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

max
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

− 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
=

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
SV:Phạm Thanh Tùng - 3 - GVHD:Trần Thị Thu Thủy
ĐH Công Nghiệp Hà Nội - 4 - Đồ Án Chi Tiết Máy Đề 76
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
1
= 72692,04N.mm
đường kính bánh đai nhỏ d
1
 d

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
UU
U
% < 5%
⇒
đảo bảo
2.2.3,Khoảng cách trục và chiều dài đai
• khoảng cách trục :

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

⇒<== 5205,1
7
435,8
i
đảm bảo độ bền của đai
• Nghiệm góc ôm α
1

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
1
1
1
==≤⇒≤
δ
δ
Theo bảng tra 4.1_TTTKHTDĐCK ta chọn

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
• Ứng suất có ích cho phép
[ ]
F
δ
xác định theo công thức:
[ ] [ ]
0
0
CCC
vFF
α
δδ
=

Trong đó:
 Ứng suất có ích cho phép xác định bằng thực nghiệm
[ ]
1
.2
1

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
=
C
⇒
[ ]
09,21.0094,1.9208,0.256,2 ==
F
δ
(MPa)
Hệ số tải trọng động k
đ
= 1,35
=>
[ ]
mm

=






=
2
6,153
sin.810.2
2
sin 2
1
0
α
FF
r
= 1577,19 (N)
SV:Phạm Thanh Tùng - 5 - GVHD:Trần Thị Thu Thủy
ĐH Công Nghiệp Hà Nội - 6 - Đồ Án Chi Tiết Máy Đề 76
Chương 3 .Thiết kế bánh răng
3.1,Chọn vật liệu
Chọn vật liệu 1 cấp bánh răng với:
− Bánh răng nhỏ:
Thép 45 tôi cải thiện có độ cứng HB 192…240
Chọn độ cứng HB = 230
Giới hạn bền
750
1

[ ]
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
+= HB
H
σ
Theo bảng 6.2_TTTKHTDĐCK ta có:S
H
=1,1

⇒

53070230.2
0
1lim
=+=
H

⇒

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
HE
tn
T
T
cN 60
3
max
∑






cN 60
3
max1
1
2
⇒
633
2
10.9,810000.
8
25.4
.65,0
8
5,2
.1.
4
130
.1.60 =






+=
HE
N
Vì
⇒>
22 HOHE

1
.430
2
==
σ
[ ]
[ ] [ ]
[ ]
⇒<=
+
=
+
=
min
21
25,1365,436
2
91,39082,481
2
H
HH
H
MPa
σ
σσ
σ
thỏa mãn
− Ứng suất uốn cho phép:
[ ]
F

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
=
F
m
FE
FO
N
N
.Với bậc của đưởng cong mỏi khi thử về uốn
F
m
= 6
o Số chu kỳ thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về uốn
6
10.4=
FO
N

1
2
10.4,810000.
8
25.4
.65,0
8
5,2
.1
4
130
.1.60 60 =






+=








=⇒
∑
i

==
σ
[ ]
MPa
F
14,185
75,1
1.1
.324
2
==
σ
− Ứng suất quá tải chọ phép:
[ ]
[ ]
[ ]
MPa
MPa
MPa
chF
chF
chH
272340.8,08,0max
360450.8,08,0max
952340.8,28,2max
22
11
2
===
===

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

Hệ số xác định theo công thức :
)1(.53,0 ±= u
babd
ψψ
Theo bảng 6.6_ TTTKHTDĐCK: chọn
795,0)14(3,0.53,03,0 =+=⇒=
bdba
ψψ

Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng khi tính về tiếp xúc:K
Hβ
Theo bảng 6.7_ TTTKHTDĐCK bằng phương pháp nội suy : K
Hβ
= 1,02975


a
z
w
.Lấy z
1
= 21
+ Xác định số răng bánh lớn: z
2
= u.z
1
= 4.21 = 84
+ Tổng số răng
1058421
21
=+==
+
zzz
t

+ Tính lại khoảng cách trục
mm
mz
a
t
w
210
2
105.4
2
===

 Hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc :
wt
b
H
a
z
2sin
cos2
β
=
.Với
Góc nghiêng của rang trên hình trụ cơ sở β
b
:
.00.20cos.cos === tgtgtg
tb
βαβ
Với
20)0cos/20()cos/( ==== tgarctgtgarctg
twt
βααα
SV:Phạm Thanh Tùng - 8 - GVHD:Trần Thị Thu Thủy
ĐH Công Nghiệp Hà Nội - 9 - Đồ Án Chi Tiết Máy Đề 76
Trong đó: góc prôfin gốc
α
= 20; góc prôfin răng
t
α
; góc ăn khớp
tw

+ Hệ số kể đến sự trùng khớp ngang của răng:
69,10cos)
84
1
21
1
(2,388,1cos.)
11
(2,388,1
21
=






+−=






+−=
βε
α
zz

⇒

+
=
+
=
.
Vận tốc vòng
⇒=== sm
nd
v
w
/14.1
60000
130.168.14,3
60000

11
π
Theo bảng 6.13_ TTTKHTDĐCK
dùng cấp chính xác 9.
 Hệ số tải trọng kinh tính về tiếp xúc:
HvHHH
KKKK
αβ
=
.Với
•
Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng khi tính về tiếp
xúc:K
Hβ
Theo bảng 6.7_ TTTKHTDĐCK do

+=
o Với
64,40
4
210
.14.1.82.06,0
0
===
u
a
vgv
w
HH
δ
o Trong đó: Hệ số kể đến ảnh hưởng của các sai số ăn khướp
H
δ
theo bảng 6.15_TTTKHTDĐCK
Hệ số kể đến ảnh hưởng của các sai lệch các bước bánh răng 1 và 2
0
g
theo bảng 6.16_TTTKHTDĐCK
⇒
495,1
13,1.,029751.62,373184.2
168.63.64,40
1 =+=
Hv
K
→

[ ] [ ]
xHRVHH
KZZ
σσ
=
SV:Phạm Thanh Tùng - 9 - GVHD:Trần Thị Thu Thủy
ĐH Công Nghiệp Hà Nội - 10 - Đồ Án Chi Tiết Máy Đề 76
 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
1.01.0
=== vZ
V
 Hệ số xét đến độ nhám của bề mặt răng làm việc
R
Z
với cấp chính xác động học là 9.Chọn cấp chính xác về mức tiếp xúc là 8 ,khi đó cần gia công
đạt độ nhắm
95,040 10 =⇒=
Rz
ZmR
µ
 Với
1700 =⇒<
xHa
Kmmd

[ ]
MPa
H
51,3561.95,0.86,0.365,436 ==







=
σ
σ
ψ
3, Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn:
+ Ứng suất uốn sinh ra tại chân răng ăn khớp
[ ]
[ ]
2
1
21
2
1
1
11
1
.
.
2
F
F
FF
F
F

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
Theo bảng 6.7_ TTTKHTDĐCK do
795,0=
ba
ψ
bằng phương pháp nội suy:K
Fβ
= 1,0695
•
Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng cho các đôi răng đồng thời ăn khướp khi tính
về uốn:
theo bảng 6.14_TTTKHTDĐCK Với cấp chính xác là 9 và
37,15,2 =⇒<
α
F
Kv
•
Hệ số kể đến sự trùng khớp của bánh răng :
59,0
69,1
11
===
a

cos
21
1
21
cos
3
2
2
3
1
1
===
===
β
β
Z
Z
Z
Z
V
V
Theo bảng 6.18_TTTKHTDĐCK bằng phương pháp nội suy ta có:
608,3;04,4
21
==
FF
YY

SV:Phạm Thanh Tùng - 10 - GVHD:Trần Thị Thu Thủy
ĐH Công Nghiệp Hà Nội - 11 - Đồ Án Chi Tiết Máy Đề 76

δ
theo bảng 6.15_TTTKHTDĐCK
Hệ số kể đến ảnh hưởng của các sai lệch các bước bánh răng 1 và 2
0
g
theo bảng 6.16_TTTKHTDĐCK
⇒
11,1
37,1.,06951.62,373184.2
168.11,66.84,10
1 =+=
Fv
K
→

63,111,1.37,1.0695,1 ==
F
K
Vậy
[ ]
[ ]
MPaMPa
Y
Y
MPaMPa
mdb
YYYKT
F
F
FF

+ Xác định chính xác ứng suất uốn cho phép:
[ ] [ ]
xFSRFF
KYY
σσ
=
 Hệ số xét đến độ nhạy của vật liệu đối với tập trung ứng suất:
Với môđun
( ) ( )
98,04ln0695,008,1ln0695,008,14 =−=−=⇒= mYmmm
S

 Hệ số xét đến ảnh hưởng của độ nhắm :
1=
R
Y
(bánh răng phay)
 Hệ số xét đến kích thước bánh răng ảnh hưởng đến độ bền uốn: :
1=
xF
K
(d
a
<400)

[ ]
[ ]
MPa
MPa
F

max
max
.
.
FqtFF
HqtHH
K
K
σσσ
σσσ
≤=
≤=
Trong đó:
 Ứng suất tiếp xúc cực đại :
maxH
σ
 Ứng suất tiếp uốn cực đại :
maxF
σ
 Ứng suất tiếp xúc cực đại cho phép :
[ ]
MPa
H
952
max
=
σ
 Ứng suất tiếp xúc cực đại cho phep :
[ ]
max

max1
=≤==
=≤==
=≤==
σσ
σσ
σσ
5, Các thông số hình học cơ bản cho bộ truyền:
+ Đường kính vòng chia :
mm
Zm
d
mm
Zm
d
336
1
84.4
cos
.
84
1
21.4
cos
.
2
2
1
1
===

1000
=∆⇒=⇒== yk
z
y
k
x
t
y
⇒
( )
( )
mmd
mmd
a
a
338001.2336
86001.284
2
1
=+++=
=+++=
+ Đường kính đáy răng :
( ) ( )
( ) ( )
mmmxdd
mmmxdd
f
f
32640.25,2336.25,2
7440.25,284.25,2

Khoảng cách trục
mma
w
210=
Mônđun pháp m = 4mm
Chiều rộng vành răng
mmb
w
11,66=
Tỷ số truyền U
h
= U
br
= 4
Góc nghiêng của răng
°= 0
β
Số bánh răng
84 Z; 21 Z
21
==
Hệ số dịch chỉnh
0
21
== xx
Đường kính vòng chia
mmdmmd 336;84
21
==
Đường kính đỉnh răng

850=
σ
− Giới hạn chảy:
MPa
ch
340=
σ
− Ứng suất xoắn cho phép:
[ ]
MPa3015 ÷=
τ
.Chọn
[ ]
MPa20=
τ
4.2.Tính toán thiết kế trục:
4.2.1.Xác định tải trọng tác dụng lên trục
1.Lực tác dụng từ các bộ truyền bánh răng:
− Từ bộ truyền bánh răng trụ:

212
2
1
1
2
1
1
1
cos
2

−
21
,
tt
FF
:Lực vòng tác dụng lên bánh răng nhỏ, lớn
( )
Nmm
−
21
,
rr
FF
:Lực hướng tâm tác dụng lên bánh răng nhỏ, lớn
( )
Nmm
−
21
,
aa
FF
:Lực dọc trục tác dụng lên bánh răng nhỏ, lớn
( )
Nmm⇒
( )
( )
211

T
F
===
====
====
β
β
α
2.Lực tác dụng từ bộ truyền đai và khớp nối:
− Từ bộ truyền đai:






=






=
2
6,153
sin.810.2
2
sin 2
1

NFF
t
t
tr
28,20887
39,137
1434852,22.2
2
82,52213,02,0
2
===
=÷=
trong đó:
o F
t
: Lực vòng trên khớp nối N
o T
2
: Mômen xoắn trên trục 2 N.mm
o

D
t
: Đường kính vòng tròn qua tâm các chốt mm
SV:Phạm Thanh Tùng - 13 - GVHD:Trần Thị Thu Thủy
ĐH Công Nghiệp Hà Nội - 14 - Đồ Án Chi Tiết Máy Đề 76
4.2.2.Tính sơ bộ đường kính trục
− Đường kính trục xác định bằng mômen xoắn ;
[ ]
mm

==≥
τ
− Đường kính trục vào của hộp giảm tốc
[ ]
mm
T
d 92,49
15.2,0
62,373184
2,0
33
1
1
==≥
τ
− Đường kính trục ra của hộp giảm tốc
[ ]
mm
T
d 07,62
30.2,0
22,1434852
2,0
3
3
2
2
==≥
τ
− Do đó đường kính sơ bộ các trục là :

( )
mmdl
m
5,1572,8863.5,24,1).5,24,1(
22
÷=÷=÷=
Chọn
;155;88
2423
mmlmml
mm
==
( )
131121013131212
2;5,0; llkkbllll
mc
=+++=−=
− Theo bảng 10.3_TTTKHTDĐCK ta chọn:
Tên gọi Ký hiệu và giá trị
Khoảng cách từ mặt mút của chi tiết quay đến thành trong của hộp
hoặc khoảng cách giữa các chi tiết quay
10
1
=k
Khoảng cách từ mặt mút của ổ đến thành trong của hộp
8
2
=k
Khoảng cách từ mặt mút của chi tiết quay đến nắp ổ
10