Chương 3: Thiết kế bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng a. Các thông số và điều kiện làm việc: Số vòng quay bánh dẫn: br1 n 2880(v/ ph) = Tỉ số truyền : br u 2,4 = Công suất truyền: br1 P 3,78(kW) = Mômen bánh dẫn: br1 T 12533,5(N.mm) = Tuổi thọ: h L 38400 = (giờ) Điều kiện làm việc: một chiều, 2 ca, tải va đập nhẹ. Bộ truyền kín, được bôi trơn tốt. b.Tính toán thiết kế: Do bộ truyền kín, được bôi trơn tốt nên tính toán theo độ bền tiếp xúc. b.1Vật liệu và ứng suất tiếp cho phép: Chọn vật liệu: Bánh dẫn( bánh nhỏ): Thép 45 tôi cải thiện đạt: HB(241…285)( 1 HB 260MPa = ), b1 ch1 σ 850(MPa),σ 580(MPa) = = Bánh bị dẫn( bánh lớn): Thép 45 tôi cải thiện đạt: HB(192…240)( 2 HB 225MPa = ), b2 ch2 750(MPa), 450(MPa) = = ng sut cho phộp: Cụng thc chung: [ ] HL H 0Hlim H 0,9.K . s = Vi bỏnh dn: theo ti liu tham kho (1) Gii hn mi tip xỳc: 0H lim1 1 2.HB 70 2.260 70 580(MPa) = + = + = H s an ton: H1 s 1,1 = H s tui th: H H01 m HL1 HE1 N K N = Vi: Bc ng cong mi: H m 6 = S chu k c s : 2,4 2,4 7 H01 1 N 30.HB 30.260 1,88.10 = = = S chu k tng ng: 3 2 i HE1 i i i 1 max 3 3 HE1 br1 h 3 3 HE1 HE1 T N 60.c. .n .t T T 56 0,8T 24 N 60.1. . . .n .L T 56 24 T 56 24 T 56 0,8T 24 N 60.1. . . .2880.38400 T 56 24 T 56 24 N 5 = ổ ử ữ ỗ ữ = ỗ ữ ỗ ữ ỗ ố ứ ộ ự ổ ử ổ ử ờ ỳ ữ ữ ỗ ỗ ị = + ữ ữ ỗ ỗ ờ ỳ ữ ữ ỗ ỗ ố ứ ố ứ + + ờ ỳ ở ỷ ộ ự ổ ử ổ ử ờ ỳ ữ ữ ỗ ỗ ị = + ữ ữ ỗ ỗ ờ ỳ ữ ữ ỗ ỗ ố ứ ố ứ + + ờ ỳ ở ỷ ị = ồ 9 H01 ,66.10 N> Do ú: ly 7 HE1 H01 N N 1,88.10 = = Suy ra: HL1 K 1 = . Vậy ứng suất tiếp xúc cho phép: H1 0,9.1 [ σ ] 590. 482,73(MPa) 1,1 = = Với bánh bị dẫn: tương tự: 0H lim2 2 H2 σ 2.HB 70 2.225 70 520(MPa) s 1,1 = + = + = = 2,4 2,4 7 H02 2 N 30.HB 30.225 1,33.10 = = = 9 9 HE1 HE2 H02 br N 5,66.10 N 2,36.10 N u 2,4 = = = > HL2 K 1 Þ = H2 H1 0,9 [ σ ] 520. 425,45(MPa) [σ ] 482,73(MPa) 1,1 Þ = = < = Với bánh răng trụ răng thẳng ta chọn: [ ] [ ] [ ] [ ] H H1 H2 H2 σ Min{ σ , σ } σ 425,45(MPa) = = = . Ứng suất uốn cho phép: Công thức chung : [ ] FL F 0Flim F K σ σ . s = Với bánh dẫn: theo tài liệu tham khảo (1) Giới hạn mỏi uốn: 0Flim1 1 σ 1,8.HB 1,8.260 468(MPa) = = = Hệ số an toàn: F1 s 2 = Hệ số tuổi thọ: F F01 m FL1 FE1 N K N = Trong đó: Bc ng cong mi: F m 6 = (rng cú HB<350, v c mi ln chõn rng). S chu k c s ca thộp: 6 F01 N 5.10 = S chu k lm vic tng ng: 6 2 i FE1 i i i 1 max 6 6 FE1 br1 h T N 60.c. .n .t T T 56 0,8T 24 N 60.1. . . .n .L T 56 24 T 56 24 = ổ ử ữ ỗ ữ = ỗ ữ ỗ ữ ỗ ố ứ ộ ự ổ ử ổ ử ờ ỳ ữ ữ ỗ ỗ ị = + ữ ữ ỗ ỗ ờ ỳ ữ ữ ỗ ỗ ố ứ ố ứ + + ờ ỳ ở ỷ ồ 6 6 FE1 9 FE1 F01 T 56 0,8T 24 N 60.1. . . .2880.38400 T 56 24 T 56 24 N 5,17.10 N ộ ự ổ ử ổ ử ờ ỳ ữ ữ ỗ ỗ ị = + ữ ữ ỗ ỗ ờ ỳ ữ ữ ỗ ỗ ố ứ ố ứ + + ờ ỳ ở ỷ ị = > FL1 K 1 ị = Vy: [ ] F1 468.1 234(MPa) 2 = = Vi bỏnh b dn: tng t: 0Flim1 2 1,8.HB 1,8.225 405(MPa) = = = F2 s 2 = 6 F02 N 5.10 = 9 9 FE1 FE2 F02 br N 5,17.10 N 2,15.10 N u 2,4 = = = > FL2 K 1 ị = Vy: [ ] F2 405.1 202,5(MPa) 2 = = . b.2 Tính toán các thông số: Chọn hệ số vành răng theo tiêu chuẩn: ba ψ 0,3 0,5 0,4 = ¸ = (vì HB<350, bánh răng đối xứng qua ổ). ( ) ba br bd ψ . u 1 0,4.(2,4 1) ψ 0,68 2 2 + + Þ = = = Chọn sơ bộ hệ số tải trọng tính: H Hβ F Fβ K K 1,02 K K 1,04 = = = = Khoảng cách trục: ( ) [ ] ( ) br1 Hβ 3 w br 2 ba H br 3 w 2 T .K a 50. u 1 . ψ . σ .u 12533,5.1,02 a 50. 2,4 1 . 71,23(mm) 0,4.425,45 .2,4 ³ + Û ³ + = Chọn khoảng cách trục theo tiêu chuẩn: w a 80(mm) = Môđun răng chọn theo tiêu chuẩn: m 0 = (mm). S ố răng: Tổng số răng: w br1 br2 2.a 2.80 z z 80 m 2 + = = = ( ) br1 br z 1 u 80 Þ + = br1 br 80 80 z 23,53 u 1 2,4 1 Þ = = = + + Chọn br1 z 23 17 = > ( Thoả điều kiện không cắt chân răng) br2 br1 z 80 z 80 23 57 Þ = - = - = . Tỉ số truyền chính xác: br2 brcx br1 z 57 u 2,48 z 23 = = = (sai lệch 3,3% so với giá trị sơ bộ) Các thông số hình học: Bánh dẫn: br1 br1 abr1 br1 fbr1 br1 d m.z 2.23 46(mm) d d 2.m 46 2.2 50(mm) d d 2,5.m 46 2,5.2 41(mm) = = = = + = + = = - = - = Bánh bị dẫn: br2 br2 abr2 br2 fbr2 br2 d m.z 2.57 114(mm) d d 2.m 46 2.2 118(mm) d d 2,5.m 46 2,5.2 109(mm) = = = = + = + = = - = - = Các chiều rộng vành răng: 2 ba w b ψ .a 0,4.80 32(mm) = = = 1 2 b b 6 38 = + = (mm) C ấp chính xác: Vận tốc: br1 br1 π.d .n π.46.2880 v 6,94(m /s) 60000 60000 = = = Do đó chọn cấp chính xác: cấp 7, với vận tốc giới hạn gh v 10(m /s) = b.3 Lực tác dụng lên bộ truyền: Phương và chiều các lực như trên hình 2.1 Độ lớn các lực: Bánh dẫn: Lực vòng: br1 tbr1 br1 2.T 2.12533,5 F 544,9(N) d 46 = = = Lực hướng tâm: 0 rbr1 tbr1 w F F .tg α 544,9.tg20 198,34(N) = = = Bánh bị dẫn: Lực vòng: tbr2 tbr1 F F 544,9(N) = = Lực hướng tâm: rbr2 rbr1 F F 198,34(N) = = . b.4 Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc: Công thức: ( ) [ ] br1 H br M ε H H H br1 1 br 2.T .K . u 1 z .z .z σ σ (1) d b .u + = < Trong đó: Hệ số tải trọng tính chính xác: H H β HV Hα K K .K .K = Hệ số tải trọng động: HV K 1,4 = Hệ số phân bố tải giữa các răng: Hα K 1 = H K 1,02.1,4.1 1,428 Þ = = Hệ số hình dạng bề mặt tiếp xúc: H 0 w 2 2 z 1,76 sin 2α sin 40 = = = Hệ số xét đến tổng chiều dài tiếp xúc: α ε 4 ε 4 1,2 z 0,96 3 3 - - = = = Hệ số cơ tính vật liệu( thép ): M z 275 = [ ] H H H 275.1,76.0,96 2.12533,5.1,428.(2,4 1) σ . 46 32.2,4 σ 402,1(MPa) σ 425,45(MPa) + Þ = Þ = < = Vậy điều kiện bền tiếp xúc (1) thoả. b.5 Kiểm nghiệm độ bền uốn: Bánh răng không dịch chỉnh nên các hệ số dạng răng: F1 br1 F2 br2 13,2 13,2 Y 3,47 3,47 4,04 z 23 13,2 13,2 Y 3,47 3,47 3,7 z 57 = + = + = = + = + = Ta có: [ ] [ ] [ ] [ ] F1 F1 F2 F2 F1 F2 F1 F2 σ 234 57,92 Y 4,04 σ 202,5 54,73 Y 3,7 σ σ Y Y = = = = Þ > Do đó ta kiểm nghiệm độ bền uốn cho bánh bị dẫn theo công thức: [ ] F2 tbr2 F F2 F2 2 Y .F .K σ σ b .m = < (2) Trong đó: Hệ số tải trọng tính: F F β FV Fα K K .K .K = Hệ số tải trọng động: FV K 1,8 = Hệ số phân bố tải giữa các răng: Fα K 1 = F K 1,04.1,8.1 1,872 Þ = = [ ] F2 F2 3,7.544,9.1,872 σ 58,97(MPa) σ 202,5(MPa) 32.2 Þ = = < = Vậy điều kiện bền uốn (2) thoả. c. Tóm tắt: Bánh dẫn Bánh bị dẫn Vật liệu Thép 45 tôi cải thiện Mô đun m(mm) 2 Góc biên dạng w α 0 20 Khoảng cách trục w a (mm) 80 Hệ số dịch chỉnh x 0 Đường kính vòng chia(mm) 46 114 Đường kính vòng đỉnh(mm) 50 118 Đường kính vòng đáy(mm) 41 109 Chiều rộng vành răng(mm) 38 32 Lực vòng tbr1 F 544,9(N) = tbr2 F 544,9(N) = Lực hướng tâm rbr1 F 198,34(N) = rbr2 F 198,34(N) = . chỉnh nên các hệ số dạng răng: F1 br1 F2 br2 13, 2 13, 2 Y 3, 47 3, 47 4,04 z 23 13, 2 13, 2 Y 3, 47 3, 47 3, 7 z 57 = + = + = = + = + = Ta có: [ ] [ ] [ ] [ ] F1 F1 F2 F2 F1 F2 F1 F2 σ 234 57,92 Y 4,04 σ 202,5 54, 73 Y. 1 N 30 .HB 30 .260 1,88.10 = = = S chu k tng ng: 3 2 i HE1 i i i 1 max 3 3 HE1 br1 h 3 3 HE1 HE1 T N 60.c. .n .t T T 56 0,8T 24 N 60.1. . . .n .L T 56 24 T 56 24 T 56 0,8T 24 N 60.1. . . .2880 .38 400 T. sin 40 = = = Hệ số xét đến tổng chiều dài tiếp xúc: α ε 4 ε 4 1,2 z 0,96 3 3 - - = = = Hệ số cơ tính vật liệu( thép ): M z 275 = [ ] H H H 275.1,76.0,96 2.12 533 ,5.1,428.(2,4 1) σ . 46 32 .2,4 σ 402,1(MPa)