ĐỒ ÁN MÔN HỌC CHI TIẾT MÁYi :Hộp giảm tốc phân đôi cấp chậm

Đồ án môn học chi tiết máy

Trường đại học công nghiệp Hà Nội

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
KHOA CƠ KHÍ
ĐỒ ÁN MÔN HỌC CHI TIẾT MÁY
Đề tài:Hộp giảm tốc phân đôi cấp chậm

1. Động cơ

3. Hộp giảm tốc

2. Nối trục đàn hồi

5. Xích tải

4. Bộ truyền xích

Tmm = 1,65T1, T2 = 0,7T1, t1 = 3,5 (h), t2 = 4 (h), tck = 8 (h)
Số liệu của đề bài:
1. Lực kéo băng tải:
F = 10000 (N)
2. Vận tốc xích tải:
v = 0,58 (m/s)
3. Số răng đĩa xích tải dẫn: z = 31 (răng)
4. Bước xích
p = 25,4 (mm)
5. Thời gian phục vụ:
lh =15000 giờ
6. Số ca làm việc:

số ca = 3 (ca)
7. Góc nghiêng đường nối tâm bộ truyền ngoài : 60o
8. Đặc tính làm việc : êm
1


Đồ án môn học chi tiết máy

Trường đại học công nghiệp Hà Nội

LỜI NÓI ĐẦU
Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí là yêu cầu không thể thiếu đối với một kỹ sư
ngành cơ khí, nhằm cung cấp các kiến thức cơ sở về máy và kết cấu máy.
Thông qua đồ án môn học Chi tiết máy, mỗi sinh viên được hệ thống lại các kiến
thức đã học nhằm tính toán thiết kế chi tiết máy theo các chỉ tiêu chủ yếu về khả năng
làm việc; thiết kế kết cấu chi tiết máy, vỏ khung và bệ máy; chọn cấp chính xác, lắp
ghép và phương pháp trình bày bản vẽ, trong đó cung cấp nhiều số liệu mới về phương
pháp tính, về dung sai lắp ghép và các số liệu tra cứu khác. Do đó khi thiết kế đồ án chi
tiết máy phải tham khảo các giáo trình như Chi tiết máy, Tính toán thiết kế hệ dẫn động
cơ khí, Dung sai và lắp ghép, Nguyên lý máy ...từng bước giúp sinh viên làm quen với
công việc thiết kế và nghề nghiệp sau này của mình.
Nhiệm vụ của em là thiết kế hệ dẫn động băng tải gồm có hộp giảm tốc côn - trụ và
bộ truyền xích. Hệ được dẫn động bằng động cơ điện thông qua khớp nối, hộp giảm tốc
và bộ truyền xích để truyền động đến băng tải.
Lần đầu tiên làm quen với công việc thiết kế, với một khối lượng kiến thức tổng hợp
lớn, và có nhiều phần em chưa nắm vững, dù đã tham khảo các tài liệu song khi thực
hiện đồ án, trong tính toán không thể tránh được những thiếu sót.Em mong được sự góp
ý và giúp đỡ của các thầy cô giáo.
Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo, đặc biệt là thầy giáo Nguyễn Tuấn Linh
đã hướng dẫn tận tình và cho em nhiều ý kiến quý báu cho việc hoàn thành đồ án môn

học này.
Hà nội, tháng 6 năm 2012
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Văn Tá

2


Đồ án môn học chi tiết máy

Trường đại học công nghiệp Hà Nội

Phần 1: TÍNH CHỌN ĐỘNG CƠ, PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN VÀ MOMEN
XOẮN TRÊN CÁC TRỤC.

1.1. Tính toán chọn động cơ.
1.1.1. Xác định công suất cần thiết.

- Công suất cần thiết: Pct=

Pt . 4,7908
=
=
η
0,86

5,6 (kw)

+ Pt = β.Plv : Công suất tương đương.

 T  t 
β = ∑  i  . i  =
  T1  t ck 
2

 T1  3,5  0,7T1  4 
.  = 0,826
+ 
  .
T
8
T
 1  8 
 1 
2

nhỏ nên có thể bỏ qua Tmm).
Công suất làm việc trên trục máy công tác:
10000.0,58
1000
Fv

Plv =

1000

=
= 5,8(kw)
⇒ Pt = 0,826.5,8 = 4,7908 (kw)
+ η: Hiệu suất bộ truyền, ở lăn, ổ trượt, khớp nối.

η = η kn. η2 br. η4 ol. η x = 0,99.0,972.0,994. 0,96 = 0,86
Tra bảng 2.3
η kn = 0,99 : Hiệu suất khớp nối đàn hồi.
η br = 0,97 : Hiệu suất bộ truyền bánh răng trụ.
η ol = 0,99 : Hiệu suất một cặp ổ lăn.
η x = 0,96 : Hiệu suất bộ truyền xích.
1.1.2. Xác định sơ bộ số vòng quay của động cơ.
- Tỷ số truyền của hệ dẫn động:
Ut = Ubr.Ux = 17.2 = 34
Tra bảng 2.4:
3

(Do thời gian mở máy rất


Đồ án môn học chi tiết máy

Trường đại học công nghiệp Hà Nội

+ Ubr = 17: Tỷ số truyền bộ truyền động bánh răng.
+ Ux = 2: Tỷ số truyền bộ truyền xích.
- Số vòng quay của trục máy công tác:

nlv =

60000.V
z. p

=

60000.0,58
31.25,4

= 44 (vòng/phút)

- Số vòng quay sơ bộ của động cơ:
nsb = Ut.nlv = 34.44 = 1496 (vòng/phút)
1.1.3. Chọn động cơ.
Pct = 5,6 (kw), nđb = 1500 (vòng/phút)
Tra bảng P 1.1 chọn động cơ K160S4
Công suất
(kw)

Vận tốc quay
(vòng/phút)

7,5

1450

η% Cos
87,
5

Pđc = 7,5 (kw) > Pct = 5,6 (kw),

0,86

5,8

Khối lượng
(kg)

Đường kính trục
D (mm)

94

32

2,2

Tk
T
= 2,2 > mm = 1,6
T1
T1

Vậy động cơ đã chọn đạt yêu cầu.

1.2. Phân phối tỷ số truyền và momen xoắn.
1.2.1. Xác định tỷ số truyền Ut của hệ dẫn động.

Ut =

nđc
nlv

=

1450
44

= 32,96

4


Đồ án môn học chi tiết máy

Trường đại học công nghiệp Hà Nội

Ut = Un.Uh⇒ Uh =

U t 32,96
=
Un
2

= 16,48

nđc = 1450: Số vòng quay của động cơ đã chọn (vòng/phút)
nlv = 44: Số vòng quay của trục máy công tác (vòng/phút)
Un: Tỷ số bộ truyền ngoài, tra bảng 2.4 (tập 1) chọn Un = 2
Uh = U1.U2: Tỷ số truyền của hộp giảm tốc.
Tra bảng 3.1 chọn Uh = 16 ⇒ U1 = 4,91 U2 = 3,26

-Tính lại Un: Un =

Ut

Un

=

32,96
16

= 2,06

1.2.2. Xác định công suất, tốc độ vòng quay và momen xoắn trên các
trục.
1.2.2.1. Xác định công suất trên các trục.

-Đĩa xích tải: Px =

- Trục III: PIII =

- Trục II: PII =

- Trục I: PI =

Plv
5,6
=
= 5,7
η ol 0,99

Px
η x .η ol

PIII
η ol .η br

=

=

(kw)

5,7
=6
0,96.0,99

6
= 6,25
0,99.0,97

PII
6,25
=
= 6,5
η br .η ol 0,97.0,99

- Trục động cơ: Pđc =

PI
η kn

(kw)

=

6,5
0,99

(kw)

(kw)

= 6,6 (kw)
5


Đồ án môn học chi tiết máy

Trường đại học công nghiệp Hà Nội

1.2.2.2. Tốc độ vòng quay các trục.
- Trục động cơ: nđc = 1450 (vòng/phút)
- Trục I: nI = nđc = 1450 (vòng/phút)

-Trục II: nII =

nI
UI

- Trục III: nIII=

- Đĩa xích: nx =

=

nII
U2
n III
Un

1450
4,91

=

= 295 (vòng/phút)

295
3,26

=

= 90 (vòng/phút)

90
2,06

= 44 (vòng/phút)

1.2.2.3. Momen xoắn trên các trục.

- Đĩa xích tải bị dẫn: Tx = 9,55.

- Trục III: TIII = 9,55.106.

- Trục II: TII = 9,55.106.

- Trục I: TI = 9,55.106.

PIII
n III

PII
nII

PI
nI

10 6

.

Px
nx

= 9,55.

= = 9,55.106.

= 9,55.106.

- Trục động cơ: Tđc = 9,55.106.

6
90

6,25
295

6,5
1450
6

= 9,55.10 .

Pđc
ηđ

5,7
10 44
6

.

= 1237160 (Nmm)

= 636670 (Nmm)

= 202330 (Nmm)

= 42810 (Nmm)

= 9,55.106.

6,6
1450

= 43470 (Nmm)

*Bảng thông số
Trục
Tỷ số truyền

Động cơ
1

I

II
4,91
6

III
3,26

Đĩa xích
2,06


Đồ án môn học chi tiết máy

U
Công suất

(kw)
Tốc độ vòng
quay
(vòng/phút)
momen xoắn
T (Nmm)

Trường đại học công nghiệp Hà Nội

6,6

6,5

6,25

6

5,7

1450

1450

295

90

44

43470

42810

202330

636670

1237160

7


Đồ án môn học chi tiết máy

Trường đại học công nghiệp Hà Nội

Phần 2:TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN NGOÀI (BỘ TRUYỀN XÍCH).

2.1. Chọn loại xích.
- Đặc tính: làm việc êm, vận tốc nhỏ ⇒ chọn xích con lăn chịu lực tốt, dễ chế tạo, giá
thành rẻ....

2.2. Xác định thông số của xích và bộ truyền.
2.2.1. Chọn số răng đĩa xích.
Ux = 2,06 số răng đĩa nhỏ (đĩa dẫn) Z1 = 27
⇒ Số răng đĩa lớn là: Z2 = Ux.Z1 = 2,06.27= 55,62 chọn Z2 = 55 < Zmax = 120
2.2.2. Xác định bước xích p.
Chọn bước xích p = 25,4 (mm)
- Điều kiện đảm bảo độ bền mòn của bộ truyền xích:
Pt = P.k.kz.kn [P]

Pt: Công suất tính toán (kw).
P = 5,7 (kw): Công suất cần truyền (kw).
K=ko.ka.kđc.kbt.kđ.kc = 1.1.1.1.1.1,45= 1,45
Tra bảng 5.6:
Ko = 1: Hệ số kể đến ảnh hưởng của vị trí bộ truyền (góc nghiêng đường nối tâm bộ
truyền xích bằng 60o).
Ka = 1: Hệ số kể đến khoảng cách trục và chiều dài xích (chọn sơ bộ a = 4p).
Kđc = 1: Hệ số kể đến ảnh hưởng của việc điều chỉnh lực căng xích (trục được điều
chỉnh bằng một trong các đĩa xích).
Kbt = 1: Hệ số kể đến ảnh hưởng của bôi trơn (môi trường không có bụi chất lượng
bôi trơn loại II).
Kđ = 1: Hệ số tải trọng động, kể đến tính chất của tải trọng (làm việc êm).
Kc = 1,45: hệ số kể đến chế độ làm việc của bộ truyền (làm việc 3 ca).
8


Đồ án môn học chi tiết máy

Kz =

Kn =

25 25
=
Z 1 27

Trường đại học công nghiệp Hà Nội

= 0,93: hệ số số răng.

n01 200
=
n3
90

= 2,22: Hệ số vòng quay, Tra bảng 5.5 chọn n01 = 200.

⇒ Pt = 5,7.1,45.0,93.2,22 = 17,1 (kw)

Pt 17,1
=
= 10,1
k d 1,7

Dùng xích 2 dãy ⇒ kd = 1,7 ⇒ Pd =

(kw) < [P]= 11 (kw)

Tra bảng 5.5 bước xích: p = 25,4 (mm) thỏa mãn điều kiện đảm bảo độ bền mòn của bộ
truyền xích.
Các thông số kỹ thuật của xích con lăn 2 dãy bước xích p = 25,4 (mm). Tra bảng 5.2
Bước
xích p
(mm)

25,4

Kích thước (mm)

B, không

nhỏ hơn

do

d1

l

h, không
lớn hơn

15,88

7,95

15,8
8

29,29

24,2

b,
không
lớn hơn
68

Tải
trọng
phá

hỏng Q
(kN)

Khối lượng
1 mét xích
q1 (kg)

113,4

5

2.2.3. Khoảng cách trục và số mắt xích.
2.2.3.1. Khoảng cách trục.
Khoảng cách trục: a = 40p = 40.25,4 = 1016 (mm)
2.2.3.2. Số mắt xích.
- Xác định số mắt xích:

x=

2a Z 1 + Z 2
p
2
+

+

( Z 2 − Z1 ) 2 p
4π 2 a

2.1016 27 + 55 ( 55 − 27 ) .25,4

+
+
= 121,5
25,4
2
4π 2 .1016
2

=

9


Đồ án môn học chi tiết máy

Trường đại học công nghiệp Hà Nội

chọn x = 122
- Tính lại khoảng cách trục a:
a = 0,25p{xc– 0,5(Z2 + Z1) + }
= 0,25.25,4{122 - 0,5(55 + 27) + }
= 1022,4 (mm)
Để xích không chịu lực căng quá lớn, khoảng cách trục a cần giảm một lượng:
a = 0,003a ⇒a = a – 0,003a = 1022,4 - 0,003.1022,4 = 1019,3 (mm)
- Kiểm nghiệm số lần va đập: Tra bảng 5.9 p = 25,4 chọn [i] = 30

i=

Z 1 .n3
27.90

=
= 1,33
15 x
15.122

< [i] = 30

2.3. Kiểm nghiệm xích về độ bền.

Hệ số an toàn cho phép: s =

Q
k đ Ft + Fo + Fv

[s]

Trong đó:
Q = 113400 (N): Tải trọng phá hỏng: tra bảng 5.2.
Kđ = 1,2: Hệ số tải trọng động.

Ft =

v=

1000.PIII
v

=

1000.6

= 5825,2
1,03

Z1 . p.n3 27.25,4.90
=
= 1,03
60000
60000

(N): Lực vòng

(m/s)

Fo = 9,81kfqa (N): Lực căng do trọng lượng nhánh xích bị động sinh ra
Chọn f = 0,01a, kf = 2: Hệ số độ võng ( trục nghiêng 60o)
tra bảng 5.2 (tập 1) q = 5 (kg)
Fo = 9,81.2.5.1,0193 = 100 (N)
10


Đồ án môn học chi tiết máy

Trường đại học công nghiệp Hà Nội

Fv = qv2 = 5.1,032 = 5,3 (N): Lực căng do lực li tâm sinh ra:
tra bảng 5.2 q = 5 (kg)

⇒s=

113400

= 16
1,2.5825,2 + 100 + 5,3

Tra bảng 5.10 (tâp 1) n1 = 200 (vòng/phút) ⇒ [s] = 8,2
⇒ s > [s]. Bộ truyền đảm bảo độ bền.

2.4. Xác định các thông số của đĩa xích và lực tác dụng lên trục.
2.4.1. Xác định các thông số của đĩa xích.
- Đường kính vòng chia của đĩa xích:

d1 =

d2 =

p
 180 

sin 
Z
 1 
p
 180 

sin 
Z
 2 

=

=

25,4
= 218,8
 180 
sin 

 27 
25,4
= 444,9
 180 
sin 

 55 

(mm)

(mm)

Tra bảng 14.4a,b
- Đường kính vòng đỉnh lăn:
da1 = p[0,5 + cotg] = 25,4[0,5 + cotg] = 230 (mm)
da2 = p[0,5 + cotg] = 25,4[0,5 + cotg] = 456,9 (mm)
- Bán kính đáy: r = 0,5025d1 + 0,05 = 0,5025.15,88 + 0,05 = 8,03 (mm)
Tra bảng 5.2 d1 = 15,88 (mm)
- Đường kính vòng đáy răng:
df1 = d1– 2r = 218,8 – 2.7,63 = 203,54 (mm)
df2 = d2– 2r = 444,9 – 2.7,63 = 429,64 (mm)
- Đường kính vành đĩa:
11

Đồ án môn học chi tiết máy

Trường đại học công nghiệp Hà Nội

dv1 = pcotg (mm)
dv2 = pcotg 423,5 (mm)
* Tra bảng 14-4a: h = 15,9 (mm)
- Đường kính con lăn xích: tra bảng 5.2 d1 = 15,88 (mm)
- Chiều rộng đĩa răng:
xích 2 dãy nên: b = 0,93B – 0,15 = 0,93.15,88 – 0,15 = 14,62 (mm)
Tra bảng 5.2 chiều rộng đĩa xích: B = 15,88
- Chiều rộng vành đĩa xích 2 dãy: B1 = l +b = 29,29 + 14,62 = 43,91 (mm)
Tra bảng 5.2 khoảng cách các dãy l = 29,29 (mm)
Ứng suất tiếp xúc H trên mặt răng đĩa xích phải nghiệm điều kiện:
H

= 0,47. H]

Trong đó:
H

] = 550 (Mpa): Ứng suất tiếp xúc cho phép. Tra bảng 5.11
Ft = 5825,2 (N): Lực vòng.
Fvđ = 13.10-7n1p3m (N): Lực va đập trên 1 (m) dãy xích:
Fvđ = 13.10-7.90.25,43.1 = 1,92 (N)

Dùng xích 2 dãy ⇒ kd = 1,7
kđ = 1:hệ số phân bố tải trọng. tra bảng 5.6
kr : Hệ số kể đến ảnh hưởng của số răng xích

Z1 = 27 ⇒kr1 = 0,396
Z2 = 55 ⇒kr2 = 0,23
E = 2,1.105 Mpa: Môđun đàn hồi.
A = 306 (mm2): Diện tích chiếu của bản lề. tra bảng 5.12
H1

=0,47. = 453,6 (Mpa)

H2

=0,47. = 346 (Mpa)

⇒H1, H212


Đồ án môn học chi tiết máy

Trường đại học công nghiệp Hà Nội

Chọn vật liệu: gang xám CЧ 24 – 44 tôi đạt độ cứng HB = 321 khi đó ứng suất tiếp xúc
H

= 550 (Mpa) thỏa mãn.

2.4.2. Xác định các lực tác dụng lên trục.
Lực tác dụng lên trục: Fr = kx.Ft = 1,05.5825,2 = 6116,5 (N)
Bộ truyền nghiêng một góc 60o nên kx = 1,05
* Bảng thông số
Thông số

Đĩa dẫn

Đĩa bị dẫn

Đường kính vòng chia d (mm)

218,8

444,9

Đường kính đỉnh răng da (mm)

230

456,9

Đường kính vòng đáy răng df (mm)

203,54

429,64

Đường kính vành đĩa dv (mm)

196,6

423,5

Đường kính con lăn d1 (mm)

15,88

Chiều rộng đĩa răng b (mm)

14,62

Chiều rộng vành đĩa xích 2 dãy B1 (mm)

43,91

Các thông số khác tra bảng 14-4b.

13


Đồ án môn học chi tiết máy

Trường đại học công nghiệp Hà Nội

Phần 3: TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG.

3.1. Chọn vật liệu.
Chọn vật liệu 2 cấp bánh răng với:
- Bánh răng nhỏ:
Thép 45 tôi cải thiện có độ cứng HB 241…285.
Chọn độ cứng HB = 245
Giới hạn bền

σ b1

Giới hạn chảy

= 850 (MPa)

σ ch1

= 580 (MPa).

- Bánh răng lớn :
Thép 45 tôi cải thiện có độ rắn HB 192…240.
Chọn độ cứng HB = 230
Giới hạn bền

σ b2

Giới hạn chảy

= 750 (MPa)

σ ch 2

= 450 (MPa).

3.2. Xác định ứng suất cho phép.
3.2.1 Ứng suất tiếp xúc cho phép.

[σ ]
H

-

σ Ho lim

=

σ Ho lim

.

K HL
SH

= 2HB +70: Ứng suất tiếp xúc cho phép ứng với số chu kỳ cơ sở. Tra bảng 6.2.
+
+

σ Ho lim1
σ Ho lim 2

= 2 . 245 +70 = 560 (MPa)
= 2 . 230 + 70 = 530 (MPa)
14


Đồ án môn học chi tiết máy
mH

- KHL =

N HO
N HE

Trường đại học công nghiệp Hà Nội

: Hệ số tuổi thọ xét đến ảnh hưởng của thời gian phục vụ của bộ truyền.

+ HB= 245 < 350 ⇒ mH = 6
+ NHO = 30HHB2,4 : Số chu kỳ thay đổi ứng suất cơ sở khi thử nghiệm về tiếp xúc.
NHO1 = 30HHB2,4 = 30.2452,4 = 1,626.107
NHO2 = 30HHB2,4 = 30.2302,4 = 1,397.107

+ NHE = 60cƩ

 Ti

 Tmax

3


 ni t i


: Số chu kỳ thay đổi ứng suất tương đương.

3
  T1  3 3,5



0
,
7
T
4 
1
1450    .


+
.
.15000 = 17,3.10 7
  T 1  3,5 + 4  T1  3,5 + 4 
4,91 

NHE1 = 60.1.
.
3
  T1  3 3,5


0
,
7
T
4 
1
295    .



+
.
.15000 = 5,3.10 7




3,26   T 1  3,5 + 4  T1  3,5 + 4 
NHE2 = 60.1.
.

Vì NHE1> NHO1 nên lấy NHE1= NHO1
Tương tự

⇒

⇒

KHL1 = 1

KHL2 = 1.

- SH = 1,1: Hệ số an toàn khi tính về tiếp xúc. Tra bảng 6.2 (tập 1)

⇒Ứng suất tiếp xúc cho phép :

[σ ]

H 2

[σ ]

H 1

560.
=

530.
=

1
= 509,1
1,1

1
= 481,8
1,1

(MPa)

Với cấp sử dụng bánh răng trụ răng thẳng:

[σ ] [σ ]
H

=

H 2

= 481,8 (Mpa)

Với cấp sử dụng bánh răng trụ răng nghiêng:
15

(MPa)


Đồ án môn học chi tiết máy

[σ ]
H

[σ ] + [ σ ]
H 1

H

2

2

=

Trường đại học công nghiệp Hà Nội

=

509,1 + 481,8
= 495,45
2

(MPa) 602,25 (Mpa) = 1,25

[σ H ] 2

3.2.2. Ứng suất uốn cho phép.

[σ ]
F

-

σ Fo lim

=

σ

o
F lim

. KFC.

K FL
SF

= 1,8.HB: Ứng suất tiếp xúc cho phép ứng với số chu kỳ cơ sở. Tra bảng 6.2.

σ Fo lim1

σ Fo lim 2

= 1,8 . 245 = 441 (MPa)
= 1,8 . 230 = 414 (MPa)

- KFC = 1: Hệ số xét đến ảnh hưởng đặt tải (tải đặt một phía).
mF

- KFL =

N FO
N FE

: Hệ số tuổi thọ xét đến ảnh hưởng của chế độ tải trọng của bộ truyền.

+ mF = 6 do HB=245 <350.
+ NFO = NFO1 = NFO2 = 4.106: Số chu kỳ thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về uốn.

+ NFE= 60.c.

 T
∑  i
 Tmax

NFE1 = 60.1.

mF


 .ni .t i



1450
4,91

.

: Số chu kỳ thay đổi ứng suất tương đương.

6
  T1  6 3,5


0
,
7
T
4 
1
  .


+
.
.15000 = 14,1.10 7




  T 1  3,5 + 4  T1  3,5 + 4 




6
  T1  6 3,5


0
,
7
T
4 
1
 .
 .
+ 
.15000 = 4,3.10 7
295  


3,26   T 1  3,5 + 4  T1  3,5 + 4 
NFE2 = 60.1.
.

16


Đồ án môn học chi tiết máy

Trường đại học công nghiệp Hà Nội

Vì NFE1 > NFO1 nên lấy NFE21= NFO1
Tương tự

⇒

⇒

KFL1 = 1

KFL2 = 1.

- SF = 1,75: Hệ số an toàn khi tính về uốn. tra bảng 6.2.
⇒

[σ ]

F 1

441.1.
=

414.1.

[σ ]

F 2

=

1
= 252
1,75

(MPa)

1
= 236,57
1,75

(MPa)

3.2.3. Ứng suất cho phép khi quá tải.
- Ứng suất tiếp xúc cho phép khi quá tải:

[σ ]

= 2,8.σ ch1 =

[σ ]

= 2,8.σ ch 2 =

H 1 max

H 2 max

⇒

[σ ]

H max

2,8 . 580 = 1624 (MPa)
2,8 . 450 = 1260 (MPa)

= [σ H 2 ] max = 1260

(Mpa)

- Ứng suất uốn cho phép khi quá tải:

[σ ]

= 0,8.σ ch1 =

[σ ]

= 0,8.σ ch 2 =

F 1 max

F 2 max

0,8 . 580 = 464 (MPa)
0,8 . 450 = 360 (MPa)

3.3. Tính toán bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng.
3.3.1. Xác định thông số cơ bản của bộ truyền.
- Xác định sơ bộ khoảng cách trục.

17


Đồ án môn học chi tiết máy

Trường đại học công nghiệp Hà Nội
3

aw1 = Ka . (u1 + 1) .

T1 .K Hβ .

[σ ]

2

H

.u1 .ψ ba

+ Ka = 49,5 (Mpa1/3): Hệ số phụ thuộc vào vật liệu của cặp bánh răng và loại bánh răng.
tra bảng 6.5.
+ T1 = 42810 (Nmm): Momen xoắn trên trục I.
+

ψ ba

= 0,3: Tra bảng 6.6 (bánh răng đối xứng).

+ kHβ = 1,027 : Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng
khi tính về tiếp xúc. tra bảng 6.7 (Sơ đồ 7).
ψ bd

= 0,53.

ψ ba

.(u1 + 1) = 0,53.0,3.(4,91 + 1) = 0,94
3

⇒

42810.1,027
481,8 2.4,91.0,3

aw1 = 49,5.(4,91+ 1).

= 147,7 (mm)

Lấy aw1 = 150 (mm).
3.3.2. Xác định các thông số ăn khớp.
3.3.1.1. Xác định môđun.
m1 = (0,01…0,02). aw1 =1,5…3 (mm)
Tra bảng 6.8 ta có m1 = 2,5 (mm)
3.3.1.2. Xác định số răng, góc nghiêng , hệ số dịch chỉnh x.
- Bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng nên = 0o

- Xác định số răng: Z1 =
⇒

Chọn Z1 = 20

2.a w1
2.150
=
= 20,3
m1 .( u1 + 1) 2,5.( 4,91 + 1)

Z2 = u1.Z1 = 4,91.20 = 98,2 chọn Z2 = 98.

- Số răng tổng: Zt = Z1 + Z2 = 20+98 = 118

18


Đồ án môn học chi tiết máy

Trường đại học công nghiệp Hà Nội

- Tỷ số truyền thực tế là ut1 =

Z 2 98
=
= 4,9
Z 1 20

Tính lại khoảng cách trục aw1: aw1 =

m1 .( z1 + z 2 )

2

=

2,5.( 20 + 98)
= 147,5
2

(mm)

Lấy aw1 = 150 (mm).
-Do đó ta phải dịch chỉnh.

Hệ số dịch tâm: y =

aω1
150
− 0,5( Z1 + Z 2 ) =
− 0,5.( 20 + 98) = 1
m
2,5

+

+ Hệ số Ky =

1000y 1000.1
=
= 8,5
Zt

118

Tra bảng 6.10 ta được kx = 0,51

+ Hệ số giảm định răng: y =

k x Z t 0,51.118
=
= 0,06
1000
1000

+ Tổng hệ số dịch chỉnh: xt = y + y = 1 + 0,06 = 1,06

(Z

2

Hệ số dịch bánh răng 1: x1 = 0,5[xt –

( 98 − 20).1 = 0,2
− Z1 ) y

] = 0,51,06 −
Zt
118 


+
+ Hệ số dịch bánh răng 1: x2 = xt – x1 = 1,06 – 0,2 = 0,86

- Các thông số cơ bản của bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng:
+ Đường kính vòng chia:

d1 =

m1 .z1
cos β

=

2,5.20
cos 0

= 50 (mm)d2 =

m1 .z 2
cos β

=

2,5.98
= 245
cos 0

(mm)

+ Khoảng cách trục chia: a = 0,5(d1 + d2) = 0,5.(50 + 245) = 147,5 (mm)
+ Khoảng cách trục : aω = a +ym = 147,5 + 1.2,5 = 150 (mm)
19

Đồ án môn học chi tiết máy

Trường đại học công nghiệp Hà Nội

2y
2.1
d1 = 50 +
.50 = 50,9
Z1 + Z 2
20 + 98

+ Đường kính lăn: dw1 =d1 +

dw2 =d2 +

2y
2.1
d 2 = 245 +
.245 = 249,2
Z1 + Z 2
20 + 98

(mm)

(mm)

+ Đường kính đỉnh răng:
∆y

da1 = d1 + 2.m1.(1 + x1 -

) = 50 + 2.2,5.(1 + 0,2– 0,06) = 55,7 (mm)
∆y

da2 = d2 + 2.m1.(1 + x2 -

) = 245 + 2.2,5.(1 + 0,86 – 0,06) = 254 (mm)

+ Đường kính đáy răng:
df1 = d1 – (2,5 – 2.x1) . m1 = 50 – (2,5 – 2.0,2) .2,5 = 44,75 (mm)
df2 = d2 – (2,5 – 2.x2) . m1 = 245 – (2,5 – 2.0,86) .2,5 = 243,05 (mm)
+ Đường kính cơ sở: db1 = d1cos = 50cos20 = 47 (mm)
db2 = d2cos = 245cos20 = 230,22 (mm)
+ Góc prôfin gốc: Theo TCVN 1065 – 71 = 20o

+ Góc prôfin răng: αt = arctg

o
 tgα 
 tg 20 
=
arctg




o
 cos 0 
 cos β 

+ Góc ăn khớp: αtw = = arctg

 tgα t 
tg 20o 

 a
 = arctg147,5
=
a
150



ω 

3.3.3 Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc.

Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc:
σH

= ZM.ZH..

= 20o

2.T1 .K H .( u1 + 1)
2
bw1 .u1 .d w1
σH
[

]

20

19,7o


Đồ án môn học chi tiết máy

Trường đại học công nghiệp Hà Nội

- ZM = 274 (Mpa)1/3: Hệ số kể đến cơ tính vật liệu của các bánh răng ăn khớp. Tra bảng
6.5.
- ZH = 1,68: Hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc. Tra bảng 6.12.
(x1 + x2)/(Z1 + Z2) = (0,2 + 0,86)/(20 + 98) = 0,009

-=

4 − εα
4 − 2,34
=
= 0,91
3
3

+ Hệ số trùng khớp dọc: εβ =

bω sin β 45. sin 0 o
=

=0
m1π
2,5.π

w1

=

ψ ba

. aw1 = 0,3.150 = 45)

(b

21


Đồ án môn học chi tiết máy

Trường đại học công nghiệp Hà Nội

+ Hệ số trùng khớp ngang:

α

d a21 − d b21 + d a22 − d b22 − 2aω1 sin α tω
cosα t
2πm1
cos β

=

ε

55,7 2 − 472 + 254 2 − 230,22 2 − 2.150 sin 20 o
=
= 2,34
cos 20 o
2π .2,5.
cos 0 o

K Hβ K HV K Hα

KH =

.

.

= 1,027.1,12.1= 1,15:Hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc.

+ KHβ = 1,027 : Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành
răng khi tính về tiếp xúc. tra bảng 6.7 (Sơ đồ 7).
+

K Hα

= 1: Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng cho các đôi răng đồng thời

ăn khớp (răng thẳng).

+ KHV: Hệ số kể đến tải trọng động xuất hiện trong vùng ăn khớp.

KHV = 1 +
νH

v=

ν H .bw1 .d w1
4,7.45.50
= 1+
= 1,12
2.T1 .K Hβ .K Hα
2.42810.1,027.1
δ H .g o .v.
=

aw1
150
= 0,004.56.3,8.
= 4,7
u1
4,91

πd ω1n1 π .50.1450
=
= 3,8
60000
60000

δH

(m/s) Tra bảng 6.13và 6.14 chọn cấp chính xác 8.

= 0,004: Hệ số kể đến ảnh hưởng của các sai số ăn khớp. Tra bảng 6.15.

22


Đồ án môn học chi tiết máy

Trường đại học công nghiệp Hà Nội

go = 56: Hệ số kể đến ảnh hưởng của các sai lệch các bước răng của bánh 1 và
bánh 2. Tra bảng 6.16.

⇒

σH

274.1,68.0,91

2.42810.1,15.( 4,91 + 1)
= 430
45.4,91.50 2

=

(Mpa)

* Tính chính xác ứng suất tiếp xúc cho phép:

[σ ]
H

=

[σ H ]

. ZR.Zv. KxH = 481,8.0,95.1.1= 457,71 (Mpa)

ZR = 0,95: Hệ số xét đến độ nhám của mặt răng làm việc.
Cấp chính xác 8 ⇒ Ra = 2,5…1,25 µm ⇒ ZR = 0,95.
Zv = 1: Hệ số xét đến ảnh hưởng của vận tốc vòng. v = 3,8 (m/s) 5 (m/s) ⇒ Zv = 1KxH =
1: Hệ số xét đến ảnh hưởng của kích thước bánh răng.
da2 = 254 (mm) 700 (mm) ⇒ KxH = 1.

⇒

σ H [σ H ]

.

Vậy răng thỏa mãn về độ bền tiếp xúc.
2

Tính lại chiều rộng vành răng: bω1 = ψba.aw1

2

 σH 

 430 

 = 0,3.150.
 = 39,7
[
]
 457,71 
 σH 

Lấy bω1 = 40 (mm)
3.3.4. Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn.
Kiểm nghiệm răng về ứng suất uốn.

2.T1 .K F .Yε .Yβ .YF

1

σF

1

=

bw1 .d w1 .m1

σ F 2 = σ F1.

[σ ]
F1

-KF: Hệ số tải trọng khi tính về uốn:

YF 2
YF 1 [σ F 2 ]

;

K F = K Fβ .K Fα .K FV

23

= 1,044.1,27.1= 1,33


Đồ án môn học chi tiết máy

+

K Fβ

Trường đại học công nghiệp Hà Nội

= 1,044: Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành

răng khi tính về uốn. Tra bảng 6.7.
+

K Fα

= 1,27: 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.
+ KFV: Hệ số kể đến tải trọng động xuất hiện trong vùng ăn khớp khi tính về uốn.

KFV = 1 +
νF

δF

ν F .bw1 .d w1
12,94.45.50
= 1+
=1
2.T1 .K Fβ .K Fα
2.42810.1,044.1,27
δ F .g o .v.
=

aw1
150
= 0,011.56.3,8.
= 12,94
u1
4,91

= 0,011: Hệ số kể đến ảnh hưởng của các sai số ăn khớp. Tra bảng 6.15.

go = 56: Hệ số kể đến ảnh hưởng của các sai lệch các bước răng của bánh 1 và
bánh 2. Tra bảng 6.16.

+ Yε: Hệ số kể đến sự trùng khớp răng Yɛ =

1
εα

=

1
2,34

= 0,43

+ Yβ = 1: Hệ số kể đến độ nghiêng của răng (răng thẳng β=0).
+ YF1 = 3,75: Hệ số dạng răng của bánh 1. Tra bảng 6.18

số răng tương đương: Zv1 =

Z1
20
=
= 20
3
cos β cos3 0

; x1 = 0,2

+ YF2 = 3,47: Hệ số dạng răng của bánh 2. Tra bảng 6.18

số răng tương đương: Zv2 =

Z2
98
=
= 98
cos3 β cos3 0

24

; x2 = 0,86


Đồ án môn học chi tiết máy

⇒

2.42810.1,33.0,43.1.3,75
= 32,6
45.50.2,5

σF

1

Trường đại học công nghiệp Hà Nội

=

σ F 2 = 32,6.

3,47

= 30,2
3,75

(Mpa)

(Mpa)

* Tính chính xác ứng suất uốn cho phép:

[σ ] = [σ ].Y .Y .K
F1

F1

R

s

xF

[σ ] = [σ ].Y .Y .K
F2

F2

R

s

xF

= 252.1.1,02.1 = 257,04 (MPa)
= 236,57.1.1,02.1 = 241,3 (MPa)

+ YR = 1: Hệ số xét đến ảnh hưởng của độ nhám mặt lượn chân răng.
+ Ys: Hệ số xét đến độ nhạy của vật liệu đối với tập chung ứng suất.
Ys = 1,08 – 0,0695ln(m1) = 1,08 – 0,0695ln2,5 = 1,02
+ KxF: Hệ số xét đến kích thước bánh răng ảnh hưởng đến độ bền uốn.
da 400 (mm) ⇒ KxF = 1

⇒

σ F 1 [σ F 1 ] σ F 2 [σ F 2 ]
<

;

<

Vậy răng thỏa mãn độ bền uốn.

25