tính toán hệ thống dẫn động cơ khí, chương 3 ppt

Chng 3: Kiểm nghiệm răng về độ
bền uốn
Yêu cầu
F

[
F
] ;
F
= 2.T
1
.K
F
.Y

.Y

.Y
F1
/( b
w
.d
w3
.m)
Tính các thông số:
Theo bảng 6.7 ta có K
F

= 1,20; với v < 2,5 m/s tra bảng 6.14
(trang 107) cấp chính xác 9 thì K
F

= 1,37.
Tra bảng 6.16 chọn g
o
= 73
Theo bảng 6.15 =>

F
=0,011
=>
5,3
18,3
210
.538,0.73.011,0
u
a
vg.
t
w
1oFF

026,1
13,1.37,1.367450.2
4,100.85.5,3
1
K.KT.2
d.b.
1K
FFI
22wwF

Fv





K
F
= K
F

.K
F

.K
FV
= 1,37.1,13.1,026 = 1,59
Với


= 1,76 Y

= 1/

= 1/1,75 = 0,571;
Với Z
V3
= 33, Z
V4
= 105 tra bảng 6.18 trang 109 thì Y

F3
=
3,77, Y
F4
= 3,60;
Với m = 3, Y
S
= 1,08- 0,0695ln(3) = 1,0036
Chế tạo bánh răng theo ph-ơng pháp phay: Y
R
= 1
Do d
a
< 400mm nên K
xF
= 1 khi đó:





MPa2531.0036,1.1.252K.Y.Y.
xFýỷ1F1F






MPa2391.0036,1.1.237K.Y.Y.

xFýỷ2F2F

Thay vào công thức:
F
= 2.T
1
.K
F
.Y

.Y

.Y
F
/(b
w
.d
w
.m), ta có:


F3
= 2.367450.1,59.0,571.1.3,77/ (85.100,4.3) =98
Mpa



F3
< [
1

]
1
=253 Mpa;


F4
=
F3
.Y
F4
/Y
F3
= 98.3,6/3,77= 94 MPa;



F4
< [
2
]
2
=237 Mpa.
7. Kiểm nghiệm răng về quá tải.
ứng suất quá tải cho phép : [
H
]
max
= 2,8
ch2
= 2,8. 450 = 1260

MPa;
[

F1
]
max
= 0,8 ;
ch1
= 2,8. 580 = 464 MPa;
[

F2
]
max
= 0,8 ;
ch2
= 0,8. 450 = 360 MPa;
Hệ số quá tải: K
qt
= T
max
/T = 1,8;


H1max
=
H
. 4,6318,1.6,470K
qt
MPa < [

H
]
max
= 1260
MPa;
Để đề phòng biến dạng d- hoặc phá hỏng tĩnh mặt l-ợn chân
răng ta kiểm nghiệm:


F1max
=
F1
. K
qt
= 98.1,8 = 176,4 MPa;


F2max
=
F2
. K
qt
= 94.1,8 = 171 MPa
vì

F1max
< [
F1
]
max

,
F2max
< [
F2
]
max
nên răng thoả mãn điều kiện
bền khi quá tải.
B.Tính toán bộ truyền cấp nhanh bánh trụ răng nghiêng).
1.Chọn vật liệu:
Do không có yêu cầu gì đặc biệt và theo quan điểm thống nhất
hoá trong các khâu thiết kế nên ở đây ta chọn vật liệu 2 cấp bánh
răng là nh- nhau:
Bánh nhỏ : Thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB 241
285 có:

b1
= 850 MPa;
ch 1
= 580 Mpa, HB
1
= 245 (HB), [
F1
] = 252
MPa,
Bánh lớn : Thép 45, tôi cải thiện đạt độ rắn MB 192 240 có:

b2
= 750 Mpa;
ch 2

= 450 Mpa, HB
2
= 230 (HB), [
F2
] = 237
MPa,

2. Xác định các thông số ăn khớp:
Do yêu cầu cấu trúc của hộp giảm tốc đồng trục ta tính với giá
trị khoảng cách trục của bộ truyền động cấp chậm bằng với bộ
truyền động cấp nhanh. a
w2 =
a
w1
Modul : m = (0,01 0,02). a
w1
= (0,01 0,02).210 = 2,1 4,2
và theo quan điểm thống nhất hoá trong thiết kế, ta chọn modul
tiêu chuẩn của cặp bánh răng cấp chậm bằng modul ở cấp nhanh:
m = 3.
Tính số răng của bánh răng:
Đối với hộp giảm tốc sử dụng một cặp bánh răng nghiêng để
đảm bảo lực dọc trục đủ nhỏ để cấu tạo ổ đơn giản đồng thời vẫn
đảm bảo đ-ợc công suất truyền của cặp bánh răng trụ răng nghiêng
ta tiến hành chọn sơ bộ góc nghiêng răng

= 12
0
.
Số răng của bánh răng nhỏ tính sơ bộ:

Z
1
= 2 a
w1
cos

/ [m(u
1
+1)] = 2.210.cos 12
0
/ [3.(5,66+1] =
20,5
Ta chọn Z
1
= 20 răng
Vậy số răng bánh răng lớn: Z
2
= u
1
Z
1
= 5,66.21 = 113,2 chọn Z
2
=
113 răng
Tổng số răng của cả hai bánh răng: Z
t
= Z
1
+ Z

2
= 20 + 113 = 133;
Do đó tỉ số truyền thực sẽ là:
65,5
20
113
Z
Z
u
1
2

Sai số tỷ số truyền: %17,0%100.
66,5
65,566,5
%100
u
uu
u
t





Góc nghiêng răng:
95,0210.2/133.3a2/)zz(mcos
aw2213

. Nh- vậy

= 18,2
0
3. Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc:
Yêu cầu cần phải đảm bảo
H

[
H
] ,
H
= Z
M
Z
H
Z

1w
2
mw
mH1
d.u.b
)1u.(K.T.2

(1.1);
Trong đó : - Z
M
: Hệ số xét đến ảnh h-ởng cơ tính vật liệu, Z
M
=

274 Mpa
1/3
(bảng 65)
- 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
: Đ-ờng kính vòng lăn của bánh chủ động (bánh
răng nhỏ);
- T
1
= 67560 Nmm ;
Với hệ số chiều rộng vành răng:


2ba1ba
.5,0 3,0 ,khi đó ta chọn
theo dẫy tiêu chuẩn:
142,0
ba

; khi đó chiều rộng vành răng sẽ là:
b
w
=
1ba
. a
w1
= 0,142 210 = 29,8 mm , chọn b
w1
= 30
(mm).
Góc prôfin răng bằng góc ăn khớp :

t
=
tw
=
0
0
0
96,20)
2,18cos
20tg
(arctg)
cos
tg
(arctg


Góc nghiêng của răng trên hình trụ cơ sở:

b

có trị số:

3,02,18tg.96,20costg.costg
00
tb


b

= 17
0
,
Z
H
=
tw
b
2sin
cos2


=
0
0
96,20.2sin
17cos2
= 1,69;
Hệ số trùng khớp dọc:

149,1)2./(2,18sin.30)m/(sinb
0
w





61,12,18cos
113
1
20
1
2,388,1cos
Z
1
Z
1
2,388,1
0
21

;
Nh- vậy hệ số kể đến ảnh h-ởng cụă trùng khớp răng: Z

=
79,0
61,1
11

Đ-ờng kính vòng lăn bánh nhỏ:
d
w1
= 2a
w1
/(u
m
+1) = 2.210/(5,65 + 1) = 63,16 mm
Vận tốc vòng: v =
s/m92,1
60000
56,579.16,63.
60000
n.d.
11w




Theo bảng 6.14 ta chọn cấp chính xác 9, khi đó theo trị số tra
đ-ợc tại bảng 14 ta có: K
H

= 1,13

71,1
65,5
210
.92,1.73.002,0
u

a
vg.
m
1w
oHH

với các trị số:
-
H

: trị số kể đến ảnh h-ởng của sai số ăn khớp, tra bảng ta có:
H

= 0,002
-g
0
:hệ số kể đến ảnh h-ởng của sai lệch b-ớc răng ta tra bảng
6.16 có:g
o
=73
với:




5,0165,5.142,0.53,01u.53,0
babd

theo bảng 6.7 ta có K
H

= 1,03

02,1
13,1.03,1.67560.2
16,63.30.71,1
1
K.KT.2
d.b.
1K
HHI
1wwH
Hv




Khi đó hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc:
K
H
= K
H

.K
HV
K
H

= 1,03.1,02.1,13 = 1,2
Thay số vào (1.1):

H
=
274.1,69.0,79.
462
16,63.65,5.30
)165,5.(2,1.67560.2
2


Mpa
Tính chính xác ứng suất tiếp xúc cho phép : [

H
] = [
H
].
Z
R
Z
V
K
xH
.
Với v = 2 m/s
Z
V
= 1 (vì v < 5m/s ). Cấp chính xác động
học là 9, chọn mức chính xác tiếp xúc là 8. Khi đó cần gia công đạt
độ nhám là R
a

= 2,5 1,25 m. Do đó Z
R
= 0,95, với d
a
< 700mm
K
xH
= 1.
[
H
] = [
H
]. Z
R
Z
V
K
xH
= 495,5.1.0,95.1 =470,7 MPa ,
Nh- vậy

H
< [
H
] nên điều kiện bền tiếp xúc của cặp bánh
răng thoả mãn. Do cặp bánh răng này thừa bền nên ta có thể giảm
bớt chiều rộng vành răng, nh-ng độ sai lệch này nhỏ chỉ vào
khoảng 1,7% nên theo điều kiện công nghệ chế tạo theo dãy tiêu
chuẩn ta vãn giữ nguyên b
w

= 30 (mm).
4 Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn:
Yêu cầu
F

[
F
] ;
F
= 2.T
1
.K
F
.Y

.Y

.Y
F1
/( b
w
.d
w3
.m)
Tính các thông số :
Theo bảng 6.7 ta có K
F

= 1,16 ; với v < 2,5 m/s tra bảng
6.14(trang 107) cấp chính xác 9 thì K

F

= 1,37.
Tra bảng 6.16 chọn g
o
= 73
Theo bảng 6.15 =>

F
=0,006
=>
57,4
65,5
210
.71,1.73.006,0
u
a
vg.
t
1w
1oFF

04,1
13,1.37,1.67560.2
16,63.30.57,4
1
K.KT.2
d.b.
1K
FFI

13wwF
Fv




K
F
= K
F

.K
F

.K
FV
= 1,37.1,13.1,04 = 1,61
Với


= 1,62 Y

= 1/

= 1/1,61 = 0,62;

= 18,2
0
Y

= 1 - /140 = 1 18,2
0
/140 = 0,87;
Số răng t-ơng đ-ơng:
Z
V1
= Z
1
/cos
3
= 20/(0,95)
3
= 23 răng.
Z
V2
= Z
2
/cos
3
= 113/(0,95)
3
= 132 răng.
Với Z
V1
= 23, Z
V2
= 132 tra bảng 6.18 trang 109 thì Y
F1
= 4, Y
F2

=
3,60;
Với m = 3, Y
S
= 1,08- 0,0695ln(3) = 1,0036
Chế tạo bánh răng theo ph-ơng pháp phay: Y
R
= 1
Do d
a
< 400mm nên K
xF
= 1 khi đó:




MPa2531.0036,1.1.252K.Y.Y.
xFýỷ1F1F





MPa2381.0036,1.1.237K.Y.Y.
xFýỷ2F2F

Thay vào công thức:
F
= 2.T

1
.K
F
Y

Y

Y
F
/( b
w
d
w
.m), ta có:

F1
= 2.60573,9.1,61.0,62.0,87.4,0/ (26.63,16.3) = 85 MPa
=>

F1
< [
F1
]
1
= 253 Mpa;

F2
=
F1
.Y

F2
/ Y
F1
= 85.3,6/ 4,0 = 77 MPa;


F2
< [
F2
]
2
= 238 Mpa