Đồ án chi tiết máy thiết kế hộp giảm tốc hai cấp dẫn động băng tải
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (465.7 KB, 53 trang )
Đồ án chi tiết máy_Hộp giảm tốc 2 cấp Giảng viên h ớng dẫn Đỗ Đức Nam
Lời nói đầu
Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí là nội dung không thể thiếu trong chơng
trình đào tạo kỹ s cơ khí . Đồ án môn học Chi tiết máy là môn học giúp cho sinh
viên có thể hệ thống hoá lại các kiến thức của các môn học nh: Chi tiết máy, Sức
bền vật liệu, Dung sai & lăps gheps, Vẽ kỹ thuật đồng thời giúp sinh viên làm
quen dần với công việc thiết kế và làm đồ án chuẩn bị cho việc thiết kế đồ án tốt
nghiệp sau này.
Nhiệm vụ đợc giao là thiết kế hệ dẫn động tơì keó gồm có hộp giảm tốc bánh răng
và bộ truyền đai. Hệ đợc dẫn động bằng động cơ điện thông qua bộ truyênf đai tới
hộp giảm tốc và sẽ truyền chuyển động tới tang quay.
Do lần đầu tiên làm quen thiết kế với khối lợng kiến thức tổng hợp còn có những
mảng cha nắm vững cho nên dù đã rất cố gắng tham khảo các tài liệu và bài giảng
của các môn có liên quan song bài làm của em không thể tránh đợc những sai sót.
Em rất mong đợc sự hớng dẫn và chỉ bảo thêm của các thầy trong bộ môn để em
cũng cố và hiểu sâu hơn , nắm vững hơn về những kiến thức đã học hỏi đợc.
Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn các thầy trong bộ môn, đặc biệt là thầy Đỗ
Đcs Nam đã trc tiếp hớng dẫn, chỉ bảo cho em hoàn thành tốt nhiệm vụ đợc giao .
Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn !
Hà nội, ngàythángnăm 2007
Sinh viên thực hiện
Nguyênx Vũ Binhf
Thiết Kế Hệ Dẫn Động Tời Kéo
Số liệu cho trớc
- Lực kéo băng tải F=8400 [ N ]
-
Vận tốc kéo cáp v=0,7 m/s
-
Đờng kính tang D=340 mm
-
Thời hạn phục vụ l
h
=19000 h
-
Số ca làm việc : Số ca =2
-
Góc nghiêng đờng nối tâm bộ truyền ngoài = 30
0
Nguyễn Vũ Bình Lớp Cơ điện tử 2_K49
1
Đồ án chi tiết máy_Hộp giảm tốc 2 cấp Giảng viên h ớng dẫn Đỗ Đức Nam
-
Đặc tính làm việc : va đập vừa
chơng I: chọn động cơ điện
Đ1.Chọn động cơ điện
1.1.Xác định công suất đặt trên các trục động cơ
.
ct
yc
P
P =
Trong đó:
P
ct
(kW) là công suất trên trục máy công tác
: là hiệu suất của HDĐ
Ta có
1000
.vF
P
ct
=
F (N): lực kéo băng tải Hình 1
v (m/s): vận tốc dài của băng tải
)(88,5
1000
7.0.8400
kWP
ct
==
: Hệ số tải trọng tơng đơng, đợc tính nh sau:
=
=
n
i
ck
ii
t
t
T
T
1
2
1
.
ckck
t
t
T
T
t
t
T
T
2
2
1
21
2
1
1
+
=
( )
90,0
8
3
7,0
8
5
2
=+=
i
k
i
=
=
1
321
, là hiệu suất của các bộ truyền và của các cặp ổ có trong
hệ thống dẫn động (có thể chọn theo bảng 2.3 tài liệu TTTKHDĐCK - T1)
=
ot
.
k
.
ol
3
br
2
d
Trong đó .
-
ol
Hiệu suất của ổ lăn
-
ot
Hiệu suất ổ trợt
-
kn
Hiệu suất khớp nối
-
đai
Hiệu suất bộ truyền đai
-
.
br
Hiệu suất bộ truyền bánh răng
Chọn theo bảng 2.3 tài liệu TTTKHDĐCK - T1 ta có
ol
=0,99 ;
ot
=0,98 ;
kn
=1 ;
đai
=0,95 ;
br
=0,98
= 0,98.1.0,99
3
.0,98
2
.0,95 = 0,87
Nguyễn Vũ Bình Lớp Cơ điện tử 2_K49
2
T
mm
T
1
T
2
t
ck
t
1
t
2
t
mm
Đồ án chi tiết máy_Hộp giảm tốc 2 cấp Giảng viên h ớng dẫn Đỗ Đức Nam
Thay số vào ta đợc
)(08,6
87,0
90,0.88,5
kWP
yc
==
Hình 2
1.2.Xác định sơ bộ số vòng quay đồng bộ của động cơ điện
n
sb
= n
ct
.u
sb
Trong đó
- n
ct
: số vòng quay của trục máy công tác
)/(
.
.1000.60
phv
D
v
n
ct
=
đối với tang quay
-
v [m/s] là vận tốc dài của băng tải
-
D [mm] là đờng kính tang quay
]/[32,39
340.
7,0.1000.60
phvn
ct
==
Tỷ số truyền của hệ thống
u
sb
= u
sbH
u
sbBtng
Trong đó
-
u
sbH
là tỷ số truyền của hộp (chọn theo bảng 2.4 tài liệu TTTKHDĐCK - T1)
-
u
sbBtng
là tỷ số truyền sơ bộ Bộ truyền ngoài (chọn theo bảng 2.4 tài liệu
TTTKHDĐCK - T1)
Chọn u
sbH
= 10
Chọn u
sbBtng
=u
đai
= 4 (thỏa mãn nằm trong khoảng từ 3 đến 5)
u
sb
= 10.4=40
n
sb
= 39,32.40 = 1572,8 (v/ph)
1.3.Chọn động cơ
Khi đã có đợc P
yc
và số vòng quay sơ bộ n
sb
, ta có thể chọn quy cách động cơ
theo bảng P1.3(tr237_TK1)thỏa mãn điều kiện:
Nguyễn Vũ Bình Lớp Cơ điện tử 2_K49
3
Đồ án chi tiết máy_Hộp giảm tốc 2 cấp Giảng viên h ớng dẫn Đỗ Đức Nam
Công suất:
ycdc
PP
Số vòng quay:
sbdc
nn
Đồng thời thỏa mãn:
)/()/( TTTT
mmdnk
Động cơ đợc chọn có các thông số sau:
Ký hiệu động cơ điện: 4A132S4Y3
Công suất danh nghĩa P
đc
=7,5 (kW)
Số vòng quay thực n
đc
=1455 (v/ph)
Hệ số quá tải T
k
/T
dn
=2,0 >T
mm
/T
1
=1,5
Khối lợng 77 kg
Đờng kính trục động cơ 38mm (Bảng P1.7_TK1_tr242)
Đ2.phân phối tỷ số truyền
2.1.Xác định tỷ số truyền chung
u
c
= n
dc
/n
ct
n
đc
(v/ph) là số vòng quay của động cơ đã chọn
n
ct
(v/ph) là số vòng quay của trục máy công tác
u
c
=1455/39,32=37,00
2.2.Xác định tỷ số truyền của bộ truyền trong hộp
u
ng
= u
c
/u
h
Dựa trên quan điểm về mối tơng quan kích thớc giữa HGT và bộ truyền ngoài ,
ta chọn tỷ số truyền u
đai
=3
u
h
=37,00/3 = 12,33
-
u
ng
là tỷ số truyền của bộ truyền ngoài HGT (là bộ truyền đai)
-
u
h
là tỷ số truyền của HGT
Lại có u
h
=u
1
.u
2
với u
1
,u
2
lần lợt là tỉ số truyền của hai cặp bánh răng ăn khớp
Chọn phơng án phân phối tỉ số truyền u
h
theo phơng pháp giảI bàI toán đa mục
tiêu
Theo bảng 3.1(TK1_tr43) chọn
Bằng nội suy ta có
32,479,4
32,4
1214
1233,12
1
=
u
=> u
1
=4,398
=> u
2
=
80,2
398,4.3
37
1
==
u
u
h
Khi đó :
u
n
=
00,3
80,2.398,4
37
.
21
==
uu
u
ch
Đ3.tính các thông số trên các trục
3.1.số vòng quay trên các trục
Số vòng quay của động cơ
n
đc
=1455 [v/ph]
Số vòng quay của trục 1
n
1
= n
đc
/u
đai
= 1455/3 =485[v/ph]
Số vòng quay của trục 2
Nguyễn Vũ Bình Lớp Cơ điện tử 2_K49
4
Đồ án chi tiết máy_Hộp giảm tốc 2 cấp Giảng viên h ớng dẫn Đỗ Đức Nam
n
2
=n
1
/u
1
= 485/4,398=110,28 [v/ph]
Số vòng quay của trục 3
n
3
=n
2
/u
2
=110,28/2,80=39,38[v/ph]
3.2.Công suất trên các trục
Công suất trên trục 3
P
3
=P
ct
/
ot
.
k
=5,88/0,98.1=6,00
Công suất trên trục 2
P
2
= P
ct
/
ol .
br
=6,00 / 0,99.0,98 =6,18 [Kw]
Công suất trên trục 1
P
1
= P
2
/
ol .
br
= 6,18/0,99.0,98 =6,37 [Kw]
Công suất thực trên trục động cơ
P
đc
= P
1
/
ol .
đai
= 6,37/0,99.0,95 =6,77 [Kw]
3.3.Mômen xoắn trên các trục
Từ công thức: T
i
= 9,55.10
6
.P
i
/n
i
ta tính đợc:
Mômen xoắn trên trục động cơ
T
đc
= 9,55.10
6
.P
đc
/n
đc
= 9,55.10
6
.6,77/1455 = 44435,39 (Nmm)
Mômen xoắn trên trục I
T
I
= 9,55.10
6
.P
I
/n
I
= 9,55.10
6
.6,37/485= 125429,897 (Nmm)
Mômen xoắn trên trục II
T
II
= 9,55.10
6
.P
II
/n
II
= 9,55.10
6
. 6,18 /110,28= 535174,10 (Nmm)
Mômen xoắn trên trục III
T
III
=9,55.10
6
.P
III
/n
III
=9,55.10
6
.6,00/39,38=1455053,33 (Nmm)
Mômen xoắn trên trục công tác
T
ct
= 9,55.10
6
.P
ct
/n
ct
= 9,55.10
6
.5,88/39,38 =1425952,26 (Nmm)
Bảng 1. Các thông số trên các trục
Nguyễn Vũ Bình Lớp Cơ điện tử 2_K49
5
h
y0
b0
b
4
0
0
Đồ án chi tiết máy_Hộp giảm tốc 2 cấp Giảng viên h ớng dẫn Đỗ Đức Nam
Trục
Thông số
Động cơ I II III Trục ct
P (KW) 6,77 6,37 6,18 6,00 5,88
U 3,00 4,398 2,80 1
n(vg/p) 1455 485 110,28 39,38 39,38
T (Nmm) 44435,39 125429,89
7
535174,10 1455053,3
3
1425952,26
chơng II: thiết kế các bộ truyền
Đ1.thiết kế bộ truyền đai thang
Các thông số đầu vào:
+> Công suất thực của động cơ : P
/
dc
=6,77 kW
+> Số vòng quay trục động cơ : n
dc
=1455 v/ph
+> Tỉ số truyền : u
đ
=3,00
+> Góc nghiêng đờng nối tâm 2 bánh đai : 30
o
1.1.Chọn loại đai:
Từ hình 4.1 (TKI_tr59) với công suất cần truyền 6,77 kW;
Số vòng quay động cơ 1455 v/ph ta chọn tiết diện đai
Các số liệu kích thớc đai tra bảng 13.3(TLI_tr22) nh sau:
b
0
=14 mm
b = 17 mm
h = 10,5 mm
y
0
= 4,0 mm
A
1
= 138 mm
2
l
0
= 2240 mmChiều dài giới hạn : 800 ữ 6300 mm
Khối lợng 1 m đai : 0,18 kg/m Hình 3
Từ bảng 13.5 (TLI_tr23) cho d
1min
=125 mm
1.2. Xác định các kích thớc và thông số bộ truyền :
1.2.1.Chọn đờng kính bánh đai nhỏ :
Ta có : d
1
=(1,1ữ1,2)d
1min
=(1,1ữ1,2).125
=137,5ữ150 (mm)
Từ bảng 4.26 (TKI_tr67) chọn d
1
=140 mm
Vận tốc đai :
Nguyễn Vũ Bình Lớp Cơ điện tử 2_K49
6
Đồ án chi tiết máy_Hộp giảm tốc 2 cấp Giảng viên h ớng dẫn Đỗ Đức Nam
V=
66,10
60000
1455.140.
60000
11
=
=
nd
(m/s)
Tính đờng kính bánh đai lớn:
d
2
= u.d
1
.(1- )
với : hệ số trợt , chọn = 0,02
d
2
= 3.140.(1- 0,02) = 411,6 (mm) => chọn d
2
= 450 mm theo tiêu chuẩn
1.2.2.Chọn khoảng cách trục :
Chọn sơ bộ khoảng cách trục thoả mãn :
0,55.(d
1
+d
2
) +h a 2.(d
1
+d
2
)
<=> 0,55.(140+450) a 2.(140+450)
<=> 335 a 1180
Chọn sơ bộ a = d
2
= 450 mm
Theo công thức tính chiều dài đai :
L=2.a +
( ) ( )
a
dddd
42
.
2
1221
+
+
L=2.450 +
( ) ( )
450.4
140450
2
450140.
2
+
+
= 1880 (mm)
Từ bảng 4.13 (TKI_tr59) chọn chiều dài đai tiêu chuẩn : L = 1800 mm
Tính lại khoảng cách trục a
a =
( ) ( )
( )
+
+
+
2
12
2
2121
.2
2
.
2
.
.
4
1
dd
dd
L
dd
L
a =
( ) ( )
( )
+
+
+
2
2
140450.2
2
450140.
1800
2
450140.
1800.
4
1
a = 407 (mm)
Góc ôm của đai trên bánh đai nhỏ
1
= 180
0
-
( )
a
dd
12
0
.57
1
= 180
0
-
( )
0
57 . 450 140
407
= 136,59
0
> 120
0
(thoả mãn)
Nguyễn Vũ Bình Lớp Cơ điện tử 2_K49
7
Đồ án chi tiết máy_Hộp giảm tốc 2 cấp Giảng viên h ớng dẫn Đỗ Đức Nam
1.2.3. Nghiệm số vòng chạy của đai trong một giây
i =
59,0
18
66,10
==
L
v
< 10 (thoả mãn)
1.3. Xác định số đai z
Số đai z đợc xác định theo công thức
z =
[ ]
zul
d
CCCCP
kP
.
0
1
Trong đó :
P
1
: Công suất trên trục bánh đai chủ động (kW)
Nó chính là công suất thực của động cơ P
1
= P
đc
= 6,77 kW
[P
0
] : Công suất cho phép
Từ bảng 4.19 (TKI_tr62) bằng nội suy ta có :
Với V=10 m/s
25,238,3
25,2
125180
125140
=
x
x = 2,56
Với V= 15 m/s
61,261,4
61,2
125180
125140
=
y
y = 3,16
=>
[ ]
56,216,3
56,2
1015
1066,10
0
=
P
=> [P
0
] = 2,64 (kW)
K
đ
: hệ số tải trọng động
Từ bảng 4.7 (TKI_tr55) với tải trọng mở máy đến 150% tải trọng danh nghĩa ,
chọn K
đ
=1,1.
C
: hệ số xét đến ảnh hởng của góc ôm
1
Từ bảng 4.15 (TKI_tr61) ta có
C
=0,88
C
l
: hệ số kể đến ảnh hởng của chiều dài đai
Từ bảng 4.16 (TKI_tr61) với
0
1800
0,80
2240
l
l
= =
ta có C
l
= 0,95
C
u
: hệ số kể đến ảnh hởng của tỉ số truyền
Từ bảng 4.17 (TKI_tr61) ta có C
u
= 1,14
C
z
: hệ số xét đến ảnh hởng của sự phân bố không đều tải trọng cho các dây đai
Từ bảng 4.18 (TKI_tr61)
Nguyễn Vũ Bình Lớp Cơ điện tử 2_K49
8
e
t
f
B
h
o
Đồ án chi tiết máy_Hộp giảm tốc 2 cấp Giảng viên h ớng dẫn Đỗ Đức Nam
với z
=
[ ]
1
0
6,77
2,56
2,64
P
P
= =
ta có C
z
= 0,95
Thay số vào ta đợc
z=
6,77.1,1
3,11
2,64.0,88.0,95.1,14.0,95
=
Chọn z=3
z
tính
-z
chọn
= 0,11 < 0,3 (thoả mãn)
Chiều rộng bánh đai B :
Từ bảng 4.21 (TKI_tr63) ta có với tiết diện đai
t= 19 mm
e= 12,5 mm
h
0
= 4,2 mm
B = (3-1).19 + 2.12,5 = 63 (mm)
Đờng kính ngoài của bánh đai
d
a
= d + 2.h
0
= 140 + 2.4,2 = 148,4 (mm)
1.4. Xác định lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục : Hình 4
Lực căng trên 1 đai đợc xác định bằng công thức
F
0
=
1
780. .
. .
d
v
P K
F
V C z
+
Trong đó
F
v
: lực căng do lực li tâm sinh ra , xác định bằng công thức
F
v
= q
m
.V
2
q
m
: khối lợng 1 m chiều dài đai
Từ bảng 4.22 (TKI_tr64) với tiết diện đai q
m
= 0,178 kg/m
F
v
= 0,178.10,66
2
= 20,23 (N)
F
0
=
780.6,77.1,1
20,23 226,63
10,66.0,88.3
+ =
(N)
Lực tác dụng lên trục
F
r
= 2.F
0
.z.sin(
1
/2)
= 2.226,63.3.sin (136,59/2)
= 1263,37 (N)
Với tỉ số truyền thực của bộ truyền đai u
đ
= 3,21 ta có
u
h
=
37
11,53
3,21
ch
n
u
u
= =
Từ bảng 3.1 (TKI_tr43) bằng nội suy ta có
u
1
=4,2
u
2
=
1
11,53
2,75
4,2
h
u
u
= =
Từ đó ta có bảng các thông số của đai
Bảng 2 . Các thông số của đai
Nguyễn Vũ Bình Lớp Cơ điện tử 2_K49
9
Đồ án chi tiết máy_Hộp giảm tốc 2 cấp Giảng viên h ớng dẫn Đỗ Đức Nam
Thông số Giá trị
Đòng kính bánh đai nhỏ d
1
(mm) 140
Đòng kính bánh đai lớn d
2
(mm) 450
Chiều rộng bánh đai B (mm) 63
Chiều dài đai l (mm) 1800
Số đai 3
Tiết diện một đai A
1
(mm
2
) 138
Lực tác dụng lên trục F
r
(N) 1263,37
Đ2. THIếT Kế Bộ TRUYềN CấP NHANH (BáNH TRụ RĂNG THẳNG)
1.Chọn vật liệu.
Vật liệu làm bánh răng đáp ứng các đòi hỏi sau:
- Vật liệu làm bánh răng phải thoả mãn các yêu cầu về độ bền bề mặt để tránh
hiện tợng tróc mỏi, mài mòn, dính răng và độ bền uấn trong quá trình làm việc.
Cho nên vật liệu làm bánh răng thờng là thép có chế độ nhiệt luyện hợp lý hoặc đ-
ợc làm bằng gang hay các vật liệu không kim loại khác.
- Theo yêu cầu của đề bài thì bộ truyền bánh răng thẳng phải truyền đợc công
suất tối đa chính là công suất truyền lớn nhất của trục I là 6,37 (kW) ứng với chế
độ trung bình cho nên vật liệu làm bánh răng thuộc nhóm I có độ cứng đạt HB
350.
- Để đảm bảo chỉ tiêu kinh tế ta phải chọn vật liệu và phơng pháp gia công hợp
lý để cho cặp bánh răng có thời gian sử dụng không đợc chênh lệch nhau không
quá nhiều.
Căn cứ vào các tiêu chuẩn đó và Bảng 6.1 (Trang 92-Tập 1:Tính toán thiết kế hệ
dẫn động cơ khí) ta xác định sơ bộ vật liệu làm cặp bánh răng nh sau:
Bánh nhỏ: Chọn vật liệu thép C45 và chế độ nhiệt luyện là tiến hành tôi cải
thiện sau khi gia công có các thông số kỹ thuật (độ cứng,giới hạn bền và giới hạn
bền chảy) lần lợt nh sau:
HB = 241 ữ 285;
b1
= 850 MPa ;
ch 1
= 580 Mpa
Vậy ta chọn độ cứng của bánh răng 1 là HB
1
= 245.
Bánh lớn: Chọn vật liệu thép C45 cũng tiến hành tôi cải thiện sau khi gia công
có các thông số về vật liệu (độ cứng, giới hạn bền và giới hạn bền chảy) lần lợt nh
sau:
HB = 192 ữ 240;
b2
= 750 MPa ;
ch2
= 450 Mpa
Vậy ta chọn độ cứng của bánh răng 2 là: HB
2
= 230.
2. Xác định ứng suất tiếp xúc [
H
] và ứng suất uốn [
F
] cho phép.
a. ứng suất tiếp xúc cho phép đợc xác đinh bởi công thức nh sau:
[ ]
( )
xHLVRHlimHH
K.K.Z.Z.S=
.
Trong đó: - S
H
là hệ số an toàn.
- Z
R
là hệ số xét đến ảnh hởng của độ nhám bề mặt.
- Z
V
là hệ số xét đến ảnh hởng của vận tốc vòng.
- Z
L
là hệ số xét đến ảnh hởng của bôi trơn.
- K
xH
là hệ số xét đến ảnh hởng của kích thớc bánh răng.
Chọn sơ bộ Z
R
.Z
V
.K
L
K
xH
= 1 nên ta có
[ ]
HlimHH
S/=
Do giới hạn bền mỏi tiếp xúc ứng với chu kỳ chịu tải N
HE
đợc xác định nh sau:
HL
o
limHlimH
K.=
.
Nguyễn Vũ Bình Lớp Cơ điện tử 2_K49
10
Đồ án chi tiết máy_Hộp giảm tốc 2 cấp Giảng viên h ớng dẫn Đỗ Đức Nam
Trong đó: -
limH
là giới hạn bền mỏi tiếp xúc của bề mặt răng.
- K
HL
là hệ số xét đến ảnh hởng của chu kỳ làm việc.
Theo Bảng 6.2 (TKI_tr94) ta có công thức xác định
limH
và S
H
nh sau:
limH
= 2.HB + 70 (MPa) còn S
H
= 1,1.
Vậy ta có giới hạn bền mỏi tiếp xúc của bánh răng nhỏ và bánh răng lớn nh sau:
H lim1
= 2.HB
1
+ 70 = 2.245 + 70 = 560 (MPa).
H lim2
= 2.HB
2
+ 70 = 2.230 + 70 = 530 (MPa).
Hệ số chu kỳ làm việc của bánh răng đợc xác định nh sau:
K
HL
=
6
HEHO
NN
Số chu kỳ cơ sở N
HO
đợc xác định bởi công thức nh sau: N
HO
= 30.HB
2,4
.
2,4 2,4 7
1 1
2,4 2,4 7
2 2
30. 30.245 1,6.10
30. 30.230 1,39.10
HO
HO
N HB
N HB
= = =
= = =
Số chu kì thay đổi ứng suất tơng đơng N
HE
đợc xác định nh sau:
( )
.n.t.T/T.c.60N
ii
3
maxiiHE
=
Trong đó: - c là số lần ăn khớp trong một vòng quay. Nên ta có c =1.
- T
i
là mômen xoắn ở chế độ i của bánh răng đang xét.
- n
i
là số vòng quay ở chế độ i của bánh răng đang xét.
- t
i
là tổng số giờ làm việc ở chế độ i của bánh răng đang xét.
Vậy với bánh lớn (lắp với trụcII) ta có:
( )
.n.t.T/T.c.60N
ii
3
maxii2HE
=
Thay số vào các giá trị tơng ứng của công thức ta có:
3 3 7 7
2 2
485 5 3
60.1. .19000. 1 (0,7) . 9,92.10 1,39.10
4,2 8 8
HE HO
N N
= + = > =
ữ
Ta lại có :
1K
NN
U.NN
HL
1HO2HE
12HE1HE
=
>
=
Thay số vào ta sẽ xác định đợc ứng suất cho phép của bánh răng nh sau:
[ ]
lim1
1
. 560.1
509
1,1
o
H HL
H
H
K
S
= = =
(MPa).
[ ]
lim2
2
. 530.1
481,8
1,1
o
H HL
H
H
K
S
= = =
(MPa)
Do đây là cặp bánh trụ răng thẳng ăn khớp cho nên ứng suất tiếp xúc cho phép
xác định nh sau:
[ ] [ ] [ ]
( )
1 2
min , 481,8
H H H
= =
(MPa).
b. ứng suất uốn cho phép đợc xác đinh bởi công thức nh sau:
[ ]
.
S
K.Y.Y.
F
xFSRlimF
F
=
Trong đó: - [
Flim
] là giới hạn bền mỏi uốn ứng với chu kỳ chịu tải N
FE
.
- S
F
là hệ số an toàn lấy bằng 1,75 do bề mặt đợc tôi cải thiện.
- Y
S
= 1,08 0,16.lgm là hệ số xét đến ảnh hởng của kích thớc răng.
- Y
R
1 là hệ số xét đến ảnh hởng độ nhám mặt lợn chân răng.
- K
xF
là hệ số xét đén ảnh hởng của kích thớc bánh răng.
Nguyễn Vũ Bình Lớp Cơ điện tử 2_K49
11
Đồ án chi tiết máy_Hộp giảm tốc 2 cấp Giảng viên h ớng dẫn Đỗ Đức Nam
Chọn sơ bộ Y
R
.Y
S
.K
xF
= 1
[ ]
FlimFF
S/=
.
Do giới hạn bền mỏi uốn ứng với chu kỳ chịu tải N
FE
đợc xác định nh sau:
FL
o
limFlimF
K.=
.
Trong đó: -
limF
là giới hạn bền mỏi uốn của bề mặt răng.
- K
FL
là hệ số xét đến ảnh hởng của chu kỳ làm việc.
Theo Bảng 6.2 (Trang 94-Tập 1: Tính toán thiết hệ dẫn động cơ khí) ta có công
thức xác định
limF
và S
F
nh sau:
limF
= 1,8.HB và S
F
=1,75.
Vậy ta có giới hạn bền mỏi tiếp xúc của bánh răng nhỏ và bánh răng lớn nh sau:
F lim1
= 1,8.HB
1
= 1,8.245 = 441 (MPa).
F lim2
= 1,8.HB
2
= 1,8.230 = 414 (MPa).
Hệ số chu kỳ làm việc của bánh răng đợc xác định nh sau:
K
FL
=
6
FEFO
NN
Mà số chu kỳ cơ sở N
FO
=4.10
6
đợc xác định cho mọi loại thép.
Còn số chu kì thay đổi ứng suất tơng đơng N
FE
đợc xác định nh sau:
( )
.n.t.T/T.c.60N
ii
m
maxiiFE
F
=
Trong đó: - c là số lần ăn khớp trong một vòng quay. Nên ta có c =1.
- T
i
là mômen xoắn ở chế độ i của bánh răng đang xét.
- n
i
là số vòng quay ở chế độ i của bánh răng đang xét.
- t
i
là tổng số giờ làm việc ở chế độ i của bánh răng đang xét.
- m
F
là bậc của đờng cong mỏi khi thử về uốn ở đây m
F
= 6.
Vậy với bánh răng lớn (lắp với trụ II) ta có:
( )
.n.t.T/T.c.60N
ii
6
maxiiFE
=
Tiến hành thay các giá trị băng số vào công thức ta có.
6 6 7 6
2 2
485 5 3
60.1. .19000. 1 (0,7) . 8,81.10 4.10
4,2 8 8
FE FO
N N
= + = > =
ữ
Ta có :
1K
NN
U.NN
FL
1FO2FE
12FE1FE
=
>
=
Thay số vào ta sẽ xác định đợc ứng suất cho phép của bánh răng nh sau:
[ ]
lim1
1
. 441.1
252
1,75
o
F FL
F
F
K
S
= = =
(MPa).
[ ]
lim2
2
. 414.1
236,5
1,75
o
F FL
F
F
K
S
= = =
(MPa).
c.ứng suất cho phép khi quá tải :
+ ứng suất tiếp xúc khi quá tải :
[
H1
]
max
= 2,8.
ch1
= 2,8.580 = 1624 (MPa)
[
H2
]
max
= 2,8.
ch2
= 2,8.450 = 1260 (MPa)
+ứng suất uốn cho phép khi quá tải :
[
F1
]
max
= 2,2.HB
1
= 2,2.245 = 539 (MPa)
[
F2
]
max
= 2,2.HB
2
= 2,2.230 = 506 (MPa)
3. Xác định sơ bộ khoảng cách trục:
Công thức xác định khoảng cách trục a
của bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng
bằng thép ăn khớp ngoài nh sau:
Nguyễn Vũ Bình Lớp Cơ điện tử 2_K49
12
Đồ án chi tiết máy_Hộp giảm tốc 2 cấp Giảng viên h ớng dẫn Đỗ Đức Nam
a
1
50 (u
1
+ 1)
[ ]
3
a1
2
H
HvH1
.u.
K.K.T
Trong đó: - T
1
là mômen xoắn trên trục bánh chủ động (là trục I)
-
d
= b
/d
1
= 0,5.
a
.(u+1) là hệ số chiều rộng bánh răng.
- K
H
là hệ số kể đến sự phân bố tải trọng không đều trên chiều rộng
vành răng khi tính về tiếp xúc.
- K
Hv
là hệ số kể ảnh hởng của tải trọng động.
- u
1
là tỉ số truyền của cặp bánh răng.
ở đây ta đã có:
- T
1
= 125429,897 (N.mm); u
1
= U
nh
= 4.2;
a
= 0,3 và [] = 481,8 (MPa)
-
d
= 0,5.
a
.(u+1) = 0,5.0,3.(4,2+1) = 0,78 Tra Bảng 6.7 (Trang 98-Tập 1: Tính
toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí) ta xác định đợc K
H
= 1,115 (Sơ đồ 3).
- Chọn sơ bộ K
Hv
= 1.
Thay số vào công thức ta sẽ xác định đợc khoảng cách giữa 2 trục a
1
:
a
1
50.(4,2+1).
3
2
125429,897.1,115.1
203,31
481,8 .5.0,3
=
(mm)
Vậy ta chọn sơ bộ a
1
= 205 (mm).
4. Xác định các thông số ăn khớp
Môđun của bánh răng trụ răng thẳng (m) đợc xác đinh nh sau:
m = (0,01 ữ 0,02).a
1
= (0,01 ữ 0,02).205 = 2,05 ữ 4,1.
Theo dãy tiêu chuẩn hoá ta sẽ chọn m = 3 mm.
* Số răng trên bánh lớn và bánh nhỏ lần lợt là Z
1
và Z
2
ta có :
( ) ( )
1
1
2.
2.205
26,28
. 1 3. 4, 2 1
a
Z
m u
= = =
+ +
Chọn Z
1
= 26 răng.
Z
2
= U
1
Z
1
= 4,2.26 = 109,2 (răng).
Vậy Z
t
= Z
1
+ Z
2
= 26 + 109 = 135 ;
Nh vậy tỉ số truyền thực cấp nhanh
u
1
,
=
2
1
109
4,19
26
z
z
= =
Ta có
,
1 1
1
4,2 4,19
0,0024 0,04
4,2
u u
u
= = <
(thoả mãn)
Tính lại khoảng cách trục a :
a=
( ) ( )
1 2
. 3. 26 109
202,5
2 2
m z z+ +
= =
(mm)
chọn a = 203 mm
* ở đây ta phải tiến hành thêm quá trình dịch bánh răng để tăng khoảng cách
trục từ a
1
=202,5(mm) lên a
2
= 203 (mm) mà vẫn bảo đảm qúa trình ăn khớp.
Nguyễn Vũ Bình Lớp Cơ điện tử 2_K49
13
Đồ án chi tiết máy_Hộp giảm tốc 2 cấp Giảng viên h ớng dẫn Đỗ Đức Nam
Hệ số dịch tâm :
y =
a
m
- 0,5(z
1
+ z
2
) =
( )
203
0,5. 26 109 0,17
3
+ =
Hệ số :
k
y
=
1 2
1000. 1000.0,17
1,26
26 109
y
z z
= =
+ +
Từ bảng 6.10a (TKI_tr101) bằng nội suy ta có :
k
x
= 0,015
Hệ số giảm đỉnh răng :
( ) ( )
1 2
. 0,015. 26 109
0,002
1000 1000
x
k z z
y
+ +
= = =
Tổng hệ số dịch chỉnh :
x
t
= y +
y = 0,17 + 0,002 = 0,172
Hệ số dịch chỉnh bánh răng 1
x
1
=
( ) ( )
2 1
. 109 26 .0,17
0,5. 0,5. 0,172 0,034
26 109
t
t
z z y
x
z
= =
+
(mm)
x
2
= x
t
x
1
= 0,172-0,034 = 0,138
Góc ăn khớp :
cos
tw
=
( ) ( )
0
1 2
. .cos 3. 26 109 .cos 20
0,937
2. 2.203
m z z
a
+ +
= =
0
20,38
tw
=
Đờng kính vòng lăn bánh nhỏ :
d
1
=
1
2 2.203
78, 23
1 4,19 1
a
u
= =
+ +
(mm)
Vận tốc vòng của bánh răng :
v
1
=
1 1
.78, 23.485
1,986
60000 60000
d n
= =
(m/s)
Từ bảng 6.13 (TKI_tr106) chọn cấp chính xác chế tạo bánh răng là 9
Chiều rộng bánh răng :
b =
. 0,3.203 60,9
a
a = =
(mm)
Đòng kính vòng chia bánh lớn :
d
2
= m.z
2
= 3.109 = 327 (mm)
Nguyễn Vũ Bình Lớp Cơ điện tử 2_K49
14
Đồ án chi tiết máy_Hộp giảm tốc 2 cấp Giảng viên h ớng dẫn Đỗ Đức Nam
5. Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc.
Yêu cầu cần phải đảm bảo điều kiện
H
[
H
]
Do
H
=
1 1
1 1
2. . . .( 1)
.
.
H Hv
M H
T K K u
Z Z Z
d b u
+
;
Trong đó : - Z
M
: Hệ số xét đến ảnh hởng cơ tính vật liệu;
- 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 tập trung tải trọng
- K
Hv
: hệ số tải trọng động
- b
: Chiều rộng vành răng.
- d
1
: Đờng kính vòng chia của bánh chủ động;
Ta đã biết đ ợc các thông số nh sau:
- T
1
= 125429,897 (N.mm).
- b
=60,9 mm;
- u
1
= 4,19 và d
1
= 78,23 (mm).
- Z
M
= 275 MPa
1/2
vì bánh răng làm thép tra Bảng 6.5 (TKI_tr96).
- Z
H
=
0
2 2
1,75
sin 2 sin 2.20,38
tw
= =
Hệ số trùng khớp
= 1,88 3,2
1 2
1 1 1 1
1,88 3, 2 1,73
26 109Z Z
+ = + =
ữ
ữ
.
-
Z
=
(4 ) / 3 (4 1,73) / 3 0,87
= =
-
K
H
= 1,115
-
Còn
1
1
1
. .
6,10.60,9.78, 23
1 1 1,10
2. . . 2.125429,897.1,115.1
203
. . . 0,006.73.1,986. 6,10
4,19
H
Hv
H H
H H o
b d
K
T K K
a
g v
u
= + = + =
= = =
Bảng 6.15 (TKI_tr107)
H
= 0,006.
Bảng 6.16 (TKI_tr107) g
o
= 73.
Thay số vào ta xác định đợc ứng suất tiếp xúc tác dụng trên bền mặt răng nh
sau:
H
=
275.1,75.0,87 2.125429.897.1,115.1,10.(4,19 1)
423,38
78, 23 4,19.60,9
+
=
(MPa).
Tính chính xác ứng suất tiếp xúc cho phép của cặp răng: [
H
]
,
= [
H
]. Z
R
Z
V
K
xH
.
Với v = 1,986 m/s Z
V
= 1 (vì v < 5m/s ).Với cấp chính xác động học là 9 và
chọn mức chính xác tiếp xúc là 8. Khi đó độ nhám bề mặt là R
a
= 1,25ữ2,5 àm
Z
R
= 0,95 với d
a
< 700mm K
xH
= 1. Vậy [
H
] = 463.1.0,95.1 = 457,71 MPa.
Nguyễn Vũ Bình Lớp Cơ điện tử 2_K49
15
Đồ án chi tiết máy_Hộp giảm tốc 2 cấp Giảng viên h ớng dẫn Đỗ Đức Nam
Do
H
= 423,38 < [
H
]
,
=457,71 nên bánh răng thoả mãn điều kiện bền tiếp xúc.
[ ]
,
457,71 423,38
0,081 0,1
423,38
H H
H
= = <
(thoả mãn)
6. Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn.
Để bảo đảm bánh răng trong quá trình làm việc không bị gãy răng thì ứng suất
uốn tác dụng lên bánh răng
F
phải nhỏ thua giá trị ứng suất uốn cho phép [
F
]
hay:
F
[
F
].
1 1
1
1
2. . . .
. .
F Fv F
F
T K K Y
b d m
=
;
F2
=
F1
. Y
F2
/ Y
F1
Trong đó : - T
1
: Mômen xoắn tác dụng trên trục chủ động
- K
F
: Hệ số tập trung tải trọng.
- K
Fv
: Hệ số tải trọng động.
- Y
F
: Hệ số dạng răng.
- b
: Chiều rộng vành răng.
- d
1
: Đờng kính vòng chia của bánh chủ động;
Do
1 1
2 2
26 3, 68
109 3, 49
F
F
Z Y
Z Y
= =
= =
Theo Bảng 6.18 (TKI_tr109.).
Còn
1
1
. .
16,10.60,9.78, 23
1 1 1,25
2. . . 2.125429,897.1, 23.1
203
. . . 0,016.73.1,986. 16,10
4,19
F
Fv
F F
F F o
b d
K
T K K
a
g v
u
= + = + =
= = =
Bảng 6.15 (TKI_tr107)
F
= 0,016.
Bảng 6.16 (TKI_tr107) g
o
= 73.
Bảng 6.7 (TKI_tr98) K
F
= 1,23.
Vậy ta có:
1 1
1
1
2. . . .
2.125429,897.1,23.1,25.3,68
99,31
. . 60,9.78, 23.3
F Fv F
F
T K K Y
b d m
= = =
(MPa).
F2
=
F1
. Y
F2
/ Y
F1
= 99,31.3,49/3,68= 94,18 (MPa).
Do ứng suất uốn thực tế bánh răng có thể chịu đợc khi làm việc xác định nh sau.
[
F1
]= [
F1
].Y
S
.Y
xF
.Y
R
và [
F2
]= [
F2
].Y
S
.Y
xF
. Y
R
.
Với m = 3 mm Y
S
= 1,08 0,0695.Ln(3) 1. Còn Y
R
= 1 và K
xF
= 1:
[
F1
] = [
F1
].1.1.1 = 252 MPa.
[
F2
] = [
F2
].1.1.1 = 236,5 MPa.
Nhận thấy rằng cả hai bánh răng đều đáp ứng đợc điều kiện bền uốn vì :
( )
[ ]
( )
( )
[ ]
( )
1 1
2 1
99,31 252
94,18 236,5
F F
F F
MPa MPa
MPa MPa
= < =
= < =
Nguyễn Vũ Bình Lớp Cơ điện tử 2_K49
16
Đồ án chi tiết máy_Hộp giảm tốc 2 cấp Giảng viên h ớng dẫn Đỗ Đức Nam
7. Kiểm nghiệm răng về quá tải.
Để bộ truyền khi quá tải (xảy khi mở máy hoặc hãm máy Lúc đó momen xoắn
tăng đột ngột) không bị biến dạng d, gẫy giòn lớp bề mặt của răng hoặc biến dạng
d, phá hỏng tĩnh mặt lợn chân răng thì ứng suất tiếp xúc cực đại
Hmax
và ứng suất
uốn cực đại
F1max
luôn luôn phải nhỏ hơn ứng suất quá tải cho phép [
H
]
max
và
[
F1
]
max
.
* ứng suất quá tải phát sinh khi chạy máy đợc xác định nh sau:
=
=
qtFmaxF
qtHmaxH
K.
K.
(*)
Ta có hệ số quá tải K
qt
= T
max
/ T = 1,5.
Thay số vào công thức (*) ta có:
( )
[ ]
( )
[ ]
( )
[ ]
max1 1
max
max1 1
max
max 2 2
max
. 423,38. 1,5 518,53 .
. 99,31.1,5 148,97 .
. 94,18.1,5 141,27 .
H H qt H
F F qt F
F F qt F
K MPa
K MPa
K MPa
= = = <
= = = <
= = = <
Kết luận: Vậy cặp bánh răng ta đã tính toán đợc ở trên hoàn toàn đảm bảo đợc
rằng bộ truyền cấp nhanh làm an toàn.
8.Lực tác dụng lên trục :
Lực vòng :
F
t
=
1
1
2. 2.125429,897
3206,69
78, 23
T
d
= =
(N)
Lực hớng tâm :
F
r
= F
t
. tg
= 3206,69.tg20,38
0
= 1191,28 (N)
Bảng 3. Thông số cơ bản của bộ truyền cấp nhanh :
Thông số KH Công thức tính Kết quả
Khoảng cách trục chia a a = 0,5.m.(z
1
+ z
2
) 202,5 mm
Khoảng cách trục
a
a
= a + (x
1
+ x
2
-
y)
203 mm
Đờng kính chia d d
1
= m. Z
1
d
2
= m.Z
2
d
1
= 78 mm
d
2
= 327 mm
Đờng kính lăn d
w
d
w
=
2.
1
w
a
u +
d
w1
= 78,23 mm
d
w2
= 327,78mm
Đờng kính đỉnh răng d
a
d
a1
= d
1
+ 2(1+ x
1
-y).m
d
a2
= d
2
+ 2(1+ x
2
-y).m
84,192mm
333,816mm
Đờng kính đáy răng d
f
d
f1
= d
1
- (2,5-2.x
1
).m
d
f2
= d
2
- (2,5-2.x
2
).m
70,70 mm
320,33 mm
Đờng kính cơ sở d
b
d
b1
= d
1
. cos
d
b2
= d
2
. cos
73,296 mm
307,28 mm
Góc prôfin gốc
20
0
Góc ăn khớp
t
t
= arcos(acos
t
/a
) 20,38
Nguyễn Vũ Bình Lớp Cơ điện tử 2_K49
17
Đồ án chi tiết máy_Hộp giảm tốc 2 cấp Giảng viên h ớng dẫn Đỗ Đức Nam
Tổng hệ số dịch chỉnh x
t
0,172 mm
Góc prôfin răng
t
t
= arctg(tg/cos)
20
0
Hệ số trùng khớp
ngang
1,73 mm
Với u
1
= 4,19 ta có tỉ số truyền của cấp chậm
u
2
=
1
11,53
2,75
4,19
h
u
u
= =
Đ3.Tính toán bộ truyền cấp chậm (bánh trụ răng
nghiêng).
3.1.Chọn vật liệu.
Theo bảng 6.1[TK1_tr92] chọn:
Bánh nhỏ : Thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB 241 ữ 285 có:
b3
= 850 MPa ;
ch3
= 580 MPa. Chọn HB
3
= 260 (HB)
Bánh lớn : Thép 45, tôi cải thiện đạt đọ rắn HB 241 285 có:
b4
= 850 MPa ;
ch4
= 580 MPa. Chọn HB
4
= 245 (HB)
3.2. Xác định ứng suất cho phép.
3.2.1.ứng suất tiếp xúc cho phép:
[ ]
( )
HLxHVRHHH
KKZZS
=
lim
;
Chọn sơ bộ Z
R
Z
V
K
xH
= 1
[ ]
HHLHH
SK
=
lim
S
H
: Hệ số an toàn khi tính về tiếp xúc, S
H
=1,1.
limH
: ứng suất tiếp xúc cho phép ứng với số chu kì cơ sở;
limH
= 2.HB + 70
H lim3
= 590 MPa;
H lim4
= 560 MPa;
K
HL
=
H
m
HEHO
NN
m
H
: Bậc của đờng cong mỏi khi thử về tiếp xúc,với m
H
= 6.
N
HO
: Số chu kì thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về tiếp xúc.
N
HO
= 30. H
4,2
HB
H
HB
: độ rắn Brinen.
2,4 7
3
30.260 1,9.10
HO
N = =
2,4 7
4
30.245 1, 6.10
HO
N = =
N
HE
: Số chu kì thay đổi ứng suất tơng đơng.
( )
CKiiiiHE
ttTTtncN /./ 60
3
1
=
c: Số lần ăn khớp trong một vòng quay.
T
i
, n
i
, t
i
: Lần lợt là mômen xoắn , số vòng quay và tổng số giờ làm việc ở
chế độ i của bánh răng đang xét.
( )
ckiiiHE
ttTTtncN /./ 60
3
133
=
3 3 7 7
4 3
110,28 5 3
60.1. .19000. 1 . (0,7) . 3, 45.10 1, 6.10
2,75 8 8
HE HO
N N
= + = > =
ữ
Nguyễn Vũ Bình Lớp Cơ điện tử 2_K49
18
Đồ án chi tiết máy_Hộp giảm tốc 2 cấp Giảng viên h ớng dẫn Đỗ Đức Nam
7 7 7
4 3 2 3
. 3,45.10 .2,75 9, 49.10 1,9.10
HE HE HO
N N u N= = = > =
=> lấy N
HE
=N
HO
để tính => K
HL3
= K
HL4
=1
[
H
]
3
=
590.1
536
1,1
MPa=
; [
H
]
4
=
560.1
509
1,1
MPa=
Vì bộ truyền là bộ truyền bánh trụ răng nghiêng nên theo 6.12[TK1] :
[ ] [ ] [ ]
( )
[ ]
3 4 4
/ 2 522,5 1,25
H H H H
MPa
= + = p
3.2.2.ứng suất uốn cho phép:
[ ]
( )
FCFLxFSRFFF
KKKYYS
=
lim
Chọn sơ bộ:Y
R
.Y
S
.K
XF
=1 => [
F
] =(
F lim
/S
F
).K
FC
.K
FL
Tra bảng 6.2[TK1_tr94]:
F lim
= 1,8.HB ; S
F
=1,75 ;
=>
F lim3
= 1,8.260 = 468 MPa.
F lim4
= 1,8.245 = 441 MPa.
K
FC
: hệ số xét đến ảnh hởng của đặt tải.Với tải trọng một phía => K
FC
=1
K
FL
: hệ số tuổi thọ.
K
FL
=
F
m
FEFO
NN
m
F
: Bậc của đờng cong mỏi khi thử về uốn, với m
F
= 6.
N
FO
: Số chu kì thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về uốn.
N
FO
= 4.
6
10
vì vật liệu là thép 45,
N
EE
: Số chu kì thay đổi ứng suất tơng đơng.
( )
cki
m
iiiFE
ttTTtncN
F
/./ 60
1
=
c : Số lần ăn khớp trong một vòng quay.
T
i
, n
i
, t
i
: Lần lợt là mômen xoắn , số vòng quay và tổng số giờ làm việc ở
chế độ i của bánh răng đang xét.
6 6 7 6
4
110,28 5 3
60.1. .19000. 1 . (0, 7) . 3,06.10 4.10
2,75 8 8
FE FO
N N
= + = > =
ữ
7 7 6
3 4 2
. 3,06.10 .2,75 8,42.10 4.10
FE FE FO
N N u N= = = > =
Ta có : N
FE
> N
FO
=> để tính toán lấy N
FE
=N
FO
=> K
FL3
= K
FL4
=1
Thay vào công thức trên ta đợc:
[
F3
]=468.1.1/1,75 =267,43 MPa
[
F4
]= 441.1.1 / 1,75 = 252 MPa,
3.2.3.ứng suất cho phép khi quá tải :
ứng suất tiếp xúc cho phép khi quá tải của mỗi bánh răng:
Theo ct6.13[TK1]:
Bánh 3: [
H
]
3max
=2,8
ch3
=2,8.580 = 1624 MPa
Bánh 4:
[
H
]
4max
=2,8
ch4
=2,8.580 = 1264 MPa
Vậy ta chọn [
H
]
max
=1264 MPa
ứng suất uốn cho phép khi quá tải:
Nguyễn Vũ Bình Lớp Cơ điện tử 2_K49
19
Đồ án chi tiết máy_Hộp giảm tốc 2 cấp Giảng viên h ớng dẫn Đỗ Đức Nam
[
F3
]
max
= 0,8
ch3
= 0,8.580= 464MPa;
[
F4
]
max
= 0,8
ch4
= 0,8.580 = 464MPa;
3.3. Xác định sơ bộ khoảng cách trục:
Theo ct6.15a[TK1]:
a
w23
= K
a
(u
2
+1)
[ ]
2
3
2
2
. . .
. .
H H Hv
H ba
T K K K
u
Với: T
2
: Mômen xoắn trên trục bánh chủ động của cấp chậm, (Nmm) ;
T
2
= 535174,10(Nmm)
K
a
: hệ số phụ thuộc vào loại răng và vật liệu cặp bánh răng ;
Theo bảng 6.5[TK1_tr96],với bánh răng nghiêng K
a
=43
Hệ số chiều rộng vành răng
ba
= b
w
/a
w1
;
Theo bảng 6.6[TK1_tr97] chọn
ba
=0,3
( ) ( )
2
0,5. 1 0,5.0,3. 2, 75 1 0, 6
bd ba
u
= + = + =
Tra bảng 6.7[TK1_tr98] ( sơ đồ 5) ta đợc K
H
=1,028 ;
[
H
]= 522,5 MPa
Thay số ta định đợc khoảng cách trục :
a
w23
= 43.(2,75 +1).
3
2
535174,1.1,028.1,1
224,17
522,5 .2,75.0,3
=
(mm)
Chọn a
w23
= 225 (mm)
3.4. Xác định các thông số ăn khớp
Môđun : m
m = (0,01 ữ 0,02). a
w23
= (0,01 ữ 0,02).225 = (2,25 ữ 4,5).
Theo bảng 6.8 _ bảng về giá trị môđun tiêu chuẩn
Chọn m = 3 (mm)
Chọn sơ bộ =10
0
,do đó cos=0,9848,theo 6.31[TK1] ta có :
Số răng bánh nhỏ :
Z
3
= 2
a
w23
cos/ [m(u
2
+1)] = 2.225.0,9848/[ 3(2,75+1)]
= 39,38
Lấy Z
3
=39 răng
Số răng bánh lớn:
Z
4
= u
2
Z
3
= 2,75.39 = 107,25 (răng)
Lấy Z
4
=107 răng
Z
t
= Z
3
+ Z
4
= 39+ 107 = 146
Do đó tỉ số truyền thực sẽ là :u
2
=107/39 = 2,74
Cos=mZ
t
/(2.a
w23
)=3.146/(2.225)=0,97
=> =13,26
0
Với bánh răng nghiêng ta không dịch chỉnh nên x
3
=x
4
=0
Nguyễn Vũ Bình Lớp Cơ điện tử 2_K49
20
Đồ án chi tiết máy_Hộp giảm tốc 2 cấp Giảng viên h ớng dẫn Đỗ Đức Nam
3.5. Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc.
Yêu cầu cần phải đảm bảo
H
[
H
]
Theo 6.33[TK1]:
H
= Z
M
Z
H
Z
2
3234
23
)1.( 2
ww
H
dub
uKT +
Trong đó : - Z
M
: Hệ số xét đến ảnh hởng cơ tính vật liệu;
Z
M
= 275 MPa
1/3
(tra bảng 6.5) ;
Theo 6.35[TK1] :
tg
b
=cos
t
.tg=cos(20,56).tg(13,26)=0,22
b
=12,44
0
với
t
=
tw34
=arctg(tg/cos)= arctg(tg20/cos13,26)=20,56
0
do đó theo 6.34[TK1] :
Z
H
=
34
b
2sin
cos2
tw
=
( )
0
2.0,98
sin 2.20,56
= 1,74
(Hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc)
Theo 6.37[TK1],
=b
w
sin/(m)=67,5.sin(13,26)/( .3)=1,64 >1
Do đó theo 6.38[TK1] :
- Z
: Hệ số kể đến sự trùng khớp của răng;
Z
=
1
=
1
1,71
=0,76
- K
H
: Hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc;
K
H
= K
H
.K
HV
K
H
Tra bảng 6.7[TK1_tr98]: K
H
= 1,028
Vận tốc vòng bánh dẫn : v =
3 3
. .
.120.110,28
0,69
60000 60000
w
d n
= =
(m/s)
Theo bảng 6.13[TK1_tr106] .Chọn cấp chính xác 9, tra bảng
6.16[TK1_tr107] chọn g
o
= 73
Theo công thức 6.42 [TK1] :
23
3
2
225
. 0,002.73.0,69. 0,91
2,74
w
H H o
a
g v
u
= = =
Trong đó theo bảng 6.15[TK1_tr107] =>
H
=0,002
Tra bảng 6.14[TK1_tr107]: K
H
=1,13
34 3
3
. .
0,91.67,5.120
1 1 1,006
2. . 2.535174,1.1,028.1,13
H w w
Hv
H H
b d
K
T K K
= + = + =
K
H
= 1,028.1,13.1,006 = 1,17
Thay các giá trị vừa tính đợc vào ct6.33[TK1] :
H
= 275.1,76. 0,76.
2
2.535174,1.1,17.(2,74 1)
67,5.2, 74.120
+
= 481,73 (MPa)
Nguyễn Vũ Bình Lớp Cơ điện tử 2_K49
21
Đồ án chi tiết máy_Hộp giảm tốc 2 cấp Giảng viên h ớng dẫn Đỗ Đức Nam
Tính chính xác ứng suất tiếp xúc cho phép : [
H
] = [
H
]. Z
R
Z
V
K
xH
.
Với v = 0,69 (m/s ) Z
V
= 1 (vì v < 5 m/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 àm. Do đó Z
R
= 0,95, với d
a
< 700(mm). K
xH
= 1.
[
H
] = 522,5.1.0,95.1 = 496,38 MPa ,
H
[
H
] .
Răng thoả mãn về độ bền tiếp xúc.
Xét tỉ số :
[ ]
,
496,38 481,73
0,030 0,1
481,73
H H
H
= = <
(thoả mãn)
3.6.Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn.
Theo ct6.43,6.44[TK1] :
F3
=2T
3
K
F
Y
F3
Y
Y
/(b
w34
d
w3
m) [
F3
]
F4
=
F3
. Y
F4
/ Y
F3
Trong đó: Y
là hệ số kể đến sự trùng khớp của răng
Y
=1/
=1/1,71=0,58
- Y
= 1 -13,6/140=0,91
Số răng tơng đơng :
Z
v3
=Z
3
/cos
3
=39/0,97
3
=42,73
Z
v4
=Z
4
/cos
3
=107/0,97
3
=117,23
Theo bảng 6.18[TK1_tr109], có Y
F3
= 3,685; Y
F4
=3,6
Theo bảng 6.7(TKI_tr98), K
F
= 1,07; K
F
=1,37: theo bảng
6.14(TKI_tr107) với v< 2,5m/s và cấp chính xác 9.
Theo công thức
23
3
2
225
. 0,006.73.0,69. 2, 73
2.74
w
F F o
a
g v
u
= = =
Trong đó theo bảng 6.15 [TK1_tr107],
F
= 0,006, theo bảng 6.16[TK1_tr107],
g
0
= 73.Do đó theo công thức
K
Fv
=1+
F
b
w34
d
w3
/(2T
3
K
F
K
F
)
=1+2,73.67,5.120/(2.535174,1.1,07. 1,37)=1,01
K
F
=1,07.1,37.1,01=1,48
Vậy
F3
= 2.535174,1.1,07.1,37.1,01.3,685.0,91.0,58/(67,5.120.3) = 126,84
MPa
F4
=
F3
Y
F4
/ Y
F3
= 126,84.3,6/3,685= 123,91 MPa
tính chính xác ứng suất tiếp xúc cho phép:
[
F3
] =[
F3
]. Y
R
. Y
s
. K
xF
[
F4
] =[
F4
]. Y
R
. Y
s
. K
xF
với m = 3 Y
s
= 1,08- 0,0695ln(3) = 1,00: Y
R
=1: K
xF
=1(d
a
< 400), do đó ứng
suất uốn cho phép thực tế là
Nguyễn Vũ Bình Lớp Cơ điện tử 2_K49
22
Đồ án chi tiết máy_Hộp giảm tốc 2 cấp Giảng viên h ớng dẫn Đỗ Đức Nam
[
F3
] = 267,43.1.1,00.1= 267,43 MPa
[
F4
] = 252.1.1,00.1=252 MPa
F3
,
F4
đều nhỏ hơn các giá trị cho phép, vậy độ bền uốn của răng đảm bảo .
3.7. Kiểm nghiệm răng về quá tải
Để tránh biến dạng d hoặc gẫy giòn lớp bề mặt, ứng suất cực đại không đợc v-
ợt quá một giá trị cho phép
Hệ số quá tải: K
qt
=T
max
/T
1
=1,5
Theo 6.48[TK1] :
Hmax
=
H
qt
K
= 496,38
5,1
= 607,94MPa < [
H]
]
max
= 1264MPa;
F3max
=
F3
K
qt
= 126,84.1,5 = 190,26 MPa < [
F3
]
max
= 464 MPa;
F4max
=
F4
K
qt
= 123,91.1,5 = 185,86MPa < [
F4
]
max
= 464 MPa;
Vậy răng đủ độ bền về quá tải.
3.8.Lực tác dụng lên trục :
Lực vòng :
F
t
=
3
3
2.
3.535174,1
8919,57
120
T
d
= =
(N)
Lực hớng tâm :
F
r
=
0
0
.
8919,57. 20
3346,86
cos cos13, 26
t
F tg
tg
= =
(N)
Lực dọc trục :
F
a
= F
t
.tg13,26
0
= 8919,57.tg13,26
0
= 2101,92 (N)
Bảng 4.Thông số cơ bản của bộ truyền cấp chậm :
Thông số
KH
Công thức tính Kết quả
Khoảng cách trục chia a
a = 0,5m(z
1
+z
2
)/cos
225,77 mm
Đờng kính vòng chia d
d
3
= m. z
3
/cos
d
4
= m.z
4
/ cos
120,62 (mm).
330,93 (mm).
Đờng kính đỉnh răng d
a
d
a3
= d
3
+ 2m
d
a4
= d
4
+ 2m
126,62 (mm).
336,93 (mm).
Đờng kính đáy răng d
f
d
f3
= d
3
2,5m
d
f4
= d
4
2,5m
113,12(mm).
323,43(mm).
Góc prôfin gốc
20
0
Góc prôfin răng
t
t
= arctg(tg/cos)
20,56
0
Góc ăn khớp
t
t
= arcos(acos
t
/a
) 20
Hệ số trùng khớp
= [1,88-3,2(1/z
3
+1/z
4
)]cos
1,71
CHƯƠNG V : THIếT Kế TRụC
I.Chọn vật liệu : Chọn vật liệu chế tạo các trục là thép 45 có
600
b
MPa
=
, ứng
suất uốn cho phép
[ ]
12 20MPa
= ữ
II.Tính sơ đờng kính trục :
1.Với trục 1 :
Nguyễn Vũ Bình Lớp Cơ điện tử 2_K49
23
Đồ án chi tiết máy_Hộp giảm tốc 2 cấp Giảng viên h ớng dẫn Đỗ Đức Nam
d
1
=
[ ]
1
3
0,2.
T
Với T
1
= 125429,897 Nmm : mômen xoắn trên trục I
[ ]
15MPa
=
: mômen xoắn cho phép
Thay số ta đợc :
d
1
=
3
125429,897
34,7
0,2.15
=
(mm)
d
1
= 35 mm
Từ bảng 10.2(TKI_tr189) chọn sơ bộ chiều rộng ổ lăn : b
0
= 21 mm
2.Với trục II :
d
2
=
[ ]
2
3
3
535174,1
56,29
0,2. 0, 2.15
T
= =
(mm)
d
2
= 55 mm
Từ bảng 10.2(TKI_tr189) chọn sơ bộ chiều rộng ổ lăn b
0
= 29 mm
3.Với trục III :
d
3
=
[ ]
3
3
3
1455053,33
78,56
0,2 0, 2.15
T
= =
(mm)
chọn d
3
= 80 mm
Từ bảng 10.2(TKI_tr189) chọn sơ bộ chiều rộng ổ lăn b
0
= 39 mm
IV.Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực :
Chiều dài moay ơ bánh đai :
l
mđ
= (1,2ữ1,5)d
1
= (1,2ữ1,5).35 = 42ữ52,5 mm
l
mđ
= 65 mm
Chiều dài moay ơ bánh răng 1,2 có kể đến chiều rộng bánh răng :
b = 60,9 mm => l
m1,2
= 65 mm
Chiều dài moay ơ bánh răng 3,4 có kể đến chiều rộng bánh răng :
b = 67,5 mm => l
m3,4
= 80 mm
Từ bảng 10.3(TKI_tr189)chọn :
- k
1
: khoảng cách từ mặt mút của ch tiết quay đến thành trong của hộp hoặc giữa
các chi tiết quay . k
1
= 10 mm
- k
2
: khoảng cách từ mặt mút của ổ đến thành trong của hộp . k
2
= 8 mm
- k
3
: khoảng cách từ mặt mút của chi tiết quay đến nắp ổ . k
3
= 15 mm
- h
n
chiều cao nắp ổ và đầu bulông . h
n
= 15 mm
Từ bảng 10.4(TKI_tr191) ta có :
l
22
= 0,5.(l
m22
+b
0
) + k
1
+ k
2
= 0,5.(65+29) + 10 + 8 = 65 mm
l
23
= l
22
+ 0,5(l
m22
+ l
m23
) + k
1
= 65 + 0,5.(65 +80) + 10 = 147,5 mm
l
21
= l
m22
+ l
m23
+ 3.k
1
+ 2.k
2
+ b
0
= 65 +80 +3.10 + 2.8 + 29 = 220 mm
Chiều dài moay ơ nửa khớp nối :
Chọn nối trục vòng đàn hồi
l
mk
= (1,4 ữ2,5).d = (1,4 ữ2,5).80 = 142 ữ 200 mm
Khoảng cách công xôn trên trục I :
Nguyễn Vũ Bình Lớp Cơ điện tử 2_K49
24
Đồ án chi tiết máy_Hộp giảm tốc 2 cấp Giảng viên h ớng dẫn Đỗ Đức Nam
l
c12
= 0,5.(l
mđ
+ b
0
) + k
3
+ h
n
= 0,5.(65 + 29) + 15 + 15 = 119,5 mm
Nh vậy khoảng cách giữa các gối đỡ trục :
l
11
= l
21
= l
31
= 220 mm
Đ1.THIếT Kế TRụC I
1.1.Xác định các khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm dặt lực :
Ta có : l
12
= l
22
= 65 mm ; l
11
= 220 mm
l
c12
= 77 mmTừ chơng 2 _ Thiết kế các bộ truyền _ ta có :
Lực tác dụng lên trục của bộ truyền đai : F
rđ
= 1263,37 N
Với góc nghiêng của bộ truyền ngoài = 30
0
F
rđx
= F
rđ
. sin = 1263,37.sin30
0
= 631,69 N
F
rđy
= F
rđ
.cos = 1263,37.cos30
0
= 1094,11 N
Nguyễn Vũ Bình Lớp Cơ điện tử 2_K49
25
