Đồ án chi tiết máy HGT bánh răng trụ răng thẳng

Họ và tên: Hồng Thế Cường

MSSV:20146101

Lớp:CN CTM K59

.................................................................................................................

LỜI NĨI ĐẦU...............................................................................................................................................4
PHẦN 1. CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN VÀ PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN.................................................5
1.1

Các dữ kiện ban đầu...................................................................................................................5

1.2 Chọn động cơ điện..........................................................................................................................5
1.2.1 Công suất làm việc:.................................................................................................................5
1.2.2 Hiệu suất hệ dẫn động:..........................................................................................................5
1.2.3 Công suất cần thiết trên trục động cơ:.....................................................................................5
1.2.4 Số vòng quay trên trục làm việc (trục công tác):....................................................................6
1.2.5 Chọn tỉ số truyền sơ bộ:...........................................................................................................6
1.2.6 Số vòng quay đồng bộ của động cơ:.....................................................................................6
1.2.7 Chọn động cơ.........................................................................................................................6
1.3 Phân phối tỉ số truyền:.................................................................................................................7
1.4 Xác định thông số đầu vào thiết kế của các bộ truyền cơ khí và các trục...............................7
1.4.1 Cơng suất:.................................................................................................................................7
1.4.2 Số vịng quay.............................................................................................................................8
1.4.3 Môment xoắn............................................................................................................................8
PHẦN 2: THIẾT KẾ CÁC BỘ TRUYỀN..............................................................................................10
2.1 Các dữ kiện ban đầu....................................................................................................................10
Điều kiện làm việc: (lấy từ đầu đề thiết kế)............................................................................................10
2.2 Tính tốn thiết kế bộ truyền xích...............................................................................................10

2.2.1 Chọn loại xích:........................................................................................................................10
2.2.2 Chọn số răng đĩa xích.............................................................................................................10
2.2.3 Xác định bước xích:................................................................................................................11
2.2.4 Xác định khoảng cách trục và số mắt xích:...........................................................................12
2.2.5 Kiểm nghiệm xích về độ bền:................................................................................................13
2.2.6 Xác định thơng số của đĩa xích:...........................................................................................14
2.2.7 Xác định lực tác dụng lên trục:.............................................................................................15
2.2.8 Tổng hợp các thơng số của bộ truyền xích:............................................................................16
2.3 Tính toán thiết kế bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng......................................................18
2.3.1 Chọn vật liệu làm bánh răng...................................................................................................18
2.3.2 Xác định ứng suất cho phép:..................................................................................................18

Đồ án chi tiết máy

1

Mã đề: NMQ.1.7


Họ và tên: Hoàng Thế Cường

MSSV:20146101

Lớp:CN CTM K59

2.3.3 Xác định sơ bộ khoảng cách trục:.........................................................................................21
2.3.4 Xác định thông số ăn khớp:....................................................................................................22
2.3.5 Xác định hệ số dịch chỉnh.......................................................................................................23
2.3.6 Xác định ứng suất cho phép...................................................................................................23
2.3.7 Kiểm nghiệm bộ truyền bánh răng:........................................................................................24

2.3.8 Bảng tổng kết các thông số của bộ truyền bánh răng:...........................................................28
PHẦN 3. TÍNH TRỤC, CHỌN Ổ LĂN..................................................................................................30
3.1. Các dữ kiện ban đầu...................................................................................................................30
3.2. Tính sơ bộ trục:...........................................................................................................................31
3.2.1. Chọn vật liệu chế tạo trục:.....................................................................................................31
3.2.2. Xác định sơ bộ đường kính trục:...........................................................................................32
3.2.3. Xác định lực từ các chi tiết, bộ truyền tác dụng lên trục (kèm sơ đồ đặt lực chung)..........33
3.2.4. Xác định khoảng cách giữa các điểm đặt lực........................................................................35
3.3. Tính, chọn đường kính các đoạn trục.......................................................................................37
3.3.1. Trục yêu cầu tính đầy đủ........................................................................................................37
3.3.2. Trục II khơng u cầu tính đầy đủ.........................................................................................55
Phần IV Lựa chọn kết cấu.......................................................................................................................57
4.1. Tính, lựa chọn kết cấu cho các bộ phận, các chi tiết...............................................................57
4.1.1 Thiết kế vỏ hộp.......................................................................................................................57
4.1.2 Các phần tử cấu tạo nên hộp giảm tốc đúc.............................................................................57
4.1.3.Kết cấu cặp bánh răng :..........................................................................................................59
4.2. Tính, lựa chọn bơi trơn:.............................................................................................................60
4.3 Các kết cấu liên quan đến chế tạo vỏ hộp.................................................................................60
4.4 Dung sai lắp ghép........................................................................................................................65
Tài liệu tham khảo :..................................................................................................................................67

Đồ án chi tiết máy

2

Mã đề: NMQ.1.7


Họ và tên: Hoàng Thế Cường

MSSV:20146101

Lớp:CN CTM K59

Danh sách bảng kết quả
Bảng 1 Thông số động cơ điện
Bảng 2 Tổng hợp thông số các bộ truyền
Bảng 3 Thông số bộ truyền xích
Bảng 4 Thơng số bộ truyền bánh răng
Bảng 5 Kích thước cơ bản nối trục vịng đàn hồi
Bảng 6 Kích thước cơ bản của vịng đàn hồi
Bảng 7 Thơng số then bằng tại các tiết diện
Bảng 8 Thông số ổ bi đỡ chặn
Bảng 9 Các phần tử cấu tạo nên hộp giảm tốc đúc
Bảng 10 Dung sai lắp ghép bánh răng
Bảng 11 Dung sai lắp ghép bạc lót trục
Bảng 12 Dung sai lắp ghép ổ lăn
Bảng 13 Dung sai lắp ghép nắp ổ lăn
Bảng 14Dung sai lắp ghép vòng chắn dầu
Bảng 15 Dung sai lắp then

5
8
15
27
29
30
44
51
56

65
65
65
65
65
66

Danh mục hình vẽ
Hình 1 Nối trục vịng đàn hồi
Hình 2 Sơ đồ đặt lực chung
Hình 3 Xác định khoảng các điểm đặt lực
Hình 4 Phản lực trục I (TH1)
Hình 5: Phản lực trục I (TH2)
Hình 6 Sơ đồ đặt lực, biểu đồ mơmen và kết cấu trục vào I (TH1)
Hình 7 Sơ đồ đặt lực, biểu đồ mômen và kết cấu trục vào I (TH2)
Hình 8 Sơ đồ bố trí ổ lăn
Hình 9 Kết cấu bánh răng lớn
Hình 10 Bu lơng móc
Hình 11 Cửa thăm
Hình 12 Nút thơng hơi
Hình 13 Nút tháo dầu
Hình 14 Que thăm dầu
Hình 15 Vịng phớt
Hình 16 Vịng chắn dầu

Đồ án chi tiết máy

3

29

32
34
36
38
39
40
53
58
59
60
61
61
62
62
63

Mã đề: NMQ.1.7


Họ và tên: Hồng Thế Cường

MSSV:20146101

Lớp:CN CTM K59

LỜI NĨI ĐẦU
Đồ án chi tiết máy là một trong những đồ án quan trọng nhất của sinh viên
ngành cơ khí.Đồ án thể hiện những kiến thức cơ bản của sinh viên về vẽ kĩ
thuật,dung sai lắp ghép và cơ sở thiết kế máy,giúp sinh viên làm quen với cách
thực hiện đồ án một cách khoa học và tạo cơ sở cho các đồ án tiếp theo.

Hộp giảm tốc là một cơ cấu được sử dụng rộng rãi trong ngành cơ khí nói
riêng và cơng nghiệp nói chung.Trong mơi trường cơng nghiệp hiện đại ngày
nay,việc thiết kế hộp giảm tốc sao cho tiết kiệm mà vẫn đáp ứng độ bền là hết
sức quan trọng.
Được sự phân công của bộ môn , em thực hiện thiết kế hệ thống dẫn động
xíc tải để ơn lại kiến thức và tổng hợp kiến thức đã học vào một hệ thống cơ khí
hồn chỉnh.Tuy nhiên, vì trình độ và khả năng có hạn nên chắc chắn có nhiều
sai sót, rất mong nhận được những nhận xét quý báu của thầy.
Em xin chân thành cảm ơn Ths. Nguyễn Minh Quân đã hướng dẫn chúng
em hoàn thành đồ án này !
SVTH:
Hoàng Thế Cường

Đồ án chi tiết máy

4

Mã đề: NMQ.1.7


Họ và tên: Hoàng Thế Cường

MSSV:20146101

Lớp:CN CTM K59

PHẦN 1. CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN VÀ PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN
1.1 Các dữ kiện ban đầu
Lực kéo xích tải F = 5190 N
Vận tốc xích tải v = 0,84 m/s

Sồ răng đĩa xích tải z = 12
Bước xích tải p = 85 mm
1.2 Chọn động cơ điện
1.2.1 Công suất làm việc:

F .v 5190.0,84
���= 1000 = 1000 =4,36��
1.2.2 Hiệu suất hệ dẫn động:

Trong thực tế, xích tải được thiết kế hoặc chế tạo trước. Sau đó mới thử nghiệm,
tính tốn để xác định chính xác lực và vận tốc phù hợp với nhu cầu. Hiệu suất
của hệ dẫn động (giảm tốc) cụ thể như sau:

  brol3 xkn

Tra bảng (2.3)[1](trang 19)
+Hiệu suất bộ truyền xích

 x = 0,92 (1 nối trục đàn hồi)


+Hiệu suất bộ truyền bánh răng br =0,97 (1 cặp bánh răng)


ol =0,99

+Hiệu suất nối trục kn =0,99 (1 nối trục đàn hồi)
+Hiệu suất ổ lăn

Do vậy, hiệu suất hệ dẫn động:

  brol3 xkn  0,97.0,993.0,92.0,99  0,86

1.2.3 Công suất cần thiết trên trục động cơ:

P
4,36
Pyc  lv 
 5,07
 0,86
(KW)

Đồ án chi tiết máy

5

Mã đề: NMQ.1.7


Họ và tên: Hồng Thế Cường

MSSV:20146101

Lớp:CN CTM K59

1.2.4 Số vịng quay trên trục làm việc (trục công tác):

n 
lv

60000v 60000.0,84

 49, 41
z. p
12.85
(v/ph)

1.2.5 Chọn tỉ số truyền sơ bộ:

Theo bảng 2.4[1] chọn sơ bộ:
•Tỉ số truyền bộ truyền xích: ux=4
•Tỉ số truyền bộ truyền bánh răng: ubr=5
� usb=ux.ubr=4.5=20
1.2.6 Số vòng quay đồng bộ của động cơ:

Ta có số vịng quay sơ bộ trên trục động cơ: nsb= nlv.usb = 49,41.20= 988,2(v/ph)
1.2.7 Chọn động cơ

Tra bảng ở phụ lục trong tài liệu [1], chọn động cơ thỏa mãn các yêu cầu:
{ Pđc ≥Pyc;
{nđb≈ nsb
Thơng số động cơ chọn được:
• Ký hiệu động cơ: 3K160S6
• Pđc =5,5 KW
• nđc =960 v/ph
• dđc =38(mm)
Bảng 1. Thông số của động cơ điện
Kiểu động cơ
3K160S6

Đồ án chi tiết máy

Cơng suất
Pđc (kW)
5,5

Số vịng quay Khối lượng
nđc (v/ph)
(kg)
960
18

6

Đường kính
trục (mm)
38

Mã đề: NMQ.1.7


Họ và tên: Hoàng Thế Cường

MSSV:20146101

Lớp:CN CTM K59

1.3 Phân phối tỉ số truyền:
Ở phần trên, tỷ số truyền của hệ dẫn động được tính sơ bộ. Sau khi chọn được
động cơ, cần phải tính và phân phối tỷ số truyền. Các bước như sau:

Tỉ số truyền chung của hệ dẫn động:

ut 

n

đc  960  19,43
n
49, 41
lv

Chọn tỉ số truyền của hộp giảm tốc : ubr=5

ut
19, 43

 3,88
u
5
br

ux 
Tỉ số truyền của bộ truyền ngồi là :
Vậy ta có

• ut=19,43
• ubr=5
• ux=3,88
1.4 Xác định thơng số đầu vào thiết kế của các bộ truyền cơ khí và các trục
1.4.1 Cơng suất:

Công suất trên trục gắn với băng tải : Pct= Plv=4,36 (KW)
Công suất trên trục II (trục gắn bánh răng bị động) :
Plv
4,36

P 

 4,79( KW )
II  . X 0,99.0,92
ol

Công suất trên trục I ( trục gắn bánh răng chủ động) :

P
II  4, 79  4,98( KW )
I  .
0,99.0,97
ol br

 P 

Công suất trên trục động cơ:

P
I  4,98  5,08( KW )
P 
đc  .
0,99.0,99
ol k

Đồ án chi tiết máy

7

Mã đề: NMQ.1.7


Họ và tên: Hồng Thế Cường

MSSV:20146101

Lớp:CN CTM K59

1.4.2 Số vịng quay

Số vòng quay trên trục động cơ: nđc=960 (v/ph)
n
960
n  đc 
 960(v / ph)
I
u
1
k
Số vòng quay trên trục I:
n
960
n  I 
 192(v / ph)

II u
5
br
Số vòng quay trên trục II:
n
192
nct  II 
 49,48(v / ph)
u
3,88
x
Số vòng quay trên trục công tác:
1.4.3 Môment xoắn
Môment xoắn trên trục động cơ:
P
5, 08
6
T  9,55.10 . đc  9,55.106.
 50535,42( N .mm)
đc
n
960
đc

Môment xoắn trên trục I:

P
4,98
T  9,55.106. I  9,55.106.
 49540,62( Nmm)

I
n
960
I

Môment xoắn trên trục II:

P
4, 79
T  9,55.106. II  9,55.106.
 238252,6( N .mm)
II
n
192
II

Môment xoắn trên trục công tác:
P
4,36
Tct  9,55.106. ct  9,55.106.
 841511,72( N .mm)
nct
49, 48

Đồ án chi tiết máy

8

Mã đề: NMQ.1.7

Họ và tên: Hoàng Thế Cường

MSSV:20146101

Lớp:CN CTM K59

Bảng 2. Tổng hợp thông số các bộ truyền
Thông sô\Trục
Động cơ
I
II
U
uk=1
ubr=5
P(KW)
5,08
4,98
4,79
n(v/ph)
960
960
192
T(N.mm)
50535,42
49540,62
238252,6

Đồ án chi tiết máy

9

Công tác
ux=3,88
4,36
49,48
841511,72

Mã đề: NMQ.1.7


Họ và tên: Hoàng Thế Cường

MSSV:20146101

Lớp:CN CTM K59

PHẦN 2: THIẾT KẾ CÁC BỘ TRUYỀN
2.1 Các dữ kiện ban đầu
Điều kiện làm việc: (lấy từ đầu đề thiết kế)

Đặc tính làm việc: Va đập nhẹ

Số ca: 2


0
Góc nghiêng :   0

Thông số yêu cầu:

P  PII  4, 79( kW )




T1  TII  238252,6( Nmm)



n1  nII  192(v / ph)



u  u x  3,88

2.2 Tính tốn thiết kế bộ truyền xích
2.2.1 Chọn loại xích:
Chọn loại xích ống con lăn do tải trọng không quá lớn và vận tốc thấp
2.2.2 Chọn số răng đĩa xích


Z1  29  2u  21, 24 �19 , chọn Z1 = 23



Z 2  uZ1  3,88.23  89, 24

, chọn Z 2 = 89

Tỷ số truyền thực tế

ut 

Z 2 89

 3,87
Z1 23

Sai lệch tỉ số truyền

u 

ut  u
3,87  3,88
x100% 
x100%  0,33%  4%
u
3

Đồ án chi tiết máy

10

Mã đề: NMQ.1.7


Họ và tên: Hoàng Thế Cường

MSSV:20146101

Lớp:CN CTM K59

2.2.3 Xác định bước xích:
Bước xích p được tra bảng 5.5[1] với điều kiện Pt≤[P],trong đó:
Pt-Cơng suất tính tốn: Pt=P.k.kZ.kn
 P: cơng suất bộ truyền P=4,79 (kW)
Z
 Chọn bộ truyền xích tiêu chuẩn có số răng 01 = 25, vận tốc vịng

n
đĩa xích nhỏ 01 = 200 (v/p). Từ đó tính được hệ số răng

kz

:

Z

25
k z  01 
 1,09
Z
23
1


kn

: hệ số vòng quay

n
200
kn  01 
 1,04
n
192
1

 k=k0 ka kđc kbt kđ. kc,trong đó với
-k0: Hệ số ảnh hưởng của vị trí bộ truyền. Tra bảng 5.6[1](trang 82) với
  1800 , ta được k0=1

-ka: Hệ số ảnh hưởng của khoảng cách trục và chiều dài xích:
Chọn a=(30÷50)p sau đó tra bảng 5.6[1](trang 82), được ka =1
-kđc: Hệ số ảnh hưởng của việc điều chỉnh lực căng xích.
Tra bảng 5.6[1](trang 82) được kđc=1
-kbt-Hệ số ảnh hưởng của bôi trơn.
Tra bảng 5.6[1](trang 82) được kbt=1,3
-kđ: Hệ số tải trọng động.
Tra bảng 5.6[1](trang 82) được:kđ=1,2
-kc-Hệ số kể đến chế độ làm việc của bộ truyền.
Tra bảng 5.6[1](trang 82) với số ca làm việc là 2 ta có kc=1,25
Thay số k=k0 ka kđc kbt kđ. kc=1.1.1.1,3.1,2.1,25= 1,95
Do vậy ta có: Pt=P.k.kZ.kn / kd =4,79.1,95.1,09.1,04/1,7=6,23(kW)
Với kd = 1,7 là hệ số phân bố tải trọng không đều cho 2 dãy xích

Đồ án chi tiết máy

11

Mã đề: NMQ.1.7


Họ và tên: Hoàng Thế Cường

MSSV:20146101

Lớp:CN CTM K59

�
�pt  6,23 �[p]
�
n  200(v / ph)
�01
Tra bảng 5.5[1] với điều kiện �
ta được:

 *Bước xích:p=25,4mm
 *Đường kính chốt:dc=7,95mm
 *Chiều dài ống:B=22,61mm
 *Công suất cho phép:[P]=11 KW

2.2.4 Xác định khoảng cách trục và số mắt xích:
Chọn sơ bộ: a=40.p=40.25,4=1016(mm)
Số mắt xích:
2
2
2a Z1  Z 2 (Z 2  Z1) . p 2.1016 23  89  89  23 .25,4
x 





 138,76
p
2
25, 4
2
4. 2a
4.3,142.1016
Chọn số mắt xích là số chẵn: x=138
Tính lại khoảng cách trục:
�

p� Z Z
a*  �x  1 2 
4�
2
�

2
2�
� Z Z �
�Z  Z � �
2 �  2� 2 1 � �
�x  1
�
�
�  ��
2

�
�
�
�
�

�
2�
2
�89  23 � �
25, 4 �
89  23
23  89 �
�
*
a 
138 
 �
138 
 2�
� � 1005,98(mm)
4 �
2
2 �
�
�
�3,14 �
�
�

�
�

Để xích khơng q căng thì cần giảm a một lượng:
a  0,003.a*  0,003.1005,98  3,02(mm)
Do đó:
a  a*  a  1005,98  3,02  1002,96(mm) �1003( mm)
Số lần va đập của xích i:

Z .n 23.192
i 1 1
 2,13  [i ]  30
15.x 15.138

Tra bảng 5.9[1] với loại xích ống con lăn,bước xích p=25,4mm � Số lần
va đập cho phép của xích:[i]=30

Đồ án chi tiết máy

12

Mã đề: NMQ.1.7


Họ và tên: Hoàng Thế Cường

MSSV:20146101

Lớp:CN CTM K59

2.2.5 Kiểm nghiệm xích về độ bền:

s

Q
�[s]
k .Ft  F  Fv
0
đ
,với:

Q- Tải trọng hỏng:Tra bảng 5.2[1](trang 78) với p=25,4 mm ta được:
- Q=88,5.103 (N)
- Khối lượng 1 mét xích:q=3,8 (Kg)
 kđ-Hệ số tải trọng động:
do điều kiện làm việc va đập nhẹ � kđ=1,2
 Ft-Lực vòng:

Z1. p.n1 23.25,4.192

 1,87(m / s)
60000
60000
1000.P 1000.P.60000 1000.4,79.60000
Ft 


 2561,5( N )
v
Z . p.n

23.25, 4.192
1 1

v

Fv-Lực căng do lực ly tâm sinh ra:

2

2
�Z . p.n �
�23.25,4.192 �
2
1
1
�  3,8. �
Fv  q.v  q.�
�  13,29( N )
�60000 �
60000
�
�
�
�
F0-Lực do trọng lượng nhánh xích bị động sinh ra:
F  9,81.k .q.a
0
f
,trong đó;
kf –Hệ số phụ thuộc độ võng của xích:

0
Do   0 � kf=6
F  9,81.6.3,8.1003  224,34( N )
0
[s]-Hệ số an toàn cho phép:Tra bảng 5.10[1] với p=31,75(mm);n1=192(v/ph) ta
được [s]=8,2
Do vậy:

s

Q
88,5.103

 26,72 �[s]=8,2 �
kđ .Ft  F0  Fv 1,2.2561,5224,3413,29

Thỏa mãn, bộ truyền đảm bảo đủ bền.

Đồ án chi tiết máy

13

Mã đề: NMQ.1.7


Họ và tên: Hoàng Thế Cường

MSSV:20146101

Lớp:CN CTM K59

2.2.6 Xác định thơng số của đĩa xích:
Đường kính vịng chia:

p
25, 4
�
d 

 186,54(mm)
�
1
180 �
� �
�
�
�
sin � � sin �
�23 �
�
�Z �
�
�1�
�
p
25, 4
�
d 

 719,72(mm)

�2
180 �
� �
�
�
�
sin � � sin �
�89 �
�Z �
�
�2�
�
Đường kính đỉnh răng:
�
�
�
� �
�
180 �
�
�
� 25,4. �
d  p�
0,5  cot g � �
0,5  cot g � �
�
� 210, 2(mm)
� a1
�Z �
�

�
23 �
�
�
�
�1�
�
�
�
�
�
�
� �
�
�
180 �
�
�
� 25,4. �
�
�
d  p 0,5  cot g
0,5  cot g � �
�
�
� 731,97(mm)
�
�Z �
�
89 �

�
� a2
�
�
�2�
�
�
�

r  0,5025.d  0,05
1
Bán kính đáy răng:
với d1 tra theo bảng 5.2[1] có
d  15,88 � r  0,5025.15,88  0,05  8,03(mm)
1

Đường kính chân răng:
�d  d  2r  186,54  2.8,03  170,48(mm)
1
� f1
�
�d f 2  d 2  2r  719,72  2.8,03  703,66(mm)
�
•Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc theo công thức (5.18)
E

 0, 47 kr ( Ft K  F )
H1
đ
vđ A.k

đ

Đồ án chi tiết máy

14

Mã đề: NMQ.1.7


Họ và tên: Hồng Thế Cường

MSSV:20146101

Lớp:CN CTM K59

trong đó:
 Kđ: Hệ số tải trọng động: Kđ=1,2
 A: Diện tích của bản lề.
Tra bảng 5.12[1](trang 87) với p=25,4(mm) được A=306 mm2.
 kr-Hệ số ảnh hưởng của răng đĩa xích.
Tra bảng trang 87[1] với Z1=23 được kr=0,42
 kđ-Hệ số phân bố tải không đều giữa các dãy, với 1 dãy Kđ=1,7
F  13.107.n . p3.m  13.107.192.25,43.2  8,18  N 
1
vđ

E-Mô đun đàn hồi:
2E E
E  1 2  2,1.105 (MPa)
E E

1 2
Do E1= E2=2,1.105(MPa),cả hai đĩa xích đều làm bằng thép.
Thay số được:



E
 0,47 kr ( Ft K  F )
H1
đ
vđ A.K

đ

2,1.105
 404,38( MPa)
H1
306.1, 2
Tra bảng 5.11[1] ta chọn vật liệu làm đĩa xích là thép 45,với đặc tính:tơi cải
thiện



 0,47 0, 42.(2561,5.1, 2  8,18)

2.2.7 Xác định lực tác dụng lên trục:
Fr=kx.Ft
Trong đó:
kx-Hệ số kể đến trọng lượng của xích:kx=1,15 vì β=00<400
Ft-Lực vịng: Ft = 2561,5(N)

Fr=1,15.2561,5=2945,72(N)

Đồ án chi tiết máy

15

Mã đề: NMQ.1.7


Họ và tên: Hoàng Thế Cường

MSSV:20146101

Lớp:CN CTM K59

2.2.8 Tổng hợp các thơng số của bộ truyền xích:
Bảng 3. Thơng số của bộ truyền xích
Thơng số
Bước xích
Số mắt xích
Số dãy xích
Số răng các đĩa xích
Vật liệu đĩa xích
Đường kính vịng chia

Ký hiệu
p
x
m
Z1 / Z 2

Đơn vị
mm

d2

Giá trị
25,4
138
2
23/89
Thép C45
719,72

Đường kính vịng chia

d1

186,54

mm

đĩa xích nhỏ
Đường kính vịng đỉnh

d a2

731,97

mm

đĩa xích lớn
Đường kính vịng đỉnh

d a1

210,2

mm

đĩa xích nhỏ
Đường kính chân răng

d f2

703,66

mm

đĩa xích lớn
Đường kính chân răng

d f1

170,48

mm

a

1003
0,33%
2945,72
Đạt yêu cầu
Điều chỉnh bằng

mm

mm

đĩa xích lớn

đĩa xích nhỏ
Khoảng cách trục
Sai lệch tỷ số truyền
Lực tác dụng lên trục
Chế độ bôi trơn
Phương pháp điều
chỉnh độ căng

Đồ án chi tiết máy

u

Fr

N

một trong các đĩa

16

Mã đề: NMQ.1.7


Họ và tên: Hồng Thế Cường

MSSV:20146101

Lớp:CN CTM K59

2.3 Tính tốn thiết kế bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng
Thông số đầu vào:
�P  P  4,98( KW )
I
�
�
T  T  49540,62( N .mm)
I
�1
�
n1  n  960(v / ph)
�
I
�
u u 5
�
br
�
�Lh  14000( h)

�
2.3.1 Chọn vật liệu làm bánh răng
Tra bảng 6.1[1](trang 92), chọn:
-Vật liệu bánh lớn :
• Nhãn hiệu thép : C40X
• Chế độ nhiệt luyện: Tơi cải thin
ã rn : HB =230ữ260 ;Chn :HB2=250
ã Gii hn bền : σb2=850(MPa)
• Giới hạn chảy : σch2=550(MPa)
-Vật liệu làm bánh nhỏ :
• Nhãn hiệu thép : C40X
• Chế độ nhit luyn: Tụi ci thin
ã rn : HB =260ữ280 ; Chọn :HB1=270
• Giới hạn bền : σb1 =950(MPa)
• Giới hạn chảy : σch1 =700(MPa)
2.3.2 Xác định ứng suất cho phép:
�
o
�
[ ]= H lim Z Zv K K
R
xH HL
� H
S
�
H
�
o
�
[ ] = F lim Y Y K K

�
F
R S xF FL
S
�
�
F

Đồ án chi tiết máy

17

Mã đề: NMQ.1.7


Họ và tên: Hồng Thế Cường

MSSV:20146101

Lớp:CN CTM K59

Trong đó :

1
�Z Z v K
�R
xH
�
Y Y K
1

�
-Chọn sơ bộ: � R S xF
 SH,SF –Hệ số an tồn khi tính về ứng suất tiếp xúc và ứng suất uốn:
Tra bảng 6.2[1](trang 94) được :
- Bánh răng chủ động : SH1=1,1 ; SF1=1,75
- Bánh răng bị động : SH2= 1,1; SF2=1,75
o
 σ H lim , σoF lim - ứng suất tiếp xúc và ứng suất uốn cho phép với chu kỳ cơ
sở:
�
0
 2 HB  70
� H lim
�
�
0
 1,8HB
� F lim
- Bánh chủ động
�
0
 2 HB  70  2.270  70  610( MPa)
� H lim1
1
�
�
0
 1,8HB  1,8.270  486( MPa)
1
� F lim1

- Bánh bị động
�
0
 2 HB  70  2.250  70  570( MPa)
� H lim2
2
�
�
0
 1,8HB  1,8.250  450( MPa)
2
� F lim2
- KHL,KFL –Hệ số tuổi thọ.
�
m N
�K
 H H0
� HL
N
HE
�
�
�
m N
 F F0
�K
N
� FL
FE
�

- mH,mF –Bậc của đường cong mỏi. Bánh răng có HB <350 � mH =6 và mF
=6
- NH0 , NF0 : Số chu kỳ thay đổi về ứng suất tiếp xúc và ứng suất uốn:
2,4
�N
� H 0  30.HB
�
�N
 4.106
� F0

Đồ án chi tiết máy

18

Mã đề: NMQ.1.7


Họ và tên: Hoàng Thế Cường

MSSV:20146101

Lớp:CN CTM K59

Do vậy:
2,4
2,4  20.53.106
�N
� H 01  30.HB1  30.270
�

�
2,4
2,4  17.06.106
�N H 02  30.HB2  30.250
�
�N
N
 4.106
F 02
� F 01
+ NHE, NFE -Số chu kỳ thay đổi ứng suất
NHE= NFE=60.c.n.t∑

*c- số lần ăn khớp trong một vòng quay:c=1
*n- vận tốc vòng của bánh răng.
*t∑ - tổng số giờ làm việc của bánh răng.
Bánh chủ động
N
N
 60.c.n .t  60.1.960.14000  806,4.106
HE1
FE1
1�
Bánh bị động
n
960
N
N
 60.c.n .t  60.c. 1 .t  60.1. .14000  161, 28.106
HE 2

FE 2
2 �
u �
5
Bánh chủ động
- NHE1>NH01 � lấy NHE1= NH01 � KHL1=1
- NFE1>NF01 � lấy NFE1= NF01 � KFL1 =1
Bánh bị động
- NHE2>NH02 � lấy NHE2= NH02 � KHL2=1
- NFE2>NF02 � lấy NFE2= NF02 � KFL2=1
Thay số vào công thức được:
- Bánh chủ động
o
610
[ ]= H lim1 Z Zv K K

.1.1  554.54(MPa)
R
xH HL1 1,1
H1
S
H1
o

486
[ ] = F lim1 Y Y K K

.1.1  277.7(MPa)
R S xF FL1 1,75
F1

S
F1
- Bánh bị động
o
570
[
]= H lim2 Z Zv K K

.1.1  518.18(MPa)
R
xH
H2
HL2 1,1
S
H2
Đồ án chi tiết máy

19

Mã đề: NMQ.1.7


Họ và tên: Hoàng Thế Cường

MSSV:20146101

Lớp:CN CTM K59

o
450

[ ] = F lim2 Y Y K K

.1.1  257.14(MPa)
R S xF FL 2 1,75
F2
S
F2
Do đây là bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng
� Ứng suất tiếp xúc cho phép là :

H  

  H 1     H 2   554.54  518.18  536.36(MPa)
2

2

Ứng suất cho phép khi quá tải:
�
[ ]
 2,8.max( ,
)  2,8.700  1960( MPa)
ch1 ch 2
� H max
�
[ ]max  0,8.
 0,8.700  560( MPa)
�
F1
ch1

�
[ ]
 0,8.
 0,8.550  440( MPa)
�
ch 2
� F 2 max

2.3.3 Xác định sơ bộ khoảng cách trục:

TK
1 H
[ ]2.u.
H
ba
 Ka- Hệ số phụ thuộc vật liệu làm bánh răng của cặp bánh răng. Ka=43
aw  Ka (u  1)3

MPa1/3

T1-Môment xoắn trên trục chủ động:T1=49540,62(N.mm)
[σH]-Ứng suất tiếp xúc cho phép: [σH]=536.36 (MPa)
u- Tỉ số truyền: u=5
ψba,ψbd -Hệ số chiều rộng vành răng:
Tra bảng 6.6[1] với bộ truyền đối xứng,HB<350,ta chọn được ψba=0.4
+) ψbd = 0,53. ψba.(u+1) = 0,53.0,4.(5+1) = 1,27
 KHβ,KFβ-Hệ số xét đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng
vành răng khi tính về ứng suất tiếp xúc và uốn:Tra bảng 6.7[1] với
ψbd=1,27 và sơ đồ bố trí là sơ đồ 6 và dùng phép nội suy ta được:
 1,06

�K
� H
�
�K F   1,14
�






Đồ án chi tiết máy

20

Mã đề: NMQ.1.7


Họ và tên: Hoàng Thế Cường

MSSV:20146101

Lớp:CN CTM K59

Thay số được
TK
49540,62.1,06
1 H
aw  K a (u  1)3
 43.(5  1).3

 116.16(mm)
536.362.5.0,4
[ ]2.u.
H
ba
Chọn aw=125 (mm)
2.3.4 Xác định thơng số ăn khớp:
Mơđun
m=(0,01÷0,02)aw=(1,25÷2,50) (mm)
Tra bảng 6.8[1](trang 99) chọn m theo tiêu chuẩn: m=2
Xác định số răng:
Chọn sơ bộ góc nghiêng =12o � cos=0,978
Ta có:
2awCos  2.125.0,978
Z1= m(u  1) = 2.(5  1) = 20,378. chọn Z1=20
Z2=uZ1=5.20=100 chọn Z2=100
Tỷ số truyền thực tế :

Z

2  100
Z
20
ut= 1
=5

Sai lệch tỷ số truyền :
u 

ut  u 5  5


0
u
5

Xác định góc nghiêng của răng:
m( Z1  Z 2 ) 2.(20  100)
2 aw
Cos=
= 2.125 =0,96
 =arccos(cos  )=arccos(0,96)=16,26o
Xác đinh góc ăn khớp atw :
�tg
�
 =  =arctg �Cos
t

tw

�
� tg 20 �

�
�
o �
�=arctg �cos16,26 � arctg(0,38) �  t =20,764o

Góc nghiêng của răng trên hình trụ cơ sở b
b =arctg  cos t .tg   =arctg(cos20,764 o.tg16,26o)=15,25 o
Đồ án chi tiết máy

21

Mã đề: NMQ.1.7


Họ và tên: Hoàng Thế Cường

MSSV:20146101

Lớp:CN CTM K59

2.3.5 Xác định hệ số dịch chỉnh
Bộ truyền không sử dụng dịch chỉnh

2.3.6 Xác định ứng suất cho phép
Tỉ số truyền thực tế: ut=5
Đường kính vịng lăn của cặp bánh răng:
2a
�
2.125
d  w 
 41.6(mm)
�
� w1 u  1 5  1
t
�
�
d
 2.aw  d  2.125  42  208.4(mm)

�
w2
w1
Vận tốc dài của bánh răng:
.d .n 3,14.41,6.960
w1 1 
v
 2,09(m / s)
60000
60000
Ứng suất cho phép tính ở mục 2 chỉ là ứng suất cho phép sơ bộ. Sau khi xác
định được vật liệu, các kích thước và thơng số động học của bánh răng, cần phải
xác định lại ứng suất cho phép
[ H ]  [ H ]sb .Z .ZV .K
R
xH
[ ]  [ ]sb .Y .Y .K
F
F
R S xF

Trong đó:
[ ]
 [ H ] và F là ứng suất cho phép sơ bộ đã tính ở mục 2.
+ sb=536.36 (Mpa);sb1=285.89(Mpa);sb2=264.70(Mpa)








Z

R : hệ số xét đến độ nhám của mặt răng làm việc. Từ dữ liệu trong trang
91 và 92[1] ta chọn:
Ra=2,5÷1,25μm � ZR=0,95
Zv : hệ số xét đến ảnh hưởng của vận tốc vòng.
Zv =0.85*v0.1 =0.85*2.090.1=0.92
KxH: hệ số xét đến ảnh hưởng của kích thước bánh răng. KxH=1
YR : hệ số ảnh hưởng của độ nhám mặt lượn chân răng. Chọn YR=1
YS : hệ số xét đến độ nhạy của vật liệu với sự tập trung ứng suất
YS=1,08-0,0695ln(m)
Với m là mô đun =2

Đồ án chi tiết máy

22

Mã đề: NMQ.1.7


Họ và tên: Hoàng Thế Cường

MSSV:20146101

Lớp:CN CTM K59

YS=1,08-0,0695ln(m)= 1,08-0,0695ln2=1,032
 KxF: hệ số xét đến ảnh hưởng của kích thước bánh răng đến độ bền uốn.

KxF=1
Thay số được
[ H ]  [ H ]sb .Z .ZV .K
R
xH = 536.36.0,95.0,92.1=468.78(MPa)
Bánh chủ động
[ ]  [ ]sb .Y .Y .K
F1
F1 R S xF =285.89.1.1,032.1=295,03(MPa)
Bánh bị động
[ ]  [ ]sb .Y .Y .K
R S xF =264.70.1.1,032.1=273,17(MPa)
F2
F2
2.3.7 Kiểm nghiệm bộ truyền bánh răng:
a. Kiểm nghiệm về độ bền tiếp xúc:
Ta có ứng suất tiếp xúc trên bề mặt răng làm việc phải thỏa mãn điều kiện:
2T .K .(ut  1)
1 H
 H  Z M Z H Z
�[ ]
H
2
bw .ut d
w1
•[σH]-Ứng suất tiếp xúc cho phép: 468..78 (MPa)
•ZM-Hệ số kể đến cơ tính vật liệu của các bánh răng ăn khớp:
Tra bảng 6.5[1] � ZM=274(MPa)1/3 (Thép-Thép)
•ZH-Hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc:
x1 + x2 = 0, ,tra bảng 6.12/T106 nội suy ta có ZH = 1,68

•Zε-Hệ số trùng khớp của răng;Phụ thuộc vào hệ số trùng khớp ngang εα và hệ
số trùng khớp dọc εβ:
-εα-Hệ số trùng khớp ngang:
�
�
�1
�
�
1 �
1 �
�1
�
�
 ��
1,88  3,2 � 
.cos  �
1,88  3,2 � 
.0,96  1,62
�
�
�Z
�
Z �
�
20 100 �
�
�
�
2�
�1

�
�
-εβ -Hệ số trùng khớp dọc:
b sin  ( ba .aw ).sin  (0, 4.125).sin16,26o
  w


 2,23

m.
m.
2.3,14
1
1
� Z 

 0, 78

1,62
Do nên
•KH-Hệ số tải trọng
KH= KHα KHβ KHv
Tra bảng 6.13/T106 với bánh răng trụ răng nghiêng và v=2,09(m/s) ta được cấp
chính xác của bộ truyền là: CCX=9

Đồ án chi tiết máy

23

Mã đề: NMQ.1.7

Họ và tên: Hoàng Thế Cường

MSSV:20146101

Lớp:CN CTM K59

- KHβ: hệ số kể đến sự phân bố không đồng đều của tải trọng trên chiều
rộng vành răng. Từ 2.3.3 => KHβ = 1,06
- KHα:Hệ số phân bố không đều tải trọng trên các cặp răng đồng thời ăn
khớp
Tra bảng 6.14/T107 với v=2.09 và CCX là 9 ,ta được KHα=1,13
- KHv: hệ số kể đến tải trọng động xuất hiện trong vùng ăn khớp.
Tra bảng phụ lục P2.3/T250 với:
*CCX=9
*HB<350
*Răng nghiêng
* Độ rắn mặt răng : a
*v=2,09 (m/s)
K

Nội suy tuyến tính ta được: Hv 1,03
Thay số được:
KH= KHα KHβ KHv=1,13.1,06.1,03=1,23
•bw: Chiều rộng vành răng:
bw=ψba.aw=0,4.125=50 (mm)
d
w1 : đường kính vịng lăn (đã tính ở mục trên).
d

w1 = 41.6(mm)
Thay vào ta được:

 H  Z M Z H Z

2T .K .(ut  1)
2.49540,62.1,23.(5  1)
1 H
 274.1,68.0,78
 466.78( MPa)
bw .ut d 2
50.5.41.62
w1

Nhận thấy σH = 466.78(MPa) < [σH]= 468.78 (MPa)
Kiểm tra, ta thấy
H  H 
466.78  468.78
100% 
100%  0.42%
468.78
H 

<10%

vì vậy bánh răng tính tốn được đã đủ bền.

Đồ án chi tiết máy

24

Mã đề: NMQ.1.7


Họ và tên: Hoàng Thế Cường

MSSV:20146101

Lớp:CN CTM K59

b. Kiểm nghiệm về độ bền uốn:
2.T .K .Y Y Y
�
1 F
 F1
�
 
�[ ]
F
1
F1
�
b
.
d
.
m
w w1
�
�

 .Y
�

 F1 F 2 �[ ]
�
F2
F2
Y
�
F1
�
-[σF1], [σF2]-Ứng suất uốn cho phép của bánh răng chủ động và bị động đã tính ở
mục 5
-KF-Hệ số tải trọng khi tính về uốn:
KF= KFα KFβ KFv
KFβ : hệ số kể đến sự phân bố không đồng đều của tải trọng trên chiều rộng vành
răng. Tra bảng 6.7/T98 với =1,25; sơ đồ 6, ta có KFβ = 1,14
- KFα:Hệ số phân bố không đều tải trọng trên các cặp răng đồng thời ăn
khớp
Tra bảng 6.14[1] với v=2,09 CCX9 ta được ta được KFα=1,37
- KFv: hệ số kể đến tải trọng động xuất hiện trong vùng ăn khớp.
Tra bảng phụ lục P2.3[1]/T250 với:
*CCX=9
*HB<350
*Răng nghiêng
*v=2,09 (m/s)<4 m/s
K  1,07
Nội suy tuyến tính ta được: Fv
=> KF= KFα KFβ KFv=1,37.1,14.1,07=1.67
 Yε-Hệ số kể đến sự trùng khớp của răng:

1
1
Y 

 0,62
 1,62
 Yβ-Hệ số kể đến độ nghiêng của răng:
Đồ án chi tiết máy

25

Mã đề: NMQ.1.7