THIẾT KẾ HỘP GIẢM TỐC HAI CẤP

BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHIỆP VIỆT ĐỨC
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
BỘ MÔN:KĨ THUẬT CƠ SỞ
-----***-----
BÀI TẬP LỚN MÔN CHI TIẾT MÁY
THIẾT KẾ HỘP GIẢM TỐC HAI CẤP
LỚP:K2 CĐ ÔTÔ HỌC KỲ I (2008-2009)
I. Số liệu kỹ thuật:
Công suất : N
1
= 6kw
Số vòng quay trong một phút của trục dẫn : n
1
=960v/p
Số vòng quay trong một phút của trục bị dẫn : n
4
= 100v/p
Thời gian sử dụng.
Số năm : 7 năm
Số ngày trong năm : 250 ngày
Số ca trong ngày : 2 ca
Số giờ trong ca : 6 giờ
Đặc điểm tải trọng.
Tải trọng không đổi,bộ chuyền làm việc một chiều, khi mở máy chịu
lực quá tải bằng 1,5 lần so với quá tải danh nghĩa.
Sơ đồ dẫn động:
4
3
2
1

II. Tính toán thiết kế bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng (cấp nhanh):
1. Chọn vật liệu và cách nhiệt luyện:
Do hộp giảm tốc 2 cấp chỉ chịu tải trọng trung bình nên ta chọn vật liệu làm bánh
răng có độ rắn bề mặt HB<350. Đồng thời để tăng khả năng chạy mòn của răng chọn
độ rắn của bánh răng nhỏ lớn hơn độ rắn của bánh răng lớn khoảng 25
÷
50 HB và để
tránh dính bề mặt làm việc của răng trong điều kiện bộ truyền làm việc kín ngâm
trong dầu:
HB
1
=HB
2
+ (25
÷
50)HB
Sinh viên thực hiện: PHẠM ĐĂNG HOÀ.
Giảng viên hướng dẫn: HOÀNG THỊ LỆ.
1
BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHIỆP VIỆT ĐỨC

Ta chọn phương pháp thường hoá vì phương pháp này thường dùng trong các bộ
truyền chịu tải trọng nhỏ và trung bình.
- Chọn vật liệu làm bánh răng nhỏ là thép 45,phôi rèn (giả thiết đường kính phôi
từ100
÷
300mm).( theo bảng 3-6T39 STKCTM)
Theo bảng (3-8T40 STKCTM)
+. giới hạn bền:

1b
σ
= 580 N/mm
2
+. giới hạn chảy:
1ch
σ
= 290 N/mm
2
HB
1
= 210
- Chọn vật liệu làm bánh răng lớn là thép 35 (giả thiết đường kính phôi 300
÷
500mm).
+ giới hạn bền:
2b
σ
= 480 N/mm
2
+ giới hạn chảy:
2ch
σ
= 240 N/mm
2
HB
2
= 180
Phân phối tỷ số truyền:
i = i

12
+i
23
=
1
3
n
n
=
960
100
= 9,6.
Giả thiết chọn: i
12
= 3
⇒
i
23
=
12
i
i
=
9,6
3
= 3,2

⇒
n
2

= n
3
=
1
12
n
i
=
960
3
= 320 v/p.
2. Định ứng suất tiếp xúc và ứng suất uốn cho phép:
a. Ứng suất tiếp xúc cho phép:

[
σ
]
tx
= [
σ
]
N0tx
.k’
N
K’
N
=
0
6
td

N
N
Số chu kì tương đương của bánh răng lớn (công thức 3-3) khi chịu tải trong
không đổi.
N
td2
= 60unT = 60.320.7.250.2.6 = 403,2.10
6
> N
0
= 10
7
(Bảng 3-9)

⇒
k’
2
N
= 1
Số chu kì tương đương của bánh răng nhỏ:
N
td1
= 60unT = 60.960.7.250.2.6 = 1209.10
6
>N
0
= 10
7
⇒
k’

1
N

= 1
⇒
[
σ
]
tx1
=
σ
N0tx1
= C
B
.H
B1
.
⇒
[
σ
]
tx2
=
σ
N0tx2
= C
B.
H
B2
.

Tra bảng 3-9 ta có:
⇒
[
σ
]
tx1
= 2,6.210 = 546 N/mm
2
⇒
[
σ
]
tx2
= 2,6.180 = 468 N/mm
2
Để tính ta dùng trị số nhỏ hơn là [
σ
]
tx2
= 468 N/mm
2
.
Sinh viên thực hiện: PHẠM ĐĂNG HOÀ.
Giảng viên hướng dẫn: HOÀNG THỊ LỆ.
2
BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHIỆP VIỆT ĐỨC
b. Ứng suất uốn cho phép.
[
σ

]
u
=
0
. "
.
N
k
n K
σ
σ

≈
(1,4
÷
1,6)
1
. "
N
k
nK
σ
σ
−
=
1
1,5. "
N
k
nK

σ
σ
−
Hệ số an toàn: n = 1,5, hệ số tập trung ứng suất ở chân răng: K
σ
= 1,8.

1
σ
−
thép 45 = 0,43.
1b
σ
=0,43.580 = 249,4 N/mm
2

1
σ
−
thép 35 = 0,43.
2b
σ
0,43.480= 206,4 N/mm
2

⇒
[
σ
]
u1

=
1,5.249,4
1,5.1,8
=138,5 N/mm
2

⇒
[
σ
]
u2
=
1,5.206,4
1,5.1,8
= 114,7 N/mm
2
.
3. Sơ bộ lấy hệ số tải trọng: K = K
tt
.K
đ
= 1,5.
4. Chọn hệ số chiều rộng bánh răng:
A
ψ
=
b
A
= 0,4.
5. Xác định khoảng cách trục A.(tính theo công thức 3-10).

Chọn
'
θ
= 1,25.
A
6
2
3
2
1,05.10 .
( 1) ( )
[ ]
tx A
K N
i
i n
σ ψ θ
≥ ±
= (3 + 1)
6
2
3
1.05.10 1,5.6
[ ]
468.3 0,4.1,25.320
=
126 mm.
Chọn A = 126mm.
6. Tính vận tốc vòng và chọn cấp chính xác chế tạo bánh răng.
- Tính vận tốc vòng ( công thức 3-17)

v =
1
2
60.1000( 1)
An
i
π
+
=
2.3,14.126.960
60.1000.4
= 3,16 m/s.
- Theo bảng 3-11T46 STKCTM. Ta chọn cấp chính xác là 9.
7. Định chính xác hệ số tải trọng K:
Chiều rộng bánh răng.
b =
A
ψ
.A = 0,4.126 = 50,4 mm. lấy =50mm.
Dường kính vòng lăn bánh răng nhỏ:
d
1
=
2.
1
A
i +
=
2.126
3 1+

= 63mm.
Do đó
d
ψ
=
1
50
0,8.
63
b
d
= =
Với
d
ψ
=0,8 theo bảng 3-12
⇒
K
tt bảng
= 1,22.Tính tập trung tải trọng thực tế theo
công thức 3-20.
K
tt
=
1,22 1
2
+
= 1,11.
Theo bảng 3-14T48 STKCTM ta tìm được hệ số tải trọng động K
đ

= 1,4.
Hệ số tải trọng:
K = K
tt
.K
đ
= 1,11.1,4 = 1,554.
ít khác so với trị số dự đoán ( K = 1,5) vì vậy ta không cần tính lại khoảng cách
trục A. Như vậy ta có thể lấy chính xác A = 126mmm.
Sinh viên thực hiện: PHẠM ĐĂNG HOÀ.
Giảng viên hướng dẫn: HOÀNG THỊ LỆ.
3
BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHIỆP VIỆT ĐỨC
8. Xác định modun, số răng và góc nghiêng của răng.
Modun pháp:
m
n
= (0,01
÷
0,02)A = (0,01
÷
0,02)126 = (1,26
÷
2,52)mm.
Lấy m
n
= 2mm.
Sơ bộ chọn góc nghiêng:

β
= 10
0
; cos
β
= 0,985
Số răng của bánh nhỏ:
Z
1
=
2. .cos
( 1)
n
A
m i
β
±
=
2.126.0,985
2.(3 1)+
= 31.
Số răng bánh lớn:
Z
2
= i.Z
1
= 3.31 = 93.

Tính chính xác góc nghiêng :
β

(công thức 3-28).
cos
β
=
1 2
( ) (31 93).2
0,984
2. 2.1260
n
Z Z m
A
+ +
= =

⇒
β
=10
0
.26’.
Chiều rộng bánh răng b thoả mãn điều kiện.
b = 50 >
2,5. 2,5.2
28
sin 0,178
n
m
β
= =
mm.
9. Kiểm nghiệm sức bền uốn của răng.

Tính số răng tương đương (công thức 3-37).
Bánh nhỏ:
Z
td1
=
1
3 3
31
32.
cos (0,984)
Z
β
= =
Bánh lớn:
Z
td2
=
2
3 3
93
98.
cos (0,984)
Z
β
= =
Hệ số dạng răng (bảng 3-18)
Bánh nhỏ: y
1
= 0,451.
Bánh lớn: y

2
= 0,517.
Lấy hệ số:
''
θ
= 1,5.
Kiểm nghiệm ứng suất uốn (công thức 3-34) đối với bánh răng nhỏ:


1
6 6
2 '' 2
1 1 1
19,1.10 . . 19,1.10 .1,5.6
43
. . . . 0,451.2 .31.960.50.1,5
u
n
K N
y m Z n b
σ
θ
= = =
N/mm
2
.
Sinh viên thực hiện: PHẠM ĐĂNG HOÀ.
Giảng viên hướng dẫn: HOÀNG THỊ LỆ.
4
BỘ CÔNG THƯƠNG

TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHIỆP VIỆT ĐỨC

1
u
σ
< [
σ
]
u1
= 138,5N/mm
2
.
Đối với bánh răng lớn tính theo công thức 3-40.


2 1
1
2
43.0,451
37
0,517
u u
y
y
σ σ
= = =
N/mm
2
.
10. Kiểm nghiệm sức bền bánh răng khi chịu quá tải đột ngột trong thời gian ngắn:

Ứng suất tiếp xúc cho phép (công thức 3-43):
Bánh nhỏ:

1
[ ] 2,5.546 1365
txqt
σ
= =
N/mm
2
.
Bánh lớn:

2
[ ] 2,5.468 1170
txqt
σ
= =
N/mm
2
.
Kiểm nghiệm sức bền tiếp xúc (công thức 3-14 và 3-41).

6 3
1,05.10 (3 1) .1,5.1,5.6
577
126.3 1,25.50.320
txqt
σ
+

= =
N/mm
2
.
Trong đó hệ số quá tải K
qt
= 1,5 ứng suất tiếp xúc quá tải nhỏ hơn trị số cho phép đối với
bánh lớn và bánh nhỏ.
Ứng suất uốn cho phép (công thức 3-46):
Bánh nhỏ:

1
[ ] 0,8.290 232
uqt
σ
= =
N/mm
2
.
Bánh lớn:

2
[ ] 0,8.240 192
uqt
σ
= =
N/mm
2
.
Kiểm nghiệm sức bền uốn (công thức 3-34 và 3-42).

Bánh nhỏ:

1
43.1,5 64,5
uqt
σ
= =
N/mm
2
<
1
[ ]
uqt
σ
.
Bánh lớn:

2
37.1,5 55,5
uqt
σ
= =
N/mm
2
<
2
[ ]
uqt
σ
.

11. Các thông số hình học chủ yếu của bộ truyền (bảng 3-2):
Modun pháp: m
n
= 2 mm.
Số răng: Z
1
= 31 răng ; Z
2
= 93 răng.
Góc ăn khớp:
0
20
α
=
.
Góc nghiêng:
β
= 10
0
26’.
Đường kính vòng chia (vòng lăn):
d
1
=
2.31
63
0,984
=
mm ; d
2

=
2.93
0,984
= 189 mm.
Khoảng cách trục: A = 126 mm.
Chiều rộng bánh răng: b = 50 mm.
Sinh viên thực hiện: PHẠM ĐĂNG HOÀ.
Giảng viên hướng dẫn: HOÀNG THỊ LỆ.
5