tính toán hệ thống dẫn động cơ khí, chương 3 ppt

Chng 3: Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn Yêu cầu F [ F ] ; F = 2.T 1 .K F .Y .Y .Y F1 /( b w .d w3 .m) Tính các thông số: Theo bảng 6.7 ta có K F = 1,20; với v < 2,5 m/s tra bảng 6.14 (trang 107) cấp chính xác 9 thì K F = 1,37. Tra bảng 6.16 chọn g o = 73 Theo bảng 6.15 => F =0,011 => 5,3 18,3 210 .538,0.73.011,0 u a vg. t w 1oFF 026,1 13,1.37,1.367450.2 4,100.85.5,3 1 K.KT.2 d.b. 1K FFI 22wwF Fv K F = K F .K F .K FV = 1,37.1,13.1,026 = 1,59 Với = 1,76 Y = 1/ = 1/1,75 = 0,571; Với Z V3 = 33, Z V4 = 105 tra bảng 6.18 trang 109 thì Y F3 = 3,77, Y F4 = 3,60; Với m = 3, Y S = 1,08- 0,0695ln(3) = 1,0036 Chế tạo bánh răng theo ph-ơng pháp phay: Y R = 1 Do d a < 400mm nên K xF = 1 khi đó: MPa2531.0036,1.1.252K.Y.Y. xFýỷ1F1F MPa2391.0036,1.1.237K.Y.Y. xFýỷ2F2F Thay vào công thức: F = 2.T 1 .K F .Y .Y .Y F /(b w .d w .m), ta có: F3 = 2.367450.1,59.0,571.1.3,77/ (85.100,4.3) =98 Mpa F3 < [ 1 ] 1 =253 Mpa; F4 = F3 .Y F4 /Y F3 = 98.3,6/3,77= 94 MPa; F4 < [ 2 ] 2 =237 Mpa. 7. Kiểm nghiệm răng về quá tải. ứng suất quá tải cho phép : [ H ] max = 2,8 ch2 = 2,8. 450 = 1260 MPa; [ F1 ] max = 0,8 ; ch1 = 2,8. 580 = 464 MPa; [ F2 ] max = 0,8 ; ch2 = 0,8. 450 = 360 MPa; Hệ số quá tải: K qt = T max /T = 1,8; H1max = H . 4,6318,1.6,470K qt MPa < [ H ] max = 1260 MPa; Để đề phòng biến dạng d- hoặc phá hỏng tĩnh mặt l-ợn chân răng ta kiểm nghiệm: F1max = F1 . K qt = 98.1,8 = 176,4 MPa; F2max = F2 . K qt = 94.1,8 = 171 MPa vì F1max < [ F1 ] max , F2max < [ F2 ] max nên răng thoả mãn điều kiện bền khi quá tải. B.Tính toán bộ truyền cấp nhanh bánh trụ răng nghiêng). 1.Chọn vật liệu: Do không có yêu cầu gì đặc biệt và theo quan điểm thống nhất hoá trong các khâu thiết kế nên ở đây ta chọn vật liệu 2 cấp bánh răng là nh- nhau: Bánh nhỏ : Thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB 241 285 có: b1 = 850 MPa; ch 1 = 580 Mpa, HB 1 = 245 (HB), [ F1 ] = 252 MPa, Bánh lớn : Thép 45, tôi cải thiện đạt độ rắn MB 192 240 có: b2 = 750 Mpa; ch 2 = 450 Mpa, HB 2 = 230 (HB), [ F2 ] = 237 MPa, 2. Xác định các thông số ăn khớp: Do yêu cầu cấu trúc của hộp giảm tốc đồng trục ta tính với giá trị khoảng cách trục của bộ truyền động cấp chậm bằng với bộ truyền động cấp nhanh. a w2 = a w1 Modul : m = (0,01 0,02). a w1 = (0,01 0,02).210 = 2,1 4,2 và theo quan điểm thống nhất hoá trong thiết kế, ta chọn modul tiêu chuẩn của cặp bánh răng cấp chậm bằng modul ở cấp nhanh: m = 3. Tính số răng của bánh răng: Đối với hộp giảm tốc sử dụng một cặp bánh răng nghiêng để đảm bảo lực dọc trục đủ nhỏ để cấu tạo ổ đơn giản đồng thời vẫn đảm bảo đ-ợc công suất truyền của cặp bánh răng trụ răng nghiêng ta tiến hành chọn sơ bộ góc nghiêng răng = 12 0 . Số răng của bánh răng nhỏ tính sơ bộ: Z 1 = 2 a w1 cos / [m(u 1 +1)] = 2.210.cos 12 0 / [3.(5,66+1] = 20,5 Ta chọn Z 1 = 20 răng Vậy số răng bánh răng lớn: Z 2 = u 1 Z 1 = 5,66.21 = 113,2 chọn Z 2 = 113 răng Tổng số răng của cả hai bánh răng: Z t = Z 1 + Z 2 = 20 + 113 = 133; Do đó tỉ số truyền thực sẽ là: 65,5 20 113 Z Z u 1 2 Sai số tỷ số truyền: %17,0%100. 66,5 65,566,5 %100 u uu u t Góc nghiêng răng: 95,0210.2/133.3a2/)zz(mcos aw2213 . Nh- vậy = 18,2 0 3. Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc: Yêu cầu cần phải đảm bảo H [ H ] , H = Z M Z H Z 1w 2 mw mH1 d.u.b )1u.(K.T.2 (1.1); Trong đó : - Z M : Hệ số xét đến ảnh h-ởng cơ tính vật liệu, Z M = 274 Mpa 1/3 (bảng 65) - Z H : Hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc; - Z : Hệ số kể đến sự trùng khớp của răng; - K H : Hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc; - b w : Chiều rộng vành răng. - d w : Đ-ờng kính vòng lăn của bánh chủ động (bánh răng nhỏ); - T 1 = 67560 Nmm ; Với hệ số chiều rộng vành răng: 2ba1ba .5,0 3,0 ,khi đó ta chọn theo dẫy tiêu chuẩn: 142,0 ba ; khi đó chiều rộng vành răng sẽ là: b w = 1ba . a w1 = 0,142 210 = 29,8 mm , chọn b w1 = 30 (mm). Góc prôfin răng bằng góc ăn khớp : t = tw = 0 0 0 96,20) 2,18cos 20tg (arctg) cos tg (arctg Góc nghiêng của răng trên hình trụ cơ sở: b có trị số: 3,02,18tg.96,20costg.costg 00 tb b = 17 0 , Z H = tw b 2sin cos2 = 0 0 96,20.2sin 17cos2 = 1,69; Hệ số trùng khớp dọc: 149,1)2./(2,18sin.30)m/(sinb 0 w 61,12,18cos 113 1 20 1 2,388,1cos Z 1 Z 1 2,388,1 0 21 ; Nh- vậy hệ số kể đến ảnh h-ởng cụă trùng khớp răng: Z = 79,0 61,1 11 Đ-ờng kính vòng lăn bánh nhỏ: d w1 = 2a w1 /(u m +1) = 2.210/(5,65 + 1) = 63,16 mm Vận tốc vòng: v = s/m92,1 60000 56,579.16,63. 60000 n.d. 11w Theo bảng 6.14 ta chọn cấp chính xác 9, khi đó theo trị số tra đ-ợc tại bảng 14 ta có: K H = 1,13 71,1 65,5 210 .92,1.73.002,0 u a vg. m 1w oHH với các trị số: - H : trị số kể đến ảnh h-ởng của sai số ăn khớp, tra bảng ta có: H = 0,002 -g 0 :hệ số kể đến ảnh h-ởng của sai lệch b-ớc răng ta tra bảng 6.16 có:g o =73 với: 5,0165,5.142,0.53,01u.53,0 babd theo bảng 6.7 ta có K H = 1,03 02,1 13,1.03,1.67560.2 16,63.30.71,1 1 K.KT.2 d.b. 1K HHI 1wwH Hv Khi đó hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc: K H = K H .K HV K H = 1,03.1,02.1,13 = 1,2 Thay số vào (1.1): H = 274.1,69.0,79. 462 16,63.65,5.30 )165,5.(2,1.67560.2 2 Mpa Tính chính xác ứng suất tiếp xúc cho phép : [ H ] = [ H ]. Z R Z V K xH . Với v = 2 m/s Z V = 1 (vì v < 5m/s ). Cấp chính xác động học là 9, chọn mức chính xác tiếp xúc là 8. Khi đó cần gia công đạt độ nhám là R a = 2,5 1,25 m. Do đó Z R = 0,95, với d a < 700mm K xH = 1. [ H ] = [ H ]. Z R Z V K xH = 495,5.1.0,95.1 =470,7 MPa , Nh- vậy H < [ H ] nên điều kiện bền tiếp xúc của cặp bánh răng thoả mãn. Do cặp bánh răng này thừa bền nên ta có thể giảm bớt chiều rộng vành răng, nh-ng độ sai lệch này nhỏ chỉ vào khoảng 1,7% nên theo điều kiện công nghệ chế tạo theo dãy tiêu chuẩn ta vãn giữ nguyên b w = 30 (mm). 4 Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn: Yêu cầu F [ F ] ; F = 2.T 1 .K F .Y .Y .Y F1 /( b w .d w3 .m) Tính các thông số : Theo bảng 6.7 ta có K F = 1,16 ; với v < 2,5 m/s tra bảng 6.14(trang 107) cấp chính xác 9 thì K F = 1,37. Tra bảng 6.16 chọn g o = 73 Theo bảng 6.15 => F =0,006 => 57,4 65,5 210 .71,1.73.006,0 u a vg. t 1w 1oFF 04,1 13,1.37,1.67560.2 16,63.30.57,4 1 K.KT.2 d.b. 1K FFI 13wwF Fv K F = K F .K F .K FV = 1,37.1,13.1,04 = 1,61 Với = 1,62 Y = 1/ = 1/1,61 = 0,62; = 18,2 0 Y = 1 - /140 = 1 18,2 0 /140 = 0,87; Số răng t-ơng đ-ơng: Z V1 = Z 1 /cos 3 = 20/(0,95) 3 = 23 răng. Z V2 = Z 2 /cos 3 = 113/(0,95) 3 = 132 răng. Với Z V1 = 23, Z V2 = 132 tra bảng 6.18 trang 109 thì Y F1 = 4, Y F2 = 3,60; Với m = 3, Y S = 1,08- 0,0695ln(3) = 1,0036 Chế tạo bánh răng theo ph-ơng pháp phay: Y R = 1 Do d a < 400mm nên K xF = 1 khi đó: MPa2531.0036,1.1.252K.Y.Y. xFýỷ1F1F MPa2381.0036,1.1.237K.Y.Y. xFýỷ2F2F Thay vào công thức: F = 2.T 1 .K F Y Y Y F /( b w d w .m), ta có: F1 = 2.60573,9.1,61.0,62.0,87.4,0/ (26.63,16.3) = 85 MPa => F1 < [ F1 ] 1 = 253 Mpa; F2 = F1 .Y F2 / Y F1 = 85.3,6/ 4,0 = 77 MPa; F2 < [ F2 ] 2 = 238 Mpa . /(b w .d w .m), ta có: F3 = 2 .36 7450.1,59.0,571.1 .3, 77/ (85.100,4 .3) =98 Mpa F3 < [ 1 ] 1 =2 53 Mpa; F4 = F3 .Y F4 /Y F3 = 98 .3, 6 /3, 77= 94 MPa; F4 < [ 2 ] 2 = 237 Mpa. 7. Kiểm. = 1 ,37 .1, 13. 1,026 = 1,59 Với = 1,76 Y = 1/ = 1/1,75 = 0,571; Với Z V3 = 33 , Z V4 = 105 tra bảng 6.18 trang 109 thì Y F3 = 3, 77, Y F4 = 3, 60; Với m = 3, Y S = 1,08- 0,0695ln (3) . 9 thì K F = 1 ,37 . Tra bảng 6.16 chọn g o = 73 Theo bảng 6.15 => F =0,011 => 5 ,3 18 ,3 210 . 538 ,0. 73. 011,0 u a vg. t w 1oFF 026,1 13, 1 .37 ,1 .36 7450.2 4,100.85.5 ,3 1 K.KT.2 d.b. 1K FFI 22wwF Fv