Chương III thiết kế bộ truyền bánh răng ppt

Chương III thiết kế bộ truyền bánh răng (bộ truyền trong ) A PHẦN CHUNG I chọn vật liệu + chọn độ rắn cho bánh dẫn cao hơn bánh bị dẫn thông thường lấy sách đã dẫn trang 91 tài liệu 1 +Bánh răng nhỏ(bánh dẫn):thép 40cr được tôi cải thiện, độ rắn trung bình là:250HB1, (theo bảng 6.13trang 223 tài liệu 3) =850MPa, =550MPa (tra bảng phụ lục 5.2 trang 294 tài liệu4) +Bánh răng lớn ( bánh bị dẫn): thép 40cr thường hoá, độ rắn trung bình là:235HB2, (theo bảng 6.13trang 223 tài liệu 3) ; (tra bảng phụ lục 5.2 trang 294 tài liệu4) II số chu kì làm việc cơ sở NHO1=30HB12,4=30.2502,4=1,71.107chu kì NHO2=30.HB22,4=30.2352,4=1,47.107chu kì NFO1=NFO2=4.106chu kì(dùng cho tất cả các loại thép, trang 226 tài liệu 3) số chu kì làm việc tương đương xác định theo sơ đồ tải trọng Vì đề cho tải trọng thay đổi theo chu kì nên ta xác định như sau: NHE=60.c. .niti công thức 6.36 trang 224 tài liệu 1 NHE=60.1.2930.{ .t1+ t2+ .t3 } c số lần ăn khớp chọn =1 t1= .Lh=0,2 Lh ; t2= .Lh=0,5 Lh ; t3= .Lh=0,3 Lh NHE1=60.1.2930.(13.0,2+0,753.0,5+0,23.0,3).8000=87 ,80.107chu kì NHE2= NHE1/u=19,73.107chu kì NFE=60.c. .niti công thức 6.49 trang227 tài liệu 3 C=1(số lần ăn khớp) với mF=6 bảng 6.14 trang 225 tài liệu 3 NNE1=60.1.2930.(16.0,2+0,756.0,5+0,26.0,3).8000=40 ,65.107chu kì NNE2=NNE1/u =9,13.107chu kì Vì NNE1>NHO1; NHE2>NHO2; NFE1>NFO1; NFE2>NFO2 Cho nên KHL1=KHL2=KFL1=KFL2=1 Theo bảng 6.13 trang 223 tài liệu 3, giới hạn mỏi và tiếp xúc được tính như sau: =2HB+70 suy ra =2.250+70=570MPa =2.235+70=540MPa Cũng bảng đó ta có =1,8HB =1,8HB1=450MPa =1,8HB2=423MPa III ứng suất tiếp xúc cho phép = KHL= KHL công thức 6.39 trang 225 tài liệu 3 Khi tôi cải thiện sH=1,1 tra bảng 6.13 trang 223 tài liệu 3 = =466,4 MPa = =441,8 MPa LƯU Ý +Đối với bộ truyền bánh răng thẳng để tính toán sẽ là lấy giá trị nhỏ hơn trong 2 giá trị đó +Đối với bộ truyền bánh răng nghiêng, theo công thức 6.12 trang 95 tài liệu =0,5( + )=454MPa =454<1,25 =1,25.441,8=552,25MPa vậy thoả điều kiện để tính toán sẽ là =454MPa IV ứng suất uốn cho phép công thức 6.47 trang 226 tài liệu 3 ( đối với vật liệu là thép) KFL =1 đã có ở trên SF= 1,75 tra bảng 6.13 trang 223 tài liệu 3 MPa MPa B phần riêng I tính toán đối với cấp chậm Biết các thông số sau: P2=15,1 kw n2 =658,42 vòng/phút T2 = 219,02. 103N/mm u2=1,94 tỷ số truyênc cấp chậm quy ước như sau : các thông số trên là lấy từ bảng thông số 1 , ở chương này các thông số đó được dùng để tính cho bánh dẫn, nên sẽ được ghi thành P1,n1,T1,u 1 tính aw và môđun răng thẳng công thức 6.15 tài liệu 1 Trong đó: Ka=49,5 đối với răng thẳng, tra bảng 6.5 tài liệu 1 tượng trưng cho ăn khớp trong và ngoài hệ số chiều rộng vành răng tra bảng 6.15 tài liệu 3 Bánh răng chủ động không đối xứng ổ trục có độ rắn bề mặt nhỏ hơn 350HB nên =0,25 0,4 Kết hợp với dãy số tiêu chuẩn trang 231 tài liệu3 Như sau: 0,1 0,125 0,16 0,2 0,25 0,315 0,4 0,5 0,63 … ta có chọn =0,4 Trong đó =1,04 tra bảng 6.4 tài liệu 3(với l/d < 3 6) Vậy =178,47mm Dẫn lời trang 231 tài liệu 3, Giá trị đối với các hộp giảm tốc tiêu chuẩn có giá trị tiêu chuẩn nằm trong bảng dưới đây(dãy 1 là dãy ưu tiên) Dãy 1 40 50 63 80 100 125 160 Dãy 2 140 180 225 280 355 450 …… Chọn trong dãy 2có =180mm Môđun răng thẳng m=(0,01 0,02) =1,8 3,6mm trang 195 tài liệu 3 có dãy tiêu chuẩn cho môđun răng như sau (trong đó dãy 1 là dãy ưu tiên) Dãy1 1 1,25 1,5 2 2,5 3 4 ……. Dãy2 1,125 1,375 1,75 2,25 2,75 3,5 4,5 ……. Chọn m=3,5 2Xác định số răng bánh dẫn và số răng bánh bị dẫn aw= công thức 6.18 tài lệu1 = =34,98 Chọn Z1=35 răng vậy Z2=Z1.u=35.1,94=67,9 chọn Z2=68 răng Tính lại tỷ số truyền u=Z2/Z1=68/35=1,94 3) tính các hệ số dịch chỉnh Ta cần dịch chỉnh aw= 178,47 lên aw=180 Hệ số dịch tâm y= công thức 6.22 tài liệu 1 =-0,07 Hệ số giảm đỉnh răng công thức 6.23 tài liệu 1 = = -0,68 theo bảng 6.10a tra được kx= tổng hệ số dịch chỉnh xt=y+ y=-0,07-0,68=-0,75 4) xác định các thông số hình học của cặp bánh răng cấp chậm Tính theo bảng 6.11tài liệu 1 Đường kính vòng chia d1=m.Z1=3,5.35=122,5mm d2=m.Z2=3,5.68=238mm Đường kính vòng lăn dw1=2aw/(u+1)=2.180/2,94=122,449mm dw2=u.dw1=237,551mm Đường kính vòng đỉnh da1=d1+2.m=122,5+2.3,5=129,5mm da2=d1+2.m=238+2.3,5=245mm Đường kính vòng đáy df1=d1-2,5.m=122,5-2,5.3,5=113,75mm df2=d2-2.5.m=238-2,5.3,5=229,25mm chiều rộng vành răng bw=aw. =180.0,4=72mm 5tính toán kiểm nghiệm theo độ bền tiếp xúc 6.33 tài liệu 1 Trong đó: ZM=274 hệ số kể đến cơ tính vật liệu của các bánh răng ăn khớp tra bang 6.5 tài liệu 1 ZH=1,76 hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc ;tra bảng 6.12 tài liệu1 hệ số kể đến trùng khớp của răng = công thức 6.36 tài liệu 1 khi =0 hệ số trùng khớp dọc tính theo công thức 6.37 tài liệu 1 ( răng thẳng ) hệ số trùng khớp ngang tính theo cong thức6.38b =[1,88-3,2 ].cos =[1,88-3,2 ].cos00=1,74 = =0,87 +KH hệ số tải trọng tính công thức 6.39 tài liệu 1 =1,05 hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng, tra bảng6.7 tài liệu 1, (phụ thuộc vào và sơ đồ4 ) =1,09 hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng cho các đôi răng đồng thời ăn khớp, tra bảng 6.14 tài liệu 1,phụ thuộc vào vận tốc vòng Vận tốc vòng: công thức 6.40 tài liệu1 tra bảng 6.3 trang 204 tài liệu 3 suy ra vận tốc tới hạn là 6m/s ta chọn cấp chính xác cấp 8 KHV hệ số kể đến tải trọng động xuất hiện trong vùng ăn khớp công thức 6.41 tài liệu 1 vH cường độ tải trọng động vH= . g0.v. công thức 6.42 tài liệu 1 theo bảng 6.16 tài liệu1 có g0 =56 phụ thuộc vào môđun răng và cấp chính xác ,theo bảng 6.15 tài liệu1có =0,006 vH= . g0.v. =0,006.56.4,42 =14,31N/mm vHmax=380 tra bảng 6.17 tài liệu 1, phụ thuộc vào cấp chính xác và mô đun vH< vHmax thoả điề kiện =1,25 Vậy =1,05.1,25.1,09=1,43 Do đó =393,42MPa 6 Tính chính xác theo công thức 6.1 tài liệu 1 cx = = .Zv.ZR.KxH= = đã tính ở phần A) ZVhệ số ảnh hưởng đến vận tốc vòng =0,982 ZRhệ số xét đến độ nhám của mặt răng làm việc Vì bánh răng gia công cấp chính xác cấp 8 nên Ra=0,8…3,2 7 kiểm nghiệm theo ứng xuất uốn công thức 6.43 tài liệu 1 Trong đó hệ số kể đến sự trùng khớp của răng hệ số kể đến độ nghiêng của răng KF hệ số tải trọng khi tính về uốn KF =KF .KF .KFv KF =1, hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng cho các đôi răng đồng thời ăn khớp khi tính về uốn , KF =1 đối với răng thẳng KF =1,12 hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng khi tính về uốn, tra bảng 6.7 tài liệu 1, (phụ thuộc vào và sơ đồ4 ) KFv=1+ công thức 6.46 tài liệu1 công thức 6.47 tài liệu 1 tra bảng 6.15 tài liệu 1phụ thuộc vào độ cứng HB và dạng răng g0= 56 theo bảng 6.16 tài liệu1, phụ thuộc vào môđun răng và cấp chính xác vậy =8,63 KFv=1+ = 1+ =1,16 KF =KF .KF .KFv=1.1,12.1,16=1,3 YF1 ;YF2 hệ số dạng răng của bánh 1,2 Tra bảng 6.18 tài liệu 1 hoăc tính theo công thức 6.80 tài liệu 3như sau YF=3,47+ - +0,092x2 (x=0 khi không có dịch chỉnh ) Zv= theo công thức 6.84 trang 240 tài liệu 3 Vậy YF1=3,47+ =3,85 YF1=3,47+ =3,66 Đặt tính so sánh độ bền uốn của các bánh răng Bánh dẫn 66,79 Bánh bị dẫn Ta có kết luận sau bánh bị dẫn có độ bền uốn kém hơn bánh dẫn Vậy ta chỉ cần kiểm tra độ bền uốn của bánh bị dẫn nếu bánh bị dẫn thoả tất nhiên bánh dẫn cũng thoả =38,5 MPa MPa vậy điều kiện bền uốn được thoả I I tính toán đối với cấp nhanh răng nghiêng Biết các thông số sau: P1=15,89 kw n1 =2930 vòng/phút T1 = 51790N/mm u1=4,45 tỷ số truyền cấp nhanh quy ước như sau : các thông số trên là lấy từ bảng thông số 1 , ở chương này các thông số đó được dùng để tính cho bánh dẫn, nên sẽ được ghi thành P1,n1,T1,u 1 xác định đường kính vòng chia của bánh răng nghiêng Vì đây là dạng bài toán đồng trục nên ta có aw=180mm mn=(0,01 0,02) =1,8 3,6 để tiện cho việc tính toán ta chọn như sau theo tiêu chuẩn ta chọn mn=2( trang 195 tài liệu 3) Dãy1 1 1,25 1,5 2 2,5 3 4 ……. Dãy2 1,125 1,375 1,75 2,25 2,75 3,5 4,5 ……. Trong đó dãy 1 là dãy ưu tiên Tính Z1 theo công thức 6.31 trang 103 tài liệu 1 Z1= Z1= =32,6 trong đó ta chọn sơ bộ ; Chọn Z1=32răng Z2=u.Z1=4,45.32=142,4; Chọn Z2=142 răng Tính lại theo công thức 6.32 trang 103 tài liệu 1 = Sai số nhỏ, góc nghiêng thoả điều kiện 2Tính lại tỷ số truyền u=Z2/Z1=142/32=4,44 sai lệch tỷ số truyền = .100=0,22% <4% sai lệch nhỏ được chấp nhận hệ số chiều rộng vành răng tra bảng 6.15 tài liệu 3 Bánh răng chủ động đối xứng ổ trục có độ rắn bề mặt nhỏ hơn 350HB nên =0,3 0,5 Kết hợp với dãy số tiêu chuẩn trang 231 tài liệu3 Như sau: 0,1 0,125 0,16 0,2 0,25 0,315 0,4 0,5 0,63 … ta có chọn =0,315 Trong đó =1,06 tra bảng 6.4 tài liệu 3(với l/d < 3 6) 3 xác định các thông số hình học của cặp bánh răng cấp nhanh Tính theo bảng 6.11tài liệu 1 Đường kính vòng chia d1= =66,26mm d2= =294,02 Đường kính vòng lăn dw1=2.aw/(u+1)=2.180/5,44=66,18mm dw2=dw1.u=66,18.4,44=293,84mm Đường kính vòng đỉnh da1=d1+2.mn =66,26+2.2=70,26mm da2=d1+2.mn =294,02+2.2=298,02mm Đường kính vòng đáy df1=d1-2,5.mn =66,26-2,5.2=61,26mm df2=d2-2.5.mn =294,02-2,5.2=289,02mm chiều rộng vành răng bw=aw. =180.0,315=56,7mm 4 tính toán kiểm nghiệm theo độ bền tiếp xúc 6.33 tài liệu 1 Trong đó: ZM=274 hệ số kể đến cơ tính vật liệu của các bánh răng ăn khớp tra bảng 6.5 tài liệu 1 ZH hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc ZH= góc nghiêng của răng trên hình trụ cơ sở tg = răng không dịch chỉnh =20( bảng 6.11tài liệu1 ) tg = =cos200.tg150 vậy =140 do đó ZH= = =1,74 hệ số kể đến trùng khớp của răng = công thức 6.36c tài liệu 1 khi >1 hệ số trùng khớp dọc tính theo công thức 6.37 tài liệu 1 hệ số trùng khớp ngang tính theo công thức6.38b =[1,88-3,2 ].cos =[1,88-3,2 ].cos150=1,68 = =0,77 +KH hệ số tải trọng tính công thức 6.39 tài liệu 1 =1,06 hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng, tra bảng 6.7 tài liệu 1, (phụ thuộc vào và sơ đồ4 ) = 1,13hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng cho các đôi răng đồng thời ăn khớp, tra bảng 6.14 tài liệu 1,phụ thuộc vào vận tốc vòng Vận tốc vòng: công thức 6.40 tài liệu1 10 tra bảng 6.3 trang 204 tài liệu 3 suy ra vận tốc tới hạn là 10m/s ta chọn cấp chính xác cấp 8 KHV hệ số kể đến tải trọng động xuất hiện trong vùng ăn khớp công thức 6.41 tài liệu 1 vH cường độ tải trọng động vH= . g0.v. công thức 6.42 tài liệu 1 theo bảng 6.16 tài liệu1 có g0 =61 phụ thuộc vào môđun răng và cấp chính xác ,theo bảng 6.15 tài liệu1có =0,002 vH= . g0.v. =0,002.61.10 =7,77N/mm vHmax=410 tra bảng 6.17 tài liệu 1, phụ thuộc vào cấp chính xác và mô đun vH< vHmax thoả điề kiện =1,24 Vậy =1,06.1,24.1,13=1,49 Do đó =320,34MPa +Đối với bộ truyền bánh răng nghiêng, theo công thức 6.12 trang 95 tài liệu =0,5( + )=454MPa < ( =454MPa) vậy điều kiện độ bền tiếp xúc thoả 5 kiểm nghiệm theo ứng xuất uốn công thức 6.43 tài liệu 1 Trong đó hệ số kể đến sự trùng khớp của răng hệ số kể đến độ nghiêng của răng KF hệ số tải trọng khi tính về uốn KF =KF .KF .KFv KF =1,37, hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng cho các đôi răng đồng thời ăn khớp khi tính về uốn , tra bảng 6.14 tài liệu1 KF =1,09 hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng khi tính về uốn, tra bảng 6.7 tài liệu 1, (phụ thuộc vào và sơ đồ5 ) KFv=1+ công thức 6.46 tài liệu1 công thức 6.47 tài liệu 1 tra bảng 6.15 tài liệu 1phụ thuộc vào độ cứng HB và dạng răng g0= 61 theo bảng 6.16 tài liệu1, phụ thuộc vào môđun răng và cấp chính xác vậy =23,3 KFv=1+ = 1+ =1,57 KF =KF .KF .KFv=1,37.1,09.1,57=2,34 YF1 ;YF2 hệ số dạng răng của bánh 1,2 Tra bảng 6.18 tài liệu 1 hoăc tính theo công thức 6.80 tài liệu 3như sau YF=3,47+ - +0,092x2 (x=0 khi không có dịch chỉnh ) Zv= theo công thức 6.84 trang 240 tài liệu 3 Zv1= =35,56 ; Zv2= =157,78 Vậy YF1=3,47+ =3,84 YF2=3,47+ =3,55 Đặt tính so sánh độ bền uốn của các bánh răng Bánh dẫn 67,87 Bánh bị dẫn ,09 Ta có kết luận sau bánh dẫn có độ bền uốn kém hơn bánh bị dẫn Vậy ta chỉ cần kiểm tra độ bền uốn của bánh dẫn nếu bánh dẫn thoả tất nhiên bánh bị dẫn cũng thoả =82,60 MPa MPa vậy điều kiện bền uốn được thoả Bảng kết quả tính của bộ truyền trong Thông số hình học Cấp nhanh Cấp chậm Bánh răng nghiêng Bánh răng thẳng Bánh chủ động Bánh bị động Bánh chủ động Bánh bị động T Mômenxoắn Nmm 51790 219020 Tỉ số truyền u 4,44 1,94 n số vòng quay vòng/phút 2930 658,42 aw khoảng cách trục mm 180 180 mn môđun mm 2 3,5 Góc nghiêng răng, độ 150 00 Vận tốc vòng m/s 7,02 4,22 Số răng 32 142 35 68 bw Chiều rộng vành răng mm 56,7 56,7 72 72 da Đường kính vòng đỉnh mm 70,26 298,02 129,5 245 dw đường kính vòng lăn 66,18 293,84 122,449 237,551 d Đường kính vòng chia mm 66,26 294,02 122,5 238 df Đường kính vòng đáy 61,26 289,02 113,75 229,25 . Chương III thiết kế bộ truyền bánh răng (bộ truyền trong ) A PHẦN CHUNG I chọn vật liệu + chọn độ rắn cho bánh dẫn cao hơn bánh bị dẫn thông thường lấy sách đã dẫn trang 91 tài liệu 1 +Bánh. bền uốn được thoả Bảng kết quả tính của bộ truyền trong Thông số hình học Cấp nhanh Cấp chậm Bánh răng nghiêng Bánh răng thẳng Bánh chủ động Bánh bị động Bánh chủ động Bánh bị động T Mômenxoắn. của các bánh răng Bánh dẫn 67,87 Bánh bị dẫn ,09 Ta có kết luận sau bánh dẫn có độ bền uốn kém hơn bánh bị dẫn Vậy ta chỉ cần kiểm tra độ bền uốn của bánh dẫn nếu bánh dẫn thoả tất nhiên bánh bị