THIẾT kế hộp GIẢM tốc HAI cấp hộp giảm tốc phân đôi cấp nhanh có bản vẽ đi kèm để lại tin nhắn nhận bản vẽ

LỜI NÓI ĐẦU

Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí là một nội dung không thể thiếu
trong nhiều chương trình đào tạo kỹ sư cơ khí nhằm cung cấp các kiến thức
cơ sở cho sinh viên về kết cấu máy. 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 môn học như:
Chi Tiết Máy, Sức Bền Vật Liệu, Dung Sai, Vẽ Kỹ Thuật …
Đồng thời giúp cho 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 được dùng để giảm vận tốc, tăng mômen xoắn. Với chức
năng thế nên ngày nay hộp giảm tốc được sử dụng rộng rãi trong các ngành
cơ khí, luyện kim, hoá chất, trong công nghiệp đóng tàu .
Do lần đầu tiên em làm quen thiết kế với khối lượng kiến thức tổng hợp
còn những mảng chưa nắm vững cho nên dù đã rất cố gắng tham khảo các tài
liệu và bài giảng của các môn có liên quan và nhờ sự chỉ bảo tận tình, giúp đỡ
của thầy Hoàng Xuân Khoa song đây là lần đầu tiên nên bài làm của em
không thể tránh khỏi những sai sót.
Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn thầy Hoàng Xuân Khoa đã trực
tiếp hướng dẫn, chỉ bảo cho em hoàn thành tốt nhiệm vụ được giao.
Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn!

Sinh viên thực hiện
Nguyễn Đăng Dũng


GVHD: Thầy Hoàng Xuân Khoa

Đồ Án Chi Tiết Máy

BỘ CÔNG THƯƠNG.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI.
KHOA CƠ KHÍ
BỘ MÔN CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY
--o0o—

ĐỒ ÁN MÔN HỌC
THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG CƠ KHÍ

Sinh viên thực hiện : Nguyễn Đăng Dũng
Ngành đào tạo :

MSSV : 0441010199

Công Nghệ Kỹ Thuật Cơ Khí

Giáo Viên hướng dẫn : Thầy Hoàng Xuân Khoa

Ký tên:……………

Ngày bắt đầu: 01/02/2012. Ngày kết thúc : 29/02/2012.

ĐỀ TÀI
THIẾT KẾ HỘP GIẢM TỐC HAI CẤP
Loại Hộp : Hộp Giảm Tốc Phân Đôi Cấp Nhanh

Hệ thống băng tải dẫn động bao gồm :
1.
2.
3.
4.

5.

Động cơ.
Nối trục đàn hồi.
Hộp giảm tốc.
Bộ truyền đai thang
Băng tải.

SVTH: Nguyễn Đăng Dũng

Page 2


GVHD: Thầy Hoàng Xuân Khoa

Đồ Án Chi Tiết Máy

Số liệu thiết kế :
Lực Kéo Băng Tải: F = 13000 (N)
Vận Tốc Băng Tải: V = 0,45 (m/s)
Đường Kính Tang: D = 420 (mm)
Thời Gian Phục Vụ: Ih = 12000 (Giờ)
Số Ca Làm Việc: Số Ca = 2
Góc Nghiêng Đường Nối Tâm Bộ Truyền Ngoài:
Đặc Tính Làm Việc: Va Đập Êm

1.
2.
3.
4.

5.
6.
7.

Chế độ tải : Tmm =1.65 T1 ; T2 = 0,6T1 ; t1 = 3.5h ; t2 = 4h : tck= 8h.

YÊU CẦU:

NỘI DUNG THUYẾT MINH:
Trình bầy đầy đủ các nội dung tính toán thiết kế, bao gồm:
1.
2.
3.
4.
5.
6.

Tính chọn động cơ, phân phối tỉ số truyền và mô mem xoắn trên các trục.
Tính toán bộ truyền ngoài.
Tính toán bộ truyền bánh răng.
Tính toán thiết kế trục.
Tính chọn ổ đỡ.
Tính toán kết cấu hộp.

NỘI DUNG BẢN VẼ:

TT
1
2

Tên bản vẽ
Bản vẽ lắp hộp giảm tốc
Các bản vẽ phụ (nếu cần)

SVTH: Nguyễn Đăng Dũng

Page 3

Khổ giấy
A0

Số lượng
1


GVHD: Thầy Hoàng Xuân Khoa

Đồ Án Chi Tiết Máy

Phần I. Tính chọn động cơ,phân phối tỷ số truyền và mô men
xoắn trên các trục.
I.Chọn động cơ
1.Tính công suất
+Để đảm bảo cho bộ truyền động băng tải làm việc ổn định và ít rung động
ta phải tính toán và chọn động cơ sao cho vừa đủ công suất không quá thừa
nhằm tránh vượt tải và thừa tải quá nhiều.
-Từ yêu cầu: Lực kéo băng tải : F=13000 N.
Vận tốc băng tải : v=0,45 m/s.

Công suất cần thiết trên trục động cơ:

Pct=

F .V
.
1000.η ch

β

Trong đó:
Pct

: Công suất cần thiết trên trục động cơ.

F=13000 N : Lực kéo băng tải.
V=0,45m/s :Vận tốc băng tải.
ηch

:Tổng hiệu suất của các khâu.

ηch=η k.η br2.η ol4. ηđai = 0,99. 0,972.0,994.0,96 =0,86;
Trong đó:
 ηk=0,99

ηbr = 0,97



:Hiệu suất truyền động của khớp nối.

:Hiệu suất truyền động của cặp bánh răng. (Do sau
khi phân đôi dòng công suất lại được nhập lại nên chỉ tính hiệu
suất cho một cặp bắnh răng ở cấp phân đôi)
ηol = 0,99

:Hiệu suất truyền động của cặp ổ lăn.
 ηđai = 0,96 :Hiệu suất của bộ truyền đai.


SVTH: Nguyễn Đăng Dũng

Page 4


GVHD: Thầy Hoàng Xuân Khoa

Đồ Án Chi Tiết Máy

2

β=

Pct=

P 
∑  Pi  .t i
 1
∑ ti

F .V

.
1000.η ch

β =

=

1.3,5 + 0, 62.3, 6
= 0, 77
8

13000.0, 45
.0, 77 = 5, 24
1000.0,86

(kW);

2. Xác định tốc độ vòng quay đồng bộ của trục động cơ.
Số vòng quay trên trục công tác:

nct=

60.1000.v 60.1000.0,45
=
= 20,47(vòng / phút )
π .D
3,14.420

Trong đó: v là vận tốc băng tải.
D là đường kính tang.

Xác định số vòng quay đồng bộ nền dung cho động cơ:
Chọn sơ bộ số vòng quay đồng bộ của động cơ nđb = 1500 v/ph (kể đến
sự trượt nđb = 1450 v/ph);khi này tỉ số truyền sơ bộ của hệ thống usb được xác
định:

n
1450
U sb = đb =
=70,8
nct 20,47

SVTH: Nguyễn Đăng Dũng

Page 5


GVHD: Thầy Hoàng Xuân Khoa

Đồ Án Chi Tiết Máy

Ta có bảng:

Loại truyền động

Tỉ số truyền nên
dùng
3-5
2-5
4-6
2-3

Bộ truyền đai thang
Bộ truyền xích
Bộ truyền bánh răng trụ để hở
Bộ truyền bánh răng côn để hở
Hộp giảm tốc bánh răng trụ:
-1 Cấp
-2 Cấp
-3 Cấp
Hộp giảm tốc bánh răng côn 1 cấp
Hộp giảm tốc bánh răng côn - trụ
Hộp giảm tốc trục vít 1 cấp
Hộp giảm tốc trục vít 2 cấp
Hộp giảm tốc bánh răng - trục vít
Hộp giảm tốc trục vít – bánh răng

Tỉ số truyền
giới hạn
1-6
1-6
1 - 12,5
1-8

3-5
8 - 40
31,5 - 180
2-4
8 - 31,5
10 - 40
300 - 800

60 - 90
60 -90

1 - 11
4 - 60
25 - 326
1-8
6,3 - 40
6,5 - 80
42,25 - 3600
14.6 - 480
14,6 - 480

Bảng: Tỉ số truyền nên dùng và giới hạn của các truyền động.

Dựa vào bảng trên (Trang21 – Sách TTTKHDĐCK-T1 ta có:
Tỉ số truyền nên dùng của bộ truyền đai thang Uđnd = (3÷5)
Tỉ số truyền nên dùng của hộp giảm tốc

UHGTnd = (8÷40)

Tỉ số truyền nên dùng của hệ thống dẫn đông là:
Usbnd = UHGTnd.Uđnd = (3÷5). (8÷40) = (24÷200)
Nhận thấy: Usb = 70,8 nằm trong khoảng Usbnd = (24÷200) nên nđb = 1500 v/ph

3.Chọn động cơ.
Dựa vào các yêu cầu của động cơ về momen mở máy và công suất cần thiết để
đảm bảo động cơ làm việc tốt là:
SVTH: Nguyễn Đăng Dũng

Page 6


GVHD: Thầy Hoàng Xuân Khoa

Đồ Án Chi Tiết Máy

Pđc ≥ Pct
nđb≈ nsb
Tmm
T
= 1,65 ≤ k
T
Tdn

Với T là momen tải trọng lớn nhất T=T1.
Tra các bảng P 1.2; P 1.2; P 1.3 với động cơ đồng bộ là 1500(v/p) ta chọn được động
cơ 4A112M4Y3 : ( theo bảng P1.3 TL1)
Bảng thông số động cơ:
Nđc(v/p)
1425

P(Kw)

Cosϕ

5,5

0,85

η
0,855

TMax/Tdn
2,2

Tk/Tdn
2,0

+ Kiểm tra điều kiện mở máy.
Tmm 1,65T1
=
= 1,65
T1
T1
Tk
= 2,0
Tdn
Với động cơ đã chọn có

>

Tmm
= 1,65
T1

II. Phân phối tỉ số truyền.
U sb =

Ta có:

N dc 1425
=
= 69,6
N ct 20,47

Mà:
Tỉ số truyền của hệ thống dẫn động được phân phối cho bộ truyền trong hộp
giảm tốc và bộ truyền ngoài (bộ truyền đai và bộ truyền khớp nối).
Usb = UHGT.UN = 69,6 (lần)
Tỉ số của bộ truyền khớp là:
Uk ≈ 1
Chọn tỉ số truyền của bộ truyền đai thang là:
Vậy ta có tỷ số truyền của hộp giảm tốc là:
U HGT =

U sb
U sb
69,6
=
=
= 19,88
U N U k .U đ 1.3,5

SVTH: Nguyễn Đăng Dũng

Page 7

Uđ = 3,5 (lần)

GVHD: Thầy Hoàng Xuân Khoa

Đồ Án Chi Tiết Máy

Đây là hộp giảm tốc khai triển, tình toán theo điều kiện bôi trơn và yêu cầu
diện tích hộp nhỏ nhất có thể được. Do đó chọn tỉ số truyền của cấp nhanh (u 1) lớn hơn
tỉ số truyền của cấp chậm (u2).
Ta dùng công thức thực nghiệm sau:
U1 = (1,2 ÷ 1,3)U2
=> UHGT = U1.U2 = (1,2 ÷ 1,3)U2. U2 = (1,2 ÷ 1,3) (U2)2 = 19,88
=> U2 = (3,91 ÷ 4,07) chọn u2 = 3,99 (lần)
=> U1 = (1,2 ÷ 1,3)U2 = (4,788 ÷ 5,187) chọn U1 = 4,99 (lần)
Vậy ta có tỉ số truyền thực của hộp giảm tốc là:
UHGT = U1.U2 = 3,99 . 4,99 = 19,9 (lần)
Tỉ số truyền thực của bộ truyền đai thang là :
Uđ =

U sb
69, 6
=
= 3,5
U HGT .U k 19,9

III.Xác định công suất,momen và số vòng quay trên các trục.
Dựa trên sơ đồ thiết kế và công suất cần thiết Pct của động cơ ta tính được công
suất,momen và số vòng quay trên các trục của hệ thống dẫn động như sau:
-

Công suất trên các trục 3,2,1 và công suất thực của động cơ:

P3 =

P2 =

P1 =

5,24
Pct
=
= 5,35
ηk .ηol
0,99.0,99

(kW)

P3
5,35
=
= 5,57
ηbr 2 .ηol 0,97 2 .0,99
P2
5,57
=
= 5,98
η br .ηol 0,97 .0,99

SVTH: Nguyễn Đăng Dũng

Page 8

(kW)

(kW)


GVHD: Thầy Hoàng Xuân Khoa
P1
ηol .ηđ

P’đc =

Đồ Án Chi Tiết Máy

5,98
= 6,29
0,99.0,96
=

(kW)

- Số vòng quay của các trục 1,2,3 và trục công tác là:
n đc
1425
3,5
u
đ

n1 =

n 2=

n3=

nct=

n1
u1

n2
u2
n3
uk

=

= 407 (vòng/phút)

407
4,99
=

=81,56(vòng/phút)

81,56
3,99
=

=

=20,44 (vòng/phút)

20,44
1

=20,44(vòng/phút)

- Momen xoắn trên trục công tác,các trục 1,2,3 và động cơ là:

Tct = 9,55.106.

T3 = 9,55.106.

T2 = 9,55.106.

T1 = 9,55.106.

T

đc

Pct
nct

P3
n3
P2
n2
P1
n1

= 9,55.106.

5, 24
= 2448239
20, 44
= 9,55.106.

(Nmm)

5,35
= 2499633
20,44
= 9,55.106.

(Nmm)

5,57
81,56
= 9,55.106.

= 9,55.106.
P`
đc
n
đc

= 652201 (Nmm)

5,98

407

= 9,55.106.

- Bảng kết quả tính toán thu được:
SVTH: Nguyễn Đăng Dũng

Page 9

= 140316 (Nmm)

6,29
1425

= 42154 (Nmm)


GVHD: Thầy Hoàng Xuân Khoa

Trục
T.số
u(lần)

Đồ Án Chi Tiết Máy

Động cơ

1

Uđ = 3,5

U1 = 4,99

2

3
U2 = 3,99

Công tác
Uk = 1

P(kW)

6,29

5,98

5,57

5,35

5,24

N(v/p)

1425

407

81,56

20,44

20,44

140316

652201

2499633

2448239

T(Nmm)

42154

PHẦN II: TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN NGOÀI
I. Thiết kế bộ truyền đai thang:
1. Số liệu:
Công suất: Pct = 5,24 KW
Số vòng quay: nđc =1425 v/p
Tỷ số truyền: uđ = 3,5 (lần)
Theo hình 4.1 trang 59 Sách TTTKHDĐCK - Tập1.
Với: V < 25 (m/s), P =5,24 (kw) và n = 1425 v/p ta chọn đai thang thường loại Б
có: bt = 14(mm), b = 17(mm), h = 10,5 (mm), yo = 4 (mm)

SVTH: Nguyễn Đăng Dũng

Page 10

GVHD: Thầy Hoàng Xuân Khoa

b

Đồ Án Chi Tiết Máy
Diện tích tiết diện đai.
A = 138 (mm2), đường kính bánh
nhỏ d1 = 140÷280 (mm),

bt

h

yo

Chiều dài đai l = 800 ÷ 6300 (mm)

Hình: Đai hình thang thường

40°

2. Xác định các thông số của bộ truyền.
2.1. Đường kính bánh nhỏ.
+) Tính chọn D1:
Tra bảng 13.5 sách CTM tập 2 ta có:
Đường kính tối thiểu bánh đai nhỏ D1min của loại đai thang Б là 125 (mm)
≈

Với loại đai hình thang ta có: D1 1,2. D1min =1,2. 125
⇒

≈

150 mm.

Theo tiêu chuẩn ta lấy D1 = 140
V=

Nghiệm điều kiện vận tốc :

π .D1.ndc 3,14.140.1425
=
= 10, 44
60.103
60.103

Ta thấy V = 10,44<25 (m/s) (thỏa mãn).
+) Đường kính bánh đai lớn D2.
D2 = U đ .D1. ( 1 − ε ) = 3,50.140. ( 1 − 0, 01) = 485

(mm)

Tra bảng 21.15 Trang 163 sách TTTKHDĐCK - Tập2 ta có:
SVTH: Nguyễn Đăng Dũng

Page 11

(m/s)

GVHD: Thầy Hoàng Xuân Khoa

Đồ Án Chi Tiết Máy

Theo tiêu chuẩn lấy : D2 = 500 (mm).
Ut =

Tỉ số truyền thực tế :

D2
500
=
= 3, 6
D1 ( 1 − ε ) 140 ( 1 − 0, 01)

(lần)

Sai lệch tỉ số truyền :
U=

( U t − U d ) = ( 3, 6 − 3,5 )
Ud

3,5

= 2,85% < 4%

2.2 Khoảng cách trục a:

Khoảng cách trục a được chọn theo bảng 4.14 trang 60 sách TTTKHDĐCK Tâp1 dựa vào tỷ số truyền u và d2.
Theo bảng 4.14 với u = 3,5 ⇒ a/D2 = 0,98 ⇒ a = 0,98.D2 = 490 (mm)
Kiểm tra trị số a đã tính ở trên theo điều kiện:
0,55.( D1 + D2 ) + h ≤ a ≤ 2.( D1 + D2 )

⇔ 0,55. ( 140 + 500 ) + 10, 5 ≤ a ≤ 2. ( 140 + 500 )
⇔

362,5 ≤ a ≤ 1280

Vậy khoảng cách trục đã chọn thỏa mãn điều kiện đề ra
2.3. Chiều dài đai.

π ( D1 + D2 ) ( D2 − D1 ) 2
3,14(140 + 500) (500 − 140) 2
l = 2a +
+
= 2.490 +
+
= 2050( mm)
2
4a
2
4.490
Theo bảng 4.13 ta chọn chiều dài đai tiêu chuẩn là l = 2100 (mm)

i=

v 10, 44
=

= 4,97 < 10
l
2,1

Ta có:
Xác định lại khoảng cách trục:

SVTH: Nguyễn Đăng Dũng

Page 12


GVHD: Thầy Hoàng Xuân Khoa
a=

Đồ Án Chi Tiết Máy

λ + λ2 − 8∆2
4

Trong đó:

λ =l−

∆=

⇒a=

π ( D1 + D2 )
3,14(140 + 500)

= 2100 −
= 1095(mm)
2
2

D2 − D1 500 − 140
=
= 180( mm)
2
2

λ + λ 2 − 8∆ 2 1095 + 10952 − 8.1802
=
= 516,1(mm)
4
4

Chän a = 516 (mm)
2.4. Góc ôm (α 1).
Góc ôm α1 trên bánh đai nhỏ:

( D2 − D1 ).57 0
α1 = 180 −
= 1400
516
0

Góc α > 120° thỏa mãn điều kiện.
3. Xác định số đai z:
Số đai Z được tính theo công thức:

Z=

P1 K d
[ P0 ]Cα C l C u C z

Trong đó:
P1 - Công suất trên bánh đai chủ động, P1 = 5,24 kw
[P0] - Là công suất cho phép, tra bảng 4.19 trang 62 Sách TTTKHDĐCK
-Tập 1 → [P0] =2,25 (kw)
Kd - Là hệ số tải trọng động, theo bảng 4.7 trang 55 Sách TTTKHDĐCK
-Tập 1 → Kd = 1,1.
SVTH: Nguyễn Đăng Dũng

Page 13


GVHD: Thầy Hoàng Xuân Khoa

Đồ Án Chi Tiết Máy

Cα - Là hệ số kể đến ảnh hưởng của góc ôm α1, tra bảng 4.15 trang 61 Sách
TTTKHDĐCK -Tập 1 → Cα = 0,89 với α1 = 140°.
Cl - Là hệ số kể đến ảnh hưởng của chiều dài đai, với tỉ số
l/l0 = 2100/2240 = 0,93 .Theo bảng 4.16 Sách TTTKHDĐCK -Tập 1 → Cl = 0,98.
Cu - Là hệ số kể đến ảnh hưởng của tỉ số truyền, theo bảng 4.17 trang 61
Sách TTTKHDĐCK -Tập 1 → Cu = 1,14.
Cz - Là hệ số kể đến ảnh hưởng của sự phân bố không đều tải trọng cho
các dây đai, tra bảng 4.18 với:

z’ =

P1
5, 24
=
= 2,33 ⇒
[ P0 ] 2, 25

⇒Z =

. Cz = 0,95

5, 24.1
= 2, 47
2, 25.0,89.0,98.1,14.0,95

Chọn Z = 3 (đai)
Chiều rộng bánh đai B:
B = (Z - 1)t +2e = (2 - 1).19 + 2.12,5 = 44 (mm)
Đường kính ngoài của bánh đai:
Da = D1 + 2 h0 = 140 + 2.4,2 = 148,4 (mm)
t,e, h0 tra bảng 4.21 trang 63 Sách TTTKHDĐCK -Tập 1.

4. Xác định lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục.
Lực căng trên một đai F0 được tính theo công thức:
F0 =

780.Pct .K d
+ Fv
v.Cα .z

Fv - Là lực căng do lực ly tâm sinh ra,điều chỉnh định kỳ lực căng.
SVTH: Nguyễn Đăng Dũng

Page 14


GVHD: Thầy Hoàng Xuân Khoa

Đồ Án Chi Tiết Máy

Fv = qm. v2
Trong đó: qm – Là khối lượng một mét chiều dài đai, tra bảng 4.22 trang 64 Sách
TTTKHDĐCK -Tập 1 → qm = 0,178(kg/m)
(5-7)⇔ Fv = 0,178. (10,44)2 = 19,4 (N)
F0 =

Thay vào công thức

780.Pct .K d
+ Fv
v.Cα .z

F0 =

ta có:

780.5, 24.1
+ 19, 4
10, 44.2.0,89

=239 (N)
Lực tác dụng lên trục:
Fr = 2.F0.z.sin(α1/2) = 2.239.2.sin(140/2) =898(N)
Sau khi đã xác định được các kích thước của bộ truyền ta liệt kê các giá trị này
trên bảng sau:

Bảng 3. Thông số và kích thước các bộ truyền.
Thông số
Tiết diện đai
Đường kính bánh đai nhỏ
SVTH: Nguyễn Đăng Dũng

Công thức tính hoặc bảng
Ký hiệu đai Б
Bảng 4.13
Page 15

Giá trị
140 (mm)


GVHD: Thầy Hoàng Xuân Khoa
Đường kính bánh đai lớn
Vận tốc đai
Trị số tiêu chuẩn của d2
Tỉ số truyền thực tế
Sai lệnh tỉ số truyền
Khoảng cách trục sơ bộ
Khoảng cách trục chính xác

Chiều dài tính toán
Chiều dài tiêu chuẩn
Số vòng chạy của đai
Góc ôm trên bánh đai nhỏ
Các hệ số

Đồ Án Chi Tiết Máy
D2 = D1.u.(1 - ε)
v = π.D1. n1 /60000
Bảng 4.21
u = D2/D1.(1 - ε)
∆u = ((ut - u)/u).100%
a = 0,98. D2

(λ + λ2 − 8.∆2 ) / 4
a=
l = 2a+π.(D1+D2)/2+(D2-D1)2/4a
Bảng 4.13
i = v/l
α1 = 180° - (d2 – d1).57°/a
Kd tra bảng 4.7
Cα tra bảng 4.15
Cl tra bảng 4.16
Cz tra bảng 4.18
Cu tra bảng 4.17

485 (mm)
10,44 (m/s)
500 (mm)
3,6

2,85%
490 (mm)
516 (mm)
2050(mm)
2100(mm)
4,97(1/s)
140°
1
0,89
0,98
0,95
1,14

Phần III:Tính truyền động bánh răng
1.Chọn vật liệu.
Vì bộ truyền được bôi trơn tốt nên dạng hỏng chủ yếu là tróc rỗ bề mặt răng
nên ta tính theo ứng suất tiếp xúc.Do không có yêu cầu gì đặc biệt và theo quan
điểm thống nhất hóa trong thiết kế ta chọn vật liệu 2 cấp bánh răng như sau:
Theo bảng 6.1 Trang 92 sách TTTKHDĐCK - Tập 1 ta chọn:

SVTH: Nguyễn Đăng Dũng

Page 16


GVHD: Thầy Hoàng Xuân Khoa

Đồ Án Chi Tiết Máy

Loại

bánh
răng

Nhãn
hiệu thép

Nhiệt
luyện

Kích thước
S,
mm,không
lớn hơn

Độ rắn

Giới hạn
bền
σb,MPa

Giới hạn
chảy
σch,MPa

Nhỏ

45

Tôi cải
thiện

60

HB 241…
285

850

580

Lớn

45

Tôi cải
thiện

100

HB

750

450

192…240

2.Xác định ứng suất tiếp xúc.
Theo bảng 6.2 trang 94 sách TTTKHDĐCK - Tập 1 với vật liệu làm bánh
răng là thép 45,tôi cải thiện đạt độ rắn HB

của các bánh răng là: σ°Hlim=2HB+70

≤

350 HB thì giới hạn bền uốn

σ°Flim = 1,8HB
SH=1,1 ; SF=1,75
+ σ°Hlim: ứng suất tiếp xúc cho phép ứng với số chu kì cơ sở
+ σ°Flim : ứng suất uốn cho phép ứng với số chu kì cơ sở
+ SF: hệ số an toàn khi tính về uốn
+ SH: hệ số an toàn khi tính về tiếp xúc

chọn HB1 = 245; HB2 = 230, suy ra:
σ°Hlim1 = 2.245 + 70 = 560 (MPa)
σ°Hlim2 = 2.230 + 70 = 530 (MPa)
σ°Flim1 = 1,8.245 = 441 (MPa)
σ°Flim2 = 1,8.230 = 414 (MPa)
3.Số chu kỳ làm việc cơ sở .
SVTH: Nguyễn Đăng Dũng

Page 17


GVHD: Thầy Hoàng Xuân Khoa

Đồ Án Chi Tiết Máy

Theo công thức (6.5) sách TTTKHDĐCK - Tập 1 ta có : NHO = 30H2,4HB
NHO – số chu kì thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về tiếp xúc

NHO1 = 30H2,4HB1 = 30.2452,4 = 1,6.107
NHO2 = 30H2,4HB2 = 30.2302,4 = 1,4.107
4.Số chu kỳ làm việc tương đương.
NHE – số chu kì thay đổi ứng suất tương đương
NHE Được xác địn theo công thức (6.7) sách TTTKHDĐCK - Tập 1:
NHE = 60cΣ(Ti/Tmax)3.ni.ti
Với c là số lần ăn khớp trong một vòng quay.

n1
u1

NHE2 = 60c

ΣtiΣ(Ti/Tmax)3.ti/Σti

407
4,99
.12000.[13.

= 60.1.

3,5
8

+ 0,63.

3, 6
8

]

= 3,14.107 > 1,4.107 = NHO2
⇒

KHL2 = 1 ,với KHL là hệ số tuổi thọ được xác định theo công

K HL = m

H

thức sau:

N HO
N HE
.

Do NHE1 = u1. NHE2 nên NHE1 > NHO1, do đó KHL1 = 1
5.Ứng suất tiếp xúc cho phép được xác định sơ bộ.

[ σ H ] = σ Ho lim .

K HL
SH

Theo bảng 6.2 trang 94 sách TTTKHDĐCK - Tập 1 ta có:
SH1=1.1

SVTH: Nguyễn Đăng Dũng

Page 18

GVHD: Thầy Hoàng Xuân Khoa

Đồ Án Chi Tiết Máy

SH2=1.2

1
= 509 MPa
1,1
1
[σ H ]II = 530. = 481,82 MPa
1,1
[σ H ]I = 560.

*/ Với cấp nhanh sử dụng bánh răng nghiêng:

[σ H ] =

[σ H ]I + [σ H ]II 509 + 481,82
=
= 495, 4
2
2

Ta có

1, 25[σ H ]mim = 1, 25[σ H ]II = 1, 25.495, 4 = 619, 25MPa

Ta thấy

[σ H ] < 1, 25[σ H ]mim

, thỏa điều kiện

*/ Với cấp chậm sử dụng bánh răng thẳng
Do NHE > NHO => KHL = 1

=>

[σ H ]' = [σ H ]mim = [σ H ]II = 481,82 MPa

6.Ứng suất uốn cho phép:
Theo công thức 6.8 sách TTTKHDĐCK - Tập 1 ta có:
NFE = 60cΣ(Ti/Tmax)mF.ni.ti
Trong đó mF=6 (vì độ rắn HB

SVTH: Nguyễn Đăng Dũng

≤

Page 19

350)


GVHD: Thầy Hoàng Xuân Khoa

NFE2 = 60c

n1
u1

Đồ Án Chi Tiết Máy

ΣtiΣ(Ti/Tmax)6. ti /Σti

407
4,99
= 60.1.

.12000.[16.

3, 5
8

+ 0,66.

3, 6
8

]

= 2,69.107 > 4.106 = NFO(số chu kì thay đổi ứng suất cơ
sở khi thử về uốn ;NFO=4.106 đối với tất cả các loại thép ).
⇒

KFL2 = 1, và tương tự có KFL1 = 1

K FL = m

F

N FO
N FE

Với KFL là hệ số tuổi thọ :
do đó theo công thức (6.2) sách TTTKHDĐCK - Tập 1 ta có:
[σF] = σ°Flim.KFC.KFL/SF
Bộ truyền quay một chiều nên KFC=1(với KFC là hệ số xét đến ảnh
hưởng đặt tải).
Vậy sơ bộ tính được

441.1.1
1,75
[σF1] =

= 252 (MPa)

414.1.1
1,75
[σF2] =

= 236,6 (MPa)

Ứng suất tiếp xúc cho phép khi quá tải xác định theo công thức (6.13) sách
TTTKHDĐCK - Tập 1:
[σH]max = 2,8σch2 = 2,8.450 = 1260 (MPa)
Ứng suất uốn cho phép khi quá tải xác định theo công thức (6.14) sách

TTTKHDĐCK - Tập 1:
[σF1]max = 0,8σch1 = 0,8.580 = 464 (MPa)
[σF2]max = 0,8σch2 = 0,8.450 = 360 (MPa)
SVTH: Nguyễn Đăng Dũng

Page 20


GVHD: Thầy Hoàng Xuân Khoa

Đồ Án Chi Tiết Máy

A.TÍNH TOÁN CẤP NHANH: BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG TRỤ RĂNG
NGHIÊNG:
a.1.Xác định sơ bộ khoảng cách trục.
Xác định sơ bộ khoảng cách trục theo công thức (6.15)a sách TTTKHDĐCK - Tập 1:

aw = K a (u1 + 1) 3

T1.K H β

[σ ]
H

2

u1Ψ ba

Trong đó:
+ Theo bảng 6.5 sách TTTKHDĐCK - Tập 1 chọn Ka = 43 (ứng với

răng nghiêng, vật liệu thép - thép)
+ Theo bảng 6.6 sách TTTKHDĐCK - Tập 1 chọn ψba = 0,3
+ Xác định KHβ:
Theo công thức (6.16) sách TTTKHDĐCK - Tập 1:
ψbd = 0,53ψba(u1+1) = 0,53.0,3(4,99+1) = 0,95
Theo bảng 6.7 sách TTTKHDĐCK - Tập 1, KHβ tương ứng với sơ đồ 3
⇒

KHβ = 1,15

+ T1 = 140316

43(4,99 + 1)3
⇒

140316.1,15

[ 495,4]

2

.4,99.0,3

aw1=

= 195,8 (mm)

Ta lấy aw1 = 200(mm)
a.2.Xác định các thông số ăn khớp
+ Theo (6.17) sách TTTKHDĐCK - Tập 1:

m = (0,01÷0,02)aw1 = (0,01÷0,02).200 = (2÷4) (mm)
+ Theo bảng 6.8 sách TTTKHDĐCK - Tập 1 Chọn môđun theo tiêu
chuẩn m =2,5(mm)
(Không chọn m < 1,5 ÷2 nếu không khi quá tải răng sẽ bị gãy)

SVTH: Nguyễn Đăng Dũng

Page 21


GVHD: Thầy Hoàng Xuân Khoa

Đồ Án Chi Tiết Máy

Điều kiện góc nghiêng răng chữ V : 30 ≤ β ≤ 40

2a .cos β
Z = w
1 m. u + 1
1
2a .cos β
2a .cos β
max ≤ Z ≤ w2
min
⇒ w1
1
m. u + 1
m. u + 1
1
1

2.200.cos 40
2.200.cos 30
⇒
≤Z ≤
1 2,5. ( 4,99 + 1)
2,5. ( 4,99 + 1)

(

(

)

)

(

)

⇒ 20,5 ≤ Z ≤ 23,1
1

Chọn Z1 = 21 răng
Z2 =Z1 .u1 = 21.4,99 =104,79
Chọn Z2 = 105 răng
Số răng tương đương : Zt = Z1 + Z2 = 21 + 105 = 126 răng

Cosβ =

m.Z t 2,5.126 63

=
=
≈ 0,787
2.aw
2.200
80

Suy ra: β = 38,050
Thỏa điều kiện 300 ≤ β ≤ 400
 Tính lại khoảng cách trục:

SVTH: Nguyễn Đăng Dũng

Page 22


GVHD: Thầy Hoàng Xuân Khoa
aw =

Đồ Án Chi Tiết Máy

m( z1 + z2 ) 2,5.(21 + 105)
=
= 200,00(mm)
2.Cosβ
2.Cos38,05

a.3. Kiểm nghiệm về độ bền tiếp xúc:
Theo công thức (6.33) sách TTTKHDĐCK - Tập 1 .Ứng suất tiếp xúc
xuất hiện trên mặt răng của bộ truyền phải thỏa mãn:

σ H = Z M Z H Zε

2.T1K H ( ut1 + 1)
( bw1ut1dw211 )
≤ [σH]

Trong đó:
+ ZM – hệ số kể đến cơ tính của vật liệu của các bánh răng ăn khớp.
Tra bảng 6.5[1], ta được ZM = 274 (MPa)1/3

+ ZH – hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc
Theo công thức (6.34) sách TTTKHDĐCK - Tập 1 thì:

2. cos β b
sin 2α tw
ZH=
Ở đây:
* βb – góc nghiêng của răng trên hình trụ cơ sở
theo công thức (6.35) sách TTTKHDĐCK - Tập 1:
tgβb = cosαt.tgβ
αt : góc profin răng
αtw : góc ăn khớp
* Với răng nghiêng, không dịch chỉnh và theo bảng
(6.11) sách TTTKHDĐCK - Tập 1 ta có:

SVTH: Nguyễn Đăng Dũng

Page 23

GVHD: Thầy Hoàng Xuân Khoa

Đồ Án Chi Tiết Máy

αtw = αt = arctg

 tgα 


 cos β 

Theo TCVN 1065 – 71, α = 20°

⇒

αtw = αt = arctg

⇒

 tg20ο 
 cos(38,05°) ÷



tgβb = cos24,80.tg38,050=0,71

⇒

= 24,8°

⇒

βb=35,40

2.cos(35,4°)
sin(2.24,8ο )
ZH=

= 1,46

+ Zε – hệ số kể đến sự trùng khớp của răng
Theo công thức (6.37) sách TTTKHDĐCK - Tập 1:
εβ=bw.sinβ/(m.

π

)

Chiều rộng vành răng bw1 = ψba. aw1 = 0,3.200 =60(mm)
⇒

0

εβ=60.sin38,05 /(2.

π

)=3,825

Vì εβ = 3,384> 1,0 nên theo công thức (6.36c) sách TTTKHDĐCK Tập 1: Zε =

1/ εα
εα được tính theo ct(6.38b) sách TTTKHDĐCK - Tập 1:

εα =


 1 1 
 + 
1,88
3,2

 z1 z 2 

⇒

.cosβ =

1 

1
1,88
3,2
+

÷

 21 105  


cos38,050= 1,336

Zε = 0,865

Theo bảng 6.11 sách TTTKHDĐCK - Tập 1 đường kính vòng lăn bánh

nhỏ :

dw1 =

2.a w
u1 + 1

SVTH: Nguyễn Đăng Dũng

2.200

=

4,99 + 1

= 66,78(mm)

Page 24


GVHD: Thầy Hoàng Xuân Khoa

Đồ Án Chi Tiết Máy

Theo công thức (6.40) sách TTTKHDĐCK - Tập 1:

v=
Vận tốc vòng:

π.d w1n 1
60000

=

π.66,78.407
60000

=1,42(m/s)

+ KH – hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc
Theo công thức (6.39) sách TTTKHDĐCK - Tập 1:
KH = KHβ. KHα. KHv
* KHβ – hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều
rộng vành răng, tra bảng 6.7 sách TTTKHDĐCK - Tập 1:

⇒

KHβ = 1,15

* KHα – hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng cho các
đôi răng đồng thời ăn khớp
Theo bảng 6.13 sách TTTKHDĐCK - Tập 1, với răng trụ răng nghiêng,
v ≤ 4 (m/s), ta chọn cấp chính xác 9.

Từ bảng 6.14[1], v

≤

5m/s, cấp chính xác 9

⇒

KHα = 1,13

* KHv – là hệ số kể đến tải trọng động xuất hiện trong vùng ăn
khớp
Theo công thức (6.41) sách TTTKHDĐCK - Tập 1:

υ H .b w1.d w11
2.T1 '.K Hβ .K Hα
KHv = 1+

Với

υH

aw
u t1
= δH. go. v.

Trong đó:
- v = 1,42 m/s
- go – hệ số kể đến ảnh hưởng của sai lệch các bước răng 1 và 2
Tra bảng 6.16 sách TTTKHDĐCK - Tập 1, với m < 3,35,

cấp chính xác 9

⇒

go = 73

- δH – hệ số kể đến ảnh hưởng của sai số ăn khớp
Tra bảng 6.15 sách TTTKHDĐCK - Tập 1: δH = 0,002
SVTH: Nguyễn Đăng Dũng

Page 25