Đồ án hộp giảm tốc 1 cấp bánh răng trụ răng nghiêng bánh răng trụ hở ( có kèm bản vẽ)

Đồ án mơn học

CHI TIẾT MÁY

LỜI NĨI ĐẦU

GVHD: Châu Thị Thân

Trang 1


Đồ án môn học

CHI TIẾT MÁY

NỘI DUNG THIẾT KẾ TRẠM DẪN ĐỘNG CƠ
KHÍ
I.

Thiết kế trạm dẫn động cho băng tải theo thứ tự sơ đồ
truyền động như sao:
1. Động cơ điện.
2. Khớp Nối
3. Hộp giảm tốc bánh răng trụ nghiêng.
4. Bánh răng trụ răng thẳng
5. Tang và băng tải.

II.

III.

Các số liệu ban đầu:


Lực kéo băng tải F (N): 9000



Vận tốc băng tải V (m/s): 0,95



Đường kính tang D (mm): 250



Thời hạn phục vụ a (năm): 5



Sai số cho phép về tỉ số truyền i = (2÷3)%



Băng tải làm việc một chiều, hai ca, tải trọng thay đổi không đáng kể.



Mỗi năm làm việc 300 ngày.

Nhiệm vụ:

1. Lập sơ đồ động để thiết kế tính tốn.
2. Một bảng thuyết minh để tính tốn.
3. Một bản vẽ lắp hộp giảm tốc.


GVHD: Châu Thị Thân

Trang 2


Đồ án môn học

CHI TIẾT MÁY

MỤC LỤC
SƠ ĐỒ...........................................................................................................6
CHƯƠNG 1 CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN.........7
1.1. Chọn động cơ điện..............................................................................7
1.2. Phân phối tỷ số truyền.........................................................................8
1.3. Tính tốn các thơng số động học.........................................................9
1.3.1. Tính cơng suất trên các trục..........................................................9
1.3.2. Tính tốn tốc độ quay của các trục...............................................9
1.3.3. Tính Mơmen xoắn trên các trục....................................................9
CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG TRỤ THẲNG ĐỂ
HỞ...............................................................................................................11
2.1. Chọn vật liệu.....................................................................................11
2.2. Xác định ứng suất cho phép..............................................................11
2.2.1. Ứng suất tiếp xúc cho phép:........................................................11
a. Bánh răng nhỏ:...............................................................................11
b. Bánh răng lớn:................................................................................12

2.2.2. Ứng suất uốn cho phép...............................................................12
a. Bánh răng nhỏ:...............................................................................12
b. Bánh răng lớn:................................................................................13
2.2.3 Ứng suất quá tải cho phép............................................................13
2.3. Tính tốn bộ truyền...........................................................................13
2.3.1. Xác định sơ bộ khoảng cách trục................................................14
2.3.2. Xác định các thông số ăn khớp...................................................14
2.3.3. Tính lại ứng suất tiếp xúc cho phép:...........................................14
2.3.4. Tính lại ứng suất uốn cho phép:..................................................15
2.3.5. Bảng các thông số của bánh răng và bộ truyền...........................16
2.4. Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc..............................................17
2.5. Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn.....................................................17
2.6. Kiểm nghiệm răng về quá tải............................................................18
GVHD: Châu Thị Thân

Trang 3


Đồ án môn học

CHI TIẾT MÁY

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG TRỤ NGHIÊNG 19
3.1. Chọn vật liệu.....................................................................................19
3.2. Xác định ứng suất cho phép..............................................................19
3.2.1 Ứng suất tiếp xúc cho phép:.........................................................19
a. Bánh răng nhỏ:...............................................................................19
b. Bánh răng lớn:................................................................................20
3.2.2 Ứng suất uốn cho phép................................................................20
a. Bánh răng nhỏ:...............................................................................20

b. Bánh răng lớn:................................................................................21
3.2.3. Ứng suất q tải cho phép...........................................................21
3.3. Tính tốn bộ truyền...........................................................................22
3.3.1. Xác định sơ bộ khoảng cách trục................................................22
3.3.2. Xác định các thông số ăn khớp...................................................22
3.3.3 Bảng các thông số của bánh răng và bộ truyền............................23
3.4. Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc..............................................24
3.5. Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn.....................................................25
3.6. Kiểm nghiệm răng về quá tải............................................................26
CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ TRỤC - THEN - KHỚP NỐI.............................27
4.1. THIẾT KẾ TRỤC.............................................................................27
4.1.1 Chọn vật liệu chế tạo trục:...........................................................28
4.1.2. Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực:............28
a. Đường kính trục sơ bộ:..................................................................28
b. Chiều dài các đoạn trục:.................................................................28
c. Phân tích lực tổng quát...................................................................29
4.1.3. Xác định trị số và chiều các lực từ chi tiết quay tác dụng lên trục:
...............................................................................................................29
a. Trục 1:............................................................................................29
b. Trục 2:............................................................................................31
4.1.3. Kiếm tra trục 1:...........................................................................33
a. Kiểm nghiệm trục...........................................................................33
GVHD: Châu Thị Thân

Trang 4


Đồ án môn học

CHI TIẾT MÁY

b. Kiểm nghiệm trục tại vị trí lắp bánh răng (Tại D).........................34
4.1.4. Kiểm tra trục 2:...........................................................................36
a. Kiểm nghiệm trục tại vị trí lắp ổ lăn.............................................36
b. Kiểm nghiệm trục tại vị trí lắp bánh răng (Tại C).........................36
4.2. CHỌN KHỚP NỐI............................................................................38
4.2.1. Các kích thước của vịng đàn hồi: (Bảng 16-10b)......................38
4.2.2. kiểm nghiệm điều kiện bền của vòng đàn hồi và chốt................39
CHƯƠNG 5: TÍNH TỐN TRỤC VÀ CHỌN Ổ LĂN.............................40
5.1. Chọn ổ lăn trục 1...............................................................................40
5.1.1 Chọn loại ổ lăn.............................................................................40
5.1.2.Tính kiểm nghiệm khả năng tải động của ổ.................................40
5.1.3. Kiểm tra khả năng tải trọng tĩnh................................................42
5.2. Chọn ổ lăn trục 2...............................................................................42
5.2.1. Chọn loại ổ lăn............................................................................42
5.2.2. Tính kiểm nghiệm khả năng tải động của ổ................................43
5.2.3. Kiểm tra khả năng tải trọng tĩnh................................................43
CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ VỎ HỘP CHỌN CÁC CHI TIẾT PHỤ.............44
6.1. KÍCH THƯỚC HỘP GIẢM TỐC ĐÚC...........................................44
6.2. CHỌN CÁC CHI TIẾT PHỤ............................................................45
6.2.1. Nắp quan sát (Bảng 18-5)...........................................................45
6.2.2. Nút thông hơi (Bảng 18-6)..........................................................46
6.2.3. Nút tháo dầu (Bảng 18-7)...........................................................46
6.2.4. Que thăm dầu (H 18-11).............................................................47
6.2.5. Bulong vòng (Bảng 18-3a)..........................................................47
6.2.6. Chốt định vị (B18.4c).................................................................47
6.2.7. Vòng phớt (Bảng 15-17).............................................................47
6.2.8. Vòng chắn dầu............................................................................48
6.3. Dung sai lắp ghép..............................................................................48

GVHD: Châu Thị Thân

Trang 5


Đồ án môn học

CHI TIẾT MÁY

SƠ ĐỒ

CHƯƠNG 1
CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ
TRUYỀN
1.1. Chọn động cơ điện
- Công suất trên trục công tác (làm việc):
Plv 

P.v 9000.0,95

 8,55(kW )
1000
1000

- Hiệu suất chung của hệ dẫn động:

GVHD: Châu Thị Thân

Trang 6

Đồ án môn học

CHI TIẾT MÁY

�   

 

3
ol brk brh kn

brk  0,97 : hiệu suất bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng để kín.
brh  0,94 : hiệu suất bộ truyền bánh răng trụ để hở.
 kn  1 : hiệu suất nối trục.

ol  0,99 : hiệu suất 1 cặp ổ lăn.
� �  ol3 brkbrhkn  0,993.0, 97.0,94.1  0,885

- Công suất cần thiết của động cơ:
Pct 

Plv
8,55

 9, 66(kW )
 0,885

- Số vòng quay trên trục công tác (làm việc):
nlv 

6.10 4.v 6.10 4.0,95

 72, 6(v / p)
 .D
3,14.250

- Chọn sơ bộ tỉ số truyền của tồn bộ hệ thống: u
u = uh.ubrh
Trong đó: uh – tỉ số truyền của hộp giảm tốc (3 ÷ 5) (B2.4)
ubrh – tỉ số truyền của bộ truyền bánh răng trụ để hở (4 ÷ 6) (B2.4)
=> u = (3 ÷ 5).(4 ÷ 6) = (12 ÷ 30)
- Số vòng quay sơ bộ của động cơ

nsb  nlv .u  72, 6.(12 �30)  (871,3 �2178,3)(vg / ph)
Chọn động cơ có số vịng quay đồng bộ nđb=1000v/p. Tra bảng P1.3 tài
liệu [1]; căn cứ Pct= 9,66 (kW)
GVHD: Châu Thị Thân

Trang 7


Đồ án môn học

CHI TIẾT MÁY

→ Ta chọn động cơ 4A160S6Y3 ta có

�Pdc  11kW  Pct  9, 66kW
�

ndc  970 v / p
�

1.2. Phân phối tỷ số truyền
- Tỷ số truyền của hệ thống là

u

ndc 970

 13,36
nlv 72, 6

ndc – số vòng quay của động cơ đã chọn
nlv – số vòng quay làm việc
Chọn: uh = 4, tỉ số truyền của hộp giảm tốc ( chọn theo bảng 2.4) ta có
- Tỉ số truyền của bộ truyền bánh răng hở.
ubrh 

u 13,36

 3,34
uh
4

1.3. Tính tốn các thơng số động học
1.3.1. Tính cơng suất trên các trục
Cơng suất trên các trục có kết quả như sau:
Plv = 8,55 (kW)

P2  Plv / (ol .brh )  8,55 / (0,99.0.94)  9,19(kW )
P1  P2 / (ol .brk )  9,19 / (0,99.0,97)  9, 57( kW )
Pdc  P1 / ( ol . kn )  9,57 / (0, 99.1)  9, 66( kW )

1.3.2. Tính tốn tốc độ quay của các trục
ndc = 970v/p
n1 = ndc =970 v/p

GVHD: Châu Thị Thân

Trang 8


Đồ án môn học

CHI TIẾT MÁY

n2 

n1 970

 242,5(v / p)
uh
4

nlv 

n2 242,5

 72, 6(v / p)

ubrh 3,34

1.3.3. Tính Mơmen xoắn trên các trục
9,55.106.Pdc 9,55.106.9,66
Tdc 

 95106, 2( N .mm)
ndc
970
9,55.106.P1 9,55.106.9,57
T1 

 94220,1( N .mm)
n1
970

9,55.106.P2 9,55.106.9,19
T2 

 361915,5( N .mm)
n2
242,5
9,55.106.Plv 9,55.106.8,55
Tlv 

 1124690,1( N .mm)
nlv
72, 6

Bảng 1.1: Bảng số liệu động học và động lực học trên các trục của

HTDĐ
Trục
Thông số
Cơng suất P(kW)

ĐC

I

II

9,66

9,57

9,19

Tỷ số truyền u
Số vịng quay n(v/p)
Moment xoắn T(Nmm)

GVHD: Châu Thị Thân

1

Trục công
tác
8,55
3,34

4

970

970

242,5

72,6

95106,2

94220,1

361915,5

1124690,1

Trang 9


Đồ án môn học

GVHD: Châu Thị Thân

CHI TIẾT MÁY

Trang 10

Đồ án môn học

CHI TIẾT MÁY

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH
RĂNG TRỤ THẲNG ĐỂ HỞ
Điều kiện làm việc của bộ truyền bánh răng trụ thẳng
+ Mômen xoắn trên trục dẫn: T2= 361915,5 (Nmm)
+ Số vòng quay trên trục dẫn: n2 = 242,5 (v/p)
+ Công suất trên trục dẫn: P2 = 9,19 (kW)
+ Tỷ số truyền: u = 3,34
+ Thời gian phục vụ:

L = 5 năm (năm 300 ngày, ngày 2 ca, ca 8h)

→Lh=5.300.8.2=24000 (giờ)

2.1. Chọn vật liệu
Bánh nhỏ: C45 tôi cải thiện, độ cứng 250HB, σch1=580MPa
Bánh lớn: C45 tôi cải thiện, độ cứng 240HB, σch2=450MPa

2.2. Xác định ứng suất cho phép
2.2.1. Ứng suất tiếp xúc cho phép:
a. Bánh răng nho:

[ H ]1 

 Ho lim
Z R ZV K xH K HL
SH

Trong đó:
- Ứng suất tiếp xúc cho phép ứng với số chu kỳ cơ sở (Tra Bảng 6.2)
 Ho lim  2 HB  70  2.250  70  570( MPa)
S H  1,1
K HL  6

- Hệ số tuổi thọ:

N HO
N HE

Với: NHO=30HB2,4=30.2502,4=17.106 chu ky

N HE  60.c.n2 .t  60.1.242,5.24000  349.106
vì NHE>NHO nên KHL=1
- Sơ bộ chọn ZR=1, ZV=1, KxH=1
GVHD: Châu Thị Thân

Trang 11


Đồ án môn học

CHI TIẾT MÁY

 Ho lim
570
� [ H ]1 
Z R ZV K xH K HL 

1.1.1.1  518, 2( MPa )
SH
1,1

b. Bánh răng lớn:

[ H ]2 

 Ho lim
Z R ZV K xH K HL
SH

Trong đó:
- Ứng suất tiếp xúc cho phép ứng với số chu kỳ cơ sở (Tra bảng 6.2)
 Ho lim  2 HB  70  2.240  70  550( MPa)
S H  1,1
K HL  6

- Hệ số tuổi thọ:

N HO
N HE

Với: NHO=30HB2,4=30.2402,4=15,5.106 chu kỳ

N HE  60.c.nlv .t  60.1.72, 6.24000  105.106
vì NHE>NHO nên KHL=1
-Sơ bộ chọn ZR=1, ZV=1, KxH=1
� [ H ]2 

 Ho lim
550
Z R ZV K xH K HL 
1.1.1.1  500(MPa )
SH
1,1

Vậy ứng suất tiếp xúc cho phép của từng bánh răng là:
+Bánh răng nhỏ: [ H ]1  518, 2( MPa )
+Bánh răng lớn: [ H ]2  500( MPa )
  min(  H 1  ;   H 2  )  500(Mpa)
Ta có:  H 

2.2.2. Ứng suất uốn cho phép
a. Bánh răng nho:

  F 1 

o
 Flim
YRYS K xF K FL
SF

Trong đó:
- Ứng suất uốn cho phép ứng với số chu kỳ cơ sở (Tra bảng 6.2)
 Fo lim  1,8HB  1,8.250  450( MPa )
S F  1, 75
K FL  6

- Hệ số tuổi thọ:

GVHD: Châu Thị Thân

N FO
N FE

Trang 12


Đồ án môn học

CHI TIẾT MÁY

Với: NFO=4.106

N FE  60.c.n2 .t  60.1.242, 5.24000  349.106
Vì NFE > NFO nên KFL = 1
Sơ bộ chọn YR = 1, Ys = 1, KxF = 1
�   F 1

o
 Flim
450

YRYS K xF K FL 
1.1.1.1  257,1( MPa)
SF
1, 75

b. Bánh răng lớn:

F 2

o
 Flim

YRYS K xF K FL
SF

Trong đó:
- Ứng suất uốn cho phép ứng với số chu kỳ cơ sở (Tra bảng 6.2/94)
 Fo lim  1,8HB  1,8.240  432( MPa )
S F  1, 75
K FL  6

- Hệ số tuổi thọ:

N FO
N FE

Với: NFO=4.1

N FE  60.c.nlv .t  60.1.72, 6.24000  105.106
Vì NFE > NFO nên KFL = 1
Sơ bộ chọn YR = 1, Ys = 1, KxF = 1
� F 2

o
 Flim
432


YRYS K xF K FL 
1.1.1.1  246, 9( MPa)
SF
1, 75

Vậy ứng suất uốn cho phép của từng bánh răng là:
+Bánh răng nhỏ:

  F  1  257,1 (MPa)

+Bánh răng lớn:

  F  2  246, 9 (MPa)

2.2.3 Ứng suất quá tải cho phép
+ Ứng tiếp xúc quá tải cho phép: [σH]max = 2,8.σch = 2,8.450 =1260 (MPa)
+ Ứng suất uốn quá tải cho phép:[σF1]max = 0,8.σch1 = 0,8.580 = 464(MPa)
[σF2]max = 0,8.σch2 = 0,8.450 = 360(MPa)

GVHD: Châu Thị Thân

Trang 13


Đồ án mơn học

CHI TIẾT MÁY

2.3. Tính tốn bộ truyền

2.3.1. Xác định sơ bộ khoảng cách trục
aw  K a  u  1

3

T2 .K H 

H 

2

.u. ba

Trong đó:
- Hệ số phụ thuộc vật liệu bánh răng: Ka=49,5 (Bảng 6.5)
- Hệ số chiều rộng vành răng: ψba=0,4 (Bảng 6.6)
- ψbd=0,53. ψba.(u+1) = 0,53.0,4.(3,34+1)=0,92
- Tra bảng 6.7 theo ψbd, sơ đồ 6 nội suy chọn: KHβ=1,04; KFβ=1,09
� aw 2  K a  u  1

3

T2 .K H 

H 

2

.u. ba

 49,5  3,34  1

3

361915,5.1,04
 223,56( mm)
5002.3,34.0, 4

Chọn aw2= 230(mm)

2.3.2. Xác định các thông số ăn khớp
+ Môđun sơ bộ: m=(0,01÷0,02)aw2=(2,3÷4,4)
→ Chọn m =3(mm)
+ Số răng bánh dẫn:
2.aw 2 .cos 00
2.230
Z3 

 35,3
m  u  1
3.(3,34  1)

→Chọn số răng bánh dẫn: Z3 = 35 răng
+ Số răng bánh bị dẫn:
Z4 = u.Z3 = 3,34.35 = 116,9 răng
Chọn Z2 = 117 răng
+ Tính lại tỉ số truyền:
u =Z4/Z3= 117/35= 3,34
Sai số tỷ số truyền: %Δu = 0,09% < 4% thỏa mãn
+ Vận tốc dài của bánh răng:

v

GVHD: Châu Thị Thân

 d3n2  .m.z3 .n2  .3.35.242,5


 1,33(m / s )
6.10 4 6.104 cos
6.104 cos00

Trang 14


Đồ án mơn học

CHI TIẾT MÁY

2.3.3. Tính lại ứng suất tiếp xúc cho phép:
[ H ] '    H  Z R ZV K xH

Trong đó:
  500( MPa)
-  H

- Hệ số xét đến độ nhám của mặt răng làm việc: ZR
Tốc độ vòng của bánh răng v = 1,33(m/s)
Tra bảng 6.13 ta có: cấp chính xác cấp 9
Với cấp chính xác cấp 9, tra bảng 21.3 ta có Rz=20μm
Vậy ta có ZR=0,95 (tr91)

- Hệ số kể đến ảnh hưởng của vận tốc vòng: ZV
Với HB<350 ta có ZV = 0,85.v0,1 = 0,85.1,330,1 = 0,87
- Hệ số tính đến ảnh hưởng của kích thước bánh răng: K xH=1
(da<400mm)
� [ H ] '    H  Z R ZV K xH  500.0,95.0, 87.1  415, 51( MPa)

2.3.4. Tính lại ứng suất uốn cho phép:
[ F ] '    F  YRYS K xF

Với: YR=1
YS=1,08-0,0695.ln(m)=1,08-0,0695.ln(3)=0,98(mm)
KxF=1 (Vì da < 400mm)
� [ F 1 ]'    F 1  YRYS K xF  257,1( MPa )

[ F 2 ]'    F 2  YRYS K xF  246,9( MPa )

2.3.5. Bảng các thơng số của bánh răng và bộ truyền
THƠNG SỐ
Mơđun
Góc nghiêng răng
Số răng bánh dẫn
Số răng bánh bị dẫn
Tỉ số truyền
Đường kính chia
Khoảng cách trục chia
GVHD: Châu Thị Thân

KÝ HIỆU
m
β

Z3
Z4
u
d
aw2

TÍNH TỐN
m = 3(mm)
β = 00
Z3 = 35răng
z 4 = 117răng
u = 3,34
d3= m.Z3=3.35= 105mm
d4= m.Z4=3.117 = 351mm

aw2 = 0,5.(d1+d2) = 0,5.(105+351) = 228
Trang 15


Đồ án môn học

CHI TIẾT MÁY
(mm)
bw4 = aw2.ψba =228.0,4 = 91,2(mm)

Chiều rộng vành răng

bw3

Góc profin gốc

α

Đường kính lăn

dw

Chọn bw4 = 92
bw3 = bw4 +5=97mm
α=200 (TCVN 1065-71)
d w3 

2.aw 2
2.228

 105  mm 
u  1 3,34  1

dw4=dw3.u = 105.3,34=351(mm)
Khoảng cách trục

aw

Đường kính đỉnh răng

da

Đường kính đáy răng

df

Hệ số trùng khớp ngang

εα

aw  a  228(mm)

da3= d3+2.m = 105 + 2.3 =111mm
da4= d4+2.m = 351+ 2.3 =257mm
df3= d3-2,5.m = 105 - 2,5.3 = 97,5mm
df4= d4-2,5.m = 351 - 2,5.3 =343,5mm

�
�
�1 1 �
  �
1,88  3, 2 �  �
.cos 
�
z
z
�
�
4 �
�3
�
�
1 �
�1
�

1,88  3, 2 � 
.cos 00  1,76
�
�
�35 117 �
�
�

2.4. Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc
Ứng suất tiếp xúc làm việc:
 H  Z M .Z H .Z

2.T1 .K H .  u  1
b.u.d12

 H  '

Trong đó:
- Hệ số kể đến cơ tính vật liệu: ZM = 274 (MPa)1/3 (Bảng 6.5)
- Hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc: ZH=1,74 (Bảng 6.12)

- Hệ số kể đến sự trùng khớp của các răng:

Z 

- T2= 361915,5 (N.mm)
- KH=KHβKHαKHv=1,04.1,09.1,05=1,25
Với: KHβ=1,04 (Tính ở phần khoảng cách trục)
KHα=1,13 (cấp 9) (Bảng 6.14)
KHv=1,06(cấp 9) (Phụ lục P2.3)

GVHD: Châu Thị Thân

Trang 16

1
1

 0, 75

1, 76


Đồ án môn học
2.T2 .K H .  u  1

�  H  Z M .Z H .Z 
 274.1, 68.0, 75.

CHI TIẾT MÁY
b.u.d12

2.361915,5.1, 25.  3,34  1
92.3,34.1052

 374, 43( MPa)    H  '  415,51( MPa)

2.5. Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn
 F1 

Ứng suất uốn sinh ra:

F2 

2T1 K F Y Y YF 1
b.d w1m

�  F 1  '

 F 1YF 2
  F2 '
YF 1

Trong đó:
-T2= 361915,5 (Nmm)
-Yε=1/εα=1/1,76=0,57
-

Y  1

-Tra bảng 6.18 với x=0 nội suy ta có:
YF1=4 ; YF2=3,6
-KF=KFβKFαKFv=1,09.1,37.1,14=1,7
Với: KFβ=1,08(Tính ở phần khoảng cách trục)
KFα=1,37 (Bảng 6.14 cấp chính xác 9)
KFv=1,14 (Tra phụ lục P2.3 đối với cấp chính xác 9)
2T .K F .Y .Y .YF 1

�  F1 

b.d1.m

�F2 



2.193953, 6.1, 7.0,57.1.4
 95,1( MPa)    F 1  '  257,1( MPa)
92.105.3

 F 1YF 2 95,1.3, 6

 85, 6( MPa)    F 2  '  247,9( MPa)
YF 1
4

2.6. Kiểm nghiệm răng về quá tải
Tra bảng động cơ điện 4A160S6Y3 ta có:

K qt 

TK
2
Tdn

Ứng suất tiếp xúc cực đại:
 Hmax   H K qt  374, 43. 2  529,5( MPa)  [ H ]max  1260( MPa)

Ứng suất uốn cực đại:

GVHD: Châu Thị Thân

Trang 17


Đồ án môn học

CHI TIẾT MÁY

 F 1max   F 1.K qt  95,1.2  190, 2( MPa)  [ F 1 ]max  464( MPa)
 F 2 max   F 2 .K qt  85, 6.2  171, 2( MPa )  [ F 2 ]max  360( MPa)

GVHD: Châu Thị Thân

Trang 18


Đồ án môn học

CHI TIẾT MÁY

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH
RĂNG TRỤ NGHIÊNG
Điều kiện làm việc của bộ truyền bánh răng trụ nghiêng
+ Mômen xoắn trên trục dẫn: T1= 94220,1 (Nmm)
+ Số vòng quay trên trục dẫn: n1= 970 (v/p)
+ Công suất trên trục dẫn: P1= 9,57 (kW)
+ Tỷ số truyền: u = 4
+ Thời gian phục vụ:

Lh= 24000 giờ (làm việc 5 năm, 1 năm 300

ngày, 1 ngày làm 2 ca, 1 ca làm 8 giờ)

3.1. Chọn vật liệu
Bánh nhỏ: C45 tôi cải thiện, độ cứng 250HB, σch1=580MPa
Bánh lớn: C45 tôi cải thiện, độ cứng 240HB, σch2=450MPa

3.2. Xác định ứng suất cho phép
3.2.1 Ứng suất tiếp xúc cho phép:
a. Bánh răng nho:

 Ho lim
[ H ]1 
Z R ZV K xH K HL
SH

Trong đó:
- Ứng suất tiếp xúc cho phép ứng với số chu kỳ cơ sở (Tra Bảng 6.2)
 Ho lim  2 HB  70  2.250  70  570( MPa)
S H  1,1
K HL  6

- Hệ số tuổi thọ:

N HO
N HE

Với: NHO=30HB2,4=30.2502,4=17.106 chu ky

N HE  60.c.n1.t  60.1.970.24000  1397.106
vì NHE>NHO nên KHL=1
- Sơ bộ chọn ZR=1, ZV=1, KxH=1
� [ H ]1 

 Ho lim
570
Z R ZV K xH K HL 
1.1.1.1  518, 2( MPa )
SH
1,1

GVHD: Châu Thị Thân

Trang 19


Đồ án môn học

CHI TIẾT MÁY

b. Bánh răng lớn:

 Ho lim
[ H ]2 
Z R ZV K xH K HL
SH

Trong đó:
- Ứng suất tiếp xúc cho phép ứng với số chu kỳ cơ sở (Tra bảng 6.2)

 Ho lim  2 HB  70  2.240  70  550( MPa)
S H  1,1
K HL  6

- Hệ số tuổi thọ:

N HO
N HE

Với: NHO=30HB2,4=30.2402,4=15,5.106 chu kỳ

N HE  60.c.n2 .t  60.1.242,5.24000  349.106
vì NHE>NHO nên KHL=1
- Sơ bộ chọn ZR=1, ZV=1, KxH=1
� [ H ]2 

 Ho lim
550
Z R ZV K xH K HL 
1.1.1.1  500(MPa )
SH
1,1

Vậy ứng suất tiếp xúc cho phép của từng bánh răng là:
+Bánh răng nhỏ: [ H ]1  518, 2( MPa )
+Bánh răng lớn: [ H ]2  500( MPa )
Ta có:

H  

� H  

  H1     H 2 
2

�1, 25   H  min

518, 2  500
 509,1( Mpa)  1, 25   H  min  1, 25.500  625MPa
2

(thỏa)

3.2.2 Ứng suất uốn cho phép
a. Bánh răng nho:

  F 1 

o
 Flim
YRYS K xF K FL
SF

Trong đó:
- Ứng suất uốn cho phép ứng với số chu kỳ cơ sở (Tra bảng 6.2)
 Fo lim  1,8HB  1,8.250  450( MPa )
S F  1, 75
K FL  6

- Hệ số tuổi thọ:

GVHD: Châu Thị Thân

N FO
N FE
Trang 20


Đồ án môn học

CHI TIẾT MÁY

Với: NFO=4.106

N FE  60.c.n1.t  60.1.970.24000  1397.106
Vì NFE > NFO nên KFL = 1
Sơ bộ chọn YR = 1, Ys = 1, KxF = 1
�   F 1

o
 Flim
450

YRYS K xF K FL 
1.1.1.1  257,1( MPa)
SF
1, 75

b. Bánh răng lớn:

F 2

o
 Flim

YRYS K xF K FL
SF

Trong đó:
- Ứng suất uốn cho phép ứng với số chu kỳ cơ sở (Tra bảng 6.2/94)
 Fo lim  1, 8HB  1,8.240  432( MPa)
S F  1, 75
K FL  6

- Hệ số tuổi thọ:

N FO
N FE

Với: NFO=4.106

N FE  60.c.n2 .t  60.1.242, 5.24000  349.106
Vì NFE > NFO nên KFL = 1
Sơ bộ chọn YR = 1, Ys = 1, KxF = 1
� F 2

o
 Flim
432

YRYS K xF K FL 

1.1.1.1  246, 9( MPa)
SF
1, 75

Vậy ứng suất uốn cho phép của từng bánh răng là:
+Bánh răng nhỏ:

  F  1  257,1 (MPa)

+Bánh răng lớn:

  F  2  246, 9 (MPa)

3.2.3. Ứng suất quá tải cho phép
+ Ứng tiếp xúc quá tải cho phép: [σH]max = 2,8.σch = 2,8.450 =1260 (MPa)
+ Ứng suất uốn quá tải cho phép:[σF1]max = 0,8.σch1 = 0,8.580 = 464(MPa)
[σ F2]max = 0,8.σch2 = 0,8.450 = 360(MPa)

3.3. Tính tốn bộ truyền

GVHD: Châu Thị Thân

Trang 21


Đồ án môn học

CHI TIẾT MÁY

3.3.1. Xác định sơ bộ khoảng cách trục

aw  K a  u  1

3

T1.K H 

H 

2

.u. ba

Trong đó:
- Hệ số phụ thuộc vật liệu bánh răng: Ka=43(Bảng 6.5)
- Hệ số chiều rộng vành răng: ψba=0,4 (Bảng 6.6)
- ψbd=0,53. ψba.(u+1) = 0,53.0,4.(4+1)=1,06
- Tra bảng 6.7 theo ψbd, sơ đồ 6 nội suy chọn: KHβ=1,06 ; KFβ=1,14
� aw  K a  u  1

3

T1.K H 

H 

2

.u. ba

 43  4  1

3

94220,1.1, 06
 149, 25( mm)
509,12.4.0, 4

Chọn: aw =160(mm)

3.3.2. Xác định các thông số ăn khớp
- Mơđun sơ bộ: mn=(0,01÷0,02)a = (1,6÷3,2)
→ Chọn mn= 2 (mm)
- Góc nghiêng răng sơ bộ: β = (80 - 200)
- Số răng bánh dẫn:
2.a .cos 200
2.a .cos80
�Z1 �
mn  u  1
mn  u  1
� 30,1 

2.160.cos 200
2.160.cos80
�Z1 �
 31, 7
2.  4  1
2.  4  1

→ Chọn số răng bánh dẫn: Z1=31 răng
- Số răng bánh bị dẫn:

Z2 = u.Z1 = 4.31 = 124 răng
Chọn Z2 = 124 răng
Sai số tỷ số truyền: %Δu = 0%
- Góc nghiêng răng thực tế:
  arccos

mn  z1  z2 
2.a

 arccos

2  31  124 
2.160

 14,360

- Vận tốc dài của bánh răng:

GVHD: Châu Thị Thân

Trang 22


Đồ án môn học
v

CHI TIẾT MÁY

 d1n1  .mn .z1.n1
 .2.31.970



 3, 25(m / s )
4
4
6.10
6.10 cos 6.10 4 cos14,360

Tính lại ứng suất tiếp xúc cho phép:
[ H ]'    H  Z R ZV K xH

Trong đó:
  509,1( MPa )
-  H

- Hệ số xét đến độ nhám của mặt răng làm việc: ZR
Tốc độ vòng của bánh răng v= 3,25 (m/s)
Tra bảng 6.13 ta có: cấp chính xác cấp 9
Với cấp chính xác cấp 9, tra bảng 21.3 ta có Rz=20μm
Vậy ta có ZR= 0,95 (tr91)
-Hệ số kể đến ảnh hưởng của vận tốc vòng: ZV
Với HB<350 ta có ZV=0,85.v0,1=0,85.3,250,1=0,96
- Hệ số tính đến ảnh hưởng của kích thước bánh răng: K xH=1
(da<400mm)
� [ H ]'    H  Z R ZV K xH  509,1.0,95.0, 96.1  462,51( MPa)

Tính lại ứng suất uốn cho phép:
[ F ]'    F  YRYS K xF

Với:

YR=1
YS=1,08-0,0695.ln(mn)=1,08-0,0695.ln(2)=1,03(mm)
KxF=1 (Vì da < 400mm)

� [ F 1 ]'    F 1  YRYS K xF  264,8( MPa )

[ F 2 ]'    F 2  YRYS K xF  254,3( MPa )

3.3.3 Bảng các thơng số của bánh răng và bộ truyền
THƠNG SỐ
Mơđun
Góc nghiêng răng
GVHD: Châu Thị Thân

KÝ HIỆU TÍNH TỐN
mn
mn = 2(mm)
β
β = 14,36 0
Trang 23


Đồ án môn học
Số răng bánh dẫn
Số răng bánh bị dẫn
Tỉ số truyền
Đường kính chia

CHI TIẾT MÁY

z1
z2
u

z1 = 31 răng
z 2 = 124 răng
u=4
d1 

mn .z1
2.31

 64( mm)
cos  cos 14,360

d2 

mn .z2
2.124

 256(mm)
cos  cos 14,360

d

Khoảng cách trục chia

a

Chiều rộng vành răng

b

Góc profin gốc

α

Góc profin răng

αt

Góc ăn khớp

αtw

Đường kính lăn

dw

aw = 0,5.(d1+d2) = 0,5.(64+256) = 160
(mm)
bw2 = aw.ψba =160.0,4 = 64(mm)
bw2 = bw1+5 = 69mm
α=200 (TCVN 1065-71)
αt=arctg(tgα/cosβ)=arctg(tg200/cos
14,36)=20,960
αtw = αt = 20,960 (Bánh răng không
dịch chỉnh)
2.a
2.160

d w1  w 
 64  mm 
u 1 4 1
dw2=dw1.u=64.4 = 256(mm)

Khoảng cách trục

aw

Đường kính đỉnh răng

da

Đường kính đáy răng

Hệ số trùng khớp ngang

df

εα

a.cos  t
 a  160 (mm)
cos  tw
d a1  d1  mn .2  64  2.2  68( mm)
aw 

d a1  d 2  mn .2  256  2.2  260(mm)
d f 1  d1  mn .2, 5  64  2.2, 5  59(mm)

d f 2  d 2  mn .2,5  256  2.2, 5  251( mm)

�
�
�1 1 �
  �
1,88  3, 2 �  �
.cos 
�
�z1 z2 �
�
�
�
�
1 �
�1
�
1,88  3, 2 � 
.cos14,360  1, 7
�
�
31
124
�
�
�
�

3.4. Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc
Ứng suất tiếp xúc làm việc:

 H  Z M .Z H .Z

2.T1 .K H .  u  1
b.u.d12

 H  '

Trong đó:
- Hệ số kể đến cơ tính vật liệu: ZM = 274 (MPa)1/3 (Bảng 6.5)
GVHD: Châu Thị Thân

Trang 24


Đồ án môn học

CHI TIẾT MÁY

- Hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc: ZH=1,7 (Bảng 6.12)

- Hệ số kể đến sự trùng khớp của các răng:

Z 

1
1

 0, 77

1,7

- T1=94220,1 (N.mm)
- KH=KHβKHαKHv=1,065.1,13.1,03=1,23
Với: KHβ=1,065 (Tính ở phần khoảng cách trục)
KHα=1,13 (cấp 9) (Bảng 6.14)
KHv=1,03 (cấp 9) (Phụ lục P2.3)
�  H  Z M .Z H .Z
 274.1, 7.0, 77.

2.T1.K H .  u  1
b.u.d12

2.94220,1.1, 23.  4  1
64.4.642

 372,13( MPa)    H  '  462,51( MPa )

3.5. Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn
 F1 

Ứng suất uốn sinh ra:

F2 

2T1 K F Y Y YF 1
b.d w1m

�  F 1  '

 F 1YF 2

  F2 '
YF 1

Trong đó:
-T1= 94220,1 (Nmm)
-Yε=1/εα=1/1,7=0,59
-

Y  1 

0
14,360
 1
 0,9
140
140

z1
31

 34
3
3
cos  cos 14,36
-Số răng tương đương: zv 2  u.zv1  4.34  136
zv1 

-Tra Bảng 6.18 với x=0 nội suy ta có:
YF1=4 ; YF2=3,6
-KF=KFβKFαKFv=1,165.1,37.1,07=1,7

Với: KFβ=1,165(Tính ở phần khoảng cách trục)
KFα=1,37 (Bảng 6.14 cấp chính xác 9)
KFv=1,07 (Tra phụ lục P2.3 đối với cấp chính xác 9)
GVHD: Châu Thị Thân

Trang 25