Chng 2: Tính toán thiết kế các chi tiết máy B. Thiết kế bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng cấp chậm 1). Chọn vật liệu chế tạo Bánh nhỏ là thép th-ờng hoá có: b =580 (N/mm), ch =290(N/mm),HB=190. (phôi rèn, giả thiết đ-ờng kính phôi = 100-300 mm) Bánh lớn là thép 35 th-ờng hoácó: b =450(N/mm), ch =240(N/mm),HB=160. 2) Định ứng tiếp xúc và ứng suất uốn cho phép. -Số chu kỳ làm việc của bánh lớn: Số chu kỳ làm việc của bánh răng đ-ợc tính theo công thức sau: N td = Tini M Mi u . max 60 2 Trong đó: u: Số lần ăn khớp của 1 răng khi bánh răng quay đ-ợc 1 vòng M i , n i ,T i : Mô men xuắn, Số vòng quay trong một phút, Tổng thời gian làm việc ở chế độ i Mmax : Mô men lớn nhất tác dung lên bánh răng (không tính mô men quá tải trong thời gian ngắn) Số chu kỳ làm việc của bánh lớn : N 2 =5*290*8*60*41.25 =28.71*10 6 >No - Số chu kỳ làm việc của bánh nhỏ: vậy đ-ơng nhiên là số chu kỳ làm việc của bánh nhỏ cũng lớn hơn số chu kỳ cơ sở N 0 =10 7 . N 1 = i. N 2 = 4.23*28.71*10 6 =121.4*10 6 . Do N 1 và N 2 đều lớn hơn số chu kỳ cơ sở của đ-ờng cong mỏi tiếp xúc nên khi tính ứng suất cho phép của bánh nhỏ và bánh lớn lấy K N = 1 ứng suất tiếp xúc của bánh răng tính theo công thức sau: [ ]tx =[] Notx *K N (CT 4/38) [] Notx : ứng suất tiếp xúc cho phép khi bánh răng làm việc lâu dài [N/mm 2 ] - ứng suất tiếp xúc của bánh nhỏ: [ ] tx1 = 2.6*190= 494(N/mm 2 ) - ứng suất tiếp xúc của bánh lớn: [ ] tx2 = 2.6*160 = 416 (N/mm 2 ) Để tính sức bền ta dùng thông số [ ] tx2 = 416(N/mm 2 ) - ứng suất uốn cho phép: Để xác định ứng suất uấn cho phép lấy hệ số an toàn n = 1.5 và hệ số tập chung ứng suất ở chân răng K = 1.8 .(Vì là phôi rèn và thép th-ờng hoá ) Giới hạn mỏi của thép 45 là: -1 = 0.43*580= 249.4 (N/mm 2 ) Giới hạn mỏi của thép 35 là: -1 = 0.43*480=206.4(N/mm 2 ) Ưng suất uấn của bánh răng tính theo công thức sau: Kn K Kn K NN u * **)6.14.1( * * ][ "" 1 '' 0 ( Do ứng suất thay đổi theo chu kỳ mạch động) Đối với bánh nhỏ: ) 2 /(5.138 8 . 1 * 5 . 1 4.249*5.1 1 ][ mmN u đối với bánh lớn: ) 2 /(6.114 8 . 1 * 5 . 1 4.206*5.1 2 ][ mmN u 3). Chọn sơ bộ hệ số tải trọng: k = 1.3 4). Chọn hệ số chiều rộng bánh răng : A = 0. 4 5). Tính khoảng cách trục A. 3 3 * * 2 ][* 6 10*05.1 )1( n Nk tx i iA )(214 3 25.414.0 43.23.1 2 ) 4.23416 6 1005.1 ()123.4( mmA Chọn khoảng cách trục : A= 214 (mm) 6). Tính vân tốc vòng và chọn cấp chính xác chế tạo bánh răng. V = )1(*1000*60 2 2 t i nA = )/(75.0 )123.4(*1000*60 54.174*214*14.3*2 sm Với vận tốc vòng trên có thể chọn cấp chính xác chế tạo bánh răng : 9 7). Xác định chính xác hệ số tải trọng K : Ta có : K= Ktt*Kđ. Do tải trọng thay đổi có thể tính Ktt gần đúng theo công thức sau : Ktt = (Kttb +1)/2 Chiều rộng bánh răng : b = A *A= 0.4*214= 86 (mm) Đ-ờng kính vòng lăn bánh răng nhỏ: d 1 =2A/(i+1)=2*214/(4.23+1)=82(mm). Do đó d = b/d 1 = 86/82 =1.05. Tra bảng ta đ-ợc: Với d = 1.05 thì K ttb = 1.29 Hệ số tập trung tải trọng thực tế: K tt = (1.29+1)/2 = 1.15 Hệ số tải trọng động: K d = 1.1 Hệ số tải trọng : K = K d .K tt = 1.1*1.15=1.265 . Hệ số tải trọng chênh lệch không nhiều so với dự đoán , do đó không phải tính lại khoảng cách trục A : Lấy chính xác A = 214 (mm) 8). Xác định mô đun, số răng và chiều rộng bánh răng: Mô đun pháp: m n = (0.010.02)A = (2.144.28) (mm) Lấy m = 3 Chọn sơ bộ góc nghiêng =10 0 suy ra cos = 0.985. Số răng bánh nhỏ : Z 1 =2A/ m(i+1) = 2*214/(4.23+1) = 26.81 Lấy số răng bánh nhỏ bằng 27 răng. Số răng bánh lớn : Z 2 = i.Z 1 = 4.23*27 = 114 (răng) Chiều rộng bánh răng b = 86(mm). 9). Kiểm nghiệm sức bền uốn của răng. Hệ số dạng răng: +Bánh nhỏ: y 1 = 0.429 +Bánh lớn : y 2 = 0.517 Kiểm tra ứng suất uốn (CT 3-35) đối với bánh răng nhỏ : u1 = 1 ][5.13823.41 54.174*27* 2 3*429.0 67.2*265.1* 6 10*1.19 2 . 1 . 2 . 1 6 10*1.19 2 u bnZmy Nk Đối với bánh lớn: u2 = u1 *y 1 /y 2 = 34.21 <114.6 =[ u2 ]. 10). Kiểm nghiệm sức bền của răng trong tr-ờng hợp khi chịu quá tải đột ngột trong thời gian ngắn. ứng suất tiếp xúc cho phép cho theo công thức (CT 3-43). +Bánh nhỏ: [ ] txqt1 = 2.5*[] NOTX =2.5*494 = 1235 (N/mm 2 ) +Bánh lớn: [ ] txqt2 = 2.5*416 = 1040 (N/mm 2 ) ứng suất uốn cho phép khi quá tải (CT3-46). +Bánh nhỏ: [ ] uqt1 = 0.8*[] ch1 = 0.8*290 = 232 (N/mm 2 ) +Bánh nhỏ: [ ] uqt2 = 0.8*240 = 192 (N/mm 2 ) Kiểm nghiệm ứng suất tiếp theo công thức: ][ txqtqt kx txqt tx )/(279 *54.174*86 67.2*265.1* 3 )123.4( 23.4*214 6 10*05.1 ][ 2 * *** 3 )1( * 6 10*05.1 ][ 2 mmN txqt nb qt KNKi iA txqt ứng suất tiếp xúc quá tải nhỏ hơn ứng suất tiếp xúc cho phép quá tải của bánh 1 và bánh 2 nên đảm bảo điều kiện bền về tiếp xúc . Kiểm nghiệm ứng suất uốn sinh ra khi quá tải là: uqt = Kqt* u <[] uqt Bánh nhỏ: uqt1 = Kqt* u1 = 1.8*41.23 = 74.21 < 232 = [] uqt1 Bánh lớn: uqt2 = Kqt* u1 =1.8*34.21 = 61.578 < 192= [] uqt2 11). Các thông số hình học chủ yếu của bộ truyền: Mô đun pháp tuyến: m = 3 (mm) Số răng: Z 1 =27 ; Z 2 = 114 Góc ăn khớp n = 20 0 Đ-ờng kính vòng chia: d 1 = 3*27 = 81(mm) d 2 = 3*114 = 342 (mm) Khoảng cách trục: A = 214(mm) Chiều rộng bánh răng: b = 86(mm) Đ-ờng kính vòng đỉnh: D e1 = d 1 + 2m = 81 + 2*3 = 77 (mm) D e2 = d 2 +2m = 342 +2*3= 348(mm) Đ-ờng kính vòng chân răng: D i1 = d 1 - 2.5 x m = 81- 2.5*3=73.5(mm) D i2 = d 2 - 2.5 x m = 334.5(mm) 12). Tính lực tác dụng lên trục: Lực vòng: )(3607 54.174*81 67.2*10*55.9*2 * *10*55.9*2 2 6 12 6 N dnd M P x Lực h-ớng tâm: P r = 2653 * tg20 0 = 1172 (N) . D e1 = d 1 + 2m = 81 + 2* 3 = 77 (mm) D e2 = d 2 +2m = 3 42 +2* 3= 348(mm) Đ-ờng kính vòng chân răng: D i1 = d 1 - 2. 5 x m = 81- 2. 5*3=73.5(mm) D i2 = d 2 - 2. 5 x m = 334.5(mm) 12) . Tính lực. (N/mm 2 ) +Bánh nhỏ: [ ] uqt2 = 0.8 *24 0 = 1 92 (N/mm 2 ) Kiểm nghiệm ứng suất tiếp theo công thức: ][ txqtqt kx txqt tx )/ (27 9 *54.174*86 67 .2* 265.1* 3 ) 123 .4( 23 .4 *21 4 6 10*05.1 ][ 2 * *** 3 )1( * 6 10*05.1 ][ 2 mmN txqt nb qt KNKi iA txqt . y 1 = 0. 429 +Bánh lớn : y 2 = 0.517 Kiểm tra ứng suất uốn (CT 3-35) đối với bánh răng nhỏ : u1 = 1 ][5.13 823 .41 54.174 *27 * 2 3* 429 .0 67 .2* 265.1* 6 10*1.19 2 . 1 . 2 . 1 6 10*1.19 2 u bnZmy Nk Đối