PBL 1: THIẾT KẾ VÀ MÔ PHỎNG
HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG

ĐỀ TÀI: HỘP GIẢM TỐC KIỂU 2 CẤP CÓ CẤP
NHANH PHÂN ĐÔI


MỤC LỤC
PHẦN 1: THIẾT KẾ .................................................................................................................... 4
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐẦU ĐỀ ĐỒ ÁN, CÁC LOẠI HỘP GIẢM TỐC4
A.

GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỘP GIẢM TỐC ........................................................... 4

B.

CÁC LOẠI HỘP GIẢM TỐC ..................................................................................... 4
I. Hộp giảm tốc bánh răng nón một cấp: ........................................................................ 4
II. Hộp giảm tốc bánh răng trụ tròn hai cấp và ba cấp: ............................................... 5
1.

Hộp giảm tốc đồng trục: ..................................................................................... 5

2.

Hộp giảm tốc có cấp phân đôi cấp nhanh: ........................................................ 6

3.

Hộp giảm tốc hai cấp và ba cấp khai triển........................................................ 9

III. Hộp giảm tốc bánh răng nón-trụ: ............................................................................. 9
IV. Hộp giảm tốc trục vít: .............................................................................................. 11
V. Hộp giảm tốc bánh răng-trục vít, trục vít- bánh răn và trục vít hai cấp: ............ 12
VI. Hộp giảm tốc bánh răng côn: .................................................................................. 13
VII. Hộp giảm tốc bánh răng hành tinh ....................................................................... 14
TÍNH CHỌN ĐỘNG CƠ: .......................................................................................... 17

A.

A.

1.

Cơng suất của tải: .............................................................................................. 17

2.

Hiệu suất chung: ................................................................................................ 17

3.

Công suất cần thiết của động cơ: ..................................................................... 18

TÍNH PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN: ...................................................................... 18
Thiết kế bộ truyền đai thang: ............................................................................ 20

I.
1.

Chọn loại và tiết diện đai thang: ...................................................................... 20


2.

Định đường kính bánh đai nhỏ: ....................................................................... 20

3.

Tính đường kính D2 của bánh lớn: .................................................................. 20

4.

Chọn sơ bộ khoảng cách trục A ....................................................................... 20

5.

Tính chiều dài đai L theo khoảng cách trục A ............................................... 20

6.

Xác định chính xác khoảng cách trục A theo chiều dài đai L ....................... 21

7.

Góc ơm α1 ........................................................................................................... 21

8.

Xác định số đai Z cần thiết ............................................................................... 21

9.


Định các kích thước chủ yếu của bánh đai ..................................................... 22

10.

Lực căng ban đầu 𝐒𝐨 (công thức 5-25) và lực tác dụng lên trục R ............... 22

II.

Thiết kế bộ truyền bánh răng cấp nhanh ......................................................... 22

1.

Các loại vật liệu làm bánh răng ....................................................................... 22

2.

Định ứng suất cho phép .................................................................................... 23

4.

Chọn hệ số chiều rộng bánh răng .................................................................... 24
2


5.

Tính khoảng cách trục A .................................................................................. 24

6.


Vận tốc vịng và chọn cấp chính xác chế tạo bánh răng ................................ 24

7.

Định chính xác hệ số tải trọng K...................................................................... 24

8.

Xác định mơđun, số răng và góc nghiêng của răng ....................................... 25

9.

Kiểm nghiệm sức bền uốn của răng ................................................................ 25

10. Kiểm nghiệm sức bền của răng khi chịu quá tải đột ngột trong thời gian
ngắn 26
11.

Các thơng số hình học chủ yếu của bộ truyền ................................................ 26

12.

Tính lực tác dụng lên trục ................................................................................ 27

III.

Thiết kế bộ truyền bánh răng cấp chậm:.......................................................... 27

1.


Chọn vật liệu làm bánh răn:............................................................................. 27

2.

Định ứng suất mỏi tiếp xúc và ứng suất mỏi cho phép: ................................. 27

3.

Sơ bộ hệ thống tải trọng K: .............................................................................. 28

4.

Chọn hệ số chiều rộng bánh răng: ................................................................... 28

5.

Tính khoảng cách trục A : ................................................................................ 28

6.

Tính vận tốc vịng của bánh răng và chọn cấp chính xác chế tạo bánh răng:
29

7.

Định chính xác hệ số tải K :.............................................................................. 29

8.


Xác định môđun, số răng và chiều rộng bánh răng: ...................................... 29

9.

Kiểm nghiệm sức bền uốn của răng: ............................................................... 29

10.

Kiểm nghiệm sức bền bánh răng khi chịu quá tải tột ngột: .......................... 30

11.

Các thông số hình học chủ yếu của bộ truyền: ............................................... 31

12.

Tính lực tác dụng lên trục : .............................................................................. 31

IV.

Kiểm tra điều kiện bôi trơn................................................................................ 32

CHƯƠNG 4 : THIẾT KẾ TRỤC VÀ TÍNH THEN .................................................................34
I.

Thiết kế trục: ....................................................................................................... 34

II.

Tính then .............................................................................................................. 68


CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ GỐI ĐỠ TRỤC ................................................................................73
I.

Chọn ổ lăn ............................................................................................................ 73

II.

Chọn kiểu lắp ổ lăn ............................................................................................. 76

CHƯƠNG 6: KHỚP NỐI............................................................................................................77
CHƯƠNG 7: TÍNH TỐN VỎ HỘP VÀ CÁC CHI TIẾT PHỤ ...........................................79

3


PHẦN 1: THIẾT KẾ
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐẦU ĐỀ ĐỒ ÁN, CÁC
LOẠI HỘP GIẢM TỐC
A. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỘP GIẢM TỐC
Hộp giảm tốc là một thiết bị khơng thể thiếu đối với các máy móc cơ khí, nó có nhiệm
vụ biến đổi một vận tốc ban đầu thành một hay nhiều vận tốc ở đầu ra (tùy thuộc vào công
dụng của máy) tạo thành một tổ hợp biệt lập để giảm số vịng quay và truyền cơng suất từ
động cơ đến máy móc cơng tác.
➢ Có nhiều loại hộp giảm tốc và được phân chia theo từng đặc điểm riêng biệt :
❖ Loại truyền động: Hộp giảm tốc bánh răng trụ răng thẳng, hộp giảm tốc bánh răng
nón, răng nghiêng, hộp giảm tốc trục vít-bánh răng,…
❖ Số cấp: hộp giảm tốc một cấp, hai cấp hay nhiều cấp.
❖ Vị trí tương đối giữa các trục trong khơng gian: hộp giảm tốc đặt nàm nghiêng, nằm
ngang, hay thẳng đứng,…

❖ Đặc điểm của sơ đồ động: hộp giảm tốc triển khai, hộp giảm tốc đồng trục,…
B. CÁC LOẠI HỘP GIẢM TỐC
I. Hộp giảm tốc bánh răng nón một cấp:
➢ Hộp giảm tốc bánh răng nón một cấp gồm 2 loại:
• Hộp giảm tốc bánh răng nón thẳng ( 𝑖 < 3 )
• Hộp giảm tốc bánh răng nghiêng ( 𝑖 ≤ 5 )
 Hai loại hộp giảm tốc này dùng để truyền cơng suất bé hoặc trung bình

4


Hình 2.3. Sơ đồ hộp giảm tốc bánh răng
nón một cấp nằm ngang [1]

Hình 2.4. Sơ đồ hộp giảm tốc bánh răng
nón một cấp thẳng đứng [1]

❖ Ưu điểm:
- Hiệu suất cao, có khả năng truyền những cơng suất khác nhau, tuổi thọ lớn hơn làm
việc chắc chắn và sử dụng đơn giản. Phạm vi công suất, vận tốc và tỉ số truyền khá
rộng.
❖ Nhược điểm:
- Đối với hộp giảm tốc nhiều cấp tải trọng phân bố không đồng đều trên các ổ trục
được chọn theo phản ứng lớn nhất, vì vậy kích thước và trọng lượng của hộp giảm tốc
khá lớn.
- Khó bơi trơn các bộ phận trong hộp giảm tốc, trọng lượng hộp giảm tốc lớn, trong
quá trình làm việc gây ra tiếng ồn.
II. Hộp giảm tốc bánh răng trụ tròn hai cấp và ba cấp:
1. Hộp giảm tốc đồng trục:


5


Hình 2.5. Sơ đồ hộp giảm tốc đồng trục [1]

❖ Ưu điểm:
- Bộ truyền cho phép giảm chiều dài của hộp.
- Trọng lượng hộp giảm tốc bé.
❖ Nhược điểm:
- Chịu tải trọng của cấp nhanh chưa dung hết.
- Hạn chế khả năng chọn phương án bố trí kết cấu chung của thiết bị dẫn động.
- Khó bơi trơn ổ trục ở giữa hộp.
- Khoảng cách giữa các gối đỡ của trục trung gian lớn.
 Hộp giảm tốc ít được dùng.

2. Hộp giảm tốc có cấp phân đơi cấp nhanh:
- Hộp giảm tốc có cấp phân đơi cấp nhanh là một bộ phận trung gian dùng để kết nối
giữa động cơ và các bộ phận, chi tiết của máy công tác. Các loại động cơ đều được chế
tạo với tốc độ quay rất lớn. Trong nhiều trường hợp, động cơ có vận tốc quay lớn sẽ
không phù hợp với yêu cầu cụ thể của công việc nên người ta cần phải chế tạo ra 1 bộ
phận trung gian để có thể làm giảm tốc độ quay của động cơ, máy móc sao cho phù
hợp. Hộp giảm tốc phân đôi thường được dùng để giảm tốc độ động cơ.
➢ Hộp giảm tốc có cấp phân đơi cấp nhanh có hai loại:
• Hộp giảm tốc 2 cấp phân đơi cấp nhanh:
• Hộp giảm tốc 2 cấp phân đôi cấp chậm:
6


2.1 . Hộp giảm tốc 2 cấp phân đôi cấp nhanh:
a. Cấu tạo

- Hộp số có dạng hình hộp và bên trong có chứa các bộ số truyền động. Có thể là dạng
hình trụ trịn, hình hộp vng hoặc có khi là hình hộp trịn, tùy thuộc vào nhãn hàng
sản xuất.
- Tùy theo loại hộp giảm tốc mà sử dụng trục vít bánh vít có trục vít, hộp số bánh vít
hay bánh răng cơn có sử dụng bánh răng,… để làm giảm đi tốc độ của động cơ.
- Đối với hộp số giảm tốc 2 cấp sử dụng bánh răng trụ và bánh răng nghiêng thì cấu
tạo của nó cần phải có các cơ cấu như bánh răng nghiêng hoặc bánh răng thẳng. Chúng
được lắp ráp ăn khớp với nhau theo 1 tỷ số truyền động đã được xác định.
- Hầu hết các hộp giảm tốc 2 cấp phân đôi cấp chậm đều có vỏ làm bằng các chất liệu
cực tốt như: inox, nhôm, gang, thép, hợp kim nhôm. Các chất liệu này vừa giúp bảo vệ
được các bộ truyền động của hộp số khi có va đập lại vừa hạn chế được tình trạng ăn
mịn, oxi hóa.
- Hộp giảm tốc thường được làm bằng các chất liệu kim loại cứng.
b. Nguyễn lí hoạt động:
- Hộp giảm tốc 2 cấp phân đôi cấp nhanh là một hệ bánh răng, chúng được ăn khớp
theo đúng các mô men cũng như tỷ số truyền. Từ đó, nó sẽ tạo ra đúng số vòng, độ lớn
của vận tốc theo yêu cầu của người sử dụng đã đặt ra. Do đó được dùng để làm giảm
vận tốc góc và tăng thêm mơ men xoắn cho động cơ. Đây là bộ máy trung gian hoạt
động giữa động cơ điện cùng với bộ phận làm việc của máy cơng tác.
- Động cơ thường có tốc độ rất cao, trong khi nhu cầu sử dụng trong thực tế của con
người (tốc độ đầu ra) lại thấp, cho nên người ta sẽ cần tới hộp giảm tốc 2 cấp phân đơi
cấp nhanh để có thể điều chỉnh được số vòng quay để đạt được giá trị tốc độ như ý.
2.2. Hộp giảm tốc 2 cấp phân đôi cấp chậm:
a. Cấu tạo:
- Giống với hộp giảm tốc 2 cấp phân đơi cấp nhanh, hộp số có dạng hình hộp và bên
trong có chứa các bộ truyền động. Nó có thể tồn tại ở dạng hình trụ trịn, hình hộp vng
hoặc là hình hộp trịn, cịn phụ thuộc vào thiết kế hãng sản xuất.
- Hầu hết các hộp giảm tốc 2 cấp phân đơi cấp nhanh đều có vỏ được làm bằng chất
liệu tốt như: inox, nhôm, gang, thép, hợp kim nhôm. Chất liệu này sẽ giúp hộp số bảo
vệ được các bộ truyền động khi có những va đập từ bên ngồi, lại vừa hạn chế được sự

ăn mịn, oxi hóa.

7


b. Nguyên lí hoạt động:
- Tương tự với hộp giảm tốc 2 cấp phân đôi nhanh, Hộp giảm tốc 2 cấp phân đôi cấp
nhanh là cơ cấu truyền động bằng phương pháp ăn khớp trực tiếp, có tỷ số truyền động
khơng đổi.
➢ Trong q trình hoạt động, hộp giảm tốc sẽ có hai q trình cơ bản:
• Khi tiến hành giảm tốc cho động cơ thì bánh răng nhỏ sẽ quay 1 vịng cịn bánh răng
lớn sẽ quay 3 vịng.
• Khi tiến hành tăng tốc cho động cơ, bánh răng lớn sẽ quay 1 vòng, bánh răng nhỏ
sẽ quay 3 vịng.

Hình 2.6. Sơ đồ hộp giảm tốc có cấp tách đôi [1]

2.3. Ưu điểm và nhược điểm của hộp giảm tốc 2 cấp phân đôi nhanh và chậm:
❖ Ưu điểm:
- Bộ truyền động làm việc êm.
- Sử dụng hết khả năng của vật liệu chết tạo các bánh răng cấp chậm và cấp nhanh.
- Truyền động có được cơng suất lớn.
- Lực dọc trục cũng được triệt tiêu.
 Kết cấu hộp giảm tốc cũng tương đối đơn giản và dễ chế tạo, dễ bôi trơn
- Các bánh răng và ổ được bố trí đối xứng.
 Trục sẽ chịu được tải tương đối đồng đều.

8



❖ Nhược điểm:
- Chiều rộng của hộp lớn.
- Cấu tạo bộ phận ổ tương đối phức tạp.
- Số lượng chi tiết và khối lượng gia công tăng.
3. Hộp giảm tốc hai cấp và ba cấp khai triển
• Hộp giảm tốc 2 cp ( i = 8 ữ 30 )
ã Hp giảm tốc 3 cấp ( 𝑖 = 50 ÷ 400 )

Hình 2.7. Sơ đồ hộp giảm tốc
hai cấp khai triển [1]

Hình 2.8. Sơ đồ hộp giảm tốc
ba cấp khai triển [1]

❖ Nhược điểm:
- Bánh răng không đối xứng gối tựa.
- Các ổ trục theo phản ứng lớn nhất => Trọng lượng hộp giảm tốc tăng.
III. Hộp giảm tốc bánh răng nón-trụ:
• Bánh răng nón: răng thẳng, răng nghiêng, răng xoắn.
- Bánh răng trụ: răng thẳng, răng nghiêng.
- Hộp giảm tốc bánh răng nón-trụ hai cấp: ( 𝑖 = 8 ÷ 15 )
- Hộp giảm tốc bánh răng nón-trụ ba cấp: ( 𝑖 = 25 ÷ 75 )

9


Hình 2.9. Hộp giảm tốc bánh răng nón – trụ
hai cấp nằm ngang [1]

Hình 2.10. Hộp giảm tốc bánh răng nón – trụ

hai cấp thẳng đứng [1]

Hình 2.11. Sơ đồ hộp giảm tốc
bánh răng nón-trụ ba cấp [1]

❖ Ứng dụng:
- Dùng để truyền công suất-mô men xoắn từ motor đến trục cơng tác.
- Trục vào vng góc với trục ra.
- Giảm tốc độ, tăng mô men xoắn ở trục ra.

10


IV. Hộp giảm tốc trục vít:
➢
•
•
•
•

Hộp giảm tốc trục vít được chia làm 3 loại chính:
Trục vít đặt trên.
Trục vít đặt dưới.
Trục vít đặt cạnh.
Hộp giảm tốc trục vít có hệ số truyền trong khoảng 𝑖 = 10 ÷ 70

Hình 2.12. Sơ đồ hộp giảm tốc
trục vít đặt dưới [1]

Hình 2.13. Sơ đồ hộp giảm tốc

trục vít đặt trên [1]

Hình 2.14. Sơ đồ hộp giảm tốc trục bánh
vít đặt đứng trục vít đặt cạnh [1]

❖ Ưu điểm:
- Lớp vở làm bằng gang nên cực kì bền trong các mơi trường chịu được tải nặng.
- Tỉ số truyền lớn.
- Làm việc êm và khơng ồn.
- Có khả năng tự hãm.

11


❖ Nhược điểm :
- Hiệu suất thấp => ít được dùng để truyền công suất lớn.
- Cần phải dùng vật liệu giảm ma sát đắt tiền (đồng thanh) để chế tạo bánh vít.
V. Hộp giảm tốc bánh răng-trục vít, trục vít- bánh răn và trục vít hai cấp:
- Hộp bánh răng- trục vít ( 𝑖 ≤ 150 )
- Hộp trục vít-bánh răng ( 𝑖 = 50 ÷ 130 )
- Hộp trục vít 2 cấp ( 𝑖 = 70 ÷ 2500 )
- Để tránh kích thước hộp lớn và cấu tạo phức tạp tỉ số truyền của hộp giảm tốc bánh
răng-trục vít và trục vít-bánh răn được giới hạn ( 𝑖 = 25 ÷ 80 ), hộp giảm tốc trục vít
hai cấp ( 𝑖 = 150 ÷ 400 )

Hình 2.15. Sơ đồ hộp giảm tốc bánh
răng – trục vít [1]

Hình 2.16. Sơ đồ hộp giảm tốc
trục vít- bánh răng [1]


12


Hình 2.17. Sơ đồ hộp giảm tốc trục vít hai cấp [1]

VI. Hộp giảm tốc bánh răng cơn:

Hình 2.18. Bản vẽ hệ thống truyền động với hộp giảm tốc bánh răng côn 1 cấp[3]

❖ Ưu điểm:
- Lực momen mạnh mẽ, tải được nặng, truyền động êm nhờ bánh răng xoắn ốc, độ bền
từ 5 tới 10 năm.
- Có thể chế tạo được 2 trục ra vận hành 2 cỗ máy cùng lúc.

13


❖ Nhược điểm:
- Giá thường cao hơn hộp giảm tốc loại thường
- Hàng có sẵn mới 100% trên thị trường thường là hiếm khi đủ tỉ số truyền.
❖ Ứng dụng:
- Trộn xi măng, cán tôn thép, nghiền gỗ, giấy, đất sét làm gạch, băng tải gầu tải, vít tải,
nghiền nhựa để tái chế, ép mỏng vật liệu, máy khai thác than, cát, sản xuất thuốc dược
liệu, máy khoan lòng biển lấy dầu khí, máy uốn tre, gỗ, làm mỹ nghệ, máy vắt nước trái
cây
VII. Hộp giảm tốc bánh răng hành tinh

Hình 2.19. Bản vẽ hộp giảm tốc bánh răng hành tinh size 42[4]


Hình 2.20. Bản vẽ hộp giảm tốc bánh răng hành tinh sizse 110 [4]

14


❖ Ưu điểm:
- Kết nối được với động cơ điện, động cơ thủy lực.
- Kích thước nhỏ, gọn.
 Tóm lại, ưu điểm lớn nhất của hộp số hành tinh đó là giá thành rẻ và độ bền cao,
được ứng dụng nhiều trong loại máy cấp phôi tự động, máy khắc CNC, máy sản xuất
và đóng gói, máy khắc tia laser,…
❖ Nhược điểm:
- Giải nhiệt kém do không gian bên trong của nó khá hẹp.
❖ Ứng dụng:
- Dùng để phân hủy các chuyển động, thường được sử dụng trong bộ điều khiển của ô
tô.
- Dùng để truyền động làm giảm tốc với tỷ lệ truyền cực lớn.
- Dùng để truyền tải điện năng cao với cấu trúc nhỏ vô cùng gọn nên rất thích hợp sử
dụng trong các máy bay.

15


CHƯƠNG 2: TÍNH CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN VÀ PHÂN PHỐI TỶ
SỐ TRUYỀN

16


Số liệu cho trước:

1. Lực kéo băng tải: P = 2950 N
2. Vận tốc băng tải: V = 0,95 m/s
3. Đường kính tang: D = 320 mm
4. Đặc tính tải trọng: Tải trọng thay đổi, rung động nhẹ
5. Thời gian phục vụ: T = 4,5 năm
Một năm làm việc 290 ngày, một ngày làm việc giờ
6. Làm việc một chiều.
A. TÍNH CHỌN ĐỘNG CƠ:
1. Cơng suất của tải:
Nt =

P.V
1000

=

2950.095
1000

= 2,8025 (kW)

2. Hiệu suất chung:
 Lấy số liệu từ bảng 2-1 trang 27 TL TKCTM Nguyễn Trọng Hiệp 1999:

Bảng 2-1. Các trị số hiệu suất

Bộ truyền bánh răng trụ thẳng (kín): 𝜂br = 0,97 (3 cặp bánh răn)
Bộ truyền đai dẹt: 𝜂d = 0,955
Bộ truyền ổ lăn: 𝜂ol = 0,9925 (4 ổ lăn)
Bộ truyền khớp nối: 𝜂k = 1

𝜂 = 𝜂d. 𝜂br3. 𝜂ol4. 𝜂k = 0.955.0.973.0,99254.1 = 0,8457473
17


3. Công suất cần thiết của động cơ:
Nct =

Nt
η

=

2,8025
0,8457473

= 3,3136374 (𝑘𝑊)

Tra bảng 2P trang [321-323] đối với động cơ không đồng bộ ba pha TL TKCTM
Nguyễn Trọng Hiệp 1999:
Chọn động cơ sao cho: Ndc.𝜂dc > Nct (4.0,86 > 3,3136374)
Kiểu động
cơ
AO2-41-2
AO2-41-4
AO2-42-6

Công suất

Vận tốc (vg/Ph)


Hiệu suất η (%)

Mm/Mđm

4,0
4,0
4,0

2880
1450
960

85,5
86,0
84,5

1,7
1,5
1,3

 Dựa vào điều kiện mở máy, nên chọn cơng suất động cơ điện có tên: AO2-41-4 với:
- Công suất: Ndc = 4,0 (kW)
- Số vịng quay động cơ điện: ndc = 1450 (vịng/phút)
A. TÍNH PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN:
Tỷ số truyền động chung: i =

ndc
nt

Trong đó: nt là số vịng quay của tang


nt =
i =

60.1000.V
π.D
1450
56,6989485

=

60.1000.0,95
π.320

= 56,6989485 (vịng/phút)

= 25,5736665

i = id.in.ic
Trong đó:
id là tỷ số truyền của bộ truyền đai;
ibn là tỷ số truyền của bộ truyền bánh trụ răng nghiêng cấp nhanh;
ibt là tỷ số truyền của bộ truyền bánh trụ răng thẳng cấp chậm.
Chọn trước id = 5

18


ih =


i
id

=

25,5736665
5

= 5,1147333

ih là tỷ số truyền của các bộ truyền trong hộp.
• Để tạo điều kiện bơi trơn các bộ truyền bánh răng trong hộp giảm tốc bằng phương
pháp ngâm dầu, ta chọn:
in = (1,2 ÷ 1,3)ic
ih = in.ic = 1,2ic2
i

suy ra: ic = √ h = √
1,2
Vậy in =

i
id. ic

=

8,5245555
1,2

25,5736665

5.2,0645285

= 2,0645285

= 2,47743

Thơng số trục

Động cơ

I

II

III

i
n (vịng/phút)
N (KW)
Momen xoắn (N.mm)

25.573667
1450
4

5
290
3.79135
124853.078


2.4774341
117.05659
3.5405266
288851.98

2.06453
56.6989
3.40855
574114

19


CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ CÁC BỘ TRUYỀN
(BỘ TRUYỀN NGOÀI, BỘ TRUYỀN TRONG)
I. Thiết kế bộ truyền đai thang:
1. Chọn loại và tiết diện đai thang:
Thơng số đầu vào:
• Cơng suất: N = 4 (kW)
• Số vịng quay bánh dẫn: ndc = 1450 (vịng/phút)
• Tỉ số truyền: Id = 5
Giả sử vận tốc của đai v > 5 m/s, ta có thể dùng loại đai thang loại A:
Tiết diện đai A
• Kích thước tiết diện đại a × h(mm) (bảng 5-11): 13 ì 8
ã Din tớch tit din F (mm2 ): 81
2. Định đường kính bánh đai nhỏ:
Theo bảng 5-14 ta lấy D1 = 150mm
Kiểm nghiệm vận tốc của đai:
π.D .1460
𝜋.150.1450

v= 1
=
= 11,388273 (m/s)
60000
60000
Thỏa điều kiện: v < vmax = (30 ÷ 35)m ∕ s
3. Tính đường kính D2 của bánh lớn:
D2 = id . D1 . ( 1 − ξ ) = 5.150. (1 − 0,02) = 735 mm
Với ξ là hệ số trượt của đai hình thang: ξ ≈ 0,02
Lấy theo tiêu chuẩn (bảng 5-12): D2 = 735 mm
Số vòng quay thực n1 của trục bị dẫn:
D
150
𝑛1 = (1 − ξ)ndc 1 = (1 − 0,02). 1450.
= 290 (vòng/phút)
D2

Sai số về vòng quay
n −n
Δn = I 1 =
nI

735

290−290
290

= 0 % (Đạt yêu cầu)

4. Chọn sơ bộ khoảng cách trục A

Dựa vào bảng 5-16 ta có thể chọn sơ bộ khoảng cách trục A
Vì i = 5 nên ta chọn A = 0,9. D2 = 0,9.735 = 661,5 mm
5. Tính chiều dài đai L theo khoảng cách trục A
(D2 − D1 )2
π
L = 2A + (D2 + D1 ) +
2
4A
20


(735 − 150)2
π
= 2.661,5 + (735 + 150) +
2
4.661,5
= 2842,49148 mm
 Chọn L = 3000 mm (theo bảng 5-12)
6. Xác định chính xác khoảng cách trục A theo chiều dài đai L
A=

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

2.3000 − π(735 + 150) + √[2.3000 − π(735 + 150)]2 − 8(735 − 150)2
=
8
= 747,71047 mm
Lấy A = 748 mm
•


Khoảng cách A thỏa mãn điều kiện :
0,55(D2 + D1 ) + h ≤ A ≤ 2(D2 + D1 )
0,55(735 + 150) + 8 ≤ A ≤ 2(735 + 150)
494 ≤ A ≤ 1770

• Khoảng cách nhỏ nhất, cần thiết mắc đai
Amin = 748 − 0,015.3000 = 703 mm
• Khoảng cách lớn nhất, cần thiết để tạo lực bằng
7. Góc ơm α1

Amax = A + 0,03. L = 748 + 0,03.3000 = 838 mm

α1 = 180° −

D2 − D1 0
735 − 150 0
57 = 180 −
57 = 135,4210
A
748

8. Xác định số đai Z cần thiết
• Chọn ứng suất căng bằng ban đầu σ0 = 1,2 N/mm2
• Bằng cách tra bảng (5-17) theo trị số D1 ứng suất cho phép
[σp ] = 1.7 N/mm2
0

• Số đai tính theo cơng thức
21



Z≥

1000. Ndc
v[σp ] Ct cα Cv F
0

Trong đó
Ct = 0,9 là hệ số xét đến ảnh hưởng của chế độ tải trọng (bảng 5-6)
Cv = 1 là hệ số xét đến ảnh hưởng của vận tốc (bảng 5-19)
Cα = 0.95 là hệ số xét đến ảnh hưởng đến góc ơm (bảng 5-18)
Vậy
1000.4
Z≥
= 3,08062
11,388273.1,7.0,9.0,92.1.81
Lấy số đai Z = 4
9. Định các kích thước chủ yếu của bánh đai
• Chiều rộng bánh đai (5-23)
B = (Z − 1)t + 2S = (4 − 1). 16 + 2.10 = 68 mm
• Trong đó kích thước rãnh của đai thang :
𝑡 = 16, 𝑠 = 10, ℎ0 = 3,5, (bảng 10-3)
• Đường kính ngồi cùng của bánh đai công thức 5-24
- Bánh dẫn
Dn1 = 150 + 2.3,5 = 157 mm
- Bánh bị dẫn
Dn2 = D2 + 2ℎ0 = 735 + 2.3,5 = 742 mm
10. Lực căng ban đầu 𝐒𝐨 (công thức 5-25) và lực tác dụng lên trục R
(công thức 5-26)

So = σo F = 1,2.81 = 97,2 N
α1
135,421
) = 3.97,2.4. sin (
) = 1079,2462 N
2
2
II. Thiết kế bộ truyền bánh răng cấp nhanh
1. Các loại vật liệu làm bánh răng
• Bánh nhỏ: thép 45 thường hóa :
σb = 600 N/mm2 , σch = 300 N/mm2 , HB = 200,
phôi rèn (giả thiết đường kính phơi dưới 100mm)
• Bánh lớn : thép 35 thường hóa:
σb = 500 N/mm2 , σch = 260 N/mm2 , HB = 170,
phơi rèn (giả thiết đường kính phơi 100mm – 300mm)
R = 3so Z𝑆𝑖𝑛 (

22


2. Định ứng suất cho phép
a. Ứng suất tiếp xúc cho phép
- Số chu kì làm việc của bánh lớn :
Mi
N2 = 60. iII . nII . T. ∑
Mmax
3
4
N2 = 60.2,47743. (13 . + 0,73 . ) . 117.05659.4,5.290.18 = 25,53. 107 > N0 = 107
7

7
- Số chu kì làm việc của bánh nhỏ:
N1 = iII . N2 = 2,47743.25,53. 107 = 63,25. 107
Vậy số chu kì làm việc tương đương của bánh nhỏ và bánh lớn đều lớn hơn N0
=> Lấy k N = 1
• Ứng suất tiếp xúc cho phép của bánh lớn:
[σ]tx2 = [σ]Notx2 k N2 = 1.2,6.170 = 442 N/mm2
• Ứng suất tiếp xúc cho phép của bánh nhỏ:
[σ]tx1 = [σ]Notx1 k N1 = 1.2,6.200 = 520 N/mm2
Để tính sức bền ta dùng trị số nhỏ là [σ]tx2 = 442 N/mm2
b. Ứng suất uốn cho phép
- Số chu kì làm việc của bánh lớn :
Mi
N2 = 60. iII . nII . T. ∑
Mmax
3
4
N2 = 60.2,47743. (16 . + 0,76 . ) . 117.05659.4,5.290.18 = 20,26. 107 > N0 = 107
7
7
 Số chu kì làm việc tương đương của bánh nhỏ :
N1 = iII . N2 = 2,47743.20,26. 107 = 50,19. 107
Giới hạn mỏi uốn của thép 45 và 35 lần lượt là
σ−1 = 0,42.600 = 252 N/mm2 , σ−2 = 0,42.500 = 210 N/mm2
• Ứng suất uốn cho phép:
Với hệ số an toàn n = 1,5 và k σ = 1,8 là hệ số tập trung ứng suất ở chân răng.
- Bánh nhỏ
1,5. σ−1 . k N
1,5.252.1
[σ]u1 =

=
= 140 N/mm2
n. k σ
1,5.1,8
- Bánh lớn
1,5. σ−1 . k N
1,5.210.1
[σ]u2 =
=
= 116,666 N/mm2
n. k σ
1,5.1,8
23


3. Sơ bộ chọn hệ số tải trọng
K = 1,3
4. Chọn hệ số chiều rộng bánh răng
b
ψ = = 0,4
A
Trong đó: A, b lần lượt là khoảng cách trục và chiều dài răng
5. Tính khoảng cách trục A
2

1,05. 106 )
K. NI
√
A ≥ ( iII ± 1) (
) .

[σ]tx2 . iII
ψA . nII . 𝜃
3

2

1,05. 106 )
1,3.3,79135
A ≥ ( 2,47743 ± 1) √(
) .
= 148,215 mm
442.2,47743
0,4.117,05659.1,25
3

Lấy A = 160 mm
Với θ = 1,25 là hệ số phản ánh sự tăng khả năng tải tính theo sức bên tiếp xúc của banh
răng nghiêng so với bánh răng thẳng.
6. Vận tốc vòng và chọn cấp chính xác chế tạo bánh răng
Vận tốc vịng :
2πAnI
2π. 160.290
v=
=
= 1,39729365 m/s
60.1000(iII ± 1 )
60.1000. (2,47743 ± 1 )
 Chọn cấp chính xác là 9
7. Định chính xác hệ số tải trọng K
Chiều rộng của bánh răng nhỏ b = ψA . A = 0,4.160 = 64 mm

Đường kính vịng lăn bánh răng nhỏ :
2. A
2.160
d1 =
=
= 92,021872 mm
(iII ± 1)
( 2,47743 + 1 )
b
64

ψd =
=
= 0,69548683
d1

92,021872

Có thể chọn K ttbang = 1,19
 Hệ số tập trung trong thực tế :
kttbang +1

1,19+1

k tt =
=
= 1,095
2
2
Lấy k tt = 1,1

Theo bảng ( 3-14) với độ rắn mặt răng nhỏ hơn 350HB và cấp chính xác 9 ta có thể
chọn được hệ số tải trọng động k d = 1,1
K = k tt. k d = 1,1.1,1 = 1,21
Vậy hệ số tải trọng thức tế ít khác so với dự đốn (K = 1,3) nên khơng cần tính lại
A = 160

24


8. Xác định mơđun, số răng và góc nghiêng của răng
mn = (0,01 ÷ 0,02)A = (1,6 ÷ 3,2 )
Chọn mn = 2
Chọn sơ bộ β = 140 => Cosβ = 0,97
• Với bánh răng nghiêng, số răng được tính theo công thức:
- Số răng bánh nhỏ:
2. A . cos β
2.150.0,97
z1 =
=
= 44,6306079
mn (iII ± 1)
2. ( 2,47743 + 1)
 Lấy Z1 = 45
- Số răng bánh lớn:
z2 = i. z1 = 2,47743.41.8412 = 111,484537
 Lấy Z2 = 112
- Tính chính xác góc nghiêng β
(z2 + z1 )mn
( 112 + 45). 2
cos β =

=
= 0,98125
2A
2.160
 β = 110 6′
Chiều rộng bánh răng b thỏa điều kiện
2,5mn
2,5.2
b = 60 >
=
= 25,94
sin β
sin 110 6′
9. Kiểm nghiệm sức bền uốn của răng
• Tính răng tương đương:
- Bánh nhỏ:
Z1
42
Ztd1 =
=
= 47,6292239
(cos β)3
0,981253
- Bánh lớn:
Z2
105
Ztd2 =
=
= 118,543846
(cos β)3

0,981253
•
-

Hệ số bánh răng:
Bánh nhỏ y1 = 0,476
Bánh nhỏ y2 = 0,517
Lấy θ” = 1,5 là hệ số phản ánh sự tăng khả năng tải

• Kiểm nghiệm ứng suất uốn
- Đối với bánh nhỏ:
19,1 × 106 KN
19,1 × 106 . 1,3.3,79135
σu 1 =
=
= 39,4658907 N/mm2
2
2
y. 𝑚𝑛 . 𝑍1 . 𝑛𝐼 . b. θ”
0,476. 2 . 45.290.64.1,5
- Đối với bánh lớn:
σu2 = σu1

y1
0,476
= 39,4658907.
= 36,3361006 N/mm2
y2
0,517


25