Đồ án thiết kế hộp giảm tốc hai cấp nón trụ dhbkdn

Đồ án thiết kế hộp giảm tốc hai cấp nón trụ bánh răng thẳng, bao gồm tính chọn động cơ, phân phối tỷ số, thiết kế các bộ truyền, thiết kế trục ren, tính chọn nối trục, thiết kế gối đỡ trục, bôi trơn và che kín, lựa chọn kiểu lắp cho các mối ghép,....

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

ĐỀ TÀI: HỘP GIẢM TỐC HAI CẤP NÓN TRỤ

Giáo viên hướng dẫn: TS LÊ HOÀI NAM

MỤC LỤC

Nội dung thuyết minh sẽ bao gồm:

Lời nói đầu

Phần 1 Thiết kế

• Chương 1: Giới thiệu chung về đầu đề đồ án, các loại hộp giảm tốc

• Chương 2: Tính chọn động cơ điện và phân phối tỷ số truyền

• Chương 3: Thiết kế các bộ truyền (bộ truyền ngoài, bộ truyền trong)

• Chương 4: Thiết kế trục và tính then

• Chương 5: Thiết kế gối đỡ trục

• Chương 6: Tính chọn nối trục

• Chương 7: Thiết kế vỏ hộp giảm tốc và các chi tiết máy khác

• Chương 8: Bôi trơn và che kín

• Chương 9: Lựa chọn kiểu lắp cho các mối ghép

Phần 2 Mô phỏng

• Chương 1: Mô phỏng lực truyền trên bánh răng trong Fusion 360

• Chương 2: Mô phỏng lực truyền trên trục trong Fusion 360

• Chương 3: Lắp ráp các chi tiết thiết kế

Phần 3 Gia công

LỜI NÓI ĐẦU

Trong cuộc sống chúng ta có thể bắt gặp những hệ thống truyền động ở khắp nơi và

có thể nói nó đóng vai trò nhất định trong cuộc sống cũng như trong sản xuất Đối với các

hệ thống truyền động thường gặp thì có thể nói hộp giảm tốc là một bộ phận không thể thiếu

Đồ án thiết kế gia công chi tiết và lắp ráp máy giúp cũng cố lại các kiến thức đã học trong các môn truyền động cơ khí ,sức biền vật liệu , vẽ kỹ thuật,…Giúp Nhóm sinh viên

có cái nhìn tổng quan về thiết kế cơ khí Công việc thiết kế hộp giảm tốc giúp chúng ta hiểu kỹ hơn và có cái nhìn cụ thể hơn về cấu tạo , chức năng của các chi tiết cơ bản Trong quá trình thực hiện sinh viên có thể bổ sung và hoàn thiện kỹ nẵng vẽ hình chiếu bằng các dụng cụ vẽ như fusion 360, Autocad ,…

Nhóm sinh viên xin chân thành cám ơn thầy Lê Hoài Nam, thầy Phạm Anh Đức và thầy Trần Đình Sơn đã tận tình, hướng dẫn, giúp đỡ trong quá trình thực hiện đồ án

Nhóm sinh viên thực hiện

Trần Anh Quang Nguyễn Hữu Quốc Khánh

• Phân loại theo Đặc điểm sơ đồ động

- Hộp giảm tốc triển khai

+ Ưu điểm: Truyền động làm việc êm, công suất lớn,dễ chế tạo, dễ bôi trơn + Nhược điểm: Bánh răng phân bố ko đối xứng với gối tựa, trọng lượng tăng hơn so vs hộp giảm tốc khác

- Hộp giảm tốc đồng trục

+ Ưu điểm: Giảm chiều dài hộp số lớn, giảm trọng lớn hộp số bé

+ Nhược điểm: Khả năng chịu tải trọng của bộ phận cấp nhanh chưa hoạt động hết công suất, khó bố trí, khó bôi trơn

+ Ưu điểm: Hiệu suất cao, dễ bão dưỡng, sữa chữa, dể sử dụng

+ Nhược điểm: Chiếm diện tích, kém thẩm mỹ

- Hộp giảm tốc trục vít

+ Ưu điểm: Tỷ số truyền lớn, nhỏ gọn, hoạt dộng không gây tiếng ồn

+ Nhược điểm: Giá thành cao, nhiệt độ làm việc cao

- Hộp giảm tốc bánh răng côn trụ

+ Ưu điểm: Năng suất và hiệu quả làm việc cao, Dễ sử dụng, thuận tiện khi sửa chữa

+ Nhược điểm: Giá thành cao, khó chế tạo

- Hộp giảm tốc bánh răng hành tinh

+ Ưu điểm: Tỷ số truyền lớn, nhỏ gọn

+ Nhược điểm: Tản nhiệt kém

- Hộp giảm tốc Cyclo

+ Ưu điểm: Cấu tạo đơn giản, nhỏ gọn, tỷ số truyền lớn

+ Nhược điểm: Hiệu suất thấp, khó sửa chữa, tản nhiệt kém

3 Hộp giảm tốc hai cấp nón trụ

Hình 1.1 Hộp giảm tốc bánh răng côn trụ [3]

- Khái niêm: Hộp giảm tốc côn trụ 2 cấp là loại hộp số giảm tốc dạng hộp số có phần bánh răng nhuyễn được lắp ráp ăn khớp với nhau Là chi tiết quan trọng, giúp hộp số tránh được lực dọc trục và giữ cho quá trình giảm tốc ổn định

- Cấu tạo: Hộp giảm tốc hai cấp nón trụ có cấu tạo khá đơn giản, bao gồm một

hệ thống bánh răng công thẳng và bánh răng nghiêng được lắp đặt ăn khớp với nhau và tiến hành giảm tốc độ theo một tỷ lệ truyền động nhất định Hộp giảm tốc có 2 đầu, 1 đầu được nối vào động cơ, đầu còn lại sẽ được nối vào hệ thống truyền động của băng tải

- Nguyên lí hoạt động:

Hộp số giảm tốc bánh răng nón trụ 2 cấp hoạt động theo 2 quá trình:

+ Đầu tiên là khi giảm tốc: Lúc này, bánh răng nhỏ sẽ quay đủ 3 vòng, còn bánh răng lớn sẽ hoàn thành 1 vòng quay

+ Khi tăng tốc:Lúc này, bánh răng lớn sẽ quay đủ 1 vòng, còn bánh răng nhỏ

sẽ hoàn thành đủ 3 vòng quay

- Ứng dụng: Hộp số giảm tốc côn trụ 2 cấp là 1 thiết bị được ứng dụng đa dạng ở Trongmọi hệ thống sản xuất, cơ chế máy móc, dây chuyền sản xuất của các nhà máy, các phân xưởng công nghiệp, lĩnh vực thủ công

nghiệp,…

4 Mindmap chương 1

Hình 1.2 sơ đồ tư duy các loại hộp giảm tốc

5 THIẾT KẾ HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG CƠ CẤU NÂNG

Thiết kế hộp giảm tốc kiểu 2 cấp nón trụ dẫn động cơ cấu nâng với sơ đồ động như hình 1.3

Hình 1.3 Sơ đồ động học

1 Động cơ điện, 2 Bộ truyền đai dẹt, 3 Hộp giảm tốc, 4 Khớp nối, 5 Tang

Số liệu cho trước:

1 Lực kéo cáp: P = 1980 N

2 Vận tốc kéo cáp: V = 1.15 m/s

3 Đường kính tang: D = 330 mm

4 Đặc tính tải trọng: Tải trọng thay đổi, rung động nhẹ

5 Thời gian phục vụ: T = 6 năm

Một năm làm việc 340 ngày, một ngày làm việc 18 giờ

6 Làm việc hai chiều

Hình 1.4 Đồ thị thay đổi của tải trọng (momen xoắn) tác dụng lên hệ thống theo thời gian t

Chương 2: Tính chọn động cơ điện và phân phối tỷ số truyền

𝑁𝑙𝑣 : Công suất làm việc của động cơ

+ Hiệu suất truyền động:

𝜂 = 𝜂𝑏𝑟𝑡 × 𝜂𝑏𝑟𝑐× 𝜂đ× 𝜂𝑜𝑙4× 𝜂𝑘𝑛 = 0.97 × 0.96 × 0.955 × 0.99254× 1

= 0.863

Với :

𝜂𝑏𝑟𝑡 – Hiệu suất bộ truyền bánh răng trụ thẳng (kín)

𝜂𝑏𝑟𝑛 – Hiệu suất bộ truyền bánh răng nón

𝜂đ – Hiệu suất bộ truyền đai dẹt để hở

𝜂𝑜𝑙 – Hiệu suất một cặp ổ lăng

𝜂𝑘𝑛 – Hiệu suất khớp nối

• công suất định mức của động cơ

𝑁đ𝑚 =𝑁𝑙𝑣

𝜂 =2.2770.863 = 2.638 [KW]

Ta có , điều kiện để chọn động cơ

𝑁đ𝑐 ≥ 𝑁đ𝑚Tra bảng 2P trang [321-323] đối với động cơ không đồng bộ ba pha TL TKCTM Nguyễn Trọng Hiệp 1998

➔ Ta chọn động cơ: AO2(AO𝜋2)32-4

Bảng thông số:

Kiểu động cơ Công suất Vận tốc (vg/Ph) Hiệu suất η (%) Mm/Mđm

2 Phân phối tỷ số truyền

- Công thức tính tỉ số truyền chung của hệ thống [1]

𝑖𝑐ℎ𝑢𝑛𝑔 =𝑛đ𝑐

𝑛𝑙𝑣 Trong đó:

𝑛đ𝑐 = 1430 [vòng/phút], số vòng quay động cơ điện

Trong đó: 𝑖𝑛ℎ𝑎𝑛ℎ tỷ số truyền bánh răng nón (cấp nhanh)

- Tính công suất, số vòng quay, trên các trục

▪ Công suất trên các trục :

- Trục I: 𝑀1 = 9.55 × 106×𝑁1

𝑛1 = 9.55 × 106×2.843

715 = 37972.937 [Nmm]

- Trục II: 𝑀2 = 9.55 × 106×𝑁2

𝑛2 = 9.55 × 106×2.708

325 = 79573.538 [Nmm]

- Trục III: 𝑀3 = 9.55 × 106×𝑁3

𝑛3 = 9.55 × 106× 2.607

66.557 = 374068.092 [Nmm]

Chương 3: Thiết kế các bộ truyền (bộ truyền ngoài, bộ truyền trong)

A Thiết kế bộ truyền ngoài

1 Chọn loại đai: Vì động cơ đện có công suất nhỏ nên chọn Đai vải cao su loại A: có sức bền và tính đà hồi cao, ít ảnh hưởng của nhiệt độ và độ ẩm

Trong đó:

+ 𝑁1 = 3 [KW], công suất trên trục dẫn

+ 𝑛1 = 1430 [vòng/phút], số vòng quay trong 1 phút của trục dẫn

Suy ra:

𝑣 = 𝜋𝐷1 𝑛160×1000 =𝜋×141×1430

- Xác định khoảng cách trục A và chiều dài đai L

▪ Chiều dài tối thiểu của đai [1]

𝐿𝑚𝑖𝑛 = 𝑣

𝑢𝑚𝑎𝑥Trong đó: 𝑢𝑚𝑎𝑥 = 3 ÷ 5

▪ Khoảng cách trục A theo Lmin [1]

𝐴 = 2𝐿 − 𝜋(𝐷2+ 𝐷1) + √[2𝐿 − 𝜋(𝐷2+ 𝐷1)]2− 8(𝐷2− 𝐷1)2

8Với:

+ 2𝐴 = 2 × 722 = 1444 + 𝜋

2(𝐷2+ 𝐷1) =𝜋

2(279 + 141) = 659.734 + (𝐷2−𝐷1)

2

4𝐴 =(279−141)2

4×722 = 6.594 Suy ra: 𝐿 = 1444 + 659.734 + 6.594 = 2110.328 [mm]

▪ Để nối đai sau khi tính xong tăng thêm chiều dài L 100mm

- Xác định tiết diện đại

Để hạn chế ứng suất uốn và tăng ứng suất có ích cho phép của đai, chiều dày đai

𝐷 1]𝑚𝑎𝑥

→ 𝛿 = [𝛿

𝐷1]𝑚𝑎𝑥

× 𝐷1 = 1

40× 141 = 3.525[mm]

Tra bảng 5-3 trang 86 tl TK CTM Nguyễn Trọng Hiệp 1998, chọn 𝛿 = 3.75 [mm]

- Chiều rộng đai

𝛿[𝜎𝑝]0𝐶𝑡𝐶𝛼𝐶𝑣𝐶𝑏 =

1000𝑁𝑣𝛿[𝜎𝑝]0𝐶𝑡𝐶𝛼𝐶𝑣𝐶𝑏Trong đó:

+ [𝜎𝑝]0: Trị số ứng suất có ích cho phép của đai, tra theo bảng 5-5 - [1] Chọn ứng suất căng ban đầu 𝜎 = 1.8 [N/mm2]

Ta có: 𝐷1

𝛿 = 1413.75= 37.6

→ [𝜎𝑝]0 = 2.2 + 𝐶𝑡: Hệ số xét đến ảnh hưởng của chế độ tải trọng, tra theo bảng 5-6 - [1] Chọn 𝐶𝑡 = 0.8

+ 𝐶𝛼: Hệ số xét đến ảnh hưởng của góc ôm, tra theo bảng 5-7 - [1]

Chọn 𝐶𝛼 = 0.97 + 𝐶𝑣: Hệ số xét đến ảnh hưởng của vận tốc, tra theo bảng 5-8 - [1]

Chọn 𝐶𝑣 = 1 + 𝐶𝑏: Hệ số xét đến sự bố trí bộ truyền, tra theo bảng 5-9 - [1]

Chọn 𝐶𝑏 = 1 Suy ra: 𝑏 = 3×1000

10.55×3.75×2.2×0.8×0.97×1×1= 44.417 [mm]

Dựa vào bảng 5-4 - [1] chọn 𝑏 = 45 [mm]

- Chiều rộng của bánh đai

𝐵 = 1.1𝑏 + (10 ÷ 15) = 1.1𝑏 + 10 = 1.1 × 45 + 10 = 59.5 [mm] Dựa vào bảng 5-10 - [1] chọn 𝐵 = 60 [mm]

- Lực căng và lực tác dụng lên trục:

Lực căng

𝑆0 = 𝜎0𝛿𝑏 = 1.8 × 3.75 × 45 = 303.75 Lực tác dụng lên trục

𝑅 = 3𝑆0sin𝛼1

2 = 3 × 303.75 × sin170

2 = 907.782 [N]

B Thiết kế bộ truyền bên trong hộp giảm tốc

1 Thiết kế các bộ truyền bên trong hộp giảm tốc chậm

1.1 Chọn vật liệu bánh răng và cách nhiệt luyện

- Bánh răng nhỏ:

+ Chọn Thép thường hóa C50 có độ rắn 180-230 HB cho bánh răng nhỏ với đường

kính phôi < 100 mm

+ Giới hạn bền kéo:𝜎𝐵𝐾1 = 620 [N/mm2]

1.2 Định ứng suất mỏi tiếp súc và ứng suất mỏi uốn cho phép

- Ứng suất mỏi tiếp xúc cho phép

Để tính toán ta cần giá trị nhỏ hơn là[𝜎]𝑡𝑥2 = 442 [N/mm2]

- Ứng suất uốn cho phép

sở vì 𝑁𝑡𝑑1 = 𝑖𝑛× 𝑁𝑡𝑑2

Vì 𝑁𝑡𝑑2 và 𝑁𝑡𝑑1 đều lớn hơn 𝑁0 nên ta lấy 𝑘𝑁" = 1

Hệ số an toàn toàn 𝑛 = 1.5 [1]; hệ số tập trung ứng suất ở chân răng 𝑘𝜎 = 1.8

- Ứng suất tiếp xúc cho phép của bánh lớn theo bảng 3-6 - [1]

- Sơ bộ lấy hệ số tải trọng 𝐾𝑠𝑏 = 1.3

1.4 Chọn hệ số chiều rộng bánh răng

- Chọn 𝜑𝐴 =𝐵

𝐴 = 0.3 1.5 Xác định khoảng cách trục A

𝐴 ≥ (𝑖 ± 1)√ 𝐾𝑁

𝜑𝐴𝑛2(

1,05 × 106[𝜎]𝑡𝑥𝑖 )

- Hệ số tập trung tải trọng thực tế theo công thức 3-30 - [1]

𝐾 =𝐾𝑡𝑡 𝑏ả𝑛𝑔 + 1=1,22 + 1 = 1.11

Tra bảng 3-13 - [1] tìm được hệ số tải trọng động 𝑘𝑑 = 1.1

- Hệ số tải trọng:𝐾 = 𝐾𝑡𝑡 𝐾𝑑 = 1.11 × 1.1 = 1.221chênh lệch 10% so với giá trị sơ

bộ nên ta tính lại khoảng cách trục A bằng công thức 3-21 - [1]

1.8 Xác định mô đun, số răng, chiều rộng bánh răng

- Mô đun được chọn theo khoảng cách trục A theo công thức 3-22 - [1]

𝑚 = (0.01 ÷ 0.02)𝐴 = 0.015 × 135 = 2.025 [mm]

theo bảng 3-1 – [1] ta lấy 𝑚 = 2.5 [mm]

- Số răng bánh dẫn

𝑍1 = 2𝐴𝑚(𝑖 ± 1)=

2 × 1352.5 × (4.883 − 1)= 27.813 Lấy 𝑍1 = 28

- Số răng bánh bị dẫn

𝑍2 = 𝑖𝑍1 = 4.883 × 28 = 136.724 Lấy 𝑍2 = 137

- Chiều rộng bánh răng

𝑏 = 𝜑𝑎𝐴 = 0.3 × 135 = 40.5 [mm]

Chọn chiều rộng bánh răng 𝑏 = 42 [mm]

1.9 Kiểm nghiệm sức bền uốn của răng

- Chiều dài tương đối của răng

𝜑𝑚 = 𝑏

𝑚 = 422.5= 16.8 [mm]

0.429×2.5 2 ×28×325×42= 64.699 [N/mm2] + 𝜎𝑢2 = 19.1×106×1.221×2.843

0.517×2.5 2 ×137×325×42 = 10.972[N/mm2]

Ta có: 𝜎𝑢1 ≤ [𝜎]𝑢,𝜎𝑢1 ≪ [𝜎]𝑢 thõa mãn điều kiện

1.10 Kiểm nghiệm xúc bền bánh răng khi chịu tải đột ngột

• Kiểm nghiệm ứng suất tiếp xúc sinh ra khi quá tải

- Ứng suất tiếp xúc quá tải cho phép

[𝜎]𝑡𝑥𝑞𝑡 = 2.5[𝜎]𝑁𝑜𝑡𝑥𝐻𝐵 [𝜎]𝑡𝑥𝑞𝑡1 = 2.5 × 2.6 × 210 = 1365 [N/mm2] [𝜎]𝑡𝑥𝑞𝑡2 = 2.5 × 2.6 × 170 = 1105 [N/mm2]

- Ứng suất quá tải

𝜎𝑢𝑞𝑡1 = 𝜎𝑢1𝑘𝑞𝑡 = 64.699 × 1.4 = 90.578 [N/mm2]

𝜎𝑢𝑞𝑡2 = 𝜎𝑢2𝑘𝑞𝑡 = 10.972 × 1.4 = 15.360 [N/mm2]

Ta có: 𝜎𝑢𝑞𝑡1 ≤ [𝜎]𝑢𝑞𝑡1, 𝜎𝑢𝑞𝑡2 ≤ [𝜎]𝑢𝑞𝑡2 thõa mãn điều kiện

1.11 Định các thông số hình học của bộ truyền

- Khoảng cách trục: 𝐴 = 135 [mm]

- Modun pháp:𝑚 = 2.5 [mm]

- Chiều cao răng:ℎ = 2.5𝑚 = 6.25 [mm]

- Chiều cao đầu răng:ℎ𝑑 = 𝑚 = 2.5 [mm]

2 Thiết kế các bộ truyền bên trong bộ giảm tốc nhanh

2.1 Chọn vật liệu bánh răng và cách nhiệt luyện

2.2 Định ứng suất mỏi tiếp súc và ứng suất mỏi uốn cho phép

- Ứng suất mỏi tiếp xúc cho phép

Dựa vào bảng 3-9 [1], chọn [𝜎]𝑁𝑜𝑡𝑥 = 2.6 [HB]

Ta có: 𝑁0 = 107, số chu kỳ cơ sở

- Số chu kỳ làm việc của bánh lớn tính theo công thức 3-4 - [1]

Vậy đương nhiên số chu kỳ làm việc của bánh nhỏ cũng lớn hơn số chu kỳ cơ

Để tính toán ta cần giá trị nhỏ hơn là[𝜎]𝑡𝑥2 = 390 [N/mm2]

- Ứng suất uốn cho phép

Vậy đương nhiên số chu kỳ làm việc của bánh nhỏ cũng lớn hơn số chu kỳ cơ

sở vì 𝑁𝑡𝑑1 = 𝑖𝑛× 𝑁𝑡𝑑2

Vì 𝑁𝑡𝑑2 và 𝑁𝑡𝑑1 đều lớn hơn 𝑁0 = 5 × 106 nên ta lấy 𝑘𝑁" = 1

- Hệ số an toàn toàn 𝑛 = 1,5 [1]; hệ số tập trung ứng suất ở chân răng 𝑘𝜎 = 1.8

- Ứng suất tiếp xúc cho phép của bánh lớn theo bảng 3-6 - [1]

[𝜎]𝑢1 =𝜎−1𝑘𝑁"

𝑛𝑘𝜎 =266.6×1

1.5×1.8 = 98.74 [N/mm2]

- Ứng suất tiếp xúc cho phép của bánh lớn theo bảng 3-6 - [1]

[𝜎]𝑢1 =𝜎−1𝑘𝑁"

𝑛𝑘𝜎 = 215×1

1.5×1.8= 79.63 [N/mm2] 2.3 Chọn sơ bộ hệ số tải trọng k

- Sơ bộ lấy hệ số tải trọng 𝐾 = 1.4

2.4 Chọn hệ số chiều rộng bánh răng

- Chọn 𝜑𝐿 =𝐵

𝐿 = 0.33 2.5 Xác định chiều dài nón L

𝐿 ≥ √𝑖2 + 1 × √ 𝐾𝑁

0.85𝜑𝐿𝑛2(

1,05 × 106(1 − 0.5𝜑𝐿)[𝜎]𝑡𝑥𝑖)

2.7 Định chính xác hệ số tải trọng K và chiều dài nón L

Vì các bánh răng có độ rắn 𝐻𝐵 < 350 và làm việc với tải trọng không đổi nên 𝐾𝑡𝑡 = 1 theo bảng 3-13 – [1] ta chọn 𝐾𝑑 = 1.45

2.8 Xác định mô đun, số răng, chiều rộng bánh răng

- Mô đun được chọn theo Chiều dài L theo công thức 3-22 - [1]

- Số răng bánh bị dẫn:

𝑍2 = 𝑖𝑍1 = 2.2 × 37 = 81.4

2.9 Kiểm nghiệm sức bền uốn của răng

- Góc mặt nón lăn bánh nhỏ tính theo công thức bảng 3-5 –[1]

𝑡𝑔𝜑1 =1

𝑖 =

12.2= 0.454 Suy ra: 𝜑1 = 27°15′

- Số răng tương đương bánh nhỏ

𝑍𝑡𝑑1 = 𝑧1

𝑐𝑜𝑠𝜑1 =

37𝑐𝑜𝑠27°15′ ≈ 40

- Góc mặt nón lăn bánh lớn

𝑡𝑔𝜑2 = 𝑖 = 2.2 Suy ra: 𝜑2 = 72°84′

- Số răng tương đương bánh lớn

𝑍𝑡𝑑2 = 𝑧2

𝑐𝑜𝑠𝜑2 =

82𝑐𝑜𝑠72°84′ ≈ 198

Ta có: 𝜎𝑢1 ≤ [𝜎]𝑢1,𝜎𝑢1 ≪ [𝜎]𝑢2 thõa mãn điều kiện

2.10 Kiểm nghiệm sức bền bánh răng khi chịu tải đột ngột

• Kiểm nghiệm ứng suất tiếp xúc sinh ra khi quá tải:

- ứng suất tiếp xúc quá tải cho phép:

[𝜎]𝑡𝑥𝑞𝑡 = 2.5[𝜎]𝑁𝑜𝑡𝑥𝐻𝐵 + [𝜎]𝑡𝑥𝑞𝑡1 = 2.5 × 2.6 × 200 = 1300 [N/mm2]

+ [𝜎]𝑡𝑥𝑞𝑡2 = 2.5 × 2.6 × 150 = 975 [N/mm2]

- Chỉ cần kiểm tra sức bền tiếp xúc đối với bánh lớn công thức 3-15 – [1]:

𝜎𝑡𝑥𝑞𝑡 = 1.05 × 10

6(𝐿 − 0.5𝑏)𝑖

√(𝑖 + 1)

3

2𝐾𝑁0.85𝑏𝑛2 ≤ [𝜎]𝑡𝑥

= 1.05×106(112.45−0.5×38)×2.2

√(2.2+1)

3

2 ×1.45×2.708 0.85×38×325 = 236.328 [N/mm2]

Ta có: 𝜎𝑡𝑥𝑞𝑡 ≤ [𝜎]𝑡𝑥𝑞𝑡2 thõa mãn điều kiện

- Kiểm tra ứng suất uốn sinh ra khi quá tải:

𝜎𝑢𝑞𝑡 = 𝜎𝑢𝑘𝑞𝑡 ≤ [𝜎]𝑢𝑞𝑡

- Ứng suất quá tải cho phép :

[𝜎]𝑢𝑞𝑡 = 0.8𝜎𝑐ℎ[𝜎]𝑢𝑞𝑡1 = 0.8𝜎𝑐ℎ1 = 0.8 × 320 = 256 [N/mm2]

[𝜎]𝑢𝑞𝑡2 = 0.8𝜎𝑐ℎ2 = 0.8 × 260 = 208 [N/mm2]

- Ứng suất quá tải :

𝜎𝑢𝑞𝑡1 = 𝜎𝑢1𝑘𝑞𝑡 = 58.731 × 1.4 = 82.223 [N/mm2]

𝜎𝑢𝑞𝑡2 = 𝜎𝑢2𝑘𝑞𝑡 = 10.847 × 1.4 = 15.186 [N/mm2]

Ta có: 𝜎𝑢𝑞𝑡1 ≤ [𝜎]𝑢𝑞𝑡1, 𝜎𝑢𝑞𝑡2≤ [𝜎]𝑢𝑞𝑡2 thõa mãn điều kiện

2.11 Định các thông số hình học của bộ truyền

Dựa vào bảng 3-2 –[1] để định các thông số hình học của bộ truyền

C Bôi trơn hộp giảm tốc

- Để giảm tổn thất vì ma sát, giảm mài mòn răng, đảm bảo thoát nhiệt tốt và đề phòng các chi tiết máy bị hen gỉ cần phải bôi trơn liên tục các bộ truyền trong hộp giảm tốc

- Mức dầu thấp nhất phải ngập hết chân răng của cả 2 bánh răng lớn của 2 bộ truyền cấp nhanh và cấp chậm

- Khoảng cách giữa mức dầu cao nhất và thấp nhất:ℎ𝑚𝑎𝑥− ℎ𝑚𝑖𝑛 = 10 ÷ 15 𝑚𝑚

- Mực cao nhất của dầu không vượt quá 1

3 𝑅 bánh răng 4

- Mức dầu trong hộp giảm tốc: ngập chân răng bánh răng nón bị động và ngập không quá 1/3 bánh rang nón lớn

Hình 3.1 Biểu diễn mức ngâm dầu hộp giảm tốc

- Chiều cao thấp nhất bánh răng côn bị dẫn cần ngâm trong dầu:

D Mind map chương 3

Hình 3.2 biểu đồ tư duy thiết kế các bộ truyền

Chương 4: Thiết kế trục và tính then

A Thiết kế trục

1 Chọn vật liệu

+ Hộp giảm tốc chịu tải trọng trung bình nên chọn thép 45 thường hóa

+ Thép thường hóa C45 có độ rắn 170-220 HB cho bánh răng nhỏ với đường

Chọn 𝑑1= 25 [mm] dựa vào bảng 10-2 – [2] suy ra chiều rộng ổ lăn 𝑏0 = 17 [mm]

- Tính toán phác thảo kích thước trục I:

chiều dài mayơ bánh răng nón

𝑑 ≥ √ 𝑀𝑡𝑑

0.1[𝜎]

3

≥ √32885.52 0.1 × 63

𝑑 ≥ √ 𝑀𝑡𝑑

0.1[𝜎]

3

≥ √35930.76 0.1 × 63

- Tính toán phác thảo kích thước trục II:

Chiều dài mayơ bánh răng nón:

𝑙𝑚22 = (1.2 ÷ 1.4)𝑑2 = 1.4𝑑2 = 1.4 × 30 = 42 [mm]

Chiều dài mayơ bánh răng trụ:

𝑙𝑚23 = (1.2 ÷ 1.5)𝑑2 = 1.4𝑑2 = 1.4 × 30 = 42 [mm]

𝑙22 = 0.5(𝑙𝑚22+ 𝑏2) + 𝑘1+ 𝑘2 = 0.5(42 + 19) + 10 + 10 = 50.5 [mm] Chọn 𝑙22 = 51 [mm]

𝑙23 = 𝑙22+ 0.5(𝑙𝑚22 + 𝑏13cos 𝛿2) + 𝑘1

= 51 + 0.5(42 + 38 cos 72°84′) + 10 = 87.6 [mm]

Chọn 𝑙23 = 88 [mm]

𝑙21 = 𝑙𝑚22+ 𝑙𝑚23+ 𝑏2+ 3𝑘1+ 2𝑘2 = 42 + 42 + 19 + 30 + 20 = 153 [mm] Chọn 𝑙21 = 153 [mm]

𝑑 ≥ √ 𝑀𝑡𝑑

0.1[𝜎]

3

≥ √124161.73 0.1 × 63

3 Kiểm nghiệm trục theo hệ số an toàn

+ 𝜎−1 và 𝜏−1: Giới hạn mỏi uốn và xoắn ứng với chu kỳ đối xứng

Có thể lấy gần đúng

𝜎−1 ≈ (0.4 ÷ 0.5)𝜎𝑏Chọn 𝜎−1≈ 0.4 × 600 = 240

𝜏−1 ≈ (0.2 ÷ 0,3)𝜎𝑏Chọn 𝜏−1 ≈ 0.2 × 600 = 120 + 𝜎𝑎 và 𝜏𝑎: Biên độ ứng suất pháp và tiếp sinh ra trong tiết diện của trục + 𝜎𝑚 và 𝜏𝑚: Trị số trung bình của của ứng suất pháp và tiếp

Nếu ứng suất uốn thay đổi theo chu kỳ đối xứng thì:

𝜎𝑎 = 𝜎𝑚𝑎𝑥 = −𝜎𝑚𝑖𝑛 =𝑀𝑢

𝑊

𝜎𝑚 = 0 Nếu ứng suất xoắn thay đổi theo chu kỳ đối xứng (trục quay 2 chiều) thì:

𝜏𝑎 = 𝜏𝑚𝑎𝑥 =𝑀𝑥

𝑊0

𝜏𝑚 = 0 + 𝜓𝜎 và 𝜓𝜏: Hệ số xét đến ảnh hưởng của trị số ứng suất trung bình đến sức bền mỏi công thức [1]

Thép cacbon trung bình nên ta có:

𝜓𝜎 =2𝜎−1− 𝜎0

𝜎0 = 0.1

𝜓𝜏 =2𝜏−1− 𝜏0

𝜏0 = 0.05 + β : hệ số tăng bền bệ mặt trục dựa vào bảng 7-5 – [1]:

+ W và 𝑊0 : mômen cản uốn và mômen cản xoắn của tiết diện cục

Dựa vào bảng 7-8 – [1] chọn hệ số tập trung ứng suất thực tế ở chổ cung lượn của trục 𝑘𝜎 = 1.63 và 𝑘𝜏 = 1.5

Tính trị số:

𝑘𝜎

𝜀𝜎 =

1.630.88 = 1.852

𝑘𝜏

𝜀𝜏 =

1.50.77 = 1.948 Tra bảng 7-10 tài liệu thiết kế chi tiết máy Nguyễn Trọng Hiệp 1998

= 14.532

Hệ số an toàn công thức 7-5 – [1]

𝑛 = 𝑛𝜎× 𝑛𝜏

√𝑛𝜎2 + 𝑛𝜏2 = 7.642 ≥ [𝑛]

Thỏa điều kiện an toàn [𝑛] = 1.5 ÷ 2.5

- Tại tiết diện 1-3:

𝜎𝑎 = 𝑀3

𝑊 =99293.7462650.718 = 37.459 [N/mm2]

Dựa vào bảng 7-8 – [1] chọn hệ số tập trung ứng suất thực tế ở chổ cung lượn của trục 𝑘𝜎 = 1.63 và 𝑘𝜏 = 1.5

Tính trị số:

𝑘𝜎

𝜀𝜎 =

1.630.88 = 1.852

𝑘𝜏

𝜀𝜏 =

1.50.77 = 1.948 Tra bảng 7-10 tài liệu thiết kế chi tiết máy Nguyễn Trọng Hiệp 1998

= 14.532

Hệ số an toàn công thức 7-5 – [1]

𝑛 = 𝑛𝜎× 𝑛𝜏

√𝑛𝜎2 + 𝑛𝜏2 = 4.031 ≥ [𝑛]

Thỏa điều kiện an toàn [𝑛] = 1.5 ÷ 2.5

• Kiểm nghiệm trục II:

- Tại tiết diện 2-2:

Dựa vào bảng 7-4 – [1] chọn hệ số kích thước 𝜀𝜎 = 0.86 và 𝜀𝜏 = 0.75

Dựa vào bảng 7-8 – [1] chọn hệ số tập trung ứng suất thực tế ở chổ cung lượn của trục 𝑘𝜎 = 1.63 và 𝑘𝜏 = 1.5

Tính trị số:

𝑘𝜎

𝜀𝜎 =

1.630.86 = 1.895

𝑘𝜏

𝜀𝜏 =

1.50.75 = 2 Tra bảng 7-10 tài liệu thiết kế chi tiết máy Nguyễn Trọng Hiệp 1998

= 10.22

Hệ số an toàn công thức 7-5 – [1]

𝑛 = 𝑛𝜎× 𝑛𝜏

√𝑛𝜎2 + 𝑛𝜏2 = 4.67 ≥ [𝑛]

Thỏa điều kiện an toàn [𝑛] = 1.5 ÷ 2.5

- Tại tiết diện 2-3:

Dựa vào bảng 7-8 – [1] chọn hệ số tập trung ứng suất thực tế ở chổ cung lượn của trục 𝑘𝜎 = 1.63 và 𝑘𝜏 = 1.5

Tính trị số:

𝑘𝜎

𝜀 =1.630.86 = 1.895