đồ án chi tiết máy bánh răng trụ răng thẳng răng nghiêng

§å ¸n chi tiÕt m¸y

Ph¹m Thanh LÞch C¬ ®iÖn tö 2_K49

MỤC LỤC
I. Chọn động cơ và phân phối tỉ số truyền
Chọn động cơ
1. Phân phối tỉ số truyền
2. Tính toán các thong số động học
II. Thiết kế bộ truyền đai
1. Chọn đai
2. Xác định các thông số của bộ truyền
3. Xác định tiết diện đai và chiều rộng bánh đai
4. Xác định lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục
III. Thiết kế bộ truyền trong hộp giảm tốc
1. Tính toán bộ truyền cấp nhanh

Page 1

Trang

7
7
8
9
10


§å ¸n chi tiÕt m¸y

Ph¹m Thanh LÞch C¬ ®iÖn tö 2_K49

a. Chọn vật liệu
b. Xác định các ứng suất cho phép
c. Xác định các thông số của bộ truyền
d. Kiểm nghiệm độ bền
e. Xác định các thông số của bộ truyền
2. Tính toán bộ truyền cấp chậm
a. Chọn vật liệu
b. Xác định các ứng suất cho phép
c. Xác định các thông số của bộ truyền
d. Kiểm nghiệm độ bền
e. Xác định các thông số của bộ truyền
IV. Thiết kế trục
1. Xác định sơ đồ đặt lực
2. Chọn vật liệu
3. Xác định sơ bộ đường kính trục
4. Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực
4.1 Tính sơ bộ chiều rộng ổ lăn
4.2 Xác định chiều dài mây ơ
4.3 Khoảng cách các gối đỡ
5. Xác định các phản lực các gối đỡ
6. Kiểm nghiệm về độ bền mỏi
7. Chọn then

V.

VI.

Tính toán thiết kế ổ lăn
1.

Chọn ổ lăn với trục 1
2.
Chọn ổ lăn với trục 2
3.
Chọn ổ lăn với trục 3
Chọn vỏ hộp
1.
Chọn bề mặt lắp ghép nắp và thân
2.
Xác định các kích thước cơ bản của vỏ hộp
3.
Một số kết cấu khác lien quan tới vỏ hộp
a. Vòng móc
b. Chốt định vị
c. Cửa thăm
d. Nút tháo dầu
e. Que thăm dầu

Page 2

10
11
12
15
16
16
17
18
20
22

24
24
24
24
24
25
27
35
39

44
45
49
50
50
52
52
52
53
54
54


Đồ án chi tiết máy

Phạm Thanh Lịch Cơ điện tử 2_K49
f.

Vũng pht

I. Chọn động cơ và phân phối tỉ số truyền.
1. Chọn động cơ
a) Xác định công suất đặt lên trục động cơ.
pyc= ptd =
Trong đó:

pct .


12000 * 0,35
F .v
=
= 4.2 (kw)
1000
1000
= ot . d . ol3 .br2 k
Với: ot _hiệu suất 1 cặp ổ trợt.
d _hiệu suất bộ truyền ai.

Pct=

ol _hiệu suất 1 cặp ổ lăn.
br _hiệu suất 1 cặp bánh răng.
k _hiệu suất khớp nối.

Theo bảng 2.3[1] chọn
ot =0,99;
Hiệu suất không tải
d =0,95;
Hiệu suất bộ truyền đai

ol =0,99;
Hiệu suất ổ lăn
br = 0,97;
Hiệu suất bánh răng
k = 0,99
Hiệu suất khớp nối
3
2
= 0,99.0,99 .0,97 .0,95.0,99 = 0,85

Page 3

54


Đồ án chi tiết máy

Phạm Thanh Lịch Cơ điện tử 2_K49

_hệ số tải trọng tơng đơng.
=

n

(
i =1

pi 2 t i
)
=

p1 t ck

4 + 0,8 2.4
= 0,91
8

4,2.0,91

= 4, ,5
p yc = 0,85
(kw)
b) Xác định tốc độ đồng bộ động cơ điện.
nsb = nct .usb
60000.v
nct =
.p

Với v_vận tốc xích tải
=3.14
p_Bớc xích tải.

60000.0,35

nct = 3,14.350 = 19, ,11
Chọ tỉ số truyền sơ bộ:

(v/p)

u sbhe = usbhop ..usbngoai
u sbngoai =3

Bọ truyền ngoài: Dai dẹt
u sbhop =24
Bộ truyền bánh răng cấp hai:
u sbhe =3.24=72
n sb = 19,11.72 = 1375,9
(v/p)
Chọn số vòng quay đồng bộ 1500 v/p.
*Chọn động cơ :

Với Pđc =4,5(kw)

Từ bảng 2.4[1]

nsb=1500 (v/p)

(tra bảng P1.3[1])
Chọn động số hiệu :4A112M4Y3
Pdc =5,5 (kw)
ndc=1425
Tk/Tdn=2>Tmm/T1=1,5 (ct 2.6[1)
2. Phân phối tỉ số truyền.
a) Xác định tỉ số truyền chung
u ch =

ndc 1425
=
= 74,57
nct 19,11

uch=uhop.ungoai

uhop= uch/ ungoai=u1.u2
b) Phân phối tỉ số truyền.
Theo kinh nghiệm, chọn u1= 1,2u2
Mà uh= u1.u2= 24 u2= 4,47 u1= 5,36

Page 4


§å ¸n chi tiÕt m¸y

Ph¹m Thanh LÞch C¬ ®iÖn tö 2_K49
u

74,57

sb
⇒ u ng = u .u = 4,47.5,36 = 3,11
1 2
3. TÝnh to¸n c¸c th«ng sè ®éng häc.

• X¸c ®Þnh c¸c c«ng suÊt trªn trôc.
Pct
4,2
=
= 4,29 (kw)
η k .η ot 0,99.099
P3
4,29
P2 =
=

= 4,47 (kw)
η ol .η br 0,99.0,97
P2
4,47
P1 =
=
= 4,65 (kw)
η ol .η br 0,99.0,97
P1
4,65
Pdc =
=
= 4,94 (kw)
η ol .η d 0,99.0,95

P3 =

• X¸c ®Þnh sè vßng quay cña trôc.
n1= n®c/ung= 1425 /3,11=458,19 (v/p)
n1 458,19
=
= 85,48
u1
5,36
n
85,48
n3 = 2 =
= 19,11
u2
4,47

n2 =

(v/p)
(v/p)

• X¸c ®Þnh m«men xo¾n trªn trôc.
P1
4,65
= 9,55.10 6.
= 96919 (Nmm)
n1
458,19
P
4,47
T2 / 2 = 9,55.10 6. 2 = 9,55.10 6.
= 499397 (Nmm)
n2
85,48
P
4,29
T3 / 2 = 9,55.10 6. 3 = 9,55.10 6.
= 2143877 (Nmm)
n3
19,11
P
4,94
Tdc = 9,55.10 6. dc = 9,55.10 6.
= 33106
(Nmm)

n dc
1425
P
4,2
Tct = 9,55.10 6. ct = 9,55.10 6.
= 2098901 (Nmm)
nct
19,11
T1 / 2 = 9,55.10 6.

Page 5


§å ¸n chi tiÕt m¸y

C«ng suÊt(kw)
TØ sè truyÒn
Sè vßng quay n
(v/p)
Momen xo¾n T
(Nmm)

Ph¹m Thanh LÞch C¬ ®iÖn tö 2_K49

§éng c¬
4,94
3,11
1425

1

4,65

2
4,47

33106

96919

5,36
4,47
458,19
85,48
499397

Page 6

3
4,29
19,11

1

2143877

C«ng t¸c
4,2
19,11
2098901

Đồ án chi tiết máy

Phạm Thanh Lịch Cơ điện tử 2_K49

II. Thiết kế bộ truyền đai
1. Chọn đai vải cao su
2. Xác định các thông số của bộ truyền
Đờng kính bánh đai nhỏ : theo 4.1[1]
d1 =(2,5...6,4) 3 T1 = (5,2..6,4) 3 33106 = 167..205,5
trong đó : T1= Tdc= 33106 (Nmm)
Chọn d1 theo tiêu chuẩn d1= 200 mm
Kiểm nghiệm vận tốc theo điều kiện :
v= d1n1/60.10 3 = 3,14.200.1425/(60.10 3 )=14,915 <=25:30 m/s
Đờng kính bánh đai lớn
u.d1
1
Chọn = 0,02
200.3,11
d2 =
= 634,6
1 0,02
d2 =

Ct 4.2[1]

Lấy tiêu chuẩn d2=630 (mm)
*Tỉ số truyền thực tế
ut =

d2
630
=
= 3,21
d1 .(1 ) 200.(1 0,02)

Sai lệch tỉ số truyền :
u =

u t u 3,21 3,11
=
= 3,21 %< 4%
u
3,11

Theo 4.3[1]
Khoảng cách trục :

a s = (1,5 ữ 2)(d1 + d 2 ) = (1,5 ữ 2).(630 + 200) = (1245 ữ 1660)

Chọn as=1500

*Chiều dài đai :
Theo 4.4[1] ta có
(d 1 + d 2 ) (d 2 d 1 ) 2
3,14.(630 + 200) (630 200) 2
l = 2.a +
+
= 2.1500 +
+

= 4333( mm)
2
4.a
2
4.1500

Theo cách nối đai ta cộng thêm 300 mm
l = 4333+300=4633 mm
*Số vòng chạy của đai :
I=v/l = 14,915/4,633= 3,21 1/s< i= 3...5 1/s
* Góc ôm 1 trên bánh đai nhỏ
Theo 4.7[1]
1 = 180o (d2 - d1).57o/a= 1800 (630-200).570 /1500=
163.30 > min =1500
3. Xác định tiết diện đai và chiều rộng bánh đai
Theo 4.9[1]

Page 7


Đồ án chi tiết máy

Phạm Thanh Lịch Cơ điện tử 2_K49

Ft = 1000.P1 /v =1000.4,94/14,915 = 331,2 (N)
Theo bảng 4.8[1] tỉ số ( /d1)max nên dùng là 1/40 (đai vải cao su)
* Chiều dày đai :
Do đó = d1 /40 =5( mm)
Theo bảng 4.1[1] dùng loại đai _800
Không có lớp lót trị số tiêu chuẩn : = 5 mm

( Với số lớp là 4)
* ứng suất cho phép theo 4.10[1]
[ F ] = [ F ].c .c .c0

Với bộ truyền nằm ngang , góc ngiêng đờng nối tâm bộ truyền ngoài
450 , định kì điều chỉnh khoảng cách trục
Chọn ứng suất căng ban đầu : 0 = 1.8 Mpa
Theo công thức 4.11[1] ta có :
[ F ] 0 = k1 k 2 / d 1
Các hệ số k1 k2 tra ứng suất căng ban đầu :
k1 = 2,5
k2 =10
Tra bảng 4.9[1]
Vậy [ F ]0 = 2,5 10.5 / 200 = 2,25
Hệ số kể đến ảnh hởng của góc ôm :
c =0,94 (bảng 4.10[1])
Hệ số kể đén ảnh hởng của vận tốc :
c =0,95 ( bảng 4.11[1])
Hệ số kể đén ảnh hởng của vị trí bộ truyền
c0=1
(truyền động thờng )
( bảng 4.12[1])
F = 2,25.0,94.0,95.1 = 2,01( Mpa)

*Chiều rộng đai
Theo công thức 4.8[1]
b= Ftkd/([ F ]. ) =331,2.1/(2.01.5)=32,95 (mm)
Trong đó hệ số tải trọng động k d với điều kiện tảI trọng êm ,động cơ
một chiều chọn kd =1
Lờy trị số theo tiêu chuẩn b=32 mm

*Chiều rộng bánh đai dẹt khi mắc bình thờng
B =1,1b+(10 ữ 15 )= 1,1.32+(10 ữ 15 )=(45,2 ữ 50,2)
Lờy theo tiêu chuẩn B =50 (mm)
4. Xác định lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục
Theo 4.12[1]
F0= 0 .b. = 1,8.32.5 = 288( N )
Theo công thức 4.13[1]
Fr=2. F0.sin( ( 1 / 2) =2.288.sin(162,4/2)=569,3 (N)

Page 8


Đồ án chi tiết máy

Phạm Thanh Lịch Cơ điện tử 2_K49

III. TThiết kế các bộ truyền trong hộp giảm tốc.
1) Tính toán cấp nhanh bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng.
a. Chọn vật liệu.
Do không có yều cầu đặc biệt ta chọn vật liệu cho 2 bánh răng nh sau:
Bánh nhỏ: thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn bề mặt 255HB có b1 = 850
MPa, ch1 = 580 MPa
Bánh lớn: thép 45 tôi cải thiên đạt độ rắn bề mặt 245HB có b 2 = 850
MPa, ch 2 = 580 MPa
b. Xác định ứng suất cho phép.
Theo bảng 6.2[1] với thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn từ 180HB ... 350HB
Hlim0= 2HB+70; SH=1,1; 0Flim=1,8HB; SF=1,75
0Hlim1=2.255+70= 580 MPa
0Flim1=1,8.255=459 MPa
0Hlim2=2.245+70=560 MPa

0Flim2=1,8.245=441 MPa
Theo CT6.5[1]
Số chu kì thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về tiếp xúc
NH01=30HHB12,4= 30.2552,4=1,78.107
NH02=30HHB22,4=30.2452,4=1,62.107
Theo ct6.7[1]

Page 9


Đồ án chi tiết máy

Phạm Thanh Lịch Cơ điện tử 2_K49

Số chu kì thay đổi ứng suất tơng đơng
NHE=60c(Ti/Tmax)3niti
NHE2=60.1.(458,19/5,36).20000(13..0,5+0.83.0.5)=7,75 107 >NH01
KHL2=1
Suy ra NHE1>NH01
KHL1=1
Xác định sơ bộ [H] theo công thức 6.1a[1]
[H]= 0Hlim.KHL/SH
[H]1 = 5801/1,1 =527,3 MPa
[H]2 = 560.1/1,1 = 509 MPa
Vì cặp răng là răng thẳng [H] = min([H]2, [H]1)=509 MPa
Theo CT 6.7[1]
Chu kì thay đổi ứng suất tơng đơng
NFE=60c(Ti/Tmax)6tini
NFE2=60.1.458,19/5,36.20000.(13.0,5+ 0,83.0,5)=7,75.107>NF02
KFL2=1

Tơng tự KFL1=1
Do đó theo CT 6.2b với bộ truyền quay 1 chiều KFC=1, ta đợc
F =0FlimkFL..kFC/sF
[F1]= 459.1.1/1,75=252 MPa
[F2]= 4411.1/1,75=262.3MPa
Ưng suất quá tải cho phép: theo CT 6.10[1] và 6.11[1]
[ H]max=2,8ch2=2,8.580=1624 MPa
[ F1]max=0,8ch1=0,8.580=464 MPa
[ F2]max=0,8ch2=0,8.580=464 MPa
c. Xác định các thông số bộ truyền.
Khoảng cách trục.
Theo CT 6.15a[1]
aw1 = K a (u1 + 1)3

T1.K H
[ H ]2 u1 ba

Trong đó:
Theo bảng 6.6[1], vị trí bánh răng không đối xứng đối với
các ổ trong hộp giảm tốc, chọn ba=0,4
Ka _ hệ số phụ phuộc vào vật liệu của cặp bánh răng, theo
bảng 6.5[1], chọn Ka=49,5
T1 _ momen xoắn trên trục chủ động, T1=96919 Nmm
[H] _ ứng suất cho phép, [H]=509 MPa
u _ tỉ số truyền, u= 5,36
KH _ hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên
chiều rộng vành răng khi tính về tiếp xúc,

Page 10

Đồ án chi tiết máy

Phạm Thanh Lịch Cơ điện tử 2_K49

Theo CT 6.16[1], bd=0,5ba(u+1) = 0,5.0,4(5,36+1)=1,27
do đó theo bảng tra đồ thị Hình 10_14[2]
KH=1,09 (sơ đồ 3)
a w1 = 49,5(5,36 + 1)3

96919.1,21
= 187,7 mm
509 2.5,36.0,4

Chọn aw1=190 mm
Modun
Theo CT 6.17[1], m=(0,01ữ0,02)aw1=(0,01ữ0,02)190=1,9ữ3,8 mm
Theo bảng 6.8[1] chọn modun pháp m=2 mm
Số răng
Số răng bánh nhỏ
z1 =

2a w1
2.190
=
= 29,80
m(u + 1) 2(5,36 + 1)

lấy z1=30

số răng bánh lớn z2=uz1=5,36.30=160,8
Lấy z2=160
Do đó aw1=m(z1+z2)/2=2(30+160)/2=190 mm
Do vậy không cần dịch chỉnh.
Tỉ số truyền thực: u=z2/z1=160/30=5,33
d. Kiểm nghiệm độ bền.
Kiểm nghiêm về độ bền tiếp xúc.
Theo CT 6.33[1]
H = Z M Z H Z

2T .K H (um + 1)
2
bwum d w1

Trong đó:
ZM _ hệ số kể đến cơ tính của vật liệu của các bánh răng ăn
khớp, theo bảng 6.5[1], ZM=274
ZH _ hệ số kể đến bề mặt tiếp xúc, theo 6.34[1]
ZH =

2. cos b
2.1
=
= 1,764
sin( 2 tw )
sin( 2.20 0 )

b Góc nghiêng của răng trên hình trụ cơ sở
tg b =cos t .tg =0 b =0 (răng thẳng =0)

Theo tiêu chuẩn Profin gốc =200
Gúc profin răng t =arctg(tg /cos )=200
Gúc n khp tw =arccos(acos t / aw)=arccos( t )= t =200
Z _ hệ số kể đến sự trùng khớp của răng, với bánh răng thẳng
dùng CT 6.36a,

Z =

4
3

Với =1,88-3,2(1/z1+1/z2)=1,88-3,2(1/30+1/160)=1,75

Page 11


Đồ án chi tiết máy

Phạm Thanh Lịch Cơ điện tử 2_K49

Z =

4 1,75
= 0,87
3

dw1 _ đờng kính vòng chia
dw1=2aw/(um+1)=2.190/(5,33+1)=60,03 mm
KH _ hệ số tải trọng
KH=KHKHKHv

KH _ hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên bề
rộng vành răng, tra bảng 6.7[1], KH=1,21
KH _ hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng cho các đôi
răng đồng thời ăn khớp, bánh răng thẳng KH=1,13
KHv _ hệ số tải trọng động xuất hiện trong vùng ăn khớp, theo
CT 6.41[1] KHv=1+Hbwdw1/(2T1 KHKH)
Trong đó

H = H g 0v

aw
u

v=dw1n1/60000=3,14.60,03.458,19/60000=1,44 m/s
Theo bng 6.13[1] chn cp chính xác 9
H s k ộn nh hng ca sai s n khp
tra bảng 6.15[1], H=0,006
Tr s k n nh hng ca sai lch bc rng
tra bảng 6.16[1], g0=56
H = 0,006.73.1,44

190
= 3,76
5,33

bw _ chiều rộng vành răng, bw=baaw1=0,4.190=76 mm
lấy bw=76 mm
KHv=1+3,76.76.60,03/
(2.96919.1,21.1,13)=1,065
KH=1,13.1,21.1,065=1,46

H = 274.1,76.0,87

2.96919.1,46(5,33 + 1)
= 470,1 MPa
76.5,33.60,03 2

Theo 6.1[1], với v=1,44 m/s Zv=1
Với cấp chính xác động học là 9, độ nhám đạt 2,5àm
ZR=0,95
Khi da<700 KxH=1
[H]=[H].ZvZRZxH=509.1.095.1=483.5MPa
H < [ H]
Vậy bảo đảm độ bền tiếp xúc.
bền

[ H ]'[ H ] 483,5 470,1
=
= 2,78%
[ H ]'
483.5

Page 12

không quá thừa


Đồ án chi tiết máy

Phạm Thanh Lịch Cơ điện tử 2_K49

Kiểm nghệm về độ bền uốn.
Theo CT 6.43[1]
F1=2T1KFYYYF1/(bwdw1m)
Trong đó:
Y = 1/ _ hệ số kể đến sự trùng khớp của răng, tính ở
trên ta đợc =1,73 Y=1/1,75=0,57
Y _ hệ số kể đến độ nghiêng của răng, răng thẳng
Y=1
YF1, YF2 _ hệ số dạn răng của bánh 1 và 2, vì răng thẳng
tra bảng 6.18[1] ta đợc
YF1=3,8;
YF2=3,60
KF=KFKFKFv _ hệ số tải trọng khi tính về uốn
KF _ hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng
trên bề rộng vành răng, tra bảng th hỡnh hỡnh 14-14[2]
KF=1,51
KF _ hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng
cho các đôi răng đồng thời ăn khớp khi tính về uốn, tra bảng 6.14[1], với
răng thẳng KF=1,37
KFv _ hệ số kể đến tải trọng động xuất hiện trong vùng ăn
khớp,
KFv=1+Fbwdw1/(2T1 KFKF)
Trong đó

F = F g 0v

aw
u

Tra bảng 6.15[1], F=0,006

Tra bảng 6.16[1], g0=73
F = 0,006.73.1,44

190
= 3,76
5,33

KFv=1+3,76.76.60,03/(2.96919.1,37.1,51)=1,046
KF=1,37.1,51.1,046=2,164
F1=2.96919.2,164.0,57.1.3,8/(76.60,03.2)=99,56 MPa
F2=F1.YF2/YF1=99,56.3,6/3,8=94,32 MPa
Theo CT 6.2[1], [F]=[F]YRYSKxF
Hệ số xét đến độ nhám của :
YR=1
Hệ số xét đến độ nhậy của vật liệu
YS=1,08-0,0695.ln(m)=1,08-0,0695.ln2=1,031
Hệ số xét đến kích thớc của bánh răng :
KxF =1 (da<=400)
[F1]=262,3.1.1,031.1=270,1 MPa
[F2]=252.1.1,031.1=259,8 MPa
Vậy đảm bảo điều kiện bền uốn.
Kiểm nghiệm độ bền quá tải.

Page 13

F1< [F1]
F2<[F2]


Đồ án chi tiết máy

Phạm Thanh Lịch Cơ điện tử 2_K49

Theo 6.48[1], Kqt=2,2
H 1 max = H k qt = 470,1. 2,2 = 697 Mpa< [ H 1max ]=1624 Mpa
Theo 6.49[1]
F2max=F2.Kqt=94,32.2,2=207,5 MPa < [F1]max
F1max=F1.Kqt=2,2.99,42=218,7 MPa < [F2]max
Vậy đảm bảo khả năng quá tải.
e. Xác định các thông số bộ truyền.
Đờng kính chia: d1=mz1=2.30=60 mm
d2=mz2=2.160=320 mm
Đờng kính đỉnh răng: da1=d1+2m=60+2.2=64 mm
da2=d2+2m=320+2.2=324 mm
Đờng kính đáy răng: df1=d1-2,5m=60-2,5.2=55 mm
df2=d2-2,5m=320-2,5.2=315 mm

Các thông số chính của bộ truyền
STT
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11

Thông số
Khoảng cách trục
Môđun pháp
Chiều rộng vành răng
Tỉ số truyền
Góc nghiêng của răng
Số răng bánh nhỏ
Số răng bánh lớn
Hệ số dịch chỉnh
đờng kính vòng chia:
Bánh nhỏ
Bánh lớn
Đờng kính đỉnh răng
Bánh nhỏ
Bánh lớn
Đờng kính đáy răng
Bánh nhỏ
Bánh lớn

kí hiệu
aw1
m
bw
u2

Z1
Z2
x1; x2

Giá trị
190
2
76
5,33
0
30
160
0

đơn vị
mm
mm
mm

d1
d2

60
320

mm
mm

da1
da2

64
324

mm
mm

df1
df2

55
315

mm
mm

độ
Răng
Răng
mm

2.Tính toán cấp chậm bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng.
a. Chọn vật liệu.

Page 14


Đồ án chi tiết máy

Phạm Thanh Lịch Cơ điện tử 2_K49

Do không có yều cầu đặc biệt ta chọn vật liệu cho 2 bánh răng nh sau:
Bánh nhỏ: thép 40X Tôi cải thiện đạt độ rắn bề mặt 280HB có
3 = 950 MPa, ch3 = 700 MPa

Bánh lớn: thép 40X tôi cải thiên đạt độ rắn bề mặt 270HB có
b 4 = 950 MPa, ch 4 = 700 MPa
b. Xác định ứng suất cho phép.
Theo bảng 6.2[1] với thép 40X tôi cải thiện đạt độ rắn từ 260HB ...
280HB
Hlim0= 2HB+70; SH=1,1; 0Flim=1,8HB; SF=1,75
0Hlim3=2.280+70= 630 MPa
0Flim3=1,8.280=504MPa
0Hlim4=2.270+70=610 MPa
0Flim4=1,8.270=486MPa
Theo CT6.5[1]
Số chu kì thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về tiếp xúc:
NH03=30HHB32,4= 30.2802,4=2,2.107
NH04=30HHB42,4=30.2702,4=2,1107
Theo ct6.7[1]
Số chu kì thay đổi ứng suất tơng đơng:
NHE=60c(Ti/Tmax)3niti
NHE4=60.1.19,11.20000(13.0,5+0,83.0,5)=1,7.107 KHL4= = 6

N H 04
2,1.10 7
=6
= 1,03
N HE 4
1,7.10 7

NHE3=60.1.85,48.20000. (13.0,5+0,83.0,5)=7,7.107>NHO3
KHL3=1
Xác định sơ bộ [H] theo công thức 6.1a[1]

[H]= 0Hlim.KHL/SH
[H]3 = 630.1/1,1 =572.7 MPa
[H]4 = 504.1/1,1 = 458.2 MPa
Vì cặp răng là răng nghiêng
[H] = 0,5([H]3+[H]4)= 515.5Mpa <1,25 [H]4
Theo CT 6.7[1] NFE=60c(Ti/Tmax)6tini
NFE3=60.1.85,48.20000(16.0,5+0,86.0,5)=6,4.107>NFO3
KFL3=1
NFE4=60.1.19,11.20000(16.0,5+0,86.0,5)=1,4.107 >NF04
KFL4=1
Do đó theo CT 6.2b với bộ truyền quay 1 chiều KFC=1, ta đợc
[F3]=504.1.1/1,75=288 MPa
[F4]=486.1.1/1,75=277 MPa
Ưng suất quá tải cho phép: theo CT 6.10[1] và 6.11[1]

Page 15


Đồ án chi tiết máy

Phạm Thanh Lịch Cơ điện tử 2_K49

[ H]max=2,8ch4=2,8.700=1960 MPa
[ F3]max=0,8ch3=0,8.700=560 MPa
[ F4]max=0,8ch4=0,8.700=560 MPa
c. Xác định các thông số bộ truyền.
Khoảng cách trục.
Theo CT 6.15a[1]
aw 2 = K a (u2 + 1)3

T1.K H
[ H ]2 u2 ba

Trong đó:
Theo bảng 6.6[1], vị trí bánh răng không đối xứng đối với
các ổ trong hộp giảm tốc, chọn ba=0,3
Ka _ hệ số phụ phuộc vào vật liệu của cặp bánh răng, theo
bảng 6.5[1], chọn Ka=43
T1 _ momen xoắn trên trục chủ động, T1=499397 Nmm
[H] _ ứng suất cho phép, [H]=515.5 MPa
u _ tỉ số truyền, u1= 4.47
KH _ hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên
chiều rộng vành răng khi tính về tiếp xúc,
Theo CT 6.16[1], bd=0,5ba(u+1)=0,5.0,3(4.47+1)=0,820
Tra đồ thị hình 10_14[2]
KH=1,05
a w 2 = 43.(4,47 + 1)3

499397.1,05
= 267.5 mm
515,5 2.4,47.0,3

Chọn aw2=270 mm
Modun
Theo CT 6.17[1], m=(0,01ữ0,02)aw1=(0,01ữ0,02)270=2,7ữ5,4 mm
Theo bảng 6.8[1] chọn modun pháp m=3 mm
Số răng
Chọn sơ bộ =100 cos=0,9848
Theo 6.31[1], số răng bánh nhỏ
z1 =

2a w1 cos 2.270.0,9848
=
= 32.4
m(u + 1)
3.(4,47 + 1)

lấy z1=32

số răng bánh lớn z2=uz1=4,47.32=143.04
Lấy z2=142
Tỉ số truyền thực: u=z2/z1=142/32=4,43
cos=m(z1+z2)/(2aw2)=3(32+142)/(2.270)=0,9666
=14050
d. Kiểm nghiệm độ bền.
Kiểm nghiêm về độ bền tiếp xúc.
Theo CT 6.33[1]

Page 16


Đồ án chi tiết máy

Phạm Thanh Lịch Cơ điện tử 2_K49

H = Z M Z H Z

2T .K H (um + 1)
2
bwum d w1

Trong đó:
ZM _ hệ số kể đến cơ tính của vật liệu của các bánh răng ăn
khớp, theo bảng 6.5[1], ZM=274
b _ góc ngiêng trên trụ cơ sở
Theo 6.35[1], tgb=costtg
Với t=arctg(tg/cos)=arctg(tg20/cos14o50)=20037
tgb=cos20037.tg14050 b=130 55
ZH _ hệ số kể đến bề mặt tiếp xúc, theo 6.34[1]
ZH

2. cos b
2. cos13 0 55'
=
=
= 1,71
sin( 2 tw )
sin( 2.20 0 37' )

Z _ hệ số kể đến sự trùng khớp của răng, theo 6.37[1],
=bwsin/(m)
Với bw=baaw2=0,3.270=81 mm
=81sin14050/(.3)=2,2>1
Do đó theo 6.38[1], z = 1 /
=[1,88-3,2(1/z1+1/z2)]cos=[1,88-3,2(1/32+1/142)].09666=1,698
z = 1 / 1,698 = 0,767
Đờng kính vòng chia:
d3=m.z3/cos =3.32/cos14050=99,3
mm
Vận tốc vòng :

v=dw3n3/60000=3,14.99,3.85,96/60000=0,446 m/s
với v=0,446 tra bảng 6.13 dùng cấp chính xác 9,
KH _ hệ số tải trọng
KH=KHKHKHv
KH _ hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên bề
rộng vành răng, tra bảng 6.7[1], KH=1,029
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], với v<2,5 và cấp chính xác 9
KH=1,13
KHv _ hệ số tải trọng động xuất hiện trong vùng ăn khớp, theo
CT 6.41[1] KHv=1+Hbwdw1/(2T3 KHKH)
Trong đó

H = H g 0v

aw
u

tra bảng 6.15[1], Trị số ảnh hởng của sai số ăn khớp : H=0,002
tra bảng 6.16[1], Sai lệch bớc răng
: g0=73

Page 17


Đồ án chi tiết máy

Phạm Thanh Lịch Cơ điện tử 2_K49
H = 0,002.73.0,44

270
= 0,499
4,43

KHv=1+0,499.81.99,3/(2.499397.1,029.1,13)=1,003
KH=1,029.1,13.1,003=1,165
H = 274.1,71.0,767

2.499397.1,165( 4,43 + 1)
= 478,07 MPa
81.4,47.99,3 2

Theo 6.1[1], với v=0,446 m/s Zv=1
Với cấp chính xác động học là 9, chọn cấp chính xác
về mức tiếp xúc là 8, khi đó cầm gia công đạt độ nhám
Ra<=2,5...1,25 àm
ZR=0,95
Khi da<700 KxH=1
[H]=[H].ZvZRZxH=515,5.1.1.0,95=489,7 MPa
H <[ H]
Vậy bảo đảm độ bền tiếp xúc.

[ H ]'[ H ] 489,7 478,07
=
= 2,37% < 10% đảm bảo không
[ H ]'
489,7

thừa bền.
Kiểm nghệm về độ bền uốn.

Theo CT 6.43[1]
F3=2T3KFYYYF3/(bwdw1m)
Trong đó:
Y = 1/ _ hệ số kể đến sự trùng khớp của răng, tính ở
trên ta đợc =1,698 Y=1/1,698=0,588
Y _ hệ số kể đến độ nghiêng của răng,với =14050
Y=1-14050 /140=0,894
YF3, YF4 _ hệ số dạng răng của bánh 1 và 2,
Zv3=Z3/cos3=32/cos314050=33,1
Zv4=Z4/cos3=142/cos314050=146.8
tra bảng 6.18[1] ta đợc YF3=3,75 ; YF4=3,60
KF=KFKFKFv _ hệ số tải trọng khi tính về uốn
KF _ hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng
trên bề rộng vành răng, tra đồ thị 10.14[2] : KF=1,23
KF _ hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng
cho các đôi răng đồng thời ăn khớp khi tính về uốn, tra bảng 6.14[1],
KF=1,37
KFv _ hệ số kể đến tải trọng động xuất hiện trong vùng ăn
khớp,
KFv=1+Fbwdw1/(2T1 KFKF)
Trong đó

F = F g 0v

aw
u

Page 18

Đồ án chi tiết máy

Phạm Thanh Lịch Cơ điện tử 2_K49

Tra bảng 6.15[1], Trị số ảnh hởng của sai số ăn khớp :F=0,006
Tra bảng 6.16[1], Sai lệch bớc răng
: g0=73
F = 0,006.73.0,44

270
= 1,497
4,47

KFv=1+1,497.81.99,3/(2.499397.1,23.1,37)=1,007
KF=1,23.1,37.1,007=1,696
F3=2.499397.1,696.0,605.0,894.3,75/(81.99,3.3)=142,3 MPa
F4=F3.YF4/YF3=142,3.3,6/3,75=136,6 MPa
Theo CT 6.2[1], [F]=[F]YRYSKxF
Với bánh răng phay, lấy YR=1
Với m=3 YS=1,08-0,0695ln(m)=1,08-0,0695ln(3)=1,003
Vì d<400 KxF=1
[F3]=288.1.1,003.1=288,8 MPa F1< [F1]
[F4]=277.1.1,003.1=277,83MPa F2<[F2]
Vậy đảm bảo điều kiện bền uốn.
Kiểm nghiệm độ bền quá tải.
Theo 6.48[1], Kqt=Tmax/T= 1,4
H 1 max = H k qt = 478,07. 1,4 = 565,6 MPa < [H]max=1260 MPa
Theo 6.49[1]
F3max=F3.Kqt=142,3.1,4=192,2 MPa < [F1]max=464 MPa
F4max=F4.Kqt=136,6.1,4=191,24 MPa < [F2]max=360 MPa

Vậy đảm bảo khả năng quá tải.
e. Xác định các thông số bộ truyền.
Đờng kính chia: d3=m.z3/cos =3.32/cos14050=99,3
mm
0
d4= m.z4/cos =3.142/cos14 50=440 mm
Đờng kính đỉnh răng: da3=d3+2m=99,3+2.3=105,3
mm
da4=d4+2m=440+2.3=446
mm
Đờng kính đáy răng: df3=d3-2,5m=99,3-2,5.3=91,8
mm
df4=d4-2,5m=440-2,5.3=432
mm

Các thông số chính của bộ truyền :
STT
1
2
3
4
5
6

Thông số
Khoảng cách trục
Môđun pháp
Chiều rộng vành răng
Tỉ số truyền
Góc nghiêng của răng

Số răng bánh nhỏ

kí hiệu
aw2
m
bw
u2

Z1

Page 19

Giá trị
270
3
81
4,43
14050
32

đơn vị
mm
mm
mm
độ
Răng


Đồ án chi tiết máy
7

8
9
10
11

Số răng bánh lớn
Hệ số dịch chỉnh
đờng kính vòng chia:
Bánh nhỏ
Bánh lớn
Đờng kính đỉnh răng
Bánh nhỏ
Bánh lớn
Đờng kính đáy răng
Bánh nhỏ
Bánh lớn

Phạm Thanh Lịch Cơ điện tử 2_K49
Z2
x1; x2

142
0

Răng
mm

d1
d2

99,3
440

mm
mm

da1
da2

105,3
446

mm
mm

df1
df2

91,8
432

mm
mm

IV. Tính toán thiết kế trục.
Từ tính ng suất trục vào (trục I ) là P I = 4,65kw , nI = 458,19 vòng/phút,
T1=96919 Nmm
Công suất trên trục II là PII = 4,47 Kw , nII =85,48 vòng/phút,
T2=499397Nmm.
Công suất trên trục III là P III = 4,29 Kw , nIII = 19,11 vòng/phút,

T3=2143877 Nmm.toán trên ta có số liệu ban đầu:
Cô
1. Xác định sơ đồ đặt lực.
Theo công thức 10.1[1], các lực tác dụng lên trục:
Trục I
Ft1=2T1/dw11=2.96919/60=3230,6 N
Fr1=Fr1.tgtw/cos=3230,6.tg20/1=1175,8 N
Fa1=0
Trục II
Ft2=Ft1=3230,6 N
Fr2=Fr1=1175,8 N
Fa2=0
Ft3=2T2/dw3=2.499397/99,3=10058 N
Fr3=Ft3tgtw/cos=10058.tg20037/0,9666=3914 N
Fa3=Ft3.tg=10028.tg14050=2664 N
Trục III Ft4=Ft3=10058 N
Fr4=Fr3=3914 N
Fa4=Fa3=2664 N

Page 20


Đồ án chi tiết máy

Phạm Thanh Lịch Cơ điện tử 2_K49

Lực tác dụng tại khớp nối:
Fk=(0,20,3)Ft

đàn hồi.

Với Ft=2.Tk/Dt
Tk= kTtruc ra
k Hệ số chế độ làm việc
k=(1,21,5) (Tra bảng 16.1)

Tk = (1,21,5) .2143877=25726523215815
Tra bảng 16.10a[1]
Với Dt=260 mm _ đờng kính vòng tròn qua tâm các chốt của nối trục
Ft= 2.2572652/260=19789 (N)
Fk=(0,20,3).19789 = 3957,85936,7
Chọn
Fk=3957 N

Lực đai
Fd= 569,3
Phân tích thành hai thành phần
Fxd= Fd .sin = 259,3.sin450=183,4 N
Fyd= Fd .cos = 259,3.cos450=183,4 N

Page 21


Đồ án chi tiết máy

Phạm Thanh Lịch Cơ điện tử 2_K49

2. Chọn vật liệu chế tạo là thép 45 tôi cải thiện có b= 600MPa, ứng
suất xoăn cho phép []= 12..20 MPa.
Chọn

[]=16
3. Xác định sơ bộ đờng kính trục.
Trục I
Theo CT10.9[1], đờng kính trục: d1 = 3
Với T1=96919 Nmm ,
d1 = 3

T1
0,2[ ]

96919
= 31,2 mm
0,2.16

Chọn d1=35 mm.
Trục II, với T2=499397 Nmm,
d2 = 3

T2
499397
=3
= 53.8 mm
0,2[ ]
0,2.16

Chọn d2=55 mm
Trục III, với T3=2143877 Nmm
d3 = 3

T3

2143877
=3
= 87,5 mm
0,2[ ]
0,2.16

Chọn d3=90 mm
4. Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực.
4.1 Tính sơ bộ chiều rộng ổ lăn
Dựa vào bảng 10.2 ta có :
d1= 35 b01 =21 mm
d2= 55 b02= 29 mm
d3= 90 b03 = 43 mm
4.2 Xác định chiều dài may ơ
áp dụng ct 10.10[1]
+ Chiều dài may ơ bánh đai
lmd= (1,2...1,5)d1= (1,2...1,5).35=(42...52,5)

Page 22


Đồ án chi tiết máy

Phạm Thanh Lịch Cơ điện tử 2_K49

chọn lmd= 52
+ Chiều dài may ơ bánh răng trụ
. Bánh 1
lmbr1= (1,2...1,5)d1= (1,2...1,5).35=(42...52,5)
chọn lmbr1=76

. Bánh 2
lmbr2= (1,2...1,5)d2= (1,2...1,5).55=(66...82,5)
chọn lmbr2=82
. Bánh 3
lmbr3= (1,2...1,5)d3= (1,2...1,5).55=(66...82,5)
chọn lmbr3= 82
. Bánh 4
lmbr4= (1,2...1,5)d3= (1,2...1,5).90=(108...135)
chọn lmbr4= 110
+ Chiều dài nửa khớp nối
lmkn= (1,4...2,5)d3= (1,4...2,5).90=(126...225)
chọn lmkn= 130
4.3

Khoảng cách các gối đỡ

Tính với trục II
Theo bảng 10.4[1] các khoảng cách còn lại:
l22=0,5(lmbr2+b02)+k1+k2=0,5(82+29)+10+8=73,5mm
l23=l22+0,5(lmbr2+lmbr3)+k1=73,5+0,5(82+82)+10=165,5mm
l21=lmbr2+lmbr3+3k1+2k2+b02=82+82+3.10+2.8+29=239 mm
Tính trục I
l11=l21=239 mm
l12=0,5(lmd+b01)+k3+hn=0,5(52+21)+18+16=70,5 mm
l13=l12+l22=70,5+73,5=144 mm
Trục III
l32=l23=165,5 mm
l31=l21=239 mm
l33=0,5(b03+lmkn)+k3+hn=0,5(130+43)+18+18=120,5 mm
Trong đó :

Theo bảng 10.3[1] ta chọn các khoảng cách:
k1=10 mm _ khoảng cách từ mặt mút của chi tiết quay đến thành
trong của hộp hoặc khảng cách giữa các chi tiết quay.
k2=8 mm _ khoảng cách từ măt mút ổ lăn đến thành tỏng của hộp.
k3=18 mm _ khoảng cách từ mặt mút của chi tiết quay đến nắp ổ.
hn=16 mm _Chiều cao nắp ổ và đầu bulông

Page 23


§å ¸n chi tiÕt m¸y

Ph¹m Thanh LÞch C¬ ®iÖn tö 2_K49

5. X¸c ®Þnh ph¶n lùc t¹i c¸c gèi ®ì.
 Trôc sè I
Ph¬ng tr×nh c©n b»ng m«men:

∑F = F
∑F = F
∑m = F
∑m = F
x

x10

y

y10

+ Fx11 + Ft1 − Fxd = 0
+ Fy11 − Fr1 + Fyd = 0
.l + Ft1 .(l11 + l12 − l13 ) − Fd sin β .(l12 + l11 ) = 0

y

x10 11

x

y10 11

l − Fr1 (l11 + l12 − l13 ) + Fd . cos β .(l12 + l11 ) = 0

Thay sè ta t×m ®îc :
Fx11= -1047,7

N

Page 24


Đồ án chi tiết máy

Phạm Thanh Lịch Cơ điện tử 2_K49

Fx10= -1999.5 N
Fy10= 576,7
N
Fy11= 415,7

N
Fx11 ngợc chiều giả sử
Fx10 ngợc chiều giả sử
Xác định đờng kính trục
+Tại ổ lăn
ổ 0
Mtong=0
Mtd= 0 d0=0
ổ 1
M tong = M x2 + M y2 = 129312 + 12951,2 2 = 18301,5 Nmm
2
M td = M tong + 0,75T 2 = 18301,5 2 + 0,75.96919 2 = 85906,4 Nmm

d ol1 = 3

M td
85906,4
=3
= 23,4 mm
0,1.[ ]
0,1.67

Chọn theo tiêu chuẩn
dol1= dol0=30
+Tại bánh răng 1

M tong = M x2 + M y2 = 68798,4 2 + 173394 2 = 186543 Nmm
2
M td = M tong + 0,75T 2 = 186543 2 + 0,75.96919 2 = 204556 Nmm

d br1 = 3

M td
204556
=3
= 31,2 mm
0,1.[ ]
0,1.67

Chọn theo tiêu chuẩn
dbr1= 32
+Tại đai

M tong = M x2 + M y2 = 0 2 + 0 2 = 0 Nmm
2
M td = M tong + 0,75T 2 = 0 2 + 0,75.96919 2 = 83934 Nmm

dd = 3

M td
83934
=3
= 23,2 mm
0,1.[ ]
0,1.67

Chọn theo tiêu chuẩn
dd= 25

Page 25