Hướng dẫn thiết kế môn học chi tiết máy

Trang 1

- PGS-TS TRUONG TAT DICH

HUONG DAN THIET KE MON HOC

CHI TIET MAY |

[FACONG BATHOS SKS TENS Al | NG VAN UT

PHAN HIEU TAI THANH PHO HO CHÍ ie |

THU VIEN

014386 _

Trang 3

LOI NOI DAU

Thiết kế môn học chi tiết máy là một nội dung không thể thiếu trong chương trình đào tạo kỹ sư cơ khí Đây là lần đầu tiên sinh viên vận dụng lý thuyết để giải quyết những vấn đề liên quan đến thực tế sản xuất đó là thiết kế các chi tiết máy đáp ứng các yêu cầu về kinh tế, kỹ thuật thẩm mỹ vì vậy sinh viên rất bỡ ngỡ và lúng túng

Tài liệu này nhằm giúp đỡ sinh viên thiết kế môn học chi tiết máy đồng thời cũng có thể làm tài liệu tham khảo cho các cán bộ kỹ thuật cơ khí

Mỗi chương trình bày những vấn đề cơ bản về thiết kế chi tiết máy, cách tính tốn

cụ thể và ví dụ minh hoạ Tài liệu cũng trình bày cách thiết kế một số chỉ tiết mà trong thiết kế môn học chưa đề cập tới, nhưng lại rất thiết thực cho các môn chuyên môn và công tác thiết kế nói chung; ví dụ như bánh răng cung tròn, hộp giảm tốc bánh răng

hành tỉnh |

Để thuận tiện cho sử dụng, chúng tôi đưa vào bảng phụ lục những số liệu dùng cho

thiết kế môn học chi tiết máy, ngoài ra cũng cung cấp cả những số liệu có liên quan khác dùng cho các hệ thống dẫn động cơ khí

4

Thuật ngữ, kí hiệu đơn vị đo trong tài liệu phù hợp với các thuật ngữ ký hiệu quốc

tế và TCVN, tài liệu cũng cung cấp nhiều số liệu mới về phương pháp tính tốn và các

số liệu tra cứu khác, với các tiêu chuẩn của Mỹ, Tây âu; Nga và TCVN mớị

Khi biên soạn chúng tôi đã cố gắng rất nhiềụ Nhưng do trình độ và khả năng có hạn, nên cuốn sách không tránh khỏi những thiếu sót Rất mơng sự góp ý của quý độc

giả để chúng tôi sửa chữa, bổ xung cho lần xuất bản saụ

Tác giả

PGS TS Trương Tất Đích

Trang 4

Chuong 1

KHAI NIEM VE THIET KE MON HOC CHI TIET MAY

-VA MOT SO LOAI HOP GIAM TOC

1.1 KHÁI NIỆM VỀ THIET KẾ MÔN HỌC CHI TIẾT MAY -

Thiết kế môn học chi tiết máy là một quá trình độc lập sáng tạọ Người thiết kế vận dụng những kiến thức lý thuyết và những kinh nghiệm thực tế để chọn một phương

án thiết kế hợp lý nhất đồng thời giải quyết các yêu cầu khác nhau về công nghệ, kinh tế, sử dụng có khi trái ngược nhaụ Do đó cần phải tính tốn nhiều phương 4n để lựa

chọn phương án có lợi nhất -

Nói chung khi thiết kế cần thoả mãn các yêu cầu sau:

Chi tiết may, phải thoả mãn những chỉ tiêu về khả năng làm việc chủ yếu như sức bền, độ bền mòn, độ cứng, độ chịu nhiệt và độ chịu dao động

May cé tinh cơng nghệ, có thé chế tạo tương đối đơn giản, tốn ít nguyên vật liệu và thời gian, giá thành hạ, tiện nghi trong sử dụng

Thiết kế chỉ tiết máy liên quan mật thiết với sản lượng, công nghệ và cấu tạo của nó Nội dung thiết kế máy bao gồm những việc sau:

Dựa trên nguyên tắc hoạt động, chế độ làm việc, xác định lực, mômen 1 tac dung lên các bộ phận máy, đặc tính thay đổi của tải trọng

Chọn vật liệu thích hợp nhằm đảm bảo các chỉ tiêu về khả năng làm việc và độ tin cậy của máỵ

Thực hiện các tính toán động học, động lực học, độ bền và các tính tốn khác để xác định kích thước của chi tiết máỵ

Thiết kế kết cấu của các chỉ tiết máy và hệ thống dẫn động thoả mãn các chỉ tiêu

về khả năng làm việc, công nghệ, lắp ghép

Lập thuyết minh, hướng dẫn sử dụng, sửa chữạ Nội dung thiết kế môn học chỉ tiết máy bao gồm:

ạ Tính tốn động học

b Chọn động cơ điện và phân phối tỉ số truyền c Tính tốn thiết kế các chi tiết máy và bộ phan maỵ

d Thực hiện các bản vẽ như: Bản vẽ chung, bản vẽ lắp hộp giảm tốc, bản vẽ chế

tạo chi tiết

ẹ Viết thuyết minh

Thiết kế môn học chủ yếu là thiết kế các hộp giảm tốc vì thế sau đây sẽ trình bày về các loại hộp giảm tốc 2 cấp

Trang 5

1.2 MỘT SỐ LOẠI HỘP GIAM TOC

Trong trạm dẫn động cơ khí, hộp giảm tốc là một tổ hợp biệt lập, đó là cơ cấu

truyền động bằng ăn khớp trực tiếp có tỷ số truyền khơng đổi và dùng để giảm vận tốc góc và tăng mô men xoắn

Tuỳ theo tỷ số truyền của hộp giảm tốc người ta phân ra hộp giảm tốc một cấp hoặc hộp giảm tốc nhiều cấp Tuỳ theo loại truyền động phân thành hộp giảm tốc bánh

răng trụ, hộp giảm tốc bánh răng côn- trụ, hộp giảm tốc trục vít- bánh răng, hộp giảm tốc bánh răng hành tỉnh, hộp giảm tốc bánh răng sóng Dưới đây chỉ trình bày một số

hộp giảm tốc dùng cho sinh viên thiết kế môn học

1.2.1 HOP GIAM TOC BANH RANG TRU HAI CAP (HINH 1.1)

Ty số truyền chung của loại hộp số này u, = 8 + 40, ching dugc bố trí theo các sơ đồ sau: Hình 1.1

- Sơ đồ triển khai (hình 1.1a) có kết cấu đơn giản, nhưng các bánh răng bố trí

khơng đối xứng với các ổ, nên gây ra sự tập trung tải trọng theo chiều dài răng, nhất là

khi bánh răng được nhiệt luyện có độ rắn cao và chịu tải trọng thay đổi, khi đó khả năng chạy mịn của bánh răng rất kém

Sơ đồ phân đơi (hình 1.1c, d), phân đôi công suất ở cấp nhanh (hình 1.1c); 6 cap

chậm (hình 1.1d), trong đó phân đơi cấp chậm ít dùng hơn Sơ đồ này khắc phục nhược

điểm của sơ đồ (hình 1.1a), nhờ các bánh răng được bố trí đối xứng ở các ổ, do đó khắc phục sự phân bố không đều của tải trọng trên răng, chiều rộng vành răng có thể lấy khá

cao (”,, 2 0,5)

@) +

Hình1.2

Trang 6

Để đảm bảo công suất phân đều cho cặp bánh răng phân đôi người ta dùng hai cap bánh răng nghiêng có góc nghiêng lớn (/ = 30 + 40°) va hudng rang nguoc nhau, déng thời một trong hai trục mang cặp bánh răng này có một trục cố định còn trục kia tuỳ ý di động dọc trục Nếu cả hai trục đều cố định, công suất sẽ không phân bố đều cho mỗi cặp

bánh răng, vì có sai số chế tạo và lấp ghép Trục tuỳ động thường lắp ổ đũa trục ngắn đỡ Đối với hình (1.1d) ổ trục 3 là ổ tuỳ động; đối với hộp có sơ đồ (hình 1.1c) có các ố trên trục 1 14 6 tuỳ động So sánh với sơ đồ khai triển, sơ đồ phân đơi có ưu điểm nhẹ hơn khoảng 20% Nhược điểm: chiều rộng của hộp tăng, khối lượng gia công tăng vì cấu tạo bộ phận ổ phức tạp hơn, số lượng chỉ tiết tăng Hình 1.2 vẽ hộp giảm tốc phân đôi cấp nhanh

Sơ đồ đồng trục (hình 1.1b, e), loại này có đường tâm của trục vào và trục ra trùng nhau, vì thế giảm được chiều dài hộp, tạo thuận lợi cho việc bố trí gọn cơ cấụ Trên sơ

đồ (hình 1.1b) là sơ đồ hộp giảm tốc một dịng cơng suất, (hình 1.1e) là sơ đồ hộp giảm

tốc hai dòng cơng suất Loại hai dịng cơng suất có thể giảm đáng kể đường kính bánh

răng cũng như kích thước theo hướng thẳng góc với mặt phẳng bố trí các đường tâm trục Hình 1.3a trình bày bản vẽ lắp hộp giảm tốc đồng trục một dịng cơng suất Trên hình 1.3b là hộp giảm tốc đồng trục hai dịng cơng suất

1.2.2 HOP GIAM TỐC BÁNH RĂNG CÔN- TRỤ VÀ HỘP GIẢM TỐC BANH

RĂNG - TRỤC VÍT

Hộp giảm tốc bánh răng cơn - trụ (hình 1.4) được dùng khi cần truyền mômen xoắn giữa các trục giao nhau (thường là 90°); tỷ số truyền của hộp u,= 8 15 Nhược điểm của loại hộp này là cần có dao và máy chuyên dùng để chế tạo bánh răng cơn; lắp

ghép khó bảo đảm sự trùng đỉnh của các côn do sai số chế tạo, lắp ghép và biến dạng;

Trang 7

Hộp giảm tốc bánh răng trục vít và hộp giảm tốc trục vít- bánh răng được sử dung

khi uạ= 50 + 130 (đặc biệt u,=480) Hộp giảm tốc bánh răng- trục vít có khn khổ kích thước gọn hon, cho nên có thể dùng động cơ có vận tốc cao để dẫn động hộp giảm tốc,

đồng thời có thể dùng đồng thanh không thiếc rẻ hơn để chế tạo bánh vít So với hộp giảm tốc bánh răng - trục vít, hộp giảm tốc trục vít- bánh răng (hình 1.6) có ưu điểm:

hiệu suất cao hơn, kích thước bánh vít nhỏ hơn, do đó tiết kiệm được kim loại chế tạo

bánh vít Hộp giảm tốc trục vít hai cấp được sử dụng khi u, = 70: + 2500, tỉ số truyền cấp nhanh nên nhỏ hơn cấp chậm một ít để khn khổ kích thước gọn hơn

Hình Ị3b

Hình 1.4

Trang 8

ASS Hinh 1.5

1.2.3 HOP GIAM TOC BANH RANG HANH TINH

Truyền động bánh răng hành tinh là cơ cấu có ít nhất một bánh răng có trục quay

di động (xem hinh 1.7)

Trên hình 1.7a,b,c là cơ cấu hành tỉnh có hai bánh trung tâm 1,3 và cần 0 mang trục của bánh vệ tỉnh có một vành răng 2

-Các phương án nêu trên có kết cấu đơn giản, khuôn khổ nhỏ gọn, hiệu suất cao,

quán tính nhỏ nên được dùng rộng rãi nhất

Hộp giảm tốc hành tinh (hình 1.7a) bánh răng trong 2 cố định có thể có tỉ số

truyền uÏ¡ = 3 9 “ỐC

Hiệu suất ?;= 0,97 0,99 Tuy nhiên không nên dùng khi số vịng quay của cần cao vì lực ly tâm lớn làm hạn chế khả năng tải của các ổ của bánh vệ tinh Trường hợp

này nên dùng hộp giảm tốc (hình 1.7c) có cần ơ cố định để ghép các tổ máy quay hai chiều ngược nhaụ Truyền động hành tinh với bánh răng trung tâm 1 cố định (hình 1.7b) có thể có tỉ số truyền ú„;= 1,13 1,5.7= 0,99 0,096 thường dùng cho cánh quạt, động

cơ máy baỵ

Hộp giảm tốc hành tinh (hình 1.7d) có hai bánh trung tâm và cần nhưng bánh vệ tỉnh có hai vành rang Khia , = 0 trị số tuyệt đối của tỉ số truyền đến 15 và ø; = 0 trị số tuyệt đối của tỉ số truyền đến 16 nhưng hiệu suất thấp

Trang 9

Hộp giảm tốc hành tinh (hình 1.7e) với bánh vệ tỉnh có một vành răng và (hình 1.7g) bánh vệ tinh có hai vành răng:cần không tiếp nhận tải trọng ngoài mà chỉ dùng để | _đỡ các bánh vệ tỉnh Chúng có thể có tỉ số truyền từ 20 200 và hiệu suất 77 = 0,7 0,9

Hình 1 7

So véi “hop giảm tốc bánh răng thường thi hộp giảm tốc bánh Tăng - hành tinh có kích thước nhỏ hơn, khối lượng nhỏ hơn nhờ công suất được truyền theo một dòng (tương ứng với số bánh vệ tỉnh) và sử dụng bánh răng ăn khớp trong có độ bền tiếp xúc cao hơn bánh răng an khớp ngoàị

Tuy vậy hộp giảm tốc hành tinh khi tỉ số truyền lớn thì hiệu suất thấp Vì vậy hợp lý hơn cả là phối hợp một cấp truyền động bánh răng thường có trục cố định với một cấp bánh răng hành tinh Truyền động bánh răng hành tinh đặt ở cấp chậm là cấp chịu tải lớn hơn (hình 1.8)

Trang 10

| Hinht& Hộp giảm tốc bánh răng thường và bánh răng hành tính

F Cặp bánh răng thường _ ïÏ Cấp bánh răng hành tỉnh 0 trục trung gian, 2-3 và 4-5 các cặp bánh răng ăn khớp trong

Trang 11

CHON DONG CO DIEN, PHAN PHOL TY SỐ TRUYEN Chuong 2 |

2.1 CHON DONG CO DIEN -

2 1.1 DAC TINH KY THUAT CUA ĐỘNG CƠ ĐIỆN ©

Động cơ điện xoay chiều ba pha không đồng bộ rôto ngắn mạch được sử dụng nhiều cho các trạm dẫn động cơ khí Các thông số kỹ thuật và kích thước lấp đặt được , cho trong bảng tra động cơ Đặc tính của động cơ này được mô tả trên hình (2.1)

n nạ ¬ " T nạ T,, mm - : k | - Tn 0 Tạ, Ty Tyrax T 0 Sin Sy =1 Hình 2.1

Trong đó: Nụ- số vịng quay đồng bộ của động cơ không đồng bộ được xác định

khi động cơ chay khong taị

¬ P CS Se , | (2.1)

V6i: f — tan s6 ca dong dién xoay chiều, l/s (thường f = 50 1/s);

_ P-số đôi cực; |

S - độ trượt, khi có tải số vịng quay của động cơ giảm;

SsĂ=“®—*“ 100% oe (2.2)

Nay

Với: n— số vòng quay thực của động cơ ứng với tải trọng đã cho;

nạ; lạy — số vòng quay danh nghĩa và mômen danh nghĩa tương ứng với chế độ sử

dụng danh định;

Chế độ danh định là chế độ động cơ làm việc lâu dài mà khơng bị nóng, khi đó trị

số của hiệu suất gần bằng trị số cực đạị

T, — mômen khởi động ứng với n = Ö; s = 1;

- T„„„— mômen quay lớn nhất của động cơ ứng với số vòng quay tới hạn nụ;

Trang 12

Số vòng quay nụ, ứng với công suất p cho trong bảng tra động cơ

Quan hệ của mômen khởi động và mômen danh nghĩa:

Dù động cơ chạy có tải trọng hay không tải, quan hệ giữa mômen động cơ Td và

Số vòng quay n vẫn giữ nguyên

Khi mở máy phải bảo đảm điều kiện sau để máy có thể chạy được:

T<T, (2.3)

Với T- mô men xoắn của tai trong T.,,,- MOmen mG may cua thiét bi can din động va diéu kién:

TT T Ton 249

Đó là các điều kiện để chọn nhãn hiệu động cơ

Điều kiện kiểm tra khả năng quá tải để động cơ không bị dừng hoặc bị cháy:

T << Taw TT (2.5)

Với: Tụ — mômen quá tải xuất hiện khi thiết bị làm việc

Trong các bảng động cơ cho tỷ số T/ Tị„ và T,„„/ Tụ, hiệu của một số động cơ thường dùng

Động cơ nhãn hiệu DK do nhà máy điện cơ Hà Nội chế tạo, động cơ nhãn hiệu K do nhà máy Việt — Hung chế tạo, động cơ nhãn hiệu 4A do Nga chế tạọ

2.1.2 PHƯƠNG PHÁP CHỌN ĐỘNG CƠ

Chọn động cơ gồm có ba bước sau: - Tính cơng suất cần thiết

- Xác định sơ bộ số vòng quay đồng bộ của động cơ

- Chọn kích thước động cơ dựa trên cơng suất, số vịng quay đồng bộ, các yêu cầu

về quá tải, mômen mở máy và phương pháp lắp đặt động cơ

a) Xác định công suất động cơ

Công suất trên trục động cơ điện được xác định theo công thức:

P= B (2.6)

TỊ

Trong đó: P.,T— cơng suất cần thiết trên trục động cơ kW; P,— cơng suất tính tốn trên trục may cong tac, kW;

‘1 - hiệu suất truyén dong

Trang 13

111 11.11 (2.7)

T\ TL T1, — hiệu suất của các bộ truyền'và của các cặp ổ trong hệ thống dẫn động theo bảng 2.1 Với các trạm dẫn động băng tải, xích tải thường cho trước lực kéo và vận tốc băng tải hoặc xích tảị

Trường hợp tải trọng không đổi —- cơng suất tính tốn là công suất làm việc trên trục máy công tác F.v _—— 2.8 1000 28) P, =P, = P, P, P, Trong đó:

D„ — công suất trên trục tang hoặc đĩa xích, kW;

F — luc kéo băng tải hoặc xích N; V - vận tốc băng tải hoặc xích, m/s

Trường hợp tải trọng thay đổi (hình 2.2) cần chọn động

- cơ đạt trị số ổ định khi làm việc

Hình 2.2

Trị số hiệu suất của các loại bộ truyền và ổ Bảng 2.1

Tên soi ên gọi Hiệu suất TÌ của bộ truyền hoặc ổ 5

Được che kín Đề hở

Bộ truyền bánh răng trụ 0,96 + 0,98

Bộ truyền bánh răng côn 0,95 + 0,97 0,93 +0,95

Bộ truyền trục vít 0,92 + 0,94

- Tự hãm 0,30 + 0,40

- không tu ham véi: Z, = 1 0,70 * 0,75 0,2 0,3

Z,=2 0,75 +0,82 Z,=4 0,87 = 0,92 Bộ truyền xích 0,95 + 0,97 Bộ truyền bánh ma sát 0,90 ~ 0,96 0,90, + 0,93 Bộ truyền đai 0,70 = 0,88 Một cặp ổ lăn 0,99 + 0,995 0,95 + 0,96 Một cặp ổ trượt 0,98 + 0,99 :

Chú thích: Trị số hiệu suất của các bộ truyền bánh răng cho trong bảng ứng với

cấp chính xác 8 và 9 Khi dùng bộ truyền kín với cấp chính xác 6 hoặc 7 thì tăng trị số

_trohg bảng lên l * 1,5%, `

Trang 14

Muốn như vậy ta coi động cơ làm việc với công suất tương đương không đổi, công suất này gây ra mất mát năng lượng tương đương với mất mát năng lượng do công suất thay đổi gây ra trong cùng một thời gian

Theo hình 16.8, ta có:

P = Pu (2.9)

cae 1+, +p‡t

Py = Pit + Pot, TP3!s (2.10)

(t, +t, +t,)

Gọi: pị — công suất lớn nhất trong các công suất tác dụng lâu dài trên trục máy công tác, kW;

P, — công suất tác dụng trong thời gian t,, kW Từ (16.10) ta có: X(p /p,)° +

Pe =P, jee St (2.11)

b) Xác định sơ bộ số vòng quay đồng bộ

Trong cùng một phạm vi công suất, đối với động cơ xoay chiều ba pha không đồng bộ, có thể chọn số vịng quay đồng bộ khác nhau, vi du: ny, = 3000, 1500, 1000, 750vg/ph Nếu động cơ có số vịng quay cao sẽ có hiệu suất và hệ số công suất (cos @ ) cao; khối lượng, kích thước, giá thành động cơ giảm, nhưng nó làm cho hệ thống dẫn động

có tỷ số truyền lớn hơn Vì vậy khi thiết kế phải phối hợp hai yếu tố trên, đồng thời căn cứ vào sơ đồ của hệ thống dẫn động để chọn số vịng quay thích hợp cho động cơ

Tính vịng quay sơ bộ của động cơ theo công thúc:

Ny, = Ny -U, (2.12)

Trong d6: n,,— s6 vong quay cua truc may công tác (tang quay hoặc đĩa xích tải)

4 n, = oto Ý (2.13) 71D 4 Hoặc: n, =l010-v | (2.14) VẤN

Trong đó: v — vận tốc băng tải hoặc xích, m/s: D - đường kính tang quay, mm; Z,— số răng đĩa xích tải;

t— bước xích của xích tải, mm;

u, — tỷ số truyền toàn bộ của hệ thống dẫn động tính theo cơng thức:

U,= 0ỵ 0 uạ " (2.15)

Trong đó: u¿, u;, uạ là tỷ số truyền của từng bộ truyền trong hệ thống dẫn động,

có thể chọn theo bảng 2.2

Trang 15

Tỷ số truyền nên dùng cho các bộ truyền trong hệ Bảng 2.2

Loại truyền động Tỷ số truyền nên dùng u Truyền động bánh răng trụ:

- để hở 4 6

- hộp giảm tốc | cap 3 5

- hộp giảm tốc2cấp ' 8 10

Truyền động bánh răng côn:

- để hở 2 3 - hộp giảm tốc | cap 2 4 - hộp giảm tốc côn- trụ 2 cấp 10 25 Truyền động trục vít: - để hở , 15 60 - hộp giảm tốc | cap 10 40 - hộp giảm tốc 2 cấp trục vít 300 800

- hộp giảm tốc 2 cấp trục vít — bánh răng hoặc

bánh răng trục vít - 60 90

Truyền dong dai det: :

- thường 2 4

- cố bánh răng 4 6

Truyền động đai thang 3 5

Truyền động xích 2.5

Truyền động bánh ma sat 2.4

2.1.3 CHON DONG CO

Dựa trên công suất cần thiết tính theo (2.6), số vịng quay sơ bộ tính theo (2.12),

các yêu cầu về mômen mở máy, phương pháp lắp đặt động cơ để chọn quy cách động

cơ Động cơ được chọn phải thoả mãn các điều kiện:

Pace 2DPy „ (2 16)

Ng, ~ Dy,

Đồng thời mômen mở máy phải thoả mãn điều kiện:

Tum < TT

T Tenn

Trong các bảng động cơ có ghi các thơng số như: cơng suất, số vịng quay đồng

bộ, hệ số công suất (cos @), tỷ số Tị/ Tụu; T;„„/Tụ„, khối lượng Để lắp đặt động cơ phù

hợp với hệ thống dẫn động cần phải xét tới đường kính trục động cơ và các kích thước lắp đặt động cơ, những:thông số đó được ghi trong bảng kích thước của động cơ

Trang 16

2.2 PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYEN TRONG HỘP GIẢM TỐC NHIỀU CAP

Việc phân phối tỷ số truyền u, cho các cấp trong hộp có ảnh hưởng rất lớn đến sự thuận lợi của gia công vỏ hộp, sự bôi trơn các tiết máy, kích thước và khối lượng nhỏ

nhất của hộp giảm tốc

Điều kiện để thành lập các phương pháp phân phối tý số truyền là các cấp bánh răng trong hộp cần có khả năng tải tiếp xúc như nhau, đó là điều kiện sức bền đềụ

2.2.1 HỘP GIẢM TỐC BÁNH RĂNG TRỤ HAI CẤP

Từ điều kiện sức bền đều, người ta xác định được phương trình độ bền đều:

\ [te { w+ = =1 (2.17) ay u¡ +, Voi 2 = ạ oa] (2.18) Poa Xo] b 2

Trong đó: \U,,=-—>~;[Kạ] -— [ent (2.19)

dy [Ky (ZyZ,2,)° |] -

Các thông số của (2.19) xem trong (9.34), tài liệu [1]

Đặt \Ứĩy= Đụ, tacéd Pia = uae ual dy 2

Từ (2.17) ta được phương trình độ bền đều dưới dạng:

3 3

of { uy +l ) u, =1 | (2.20)

aw) tụ +, K

Trong đó: 9=-—2 “Dung Ke] (2.21)

P oat [Koi]

Qua công thức (2.17), (2.20) ta thấy với những giá trị xác định của * hoặc 8, tỷ

số truyền u, phụ thuộc vào cách chọn các giá trị của tỷ số a„z/a„; vì vậy có các phương

pháp phân phối tỷ số truyền khác nhau như phương pháp phân phdi u, theo yêu cầu gia

công vỏ hộp, phương pháp phân phối u, theo yêu cầu bôi trơn, phương pháp phân phối u, theo yêu cầu gọn nhẹ

Ví dụ: Xác định u, theo yêu cầu phân phối u, sao cho thuận lợi trong việc gia công vỏ hộp

Chon tỷ số a„z/ a„¡ = 1,56 1,2 (theo Gost 2185 66) Lay a,, /a,, = 1,58, chon 9 = 1 Theo công thức (2.20)

Xác định trị số:

2 [ TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO THÔNG VAN TAI flụ -0:( v2 PHÂN HIỆU TẠI THÀNH PHO HO CHI MINH

oT THU VIEN

d14386

Trang 17

Đồ thị của mối quan hệ đó vẽ trên hình 2.3 Các phương pháp phân phối u, theo yêu cầu bôi trơn, theo yêu cầu gọn nhẹ xem trong [5] Tuy vậy việc phân phối u, xuất

phát từ một số mục tiêu quan trọng nhất là hợp lý hơn cả Trong bảng 2.3 cho kết quả

phân phối tỷ số truyền cho các cấp bánh răng trong hộp giảm tốc hai cấp bánh răng trụ

khai triển và phân đôi thoả mãn đồng thời ba chỉ tiêu: khối lượng nhỏ nhất, mơmen qn

tính thu gọn nhất và thể tích bánh nhúng trong dầu ít nhất

ủ, t0 9 8 3 L2 2 ũ 6 Í 12 18 22 26 30 34 38 42 46 So Hinh 2.3 2.2.2 HOP GIAM TOC CON- TRU HAI CAP

Phương trình độ bền đều đối với hộp giảm tốc bánh răng côn- trụ hai cấp có dạng: 4 n,c2 — Yr FT 0m, +uy) = Ga) 2.22 trong dé: C, = a (2.23) e2l 2, 25p; [Ka] (2.24) * (1-K,,) Kye [Kos |

V6i: — dy)- duéng kinh vong lãn của bánh răng trụ bị động cấp chậm;

đ.;;- đường kính vịng chia ngồi của bánh răng côn bị động cấp nhanh

Trang 18

Các thông số khác trong các công thức (2.22); (2.24) xem trong công thức (9.60) Tài liệu [1]

Thường chọn trước À„ theo \,„; và K,„ còn C¿ nằm trong khoảng 1< C¿< 1,4 Đồ

thị để chọn u, =f(u,;^.„C¿ ) cho trên hình 2.4

3 ; AnCe = 15 20 30 40 50 60 Ue 5 qd w | 4 | =] 3 Sp: H Li: 2 1 jw zt | I & 10 % 18 22 26 30 34 38 420 46 50 Sh 5g Uy Hinh 2.4

Thí dụ: Cần phân phối tỷ số truyền u, = 25 Chọn K,„= 0,3; W,¿; =1,2; [Ka,]lE[ks]

va C, = dya2 =1,1 c21 Tinh 4, theo (16 24) _ 2/2512 _ * (1—0,3).0,3

Tir A, Ci, = 12,9 1,1°- 17,1 Theo hinh 16.10 với u, = 25 tìm được u, = 5,57 3

dođó: uy=tt~-^” =435,

uy 5,75

2.2.3 HỘP GIẢM TỐC TRỤC VÍT - BÁNH RẰNG VÀ BÁNH RĂNG - TRỤC VÍT

Cũng như hộp giảm tốc bánh răng trụ, bánh răng côn — trụ, hộp giảm tốc trục vít bánh răng được phân phối tỷ số truyền dựa trên các phương trình độ bến đều sau:

22x32 uy

2|†Ø uy lt

C=CA,0= ae (2.25)

u,tgy +1

Trang 19

(2.26) Kin , Kup Go =3 —H2 | On

Cac thong số (2.25) và (2.6) xem trong công thức (10.14) tài liệu [1] Để tạo thuận lợi cho bôi trơn các bộ truyền trong hộp và không làm tăng kích thước hộp do d„;; quá lớn lên chọn C¡ = 2,5 .3

Đối với bánh răng thẳng K, = 77 Mpá”

Đối với bánh răng nghiêng K, = 67,5 Mpá”

Đồ thị của ham u, = f(u,, y, C) với C = C, y 6 cho trén hinh 2.5 Ở đây lấy _tgy=0,2

Khi bánh răng bằng thép có độ cứng HB Š 350 có thể chọn C =2 đối với răng thẳng, C = 2,4 đối với răng nghiêng

L

40 60 80 foo 120 140 160 190 200 220 u,

Hinh 2.5

Đối với hộp giảm tốc bánh răng trục vít các phương trình độ bền đều có dạng:

2u7(u,+1)—C?6”Ajnu, =0 (2.27)

Trong dé:

Trang 20

(2.28) ự Kup 2 H2

rị- hiệu suất của bộ truyền

Nên chon C, = I,5 1,8 để bánh răng lớn không nhúng quá sâu trong dầu và hộp

giảm tốc Có thể bố trí gọn hơn Đồ thi u, — f(u,, C, 1) cho trên hình (2.6) với C = C,0A, =0,8 1,2 và n =0/8

Nếu bánh răng được chế tạo bằng thép có HB Š350 có thể chọn: C = 0,9 đối với bánh răng thằng, C = 1,1 đối với bánh răng nghiêng để tra ra tỷ só truyền u, của bộ truyền bánh răng theo đồ thị hình (2.6)

u Cai, ! ae Le 1 se ee 0 & 7 att 7” | ——”T at [I 0.9 Le am 0,8 cEE————— L—| L_ 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 tụ Hinh 2.6

Đối với hộp giảm tốc hai cấp trục vít, nên lấy khoảng cách trục cấp chậm bằng hai

lần khoảng cách trục cấp nhanh (a„z= 2a„¡) để cho kết cấu chung của hộp được hợp lý -

Muốn vậy tỷ số truyền u, nhỏ hơn u; một ít nghĩa là:

u, =a, | (2.29)

Nói tóm lại, việc phân phối u, = u,„„u, phải theo nguyên tắc: 1 Đảm bảo kích thước và trọng lượng của hộp giảm tốc nhỏ nhất 2 Đảm bảo điều kiện bôi trơn tốt nhất

Trang 21

Khuôn khổ kích thước của hộp giảm tốc phụ thuộc vào khoảng cách trục aw,„ chiều

đài nón ] và chiều rộng vành răng b.„

Điều kiện bôi trơn ngâm trong đầu tốt hay xấu phụ thuộc vào sự chênh lệch về

đường kính của các bánh răng

Trọng lượng hộp giảm tốc phụ thuộc vật liệu chế tạo và hệ số chiều rộng bánh

răng w„ và w/,, đặc biệt phụ thuộc vào việc phân phối tỉ số truyền uỵ

Khi phân phối tỉ số truyền sơ bộ có thể theo các cơng thức thực nghiệm sau: Đối với hộp giảm tốc bánh răng trụ khai triển, để bảo đảm ngâm dầu tốt nên lấy tỉ số truyền cấp nhanh u,„ lớn hơn cấp chậm u„ (u„ > u,) với:

U,, = (,2- 1,3) u,

Đối với hộp giảm tốc cỡ nặng yêu cầu trọng lượng nhỏ nhất thì u„< u,, nén bédi trơn té dầụ

Đối với hộp giảm tốc đồng trục nằm ngang để cả hai cấp đều được ngâm trong dầu

nên lấy:

Đối với hộp giảm tốc bánh rang nón trụ khơng nên dùng tỉ số truyền của bánh nón lơn hơn 3, u„„„ Š 3 và u,„„= (0,22 ? 0,28) u, số nhỏ dùng khi u, lớn đối với hộp giảm

tốc bánh răng trục vít, để bố trí các tiết máy thuận lợi, tỉ số truyén Upson ring Š 2 2,5

.Hộp giảm tốc trục vít- bánh răng u,„= (0,03 >0,06) uỵ Đối với hộp giảm tốc trục vít 2 cấp nên lấy A, = 2A„ trong đó Ạ: khoảng cách trục cấp chậm A„„ khoảng cách trục cấp,

nhanh hoặc lấy theo:

Un = H, = VUụ

Dưới đây trình bày một dạng đề thiết kế môn học chi tiết máy

Trang 22

TRUONG DAI HOC GTVT - THIET KE MON HOC

KHOA: CƠ KHÍ CHI TIẾT MÁY

BỘMƠN:THIẾTKẾMÁY O7 g2

ĐỀ SO: XII

THIET KE TRAM DAN DONG BANG TAI

Họ Tên Sinh Viên: LD sesesesssssesesssvsssssssssssecseseeeccesn

Ngày giao đề:

Ngày nộp bài:

Giáo viên hướng dẫn:

SƠ ĐỒ HƯỚNG DẪN 4 PS 7 7 [ i || 5l |š 2 ở Lo 3s 4h | 4h | 8h

Chế độ làm việc: mỗi ngày 2 ca, mỗi ca 8 giờ Mỗi năm làm việc 300 ngàỵ

Tải trong và đập nhẹ

Phương án ] 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Luc vong trén bang tai (N) | 1100 | 1250 | 1400 | 1300 | 1300 | 1600 | 1800 | 2000 | 2500 | 3000

Van toc bang tai (m/s) 1.1 1 {1.15 | 1.0 | 125] 12 | Lt | 1.15) 13 | 14

Đường kính trong D(mm) 420 | 350 | 400 | 350 | 400 | 450 | 424 | 500 | 350 | 300

Chiều rộng băng tải B(mm) | 400 | 400 | 400 | 350 | 390 | 399 | 450 | 400 | 350 | 240

Thời hạn phục vụ (năm) 5 6 7 5 4 5 4 6 5 7

Sai số vận tốc cho phép (%) |_ 5 4 5 5 4 4 5 4 5 S

KHOI LUGNG THIET KE

- Một bản thuyết minh khoảng 30 — 40 trang, khổ giấy 190 x 270

- Một bản vẽ lắp hộp giảm tốc khổ A„

- Một hoặc hai bản vẽ tách chỉ tiết khổ A¿

Chú ý: phải dán đầu bài này vào trang đầu của tập thuyết mình

Trang 23

Chuong 3

THIET KE BO TRUYEN BANH RANG, CAU TAO BANH RANG

3.1 THIẾT KẾ BỘ TRUYEN BANH RANG TRU RANG THANG VA RANG KHONG THANG

3.1.1 CHON VAT LIEU : VA NHIET LUYEN BANH RANG

Yêu cầu đối với vật liệu làm bánh răng là bảo đảm sức bền bề mặt để tránh tróc rỗ,

mịn, dính; sức bền uốn để tránh gãy đồng thời phải dễ cắt răng; đảm bảo độ chính xác và độ nhấn cần thiết Vật liệu chủ yếu để chế tạo bánh răng là thép nhiệt luyện ngồi ra có thể dùng gang và vật liệu không kim loạị

Tuỳ theo độ rắn (hay cách nhiệt luyện), bánh răng bằng thép chia làm 2 nhóm Nhóm thứ nhất: Có độ rắn HB < 350, bánh răng thường hố hoặc tơi cải thiện, vì

độ rắn thấp nên có thể nhiệt luyện trước, cất gọt sau bỏ qua các nguyên công mài, mài nghiền nên giá thành hạ; bánh răng chạy mòn tốt

Bánh răng thường hoá nên chỉ dùng trong cơ cấu chịu tải nhỏ, không quan trọng Các mác thép có thể dùng là thép các bon trung bình chất lượng thường CT5,

CT61 hoặc chất lượng tốt C40; C50; C45 (TCVN 1965- 1975)

Bánh răng tôi cải thiên không dùng trong các bộ truyền tải trọng lớn Để tránh

dính bề mặt răng, nên lấy do ran bánh rang nhỏ lớn hơn bánh răng lớn 30 — 50 HB Vat liệu làm bánh răng tôi cải thiện là thép các bon chất lượng tốt: C40; C45; C50 Mn hoặc thép hop kim 40 Cr; 40Cr Nị

Nhóm thứ hai- có độ rắn HB > 350

Uu điểm: khả năng tải cao, độ bền mòn, tiếp xúc caọ Nhược điểm là chế tạo khó khăn phải cắt gọt trước khi nhiệt luyện, rồi tu sửa như mài nghiền để khắc phục sự

corg vênh do nhiệt luyện; khả năng chạy mòn kém nên gia cơng phải có độ chính xác

cao; độ cứng trục và ổ cũng phải tăng theọ

Để đạt được độ rắn 500- 600 HB(50 — 60 HRC) có thể tôi cao tần với bánh răng có

mơ đun > 5mm, hàm lượng các bon trung bình 0,3 +0,5%, chiều dày thấm có thể tới 3 +4mm

_—— Trường hợp mô đưn nhỏ hơn 5mm, vật liệu thép ít các bon (0,12 +0,3%C) như C15, C20, C15CR, 20Cr có thể thấm các bon, sau đó tơi, chiều dày thấm các bon <

2mm, độ rắn bề mat rang 50 +60 HRC

Với độ rắn > 350 HB có thể lấy độ rắn của hai bánh bằng nhaụ

Ngoài ra còn dùng các phương pháp nhiệt luyện như thấm các bon, nitơ hoặc gia

céng bé mat tia lade, plasmạ

Vật liệu gang và vật liệu phi kim loại- vật liệu gang làm bánh răng khi tải trọng êm, vận tốc thấp, bôi trơn kém hoặc để hở Vật liệu phi kim loại như polyamid, polycacbonal v,v tectolít; ưu điểm: nhẹ, khơng gi, làm việc êm, nhưng chịu tải nhỏ hoặc không chịu tảị

Ngoài ra người tạ còn dùng thép đúc (35,45) để chế tạo bánh răng có kích thước lớn

Theo hệ thống AISI thép bánh răng có thể lấy trong bảng 3.1

Trang 24

WL HAAL có Bảng 3.1

Ký hiệu Tên gọi Hàm lượng

AISI 1020 Thép các bon 0,02 %C

AISI 1040 Thép các bon 0,04%C

AISI 1050 Thép cac bon 0,05%C

AISI 3140 Thép niken- crôm 1,25%Ni; 0,05Cr; 0,04%C

AISI 4140 Thép crôm — mô líp den 0,95%Cr; 0,20%Mo

AISI 4150 Thép crộm — mô lip den 0,95%Cr; 0,20%Mo; 0,50%C

AISI 4340 Thép niken- crôm- mô lip den 1,8%Ni; 0,5- 0,8Cr; 0,25%V

AISI 6150 Thép tac bon- vanadi 0,50%- 1,1%Cr; 0,1S%V

AISI 8650 Thép niken- crôm- môÏIp den 0,55%Ni, 0,5%Cr; 0,20%Mo

Theo các bảng 3.2, 3.2b cho một số mác thép làm bánh răng, các nhiệt luyện và cơ tính của chúng Bảng 3.2

Độ rắn Su

Vật liện Nhiệt luyện Gp„(MPa) OF im Sp

Mặt răng | ` Lõi răng 1,1

40,45, 40 Cr | Thường hố hoặc tơi cái HB 180- 350 2HB+70 | 11 | 18HB | 175

40Cr, 40Cr Ni Toi thé tich HRC 45 — 35 18 HRC + 150 1,1 550 1,75

40Cr, 40Cr Ni Tôi cao tần m, 23mm HRC 56-63 | HRC 25-55 | 17 HRCm+200 | 1,2 900 1,75 40Cr, 25CrMnT Tham than- nito HRC 62-63 | HRC 25-55 1050 1,2 | 12 HAC,+30 | 1,75

Thép tim cac Tham cdc bon va tôi HRC 56-63 | HRC 30-45 23HRC„ 1,2 750 1,55

Thép môlip đen Thấm các bon, nitơ HRC 57-63 | HRC 30-45 23HRC,, 1,2 1000 1,55

Trang 25

Cơ tính của một số vật liệu chế tạo bánh răng Bảng 3.2b

4 sự

T ⁄2 29 2

i J), ⁄ ~

E11 ols

$x0,sđ | 5:05d

; Kích thước Giới hạn Giới han

Nhẫn" | Nhiệt luyện S, mm, Độ rắn bền chảy ơ,

hiệu thép , không lớn ch?

hơn o,,MPa MPa

40 Tôi cải thiện 60 HB 192 228 700 400

45 Thuong hoa | 80 HB 170 217 600 340

" Tôi cải thiện 100 HB 192 240 750 450

" " 60 HB241 285 850 580

50 Thuong hoa 80 HB 179 228 640 350

" Tôi cải thiện 80 HB 228 255 700 800 530

40X tôi cải thiện 100 HB 230 260 850 550

" " 60 HB 260 280 950 700

" Thấm nitơ 60 HB 50 59 1000 800

45X Tôi cải thiện 100 HB 230 280 850 650

" " 100 300 | HB163 269 750 500

cơ 300 500 | HB 163 269 700 450

40XH_ | Tôi cải thiện 100 HB 230 300 850 600

" " 100 300 HB> 241 800 580

" Tôi 40 HB 48 54 1600 1400

35XM_ | Tôi cải thiện 100 HB 241 900 800

" " 50 HB 269 900 800

" " 40 HRC 45 53 1600 1400

20X Thấm cacbon 60 HRC 46 53 650 400

12XH3A " 60 HRC 56 63 900 700

25XTT " - HRC 58 63 1150 950

45JI Thuong hoa - 550 320

30XHMIJI " - 700 550

40XJI " - 650 500

35XMJI " 700 550

Trang 26

3.1.2 UNG SUAT CHO PHEP

Các ứng suat cho phép vé tiép xtic [o,] và về uốn [ơ;] được xác định theo các

công thức: 0 ` : [o4] = BZ ZK Ki | (3.10) H + œ1 ; [ØgÌ =o Yn ¥sKup Ke Kn F (3.2) Trong đó:

Z¿ — hệ số kể đến ảnh hưởng của nhám mặt răng:

Với Zạ¿ = 1; 0,95; 0,9 tương ứng với R,= 1,25 +0,63; 2,5 + 1,25; 40 + 10um Z, - hệ số xét đến ảnh hưởng của vận tốc vòng;

Z, = 1 khi v <m/s; Zy = 0,85 V" khi do rin bé mat HB < 3,50;

Zy = 0,925V° khi HB > 350

Kyu - hé s6 xét đến ảnh hướg của kích thước bánh răng;

Khi đường kính vịng đỉnh bánh răng d,< 700mm, ky = 1; dạ = 2500mm, Kxn= 0,9 Yr hé số xét đến ảnh hưởng của độ nhám mặt lượn chân răng;

Yạ= I khi không đánh bóng;

Yạ = 1,05 + 1,2 khi mặt lượn được đánh bóng

Y¿ — hệ số xét đến độ nhạy của vật liệu đối với tập trung ứng suất; Ys = 1,08 + 0,0695 L„ (m) Trong đó m- mơdun, mm

K„ - hệ số xét đến kích thước bánh răng ảnh hưởng đến độ bền uốn;

K„¿ lần lượt lấy là 1; 0,095; 0,92; 0,85 tương ứng với d, < 400; 700; 1000 và

1500mm

Trong bước tính sơ b6 Z,.ZỵKy, = 1 va Yp Ys Kye = 1

Shim VA Øz„„ là ứng suất giới hạn mỏi tiếp xúc và giới hạn mỗi uốn ứng với chu

kỳ cơ sở; (bằng 3.2) |

Si» Sp- hệ số an tồn khi tính tiếp xúc và uốn; (bảng 9.10)

Kặu, K¿- hệ số tuổi thọ được tính theo các cơng thức sau:

1

N mH

K., HL [Be = Xu | (3.3)

Trang 27

l

N )™*

K,, =| —2 FL [Xe (3.4) 3.4

Trong đó: m;, m,„- bậc của đường cong mỏi uốn và tiếp xúc;

my, = mạ = 6 khi độ rắn mat rang HB < 350; m, =9 khi HB > 350 N¡o — số chu kỳ cơ sở khi tính về độ bền tiếp xúc;

Nao = 30 HB’ (3.5)

HB - d6 ran Brinen; nó quan hệ với HRC như sau:

Bảng 3.3 HRC 35 38 40 42 45 48 - 50 60 HB 325 355 375 395 425 460 482 605 N;¿- số chu kỳ cơ sở tính về sức bền uốn;

Nạ¿ = 4.10 đối với tất cả các loại thép

Nụ; Nạ¿- số chu kỳ chịu tải của bánh răng đang xét Khi chịu tải trọng tính:

Nue = Neg = 60ẹn t, (3.6)

Trong đó: c- số lần ăn khớp trong 1 vòng quay;

n- số vòng quay trong một phút của bánh răng;

tỵ tổng số giờ làm việc của bánh răng đang xét khi bộ truyền làm việc

với tải trọng thay đổi (h.3.1); Nụ; và Nạ; được tính theo các cơng thức sau:

Trang 28

mị;/2 , T, \ soc | | n,t, (3.7) max / mF Ne = coed | nt; (3.8)

Trong đó: Tị, n, t, lần lượt là mômen xoắn, số vòng quay và tổng số giờ làm việc ở chế độ ¡ của bánh răng đang Xét

Khi tính ra Nụ; > No thì lấy Nụg = Nụo và Kịu= 1; khí Nạz> Ngọ thì lấy Nẹg = Ngọ

va Ky, = 1

Trường hợp tải trọng thay đổi liên tục có thể quy về một trong các chế độ chịu tải điển hình sau: (h.3.2)

O- tải trọng không thay đổi

I- nặng: II- trung bình đồng xác suất; III- trung bình chuẩn; IV- nhẹ; V- rất nhẹ Lúc đó số chu kỳ tương đương xác định theo công thức:

Nuc = Ny Kye (3.9)

New = Ny Ke (3.10)

Trong đó: - tổng số chu kỳ chịu tải

Ny =60.c^_nị; (3.11)

Kặe; Kạs- hệ số quy đổi tra theo bang 3 4a Kzc- hệ số xét đến ảnh hưởng dat tải;

Kec =1 khi đặt tải một phíạ Kẹc = 0,7 + 0,8 đặt tải hai phía (dùng trị số 0,8 khi HB

> 350) Khi bánh răng làm việc với Ñ > Nụ, có thể tham khảo ứng suất tiếp xúc cho phép

Trang 29

Ứng suất cho phép khi quá tải:

| Ứng suất tiếp xúc cho phép khi quá tải: với bánh răng thường hoá, tôi cải thiện

"(HB<3450) - -

HP =“ (3.12)

Với bánh răng tôi bề mặt thấm cácbon, thấm Nitơ (HB > 350)

[Su Jiu = 40HRC,, (3.13)

Trong đó: HRC, - độ rắn mặt răng

Ủng suất mỏi tiếp xúc cho pháp [ơy] khi bánh răng làm việc lâu đài (N >N, )

Bảng 3.4b

-_ Vật liệu và nhiệt luyện [oy] vase Ne

- Thép cacbon trung binh va thép hop kim cé ham lượng các bon trung bình, thường hố hoặc tơi cải

thiện: ,

(200 + 250 ) HB 2,6 HB 10’

(260 + 300) HB 2,5 HB 1,5.10’

(320 + 350) HB 2,3 HB 2,5.107

Thép hợp kim và thép cacbon trung bình, tơi, HCR

45 + 50 17 HRC 15.10’

Nhu trên, tôi bằng dòng điện tần số cao, HRC 50 + 55 | (14 + 16) HRC 20.10’

Thép hợp kim thấm than và tôi, HRC 56 + 62: 15X, 20X V.V: (ø,) lớn khi HRC;, lớn)

Thép hợp kim có sức bền cao, thấm than và tôi HRC 56 + 62: 12XH3,20XH3, ISXHBA Và (15 + 17)HRC 25.107 HRC¿; > 35 19 HRC 35.107 Nhu trén, HRC, < 35 17 HRC Thép thấm nitơ ; HARC,,; > 35 1300 HRC, < 35 1200 10.10"

Gang cai tién 1,8 HB

Têctôlit 43 + 57

Linôphôn 52 + 63

Chú thích: Đối với bánh răng thép tôi, chế tạo rất chính xác, N, có thể giảm đi 50% đo đó (G„) lấy tăng 12%

Trang 30

Ứng suất uốn cho phép khi quá tải "

[øu |.„ = 0.8ơ„ khi HB< 350 (3.14)

[55 nae = 0:60 ,khi HB > 350 (3.15)

Để tránh biến dạng dư lớp bề mặt hoặc gây gidn do bộ truyền bị quá tải đột ngột trong thời gian ngắn, phải thoả mãn điều kiện:

Ă= Gy, | <[oy].,, (3.16)

T,

Srna = Op [ma <[o,] T, max ~ 3.17)

Trong đó:

Ơ¿ và ơy được xác định theo tải trọng riêng tính tốn, Tì;

T;„„„ mômen xoắn, mômen xoắn quá tải (chẳng hạn như mômen mở máy)

3.1.3 XÁC ĐỊNH THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA BỘ TRUYỀN

Dựa vào vật liệu và ứng suất đã chọn, tính tốn các thơng số cơ bản như khoảng

cách trục, mơ đun, góc nghiêng, số răng hệ số dịch chỉnh, sau đó kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc, uốn và quá tải, xác định lần cuối các thông số về kích thước của bộ truyền

- _ Xác định các thông số cơ bản của bộ truyền

Trong thiết kế môn học chỉ tiết máy, các hộp giảm tốc có thông số cơ bản là khoảng cách trục a„, được xác định theo công thức:

a, = (3.18)

K, - hệ số phụ thuộc vật liệu của bánh răng và loại răng, theo bảng 3.5 Trị số của cdc hé sé k,, k,; va Z,,, theo bang 3.5

Bang 3.5 Vật liệu bánh nhỏ và bánh lớn

Thang 49,5 | 445 | 43 | 41,5 20 15,5

1/3 A , > › ,

K,(Mpa ) | nghiêng | 43 va chit v 39 | 375 | 36 17 13,5 ø | Thắng | +; 70 | 68 | 64,5 31 24

K„u(Mpa )| nghiêng | 675 | 61 | 60 | 565 và chữ v , “~~ a7 21

Z„(MPa)'° - 274 234 225 209 69,5 47,5

Trang 31

T, momen xoan trén truc chi dong, N,,,,

k, = 4 0,5(2u22z)” ky Kay

T¡ mômen xoắn trên trục chủ dong, Noam [o,,| ứng suất tiếp xúc cho phép, MP, u : tỉ số truyền

Vow = " _ by ; bw chiéu rong vanh rang tra bảng 3.6

w wl

- Bảng 3.6

— noọ ¬ Độ rắn mặt răng làm việc

Vị trí bánh răng đối với | Trị số nên -

các ổ trong hộp giảm tốc | dùng i uP nn ae H, va H, > HB 350

| 1 2 >

Đối xứng Ve, 0,3 0,5 0,25 0,3

Wodinan 1,2 1,6 0,9 1,0

Không đối xứng Wea 0,25 0,4 0,2 0,25

| No, 1,0 1,25 0,65 0,8

Chia Ve, - 0,2 0,25 0,15 0,2

_ Vedinan 0,6 0,7 0,45 0,55

Chú thích:

1 Với bánh răng chữ v, trị số \,„ tăng lên 1,3 .1,4 lần 2 Với các bánh răng trong hộp tốc độ \,„ = 0, Í 0,2

3 Trị số lớn dành cho trường hợp tải trọng tính hoặc gần như tính

4 Trị số w,„ đối với cấp chậm trong hộp giảm tốc nên lấy lớn hơn 20 30% so với

cấp nhanh

TiKpg(ư])

đựi =Kạ¿ wl 2 (3.19)

[oy | u-Ww

dw, - đường kính vịng lăn bánh răng nhỏ là thông số cơ bản của hộp tốc độ - Hệ số chiều rộng vành rã ng \Ứy„ xét theo sự chịu tải có thể lấy như sau:

- Bộ truyền tải trọng nho Wy, = 0,15 +0,3 - Bộ truyền chịu tải trung binh Wy, = 0,3 +0,45

- Bộ truyền chịu tải lớn Vya =0,45 =0,6

Đối với bánh răng chữ V có thể lấy đến 0,8 + 1,0

Trang 32

Đối voi bénh rang trong hop toc đ, lap di dong Wy, =0.12 +0,15

Kug - hệ số phân bố không đều tải trọng theo chiều rộng bánh răng khi tính về tiếp xúc Tra bảng 3.7 K;p- hệ số phân bố không đều tải trọng theo chiều rộng vành

răng theo bảng 3.7

Hé sé Wy,, tinh theo công thức :

Ma =0,53 W ba (u 1) (3.20)

Trong các công thức (3.18); (3.19; (3.20) dấu (+) dùng khi bánh răng ăn khớp

ngoài, dấu (-) ăn khớp trong

TKMH CTM Bảng 3.7

Wag K 4 ting véi sơ đồ K,, ting với sơ đồ

Trang 33

3.1.4 XÁC ĐỊNH CÁC THONG SO AN KHOP

1 Xac định mô đun m

Sau khi xác định khoảng cách trục a„„ mô đun xác định theo công thức sau:

m = (0,01 +0,02)ay, (3.21)

Chú ý là khối lượng kim loại cất gọt tăng khi m tăng vì nó làm tăng vòng đỉnh và

chiều cao, chiều dày răng

Đồng thời với dc khơng đổi thì m tăng làm giảm số răng z tang | ton that khi an khớp vì hệ sơ tổn thất khi ăn khớp là:

y= 2af{ tet) với f hệ số ma sat ZZ,

Vi vay hiệu suất giảm và giảm hệ số trùng khớp và tăng tiếng ồn Để tránh bi gay khi quá tảị Khi bộ truyền chịu lực nên lấy m 21,5 +2mm

Đối với bánh răng nghiêng mô đun tiêu chuẩn là m,„ bánh răng thẳng là m lấy theo bảng 3.8

Bang 3.8

Trị số tiêu chuẩn của môäun

m |Day1) 1,25 | 1,5 2 2,5 3 4 5 6 8 10 12

(mm) Day 2/1375! 175] 225 13514515517 19) 11) «14

Chú thích:

1- Đối với bánh răng nghiêng và răng chữ V, môđun tiêu chuẩn là môđun pháp m, 2 ưu tiên dùng day 1

2 Xác định số răng, góc nghiêng và hệ số dịch chỉnh Góc nghiêng - đối với bánh răng trụ thang B =0 - Đối với bánh răng nghiêng B = 8”+20”

- Đối với bánh răng chữ V và bánh răng nghiêng trong hộp giảm tốc có cấp phân doi B = 30°+40°

Vì B phu thudc vào ay va Z, cho nén so b6 ta phai chon góc nghiêng B để tính số

rang bánh nhỏ

Đối với bánh răng thẳng =0

2a

= we 3.22

“ In(ư0] Oe)

Zy = UZ,

Trang 34

Lam tron z, , z, va tinh tổng số răng

Z,=Z,+Z,

Tinh lai a, = mz,/2 (3.24)

Đối với bộ truyền bánh rang nghiêng và răng chữ V

Trước hết chọn B = 8°+20°- rang chit V B = 30°+40°

Sau đó tính „ — 24w-CosB _ — 4.25)

, m(u +1)

Lam tron z, tinh z, = uz, , lay z, nguyén Tinh z, =z, + Z,

Sau đó tính lại B - '®“- (3.26)

28v

Nếu B quá lớn hoặc quá nhỏ thì chọn lại z, và tính lại B

Trong sản xuất hàng loạt nhỏ, sản xuất đơn chiếc không cần lấy a„ theo tiêu chuẩn

Trong sản xuất hộp giảm tốc tiêu chuẩn thi a, lay theo tiêu chuẩn ví dụ như tiêu chuẩn SEV229-75 sau đây (bảng 3.9)

Bảng 3.9 aw 4 40 50 63 80 100 125 160 200 250 315 Wa 0.1 0125 016 02 0.25 0.315 0.4 0.5 0.63 TỈ số : 1 125 16 20 25 3.15 4 4 6.3 8 truyền

Chú ý: Lấy tăng w,,„ thì giảm được kích thước, khối lượng của bộ truyền nhưng độ cứng và độ chính xác chế tạo phải nâng cao để tránh tăng lên sự phân bố không đều tải

trọng theo chiều rộng vành răng

- Xác định hệ số dịch chỉnh

Dịch chỉnh nhằm cải thiện một số chỉ tiêu ăn khớp, nâng cao sức bền tiếp xúc, sức

bền uốn, tăng sức bền môn, tránh hiện tượng cắt chân răng ở bánh nhỏ Nhưng khi số răng lớn (z¡ > 30 ; z,„ > 60) hiệu quả dịch chỉnh thấp, dịch chỉnh cũng làm giảm hệ số

trùng khớp, do đó nên theo bảng 3.10 để chọn hệ số dịch chỉnh

Trang 35

Bang 3.10 Hệ số dịch chỉnh Truyền động

Bann nho Banh lon Banh rang thang Bánh răng nghiêng và răng chữ V

oh 2 -

0 0 Z,2 21 Z4>Z „+ 2”

14<z,<20 vàu> | Z, >Z,j, + 2 nhưng không nhỏ hơn 10

0,3 - 0,3 3,5 va u > 3,5 ` we

Không nên dùng cho các bộ truyền có 0,5 0,5 10 <2, <30™" độ răn bánh lớn HB; < 320 mà độ ran bánh nhỏ không lớn hơn 70 đơn vị độ

rắn so với HB,

* Để tránh cắt chân răng, Z„¡„ lấy lần lượt theo B như sau : ứng với B đến 12°, trên 12 dén 17°, trén 17 dén 21°, trên 21 đến 24” trên 24 đến 28”, trên 28 đến 30” lấy z„„ = 17, 16, 15, 14, 13, 12

** Để tránh cắt chân răng, Z„.„ lay lan luot theo ® nhw sau : ting vdi B dén 10°, trên 10 đến 15”, trên 15 đến 20°, trên 20 đến 25”, trên 25 đến 30°, lay z,;, = 12, 11, 10, 9, 8

‘min

Ð - góc nghiêng của rang

1- Muốn đảm bảo khoảng cách trục a„ cho trước cần phải xác định hệ số dịch chỉnh thích hợp x;, và x; và góc ăn khớp Có thể sử dụng các cách tính sau đây:

Cách thứ nhất:

Tính hệ số thay đổi khoảng cách trục a„ hay còn gọi là hệ số dịch tâm ỵ

y =a,/m - 0,52, (3.27)

Đặt k, = 1000y/z, (3.28)

Theo bảng 3.11 Tra hệ số k, theo k,

Với — k,=1000 Ay/z,

Hệ số giảm đỉnh răng : Ay = k z, /1000 (3.29)

Tổng hệ số dịch chỉnh _

X,=yt+ Ay | - (3.30)

Hệ số dịch chính bánh nho x, dugc tinh:

Trang 36

Tính hệ số thay đổi khoảng cách trục :

y = ay 70.5%, (3.33)

m

Ding tốn đồ hình 3.3

Để tìm trị số 1000 /z, rồi tính w Hệ s số giảm chiều cao răng

Tổng hệ số dịch dao sẽ là : X,=y+V , ¬ (3.34) X =05| a 41 (x, ~v) (3.35) X =X, 7X Bang 3.11 k, k, ký k, k, k, ky k, 1 0,009 11 - 0,844 21 2,930 31 6,12 2 0,032 12 1,020 22 3,215 32 6,47 3 0,064 13 1,180 23 3,475 33 6,84 4 0,122 14 1,354 24 3,765 34 7,19 5 0,191 15 1,542 25 4,070 35 7,60 6 0,265 16 1,752 26 4,430 36 8,01 7 0,350 17 1,970 27 4,760 37 8,40 8 0,445 18 2,240 28 5,070 © 38 8,81 9 0,568 19 2,445 29 5,420 39 9,42 10 0,702 20 2,670 30 5,760 40 9,67

Muốn cải thiện chất lượng ăn khớp, hệ số dịch chỉnh được chọn theo z, Khi z, <30 dùng dịch chỉnh góc với x = 0.5, x; = 0.5, sau đó tính hệ số giảm đỉnh răng Ay; khoảng cách trục a„ và góc ăn khớp œ„_ tiến hành như sau:

Tinh „ _1000x, v=——— | (3.36)

Z,

Dựa vào k, tra bảng 3.12, để có:

Trang 37

8E W1 HIN5L fe yu 1000y ^ 1000W 1000y ^ 1000W 1000y 2, 1000 1000y 1000W 1000y Z, 1000 G3 = N oO 4 © > oO a oO 2 â ơ oO & â 2 oO

Lhipits EEL ELE LE EET EDP EEE EE EEE EE te LEELT LEE EL PPP ep

TTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTT

(O = _—~ ~ ~ =

oO °

mm nan | /|(/(((/{{ “ ÀˆẬ I8 nã nn nan nnnnn.: py I—]_—_ Ppp tt ppp pp yy

TTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTYTTTTTTTTTTTTTT œ oO œ œ = = = = _ = — ¬ _ œ ¬ œ to ¬ h) ww + œ ơ to

— = a Ro

LTD 1L L1) L1 L1 1 (11L LÍ LL LH L1 LỤ L1 D1 L1 LỊ E1 L1 ¡11L L1) TETP ETAT PTET Terre ery UPETETPT Trey tit NHÀ TT TTTTiT f11|1111J7/1/11111]711141117 UP TT

N N XN XN + N XN N Ko ” & Y & = ~ 4 :

RO Ro NR nN

m œ N 3 (O 5

° ° ° ° © °

LEE PELE EEE ht Poppe epee et he TTT[TTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTT7TTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTT

w G3 G2 G3 G3 cò

2 2 oO a oO a N & s 3 ¢ 5 : +

Leet tye i Tibi tte tere eet et PL prPerrs est iPr trp Pret tt Pi tt

PUVTPTTTSP RPP TES TTETUT ETDS TTT TTT! Tnuuuu PERSE TT UES TT ID TH TTT IHHHDHHNHUHMXMNNW HỢTTTHEETTETEERREHEDE CHỊPH HTTEEEEEREOETEOEĐ EĐ

3 i i F : i i i

œ woos ww 1x mN xxx x x ¬ x TN POD HsSHO DAO DH (@Ø (@Ô (O +œ Ơ ƠŒ x' © HO OAH WK AHN OO DOAN WRU DN @ OO - G© (O0 GH © VG Ss :

Trang 38

Bang 3.12 k, | ky k, k, k, k, k, k, k, | k, 1 | 0,008.| 11 | 0,74 | 21 | 2340} 31 | 454 | 41 | 7,140 2 | 0,032 | 12 | 087 | 22 | 2530) 32 | 4,785 | 42 | 7,42 } 3 | 0,063 | 13 | 100 | 23, | 2,742 | 33 | 503 | 43 | 7,70 4 | 0,114} 14 | 1,145 | 24 | 2,940] 34 | 528 | 44 | 800 5 | 0,178} 15 | 1,295] 25 13,155] 35 | 552 | 45 | 8,29 6 | 0243] 16 |1450| 26 | 3380] 36 | 579 | 46 | 8,59 7 | 0318 | 17 | 1622-27 | 3605] 37 | 605 | 47 |8885 8 | 041 | 18 | 1,792] 28 | 3,935] 38 | 6315 | 48 | 9,175 9 | 0,51 | 19 | 1,985] 29 | 4065) 39 | 6,585] 49 | 9,460 10 | 0,622 | 20 | 2160/ 30 | 4290] 40 | 668 | 50 | 9,765

Các kích thước còn lại của bộ truyền bánh răng thẳng va rang nghiéng trén hinh

3.4 và theo công thức ở bảng 3.13, a) dịch chỉnh đều ay = 0,5 (di + de) TKMH CTM

Hình 3.4 Các thông số của bộ truyền bánh răng trụ

Trang 39

Bang 3.13

Thông số hiện Công thức tính

Khoảng cách trục chia a A = 0,5(d,+ d,) = 0,2m(z, + z,)/cosB Khoảng cách trục a, | a, = acosa,/cosa,, hoặc

, a, =a+ym=a+(x, +x, - Ay)m

Đường kính chia d d, =mz,/cosB; d, = mz„/cosj; -

Đường kính lăn d, | d,, =2a, (ư 1 ) hoae: d,,=d, + [2y/(z,+ z, )]d, d, = d,,u hoac dy, = d, + [2y/(z, + z¡ )]d; d, | Ăn khớp ngoài d,, =d, + 2(1+x, - Ay)m; dy = d, + 2(1+x, - Ay)m; Ăn khớp trong d,, =d, + 2(1 + x, )m; d,, =d,—2 (1 —x, - Ay- k,)m; Trong dé k, = 0,25 — 0,125x, khi x,< 2 K, =0 khi x, >2

Đường kính day rang d, | dy, =d, — (2,5 — 2x,)m dy, = d, — (2,5 — 2x,)m Khi ăn khớp trong d;; ~ 2a„ +d,¡ + 0,5m

-| Đường kính cơ sở d, | d,, =dcosa; d,, = d,cosa Góc prôfin gốc œ _ | Theo TCVN 1065 - 71, œ = 20°

Góc prơfin răng œ, a, = arctg (tga/cosp) Góc ăn khóp Cy | Ow = arcos (acosa,/a,)

hee ngài, dịch chính (ăn X X, = [(z,+2,)(inva,, - Invơœ,)]/(2tgœ)

khốp tron nn | Xe | Xy= Lert inv - inv.) V(2te0)

Trong đó invơ = tgœ - œ xem bang P2.1 phuc luc

Hệ số trùng khớp ngang € fy = [z,tgc,, £Z,tg0, £(2, £2, )tger,,, | / (2m

Trong dé cosa,, = d,,/d,), cosa,, = d,/d,,

khớp trong Chú thích: Trong các biểu thức, dấu phía trên ứng với ăn khớp ngồi, dấu phía dưới: ăn

Chú ý: Độ rắn mặt rãng a: HBI<350; HB2<350,b-HRC>45; HRS2>45

Trang 40

3.1.5 KIEM NGHIEM RANG THEO SAC BEN TIEP XUC

sau khi tính được các kích thước của bộ truyền và xác định điều kiện làm việc của

nó, ta kiếm nghiệm lại sức bền tiếp xúc theo điều kiện sau:

ơu =Z„Z„Z,x|2T,K„(w+1)(b,„4$, <[ø„] (3.40) V6i: Zy - hé s6 kể đến cơ tính của vật liệu tra bang 3.5

Z„ - hệ số ảnh hưởng của hình dạng bề mặt tiếp xúc tra bảng 3.14 Trị số của hệ số kể đến hình dang bé mat tiép xtic Z,,

Bảng 3.14 Góc (x, +X, )/ (Z, + Z,) - nghiéng B (độ) 0,08 | 0,05 | 0,03 | 0,02 L0,01 |0,005L 0 |-0,0051-0,01 j-0,0151-0,02 0 1,48 | 1,52 | 1,58 | 1,62 | 1,68 | 1,71 | 1,76 | 1,83 | 1,93 | 2,14] - 10 1,47 | 1,51 | 1,56 | 1,60 | 1,66 | 1,69 | 1,74 | 1,80 | 1,90 | 2,07) - 15 1,46 | 1,50 | 1,55 | 1,58 | 1,63 | 1,67 | 1,71 | 1,77 | 1,86 | 2,00 | 2,35 20 1,43 | 1,47 | 1,52 | 1,55 | 1,60 | 1,63 | 1,67 | 1,72 | 1,80 | 1,91 | 2,13 25 1,42 | 1,45 | 1,49 | 1,52 | 1,57 | 1,59 | 1,62 | 1,67 | 1,73 | 1,81 | 1,97 30 1,38 | 1,42 | 1,45 | 1,48 | 1,52 | 1,54 | 1,56 | 1,60 | 1,65 1,70 | 1,81 35 1,35 | 1,37 | 1,40 | 1,42 | 1,46 | 1,48 | 1,50 | 1,53 | 1,56 | 1,60 | 1,66 40 1,30 | 1,32 | 1,34 | 1,37 | 1,39 | 1,41 | 1,42} 1,45 | 1,47 | 1,50 | 1,53 Z.£ Hệ số ảnh hưởng của sự trùng khớp _ 4g Khi E, =0; Z, =( 3 (3.41) (4-6, )\(1-e,) e£ Khi - €,<l; Z,=,J——“——“+— (3.42) 3 Ey 12 Khi 6,21 Z,=(—) (3.43) Ey

Trong dé €, - hé so tring khdép doc b sin

e, = Sin P (3.44)

7m

Định dạng
Số trang	231
Dung lượng	2,94 MB