đồ án môn học thiết kế chi tiết máy, chương 2 pptx

Chng 2: Tính toán thiết kế các chi
tiết máy
I .THIếT Kế CáC Bộ TRUYềN:
A. Thiết kế bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng cấp nhanh
1) Chọn vật liệu chế tạo bánh răng.
- Bánh nhỏ:
Thép 45 th-ờng ho.

kb
= 600 (N/mm
2
).

ch
= 300 (N/mm
2
).
HB = 200.
Phôi rèn giả thiết đ-ờng kính < 100 (mm)
- Bánh lớn:
Thép 35 th-ờng hoá

kb
= 500 (N/mm
2
)

ch
= 260 (N/mm
2
)

HB = 170
Phôi rèn giả thiết đ-ờng kính < 100-300 (mm)
2).
Định ứng suất tiếp xúc cho phép:
Số chu kỳ làm việc của bánh răng đ-ợc tinh theo công thức sau
N
td
= Tini
M
Mi
u
.
max
60
2







Trong đó:

u: Số lần ăn khớp của 1 răng khi bánh răng quay đ-ợc 1 vòng
M
i
, n
i
,T

i
: Mô men xuắn, Số vòng quay trong một phút, Tổng thời
gian làm việc ở chế độ i
Mmax : Mô men lớn nhất tác dung lên bánh răng (không tính mô
men quá tải trong thời gian ngắn)
Số chu kỳ làm việc của bánh lớn :
N
2
=5*290*8*60*174.54 [1
2
*0.375+0.5
2
*0,625=50.78*10
6
>No
- Số chu kỳ làm việc của bánh nhỏ:
N
1
= i. N
2
= 5.5*50.78*10
6
=279.29*10
6
.
Vậy đ-ơng nhiên là số chu kỳ làm việc của bánh nhỏ cũng lớn hơn
số chu kỳ cơ sở N
0
=10
7

.
Do N
1
và N
2
đều lớn hơn số chu kỳ cơ sở của đ-ờng cong mỏi tiếp
xúc nên khi tính ứng suất cho phép của bánh nhỏ và bánh lớn lấy
K
N

= 1
ứng suất tiếp xúc của bánh răng tính theo công thức sau:
[
]tx =[]
Notx
*K

N
(CT 4/38)
[
]
Notx
: ứng suất tiếp xúc cho phép khi bánh răng làm việc lâu dài
[N/mm
2
]
-ứng suất tiếp xúc của bánh nhỏ:
[
]
tx1

= 2.6*200 = 520(N/mm
2
)
-ứng suất tiếp xúc của bánh lớn:
[
]
tx2
= 2.6*170 = 442 (N/mm
2
)
Để tính sức bền ta dùng thông số [
]
tx2
= 442 (N/mm
2
)
3
)Định ứng suất uốn cho phép :
N
td2
= Tini
M
Mi
u
m
.
max
60

ở đây m là bậc của đ-ờng cong mỏi với thép th-ờng hoá ta
lấy m = 6
Bánh lớn :
N
td
=5*290*60*174.54*8[1
6
*0.375+0.5
6
*0.625]=47.5
*10
6
> No
Bánh nhỏ :
N
td1
=i* N
td2
=5.5*47.5*10
6
=260*10
6
> No
Do N
1

và N
2
đều lớn hơn số chu kỳ cơ sở của đ-ờng cong
mỏi uấn nên khi tính ứng suất cho phép của bánh nhỏ và bánh lớn
lấy K
N

= 1
Để xác định ứng suất uấn cho phép lấy hệ số an toàn n =
1.5 và hệ số tập chung ứng suất ở chân răng K

= 1.8 .(Vì là phôi
rèn và thép th-ờng hoá )
Giới hạn mỏi của thép 45 là:

-1
= 0.43*600 = 258 (N/mm
2
)
Giới hạn mỏi của thép 35 là:

-1
= 0.43*500=215 (N/mm
2
)
Ưng suất uấn của bánh răng tính theo công thức sau:

Kn
K
Kn
K
NN
u
*
**)6.14.1(
*
*
][
""
1
''
0



( Do ứng suất thay đổi theo chu kỳ mạch động)
Đối với bánh nhỏ:

)/(143
8
.
1
*
5
.
1
258*5.1

][
2
1
mmN
u


đối với bánh lớn:

)/(4.119
8
.
1
*
5
.
1
215*5.1
][
2
2
mmN
u


4). Chọn sơ bộ hệ số tải trọng:
k = 1.3
5).
Chọn hệ số chiều rộng bánh răng :

A
= 0. 4
6
). Tính khoảng cách trục A.

3
2
2
6
*
*
][*
10*05.1
)1(
n
Nk
i
iA
tx










)(127

3
54.17425.14.0
27.23.1
2
)
5.5442
6
1005.1
()15.5( mmA






Chọn khoảng cách trục : A= 127 (mm)
7).
Tính vân tốc vòng và chọn cấp chính xác chế tạo bánh răng.
V =
)1(*1000*60
2
1

n
i
nA

= )/(96.1
)15.5(*1000*60
960*127*14.3*2

sm

Với vận tốc vòng trên có thể chọn cấp chính xác chế tạo bánh răng
: 9
8).
Xác định chính xác hệ số tải trọng K :
Ta có :
K= Ktt*Kđ
Do tải trọng thay đổi có thể tính Ktt gần đúng theo công thức sau :
Ktt = (Kttb +1)/2
Chiều rộng bánh răng :
b =

A
*A= 0.4*127 = 50.8 (mm)
Đ-ờng kính vòng lăn bánh răng nhỏ:
d
1
=2A/(i+1)=2*127/(5.5+1)=39 (mm).
Do đó:

d
= b/d
1
= 55/39 =1.41.
Tra bảng ta đ-ợc: Với

d
= 1.41 thì K
ttb

= 1.2
Hệ số tập trung tải trọng thực tế:
K
tt
= (1.2+1)/2 = 1.1
Hệ số tải trọng động:
K
d
= 1.2
Hệ số tải trọng:
K = K
d
.K
tt
= 1.1*1.2=1.32 .
Hệ số tải trọng chênh lệch không nhiều so với dự đoán , do đó
không phải tính lại khoảng cách trục A :
Lấy chính xác A = 127 (mm)
9).
Xác định mô đun, số răng và góc nghiêng của răng:
Mô đun pháp:
m
n
= (0.010.02)A = (1.272.54) (mm)
Lấy m = 1.8
Chọn sơ bộ góc nghiêng
=10
0
suy ra cos=0.985.
Tổng số răng của hai bánh là:

Z
t
=Z
1
+Z
2
=2*A*cos/m
n
=2*127*0.985/1.8=139.
Số răng bánh nhỏ :
Z
1
=2A/ (i+1) = 2*127/5.5+1) = 21.38 (răng)
Lấy số răng bánh nhỏ bằng 21 răng.
Số răng bánh lớn :
Z
2
= i.Z
1
= 5.5*21 = 115 (răng)
Tính chính xác góc nghiêng
theo công thức:
cos
985.0
127*2
8.1*139
*2
*

A

n
m
t
z

=arcos0.985=10
0
.
Vậy chiều rộng bánh răng:
b= 55
2.5*m
n
/ sin=19.23 (mm).
10).
Kiểm nghiệm sức bền uốn của răng.
Tính số răng t-ơmg đ-ơng:
Z
td1
=Z/cos
3
=21/0.985
3
=22 răng.
Z
td2
=A/ cos
3
=127/0.985
3
=120 răng.

Hệ số dạng răng:
+Bánh nhỏ: y
1
= 0.392
+Bánh lớn: y
2
= 0.517
Kiểm tra ứng suất uốn (CT 3-34) đối với bánh răng nhỏ :

u1
=
1
][14386.31
5.1*960*21*
2
8.1*392.0
67.2*32.1*
6
10*1.19
''
1

1
.
2
.
1
1

6

10*1.19
u
bnZ
n
my
Nk




u2
=
u1
*y
1
/y
2
= 24.16 <119 =[
u2
]
11).
Kiểm nghiệm sức bền của răng trong tr-ờng khi chịu quả
tải đội ngột trong thời gian ngắn.
ứng suất tiếp xúc cho phép cho theo công thức (CT 3-43).
+Bánh nhỏ:
[
]
txqt1
= 2.5*[]
NOTX

=2.5*520 = 1300 (N/mm
2
)
+Bánh lớn:
{
}
txqt2
= 2.5*442 = 1105 (N/mm
2
)
ứng suất uấn cho phép khi quá tải (CT3-46).
+Bánh nhỏ:
[
]
uqt1
= 0.8*[]
ch1
= 0.8*300 = 240 (N/mm
2
)
+Bánh nhỏ:
[
]
uqt2
= 0.8*260 = 208 (N/mm
2
)
Kiểm nghiệm ứng suất tiếp theo công thức:

)mm/N(22.571

8.1*54.174*55
67.2*32.1*
3
)15.5(
5.5*127
6
10*05.1
txqt
][
''

2
n*b
qt
K*N*K*
3
)1i(
i*A
6
10*05.1
txqt
]
[
2





Ưng suất tiếp xúc quá tải nhỏ hơn ứng suất tiếp xúc cho

phép quá tải của bánh 1 và bánh 2 nên đảm bảo điều kiện bền về
tiếp xúc .
Kiểm nghiệm ứng suất uấn sinh ra khi quá tải là:

uqt
=

Kqt*
u
<[]
uqt

uqt1
=

Kqt*
u1
= 1.8*31.86 = 57.34 < 240 = []
uqt1

uqt2
= Kqt*
u1
=1.8*24.16 = 43.48 < 208= []
uqt2