Đồ án cơ học máy: Thiết kế hệ dẫn động băng tải

SVTH: NGUYỄN VĂN THẮNG

GVHD: NGUYỄN DUY CHỈNH

PHẦN 1:CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN
Thông số đầu vào:
Thiết kế hệ dẫn động băng tải
-Lực kéo băng tải : F = 3000 ( N )
-Vận tốc băng tải: v = 1,5 ( m/s )
-Đường kính tang: D = 400 ( mm )
-Bộ truyền đai: dẹt
-Thời gian phục vụ: Lh = 16800 ( giờ )
-Góc nghiêng đường lối tâm bộ truyền ngoài: β = 45
-Đặc tính làm việc: Va đập nhẹ
1. Công suất làm việc :

Plv =
2

F .v
1000

= = 4,5 ( kW ) =Pct

Hiệu suất hệ dẫn động :
η = (ηbr)n. (ηol )m . ( ηđ(x) )k .( ηkn )h
Trong đó :

-Số cặp bánh răng ăn khớp : n = 2
-Số cặp ổ lăn : m = 5
-Số bộ truyền đai : k = 1

-Số khớp nối : h = 2

Tra bảng B

2.3
[ 1]
19

ta được :

-Hiệu suất bộ truyền bánh răng : ηbr =0,96
-Hiệu suất bộ truyền đai ( xích ) : ηđ(x) = 0,95
-Hiệu suất ổ lăn : ηol = 0,99
-Hiệu suất khớp nối : ηkn = 1

η = (0,96)2.(0,99)5 .0,95.12= 0,83

1


SVTH: NGUYỄN VĂN THẮNG

GVHD: NGUYỄN DUY CHỈNH

3 Công suất cần thiết trên trục động cơ :

Pyc =

Plv
η

= = 5,42 ( kw )

4 Số vòng quay trên trục công tác :

nlv =

60000.ν
π .D

= 71,66 ( v/ph )

5 Chọn sơ bộ tỷ số truyền

Usb = Uđ(x).Uh

Trong đó, tra bảng B

2.4
[ 1]
21

ta được :

-

Tỷ số truyền bộ truyền đai : Uđ(x) = ( 2…4 )

-

Tỷ số truyền hộp giảm tốc : Uh = ( 10…25 )
Chọn Uh = 10 Uđ = 2
→

Usb = Uđ.Uh =2.10 = 20

6 Số vòng quay sơ bộ trên trục động cơ :
nsb = nlv. Usb = 71.66.20 = 1433,2 ( v/ph )
7

Tính số vòng quay đồng bộ của động cơ :
Tra bảng Chọn ntsb = 1455 ( v/ph )

8 Chọn động cơ :

Tra bảng phụ lục trong tài liệu
b
ndb

=

t
ndn

[ 1]

,chọn động cơ :

= 1455 ( v/ph )

2


SVTH: NGUYỄN VĂN THẮNG
Pdccf ≥

GVHD: NGUYỄN DUY CHỈNH

Pyc = 5,42 ( kw )

Ta chọn được động cơ với các thông số sau :
KH : 4A132S4Y3
Pdccf

= 7,5 ( kw )

nđc = 1455 (v/ph )
dt = 38 (mm)
9 Phân phối tỷ số truyền :

Tỷ số truyền của hệ: U =

nđc
nlv

= = 20,3

Chọn tỉ số truyền hộp giảm tốc: Uh =10

Tỷ số truyền bộ truyền ngoài: Uđ(x) =

U
Uh

= = 2,03

Ta có uh = u1.u2 trong đó u1 là cấp nhanh , u2 là cấp chậm

Tra bảng B

3.1
[ 1]
43

ta có uh = 10 => u1 = 3,83 , u2 = 2,61

Tất cả các tỷ số truyền trên phải phù hợp với các giá trị trong bảng B
Vậy ta có :
U = 20,3
Uh = 10
Uđ(x) = 2,03
10. Tính các thông số trên trục:

3

2.4
[ 1]
21

SVTH: NGUYỄN VĂN THẮNG

GVHD: NGUYỄN DUY CHỈNH

Công suất trên trục công tác: Pct = Plv = 4,5 ( kw )
Công suất trên các trục khác:
PIII = = = 4,55 ( kw )
PII = = = 4,79 ( kw )
PI == = 5,04 ( kw )
Công suất trên trục động cơ:
Pđc == = 5,09 ( kw )
Số vòng quay trên trục động cơ: nđc = 1455 (v/ph)

Số vòng quay trên trục I: n1 =

Số vòng quay trên trục II: n2 =

ndc
ud ( kn )
n1
u1

Số vòng quay trên trục III: n3 =

= = 727,5 ( v/ph )

= = 190 ( v/ph )

n2
u2

= = 72,8 ( v/ph )

Số vòng quay trên trục công tác: nct = = = 72,8 ( v/ph )

Mômen xoắn trên trục động cơ: Mđc = 9,55.106.

Mômen xoắn trên trục I: MI = 9,55.106.

PI
nI

Mômen xoắn trên trục II: MII = 9,55.106.

= 9,55.106. = 33408,6 ( N.mm )

= 9,55.106. = 66160,82 ( N.mm )

PII
nII

Mômen xoắn trên trục III: MIII = 9,55.106.

Pdc
ndc

= 9,55.106. = 240760,5 ( N.mm )

PIII
nIII

4

= 9,55.106.= 596875 ( N.mm )


SVTH: NGUYỄN VĂN THẮNG

GVHD: NGUYỄN DUY CHỈNH

Mômen xoắn trên trục công tác: Mct = 9,55.106.

Pct
nct

= 9,55.106. = 590315.9 ( N.mm )

11Lập bảng thông số :
Trục

Động cơ

I

II

III

Thông số
u

2

3,83

2,61

Công
tác
1

P ( kw )

5,09

5,04

4,79

4,55

4,5

n ( v/ph )

1455

727,5

190

72,8

72,8

33408,6

66160,82

240760,5

596875

590315.
9

M ( N.mm)

PHẦN 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN NGOÀI ĐAI DẸT

Thông số đầu vào :
P = Pđc = 5,09 ( kw )
MI = Mđc = 33408,6 ( N.mm )
n1 = nđc = 1455 ( vg/ph )
uđ = 2
β = 45
1 Chọn loại đai:
Đai vải cao su
2 Xác định đường kính bánh đai:
d1 =

( 5, 2 ÷ 6, 4 ) 3 M1

÷
= ( 167,44 206,08) ( mm )

5


SVTH: NGUYỄN VĂN THẮNG

Chọn d1 theo tiêu chuẩn theo bảng B

GVHD: NGUYỄN DUY CHỈNH
4.21
[ 1]
63

, ta được d1 = 200 ( mm )

Kiểm tra vận tốc đai

V=

π d1n1
60000

= = 15,229 ( m/s ) < Vmax = 25 ( m/s ) => thỏa mãn điều kiện

Xác định d2:

d2 = uđd1.( 1 – ε ) = uđd1( 1 – 0,015 ) = 2.200( 1- 0,015 ) = 394 ( mm )

Tra bảng B
được nhất.

4.6
[ 1]
53

chọn d2 = 400 ( mm ),chú ý chọn sao cho gần đúng với giá trị tính

Tỷ số truyền thực tế: ut =

d2
d1 ( 1 − ε )

Sai lệch tỷ số truyền : ∆u =

ut − ud
ud

=

.100% =

2, 03 − 2
2

.100%= 1,5%< 4% => thỏa mãn

3 Xác định chiều dài đai và khoảng cách trục:
Khoảng cách trục: a = ( 1,5
(mm)

÷

÷
2,0 )( d1 + d2 ) = ( 900 1200 ) ( mm ), chọn a =1100

Chiều dài đai:

L = 2a +

d +d
π 1 2
2

( d 2 − d1 )
+

4a

2

= 2.1100 + + = 3151,1 ( mm )

Lấy L = 3551 ( mm)
Số vòng chạy của đai trong một giây:

6

SVTH: NGUYỄN VĂN THẮNG

i=

v
L

GVHD: NGUYỄN DUY CHỈNH

÷
== 4,3 ( 1/s ) < imax = ( 3 5 )( 1/s ) => thỏa mãn điều kiện.

4 Xác định góc ôm của bánh đai nhỏ α1:

α1 = 180 -

57 ( d 2 − d1 )
a

= 169,6 ° ≥150° => thỏa mãn.

5 Xác định tiết diện đai và chiều rộng bánh đai:
Tiết diện đai:

A = b.δ =

Ft K d
[σF ]

trong đó:

Ft – Lực vòng : Ft =

1000.P
v

= = 334,2 ( N )

Kđ – Hệ số tải trọng động, tra bảng B

4.7
[ 1]
55

Δ – Chiều dày đai: được xác định theo

chọn được

δ 
 ÷
 d1 max

=

1
40

=> δ ≤ d1

δ
d1

δ 
 ÷
 d1  max

ta được Kđ = 1,25

: tra bảng B

= 200.

4.1
[ 1]
51

1
40

4.8
[ 1]
55

với loại đai cao su ta

=5

Tra bảng B

,ta dùng loại đai vải cao su ,không có lớp lót, chiều dày đai δ = 5
( mm ), dmin = 200 ( mm )
Kiểm tra: d1 ≥ dmin => thỏa mãn

[σF ]

- Ứng suất có ích cho phép

7


SVTH: NGUYỄN VĂN THẮNG

[σF ]

=

[σF ]

[σF ]
0

GVHD: NGUYỄN DUY CHỈNH

CαCvC0 trong đó:
k2δ

0 = k1 -

d1

với k1 k2 là hệ số phụ thuộc vào ứng suất căng ban đầu

σ0

và loại

đai.
Ta có:
Do góc nghiêng của bộ truyền 60° ≥ β và định kỳ điều chỉnh khoảng cách trục nên =>

σ0

= 1,8 Mpa

Tra bảng B

4.9
[ 1]
56

với σ0 = 1,8 Mpa, ta được k1 = 2,5 , k2= 10 =>

[σF ]0

= 2,5 - = 2,25

Cα – Hệ số kể đến ảnh hưởng của góc ôm α1:
Cα = 1- 0,003

( 180° − α1 )

= 1- 0,003(180°- 169,6°) = 0,9688

Cv- Hệ số ảnh hưởng của lực ly tâm đến độ bám của đai trên bánh đai :
Cv = 1- kv(0,01 v2 -1), do sử dụng đai vải cao su nên kv = 0,04
 Cv = 1- 0,04(0,01.15,2292-1) = 0,95

C0- Hệ số kể đến ảnh hưởng vị trí của bộ truyền và phương pháp căng đai. Tra bảng B
4.12
[ 1]
57

với góc nghiêng của bộ truyền ngoài β = 45°,ta được C0 = 1
=>

[σF ] [σF ]0
=

CαCvC0 = 2,25.0,9688.0,95.1 = 2,07 ( Mpa )

Chiều rộng đai:

b=

Ft K d
[σF ] δ

== 40,36 ( mm )

8


SVTH: NGUYỄN VĂN THẮNG

Tra bảng B

4.1
[ 1]
51

GVHD: NGUYỄN DUY CHỈNH

, ta được b = 50 ( mm )

Chiều rộng bánh đai B: Tra bảng B
±
= 63 1 ( mm )

21.26
[ 2]
164

theo chiều rộng đai b = 50 (mm) ,được B

6 Xác định sức căng ban đầu và lực tác dụng lên trục:
Sức căng ban đầu : F0 =

σ 0δ b

= 1,8.5.50 = 450 ( N )

Lực tác dụng lên trục : Fr = 2F0

α 
sin  1 ÷
 2

= 2.450.sin= 896,3 ( N )

7 Bảng tổng hợp các thông số cơ bản của bộ truyền đai dẹt:
P = 5,09 ( kw )
n1 = 1455 ( vg/ph )
M1 = 33408,6 ( N.mm )
u = uđ = 2
β = 45°
Thông số

Ký hiệu

Loại đai

Đơn vị

Giá trị

Đai dẹt

Đường kính bánh đai nhỏ

d1

( mm )

200

Đường kính bánh đai lớn

d2

( mm )

400

Chiều rộng đai

b

( mm )

50

Chiều rộng bánh đai

B

( mm )

Chiều dài đai

L

( mm )

3551

Chiều dày đai

δ

( mm )

5

9

63

±

1


SVTH: NGUYỄN VĂN THẮNG

GVHD: NGUYỄN DUY CHỈNH

Khoảng cách trục

a

( mm )

1100

Góc ôm bánh đai nhỏ

α1

Độ

169,6

Lực căng ban đầu

F0

(N)

450

Lực tác dụng lên trục

Fr

(N)

896,3

BI. Tính toán truyền động bánh răng côn răng thẳng

Thông số đầu vào:
P = P1 = 5,04 (kW)
M = M1 = 66160,82 (N.mm)
n = n1 = 727,5 (vg/ph)
u = ubr = 3,83
Lh = 16800 ( giờ)
1.Chọn vật liệu làm răng:
Tra bảng ta chọn:
Vật liệu làm bánh lớn:
Nhãn hiệu thép: Thép 45
Chế độ nhiệt luyện: Tôi cải thiện
Độ rắng HB = = ; Ta chọn: HB2 = 230
Giới hạn bền : = 750 (MPa)
Giới hạn chảy: = 450 (MPa)
Vật liệu bánh nhỏ:
- Nhãn hiệu thép: Thép 45
- Chế độ nhiệt luyện: Tôi cải thiện
- Độ rắng HB = ; Ta chọn: HB1 = 245
- Giới hạn bền: = 850 (MPa)
- Giới hạn chảy: = 580 (MPa)
2. Xác định ứng xuất cho phép:
a) Ứng suất tiếp xúc và uốn cho phép:
-

10


SVTH: NGUYỄN VĂN THẮNG

GVHD: NGUYỄN DUY CHỈNH

Chọn sơ bộ:

SH; SF – Hệ số an toàn khi tính về ứng suất tiếp xúc và ứng suất uốn:
Tra bảng với:
-

Bánh răng chủ động: SH1 = 1,1 ; SF1 = 1,75
Bánh răng bị động: SH2 = 1,1 ; SF2 = 1,75

; - Ứng suất tiếp tục và uốn cho phép ứng với số chu kỳ cơ sở:

 Bánh răng chủ động:

Bánh răng bị động:
KHL; KFL – Hệ số tuổi thọ, xét đến ảnh hưởng của thời gian phục vụ và chế độ tải trọng
của bộ truyền:

Trong đó:
mH; mF – Bậc của đường cong mỏi khi khử về ứng suất tiếp xúc. Do bánh răng có HB
< 350 nên mH =6; mF = 6
NH0; NF0 – Số chu kỳ thay đổi ứng xuất khi khử về ứng suất tiếp xúc và ứng suất uốn:
do đối với tất cả các loại thép thì NF0 = 4.106, do vậy:

NHE; NFE – Số chu kỳ thay đổi ứng suất tương đương, nếu bộ truyền chịu tải trọng tĩnh
thì:
NHE = NHF = 60.c.n.tz ; trong đó:
c - số lần ăn khớp trong một lần quay, c = 1
n - Vận tốc vòng của bánh răng.

11


SVTH: NGUYỄN VĂN THẮNG

GVHD: NGUYỄN DUY CHỈNH

tz - tổng số giờ làm việc của bánh răng.
=> NHE1 = NFE1 = 60.c.n1. = 60.1.727,5.16800 = 733,32.106
NHE2 = NFE2 = 60.c.n2. = 60.c.. = 60.1..16800 = 191.5.106
Ta có:
NHE1 > NHO1 => lấy NHE1 = NHO1 => KHL1 = 1
NHE2 > NHO2 => lấy NHE2 = NHO2 => KHL2 = 1
NFE1 > NFO1 => lấy NFE1 = NFO1 => KFL1 = 1
NFE2 > NFO2 => lấy NFE2 = NFO2 => KFL2 = 1
Do đó
= ZRZVKXHKHL1 = .1 = 509,1 ( MPa )
= ZRZVKXHKHL2 = .1 = 481,8 ( MPa )
= YRYSKXFKFL1 = .1 = 252 ( MPa )
= YRYSKXFKFL2 = .1 = 236,6 ( MPa )

Do là bộ truyền bánh răng côn răng thẳng => = min(; ) = 481,8 ( MPa )
b. Ứng suất cho phép khi quá tải:
max

= 2,8.min(; ) = 2,8.450 = 1620 ( MPa )

max

= 0,8. = 0,8.580 = 464 ( MPa )

max

= 0,8. = 0,8.450 = 360 ( MPa )

3. Xác định sơ bộ chiều dài côn ngoài:
Re = KR ; với:
KR - Hệ số phụ thuộc vật liệu làm bánh răng và loại răng: Đối với bộ truyền bánh răng
côn thẳng làm bằng thép => KR = 50 MPa1/3
M1 - Môment trên trục chủ động: M1 = 66160,82 ( Nmm )

12


SVTH: NGUYỄN VĂN THẮNG

GVHD: NGUYỄN DUY CHỈNH

- Ứng suất tiếp xúc cho phép: = 481,8 ( MPa )
u - Tỉ số truyền: u = 3,83
Kbe - Hệ số chiều rộng vành răng : Chọn sơ bộ Kbe = 0,25 0,3
=> = = 0,6
; - Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng khi tính về
ứng suất tiếp xúc và uốn: Tra bảng B với:
+ = 0,6
+ Sơ đồ bố trí là sơ đồ : I
+ HB < 350
+ Loại răng thẳng
Ta được:= 1,13

= 1,25

Do vậy:
Re = KR = 50. = 149 ( mm )
4. Xác định các thông số ăn khớp:
a. Xác định mô đun vòng ngoài và vòng trung bình mte; mtm:
Đường kính vòng chia ngoài:

= 75,3 ( mm )

Tra bảng B với = 75,3 ( mm ) và tỉ số truyền u= 3,83 ta được số răng: = 17
Với HB < 350 => 27,2
Chọn 27
Đường kính vòng trung bình và mô đun vòng trung bình:
) ( 1 - 0,5.0,27 ).75,3 = 65,13 ( mm )
= 2,4( mm )
Mô đun vòng ngoài:

mte = = = 2,8 ( mm )

Tra bảng B ta chọn mte theo tiêu chuẩn: mte = 3 ( mm )

13


SVTH: NGUYỄN VĂN THẮNG

GVHD: NGUYỄN DUY CHỈNH

Mô đun vòng trung bình: mtm = ( 1 - 0,5Kbe )mte = ( 1 -0,5.0,27).3 = 2,6 ( mm )
b. Xác định số răng:
Z1 = = = 25,05

lấy Z1 = 25

Z2 = u.Z1 = 3,83.25 = 95,75 , chọn Z2 = 96
Tỷ số truyền thực tế: Ut = = = 3,84
Sai lệch tỷ số truyền:
u = .100 = .100%= 0,26% < 4% => thỏa mãn.
c. Xác định góc côn chia:
= arctg = arctg = 14,6
= 90 - = 90 - 14,6 = 75,4
d. Xác định hệ số dịch chỉnh
Đối với bộ truyền bánh răng côn thẳng ta sử dụng chế độ dịch chỉnh đều: x1 + x2 = 0
Tra bảng B với Z1 = 25, ut = 3,84
ta được: x1 = 0,38 => x2 = -x1 = -0,38
e. Xác định đường kính trung bình và chiều dài côn ngoài:
Đường kính trung bình: dm1 = mtm.Z1 = 2,6.25 = 65 ( mm )
dm2 = mtm.Z2 = 2,6.96 = 249,6 ( mm )
Chiều dài côn ngoài: Re = = = 138,9 ( mm )
5. Xác định các hệ số và các thông số động học:
Tỷ số truyền thực tế: = 3,84
Vận tốc vòng của bánh răng: V = = = 2,5 ( m/s )
Tra bảng B với bánh răng côn răng thẳng và v = 2,5 ( m/s ) ta được cấp chính xác của
bộ truyền là : CCX = 8
Tra phục lục PL với

14

SVTH: NGUYỄN VĂN THẮNG

GVHD: NGUYỄN DUY CHỈNH

- CCX = 8
- HB < 350
- Răng côn thẳng
- v = 2,5 ( m/s )
Nội suy tuyến tính ta được: KHv;KFv - Hệ số tải trọng trong vùng ăn khớp khi tính về
ứng suất tiếp xúc, uốn:
- = 1,1
- = 1,38
Từ thông tin trang 91 và 92 trong ta chọn:
Ra = 2,5 1,25 => ZR = 0,95
HB < 350 => Zv = 0,85.v0,1 = 0,95 khi v >5 ( m/s ) còn khi v 5 ( m/s ) thì Zv = 1
da2 = dm2 = 249,6 ( mm ) < 700 ( m/s ) => KXH = 1; KXF = 0,95
Ta có khoảng cách trục : = Ka.(u+1). 43.(3,83 +1) = 127,7 ( mm ), làm tròn đến số
nguyên gần nhất => = 128 (mm)
Môđul: m = (0,01 0,02)aw = ( 0,01 0,02 ).128 = (1,28 2,56) (mm )
Tra bảng B chọn m theo tiêu chuẩn m = 2 (mm )
Chọn YR = 1 – Hệ số ảnh hưởng của độ nhám bề mặt chân răng
Ys = 1,08 – 0,0695.ln(m) = 1,08 - 0,0695.ln2 = 1,03 ( mm )
Hệ số tập trung tải trọng: = 1,03

= 1,08

, –Hệ số phân bố không đều tải trọng trên các đôi răng khi tính về ứng suất tiếp xúc ,
uốn : Do bộ truyền là bánh răng trụ răng thẳng => , = 1
6. Kiểm nghiệm bộ truyền bánh răng:

a. Kiểm nghiệm về ứng suất tiếp xúc:
= ZMZHZ
- Ứng suất tiếp xúc cho phép = 481,8
ZM – Hệ số kể đến cơ tính vật liệu của bánh răng ăn khớp: tra bảng B

15


SVTH: NGUYỄN VĂN THẮNG

GVHD: NGUYỄN DUY CHỈNH

ta có ZM = 274 Mpa1/3
ZH – Hệ số kể đến hình dạng của bề mặt tiếp xúc: tra bảng B với x1 + x2 = 0 và = 0 ta
được ZH = 1,76
Z – Hệ số sự trùng khớp của răng. Z = , với:
Hệ số sự trùng khớp của răng:
1,88 – 3,2 1,88 – 3,2 1,79
= = = 0,86
KH - Hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc: KH = = 1.1,03.1,1 = 1,133
b - Chiều rộng vành răng: b = KbeRe = 0,27.138,9 = 37,5 ( mm ) => b = 38 (mm)
Thay vào ta được: = ZM.ZH.Zє. = 274.1,76.0,86 = 441,9 (MPa)
Kiểm tra: Ta có
Nếu .100 = = 8,3% 10 => chấp nhận.
b. Kiểm nghiệm về độ bền uốn:
=
=
- Ứng suất uốn cho phép của bánh chủ động và bị động, xác định theo phần trên
KF - Hệ số tải trọng khi tính về uốn: KF = = 1.1,08.1,38 = 1,5
- Hệ số kể đến sự trùng khớp của răng: = = = 0,56

- Hệ số kể đến độ nghiêng của răng: = 1 - = 1 - = 0,87

- Hệ số dạng răng, tra bảng B có Zv1 = 29,16
Ta được: YF1 = 3,54

YF2 = 3,55

Thay vào đó ta được:
= = = 68,8 ( MPa ) = 252 (MPa)

16

Zv2 = 112


SVTH: NGUYỄN VĂN THẮNG

GVHD: NGUYỄN DUY CHỈNH

= = = 69 ( MPa ) = 236,6 (MPa) => thỏa mãn.
c. Kiểm nghiệm về quá tải:
= = 481,8. = 646,4 ( MPa ) = 1620 ( MPa )
= = 1,8.62,62 = 112,7 ( MPa ) = 464 ( MPa )
= = 1,8.67,5 = 121,5 ( MPa ) = 360 ( MPa )
=> thỏa mãn.
Ở đây Kqt là hệ số quá tải: Kqt = = 1,8
7. Một vài thông số hình học của cặp bánh răng:
Đường kính vòng chia : de1 = mteZ1 = 3.25 = 75 ( mm )
de2 = mteZ2 = 3.96 = 288 ( mm )
Chiều cao răng ngoài: he = 2,2mte = 2,2.3 = 6,6 ( mm )

Chiều cao đầu răng ngoài: hte = cos = cos 01
hae1 = ( hte + x1 )mte = ( 1 + 0,38 ).3 = 4,14 ( mm )
hae2 = ( hte + x2 )mte = ( 1- 0,38 ).3 = 1,86 ( mm )
Chiều cao chân răng ngoài: hfe1 = he – hae1= 6,6 – 4,14 = 2,46 ( mm )
hfe2 = he – hae2= 6,6 – 1,86 = 4,74 ( mm )
Đường kính đỉnh răng ngoài:
dae1 = de1 +2hae1cos = 75 + 2.4,14.cos14,57 = 83,01 ( mm )
dae2 = de2 +2hae2cos = 288 + 2.1,86.cos75,43 = 288,94 ( mm )
8. Bảng tổng hợp các thông số bộ truyền :
Thông số

Ký hiệu

Đơn vị

Giá trị

Chiều dài côn ngoài

Re

( mm )

138,9

Mô đun vòng ngoài

mte

( mm )

3

b

( mm )

37,5

Chiều rộng vành răng

17


SVTH: NGUYỄN VĂN THẮNG

Tỷ số truyền

GVHD: NGUYỄN DUY CHỈNH

ut

3,84

Góc nghiêng của răng
Số răng của bánh răng

Hệ số dịch chỉnh chiều cao

Đường kính vòng chia ngoài

Góc côn chia

0
Z1

25

Z2

96

x1

0,38

x2

-0,38

de1

( mm )

75

de2

( mm )

288

1

14,57

2

75,43

Chiều cao răng ngoài

he

( mm )

6,6

Chiều cao đầu răng ngoài

hae1

( mm )

4,14

hae2

( mm )

1,86

hfe1

( mm )

2,46

hfe2

( mm )

4,74

dae1

( mm )

83,01

dae2

( mm )

288,94

Chiều cao chân răng ngoài

Đường kính đỉnh răng

18


SVTH: NGUYỄN VĂN THẮNG

GVHD: NGUYỄN DUY CHỈNH

II. Tính toán thiết kế bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng
Thông số đầu vào:
P = P2 = 4,79 ( kW )
M = M2 = 240760,5 ( kW )
n = n2 = 190 (vg/ph)
u = ubr = 2,61
Lh = 16800 (h)
1. Chọn vật liệu làm bánh răng :

Tra bảng B, ta chọn:
Vật liệu bánh lớn:
- Nhãn hiệu thép: Thép 45
- Chế độ nhiệt luyện : Tôi cải thiện
- Độ rắn: HB = 192 240; ta chọn HB2 = 230
- Giới hạn bền: = 750 ( Mpa )
- Giới hạn chảy: = 450 ( Mpa )
Vật liệu bánh nhỏ:
- Nhãn hiệu thép: Thép 45
- Chế độ nhiệt luyện : Tôi cải thiện
- Độ rắn: HB = 241 285; ta chọn HB1 = 245
- Giới hạn bền: = 850 ( Mpa )
- Giới hạn chảy: = 580 ( Mpa )
Chú ý: Chọn vật liệu của hai bánh răng đều phải là vật liệu nhóm I : HB 350 và

nên chọn HB1 = HB2 + 10 15
2. Xác định ứng suất cho phép:

19


SVTH: NGUYỄN VĂN THẮNG

GVHD: NGUYỄN DUY CHỈNH

a. Ứng suất tiếp xúc và uốn cho phép:

= ZRZVKXHKHL
= YRYSKXFKFL
Trong đó: Chọn sơ bộ ZRZVKXH = 1
YRYSKXF = 1
SH , SF – Hệ số an toàn khi tính về ứng suất tiếp xúc và ứng suất uốn , tra bảng B
với
- Bánh răng chủ động: SH1 = 1,1 ; SF1 = 1,75
- Bánh răng bị động: SH2 = 1,1 ; SF2 = 1,75

; - Ứng suất tiếp xúc và uốn cho phép ứng với số chu kỳ cơ sở:
= 2HB + 70
= 1,8HB
=> Bánh chủ động = 2HB1 + 70 = 2.245 + 70 = 560 ( MPa )
= 1,8HB1 = 1,8.245 = 441 ( MPa )
Bánh bị động = 2HB2 + 70 = 2.230 +70 = 530 ( MPa )
= 1,8HB2 = 1,8.230 = 414 ( MPa )
KHL , KFL – Hệ số tuổi thọ, xét đến thời gian phục vụ và chế tài tải trọng của bộ truyền
KHL =

KFL =

Trong đó mH, mF – Bậc của đường cong mỏi khi khử về ứng suất ứng tiếp xúc. Do bánh
răng có HB 350 nên => mH = 6 và mF = 6
NHO ; NFO – Số chu kỳ thay đổi ứng suất khi khử về ứng suất tiếp xúc và ứng suất uốn
NHO = 30.
NFO = 4. Do đối với tất cả các loại thép thì NFO = 4. nên :
NHO1 = 30. = 30.2452,4 = 1,63.107

20


SVTH: NGUYỄN VĂN THẮNG

GVHD: NGUYỄN DUY CHỈNH

NHO2 = 30. = 30.2302,4 = 1,4.107
NFO1 = NFO2 = 4.
NHE ; NFE – Số chu kỳ thay đổi ứng suất tương đương
3. Xác định sơ bộ khoảng cách trục:

aw = Ka( u +1 ) với:
Ka – Hệ số phụ thuộc vật liệu làm bánh răng của cặp bánh răng, tra bảng B
=> Ka = 37,5 Mpa1/3
M1 – Mômen xoắn trên trục chủ động: M1 = 240760,5 ( N.mm )
– Ứng suất tiếp xúc cho phép: = = 495,4 ( MPa )
u – Tỷ số truyền: u = 2,61
= – Hệ số, với bw là hệ số chiều rộng vành răng, tra bảng B.
Ta có = 0,33

; – Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng khi tính
về tiếp xúc và uốn. Tra bảng B ( sơ đồ 5 ) và xác định = 0,5.(u+1) = 0,5.0,33.
(2,61+1) = 0,6
ta được: = 1,03 , = 1,08
=> = 43(2,61 +1) = 163,72 ( mm ), làm tròn đến số nguyên gần nhất => = 164
(mm)
4. Xác định thông số ăn khớp:
a. Môđul:
m = (0,01 0,02)aw = ( 1,64 3,28 )(mm )
Tra bảng B chọn m theo tiêu chuẩn m = 3 (mm )
b. Xác định số răng:
Chọn sơ bộ = 14 => cos = 0,970296
Z1 = = = 29,4 => Z1 = 30
Z2 = u.Z1 = 2,61.30 = 78,3 , chọn Z2 = 79
Tỷ số truyền thực tế:

Ut = = = 2,63

Sai lệch tỷ số truyền:
u = .100 = = 0,77% < 4% => thỏa mãn.
c. Xác định góc nghiêng của răng:

Cos = = = 0,99
=> = arccos(cos) = 8,1
d. Xác định góc ăn khớp:

21


SVTH: NGUYỄN VĂN THẮNG

GVHD: NGUYỄN DUY CHỈNH

=> = = arctag = arctag = 20,18
Góc nghiêng của răng trên hình trụ cơ sở:
= arctag(costg) = arctag(cos(20tg(8,1)) = 7,6
5. Xác định các hệ số và các thông số động học:
Tỷ số truyền thực tế: = 2,63
Đường kính vòng lăn của cặp bánh răng:
= = = 90,4 ( mm )
= 2. - = 2.164 – 90,4 = 237,6 ( mm )
Vận tốc vòng của bánh răng:
V = = = 0,9 ( m/s )
Tra bảng B với bánh răng trụ răng nghiêng và v = 0,9 (m/s) ta được cấp chính xác của
bộ truyền là : CCX = 9
Tra phục lục PL với
- CCX = 9

- Răng nghiêng

- HB < 350

- v = 0,9 ( m/s )

Nội suy tuyến tính ta được:
KHv = 1,01

KFv = 1,04

Từ thông tin trang 91 và 92 trong ta chọn:

Ra = 2,5 1,25 => ZR = 0,95
HB < 350 => Zv = 0,85.v0,1 = 0,84 khi v >5 ( m/s ) còn khi v 5 ( m/s ) thì Zv = 1
da2 dw2 = 206,84 ( mm ) < 700 ( m/s ) => KXH = 1 là hệ số xét đến ảnh hưởng của kích
thước bánh răng.
Chọn YR = 1 – Hệ số ảnh hưởng của độ nhám bề mặt chân răng
Ys = 1,08 – 0,0695.ln(m) = 1,08 – 0,0695.ln(3) = 1,004 là hệ số xét đến độ nhậy của
vật liệu đối với tập trung ứng suất , với m – môđun, tính bằng mm.
Do da2 dw2 = 206,84 ( mm ) 700 ( mm )=>KxF = 1 là hệ số xét đến ảnh hưởng của kích
thước bánh răng đến độ bền uốn.
Hệ số tập trung tải trọng:

22


SVTH: NGUYỄN VĂN THẮNG
= 1,03

GVHD: NGUYỄN DUY CHỈNH

= 1,08

, –Hệ số phân bố không đều tải trọng trên các đôi răng khi tính về ứng suất tiếp xúc ,
uốn : Do bộ truyền là bánh răng trụ răng thẳng => , = 1
VH = ..v. = 0,002.73.0,9. = 1,04 , – Hệ số tải trọng động trong vùng ăn khớp khi tính
về ứng suất tiếp xúc, uốn:
= 1 + = 1 + = 1,01
VF = 0,006.73.0,9. = 3,12
KFv = 1 + = 1 + = 1,03
6. Kiểm nghiệm bộ truyền bánh răng:
a. Kiểm nghiệm về ứng suất tiếp xúc:

= ZMZHZ
- Ứng suất tiếp xúc cho phép
ZM – Hệ số kể đến cơ tính vật liệu của bánh răng ăn khớp , tra bảng B
ta có ZM = 274 Mpa1/3
ZH – Hệ số kể đến hình dạng của bề mặt tiếp xúc:
ZH = = = 1,75
Z – Hệ số sự trùng khớp của răng, phụ thuộc vào hệ số trùng khớp ngang và hệ số
trùng khớp dọc :
Hệ số trùng khớp ngang:
1,88 – 3,2 = 1,88 - 3,2 = 1,81
Hệ số trùng khớp dọc:
= = = 0,81
Ta có 1 nên: = = = 0,77
KH - Hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc:
KH = = 1.1,03.1,01 = 1,04
bw - Chiều rộng vành răng:

23


SVTH: NGUYỄN VĂN THẮNG

GVHD: NGUYỄN DUY CHỈNH

bw = = 0,33.164 = 54,12
Thay vào ta được:
= 274.1,75.0,77. = 461,56 ( MPa )
Kiểm tra:
Ta có

Nếu .100 = .100 10 là đúng là đúng.
b. Kiểm nghiệm về độ bền uốn
=
=
- Ứng suất uốn cho phép của bánh chủ động và bị động.
KF - Hệ số tải trọng khi tính về uốn:
KF = = 1.1,08.1,03 = 1,11
- Hệ số kể đến sự trùng khớp của răng: = = = 0,55
- Hệ số kể đến độ nghiêng cuả răng: = 1 - = 1 - = 0,94
- Hệ số dạng răng, phụ thuộc vào số răng tương đương:
= = = 81,42

= = = 30,91
Tra bảng B với:

= 30

x1 = 0
= 80

x2 = 0

Ta được: YF1 = 3,8
YF2 = 3,61
Thay vào đó ta được:
= = = 71,54 ( MPa ) = 252 (MPa)
= = = 68 ( MPa ) = 236,57 (MPa)

24

SVTH: NGUYỄN VĂN THẮNG

GVHD: NGUYỄN DUY CHỈNH

=> thỏa mãn.
c. Kiểm nghiệm về quá tải:
= = 461,56. = 619,25 ( MPa ) = 2,8. = 2,8.450 = 1260 ( MPa )
= = 1,8.71,54 = 128,77 ( MPa ) = 0,8. = 0,8.580 = 464 ( MPa )
= = 1,8.68 = 122,4 ( MPa ) = 0,8. = 0,8.450 = 360 ( MPa )
Nếu đúng => thỏa mãn nếu sai thì chọn lại vật liệu và tính lại.
Ở đây Kqt là hệ số quá tải: Kqt = = 1,8
7. Một vài thông số hình học của cặp bánh răng;
Đường kính vòng chia:

d1 = = = 90,9 ( mm )
d2 = = = 239,39 ( mm )

Khoảng cách trục chia: a = 0,5( d1 + d2 ) = 0,5( 90,9 + 239,39 ) = 165,14 ( mm )
Đường kính đỉnh răng: da1 = d1 + 2m = 90,9 + 2.3 = 96,9 ( mm )
da2 = d2 + 2m = 239,39 + 2.3 = 245,4 ( mm )
Đường kính đáy răng: df1 = d1 - 2,5m = 90,9 - 2,5.3 = 83,4 ( mm )
df2 = d2 - 2,5m = 239,39 - 2,5.3 = 231,89 ( mm )
Đường kính vòng cơ sở: db1 = d1cos = 90,9.cos20 = 85,42 ( mm )
db2 = d2cos = 239,39.cos20 = 224,95 ( mm )
Góc profin gốc = 20
8. Bảng tổng hợp các thông số của bộ truyền bánh răng:
P = P2 = 4,79 ( kW )
M = M2 = 240760,5 ( kW )
n = n2 = 190 (vg/ph)

u = ubr = 2,61
Lh = 16800 (h)

25