Tính toán thiết kế chi tiết máy
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (336.02 KB, 46 trang )
Đồ án môn học chi tiết máy
-------------------------------------------------------------------------------------------------
Lời nói đầu
Môn học chi tiết máy đóng vai trò quan trọng trong chơng trình đào tạo kỹ s và cán
bộ kỹ thuật về cấu tạo ,nguyên lý làm việc và phơng pháp tính toán thiết kế các chi
tiết, các thiết bị phục vụ cho các máy móc ngành công nghiệp, nông nghiệp, giao
thông vận tải. ..
Đồ án môn học chi tiết máy có sự kết hợp chặt chẽ giữa lí thuyết với thực nghiệm.
Lí thuyết tính toán các chi tiết máy đợc xây dựng trên cơ sở những kiến thức về
toán học, vật lí, cơ học lí thuyết, nguyên lý máy, sức bền vật liệu v.v ,đ ợc xác
minh và hoàn thiện qua thí nghiệm và thực tiễn sản xuất.
Đồ án môn học chi tiết máy là một trong các đồ án có tầm quan trọng nhất đối với
một sinh viên khoa cơ khí. Đồ án giúp cho sinh viên hiểu những kiến thức cơ bản
về cấu tạo, nguyên lý làm việc và phơng pháp tính toán thiết kế các chi tiết có công
dụng chung ,nhằm bồi dỡng cho sinh viên khả năng giải quyết những vấn đề tính
toán và thiết kế các chi tiết máy ,làm cơ sở để vận dụng vào việc thiết kế máy.
Đợc sự giúp đỡ và hớng dẫn tận tình của thầy Nguyễn Tiến Dũng trong bộ môn chi
tiết máy đến nay đồ án môn học của em đã hoàn thành. Tuy nhiên việc thiết kế đồ
án không tránh khỏi sai sót em rất mong đợc sự chỉ bảo của các thầy và sự chỉ bảo
của các bạn.
Em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Tiến Dũng đã giúp đỡ em hoàn thành
công việc đợc giao.
Sinh viên : Hà Việt Anh
Lớp : CN Hàn K50
-------------------------------------------------------------------------------------------------
Hà Việt Anh CN Hàn K50
1
Đồ án môn học chi tiết máy
-------------------------------------------------------------------------------------------------
Phần 1: TíNH TOáN Hệ DẫN ĐộNG
I. Chọn động cơ
Động cơ đợc chọn phải thoả mãn:
P
đc
P
yc
T
k
/T
dn
>T
qt
n
đc
n
sb
A. Xác định công suất cần thiết của động cơ
Công suất yêu cầu của động cơ đợc xác định bởi:
P
yc
=
yc
P
Trong đó:
P
yc
- công suất cần thiết trên trục động cơ- kw
- hiệu suất truyền động
Do hệ dẫn động làm việc với tải trọng thay đổi theo chu kỳ.Do đó công suất tính
toán P
t
sẽ đợc tính bởi công suất tơng đơng P
tđ
Công suất tơng đơng P
tđ
đợc xác định bằng công thức:
P
tđ
= . P
lv
(kW)
P
lv
Công suất làm việc trên trục của máy công tác.
Hệ số truyền đổi :
=
2
2 2
1
4 4
. 1 . 0,5 . 0,79
8 8
i i
ck
T t
T t
= + =
ữ
P
lv
=
. 5000.0,45
2,25
1000 1000
F v
= =
KW
P
ct
= P
lv
/ = 2,25.0,79/ 0,89 = 2 KW
Hiệu suất hệ dẫn động :
=
4 2
.
k ol br x
. .
Tra bảng 2.3 tr 19 ta có hiệu suất của các loại bộ truyền:
ol
= 0,995 ( Hiệu suất 1 cặp ổ lăn )
br
= 0,97 ( Hiệu suất 1 cặp bánh răng trụ kín )
k
= 1 ( Hiệu suất khớp nối )
x
= 0,97 (Hiệu suất bộ truyền xích che kín )
= 1. 0,995
4
. 0,97
2
.0,97.0,99 = 0,89
-------------------------------------------------------------------------------------------------
Hà Việt Anh CN Hàn K50
2
Đồ án môn học chi tiết máy
-------------------------------------------------------------------------------------------------
B. Xác định tốc độ đồng bộ của động cơ.
Chọn sơ bộ tỉ số truyền của toàn bộ hệ thống là u
sb
.
u
sb
= u
sbh
.u
sbx
Theo bảng 2.4, ta chọn sơ bộ tỷ số truyền:
u
sbh
= 20 ( tỷ số truyền sơ bộ của hộp giảm tốc khai triển )
u
sbx
= 3 ( tỷ số truyền sơ bộ của bộ truyền xích )
u
sb
= u
sbh
. u
sbx
= 20.3 = 60
Số vòng quay của trục máy công tác là n
lv
:
n
lv
=
60000. 60000.0,45
12,71
. 17.125
v
z p
= =
vg/ph
Trong đó : v : vận tốc xích tải(m/s)
z : Số răng đĩa xích tải
p : Bớc xích tải (mm)
Số vòng quay sơ bộ của động cơ n
sbđc
:
n
sb
= n
lv.
u
sb
= 12,71.60 =762,6 vg/ph
Chọn số vòng quay sơ bộ của động cơ là n
sb
= 750 vg/ph.
Quy cách động cơ phải thỏa mãn đồng thời : P
đc
P
ct
, n
đc
n
sb
và
dn
K
mm
T
T
T
T
.
Ta có
1
1,3
Tmm
T
=
Ta có : P
yc
= 2kW; n
sb
= 750 vg/ph ;
Theo bảng phụ lục P 1.3 tr 238 Ta chọn đợc kiểu động cơ là : 4A112MB8Y3
Các thông số kĩ thuật của động cơ nh sau :
P
đc
= 3 kW ;
701. /
dc
n vg ph=
;
1,8
Tk
Tdn
=
Kết luận động cơ 4A112MB8Y3 có kích thớc phù hợp với yêu cầu thiết kế.
II . PHÂN PhốI Tỷ Số TRUYềN
A. Xác định sơ bộ tỷ số truyền
Ta đã biết
..
sbdsbhsb
uuu
=
Tỷ số truyền chung :
701
55,15
12,71
dc
c
lv
n
u
n
= = =
vg/ph
Chọn u
xích
= 3 u
hộp
=
55,15
18,38
3
=
;
21
.uuu
h
=
-------------------------------------------------------------------------------------------------
Hà Việt Anh CN Hàn K50
3
Đồ án môn học chi tiết máy
-------------------------------------------------------------------------------------------------
Theo bảng 3.1 trang 43 về tỷ số truyền của hộp giảm tốc khai triển ta có
u
1
: Tỉ số truyền cấp nhanh
u
2
: Tỉ số truyền cấp chậm
Theo bảng 3.1 thì u
1
= 5,66; u
2
= 3,18
Tính lại giá trị u
xích
theo u
1
và u
2
trong hộp giảm tốc
u
xích
=
=
u
u
h
c
55,15
3, 06
5, 66.3,18
=
Kết luận : u
h
= 18 ; u
1
= 5,66; u
2
= 3,18 ; u
xích
= 3,06
B. Xác định công xuất, momen và số vòng quay trên các trục .
Tính công suất, mô men, số vòng quay trên các trục (I, II, III ) của hệ dẫn động.
Công suất, số vòng quay :
P
lv
= 2,25 (kW)
P
III
=
lv
ot x
P
=
2,25
0,99.0,97
= 2,343 (kW) ;
P
II
=
brol
III
P
=
2,343
2,428
0,995.0,97
=
(kW) ;
P
I
=
brol
II
P
=
2,428
0,995.0,97
= 2,516 (kW) ;
Vòng quay trên các trục:
n
I
= n
đc
= 701 (vg/ph)
n
II
=
1
1
701
123,85
5, 66
n
u
= =
(vg/ph)
n
III
=
2
2
123,5
38,95
3,18
n
u
= =
(vg/ph)
Mô men :
T
I
= 9,55. 10
6
.
n
P
I
I
= 9,55.10
6
.
2,516
701
= 34276,46(Nmm).
T
II
= 9,55. 10
6
.
10.55,9
=
n
P
II
II
6
.
2,428
123,85
= 187221,64 (Nmm).
-------------------------------------------------------------------------------------------------
Hà Việt Anh CN Hàn K50
4
Đồ án môn học chi tiết máy
-------------------------------------------------------------------------------------------------
T
III
= 9,55. 10
6
.
10.55,9
=
n
P
III
III
6
.
2,343
38,95
=574471,12(Nmm).
Ta lập đợc bảng kết quả tính toán sau:
Trục
Động cơ I II III Công tác
P ( KW) 3 2,516 2,428 2,343 2,25
Tỷ số truyền 5,66 3,18 3,06
N( v/ph) 701 123,85 38,95 12,71
T(N.mm) 34276,46 187221,64 574471,12
-------------------------------------------------------------------------------------------------
Hà Việt Anh CN Hàn K50
5
Đồ án môn học chi tiết máy
-------------------------------------------------------------------------------------------------
Phần 2: tính toán thiết kế các bộ truyền
i. tính toán bộ truyền xích ( Bộ Truyền ngoài )
1. Chọn loại xích
Vì tải trọng nhỏ, vận tốc thấp ta dùng xích con lăn
2. Xác định các thông số của xích và bộ truyền
Xuất phát từ công thức thực nghiệm Z
1
= 29 2u 19
= 29 2.3,06= 23. Lấy Z
1
= 23
Do đó số răng đĩa xích lớn z
2
=u.z
1
= 3,06.23 = 71 < z
max
=120
-------------------------------------------------------------------------------------------------
Hà Việt Anh CN Hàn K50
6
Đồ án môn học chi tiết máy
-------------------------------------------------------------------------------------------------
Công suất tính toán
P
tt
= P
III
.k. k
z
.k
n
[ P
0
]
Trong đó:
Với z
1
= 23, k
z
=z
01
/z
1
= 25/23 = 1,087 ( K
z
Hệ số răng )
Với n
01
= 50 v/ph, k
n
=n
01
/n
III
= 50/38,95 = 1,284 ( k
n
Hệ số vòng quay )
Hệ số sử dụng k= k
0
k
a
k
đc
k
đ
k
c
k
bt
=1.1.1.1.1,25.1,3 = 1,625 ;
Theo bảng 5.6 ( Tài liệu thiết kế trang 82) ta có;
k
0
Hệ số kể đến ảnh hởng của vị trí bộ truyền
( k
0
=1 - đờng tâm các đĩa xích nằm ngang )
k
a
Hệ số kể đến ảnh hởng khoảng cách trục và chiều dài xích
(k
a
=1 chọn a = 30p)
k
đc
Hệ số kể đến ảnh hởng của việc điều chỉnh sức căng xích
k
đc
=1 (điều chỉnh bằng một trong hai đĩa xích )
k
đ
=1(tải trọng va đập êm )
k
c
=1,25 (làm việc 2 ca )
k
bt
= 1,3 (môi trờng có bụi, bôi trơn đạt yêu cầu )
Nh vậy ;
P
tt
= 2,343.1,625.1,087.1,248 = 5,31kw
Theo bảng 5.5 trang 81 với n
0
= 50 vg/ph, chọn bộ truyền xích 1 dãy có bớc xích
p = 31,75 mm thoả mãn điều kiện mòn;
P
t
< [ P
0
] =5,83 kW
- Khoảng cách trục a = 30p =30. 31,75 =952,5 mm;
Số mắt xích sẽ là:
x= 0,5(z
1
+z
2
)+2a/p +0,25(z
2
-z
1
)
2
p/(
2
a)
x= 0,5 (23+71) +2.30 +0,25(71-23)
2
/
2
952,5 =109.
Lấy giá trị chẵn x
c
=108 và tính lại khoảng cách trục theo công thức;
[ ]
[ ]
2
2
1 2
1 2 1 2
2
2
0,25 0,5( ) 0,5( ) 2
23 71
0,25.31,75 108 0,5.(23 71) 108 0,5.(23 71) 2. 937
z z
a p x z z x z z
a
= + + +
= + + + =
Để xích không quá căng giảm a một lợng
0,003.937 2,8a = =
(mm)
Ta lấy
a
=2,8
937 2,8 934( )a mm = =
.Vậy khoảng cách trục là a =934 mm.
Số lần va đạp của xích;
i = z
1
n
1
/15x = 23.38,95 /15.108 12,71<[i] =25 ( tra bảng 5.9 trang 85 )
-------------------------------------------------------------------------------------------------
Hà Việt Anh CN Hàn K50
7
Đồ án môn học chi tiết máy
-------------------------------------------------------------------------------------------------
3. Kiểm nghiệm xích về độ bền
Để đảm bảo xích không bị phá huỷ do quá tải hệ số an toàn s phải thoả mãn điều
kiện: s = Q/ (k
đ
F
t
+F
0
+F
v
) [s]
Theo bảng 5.2 tr 78, tải trọng phá hỏng Q =88,5 kN,
khối lợng 1 mét xích q=3,8 kg;
- K
đ
=1,7 (tải trọng mở máy bằng 2 lần tải trọng danh nghĩa );
- V =Z
1
p n
1
/60000 =23.31,75.38,95/60000 = 0,474 m/s.
F
t
=1000 P
III
/v =1000 2,343 / 0,474 = 4943N.
- F
v
= qv
2
= 3,8.0,474
2
= 0,85 (m/s).
- F
0
=9,81k
f
qa = 9,81.4.3,8.0,934 = 139,27 N
trong đó :k
f
= 4(bộ truyền xích nằm ngang).
Do đó: s = 88,5.10
3
/(1,7.4943 +139,27 +0,85) = 10,36
Theo bảng 5.10 với n =50 vg/ph, [s] =7.
Vậy s > [s] : bộ truyền xích đảm bảo đủ bền.
4. Đ ờng kính đĩa xích:
d
1
=p/sin( /z
1
) =31,75 /sin( /23) = 232 mm
d
2
= p/ sin(/z
2
) = 31,75/sin(/71) = 718 mm
d
a1
= p [0.5 +cotg(/z
1
) ] = 31,75.[ 0,5 + cotg(/23) ] = 20,19 mm
d
a2
= p [0,5 +cotg(/z
2
) ] = 31,75.[ 0,5 + cotg(/71) ] = 17,28mm
d
f1
= d
1
- 2r = 232 2.9,62 = 212,76 mm
d
f2
= d
2
2r = 718 2.9,62 = 698,76 mm
với : r = 0,5025d
l
+0.05 = 0.5025.19,05 +0,05 =9,62 mm
Trong đó d
l
=19,05(bảng 5.2 Trang 80). d
l
- đờng kính ống con lăn.
5. Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc của đĩa xích theo công thức
H
= 0,47[k
r
( F
t
K
đ
+F
vđ_
) E/ (Ak
d
) ]
1/2
[
H
]
Trong đó:
z
1
=23, E =2,1.10
5
MPa; F
t
= 4943 ( N )
k
r
=0,45; ( k
r
Hệ số ảnh hởng đến răng đĩa xích )
A =262 mm
2
(bảng 5.12);(A diện tích chiếu mặt tựa bản lề của xích con lăn)
k
d
=1, ( k
d
hệ số phân bố tải trọng cho các dãy )
Lực va đập trên 1 dãy xích tính theo công thức;
F
vđ
=13.10
-7
n
1
p
3
m = 13.10
-7
.38,95.31,75
3
.1 =1,62N
Do đó:
H1
= 0,47.[0,45.(4943.1 +1,62)2,1.10
5
/(262.1) ]
1/2
= 627,67 MPa
-------------------------------------------------------------------------------------------------
Hà Việt Anh CN Hàn K50
8
Đồ án môn học chi tiết máy
-------------------------------------------------------------------------------------------------
Nh vậy dùng thép 45 tôi và ram sẽ đạt độ rắn 45 50 HRC với ứng suất cho phép
[
H
] =800 900 MPa, đảm bảo đợc độ bền tiếp xúc cho răng đĩa 1. (Tơng tự ,
H2
[
H
] với cùng vật liệu và nhiệt luyện).
6. Xác định lực tác dụng lên trục
F
r
= k
x
F
t
= 1,15.4943 = 5684,45 N
II. TíNH Bộ TRUYềN BáNH RĂNG TRONG HộP GIảM TốC
A.Tính toán bộ truyền cấp nhanh (bánh trụ răng thẳng).
1.Chọn vật liệu.
Bánh nhỏ : Thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB 241 ữ 285 có:
b1
= 850 MPa ;
ch 1
= 580 MPa. Chọn HB
1
= 245 (HB)
Bánh lớn : Thép 45, tôi cải thiện đạt đọ rắn HB 192...240 có:
b2
= 750 MPa ;
ch 2
= 450 MPa. Chọn HB
2
= 230 (HB)
2. Xác định ứng suất 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 lim1
= 560 MPa;
H lim2
= 530 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.
74,2
1
10.6,1245.30
==
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.
-------------------------------------------------------------------------------------------------
Hà Việt Anh CN Hàn K50
9
Đồ án môn học chi tiết máy
-------------------------------------------------------------------------------------------------
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
111
=
3 3 6 7
1 1
4 4
60.1.701.12000. 1 (0,5) . 1 283,905.10 1,6.10
8 8
HE HO
N N
= + = > =
ữ
ta có : N
HE1
> N
HO1
=> K
HL1
= 1
[
H
]
1
=
MPa509
1,1
1.560
=
; [
H
]
2
=
MPa8,481
1,1
1.530
=
Vì bộ truyền là bộ truyền bánh trụ răng thẳng nên :
[ ] [ ] [ ]
( )
MPa
HHH
8,481,min
21
==
Tra bảng :
F lim
= 1,8.HB ; S
F
=1,75 ;
=>
F lim1
= 1,8.245 = 441MPa.
F lim2
= 1,8.230 = 414 MPa.
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 6 6
4 4
60.1.123,85.12000. 1 (0,5) . 45, 28.10 4.10
8 8
FEII FO
N N
= + = > =
ữ
Ta có : N
FE1
> N
FO1
=> K
FL1
= 1
[
F1
] = 441.1.1 / 1,75 = 252 MPa,
[
F2
] = 414.1.1 / 1,75 = 236,5 MPa,
ứng suất quá tải cho phép:
[
H
]
max
= 2,8
ch2
= 2,8.450 = 1260MPa;
[
F1
]
max
= 0,8
ch1
= 0,8.580= 464MPa;
[
F2
]
max
= 0,8
ch2
= 0,8.450 = 360MPa;
3. Xác định sơ bộ khoảng cách trục:
-------------------------------------------------------------------------------------------------
Hà Việt Anh CN Hàn K50
10
Đồ án môn học chi tiết máy
-------------------------------------------------------------------------------------------------
a
w1
= K
a
(u
1
+1)
[ ]
3
1
2
1
..
.
baH
H
u
KT
Với: T
1
: Mômen xoắn trên trục bánh chủ động, (Nmm) ;
K
a
: hệ số phụ thuộc vào loại răng ;
Hệ số
ba
= b
w
/a
w1
;
T
1
= 34276,46 (Nmm) ; K
a
= 49,5 (răng thẳng )
( ) ( )
1
0,3 0,53. 1 0,53.0,3. 5,66 1 1,06
ba bd ba
u
= = + = + =
Tra bảng 6.6 ( sơ đồ 3) ta đợc K
H
=1,15 ; u
1
= 5,66; [
H
]= 481,8 MPa
Thay số ta định đợc khoảng cách trục :
a
w1
= 49,5.(5,66 +1).
3
2
34276, 46.1,15
153,02
481,8 .5, 66.0,3
=
(mm)
Chọn a
w1
= 160 (mm) Theo dãy số u việt trang 99
4. Xác định các thông số ăn khớp
Môđun : m
m = (0,01 ữ 0,02). a
w1
= (0,01 ữ 0,02).160 = 1,6 ữ 3,2.
Theo bảng 6.8 _ bảng về giá trị môđun tiêu chuẩn
Chọn m = 2
Số răng Z
1
= 2
a
w1
/ (m(u
1
+1)) = 2.160/ 2(5,66+1) = 24,02 chọn Z
1
= 24
Z
2
= u
1
Z
1
= 5,66.24 = 135,84 chọn Z
2
= 136
Tính lại khoảng cách trục : a
w1
= m.Z
t
/ 2 = 2. (24 + 136)/ 2 = 160mm
1 1
1
1
'
.100 0 4%
w w
w
w
a a
a
a
= = <
Thông số cơ bản của bộ truyền cấp nhanh :
Đờng kính chia : d
1
= m. Z
1
= 2.24 = 48(mm).
d
2
= m.Z
2
= 2. 136 =272 (mm).
Đờng kính đỉnh răng : d
a1
= d
1
+ 2m = 52 (mm).
d
a2
= d
2
+ 2. m = 276(mm).
Đờng kính đáy răng : d
f1
= d
1
2,5m = 43 (mm).
d
f2
= d
2
-2,5. m = 267(mm).
Đờng kính cơ sở : d
b1
= d
1
. cos = 48 cos 20
= 45,11 (mm).
d
b2
= d
2
. cos = 272.cos20
0
= 255,59 (mm).
Góc prôfin răng bằng góc ăn khớp :
t
=
tw
= 20
0
-------------------------------------------------------------------------------------------------
Hà Việt Anh CN Hàn K50
11
Đồ án môn học chi tiết máy
-------------------------------------------------------------------------------------------------
5. Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc.
Yêu cầu cần phải đảm bảo
H
[
H
]
H
= Z
M
Z
H
Z
1
1
..
)1.(..2
wmw
mH
dub
uKT
+
;
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 tải trọng khi tính về tiếp xúc;
b
w
: Chiều rộng vành răng (mm);
d
w1
: Đờng kính vòng chia của bánh chủ động (mm);
T
1
= 34276,46 (Nmm) ;
b
w
= 0,3. b
w
= 0,3. 160= 48 (mm).
Z
M
= 274 MPa
1/3
(tra bảng 6.5 Trang 96 ) ;
Góc prôfin răng bằng góc ăn khớp :
cos
tw
=
1
. .cos
140.2.cos 20
0,94
2. 2.140
t
w
Z m
a
= =
=>
tw
= 20
0
Z
H
=
tw
b
2sin
cos2
=
40sin
2
= 1,76
= 1,88 3,2
1 2
1 1 1 1
1,88 3, 2 1,723
24 136Z Z
+ = + =
ữ
ữ
Z
=
(4 1, 723)
3
= 0,759.
K
H
= K
H
.K
HV
K
H
;
K
H
= 1,15 ; ( Tra bảng 6.7 tr 98 )
(K
H
- Hệ số kể đến sự phân bố không đều của tải trọng trên chiều rộng vành răng)
K
H
= 1( bánh răng thẳng )
Vận tốc bánh dẫn : v =
1 1
. .
.48, 05.701
1,7636
60000 60000
w
d n
= =
(m/s)
Với d
w1
= 2.a
w
/(u+1) = 2.160/(5,66+1) = 48,05 (mm)
Vì v< 2 m/s tra bảng 6.13 Tr 106 ta chọn cấp chính xác 9,
tra bảng 6.16 Tr 107 chọn g
o
= 73
-------------------------------------------------------------------------------------------------
Hà Việt Anh CN Hàn K50
12
Đồ án môn học chi tiết máy
-------------------------------------------------------------------------------------------------
Theo công thức 6.42 :
1
1
160
. 0,006.73.1,7636. 4,11
5, 66
w
H H o
m
a
g v
u
= = =
(theo bảng 6,15 =>
H
=0,006 )
1
. .
4,11.48.48, 05
1 1 1,169
2. . 2.34276,46.1,15.1
H w w
Hv
I H H
b d
K
T K K
= + = + =
K
H
= 1,15.1,169.1 = 1,345
Thay số :
H
= 274.1,76. 0,759.
2
2.34276,46.1,345.(5, 66 1)
48.5, 66.48, 05
+
= 304,81 (MPa)
Tính chính xác ứng suất tiếp xúc cho phép.
[
H
] = [
H
]. Z
R
Z
V
K
xH
.
Với v = 1,7636 (m/s ) Z
V
= 1 (vì v < 2 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). Z
xH
= 1.
[
H
] = 481,8.1.0,95.1 = 457,7MPa ,
H
[
H
].
Răng thoả mãn về độ bền tiếp xúc.
6. Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn.
F1
=2T
1
K
F
Y
F1
YY
/(b
w
d
w1
m) [
F1
]
Theo bảng 6.7, K
F
= 1,32
Theo bảng 6.14, K
F
=1,37
Răng thẳng nên: y
= 1
1
1
160
. 0, 016.73.1,7636. 10,95
5, 66
w
F F o
m
a
g v
u
= = =
Trong đó theo bảng 6.15,
F
= 0,016, theo bảng 6.16, g
0
= 73.Do đó theo công thức
K
Fv
=1+
F
b
w
d
w1
/ (2T
1
K
F
K
F
) = 1+ 10,95.48.48,05/(2.34276,46.1,32.1,37)=1,29
Với
= 1,723, Y
= 1/
=1/1,7= 0,58
Y
= 1 (bánh răng thẳng)
Theo bảng 6.18
có Z
v1
= Z
1
/ cos
3
1
= 24/cos
3
0 = 24 => Y
F1
= 3,9
Z
v2
= Z
2
/ cos
3
2
= 136/cos
3
0 = 24 => Y
F1
= 3,6
Vậy
F1
= 2.34276,46.2,33.3,9.0,58.1/(48.48,05.2) = 55,48MPa
F2
=
F1
Y
F2
/ Y
F1
= 55,48.3,6/3,9= 51,21 MPa
-------------------------------------------------------------------------------------------------
Hà Việt Anh CN Hàn K50
13
Đồ án môn học chi tiết máy
-------------------------------------------------------------------------------------------------
với m = 2, Y
s
= 1,08- 0,0695ln(2) = 1,032: Y
R
=1: K
xF
=1(d
a
< 400), do đó ứng suất
uốn cho phép thực tế là
[
F1
] =[
F1
]
Y
R
Y
s
K
xF
= 252.1.1,032.1= 260MPa
Tơng tự ta tính đợc [
F2
] = 236,5.1.1,032.1=244,068MPa
F1
,
F2
đều nhỏ hơn các giá trị cho phép, vậy đảm bảo bền.
7. Kiểm nghiệm răng về quá tải
Để tránh biến dạng d hoặc gẫy giòn lớp bề mặt, ứng suất cực đại không đợc vợt
quá một giá trị cho phép
Với K
qt
= T
max
/T = T
mm
/T =1,3
Hmax
=
H
qt
K
= 304,81
1,3
= 347,54MPa < [
H]
]
max
= 1260MPa;
F1max
=
F1
K
qt
=
55, 48 1,3 72,12=
< [
F1
]
max
= 464 MPa;
F2max
=
F2
K
qt
=
51, 21. 1,3 66,57=
< [
F2
]
max
= 360MPa;
răng đủ độ bền về quá tải.
B. Tính toán bộ truyền cấp chậm(bánh trụ răng thẳng ).
1.Chọn vật liệu.
Vật liệu ta chọn giống bộ truyền cấp nhanh.
2. Xác định 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 lim1
= 560 MPa;
H lim2
= 530 MPa;
K
HL
=
H
m
HEHO
NN
với m
H
= 6.
m
H
: Bậc của đờng cong mỏi khi thử về tiếp xúc.
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.
74,2
2
10.39,1230.30
==
HO
N
N
HE
: Số chu kì thay đổi ứng suất tơng đơng.
( )
CKiiiiHE
ttTTtncN /./....60
3
1
=
-------------------------------------------------------------------------------------------------
Hà Việt Anh CN Hàn K50
14
Đồ án môn học chi tiết máy
-------------------------------------------------------------------------------------------------
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
122
=
3 3 6 7
2 2
4 4
60.1.123,85.12000. 1 (0,5) . 50,16.10 1,6.10
8 8
HE HO
N N
= + = > =
ữ
ta có : N
HE2
> N
HO2
=> K
HL2
= 1
[
H
]
1
=
MPa509
1,1
1.560
=
; [
H
]
2
=
MPa8,481
1,1
1.530
=
Vì bộ truyền là bánh trụ răng thẳng nên :
[ ] [ ] [ ]
( )
MPa
HHH
8,481,min
21
==
3. Xác định sơ bộ khoảng cách trục:
a
w2
= K
a
(u
2
+1)
[ ]
3
2
2
2
..
.
baH
H
u
KT
T
2
= 187221,64 (Nmm); K
a
= 49,5(răng thẳng thép - thép)
( ) ( )
2
' 0,3 0,53. ' 1 0,53.0,3. 3,18 1 0,66
ba bd ba
u
= = + = + =
Tra ở sơ đồ 5 (bảng 6.7) có K
H
=1,03 ; u
2
= 3,18 ;[
H
]= 481,8 MPa
Thay số ta đợc : a
w2
= 49,5.(3,18+1).
3
2
187221,64.1,03
193, 08
(481,8) .3,18.0,3
=
(mm).
Chọn khoảng cách trục: a
w2
= 200mm
4. Xác định các thông số ăn khớp
Môđun : m = (0,01 ữ 0,02). a
w2
= (0,01 ữ 0,02).200 =2 ữ 4. Theo quan điẻm
thống nhất hoá trong thiết kế, chọn modul tiêu chuẩn của bánh răng cấp chậm
bằng modul ở bánh răng cấp nhanh m =2
Tính số răng của bánh răng:
Số răng của bánh dẫn :
Z
3
= 2
a
w2
/ (m(u
2
+1)) = 2.200/ (2(3,18+1) = 47,85
số răng của bánh dẫn Z
3
= 48
Số răng của bị bánh dẫn :
Z
4
= u
2
Z
3
= 3,18.48= 152,64. Chọn Z
4
=152
Tổng số răng :
Z
t
= Z
3
+ Z
4
= 48+152 =200
-------------------------------------------------------------------------------------------------
Hà Việt Anh CN Hàn K50
15
Đồ án môn học chi tiết máy
-------------------------------------------------------------------------------------------------
Tính lại khoảng cách trục theo công thức a
w2
= mZ
t
/2 = 2.200/2= 200mm
Thông số cơ bản của bộ truyền cấp chậm :
Số răng bánh răng : z
3
= 48 z
4
= 152
- Đờng kính chia : d
3
= m. Z
3
= 2.48 = 96 mm
d
4
= m.Z
4
= 2. 152 = 304 mm
- Đờng kính đỉnh răng :
d
a3
= d
3
+ 2.m = 96 + 2.2 = 100 (mm).
d
a4
= d
4
+ 2.m = 304 + 2. 2 = 308 (mm).
- Đờng kính đáy răng :
d
f3
= d
3
- 2,5. m = 96 - 2,5. 2 = 91 (mm).
d
f4
= d
4
- 2,5.m = 304 - 2,5. 2 = 299(mm).
Góc ăn khớp :
tw
= 20
0
5. Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc.
Yêu cầu cần phải đảm bảo
H
[
H
]
H
= Z
M
Z
H
Z
3
2
..
)1.(..2
wmw
mH
dub
uKT
+
Trong đó: T
2
=187221,64 (Nmm);
b
w
= 0,3.a
w2
= 0,4.200 = 60(mm),
đờng kính vòng lăn bánh nhỏ: d
w3
=2a
w2
/(u
2
+1) = 2.200/(3,18+1)
d
w3
= 95,69 (mm);
Z
m
= 274 MPa
1/3
(tra bảng 6.5 ) ;
Z
H
=
tw
b
2sin
cos2
=
)20.2sin(
.2
o
= 1,76 ;
=
( ) ( )
3 4
1,88 3, 2 1/ 1/ .cos 1,88 3, 2 1/ 48 1/152 .cos(0 ) 1, 792
o
Z Z
+ = + =
hệ số trùng khớp dọc
= b
w
sin/(m) = 45.sin0
0
/(2,5.) =0
Do đó Z
=
(4 1, 792)
3
= 0,86
K
H
= K
H
.K
HV
K
H
;
K
H
= 1,03 (
bd
= 0,66 và sơ đồ 5 với bảng 6.7 ta đợc)
K
H
= 1 (bánh răng thẳng).
Vận tốc bánh dẫn : v =
3 2
. .
.95, 69.123,85
0,62
60000 60000
w
d n
= =
(m/s);
Vì v < 2 (m/s) tra bảng 6.13 chọn cấp chính xác 9 ;
tra bảng 6.16 chọn g
o
= 73
-------------------------------------------------------------------------------------------------
Hà Việt Anh CN Hàn K50
16
Đồ án môn học chi tiết máy
-------------------------------------------------------------------------------------------------
theo bảng 6,15 =>
H
=0,006
Theo công thức 6.42 :
2
200
. 0,006.73.1,15. 2,15
3,18
w
H H o
t
a
g v
u
= = =
3
. .
2,15.60.95, 69
1 1 1,03
2. . 2.187221,64.1,03.1
H w w
Hv
I H H
b d
K
T K K
= + = + =
K
H
=1.1,03.1,03 = 1,1
Thay số :
H
= 274.1,76.0,86.
2
2.187221,64.1,1.(3,18 1)
60.3,18.(95, 69)
+
= 411,77MPa
Tính chính xác ứng suất tiếp xúc cho phép : [
H
] = [
H
]. Z
R
Z
V
K
xH
.
Với v =0,62 (m/s) Z
V
= 1 (vì v < 2m/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
= 10...40 àm. Do đó Z
R
= 0,95, với d
a
< 700 mm K
xH
= 1.
[
H
] = 481,8.1.0,95.1 = 457,7 MPa.
Do
H
[
H
] nên răng thoả mãn độ bền tiếp xúc.
6. Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn.
Yêu cầu
F
[
F
] ;
F
= 2.T
2
.K
F
Y
Y
Y
F3
/( b
w
d
w3
.m)
Tính các thông số :
Theo bảng 6.7 và sơ đồ 5 ta có K
F
= 1,167 ; với v < 2,5 m/s tra bảng 6.14 cấp
chính xác 9 thì K
F
= 1,37. Tra bảng 6.16 chọn g
o
= 73.
Theo bảng 6.15 =>
f
=0,016
=>
3
1
200
. 0,016.73.0, 62. 5,74
3,18
w
F F o
t
a
g v
u
= = =
3
2
. .
5, 74.60.95,69
1 1 1,06
2. . 2.187221, 64.1,16.1,37
F w w
Fv
F F
b d
K
T K K
= + = + =
K
F
=. K
F
.K
F
.K
FV
= 1,06.1,37.1,16 = 1,68
Với
= 1,792 Y
= 1/
= 1/1,792 = 0,558
= 0
o
Y
= 1 - /140 = 1 0/140 = 1
Tra bảng 6.18
Với Z
V3
= 48 => Y
F3
= 3,65
Z
V4
= 152 => Y
F4
= 3,6
ứng suất uốn :
-------------------------------------------------------------------------------------------------
Hà Việt Anh CN Hàn K50
17
Đồ án môn học chi tiết máy
-------------------------------------------------------------------------------------------------
F3
= 2.187221,64.1,68.0,558.1.3,65/ (60.95,69.3,18)= 70,2 MPa;
F4
=
F3.
Y
F4
/ Y
F3
= 70,2.3,60/ 3,65 = 69,2 MPa;
với m = 2 ta có:
Y
S
= 1,08 - 0,0695ln(m) = 1,08 - 0,0695.ln2 = 1,032
ta chọn hệ số ảnh hởng độ nhám mặt lợn chân răng Y
R
= 1
với d
a
< 400 ta chọn k
xF
= 1.
Do đó theo công thức 6.2 và 6.2a ta có:
[ ] [ ]
[ ] [ ]
1 1
2 2
. . . 252.1.1,032.1 260( )
. . . 237.1.1,032.1 244( )
F F R S xF
F F R S xF
Y Y Y MPa
Y Y Y MPa
= = =
= = =
Ta thấy độ bền uốn đợc thoả mãn.
7. Kiểm nghiệm răng về quá tải.
ứng suất quá tải cho phép : [
H
]
max
= 2,8.
ch4
= 2,8. 450 = 1260 MPa;
[
F3
]
max
= 0,8.
ch3
= 0,8. 580 = 464 MPa;
[
F4
]
max
= 0,8.
ch4
= 0,8. 450 = 360 MPa;
K
qt
= T
max
/T =1,3;
H3max
=
H
.
411,77. 1,3 469, 49
qt
K = =
MPa < [
H
]
max
= 1260 MPa;
F3max
=
F3
. K
qt
= 70,2. 1,3 = 91,26 MPa < [
F3
]
max
;
F4max
=
F4
. K
qt
= 69,2. 1,3 = 89,96MPa < < [
F4
]
max
Răng thoả mãn điều kiện làm việc quá tải.
Kết luận: với vật liệu trên thì bộ truyền cấp chậm thoả mãn các yêu cầu kĩ thuật.
Kiểm tra điều kiện bôi trơn của hộp giảm tốc:
Điều kiện bôi trơn:
d
a2
: Đờng kính của bánh bị dẫn của bộ truyền cấp nhanh.
d
a4
: Đờng kính của bánh bị dẫn của bộ truyền cấp chậm.
d
a4
= 308 (mm); d
a2
= 276 (mm).
c =
4
2
308
1,116
276
a
a
d
d
= =
; 1 c 1,3.
Vậy bộ truyền thoả mãn điều kiện bôi trơn
Các thông số và kích th ớc của hai bộ truyền:
Bộ truyền cấp nhanh:
-------------------------------------------------------------------------------------------------
Hà Việt Anh CN Hàn K50
18
