Chng 2: Tính toán thiết kế các chi tiết máy I .THIếT Kế CáC Bộ TRUYềN: A. Thiết kế bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng cấp nhanh 1) Chọn vật liệu chế tạo bánh răng. - Bánh nhỏ: Thép 45 th-ờng ho. kb = 600 (N/mm 2 ). ch = 300 (N/mm 2 ). HB = 200. Phôi rèn giả thiết đ-ờng kính < 100 (mm) - Bánh lớn: Thép 35 th-ờng hoá kb = 500 (N/mm 2 ) ch = 260 (N/mm 2 ) HB = 170 Phôi rèn giả thiết đ-ờng kính < 100-300 (mm) 2). Định ứng suất tiếp xúc cho phép: Số chu kỳ làm việc của bánh răng đ-ợc tinh theo công thức sau N td = Tini M Mi u . max 60 2 Trong đó: u: Số lần ăn khớp của 1 răng khi bánh răng quay đ-ợc 1 vòng M i , n i ,T i : Mô men xuắn, Số vòng quay trong một phút, Tổng thời gian làm việc ở chế độ i Mmax : Mô men lớn nhất tác dung lên bánh răng (không tính mô men quá tải trong thời gian ngắn) Số chu kỳ làm việc của bánh lớn : N 2 =5*290*8*60*174.54 [1 2 *0.375+0.5 2 *0,625=50.78*10 6 >No - Số chu kỳ làm việc của bánh nhỏ: N 1 = i. N 2 = 5.5*50.78*10 6 =279.29*10 6 . Vậy đ-ơng nhiên là số chu kỳ làm việc của bánh nhỏ cũng lớn hơn số chu kỳ cơ sở N 0 =10 7 . Do N 1 và N 2 đều lớn hơn số chu kỳ cơ sở của đ-ờng cong mỏi tiếp xúc nên khi tính ứng suất cho phép của bánh nhỏ và bánh lớn lấy K N = 1 ứng suất tiếp xúc của bánh răng tính theo công thức sau: [ ]tx =[] Notx *K N (CT 4/38) [ ] Notx : ứng suất tiếp xúc cho phép khi bánh răng làm việc lâu dài [N/mm 2 ] -ứng suất tiếp xúc của bánh nhỏ: [ ] tx1 = 2.6*200 = 520(N/mm 2 ) -ứng suất tiếp xúc của bánh lớn: [ ] tx2 = 2.6*170 = 442 (N/mm 2 ) Để tính sức bền ta dùng thông số [ ] tx2 = 442 (N/mm 2 ) 3 )Định ứng suất uốn cho phép : N td2 = Tini M Mi u m . max 60 ở đây m là bậc của đ-ờng cong mỏi với thép th-ờng hoá ta lấy m = 6 Bánh lớn : N td =5*290*60*174.54*8[1 6 *0.375+0.5 6 *0.625]=47.5 *10 6 > No Bánh nhỏ : N td1 =i* N td2 =5.5*47.5*10 6 =260*10 6 > No Do N 1 và N 2 đều lớn hơn số chu kỳ cơ sở của đ-ờng cong mỏi uấn nên khi tính ứng suất cho phép của bánh nhỏ và bánh lớn lấy K N = 1 Để xác định ứng suất uấn cho phép lấy hệ số an toàn n = 1.5 và hệ số tập chung ứng suất ở chân răng K = 1.8 .(Vì là phôi rèn và thép th-ờng hoá ) Giới hạn mỏi của thép 45 là: -1 = 0.43*600 = 258 (N/mm 2 ) Giới hạn mỏi của thép 35 là: -1 = 0.43*500=215 (N/mm 2 ) Ưng suất uấn của bánh răng tính theo công thức sau: Kn K Kn K NN u * **)6.14.1( * * ][ "" 1 '' 0 ( Do ứng suất thay đổi theo chu kỳ mạch động) Đối với bánh nhỏ: )/(143 8 . 1 * 5 . 1 258*5.1 ][ 2 1 mmN u đối với bánh lớn: )/(4.119 8 . 1 * 5 . 1 215*5.1 ][ 2 2 mmN u 4). Chọn sơ bộ hệ số tải trọng: k = 1.3 5). Chọn hệ số chiều rộng bánh răng : A = 0. 4 6 ). Tính khoảng cách trục A. 3 2 2 6 * * ][* 10*05.1 )1( n Nk i iA tx )(127 3 54.17425.14.0 27.23.1 2 ) 5.5442 6 1005.1 ()15.5( mmA Chọn khoảng cách trục : A= 127 (mm) 7). Tính vân tốc vòng và chọn cấp chính xác chế tạo bánh răng. V = )1(*1000*60 2 1 n i nA = )/(96.1 )15.5(*1000*60 960*127*14.3*2 sm Với vận tốc vòng trên có thể chọn cấp chính xác chế tạo bánh răng : 9 8). Xác định chính xác hệ số tải trọng K : Ta có : K= Ktt*Kđ Do tải trọng thay đổi có thể tính Ktt gần đúng theo công thức sau : Ktt = (Kttb +1)/2 Chiều rộng bánh răng : b = A *A= 0.4*127 = 50.8 (mm) Đ-ờng kính vòng lăn bánh răng nhỏ: d 1 =2A/(i+1)=2*127/(5.5+1)=39 (mm). Do đó: d = b/d 1 = 55/39 =1.41. Tra bảng ta đ-ợc: Với d = 1.41 thì K ttb = 1.2 Hệ số tập trung tải trọng thực tế: K tt = (1.2+1)/2 = 1.1 Hệ số tải trọng động: K d = 1.2 Hệ số tải trọng: K = K d .K tt = 1.1*1.2=1.32 . Hệ số tải trọng chênh lệch không nhiều so với dự đoán , do đó không phải tính lại khoảng cách trục A : Lấy chính xác A = 127 (mm) 9). Xác định mô đun, số răng và góc nghiêng của răng: Mô đun pháp: m n = (0.010.02)A = (1.272.54) (mm) Lấy m = 1.8 Chọn sơ bộ góc nghiêng =10 0 suy ra cos=0.985. Tổng số răng của hai bánh là: Z t =Z 1 +Z 2 =2*A*cos/m n =2*127*0.985/1.8=139. Số răng bánh nhỏ : Z 1 =2A/ (i+1) = 2*127/5.5+1) = 21.38 (răng) Lấy số răng bánh nhỏ bằng 21 răng. Số răng bánh lớn : Z 2 = i.Z 1 = 5.5*21 = 115 (răng) Tính chính xác góc nghiêng theo công thức: cos 985.0 127*2 8.1*139 *2 * A n m t z =arcos0.985=10 0 . Vậy chiều rộng bánh răng: b= 55 2.5*m n / sin=19.23 (mm). 10). Kiểm nghiệm sức bền uốn của răng. Tính số răng t-ơmg đ-ơng: Z td1 =Z/cos 3 =21/0.985 3 =22 răng. Z td2 =A/ cos 3 =127/0.985 3 =120 răng. Hệ số dạng răng: +Bánh nhỏ: y 1 = 0.392 +Bánh lớn: y 2 = 0.517 Kiểm tra ứng suất uốn (CT 3-34) đối với bánh răng nhỏ : u1 = 1 ][14386.31 5.1*960*21* 2 8.1*392.0 67.2*32.1* 6 10*1.19 '' 1 1 . 2 . 1 1 6 10*1.19 u bnZ n my Nk u2 = u1 *y 1 /y 2 = 24.16 <119 =[ u2 ] 11). Kiểm nghiệm sức bền của răng trong tr-ờng khi chịu quả tải đội ngột trong thời gian ngắn. ứng suất tiếp xúc cho phép cho theo công thức (CT 3-43). +Bánh nhỏ: [ ] txqt1 = 2.5*[] NOTX =2.5*520 = 1300 (N/mm 2 ) +Bánh lớn: { } txqt2 = 2.5*442 = 1105 (N/mm 2 ) ứng suất uấn cho phép khi quá tải (CT3-46). +Bánh nhỏ: [ ] uqt1 = 0.8*[] ch1 = 0.8*300 = 240 (N/mm 2 ) +Bánh nhỏ: [ ] uqt2 = 0.8*260 = 208 (N/mm 2 ) Kiểm nghiệm ứng suất tiếp theo công thức: )mm/N(22.571 8.1*54.174*55 67.2*32.1* 3 )15.5( 5.5*127 6 10*05.1 txqt ][ '' 2 n*b qt K*N*K* 3 )1i( i*A 6 10*05.1 txqt ] [ 2 Ưng suất tiếp xúc quá tải nhỏ hơn ứng suất tiếp xúc cho phép quá tải của bánh 1 và bánh 2 nên đảm bảo điều kiện bền về tiếp xúc . Kiểm nghiệm ứng suất uấn sinh ra khi quá tải là: uqt = Kqt* u <[] uqt uqt1 = Kqt* u1 = 1.8*31.86 = 57.34 < 240 = [] uqt1 uqt2 = Kqt* u1 =1.8*24.16 = 43.48 < 208= [] uqt2 . của hai bánh là: Z t =Z 1 +Z 2 =2* A*cos/m n =2* 127 *0.985/1.8=139. Số răng bánh nhỏ : Z 1 =2A/ (i+1) = 2* 127 /5.5+1) = 21 .38 (răng) Lấy số răng bánh nhỏ bằng 21 răng. Số răng bánh lớn : Z 2 = i.Z 1 . Chng 2: Tính toán thiết kế các chi tiết máy I .THIếT Kế CáC Bộ TRUYềN: A. Thiết kế bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng cấp nhanh 1) Chọn vật liệu chế tạo bánh răng. - Bánh nhỏ: Thép. [N/mm 2 ] -ứng suất tiếp xúc của bánh nhỏ: [ ] tx1 = 2. 6 *20 0 = 520 (N/mm 2 ) -ứng suất tiếp xúc của bánh lớn: [ ] tx2 = 2. 6*170 = 4 42 (N/mm 2 ) Để tính sức bền ta dùng thông số [ ] tx2