Hộp giảm tốc

X =
a
tzz
t
a
zz
2
2
12
21
)(25,0
.2
][5,0


+++
X =
9,155
152414,3
1,38)2185(25,0
1,38
1524.2
]8521[5,0
2
2
=

+++
lấy X =156 mắt
Tính chính xác khoảng cách trục
a =
2
12
2
2121
]/))[(2)(5,0()(5,0(25,0

zzzzXzzXt
+++

=
)(9,1929]14,3/))2185[(2)8521(5,0156()8521(5,0156(1,38.25,0
22
mm
=+++
để xích khỏi chịu lực căng quá lớn ,rút bớt khoảng cách trục a một lợng

)(8,39,1929.002,0.002,0 mmaa
===
do đó khoảng cách trục là a = 1926 (mm)
Tính đờng kính các đĩa xích
d
1
=
)(6,255
)21/14,3sin(
1,38
/sin(
)1
mm
z
t
==

d
2
=
)(08,1031
)85/14,3sin(
1,38
/sin(
)2
mm
z
t
==

Tính lực tác dụng lên trục
F
r
= k
x
. F
t
, với F
t
=
)(6,9466
1,38.16,16.21
04,210.6

.10.6.1000
77
N
tnz
R
v
R
===
k
x
= 1,1 do đó F
r
= 9466,6.1,1 = 10413,2(N)
phần II : tính toán bộ truyền trong
I. tính bộ truyền cấp nhanh ( bộ truyền trục vít- bánh vít )
1. Tính vận tốc sơ bộ
v
s
=
)/(10,41445.18.7,2.10.8,8 10.8,8
3
23
3
2
11
3
smnuN
==

Chọn vật liệu làm bánh vít là đồng thanh thiếc bP 10-1
5
Chọn vật liệu làm trục vít là thép 45, tôi bề mặt đạt độ rắn HRC 45
2. Tính ứng suất cho phép
Theo bảng 7.1[I]/146 với bánh vít làm bằng vật liệu nh trên đúc trong khuôn cát có

b
=200(MPa),
ch
= 120 (MPa).
Tính ứng suất tiếp xúc cho phép [
H
]
N
HE
=60.

=
N
i
iii
tnTT
1
4
22
)/(
trong đó n
i
, T
2i
, số vòng quay trong 1 phút và mô men xoắn trên bánh vít trong chế
độ thứ i ,i = 1,2 , N, N số thứ tự chế độ làm việc , t
i
số giờ làm việc trong chế độ thứ i ,
T
2i
là trị số đợc dùng để tính toán , T
2
là mô men xoắn lớn nhất trong các trị số
thay số ta có N
HE
= 60.23000 (1
4
5 + 0,5
4
.3) = 7,158.10
6

K
HL
=
042,110.158,7/10
8
67
=
[
Ho
] = 0,85 .
b
= 0,85.120 = 170 (MPa)
[
b
] = [
Ho
]. K
HL
= 170.1,042 = 177,24 (MPa)
Tính ứng suất uốn cho phép
N
FE
= 60.

=
N
i
iii
tnTT
1
9
22
)/(
= 60.23000 (1
9
.5 + 0,5
9
.3) = 6,908.10
6
K
FL
=
806,010.908,6/10/10
9
66
9
6
==
FE
N
[
Fo
] = 0,25.
b
+ 0,08.
ch
= 59,6 (MPa)
[
F
] = [
Fo
] . K
FL
= 59,6 .0 806 = 48,08 (MPa)
ứng suất quá tải
Với bánh vít bằng đồng thanh thiếc
[
H
]
max
= 4.
ch
= 4.120 = 840 (MPa);
[
F
]
max
= 0,8.
ch
= 0,8.120 = 96(MPa);
6
3 .Tính thiết kế
- Xác định a

: Chọn sơ bộ K
H
= 1,2 .
Với u = 18 chọn z
1
= 2 do đó z
2
= z
1
.u = 2 .18 = 36 răng
Mô men xoắn trên trục 2 là T
2
= 254603 (Nmm)
Chọn hệ số đờng kính trục vít q = 10
Tính khoảng cách trục sơ bộ
vì tải trọng thay đổi không đáng kể do đó chọn hệ số tập trung tải trọng là
K
H

= K
F

= 1 .
theo bảng 11.5 [CTMT1]
***
với vận tốc trợt là v = 4,1 (m/s) ta chọn cấp chính xác chế
tạo là cấp 8 do đó hệ số tải trọng động K
Hv
= K
Fv
= 1,2
a

=
3
2
2
2
2

].[
170
)(
q
KKT
z
qz
HvH
H










+
a

=
)(132
10
3,1.1.254603
]177.36
170
)1036(
3
2
mm
=








+
Mô đun m = 2.a

/(z
2
+ q) = 2.132/46 = 5,73 (mm)
Lấy theo tiêu chuẩn chọn mô đun m = 6,3 (mm)
a

=
)(9,144
2
46.3,6
)(
2
2
mmqz
m
==+
vận tốc trợt v
t
=
)/(86,4102
19100
1445.3,6
.
19100
.
222
1
1
smqz
nm
=+=+
tính góc vít
tg = z
1
/q = 2/10 = 0,2 = 11
0
18
từ bảng 11.3 [CTMTI] /198 với góc vít trên ta chọn đợc hệ số ma sát
f = 0,026. và góc ma sát = 1
0
30
7
hiệu suất bộ truyền =
82,0
)(
.95,0
=



tg
tg
Kiểm nghiệm ứng suất uốn
Tính số răng tơng đơng
z
tđ
= z
2
/cos
3
() = 36/ cos
3
(11
0
18) = 38 răng
tra bảng 11.6 [CTMT1]/203 ta có hệ số dạng răng Y
F
= 1,6
Đờng kính vòng chia bánh vít : d
2
= m.z
2
= 6,3.36 = 227 (mm)
Đờng kính vòng chia trục vít : d
1
= m.q = 6,3. 10 = 63 (mm)
Đờng kính vòng đỉnh trục vít : d
a1
= d
1
+ 2.m = 63 + 2.6,3 = 75,6 (mm)
Chiều rộng b
2
của bánh vít : b
2
= 0,75.d
a1
= 0,75.75,6 = 56 ( mm )
ứng suất uốn trong răng bánh vít

F
=
=
n
FvFF
mdb
KKYT

4,1
22
22

)(37,9
17,4.8,226.56
81,1.1.6.1.254603.4,1
MPa
=
< [
F
]
m
n
= m cos () = 6,3 . cos (11
0
18) = 4,17 (mm)
Kiểm nghiệm ứng suất tiếp xúc
hệ số K
t
=


=+=
8125,0
8
3
.5,0
8
5
.1
.
max22
2
i
ii
tT
tT
K
H

= 1 + (z
2
/)
3
(1 K
t
)
chọn theo bảng 7.5 [I]/153 ta có : = 86
K
H

= 1 + (36/86)
3
(1-0,8125) = 1,01
ta có K
Hv
= 1,3. ứng suất tiếp xúc

H
=
qKTaqzz
H
/]/)[()/170(
2
3
22

+
=
6,14710/2,1.254603]9,149/)1036[()36/170(
3
=+
(MPa) < [
H
]
4. Các thông số bộ truyền
Khoảng cách trục: a

= 144,9 (mm)
Mô đun : m = 6,3 (mm)
Hệ số đờng kính : q = 10
Tỷ số truyền : u = 18
Số ren trục vít và số răng bánh vít : z
1
= 2; z
2
= 36
Hệ số dịch chỉnh bánh vít : x
2
= 0
Góc vít : = 11
0
18
8
Chiều dài phần cắt ren của trục vít: b
1
= 90 mm
Chiều rộng bánh vít : b
2
= 0,75.da1 = 0,75.75,6 = 56 (mm)
Đờng kính vòng đỉnh bánh vít : d
a2
= m(z
2
+2+2.x) = 6,3.(36+2 ) = 239,4 (mm)
Đờng kính ngoài bánh vít : d
aM2
= d
a2
+1,5.m = 239,4+1,5.6,3 = 248,8(mm);
Đờng kính chia : d
1
= 63 (mm); d
2
= 277 (mm)
Đờng kính đỉnh : d
a1
= 48,88 (mm); d
a2
= 239,4 (mm)
Đờng kính đáy : d
f1
= 47,88 (mm); d
f2
= 211,68 (mm)
5.Tính nhiệt truyền động trục vít
Diện tích thoát nhiệt cần thiết của hộp giảm tốc

)(].3,0)1(7,0[
)1(1000
0
1
ttKtqK
P
A
dt
++

=


=

=
)//(
ckiick
ttPt
8/(5 + 0,5.3) = 1,23
Chọn K
t
= 8 W/(m
2

0
C ) ; = 0,25 ; t
o
= 25
0
;K
t q
= 29;
A =
)(38,0
65.23,1].29.3,0)25,01.(8.7,0[
7,2).82,01(1000
2
m
=
++


6.Tính lực tác dụng lên bộ truyền
F
t1
= F
a2
= 2.T
1
/d
1
= 2.17844/63 = 566(N)
F
t2
= F
a1
= 2.T
2
/d
2
= 2.254603/226,8 = 2245(N)
F
r1
= F
r2
= F
t2
.tg/cos = 2245.tg(20)/cos(11
0
18) = 833(N)
II . tính bộ truyền trong ( bộ truyền bánh răng nghiêng)
1.Chọn vật liệu.
Bánh nhỏ : Thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn 241 ữ 285 HBcó:

b3
= 850 MPa ;
ch 3
= 580 MPa. Chọn HB
3
= 250 (HB)
Bánh lớn : Thép 45, thờng hóa đạt độ rắn 192 ữ 240 HB có:

b4
= 750 Mpa ;
ch 4
= 450 MPa. Chọn HB
4
= 230 (HB)
2. Xác định ứng suất cho phép.

[ ]
( )
HLxHVRHHH
KKZZS

=
lim

;
9
Chọn sơ bộ Z
R
Z
V
K
xH
= 1
[ ]
HHLHH
SK

=
lim

S
H
: Hệ số an toàn khi tính về tiếp xúc. S
H
=1,1.

limH

: ứng suất tiếp xúc cho phép ứng với số chu kì cơ sở;

limH

= 2.HB + 70

H lim3
= 570 MPa;

H lim4
= 530 MPa;
K
HL
=
H
m
HEHO
NN
với m
H
= 6.
m
H
: Bậc của đờng cong mỏi khi thử về tiếp xúc.
N
HO
: Số chu kì thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về tiếp xúc.
N
HO
= 30. H
4,2
HB

H
HB
: độ rắn Brinen.

74,2
3
10.6,1245.30
==
HO
N
N
HE
: Số chu kì thay đổi ứng suất tơng đơng.

( )
CKiiiiiHE
ttTTtuncN /./.)./.(.60
3
1
=
C: Số lần ăn khớp trong một vòng quay.
T
i
, n
i
, t
i
: Lần lợt là mômen xoắn , số vòng quay và tổng số giờ làm việc ở chế độ i của
bánh răng đang xét.

( )
ckiiiiHE
ttTTtuncN /./.)./.(.60
3
113
=

7
3
633
3
10.6,110.9,185
8
3
.)5,0(
8
5
123000).84,4/1445.(1.60
=>=






+=
HOHE
NN
ta có : N
HE3
> N
HO3
=> K
HL3
= 1
[
H
]
3
=
MPa518
1,1
1.570
=
; [
H
]
4
=
MPa8,481
1,1
1.530
=
Vì bộ truyền là bộ truyền bánh trụ răng nghiêng nên trị số [
H
] đợc tính theo giá trị
nhỏ nhất trong các giá trị sau:

[ ] [ ] [ ]
( )
MPa
HHH
5002/
43
=+=

và [
H
]=1,18[
H
]
4
=1,18.481,8=568,5Mpa
Chọn [
H
]= 500Mpa
ứng suất tiếp xúc cho phép khi quá tải của mỗi bánh răng
Bánh 3 : [
H3
]
Max
= 2,8 .
ch3
= 2,8 . 580 = 1624 Mpa
Bánh 4 : [
H4
]
Max
= 2,8 .
ch4
= 2,8 . 450 = 1260 Mpa
Vậy ta chọn [
H
]
Max
= 1260 MPa
Tra bảng :

F lim
= 1,8.HB;
Hệ số an toàn S
F
= 1,75 - bảng 6.2 [I]/94


F lim1
= 1,8.250 = 450Mpa.


F lim2
= 1,8 230 = 414 Mpa.
K
FL
=
F
m
FEFO
NN
với m
F
= 6.
m
F
: Bậc của đờng cong mỏi khi thử về uốn.
N
FO
: Số chu kì thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về uốn.
N
FO
= 4.10
6
vì vật liệu là thép 45,
N
EE
: Số chu kì thay đổi ứng suất tơng đơng.
10

( )
cki
m
iiiiFE
ttTTtuncN
F
/./.)./.(.60
1
=
c : Số lần ăn khớp trong một vòng quay.
T
i
, n
i
, t
i
: Lần lợt là mômen xoắn , số vòng quay và tổng số giờ làm việc ở chế độ i của
bánh răng đang xét.
t
i
= 42000 (giờ) là tổng thời gian làm việc của bộ truyền
6
3
666
3
10.410.259
8
3
.)5,0(
8
5
1.23000).84,4/1445.(1.60
=>=






+=
FOFE
NN
Ta có : N
FE3
> N
FO3
=> K
FL3
= 1
[
F3
] = 450.1.1 / 1,75 = 257 MPa,
[
F4
] = 414.1.1 / 1,75 = 236,5 MPa,
ứng suất uốn cho phép khi qúa tải
Bánh 3 : [
F3
]
Max
= 0,8 .
ch3
= 0,8 . 580 = 464 MPa
Bánh 4 : [
F4
]
Max
= 0,8 .
ch4
= 0,8 . 450 = 360 MPa
3.Tính toán bộ truyền bánh răng
chọn
a
= 0,3 , ta có
d
=
a
(u+ 1)/2 = 0,87
lấy sơ bộ K
H

= 1,1. theo trị số
d
và đồ thị trên hình 10.14[CTMTI]/148 ta tìm đợc
K
H

= 1,03
d

3
= 68
)(8084,4.500.87,0/84,5.03,1.1,1.25460368][/)1(.
3
2
3
2
3
mmuuKKT
HdHH
==+


tính sơ bộ khoảng cách trục a

2
a

2
= d

3
(u+1)/2 = 80 (4,84+1)/2 = 233,6(mm)
lấy a

2
= 235 (mm)
Mô đun pháp m = ( 0,01 ữ 0,02 ) a

2
= 2,35ữ 4,7 mm
Theo dãy tiêu chuẩn ta chọn m = 2,5
Chọn sơ bộ = 10
0
=> cos = 0,9848
=> số răng bánh nhỏ (bánh 3) Z
3
= 2 a

2
. cos/ m(u+1)
= 2.235.0,9848/ 2.5.(4,84+1) 31,7
Ta lấy Z
3
= 31 răng
=> số răng bánh lớn (bánh 4) Z
4
= u.Z
3
= 4,84.31 = 150,04
Ta lấy Z
4
= 150 răng
Do vậy tỷ số truyền thực u
m
= Z
4
/ Z
3
= 150/ 31 = 4,83
Tính lại : cos = m ( Z
3
+ Z
4
) / 2 a

2

= 2,5.( 31+ 150 )/ 2. 235 = 0,962
15,68
o
= 15
0
41


Đờng kính vòng chia:
d
3
= d

3
= m. Z
3
/ cos = 2,5. 31 / 0,962 80,56 mm
d
4
= d

4
= m. Z
4
/ cos = 2,5 .150 / 0,962 398,81 mm
11
Độ rộng bánh răng b

=
a.
a

= 0,3. 235 = 70,5 mm
Lấy b

= 60 mm
Hệ số trùng khớp


= B

.
sin / .m =60.0,270/ 3,14 .2,5 =2,06
4. Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc.
Yêu cầu cần phải đảm bảo
H


[
H
]

H
= Z
M
Z
H
Z


2
3
3

)1.( 2

dub
uKT
mw
mH
+
;
Trong đó : - Z
M
: Hệ số xét đến ảnh hởng cơ tính vật liệu;
- Z
H
: Hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc;
- Z

: Hệ số kể đến sự trùng khớp của răng;
- K
H
: Hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc;
- b
w
: Chiều rộng vành răng.
- d
w
: Đờng kính vòng chia của bánh chủ động;
T
3
= 254603 Nmm ; b
w
= 60 mm ;
Z
M
= 275 MPa (tra bảng 6.5 [I]/96 ) ;
- Góc prôfin răng bằng góc ăn khớp :

t
=
tw
= arctg(tg/cos) = arctg(tg20
0
/ cos15,68) 20
o
tg
b
= cos
t
.tg = cos(20
o
).tg(15,68
o
)= 0,263
b
= 14,77
o
Z
H
=
tw
b


2sin
cos2
=
)20.2sin(
)77,14cos(.2
0
0
= 1,73 ;


=
( )
[ ]
( )
[ ]
=+=+
962,0.150/131/12,388,1cos./1/12,388,1
43

ZZ
1,68
Z

=


/1
=
68,1/1
0,77
K
H
= K
H

. K
HV
K
H

;
K
H

= 1,03 (Tính ở trên);
Vận tốc bánh dẫn : v =
33,0
60000
27,80.80.14,3
60000

23
==
nd
w

m/s;
vì v < 4 m/s tra bảng 6.13 [I]/106) chọn cấp chính xác 9 ;
Trị số của hệ số phân bố không đều tải trọng cho các đôi răng đồng thời không
ăn khớp K
H

= 1,12 (tra bảng 6.14[I]/107).
Theo bảng 6.15 [I]/107 => Trị số của các hệ số kể đến ảnh hởng của sai số ăn
khớp

H
=0,002
Tra bảng 6.16 chọn trị số của hệ số kể đến ảnh hởng của sai lệch bớc răng
g
o
= 73 ,
Theo công thức 6.42
12

335,0
84,4
235
.33,0.73.002,0.
2
===
m
w
oHH
u
a
vg


006,1
12,1.03,1.254603.2
80.60.335,0
1
2

1
3
3
=+=+=


HH
wwH
Hv
KKT
db
K

K
H
= K
H


. K
HV
. K
H

= 1,03.1,006.1,12 1,16
Thay số :
H
= 275.1,70.0,77.
2
)80.(83,4.60
)184,4.(16,1.254603.2
+
463 MPa

H
< [
H
] ta có
1,0079,0
463
463500
][][
<=

=

H
H


Do
H


[
H
] nên răng thoả mãn độ bền tiếp xúc.
5. Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn.
Yêu cầu
F


[
F
] ; Theo công thức 6.43

F3
= 2.T
3
.K
F
Y

Y

Y
F3
/( b
w
d
w3
.m)
Tính các hệ số :
Tra theo
d
on với bảng 6.7 [I]/98, ta có K
F

= 1,24 ; với v < 2,5 m/s tra bảng
6.14 [I] / 107 cấp chính xác 9 thì K
F

= 1,37.
Tra bảng 6.16 [I]/107 chọn g
o
= 73
Theo bảng 6.15 [I]/108 =>
F
=0,006
=>
008,1
83,4
235
.33,0.73.006,0.
2
1FF
===
m
w
o
u
a
vg


005,1
37,1.24,1.254603.2
80.60.008,1
1
2
.
1
3
3F
=+=+=



FF
FV
KKT
db
K

K
F
= .K
F

.K
F

.K
FV
= 1,24.1,37.1,005 = 1,708
Với

= 1,68 Y

= 1/

= 1/1,68 = 0,59;
= 15,68
o
Y

= 1 - /140
0
= 1 15,68

/140
0
= 0,888;
Số răng tơng đơng:
Z
tđ3
= Z
3
/cos
3
= 31 /(0,962)
3
= 34,8
Z
tđ4
= Z
4
/cos
3
= 150/(0,962)
3
= 168,6
Với Z
tđ3
= 35, Z
tđ4
= 169
tra bảng 6.18[I]/109 thì ta có Y
F3
= 3,75, Y
F4
= 3,60;
ứng suất uốn :

F3
= 2.254603.1,708.0,888.0,59.3,75 / (60.80.2,5) =142,39 MPa;

F4
=
F3
. Y
F4
/ Y
F3
= 142,39.3,60/ 3,75 = 136,69 MPa;
Ta thấy độ bền uốn đợc thoả mãn
vì
F3
< [
F3
] =257 MPa,
F4
< [
F4
] = 236,5 MPa;
13
6. Kiểm nghiệm răng về quá tải.
K
qt
= T
max
/ T = 1,5.

H4
max
=
H
.
5675,1.463
==
qt
K
MPa < [
H3
]
max
= 1260 MPa;

F3max
=
F3
. K
qt
= 118,69. 1,4 = 166,17 MPa ;

F4 max
=
F4
. K
qt
= 113,94. 1,4 = 159,52 MPa
vì
F3max
< [
F3
]
max
= 464 MPa,
F4max
< [
F4
]
max
= 360 MPa
nên răng thoả mãn về điều kiện quá tải.
Kết luận : Bộ truyền cấp chậm làm việc an toàn.
7.Tính lực tác dụng lên bộ truyền
F
t3
= F
t4
= 2.T
2
/d
3
= 2.254603/80 = 6310 (N)
F
a3
= F
a4
= F
t
.tg = 6310.tg15
0
41 = 1272 (N)
F
r3
= F
r4
= F
t
.tg

t
= 6310.tg20
0
45 = 2279 (N)
8.Kiểm tra điều kiện bôi trơn
đểa thoả mãn điều kiện bôi trơn cần thoả mãn công thức sau
a
tv
+ d
f1
/2

d
f4
/2
145 + 47,88/2 = 168,94 < 384,25/2 = 192,15
d
a4
-( a
tv
+ d
f1
)

d
f4
/12
395,5/2-168 = 28,81 < 32
Kết luận : Bộ truyền làm việc an toàn
9.Thông số và kích thớc bộ truyền
Khoảng cách trục a

=235 (mm)
Mô đun m=2,5 (mm)
Tỷ số truyền u= 4,83
Hệ số dịch chỉnh x= 0 (mm)
Góc nghêng răng = 15
0
41
Số răng bánh nhỏ z
3
= 31 (răng)
Số răng bánh lớn z
4
= 150 (răng)
Chiều rộng vành răng b = 60 (mm)
Đờng kính chia d
3
= 80,5 (mm) d
4
= 389,5 (mm)
Đờng kính đỉnh răng d
a3
= 85,5 (mm) d
a4
= 394,5 (mm)
Đờng kính đáy răng d
f3
= 74,25 (mm) d
f4
= 383,25 (mm)

phần II.Tính toán trục và chọn ổ lăn
Số liệu cho tr ớc:
Công suất trên trục vào của hộp giảm tốc: N = 3 KW
Số vòng quay n
1
= 1445 v/ph
14

Xem chi tiết: Hộp giảm tốc