Tài liệu Thiết kế sản phẩm với cad hộp giảm tốc khai triển

§å ¸n m«n häc  ThiÕt kÕ s¶n phÈm víi CAD LỜI NÓI ĐẦU HiÖn nay khoa häc kü thuËt ®ang ph¸t triÓn víi tèc ®é vò b·o, mang lai nh÷ng lîi Ých to lín cho con ngêi vÒ c¸c lÜnh vùc tinh thÇn vµ vËt chÊt. ®Ó n©ng cao ®êi sèng nh©n d©n ®Ó hoµ nhËp vµo sù ph¸t triÓn chung cña c¸c níc trong khu vùc còng nh c¸c níc trªn thÕ giíi. §¶ng vµ nhµ níc ta ®· ®Ò ra môc tiªu trong nh÷ng n¨m tíi lµ thùc hiÖn “CNH vµ H§H” ®Êt níc. Muèn thùc hiÖn ®iÒu ®ã mét trong nh÷ng ngµnh cÇn quan t©m ph¸t triÓn m¹nh ®ã lµ c¬ khÝ chÕ t¹o, nã ®ãng vai trß quan träng trong viÖc s¶n xuÊt ra c¸c thiÕt bÞ cho c¸c ngµnh kinh tÕ quèc d©n, ®Ó phôc vô cho viÖc ph¸t triÓn ngµnh c¬ khÝ hiÖn nay chóng ta cÇn ®µo t¹o ®éi ngò c¸n bé kü thuËt cã tr×nh ®é cao ®ång thêi ph¶i ®¸p øng ®îc nh÷ng c«ng nghÖ tiªn tiÕn, c«ng nghÖ tù ®éng ho¸ theo d©y truyÒn s¶n xuÊt. Nh»m thùc hiÖn môc tiªu ®ã víi vai trß lµ mét sinh viªn trêng §¹i Häc Kü ThuËt C«ng NghiÖp nãi riªng vµ nh÷ng sinh viªn c¸c trêng kü thuËt nãi chung trong c¶ níc lu«n cè g¾ng phÊn ®Êu trong häc tËp vµ rÌn luyÖn trao ®æi kiÕn thøc ®· ®îc d¹y trong trêng sau khi ra trêng ®Ó cã thÓ ®ãng gãp mét phÇn trÝ tuÖ vµ søc lùc cña m×nh vµo c«ng cuéc ®æi míi ®Êt níc trong thÕ kû míi cña ®Êt níc trong thÕ kû míi. Sau mét thêi gian häc tËp ë trêng vµ cuèi häc kú nµy ë bé m«n CNCTM em ®îc giao ®Ò tµi ®å ¸n lµ thiÕt kÕ s¶n phÈm víi CAD “Hép gi¶m tèc khai triÓn”. Qua ®Ò tµi nµy em ®· tæng hîp ®îc nhiÒu kiÕn thøc chuyªn m«n, gióp em hiÓu ®îc râ h¬n nh÷ng c«ng viÖc cña mét kü s thiÕt kÕ quy tr×nh c«ng nghÖ. Trong thêi gian lµm ®å ¸n em ®· nhËn ®îc sù gióp ®ì cña c¸c thÇy gi¸o trong bé m«n c«ng nghÖ chÕ t¹o ®Æc biÖt lµ TS.NguyÔn V¨n Dù vµ Ths.§ç ThÕ Vinh gi¸o viªn híng dÉn trùc tiÕp. Nhng víi nh÷ng hiÓu biÕt cßn h¹n chÕ, kh¶ n¨ng nhËn thøc cña b¶n th©n vµ kinh nghiÖm thùc tÕ cha nhiÒu nªn ®Ò tµi cña em kh«ng tr¸nh khái sai sãt. Nªn em rÊt mong nhËn ®îc sù chØ b¶o vµ ®ãng gãp ý kiÕn cña c¸c ThÇy gi¸o trong bé m«n CNCTM vµ c¸c b¹n ®Ó ®å ¸n cña chóng em ®îc hoµn thiÖn h¬n. Em xin tr©n thµnh c¶m ¬n ! Sinh viªn thùc hiÖn §ç V¨n Nam CHƯƠNG 1 TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC HỆ DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP – THÁI NGUYÊN Lớp: LT09B 1  §å ¸n m«n häc ThiÕt kÕ s¶n phÈm víi CAD 1. Tính chọn động cơ điện 1.1.1 Chọn kiểu loại động cơ + Động cơ điện xoay chiều - Gồm có 2 loại: Động cơ đồng bộ 3 pha và động cơ không đồng bộ 3 pha. - Ở đây ta chọn động cơ không đồng bộ 3 pha kiểu lồng sóc vì loại động cơ này có cấu tạo, vận hành đơn giản nhất và không cần biến đổi dòng điện. 1.1.2 Chọn công suất động cơ Công suất trên trục động cơ điện được xác định theo công thức (2.8)-[1]. PCT  Pt  (1) Trong đó: PCT: Công suất cần thiết trên trục động cơ ( kW) PT: Công suất tính toán trên trục máy công tác (kW)  : Hiệu suất truyền động Với:  12 2432 Tra bảng 2.3[1] ta có: 1: Hiệu suất của bộ truyền bánh răng (1 = 0,97) 2: Hiệu suất của 1 cặp ổ lăn (2 = 0,993) 3: Hiệu suất của khớp nối (3 = 1) Vậy hiệu suất truyền động là:  0,97 2.0,9934.12 0,915 Theo đầu bài: tải trọng làm việc là không đổi nên ta có: Công suất tính toán là công suất làm việc trên trục máy công tác theo công thức (2.10)-[1]: F .V PT PLV  t 1000 Trong đó: Ft: Lực kéo trên băng tải ( Ft=3,3kN) V: Vận tốc vòng băng tải ( V = 2,4m/s) Vậy công suất tính toán là: PT PLV  3,3.1000.2,4 7,92(kW) 1000 TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP – THÁI NGUYÊN Lớp: LT09B 2  §å ¸n m«n häc ThiÕt kÕ s¶n phÈm víi CAD Thay vào (1) ta có công suất cần thiết trên trục động cơ là: PCT = Pt 7,92 = =8,656(kw) η 0,915 1.1.3 Chọn tốc độ đồng bộ của động cơ Số vòng quay của trục công tác theo công thức (2.16)-[1] ta có: n CT 60.103.V 60.103.2,4   117,589(v / ph)  .D  .390 Với: V: Vận tốc băng tải hoặc xích tải (m/s). D: Đường kính tang quay (mm). Số vòng quay sơ bộ của trục động cơ phải thỏa mãn. n CT .U min n sb n CT .U max Trong đó: Umin, Umax lần lượt là tỷ số truyền nhỏ nhất và lớn nhất của hộp giảm tốc 2 cấp. Tra bảng 2.4 [I] ta có: Umax = 40, Umin = 8  117,589.8 n sb 117,589.40  940,712 n sb 4703,56 Vậy ta chọn số vòng quay đồng bộ của động cơ: ndb = 1500 (v/ph) 1.1.4 Chọn động cơ thực tế Điều kiện để chọn động cơ như sau: dc Pdm Pdtdc (kW) Tra bảng P.13 [I] ta có: Kiểu động Công Vận tốc cơ suất(kW) quay(v/ph) 4A132M4Y3 11 1458 Cos  % Tmax/Tdn Tk/Tdn 0,87 87,5 5,5 2,0 1.1.5 Kiểm tra điều kiện mở máy và điều kiện quá tải cho động cơ a. Kiểm tra điều kiện mở máy cho động cơ TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP – THÁI NGUYÊN Lớp: LT09B 3 §å ¸n m«n häc  ThiÕt kÕ s¶n phÈm víi CAD Khi khởi động, động cơ sinh ra cần 1 công suất đủ lớn để thắng sức ỳ của hệ thống. Vì vậy cần kiểm tra điều kiện mở máy cho động cơ. Điều kiện mở máy của động cơ thỏa mãn nếu công thức sau đảm bảo: dc Pmm Pbddc Trong đó: Pmmdc: công suất mở máy của động cơ (kW) dc Pmm  TK dc .Pdm 2.11 22(kW) Tdn Pbddc: Công suất ban đầu trên trục động cơ (kW) Pbddc K bd .Plvdc 1,3.8,656 11,25(kW) dc Pbddc do vậy động cơ được chọn thỏa mãn điều kiện mở máy. Ta có: Pmm 2. Phân phối tỷ số truyền Tỷ số truyền chung của toàn bộ hệ thống được xác định theo công thức: u n dc n ct Trong đó: ndc: Số vòng quay của động cơ ( ndc = 1458 v/ph) nct: Số vòng quay của trục công tác ( nct = 117,589 v/ph) 1458  u 12,4 117,589 Với hệ dẫn động gồm các bộ truyền mắc nối tiếp như đã cho trong sơ đồ ta có: u u1.u 2 Trong đó: u1: tỷ số truyền của bộ truyền bánh răng cấp nhanh u2: tý số truyền của bộ truyền bánh răng cấp chậm 2.1 Tỷ số truyền của các bộ truyền ngoài hộp giảm tốc Do trục động cơ được nối trực tiếp với trục đầu vào của hộp giẩm tốc nên tỷ số truyền của các bộ truyền ngoài hộp giảm tốc bằng 1. TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP – THÁI NGUYÊN Lớp: LT09B 4  §å ¸n m«n häc ThiÕt kÕ s¶n phÈm víi CAD 2.2 Tỷ số truyền của các bộ truyền trong hộp giảm tốc Tỷ số truyền của hộp giảm tốc có thể phân theo chỉ tiêu tiết diện ngang của hộp nhỏ nhất ( cũng chính là để bôi trơn hộp giảm tốc hợp lý nhất). Khi này tỷ số truyền của bộ truyền cấp chậm được tính theo công thức sau: u2 3  ba 2 .u h 0,96. ba1 Với ba2, ba1: hệ số chiều rộng bánh răng cấp chậm, cấp nhanh. Chọn  ba 2 1,3 thì u 2 1,1. 3 u h 2,5  ba1  u1  uh 4,96 u1 3. Tính toán các thông số trên các trục 3.1 Tính công suất trên các trục - Công suất danh nghĩa trên trục động cơ: Pctlv Pdc P  8,656(kw)  lv dc - Công suất danh nghĩa trên trục I: PI Pdc .dcI .0 8,656.1.0,993 8,6(kw) - Công suất danh nghĩa trên trục II: PII PI .III .0 8,6.0,97.0,993 8, 22(kw) - Công suất danh nghĩa trên trục III: PIII PII .IIIII .0 8, 28.0,97.0,993 7,98(kw) - Công suất danh nghĩa trên trục IV: PIV PIII .IIIIV .0 7,98.1.0,993 7,92(kw) 3.2 Tính số vòng quay trên các trục - Số vòng quay trên trục động cơ: n dc 1458(v / ph) - Số vòng quay trên trục I: n I n dc 1458(v / ph) TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP – THÁI NGUYÊN Lớp: LT09B 5  §å ¸n m«n häc - Số vòng quay trên trục II: n II  ThiÕt kÕ s¶n phÈm víi CAD n I 1458  294(v / ph) u1 4,96 - Số vòng quay trên trục III: n III  n II 294  117,6(v / ph) u 2 2,5 - Số vòng quay trên trục IV: n IV n III 117,6(v / ph) 3.3 Tính mômen xoắn trên các trục - Mômen xoắn trên trục động cơ: Tdc  Pdclv .9,55.106 8,656.9,55.106  56697,39(Nmm) nI 1458 - Mômen xoắn trên trục I: PI .9,55.106 8,6.9,55.106 TI   56330,6(Nmm) nI 1458 - Mômen xoắn trên trục II: PII .9,55.106 8,28.9,55.106 TII   268959,18(Nmm) n II 294 - Mômen xoắn trên trục III: PIII .9,55.106 7,98.9,55.106 TIII   648035,71(Nmm) n III 117,6 - Mômen xoắn trên trục II: TIV  PIII .9,55.106 7,92.9,55.106  643163,27(Nmm) n IV 117,6 TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP – THÁI NGUYÊN Lớp: LT09B 6  §å ¸n m«n häc Động cơ U Trục I 1 ThiÕt kÕ s¶n phÈm víi CAD Trục II 4,96 Trục III 2,5 Trục IV 1 P (kW) 8,656 8,6 8,28 7,98 7,92 N(v/ph) 1458 1458 294 117,6 117,6 T (Nmm) 56697,39 56330,6 268959,18 648035,71 643163,27 TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP – THÁI NGUYÊN Lớp: LT09B 7  §å ¸n m«n häc ThiÕt kÕ s¶n phÈm víi CAD CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ CÁC BỘ TRUYỀN CƠ KHÍ 2.1. Thiết kế bộ truyền cấp nhanh 2.1.1 Chọn vật liệu Do không có yêu cầu gì đặc biệt và tải trọng làm việc là không đổi nên ở đây ta chọn cặp vật liệu cho bộ truyền cấp nhanh là như nhau. Tra bảng 6.1 [1] ta có: - Bánh nhỏ 1: Thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB 241 … 285 có b1 = 850 Mpa ch1 = 580 Mpa - Bánh lớn 2: Thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB 192 … 240 có b2 = 750 Mpa ch2 = 450 Mpa 2.1.2 Ứng suất cho phép Ứng suất tiếp xúc cho phép [H], ứng suất uốn cho phép [F] được xác định theo công thức. [H] = oHlim.KHL. ZR .ZV .KXH / SH (1.1) [F] = oFlim. KFC. KFL.YR/ SF (1.2) Với: oHlim, oFlim:ứng suất tiếp xúc cho phép và ứng suất uốn cho phép ứng với số chu kì cơ sở. Theo bảng 6.2 [1] với thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB 180 … 350 có: 0Hlim1 = 2.HB + 70 = 2.270 +70 = 610 (MPa) oFlim1 =1,8.HB =1,8.270 = 486 (MPa) 0Hlim2 = 2.HB + 70 = 2.230 +70 = 530 (Mpa) oFlim2 =1,8.HB =1,8.230 = 414 (MPa) KFC: Hệ số xét đến ảnh hưởng đặt tải. Chọn: KFC = 1 do bộ truyền quay 1 chiều; TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP – THÁI NGUYÊN Lớp: LT09B 8  §å ¸n m«n häc ThiÕt kÕ s¶n phÈm víi CAD KHL,KFL: Hệ số tuổi thọ. KHL = KFL = mH mF N HO N HE N FO N FE m H , m F : Bậc đường cong mỏi. m H  m F 6 N HO , N FO : Số chu kỳ thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về ứng suất tiếp xúc, ứng suất uốn. ,4 N HO 30.H 2HB N HO1 30.270 2,4 2,05.10 7 N HO2 30.230 2, 4 1,4.10 7 Đối với thép 45: N FO = 4.106 N HE , N FE : Số chu kì thay đổi về ứng suất tương đương. N HE  N FE 60.c.n.t  Với: c, n, t: Lần lượt là số lần ăn khớp trong một vòng quay, số vòng quay trong một phút,và tổng số giờ làm việc của cặp bánh răng đang xét. 2 N HE1 N FE1 60.1.1458.5.365.0,8.24. 204,35.107 3 2 N HE 2  N FE 2 60.1.294.5.365.0,8.24. 41, 2.107 3 Ta thấy: N HE1  N HO1 N HE 2  N HO 2 N FE 2  N FO Ta lấy N HE1  N HO1 N HE 2  N HO 2 N FE 2  N FO TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP – THÁI NGUYÊN Lớp: LT09B 9  §å ¸n m«n häc ThiÕt kÕ s¶n phÈm víi CAD KHL1=1; KHL2=1; KFL=1. Với: SH,SF: Hệ số an toàn khi tính về tiếp xúc và uốn. Theo bảng 6.2 [1]. SH = 1,1; SF = 1,75 ; ZR = 1 hệ số xét đến ảnh hưởng độ nhám mặt răng. ZV = 1 hệ số xét đến ảnh hưởng vận tốc vòng. KXH = 1 hệ số xét đến ảnh hưởng của kích thước răng. YR = 1 hệ số xét đến ảnh hưởng của độ nhám mặt lượn chân răng. Thay các tham số vào (1.1), (1.2) ta có: [H1] = 610.1.1/1,1 = 554,55 (MPa) [H2] = 530.1.1/1,1 = 481,82 (MPa) [H] = ([H1] + [H2] )/2 = 518,19 (MPa) [F1] = 486.1/1,75 = 277,71 (MPa) [F2] = 414. 1/1,75 = 236,57 (MPa) * Ứng suất tiếp xúc cho phép khi quá tải: [H1]Max = 2,8.ch1 = 2,8 .580 = 1624 (MPa) [H2]Max = 2,8.ch2 = 2,8 .450 =1260 (MPa) * Ứng suất uốn cho phép khi quá tải: [F1]Max = 0,8.ch1 = 0,8.580 = 464 (MPa) [F2]Max = 0,8.ch2 = 0,8.450 = 360 (MPa) 2.1.3 Xác định thông số cơ bản của bộ truyền Đối với hộp giảm tốc, thông số cơ bản là khoảng cách trục a w. Nó được xác định theo công thức sau: aW 1 K a .(u1  1). 3 T1.K H  [ H ]2 .u1. ba (3) Trong đó: Ka: Hệ số phụ thuộc vào vật liệu của cặp bánh răng. Tra bảng 6.5 [1] ta có: Ka = 43 Mpa1/3 TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP – THÁI NGUYÊN Lớp: LT09B 10  §å ¸n m«n häc ThiÕt kÕ s¶n phÈm víi CAD T1: Mô men xoắn trên trục bánh chủ động. T1 = 56330,6 (Nmm) [H]: ứng suất tiếp xúc cho phép. [H] = 518,19 MPa u: Tỉ số truyền của bộ truyền. u = 4,96 ba :Hệ số chiều rộng bánh răng. Tra bảng 6.6 [1] ta có: ba = 0,3 KHB : Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng. Ta có: bd = 0,5. ba ( u +1) = 0,5.0,3(4,96 + 1) = 0,894 Tra bảng 6.7 [1] ta có KH = 1,07 Thay các giá trị đã tính vào (3) ta có: a w1 =43.(4,96+1). 3 56330,6.1,07 =136,42 (mm) 518,192 .4,96.0,3 Chọn: aW1 = 137 (mm) 2.1.4 Xác định các thống số ăn khớp a. Xác định modun Ta có: m = (0,01 … 0,02)aw = (1,37 … 2,74) (mm) Tra bảng 6.8 [1] ta chọn m = 2. b. Xác định số răng Z, góc nghiêng , hệ số dịch chỉnh x Giữa khoảng cách trục aw, số răng bánh nhỏ Z1, số răng bánh lớn Z2, góc nghiêng  của răng và modun trong bộ truyền ăn khớp ngoài liện hệ với nhau theo công thức: aw = m  Z1 +Z2  2cosβ (4) - Chọn trước góc nghiêng  = 150 - Từ (4) ta suy ra số răng của bánh nhỏ: TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP – THÁI NGUYÊN Lớp: LT09B 11  §å ¸n m«n häc ThiÕt kÕ s¶n phÈm víi CAD 2.a w .cosβ 2.137.cos15o Z1 = = =22,2 (răng) m.(u1 +1) 2(4,96+1) - Chọn: Z1 = 22 (răng) => Số răng bánh lớn là: Z2 = u1.Z1 = 4,96.22 = 109,12 (răng). - Chọn: Z2 = 109 (răng) Tính lại: tỷ số truyền thực là: u1 = 109 4,96 22 Tổng số răng: Zt = Z1+Z2 = 131 (răng) - Tính lại góc nghiêng : cosβ=m Z t 2.131 = =0,96 2a w 2.137  β=17,02 0 - Chiều rộng vành răng : b w1 = ψ ba .a w1 =0,3.137=41,1 (mm) - Chọn: bw1 = 45 (mm) 2.1.5 Kiểm nghiệm về độ bền tiếp xúc Ứng suất xuất hiện trên mặt răng của bộ truyền phải thoả mãn điều kiện sau: H ZM .ZH .Z . 2.T1.K H .(u1  1)  H  (5) 2 b w .u1.d w1 Trong đó: ZM: Hệ số kể đến cơ tính vật liệu của các bánh răng ăn khớp. Tra bảng 6.5 [1] ta có: ZM = 274 (MPa1/3) ZH: Hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc. ZH  2. cos  b sin(2. tw ) b: Góc nghiêng của răng trên hình trụ cơ sở. tg b = cos t.tg  Đối với cặp bánh răng nghiêng không dịch chỉnh: TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP – THÁI NGUYÊN Lớp: LT09B 12  §å ¸n m«n häc ThiÕt kÕ s¶n phÈm víi CAD  tg  t = W = arctg    cos   Chọn  =200 ;  tg 20  20,840 t = arctg  0   cos17,02  tg b = cos 20,840.tg 17,020 = 0,29  b = 15,970 2.cos15,97 0  ZH  1,7 sin(2.20,840 ) Z :Hệ số kể đến sự trùng khớp của răng, được xác định thông qua  , .  :Hệ số trùng khớp ngang.  = [1,88 – 3,2.(1/ Z1 + 1/ Z2)]. cos  = [1,88 – 3,2.(1/ 22 + 1/ 109)]. Cos17,020= 1,63. B: Hệ số trùng khớp dọc  = bW.sin  /(m.)  = 41,1.sin 17,020 / ( 2. 3,14 ) = 1,92 > 1  Zε = 1 1 = =0,78 εα 1,63 KH: Hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc. KH = KH.KH.KHV KH : Hệ số kể đến sự phân bố tải trọng không đều trên chiều rộng răng Tra bảng 6.7 [1] ta có: KH = 1,07. KH: Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng cho các đôi răng đồng thời ăn khớp. - Tính đường kính vòng lăn bánh nhỏ: d w1 = 2a W1 2.137 = =46 (mm) U m +1 4,96+1 Vận tốc vòng: v= π.d W1.n1 3,14.46.1458 = =3,51 (m/s) 60000 60000 TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP – THÁI NGUYÊN Lớp: LT09B 13  §å ¸n m«n häc ThiÕt kÕ s¶n phÈm víi CAD Tra bảng 6.13[1], bộ truyền dùng cấp chính xác 9. Tra bảng 6.14[1] ta có KH = 1,16; KF = 1,4. KHV : Hệ số kể đến tải trọng động xuất hiện trong vùng ăn khớp K HV =1+ ν H .b w .d w1 2.T1.K Hβ .K Hα aw u1 ν H =δ H .g 0 .v. H: Hệ số kể đến ảnh hưởng của các sai số ăn khớp. Tra bảng 6.15[1] ta có: H = 0,002 g0 : Hệ số kể đến ảnh hưởng của sai lệch các bước răng 1 và 2. Tra bảng 6.16 [1] ta có: g0 = 73.  ν H =0,002.73.3,51.  K HV =1+ 137 2,7 4,96 2,7.45.46 1,04 2.56330,6.1,07.1,16  K H =1,07.1,16.1,04=1,29 Thay số vào công thức (5) ta có: σ H =274.1,7.0,78. 2.56330,6.1,29.(4,96+1) =491,5 MPa 45.4,96.462 * Xác định chính xác ứng suất tiếp xúc cho phép [H]CX = [H].ZV.ZR .KHX Với v = 3,51 (m/s) < 5 (m/s), chọn Zv = 1 KHX: Hệ số xét đến ảnh hưởng của kích thước bánh răng. KHX = 1 Vì cấp chính xác động học là 9 chọn cấp chính xác về mức tiếp xúc là 8, khi đó cần gia công đạt độ chính xác với độ nhám Ra = (2,5...1,25)m. Do đó: ZR = 0,95 [H]CX = 518,19.1.1. 0,95 = 492,28 (MPa) Sự chênh lệch giữa H và [H ] TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP – THÁI NGUYÊN Lớp: LT09B 14  §å ¸n m«n häc ThiÕt kÕ s¶n phÈm víi CAD [ H ]   H 492,28  491,5 .100%  .100% 0,2%  4% [ H ] 492,28 Vậy bộ truyền được thiết kế thoả mãn điều kiện bền tiếp xúc. 2.1.6. Kiểm nghiệm về độ bền uốn Để đảm bảo độ bền uốn cho răng, ứng suất sinh ra tại chân răng không được vượt quá một giá trị cho phép. σ F1 = σ F2 = 2.T1.K F .Yε .Yβ .YF1 b w .d w1.m n  σ F1  (6) σ F1 .YF2  σ F2  (7) YF1 Trong đó: T1: Mô men xoắn trên trục chủ động. T1 = 56330,6 Nmm mn: Mô đun pháp. mn = 2 bW: Chiều rộng vành răng. bw = 45mm dW1: Đường kính vòng lăn bánh chủ động. dw1 = 46 mm Y: Hệ số kể đến sự trùng khớp của răng. Yε = Y: Hệ số kể đến độ nghiêng của răng. Yβ =1- 1 =0,61 1,63 17,02 =0,88 140 YF1 , YF2: Hệ số dạng răng của bánh 1 và 2. Tính ZV1 ,ZV2: ZV1 = Z1 22 = =25,16 cos3β cos317,020 ZV2 = Z2 109 = =124,67 3 cos β cos 317,020 Tra bảng 6.18 [I] ta có: YF1 = 3,9, YF2 = 3,6 KF: Hệ số tải trọng khi tính độ bền uốn. KF = KF.KF.KFV Tra bảng 6.7 [1] ta có KF =1,16 TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP – THÁI NGUYÊN Lớp: LT09B 15  §å ¸n m«n häc ThiÕt kÕ s¶n phÈm víi CAD Tra bảng 6.14 [1] ta có KF = 1,4 K FV =1+ ν F .b W .d W1 b 2  4ac 2.T1.K Fβ .K Fα  F  F .g 0 .v. aW u1 Tra bảng 6.15; 6.16 [1] ta có: F = 0,006; g0 = 73  ν F =0,006.73.3,51  K FV =1+ 137 =8,08 4,96 8,08.45.46 =1,09 2.56330,6.1,16.1,4  K F =1,16.1,4.1,09=1,77 Thay vào công thức (6), (7) ta có: σ F1 = 2.56330,6.1,77.0,61.0,88.3,9 =100,73MPa < 277,71MPa 45.46.2 σ F2 = 100,73.3,6 =92,98MPa < 236,57MPa 3,9 Ta thấy F1 < [F1]; F2 < [F2] Vậy bộ truyền được thiết kế thỏa mãn điều kiện bền uốn. 2.1.7 Kiểm nghiệm răng về quá tải Khi làm việc bánh răng có thể bị quá tải khi mở máy. Vì vậy, cần kiểm tra quá tải dựa vào ứng suất tiếp xúc cực đại, ứng suất uốn cực đại. Ta có hệ số quá tải (6.48)[1]: K qt  Tqt 1,3T  1,3 T T Trong đó: T: là mômen xoắn danh nghĩa Tqt: là mômen xoắn quá tải, với hệ số Kbd =1,3. + Để tránh biến dạng dư hoặc gẫy răng bánh răng, ứng suất tiếp xúc cực đại HMax không vượt quá một giá trị cho phép. Nghĩa là: H Max = H . K qt  [H]Max TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP – THÁI NGUYÊN Lớp: LT09B 16  §å ¸n m«n häc ThiÕt kÕ s¶n phÈm víi CAD   H max 491,5. 1,3 560,4(MPa)   H  max 1260MPa + Đồng thời để đề phòng biến dạng dư hoặc phá hỏng tĩnh mặt lượn chân răng thì:  F max  F 1 .K qt   F  max   F 1 max  F 1 .K qt 100,73.1,3 130,9( MPa)   F 1  max 464MPa  F 2 max  F 2 .K qt 92,98.1,3 120,87( MPa) <   F 2  max 360MPa Kết luận: Vậy bộ truyền được thiết kế thỏa mãn điều kiện quá tải. TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP – THÁI NGUYÊN Lớp: LT09B 17   §å ¸n m«n häc ThiÕt kÕ s¶n phÈm víi CAD Bảng thông số cơ bản của bộ truyền cấp nhanh Thông số Khoảng cách trục ĐK vòng chia ĐK vòng đỉnh ĐK vòng chân ĐK vòng cơ sở ĐK vòng lăn Modun pháp Chiều rộng vành răng Tỷ số truyền Số răng Hệ số dịch chỉnh Góc nghiêng Hệ số trùng khớp dọc Hệ số trùng khớp ngang Ký hiệu aw D1 D2 Da1 Da2 Df1 Df2 Db1 Db2 Dw mn bw u Z1 Z2 X1 X2    Công thức tính a = 0,5.m.(Z1 + Z2)/cos  D1 = m.Z1/cos D2 = m.Z2/cos Da1 = D1 + 2m Da2 = D2 + 2m Df1 = D1 – 2,5m Df2 = D2 – 2,5m Db1 = D1.cos Db2 = D2.cos Dw = 2a/(u+1) (0,01.....0,02) aW bW1 = ba. aW1 Z2 = U1. Z1 Kết Đơn quả 137 46,02 227,99 50,02 231,99 39,02 222,99 43,24 214,24 46 2 45 4,96 22 109 0 0 17,02 1,92 1,63 vị mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm Độ TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP – THÁI NGUYÊN Lớp: LT09B 18  §å ¸n m«n häc ThiÕt kÕ s¶n phÈm víi CAD * Các lực tác dụng lên bộ truyền cấp nhanh - Lực vòng: Ft1 =Ft2 = 2T1 2.56330,6 = =2449,16(N) d w1 46 - Lực hướng tâm: Fr1 =Fr2 = FT 1.tg tw 2449,16.0,38 = =969,46(N) cos  0,96 - Lực dọc trục: Fa1 =Fa2 = Ft1.tg = 2449,16.0,3=734,75(N) 2.2. Thiết kế bộ truyền cấp chậm 2.2.1 Chọn vật liệu Do không có yêu cầu gì đặc biệt và tải trọng làm việc là không đổi nên ở đây ta chọn cặp vật liệu cho bộ truyền cấp nhanh là như nhau. Tra bảng 6.1 [1] ta có: - Bánh nhỏ 3: Thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB 241 … 285 có b3 = 850 Mpa ch3 = 580 Mpa - Bánh lớn 4: Thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB 192 … 240 có b4 = 750 Mpa ch4 = 450 Mpa TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP – THÁI NGUYÊN Lớp: LT09B 19 §å ¸n m«n häc  ThiÕt kÕ s¶n phÈm víi CAD 2.2.2 Ứng suất cho phép Ứng suất tiếp xúc cho phép [H], ứng suất uốn cho phép [F] được xác định theo công thức. [H] = oHlim.KHL. ZR .ZV .KXH / SH (8) [F] = oFlim. KFC. KFL.YR/ SF (9) oHlim, oFlim: Ứng suất tiếp xúc cho phép và ứng suất uốn cho phép ứng với số chu kì cơ sở. Theo bảng 6.2 [ I ] với thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB 180 … 350 có: 0Hlim3 = 2.HB + 70 = 2.270 +70 = 610 (MPa) oFlim3 =1,8.HB =1,8.270 = 486 (MPa) 0Hlim4 = 2.HB + 70 = 2.230 +70 = 530 (Mpa) oFlim4 =1,8.HB =1,8.230 = 414 (MPa) KFC: Hệ số xét đến ảnh hưởng đặt tải. KFC = 1 do bộ truyền quay 1 chiều; KHL, KFL: Hệ số tuổi thọ. KHL = mH N HO N HE KFL = mF N FO N FE m H , m F : Bậc đường cong mỏi. m H  m F 6 N HO , N FO : Số chu kỳ thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về ứng suất tiếp xúc, ứng suất uốn. N HO 30.H 2,4 HB N HO3 30.2702,4 2,05.107 N HO4 30.2302,4 1,4.107 TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP – THÁI NGUYÊN Lớp: LT09B 20