Tài liệu Thiết kế bộ truyền bánh răng

Nguyễn Khánh Minh MSSV 15144171 Bài tập : Thiết kế bộ truyền bánh trụ răng nghiêng với công suất trục dẫn P1 =4.2 (KW), tỉ số truyền u=3.5, tốc độ trục dẫn n1=960(Vòng/ Phút), tải trọng không đổi, thời gian làm việc 5 năm, mỗi năm 300 ngày, mỗi ngày 8 giờ, vật liệu : thép C45. Giải 1. Chọn vật liệu: bánh chủ động: thép C45 tôi cải thiện HB = 245 σb = 580 Mpa σch = 580Mpa bánh bị động: thép C45 thường hóa HB = 215 σb = 600Mpa σch = 340Mpa 2. Ứng suất cho phép: [σH] = σ0Hlim.ZR.Zv.KxH.KHL/SH [σF] = σ0Flim.YR.YS.KxF.KFc.KFL/SF Sơ bộ chọn zR.zv.KxH = 1  YR.YS.KxF = 1 [σH] = σ0Hlim.KHL/SH [σF] = σ0Flim. KFc.KFL/SF  σ0Hlim = 2HB + 70 σ0Hlim1 = 2.245 + 70 = 560Mpa σ0Hlim2 = 2.215 + 70 = 430Mpa  σ0Flim1 = 1,8.245 = 441Mpa σ0Flim = 1,8HB σ0Flim2 =1,8.215 =387Mpa SH = 1,1 SF = 1,75 KFC = 1 KHL = mH (NHO/NHE) KFL = mF (NFO/NFE) mF = mH = 6 (do HB < 350) NHO = 30.HHB2,4  NHO1 = 30.2452,4 = 1,63. 107 NHO2 = 30.2152,4 = 1,19. 107 NFO = 4.106 Do tải trọng không đổi nên NHE = 60c.n.t∑ NFE = 60c.n.t∑  NHE = 60.1.1200.120000 = 864.107 > NHO  KHL = 1 7  KFL = 1 NFE = 60.1.1200.120000 = 864.10 > NFO [σH1] = 560.1/1,1 = 509,1Mpa [σH2] = 430.1/1,1 = 390,9Mpa [σF1] = 441.1/1,75 = 252Mpa [σF2] = 387.1/1,75= 221,1Mpa ’ [σH] = ([σH]1 + [σH]2)/2 = 450 Mpa  1,25[σH]2 Ứng suất cho phép khi quá tải: [σH]max = 2,8.σch2 = 2,8.340 = 952Mpa [σF1] max= 0,8.σch1 = 0,8.580 = 464Mpa [σF2]max = 0,8.σch2 = 0,8.340 = 272Mpa 3. Tính thông số cơ bản của bộ truyền:  Khoảng cách trục: aw = Ka.(u + 1). 3 ((T1.KHβ)/( [σH]2.u.φba) ) = 115mm chọn aw = 120mm 1/3 Trong đó:Ka = 43 (Mpa) φba = 0,3 φbd = φba/2(u+1) =0,675 KHβ = 1,07 ( sơ đồ 3) T = 9,55.106.P1/n1 = 9,55.106.4,2/960 = 41781,25 Nmm  modun: m = (0,01 ÷ 0,02).aw = (0,01 ÷ 0,02).120 = 1,2 ÷ 2,4 chọn m = 2 mm  số răng: chọn trước β = 100 z1 = 2.aw.cosβ/(m.(u +1)) = 26,3 răng chọn z1= 26 răng z2 = u.z1 = 3,5.26 = 91 răng chọn z2= 91 răng; ut = u = 3,5 tính lại β = arccos(m(z1+z2)/(2aw))= 12,840  Hệ số trung khớp dọc εβ = bw.sinβ/(π.m) = 36.sin12,840/(2π) = 1,27 >1,1 Trong đó: bw = φba.aw = 0,3.120 = 36 mm 4. Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc: σH = ZM.ZH.Zε ((2.T1.KH.(u + 1))/(bw.u.dw12)) ≤ [σH] ZM = 274 (Mpa)1/2 ZH = ((2cosβb)/sin2atw) = ((2cos12,050)/sin(2. 20,470)) = 1,73 Trong đó: βb = arctan(cosatwtanβ) = arctan(cos20,470tan12,840) = 12,050 atw = at= arctan(tanα/cosβ) = arctan(tan200/cos12,840) = 20,470 Zε = (1/ εα) = (1/ εα) = 0,76 Trong đó: εα = 1,88 – 3,2.(1/z1 + 1/z2) = 1,72 KH = KHβ.KHα.KHv = 1,222 Trong đó: KHβ = 1,07 ( đã chọn ở trên) KHα phụ thuộc vào vận tốc vòng dw1 = 2aw/( u + 1) = 2.120/( 3,5+ 1) = 53,3 mm v = π.dw1.n1/60000 = π.53,3.960/60000 = 1,79m/s cấp chính xác 9, KHα = 1,12 KHv = 1 + νHbwdw1/(2T1KHβ.KHα) = 1 + 0,9.36.53,3/(2.41781,25.1,07.1,12) = 1,02 Trong đó: νH = δHg0v (aw/u) = 0,002.43.1,79 (120/3,5) = 0,9  σH = 274.1,73.0,76. ((2. 41781,25.1,222.(3,5 + 1))/(36.3,5.53,32)) = 408,17 Mpa Ứng suất tiếp xúc cho phép: [σH] = [σH]’ zR.zv.KxH = 450.1.0,95.1 = 427,5 Mpa Trong đó với v = 1,79m/s <5 m/s, z v = 1; với cấp chính xác động học là 9, chọn cấp chính xác tiếp xúc là 8, khi đó cần gia công đạt độ nhám R a = 2,5÷1,25 µm, do đó zR = 0,95; với daw = 120 <700 mm, KxH = 1. Như vậy 0,95[σH] ≤ σH ≤ [σH]. 5. Kiểm nghiệm độ bền uốn: σF1 = 2.T1.KF.Yε.Yβ.YF1/(bw.dw1.m) < [σF1] σF2 = σF1YF2/ YF1 ≤ [σF2] Trong đó thì: Yε = 1/εα = 1/1,72 = 0,58 Yβ = 1 – β/140 = 1 – 12,84/140 = 0,91 zv1 = z1/(cosβ)3 = 28,05 zv2 = z2/(cosβ)3 = 98,18 YF1 = 3,8 YF2 = 3,6 KF = KFβ.KFα.KFv = 1,32.1,37.1,06 = 1,92 Trong đó: KFβ = 1,17 KFα = 1,32 KFv = 1 + νF.bw.dw1/(2.T1. KFβ.KFα) νF = δFg0v (aw/u) = 0,006.43. 1,79. (120/3,5) = 2,7 KFv = 1+ 2,7.36.53,3/(2. 41781,25.1,17.1,32) = 1,04  σF1 = 2. 41781,25.1,92.0,58.0,91.3,8/(36.53,3.2) = 83,85 <[σF]1 σF2 = 83,85.3,6/3,8 = 79,44 <[σF]2 6. Kiểm nghiệm quá tải: kqt = Tmax/T = 1 do tải trọng không đổi σHmax = σH. kqt = 408,17. 1= 408,17 Mpa <[σH]max = 952 Mpa σF1max = σF1.1 = 83,85.1 = 83,85 < [σF1]max = 464Mpa σF2max = σF2.1 = 79,44.1 = 79,44 < [σF2]max = 272Mpa Kích thước tính toán cho bộ truyền: Khoảng cách trục Modun Chiều rộng vành răng Tỉ số truyền Số răng Góc nghiêng của răng Đường kính vòng chia Đường kính vòng đỉnh răng Đường kính vòng chân răng aw = 120 mm m = 2 mm bw = 36 mm u = 3,5 z1 = 26 z2 = 91 β = 12,840 d1 = 53,33 mm d2 = 186,67 mm da1 = 57,33 mm da2 =190,67 mm df1 = 48,33 mm df2 = 181,67 mm