II. TÍNH TON THIT K CƠ CẤU LI TRgC VÍT –Ê CUBI – THANH RĂNG –
3. Thiết kế bộ truyền thanh răng cung răng
Sơ đƒ bộ truyền thanh răng – cung răng:
Hình 33: Cơ cấu lái liên hợp
1.Thanh răng 2.Cung răng
3.1. Chọn vật liệu
Thanh răng và bánh răng rẻ quạt được chv tạo bằng thép 20XH, thường hóa, độ r…n HRC 50, σb = 650 (MPa), σch = 400 (MPa), phôi rèn.
3.2. Xác định các thông số của bộ truyền
a) Tính bánh răng rẻ quạt theo độ bền tiếp xúc
Bánh răng rẻ quạt là bánh răng trụ răng th|ng. Tính toán nhằm th†a m„n điều kiện tivp xúc lớn nhất σH sinh ra khi các đôi răng ăn khớp không vượt quá trị số cho phép [σH] .
Ứng suất tivp xúc lớn nhất được tính theo công thức Héc đối với hai hình trụ tivp xúc dọc đường sinh. Ta có điều kiện bền:
σH=ZM.√ qn
2.ρ≤[σH] (27)
Trong đó:
qn: cường độ t{i trọng pháp tuyvn (t{i trọng riêng);
ZM: hệ số xét đvn cơ tính của vật liệu, do bánh răng rẻ quạt được chv tạo bằng vật liệu thép nên Z = 275 (MPa)M 1/2.
Vì hiện tượng tróc rỗ x{y ra tại phzn chân răng gzn vŠng tâm ăn khớp, nên ta tính toán độ bền tivp xúc của răng tại tâm ăn khớp.
Đối với bánh răng trụ răng th|ng, cường độ t{i trọng pháp tuyvn, có xét đvn sự phân bố không đều t{i trọng theo chiều rộng vành răng và t{i trọng động là:
qn=Fn
lH.KHβ.KHv=2Md.KHβ.KHv dω2.cosαω.lH (28)
Đ} đơn gi{n trong tính toán ta gi{ thivt có hai răng ăn khớp cŠng một lúc. Do đó t‚ng chiều dài tivp xúc l bằng chiều rộng vành răng bH w.
Bán kính cong tương đương:
ρ=ρ1.ρ2
ρ2+ρ1 (29)
Trong đó ρ1 , ρ2 : bán kính cong các bề mặt răng của thanh răng và bánh răng rẻ quạt.
Ta có: ρ1 = ∞
Do đó: ρ ρ= 2=dω2
2 .sinαω
Từ nh~ng công thức trên ta suy ra công thức ki}m nghiệm bánh răng rẻ quạt theo độ bền tivp xúc: σH=ZM.ZH.Zε dω2 .√2.Md.KHβ.KHv bω. cosαω. sinαω≤[σH] (30) Trong đó:
Md: mô men quay trục bánh răng rẻ quạt M = M = 1020 (Nm);d c [ σH¿ : ứng suất tivp xúc cho phép (MPa);
ZH: hệ số xét đvn hình dạng bề mặt tivp xúc, tính theo công thức:
ZH=√ 2
sin 2αω (31)
Bánh răng rẻ quạt được thivt kv với độ dịch ch•nh bằng 0, ta có α = 20 và tínhw 0 được:
Z =H √ 2 sin 2. 200=
1,76
Đặt b = ψ . dw d w2
Lấy Z =1,76, H εα = 1,6
Với bánh răng bằng thép Z = 275 (MPa)M 1/3. Với Zε =√4-εα 3 =√4−1,6 3 =0,89 Hệ số chiều rộng bánh răng ψ = a bw aw
phụ thuộc vào vị trí của bánh răng so với các
‚. Trong trường hợp thivt kv, bánh răng rẻ quạt đặt w vị trí đối xứng nên ta có th} lấy ψ = 0,3 ÷ 0,5, ta chọn ψ = 0,4.a a
Bán kính vòng chia của bánh răng rẻ quạt đ„ tính w trên R = 36 (mm). Suy rac2 dw2 = 72 (mm).
Do vậy chiều rộng bánh răng b = 0,4.72 = 28,8 (mm).w
Hệ số ω ω2 28,8 ψ 0, 4 72 d b d dŠng đ} tra các hệ số K và K (theo hình 10 -14Hβ Fβ CTM tập I).
Độ r…n của vật liệu chv tạo HB ¿ 350, nên ta tìm được: K = 1,01.Hβ Chọn sơ bộ hệ số K = 1,2.Hv
Thay nh~ng thông số vào công thức ta tính được ứng suất tác dụng lên bề mặt của bánh răng rẻ quạt.
σH=275.1,76 .0,89
72.10−3 .√ 2.1020.1,2 .1,01.104 28,8.10−3.cos 200
.sin 200 = 309 (MPa)1/2 Th†a m„n ứng suất cho phép [σH]=650(MPa)1/2
Chọn mô đun: m = 6 (mm).
Đường kính vòng chia: D = 2R = 36.2 = 72 (mm).c2 c2 Chiều cao răng: h = (1,6 ÷ 1,8)m = 1,6.6 = 9,6 (mm).2 Chiều cao đ•nh răng: h = 0,6.m = 0,6.6 =3,6 (mm).đ2 Chiều cao chân răng: h = h – h = 9,6 - 3,6 = 6 (mm).f2 2 đ2 Khe hw chân răng: c = (0,15 ÷ 0,25)m = 0,15.6 = 0,9 (mm).
Đường kính vòng đ•nh răng: D = D + 2h = 72 + 2.3,6 = 79,2 (mm).đ2 c2 đ2 Đường kính vòng chân răng: D = D – 2.(h + c) = 72 – 2.(6 +0,9) = 58,2 f c2 f2 (mm).
Góc ăn khớp: α = 20w 0.
Chiều rộng bánh răng: b = 28,8 (mm). Chọn b = 40 (mm).w w Bước răng: t = π .m = π .6 = 18,84 (mm)
Góc ôm của bánh răng rẻ quạt: 0 2 . 5.18,84 2,61 36 c Z t R
b) Tính bánh răng rẻ quạt theo độ bền uốn
Đ} đ{m b{o độ bền uốn cho răng, ứng suất uốn sinh ra tại chân răng không được vượt quá một giá trị cho phép:
σu=2.Md.KF.Yβ.YF1 bw.Rc.m ≤[σu]
(32) Md : mô men quay trục bánh răng rẻ quạt bằng M = 1020 (Nm);c Rc : bán kính vòng chia bánh răng rẻ quạt R = 36 (mm) ;c bw : bề rộng bánh răng rẻ quạt b = 40 (mm);w Y ε =1 εα hệ số trŠng khớp của răng, Y ε= 1 1,6=0,625 ; Yβ = 1 hệ số k} đvn độ nghiêng của răng (bánh răng th|ng)
YF1 hệ số dạng răng tra b{ng 6.18 trang 109 Tính toán thivt kv hệ dẫn động cơ khí tập 1. Ta có : Y = 4F1
KF hệ số t{i trọng khi tính về uốn K = 2 ÷ 2,5 chọn K = 2,5.F F Vậy nên :
σu= 2.1020 .2,5 .1.4
40.10−3.36.10−3.6 = 2361 (KNm) bằng 2,361 (MPa) ≤ [ σu¿ = 400 (MPa).
Th†a m„n điều kiện bền cho phép của loại vật liệu chv tạo.