PHẦN III: THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG TRONG HỘP GIẢM TỐC

GVHD: DƯƠNG ĐĂNG DANH



ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY



II.Xác định ứng suất cho phép:

Theo bảng 6.2/trang 94 đối với thép C45 tôi cải thiện đạt HB <350 (180÷350)

o

Có: σ H lim = 2HB + 70

S = 1,1(hệ số an toàn khi tính về tiếp xúc)

σ o F lim = 1,8.HB

H



S = 1,75 (hệ số an toàn khi tính về uốn)

Chọn độ rắn:

- Bánh nhỏ: HB1 = 245

- Bánh lớn: HB2 = 230 (để tăng khả năng chạy mòn của răng,nên chọn nhiệt

luyện

bánh răng lớn đạt độ rắn thấp hơn độ rắn bánh răng nhỏ từ 10 đến

15 đơn vị )

o

σ

H

Nên: lim1 = 2×245 + 70 = 560 (Mpa)

F



σ Fo lim1 = 1,8×245 = 441 (Mpa)

σ Ho lim 2 = 2×230+70 = 530 (Mpa)

σ Fo lim 2 = 1,8×230 = 414 (Mpa)

Theo 6.5/trang 93 :

NHo = 30 H2,4HB

Do đó: NHo1 = 30× 2452.4 = 1,6.107

NHo2 = 30×2302.4 = 1,39.107

Vì bộ truyền làm việc có tải trọng thay đổi. `nếu số chu kì thay đổi ứng suất tương

đương được tính theo 6.7/trang 93.

NHE =60.c.Σ (Ti / Tmax)3 .ni.ti

Với : * c =1 số lần ăn khớp trong 1 lần quay.

* Ti moment xoắn ở chế độ i.

* ni (v/p) số vòng quay bánh dẫn.

* ti = 8x 2x 300x 6 = 28800(h) tổng thời gian làm việc.

=> NHE1 = 60×1.(0,7.13 +0,3.0,83) ×(1455/3,25)×33600 = 77,04.107.

3



 T  t

n

=> N HE2 = c. 1 . ∑ t i . ∑  i ÷ . i

u1

 Tmax  åt i

470,32

= 60.1.

.28800.(13 .0,7+0,83 .0,3)

2,84

= 24,43.107

SVTH: VŨ HOÀNG TRÍ



Trang 13



GVHD: DƯƠNG ĐĂNG DANH



ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY



HE2



Ta có N = 24,43.107 > N HO1 = 1,39.107 ⇒ K HL2 = 1

Tương tự cho NHE1

=> NHE1 > NHO1 => KHL1 = 1

Ứng suất tiếp xúc sơ bộ.được xác định :



[ σ H ] =σ Hlim .



Theo công thức (6.1a)/ trang 93:

=>



K Hl

SH



560.1

= 1,1 = 509( MPa )

530.1

[ σ H ] 2 = 1,1 = 481,82 ( MPa )



[ σH ] 1



-Với cấp nhanh sử dụng răng trụ răng thẳng do đó:



[ σ H ] = [ σ H ] 2 = 481,82 (MPa)

[ σ H ] = 481,82 (MPa) < 1,25. [ σ H ] 2 = 1,25.481,82 = 602,28(MPa)



-Với cấp chậm dùng răng trụ răng chữ V:



[ σH ] =



[ σH ] 1 + [ σH ] 2

2



=



509+481,82

= 495,41

2

(MPa)



 Số chu kì thay đổi ứng suất uốn.

mF



Theo 6.8/trang 93:



N FE = 60.c.



∑



 Ti 



÷

Tmax 



.

.n i .t i



* m F :bậc của đường cong mỏi khi thử về tiếp xúc và uốn.

* Ti, ni, ti lần lượt là momen xoắn ,số vòng quay, tổng số giờ làm việc ở chế

độ của bánh răng đang xét.

Với HB(180÷350) ⇒ mF = 6. (tra bảng 6.4/trang 95).

Với



⇒

⇒



470,32

= 60.1. 2,84 .18000.( 16. 0,7 + 0,3.0,86) = 22,6.107



N FE2

NFE2 = 22,6.107 > NFo = 4.106 số chu kì thay đổi ứng suất cở sở khi thử về



uốn

⇒



KFL2 =1

Tương tự cho NFE1

⇒

KFL1 =1

SVTH: VŨ HOÀNG TRÍ



Trang 14



GVHD: DƯƠNG ĐĂNG DANH



ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY



 Ứng suất uốn cho phép, tính theo 6.2a/trang 93.



[σF ] = σ



o

Flim



K FC .K FL

. SF



Trong đó: KFC=1:hệ số xét đến ảnh hưởng đặt tải với bộ truyền quay một chiều.

0

Nên: σ Flim =1,8HB

σ F0 lim1 = 1,8.245 = 441MPa ;



SF = 1,75.



σ F0 lim 2 = 1,8.230 = 414MPa ;



[ σ F1 ]

[ σ F2 ]



441.1.1

= 1,75 = 252 ( MPa )

414.1.1

= 1,75 = 236,57 ( MPa )



Theo (6.13 và 6.14)/trang 95 , ứng suất quá tải cho phép.

Với bánh răng thường hoá, thép tôi cải thiện

*

*

*



[ σ H2 ] max



= 2,8.σ ch2 = 2,8×450 = 1260 ( MPa )



[ σ H1 ] max



= 2,8.σ ch1 = 2,8×580 = 1628 ( MPa )



[ σ H ] max



= 2,8.σch2 = 2,8×450 = 1260 ( MPa )



*σ[



]



F max



= 0,8.σ



ch



khi HB ≤ 350.



*[



σ F1 ] max = 0,8.σ ch1



= 0,8.580 = 464 (MPa)



*[



σ F2 ] max = 0,8.σ ch2



= 0,8.450 = 360 (MPa)



III. Tính toán bộ truyền cấp nhanh:

1. Xác định sơ bộ khoảng cách aw:



a w = K a .(u+1). 3

Theo 6.15a/trang 96:

Trong đó:



SVTH: VŨ HOÀNG TRÍ



T1.K Hβ



[ σH ]



2



.u.Ψ ba



Trang 15



GVHD: DƯƠNG ĐĂNG DANH



ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY



* K a (MPa1/3) = 49,5: hằng số phụ thuộc vào vật liệu ở cặp bánh răng và loại

răng tra bảng 6.5/trang 96.

* u1 = un = 2,84

* T 1 = 163458 (N.mm).

* Ψba = 0,4 - tra bảng 6.6/trang 97.

=> Ψ bd = 0,53.0,4.(2,84 + 1) = 0,81 (công thức 6.16/trang 97).



* K HB = 1,02 - hằng số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng

vành răng khi tính về tiếp xúc , theo bảng 6.7/trang 98.

49,5.(2,84 + 1) 3



=>



a w1 =

Chọn aw1 = 163 (mm)



163458.1,02

= 163,14

(481,82) 2 .2,84.0,4

(mm)



2. Xác định các thông số ăn khớp:

a) Xác định modun m:

Theo bảng 6.17/trang 97:

m = (0,01÷0,02).aw1 = (0,01÷0,02).163 = (1,63÷3,26) (mm)

Chọn m = 3 (mm)

b) Xác định số răng và góc nghiêng β:

Đối với bánh răng thẳng

⇒ β =0: góc nghiêng của răng

m. ( z1 +z 2 )



Từ 6.18/trang 49:

aw = 2.cos β

* z1: bánh răng bánh dẫn

* z2: bánh răng bánh bị dẫn

2a w1



2.163

= 28,29

⇒ z1= m.(u+1) 3.(2,84+1)

(theo 6.19)

=



Chọn z1 = 28 răng

⇒ z2 = un.z1= 2,84.28 = 79,52 răng

Chọn z2 = 79 răng

⇒ zt = z1+z2 = 28+79 = 107 răng

c) Khoảng cách thật sự giữa 2 trục:



SVTH: VŨ HOÀNG TRÍ



Trang 16



GVHD: DƯƠNG ĐĂNG DANH



ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY



m.z t

3.107

=

= 160,5

2

2

awt =



Tỷ số truyền thực sự là:

z2 79

=

= 2,82

z

28

um = 1



Hệ số dịch tâm

a w1

161

- 0,5.(z1 + z 2 ) =

- 0,5.(27 + 79) = 0,167

m

3

1000.y 1000.0,167

ky =

=

= 1,56

zt

107

y=



-



Do đó theo công thức (6.24) hệ số giảm đỉnh răng:



k x .z t

0,032.111

=

= 2,354.10 −3

1000

1000

k = 0,022

- Theo bảng 6.10a chọn x



Δy =



x t = y + Δ y = 0,167 + 2,354.10−3 = 0,17



-Theo 6.26 hệ số dịch chuyển bánh 1

x1 = 0,5.x t -



(z 2 - z1 )

(79 - 28)

y = 0,5.0,17 0,167 = 0,047

zt

107



-Hệ số dịch chỉnh bánh 2

x 2 = x t - x1 = 0,17 - 0,047 = 0,123



Theo công thức 6.27 góc ăn khớp;

cosαtw =



z t .m.cosα 107.3.cos20

=

= 0,937

2a w1

2.161



⇒ α tw = 20,480



3. Kiểm nghiệm răng theo độ bền tiếp xúc:

Ứng suất tiếp xúc xuất hiện trên mặt răng của bộ truyền phải thỏa mãn điều kiện

sau:

σ H = ZM .ZHε.Z



Công thức 6.33/trang 105 :

Trong đó:



2.T1.K H .(u+1)

b w .u.d w 2



≤



[ σH ]



• Z M = 274 (MPa)1/3 hằng số kể đến cơ tính vật liệu của bánh răng ăn khớp,



trị số ZM được tra theo bảng 6.5/trang 96.



SVTH: VŨ HOÀNG TRÍ



Trang 17



GVHD: DƯƠNG ĐĂNG DANH



2



• ZH=



ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY



cosβb

sin2α wt



hằng số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc.

βb – góc nghiêng của rang trên hình trụ cơ sở

Theo công thức (6.34)/trang 105.

Tgβb=cosαt.tgβ.

Vì β = 0 → Tgβb = 0 → βb = 0

=>



ZH =



2.cos00

=

sin(2.200 )



2.1

= 1,747

sin(2.20,480 )



* Zε : Hệ số sự trùng khớp của rãnh.

Theo công thức 6.37/trang 105.

εβ =



εβ



bω.sinβ

mπ



: Hệ số trùng khớp dọc.



sin β = 0



bw = ψ ba .aw = 0, 4.161 = 64, 4 ( mm )





εβ







Tính



= 0.



Zε =



εβ



theo công thức 6.36a/trang 105.



4 - εα

3



ε α : Được tính theo công thức 6.38b/105.



 

 1

1 

 1 1 

0

ε α = 1,88 - 3,2 

+

÷cosβ  = 1,88 - 3,2.  + ÷cos0  = 1,72

Z2 

 28 79 



 Z1



 

Zε =



4 - 1,72

= 0,87

3



KH : Hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc theo công thức 6.39/trang 106.

Theo công thức 6.39/ trang 106: KH = KHβ.KHα.KHV.

* KHβ : Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành

răng.

Chọn

KHβ = 1,02

* KHα : Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng các đôi răng đồng thời

ăn khớp bánh răng.

SVTH: VŨ HOÀNG TRÍ



Trang 18



GVHD: DƯƠNG ĐĂNG DANH



ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY



Đối với bánh răng thẳng tra bảng 6.14/trang 107 => KHα =1,01

* KHV : Hệ số kể đến tải trọng động xuất hiện trong vùng ăn khớp.

Theo công thức 6.41 /trang 107.

K HV = 1 +



v H .b w .d w1

2.T1K Hβ .K Hα



v H = δ H .g 0 .v.



aw

um



*

- δH = 0,006 : Hằng số kể đến ảnh hưởng của các sai số ăn khớp tra bảng

6.15/trang 107.

- g 0 = 56 : Hằng số kể đến ảnh hưởng của các sai lệch các bước răng bánh 1

và 2 tra bảng 6.16/107.

π.d w1.n1

60000 (6.40/trang 106).

2a w1

2.161

d w1 =

=

= 84,29 (mm)

u

+

1

2,82

+

1

m

Với

;

v=







v=



3,14.84,29.470,32

= 2,076 (m/s)

60000



v H = 0,006.56.2,076.





161

= 5,27

2,86



Chiều rộng vành răng:



b w = ψ ba .a w = 0,4.161 = 64,4 (mm)



-







K HV = 1 +



5,27.64,4.84,29

= 1,08

2.163458.1,02.1,01



KH = KHβ.KHα.KHV = 1,02.1,01.1,08 = 1,11

Vậy với:

ZM = 274(MPa)1/3

KH = 1,11

dw1 = 84,29(mm)

σ H = ZM .ZHε.Z . 3



ZH = 1,747

Zε = 0,87

T1 = 163458(N.mm)um = 2,82

bw = 64,4(mm)



2T1.K H .(u m +1)

2.163458.1,11.(2,82+1)

= 274.1,747.0,87. 3

2

bω.u m .d ωm

64,6.2,85.(84,29) 2



= 431,65 (MPa)



Xác định ứng suất cho phép:

Theo công thức 6.1/trang 91 và công thức 6.1a:

•



SVTH: VŨ HOÀNG TRÍ



Trang 19



GVHD: DƯƠNG ĐĂNG DANH



ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY



[ δ H ] = [ δ H ] .ZR .ZV .K xH

'



→



Với:



[ δ H ] = [ δ H ] 2 = 481,8( MPa)

'



*v = 2,076 m/s <5m/s => ZV = 0,91.

*ZR : Hệ số xét đến độ nhám của mặt làm việc. Cấp chính xác động học là 8

dp01 cần gia công độ nhám là Ra ≤ 1, 25 ÷ 0, 63 ( µ m) => ZR = 1.

d1 = m.z1 = 84 ( mmβ) ( = 0 => cosβ = 1



Với:



d 2 = m.z 2 = 237 ( mm )



)



=> d a1 = d1 + 2.(1 + x1 - Δy).m



= 84 + 2. ( 1 + 0,047 - 2,354.10 -3 ) .3

= 90,27 ( mm )



=> d a2 = d 2 + 2.(1 + x 2 - Δy).m



= 237+2. ( 1+0,137-2,354.10 -3 ) .3

= 243,72 ( mm )



Với da < 700 (mm) =>KxH = 1





Vậy ta có





[σH ]



= 481,82.0,91.1.1 = 438,5 (MPa)



σ H =431,65 < [ σ H ] = 438,5 (MPa)



Thoả điều kiện ứng suất.



4. Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn:

Để đảm bảo độ bền uốn cho răng , ứng suất uốn sinh ra tại chân răng không để

vượt quá 1 giá trị cho phép:

σ F1 =



2T1.K Fε.Y β.Y F1

.Y

b w .d w1.m



Theo 6.43/trang 108: Độ bền uốn

Trong đó:

*Yε = 1/εα:Hệ số kể đến độ khớp của răng.





Yε =



≤ [ σ F1 ]



1

= 0,58

1, 72



*T1 : mômen xoắn trên bánh chủ động

*m = 3 mô đun pháp.

SVTH: VŨ HOÀNG TRÍ



: T1 = 163458 (Nmm).

Trang 20



GVHD: DƯƠNG ĐĂNG DANH



*YB = 1 -



ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY



β

140



β=0 → Yβ = 1: Hệ số kể đến độ nghiêng của răng.

* YF1;YF2 : Hệ số dạng răng của bánh 1 và 2 vào số răng tương đương.

Dựa vào bảng 6.18/trang 109 → YF1 = 3,784

→ YF2 = 3,58

Tra bảng 6.7/trang 98 → KFβ = 1,03

Theo 6.14/trang 107→ KFα = 1,27

KF = KFβ. KFα. KFV

aw

u



υ F = δ F .g o .v



δF = 0,016 tra bảng 6.15/107

g0 = 56.

161

2,82 = 14,05

 υF = 0,016.56.2,076.



Theo công thức 6.4/trang 109.

K FV = 1 +



vF .b w .d w1

14,05.64,4.84,29

= 1+

= 1,18

2T1.K Fβ .K Fβ

2.163458.1,03.1,27



KF = 1,03.1,27.1,18 = 1,54

σ F1 =



2.163458.1,54.0,58.1.3,78

= 67,78 (MPa)

64,4.84,29.3



Theo công thức 6.44/trang 108

σ F2 =



σ F1.YF2

67,78.3,58

=

= 64,19 (MPa)

YF1

3,78



Theo công thức 6.2 và công thức 6.2a:

=> [ σ F ] = [ σ F ] .YR .YS .K xF

'



Với:

YR = 1: Hệ số xét đến ảnh hưởng độ nhám bề mặt lượn chân răng.

YS = 1,08 – 0,0695.ln(m) = 1,08 – 0,0695ln(3) = 1,004 : Hệ số xét đến độ

nhạy của vật liệu được tâp trung ứng suất, trong đó mô đun tính bằng mm.

KxF = 1: Hệ số xét đến kiểm tra bánh răng đến độ uốn với da ≤ 400(mm).

[ σ F1 ] = 252.1,004.1.1 = 253,008(MPa),



[ σ F2 ]



= 236,6.1,004.1.1 = 236,944 (MPa)



SVTH: VŨ HOÀNG TRÍ



Trang 21



GVHD: DƯƠNG ĐĂNG DANH



Ta có:





ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY



σ F1 < [ σ F1 ]

σ F2 < [ σ F2 ]



Thoả điều kiện về độ bền uốn.



5. Kiểm nghiệm răng về quá tải:

Theo công thức 6.48/trang 110

σ H max = σ H . K qt ≤ [ σ H ] max

Với



[ σ H ] max



Ta có:



= 2,8.σ ch



K qt =



Tmax

=1

T



σ Hmax = σ H . K qt = 431,65 (MPa)

=> σ H max = 431, 65 ≤ [ σ H ] max = 1260 ( MPa )



Theo công thức 6.49. Ứng suất cực đại σ Fmax thoả.

σ

= σ F .K qt ≤ [ σ F ] max

Điều kiện: Fmax

Với bánh dẫn:

Vậy



σ F1max = σ F1.K qt = 67,78 (MPa)



σ Fmax ≤ [ σ Fmax ] = 464 ( MPa )



Và bánh bị dẫn:



σ F2max = σ F2 .K qt = 64,19 (MPa)



Vậy: F2max [ F ] max

Kết luận: bộ truyền đạt yêu cầu về quá tải

σ



≤ σ



=360(MPa)



6. Các thông số và kích thước bộ truyền răng cấp nhanh:

* Khoảng cách trục:

* modum

* Bề rộng bánh răng:

* Hệ số hiệu chỉnh

* Số răng

* Đường kính vòng chia:

*Đường kính đỉnh răng:



SVTH: VŨ HOÀNG TRÍ



a = 161 mm

m = 3 mm

b = 64,4 mm

x1 = 0,047

x2 = 0,123 mm

z1=28 răng ; z2=79 răng

d1 = 84 mm

d2 = 237 mm

da1= 90 mm

da2 = 243 mm

Trang 22



GVHD: DƯƠNG ĐĂNG DANH



ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY



* Đường kính đáy răng:



df1 = d1- (2,5-2x1) = 76,78 mm

df2 = d2- (2,5-2x2) = 230,24 mm



IV. Tính toán bộ truyền cấp chậm:

1. Xác định khoảng cách trục:

T2 .K Hβ



[ σH ]



2



.u c .ψ ba

aw2 = Ka(u2+1)

Trong đó: Ka = 43 (MPa1/3) (răng chữ V, thép – thép)

T2 = 448089 (Nmm)

= 495,41 (MPa)

uc = 2,5

ψba = 0,3

ψbd = 0,5. ψba(u+1) = 0,53.0,3.(2,275+1) = 0,49

Theo bảng 6.7: ta chọn KHβ = 1,08

448089.1, 06

3



( 495, 41)

⇒ aw2 = 43.(2,275+1)



2



.2, 275.0,3



= 199,32 (mm)



Chọn aw2 = 199(mm)



2. Xác định các thông số ăn khớp:

Theo (6.17) modun:

m = (0,01 : 0,02).aw = (0,01 : 0,02).199 = 1,88 : 3,16 (mm)

Chọn modun pháp m = 3 (mm)

Xác định số răng, góc nghiêng β, hệ số dịch chỉnh

Chọn sơ bộ: β = 350 => cosβ = 0,819

Số răng bánh nhỏ: Z1= = = 33,18

Chọn Z1 = 33 răng.

Số răng bánh lớn: Z2 = uc.Z1 = 2,275.33 = 75,08

Chọn Z2 = 75 răng.

Do đó, tỷ số truyền thực tế là: um= = 2,28

cosβ = m.(Z1+Z2)/(2aw) = = 0,79

⇒ β = 37040’ < 400

Vì z1 > 30 răng nên không dùng dịch chỉnh.

3. Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc:

Theo công thức (6,33) ứng suất tiếp xúc trên rang làm việc:

SVTH: VŨ HOÀNG TRÍ



Trang 23