệ thống dẫn động.
* Tính số vịng quay của trục máy cơng tác (đĩa xích tải): nlv.
Với hệ dẫn động xích tải, số vịng quay của trục máy cơng tác được xác định
theo cơng thức 2.16 trang 21-[1]:

60.103.v
nlv =
z.t

(vịng/phút)

Trong đó:
+ z - Số răng đĩa xích tải.
+ t - Bước xích tải, mm.
+ v - Vận tốc vịng của xích tải, m/s.
Theo đề: v = 1,3 (m/s); z = 33 (răng); t = 24,5 (mm)
Vậy: nlv =

60000 × v 60000 × 1,3
=
≈ 96,47 (vịng/phút)
z×t
33 × 24,5

* Tính tỷ số truyền sơ bộ của toàn bộ hệ thống dẫn động utsb
Tỷ số truyền sơ bộ của toàn bộ hệ thống dẫn động được tính theo cơng thức
2.15 trang 21-[1]:

utsb = ung.uh

Trong đó:
+ ung - Tỷ số truyền của các bộ truyền ngoài hộp, ung = 1
+ uh - Tỷ số truyền của các bộ truyền trong hộp
Với hộp giảm tốc bánh răng trụ hai cấp, tra bảng 2.4 trang 21-[1] ta có:
uh = 8÷40 → Chọn uh= 14
→ utsb = ung.uh = uh = 14

6


Vậy số vòng quay sơ bộ của động cơ là:
nsb = nlv.utsb = 96,47 × 14 = 1350,58 (vịng/phút).
Chọn sơ bợ số vịng quay đờng bợ của động cơ là: ndb = 1500 (v/ph)
1.4. Chọn động cơ thực tế
Vì dùng nối trục để nối động cơ với hộp giảm tốc nên ta chọn loại động cơ
điện 4A để đảm bảo khối lượng động cơ nhẹ hơn.
Động cơ được chọn phải có công suất và số vòng quay đồng bộ thỏa mãn

điều kiện:

Pđc ≥ Pct
(Theo 2.19 trang22-[1])

n
≈
n
sb
 đb
Theo bảng P1.3 trang 236-[1]: Với Pct = 5,49 (kW) và nsb = 1350,58
(v/ph), ta chọn động cơ điện4A132S4Y3 với các thông số sau:
Kiểu động cơ

Công suất

Vận tốc quay,

cosϕ

η(%)

nđc, (v/ph)
1455

TK
Tdn

4A132S4Y3

Pđc, (kw)
7,5

Tmax
Tdn

0,86

87,5

2,2

2,0

1.5. Kiểm tra điều kiện mở máy, điều kiện quá tải cho động cơ
1.5.1. Kiểm tra điều kiện mở máy cho động cơ
Khi khởi động, động cơ cần sinh ra một công suất đủ lớn để thắng sức ỳ của
hệ thống.Vì vậy ta cần kiểm tra điều kiện mở máy cho động cơ.
Điều kiện mở máy của động cơ thỏa mãn nếu công thức sau đảm bảo:
Pđcmm ≥ Pđccbđ
Trong đó:
+ Pđcmm - Cơng suất mở máy của động cơ, kW, được xác định theo công thức:
Pđcmm =

TK
.Pđc
Tdn

Với: Pđc - Công suất định mức của động cơ, kW.
TK - Mômen khởi động của động cơ, Nmm.

Tdn - Mômen danh nghĩa của động cơ. Nmm.
7


Ta có: Pđc = 7.5 (kW);
→ Pđcmm =

TK
= 2,0
Tdn

TK
.Pđc = 2,0 × 7,5 = 15 (kW)
Tdn

+ Pđccbđ - Cơng suất cản ban đầu trên trục động cơ, kW, được xác định theo
công thức:
Pđccbđ = Kbđ.Pct
Với: Kbđ - Hệ số cản ban đầu phụ thuộc vào sơ đồ tải trọng.
Pct - Công suất cần thiết trên trục động cơ, kW.
Ta có: Kbđ = 1,3; Pct = 5,49 (kW)
→ Pđccbđ = Kbđ.Pct = 1,3 × 5,49 = 7,14 (kw)
Vậy Pđcmm > Pđcbd⇒Thỏa mãn điều kiện mở máy.
1.5.2 . Kiểm tra điều kiện quá tải cho động cơ :
Với sơ đồ tải trọng có tính chất không đổi và quay một chiều nên không
cần phải kiểm tra điều kiện quá tải cho động cơ.
Vậy động cơ 4A132S4Y3 thỏa mãn điều kiện đề bài.
II. Phân phối tỷ số truyền
2.1. Tỉ số truyền của các bộ truyền ngoài hộp giảm tốc
Trạm dẫn động không có bộ truyền ngoài, do đó tỷ số truyền của bộ truyền

ngoài: ung = 1
2.2. Tỉ số truyền của các bộ truyền ngoài hộp giảm tốc
Tỷ số truyền của hệ thống dẫn động ut được xác định theo công thức 3.23
trang 48-[1]:
ut = nđc/nlv
Trong đó:
+ nđc - Số vòng quay của động cơ đã chọn, v/ph.
+ nlv - Số vòng quay của trục máy công tác, v/ph.
Ta có: nđc = 1455 (v/ph); nlv = 96,47 (v/ph)
Vậy: ut =

nđc 1455
=
≈ 15,08
nlv 96,47
8


Ta có:

ut = ung.uh

Trong đó:
+ ung - Tỷ số truyền của các bộ truyền ngoài hộp, ung = 1
+ uh - Tỷ số truyền của các bộ truyền trong hộp.
→ ut = ung.uh = uh = 15,08
Gọi u1, u2 lần lượt là tỉ số truyền của bộ truyền cấp nhanh và tỉ số truyền
của bộ truyền cấp chậm, ta có: uh = u1.u2
Với hộp giảm tốc đồng trục hai cấp nên khoảng cánh các trục I-II và II-III
là bằng nhau. Ta có thể sử dụng cơng thức tính tỷ số truyền theo cơng thức:

Trong đó :
,

là hệ số chiều rộng bánh răng cấp nhanh và cấp chậm

=0,3 ;

Vậy :

III. Tính toán các thơng số trên các trục
Kí hiệu các chỉ số tính tốn như sau: chỉ số “đc” là kí hiệu trục động cơ, chỉ
số "ct" là kí hiệu trục công tác. Các chỉ số "I", "II", "III" là các kí hiệu chỉ trục số
I, II , III.
3.1. Tính cơng suất trên các trục.
Với sơ đồ tải trọng không thay đổi ta có:

9


- Cơng suất danh nghĩa trên trục động cơ tính theo công thức:

Pdnđc = Pct = 5,49(kW )
- Công suất danh nghĩa trên các trục I, II, III và trục công tác (ct) xác định
theo các công thức sau:

PI = Pdnđc .η K .η ol = 5,49 × 1,0 × 0,99 ≈ 5,44(kW )

PII = PI .η ol .η br = 5,44 × 0,99 × 0,97 ≈ 5,22(kW )
PIII = PII .η ol .η br = 5,22 × 0,99 × 0,97 ≈ 5,01(kW )

Pdnct = Pt = 4,94(kW )
3.2. Tính số vòng quay trên các trục
- Số vòng quay trên trục động cơ: nđc = 1455 (v/ph)
- Số vòng quay trên trục I:
n I = nđc =

1455
= 1455(v / ph)
1

- Số vòng quay trên trục II:
n II =

n I 1455
=
= 201,80(v / ph)
u1 7,21

- Số vòng quay trên trục III:
n III =

n II 201,80
=
≈ 96,56(v / ph)
u2
2,09

- Số vòng quay trên trục công tác:
n
96,56

nct = III =
= 96,56(v / ph) = n III
u III − ct
1
Trong đó:
+ uđc-I - Tỉ số truyền giữa trục động cơ và trục I, uđc-I = 1.
+ u1 - Tỉ số truyền giữa trục I và trục II, u1= 7,21.
+ u2 - Tỉ số truyền giữa trục II và trục III, u2 = 2,09.
+ uIII-ct - Tỉ số truyền giữa trục III và trục công tác, uIII-ct = 1.
3.3. Tính mơmen xoắn trên các trục
Mơ men xoắn trên trục thứ i được tính theo cơng thức sau:

10


T = 9,55.106.

Pi
ni

Trong đó:
+ Pi - Cơng suất danh nghĩa trên trục thứ i, kW.
+ ni - Số vòng quay của trục thứ i, v/ph.
- Mômen xoắn trên trục động cơ:
Tđc = 9,55 × 10 6 ×

5,49
= 36034,02(Nmm)
1455

- Mơmen xoắn trên trục I:
TI = 9,55 × 10 6 ×

5,44
= 35705,84(Nmm)
1455

- Mơmen xoắn trên trục II:
5,22

6
TII = 9,55 × 10 × 201,80 = 247031,70(Nmm)

- Mơmen xoắn trên trục III:
5,01

6
TIII 9,55 × 10 × 96,56 = 495500,21(Nmm)

4,94

6
- Mơmen xoắn trên trục cơng tác: Tct = 9,55 × 10 × 96,56 = 488577,05 (Nmm)

3.4. Lập bảng kết quả
Trục
Công suất (kw)

Đ/cơ

I

II

III

Công tác

5,49

5,44

5,22

5,01

4,94

Tỷ số truyền (-)
Số vịng quay(v/ph)
Mơmen (Nmm)

1

7,21

2,09

1

1455

1455

201,80

96,56

96,56

36034,02

35705,84

247031,71

495500,21

488577,05

11


PHẦN II: THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT TRUYỀN ĐỘNG
A. THIẾT KẾ CÁC BỘ TRUYỀN:
I. BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG TRỤ RĂNG NGHIÊNG CẤP CHẬM
1.1 .Chọn vật liệu
Vì hộp giảm tốc chịu cơng suất và vận tốc trung bình nên ta chọn vật liệu là
thép nhóm I là loại vật liệu có độ rắn HB<350, bánh răng thường được thường
hóa hoặc tơi cả thiện. Nhờ có độ rắng thấp nên ta có thể cắt bánh răng chính xác

sau khi nhiệt luyện, đồng thời bộ truyền có khả năng chạy mịn.
- Cụ thể, tra Bảng 6.1 [1] ta chọn vật liệu bánh răng như sau:
Loại bánh Nhãn hiệu

Giới hạn

Giới hạn

thép

bền σ b

chảy σ ch

Nhỏ

45

Tôi cải thiện

HB3 =245

Mpa
850

MPa
580

Lớn

45

Tôi cải thiện

HB4 = 230

750

450

răng

Nhiệt luyện

Độ rắn

1.2. Ứng suất cho phép
- ứng suất tiếp xúc cho phép: [ σ H ]

[σH ]

σ H0 lim
=
.Z R .ZV .K XH .K HL
SH

- Ứng suất uốn cho phép: [ σ F ]

[σF ]

σ F0 lim
=
.YR .Ys .YXF .K FC .K FL
SF

Với :
ZR: Hệ số kể đến ảnh hưởng độ nhám bề mặt răng làm việc.
ZV: Hệ số kể đến ảnh hưởng của vận tốc vòng.
KxH: Hệ số kể đến ảnh hưởng của kích thước bánh răng .
KHL, KFL: Hệ số tuổi thọ.
YR: Hệ số kể đến ảnh hưởng của độ nhám mặt lượn chân răng.
YS: Hệ số kể đến độ nhậy vủa vật liệu tới sự tập trung ứng suất.
KxF: Hệ số kể đến ảnh hưởng kích thước bánh răng tới độ bền uốn.
12


SH,SF: Hệ số an tồn khi tính về tiếp xúc, uốn.
Khi thiết kế sơ bộ ta lấy:
ZR.Zv.KxH = 1
YR.Ys.KxF = 1

[σH ] =

Do đó:

[σF ] =

σ H0 lim
.K HL
SH

σ F0 lim
.K FC .K FL
SF

Tra bảng 6.2[1] ta chọn :
Ứng suất tiếp xúc cho phép ứng với số chu kì cơ sở : σ H0 lim = 2.HB+70
Hệ số an toàn khi tính về tiếp xúc

: S H = 1,1

Ứng suất uốn cho phép ứng với số chu kì cơ sở

: σ F0 lim = 1,8.HB

Hệ số an tồn khi tính về uốn

: S F = 1,75

Như vậy :
σ H0 lim3 = 2. HB3 + 70 = 2.245+ 70 = 560 (Mpa)

σ H0 lim 4 = 2. HB4 + 70 = 2.230 + 70 = 530 (Mpa)
σ F0 lim3 = 1,8. HB3 = 1,8.245 = 441 (MPa)
σ F0 lim 4 = 1,8. HB4 = 1,8.230= 414 (MPa)

Bộ truyền quay một chiều và tải trọng đặt một phía nên hệ số xét đến ảnh
hưởng đặt tải K FC =1.
Các hệ số

,

tính theo công thức:
;

Theo (6.3) và (6.4)

Với:
,

: là bậc của đường cong mỏi khi thử về tiếp xúc và uốn

Vì HB ≤ 350 nên ta có
: Số chu kỳ thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về tiếp xúc
13


(HB: là độ rắn Brinen) Theo(6.5 ).[1]
Vậy ta có:
- Bánh nhỏ:
- Bánh lớn:
: Số chu kỳ thay đổi ứng suất khi thử về uốn
với tất cả các loại thép
,

: Số chu kỳ thay đổi ứng suất tương đương

Vì tải khơng đổi nên ta có

( theo 6.6).[1]

Với :
+ c: số lần ăn khớp trong một vòng quay , c =1 ( vì tải trọng quay một chiều nên
trong một vịng quay có một đơi răng ăn khớp một lần)
+ n: Số vòng quay trong một phút
+

: tổng số giờ làm việc của bánh răng đang xét

tΣ = 24.2/3.365.1/2.5= 14600 (giờ)


60.c.n2.tΣ = 60.1.201,8.14600 = 176,777.106 (chu kỳ)



60.c.n3.tΣ= 60.1.96,56.14600 = 84,587.

(chu kỳ)

 Ta thấy:
;
Nên ta chọn:

;

và do đó

;

1.2.1. Sơ bộ về ứng suất tiếp xúc cho phép

σ0
Ứng suất tiếp xúc cho phép [σH] = Η lim . KHL
S
H
Bánh nhỏ : [σH3]sb =

14

Theo(6.1 ).[1]

(Mpa)


Bánh lớn : [σH4]sb =

(Mpa)

Với bộ truyền bánh răng nghiêng :
[σH] =

[σ

H3

] + [σ
2

]

H 4 ≤ 1,25[σH]minTheo(6.12 ).[1]

[σH] =

(Mpa) < 1,25.481,82 = 602,28 (Mpa)

→ Thỏa mãn điều kiện

15


* Ứng suất tiếp xúc cho phép khi quá tải :
[σH3]max = 2,8.σch3 = 2,8.580 = 1624 (Mpa)
[σH4]max = 2,8.σch4 = 2,8.450 = 1260 (Mpa)
1.2.2. Sơ bộ về ứng suất uốn cho phép
Ứng suất uốn cho phép :
σ0
[σ ] = F lim .K .K (Theo 6.2)
F
FC FL
S
F
σ0
441
.1.1 = 252 (Mpa)
Bánh nhỏ: [σ F 3 ] = F lim3 .K FC .K FL1 =
S
1,75
F

σ0
414
.1.1 = 236,5 (Mpa)
Bánh lớn: [σ F 4 ] = F lim4 .K FC .K FL 2 =
S
1,75
F

Ứng suất uốn cho phép khi quá tải:
[σ

]
= 0,8σ
= 0,8.580 = 464( MPa)
F 3 max
ch3

[σ

]
= 0,8σ
= 0,8.450 = 360( MPa)
F 4 max
ch4

1.3. Xác định các thông số cơ bản
1.3.1. Xác định sơ bộ khoảng cách trục
aw = K a (u + 1).3
2

T .K
2 Hβ
Theo(6.15a ).[1]
[σ H ]2.u .ψ
2 ba

Trong đó:
ψba : hệ số, là tỉ số giữa chiều rộng vành răng và khoảng cách trục. Tra Bảng 6.6[1]: ta chọn ψba= 0,375
K a : hệ số phụ thuộc vào vật liệu của cặp bánh răng và loại răng.

Tra bảng 6.5- [1] : ta chọn K a = 43 (MPa1/3 ).
K Hβ : Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng khi

tính về tiếp xúc.
Với hệ số ψbd2= 0,5.ψba2.(u2+1) = 0,5.0,375.(2,03 +1) = 0,568
Tra bảng 6.7 -[1]: ta chọn K Hβ =1,047 ( sơ đồ 4)
16


Vậy:
(mm)
=> lấy aw = 150 (mm)
1.3.2. Xác định các thông số ăn khớp
- Mơđun m = (0,01 ÷ 0,02). aw = (0,01 ÷ 0,02).150= 1,5 ÷ 3,0
=>tra Bảng : 6.8-[I]ta chọn môđun tiêu chuẩn

=2

- Chiều rộng vành răng : bW= aW.ψba = 150.0,375 = 56,25 (mm)
Chọn

(mm)

-Xác định số răng Z3 , Z4 ,góc nghiêng β, hệ số dịch chỉnh x:
-Cơng thức quan hệ :

Chọn sơ bộ β = 100 do đó cosβ = 0,9848 Theo(6.31 ).[1]
số bánh răng nhỏ :
=47,806⇒ chọn Z3 = 48 (răng)
Z4 =

.Z3 = 2,09.48 = 100,320⇒ Z4 = 100 (răng)

Do đó, tỉ số truyền thực sẽ là :

- Góc nghiêng thực:
є (8 – 200)
Vì

do đó khơng cần dịch chỉnh vì hiệu quả dịch chỉnh cải thiện chất

lượng ăn khớp kém.
- Góc profin gốc: α = 200( theo TCVN 1065 – 71)
- Góc profin răng:
17


- Khoảng cách trục chia:

(mm)

- Góc ăn khớp: αtw = αt =

18


- Đường kính vịng chia:
(mm)

(mm)

- Đường kính vịng cơ sở:
(mm)
(mm)
- Đường kính vịng lăn:
(mm)
(mm)
- Đường kính chân răng :
df3 = d3 - 2,5.m = 97,297 -2,5.2 = 92,297 (mm)
df4 = d4-2,5.m = 202,703 – 2,5.2 = 197,703(mm)
- Đường kính vịng đỉnh răng:
da3 = d3+ 2.m = 97,297 +2.2 =101,297 (mm)
da4= d4 +2.m = 202,703 + 2.2 = 206,703 (mm)
- Hệ số trùng khớp ngang:

- Hệ số trùng khớp dọc:

19

1.4. Kiểm nghiệm răng
1.4.1. Kiểm nghiệm về độ bền tiếp xúc
Ứng xuất tiếp xúc xuất hiện trên mặt răng của bộ truyền thỏa mãn
điều kiện sau:
σ H = Z M .Z H .Zε .

2.T .K H .(ut + 1)
2
≤ [σH]
bw.ut .d 2
w3

Theo(6.31 ).[1]

Trong đó :
ZM : Hệ số kể đến cơ tính vật liệu của các bánh răng ăn khớp .
Tra Bảng 6.5 .[1] được Z M = 274 (Mpa1/3).
ZH : Hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc :
ZH =

2.cos β

b Theo(6.34 ).[1]
sin 2.αtw

βb là góc nghiêng của bánh răng trên hình trụ cơ sở tgβb = cosαt.tgβ
⇒tgβb = cos(

).tg(

) = 0,155 ⇒βb =

Theo(6.35 ).[1]

Zε : Hệ số kể đến sự trùng khớp của răng :
Với εβ= 1,745

1 nên ta có: Zε =

1
εα

Theo(6.37 ).[1]

KH: Hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc :
KH = K

Hβ

.K Hα .K Hv .

Theo(6.39 ).[1]

trong đó : KHβ = 1,047 (tra theo bảng 6.7 với sơ đồ 4)
K Hα: Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng cho các đơi răng
đồng thời ăn khớp
Vận tốc vịng của bánh răng :
(m/s)

4 Theo(6.40 ).[1]

Tra Bảng 6.13 . [1] ta được cấp chính xác của bánh răng là 9.
20


Tra Bảng 6.14. [1] ta được : KHα = 1,13.
KHv : là hệ số kể đến tải trọng động suất hiện trong vùng ăn khớp
Theo bảng P2.3.[1]: Với bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng, có độ rắn HB
< 350, cấp chính xác 9, vận tốc vịng v = 1,028 (m/s) ta chọn KHV = 1,01
⇒ KH = 1,047.1,13.1,01 = 1,195
Vậy ứng suất tiếp xúc trên mặt răng làm việc:
(Mpa)
* Xác định chính xác ứng suất tiếp xúc cho phép :
[σH]CX = [σH].Zv.ZR.KxH

Theo(6.1).(6.1a).[I]

Trong đó : [σH] = 495,46 (MPa)
với v = 1,028 (m/s) <5(m/s)

⇒ lấy Zv = 1

đường kính vịng đỉnh da< 700 (mm) ⇒ lấy KxH = 1
với cấp chính xác động học là 9 , chọn cấp chính xác về mức tiếp xúc là 8
⇒ lấy ZR = 0,95
⇒ [σH]CX = 495,46.1.0,95.1 = 470,687 (MPa)
* Kiểm tra:

⇒

⇒Vậy bộ truyền thỏa mãn điều kiện tiếp xúc.

Tính lại chiều rộng vành răng:
chọn

(mm)

1.4.2. Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn :
Để đảm bảo độ bền uốn cho răng, ứng suất uốn sinh ra tại chân răng
không được vượt quá một giá trị cho phép :
2.T .K .Yε .Y .Y
2 F
β F3
σ F3 =
≤ [σ ] Theo(6.43 ).[1]
F3
bw.d .m
w3
σ .Y
σ F 4 = F 3 F 4 ≤ [σF4]
Theo(6.44 ).[1]
Y
F4

Trong đó :
T2 : mômen xoắn trên bánh chủ động T2 = 247031.71 (Nmm)
21


m : mô dun pháp m = 2,0(mm)

bW : chiều rộng vành răng bW = 54 (mm)
dW3: đường kính vịng lăn bánh chủ động dW3 = 97,308 (mm)
1

Yε: Hệ số kể đến sự trùng khớp của răng:Yε= ε =
α
Yβ: Hệ số kể đến độ nghiêng của răng :
YF3, YF4 là hệ số dạng răng của bánh 3 và 4 chúng phụ thuộc vào số răng
tương đương và hệ số dịch chỉnh
Số răng tương đương :

Vì ta dùng răng khơng dịch chỉnh nên hệ số dịch chỉnh x=0.
Tra Bảng 6.18 [1] : YF3= 3,65
YF4= 3,60
Tra Bảng 6.7 [1] được KFβ= 1,112
Tra Bảng 6.14 [1]

KFα = 1,37 (v < 5(m/s)

KFv là hệ số kể đến tải trọng động xuất hiện trong vùng ăn khớp khi tính
về uốn
KFv : là hệ số kể đến tải trọng động suất hiện trong vùng ăn khớp
Theo bảng P2.3.[1]: Với bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng, có độ rắn
HB < 350, cấp chính xác 9, vận tốc vịng v = 1,013 (m/s) ta có:
Tra bảng 6.15 [1] có: δ F = 0,006
Tra bảng 3.16[1] có: g0 = 73

Với

22

Hệ số tải trọng khi tính về uốn :
KF = K

Fβ

.K Fα .K Fv Theo(6.45 ).[1]

⇒
Ứng suất uốn sinh ra tại chân răng bánh chủ động:

Ứng suất sinh ra tại chân bánh bị động:

23


Xác định ứng suất cho phép :
Với m=2 ⇒
: Phụ thuộc vào độ nhám

=
=
Vậy :Thỏa mãn điều kiện bền uốn.
1.5. Kiểm nghiệm răng về quá tải
Khi làm việc răng có thể bị quá tải ( thí dụ như lúc mở máy,hãm máy..)
với hệ số quá tải:
•Ứng suất tiếp xúc cực đại :
thỏa mãn điều kiện
tránh biến dạng dư hoặc gãy dịn lớp bề mặt

•Ứng suất uốn cực đại :
Thỏa mãn điều kiện phòng biến dạng dư hoặc phá hỏng tĩnh mặt lượn chân
răng
1.6. Các thông số cơ bản của bộ truyền
Bảng Các thông số cơ bản của bộ truyền cấp chậm :
Thông số
aw
ψba
bw3
bw4
Z3
Z4
ut
mn
d3
d4
dw3
dw4

Giá trị
150
0,375
54
48
48
100
2,083
2
97,297
202,703

97,308
202,692

Đơn vị
mm

Thông số
h
β
α
αt = αtw
da3
da4
df3
df4
db3
db4

mm
mm
Răng
Răng
mm
mm
mm
mm
mm
24

Giá trị

4,5
9,367
20
20,248
101,297
206,703
92,297
197,703
91,429
190,479

Đơn vị
mm
độ
độ
độ
mm
mm
mm
mm
mm
mm


II. BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG TRỤ RĂNG NGHIÊNG CẤP NHANH
2.1 .Chọn vật liệu
Vì hộp giảm tốc chịu cơng suất và vận tốc trung bình nên ta chọn vật liệu
là thép nhóm I là loại vật liệu có độ rắn HB<350, bánh răng thường được
thường hóa hoặc tơi cả thiện. Nhờ có độ rắng thấp nên ta có thể cắt bánh răng
chính xác sau khi nhiệt luyện, đồng thời bộ truyền có khả năng chạy mịn.

- Cụ thể, tra Bảng 6.1 [1] ta chọn vật liệu bánh răng như sau:
Loại bánh Nhãn hiệu
răng

Nhiệt luyện

Độ rắn

thép

Giới hạn

Giới hạn

bền σ b

chảy σ ch

Mpa

MPa

Nhỏ

45

Tôi cải thiện

HB3 =260

850

580

Lớn

45

Tôi cải thiện

HB4 = 245

850

580

2.2. Ứng suất cho phép
- Ứng suất tiếp xúc cho phép: [ σ H ]

[σH ] =

σ H0 lim
.Z R .ZV .K XH .K HL
SH

- Ứng suất uốn cho phép: [ σ F ]

[σF ]

σ F0 lim

=
.YR .Ys .YXF .K FC .K FL
SF

Với :
ZR: Hệ số kể đến ảnh hưởng độ nhám bề mặt răng làm việc.
ZV: Hệ số kể đến ảnh hưởng của vận tốc vòng.
KxH: Hệ số kể đến ảnh hưởng của kích thước bánh răng .
KHL, KFL: Hệ số tuổi thọ.
YR: Hệ số kể đến ảnh hưởng của độ nhám mặt lượn chân răng.
YS: Hệ số kể đến độ nhậy vủa vật liệu tới sự tập trung ứng suất.
25