Tính toán thiết kế và lập quy trình công nghệ chế tạo hộp giảm tốc chuyên dùng cho băng tải

Đồ án tốt nghiệp
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ và tên

:

Khoa

: Cơ khí

Ngành

: Chế tạo máy
Tên đề tài:

Tính toán thiết kế và lập quy trình công nghệ chế tạo hộp giảm tốc chuyên dùng cho
băng tải.
Thông số đầu vào của bài toán:
1 – Công suất hộp giảm tốc: Phộp = 37,5kw
2 – Vận tốc băng tải: V = 1m/s
3 – Đường kính tang: D = 800 mm.
4 – Thời gian phục vụ: 20.103 giờ.
5 – Số ca làm việc: 2 ca.
6 – Tỉ số truyền: i = 20
7 – Bộ truyền ngoài: Đai thang.
Nội dung phần thuyết minh:
1. Tổng quan việc nghiên cứu sử dụng hộp giảm tốc cho băng tải.
2. Tính toán thiết kế hộp giảm tốc có kiểm tra bền toàn bộ chi tiết.

3. Lập quy trình công nghệ chế tạo một số chi tiết điển hình: Bánh răng Z1, Z2,
Z3, Z4 của hộp giảm tốc.
Nội dung phần bản vẽ:
1. Bản vẽ tổng lắp hộp số (1 bản A0).
2. Bản vẽ puly tháo lắp nhanh (1 bản A0).
3. Bản vẽ các nguyên công chế tạo 2 bánh răng, trục (4 bản A0).
GVHD: TS. Lê Thanh Sơn.

Page 1


Đồ án tốt nghiệp
4. Bản vẽ chế tạo bánh răng, trục bánh răng (4 bản A1).

Hà nội, Ngày ... tháng ... năm 2012
Giáo viên hướng dẫn:

TS. Lê Thanh Sơn.

GVHD: TS. Lê Thanh Sơn.

Page 2


Đồ án tốt nghiệp
Nhận xét của giáo viên hướng dẫn:
........................................................................................................................................
........................................................................................................................................
........................................................................................................................................
........................................................................................................................................

........................................................................................................................................
........................................................................................................................................
........................................................................................................................................
........................................................................................................................................
........................................................................................................................................
........................................................................................................................................
........................................................................................................................................
........................................................................................................................................
........................................................................................................................................
........................................................................................................................................
........................................................................................................................................
........................................................................................................................................
........................................................................................................................................
........................................................................................................................................
........................................................................................................................................
........................................................................................................................................
........................................................................................................................................

Hà nội, Ngày ... tháng ... năm 2012
Giáo viên hướng dẫn:

GVHD: TS. Lê Thanh Sơn.

Page 3


Đồ án tốt nghiệp
Nhận xét của giáo viên duyệt:
........................................................................................................................................
........................................................................................................................................

........................................................................................................................................
........................................................................................................................................
........................................................................................................................................
........................................................................................................................................
........................................................................................................................................
........................................................................................................................................
........................................................................................................................................
........................................................................................................................................
........................................................................................................................................
........................................................................................................................................
........................................................................................................................................
........................................................................................................................................
........................................................................................................................................
........................................................................................................................................
........................................................................................................................................
........................................................................................................................................
........................................................................................................................................
........................................................................................................................................
........................................................................................................................................

Hà nội, Ngày ... tháng ... năm 2012
Giáo viên hướng dẫn:

GVHD: TS. Lê Thanh Sơn.

Page 4


Đồ án tốt nghiệp

LỜI NÓI ĐẦU
Khi nền kinh tế ngày càng phát triền thì yêu cầu chuyển hàng hóa nguyên, nhiên
vật liệu, thành phẩm và bán thành phầm trong các nhà máy xí nghipej, xưởng sản
xuất ngày càng lứn. Do vậy hệ thống vận chuyển liên tục được sử dụng rộng rãi đáp
ứng yêu cầu vận chuyển trong các cơ sở sản xuất, nâng cao năng suất và là hệ thống
cần thiét để tiến hành tự động hóa trong sản xuất. Có rất nhiều dạng hệ thông vận
chuyển liên tục: Băng tải, gầu tải, xích tải... mà phổ biến nhất là hệ thống băng tải.
Hệ thống băng tải là loại thiết bị được sử dụng để vận chuyển nguyên liệu, vật liệu,
bán thành phẩm, sản phẩm, hàng hóa với mọi khoảng cách theo chiều ngang hoặc
với góc nghiêng không quá lớn (đến 250) tùy theo yêu cầu của người sử dụng.
Trong hệ thống băng tải, hộp giảm tốc là thành phần không thể thiếu,nó truyền
momen xoắn từ động cơ đến băng tải giải quyết được vấn đề truyền tải lớnnhwng tốc
độ chậm, quyết dindhj năng suất vận chuyển của hệ thống vận tải. Chính vì thế, việc
thiết kế, chế tạo hộp giảm tốc cho băng tải là một trong những vấn đè hết sức quan
trọng.
Trước đây trong hệ thống băng tải thì gồm các bộ phận như: Khung băng, con
lăng thường chế tạo trong nước, còn các thành phần như hộp giảm tốc được nhập
khẩu từ các nước có nền công nghiệp phát triển, các nước trong khu vực: Trung
Quốc, Đài Loan, Hàn Quốc, Indonexia, Malaysia, Thái Lan, Singapho... Nhưng với
điều kiện kỹ thuật trong nước ngày nay phát triên, chúng ta có thể chủ động trong
việc chế tạo hộp giảm tốc.
Trong đồ án này, nhiệm vụ của chúng em được giao là: “ Tính toán thiết kế và
lập quy trình công nghệ chế tạo hộp giảm tốc chuyên dùng cho băng tải”. Với thời
gian gần 4 tháng nghiên cứu và tìm hiểu chúng em đã thực hiện được cơ bản nội
dung chính sau đây:
- Tổng quan việc nghiên cứu sử dụng hộp giảm tốc cho băng tải.
GVHD: TS. Lê Thanh Sơn.

Page 5

Đồ án tốt nghiệp
- Phân tích lựa chọn phương án thiết kế hộp số và việc phân loại các dạng hộp
số cho băng tải.
- Thiết kế hộp số.
- Lập quy trình công nghệ chế tạo một số chi tiết quan trong của hộp giảm tốc.
Trong thời gian làm đồ án chúng em đã rất cố gắng học tập và nghiên cứu, tìm hiểu
về đề tài. Và với sự hướng dẫn cũng như giúp đỡ chỉ bảo tận tình của TS. Lê Thanh
Sơn cùng với các thầy cô trong khoa Bộ môn Gia công vật liệu và dụng cụ công
nghiệp, trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, đến nay chúng em đã hoàn thành đồ án
tốt nghiệp và khối công việc được giao đúng hạn.
Tuy nhiên, do thời gian có hạn và kiến thức thực tế còn hạn chế nên đồ án này không
tránh khỏi những thiếu sót nhất định,kính mong nhận được sự đóng góp ý kiến và bổ
sung của thầy giáo hướng dẫn cùng cac thầy cô trong bộ môn cũng như các bạn học
để đồ án chúng em được hoàn thiện hơn.
Chúng em xin cảm ơn!
Hà nội, tháng 6 năm 2012.
Nhóm sinh viên thực hiện:

GVHD: TS. Lê Thanh Sơn.

Page 6


Đồ án tốt nghiệp
CHƯƠNG I:
TỔNG QUAN VIỆC NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG HỘP SỐ CHO
BĂNG TẢI
Với mục đích nghiên cứu, thiết kế chế tạo hộp giảm tốc cho băng tải thì trước
hết ta phải đi sâu nghiên cứu tìm hiểu tình hình sản xuất, nhu cầu sử dụng băng tải

và hộp giảm tốc cho băng tải. Từ đó ta có được cái nhìn tổng quan về vai trò và
phạm vi sử dụng của hộp giảm tốc dùng cho băng tải trong thực tế sản xuất. Qua
thực tế đó ta sẽ xây dựng được mục tiêu mà chúng ta quan tâm hay nói cách khác là
các dạng hộp giảm tốc thường được sử dụng, loại nào có ưu điểm với nền công
nghiệp Việt Nam và thế giới.
Đó là cái nhìn tổng quan về các vấn đề cần tìm hiểu và giải quyết trong phạm
vi và nhiệm vụ của đồ án tốt nghiệp. Việc đi sâu giải quyết từng phần cụ thể sẽ cho
ta cái nhìn chi tiết đầy đủ rõ ràng hơn.
I.Tình hình sản xuất trong nước và trên thế giới
1. Tình hình thế giới
Ở các nước phát triển các hệ thống băng tải đã được nghiên cứu kỹ lưỡng và
hoàn thiện công nghệ chế tạo từ lâu, sản phẩm của họ đã đạt được tiêu chuẩn hóa
triệt để và rất đa dạng. Có rất nhiều nhà máy , xí nghiệp sử dụng hệ thống băng tải
trong dây chuyền sản xuất. Sản phẩm của họ có mặt ở hầu hết các nước tiên tiến
cung như các nước đang phát triển.
Trên thế giới có rất nhiều hãng chuyên sản xuất băng tải, hộp số cho băng tải
và các thiết bị đi kèm : Băng tải của IMER group, Martador…Các hãng sản xuất hộp
giảm tốc cho băng tải và động cơ gắn liền hộp giảm tốc nổi tiếng như Fenner, Nord,
Watt, SITI…. Với sản phẩm của họ rất đa dạng và nhiều chủng loại.

GVHD: TS. Lê Thanh Sơn.

Page 7


Đồ án tốt nghiệp
Tùy theo yêu cầu sử dụng hộp giảm tốc sẽ có năng suất thông thường khoảng
vài tấn/giờ đến hàng trăm tấn/giờ, chiều dài băng tải từ vài mét tới chục kilomet
dùng cho các nghành xây dựng, khai khoáng…
Hộp giảm tốc có nhiều dạng: hộp giảm tốc bánh răng trụ, hộp giảm tốc bánh

răng côn xoắn hay trục vít-bánh vít…một cấp , hai cấp hay nhiều hơn phụ thuôc vào
tỷ số truyền và công suất.
Hộp giảm tốc có thể đặt ở dưới hay treo trên cao, ở đầu hoặc cuối băng tải.
Hộp giảm tốc đặt dưới có ưu điểm là lắp đặt dễ dàng, dễ vận chuyển, cứng vững
hơn. Tuy nhiên loại hộp này có hệ thống căng băng trên cao do vậy rất phức tạp, khó
khăn khi cần căng băng mà việc này là yêu cầu thường xuyên khi sử dụng, đồng thời
kích thước lớn dễ ẩm ướt làm giảm tuổi thọ.
2.Tình hình trong nước.
Qua khảo sát tại các cơ sở sản xuất như: Công ty gang thep Thái Nguyên , mỏ
than cọc sáu Quảng Ninh, Mỏ sắt Trại Cau, công ty xi măng Bỉm Sơn và hầu hết các
nhà máy vật liệu xây dựng xí nghiệp được xây dựng trong thập kỷ 70-90 cho thấy
hiện nay đang tồn tại và hoạt động các loại băng tải phổ biến sau:

GVHD: TS. Lê Thanh Sơn.

Page 8


Đồ án tốt nghiệp

Do tính phổ biến của các loại băng tải trên thì các nhà máy cơ khí trong nước
cũng từng bước nâng cấp và hiện đại hóa thiết bị để tiến tới nội địa hóa các thành
phần của hệ thống dẫn động băng tải. Như sản phẩm động cơ của công ty ViệtHưng công ty chế tạo điện cơ, hộp giảm tốc và động cơ liền hộp giảm tốc của công
ty cơ khí duyên hải.
Các thông số kỹ thuật của hộp giảm tốc và động cơ liền hộp giảm tốc do công
ty cơ khí Duyên hải sản xuất:

GVHD: TS. Lê Thanh Sơn.

Page 9

Đồ án tốt nghiệp

GVHD: TS. Lê Thanh Sơn.

Page 10


Đồ án tốt nghiệp
Qua chương này với những tìm hiểu phân tích ở trên cho ta thấy có rất nhiều
hộp giảm tốc dùng cho băng tải được sử dụng trong các cơ sở sản xuất công nghiệp.
Nhưng việc sử dụng không thống nhất kể cả trong mỗi nhà máy xí nghiệp. Để thuận
tiện trong công tác quản lý sử dụng sửa chữa thiết kế chế tạo ta cần phân loại chúng.
Vấn đề này sẽ được nghiên cứu ở các chương sau.

GVHD: TS. Lê Thanh Sơn.

Page 11


Đồ án tốt nghiệp

Chương II.
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỘP GIẢM TỐC.
Thông số:
Công suất hộp giảm tốc: Phộp = 37,5kw
Vận tốc băng tải: V = 1m/s
Đường kính tang: D = 800 mm.
<A> CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN

I.

CHỌN ĐỘNG CƠ

I. Tỉ số truyền chung cho cả hệ thống.
• Xác định vận tốc đồng bộ của động cơ.
• Tỉ số truyền sơ bộ của hệ:
uhsb = uh * uđ
Trong đó:
uh là tỉ số truyền của hộp giảm tốc.
uđ là tỉ số truyền đai (Bộ truyền ngoài)
Theo bảng 2.4[1] chọn uđ = 2,3; uh = 8…40 = 20.
Vậy uhsb = 20 . 2,5 = 50
• Số vòng quay của trục băng tải: nlv.

nlv =

60.1000.v 60.1000.1,2
=
= 28,65 v/ph
π .D
π .800

• Số vòng quay sơ bộ của trục động cơ: nđc.
nsb= nlv * uhsb = 28,65 * 50 = 1432,5 v/ph
Với nđcsb = 1432,5 v/ph , công suất của hộp Nh = 37,5 kW.
Theo bảng P1.3 [1], chọn động cơ 4A200M4Y3 có:
Công suất: Pđc = 37 kW.
Vận tốc quay: nđc = 1475 v/ph

GVHD: TS. Lê Thanh Sơn.

Page 12


Đồ án tốt nghiệp
II. Phân phối tỉ số truyền cho các bộ phận thành phần.
• Tỉ số truyền chung cho cả hệ thống:
uchung =
đ

ndc 1475
=
= 51, 48
nct 28,65

h

Chọn u = 2,5 => u =51,48/2,5 = 20,6
• Phân phối tỉ số truyền cho các bộ phận thành phần:
uh = u1 * u2.
u1 là tỉ số truyền cấp nhanh.
u2 là tỉ số truyền cấp chậm.
Tra bảng 3.1 [1]
Với :
uh = 20,6
Chọn
u1 = 5,69
u2 = 3,51

Tính lại uđai =

uchung
uhôp

=

51, 48
=2,57
5, 69.3,51

=> tính được số vòng quay các trục.
ndc
= 1475 = 1475 (v/p).
ud
1

- Trục I

n1 =

- Trục II

n2 = n1 = 1475 = 259,22 (v/p).

- Trục III

n3 = n2 = 259, 22 = 73,84 (v/p).

GVHD: TS. Lê Thanh Sơn.

u1

u2

5, 69

3,51

Page 13


Đồ án tốt nghiệp
III.

Tính công suất P, mômen xoắn T, số vòng quay n của các trục:
o Trục III
Pct
với η =0,995 η = 1
P =
ηôlan .ηk

3



P3 =

ôlan

k

37.5
= 37, 69( kW)
0,995.1

Ti = 9,55.106

pi
ni

⇒

T3 = 9,55.106

37, 69
= 4874, 6.103 ( Nmm)
73.84

o Trục II
P2 =

P3
ηôlan .ηbr

với η

ôlan

=0,995 η = 0,97

br

37.69
= 39, 05(kW)
0,995.0,97

p
39, 05
Ti = 9,55.106 i ⇒ T3 = 9,55.106
= 1438, 6.103 ( Nmm)
ni
259, 22
P2 =

o Trục I
P1 =

P2
ηbr .ηôlan

với η

ôlan

=0,995 η = 0,97
br

39, 05
= 40, 46(kW)
0,97.0,995


p
40, 46
Ti = 9,55.106 i ⇒ T2 = 9,55.106
= 261,9.103 ( Nmm)
ni
1475
P1 =

o Trục động cơ:
Pđc = 37 kW.
nđc = 1475 v/ph.
Ti = 9,55.106

pi
ni

Tdc = 9,55.106


o Trục công tác:
Pct = 37,5 kW.
nct = 28,65 v/ph.
Ti = 9,55.106



GVHD: TS. Lê Thanh Sơn.

37

= 239,56.103 ( Nmm)
1475

pi
ni

T2 = 9,55.106

37,5
= 12500.103 ( Nmm)
28, 65

Page 14


Đồ án tốt nghiệp
Bảng 1: Thông số chung của hộp giảm tốc:
Động cơ

I

II

III

Tỉ số truyền
uđ=2,5
ubr=5,69
ubr = 3,51
u

Công suất
37
40,46
39,05
37,69
P (KW)
Số vòng quay
1475
1475
259,22
73,84
n (v/ph)
Mômen xoắn
239,56. 103 261,9.103
1438,6.103
4074.103
T (N.mm)

GVHD: TS. Lê Thanh Sơn.

Công tác
uk=1
37,5
28,74
12500.103

Page 15


Đồ án tốt nghiệp

<B> THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐỘNG BÁNH RĂNG

Với các số liệu đầu vào là
thời gian làm việc

P1=40,46(kW)
n1=426,1 (v/p)
Tỉ số truyền uh = 20,007
Th = 20.103 giờ

1. Chọn vật liệu làm bánh răng (theo [2])
Vật liệu làm bánh răng là vật liệu phải bền tránh hiện tượng tróc mỏi ,hiện
tượng dính răng và đảm bảo độ bền uốn trong quá trình làm việc do đó vật liệu
thường làm bánh răng là thép có chế độ nhiệt luyện hợp lí.

•

Căn cứ vào bảng 6.1[1] ta chọn vật liệu làm răng như sau
Bánh nhỏ ta chọn vật liệu là C45 thường hóa sau khi gia công và có các thông
số kỹ thuật sau:
độ cứng HRC = 56 – 62.

kích thước S 100(mm)


Theo thiết kế và dữ liệu đầu vào ta chọn thép có độ cứng cao nhất 62HRC
= 650 HB
Bánh răng lớn ta cũng chọn vật liệu thép C45. Thường hóa sau khi gia công
•
và có các thông số kỹ thuật sau:

Độ cứng HRC 55 – 57. Theo thiết kế và dữ liệu đầu vào ta chọn thép có

độ cứng cao nhất là 56HRC = 578HB.
GVHD: TS. Lê Thanh Sơn.

Page 16


Đồ án tốt nghiệp
2. Xác định ứng suất tiếp xúc và ứng suất uốn cho phép
a) Ứng suất tiếp xúc cho phép của bánh răng [δH]
Theo 6.1[1]
0
δ  =  δ H lim .Z R .ZV .K XH .K HL ÷
 H 
SH


Trong đó :

δ

H : là hệ số an toàn
Z R :là hệ số xét đến độ nhám bề mặt răng làm việc
ZV :là hệ số xét đén vận tốc vòng
K XH :là hệ số xét đến ảnh hưởng kích thước của bánh răng

δ H0 lim :giới hạn bền mỏi tiếp xúc của bề mặt răng



trong tính toán thiết kế sơ bộ lấy Z R .ZV .K XH =1

Vậy
0
δ  =  δ H lim .K HL ÷
 H   SH


Theo bảng 6.2[1] δ H0 lim = 2 HB + 70
0
 δ H1 lim = 2.650 + 70 = 1370( MPa)
0
 δ H 2 lim = 2.578 + 70 = 1226( MPa)

SH

:là hệ số an toàn ta chọn S H =1,1

K HL :hệ

số ảnh hưởng của chu kỳ làm việc
Theo 6.3[1]
N
K HL = 6 HO
N HE
Trong đó
N HO = 30 HB 2,4 (theo 6.5[1] là số chu kì cơ sở)
2,4
 N HO1 = 30.650 = 169088203,8

2,4
 N HO2 = 30.578 = 127569856,5
N HE :là số chu kì thay đổi ứng suất tương đương của bánh răng theo đề tài với bánh
răng

GVHD: TS. Lê Thanh Sơn.

Page 17


Đồ án tốt nghiệp
Từ 6.7[1]
N HE = 60.c.∑

 Ti

 Tmax

3


÷
÷ niti


Ti :là mômen xoắn
ni :số vòng quay (ở đây là
ti :tổng số giờ làm việc

số vòng quay trên trục I)

C:số lần ăn khớp trong 1 vòng quay lấy C=1

N HE = 60.1.426,1.20.103 = 511,32.106


( N HE1 = N HE2 = N HE )

Nhận xét:
N HE1 ? N HO1 ⇒ K HK1 = 1
N HE2 ? N HO2 ⇒ K HK2 = 1
Khi tính lấy N HE = N HO ⇒ K HL = 1
Ứng suất tiếp xúc cho phép

δ H0 1 lim .K HL1 1370.1


=
= 1245,45( MPa)
Bánh răng nhỏ : δ H1  =


SH
1,1
δ H0 2 lim .K HL2 1226.1
=
= 1114,55( MPa)
Bánh răng lớn : δ H 2  =



SH
1,1
Theo 6.12[1] với cấp nhanh sử dụng bánh răng nghiêng
δ + δ 
H2 
 H
 = 1245,45 + 1114,55 = 1180( MPa)
δ H  =  1
2
2
b)Ứng suất uốn cho phép
Theo 6.2[1]

[δF ]

δ F0 lim .YR .YS .K XF .K FC .K FL
=
SF

Trong đó:
δ F0 lim :là giới hạn bền mỏi uốn chu kỳ chịu tải NEF
S F :hệ

số an toàn khi tính về uốn S F =1,75
(do bề mặt răng thường hóa)
YS :hệ số xét đến độ nhạy của vật liệu đối với tập trung ưng suất trong đó
m – môđun tính bằng (m) YS = 1, 08 ÷ 0, 0695R n (m)

GVHD: TS. Lê Thanh Sơn.

Page 18


Đồ án tốt nghiệp
YR =1 hệ

số xét đến độ nhám mặt lượn chân răng

K XF :hệ

số kể đến ảnh hưởng của kích thước bánh răng đến độ bền uốn

K FC :hệ

số ảnh hưởng khi đặt tải K FC =1

Trong tính toán sơ bộ lấy YR .YS .K XF =1
δ F0 lim = 1,8.HB
Theo 6.2[1]
Các giới hạn bền mỏi tính về uốn của các bánh răng như sau :

δ F01 lim = 1,8.650 = 1170( MPa)

δ F02 lim = 1,8.578 = 1040, 4( MPa)
K FL :

là hệ số chu kỳ làm việc của bánh răng xác định theo công thức
K FL =

6

N FO
N FE

Mà chu kỳ cơ sở N FO =4.

xác định cho mọi loại thép
mF

N FE

 T 
= 60.C.∑  i ÷ .ti .ni
 Tmax 

Trong đó :

C=1 là số lần ăn khớp trong 1 vòng quay
Ti :là mômen xoắn ở chế độ I của bánh răng đang xét
ni :số vòng quay (ở đây là số vòng quay trên trục II)
ti :tổng số giờ làm việc
mF: bậc của đường cong mỏi mF=6
Bánh răng lớn trên trục II có


N FE2 =60.1.85,4.20.103 =102,48.
N FE2 =102,48.



Từ

K FL1 = K FL2

>> N FO =4.
=1 ( N = N )
FE 2

FE1

δ F0 lim .K FC .K FL
SF
1170.1.1
δ F  =
= 688, 6( MPa)
1, 75

1040, 4.1.1
δ F  =
= 594,5( MPa )
1, 75


[δF ] =
1

2

GVHD: TS. Lê Thanh Sơn.

Page 19


Đồ án tốt nghiệp


TÍNH CẶP BÁNH RĂNG CẤP NHANH

3)Xác định các thông số của bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng.
(cặp bánh răng I)
a) Xác định khoảng cách trục
Theo 6.15[1] ta có

aw1 = K a (U1 + 1) 3

T1K H β

[ δH ]

2

U1Ψ ba

Trong đó K a =43 theo bảng 6.5[1]
T1

moomen trên bánh chủ động trục I.
Ψ = bw = 0,3 (theo bảng 6.6[1])
ba aw

bw là chiều rộng vành răng
Ψ :hệ số chiều rộng răng
ba
U1 =5,69 tỷ số truyền của cặp bánh răng đang xét
δ  = 1180( MPa)
 H
K
H β : là hệ số kẻ đến sự phân bố không đều trên chiều rộng vành răng khi
tính về tiếp xúc
Ψ = 0,53Ψ (U + 1) theo 6.16[1] Vì bánh răng ăn khớp ngoài
bd
ba
Ψ = 0,53.0,3(5,69 + 1) = 1,06
bd
Theo bảng 6.7[1] ứng với Ψbd =1,06 thì K H β = 1,37 (ứng với sơ đồ 3)
Do vậy : aw = 43.(5, 69 + 1) 3

573, 24.103.1,37

( 1180 )

2

.5,69.0,3

= 198,88( mm)

Chọn aw =200 mm
Chiều rộng vành răng là


GVHD: TS. Lê Thanh Sơn.

Page 20


Đồ án tốt nghiệp
bw = Ψ .aw = 0,3.200 = 60 (mm)
ba 1

4)Xác định thông số ăn khớp

- Xác định mô đun
Theo 6.17[1]
m = (0,01 ÷ 0,02)aw = (0, 01 ÷ 0, 02).200 = 2 ÷ 4(mm)
Với giá trị đó của m ta chọn m=3 để tính toán
- Chọn sơ bộ β = 150.
- Tính số răng Z1 theo 6.31[1]
2.a w .cosβ 2.200.cos 20
Z1 =
=
= 18,73
m(u + 1)
3(5,69 + 1)
Bánh trụ răng nghiêng.
Chọn Z1 =19 răng
- Tính số răng Z 2
Ta có Z 2 = Z1U = 19.5,69= 108,1 răng
Chọn Z 2 = 109 răng
Tỷ số truyền thực tế là U = Z 2 = 109 = 5,7


Z1 19
cosβ =

m ( z1 + z 2 ) 3.( 19 + 109 )
=
= 0,96
2a w
2.200
⇒ β = 16,260

5. Kiểm nghiệm
a. về độ bền tiếp xúc
ứng suất tiếp xúc trên bề mặt răng của bộ truyền thỏa mãn dk sau:
δH < [ δH ]
Theo 6.33[1] δ H = Z M .Z H .Zε .

2T1K H (u + 1)
bw .u.d w2 1

Trong đó :
hệ số kể đến cơ tính vật liệu của các bánh răng ăn khớp ,trị số của Z M tra
• ZM
1

bảng 6.5[1] ta được Z M =274 ( MPa ) 3
hệ số ảnh hưởng kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc
• ZH
2.cos βb
ZH =
sin ( 2.α tω )

GVHD: TS. Lê Thanh Sơn.

Page 21


Đồ án tốt nghiệp
β :góc nghiêng của răng trên hình trụ cơ sở

Theo bảng 6.35 [TL1] :
với :

α t = α tω

tg βb = cos αt .tg β

 tgα o 
 tg 20o 
o
= arctg 
÷ = arctg 
÷ = 20,76
cos
β
0,96





→ tg βb = cos α t . tg β

= cos(20,76o).tg(16,260) = 0,27

→ βb = 15,250

Suy ra :
ZH =

2.cos ( 15, 25 )
= 1,56
sin ( 2.20,76 0 )

• Z ε hệ số kể đến sự trùng khớp của bánh răng
b sin β 60.sin16, 26
=
Vì ε β = w
= 1,78.
mπ
3.π
1 theo 6.36a[1]
Zε =
εα
Theo 6.38b[1]

 1
1 
Ta có ε α = 1,88 − 3,2  + ÷ .cos β
 Z1 Z 2  



1 
1
= 1,88 − 3,2  +
÷ .cos16,26 =1,61
 19 109  

1
Zε =
= 0,84

1,61

• Tính K H hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc
K H = K HB .K H α .K Hv (theo 6.39[1])
π d w1 n1
Do v =
(6.40[1])
60000
Với
Đường kính vòng lăn bánh nhỏ :
2.aω
2.200
dω1 =
=
( ut + 1)
( 5,69 + 1) = 59,79 (mm)
GVHD: TS. Lê Thanh Sơn.

Page 22

Đồ án tốt nghiệp
π .60.573,93
= 1,8(m / s )

60000
Theo bảng 6.13[1] có cấp chính xác động học là 9
Theo bảng 6.14[1] có K Hα =1,13; K H β =1,05 (tính ở trên)
vH bw d w
(theo 6.41[1])
K Hv = 1 +
2
T
.
K
.
K

1
Hβ
Hα
v=

aw
(6.42[1])
u
Theo bảng 6.15[1] ta có δ H =0,002 ; g 0 =73
Trong đó vH = δ H .g 0 .v

vH = 0,002.73.1,8

200
= 1,56
5,7

Vậy :

K Hv = 1 +

1,56.60.59,79
= 1,004
2.573,24.103.1,13.1,05

Suy ra
K H = 1,13.1,05.1,004 = 1,19

Thay số liệu vào công thức 6.33[1] ta được :

δ H = 274.1,76.0,88

2.573,24.103.1, 22(5,7 + 1)
= 1117,63( MPa)
60.5,7.(59,79) 2

δ = 1117,64( MPa ) < [ δ H ] = 1180( MPa)
 H
 Để chính xác hơn ta tính lại ứng suất tiếp xúc cho phép [ δ H ] theo công thức :
[ δ H ] tt = [ δ H ] .Z R .ZV .K XH
Với v= 1,8(m/s) => Z R =1 {vì v<5(m/s)}
Cấp chính xác động học là 9 chọn cấp chính xác là 9 khi gia công đạt độ nhám

Ra = 1, 25( µ m) do đó Z R = 0,95 với d<700(mm) => K XH = 1
Suy ra : [ δ H ] = 1180.1.0,95.1 = 1121( MPa)
Cặp bánh răng đảm bảo về yêu cầu tiếp xúc

b. Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn
GVHD: TS. Lê Thanh Sơn.

Page 23


Đồ án tốt nghiệp
Theo ct 6.43 [TL1] ta có :
Ứng suất uốn tại chân răng :


σ F 1 = 2.T1.KF. Yε .Yβ .YF 1.

1
bω .dω1.m

Trong đó :
KF : Hệ số tải trọng tính theo độ bền uốn
Yε : Hệ số trùng khớp
Yβ : Hệ số kể đến độ nghiêng của răng
YF 1 : Hệ số dạng răng
Theo bảng 6.7 [TL1] :
K F β = 1,27
Theo bảng 6.14 [TL1] và với v = 1,8 m/s < 5 m/s, với cấp chính xác 9 ta có :
K Fα = 1,40
Theo ct 6.47 [TL1] : Cường độ tải trọng động :

a
ν F = δ F .go.v. ω
ut
δ F = 0,006 (Hệ số kể đến sai lệch ăn khớp - Bảng 6.15 [TL1])
go = 73 (Hệ số kể đến sai lệch bước răng - Bảng 6.16 [TL1])
Suy ra :
ν F = 0,006.73.1,8. 200 = 4,67 N/mm
5,7
- Hệ số tải trọng động khi tính theo độ bền uốn :
ν F .bω .dω1
K Fv = 1 +
2.T1.K F β .K Fα
4,67.60.59,79
K Fv = 1 +
= 1,008
2.573,24.103.1,27.1,40
Do đó :
Hệ số :
K F = K F β .K Fα .K Fv = 1,27.1,40.1,008 = 1,982
1
1
⇒ Yε =
- Với ε α = 1,42
=
= 0,612
εα
1,42
16,260
- Với β = 16,260 ⇒ Yβ = 1 = 0,884
140

- Số răng tương đương :
Z1
19
Zv1 = cos3 β = cos3 (16,260 ) = 21,5 =22 (răng)

GVHD: TS. Lê Thanh Sơn.

Page 24


Đồ án tốt nghiệp
109
Z2
Zv2 = cos3 β = cos3 (16,260 ) = 123,2 =125(răng)
 YF1 = 3,9
Theo bảng 6.18 [TL1] ta có : Các hệ số dạng răng : 
 YF2 = 3,6
Với m = 3 , Hệ số kể đến độ nhạy của vật liệu với sự tập trung ứngsuất :
YS = 1,08 - 0,0695.ln(m) = 1,032 với mođun m=2
YR : Hệ số xét đến độ nhám mặt lượn chân răng YR = 1
KxF = 1 (Hệ số ảnh hưởng kích thước bánh răng với da < 400 mm)
Do đó theo ct 6.2 [TL1] và ct 6.2a [TL1]
[ σ F 1 ] = [ σ F ] 1 .YR .YS.K xH = 688,6.1.1,032.1 = 710,63 (MPa)
[ σ F 2 ] = [ σ F ] 2 .YR .YS.K xH = 594,5.1.1,032.1 = 613,52 (MPa)
Thay [ σ F 1 ] , [ σ F 2 ] vào công thức 6.43 [TL1] ta được :
1
σ F 1 = 2.T1.KF. Yε .Yβ .YF 1.
bω .dω1.m
σ F 1 = 2. 573,24.103.1,982.0,612.0,884.3,9.
σ F 2 = σ F1 .

⇒

1
= 431,55 (MPa)
60.59,79.3

YF2
3,6
=
431,55.
= 398,36 (MPa)
YF1
3,9

σ F 1 = 431,55 < [ σ F 1 ] = 710, 63 (MPa)
⇒ Thoả mãn điều kiện bền uốn

σ F 2 = 398,36 < [ σ F 2 ] = 613,52 ( MPa)

GVHD: TS. Lê Thanh Sơn.

Page 25