tính toán động học hệ dẫn động, chương 3 doc

chương 3:

Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn

Theo công thức ( 6.65) :

F1 =

1

1 1

85 , 0

2

m tm

F F

d m b

Y Y Y K

T  

;

trong đó :

+, T1 = 25702 Nmm_ mômem xoắn trên trục chủ động ;

+, mtm = 1,97 mm_ môđun pháp trung bình ;

+, b=35 mm _ chiều rộng vành răng ;

+,dm1 =49,25 mm_ đ-ờng kính trung bình của bánh chủ động ; +,Y _hệ số kể đến độ nghiêng của răng ; Y =1(do răng thẳng) ; +, với =1,721  Y =1/ =0,58 ;

+, YF1 :hệ số dạng răng ,tra bảng (6.18)@ ,ta có : YF1 =3,57 ;

YF2=3,55(với x1 = 0,3);

+, KF _hệ số tải trọng khi tính về uốn :

KF = KF KF KFv ;

KF :hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng ; KF =1,16

KF: hệ số kể đến sự phân bố không đều của tải trọng cho các đôi răng đồng thời ăn khớp

tra bảng (6.14) tttk hdđ cơ khí tập 1 , ta đ-ợc : KF = 1,09 ;

KFV: hệ số tải trọng động suất hiện trong vùng ăn khớp :

KF =1+F.b.dm1/(2.T1.KFKF )

Theo 6.64 : F  F g0.v d m1(u 1 ) /u

Trong đó : F = 0,016 bảng (6.15)

g0 = 56 bảng(6.16)

 F  0 , 016 56 3 , 675 49 , 25 ( 4 , 2  1 ) / 4 , 2  25 , 7;

Do đó :

 KFv = 1 + 25,7.35.49,25/(25702.1,16.1,09 ) =1,68 ;

 KF = 1,16 1,09 1,55 = 2,12 ;

Ta đ-ợc: F1 = 82 , 1

25 , 49 97 , 1 35 85 , 0

57 , 3 1 58 , 0 12 , 2 25702

2  MPa < [F1] = 252 Mpa ;

F2 = F1 .YF2/YF1=82,1 3,55/3,57= 81,6 Mpa<[F2]

= 236,5 Mpa ;

Nh- vậy:điều kiện bền uốn đ-ợc đảm bảo

6 Kiểm nghiệm răng về quá tải :

Theo (6.48) ,với hệ số quá tải : Kqt = 1,6 :

Hmax = H K qt  433 1 , 6  547 , 7 MPa < [H] max

=1260 Mpa

Theo (6.49) : F1max = F1.Kqt = 82,1 1,6 = 113,4 MPa < [F1]

max= 464 Mpa

F2max = F2.Kqt = 81,6 1,6 = 103,56 MPa < [F2]

max =360 Mpa

 thoả mãn ;

7 Các thông số và kích th-ớc bộ truyền bánh răng côn :

Chiều dài côn ngoài Re = 121,4 mm

Mô đun vòng ngoài mte = 2,25 mm

Chiều rộng vành răng b = 35 mm

Tỷ số truyền um= 4,2

Góc nghiêng của răng  = 0

Số răng bánh răng z1 =25 , z2 = 105

Hệ số dịch chỉnh chiều cao x1 = 0,3 , x2 = - 0,3 Theo các công thức trong bảng 6.19 tính đ-ợc :

Đ-ờng kính chia ngoài de1 = 56,25 mm , de2

= 236,25 mm

Góc côn chia 1 =13023’33’’,  2

=76036’27’’

Chiều cao răng ngoài he = 4,59 mm

Chiều cao đầu răng ngoài hae1 = 2,925 mm ,

hae2 = 1,575 mm

Chiều cao chân răng ngoài hfe1 = 2,025 mm ,

hfe2 = 3,357 mm

Đ-ờng kính đỉnh răng ngoài dae1 = 61,94 mm ,

dae2 = 236,98 mm

+, Tính lực ăn khớp:

d

T F

F

m t

25 , 49

25702 2 2

1

1 2

Fr1 = Fa2 = Ft1.tg.cos1 = 1043,7 tg20o cos13o 23’33’’= 369,5 N;

Fa1 = Fr2 = Ft1.tg.sin1 = 1043,7 tg20o sin13o 23’33’’= 88 N

;

B.Tính bộ truyền cấp chậm bánh răng trụ răng thẳng

1.Chọn vật liệu : Do thống nhất hoá vật liệu nên chọn vật liệu cấp

chậm nh- đối với

cấp nhanh ( cặp bánh răng côn) :

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

 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 ;

Vì cùng vật liệu và số vòng quay bánh trụ nhỏ bằng số vòng quay bánh

côn lớn (vì cùng lắp trên trục).Do đó ta có:

NHo3= 1,62.107 NHo4= 1,40.107

NHE3=NHE2= 27,4.107 -> NHE4= NHE3/u2= 7,61.107

 KHL3 = 1

KHL4 = 1

NFE3=NFE2=24,2.107 -> NFE4=NFE3/u2= 6,72.107

(NFO= 4.107 )

 KFL3 = 1

KFL4 = 1

+, ứng suất tiếp xúc và uốn cho phép :

[H]1=509 Mpa [F]1= 252 Mpa

[H]2=481,8 Mpa [F]2=236,5 Mpa

+, ứng suất quá tải cho phép :

[H]max1 = 1624 Mpa [F]max1= 464 Mpa

[H]max2= 1260 Mpa [H]max2= 360 Mpa

2 tính toán các thông số của cấp chậm

Bộ truyền bánh trụ răng thẳng :  H  min   H 1, H 2 481 , 8MPa

+, Xác định sơ bộ khoảng cách trục: aw2 = Ka(u2+1)

 

3

1 2

.

.

ba H

H II

u

K T







Với: T2: Mômen xoắn trên trục bánh chủ động, N.mm ; T2 =

104796 Nmm

Ka: Hệ số phụ thuộc vào vật liệu cặp bánh răng và loại răng Theo bảng( 6.5) tttk hdđ cơ khí tập 1,ta có : K a= 49,5

KH : Hệ số kể đến sự phân bố không đều của tải trọng trên chiều rộng vành răng;

Hệ số ba = bw/aw là hệ số chiều rộng bánh răng theo bảng 6.6 do bộ truyền đặt đối

xứng nên chọn ba = 0,3 ;

Theo (6.16) tttk hdđ cơ khí tập 1 :

bd =0,53 ba(u2+1) = 0,53.0,3(3,6 +1 ) = 0,7314 Tra bảng(6.7) tttk hdđ cơ khí tập 1 , ta có: KH = 1,03

Thay số ta định đ-ợc khoảng cách trục :

aw2= 49,5.(3,6+1).3 

2 3 , 6 0 , 3 8

, 481

03 , 1

104796 171,92 mm Lấy aw2 = 170 mm

+, Các thông số ăn khớp:

Mô đun pháp : m = ( 0,01  0,02 ) a 2 = 1,70  3,40 mm Theo dãy tiêu chuẩn bảng 6.8 ; chọn m = 2,5 mm

Số răng bánh nhỏ (bánh 3) : Z3 = 2 a2 / m(u2+1) = 2.170/

3.(3,6 + 1) = 29,56 răng

ta lấy Z3 = 30 răng

Số răng bánh lớn (bánh 4) : Z4 = u2.Z3 = 3,6 30 = 108 răng  Do vậy tỷ số truyền thực : um = Z4/ Z3 = 108/30 = 3,6

Tính lại : aw2= m(Z3+Z4)/2=2,5.(108+30) /2= 172,5 mm

Chọn aw2 = 170 mm ,do đó để đảm bảo khoảng cách trục cần

dịch chỉnh :

1 ) 108 30 ( 5 , 0 5 , 2

170 ) (

5 ,

0 3  4     



m

a

KY =1000.y/zt =1000(-1)/138=-7,2

dựa vào bảng 6.10a ,đ-ợc Kx =- 0,35

y = Kx.zt /1000 = - 0,05

Tổng dịch chỉnh : Xt =Y+ y = -1,05

vậy hệ số dịch chỉnh :

X1  0 , 5X t  (Z4 Z3).Y/Z t 0 , 5(  1 , 05 )  ( 108  30 ).(  1 ) / 138  0 , 5

X2 = Xt- X1 =(-1,05)-(-0,5) = - 0,55

Góc ăn khớp : cos tw= Zt m cos /(2 aw)=138 2,5 cos20o/(2

170)

tw =17o 32’20’’

+, Chiều rộng bánh răng : bw = ba aw = 0,3 170 = 51 mm ;

chọn b =55 mm

+, Chiều rộng vành răng : dw3 = m Z3 = 2,5 30 = 75 mm

dw4 = m Z4 = 2,5 108 = 270 mm

+, Lực ăn khớp : khi ăn khớp lực ăn khớp đ-ợc chia làm 2 thành

phần :

Ft3 = Ft4 =2.T2 /dw3 =2.104796/75 = 2793,8 N

Fr3 = Fr4 = Ft3. tgtw /cos = 2793,8 tg(17o 32’20’’)/cos0o

=883 N