Thiết kế bộ truyền bánh răng
Hình 3.5: Sơ đồ phân tích momen xoắn tác dụng lên cơ cấu kẹp
Thông số đầu vào:
• Công suất bánh dẫn: P1 = 34 (W)
• Vận tốc bánh dẫn: n1 = 16,67 (vg/ph)
• Momen xoắn trên mỗi tay: T1 = 7,5 (Nm)
• Momen xoắn tổng: T = 19,48 (Nm)
Hình 3.6: Bóng thở ambu Thông số bóng thở:
• Áp suất: 40 cmH2O
• Chiều dài: 115 mm
• Chiều rộng: 90 mm
• Diện tích tiếp xúc giữa bóng và tay kẹp: 103.5 cm2
• Lưu lượng tối đa: 800 mL
Từ những thông số yêu cầu trên và những thông tin tìm hiểu về yêu cầu y tế, mô hình thực tế của các tổ chức khác đã thiết kế nhóm đưa ra thông số sơ bộ về cặp tay kẹp - Chiều dài: l = 120 mm - Số răng: z = 33 răng - Hành trình: 13 răng - Độ mở: α = 30 độ tới và lui - Đường kính: d = 57.75 mm - Độ dày: I = 10 mm - Góc áp lực mỗi răng: φ = 14.5 độ
Tính toán lực tác dụng lên bánh răng
Hình 3.7: Phân tích lực tác dụng lên mỗi răng Lực vòng: Ft = 2T 𝑑 = 2∗19,48 57,75∗10−3 = 674,63N (3.10) Lực hướng tâm: Fr = Ft⋅ tan(φ) = 674,63⋅ tan (14,5) = 174,47N (3.11) Lực pháp tuyến: Fn = Ft⋅ cos(φ) = 674,63⋅ cos (14,5) = 653,14N (3.12) Dùng Inventor kiểm tra lại thông số đã tính toán
- Chọn vật liệu: Mica chịu lực
Độ bền mỏi giới hạn 73(MPa) Ứng suất tiếp xúc giới hạn 110(Mpa)
Suất đàn hồi tối đa 3000(Mpa)
Hệ số gia nhiệt 1
Nhập thông số thiết kế:
Hình 3.8: Thông số thiết kế bánh răng trên inventor Số giờ làm việc: 365 ngày * 24 = 8760(giờ)
• Hệ số an toàn hành trình: SH = 1,485
• Hệ số an toàn vỡ răng: SF = 1,032
• Hệ số an toàn tiếp xúc: SHst = 11,402
• Hệ số an toàn uốn cong: SFst = 1,601
Ta thấy có hệ số an toàn vỡ răng hiển thị màu đỏ, cho thấy có nguy cơ vỡ răng cao khi vận hành lâu dài.
Do đây là mô hình thử nghiệm nên chúng em vẫn quyết định chọn vật liệu là mica cho mô hình để đồng bộ trong quá trình gia công.
Vậy chúng ta có thể thiết kế bánh răng với thông số tính toán như sau:
Thông số Giá trị Thông số Giá trị
Vật liệu MICA Đường kính vòng chia
Khoảng cách trục aw, mm 57,75 Bánh dẫn d1, mm 57,75
Modun m, mm 1,75 Bánh bị dẫn d2, mm 57,75
Chiều rộng vành răng Đường kính vòng đỉnh
Bánh dẫn b1, mm 10 Bánh dẫn da1, mm 61,25
Bánh bị dẫn b2, mm 10 Bánh bị dẫn da2, mm 61,25
Số răng Đường kính vòng đáy
Bánh dẫn z1 48 Bánh dẫn df1, mm 54,25
Bánh bị dẫn z2 48 Bánh bị dẫn df2, mm 54,25
Lực tác dụng Momen xoắn T1, Nm 19,48
Lực hướng tâm Fr, N 174,442 Momen xoắn T2, Nm 19,087 Lực vòng Ft, N
674,63 Vận tốc vòng bánh răng
(m/s) 0,05
Hình 3.10: Hình ảnh thiết kế tay bánh răng tay kẹp
Hình 3.12: Hình ảnh thực tế bánh răng trên tay kẹp
Sau khi gia công và những hình ảnh thực tế ta có thể thấy chất lượng gia công đạt yêu cầu đề ra. Mặc dù cắt bằng phương pháp laze có sai số nhất định nhưng không đáng kể.
Quá trình thực hiện mô hình bánh răng tay kẹp vẫn đạt đủ điều kiện về độ bền và chính xác.