Thiết kế hệ dẫn động vít tải để tải trộn bột Sa Mốt, dùng hộp giảm tốc bánh trụ hai cấp đồng trục

Thuyết minh đồ án tốt nghiệp
Mục lục
Nội dung

Trang

Lời nói đầu

2

Phần I

: Thiết kế vít tải

3

Phần II

: Thiết kế hộp giảm tốc

5

Chơng I

: Tính chọn động cơ và phân loại tỉ số truyền

6

Chơng II

: Tính thiết kế các bộ truyền cơ khí

11

Chơng III

: Tính toán thiết kế trục

29

Chơng IV

:Tính toán chọn ổ lăn

49

Chơng V

: Tính chọn then

58

Chơng VI

: Tính chọn khớp nối

61

Chơng VII

: Thiết kế vỏ hộp giảm tốc

63

Chơng VIII

:Thiết kế các chi tiết phụ

65

Phần III

: Lập quy trình công nghệ gia công giá đỡ đầu trục ra

67

Tài liệu tham khảo

94

SVTK: Phạm Thanh Bình - Lớp: SK06M

Trang 1


Thuyết minh đồ án tốt nghiệp

Lời
nói
đầu
Ngành kinh tế nói chung và ngành cơ khí nói riêng đòi hỏi các kỹ s

và các cán bộ kỹ thuật có kiến thức tơng đối rộng và phải biết vận dụng
sáng tạo những kiến thức đã học để giải quyết những vấn đề thờng gặp
trong thực tế .
Đồ án tốt nghiệp đóng vai trò hết sc quan trọng trong quá trình đào
tạo trở thành ngời kỹ s. Qua quá trình làm đồ án tốt nghiệp giúp cho sinh
viên hiểu rõ hơn về những kiến thức đã đợc tiếp thu trong quá trình học
tập, đồng thời nâng cao khả năng vận dụng sáng tạo những kiến thức
này để làm đồ án cũng nh công tác sau này.
Là một sinh viên chuyên ngành cơ khí. Trong thời gian làm đồ án tốt
nghiệp em đợc giao nhiệm vụ: Thiết kế hệ dẫn động vít tải để tải
và trộn bột Sa Mốt, dùng hộp giảm tốc bánh răng trụ hai cấp
đồng
trục
Đây là một đề tài mới và khó đối với em. Tuy nhiên trong thời gian đi
thực tập và làm đồ án tốt nghiệp đợc sự chỉ bảo tận tình của cô giáo hớng
dẫn: Th.s Nguyễn Thị Hồng Cẩm và với các thầy giáo trong bộ môn
cộng với sự học hỏi của bản thân em đã đa ra một phơng án Thiết kế hệ
thống dẫn động vít tải để tải và trộn bột Sa Mốt, dùng hộp giảm tốc bánh
răng trụ hai cấp đồng trục, theo em phơng án này sẽ đảm bảo độ chính
xác và yêu cầu kỹ thuật.
Đồ án tốt nghiệp của em gồm có phần thuyết minh và phần bản vẽ
mà ở đó đã trình bày đầy đủ quy trình công nghệv và yêu cầu kỹ thuật
Nhng do trình độ hiểu biết về lý thuyết và thực tế còn hạn chế, do đó trong
đồ án này không thể tránh khỏi sai sót. Vậy em rất mong nhận đợc sự chỉ
bảo của các thầy giáo cô giáo trong bộ môn, để em có thể hiểu sâu hơn về
môn học cũng nh các phơng án khác hợp lý hơn.
Em xin chân thành cảm ơn cô giáo hớng dẫn ThS Nguyễn Thị
Hồng Cẩm, cùng các thầy, cô giáo trong khoa cơkhí TrờngĐHKTCNTN đã tận tình hớng dẫn em hoàn thành đồ án đúng thời
hạn. Đồng thời cũng bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới các thầy cô giáo

và các bạn đã giúp đỡ em trong suốt 5 năm học qua cũng nh trong thời
gian làm đồ án tốt nghiệp .
Thái Nguyên ngày ... tháng .... năm 2011

Sinh viên

PhạmThanhBình

SVTK: Phạm Thanh Bình - Lớp: SK06M

Trang 2


Thuyết minh đồ án tốt nghiệp
Phần I
Tính toán vít tải
I: Xác định đờng kính vít tải
Năng suất của vít tải Q đợc xác định theo công thức sau:
Q = (60..D2. P . n . . KC . Kn)/4
Trong đó:
D: đờng kính vít tải (m)
P: Bớc vít tải (m)
: khối lợng riêng của vật liệu vận chuyển(tấn/m3) = 0,65ữ 0,78(tấn/m3)
n: Số vòng quay vít tải (vòng/ph) n = Kv/ D với:
KV: hệ số phụ thuộc vật liệu Kv = 45 với vật liệu là than đá
KC: Hệ số chất đồng tiết diện máng phụ thuộc vật liệu
KC= 0,25 với vật liệu nặng ít sắc cạnh
Kn: hệ số phụ thuộc góc nghiêng của vít tải Kn = 1 khi = 00
Từ đó ta có:
2/5

Q

35
D=
=
= 0,368(m)

37
,
7
.
45
.
0
,
25
.
1
)
(
37
,
7
.
Kv
..
Kc

.
Kn
)




Theo dãy số quy chuẩn của đờng kính số vít tải ta chọn:
II. Xác định số vòng quay của vít tải
Ta có công thức xác định số vòng quay của vít tải theo đờng kính vít tải
nh sau:
n=

Kv
D

=

45
0,368

2/5

= 75 (vòng /ph)

Chọn nv = 95(vòng /ph)
III. Xác định công suất trên vít tải
Đối với vít tải mô đun ngang công suất trên trục vít tải đợc xác định theo
công thức sau:
P = Co . Q . L /360

Trong đó:
Q : là năng suất của vít tải Q = 35 (m3/h)
L : là chiều dài vận chuyển của vật liệu theo phơng ngang L = 50(m)
Co: hệ số lực cản ma sát với vật liệu than đá có Co = 2,5
Vậy:
P = 2,5 . 35 . 50/360 = 12,15(kw)
IV. Xác định mô men xoắn trên vít tải Tv (Nmm)
Tv = 9,55 . 106P/Nv = 9,55 . 106 . 12,15 /75 = 1547.103(Nmm)
Ta có [T] = 10 000kg/m = 10 000 . 104 (Nmm)
(Tra trong TCLX 2037 - 65 hoặc TCLX 2037 - 75)
SVTK: Phạm Thanh Bình - Lớp: SK06M

Trang 3


Thuyết minh đồ án tốt nghiệp
Vậy thoả mãn điều kiện Tv [T]
V - Xác định lực dọc trên vít tải
Lực dọc trục trên vít tải đợc xác định theo công thức:
Fav =

Tv
[ R.tg ( + )]

Trong đó:
R - Khoảng cách điểm đặt lực ma sát của vật liệu với cánh vít đến trục của
vít tải mm
R(0,3 ữ0,4) .D = (0,3 ữ0,4).320 = (96 ữ 128)
Chọn R = 100
Góc nâng của đờng xoắn vít xác định theo công thức

P
2 .R
P - Bớc vít tải
tg =

P = (0,8 ữ 1) . D = (0,8 ữ1) . 320
P = (256 ữ 320) Chọn P = 280
tg = 280/2 . 3,14 .100 = 0,445859872 => = 22016'54,56''
: Góc ma sát của vật liệu vận chuyển với cánh vít
tg = f
Với:
f - Hệ số với vật liệu than đá ta có f = 1
=> = 450
Từ đó ta có
Fav= 1547 . 103/100. tg(20'54'54,56''+ 450) = 6250,285 (N)

SVTK: Phạm Thanh Bình - Lớp: SK06M

Trang 4


Thuyết minh đồ án tốt nghiệp
Phần II
Tính hộp giảm tốc
Sơ đồ dẫn động vít tải
3
.

II

+

H ớng vận chuyển
2

Khớp nối

I

+
.

III

IV

1

Động cơ

+
.

Vít tải

4

Sơ đồ tải trọng
P

P . Kbd
P

t

1-35

Kbd = 1,3

Các thông số trên trục công tác:
PIV = 1,75 KW
nIV = 95 v/ph

SVTK: Phạm Thanh Bình - Lớp: SK06M

Trang 5


Thuyết minh đồ án tốt nghiệp
Chơng I:
Tính phân loại động cơ và phân loại tỷ số truyền xác
định các thông số động học
I - Chọn động cơ điện
1- Chọn kiểu loại động cơ
Chọn động cơ ba pha không đồng bộ rô to lồng sóc cho loại này có những
u điểm sau:
- Kết cấu đơn giản
- Giá thành thấp
- Dễ bảo quản
- Làm việc tin cậy

2. Chọn công suất động cơ
Công suất động cơ đợc chọn theo điều kiện nhiệt độ. Đảm bảo khi động
cơ làm việc nhiệt độ sinh ra không vợt quá mức cho phép.
P dcdm P dcdt (kw)
Trong đó:
P dc
- Công suất định mức của động cơ
dm
P dc
Công suất đẳng trị trên trục động cơ. Xác định nh sau:
dt
Với tải trọng không đổi
dc
P dc
dt P LV

Trong đó:
P dc
- Giá trị công suất là việc danh nghĩa trên trục động cơ
Lv
P dc
= P ctdv /(kw)
Lv
Trong đó :
P dc
- Giá trị công suất làm việc danh nghĩa trên trục công tác
Lv
- Hiệu suất chung của toàn hệ thống theo sơ đồ dẫn động ta có:
2

2

= o . brt . K
4

Trong đó:
o - Hiệu suất của một cặp ổ lăn
brt - Hiệu suất của một bộ truyền bánh răng trụ
k - Hiệu suất của khớp nối
Theo bảng 1.1[1] ta có:
SVTK: Phạm Thanh Bình - Lớp: SK06M

Trang 6


Thuyết minh đồ án tốt nghiệp
ô = 0,995
brt = 0,97
k = 1
Vậy ta có:
đc = 0,9954 . 0,972 . 12 = 0,922
=> P

dc
LV

PLVct
12,15
=
=

=13,17(kw)

0,922

3 - Chọn số vòng quay đồng bộ của động cơ
- Số vòng quay đồng bộ của động cơ đợc chọn theo 2.1[1] đb = 60f/P
Trong đó:
f - Tần số của dòng điện xoay chiều f = 50Hz
P - Số đôi cực của động cơ điện chọn P = 2
Vậy ta có:
nđb = 60 . 50 / 2 = 1500 vòng /ph)
Số vòng quay của trục công tác là n = 75 (vòng/ph)
Nhng kể đến sự trợt ta chọn nđb = 1455(vòng/ph) tính sơ bộ tỷ số truyền
Usb =

1455
= 19,4
75

Tra bảng 1.2[1] thấy Usb = 19,4 nằm trong khoảng tỷ số truyền nên dùng
của hộp giảm tốc bánh răng trụ vậy nđb = 1455(vòng/ph)
4. Chọn động cơ điện
Tra bảng P1.3[2] ta có:

Ký hiệu

p

4A160S4Y3

n

15,0kw 1460(v/p)

cos



0,08



89%

Tmax/Tdn Tk/Tdn
2,2

2,0

5- Kiểm tra điều kiện mở máy điều kiện quá tải của động cơ
* Kiểm tra điều kiện mở m áy cho động cơ:
- Khi mở máy động cơ sinh ra một công suất đủ lớn để thắng đợc sức tì
của hệ thống kiểm tra điều kiện mở máy của động cơ theo công thức:
dc
P dc
mm P bd

- Trong đó:
P dc
- Công suất mở máy của động cơ (kw)

mm
SVTK: Phạm Thanh Bình - Lớp: SK06M

Trang 7


Thuyết minh đồ án tốt nghiệp
P dc
= (TK/Tdn). P dc
= 15 . 2 = 30(kw)
mm
dm
dc
P bd
- Công suất cản ban đầu trên trục động cơ
dc
P bd
= Kbđ . K dc
= 1,3 x 13,17 = 17,12(kw)
LV

Vậy động cơ thoả mãn điều kiện mở máy
II - Phân phối tỷ số truyền
Tỷ số truyền chung của toàn hệ thống
U = nđc/nct
Trong đó:
U - Tỷ số truyền của hệ thống
nđc - Số vòng quay của trục động cơ
nđc = 1460(vòng/ph)
nct - Số vòng quay của trục công tác

nct = 75(vòng/ph)
Với hệ thống dẫn động gồm các bộ truyền mắc nối tiếp ta có:
U = TL . Ui (i = 1 ữ n)
Khi tính hộp giảm tốc bánh răng đồng trục ta có thể phân tỉ số truyền theo
công thức (3.14)[1] là:

U1= U2 = U h

Với sơ đồ dẫn động nh trên ta có:
Uh= U = 19,46
Từ đó ta có: U1= U2 = 19,46 = 4,41
Ưu nhợc điểm của phơng pháp phân phối tỷ số truyền.
Ưu điểm:
- Với cách phân phối này bánh răng lớn của hai cấp đợc nhúng trong dầu
với độ sâu nh nhau.
Nhợc điểm:
- Với cách phân phối này kích thớc hộp giảm tốc thiết kế sẽ lớn hơn đáng
kể. Khả năng tải của cấp nhanh, nhanh không dùng hết.
III. Xác định thông số trên các trục
1- Tốc độ quay các trục
nI = nđk/nK = 1460/1= 1460(vòng/ph)
nII = nI/U1 = 1460/4,41 = 331,064(vòng/ph)
nIII = nII/U2 = 331,064/4,41 = 75(vòng/ph)
nIV = nIII/nK = 75/1 = 75(vòng/ph)
2- Công suất danh nghĩa trên trục động cơ
SVTK: Phạm Thanh Bình - Lớp: SK06M

Trang 8

Thuyết minh đồ án tốt nghiệp
Công suất danh nghĩa trên trục động cơ đợc tính theo công thức 2.8[1]
P ctdc = Pt/n
Trong đó:
P ctdc - Công suất cần thiết trên trục động cơ
Pt - Công suất tính toán trên trục công tác kw
Pt = 12,15(kw)
Vậy ta có:
P ctdc = 12,15/0,922 = 13,17(kw)
PI = P ctdc .ô . K= 13,17.0,995.1 = 13,104(kw)
PII = PI . brt. ô = 13,104 . 0,97. 0,995 = 12,64(kw)
PIII= PII .brt. ô= 12,64.0,97.0,995 = 12,2(kw)
PIV= PIII .brt. ô=12,2 . 1.0,995 = 12,13(kw)
3- Tính mô men xoắn
Mô men xoắn đợc xác định theo công thức:
Ti = 9,55 . 106 .Pi/ni (Nmm)
Vậy ta có:
Tđc = 9,55 . 106 . 13,17/1460 = 89454,836(Nmm)
TI= 9,55 . 106 . 13,104/1460 = 85688,35(Nmm)
TII = 9,55 . 106 . 12,64/331,064 = 364622,72(Nmm)
TIII = 9,55 . 106 . 12,2/75 = 1552224,9(Nmm)
TIV= 9,55 . 106 . 12,13/75 = 1544553,33(Nmm)

Thông số
Tỷ số truyền
Trục
Động cơ

1

I

Tốc độ quay
n(vòng/ph)

Công suất
P (kw)

Mô men xoắn
T(Nmm)

1460

13,17

89454,836

1460

13,104

85688,35

331,064

12,64

364622,72

75

12,2

1552224,9

75

12,13

1544553,33

4,41
II
4,41
III
IV

1

SVTK: Phạm Thanh Bình - Lớp: SK06M

Trang 9


ThuyÕt minh ®å ¸n tèt nghiÖp

SVTK: Ph¹m Thanh B×nh - Líp: SK06M

Trang 10

Thuyết minh đồ án tốt nghiệp
Chơng II:

Thiết kế bộ truyền cơ khí
A - Thiết kế bộ truyền bánh răng
Hộp giảm tốc đợc thiết kế là hộp giảm tốc bánh răng đồng trục. Tức là
khoảng cách trục của hai bộ truyền bánh răng cấp nhanh và cấp chậm là bằng
nhau. Do cách phân phối tỉ số truyền nh trên nên trong quá trình làm việc thì bộ
truyền bánh răng cấp nhanh sẽ thừa tải vì thế ta thiết kế bộ truyền bánh răng cấp
chậm trớc rồi chọn
wn = wc
Trong đó:
wn - là khoảng cách trục của bộ truyền cấp nhanh
wc - là khoảng cách trục của bộ truyền cấp chậm
I - Thiết kế bộ truyền bánh răng cấp chậm
1- Chọn vật liệu
- Do công suất nhỏ ta chọn vật liệu chế tạo bánh răng nhỏ và bánh răng
lớn nh nhau:
+ Bánh răng nhỏ: thép 45 tôi cải thiện HB3 = 255MPa
b= 850MPa: ch= 580MPa
+ Bánh răng lớn: thép 45 tôi cải thiện HB4 = 230 MPa
b = 750MPa; ch= 450MPa (theo bảng 6.1[1])
2- ứng suất cho phép
- ứng suất tiếp xúc cho phép [H] và ứng suất uốn cho phép (F) đợc tính
theo công thức (6.1); (6.2)[1]
[H] = (Hlim/SH).Zr. ZV. KXH . KLH
[F]= (Flim/SF).Yr. Ys. KXF . KLF. KFC
Trong đó:
Zr -Hệ số xét tới độ nhám của răng làm việc khi Ra = 2,5 ữ1,25àm

thì lấy Rz = 0,95
Zv - Hệ số xét tới ảnh hởng của vận tốc vòng khi V< 5m/s thì lấy Z v3 = 1;
ZV4 = 1
KXH - Hệ số xét tới ảnh hởng của kích thớc răng khi đờng kính vòng đỉnh da
700mm thì lấy KXH =1
Yr - Hế số xét tới ảnh hởng của mặt lợn chân răng thông thờng Yr = 1
Ys - Hệ số xét tới độ nhạy của vật liệu với tập trung chung ứng suất
Y3 = 1,08 - 0,0695 .Ln2 = 1,03
SVTK: Phạm Thanh Bình - Lớp: SK06M

Trang 11


Thuyết minh đồ án tốt nghiệp
KXF- Hệ số xét tới độ ảnh hởng của kích thớc bánh răng với độ bền uốn khi
da 400mm thì KXF = 1
0H lim , 0F lim - ứng suất tiếp xúc cho phép và ứng suất uốn cho phép ứng với
chu kỳ cơ sở.
Tra bảng 61[1] ta có:
0H lim = 2HB + 70 (MPa)
0F lim = 1,8HB (MPa)
Với bánh răng nhỏ 3 ta có:
0H lim 3 = 2.255+70 = 580(MPa)
0F lim 3= 1,8.255 =459(MPa)
Với bánh răng lớn 4 ta có:
0H lim 4= 2.230 +70 = 530(MPa)
0F lim 4= 1,8.230= 414 (MPa)
SH- SF - Hệ số an toàn khi tính về uốn và tiếp xúc. Tra bảng 6.2[1] ta có:
SH3 = SH4 = 1,1
SH4 = SH4 = 1,75

KFC - Hệ số xét tới ảnh hởng đặt tải. Khi bộ truyền quay một chiều thì KFC3
= KFC4= 1
KHL; KFL - Hệ số tuổi thọ xét đến ảnh hởng của thời gian phục vụ và chế
độ tải trọng của bộ truyền xác định theo (6-3) (6 - 4) [1]
KHL = N HO

1
MH

N
HE

KFL = N FO
N
FE

1

MF



Trong đó:
mH,mF - Bậc của đờng cong mới khi thử uốn và tiếp xúc khi độ rắn mặt răng
HB 350 MPa thì mH = mF = 6
NHO - Số chu kỳ thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về tiếp xúc theo (6.5)[1]
ta có:
NHO3 = 30 . HB 32, 4 = 30 . 255 2, 4 = 17898543,4
NHO4 = 30 .HB 24, 4 = 30 . 230 2, 4 = 13254376,4
NFO - Số ứng suất chu kỳ thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về uốn với vật liệu

là các loại thép thì: NFO - 4 .106
Theo 6.6 [1] ta có:
SVTK: Phạm Thanh Bình - Lớp: SK06M

Trang 12


Thuyết minh đồ án tốt nghiệp
NHE = NFE = 60 .c .n .t
NHE; NFE - Số chu kỳ thay đổi ứng suất tơng đơng
Trong đó:
C - Số lần ăn khớp trong một vòng quay
C3 = 4,41; C4 = 1
n - Số vòng quay trong một phút n = 331,064; n4= 75
t - Tổng số giờ làm việc của bánh răng đang xét
t1= t2 = 10.360.2/3.24.0,8=46080 (h)
Vậy ta có:
NHE3= NFE3 = 60 . 331,064 . 46080 = 915325747,2
NHE4= NFE4= 60.1.75.46080 = 207360000
Từ kết quả trên ta thấy
NFE3 > NHO3 nên lấy NHE3 = NHO3 để tính
NFE3 >NFO3 nên lấy NFE3 = NFO3 để tính
NHE4 > NHO4 nên lấy NHE4 = NHO4 để tính
NFE4 > NFO4 nên lấy NFE4 = NFO4 để tính
Khi đó ta có:
KHL3 = KHL4 = 1; KFL3 = KFL4 = 1
Thay số vào công thức ta có:
[H3] = (580/1,1). 0,95 .1.1.1 = 527,3(MPa)
[F3] = (459/1,75).1.1,03.1.1.1= 262,28(MPa)
[H4] = (530/1,1). 0,95 .1.1.1 = 482,72(MPa)

[F4] = (414/1,75).1.1,03.1.1.1= 236,42(MPa)
Với bộ truyền bánh răng trục răng nghiêng theo 6.12[1]
[H] =

[ H 3 ] + [ H 4 ] 527,3 + 482,72
=
= 505 (MPa)
2
2

Vậy lấy [H = 505(MPa)
3- ứng suất quá tải cho phép
Theo (6.13)[1] ta có:
[H]max = 2,8ch
Vì ch3 = ch4 nên ta có:
[H3]max = 2,8 . 580 = 1624(MPa)
Theo (6.14)[1] ta có:
[F4]max = 0,8ch = 0,8 . 340 = 272(MPa)
SVTK: Phạm Thanh Bình - Lớp: SK06M

Trang 13


Thuyết minh đồ án tốt nghiệp
4- Xác định thông số cơ bản của bộ truyền
Đối với hộp giảm tốc thì thông số cơ bản là khoảng cách trục w đợc xác
định theo (6.15a)[1]
aw = k a .(u + 1). t1.K HB [ H ]2 .U . ba
Trong đó:
ka: hệ số phụ thuộc vào vật liệu của cặp bánh răng và loại răng theo bảng

6.5[1] ta có:
Ka= 43(Pa)1/3
T1 - Mô men xoắn trên trục bánh răng chủ động T1 = 364622,72(Nmm)
[H] - ứng suất tiếp xúc cho phép
[H] = 505(MPa)
U - Tỷ số truyền của bộ truyền
U = 4,41
- Hệ số
Theo bảng 6.7[1] ta có:
ba = 0,4
KHB - Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên vành khi tính về
tiếp xúc
Theo bảng 6.16[1] ta có (Sơ đồ 4)
Vậy thay số ta có:
aw = 43.(4,41 +1) 364622,72.1,108 / 505 2 4,41.0,4 =223,52 (mm)
=> aw = 223,52 (mm)
Lấy aw = 224(mm)
5 - Xác định các thông số ăn khớp
a. Xác định mô đun m
Theo (6.17)[1] ta có:
mn = (0,01 ữ 0,02). 224 =2,24-4,48
Theo bảng 6.8[1] ta chọn mn = 3
Vì theo bánh răng nghiêng nên m = mn = 3
b- Xác định số răng, góc nghiêng và hệ số dịch chỉnh x
- Xác định góc nghiêng
Chọn = 140
+ Xác định số răng
Theo (6.31)[1] ta có số bánh răng nhỏ
SVTK: Phạm Thanh Bình - Lớp: SK06M

Trang 14


Thuyết minh đồ án tốt nghiệp
Z3 = 2. w . cos/[m(u+ 1)]
=

2.224. cos 14
= 26,78
3(4,41 + 1)

Lấy Z3 = 27 răng
Vậy ta có:
Z4 = U.Z3 =4,41.27 = 119,07
lấy Z4 = 119 răng
Vậy ta có:
Z = Z3 + Z4 = 27+119 =146 răng
Tính lại góc nghiêng
Theo 6.32[1] ta có:
m.Z

3.146

t
cos = 2. = 2.224 = 0,977678
w

Vậy ta có = 14,0230 = 1404'52,2''
- Xác định hệ số dịch chỉnh x3 = x4 = 0
6- Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc

ứng suất tiếp xúc xuất hiện trên mặt răng của bộ truyền phải thoả mãn
điều kiện (6.33)[1]
H = Zm . ZH . Z.

2T1 .K H (U + 1) /(bw .U m .d w21 [ H 1 ]

Trong đó :
Zm - Hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc
Theo bảng 6.12[1] ta có:
ZH= 1,71
Z - Hệ số kể đến sự trùng khớp của răng phụ thuộc vào B
- Hệ số trùng khớp dọc
Theo 6.37[1] ta có:
= bw . sin/(m.TL)
ở đây:
bw - Bề rộng bánh răng
bw = ba . w = 0,4.224 = 89,6
Lấy bw = 90mm
=> = 90.Sin14,023/3.3,14 =2,31
Vậy theo (6.36c)[1] ta có:
SVTK: Phạm Thanh Bình - Lớp: SK06M

Trang 15


Thuyết minh đồ án tốt nghiệp
Z=

1
=0,65

2,31

Trong đó theo 6.38b[1]
= [1,88 - 3,2(1/Z1 + 1/Z2) . cos
= [1,88 - 3,2(1/27 + 1/119)]cos14,0230 = 1,329
d =3.27/cos14,023 =83,5 (mm)
KH - Hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc
Theo (6 .39)[1] ta có
KH = KHB. KH . KHV
Trong đó:
KH- Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng chiều rộng vành răng
Theo bảng 6.7[1] ta có: KHB = 1,08
KH - Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng cho các đôi răng đồng
thời ăn khớp
Theo bảng 6.14[1] khi V = .dw1.n1/60000
Theo bảng 6.13[1] ứng với cấp chính xác 9 nên ta có
KH = 1,13
KHV - Hệ số kể đến tải trọng động xuất hiện trong vùng ăn khớp
Theo bảng P23 [1] ta có:
KHV = 1,071
Vậy ta có:
KH = 1,08 . 1,13 . 1,071 = 1,3
Thay vào biểu thức H ta có:
H = 274.1,71.0,77.

2.364622,72.1,08( 4,41 + 1)
=465,11 (MPa)
90.4,41.83,5 2

H = 465,11MPa

Nh vậy H = 465,11 <[H]= 505.1.0,95.1 =479,75(MPa)
H = 100% .

479,75 465,11
.= 3,14%<4%
465,11

Vậy có thể giảm chiều rộng vành răng
bw = ba.aw(H)/ [H])2 = 85mm
Vậy ta chọn bw =85mm
SVTK: Phạm Thanh Bình - Lớp: SK06M

Trang 16


Thuyết minh đồ án tốt nghiệp
7- Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn
Theo (6.43) và (6.44) [1] ta có
F3 = 2.T3 . KF .Y. Y . YF3/(bw .dw3. m) [F3]
F4= F3 . YF4/YF3 [F4]
Trong đó:
T3, m, bw, dw3 đã nói ở trên
1

Y = - Hệ số kể đến sự trùng khớp của răng với

- Hệ số trùng khớp ngang
= 1,329
Vậy Y = 0,752
Y = 1 - 0/1400 - Hệ số kể đến độ nghiêng của răng

Y = 1 - 14,0230/1400 = 0,899
YF3, YF4 - Hệ số dạng răng của bánh 3 và bánh 4 phụ thuộc số răng tơng đơng
ZV3 = Z3/cos3 = 27/cos314,0230 = 30
ZV4= Z4/cos2 = 119/cos314,0230 =132,1
Theo bảng 6.18[1] ta có (với x = 0)
YF1= 3,85
YF2= 3,6
KF = KF. KF2 . KFV
Trong đó:
KF - Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng
Theo bảng 6.7 [1] ta có:
KF= 1,22
KF- Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng cho các răng cùng ăn
khớp khi tính về uốn
Theo bảng 6.46 [1] ta có:
KFV = 1 +F . bw .dw1/(2.T1.KF.KF)
Trong đó: Theo bảng (6.47)[1] ta có:
F = F và go theo bảng (6.15)(6.16) [1] là: F = 0,006
go = 56

SVTK: Phạm Thanh Bình - Lớp: SK06M

Trang 17


Thuyết minh đồ án tốt nghiệp
=> F = 0,006 .56.6,3.

224
= 15,08

4,41

Vậy:
KFV = 1 +15,08.90.83,5/(2.364622,72.1,12.1,37) = 1,1
=> KF = 1,22 . 1,37 . 1,1 = 1,83
Thay vào ta có:
F3 = 2.364622,72.1,83.0,75.0,899 . 3,85/(90.83,5.3)
F3 = 153,65 (MPa)
Từ đo [F3] = 262,28(MPa)
Ys =1,08-0,0695Ln(3) =1,01;Yr =1;KXF =1
[F3]cx = 262,28.1.1,01.1 = 264,9 (MPa)
F3 = 153,65 < [F]cx = 264,9 (MPa)
[F4]cx = [F4].YR.YS.KXF
F4 = F3.

Y
Y

F4

= 153,65.3,6/3,85 = 143,67 (MPa)

F3

[F4]cx = 262,28.1.1,01.1 = 264,9 (MPa)
F3 = 153,65 < [F]cx = 264,9 (MPa)
Vậy ta có:
F3 <[F3] và F4 < [F4]
Vậy bánh răng đợc kiểm nghiệm về độ bền uốn
8- Kiểm nghiệm răng về quá tải

Để tránh biến dạng d hoặc gãy giòn lớp bề mặt thì bánh răng phải đợc
kiểm nghiệm theo điều kiện 6.48[1] là:
Hmax = H . K qt < [H]max
Trong đó:
H = 465,11(MPa)
Vì tải không đổi cho nên
Kqt = Kbđ = 1,3
[H]max = 1260MPa
Vậy 465,11. 1,3 < 1260(MPa)
Đồng thời để phòng biến dạng d hoặc phá hỏng tĩnh mặt lợn chân răng thì
theo 6.49[1] ta có:
SVTK: Phạm Thanh Bình - Lớp: SK06M

Trang 18


Thuyết minh đồ án tốt nghiệp
Fmax = F . Kqt [F]max
Trong đó:
Với bánh răng 3
F3 = 153,65 MPa
Kqt = 1,3
F3max = 153,65.1,3 =199,74(MPa)<464MPa
Do đó răng đợc kiểm nghiệm về quá tải
9- Các thông số khác của bộ truyền
Theo bảng 6.11 [1] ta có:
Đờng kính vòng đa d
d3 = m.Z3/cos = 2.27/cos14 = 83,5(mm)
d4 = m.Z4/cos = 2 . 119/cos14 = 368,04(mm)
Đờng kính đỉnh răng da

da3 = d3 + 2(1+x3- y).m = 83,5 + 2(0+1).3 = 89,5(mm)
da4 = d4 + 2(1+x- y).m = 374,04(mm)
Đờng kính đáy răng df
df3 = d3 - (2,5 - 2x3)m = 83,5-(2,5 - 0).3 = 76 (mm)
Đờng kính cơ sở db
db3 = d3 . cos= 83,5cos220 = 74,41(mm)
db4 = d4 .cos = 368,04 .cos220 = 368,04(mm)
- Góc profin gốc
= 220 theo TCVN 1065 - 71
- Góc prôfin răng t
t = arc tg (tg/cos) => t = 22,0460
- Góc ăn khớp tw
tw = t
Hệ số trùng khớp ngang
= 1,329
bw4 = 85mm , bw3 = 85 +5 = 52(mm)

SVTK: Phạm Thanh Bình - Lớp: SK06M

Trang 19


Thuyết minh đồ án tốt nghiệp
Các thông số và kích thớc của bộ truyền
Thông số

Ký hiệu

Giá trị

Khoảng cách trục chia

a

224(mm)

Khoảng cách trục

aw

224(mm)

Đờng kính chia

d

d3= 83,5(mm) d4 = 368,04mm

Đờng kính lăn

dw

dw3 = d3 dw4= d4

Đờng kính đỉnh

da

da3 = 89,5(mm) da4 = 374,04(mm)

Đờng kính đáy răng

df

df3 = 76(mm) df4 = 360,54(mm)

Đờng kính cơ sở

db

db3 = 74,41(mm) db4 = 368,04(mm)

Góc prôfin gốc



= 220

Góc prôfin răng

t

t = 22;0460

Góc ăn khớp

tw

tw= t

Mô đun

m

m=3

Góc nghiêng



= 14,0230

Bề rộng răng

bw

bw3 = 90; bw4= 85

SVTK: Phạm Thanh Bình - Lớp: SK06M

Trang 20


Thuyết minh đồ án tốt nghiệp
II- Thiết kế bộ tuyền bánh răng cấp nhanh
1- Chọn vật liệu
Do công suất nhỏ ta chọn vật liệu chế tạo bánh răng nhỏ và bánh răng lớn
nh sau:
+ Bánh răng nhỏ: thép 45 thờng hoá HB1 = 190(MPa) b = 600MPa; ch=
340(MPa)

+ Bánh răng lớn: thép 45 thờng hoá HB = 180(MPa) b = 600MPa; ch=
340(MPa) theo bảng 6.1[1]
2- ứng suất cho phép
ứng suất tiếp xúc cho phép [F] đợc xác định theo công thức (6.1) (6.2) [1]
[H] = (Hlim /SH). Zr . ZV . KXH . KHL
[F]= (Flim /SF). Ys . Zr . KXF . KFL .KFC
Trong đó: tơng tự bộ truyền cấp chậm ta có:
Zr = 0,95
Zv =1
KXH = 1
Yr = 1
YS = 1,03
KXF= 1
Theo bảng 6.1[1] ta có:
0H lim = 2. HB +70 (MPa)
0F lim = 1,8HB (MPa)
Với bánh răng nhỏ 1 ta có
0H lim1 = 2.190 + 70 = 450(MPa)
0F lim1 = 1,8.190 = 342(MPa)
Với bánh răng lớn 2 ta có:
0H lim 2 = 2.180 + 70 = 430(MPa)
0F lim 2 = 1,8.180 =324(MPa)
SH1= SH2 = 1,1
SF1= SF2 = 1,75
KFC = 1
KHL, KFL - Hệ số tuổi thọ xét đến ảnh hởng của thời gian phục vụ và chế độ
tải trọng của bộ truyền xác định theo (6.3) (6.4) [1]

SVTK: Phạm Thanh Bình - Lớp: SK06M

Trang 21


Thuyết minh đồ án tốt nghiệp
KHL = N HO
N
HE
KFL= N FO
N
FE
Trong đó:

1
mH

1
mF

mH = mF = 6 Khi độ rắn mặt răng HB 350(MPa)
NHO = 30.HB 2, 4
=> NHO1 = 30 .190 2, 4 = 11231753,46
NHO2 = 30 . 180 2, 4 = 9990638,49
NFO = 4.106
Theo 6.6[1] ta có:
NHE = NFE = 60 . c .nte
Trong đó:
C1 = 1 C2 =4,41 n1 = 14260(vòng/ph)
n2= 331,06(vòng/ph) t =46080 (h)
Vậy ta có:
NHE1 = NFE1= 60.1460.46080 = 3632947200

NHE2 = NFE2 = 60.1 .331,06.46080 = 3227821332
Từ kết quả trên ta thấy
NHE > NHO1 nên lấy NHE1= NHO1 để tính
NFE1> NFO1 nên lấy NFE1 = NFO1 để tính
Khi đó ta có:KHL2 = 1; KFL2 = 1
Thay số ta có:
450

[H1] = 1,1 . 0,95.1.1.1 = 388,63(MPa)
342

[F1] = 1,75 .1.1,03 .1.1.1 = 185,6(MPa)
430

[H2] = 1,1 . 0,95.1.1.1 = 371,3(MPa)
324

[F2] = 1,75 .1.1,03.1.1.1 = 181,16(MPa)
Với truyền động bánh răng nghiêng ta có theo 6.12 [1]
[H] =

[ H 1 ] + [ H 2 ] 388,62 + 371,3
=
= 379,96
2
2

SVTK: Phạm Thanh Bình - Lớp: SK06M

Trang 22

Thuyết minh đồ án tốt nghiệp
Vậy lấy:
[H] = 379,96(MPa)
3- ứng suất quá tải cho phép
Theo (6.13) (6.14)[1] ta có:
[H]max = 2,8 ch và [F]max = 0,8 ch
Vì ch1 = ch2 = 340(MPa)
Nên ta có:
[H]max = 2,8 . 340 = 952(MPa)
[F]max = 0,8. 340= 272(MPa)
4- Xác định thông số ăn khớp tơng tự ta có:
a- Xác định mô đun m
m = (0,01 ữ 0,02)aw
Vì hộp giảm tốc đồng trục aw cấp nhanh bằng aw cấp chậm aw = 224mm
(0,01 ữ 0,02).224 Theo tiêu chuẩn ta chọn m = 3
b- Xác định số răng góc nghiêng, hệ số dịch chỉnh chọn = 140
Vậy ta có: Z1 =2.224cos140/[3.(4,41 + 1)] = 26,78
Chọn Z =27
=> Z2 = Z1 .U = 27.4,41 =119,07 chọn Z2 = 119
- Tính lại góc nghiêng
cos = m .Zt/(2.aw) = 2.129/(2.133) = 0,977678
=>cos = 14,0230
- Bánh răng nghiêng nên không dịch chỉnh
Hệ số trùng khớp ngang
Theo (6.38b)[1] có:
1

1

=[1,8 - 3,2( Z + Z )]cos
1
2
= [1,8 - 3,2(1 / 27 +

1
) cos 14,0230 = 1,329
119

5- Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc
Theo (6.33)[1] ta có:
H = Zm . ZH . Z .

2T1 .K H (U + 1)
[ H ]
(bw .U .d 2 .w1 )

SVTK: Phạm Thanh Bình - Lớp: SK06M

Trang 23


Thuyết minh đồ án tốt nghiệp
Tơng tự khi kiểm nghiệm răng về độ bền tiép xúc của bộ bánh răng
nghiêng cấp chậm ta có:
Trong đó:
bw = aw . ba = 0,25.224 = 56 chọn bw =70
Zm = 274
ZH = 1,72

1

1

Z = =
= 0,65
1,329

KH = KH . KH . KHV
KH= 1,09
=> KH = 1,08 . 1,13 . 1,1 = 1,3
Thay số vào biểu thức tính H ta có:
H = 274 .1,71 . 1,08.

2.85688,35.1,3[ 4,41 + 1]
0,25.244.4,41.83,5 2

=> H = 313,6(MPa)

Vậy ta có H= 313,6(MPa) <[H] =379,96(MPa)
Nh vậy bánh răng bộ truyền bị thừa tải nhiều nhng ta chấp nhận vì với
cách phân phối tỉ số truyền nh trên vì xảy ra hiện tợng đó.
7- Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn
Theo (6.43)[1] (6.44)[1] ta có:
F1 = 2T1 .KF . Y .Y .YF1/(bw . dw1 .m) [F1]
F2 = F1 . YF2/YF1 [F2]
Tơng tự phần kiểm nghiệm độ bền uốn của bộ truyền cấp chậm ta có:
T1 = 85688,35(Nmm)
V = 3,14 . 83,5 . 1460/60000 = 6,3(m/s)
KF = KF. KF. KFV

Với:
KFV = 1+ F .bw . dw/(2T1 . KF . KF)
Theo bảng 6.7 [1] (sơ đồ 5) ta có:
SVTK: Phạm Thanh Bình - Lớp: SK06M

Trang 24


Thuyết minh đồ án tốt nghiệp
KF = 1,12
KF = 1,39 Tra bảng 6.14[1]
F = F . go

aw
u

Các hệ số F, go tra bảng (6.15) (6.16) [1] là
F = 0,006 . 56.

224
= 15,08
4,41

Vậy KFV = 1+15,08.0,25.224 ..83,5 /2.85688,35.1,12.1,37)
KFV =1,3
=> KF = 1,12.1,37.1,3 = 1,99
1

1

Y = = 1,329 = 0,75

Y = 1 - 0/1400 = 1- 14,0230/140 = 0,899
YF1, YF2 - Hệ số dạng răng của 1 và 2 phụ thuộc vào số răng tơng đơng.
Zv1 = 27,77; Zv2 =120,41
Tra bảng 6.18[1] ta có:
YF1 = 3,85
YF2 = 3,6
Thay số vào ta có:
F1=2.85688,35.1,99.0,75.0,899 .3,85.0/(0,25.224.83,52)
F1 = 50(MPa)
=> F2 = 50 . 3,6/3,85 =46,8 (MPa)
Mà ta có:
[F1] =185,6(MPa)
[F2] = 181,16(Mpa)
Nh vậy F1 < [F1] và F2 < [F2] vậy bánh răng thoả mãn điều kiện bền uốn
8- Kiểm nghiệm răng về quá tải
Theo (6.48) [1]
Hmax = H. K at < [H]max
Trong đó:
H = 313,6MPa
Kqt = Kbđ = 1,3 Do tải không đổi
SVTK: Phạm Thanh Bình - Lớp: SK06M

Trang 25