Bài tập:hãy thiết kế hộp giảm tốc 2

Bài tập:hãy thiết kế hộp giảm tốc 2 cấp có sơ đồ như hình vẽ
Biết:N
1
=6KW;n
1
=960v/p;n
3
=100v/p;thời gian làm việc trong 7 năm mỗi năm
làm việc 250 ngày,mỗi ngày làm việc 2 ca,mỗi ca làm việc 6 giờ ;tải trọng
không đổi;bộ truyền làm việc 1 chiều.
Khi mở máy chịu quá tải150% so với tải trọng danh nghĩa
Bài làm
I,Phân phối tỷ số truyền:
-Ta có tỷ số truyền chung của hộp giảm tốc 2 cấp:
6,9
100
960
..
3
1
3
4
1
2
21
===
Ζ
Ζ
Ζ
Ζ
==

n
n
iii
Trong đó:i
1
-tỷ số truyền của trục 1
I
2
-tỷ số truyền của trục 2
Chọn trước:
1 2
1
9,6
3,2 3
3,2
i
i i
i
= ⇒ = = =
2;Thiết kế bộ truyền bánh răng trụ,răng nghiêng:
Với các thông số sau:
-Công suất trục 1: N
1
=6kw
-Số vòng quay trong 1 phút của trụ dẫn:n
1
=960v/p
-Tỷ số truyền: i
1
=3,2

-Với tải trọng không đổi,bộ truyền quay 1 chiều.
-Với số thời gian làm việc:
210006.2.250.7
==
T
giờ.
2.1;Chọn vật liệu chế tạo bánh răng và phương pháp nhiệt luyện.
+Bánh nhỏ:thép 50 thường hóa:
2
/620 mmN
bk
=
σ
,
2
/320 mmN
ch
=
σ

210
=
HB
giả thiết đường kính phôi dưới 100mm
+Bánh lớn:thép 45 thường hóa:
22
/290,/580 mmNmmN
chbk
==
σσ

190
=
HB
giả thiết đường kính phôi 100÷300mm
2.2;Tính ứng suất cho phép:
a,Tính
[ ] [ ]
/
.
N
txtx
k
O
N
σσ
=
vì tải trọng không đổi nên ta có:
-Số chu kỳ làm việc của bánh lớn:

TnuN
tđ
...60
2
2
=

Trong đó:
+u-số lần ăn khớp(u=1)
+n

2
-số vòng quay trong 1 phút của bánh răng lớn.
ứng với:
pv
i
n
n /292
29,3
960
1
1
2
===
+T-số thời gian làm việc:
21000
=
T
giờ
NN
tđ
7
10.8,3621000.292.1.60
2
==⇒
Tra bảng 3-9 trang 43 ứng với độ cứng đã chọn ta có:
NN
7
02
10
=

Ta thấy:
1
/
02
2
=⇒>
Ntđ
knênNN
Nên
[ ] [ ]
HBC
B
txNtx
o
.
==⇒
σσ
-Ứng suất tx cho phép của bánh nhỏ:
[ ]
)/(546210.6,2.
2
1
mmNHBC
B
tx
===
σ
-Ứng suất tx cho phép của bánh lớn:
[ ]
2

/494190.6,2.
2
mmNHBC
B
tx
===
σ
b,Tính
[ ]
:
u
σ
[ ]
σ
σ
σ
kn
k
N
u
.
.).6,14,1(
//
1
−
÷
=
Vì
110.5
//6

2
=⇒=>
Notđ
knênNN
Trong đó:
+n-hệ số an toàn:n=1,5
+
σ
k
-hệ số tập trung ứng suất ở chân răng chọn
8,1
=
σ
k
+
1
−
σ
-giới hạn mỏi của thép
Với thép 45:
2
1
/6,266620.43,0.43,0 mmN
bk
===
−
σσ

Với thép 35:
2

1
/4,249580.43,0.43,0 mmN
bk
===
−
σσ
Vì bánh răng quay 1 chiều:
Đối với bánh nhỏ:
[ ]
2
/2,148
8,1.5,1
1.6,266.5,1
1
mmN
u
==
σ
Đối với bánh lớn:
[ ]
2
/6,138
8,1.5,1
1.4,249.5,1
2
mmN
u
==
σ

2.3;Sơ bộ chọn hệ số tải trọng:
3,1.
==
đtt
kkk
2.4;Chọn hệ số chiều rộng bánh răng:
4,0
=
A
ψ
2.5;Tính khoảng cách trụ A.
[ ]
3
2
1
2
1
6
1
..
.
.)
.
10.05,1
()1(
n
Nk
i
iA
A

tx
sb
θψσ
′
+≥
Trong đó:
+
/
θ
-hệ số phản ánh sự tăng khả năng tải khi tính theo sức bền tx của bánh
răng chọn:
25,1
/
=
θ
+ k-hệ số tải trọng:
3,1
=
k
+
A
ψ
-hệ số chiều rộng của bánh răng:
4,0
=
A
ψ
+ i-tỷ số truyền:
29,3
1

=
i
+ n
2
-số vòng quay trong 1 phút của bánh lớn:
pvn /292
2
=
+ N
1
-công suất của làm việc của bộ truyền(trục 1):
kwN 6
1
=
+
[ ]
tx
σ
-ứng suất tx cho phép và ta chọn:
[ ]
2
/494
2
mmN
tx
=
σ
.75,120
292.25,1.4,0
6.3,1

.)
29,3.494
10.05,1
()129,3(
3
2
6
mmA
sb
=+≥⇒
Lấy :
mmA
sb
125
=
2.6;Tính vận tốc vòngcủa bánh răng và chọn cấp chính xác:
+Tính vận tốc vòng(v):
Ta có :
)1(1000.60
..2
1000.60
..
1
111
+
==
i
nAnd
v
ππ

Trong đó:
+ khoảng cách trục:
mmA
sb
125
=
+ n
1
-số vòng trong 1 phút của trục dẫn:
pvn /960
1
=

+ i- tỷ số truyền:
29,3
1
=
i
sm
i
nAnd
v /93,2
)129,3.(1000.60
960.125.14,3.2
)1(1000.60
..2
1000.60
..
1
111

=
+
=
+
==⇒
ππ
Tra bảng 3-11 trang46 TK CTM ta có thể chế tạo bánh răng theo cấp chính
xác 9.
2.7;Xác định chính xác hệ số tải trọng k:
đtt
kkK .
=
Vì tải trọng không đổi và có độ rắn của bánh răng :
350
<
HB
Tra bảng 3-12 trang 47 TK CTM
Ta có :
2
1
)(
+
=
tratt
tt
k
k
mà
⇒=
+

=
+
==
86,0
2
129,3
4,0
2
1
1
i
d
b
Ad
ψψ
tra bảng
1,1
)(
=
tratt
k
05,1
2
11,1
=
+
=⇒
tt
k
Giả sử:

β
sin
5,2
n
m
b
>
,với cấp chính xác 9 và vận tốc vòng
smv /3
<
,tra bảng 3-14
trang 48 TK CTM ta tìm được
2,1
=
đ
k
Do đó:
26,12,1.05,1
==
k
Vì trị số k không chênh lệch nhiều so với dự đoán nên ta không cần tính lại
khoảng cách trụ A và có thể chọn :
.125mmA
=
2.8;Xác định môđun,số răng,góc nghiêng của răng và chiều rộng của răng:
+Xác định môđun(m
n
):
5,225,1125).02,001,0()02,001,0(
÷=÷=÷=

sbn
Am
Tra bảng 3-1TK CTM ta có thể chọn:
mmm
n
2
=
+Sơ bộ chọn góc nghiêng:
985,0cos10
0
=⇒=
ββ
+Ta có tổng số răng của 2 bánh:

124
2
985,0.125.2cos.2
21
===Ζ+Ζ=Ζ
n
t
m
A
β
(răng)
+Số răng bánh nhỏ:
29
129,3
123
1

1
1
=
+
=
+
Ζ
=Ζ
i
t
(răng)
+Số răng bánh lớn:
9522.29,3.29,3
12
==Ζ=Ζ
(răng)
+Tính chính xác góc nghiêng:
517992,0
125.2
2).9529(
2
)(
cos
0
21
′
=⇒=
+
=
Ζ+Ζ

=
ββ
A
m
n
+Chiều rộng bánh răng:
.50125.4,0. mmAb
A
===
ψ
Kiểm nghiệmchiều rộng b thỏa mãn đk:
mm
m
b
n
39
)517sin(
2.5,2
sin
5,2
0
=
′
=>
β

⇒
Thỏa mãn đk.
2.9;Kiểm nghiệm sức bền uốn của răng:
+Tính số răng tương đương của bánh nhỏ:

7,29
992,0
29
cos
33
1
1
==
Ζ
=Ζ
β
tđ
+Tính số răng tương đương của bánh lớn:
3,97
992,0
95
cos
33
2
2
==
Ζ
=Ζ
β
tđ
+Xác định hệ số dạng răng:tra bảng 3-18 trang 52 TK CTM
Ta có: -bánh nhỏ:
450,0
1
=

y
-bánh lớn:
512,0
2
=
y
+Lấy hệ số:
5,1
=
′′
θ
+Kiểm tra ứng suất uốn tại chân răng bánh nhỏ:

θ
σ
′′
Ζ
=
.....
..10.1,19
1
2
11
1
6
1
nmby
Nk
n
u

Trong đó:
3,1
=
k
-hệ số tải trọng.
+
kwN 6
1
=
-công suất của làm việc của bộ truyền(trục 1):
+
450,0
1
=
y
- hệ số dạng răng.
+
mmb 50
=
- Chiều rộng bánh răng.
+
29
1
=Ζ
- số răng bánh nhỏ.
+
mmm
n
2
=

-môđun pháp.
+
pvn /960
1
=
-số vòng trong 1 phút của trục dẫn(bánh răng nhỏ).
+
5,1
=
′′
θ
-hệ số phản ánh sự tăng khả năng tải khi tính theo sức bền uốn
2
2
6
1
2
11
1
6
/6,39
5,1.960.2.29.50.450,0
6.3,1.10.1,19
.....
..10.1,19
1
mmN
nmby
Nk
n

u
==
′′
Ζ
=⇒
θ
σ
+Kiểm tra ứng suất uốn tại chân răng bánh lớn:

2
2
1
/8,34
512,0
450,0
.6,39
12
mmN
y
y
uu
===
σσ

⇒
đều nhỏ hơn ứng suất uốn cho phép.Vậy bánh răng đảm bảo độ bền về
uốn.
2.10;Kiểm nghiệm sức bền của răng khi chịu quá tải đột ngột trong thời gian
ngắn:
+Xét ứng suất tx quá tải cho phép:

[ ] [ ]
txNtxqt
O
σσ
5.2
=
-Với bánh răng nhỏ:
[ ] [ ]
2
/1365546.5,2.5,2
11
mmN
txNtxqt
O
===
σσ
-Với bánh răng lớn:
[ ] [ ]
2
/1235494.5,2.5,2
22
mmN
txNtxqt
O
===
σσ
+Xét ứng suất uốn quá tải cho phép:
[ ]
ch
uqt

o
σσ
.8,
=
-Với bánh răng nhỏ:
[ ]
2
/256320.8,0.8,0
1
mmN
ch
uqt
===
σσ
-Với bánh răng lớn:
[ ]
2
/232290.8,0.8,0
2
mmN
ch
uqt
===
σσ
Vì bánh răng lớn có ứng suất txqt cho phép nhỏ hơn nên kiểm nghiệm sức bền
tx và bền uốn cho bánh răng lớn.
a,Kiểm nghiệm sức bền tx:
[ ]
2
.

txqt
qttxtxqt
k
σσσ
≤=
Trong đó:
2
1
3
1
1
6
..
..)1(
.
.
10.05,1
nb
Nki
iA
tx
θ
σ
′
+
=
Với: +
mmA 125
=
- khoảng cách trục.

+
29,3
1
=
i
- tỷ số truyền.
+
3,1
=
k
-hệ số tải trọng.
+
kwN 6
1
=
-công suất của làm việc của bộ truyền(trục 1).
+
mmb 50
=
- Chiều rộng bánh răng.
+
pvn /292
2
=
- số vòng quay trong 1 phút của bánh lớn.
+
25,1
=
′
θ

.-hệ số phản ánh sự tăng khả năng tải khi tính theo sức bền
tx của bánh răng.

2
36
2
1
3
1
1
6
/469
292.50.25,1
6.3,1.)129,3(
29,3.125
10.05,1
..
..)1(
.
.
10.05,1
mmN
nb
Nki
iA
tx
=
+
=
′

+
=⇒
θ
σ
Vì khi mở máy bộ truyền chịu quá tải 150% so với tải trọng danh nghĩa.
Từ đó ta sẽ có:
23,15,15,1
100
150
==⇒==
qtqt
kk

[ ]
22
/1235/4,5745,1.469.
2
mmNmmNk
txqt
qttxtxqt
=≤===
σσσ

⇒
đảm bảo đk bền.
b,Kiểm nghiệm sức bền uốn:
[ ]
2
.
uqt

qtuuqt
k
σσσ
≤=
Vì ứng suất uốn cho phép của bánh lớn nhỏ hơn nên ta dùng để kiểm tra sức
bền uốn của bánh nhỏ và bánh lớn.
Với:
22
1
/8,34,/6,39
2
mmNmmN
u
==
σσ

[ ]
22
/232/4,595,1.6,39.
2
11
mmNmmNk
uqt
qtuuqt
=<===⇒
σσσ

[ ]
22
/232/2,525,1.8,34.

2
22
mmNmmNkvà
uqt
qtuuqt
=<===
σσσ

⇒
đảm bảo độ bền uốn.
2.11;Các thông số hình học chủ yếu:
-Môđun pháp tuyến:
mmm
n
2
=
-Số răng:
95,29
21
=Ζ=Ζ
-Chiều rộng của răng:
mmb 50
=
-Góc ăn khớp:
o
n
20
=
α
-Góc nghiêng:

517
0
′
=
β
-Khoảng cách trụ:
mmA 125
=

-Đường kính vòng chia:
mm
m
d
mm
m
d
n
n
192
992,0
2.95
cos
.
59
992,0
2.29
cos
2
2
1

1
==
Ζ
=
==
Ζ
=
β
β
-Đường kính vòng đỉnh:
mmmdD
mmmdD
ne
ne
1962.21922
632.2592
2
1
2
1
=+=+=
=+=+=