Đồ án CHi tiết máy: Thiết kế hộp giảm tốc bộ truyền bánh răng phân đôi cấp nhanh

Đồ án môn học Chi Tiết Máy
Trờng đại học Bách khoa hà nội
Bộ môn cơ sở thiết kế máy

Đồ án môn học chi tiết máy

***

Thiết kế hệ dẫn động băng tải

Đề số:13

1

T mm = 1,3T 1
3

III

II

I

T 2 = 0,8T 1

2

t 1 = 5 (h)
t 2 = 2 (h)
t ck = 8 (h)
tmm=3s

T(N.mm)

Z

X

Tmm
T1
T2

Y

O

4
O

tmm

t2

t1

t

tck

5
F

V

1. Động cơ
3. Hộp giảm tốc
2. Nối trục đàn hồi 4. Bộ truyền xích

5. Xích tải

Số liệu cho trớc:
1. Lực kéo băng tải:
F=9000 (N)
2. Vận tốc băng tải:
v=0.45 (m/s)
3. Đờng kính tang
D=320(mm)
4. Thời hạn phục vụ:
l h =22.000 (h)
5. Số ca làm việc:
soca= 1
6. Góc nghiêng đờng nối tâm bộ truyền ngoài:
8. Đặc tính làm việc:
va đập nhẹ
Khối lợng thiết kế:


1 bản vẽ lắp hộp giảm tốc khổ A 0

1 bản vẽ lắp hộp giảm tốc khổ A 3
1 bản thuyết minh

Sinh viên thiết kế : Trần Đại Phong

Gáo viên hớng dẫn: Hoàng Văn Ngọc

Phần I Chọn động cơ và phân phối tỷ số truyền

1.1 Tính toán động học
Công suất làm việc trên trục công tác là:

Trần Đại Phong lớp CĐT4-K47

1


Đồ án môn học Chi Tiết Máy

Plv =

F.v
1000

Trong đó:
Thay số:

Plv =

F: lực kéo băng tải (N) ; v: vận tốc băng tải (m/s)

9000.0,45
= 4,05(kw)
1000

Do băng tải làm việc tải trọng thay đổi nên ta có công suất tơng đơng :

Ptd = Plv

T
Ti
1

2

ti
thay số ta có Ptd = 4.05.

t
ck

Công suất cần thiết của động cơ là : Pct =
= 1 . 2 . 3 ...

= k. 3 ol . 2

Ptd

br

( 0.8) 2 . 5 + 3 .12
8

8

= 3.89

(1)

.x .ol

Trong đó k: hiệu suất nối trục di động, ol : hiệu suất 1 cặp ổ lăn ( do có 3 cặp ổ
lăn), br : hiệu suất 1 cặp bánh răng trong hộp giảm tốc ( do có 2 cặp bánh răng), x :
hiệu suất truyền động xích.
Tra bảng 2.3 ta đợc:
k: = 0,99

ol : = 0,99

br : = 0,97

x : = 0,95

= 0,99.0,99 3 .0,96 2 .0,95.0,9 = 0,85 thay vào công thức (1) ta có :

Pct =

3,89

= 4,58(kw)
0,85

* Tính số vòng động cơ : n lv =
Ta có :
Với

60.1000.v 60.1000.0,45
=
= 26,87(vg/ph)
.D
3,14.320

n sb = n lv .usb

u sb = u hop .u ngoai : với bộ truyền trong là bánh răng trụ 2 cấp và bộ truyền

ngoài là bộ truyền xích ta chọn : u ngoai=3 ; utrong=20. Suy ra nsb=20.3.26,87=
1474(vòng/phút).
Theo bảng P1.1 phụ lục với
số nh sau:
Pdn=5,5(Kw)

Pct = 4,58Kw
ta chọn động cơ K123M4 có các thông

nsb = 1474v / ph

nđc=1445(v/ph)

D=32(mm)

1.2 Phân phối tỷ số truyền
Tính tỷ số truyền của hệ
n
u = dc
nct
Nh trên ta có: n dc = 1445(vg / ph) nct = 26,87(vg / ph)
Trần Đại Phong lớp CĐT4-K47

2


Đồ án môn học Chi Tiết Máy

u =

1445
= 53,03
24,57

chọn trớc

u ng = 3

suy ra u h =

u
53,78
=

= 17,92
u ng
3

Phân phối tỷ số truyền cho các cấp trong hộp:

u h = u 1 .u 2

u1 = 5.6
với hộp giảm tốc phân đôi cấp nhanh chọn
u 2 = 3.2

1.3 Tính toán các thông số và điền vào bảng
với

Plv = 4,05( kw)

P3 =

Plv
4,05
=
= 4,13(kw)
ol . x . ol 0,99.0,95.0,99

P2 =

P3
4,13
=

= 4,30(kw)
br . ol 0,99.0,97

P1 =

P2
4,30
=
= 4,48(kw)
br . ol 0,97.0,99

P1 4,98
=
= 5,03(kw)
k 0,99
Tốc độ các trục
n 1445
n2 = 1 =
= 482(vg / ph)
u1
3
Pdc =

n3 =

n2 482
=
86(vg / ph)
u 2 5.6

n3 86
=
27(vg / ph)
u x 3.2
* Momen xoắn trên các trục
P
Ti = 9,55.10 6. i
ni
nct =

4,48
= 88763(N.mm)
482
4,30
T2 = 9,55.10 6.
= 477500(N.mm)
86
4,13
T3 = 9,55.10 6.
= 1460796(N.mm)
27

T1 = 9,55.10 6.

Trục
P(kw)

Động cơ

I

Pdc = 5,5

Trần Đại Phong lớp CĐT4-K47

II

4,48

III

4,30

Công tác

4,13

3


§å ¸n m«n häc Chi TiÕt M¸y

TS truyÒn
N(vg/ph)
T(mm)

u1 = 3.0
1445

u 2 = 5.6

n1 = 482

T1 = 88763

TrÇn §¹i Phong líp C§T4-K47

n2 = 86
T2 = 477500

u 3 = 3.2
n3 = 27
T3 = 1460796

4


Đồ án môn học Chi Tiết Máy

Thiết kế các bộ truyền

Phần II

2.1 Tính toán bộ truyền cấp nhanh: (Bánh trụ răng nghiêng, tính
cho hộp giảm tốc phân đôi cấp nhanh).
2.1.1 Chọn vật liệu
- Do công suất truyền tải không lớn lắm, không có yêu cầu đặc biệt gì về vật liệu, để
thống nhất trong thiết kế ở đây chọn vật liệu hai cấp nh nhau : cụ thể chọn thép 45
tôi cải thiện, phôi rèn. Đồng thời để tăng khả năng chạy mòn của răng, nên nhiệt
luyện bánh răng lớn đạt độ rắn thấp hơn độ rắn bánh răng nhỏ từ 10 ữ15 đơn vị
H1 H 2 + (10 ữ 15) HB

Bánh nhỏ: thép 45 tôi cải thiện đạt độn rắn HB1= 245.
b1 = 850( MPA)

ch1 = 580( MPA)
Bánh lớn : HB2= 230
b 2 = 750( MPA)
ch 2 = 450( MPA)
2.1.2. Xác định ứng suất tiếp xúc cho phép, ứng suất uốn cho phép, với bộ
truyền cấp nhanh và cấp chậm .

[ H ] = 0 .Z r .Z v .K XH .K HL
0

SH
0
[ F ] = HLim .YR .YS K XH .K FC .K FL
SF
Trong đó : Z r : hệ số xét đến độ nhẵn của mặt răng làm việc, Z v : hệ số xét đến ảnh
hởng của vận tốc vòng, K XH : hệ số xét đến ảnh hởng của kích thớc bánh răng, YR : hệ
số xét đến ảnh hởng của độ nhám mặt lợn chân răng, YS : hệ số xét đến độ nhạy của
vật liệu đối với tập trung ứng suất, K XF : hệ số xét đến kích thớc bánh răng ảnh hởng
đến độ bền uốn.
Trong bớc tính thiết kế sơ bộ lấy Z R .Z V .K XH = 1 và YR .YS .K XF = 1
Do đó:
[ H ] = Ho lim .

K HL
SH

K

o
[ F ] = FLim
.K FC . FL
SF

o
o
Trong đó: HLim
và FLim
là ứng suất tiếp xúc cho phép và ứng suất uốn cho phép ứng

với số chu kỳ cơ sở, S H , S F : Hệ số an toàn khi tính về tiếp xúc và uốn, K FC : Hệ số xét
đến ảnh hởng đặt tải, K HL , K FL : Hệ số tuổi thọ xét đến ảnh hởng của thời hạn phục
vụ và chế độ tải trọng của bộ truyền.

Trần Đại Phong lớp CĐT4-K47

5


Đồ án môn học Chi Tiết Máy

* Với bánh nhỏ:
Theo bảng 6.2 ta có:

Ho 1Lim = 2 HB + 70 = 2.245 + 70 = 560( MPA) S H1 = 1,1
K HL = mH

N HO1
N HE1

m H bậc của đờng cong mỏi khi thử về tiếp xúc m H = 6

(vì HB1 = 245 350 )
N HO1 số chu kỳ thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về tiếp xúc
2, 4
N HO1 = 30 H HB
với H HB Với độ rắn Brinen
1

N HO1 = 30.2452, 4 = 1,6.107
N HE1 số chu kỳ thay đổi ứng suất tơng đơng
3

T
N HE1 = 60.c. i ni .t i
TMax
Trong đó: c: số lần ăn khớp trong 1 vòng quay, n: số vòng quay trong một phút,
t: tổng số giờ làm việc.
3
4
N HE1 = 60.1445.2100013. + 0,83.
8
8
7
N HE1 = 12,5.10
Vì N HE1 = 12,5.10 7 N HO`1 = 1,6.10 7
K HL = 1

[ H ]1 = 560.1 = 509( MPA)

1,1

Theo bảng 6.2

Fo1Lim = 1,8.245 = 441( MPA)
S F = 1,75
6

N FE1
N FE1

T
= 60.c. i .ni .ti
TMax
3
4
= 60.1445.21000.16. + 0,86. = 108.10 7
8
8

Vì N FE1 = 108.10 7 N FO1 = 4.10 6 K FL = 1
* Với bánh lớn tính toán tơng tự

Ho 2 Lim = 2.HB + 70 = 2.230 + 70 = 530
S H = 1,1
N HO2 = 30.230 2, 4 = 1,39.10 7
N HE2 = N FE1 / u1 = 13,8.10 7 / 5 = 2,76.10 7
N HE2 = 2,76.10 7
Trần Đại Phong lớp CĐT4-K47

6


Đồ án môn học Chi Tiết Máy

vì N HE2 = 2,76.107 N HO2 = 1,39.107
K HL2 = 1
.1
[ ] = 560
= 481,8( MPA)
1,1
[ ] + [ ] = 509 + 481, = 495,4(MPA) 1,25.[ ]
[ ] =
2
2
H2

H1

H2

H

H Min

= 1,25.481,8 = 602,25( MPA)

Fo lim 2 = 1,8.230 = 414( MPA)
N FE2 = 60.1.

1445
3
4
.2100016. + 0,86. = 2,17.107
5
8
8

vì N FE2 = 2,17.10 7 N FO = 4.10 6 K FL 2 = 1
Mặt khác bộ truyền quay một chiều K FC = 1

[ F1 ] = 441.1 = 252( MPA)

1,75
[ F 2 ] = 414.1 = 236( MPA)
1,75
* ứng suất quá tải cho phép
[ H ] Max = 2,8. ch2 = 2,8.450 = 1260( MPA)

[ ]
[ ]

F1 Max

= 0,8. ch1 = 0,8.580 = 464( MPA)

F2 Max

= 0,8. ch2 = 0,8.450 = 360( MPA)

2.1.3. Tính toán cấp nhanh bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng.
Xác định sơ bộ khoảng cách trục với cấp nhanh (do hộp giảm tốc phân đôi nên tải
trọng phân đôi cho mỗi bánh ).
aw1 = k a .( u + 1) 3

T1.K H

2.[ H ] .u1. ba
2

Trong đó: K a : hệ số phụ thuộc vào vật liệu của cặp bánh răng, Ti : mômen xoắn trên
trục bánh chủ động (N.mm), [ H ] : ứng suất tiếp xúc cho phép MPA, u1 : tỷ số
truyền cấp nhanh.
b
ba = w
bw : chiều rộng vành răng
aw
Tra bảng 6.5 với răng nghiêng vật liệu 2 bánh là: Thép Thép K a = 43
Tra bảng 6.6 ba = 0,5 / 2 = 0.25

bd = 0,53. ba ( u1 + 1) = 0,53.0,25( 5,6 + 1) = 0,8745
Tra bảng 6.7 với sơ đồ 3 K H = 1,12

Trần Đại Phong lớp CĐT4-K47

7


Đồ án môn học Chi Tiết Máy

T1 = 32913( N .mm)
a w1 = 43( 5,6 + 1) 3

88763.1,12
= 148.9(mm)
2.( 495,4) 2 .5,6.0,25

a w1 = 150( mm)
Xác định các thông số ăn khớp
m = (0,01 ữ 0,02)a w1 = (0,01 ữ 0,02).150 = 1,5 ữ 3.0
Theo bảng 6.8 chọn m = 1,5(mm)
Chọn sơ bộ = 400 do đó cos = 0,7660
số răng bánh nhỏ
Z1 =

2.a w1 . cos
m(u1 + 1)

=

2.150.0,766
= 23.2
1,5(5,6 + 1)

Z1 = 23
số răng bánh lớn
Z 2 = u1 .Z1 = 5,6.23 = 128.8
Z 2 = 129
Tỷ số truyền mới là : u =

129
= 5.61
23

Khi đó ta có góc là :
Cos =

m( Z1 + Z 2 ) 1,5(23 + 129)
=
= 0,76
2a w1
2.150

= 40,54 0 = 40 o.32'.9' '
* Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc

H = Z M .Z H .Z

2.T1.K H .(u1 + 1)
2.bw .u1.d w21

trong đó Z M Hệ số kể đến cơ tính vật liệu của bánh răng ăn khớp
1

Tra bảng 6.5 Z = 274( MPA) 3
M
Z H : hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc
ZH =

2.Cos B

Sin 2. tw

Góc nghiêng trên hìn trụ cơ sở :
tg b = cos t .tg = cos(25,59 0 ).tg 40.54 = 0,7714
b = 37,65 0
tg
tg 20
t = tw = arctg
= arctg
= 25,59 o
cos

0
,
76




Trần Đại Phong lớp CĐT4-K47

8


Đồ án môn học Chi Tiết Máy

vì theo TCVN góc profil = 20o
2. cos(37,65 o )
= 1,41
Sin 2.25,59 o

ZH =

Z : hệ số kể đến sự trùng khớp của răng

=

bw Sin
m.

=

bw = ba .a w1 = 0,25.150 = 37.5(mm)

1
37,5.Sin(37,65 o )
= 4,86 . Ta có Z =

1,5.3,14


1

1
1
1
= 1,88 3,2 + cos = 1,88 3,2 +
0,76 = 1,30
23 129

Z 1 Z 2

Z =

1
1
=
= 0,88

1,30

d w1 đờng kính vòng lăn bánh nhỏ
d w1 =
v=

2.a w1
um + 1

.d w1 .n1

60.000
theo bảng 6.13

=

2.150
= 45,40(mm)
5,61 + 1

=

.45,40.482
= 1,15(m / s ) < 4(m / s)
60.000

với v=1,15 (m/s) dùng cấp chính xác 9,với cấp chính xác 8 ta có K H = 1,13 (theo bảng
6.14)

H = H .g o .v

aw1
um

Tra bảng 6.15 H = 0,002
Tra bảng 6.16 g o = 73
150
= 0,87
5,61
Theo bảng 6.7 với sơ đồ hình 3
K H = 1,28
H = 0,002.73.1,15

K H = 1 +

H .bw .d w1

=

T1 .K H .K H

0,87.37,5.45,40
= 1,01
88763.1,28.1,13

K H = K H .K H .K H = 1,28.1,13.1,01 = 1,46

H = 274.1,41.0,88.

88763.1,46(5,61 + 1)
= 467,4( MPA)
37,5.5,61.45,40 2

Xác định chính xác ứng suất tiếp xúc cho phép với v = 1,15 (m/s)
Z v :hệ số xét đến ảnh hởng của vận tốc vòng khi v10 (m/s) Z v = 1

Trần Đại Phong lớp CĐT4-K47

9


Đồ án môn học Chi Tiết Máy

Với cấp chính xác động học là 9 chọn cấp chính xác về mức tiếp xúc là 8 khi đó cần
gia công đạt độ nhám Ra = 2,5 ữ 1,25( àm) Z R = 0,95
Khi đờng kính vòng đỉnh bánh răng d a 700(mm)
K XH = 1

[ H ] = [ H ].ZV .Z R .Z XH = 495.4.1.0.95.1 = 470,71( MPA)

[ H ] H

470,7 467,4
= 1,3%
H
467,4
Do đó kết quả tính toán phù hợp với yêu cầu.
* Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn
2.T1.K F .Y .Y .YF1
F1 =
[ F 1 ]
2.(bw1 .d w1 .m)
Ta có H < [ H ]

=

HOAF SURRRR

Theo bảng 6.7 K F = 1,32 . Tra bảng 6.14 với v = 2,52 m/s, với CCX9 suy ra K F = 1,37

F1 = F .g o .v

a w1
um

F = 0,006 g o = 73

v F1 = 0,006.73.2,52
K F = 1 +

110

= 4,89
5,6

F1 .bw1 .d w1
2.T1 / 2.K F .K F

= 1+

4,89.27,5.33,30
= 1,075
32899.1,32.1,37

Do đó: K F = K F .K F .K F = 1,32.1,37.1,075 = 1,94
Với = 1,29 Y =

1
1
=
= 0,735
1,36

Với = 35,77 O Y = 1

O
35,77
= 1
= 0,7445
140
140

Số răng tơng đơng
Z1
18
Z v1 =
=
= 43,61 Z v1 = 44
3
Cos 0,74453
Z2
101
Z v2 =
=
= 244,47 Z v2 = 245
3
Cos 0,74453
Tra bảng 6.18 ta có đợc
YF1 = 3,70
Với hệ số dịch chỉnh x1 = x2 = 0
YF2 = 3,60
YS = 1,08 0,0695 ln(m) = 1,08 0,0695 ln(1,5) = 1,052
YR = 1
Bánh răng phay K XF = 1(d a 400mm)

Trần Đại Phong lớp CĐT4-K47

10


Đồ án môn học Chi Tiết Máy

Ta có [ F 1 ] = [ F 1 ].YR .YS .K XF = 252.1.052.1.1 = 265,1( MPa)

[ F 2 ] = [ F 2 ].YR .YS .K XF = 236.1.052.1.1 = 248,3( MPa)

[ ]

32899.1,94.0,735.0,7445.3,7
= 94,5 F1 = 252( MPA)
27,5.33,33.1,5
F .YF .3,6
= 1 2 =
= 92 F2 = 236( MPA)
YF1
3,7

F1 =
F2

[ ]

Kiểm nghiệm răng về quá tải với
T
1,4T
k qt = Max =
= 1,5
T1
T1

[ ]

H 1 Max

= H . k qt = 469,4 1,5 = 607,9( MPA) [ H ] Max = 1260( MPA)

[ ]
= 93,7.1,5 = 140,6 [ ]

F1Max = F1 k qt = 96,33.1,5 = 144,5 F1
F2 Max = F2 k qt

Max

F2 Max

= 464( MPA)
= 360( MPA)

* Các thông số kích thớc của bộ truyền:
Khoảng cách trục a1 = 150mm
Môdun pháp mn = 1,5mm
Chiều rộng vành răng bw1 = 37,5(mm)
Tỷ số bộ truyền u1 = 5,61
Góc nghiêng của răng = 40,54 o
Số răng của bánh răng

Z1 = 23
Z 2 = 129

Hệ số dịch chỉnh x1 = x2 = 0
m.Z1 1,5.23

=
= 45.40(mm)
Cos
0,76
Đờng kính vòng chia
m.Z 2 1,5.129
d2 =
=
= 256,6(mm)
Cos
0,76
d1 =

Đờng kính đỉnh răng
Đờng kính đáy răng

d a1 = d1 + 2(1 + x1 y )m = 45,40 + 2.1,5 = 48,40(mm)
d a2 = d 2 + 2(1 + x 2 y )m = 256,60 + 2.1,5 = 259,60( mm)

d f1 = d1 (2,5 2 x1 )m = 45,40 2,5.1,5 = 41,65(mm)
d f 2 = d 2 (2,5 2 x2 )m = 256,60 2,5.1,5 = 252,85( mm)

2.2. Tính toán bộ truyền cấp chậm (bánh răng trụ răng thẳng)
Xác định sơ bộ khoảng cách trục:
aw2 = Ka(u2+1)

3

T2 .K H

[ H ] 2 .u2 . ba

Với:

Trần Đại Phong lớp CĐT4-K47

11


Đồ án môn học Chi Tiết Máy

T2: Mômen xoắn trên trục bánh chủ động(Nmm);T2=477500Nmm)
Ka : hệ số phụ thuộc vào loại răng ; Ka=49,5(răng thẳng )
Hệ số ba = bw/aw;

ba = 0,4 bd = 0,53. ba ( u 2 + 1) = 0,53.0,4.( 3,2 + 1) = 0,89

Tra ở sơ đồ 7 (bảng 6.6, trang 98) ta đợc KH=1,03 ;u2= 3,2; [H]=481,8( MPa ).
Thay số ta định đợc khoảng cách trục :
aw1= 49,5.(3,2+1). 3

477500.1,03
= 267,47 (mm)
(481,8) 2 .3,2.(0,4)

Chọn aw1 = 265 mm
2.2.1 Xác định các thông số ăn khớp
Môđun : m
m = (0,01 ữ 0,02). aw1 = Chọn m = 2
* Số răng Z1 = 2 aw1/ (m(u1 +1)) = 2.265/ 2.(3,2+1) = 63.09

Chọn Z1 = 63;
Z2 = u1 Z1 = 3,2.63 = 201.6 răng.
Chọn Z2=202 (răng)
Zt = Z1 + Z2 = 63+ 202 = 265 răng ;
Tính lại khoảng cách trục : aw1' = m.Zt/ 2 = 2. 265/ 2 = 265( mm).
aw1 = aw1 .Do đó không cần dịch chỉnh .
Chọn aw1= 180 (mm)
2.2.2 Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc.
Yêu cầu để đảm bảo độ bền tiếp xúc :H [H] ,
H = ZM ZH Z

2.T2 .K H .(u 2 + 1)
;
bw .u 2 .d w

Trong đó : - ZM : Hệ số xét đến ảnh hởng cơ tính vật liệu;
- ZH : Hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc;
- Z : Hệ số kể đến sự trùng khớp của răng;
- KH : Hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc;
- bw : Chiều rộng vành răng.
- dw : Đờng kính vòng chia của bánh chủ động;
T2 176934= (Nmm) ;
Ta có b = ba .a = 0,4.265 = 106(mm)
ZM = 274 Mpa1/3 (tra bảng 6.5 ) ;
Góc prôfin răng bằng góc ăn khớp :
Z t .m. cos 180.2. cos 20
=
= 0,93969
costw=
2.a w1

2.180
=> tw = 20o
ZH =

2 cos b
=
sin 2 tw

Trần Đại Phong lớp CĐT4-K47

2
= 1,76 ;
sin 2.20

12


Đồ án môn học Chi Tiết Máy

dw1 =

2.a 2 2.265
=
= 63.1 (mm).
u +1
4.2
1
1
1
1

= 1,88 3,2 +
= 1,78 ;
= 1,88 3,2 +
40 140
Z1 Z 2
(4 1,78)
= 0,86
3

Z =

KH = KH.KHVKH ; KH = 1,03 ; KH = 1( bánh răng thẳng )

.d w1.n1 .80.258
=
= 1,08 m/s;
60000
60000
vì v < 6 m/s tra bảng 6.13 (trang 106) chọn cấp chính xác 9, tra bảng 6.16 chọn

Vận tốc bánh dẫn : v =

go= 73 ; tra bảng 6.14 ta có KH = 1,13 ; KF= 1,37.
Theo công thức 6.42

H = H .g o v1

aw1
180
= 0,006.73.1,08.

= 3,39
um
3,5

theo bảng 6,15:răng thẳng , không vát đầu răng => H =0,006
K Hv = 1 +

H .bw .d w1
3,39.72.80
= 1+
= 1.05
2.TI K H .K H
2.176934.1,03.1

KHV = 1,06 KH = 1,03.1,0.1 = 1,08
Thay số : H = 274.1,76.0,86.

2.176934.1,08.(3,5 + 1)
= 425,9( Mpa)
72.3,5.80 2

Tính chính xác ứng suất tiếp xúc cho phép : [H] = [H]. ZRZVKxH.
Với v =2,2 m/s

ZV = 1 (vì v < 5m/s ) ,

Cấp chính xác động học là 9, chọn mức

chính xác tiếp xúc là 9. Khi đó cần gia công đạt độ nhám là R a = 10...40 àm. Do đó
ZR = 0,9 ; với da< 700mm KxH = 1.

[H] = 481,8.0,9.1.1 = 433,64 MPa ,
H [H] ;

[H ] H

H
Răng thoả mãn về độ bền tiếp xúc.

=

433,6 425,9
2,5%
425,9

2.2.3 Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn
2.T .K .Y .Y .Y
F1 = 2 F F1 F1
bw1 .d w1 .m

[ ]

Tra bảng 6.7 K F = 1,05 ( bd = 0,984 và sơ đồ 7)

F2 = F .g o .v

aw2
um

Tra bảng 6.15 F = 0,006 g o = 73

Trần Đại Phong lớp CĐT4-K47

13


Đồ án môn học Chi Tiết Máy

vF2 = 0,006.73.1,08
K F = 1 +

180
= 3,39
3,5

F2 .bw2 .d w2
3,39.72.80
= 1+
= 1,04
2.T2 .K F .K F
2.176934.1,05.1,37

Tra bảng 6.14 K F = 1,37
Do đó: K F = K F .K F .K F = 1,05.1,37.1,04 = 1,5
Với = 1,804 Y =

1
1
=
= 0,56
1,78

Với = 0O Y = 1
Số răng tơng đơng
Z v1 = 40
Z v2 = 140
Tra bảng 6.18 ta có đợc
YF1 = 3,70
YF2 = 3,60
YS = 1,08 0,0695 ln(m) = 1,08 0,0695 ln(2) = 1,032
YR = 1 (Bánh răng phay)
K XF = 1(d a 400mm)

[ ] = [ ].Y .Y .K = 176,4.1.1,032.1 = 182,05(MPA)
[ ] = 165,6.1,032.1 = 170,9(MPA)
2.176934.1,5.0,56.1.3,70
=
= 95,5 [ ] = 182,05( MPA)
72.80.2
F1

F1

R

S

XF

F2

F1

F2 =

F1

F1 .YF2 92,9.3,60
=
= 90,9 F2 = 170,9( MPA)
YF1
3,70

[ ]

2.2.4 Kiểm nghiệm răng về quá tải
T
1,5T
k qt = Max =
= 1,5
T1
T1

[ ]

H 1 Max

= H . k qt = 425,9 1,5 = 591,6( MPA) [ H ] Max = 1260( MPA)

[ ]
= 90,9.1,4 = 127,3 [ ]

F1Max = F1 k qt = 95,5.1,4 = 133,7 F1
F2 Max = F2 k qt

Max

F2 Max

= 464 MPA)
= 360( MPA)

2.2.5 Các thông số kích thớc của bộ truyền:
Khoảng cách trục aw2 = 180(mm)
Môdun pháp m=2(mm)
Chiều rộng vành răng bw = 72(mm)
Tỷ số bộ truyền u m = 3,5

Trần Đại Phong lớp CĐT4-K47

14


Đồ án môn học Chi Tiết Máy

Số răng của bánh răng

Z1 = 40
Z 2 = 180

Bánh răng không dịch chỉnh.

m.Z1 2.40
=
= 126(mm)
Cos
1
m.Z 2 2.140
=
=
= 280(mm)
Cos
1

d1 = d 1 =
Đờng kính vòng chia và đờng kính vònh lăn.
d 2 = d 2
Đờng kính đỉnh răng

Đờng kính đáy răng

d a1 = d1 + 2(1 + x1 y ) m = 80 + 2.(1 + 0 0).2 = 84(mm)
d a2 = d 2 + 2(1 + x2 y )m = 280 + 2.(1 + 0 0).2 = 284(mm)
d f1 = d1 (2,5 2 x1 )m = 80 (2,5 2.0).2 = 75(mm)
d f 2 = d 2 (2,5 2 x2 )m = 280 (2,5 2.0).2 = 275(mm)

2.3. Tính toán bộ truyền ngoài
2.3.1 Chọn loại xích:
Vì vận tốc thấp dùng xích con lăn
2.3.2 Xác định các thông số của bộ truyền xích
Tra bảng 5.4 với u x = 3 Z1 = 29 2.3 = 23 19
Chọn Z1 = 25 do đó số răng đĩa lớn

Z 2 = u x .Z1 = 3.25 = 75 Z Max = 120 (đối với xích con lăn)
Công suất tính toán Pt = P.K .K Z .K n
Trong đó: P: công suất cần truyền
Z
25 25
K z = 01 =
=
= 1 hệ số số răng
Z1 Z1 25
Kn =

n01
hệ số vòng quay
n1

K = K o. K a .K dc .K bt .K d .K c với K o = 1 ( đờng tâm các đĩa xích làm với phơng nằm
ngang 1 góc 40o ) hệ số kể đến ảnh hởng của vị trí bộ truyền.
K a = 1 (chọn a = 40.p) hệ số kể đến khoảng cách trục và chiều dài xích
K dc = 1,1 đĩa căng hoặc con lăn căng xích.
K d = 1,2 tải trọng va đập nhẹ.
K c = 1,25 bộ truyền làm việc 2 ca (Tra bảng 5.6).
K bt = 1,3 (môi trờng có bụi, chất lợng bôi trơn II) (Theo bảng 5.7).
Z 01 = 25 thì n01 = 200
Ta có K = K o. K a .K dc .K bt .K d .K c = 1,1.1,2.1.1,1.1,25 = 1,5

Trần Đại Phong lớp CĐT4-K47

15

Đồ án môn học Chi Tiết Máy

200
= 2,7
74
Pt = 4,59.1.1.5.2.7 = 18,59(kw)
Kn =

Tra bảng 5.5 n01 = 200(vg / ph) chọn bộ truyền xích 1 dãy có bớc p=31,75(mm) thoả
mãn điều kiện bền mòn Pt [ P ] = 19,3( kw)
Đồng thời theo bảng 5.8 p pMax
Khoảng cách trục a=40p =40.31,75=1270(mm)
Xác định số mắt xích x
2.a Z1 + Z 2 ( Z 2 Z1 ) . p
25 + 57 ( 75 25) p
+
+
= 2.40 +
+
= 131,58
2
p
2
4. a
2
4. 2 .40. p
Lấy số mắt xích chẵn x=132
Tính lại khoảng cách trục
2

2

x=


(Z Z )
2
a = 0,25. p xc 0,5( Z1 + Z 2 ) + [ xc 0,5( Z1 + Z 2 )] 2 2 2 1




(75 25)
2
a = 0,25.31,75132 0,5(75 + 25) + [132 0,5(75 + 25)] 2
= 1301,26(mm) 1301(mm)
2

Để xích không chịu lực căng quá lớn giảm a1 lợng bằng
a = 0,003.a = 0,003.1301,26 4
a = 1297(mm)
Số lần va đập của xích
Z .n 25.159
i= 1 1 =
=2
15.x 15.132
Tra bảng 5.9 i = 2 [i ] = 25
* Tính kiểm nghiệm xích về độ bền
Q
S=

K d Ft + Fo + Fv
Q tải trọng phá hỏng (N)
Tra bảng 5.2 Q=88500(N)
Khối lợng 1 mét xích q = 3,8 (kg)
K d hệ số tải trọng động với chế độ làm việc trung bình K d = 1,2
1000. p
v
Z . p.n 25.31,75.74
v= 1
=
= 0,98(m / s )
60.000
60.000
1000.4,59
Ft =
= 4684( N )
0,98

Ft lực vòng (N) Ft =

Fv = q.v 2 = 3,8.0,982 = 3,64( N )
F0 = 9,81.K f .q.a = 9,81.6.3,8.1,272 = 284,5( N )

Trần Đại Phong lớp CĐT4-K47

16


Đồ án môn học Chi Tiết Máy

Trong đó K f = 6 (bộ truyền nằm ngang)
88500
= 14,97
1,2.4684 + 284.5 + 3,64
Tra bảng 5.10 n=200(vg/ph) [s]=8,5
Vậy s>[s] bộ truyền đảm bảo điều kiện bền
* Đờng kính đĩa xích
S=

d1 =

d2 =

p
31,75
=
= 253,32(mm)


Sin

Sin
25
Z1
p
31,75
=
= 758,2(mm)

Sin

Sin
75
Z2





d a1 = p 0,5 + cot g = 31,750,5 + cot g = 267,2
25

Z1





d a2 = p 0,5 + cot g = 31,750,5 + cot g = 773,4
75

Z 2

d f1 = d1 2.r
d f 2 = d 2 2.r
r = 0,5025d l + 0,05 = 0,5025.19,05 + 0,05 = 9,62( mm)

Tra bảng 5.2 d l = 19,05
d f1 = 253,32 2.9,623 = 234,1(mm)

d f 2 = 758,2 2.9,623 = 738,95(mm)
2.3.3 Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc của đĩa xích
H1 = 0,47

K r ( Ft .K d + Fvd ).E
[ H ]
A.K d

Trong đó [ H ] ứng suất tiếp xúc cho phép (MPA)
Ft lực vòng (N) Ft =4684(N)
Fvd lực va đập trên m dãy xích
Fvd = 13.10 7.n1. p 3 .m = 13.10 7.74.31,753.1 = 3,08( N )
K d hệ số tải trọng động Tra bảng 5.6 K d = 1,2
A diện tích chiếu của bản lề Tra bảng 5.12 A= 262( mm 2 )
E modun đàn hồi E = 2,1.10 5 ( MPA)
K r = 0,42

H1 = 0,47

0,42( 4684.1,2 + 3,08).2,1.105
= 590,4( MPA)
262.1

Nh vậy dùng thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB210 sẽ đạt đợc ứng suất tiếp xúc cho
phép

[ H ] = 600( MPA)

đảm bảo đợc độ bền tiếp xúc cho răng đĩa 1

Trần Đại Phong lớp CĐT4-K47

17


Đồ án môn học Chi Tiết Máy

[ ]

Tơng tự H 2 [ H ] với cùng vật liệu nhiệt luyện
2.3.4 Xác định lực tác dụng lên trục
Fr = K x .Ft = 1,15.4684 = 5386( N )
Trong đó: K x : hệ số kể đến trọng lợng xích, K x = 1,15 do bộ truyền nằm ngang.
Thiết kế trục và chọn ổ lăn

Phần III

3.1. Chọn vật liệu chế tạo
Các trục là thép 45 có b = 600( MPA) ứng suất xoắn cho phép là: []= 12 ữ 20(MPA)

3.2. Xác định đờng kính sơ bộ:
di = 3

Ti
P
c.3 i
0,2.[ ]
ni

Trong đó: Tk : mômen xoắn N.mm, []: ứng suất xoắn cho phép MPA []= 15ữ50

(MPA) lấy trị số nhỏ đối với trục vào của hộp giảm tốc, trị số lớn trục ra theo kết quả
trong thực tế ngời ta thờng dùng công thức sau với hộp giảm tốc chọn c=160:
T1 = 32913( N .mm) T2 = 176934( N .mm) T3 = 592358( N .mm)
d1 = 160.3
d 2 = 160.3

4,48
35( mm)
482

4,30
60(mm)
86

4.13
85(mm)
27
di
là đờng kính chỗ lắp bánh răng trên trục thứ i (i=1,2,3).
ở đầu vào trục I có lắp nối trục đàn hồi. ở đầu ra trục III có lắp bánh xích.
d 3 = 160.3

3.3 Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực.
Dựa theo đờng kính các trục sử dụng bảng 10.2 để chọn chiều rộng ổ lăn b0 chiều
rộng ổ lấy theo đờng kính sơ bộ của trục trung gian d 2
d ol 2 = 50( mm) b02 = 27(mm)
Xác định chiều dài may ơ, may ơ đĩa xích, may ơ bánh răng trụ:

lm11 = (1,2 ữ 1,5) d1 = 1,3.35 = 45(mm)

lm 22 = lm 24 = (1,2 ữ 1,5) d ' 2 = 1,3.55 = 72(mm)
lm 23 = (1,2 ữ 1,5) d 2 = 1,2.60 = 72(mm)

lm33 = (1,2 ữ 1,5)d 3 = 1,2.85 = 100(mm)
lm34 = (1,2 ữ 1,5)d dx = 1,5.25 = 38(mm)
Xác định chiều dài may ơ của nửa khớp nối đối với trục vòng đàn hồi.
l mnt = (1,4 ữ 2,5) d 3 = 2,5.18 = 45(mm)
Tra bảng 10.3 ta đợc:

Trần Đại Phong lớp CĐT4-K47

18


Đồ án môn học Chi Tiết Máy

Khoảng cách mặt cạnh của chi tiết quay đến thành trong của hộp hoặc khoảng cách
giữa các chi tiết quay k1 = 8
Khoảng cách từ mặt cạnh ổ đến thành trong của hộp k 2 = 10
Khoảng cách từ mặt cạnh của chi tiết quay đến thành nắp ổ k3 = 15
Chiều cao nắp ổ và đầu bu lông hn = 15
Tra bảng 10.4 với hộp giảm tốc bánh phân đôi cấp nhanh hình 10.8(nh hình vẽ)
L21
L23
L22

K1
Lm22

Lm23

K2

L32

L32

Lc33

L33

Trần Đại Phong lớp CĐT4-K47

19


Đồ án môn học Chi Tiết Máy

l22 =0,5(lm 22 +b0 ) +k1 +k 2
l23 =l 22 +0,5( lm 22 +lm 23 ) +k1
l21 =l31 =2.l23 =2.l32
l24 =2.l23 l 22
l33 =2.l32 +lc 33
lc 33 =0.5(b0 +l m 34 ) +hn +k3
lc11 =0.5b0 +lmnt +hn +k 3
Suy ra ta có:
lc11 =0,5.19 +45 +15 +15 =84( mm)

lc 33 =0,5(19 +60) +15 +15 =62( mm)
l 22 =0,5( 44 +47) +8 +10 =48( mm)

l 23 =48 +0,5( 44 +48) +8 =102( mm)
l 24 =204 48 =156( mm)
l 21 =l31 =204( mm)
l33 =204 +62 =266( mm)

3.4. Xác định trị số và chiều các lực từ chi tiết quay tác dụng lên trục
và tính toán trục.
Chiều quay của các trục và chiều của các lực tác dụng lên các trục nh hình vẽ:
Quy dấu của các lực theo chiều của các trục toạ độ.
Trên trục I:
Lực từ bánh đai tác dụng lên trục có độ lớn là :
Fr = 1338 (N)

Ft11 = Ft12 =

2.T1
2.88763
=
= 1955( N )
2.d w1 2.45,40
tg tw
tg 25,1
= 1955.
= 1222( N )
Cos
0,76
= Ft11 .tg = 1955.855 = 1672( N )

Fr11 = Fr12 = Ft11 .
Fa11 = Fa12

Chiều của lực Fk có chiều bất kì. Nhng khi Fk có chiều ngợc với chiều của lực vòng
Ft11 thì sẽ làm tăng mômen uốn trên trục tại chỗ lắp bánh răng. Trờng này là trờng
hợp Fk gây nguy hiểm nhất. Suy ra chọn chiều của Fk ngợc chiều với Ft11.

Trần Đại Phong lớp CĐT4-K47

20


§å ¸n m«n häc Chi TiÕt M¸y

III

Ft11

Z

X

II

I
Fa11
Fr11

Fr21

Fa21

Ft33

O

Y

Ft21

Fr23

Fr33
Ft23

Fa22

Ft12
Fr22

Fr12
Fa12

Ft22

F
V

S¬ ®å ph©n tÝch lùc

TrÇn §¹i Phong líp C§T4-K47

21


Đồ án môn học Chi Tiết Máy

Các phản lực gối tựa tác dụng lên trục nh hình vẽ.
Da vào các phơng trình cân bằng lực, mômen ta có:

X 11 + X 12 + Fk = Ft11 + Ft12

Y11 + Y12 = Fr11 + Fr12
F .l + F .l + F .l = X .l
t11 22
t 22 24
12 21
k c11
X 11 = 564( N )
X = 1112( N )

12
Y11 = 546( N )

Y12 = 546( N )

Mômen tại các tiết diện: A1; B1; C1; D1;
M xA1 = FK .84 = 300.84 = 25200( N .mm)
M = 300.(84 + 48) + 564.48 = 66672( N .mm)
xB1

M xC1 = 300.(84 + 156) + 564.156 988.(156 48) = 53280( N .mm)

M xD1 = 0
M yA1 = 0

M = 546.48 712. 33,30 = 14353( N .mm)
yB1
2

M = 546.156 546.(156 48) + 712. 33,30 712. 33,30 = 26208( N .mm)
yC1
2
2
M = 0
yD1
32913

TB1 = 2 16457( N .mm)

T = 32913 16457( N .mm)
C1
2

Chọn then bằng tại các vị trí lắp bánh răng và lắp khớp nối.
Trên trục I các bánh răng làm liền trục. Không có then.
Tính kiểm nghiệm độ bền của then về độ bền dập và độ bền cắt:
d =

2.T
2.T
[ d ] c =
[ c ]

[ d .lt (h t1 )]
d .lt .b

với thép 45 chịu tải trọng va đập nhẹ [ c ] = 20 ữ 30( MPA)
Tra bảng 95 [ d ] = 100( MPA)
Tra bảng 9.1a tại vị trí lắp nối trục đàn hồi:
d= 20 b=6 h=6
t1 = 3,5 t1 = 2,8
lt = 0,9.lmnt = 0,9.45 40(mm)
2.32913
= 33,6 [ d ] = 100( MPA)
20.40.(6 3,5)
2.32913
c =
= 13,8 [ c ] = 20 ữ 30( MPA)
20.40.6
d =

Trần Đại Phong lớp CĐT4-K47

22


Đồ án môn học Chi Tiết Máy

A1

B1
Fr11

X11

Fk

C1

X12

Fr12

Fa11

Y11

D1

Fa12

Y12

Ft12

Ft11

25200

Mx(N.mm)
53280
66672
26208

26208
14353

14353

My(N.mm)

16457

16457

T(N.mm)

32913
ỉ20

ỉ28

ỉ25

ỉ28

ỉ25

Biểu đồ mômen và kết cấu sơ bộ trục I

Trần Đại Phong lớp CĐT4-K47

23

Đồ án môn học Chi Tiết Máy

Trục II
Tính phản lực ở các ổ trục và vẽ biểu đồ mômen: Ta có

Ft 21 = Ft 22 = Ft11 = 988( N )
Fr 22 = Fr 21 = Fr11 = 546( N )
Fa 22 = Fa 21 = Fa11 = 712( N )
Ft 23 = Ft 33 =

2.T2 2.176934
=
= 4423( N )
d w2
80

Fr 23 = Fr 33 = Ft 23 .

tg tw
tg 20
= 4423.
= 1610( N )
Cos
1

Các phơng trình cân bằng lực và mômen trên trục.

X 21 + X 22 = Ft 21 + Ft 22 + Ft 23

Y21 + Y22 = Fr 23 Fr 22 Fr 21
Ft 21 + Ft 22 + Ft 23

= 3200( N )
X 21 = X 22 =
2

Y = Y = Fr 23 Fr 22 Fr 21 = 259( N )
22
21
2
Mômen tại các tiết diện A2; B2; C2; D2; E2;

M xA 2 = 0( N .mm)
M = 3200.48 = 153600( N .mm)
xB 2
M xE 2 = 3200.102 988.(102 48) = 273048( N .mm)
M
= M xB 2 = 3200.48 = 153600( N .mm)
xC 2
M xD 2 = 0( N .mm)
M yA2 = 0

80
M
= 16048( N .mm)
yB 2 = 259.48 712.

2

80
M yE 2 = 259.102 + 546.(102 48) 712. = 27422( N .mm)
2

80

M yC1 = M yB 2 = 259.48 712. 2 = 16048( N .mm)

M yD 2 = 0

176934

T
=
= 88467( N .mm)
B
2

2

176934

TC 2 =
= 88467( N .mm)
2

TE 2 = 176934( N .mm)

Trần Đại Phong lớp CĐT4-K47

24


Đồ án môn học Chi Tiết Máy

Ft22

Ft21

B2

A2

Fa22

E2

Fa21

Fr23

Ft23
Fr22

Fr21

X21

D2

C2

X22

Y21

Y22

273048
153600

153600

Mx(N.mm)
27422

14232

14232

My(N.mm)

16048

16048
88467

T(N.mm)
88467
ỉ30

ỉ34

ỉ40

ỉ34

ỉ30

Biểu đồ mômen và kết cấu sơ bộ trục II

Trần Đại Phong lớp CĐT4-K47

25