tính toán và thiết kế các chi tiết máy cho hộp giảm tốc phân đôi cấp chậm
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (410.73 KB, 46 trang )
Đồ án môn học Chi Tiết Máy
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 đặc biệt là đối với kỹ s nghành chế tạo máy.
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 môm học nh: Chi tiết máy, Sức bền vật liệu,
Dung sai, Chế tạo phôi, 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 xích tải gồm có hộp giảm tốc
phân đôi cấp chậm và bộ truyền xích. Hệ đợc dẫn động bằng động cơ điện
thông qua khớp nối, hộp giảm tốc và xích sẽ truyền chuyển động tới xích tải.
Trong quá trình tính toán và thiết kế các chi tiết máy cho hộp giảm tốc
phân đôi cấp chậm em đã sử dụng và tra cứu các tài liệu sau:
- Tập 1 và 2 chi tiết máy của GS.TS-Nguyễn Trọng Hiệp.
- Tập 1 và 2 Tính toán thiết kế hệ thống dẫn động cơ khí của PGS.TSTrịnh Chất và TS-Lê Văn Uyển.
- Dung sai và lắp ghép của GS.TS Ninh Đức Tốn.
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 Trịnh Đồng Tính đã trực tiếp hớng dẫn, chỉ bảo cho em hoàn thành tốt
nhiệm vụ đợc giao .
Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn ! ! !
1. Chọn động cơ :
a. Tính công suất cần thiết của động cơ:
- Theo (2.8) [ I ] : Pct = Pt /
Pct : công suất cần thiết trên trục động cơ
Pt : công suất tính toán trên trục động cơ
: hiệu suất cần truyền động
* Với Pt = Pdn. .
+ Pdn là công suất danh nghĩa, tính theo công thức :
Pdn = F.v/1000 = 11500.0,24/1000 = 2,76 (kW)
Văn Đức Lợi Lớp: ÔTÔ A_K47
Đồ án môn học Chi Tiết Máy
+ là hệ số tính toán theo chế độ tải trọng. Với trờng hợp tải trọng thay
đổi ngắn hạn :
= ( Pi / P1 ) 2 .ti / ti = (1.4,5 + 0,8 .3) / 8 =0,895
=> Pt = 2,76. 0,895 = 2,47 (KW)
* Hiệu suất truyền động theo (2.9) - [ I ] :
= (ổ)4. (brt)2. x. khớp .
Theo bảng 2.3 - [ I ] :
+ Hiệu suất của bộ truyền xích :
x= 0,96
+ Hiệu suất của 1 cặp bánh răng trụ : brt= 0,97
+ Hiệu suất của khớp nối :
khớp= 0,99
+ Hiệu suất của 1 cặp ổ lăn:
ổ= 0,9925
4
2
Vậy :
= (0,9925) .(0,97) .0,96.0,99 = 0,87
Pct = Pt/ = 2,47/0,87 = 2,84 (KW).
2
b. Xác định sơ bộ số vòng quay đồng bộ của động cơ:
nsb= nlv. ut
với: nlv vòng quay trên trục máy công tác.
ut tỉ số truyền sơ bộ của hệ thống dẫn động,
- theo 2.17 trong I : nlv = 60000.v/(z.t) = 60000.0,24/(9.80) = 20(v/ph)
- tỉ số truyền của toàn bộ hệ dẫn động: ut = un.uh
+ un là tỉ số truyền của bộ truyền xích, theo bảng 2.4 trong I thì un = 2..5,
chọn un = 3.
+ uh là tỉ số truyền của hộp giảm tốc Bánh răng trụ 2 cấp chậm, uh =
8..20, chọn uh = 20
ut = 3.20 = 60.
Vậy nsb= nlv. ut = 20.60=1200(v/ph).
c. Chọn động cơ:
ta có điều kiên: PđcPct =2,84
nsb ndb
theo bảngP1.1, chọn động cơ 4A100S4V3, có:
Pđc= 3 KW
nđc=1420 v/ph
TK/TDN = 2
2. Phân phối lại tỉ số truyền:
- Tỷ số truyền của hệ thống : ut = nĐC/nlv = 1420 = 71
20
- phân phối lại TST cho các bộ truyền:ut = un . uh
theo bảng 2.4 trong I, chọn u h =20 => un = 71/20 = 3,55
- Hộp guảm tốc hai cấp nên uh = un.uc
Với: un là tỷ số truyền của cấp nhanh
uc là tỷ số truyền của cấp chậm
theo bảng 3.1 trong I , chọn
u1 = 5,69 ;
Văn Đức Lợi Lớp: ÔTÔ A_K47
uc = 3,51
Đồ án môn học Chi Tiết Máy
3. Tính thông số trên các trục:
a. Công suất:
Plv: công suất trên trục làm việc. Plv = 2,47KW
P3 = Plv/(x.ol) = 2,47/(0,9925.0,96) = 2,59 KW
P2 = P3/(BR.ol)= 2,59/(0,9925.0,97)= 2,69 KW
P1 = P2/(BR.ol)= 2,69/(0,9925.0,97)= 2,794 KW
Pđc= P1/(K.ol) = 2,794/(0,99.0,9925) = 2,843 KW
b. Số vòng quay trên các trục:
nđc = 1420 v/ph
n1 = 1420 v/ph
n2 = n1/u1 = 1420/5,69 = 249,56 v/ph
n3 = n2/u2 = 249,56/3,51 = 71,1 v/ph
nct= n3/ux = 71/3,55 = 20 v/ph
c. Momen xoắn trên các trục:
giá trị Mô men đợc xác định nh sau: Ti = 9,55.10 6.
Tđc = 9,55. 106.
Pdc
3
= 9,55.10 6 .
= 20176,05
n dc
1420
Pi
(N. mm).
n
(N.mm).
TI = 9,55. 106. 2,714/1420 = 20176,05 (N. mm).
TII = 9,55. 106.2,69/249,56 = 102939,17 (N. mm).
TIII = 9,55. 106.2,59/71,1 = 347883,26 (N. mm).
TCT = 9,55. 106.2,47/20 = 1179425 (N. mm).
Ta lập đợc bảng kết quả tính toán sau:
Trục
Thông số
P (kW)
N(vg/ph)
T(N.mm)
Trục
động cơ
khop
2,843
1420
20176,05
Văn Đức Lợi Lớp: ÔTÔ A_K47
I
II
u1 = 5,69
2,714
1420
18790,6
2,69
249,56
102939,17
III
u2 = 3,51
2,59
71,1
347883,26
Làm việc
Ux =3,55
2,47
20
1179425
Đồ án môn học Chi Tiết Máy
0
+
III
1
+
+
U2
+
0
II
1
U3
V
U1
0
+
F
1
I
+
II. Tính bộ truyền xích:
1. Chọn loại xích & Xác định các thông số của xích và bộ truyền xích:
PIII = 2,59 (KW)
nIII = 71,1 (v/p)
ux =3,55
Ta chọn xích ống con lăn để tăng độ bền mỏi của xích.Chọn xích 1 dãy do
bộ truyền quay chậm,tải trọng nhỏ.
- Chọn số răng đĩa xích:
Vì ux = 3,55ta chọn z1= 23
z2 = 23. 3,55= 81,65< zmax =120. vay ta chon Z =81
- Bớc xích: theo cong thuc 5.3(1),cong suat tinh toan:
Pt = P3 . k .kz . kn
- kz : hệ số số răng
Với z1 = 23 thì kz = 25/z1 = 1,087
- kn: hệ số vòng quay
Với nIII = 71,1 (v/p) kn = n01/nIII = 50/71,1 = 0,703
- k : hệ số từ các thành phần tổng hợp
k= k0. ka . kđc. kbt. kđ. kc
Trong đó :
k0 : hệ số kể đến ảnh hởng của vị trí bộ truyền
2
Văn Đức Lợi Lớp: ÔTÔ A_K47
Đồ án môn học Chi Tiết Máy
ka : hệ số kể đến khoảng cách trục và chiều dài xích
kđc : hệ số kể đến ảnh hởng của việc điều chỉnh lực căng xích
kbt : hệ số kể đến ảnh hởng của bôi trơn
kđ : hệ tải trọng động, kể đến tính chất của tải trọng
kc : hệ số kể đến chế độ làm ciệc của bộ truyền
Với điều kiện làm việc cảu hộp giảm tốc này ta chọn các hệ số trên nh sau:
k0 = 1 (đờng nối tâm hai đĩa xích nghiêng góc =300)
ka = 1 (khoảng cách trục hai đĩa xích = 35p)
kđc = 1,1 (vị trí trục đợc điều chỉnh bằng một trong các đĩa xích)
kđ = 1,4 (tải trọng va đập nhẹ)
kc = 1,25 (làm việc 2 ca )
kbt = 1,3 (làm việc có bụi,bôi trơn cấp II)
Thay các giá trị đó vào ta có k = 2,5
Vậy Pt= 2,59.2,5.1,087.0,703 = 4,948(KW)
Theo bảng 5.5 ta có xích ống con lăn 1 dãy:
bớc xích p =31,75
- Khoảng cách trục sơ bộ :
asb = 35. p = 65.31,75 = 1111,25 (mm)
- Số mắt xích
x= 2. asb/p + 0,5 (z1+z2) + (z2-z1)2.p/(4. 2.asb)
= 2.1111,25/31,75 + 0,5.(81+23) + 582.31,75/(4.3,142.1111,25) = 124,4
Lấy chẵn x = 124
- Tính lại khoảng cách trục a , theo (5.13):
a = 0,25.p{ x- 0,5(z1+z2) + [x - 0,5(z + z )]2 - 2 [(z - z )/ ] 2 }
a = 0,25 . 31,75{ 124- 0,5.(81+23) +
[124 - 0,5.(81
+ 23)] 2 - 2[(81 - 23)/3,1416
] }
a =1104,06 (mm)
Để tránh hiện tợng căng xích ta lấy khoảng cách trục ngắn lại một đoạn
a = 0,003 .a =3,3 mm
vậy khoảng cách trục a = 1100 (mm)
- Số lần va đập trong 1s: i = z1. nIII /(15. x) = 23. 71,1/ (15. 124) = 0,88
Vậy: i < [i]= 25
2. Kiểm nghiệm xích về độ bền
Hệ số an toàn :s = Q/ (kđ.Ft + Fo + Fv ) [s]
Với:
- Q = 88,5 (N) : theo bảng 5.2 là tải trọng phá hỏng
- kđ = 1,2 (va đập nhẹ): hệ số tải trọng động
- Ft = 1000. p / v1 : lực vòng
Với v1 = nIII . z1 . p/(60. 1000) = 23.31,75.71,1/ 60000= 0,87 (m/s)
Vậy Ft = 1000. 2,59 / 0,87 = 2977 (N)
- Fv = q. v2
trong đó q là khối lợng trên 1m xích q=3,8 kg
Fv = 3,8.0,87 2 = 2,87 (N)
=> F0 = 9,81 . a . kf. q = 9,81 .4.3,8.1,1= 164,02 (N)
Với kf : hệ số phụ thuộc độ võng f của xích thờng lấy kf = 4
Vậy ta có s = 88500 /(1,2. 2977 + 164,02 + 2,87) = 23,66> [s] = 8,5 (thoả
mãn)
2
1
2
1
2
Văn Đức Lợi Lớp: ÔTÔ A_K47
Đồ án môn học Chi Tiết Máy
Với [s]: tra theo bảng 5.10
3. Tính các thông số của đĩa xích
- Đờng kính vòng chia:
d1 = p/ sin (/z1) = 31,75/ sin ( 3,1416 /23) =233,2 (mm)
d2 = p/ sin (/z2) = 31,75/ sin ( 3,1416 / 81) = 818,8 (mm)
- Đờng kính vòng đỉnh
da1 = p [0,5 + cotg( /z1)] = 31,75 [ 0,5 + cotg (3,1416/23)] = 246,87 (mm)
da2 = p [0,5 + cotg( /z2)] = 31,75 [ 0,5 + cotg (3,1416/81)] = 834,08 (mm)
- Đờng kính vòng đáy
df = d- 2.r
Với r = 0,5025. d1 +0,05 = 0,5025. 19,05 + 0,05 = 9,62
df1 = 233,2 - 2 . 9,62 = 213,96 (mm)
df2 = 818,8 - 2 . 9,62 = 799,56 (mm)
4. Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc của đĩa xích
theo công thức 5.18:
H1 = 0,47 k (F . k + F ). E/ (A.k ) [H]
Với
Ft = 2977 (N)
Fvđ = 1,3. 10-7. 71,1. 31,753 .2 = 5,92 (N)
kr = 0,48 : hệ số kể đến ảnh hởng của số răng đĩa xích (bảng)
kđ =1,2 : hệ số tải trọng động
kd =1 : hệ số phân bố không đều tải trọng cho các dãy ( 1 dãy )
A=262 mm2 diện tích chiếu của bản lề, theo bảng 5.12.
E= 2,1.105 mođun đàn hồi.
Theo bảng 5.11, chọn vật liệu là thep45 có ứng suất cho phép [H] = 600.
Vậy H1 = 0,47. 0,48.(2977.1,2 + 5,92).210000 / 262 = 551,46MPa <[H] => thoả
mãn
r
t
d
vd
d
5. Lực tác dụng lên trục :
Fr = kx . Ft = 1,15 . 2977 = 3423,55 ( N)
Với kx hệ số kể đến trọng lợng xích, góc nghiêng trên trục =30nên kx=1,15.
Văn Đức Lợi Lớp: ÔTÔ A_K47
Đồ án môn học Chi Tiết Máy
III. Tính toán hộp giảm tốc :
A. Bộ truyền Bánh Răng cấp nhanh:
1.1 Chọn vật liệu chế tạo
Do yêu cầu của hộp giảm tốc không quá đặc biệt nên ta chọn vật liệu các
bánh răng nh sau:
* Bánh nhỏ:
Thép 40X tôi cải thiện : Độ cứng HB1 = 270
Giới hạn bền b1 = 950 (Mpa)
Giới hạn chảy ch1= 700 (Mpa)
* Bánh lớn :
Thép 40X tôi cải thiện : Độ cứng HB2 = 260
Giới hạn bền b2 = 850 (Mpa)
Giới hạn chảy ch2= 550 (Mpa)
1.2 Xác định ứng suất cho phép
Theo 6.1a và 6.2a trong [1], ta có:
[H] = H0lim . KHL / SH
[F] = F0lim .KFL.KFC / SF
[H]; [F] : là ứng suất tiếp xúc và ứng suất uốn cho phép
Với:
* H0lim = 2. HB +70 ; SH = 1,1
F0lim= 1,8. HB ; SF = 1,75
H0lim: ứng suất tiếp xúc cho phép ứng với chu kỳ cơ sở
Văn Đức Lợi Lớp: ÔTÔ A_K47
Đồ án môn học Chi Tiết Máy
F0lim: ứng suất phát uốn cho phép ứng với chu kỳ cơ sở
SH,SF : hệ số an toàn khi tính tiếp xúc và uốn
. Bánh nhỏ:
H0lim1 = 2.HB1 +70 = 2 . 270 +70 = 610 (Mpa)
F0lim1 = 1,8. HB1 = 1,8. 270 = 486 (Mpa)
. Bánh lớn :
H0lim2 = 2.HB2 +70 = 2 . 260 +70 = 590 (Mpa)
F0lim2 = 1,8. HB2 = 1,8. 260 = 468 (Mpa)
* KFC: hệ số xét đến ảnh hởng của đặt tải, KFC = 1 bộ truyền quay 1 chiều
* KHL , KFL : hệ số tuổi thọ xét đến ảnh hởng của thời gian phục vụ và chế
độ tải trọng của bộ truyền:
KHL =
mH
KFL = mF
N HO / N HE
N FO / N FE
.mH,mF : bậc của đờng cong mỏi khi thử về tiếp xúc và uốn mH= 6 ; mF = 6
mặt răng có HB 350
.NHO: số chu kỳ thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về tiếp xúc
NHO = 30 . HHB2,4
N ho1 = 30.270 2 , 4 = 2.107
N ho 2 = 30.260 2 , 4 = 1,87.107
.NFO : số chu kỳ thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về uốn
NFO = 4.106
.NHE và NFE : số chu kỳ thay đổi ứng suất tơng đơng .
- Số chu kì thay đổi ứng suất tơng đơng NHE đợc xác định nh sau:
N HE = 60.c i . ( Ti / Tmax ) .t i .n i .
3
Trong đó: - c là số lần ăn khớp trong một vòng quay. Nên ta có c =1.
- Ti là mômen xoắn ở chế độ i của bánh răng đang xét.
- ni là số vòng quay ở chế độ i của bánh răng đang xét.
- ti 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 HE 2 = 60.c i . ( Ti / Tmax ) .t i .n i .
3
Thay số vào các giá trị tơng ứng của công thức ta có:
N HE 1 = 60.1.1420.16000.(1.4,5 / 8 + 0,63.3 / 8) = 87,72.107
N HE 2 = 60.1.249,56.16000(1.4,5 / 8 + 0,63.3 / 8) = 19,909.107
Vậy KHL2 = 1, KHL1=1.
- Còn số chu kì thay đổi ứng suất tơng đơng NFE đợc xác định nh sau:
Văn Đức Lợi Lớp: ÔTÔ A_K47
Đồ án môn học Chi Tiết Máy
N FE = 60.c i . ( Ti / Tmax )
mF
.t i .n i .
Trong đó: - c là số lần ăn khớp trong một vòng quay. Nên ta có c =1.
- Ti là mômen xoắn ở chế độ i của bánh răng đang xét.
- ni là số vòng quay ở chế độ i của bánh răng đang xét.
- ti là tổng số giờ làm việc ở chế độ i của bánh răng đang xét.
- mF là bậc của đờng cong mỏi khi thử về uấn ở đây mF = 6.
Vậy với bánh răng lớn (lắp với trụ II) ta có:
N FE = 60.c i . ( Ti / Tmax ) .t i .n i .
6
Tiến hành thay các giá trị băng số vào công thức ta có.
N FE1 = 60.1.1420.16000(16.4,5 / 8 + 0,66.3 / 8) = 79,065.107
N FE 2 = 60.1.249,56.16000(16.4,5 / 8 + 0,66.3 / 8) = 13,89.107
Vậy KFL2 = 1, KFL1=1
Ta có :
Vậy ta có kết quả sau:
* Bánh nhỏ
[H1] = H0lim1.KHL1/SH1 = 610.1/1,1 = 554,54 (Mpa)
[F1] = F0lim1. KFC1.KFL1/SF1 = 486.1.1/1,75 =277,72(Mpa)
* Bánh lớn
[H2] = H0lim2.KHL2/SH2 = 590.1/1,1 = 536,36 (Mpa)
[F2] = F0lim2. KFC2.KFL2/SF2 =468.1.1/1,75 =267,43 (Mpa)
Do đây là cặp bánh trụ răng thẳng ăn khớp cho nên ứng suất tiếp xúc cho
phép xác định nh sau:
[ H ] = min([ H 1 ], [ H 2 ]) = 500 (MPa).
Ta có các ứng suất quá tải cho phép là:
[H]max = 2,8 ch2 = 2,8. 550 = 1540 (Mpa)
[F1]max = 0,8 . ch1 = 0,8 . 700 = 560 (Mpa)
[F2]max = 0,8. ch2 = 0,8. 550 = 440 (Mpa)
1.3 Tính toán cấp nhanh
a) Xác định sơ bộ khoảng cách trục:
aw1 = Ka . (un + 1) 3 T1 .K H 1 /([ H ] 2 .u n . ba1 )
Trong đó :
- Ka : hệ số phụ thuộc vào vật liệu của cặp bánh răng,
theo bảng 6.5 Ka = 49,5 (Mpa)1/3
- KH: trị số của hệ số phân bố không đều tải trọng trên vành răng
- ba1= bw1/aw1= 0,4 (Tra bảng 6.6 [1] )
Văn Đức Lợi Lớp: ÔTÔ A_K47
Đồ án môn học Chi Tiết Máy
- bd1 = 0,53 . ba1(un+1) = 0,53.0,4 (5,69+1) = 1,42
- KH1 = 1,24 ( tra bảng 6.7 [1] )
- un = 5,69
- T1: mômen xoắn trên trục chủ động T1 = 18790,6Nmm.
- [] = 500 MPa, ứng suất cho phép.
Vậy khoảng cách trục sơ bộ sẽ là:
aw1 = 49,5 . (5,69 + 1) 18790,6.
aw1 = 114,14 (mm)
1,24
3
/ (500
2
. 5,69
b) Xác định các thông số ăn khớp:
+ Xác định mô đun pháp tuyến:
m1 = (0,01 0,02)aw1 = 1,15 2,3 lấy m1 = 2
+ Xác định số răng , và hệ số dịch chỉnh
Ta có quan hệ : aw = m (z1+z2) / 2
z1 = 2.aw1. / [m1.(un+1)] =
2.115
2.(5,69 + 1)
= 17,19
chn Z1 = 17
z2 = un. z1 = 5,69.17 = 96,73.
chn Z2=96.
tỷ số truyền thật u1 = 96/17 = 5,647.
Vậy khoảng cách trục:
aw = m (z1+z2) / 2 = 113 (mm).
-> chọn aw = 113 mm và không dịch chỉnh.
c) Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc
Theo công thức 6.23 [1]
H1 = zM1 . zH1. z1 . [2.T1.kH. (un + 1)/(bw1.un.dw1 2 )]
Trong đó :
- zM : hệ số kể đến cơ tính vật liệu của bánh răng ăn khớp
zM1 = 274 (Mpa)1/3
- zH : hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc
theo 6.34: zH =
2 cos b1
=
sin(2tw1)
2 / sin( 2.20) = 1,76
b = 0 ( do răng thẳng).
tw = 200
- Z: hệ số kể đến sự trùng khớp của răng.
Với răng thẳng dùng 6.36a [1] tính Z:
Z =
(4 ) / 3 = (4 1,66) / 3 = 0,88
Văn Đức Lợi Lớp: ÔTÔ A_K47
. 0,4)
Đồ án môn học Chi Tiết Máy
1
z1
1
)]
z2
1
1
với = [1,88- 3,2( +
= [1,88- 3,2( 17 + 96 )]= 1,66
- Đờng kính bánh nhỏ dw1 = 2. aw1 / (un+1)
dw1 = 2. 113/ (5,69+1) = 33,78 (mm)
- chiều rộng vành răng bw= ba.aw= 0,4. 113 = 45,2.
- KH1 hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc : KH = KH. KH . KHv
.KH = 1,15 (tra bảng 6.7 [1] )
.KH=1(do răng thẳng): hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng cho
các đôi bánh răng đồng thời ăn khớp
v1 = . dw1. n1/ 60000
v1 = 3,1416. 33,78 .1420 / 60000 = 2,51 (m/s)
Theo bảng 6.13 [1] , chọn cấp chính xác 8
.KHV: hệ số tải trọng xuất hiện trong vùng ăn khớp,
theo 6.42 [1] :
H1 = h1. go . v1 .
aw1
un
Trong đó
h1 : hệ số kể đến ảnh hởng của sai số ăn khớp h1 = 0,006 ( tra bảng
6.15 [1] )
go : hệ số kể đến sai lệch các bớc răng bánh 1 và 2; go = 56
H1 = 3,76. Trị số này nhỏ hơn trị số cho phép với cấp chính xác 8
Do đó : KHv1= 1+ H1. bw1 .dw1 / (2. M1 . KH1 . KH1 ) (theo CT 6.41 [1] )
KHv1 = 1 + 3,76.45,2.33,78 / (2. 18790,6.1,24.1) = 1,123
Vậy KH = 1,24.1.1,123= 1,39
Thay tất cả các hệ số và giá trị ta tính đợc vào ta có :
H = 274. 1,76.0,88.
2. 18790,6.1,
39.(5,69
+ 1)/(45,2.5
,69.33,78
H = 463,09 (Mpa)
+ Xác định chính xác ứng suất tiếp xúc cho phép :
. zV = 0,85.v0,1 = 0,85.2,510,1=0,93
.da<700 (mm) ; KxH =1;
.ta chọn cấp chính xác tiếp xúc là 8 thì độ nhấp nhô Ra = 2,5 ữ1,25,
zR = 0,95
Ta có :
[H]t = [H] .zV.zR.KxH = 500. 0,95 . 0,93. 1 =441,75(Mpa)
Nh vậy H > [H]t vỡ vy ta phi tng aw lờn aw=120.
vn chn m = 2.
Ta phI tớnh lI cỏc thụng s sau:
Văn Đức Lợi Lớp: ÔTÔ A_K47
2
)
Đồ án môn học Chi Tiết Máy
Z1=2.120/(2.6,69)=17,73 . chn Z1=17
Z2 = 17.5,69=96,73. chn Z2= 96 rng
= 1,88-3,2(1/17+1/96)=1,66
Z = (4 1,66) / 3 =0,88.
Gúc tw =25 0 .
Tớnh li Khv : v = .dw1.n1/60000 vi dw1=2.120/6,69=35,87 mm
v = 35,87.3,14.1420/60000 = 2,66 m/s
tra bng 6.16 [1] ta cú go=56
120
h=0,006.56.2,66.
=4,1
5,69
khv=1+4,1.0,4.120.35,87/(2.18790.6.1,24.1)=1,15
kh=1,15.1.1,24=1.428.
h=274.1,76.0,88.
[ ]
2.18790.6.1,428.6,69
0,4.120.5,69.35,87 2
=428.9(Mpa).
Nh vy h < h
Thảo mãn về độ bền tiếp xúc.
d) Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn
2T 1.KF 1.Y 1.Y 1.YF 1
Theo 6.43 [1] : F1 =
bw1.dw1.m1
- KF_: hệ số tải trọng khi tính về uốn.
Theo bảng 6.7 [1] ta có
.KF1= 1,5 : hệ số kể đến sự phân bố không tải trọng trên chiều rông
vành răng khi tính về uốn
.KF1 = 1 (răng thẳng)
aw1
= 0,016.56. 2,66 .
un
dw1
KFv1 = 1 + F1. bw1 . 2T 1.KF 1.KF 1
F1 = F1. go . v1.
KFv1 = 1 + 10,94. 48 .
35,87
=
2.18790,6.1,5.1
1,334
KF1 = KFv1. KF1. KF1 = 1,334.1,5.1 = 2,001
- Với 1= 1,66; Y1 = 1/1 = 1/ 1,66
- Với 1 = 0 ; Y1 = 1
- YF: hệ số dạng răng:
Ta có các số răng tơng đơng là:
zv1 = z1= 17
Văn Đức Lợi Lớp: ÔTÔ A_K47
120
5,69
= 10,94
Đồ án môn học Chi Tiết Máy
zv2 = z2= 96Vậy YF1 = 4,26 ; YF2 = 3,6 (tra bảng 6.18 [1] theo số
răng tơng đơng)
*.Tính [F]:
Với m = 2 thì Ys1 = 1,08 - 0,0695. ln(2) = 1,032
Yr1 = 1
KxF1=1 ( da<400 (mm))
[F1] = 277,72 . Yr1. Ys1. KxF1 = 277,72. 1. 1,032 .1 = 286,6 MPa
[F2] = 267,43.1. 1,032 . 1 = 275,98 (Mpa)
Thay các giá trị vừa tính đợc vào công thức trên ta có :
F1 = 2. 18790,6. 2,001.1.4,26 /( 1,66.48.35,87.2 )= 56,04(Mpa).
F2 = F1.YF2/ YF1 = 56,04 . 3,6/4,26 = 47,35 (Mpa)
Ta nhận thấy F1= 56,04 < [F1]
F2 = 47,35 < [F2]
Vậy thoả mãn về điều kiện uốn
e)Kiểm Nghiệm răng về độ quá tải
Với Kqt = Tmax/T=1,4
H1max= H. 1,4 = 352,05 . 1,4 = 416,55 (Mpa) < [H]max= 1540 (Mpa)
F1max = F1. Kqt = 56,04 .1,4 = 78,45 (Mpa) < [F1]max
F2max = F2. Kqt = 47,35 . 1,4 = 66,29 (Mpa) < [F2]max
Vậy kết quả kiểm nghiệm răng theo điều kiện quá tải cũng thoả mãn .
f) Kết quả cặp bánh răng cấp nhanh là :
- Khoảng cách trục: aw1= 120 (mm)
- Mô đun pháp tuyến: m1 = 2 (mm)
- Chiều rộng vànnh răng: bw1=48 (mm)
- Tỷ số truyền: un =5,69
- Góc nghiêng của răng 1 = 0
- Số răng bánh răng : z1=17; z2= 96
- Hệ số dịch chỉnh : X=0; Y=0
- Đờng kính vòng chia : d=m.z / cos
d1= 34 (mm) d2= 192 (mm)
- Đờng kính đỉnh răng : da= d+ 2.( 1+x - y ). m
da1= 36 (mm) ; da2=194 (mm)
- Đờng kính đáy răng: df = d- (2,5-2.x).m
df1= 29 (mm) ; df2= 187 (mm)
B. Tính toán bộ truyền Bánh Răng cấp chậm:
1.1 Chọn vật liệu chế tạo
Do yêu cầu của hộp giảm tốc không quá đặc biệt nên ta chọn vật liệu các
bánh răng nh sau:
Văn Đức Lợi Lớp: ÔTÔ A_K47
Đồ án môn học Chi Tiết Máy
* Bánh nhỏ:
Thép 40X tôi cải thiện : Độ cứng HB1 = 270
Giới hạn bền b1 = 950 (Mpa)
Giới hạn chảy ch1= 700 (Mpa)
* Bánh lớn :
Thép 40X tôi cải thiện : Độ cứng HB2 = 260
Giới hạn bền b2 = 850 (Mpa)
Giới hạn chảy ch2= 550 (Mpa)
1.2 Xác định ứng suất cho phép
Theo 6.1a và 6.2a [1], ta có:
[H] = H0lim . KHL / SH
[F] = F0lim .KFL.KFC / SF
[H]; [F] : là ứng suất tiếp xúc và ứng suất uốn cho phép
Với:
* H0lim = 2. HB +70 ; SH = 1,1
F0lim= 1,8. HB ; SF = 1,75
H0lim: ứng suất tiếp xúc cho phép ứng với chu kỳ cơ sở
F0lim: ứng suất phát uốn cho phép ứng với chu kỳ cơ sở
SH,SF : hệ số an toàn khi tính tiếp xúc và uốn
. Bánh nhỏ:
H0lim1 = 2.HB1 +70 = 2 . 270 +70 = 610 (Mpa)
F0lim1 = 1,8. HB1 = 1,8. 270 = 486 (Mpa)
. Bánh lớn :
H0lim2 = 2.HB2 +70 = 2 . 260 +70 = 610 (Mpa)
F0lim2 = 1,8. HB2 = 1,8. 260 = 468 (Mpa)
* KFC: hệ số xét đến ảnh hởng của đặt tải, KFC = 1 bộ truyền quay 1 chiều
* KHL , KFL : hệ số tuổi thọ xét đến ảnh hởng của thời gian phục vụ và chế
độ tải trọng của bộ truyền:
KHL =
mH
N HO / N HE
KFL = mF N FO / N FE
.mH,mF : bậc của đờng cong mỏi khi thử về tiếp xúc và uốn mH= 6 ; mF = 6
mặt răng có HB 350
.NHO: số chu kỳ thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về tiếp xúc
NHO = 30 . HHB2,4
N HO1 = 30.270 2 , 4 = 2.10 7
N HO 2 = 30.260 2 , 4 = 1,87.10 7
.NFO : số chu kỳ thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về uốn
NFO = 4.106
Văn Đức Lợi Lớp: ÔTÔ A_K47
Đồ án môn học Chi Tiết Máy
.NHE và NFE : số chu kỳ thay đổi ứng suất tơng đơng .
- Số chu kì thay đổi ứng suất tơng đơng NHE đợc xác định nh sau:
N HE = 60.c i . ( Ti / Tmax ) .t i .n i .
3
Trong đó: - c là số lần ăn khớp trong một vòng quay. Nên ta có c =1.
- Ti là mômen xoắn ở chế độ i của bánh răng đang xét.
- ni là số vòng quay ở chế độ i của bánh răng đang xét.
- ti 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 HE 2 = 60.c i . ( Ti / Tmax ) .t i .n i .
3
Thay số vào các giá trị tơng ứng của công thức ta có:
N HE1 = 60.1.249,56.16000( 4,5 / 8 + 0,6 3.3 / 8) = 19,909.10 7
N HE 2 = 60.1.71,1.16000( 4,5 / 8 + 0,6 3.3 / 8) = 4,39.10 7 .
Vậy KHL2 = 1, KHL1=1
- Còn số chu kì thay đổi ứng suất tơng đơng NFE đợc xác định nh sau:
N FE = 60.ci . ( Ti / Tmax ) F .t i .ni .
m
Trong đó: - c là số lần ăn khớp trong một vòng quay. Nên ta có c =1.
- Ti là mômen xoắn ở chế độ i của bánh răng đang xét.
- ni là số vòng quay ở chế độ i của bánh răng đang xét.
- ti là tổng số giờ làm việc ở chế độ i của bánh răng đang xét.
- mF là bậc của đờng cong mỏi khi thử về uấn ở đây mF = 6.
Vậy với bánh răng lớn (lắp với trụ II) ta có:
N FE = 60.c i . ( Ti / Tmax ) .t i .n i .
6
Tiến hành thay các giá trị băng số vào công thức ta có.
N FE1 = 60.1.249,56.16000(4,5 / 8 + 0,6 6 3 / 8) = 13,89.10 7
N FE 2 = 60.1.71,1.16000( 4,5 / 8 + 0,6 6 .3 / 8) = 3,96.10 7
Vậy KFL2 = 1, KFL1=1.
Vậy ta có kết quả sau:
Bánh nhỏ
[H1] = H0lim1.KHL1/SH1 =610.1/1,1 = 554,5 (Mpa)
[F1] = F0lim1. KFC1.KFL1/SF1 = 486.1.1/1,75 =277,7 (Mpa)
* Bánh lớn
[H2] = H0lim2.KHL2/SH2 = 590.1/1,1 = 536,36 (Mpa)
[F2] = F0lim2. KFC2.KFL2/SF2 =468.1.1/1,75 =267,43 (Mpa)
Do cấp chậm dùng bánh răng nghiêng nên, theo 6.12 trong [1]:
[H] ={[H1] + [H2]}/2 = 545,43 Mpa < 1,25[H2]
Văn Đức Lợi Lớp: ÔTÔ A_K47
Đồ án môn học Chi Tiết Máy
Ta có các ứng suất quá tải cho phép là:
[H]max = 2,8 ch2 = 2,8. 550 = 1540 (Mpa)
[F1]max = 0,8 . ch1 = 0,8 . 700 = 560 (Mpa)
[F2]max = 0,8. ch2 = 0,8. 550 = 440 (Mpa)
2.3 Tính toán cấp chậm
a) Xác định sơ bộ khoảng cách trục
Theo công thức 6.15a:
aw2 = Ka . (uc + 1) 3 T2 .K H 2 /( 2.[ H ] 2 .u c . ba 2 )
Trong đó :
- T2 = 102939,17 ; u = 3,51
- [H] = 545,43 MPa.
- Ka : hệ số phụ thuộc vào vật liệu của cặp bánh răng Ka = 43 (Mpa)1/3
- KH: trị số của hệ số phân bố không đều tải trọng trên vành răng
- ba2= bw2/aw2= 0,4.
- KH2 = 1,15 ( tra bảng)
Vậy khoảng cách trục sơ bộ sẽ là:
aw2 = 43 . (3,51 + 1) 102939,17.
aw2 = 101,1 (mm)
3
1,15
/ (2.545,43
2
. 3,51
. 0,4)
b) Xác định các thông số ăn khớp
+ Xác định mô đun pháp tuyến:
m2 = (0,01 0,02)aw2 = 1,01 2,022 lấy m2 = 2
+ Xác định số răng , góc nghiêng và hệ số dịch chỉnh
Ta có quan hệ : aw = m (z1+z2) / (2.cos)
Chọn sơ bộ = 350 cos = 0,819 (Góc nghiêng của răng )
z1 = 2.aw2.cos/ [m2.(uc+1)] =
2.101.0,819
1,5.(3,51 + 1)
= 18,36
Lấy z1 = 18 z2 = uc. z1 = 3,51.18=63,18
Lấy z2= 63
Tớnh li gúc nghiờng :
cos2 =
m 2 ( z1 + z 2 )
= 0,801
2aw 2
1 = 36,77
Xỏc nh h s dch chnh:
Theo bng 6.9[1]: ta chn trng hp Z1 Zmin+2
trỏnh ct chõn rng, Zmin=12 Z1 14
nh vy chn h s dch chnh l X1=0,X2=0.
Văn Đức Lợi Lớp: ÔTÔ A_K47
Đồ án môn học Chi Tiết Máy
c) Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc
Theo công thức 6.33[1]:
H2 = zM2 . zH2. z2 . [2.T2.kH. (uc + 1)/(2.bw2.uc.dw2 2 )]
Trong đó :
- zM2 : hệ số kể đến cơ tính vật liệu của bánh răng ăn khớp zM2 = 274 (Mpa)1/3
- zH2 : hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc zH2 =
2 cos b 2
sin( 2tw 2)
b2 : Góc nghiêng của răng trên hình trụ cơ sở
tgb2 = cost2 . tg2 (theo công thức 6.35)
Với t2 và tw2 ta tra bảng
=200 : góc prôfin gốc(TCVN 1065-71)
t2: góc profin răng
tw2 : góc ăn khớp
Vì là bánh răng nghiêng nên việc dịch chỉnh không mang lại hiệu quả cao
mà làm giảm khá nhiều hệ số trùng khớp nên ta không dịch chỉnh
tg 2
tg 20
tw2 = t2 = arctg (
) = arctg{ cos 36,77 } = 24,43 0
cos 2
b2 = 34,23 0
zH2 =
2 cos 34,23
= 1,48
sin( 2.24,43)
- z2 : hệ số kể đến sự trùng khớp của răng.
b2 : hệ số trùng khớp dọc, tính theo công thức:
b2 = bw2. sin2 / (m2.)
với bw2 : chiều rộng vành răng bw2 = 0,4.101,1 = 40,44 (mm) -> chọn bw = 40
b2=
40. sin 36,77
2.3,1416
= 3,81
1/
b2>1 vậy z2=
1
z1
1
)]. cos2
z2
1
1
Với 2 = [1,88- 3,2( +
2 = [1,88- 3,2( 18 + 63 )]. cos(36,77) = 1,32
z2 = 0,87.
- Đờng kính bánh nhỏ dw2 = 2. aw2 / (uc+1)
dw2 = 2. 101,1/ (3,51+1) = 44,83 (mm)
- KH2 hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc : KH2 = KH2. KH2 . KHv2
Văn Đức Lợi Lớp: ÔTÔ A_K47
Đồ án môn học Chi Tiết Máy
Với:
+ KH2 = 1,15 (tra bảng)
+ KH2: hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng cho các đôi bánh răng
đồng thời ăn khớp
v2 = . dw2. n2/ 60000
v2 = 3,1416. 44,83 .249,56 / 60000 = 0,58 (m/s)
Ta chọn cấp chính xác 9
Tra bảng ta có KH2 = 1,13
+ KHV2: hệ số tải trọng động xuất hiện trong vùng ăn khớp.
H2 = h2. go . v2 .
aw 2
uc
Trong đó
. h2 : hệ số kể đến ảnh hởng của sai số ăn khớp h2 = 0,002 ( tra
bảng6.15[1])
. go : hệ số kể đến sai lệch các bớc răng bánh 1 và 2 , go = 73
H2=0,454
Do đó : KHv2= 1+ H2. bw2 .dw2 / (2. T2 . KH2 . KH2 )
KHv2 = 1 + 0,454.40,44.44,83 / ( 2.102939,17.1,15. 1,13) = 1,003
vi dw2=2aw2/(u+1)=44,83.
Vậy KH2 = 1,15 . 1,13 . 1,003 = 1,3034
Thay tẩt cả các hệ số và giá trị ta tính đợc vào ta có :
H = 274. 1,48. 0,87.
2. 102939,17.
1,3034.(
3,51
+1)/(2.
40,44.
3,51.44,83
2
)
H = 513,82 (Mpa)
+ Xác định chính xác ứng suất tiếp xúc cho phép :
Với v2 = 0,58 < 5 (m/s) và cấp chính xác động học là 9
zV = 0,85.0,58 0,1 =0,805
với da<700 (mm) ; KxH =1; ta chọn cấp chính xác tiếp xúc là 8 thì độ nhấp
nhô Ra = 2,5 ữ1,25, zR = 0,95
Ta có :
[H]t = [H] .zV.zR.KxH = 545,43. 0,805 . 0,95. 1 = 417,11 (Mpa)
Vậy H > [H]t
vy ta phi chn li khong cỏch trc aw2=140 (mm)
ta phi tớnh li cỏc thụng s sau:
m=(0,01 ữ 0,02)140=1,4 ữ 2,8, chn m=2 chn s b =30 o
Z1=2.140cos30/(2.4,51)=26,8
ly Z1=26(rng) Z2=26.3,51=91,26
ly Z2=91(rng).
cos =2.(26+91)/(2.140)=0,835 =33,3 o
Văn Đức Lợi Lớp: ÔTÔ A_K47
Đồ án môn học Chi Tiết Máy
tw =23,55 o
vi Z1=26 ta chn h s dch chnh x1=0,x1=0.
Cỏc h s cn sa trong cụng thc kim nghim rng v bn tip xỳc
ZH=
2COS b
2.COS 31,05
= SIN (2.23,55) =1,53
SIN ( 2. tw )
vi b =arctg(cos t .tg ) v t = tw =arctg(tg /cos )
ta cú : =0,4.140.sin33,3/(2.3,14)=4,89
=[1,88-3,2(1/26+1/91)]cos33,3=1,439
Z
=
1 / 1,439
=0,83
tớnh kH:
KH =1,15
KH : ta cú V= .62,08.249,56/60000=0,81
vi dw=2.140/4,51=62,08
KH =1,13
KHV:
H =0,002.73.0,81. 140 / 3,51 =0,747
KHV=1+0,747.62,08.56/ (2.102939,17.1,15.1,13)
KHV=1,0097
với bw=0,4.140=56
H =274.1,53.0,83.
102939,17.4,51.(1,15.1,13.1,0097)
56.3,51.62,08 2
=312,76 Mpa
nh vy H <[ H ]
vy rng tho món v bn tip xỳc.
d) Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn
theo công thức 6.43 : F2 =
2 M 2.KF 2.Y 2.Y 2.YF 2
2.bw 2.dw 2.m 2
- KF: hệ số tải trọng khi tính về uốn. KF2 = KFv2. KF2. KF2
Theo bảng ta có
6.7 -> KF2= 1,32
6.15 -> KF1 = 1,37 (cấp chính xác 9)
140
aw2
= 0,006.73. 0,81. 3,51 = 2,24
u
dw 2
KFv2 = 1 + F2. bw2 . 2T 2.KF 2.KF 2
F2 = F2. go . v2.
KFv2 = 1 + 2,24. 56 .
62,08
102939,17.1,32.1,37
= 1,0418
KF2 = KFv2. KF2. KF2 = 1,32 . 1,37 . 1,0418= 1,884
Văn Đức Lợi Lớp: ÔTÔ A_K47
Đồ án môn học Chi Tiết Máy
Với 2= 1,439 ; Y2 = 1/2 = 0,695
Với 2 = 33,30 ; Y2 = 1 33,3/140 = 0,762
- YF1, YF2: hệ số dạng răng bánh 1 và bánh 2.
Ta có các số răng tơng đơng là:
zv1 = z1/ cos32 = 44,53
zv2 = z2/ cos32 = 155,85
Vậy YF1 = 3,65 ; YF2 = 3,6 (tra bảng 6.18 theo số răng tơng đơng)
Với m = 2 thì Ys2 = 1,08 - 0,0695. ln(2 ) = 1,03
Yr2 = 1 (bánh răng phay)
KxF2=1 ( da<400 (mm))
[F1] = 277,72 . Yr1. Ys1. KxF1 = 277,72.1.1,03.1 = 286,03 MPa
[F2] = 267,43.1. 1,03 . 1 = 275,45 (Mpa)
Thay các giá trị vừa tính đợc vào công thức trên ta có :
F1 = 102939,17.1,884.0,695.0,762.3,65/(56.62,08.2) = 53,9 (Mpa)
F2 = F1.YF2/ YF1 = 53,9. 3,6/3,65 = 53,16 (Mpa)
Ta nhận thấy F1 < [F1]
F2 < [F2]
Vậy thoả mãn về điều kiện uốn
e)Kiểm Nhghiệm răng về độ quả tải
Với Kqt = 1,4= Tmax/T
Hmax= H. 1,4 = 312,76 . 1,4 = 370 (Mpa) < [H]max = 1540 (Mpa)
F1max = F1. Kqt = 53,9.1,4 = 75,46 (Mpa)
< [F1]max= 560 (Mpa)
F2max = F2. Kqt = 53,16.1,4 = 74,42 (Mpa)
< [F2]max =440 (Mpa)
Vậy kết quả kiểm nghiệm răng theo điều kiện quá tải cũng thoả mãn
f) Kết quả cặp bánh răng cấp chậm là :
- Khoảng cách trục: aw2= 140 (mm)
- Mô đun pháp tuyến: m2 = 2 (mm)
- Chiều rộng vành răng: bw2=56 (mm)
- Tỷ số truyền: u =3,51
- Góc nghiêng của răng 2 = 33,30
- Số răng bánh răng : z1=26; z2= 91
- Hệ số dịch chỉnh : X=0; Y=0
- Đờng kính vòng chia : d=m.z / cos
d1= 62,2 (mm);d2= 217,75 (mm)
- Đờng kính đỉnh răng : da= d+ 2.( 1+x - y ). m
da1= 66 (mm); da2=221 (mm)
- Đờng kính đáy răng: df = d- (2,5-2.x).m
df1= 57 (mm); df2= 216 (mm)
Kiểm nghiệm về nguy cơ chạm trục:
Các kích thớc bánh răng và khoảng cách trục phải thoả mãn:
da2/2 < (aw2 d3/2 - ) . (1)
Văn Đức Lợi Lớp: ÔTÔ A_K47
Đồ án môn học Chi Tiết Máy
Với da2 = 194 mm : đờng kính bánh răng lớn của cấp nhanh.
aw2 = 140 mm : khoảng cách trục cấp chậm.
d3 = 3 T3 /(0,2.[ ] = 48,76 mm : kích thớc trục 3.
= 4 mm.
Thay vào (1), ta thấy thoả mãn. Phần D. Tính toán Trục:
1.Chọn vật liệu chế tạo trục:
Vật liệu dùng để chế tạo trục cần có độ bền cao, ít nhạy cảm với sự tập
trung ứng suất dễ gia công và có thể nhiệt luyện dễ dàng. Cho nên thép
cacbon và thép hợp kim là những vật liệu chủ yếu để chế tạo trục. Việc lựa
chọn thép hợp kim hay thép cacbon tuy thuộc điều kiện làm việc trục đó có
chịu tải trọng lớn hay không.
Đối với trục của hộp giảm tốc làm việc trong điều kiện chịu tải trọng trung
bình thì ta chọn vật liệu làm trục là thép 40x tôi cải thiện có cơ tính nh sau
b= 850 Mpa; ch= 550 Mpa;
Với độ cứng là 250 HB.
ứng suất xoắn cho phép [] = 12 ữ 30 Mpa tuỳ thuộc vào vị trí đặt lực ta
đang xét.
2. Xác định sơ bộ đờng kính trục.
Trục sử dụng trong các hộp giảm tốc thờng trục đợc chế tạo có hình dạng
trụ tròn nhiều bậc (gồm nhiều đoạn có đờng kính khác nhau) có nh vậy mới
phù hợp với sự phân bố áp suất trong trục,tạo điều kiện cho việc lắp giáp và
sửa chữa đợc thuận lợi hơn.
Do mômen T có ảnh hởng rất lớn đến khả năng làm việc của trục. Vì trục
cũng là bộ trực tiếp tham gia vào qúa trình truyền mômen giữa các trục. Cho
nên giữa đờng kính trục với mômen T trục đó phải truyền có mối liên hệ bởi
công thức.
d3
T
0,2.[ ]
(mm).
Trong đó:
- T là mômen xoắn tác dụng lên trục.
- []= 15 ữ30 (MPa) là ứng suất xoắn cho phép.
* Đờng kính ngõng trục vào của hộp giảm tốc:
d1 3
18790,6
=18,43
0,2.15
căn cứ vào điều kiện d tối thiểu dtt=(0,8.....0,9)ddc
Vậy ta chọn sơ bộ đờng kính ngõng trục vào là d1 = 20 mm
* Đờng kính trục trung gian của hộp giảm tốc:
d1 3
102939,17
=29,52
0,2.20
Vậy ta chọn sơ bộ đờng kính trục trung gian là d2 = 30 mm
* Đờng kính trục ra của hộp giảm tốc:
Văn Đức Lợi Lớp: ÔTÔ A_K47
Đồ án môn học Chi Tiết Máy
d3 3
347883,26
=38,7
0,2.30
Vậy ta chọn đơng kính trục ra là d = 40 mm
Căn cứ vào đờng kính của ngõng trục cần lắp ổ lăn ta tiến hành tra bảng
10.2 (Trang 189-Tập1 tính toán hệ dẫn động cơ khí) ta sẽ xác định đợc gần
đúng chiều rộng của ổ lăn cần lắp nh sau:
d1=20b01=15
d2=30b02=19
d3=35b03=23
3. Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực:
( Sơ đồ tính khoảng cách đối với hộp giảm tốc bánh răng phân đôi: Hình
3).
Ta xác định các khoảng cách từ trục trung gian:
l22 = 0,5(lm22 + b02) + k1 + k2.
l23 = l22 + 0,5(l m22 + l m23) + k1.
l24 = 2l23 l22
l21 = 2l23
Tính các thành phần trong công thức:
lm22 =lm24 = (1,2 ữ 1,5) d2 = 1,3.30 = 39 mm
lm23 = (1,2 ữ 1,5)d2 = 1,5.30 = 45 mm
vậy ta có:
l22 = 0,5(19 + 39) + 10 +10 = 49 mm
l23 = 49 + 0,5(39 + 45) + 10 = 101 mm.
l24 = 2.101 49 = 153 mm
l21 = 2.101 = 202 mm
Trong đó: - b02 = 19 là chiều rộng của ổ lăn lắp với trục trung gian.
- b1,b3 lần lợt là chiều rộng của bánh răng nghiêng.
- lm23 là chiều rộng của mayơ lắp trên bánh răng thẳng.
- k1 là khoảng cách từ chi tiết chuyển động tới thành trong của
hộp hoặc giữa các chi tiết với nhau.
- k2 là khoảng cách từ ổ lăn tới thành trong của hộp.
- k3 là khoảng cách từ chi tiết quay tới nắp ổ hộp.
- hn là chiều cao nắp ổ và đầu bulông.
Tiến hành tra Bảng 10.3 (Trang 189-Tập 1 Tính toán thiết kế hệ dẫn động
cơ khí) ta xác định đợc k1 = 10 và k2 = 10 mm; k3 = 15 và hn = 16 mm.
- Tính khoảng cách đối với trục ra và trục vào:
. l32 = l22 = 49 mm
. l33 = l24 = 153 mm
Văn Đức Lợi Lớp: ÔTÔ A_K47
Đồ án môn học Chi Tiết Máy
. l31 = l21 = l11 = 202 mm
. l13 = l23 = 101 mm
. khoảng côngxôn để lắp đĩa xích trên trục ra là:
lc34 = 0,5.(bo3 + lm34 ) + k3 + hn = 0,5( 23+1,2.40 ) + 15+16 = 66,5mm.
. khoảng côngxôn để lắp nối trục đàn hồi trên trục vào là:
lc12= 0,5.(bo1 + lm13 ) + k3 + hn = 0,5( 1,4.20 + 15 ) + 15 + 16 = 52,5mm.
4. Xác định các lực tác dụng lên trục.
Căn cứ vào sơ đồ làm việc ta có sơ đồ lực đặt lên các chi tiết trong HGT
(Hình 4)
* Lực tác dụng khi ăn khớp trong các bộ truyền bánh răng đợc chia làm ba
thành phần: lực vòng Ft(Fx), lực hớng tâm Fr (Fy), lực dọc trục Fa(Fz).
Lực từ bộ truyền bánh răng trụ tính theo công thức 10.1[1]:
Ft1 = Ft2 = 2.T1/dw1
Fr1 = Fr2 = Ft1. tg t / Cos
Fa = Ft1tg
Trong đó các giá trị lực đợc xác định nh sau:
Fx13 = Fx23 =2.18790,6/35,87=1047,7 N.
Fy13 = Fy23=1047,7.tg25=488,55 N.
Fx22 =Fx24 =Fx32 = Fx33 = 2.102939,17/(2.62,08)=1658,17 N
Fy22 =Fy24= Fy32 = Fy33 =1658,17tg23,55/cos33,3 =864,69 N .
Fz22 = Fz24 = Fz32 = Fz33 = 1658,17.tg33,3 = 1089,2 N .
* Do góc nghiêng của bộ truyền xích là 300 cho nên lực tác dụng là:
Fyc33 = Fxích. Sin30 = 3423,55.sin30=1711,77 N
Fxc33 = Fxích. Cos30 = 3423,55.cos30=2964,88 N
* Lực tác dụng của nối trục đàn hồi: FKr =(0,2 ữ 0,3).Fr ; Fr = 2T/(D0 .Z)tra
bảng 16.10a (Trang 68-Tập 2:Tính toán...) ta chọn D0 = 90 mm, Z=4
FKr = 0,3.2.18790,6/(90.4) = 31,3N = Fx12.
Có phơng chiều sao cho tăng ứng suất và biến dạng do lực vòng trên chi
tiết quay khác lắp trên cùng một trục trên trục đó gây ra. Vậy FKr có chiều
nghợc với chiều Ft.
Sơ đồ đặt lực đợc biểu diễn trên hình dới đây:
Văn Đức Lợi Lớp: ÔTÔ A_K47
Đồ án môn học Chi Tiết Máy
Flx31
Fy32
Fly30
Fy33
Fly31
Fx32
Flx30
Fy20
+
Fx33
Fz33
Fz32
+
+
Fz22
+
Fx20
Fxc33
Fz24
+
Fx21
Fx24
Fx22
Fy22
Fyc33
Fy21
Fy23
Fy24
Fx13
Fx23
O
Flx10
Fx12
Fy13
Fly10
Z
Flx11
+
Fly11
X
Y
sơ đồ đặt lực trong hộp giảm tốc.
5. Xác định các thành phần phản lực tại ổ lăn và biểu đồ mômen của các
trục.
a) Đối với trục vào (Trục I).
Để xác định các thành phần phản lực ta xét sự cân bằng theo phơng oy và
ox ta có hệ phơng trình:
Fkx = Fx12 + Flx10 Fx13 + Flx11 = 0
Fky = Fly10 + Fy13 + Fly11 = 0
oy
M = l11.Fly11 l13 .Fy13 = 0
0x
M = l11.Flx11 + lc12 .Fx12 + l13 .Fx13 = 0
Văn Đức Lợi Lớp: ÔTÔ A_K47
Đồ án môn học Chi Tiết Máy
18790,6Nmm
1643,3Nmm
(M z)
(M y)
(M x)
l c12
Fly10
Fx12
Flx10
b) Đối với trục trung gian (Trục II):
* Tính các phản lực xuất hiện trên ổ lăn và vẽ biểu đồ mômen trên trục
trung gian.
Để xác định thành phần phản lực tại các gối trục ta xét sự cân bằng của
trục ta có:
M ox = Fy 22 .l 22 Fy 23 .l 23 + Fy 24 .l 24 Fly 21 .l 21 = 0
Fky = Fy 22 + FY 24 Fy 23 Fy 21 Fly 20 = 0
M oy = Fx 22 .l 22 + Fx 23 .l 23 + Fx 4 .l 24 Flx 21 .l 21 = 0
F kx = Fx 22 + Fx 23 + Fx 24 Fx 21 Flx 20 = 0
Thay số vào hệ phơng trình trên ta xác định đợc
Fly21= Fly20 = 620,415 N ; Flx21= Flx20 = 2182,02 N.
Từ đó ta có sơ đồ lực và mômen tác dụng vào trục II nh (Hình 2):
Văn Đức Lợi Lớp: ÔTÔ A_K47
Hình 1: Sơ đồ đặt lực,biểu đồ mômen và kết cấu trục I.
53729,9Nmm
24671,7Nmm
l 13
l 11
Fy13
+
Fx13
Flx11
Fly11
X
O
Y
Z
Thay số vào hệ phơng trình trên ta xác định đợc :
Flx11 = 531,98 N; Flx10 = 484,4 N ; Fly11 = Fly10 = -244,275N.
Từ đó ta có sơ đồ lực và mômen tác dụng vào trục I nh (Hình 1):
