tính toán động học hệ dẫn động, chương 2 ppsx

chương 2: TíNH TOáN THIếT Kế CHI TIếT MáY I,TíNH Bộ TRUYềN BáNH RĂNG TRONG HộP GIảM TốC A.Tính toán bộ truyền cấp nhanh bánh răng côn.. 1.Chọn vật liệu.. Xác định ứng suất cho phép... NH

chương 2:

TíNH TOáN THIếT Kế CHI TIếT MáY

I,TíNH Bộ TRUYềN BáNH RĂNG TRONG HộP GIảM TốC

A.Tính toán bộ truyền cấp nhanh (bánh răng côn).

1.Chọn vật liệu.

Để thống nhất hoá vật liệu , chọn vật liệu hai cấp(cấp nhanh và cấp chậm) nh- nhau ; theo bảng (6.1)tttk hdđ cơ khí tập 1; với chế

độ làm việc chịu va đập vừa, ta chọn vật liệu:

Bánh nhỏ : Thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB 241 285

Có : b1 = 850 MPa ;

ch 1 = 580 MPa

Bánh lớn : Thép 45, tôi cải thiện đạt độ rắn HB 192 240

Có : b2 = 750 Mpa ;

ch 2 = 450 MPa

2 Xác định ứng suất cho phép

+, ứng suất tiếp xúc cho phép :

 H H lim S HZ R Z V K xH K HL ;

+,ứng suất uốn cho phép :

 F Flim S FY R Y S K xF K FC K FL;

Tính sơ bộ chọn :

ZRZVKxH = 1   H  H limK HL S H ;

YRYSKxH = 1 và KFC =1 (do đặt tải một chiều)

 F  Flim.K FL S F ;

+, Dựa vào bảng (6.2) tttk hdđ cơ khí tập 1 ,với thép 45 tôi cải thiện

đạt độ rắn bề mặt

180 350 HB ,ta chọn độ rắn bề mặt :

Bánh nhỏ HB = 245

Bánh lớn HB = 230

 o

Hlim1 = 2.HB 1+ 70 = 2.245 + 70 = 560 Mpa ;

o

Flim1 = 1,8.HB1 = 1,8 245 = 441 Mpa ;

 o

Hlim2 = 2.HB1 + 70 = 2 230 + 70 = 530 Mpa ;

o

Flim2 = 1,8 HB1 = 1,8 230 = 414 Mpa ;

+, KHL, KFL : là hệ số tuổi thọ xác định theo công thức :

KHL= m H

HE

HO N

N

KFL= mf

FE

FO N

Với :

mH ;mF : là bậc đ-ờng cong mỏi khi thử về tiếp xúc và uốn ,do HB

< 350  mH = 6

NHO: Số chu kì thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về tiếp xúc

NHO1 =30 2 , 4 2 , 4 7

1  30 245  1 , 62 10

HB

NHO2 =30 2 , 4 2 , 4 7

2  30 230  1 , 40 10

NFO : số chu kì ứng suất cơ sở khi thử về uốn : NFO = 4.106 ;

NHE ;NFE : số chu kì thay đổi ứng suất t-ơng đ-ơng :

N HE  60 c.n i t i T i/T13.t i /t CK

8

3 ) 8 , 0 ( 8

5 1 16500 339 1









 



HE

2 1

1  HE  11 , 5 10

HE u N

 NHE1 > NHO1 => KHL1 = 1

NHE2 > NHO2 => KHL2 = 1

i i i i

N  60 ( / )   / 1 F /

8

3 ) 8 , 0 ( 8

5 1 16500 339 1









 



FE

N

2 1

1  FE  10 , 1 10

FE u N

N

 NFE1 > NFO => KFL1 = 1

NFE2 > NFO => KFL2 = 1

+, SH ;SF : Hệ số an toàn khi tính về tiếp xúc và uốn, tra bảng (6.2)@ ,to có

SH =1,1

SF =1,75

Thay vào ta đ-ợc :

+,  H  H limK HL S H ;

 [H]1 = 509MPa

1 , 1

1

560  ; [H]2= 481 , 8MPa

1 , 1

1

530 

+, F  Flim.K FL S F ;

 [F]1 = 252MPa

75 , 1

1

441  ; [F]2= 236 , 5MPa

75 , 1

1

+, ứng suất quá tải cho phép :

[H]max=2,8 ch  [H]max1=2,8.580 = 1624 Mpa ;

[H]max2=2,8.450 = 1260 Mpa ;

[F]max= 0,8.ch  [F]max1= 0,8.580 = 464 Mpa ;

[F]max2=0,8.450 = 360 Mpa ;

3 Tính toán thông số của cấp nhanh

Vì bộ truyền là bộ truyền bánh côn răng thẳng nên :

 H  min   H 1, H 2 481 8MPa

a,xác định sơ bộ chiều dài côn ngoài Revà đ-ờng kính chia ngoài de Theo công thức (6.52a),ta có chiều dài đ-ờng kính chia ngoài của bánh nhỏ

(bánh chủ động):

Re = 3   2

1

2 1 / ( 1 )

Trong đó:

+, KR : hệ số phụ thuộc bánh răng và loại răng,với bộ truyền bánh côn răng thẳng bằng thép  KR = 0,5.Kd = 0,5.100 =50 MPa1/3 (do Kd = 100 Mpa1/3 ) ;

+, KH : hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng bánh răng côn ;

Kbe _hệ số chiều rộng vành răng ,

Kbe=

e

R

b = 0,25…0,3 ,do u1 = 4,2 > 3  Kbe = 0,25 ; Theo bảng 6.21 , với:

Kbe.u1/( 2 - Kbe) = 0,25.4,2/(2 – 0,25) = 0,6 ;ổ đũa ; ta đ-ợc :

KH = 1,13 ;

+, T1 =25702 Mpa _mômen xoắn trên trục I ;

+, [H]=481,8 Mpa ;

Vậy :

Re = 1 0 , 25 0 , 25 4 , 2 481 , 8 117mm

13 , 1 25702 1

2 , 4

2





+, Đ-ờng kính chia ngoài của bánh răng côn chr động là :

u

R

d e

1 2 , 4

117 2 1

2

2 2

1









b, Xác định các thông số ăn khớp :

+, Số răng bánh nhỏ :

Từ de1 =54,2 mm và tỉ số truyền u1 = 4,2 ,tra bảng (6.22) ,ta có :z1p

=15,9 ;

Với : HB 1,HB1 < HB 350 ;

 z1 = 1,6.z1p = 1,6.15,9 = 25,44 , chọn z1 =25 răng ;

dựa vào bảng (6.22) tttk hdđ cơ khí tập 1 ; chọn hệ số dịch chỉnh

đối xứng :

x1 =0,3 ; x2 =- 0,3 ;

+, Đ-ờng kính trung bình và mô đun trung bình :

dm1 = ( 1- 0,5.Kbe)de1 = (1- 0,5.0,25).54,2 = 47,425 mm

mtb=dm1/z1 = 47,425/25 = 1,9 mm

+, Mô đun vòng ngoài ;theo (6.56) :

mte = mtb/(1- 0,5Kbe) = 1,9/(1- 0,5.0,25) = 2,17 mm

Theo bảng( 6.8) tttk hdđ cơ khí tập 1, lấy theo trị số tiêu chuẩn:

mte = 2,25 mm ;

Do đó :

Mô đun trung bình tính lại là: mtb = mte.(1 – 0,5.Kbe) = 2,25.(1-0,5.0,25) =1,97 mm

Đ-ờng kính trung bình tính lại là: dm1= mtb z1 =1,97.25 =49,25

mm ;

Đ-ờng kính chia ngoài : dm1= mte z1 =2,25.25 = 56,25 mm ;

+, Số răng bánh lớn :

z2 = u1.z1 = 4,2 25 = 105 Lấy z2 = 105 răng

Tỷ số truyền thực là : u1 = z2/z1 = 105/25 =4,2

+,Góc côn chia:

1 = arctg(z1/z2) = arctg(25/105) = 13023’33’’

2 = 90 - 1 = 76036’27’’

+, Chiều dài côn ngoài :

Re = 0,5.mte  2 

2

2

1 z

z 0,5.,2,25 25 2  105 2  121,4 mm

+,Đ-ờng kính chia ngoài của bánh răng côn lớn : d e2 = z2.mte =105 2,25 = 236,25 mm

4 Kiểm nghiệm bộ truyền răng côn :

a, ứng suất tiếp xúc :

Theo công thức (6.58) :

H =

m m

m H H

M

u d b

u K T Z Z

1

2 1

85 , 0

1

2

Trong đó :

+, ZM : hệ số kể đến cơ tính của vật liệu bánh răng ăn khớp ,vật liệu thép-thép ,

tra bảng (6.5 ),ta có : ZM =274 MPa1/3

+, ZH :hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc, tra bảng (6.12) ;

ta có : ZH =1,76 (với =0 và x1 + x2 =0 );

+,Z :hệ số kể đến sự trùng khớp của răng :

Theo (6.59a) , bánh răng côn thẳng : Z = ( 4  ) / 3 =

87 , 0 3

/

)

721

,

1

4

trong đó: theo (6.60) có ; (do   0)

 = [1,88 – 3,2(1/z1 + 1/z2)]cosm = [1,88 – 3,2(1/25 + 1/105)].1 = 1,721

+, KH :hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc ;

Theo (6.61) : KH = KH.KH.KH

Với :

KH - hệ số kể đến sự phân bố không đều của tải trọng trên chiều rộng vành răng ; tra bảng (6.21), ta đ-ợc : KH =1,13 ;

KH - hệ kể đến sự phân bố không đều tải trọng cho các đôi răng

động thời ăn khớp; bánh răng côn thẳng KH = 1;

KHV – hệ số kể đến tải trọng xuất hiện trong vùng ăn khớp ;

KHV =1 + H b.dm1 /(2.T1 KH KH );

Trong đó :

Vận tốc vòng :

v = .dm1.n1/60.1000 = 3,14.49,25.1425/60.1000

= 3,675 m/s

Theo bảng (6.13) tttk hdđ cơ khí tập 1 ,dùng cấp chính xác 8 Theo bảng (6.15) tttk hdđ cơ khí tập 1 ,: H =0,006 (răng thẳng không vát đầu răng ),

Theo bảng (6.16) tttk hdđ cơ khí tập 1 ,với cấp chính xác 8, tra

đ-ợc g0 = 56 ;

Theo công thức (6.64), ta có:

H

=H.g0.v d m1(u 1 ) /u  0 , 006 56 3 , 675 49 , 25 ( 4 , 2  1 ) / 4 , 2  9 , 642

tra bảng (6.17) có : H < max ;

+, b_chiều rộng vành răng ; b = Kbe.Re = 0,25.121,4 = 30,35 mm , chọn b= 30 mm ;

 Theo công thức (6.63):

KH =1+H.b.dm1/(2.T1.KH.KH) = 1 + 9,642 30 49,25/(2.25702.1,13.1) = 1,245 ;

Do đó : KH = 1 1,13 1,245 = 1,407

Thay các giá trị vừa tính vào (1) ta có :

2 , 4 25 , 49 30 85 , 0

1 2 , 4 407 , 1 25702 2 87 , 0 76 , 1

2



+, Tính chính xác ứng suất cho phép  H H lim S HZ R Z V K xH K HL

v< 5 m/s nên : Zv= 1;

Ra = 2,5…1,25 m nên : ZR= 0,95

da<700 mm nên : KXH= 1

[H]= 481,8 0,95 1 1 = 457,7 MPa ;

Vậy: [H]<H  tăng chiều rộng vành răng b=35 mm ;ta đ-ợc :H= 433 Mpa

Nh- vậy :

[H]>H

0 054 , 0 , 1

] [

]

H

H H





 cặp bánh răng côn thỏa mãn bền tiếp xúc ;