Hộp giảm tốc 2 cấp đồng trục

BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP. HỒ CHÍ MINH
VIỆN CƠ KHÍ

ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CHI TIẾT MÁY

Giáo viên hướng dẫn :
Sinh viên thực hiện
MSSV:

Lớp:

:
Chuyên ngành: Cơ Khí Ơ Tơ

Thành Phố Hồ Chí Minh, năm 2021


LỜI NÓI ĐẦU
Đồ án chi tiết máy là một trong những đồ án quan trọng nhất của sinh viên ngành cơ
khí chế tạo máy. Đồ án thể hiện những kiến thức cơ bản của sinh viên về vẽ kĩ thuật,
dung sai lắp ghép và cơ sở thiểt 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.
Qua thời gian làm đồ án chi tiết máy, em đã nắm vững hơn về cách phân tích một
công việc thiết kế, cách đặt vấn đề cho bài tốn thiết kế.
Vì đặc trưng nghiên cứu của mơn học là tính hệ truyền động nên qua đó giúp cho
sinh viên có cách xử lý sát thực hơn và biết cách kết hợp với những kiến thức đã được
học để tính tốn và chọn ra phương án tối ưu cho thiết kế.
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 Thầy, em thực hiện đồ án Thiết kế hộp giảm tốc đồng trục
để ôn lại kiến thức và để tổng hợp lý thuyết đã học vào một hệ thống cơ khí hồn
chỉnh.
Dù đã cố gắng hoàn thành đồ án này với cường độ làm việc cao, kỹ lưỡng và có sự
hướng dẫn rất cụ thể của quý thầy cô nhưng do yếu tố thời gian, kiến thức cịn hạn chế
và chưa có kinh nghiệm thực tiễn nên chắc chắn đồ án này cịn có nhiều thiếu sót và bất
cập. Vì vậy, em rất mong sự sửa chữa và đóng góp ý kiến của quý thầy cô để em được
rút kinh nghiệm và bổ sung thêm kiến thức.
Xin cám ơn các thầy hướng dẫn và các thầy trong Viện Cơ khí đã giúp đỡ chúng em
hoàn thành đồ án này!

2


NỘI DUNG THIẾT KẾ
Thiết kế hộp giảm tốc 2 cấp đồng trục bánh răng nghiêng có sơ đồ truyền động như hình
vẽ và các số liệu được cho như sau:
Cơng suất cơng tác:

P =5,8 (kW)

Số vịng quay cơng tác:

n=52 (vịng/phút)

Thời gian làm việc của máy:

T=5 (năm)

Số ca làm việc trong ngày:

C=2 (ca)

Số giờ làm việc trong ca:

H= 8 (giờ)

Số ngày làm việc trong năm:

N=300 (ngày)

Quay 1 chiều – tải va dập nhẹ.
Chế độ tải t1=0,7ck với T1=T, t2=0.3ck với T2=0,7T
Công suất trục cơng tác (kW) Số vịng quay trục cơng tác (vg/ph)

Số năm làm
việc

5,8

5 năm

52

3


MỤC LỤC
LỜI NĨI ĐẦU .................................................................................................................................................. 2

CHƯƠNG 1: XÁC ĐỊNH CƠNG SUẤT ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN ...................... 8
1.1 Chọn động cơ : ..................................................................................................................................... 8
* Số liệu ban đầu: ............................................................................................................................. 8
1.1.1.Chọn hiệu suất của hệ thống: .................................................................................................. 8
1.1.2.Tính cơng suất cần thiết : ........................................................................................................ 8
1.1.3.Xác định số vịng quay sơ bộ của động cơ:............................................................................. 9
1.1.4.Chọn động cơ điện: ................................................................................................................. 9
1.2

PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN. ..................................................................................................... 9

1.3

.LẬP BẢNG ĐẶC TÍNH. ............................................................................................................ 10
1.3.1.Phân phối cơng suất trên các trục: ........................................................................................ 10
1.3.1.Tính tốn số vịng quay các trục: .......................................................................................... 10
1.3.3. Tính tốn moment xoắn trên các trục:.................................................................................. 11
1.3.4. Bảng đặc tính: ...................................................................................................................... 11

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI .............................................................................................. 12
2.1.Chọn dạng đai .................................................................................................................................... 12
2.1.1.Đường kính bánh đai nhỏ:..................................................................................................... 12
2.1.2.Đường kính bánh đai lớn: ..................................................................................................... 13
2.2. Khoảng cách trục nhỏ nhất xác định theo cơng thức: ....................................................................... 13
2.3 Chiều dài tính tốn của đai: ............................................................................................................... 13
2.4. Góc ơm đai bánh đai nhỏ: ................................................................................................................. 14
2.5.Tính số đai z....................................................................................................................................... 14
2.6. Chiều rộng bánh đai: ......................................................................................................................... 15
BẢNG THÔNG SỐ CƠ BẢN BỘ TRUYỀN ĐAI ................................................................................. 17
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN TRONG HỘP GIẢM TỐC ....................................................... 17

3.1.TÍNH TỐN BỘ TRUYỀN CẤP CHẬM ........................................................................................ 17
3.1.1. Chọn vật liệu và xác định ứng suất cho phép....................................................................... 17

4


3.1.2. Xác định thông số cơ bản bộ truyền.................................................................................... 20
3.1.3.Xác định các thơng số ăn khớp ............................................................................................. 21
3.1.5.Xác định kích thước bộ truyền .............................................................................................. 21
3.1.6. Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc ................................................................................. 22
3.1.7.Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn ......................................................................................... 24
3.1.7.Kiểm nghiệm về quá tải ........................................................................................................ 25
Các thông số và kích thước bộ truyền ............................................................................................ 25
3.2.TÍNH TỐN BỘ TRUYỀN CẤP NHANH ...................................................................................... 26
3.2.1.Chọn vật liệu và xác định ứng suất cho phép........................................................................ 26
3.2.2. Xác định thông số cơ bản bộ truyền..................................................................................... 28
3.2.3.Xác định các thông số ăn khớp ............................................................................................. 29
3.2.4.Xác định kích thước bộ truyền .............................................................................................. 29
3.2.5.Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc. ................................................................................. 30
3.2.6.Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn ......................................................................................... 32
3.2.7.Kiểm nghiệm về quá tải ........................................................................................................ 32
Các thơng số và kích thước bộ truyền ............................................................................................ 33
Bảng thống số của bộ truyền bánh răng ................................................................................................... 33
CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ TRỤC VÀ THEN ............................................................................................... 34
4.1. Chọn vật liệu chế tạo trục: ................................................................................................................ 34
4.2. Xác định sơ bộ đường kính trục :...................................................................................................... 35
4.3. Xác định khoảng cách các gối đỡ và điểm đặt lực............................................................................ 35
a.Trục I ........................................................................................................................................... 36
b.Trục III ........................................................................................................................................ 37
c.Trục II.......................................................................................................................................... 38

4.4.1.Cặp bánh răng cấp nhanh: ..................................................................................................... 39
4.4.2.Cặp bánh răng cấp chậm: ...................................................................................................... 39
4.5. Sơ đồ không gian phân tích lực tác dụng lên trục:............................................................................ 40
4.6. Sơ đồ ký hiệu các tiết diện : .............................................................................................................. 41

5


4.7. Xác định các lực tác dụng lên trục và biểu đồ nội lực ...................................................................... 42
a.TRỤC I ........................................................................................................................................ 42
b.TRỤC II ...................................................................................................................................... 45
c.TRỤC III ..................................................................................................................................... 48
4.8. Kiểm nghiệm về độ bền mỏi ............................................................................................................. 50
4.9. Kiểm tra độ bền tĩnh: ........................................................................................................................ 53
4.10. Kiểm nghiệm độ bền của then ........................................................................................................ 54
CHƯƠNG 5: TÍNH CHỌN Ổ LĂN VÀ KHỚP NỐI ................................................................................. 56
5.1. Chọn ổ lăn: ........................................................................................................................................ 56
5.1.1.Trên trục I ....................................................................................................................................... 56
a.Chọn ổ lăn ................................................................................................................................... 56
b.Kiểm nghiệm khả năng tải của ổ:................................................................................................ 57
c.Kiểm tra khả năng tải tĩnh của ổ: ................................................................................................ 58
5.1.2.Trên trục II ...................................................................................................................................... 59
a.Chọn ổ lăn ................................................................................................................................... 59
b.Kiểm nghiệm khả năng tải của ổ:................................................................................................ 60
c.Kiểm tra khả năng tải tĩnh của ổ: ................................................................................................ 61
5.1.3.Trên trục III..................................................................................................................................... 61
a.Chọn ổ lăn ................................................................................................................................... 61
b.Kiểm nghiệm khả năng tải của ổ:................................................................................................ 62
c.Kiểm tra khả năng tải tĩnh của ổ: ................................................................................................ 64
5.2.Chọn Khớp nối đàn hồi ...................................................................................................................... 64

CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ VỎ HỘP GIẢM TỐC, CHI TIẾT PHỤ VÀ DUNG SAI LẮP GHÉP .......... 65
6.1.Thiết kế vỏ hộp giảm tốc ................................................................................................................... 65
6.2.Chi tiết phụ ........................................................................................................................................ 67
a.Bulơng vịng ................................................................................................................................ 68
b.Chốt định vị68............................................................................................................................. 69
c.Cửa thăm ..................................................................................................................................... 69

6


d.Nút thông hơi .............................................................................................................................. 70
d.Nút tháo dầu ................................................................................................................................ 70
e.Que thăm dầu .............................................................................................................................. 71
f.Bôi trơn hộp giảm tốc .................................................................................................................. 72
6.3.Dung sai lắp ghép .............................................................................................................................. 73
6.1.1.Dung sai và lắp ghép bánh răng: ........................................................................................... 73
6.1.2.Dung sai lắp ghép ổ lăn:........................................................................................................ 73
Tài liệu tham khảo ......................................................................................................................................... 75

7


CHƯƠNG 1: XÁC ĐỊNH CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỶ
SỐ TRUYỀN
1.1 Chọn động cơ :
* Số liệu ban đầu:
Hệ thống dẫn động thùng trộn:
- Công suất trục công tác P = 5,8 Kw
- Số vòng quay n = 52 vòng/ phút
- Thời gian a = 5 năm

- Chế độ làm việc : quay 1 chiều, làm việc 2 ca, tải va đạp nhẹ, 1 ca làm việc 8 giờ, 1
năm làm việc 300 ngày.
1.1.1.Chọn hiệu suất của hệ thống:
➢ Tra bảng 2.3 tài liệu [1], ta chọn được các hiệu suất sau:
- Hiệu suất khớp nối trục: kn = 0.99
- Hiệu suất của bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng 1: br1 = 0.97
- Hiệu suất của bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng 2: br 2 = 0.97
- Hiệu suất bộ truyền đai: 𝜂đ = 0,95
- Hiệu suất của một cặp ổ lăn :ol = 0.99
➢ Hiệu suất truyền động :

 = d .ol4 .kn .br2 = 0,95.0,994.0,99.0,97 2 = 0.85
1.1.2.Tính cơng suất cần thiết :
➢ Cơng suất tính tốn:
𝑇1 2

( )
Pn=Pnt=Pmax. √ 𝑇

.𝑡1+(

𝑇2 2
) .𝑡2
𝑇

𝑡1+𝑡2

𝑇 2

( )

= 5,8√ 𝑇

.0,7+(

➢ Công suất cần thiết trên trục động cơ:
8

0,7𝑇 2
) .0,3
𝑇

0,7+0,3

= 5,34𝑘


Pct=

Pn 5,34
=

𝜂 0.85

= 6,28 𝑘𝑊

1.1.3.Xác định số vòng quay sơ bộ của động cơ:
➢ Số vịng quay trên trục cơng tác: nlv = 52 (vịng/phút).
➢ Chọn sơ bộ tỷ sơ truyền của hệ thống :

ut = uh .ud = 8.3 = 24

Với : uh = 8 : tỉ số truyền của hộp giảm tốc bánh răng trụ hai cấp ( 8 ÷ 40)
ud = 3 : tỉ số truyền của bộ truyền đai thang (3 ÷ 5)
➢ Số vịng quay sơ bộ của động cơ :
nsb =nlv.uch=52.24=1248 (vòng/phút)
 Vậy, số vòng quay sơ bộ của động cơ điện là: nsb = 1248 vịng/phút.
1.1.4.Chọn động cơ điện:
Động cơ điện phải có thông số thỏa mãn: +𝑃đ𝑐 .đ𝑐 ≥ 𝑃𝑐𝑡 = 6,28 kW
+nđc ≈ nsb=1248 (vịng/phút)
Ta chọn động cơ điện khơng đồng bộ 3 pha:
Kiểu động cơ Công suất

4A132S4Y3

Vận tốc quay

kW

vg/ph

7,5

1445

cos 

%

0.86

87,5

1.2 PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN.
➢ Tỉ số truyền chung của hệ thống dẫn động:
uch=

nđc
𝑛𝑙𝑣

=

1445
52

=27,79

Trong đó:
nđc = 1445 vịng/phút; nlv = 52 vòng/phút.
➢ Tra bảng 3.1 Tài liệu [1] ta chọn tỷ số truyền hộp giảm tốc 2 cấp đồng trục:
uh = 8 → u1 = u2 =
Với

uh

u1 = 2,82 : tỷ số truyền của cặp bánh răng cấp nhanh.
9


u2 = 2,82 : tỷ số truyền của cặp bánh răng cấp chậm.
➢ Tỉ số truyền của bộ truyền đai:
ud=

𝑢𝑡
𝑢1.𝑢2

=

27,79
2,82.2,82

= 3,49

1.3.LẬP BẢNG ĐẶC TÍNH.
1.3.1.Phân phối cơng suất trên các trục:
• Pdc = Pct = 6,28 (kW)
• Cơng suất trên trục 1:
𝑃1 = 𝑃𝑐𝑡 . 𝜂𝑑 . 𝜂𝑜𝑙 = 6,28.0,99.0,99 = 6,16
• Cơng suất trên trục 2:
𝑃2 = 𝑃1 . 𝜂𝑏𝑟 . 𝜂𝑜𝑙 = 6,16.0,97.0,99 = 5,92
• Cơng suất trên trục 3:
𝑃3 = 𝑃2 . 𝜂𝑏𝑟 . 𝜂𝑜𝑙 = 5,92.0,97.0,99 = 5,68
• Cơng suất trên trục 4:
𝑃𝑡𝑟ụ𝑐 𝑐ơ𝑛𝑔 𝑡á𝑐 = 𝑃3 . 𝜂𝑘𝑛 . 𝜂𝑜𝑙 = 5,68.0,99.0,99 = 5,57

1.3.1.Tính tốn số vòng quay các trục:
nđc = 1445 v/p;
𝑛1 =

𝑛𝑑𝑐 1445
=
= 414 (𝑣/𝑝)

𝑢𝑑
3,49

𝑛2 =

𝑛1 414,04
=
= 147 (𝑣/𝑝)
𝑢1
2,82

𝑛3 =

𝑛2
𝑢2

=

146,82
2,82

= 52 (𝑣/𝑝)

n4 = 52(v/p)

10


1.3.3. Tính tốn moment xoắn trên các trục:
• Moment xoắn trên trục động cơ:

𝑇𝑑𝑐 = 9,55. 106

𝑃𝑑𝑐
6,28
= 9,55. 106
= 41504 𝑁𝑚𝑚
𝜂𝑑𝑐
1445

• Moment xoắn trên trục 1:
T1 = 9,55. 106

P1
6,16
= 9,55. 106
= 142096 Nmm
η1
414

• Moment xoắn trên trục 2 :
𝑇2 = 9,55. 106

𝑃2
𝜂2

= 9,55. 106

5,92
147

= 384598 𝑁𝑚𝑚

• Moment xoắn trên trục 3:
𝑇3 = 9,55. 106

𝑃3
5,68
= 9,55. 106
= 1043153 𝑁𝑚𝑚
𝜂3
52

• Moment xoắn trên trục thùng trộn :
𝑇4 = 9,55. 106

𝑃4
5,57
= 9,55. 106
= 1022951 𝑁𝑚𝑚
𝜂4
52

1.3.4. Bảng đặc tính:
Thơng số/Trục

Động cơ

Trục 1

Trục 2

Trục 3

Trục 4

Cơng suất (kW)

6,28

6,16

5,92

5,68

5,57

Tỉ số truyền u

3,49

2,82

2,82

1

Moment xoắn
(Nmm)
Số vịng quay

(vịng/phút)

41504

142096

384598

1043153

1022951

1445

414

147

52

52

11


CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI
Tính tốn thiết kế bộ truyền đai thang với:
Pđc= 7,5 kW; n = 1445 vòng/ phút; tỷ số truyền uđ= 3,49.
2.1. Chọn dạng đai
- Chọn đai theo cơng suất P và số vịng quay n theo đồ thị sau:

Theo hình 4.1 (theo tài liệu Tính Tốn Thiết Kế Hệ Dẫn Động Cơ Khí-Tập 1- Trịnh
Chất – Lê Văn Uyển) phụ thuộc vào công suất 6,28 và số vòng quay = 1445 vòng/ pℎút,
theo bảng 4.13 (theo tài liệu Tính Tốn Thiết Kế Hệ Dẫn Động Cơ Khí-Tập 1- Trịnh
Chất – Lê Văn Uyển)
Ta chọn đai loại Б với bt= 14mm; b= 17 mm; ℎ = 10,5mm; yo= 4,0mm;
A = 138mm2; d1= 140 ÷ 280mm.
2.1.1. Đường kính bánh đai nhỏ:
d1= 1,2 dmin = 1,2.140 = 168.
12


Theo tiêu chuẩn, ta chọn d1 = 200mm
Vận tốc đai:
𝑣1 =

𝜋𝑑1 𝑛1
60000

=

𝜋.200.960
60000

= 10,05 ≤ vmax = 25 m/s (thõa mãn)

Giả sử ta chọn hệ thống trượt tương đối với 𝜉= 0,01.
2.1.2. Đường kính bánh đai lớn:
d2= u. d1 (1 − 𝜉 ) = 3,49.200. (1 − 0,01) = 691mm
Theo tiêu chuẩn ta chọn: d2= 710mm

Tỷ số truyền khi đó:
u=

d2
d1 (1 − 𝜉 )

=

710
200(1−0,01)

= 3,59

Kiểm tra sai số cho phép:

∆u =

3,59−3,49
3,49

. 100% = 2,87 ≤ (3% ~ 4%) (thỏa mãn)

2.2. Khoảng cách trục nhỏ nhất xác định theo công thức:
- Khoảng cách trục a phải thỏa mãn điều kiện:
0,55(d1 + d2 ) + h ≤ a ≤ 2(d1 + d2 )
⟺ 0,55(200 + 710) + 10,5 ≤ a ≤ 2(200 + 710)
⟺ 511 ≤ a ≤ 1820
Chọn sơ bộ khoảng cách trục theo bảng 4.14(1)
a = 0,95d2 = 0,95×710 = 674 (mm)

2.3 Chiều dài tính tốn của đai:
L= 2𝑎 +

𝜋(𝑑2+𝑑1)
2

+

(𝑑2−𝑑1)2
4𝑎

= 2.674 +

𝜋(200+710)
2

+

(710−200)2
4.674

= 2873,9mm

Theo bảng 4.13 (theo tài liệu Tính Tốn Thiết Kế Hệ Dẫn Động Cơ Khí-Tập 1- Trịnh
Chất – Lê Văn Uyển)), ta chọn đai có chiều dài tiêu chuẩn:
1

PGS.TS.TRỊNH CHẤT-TS.LÊ VĂN UYỂN (2016), Tính tốn thiết kế hệ dẫn động cơ khí T1, trang 60

13

L= 2800mm = 2,8m
- Số vòng chạy của đai trong một giây:
v

10,05

L

2,8

i= =

= 3,59 ≤ i max = 10 (thỏa mãn)

-Tính tốn lại khoảng cách trục:
𝑘+√𝑘 2 −8∆2

a=

4
𝜋(d1 +d2 )

Trong đó: 𝑘 = L −

∆=

2

(𝑑2−𝑑1)

(710−200)

2

2

Do đó: a =

==

𝑘+√𝑘 2 −8∆2
4

=

=2800−

𝜋(200+710)
2

= 1370,6

=255
1370,6+√1370,62 −8.2552
4

=634 mm (giá trị a vẫn thỏa mãn trong

khoảng cho phép)

2.4. Góc ơm đai bánh đai nhỏ:
Theo (4.7) (theo tài liệu Tính Tốn Thiết Kế Hệ Dẫn Động Cơ Khí-Tập 1- Trịnh Chất –
Lê Văn Uyển)
Tính góc ơm α1 theo cơng thức:

𝛼1 = 180o −

d2 −d1
o
.
57
a

𝛼1 = 134,15×

𝜋

= 180o −

710−200
o
.
57
634

= 134,15 ≥ 120o (hợp lí)

= 2,34 (rad)

180

2.5. Tính số đai z
𝛼1 >1200 thỏa mãn điều kiện không trượt trơn
* Các hệ số sử dụng:
Kđ = 1,25 -Hệ số tải trọng động, tra bảng 4.7 (theo tài liệu Tính Tốn Thiết Kế Hệ Dẫn

Động Cơ Khí-Tập 1- Trịnh Chất – Lê Văn Uyển)
Po = 3,38 kW -Cơng suất có ích cho phép, tra bảng 4.19 (theo tài liệu Tính Tốn Thiết Kế

Hệ Dẫn Động Cơ Khí-Tập 1- Trịnh Chất – Lê Văn Uyển)

14


Cα = 0,86 -Hệ số xét đến ảnh hưởng của góc ơm đai, tra bảng 4.15 (theo tài liệu Tính Tốn
Thiết Kế Hệ Dẫn Động Cơ Khí-Tập 1- Trịnh Chất – Lê Văn Uyển)

Cu = 1,14 -Hệ số xét đến ảnh hưởng của tỷ số truyền u, tra bảng 4.1715 (theo tài liệu Tính
Tốn Thiết Kế Hệ Dẫn Động Cơ Khí-Tập 1- Trịnh Chất – Lê Văn Uyển)

Cz -Hệ số xét đến sự ảnh hưởng của sự phân bố không đều tải trọng giữa các dây đai
Khi tính dựa vào tỉ số Pđc/Po = 7,5/3,5=1,6 để tra bảng 4.18(theo tài liệu Tính Tốn

Thiết Kế Hệ Dẫn Động Cơ Khí-Tập 1- Trịnh Chất – Lê Văn Uyển) → Cz = 0,95
Lo = 2240 (mm) -Chiều dài đai thực nghiệm, tra bảng 4.19(theo tài liệu Tính Tốn Thiết

Kế Hệ Dẫn Động Cơ Khí-Tập 1- Trịnh Chất – Lê Văn Uyển)
Hệ số xét đến ảnh hưởng của chiều dài đai:

𝐿
𝐿0

= = 1,25

Tra bảng 4.16(theo tài liệu Tính Tốn Thiết Kế Hệ Dẫn Động Cơ Khí-Tập 1- Trịnh Chất
– Lê Văn Uyển)
ta có CL=1,04
Số dây đai được xác định theo công thức:
𝑃 𝐾đ
0 𝛼 𝐶𝑢 𝐶𝐿 𝐶𝑧

z ≥ [𝑃 ]𝐶 1

=

7,5.1,25
3,38.0,86.1,14.1,04.0,95

≈ 2,86 → Ta chọn z = 3

2.6. Chiều rộng bánh đai:
Áp dụng công thức (4.17) (theo tài liệu Tính Tốn Thiết Kế Hệ Dẫn Động Cơ Khí-Tập
1- Trịnh Chất – Lê Văn Uyển):
B=(z-1) t+2e
- Các thơng số của bánh đai hình thang: (tra bảng 4.21 theo tài liệu Tính Tốn Thiết Kế Hệ

Dẫn Động Cơ Khí-Tập 1- Trịnh Chất – Lê Văn Uyển)
H=16;

h0 = 4,2;

t = 19;

e = 12,5

Thay số ta được B=63mm

15


Các lực tác dụng của đai
*Lực căng đai trên 1 đai:
F0=

780.𝑃đ𝑐 𝐾đ
𝑣1 𝑐𝛼 𝑧

+ 𝐹𝑣 (theo tài liệu Tính Tốn Thiết Kế Hệ Dẫn Động Cơ Khí-Tập 1- Trịnh

Chất – Lê Văn Uyển)
Với
-Kđ=1,25
-𝑐𝛼 = 0,86
-𝑣1 = 10,05 𝑚/𝑠 2
-Z=3
-qm= 0,178 (kg/m) –Khối lượng 1 mét chiều dài đai, tra bảng 4.22

-Fv= qmv2 = 0,178× 10,052 = 17,98 (N) – Lực căng do lực li tâm sinh ra

⇒ F0=

780.7,5.1,25
10,05.0,86.3

+ 17,98 = 300 (N)

*Lực tác dụng lên trục:
Fr = 2.F0𝑍 sin

𝛼1
2

= 2.300.3.sin

134,15
2

= 1105 (N)

16


BẢNG THƠNG SỐ CƠ BẢN BỘ TRUYỀN ĐAI
Đai thang

Thơng số
Đường kính bánh đai nhỏ d1 (mm)

200

Đường kính bánh đai lớn d2 (mm)

710

Chiều rộng bánh đai B (mm)

63

Chiều dài đai L (mm)

2800

Số đai z

3

Khoảng cách trục a (mm)

534

Lực tác dụng lên trục Fr (N)

1105

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN TRONG HỘP GIẢM TỐC

3.1. TÍNH TỐN BỘ TRUYỀN CẤP CHẬM
3.1.1. Chọn vật liệu và xác định ứng suất cho phép

Bánh chủ
động
Bánh bị
động

Vật liệu

Nhiệt luyện

Giới hạn bền

Thép 45X

Tôi cải thiện

850 MPa

Thép 40X

Tôi cải thiện

850 Mpa
17

Giới hạn chảy Độ cứng HB
650

230…280

Mpa

550
Mpa

230…260


Đối với hộp giảm tốc bánh răng, hai cấp, chịu cơng suất trung bình (Pđc=7,5kW), chỉ cần
chọn vật liệu nhóm I. Vì nhóm I có độ rắn HB<350, bánh răng được tơi cải thiện. Nhờ
có độ rắn thấp nên có thể cắt răng chính xác sau khi nhiệt luyện, đồng thời có khả năng
chạy mịn, để tăng khả năng chạy mòn ta nên nhiệt luyện bánh răng chủ động cao hơn
bánh bị động 10÷15HB. Dựa theo bảng 6.1 (theo tài liệu Tính Tốn Thiết Kế Hệ Dẫn
Động Cơ Khí-Tập 1- Trịnh Chất – Lê Văn Uyển) chọn thép 45X cho bánh chủ động và
40X cho bánh bị động. Loại thép này rất thơng dụng, rẻ tiền.
– Tính sơ bộ ứng suất tiếp xúc và ứng suất uốn cho phép theo các công thức:
[σH ] =

σo
Hlim
SH

. K HL

[σF ] =

;

σo
Flim
SF

. K FC . K FL

Trong đó:
 σoHlim , σoFlim : lần lượt là ứng suất uốn và ứng suất tiếp xúc cho phép ứng với số chu kỳ cơ
sở, trị số của chúng được tra ở bảng 6.2 (theo tài liệu Tính Tốn Thiết Kế Hệ Dẫn Động

Cơ Khí-Tập 1- Trịnh Chất – Lê Văn Uyển)
𝜎oHlim = 2. HB + 70; SH=1,1;

𝜎 0 Flim1 =1,8. HB; SF=1,75

Chọn độ cứng HB1 = 260; HB2= 250.Khi đó:
𝜎oHlim1 = 2.260 + 70 = 590 MPa
𝜎oHlim2 = 2.250+ 70 = 570 MPa
𝜎 0 Flim1 =1,8.260 = 468 MPa
𝜎 0 Flim2 = 1,8.250 = 450 Mpa
SH , SF : lần lượt là hệ số an toàn khi tính về uốn và tiếp xúc tra ở bảng 6.2(theo tài liệu Tính

Tốn Thiết Kế Hệ Dẫn Động Cơ Khí-Tập 1- Trịnh Chất – Lê Văn Uyển)
SH = 1,1

;

SF = 1,75

KHL , KFL: Hệ số tuổi thọ, được xách định theo công thức
K HL =

mH N
HO

√N

HE

mF N

K FL = √ FO
N

;

FE

Tính NHO (số chu kì cơ sở khi thử về tiếp xúc) theo 6.5/93 và NHE (số chu kì thay đổi
ứng suất khi thử tiếp xúc) theo 6.7/93(theo tài liệu Tính Tốn Thiết Kế Hệ Dẫn Động Cơ
Khí-Tập 1- Trịnh Chất – Lê Văn Uyển)
18


+NHO1 = 30.HB12,4 = 30.2602,4 = 18,75.106
+NHO2 = 30.HB22,4 = 30.2502,4 = 17,07.106
+NHE1= 60.c.n1.∑[

𝑇𝑖

+NHE2= 60.c.n2.∑[

𝑇𝑖

𝑇𝑚𝑎𝑥
𝑇𝑚𝑎𝑥

]3.ti = 60.1.147.(13.0,7+0,83.0,3).24000 = 180,69.106
]3.ti = 60.1.52.(13.0,7+0,83.0,3).24000 = 63,92.106

c là số lần ăn khớp trong một vòng quay của bánh răng, c = 1
ni , t i là số vòng quay và thời gian làm việc ở chế độ I ( n1 = 147, n2 = 52)

t=năm.mỗi ngày làm việc/năm.ca.giờ làm việc/ ca=5.300.2.8=24000(giờ)
Vì NHE1 > NHO1 => KHL1 = 1 tương tự KHL2 = 1
+ Theo (6.1a) và bảng 6.2(theo tài liệu Tính Tốn Thiết Kế Hệ Dẫn Động Cơ Khí-Tập
1- Trịnh Chất – Lê Văn Uyển)
Với SH = 1.1 tạm thời lấy ZR.ZV.KxH = 1 sơ bộ ta xác định được:
[𝜎H]’ =

𝐾𝐻𝐿
𝑆𝐻

[𝜎H1]’ =
[𝜎H2]’=

1
1,1
1

1,1

. 𝜎oHlim
. 590 = 536,36 (Mpa)

. 570 = 518.18 (Mpa)

Với răng nghiêng theo 6.12 (theo tài liệu Tính Tốn Thiết Kế Hệ Dẫn Động Cơ Khí-Tập
1- Trịnh Chất – Lê Văn Uyển)
[𝜎H]’ = 0,5( [𝜎H1]’ + [𝜎H2]’ ) = 0,5.(536,36+518,18) = 527,27 (Mpa) < 1.25[𝜎Hmin]
=647,73 (Mpa)
Tính NFE (số chu kì thay đổi ứng suất khi thử về uốn) theo 6.7/93(theo tài liệu Tính Tốn
Thiết Kế Hệ Dẫn Động Cơ Khí-Tập 1- Trịnh Chất – Lê Văn Uyển)
+ Ứng suất uốn cho phép đối với mọi loại thép NFO = 4.106 và do HB<350 nên:
𝑇

NFE1 = 60.c.n1.∑[ 𝑖 ]6.ti = 60.1.147.(16.0,7+0,86.0,3).24000 =164,82.106
𝑇

𝑇

NFE2 = 60.c.n2.∑[ 𝑖 ]6.ti = 60.1.52.(16.0,7+0,86.0,3).24000 =58,30.106
𝑇

NFE1 > NFO => KFL1 = 1 tương tự KFL2 = 1
19


Theo 6.2a/93 (theo tài liệu Tính Tốn Thiết Kế Hệ Dẫn Động Cơ Khí-Tập 1- Trịnh Chất
– Lê Văn Uyển)
Với SF = 1,75 và bộ truyền quay 1 chiều KFC = 1 tạm thời lấy YS = 1 KxF = 1 YR = 1
𝐾𝐹𝐿1 .𝐾𝐹𝐶

[𝜎F1] =

𝑆𝐹

𝐾𝐹𝐿2 .𝐾𝐹𝐶

[𝜎F2] =

𝑆𝐹

468.1.1

. 𝜎oFlim1=

1.75

. 𝜎oFlim2 =

= 267,43 𝑀𝑃𝑎

450.1.1
1.75

= 257,14 𝑀𝑃𝑎

+Ứng suất cho phép khi quá tải
Ứng suất tiếp xúc cho phép khi quá tải: [σH ]max = 2,8σch
Ứng suất uốn cho phép khi quá tải: [σF ]max = 0,8σch , khi HB≤ 350

[𝜎Hmax] = 2,8.σch2 = 2,8.550= 1540 MPa
[𝜎F1max] = 0,8.σch1 = 0,8.650 = 520 MPa

[𝜎F2max] = 0,8.σch2 = 0,8.550 = 440 MPa
3.1.2. Xác định thông số cơ bản bộ truyền
Chọn hệ số 𝜓ba = 0,3 (b6.6/97) (theo tài liệu Tính Tốn Thiết Kế Hệ Dẫn Động Cơ KhíTập 1- Trịnh Chất – Lê Văn Uyển)
Với răng nghiêng Ka = 43 (MPa1/3) (b6.5/96) (theo tài liệu Tính Tốn Thiết Kế Hệ Dẫn
Động Cơ Khí-Tập 1- Trịnh Chất – Lê Văn Uyển)
𝜓bd = 0,53𝜓ba(u + 1) = 0,53.0,3(2,82+1) = 0,607 (theo 6.16 tài liệu Tính Tốn Thiết Kế
Hệ Dẫn Động Cơ Khí-Tập 1- Trịnh Chất – Lê Văn Uyển)
Tra bảng với 𝜓bd=0,607 tra bảng 6.7 và sơ đồ 4) (theo tài liệu Tính Tốn Thiết Kế Hệ
Dẫn Động Cơ Khí-Tập 1- Trịnh Chất – Lê Văn Uyển) ta được
𝐾𝐻𝛽 = 1,05
Tính khoảng cách trục aw và chiều rộng vành răng bw
3

aw = Ka.(u+1)√
Với

𝑇.𝐾𝐻𝛽
[𝜎𝐻

]2 .𝑢.𝜓

3

𝑏𝑎

= 43.(2,82 +1)√

384598.1,05
527,272 .2,82.0,4

T= 384598N của bánh chủ động, ăn khớp ngoài
20

= 196,69 mm


u=2,82; 𝜓ba=0,3; [𝜎H]= 527,27; 𝐾𝐻𝛽 = 1,05; Ka = 43
Ta chọn aw = 200 (mm).

=> chiều rộng vành răng
Bánh bị dẫn: bw= bw2 = 0,3.aw = 0,3.200= 60 mm
Bánh dẫn: bw1= bw+5=65mm
3.1.3.Xác định các thông số ăn khớp
Chọn mô đun mn =(0.01÷0.02) aw = 2÷ 4 mm
Theo bảng 6.8/99) (theo tài liệu Tính Tốn Thiết Kế Hệ Dẫn Động Cơ Khí-Tập 1- Trịnh
Chất – Lê Văn Uyển)
chọn m = 2,5 mm theo tiêu chuẩn
Xác định số răng tính chính xác u
Chọn sơ bộ góc β = 150 => cosβ = cos 150 = 0.9659
+ Số răng bánh nhỏ Z1 =

2𝑎𝑤 .cosβ
𝑚.(𝑢+1)

=

2.200.0,9659
2,5(2,82+1)

= 40,46

Chọn Z1 = 41 răng
+Z2 = u.Z1 = 2,82.41 = 115,62
Chọn Z2 = 116 răng
Tỉ số truyền thực ut =
Cosβ =

𝑚(𝑍1 +𝑍2 )
2𝑎𝑤

=

116
41

= 2,83 (< 4% ,đảm bảo về sai số cho phép)

2,5(41+116)
2.200

= 0,981

=> β =11011’=11,190
80< β<200 Thỏa mãn điều kiện.
Theo công thức trong bảng 6.11/104 (theo tài liệu Tính Tốn Thiết Kế Hệ Dẫn Động Cơ
Khí-Tập 1- Trịnh Chất – Lê Văn Uyển) ta tính được

3.1.5. Xác định kích thước bộ truyền
– Đường kính vịng chia:

21


d1 =

mz1 2,5 × 41
=
= 104,49(mm)
cosβ
0,981

d2 =
– Đường kính vịng lăn:

mz2 2,5 × 116
=
= 295,62(mm)
cosβ
0,981

dw1 = d1 ; dw2 = d2

– Đường kính đỉnh răng:
da1 = d1 + 2m = 104,49 + 2×2,5 = 109,49 (mm)
da2 = d2 + 2m = 295,62 + 2×2,5 = 300,62(mm)
– Đường kính đáy răng:
df1 = d1 – 2,5m = 104,49 – 2,5×2,5= 98,24 (mm)
df2 = d2 – 2,5m = 295,62 – 2,5×2,5 = 289,37 (mm)

3.1.6. Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc

Theo 6.33/105(theo tài liệu Tính Tốn Thiết Kế Hệ Dẫn Động Cơ Khí-Tập 1- Trịnh
Chất – Lê Văn Uyển)

ta có σH = ZM . ZH . Zε √

2.T1 .KH .(u+1)
bw .d2w1 .u

≤ [σH ]

+Tra bảng 6.5(theo tài liệu Tính Tốn Thiết Kế Hệ Dẫn Động Cơ Khí-Tập 1- Trịnh Chất
– Lê Văn Uyển)
Với bánh thép ZM = 274 MPa1/3.
+Theo 6.35/105(theo tài liệu Tính Tốn Thiết Kế Hệ Dẫn Động Cơ Khí-Tập 1- Trịnh
Chất – Lê Văn Uyển)
𝑡𝑎𝑛𝛼

αt = αtw = arctan(

𝑡𝑎𝑛20

)= arctan( 0,981 ) = 20,360
𝑐𝑜𝑠𝛽

tanβb = cosαttanβ=cos(20,36).tan(11,19)=0,185
=> βb=10,480
+ theo 6.34/105(theo tài liệu Tính Tốn Thiết Kế Hệ Dẫn Động Cơ Khí-Tập 1- Trịnh
Chất – Lê Văn Uyển) :
22

ZH =√

2𝑐𝑜𝑠𝛽𝑏

=√

𝑠𝑖𝑛2𝛼𝑡𝑤

2𝑐𝑜𝑠10,48
𝑠𝑖𝑛2.20,36

= 1,74

+ theo 6.38b/105(theo tài liệu Tính Tốn Thiết Kế Hệ Dẫn Động Cơ Khí-Tập 1- Trịnh
Chất – Lê Văn Uyển)
1

1

𝑍1

𝑍2

ɛα = [ 1,88 – 3,2( + )].cosβ
= [ 1,88 – 3,2(

1

41

+Zɛ = √

1
𝜀𝛼

=√

+

1
1,78

1
116

)].0,981 = 1,74

= 0,76

+ đường kính vòng lăn bánh nhỏ
dw1 =

2𝑎𝑤
𝑢𝑡 +1

=

2.200
2,83+1

= 104,4𝑚𝑚

+ theo 6.40/106(theo tài liệu Tính Tốn Thiết Kế Hệ Dẫn Động Cơ Khí-Tập 1- Trịnh
Chất – Lê Văn Uyển)
v=

𝜋𝑑𝑤1 𝑛1
60000

=

𝜋.104,4.147
60000

= 0,8036 m/s

Với v=0,8036 m/s theo bảng 6.13(theo tài liệu Tính Tốn Thiết Kế Hệ Dẫn Động Cơ
Khí-Tập 1- Trịnh Chất – Lê Văn Uyển) dùng cấp chính xác là 9. theo bảng 6.14/107 với
cấp chính xác là 9 và v < 2.5 m/s; KHα = 1,13
+Theo 6.42/107(theo tài liệu Tính Tốn Thiết Kế Hệ Dẫn Động Cơ Khí-Tập 1- Trịnh
Chất – Lê Văn Uyển)
vH = δH.g0.v√

𝑎𝑤
𝑢

= 0,002.73.0,8036.√

200

2,83

= 0,986

Với δH = 0,002,g0 = 73 (theo bảng 6.15/107 và 6.16/107 tài liệu Tính Tốn Thiết Kế Hệ
Dẫn Động Cơ Khí-Tập 1- Trịnh Chất – Lê Văn Uyển)
Do đó , theo 6.41/107 (theo tài liệu Tính Tốn Thiết Kế Hệ Dẫn Động Cơ Khí-Tập 1Trịnh Chất – Lê Văn Uyển)
+KHv = 1 +

𝑣𝐻 𝑏𝑤 𝑑𝑤1
2𝑇1 𝐾𝐻𝛽 𝐾𝐻𝛼

=1+

0,986.60.104,4
2.384598.1,05.1.13

= 1,007

+ KH = KHv.KHα.KHβ = 1,007.1,13.1,05 = 1,195
23


 𝜎H =274 × 1,74 × 0,76 × √

2×384598×1,195×(2,82+1)
60×104,42 ×2,82

= 499,97 (MPa)

Theo 6.1 với v = 0,8036m/s < 5 m/s ,Zv = 1 với cấp chính xác động học là 9, chọn cấp
chính về mức tiếp xúc là 8, khi đó cần gia cơng độ nhám

Ra = 2,5….1,25μm do đó

ZR= 0,95 với da < 700mm, KxH = 1 do đó 6.1 và 6.1a/91(theo tài liệu Tính Tốn Thiết
Kế Hệ Dẫn Động Cơ Khí-Tập 1- Trịnh Chất – Lê Văn Uyển) ta có :
[𝜎H] = [𝜎H]’ .Zv.ZR.KxH = 527,27.1.0,95.1 = 500,9065 MPa
Ta có: σH = 499,97 (MPa) < [σH ] = 500,9065 (MPa)
Kết luận: bộ truyền bánh răng cấp chậm thỏa mãn điều kiện bền.

3.1.7.Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn
𝜎F1 = 2.T.KF.Yɛ.Yβ.YF1/(bw.dwm3
Theo 6.7\98 KFβ = 1,12 theo bảng 6.14/107 với v<2,5m/s và cấp chính xác là 9 : KFα =
1,37 theo 6.47/109 (theo tài liệu Tính Tốn Thiết Kế Hệ Dẫn Động Cơ Khí-Tập 1- Trịnh
Chất – Lê Văn Uyển):
vF = δFg0v√𝑎𝑤 /𝑢 = 0,006.73.0,8036.√200/2,82 = 2,96
Với δF=0.006 theo 6.16/107 g0 = 73 do đó theo 6.46/107 (theo tài liệu Tính Tốn Thiết
Kế Hệ Dẫn Động Cơ Khí-Tập 1- Trịnh Chất – Lê Văn Uyển)
KFv = 1 +

𝑉𝑓 .𝑏𝑤 .𝑑𝑤1
2T𝐾Fα 𝐾Fβ

= 1 + 2,96.60.104,4/(2. 384598.1,37.1,12) = 1,016
Do đó KF = KFv.KFα.KFβ = 1,016.1,12.1,37 = 1,56
+ với ɛα = 1,74 , Yɛ = 1/ɛα = 1/1,74 = 0.57
+ β = 11,190 , Yβ = 1 – 11,19/140 = 0,920
Số răng tương đương zv1 = z1/cos3β = 41/0,9813 = 44
Số răng tương đương zv2 = z2/cos3β = 105/0,9813 = 112

Theo bảng 6.18/109 Do đồng trục nên dịch chỉnh x = 0 (theo tài liệu Tính Tốn Thiết Kế
Hệ Dẫn Động Cơ Khí-Tập 1- Trịnh Chất – Lê Văn Uyển) ta được YF1 = 3,70 ; YF2 =
3,60
24


 𝜎F1 = 2.384598.1,56.0,57.0,920.3,70/(60.104,4.2,5)

= 148,67< [𝜎F1] = 267,43
 𝜎F2 = 2.384598.1,56.0,57.0,920.3,60/(60.104,4.2,5)

=144,66 < [𝜎F2] = 257,14
3.1.7.Kiểm nghiệm về quá tải
Theo 6.48/110 với K qt = Tmax/T = 2,2 _ Hệ số q tải, tra bảng P1.3/236(theo tài liệu
Tính Tốn Thiết Kế Hệ Dẫn Động Cơ Khí-Tập 1- Trịnh Chất – Lê Văn Uyển)
𝜎H1max = 𝜎H.√𝑘𝑞𝑡 = 499,97. √2,2 = 741,575 < [𝜎𝐻𝑚𝑎𝑥 ] = 1540 𝑀𝑃𝑎
𝜎F1max = 𝜎F1.Kqt= 148,67.2,2 = 327,074< [𝜎F1max] = 520 MPa
𝜎F2max = 𝜎F2.Kqt= 144,66.2,2 = 318,252 < [𝜎F1max] = 440 MPa

Các thơng số và kích thước bộ truyền
Khoảng cách trục

aw = 200 mm

Mô đun pháp

m = 2,5mm

Chiều rộng vành răng 1

bw1 = 65 mm

Chiều rộng vành răng 2

bw2 = 60 mm

Tỉ số truyền

Ut = 2,82

Góc nghiêng của răng

β = 11011’

Số răng bánh răng

Z1=41 ; Z2 116

Hệ số dịch chỉnh

x1 = 0 ; x 2 = 0

Đường kính vòng chia

d1 = 104,49mm
25

d2 = 295,62mm