Tính toán thiết kế hệ dẫn động tời kéo
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (491.65 KB, 62 trang )
Đồ án môn học Chi Tiết Máy
Mục lục
Trang
Phần 1. Chọn động cơ và phân phối tỷ số truyền
I. Chọn động cơ 4
II. Phân phối tỷ số truyền 6
III. Xác định công xuất, momen, số vòng quay trên các trục 6
Phần 2. Thiết kế các bộ truyền
I. Thiết kế bộ truyền đai 8
1. Chọn loại đai 8
2. Xác định một số thông số bộ truyền 8
3. Xác đinh tiết diện đai 9
4. Xác định lực căng ban đầu và lực tác dung lên trục 10
5. Thống kê các thông số bộ truyền 10
II. .Thiết kế bộ truyền bánh răng trong hộp giảm tốc 11
1. Chọn vật liệu 11
2. Xác định ứng xuất cho phép 11
1. Tính chọn một số thông số bộ truyền cấp nhanh 14
a. Xác định khoảng cách trục 14
b. Xác định một số thông số ăn khớp 15
c. Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc 16
d. Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn 18
e. Kiểm nghiệm quá tải 20
f. Các thông số bộ truyền cấp nhanh 20
4. Tính chọn một số thông số bộ truyền cấp nhanh 22
a. Xác định khoảng cách trục 22
b. Xác định một số thông số ăn khớp 23
c. Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc 24
d. Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn 26
e. Kiểm nghiệm quá tải 28
f. Các thông số bộ truyền cấp chậm 29
Phần 3. Tính thiết kế trục, then, ổ, khớp nối.
I. Thiết kế trục 34
1. Vật liệu chế tạo trục 34
2. Thiết kế trục 34
- 2 -
Đồ án môn học Chi Tiết Máy
3. Kiểm nghiệm trục 43
II. Tính chọn then 48
1. Chọn then 48
2. Kiểm nghiệm mối ghép then 49
III. Tính chọn ổ 50
1. Chọn ổ lăn 51
2. Kiểm nghiệm khả năng tải của ổ 51
IV. Tính chọn khớp nối 52
1. Chọn nối trục vòng đàn hồi 52
2. Kiểm nghiệm đIều kiện bền của vòng đàn hồi và chốt 54
Phần IV. Kết cấu vỏ hộp và các chi tiết HGT.
I. Vỏ hộp giảm tốc 55
1. Vật liệu 55
2. Kết cấu và kích thớc cơ bản 55
II. Các chi tiét trong HGT 59
Phần V. Lắp gép, bôi trơn, điều chỉnh.
I. Lắp gép 62
1.Xác định và chọn kiểu lắp 62
2.phơng pháp lắp ráp HGT 63
II. Bôi trơn 63
1. BôI trơn trong HGT 65
2.BôI trơn ổ lăn 66
3. Chọn chi tiết bôI trơn 66
III. Điều chỉnh 67
1. ĐIều chỉnh ăn khớp bánh răng 67
2. ĐIều chỉnh khe hở ổ lăn 68
Tài liệu tham khảo 68
- 3 -
Đồ án môn học Chi Tiết Máy
Phần I Chọn động cơ và phân phối tỷ số truyền .
I- Chọn động cơ.
1-xác định công suất động cơ.
T
MM
T2=0,3T1
T1=Tmax
Tmm=1,3T1
40
15 15
1-3s
T(Nmm)
t
Công suất cần thiết trên trục động cơ đợc xác định theo công thức:
P
ct
=
t
P
Trong đó:
P
ct
là công suất cần thiết trên trục động cơ (kW).
P
t
là công suất tính toán trên trục máy công tác (kW).
là hiệu suất truyền động của bộ truyền.
Xác định P
ct
:
Tải trọng thay đổi theo chu kỳ nhng do thời gian làm việc tơng đối:
ts =
t
t
ck
lv
.100 =
t
tt
ck
21
+
.100 = 75% > 60%
nên động cơ dẫn động dợc xem nh làm việc trong chế độ dài hạn với tải trọng thay đổi
và P
t
đợc tính theo P
tđ
P
t
= P
tđ
P
td
=
2
21
2
2
02
1
2
01
tt
t
p
t
p
+
+
P
0
: công suất trục tang lớn nhất :
P
0
=
1000
.
max
V
F
- 4 -
Đồ án môn học Chi Tiết Máy
Với : F
max
lực kéo lớn nhất trên dây cáp ; F
max
= 5500 [N]
V vận tốc kéo cáp ; V = 0,9 [m/s] .
P
0
= 4,950 [Nmm]
P
01
: Công suât trục tang trong thời gian t
1
= 15 [ph].
Do T
1
= T
max
nên :
P
01
= P
0
= 4,940 [Nmm]
P
02
: Công suất trục tang trong thời gian t
2
= 15 [ph]
Do T
2
= 0,3T
1
nên :
P
02
= 0,3P
01
= 1,485 [Nmm].
Thay vào CT trên ta có : P
1
= P
tđ
= 3,6542 [Nmm]
Xác định :
Hiệu suất truyền động: =
D
.
3
OL
NBR
.
2
Trong đó:
D
là hiệu suất của bộ truyền Đai.
OL
là hiệu suất của một cặp ổ lăn.
BR
là hiệu suất của bộ truyền HGT răng trụ 2 cấp.
N
là hiệu suất của khớp nối.
Tra bảng 4.2/T1 ta chọn :
Bộ truyền
D
OL
BR
N
Hiệu suất 0,95 0,99 0,96 0,99
Thay vào công thức trên : = 0,95 . 0,99
3
. 0,96
2
. 0,99 = 0,8410
P
ct
= 4,3451 [kW]
2- Xác định sơ bộ số vòng quay đồng bộ.
Xác định số vòng quay sơ bộ hợp lý của động cơ điện.
n
sb
= n
lv
. U
t
Trong đó : n
sb
: số vòng quay sơ bộ hợp lý của động cơ
n
lv
: số vòng quay của trục tang kéo
U
t
: tỉ số truyền toàn bộ hệ thống
Xác định n
lv
:
n
lv
=
( )
pv
D
V
/7147,53
320.141,3
9,0.60000
.
.60000
==
Xác định U
t
:
- Tỉ số truyền của cơ cấu : U
t
= U
D
.U
h
Với : U
h
tỉ số truyền của đai.
U
D
tỉ số truyền của HGT.
Theo bảng 2.4/T1 chọn : U
D
= 2,24, bảng 3.1/T1 chọn U
h
= 12
U
t
= 26,880
- 5 -
Đồ án môn học Chi Tiết Máy
Vậy số vòng quay sơ bộ của động cơ: n
sb
= 1443,240 [v/ph]
3-Chọn quy cách động cơ.
Tra bảng P.3.1 với P
ct
= 4,3451 [kW] và n
sb
= 1443,240 [v/ph]
Chọn động cơ :
Ký hiệu 4A112M4Y3
Công suất động cơ P
đc
=5,5 [kW]
Vận tốc quay n
đc
=1425 [v/ph]
2=
dn
k
T
T
II- Phân phối tỷ số truyền .
1-Tỷ số truyền U
t
của hệ thống dẫn động .
U
t
=
lv
dc
n
n
Thay số : U
t
=
7147,53
1425
= 26,5290
2- Phân phối tỷ số truyền của hệ dẫn động U
t
cho các bộ truyền .
U
t
=U
D
.U
h
Chọn U
h
= 12
U
D
=
h
t
U
U
=
12
5290,26
= 2,210
Từ bảng 3.1 phân phối tỉ số truyền cho các cấp bánh răng trong hộp giảm tốc :
Tỷ số truyền của cặp bánh răng cấp nhanh U
1
= 4,32
Tỷ số truyền của bộ truyền cấp chậm U
2
= 2,78
III- Xác định công suất, mômen và số vòng quay trên các trục.
Dựa vào công suất cần thiết P
ct
của động cơ và sơ đồ của hệ thống dẫn động ta tính đợc
trị số công suất ,mômen và số vòng quay trên các trục.
P
I
= P
ct
.
kn
.
ôl
P
I
= 4,3451.0,99.0,99 = 4,0866 [kw].
n
I
=
210,2
1425
=
D
dc
U
n
= 645,092 [v/ph].
- 6 -
Tỷ số
Đồ án môn học Chi Tiết Máy
T
I
= 9,55.10
6
.
I
I
n
P
= 60498,39[N.mm]
P
II
= P
I
.
br
.
ôl
P
II
= 4,0866.0,96.0,99 = 3,8839[kw].
n
II
=
1
U
n
I
= 149,32[v/ph]
T
II
= 9,55.10
6
.
II
II
n
P
= 248389,73[N.mm]
P
III
= P
II
.
br
.
ôl
P
III
=3,8839.0,96.0,99 = 3,6202[kw].
n
III
=
78,2
8,149326
2
=
U
n
II
= 53,714 [v/ph].
T
III
= 9,55.130
6
.
III
III
n
P
= 656262,81 [N.mm]
Dựa vào kết quả tính toán ở trên ta có bảng sau:
Trục
Thông số
Động cơ 1 2 3
Công suất P
( )
kw
lv
4,3451 4,0866 3,8839 3,6912
Tỷ số truyền U 2,210 4,320 2,780
Số vòng quay n
( )
pv \
1425 645,090 149,330 53,720
Mô men xoắn
T(Nmm)
29119,8 60498,4 248389,7 656262,8
- 7 -
Đồ án môn học Chi Tiết Máy
Phần II thiết kế các bộ truyền.
I-Thiết kế bộ truyền đai.
1-Chọn loại đai.
Căn cứ vào yêu cầu của bộ truyền, chon loại đai vải cao su vì các đặc tính : có độ bền
mỏi và bền mòn cao, đàn hồi tốt, ít bị ảnh hởng của độ ẩm và sự thay đổi của nhiệt độ,
2-Xác định các thông số của bộ truyền .
a-Đờng kính bánh đai:
Bánh đai nhỏ :
d
1
= (5,2 6,4).
3
0
Với T
0
là mô men xoắn trên trục động cơ : T
0
= 29.119,8 Nmm
d
1
= ( 159,980 196,90 )
Theo Tiêu Chuẩn ta chọn: d
1
= 160 (mm).
Bánh đai lớn:
d
2
= d
1
U
D
.(1-
)
Với
là hệ số trợt của đai, với đai dẹt vải cao su
= 0,01.
d
2
= 350,064
Theo Tiêu Chuẩn chọn: d
2
= 355 (mm).
Tỉ số truyền thực tế :
U
D
= d
2
/[d
1
.(1-
)]
U
D
= 2,2410
Sai số % U
D
: %U
D
= 1,33% < 4%
b-Khoảng cách trục:
Với đai vải cao su truyền vận tốc trung bình :
Khoảng cách trục : a = 2(d
1
+d
2
)
a = 1030 [mm]
c-Chiều dài đai:
Chiều dài đai đợc tính :
L=2a+0,5(d
1
+d
2
)+
( )
( )
2
1
2
4a
dd
Thay số ta có : L = 2878,189 [mm].
Vận tốc truyền đai : v=
60000
.
11
nd
v = 11,9380 [m/s]
Nghiệm số vòng chạy của đai trong l(s) :
- 8 -
Đồ án môn học Chi Tiết Máy
i =
l
v
= 4,263 <5 thoả mãn.
Tăng chiều dài đai lên: 200[mm] dể nối đai.
c-Góc ôm
1
:
Theo công thức góc ôm :
1
=180
o
-57
o
.
a
dd
12
1
=169,2087
o
3-Xác định tiết diện đai.
a- Chiều dày đai :
Để hạn chế ứng suất cuốn sinh ra trong đai và tăng tuổi thọ cho đai thì :
/d
1
(/d
1
)
Max
Tra bảng 4.8 với đai vảI cao su :
(/d
1
)
Max
= 1/40
/d
1
1/40
40[mm]
Trong bảng 4.1 chon loại đai :bKH-65 có 4 lớp không có lớp lót với :
= 40[mm]
b-chiều rộng đai:
Theo công thức: b =
[ ]
.
.
F
dt
KF
F
t
: Lực vòng :
V
P
F
t
1
.1000
=
Với : P
1
= 4,0866[kw] ; V= 11,9380 [m/s]
F
t
=363,972 [N]
K
đ
: Hệ số tảI trọng động :
Từ bảng 4.7/T1 với thiết bị dẫ động quay hai chiều :
K
đ
= 1,25 + 0,1 = 1.35 (+0,1 do làm việc 2 ca)
[
F
] :ứng suất cho phép .
[
F
] = [
F
]
o
.C
.C
v
. C
o
-[
F
]
o
: ứng suất cho phép , đợc xác định bằng thực nghiêm:
- 9 -
Đồ án môn học Chi Tiết Máy
[
F
]
o
= k
1
-k
2
./d
1
ở đây sử dung bộ truyền đặt nằm ngang và đIều chỉnh định kỳ thì ứng suất ban đầu : [
F
]
o
= 1,8 [MPa] tra bảng 4.9/T1 ta chon đơc : k
1
= 2,5 ;k
2
= 10
Do dó : [
F
]
o
= 2,25 [MPa]
-C
: Hệ số ảnh hởng của góc ôm
1
tren bánh đai nhỏ đén khả năng kéo của đai : C
= 1- l.0,03(180-
1
)
C
= 0,9696
-C
v
: Hệ số ảnh hởng của lực ly tâm đến độ bám của đai :
C
v
= 1- k
v
.(0,01v
2
-1)
Với đai vảI cao su : k
v
= 0,04
C
v
= 0,9829
-C
o
: Hệ số ảnh hởng của vị trí bộ truyền trong không gianvà phơng pháp căng đai. Bảng
4.12/T1 với đai thờng đặt nằm ngang chon : C
o
= 1
Thay các giá trị vào công thức trên ta có :
[
F
]
o
= 2,1442
b =57,2897
Theo tiêu chuẩn bảng 4.1/T1 chọn : b =50 [mm].
c-Tiết diện đai :
A = b. = 200 [mm].
d-chiều rộng đai :
Tra bảng 26.16/T2 chọn đợc B = 63 [mm].
4-Xác định lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục .
a-Lực căng ban đầu:
Đợc tính theo công thức : F
o
=
0
. b.
F
o
= 360 [N]
b-Lực tác dụng lên truc:
Đợc tính theo công thức : F
r
=2.F
0
.sin(
1
/2 )
Với
1
=169,2087
o
F
r
= 717,2026 [N].
- 10 -
Đồ án môn học Chi Tiết Máy
5-Bảng tóm tắt các thông số của bộ truyền đai .
Thông số Giá trị
Đờng kính bánh đai nhỏ (d
1
,mm) 160
Đờng kính bánh đai lớn (d
2
,mm) 355
Chiều rộng bánh đai (B, mm) 63
Chiều dàI đai (L,mm) 2878,189
Tiết diện đai(A, mm)
4ì50
Lực tác dung lên trục (F
r
,mm) 717,2026
II. Thiết kế bộ truyền bánh răng trong HGT.
1-Chọn vật liệu.
Để thuận tiện cho việc cung cấp vật liệu ta chọn vật liệu hai bánh là nh nhau,vì ở đây tải
trọng trung bình nên ta chọn vật liệu nh sau.
a-Chọn vật liệu bánh nhỏ:
Chọn thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn mặt răng HB
1
= 241 285
Có
b1
= 850 [Mpa].
ch1
= 580 [Mpa].
b-Chọn vật liêu bánh lớn :
Để tăng khả năng chạy mòn của răng ,nên nhiệt luyện bánh lớn có
độ rắn mặt răng thấp hơn bánh nhỏ từ 10 đến 15 HB.
Chọn thép 45tôi cải thiện đạt độ rắn mặt răng HB
2
= 192 240
Có
b2
= 750 [Mpa].
ch2
= 450[Mpa].
2- Xác định ứng suất cho phép.
ứng suất tiếp xúc cho phép [
H
] và ứng suất uốn cho phép [
F
] đợc xác định theo công
thức sau .
[
H
] =
H
HLxHvrH
S
KKZZ
0
lim
[
F
] =
F
FcFLxFsRF
S
KKKYY
0
lim
.
Trong đó : Z
R
- Hệ số xêt đến độ nhám của mặt răng làm việc.
Z
v
- Hệ số xét đến ảnh hởng của vận tốc vòng.
K
xH
- Hệ số xét đến ảnh hởng của kích thớc bánh răng.
Y
R
- Hệ số xét đến ảnh hởng của độ nhám mặt lợn chân
- 11 -
Đồ án môn học Chi Tiết Máy
răng.
Y
s
- Hệ số xét đến ảnh hởng của vật liệu đối với tập chung
ứng suất .
K
xF
- Hệ số xét đến kích thớc của bánh răng ảnh hởng đến
độ bền uốn.
K
Fc
- Hệ số xét đến ảnh hởng đặt tải vì bộ truyền quay một
Chiều nên K
Fc
= 1.
K
HL,
K
FL
-Hệ số tuổi thọ.
S
H
,S
F
- Hệ số an toàn khi tính về tiếp xúc và uốn.
0
Hlim
- ứng suất tiếp xúc cho phép ứng với chu kỳ cơ sở.
0
Flim
- ứng suất uốn cho phép ứng với chu kỳ cơ sở.
Khi thiết kế sơ bộ lấy Z
R
.Z
v
.K
xH
= 1 và Y
R
.Y
s
K
xF
= 1, do đó công thức ứng suất cho phép
là:
[
H
] =
H
HLH
S
K.
0
lim
[
F
] =
F
FcFLF
S
KK
0
lim
.
Chọn độ rắn bánh răng nhỏ HB
1
=245 Mpa
Chọn độ rắn bánh răng nhỏ HB
2
=230 Mpa
tra bảng 6.2/1/ đợc.
0
Hlim
= 2.HB +70 và S
H
=1,1.
0
Flim
= 1,8.HB và S
F
=1,75.
0
Hlim1
= 2.HB
1
+70 = 2.245 + 70 = 560 [Mpa].
0
Hlim2
= 2.HB
2
+70 = 2.230 + 70 =530 [Mpa].
0
Flim1
= 1,8.HB
1
= 1,8.245 =441 [Mpa]
0
Flim2
= 1,8.HB
2
= 1,8.230 =414 [Mpa]
Số chu kỳ thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về tiếp xúc là:
N
HO
= 30.H
2,4
1H.
N
H01
= 30.245
2,4
=1,6 .10
7
.
N
H02
= 30.230
2,4
=1,39.10
7
.
Số chu kỳ thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về uốn đối với mọi loại thép
N
Fo
= 4.10
6
.
- 12 -
Đồ án môn học Chi Tiết Máy
Vì bộ truyền chịu tải trọng động nên chu kỳ tơng đơng là:
N
HE
= 60.c.(T
i
/T
Max
)
3
.n
i
.t
i
N
HE2
= 60.c.n
1
/u
1
.t
i
.((T
i
/T
Max
)
3
.
Với c, n, t
lần lợt là số lần ăn khớp trong một phút, số vòng quay trong một phút, tổng
số giờ làm việc của bánh răng đang xét.
Thay số tính ra ta có:
N
HE1
> N
HO1
nên lấy hệ số tuổi thọ K
HL1
= 1.
N
HE 2
> N
HO2
nên lấy hệ số tuổi thọ K
HL2
= 1.
N
FE 1
> N
FO1
nên lấy hệ số tuổi thọ K
FL1
= 1.
N
FE 2
> N
FO2
nên lấy hệ số tuổi thọ K
FL2
= 1.
Từ các số liệu trên ta xác định đợc ứng suất cho phép.
[
H
] =
H
HLH
S
K.
0
lim
[
H
]
1
=
H
HLH
S
K.
0
lim
=
11
1560
,
.
=509 [Mpa].
[
H
]
2
=
H
HLH
S
K.
0
lim
=
1,1
1.530
= 481,8 [Mpa].
Với bộ truyền cấp nhanh bánh răng trụ răng thẳng nên ứng suất tiếp xúc cho phép là giá
trị nhỏ hơn trong hai giá trị [
H
]
1
và [
H
]
2
.vậy ứng suất tiếp xúc cho phép là: [
H
]
=
481,8 [Mpa].
Với bộ truyền cấp chậm dùng bánh răng trụ răng thẳng, do đó :
[
H
] = 1/2([
H
]
1
+[
H
]
2
) = 495,4 [MPa]
[
F
] =
F
FcFLF
S
KK
0
lim
.
[
F
]
1
=
F
FcFLF
S
KK
0
lim
=
75,1
1.1.441
= 525 [Mpa].
[
F
]
2
=
F
FcFLF
S
KK
0
lim
=
75,1
1.1.414
=236,5 [Mpa].
xác định ứng suất quá tải cho phép.
Với bánh răng đợc tôi cải thiện thì :
[
H
]
max
= 2,8.
ch2
= 2,8.450 =1260 [Mpa].
[
F1
]
max
= 0,8.
ch1
= 0,8.580 = 464 [Mpa].
- 13 -
Đồ án môn học Chi Tiết Máy
[
F2
]
max
= 0,8.
ch2
= 0,8.450 = 360 [Mpa].
3-Tính bộ truyền cấp nhanh.
a-xác định sơ bộ khoảng cách trục a
w
:
Ta có :
a
w1
= K
a
.(U
1
+1)
3
1
2
1
][
.
baH
H
U
K
T
.
Trong đó : K
a
- Hệ số phụ thuộc vật liệu của cặp bánh răng và loại răng tra
bảng 6.5/1/ trang 96 đợc K
a
= 49,5.MPa
1/3
U
2
- tỷ số truyền của cặp bánh răng , U
2
= 4,32 (tính ở trên).
T
I
- Momen xoắn trên trục bánh chủ động, T
I
= 60498,3 [Nmm]
K
H
- Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều
rộng vành răng khi tính về tiếp xúc, nó phu thuộc vào vị trí của
bánh răng đối với ổ và hệ số
1d
.
1d
= 0,53.
ba
.(U
1
+1).
Tra bảng 6.6/1/ ta chọn
ba
= 0,3
bd
= 0,53.0,3(4,32+1) = 0,8458
Tra bảng 6.7/T1/ trang 98 đợc K
H
= 1,1268 (Nội suy).
a
w2
= 160,5464[mm]
Chọn : a
w2
= 160[mm]
b-xác định các thông số ăn khớp:
m= (0,01ữ0,02)a
w2
= (0,01ữ0,02).160= 1,6 ữ 3,2.
Theo bảng 6.8/T1/ chọn môđun pháp m = 2,5.
xác định số răng bánh nhỏ.
Vì răng thẳng nên ta có : Z
1
=
)132,4(5,2
160.2
)11.(
.2
2
+
=
+Um
a
w
= 24,06
Chọn Z
1
= 24 răng .
Do đó Z
2
= u
1
.z
1
= 4,32 24 = 103,68 Chọn Z
2
=103 răng.
Tính lại khoảng cách trục :
a
w1
=
2
)10324.(5,2
2
.
+
=
t
Zm
= 158,75 [mm].
Với Z
t
là tổng số răng .
Tính lại tỷ số truyền :
- 14 -
Đồ án môn học Chi Tiết Máy
U
1
=
24
103
1
2
=
Z
z
= 4,291
+Xác định hệ số dịch chỉnh để đảm bảo a
w
=160 ( mm)
Hệ số dịch tâm: y=
( )
21
5,0 zz
m
a
w
+
=
( )
103245,0
5,2
160
+
=0,5
Hệ số : k
y
=
127
5,0.1000.1000
=
t
z
y
=3,9370
Tra bảng 6.10a/T1/ ta đợc: k
x
=0,1183
Hệ số giảm đỉnh răng : y =
0150,0
1000
127.1183,0
1000
.
==
tx
zk
Tổng hệ số dịch chỉnh: x
t
=y+y=0,5+0,015=0,515
Hệ số dich chỉnh bánh 1:
x
1
=0,5[x
t
-(z
2
-z
1
)
t
z
y
]=0,5[0,515-(103-24)
127
5,0
]=0,102
Hệ số dịch chỉnh bánh 2: x
2
=x
t
-x
1
=0,515- 0,102= 0,4130
xác định góc ăn khớp
tw
.
Cos
tw
=
92851,0
180.2
20cos.5,2.127
.2
cos
0
==
w
t
a
mZ
.
tw
= 21,1956
0
c-Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc:
ứng suất tiếp xúc xuất hiện trên bề mặt răng của bộ truyền phải thoả mãn điều kiện sau:
H
= Z
M
.Z
H
.Z
.
+
2
12
2
)1.( 2
ww
HII
dUb
UKT
[
H
].
Trong đó : Z
M
- Hệ số kể đến cơ tính của vật liệu của các bánh răng ăn khớp
tra bảng 6.5/1/ ta đợc Z
M
= 274 Mpa
1/3
.
Z
H
- Hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc .
Z
H
=
).sin(
cos.
tw
b
2
2
=
)1956,21.2sin(
1.2
0
= 1,7639 .
Z
- Hệ số kể đến sự trùng khớp của răng, với răng thẳng
=0 ta có.
Z
=
3
4
.
- 15 -
Đồ án môn học Chi Tiết Máy
Với
.
103
1
24
1
2,388,1cos
11
2,388,1
2
1
+=
+=
z
z
= 1,748
Z
=
3
748,14
=0,866 .
K
H
- Hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc .
K
H
= K
H
.K
H
.K
Hv
K
H
- Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng tra bảng
6.7/T1/ với
1d
= 0,8458
(tính ở trên ) tra đợc K
H
=1,12
K
H
- Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng cho các đôi răng đồng thời ăn khớp, với
răng thẳng K
H
=1.
K
Hv
- Hệ số kể đến tải trọng xuất hiện trong vùng ăn khớp trị số của K
Hv
tính theo công thức
sau.
K
Hv
= 1 +
HHI
wwH
KKT
dbV
2
1
.
d
w1
: Đờng kính vòng lăn bánh nhỏ.
d
w1
=
132,4
160.2
1
.2
1
1
+
=
+U
a
w
= 60,480 [mm].
b
w
:Chiều rộng vàng răng .
b
w
=
ba
.a
w1
= 0,3.160 = 60 [mm]
V
H
=
H.
.g
0
.v.
2
2
U
a
w
Với V là vận tốc vòng :V=
60000
465.480,60.14,3
60000
1
=
Iw
nd
= 0,2025 [m/s].
Với V= 0,2025 < 2 m/s tra bảng 6.13/1/ ta chọn cấp chính xác về mức làm việc êm là 9.
Với cấp chính xác làm việc êm là 9 tra bảng 6.16/1/ ta chọn đợc trị số của hệ số kể đến
ảnh hởng sai lệch bớc răng g
0
= 73.
Với HB
2
= 230< 350 tra bảng 6.15/1/ tra đợc hệ số kể đến ảnh hởng của các sai số ăn
khớp
H
= 0,006.
V
H
=
H.
.g
0
.v.
1
2
U
a
w
= 0,006.73.0,2025.
32,4
160
= 0,5397 [m/s]
- 16 -
Đồ án môn học Chi Tiết Máy
K
Hv
= 1 +
HHI
wwH
KKT
dbV
2
1
= 1 +
=
04,1.39,60498.2
480,60.60.5397,0
1,013
K
H
= K
H
.K
H
.K
Hv
= 1,04.1.1,013= 1,054.
H
= Z
M
.Z
H
.Z
.
2
11
1
)1.( 2
ww
HI
dUb
UKT +
H
= 274.1,72.0,876.
2
)480,60.(32,4.60
)132,4.(054,1.3,60498.2 +
=428,2 [Mpa].
Với v= 0,2025 m/s <5 m/s lấy Z
v
= 1, với cấp chính xác tiếp xúc là 9, chọn cấp chính xác
động học là 9 khi đó cần gia công răng đạt độ nhám R
z
=10 40 àm do đó Z
R
= 0,9 . với d
a
<
700 mm lấy K
xH
= 1.
[
H
] = [
H
].Z
v
.Z
R
.K
xH
=481,8.1.0,9.1=433,26 [Mpa].
Vậy
H
= 428,2< [
H
] =433,62 [Mpa].
Tính sự chênh lệch ứng suất .
=
%2,1100.
62,433
2,42862,433
=
d-Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn:
Để đảm bảo độ bền uốn cho răng, ứng suất uốn sinh ra tại chân răng không vợt quá một trị
số cho phép:
F1
=
mdb
YYYKT
ww
FFII
2
22
1
[
F1
].
F2
=
1
21
.
F
FF
Y
Y
[
F2
]
Trong đó : T
II
- Momen xoắn trên trục bánh chủ động 3.
m- môđun pháp.
b
w
- Chiều rộng vành răng.
Y
- Hệ số kể đến sự trùng khớp của răng .
Y
=
59,0
1,7
11
==
. (
= 1,7 tính ở trên ).
Y
- Hệ số kể đến độ nghiêng của răng, vì răng thẳng nên Y
= 1.
Y
F1
,Y
F2
- Hệ số biên dạng răng của bánh 3 và 4, tra bảng 6.18/1/
trang 109 với số răng tơng đơng Z
v1
= Z
3
=22, Z
v2
= Z
4
=80
và hệ số dịch chỉnh x
1
= 0,1, x
2
=0,344 tra đợc Y
F1
= 3,82 , Y
F2
= 3,53
- 17 -
Đồ án môn học Chi Tiết Máy
K
F
- Hệ số tuổi thọ khi tính về uốn.
K
F
= K
F
. K
F
. K
Fv
.
K
F
- Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều
rộng vành răng khi tính về uốn tra bảng 6.7/1/ trang 98
đợc K
F
= 1,176
K
F
- Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng cho các đôi
răng đồng thời ăn khớp khi tính về uốn, vì răng thẳng
nên K
F
= 1.
K
Fv
- Hệ số kể đến tải trọng động xuất hiện trong vùng ăn khớp
khi tính về uốn.
K
Fv
= 1 +
FFII
wwF
KKT
dbV
2
2
Với V
F
=
F
.g
0
.V.
U
a
w
Theo bảng 6.15/1/ trang 107 tra đợc hệ số kể đến ảnh hởng
của sai số ăn khớp
F
= 0,016 ,
v= 0,36 [m/s] (tính ở trên) và g
0
= 73 (tra ở trên).
V
F
=
F
.g
0
.V.
U
a
w
= 0,016.73.0,26.
64,3
180
=2,136.
K
Fv
= 1 +
FFII
wwF
KKT
dbV
2
2
=1+
1.176,1.75,131173.2
59,77.54.136,2
= 1,029.
K
F
= K
F
. K
F
. K
Fv
= 1,176.1.1,029 = 1,2 .
Vậy ứng suất uốn trên bánh 3
F1
=
mdb
YYYKT
ww
FFII
2
22
1
=
5,3.59,77.54
82,3.1.59,0.2,1.75,131173.2
= 48,38 [Mpa].
Xác định ứng suất uốn trên bánh 4.
F2
=
82,3
53,3.38,48
.
1
21
F
FF
Y
Y
= 44,7 [Mpa].
Xác định ứng suất uốn cho phép khi kể đến các nhân tố khác .
[
F
] = [
F
].Y
R
.Y
s
.K
xk
.
Trong đó : Y
R
- Hệ số kể đến ảnh hởng mặt lợn chân răng thông
thờng lấy Y
R
= 1.
- 18 -
Đồ án môn học Chi Tiết Máy
Y
s
- Hệ số kể đến độ nhạy của vật liệu đối với sự tập trung ứng
suất lấy Y
s
=1,08-0,0695.ln3,5=0,99
K
xF
- Hệ số xét đến kích thớc bánh răng ảnh hởng đến độ
bền uốn với d
a
< 400 mm lấy K
xF
= 1.
[
F1
] = [
F1
].Y
R
.Y
s
.K
xk
= 525.1.0,99.1 =519,75 [Mpa].
[
F2
] = [
F2
].Y
R
.Y
s
.K
xk
= 236,5.1.0,99.1 =234,135 [Mpa].
Vậy
F1
= 48,38 < [
F1
] =519,75 [Mpa].
F2
= 44,7 < [
F1
] =234,135 [Mpa].
e-Kiểm nghiệm quá tải:
Khi làm việc bánh răng có thể quá tải khi mở máy vì vậy ta cần phải kiểm nghệm quá tải
khi nở máy, với hệ số quá tải là:
K
qt
=
4,1==
T
T
T
T
mmmm
.
Cần kiểm nghiệm răng về ứng suất tiếp xúc và ứng suất uốn cực đại.
Để tránh biến dạng d hoặc gẫy dòn lớp bề mặt, ứng suất tiếp xúc cực đại không vợc ứng
suất suất cho phép .
Hmax
=
H
.
qt
K
[
H
]
max
.
Hmax
=
H
.
qt
K
= 428,2.
4,1
=506,6 [Mpa].
Vậy
Hmax
= 506,6 < [
Hmax
]=1260 [Mpa].
Để tránh biến dạng d hoặc phá hỏng tĩnh mặt lợn chân răng, ứng suất cực đại
Fmax
tại mặt
chân răng không đợc vợt quá một trị số cho phép .
Fmax
=
F
.K
qt
[
F
]
max
.
F1max
=
F1
.K
qt
= 48,38.1,4 =67,7 [Mpa].
F2max
=
F2
.K
qt
= 44,7.1,4 = 62,6 [Mpa].
Vậy
F1max
= 67,7 < [
F1
]
max
= 360 [Mpa].
F2max
= 62,6< [
F2
]
max
= 464[Mpa].
g-Xác định các thông số bộ truyền :
- Số răng bánh răng .
Z
1
= 24 răng , Z
2
=103 răng.
- Xác định tỷ số truyền U.
U
1
=
24
103
1
2
=
Z
Z
= 4,291
- 19 -
Đồ án môn học Chi Tiết Máy
-Xác định khoảng cách trục a
w
.
a
w1
=
75,158
2
)24103.(5,2
2
.
=
+
=
t
zm
[mm].
lấy a
w
= 160 mm.
-Xác định đờng kính chia d.
d
1
= m.z
1
= 2,5.24 =60 [mm]
d
2
= m.z
2
= 2,5.103 =257,50 [mm].
-Xác định đờng kính vòng lăn d
w
.
d
w1
=
=
+
=
+ 132,4
160.2
1
.2
1
1
u
w
a
60,480 [mm]
d
w2
= d
w1
.u =60,480.4,32 =259,520 [mm]
-Xác định đờng kính đỉnh răng d
a
.
d
a1
= d
1
+ 2(1+x
1
-Y).m = 60+2.(1+0,102-0,015)2,5 =62,717 [mm]
d
a2
= d
2
+ 2(1+x
2
-Y).m = 257,5+2.(1+0,413-0,015)2,5 = 264,49 [mm].
- Xác định đờng kính đáy răng d
f.
d
f1
= d
1
- (2,5 - 2.x
1
).m = 60- (2,5-2.0,102).2,5 =54,26[mm]
d
f2
= d
2
- (2,5 - 2.x
2
).m = 257,5-( 2,5-2.0,413).2,5 = 253,315 [mm]
-Xác định góc ăn khớp
tw
.
Cos
tw
=
932851,0
160.2
20cos.5,2.127
.2
cos
0
==
w
t
a
mZ
.
tw
= 21,1956
0
- Đờng kính cơ sở d
1
.
d
11
= d
1
.cos
tw
= 60.cos20
0
= 56,381 [mm].
d
12
= d
2
.cos
tw
= 257,5.cos20
0
= 241,97 [mm].
- 20 -
Đồ án môn học Chi Tiết Máy
Bảng thống kê các thông số
Thông số Ký hiệu Trị số đơn
vị
Môđun pháp M M=2,5 mm
Số răng bánh răng Z Z
3
= 24
Z
4
= 103
răng
Tỷ số truyền U U
1
= 4,32
Khoảng cách trục a
w
a
w
= 160 mm
Chiều rộng vành răng b
w
b
w
=54 mm
Góc ăn khớp
tw
tw
= 21,1956
0
độ
Đờng kính cơ sở d
1
d
11
= 56,381
d
12
= 241,97
mm
Hệ số dịch chỉnh x X
1
=0,102
X
2
=0,413
mm
đờng kính chia d d
1
= 60
d
2
= 257,50
mm
Đờng kính lăn d
w
d
w1
= 60,480
d
w2
= 257,520
mm
Đờng kính đỉnh răng d
a
d
a1
= 62,717
d
a2
= 264,49
mm
Đờng kính chân răng d
f
d
f1
= 54,26
d
f2
= 253,315
mm
4- Tính bộ truyền cấp chậm.
a-xác định sơ bộ khoảng cách trục a
w
:
Ta có :
a
w1
= K
a
.(U
2
+1)
3
2
2
2
][
.
baH
H
U
K
T
.
Trong đó : K
a
- Hệ số phụ thuộc vật liệu của cặp bánh răng và loại răng tra
bảng 6.5/1/ trang 96 đợc K
a
= 43.MPa
1/3
U
2
- tỷ số truyền của cặp bánh răng , U
2
= 2,78(tính ở trên).
T
II
- Momen xoắn trên trục bánh chủ động, T
I
= 248389,73 [Nmm]
K
H
- Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều
- 21 -
Đồ án môn học Chi Tiết Máy
rộng vành răng khi tính về tiếp xúc, nó phu thuộc vào vị trí của
bánh răng đối với ổ và hệ số
1d
.
1d
= 0,53.
ba
.(U
2
+1).
Tra bảng 6.6/1/ ta chọn
ba
= 0,3
bd
= 0,53.0,3(2,78+1) = 0,8013
Tra bảng 6.7/T1/ trang 98 đợc K
H
= 1,0501(Nội suy).
a
w2
= 160,1064[mm]
Chọn : a
w2
= 160[mm]
b-xác định các thông số ăn khớp.
m= (0,01ữ0,02)a
w2
= (0,01ữ0,02).160= 1,6 ữ 3,2.
Theo bảng 6.8/T1/ chọn môđun pháp m = 2,5.
xác định số răng bánh nhỏ.
Chọn mô dun pháp : = 10
0
Ta có : Z
3
=
)178,2(5,2
10cos.160.2
)11.(
cos 2
2
+
=
+Um
a
w
= 33,34
Chọn Z
3
= 33 răng .
Do đó Z
4
= u
1
.z
3
= 2,78.24 = 92,70 Chọn Z
4
=92 răng.
Tính lại tỷ số truyền :
U
2
=
33
92
3
4
=
Z
z
= 2,7878
Tính lại góc : Cos = m(z
1
+z
2
)/2a
w
= 2,5(33+92)/2.160 = 0,97656
= 12,42
0
c-Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc.
ứng suất tiếp xúc xuất hiện trên bề mặt răng của bộ truyền phải thoả mãn điều kiện sau:
H
= Z
M
.Z
H
.Z
.
+
2
32
2
)1.( 2
ww
HII
dUb
UKT
[
H
].
Trong đó : Z
M
- Hệ số kể đến cơ tính của vật liệu của các bánh răng ăn khớp
tra bảng 6.5/1/ ta đợc Z
M
= 274 Mpa
1/3
.
Z
H
- Hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc .
Z
H
=
).sin(
cos.
tw
b
2
2
tg
b
= cos
t
.tg
- 22 -
Đồ án môn học Chi Tiết Máy
tg
b
= cos
t
.tg
t
= arctg(tg/cos) = arctg( tg20/cos12,429) = 20,440
tg
b
= cos20,440. tg12,838 = 0,2135
b
= 12,0517
0
Z
H
= 1,727
Z
- Hệ số kể đến sự trùng khớp của răng, với răng thẳng
=0 ta có.
Z
=
3
4
.
Với
.
103
1
24
1
2,388,1cos
11
2,388,1
2
1
+=
+=
z
z
= 1,748
Z
=
3
748,14
=0,866 .
K
H
- Hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc .
K
H
= K
H
.K
H
.K
Hv
K
H
- Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng tra bảng
6.7/T1/ với
1d
= 0,8458
(tính ở trên ) tra đợc K
H
=1,12
K
H
- Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng cho các đôi răng đồng thời ăn khớp, với
răng thẳng K
H
=1.
K
Hv
- Hệ số kể đến tải trọng xuất hiện trong vùng ăn khớp trị số của K
Hv
tính theo công thức
sau.
K
Hv
= 1 +
HHI
wwH
KKT
dbV
2
1
.
d
w1
: Đờng kính vòng lăn bánh nhỏ.
d
w1
=
132,4
160.2
1
.2
1
1
+
=
+U
a
w
= 60,480 [mm].
b
w
:Chiều rộng vàng răng .
b
w
=
ba
.a
w1
= 0,3.160 = 60 [mm]
V
H
=
H.
.g
0
.v.
2
2
U
a
w
Với V là vận tốc vòng :V=
60000
465.480,60.14,3
60000
1
=
Iw
nd
= 0,2025 [m/s].
- 23 -
Đồ án môn học Chi Tiết Máy
Với V= 0,2025 < 2 m/s tra bảng 6.13/1/ ta chọn cấp chính xác về mức làm việc êm là 9.
Với cấp chính xác làm việc êm là 9 tra bảng 6.16/1/ ta chọn đợc trị số của hệ số kể đến
ảnh hởng sai lệch bớc răng g
0
= 73.
Với HB
2
= 230< 350 tra bảng 6.15/1/ tra đợc hệ số kể đến ảnh hởng của các sai số ăn
khớp
H
= 0,006.
V
H
=
H.
.g
0
.v.
1
2
U
a
w
= 0,006.73.0,2025.
32,4
160
= 0,5397 [m/s]
K
Hv
= 1 +
HHI
wwH
KKT
dbV
2
1
= 1 +
=
04,1.39,60498.2
480,60.60.5397,0
1,013
K
H
= K
H
.K
H
.K
Hv
= 1,04.1.1,013= 1,054.
H
= Z
M
.Z
H
.Z
.
2
11
1
)1.( 2
ww
HI
dUb
UKT +
H
= 274.1,72.0,876.
2
)480,60.(32,4.60
)132,4.(054,1.3,60498.2 +
=428,2 [Mpa].
Với v= 0,2025 m/s <5 m/s lấy Z
v
= 1, với cấp chính xác tiếp xúc là 9, chọn cấp chính xác
động học là 9 khi đó cần gia công răng đạt độ nhám R
z
=10 40 àm do đó Z
R
= 0,9 . với d
a
<
700 mm lấy K
xH
= 1.
[
H
] = [
H
].Z
v
.Z
R
.K
xH
=481,8.1.0,9.1=433,26 [Mpa].
Vậy
H
= 428,2< [
H
] =433,62 [Mpa].
Tính sự chênh lệch ứng suất .
=
%2,1100.
62,433
2,42862,433
=
d-Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn.
Để đảm bảo độ bền uốn cho răng, ứng suất uốn sinh ra tại chân răng không vợt quá một trị
số cho phép:
F1
=
mdb
YYYKT
ww
FFII
2
22
1
[
F1
].
F2
=
1
21
.
F
FF
Y
Y
[
F2
]
Trong đó : T
II
- Momen xoắn trên trục bánh chủ động 3.
m- môđun pháp.
b
w
- Chiều rộng vành răng.
- 24 -
Đồ án môn học Chi Tiết Máy
Y
- Hệ số kể đến sự trùng khớp của răng .
Y
=
59,0
1,7
11
==
. (
= 1,7 tính ở trên ).
Y
- Hệ số kể đến độ nghiêng của răng, vì răng thẳng nên Y
= 1.
Y
F1
,Y
F2
- Hệ số biên dạng răng của bánh 3 và 4, tra bảng 6.18/1/
trang 109 với số răng tơng đơng Z
v1
= Z
3
=22, Z
v2
= Z
4
=80
và hệ số dịch chỉnh x
1
= 0,1, x
2
=0,344 tra đợc Y
F1
= 3,82 , Y
F2
= 3,53
K
F
- Hệ số tuổi thọ khi tính về uốn.
K
F
= K
F
. K
F
. K
Fv
.
K
F
- Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều
rộng vành răng khi tính về uốn tra bảng 6.7/1/ trang 98
đợc K
F
= 1,176
K
F
- Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng cho các đôi
răng đồng thời ăn khớp khi tính về uốn, vì răng thẳng
nên K
F
= 1.
K
Fv
- Hệ số kể đến tải trọng động xuất hiện trong vùng ăn khớp
khi tính về uốn.
K
Fv
= 1 +
FFII
wwF
KKT
dbV
2
2
Với V
F
=
F
.g
0
.V.
U
a
w
Theo bảng 6.15/1/ trang 107 tra đợc hệ số kể đến ảnh hởng
của sai số ăn khớp
F
= 0,016 ,
v= 0,36 [m/s] (tính ở trên) và g
0
= 73 (tra ở trên).
V
F
=
F
.g
0
.V.
U
a
w
= 0,016.73.0,26.
64,3
180
=2,136.
K
Fv
= 1 +
FFII
wwF
KKT
dbV
2
2
=1+
1.176,1.75,131173.2
59,77.54.136,2
= 1,029.
K
F
= K
F
. K
F
. K
Fv
= 1,176.1.1,029 = 1,2 .
Vậy ứng suất uốn trên bánh 3
F1
=
mdb
YYYKT
ww
FFII
2
22
1
=
5,3.59,77.54
82,3.1.59,0.2,1.75,131173.2
= 48,38 [Mpa].
- 25 -
Đồ án môn học Chi Tiết Máy
Xác định ứng suất uốn trên bánh 4.
F2
=
82,3
53,3.38,48
.
1
21
F
FF
Y
Y
= 44,7 [Mpa].
Xác định ứng suất uốn cho phép khi kể đến các nhân tố khác .
[
F
] = [
F
].Y
R
.Y
s
.K
xk
.
Trong đó : Y
R
- Hệ số kể đến ảnh hởng mặt lợn chân răng thông
thờng lấy Y
R
= 1.
Y
s
- Hệ số kể đến độ nhạy của vật liệu đối với sự tập trung ứng
suất lấy Y
s
=1,08-0,0695.ln3,5=0,99
K
xF
- Hệ số xét đến kích thớc bánh răng ảnh hởng đến độ
bền uốn với d
a
< 400 mm lấy K
xF
= 1.
[
F1
] = [
F1
].Y
R
.Y
s
.K
xk
= 525.1.0,99.1 =519,75 [Mpa].
[
F2
] = [
F2
].Y
R
.Y
s
.K
xk
= 236,5.1.0,99.1 =234,135 [Mpa].
Vậy
F1
= 48,38 < [
F1
] =519,75 [Mpa].
F2
= 44,7 < [
F1
] =234,135 [Mpa].
e-Kiểm nghiệm quá tải.
Khi làm việc bánh răng có thể quá tải khi mở máy vì vậy ta cần phải kiểm nghệm quá tải
khi nở máy, với hệ số quá tải là:
K
qt
=
4,1==
T
T
T
T
mmmm
.
Cần kiểm nghiệm răng về ứng suất tiếp xúc và ứng suất uốn cực đại.
Để tránh biến dạng d hoặc gẫy dòn lớp bề mặt, ứng suất tiếp xúc cực đại không vợc ứng
suất suất cho phép .
Hmax
=
H
.
qt
K
[
H
]
max
.
Hmax
=
H
.
qt
K
= 428,2.
4,1
=506,6 [Mpa].
Vậy
Hmax
= 506,6 < [
Hmax
]=1260 [Mpa].
Để tránh biến dạng d hoặc phá hỏng tĩnh mặt lợn chân răng, ứng suất cực đại
Fmax
tại mặt
chân răng không đợc vợt quá một trị số cho phép .
Fmax
=
F
.K
qt
[
F
]
max
.
F1max
=
F1
.K
qt
= 48,38.1,4 =67,7 [Mpa].
F2max
=
F2
.K
qt
= 44,7.1,4 = 62,6 [Mpa].
Vậy
F1max
= 67,7 < [
F1
]
max
= 360 [Mpa].
- 26 -
