Thiết kế hộp giảm tốc bánh răng trụ răng nghiêng hai cấp theo các yêu cầu sau đây

CHÀO QUÝ THẦY CÔ VÀ CÁC BẠN Nhóm 2: Nguyễn Văn Cầu Lưu Duy Gân Nguyễn Anh Khoa ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY... Bộ truyền bánh răng trong hộp giảm tốc khai triển thường:... I.Tính toán thiết kế bá

CHÀO QUÝ THẦY CÔ

VÀ CÁC BẠN

Nhóm 2:

Nguyễn Văn Cầu Lưu Duy Gân Nguyễn Anh Khoa

ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY

Bộ truyền quay 1 chiều

Hệ số quá tải Kqt=2,1Hộp giảm tốc khai triển u1=5,23 u2=3,06

Chế độ tải :

Bộ truyền bánh răng trong hộp giảm tốc khai triển thường:

I.Tính toán thiết kế bánh răng:



MPa HB

mH, mF: bậc đường cong mỏi khi thử về tiếp xúc và uốn

NHO,NFO: số chu kì thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về tiếp xúc và uốn

HHB: độ rắn Brinen

NHE: số chu kì thay đổi ứng suất tương đương

i i

i

HE n t

T

T c

N

3 max

c:số lần ăn khớp trong 1 vòng quay lấy c=1

Ti: mômen xoắn ; ni: số vòng quay

ti: tổng số giờ làm việc ở chế độ i của bánh răng đang xét

n c

3

max 1

3

3 0 , 2 0 , 8 0 , 5 0 , 3 0 , 3 33 , 9 10 1

10000 23

, 5

650 1

K

H

HL H

1 , 1

1 470 ]

1

0 1

 



MPa S

K

H

HL H

1 , 1

1 550 ]

2

0 2

,

427 2

] [ ] [

]

H H

m i

T

T c

60

  FO

N  1000016.0,20,86.0,50,36.0,3 24,30.106 

3,5

650.1.60

=> KFL2  1

Tương tự K FL1 1

F

FL FC H

F S

K

K

]

1 1 470 ]

[  1  

MPa

H 314 , 29

75 , 1

1 1 500 ]

 Tính toán cấp nhanh :Bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng

 Xác định sơ bộ khoảng cách trục:

3

1 2

1 1

1

] [

)

1

(

ba H

H a

w

u

K

T u

Ka: hệ số phụ thuộc vật liệu cặp bánh răng và loại răng, bánh răng trụ

răng nghiêng chọn Ka=43 Mpa1/3(bảng 6.5 trang 96 tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí tập 1)

T1: momen xoắn trên bánh chủ động (Nmm)

K : hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành

răng khi tính về tiếp xúc..

3 , 0 53 , 0 ) 1 (

53 ,



bd ba u

Nmm n

15 , 1 77869 )

1 23 , 5 (

m=2,5

Chọn sơ bộ góc nghiêng   10 0

Số răng bánh răng nhỏ:

88 , 21 )

1 23 , 5 (

5 , 2

9848 , 0 173

2 ) 1 (

cos 2

u m

99 , 0 173

2

) 22 115 (

5 ,

2 2

) (



=>  8,10

 Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc:

Ứng suất tiếp xúc xuất hiện trên mặt răng bộ truyền phải thoả mãn điều kiện:

] [ ) 1 (

2

2 1 1

1 1

H w

w

H H

M H

d u b

u K T Z



 góc profin gốc(TCVN1065-71)

Răng nghiêng không dịch chỉnh

3 , 20 99

, 0

13,01,8.3,20cos

4 , 7 cos

2 2

Z





0 5 , 2 14 , 3

1 , 8 sin 9 ,

0 69 , 1

115

1 22

1 2 , 3 88 , 1

a d

m

w

1 23 , 5

173

2 1

d

60000

650 54 , 55 14 ,

3 60000

H

H 

Tra bảng 6.16 với cấp chính xác 9 môđun m=2,5<3,55 chọn g0=73, với g0: hệ số

kể đến ảnh hưởng của sai lệch các bánh răng; tra bảng 6.15/107 ta có:

002,0



H

 : hệ số kể đến ảnh hưởng của sai số ăn khớp

588,

123,5

17373

.89,1.002,

2

54 , 55 9 , 51 58 , 7 1 2

Hv T K K

d b v K

[ 05 , 457

05 , 457 )

1 (

2

2 1 1

1 1

w w

H H

M

d u b

u K T Z

Z Z

Y Y K T

w w

F

F F

1

1 1

1

Theo bảng 6.7 K F 1,32

Theo bảng 6.14 với v<2,5 m/s và cấp chính xác 9 chọn K H  1 , 37

Theo bảng 6.15 HB2<350 và răng nghiêng chọn F 0,006

KF: hệ số tải trọng khi tính về uốn

173

89 , 1 73 006 ,

V F F w

05 , 1 32 , 1 37 , 1 77869

2

54 , 55 9 , 51 76 , 4 1 2

K K T

d b V K

1 ,

119 1

, 8 cos

115 cos

23 1

, 8 cos

22 cos

Z Z

V

V

Tra bảng 6.18 ta được YF1=4,YF2=3,6

với m=2,5mm YS=1,08-0,0695ln(2,5)=1,02

KxF=1 (da < 400 mm), YR=1 (bánh răng phay)

Ứng suất tiếp xúc cho phép theo cấp chính xác động học:

MPa K

Y Y

MPa K

Y Y

xF S R F F

xF S R F F

58 , 320 1

02 , 1 29 , 314 ]

[

]

[

94 , 273 02

, 1 1 57 , 268 ]

[

]

[

2 2

1 1

98 ,

81 4

6 , 3 09 , 91

94 , 273 ]

[ 09

, 91

09 , 91 5

, 2 54 , 55 9 , 51

4 94 , 0 59 , 0 9 , 1 77869

2

.

.

2

2 2

1

2 1 2

1 1

1

1 1

1

F F

F

F F F

F F

w w

F F

F

MPa Y

Y

MPa MPa

MPa m

d b

Y Y Y K T

 Kiểm nghiệm răng về quá tải:

Kqt=2,1

MPa

MPa K

H H

qt H

H

1284 ]

[

29 ,, 638 1

, 2 6 , 440 max

: ứng suất tiếp xúc cho phép với cấp chính xác động học là 9,

chọn cấp chính xác về tiếp xúc là 8,gia công đạt độ nhám Ra=2,5…1,25

Z Z

H H

xH R V H H

1484 ]

[ ] [

46 , 440 1

95 , 0 1 64 , 463 ]

[ ] [

K

MPa Mpa

K

F qt

F F

F qt

F F

424 ]

[ 97

, 171 1

, 2 98 , 81

280 ]

[ 50

, 191 1

, 2 09 , 91

max 2 2

max 2

max 1 1

max 1

Đường kính vòng chia:

4 , 290 99

, 0

115 5 ,

2 cos

56 , 55 99

, 0

22 5 ,

2 cos

2 2

1 1

mm

mZ d

2 2

2

][

)1

(

ba

H a

w

u

K

T u

4 , 0 53 , 0 ) 1 (

53 ,





H

Tính đến tổn thất do ma sát trên răng ở cấp nhanh (   0 , 96 )và tổn thất trên 1 cặpổ lăn

97 , 4 106 55 ,

9

mm a

w a

w 190 , 29

4 , 0 06 , 3 500

05 ,1 381899 )

1 06 , 3 ( 43 2

a

8 , 3

9 , 1

).

02 , 0 01 , 0

0 190

2 1

cos 2

a

chọn Z1=37 răng

Z2=u2.Z1=3,06.37=113,22chọn Z2=113 răng tỉ số truyền thực tế u

m=113/37=3,05

3 ,

9

9868 , 0 190

2

) 37 113 ( 5 , 2

85 , 0 190

2

20 cos 5 , 2 ).

104 34

( 2

cos cos

a

m Z

14 , 0 3 , 9 85 , 0

2

2

12

w w

H H

M H

d u b

u K T Z

Theo bảng 6.5 ta có ZM=274Mpa1/3

33 ,1 ) 79 , 31 2 sin(

9 , 7 cos

2 2

a

74 , 1 99 , 0

) 114

1 37

1 ( 2 , 3 88 , 1 [ cos

)]

1 1

( 2 , 3 88 , 1

[

2 1

a

w 93 , 6

1 06 , 3

190

2 1

n

d

60000

23 , 5

650 6 , 93 14 ,

3

600001

. 2

006,3

190

61,0.73.002,



H







H H

w w

H HV

K K

T

d

b K

.

1 05 , 1 13 , 1 381899

2

6 , 93 190 4 , 0 7 , 0

06 , 3 76

) 1 06 , 3 (

2 ,1 381899

H xH

R V H

11 ,

2 306

190

61 , 0 73 006

2

6 , 93 76 11 , 2 1

2

1

w w F FV

K K T

d b K

45,101,1.37,1.05,1

1 74

3 , 9 1 3

0

37 cos 31 3

0

113 cos 32 3

   F1  F1 .Y R.Y S.K xF  273 , 94MPa

   F2  F2 .Y R.Y S.K xF  320 , 58MPa

Thay các giá trị vừa tính được vào công thức:

m d

b

Y Y Y K T

w w

F

F F

2

2

1

7,3.94,0.55,0.45,1.381899

Y

Y

F F

F F

F 119 , 02 [ ] 320 , 58

7 , 3

33 , 122 6 ,

3

2 1

2 1



 Kiểm nghiệm răng về quá tải: Kqt=2,1

MPa MPa

- Số răng bánh răng: Z1=37 răng, Z2=113 răng.

- Đường kính chia:

mm Z

m

mm Z

12 ] [  

Mpa

20

12 ]

0 k

k

T

d 

T1=77869 Nmm [   ] 15 Mpa

61 , 29 15

2 , 0

50 15

2 , 0

72 15

2 , 0

1124695

3

Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và các điểm đặt lực:

Chọn k1= 12 mm: khoảng cách giữa các chi tiết máy hoặc từ mút chi tiết máy đến thành trong hộp

k2=10 mm: khoảng cách tử mặt mút ổ đến thành trong hộp

k3=15 mm: khoảng cách từ mặt mút chi tiết quay đến nắp ổ

h=15 mm: chiều cao nắp ổ và đầu bulông

chiều dài moayơ bánh xích, bánh răng, nối trục:

lmx=(1,2 1,5)d3=(1,2 1,5).70=84 105

chọn lmx=100 mm

lmnt=(1,4 2,5).d1=(1,4 2,5).30=42 75

chọn lmnt=50 mm

với bw1=bw2=48 mm nên ta lấy lm22=lm12=48 mm

với bw3=bw2=60 mm nên ta lấy lm23=lm32=60 mm

Khoảng cách l trên trục, xác định khoảng cách các gối đỡ và các điểm đặt lực:

Phương trình cân bằng các lực theo phương oy:

(

0

1 1 22

1 22

21 12 1

11 1

12

d F l

F l

l F M

F F

F Y

a r

y

y r

y

N l

l

d F l

F

y /2 288 , 96

22 21

1 1 22

l

l F F

l F l

l F M

F F

F X

t x

t x

x t

x

43 , 659

0 )

(

0

22 21

22 1 12

22 1 22

21 12 1

11 1

2 1

Mômen tương đương tại các tiết diện trên trục:

2 1

2 1

tdj M

d 

[ : là ứng suất cho phép để chế tạo trục

chọn thép CT6 với d1=30 mm [ ] 63MpaTại điểm 3:

674373

Phương trình cân bằng các lực theo phương oy:

/ )

( 2

/

0

21 23 2

2 22

21 2 22

3 3

3

3 2

21 23

l F d

F l

l F l

F d

F

M

F F

F F

Y

y a

r r

a D

r r

y y

Fy23=82,16 N

Fy21=-590,3 N

Fy21 có chiều ngược lại

Phương trình cân bằng các lực theo phương ox

N F

N F

d F d

F l

l F l

F l

F M

F F

F F

X

x

x

a a

r r

x D

x t

t x

4 , 1246

16 , 82

0 2 / 2

/ )

(

0

21

23

3 3 2

2 22

21 2 22

3 21

23

21 3

2 23

2 1

Mômen tương đương tại các tiết diện trên trục:

2 1

2 1

tdj M

d 

75 , 0

Phương trình cân bằng các lực theo phương oy:

/ 187

.

0

4 4

4 31

32 4

31

r a

y K

y r

y

F d

F F

M

F F

F Y

Fy31=1469 N

Fy32=75,1 N

Phương trình cân bằng các lực theo phương ox:

N F

N F

F F

M

F F

F X

x

x

t x

K

x t

x

1403

3,2729

05,123187

32 4

0



Kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi:do trục 2 là trục chịu nhiều moment nên ta kiệm nghiệm trục 2:

Tại điểm 2: Kết cấu trục thiết kế được phải thỏa mãn điều kiện

 s s

s s

s

s    / 2  2 

Trong đó :  s là hệ số an toàn cho phép ;  s  ,1 5 2 , 5

khi cần tăng độ cứng thì  s  2 , 5 3

: là hệ số an toàn chỉ xét riêng cho trường hợp ứng suất pháp

hoặc ứng suất tiếp , được tính theo công thức sau đây:



 s

s ,

m a

Tra bảng 10.5 (trang 195) b  750MPa  1  0 , 436 750  327MPa

Do trục quay , ứng suất uốn thay đổi theo chu kì đối xứng :

32 668971

Với W d3 /32

Hệ số tập trung ứng suất khi uốn : K (K /  K x  1)/K y

Phương pháp gia công là tiện Ra = 2,5….0,63  m

Tra bảng 10.11 trang 198  K /  2 , 75

Từ bảng 10.10 với d = 55 mm ,  0,8

Tra bảng 10.9 trị số hệ số tăng bền tăng bền Ky =1,7,kx=1,1 thay số ta được

7 , 1 7 , 1 / ) 1 1 , 1 75 , 2

5 55

2

16 38899 2

K  (  /    1 ) / =(2,6+1,1-1)/1,7 = 1,6

13 , 20 9

, 5 6 , 1 /

, 4 13

, 20 7

, 4 / 13 , 20 7 , 4 /

s    

Trục thỏa mãn độ bền mỏi

Kết cấu trục thiết kế được phải thỏa mãn điều kiện

 s s

s s

s

s    / 2  2 

Trong đó :  s là hệ số an toàn cho phép ;  s  ,1 5 2 , 5

khi cần tăng độ cứng thì  s  2 , 5 3

: là hệ số an toàn chỉ xét riêng cho trường hợp ứng suất pháp

hoặc ứng suất tiếp , được tính theo công thức sau đây:



 s

s ,

m a

Tra bảng 10.5 (trang 195) b  750MPa  1  0 , 436 750  327MPa

Do trục quay , ứng suất uốn thay đổi theo chu kì đối xứng :

32 668971