THIẾT KẾ, GIA CÔNG CHI TIẾT VÀ LẮP RÁP MÁY đề TÀI HỘP GIẢM TỐC LOẠI a b c

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA CƠ KHÍ

PBL 3: THIẾT KẾ, GIA CƠNG
CHI TIẾT VÀ LẮP RÁP MÁY
NHĨM 19.06A
ĐỀ TÀI: HỘP GIẢM TỐC LOẠI A-B-C
Giáo viên hướng dẫn:

TS. LÊ HOÀI NAM
TS. PHẠM ANH ĐỨC
TS. ĐỖ LÊ HƯNG TOÀN

Sinh viên thực hiện:

TRẦN THANH HOÀNG
TRẦN NGỌC BIỂN

Lớp:

19CDTCLC3 (19.06A)

Đà Nẵng, ngày

tháng

năm2020


MỤC LỤC

Nội dung thuyết minh sẽ bao gồm:
Lời nói đầu
Phần 1. Thiết kế
 Chương 1: Giới thiệu chung về đầu đề đồ án, các loại hộp giảm tốc
 Chương 2: Tính chọn động cơ điện và phân phối tỷ số truyền
 Chương 3: Thiết kế các bộ truyền (bộ truyền ngoài, bộ truyền trong)
 Chương 4: Thiết kế trục và tính then
 Chương 5: Thiết kế gối đỡ trục
 Chương 6: Tính chọn nối trục
 Chương 7: Thiết kế vỏ hộp giảm tốc và các chi tiết máy khác
 Chương 8: Bơi trơn và che kín
 Chương 9: Lựa chọn kiểu lắp cho các mối ghép
Phần 2. Mô phỏng
- Thầy Đức sẽ bổ sung
Phần 3. Gia cơng
- Thầy Tồn sẽ bổ sung


LỜI NÓI ĐẦU
Thiết kế đồ án Chi tiết máy là một môn học cơ bản của ngành
cơ điện tử, môn học này khơng những giúp cho sinh viên có cái
nhìn cụ thể, thực tế hơn với kiến thức đã được học, mà nó cịn là
cơ sở rất quan trọng cho các môn học chuyên ngành sẽ được học
sau này. Đề tài của sinh viên được giao là thiết kế hệ dẫn động
băng tải gồm có hộp giảm tốc hai cấp bánh răng trụ và bộ truyền
đai thang. Hệ thống được đẫn động bằng động cơ điện thông
qua bộ truyền đai thang, hộp giảm tốc và khớp nối truyền
chuyển động tới băng tải. Trong q trình tính tốn và thiết kế
các chi tiết máy sinh viên đã sử dụng và tra cứu các tài liệu sau.
Tập 1 Chi tiết máy của GS.TS-NGUYỄN TRỌNG HIỆP.Do là

lần đầu tiên làm quen với công việc tính tốn, thiết kế chi tiết
máy cùng với sự hiểu biết còn hạn chế cho nên dù đã rất cố
gắng tham khảo tài liệu và bài giảng của các mơn học có liên
quan song bài làm của nhóm sinh viên khơng thể tránh được
những thiếu sót. Nhóm sinh viên kính mong được sự hướng dẫn
và chỉ bảo nhiệt tình của các Thầy cô bộ môn giúp cho sinh viên
ngày càng tiến bộ. Cuối cùng sinh viên xin chân thành cảm ơn
các Thầy bộ môn đã trực tiếp hướng dẫn, chỉ bảo một cách tận
tình giúp sinh viên hồn thành tốt nhiệm vụ được giao.


PHẦN 1. THIẾT KẾ MÁY
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐỒ ÁN, CÁC LOẠI
HỘP GIẢM TỐC
I. Phân loại và chọn sơ đồ hộp giảm tốc:
1. Khái niệm:
- Hộp giảm tốc là một cơ cấu gồm các bộ phận truyền bánh răng hay trục vít,
tạo thành một tổ hợp biệt lập để giảm số vịng quay và truyền cơng suất từ
động cơ đến máy công tác.
2. Ưu điểm chung:
- Hiệu suất cao.
- Khả năng truyền những công suất khác nhau.
- Tuổi thọ lớn.
- Làm việc chắc chắn và sử dụng đơn giản.
3. Phân loại:
- Loại truyền động (hộp giảm tốc bánh răng trụ, bánh răng nón, trục vít, bánh
răng - trục vít).
- Số cấp (một cấp, hai cấp v.v...).
- Vị trí tương quan giữa các trụ trong không gian (nằm ngang, thẳng đứng
v.v…).

- Đặc điểm của sơ đồ động (triển khai, đồng trục, có cấp tách đơi ,...).
4. Một số ví dụ về hộp giảm tốc:

Hình 4.1. Hộp giảm tốc bánh răng trụ một cấp
nằm ngang[1]

Hình 4.1 và 4.2:
Hộp giảm tốc bánh răng trụ
một cấp nằm ngang và thẳng
đứng.
Bánh răng có thể có răng
thẳng, răng nghiêng hoặc răng
hình chữ V.
Trục có thể lắp trong ổ lăn
hoặc ổ trượt, tỉ số truyền i có
thể lấy ≤ 5 nếu là răng thẳng,
có thể lấy tới 10 nếu răng
nghiêng hoặc là răng chữ V.


Việc chọn sơ đồ hộp giảm tốc
nằm ngang hay thẳng đứng do
yêu cầu thuận tiện về kết cấu
chung của thiết bị dẫn động
quyết định.

Hình 4.2. Hộp giảm tốc bánh răng trụ một cấp
thẳng đứng[1]

Hình 4.3. Hộp giảm tốc bánh răng nón một cấp

nằm ngang[1]

Hình 4.4. Hộp giảm tốc bánh răng nón một cấp
thẳng đứng[1]

Hình 4.3 và 4.4
Hộp giảm tốc bánh răng nón
một cấp:
Hộp giảm tốc bánh răng nón
thẳng và răng nghiêng thường
dùng để truyền cơng suất bé
hoặc trung bình.
Khi dùng răng thẳng tỉ số
truyền i khơng nên q 3, cịn
khi dùng răng nghiêng tỉ số
truyền có thể tới 5.
Phần lớn các trục của hộp
giảm tốc bánh răng nón đều
lắp trong ổ lăn.


Hình 4.5. Hộp giảm tốc đồng trục[1]

Hình 4.5
Ưu điểm: Cho phép giảm kích
thước chiều dài, trọng lượng
của hộp giảm tốc bé hơn so
với các loại khác.
Nhược điểm:
 Hạn chế khả năng chọn

phương án bố trí kết cấu
chung của thiết bị dẫn động
vì chỉ có một đầu trục vào
và một đầu trục ra.
 Khó bơi trơn bộ phận ổ trục
ở giữa hộp.
 Khoảng cách giữa các gối
đỡ của trục trung gian lớn,
do đó muốn đảm bảo trục
bền và cứng cần phải tăng
đường kính trục.
Hình 4.6
Ưu điểm: Tải trọng phận bố
đều trên các ổ trục, sử dụng
hết khả năng của vật liệu, bánh
răng phân bố đối xứng.
Nhược điểm: chiều rộng của
hộp tăng, cấu tạo bộ phận ổ
phức tạp hơn, số lượng chi tiết
và khối lượng gia cơng tăng.

Hình 4.6. Hộp giảm tốc có cấp tách đơi[1]


Hình 4.7. Hộp giảm tốc hai cấp khai triển[1]

Hình 4.8. Hộp giảm tốc ba cấp khai triển[1]

Hình 4.9. Hộp giảm tốc bánh răng – trụ hai cấp
nằm ngang[1]

Hình 4.7
Ưu điểm hộp giảm tốc 2 cấp:
Thường được dùng với phạm
vi tỉ số truyền i=8 ÷ 30, ở các
hộp tiêu chuẩn có giới hạn trên
i max =50. Muốn có tỉ số truyền
lớn có thể dùng hộp giảm tốc
ba cấp (hình 4.8) ở đây
i=50 ÷ 400.
Khuyết điểm:
 chủ yếu của loại này là
bánh răng phân bố không
đối xứng trên ổ gối tựa.Tải
trong phân bố không đều
trên các trục.
 Các ổ trục được chọn theo
phản lực lớn nhất, nên trọng
lượng hộp giảm tốc có tăng
hơn so với các loại sơ đồ
khác.
Hình 4.9 và 4.10
Hộp giảm tốc bánh răng nón trụ hai cấp có tỉ số truyền
thơng thường i=8 ÷ 15.
Hộp giảm tốc ba cấp (một cấp
bánh răng nón và hai cấp bánh
răng trụ, hình 4.11) được dùng
khi i=25 ÷ 75. Nếu dùng bánh
răng nón răng nghiêng hoặc
răng xoắn thì tỉ số truyền i có

thể lớn hơn các trị số nêu ở


trên.

Hình 4.10. Hộp giảm tốc bánh răng nón – – trụ
hai cấp thẳng đứng[1]

Hình 4.11. Hộp giảm tốc bánh răng – trụ ba
cấp[1]

Hình 4.12. Hộp giảm tốc trục vít đặt dưới [1]

Hình 4.13. Hộp giảm tốc trục vít đạt trên[1]

Hình 4.12, 4.13 và 4.14
Hộp giảm tốc trục vít:
 Tùy theo vị trí tương đối
giữa trục vít và bánh vít, sơ
đồ hộp giảm tốc trục vít
chia làm 3 loại chính: trục
vít đặt dưới, trục vít đặt
trên, đặt dưới và đặt cạnh.
 Hộp giảm tốc có trục bánh
răng vít đứng trục vít đặt
cạnh được dùng để dẫn
động các cơ cấu xoay. Tỉ
số truyền của hộp giảm tốc
trục vít vào khoảng
i=10 ÷ 70

 Hiệu suất của hộp giảm tốc

trục vít tương đối ít nên ít
dùng để truyền cơng suất
lớn.
Hình 4.14. Hộp giảm tốc trục vít có trục bánh
răng vít đặt đứng[1]

Hình 4.15. Hộp giảm tốc trục vít – bánh răng[1]

Hình 4.16. Hộp giảm tốc bánh răng - trục vít[1]

Hình 4.15
Tỉ số truyền động của hộp
giảm tốc này lên đến 150,
trong các trường hợp đặc biệt
có thể hơn150, trường hợp cá
biệt có thể lớn hơn.
Hình 4.16
Tỉ số truyền trung bình của
loại này là 50 ÷130 ,i max có thể tới
25.


Hình 4.17
Tỉ số truyền của loại này có
thể tới 70 ÷ 2500.

Hình 4.17. Hộp giảm tốc trục vít hai cấp[1]

II. Tìm hiểu về hộp giảm tốc được giao. Hơp giảm tốc kiểu 2
cấp nón trụ.
-Sơ đồ cấu tạo hộp giảm tốc kiểu 2 cấp nón trụ :

Hình 1.1: Sơ đồ động học [2]
1. Động cơ điện, 2. Bộ truyền đai dẹt, 3. Hộp giảm tốc, 4. Khớp nối, 5. Tang


Hình 1.2: Đồ thị thay đổi của tải trọng (momen xoắn) tác dụng lên hệ thống theo
thời gian t [2]
-

-

Ưu điểm:
Năng suất và hiệu quả làm việc cao.
Chúng rất dễ sử dụng và đặc biệt thuận tiện khi sửa chữa và bảo dưỡng.
Làm giảm vận tốc góc của các loại động cơ máy móc, đồng thời giúp động
cơ tăng cường thêm mơ men xoắn.
Giúp cho motor có thể chạy chậm hơn so với công suất ban đầu được thiết
kế (tức là vào khoảng tầm 1450 v/p).
Nhược điểm:
Nhanh mòn bản lề, nhất là bôi trơn không tốt và làm việc ở nơi nhiều bụi.
Có tiếng ồn khi làm việc do va đập khi vào khớp nên hạn chế sử dụng ở bộ
truyền tốc độ cao.
Cần bơi trơn và căng xích.

Mindmap:

Hình 1.3: Sơ đồ tư duy Mindmap


CHƯƠNG II: TÍNH CHỌN ĐỘNG CƠ,PHÂN PHỐI TỶ SỐ
TRUYỀN
Phần 1: Tính chọn động cơ
Cơng suất cần thiết của động cơ: N ct =
Trong đó: N=

N 2,249
=
=2,730[kW]
η 0.824

P. v 1730× 1,3
=
=2,249 [kW]
1000
1000

η¿ηbr*ηđ*ηol 4 *ηk*ηbrn¿0.824 (hiệu suất chung)
Với:

N: Công suất trên băng tải
P: Lực kéo băng tải
V: Vận tốc băng tải
Nct: Công suất cần thiết của động cơ
ηbr: Hiệu suất bộ truyền bánh răng trụ

ηđ: Hiệu suất bộ truyền đai dẹt
ηol: Hiệu suất của một cặp ổ lăn
ηkn: Hiệu suất khớp nối
ηbrn: Hiệu suất bộ truyền bánh răng nón
Theo bảng (2-1) Tài liệu thiết kế chi tiết máy Nguyễn Trọng Hiệp 1988 chọn
ηbr
ηđ
ηol
ηkn
ηbrn
0,96
0,95
0,99
0,99
0,95

Phần 2: Chọn công suất động, phân phối tỉ số truyền
1. Xác định số vòng quay sơ bộ:
Tra bảng 2P trang [321-323] đối với động cơ không đồng bộ pha TL
TKCTM Nguyễn Trọng Hiệp 1998.
Hiệu suất
[%]

M mm
M đm

Kiểu động cơ

Công suất

Vận tốc
[vịng/ph]

AO2-41-4

4,0

1450

86,0

1,5

AO2-42-6

4,0

960

84,5

1,3

AO2-51-8

4,0

730

84,0

1,2

Hình 2.1: Chọn loại động cơ


n sb=nlv . uc =80. ( 6 ÷ 20 )=(480 ÷ 1600) (v/p)

Trong đó:

nlv =

60000.V 6000 ×1,3
=
=80 (v/p)
π.D
π ×310

uc =u n . ut =uđ .u br =( 2 ÷ 4 ) ì ( 3 ữ 5 )=(6 ữ 20)

Vi: nlv : số vòng quay của tang (hay tời kéo).
uc : tỉ số truyền trung của hệ.
Động cơ được chọn thoả mãn những điều kiện sau:
𝜂đ𝑐  > 𝜂𝑐ℎ𝑢𝑛𝑔 = 82,4% 
Kiểm tra điều kiện mở máy:

M mm M mm
>
=1,3
M đm M

Số vòng quay động cơ:( 480÷ 1600) (v/p)
Cơng suất động cơ phải lớn hơn công suất cần thiết:
N đc > N ct Vậy ta nên chọn kiểu động cơ: AO2-41-4

Chọn công suất động cơ và số vòng quay động cơ điện:
N đ c =4 (kW)
n đ c =1450 (vịng/phút)

Tính tốn tỉ số truyền:
Tỷ số truyền chung của hệ thống: i chung =

nđc 1450
=
=18,1
nlv
80

Ta có: i chung =ingồi . ihộp Trong đó:
i ngồi: Tỷ số truyền của các bộ ngoài HGT
i hop: Tỷ số truyền của các bộ truyền bên trong HGT

Theo bảng 2-2 Tài liệu thiết kế chi tiết máy của Nguyễn Trọng Hiệp [2]:
Chọn i hộp =¿8
⇒ i ngồi=

i chung 18,1
=
=2,263
i hộp

8

(i nón =inhanh )

Li cú:i nún =(0,22ữ 0,28) .i hop
i nhanh=0,25ì8 = 2
8
2

Có: i hộp =inhanh .i chậm =¿ ichậm = = 4


Sau khi phân phối tỷ số truyền, lập bảng tính tốn
Thơng số trục
u
n (vịng/phút)
N (KW)

Động cơ

I (đai dẹt)

18.10443459

II (nhanh)

2.263054323

2

III (chậm)
4

1450

640.7269967

320.3634984

80.09087459

4

3.762

3.538161

3.362668214

Hình 2.2: Thơng số của từng bộ phận làm việc

Hình 2.3: Mindmap


Chương 3: Thiết kế các bộ truyền (bộ truyền ngoài, bộ
truyền trong)
I.Tính tốn thiết kế bộ truyền ngồi (bộ truyền đai dẹt).
1. Chọn loại đai:
Vì động cơ điện có cơng suất nhỏ nên chọn đai vải cao su: có sức bền và tính
đàn hồi cao, ít ảnh hưởng của nhiệt độ và độ ẩm.

2. Xác định đường kính bánh đai:
Đường kính bánh đai nhỏ được tính theo cơng thức:
D 1=( 1100 ữ 1300 )


3

N1
2,73
=1100 ì 3
=135 mm
n1
1450



Trong ú: N 1 - cơng suất trên trục dẫn, kW
n1 - số vịng quay trong 1 phút của trục dẫn.
Kiểm nghiệm vận tôc ai theo iu kin:
D 1 n1
(25 ữ30) m/s
60.1000
ì135 ×1450
v=
=10,3 m/s ( thoả mãn điều kiện)
60 × 1000
v=

Đường kính bánh đai lớn:
n1

D ( 1−ξ )
n2 1
D 2=2 ×135 × (1−0,01 )=267 mm
D2=iD 1 ( 1−ξ )=

Số vòng quay thực n2 của bánh bị dẫn trong 1 phút:
D1
135
× n1= (1−0,01 ) ×
×1450=725 v/ph
D2
267
So sánh sánh số vịng quay n2 với n1 theo yêu cầu: Dưới (3 ÷ 5 %)
n2 =( 1−ξ ) ×

3. Định khoảng cách trục A và chiều dài đai [(Dựa vào công thức (5-9)] [2]:
Lmin =

v
10,3
=
=2,062 (m) ¿ 2062(mm)
u max
5


Trong đó: Lmin: chiều dài tối thiểu của đai
umax : số vòng quay của đai trong 1 giây
umax =¿). chọn 5
Dựa vào cơng thức (5-2) [2] ta có cơng thức tính khoảng cách trục A theo Lmin

như sau:
A=

2

√

2 L−π ( D2 + D1 ) + [ 2 L−π ( D2 + D1 ) ] −8 ( D2−D1 )2
8

A=¿ 712,39 (mm)

Kiểm nghiệm: A ⩾2 ( D1 + D2 ) công thức (5-10) [2]
Không thoả mãn nên ta chọn:
A=2 ( D 1+ D2 ) =2× ( 135+267 ) =804 (mm)

Tính L theo A Công thức (5-1) [2]:
2
( D2−D 1 )
π
L=2 A+ ( D2 + D1 ) +
2
4A

( 267−135 )
π
L=2 × 804+ × ( 267+135 )+
2
4 × 804

2

L ¿ 2244,878(mm)
Để nối đai, sau khi tính xong cần tăng chiều dài đai khoảng (100 ÷ 400) mm,
L=2244,878+100=2344,878 (mm)

4. Kiểm nghiệm góc ơm trên bánh nhỏ:
Tính góc ơm α 1 trên bánh nhỏ theo cơng thức (5-3) [2]:
∘

α 1=180 −

D 2−D 1 ∘
267−135 ∘
∘
57 =170∘
57 =180 −
804
A

Kiểm nghiệm điều kiện: α 1 ⩾ 150∘ (thoả mãn điều kiện)
5. Xác định tiết diện đai:
δ

[ ]

Dựa vào bảng (5-2) [2]: Trị số D
1

max

của đai vải cao su là

1
=0,025
40

Để hạn chế ứng suât uốn và tăng ứng suất có ích cho phép của đai, chiều dày
δ

δ

δ

[ ]

đai được chọn theo tỷ số D sao cho: D ⩽ ´
D1
1
1

max


δ

δ

[ ]

Lấy D = ´
D1
1

max

Suy ra: Độ dày đai δ =0,025 ×135=3,375 (mm)
Xác định chiều rộng đai tránh xảy ra trượt trơn giữa đai và bánh đai.
P

Chiều rộng đai công thức (5-13)[2]:b ⩾ δ σ C C C C hoặc
[ P ]0 t α v b
b≥

1000 N
vδ [ σ P ] 0 Ct C α C v C b

Với ứng suất căng ban đầu
σ 0=1,8 ÷2 (N/mm2 ¿
[ σ P ]0: Ứng suất có ích cho phép của đai
C t: Hệ số xét đến ảnh hưởng của chế độ tải trọng, tra bảng (5-6)
C α: Hệ số xét đến ảnh hưởng của góc ơm,tra bảng (5-7)
C v: Hệ số xét đến ảnh hưởng của vận tốc, tra bảng (5-8)
C b: Hệ số xét đến sự bố trí bộ truyền, bảng (5-9)

[ σ P ]0

Ct

Cα

Cv

Cb

2.25

0.6

0.97

1

1

Hình 3.1: Số liệu thống kê từ [2]
1000 N

1000.4

Chiều rộng đai: b ⩾ vδ σ C C C C = 10,3.3,375.2,25 .0,4 .0,97 .1.1 =83(mm)
[ P ]0 t α v b
6. Chiều rộng của bánh đai:
Chiều rộng b của bánh đai chọn theo chiều rộng b của ai,
bng(5-10) hoc tớnh theo cụng thc: B=1,1 ìb+(10 ữ 15)mm
Suy ra: B=100 (mm)
Dựa vào bảng 5-10 [2] để chọn chiều rộng của bánh đai.
Thoả mãn điều kiện B⩽ D1 (100<135) [2]
7. Tính lực căng và lực tác dụng lên trục:
Lực căng So tính theo cơng thức:

So =σ o δ b
So =504

Lực tác dụng lên trục:
α1
2
R=1506 ( N )
R=3 S 0 sin

II.Thiết kế bộ truyền bên trong hộp giảm tốc chậm. 


1. Chọn vật liệu chế tạo bánh răng:
Bộ truyền chịu tải trọng nhỏ và trung bình có thể dùng thép tôi cải thiện (tôi rồi
ram ở nhiệt độ cao); thép thường hoá hoặc thép đúc để chế tạo bánh răng. Độ
rắn bề mặt của răng HB <350, để có thể chạy mòn tốt, nên lấy độ rắn của bánh
răng nhỏ lớn hơn độ rắn của bánh răng lớn khoảng: (25 ÷ 50) HB.
HB 1=HB 2+(25 ÷50) HB

Bánh nhỏ: Thép thường hóa C45 có độ rắn 170-220 HB cho bánh răng nhỏ với
đường kính phơi < 100 mm.
Giới hạn bền kéo – σ b 1=600 N/mm2
Giới hạn chảy – σ ch1=300 N/mm2
Chọn: HB 1=220
Bánh lớn: Thép thường hóa C35 có độ rắn 140-190 HB cho bánh răng nhỏ với
đường kính phơi100 ÷ 300 mm.
Giới hạn bền kéo - σ b 2=500 N/mm2
Giới hạn chảy – σ ch2=260 N/mm2
Chọn: HB 2=190
2. Xác định ứng suất cho phép:

Dựa vào công thức (3-1) [2] để chọn ứng suất tiếp xúc cho phép:
¿
¿=2,6HB: ứng suất mỏi tiếp xúc cho phép
k ' N : hệ số chu kỳ ứng suất tiếp xúc, tính theo cơng thức:
k 'N=

√
6

N0
N tđ

Với: N 0=¿ 107: số chu kỳ cơ sở của đường cong mỏi tiếp xúc (bảng 3-9)
N tđ – số chu kỳ tương đương.

Trường hợp bánh răng chịu tải trọng thay đổi:
N tđ =60 u ∑

Mi 3
nT
M max i i

( )

Trong đó: M i, ni , T i – Momen xoắn, số vòng quay trong một phút và tổng số
giờ bánh răng làm việc ở chế độ i.
M max - Momen xoắn lớn nhất tác dụng lên bánh răng.
1,3 T 3 1
T 3 1 0,3 T 3 1
N tđ =60.1

× +
× +
× ×80 × 4,5 ×310 ×21
1,3 T
6 1,3 T
2 1,3 T
3

[( ) ( ) ( ) ]


N tđ =5,6 ×107
Vì N td ⩾ N o thì lấy k ' N =1

Ứng suất tiếp xúc cho phép của bánh nhỏ:
¿ N/mm2
Ứng suất tiếp xúc cho phép của bánh lớn:
¿ N/mm2
Để tính tốn chọn giá trị nhỏ hơn: ¿ N/mm2
Xác định ứng suất uốn cho phép, lấy hệ số an toàn n=1,5 và hệ số tập trung
ứng suất ở chân răng K σ =1,8 (vì là phơi thép, thép thường hoá.
Khi răng làm việc một mặt (răng chịu ứng suất thay đổi mạch động)
¿

Khi răng làm việc hai mặt (răng chịu ứng suất thay đổi 1 chiều)
¿

Trong đó: σ 0 và σ −1: giới hạn mỏi uốn trong chu kỳ mạch động và trong chu kỳ
¿
đối xứng, đối với thép σ −1 ≃(0,4 ÷ 0,45)σ bk.

¿ N/mm2 ⇒ ¿ [N/mm2 ]
¿ N/mm2 ⇒ ¿ [N/mm2 ]
K 'N' : Hệ số chu kỳ ứng suất uốn, tính theo cơng thức
K 'n' =

√

m

N0
N tđ

N 0: Số chu kỳ của đường cong mỏi uốn, lấy N 0=5.10 6
N td : Số chu kỳ tương đương tính theo cơng thức:
Mi m
N t đ =60 u∑
ni T i
M max
Trong đó m là bậc tự đường cong mỏi uốn, lấy m=6 với thép thường hoá.
1,3 T 6 1
T 6 1 0,3 T 6 1
N tđ =60.1
× +
× +
× × 80× 4,5 ×310 × 21=3,8 ×107
1,3 T
6 1,3 T
2 1,3 T
3
''

Vì N td ⩾ N o thì lấy k N =1

( )

[( ) ( ) ( ) ]

3. Xác định khoảng cách trục A
a) Sơ bộ chọn hệ số tải trọng
Có thể chọn sơ bộ K=1,3÷ 1,5. Chọn K sobo =1,3
b) Chọn hệ số truyền động bánh răng:
Đối với bộ truyền bánh răng trụ có thể định ψ A =

b
theo trị số:
A

Bộ truyền tải trọng nhỏ: ψ A =0,15 ÷ 0,3. Chọn ψ A =0,3
c) Xác định khoảng cách trục A
Dựa vào (bảng 3-10) với công thức (3-9):


A ⩾ (i ±1 ) × √3 ¿ ¿ ¿
Chọn A=200 (mm)

d) Tính vận tốc vịng v của bánh răng và chọn cấp chính xác chế tạo bánh răng
Vận tốc vịng của bánh răng trụ: cơng thức (3-17)
v=

π d 1 . n1
2 π An1

=
m/s
60× 1000 60 × 100×(i ±1)

Đối với bộ truyền ăn khớp ngồi lấy dấu (+)
v=

2× π ×200 ×364
=13,75m/s
60 ×100 ×(i+1)

Dựa vào bảng (3-11) [2] để chọn cấp chính xác của bánh răng:
Chọn cấp chính xác của bánh răng là 6
e) Định chính xác hệ số tải trọng K và khoảng cách trục A
Hệ số tải trọng K được tính theo cơng thức (3 -19)

K chinhxac =K tt . K đ =1 ×1,3=1.3
Trong đó: K tt : Hệ số tập trung của tải trọng, đối với bộ truyền có khả năng
chạy mịn ¿ và v ≤ 15 m/s, bộ truyền tải trọng thay đổi thì K tt tính theo cơng
thức gần đúng) có thể lấy K tt =1
K đ : Hệ số tải trọng động, lấy K đ =1.3 (3-14)
3 K chinhxac
1.3
A×
=200 × 3
=200 (mm) thỏa mãn
K sobo
1.3
Vậy A=200 mm

√

√

4. Xác định mô đun, số răng, chiều rộng của bánh răng và góc nghiêng của
bánh răng.
Theo bánh răng trụ modun trụ được chọn theo khoảng cách A
Trị số modun mn=( 0,1 ữ 0.2 ) ì A=2ữ 4
Da theo bảng (3-1) ta chọn mn=4
Suy ra số bánh răng dẫn:
Z1 =

2A
2 ×200
=
=20, chọn Z1 =20
m n ×(i+1) 4 ×(4 +1)

Và số bánh răng bị dẫn:
Z2 =i Z1 =4 × 20=80 , chọn Z2 =80
Chiều rộng bánh răng : b=ψ A × A=0,3 ×200=60mm
Chiều rộng bánh răng nhỏ: B1=70
Chiều rộng bánh răng lớn: B2=60 , vì chiều rộng bánh răng nhỏ lớn hơn từ
5 ÷ 10.
5. Kiểm nghiệm
a) Kiểm nghiệm sức bền uốn của răng
Dựa vào công thức thiết kế bộ truyền bánh răng thẳng (3-29) trang 51[1] để
kiểm nghiệm sức bền uốn của răng:
b

60

Chiều dài tương đối của răng: ψ A = m = 4 =15
n
Dựa vào bảng 3-18 trang 52[1]


Đối với bánh răng nhỏ có hệ số bánh răng: y 1=0,392
Đối với bánh răng lớn có hệ số bánh răng: y 2=0,511
Kiểm nghiệm sức bền uốn của răng

KN
y m 2n Znb
KN
1,3× 3,538
σ u 1 =19,1×10 6
=19,1 v 106
=138 [N/mm2 ]
2
2
y 1 m n Znb
20× 4 × 20× 80,09 ×60
1,3 ×538
1,3 ×538
σ u 2 =19,1×10 6
=19,1×10 6
=26,5[N/mm2]
2
2
y 2 mn Znb

80 × 4 ×20 ×80,09 × 60
σ
Thỏa mãn điều kiện vì u 1 = 138 ≤ 140 và σ u 2 =26,5≤ 116,67
σ u =19,1× 106

b)Kiểm nghiệm sức bền bánh răng khi chịu quá tải đột ngột
-

Kiểm nghiệm ứng suất khi sinh ra quá tải:

σ txqt =σ tx × √ K qt ≤¿

Bánh nhỏ σ tx 1

572[N/mm2 ]

Bánh lớn σ tx 2

494 [N/mm2]

Ứng suất tiếp xúc quá tải cho phép:
σ txqt =2,5. σ Notx . HB
σ txqt 1=2,5× σ Notx × H B1=2,5 ×2,6 × 220=1430[N/mm2]
σ txqt 2=2,5 ×σ Notx × H B2=2,5 ×2,6 × 190=1235 [N/mm2]
3

1,05 ×106 ( i ± 1 ) K N
σ tx=
≤¿
Ai

b n2
σ tx=

√
√

3
2
1,05 ×106 ( 4+ 1 ) ×1,3 × 3,362
=442,58[N/mm ]
200 × 4
80,09

σ txqt =¿ σ tx . √ K qt =442. √ 1,3=504,6[N/mm2 ]

Thỏa mãn điều kiện
Kiểm tra ứng suất uốn lớn nhất khi xảy ra quá tải
Ta có σ uqt =σ u . K qt ≤ [ σ u ]qt

[ σ u ]qt 1=0,8. σ ch =0,8 ×300=240[N/mm2]
[ σ u ]qt 2=0,8. σ ch =0,8 ×260=208[N/mm2]
σ uqt 1=σ u 1 .1,3=138 ×1,3=180 ≤ [ σ u ]qt 1 [N/mm2 ]
σ uqt 1=σ u 2 .1,3=26,5 ×1,3=34,5≤ [ σ u ]qt 2 [N/mm2 ]
Thỏa mãn điều kiện


6. Định các thơng số hình học của bộ truyền
Tên thông số

Công thức

Giá trị

Khoảng cách trục

A

200 (mm)

Modun pháp

mn

4

Chiều cao răng

h

9

Chiều cao đầu răng

hd

4

Độ hở hướng tâm

c

1

Đường kính vịng chia

dc

1

80 (mm)

dc

2

320 (mm)

Đường kính vịng lăn

Đường kính vịng chân răng

Đường kính vịng đỉnh răng

d1

80 (mm)

d2

320 (mm)

Dl 1

70 (mm)

Dl 2

310 (mm)

De 1

88 (mm)

De 2

328(mm)

Bảng 3.2: Số liệu thống kê được từ [2]
7. Tính lực tác dụng :
Ta có:
9,55 ×106 × N II 9,55 ×106 ×3,538
M
M xII =
=
=105472
n II
320
mm

( )

9,55 ×10 6 × N III 9,55 ×10 6 × 3,362
M xIII =
=
=400963 ( M /mm )
n III
80

Lực vịng :
PtIII =

2 × M xII 2× 105472
=
=2636 ( N )
d1
80

PtIV =

2 × M xIII 2× 400963
=
=2508 ( N )
d2
320

Lực hướng tâm:


Ta có: (α =20° ¿
α =0,34906585

tg ( α )=0,363970234
PrIII =PtIII × tg ( α )=¿ 2636× 0,363970234=959( N )
PrIV =PtIV × tg ( α )=2506 × 0,363970234=912( N )

III. Thiết kế bộ truyền bên trong hộp giảm tốc nhanh.
Theo lí thuyết bộ truyền cấp nhanh có thể thừa bền, nên chọn bộ truyền cấp
nhanh có độ bền thấp hơn.
1. Chọn vật liệu bánh răng và cách nhiệt luyện thích hợp
Chọn thép thường hóa có độ rắn bề mặt răng≤ 350HB
Bánh nhỏ: Thép thường hóa C45 có độ rắn 170-220 HB cho bánh răng nhỏ với
đường kính phơi < 100 mm.
Giới hạn bền kéo – σ b 1=600 N/mm2
Giới hạn chảy – σ ch1=300 N/mm2
Chọn: HB 1=220
Bánh lớn: Thép thường hóa C35 có độ rắn 140-190 HB cho bánh răng nhỏ với
đường kính phơi100 ÷ 300 mm.
Giới hạn bền kéo - σ b 2=500 N/mm2
Giới hạn chảy – σ ch2=260 N/mm2
Chọn: HB 2=190
2. Định ứng suất mỏi và ứng suất tiếp xúc cho phép
a) Ứng suất mỏi tiếp xúc cho phép
Dựa vào cơng thức (3-1) trang 38 [1] để chọn tính ứng suất cho phép
Dựa vào công thức (3-1) [2] để chọn ứng suất tiếp xúc cho phép:
¿
¿= 2,6HB: ứng suất mỏi tiếp xúc cho phép
k ' N : hệ số chu kỳ ứng suất tiếp xúc, tính theo cơng thức:
k 'N=

√
6

N0
N tđ

Với: N 0=¿ 107: số chu kỳ cơ sở của đường cong mỏi tiếp xúc (bảng 3-9)
N tđ – số chu kỳ tương đương.

Trường hợp bánh răng chịu tải trọng thay đổi:
N tđ =60 u ∑

Mi 3
nT
M max i i

( )

Trong đó: M i, ni , T i – Momen xoắn, số vòng quay trong một phút và tổng
số giờ bánh răng làm việc ở chế độ i.


M max - Momen xoắn lớn nhất tác dụng lên bánh răng.
1,3 T 3 1
T 3 1 0,3 T 3 1
N tđ =60.1
× +
× +
× ×80 × 4,5 ×310 ×21
1,3 T
6 1,3 T
2 1,3 T

3
7
N tđ =5,6.10 (chu kỳ)

[( ) ( ) ( ) ]

Vì N td ⩾ N o thì lấy k ' N =1
Ứng suất tiếp xúc cho phép của bánh nhỏ:
¿ N/mm2

Ứng suất tiếp xúc cho phép của bánh lớn:
¿ N/mm2

Để tính tốn chọn giá trị nhỏ hơn: ¿ N/mm2
b) Xác định ứng suất uốn cho phép:
Lấy hệ số an toàn n=1,5 và hệ số tập trung ứng suất ở chân răng K σ =1 ,8
(vì là phơi thép, thép thường hố)
Khi răng làm việc một mặt (răng chịu ứng suất thay đổi mạch động)
¿

Khi răng làm việc hai mặt (răng chịu ứng suất thay đổi 1 chiều)
¿

Trong đó: σ 0 và σ −1: giới hạn mỏi uốn trong chu kỳ mạch động và trong chu kỳ
¿
đối xứng, đối với thép σ −1 ≃(0,4 ÷ 0,45)σ bk.
¿ N/mm2 ⇒ ¿ [N/mm2 ]
¿ N/mm2 ⇒ ¿ [N/mm2 ]

3. Xác định khoảng cách chiều dài nón L

a) Sơ bộ chọn hệ số tải trọng K
Có thể chọn sơ bộ K=1,3÷ 1,5.
Chọn K sobo =1,3
b) Chọn hệ số truyền động bánh răng:
Đối với bộ truyền bánh răng nón có thể định ψ A =

b
theo trị số:
L

Bộ truyền tải trọng nhỏ: ψ L=0,15 ÷ 0,3.
Chọn ψ L=0,3
c) Xác định khoảng chiều dài nón L
Đối với bộ truyền bánh răng thẳng áp dụng công thức (3-11):
L ⩾ √ i 2 +1 √3 ¿ ¿ ¿