Tài liệu Thiết kế chi tiết máy

  • Số trang: 82 |
  • Loại file: PDF |
  • Lượt xem: 60 |
  • Lượt tải: 0
bangnguyen-hoai

Đã đăng 3509 tài liệu

Mô tả:

§å ¸n m«n häc ĐỒ ÁN ĐỀ TÀI: “THIẾT KẾ CHI TIẾT MÁY” Trường Đại học kỹ thuật công nghiêp Thái Nguyên 1 §å ¸n m«n häc Lời Nói Đầu Hiện nay khoa học kỹ thuật đang phát triển như vũ bão, mang lại những lợi ích cho con người về tất cả nhữnh lĩnh vực tinh thần và vật chất. Để nâng cao đời sống nhân dân, để hoà nhập vào sự phát triển chung của các nước trong khu vực cũng như trên thế giới. Đảng và Nhà nước ta đã đề ra những mục tiêu trong những năm tới là nước công nghiệp hoá hiện đại hoá. Muốn thực hiện được điều đó một trong những ngành cần quan tâm phát triển nhất đó là ngành cơ khí chế tạo máy vì ngành cơ khí chế tạo máy đóng vai trò quan trọng trong việc sản xuất ra các thiết bị công cụ cho mọi ngành kinh tế quốc dân. Để thực hiện việc phát triển ngành cơ khí cần đẩy mạnh đào tạo đội ngũ cán bộ kỹ thuật có trình độ chuyên môn cao, đồng thời phải đáp ứng được các yêu cầu của công nghệ tiên tiến, công nghệ tự động hoá theo dây truyền trong sản xuất . Nhằm thực hiện mục tiêu đó, chúng Em là sinh viên trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp - Thái Nguyên nói riêng và những sinh viên của các trường kỹ thuật nói chung trong cả nước luôn cố gắng phấn đấu trong học tập và rèn luyện, trau dồi những kiến thức đã được dạy trong trường để sau khi ra trường có thể đóng góp một phần trí tuệ và sức lực của mình vào công cuộc đổi mới của đất nước trong thế kỷ mới . Qua đồ án này Em đã tổng hợp được nhiều kiến thức chuyên môn, giúp Em hiểu rõ hơn những công việc của một kỹ sư tương lai. Song với những hiểu biết còn hạn chế cùng với kinh nghiệm thực tế chưa có nên đồ án của Em không tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong được sự chỉ bảo của các thầy trong bộ môn và các Thầy Cô giáo trong khoa để đồ án của Em được hoàn thiện hơn . Cuối cùng Em xin chân thành cảm ơn sự quan tâm chỉ bảo của các Thầy Cô trong khoa và bộ môn Nguyên Lý Máy - Chi Tiết Máy trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp. Ngày 02 tháng 06 năm 2011 Sinh viên Trường Đại học kỹ thuật công nghiêp Thái Nguyên 2 §å ¸n m«n häc NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN …………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… Trường Đại học kỹ thuật công nghiêp Thái Nguyên 3 §å ¸n m«n häc MỤC LỤC Lời Nói Đầu .................................................................................................................................... 1 phần 1 TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC HỆ DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ....................................................... 5 I . Phân tích và trình bày cơ sở tính toán của sơ đồ cấu trúc: .......................................................... 5 II.Chon động cơ điện: ...................................................................................................................... 6 1.Chọn kiểu loại động cơ:................................................................................................................ 6 2 . Chọn công suất động cơ ............................................................................................................. 7 3. Chọn số vòng quay đồng bộ của động cơ: ................................................................................... 8 4. Chọn động cơ thực tế:.................................................................................................................. 9 5. Kiểm tra điều kiện quá tải, điều kiện mở máy cho động cơ: ....................................................... 9 II . PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN :............................................................................................. 10 Tỷ số truyền của bộ truyền ngoài hộp: .......................................................................................... 10 2. Tỷ số truyền của các bộ truyền trong hộp. ................................................................................ 11 III . XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ TRÊN CÁC TRỤC : ............................................................ 11 1.Tốc độ quay của các trục: ........................................................................................................... 11 2.Tính công suất trên các trục :...................................................................................................... 11 3 . Tính mômen xoắn : ................................................................................................................... 12 4. Lập bảng kết quả........................................................................................................................ 13 PHẦN II: THIẾT KẾ CÁC BỘ TRUYỀN CƠ KHÍ ..................................................................... 14 1. Thiết kế bộ truyền cấp nhanh: ................................................................................................... 14 1.1 Chọn vật liệu: .......................................................................................................................... 14 1.2 Ứng suất cho phép:.................................................................................................................. 14 1.3 Xác định thông số cơ bản của bộ truyền: ............................................................................... 16 1.4 Xác định các thống số ăn khớp ............................................................................................... 17 1.5 Kiểm nghiệm về độ bền tiếp xúc: ............................................................................................ 18 1.6 Kiểm nghiệm về độ bền uốn: .................................................................................................. 20 1.7 Kiểm nghiệm răng về quá tải: ................................................................................................ 21 1.8 Bảng thông số cơ bản của bộ truyền cấp nhanh .................................................................... 22 2. Thiết kế bộ truyền cấp chậm: .................................................................................................... 23 2.1 Chọn vật liệu: .......................................................................................................................... 23 1.2 Ứng suất cho phép:.................................................................................................................. 23 1.3 Xác định thông số cơ bản của bộ truyền: ............................................................................... 25 1.4 Xác định các thống số ăn khớp:.............................................................................................. 25 1.5 Kiểm nghiệm về độ bền tiếp xúc: ............................................................................................ 27 1.6 Kiểm nghiệm về độ bền uốn: .................................................................................................. 29 1.7 Kiểm nghiệm răng về quá tải: ................................................................................................ 31 1.8 Bảng thông số cơ bản của bộ truyền cấp chậm. ..................................................................... 32 3. Kiểm tra điều kiện chạm trục. ................................................................................................... 33 4. Kiểm tra điều kiện bôi trơn........................................................................................................ 34 PHẦN III THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT NỐI ĐỠ ........................................................................... 36 CHƯƠNG I : THIẾT KẾ TRỤC ................................................................................................... 36 I . CHỌN VẬT LIỆU ...................................................................................................................... 36 II. TÍNH THIẾT KẾ TRỤC VỀ ĐỘ BỀN ....................................................................................... 36 III. TÍNH KIỂM NGHIỆM TRỤC VỀ ĐỘ BỀN MỎI. ................................................................ 50 IV. KIỂM NGHIỆM TRỤC VỀ ĐỘ BỀN TĨNH. ........................................................................... 56 CHƯƠNG II: TÍNH CHỌN THEN............................................................................................... 59 I . Tính chọn then cho trục I : ........................................................................................................ 59 Trường Đại học kỹ thuật công nghiêp Thái Nguyên 4 §å ¸n m«n häc 1. Kích thước then : ....................................................................................................................... 59 2. Kiểm nghiệm sức bền dập cho then : ......................................................................................... 59 3. Kiểm nghiệm sức bền cắt cho then . .......................................................................................... 60 II . Tính chọn then cho trục II : ..................................................................................................... 60 1. Kích thước then : ....................................................................................................................... 60 2. Kiểm nghiệm sức bền dập cho then : ......................................................................................... 60 3. Kiểm nghiệm sức bền cắt cho then . .......................................................................................... 61 III . Tính chọn then cho trục III :................................................................................................... 61 1. Kích thước then : ....................................................................................................................... 61 2. Kiểm nghiệm sức bền dập cho then : ......................................................................................... 62 3. Kiểm nghiệm sức bền cắt cho then . .......................................................................................... 62 CHƯƠNG III: TÍNH CHỌN Ổ LĂN ............................................................................................ 63 1 . Cho trục I: ................................................................................................................................. 63 2 . Cho trục II: ............................................................................................................................... 65 3 . Cho trục III: .............................................................................................................................. 67 CHƯƠNG IV: TÍNH CHỌN KHỚP NỐI ...................................................................................... 70 II . CÁC KÍCH THƯỚC CƠ BẢN CỦA VỎ HỘP : .................................................................... 74 BẢNG DUNG SAI LÁP GHÉP .................................................................................................... 79 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................................. 82 PHẦN I TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC HỆ DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ I . Phân tích và trình bày cơ sở tính toán của sơ đồ cấu trúc:  Chuyển động từ động cơ 1 thông qua khớp nối 4 đến trục I và qua các trục II,III nhờ sự ăn khớp của các cặp bánh răng 2,3 đến khớp nối 5 truyền ra xích tải 6 truyền công xuất ra ngoài để thực hiện các công việc cần thiết.  Do vậy, khi tính toán để chọn động cơ phù hợp với yêu cầu thiết kế phải dựa vào các tiêu trí : công suất, số vòng quay đồng bộ, yêu cầu về quá tải, phương pháp mở máy và lắp đặt động cơ, nhưng ở đây ta dựa vào hai tiêu chí chủ yếu sau: Pđc ≥ Pct nđb ≅ nsb  Mặt khác, khi phân phối tỷ số truyền ta có thể dựa vào nhiều tiêu chí khác nhau như :  Xuất phát từ các yêu cầu về công nghệ.  Về kích thước và khối lượng gọn nhẹ.  Về vấn đề bôi trơn các bánh răng ăn khớp. nhưng tất cả các phương pháp này đều dựa vào điều kiện: các cấp bánh răng trong hộp cần có khả năng tải tiếp xúc như nhau. Đồng thời, trong đồ án này thì tiêu trí Trường Đại học kỹ thuật công nghiêp Thái Nguyên 5 §å ¸n m«n häc về bôi trơn tốt nhất là quan trọng hơn cả nên ta xuất phát từ tiêu chí này để phân phối tỉ số truyền trong hộp giảm tốc. II.Chon động cơ điện: 1.Chọn kiểu loại động cơ:  Với hệ dẫn động xích tải dùng với các hộp giảm tốc ta ta chọn loại động cơ điện ba pha không đồng bộ rô to ngắn mạch vì những lý do sau:  Kết cấu đơn giản, dễ bảo quản, làm việc tin cậy.  Có thể mắc trực tiếp vào lưới điện công nghiêp.  Giá thành tương đối thấp và dễ kiếm.  Không cần điều chỉnh vận tốc .  Hiệu suất và hệ số công suất không cần cao. Trường Đại học kỹ thuật công nghiêp Thái Nguyên 6 §å ¸n m«n häc 2 . Chọn công suất động cơ Động cơ được chọn phải có công suất Pđc và số vòng quay đồng bộ thoả mãn điều kiện : Pđc ≥ Pct nđb ≅ nsb +) Công suất trên trục động cơ điện được xác định theo công thức(2.8)[1]: Pct = Trong đó:     Pt η∑ Pct : là công suất cần thiết trên trục động cơ Pt : là công suất tính toán trên n trục máy công tác ηΣ : hiệu suất truyền động chung của toàn hệ thống ηΣ = η1.η2.η3... Tra bảng 2.3 [1], ta có: ηnBR= 0,97 ηÔ = 0,99 ηKN = 1  η1 : Hiệu suất bộ truyền bánh răng trụ  η2 : Hiệu suất một cặp ổ lăn  η3 : Hiệu suất khớp nối mà hiệu suất chung của trạm dẫn động: η ∑ = η k .ηbr2 .η04 ⇒ ηΣ = 1.0,972.0,994 = 0,9  Trong trường hợp tải không đổi thì công suất tính toán là công suất làm việc trên trục máy: Pt = Plvct = Ft .v 4300.1,7 = = 7,31( KW ) 1000 1000 Trong đó : Flv - là công suất trên đĩa xích, Kw. Ft - là lực kéo trên xích tải, N. V - là vận tốc băng tải hoặc xích tải, m/s. ⇒ Công suất cần thiết trên trục động cơ là: Pct = Pt η∑ = 7,31 = 8.1(Kw) 0,9 Như vậy, động cơ cần chọn phải có công suất lớn hơn hoặc ít nhất bằng 8,1 KW. Trường Đại học kỹ thuật công nghiêp Thái Nguyên 7 §å ¸n m«n häc 3. Chọn số vòng quay đồng bộ của động cơ: Khi số vòng quay đồng bộ của động cơ càng tăng thì khuôn khổ, khối lượng vì giá thành giảm (vì số đôi cực giảm) trong khi đó hiệu suất và hệ số công suất (cosϕ) càng tăng. Vì vậy người sử dụng muốn có số vòng quay cao. Tuy nhiên dùng động cơ với số vòng qua cao lại yêu cầu giảm tốc nhiều hơn, tác là phải sử dụng hệ thống dẫn động với tỷ số truyền lớn hơn. Do đó kích thước, khối lượng bộ truyền lớn. Vì vây khi thiết kế phải phối hợp cả hai yếu tố trên, đồng thời căn cứ vào sơ đồ hệ thống dẫn động cần thiết để chọn số vòng quay thích hợp cho động cơ. Theo tiêu chuẩn có các số vòng qua: 3000v/ph; 1500v/ph; 1000v/ph; 750v/p; 600v/ph; 500v/ph  Số vòng quay của trục công tác là : 60.1000.v 60.10 3.1,7 = = 107,1 (vg/ph) nCT = z.t 25.38,1 Trong đó:  v - là vận tốc xích tải; v = 1,7(m/s)  z - là số răng đĩa xích tải; z = 25(răng)  t - là bước xích của xích tải; t =38.1(mm) + Chọn ηdb phải thoả mãn điều kiện: U sb = η db ∈ U∑nd η ct Trong đó: ηct: Số vòng quay trên trục công tác ηdb: Số vòng quay đồng bộ của động cơ U∑nd: tỷ số truyền nên dùng. + Số vòng quay của trục công tác nct = 60.103.V 60.103.1,7 = = 107,1(v / ph) z.t 25.38,1 + Chọn số vòng quay đồng bộ của động cơ: ndb = 60. f 60.50 = = 1500(v / ph) p 2 Trường Đại học kỹ thuật công nghiêp Thái Nguyên 8 §å ¸n m«n häc mà p là số đôi cực tra bảng 1.1 ta có 2p=4 ⇒p=2 (kể đến sự trượt nđb=1450 (v/p)) ⇒ tỷ số truyền sơ bộ của hệ thống xác định. U sb = η db 1450 = = 13,54 η ct 107,1 Mà hộp giảm tốc 2 cấp có tỷ số truyền trong khoảng (8÷40) Bộ truyền xích bên ngoài hộp giàm tốc tỷ số truyền nên dùng trong khoảng (1,5÷5) U∑nd= Und. Undxích = (80÷40). (1,5÷5) = 12÷200 Vậy ta chọn số vòng quay đồng bộ của động cơ : ηdb= 1500v/ph ( Vì Usb=14 ∈U∑nd(12÷200) 4. Chọn động cơ thực tế: dc dc Căn cứ vào công suất đẳng trị pdm ≥ Pct ;η dc ≈ η db Theo bảng P1.3 các thông số kỹ thuật của động cơ 4A ta chọn được động cơ 4A132M4Y3 Bảng thông số kỹ thuật của động cơ điện 4A132M4Y3 Kýhiệu 4A132M4Y3 Công Vận tốc suất quay P(KW) N(v/ph) 11 1458 Cosϕ ϕ η% Tmax/Tdn Tk/Tdn 0,87 87,5 2,2 2 5. Kiểm tra điều kiện quá tải, điều kiện mở máy cho động cơ: a.Kiểm tra điều kiện mở máy cho động cơ: Khi khởi động , động cơ cần sinh ra một công suất mở máy đủ lớn thắng sức ỳ của hệ thống. Kiểm tra điều kiện mở máy cho động cơ theo công thức: P dcmm ≥ P bddc Trường Đại học kỹ thuật công nghiêp Thái Nguyên 9 §å ¸n m«n häc Trong đó :  Pdc mm: Công suất mở máy của động cơ. P dcmm = TK .Pđc= 2.11 = 22 (Kw) Tdn  P bddc : Công suất cản ban đầu trên trục động cơ (Kw) P bdcđ = Pct.kbd = 8,1. 1,3= 10,53 (Kw) Vậy P dcmm ≥ P bddc thỏa mãn điều kiện mở máy. b. Kiểm nghiệm điều kiện quá tải cho động cơ: Với sơ đồ tải trọng có tính chất không đổi và quay một chiều, nên không cần kiểm tra điều kiện quá tải cho động cơ. ⇒ Như vậy động cơ 4A132M4Y3 đã chọn thỏa mãn điều kiện làm việc đã đặt ra. II . PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN : Tỷ số truyền của bộ truyền ngoài hộp: Tỷ số truyền chung của toàn hệ thống xác đinh theo công thức: U∑ = η dc 1458 = = 13,6 η ct 107,1 Trong đó: ηdc: số vòng quay của động cơ ndc= 1458 v/ph nct : là số vòng quay của trục công tác nct= 107,1 v/ph Với hệ dẫn động gồm các bộ truyền mắc nối tiếp U∑= U1. U2.U3… Với U1,U2.U3là tỷ số truyền các bộ truyền trong hệ thống. Hệ dẫn động gồm bộ truyền bánh răng 2 cấp nối với 1 bộ truyền ngoài hộp. U∑= Ung. Uh Trong đó: Trong đó: +ung: là bộ truyền ngoài(qua khớp nối nên ung=1) + uh là bộ trong của hộp giảm tốc Trường Đại học kỹ thuật công nghiêp Thái Nguyên 10 §å ¸n m«n häc 2. Tỷ số truyền của các bộ truyền trong hộp. Vớí hộp giảm tốc 2 cấp ta có: Uh= U1. U2 Trong đó: u1 là tỷ số truyền cấp nhanh u2 là tỷ số truyền cấp chậm u2= 1,1.3 u h = 1,1.3 13,6 = 2,625 ⇒ u1 = 13,6 = 5,18 2,625 III . XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ TRÊN CÁC TRỤC :  Dựa vào công suất cần thiết của động cơ và sơ đồ hệ dẫn động ta tính các trị số của công suất, mômen và số vòng quay trên các trục. 1.Tốc độ quay của các trục:  Số vòng quay trên trục số I : n I = nđc = 1458(v / ph )  Số vòng quay trên trục số II : n II = n I 1458 = = 281,5(v / ph ) u1 5,18  Số vòng quay trên trục III : n III = n II 281,5 = = 107,2(v / ph ) u II 2,625  Số vòng quay trên trục công tác: nct = n III = 107,2(v / ph ) 2.Tính công suất trên các trục : Với sơ đồ tải trọng không đổi ta có : Công suất danh nghĩa trên trục động cơ là : Pdc = Pđlvc = Pctlv 7,31 = = 8,1( Kw) nΣ 0,9  Công suất danh nghĩa trên trục số I : PI = PCT .η O .η KN = 7,31.0,9.1 = 7,23( Kw)  Công suất danh nghĩa trên trục số II : Trường Đại học kỹ thuật công nghiêp Thái Nguyên 11 §å ¸n m«n häc PII = PI .η BR .η O = 7,23.0,97.0,99 = 6,94( Kw)  Công suất danh nghĩa trên trục số III : PIII = PII .η BR .η O = 6,94.0,97.0,99 = 6,67( Kw)  Công suất danh nghĩa trên trục công tác: PCT = PIII .ηO .η KN .η XT = 6,67.0,97.0,99 = 6,4( Kw) 3 . Tính mômen xoắn : Mômen xoắn trên các trục được xác định theo công thức : Pi T = 9,55.10 ni 6  Mômen xoắn trên trục động cơ là: Tđc = 9,55.10 6. Pđc 8,1 = 9,55.10 6. = 53055,5( Nmm) nđc 1458  Mômen xoắn trên trục số I : TI = 9,55.10 6. PI 7,23 = 9,55.10 6. = 47357( Nmm) nI 1458  Mômen xoắn trên trục số II : TII = 9,55.10 6. PII 6,94 = 9,55.10 6. = 235442,3( Nmm) nII 281,5  Mômen xoắn trên trục III : TIII = 9,55.10 6. PIII 6,67 = 9,55.10 6. = 594202,4( Nmm) nIII 107,2  Mômen xoắn trên trục công tác: TCT = 9,55.10 6. PCT 6,4 = 9,55.10 6. = 570194,3( Nmm) nCT 107,2 Trường Đại học kỹ thuật công nghiêp Thái Nguyên 12 §å ¸n m«n häc 4. Lập bảng kết quả Các kết quả tính ở trên là số liệu đầu vào cho các phần tính toán sau này, ta lập bảng thống kê các kết quả đã tính toán như trong bảng 1.1. sau đây Bảng 1.1. Các kết quả tính toán động lực học các trục Thông số trục Động cơ Tỷ số truyền 1 Trục I Công suất P Số vòng quay Mômen xoắn (KW) n(v/ph) T (Nmm) 8,1 1458 53055,5 7,23 1458 47357 6,94 281,5 235442,3 6,67 107,2 594202,4 6,4 107,2 570194,3 2,625 Trục II 5,18 Trục III Trục công tác 1 Trường Đại học kỹ thuật công nghiêp Thái Nguyên 13 §å ¸n m«n häc PHẦN II: THIẾT KẾ CÁC BỘ TRUYỀN CƠ KHÍ 1. Thiết kế bộ truyền cấp nhanh: 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 vật liệu cho 2 bánh răng của bộ truyền cấp nhanh là thép nhóm I có độ rắn HB < 350; và chọn cặp vật liệu cho bộ truyền cấp nhanh là như nhau với lưu ý rằng bánh răng nhỏ có độ rắn lớn hơn độ rắn bánh răng lớn từ 10 đến 15 đơn vị. Tra bảng (6.1)[1] ta có: - Bánh nhỏ 1: Thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB 241 - 285 có σb1 = 850 Mpa σch1 = 580 Mpa - Bánh lớn 2: Thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB 238 - 255 có σb2 = 750 Mpa σch2 = 450 Mpa 1.2 Ứng suất cho phép: Ứng suất tiếp xúc cho phép [σH], ứng suất uốn cho phép [σF] được xác định theo công thức. [σH] = σoHlim.KHL. ZR .ZV .KXH / SH (1) o (2) [σF] = σ Flim. KFC. KFL.YR/ SF o o  σ Hlim, σ Flim:ứng suất tiếp xúc cho phép và ứng suất uốn cho phép ứng với số chu kì cơ sở. Theo bảng 6.2 với thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB 180 … 350 σ H0 lim = 2 HB + 70 ,SH =1,1 ; σ F lim = 1,8HB ;SF =1,78 Chọn độ rắn bánh nhỏ HB1 =2,độ rắn bánh lớn HB2 =220 σHlim1 = 2.HB + 70 = 2.285+70 = 640(MPa) σFlim1 =1,8.HB =1,8.285= 513(MPa) σHlim2 = 2.HB + 70 = 2.255+70=580(MPa) σFlim2 =1,8.HB =1,8.255=459(MPa)  KFC: Hệ số xét đến ảnh hưởng đặt tải. KFC = 1 do bộ truyền quay 1 chiều;  KHL,KFL: Hệ số tuổi thọ, xét đến ảnh hưởng của thời gian phục vụ và chế độ tải trọng của bộ truyền, được xác định theo công thức sau: KHL = KFL = mH mF N HO N HE N FO N FE +) m H , m F : Bậc đường cong mỏi khi thử về tiếp xúc và uốn. Khi độ rắn mặt răng HB<= 350 thì m H = m F = 6 Trường Đại học kỹ thuật công nghiêp Thái Nguyên 14 §å ¸n m«n häc +) N HO , N FO : Số chu kỳ thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về ứng suất tiếp xúc, ứng suất uốn. 2, 4 N HO = 30.H HB N HO1 = 30.285 2, 4 = 2,34.10 7 N HO 2 = 30.255 2, 4 = 1,789.10 7 Đối với thép 45: N FO = 4.10 6  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, tΣ: 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. N HE1 = N FE1 = 60.1.1458.5.365.0,8 = 12,8.10 7 N HE 2 = N FE1 12,8.10 7 = = 2,5.10 7 u1 5,18 N HE1 > N HO1 Ta thấy: N HE 2 > N HO 2 ; N FE 2 > N FO N HE1 = N HO1 Ta lấy : N HE 2 = N HO 2 N FE 2 = N FO ⇒ KHL = 1; KFL = 1  SH,SF: Hệ số an toàn khi tính về tiếp xúc và uốn. Theo bảng 6.2[1] ta có: SH = 1,1; SF = 1,78 ;  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), (2) ta có: [σH1] = 640.1.1.1/1,1 = 581,82 (MPa) [σH2] = 580.1.1.1/1,1 = 527,27 (MPa) [σH] = ([σH1] + [σH2] )/2 = 554,55 (MPa) Mặt khác: [σH] ≤ 1,25.[σH]min=1,25.527,27=659 ⇒ Vậy giá trị trung bình [σH] không vượt quá 1,25.[σH]min. [σF1] = 513.1.1/1,78 = 288,2 (MPa) [σF2] = 459. 1/1,78 = 257,87 (MPa) * Ứng suất tiếp xúc cho phép khi quá tải: Trường Đại học kỹ thuật công nghiêp Thái Nguyên 15 §å ¸n m«n häc [σH1]Max = 2,8.σch1 = 2,8 .580 = 1624 (MPa) [σH2]Max = 2,8.σch2 = 2,8 .450 =1260 (MPa) * Ứng suất uốn cho phép khi quá tải: [σF1]Max = 0,8.σch1 = 0,8.580 = 464 (MPa) [σF2]Max = 0,8.σch2 = 0,8.450 = 360 (MPa) 1.3 Xác định thông số cơ bản của bộ truyền: Đối với hộp giảm tốc, thông số cơ bản là khoảng cách trục aw. Nó được xác định theo công thức (6.15a)[1]: aW 1 = K a .(u1 ± 1).3 T1 .K HB [σ H ]2 .u1 .ψ ba (3) Trong đó:  Dấu (+) khi bộ truyền ăn khớp ngoài, dấu (-) khi bộ truyền ăn khớp trong.  Ka: hệ số phụ thuộc vào vật liệu của cặp bánh răng. Tra bảng 6.5 (TTTKHDĐCK) ta có: Ka = 43 Mpa1/3  T1: Mô men xoắn trên trục bánh chủ động; T1 = 47357(Nmm)  [σH]: ứng suất tiếp xúc cho phép; [σH] = 554,55 MPa  u: Tỉ số truyền của bộ truyền; u = 5,18  ψba :Hệ số chiều rộng bánh răng. Tra bảng 6.6 (TTTKHDĐCK) ta có: ψba = 0,3  KHB : Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng khi tính về tiếp xúc. Ta có: ψbd = 0,5. ψba ( u +1) = 0,5.0,3(5,18 + 1) = 0,927 Tra bảng 6.7 (TTTKHDĐCK) ta có KHβ = 1,12 Thay các giá trị đã tính vào (3) ta có: a w1 = 43.(5,18 + 1).3 47357.1,12 = 127,7(mm) 554,55 2.5,18.0,3 Chọn aW1 = 130 (mm) Trường Đại học kỹ thuật công nghiêp Thái Nguyên 16 §å ¸n m«n häc 1.4 Xác định các thống số ăn khớp a) Xác định modun: Sau khi xác định được khoảng cách trục aw ta có thể tính môđun theo công thức sau: m = (0,01 I0,02)aw = (0,01I0,02)130 = 1,3I2,6 mm Tra bảng 6.8 (TTTKHDĐCK )ta chọn m = 1,5 b) Xác định số răng Z, góc nghiêng β, hệ số dịch chỉnh x: Giữa khoảng cách trục aw, số răng bánh nhỏ Z1, số răng bánh lớn Z2, góc nghiêng β 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 β = 150 - Từ (4) ta suy ra số răng của bánh nhỏ: 2.a w . cos β 2.130. cos15 o Z1 = = = 27,09 (răng) m.(u1 + 1) 1,5.(5,18 + 1) Chọn Z1 = 27 (răng) Vậy số răng bánh lớn là : Z2 = u1.Z1 = 5,18.27 = 139,86 (răng) ⇒ Z2 = 140(răng) Tính lại: tỷ số truyền thực là: u1 = 140 = 5,1852 27 Tổng số răng: Zt = Z1+Z2 = 27 + 140 = 167 (răng) - Tính lại góc nghiêng β: Cosβ = m. Zt 1,5.167 = = 0,9635 2.a w 2.130 ⇒ β = 15,54 0 - Với góc nghiêng β như vậy, ta không cần dịch chỉnh bánh răng để đảm bảo khoảng cách trục cho trước. - Chiều rộng vành răng : bw1 = ψ ba .a w1 . = 0,3.130 = 39(mm) Chọn bw1 = 39 (mm) Trường Đại học kỹ thuật công nghiêp Thái Nguyên 17 §å ¸n m«n häc 1.5 Kiểm nghiệm về độ bền tiếp xúc: Ứng suất xuất hiện trên mặt răng của bộ truyền phải thoả mãn điều kiện (6.33) (TTTKHDĐCK ). 2 .T1 .K H .( u 1 + 1) σ H = Z M .Z H .Z ε . ≤ [σ H ] (5) b w .u 1 .d w21 Trong đó:  ZM: Hệ số kể đến cơ tính vật liệu của các bánh răng ăn khớp. Tra bảng 6.5 [ I ] ta có: ZM = 274 (MPa1/3)  ZH: Hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc. 2. cos β b ZH = sin(2.α tw ) βb: Góc nghiêng của răng trên hình trụ cơ sở. tg βb = cos αt.tg β Đối với cặp bánh răng nghiêng không dịch chỉnh:  tgα  αt = αW = arctg    cos β  Chọn α =200 ; α t = arctg ( tg 20 ) = 20,7 0 = α tw 0 cos15,54 tg βb = cos 20,7.tg 15,54 = 0,26 ⇒ ⇒ βb = 14,580 2. cos14,58 = 1,711 sin( 2.20,7) ZH = • Zε :Hệ số kể đến sự trùng khớp của răng, được xác định thông qua εβ , εα: εα :Hệ số trùng khớp ngang. εα = [1,88 – 3,2.(1/ Z1 + 1/ Z2)]. cosβ εα = [1,88 – 3,2.(1/ 27 + 1/ 140)]. Cos15,54= 1,675 ⇒ Zε = 1 εα 1 = 0,773 1,675 =  KH: Hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc. KH = KHβ.KHα.KHV +) KHβ : Hệ số kể đến sự phân bố tải trọng không đều trên chiều rộng răng Tra bảng 6.7 (TTTKHDĐCK )ta có: KHβ = 1,12. +) KHα: 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 2.130 = = 42,036 (mm) U m + 1 5,1852 + 1 Trường Đại học kỹ thuật công nghiêp Thái Nguyên 18 §å ¸n m«n häc Vận tốc vòng: V = π .d w1 .n1 60.10 3 = 3,14.42,036.1458 = 3,207(m / s ) 60.10 3 Tra bảng 6.13(TTTKHDĐCK ) bộ truyền dùng cấp chính xác 9. Tra bảng 6.14(TTTKHDĐCK )ta có KHα = 1,16;  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 δH : Hệ số kể đến ảnh hưởng của các sai số ăn khớp. Tra bảng 6.15(TTTKHDĐCK )ta có: δH = 0,002 g0 : Hệ số kể đến ảnh hưởng của sai lệch các bước răng 1 và 2. Tra bảng 6.16 (TTTKHDĐCK )ta có: g0 = 73 130 = 2,344 5,1852 2,344.0,3.130.42,036 ⇒ K HV = 1 + = 1,031 2.47357.1,12.1,16 ⇒ K H = 1,12.1,16.1,031 = 1,399 ⇒ v H = 0,002.73.3,207. Thay số vào công thức (5) ta có: σ H = 274.1,711.0,773. 2.47357.1,339.(5,1852 + 1) = 536,93( Mpa ) 0,3.130.5,1852.42,036 2 * Xác định chính xác ứng suất tiếp xúc cho phép. [σH]CX = [σH].ZV.ZR .KHX  Với v = 3,205 (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 8 và chọn cấp chính xác về mức tiếp xúc là 7, khi đó cần gia công đạt độ chính xác với độ nhám Ra = (2,5...1,25)µm. Do đó ZR = 0,95 [σH]CX = 554,5.1.1.0,95=527 (MPa) Sự chênh lệch giữa σH và [σH ] ∆σ H [ σ H ]CX − σ H 527 − 536,93 = .100 0 0 = .100 o o = − 1,884 o o < 4 o o CX 527 [σ H ] Vậy bộ truyền được thiết kế thoả mãn điều kiện bền tiếp xúc. Trường Đại học kỹ thuật công nghiêp Thái Nguyên 19 §å ¸n m«n häc 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, theo công thức (6.43) (TTTKHDĐCK )ta có: σ F1 = 2.T1.K F .Yε .Yβ .YF1 b w .d w1.m n σ .Y σ F2 = F1 F2 ≤ [ σ F2 ] YF1 ≤ [ σ F1 ] (6) (7) Trong đó: +) T1 : Mô men xoắn trên trục chủ động. T1 = 47357 Nmm +) mn: Mô đun pháp. mn = 1,5 +) bW1: Chiều rộng vành răng. bw1 = 39mm +) dW1: Đường kính vòng lăn bánh chủ động. dw1 = 42,036 mm +) Yε: Hệ số kể đến sự trùng khớp của răng. Yε = +) Yβ: Hệ số kể đến độ nghiêng của răng. Yβ = 1 − 1 = 0,597 1,675 β0 140 = 1− 15,54 = 0,889 140 +)YF1 , YF2: Hệ số dạng răng của bánh 1 và 2, phụ thuộc vào số răng tương đương ZV1 ,ZV2:  Tính ZV1 ,ZV2: Z1 27 = = 30,19 (răng) .Chọn Zv1=30 răng 3 3 cos β cos 15,54 o Z2 140 = = = 156,55 (răng) . Chọn Zv1=156 răng 3 3 cos β cos 15,54 o Z v1 = Zv2 Tra bảng 6.18 (TTTKHDĐCK )ta có: YF1 = 3,8, YF2 = 3,6 +) KF: Hệ số tải trọng khi tính độ bền uốn. KF = KFα.KFβ.KFV Trong đó: KFβ: là hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng khi tính về uốn. KFα: là hệ số kể đến sự phân bố không đề tải trọngcho các đôi răng đồng thời ăn khớp khi tính về uốn. Tra bảng 6.7 (TTTKHDĐCK )ta có KFβ =1,28 Tra bảng 6.14 (TTTKHDĐCK )ta có KFα = 1,4 Theo (6.46)[1] : K FV =1+ ν F = δ F .g 0 .v. ν F .b W .d W1 2.T1.K Fβ .K Fα aW u1 Tra bảng 6.15; 6.16 (TTTKHDĐCK )ta có: δF = 0,006; g0 = 73 Trường Đại học kỹ thuật công nghiêp Thái Nguyên 20
- Xem thêm -