đồ án môn học thiết kế chi tiết máy, chương 2 pptx

Chương 2: Tính toán thiết kế các chi tiết máy I .THIếT Kế CáC Bộ TRUYềN: A.. Thiết kế bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng cấp nhanh 1 Chọn vật liệu chế tạo bánh răng... Tính khoảng cách

Chương 2: Tính toán thiết kế các chi

tiết máy

I THIếT Kế CáC Bộ TRUYềN:

A Thiết kế bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng cấp nhanh

1) Chọn vật liệu chế tạo bánh răng.

- Bánh nhỏ:

Thép 45 th-ờng ho

kb = 600 (N/mm2)

ch = 300 (N/mm2)

HB = 200

Phôi rèn giả thiết đ-ờng kính < 100 (mm)

- Bánh lớn:

Thép 35 th-ờng hoá

kb = 500 (N/mm2)

ch = 260 (N/mm2)

HB = 170 Phôi rèn giả thiết đ-ờng kính < 100-300 (mm)

2) Định ứng suất tiếp xúc cho phép:

Số chu kỳ làm việc của bánh răng đ-ợc tinh theo công thức sau

Ntd = ni Ti

M

Mi

max 60

2











Trong đó:

u: Số lần ăn khớp của 1 răng khi bánh răng quay đ-ợc 1 vòng

Mi, ni ,Ti : Mô men xuắn, Số vòng quay trong một phút, Tổng thời gian làm việc ở chế độ i

Mmax : Mô men lớn nhất tác dung lên bánh răng (không tính mô men quá tải trong thời gian ngắn)

Số chu kỳ làm việc của bánh lớn :

N2=5*290*8*60*174.54 [12*0.375+0.52*0,625=50.78*106

>No

- Số chu kỳ làm việc của bánh nhỏ:

N1 = i N2 = 5.5*50.78*106=279.29*106

Vậy đ-ơng nhiên là số chu kỳ làm việc của bánh nhỏ cũng lớn hơn

số chu kỳ cơ sở N0=107

Do N1 và N2 đều lớn hơn số chu kỳ cơ sở của đ-ờng cong mỏi tiếp xúc nên khi tính ứng suất cho phép của bánh nhỏ và bánh lớn lấy

KN’ = 1

ứng suất tiếp xúc của bánh răng tính theo công thức sau:

[]tx =[]Notx*K’

N (CT 4/38) []Notx : ứng suất tiếp xúc cho phép khi bánh răng làm việc lâu dài [N/mm2]

-ứng suất tiếp xúc của bánh nhỏ:

[]tx1 = 2.6*200 = 520(N/mm2) -ứng suất tiếp xúc của bánh lớn:

[]tx2 = 2.6*170 = 442 (N/mm2)

Để tính sức bền ta dùng thông số []tx2 = 442 (N/mm2)

3)Định ứng suất uốn cho phép :

Ntd2 = ni Ti

M

Mi u

m

max











ở đây m là bậc của đ-ờng cong mỏi với thép th-ờng hoá ta

lấy m = 6

Bánh lớn :

Ntd =5*290*60*174.54*8[16*0.375+0.56*0.625]=47.5

*106 > No

Bánh nhỏ :

Ntd1 =i* Ntd2 =5.5*47.5*106=260*106 > No

Do N1 và N2 đều lớn hơn số chu kỳ cơ sở của đ-ờng cong

mỏi uấn nên khi tính ứng suất cho phép của bánh nhỏ và bánh lớn lấy KN’’ = 1

Để xác định ứng suất uấn cho phép lấy hệ số an toàn n =

1.5 và hệ số tập chung ứng suất ở chân răng K= 1.8 (Vì là phôi rèn và thép th-ờng hoá )

Giới hạn mỏi của thép 45 là: -1 = 0.43*600 = 258 (N/mm2) Giới hạn mỏi của thép 35 là: -1 = 0.43*500=215 (N/mm2) Ưng suất uấn của bánh răng tính theo công thức sau:











K n

K K

n

u

*

*

* ) 6 1 4 1 (

*

* ]

[

"

1

''





( Do ứng suất thay đổi theo chu kỳ mạch động)

Đối với bánh nhỏ:

143 ( / )

8 1

* 5 1

258

* 5 1 ]



đối với bánh lớn:

119 4 ( / )

8 1

* 5 1

215

* 5 1 ]



4) Chọn sơ bộ hệ số tải trọng:

k = 1.3 5) Chọn hệ số chiều rộng bánh răng :

A = 0 4

6) Tính khoảng cách trục A.

3

2

2 6

*

* ]

[

*

10

* 05 1 ) 1 (

n

N k i

i A



















A ( 5 5  1 )3(1442.05105.56)20.411..3252.17427 .54  127 (mm)

Chọn khoảng cách trục : A= 127 (mm)

7) Tính vân tốc vòng và chọn cấp chính xác chế tạo bánh răng.

V =

) 1 (

* 1000

*

60

.



n

i

n A

) 1 5 5 (

* 1000

* 60

960

* 127

* 14 3

*



Với vận tốc vòng trên có thể chọn cấp chính xác chế tạo bánh răng : 9

8) Xác định chính xác hệ số tải trọng K :

Ta có :

K= Ktt*Kđ

Do tải trọng thay đổi có thể tính Ktt gần đúng theo công thức sau : Ktt = (Kttb +1)/2

Chiều rộng bánh răng :

b = A*A= 0.4*127 = 50.8 (mm)

Đ-ờng kính vòng lăn bánh răng nhỏ:

d1=2A/(i+1)=2*127/(5.5+1)=39 (mm)

Do đó:

d= b/d1= 55/39 =1.41

Tra bảng ta đ-ợc: Với d = 1.41 thì Kttb = 1.2

Hệ số tập trung tải trọng thực tế:

Ktt= (1.2+1)/2 = 1.1

Hệ số tải trọng động:

Kd = 1.2

Hệ số tải trọng:

K = Kd.Ktt = 1.1*1.2=1.32

Hệ số tải trọng chênh lệch không nhiều so với dự đoán , do đó không phải tính lại khoảng cách trục A :

Lấy chính xác A = 127 (mm)

9) Xác định mô đun, số răng và góc nghiêng của răng:

Mô đun pháp:

mn = (0.010.02)A = (1.272.54) (mm)

Lấy m = 1.8

Chọn sơ bộ góc nghiêng =100 suy ra cos=0.985

Tổng số răng của hai bánh là:

Zt=Z1+Z2=2*A*cos/mn=2*127*0.985/1.8=139

Số răng bánh nhỏ :

Z1 =2A/ (i+1) = 2*127/5.5+1) = 21.38 (răng)

Lấy số răng bánh nhỏ bằng 21 răng

Số răng bánh lớn :

Z2 = i.Z1 = 5.5*21 = 115 (răng)

Tính chính xác góc nghiêng  theo công thức:

127

* 2

8 1

* 139

* 2

*







A n m t

z β

=arcos0.985=100

Vậy chiều rộng bánh răng:

b= 55 2.5*mn/ sin=19.23 (mm)

10) Kiểm nghiệm sức bền uốn của răng.

Tính số răng t-ơmg đ-ơng:

Ztd1=Z/cos3=21/0.9853=22 răng

Ztd2=A/ cos3=127/0.9853=120 răng

Hệ số dạng răng:

+Bánh nhỏ: y1 = 0.392

+Bánh lớn: y2 = 0.517 Kiểm tra ứng suất uốn (CT 3-34) đối với bánh răng nhỏ :

u1=

1 ] [ 143 86

31 5 1

* 960

* 21

* 2 8 1

* 392 0

67 2

* 32 1

* 6 10

* 1

19 ''

1

1

.

2

.

1

1

6

10

*

1

.

19

u b

n

Z

n

m

y

N k

σ

u2 =u1*y1/y2= 24.16 <119 =[ u2]

11) Kiểm nghiệm sức bền của răng trong tr-ờng khi chịu quả tải đội ngột trong thời gian ngắn.

ứng suất tiếp xúc cho phép cho theo công thức (CT 3-43)

+Bánh nhỏ:

[ ]txqt1 = 2.5*[]NOTX =2.5*520 = 1300 (N/mm2) +Bánh lớn:

{}txqt2 = 2.5*442 = 1105 (N/mm2) ứng suất uấn cho phép khi quá tải (CT3-46)

+Bánh nhỏ:

[ ]uqt1 = 0.8*[]ch1 = 0.8*300 = 240 (N/mm2) +Bánh nhỏ:

[ ]uqt2 = 0.8*260 = 208 (N/mm2) Kiểm nghiệm ứng suất tiếp theo công thức:

) mm / N ( 22 571 8

1

* 54 174

* 55

67 2

* 32 1

* 3 ) 1 5 5 ( 5 5

* 127

6 10

* 05 1 txqt

]

σ

[

'' θ 2 n

* b

qt K

* N

* K

* 3 ) 1 i ( i

* A

6 10

* 05 1 txqt

]

σ

[

2











Ưng suất tiếp xúc quá tải nhỏ hơn ứng suất tiếp xúc cho phép quá tải của bánh 1 và bánh 2 nên đảm bảo điều kiện bền về tiếp xúc

Kiểm nghiệm ứng suất uấn sinh ra khi quá tải là:

uqt = Kqt*u <[]uqt

uqt1 = Kqt*u1 = 1.8*31.86 = 57.34 < 240 = []uqt1

uqt2 = Kqt*u1 =1.8*24.16 = 43.48 < 208= []uqt2