đồ án ctmaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaâ777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777Danh mục () Luận Văn Báo Cáo Thạc sĩ Cao học Khoa học tự nhiên Mô tả () đồ án ctmaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaâ777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777
I, Tính Tốn Thiết Kế Bộ Truyền Bánh Răng Bảng thông số đầu vào : Thông số Tỉ số truyền Tốc độ quay Công suất P Momen xoắn Ký hiệu U N P T Đơn vị Vòng/phút kw N Giá trị 4,5 960 5,68 56504,17 1, Chọn vật liệu Ta chọn vật liệu cho bánh Tra bảng 6.1 ta chọn vật liệu : ✓ Vật liệu bánh lớn: - Nhãn hiệu thép: 45 - Chế độ nhiệt luyện: cải thiện - Độ rắn: 𝐻𝐵 = 192 … 240, chọn 𝐻𝐵2 = 235 - Giới hạn bền: 𝜎𝑏2 = 750 𝑀𝑃𝑎 - Giới hạn chảy: 𝜎𝑐2 = 450 𝑀𝑃𝑎 ✓ Vật liệu bánh nhỏ: - Nhãn hiệu thép: 50 - Chế độ nhiệt luyện: cải thiện - Độ rắn: 𝐻𝐵 = 228 … 255, chọn 𝐻𝐵1 = 245 - Giới hạn bền: 𝜎𝑏1 = 780 𝑀𝑃𝑎 - Giới hạn chảy: 𝜎𝑐1 = 530 𝑀𝑃𝑎 - 2, Xác định ứng suất cho phép - 2.1, Xác định ứng suất tiếp xúc cho phép [𝜎𝐻 ] - Ta có cơng thức : [𝜎𝐻 ] = - Với: σoHlim SH ZR.ZV.KxH.KHL - σoHlim giới hạn bền mỏi tiếp xúc mặt tương ứng với chu kỳ sở Tra bảng 6.2 ta : σoHlim = 2HB + 70 ( MPa ) Suy ra: Với bánh chủ động: σoHlim1 = 2HB1 + 70 = 2.245 + 70 = 560 MPa { Với bánh bị động: σoHlim2 = 2HB2 + 70 = 2.235 + 70 = 540 MPa ✓ SH hệ số an tồn ( để tránh thiết bị ln làm việc trạng thái tới hạn) Tra bảng 6.2 ta : { ✓ ✓ ✓ ✓ Với bánh chủ động: SH1 = 1,1 Với bánh bị động: SH2 = 1,1 ZR hệ số kể đến ảnh hưởng độ nhám mặt ( Ra ) Zv hệ số ảnh hưởng tới vận tốc KxH hệ số kể đến ảnh hưởng kích thước bánh KHL hệ số tuổi thọ xét đến ảnh hưởng thời gian phục vụ chế độ tải trọng truyền : K HL = mH N √N H0 HE Trong : - mH bậc đường cong mỏi thử ứng suất tiếp xúc Do bánh có HB ≤ 350 nên 𝑚𝐻 = - NHO số chu kỳ thay đổi ứng suất tiếp xúc : NHO = 30 HB2,4 Với bánh chủ động: NH01 = 30HB1 2.4 = 30 2452,4 Suy { Với bánh bị động: NH02 = 30HB2 2.4 = 30 2352,4 - NHE số chu kỳ thay đổi ứng suất tương đương Do truyền chịu tải trọng tĩnh nên NHE = 60.c.n.𝑡𝛴 với : + Số lần ăn khớp vòng quay: c = + n số vòng quay bánh phút ( n1 = 960 v/p; n2 = 213,33 v/p ) + Tổng số làm việc bánh t∑ =22000 (giờ) NHE1 = 60 c n1 t Σ = 60.1.960.22000 = 1267,2 106 Suy { NHE2 = 60 c n2 t Σ = 60.1.213,33.22000 = 281,6 106 Do NHE > NHO nên ta lấy NHE = NHO để tính Do hệ số tuổi thọ xét đến ảnh hưởng thời hạn phục vụ chế độ tải trọng truyền KHL = ❖ Khi ta tính [𝜎𝐻 ], lấy sơ ZR.ZV.KxH = [σ ] = 509,09 MPa => { H1 [σH2 ] = 490,91 MPa [σH ] = ([σH1 ], [σH2 ]) = 490,91 ( MPa ) 2.2, Xác định ứng suất uốn cho phép Ta có cơng thức : [σF ] = σoFlim SF YR.YS.KXF.KFC.KFL Trong : 𝑜 ✓ 𝜎𝐹𝑙𝑖𝑚 giới hạn ứng suất uốn cho phép ứng với số chu kỳ sở Tra bảng 6.2 ta : σoFlim = 1,8.HB ( MPa ) Suy ra: Với bánh chủ động: σoFlim1 = 1,8 HB1 = 1,8.245 = 441 MPa { Với bánh bị động: σoFlim2 = 1,8 HB2 = 1,8.235 = 423 MPa ✓ SF hệ số an toàn ( tra bảng 6.2 ) Suy : { Với bánh chủ động: SF1 = 1,75 Với bánh bị động: SF2 = 1,75 ✓ YR hệ số kể đến ảnh hưởng độ nhám mặt lựn chân ✓ YS hệ số kể đến độ nhạy vật liệu với tập trung ứng suất ✓ KFC hệ số kể đến ảnh hưởng đặt tải KFC = đặt tải phía ( truyền quay chiều ) ✓ KXF hệ số kể đế kích thước bánh ảnh hưởng đến độ bền uốn ✓ KFL hệ số tuổi thọ 𝐾𝐹𝐿 = 𝑚𝐹 𝑁 √𝑁 𝐹0 𝐹𝐸 Trong : - mF bậc đường cong mỏi thử uốn ( mF = HB ≤ 350 ) - NFO số chu kỳ thay đổi ứng suất sở thử uốn ( NFO = 4.106 tất loại thép, nên NFO1 = NFO2 = 4.106 ) - NFE số chu kỳ thay đổi ứng suất tương đương Do truyền chịu tải trọng tĩnh nên 𝑁𝐹𝐸 = 60.c.n.𝑡𝛴 c =1, số lần ăn khớp bánh vòng n số vòng quay bánh phút ( n1 = 960 v/p; n2 = 213,33 v/p ) t Σ thời gian làm việc bánh = 22000 ( ) NHE1 = NFE1 = 1267,2 106 Suy ra{ NHE2 = NFE2 = 281,6 106 ❖ KFL=1 Vì hệ dẫn động ta thiết kế , tải đặt phía ( truyền quay chiều) Khi ta tính [𝜎𝐹 ], lấy sơ YR.YS.KXF = [σF1 ] = 252 MPa => { [σF2 ] = 241,71 MPa 3, Xác định thông số truyền 3.1, Chiều dài ngồi ( Re ) R e = KR √u2 +1 √(1− K T1 KHβ be ).Kbe u.[σH ] Trong : + U – tỷ số truyền cặp bánh côn ( u = 4,5 ) + KR = 0,5Kd = 50 MPa – hệ số phụ thuộc vào vật liệu bánh lọa Với truyền bánh côn thẳng thép Kd = 100 MPa ; + Kbe – hệ số chiều rộng vành Kbe = 𝑏 𝑅𝑒 = 0,25 0,3 ( ta lấy Kbe = 0,26 u = 4,5 > ) + K Hβ – hệ số kể đến phân bố không tải trọng chiều rộng vành bánh côn Với 𝐾𝑏𝑒 𝑢 2−𝐾𝑏𝑒 = 0,26.4,5 2−0,26 = 0,672 ; tra bảng 6.21 dùng nội suy ta K Hβ = 1,148 + T1 = 56504,17( N.mm ) – momen xoắn trục bánh chủ động; + [𝜎𝐻 ] = 490,91( MPa ) - ứng suất tiếp xúc cho phép; => Re = KR√u2 + √(1− K T1 KHβ be ).Kbe u.[σH ] 56504,17.1,148 = 50√4,52 + √( = 156,14(mm) 1− 0,26).0,26.4,5.(490,91)2 3.2, Đường kính chia ngồi bánh nhỏ (de1) Ta có: de1 = 2.Re √u2 +1 Với : Re =156,14 mm ; u = 4,5 => de1 = 2.156,14 √4,52 +1 = 67,74 ( mm ) 3.3, Tính sơ số Z1 Với loại bánh côn thẳng , dùng bảng 6.22 tra theo de1 ta Z1p = 17 - Khi độ rắn mặt HB1 HB2 ≤ HB 350 - Khi HB1 ≥ HRC 45 H2 ≤ HB 350 - Khi HB1 HB2 ≥ HRC 45 HB = 245 Ta có : { HB2 = 235 Z1 = 1,6.Z1p Z1 = 1,3Z1p Z1 = Z1p nên Z1 = 1,6.Z1p = 1,6.17 = 27,2 chọn Z1 = 27 3.4, Xác định đường kính trung bình ( dm1 ) mơdun trung bình ✓ dm1 = ( 1- 0,5.Kbe ).de1 ; với Kbe = 0,26 ; de1 = 67,74 mm; Suy ra: dm1 = (1 − 0,5.0,26 ) 67,74 = 58,93( mm ) ✓ mtm = dm1 Z1 = 58,93 27 =2,18 ( mm ) 3.5, Xác định mơdun vịng ngồi ( mte ) - với bánh răng thẳng : mte = mtm 1−0,5.Kbe = 2,18 1−0,5.0,26 = 2,51 (mm) lấy mte theo giá trị tiêu chuẩn ( bảng 6.8 ), suy mte = 2,5 ( mm ) 3.6, Xác định lại mơdun trung bình mtm số Z1 Từ mte tiêu chuẩn vừa tìm = 2,5 (mm ) Suy ra: 𝑚𝑡𝑚 = 𝑚𝑡𝑒 ( – 0,5 𝐾𝑏𝑒 ) = 2,5 (1 – 0,5.0,26) = 2,175 ; 𝑍1 = 𝑑𝑚1 𝑚𝑡𝑚 58,93 = 2,175 = 27,09 suy chọn Z1 = 27 3.7, Xác định số z2 Z2 = u.Z1 = 4,5.27 =121,5 suy chọn Z2 = 122 3.8, Xác định tỉ số truyền thực tế utt = 𝑍2 𝑍1 = 122 27 = 4,52 3.9, Sai lệch tỉ số truyền 𝛥𝑢 = |utt −u | u 100% = |4,52−4,5 | 4,5 100% = 0,(4) % 3.10, Xác định góc côn chia 𝛿1 𝑣à 𝛿2 𝑧 𝑧2 𝛿1 = 𝑎𝑟𝑐𝑡𝑔( ) = 𝑎𝑟𝑐𝑡𝑔( 27 ) 122 = 12,48° 𝛿2 = 90° − 𝛿1 = 90° − 12,48° = 77,52 ° 3.11, Xác định hệ số dịch chỉnh Theo kinh nghiệm, bánh côn sử dụng hệ số dịch chỉnh Tra bảng 6.20, với Z1 = 27; chọn hệ số dịch chỉnh đều: { 𝑥1 = 0,365 𝑥2 = −0,365 3.12, Xác định lại đường kính trung bình dm1 chiều dài ngồi Re • • dm1 = Z1.mtm = 27.2,175 = 58,725( mm ) Re = 0,5.mte.√𝑍12 + 𝑍22 = 0,5.2,5.√272 + 1222 = 156,19 (mm) 4, Kiểm nghiệm độ bền 4.1, Kiểm nghiệm độ bền uốn [σH ] 𝜎𝐻 ≤ [σH ] Ta có : σH = zM zH zε √ 2.T1 KH √u2 +1 0,85.b.d2m1 u Trong đó: + ZM – hệ số kể đến tính vật liệu bánh ăn khớp, trị số ZM tra bảng 6.5 ta được: ZM = 274 MPa + ZH – hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiép xúc, trị số ZH tra bảng 6.12 Với x1 + x2 z1 + z2 = 0; góc nghiêng 𝛽 = 0° Suy ZH = 1,76 + Zε – hệ số kể đến trùng khớp răng, với bánh côn thẳng Zε xác định sau : Zε = √ (4− 𝜀𝛼 ) với 𝜀𝛼 hệ số trùng khớp ngang, tính theo cơng thức : 𝜀𝛼 = [1,88 – 3,2( 𝑍1 = [1,88 – 3,2( = 1,735 27 + + 𝑍2 )] cosβm 122 )] cos (0°) Suy ra: Zε = √ (4− 𝜀𝛼 ) =√ (4− 1,735) = 0,869 + KH – hệ số tải trọng tính tiếp xúc KH = K Hβ K Hα K Hv Với : • K Hβ hệ số kể đến phân bố không tải trọng chiều rộng vành răng, tra bảng 6.21 ta K Hβ = 1,148 • K Hα hệ số kể đến phân bố không tải trọng cho đôi đồng thời ăn khớp; với bánh răng thẳng K Hα = • K Hv hệ số kể đên tải trọng động xuất vùng ăn khớp, tính theo cơng thức K Hv = + 𝑣𝐻 𝑏.𝑑𝑚1 2.𝑇1 𝐾𝐻𝛽 𝐾𝐻𝛼 đó: 𝑣𝐻 = 𝛿𝐻 𝑔𝑜 𝑣 √ ; 𝑑𝑚1 (𝑢+1) 𝑢 b = Kbe.Re = 0,26.156,19 = 40,61( mm ) – chiều rộng vành 𝑣= 𝜋.𝑑𝑚1 𝑛1 60000 = 𝜋.58,725.960 60000 = 2.952 ( m/s ) 𝛿𝐻 – hệ số kể đến ảnh hưởng sai số ăn khớp; Tra bảng 6.15, với HB2 = 235 ≤ 350 ,dạng thẳng, có vát đầu răng, suy 𝛿𝐻 = 0,004 với 𝑣 = 2,952 m/s, tra bảng 6.13 suy ta chọn cấp xác =8 go – hệ số kể đến ảnh hưởng sai lệch bước Tra 6.16, với mtm = 2,175; cấp xác = Suy go = 56 => 𝑣𝐻 = 𝛿𝐻 𝑔𝑜 𝑣 √ 𝑑𝑚1 (𝑢+1) 𝑢 = 0,004.56.2,952 √ Suy ra: K Hv = + =1+ 58,725(4,52+1) 4,52 = 5,6 ( m/s ) 𝑣𝐻 𝑏.𝑑𝑚1 2.𝑇1 𝐾𝐻𝛽 𝐾𝐻𝛼 5,6.40,61.58,725 2.56504,17.1,148.1 = 1,103 => KH = K Hβ K Hα K Hv = 1,148.1.1,103 = 1,266 Vậy : σH = zM zH zε √ 2.T1 KH √u2 +1 0,85.b.d2m1 u = 274.1,76.0,869 √ 2.56504,17.1,266√4,522 +1 0,85.40,61.58,7252 4,52 =464,94 MPa Có : [𝜎𝐻 ] = [𝜎𝐻 ]𝑠ơ 𝑏ộ ZR.ZV.KxH ; Trong đó: + ZR – hệ số xét đến độ nhám mặt làm việc, chọn Ra < 1,25 0,63 𝜇𝑚, suy ZR = + ZV - hế số xét đến ảnh hưởng vận tốc vòng Với 𝑣 = 2,952 < m/s , suy ZV = + KxH – hệ số xét đến ảnh hưởng kích thước bánh Có dm1 = 58,725 ( mm ) < 700 mm suy KxH = => [𝜎𝐻 ] = [𝜎𝐻 ]𝑠ơ 𝑏ộ ZR.ZV.KxH =490,91.1.1.1 = 490,91( MPa ) => σH > [𝜎𝐻 ] là: ( thỏa mãn ) 4.2, Kiểm nghiệm độ bền uốn 2.𝑇 ✓ 𝜎𝐹1 = 0,85.𝑏.𝑚 𝑡𝑚 𝑑𝑚1 𝐾𝐹 𝑌𝜀 𝑌𝛽 𝑌𝐹1 ≤ [𝜎𝐹1 ] Trong đó: 𝛽 = 1; hệ số kể đến độ nghiêng • 𝑌𝛽 = - • 𝑌𝜀 = • 𝑌𝐹1 – hế số dạng bánh 1 Zε 140 = 0,869 Có Zvn1 = • = 1,151 ; hệ số kể đến độ ăn khớp Z1 cosδ1 = 27 cos (12,48) = 27,65 ; số trụ thẳng tương đương với bánh côn, chọn Zvn1 =28, ta tra bảng 6,18 ta : 𝑌𝐹1 = 3,476 ; 𝑌𝐹2 = 4,3 𝐾𝐹 – hệ số tải tính uốn: 𝐾𝐹 = 𝐾𝐹𝛽 𝐾𝐹𝛼 𝐾𝐹𝑣 Với:+ 𝐾𝐹𝛽 – hệ số kể đến phân bố tải trọng không vành răng, tra bảng 6.21, dùng phương pháp nội suy ta 𝐾𝐹𝛽 = 1,286 + 𝐾𝐹𝛼 – hệ số kể đến phân bố không tải trọng cho đôi đồng thời ăn khớp, tra bảng 6.14 , với bánh côn thẳng 𝐾𝐹𝛼 = + 𝐾𝐹𝑣 – hệ số kể đến tải trọng động xuất vùng ăn khớp, tính theo cơng thức: K Fv = + 𝑣𝐹 𝑏.𝑑𝑚1 2.𝑇1 𝐾𝐹𝛽 𝐾𝐹𝛼 Trong đó: 𝑣𝐹 = 𝛿𝐹 𝑔𝑜 𝑣 √ 𝑑𝑚1 (𝑢+1) 𝑢 ; b = Kbe.Re = 0,26.156,19= 40,61( mm ) – chiều rộng vành 𝑣= 𝜋.𝑑𝑚1 𝑛1 60000 = 𝜋.58,725.960 60000 = 2,952( m/s ) 𝛿𝐻 – hệ số kể đến ảnh hưởng sai số ăn khớp; Tra bảng 6.15, với HB1 = 245≤ 350 ,dạng thẳng, có vát đầu răng, suy 𝛿𝐹 = 0,011 với 𝑣 = 2,952 m/s, tra bảng 6.13 suy ta chọn cấp xác =8 go – hệ số kể đến ảnh hưởng sai lệch bước Tra 6.16, với mtm = 2,175; cấp xác = Suy go = 56 => 𝑣𝐹 = 𝛿𝐹 𝑔𝑜 𝑣 √ 𝑑𝑚1 (𝑢+1) 𝑢 = 0,011.56.2,952 √ => Suy ra: K Fv = + =1+ 58,725(4,52+1) 4,52 = 15,4 ( m/s ) 𝑣𝐹 𝑏.𝑑𝑚1 2.𝑇1 𝐾𝐹𝛽 𝐾𝐹𝛼 15,4.40,61.58,725 2.56504,17.1,286.1 = 1,101 => KF = K Fβ K Fα K Fv = 1,286.1.1,101 = 1,416 Vậy 𝜎𝐹1 = = 2.𝑇1 0,85.𝑏.𝑚𝑡𝑚 𝑑𝑚1 𝐾𝐹 𝑌𝜀 𝑌𝛽 𝑌𝐹1 2.56504,17 0,85.40,61.2,175.58,725 1,416.1,151.1.3,476 = 145,21 ✓ 𝜎𝐹2 = 𝜎𝐹1.𝑌𝐹2 𝑌𝐹1 = 145,21.4,3 3,476 = 179,63( MPa ) Ta có : [𝜎𝐹 ] = [𝜎𝐹 ]𝑠ơ 𝑏ộ YR.YS.KxF Trong : + YR – hệ số xét đến ảnh hưởng độ nhám mặt lượn chân răng, theo kinh nghiệm cho YR = + YS – hệ số xét đến độ nhạy vật liệu tập trung ứng suất: YS = 1,08 – 0,0695.ln(mtm) = 1,08 – 0,0695.ln(2,175) = + KxF – hệ số xét đến kích thước bánh ảnh hưởng đến độ bền uốn, dm1 < 400 mm , nên KxF = [𝜎𝐹1 ] = [𝜎𝐹1 ]𝑠ơ 𝑏ộ 𝑌𝑅 𝑌𝑆 𝐾𝑥𝐹 = 252.1.1,026.1 = 258,55 𝑀𝑃𝑎 => { [𝜎𝐹2 ] = [𝜎𝐹2 ]𝑠ơ 𝑏ộ 𝑌𝑅 𝑌𝑆 𝐾𝑥𝐹 = 241,71.1.1,026.1 = 248 𝑀𝑃𝑎 𝜎 < [𝜎𝐹1 ] => { 𝐹1 Thỏa mãn 𝜎𝐹2 < [𝜎𝐹2 ] Lực tác dụng từ truyền bánh côn Các lực tác dụng ăn khớp truyền : Lực vòng - Ft , Lực hướng tâm - Fr , Lực dọc trục - Fa Ft1 = Ta có cơng thức: {F 2T1 dm1 = Ft2 = Ft1 tg ∝ cosδ1 = Fa2 Fa1 = Ft1 tg ∝ sinδ1 = Fr2 r1 - Với dm1 = 58,725 ; T1 =56504,17 ; ∝ = 20;𝛿1 = 12,48 𝐹𝑡1 = 𝐹𝑡2 = Thay số vào ta được: {F 2.56504,17 58,725 = 1924,37 N = Fa2 = 1924,37 tg20 cos(12,48) = 683,86 N Fa1 = Fr2 = 1924,37 tg20 sin(12,48) = 151,36 N r1