ĐH Công Nghiệp Hà Nội - 1 - Đồ Án Chi Tiết Máy Đề 76
Lớp :CTM3_K11
Môn Học: Đồ án Chi Tiết Máy
Đề tài : Thiết kế hộp giảm tốc 1 cấp bánh trụ răng thẳng
Chương 1: Chọn động cơ, phân phối tỷ số truyền và mômen xoắn trên các trục
động cơ
1.1, Chọn động cơ
1.1.1, Xác định công xuất động cơ
η
Pt
Pct =
Trong đó:
-
P
ct
là công suất cần thiết trên trục động cơ (kw)
-
P
t:
công suất tính toán trên trục máy công tác (kw)
3
10
−
= vFPt
Với :Lực kéo băng tải F=14000 N
Vận tốc băng tải V=0,34 m/s
− P
t
= 14000.0,34.
3
10

k =
0,99
Hiệu suất 1 cặp ổ trượt η
ot =
0,995
− η
=
0,96.0,97.0,99
2
.0,99.0,995

= 0,9
−
9,0
76,4
=Pct
= 5,289 kw
1.1.2 Xác định sơ bộ số vòng quay của động cơ
-
Tỷ số truyền của hệ thống dẫn động
U
t
= U
h
.U
n
Trong đó:
-
U
h

200.14,3
34,0.60000
=
32,48 (vg/ph)
-
Số vòng quay sơ bộ của động cơ :
.
n
sb=
n
lv.
u
t =
32.20
=
640 (vg/ph)
1.1.3 Chọn động cơ
-
Momen mở máy của động cơ
65,1
4,1
.4,1
21
1
=
+
=
TT
T
T

4A132S8Y3 5,5 716 0,74 1.8
1.2.Phân phối tỷ số truyền
-
Tỷ số truyền của hệ thống dẫn động :
U
t
= U
h.
U
đ
=
lv
đb
n
n
=
48,32
716
= 22,04
-
Phân phối tỷ số truyền:
Tỷ số truyền của hộp giảm tốc U
h
= U
br
= 4
 Tỷ số truyền của bộ truyền ngoài U
n
= U
đ

− η
o l
= 0,99
 P
2
=
88,4
99,0.99,0.995,0
76,4
=
kw
n
2
= n
lv
= 32,48 (vg/ph)
T
2
= 9,55.10
6
.
2
2
n
P
= 9,55.10
6
48.32
88,4
= 1434852,22 N.mm

U
n
=
51,5
716
= 130(vg/ph)
T
1
= 9,55.10
6
.
1
1
n
P
= 9,55.10
6
130
08,5
= 373184,62 N.mm
1.3.3,Trục động cơ:
Theo sơ đồ hệ thống dẫn động đề 76 ta có:
đbr
đc
P
P
ηη
.
1
=

6
716
45,5
= 72692,04 N.mm
Bảng tổng kết số liệu:
Thông số trục Động cơ 1 2
Công suất P(kw) 5,4 5,03 4,83
Tỷ số truyền U 5,51 4
Số vòng quay n
(vg/ph)
716 130 32,48
Mômen xoắn T
(N.mm)
72692,04 373184,62 1434852,22
Chương 2.Thiết kế bộ truyền ngoài_Bộ truyền đai dẹt
2.1,Chọn loại đai
Căn cứ công suất động cơ P = 5,5kw, tỷ số truyền U
đ
= 5,1 và điều kiện làm việc
va đập nhẹ ta chọn
Loại đai là đại vải cao su
2.2,Xác định các thông số bộ truyền
2.2.1,Đường kính bánh đai nhỏ
Theo công thức thực nghiệm ta có : d
1
= (5.2 6.4)
3
đc
T
trong đó : mômen xoắn trên trục động cơ T

Tỷ số truyền thực tế :
SV:Phạm Thanh Tùng - 4 - GVHD:Trần Thị Thu Thủy
ĐH Công Nghiệp Hà Nội - 5 - Đồ Án Chi Tiết Máy Đề 76
U
tt
=
)01.01.(225
1250
)1(
.1
2
−
=
−
ξ
d
d
= 5.61
 Sai lệch tỷ số truyền :
8.1100.
51,5
61,551,5
100. −=
−
=
−
=∆
đ
ttđ
U

+
+=
−
+++=
a
dd
dda
π
= 6860,64 mm
• tăng dây đai lên một lượng l = 139,36 mm để dễ nối đai.Vậy chiều dài của
đai là L = 7m
• Nghiệm đai về tuổi thọ :
L
v
i =

Với chiều dài của đai L = 7m
vận tốc đai v =
sm
nd
đc
/435,8
10.60
716.225.14,3
10.60

33
1
==
π

• Diện tích tiết diện đai dẹt được xác định từ chỉ tiêu về khả năng kéo của đai :
[ ]
F
đt
kF
bA
δ
δ
.
. ==

[ ]
δδ
.
.
F
đt
kF
b =⇒
Trong đó :
δ
là chiều dày của đai.Với đai vải cao su
mmd
d
625,5
40
225
40
1
40

==
π
 F
t
=
N
V
P
đc
652
435,8
5,5.1000
.1000
==
• Theo bảng 4.7_TTTKHTDĐCK ta có :Hệ số tải trọng động k
đ
= 1,1
SV:Phạm Thanh Tùng - 5 - GVHD:Trần Thị Thu Thủy
ĐH Công Nghiệp Hà Nội - 6 - Đồ Án Chi Tiết Máy Đề 76
• Ứng suất có ích cho phép
[ ]
F
δ
xác định theo công thức:
[ ] [ ]
0
0
CCC
vFF
α

=>
[ ]
256,2
225
5,510
5,2
.
0
=−=
F
δ
(MPa)
Theo bảng 4.10_TTTKHTDĐCK Bằng phương pháp nội suy ta có:
− Hệ số kể đến ảnh hưởng của góc ôm :
9208,0
=
α
C
Theo bảng 4.11_TTTKHTDĐCK Bằng phương pháp nội suy ta có:
− Hệ số kể đến ảnh hưởng của vận tốc góc :
0094,1
=
Cv
Theo bảng 4.12_TTTKHTDĐCK với Góc nghiêng đường nối tâm bộ truyền
ngoài là
°
55
− Hệ số kể đến ảnh hưởng của vị trí bộ truyền
1
0

− Lực căng ban đầu :
.8,1
00
==
δσ
bF
75.6=810 (N)
− Lực tác dụng lên trục:






=






=
2
6,153
sin.810.2
2
sin 2
1
0
α

2
=
b
σ
(MPa)
Giới hạn chảy
340
2
=
ch
σ
(MPa)
3.2,Định ứng suất cho phép
− Ứng suất tiếp xúc cho phép :
[ ]
H
HL
H
S
K
H
.
0
lim
σσ
=
+ Tính ứng suất tiếp xúc cho phép với chu kỳ cơ sở :
70.2
0
lim

m
HE
HO
N
N
.Với bậc của đưởng cong mỏi khi thử về tiếp xúc
H
m
= 6
o Số chu kỳ thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về tiếp xúc
4,2
.30 HBN
HO
=
⇒

74,2
1
10.39,1230.30 ==
HO
N
⇒

64,2
2
10.76,7180.30 ==
HO
N
o Số chu kỳ thay đổi ứng suất tương đương
ii




=
i
ii
iHE
t
t
T
T
t
u
n
cN 60
3
max1
1
2
⇒
633
2
10.9,810000.
8
25.4
.65,0
8
5,2
.1.
4

H
82,481
1,1
1
.530
1
==
σ
SV:Phạm Thanh Tùng - 7 - GVHD:Trần Thị Thu Thủy
ĐH Công Nghiệp Hà Nội - 8 - Đồ Án Chi Tiết Máy Đề 76
[ ]
MPa
H
91,390
1,1
1
.430
2
==
σ
[ ]
[ ] [ ]
[ ]
⇒<=
+
=
+
=
min
21

= 1,75
+ Tính ứng suất uốn cho phép với chu kỳ cơ sở :
HB
F
.8,1
0
lim
=
σ
[ ]
MPa414230.8,1
1
0
Flim
==⇒
σ
[ ]
MPa324180.8,1
2
0
Flim
==⇒
σ
+ Hệ số xét đến ảnh hưởng của tải:K
FC
= 1(vì tải đặt một phía)
+ Hệ số tuổi thọ xét đến ảnh hưởng của thời hạn phục vụ và chế độ tải trọng
của bộ truyền:
K
FL








=
Với
iii
tTnc ,,,
lần lượt là số lần ăn khớp trông 1 vòng quay, số vòng quay,
mômen xoắn, tổng số giờ làm việc ở chế độ i của bánh răng đang xét.
766
6
max1
1
2
10.4,810000.
8
25.4
.65,0
8
5,2
.1
4
130
.1.60 60 =



FOFE
NN
do đó K
FL2
= 1.Tương tự thì K
FL1
= 1
Như vậy sơ bộ xác định được :
[ ]
MPa
F
57,236
75,1
1.1
.414
1
==
σ
[ ]
MPa
F
14,185
75,1
1.1
.324
2
==
σ
− Ứng suất quá tải chọ phép:
[ ]

).1.(
bdH
H
aw
u
KT
uKa
ψσ
β
±=
Trong đó :

Hệ số phụ thuộc vào vật liệu cặp bánh răng và loại răng:
Theo bảng 6.5_TTTKHTDĐCK:
3/1
49,5MPa=
a
K


Mômen xoắn trên trục bánh chủ động :T
1
= 373184,62 N.mm

Ứng suất tiếp xúc cho phép :
[ ]
MPa
H
365,436=
σ

w
2540,41270,270,212)02,001,0()02,001,0( ÷=÷=÷=
Theo tiêu chuẩn trị số môđun bảng 6.8 _TTTKHTDĐCK ta chọn: m = 4mm
Bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng có β = 0
+ Xác định số bánh răng nhỏ:
[ ] [ ]
27,21
)14.(4
70,212.2
)1.(
.2
1
=
+
=
+
=
um
a
z
w
.Lấy z
1
= 21
+ Xác định số răng bánh lớn: z
2
= u.z
1
= 4.21 = 84
+ Tổng số răng


ww
H
HMH
dub
uKT
zzz
+
=
ε
σ
.Trong đó:
 Hệ số kể đến cơ tính vật liệu của các bánh răng ăn khớp:
Theo bảng 6.5_TTTKHTDĐCK ,Z
M
= 274
3/1
MPa
 Hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc :
SV:Phạm Thanh Tùng - 9 - GVHD:Trần Thị Thu Thủy
ĐH Công Nghiệp Hà Nội - 10 - Đồ Án Chi Tiết Máy Đề 76
wt
b
H
a
z
2sin
cos2
β
=

0
14,3.4
0sin.63
.
sin.
===
π
β
ε
β
m
b
w
.Với chiều rộng vành răng
mmab
wbaw
63210.3,0. ===
ψ
+ Hệ số kể đến sự trùng khớp ngang của răng:
69,10cos)
84
1
21
1
(2,388,1cos.)
11
(2,388,1
21
=


ε
ε
z
 Đường kính vòng lăn bánh răng nhỏ:
mm
u
a
d
h
w
w
168
)14(
210.2
)1(
2
1
=
+
=
+
=
.
Vận tốc vòng
⇒=== sm
nd
v
w
/14.1
60000

theo bảng 6.14_TTTKHTDĐCK Với cấp chính xác là 9 và
13,15,2 =⇒<
α
H
Kv
•
Hệ số kể đến tải trọng động suất hiện trong vùng ăn khớp khi tính về
tiếp xúc:
αβ
H
wwH
Hv
KT
dbv
K
K.2

1
H1
1
+=
o Với
64,40
4
210
.14.1.82.06,0
0
===
u
a

uKT
zzz
ww
H
HMH
6,355
168.4.63
)14.(74,1.62,373184.2
.77,0.764,1.274

)1.( 2

22
1
1
=
+
=
+
=
ε
σ
+ Xác định chính xác ứng suất tiếp xúc cho phép:
[ ] [ ]
xHRVHH
KZZ
σσ
=
 với v = 1,14s<5 m/s, suy ra hệ số xét đến ảnh hưởng vận tốc vòng
86,014,1.85,0.85,0

[ ]
mmab
H
H
wbaw
11,66
51,356
41,374
.210.3,0.
2
2
=






=








=
σ
σ

σ
σσ
βε
≤=
≤=
.Trong đó:
 Mômen xoắn trên trục bánh chủ động :T
1
= 373184,62 N.mm
 Môđun pháp : m = 4mm
 Chiều rộng vành răng :
mmb
w
11,66=
 Đường kính vòng lăn bánh chủ động:
mmd
w
168
1
=
 Hệ số tải trọng kinh tính về uốn:
FvFFF
KKKK
αβ
=
.Với
•
Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành
răng khi tính về uốn:K
Fβ

a
ε
•
Hệ số kể đến độ nghiêng của răng, với răng thẳng β = 0
⇒
Y
β
= 1
•
Hệ số trùng khớp của dạng bánh răng 1 và 2:
2,1 FF
YY
o theo bảng 6.9_TTTKHTDĐCK Với
⇒= 21
1
Z

hệ số dịch chỉnh
0
21
== xx
o số răng tương đương :
84
1
84
cos
21
1
21
cos

Fv
KT
dbv
K
K.2

1
F1
1
+=
o Với
84,10
4
210
.14,1.82.016,0
0
===
u
a
vgv
w
FF
δ
o Trong đó: Hệ số kể đến ảnh hưởng của các sai số ăn khướp
F
δ
theo bảng 6.15_TTTKHTDĐCK
Hệ số kể đến ảnh hưởng của các sai lệch các bước
bánh răng 1 và 2
0

F
14,18529,58
04,4
608,3.27,65
.
57,23627,65
4.168.11,66
04,4.1.59,0.63,1.62,373184.2
.
2
2
1
21
2
1
1
11
1
=<===
=<===
σ
σ
σ
σσ
βε

SV:Phạm Thanh Tùng - 12 - GVHD:Trần Thị Thu Thủy
ĐH Công Nghiệp Hà Nội - 13 - Đồ Án Chi Tiết Máy Đề 76
+ Xác định chính xác ứng suất uốn cho phép:
[ ] [ ]

84,2311.1.98,0.57,236
1
1
==⇒
==⇒
σ
σ
Vậy
[ ]
[ ]
MPaMPa
MPaMPa
FF
FF
44,18129,58
84,23127,65
22
11
=<=
=<=
σσ
σσ
4, Kiểm nghiệm răng về quá tải:
+ Đồng thời ứng suất tiếp xúc cực đại và ứng suất uốn cực đại phải không vượt
quá 1 giá trị cho phép:
[ ]
[ ]
max
max
max

σ
 Hệ số quá tải
8,1
max
==
T
T
K
qt

[ ]
[ ]
[ ]
MPaMPa
MPaMPa
MPaMPa
FF
FF
HH
2722,788,1.29,58
36057,878,1.27,65
95209,4778,1.6,355
max
2max2
max
1max1
max
max1
=≤==
=≤==

+ Đường kính đỉnh răng :
( )
( )
yxdd
yxdd
a
a
∆+++=
∆+++=
222
111
1.2
1.2
SV:Phạm Thanh Tùng - 13 - GVHD:Trần Thị Thu Thủy
ĐH Công Nghiệp Hà Nội - 14 - Đồ Án Chi Tiết Máy Đề 76
 Hệ số dịch chỉnh tâm :
( ) ( )
⇒=+−=+−= 08421.5,0
4
210
.5,0
21
zz
m
a
y
w
 Hệ số :
000
1000

111
=−−=−−=
=−−=−−=
+ Đường kính lăn :
( ) ( )
mmudd
mm
u
a
d
ww
w
w
3364.84.
84
14
210.2
1
.2
12
1
===
=
+
=
+
=
Bảng tổng kết các thông số và kích thước bộ truyền bánh răng:
Thông số Giá trị
Khoảng cách trục

aa
338;86
21
==
Đường kính đáy răng
mmdmmd
ff
326;74
21
==
Đường kính lăn
mmdmmd
ww
336;84
21
==

Chương 4.Thiết kế trục
4.1.Chọn vật liệu chế tạo trục:
Chọn vật liệu chế tạo trục lag thép 45 thường hóa có:
− Độ cứng :
200=HB
− Giới hạn bền :
MPa
b
850=
σ
− Giới hạn chảy:
MPa
ch

r
t
w
t
FtgFF
F
tgF
F
F
d
T
F
==
==
==
β
β
α

− Trong đó:
−
βα
,,,
11 tww
dT
lần lượt là mômen xoắn trên trục 1 (Nmm),
đường kính vòng lăn bánh 1 (mm),góc ăn khớp ,góc nghiêng của
răng
−
21

1
2
1
1
1
0
99,3233
0cos
20.34,8885
cos
34,8885
84
62,373184.2
2
ata
r
twt
r
t
w
t
FtgFF
FN
tg
tgF
F
FN
d
T
F

FF
r
= 1577,19 (N)
Vì đường nối tâm tạo với bộ truyền ngoài 1 góc
°= 55
α
nên phân
r
F
thành 2
thành phần:
NFF
NFF
rx
ry
95,129155sin.19,1577sin.
64,90455cos.19,1577cos.
1212
1212
===
===
α
α
− Từ khớp nối:
( )
N
D
T
F
NFF

d
i
3
2,0
τ
≥

Trong đó: T
i
là mômen xoắn trên trục thứ i
[ ]
τ
là ứng suất xoắn cho phép đối với vật liệu trục thép 45 Mpa
[ ]
MPa3015 ÷=
τ
− Đường kính trục động cơ :
[ ]
mm
T
d
đc
đc
29,26
20.2,0
04,72692
2,0
33
0
==≥

đc
26=
;
mmd 50
1
=
;
mmd 65
2
=
4.2.3. Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điêm đặt lực
− Chiều rộng ổ lăn: Theo bảng 10.2_TTTKHTDĐCK ta chọn
;33;27
0201
mmbmmb ==
− Chiều dài mayơ bánh đai, mayơ bánh răng trụ :
( )
mmdl
m
756050.5,12,1).5,12,1(
11
÷=÷=÷=
Chọn
mmlmml
mm
75;60
1211
==
− Chiều dài may ơ nửa khớp nối :
( )

3
=k
Chiều cao lắp ổ và đầu bulông
18=
n
h
− Khoảng cách giũa các điểm đặt lực:

SV:Phạm Thanh Tùng - 16 - GVHD:Trần Thị Thu Thủy