Đồ án chi tiết máy hộp giảm tốc bánh răng côn đề 1-đại học BKHN

Phần 1 : TÍNH CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ MOMEN XOẮN TRÊN CÁC TRỤC.
1.1. Tính toán chọn động cơ.
1.1.1. Xác định công suất cần thiết.
- Công suất cần thiết:
+ P
t
=P
lv
.β: Công suất tương đương.
(Do thời gian mở máy rất nhỏ nên có thể bỏ qua T
mm
).
Công suất làm việc trên trục máy công tác:
⇒ P
t
= 5,67.0,81 = 4,59 (kw)
+ η: Hiệu suất bộ truyền, ở lăn, ổ trượt, khớp nối.
η = η
đ
. η
br
.η
2
ol
.η
ot
.η
kn
= 0,96.0,96.0,99
2
.0,99.1 = 0,89

Tra bảng 2.3
η
đ
= 0,96 : Hiệu suất bộ truyền đai.
η
br
= 0,96 : Hiệu suất bộ truyền bánh răng.
η
ol
= 0,99 : Hiệu suất một cặp ổ lăn.
η
ot
= 0,99 : Hiệu suất một cặp ổ trượt.
η
kn
= 1 : Hiệu suất khớp nối đàn hồi.
1.1.2. Xác định sơ bộ số vòng quay của động cơ.
- Tỷ số truyền của hệ dẫn động:
U
sb
= U
đ
.U
br
= 3.4 = 12
Tra bảng 2.4:
+ U
đ
= 3: Tỷ số truyền bộ truyền đai.
+ U

br
= 4: Tỷ số truyền bộ truyền động bánh răng.
- Số vòng quay của trục máy công tác:
1
- Số vòng quay sơ bộ của động cơ:
n
sb
= U
sb
.n
lv
= 12.64,5 = 774 (vòng/phút)
1.1.3. Chọn động cơ.
P
ct
= 5,16 (kw), n
Sb
= 774 (vòng/phút)
Tra bảng P 1.3 chọn động cơ 4A132M8Y3
Công suất
(kw)
Vận tốc quay
(vòng/phút)
η%
Cos
5,5 716 83 0,74 1,8 2,2
P
đc
= 5,5 (kw) > P
ct

= 5,16 (kw)
1.1.4. Xác định tỷ số truyền U
t
của hệ dẫn động.
1.2. Xác định công suất, tốc độ vòng quay và momen xoắn trên các trục.
1.2.1. Xác định công suất trên các trục.
- Trục II:
- Trục I:
2
- Trục động cơ:
P
đc
= 6,34 > 5,5 = P
đc chọn
do đó ta phải chọn lại động cơ
Tra bảng P 1.3 chọn động cơ 4A132M6Y3
Công suất
(kw)
Vận tốc quay
(vòng/phút)
η%
Cos
7,5 968 85,5 0,81 2,0 2,2
P
đc
= 7,5 (kw) > P’
đc
= 6,34 (kw)
1.1.4. Xác định tỷ số truyền U
t

của hệ dẫn động.
1.2.2.2. Tốc độ vòng quay các trục.
- Trục động cơ: n
đc
= 968 (vòng/phút)
-Trục I:
- Trục II:
1.2.2.3. Momen xoắn trên các trục.
3
- Trục II:
- Trục I:
- Trục động cơ:
* Bảng thông số
4
Trục Động cơ I II
Tỷ số truyền
U
3,56 4,22
Công suất
(kw)
6,34 6,03 5,73
Tốc độ vòng
quay
(vòng/phút)
968 271,9 64,4
momen xoắn
T (Nmm)
62549 211793 849713
Phần 2: TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN NGOÀI
2.1. Chọn đai

- Dựa vào b4.13 và hình 4.1 chọn đai thang loại
2.2. Xác định các thông số của bộ truyền
- Đường kính bánh đai nhỏ chọn d
1
= 200 (mm)
- Vận tốc:
- Đường kính bánh lớn:

Lấy trị số tiêu chuẩn:
- Tỷ số truyền thực tế:
Sai lệch tỷ số truyền:
- Khoảng cách trục:
a = d
2
= 710 (mm)
- Chiều dài dây đai:
Theo b4.13 chọn theo tiêu chuẩn l = 3150 (mm)
- Số vòng chạy của đai:
- Tính lại khoảng các trục theo chiều dài tiêu chuẩn l = 2000 (mm)
5
- Góc Ôm trên báng đai nhỏ được tính theo công thức:
2.3. Xác số đai.
- Theo công thức 4.16:
Chọn z = 3
k
đ
= 1,35 tra b 4.7
: Trị số ảnh hưởng đến góc ôm tra b4.15
: Trị số ảnh hưởng của chiều dài đai tra b4.16
: Trị số ảnh hưởng của tỷ số truyền tra b4.17

: Trị số ảnh hưởng của sự phân bố không đều tải trọng lên dây đai
tra b4.18
- Tính bề rộng đai theo 4.17 và b4.21:
B = (z - 1).t +2e = (3 - 1).19 + 2.12,5 = 63 (mm)
- Đường kính ngoài của bánh đai:
d
a
= d + 2h
o
= 200 + 2.4,2 = 208,4 (mm)
2.4. Xác định lực căng ban đầu và lực tác dụng.
- Theo công thức (4.19):
F
v
= q
m
.v
2
= 0,178. 10,1
2
= 18 (N)
q
m
=0,178 (kg/m): khối lượng 1 m chiều dài đai
- Theo công thức (4.13):
6
Dựa vào các kết quả tính toán ta có bảng sau
Thông số Giá trị Đơn vị
Đường bánh kính đai nhỏ d
1

= 200 mm
Đường kính bánh đai lớn d
2
= 710 mm
Vận tốc đai m/s
Khoảng cách trục a = 784,4 mm
Chiều dài đai L = 3150 mm
Góc ôm α
1
trên bánh đai nhỏ Độ
Số đai z = 3 mm
Lực tác dụng lên trục F
r
= 504 N
7
Phần 3: TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG.
3.1. Chọn vật liệu.
Chọn vật liệu bánh răng với:
- Bánh răng nhỏ:
Thép 45 tôi cải thiện có độ cứng HB 241…285.
Chọn độ cứng HB = 245
Giới hạn bền σ
b1
= 850 (MPa)
Giới hạn chảy σ
ch1
= 580 (MPa).
- Bánh răng lớn :
Thép 45 tôi cải thiện có độ rắn HB 192…240.
Chọn độ cứng HB = 230

Giới hạn bền σ
b2
= 750 (MPa)
Giới hạn chảy σ
ch2
= 450 (MPa).
8
3.2. Xác định ứng suất cho phép.
3.2.1 Ứng suất tiếp xúc cho phép.
+ HB = 245 < 350 ⇒ m
H
= 6
+ N
HO
= 30H
HB
2,4

: Số chu kỳ thay đổi ứng suất cơ sở khi thử nghiệm về tiếp xúc.
N
HO1
= 30.245
2,4
= 1,8.10
7
N
HO2
= 30.230
2,4
= 1,4.10

7
N
HE2
> N
HO2
do đó K
HL2
= 1
Suy ra N
HE1
> N
HO1
do đó K
HL1
= 1
- S
H
= 1,1: Hệ số an toàn khi tính về tiếp xúc. Tra bảng 6.2
⇒ Ứng suất tiếp xúc cho phép:
Bánh răng côn răng thẳng nên:
9
3.2.2. Ứng suất uốn cho phép.
K
FC
= 1: Hệ số xét đến ảnh hưởng đặt tải
+ HB = 245 < 350 ⇒ m
F
= 6
+ N
FO

= N
FO1
= N
FO2
= 4.10
6
: Số chu kỳ thay đổi ứng suất cơ sở khi thử nghiệm
về uốn.

N
FE2
> N
FO2
do đó K
FL2
= 1
Tương tự N
FE1
> N
FO1

do đó K
FL1
= 1
- S
F
= 1,75: Hệ số an toàn khi tính về uốn. Tra bảng 6.2
⇒ Ứng suất tiếp xúc cho phép:
10
3.2.3. Ứng suất cho phép khi quá tải.

- Ứng suất tiếp xúc cho phép khi quá tải:
Bánh răng trụ răng thẳng nên:
- Ứng suất uốn cho phép khi quá tải:
3.3. Tính toán bộ truyền bánh răng.
3.4.1. Xác định thông số cơ bản của bộ truyền.
Xác định chiều dài côn ngoài:
+ K
R
= 0,5K
d
= 0,5.100 = 50 (Mpa) Hệ số phụ thuộc vào vật liệu của cặp bánh răng và
loại bánh răng
K
be
= 0,25
Trục bánh răng côn lắp trên ổ đũa, sơ đồ 1, HB < 350 tra được K
H
β
= 1,62
3.4.2. Xác định các thông số ăn khớp.
- Xác định số răng bánh nhỏ:
11
Tra b6.22 ta được z
p1
= 18
HB < 350, z
1
= 1,6z
p1
= 1,6.18 = 28,8 chọn z

1
= 29
Đường kính trung bình và mô đun trung bình:
Mô đun vòng ngoài:
Theo b6.8 chọn m
te
= 4 (mm)
Số răng lớn: z
2
= u.z
1
= 4,22.31 = 130,8 chọn z
2
= 131
Tỷ số truyền thực tế:
Góc côn chia:
δ
1
= arctg(z
1
/z
2
) = arctg(31/131) = 13,3
o
δ
2
= 90 - δ
1
= 90 – 13,3 = 76,7
o

theo b6.20 chọn hệ số dịch chỉnh x
1
= 0,33 x
2
= -0,33
- Đường kính trung bình của bánh nhỏ:
12
- Chiều dài côn ngoài:
3.4.3 Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc.
Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc:
- Z
M
= 274 (Mpa)
1/3
: Hệ số kể đến cơ tính vật liệu của các bánh răng ăn khớp. Tra bảng
6.5.
- Z
H
= 1,76: Hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc. Tra bảng 6.12.
+ Hệ số trùng khớp ngang:
- K
H
: Hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc:
+ K
Hβ
= 1,62 : Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng
khi tính về tiếp xúc. tra bảng 6.21
+ K
Hα
= 1: Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng cho các đôi răng đồng thời ăn

khớp
+ K
HV
: Hệ số kể đến tải trọng động xuất hiện trong vùng ăn khớp.
Theo bảng (6.13) chọn cấp chính xác 9, do đó theo bảng 6.16 g
o
= 73. Theo (6.42)
13
δ
H
= 0,004: Hệ số kể đến ảnh hưởng của các sai số ăn khớp. Tra bảng 6.15.
g
o
= 82: Hệ số kể đến ảnh hưởng của các sai lệch các bước răng của bánh 1 và
bánh 2. Tra bảng 6.16.
b = K
be
.R
e
= 0,25.269,2 = 67,3 (mm) chọn b = 685 (mm)
* Tính chính xác ứng suất tiếp xúc cho phép:
Z
R
= 1: Hệ số xét đến độ nhám của mặt răng làm việc.
Cấp chính xác 9 ⇒ R
a
= 1,25…0,63 µm ⇒ Z
R
= 1.
Z

v
= 1: Hệ số xét đến ảnh hưởng của vận tốc vòng. v = 5 (m/s) ⇒ Z
v
= 1
K
xH
= 1: Hệ số xét đến ảnh hưởng của kích thước bánh răng.
d
a2
= 700 (mm) ⇒ K
xH
= 1.
Vậy răng thỏa mãn về độ bền tiếp xúc.
Tính lại chiều rộng vành răng:
Lấy b = 57 (mm)
3.4.4. Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn.
Kiểm nghiệm răng về ứng suất uốn.
14
- K
F
: Hệ số tải trọng khi tính về uốn: K
F
= .K
F
β
.K
F
α
.K
FV

= 1,92. 1.1,18 = 2,26
+ K
Fβ
= 1,92: Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng
khi tính về uốn. Tra bảng 6.21.
+ K
Fα
= 1: Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng cho các đôi răng đồng thời ăn
khớp khi tính về uốn.
+ K
FV
: Hệ số kể đến tải trọng động xuất hiện trong vùng ăn khớp khi tính về uốn.
δ
F
= 0,016: Hệ số kể đến ảnh hưởng của các sai số ăn khớp. Tra bảng 6.15.
g
o
= 82: Hệ số kể đến ảnh hưởng của các sai lệch các bước răng của bánh 1 và
bánh 2. Tra bảng 6.16.
- Y
ε
: Hệ số kể đến sự trùng khớp răng:
- Y
β
: Hệ số kể đến độ nghiêng của răng:
-
Y
F1
= 3,55: Hệ số dạng răng của bánh 1. Tra bảng 6.18
+ Y

F2
= 3,63: Hệ số dạng răng của bánh 2. Tra bảng 6.18
15
- Tính chính xác ứng suất uốn cho phép:
+ Y
R
= 1: Hệ số xét đến ảnh hưởng của độ nhám mặt lượn chân răng.
+ Y
s
: Hệ số xét đến độ nhạy của vật liệu đối với tập chung ứng suất.
Y
s
= 1,08 – 0,0695ln(m) = 1,08 – 0,0695ln4= 0,98
+ K
xF
: Hệ số xét đến kích thước bánh răng ảnh hưởng đến độ bền uốn.
d
a
400 (mm) ⇒ K
xF
= 1
Vậy răng thỏa mãn độ bền uốn.
3.4.5. Kiểm nghiệm răng về quá tải.
Hệ số quá tải:
- Ứng suất tiếp xúc cực đại:
⇒ Răng thỏa mãn điều kiện tránh biến dạng dư hoặc gẫy dòn lớp bề mặt.
- Ứng suất uốn cực đại:
⇒ Răng thỏa mãn điều kiện tránh biến dạng dư hoặc phá hỏng tĩnh mặt lượn chân răng.
16
Kích thước bộ truyền bánh răng côn:

Chiều dài côn: R
e
= 269,2 (mm)
Mô đun vòng ngoài: m
te
= 4 (mm)
Chiều rộng vành răng: b = 57 (mm)
Tỷ số truyền: u
m
= 4,22
Góc nghiêng răng: β = 0
Số răng bánh răng: z
1
= 31 z
2
=131
Hệ số dịch chỉnh chiều cao: x
1
= 0,33 x
2
= -0,38
Theo công thức bảng 6.19 tính được:
Đường kính ngoài: d
e1
= m
te
z
1
= 4.31 = 124 (mm) d
e2

= m
te
z
2
= 4.131 = 524 (mm)
Góc côn chia: δ
1
= 13,3
o
δ
2
= 76,7
o
Chiều cao răng ngoài:
h
e
= 2h
te
m
te
+ c = 2cosβ.m
te
+ 0,2m
te
= 2.cos0.4 + 0,2.4 = 8,8 (mm)
Chiều cao đầu răng ngoài: h
ae1
= 5,3 (mm) h
ae2
= 2,7 (mm)

Chiều cao chân răng ngoài: h
fe1
= 3,5 (mm) h
fe2
= 6,1 (mm)
17
Phần 4: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRỤC.
4.1. Chọn vật liệu.
Trục chịu tải trọng trung bình nên ta dùng thép 45 thường hóa có:
Độ cứng HB = 200
Giới hạn bền
Giới hạn chảy
ứng suất xoắn cho phép
4.2. Tính thiết kế trục.
4.2.1. Tính sơ bộ đường kính các trục.
- Đường kính trục I:
Lấy d
1
= 40 (mm)
- Đường kính trục II:
Lấy d
2
= 60 (mm)
4.2.2. Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ.
- Chọn chiều rộng ổ lăn. Tra bảng 10.2.
Bảng 4.1.
d (mm) 40 60
b
o
(mm) 23 31

- Chiều dài mayơ bánh răng:
+ l
m13
= (1,2…1,5).d
1
= (1,2…1,5).40 = 48 …60 (mm)
chọn l
m13
= 50 (mm)
+ l
m23
= (1,2…1,5).d
2
= (1,2…1,5).60 = 72…90 (mm)
chọn l
m23
= 80 (mm)

- Chiều dài mayơ bánh đai:
+ l
m12
= (1,2…1,5).d
1
= (1,2…1,5).40 = 48…60 (mm)
18
chọn l
m12
= 50 (mm)
- Chiều dài mayơ nửa khớp nối đàn hồi:
l

m22
= (1,4…2,5)d
2
= (1,4…2,5).60 = 84…150 (mm)
chọn l
m22
= 100 (mm)
Khoảng cách trục 1:
Tra bảng 10.3.
Bảng 4.2.
Tên gọi Ký hiệu và giá
trị
Khoảng cách từ mặt mút của chi tiết quay đến thành
trong của hộp hoặc khoảng cách giữa các chi tiết
quay
k
1
= 10
Khoảng cách từ mặt mút của ổ đến thành trong của
hộp
K
2
= 15
Khoảng cách từ mặt mút của chi tiết quay đến nắp ổ K
3
= 10
Chiều cao lắp ổ và đầu bulông h
n
= 15
- Khoảng côngxôn trên trục tính từ chi tiết ở ngoài hộp giảm tốc đến gối đỡ:

l
c12
= 0,5(l
m13
+ b
o
) + k
3
+ h
n
= 0,5(50 + 23) + 10 +15 = 61,5 (mm)
l
c22
= 0,5(l
m22
+ b
o
) + k
3
+ h
n
= 0,5(80 + 31) + 10 +15 = 80,5 (mm)
- Khoảng cách từ gối đỡ 0 đến các chi tiết quay:
+ Trục I:
l
12
= -l
c12
= -61,5 (mm)
l

11
= (2,5…3)d
1
= (2,5…3).40 = 100…120 chọn l
11
= 110 (mm)
l
13
= l
11
+k
1
+ k
2
+ l
m13
+ 0,5(b
o
– b
13
cos
1
)
= 110 + 10 + 15 + 50 + 0,5(23 – 62cos13,3
o
) = 166,3 (mm)
+ Trục II:
l
22
= -l

c22
= -80,5 (mm)
l
23
= 0,5.b
13
cos
2
+ k
1
+k
2
+ d
e1
= 0,5.62cos76,7
o
+ 10 + 15 + 116 = 148,1 (mm)
l
21
= l
23
+ b
o
+ 3k
1
+ 2k
2
= 148,1 + 35 + 3.10 + 2.15 = 243,1 (mm)
Sơ đồ lực:
19

F
t1
F
a1
F
r1
F
t2
F
a2
F
r2
F
dx
F
dy
F
d
O z
y
x
F
kn
- Lực tác dụng lên trục:
Vị trí đặt lực của bánh răng 3: âm
cq
1
= 1: Trục I quay ngược chiều kim đồng hồ.
cb
13

= 1: Trục I là trục chủ động.
Lực vòng trên bánh răng:
F
x13
= -3416 (N) F
x23
= - F
x13
= 3416 (N)
F
y13
= 1210 (N) F
y23
= -F
z13
= 286 (N)
F
z13
= -286 (N) F
z23
= -F
y13
= 1210 (N)
- Lực từ bánh đai tác dụng lên trục I:
F
x12
= cosα.F
r
= cos45.504 = 356 (N)
20

F
y12
= sinα.F
r
= sin45.504 = 356 (N)
- Lực từ khớp nối tác dụng lên trục II:
Tra bảng 16.10a D
t
= 200 (mm)
Lấy F
x22
= 1200 (N)
Chiều của lực từ khớp nối trục có chiều sao cho mômen uốn tại mặt cắt tiết diện bất kỳ
là lớn nhất, do đó F
x22
ngược chiều với F
x23
.
21
4.2.3. Xác định lực tác dụng lên các trục, xác định đường kính và chiều dài các
đoạn trục.
4.2.3.1. Trục I.
22
F
y12
F
x12
Fl
x10
Fl

y10
61.5 110
166.3
Fl
y11
Fl
x11
F
x13
F
z13
F
y13
M
y
M
x
O z
y
x
T
21894 Nmm
51484 Nmm
16639 Nmm
192276 Nmm
21894 Nmm
211793 Nmm
Ø40k6
Ø40k6
Ø35

H7
k6
Ø35
H7
k6
10
11 12
13
4.2.3.1.1. Xác định phản lực trên các gối đỡ.
- Trong mặt phẳng yoz:
+ Phương trình mômen :
23
+ Phương trình lực :
⇒ Fl
y10
= F
y12
+ F
y13
- Fly
11
= 356 + 1210 -1479 = 87 (N)
- Trong mặt phẳng xoz:
+ Phương trình mômen :
+ Phương trình lực :
⇒ Fl
x10
= F
x12
+ Fl

x11
- F
x13
= 356 + 5363 – 3416 = 2303 (N)
4.2.3.1.2. Tính mô men
– Tính mô men uốn M
x
:
M
x12
= 0 (Nmm)
M
x10
= -21894 (Nmm)
M
x11
= -51484 (Nmm)
= -16639 (N)
= 0 (Nmm)
– Tính mô men uốn M
y
:
M
y12
= 0 (Nmm)
M
y10
= -21894 (Nmm)
M
y11

= = 192276 (Nmm)
M
y13
= 0 (Nmm)
24
– Tính mô men xoắn T:
T
12
= 211793 (Nmm)
T
10
= 211793 (Nmm)
T
11
= 211793 (Nmm)
= 211793 (Nmm)
= (Nmm)
4.2.3.1.3. Tính mô men uốn tổng M
j
, mô men tương đương M
tđj
tại các tiết diện j trên
chiều dài trục và đường kính trục tại tiết diện j.
Tra bảng 10.5 thép CT6, 45 có
b
600 (Mpa) [ ] = 50 (Mpa)
25