hộp giảm tốc bánh răng côn trụ

Đồ Án Chi Tiết máy
MỤC LỤC

1


Đồ Án Chi Tiết máy
LỜI NÓI ĐẦU
Đất nước ta đang trên con đường Công Nghiệp Hoá - Hiện Đại Hoá theo
định hướng XHCN trong đó ngành công nghiệp đang đóng một vai trò rất quan
trọng. Các hệ thống máy móc ngày càng trở nên phổ biến và từng bước thay thế
sức lao động của con người. Để tạo ra được và làm chủ những máy móc như thế
đòi hỏi mỗi chúng ta phải tìm tòi nghiên cứu rất nhiều. Là sinh viên khoa: Cơ
Khí Chế Tạo Máy chúng em thấy được tầm quan trọng của những kiến thức mà
mình được tiếp thu từ thầy cô.
Việc thiết kế đồ án hoặc hoàn thành bài tập dài là một công việc rất quan
trọng trong quá trình học tập bởi nó giúp cho người sinh viên nắm bắt và đúc kết
được những kiến thức cơ bản của môn học. Môn học Chi tiết máy là một môn
khoa học cơ sở nghiên cứu về phương pháp tính toán và thiết kế các chi tiết máy
có công dụng chung từ đó giúp sinh viên có những kiến thức cơ bản về cấu tạo,
nguyên lý hoạt động và phương pháp tính toán thiết kế các chi tiết máy làm cơ
sở để vận dụng vào việc thiết kế máy, vì vậy Thiết Kế Đồ Án Môn Học Chi Tiết
Máy là công việc quan trọng và rất cần thiết .
Đề tài thiết kế của chúng em được thầy: Vũ Ngọc Pi giao cho là thiết kế trạm
dẫn động dùng cho băng tải. Với những kiến thức đã học trên lớp, các tài liệu
tham khảo cùng với sự giúp đỡ tận tình của thầy cô giáo, sự đóng góp trao đổi
xây dựng của các bạn chúng em đã hoàn thành được đồ án này.
Song với những hiểu biết còn hạn chế cùng với kinh nghiệm thực tế chưa
nhiều nên đồ án của em không tránh khỏi những thiếu sót. Chúng em rất mong
được sự chỉ bảo của các thầy, cô trong bộ môn Thiết kế cơ khí để đồ án của
chúng em được hoàn thiện hơn cũng như kiến thức về môn học này.

Chúng em xin chân thành cảm ơn các thầy, cô giáo trong bộ môn đã tận tình
giúp đỡ chúng em đặc biệt là thầy. Vũ Ngọc Pi.

Thái Nguyên, ngày ... tháng ... năm
2016
Sinh viên
Lục Văn Típ
2


Đồ Án Chi Tiết máy
Nguyễn Văn Lâm
TÀI LIỆU THAM KHẢO

[I]. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ – TẬP I
Trịnh Chất - Lê Văn Uyển. Nhà xuất bản giáo dục – 2005
[II]. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ – TẬP II
Trịnh Chất - Lê Văn Uyển. Nhà xuất bản giáo dục – 2001
[III]. CHI TIẾT MÁY – TẬP 1, 2.
Nguyễn Trọng Hiệp - Nhà xuất bản Giáo dục - 2006
[IV]. TẬP BẢN VẼ CHI TIẾT MÁY
Nguyễn Bá Dương - Nguyễn Văn Lẫm - Hoàng Văn Ngọc - Lê Đắc Phong.
Nhà xuất bản Đại học và Trung học chuyên nghiệp - 1978

3


Đồ Án Chi Tiết máy
BẢN THUYẾT MINH ĐỒ ÁN MÔN HỌC CHI TIẾT MÁY
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ DẪN ĐỘNG BĂNG TẢI

-------------------------Phần I: Tính toán động học hệ dẫn động cơ khí
1. Chọn động cơ điện
1.1. Chọn kiểu, loại động cơ
Việc chọn 1 loại động cơ điện dùng cho hộp giảm tốc hiện nay thật đơn
giản song chúng ta cần chọn loại động cơ sao cho phù hợp nhất với hộp giảm tốc
của chúng ta, phù hợp với điều kiện sản xuất, điều kiện kinh tế ...
Dưới đây là một vài loại động cơ đang có mặt trên thị trường:
+ Động cơ điện một chiều: loại động cơ này có ưu điểm là có thể thay đổi trị
số mômen và vận tốc góc trong phạm vi rộng, đảm bảo khởi động êm, hãm và
đảo chiều dễ dàng ... nhưng chúng lại có nhược điểm là giá thành đắt, khó kiếm
và phải tăng thêm vốn đầu tư để đặt thiết bị chỉnh lưu, do đó được dùng trong
các thiết bị vận chuyển bằng điện, thang máy, máy trục, các thiết bị thí
nghiệm ...
+ Động cơ điện xoay chiều: bao gồm 2 loại: một pha và ba pha
Động cơ một pha: có công suất nhỏ do đó chỉ phù hợp cho các dụng cụ gia đình.
Trong công nghiệp sử dụng rộng rãi động cơ ba pha: đồng bộ và không đồng bộ.
So với động cơ ba pha không đồng bộ, động cơ ba pha đồng bộ có ưu điểm hiệu
suất và hệ số cosφ cao, hệ số tải lớn nhưng có nhược điểm: thiết bị tương đối
phức tạp, giá thành cao vì phải có thiết bị phụ để khởi động động cơ, do đó
chúng được dùng cho các trường hợp cần công suất lớn (100kw), khi cần đảm
bảo chặt chẽ trị số không đổi của vận tốc góc.
Động cơ ba pha không đồng bộ gồm hai kiểu: rôto dây cuốn và rôto ngắn mạch:
- Động cơ ba pha không đồng bộ rôto dây cuốn cho phép điều chỉnh vận tốc
trong một phạm vi nhỏ ( khoảng 5%), có dòng điện mở máy thấp nhưng hệ số
cosφ thấp, giá thành đắt, vận hành phức tạp do đó chỉ dùng thích hợp trong một
phạm vi hẹp để tìm ra vận tốc thích hợp của dây chuyền công nghệ đã được lắp
đặt.
- Động cơ ba pha không đồng bộ rôto ngắn mạch có ưu điểm là kết cấu đơn
giản, giá thành hạ, dễ bảo quản, có thể trực tiếp vào lưới điện ba pha không cần
4

Đồ Án Chi Tiết máy
biến đổi dòng điện song hiệu suất và hệ số công suất thấp so với động cơ ba pha
đồng bộ, không điều chỉnh được vận tốc.
Đây là trạm dẫn động băng tải nên ta chọn động cơ: 3 pha không đồng
bộ roto lồng sóc, do nó có nhiều ưu điểm cơ bản sau:
-

Kết cấu đơn giản, giá thành thấp.

-

Dễ bảo quản và làm việc tin cậy.

1.2. Chọn công suất động cơ
Công suất của động cơ được chọn theo điều kiện nhiệt độ, đảm bảo cho
khi động cơ làm việc nhiệt độ sinh ra không quá mức cho phép. Muốn vậy, điều
kiện sau phải thoả mãn:

Pdmdc ≥ Pdtdc

Trong đó:

Pdmdc

Pdmdc

(1.1)
(KW)

- công suất định mức của động cơ.

- công suất đẳng trị trên trục động cơ.

Do ở đây tải trọng là không đổi nên:
(1.2)

Plvct
P =P =
ηΣ
dc
dt

Với:

Plvct

Plvdc

dc
lv

- công suất làm việc danh nghĩa trên trục động cơ

- Giá trị công suất làm việc danh nghĩa trên trục công tác:
Plvct =

Ft .V 1700.0, 7
=

= 1,19
103
103

(KW)

Ft – lực vòng trên băng tải (N);
V – vận tốc vòng của băng tải (m/s).
ηΣ

- hiệu suất chung của toàn hệ thống.
5

(
1.3)


Đồ Án Chi Tiết máy
Theo bảng 2.3 [1] : Trị số hiệu suất của các bộ truyền và ổ . ta chọn:

ηk = 1 η ol = 0,99 η brc = 0,96 η brt = 0,97 η x = 0,96
;

Vậy ta có:

;

;

;

ηΣ = ηk .ηol4 .ηbrc .ηbrt .ηx = 1.0, 994.0, 96.0, 97.0, 96 = 0,859

Suy ra, công suất làm việc danh nghĩa trên trục động cơ:
dc
lv

P

Plvct
1,19
=
=
= 1, 39
η∑ 0,859

(KW)

Vậy suy ra:
dc
Pdm
≥ Pdtdc =1, 39

(1.4)
(KW)

1.3. Chọn số vòng quay đồng bộ của động cơ nđb
Động cơ có số vòng quay càng lớn thì kích thước, trọng lượng, giá thành
động cơ giảm. Về mặt này nên chọn động cơ có số vòng quay lớn. Tuy nhiên
nếu số vòng quay càng lớn thì tỷ số truyền động chung càng lớn và kết quả là

làm tăng khuôn khổ, kích thước, giá thành của các bộ truyền, trục, ổ, với lý do
này nên chọn động cơ có số vòng quay nhỏ.
Vì vậy cần phải chọn số vòng quay của động cơ hợp lý. Số vòng quay đồng
bộ của động cơ
(còn gọi là tốc độ từ trường quay), theo tiêu chuẩn có các số vòng quay: 3000,
1500, 1000, 750,… (v/ph).
Số vòng quay đồng bộ của động cơ (còn gọi là tốc độ từ trường quay) được xác
định theo công thức:
ndb =

(1.5)

60 f
p

f
-

f

: Tần số của động cơ xoay chiều (Hz) (
p
p
: Số đôi cực từ (
= 1; 2; 3; … )
6

= 50Hz )

Đồ Án Chi Tiết máy
Trên thựctế, số vòng quay đồng bộ của động cơ có giá trị là 3000, 1500,
1000, 750,... (v/ph).
Khi số vòng quay đồng bộ của động cơ càng tang thì khuôn khổ, khối lượng và
giá thành động cơ giảm( vì số đôi cực p giảm ), trong khi đó hiệu suất và hệ số
công suất ( cosφ ) càng tăng. Vì vậy người ta mong muốn sử dụng động cơcó số
vòng quay cao. Tuy nhiên dung động cơ với số vòng quay cao lại yêu cầu giảm
tốc độ nhiều hơn, tức là phải sử dụng hệ thống dẫn động với tỷ số truyền lớn
hơn, kết quả là kích thước và giá thành của các bộ truyền tang lên.
Vì vậy kết hợp hai yếu tố trên cần chọn số vòng quay thích hợp cho động cơ:

f

p

Chọn

= 2;

= 50Hz. Ta có số vòng quay đồng bộ của động cơ:

⇒ ndb =

60.50
= 1500(v / ph)
2

Sốvòng quay của trục công tác được xác định theo công thức:
Đây là hệ dẫn động băng tải nên:
nct =

3
60.10 .V

=

πD

Trong đó:

3
60.10 .0, 7
3,14.350

= 38, 22 (v/ph)

(1.6)

D: đường kính tang dẫn của băng tải (mm)
V: vận tốc vòng của băng tải (m/s)

+) Xác định số vòng quay đồng bộ nên dùng cho động cơ:
Chọn sơ bộ số vòng quay đồng bộ của động cơ là 1500(v/ph), kể đến sự
trượt 3% thì số vòng quay đồng bộ là 1450(v/ph). Khi đó tỷ số truyền sơ bộ của
hệ thống là:
usb =

ndb 1500
=
= 39,25

n ct 38,22

Tỷ số truyền nên dùng:
- Hộp giảm tốc bánh răng côn: 8÷31,5
- Bộ truyền đai: 1,4÷5
7

(1.7)


Đồ Án Chi Tiết máy
Tỷ số truyền nên dùng của hệ thống:
und = (1, 4 ÷ 5).(8 ÷ 31,5) = 12 ÷ 157,5

Ta thấy tỷ số truyền sơ bộ nằm trong khoảng nên dùng, do đó ta chọn số
vòng quay đồng bộ là 1500(v/ph).
1.4. Chọn động cơ

Qua các bước trên ta đã xác định được:

dc

Pdm
≥ 1,39 KW 

ndb = 1500v / ph 


Động cơ được chọn phải có công suất và số vòng quay sơ bộ thoả mãn
những điều kiện trên.

Căn cứ vào những điều kiện trên tra bảng phụ lục P1.3: Các thông số kỹ
thuật của động cơ

8


Đồ Án Chi Tiết máy
Ta chọn động cơ4AX90L4Y3. Bảng các thông số kỹ thuật của động cơ này.
Kiểu động
cơ

Công
suất KW

Vận tốc
quay
(v/ph)

4AX90L4Y
3

2,2

1420

Cos

ϕ

0,83

η%

Tmax
Tdn

Tk
Tdn

80

2,2

2,0

1.5. Kiểm tra điều kiện mở máy, điều kiện quá tải cho động cơ
a. Kiểm tra điều kiện mở máy cho động cơ
Khi khởi động, động cơ cần sinh ra một công suất mở máy đủ lớn để
thắng sức ỳ của hệ thống. Vậy:
dc
Pmm
≥ Pbddc

(KW)
dc
Pmm
=

Trong đó: Pmmdc – Công suất mở máy của động cơ
TK

Tk dc
Pdm
Tdn

Tdn

và
là mô men khởi động và mô men danh nghĩa của động cơ (tra bảng
động cơ)
Pbddc – Công suất ban đầu trên trục động cơ
Kbd – Hệ số cản ban đầu (sơ đồ tải trọng)
Từ các công thức trên ta tính được:
dc
Pmm
=

Tk dc
.Pdm = 2, 0.1, 39 = 2,38KW
Tdn

Pbddc = Plvdc .K bd = 1,39.1, 4 = 1,946 KW

Ta thấy:

dc
Pmm
> Pbddc

. Vậy động cơ đã chọn thoả mãn điều kiện mở máy.

b. Kiểm tra điều kiện quá tải cho động cơ
Nhìn vào sơ đồ tải trọng ta thấy tính chất tải trọng là không đổi nên ta
không cần kiểm tra quá tải cho động cơ.
9


Đồ Án Chi Tiết máy
2. Phân phối tỉ số truyền
Tỉ số truyền chung của toàn hệ thống:
uΣ =

ndc 1420
=
= 37,15
nct 38, 22

(1.8)

Trong đó: ndc – số vòng quay của động cơ đã chọn (v/ph)
nct - số vòng quay của trục công tác (v/ph)
Ta có:

uΣ = ung .uh = ud .uh

(1.9)

Với: ung – tỉ số truyền của các bộ truyền ngoài hộp
uh – tỉ số truyền của hộp giảm tốc uh = u1.u2
u1, u2 – tỉ số truyền của các bộ truyền cấp nhanh và cấp chậm

2.1. Tỉ số truyền của bộ truyền ngoài hộp
Hệ dẫn động gồm hộp giảm tốc hai cấp bánh răng nối với 1 bộ truyền
ngoài hộp.
Nên ung = (0,1 ÷ 0,15)uh

⇒ ung = (0,1 ÷ 0,15)u∑ = (0,1 ÷ 0,15).25, 28 = 1,59 ÷1.947
Bộ truyền ngoài hộp giảm tốc là bộ truyền xích, để giảm sai số do việc quy
chuẩn đường kính các bánh đai, nên quy chuẩn giá trị tính được theo dãy TST
tiêu chuẩn:
1,00; 1,12; 1,25; 1,4; 1,6; 1,8, 2,00; 2,24; 2,50; 2,80; 3,15; 3,55; 4,00; 4,50;
5,00
Kết hợp với bảng 1.2: Tỉ số truyền nên dùng ta chọn: ung = uX = 1.6

⇒

uh =

u∑ 37,15
=
= 23, 22
ung
1.6

2.2. Tỉ số truyền của các bộ truyền trong hộp giảm tốc
uh = u1.u2
10


Đồ Án Chi Tiết máy
Với hộp giảm tốc bánh răng côn – trụ 2 cấp, để nhận được chiều cao hộp

giảm tốc nhỏ nhất có thể tính tỉ số truyền bánh răng cấp chậm
thức:

u2

theo công

Tỉ số truyền của cập chậm (tỉ số truyền của bánh răng trụ)
u2 ≈ 1,073 3

(1.10)

ψ ba 2 .uh
kbe (1 − 0,5kbe ) 2

Trong đó:
kbe – hệ số chiều rộng vành răng bánh răng côn (kbe = 0,25 ÷ 0,3)
ψ ba 2

ψ ba 2 = 0,3 ÷ 0, 4

- hệ số chiều rộng bánh răng trụ (
Chọn kbe = 0,3 và

ψ ba 2 = 0, 4

)

, ta có:

u2 ≈ 1,32 3 uh = 1,32 3 23, 22 = 3, 77
Tỉ số truyền của cấp nhanh (tỉ số truyền của bánh răng côn)
u1 =

uh 23, 22
=
= 6,16
u2
3, 77

3. Xác định các thông số trên các trục
3.1. Tính công suất trên các trục (KW)
Plvct
1,19
P =
=
= 1,39
η∑ 0,859
dc
lv

- Công suất danh nghĩa trên trục động cơ:
- Công suất danh nghĩa trên trục I:

PI = Plvdc .ηk .ηol =1, 39.1.0, 99 = 1, 376

(KW)

- Công suất danh nghĩa trên trục II:
PII = PI .η I − II .η ol = 1,376.0,96.0,99 = 1,31

(KW)

- Công suất danh nghĩa trên trục III:
11


Đồ Án Chi Tiết máy
PIII = PII .η II − III .η ol = 1,31.0,97.0,99 = 1, 28

(KW)

- Công suất danh nghĩa trên trục IV:
PIV = PIII .η III − IV .η ol = 1, 28.0,96.0,99 = 1, 22

(KW)

3.2. Tính tốc độ quay của các trục (v/ph)
nI =

- Tốc độ quay của trục I:

ndc 1420
=
= 1420
uk
1

nII =

- Tốc độ quay của trục II:
nIII =

- Tốc độ quay của trục III:
nIV =

- Tốc độ quay của trục IV:

nI 1420
=
= 267, 22
u1 5,314
nII 267, 22
=
= 76, 46
u2
3, 495
nIII 76, 46
=
= 38, 23
ux
2

(v/ph)

(v/ph)

(v/ph)

(v/ph)

3.3. Tính mômen xoắn trên các trục (Nmm)
- Mômen xoắn trên trục động cơ:
6
9,55.106.P
dc = 9,55.10 .1,39 = 9348, 24
T =
dc
n
1420
dc

(Nmm)

- Mômen xoắn trên trục I:
TI =

9,55.106.PI
nI

9,55.106.1,376
=
= 9254,08
1420

(Nmm)

- Mômen xoắn trên trục II:
6
9,55.106.P

II = 9,55.10 .1,31 = 46817, 23
TII =
nII
267, 22

- Mômen xoắn trên trục III:
12

(Nmm)


Đồ Án Chi Tiết máy

TIII =

9,55.106.PIII
nIII

=

9,55.106.1, 28
= 159874, 44
76, 46

(Nmm)

- Mômen xoắn trên trục IV:
6
9,55.106.P
IV = 9,55.10 .1, 22 = 304760,66

T =
IV
n
38, 23
IV

(Nmm)

3.4. Lập bảng số liệu tính toán:

Trục

Thông số Tốc độ quay
(v/ph)

Trục động cơ

1420

Trục I

1420

Tỉ số
truyền
1

Công suất
(KW)

Mômen xoắn
(Nmm)

1,91

9348,24

1,376

9254,08

1,31

46817,23

1,28

159874,44

1,22

304760,66

6,16
Trục II

267,22
3,77

Trục III

Trục IV

76,46
38,23

1,6

4. Tính toán thiết kế bộ truyền đai
4.1.Chọn loại đai và tiết diện dây đai
• Các loại đai thường dùng trong hệ thống dẫn động cơ khí :
-

Đai dẹt.
Đai thang.
Đai hình lược.
Đai răng.

⇒

Dựa vào ưu, nhược điểm của từng loại đai ta chọn loại đai tiết diện đai hình
thang. Do bề mặt làm việc là hai mặt hai bên tiếp xúc với các rãnh hình thang
tương ứng trên bánh đai, nhờ đó hệ số ma sát giữa đai và bánh đai hình thang
lớn hơn so với đai dẹt và do đó khả năng kéo cũng lớn hơn. Làm việc ổn định,
13


Đồ Án Chi Tiết máy

v < 25(m / s)
êm hơn đai dẹt. Đai thường được sử dụng với vận tốc

dụng phổ biến hiện nay.

và được sử

•Theo yêu cầu làm việc của thiết bị cần được dẫn động(hệ dẫn động băng tải) và
đặc tính,phạm vi sử dụng của loại động cơ.Dựa vào hình 4.1 [1] với

Plvdc = 1,39(kW)
và n = 1420(v/ph) ta chọn loại đai tiết diện hình thang A

• Ta nên chọn đai làm bằng vải cao su vì chất liệu vải cao su có thể làm việc
được trong điều kiện môi trường ẩm ướt ( vải cao su ít chịu ảnh hưởng của nhiệt
độ và độ ẩm lại có sức bền và tính đàn hồi cao). Đai vải cao su thích hợp ở các
truyền động có vận tốc cao, công suất truyền động nhỏ.

14


Đồ Án Chi Tiết máy

4.2. Xác định kích thước và thông số của bộ truyền
4.2.1 Đường kính bánh đai nhỏ
Đường kính bánh đai nhỏ được xác định theo công thức 4.1[1]:
(2.1)

d1 = (5, 2 ÷ 6,4). 3 T1

Trong đó: - T1: Mômen xoắn trên trục bánh đai nhỏ (N.mm)

⇒ d1 = (5,2 ÷ 6,4). 3 9254,08 = (109 ÷ 134,37)(mm)

Chọn theo tiêu chuẩn: d1 = 125(mm)
Xác định vận tốc đai:

v=

⇒

π d1n1 π .125.1420
=
= 9,66(m / s )
60.103
60.103

(2.2)

Vận tốc nhỏ hơn vận tốc tối đa cho phép (

v £ 25m / s

)

4.3. Đường kính bánh đai lớn
Đường kính bánh đai lớn được xác định theo công thức 4.2[1]
d2 =

(2.3)

d1.ud
(1 − ε )

ud = ung = 1,6
Trong đó : -

( xác định ở phần I)
15


Đồ Án Chi Tiết máy

-

ε = (0,01 ÷ 0,02)

hệ số trượt (Chọn

⇒

d2 =

ε = 0,02

)

d1.ud
125.1,6
=
= 204,08( mm)
(1 − ε ) (1 − 0,02)

Chọn theo tiêu chuẩn : d2 =200(mm)

⇒

Tỷ số truyền thực tế :

udt =

(2.4)

d2
200
=
= 1,603
d1.(1 − ε ) 125.(1 − 0,02)

Ta có sai lệch tỷ số truyền :
∆ud =

⇒

(udt − ud ) (1,603 − 1,6)
=
= 0,02 = 0.88% < 4%
ud
1,6

Tỷ số truyền thực tế của bánh đai đã chọn thỏa mãn:

(2.5)

∆ u ∈ [∆ u ]

4.4. Xác định khoảng cách trục
Theo bảng 4.14[1] ta chọn sơ bộ khoảng cách trục a:
ud = 1,6

a
 d = 1,2
 2
⇒

a = d 2 .1,2 = 200.1, 2 = 240( mm)

(2.6)

4.5. Xác định chiều dài đai
- Theo công thức 4.4[1] ta xác định chiều dài đai l:

(d 2 − d1 ) 2
4a
(200 − 125) 2
= 2.240 + 0,5.π (125 + 200) +
= 996,11( mm)
4.240

l = 2a + 0,5π ( d1 + d 2 ) +

Tra bảng 4.13[1] chọn chiều dài đai theo tiêu chuẩn: l = 1000(mm)
- Kiểm nghiệm đai:
Theo công thức 4.15[1]:

16

(2.7)


Đồ Án Chi Tiết máy

i=

v
9,66
=
= 9,66( s −1 )
−3
l 1000.10

(2.8)

⇒ i < imax = 10( s −1 )
- Tính lại khoảng cách trục a theo chiều dài tiêu chuẩn l = 1000(mm)
Theo công thức 4.6[1]
(2.9)

( λ + λ 2 − 8∆ 2 )
a=
4

Trong đó:

π .(d1 + d 2 )

π .(125 + 200)

λ
=
l
−
=
1000
−
= 489,75

2
2

∆ = d 2 − d1 = 200 − 125 = 37,5

2
2

⇒

a=

(2.10)

(489,75 + 489,752 − 8.37,5 2 )
= 241,97(mm)
4

4.6. Xác định góc ôm

Theo công thức 4.7[1] ta xác định góc ôm

α1

:

(d 2 − d1 ).570
(200 − 125).57 0
0
α1 = 180 −
= 180 −
= 162019'
a
241,97
0

Xét điều kiện: Đai đã chọn là đai vải cao su

⇒

Vậy

α 1 = 162,33o

⇒ α 1 ≥ 150o

thỏa mãn điều kiện trên.

4.7.. Xác định số đai
Theo ng thức 4.16[1]:

17

(2.11)


Đồ Án Chi Tiết máy

z=

P1.K d
[Po ].Cα .Cl .Cµ .Cz
(2.12)

Trong đó: K d = 1,1

công suất trên bánh chủ động.

hệ số tải trọng động (tra bảng 4.7[1]).

Cl = 0,86
Cα = 0,86
Cu = 1

P1 = Pdc = 1,39(kW)

hệ số ảnh hưởng của chiều dài (tra bảng 4.16[1]).
hệ sô ảnh hưởng của góc ôm (tra bảng 4.15[1]).

hệ số ảnh hưởng của tỉ số truyền (tra bảng 4.17[1]).

[Po ] = 1,88

trị số công suất cho phép (tra bảng 4.20 [1]).

Cz = 1

hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng cho các dây đai (tra bảng
4.18[1]).

z=

⇒z=

P1.K d
[Po ].Cα .Cl .Cµ .C z

1,39.1,1
= 1.1
1.88.0,86.0,86.1.1

Chọn z = 2.
• Xác định chiều rộng bánh đai
Theo công thức 4.17[1] và bảng 4.21[1] ta xác định:
- Chiều rộng bánh đai B:

B = ( Z − 1).t + 2e = (2 − 1).15 + 2.10 = 35( mm)
- Đường kính ngoài bánh đai da:
+ Đường kính bánh nhỏ:
d a1 = d1 + 2h0 = 125 + 2.3,3 = 131,6( mm)

18

(2.14)

(2.13)


Đồ Án Chi Tiết máy
+ Đường kính bánh lớn:
d a 2 = d 2 + 2h0 = 00 + 2.3,3 = 206,6( mm)
(2.15)
4.8. Xác định lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục
- Lực căng ban đầu xác định theo công thức 4.19[1]:
F0 =

780.P1.K d
+ Fv
v.Cα .z

Trong đó: -

(2.16)

Fv = qm .v 2

Tra bảng 4.22[1]

⇒ qm = 0,105(kg / m)

Từ công thức (2.2)

⇒ F0 =

lực căng do lực li tâm sinh ra.

⇒ v = 9,66(m / s) ⇒ Fv = 0,105.9,66 2 = 9,79( N )

780.1,39.1,1
+ 9,79 = 153,35( N )
9,66.0,86.1

- Lực tác dụng lên trục xác định theo công thức 4.21:
 162,330 
 α1 
Fr = 2.F0 .z.sin  ÷ = 2.153,35.1.sin 
÷ = 303,06( N )
2
 2



19

(2.17)


Đồ Án Chi Tiết máy
4.9. Bảng tổng hợp kết quả
Thông số
Đường kính

Chiều rộng đai

Bánh đai nhỏ

Bánh dai lớn

d1 = 125(mm)

d 2 = 200(mm)

B = 35 (mm)

Số đai

Z=2

Góc ôm

α 1 = 162,330

Khoảng cách
trục

a = 241,97 (mm)

Lực tác dụng lên Fr = 303, 06( N )
trục

20

Đồ Án Chi Tiết máy
Phần II: Tính toán thiết kế các chi tiết truyền động
1. Tính toán thiết kế các bộ truyền bánh răng côn (cấp nhanh):
1.1 Chọn vật liệu cặp bánh răng côn
- Do hộp giảm tốc ta đang thiết kế có công suất trung bình, nên chọn vật
liệu nhóm I có độ cứng HB < 350 để chế tạo bánh răng.
- 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 đến 15 đơn vị độ cứng.

H1 ≥ H 2 + ( 10 ÷ 15 ) HB
- Dựa vào bảng 6.1 [I]: Cơ tính của một số vật liệu chế tạo bánh răng, ta chọn:
Cặp bánh răng côn:
Giới hạn bền Giới hạn chảy
Loại bánh
Bánh nhỏ
Bánh lớn

Nhiệt luyện

Độ rắn

Thép 45 – tôi
HB 241…285
cải thiện
Thép 45 – tôi
HB 192…240
cải thiện

σb

(MPa)

σ ch

(MPa)

850

580

750

450

1.2. Xác định ứng suất cho phép
Ứng suất tiếp xúc cho phép
các công thức sau:

[σ H ]

và ứng suất uốn cho phép xác định theo

σ Ho lim
[σ H ] =
Z R ZV K XH K HL
SH

(2.18)

σ Fo lim
[σ F ] =
YR Z S K XF K FC K FL
SF
Trong đó:
21

(2.19)


Đồ Án Chi Tiết máy
ZR – Hệ số xét đến độ nhám mặt răng làm việc.
ZV – Hệ số xét đến ảnh hưởng của vận tốc vòng.
KXH - Hệ số xét đến ảnh hưởng của kích thước bánh răng
YR - Hệ số xét đến ảnh hưởng của độ nhám mặt lượn chân răng.
YS - Hệ số xét đến độ nhạy của vật liệu với tập trung ứng suất.
KXF - Hệ số xét đến kích thước bánh răng ảnh hưởng đến độ bền uốn.
Chọn sơ bộ:
trở thành:

Z R ZV K XH = 1

và

YR Z S K XF = 1

nên các công thức (1), (2)

σ Ho lim K HL
[σ H ] =

SH

(2.20)

(2.21)

σ Fo lim K FC K FL
[σ F ] =
SF
Trong đó:

σ F0 lim

σ H0 lim



và
: lần lượt là ứng suất tiếp xúc cho phép và ứng suất uốn cho
phép ứng với số chu kì cơ sở.

Giá trị của chúng được tra trong bảng 6.2. Vì ta chọn vật liệu bánh răng là
thép 45 thường hóa hay tôi cải thiện nên:

σ H0 lim = 2 HB + 70
σ F0 lim = 1,8 HB

(MPa)
(MPa)

Vậy:
- Trong bộ truyền bánh răng côn:
Bánh nhỏ:

σ H0 lim1 = 2 HB1 + 70 = 2.245 + 70 = 560
σ F0 lim1 = 1,8HB1 = 1,8.245 = 441

22

(MPa)
(MPa)


Đồ Án Chi Tiết máy

Bánh lớn:

σ H0 lim 2 = 2 HB2 + 70 = 2.230 + 70 = 530
σ F0 lim 2 = 1,8HB2 = 1,8.230 = 414

(MPa)
(MPa)

KFC: Hệ số xét đến ảnh hưởng của việc đặt tải.
Vì hệ dẫn động ta thiết kế, tải được đặt một phía

⇒

KFC = 1

 KHL,FL: Hệ số tuổi thọ, xét đến ảnh hưởng của thời hạn phục vụ và chế độ

tải trọng, được xác định theo công thức sau:

K HL = mH

N HO
N HE

K FL = mF
(5)

N FO
N FE

;

(2.22 )

Với:
-

mH, mF: bậc của đường cong mỏi khi thử về tiếp xúc và uốn.

Vì vật liệu ta chọn làm bánh răng có HB < 350 nên: mH = mF = 6
- NHO: số chu kì thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về tiếp xúc.
2,4
N HO = 30 H HB

(HHB – Độ rắn Brinen)

Ta chọn:
- Bộ truyền bánh răng côn:
Chọn độ rắn: bánh nhỏ HB1=245 ; bánh lớn HB2=230, khi đó:
NHO1 = 30.2452,4 = 1,63.107
NHO2 = 30.2302,4 = 1,39.107
- NFO: số chu kì thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về uốn
Với tất cả các loại thép thì: NFO = 4.106
- NHE, NFE: số chu kì thay đổi ứng suất tương đương.
Vì ở đây bộ truyền chịu tải động tĩnh :
NHE = NFE = N = 60.c.n.t
Với: c: là số lần ăn khớp trong một vòng quay của bánh răng, c=1

23


Đồ Án Chi Tiết máy
n, t: số vòng quay trong 1 phút và tổng số giờ làm việc của bánh
răng đang xét ở chế độ i
2

2

tΣ = n .ti = 5.365. .24. = 19466,67
3
3

(giờ)

- Trong bộ truyền bánh răng côn:

Bánh nhỏ có: n1 = 1420(v/ph) nên:
N

HE1

=N

FE1

= 60.1.1420.19466,67 = 1,66.109

267, 22
Bánh lớn có:
N

HE 2

=N

n2 =

FE 2

(v/ph) nên:

= 60.1.267,22.19466.67 = 0,31.109

Vậy:
- Bộ truyền bánh răng côn cấp nhanh có:
N

= 1.66.109 > N

HE1

HO1

= 1,63.107

FO1

= 4.106

 lấy

N HE1 = N HO1

Vậy từ (5)  KHL1 = 1.
N

FE1

= 1.66.109 > N

 lấy

N FE1 = N FO1

Vậy từ (6)  KFL1 = 1.
N

HE 2

= 0,31.109 > N

HO 2

= 1,39.107

FO2

= 4.106

 lấy

N HE 2 = N HO 2

Vậy từ (5)  KHL2 = 1.
N

FE 2

= 0,31.109 > N

 lấy

N FE 2 = N FO 2

Vậy từ (6)  KFL2 = 1.
SH,SF: Hệ số an toàn khi tính về tiếp xúc và uốn, tra bảng 6.2 ta có ứng với

vật liệu đã chọn thì: SH = 1,1; SF = 1,75
Từ đó ta xác định được sơ bộ ứng suất cho phép của bánh răng.
- Bộ truyền bánh răng côn (cấp nhanh):
24


Đồ Án Chi Tiết máy
σo
560
[σ ] = H lim1 K
=
.1 = 509,09
H1
HL
1
S
1,1
H

(MPa)

σo
441
[σ ] = F lim1 K K
=
.1.1 = 252
F1
FC FL1 1,75
S
F

σo
530
[σ
] = H lim2 K
=
.1 = 481,82
H2
HL2 1,1
S
H

σo
414
[σ ] = F lim2 K K
=
.1.1 = 236,57
F2
FC FL 2 1,75
S
F

(MPa)

(MPa)

(MPa)

ta sử dụng bộ truyền bánh răng côn răng thẳng
Vì vậy, ứng suất tiếp xúc cho phép là:
Vì

[ σH 1 ] > [ σ H 2 ]

 = 481,82
σ  = σ
 H   H 2 

(MPa).

.

Ứng suất tiếp xúc cho phép khi quá tải:

[ σ H ] max = 2,8σ ch 2 = 2,8.450 = 1260

(MPa)

Ứng suất uốn cho phép khi quá tải (vật liệu có HB<350) là:

[ σ F 1 ] max = 0,8σ ch1 = 0,8.580 = 464
[ σ F 2 ] max = 0,8σ ch 2 = 0,8.450 = 360

(MPa)
(MPa)

3. Tính toán truyền động bánh răng côn răng thẳng (cấp nhanh)
a) Xác định chiều dài côn ngoài (của bánh côn chủ động, được xác định
theo độ bền tiếp xúc)
25