Xem mẫu
- §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. 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 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.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP – THÁI NGUYÊN
Lớp: LT09B 1
- §å ¸n m«n häc ThiÕt kÕ s¶n phÈm víi CAD
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
- §å ¸n m«n häc ThiÕt kÕ s¶n phÈm víi CAD
CHƯƠNG 1
TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC HỆ DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ
1. Tính chọn động cơ điện
0.1.1 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 lo ại động c ơ
này có cấu tạo, vận hành đơn giản nhất và không cần biến đổi dòng điện.
0.1.2 Chọn công suất động cơ
Công suất trên trục động cơ điện được xác định theo công thức (2.8)-[1].
Pt
PCT = (1)
η
Trong đó: PCT: Công suất cần thiết trên trục động cơ ( kW)
PT: Công suất tính toán trên trục máy công tác (kW)
η : Hiệu suất truyền động
Với: η = η12η2η32 Tra bảng 2.3[1] ta có:
4
η1: Hiệu suất của bộ truyền bánh răng (η1 = 0,97)
η2: Hiệu suất của 1 cặp ổ lăn (η2 = 0,993)
η3: Hiệu suất của khớp nối (η3 = 1)
Vậy hiệu suất truyền động là: η = 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]:
Ft .V
PT = PLV =
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:
3,3.1000.2,4
PT = PLV = = 7,92(kW)
1000
Thay vào (1) ta có công suất cần thiết trên trục động cơ là:
Pt 7,92
PCT = = =8,656(kw)
η 0,915
0.1.3 Chọn tốc độ đồng bộ của động cơ
Số vòng quay của trục công tác theo công thức (2.16)-[1] ta có:
60.103.V 60.103.2,4
n CT = = = 117,589(v / ph)
π .D π .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)
0.1.4 Chọn động cơ thực tế
Điều kiện để chọn động cơ như sau:
dc dc
Pdm Pdt (kW)
Tra bảng P.13 [I] ta có:
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP – THÁI NGUYÊN
Lớp: LT09B 5
- §å ¸n m«n häc ThiÕt kÕ s¶n phÈm víi CAD
Vận tốc
Kiểu động Công
quay(v/ph Cos ϕ η% Tmax/Tdn Tk/Tdn
cơ suất(kW)
)
4A132M4Y3 11 1458 0,87 87,5 5,5 2,0
0.1.5 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 đ ủ lớn đ ể th ắng s ức 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 dc
Pmm Pbd
Trong đó: Pmmdc: công suất mở máy của động cơ (kW)
TK dc
Pmm =
dc
.Pdm = 2.11 = 22(kW)
Tdn
Pbddc: Công suất ban đầu trên trục động cơ (kW)
Pbd = K bd .Plv = 1,3.8,656 = 11,25(kW)
dc dc
dc dc
Ta có: Pmm Pbd 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:
n dc
u=
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 nh ư đã cho trong s ơ đ ồ 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 h ộp gi ẩm t ốc
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:
ψ ba 2
u2 = 3 .u h
0,96.ψ ba1
Với ψba2, ψba1: hệ số chiều rộng bánh răng cấp chậm, cấp nhanh.
ψ ba 2
Chọn = 1,3 thì u 2 = 1,1. 3 u h = 2,5
ψ ba1
uh
� u1 = = 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:
lv
Pct
Pdc = P =
lv
dc = 8,656(kw)
η
- Công suất danh nghĩa trên trục I:
PI = Pdc .ηdc+ I .η0 = 8,656.1.0,993 = 8,6(kw)
- Công suất danh nghĩa trên trục II:
PII = PI .ηI+ II .η0 = 8,6.0,97.0,993 = 8,22(kw)
- Công suất danh nghĩa trên trục III:
PIII = PII .ηII+III .η0 = 8,28.0,97.0,993 = 7,98(kw)
- Công suất danh nghĩa trên trục IV:
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP – THÁI NGUYÊN
Lớp: LT09B 7
- §å ¸n m«n häc ThiÕt kÕ s¶n phÈm víi CAD
PIV = PIII .ηIII+ IV .η0 = 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)
n I 1458
- Số vòng quay trên trục II: n II = = 294(v / ph)
u1 4,96
n II 294
- Số vòng quay trên trục III: n III = = 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:
Pdc .9,55.106 8,656.9,55.106
lv
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
- §å ¸n m«n häc ThiÕt kÕ s¶n phÈm víi CAD
Động cơ Trục I Trục II Trục III Trục IV
U 1 4,96 2,5 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 vi ệc 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 σb1 = 850 Mpa
σch1 = 580 Mpa
- Bánh lớn 2:
Thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB 192 … 240 có σb2 = 750 Mpa
σch2 = 450 Mpa
2.1.2 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 (1.1)
[σF] = σoFlim. KFC. KFL.YR/ SF (1.2)
Với: σoHlim, σoFlim: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:
σ0Hlim1 = 2.HB + 70 = 2.270 +70 = 610 (MPa)
σoFlim1 =1,8.HB =1,8.270 = 486 (MPa)
σ0Hlim2 = 2.HB + 70 = 2.230 +70 = 530 (Mpa)
σoFlim2 =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.
N HO
KHL = mH
N HE
N FO
KFL = mF
N FE
m H , m F : Bậc đường cong mỏi.
mH = mF = 6
N HO , N FO : Số chu kỳ thay đổi ứng suất cơ sở khi th ử về ứng su ất ti ếp
xúc, ứng suất uốn.
N HO = 30.H 2,4
HB
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, 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.
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
- §å ¸n m«n häc ThiÕt kÕ s¶n phÈm víi CAD
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:
[σH1] = 610.1.1/1,1 = 554,55 (MPa)
[σH2] = 530.1.1/1,1 = 481,82 (MPa)
[σH] = ([σH1] + [σH2] )/2 = 518,19 (MPa)
[σF1] = 486.1/1,75 = 277,71 (MPa)
[σF2] = 414. 1/1,75 = 236,57 (MPa)
* Ứng suất tiếp xúc cho phép khi quá tải:
[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)
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:
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP – THÁI NGUYÊN
Lớp: LT09B 12
- §å ¸n m«n häc ThiÕt kÕ s¶n phÈm víi CAD
T1.K H β
aW 1 = K a .(u1 + 1). 3 (3)
[σ H ]2 .u1.Ψ ba
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)
[σH]: ứng suất tiếp xúc cho phép.
[σH] = 518,19 MPa
u: Tỉ số truyền của bộ truyền.
u = 4,96
ψba :Hệ số chiều rộng bánh răng.
Tra bảng 6.6 [1] ta có: ψba = 0,3
KHB : Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chi ều r ộng vành
răng.
Ta có: ψbd = 0,5. ψba ( u +1) = 0,5.0,3(4,96 + 1) = 0,894
Tra bảng 6.7 [1] ta có KHβ = 1,07
Thay các giá trị đã tính vào (3) ta có:
56330,6.1,07
a w1 =43.(4,96+1). 3 =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 β , hệ số dịch chỉnh x
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP – THÁI NGUYÊN
Lớp: LT09B 13
- §å ¸n m«n häc ThiÕt kÕ s¶n phÈm víi CAD
Giữa khoảng cách trục aw, số răng bánh nhỏ Z 1, số răng bánh lớn Z2, góc
nghiêng β của răng và modun trong bộ truyền ăn khớp ngoài liện h ệ với nhau
theo công thức:
m ( Z1 +Z2 )
aw = (4)
2cosβ
- Chọn trước góc nghiêng β = 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)
109
Tính lại: tỷ số truyền thực là: u1 = 4,96
22
Tổng số răng: Zt = Z1+Z2 = 131 (răng)
- Tính lại góc nghiêng β:
Zt 2.131
cosβ=m = =0,96 β=17,020
2a w 2.137
- 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:
2.T1.K H .(u1 +1)
σH = ZM .ZH .Zε. [ σH ] (5)
b w .u1.d 2
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)
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP – THÁI NGUYÊN
Lớp: LT09B 14
- §å ¸n m«n häc ThiÕt kÕ s¶n phÈm víi CAD
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 ;
� tg 20 �
αt = arctg � 0 �
= 20,840
�cos17,02 �
tg βb = cos 20,840.tg 17,020 = 0,29 ⇒ βb = 15,970
2.cos15,970
⇒Z H = = 1,7
sin(2.20,840 )
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/ 22 + 1/ 109)]. Cos17,020= 1,63.
εB: Hệ số trùng khớp dọc
εβ = bW.sin β /(m.π)
εβ = 41,1.sin 17,020 / ( 2. 3,14 ) = 1,92 > 1
1 1
⇒Zε = = =0,78
εα 1,63
KH: Hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc.
KH = KHβ.KHα.KHV
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP – THÁI NGUYÊN
Lớp: LT09B 15
- §å ¸n m«n häc ThiÕt kÕ s¶n phÈm víi CAD
KHβ : Hệ số kể đến sự phân bố tải trọng không đều trên chiều rộng răng
Tra bảng 6.7 [1] ta có: KHβ = 1,07.
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:
2a W1 2.137
d w1 = = =46 (mm)
U m +1 4,96+1
π.d W1.n1 3,14.46.1458
Vận tốc vòng: v= = =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 KHα = 1,16; KFα = 1,4.
KHV : Hệ số kể đến tải trọng động xuất hiện trong vùng ăn khớp
ν H .b w .d w1
K HV =1+
2.T1.K Hβ .K Hα
aw
ν H =δH .g 0 .v.
u1
δH: Hệ số kể đến ảnh hưởng của các sai số ăn khớp.
Tra bảng 6.15[1] 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 [1] ta có: g0 = 73.
137
� ν H =0,002.73.3,51. = 2,7
4,96
2,7.45.46
� K HV =1+ = 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:
2.56330,6.1,29.(4,96+1)
σ H =274.1,7.0,78. =491,5 MPa
45.4,96.46 2
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP – THÁI NGUYÊN
Lớp: LT09B 16
- §å ¸n m«n häc ThiÕt kÕ s¶n phÈm víi CAD
* Xác định chính xác ứng suất tiếp xúc cho phép
[σH]CX = [σH].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 ch ọn cấp chính xác v ề m ức ti ếp xúc là 8, 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 = 518,19.1.1. 0,95 = 492,28 (MPa)
Sự chênh lệch giữa σH và [σH ]
[σ H ] − σ H 492,28 − 491,5
.100% = .100% = 0,2% < 4%
[σ 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.
2.T1.K Fε.Y β F1
.Y .Y
σ F1 = [ σ F1 ] (6)
b w .d w1.m n
σ F1 .YF2
σ F2 = [ 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
1
Yε: Hệ số kể đến sự trùng khớp của răng. Yε = =0,61
1,63
17,02
Yβ: Hệ số kể đến độ nghiêng của răng. Yβ =1- =0,88
140
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP – THÁI NGUYÊN
Lớp: LT09B 17
- §å ¸n m«n häc ThiÕt kÕ s¶n phÈm víi CAD
YF1 , YF2: Hệ số dạng răng của bánh 1 và 2.
Tính ZV1 ,ZV2:
Z1 22
ZV1 = = =25,16
cosβ cos 17,02 0
3 3
Z2 109
ZV2 = = =124,67
cosβ cos 17,02 0
3 3
Tra bảng 6.18 [I] ta có: YF1 = 3,9, YF2 = 3,6
KF: Hệ số tải trọng khi tính độ bền uốn.
KF = KFα.KFβ.KFV
Tra bảng 6.7 [1] ta có KFβ =1,16
Tra bảng 6.14 [1] ta có KFα = 1,4
ν F .b W .d W1
K FV =1+ b 2 − 4ac
2.T1.K Fβ .K Fα
aW
ν F = δ F .g 0 .v.
u1
Tra bảng 6.15; 6.16 [1] ta có: δF = 0,006; g0 = 73
137
ν F =0,006.73.3,51 =8,08
4,96
8,08.45.46
K FV =1+ =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:
2.56330,6.1,77.0,61.0,88.3,9
σ F1 = =100,73MPa < 277,71MPa
45.46.2
100,73.3,6
σ F2 = =92,98MPa < 236,57MPa
3,9
Ta thấy σF1 < [σF1]; σF2 < [σF2]
Vậy bộ truyền được thiết kế thỏa mãn điều kiện bền uốn.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP – THÁI NGUYÊN
Lớp: LT09B 18
- §å ¸n m«n häc ThiÕt kÕ s¶n phÈm víi CAD
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.
Tqt 1,3T
Ta có hệ số quá tải (6.48)[1]: K qt = = = 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 ti ếp xúc c ực đại
σHMax không vượt quá một giá trị cho phép. Nghĩa là:
σH Max = σH . K qt ≤ [σH]Max
� σ H max = 491,5. 1,3 = 560,4(MPa) � σH ] max = 1260MPa
[
+ Đồng thời để đề phòng biến dạng dư hoặc phá hỏng tĩnh m ặt l ượn chân
răng thì: σ F max = σ F 1 .K qt ≤ [σ F ] max
⇒ σ F 1 max = σ F 1 .K qt = 100,73.1,3 = 130,9( MPa) ≤ [σ F 1 ] max = 464 MPa ⇒
σ F 2 max = σ F 2 .K qt = 92,98.1,3 = 120,87( MPa) < [σ F 2 ] max = 360 MPa
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
- §å ¸n m«n häc ThiÕt kÕ s¶n phÈm víi CAD
Bảng thông số cơ bản của bộ truyền cấp nhanh
Ký Kết Đơn
Thông số Công thức tính
hiệu quả vị
Khoảng cách trục aw a = 0,5.m.(Z1 + Z2)/cos β 137 mm
D1 D1 = m.Z1/cosβ 46,02 mm
ĐK vòng chia
D2 D2 = m.Z2/cosβ 227,99 mm
Da1 Da1 = D1 + 2m 50,02 mm
ĐK vòng đỉnh
Da2 Da2 = D2 + 2m 231,99 mm
Df1 Df1 = D1 – 2,5m 39,02 mm
ĐK vòng chân
Df2 Df2 = D2 – 2,5m 222,99 mm
Db1 Db1 = D1.cosα 43,24 mm
ĐK vòng cơ sở
Db2 Db2 = D2.cosα 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 = ψba. aW1 45 mm
Tỷ số truyền u 4,96
Z1 22
Số răng
Z2 Z2 = U1. Z1 109
X1 0
Hệ số dịch chỉnh
X2 0
Góc nghiêng β 17,02 Độ
Hệ số trùng khớp dọc εβ 1,92
Hệ số trùng khớp ngang εα 1,63
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP – THÁI NGUYÊN
Lớp: LT09B 20
nguon tai.lieu . vn