thiết kế chi tiết dạng trục của hộp giảm tốc, chương 3 pptx

Chng 3: Kiểm nghiệm răng về độ bền
uốn
Theo công thức ( 6.65) :


F1
=
1
11
85,0
2
mtm
FF
dmb
YYYKT

;
trong đó :
+ T
1
= 25960 Nmm: mômem xoắn trên trục chủ động ;
+ m
tm
= 1,97 mm: môđun pháp trung bình ;
+ b=35 mm: chiều rộng vành răng ;
+d
m1
=49,25 mm: đ-ờng kính trung bình của bánh chủ động ;
+Y

: hệ số kể đến độ nghiêng của răng ; Y

=1(do răng thẳng) ;
+với


=1,72 Y

=1/

=0,58 ;
+Y
F1
:hệ số dạng răng, ta tra bảng (6.18) có đ-ợc : Y
F1
=3,57 ;
Y
F2
=3,55(với x
1
= 0,3);
+ K
F
: hệ số tải trọng khi tính về uốn :
K
F
= K
F

.K
F

.K
Fv
;
K
F

:hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng
vành răng:K
F

=1,16
K
F

: hệ số kể đến sự phân bố không đều của tải trọng cho các đôi
răng đồng thời ăn khớp, ta tra bảng (6.14), ta đ-ợc : K
F

= 1,09 ;
K
FV
: hệ số tải trọng động suất hiện trong vùng ăn khớp :




FFI
22wwF
Fv

K.KT.2
d.b.
1K
Theo 6.64 : uudvg
mFF
/)1(.
10


Trong đó :
F
= 0,016 bảng (6.15)
g
0
= 56 bảng(6.16)

58,2525,4/)125,4.(25,4966,3.56.016,0
F
;
Do đó :
69,1
09,1.16,1.25960.2
25,49.35.58,25
1
K.KT.2
d.b.
1K
FFI
22wwF
Fv

K
F
= 1,16. 1,09. 1,69 = 2,14 ;
Ta đ-ợc:
F1
= 3,82
25,49.97,1.35.85,0
57,3.1.58,0.14,2.25960.2
MPa < [
F1
] = 252
MPa ;


F2
=
F1
.Y
F2
/Y
F1
=82,3. 3,55/3,57= 81,8 Mpa <
[

F2
] = 236,5 MPa ;

Nh- vậy:điều kiện bền uốn đ-ợc đảm bảo .
6. Kiểm nghiệm răng về quá tải :
Theo (6.48),với hệ số quá tải : K
qt
= 1,6 :


Hmax
=
H
. 53075,1.433K
qt
MPa < [
H
]
max
=1260 MPa
Theo (6.49) :

F1max
=
F1
.K
qt
= 82,3. 1,5 = 123,5 MPa < [
F1
]
max
= 464 MPa

F2max
=
F2
.K
qt
= 81,6. 1,5 = 122,7 MPa < [
F2
]
max
=360 MPa
cặp bánh răng côn thoả mãn điều kiện bền khi quá tải.
7. Các thông số và kích th-ớc bộ truyền bánh răng côn :
Chiều dài côn ngoài R
e
= 118 mm
Mô đun vòng ngoài m
te
= 2,25 mm
Chiều rộng vành răng b = 35 mm
Tỷ số truyền u
m
= 4,25
Góc nghiêng của răng
= 0
Số răng bánh răng z
1
=25 , z
2
= 106

Hệ số dịch chỉnh chiều cao x
1
= 0,3, x
2
= - 0,3
Theo các công thức trong bảng 6.19 tính đ-ợc :
Đ-ờng kính chia ngoài d
e1
= 56,25 mm, d
e2
= 236,25 mm
Góc côn chia

1
=13,27
0
,
2
=76,73
0
Chiều cao răng ngoài h
e
= 4,59 mm
Chiều cao đầu răng ngoài h
ae1
= 2,925 mm,
h
ae2
= 1,575 mm
Chiều cao chân răng ngoài h

fe1
= 2,025 mm, h
fe2
= 3,357 mm
Đ-ờng kính đỉnh răng ngoài d
ae1
= 61,94 mm, d
ae2
= 236,98 mm
+ Tính lực ăn khớp:

N1054
25,49
25960.2
d
T.2
FF
1m
1
2t1t

F
r1
= F
a2
= F
t1
.tg.cos
1
= 1054. tg20

o
.cos13,27
0
=
373N;
F
a1
= F
r2
= F
t1
.tg.sin
1
= 1054. tg20
o
.sin13,27
o
= 88
N ;
B.Tính bộ truyền cấp chậm bánh răng trụ răng thẳng
1.Chọn vật liệu :

Theo thống nhất hoá vật liệu nên chọn vật liệu cấp chậm nh- đối
với cấp nhanh.
Bánh nhỏ : Thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB 241 . . 285
Có :

b1
= 850 MPa ;

ch 1
= 580 MPa.
Bánh lớn : Thép 45, tôi cải thiện đạt độ rắn HB 192 . . 240
Có :

b2
= 750 Mpa ;


ch 2
= 450 MPa.
Xác định ứng suất cho phép :
+
ứng suất tiếp xúc cho phép :





HLxHVRHHH
KKZZS


lim

;
+
ứng suất uốn cho phép :

FLFCxFSRFFF
KKKYYS


lim

;
Tính sơ bộ chọn :
Z
R
Z
V
K
xH
= 1


HHLHH
SK


lim

;
Y
R

Y
S
K
xH
= 1 và K
FC
=1 (do đặt tải một chiều)



FFLFF
SK.
lim



;
Vì cùng vật liệu và số vòng quay bánh trụ nhỏ bằng số vòng quay
bánh côn lớn. Do đó ta có:
N
Ho3
= 1,62.10
7
N
Ho4
= 1,40.10
7
N
HE3
=N

HE2
= 27,4.10
7
> N
HE4
= N
HE3
/u
2
= 7,29.10
7
K
HL3
= 1
K
HL4
= 1
N
FE3
=N
FE2
=24,2.10
7
> N
FE4
=N
FE3
/u
2
= 6,4410

7
vì N
FO
= 4.10
7
K
FL3
= 1
K
FL4
= 1
+
ứng suất tiếp xúc và uốn cho phép :
[

H
]
1
=509 Mpa [
F
]
1
= 252 Mpa
[

H
]
2
=481,8 Mpa [
F

]
2
=236,5 Mpa
+
ứng suất quá tải cho phép :
[

H
]
max1
= 1624 Mpa [
F
]
max1
= 464 Mpa
[

H
]
max2
= 1260 Mpa [
H
]
max2
= 360 Mpa
2. tính toán các thông số của cấp chậm
Bộ truyền bánh trụ răng thẳng :

MPa
HHH
8,481,min
21


+ Xác định sơ bộ khoảng cách trục: a
w2
= K
a
(u
2
+1)

3
1
2

.
baH
HII
u
KT

Với:
T
2
: Mômen xoắn trên trục bánh chủ động, Nmm; T
2
=
106900 Nmm.
K
a
: Hệ số phụ thuộc vào vật liệu cặp bánh răng và loại răng:
K
a
=49,5.
K
H

: Hệ số kể đến sự phân bố không đều của tải trọng trên
chiều rộng vành răng.
Hệ số

ba
= b
w
/a
w
là hệ số chiều rộng bánh răng theo bảng
6.6, bộ truyền đặt đối xứng nên chọn

ba
= 0,3;

Theo (6.16):

bd
=0,53
ba
(u
2
+1) = 0,53.0,3(3,76 +1 ) = 0,76
Tra bảng(6.7), ta có: K
H

= 1,03
Thay số ta định đ-ợc khoảng cách trục sơ bộ :
a
w2
= 49,5.(3,76+1). mm5,176
3,0.76,3.8,481
03,1.106900
3
2
mm
Chọn khoảng cách trục tính là a
w2
= 175 mm
+ Các thông số ăn khớp:
Mô đun pháp : m = ( 0,01
0,02 ) a

2
= 1,75 3,50 mm

Theo dãy tiêu chuẩn bảng 6.8: chọn m = 3 mm
Số răng bánh nhỏ (bánh 3): Z
3
= 2 a

2
/ m(u
2
+1) = 2.175/
3.(3,76 + 1) = 24,5 răng
ta lấy Z
3
= 25 răng
Số răng bánh lớn (bánh 4) : Z
4
= u
2
.Z
3
= 3,76. 25 = 94 răng

Do vậy tỷ số truyền thực : 75,3
25
94
Z
Z
u
3
4
m

Tính lại : a
w2
= m(Z
3
+Z
4
)/2=3.(94 + 25) /2= 178,5 mm
Chọn a
w2
= 175 mm,do đó để đảm bảo khoảng cách trục cần
dịch chỉnh :
17,1)9425(5,0
3
175
)zz(5,0
m
a
Y
43
w

K
Y
= 1000.y/z
t
= 1000(-1,17)/119 = -9,8
dựa vào bảng 6.10a,đ-ợc K
x
=- 0,702

y = K
x
.z
t
/1000 = -0,702.119/1000 = - 0,084
Tổng dịch chỉnh : X
t
=Y+ y = - 1,17 0,084 = -1,25
vậy hệ số dịch chỉnh :

29,0
119
17,1
).2594()25,1(5,0
Z
Y
).ZZ(X5,0X
t
34t1

X
2
= X
t
- X
1
=(-1,25)-(-0,29) = - 0,96
Góc ăn khớp : cos

tw
= Z
t
.m .cos /(2. a
w
)=119. 3. cos20
o
/(2. 175)

tw
=16,56
0
.
+ Chiều rộng bánh răng : b
w

=
ba
.a
w
= 0,3. 175 = 52,5 mm ;
chọn b =55 mm
+ Đ-ờng kính vành răng: d
w3
= m. Z
3
= 3. 25 = 75 mm
d
w4
= m .Z
4
= 3. 94 = 282 mm
+ Lực ăn khớp : khi ăn khớp lực ăn khớp đ-ợc chia làm 2 thành
phần :
F
t3
= F
t4
=2.T
2
/d
w3
=2.106900/75 = 2850 N
F
r3
= F

r4
= F
t3.
tg
tw
/cos = 2850. tg(16,56
o
)/cos0
o
=848N
3. Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc.
Yêu cầu cần phải đảm bảo
H

[
H
]
Theo công thức (6.33) :

H
= Z
M
Z
H
Z

2
3
2

)1.( 2

dub
uKT
mw
mH

Trong đó :
- Z
M
: Hệ số xét đến ảnh h-ởng cơ tính vật liệu;tra bảng 6.5, ta có :
Z
M
=274 Mp
1/3

- Z
H
: Hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc:
Z
H
=
tw
b


2sin
cos2
= 91,1
)56,16.2sin(

0cos.2
0
0

- Z

: Hệ số kể đến sự trùng khớp của răng;



72,1
94
1
25
1
2,388,1
Z
1
Z
1
2,388,1
43

Z

=
3
4



=

3
72,14
= 0,87
- K
H
: Hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc: K
H
= K
H

. K
HV
K
H

;
K
H

:hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc ;tra bảng 6.7, đ-ợc
K
H

= 1,03;
K
H

=1: hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng cho các
đôi răng đồng thời ăn khớp

K
HV
: hệ số tải trọng động trong vùng ăn khớp



HH
wwH
Hv
KKT
db
K
2

1
3
3

với :

s/m31,1
60000
1,334.75.
60000
n.d.
v
21w

vì v < 4 m/s tra bảng 6.13 (trang 106) chọn cấp chính xác
9

s/m9,3
76,3
175
.31,1.73.006,0
u
a
vg.
m
2w
oHH

Với các thông số ta tra đ-ợc ở bảng 6.15, 6.16:
H
=0,006 và g
o
=73.

073,1
1.03,1.106900.2
75.55.9,3
1K
Hv

K
H

=1,03.1.1,073 = 1,105.
- b
w
: Chiều rộng vành răng.b =55 mm
- d
w3
: Đ-ờng kính vòng chia của bánh chủ động; d
w3
=75 mm
-T
II
= 106900 Nmm ;



H
= 274.1,91.0,87. MPa447
)75.(76,3.55
)176,3.(105,1.106900.2
2


+ TÝnh chÝnh x¸c øng suÊt cho phÐp




HLxHVRHHH
KKZZS



lim

Do v < 5 m/s nªn : Z
v
= 1;
R
a
= 2,5…1,25 m nªn : Z
R
= 0,95
d
a
<700 mm nªn : K
XH
= 1

[
H
]= 481,8. 0,95. 1. 1 = 457,7 MPa ;
Nh- vËy :

H
< [
H
]

051,0
][
][



H
HH


 VËy ®iÒu kiÖn tiÕp xóc ®-îc ®¶m b¶o .