Giáo trình thiết kế chi tiết máy - Chương 13 pdf

Trang 1

CHUONG 13 BANH RANG

13.1 TINH TOAN BO TRUYEN DONG BANH RANG TRU THANG

Tính tốn các thơng số của bộ truyền động bánh răng trụ, răng thẳng và răng xoắn Bao

gồm cả thiết kế môđun được dựa vào công suất đầu vào Có thể kéo theo các kiểu dịch chỉnh khác nhau, bao gồm dịch chỉnh để cân bằng sự trượt Tính toán chính xác khoảng cách trục Tiến hành kiểm tra độ bền

13.1.1 Thông số đầu vào

Kiểu truyền động - truyền động ăn khớp trong hoặc ngoài

` 2

Ti s6 truyén dong va s6 rang 1 = = 2) Góc profin răng œ

Góc nghiêng của răng B

Môđun m - là tỉ số của đường kính vòng chia trên số răng Thông thường Môdun có nghĩa là tỉ số đường kính vòng chia trên số răng tính theo đơn vị milimét Môdun tính theo đơn vị Anh là tỉ số vòng chia trên số răng tính theo đơn vị inchơ (nhập trị số Môđun đảo nên tính toán theo Inchơ - tiêu chuẩn ANSD

Chiều cao đầu rang a”

Khe hở hướng tâm Góc lượn chân răng r

Trang 2

13.1.2 Các tính tốn thơng số hình học

Phân bố hệ số dịch chỉnh cho bánh răng đơn Thiết kế môđun và số răng

Thiết kế số răng

Thiết kế theo tính toán sức bền Tính toán gốc nghiêng

Trang 3

Góc profin răng hướng trục tgœ tga, =—Š cosB Góc profin răng làm việc ; : 2>xtgœ inva, = inva +2 ẽ Z) +Zy Góc profin răng làm việc hướng trục : X InVŒ,v = inva, + tga Zyt+Zy Đường kính vòng chia dị =Z¡; m, Đường kính vòng cơ sở (vòng tròn mà từ đó tạo ra đường thân khai của răng) địi; = dị; coSO, ,

Khoảng cách tâm theo lý thuyết (khoảng cách giữa các trục của bánh răng trụ thẳng song song với nhau) 196 d,+ anil đ; 2 Khoảng cách tâm thực tế cosa, ay, =a COS Oy, Hệ số giảm đầu (đỉnh) răng -a Ay = 2x - Sw m Đường kính vòng đỉnh

Trang 4

Chiều rộng đầu răng đại; 32, ; Sata = + inva ~ inva, 12 "Trong đó: _ đị¿ cosa, =—“ cosa al,2 Chiều rộng làm việc của các bộ truyền động bự = min(b, , bạ) Chiểu rộng tương đối b,, dy, Hệ số trùng khớp E, =E, +E, Hệ số trùng khớp ngang c= vd, ~ đại # ND da 72a, sina, , 2Pu (đấu trừ chỉ dùng cho truyền động ăn khớp trong) Hệ số trùng khớp dọc b,, sinB €, =~ P Dịch chỉnh bé nhất không côn " : n COSỈ IIVGŒ + -.~- * | 2212 Kayo = ao el Z12 2cosB Trong đó: ` ay =a*+c" —rr(l~—sinœ) Dịch chỉnh bé nhất không có cắt chân rang * Zz xb, =ah St sin? a Dịch chỉnh bé nhất với cắt chan răng cho phép 5 Zz XC), =>ay~-— sin? w “ 6 2

Kiểm tra thông số cung

Trang 5

"Trong đó: d,: Đường kính trục lăn dria COSŒpi 2 Dại¿ = : Đường kính vòng tròn tâm quay d + +— Š —_——; Góc tiếp xúc s 1 MZ) COS MZ) Z4} inVdŒp¡; = MVGŒ, +

13.1.2.2 Thiết kế môđun và số răng

Môdun cho truyền động bằng bánh răng ăn khớp ngoài _ 2a,, cosB 43+ 14i Médun cho truyén động bằng bánh răng ăn khớp trong m= 2ay COS B 25(i-1) S6 rang _ 2a„ cosB Z, = Z, =12, mặ+l) `” 7

Dấu (-) áp dụng cho truyền động bằng bánh răng trong (là bánh răng có răng trên bề mặt trong hình trụ) Các thông số khác được tính như trong phần cơ sở tính toán thông số hình học 13.1.2.3 Tính toán góc xoắn m(z¡ +za) 2ay Các thông số khác được tính như trong phần “Tính tốn thơng số hình học cơ bản” 13.1.2.4 Tính toán tổng dịch chỉnh Góc áp lực hướng trục cosB = tgœ cosB Góc áp lực làm việc hướng trục tga, = _ mz, +2,) cosa, = cosa, 2a,, cosB Tổng hệ dịch chỉnh InVŒ,w — invœ > X= —- —*( 1 +Zy ) 2tga

Các thông số khác được tính như trong phần "Tính tốn thơng số hình học cơ bản” 13.1.2.5 Sự phân bố hệ số dịch chỉnh đối với bánh răng

Người sử dụng:

Đầu vào của người sử dụng x¡, X; Tại tỉ số truyền động

Trang 6

yx X,=, i+? x, =) x-x 2? > ' Tại tỉ số truyền động đảo chiều >x X,=*, xX, =) ? g1 x-x ' 2 Với sự bù của trượt tương đối

Với sự lặp của phương trình phi tuyến 1 _ 1 yal =0 2 2 tea (°) 4 () _, 89% đụ; đụ; X =00260~z,)+ 2 5, xX) = xx, Phương pháp Merrit

Trang 7

Vận tốc cộng hưởng 1.91-107 a all l+u) -(0.75e,, + 0.25) z¡:đ; Ne =

2 Tính theo tiêu chuẩn ANSI (Anh)

Mômen đầu vào 550P M,, =30 Ị (Loft) mm, Lực tiếp tuyến 24M F.=———== (Lb) qd, Vận tốc vòng - mịn (ft/s) 720 Vận tốc cộng hưởng 5 ney ee 0+ up -(0.75e, + 0.25) z4 -đ; 3 Mômen đầu ra l Mụa = Mụ, ¡ TỊ 4 Lực hướng tâm F, = F, tga, 5 Lực hướng trục F, =F.tgB 6 Lực pháp truyến F, = cosa,, cosB

13.1.3.3 Tính toán độ bền theo tiêu chuẩn Bach

Được dựa vào cách tính dầm cố định đầu mút và tính toán rằng hợp lực tiếp tuyến có thể chịu được tải bởi một răng

Tải trọng cho phép

F,, =1cbm < F, Trong đó:

c =0.065-ơ„›: Ứng suất cho phép của răng chịu uốn San : Ứng suất uốn cho phép (xem trị số ở bảng) b : Chiều rộng bề mặt

m : Môdun - là tỉ số của đường kính vòng chia trên số răng Thông thường, môdun có nghĩa là một tỉ số của đường kính vòng chia theo milimét trên số răng Médun theo don vi Anh 1a tỉ số của đường kính vòng chia theo inch trên số răng

F : Lực tiếp tuyến tác động lên bộ truyền động Hệ số an toàn

S= Fy /F,

Trang 8

13.1.3.4 Tính toán độ bền theo phương pháp Merrit

Phương pháp này được dựa vào cách tính toán thanh cố định đầu Cho rằng hợp lực tiếp

tuyến có thể chỉ tải bởi một răng Tải trọng cho phép

Fu, = TC min Oy Mp s F

Trong đó:

Chin = Min (Cy, 6.) : Ung suất cho phép tối thiểu của răng bự : Độ rộng làm việc của răng m : Médun H : Hệ số phụ thuộc vào độ chính xác (bảng trị số) F, : Lực tiếp tuyến tác động lên răng Hệ số an toàn S = Fy /F, Hệ số uốn cy = Sar “ty Yb Trong đó: Onn : Ứng suất uốn cho phép (bảng trị số) Tụ : Hệ số uốn theo vận tốc (bảng trị số) Yb : Hệ số uốn theo hình dạng (bảng trị số) Hệ số tiếp xúc c= Tre Tụ U- Ye Trong đó: One : Ung suất uốn cho phép khi tiếp xúc (bảng trị số) I : Hệ số uốn theo vận tốc (bảng trị số) ye 02 : Hệ số uốn theo hình dạng (bảng trị số) U= ( =| : Hệ số kích thước

13.1.3.5 Tính toán sức bền theo tiêu chuẩn CSN 01 4686, ISO 6336 và DIN 3991 Đựa vào tính toán dầm có đầu cố định Bao gồm nhiều yếu tố ảnh hưởng Chỉ tính cho đơn vị hệ mét Hệ số an toàn; Mỗi tiếp xúc Đhimg2 “2n1,2*Z, *Zp Ly Siz = 2s ‘Zy, ‘Lois ‘Zs Trong d6:

Sittin : Giới hạn mỏi do tiếp xúc (giá trị vật liệu) F, b, : Lực tiếp tuyến tác động ở răng

: Độ rộng bề mặt làm việc

Trang 9

"Tiếp xúc trong khi tải trọng một lần S _ Ở tp maxi,2 HStl.2 ~~ Tp Ly ‘Zeia *Z, Trong đó:

Ơhpmax : Ứng suất tiếp xúc cho phép (giá trị vật liệu)

Kas : Hệ số quá tải một lần Mỗi do uốn S = Fi2 = pimr2 ` YẠI2 'Ymn; “Yuna Yor2 â Ơxi2 , F.-K,-K Vy; Yyu; Y, Sarell.2 “Y, -Y,- tam NÓ Trong đó:

“pm : Giới hạn mỏi chịu uốn (trị số vật liệu) by,; = min (b,;, b„ + 2m): Chiều rộng bề mặt cho uốn

Uốn khi tải trọng một lần

s - SFP maxt2 “Yura Yxie F&I.2 A, ‘K, Kas Yeu XS; -Y, Sarelt,2 -Y, “Y, “Yq b wF1,2 Trong đó: Ø,„„„„ : Ứng suất uốn cho phép lên chân răng Tính toán hệ số

Zx Tuổi bền phục vụ (cho tiếp xúc)

Zma = aa| NHưm2 lạ = tH— mhẰ Nựị2

1<Zy < 1.3 thép thấm Nitơ 1 <Zn < L6 các loại thép khác Trong đó:

Nitin : Số chu kỳ tải trọng cơ sở Ngu¿= 60 La nị; : Số chu kỳ tải trọng yêu cầu Yw Tuổi bền phục vụ (cho uốn) Yng= su Ehmt2 , Nxi2 1<Yy < 1.6 thép thdm Nito 1<Yy <2.5 các thép khác "Trong đó:

Như : Số chu kỳ tải trọng cơ sở Nxi2= 60 L, ny : S6 chu ky tai trong yéu cdu

Z„ Chất bôi trơn

Trang 12

he,

COS O Gan

Trong đó: :

he, : Canh tay don cha luc tác động lên đầu rang

Sr„ : Độ dày của tiết điện nguy hiểm của chân răng của bộ truyền bánh răng xen kẽ Œr„,_ : Góc uốn ở đầu răng thẳng của bánh Tăng Xen kẽ

Ys, Tập trung ứng suất khi trùng khớp do đầu răng Ys, =(1.2+0.13L, Jao? 1 1.21423 L exp = a Yg„„ Ngấn (khía) phụ ở chân răng 1.3 Ty, = £ 1.3—0.6 R : r Ys Hệ số nhạy cảm của ngấn (phụ thuộc vào vật liệu và bán kính cong của chuyển tiếp Y¡ Cấu trúc bề mặt

Ky, Tai trong phu (d6i véi tiếp xúc)

Ky =K, Kuv Kup Ku,

Ky Tai trong phụ (đối với uốn)

Kp=K¿ Ky Kp, Kr,

ị K, Lực động bên ngoài

ị Kyy Luc dong ben trong (đối với tiếp xúc) i K,, Lực động bên trong (đối với uốn)

2

Ky, =Ky, =1+ K,.F,/b, Ke +Kg AS | 4 100 W1+u?

Trang 13

Đối với CSN: Khi K, F; / b„< 150 thì K¿ F,/ b„ = 150

Đối với DĨN và ISO: Khi Kạ F, / b„ < 100 thì K, F,/b, = 100 Trong đó: K,, Ko trị số theo bảng Kụp Hệ số tải trọng bề mặt Đối với CSN: C-f K HB =1+ —— *w Aa Kà - Khu -fzo Trong đó:

C =0.4 với răng có cạnh tôi cứng C =0.3 với bánh răng không tôi cứng

2 R.:Z: Do nhensr b,, -c' cosa,

fry = [fsa + fyo|+ fiz —Yp

fyz = (0.988; +f? +(f, -tgœ,)” -cosơ, -cosB,

fy, fx, fy dung sai rang

fy =

Yạ Trị số theo bảng Đối với DIN và ISO:

Trang 14

Khi K, F,/b„ < 100 giá trị có thể nội suy

ec =c'l(F,-K,y/b,,)/100P5 a6; vei Iso c =c'l(F, -K,/b,,)/100] đối với DIN Cy = 0.8 C, =1: d6i v6i binh răng đặc Cy = [1+0.5(1.2—h, /m)ft - 0.02(20° -~«)| Es„„ = 206 000 MPa c, =¢'(0.75e, +0.25) # 2 bự F

fon =A {2} lb ro7+03}5+-K, ‘Ky

A,B Tra bang phụ thuộc vào sự sắp xếp của bánh Tăng, trục và vòng bị Kp Tải trọng bể mặt (đối với uốn) Kpn = (k HB ý Trong đó: : (b, /h} (b„/h} +(b„/h)+1

Trang 15

Kặxx Tải trọng đối chiều (tiếp xúc)

Đối với CSN:

Kya = | rang thang Kyo = Keo rang nghiêng Đối với DIN và ISO Kya = Kea Giá trị giới hạn 1<Ky, S<—* =BKua = a z2

13.1.3.6 Tính toán độ bên theo tiêu chuẩn ANSI

Dựa vào phương pháp tính toán dâm có đầu cố định Bao gồm nhiều yếu tố ảnh hưởng chỉ tính cho đơn vị hệ Anh

Hệ số an toàn mỏi do tiếp xúc

ki =

Trong đó:

S, : Giới hạn mỏi do tiếp xúc (giá trị vật liệu) F, : Lực tiếp tuyến tác động ở răng

b„ _ : Độ rộng bề mặt làm việc Hệ số an toàn mỏi chịu uốn

Sata “Cy Co “Csi 2 “k, ky “Kins.2

Koua = F, -P-cosB

byri2 Jia Kv nu

Trong đó: :

Trang 16

C K K, k, HS t** Quá tải Su lap rap Hinh hoc Luc Độ dốc Cg= 1l với P>5 Cc =0.85 với P< 5 Bề mặt ‘ D6 tin cay Nhiét do Giá trị trung bình ứng suất Hệ số lắp ráp K„ | Đặc tính của gối đỡ Độ rộng bề mặt (in) 0 đến 2 6 9 Trên 16 Lắp ráp chính xác, khe hở vòng bi nhỏ, biến dạng bé nhất, bánh răng chính xác 1,3 1,4 1,5 1,8 Lắp ráp cứng vững hơn, bánh răng chính xác 16 L7 hơn, tiếp xúc toàn bộ bề mặt răng ` ; 1,8 22 rang that su cao Độ chính xác và lắp ráp tiếp xúc toàn bộ bề mặt Trên 2,2 13.1.4 Hệ số bề mặt Cs Giảm giới hạn bên mỏi do gia công tỉnh bể mặt - chỉ tiết bằng thép Trong đó: Độ cứng (HB) 121 160 200 240 280 320 350 400 440 480 520 1.0 x 0.9 B Ph 0.8 — szR he Pe —_— ps N c | 0.6 PS P| N NI Ai as eS LD 0.4 BẢN Pp nã hi Pele a + ~ ¬ oe] 0.2 PE Ss —¬ Ge | — 0.1 0 60 80 100 120 140 160 160 200 220 240 260 _———— Sức bền kéo Su (Ksi) A - Đánh bóng gương

B- Mài mịn hoặc đánh bóng theo yêu cầu C - Gia công hoặc chuốt nguội

Trang 17

D- Cán nóng E-Rèn

F - Ăn mòn trong nước máy (nước bình thường) G - Ăn mòn trong nước muối

13.1.5 Hệ số hình hoc J

Đối với bánh rang trụ răng thẳng tiêu chuẩn (dựa vào bán kính góc lượn của rang =

0,35/P) tit bang thong tin AGMA 225.01

3 Số răng ăn khớp của bánh răng 1000 a.55 8 | 0.50 35 A 25 0.45 17 0.40 0.35 0.30 0.25 0.20 35 [45 | 60 125 15 15 17 20 24 30 40 50 60 275 œ Số răng,N (a) Chiểu sâu toàn phần 20° “Trong đó:

A - Tải trọng tác động lên điểm tiếp xúc một răng cao nhất (chung) B- Lực tác động lên đầu răng (không chung)

Số răng ăn khớp của bánh răng 1000 | 0.60 A 0.55 0.50 0.45 0.40 0.35 0.30 0.25 0.20 oss 35 |45|60 | 125 "12 15 17 20 24 3 4050 B0 275 œ Số răng, N (b) Trong đó:

A - Tải trọng tác động lên điểm tiếp xúc một răng cao nhất (chung) B- Lực tác động lên đầu răng (không chung)

Trang 18

13.1.6 Hệ số động lực học Kv eS a XN 3 =1 T222 2⁄1 „E22 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 V, bước — vận tốc thăng (ft/min) Trong đó: A : Độ chính xác cao, cà răng và mài A-B : Chính xác, cà rằng và mài C-D : Phay chép hình, dao cà D-E : : Phay chép hình, cất tạo dáng

13.2 TINH TOAN BO TRUYEN DONG BANH RANG NON

Giúp tính tốn các thơng số và kiểm tra độ bên của bộ truyền động bánh răng nón răng thẳng và xoắn Bao gồm những tính tốn về thơng số hình học cùng với việc chọn các kiểu phân bố dịch chỉnh khác nhau, bao gồm độ dịch chỉnh để cân bằng độ trượt tương đối Tính toán tất cả các thông số kích thước chế tạo và thông số kích thước kiểm tra chính, và độ lớn của lực tải

Trang 19

13.2.1 Cơ sở tính tốn thơng số hình học Thông số đâu vào

Loại truyền động bánh răng - theo vị trí côn đầu và cuối Tỉ số truyền động và số răng ¡ = 5 Z Géc profin a, Góc nghiêng của răng B„ Góc trục>

Mơdun tiếp trên cơn ngồi m,, Chiều cao đầu răng ha”

Khe hở hướng tâm c” Góc lượn chân răng 1,

Chiều rộng bề mặt b,, b, Hệ số dịch chỉnh x = x, = - x;

Tệ số thay đổi độ đầy răng x, = Xụ = - X; Tính tốn thơng số hình học bổ trợ

Trang 20

Chiều dài côn trung bình R,, =R, -0,5b Chiều rộng mặt tương đối Fe = ) R Môđun tiếp trung bình mạ = Me Ro R, Môdun pháp trung bình Minn = My COSB,, Đường kính vòng chia trung bình đạn 2 = TmZt 2 Số răng thực Zl2 ZvIia2= 61,2 S6 rang xen ké ẤvI2 Zuni2 = Si B m Tỉ số truyền động Zz uy = v2 Zy Đường kính vòng chia dint 2 đụ ==— cos 812 Đường kính vòng cơ sở - đa 2 = vi 2 COSƠ,

Góc nghiêng tại hình trụ cơ sở

sinB, =sinB,, cosa, Khoang cach tam

ay = 0.5( vl +d)

Hệ số giảm chiều cao chân răng

k, 2 = 0.02(17- 291)

Đối với k >0 cắt ngắn chiều cao chân răng được chấp nhận Chiều cao đầu răng

huy; = m,(ha* TX¡2 -k,} Chiéu cao chan rang

Trang 21

Đường kính ngoài tại đầu bé

đạn; = đạa; ú —Wre ) Khoang cach

Ai =R, cosố; ; — hạa ; sinỗi ; _ Géc con dau rang (dinh rang)

8a12 = 542 are Pat) 4 Géc con chan rang h 341.9 = 8), —aretg] 11,2 = 12 e R 212 e Chiều dầy răng (thông thường đo trên đường kính vòng chia) Tt

Se12 = Men (E+ 2x, tga, + Xu] Chiều rộng bê mặt theo cung

Trang 22

Dịch chỉnh bé nhất không có côn : 1 cos| inva, +———- _ h‘ 22412 Kay = Nyy 2cosB„ Zu “Trong đó:

hãy =hạ +e” — (I—sinœ,) Dịch chỉnh bé nhất không có cắt chân răng Fvm2 xb,, =hy, - sin’ a, Dịch chính bé nhất có cắt chân răng cho phép 5v Zz 120: Xei; = EM — > sin” œ,

13.2.3 Sự phân bố hệ số dịch chỉnh đối với bánh răng đơn

Thực hiện bởi người sử dụng Đầu vào X, X, Theo tiêu chuẩn DIN x= 14- Zumt 17 Theo tiêu chuẩn Merrit X =0,02-(30-Z,,,) Téng hop 2 x=z{t-—)} [=2 6m _X, =a+b-(u-2,5) u? Zz : Trong đó:

a, b: Là các hằng số phụ thuộc đối với góc xoắn

Với độ hiệu chỉnh của trượt tương đối, chẳng hạn phép lặp của phương trình không tuyến

tính (phí tuyến)

1 |: — My ; + uy =0

[:=) 4 (&) |

dy, dine

Trang 23

Tỉ số truyền động: ¡ Hiệu suất truyền động: rỊ Trị số tính tốn Cơng suất đầu ra: P; = P, rỊ as n Vận tốc đầu ra: nạ = at i 13.2.4.1 Don vi theo hé Mét Momen dau vao 30000P, Mụi =————— (Nm) mM, Lực vòng F = 2000M ,; (N) qd, Vận tốc vòng _ Tdịnh Y 60000 "/ Tốc độ cộng hưởng 2 Ng) = 1110, (t+u}” -(0,75s„ + 0,25) z¡ °d, 13.2.4.2 Tính toán theo tiêu chuẩn ANSI (Anh)

Mômen đầu vào 550P, M,, =30 (Lbft) 7; Luc vong 24M F.=——® (Lb) qd, Tốc độ vòng rd,n; =————- T20 (ft/s) ft, Téc d6 cong hưởng 5 nig, = (isu) -(0,75e,, + 0,25) z¡ :đ; Mômen đầu ra Me = Mu in Lực hướng tâm

Fi 2a =F, (tga, cosd, »mtgB,, sind.)

Luc doc truc

Trang 24

Lực pháp truyến

F, = Fi ” cosơtcosBm

13.2.4.3 Tính toán độ bền theo tiêu chuẩn Bach

Được dựa vào phương pháp tính dâm cố định đầu mút Tính hợp lực vành có thể chịu tải

bởi một răng '

Tai trong cho phép

Fyy = mebém,, 2 F,

Trong đó:

c = 0.065 ay, : Ung suất cho phép của răng chịu uốn

San : Ứng suất cho phép (trị số ở bảng) b : Chiều rộng bề mặt - mạ : Môdun F, : Lực tiếp tuyến (lực vòng) tác động lên bộ truyền động (0.5; , § : Hệ số K Trong đó: K=1,4 : Với rang thẳng K=1,2 5 : Với răng xoắn Hệ số an tồn : S=E,/F, t

13.2.4.4 Tính tốn độ bền theo tiêu chuẩn merrit

Trang 25

13.2.6 Hệ số uốn Gạp'h Ab "b Qy a Xy Trong đó: : Gan : Ứng suất uốn cho phép (trị số ở bảng) Tụ : Hệ số tốc độ uốn (trị số ở bảng) Y, : Hệ số hình đạng uốn (trị số ở bảng) 13.2.7 Hệ số tiếp xúc cạ= Dac “Fe U-Y, Trong đó: Src : Ứng suất tiếp xúc cho phép (trị số ở bảng) le : Hệ số tốc độ nén (trị số ở bảng) Y, : Hệ số hình dạng nén (trị số ở bảng) m92 U= (= 10 : Đánh giá hệ số

13.2.8 Tinh toan stic bén theo tiéu chuẩn CSN 01 4686, ISO 6336 va DIN 3991

Dựa vào tính toán dâm có đầu cố định Bao gồm nhiều ảnh hưởng có thể truy cập chỉ có đơn vị mét 13.2.8.1 Hệ số an toàn Mỗi do tiếp xúc Ss = Srimt2- 212-21 -ZeZy ‘Zyy2 mà z.7.7 z.z.z JEKu 0+1 E*“H' “B125 00 °“K*SÍp TA TT by d ml u v Trong đó:

tim : Giới hạn mỏi do tiếp xúc F, : Lực tiếp tuyến tác động ở răng b, : Độ rộng bể mặt làm việc Tiếp xúc khi chịu tải trọng một lần S " Sup max Í,2 Hstl,2 ~~ Trong đó:

Ơipmax : Ứng suất tiếp xúc cho phép (trị số của vật liệu) Kas : Hệ số quá tải một lần

Trang 26

Mỏi do uốn Grim 2-Yaia Yr Yuna Tại Vàng “Y, Siz = ‘ _ ELK, Yoat2-Ys Sal,2° “Y2 -Yp Ÿ, “Y, iE wFl,2* Min Trong đó:

Grim : Giới hạn mỏi do uốn (trị số của vật liệu) byri2=b : Chiéu rong bé mat cho uốn

Uốn khi chịu tải trọng một lần S Fsti,2 _ Srpmant.a*¥ui2-Y x12 FLX, Kas F Ypan2-Ysat2-Ys saen2-¥p-Y, *Y x wF1,2 mà Trong đó: OEpmay : Ứng suất uốn cho phép lên chân răng 13.2.8.2 Tính toán hệ số 2 Tuổi bên phục vụ (cho tiếp xúc) N im].2 Zura =m m2 Nụ; 1<Zy < 1.3 thép thdm Nita 1<Zy $1.6 cdc loai thép khác Trong đó:

Nonim : Số chu kỳ tải trọng cơ sở Nxiz=60L,n, :S6chu kỳ tải trọng yêu cầu Y„ Tuổi bền phục vụ (cho uốn) ỊN ; Yup =o Flimt,2 Nụ; 1<Yy < 1.6 thép thấm Nhiơ 1 <Yn <2.5 các thép khác Trong đó;

Nhm : Số chu kỳ tải trọng cơ sở N¿;;= 60 Ln; : Số chu kỳ tải trọng yêu cầu

Trang 29

Zx„ Kích cỡ Y„ Kích cỡ Y,, Dạng răng he, — Fa cos O.can m n "Trong đó:

h,, : Cánh tay đòn của lực tác động lên đầu răng

%„ : Độ dày của tiết diện nguy hiểm của chân răng của bộ truyền bánh răng xen kẽ Orn : Góc uốn ở đầu răng thẳng của bánh răng xen kế

Ys, Tập trung ứng suất khi trùng khớp đo đầu răng Yạ =(I.2+0.13L, hệ? exp = 1.21423 L a Youre Ngấn (khía) phụ ở chân răng 1,3 Ysarel = — hR 1,3-0,6 lt Ty rg Ys Hệ số nhạy cảm của ngấn (phụ thuộc vào vật liệu và bán kính cong của chuyển tiếp chân răng) Yụ, Cấu trúc bề mặt : K,, Tai trong phu (d6i với tiếp xúc)

Ky = Ka Kuy Kip Kya

Kz Tải trọng phụ (đối với uốn)

Ky = KaKpv Ka Kp,

Trang 30

Ky, Dong luc 2 Kp =Ky, =HÍE + Ra] aN jt -—— 5 K,.F,/b, 100 Ÿ1+u “Trong đó: Ky, Ky Tri s6 6 bang CSN: Khi K,F, /b,, < 150 thi K,F, /b, = 150 DIN va ISO: Khi K,F, / by < 100 thi K,F,/b, = 100 Kụp Hệ số tải trọng bề mặt CSN: C- fy Ka -Kiy - fo Kup = I+ Trong đó:

C=0,4 với răng có cạnh tôi cứng €C =0,3 với bánh Tăng không tôi cứng

F, 22

by -c’ cosa,

fry = |fons + feral + fụz —Yp

fiz, = 0,988; +f? +(F, -tga, )? COS, “cos By

Trang 31

Kip Tải trọng bể mặt (đối với uốn) CSN: Kpg = & HB ye Trong đó: (b„ /hŸ (b„ /h}” +(b„ /h)+1

h =2 m/e, V6i b6 truyền bánh răng trụ thẳng h=2m Với bộ truyền bánh răng nghiêng DIN và ISO: Kpp = Kup “K¿„ Tải trọng đổi chiều (uốn) Khi sy <2 Kea <1.|09+0A: ty 2 Khi sy >2 Kp„ =0,.9+0,4: Trị giá giới hạn CSN: I<Kp„, <E DIN va ISO: Y I<Kpg„< Fa ey -Y, Tai trọng đổi chiều (tiếp xúc) CSN:

Kyo = | rang thang

Trang 32

13.2.9 Tính toán độ bền theo tiêu chuẩn ANSI

Được căn cứ vào cách tính toán thanh cố định đầu mút Bao gồm nhiều ảnh hưởng Chỉ có

thể truy cập cho đơn vị Anh

Hệ số an toàn mỏi do tiếp xúc

Kyo = Trong đó:

S„ _ : Giới hạn mỏi do tiếp xúc (trị số vật liệu) F : kực tiếp tuyến tác động ở răng

b„ : Chiểu dài làm việc của răng

Hệ số an toàn mỏi chịu uốn

Sata’ Cc, Cg: Cy 9° “kK, “ky Kata Karz = F ‘P : cosB Ky Ky -Ko5 Dari, 2Jiz Trong đó:

Sạ — : Giới hạn mỏi chịu uốn (trị số vật liệu) P : Giá trị đảo của môđun

Trang 33

13.2.10 Hệ số lắp ráp K „ = Loại lắp ráp Độ cứng vững lắp ghép Lớn nhất Thông thường oe Giữ bánh răng hai phía k i ` 1.0 1.25 Giữ bánh răng một phía, hai phía —— a tl 14 phía- Giữ bánh răng một T 1.25 1.5 13.2.11 Hé sé bé mat C, Giảm giới han bền mỏi do gia công tinh bề mặt — chí tiết bằng thép - Độ cứng (HB) 120 160 200 240 280 320 360 400 440 480 520 1.0 A 0.9 TẢ 0.8 Pa | 0.7 à an SS Cc P= 0.6 = PS P| Ph] n5 < Xi = D 0.4 PD PSS ^ `= `» — — 0.3 ee "+ ~ FNAL = ——¬ ¬— J Py — 0.2 >> ¬~ — — G ~ ~~ ah ~ Pn] 01 a e8 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 Trong đó A - Đánh bóng gương

Ứng suất kéo Su (ksi) B~ Mài mòn hoặc đánh bóng theo yêu cầu

€ ~ Gia công chuốt nguội D- Cán nóng

E- Rèn

F - An mon trong nước bình thường G - Ăn mòn trong nước muối 22

Trang 34

13.2.12 Hệ số hình học J

Đối với bánh răng trụ thẳng chuẩn (dựa vào bán kính góc lượn = 0,35/P) Từ bảng thông tin AGMA 225.01 0.38 100 0.36 0.34 9.30 0,30 50 0.28 40 0.26 30 0.24 20 0.22 45 0.20 0.18 0.16 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Số răng ở bánh răng mà hệ số hình học cần thiết cho nó - Số rằng ở bánh răng ăn k 100 0.36 a.32 0.28 0.24 0.20 0.16 20 40 60 8D 100

Số răng ở bánh răng mà hệ số hình học cần thiết cho nó

- SO rang ở bánh răng ăn khớp

13.2.13 Hệ số hình học I

Các hệ số hình học I đối với bánh răng nón thẳng Góc profin = 20°, góc trục = 90° (từ bảng thông tin AGMA 215.91)

Trang 35

0.11 010 LA —=== 0.09 Le Is Is Ve fal fs WEE 0.08 0.07 J 2N J ý ⁄ — P| ~ 40 [one “ Pa 2 ® " 20 0.06 me | 0.05 0 - 10 a) XD 4 50 Số răng ở trục răng dân động - Số răng ở bánh răng

Các hệ số I đối với bánh răng nón xoán Góc profin = 20°, góc xoắn = 35°, góc trục = 90°

Trang 36

- Số răng ở bánh răng 13.2.14 Hệ số tốc độ Ky a 10000 20003000 4000 5000 6000 7000 V, bước — vận tốc thẳng (ft/min) Trong đó: A - Độ chính xác cao, cà răng và mài B- Chính xác, cà răng và mài

C—D- Dao phay, dao cà

D-—E- Dao phay, đao cắt định hình

13.3 TRUYỀN ĐỘNG TRỤC VÍT

Trang 37

13.3.1 Cơ sở tính toán các thông số hình học

Thông số đầu vào

- Kiểu răng - răng thường hoặc răng xoắn - Tỉ số truyền dong va sé rang (mdi ren) i = “2

: I

- Géc profin a

- Médun m của trục vít

- Chiều cao đầu răng h.` - Hệ số khe hở hướng tâm c,’ - Lượn góc chân răng rị - Các chiều rộng bề mặt b,, b„ - Hệ số dịch chỉnh x - Kích thước trục vít có thể được xác định bằng cách dùng: + Hệ số đường kính trục vít q + Góc xoắn g + Đường kính vòng chia d, Các tính tốn thơng số hình học bổ trợ Thiết kế môđun, số răng, hệ số đường kính và độ địch chỉnh Thiết kế hệ số dịch chỉnh trục vít Thiết kế chiều rộng bề mặt bánh vít Thiết kế chiều dài trục vit

Tinh toán lượn góc cực đại của đáy răng Thơng số tính tốn bt dat Y px | het dae2 ) y =arctgl —— q Bộ truyền động bình thường ZN Médun doc m, = m

Modun ph4p tuyén m, = m, cos 5

Géc profin doc truc a, = a

Góc profin pháp tuyến œ„ = arctg (tgœ cosy ) Góc vít

Trang 38

Bộ truyền động xoắn ZA

Môdun pháp tuyến m, =m Médun doc truc my =m, /cosy Géc profin phaép tuyén a, = a tga Góc profin dọc truc tga, = B cosy Bước răng (ren) pháp tuyến Pn = Pm, Bước răng (ren) đọc trục Px = p m, Bước răng (ren) cơ sở Po = Px cosa, Bước P, = Zi Px Số rang thuc / so le Zz * u2 : cos” y Góc xoắn tại hình trụ cơ sở

Trang 39

Chiều rộng bề mặt làm việc bự = min(b, « bạ ) Hệ số tiếp xúc Cạ= €ạ +€p Trong đó: 2m dễ; -d?, +—— ~d, sina, sina, &, = 2Py b, sin fy = 2 SIY Pa Độ dịch chỉnh nhỏ nhất *_— v2 X_l-2 Xin = Hạp — 2 [1+ in a Trong đó: hào =h; +e°~ry(I—sina) c =0.3 với a = 20° : ˆ c=0.3 với a= 15° Thiết kế môđun, số răng, đường kính trục vít, hệ số và dịch chỉnh Tính toán được sử dụng Tính toán về hệ số dịch chỉnh của bộ tru môđun và hệ số đường kính trục vít mà độ dịch c thông số khác được tính theo cách như tron Tính toán hệ số dịch chỉnh Sử dụng công thức tính toán x= 2a—d, ~d5 2m

0 cách như trong phần cơ sở tính toán hình học

yên động trục vít cho tất cả kết hợp của các

hinh cho nó nằm trong phạm vi từ 0.5 - 1 Các

ig phan cơ sở tính tốn thơng số hình học

Các thông số khác được tính the Thiết kế độ rộng bề mặt bánh vít Đơn vị hệ Mét b, = 2m(0.5 + Jqt+ 1) Theo tiêu chuẩn ANSI với don vi Anh by = 1.125y(4,, +2c'm} —(q,, - 4ha*mŸ b, =2.5m/z, +1 Theo tiêu chuẩn ANSI với đơn vị Anh bị =V/d„„;? — dạ? ae2

Tính toán lượn góc cực đại của đáy răng

Trang 40

13.3.2 Tính toán độ bền cân bằng Trị số đầu vào TỶ số truyền động ¡ a) Trục vít chủ động: Công suất đầu vào P, Vận tốc đầu vào n, b) Bánh vít bị động: Công suất đầu vào P, Vận tốc đầu vào n, "Trị số tính toán a) Trục vít chủ động: Vận tốc đầu ra: n, = aL i b) Banh vit chủ động: Van téc dau ra: n, = ny i Đơn vị hệ Mét: Vận tốc vành của trục vít , _ Tdịng v m/s ' "60000 (m/s) Theo tiêu chuẩn ANSI với đơn vị Anh: Vận tốc vành cửa trục vít nd.n; =——_+ (ft/s) 720 Vận tốc vành của bánh vít , 2 Vạ =Vị—— q Tốc độ trượt Vụ = VỊ /COSY Hệ số ma sát wu, =0.02+ 003 - v, (m/s) Góc ma sát tgp, =u,

a) Truc vit chit déng (dén động)