Tài liệu Chương 5:THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG CẤP CHẬM pptx

Chương 5:THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG CẤP CHẬM 1... SH và SF là hệ số an toàn khi tính về tiếp xúc và uốn.. KFC hệ số xét đến ảnh hưởng đặt tải.KFL = 1 khi đặt tải một chiều.. NFE và NHE

Chương 5:THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG CẤP

CHẬM

1 Chọn vật liệu thiết kế bánh răng:

Tra bảng 6.1 [1 tr 92] ta chọn như sau:

Vật liệu

Nhiệt luyện

Giới hạn bền

b

 N/mm2

Giới hạn chảy

ch

 N/mm2

Độ cứng HB

Bánh

chủ

động

Thép 45X

Tôi cải thiện

Bánh bị

động

Thép 40X

Tôi cải thiện

2 Định ứng suất cho phép:

Chọn độ cứng HBcđ = 260 và HBbđ = 250

Ứng suất tiếp xúc cho phép và ứng suất uốn cho phép:

CT 6.1 và 6.2 [1 tr 91] : [σH] = ( σ0Hlim / SH) ZRZVKxHKHL

[σF] = ( σ0Flim / SF) YRYVKxFKFCKFL Trong tính toán sơ bộ nên ta chọn ZRZVKxH = 1 và YRYVKxF = 1 do

đó chỉ còn :

[σH] = ( σ0Hlim / SH) KHL

[σF] = ( σ0Flim / SF) KFC KFL Với σ0Hlim, σ0Flim : lần lược là ứng suất tiếp cho phép và ứng suất

uốn cho phép ứng với số chu kì cơ sở.Tra bảng 6.2 [1 tr 94] ta được :σ0Hlim = 2HB+70= 2x260+70=590 và σ0Flim

= 1.8HB = 1.8x 260 = 468.(với bánh chủ động)

SH và SF là hệ số an toàn khi tính về tiếp xúc và uốn Tra bảng 6.2 [1 tr 94] ta được SH = 1.1 và SF = 1.75 (với bánh chủ động)

KFC hệ số xét đến ảnh hưởng đặt tải.KFL = 1 khi đặt tải một chiều

KHLvà KFL hệ số tuổi thọ được tính

CT 6.3 và 6.4 [1 tr 93]:

KHL = m H

HE

HO N

KFL = m F

FE

FO N

ở đây : mH và mF – bậc của đường cong mỏi khi thử về tiếp xúc và uốn

trong trường hợp này mH = 6 và mF = 6 vì độ cứng mặt răng HB < 350

NHO số chu kì thay đổi ứng suất cơ sở khi thử tiếp xúc :

NHOcđ = 30 2 4

HB

H = 30x2602.4 = 18752419 18.75x106

NFO = 4.106 đối với tất cả các loại thép

NFE và NHE số chu kì thay đổi ứng suất tương đương :

NHE = 60c  T i/Tmax3n i t i

NEF = 60c  m i i

i T n t

T F

 / max

Với c:số lần ăn khớp của rằng trong một vòng.Ở đây c = 1

n:số vòng quay bánh răng trong một phút ,ncđ = 725, nbđ = 208,9

Ti : mô men xoắn

Tmax = 598010,3 Nmm

L=5 năm, mỗi năm 300 ngày, mỗi ngày 2 ca, mỗi ca 8h nên

Tổng số giờ làm việc :t =530028 = 24000 (giờ)

suy ra với bánh chủ động

T i/Tmax3n i t i

 = 24000x208.9x(13x 36/(36+15+12) + 0.93x

15(15+36+12) + 0.83x 12/(36+15+12))= 4224077

 m i i

i T n t

T F

 / max =24000x208.9x(16x 36/(36+15+12) + 0.96x

15(15+36+12) + 0.86x 12/(36+15+12))=612847

Suy ra NHEcđ = 60x 4224077.3= 253444638

NEFcđ = 60c x 612847.8= 36770866

Vì NHecđ > NHOcđ và NEFcđ > NFOcđ nên KHLcđ =KFLcđ =1

Suy ra với bánh chủ động:

[σH]cđ =590/1.1 = 536 MPa

[σF]cđ = 468/1.75 = 267.4 MPa (N/mm2)

Đối với bánh bị động tương tự ta có :

σ0Hlim = 2HB+70= 2x250+70=570 và σ0Flim = 1.8HB = 1.8x

250 = 450

SH = 1.1 và SF = 1.75

T i/Tmax3n i t i

 = 24000x72.55(13x 36/(36+15+12) + 0.93x

15(15+36+12) + 0.83x 12/(36+15+12))=1467002

 m i i

i T n t

T F

 / max =24000x72.55x(16x 36/(36+15+12) + 0.96x

15(15+36+12) + 0.86x 12/(36+15+12))=212839

Suy ra NHEbđ = 60x1467002 =88020140

NEFbđ = 60x212839 = 12770355

Vì NHebđ > NHObđ và NEFbđ > NFObđ nên KHLbđ =KFLbđ =1

Suy ra [σH]bđ =570/1.1x=518.2 MPa

[σF]bđ = 450 / 1.75 = 257.1 MPa (N/mm2)

Vậy : [σH]cđ =590/1.1x=536.4 MPa

[σF]cđ = =468/1.75 = 267.4 MPa (N/mm2)

[σH]bđ =570/1.1x=518.2 MPa

[σF]bđ = 450 / 1.75 = 257.1 MPa (N/mm2)

ứng suất quá tải cho phép: sử dụng phương trình 6.13, 6.14 [1 tr 95]

[σH]max = 2.8 σch = 2.8x 650 = 1820 MPa [σF]cđmax = 0.8 σch = 0.8x 650 =520 MPa

[σF]bđmax = 0.8 σch = 0.8x 550 = 440 MPa.

3 khoảng cách trục: a = 195 vì cùng khoảng cách trục với cấp

nhanh

4 Xác định thông số bộ truyền

Modun m= (0.010.02)aw = 1.95  3.9 Theo bảng 6.8 [1 tr 99] ta chọn m = 3

Số răng bánh răng nhỏ :

CT 6.19 [1 tr 99] :z1 = 2aw /[m(u+1)]= 2x195/[3x(2.88 + 1)]=33.5

Chọn z1 = 33suy ra z2 = uz1= 2.88x 33= 95.04Chọn z2 = 95

Tổng số răng zt =z1+z2= 33+95= 128

Ta tính lại khoảng cách trục :aw = mzt / 2 = 3x128/2=192

Vậy tỉ số truyền thực u = z2/z1=95/33 =2.878

Vì ta chọn khoảng cách trục aw = 195 nên có hệ số dịch chỉnh

5 tìm hệ số dịch chỉnh:

Tính hệ số dịch tâm y và hệ số ky :

Theo công thức 6.22 [ 1 tr 100] :y = aw / m – 0.5(z1 +z2 )= 195/3 – 0.5(33+95) = 1

CT 6.23 :ky = 1000y/zt = 1000x1 / 128 = 7.8125

Tra bảng 6.10a [1 tr 101] ta được kx = 0.425

Suy ra hệ số giảm đỉnh răng Δy : CT 6.24 [1 tr 100]:

Δy = kx zt /1000 = 0.425x 128 / 1000 = 0.0544

Tổng hệ số dịch chỉnh xt = y + Δy = 1 + 0.0544 = 1.0544 (CT 6.25)

Do đó hệ số dịch chỉnh bánh răng chủ động và bị động :CT 6.26:

x1 = 0.5[xt – ( z2 – z1 )y/ zt] = 0.5[1.0544 – (95 – 33) 1/ 128]

= 0.285 mm

x2 = xt – x1 = 1.0544 – 0.285 0.77 (mm)

Góc ăn khớp : CT 6.27:

Cos αtw = ztmcosα / (2aw) = 128x 3 cos200/(2x195) = 0.925 Suy ra

αtw = 22017’45.82”

6/ Các thông số hình học:

+ Môđun pháp tuyến: Mn = 3 (mm)

+ Số răng: Z1 = 33 (răng)

Z2 = 95 (răng)

+ Góc ăn khớp: n= 20 

+ Góc nghiêng:   0 

+ Đường kính vòng chia:

1

33 3 cos

1

1

95 3 cos

2

+ Đường kính vòng lăn

dw1 = d1 +[2y/(z2 + z1)]d1= 99 + [2x1 /(95+33)]99 = 100.55 mm

dw2 = d2 +[2y/(z2 + z1)]d2= 285 + [2x1 /(95+33)]285 = 289.45 mm

+ Đường kính vòng chân răng:

df1 = d1 -(2,5-2x1)m = 99 - (2,5- 2x0.285) x3= 93.21 (mm)

df1 = d2 -(2,5-2x2)m =285 - (2,5- 2x0.77) x3=282.12 (mm)

+ Đường kính vòng đỉnh răng:

) ( 38 106 3 ) 0544 0 285 0 1 ( 2 99 ) 1

(

2 1 1

d a     y     

) ( 29 295 3 ) 0544 0 77 0 1 ( 2 285 )

1 (

2

d a     y     

+ Khoảng cách trục chia a = 0.5m(z2+z1) = 0.5 x3 (95+33)

= 192 mm

+ Khoảng cách trục: aw = 195 mm

+ Chiều rộng bánh răng: bw = 78 mm

+ Đường kính cơ sở : db1 = d1cos =99 cos 200 = 93.03 mm

db2 = d2cos =285 cos 200 = 267.81 mm + Góc profin gốc α :theo tiêu chuẩn VN 1065-71 : α = 200 +góc profin răng αt = arctg (tg α/ cosβ) = arctg(tg200/cos0)=

200

+góc ăn khớp αtw = 22017’45.82”

7Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc

σH = ZMZHZε 2T K H(u 1 ) /(b w ud w2 )  H

1

Trong đó :

ZM hệ số kể đến cơ tính vật liệu của bánh răng ăn khớp,

tra bảng 6.5 ta được ZM = 274

ZH hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc: tra bảng 6.12

với (x1 + x2)/(z1+z2)=(0.285+0.77)/(33+95)=0.008 và góc

nghiêng β = 0 ta được ZH = 1.698

Zε :hệ kể đến sự trùng khớp của răng, vì εβ = bwsin β

/(m)

Với bw chiều rộng vành răng :bw = ba a w  0 4x195  78mm, suy ra εβ = 0( vì β = 00)

Nên Zε = ( 4  ) / 3 (6.36a)

Với εα=

588 1

x3xcos20 2

45.82” 17

22 sin 195 2 81 267 29

295 03

93 38 106

cos 2

sin 2

0

0 0 2

2 2

2

2 2

2 2

2 1

2 1





























x x m

a d

d d

d

t

tw w b

a b

a

CT 6.38a [1 tr 105]

Vậy Zε = ( 4  1 588 ) / 3  0 897

KH hệ số tải trọng khi tiếp xúc: KH = KHβKHαKHv

Với KHβ hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên

chiều rộng răng ,tra bảng 6.7, với Ψ bd = 0.53 Ψ ba(u

1) = 0.53 x0.48(2.88 + 1) = 0.987

Ψ ba :hệ số, tra bảng 6.6 [ 1 tr 97] và chọn 0.48 ( lấy lớn hơn 20% so với cấp nhanh) và sơ đồ

4 ta được KHβ = 1.11

KHα hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng cho các đôi răng đồng thời ăn khớp, đối với răng thẳng

KHα = 1

Tính vận tốc vòng và chọn cấp chính xác tạo bánh răng:

) / ( 16 2 1000

60

9 208 99 14 , 3 2 1000

60

s m n

d

















 

Với v = 2.16 (m/s) theo bảng (6.13) ta chọn cấp chính xác để chế tạo bánh răng là 8

KHv hệ số kể đến tải trọng động xuất hiện trong vùng ăn khớp, tra bảng P2.3 phụ lục [1 tr 250] với cấp chính xác 8,v= 2.16, răng thẳng và nội suy ta được 1.088

Suy ra KH = 1.11x1x1.088= 1.21

274x1.698x0.897x 2x212989,2x1 21x(2.88  1)/(78x2.8 8x100.55 2 )

=367.5 MPa  [σH] = 536.4 MPa

Vậy cặp bánh răng cấp chậm thỏa độ bền tiếp xúc

8 Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn

CT 6.43.và 6.44 [1tr108]: σFcđ = 2T1KFYεYβYF1/(bwdw1m)  [σF1]

σFbđ = σF1YF2/YF1 [ σF2]

Trong đó : Yε = 1/ εα = 1/1.588 = 0.63 :hệ số kể đến sự trùng khớp của răng

Yβ = 1-β/140 = 1- 0/140 =1

YF1 ,YF2 hệ số dạng răng của bánh chủ động và bị động Tra bảng 6.18 với hệ số dịch chỉnh x1=0.285, x2 = 0.77 và zv1=z1=33, zv2 = z2= 95 và nội suy ra được

YF1= 3.556 , YF2= 3.46

KF = KFβKFαKFv CT 6.45

Với :

KFβ hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng, tra bảng 6.7 [1 tr 98] với sơ đồ 4 và ψbd = 0.95 và nội suy ta có KFβ = 1.25

KFα : hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng cho các đôi răng đồng thời ăn khớp khi tính về uốn, với bánh răng thẳng

KFα = 1

KFv hệ số kể đến tải trọng động xuất hiện trong vùng ăn khớp khi tính về uốn:

KFv= 1+







F F

w w F

K K T

d b

1

1

Với F = δFgov a w/u

Trong đó δF và go tra bảng 6.15 và 6.16 được 0.016 và 56,

v = 2.16 (m/s)

Suy ra F = 0.016x56x2.16 195 / 2 88= 15.93 suy ra KFv = 1+

1 25 1 212989,2 2

55 100 78 93 15

x x x

x

Suy ra KF = 1.25x1x1.235 = 1.54375

2x212989.2x1.54375x0.63x1x3.556/(78x87.8x3)=71

77 MPa  [σFcđ] = 267.4 MPa

σFbđ = 71.77 x 3.46/3.556 =69.8  [σFbđ] =257.1 MPa

Vậy cặp bánh răng cấp chậm đạt yêu cầu về độ bền uốn và độ bền uốn