ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỘP GIẢM TỐC

Đồ án (4)

Hộp
giảm tốc Côn - Trụ

Bản tHUYếT MINH Đồ áN CHI TIếT MáY
Phần 1
Tính chọn động cơ điện và phân phối tỉ số truyền
1.1 Tính chọn động cơ điện
1.1.1 Tính Nđm
Vì động cơ làm việc ở chế độ phụ tải thay đổi nên công
suất định mức của động cơ đợc tính theo công thức:
Nđm =

N dt
c

(1.1)

Với
Nđt =

N12 t1 N 22 t 2  N 32 t 3  ...  N 2n t n
t1  t 2  t 3  ...  t n

(1.2)

Thay sè liƯu cđa đầu bài cho ta có :
N1=

Pv

1100 .1,25

= 1,375
1000
1000

[Kw]

N2= 0,8N1= 0,8 x 1,375 = 1,1
N®t =

1,375 2 x 0,6t  1,12 x 0,4t
t

= 1,272

[Kw]
[Kw]

c = ®2.xich2. ol5. brt.brc. khíp nèi

(1.3)

Trong ®ã
® : hiệu suất của bộ truyền đai, theo bảng 2.1

[1]
ta cã
11

® = 0,96
xich : hiƯu st cđa bé trun xÝch, theo b¶ng 2.1

[1]
ta cã
11

xich = 0,92
ol : hiƯu st cđa một cặp ổ lăn, theo bảng 2.1

[1]
ta có
11

ol = 0,993
brt : hiệu suất của bộ truyền bánh răng trụ, theo bảng 2.1
[1]
ta có
11

brt = 0,97

1 Bộ môn Kỹ Thuật Cơ KhÝ


Đồ án (4)

Hộp
giảm tốc Côn - Trụ

brc:hiệu suất của bộ truyền bánh răng côn, theo bảng 2.1
[1]
ta có
11

brc = 0,96
khớp nối : hiệu suất của khớp nối trục đàn hồi,theo bảng2.1
[1]
ta có
11

khớp nối = 0,99
Thay các giá trị vào (1.3) ta cã
c = 0,962. 0,922. 0,9935. 0,97. 0,96. 0,99 =0,694
Thay các giá trị vừa tính đợc vào (1.1) ta có
Nđm =

1,272
0,694

=1,832

[Kw]

1.1.2 Chọn động cơ
Với yêu cầu kỹ thuật của động cơ khi làm việc và điều kiện
thực tế của trạm dẫn động, thì theo bảng 2.P

[1]
ta chọn động cơ

19

điện không đồng bộ ba pha với các thông số kỹ thuật nh sau:
Kiểu

động A0232- 4

cơ:
Công suất:
3,0 [Kw]
Số
vòng 1430
quay:
[vòng/phút]
Hiệu suất:
0,835
Kiểm tra lại lại ta có : Nđc . c =3,0 . 0,835 =2,505 1,832 =
Nđm
Vậy động cơ đà chọn thoả mÃn yêu cầu kỹ thuật.
1.2 Phân phối tỷ số truyền
1.2.1 Tỷ số truyền chung của cả trạm dẫn động: ic
ic = nđc/nct
nct =

60.1000.V 60.1000.1,25

=79,6 [vòng/ph út]
.D
3,14.300

Vậy ic =

1430
= 17,96
79,6

1.2.2 Phân phối tỷ số truyền

2 Bộ môn Kỹ Thuật Cơ Khí


Đồ án (4)

Hộp
giảm tốc Côn - Trụ

Ta có ic = ihộp.ingoài
Để đảm bảo điều kiện khuôn khổ và trọng lợng của hộp giảm
tốc là nhỏ nhất và đảm bảo điều kiện bôi trơn và dựa theo bảng
2.2

[1]
thì ta chọn:
15

ihộp = 9
Ta cã ihép = ibrt . ibrc
Chän ibrc = 2 vËy ibrt = 9/2 = 4,5
Suy ra ixÝch = ingoµi = ic/ihộp=17,96/4,5.2 =1,99

1.3 Tính toán công suất, tốc độ quay, mô men xoắn trên các
trục
Ta quy ớc gọi :
Trục động cơ là trục của động cơ điện mà ta đà chọn.
Trục I là trục lắp BR1 (bánh răng nón chủ động) và khớp nối
trục
Trục II là trục lắp BR2 (bánh răng nón bị động) và BR3 (bánh
răng trụ chủ động)
Trục III là trục lắp BR4 (bánh răng trụ bị động) và 2 đĩa chủ
động của bộ truyền xích.
Trục IV là trục lắp đĩa bị động của bộ truyền xích.
Trục IV là trục lắp đĩa bị động của bộ truyền xích.
Vì trục IV và IV chịu tác dụng của tải trọng hoàn toàn giống
nhau nên khi trong quá trình tính toán ta chỉ tính cho trục IV còn
trục IV đợc lấy giống nh trục IV.
Chú ý: Các thông số đợc ký hiệu cùng với các chỉ số ví dụ nh:
Công suất của trục I ký hiệu là NI
Công suất của trục II ký hiệu là NII
..
Tất cả các thông số khác ®Ịu thèng nhÊt ký hiƯu nh vËy.
1.3.1 C«ng st N
N4 =

Pv
1100 .1,25

= 1,375
1000
1000

[Kw]

3 Bộ môn Kỹ Thuật Cơ Khí


Đồ án (4)

Hộp
giảm tốc Côn - Trụ

N3 = 2N4/xích2. ol

=

2.1,375/0,922.

0,993

=3,273

[Kw]
N2 = N3/brt. ol

= 3,273/0,97. 0,993

=3,397

[Kw]

N1 = N2/brc. ol

= 3,397/0,96. 0,993

=3,563

[Kw]

1.3.2 Tốc độ quay n
n1 = nđc = 1430 [vòng/phút]
n2 =

n1
1430
=
= 715
ibrc
2

n3 =

n2
715
=
= 158,89
ibrt
4,5

n4 =

n3

158,89
=
=79,84
i xich
1,99

[vòng/phút]
[vòng/phút]
[vòng/phút]

1.3.3 Mô men trên các trục M
Ta cã:
9,55.10 6 N i
Mi =
ni

M1 =
M2 =

9,55.10 6 3,563
= 23794,86
1430
9,55.10 6 3,397
715

= 45372,52

[Nm]
[Nm]

9,55.10 6 3,273
M3 =
= 196721,95
158,89

[Nm]

9,55.10 61,375
M4 =
79,84

[Nm]

= 164469,56

Bảng kết quả tính toán

Trục
Thông số

I

II

III

IV

4 Bộ môn Kỹ Thuật C¬ KhÝ

Đồ án (4)

Hộp
giảm tốc Côn - Trụ

Số vòng quay n
[v/p]
Tỷ số truyền i
Công suất N [Kw]
Momen xoắn M
[Nm]

1430

715
2

3,563

158,89
4,5

3,397

23794,86 45372,52

79,84
1,99

3,273
196721,9

1,375
164469,5

5

6

Phần 2
Thiết kế các bộ truyền
2.1 Thiết kế bộ truyền ngoài (bộ truyền xích)
2.1.1 Chọn loại xích
Vận tốc làm việc thấp nên ta chọn xích ống con lăn có độ bền
mòn cao, chế tạo lại không phức tạp bằng xích răng hiện nay đợc
dùng rất rộng rÃi.
2.1.2 Chọn số răng đĩa xích:
Theo kết quả tính toán ở phần 1.2.2 ta có tỉ số truyền bộ
xích:

5 Bộ môn Kỹ Thuật Cơ Khí


Đồ án (4)

Hộp
giảm tốc Côn - Trụ

ixich = 1,99, tra bảng 6.3

[1]
97

ta chọn số răng đĩa xích nhỏ Z1

= 27 vËy ta cã Z2 = 1,99.27 = 53,73
VËy ta chän Z2 = 53
VËy tû sè trun thùc cđa bé trun xích là i thực

xích

= 53/27

=1,96
2.1.3 Xác định bớc xích t
Bớc xích t đợc xác định từ điều kiện đảm bảo ®é bỊn mßn:
Nt = N.k.kz.kn  [N]

(2.1)

Trong ®ã:
kz: hƯ sè răng đĩa dẫn,
kz = Z01/ Z1 =25/27 = 0,926
kn: hệ số vòng quay của đĩa dẫn,
kn = n01/n3 = 50/158,89 = 0,314
k: hƯ sè ®iỊu kiƯn sư dơng,
k = k0.ka.kdc.kbt.kd.kc

(2.2)

Trong ®ã :
k0 - hƯ sè kĨ ®Õn ¶nh hëng cđa vÞ trÝ bé trun, ko = 1
ka- hƯ sè kĨ đến ảnh hởng của chiều dài xích, ka = 1
kđc- hệ số kể đến ảnh hởng của việc điều chỉnh lực
căng xích,
kdc = 1
kbt hệ số kể đến ảnh hởng của bôi trơn, kbt = 1,5
kd hệ số tải động, kể đến tính chất của tải trọng, k d =
1.3
kc hệ số kể đến ảnh hởng của chế độ làm việc của bộ
truyền,
kc = 1.45
Thay các giá trị của các hệ số vào công thức (2.2) ta cã
k = 1.1.1.1,5.1,3.1,45 = 2,83
VËy ta cã: Nt = N.k.kz.kn = 3,273. 2,83. 0,926.0,314 = 2,693
Tra b¶ng 6.4

[1]
víi n01 =50, ta chọn đợc xích ống con lăn một
98

dẫy có:
Bớc xích t = 25,4

6 Bộ môn Kỹ Thuật Cơ Khí


Đồ án (4)

Hộp
giảm tốc Côn - Trụ

Công suất cho phép [N] = 3,3 > 2,693 = Nt
DiƯn tÝch b¶n lỊ F= 179,7 mm2
2.1.4 Kiểm nghiệm số vòng quay của đĩa xích dẫn
theo điều kiện
n1 ngh

(2.3)

Với Z1 = 27 và t = 25,4 đà chọn thì theo bảng 6.5

[1]
ta có
99

ngh = 1050 >158,89 = n01 thoả mÃn điều kiện (2.3)
Vậy xích ta đà chọn đảm bảo yêu cầu kỹ thuật.
2.1.5 Các thông số kỹ thuật chủ yếu của xích
[1]
ta tìm đợc các kích th95

Với loại xích này thì theo bảng 6.1
íc chđ u cđa xÝch nh sau:

C = 15,88 ; D = 15.88; t1 = 38.5; b = 24.13; d = 7.95; D =
22.61
DiƯn tÝch b¶n lỊ F = dl = 179,7.
Tải trọng phá hỏng Q = 50000 [N].

Khối lợng 1 mét xích q =2,57 [kg]
2.1.6 Khoảng cách trục (A) và số mắt xích (X)
Khoảng cách trục A đợc tính sơ bộ theo công thức
A = (30 50 ) t
Ta chän A = 35t = 35.25,4 = 889 [mm]
Theo c«ng thøc 6.4

[1]
ta cã
94
2

Z  Z 2 2 A  Z 2  Z1  t


X = 1

2
t
 2  A
2

27  53 2.889  53  27  25,4


=
2
25,4  2.3,14  889

X = 110,489

§Ĩ tiƯn cho viƯc ghÐp nối và đảm bảo tính năng tối u kỹ thuật
của bé trun xÝch th× ta chän X = 110
KiĨm nghiƯm số lần va đập trong 1 giây theo công thức

7 Bộ môn Kỹ Thuật Cơ Khí


Đồ án (4)

Hộp
giảm tốc Côn - Trụ

u=

Z .n
[u]
15. X

(2.4)

Ta có:
u=

27.158,89
= 2,60
15.110

Theo bảng 6.6

[1]

với t = 25,4 và xích ống con lăn, ta tìm đợc
100

[u] = 30
Vì u = 2,60 < 30 = [u]
Vậy xích đà chọn thoả mÃn điều kiện số lần va đập trong một
giây
Ta tính lại khoảng cách trục A theo công thức
Z Z1
Z Z2 
t

 Z  Z1 
 X  1
  8 2

A = X  2
4
2
2 
2 



2

2







2
2
25,4 
53  27
27  53 
 53  27  

110


110


8




=
4 
2
2 
2.3,14

= 882,74 [mm]
Để xích không quá căng ta giảm A mét lỵng
A = (0,002  0,004).A = (0,002  0,004).882,74
A = 1,76  3,53 [mm]
Do ®ã A = 882,74 – (1,76  3,53) = 880 [mm]
2.1.7 TÝnh ®êng kÝnh vòng chia của đĩa xích
dc1 = t/sin(1800/Z1)= 25,4/sin(180/27) = 218,79 [mm]
dc2 = t/sin(180/Z2) = 25,4/sin(180/53) = 428,75 [mm]
2.1.8 TÝnh lùc tác dụng lên trục
R = kt.P =

6.10 7 k t N
Znt

kt- hệ số kể đến tác dụng của trọng lợng xích lên trục,
kx = 1,15 (vì bộ truyền nghiêng góc bé hơn 40 0)
R=

6.10 7 .1,15.3,273
= 2072,53 [N]
27.158,89.25,4

8 Bộ môn Kü ThuËt C¬ KhÝ


Đồ án (4)

Hộp
giảm tốc Côn - Trụ

2.2 Thiết kế bộ truyền trong (hộp giảm tốc)
2.2.1 Bộ truyền bánh răng nón răng thẳng
1. Chọn vật liệu và cách nhiệt luyện:
Vì bộ truyền chịu tải trọng trung bình và để đảm bảo điều
kiện bộ truyền có thể chạy mòn tốt, nên ta chọn vật liệu nh
sau (bảng 3.6

[1]
):
39

- Bánh nhỏ: thép 45 tôi cải thiện, có:
Độ cứng:

240 HB

Giới hạn bền kéo (bk) :
Giới hạn chảy (ch) :

800 [N/mm2]

450 [N/mm2]

- Bánh lớn thép 45 tôi cải thiện, có
Độ cứng :

210 HB

Giới hạn bền kéo (bk) :

Giới hạn chảy (ch) :

750 [N/mm2]

400 [N/mm2]

Do điều kiện sản xuất đơn chiếc nên ta chọn phôi để chế
tạo bánh răng làm bằng thép rèn.
2. Xác định ứng st mái vµ øng st tiÕp xóc cho phÐp
a. øng suất tiếp xúc cho phép.
[]tx = []Notx KN

(2.5)

Trong đó:
[]Notx: là ứng suất tiếp xúc cho phép khi bánh răng làm
viêc lâu
dài, theo bảng 3.7

[1]
ta có
41

[]Notx= 2,6 HB
Số chu kỳ cơ së No = 107
K’N: hÖ sè chu kú øng suÊt tiếp xúc
KN =

6

No
N td

(2.6)

9 Bộ môn Kỹ Thuật Cơ Khí


Đồ án (4)

Hộp
giảm tốc Côn - Trụ

Với Ntđ là số chu kỳ tơng đơng
Ntđ

Mi
= 60.u.
i 1 M max
n

3


.ni .t i


Với bánh lớn ta có
Ntđ2

Mi
= 60.u.  
i 1  M max
n

3


 .ni .t i


Nt®2 = 60.1.(5.292.18) .715 .(1 3.0,6 + 0,83.0,4 ) =
907341177.6
Nt®2 = 90,7.107 > 107 = N0 VËy K’N2 = 1
Víi b¸nh nhá ta cã
Nt®1 = i Nt®2=2. 90,7.107 > 107 = N0 Vậy KN1 = 1
Thay các giá trị vào (2.5) th× ta cã øng st tiÕp xóc cho phÐp:
[]tx1 = 2,6. 240.1 = 624 [N/mm2]
[]tx2 = 2,6. 210.1 = 546 [N/mm2]
Để tính sức bền thì ta dùng trị số nhỏ lµ []tx = []tx2 = 546
[N/mm2]
b. øng suÊt uèn cho phép.
Vì răng chịu trạng thái ứng suất thay đổi mạch ®éng nªn
(1,4 1,6)  1 K N''
[]u =
n.K 

(2.7)

Ta cã số chu kỳ tơng đơng

Ntđ

n

M
= 60.u. i
i 1 M max

6


.ni .Ti


Với bánh lớn ta có
Ntđ2

n

M
= 60.u.   i
i 1  M max

6


 .ni .Ti


Nt®2 = 60.1.(5.292.18) .715 .(1 6.0,6 + 0,86.0,4 ) =

794664916,5
Nt®2 = 79,5.107 > 107 = N0 VËy K’’N2 = 1
Víi bánh nhỏ ta có
Ntđ1 = i Ntđ2=2. 79,5.107 > 107 = N0 VËy K’’N1 = 1
Ta cã:
-1 = (0,4  0,45)bk

(2.8)

Với vật liệu đà chọn ở trên thì:

10 Bộ môn Kü ThuËt C¬ KhÝ


Đồ án (4)

Hộp
giảm tốc Côn - Trụ

Đối với bánh nhỏ ta cã:
-11 = (0,4  0,45) 800 = 320  360 [N/mm2]
Chọn -11 = 340 [N/mm2]
Đối với bánh lớn ta cã:
-12 = (0,4  0,45) 750 = 300  337,5 [N/mm2]
Chän -12 = 320 [N/mm2]
K : hÖ sè tËp trung ứng suất ở chân răng, với thép 45 tôi cải
thiện thì
K = 1,8
n : hệ số an toàn, do bánh răng làm bằng thép rèn và đợc tôi
cải thiện nên ta chọn n = 1,5

Thay các giá trị vào (2.7) th× ta cã øng suÊt uèn cho phÐp:
[]u1 =

(1,4 1,6).340.1
= 176,29  201,48 [N/mm2], ta chän
1,5.1,8

[]u1 = 190 [N/mm2]
[]u2 =

(1,4 1,6).320.1
= 165,95  189,62 [N/mm2], ta chän
1,5.1,8

[]u2 = 175 [N/mm2]
3. Chọn sơ bộ hệ số tải trọng K
K = 1,4
4. Chọn hệ số chiều rộng bánh răng L
L = 0,31
5. Tính sơ bộ chiều dài nón L
2


1 K .N 2
1,05.10 6
L  i 1 
 . .
 (1  0,5 L )i[ tx ]   l 0,85n2
2

3

2


 1 1,4.3,379
1,05.10 6
L  2 1 
.
 .
 (1  0,5.0.31).2.546  0,31 0,85.715
2

3

L  72,63
LÊy L = 74

[mm]

11 Bé m«n Kü ThuËt C¬ KhÝ


Đồ án (4)

Hộp
giảm tốc Côn - Trụ

6. Tính vận tốc vòng và chọn cấp chính xác chế tạo bánh răng.
V=

2.3,14.74.(1  0,5.0,31).1430
 .d tb1 .n1 2. .L..(1  0,5 L )n1

=
60.1000
60.1000 2 2  1
60.1000 i 2  1

V = 4,18 [m/s]
Theo bảng 3.11

[1]
ta chọn cấp chế tạo bánh răng là 7
46

7. Tính chính xác hệ số tải trọng (K) và tính lại chiều dài (sơ
bộ) nón (L)
a. Hệ số tải trọng K
K = Ktt.Kđ

(2.9)

Trong đó:
Ktt: là hệ số tập trung tải trọng, vì bộ truyền có khả năng
chạy mòn (HB<350) và V<15[m/s] nên ta có Ktt = 1.
Kđ: hệ số tải trọng động, theo bảng 3.13

[1]
ta chọn

47

Kđ = 1,45
Thay các giá trị vào (2.9) ta có:
K = Ktt.Kđ = 1.1,45 = 1,45
b. Chiều dài nón
3

L = Lsơ bộ

K
K sobo

3

= 74

1,45
1,4 = 74,87

L = 74,87 [mm]
Ta chän L = 75 [mm]
8. Xác định mô đun, số răng, chiều rộng của răng và tính
chính xác chiều dài nón (L)
a. Mô đun:
ms = (0,02  0.03)L = (0,02  0.03). 74,87
ms = (0,02  0.03).75 = 1,5  2,25
VËy ta chän ms = 2
b. Số răng:
Bánh dẫn Z1:

Z1 =

2L
2

m s (i 1)



2.75
2 (2 2  1)

= 33,54

12 Bé m«n Kü ThuËt C¬ KhÝ


Đồ án (4)

Hộp
giảm tốc Côn - Trụ

Vậy ta chọn Z1 = 33

[răng]

Bánh bị dẫn Z2:
Z2 = i Z2 = 33.2 = 66 [răng]
c. Tính chính xác chiều dài nón L
Ta cã:

L = 0,5.ms Z12  Z 22 0,5.2. 332  66 2 = 73,79 [mm]
d. Chiều rộng vành răng:
b = L. 73,79 = 0,31. 73,79 = 22,87 [mm]
Ta lÊy b = 23 [mm]
e. Mô đun trung bình
mtb = Ms

( L  0,5b)
(75  0,5.23)
2
=1,69
L
75

9. KiĨm nghiƯm søc bỊn n cđa răng
Ta có :
tg1 = 1/i = 1/2 = 0,5 ;

1 = 26,56o

2 = 90o - 1 = 90o - 26,56o ;

2 = 63,44o

Ztđ1 = Z1/cos1 = 33/cos26,56 37

[răng]

Ztđ2 = Z2/cos2 = 66/cos63,44 = 147

[răng]

Với : 1 , 2 là góc mặt nón lăn bánh nhỏ và bánh lớn
Ztđ1, Ztđ2 là số răng tơng đơng bánh nhỏ và bánh lớn
Theo bảng 3.18

[1]
ta tra đợc hệ số dạng răng
52

Bánh nhỏ y1 = 0,392
Bánh lớn y2 = 0,495
ứng suất uốn tại chân răng bánh nhỏ
u1

19,1.10 6 K .N
19,1.10 6
1,45.3,563

.

.
=
2
2
0,85 ymtb Zb n
0,85.0,392.1,69 ..33.23
1430

u1 = 22,07 < 190 = [u1]

øng suÊt uèn tại chân răng bánh lớn
u2 = u1.

y1
0,392
=22,07.
= 17,47 < 175 = [u2]
y2
0,495

Vậy bánh răng đà thiết kế đảm bảo điều kiện sức bền uốn.

13 Bộ môn Kỹ Thuật Cơ Khí


Đồ án (4)

Hộp
giảm tốc Côn - Trụ

10. Kiểm nghiệm sức bền của răng khi chịu quá tải trong thời
gian ngắn.
a. Kiểm nghiệm sức bền tiếp xúc của răng khi quá tải
ứng suất tiếp xúc quá tải cho phép: []txqt = 2,5[]Notx
[]txqt1 = 2,5[]Notx1 = 2,5. 624 = 1560 [N/mm2]
[]txqt2 = 2,5[]Notx2 = 2,5. 546 = 1365 [N/mm2]
V× øng suÊt tiÕp xúc sinh ra trên bánh chủ và bánh bị động là
giống nhau, nên ta chỉ cần kiểm tra sức bền tiếp xúc đối với bánh
bị động
Ta có:

tx 2

1,0510 6

( L  0.5b)i

(i  1) 3 / 2 K .N 2
1,0510 6
(2  1) 3 / 2 1,45.3,397
.

.
0,85
b.n2
(73,79  0.5.23) 2
0,85
23.715

tx2 = 360,65 [N/mm2]
txqt2 = tx2

K qt

(Víi Kqt lµ hƯ số quá tải, ta chọn Kqt = 2)

txqt2 = 360,65 2 = 510,04 < 1365 =[]txqt2
Vậy cặp bánh răng đà thiết kế đảm bảo điều kiện sức bền
tiếp xúc khi quá tải.
b. Kiểm nghiệm sức bền uốn của răng khi quá tải
ứng suất uốn quá tải cho phép: []uqt = 0,8ch

[]uqt1 = 0,8ch1 = 0,8. 450 = 360 [N/mm2]
[]uqt2 = 0,8ch 2 = 0,8. 400 = 320 [N/mm2]
Ta cã:

uqt = u

K qt

(Với Kqt là hệ số quá tải, ta chọn Kqt = 2)

uqt1 = u1

K qt

= 22,07. 2 = 31,21 < 360 = []uqt1

uqt2 = u2

K qt

= 17,47. 2 = 24,70 < 320 = []uqt2

Vậy cặp bánh răng đà thiết kế đảm bảo điều kiện sức bền
uốn khi quá tải.
11. Các thông số hình học chủ yếu của bộ truyền
Đờng kính vòng chia (vòng lăn)
d1 = ms.z1= 2.33 = 66 [mm]
d2 = ms.z2= 2.66 = 132 [mm]

14 Bé m«n Kü ThuËt C¬ KhÝ

Đồ án (4)

Hộp
giảm tốc Côn - Trụ

Đờng kính vòng đỉnh răng(khi chiều cao đầu răng h = m s)
De1 = ms.( z1 + 2cos1) = 2(33 + 2.cos26,56) = 69,58
[mm]
De2 = ms.( z2 + 2cos2) = 2(66 + 2.cos63,44) = 133,79
[mm]
Góc chân răng
1 = 2 = = arctg(ms/L) = arctg(2/73,79) = 1,550
Góc đầu răng
1 = 2 = = arctg(ms/L) = arctg(2/73,79) = 1,550
Góc mặt nón chân răng
i1 = 1 -  = 26,56 - 1,55 = 25,010
i2 = 2 -  = 63,44 - 1,55 = 61,890
Gãc mỈt nón đỉnh răng
e1 = 1 + = 26,56 + 1,55 = 28,110
e2 = 2 +  = 63,44 + 1,55 = 64,990

Bảng thông kê các số liệu của bộ truyền bánh răng côn

TT
1
2
3
4

5

Thông số
Mô đun mặt mút lớn
Số răng
Chiều rộng vành răng
Chiều dài nón
Góc ăn khớp

KH
ms
Z1,Z2
b
L


Đơn

Bánh

Bánh

vị
mm
răng
mm
mm
độ

CĐ

2
33

BĐ
2
66
23
73,79
20

15 Bộ môn Kỹ ThuËt C¬ KhÝ


Đồ án (4)

Hộp
giảm tốc Côn - Trụ

6
7
8
9
10
11
12

Góc mặt nón chia (nón
lăn)
Đờng kính vòng
chia(vòng lăn)

Đờng kính vòng đỉnh
Góc
Góc
Góc
Góc

chân răng
đầu răng
mặt nón đỉnh răng
mặt nón chân răng

1, 2

độ

26,56

63,44

d1,d2

mm

66

132

De1,
De2
1, 2

1,2
e1,e1
i1,i1

mm
độ
độ
độ
độ

69,58
1,55
1,55
28,11
25,01

133,79
1,55
1,55
64,99
64,99

12. Lực tác dụng lên trục
a. Đối với bánh nhỏ (bánh chủ động)
Lực vòng
P1 =

2 M x1 2.9,55.10 6.N1 2.9,55.10 6.3,563



d tb1
mtb Z1n1
1,69.33.1430

P1 = 853 [N]
Lùc híng t©m
Pr1 = P1tgcos1 = 853,32.tg20.cos26,56
Pr1 = 278 [N]
Lùc däc trôc
Pa1 = P1tgsin1 = 853,32.tg20.sin26,56
Pa1 = 139 [N]
b. Đối với bánh lớn (bánh bị động)
Lực vòng
P2 = P1 = 853 [N]
Lùc híng t©m
Pr2 = Pa1 = 139 [N]
Lùc däc trơc
Pa2 = Pr1 = 278 [N]
2.2.2 Bé trun b¸nh răng trụ răng thẳng
1. Chọn vật liệu và cách nhiệt luyện:

16 Bộ môn Kỹ Thuật Cơ Khí


Đồ án (4)

Hộp
giảm tốc Côn - Trụ

Vì bộ truyền chịu tải trọng trung bình và để đảm bảo điều

kiện bộ truyền có thể chạy mòn tốt, nên ta chọn vật liệu nh
sau (bảng 3.6

[1]
):
39

- Bánh nhỏ: thép 45 tôi cải thiện, có:
Độ cứng:

240 HB

Giới hạn bền kéo (bk) :
Giới hạn chảy (ch) :

800 [N/mm2]

450 [N/mm2]

- Bánh lớn thép 45 tôi cải thiện, có
Độ cứng :

210 HB

Giới hạn bền kéo (bk) :
Giới hạn chảy (ch) :

750 [N/mm2]

400 [N/mm2]

Do điều kiện sản xuất đơn chiếc nên ta chọn phôi để chế
tạo bánh răng làm bằng thép rèn.
2. Xác định ứng suất mỏi vµ øng st tiÕp xóc cho phÐp
a. øng st tiÕp xúc cho phép.
[]tx = []Notx KN

(2.10)

Trong đó:
[]Notx: là ứng suất tiếp xúc cho phép khi bánh răng làm
viêc lâu dài,
theo bảng 3.7

[1]
ta có
41

[]Notx= 2,6 HB
Số chu kỳ cơ sở No = 107
K’N: hƯ sè chu kú øng st tiÕp xóc
K’N =

6

No
N td

(2.11)

Với Ntđ là số chu kỳ tơng đơng
Ntđ

n

M
= 60.u.   i
i 1  M max

3


 .ni .Ti


Víi bánh lớn ta có
Ntđ4

n

M
= 60.u. i
i 1 M max

3


.ni .Ti

17 Bộ môn Kỹ Thuật Cơ KhÝ


Đồ án (4)

Hộp
giảm tốc Côn - Trụ

Ntđ4 = 60.1.(5.292.18). 158,89.(13.0,6 + 0,83.0,4 ) =
201632782,8
Nt®4 = 20,16.107 > 107 = N0 Vậy KN4 = 1
Với bánh nhỏ ta có
Ntđ3 = i Nt®4=4,5. 10,13.107 > 107 = N0 VËy K’N3 = 1
Thay các giá trị vào (2.10) thì ta có ứng suất tiÕp xóc cho
phÐp:
[]tx3 = 2,6. 240.1 = 624 [N/mm2]
[]tx4 = 2,6. 210.1 = 546 [N/mm2]
Để tính sức bền thì ta dùng trị số nhỏ là []tx = []tx4 = 546
[N/mm2]
b. ứng suất uốn cho phép.
Vì răng chịu trạng thái ứng suất thay đổi mạch động nên
[]u =

(1,4 1,6) 1 K N''
n.K

(2.12)

Ta có số chu kỳ tơng đơng
Ntđ

n

M
= 60.u.   i
i 1  M max

6


 .ni .Ti


Víi bánh lớn ta có
Ntđ4

n

M
= 60.u. i
i 1  M max

6


 .ni .Ti


Nt®4 = 60.1.(5.292.18). 158,89 .(16.0,6 + 0,86.0,4 ) =
176571322,8

Nt®4 = 17,7.107 > 107 = N0 VËy KN4 = 1
Với bánh nhỏ ta có
Ntđ3 = i Ntđ4 = 4,5. 17,7.107 > 107 = N0 VËy K’’N3 = 1
Ta cã:
-1 = (0,4  0,45)bk

(2.13)

Víi vËt liƯu ®· chän ở trên thì:
Đối với bánh nhỏ ta có:
-13 = (0,4  0,45) 800 = 320  360 [N/mm2]
Chän -13 = 340 [N/mm2]
Đối với bánh lớn ta có:
-14 = (0,4 0,45) 750 = 300  337,5 [N/mm2]

18 Bé m«n Kü ThuËt C¬ KhÝ


Đồ án (4)

Hộp
giảm tốc Côn - Trụ
Chọn -14 = 320 [N/mm2]

K : hƯ sè tËp trung øng st ë ch©n răng, với thép 45 tôi cải
thiện thì
K = 1,8
n : hệ số an toàn, do bánh răng làm bằng thép rèn và đợc tôi
cải thiện
nên ta chọn n = 1,5

Thay các giá trị vào (2.12) thì ta có ứng suất uèn cho phÐp:
[]u3 =

(1,4 1,6).340.1
= 176,29  201,48 [N/mm2], ta chän
1,5.1,8

[]u3 = 195 [N/mm2]
[]u4 =

(1,4 1,6).320.1
= 165,95  189,62 [N/mm2], ta chän
1,5.1,8

[]u4 = 175 [N/mm2]
3. Chän s¬ bé hƯ sè t¶i träng K
K = 1,4
4. Chän hƯ sè chiỊu réng bánh răng A
A = 0,4
5. Tính sơ bộ khoảng cách trôc A
2

1,05.10 6  1 K .N 4
A (i  1)3 
 . .
 i[ tx ]   A n4
2

1,05.10 6  1 1,3.3,273
A (4,5  1)3 

.
 .
 4,5.546  0,4 158,89

A  126,70
LÊy A = 130

[mm]

6. TÝnh vận tốc vòng và chọn cấp chính xác chế tạo bánh răng.
.d tb 3 .n3
2. . A.n3
2.3,14.130.715


V=
60.1000

60.1000.(i 1)

60.1000.(4,5 1)

V = 1,77 [m/s]

19 Bộ môn Kỹ Thuật Cơ KhÝ


Đồ án (4)

Hộp

giảm tốc Côn - Trụ

Theo bảng 3.11

[1]
ta chọn cấp chế tạo bánh răng là 9
46

7. Tính chính xác hệ số tải trọng (K) và tính lại khoảng cách
trục A (sơ bộ)
a. Hệ số tải trọng K
K = Ktt.Kđ

(2.14)

Trong đó:
Ktt: là hệ số tập trung tải trọng, vì bộ truyền có khả năng
chạy mòn (HB<350) và V<15[m/s] nên ta có Ktt = 1.
Kđ: hệ số tải trọng động, theo bảng 3.13

[1]
ta chọn
47

Kđ = 1,1
Thay các giá trị vào (2.14) ta có:
K = Ktt.Kđ = 1.1,1 = 1,1
b. Khoảng cách trơc A
3

A = As¬ bé

K
K sobo

3

= 130

1,1
1,3

A = 122,9 [mm]
Ta chọn A = 125[mm]
8. Xác định mô đun, số răng, chiều rộng của răng và tính
chính xác khoảng cách trục A
a. Mô đun:
mn = (0,01 0.02).A = (0,01 0.02).125
mn = 1,25  2,50
VËy ta chän m = mn = 2
b. Số răng:
Bánh dẫn :
Z3 =
Vậy ta chọn

2A
2.125

= 22,7
m(i 1) 2( 4,5 1)

Z3 = 23

[răng]

Bánh bị dẫn :
Z4 = i Z3 = 4,5.23 = 103,5 [răng]
Vậy ta chọn

Z4 = 103

[răng]

20 Bộ môn Kỹ Thuật Cơ Khí


Đồ án (4)

Hộp
giảm tốc Côn - Trụ

c. Tính chính xác khoảng cách trục A
A = 0,5.m(Z1 + Z2) = 0,5.2(23 + 103) [mm]
A = 126 [mm]
d. Chiều rộng vành răng:
b = A.A = 0,4.126 = 50,4 [mm]
VËy ta lÊy chiÒu rộng vành răng của
Bánh nhỏ b3 = 55 [mm]
Bánh lớn b4 = 50 [mm]
9. KiĨm nghiƯm søc bỊn n cđa răng

Theo bảng 3.18

[1]
ta tra đợc hệ số dạng răng
52

Bánh nhỏ y3 = 0,4142
Bánh lớn y4 = 0,517
ứng suất uốn tại chân răng bánh nhỏ
u3

19,1.10 6 K .N 3
19,1.10 6
1,1.3,397
.

.
=
2
2
y3 .m .Z 3 .b n3
0,4142.2 .23.55
715

u3 = 47,6 < 195 = [u3]
ứng suất uốn tại chân răng bánh lớn
u4 = u3.

y3
0,4142

=47,6 .
= 38,35 < 175 = [u4]
y4
0,517

Vậy bánh răng ®· thiÕt kÕ ®¶m b¶o ®iỊu kiƯn søc bỊn n.
10. Kiểm nghiệm sức bền của răng khi chịu quá tải trong thêi
gian ng¾n.
a. KiĨm nghiƯm søc bỊn tiÕp xóc cđa răng khi quá tải
ứng suất tiếp xúc quá tải cho phÐp: []txqt = 2,5[]Notx
[]txqt3 = 2,5[]Notx1 = 2,5. 624 = 1560 [N/mm2]
[]txqt4 = 2,5[]Notx2 = 2,5. 546 = 1365 [N/mm2]
V× ứng suất tiếp xúc sinh ra trên bánh chủ và bánh bị động là
giống nhau, nên ta chỉ cần kiểm tra sức bền tiếp xúc đối với
bánh bị động (có []txqt nhá), ta cã:
1,05106
 tx 4 
A.i

(i  1) 3 K .N 4 1,05106

b4 .n4
126.4,5

(4,5  1) 3 .1,1.3,273
50.158,89

21 Bé môn Kỹ Thuật Cơ Khí

Đồ án (4)

Hộp
giảm tốc Côn - Trụ

tx4 = 508,49 [N/mm2]
txqt4 = tx4

K qt

(Với Kqt là hệ số quá tải, ta chän Kqt = 2)

txqt4 = 508,49 2 = 719,12 < 1365 =[]txqt4
Vậy cặp bánh răng đà thiết kế đảm bảo điều kiện sức bền
tiếp xúc khi quá tải.
b. Kiểm nghiệm sức bền uốn của răng khi quá tải
ứng suất uốn quá tải cho phép: []uqt = 0,8ch
[]uqt1 = 0,8ch1 = 0,8. 450 = 360 [N/mm2]
[]uqt2 = 0,8ch 2 = 0,8. 400 = 320 [N/mm2]
Ta cã:

uqt = u

K qt

(Víi Kqt lµ hệ số quá tải, ta chọn Kqt = 2)

uqt3 = u3

K qt

= 47,6. 2 = 67,32 < 360 = []uqt3

uqt4 = u4

K qt

= 38,35. 2 = 54,23 < 320 = []uqt4

Vậy cặp bánh răng đà thiết kế đảm bảo điều kiện sức bền
uốn khi quá tải.
11. Các thông số hình học chủ yếu của bộ truyền
Chiều cao răng
h = 2,25 m = 2,25.2 = 4,5 [mm]
Độ hở hớng tâm
c = 0,25 m = 0,25.2 = 0,5 [mm]
Đờng kính vòng chia
dc3 = m.z3= 2.23 = 46 [mm]
dc4 = m.z4= 2.103 = 206 [mm]
Đờng kính vòng lăn
d3 = dc3 = 46 [mm]
d4 = dc4 = 206 [mm]
Đờng kính vòng đỉnh răng
De3 = dc3 + 2m = 46 + 2.2 = 50

[mm]

De4 = dc4 + 2m = 206 + 2.2 = 210 [mm]
§êng kính vòng chân răng
Di3 = dc3 - 2m - 2c = 46 - 2.2 - 2.0,5 = 41

Di4 = dc4 - 2m - 2c = 206 - 2.2 - 2.0,5 = 201

[mm]
[mm]

22 Bộ môn Kỹ Thuật Cơ Khí


Đồ án (4)

Hộp
giảm tốc Côn - Trụ

Bảng thông kê các số liệu của bộ truyền bánh răng trụ

TT
1
2
3
4
5
6
7
8
9

Thông số
Mô đun
Số răng
Chiều rộng vành răng

Khoảng cách trục
Góc ăn khớp
Chiều cao răng
Độ hở hớng tâm
Đờng kính vòng chia
Đờng kính vòng vòng
lăn

10 Đờng kính vòng đỉnh
11

Đờng kính vòng chân
răng

Đơn

Bánh

Bánh

CĐ
2
23
55

BĐ
2
103
50

dc3, dc4

vị
mm
răng
mm
mm
độ
mm
mm
mm

46

206

d3,d4

mm

46

206

KH
m
Z1,Z2
b
A

h

De3,
De4
Di3, Di4

126
20
4,5
0,5

mm

50

mm

41

210
201

12. Lực tác dụng lên trục
a. Đối với bánh nhỏ (bánh chủ động)
Lực vßng
2 M x 3 2.9,55.10 6.N 3 2.9,55.10 6.3,397


P3 =
d3

d 3 n3
46.715

P3 = 1972,7 [N]
Lùc híng t©m
Pr3 = P3tg = 1972,7.tg20
Pr3 = 718 [N]
Lùc däc trơc
Pa3 = 0 [N]
b. §èi với bánh lớn (bánh bị động)
Lực vòng
P4 = P3 = 1972,7 [N]
Lùc híng t©m
Pr4 = Pr3 = 718 [N]
Lùc däc trục
Pa4 = 0 [N]

23 Bộ môn Kỹ Thuật Cơ Khí


Đồ án (4)

Hộp
giảm tốc Côn - Trụ

2.2.3 Kiểm tra điều kiƯn kÕt cÊu h×nh häc
De4 = 210 > 133,79 = De2, vậy bánh răng khi quay không bị vớng vào trơc.
De3 = 50 << 132 = d2, vËy khi lµm việc thì bánh răng 3 không
bị vớng vào bánh răng 1. Vậy điều kiện kết cấu hình học thoả mÃn.

Phần 3
Thiết kế trục
3.1 Chọn vật liệu
Vì điều kiện làm việc của trục không có gì đặc biệt nên ta
chọn vật liệu để chế tạo trục là thép CT5 và không nhiƯt lun.
3.2 TÝnh s¬ bé trơc
Ta cã: d C.3

N
n

(3.1)

24 Bé môn Kỹ Thuật Cơ Khí


Đồ án (4)

Hộp
giảm tốc Côn - Trụ

Với:

d: đờng kính trục (tại tiết diện nguy hiểm)
C: hệ số tính toán, C = 160
N: công suất truyền
n số vòng quay của trục

d1 1603

N1
3,563
1603
=21,69
n1
1430

VËy ta lÊy dI = 25 [mm]
dII 1603

N2
3,397
1603
=26,89
n2
715

VËy ta chän d1I = 30 [mm]
dIII 1603

N3
3,273
1603
= 43,86
n3
158,89

VËy ta chän d1II = 45 [mm]
3.3 Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực
Vì đặc điểm của hộp giảm tốc côn trụ thì các trục của hộp

khi làm việc vừa chịu lực dọc trục và lực hớng tâm nên ta chọn ổ
lăn cho hộp là ổ đũa côn đỡ chặn. Dựa vào các đờng kính sơ bộ
đà tính ở phần 3.2 và bảng

18P
[1] ta chọn ổ đũa côn cỡ trung cho
168

c¸c trơc nh sau :
Trơc I
Trơc II

: dI = 25 ; B1 = 17mm
: dII = 30 ; B2 = 19mm

Trơc III : dIII = 45 ; B3 = 26mm
S¬ đồ hộp giảm tốc đợc vẽ phác nh hình 1

25 Bộ môn Kỹ Thuật Cơ Khí