BÁO CÁO ĐỒ ÁN CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY THIẾT KẾ TRẠM DẪN ĐỘNG BĂNG TẢI

Đặc điểm của hộp giảm tốc Trong các hệ thống dẫn động cơ khí thường sử dụng các bộ truyền bánh rănghoặc trục vít dưới dạng một tổ hợp biệt lập, đó được gọi là hộp giảm tốc, hộp giảm tốc

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ

LỜI CẢM ƠN

Đồ án cơ sở thiết kế máy là nội dung không thể thiếu với chương trình đào tạo

kỹ sư cơ khí nhằm cung cấp cho sinh viên những kiến thức cơ sở về kết cấu máy vàcác quá trình cơ bản khi thiết kế máy Trong quá trình học môn cơ sở thiết kế máychúng em đã được làm quen với những kiến thức cơ bản về kết cấu máy, các bộ phậncủa máy và các tính năng cơ bản của các chi tiết máy thường gặp Đồ án cơ sở thiết kếmáy giúp chúng em hệ thống lại các kiến thức đã học và tìm hiểu sâu hơn về nó.Thông qua việc hoàn thiện đồ án, chúng em có thể áp dụng được các kiến thức từ cácmôn học như truyền động cơ khí, sức bền vật liệu, hình họa và vẽ kỹ thuật cơ khí,dung sai và kỹ thuật đo,…

Hộp giảm tốc là cơ cấu truyền động nhờ sự ăn khớp trực tiếp giữa các bánhrăng Hộp giảm tốc dùng để giảm vận tốc góc và tăng momen xoắn, hộp giảm tốc là bộphận trung gian giữa động cơ và máy công tác

Do lần đầu làm đồ án và tìm hiểu với lượng kiến thức tổng hợp nên còn nhữngphần chưa hoàn toàn nắm vững Trong quá trình làm đồ án chúng em đã tham khảonhiều tài liệu cũng như giáo trình có liên quan, song sai sót là điều khó tránh khỏi.Chúng em rất mong nhận được sự hướng dẫn thêm của các thầy để chúng em có thểnắm vững cũng như củng cố lại kiến thức đã được học

Chúng em xin chân thành cảm ơn các thầy trong bộ môn, đặc biệt thầy MaiVĩnh Phúc đã nhiệt tình hướng dẫn chúng em trong quá trình hoàn thành đồ án

Cần Thơ, ngày 18 tháng 05 năm 2021

Sinh viên thực hiện Sinh viên thực hiện

(Ký và ghi rõ họ tên) (Ký và ghi rõ họ tên)

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN

MỤC LỤC

DANH MỤC HÌNH

DANH MỤC BẢNG

CHƯƠNG I

TÍNH TOÁN PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN VÀ LỰA CHỌN ĐỘNG CƠ

1.1 Đặc điểm của hộp giảm tốc 1

1.2 Chọn công suất cần thiết của động cơ 2

1.3 Chọn số vòng quay sơ bộ 3

1.4 Chọn động cơ điện 3

1.5 Phân phối tỷ số truyền 3

1.6 Tính công suất trên các trục 4

1.7 Tốc độ quay trên các trục 4

1.8 Momen xoắn trên các trục 4

1.9 Kết quả tính toán 5

CHƯƠNG II

THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN NGOÀI

2.1 Thiết kế bộ truyền đai 6

CHƯƠNG III

THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN TRONG

3.1 Thiết kế bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng cấp nhanh 11

3.2 Thiết kế bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng cấp chậm 20

3.3 Tổng hợp lại các thông số của bộ truyền bánh răng 29

CHƯƠNG IV

THIẾT KẾ TRỤC, Ổ, KHỚP NỐI

4.1 Tính toán thiết kế trục 31

4.2 Chọn ổ lăn 51

4.3 Tính toán nối trục 56

CHƯƠNG V

THIẾT KẾ VỎ HỘP, CÁC CHI TIẾT PHỤ, DUNG SAI LẮP GHÉP

5.1 Thiết kế vỏ hộp 59

5.2 Các chi tiết phụ 60

5.3 Bảng tổng kết bulông 65

5.4 Bôi trơn hộp giảm tốc 66

5.5 Dung sai và lắp ghép 67

CHƯƠNG VI

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

6.1 Kết luận 70

6.2 Kiến nghị 70

TÀI LIỆU THAM KHẢO

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1: Sơ đồ hộp giảm tốc hai cấp khai triển 1

Hình 2.1: Chọn đai theo số vòng quay bánh nhỏ và công suất cần truyền 6

Hình 4.1: Phác thảo hộp giảm tốc 33

Hình 4.2: Phân tích lực 34

Hình 4.3: Biểu đồ nội lực và kết cấu sơ bộ trục I 35

Hình 4.4: Biểu đồ nội lực và kết cấu sơ bộ trục II 38

Hình 4.5: Biểu đồ nội lực và kết cấu sơ bộ trục III 41

Hình 4.6: Sơ đồ chọn ổ trục I 50

Hình 4.7: Sơ đồ chọn ổ trục II 52

Hình 4.8: Sơ đồ chọn ổ trục III 54

Hình 4.9: Nối trục vòng đàn hồi 55

Hình 5.1: Chốt định vị 59

Hình 5.2: Nắp ổ lăn 60

Hình 5.3: Cửa thăm và nút thông hơi 60

Hình 5.4: Nút tháo dầu 61

Hình 5.5: Que thăm dầu 62

Hình 5.6: Vòng móc và vít nâng 62

Hình 5.7: Vòng phớt 63

Hình 5.8: Vòng chắn dầu 63

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1: Các thông số cơ bản của động cơ điện 3

Bảng 1.2: Tổng hợp lại các thông số 5

Bảng 2.1: Bảng các thông số đai loại B 7

Bảng 2.2: Bảng tổng hợp thông số đai B 10

Bảng 3.1: Thông số vật liệu của bánh răng dựa trên phôi dập 11

Bảng 3.2: Các thông số hình học bộ truyền cấp nhanh 19

Bảng 3.3: Vật liệu bánh răng cấp chậm 20

Bảng 3.4: Các thông số hình học bộ truyền cấp chậm 28

Bảng 3.5: Tổng hợp lại các thông số của bộ truyền bánh răng 29

Bảng 4.1: Các thông số của hộp giảm tốc 31

Bảng 4.2: Tổng hợp các thông số tính ở các tiết diện 43

Bảng 4.3: Kết quả tính toán 48

Bảng 4.4: Tổng hộp lại các thông số ổ lăn 54

Bảng 4.5: Thông số nối trục đàn hồi (mm) 55

Bảng 5.1: Thông số vỏ hộp giảm tốc đúc 57

Bảng 5.2: Kích thước gối trục dính với thân hộp 58

Bảng 5.3: Kích thước chốt định vị 59

Bảng 5.4: Kích thước nắp ổ (mm) 60

Bảng 5.5: Kích thước cửa thăm (mm) 60

Bảng 5.6: Kích thước nút thông hơi (mm) 61

Bảng 5.7: Kích thước nút tháo dầu (mm) 61

Bảng 5.8: Tổng hợp Bulông-đai ốc 64

Bảng 5.9: Tổng hợp dung sai 66

CHƯƠNG I TÍNH TOÁN PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN VÀ LỰA CHỌN

ĐỘNG CƠ1.1 Đặc điểm của hộp giảm tốc

Trong các hệ thống dẫn động cơ khí thường sử dụng các bộ truyền bánh rănghoặc trục vít dưới dạng một tổ hợp biệt lập, đó được gọi là hộp giảm tốc, hộp giảm tốc

là cơ cấu truyền động bằng ăn khớp trực tiếp, có tỷ số truyền không đổi và được dùng

để giảm vận tốc góc và tăng momen xoắn, tùy theo tỉ số truyền chung của hộp giảmtốc, người ta phân ra hộp giảm tốc một cấp và hộp giảm tốc nhiều cấp, tùy theo loạitruyền động trong hộp giảm tốc phân ra hộp giảm tốc bánh răng trụ, hộp giảm tốc bánhrăng côn hoặc côn - trụ

Với đầu đề ta biết được đó là hộp giảm tốc bánh răng trụ hai cấp khai triển, đây

là hộp giảm tốc đơn giản nhất nhưng có nhược điểm là các bánh răng bố trí không đốixứng với các ổ, do đó làm tăng sự phân bố không đều tải trọng trên chiều dài răng Vìvậy trục phải thiết kế đủ cứng, vì kết cấu đơn giản nên loại sơ đồ này được sử dụngphổ biến trong công nghiệp

Hình 1.1: Sơ đồ hộp giảm tốc hai cấp khai triển

1.2 Chọn công suất cần thiết của động cơ

Theo công thức 2.16 [2] ta có:

= 32,6145 (vòng/phút)

= 1787500 (Nmm) = 1787,5 (Nm)Moment đẳng trị trên băng tải

Công suất cần thiết của động cơ:

Trong đó:

Với , , , tra bảng 2-1 [1] ta được:

đ = 0,95 Hiệu suất bộ truyền đai thang

br = 0,96 Hiệu suất của một cặp bánh răng trụ được che kín

ol = 0,995 Hiệu suất của một cặp ổ lăn

nt = 1 Hiệu suất của nối trục

= 0,8581

Ta suy ra công suất cần thiết của động cơ:

Vận tốc (vòng/phút )

cosϕ T K /T đn T max /T đn

Moment vô lăng của rôto

GD 2 , kgm 2

Khối lượng động

cơ (kg)

1.5 Phân phối tỷ số truyền

Dựa vào số vòng quay của động cơ điện đã chọn, ta tính tỉ số truyền như sau,theo trang 30 [1] ta có:

Trong đó ta tra bảng 2.4 [2] được:

iđ = 4

Với:

- in: tỷ số truyền cấp nhanh; ic là tỷ số truyền cấp chậm

- ih = in ic: tỷ số truyền của các bộ truyền bên trong hộp giảm tốc

Trong hộp giảm tốc bánh răng trụ hai cấp khai triển (đề 1.0.3), để các bánh răng

bị dẫn của cấp nhanh và cấp chậm đều được ngâm trong dầu gần như nhau, nên chọn in

> ic Có thể chọn theo hệ thức sau in = (1,2 ÷ 1,3)ic theo công thức 2.16 [6] Theo bảng3.1 [4] trị số truyền tiêu chuẩn của bánh răng trụ theo dãy 1 có thể chọn ic = 3,15 vàtheo dãy 2 có thể chọn in = 3,55

1.6 Tính công suất trên các trục

Công suất cần thiết trên trục của động cơ trang 48 [2]:

1.8 Momen xoắn trên các trục

Momen xoắn trên trục được tính theo các công thức trang 49 [2]

Momen xoắn trên trục động cơ:

= 9,55.106 = 9,55.106 = 45355,3048 (Nmm)Momen xoắn trên trục I:

= 9,55.106 = 9,55.106 = 171489,2192 (Nmm)Momen xoắn trên trục II:

= 9,55.106 = 9,55.106 = 581516,1223 (Nmm)Momen xoắn trên trục III:

= 9,55.106 = 9,55.106 . = 1751089,546 (Nmm)Momen xoắn trên trục tang:

= 9,55.106 = 9,55.106 = 1742334,391 (Nmm)

1.9 Kết quả tính toán

Bảng 1.2: Tổng hợp lại các thông số Trục

CHƯƠNG II THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN NGOÀI2.1 Thiết kế bộ truyền đai

Ta chọn đai thang vì nó tăng khả năng tải của bộ truyền đai nhờ vào tăng hệ số

ma sát giữa đai và bánh đai, dựa vào điều kiện số vòng quay của bánh đai nhỏ (động

cơ điện) và công suất cần truyền ta chọn được loại đai phù hợp là đai thang thường

loại B.

Hình 2.1: Chọn đai theo số vòng quay bánh nhỏ và công suất cần truyền

Sau khi chọn được loại đai dựa theo số vòng quay bánh nhỏ và công suất cầntruyền thì tính các thông số phù hợp với loại đai đã chọn

Bảng 2.1: Bảng các thông số đai loại B

2 Đường kính bánh đai nhỏ Theo tiêu chuẩn bảng 5.13 vài bảng 5.14 [4] d1 = 200 (mm)

STT Thông số đai Đai loại B

6

Sơ bộ khoảng cách trục

Theo bảng 5.14 [4] với iđai = 4 ta có

a = 0,95.d2 = 0,95.800 = 760 mmĐiều kiện: 0,55(d1+d2) + h 2(d1+d2)

STT Thông số đai Đai loại B

Theo công thức 5.42 [4]: = (Thỏa)

Hệ số xét đến ảnh hưởng của chế độ tải trọng Cr 0,7

Hệ số xét đến ảnh hưởng của sự phân bố không đều tải

trọng giữa các dây đai Cz (kiểm nghiệm có thỏa hay không) 0,95

Hệ số xét đến ảnh hưởng của chiều dài L

t = 20

S = 12,5

⟹ B = 65 (mm)Xác định các đường kính ngoài

STT Thông số đai Đai loại B

CHƯƠNG III THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN TRONG3.1 Thiết kế bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng cấp nhanh

3.1.1 Chọn vật liệu bánh răng và cách nhiệt luyện

Vì đây là bộ truyền chịu tải trọng trung bình nên chọn độ rắn bề mặt của răng

HB < 350, để có thể chạy mòn tốt ta lấy độ rắn của bánh răng nhỏ lớn hơn độ rắn củabánh răng lớn 20÷50HB Chọn loại phôi là phôi dập để dễ gia công

HB1 = HB2 + (20÷50)HB

Ta dùng bảng 3-6 và 3-8 tài liệu [1] để chọn vật liệu bánh răng nhỏ và lớn

Bảng 3.1: Thông số vật liệu của bánh răng dựa trên phôi dập Bánh răng Loại Thép Đường kính phôi (mm) bền kéo Giới hạnσ bk

(N/mm 2 )

Giới hạn chảy σ ch

(N/mm 2 ) Độ rắn HB

3.1.2 Định ứng suất mỏi tiếp xúc và ứng xuất mỏi uốn cho phép

3.1.2.1 Ứng suất tiếp xúc cho phép

Ta có công thức 3-1[1]:

= k’NTrong đó:

- : là ứng suất mỏi tiếp xúc cho phép khi bánh răng làm việc lâu dài theobảng 3-9 [1]

- k’N:hệ số chu kỳ ứng suất tiếp xúc, tính theo công thức 3-2 [1]

k’N = Với:

- No: số chu kỳ cơ sở của đường cong mỏi tiếp xúc bảng 3-9 [1]

- Ntđ: số chu kỳ tương đương, trường hợp bánh răng chịu tải trọng thay đổi.

Ntđ = 60 uTrong đó:

- Mi, ni, Ti: lần lượt là moment xoắn, số vòng quay trong một phút và tổng sốgiờ bánh răng làm việc ở chế độ i

- Mmax: là moment xoắn lớn nhất tác dụng lên bánh răng (không tính đếnmoment xoắn do quá tải trong thời gian rất ngắn)

- u: số lần ăn khớp của một răng khi bánh răng quay một vòng

Nếu Ntđ No thì lấy k’N = 1Bánh răng nhỏ

= 2,6.HB

No= 107

Ntđ = 60.1.(0,83 +13 +0,93 ).8.300.5.102,8169 = 6.107

Ntđ No nên k’N = 1 = 2,6.HB = 2,6.200 = 520 ( N/mm2)

3.1.2.2 Ứng suất uốn cho phép

Răng làm việc hai mặt (răng chịu ứng suất thay đổi đổi chiều), nên theo côngthức 3-6 [1] ta có:

= Trong đó:

- : là giới hạn mỏi uốn trong chu kỳ đối xứng với thép thì ứng với = (0,4 0,45)

- : giới hạn bền kéo của một số loại thép cho trong bảng 3-8 [1] ta được

= 620 (N/mm2) đối với bánh nhỏ và = 560 (N/mm2) đối với bánh lớn

- n: là hệ số an toàn đối với thép cán thường hóa n ≈1,5

- hệ số tập trung ứng suất chân răng, đối với bánh răng thép thường hóa tađược =1,8

K’’

N =

- NO: là số chu kỳ cơ sở của đường cong mỏi uốn, có thể lấy No≈ 5.106

- Ntd: số chu kỳ tương đương khi tải trọng thay đổi và Ntd = 60.u

- m: là bậc đường cong mỏi có thể lấy m ≈ 6 đối với thép thường hóa

= 0,4.560 = 224 (N/mm2)

Ntđ = 60.1.(0,86 +16 +0,96 ).8.300.5.102,8169 = 6.107

Ntđ > No suy ra = 1

= = 82,9622 (N/mm2)

3.1.3 Chọn sơ bộ hệ số tải trọng

Có thể chọn sơ bộ K = (1,3 1,5) Trị số nhỏ dùng cho các bộ truyền chế tạobằng vật liệu có khả năng chạy mòn, các ổ bố trí đối xứng so với bánh răng hoặc bộtruyền có vận tốc thấp, ta chọn K = 1,3

3.1.4 Xác định khoảng cách trục A

Chọn hệ số chiều rộng bánh răng, đối với bánh răng trụ có thể định =

Bộ truyền chịu tải trung bình = 0,3 0,45, ta lấy = 0,3

Dùng các công thức trong bảng 3-10 [1] để tính khoảng cách trục A

Ta chọn bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng nên theo công thức 3-10 [1]

A ( i 1 ) Với ứng suất tiếp xúc cho phép:

= 2,6.HB = 2,6.200 = 520 ( N/mm2) lấy của bánh lớn, của bánh lớnnhỏ hơn của bánh nhỏ nên nếu thỏa của bánh lớn thì chấp nhận

Theo bảng 3-11 [1] ta chọn cấp chính xác của bánh răng nghiêng với v = 1,5541(m/s) < 5 (m/s)

Ta chọn được cấp chính xác là 9

3.1.6 Tính chính xác hệ số tải trọng K và chọn chính xác khoảng cách trục A

K = Ktt KđTrong đó:

- Ktt: là hệ số tập trung tải trọng

Ktt = Tra bảng 3-12 [1] với:

= 0,3 = 0,6825Với ổ không trục đối xứng, trục ít cứng, ta lấy Ktt bảng = 1,19

vậy Ktt = = 1,095

- Kđ: là hệ số tải trọng động, giả sử b tra bảng 3-14 [1]

Cấp chính xác 9

Độ rắn mặt răng < 350 HBVận tốc vòng v< 3 m/s

3.1.7 Xác định modun, số răng, chiều rộng bánh răng và góc nghiêng của răng

Modun được chọn theo khoảng cách trục A

mn = (0,01 0,02).A = (0,01 0,02).185 = (1,85 3,7) (mm)

Lấy theo tiêu chuẩn bảng 3-1 [1] ta có được: mn = 2,5 (mm)

Ta lấy b2 = 56 (mm) (chiều rộng bánh răng lớn)

Vì là bánh răng trụ nên ta lấy b1 = 61 (mm) lớn hơn b2 5 (mm)

Kiểm tra điều kiện:

b > = = 31,3491 (mm) (thỏa điều kiện)

3.1.8 Kiểm nghiệm sức bền uốn của răng

Để kiểm nghiệm ứng suất uốn sinh ra trong chân răng, ta tính theo công thức3-34 [1]:

Trong đó:

- : là ứng suất uốn sinh ra tại chân răng (N/mm2)

- y: là hệ số dạng răng được chọn theo số răng tương đương Ztđ của mỗi bánhrăng theo bảng 3-18 [1]

Đối với bánh răng trụ răng nghiêng Ztđ =

- θ ' ': là hệ số phản ánh sự tăng khả năng tải khi tính theo sức bền uốn của bánhrăng nghiêng so với bánh răng thường (1,4 1,6) lấy = 1,5.

3.1.9 Kiểm nghiệm sức bền bánh răng khi chịu quá tải đột ngột

Trường hợp bánh răng chịu quá tải (thí dụ lúc mở máy, hãm máy, v.v…) với hệ

số quá tải = 2,3

3.1.9.1 Kiểm nghiệm ứng suất tiếp xúc

Công thức kiểm nghiệm ứng suất tiếp xúc công thức 3-41 [1]:

Trong đó:

- : ứng suất tiếp xúc

- : ứng suất tiếp xúc cho phép khi quá tải.

Ứng suất tiếp xúc tính theo công thức 3-14 [1]:

= 489,9991 (N/mm2)Ứng suất tiếp xúc cho phép khi quá tải tính theo công thức 3-43 [1]:

Đối với bánh răng nhỏ:

= 2,5 = 2,5.598 = 1495 (N/mm2)Đối với bánh răng lớn:

= 2,5 = 2,5.520 = 1300 (N/mm2)Kiểm nghiệm ứng suất tiếp xúc:

Suy ra: 489,9991.√2,3= ¿ 743 (N/mm2) 1300 (N/mm2) (thỏa mãn điều kiện)

3.1.9.2 Kiểm nghiệm ứng suất uốn

Công thức kiểm nghiệm ứng suất uốn công thức 3-42 [1]:

= Kqt Trong đó:

Đối với bánh răng lớn tính theo công thức 3-40 [1]:

= = 51,8599. = 45,7410 (N/mm2)Ứng suất uốn cho phép khi quá tải tính theo công thức 3-46 [1]:

Đối với bánh răng nhỏ:

= 0,8 = 0,8.230 = 256 (N/mm2)Đối với bánh răng lớn:

= 0,8 = 0,8.280 = 224 (N/mm2)Kiểm nghiệm ứng suất uốn :

Đối với bánh răng nhỏ:

= Kqt Suy ra: 51,8599.2,3 = 119,2778 (N/mm2) 256 (N/mm2) (thỏa mãn điều kiện)Đối với bánh răng lớn:

= Kqt Suy ra: 45,7410.2,3 = 105,2043 (N/mm2) 224 (N/mm2) (thỏa mãn điều kiện)

Lực dọc trục Pa :

Pa = = 4200,4132.tan(11 33’) = 854,5837 (N)

3.1.11 Định các thông số hình học chủ yếu của bộ truyền

Bảng 3.2: Các thông số hình học bộ truyền cấp nhanh

3.2 Thiết kế bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng cấp chậm

3.2.1 Chọn vật liệu bánh răng và cách nhiệt luyện

Vì đây là bộ truyền chịu tải trọng trung bình nên chọn độ rắn bề mặt của răng

HB < 350, để có thể chạy mòn tốt ta lấy độ rắn của bánh răng nhỏ lớn hơn độ rắn củabánh răng lớn 20÷50HB

Giới hạn bền kéo σ bk

(N/mm 2 )

Giới hạn bền chảy

σ ch (N/mm 2 ) Độ rắn HB

3.2.2 Định ứng suất mỏi tiếp xúc và ứng xuất mỏi uốn cho phép

2.4.2.1 Ứng suất tiếp xúc cho phép

Ta có công thức 3-1 [1]:

= k’NTrong đó:

- : là ứng suất mỏi tiếp xúc cho phép khi bánh răng làm việc lâu dài theobảng 3-9 [1]

- k’N:hệ số chu kỳ ứng suất tiếp xúc, tính theo công thức 3-2 [1]

k’N = Với:

- No: số chu kỳ cơ sở của đường cong mỏi tiếp xúc bảng 3-9 [1]

- Ntđ: số chu kỳ tương đương, trường hợp bánh răng chịu tải trọng thay đổi

Ntđ = 60 uTrong đó:

- Mi, ni, Ti: lần lượt là moment xoắn, số vòng quay trong một phút và tổng sốgiờ bánh răng làm việc ở chế độ i

- Mmax: là moment xoắn lớn nhất tác dụng lên bánh răng (không tính đếnmoment xoắn do quá tải trong thời gian rất ngắn).

- u: số lần ăn khớp của một răng khi bánh răng quay một vòng

Nếu Ntđ No thì lấy k’N = 1Bánh răng nhỏ

3.1.2.2 Ứng suất uốn cho phép

Răng làm việc hai mặt (răng chịu ứng suất thay đổi đổi chiều), nên theo côngthức 3-6 [1] ta có:

= Trong đó :

- là giới hạn mỏi uốn trong chu kỳ đối xứng với thép thì ứng với =(0,4 ÷ 0,45)

- : giới hạn bền kéo của một số loại thép cho trong bảng 3-8 [1] ta được = 620 (N/mm2) đối với bánh nhỏ và = 560 (N/mm2) đối với bánh lớn

- n: là hệ số an toàn đối với thép cán thường hóa n ≈1,5

- : hệ số tập trung ứng suất chân răng, đối với bánh răng thép thường hóa tađược =1,8.

K’’

N =

- NO: là số chu kỳ cơ sở của đường cong mỏi uốn, có thể lấy No≈ 5.106

- Ntd: số chu kỳ tương đương khi tải trọng thay đổi và Ntd = 60.u

- m: là bậc đường cong mỏi có thể lấy m ≈ 6 đối với thép thường hóa

3.2.4 Xác định khoảng cách trục A

Chọn hệ số chiều rộng bánh răng, đối với bánh răng trụ có thể định =

Bộ truyền chịu tải trung bình = 0,3 0,45, ta lấy = 0,4

Dùng các công thức trong bảng 3-10 [1] để tính khoảng cách trục A

Ta chọn bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng nên theo công thức 3-9 [1]

A ( i 1 ) Với ứng suất tiếp xúc cho phép:

= 2,6.HB = 2,6.200 = 520 (N/mm2) lấy của bánh lớn, của bánh lớnnhỏ hơn của bánh nhỏ nên nếu thỏa của bánh lớn thì chấp nhận

- Ktt: là hệ số tập trung tải trọng

Ktt = Tra bảng 3-12 [1] với:

3.2.7 Xác định modun, số răng, chiều rộng bánh răng

Modun được chọn theo khoảng cách trục A

mn = (0,01 0,02).A = (0,01 0,02).265 = 2,65 5,3Bánh răng thẳng mn = m lấy theo tiêu chuẩn bảng 3-1 [1] m = 4

b = A = 0,4 265 = 106 (mm)

Ta lấy b2 của bánh lớn = 110 (mm)

Vì là bánh răng trụ nên ta lấy b1 = 115 (mm) lớn hơn b2 5 (mm)

3.2.8 Kiểm nghiệm sức bền uốn của răng

Để kiểm nghiệm ứng suất uốn sinh ra trong chân răng, ta tính theo công thức3-33 [1]

Trong đó:

- : là ứng suất uốn sinh ra tại chân răng (N/mm2)

- y: là hệ số dạng răng được chọn theo số răng tương đương Ztđ của mỗi bánhrăng theo bảng 3-18 [1]

Đối với bánh răng trụ răng thẳng Ztđ = Z

= = 65,0859 = 50,4321 (N/mm2) 50,4321 (N/mm2) 82,9622 (N/mm2)

(Thỏa mãn điều kiện)

3.2.9 Kiểm nghiệm sức bền bánh răng khi chịu quá tải đột ngột

Trường hợp bánh răng chịu quá tải (thí dụ lúc mở máy, hãm máy, v.v…) với hệ

số quá tải = 2,3

3.2.9.1 Kiểm nghiệm ứng suất tiếp xúc

Công thức kiểm nghiệm ứng suất tiếp xúc công thức 3-41 [1]:

Trong đó:

- : ứng suất tiếp xúc

- : ứng suất tiếp xúc cho phép khi quá tải

Ứng suất tiếp xúc tính theo công thức 3-13 [1]:

= 510,3695 (N/mm2)Ứng suất tiếp xúc cho phép khi quá tải tính theo công thức 3-43 [1]:

- Đối với bánh răng nhỏ:

= 2,5 = 2,5.598 = 1495 (N/mm2)

- Đối với bánh răng lớn:

= 2,5 = 2,5.520 = 1300 (N/mm2)Kiểm nghiệm ứng suất tiếp xúc:

- Đối bánh răng nhỏ:

Suy ra: 510,3695 = 774 (N/mm2) 1495 (N/mm2) (thỏa mãn điều kiện)

- Đối với bánh răng lớn:

Suy ra: 510,3695 = 774 (N/mm2) 1300 (N/mm2) (thỏa mãn điều kiện)

3.2.9.2 Kiểm nghiệm ứng suất uốn

Công thức kiểm nghiệm ứng suất uốn công thức 3-42 [1]:

= Kqt Trong đó:

- Đối với bánh răng nhỏ:

= 0,8 = 0,8.230 = 256 (N/mm2)

- Đối với bánh răng lớn:

= 0,8 = 0,8.280 = 224 (N/mm2)Kiểm nghiệm ứng suất uốn :

- Đối với bánh răng nhỏ:

= Kqt Suy ra 68,0444.2,3 = 156,5021 (N/mm2) 256 (N/mm2) (thỏa mãn điều kiện)

- Đối với bánh răng lớn:

σuqt2 = Kqt Suy ra: 52,7245.2,3 = 121,2663 (N/mm2) 224 (N/mm2) (thỏa mãn điều kiện)

3.2.10 Tính lực tác dụng

Lực tác dụng lên bánh răng được chia làm ba thành phần :

Lực vòng P tính theo công thức 3-49 [1]:

P = = = 9086,1894 (N)Với:

Mx = Mtrục dẫn = 581516,1223 (Nmm)

d1 = dc1 = m.Z1 = 4.35 = 128 (mm) Lực hướng tâm Pr tính theo công thức 3-49 [1]:

Lực dọc trục Pa:

Đối với bánh răng trụ thẳng thì Pa = 0

3.2.11 Định các thông số hình học chủ yếu của bộ truyền

Đường kính vòng đỉnh răng De1 = dc

1 + 2.m = 128 + 2.4 = 136 (mm)

De2 = dc2 + 2.m = 404 + 2.4 = 412 (mm)Đường kính vòng chân răng Di1 = dc1 - 2m -2c = 128 - 2.4 - 2.1 = 118

(mm)

Tên Thông Số Giá Trị

Di2 = dc2 - 2m - 2c = 404 - 8 - 2 = 394 (mm)

3.3 Tổng hợp lại các thông số của bộ truyền bánh răng

Bảng 3.5: Tổng hợp lại các thông số của bộ truyền bánh răng

CHƯƠNG IV THIẾT KẾ TRỤC, Ổ, KHỚP NỐI4.1 Tính toán thiết kế trục

4.1.1 Chọn vật liệu thiết kế trục

Vật liệu làm trục phải có độ bền cao, có thể được nhiệt luyện và dễ gia công.Trục thường làm bằng thép cacbon hoặc thép hợp kim Đối với trục làm việc trongnhững máy móc quan trọng, chịu tải lớn thì ta nên chọn thép 45 hoặc thép 40X Đốivới trục làm việc trong điều kiện gối đở bằng ổ trượt quay nhanh thì ta nên chọn thép

20 hoặc thép 20X Vì hộp giảm tốc này chịu tải trung bình nên ta chọn loại thép 45thường hóa có giới hạn bền σbk = 600 (N/mm2) và = 300 (N/mm2) Phôi đượcchọn là loại phôi thanh cán

4.1.2 Tính đường kính sơ bộ của trục

Áp dụng công thức 7-2 trang 114 [1] ta có :

Trong đó:

- C: là hệ số tính toán phụ thuộc vào [τ]x

Đối với trục là thép 45 khi tính trục đầu vào và trục truyền chung ta có thể lấy

Trục II

Công suất N = 6,2607 (kW)

Số vòng n = 102,8169 (vòng/phút)

d2 C = 120 = 47,2100 (mm) Chọn d2 = 50 (mm) Chọn chiều rộng ổ lăn B2 = 27 (mm)

4.1.3 Tính gần đúng

Để tính các kích thước chiều dài của trục, dựa vào bảng 7-1 và hình 7-3 [1].Chọn các kích thước như sau:

Bảng 4.1: Các thông số của hộp giảm tốc

1 Khoảng cách từ mặt cạnh bánh răng

2 Khoảng cách giữa các chi tiết quay c = 15 (mm) Bảng 7-1 [1]

3 Khe hở giữa các bánh răng và thành

5 Đường kính ngoài của ổ lăn

D1 = 80 (mm)

14P

D2 = 110 (mm)

D3 = 150 (mm)