1 Thiết kế môn học Chi tiết máy Phần ii: tHiết kế bộ truyền động bánh răng côn-trụ trong Hộp Giảm Tốc 2 cấp ***** Ch ơng 1: Thiết kế cấp nhanh (Bánh răng côn răng thẳng) 1. Chọn vật liệu Thép chế tạo bánh răng đợc chia làm 2 nhóm chính, khác nhau về độ rắn, công nghệ chế tạo và khả năng chạy mòn: -Nhóm 1: có độ rắn 350HB , nhiệt luyện: thờng hóa hoặc tôi cả i thiện. -Nhóm 2: có độ rắn 350 > HB , nhiệt luyện: tôi, thấm C, thấm N hoặc thấm C-N. Thép nhóm 1 nhờ độ rán thấp có thể cắt răng chính xác sau khi nhiệt luyện, không phải dung các nguyên công tu sửa đắt tiền nh mài, nghiền, Bánh răng thuộc nhóm này có khả năng chạy mòn tốt, không bị gãy giòn khi chịu tải trọng động. Thép nhóm 2 có độ rắn cao hơn, do đó ứng suất cho phém tăng, dẫn đến khả năng tải và khả năng chịu mòn, chống dính cao. Tuy nhiên do độ rắn cao nên khả năng chạy mòn kém, cần vát đỉnh răng đối với răng thẳng, cần phải nhiệt luyện, sau khi cắt răng gây cong vênh vì vậy cần tu sửa nh mài, nghiền sau khi cắt răng Đối với các bộ truyền chịu tải trọng nhỏ và trung bình hoặc các bộ truyền có kích thớc bánh răng khá lớn, khó khăn khi nhiệt luyện nên chọn thép nhóm 1. Vì vận tốc góc bánh nhỏ lớn hơn vận tốc góc bánh lớn u lần (u là tỷ số truyền của bộ truyền), nghĩa là trong cùng một đơn vị thời gian, răng bánh nhỏ làm việc nhiều hơn bánh lớn u lần, nên để tăng khả năng chạy mòn của răng nên chọn bánh răng lớn có độ rắn thấp hơn bánh nhỏ từ 10 đến 15 đơn vị: ( ) HBHH 1510 21 ữ+ Vật liệu các bánh răng đợc chọn theo bảng 5.1. Kết quả chọn vật liệu nh sau: Bảng 1.1: Vật liệu bánh răng cấp nhanh Bánh răng Nhãn thép Độ rắn Nhiệt luyện Giới hạn bền b (MPa) Giới hạn chảy ch (MPa) nhỏ 40X HB265 Tôi cải thiện 950 700 lớn 45 HB250 Tôi cải thiện 850 580 1 2 Thiết kế môn học Chi tiết máy 2. Xác định sơ bộ ứng suất cho phép 2.1) Định ứng suất tiếp xúc cho phép [ ] XLXHVR H H H KKZZ S 0 lim = Trong đó: 0 limH - giới hạn mỏi tiếp xúc của mặt răng ứng với số chu kì cơ sở (bảng 5.2). .60070265.2702 1 0 1lim MpaHB H =+=+= .57070250.2702 2 0 2lim MpaHB H =+=+= 1,1 = H S - hệ số an toàn khi tính về tiếp xúc (bảng 5.2). R Z - hệ số xét đến đến độ nhám của bề mặt làm việc. V Z - hệ số ảnh hởng của vận tốc vòng. XL K - hệ số ảnh hởng của kích thớc bánh răng đến độ bền tiếp xúc. Khi tính toán sơ bộ lấy: XHVR KZZ =1. HL K - hệ số tuổi thọ. 6 0 HE H HL N N K = 0H N - số chu kỳ cơ sở khi tính về độ bền tiếp xúc. + Bánh nhỏ: 64,24,2 201 10.63,1919629596265.3030 === HBN H . + Bánh lớn: 64,24,2 202 10.07,1717067789250.3030 === HBN H . HE N - số chu kỳ thay đổi ứng suất tơng đơng. + Bánh nhỏ: ( ) 6 333 3 max 11 10.34,370370342181 3,0.5,03,0.8,04,0.1.7.2.274.3.384,907.60 60 = ++= = i ii iHE t t T T tnN 2 3 Thiết kế môn học Chi tiết máy + Bánh lớn: 6 1 1 2 10.81,105105812052 5,3 370342181 === u N N HE HE Nhận thấy: 1 1011 => HLHHE KNN 1 2022 => HLHHE KNN Vậy: [ ] Mpa S H H H 45,545 1,1 600 0 1lim 1 === [ ] MPa S H H H 18,518 1,1 570 0 2lim 2 === Đối với bộ truyền bánh răng côn răng thẳng, ứng suất tiếp xúc cho phép của bộ truyền xác định theo công thức: [ ] [ ] MPa HH 18,518' 2 == . 2.2) Định ứng suất uốn cho phép [ ] FLXFSR F F F KKYY S 0 lim = Trong đó: 0 limF - giới hạn mỏi uốn của mặt răng ứng với số chu kì cơ sở (bảng 5.2). .477265.8,18,1 1 0 1lim MpaHB F === .450250.8,18,1 2 0 2lim MpaHB F === 1,1= F S - hệ số an toàn khi tính về uốn (bảng 5.2). R Y - hệ số xét đến đến độ nhám mặt lợn chân răng. S Y - hệ số xét đến độ nhạy của vật liệu đối với tập trung ứng suất. XF K - hệ số ảnh hởng của kích thớc bánh răng đến độ bền uốn. Khi tính toán sơ bộ lấy: XFSR KYY =1. FL K - hệ số tuổi thọ. 3 4 Thiết kế môn học Chi tiết máy 6 0 FE F FL N N K = 0F N - số chu kỳ cơ sở khi tính về độ bền uốn. Đối với tất cả các bánh răng thép thì 6 0201 10.4== FF NN . FE N - số chu kỳ thay đổi ứng suất tơng đơng. + Bánh nhỏ: ( ) 6 666 6 max 11 10.65,308308653988 3,0.5,03,0.8,04,0.1.7.2.274.3.384,907.60 60 = ++= = i ii iFE t t T T tnN + Bánh lớn: 6 1 1 2 10.19,8888186853 5,3 308653988 === u N N FE FE Nhận thấy: 1 1011 => FLFFE KNN 1 2022 => FLFFE KNN Vậy: [ ] Mpa S F F F 57,272 75,1 477 0 1lim 1 === [ ] MPa S F F F 14,257 75,1 450 0 2lim 2 === 2.3) Định ứng suất cho phép khi quá tải - ứng suất tiếp xúc cho phép khi quá tải: [ ] MPa chH 1624580.8,28,2 max === . - ứng suất uốn cho phép khi quá tải: [ ] MPa chF 560700.8,08,0 1 max 1 === . [ ] MPa chF 464580.8,08,0 2 max 2 === . 3. Xác định sơ bộ chiều dài côn ngoài 4 5 Thiết kế môn học Chi tiết máy Chiều dài côn ngoài đợc xác định sơ bộ theo công thức: ( ) [ ] 3 2 1 1 2 1 1 1 Hbebe H Re uKK KT uKR += Trong đó: dR KK 5,0 = - hệ số phụ thuộc vào vật liệu răng . Với bộ truyền bánh răng côn răng thẳng bằng thép thì ( ) 3/1 100 MpaK d = 5,3 1 =u - tỉ số truyền của bộ truyền động bánh răng côn. NmmT 328,95775 1 = - mômen xoắn trên trục chủ động. [ ] H - ứng suất tiếp xúc cho phép. [ ] [ ] [ ] MPa HHH 18,518' 2 === 25,0 = be K - hệ số chiều rộng vành răng. 3,025,0/ ữ== ebe RbK (Trị số nhỏ dùng khi 3 > u , trị số lớn dùng khi 3 u ). 1,1 = H K - hệ số phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng khi tính về tiếp xúc. Trị số H K tra theo bảng 6.1, với sơ đồ 1, trục lắp trên ổ đũa. ( ) [ ] ( ) mm uKK KT uKR Hbebe H Re 3,153 18,518.5,3.25,0.25,01 1,1.328,95775 15,350 1 1 3 2 2 3 2 1 1 2 1 += += Lấy mmR E 3,153= . 4. Xác định các thông số ăn khớp 4.1) Xác định số răng bánh nhỏ 1 z - Tính đờng kính chia ngoài bánh nhỏ: mm u R d e e 328,85 5,31 3,153.2 1 2 22 1 1 = + = + = 5 6 Thiết kế môn học Chi tiết máy Dựa vào 1e d , theo bảng 6.2 xác định số răng 17 = p z . - Xác định số răng 1 z : Khi độ rắn mặt răng 1 H và 350 2 H ta có: 2,2717.6,16,1 1 === p zz Lấy 28 1 =z . 4.2) Tính đờng kính trung bình 1m d và môđun trung bình tm m - Đờng kính trung bình: ( ) ( ) mmdKd ebem 662,74328,85.25,0.5,015,01 11 === . - Môđun trung bình: mm z d m m tm 667,2 28 662,74 1 1 === . 4.3) Xác định môđun trên mặt mút ngoài Với bánh răng côn răng thẳng, môđun trên mặt nút ngoài xác định theo: mm K m m be tm te 408,3 25,0.5,01 667,2 5,01 = = = . Tra bảng 5.6 để tìm trị số môđun tiêu chuẩn mmm te 3 = . Tính chính xác lại môđun trung bình và đờng kính vòng chia trung bình: ( ) ( ) mmKmm betetm 625,225,0.5,01.35,01 === . mmzmd tmm 5,7328.625,2 11 === . 4.4) Xác định số răng bánh răng lớn 2 z 9828.5,3 112 === zuz . Lấy 98 2 =z Tính tỉ số truyền thực tế: 5,3 28 98 1 2 1 === z z u tt Kiểm tra sai lệch tỉ số truyền: %4%0 5,3 5,35,3 1 11 <= = = u uu u tt . 4.5) Tính các góc côn chia 6 7 ThiÕt kÕ m«n häc Chi tiÕt m¸y °=== 945,15 98 28 arctanarctan 2 1 1 z z δ . °=°−°=−°= 055,74945,159090 12 δδ . 4.6) TÝnh chÝnh x¸c l¹i chiÒu dµi c«n ngoµi mmzz m R te e 882,1529828 2 3 2 222 2 2 1 =+=+= . 7 8 Thiết kế môn học Chi tiết máy 5. Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc Độ bền tiếp xúc của bánh răng cô đợc kiểm nghiệm theo công thức: [ ] H ttm ttH HMH ubd uKT ZZZ + = 1 2 1 2 11 85,0 12 274= M Z ( ) 2 1 MPa - hệ số xét đến cơ tính của vật liệu các bánh răng (tra bảng 5.3). 76,1= H Z - hệ số hình dạng bề mặt tiếp xúc (tra bảng 6.3, đối với bánh răng côn thẳng, dịch chỉnh không). Z - hệ số xét đến sự trùng khớp của răng. Với bánh răng côn răng thẳng: 869,0 3 733,14 3 4 = = = Z - hệ số trùng khớp ngang, xác định theo CT: 733,1 98 1 28 1 2,388,1 11 2,388,1 21 = += += zz . H K - hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc. HVHHH KKKK = 1,1 = H K - hệ số phân bố không đều tải trọng theo chiều rộng vành răng (bảng 6.1). H K - hệ số phân bố không đều tải trọng cho các đôi răng đồng thời ăn khớp, đối với bánh răng côn răng thẳng 1 = H K . HV K - hệ số tải trọng động. HH mH HV KKT bdv K 1 1 2 1+= ( ) ( ) 406,11 5,3 15,3.5,73 .492,3.56.006,0 1 1 0 = + = + = tt ttm HH u ud vgv . b- chiều rộng vành răng. mmRKb ebe 221,38882,152.25,0 === . 8 9 Thiết kế môn học Chi tiết máy v- vận tốc vòng. 492,3 1000.60 384,907.5,73.142,3 1000.60 11 === nd v m m/s. chọn cấp chính xác 8 (theo bảng 5.9). 384,907 1 =n v/p- số vòng quay của bánh chủ động. 006,0= H - hệ số ảnh hởng của sai số ăn khớp (bảng 5.11). 56 0 = g - hệ số ảnh hởng của sai lệch các bớc răng bánh 1 và 2 (bảng 5.12). Trị số 380 max =< HH vv (bảng 5.13). 152,1 1,1.328,95775.2 5,73.221,38.406,11 1 2 1 1 1 =+= += HH mH HV KKT bdv K => 267,1152,1.1.1,1 == H K . Vậy: MPa ubd uKT ZZZ ttm ttH HMH 557,502 5,3.5,73.221,38.85,0 15,3.267,1.328,95775.2 869,0.76,1.274 85,0 12 2 2 1 2 1 2 11 = + = + = [ ] H - ứng suất tiếp xúc cho phép đã đợc tính chính xác lại: [ ] [ ] MPaZZZ XHRVHH 27,4921.95,0.1.28,518' === . Do 5492,3 <=v m/s nên 1= V Z . mR a à 25,15,2 ữ= nên 95,0= R Z . Với đờng kính đỉnh răng ngoài bánh lớn mmmmd ae 70096,297 2 <= (xem công thức và kết quả ở bảng 1.2) nên 1 = XH K . Kiểm tra điều kiện bền: 9 10 Thiết kế môn học Chi tiết máy [ ] [ ] %4%1,2 27,492 27,492557,502 <= = H HH . Nh vậy, điều kiện về ứng suất tiếp xúc thỏa mãn. Chiều rộng vành răng đợc tính lại theo công thức: [ ] mmRKb H H ebe 835,39 27,492 557,5 02 .25,0.882,152 2 2 = = = . Lấy mmb 40 = . 6. Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn Độ bền uốn của răng các bánh răng côn răng thẳng đợc kiểm nghiệm theo các công thức: [ ] 11 1 1 1 85,0 2 FF tmm F F Y mbd YKT = . [ ] 2 1 2 12 F F F FF Y Y = . Trong đó: Y - hệ số kể đến sự trùng khớp của răng. 577,0 733,1 11 === Y . 1F Y và 1F Y - hệ số dạng răng bánh 1 và 2, phụ thuộc vào số răng tơng đơng và hệ số dịch chỉnh (nếu không dịch chỉnh thì x = 0). Số răng tơng đơng tính theo các công thức: 12,29 )945,15cos( 28 cos 1 1 1 = == z z vn . 734,356 )055,74cos( 98 cos 2 2 1 = == z z vn . Tra bảng 5.14 ta đợc: 8,3 1 = F Y . 58,3 2 = F Y . F K - hệ số tải trọng khi tính về uốn. 10 [...]... số của bộ truyền Các thông số cơ bản của bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng đợc xác định theo các công thức và ghi kết quả dới bảng sau 28 28 Thiết kế môn học Chi tiết máy Bảng 2.2: Các thông số cơ bản của bộ truyền bánh răng trụ STT Thông số 1 Khoảng cách trục chia 2 Khoảng cách trục 3 Đờng kính vòng chia 4 5 6 Đờng kính vòng lăn Đờng kính đỉnh răng Đờng kính chân răng Kí hiệu Công thức tính Kết quả... 3 Xác định sơ bộ khoảng cách trục Khoảng cách trục đợc xác định sơ bộ theo công thức: T2 K H a = K a ( u 2 + 1) 3 bau2 [ H ] 2 Trong đó: Ka - hệ số phụ thuộc vào vật liệu răng và loại răng (thẳng, nghiêng hay chữ V), tra bảng 5.3 ta đợc u 2 = 2,88 K a = 43 - tỉ số truyền của bộ truyền động cấp chậm (bánh răng trụ) T2 = 315910,713Nmm [ H ] - mômen xoắn trên trục bánh răng nhỏ (mômen trục 2) - ứng... tiết máy Các thông số cơ bản của bộ truyền bánh răng côn răng thẳng đợc xác định theo các công thức và ghi kết quả dới bảng sau 14 14 Thiết kế môn học Chi tiết máy Bảng 1.2: Các thông số cơ bản của bộ truyền bánh răng côn STT Đờng kính vòng chia trung bình de dm Kết quả d e1 = mte z1 84 Đơn vị mm 294 mm d m1 = mtm z1 73,5 mm d m 2 = mtm z 2 2 Đờng kính chia ngoài Kí hiệu Công thức tính d e 2 = mte z 2... Số răng z Bánh nhỏ: Bánh lớn: Chiều rộng vành răng b 0,396 x2 1,041 3 1,745 mm z1 32 chiếc z2 92 chiếc b1 61 mm b 2 67 mm = 1,88 3,2(1 / z1 + 1 / z 2 ) Bánh nhỏ: Bánh lớn: 13 x1 Bánh nhỏ: Bánh lớn: 29 29 Thiết kế môn học Chi tiết máy Chơng 3: Kiểm tra điều kiện va chạm và bôi trơn cho hai cấp 1 Kiểm tra điều kiện va chạm cho bánh răng lớn cấp nhanh Bánh răng côn lớn cấp nhanh có thể va chạm vào trục... K be ) Bánh nhỏ: Bánh lớn: 16 16 Thiết kế môn học Chi tiết máy Chơng 2: Thiết kế cấp CHậM (Bánh răng trụ răng thẳng) 1 Chọn vật liệu (Tơng tự nh chọn vật liệu cho cấp nhanh) Ta đợc bảng sau: Bảng 2.1: Vật liệu bánh răng cấp chậm Bánh Nhãn Độ Nhiệt răng thép rắn luyện nhỏ lớn 40X 45 HB265 HB250 Tôi cải thiện Tôi cải thiện Giới hạn bền (MPa) 950 850 b Giới hạn chảy (MPa) 700 580 2 Xác định sơ bộ ứng... arctan( hae2 / Re ) 0,742 độ 7 8 9 10 11 12 Chiều cao đầu răng ngoài hae Chiều cao chân răng ngoài h fe Chiều cao răng ngoài he Đờng kính đỉnh răng ngoài Góc chân răng Góc đầu răng d ae f a Re = mte 2 2 z12 + z 2 15 13 15 Góc côn đỉnh răng Thiết kế môn học Chi tiết máy Góc côn chân răng f 15 Hệ số dịch chỉnh 16 Môđun vòng ngoài Môđun trung bình mtm 18 Số răng độ 74,797 độ f 1 = 1 f 1 14,922 độ 72,268 độ... va chạm vào trục 3, vì vậy để tránh va chạm này thì khoảng cách từ bánh răng côn lớn cấp nhanh đến trục 3 phải thỏa mãn nh sau: d d x = a ae 2 + 3 15mm 2 2 Trong đó: a = 190mm - khoảng cách trục cấp chậm d ae 2 = 294mm d3 - đờng kính chia ngoài bánh răng côn lớn - đờng kính trục 3 tại nơi gần bánh răng côn lớn, có thể tính sơ bộ nh sau: d3 = 3 T3 866436,157 =3 = 52,464mm 0,2[ x ] 0,2.30 Với:... ngoài - chiều rộng vành răng bánh răng côn - góc côn chia bánh răng côn lớn d a 2 = 287 ,622mm Suy ra: - đờng kính vòng đỉnh bánh răng trụ lớn = ( Re b ) sin 2 2 da2 3 2 = (152,882 39,835 ) sin 74,055 2 287 ,622 = 12,824 mm > 7 mm 3 2 Nh vậy điều kiện bôi trơn đợc thỏa mãn 2.3) Chọn dầu bôi trơn cho 2 cấp Loại dầu bôi trơn đợc chọn dựa theo độ nhớt và vật liệu chế tạo các bánh răng Từ bảng 8.1, dựa... 1,1 = 570 = 518,18MPa 1,1 Đối với bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng, ứng suất tiếp xúc cho phép của bộ truyền xác định theo công thức: [ H ]' = [ H ] 2 = 518,18MPa 2.2) Định ứng suất uốn cho phép [ F ] = F lim YR YS K XF K FL 0 SF Trong đó: 0 F lim - giới hạn mỏi uốn của mặt răng ứng với số chu kì cơ sở (bảng 5.2) = 1,8HB1 = 1,8.265 = 477Mpa 0 F lim1 18 18 Thiết kế môn học Chi tiết máy 0 F lim2... Chiều rộng của các bánh răng cấp chậm sẽ là: b2 = b = 61mm b1 1,1b2 67 mm 6 Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn Độ bền uốn của răng các bánh răng trụ răng thẳng đợc kiểm nghiệm theo các công thức: 2T K Y Y F 1 = 2 F YF 1 [ F 1 ] b d 1m F 2 = F1 YF 2 [ F 2 ] YF 1 Trong đó: Y - hệ số kể đến sự trùng khớp của răng Y = Y 1 1 = = 0,573 1,745 - hệ số kể đến độ nghiêng của răng Y = 1 =1 140 . 1 Thiết kế môn học Chi tiết máy Phần ii: tHiết kế bộ truyền động bánh răng côn -trụ trong Hộp Giảm Tốc 2 cấp ***** Ch ơng 1: Thiết kế cấp nhanh (Bánh răng côn răng thẳng) 1. Chọn. vật liệu răng . Với bộ truyền bánh răng côn răng thẳng bằng thép thì ( ) 3/1 100 MpaK d = 5,3 1 =u - tỉ số truyền của bộ truyền động bánh răng côn. NmmT 328,95775 1 = - mômen xoắn trên trục chủ. số của bộ truyền 12 13 Thiết kế môn học Chi tiết máy Các thông số cơ bản của bộ truyền bánh răng côn răng thẳng đợc xác định theo các công thức và ghi kết quả dới bảng sau. 13 14 Thiết kế môn