THIẾT KẾ HỘP GIẢM TỐC HAI CẤP

Chia sẻ: Dam Thuan Quang | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:11

Thêm vào BST

Báo xấu

808
lượt xem 144
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Do hộp giảm tốc 2 cấp chỉ chịu tải trọng trung bình nên ta chọn vật liệu làm bánh răng có độ rắn bề mặt HB

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: THIẾT KẾ HỘP GIẢM TỐC HAI CẤP

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHIỆP VIỆT ĐỨC KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC BỘ MÔN:KĨ THUẬT CƠ SỞ -----***----- BÀI TẬP LỚN MÔN CHI TIẾT MÁY THIẾT KẾ HỘP GIẢM TỐC HAI CẤP LỚP:K2 CĐ ÔTÔ HỌC KỲ I (2008-2009) I. Số liệu kỹ thuật: Công suất : N1= 6kw Số vòng quay trong một phút của trục dẫn : n1 =960v/p Số vòng quay trong một phút của trục bị dẫn : n4 = 100v/p Thời gian sử dụng. Số năm : 7 năm Số ngày trong năm : 250 ngày Số ca trong ngày : 2 ca Số giờ trong ca : 6 giờ Đặc điểm tải trọng. Tải trọng không đổi,bộ chuyền làm việc một chiều, khi mở máy chịu lực quá tải bằng 1,5 lần so với quá tải danh nghĩa. Sơ đồ dẫn động: 1 3 4 2 II. Tính toán thiết kế bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng (cấp nhanh): 1. Chọn vật liệu và cách nhiệt luyện: Do hộp giảm tốc 2 cấp chỉ chịu tải trọng trung bình nên ta chọn vật liệu làm bánh răng có độ rắn bề mặt HB
BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHIỆP VIỆT ĐỨC Ta chọn phương pháp thường hoá vì phương pháp này thường dùng trong các bộ truyền chịu tải trọng nhỏ và trung bình. - Chọn vật liệu làm bánh răng nhỏ là thép 45,phôi rèn (giả thiết đường kính phôi từ100 ÷ 300mm).( theo bảng 3-6T39 STKCTM) Theo bảng (3-8T40 STKCTM) +. giới hạn bền: σ b1 = 580 N/mm2 +. giới hạn chảy: σ ch1 = 290 N/mm2 HB1 = 210 - Chọn vật liệu làm bánh răng lớn là thép 35 (giả thiết đường kính phôi 300 ÷ 500mm). + giới hạn bền: σ b 2 = 480 N/mm2 + giới hạn chảy: σ ch 2 = 240 N/mm2 HB2 = 180 Phân phối tỷ số truyền: n1 960 i = i12+i23 = = = 9,6. n3 100 i 9,6 Giả thiết chọn: i12 = 3 ⇒ i23 = = = 3,2 i12 3 n 960 ⇒ n2 = n3 = 1 = = 320 v/p. i12 3 2. Định ứng suất tiếp xúc và ứng suất uốn cho phép: a. Ứng suất tiếp xúc cho phép: [ σ ]tx = [ σ ]N0tx.k’N N0 K’N = 6 N td Số chu kì tương đương của bánh răng lớn (công thức 3-3) khi chịu tải trong không đổi. Ntd2 = 60unT = 60.320.7.250.2.6 = 403,2.106 > N0 = 107 (Bảng 3-9) ⇒ k’ N 2 = 1 Số chu kì tương đương của bánh răng nhỏ: Ntd1 = 60unT = 60.960.7.250.2.6 = 1209.106 >N0= 107 ⇒ k’ N1 = 1 ⇒ [ σ ]tx1 = σ N0tx1 = CB.HB1. ⇒ [ σ ]tx2 = σ N0tx2 = CB.HB2. Tra bảng 3-9 ta có: ⇒ [ σ ]tx1 = 2,6.210 = 546 N/mm2 ⇒ [ σ ]tx2 = 2,6.180 = 468 N/mm2 Để tính ta dùng trị số nhỏ hơn là [ σ ]tx2 = 468 N/mm2. Sinh viên thực hiện: PHẠM ĐĂNG HOÀ. 2 Giảng viên hướng dẫn: HOÀNG THỊ LỆ.
BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHIỆP VIỆT ĐỨC b. Ứng suất uốn cho phép. σ 0 .k " N σ .k " 1,5.σ −1k " N [ σ ]u = ≈ (1,4 ÷ 1,6) −1 N = n.Kσ nKσ nKσ Hệ số an toàn: n = 1,5, hệ số tập trung ứng suất ở chân răng: K σ = 1,8. σ −1 thép 45 = 0,43. σ b1 =0,43.580 = 249,4 N/mm2 σ −1 thép 35 = 0,43. σ b 2 0,43.480= 206,4 N/mm2 1,5.249, 4 ⇒ [ σ ]u1 = =138,5 N/mm2 1,5.1,8 1,5.206, 4 ⇒ [ σ ]u2 = = 114,7 N/mm2. 1,5.1,8 3. Sơ bộ lấy hệ số tải trọng: K = Ktt.Kđ = 1,5. b 4. Chọn hệ số chiều rộng bánh răng: ψ A = = 0,4. A 5. Xác định khoảng cách trục A.(tính theo công thức 3-10). Chọn θ ' = 1,25. 1,05.106 2 K . N 1.05.106 2 1,5.6 A ≥ (i ± 1) 3 ( ) = (3 + 1) 3 [ ] = 126 mm. [σ ]tx i ψ Aθ n2 468.3 0,4.1, 25.320 Chọn A = 126mm. 6. Tính vận tốc vòng và chọn cấp chính xác chế tạo bánh răng. - Tính vận tốc vòng ( công thức 3-17) 2π An1 2.3,14.126.960 v= = = 3,16 m/s. 60.1000(i + 1) 60.1000.4 - Theo bảng 3-11T46 STKCTM. Ta chọn cấp chính xác là 9. 7. Định chính xác hệ số tải trọng K: Chiều rộng bánh răng. b = ψ A .A = 0,4.126 = 50,4 mm. lấy =50mm. Dường kính vòng lăn bánh răng nhỏ: 2. A 2.126 d1 = = = 63mm. i +1 3+1 b 50 Do đó ψd = = = 0,8. d1 63 Với ψ d =0,8 theo bảng 3-12 ⇒ Ktt bảng = 1,22.Tính tập trung tải trọng thực tế theo công thức 3-20. 1, 22 + 1 Ktt = = 1,11. 2 Theo bảng 3-14T48 STKCTM ta tìm được hệ số tải trọng động Kđ = 1,4. Hệ số tải trọng: K = Ktt.Kđ = 1,11.1,4 = 1,554. ít khác so với trị số dự đoán ( K = 1,5) vì vậy ta không cần tính lại khoảng cách Sinh viên thực hiện: PHẠM ĐĂNG HOÀ. 3 Giảng viên hướng dẫn: HOÀNG THỊ LỆ.
BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHIỆP VIỆT ĐỨC trục A. Như vậy ta có thể lấy chính xác A = 126mmm. 8. Xác định modun, số răng và góc nghiêng của răng. Modun pháp: mn = (0,01 ÷ 0,02)A = (0,01 ÷ 0,02)126 = (1,26 ÷ 2,52)mm. Lấy mn = 2mm. Sơ bộ chọn góc nghiêng: β = 100 ; cos β = 0,985 Số răng của bánh nhỏ: 2. A.cos β 2.126.0,985 Z1 = = = 31. mn (i ± 1) 2.(3 + 1) Số răng bánh lớn: Z2 = i.Z1 = 3.31 = 93. Tính chính xác góc nghiêng : β (công thức 3-28). ( Z + Z 2 )mn (31 + 93).2 cos β = 1 = = 0,984 ⇒ β =100.26’. 2. A 2.1260 Chiều rộng bánh răng b thoả mãn điều kiện. 2,5.mn 2,5.2 b = 50 > = = 28 mm. sin β 0,178 9. Kiểm nghiệm sức bền uốn của răng. Tính số răng tương đương (công thức 3-37). Bánh nhỏ: Z1 31 Ztd1 = = = 32. cos β (0,984)3 3 Bánh lớn: Z2 93 Ztd2 = = = 98. cos β (0,984)3 3 Hệ số dạng răng (bảng 3-18) Bánh nhỏ: y1 = 0,451. Bánh lớn: y2 = 0,517. Lấy hệ số: θ '' = 1,5. Kiểm nghiệm ứng suất uốn (công thức 3-34) đối với bánh răng nhỏ: Sinh viên thực hiện: PHẠM ĐĂNG HOÀ. 4 Giảng viên hướng dẫn: HOÀNG THỊ LỆ.
BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHIỆP VIỆT ĐỨC 19,1.106.K . N 19,1.106.1,5.6 σ u1 = = = 43 N/mm2. y1.mn 2 Z1.n1.b.θ '' 0, 451.2 2.31.960.50.1,5 σ u1 < [ σ ]u1= 138,5N/mm2. Đối với bánh răng lớn tính theo công thức 3-40. y1 43.0, 451 σ u2 = σ u1 = = 37 N/mm2. y2 0,517 10. Kiểm nghiệm sức bền bánh răng khi chịu quá tải đột ngột trong thời gian ngắn: Ứng suất tiếp xúc cho phép (công thức 3-43): Bánh nhỏ: [σ ]txqt1 = 2,5.546 = 1365 N/mm2. Bánh lớn: [σ ]txqt 2 = 2,5.468 = 1170 N/mm2. Kiểm nghiệm sức bền tiếp xúc (công thức 3-14 và 3-41). 1,05.106 (3 + 1)3.1,5.1,5.6 σ txqt = = 577 N/mm2. 126.3 1, 25.50.320 Trong đó hệ số quá tải Kqt = 1,5 ứng suất tiếp xúc quá tải nhỏ hơn trị số cho phép đối với bánh lớn và bánh nhỏ. Ứng suất uốn cho phép (công thức 3-46): Bánh nhỏ: [σ ]uqt1 = 0,8.290 = 232 N/mm2. Bánh lớn: [σ ]uqt 2 = 0,8.240 = 192 N/mm2. Kiểm nghiệm sức bền uốn (công thức 3-34 và 3-42). Bánh nhỏ: σ uqt1 = 43.1,5 = 64,5 N/mm2 < [σ ]uqt1 . Bánh lớn: σ uqt 2 = 37.1,5 = 55,5 N/mm2 < [σ ]uqt 2 . 11. Các thông số hình học chủ yếu của bộ truyền (bảng 3-2): Modun pháp: mn= 2 mm. Số răng: Z1 = 31 răng ; Z2 = 93 răng. Góc ăn khớp: α = 200 . Góc nghiêng: β = 10026’. Đường kính vòng chia (vòng lăn): 2.31 2.93 d1 = = 63 mm ; d2 = = 189 mm. 0,984 0,984 Sinh viên thực hiện: PHẠM ĐĂNG HOÀ. 5 Giảng viên hướng dẫn: HOÀNG THỊ LỆ.
BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHIỆP VIỆT ĐỨC Khoảng cách trục: A = 126 mm. Chiều rộng bánh răng: b = 50 mm. Đường kính vòng đỉnh: De1 = 63 + 2.2 = 67 mm. De2 = 189 + 2.2 = 193 mm. Đường kính vòng chân: Di1 = 63 – 2,5.2 = 58 mm. Di2 = 189 – 2,5.2 = 184 mm. 12. Tính lực tác dụng lên trục (công thức 3-50): Lực vòng: 2.9,55.106.6 P1=P2 = = 1895 N. 63.960 Lực hướng tâm: 1895.0,364 Pr1 = Pr2 = = 701 N. 0,984 Lực dọc trục: Pa1 = Pa2 = 1895.0,181 = 343 N. III. Tính toán thiết kế bộ truyền bánh răng nón răng nghiêng (cấp chậm). 1. Công suất của bộ truyền bánh răng nón: N2 = N1.η = 6.0,98 = 5,88 kw. Chọn vật liệu chế tạo bánh răng nhỏ là thép rèn 50, bánh lớn thép đúc 45 đều thường hoá (bảng 3-6). Cơ tính của thép 50 thường hoá (giả thiết đường kính phôi 100 ÷ 300mm). σ b3 = 600 N/mm2 ; σ ch3 = 300 N/mm2 ; HB3 = 220. Cơ tính thép đúc 45 thường hoá (giả thiết đường kính phôi 300 ÷ 500mm). σ b4 = 550 N/mm2 ; σ ch4 = 320 N/mm2 ; HB4 = 180. 2. Định ứng suất tiếp xúc và ứng suất uốn cho phép. a. Ứng suất tiếp xúc cho phép: Số chu kỳ làm việc của bánh lớn (công thức 3-3). Ntd4 = 60unT = 60.100.7.250.2.6 = 126.106 > N0 = 107. Số chu kỳ làm việc của bánh nhỏ. Ntd3 = i.Ntd4 = 3,2.126.106 = 403,2.106 > N0 = 107. ⇒ Cả hai bánh có k’N = 1. Ứng suất tiếp xúc cho phép (3-9): Bánh nhỏ: Sinh viên thực hiện: PHẠM ĐĂNG HOÀ. 6 Giảng viên hướng dẫn: HOÀNG THỊ LỆ.
BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHIỆP VIỆT ĐỨC [ σ ]tx3 = 2,6.220 = 572 N/mm2. Bánh lớn: [ σ ]tx4 = 2,6.180 = 468 N/mm2. Ta lấy trị số 468 để tính. b. Ứng suất uốn cho phép: Vì số chu kỳ làm việc của hai bánh răng > Nc= 5.106 ⇒ k’’N = 1. Tính ứng suất uốn cho phép theo công thức (3-5) vì bộ truyền làm việc một chiều. Lây hệ số an toàn của bánh răng nhỏ thép rèn n=1,5. Bánh răng lớn thép đúc n = 1,8. Hệ số tập trung ứng suất Kσ = 1,8. Giới hạn mỏi của thép 50: σ −1 = 0,43.600 = 258 N/mm2. Giới hạn mỏi của thép 45: σ −1 = 0,43.550 = 236 N/mm2. Ứng suất uốn cho phép bánh nhỏ: (1, 4 ÷ 1,6)σ −1.k '' N 1,5.258 [σ ]u 3 = = = 143 N/mm2. nKσ 1,5.1,8 Ứng suất uốn cho phép bánh lớn: (1, 4 ÷ 1,6)σ −1.k '' N 1,5.236 [σ ]u 4 = = = 109 N/mm2. nKσ 1,8.1,8 3. Sơ bộ chọn hệ số tải trọng. K = 1,4. b 4. Chọn hệ số chiều rộng bánh răng. ψ L = = 0,3 L 5. Tính chiều dài nón (3-11). 1,05.106 K .N L ≥ i23 + 1 3 [ 2 ]2 (1 − 0,5.ψ L ).i23.[σ ]tx 0,85.ψ L .n4 1,05.106 1, 4.5,88 = 3,2 2 + 1 3 [ ]2 = 202mm. (1 − 0,5.0,3).3, 2.468 0,85.0,3.100 6. Tính vận tốc vòng và chọn cấp chính xác chế tạo bánh răng. Vận tốc vòng (3-18). 2π L(1 − 0,5ψ L )n3 2.3,14.202(1 − 0,5.0,3).320 V= = = 1,7 60.1000 i232 + 1 60.1000. 3, 22 + 1 m/s. Theo bảng (3-11) ta chọn cấp chính xác là 9. 7. Định chính xác hệ số tải trọng K và L. Vì các bánh răng có HB < 350 và tải trọng không đổi nên Ktt = 1. Theo bảng (3-13) ⇒ Kđ = 1,5. Sinh viên thực hiện: PHẠM ĐĂNG HOÀ. 7 Giảng viên hướng dẫn: HOÀNG THỊ LỆ.
BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHIỆP VIỆT ĐỨC ⇒ K = 1.1,5 = 1,5. Khác với dự đoán K = 1,4 nên phải tính lại L theo công thức (3-21). 1,5 L = 202. 3 = 206,7mm. 1, 4 Lấy L = 206mm. 8. Xác định modun số răng . Modun: ms = 0,02.L = 4,12. lấy ms = 4. Số răng:, 2.L 2.206 Z3 = = = 30. ms i23 + 1 2 4 3, 22 + 1 Lấy Z3 = 30 Z4 = i.Z3 = 3,2.30 = 96. Tính chính xác chiều dài nón theo công thức trong bảng (3-5). L = 0,5ms Z 32 + Z 4 2 = 0,5.4 302 + 962 = 201mm. Chiều rộng răng: b = ψ L . L = 0,3.201 = 60 mm. Modun trung bình: ( L − 0,5.b) (201 − 0,5.60) mtb = ms =4 = 3,4 mm. L 201 9. Kiểm nghiệm sức bền uốn của răng: Góc mặt nón lăn bánh nhỏ tính theo công thức trong bảng (3-5): 1 1 tg ϕ 3 = = = 0,3125 i 3, 2 ⇒ ϕ 3 = 17035' Số răng tương đương bánh nhỏ tính theo công thức (3-38): Z3 30 Ztd3 = = = 31 . cos ϕ 3 0,954 Góc mặt nón lăn bánh lớn tính theo công thức trong bảng (3-5): tg ϕ 4 = i = 3, 2 ⇒ ϕ 4 = 72064 ' Số răng tương đương bánh lớn: Sinh viên thực hiện: PHẠM ĐĂNG HOÀ. 8 Giảng viên hướng dẫn: HOÀNG THỊ LỆ.
BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHIỆP VIỆT ĐỨC Z4 96 Ztd4 = = = 322 . cos ϕ 4 0,298 Theo bảng (3-18) và số răng tương đương ta tìm được hệ số dạng răng: Bánh nhỏ: y3 = 0,451. Bánh lớn: y4 = 0,517. Ứng suất uốn tại chân răng bánh nhỏ (3-35): 19,1.106.K . N σ u3 = 0,85. y3.mtb 2 .Z 3n3b 19,1.106.1,5.5,88 = = 66 N/mm2 < [σ ]u 3 . 0,85.0, 451.3, 42.30.320.60 Ứng suất uốn tại chân răng bánh lớn: y3 0,451 σ u4 = σ u3 = 66 = 58 N/mm2 < [σ ]u 4 . y4 0,517 10. Kiểm nghiệm sức bền răng khi chịu quá tải trong thời gian ngắn: Ứng suất tiếp xúc cho phép (3-43): Bánh nhỏ: [σ ]txqt 3 = 2,5.572 = 1430 N/mm2. Bánh lớn: [σ ]txqt 4 = 2,5.468 = 1170 N/mm2. Kiểm nghiệm sức bền tiếp xúc đối với bánh lớn có [σ ]txqt nhỏ hơn. Theo công thức (3-15) và (3-41): 3 1,05.106 (i + 1) .K . N 2 σ txqt = ( L − 0,5b)i 0,85.b.n4 3 1,05.106 (3,2 + 1) 2 .1,5.1,5.5,88 578 N/mm2 < [σ ]txqt . = = (206 − 0,5.60).3, 2 0,85.60.100 Ứng suất uốn cho phép (3-36): Bánh nhỏ: [σ ]uqt 3 = 0,8.σ ch 3 = 0,8.300 = 240 N/mm2. Bánh lớn: [σ ]uqt 4 = 0,8.σ ch 4 = 0,8.320 = 256 N/mm2. Sinh viên thực hiện: PHẠM ĐĂNG HOÀ. 9 Giảng viên hướng dẫn: HOÀNG THỊ LỆ.
BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHIỆP VIỆT ĐỨC Kiểm nghiệm sức bền uốn (3-35) và (3-42): Bánh nhỏ: σ uqt 3 = σ u 3.1,5 = 143.1,5 = 214 N/mm2 < [σ ]uqt 3 . Bánh lớn: σ uqt 3 = σ u 4 .1,5 = 104.1,5 = 156 N/mm2 < [σ ]uqt 4 . 11. Các thông số hình học chủ yếu của bộ truyền: Modun mặt mút lớn: ms = 4mm. Số răng: Z3 = 30 ; Z4 = 96 Chiều dài răng: b = 60mm. Chiều dài nón: L = 206mm. Góc ăn khớp: α = 200. Góc mặt nón chia: ϕ 3 = 17 35' ; ϕ 4 = 72 64 ' . 0 0 Đường kính vòng chia (vòng lăn): d3 = ms.Z3 = 4.30 = 120mm. d4 = ms.Z4 = 4.96 = 384 mm. Đường kính vòng đỉnh: De3 = ms.(Z3 +2cos ϕ 3 ) = 4.(30+2.0,954) = 127,63mm. De4 = ms.(Z4 +2cos ϕ 4 ) = 4.(96+2.0,298) = 386,38mm. Modun trung bình: mtb = 3,4mm. 12. Tính lực tác dụng (3-51): Bánh nhỏ: 2. M x 2.9,55.106.5,88 Lực vòng: P3 = = = 3440 N. mtb Z1 320.3, 4.30 Lực hướng tâm: Pr3 = 3440.0,364.0,954 = 1195N. Lực dọc trục: Pa3 = 1195.0,364.0,298 = 130N. Bánh lớn: Lực vòng: P4 = P3 =3440N. Lực hướng tâm: Pr4 = Pa3 = 130N. Lực dọc trục: Pa4 = Pr3 = 1195N. Sinh viên thực hiện: PHẠM ĐĂNG HOÀ. 10 Giảng viên hướng dẫn: HOÀNG THỊ LỆ.
BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHIỆP VIỆT ĐỨC Sinh viên thực hiện: PHẠM ĐĂNG HOÀ. 1 Giảng viên hướng dẫn: HOÀNG THỊ LỆ.