TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỘP GIẢM TỐC MÁY NÉN VIÊN
PHẦN 1 : TÍNH TOÁN THÔNG SỐ BAN ĐẦU
I.

Động cơ :

-

P = 110 kW .
Nđc = 750 v/ph .
ɳđc = 0,86 .
Tỷ số truyền :

II.

u∑ = = 5,555 .
Hộp cần thiết kế : 2 cấp bánh răng nghiêng
Chọn u2 = 2,5 ; u3 = = 2,222 .

III.

Thông số trục I :

Công suất :
P1 = Pđc . ɳol . ɳđc . ɳk
= 110 . 0,995 . 0,86 . 1
= 94,13 kW .
- Số vòng quay :
N1 = 750 v/ph .
- Moment xoắn :
T1 = 9,55 . 106 . = 1,2 .106 Nmm .

-

VI.

Bảng tổng hợp :

Trục
Công suất (kW)
Tỳ số truyền
Số vòng quay (v/ph)
Moment xoắn T (Nmm)

I
94,13
1
750
1,2.106

II
89,91
2,5
300
2,86.106

III
85,88
2,222
135
6,075.106


MPa,

σ ch 2 = 450

MPa;

a. Ứng suất tiếp xúc:
[σ H ] = σ 0 H lim

-Ứng suất tiếp xúc cho phép

N HE

0,9 K HL
sH
3

 T 
= 60c∑  i ÷ ni ti
i =1  Tmax 
2

-Số chu kỳ tương đương
Vì mỗi vòng quay răng chỉvào khớp 1 lần nên c = 1.
 T 3 60  0,6T 3 12 
8
N HE1 = 60 × 1 × 486,7 ×  ÷ ×
+
÷ ×  × 19200 = 4,87 × 10
 T  72  T  72 



σ Ho lim1 = 2 HB1 + 70 = 2 × 250 + 70 = 570 Mpa
σ Ho lim 2 = 2 HB2 + 70 = 2 × 235 + 70 = 540 Mpa
Hệ số an toàn SH=1,1
-Ứng suất tiếp xúc cho phép

0,9 × σ Ho lim × K HL
σ H  =
SH
σ H 1  =
σ H 2  =

0,9 × 570 × 1
= 466,36
1,1
0,9 × 540 × 1
= 441,82
1,1

MPa

MPa

[σH ] =
Do tính bánh răng trụ răng nghiêng chọn

σ H2 1  + σ H2 2 
2


+
÷ ×  × 19200 = 4.716 × 10
 T  72  T  72 
 T  60  0.6T  12 
8
N FE 2 = 60 × 1 × 150 ×  ÷ ×
+
÷ ×  × 19200 = 1,45 × 10
 T  72  T  72 
6

6

Số chu kỳ cơ sở NFO=5x10 chu kỳ

chu kỳ

6

chu kỳ


Vì NFE> NFO nên chọn KFL1=KFL2=1
Giới hạn mõi uốn cho phép

σ OFlim = 1,8 × HB( MPa)

σ OFlim = 1,8 × 250 = 450( MPa)
σ OFlim = 1,8 × 235 = 423( MPa)
Hệ số an toàn SF= 1.75


trong đó theo bảng 6.6 [1] sách Trịnh Chất , chọn

ψ ba = 0.4

(bảng6.5[1]);

; với răng nghiêng Ka = 43


ψ bd = 0,53ψ ba ( u + 1) = 0,53 × 0,4 × ( 3,24 + 1) = 1
K H β = 1,05

(sơ đồ 6);

, do đó theo bảng 6.7 [1],


aw = K a ( u + 1)

3

T1K H β

[ σ H ] uψ ba
2

= 43( 2,5 + 1)

3

.Vì

8o ≤ β ≤ 20o

Z1 = 40

Răng

Số răng bánh lớn:

z2 = uz1 = 2,5 × 40 = 100

. Lấy z2 = 81 răng.

um =
Do đó tỉ số truyền thực sẽ là

cos β =

suy ra:

100
= 2,5
40

mn ( z1 + z2 ) 5 × ( 40 + 100 )
=
= 0,946
2 aw
2 × 370

[ σ H 2 ] 0 = σ 0 H lim 2 ×

K HL × Z R × ZV × Kl × K xH
1× 0.95 × 0.94 ×1×1
= 540
= 438.38 Mpa
SH
1.1

trong đó KHL=1
[CT 225 sách T.lộc]
Zr=0,95 khi chọn Ra=2,5÷1,25 um
Zv=0,85.v0,1=0,94 (Khi HB

-Do đó theo (CT6.34 sách Trịnh Chất1]:
2 × cos18,9250
ZH =
= 1.377
sin(2 × 46, 71)

do đó theo [CT6.36c sách Trịnh chất1]:
Zε =

1
1
=
= 0, 7734
εα
1, 672

trong đó theo (CT6.38b) [1] sách Trịnh Chất:

 1

1 
1 
 1
0
ε α = 1.88 − 3.2  + ÷÷
cos β = 1.88 − 3.2  +
÷ cos18, 925 = 1, 672
÷
 40 100  


K Hα = 1,13

ν H = δ H g ov aw / u = 0,002 × 73 × 2.51 370 / 2,5 = 2,370

trong đó theo bảng 6.15 [1] Trịnh Chất,
go=82.

δ H = 0,002

, theo bảng 6.16 [1] Trịnh Chất,


Do đó, theo (6.41) [1] Trịnh Chất

K Hv = 1,04

Theo (6.39) [1] sách Trịnh Chất:

K H = K H β K Hα K Hv = 0,805 × 1,13 × 1,04 = 0,946

Thay các giá trị vừa tính được vào (CT 6.33) [1] sách Trịnh Chất, ta được:

2T1K H ( u + 1)

σ H = Z M Z H Zε

bwudw2

2 × 2,86 × 106 × 0,946 × ( 2,5 + 1)

Hệ số tải trọng tính

K F = K F β K FV K Fα = 1.065 ×1 ×1.1 = 1.1715

Trong đó Theo bảng 6.7 [1

]sách Trịnh Chất,

K F β = 1,065


Số răng tương đương
Z td 1 =

Z1
40
=
= 47, 257 rang
3
3
cos β cos 18,9250

Z td 2 =

Z2
100
=
= 118,142rang
3
3

;ε β = b
= 148
= 3, 057
120
π mn
π ×5


Yβ = 1 − 3, 057 ×

18, 25
= 0.518
120

Lực vòng trên bánh dẫn
Ft =

2T1 2 × 2,86 × 106
=
= 10821, 65 N
d1
528,57

Lập tỉ số
 [ σ F 1 ] 0 258, 07

=
= 68,82

3, 75


Vì

σ 0 F 1 = 47,5Mpa < [ σ F 1 ] 0 = 258, 07 Mpa

Nên Bánh răng đủ bền uốn.
6/Các Thông Số Của Bộ Truyền

Thông số
Khoảng cách trục

Kí hiệu và giá trị
aw = 370 mm

Mô đun pháp

m = 5 mm

Số răng

Z1=40 răng Z2=100 răng
β = 18,925o

Góc nghiêng
Hệ số dịch chỉnh
Đường kính vòng chia
Đương kính vòng đỉnh răng
Đương kính vòng chân răng
Bề rộng bánh răng


cos18,925

.

Cặp bánh răng II – III :
Số liệu ban đầu:
Công suất truyền P3= 85,88kW Mômen xoắn T3= 6,075.106 Nm
Số vòng quay trục dẫn n3=300 v/ph Tỉ số truyền u = 2,222
Số vòng quay trục bị dẫn n2= 135 v/phút
Thời gian làm việc L = 5 năm Làm việc 1 ca / ngày
Tổng sốgiờ làm việc L= 5×300××8 = 12000 giờ
2 Chọn vật liệu cho hai bánh nhỏ và bánh lớn (theo bảng 6.1 [1] sách Trịnh Chất)
II.

a

Bánh nhỏ: thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB≈250 có

σ b1 = 850

σ ch1 = 580

MPa,

MPa;
b Bánh lớn: thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn Chọn HB1 = HB2+(10~15) HB
nên độ rắn bánh lơn HB≈235 có
2. Ứng suất cho phép:

σ b 2 = 750

 T  72  T  72 

chu kỳ


 T 3 60  0,6T 3 12 
88
N HE1 = 60 × 1 × 150 ×  ÷ ×
+
÷ ×  × 19200 = 1,5 × 10
 T  72  T  72 

N Ho1 = 30 × 250

2,4

= 1,7.10

chu kỳ

7

Số chu kỳ cơ sở
N Ho 2 = 30 × 2352,4 = 1,5.10 7
Vì NHE > NH0 nên chọn KHL1 =KHL2= 1
-Giới hạn mõi tiếp xúc cho phép
Theo [bảng 6.13 sách T. Lộc] với thép 45, tôi cải thiện đạt độ rắn HB 180…350
σ Ho lim = 2 HB + 70
-Giới hạn mõi tiếp xúc cho phép
(MPa)

2

σ H 2  < σ H  < 1,25 σ H 2 
(thỏa điều kiện trên)
b.Ứng suất uốn:

[σ F ] = σ OFlim
Ứng suất uốn

K FE
sF

σ H2 1  + σ H2 2 
2


N FE
Số chu kỳ tương đương

6

 T 
= 60c∑  i ÷ ni ti
i =1  Tmax 
2

Vì mỗi vòng quay răng chỉvào khớp 1 lần nên c = 1
 T 6 60  0.6T 6 12 
8
N FE1 = 60 × 1 × 486,7 ×  ÷ ×

sF
1,75
K FL
1
= 423 ×
= 241,71
sF
1,75

3.Khoảng cách trục a :

aw = K a ( u + 1) 3

T1K H β
2

σ H  uψ ba

chu kỳ

6

MPa

MPa

chu kỳ


trong đó theo bảng 6.6 [1] sách Trịnh Chất , chọn

454,32 × 2,222 × 0,4

Lấy aw = 460 mm không theo tiêu chuẩn
4.Xác định thông số ăn khớp
Theo (6.17) [1]:

m = ( 0,01 ÷ 0,02 ) aw = ( 0,01 ÷ 0,02 ) × 460 = 4,6 ÷ 9,2mm

Theo bảng 6.8 [1],

chọn môđun pháp mn = 8 mm.
số răng bánh nhỏ:


z1 =

2aw cos β 2 × 460 × cos β
=
mn ( u + 1)
8 ( 2,222 + 1)

33,5 ≤ Z1 ≤ 35,3

Nên
Số răng bánh lớn:

chọn

Z1 = 34


= 284, 4mm
cos β
cos16,96o

Kiểm nghiệm ứng suất :
a/ kiểm nghiệm ứng suất tiếp súc:

[ σ H 1 ] 0 = σ 0 H lim1 ×

K HL × Z R × ZV × K l × K xH
1× 0.95 × 0.94 ×1× 1
= 570
= 462.74 Mpa
SH
1.1

[ σ H 2 ] 0 = σ 0 H lim 2 ×

K HL × Z R × ZV × K l × K xH
1× 0.95 × 0.94 ×1× 1
= 540
= 438.38 Mpa
SH
1.1

trong đó KHL=1
[CT 225 sách T.lộc]
Zr=0,95 khi chọn Ra=2,5÷1,25 um
Zv=0,85.v0,1=0,94 (Khi HB
ZH =

 tan α nw
2 cos β
; α tw = tan −1 
sin(2α tw )
 cos β

0


−1  tan 20
=
tan
= 20.830

÷
0 ÷

 cos16,96 

-Do đó theo (CT6.34 sách Trịnh Chất1]:
ZH =

2 × cos16,960
= 1.697
sin(2 × 20.83)

do đó theo [CT6.36c sách Trịnh chất1]:
Zε =


b
= 0, 65 ⇒ K H β = 0, 7475
d

π × d1 × n1
= 1,86m / s
6 × 104

Với v = 1,86 m/s theo bảng 6.13 [1] Trịnh Chất dùng cấp chính xác 9

. Theo bảng 6.14 [1] Trịnh Chất với cấp chính xác 9 và v =1,86m/s, chọn

K Hα = 1,13


-Theo (6.42) [1] Trịnh Chất,

ν H = δ H g ov aw / u = 0,002 × 73 × 2.51 170 / 3,24 = 2,370

trong đó theo bảng 6.15 [1] Trịnh Chất,
go=82.

δ H = 0,002

, theo bảng 6.16 [1] Trịnh Chất,

Do đó, theo (6.41) [1] Trịnh Chất

K Hv = 1,04


[ σ F 2 ] 0 = σ 0 F lim 2 ×

K FLYRYxYδ K FC
1×1×1.0036 ×1
= 423
= 242.58 Mpa
SF
1.75

Trong đó YR hệ số xét đến ảnh hưởng của độ nhám:YR=1 khi phay và mài răng
Y x hệ số kích thước :khi tôi bề mặt và thấm nitơ Y x =1,05÷0,005m,đối với gang
xám Yx=1,075÷0,01 m.
Yδ hệ số độ nhạy vật liệu bánh răng đến sự tập trung tải trọng:
Yδ =1,082÷0,172lgm
Hệ số tải trọng tính

K F = K F β K FV K Fα = 1.065 ×1 ×1.1 = 1.1715

Trong đó Theo bảng 6.7 [1

]sách Trịnh Chất,

K F β = 1,065


Số răng tương đương

Z td 1 =


86,85

Hệ số xét đến ảnh hưởng của trùng khớp ngang
Yε =

1
1
=
= 0, 6
ε α 1, 668

Hệ số xét đến ảnh hưởng của góc nghiêng răng ( Sách thầy Trịnh Chất )
β
sin β
sin16,960
Yβ = 1 − ε α
;ε β = b
= 184
= 2,14
120
π mn
π ×8


Yβ = 0,7

Lực vòng trên bánh dẫn
Ft =

2T1

σ 0 F1 =

K F YF 1Yε Yβ Ft
bmn

= 23,57 Mpa

Vì

σ 0 F 1 = 23,56 Mpa < [ σ F 1 ] 0 = 258, 07 Mpa

Nên bánh răng đủ bền uốn.
6/Các Thông Số Của Bộ Truyền
Thông số
Khoảng cách trục

Kí hiệu và giá trị
aw = 460 mm

Mô đun pháp

m = 8 mm

Số răng

Z1=34 răng Z2= 76 răng
β = 16,96o

Góc nghiêng
Hệ số dịch chỉnh


Lực dọc trục
Fa 3 = Fa 2 = Ft 2 tan β = 19115 × tan16,960 = 5829 N

Lực hướng tâm
Fr 3 = Fr 2 =

Ft 2 × tan α nw 19115tan20
=
= 7273 N
cos β
cos16,96o

.

PHẦN 3 : THIẾT KẾ TRỤC
I. Thiết kế trục I :
1. Vật liệu thép C45 tiêu chuẩn. Độ bền
2. Lực tác dụng :
Ft12 = Ft 21 = 10821, 65 N .
- Lực vòng :
Fa12 = Fa 21 = 3710,35 N .
- Lực dọc trục :
Fr12 = Fr 21 = 4163,89 N .
- Lực hướng tâm :
3. Tính sơ bộ đường kính trục :
d≥

d≥


L22 = 0,5(lm22 + b0) + k1 + k2
; (lm22 = 184 mm , lm23 = 148 mm )
= 132,5 mm.
L23 = L22 +0,5(lm22 +lm23 ) + k1 = 313,5 mm .
L21 = lm22 +lm23 +3k1 + 2k2 + b0 = 428 mm .
L12 = k3 +hn + ½ lm22 = 95 mm ; ( k3 = 15 mm , hn = 20 mm ) .
5. Sơ đồ lực tác dụng và sơ đồ moment trên trục I :