Chi tiết máy - Bộ truyền bánh răng

Chi tiết máy ( Nguyễn Văn Thạnh - BKHCM ) NỘI DUNG GỒM CÓ : - Đề thi tham khảo - Bài tập tham khảo - Giáo trìnhn chi tiết máy

5.1 ĐINH NGHĨ/

Truyền động bánh răng thực hiện truyền chuyển động hoặc

thay đổi dạng chuyển động nhờ sự ăn khớp của các răng

trên bánh răng hoặc thanh răng

Please purchase PDF Split-Merge on www.verypdf.com to remove this watermark.

- l1ruyen đồng De 1n8Ø tru: cá ic Song sone

- Truyền động bánh răng nón (côn): các trục cắt nhau

- Truyền động bánh răng trụ chéo, bánh răng nón chéo: các trục chéo nhau

b) Theo sự phân bố của các răng trên bánh răng chia:

- Bộ truyền ăn khớp ngoài: các răng nằm phía ngoài bánh răng

- Bộ truyền ăn khớp trong: một bánh có răng phía trong, một bánh có răng phía ngoài

c) Theo phương răng so với đường sinh:

Ta có bộ truyền bánh răng thẳng, răng nghiêng, răng chữ V, răng

cong

d) Theo bién dang rang:

emernaa ATO toatl Kilc >

Please purchase PDF Split-Merge on www.verypdf.com to remove this watermark.

- Kich thuéc nho, kha nang tai Ién

- Tỉ số truyền không thay đổi do không có hiện tượng trượt trơn

- Hiệu suất cao, có thể đạt 0,7 - 0,98

- Tuổi thọ cao, độ tin cậy lớn (L = 30.000 giờ)

- Làm việc tốt trong phạm vi van tốc lớn (150/5), công suất cao (vài chục ngàn KW), tỉ số truyền khá rộng (vài ngàn)

b) Nhược điểm:

- Chế tạo tương đối phức tạp

- Đòi hỏi độ chính xác cao

- Có nhiều tiếng ồn khi vận tốc lớn

Please purchase PDF Split-Merge on www.verypdf.com to remove this watermark.

đx¡ d¿2 - Đường kính vòng lăn của bánh nhỏ và bánh lớn

ay - Khoảng cánh trục

aw = (dwi + dy2) /2 = m.(42 + 4¡)/2

đạ¡ dạ› - Đường kính vòng đỉnh răng của bánh nhổ và bánh lớn

dr} dm - Đường kính vòng chân rang

dpi dy> - Đường kính vòng cơ sở

Gœyy - Goc ăn khớp Om = arccos(a.coso,/ay,)

O, - g6c profin rang O, = arctg(tga/cosB)

a - Khoảng cách trục cha a = (da +d;¡)/2 = m.(22 + Z¡)/.cosB)

Góc tạo nên bởi trục bánh răng và giao tuyến của mặt phẳng thanh răng với

mặt phẳng chia goi la sóc nghiêng Ö

p, - Bước răng mặt mút (mặt vuông góc với trục bánh răng)

P: = Da/cosB

Dạ - Bước răng trong mặt phẳng pháp tuyến (vuông góc với răng)

mị - Môđun ngang mị= pự2 = pa/(r.cosB) = mạ/cosÐ

mạ - Môđun trong mặt phẳng pháp tuyến (tiêu chuẩn) d- Đường kính vòng chia d = p;.Z/m = my.Z/cosp o,- Godc profindo trong matmut tgơi= tgơn/cosB

œn - Góc profin của thanh răng sinh

B - Góc nghiêng trên mặt trụ chia

By - Gốc nghiêng của răng trên mặt trụ lan: tgB, = tgB.d„/d

Please purchase PDF Split-Merge on www.verypdf.com to remove this watermark.

Dich dao đương làm tăng chiều dày chân răng do đó sẽ tăng

độ bền uổn của răng, sóc ăn khớp tăng làm tăng độ bên tiếp xúc của rang Nhưng dịch chỉnh dương làm nhọn răng và øiảm hệ số trùng khớp do đó không chọn x quá lớn Thường dùng dịch chỉnh trong những trường hợp số răng nhỏ (Z,<30)

dé cai thién chat lượng ăn khớp, tăng độ bền truyền động

Please purchase PDF Split-Merge on www.verypdf.com to remove this watermark.

6.2.4 HỆ SỐ TRÙNG KHỚP

Khi làm việc các răng lần lượt vào vùng tiếp xúc đầu

tiên chân răng bánh chú động tiếp xúc với đỉnh răng bánh bị

động Khi quay đường tiếp xúc sẽ dịch chuyển trên cung ăn khớp

g; Muốn truyền chuyển động liên tục trước khi đôi răng ra khớp

(2¡ - 2›) đôi tiếp theo (1¡ — l›) đã phải vào khớp thì hệ số trùng

khớp ngang e„ (là tỉ số của cung ăn khớp ø; và bước răng trên

cung này p) phải lớn hơn ltức:

E, —g,/p>1l

Khi (2; — 23) chuẩn bi ra khép tai vi tri c-c thi (1; — 12) vào khớp tai vi trí a-a Trong khoảng thời gian (2; — 2>) di chuyén từ

c-c đến d-d thì (1¡ — 1›) di chuyển từ a-a đến b-b (lực pháp Fạ

được phân cho 2 rang (1; — 12) va (2; — 22)) Sau d6 (2; — 22) ra

khớp và (1¡ — l›) sẽ chịu toàn bộ tải trọng Fạ trong vùng ăn khớp

bb-cc, khi tới c-c đôi răng tiếp theo vào tiếp xúc theo đường a-a

và bắt đầu thời điểm ăn khớp 2 đôi răng

Trị số của e„ có thể tính toán gần đúng theo công thức:

#ạ„ = [1.88 — 3.2 (1/⁄¡ + 1/⁄2)]|cosB

°« Độ chính xác có ảnh hưởng đến chất lượng của bộ truyền,

T CVN quy định l2 cấp chính xác theo thứ tự độ chính xác gidm dần, thường ma wc la cac cấp chính xác 6, 7, 8, 9

quy dinh 6 dang khe ho: H- khe hở bằng không: E - khe hở nhỏ; C&D - khe hở giảm; B - khe hở thường: A - khe hở tăng (H, E, C cần bảo dam độ chính xác chế tạo cao) Ngoài ra TCVN còn quy định dụng sai khoảng cách trục, độ nghiêng trục và một số thông số khác

°«ỔẮ Kết cấu bánh rang phu thudc vao đường kính bánh rang, quy

mô sản xuất và phương pháp lắp với trục: nếu khoảng cách

từ đáy răng đến rãnh then <2,5m với bánh Tăng thăng và

<1,6m với bánh rang nghiêng thì thường chế tạo bánh răng liên trục; bánh răng có d < 150mm làm liền khối không khoét rãnh; nếu d <600mm, chế tạo từ phôi rèn, dập có khoét lõm giảm khối lượng; khi d _>600mm chế tạo bằng

ar an oN chính Tee (1X G1) vào công dụng và điều kiện làm việc của bộ truyền hay vận tốc vòng để chọn

Please purchase PDF Split-Merge on www.verypdf.com to remove this watermark.

lực hướng tâm F;, (Xác định chiều của lực: F, hướng ngược chiều

với chiều chuyển động đối với bánh dẫn và cùng chiều đối với

bánh bị dẫn) Giá trị của các lực trong bánh răng trụ răng thẳng:

T;¡ - mômen xoắn trên bánh răng l

d„¡ - đường kính vòng lăn của bánh l

œ„, - góc ăn khớp (khi (x¡ + x›) =0 ơy:= 0)

Please purchase PDF Split-Merge on www.verypdf.com to remove this watermark

Lực pháp Fạ có thể phân tích thành các lực thành phân: lực vòng F;¡ lực hướng tâm F; và lực dọc trục F; (Fạ luôn hướng

vào mặt răng làm việc) Giá trị của chúng được xác định:

Fu = Fõ = 2.11/dvi

Fy = Fo = Fu.tgOny/cosBy = Fu.tg ony

Fai = Fa2 = Fu tgBy

Trong khi làm việc, do những sai sót trong ché tao, lap

tấp nên trong bộ truyền bánh răng xuất hiện những tải trong động phu sự phân bế tải trong có ích trên chiều dài răng không đều Ảnh hưởng của các nhân tố trên đến sức bền của răng được xét đến trong tính toán bằng hệ số tải trọng K:

Fi = Fan-K

trong đó: Fan là tải trọng danh nghĩa:

Fan — Fu — 2.10°.T:/di — 2.0 55.109 P;/dịni

- Klà hệ số tải trọng: K = K,.K,,.Ks

- K, là hệ số tải trọng động

- K,„ là hệ số phân bế tải trọng giữa các răng

- Ka là hệ số tập trung tải trọng

Nếu tính độ bền tiếp xúc ta ký hiệu K = Ku: Ku = Kw Kn Kms

Khi tính độ bên uốn K= Kg Kr — Ke Ke, Kreg

Khi tính toán bánh răng thẳng (tru hay nón) thì Ku„ = Kr,, = 1

Please purchase PDF Split-Merge on www.verypdf.com to remove this watermark.

cuc dai Gmax VGi tai trong riéng trung binh qm: Kg = qmax/dm

Các giá trị của Knua và Kza có thể xác định theo bang sau

phụ thuộc vào hệ số chiều rộng vành răng wa = b„/d„¡.vị trí bộ

truyền bánh răng trên trục và loại ổ

Có thể sử dụng các biện pháp sau:

- Sử dụng bánh răng vát mép ở đầu răng

- Chế tạo bánh răng bằng vật liệu chạy mòn tốt (độ

ran < 350HB)

- Chế tạo răng hình trống

- Hạn chế bề rộng bánh răng b

- Tăng độ cứng của trục, thân máy

- lăng độ chính xác ø1a công

- Đặt bánh răng ở vị trí ít chịu ảnh hưởng của độ

Please purchase PDF Split-Merge on www.verypdf.com to remove this watermark.

Do biến dang của răng sai số bước răng profin răng tỉ số truyền u tức thời thay đổi gây nên tải trong động khi ăn khớp

Hệ số tải trong động được biểu thị bằng tỉ số giữa tải trọng toàn

phần (q = qm + q¿) với tải trọng quy ước q„:K; = q/qm = 1 + qy/dm

VỚI qy - tai trong động riêng

Hệ số tải trọng động về độ bền tiếp xúc K„, và về độ bền uốn Krv được xác định theo các công thức:

Kuy =l+ VH.Dụ.d„¡/ (2.11 Kna Ky)

6.4.3 HỆ SỐ PHÂN BỐ KHÔNG ĐỀU CỦA

Hé sé Ky,, c6 thé xác định bằng đồ thị trong tính toán sơ

bộ có thể lấy K„„ = 1 Hệ số Kg„ có thể xác đinh bằng những

công thức hoặc tra bảng

Cấp chính xác được lựa theo dang răng và vận tốc:

Bánh răng tru răng thẳng: 2 <6 <i0 <I5

Banh rang tru rang nghiéng: <4 <IO <I5— = <30

Bánh răng nón răng thẳng: <3 <7 <i0g <20

6.5 HIỆU SUẤT BÔ TRUYÊN BÁNH RĂNG Hiệu suất của bộ truyền bánh răng được xác định theo

công thức: rị = P›/P\ = 1 - P,/P;

trong đó: P¡.P› - công suất trên trục dân và bị dân

P - công suất mất mát Công suất mất mát có thể xác định theo công thức sau:

P.=P.+P‹ + Pa

với P - công suất mất mát do ma sát trong mối ăn khớp:

P, - công suất mất mát trong các ổ: P„ - công suất mất mát do khuấy dầu

Nếu ký hiệu w; = P./P; - hệ số mất mát do ăn khớp: w„ = P,/P; - hệ số mất mát do ma sát trong 6: wa = Py/P; - hé sé mat

mát do khoắng dầu ta có: rị = 1 - (Ự; + w¿ + Wa)

Trong tính toán thường lấy gần đúng hiệu suất theo bảng

lên nhau Các ứng suất chủ yếu On va Ơp thay đổi theo chu kỳ

mạch động gián đoạn Đó là nguyên nhân gây ra các dạng hong răng:

I) Gay rang: do ứng suất uốn gay nén, thường xảy ra ở đáy chỗ góc lượn của thớ chịu kéo do quá tải hay do moi

- Để tránh gãy phải tính toán Or S [Op]; ngan ngừa bang cach tăng m, dùng dịch chỉnh, nhiệt luyện, tăng bán kính góc lượn

2) Tróc vì mỏi bỀ mat rang: thường bắt đầu từ vùng tâm ăn khớp phía chan rang do tng suat tiép xúc và lực ma sát lớn Tróc có thể là nhất thời (khi độ rắn bể mặt thấp) hay tróc lan (khi độ cứng bể

mặt cao)

— Để tránh phải tính toán o, < [ơn]; có thể dùng các biện pháp

tróc như nầng cao độ rắn của răng ĐC nhiệt luyện, eB ats goc ăn khớp bằng dịch chỉnh, nâng cao cấp chính xác của bánh

ents

Please purchase PDF Split-Merge on www.verypdf.com to remove this watermark

pang cach tang dc ne va nhan be mat, khong cho bu

bặm bay vào, dùng đầu bôi trơn thích hợp

4) Dinh rang: xay ra với các bộ truyền chịu tải lớn, vận tốc

cao (nhiệt độ và áp suất cao) Để tránh dính răng có thể

dùng các biện pháp: vát đính răng, tăng cường làm

nguội dầu, chọn vật liệu thích hợp, dùng dầu chống dính

5) Biến dạng dẻo bề mặt răng: xây ra với bánh răng bằng

Trong các dạng hồng trên thì tróc rỗ bề mặt răng là

dạng hỏng chủ yếu đối với bộ truyền kín, bôi trơn

tốt Do đó ta tính toán thiệt kê theo độ bền tiêp xúc

»° Trong các bộ truyền hở và bôi trơn không tốt, gãy

răng là dạng hong chu yếu Trường hợp nay tinh toán theo sức bền uốn

¢ Cac dạng hỏng khác được xét đến khi chọn ứng suất cho phép

e Chi tiéu tính:

nr z 2

Oo, <[o,] dé tranh gay

Please purchase PDF Split-Merge on www.verypdf.com to remove this watermark.

Vật liệu làm bánh răng phải thỏa mãn các điều kiện về các độ bền tiếp

Pw

xúc và đô bền uốn thường dùng thép sanø và chất dẻo

1) Thép: phụ thuộc vào độ rắn vật liệu chia ra hai nhóm:

- Độ rắn HB < 320: bánh răng được thường hóa hoặc tôi cải thiện, cho phép tiến hành cắt gọt chính xác sau nhiệt luyện Bánh Tăng nhóm vật liệu này có khả năng chạy mon tot, không bi pha huy gion khi chiu tai trong dong, nên chọn vật liệu bánh nhỏ có cùng cơ tính hoặc tốt hơn bánh lớn và độ rắn cao hơn:

HI >H2 +(10 15).HB

- Độ rắn HIB > 350 01 thể tích, tôi tần số cao, thấm các bon, thấm nitơ

Được biểu thị bằng HRC (HRC = = 10.HB) Các dạng nhiệt luyện đặc

biệt cho phép đạt độ rắn HRC = 50 60, khi đó ứng suất cho phép tang lên 2 lần và khả năng tải tăng lên 4 lần so với thép thường và tôi cải

6.8.1 ỨNG SUẤT TIẾP XÚC CHO PHÉP

- Bánh răng trụ rang thang [ơ,;] = min([ø,,;].[ø,s])

- Bánh răng trụ răng nghiêng _[ø,] = 0,45([o,,;]+[ơ,;;])

«‹Gang

* Phi kim loai

Please purchase PDF Split-Merge on www.verypdf.com to remove this watermark.

-Thép

Khi tinh toan thiet ke [ơ; | = O0F lim ——

Với oạr,„, s; tra bảng 6.13 SF

Trường hợp bộ truyền được che kín và bôi trơn tốt

- Thiết kế theo chỉ tiêu tiếp xúc

- Kiểm tra bền theo chỉ tiêu uốn

Trường hợp bộ truyền đề hở và bôi trơn kém

- Thiết kê theo chỉ tiêu uốn

° Kiểm tra bền theo chỉ tiêu tiếp xúc

0 |

4g

Yr

Tính ứng suất tiếp xúc khi F, ở vị trí tâm ăn khớp

Công thức Hetz cho 2 hình trụ tiếp xúc ngoài

Thụ =Zw|25 <|øzi

+

- Công thức thiết kê (khoảng cách trục):

7.1.2 Tính theo ứng suất uôỗn:

7.2 Tính bên bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng

co; t

- Làm việc êm,

°„ Cường độ tải trọng trên răng bé,

- Đường tiếp xúc nằm nghiêng trên mặt răng

- Thay bánh răng nghiêng bằng bánh răng trụ

răng thẳng tương đương

Đường kính bánh răng tương đương :

7.2.1 Tính theo ứng suất tiếp xúc:

vis 25 = [2982

sin(2 x @,,,)

- Đường kính vòng chia ngoài to KS) *N(I b

Chiều của các lực:

- Lực F, : trên bánh dẫn ngược chiêu quay,

trên bánh bị dẫn cùng chiều quay

* Lực F, : luôn luôn hướng vào đường tâm trục bánh răng

° Lực F, : luôn luôn hướng ngược với định

nón

Lực ăn khớp F„ được phân tích thành 3 lực

theo 3 phương vuông góc nhau

Lực vòng F, có phương vuông góc trục (không cắt trục)

2T

Fy = Fy = —

Luc huong tam F, co phương vuông góc trục

FE = F4 = Fy, tanacoso,

° Do điều kiện ăn khớp khó khăn nên đưa vào hệ số hiệu chỉnh 0.85

= Thay bánh răng nón răng thẳng bằng bánh răng trụ răng thăng tương đương Đường kính bánh răng tương đương:

Tỉ số truyền tương đương: =u ?

Mômen xoắn trên bánh răng tg đương:

Please purchase PDF Split-Merge on www.verypdf.com to remove this watermark.