ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY : HỘP GIẢM TỐC BÁNH RĂNG CÔN TRỤ 2 CẤP (đề 2 )

Đồ án Chi Tiết Máy

GVHD:Lê Thị Lan Anh

MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU.....................................................................................................................2
PHẦN 1: CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN..................................4
I.CHỌN ĐỘNG CƠ................................................................................4
II.PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN.................................................................6
PHẦN 2: TÍNH TỐN THIẾT KẾ CHI TIẾT MÁY..........................................................9
I.BỘ TRUYỀN XÍCH................................................................................9
II.TÍNH BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG TRONG HỘP GIẢM TỐC...................13
PHẦN 3: THIẾT KẾ TRỤC..............................................................................................27
I.CHỌN VẬT LIỆU................................................................................27
II.THIẾT KẾ TRỤC................................................................................27
III.TÍNH MỐI GHÉP THEN.....................................................................39
IV.TÍNH KIỂM NGHIỆM TRỤC VỀ ĐỘ BỀN MỎI.....................................41
V.TÍNH KIỂM NGHIỆM TRỤC VỀ ĐỘ BỀN TĨNH....................................44
VI.NỐI TRỤC ĐÀN HỒI........................................................................45
PHẦN 4 : CHỌN VÀ TÍNH TỐN Ổ LĂN.....................................................................48
I.TÍNH Ổ THEO TRỤC 1.......................................................................48
II.TÍNH Ổ THEO TRỤC 2......................................................................52
III.TÍNH Ổ THEO TRỤC 3.....................................................................56
PHẦN 5: KẾT CẤU VỎ HỘP...........................................................................................59
I.VỎ HỘP............................................................................................59
II.MỘT SỐ CHI TIẾT KHÁC...................................................................61
PHẦN 6: BÔI TRƠN HỘP GIẢM TỐC...........................................................................66
I.BÔI TRƠN TRONG HỘP GIẢM TỐC...................................................66
II.BƠI TRƠN NGỒI HỘP.....................................................................66
PHẦN 7: XÁC ĐỊNH VÀ CHỌN CÁC KIỂU LẮP.........................................................67

SVTH : Mai Văn Đức

-1-

Lớp :CNCTM K19


Đồ án Chi Tiết Máy

GVHD:Lê Thị Lan Anh

LỜI NÓI ĐẦU
Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí là nội dung không thể thiếu trong chương
trình đào tạo kĩ sư cơ khí. Đồ án môn học Chi Tiết Máy là môn học giúp cho sinh viên có
thể hệ thống hóa lại các kiến thức của các môn học như : Chi tiết máy, Sức bền vật liệu,
Dung sai, Chế tạo phôi, Vẽ kĩ thuật... đồng thời giúp cho sinh viên làm quen với công
việc làm và thiết kế đồ án chuẩn bị cho việc thiết kế đồ án tốt nghiệp sau này.
Hộp giảm tốc là cơ cấu truyền động bằng ăn khớp trực tiếp, có tỉ số truyền không
đổi và được dùng để giảm vận tốc góc, tăng mômen xoắn. Với chức năng như vậy, ngày
nay hộp giảm tốc được sử dụng rộng rãi trong các nghành cơ khí, luyện kim, hóa chất,
SVTH : Mai Văn Đức

-2-

Lớp :CNCTM K19


Đồ án Chi Tiết Máy

GVHD:Lê Thị Lan Anh

trong công nghiệp đóng tàu. Trong giới hạn của môn học em được giao nhiệm vụ thiết kế
hệ dẫn động băng tải – hộp giảm tốc côn trụ. Trong quá trình làm đồ án được sự giúp đỡ
tận tình của các thầy trong bộ môn, đặc biệt là Cô Lê Thị Lan Anh em đã hoàn thành
xong đồ án môn học của mình. Do đây là lần đầu, với trình độ và thời gian có hạn nên
trong quá trình thiết kế không thể tránh khỏi những sai sót, em xin chân thành cảm ơn
những ý kiến đóng góp của các thầy trong bộ môn.

Sinh viên
Mai Văn Đức

SVTH : Mai Văn Đức

-3-

Lớp :CNCTM K19


Đồ án Chi Tiết Máy

GVHD:Lê Thị Lan Anh

PHẦN 1: CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN

I.CHỌN ĐỘNG CƠ
1.XÁC ĐỊNH CƠNG SUẤT ĐẶT TRÊN TRỤC ĐỘNG CƠ
• Cơng śt trên trục công tác

Pct =

2.F .v 2.3000.1
= 1000 = 6 (Kw)
1000

• Hiệu śt hệ dẫn đợng η :
Theo sơ đờ đề bài thì : η = η ol .η brt . ηbrc .ηk.η
3

2
x

.η

2
ot

Trong đó : ηol là hiệu suất của một cặp ổ lăn

η brt

là hiệu suất của bộ truyền bánh răng trụ

ηbrc là hiệu suất của bộ truyền bánh răng côn
ηk là hiệu suất của khớp nối
ηx là hiệu suất của bộ truyền xích
ηot là hiệu suất của một cặp ổ trượt
Tra bảng 2.3[1]-tr19 ta có: ηol = 0,99; ηbrt = 0,97; ηbrc = 0,96;ηk = 1;

ηx= 0,93; ηot = 0,99
Suy ra : η = 0,993. 0,97.0,96. 1. 0,932. 0,992 = 0,77

• Hệ sớ tải trọng tương đương : β =

SVTH : Mai Văn Đức

2

 Ti  ti
=
 ÷.
∑
tck
i =1  T1 
n

-4-

Lớp :CNCTM K19


Đồ án Chi Tiết Máy

GVHD:Lê Thị Lan Anh

β =

1
T1

 ( 1.4T )

1

2

(

.3+( T1 ) .4.60.60 + 0,7T

2

2

1

) .4.60.60 ữ
2

ữ


8.60.60

= 0,863

ã Công suất yêu cầu:

Pyc =

Pct .β
6.0,863
= 6, 7 = 6,7 (KW)
=
η
0, 77

• Ta chọn Pđc > Pyc ;

2.XÁC ĐỊNH TỐC ĐỘ ĐỒNG BỘ CỦA ĐỘNG CƠ
•

Chọn sơ bợ tỉ sớ truyền của toàn bộ hệ thống là U sb . Theo bảng
2.4[1]-tr21,
truyền động bánh răng côn trụ hộp giảm tốc 2 cấp, truyền động xích (bộ truyền
ngoài)
Usb = Usbh.Usbx = 10.3 = 30

• Sớ vịng quay của trục máy cơng tác:

nct =

60000.v 60000.1
=
= 47, 77 (vg/ph)
π .D
3,14.400

Trong đó : v = 1 m/s là vận tốc xích tải
D = 400 mm là đường kính tang

• Sớ vịng quay sơ bợ của động cơ :

nsbdc = nct.usb = 47,77.30=1433,1 (vg/ph)
-chọn số vịng quay sơ bợ của đợng cơ là 2100 vg/ph
• Động cơ được chọn phải thỏa mãn : Pđc > Pyc , nđb ≈ nsb và
SVTH : Mai Văn Đức

-5-

Tk
>k(hệ số quá tải)
Tdn

Lớp :CNCTM K19


Đồ án Chi Tiết Máy

GVHD:Lê Thị Lan Anh

• Theo bảng phụ lục P1.3[1]-tr229 với: Pyc = 6,7 kw, nsb = 1400vg/ph,
Tmm

k= T =1,4 ta chọn được kiểu động cơ là 4A132S4Y3 có các thông số kĩ thuật
1
Tk

như sau : Pđc = 7,5 KW; nđc = 1455 vg/ph; T =2,0;
dn
II.PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN

• Tỉ sớ trùn chung :

Uch =

ndc 1455
=
= 30,52
nct 47, 77

• Chọn sơ bợ : Ux = 3 => Uh =

U ch 30,52
=
= 10,17 = U1.U2
Ux
3

Trong đó U1 là tỉ số truyền cấp nhanh, U2 là tỉ số truyền cấp chậm
• Ta chọn U1 và U2 như sau:
2, 25.Ψ bd 2 .[ K 02 ]

-Tính λk = 1 − K .K . K theo công thức 3.17[1]-tr45
(
be )
be [
01 ]
-Cần phân phối tỉ số truyền là Uh = 10,17 . Chọn Kbe = 0,3;ψbd2 = 1,05;
[K01]=[K02]
2, 25.1, 05

=> λk = ( 1 − 0,3) .0,3 = 11,25 => λk. Ck3 = 11,25.1,053 = 13,02
+ với Ck =1,1
-Tra theo đồ thị 3.21[1]-tr45 ta xác định được U1 = 3,50 =>U2 = 2,9
• Ux =

U ch
30,52
=
=3
U1.U 2
3,5.2,9

1.TÍNH TỐN CÁC THƠNG SỐ ĐỘNG HỌC
1.1.CƠNG SUẤT TRÊN CÁC TRỤC
P

6

ct
- Cơng śt trên trục 3: P3 = η .η = 0,93.0,99 = 6,5 (KW)
x ot

SVTH : Mai Văn Đức

-6-

Lớp :CNCTM K19


Đồ án Chi Tiết Máy

GVHD:Lê Thị Lan Anh
P

6,5

P

6, 77

3
- Công suất trên trục 2: P2 = η .η = 0,97.0,99 = 6, 77 (KW)
brt ol
2
- Công suất trên trục 1: P1 = η .η = 0,97.0,96 = 7, 27 (KW)
brt brc

P

7, 27

'
1
=> Pdc = η .η = 1.0,99 = 7,34 (KW)
k ol

1.2.VẬN TỐC QUAY TRÊN CÁC TRỤC
- Vận tốc trên trục 1: n1 =

ndc

= ndc = 1455(vg / ph)
Uk

- Vận tốc trên trục 2: n2 =

n1 1455
=
= 415(vg / ph)
U1 3,5

- Vận tốc trên trục 3: n3 =

n2 415
=
= 143(vg / ph)
U 2 2,9

- Vận tốc trên trục công tác: nct =

n3 143
=
= 47,77(vg / ph)
Ux 3

1.3.MÔ MEN TRÊN CÁC TRỤC
- Mô men trên trục động cơ:

Tdc = 9,55.106.

Pdc

7,34
= 9,55.106.
= 48176,63( N .mm)
ndc
1455

-Mô men trên trục 1:

T1 = 9,55.106.

P1
7, 27
= 9,55.106.
= 47717,18( N .mm)
n1
1455

-Mô men trên trục 2:

T2 = 9,55.106.

P2
6,77
= 9,55.106.
= 155791( N .mm)
n2
415

-Mô men trên trục 3:

SVTH : Mai Văn Đức

-7-

Lớp :CNCTM K19


Đồ án Chi Tiết Máy

GVHD:Lê Thị Lan Anh

T3 = 9,55.106.

P3
6,5
= 9,55.106. = 434090( N .mm)
n3
143

-Mô men trên trục công tác:

Tct = 9,55.106.

Pct
6
= 9,55.106.
= 1199497,593( N .mm)
nct
47,77

2.BẢNG SỐ LIỆU TÍNH ĐƯỢC

Trục

Đợng cơ

1

Th\số
U

2
U1 = 3,5

3
U2 = 2,9

Công tác
Ux = 3

P(KW)

7,34

7,27

6,7

6,5 /2

6

n(vg/ph)

1455

1455

415

143

47,77

T(N.mm)

48176, 63

47717,18

155791

434090 /2

1199497,593

SVTH : Mai Văn Đức

-8-

Lớp :CNCTM K19


Đồ án Chi Tiết Máy

GVHD:Lê Thị Lan Anh

PHẦN 2: TÍNH TỐN THIẾT KẾ CHI TIẾT MÁY
I.BỘ TRUYỀN XÍCH
C¸c sè liƯu ®· cã:
+ Tû sè truyÒn : u = ux = 3
+ C«ng st bé trun : P = P3/2 = 6,5/2 kW
+ Mômen xoắn trên trục dẫn : T = T3 /2= 434090 /2 Nmm
+ VËn tèc : n = n3 = 143v/ph
1.CHỌN LOẠI XÍCH
Do tải trọng nhỏ , vận tốc thấp ( n = 143 v/ph) ⇒ chọn xích con lăn
2.XÁC ĐỊNH CÁC THƠNG SỐ CỦA XÍCH VÀ BỘ TRUYỀN XÍCH
2.1. CHỌN SỐ RĂNG CÁC ĐĨA XÍCH
Với u = 3⇒ Z1 = 29 - 2u = 29 - 2.3= 23
Theo bảng 5.4 [1]/80, lấy trịn Z1 theo sớ lẻ ⇒ chọn Z1 = 23
Suy ra số răng đĩa lớn : Z2 = uZ1 = 3.23 = 69
Lấy tròn theo số lẻ : Z2 = 69
Tính lại u : u = Z2/Z1 = 69/23 = 3 = usbbtn
2.2. XÁC ĐỊNH CƠNG SUẤT TÍNH TỐN :
-Theo cơng thức 12-22[3]/15 ta có công suất tính toán là: Ptt =

K .K z .K n .P
Kx

-Trong đó :

Pt,P,[P]: công suất tính toán, công suất cần truyền, công suất cho phép
Kz : Hệ số số răng : với Z01 = 25 ⇒ Kz = Z01/Z1 = 25/23 = 1,09
Kn : Hệ sớ sớ vịng quay : n = 91 v/ph ⇒ n01 = 200 v/ph
⇒ Kn =n01/n1 = 200/143= 1,39
SVTH : Mai Văn Đức

-9-

Lớp :CNCTM K19


Đồ án Chi Tiết Máy

GVHD:Lê Thị Lan Anh

Kx : Hệ số xét đến số dãy xích ⇒ Chọn xích con lăn 1 dãy ⇒ Kx = 1
K= Kđ.Ko.Kđc.Ka.Kbt.Kc
Kđ : Hệ số tải trọng động : Bộ truyền làm việc êm ⇒ Kđ = 1
Ko : Hệ số xét đến sự bố trí bộ truyền : nghiêng góc 30° ⇒ Ko = 1
Kđc : Hệ số xét đến sự điều chỉnh lực căng xích : Có thể điều chỉnh được ⇒
Kđc = 1

K a : Hệ số xét đến chiều dài xích : Chọn a = 40p ⇒ Ka = 1
Kbt : Hệ số xét đến ảnh hưởng của bôi trơn : Bộ truyền làm việc trong môi
trường có bụi , bôi
trơn nhỏ giọt ⇒ Kbt = 1
Kc : Hệ số xét đến chế độ làm việc : Làm việc 2 ca ⇒ Kc = 1,25
Suy ra :
K =1.1.1.1.1.1,25 = 1,25
Vậy ta có:

Pt =

3.1,25.1,09.1,39
= 5,68 kW
1

Theo bảng 5.5[1]/83, với n01 = 200 v/ph , chọn bộ truyền xích 1 dãy có bước xích
p = 25,4 mm
[P] = 11kW
Thoả mãn điều kiện bền mòn : Pt ≤ [P]
2.3. XÁC ĐỊNH KHOẢNG CÁCH TRỤC a :
Chọn a = 40p = 40.25,4 = 1016 mmm
Tính số mắt xích theo công thức 5.12[1]/85 :
x=

2a
p

2

+0,5(Z1 +Z2 )+

(Z2 - Z1 )

( 4π a)
2

2.1016
(69- 23)2
+0,5(23+69)+

= 25,4
4π 2.1016

(

)

= 127,30
Lấy số mắt xích chẵn : x = 128
Tính lại khoảng cách trục a theo công thức 5.13[1]/85
a

2

 ( Z2 -Z1 )  
2

= 0,25 x-0,5( Z1 +Z2 ) +  x-0,5( Z1 +Z2 )  -2
 
p  




SVTH : Mai Văn Đức

- 10 -

Lớp :CNCTM K19

Đồ án Chi Tiết Máy

GVHD:Lê Thị Lan Anh

2

 ( 69-23)  
2

 
= 0,25128-0,5( 23+69) + 128-0,5( 23+69)  -2
π  





= 1024 mm
Để xích không chịu lực căng quá lớn, nên giảm a đi một lượng bằng:
∆a = 0,003a = 0,003.1024 ≈ 3 mm
Do đó khoảng cách trục thực tê : a = 1024 - 3 = 1021 mm
* Số lần va đập của xích được tính theo công thức 5.14[1]/85
i=

23.143
Z1.n1
=
= 2 < [i] = 30 (Theo bảng5.9[1]/85 )
15.128

15x

3.TÍNH KIỂM NGHIỆM XÍCH THEO ĐỘ BỀN MỊN :
Q

Theo cơng thức 5.15[1]/85 :

s = ( k F +F +F )
d t
o
v
Theo bảng5.2[1]/78 , với xích con lăn 1 dãy, bước xích p = 25,4 mm, ta tra được:
+ Tải trọng phá huỷ : Q = 56,7 kN
+ Khối lượng 1 mét xích : q1 = 2,6 kg
kd = 1,2 : Chế độ làm việc trung bình, tải trọng mở máy
≈ 150% tải trọng danh
nghĩa.
Vận tớc vịng của xích:

v=

Z1pn1 23.25,4.143
=
= 1,39 m/s
60000
60000

3

= 1000

Ft = 1000 P
= 2158 N
v
1,39
Lực căng do lực li tâm sinh ra :
Fv = qv2 = 2,6.1,392 = 6,95N
Lực căng do trọng lượng nhánh xích bị động sinh ra : Fo = 9,81kfqa
kf = 4 : Hê số phụ thuộc độ võng f : do bộ truyền được bố trí nghiêng góc 30°
⇒ Fo = 9,81.4.2,6.1021 = 104,17 N
Do đó :

Lực vòng :

56700

s = ( 1,2.2678+ 6,95+ 104,17) = 17
Theo bảng5.10[1]/86 , với n01 = 200 v/ph ⇒ Chọn [s] = 8,2
Suy ra : s ≥ [s]
⇒ Bộ truyền đủ bền
4. TÍNH CÁC ĐƯỜNG KÍNH ĐĨA XÍCH :
- Đường kính vịng chia các đĩa xích được tính theo cơng thức 5.17[1]/86 :

SVTH : Mai Văn Đức

- 11 -

Lớp :CNCTM K19


Đồ án Chi Tiết Máy

GVHD:Lê Thị Lan Anh

p
25,4
d1= sin π  = sin π  = 188,63 mm
 ÷
 23÷
 
 Z1 
p
25,4
d2 = sin π  = sin π  = 558,35 mm
 ÷
 23÷
 
 Z2 

- Đường kính vòng đỉnh răng đĩa xích :



 π 
 π 
÷ = 25,40,5+cotg ÷ = 197,59 mm
 23 
 Z1  


da1 = p 0,5+ cotg



 π 

 π 
da2 = p 0,5+ cotg ÷ = 25,40,5+cotg ÷ = 570,40 mm
 63 

 Z2  


- Đường kính vòng chân răng đĩa xích : df = d-2r
Với r = 0,5025dl +0,05 = 0,5025.15,88 + 0,05 = 8,03
dl = 15,88 mm: Đường kính của con lăn
Suy ra : df1 = d1 - 2r = 188,63 - 2.8,03 = 172,57 mm
df2 = d2 - 2r = 558,35 - 2.8,03 = 542,29 mm
5 . KIỂM NGHIỆM THEO ĐỘ BỀN TIẾP XÚC RĂNG ĐĨA XÍCH:
Răng đĩa xích được kiểm nghiệm đợ bền tiếp xúc theo cơng thức 5.18[1]/86 :
σ H = 0,47

kr ( FK
+Fv®) E
t
®
Ak®

≤ [σ H]

[σ H] : ứng suất tiếp cho phép : Chọn vật liệu làm đĩa xích là thép 45 tôi cải thiện

đạt HB210, tra
theo bảng5.11[1]/86 , ta có : [σ H] = 600 MPa
kr = 0,42 : Hệ số xét đến ảnh hưởng của số răng: Với Z1 = 23 => kr = 0,42; Z2 =
69 ⇒ kr = 0,2
A = 180 mm2 : Diện tích chiếu của bản lề : Tra bảng5.12[1]/86 với p = 25,4mm
Kđ : Hệ số tải trọng động : Kđ = 1,3 - Bộ truyền chịu va đập vừa
2E1E2

E = E + E : Môđun đàn hồi tương đương, với E1,E2 lần lượt là môđun đàn hồi
( 1 2)
vật liệu con
lăn và răng đĩa ⇒ Chọn vật liệu làm con lăn và đĩa xích đều là thép :
5
E = 2,1.10 MPa
kđ : Hệ số phân bố tải trọng không đều trong các dãy xích
⇒ Chọn xích 1 dãy nên kđ = 1
Fvđ : Lực va đập trên m = 1 dãy xích :
Fvđ = 13.10-7n1p3m = 13.10-7.143.25,43.1= 3 MPa
SVTH : Mai Văn Đức

- 12 -

Lớp :CNCTM K19


Đồ án Chi Tiết Máy

GVHD:Lê Thị Lan Anh

Suy ra :

σ H1 = 0,47

0,42( 2158.1,3+3) 2,1.105
= 551 MPa ≤ [σ H]
180.1

σ H2 = 0,47

0,2( 2158.1,3+3) 2,1.105
= 380 MPa ≤ [σ H]
180.1

6 . TÍNH LỰC TÁC DỤNG :
Lực tác dụng lên trục được tính theo công thức :
Fr = kxFt
kx : Hệ số xét đến trọng lượng xích : Bộ truyền đặt nghiêng góc <40° ⇒ kx = 1,15
Vậy suy ra :
Fr = 1,15.2158 = 2481,7N

II.TÍNH BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG TRONG HỘP GIẢM TỐC
1.TÍNH TỐN BỘ TRUYỀN CẤP NHANH
1.1.CHỌN VẬT LIỆU
Theo bảng 6.1[1]/92, chọn:
- Bánh nhỏ : Thép 45 tôi cải thiện, HB 241..285, σb1 = 850 MPa, σch1 = 580 MPa
- Bánh lớn : Thép 45 tôi cải thiện, HB 192..240, σb2 = 750 MPa, σch2 = 450 MPa
1.2.XÁC ĐỊNH ỨNG SUẤT CHO PHÉP
Theo bảng 6.2[1]/94, với thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB 150..350 :
σ°Hlim = 2HB + 70 ;
SH = 1,1
σ°Flim = 1,8HB

;
SF = 1,75
Chọn độ rắn bánh chủ động( bánh nhỏ) HB1 = 245, bánh bị động( bánh lớn) HB2 =
230, ta có :
σ°Hlim1 = 2HB1 + 70 = 2.245 + 70 = 560 MPa ; σ°Flim 1= 1,8HB1 = 1,8.245 = 441
MPa
σ°Hlim2 = 2HB2 + 70 = 2.230 + 70 = 530 MPa ; σ°Flim 2= 1,8HB2 = 1,8.230 = 414
MPa
 Ứng suất tiếp xúc cho phép
SVTH : Mai Văn Đức

- 13 -

Lớp :CNCTM K19


Đồ án Chi Tiết Máy

GVHD:Lê Thị Lan Anh

Theo công thức 6.5[1]/93 : NHO = 30 H 2,4
HB : Số chu kỳ thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về
tiếp xúc
2,4
⇒
NHO1 = 30 H 2,4
= 1,6.107
HB1 = 30.245
2,4
⇒

NHO2 = 30 H 2,4
= 1,39.107
HB2 = 30.230
Số chu kỳ thay đổi ứng suất tương đương được tính theo công thức 6.7[1]/93 :

 T
NHE = 60. c .∑  i
 Tmax

3


t
 . i
 ∑ ti
3

=> NHE2

 T  t
n
= 60.c. 1 .∑ t i .∑  i ÷ . i
u1
 Tmax  ∑ t i

= 60.1.

1
4
3

1, 42. + 12. + 0, 7 2.
8
8
8

1455
1
4
3
.18000(1,43. + 1. + 0,73. )
3,5
8
8
8

= 43,5 . 107 > NHO2

Do đó hệ số tuổi thọ KHL2= 1
Suy ra : NHE1 > NHO1
⇒
Ứng suất tiếp xúc cho phép :

KHL1 = 1

σ Ho lim
Z R Z V K xH K HL
[úH] =
SH

Trong đó : ZR: hệ số xét đến độ nhám của mặt răng làm việc

Zv : hệ số xét đến ảnh hưởng của vận tớc vịng
KxH: hệ sớ xét đến ảnh hưởng của kích thước bánh răng
Chọn sơ bộ ZR.Zv.KxH = 1
⇒ Theo công thức 6.1a[1]/93, định sơ bộ :
[σ H1] =

σ°Hlim1.K HL1
560.1
=
= 509 MPa
SH1
1,1

[σ H2] =

σ°Hlim2.K HL 2
530.1
=
= 481,4 MPa
SH2
1,1

Bộ truyền dùng răng thẳng

⇒ Chọn [σ H] = min([σ H1],[σ H2]) = min (509;481,8) =

481,8 MPa
⇒

[σ H] ≤ 1,15[σ H2] = 554,07 Mpa

 Ứng suất uốn cho phép:
SVTH : Mai Văn Đức

- 14 -

Lớp :CNCTM K19


Đồ án Chi Tiết Máy

GVHD:Lê Thị Lan Anh
6

Theo công thức 6.7 [1]/93,ta có :

 T 
t
NFE = 60.c .∑  i ÷ .n i . i
∑ ti
 Tmax 
6

⇒

 T  t
1455
1
4
3

n
.18000(1.46. + 1. + 0,76. )
NFE2 = 60.c. 1 .∑ t i .∑  i ÷ . i = 60.1.
3,5
8
8
8
u1
 Tmax  ∑ t i

= 68 . 107 > NFO2
⇒

KFL2 = 1

Suy ra :

NFE1 > NFO1⇒

KFL1 = 1

Theo công thức 6.2b [1]/93 : Bộ truyền quay 1 chiều : [σ F] = σ°Flim.KFC.KFL/SF
Với KFC : Hệ số ảnh hưởng của đặt tải : quay 1 chiều ⇒ KFC = 1
⇒

[σ F1] = 441.1.1/1,75 = 252 MPa
[σ F2] = 414.1.1/1,75 = 236,57 MPa

 Ứng suất uốn cho phép khi quá tải
Theo công thức6.10 [1]/95 và 6.11 [1]/95,:

[σ H]max = 2,8σ CH2 = 2,8.450 = 1260 MPa
[σ F1]max = 0,8σ CH1 = 0,8.580 = 464 MPa
[σ F2]max = 0,8σ CH2 = 0,8.450 = 360 MPa
1.3.XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CỦA BỘ TRUYỀN
 Xác định sơ bộ chiều dài côn ngoài:
Theo CT6.52a[1]/110
Re = K R u2 +13

T1K Hβ
(1- K be)K be.u[σH ]2

Trong đó : + KR : Hệ số phụ thuộc vật liệu, loại răng : KR = 0,5Kđ
Kđ : Hệ số phụ thuộc loại răng : Với bánh răng côn, răng thẳng
làm bằng thép
⇒

Kđ = 100 MPa1/3

⇒ KR = 0,5.100 = 50 MPa1/3
SVTH : Mai Văn Đức

- 15 -

Lớp :CNCTM K19


Đồ án Chi Tiết Máy

GVHD:Lê Thị Lan Anh

+ Kbe : Hệ số chiều rộng vành răng

⇒ Chọn Kbe = 0,25

+ KHβ : Hệ số xét đến sự phân bố không đều tảI trọng trên chiều rộng
vành răng
K be.u

Với bánh răng côn , có 2- K = 0,501 ⇒ Theo bảng 6.21[1]/133⇒
be
KHβ = 1,105
+ T1 = 47717,18 Nmm : Mômen xoắn trên trục bánh chủ động
Suy ra :

Re = 50 3,52 +13

47717,18.1,105
(1 − 0, 25).0, 25.3,51.481,82

= 127,78 mm
 Xác định các thông số ăn khớp:
2 Re
2.127,78
=
= 70 .tra bảng 6.22[1]/112=>Z1p=16.
-Số răng bánh nhỏ: d e1 =
u2 + 1
3,52 + 1
Với HB<350, Z1=1,6Z1p=1,6.16=26
-Đường kính trung bình và mô đun trung bình

d m1 = (1 − 0,5 K be )d e1 = (1 − 0,5.0,25).70 = 61,25( mm )
mtm =

d m1 61,25
=
= 2,35( mm )
Z1
26

-Xác định mô đun:
mte = mtm / (1 − 0,5 K be ) = 2,35 / (1 − 0,5.0,25) = 2,58( mm )
Theo bảng 6.8 lấy theo tiêu chuẩn mte = 2,5(mm ) , do đó:
mtm = mte (1 − 0,5 K be ) = 2,5(1 − 0,5.0,25) = 2,188(mm )
Z1 =

d m1 53,375
=
= 24,40 , lấy Z1=25 răng
mtm
2,188

-Xác định số răng bánh 2 và góc côn chia
Z2 = uZ1=4.25=100

δ1 = arctg(25/100)=14 o 2'
SVTH : Mai Văn Đức

- 16 -

Lớp :CNCTM K19

Đồ án Chi Tiết Máy

GVHD:Lê Thị Lan Anh

δ 2 = 900 -140 2' = 75058'
Theo bảng 6.20[1]/110, chọn hệ số dịch chỉnh đều x1=0,38,x2= -0,38
Re = 0,5mte Z12 + Z 22 = 0,5.2,5 252 + 100 2 = 128,85(mm )
-Đường kính trung bình của bánh nhỏ: d m1 = Z1mtm = 25.2,188 = 54,47(mm )
1.4.KIỂM NGHIỆM RĂNG VỀ ĐỘ BỀN TIẾP XÚC
Theo CT6.58[1]/113:

σ H = Z M .Z H .Z ε

2T1 K H u 2 + 1
2
≤
σ
= [ σ H ] Z R .ZV .K XH
[
]
H
0,85bd m2 1u

Trong đó:
- Z M là hệ số kể đến cơ tính vật liệu của bánh răng ăn khớp.
Tra bảng 6.5[1]/94: Z M =274(Mpa1/3)
- Z H là hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc.
Tra bảng 6.12[1]/104: Z H =1,76

- Z ε là hệ số kể đến sự trùng khớp của răng.
Theo 6.59a[1]/113: Z ε =

4 − εα
4 − 1,73
=
= 0,87
3
3

Trong đó theo CT6.60[1]

 1
1 
1 

 1
0
ε α = 1,88 − 3,2  + ÷ cosβ m = 1,88 − 3,2  +
÷ cos0 = 1,72
 25 100  

 Z1 Z 2  

- K H là hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc. Theo CT 6.61[1]/114:
K H = K H β K Hα K HV
+ K H β =1,12(theo tính toán phần c)
+ K Hα =1(bánh răng côn răng thẳng)

SVTH : Mai Văn Đức

- 17 -

Lớp :CNCTM K19


Đồ án Chi Tiết Máy

GVHD:Lê Thị Lan Anh

+ K HV =1+VH bd m1 /(2T1 K H β K Hα )
Vận tớc vịng :
v = Πd m1n1 / 60000 = 3,14.53,375.1455 / 60000 = 4,06(m / s)
-Theo bảng 6.13[1]/104, chọn cấp chính xác 7.
-Theo (6.64) v H = δ H g0v

d m1 ( u + 1)
53,375(4 + 1)
= 0,006.47.4,06
= 9,35
u
4

(Với δ H =0,006(tra bảng 6.15); g0 =47(bảng 6.16))
- b = K be Re = 0,25.128,85 = 32,21( mm ) . Lấy b=33 mm
- K HV = 1 +

9,35.53,375.33,5
= 1,15 → K H = 1,12.1.1,15 = 1,3
2.47717,18.1,12.1

2.47717,18.1,3 3,52 + 1
→ σ H = 274.1,76.0,87
= 469( MPa )
0,85.34,79.59,082.3,5
- [ σ H ] ' = [ σ H ] ZV Z R K xH = 509,09.1.0,95.1 = 483,64( MPa )
Trong đó : v <5m/s → ZV =1; chọn cấp chính xác tiếp xúc 8, Ra=2,5…
1,25 µ m → Z R =0,95;da <700mm → K xH =1
-Như vậy σ H > [ σ H ] ' , nhưng chênh lệch không nhiều nên có thể tăng chiều rộng
2
2
vành răng : b = 33(σ H / [ σ H ] ') = 33(469 / 483,64) = 32,05( mm ) . Lấy b=35mm.

1.5.KIỂM NGHIỆM RĂNG VỀ ĐỘ BỀN UỐN
Theo CT6.66[1]/114: σ F 1 = 2T1 K FYεYβYF 1 /(0,85bmmm d m1 ) ≤ [ σ F 1 ]

σ F 2 = σ F 1YF 2 / YF 1 ≤ [ σ F 2 ]
Trong đó:
-T1 là mô men xoắn trên bánh chủ động
-KF là hệ số tải trọng khi tính về uốn. Theo CT6.67[1]/115:
K F = K F β K Fα K FV
SVTH : Mai Văn Đức

- 18 -

Lớp :CNCTM K19


Đồ án Chi Tiết Máy

GVHD:Lê Thị Lan Anh

-Tra nội suy theo bảng 6.21 ta có:

0,57 − 0,4 K F β − 1,15
=
→ K F β = 1,24
0,6 − 0,4 1,25 − 1,15

- K Fα =1(bánh răng thẳng)
- K FV = 1 +

VF bd m1
d (u + 1)
(CT6.68[1]/115) với VF = δ F g0v m1
(6.68a)
2T1 K F β K Fα
u

Tra bảng 6.15[1] : δ F = 0,016
6.16[1] : g0 = 47
VF = 0,106.47.4,15

53,375(3,5 + 1)
= 17,1
3,5

Thay số → K FV = 1 +

17,1.35.53,375

= 1,3 → K F = 1,24.1.1,3 = 1,61
2.47717,18.1,24.1

- ε α = 1,72 → Yε = 1/1,72 = 0,58
- Yβ là hệ số kể đến độ nghiêng của răng, với răng thẳng Yβ =1
- YF 1 ,YF 2 là hệ số dạng răng
Với Zv1 =Z1/cos δ1 =25/cos(1402’) = 25,77
Zv2 =Z2/cos δ 2 =100/cos(78058’) = 142,39
Và x1=0,38, x2=-0,38
Tra bảng 6.18[1]/107=> YF1=3,48; YF2=3,63
Thay số σ F 1 =

σF2 =

2.47717,18.1,86.0,58.1.3,48
= 101( MPa )
0,85.33,5.2,188.56,89
101.3,63
= 106( MPa )
3,48

Ta thấy σ F 1 < [ σ F 1 ] và σ F 2 < [ σ F 2 ]
Như vậy độ bền uốn được đảm bảo.

SVTH : Mai Văn Đức

- 19 -

Lớp :CNCTM K19

Đồ án Chi Tiết Máy

GVHD:Lê Thị Lan Anh

1.6.KIỂM NGHIỆM RĂNG VỀ QUÁ TẢI
Theo đầu bài, ta có hệ số quá tải : kqt=1,4
Theo CT6.48[1]/108: σ Hmax = σ H kqt = 469 1,4 = 555 < [ σ Hmax ] = 1624( MPa )
Theo CT6.49[1]/108:
σ F 1max = σ F 1.K qt = 101.1,4 = 141 < [ σ F 1 ] max = 464( MPa )
σ F 2max = σ F 2 .K qt = 106.1,4 = 148 < [ σ F 2 ] max = 464( MPa )
Như vậy răng thỏa mãn điều kiện về quá tải.
1.7.CÁC THÔNG SỐ VÀ KÍCH THƯỚC CỦA BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG CẤP NHANH.
Thông số

Kí hiệu

Công thức

Kết quả

Chiều dài côn ngoài

Re

Re=0,5mte

Chiều rộng vành răng

b

b=KbeRe

35(mm)

Rm=Re - 0,5b

111,35(mm)

Chiều dài côn trung bình Rm

128,85(mm)

Z12 + Z 22

Số răng bánh răng

Z1,Z2

Z1=25;Z2=100

Góc nghiêng bánh răng

β

00

Hệ số dịch chỉnh

x1,x2

x1,2=0,38;-

Đường kính chia ngoài

de

de1=mteZ1; de2=mteZ2

0,38(mm)

Góc côn chia

δ

δ1 = arctg(Z1 / Z 2 )

62,5;250(mm)

δ 2 = 900 − δ1

1402’

Chiều cao răng ngoài

he

75058’

he = 2hte .mte + c , với

hte = cosβ m , c = 0,2mte

Chiều cao đầu răng ngoài
Chiều cao chân răng

SVTH : Mai Văn Đức

hae
h fe

hae1 = (hte + xn1cosβ m )mte

5,5mm

hae 2 = 2hte mte − hae1

3,43mm

h fe1 = he − hae1

1,57mm

- 20 -

Lớp :CNCTM K19


Đồ án Chi Tiết Máy

GVHD:Lê Thị Lan Anh

Thông số

Kí hiệu

ngoài
d ae
Đường kính đỉnh răng
ngoài

mte

Mơđun vịng ngoài

um

Cơng thức

Kết quả

h fe 2 = he − hae 2

2,07mm

d ae1 = d e1 + 2hae1cosδ 1

3,93mm

d ae 2 = d e 2 + 2hae 2

71,66mm
260,81mm

mte = mtm /(1 − 0,5 K be )

2,5mm

Tỉ số trùn

3,5

2.TÍNH TỐN BỘ TRUYỀN CẤP CHẬM
2.1.CHỌN VẬT LIỆU
Do khơng có yêu cầu gì đặc biệt và theo quan điểm thống nhất hóa trong thiết kế
nên ta chọn vật liệu của bộ truyền cấp chậm như bộ truyền cấp nhanh.
2.2.XÁC ĐỊNH ỨNG SUẤT CHO PHÉP
 Ứng suất tiếp xúc cho phép
[ σ ] + [ σ H 2 ] = 509 + 481.4 = 495,2( MPa )
[ σ H ] = H1
2
2
 Ứng suất uốn cho phép
[ σ F 3 ] = [ σ F 1 ] = 252( MPa )

[ σ ] = [ σ ] = 236,57( MPa )
F4

F2

2.3.XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CỦA BỘ TRUYỀN

 . Tính sơ bợ khoảng caùch trục :
Khoảng cách trục: aw = K a ( u + 1) 3

T2 K H β
[σ H ]2 u2ψ ba

+ K a là hệ số phụ thuộc vào vật liệu bánh răng và loại răng.

SVTH : Mai Văn Đức

- 21 -

Lớp :CNCTM K19


Đồ án Chi Tiết Máy

GVHD:Lê Thị Lan Anh

Tra bảng 6.5[1]/94 được K a = 43(MPa)1/3
+ T2 là mô men xoắn trên bánh chủ động, T2 = 156368,13 Nmm
+ Theo bảng 6.6 [1]/95 chọn Ψ ba = 0,3 (bộ truyền không đối xứng)
+Theo bảng 6.16[1]/95: Ψ bd = 0,5Ψ ba (u + 1) = 0,5.0,3(3,17 + 1) = 0,625
+Theo bảng 6.7[1]/96: K H β =1,06
Thay số ta có:
aw = 43(2,9 + 1) 3

155791.1,06
= 153(mm )
495,22.2,9.0,3

Lấy sơ bộ aw = 155 (mm) (theo tiêu chuẩn)
 Xác định các thơng sớ ăn khớp:
Theo CT 6.17 [1]/97:
m = (0,01 → 0,02)aw = (0,01 → 0,02)155 = 1,55 → 3,3
•Theo bảng tiêu chuẩn 6.8 chọn m = 2,5(mm
•Tởng sớ răng :
z1 + z2 =

2aw 2.155
=
= 124 răng
m
2,5

Số bánh răng dẫn : z1 =

z1 + z2
124
=
= 31, 7 răng
1 + u 1 + 2,9

Chọn z1 = 32 răng
Suy ra số răng bánh bị dẫn : z2 = 124 – 32 = 92 răng
•Tỉ sớ trùn thực : u2 =

92
= 3,875
32

 Thơng sớ bợ trùn
•Đường kính vịng chia:
d1 = m z1 = 2,5.32= 80 mm
d2 = m z2 = 2,5.92

= 230 mm

•Đường kính vịng đỉnh:
SVTH : Mai Văn Đức

- 22 -

Lớp :CNCTM K19


Đồ án Chi Tiết Máy

GVHD:Lê Thị Lan Anh

d a1 = d1 + 2.m = 80 + 2.2,5 = 85 mm
d a 2 = d 2 + 2.m = 230 + 2.2,5 = 235 mm

•Đường kính vịng đáy
d f 1 = m( Z1 − 2.5) = 2,5.(32 − 2,5) = 73, 75 mm
d f 2 = m( Z 2 − 2.5) = 2,5.(92 − 2,5) = 223, 75 mm

•Khoảng cách trục:
a w = 155 mm
•Chiều rợng vành răng:

+ Bánh bị dẫn: b2 = ψ ba .a = 0,3.155 = 46,5 mm.
b1 = b2 + 5 = 46,5 + 5 = 51,5 mm

+ Bánh dẫn:
•Xác định giá trị các lực :
2T

2
+ Lực vòng : FtT 1 = d =
1

2.155791
= 3894 N = FtT 2
80

+ Lực hướng tâm: FrT1= FtT1.tgα = 1417 N = FrT2
Với α = 200 – góc ăn khớp ;
2.4.KIỂM NGHIỆM ĐỒ BỀN TIẾP XÚC
Công thức kiểm nghiệm:
σH = ZMZHZε

2T2 K H ( u + 1)
bwud 2 w1

≤ [σH]

Trong đó :
+ Bảng 6.5[1] :

ZM = 274MPa1/3 - Hệ số kể đến cơ tính vật liệu của các bánh

răng ăn khớp ;

+ Bảng 6.12[1] :

SVTH : Mai Văn Đức

Z H = 1,76 -Hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc ;

- 23 -

Lớp :CNCTM K19


Đồ án Chi Tiết Máy

GVHD:Lê Thị Lan Anh

+ Hệ số kể đến sự trùng khớp của răng. Zε =
1

4 − εα
= 0,869
3
1

Với hệ số trùng khớp ngang ε α = 1,88 − 3,2( z + z ) cos = 1,734
1
2
+ Hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc
KH = KHβKHαKHv

K H α = 1 (bánh răng thẳng )

Trong đó :

KHβ= 1,04
Vận tớc vịng bánh răng: v =

π .d1.n1 π .80.415
=
= 1, 7(m / s)
60000
60000

Theo bảng 6.13 [1] chọn cấp chính xác là 9.
KHv = 1,085 (bảng 6.5[2])
Vậy

KH = 1,04.1.1,085 = 1,1284

+ Chiều rộng vành răng bw = 46,5mm
+ Đường kính vòng lăn dw = 80mm
Suy ra σH = 274.1,76.0,869

2.155791.1,1284. ( 2,9 + 1)
= 512MPa
46,5.29.802

σH < [σH ] = 522,73MPa : đảm bảo độ bền tiếp xúc.
2.5.KIỂM NGHIỆM RĂNG VỀ ĐỘ BỀN UỐN
σF1=

Công thức kiểm nghiệm:
1

2T1 K F Yε Yβ YF 1
bw d w1m

≤ [σF1 ]

1

• Yε = ε = 1, 7337 = 0.577 - hệ số kể đến sự trùng khớp của răng
α
1

1

Với ε α = 1,88 − 3,2( z + z ) cos = 1,733
1
2
•Yβ = 1
•Hệ sớ dạng răng:
SVTH : Mai Văn Đức

- 24 -

Lớp :CNCTM K19


Đồ án Chi Tiết Máy

GVHD:Lê Thị Lan Anh
YF 1 = 3, 47 +

+ Bánh dẫn:
+ Bánh bị dẫn:
•

YF 2 = 3, 47 +

13, 2
= 3,94
Z1

13, 2
= 3, 602
Z2

KF=KFβKFαKFv KF KF KF
+ Bảng 6.7 : KFβ= 1,1
+ Bánh răng thẳng : KFα= 1
+ Chọn cấp chính xác theo vận tớc vịng: v=

π d1n2
= 1,4 m/s
60000

Theo bảng 6.13[1] chọn cấp chính xác là 9
Bảng 6.5[1], KHv = 1,07
Suy ra

KF =1,1.1.1,07 = 1,177
σ F1 =

2.163714, 29.1,177.0,577.1.3, 794
= 79 MPa < [σF]1 =267,43 MPa
55, 5.76, 7.2,5

Y F2
σF2 = σF1 Y F1 =72 MPa < [σF]2 = 252 MPa

Đảm bảo điều kiện bền uốn.
2.6.KIỂM NGHIỆM RĂNG VỀ QUÁ TẢI
Theo đầu bài, ta có hệ số quá tải : kqt=1,4
Theo CT6.48[1]/108:

σ Hmax = σ H kqt = 522,73 1,4 = 618,5( MPa ) < [ σ Hmax ] = 1624( MPa )
Theo CT6.49[1]/108:
σ F 3max = σ F 3 .K qt = 79.1,4 = 110( MPa ) < [ σ F 3 ] max = 464( MPa )
σ F 4max = σ F 4 .K qt = 72.1,4 = 99,4( MPa ) < [ σ F 4 ] max = 464( MPa )
Như vậy răng thỏa mãn điều kiện về quá tải.

SVTH : Mai Văn Đức

- 25 -

Lớp :CNCTM K19