Báo cáo Bài tập lớn thiết kế chi tiết máy: Hộp giảm tốc 1 cặp bánh răng trụ răng nghiêng

Bài tập lớn thực hành thiết kế chi tiết máy

GVHD:Nguyễn Anh tú

Nhóm 14_ĐH Cơ điện tử 1 k3
Tính toán hệ dẫn động
Phần 1:
CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN
1.1. Xác địnhcông suất cần thiết của trục động cơ
-

Vì tải trọng thay đổi theo bạc nên ta có
Công suất tương đương của bộ truyền:

∑

Ptd = Pmax

n

(
i =1

Ti 2
) ti
Tmax
n

∑t
i =1

= Pmax .

i

=0,78 Pmax

1 .2,6 + 0,75 .4
8
2

2

Nhận xét:công suất lớn nhất và lâu dài tác dụng trên trục máy công tác là
công suất làm việc của băng tải ⇒ Plv=Pmax
-

Công suất làm việc:
Pmax = Plv =

F .v 11500.0,52
=
= 5,98( Kw)
1000
1000

⇒ Ptd = 5,98.0,78 = 4,656( Kw)

-

Hiệu suất chung của hệ thống::

η = η đ .η ol 3η br 2η kn =0,95.0,993.0,962.0,99 ≈ 0.84

Với:

Nhóm 14



η :là hiệu suất bộ truyền



η đ :là hiệu suất bộ truyền đai(η đ =0,95)



η ol :là hiệu suất ổ lăn(η ol =0,99)

1

Cơ Điện Tử 1_K3


Bài tập lớn thực hành thiết kế chi tiết máy

-

GVHD:Nguyễn Anh tú



η br :là hiệu suất bánh răng(η br =0,96)



η kn :là hiệu suất khớp nối băng tải và hộp(η kn =0,99)

Công suất trên trục động cơ điện:
Pct =

Ptd 4,656
=
≈ 5,54( Kw)
η
0,84

1.2. Xác định tốc độ đồng bộ của động cơ
-

Số vòng quay của tang(số vòng quay của trục công tác):

nlv =

60000.v 60000.0,52

=
≈ 31,03 vòng
phút 

π .D

π .320

•

Do yêu cầu thiết kế chọn hộp giảm tốc phân

đôi và bánh răng trụ hai cấp
-

Dự vào bảng 2.4 chọn


U sbh = 20 (tỷ số truyền hộp giảm tốc)



U sbđ = 2,3 (tỷ số truyền bánh đai)

⇒ U sb = U sbh .U sbđ = 46 (tỷ số truyền của toàn bộ hệ thống)

-

n

sbdc
Do: U sb = n
lv

⇒ số vòng quay sơ bộ của động cơ:


n sbdc = nlv .u sb = 31,03.46 = 1427,38 vòng
phút 


-



 Pdc ≥ Pct

Động cơ được chọn phải thỏa mãn điều kiện: ndb ≈ n sb
T
T
 mm T ≤ k T
dn

⇒ Tra bảng P1.3 chọn động cơ điện:

Nhóm 14

2

Cơ Điện Tử 1_K3


Bài tập lớn thực hành thiết kế chi tiết máy

GVHD:Nguyễn Anh tú

 Ký hiệu:4A132S4Y3

 Công suất: Pdc=7,5(Kw)
 Số vòng quay: ndc =1455 


Tmm

T

= 1.4 ≤

Tk

Tdn

vòng


phút 

= 2,0

1.3. Phân phối tỉ số truyền trong hộp
Tỷ số truyền chung toàn hệ thống:
u ch =

-

ndc 1455
=
≈ 46,89

nlv 31,03

Đảm bảo 3 yêu cầu của hộp giảm tốc tra theo hình 3.21 đối với

HGT phân đôi:
u1 ≈ 5
u 2 ≈ 4

Với u h = 20 ⇒ 

⇒ tỷ số truyền bộ truyền đai u đ =

u ch
≈ 2,34
uh

1.4. Xác định công suất, mô men, tốc độ quay trên các trục
1.4.1. Số vòng quay ở các trục
-

Tốc độ quay trục thứ I của hộp giảm tốc:
n dc 1455

=
≈ 620,73 vòng
2
,
34
phút 


uđ

n1 =

-

Tốc độ quay trục thứ II của hộp giảm tốc(trục giữa)
n2 =

n1 621,19

=
≈ 124,24 vòng
5
phút


u1

- Tốc độ quay của trục thứ III của hộp giảm tốc:
n3 =

n2 124,24

=
≈ 31,06 vòng
4
phút



u2

1.4.2. Công suất trên các trục

Nhóm 14

3

Cơ Điện Tử 1_K3


Bài tập lớn thực hành thiết kế chi tiết máy
-

GVHD:Nguyễn Anh tú

Công suất trên trục thứ III của hộp giảm tốc:
Plv
5,98
=
= 6,1( Kw)
η kn .η ol 0,99.0,99

P3 =

-

Công suất trên trục thứ II của hộp giảm tốc:
P2 =

-

P3
6,1
=
≈ 6,418( Kw)
η br .η ol 0,99.0,96

Công suất trục thứ I của hộp giảm tốc:
P1 =

-

P2
6,42
=
= 6,753( Kw)
η kn .η ol 0,99.0,96

Công suất trục động cơ của hộp giảm tốc:
Pđc =

P1
6,753
=
= 7,18( Kw)
η ol .η đ 0,99.0,95

1.4.3. Mômen xoắn trên các trục
-

Mômen xoắn trên trục thứ nhất:
T1 = 9,55.10 6.

-

Mômen xoắn trên trục thứ II:
T2 = 9,55.10 6.

-

Pdc
= 47126,46( Nmm )
n dc

Mômen xoắn trên trục chi tiết:
T = 9,55.10 6.

Nhóm 14

P3
= 1875563,4( Nmm )
n3

Mômen xoắn trên trục động cơ:
T = 9,55.10 6.

-

P2

= 493334,67( Nmm )
n2

Mômen xoắn trên trục thứ III:
T3 = 9,55.10 6.

-

P1
= 103895,65( Nmm )
n1

Plv
= 1837483,91( Nmm )
nct

4

Cơ Điện Tử 1_K3


Bài tập lớn thực hành thiết kế chi tiết máy

GVHD:Nguyễn Anh tú

*Lập bảng thông số

trục động

I

II

III

Trục chi

P
n

cơ
Uđ=2,34
7.18
1455

6,753
620,73

6,418
124,24

6,1
31,06

T

47126,46

103895,65

493334,67

1875563,4 1837483,91

Nhóm 14

tiết
U1=5

U2 =4

5

Ukn=1
5,98
31,06

Cơ Điện Tử 1_K3


Bài tập lớn thực hành thiết kế chi tiết máy

GVHD:Nguyễn Anh tú

PHẦN 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CHI TIẾT MÁY
II.1 THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI DẸT:
Số liệu:
Công suất: Pđc = 7.18(Kw)
Số vòng quay: nđc =1455 vòng/phút
Tỷ số truyền: u = 2,34

Điều kiện làm việc:quay một chiều ,làm việc hai ca, tải va đập vừa
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ:
1.Chọn loại đai :
Theo bảng 4.1 trang 51 [1] với P = 7.18 Kw và n = 1455 vòng/phút ta chọn
đai loại vải cao su
2. Đường kính bánh đai nhỏ:
Theo (4.1) d1 = (5,2 ÷ 6,4).3 9,55.10 6

P
= 184,21 ÷ 226,7 (mm)
n

→d1= 180 mm
3.Vận tốc đai:
v1 =

π .180.1455
=13,71 (m/s)
60000

nhỏ hơn vận tốc cho phép vmax=25 (m/s)
4.Đường kính bánh đai lớn:
Theo công thức 4.2 ta có
d2= u d1.(1-ε) = 2,34.180.(1- 0.02)= 423,36 (mm)

Nhóm 14

6

Cơ Điện Tử 1_K3

Bài tập lớn thực hành thiết kế chi tiết máy

GVHD:Nguyễn Anh tú

Với ε = 0,02 : hệ số trượt tương đối
Chọn d2 = 425 mm
5.Tỷ số truyền:
tỷ số truyền thực tế:

425

ut= = 180.(1 − 0,02) =2,34

suy ra :∆u = .100% = 2,8 < 3% (thỏa mãn)
6.Khoảng cách trục và chiều dài đai:
Khoảng cách sơ bộ trục:
a ≥ (1,5 ÷2)(d1+d2)= 907,5÷1210 mm
chọn a=1100 mm
Theo công thức 4.4 chiều dài đai là:
L = 2.a +

π (d1 + d 2 ) ( d 2 − d1 ) 2
π .(180 + 425) ( 425 − 180) 2
+
= 2.1100 +
+
= 3163,97
2

4.a
2
4.1100

mm
Cộng thêm 100÷400 mm tùy theo cách nối đai
8.Số vòng chạy của đai trong 1s:
13,71

i= = 3163,97 = 4,33(1/s)Điều kiện được thỏa mãn
9.Tính lại khoảng cách trục a:
Theo 4.6: a=
λ =l−

λ + λ2 − 8.∆2
4

với

π (d1 + d 2 )
(d − d )
=2213,64 mm; ∆ = 2 1 =122,5 mm
2
2

Suy ra: a= 1100 mm
Giá trị a thỏa mãn trong khoảng cho phép
10.Góc ôm α1 trên bánh đai nhỏ:

Nhóm 14

7

Cơ Điện Tử 1_K3


Bài tập lớn thực hành thiết kế chi tiết máy

GVHD:Nguyễn Anh tú

57 0 (d 2 − d 1 )
57 0.( 425 − 180)
= 180 0 −
Theo 4.7 góc ôm: α 1 = 180 −
= 167,30
a
a
0

Thỏa mãn điều kiện : α 1 ≥ 150 0 đối với đai vải cao su
11. Xác định tiết diện đai và chiều rộng bánh đai
Lực vòng được xác định theo công thức 4.9[1]:
Ft =

1000 P 1000.6,3
=
= 459,52 (N)
v
13,71

Theo bảng 4.8 tỉ số δ =

d1 180
=
=4,5 mm
40 40

Theo 4.1 thì nên chọn loại đai Б-800 số lớp là 3 và không có lớp lót
12. Ứng suất có ích cho phép, theo (4.10)
[σ F ] = [σ F ]0 .Cα .C v .C 0

Trong đó với bộ truyền đặt nằm ngang, điều chỉnh lực căng định kì, chọn
σ0=1,8 Mpa
Theo bảng 4.9, k1=2,5,k2=10
k .δ

10.4,5

2
→ [σ F ]0 = k1 − d = 2,5 − 180 =2,25
1

Với Cα =0,97 (theo bảng 4.10); Cv =0,94 (theo bảng 4.11); C0=1 (theo bảng
4.12)
→ [σ F ] =2,05 MPa
13. Chiều rộng bánh đai
F .K

459,52.1,25

t
đ
Theo công thức (4.8)[1]: b = [σ ].δ = 2,05.4,5 =62,26 mm
F

Chọn b=63 mm . Chiều rộng bánh đai là B=71 mm
14. Xác định lực căn ban đầu và lực tác dụng lên trục
Lực căng ban đầu là:
F0 = σ 0 .δ .b =2,05.4,5.63=581,17 N

Lực tác dụng lên trục
Nhóm 14

8

Cơ Điện Tử 1_K3


Bài tập lớn thực hành thiết kế chi tiết máy

GVHD:Nguyễn Anh tú

Fr = 2.F0 . sin(α 1 / 2) =1155,21 N

15. Kết quả tính toán loại đai là:
Tên đại lượng
Đường kính bánh đai nhỏ
Đường kính bánh đai lớn
Chiều rộng đai

Góc ôm
Vận tốc đai
Tiết diện đai
Lực tác dụng lên trục

Ký hiệu
d1
d2
B
α1
v
b.δ
Fr

Đơn vị
mm
mm
mm
độ
m/s
mm2
N

Kết quả
180
425
71
167,3
13,71
63.4,5

1155,21

Tính toán bộ truyền bánh răng trong hộp giảm tốc
I/ Bộ truyền bánh răng trụ nghiêng cấp nhanh
Tính bộ truyền răng trụ thẳng với các số liệu sau
Công suất bánh răng : P1=6,753 Kw
Vận tốc bánh răng: n1=620,73 vòng/phút
Tỉ số truyền u1=5
Thời gian làm việc: 16000 giờ
Động cơ làm việc 2 ca
Tmm = 1,4T1 ; T2 = 0,75T1
t1 = 2,6; t 2 = 4; t ck = 8

1)chọn vật liệu
Do không có yêu cầu gì đặc biệt và theo quan điểm thống nhất hóa trong
thiết kế chọn vật liệu 2 cấp bánh răng như sau
Theo bảng 6.1 chọn:
+Bánh nhỏ: thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn

HB241…285

σ b1 = 850 MPa ; σ ch1 = 580 MPa

+Bánh lớn: thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB192…240 có
σ b 2 = 750 MPa; σ ch 2 = 450 MPa

Nhóm 14

9

Cơ Điện Tử 1_K3

có


Bài tập lớn thực hành thiết kế chi tiết máy

GVHD:Nguyễn Anh tú

2)Xác định ứng suất cho phép:
Theo 6.2 với thép 45,tôi cải thiện đạt độ rắn HB180…350
S H = 1,1

σ H0 lim = 2 HB + 7 0

S F = 1,75

σ F0 lim = 1,8 HB

Chọn độ rắn bánh nhỏ HB1=245 và độ rắn bánh đai lớn HB2=230 khi đó:
σ H0 lim1 = 2 HB1 + 70 = 2.245 + 70 = 560 MPa
0
σ Flim1
= 1,8.245 = 441MPa

σ H0 lim 2 = 2 HB2 + 70 = 2.230 + 70 = 530 MPa
σ F0 lim 2 = 1,8.230 = 414 MPa
2, 4
Theo (6.5) N Ho = 30 H Hb
do đó

N Ho1 = 30.245 2, 4 = 1,6.10 7
N Ho 2 = 30.230 2, 4 = 1,39.10 7

Theo (6.7)

N HE

 T
= 60.C.∑  i
 Tmax

3


 .ni .t i


c: tần số ăn khớp trong một vòng quay, nên ta có c=1
⇒ N HE 2

 T
n
= 60c. 1 .∑ t i .∑  i
u1
 Tmax

= 60.1.

3

 ti
 .
 ∑ ti

621,19
4
 2,6
.16000.13.
+ 0,75 3. 
5
8
8


=6,4.10 7
Vì N HE 2 > N Ho 2 nên K HL 2 = 1
Suy ra N HE1 > N Ho1 do đó K HL1 = 1
Như vậy theo (6.1a) sơ bộ xác định được:

Nhóm 14

10

Cơ Điện Tử 1_K3


Bài tập lớn thực hành thiết kế chi tiết máy

GVHD:Nguyễn Anh tú

[σ H ] = σ H0 lim . K HL
SH

[σ H ]1 = 560. 1
[σ H ] 2

= 509 MPa
1,1
1
= 530. = 481,8MPa
1,1

Do đây là cặp bánh răng trụ thẳng ăn khớp cho nên ứng suất tiếp xúc cho
'
phép được xác định như sau: [σ H ] = min([σ H ] 1 , [σ H ] 2 ) = 481,8MPa

Theo (6.7): N FE

 T
= 60c.∑  i
 Tmax

N FE 2 = 60.1.

6


 .ni .t i


621,19
4
 2,6
.16000.16.
+ 0,75 6. 
5
8
8


=4,9.10 7
Vì N FE 2 = 3,9.10 7 > N FO = 4.10 6 nên K FL 2 = 1
Tương tự: K FL1 = 1
Do đó theo (6.2a) với bộ truyền quay 1 chiều K FC = 1 ta được:

[σ F ] = σ F0 lim .K FC . K FL
SF

⇒ [σ F 1 ] =

441.1.1
= 252 MPa
1,75

[σ F2 ] = 414.1.1 = 236,5 MPa
1,75

Ứng suất quá tải cho phép: theo (6.13) và (6.14):

[σ H ] max = 2,8.σ ch 2 = 2,8.450 = 1260MPa
[σ F1 ] max = 0,8.σ ch1 = 0,8.580 = 464MPa
[σ F 2 ] max = 0,8.σ ch 2 = 0,8.450 = 360MPa
3) Tính bộ truyền bánh răng trụ thẳng:
a. Khoảng cách trục aw

Nhóm 14

11

Cơ Điện Tử 1_K3


Bài tập lớn thực hành thiết kế chi tiết máy

GVHD:Nguyễn Anh tú

T1 .K Hβ

a w = K a .(u1 + 1)

[σ H ] 2 .u1 Ψba

Trong đó: T1: là mô men xoắn trên trục bánh chủ động(trục 1)
Ψba =

bw
: là hệ số chiều rộng bánh răng(bảng 6.6)
aw

KHβ: hệ số kể đến sự phân bố tải trọng không đểu trên chiều rộng
vành răng khi tính tiếp xúc
u1: tỉ số truyền của cặp bánh răng
ở đây ta có:
T1=103895,65(Nmm);u1=5; Ψba =0,32 và [σH]=481,8(MPa)
Ψbd = 0,53.Ψba (u1 + 1) = 0,53.0,32.(5 + 1) = 1 . Tra bảng 6.7[1] ta xác định được

KHβ=1,03(Sơ đồ 7)
Thay số vào công thức xác định được khoảng cách 2 trục là:
a w = 49,5.(5 + 1).3

103895,65.1,03
=196,2(mm)
481,8 2.5.0,32

Chọn sơ bộ a w = 198(mm)
b. Xác định các thông số ăn khớp
Mô đun: m=(0,01÷0,02)aw=(0,01÷0,02)198=1.98÷3.96
Chọn mô đun m=2,5
* Tính số răng của bánh răng trên lần lượt bánh nhỏ và bánh lớn là:
z1 =

2.a w
2.198
=
= 26,4
m(u1 + 1) 2,5.(5 + 1)

Chọn z1=26 răng
⇒ z 2 = u1 .z1 = 130 răng

Vậy z t = z1 + z 2 = 156 răng

Nhóm 14

12

Cơ Điện Tử 1_K3


Bài tập lớn thực hành thiết kế chi tiết máy
-

GVHD:Nguyễn Anh tú

Tính lại khoảng cách trục

aW =

m( z1 + z 2 ) 2,5(26 + 130)
=
= 195 (mm)
2
2

Do đó cần dịch chỉnh để tăng khoảng cách trục từ 195 mm lên 198 mm
Hệ số dịch chỉnh tâm y =
Theo (6.23) k y =

aw

− 0,5( z1 + z 2 ) = 1,2
m

1000 y 1000.1,2
=
= 7,69
zt
156

Theo bangr 4.10a tra được k x = 0,416 , do đó theo (6.24) hệ số giảm điỉnh
răng ∆y =

k x .z t
= 0,065
1000

Theo (6.25) tổng hệ số dịch chỉnh xt = y + ∆y = 1,265
Các hệ số dịch chỉnh bánh răng 1 và bánh răng 2 là:
x1 = 0,5[ xt − ( z 2 − z1 ) y / z t ] = 0,2325
x 2 = xt − x1 = 1,0325

Góc ăn khớp: cos α tw =

z t .m. cos α
= 0,925
2.a w

⇒ α tw = 22,26 0

c. Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc

Yêu cầu phải đảm bảo (6.33):ứng suất tiếp xúc xuất hiệ trên mặt răng
σ H = Z M .Z H .Z ε .

2T1 .K H (u1 + 1)
2
bW .u1 .d W1

Trong đó: T1=103895,65(Nmm);
bw=Ψba.aw=0,32.197,4=63.36 mm là chiều rộng bánh răng
u1=5;

d w1 =

2.a w
= 66(mm) :đường kính vòng lăn bánh nhỏ
u1 + 1

ZM=274(MPa)1/3:hệ số kể đến cơ tính vật liệu
ZH:hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc
Nhóm 14

13

Cơ Điện Tử 1_K3


Bài tập lớn thực hành thiết kế chi tiết máy

GVHD:Nguyễn Anh tú

2. cos β b
= 1,7
sin 2α tw

ZH =

Với bánh răng thẳng ta dùng công thức(6.36a)
Z ε = (4 − ε α ) / 3 = 0,87
1

1

Trong đó ε α = [1,88 − 3,2( z + z )] cos β = 1,73
1
2
Hệ số tải trọng khi tính tiếp xúc:
K H = K Hβ K Hα K Hv

Trong đó: K Hβ = 1,03; K Hα = 1 (đối với bánh răng thẳng)
Vận tốc bánh dẫn: v =

π .d w1 .n1 π .65,7.620,73
=
= 2.14(m / s)
60000
60000

Vì v < 6(m / s tra bảng 6.13 chọn cấp chính xác là 8, do đó theo bảng (6.16) có
g o = 56

Theo (6.42) : υ H = δ H .g o .v.

aW
198
= 0,006.56.2,14.
= 4.52
u1
5

KHv là hệ số kể đến tải trọng xuất hiện trong vùng ăn khớp. δ H = 0,006
K HV = 1 +

υ h .bW .d W1
4,52.63,36.66
= 1+
= 1,088
2T1 .K Hβ .k Hα
2.103895,65.1,03.1

⇒ K H = K Hβ .K HV .K Hα = 1,03.1,088.1 = 1,12

Các giá trị vừa tìm được thay vào (6.33)
σ H = 274.1,7.0,87

Xác

định

cấp

chính

2.103895,65.1,12.( 5 + 1)
= 407,6 MPa
63,36.5.66 2

xác

ứng

suất

tiếp

xúc

cho

phép

với

v = 2,14(m / s ) < 5(m / s ) ⇒ Z v = 0,93 . Với cấp độ chính xác động học là 9 và cấp

độ chính xác về mức tiếp xúc là 8. khi đó cần gia công đạt độ nhám
Ra = 2,5 ÷ 1,25( µm) . Do đó Z R = 0,95 với d a < 700(mm) ⇒ K xH = 1

Nhóm 14

14

Cơ Điện Tử 1_K3


Bài tập lớn thực hành thiết kế chi tiết máy

GVHD:Nguyễn Anh tú

⇒ [σ H ] = [σ H ].Z R .Z V .Z xH = 481,8.0,95.0,93.1 = 425,67 (MPa)

Như vậy σ H < [σ H ] thỏa mãn điều kiện độ bền tiếp xúc
d. Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn
σ F1 =

Theo (6.43):

2T1 .K F .Yε .Yβ .YF1
bW .d W1 .m

Yêu cầu: σ F 1 ≤ [σ F 1 ] ; σ F 2 ≤ [σ F 2 ]
Theo bảng 6.7, ứng với sơ đồ 6: ⇒ K Fβ = 1,05
Theo bảng 6.14 với v = 2,14 (m / s) và cấp chính xác 8
⇒ K Hα = 1,09 , K Fα = 1 (với bánh răng thẳng)

Theo (6.47): υ F = δ F .g o .v.

aW
= 12,06
u2

Trong đó theo bảng (6.15): δ F = 0,016 , theo bảng (6.16): g 0 = 56
Do đó theo (6.46):
K FV = 1 +

υ F .bW .d W1
12,05.63,36.66
= 1+
= 1,24
2T1 .K Fβ .K Fα
2.103895,65.1.1

Do đó: K F = K Fβ .K Fα .K FV = 1,05.1.1,24 = 1,3
Với
ε α = 1,88 − 3,2(
⇒ Yε =

1
1
+ ) = 1,73
z1 z 2

1
1
=
= 0,58
ε α 1,73

Với bánh răng thẳng Yβ = 1
 zV 1 = z1 = 26
 zV 2 = z 2 = 130

Với 

YF1 = 3,67
YF2 = 3,47

Tra bảng (6.18) ⇒ 

Nhóm 14

15

Cơ Điện Tử 1_K3


Bài tập lớn thực hành thiết kế chi tiết máy
⇒ σ F1 =

σ F2 =

GVHD:Nguyễn Anh tú

2.103895,65.1,3.0,58.1.3,67
= 55,1 ( MPa)
63,36.66.2,5
YF2
3,47
.σ F 1 =
.55,1 = 52,1 ( MPa)
YF1

3,67

Tính ứng suất uốn cho phép:

[σ F 1 ] = σ F lim1 .YR .YS .K XF .K FC .K FL1
0

SF

[σ F 2 ] = σ F lim 2 .YR .YS .K XF .K FC .K FL 2
0

SF

S F = 1,75
YR = 1
Y = 1,08 − 0,0695. ln(m) = 1,08 − 0,0695. ln 2,5 = 1,02
 S
 K XF = 1
Trong đó: 
 K FC = 1
 K FL1 = 1

 K FL 2 = 1

[ σ F1 ] = 441 .1.1,02.1.1.1 = 257,25MPa
1,75

⇒
[σ ] = 414 .1.1,02.1.1.1 = 241,3MPa

F2

1,75


σ < [σ F 1 ]
⇒  F1
σ F 2 < [σ F 2 ]
⇒ Thoả mãn đièu kiện bền uốn.

e)Kiểm nghiệm răng về quá tải:
Theo (6.48) với K qt =

Tmax
= 2,2
T

σ H 1 max = σ H . K qt = 481,8 2,2 = 714,62 MPa
⇒ δ H 1 max < [δ H ] max = 1260 MPa

Theo (6.49):
σ F 1 max = σ F 1 .K qt = 55,1.2,2 = 122MPa
⇒ σ F 1 max < [σ F 1 ] max = 464MPa

Nhóm 14

16

Cơ Điện Tử 1_K3

Bài tập lớn thực hành thiết kế chi tiết máy

GVHD:Nguyễn Anh tú

σ F 2 max = σ F 2 .K qt = 52,1.2,2 = 115MPa
⇒ σ F 2 max < [σ F 2 ] max = 360MPa

4/Kết luận:
Thông số
Khoảng cách trục chia

Kí hiệu Công thức tính
a = 0,5m( z 2 + z1 ) / cos β
a

Khoảng cách trục

aw

aw = (0,5 zt / cos β + xt − ∆ y )m 198

Đường kính chia

d

d = mz

Đường kính lăn

dw

Đường kính đỉnh răng

da

d w1 =

2.a w
; d = u.d w1
u1 + 1 w 2

d a = d + 2(1 + x − ∆ y )m

Kết quả
195

d1 = 65
d 2 = 325
d w1 = 66
d w1 = 330
d a1 = 70,84
d a 2 = 334,84

Đường kính chân răng

df

d f = d − (2,5 − 2 x) m

d f 1 = 59,9
d f 2 = 323,9

Đường kính cơ sở

db

d b = d . cos α

d b1 = 61,08
d b 2 = 305,4

Góc Profin gốc
Góc Profin răng
Góc ăn khớp
Tổng số dịch chỉnh ăn

α
αt
αtw
xt

α = 20 0
α t = 20 0

khớp ngoài
Hệ số trục khớp ngang

εα

ε α = 1,73

α tw = 22,26 0
xt = 1,265

B/TÍNH BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG TRONG HỘP GIẢM TỐC.
I/ Tính bộ truyền cấp nhanh bánh răng trụ răng nghiêng
Tính bộ truyền răng trụ răng nghiêng với các số liệu sau:
Công suất bánh răng: P2 = 6,418 (kw)
Nhóm 14

17

Cơ Điện Tử 1_K3


Bài tập lớn thực hành thiết kế chi tiết máy

GVHD:Nguyễn Anh tú

Vận tốc bánh răng: n2 = 124,24 (v/p)
Tỉ số truyền: u 2 = 4

Thời gian làm việc: 16000h
Động cơ làm việc 3 ca
Tmm = 1,4T1 ; T2 = 0,75T1
t1 = 2,6 ; t 2 = 4 ; t ck = 8

1)Chọn vật liệu.
Tương tự như bánh răng cấp nhanh

Do không có yêu cầu gì đặc biệt và theo quan điểm thống nhất hoá trong
thiết kế chọn vật liệu 2 cấp bánh răng như sau:
Theo bảng 6.1 chọn:
+Bánh nhỏ: thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn

HB241…285

có

σ b1 = 850 MPa ; σ ch1 = 580 MPa

+Bánh lớn: thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB192…240 có
σ b 2 = 750 MPa; σ ch 2 = 450 MPa

2)Xác định ứng suất cho phép như bánh răng trụ răng thẳng cấp
nhanh
Theo 6.2 với thép 45,tôi cải thiện đạt độ rắn HB180…350
σ H0 lim = 2 HB + 7 0

Nhóm 14

S H = 1,1

18

Cơ Điện Tử 1_K3


Bài tập lớn thực hành thiết kế chi tiết máy

GVHD:Nguyễn Anh tú

S F = 1,75

σ F0 lim = 1,8 HB

Chọn độ rắn bánh nhỏ HB1=245 và độ rắn bánh đai lớn HB2=230 khi đó:
σ H0 lim1 = 2 HB1 + 70 = 2.245 + 70 = 560 MPa
0
σ Flim1
= 1,8.245 = 441MPa

σ H0 lim 2 = 2 HB2 + 70 = 2.230 + 70 = 530 MPa
σ F0 lim 2 = 1,8.230 = 414 MPa
2, 4
Theo (6.5) N Ho = 30 H Hb
do đó

N Ho1 = 30.245 2, 4 = 1,6.10 7
N Ho 2 = 30.230 2, 4 = 1,39.10 7

Theo (6.7)

N HE

 T
= 60.C.∑  i
 Tmax

3


 .ni .t i


c: tần số ăn khớp trong một vòng quay, nên ta có c=1
⇒ N HE 2

 T
n
= 60c. 1 .∑ t i .∑  i
u1
 Tmax

= 60.1.

3

 ti
 .
 ∑ ti

621,19
4
 2,6
.16000.13.
+ 0,75 3. 
5
8
8



=6,4.10 7
Vì N HE 2 > N Ho 2 nên K HL 2 = 1
Suy ra N HE1 > N Ho1 do đó K HL1 = 1
Như vậy theo (6.1a) sơ bộ xác định được:

[σ H ] = σ H0 lim . K HL
SH

[σ H ]1 = 560. 1
[σ H ] 2

Nhóm 14

= 509 MPa
1,1
1
= 530. = 481,8MPa
1,1

19

Cơ Điện Tử 1_K3


Bài tập lớn thực hành thiết kế chi tiết máy

GVHD:Nguyễn Anh tú

Do đây là cặp bánh răng trụ nghiêng ăn khớp cho nên ứng suất tiếp xúc cho
'
phép được xác định như sau: [σ H ] =

Theo (6.7): N FE

 T
= 60c.∑  i
 Tmax

N FE 2 = 60.1.

[σ H ] 1 + [σ H ] 2
2

= 495,4 MPa

6


 .ni .t i


621,19
4
 2,6
.16000.16.
+ 0,75 6. 
5
8

8


=4,9.10 7
Vì N FE 2 = 3,9.10 7 > N FO = 4.10 6 nên K FL 2 = 1
Tương tự: K FL1 = 1
Do đó theo (6.2a) với bộ truyền quay 1 chiều K FC = 1 ta được:

[σ F ] = σ F0 lim .K FC . K FL
SF

⇒ [σ F 1 ] =

441.1.1
= 252 MPa
1,75

[σ F2 ] = 414.1.1 = 236,5 MPa
1,75

Ứng suất quá tải cho phép: theo (6.13) và (6.14):

[σ H ] max = 2,8.σ ch 2 = 2,8.450 = 1260MPa
[σ F1 ] max = 0,8.σ ch1 = 0,8.580 = 464MPa
[σ F 2 ] max = 0,8.σ ch 2 = 0,8.450 = 360MPa
3)Tính bộ truyền cấp chậm sử dụng răng trụ răng nghiêng
a. Xác định sơ bộ khoảng cách trục
a¦W = K a .( u 2 + 1).3

T ' 2 .K Hβ

[σ ].u .ψ
2
H

2

ba

Trong đó:Ka: hệ số phụ thuộc vào vật liệu của 2 cặp bánh răng
T2: là mô men xoắn trên trục bánh chủ động(trục 2)
T’2=T2/2=246667,33 (Nmm)
Nhóm 14

20

Cơ Điện Tử 1_K3


Bài tập lớn thực hành thiết kế chi tiết máy
Ψba =

GVHD:Nguyễn Anh tú

bw
: là hệ số chiều rộng bánh răng (bảng 6.6)
aw

KHβ: hệ số kể đến sự phân bố tải trọng không đểu trên chiều rộng
vành răng khi tính tiếp xúc

u2: tỉ số truyền của cặp bánh răng
ở đây ta có:
Ka=43
T’2=246667,35(Nmm);u2=4; Ψba =0,32 và [σH]=495,4(MPa)
Ψbd = 0,53.Ψba (u 2 + 1) = 0,53.0,32.(4 + 1) = 0,85 . Tra bảng 6.7[1] ta xác định được

KHβ=1,13(Sơ đồ 3)
Thay số vào công thức xác định được khoảng cách 2 trục là:
a w = 43.(4 + 1).3

246667,35.1,03
= 200,3(mm)
495,4 2.4.0,32

Vậy ta chọn sơ bộ aw=205 mm
b. Xác định các thông số ăn khớp
Mô đun: m=(0,01÷0,02)aw=(0,01÷0,02)200=2÷4
Chọn mô đun m=2,5
•

Tính số răng của bánh răng trên lần lượt bánh nhỏ và bánh lớn

Đối với hộp giảm tốc phân đôi có xử dụng bánh răng nghiêng thì góc
nghiêng thì góc nghiêng với mỗi bánh răng là β = 30 ÷ 40 0 . Vậy chọn sơ bộ
β = 30 0 ⇒ cos β = 0,853
z1 =

2.a w . cos β 2.205.0,8191
=
= 28,4

m(u 2 + 1)
2,5.(4 + 1)

Chọn z1=28 răng
⇒ z 2 = u1 .z1 = 112 răng

Vậy z t = z1 + z 2 = 140 răng
Khi đó góc nghiêng thực tế có giá trị xác định như sau:
Nhóm 14

21

Cơ Điện Tử 1_K3


Bài tập lớn thực hành thiết kế chi tiết máy
β = arccos(

GVHD:Nguyễn Anh tú

m.z t
2,5.140
) = arccos(
) = 31.39 0
2.a w
2.205

c. Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc
Yêu cầu phải đảm bảo (6.33):ứng suất tiếp xúc xuất hiệ trên mặt răng
σ H = Z M .Z H .Z ε .

2T ' 2 .K H (u 2 + 1)
2
bW .u 2 .d W2

Trong đó: -ZM: Hệ số xét đến ảnh hưởng cơ tính vật liệu
-ZH: Hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc
-Zε: Hệ số kể đến sự trùng hợp của khớp răng
-KH: Hệ số tải trọng tính về tiếp xúc, với K H = K Hβ .K HV .K Hα
-bw: Chiều rộng vành răng
-dw1: đường kính vòng chia của bánh chủ động
Ta đã tính được các thông số:
T1=246667,35(Nmm);
bw=Ψba.aw=0,32.205=65.6 mm là chiều rộng bánh răng
d w2 =

u2=4;

2.a w
= 82(mm)
u2 + 1

ZM=274(MPa)1/3 (vì vật liệu bánh răng là thép)
Ta có α t = α tw = arctg (tgα / cos β ) = arctg (tg 20 / cos 31,39) = 23,09 0
tgβ b = cos α t .tgβ = 0,56 ⇒ β b = 29,30 0

ZH:
ZH =

2. cos β b

= 1,55
sin 2α tw

Với bánh răng trụ nghiêng ta dùng công thức(6.36c)
Zε =

1
= 0,756
εα

Nhóm 14

22

Cơ Điện Tử 1_K3


Bài tập lớn thực hành thiết kế chi tiết máy
1

GVHD:Nguyễn Anh tú

1

Trong đó ε α = [1,88 − 3,2( z + z )] cos β = 1,75
1
2
Hệ số tải trọng khi tính tiếp xúc:
K H = K Hβ K Hα K Hv

Trong đó: K Hβ = 1,13; K Hα = 1,13 (đối với bánh răng trụ nghiêng)
Vận tốc bánh dẫn: v =

π .d w 2 .n 2 π .82.124,24
=
= 0,53(m / s )
60000
60000

Vì v < 4(m / s tra bảng 6.13 chọn cấp chính xác là 9, do đó theo bảng (6.16) có
g o = 73

δ H = 0,002

Theo (6.42) : υ H = δ H .g o .v.

aW
205
= 0,002.73.0.53.
= 0,554
u2
4

KHv là hệ số kể đến tải trọng xuất hiện trong vùng ăn khớp.
K HV = 1 +

υ h .bW .d W2
0,554.65,6.82
= 1+
= 1,0045

'
2.246667,35.1,13.1,13
2T 2 .K Hβ .K Hα

⇒ K H = K Hβ .K HV .K Hα = 1,13.1,0045.1,13 = 1,28

Các giá trị vừa tìm được thay vào (6.33)
σ H = 274.1,51.0,756

Xác

định

cấp

chính

2.246667,35.1,28.( 4 + 1)
= 418,92 MPa
65,6.4.82 2

xác

ứng

suất

tiếp

xúc

cho

phép

với

v = 0,53(m / s ) < 5(m / s ) ⇒ Z v = 1 . Với cấp độ chính xác động học là 9 và cấp độ

chính xác về mức tiếp xúc là 9. khi đó cần gia công đạt độ nhám
Ra = 2,5 ÷ 1,25( µm) . Do đó Z R = 0,95 với d a < 700(mm) ⇒ K xH = 1
⇒ [σ H ] = [σ H ].Z R .Z V .Z xH = 481,8.0,95.0,93.1 = 470,63 (MPa)

Như vậy σ H < [σ H ] thỏa mãn điều kiện độ bền tiếp xúc
d. Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn
Nhóm 14

23

Cơ Điện Tử 1_K3


Bài tập lớn thực hành thiết kế chi tiết máy
Theo (6.43):

σ F2 =

GVHD:Nguyễn Anh tú

2T ' 2 .K F .Yε .Yβ .YF1

bW .d W2 .m

Yêu cầu: σ F 1 ≤ [σ F 1 ] ; σ F 2 ≤ [σ F 2 ]
Theo bảng 6.7, ứng với sơ đồ 3: ⇒ K Fβ = 1,26
Theo bảng 6.14 với v = 0,53 (m / s ) và cấp chính xác 9
⇒ K Hα = 1,13 , K Fα = 1,37 (với bánh răng trụ nghiêng)

Theo (6.47): υ F = δ F .g o .v.

aW
205
= 0,016.73.0,53.
= 4,43
u2
4

Trong đó theo bảng (6.15): δ F = 0,016 , theo bảng (6.16): g 0 = 73
Do đó theo (6.46):
K FV = 1 +

υ F .bW .d W2
4,43.65,6.82
= 1+
= 1,027
'
2.246667,35.1,26.1,37
2T 2 .K Fβ .K Fα

Do đó: K F = K Fβ .K Fα .K FV = 1,26.1,37.1,027 = 1,77
Với ε α = 1,88 − 3,2.(1 / z1 + 1 / z 2 ). cos β = 1,75

⇒ Yε =

1
1
=
= 0,57
ε α 1,75

0
Với bánh răng thẳng Yβ = 1 − β / 140 = 0,75

Số răng tương đương:
z v1 =

z1
= 53,77
cos 3 β

zv2 =

z2
= 193,57
cos 3 β

Tra bảng 6.18[1], hệ số dịch chỉnh x1=x2=0 nên ta có:
YF 1 = 3,63 ; YF 2 = 3,6
⇒ σ F1 =

σ F2 =

2.246667,35.1,77.0,58.0,75.3,63
= 100,76
65,6.82.2,5

σ F 1YF 2
= 99,93
YF 1

Nhóm 14

24

Cơ Điện Tử 1_K3


Bài tập lớn thực hành thiết kế chi tiết máy

GVHD:Nguyễn Anh tú

* Xác định ứng suất uốn cho phép
[σ F 1 ] = [σ F 1 ].Ys YxF .YR và [σ F 2 ] = [σ F 2 ].Ys YxF .YR

Với m=2,5 ta có Ys = 1,08 − 0,0695. ln(m) = 1,08 − 0,0695. ln(2,5) = 1,02
Và YxF = 1; YR = 1
⇒ [σ F 1 ] = [σ F 1 ].Ys YxF .YR = 252.1,02.1.1 = 257,04
⇒ [σ F 2 ] = [σ F 2 ].Ys YxF .YR = 236,5.1,02.1.1 = 241,23

Như vậy σ F 1 = [σ F 1 ];σ F 2 = [σ F 2 ] nên thỏa mãn điều kiện uốn
e)Kiểm nghiệm răng về quá tải:
Theo (6.48) với K qt =

Tmax
= 2,2
T

σ H 1 max = σ H . K qt = 495,4 2,2 = 734,79 MPa
⇒ δ H 1 max < [δ H ] max = 1260 MPa

Theo (6.49):
σ F 1 max = σ F 1 .K qt = 117,6.2,2 = 258,72MPa
⇒ σ F 1 max < [σ F 1 ] max = 464MPa

σ F 2 max = σ F 2 .K qt = 120.2,2 = 264MPa
⇒ σ F 2 max < [σ F 2 ] max = 360MPa

4/Kết luận:
Thông số
Khoảng cách trục chia

Kí hiệu Công thức tính
a = 0,5m( z 2 + z1 ) / cos β
a

Khoảng cách trục

aw

aw = (0,5 zt / cos β + xt − ∆ y )m 205

Đường kính chia

d

d = mz / cos β

Đường kính lăn

dw

Đường kính đỉnh răng

da

d w1 =

2.a w
; d = u 2 .d w1
u 2 + 1 w2

d a = d + 2(1 + x − ∆ y )m

Kết quả
205

d1 = 82
d 2 = 328
d w1 = 82
d w 2 = 328
d a1 = 87
d a 2 = 333

Nhóm 14

25

Cơ Điện Tử 1_K3