thiết kế môn học chi tiết máy, chương 5 potx

Chương 5:
Đònh ứng suất cho phép và ứng
suất quá tải cho phép
a.Xác đònh ứng suất cho phép
Ứng suất tiếp xúc cho phép [
H
] và ứng suất uốn cho phép
[

F
] được xác đònh theo công thức :
[

H
] = (
o
Hlim
/ S
H
) Z
R
Z
v
K
xH
K
HL
[
F
] = (
o

Flim
/ S
F
) Y
R
Y
S
K
xF
K
FC
K
FL
Trong đó :
- Z
R
:hệ số xét đến ảnh hưởng của độ nhám mặt răng làm việc.
- Z
v
:hệ số xét đến ảnh của vận tốc vòng.
- K
xH
: hệ số xét đến ảnh hưởng của kích thước bánh răng.
- Y
R
: Hệ số xét đến ảnh hưởng của độ nhám mặt lượn chân
răng.
- Y
S
: Hệ số xét đến độ nhạy của vật liệu đối với tập chung ứng

suất,được xác đònh như sau:
Y
S
= 1,08 - 0,0695ln(m).
Trong đó m là môđun [mm].
- K
xF
: Hệ số xét đến kích thước răng ảnh hưởng đến độ bền
uốn.
Khi tính toán thiết kế sơ bộ ta lấy :
Z
R
Z
v
K
xH
= 1
Y
R
Y
S
K
xF
= 1
-

o
Hlim
và 
o

Flim
:lần lượt là ứng suất tiếp xúc cho phép và ứng
suất uốn cho phép ứng với số chu trình cơ sở . Tra bảng ta có :


o
Hlim1
= 2HB
1
+ 70 = 570 [MPa]


o
Hlim2
= 2HB
2
+ 70 = 540 [MPa]


o
Flim1
= 1,8HB
1
= 450 [MPa]


o
Flim2
= 1,8HB
2

= 423 [MPa]
- S
H
, S
F
:Hệ số an toàn khi tính về tiếp xúc và uốn,tra bảng ta
có:
S
H
= 1,1
S
F
= 1,75
- K
FC
:Hệ số xét đến ảnh hưởng đặt tải.Do đặt tải hai phía nên
ta có : K
FC
= 0,7
- K
HL
, K
FL
: Hệ số tuổi thọ xét đến ảnh hưởng của thời gian
phục vụ và chế độ tải trọng của bộ truyền.Được xác đònh theo
công thức :
K
HL
=
H

m
HEHO
NN /
K
FL
=
F
m
FEFO
NN /
với : m
H
, m
F
:bậc của đường cong mỏi khi thử về tiếp xúc và
uốn.Khi độ rắn mặt răng

350 HB thì : m
H
= 6 , m
F
= 6.
- N
HO
: số chu kì thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về tiếp
xúc.Được tính theo công thức:
N
H0
=30
4,2

HB
H
với H
HB
: độ rắn Brinen
Suy ra : N
H01
= 30 . 250
2,4
= 17067789
N
H02
= 30 . 235
2,4
= 14712420
- N
F0
:Số chu kì thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về uốn ,ta có:
N
F0
= 4 . 10
6
đối với tất cả các loại thép.
- N
HE
,N
FE
:Số chu kì thay đổi ứng suất tương đương.
Khi bộ truyền làm việc với tải trọng thay đổi nhiều bậc,N
HE

,N
FE
được tính theo công thức:
N
HE
= 60c( T
i
/ T
max
)
3
n
i
t
i
N
FE
= 60c( T
i
/ T
max
)
m
F
n
i
t
i
Với c :số lần ăn khớp trong một vòng,ta co c = 1.
- n

i
,T
i
,t
i
:Lần lượt là số vòng quay,mômen xoắn ,tổng số giờ
làm việc ở chế độ thứ i.Từ sơ đồ tải trọng ta có:
N
HE1
= 60 (

0,4 + 0,8
3
. 0,3 + 0,5
3
. 0,3). 380 . 15000 =
202156200
N
HE2
= 60 (

0,4 + 0,8
3
. 0,3 + 0,5
3
. 0,3). 95 . 15000 =
50539050
Ta thấy N
HE1
, N

HE2
đều lớn hơn N
H01
, N
H02
khi đó ta chọn:
N
HE1
= N
H01
N
HE2
= N
H01
Suy ra :K
HL1
= 1
K
HL2
= 1
Tương tự ta có:
N
HF1
= 60 (

0,4 + 0,8
6
. 0,3 + 0,5
6
. 0,3). 380 . 15000 =

165299099
N
FE2
= 60 (

0,4 + 0,8
6
. 0,3 + 0,5
6
. 0,3). 95 . 15000 =
41324774
Ta thấy N
FE1
,N
FE2
đều lớn hơn N
F0
,ta cũng chọn
N
FE1
= N
F0

N
FE2
= N
F0
Suy ra : K
FL1
= 1

K
FL2
= 1
Thay vào trên ta tính được :
[

H1
] = 570 . 1 /1,1 = 518,2 [MPa]
[

H2
] = 540 . 1 / 1,1 = 491 [MPa]
[

F1
] = 450 . 1 / 1,75 = 257 [MPa]
[

F2]
= 423 . 1 /1,75 = 247 [MPa]
Đối với cấp chậm của hộp giảm tốc cặp bánh răng ăn khớp là
cặp bánh răng thẳng do đó ứng suất tiếp xúc cho phép sẽ là :
[
H
] = 491 [MPa]
b.Xác đònh ứng suất cho phép khi quá tải
Với vật liệu làm bánh răng là thép 40X tôi cải thiện :
-Ứng suất tiếp xúc cho phép khi quá tải sẽ là :
[


H
]
max
= 2,8 . 
ch
= 2,8 . 550 = 1540 [MPa]
-Ứng suất uốn cho phép khi quá tải sẽ là :
[

F
]
max
= 0,8 . 
ch
= 0,8 . 550 = 440 [MPa]