§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 n-íc trong khu vùc còng nh- c¸c n-íc
trªn thÕ giíi. §¶ng vµ nhµ n-íc ta ®· ®Ò ra môc tiªu
trong nh÷ng n¨m tíi lµ thùc hiÖn “CNH vµ H§H” ®Êt n-íc. 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 tr-êng §¹i Häc Kü ThuËt C«ng NghiÖp nãi riªng vµ
nh÷ng sinh viªn c¸c tr-êng kü thuËt nãi chung trong
c¶ n-íc lu«n cè g¾ng phÊn ®Êu trong häc tËp vµ rÌn
luyÖn trao ®æi kiÕn thøc ®· ®îc d¹y trong tr-êng sau
khi ra tr-êng ®Ó cã thÓ ®ãng gãp mét phÇn trÝ tuÖ vµ
søc lùc cña m×nh vµo c«ng cuéc ®æi míi ®Êt n-íc trong
thÕ kû míi cña ®Êt n-íc trong thÕ kû míi. Sau mét
thêi gian häc tËp ë tr-êng 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
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP – THÁI NGUYÊN
Lớp: LT09B
1
§å ¸n m«n häc
ThiÕt kÕ s¶n phÈm víi CAD
lµ TS.NguyÔn V¨n Dù vµ Ths.§ç ThÕ Vinh gi¸o viªn h-íng dÉn trùc tiÕp. Nh-ng víi nh÷ng hiÓu biÕt cßn h¹n
chÕ, kh¶ n¨ng nhËn thøc cña b¶n th©n vµ kinh nghiÖm
thùc tÕ ch-a 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
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP – THÁI NGUYÊN
Lớp: LT09B
2
§å ¸n m«n häc
ThiÕt kÕ s¶n phÈm víi CAD
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP – THÁI NGUYÊN
Lớp: LT09B
3
ThiÕt kÕ s¶n phÈm víi CAD
§å ¸n m«n häc
CHƯƠNG 1
TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC HỆ DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ
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: 122432 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: 0,972.0,9934.12 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]:
PT PLV
Ft .V
1000
Trong đó: Ft: Lực kéo trên băng tải ( Ft=3,3kN)
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP – THÁI NGUYÊN
Lớp: LT09B
4
§å ¸n m«n häc
ThiÕt kÕ s¶n phÈm víi CAD
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
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:
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP – THÁI NGUYÊN
Lớp: LT09B
5
ThiÕt kÕ s¶n phÈm víi CAD
§å ¸n m«n häc
Kiểu động
Công
cơ
Vận tốc
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
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)
TK dc
.Pdm 2.11 22(kW)
Tdn
dc
Pmm
Pbddc: Công suất ban đầu trên trục động cơ (kW)
Pbddc K bd .Plvdc 1,3.8,656 11,25(kW)
dc
Ta có: Pmm
Pbddc do vậy động cơ được chọn thỏa mãn điều kiện mở máy.
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)
u
1458
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
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP – THÁI NGUYÊN
Lớp: LT09B
6
§å ¸n m«n häc
ThiÕt kÕ s¶n phÈm víi CAD
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.
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:
Pdc Pdclv
Pctlv
8,656(kw)
- Công suất danh nghĩa trên trục I:
PI Pdc .dcI .0 8,656.1.0,993 8,6(kw)
- Công suất danh nghĩa trên trục II:
PII PI .III .0 8,6.0,97.0,993 8,22(kw)
- Công suất danh nghĩa trên trục III:
PIII PII .IIIII .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)
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP – THÁI NGUYÊN
Lớp: LT09B
7
ThiÕt kÕ s¶n phÈm víi CAD
§å ¸n m«n häc
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)
- Số vòng quay trên trục II: n II
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:
Pdclv .9,55.106 8,656.9,55.106
Tdc
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:
PIII .9,55.106 7,92.9,55.106
TIV
643163,27(Nmm)
n IV
117,6
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP – THÁI NGUYÊN
Lớp: LT09B
8
ThiÕt kÕ s¶n phÈm víi CAD
§å ¸n m«n häc
Động cơ
U
Trục I
1
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
9
§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.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP – THÁI NGUYÊN
Lớp: LT09B
10
§å ¸n m«n häc
ThiÕt kÕ s¶n phÈm víi CAD
Chọn: KFC = 1 do bộ truyền quay 1 chiều;
KHL,KFL: Hệ số tuổi thọ.
KHL =
KFL =
mH
mF
N HO
N HE
N FO
N FE
mH , mF : Bậc đường cong mỏi.
m H mF 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 30.2702,4 2,05.107
N HO2 30.2302,4 1,4.107
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
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP – THÁI NGUYÊN
Lớp: LT09B
11
ThiÕt kÕ s¶n phÈm víi CAD
§å ¸n m«n häc
N HE1 N HO1
N HE 2 N HO 2
N FE 2 N FO
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)
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP – THÁI NGUYÊN
Lớp: LT09B
12
ThiÕt kÕ s¶n phÈm víi CAD
§å ¸n m«n häc
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
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)
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP – THÁI NGUYÊN
Lớp: LT09B
13
ThiÕt kÕ s¶n phÈm víi CAD
§å ¸n m«n häc
- Chọn trước góc nghiêng = 150
- Từ (4) ta suy ra số răng của bánh nhỏ:
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
Zt 2.131
=
=0,96
2a w 2.137
β=17,020
- 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)
b w .u1.d 2w1
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
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP – THÁI NGUYÊN
Lớp: LT09B
14
§å ¸n m«n häc
ThiÕt kÕ s¶n phÈm víi CAD
Đối với cặp bánh răng nghiêng không dịch chỉnh:
tg
t = W = arctg
cos
Chọn =200 ;
tg 20
t = arctg
20,840
0
cos17,02
tg b = cos 20,840.tg 17,020 = 0,29 b = 15,970
2.cos15,970
1,7
ZH
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
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP – THÁI NGUYÊN
Lớp: LT09B
15
ThiÕt kÕ s¶n phÈm víi CAD
§å ¸n m«n häc
Vận tốc vòng: v=
π.d W1.n1 3,14.46.1458
=
=3,51 (m/s)
60000
60000
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
ν H =δ H .g 0 .v.
aw
u1
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
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP – THÁI NGUYÊN
Lớp: LT09B
16
ThiÕt kÕ s¶n phÈm víi CAD
§å ¸n m«n häc
[H]CX = 518,19.1.1. 0,95 = 492,28 (MPa)
Sự chênh lệch giữa H và [H ]
[ 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.mn
σF1 (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 cos317,020
Tra bảng 6.18 [I] ta có: YF1 = 3,9, YF2 = 3,6
KF: Hệ số tải trọng khi tính độ bền uốn.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP – THÁI NGUYÊN
Lớp: LT09B
17
ThiÕt kÕ s¶n phÈm víi CAD
§å ¸n m«n häc
KF = KF.KF.KFV
Tra bảng 6.7 [1] ta có KF =1,16
Tra bảng 6.14 [1] ta có KF = 1,4
K FV =1+
ν F .b W .d W1
b2 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
T
1,3T
1,3
T
Trong đó: T: là mômen xoắn danh nghĩa
Tqt: là mômen xoắn quá tải, với hệ số Kbd =1,3.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP – THÁI NGUYÊN
Lớp: LT09B
18
§å ¸n m«n häc
ThiÕt kÕ s¶n phÈm víi CAD
+ 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
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
19
ThiÕt kÕ s¶n phÈm víi CAD
§å ¸n m«n häc
Bảng thông số cơ bản của bộ truyền cấp nhanh
Thông số
Ký
hiệu
Công thức tính
Kết
Đơn
quả
vị
aw
a = 0,5.m.(Z1 + Z2)/cos
137
mm
D1
D1 = m.Z1/cos
46,02
mm
D2
D2 = m.Z2/cos
227,99
mm
Da1
Da1 = D1 + 2m
50,02
mm
Da2
Da2 = D2 + 2m
231,99
mm
Df1
Df1 = D1 – 2,5m
39,02
mm
Df2
Df2 = D2 – 2,5m
222,99
mm
Db1
Db1 = D1.cos
43,24
mm
Db2
Db2 = D2.cos
214,24
mm
ĐK vòng lăn
Dw
Dw = 2a/(u+1)
46
mm
Modun pháp
mn
(0,01.....0,02) aW
2
Chiều rộng vành răng
bw
bW1 = ba. aW1
45
Tỷ số truyền
u
4,96
Z1
22
Khoảng cách trục
ĐK vòng chia
ĐK vòng đỉnh
ĐK vòng chân
ĐK vòng cơ sở
Số răng
Z2
Z2 = U 1 . Z 1
109
X1
0
X2
0
Góc nghiêng
17,02
Hệ số trùng khớp dọc
1,92
Hệ số trùng khớp ngang
1,63
Hệ số dịch chỉnh
mm
Độ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP – THÁI NGUYÊN
Lớp: LT09B
20
- Xem thêm -
.PDF 
95 
46 
131 
