tính toán thiết kế hệ thống dẫn động cơ khí, chương 4 doc

Chng 4: Tính bộ truyền cấp chậm - Bánh
răng nghiêng
1 Xác định sơ bộ khoảng cách trục:
a
w2
= K
a
(u
2
+1)

2
3
2
2
.
. .
H
H ba
T K
u


Với: T
2
: Mômen xoắn trên trục hai, T
2
=146680 Nmm .
K
a
: hệ số phụ thuộc vào loại răng, K

a
= 43 (răng
nghiêng).
Hệ số

ba
= b
w
/a
w
; chọn theo dãy tiêu chuẩn ta có
ba
=
0,3





2
0,53. 1 0,53.0,3. 4,65 1 0,9
bd ba
u


Tra ở sơ đồ 3 (bảng 6.7, trang 98) ta đ-ợc K
H

= 1,13; u
1

=
4,65; [

H
]=495,4 MPa
Thay số ta định đ-ợc khoảng cách trục tính sơ bộ:
a
w1

43.(4,65 +1).
3
2
146680.1,13
190,76
495 .4,65.0,3
mm
Chọn a
w1
= 190(mm)
2 Xác định các thông số ăn khớp
Chọn khoảng cách trục tính toán: a
w1
= 190 mm.

Môđun : m
m = (0,01
0,02). a
w1
= (0,01 0,02).190 =1,9 3,8. Chọn
m = 2,0

Tính số răng của bánh răng:
Đối với hộp giảm tốc sử dụng hai cặp bánh răng nghiêng để đảm
bảo đ-ợc công suất truyền của cặp bánh răng ta tiến hành chọn sơ
bộ góc nghiêng răng

= 10
0
Số răng của bánh răng nhỏ tính sơ bộ:
Z
1
= 2 a
w2
cos

/ [m(u
2
+1)] = 2.190.cos 10
0
/ [2.(4,65+1] =
33,11
Ta chọn Z
1
= 33 răng
Vậy số răng bánh răng lớn: Z
2
= u
2
Z
1
= 4,65.33 = 153,45 chọn Z

2
= 154 răng
Tổng số răng của cả hai bánh răng: Z
t
= Z
1
+ Z
2
= 33+154=187;
Do đó tỉ số truyền thực sẽ là:
2
1
154
4,67
33
Z
u
Z

Sai số tỷ số truyền:
4,67 4,65
100% .100% 0,43%
4,67
t
u u
u
u


Góc nghiêng răng:

1 2
cos ( ) / 2 2.187 / 2.190 0,9842
aw
m z z a


. Nh- vậy

= 10,195
0
3 Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc:
Yêu cầu cần phải đảm bảo
H

[
H
] ,
H
= Z
M
Z
H
Z

2
2
1
2. . .( 1)
. .
H m

w m w
T K u
b u d

(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

2
= 146680 Nmm ;
- Với hệ số chiều rộng vành răng:
1ba
= 0,3
b
w
=
1ba
. a
w1
= 0,3.190 = 57 mm .
Góc prôfin răng bằng góc ăn khớp :


t
=
tw
=
0
0
0
20
( ) ( ) 20, 295
cos cos10,195
tg tg
arctg arctg

Góc nghiêng của răng trên hình trụ cơ sở:
b

có trị số:

0 0
cos . cos 20, 295 . 10,159 0,1687
b t
tg tg tg



b

= 9,57
0
,
Z
H
=
tw
b
2sin
cos2


=
0
0
2cos 9,57

sin 2.20, 295
= 1,741;
Hệ số trùng khớp dọc:
0
sin /( ) 57.sin10,159 /( .2) 1,6 1
w
b m






0
1 2
1 1 1 1
1,88 3,2 cos 1,88 3, 2 cos10,159 1,591,734
33 154Z Z

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


=
1 1
0,759
1,734



Đ-ờng kính vòng lăn bánh nhỏ:
d
w1
= 2a
w1
/(u
m
+1) = 2.190/(4,67 + 1) = 67,02 mm
Vận tốc vòng: v =
1 1
. .
.67,02.60,55
0,212 /
60000 60000
w
d n
m s

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

1
190
. 0,002.73.0, 212. 0,197
4,67
w
H H o
m
a
g v
u


với các trị số:
-
H

: trị số kể đến ảnh h-ởng của sai số ăn khớp, tra bảng 6.15 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: K
H

= 1,13

1
. .
0,197.57.67,02
1 1 1,002
2. . 2.146680.1,13.1,13
H w w
Hv
I H H
b d
K
T K K



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

.K
HV
K
H

= 1,13.1,002.1,13 = 1,28
Thay số vào (1.1):

H
=
274.1,741.0,759.
2
2.146680.1, 28.(4,67 1)
483,16
57.4,67.67,02


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

H
] = [
H
].
Z
R
Z
V
K

xH
.
Với v = 0,212 m/s
Z
V
= 1 (vì v < 5m/s ). Cấp chính xác động
học là 9, chọn mức chính xác tiếp xúc là 9. Khi đó cần gia công đạt
độ nhám là R
a
= 1,25 0,63 m. Do đó Z
R
= 1
Với d
a
< 700mm K
xH
= 1.

[
H
] = [
H
]. Z
R
Z
V
K
xH
= 495,5.1.1.1 =495,5 MPa ,
Nh- vậy

H
< [
H
] nên điều kiện bền tiếp xúc của cặp bánh
răng thoả mãn.
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

= 1,32 ; 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
=>
1
1
190
. 0, 006.73.0,212. 0,59
4, 67
w
F F o
t
a
g v
u


23
2

. .
0,59.57.67,02
1 1 1,005
2. . 2.146680.1,37.1,13
F w w
Fv
F F
b d
K
T K K



K
F
= K
F

.K
F

.K
FV
= 1,32.1,37.1,005 = 1,8
Với


= 1,734 Y

= 1/

= 1/1,734 = 0,58;

= 10,159 Y

= 1 /140 = 1 10,159
0
/140 =
0,93;
Số răng t-ơng đ-ơng:
Z
V1
= Z
1
/cos
3
= 33/(0,9842)
3
= 35 răng.
Z
V2
= Z
2
/cos
3
= 154/(0,9842)
3
= 162 răng.
Với Z
V1

= 35, Z
V2
= 162 tra bảng 6.18 trang 109 thì Y
F1
= 3,67;
Y
F2
= 3,60;
Với m = 2, Y
S
= 1,08- 0,0695ln(2) = 1,03
Chế tạo bánh răng theo ph-ơng pháp phay: Y
R
= 1
Do d
a
< 400mm nên K
xF
= 1 khi đó:





MPa2521.1.1.252K.Y.Y.
xFýỷ1F1F

MPa2371.1.1.237K.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
= 2.146680.1,8.0,58.0,93.3,67/57.67,02.2 = 136,8(Mpa);


F1
< [

F1
]
1
= 252 Mpa;


F2
=
F1
.Y
F2
/ Y
F1
= 136,8.3,6/ 3,67= 134,1 MPa;


F2
< [
F2
]
2
= 237 Mpa
Nh- vậy răng thoả mãn độ bền uốn.
5 Kiểm nghiệm răng về quá tải.
ứng suất quá tải cho phép:



MPa1260450.8,2.8,2
2ch

max
H




MPa464580.8,0.8,0
1ch
max
1F




MPa360450.8,0.8,0
2ch
max
2F

Hệ số quá tải: K
qt
= T
max
/T = 1,6;


H1max
=
H
. 5576,1.440K

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
= 68.1,6 = 109 MPa ;


F2max
=
F2
. K
qt
= 64.1,6 = 103 MPa ;
vì

F1max
< [
F1
]

max
= 464 MPa


F2max
< [
F2
]
max
= 360 Mpa
Nên răng thoả mãn điều kiện bền khi quá tải.

Nh- vậy ta có bảng thông số chính của bộ truyền:
Bộ truyền cấp
nhanh
Bộ truyền cấp
chậm
Các thông số cơ bản của
hệ truyền động bánh
răng.
Kí
hiệ
u
Bánh
răng
nhỏ
Bánh
răng
lớn
Bánh

răng
nhỏ
Bánh
răng
lớn
Modul.
Số răng.
Hệ số chiều rộng vành
răng
Chiều rộng vành răng.
Đ-ờng kính chia.
Đ-ờng kính lăn.
Đ-ờng kính đỉnh răng.
Đ-ờng kính đáy răng.
Đ-ờng kính cơ sở.
Góc nghiêng răng
Hệ số dịch chỉnh.
m
z
ba

b
w
d
d
w
d
a
d
f

d
b

x
t
2
17
0,3
36
35,48
34,48
39,48
30,48
33,34
16,59
0
0
2
98
0,3
36
204,54
204,54
208,53
199,53
192,19
5
16,59
0
0

2
33
0,3
57
67,02
67,02
71,02
62,02
62,98
10,159
0
0
2
154
0,3
57
312,94
312,94
316,94
307,94
294,07
10,159
0
0