thiết kế hộp giảm tốc bánh vít - trục vít

Lời nói đầu
Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí là nội dung không thể thiếu trong chơng
trình đào tạo kỹ s cơ khí. Đồ án môn học Chi Tiết Máy là môn học giúp cho sinh viên
có thể hệ thống hoá lại các kiến thức của các môm học nh: Chi tiết máy, Sức bền vật
liệu, Dung sai, Chế tạo phôi, Vẽ kỹ thuật đồng thời giúp sinh viên làm quen dần
với công việc thiết kế và làm đồ án chuẩn bị cho việc thiết kế đồ án tốt nghiệp sau này.
Hộp giảm tốc là cơ cấu truyền động bằng ăn khớp trực tiếp, có tỷ số truyền
không đổi và đợc dùng để giảm vận tốc góc, tăng mô men xoắn . Với chức năng nh
vậy ,ngày nay hộp giảm tốc đợc sử dụng rộng rãi trong các ngành cơ khí , luyện kim ,
hoá chất , trong công nghiệp đóng tàu Trong giới hạn của môn học em đ ợc giao
nhiệm vụ thiết kế hộp giảm tốc trục vít - bánh vít . Trong quá trình làm đồ án đợc sự
giúp đỡ tận tình của các thầy trong bộ môn , đặc biệt là thầy Nguyễn Xuân Ngọc , em
đã hoàn thành xong đồ án môn học của mình. Do đây là lần đầu , với trình độ và thời
gian có hạn nên trong quá trình thiết kế không thể tránh khỏi những sai sót xảy ra , em
xin chân thành cảm ơn những ý kiến đóng góp của các thầy trong bộ môn .
Sinh viên

Bùi Hữu Mạnh
1
phần I : chọn đ ộng cơ và phân phối tỷ số truyền
I chọn động cơ
Công suất có ích trên trục tang tời là :

859,1
1000
065.,28600
1000
.
===
vF
N

lv
(KW)
Chọn hiệu suất sơ bộ các bộ truyền và ổ lăn
theo bảng 2.3 [I]/19
*
ta chọn hiệu suất các bộ truyền nh sau
Hiệu suất của ổ lăn
1
= 0,99 (bộ truyền đợc che kín )
Hiệu suất bộ truyền bánh răng
2
= 0,96 (bộ truyền đợc che kín )
Hiệu suất bộ truyền trục vít
3
= 0,8 (bộ truyền đợc che kín)
Hiệu suất bộ truyền xích
4
= 0,92 (bộ truyền để hở)
hiệu suất của hệ thống là : =
1
4
.
2
.
3
.
4
= 0,99
4
.0,96.0,8.0,92 = 0,67

Công suất cần thiết của động cơ là :

73,2
67,0
895,1
===

lv
ct
N
N
(KW)
Tính tốc độ sơ bộ động cơ
theo bảng 2.4 [I] /21 ta chọn u
xích
= 2 ữ 5 , u
hộp
= 35 ữ 80,
u
chung
= u
hộp
.u
ngoài
= (2 ữ 5). (35 ữ 80) = 70 ữ 400
Số vòng quay của trục công tác là

14,4
300.14,3
065,0.1000.60

.
.1000.60
===
D
v
n
lv

(vòng /phút)
Tốc độ quay sơ bộ của động cơ là
n
sb
= n
lv.
.u
chung
= 289,8 1656,05 (vòng /phút)
tra bảng P1.1[I]/234 ta chọn đợc động cơ có ký hiệu K112M4
Các thông số của động cơ nh sau:
N = 3 (Kw); vận tốc quay n = 1445 (vg/ph); = 82% ; Cos = 0,83

9,5=
dm
K
I
I
;
0,2=
dm
K

T
T
; khối lợng m = 41 (kg);
II phân phối tỷ số truyền và tính mô mên xoắn trên trục
Tỷ số truyền chung u
chung
=
349
14,4
1445
==
lv
dc
n
u
Ta chọn tỷ số của bộ truyền ngoài : u
xích
=4,0.
do đó tỷ số truyền của hộp giảm tốc là
2

25,87
0,4
0,349
===
ũich
chung
h
u
u

u
Chọn tỷ số truyền bộ truyền trục vít u
tv
= 18,0
do đó tỷ số bộ truyền bánh răng là u
br
=
84,4
18
25,80
==
tv
h
u
u
Tốc độ quay của các trục
n
1
= n
đc
= 1445 (v/ph)
n
2
=
27,80
18
1445
1
==
tv

n
n

(v/ph)
n
3
=
55,16
84,4
27,80
2
==
br
n
n
(v/ph)
n
4
=
14,4
0,4
55,16
3
==
xih
n
n
(v/ph)
Công suất trên các trục
N

lv
= N
đc
= 1,859 (Kw)
N
3
=
)(04,2
99,0.92,0
859,1
.
4
Kw
N
olanxich
==

N
2
=
)(14,2
99,0.96,0
04,2
.
3
Kw
N
olanbr
==

N
1
=
)(7,2
99,0.8,0
14,2
.
2
Kw
N
olantv
==

Mô men xoắn trên các trục
T
1
=
)(29,17844
1445
70,2.10.55,9
.10.55,9
6
1
1
6
Nmm
n
N
==
T

2
=
)(21,254603
27,80
14,2.10.55,9
.10.55,9
6
2
2
6
Nmm
n
N
==
T
3
=
)(12,1177160
55,16
04,2.10.55,9
.10.55,9
6
3
3
6
Nmm
n
N
==
T

4
=
)(94,4288272
14,4
859,1.10.55,9
.10.55,9
6
4
4
6
Nmm
n
N
==
Ta lập đợc bảng kết quả tính toán sau:
Trục
Thông số
Trục
động cơ
I II III Làm việc
Khớp U
nh
= 18 U
ch
= 4,84 u
x
=4,0
N(kW) 2,7 2,7 2,14 2,04 1,85
n (vg/ph) 1445 1445 80,27 16,55 4,14
T(N.mm) 17844,3 254603 1177160 4288272

3
III tính bộ truyền ngoài (bộ truyền xích)
Vì vận tốc của xích không lớn nên chọn loại xích con lăn
Chọn số răng đĩa xích nhỏ z
1
= 21 > 19 răng
Số răng đĩa xích bánh lớn z
2
= u. z
1
=21.4 = 84 răng
lấy z
2
= 85 răng
Tỷ số truyền thực tế của bộ truyền là
u
tt
= 85/21 =4,04
Xác định hệ số sử dụng xích
k
đ
= 1,2 (va đập vừa)
k
a
= 1 (vì lấy khoảng cách trục a =40 .t)
k
đc
= 1 (bộ truyền có thể điều chỉnh đợc)
k
b

= 1,5 (bôi trơn định kỳ)
k
c
= 1,45 (làm việc ba ca )
k
o
= 1 (bộ truyền có góc nghiêng nhỏ hơn 60
0
)
Do đó hệ số sử dụng xích là
k = k
o
. k
b
.k
a
.k
đc
.k
c
.k
đ
= 1.1.1.1,5.1,45.1,25 = 2,71
Hệ số răng đĩa dẫn
k
z
= z
01
/z
1

= 25/21 = 1,19
Hệ số vòng quay (lấy n
01
= 50)
k
n
= 50/16,55 = 3,02
Công suất tính toán

)(9,7
5,2
04,2.02,3.19,1.71,2

Kw
k
Nkkk
R
x
nz
t
===

Chọn số dãy xích là 2 dãy do đó k
x
= 2,5
theo bảng 12.5 [II] /15

** ta có [R] =10,5 (Kw)
do đó ta chọn xích có bớc xích là t = 38,1 mm
có ký hiệu P38,1-12700

Xác định khoảng cách trục a = 40 .t = 40 .38,1 = 1524 mm
tính số mắt xích
4
X =
a
tzz
t
a
zz
2
2
12
21
)(25,0
.2
][5,0


+++
X =
9,155
152414,3
1,38)2185(25,0
1,38
1524.2
]8521[5,0
2
2
=

+++
lấy X =156 mắt
Tính chính xác khoảng cách trục
a =
2
12
2
2121
]/))[(2)(5,0()(5,0(25,0

zzzzXzzXt +++

=
)(9,1929]14,3/))2185[(2)8521(5,0156()8521(5,0156(1,38.25,0
22
mm=+++
để xích khỏi chịu lực căng quá lớn ,rút bớt khoảng cách trục a một lợng

)(8,39,1929.002,0.002,0 mmaa ===
do đó khoảng cách trục là a = 1926 (mm)
Tính đờng kính các đĩa xích
d
1
=
)(6,255
)21/14,3sin(
1,38
/sin(
)1
mm

z
t
==

d
2
=
)(08,1031
)85/14,3sin(
1,38
/sin(
)2
mm
z
t
==

Tính lực tác dụng lên trục
F
r
= k
x
. F
t
, với F
t
=
)(6,9466
1,38.16,16.21
04,210.6

.10.6.1000
77
N
tnz
R
v
R
===
k
x
= 1,1 do đó F
r
= 9466,6.1,1 = 10413,2(N)
phần II : tính toán bộ truyền trong
I. tính bộ truyền cấp nhanh ( bộ truyền trục vít- bánh vít )
1. Tính vận tốc sơ bộ
v
s
=
)/(10,41445.18.7,2.10.8,8 10.8,8
3
23
3
2
11
3
smnuN ==

5

Chọn vật liệu làm bánh vít là đồng thanh thiếc bP 10-1
Chọn vật liệu làm trục vít là thép 45, tôi bề mặt đạt độ rắn HRC 45
2. Tính ứng suất cho phép
Theo bảng 7.1[I]/146 với bánh vít làm bằng vật liệu nh trên đúc trong khuôn cát có

b
=200(MPa),
ch
= 120 (MPa).
Tính ứng suất tiếp xúc cho phép [
H
]
N
HE
=60.

=
N
i
iii
tnTT
1
4
22
)/(
trong đó n
i
, T
2i
, số vòng quay trong 1 phút và mô men xoắn trên bánh vít trong chế

độ thứ i ,i = 1,2 , N, N số thứ tự chế độ làm việc , t
i
số giờ làm việc trong chế độ thứ i ,
T
2i
là trị số đợc dùng để tính toán , T
2
là mô men xoắn lớn nhất trong các trị số
thay số ta có N
HE
= 60.23000 (1
4
5 + 0,5
4
.3) = 7,158.10
6

K
HL
=
042,110.158,7/10
8
67
=
[
Ho
] = 0,85 .
b
= 0,85.120 = 170 (MPa)
[

b
] = [
Ho
]. K
HL
= 170.1,042 = 177,24 (MPa)
Tính ứng suất uốn cho phép
N
FE
= 60.

=
N
i
iii
tnTT
1
9
22
)/(
= 60.23000 (1
9
.5 + 0,5
9
.3) = 6,908.10
6
K
FL
=
806,010.908,6/10/10

9
66
9
6
==
FE
N
[
Fo
] = 0,25.
b
+ 0,08.
ch
= 59,6 (MPa)
[
F
] = [
Fo
] . K
FL
= 59,6 .0 806 = 48,08 (MPa)
ứng suất quá tải
Với bánh vít bằng đồng thanh thiếc
[
H
]
max
= 4.
ch
= 4.120 = 840 (MPa);

6
[
F
]
max
= 0,8.
ch
= 0,8.120 = 96(MPa);
3 .Tính thiết kế
- Xác định a

: Chọn sơ bộ K
H
= 1,2 .
Với u = 18 chọn z
1
= 2 do đó z
2
= z
1
.u = 2 .18 = 36 răng
Mô men xoắn trên trục 2 là T
2
= 254603 (Nmm)
Chọn hệ số đờng kính trục vít q = 10
Tính khoảng cách trục sơ bộ
vì tải trọng thay đổi không đáng kể do đó chọn hệ số tập trung tải trọng là
K
H

= K
F

= 1 .
theo bảng 11.5 [CTMT1]
***
với vận tốc trợt là v = 4,1 (m/s) ta chọn cấp chính xác chế
tạo là cấp 8 do đó hệ số tải trọng động K
Hv
= K
Fv
= 1,2
a

=
3
2
2
2
2

].[
170
)(
q
KKT
z
qz
HvH
H

+
a

=
)(132
10
3,1.1.254603
]177.36
170
)1036(
3
2
mm=

+
Mô đun m = 2.a

/(z
2
+ q) = 2.132/46 = 5,73 (mm)
Lấy theo tiêu chuẩn chọn mô đun m = 6,3 (mm)
a

=
)(9,144
2
46.3,6
)(
2
2
mmqz
m
==+
vận tốc trợt v
t
=
)/(86,4102
19100
1445.3,6
.
19100
.
222

1
1
smqz
nm
=+=+
tính góc vít
tg = z
1
/q = 2/10 = 0,2 = 11
0
18
từ bảng 11.3 [CTMTI] /198 với góc vít trên ta chọn đợc hệ số ma sát
7
f = 0,026. và góc ma sát = 1
0
30
hiệu suất bộ truyền =
82,0
)(
.95,0 =



tg
tg
Kiểm nghiệm ứng suất uốn
Tính số răng tơng đơng
z
tđ
= z

2
/cos
3
() = 36/ cos
3
(11
0
18) = 38 răng
tra bảng 11.6 [CTMT1]/203 ta có hệ số dạng răng Y
F
= 1,6
Đờng kính vòng chia bánh vít : d
2
= m.z
2
= 6,3.36 = 227 (mm)
Đờng kính vòng chia trục vít : d
1
= m.q = 6,3. 10 = 63 (mm)
Đờng kính vòng đỉnh trục vít : d
a1
= d
1
+ 2.m = 63 + 2.6,3 = 75,6 (mm)
Chiều rộng b
2
của bánh vít : b
2
= 0,75.d
a1

= 0,75.75,6 = 56 ( mm )
ứng suất uốn trong răng bánh vít

F
=
=
n
FvFF
mdb
KKYT

4,1
22
22

)(37,9
17,4.8,226.56
81,1.1.6.1.254603.4,1
MPa=
< [
F
]
m
n
= m cos () = 6,3 . cos (11
0
18) = 4,17 (mm)
Kiểm nghiệm ứng suất tiếp xúc
hệ số K
t

=


=+= 8125,0
8
3
.5,0
8
5
.1
.
max22
2
i
ii
tT
tT
K
H

= 1 + (z
2
/)
3
(1 K
t
)
chọn theo bảng 7.5 [I]/153 ta có : = 86
K
H

= 1 + (36/86)
3
(1-0,8125) = 1,01
ta có K
Hv
= 1,3. ứng suất tiếp xúc

H
=
qKTaqzz
H
/]/)[()/170(
2
3
22

+
=
6,14710/2,1.254603]9,149/)1036[()36/170(
3
=+
(MPa) < [
H
]
4. Các thông số bộ truyền
Khoảng cách trục: a

= 144,9 (mm)
Mô đun : m = 6,3 (mm)

Hệ số đờng kính : q = 10
Tỷ số truyền : u = 18
Số ren trục vít và số răng bánh vít : z
1
= 2; z
2
= 36
8
Hệ số dịch chỉnh bánh vít : x
2
= 0
Góc vít : = 11
0
18
Chiều dài phần cắt ren của trục vít: b
1
= 90 mm
Chiều rộng bánh vít : b
2
= 0,75.da1 = 0,75.75,6 = 56 (mm)
Đờng kính vòng đỉnh bánh vít : d
a2
= m(z
2
+2+2.x) = 6,3.(36+2 ) = 239,4 (mm)
Đờng kính ngoài bánh vít : d
aM2
= d
a2
+1,5.m = 239,4+1,5.6,3 = 248,8(mm);

Đờng kính chia : d
1
= 63 (mm); d
2
= 277 (mm)
Đờng kính đỉnh : d
a1
= 48,88 (mm); d
a2
= 239,4 (mm)
Đờng kính đáy : d
f1
= 47,88 (mm); d
f2
= 211,68 (mm)
5.Tính nhiệt truyền động trục vít
Diện tích thoát nhiệt cần thiết của hộp giảm tốc

)(].3,0)1(7,0[
)1(1000
0
1
ttKtqK
P
A
dt
++

=

=

=)//(
ckiick
ttPt
8/(5 + 0,5.3) = 1,23
Chọn K
t
= 8 W/(m
2

0
C ) ; = 0,25 ; t
o
= 25
0
;K
t q
= 29;
A =
)(38,0
65.23,1].29.3,0)25,01.(8.7,0[
7,2).82,01(1000
2
m=
++


6.Tính lực tác dụng lên bộ truyền

F
t1
= F
a2
= 2.T
1
/d
1
= 2.17844/63 = 566(N)
F
t2
= F
a1
= 2.T
2
/d
2
= 2.254603/226,8 = 2245(N)
F
r1
= F
r2
= F
t2
.tg/cos = 2245.tg(20)/cos(11
0
18) = 833(N)
II . tính bộ truyền trong ( bộ truyền bánh răng nghiêng)
1.Chọn vật liệu.
Bánh nhỏ : Thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn 241 ữ 285 HBcó:

b3
= 850 MPa ;
ch 3
= 580 MPa. Chọn HB
3
= 250 (HB)
9
Bánh lớn : Thép 45, thờng hóa đạt độ rắn 192 ữ 240 HB có:

b4
= 750 Mpa ;
ch 4
= 450 MPa. Chọn HB
4
= 230 (HB)
2. Xác định ứng suất 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 lim3
= 570 MPa;

H lim4
= 530 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
3
10.6,1245.30 ==
HO

N
N
HE
: Số chu kì thay đổi ứng suất tơng đơng.

( )
CKiiiiiHE
ttTTtuncN /./.)./.(.60
3
1
=
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.

( )
ckiiiiHE
ttTTtuncN /./.)./.(.60
3
113
=

7
3

633
3
10.6,110.9,185
8
3
.)5,0(
8
5
123000).84,4/1445.(1.60 =>=






+=
HOHE
NN
ta có : N
HE3
> N
HO3
=> K
HL3
= 1
[
H
]
3
=

MPa518
1,1
1.570
=
; [
H
]
4
=
MPa8,481
1,1
1.530
=
Vì bộ truyền là bộ truyền bánh trụ răng nghiêng nên trị số [
H
] đợc tính theo giá trị
nhỏ nhất trong các giá trị sau:

[ ] [ ] [ ]
( )
MPa
HHH
5002/
43
=+=

và [
H
]=1,18[
H

]
4
=1,18.481,8=568,5Mpa
Chọn [
H
]= 500Mpa
ứng suất tiếp xúc cho phép khi quá tải của mỗi bánh răng
Bánh 3 : [
H3
]
Max
= 2,8 .
ch3
= 2,8 . 580 = 1624 Mpa
Bánh 4 : [
H4
]
Max
= 2,8 .
ch4
= 2,8 . 450 = 1260 Mpa
Vậy ta chọn [
H
]
Max
= 1260 MPa
Tra bảng :

F lim
= 1,8.HB;

Hệ số an toàn S
F
= 1,75 - bảng 6.2 [I]/94


F lim1
= 1,8.250 = 450Mpa.


F lim2
= 1,8 230 = 414 Mpa.
10
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

= 4.10
6
vì vật liệu là thép 45,
N
EE
: Số chu kì thay đổi ứng suất tơng đơng.

( )
cki
m
iiiiFE
ttTTtuncN
F
/./.)./.(.60
1
=
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.
t
i
= 42000 (giờ) là tổng thời gian làm việc của bộ truyền
6
3

666
3
10.410.259
8
3
.)5,0(
8
5
1.23000).84,4/1445.(1.60 =>=






+=
FOFE
NN
Ta có : N
FE3
> N
FO3
=> K
FL3
= 1
[
F3
] = 450.1.1 / 1,75 = 257 MPa,
[
F4

] = 414.1.1 / 1,75 = 236,5 MPa,
ứng suất uốn cho phép khi qúa tải
Bánh 3 : [
F3
]
Max
= 0,8 .
ch3
= 0,8 . 580 = 464 MPa
Bánh 4 : [
F4
]
Max
= 0,8 .
ch4
= 0,8 . 450 = 360 MPa
3.Tính toán bộ truyền bánh răng
chọn
a
= 0,3 , ta có
d
=
a
(u+ 1)/2 = 0,87
lấy sơ bộ K
H

= 1,1. theo trị số
d
và đồ thị trên hình 10.14[CTMTI]/148 ta tìm đợc

K
H

= 1,03
d

3
= 68
)(8084,4.500.87,0/84,5.03,1.1,1.25460368][/)1(.
3
2
3
2
3
mmuuKKT
HdHH
==+


tính sơ bộ khoảng cách trục a

2
a

2
= d

3
(u+1)/2 = 80 (4,84+1)/2 = 233,6(mm)
lấy a

2
= 235 (mm)
Mô đun pháp m = ( 0,01 ữ 0,02 ) a

2
= 2,35ữ 4,7 mm
Theo dãy tiêu chuẩn ta chọn m = 2,5
Chọn sơ bộ = 10
0
=> cos = 0,9848
=> số răng bánh nhỏ (bánh 3) Z
3
= 2 a

2
. cos/ m(u+1)
= 2.235.0,9848/ 2.5.(4,84+1) 31,7
Ta lấy Z
3
= 31 răng
=> số răng bánh lớn (bánh 4) Z
4
= u.Z
3
= 4,84.31 = 150,04
Ta lấy Z
4
= 150 răng
Do vậy tỷ số truyền thực u

m
= Z
4
/ Z
3
= 150/ 31 = 4,83
Tính lại : cos = m ( Z
3
+ Z
4
) / 2 a

2

= 2,5.( 31+ 150 )/ 2. 235 = 0,962
11
15,68
o
= 15
0
41


Đờng kính vòng chia:
d
3
= d

3
= m. Z

3
/ cos = 2,5. 31 / 0,962 80,56 mm
d
4
= d

4
= m. Z
4
/ cos = 2,5 .150 / 0,962 398,81 mm
Độ rộng bánh răng b

=
a.
a

= 0,3. 235 = 70,5 mm
Lấy b

= 60 mm
Hệ số trùng khớp


= B

.
sin / .m =60.0,270/ 3,14 .2,5 =2,06
4. Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc.
Yêu cầu cần phải đảm bảo
H

[
H
]

H
= Z
M
Z
H
Z


2
3
3

)1.( 2

dub
uKT
mw
mH
+
;
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
3
= 254603 Nmm ; b
w
= 60 mm ;
Z
M
= 275 MPa (tra bảng 6.5 [I]/96 ) ;
- Góc prôfin răng bằng góc ăn khớp :

t
=
tw
= arctg(tg/cos) = arctg(tg20
0
/ cos15,68) 20

o
tg
b
= cos
t
.tg = cos(20
o
).tg(15,68
o
)= 0,263
b
= 14,77
o
Z
H
=
tw
b


2sin
cos2
=
)20.2sin(
)77,14cos(.2
0
0
= 1,73 ;

=
( )
[ ]
( )
[ ]
=+=+ 962,0.150/131/12,388,1cos./1/12,388,1
43

ZZ
1,68
Z

=


/1
=
68,1/1
0,77
K
H
= K
H

. K
HV
K
H

;

K
H

= 1,03 (Tính ở trên);
Vận tốc bánh dẫn : v =
33,0
60000
27,80.80.14,3
60000

23
==
nd
w

m/s;
vì v < 4 m/s tra bảng 6.13 [I]/106) chọn cấp chính xác 9 ;
Trị số của hệ số phân bố không đều tải trọng cho các đôi răng đồng thời không
ăn khớp K
H

= 1,12 (tra bảng 6.14[I]/107).
Theo bảng 6.15 [I]/107 => Trị số của các hệ số kể đến ảnh hởng của sai số ăn
khớp
12

H
=0,002
Tra bảng 6.16 chọn trị số của hệ số kể đến ảnh hởng của sai lệch bớc răng
g

o
= 73 ,
Theo công thức 6.42

335,0
84,4
235
.33,0.73.002,0.
2
===
m
w
oHH
u
a
vg


006,1
12,1.03,1.254603.2
80.60.335,0
1
2

1
3
3
=+=+=

HH
wwH
Hv
KKT
db
K

K
H
= K
H


. K
HV
. K
H

= 1,03.1,006.1,12 1,16
Thay số :
H
= 275.1,70.0,77.
2
)80.(83,4.60
)184,4.(16,1.254603.2 +
463 MPa

H
< [
H

] ta có
1,0079,0
463
463500
][][
<=

=

H
H


Do
H


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


[
F
] ; Theo công thức 6.43

F3

= 2.T
3
.K
F
Y

Y

Y
F3
/( b
w
d
w3
.m)
Tính các hệ số :
Tra theo
d
on với bảng 6.7 [I]/98, ta có K
F

= 1,24 ; với v < 2,5 m/s tra bảng
6.14 [I] / 107 cấp chính xác 9 thì K
F

= 1,37.
Tra bảng 6.16 [I]/107 chọn g
o
= 73
Theo bảng 6.15 [I]/108 =>

F
=0,006
=>
008,1
83,4
235
.33,0.73.006,0.
2
1FF
===
m
w
o
u
a
vg


005,1
37,1.24,1.254603.2
80.60.008,1
1
2
.
1
3
3F
=+=+=

FF
FV
KKT
db
K

K
F
= .K
F

.K
F

.K
FV
= 1,24.1,37.1,005 = 1,708
Với

= 1,68 Y

= 1/

= 1/1,68 = 0,59;
= 15,68
o
Y

= 1 - /140

0
= 1 15,68

/140
0
= 0,888;
Số răng tơng đơng:
Z
tđ3
= Z
3
/cos
3
= 31 /(0,962)
3
= 34,8
Z
tđ4
= Z
4
/cos
3
= 150/(0,962)
3
= 168,6
Với Z
tđ3
= 35, Z
tđ4
= 169

tra bảng 6.18[I]/109 thì ta có Y
F3
= 3,75, Y
F4
= 3,60;
13
ứng suất uốn :

F3
= 2.254603.1,708.0,888.0,59.3,75 / (60.80.2,5) =142,39 MPa;

F4
=
F3
. Y
F4
/ Y
F3
= 142,39.3,60/ 3,75 = 136,69 MPa;
Ta thấy độ bền uốn đợc thoả mãn
vì
F3
< [
F3
] =257 MPa,
F4
< [
F4
] = 236,5 MPa;
6. Kiểm nghiệm răng về quá tải.

K
qt
= T
max
/ T = 1,5.

H4
max
=
H
.
5675,1.463 ==
qt
K
MPa < [
H3
]
max
= 1260 MPa;

F3max
=
F3
. K
qt
= 118,69. 1,4 = 166,17 MPa ;

F4 max
=
F4

. K
qt
= 113,94. 1,4 = 159,52 MPa
vì
F3max
< [
F3
]
max
= 464 MPa,
F4max
< [
F4
]
max
= 360 MPa
nên răng thoả mãn về điều kiện quá tải.
Kết luận : Bộ truyền cấp chậm làm việc an toàn.
7.Tính lực tác dụng lên bộ truyền
F
t3
= F
t4
= 2.T
2
/d
3
= 2.254603/80 = 6310 (N)
F
a3

= F
a4
= F
t
.tg = 6310.tg15
0
41 = 1272 (N)
F
r3
= F
r4
= F
t
.tg

t
= 6310.tg20
0
45 = 2279 (N)
8.Kiểm tra điều kiện bôi trơn
đểa thoả mãn điều kiện bôi trơn cần thoả mãn công thức sau
a
tv
+ d
f1
/2

d
f4
/2

145 + 47,88/2 = 168,94 < 384,25/2 = 192,15
d
a4
-( a
tv
+ d
f1
)

d
f4
/12
395,5/2-168 = 28,81 < 32
Kết luận : Bộ truyền làm việc an toàn
9.Thông số và kích thớc bộ truyền
Khoảng cách trục a

=235 (mm)
Mô đun m=2,5 (mm)
Tỷ số truyền u= 4,83
Hệ số dịch chỉnh x= 0 (mm)
Góc nghêng răng = 15
0
41
Số răng bánh nhỏ z
3
= 31 (răng)
Số răng bánh lớn z
4
= 150 (răng)

Chiều rộng vành răng b = 60 (mm)
Đờng kính chia d
3
= 80,5 (mm) d
4
= 389,5 (mm)
Đờng kính đỉnh răng d
a3
= 85,5 (mm) d
a4
= 394,5 (mm)
Đờng kính đáy răng d
f3
= 74,25 (mm) d
f4
= 383,25 (mm)
14

phần II.Tính toán trục và chọn ổ lăn
Số liệu cho tr ớc:
Công suất trên trục vào của hộp giảm tốc: N = 3 KW
Số vòng quay n
1
= 1445 v/ph
Tỷ số truyền u
nh
= 18 u
ch
= 4,83
Chiều rộng vành răng b

2
= 56 mm ; b
3
= 60 mm b
4
= 60
Góc nghiêng của cặp bánh răng =15,68
0
Chọn vật liệu chế tạo bằng thép C45, tôi có
b
= 600Mpa , ứng suất xoắn cho phép
[]= 12 20 Mpa

I. tính sơ bộ truc
Theo công thức 10.9 đờng kính trục thứ k với k =1 3;

[ ]
3
2,0

k
k
T
d =
(mm)
[ ]
MPa
mNT
14
.17844

1
=
=

=>
5,18
14.2,0
17844
3
1
==d
(mm)
Chọn d
1
= 20, tra bảng P2.11[I]/261 , ta đợc chiều rộng ổ lăn B = 14 mm.
[ ]
MPa
mNT
25
.254603'
2
=
=

=>
37
25.2,0
254603
3
2

==d
(mm)
Với d
2
= 40, tra bảng P2.11[I]/261, ta đợc chiều rộng ổ lăn B = 18mm.
[ ]
MPa
mNT
25
.1177160
3
=
=

=>
7,61
25.2,0
1177160
3
3
==d
(mm)
Chọn d
3
= 60, tra bảng P2.11[I]/261, ta đợc chiều rộng ổ lăn B = 22 mm

Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực.
Chọn :theo bảng 10.2[I]/189 ta chọn
+ Khoảng cách từ mặt cạnh của chi tiết quay đến thành trong của
hộp hoặc khoảng cách giữa các chi tiết quay:

K
1
= 10 (mm)
+Khoảng cách từ mặt cạnh ổ đến thành trong của hộp :
K
2
= 5(mm)
+Khoảng cách từ mặt cạnh của chi tiết quay đến nắp ổ:
K
3
= 10 (mm)
15
+ Chiều cao nắp ổ và đầu bu lông :
h = 20 (mm).
Chiều dài các trục
Trục I
l
1
= l
12
+ l
11
ta có l
11
= 0,9.d
aM2
= 236 (mm);
l
13
= l

11
/2 = 118 (mm);
l
12
= h + K
3
+ l
m12
/2 +B ;
với l
m12
là chiều dài nối trục đàn hồi l
m12
= 1,4.d = 1,4.20 =28 (mm);
l
12
= 59 (mm); l
1
= 59+236 = 295 (mm)
Trục II
l
2
= B/2 + K
2
+K
1
+l
bv
+K
1

+l
br
+K
1
+K
2
+B/2;
trong đó l
bv
là chiều dài may ơ bánh vít l
bv
= 56 (mm);
l
br
là chiều dài may ơ bánh răng l
br
= 60 (mm);
B là chiều rộng ổ lăn B = 18 (mm);
l
2
= 9+5+10+56+60+10+5+9 = 174 (mm).
Trục III
l
3
= l
31
+l
32
+l
33

trong đó :
l
31
= l
br
/2+K
1
+l
bv
+K
1
+K
2
+B = 30+10+56+10+5+11 = 122 (mm).
l
32
= l
br
/2+K
1
+K
2
+B/2 = 30+10+5+11 =56 (mm).
l
33
= h+K
3
+l
mx

/2+B/2 = 20+10+36+11 = 77 (mm).
trong đó l
mx
là chiều dài may ơ đĩa xích l
mx
= 1,2.d = 1,2.60 =72 (mm)
Sơ đồ đặt lực
16
17
II.tÝnh to¸n c¸c trôc
1.TÝnh trôc vµo
Lùc tõ khíp nèi t¸c dông lªn trôc
F
nt
= 2.T
2
.(0,2 ÷ 0,3)/D
nt
= 2.17844.0,25/90 = 99 (N).
Lùc t¸c dông lªn trôc vÝt (tÝnh phÇn bé truyÒn)
F
t1
= 566 (N), F
a1
= 2245 (N), F
r1
= F
r2
= 833 (N).
 T×m ph¶n lùc t¹i c¸c gèi ®ì

18
Theo phơng y :






=++=
=+=


0).(
2
0
13122
1
1131
1
211
llR
d
FlFM
RFRY
yaro
yry
thay số vào giải hệ trên ta đợc
F
y1
= 325 (N), F

y2
= 508 (N).
Theo phơng x ta có





=+=
=++=


0.2
0
13213112
1
211
lFlFlFM
RFRFX
xtnto
xtxnt
thay số vào giải hệ trên ta đợc
F
x1
= 159 (N), F
x2
= 308 (N).
Giá trị mô men
M
x1

= R
y1
.z với ( 0 z 118 )
= 325 .118 = 38350 (Nmm).
M
x2
= M
x1
+ F
a1.
d
a1
/2 = 38350+ 70717 = 109067 (Nmm).
M
y1
= F
nt
. z với ( 0 z 59 )
= 99.59 = 5841 (Nmm).
M
y2
= R
y2
. z với ( 0 z 118 ).
= 508.118 = 59944 (Nmm).
Mô mem xoắn T = 17844 (Nmm).
Mô men tại tiết diện 1
M
u
= M

y
= 5841 (Nmm).
T = 17844 (Nmm).
M
tđ
=
)(1652017844.75,05841.75,0
222
NmmTM
u
=+=+

Mô men tại tiết diện 2
M
u
=
)(12445459944109067
2222
NmmMM
yx
=+=+
T = 17844 (Nmm)
M
tđ
=
)(12541017844.75,0124454.75,0
2222
NmmTM
u
=+=+

Ta thấy M
tđ2 >
M
tđ1
Do đó ta tính chính xác trục tại tiết diện 2
d
)(3,29
50.1,0
125410
].[1,0
3
3
mm
M
td
==

ta chọn đờng kính trục là d = 30 (mm)
Kiểm nghiệm hệ số an toàn
19
s =
22
.


ss
ss
+
Trong đó s

, s

là hệ số an toàn khi chỉ xét riêng ứng suất uốn và ứng suất xoắn
ta có
ma
k
s







.
1
+
=

,
ma
k
s

.
1
+
=

trong đó
-1
,
-1
là giới mỏi uốn và mỏi xoắn trong chu kỳ đối xứng của mẫu nhẵn đ-
ờng kính 7 10 mm ,đợc tính gần đúng theo công thức

-1
= (0,4- 0,45).
b
= 0,45.600 = 270 (MPa).

-1
= ( 0,23 0,28) .
b
= 0,25.600 = 150 (MPa).

a
,
a
- biên độ ứng suất uốn và ứng suất xoắn trong tiết diện trục ;
m
,
m
- ứng suất

uốn và ứng suất xoắn trung bình.
ứng suất uốn đợc coi nh thay đổi theo chu kỳ đối xứng ,do đó

m
= 0,
a
=
max
= M/W = 125410/0,1.30
3
= 40,4
ứng suất xoắn đợc thay đổi theo chu kỳ mạch động (khi trục quay một chiều)

m
=
a
= 0,5
max
= 0,5 .T/W
o
= 0,5.17844/0,2.30
3
= 1,65
W,W
o
là mô men cản uốn và cản xoắn của tiết diện trục


,

là hệ số xét đến ảnh hởng của ứng suất trung bình đến độ bền mỏi


= 0,10 ,

= 0,05
k

, k


hệ số xét đến ảnh hởng của kích thớc tiết diện trục đến độ bền mỏi
tra bảng 15.2 ta có k

= 1,76; k


= 1,54


,


- hệ số xét đến ảnh hởng của kích thớc tiết diện trục , tra bảng 15.2 ta có



= 0,88;

= 0,81;

34,3
0.1,04.40.
88.0
76.1
270
=
+
=

s

5,46
65,1.05,065,1.
81,0
54,1
150
=
+
=

s

s
=
=+
22
/.

ssss
46,5.3,34/
22
34.35,46 +
= 3.3 > [ s]
[s] hệ số an toàn cho phép
Kết luận :lấy đờng kính trục là d=30 (mm)

20
2.TÝnh trôc trung gian
 Lùc t¸c dông lªn bé truyÒn (trong phÇn tÝnh bé truyÒn )
Lùc t¸c dông lªn b¸nh vÝt
F
a2
= F
t1
= 566 (N); F
t2
= F
a1
= 2245 (N);
F
r1
= F
r2
= 833(N).
21
Lực tác dụng lên bánh răng lớn
F
a3

= 1272 (N); F
r3
= 2297 (N); F
t3
= 6310 (N).
Tìm phản lực tại các gối đỡ
Chiếu lên phơng y ta có






=+++=
=+=


0.).(
2
0
2212213
2
2212
1
2321
lRllF
d
FlFM
RFFRY
ytaro

ytry

Giải hệ trên ta đợc R
y1
= 2173 (N), R
y2
= 4920 (N);
Chiếu lên phơng x ta có






=+++=
=+=


0.
2
).(
0
22
3
.322213212
1
2321
lR
d
FllFlFM

RFFRX
xarto
xrtx
Thay số vào và giải hệ trên ta đợc nghiệm
R
x1
= 1994 (N); R
x2
= 2547 (N).
Giá trị mô men
M
x1
= R
y1
.z = 2173.52 = 112996 (Nmm);
M
x1
= M
x1
+ F
a2
.d
2
/2 = 112996+566.113,5 = 177137 (Nmm);
M
x2
= R
y2
.z = 2547.54 = 137538 (Nmm);
M

y1
= 2245.52 = 116740 (Nmm);
M
y2
= R
x2
. z = 2547.54 = 137538 (Nmm);
Giá trị mô men tơng đơng tại tiết diện 1 và 2
Mô men tại tiết diện 1
M
u
=
)(165447116740177237
2222
NmmMM
yx
=+=+
T = 256403 (Nmm)
M
tđ
=
)(27562254603.75,0165447.75,0
2222
NmmTM
u
=+=+
Mô men tại tiết diện 2
M
u
=

)(233276188418137538
2222
NmmMM
yx
=+=+
T = 256403 (Nmm)
M
tđ
=
)(320990254603.75,0233276.75,0
2222
NmmTM
u
=+=+
ta thấy M
tđ2
>M
tđ1
do đó ta tiến hành kiểm nghiêm trục tại tiết diện 2
d
)(40
50.1,0
320990
].[1,0
3
3
mm
M
td
==

ta chọn đờng kính trục là d = 40 (mm)
Kiểm nghiệm hệ số an toàn
22
s =
22
.


ss
ss
+
Trong đó s

, s

là hệ số an toàn khi chỉ xét riêng ứng suất uốn và ứng suất xoắn
ta có
ma
k
s







.
1

+
=

,
ma
k
s







.
1
+
=

trong đó
-1
,
-1
là giới mỏi uốn và mỏi xoắn trong chu kỳ đối xứng của mẫu nhẵn đ-
ờng kính 7 10 mm ,đợc tính gần đúng theo công thức

-1
= (0,4- 0,45).
b
= 0,45.600 = 270 (MPa).

-1
= ( 0,23 0,28) .
b
= 0,25.600 = 150 (MPa).

a
,
a
- biên độ ứng suất uốn và ứng suất xoắn trong tiết diện trục ;
m
,
m
- ứng suất
uốn và ứng suất xoắn trung bình.
ứng suất uốn đợc coi nh thay đổi theo chu kỳ đối xứng ,do đó

m
= 0,
a
=
max
= M/W = 320990/0,1.40
3
= 50,1
ứng suất xoắn đợc thay đổi theo chu kỳ mạch động (khi trục quay một chiều)

m
=
a

= 0,5
max
= 0,5 .T/W
o
= 0,5.256403/0,2.40
3
= 9,9
W,W
o
là mô men cản uốn và cản xoắn của tiết diện trục


,

là hệ số xét đến ảnh hởng của ứng suất trung bình đến độ bền mỏi


= 0,10 ,

= 0,05
k

, k


hệ số xét đến ảnh hởng của kích thớc tiết diện trục đến độ bền mỏi
tra bảng 15.2 ta có k

= 1,76; k

= 1,54


,


- hệ số xét đến ảnh hởng của kích thớc tiết diện trục , tra bảng 15.2 ta có



= 0,88;


= 0,81;

69,2
0.1,01,50.
88.0
76.1
270
=
+
=

s

76,7
9,9.05,09,9.
81,0

54,1
150
=
+
=

s

s
=
=+
22
/.

ssss
2,69.7,76/
22
76,769,2 +
= 2,5 > [ s]
[s] hệ số an toàn cho phép
23
3.TÝnh trôc ra
 Lùc t¸c dông lªn trôc (tÝnh trong phÇn tÝnh bé truyÒn ).
F
r4
= 2297 (N); F
t4
= 6310 (N); F
a4
= 1772 (N);

F
x
= 8442 (N); F
y
= 6696 (N);
24
Tìm phản lực tại gối đỡ
Tìm phản lực tại các gối đỡ
Chiếu lên phơng y ta có






=++=
=+=


0.).(
0
332312314
1
241
lFllRlFM
RFFRY
yyto
yyty

Giải hệ trên ta đợc R

y1
= 4881 (N), R
y2
= 5267 (N);
Chiếu lên phơng x ta có






=++=
=++=


0.
2
).(.
0
3
4
.432312314
1
241
lF
d
FllRlFM
RFFRX
xaxro
xxrx

Thay số vào và giải hệ trên ta đợc nghiêm
R
x1
= 958 (N); R
x2
= 11697 (N).
Giá trị mô men
M
x1
= R
y1
.l
31
= 4881.122 = 595482 (Nmm);
M
x2
= R
y2
.l
23
= 5267.77 =405559 (Nmm);
M
y1
= R
x1
.l
31
+F
a4
.d

4
/2 = 467732 (Nmm);
M
y2
= F
x
.l
33
= 8442.77 = 650034 (Nmm)
Giá trị mô men tơng đơng tại tiết diện 1 và 2
Mô men tại tiết diện 1
M
u
=
)(757213467732595482
2222
NmmMM
yx
=+=+
T = 1177160 (Nmm)
M
tđ
=
)(1269901177160.75,0757213.75,0
2222
NmmTM
u
=+=+
Mô men tại tiết diện 2
M

u
=
)(766173650 034405559
2222
NmmMM
yx
=+=+
T = 1177160 (Nmm)
M
tđ
=
)(10194501177160.75,0766173.75,0
2222
NmmTM
u
=+=+
ta thấy M
tđ2
>M
tđ1
do đó ta tiến hành kiểm nghiệm trục tại tiết diện 2
d
)(8,58
50.1,0
1019450
].[1,0
3
3
mm
M

td
==

ta chọn đờng kính trục là d = 60 (mm)
Kiểm nghiệm hệ số an toàn
s =
22
.


ss
ss
+
Trong đó s

, s

là hệ số an toàn khi chỉ xét riêng ứng suất uốn và ứng suất xoắn
25