Thiết kế bộ truyền bánh răng nón

THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG NÓN
Thông số ban đầu
Công suất cần truyền:
65,3=
non
N
(KW)
Tốc độ bánh răng dẫn:n
1
=355(vòng/phút)
Tỉ số truyền sơ bộ:i
sb
=3
Tốc độ bánh răng bị dẫn:n
2
=118,33
Tải trong thay đổi,làm việc chế độ dài hạn.
Làm việc 16/ngày,300/năm,thời gian sử dụng 5 năm.
Bộ truyền được đặ trong hợp kín và được bôi trơn tốt.
1.Chọn vật liệu chế tạo
-Bánh răng nhỏ:thép 50
-Bánh răng lớn:thép đúc 45
-Đều thường hóa
-Cơ tính của thép 50 thường hóa:






=

2
620
mm
N
b
σ
;






=
2
320
mm
N
ch
σ
;HB=210
Cơ tính của thép đúc 45 thường hóa:






=
2

550
mm
N
b
σ
;






=
2
320
mm
N
ch
σ
;HB=170
2. Định ứng suất tiếp xúc và ứng suất uốn cho phép
a. Ứng suất tiếp xúc cho phép
Số chu kì tương đương của bánh lớn( công thức 3-4)
ii
i
td
Tn
M
M
uN 60

3
max
2








∑=
Trong đó:
M
i
,n
i
,T
i
: là momen xoắn,số vòng quay trong một phút và tổng số giờ làm việc ở chế độ i
i
.
M
max
: momen lớn nhất tác dụng lên bánh răng.
N
td2
=60.1.5.16.300.39,4.[0,8
2
.1+1

2
.6+0,9
2
.1]=42,2.10
7
>10
7
Số chu kì làm việc của bánh nhỏ
N
1
=iN
2
>N=10
7
Do đó đối với cả 2 bánh k’
N
=1
Ứng suất tiếp xúc cho phép
b. Ứng suất uốn cho phép
Số chu kì làm việc của bánh lớn và bánh nhỏ đều lớn hơn N
c
=5.10
6
cho nên k”
N
=1
Tính ứng suất uốn cho phép(theo công thức 3-6)
Lấy hệ số an toàn của bánh răng nhỏ(thép rèn) n=1,5 và của bánh răng lớn(thép đúc
n=1,8;hệ số tập trung ứng suất k
σ

=1,8
-Giới hạn mỏi của thép 50
σ
-1
=0,43.620=266(N/mm
2
)
-Giới hạn mỏi của thép 45
σ
-1
=0,43.550=236(N/mm
2
)
-Ứng suất uốn cho phép của bánh nhỏ
[ ]
98
5,1.8,1
266
1
≈=
u
σ
(N/mm
2
)
-Ứng suất uốn cho phép của bánh lớn
[ ]
73
8,1.8,1
236

2
≈=
u
σ
(N/mm
2
)
3. Sơ bộ lấy hệ số tải trọng
K=1,4
4. Chọn hệ số bề rộng bánh răng
3,0
2
==
L
b
ψ
5. Tính chiều dài nón(công thức 3-11)
[ ]
3
22
2
2
6
2
85,0
.
.5,01
10.05,1
.1
n

kN
i
iL
tx
ψσψ






−
+≥

3
2
6
2
33,118.3,0.85,0
65,3.4,1
.
442.3.3,0.5,01
10.05,1
.13







−
+=
=166,7mm
6. Tính vận tốc vòng và cấp chính xác chế tạo bánh răng
Vận tốc vòng của bộ truyền bánh răng nón:
( )
67,1
11000.60
.54,01 2
1000.60

2
111
=
+
−
==
i
nLnd
v
tb
ψππ
(m/s)
Từ vận tốc vòng tra bảng 3-11 ta chọn cấp chính xác chế tạo bánh răng là 9
7. Định chính xác hệ só tải trọng K và chiều dài nón L
K=k
tt
.k
d
Vì các bánh răng có độ cứng HB<350 và làm việc với tai trọng thay đổi nên:

K
tt
=
2
1+
ttbang
k
Với k
ttbang
tra theo
ψ
d
ψ
d
=
6,0
2
13
.3,0
2
1
1
1
=
+
=
+
=
i
d

b
ψ
Theo bảng 3-12,ta tìm được hệ số tải trọng K
ttbang
=1,16
K
tt
=1,08
Với cấp chính xác 9,độ cứng<350HB và vận tốc vòng v=1,67m/s
Tra bảng 3-13 ta chọn k
d
=1,45
Vậy k=1,08.1,45=1,566
Ta thấy khác với dự đoán ở trên là 1,4.
Tính lại chiều dài nón:
mm
K
K
LL
sb
sb
73,1
4,1
566,1
.667,1.
3
3
===
8. Xác định modun và số răng
Xét modun: m

s
=(0,02+0,03).L
 m
smin
=0,02.173=3,46mm
 m
smax
=0,03.1,73=5,19mm
Theo bảng 3-1 ta chon m
s
=4
Xét số răng:
35,27
134
173.2
1.
2
22
=
+
=
+
=
im
L
Z
s
Ta chọn Z
1
=27 răng.

Z
2
=Z
1
.i=27.3=81
-Tính chính xác chiều dài nón.
mmZZmL
s
76,1708127.4.5,0 5,0
22
2
2
2
1
=+=+=
-Chiều dài răng:
mmLb
L
5176,170.3,0. ≈==
ψ
-Modun trung bình:
mm
L
bL
mm
stb
4,3
76,170
51.5,076,170
.4

.5,0
. =
−
=
−
=
9. Kiểm nghiệm sức bền uốn của răng
-Góc mặt nón lăng bánh răng:
'151833,03tan
0
1
11
1
=→===
−−
ϕϕ
i
-Số răng tương đương của bánh răng nhỏ
4,28
95,0
27
cos
1
1
1
===
ϕ
Z
Z
td

-Góc mặt nón lăn bánh răng lớn
'33713tan
0
22
=→==
ϕϕ
i
-Số răng tương đương của bánh lớn
3,256
316,0
81
cos
2
2
2
===
ϕ
Z
Z
td
Theo bảng 3-18 và số răng tương đương tìm được,ta chọn hệ số dạng răng:
 Bánh nhỏ: y
1
=0,451
 Bánh lớn: y
2
=0,517
-Ứng suất tại chân răng bánh răng nhỏ công thức(3-35)
4,50
51.355.27.4,3.451,0.85,0

65,3.566,1.10.1,19
85,0
10.1,19
2
6
11
2
1
6
1
===
bnZmy
Nk
tb
uon
σ
<98(N/mm
2
)
-Ứng suất uốn tại chân răng bánh răng lớn
)/(739,43
517,0
451,0
.4,50.
2
2
1
12
mmN
y

y
uonuon
<===
σσ
10. Kiểm nghiệm sức bền của răng khi chịu quá tải trọng thời gian ngắn
Ứng suất cho phép khi quá tải
-Bánh lớn:
[ ] [ ]
)/(1105442.5,2.5,2
2
22
mmN
txtxqt
===
σσ
-Bánh nhỏ:
[ ] [ ]
)/(1365546.5,2.5,2
2
11
mmN
txtxqt
===
σσ
Ứng suất uốn cho phép
-Bánh nhỏ:
[ ]
)/(256320.8,0.8,0
2
1

1
mmN
ch
uqt
===
σσ
-Bánh lớn:
[ ]
)/(256320.8,0.8,0
2
2
2
mmN
ch
uqt
===
σσ
Chỉ cần kiểm nghiệm sức bền tiếp xúc đối với bánh lớn có
[ ]
txqt
σ
nhỏ hơn:
( )
[ ]
110545,227
33,118.51.85,0
65,3.566,1.13
)51.5,076,170.(3
10.05,1
85,0

.)1(
).5,0(
10.05,1
2
2
3
6
2
2
3
6
=<=
+
−
=
+
−
=
txqt
txqt
nb
kNi
bL
σσ
(N/mm
2
)
Kiểm nghiệm sức bền uốn:
-Bánh nhỏ:
[ ]

)/(2568,1002.4,502.
2
1
11
mmN
uqt
uonuqt
=<===
σσσ
-Bánh lớn:
[ ]
)/(2568,872.9,432.
2
2
22
mmN
uqt
uonuqt
=<===
σσσ
11. Các thông số hình học của bộ truyền
-Modun mặt nón lớn:m
s
=4
-Số răng:Z
1
=27;Z
2
=81
-Chiều dài răng:b=51

-Chiều dài nón:L=170,76
-Góc mặt nón chia:
'3371;'1518
0
2
0
1
==
ϕϕ
-Đường kính vòng chia:
 d
1
=m
s
.Z
1
=108mm
 d
2
=m
s
.Z
2
=324mm
-Đường kính vòng đỉnh:

mmZmD
se
6,115)95,0.227(4)cos2.(
111

=+=+=
ϕ

mmZmD
se
5,326)31,0.281(4)cos2.(
222
=+=+=
ϕ
12. Tính lực tác dụng
-Đối với bánh răng nhỏ
 Lực vòng:
N
Zm
M
d
M
P
tb
x
tb
x
2,2139
355.27
65,3.10.55,9.2
.
22
6
1
1

1
1
1
====
 Lực hướng tâm:
NPP
r
6,73995,0.20tan.2,2139cos.tan.
111
===
ϕα
 Lực dọc truc:
NPP
a
7,243313,0.20tan.2,2139sin.tan.
111
===
ϕα
-Đối với bánh răng lớn
P
2
=P
1
=2139,2N
P
r2
=P
a1
=739,6N
P

a2
=P
r1
=143,7N.