MỤC LỤC
SỐ LIỆU ĐẦU VÀO...............................................................................................1
PHẦN I: TÍNH ĐỘNG HỌC.................................................................................2
1.1 Chọn động cơ điện...............................................................................................2
1.2 Phân phối tỷ số truyền.........................................................................................4
1.2.1 Tỷ số truyền của hệ thống.............................................................................4
1.2.2 Phân phối tỷ số truyền cho các bộ truyền......................................................4
1.3 Các thông số trên các trục...................................................................................4
1.4 Bảng thông số động học......................................................................................5
PHẦN II: TÍNH TOÁN CÁC BỘ TRUYỀN........................................................6
I. THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN XÍCH..........................................................................6
1.1 Chọn loại xích......................................................................................................6
1.1.1 Chọn số răng đĩa xích....................................................................................6
1.1.2 Xác định bước xích.......................................................................................6
1.1.3 Xác định khoảng cách trục và số mắt xích....................................................7
1.1.4 Kiểm nghiệm số lần va đập của xích trong 1 giây........................................7
1.1.5 Tính kiểm nghiệm xích về độ bền.................................................................8
1.1.6 Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc......................................................................8
1.1.7 Lực tác dụng lên trục.....................................................................................9
1.1.8 Lập bảng kết quả tính toán............................................................................9
II. BỘ TRUYỀN HỘP GIẢM TỐC........................................................................10
2.1 Bộ truyền cấp nhanh - bộ truyền bánh răng trụ răng chữ V..............................10
2.1.1 Chọn vật liệu...............................................................................................10
2.1.2 Xác định ứng suất cho phép........................................................................10
2.1.3 Xác định các thông số cơ bản bộ truyền.....................................................13
2.1.4 Xác định các thông số ăn khớp...................................................................14
2.1.5 Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc.........................................................15
2.1.6 Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn...............................................................17
2.1.8 Các thông số và kích thước bộ truyền.........................................................19
2.2 Bộ truyền cấp chậm - bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng................................21
2.2.1 Chọn vật liệu...............................................................................................21
2.2.2 Xác định ứng suất cho phép........................................................................21
2.2.3 Xác định các thông số cơ bản bộ truyền.....................................................24
2.2.4 Xác định các thông số ăn khớp...................................................................25
2.2.5 Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc.........................................................26
2.2.7 Kiểm nghiệm răng về quá tải......................................................................29
2.2.8 Các thông số và kích thước bộ truyền.........................................................29
2.3 Bôi trơn và chạm trục........................................................................................30
PHẦN III: TÍNH TOÁN TRỤC VÀ CHỌN Ổ LĂN........................................32
1 Chọn khớp nối......................................................................................................32
1.1 Chọn khớp nối................................................................................................32
1.2 Kiểm nghiệm khớp nối...................................................................................32
1.3 Lực tác dụng lên trục......................................................................................33
1.4 Các thông số cơ bản của vòng đàn hồi...........................................................33
2. Tính sơ bộ trục.....................................................................................................33
2.1 Chọn vật liệu chế tạo trục và tính toán sơ bộ đường kính trục.......................33
2.2 Xác định lực từ các chi tiết, bộ truyền tác dụng lên trục................................34
2.2.1 Sơ đồ lực tác dụng....................................................................................34
2.2.2 Tải trọng tác dụng lên trục.......................................................................35
2.3 Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực.................................35
3. Chọn đường kính các đoạn trục...........................................................................36
3.1 Trục I..............................................................................................................36
3.1.1 Tính phản lực...........................................................................................36
3.1.2 Xác định đường kính các đoạn trục..........................................................37
3.1.3 Chọn then cho trục I.................................................................................39
3.1.4 Kiểm nghiệm then....................................................................................40
3.1.5 Kiểm trục theo độ bền mỏi.......................................................................41
3.1.6 Chọn và kiểm nghiệm ổ lăn cho trục I.....................................................43
3.2 Trục II.............................................................................................................44
3.2.1 Tính phản lực...........................................................................................44
3.2.2 Xác định đường kính các đoạn trục..........................................................44
3.2.3 Chọn then cho trục II................................................................................47
3.2.4 Kiểm nghiệm then....................................................................................47
3.2.5 Kiểm trục theo độ bền mỏi.......................................................................48
3.2.6 Chọn và kiểm nghiệm ổ lăn cho trục II....................................................50
3.3 Trục III...........................................................................................................51
3.3.1 Tính phản lực...........................................................................................51
3.3.2 Xác định đường kính các đoạn trục..........................................................51
3.3.3 Chọn then cho trục III..............................................................................53
3.3.4 Kiểm nghiệm then....................................................................................54
3.3.5 Kiểm trục theo độ bền mỏi.......................................................................55
3.3.6 Chọn và kiểm nghiệm ổ lăn cho trục III..................................................57
3.4 Kiểm tra điều kiê ̣n liền trục cho bánh răng và trục........................................58
4. Tính toán thiết kế vỏ hộp.....................................................................................58
TÀI LIỆU THAM KHẢO.....................................................................................61
SỐ LIỆU ĐẦU VÀO
1. Cho sơ đồ hệ thống dẫn động như hình 01, và sơ đồ tải trọng như
hình 02
Gồm
1.
2.
3.
4.
5.
H01: Sơ đồ dẫn
động
Động cơ điện
Nối trục đàn hồi
Hộp giảm tốc 2 cấp
Bộ truyền xích
Bộ phận công tác - Xích tải
H02: Sơ đồồ tải trọng
2. Số liệu thiết kế
Lực vòng trên xích tải (2F) : 3600
(N)
Vận tốc xích tải (v)
: 1
(m/s)
Số răng đĩa xích tải (Z)
: 9
(răng)
Bước xích tải (p)
: 160
(mm)
Số năm làm việc (a)
: 4
(năm)
3. Đặc điểm tải trọng:
Tải trọng va đập nhẹ và quay một chiều.
4. Ghi chú:
Một năm làm việc 300 ngày, một ngày làm việc 2 ca, 1 ca 8 giờ.
Sai số cho phép về tỉ số truyền Δu = (2÷3) %
1
PHẦN I: TÍNH ĐỘNG HỌC
1.1 Chọn động cơ điện
Công suất làm việc được tính theo công thức 2.11 [1, trang 20]
F .v 3600.1
Plv t
3, 6 (Kw)
1000 1000
Công thức trên trục động cơ điện được xác định theo công thức 2.8 [1, trang 19]
P
Pct t
ht
Theo công thức 2.9 [1, trang 19] ta có
2
ht nt .ol2 .br
. x 1.0, 99 4.0, 97 2.0, 96 0, 87
Trong đó
nt 1 hiệu suất nối trục đàn hồi
ol 0,99 hiệu suất 1 cặp ổ lăn
br 0,97 hiệu suất 1 cặp bánh răng trong hộp giảm tốc
x 0,96 hiệu suất bộ truyền xích
Tải trọng thay đổi công tương đương được tính theo công thức 2.13 và 2.14
[1, trang 20]
Ti
Pt Ptđ Plv .
2
( T ) .ti
ti
T
0,8.T 2
( ) 2 .0, 7tck (
) .0, 3tck
T
T
3, 08
3, 4( Kw)
tck
Ptđ
3, 4
3,9( KW ).
0,87
Vận tốc quay (sơ bộ của động cơ)
Số vòng quay trục làm việc:
Pct
V
Z .P.n
60000.V 60000.1
nlv
41, 67 (vòng/phút)
60.1000
Z.p
9.160
Trong đó:
V: vận tốc xích tải (m/s)
Z: số răng đĩa xích tải (răng)
P: bước xích tải (mm)
u sb 24 200, chọn u sb 25
Số vòng quay sơ bộ: nsb = usb.nlv = 25.41,67 = 1041,75 (vòng/phút)
Trong đó nsb : số vòn quay sơ bộ của động cơ điện
2
: số vòng quay của trục công tác
Theo nguyên lý làm việc thì phải chọn động cơ có công suất lớn hơn công suất làm
việc Pđc > Pct. chọn nđb =1500 (vòng/phút)
Theo bảng phụ lục P1.3 chọn động cơ 4A112M4Y3
Có: công suất động cơ Pđc= 5,5 Kw
Vận tốc quay nđc= 1425 (vòng/phút)
Bảng thông số động cơ điện
nlv
Thông số
Kí hiệu
Pct
Công suất cần thiêt của động cơ
(kw)
nlv
Số vòng quay của trục làm việc
(v/ph)
Chọn tỷ số truyền của bộ truyền
ux
xích
Chọn số đôi cực
2p
Số liệu động cơ điện
Nhãn động cơ
Công suất động cơ (kw)
P
nđc
Số vòng quay của trục động cơ
(v/ph)
K qt
Hệ số quá tải
Khối lượng động cơ (kg)
G
d
Đường kính trục đọng cơ (mm)
đc
U ht
Tỷ số truyền của hệ thống dẫn
động
U hgt
Tỷ số truyền của hộp
Công thức,bảng
Công thức 2.8 đến 2.14
Công thức 2.17
Bảng 2.4
Kết quả
3,6
41,67
3
2
Bảng 1.3
4A1124Y3
5,5
1425
Bảng p1.7
Công thức 2.15
U
U hgt ht
Ux
2
56
32
34,2
11,4
3
1.2 Phân phối tỷ số truyền
1.2.1 Tỷ số truyền của hệ thống
n
1425
U ht đc
34, 2
nlv
41, 67
1.2.2 Phân phối tỷ số truyền cho các bộ truyền
- Theo công thức (2.15) U ht U ng .U hgt U x .U hgt
Chọn Ux = 3
U
34, 2
U hgt ht
11, 4
Ux
3
Ta có
U hgt U 12 .U 23
Chọn
U 12 1,2U 23
mà
U 12 (1,2 1,3).U 23
U hgt
Do đó U 23
1, 2
11, 4
3, 08 suy ra
1, 2
U12 3, 7
-Kiểm tra sai lệch tỷ số truyền
U pp U x .U12 .U 23 3.3, 08.3, 7 34,188
Do đó U
U ht U pp
U ht
34,188 34, 2
.100% 0, 035%
34, 2
.100%
Hợp lí với yêu cầu sai số tỷ số truyền U (2 3)%
1.3 Các thông số trên các trục
Vận tốc quay các trục
+ số vòng quay qua trục 1: n1
+ số vòng quay qua trục 2: n2
+ số vòng quay qua trục 3: n3
ndc
1425
1425 (v/ph)
unt
1
n1 1425
385 (v/ph)
u12
3, 7
n2
385
125 (v/ph)
u23 3, 08
Các thông số trên các trục
P
P
3, 6
lv
lv
3, 79 (kw)
- Công suất trên trục 3: P3
34 x .ol 0, 96.0,99
P
P
3, 79
2
3
3, 95 (kw)
- Công suất trên trục 2: P2
23 ol .br 0, 99.0, 97
4
P2
P
3,95
2
4,16 (kw)
- Công suất trên trục 1: P1
12 ol .br 0,99.0,97
P1
P1
4,16
4, 2 (kw)
- Công suất trên trục động cơ: Pđcct
01 ol .nt 0,99.1
Mômen xoắn trên các trục
- Mômen trên trục động cơ
9, 55.106.Pđcct
9, 55.106.4, 2
Tđc
28147, 37( N .mm)
nđc
1425
- Mômen trên trục 1: T1
- Mômen trên trục 2: T2
9,55.106.P1 9, 55.106.4,16
27879, 30( N .mm)
n1
1425
T2* 9, 55.106.P1 9, 55.106.3, 95
48990, 26( N .mm)
2
2.n2
2.385
- Mômen trên trục 3: T3
9,55.106.P3 9,55.106.3, 79
289556( N .mm)
n3
125
- Mômen trên trục làm việc:
9,55.106.Plv 9,55.106.3, 6
Tlv
825052( N .mm)
nlv
41, 67
1.4 Bảng thông số động học
ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT CỦA HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG
Trục
Thông
Số
Công suất P
(kW)
Tỉ số truyền u
Số vòng quay n,
(vg/ph)
Moomen xoắn
(T, N.mm)
Động cơ
I
II
III
4,2
4,16
3,95
3,79
1
1425
28147,37
3,7
Công tác
3,6
3
3,08
1425
385
125
41,67
27879,3
48990,26
289556
825054
5
PHẦN II: TÍNH TOÁN CÁC BỘ TRUYỀN
I. THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN XÍCH
Công suất : P1
Số vòng quay : n1
Tỉ số truyền
Momen xoắn : T1
Điều kiện làm việc
3,79 kW
125 v/p
3
289556 N.mm
+tải trọng va đập
+trục xích điều chỉnh được
+Làm việc 2 ca
+môi trường làm việc có bụi
+bôi trơn nhỏ giọt
1.1 Chọn loại xích
Vì tải trọng nhỏ và va đập nhẹ nên chọn xích con lăn.
1.1.1 Chọn số răng đĩa xích
Với tỉ số truyền u = 3
Theo bảng 5.4 [1, trang 80] chọn số răng đĩa nhỏ (đĩa tải) z1 = 25
Số răng đĩa lớn (đĩa bị tải)
z2 = u.z1 = 3.25 = 75 < zmax =120
1.1.2 Xác định bước xích
Công suất tính toán, theo công thức 5.5 [1, trang 83]
P .k .k z .kn
Pt 1
Trong đó P = 3,79 kw
kd
Hệ số răng kz: k z
25 25
1
Z1 25
Hệ số vòng quay kn: kn
n01 200
1, 6
n1 125
Với
n01 = 200 (tra bảng 5.5) [1, trang 81]
n1 = 125 số vòng quay của xích tải
Tính hệ số điều kiện sử dụng k
Theo công thức 5.4 và bảng 5.6 [1, trang 81, 82]
k= k0.ka.kdc.kd.kc.kbt
Trong đó: k0=1 đường nối 2 tâm đĩa xích so với phương ngang < 600
ka=1,25 a = 25p
kdc=1 vị trí trục được điều chỉnh bằng một trong các đĩa xích
kd=1,5 tải trọng va đập nhẹ
kc=1,25 bộ truyền làm việc 2 ca
6
kbt=1,3 môi trường làm việc có bụi, chất lượng bôi trơn II
Vậy k = 1.1,25.1.1,5.1,25.1,3=3,05
Hệ số phân bố không điều tải trọng cho các dãy xích
Chọn xích 2 dãy: kd = 1,7
3, 05.1.1, 6.3, 79
10,88(kw)
⇒ Pt
1, 7
Chọn bước xích
Theo bảng 5.5 [1, trang 81] với n01 = 200 (v/ph) chọn bộ truyền xích có bước xích p
= 25,4
Thỏa mản điều kiện bền mòn Pt < [P] =11 (kw)
Sai lệch công suất
[P ] Pt
11 10,88
P t
.100%
.100% 1,1% 10%
[Pt ]
11
1.1.3 Xác định khoảng cách trục và số mắt xích
- Khoảng cách trục trục sơ bộ
asb = 25.p = 25.25,4 = 635 (mm)
- Xác định số mắt xích
Theo công thức 5.12 [1, trang 85]
2.asb Z1 Z 2
p ( Z 2 Z1 ) 2 2.635 25 75 25, 4 (75 25) 2
x
.
.
102, 53
p
2
asb
4. 2
25, 4
2
635
4. 2
Chọn x= 104 mắt xích
Tính lại khoảng cách trục theo công thức 5.13 [1, trang 85]
1
Z Z2
Z Z2 2
Z Z1 2
a . p.[x- 1
(x 1
) 2( 2
)
4
2
2
1
25 75
25 75 2
75 25 2
.25, 4.[104 (104
) 2(
) 654, 59( mm)
4
2
2
- Để xích không chịu lực căng quá lớn khoảng cách trục a tính được cần giảm bớt
a (0, 002 0, 004) a 1, 31 2, 62(mm)
1 lượng:
Vậy chọn a = 652 (mm)
1.1.4 Kiểm nghiệm số lần va đập của xích trong 1 giây
Theo công thức 5.14 [1, trang 85]
(theo bảng 5.9)
7
1.1.5 Tính kiểm nghiệm xích về độ bền
Theo công thức 5.15 [1, trang 85]
S
Q
[s ]
kt .Ft F0 Fv
Trong đó
Q = 113400 (bảng 5.2) [1, trang 78]
Kt = 1,2
chế độ làm việc trung bình
Ft: lực vòng
1000.P1 1000.3, 79
Ft
2871, 21( N )
V1
1,32
Với v1
z1. p.n1 24,5.25.125
1,32 (m/s)
60000
60000
Fv : lực căng do lực ly tâm sinh ra
Fv = q.v2 = 5.1,322 = 8,71 N
Fo : lực căng do trọng lượng nhánh xích bị động sinh ra
Fo= 9,81. Kf.q.a
= 9,81.6.5.0,562 = 191,88 N
Với q = 5 kg (bảng 5.2) [1, trang 78]
Kf = 6 bộ truyền nằm ngang
Theo bảng 5.10 [1, trang 86] với n = 200 v/ph chọn [S]=8,2
Q
113400
s
31,1 [s ]
kt .Ft F0 Fv 1, 2.2871, 21 191,88 8, 71
Vậy bộ truyền xích đảm bảo điều kiện bền
1.1.6 Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc
Theo công thức 5.18 [1, trang 87]
H 0, 47
kr Ft .k® Fv® .E
A.K d
H
] ứng suất tiếp súc cho phép MPa
Fvđ 13.10 7.n1. p3 .m 13.10 7.125.25, 43.1 2,66 N công thức 5.19 [1, trang 87]
Kd = 1,7 hệ số phân bố không đều tải trọng cho các dãy
Ft = 3301,89 (N)
E = 2,1.105 (MPa) Mođun đàn hồi
kr = 0,42 Hệ số kể đến ảnh hưởng của số răng đĩa xích (z1=25)
8
A = 306 (mm2) Diện tích chiếu mặt tựa bản lề A (bảng 5.12) [1, trang 87]
0, 42.(2871, 21.1,5 2, 66).2,1.105
H 0, 47.
401, 75( MPa)
306.1, 7
Như vậy dùng thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB170 sẽ đạt ứng suất tiếp xúc cho
phép
] = 500 MPa đảm bảo được độ bền tiếp xúc cho đĩa xích dẫn
Tương tự với H 2 H 1 (do n2 < n1 nên Fvđ2 < Fvđ1)
1.1.7 Lực tác dụng lên trục
Theo công thức 5.20 [1, trang 88]
Fr= Kx.Ft
Trong đó:
Kx= 1,15 hệ số kể đến trọng lượng xích khi bộ truyền nằm ngang hoặc
nghiêng một góc < 40
Ft= 2871,21 (N) ⇒ Fr= 2871,21.1,15= 3301,89 (N)
1.1.8 Lập bảng kết quả tính toán
Số liệu đầu vào
Công suất trên trục dẫn P1 = 3,79 kw
Số vòng quay trên trục dẫn n1 = 125 vòng/phút
Tỷ số truyền của bộ truyền xích u = 3
Kết quả tính toán
Thông số
Ký hiệu
Loại xích
Số dãy xích
Đường kính đĩa xích dẫn
d1 (mm)
Đường kính đĩa xích bị dẫn
d2 (mm)
Bước xích
p (mm)
Số răng đĩa xích dẫn
Z1
Số răng đĩa xích bị dẫn
Z2
Số mắt xích
x
Khoảng cách trục
a (mm)
Lực tác dụng lên trục
Fr (N)
Giá trị
Xích con lăn
2 dãy
202,66
606,56
25,4
25
75
104
652
3301,89
9
II. BỘ TRUYỀN HỘP GIẢM TỐC
2.1 Bộ truyềồn cấấp nhanh - bộ truyềồn bánh răng tr ụ răng ch ữ V
Số liệu đầu vào
Công suất trên trục dẫn
Số vòng quay trên trục dẫn
Tỷ số truyền của bộ truyền
Momen xoắn trên trục dẫn
P1 = 4,16 kw
n1 = 1425 vòng/phút
u1 = 3,7
T1 = 13939,65 N.mm
2.1.1 Chọn vật liệu
+ Hộp giảm tốc công suất nhỏ, nên chọn vật liệu nhóm I, có độ rắn HB 350
+ Dựa vào điều kiện làm việc không đòi hỏi đặc biệt, và theo quan điểm thống nhất
hoá thiết ta chọn vật liệu bánh răng như sau:
Theo bảng 6.1 [1, trang 92] ta chọn:
Bánh nhỏ: thép C45 thường hóa. Đạt độ rắn HB = 170÷217
ch1 = 340 ( MPa )
b1 = 600 ( MPa )
,
Chọn đô rắn HB1 = 180
Bánh lớn (bị dẫn): thép C45 thường hóa. Đạt độ rắn HB = 170÷217
ch 2 = 340 ( MPa )
b 2 = 600 ( MPa )
,
Chọn đọ rắn HB2 =170
2.1.2 Xác định ứng suất cho phép
Ứng suất tiếp xúc H cho phếp tính theo công thức 6.1 [1, trang 91]
H
0
HLIM .
.K HL .Z R .ZV .K XH
SH
Với
o
HLIM
: Giới hạn bền mỏi tiếp xúc của mặt răng ứng với chu kì cơ sở.
K HL :
Hệ số tuổi thọ
S H : Hệ số an toàn
Z R : Hệ số ảnh hưởng tới độ nhám mặt răng
ZV : Hệ số ảnh hưởng đến tốc độ vòng
K XH : Hệ số ảnh hưởng đến kích thước bánh răng
Trong bước thiết kế, sơ bộ lấy Z R .ZV .K XH 1 khi đó
10
0 HLIM . .K HL
H
SH
Theo bảng 6.2 [1, trang 94] đối với thép C45 thường hóa đạt HB 350
o
Có: H lim 2 HB 70
S = 1,1
H
Với: bánh nhỏ: HB1 = 180, bánh lớn: HB2 = 170
Nên: Ho lim1 = 2.180+70 = 430 (Mpa)
Ho lim 2 = 2.170+70 = 410 (Mpa)
1
* Hệ số tuổi thọ:
K HL
N
( HO ) mH
N HE
Trong đó
+ mH : bậc của đường cong mỏi khi thử về tiếp xúc
mH = 6 khi độ rắn mặt răng HB 350
+ N HO - số chu kì cơ sở khi tính về độ bền tiếp xúc
Theo công thức 6.5 [1, trang 9] NHo = 30 HB2,4
Do đó: NHo1 = 30.1802,4 = 7,76.106
NHo2 = 30.1702,4 = 6,76.106
Vì bộ truyền làm việc có tải trọng thay đổi. Nếu số chu kì thay đổi ứng suất tương
đương được tính theo 6.7 [1, trang 93].
NHE =60.c.Σ (Ti / Tmax)3.ni.ti
Với: * N HE : Số chu kì thay đổi ứng suất tương đương
* c =1 số lần ăn khớp trong 1 lần quay.
* Ti moment xoắn ở chế độ i.
* ni = 1425(v/p) số vòng quay bánh dẫn.
* ti = 8.2.300.4 = 19200 (h) tổng thời gian làm việc.
=> NHE1 = 60.1.(0,7+0,83.0,3) .1425.19200 = 1,4.109
N
N HE 2 HE1 3,78.108
Và
u1
Ta có
K HL = 1
N HE1 > N HO1 nên thay N HE1 = N HO1
N HE2 > N HO2 nên thay N HE2 = N HO2
và
K HL2 = 1
Ứng suất tiếp xúc sơ bộ. Được xác định :
11
Theo công thức (6.1a) [1, trang 93]
σ H =σ Hlim .
K HL
SH
SH: Là hệ số an toàn khi tiếp xúc và cuốn, tra bảng 6.2 [1, trang 94] → S H =1,1 với
KHL1 = KHL2=1.
410
430
390,9 (MPa)
[ H 2 ]=
372, 7 (MPa)
Nên: [ H 1 ]
1,1
1,1
Với cấp nhanh sử dụng bánh răng chữ V do đó theo công thức 6.12 [1, trang 95]
[ ] [ H 2 ]
[ H ] H 1
381,8( MPa) 1, 25.[ H 2 ]
2
Ứng suất uốn F cho phép theo công thức 6.2 [1, trang 91]
F
O
FLIM
.K FL
SF
.K FC .YR .YS K XF
Trong đó:
O
FLIM
: giới hạn bền mõi uốn của mặt răng ứng với chu kì cơ sở.
K FL :
hệ số tuổi thọ.
S F : hệ số an toàn.
K FC : hệ số xét đến ảnh hưởng đặt tải.
YR : hệ số ảnh hưởng đến độ nhám mặt lươn chân răng.
YS : hệ số ảnh hưởng ộ nhạy vật liệu đối với tập trung ứng suất.
K XF : hệ số ảnh hưởng đến kích thước bánh răng.
Trong bước thiết kế, sơ bộ lấy YR .YS .K XF 1 khi đó
O FLIM .K FL .K FL
F
SF
Theo bảng 6.2 [1, trang 94] với thép C45, thường hóa
o
FLIM
1,8HB ;
S F 1,75
Với HB1 180 ; HB2 170 suy ra
o
FLIM 1
1,8.180 324 Mpa
o
FLIM 2
1,8.170 306 Mpa
1
*Hệ số tuổi thọ
K FL
N
FO
N EF
mF
Trong đó:
12
- m F : bậc của đường cong mỏi khi tính về uốn, m F = 6 khi HB 350
6
- N FO : Số chu kì thay đổi ứng suất cơ sở khi tính độ bền uốn, N FO 4.10 đối với
tất cả các loại thép.
N F 01 N F 02 4.106 (chu
N EF
kì)
-số chu kì thay đổi ứng xuất tương đương
Khi bộ truyền chịu tải trọng thay đổi
Theo công thức 6.8 [1, trang 93]:
N FE = 60 .c (T
N FE1 60.1.1425.19200. 0, 7 0,86.0, 3
N FE 2
i
/ Tmax)mF.n i .t i
1, 28.10 9
N FE1
3, 45.108
u1
Số chu kì thay đổi ứng suất cở sở khi thử về uốn
NFE1 > NFO1 và NFE2 > NFO1
N EF 2 N F 02 K FL 2 1 ;
Thay N EF 1 N F 01
K FL1 1
Vậy theo công thức (6.2a) [1, trang 93] sơ bộ ta tính được:
F 1 185,14 ( MPa )
F 2 174,86 ( MPa )
Theo công thức (6.13 & 6.14) [1, trang 95], ứng suất quá tải cho phép.
* σ H max =2,8.σch2 = 2,8 340 = 952 MPa
* σ F1 max =0,8.σ ch1 0,8.340 272 MPa
* σ F2 max =0,8.σ ch2 0,8.340 272 Mpa
2.1.3 Xác định các thông số cơ bản bộ truyền
- Xác định sơ bộ khoảng cách aw:
3
Theo công thức 6.15a [1, trang 96]:
a w K a .(u 1).
T1.K H
H
2
.u. ba
Trong đó:
* với răng thẳng: K a = 43 (MPa1/3): hằng số phụ thuộc vào vật liệu ở cặp
bánh răng và loại răng tra bảng 6.5 [1, trang 96].
*tỷ số truyền: u1 = 3,7
* mômen tren trục bánh nhỏ: T 1 = 13939,65 (N.mm).
13
* ứng suất tiếp xúc cho phép : H = 381,8 MPa
* ba = 0,3 tra bảng 6.6 [1, trang 97].
Theo công thức (6.16) [1, trang 97] bd ab .
u 1
3, 7 1
0, 3.
0, 71
2
2
* K H 1,12 hằng số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng
vành răng khi tính về tiếp xúc , theo bảng 6.7 [1, trang 98].
=> aw 43.(3, 7 1). 3
13939, 65.1,12
92, 7( mm)
381,82.3, 7.0,3
Chọn aw = 120 mm
2.1.4 Xác định các thông số ăn khớp
a. Xác định modun m
Theo bảng 6.17 [1, trang 97]: m = (0,01÷0,02).a w1 = (0,01÷0,02).120 = (1,2÷2,4)
mm
mn = 1,5 (mm)
Theo bảng 6.8 [1, trang 29], Chọn môđun pháp
b. Xác định số răng và góc nghiên β
Chọn sơ bộ 35o , do đó cos 0,8192
- Theo công thức 6.31 [1, trang 103], ta có
+ Số răng bánh nhỏ:
Z1
aw .2 cos 120.2.0,8192
27,89 lấy Z1 =28 răng
m.(u 1)
1,5. 3, 7 1
+ Số răng bánh lớn :
Z2 = u. z1=3,7.28= 103,6 chọn Z2 =104 răng
104
3, 71
28
- Do đó tỉ số truyền thực sẽ là u1
Góc nghiêng bánh răng
34, 4
2.1.5 Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc
- Theo công thức 6.33 [1, trang 105]:
Ứng suất tiếp xúc trên bề mặt răng làm việc
H
Z M .Z H .Z 2.T1.K H .K H .K HV .(ut 1)
.
d w1
ut .bw
14
Zm- Hệ số kể đến cơ tính vật liệu của bánh răng ăn khớp
- Theo bảng 6.5 [1, trang 96] : Zm = 274 MPa1/3
- Theo công thức 6.35 [1, trang 105] : tg b = cos t .tg
Với
t tw arctg
tg
tg 20
arctg
23,8
cos
cos 34, 4
tg b = cos(23,8).tg(34,4) = 0,6265
b
b 32,1
-góc nghiêng của răng trên hình trụ cơ sở.
Do đó theo công thức 6.34 [1, trang 105]: Z H
2.cos b
2.cos 32,1
1, 51
sin(2. wt )
sin(2.23,8)
ZH- hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc
Theo công thức 6.37 [1, trang 105]
bw .sin 36.sin 34, 4
4, 32
m.
1, 5.
Với
bw ba .aw 0,3.120 36(mm)
Do đó theo công thức 6.36c [1, trang 105] (khi 1 )
Z
1
1
0, 75
1, 76
-Theo công thức 6.38b [1, trang105] [1,88 3, 2.(
- Đường kính vòng lăn bánh nhỏ:
d w1
1
1
)].cos 1, 76
Z1 Z 2
2aw
2.120
50,96(mm)
ut 1 3, 71 1
15
- Theo công thức (6.40) [1, trang 106] vận tốc vòng:
.d w1.n1 .50,96.1425
v
3,8( m / s )
60000
60000
- Theo bảng 6.13 [1, trang 106] với v = 3,8 m/s ta dùng cấp chính xác 9
- Theo bảng 6.14 [1, trang 107] với cấp chính xác 9 và v < 5 m/s chọn k H 1,16
- Công thức (6.42) [1, trang 107]
VH H .g 0 .v.
aw1
u1
- Theo bảng 6.15 và 6.16 [1, trang 107]
Ta chọn H = 0,002 (răng chữ V)
VH 0, 002.73.3,8.
g0 = 73 (vì
mn <
3,55)
120
3,16
3, 71
- Công thức (6.41) [1, trang 107] KHV: hệ số kể đến tải trọng trong vùng ăn khớp
K HV 1
H .bw1.d w1
3,16.36.50,96
1
1,16
2.T1.K H .K H
2.13939, 65.1,12.1,16
- Công thức (6.39) [1, trang 106] KH : hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc
KH = KH.KH.KHv = 1,12.1,16.1,16 = 1,51
-Suy ra: H
274.1,51.0, 75 2.13939, 65.1,51.(3, 71 1)
.
234,6( MPa )
50,96
36.3, 71
- Xác định chính xác ứng suất tiếp xúc cho phép:
0,1
0,1
- Với V = 3,8 < 5 m/s Z v 0,85.v 0,85.3,8 0,97
- Với cấp chính xác động học 9. Chọn cấp chính xác về mức tiếp xúc là 8. Khi đó
cần gia công đạt độ nhám Ra = 2,5…..1,5 m, do đó Zr = 0,95
- Với da < 700 mm, KXH =1
- Theo 6.1 và 6.1a [1, trang 91 & 93]
16
- Xem thêm -