Kiểm nghiệm răng về quá tải... B.Tính toán bộ truyền cấp nhanh bánh trụ răng nghiêng.. Xác định các thông số ăn khớp: Do yêu cầu cấu trúc của hộp giảm tốc đồng trục ta tính với giá trị
Trang 1Chương 3: Kiểm nghiệm răng về độ
bền uốn
Yêu cầu F [F] ; F = 2.T1.KF.Y.Y.YF1/( bw.dw3.m)
Tính các thông số:
Theo bảng 6.7 ta có KF = 1,20; với v < 2,5 m/s tra bảng 6.14 (trang 107) cấp chính xác 9 thì KF = 1,37
Tra bảng 6.16 chọn go= 73
Theo bảng 6.15 => F =0,011
18 , 3
210 538 , 0 73 011 , 0 u
a v g
t
w 1 o F
13 , 1 37 , 1 367450
2
4 , 100 85 5 , 3 1 K K T 2
d b 1 K
F F I
22 w w F
KF = KF.KF.KFV = 1,37.1,13.1,026 = 1,59
Với = 1,76 Y = 1/ = 1/1,75 = 0,571;
Với ZV3 = 33, ZV4 = 105 tra bảng 6.18 trang 109 thì YF3= 3,77, YF4= 3,60;
Với m = 3, YS = 1,08- 0,0695ln(3) = 1,0036
Chế tạo bánh răng theo ph-ơng pháp phay: YR = 1
Do da < 400mm nên KxF = 1 khi đó:
F1 F1 Yỷ Yý KxF 252 1 1 , 0036 1 253 MPa
F2 F2 Yỷ Yý KxF 237 1 1 , 0036 1 239 MPa
Thay vào công thức: F = 2.T1.KF.Y.Y.YF /(bw.dw.m), ta có: F3 = 2.367450.1,59.0,571.1.3,77/ (85.100,4.3) =98 Mpa
F3 < [1]1 =253 Mpa;
F4 = F3.YF4/YF3 = 98.3,6/3,77= 94 MPa;
F4 < [2]2 =237 Mpa
7 Kiểm nghiệm răng về quá tải
ứng suất quá tải cho phép : [H]max = 2,8 ch2 = 2,8 450 = 1260 MPa;
[F1]max = 0,8 ; ch1= 2,8 580 = 464 MPa;
[F2]max= 0,8 ; ch2= 0,8 450 = 360 MPa;
Trang 2Hệ số quá tải: Kqt= Tmax/T = 1,8;
H1max=H K qt 470 , 6 1 , 8 631 , 4MPa < [H]max = 1260 MPa;
Để đề phòng biến dạng d- hoặc phá hỏng tĩnh mặt l-ợn chân răng ta kiểm nghiệm:
F1max = F1 Kqt = 98.1,8 = 176,4 MPa;
F2max = F2 Kqt = 94.1,8 = 171 MPa
vì F1max < [F1]max ,F2max < [F2]max nên răng thoả mãn điều kiện bền khi quá tải
B.Tính toán bộ truyền cấp nhanh bánh trụ răng nghiêng).
1.Chọn vật liệu:
Do không có yêu cầu gì đặc biệt và theo quan điểm thống nhất hoá trong các khâu thiết kế nên ở đây ta chọn vật liệu 2 cấp bánh răng là nh- nhau:
Bánh nhỏ : Thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB 241 285 có:
b1 = 850 MPa; ch 1 = 580 Mpa, HB1 = 245 (HB), [F1] = 252 MPa,
Bánh lớn : Thép 45, tôi cải thiện đạt độ rắn MB 192 240 có:
b2 = 750 Mpa; ch 2 = 450 Mpa, HB2 = 230 (HB), [F2] = 237 MPa,
2 Xác định các thông số ăn khớp:
Do yêu cầu cấu trúc của hộp giảm tốc đồng trục ta tính với giá trị khoảng cách trục của bộ truyền động cấp chậm bằng với bộ truyền động cấp nhanh aw2 = aw1
Modul : m = (0,01 0,02) aw1 = (0,01 0,02).210 = 2,1 4,2
và theo quan điểm thống nhất hoá trong thiết kế, ta chọn modul tiêu chuẩn của cặp bánh răng cấp chậm bằng modul ở cấp nhanh:
m = 3
Tính số răng của bánh răng:
Đối với hộp giảm tốc sử dụng một cặp bánh răng nghiêng để
đảm bảo lực dọc trục đủ nhỏ để cấu tạo ổ đơn giản đồng thời vẫn
Trang 3đảm bảo đ-ợc công suất truyền của cặp bánh răng trụ răng nghiêng
ta tiến hành chọn sơ bộ góc nghiêng răng = 120
Số răng của bánh răng nhỏ tính sơ bộ:
Z1 = 2 aw1cos/ [m(u1 +1)] = 2.210.cos 120/ [3.(5,66+1] = 20,5
Ta chọn Z1 = 20 răng
Vậy số răng bánh răng lớn: Z2 = u1 Z1 = 5,66.21 = 113,2 chọn Z2 =
113 răng
Tổng số răng của cả hai bánh răng: Zt = Z1 + Z2 = 20 + 113 = 133;
Do đó tỉ số truyền thực sẽ là: 5 , 65
20
113 Z
Z u
1
66 , 5
65 , 5 66 , 5
% 100 u
u u
Góc nghiêng răng: cos m ( z13 z22) / 2 aaw 3 133 / 2 210 0 , 95 Nh- vậy
= 18,20
3 Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc:
Yêu cầu cần phải đảm bảo H [H] , H = ZM ZH Z
1 w
2
m
w
m
H
1
d
.
u
.
b
) 1 u
.(
K
.
T
.
Trong đó : - ZM: Hệ số xét đến ảnh h-ởng cơ tính vật liệu, ZM =
274 Mpa1/3 (bảng 65)
- ZH: Hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc;
- Z: Hệ số kể đến sự trùng khớp của răng;
- KH: Hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc;
- bw : Chiều rộng vành răng
- dw : Đ-ờng kính vòng lăn của bánh chủ động (bánh răng nhỏ);
- T1 = 67560 Nmm ;
Với hệ số chiều rộng vành răng: ba1 0 , 3 0 , 5 ba2,khi đó ta chọn theo dẫy tiêu chuẩn:ba 0 , 142; khi đó chiều rộng vành răng sẽ là:
bw = ba1 aw1 = 0,142 210 = 29,8 mm , chọn bw1 = 30 (mm)
Góc prôfin răng bằng góc ăn khớp :
Trang 4t = tw = 0
0
0
96 , 20 ) 2 , 18 cos
20 tg ( arctg )
cos
tg (
Góc nghiêng của răng trên hình trụ cơ sở: b có trị số:
tg cos tg cos 20 , 96 0 tg 18 , 2 0 0 , 3
t
ZH =
tw
b
2 sin
cos 2
96 , 20 2 sin
17 cos
2 = 1,69;
Hệ số trùng khớp dọc: b sin /( m ) 30 sin 18 , 2 0 /( 2 ) 1 , 49 1
61 , 1 2 , 18 cos 113
1 20
1 2 , 3 88 , 1 cos Z
1 Z
1 2
,
3
88
,
2 1
Nh- vậy hệ số kể đến ảnh h-ởng cụă trùng khớp răng: Z =
79 , 0 61
,
1
1
Đ-ờng kính vòng lăn bánh nhỏ:
dw1 = 2aw1 /(um+1) = 2.210/(5,65 + 1) = 63,16 mm Vận tốc vòng: v = 1 , 92 m / s
60000
56 , 579 16 , 63 60000
n d
Theo bảng 6.14 ta chọn cấp chính xác 9, khi đó theo trị số tra
đ-ợc tại bảng 14 ta có: KH = 1,13
65 , 5
210 92 , 1 73 002 , 0 u
a v g
m
1 w o H
với các trị số:
-H: trị số kể đến ảnh h-ởng của sai số ăn khớp, tra bảng ta có:
H
= 0,002
-g0 :hệ số kể đến ảnh h-ởng của sai lệch b-ớc răng ta tra bảng 6.16 có:go =73
với: bd 0 , 53 bau 1 0 , 53 0 , 142 5 , 65 1 0 , 5
theo bảng 6.7 ta có KH = 1,03
13 , 1 03 , 1 67560 2
16 , 63 30 71 , 1 1 K K T 2
d b 1
K
H H I
1 w w H
Khi đó hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc:
KH = KH.KHVKH = 1,03.1,02.1,13 = 1,2
Trang 5Thay số vào (1.1): H =
16 , 63 65 , 5 30
) 1 65 , 5 (
2 , 1 67560 2
Tính chính xác ứng suất tiếp xúc cho phép : [H] = [H]
ZRZVKxH
Với v = 2 m/s ZV = 1 (vì v < 5m/s ) Cấp chính xác động học là 9, chọn mức chính xác tiếp xúc là 8 Khi đó cần gia công đạt
độ nhám là Ra = 2,5 1,25 m Do đó ZR = 0,95, với da < 700mm
KxH = 1
[H] = [H] ZRZVKxH = 495,5.1.0,95.1 =470,7 MPa ,
Nh- vậy H < [H] nên điều kiện bền tiếp xúc của cặp bánh răng thoả mãn Do cặp bánh răng này thừa bền nên ta có thể giảm bớt chiều rộng vành răng, nh-ng độ sai lệch này nhỏ chỉ vào khoảng 1,7% nên theo điều kiện công nghệ chế tạo theo dãy tiêu chuẩn ta vãn giữ nguyên bw = 30 (mm)
4 Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn:
Yêu cầu F [F] ; F = 2.T1.KF.Y.Y.YF1/( bw.dw3.m)
Tính các thông số :
Theo bảng 6.7 ta có KF = 1,16 ; với v < 2,5 m/s tra bảng 6.14(trang 107) cấp chính xác 9 thì KF = 1,37
Tra bảng 6.16 chọn go= 73
Theo bảng 6.15 => F =0,006
65 , 5
210 71 , 1 73 006 , 0 u
a v g
t
1 w 1 o F
13 , 1 37 , 1 67560 2
16 , 63 30 57 , 4 1 K K T 2
d b 1 K
F F I
13 w w F
KF = KF.KF.KFV = 1,37.1,13.1,04 = 1,61
Với = 1,62 Y = 1/ = 1/1,61 = 0,62;
= 18,20 Y = 1 - /140 = 1 – 18,20/140 = 0,87;
Số răng t-ơng đ-ơng:
ZV1 = Z1/cos3 = 20/(0,95)3 = 23 răng
ZV2 = Z2/cos3 = 113/(0,95)3 = 132 răng
Trang 6Với ZV1 = 23, ZV2 = 132 tra bảng 6.18 trang 109 thì YF1= 4, YF2= 3,60;
Với m = 3, YS = 1,08- 0,0695ln(3) = 1,0036
Chế tạo bánh răng theo ph-ơng pháp phay: YR = 1
Do da < 400mm nên KxF = 1 khi đó:
F1 F1 Yỷ Yý KxF 252 1 1 , 0036 1 253 MPa
F2 F2 Yỷ Yý KxF 237 1 1 , 0036 1 238 MPa
Thay vào công thức: F = 2.T1.KFYYYF/( bwdw.m), ta có:
F1 = 2.60573,9.1,61.0,62.0,87.4,0/ (26.63,16.3) = 85 MPa
=> F1 < [F1]1 = 253 Mpa;
F2 = F1.YF2 / YF1 = 85.3,6/ 4,0 = 77 MPa;
F2 < [F2]2 = 238 Mpa