TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BÁNH RĂNGGIẢI THÍCH CÁC THÔNG ...

Có thể bạn quan tâm

Tải bản đầy đủ (.pdf) (23 trang)

Trang chủ

Kỹ Thuật - Công Nghệ

Cơ khí - Chế tạo máy

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BÁNH RĂNGGIẢI THÍCH CÁC THÔNG SỐPHIBA

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (802.34 KB, 23 trang )

TỔNG QUAN VỀ TRUYỀN ĐỘNG BÁNH RĂNG,CÁC THÔNG SỐ ĐỘNG HỌC VÀ Ý NGHĨA CỦA NÓPhiBATp. Hồ Chí Minh, tháng 2017MỤC LỤCChương 1TỔNG QUAN VỀ TRUYỀN ĐỘNG BÁNH RĂNG ................11.1. Công dụng và phân loại truyền động bánh răng ...........................................11.2. Tiêu chuẩn bánh răng....................................................................................21.3. Thông số thiết kế bộ truyền bánh răng .........................................................31.3.1. Thông số thiết kế bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng ...........................31.3.1.1. Các thông số cơ bản của bánh răng trụ răng thẳng .........................31.3.1.1.1. Module (m) ...............................................................................31.3.1.1.2. Góc áp lực trên vòng chia (Pressure Angle) (α) .......................41.3.1.1.3. Số răng bánh dẫn (Z1) và bánh bị dẫn (Z2) (Number of teeth) .41.3.1.1.4. Hệ số dịch chỉnh (x) (Add.Mod.Coef)......................................41.3.1.2. Các thông số khác của bánh răng trụ răng thẳng.............................81.3.1.2.1. Đường kính vòng cơ sở của đường thân khai db (basediameter) ...................................................................................................81.3.1.2.2. Đường kính vòng chia d (pitch diameter) ................................81.3.1.2.3. Góc ăn khớp αw (working pressure angle)................................91.3.1.2.4. Đường kính vòng lăn dw (working pitch diameter) ................101.3.1.2.5. Đường kính đỉnh răng da (major diameter) ............................101.3.1.2.6. Đường kính đáy răng df (minor diameter) ..............................101.3.1.2.7. Chiều cao đỉnh răng ha (addendum), chiều cao chân răng hf(dedendum), chiều cao răng h.................................................................101.3.2. Thông số thiết kế bộ truyền bánh răng trụ răng xoắn ..........................121.3.2.1. Góc xoắn β (helix angle) ...............................................................121.3.2.2. Dịch chỉnh bánh răng trụ răng xoắn ..............................................16ii1.3.3. Thông số bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng và răng xoắn ăn khớptrong ...............................................................................................................161.3.4. Các thông số làm việc của bộ truyền bánh răng ..................................16Chương 2NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG QUY TRÌNH THIẾT KẾ BÁNHRĂNG182.2. Nghiên cứu tính toán thiết kế bánh răng trụ ngoài răng thẳng ...................182.2.1. Chọn vật liệu ........................................................................................182.2.2. Xác định ứng suất cho phép .................................................................182.2.3. Xác định khoảng cách trục 𝒂𝒘 ............................................................20iiiChương 1TỔNG QUAN VỀ TRUYỀN ĐỘNG BÁNHRĂNG1.1. Công dụng và phân loại truyền động bánh răngTruyền động bánh răng được sử dụng trong nhiều loại máy và cơ cấu khácnhau để truyền chuyển động quay từ trục này sang trục khác. Các trục đó có thểsong song, vuông góc hoặc chéo nhau. Cơ cấu bánh răng truyền chuyển động giữahai trục song song gọi là cơ cấu bánh răng phẳng, giữa hai trục vuông góc hoặcchéo nhau gọi là cơ cấu bánh răng không gian.Truyền động bánh răng là những cơ cấu quan trọng trong ô tô, máy kéo,động cơ đốt trong, máy công cụ, máy nông nghiệp và rất nhiều loại máy móc thiếtbị khác do có những ưu điểm vượt trội như: khả năng truyền lực lớn (các hộp giảmtốc bánh răng có thể truyền được công suất lên đến hàng chục nghìn kW), phạm vitốc độ truyền động cũng rất lớn (từ vài vòng một phút đến khoảng mười nghìn vòngmỗi phút), tỉ số truyền ổn định, hiệu suất cao và làm việc êm.Tùy thuộc vào vị trí tương quan giữa các trục và vị trí các bánh răng ăn khớpmà bộ truyền được phân biệt: bộ truyền bánh răng trụ ăn khớp ngoài và bộ truyềnbánh răng trụ ăn khớp trong truyền động giữa hai trục song song; bộ truyền bánhrăng côn răng thẳng truyền động giữa hai trục vuông góc; bộ truyền bánh răng cônrăng xoắn và bánh răng trụ răng xoắn trong truyền động giữa hai trục chéo nhau.Dựa vào góc nghiêng răng, ta có bộ truyền bánh răng răng thẳng và bộ truyền bánhrăng răng xoắn.1Hình 1.1. BánhHình 1.2. BánhHình 1.3. Bánhrăng trụ răngrăng trụ răngrăng trụ răng chữ V răng trụ răng xoắnthẳngxoắnHình 1.4.Bánhăn khớp trongTruyền động bánh răng trụ được dùng để quay các trục song song với nhau.Trong trường hợp này, truyền động được thực hiện bằng các bánh răng trụ răngthẳng [Hình 1.1], răng xoắn [Hình 1.2] hoặc răng chữ V [Hình 1.3].Bánh răng xoắn có hai loại: xoắn trái và xoắn phải. Trong một cặp bánh răngxoắn ăn khớp, hướng xoắn của chúng ngược nhau. Ưu điểm của bánh răng xoắn làtăng lực truyền tải và làm việc êm. Nhược điểm là xuất hiện lực dọc trục khi truyềnđộng. Bánh răng chữ V vừa có ưu điểm của bánh răng trụ răng xoắn là truyền tảilớn và làm việc êm vừa triệt tiêu được lực dọc trục.Truyền động bằng bánh răng trụ được thực hiện không chỉ bằng ăn khớpngoài mà còn bằng ăn khớp trong [Hình 1.4]. Truyền động bằng ăn khớp trong cóđộ êm diụ và tuổi thọ cao hơn truyền động ăn khớp ngoài. Cả hai bánh răng trụtrong bộ truyền ăn khớp trong có cùng chiều quay.1.2. Tiêu chuẩn bánh răngHiện nay có rất nhiều tiêu chuẩn cho việc thiết kế chế tạo bánh răng ở cácquốc gia, vùng lãnh thổ hoặc các công ty. Nhưng nhìn chung có hai tiêu chuẩn phổbiến là bánh răng hệ mét theo ISO và bánh răng hệ inches theo chuẩn Mỹ. Bánhrăng hệ mét lấy module (m) làm tiêu chuẩn để xác định kích thước răng trong khi hệinches lấy số răng trong 1 inches đo trên đường kính vòng chia (Pd) làm tiêu chuẩn.2a. Bánh răng moduleb. Bánh răng Pitch1.3. Thông số thiết kế bộ truyền bánh răng1.3.1. Thông số thiết kế bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng1.3.1.1. Các thông số cơ bản của bánh răng trụ răng thẳng1.3.1.1.1. Module (m)Module của bánh răng kí hiệu là m, đơn vị đo là mm. Các bánh răng ăn khớpđược với nhau phải có cùng module. Giá trị module được tiêu chuẩn hóa để hạn chếsố lượng dao gia công [Bảng 1-1].Hình 1.5. Kích thước thanh răng sinh hệ métModule (m) của bánh răng thân khai chính là module (mo) của thanh răngsinh – là dụng cụ dùng để tạo hình bánh răng thân khai bằng phương pháp bao hìnhvà được tiêu chuẩn hóa. [Hình 1.5] thể hiện kích thước của thanh răng sinh hệ mét.Module được tính theo công thức:𝑚=Trong đó:𝑃𝑃0= 𝑚0 =𝜋𝜋P: bước răng trên vòng chia của bánh răng (circular pitch)P0: bước răng trên đường chia của thanh răng sinhTrong quá trình tạo hình, vòng chia của bánh răng lăn không trượt trênđường chia của thanh răng sinh nên P = P03Bảng 1-1. Trị số tiêu chuẩn của moduleModuleDãy 1 1,251,52m (mm)Dãy 2 1,375 1,75 2,252,53456810123,5 4,5 5,5 791114Đối với bánh răng xoắn và bánh răng chữ V, module tiêu chuẩn là modulepháp mn (module, normal). Ưu tiên dùng dãy 1.1.3.1.1.2. Góc áp lực trên vòng chia (Pressure Angle) (α)Góc áp lực trên vòng chia hay còn gọi là góc profil của thanh răng sinh làthông số về hình dạng răng [Hình 1.5]Cũng giống như module, góc α cũng được tiêu chuẩn hóa. Đây là thông sốquan trọng để chọn dụng cụ cắt răng. Các giá trị của góc α được ghi trong [Bảng1-2]. Trong đó, bánh răng hệ mét dùng giá trị α = 200Bảng 1-2. Trị số góc áp lực trên vòng chia ứng với số răng tối thiểuGóc áp lực trênvòng chia α (ᵒ)Số răng tối thiểu Zc14,52025321711Số răng tối thiểu để tránh hiện tượng cắt chân răng phụ thuộc vào góc α theocông thức: 𝑍𝑐 =2𝑠𝑖𝑛2 𝛼. Cho nên, góc α càng lớn thì số răng tối thiểu để tránh hiệntượng cắt chân răng càng nhỏ.1.3.1.1.3. Số răng bánh dẫn (Z1) và bánh bị dẫn (Z2) (Number of teeth)Số răng là số nguyên, được chọn phụ thuộc vào tỉ số truyền và điều kiện cắtchân răng.1.3.1.1.4. Hệ số dịch chỉnh (x) (Add.Mod.Coef)Hệ số dịch chỉnh (x) là hệ số làm thay đổi đoạn biên dạng thân khai làm biêndạng răng. Việc thay đổi này có tác dụng tránh hiện tượng cắt chân răng khi giacông bằng phương pháp bao hình đối với bánh răng có số răng nhỏ (< 17), đảm bảokhoảng cách trục cho trước và cải thiện chất lượng ăn khớp (nâng cao độ bền tiếpxúc, độ bền uốn, tăng khả năng chịu mòn).4𝑥=𝛿𝑚Với δ (mm) là khoảng dịch chỉnh biên dạng khởi xuất của thanh răng sinh. δcó có thể âm, dương hoặc bằng không [Hình 1.6].𝛿 > 0 ⇔ 𝑥 > 0: bánh răng dịch chỉnh dương (biên dạng khởi xuất của thanhrăng sinh dịch xa tâm bánh răng)𝛿 < 0 ⇔ 𝑥 < 0: bánh răng dịch chỉnh âm (biên dạng khởi xuất của thanhrăng sinh dịch tới tâm bánh răng)𝛿 = 0 ⇔ 𝑥 = 0: bánh răng không dịch chỉnhHình 1.6. Cắt răng dịch chỉnh và không dịch chỉnhTuy nhiên, dịch chỉnh có nhược điểm là làm giảm hệ số trùng khớp (contactratio) εα – là hệ số cho biết có bao nhiêu cặp răng đang cùng ăn khớp𝜀𝛼 =𝐶ℎ𝑖ề𝑢 𝑑à𝑖 đ𝑜ạ𝑛 ă𝑛 𝑘ℎớ𝑝 𝑡ℎự𝑐𝐵ướ𝑐 𝑟ă𝑛𝑔 𝑡𝑟ê𝑛 𝑣ò𝑛𝑔 𝑐ơ 𝑠ở (𝑃𝑏)Thông thường, các bộ truyền có εα ≥ 1,2.5Một bộ truyền bánh răng có số răng của bánh nhỏ và bánh lớn lần lượt là Z 1và Z2, module m, khoảng cách trục tính toán 𝑎𝑡 =𝑚2(𝑍1 + 𝑍2 ). Hệ số dịch chỉnhcủa bánh nhỏ và bánh lớn lần lượt là x1 và x2. Tổng hệ số dịch chỉnh là xt = x1+x2 cóhai trường hợp:● 𝑥𝑡 = 0: bộ truyền bánh răng dịch chỉnh đều● 𝑥𝑡 ≠ 0: bộ truyền bánh răng dịch chỉnh góca. Dịch chỉnh để đảm bảo khoảng cách trụcVì lí do gì đó mà khoảng cách trục thực tế yêu cầu là aw ≠ at chẳng hạn nhưtrên hai trục được lắp nhiều bộ truyền có số răng và module khác nhau hoặc do sựchuẩn hóa khoảng cách trục trên vỏ hộp… Lúc này, các bánh răng phải được dịchchỉnh để đưa aw = atHệ số dịch chỉnh của bánh răng nhỏ x1 và bánh răng lớn x2 thỏa mãn hệphương trình:𝑥1 + 𝑥2 = 𝑦 + ∆𝑦𝑍2 − 𝑍1{)𝑥1 = 0,5. ((𝑦 + ∆𝑦) − 𝑦𝑍2 + 𝑍1Trong đó:● y là hệ số dịch tâm𝑦=𝑎𝑤 𝑍1 + 𝑍2−𝑚2● ∆y là hệ số giảm đỉnh răng∆𝑦 = 𝑘𝑥𝑍1 + 𝑍21000Hệ số kx tra tương ứng với hệ số ky theo bảng [Bảng 1-3]. Với:𝑘𝑦 =1000𝑦𝑍1 + 𝑍26Bảng 1-3. Trị số của hệ số kx và ky𝑥1 𝑣à 𝑥2 tìm được từ hệ phương trình trên sẽ có giá trị tuyệt đối khác nhau nên x ttrong trường hợp này luôn luôn khác không. Vì vậy, để đảm bảo khoảng cách trụccho trước trong bộ truyền bánh răng, ta dùng phương pháp dịch chỉnh góc.b. Dịch chỉnh để cải thiện chất lượng ăn khớpKhi cần cải thiện chất lượng ăn khớp, việc dịch chỉnh bánh răng phụ thuộcvào số răng bánh nhỏ Z1Z1Z1 > 30Phương pháp dịch chỉnhKhông dịch chỉnhGiá trị hệ số dịch chỉnh𝑥1𝑥20014 ≤ Z1 ≤ 20Dịch chỉnh đều+0,3-0,320 < Z1 ≤ 30Dịch chỉnh góc+0,5+0,5Như vậy, để đảm bảo chất lượng ăn khớp, ta có thể dùng dịch chỉnh đều hoặcdịch chỉnh góc. Sau khi dịch chỉnh góc phải tính lại khoảng cách trục vì khoảngcách trục lúc này đã thay đổi.Bốn thông số m, α, Z, x là bốn thông số cơ bản của bánh răng thân khai.Module m là thông số về kích thước. Tất cả các kích thước của bánh răng đều đượctính theo m. Góc α là thông số về biên dạng răng. Khi biết bốn thông số trên, bánhrăng hoàn toàn được xác định.71.3.1.2. Các thông số khác của bánh răng trụ răng thẳng1.3.1.2.1. Đường kính vòng cơ sở của đường thân khai db (base diameter)Vòng tròn cơ sở của đường thân khai là đường tròn mà khi nó lăn khôngtrượt trên một đường thẳng thì quỹ đạo của một điểm bất kì trên nó là đường thânkhai. Đường kính của vòng tròn cơ sở được tính bởi công thức:𝑑𝑏 = 𝑑𝑐𝑜𝑠𝛼Trong đó:𝑑: đường kính vòng chia (mm)𝛼: góc gáp lực trên vòng chia (0)Hình 1.7. Đường thân khai và vòng tròn cơ sở1.3.1.2.2. Đường kính vòng chia d (pitch diameter)Vòng chia của bánh răng là đường tròn tiếp xúc với đường chia của thanhrăng sinh khi gia công bằng phương pháp bao hình đối với bánh răng tiêu chuẩn(x1=x2=0).𝑑 = 𝑚. 𝑍Trong đó:𝑚: module của bánh răng (mm)𝑍: số răng của bánh răng8Đường kính vòng chia chỉ phụ thuộc vào module và số răng của bánh răng.Cho nên, bánh răng dù có dịch chỉnh hay không thì đường kính này vẫn không thayđổi. Đối với bộ truyền bánh răng không dịch chỉnh, đường kính vòng chia của haibánh luôn tiếp xúc nhau. Tuy nhiên, với bộ truyền bánh răng dịch chỉnh góc, lúcnày khoảng cách trục đã thay đổi nên hai đường kính vòng chia của hai bánh khôngcòn tiếp xúc nhau nữa.1.3.1.2.3. Góc ăn khớp αw (working pressure angle)Góc ăn khớp αw là góc hợp bởi tiếp tuyến chung của hai vòng tròn cơ sở vớitiếp tuyến chung của hai vòng tròn lăn [Hình 1.8]Hình 1.8. Góc ăn khớp và đường kính vòng lăn𝑐𝑜𝑠𝛼𝑤 =(𝑍1 + 𝑍2 )𝑐𝑜𝑠𝛼2𝑦 + 𝑍1 + 𝑍2Khi bánh răng không dịch chỉnh hoặc dịch chỉnh đều, hệ số dịch tâm y = 0cho nên góc ăn khớp αw bằng với góc áp lực trên vòng chia α.Công thức trên có thể viết lại như sau:𝑐𝑜𝑠𝛼𝑤 =𝑚(𝑍1 + 𝑍2 )𝑐𝑜𝑠𝛼 𝑎𝑡 𝑐𝑜𝑠𝛼=𝑚(2𝑦 + 𝑍1 + 𝑍2 )𝑎𝑤91.3.1.2.4. Đường kính vòng lăn dw (working pitch diameter)Vòng tròn lăn của bánh răng là vòng tròn mà khi hai bánh răng ăn khớp nhauchúng luôn tiếp xúc với nhau. Theo [Hình 1.8], đường kính vòng tròn lăn được tínhtheo công thức:𝑑𝑤 =𝑑𝑏𝑑𝑐𝑜𝑠𝛼=𝑐𝑜𝑠𝛼𝑤 𝑐𝑜𝑠𝛼𝑤Khi bánh răng không dịch chỉnh α = αw, nên dw = d.1.3.1.2.5. Đường kính đỉnh răng da (major diameter)𝑑𝑎 = 𝑑 + 2𝑚(1 + 𝑥 − ∆𝑦)Khi dịch chỉnh bánh răng, đường kính vòng đỉnh thay đổi.1.3.1.2.6. Đường kính đáy răng df (minor diameter)𝑑𝑓 = 𝑑 − 𝑚(2,5 − 2𝑥)Khi dịch chỉnh bánh răng, đường kính vòng đáy cũng thay đổi.1.3.1.2.7. Chiều cao đỉnh răng ha (addendum), chiều cao chân răng hf(dedendum), chiều cao răng hChiều cao đỉnh răng được định nghĩa là khoảng cách từ vòng chia đến vòngđỉnh. Chiều cao chân răng là khoảng cách từ vòng chia đến vòng chân [Hình 1.5]ℎ𝑎 = 𝑚(1+x)ℎ𝑓 = 𝑚(1.25 − 𝑥)ℎ = ℎ𝑎 + ℎ𝑓 = 2,25𝑚Bảng 1-4. Các thông số của bộ truyền bánh răng trụ răng thẳngSTTTên thông sốKí hiệu1Modulem2Góc áp lực trên vòng chiaαPressure angle, normal34Số răngZ1Number of teethZ2Hệ số dịch chỉnhx110Công thức tínhĐơn vịmm14,5; 20; 25Độ (ᵒ)567Add.mod.ceofx2Đường kính vòng cơ sởdb1𝑑1 𝑐𝑜𝑠𝛼Base diameterdb2𝑑2 𝑐𝑜𝑠𝛼Đường kính vòng chiad1𝑚. 𝑍1Pitch diameterd2𝑚. 𝑍2Góc ăn khớpαwWorking pressure angle𝑎𝑐𝑜𝑠(𝑍1 + 𝑍2 )𝑐𝑜𝑠𝛼2𝑦 + 𝑍1 + 𝑍2= 𝑎𝑐𝑜𝑠8Đường kính vòng lăndw1Working pitch diameterdw210111213𝑍2𝑍1 + 𝑍2Đường kính đỉnh răngda1𝑑1 + 2ℎ𝑎1Major diameterda2𝑑2 + 2ℎ𝑎2Đường kính đáy răngdf1𝑑𝑎1 − 2ℎMinor diameterdf2𝑑𝑎2 − 2ℎChiều cao đỉnh răngha1𝑚(1 + 𝑦 − 𝑥2 )Addendumha2𝑚(1 + 𝑦 − 𝑥1 )Chiều cao chân rănghf1ℎ − ℎ𝑎1Dedendumhf2ℎ − ℎ𝑎2Chiều cao răngh[2,25 + y – (x1 + x2)]mℎ𝑎∗ℎ = 2,25ℎ𝑎∗ 𝑚Hệ số chiều cao đỉnh răngCeof.addendum11mm𝑍1𝑍1 + 𝑍2Whole depth14Độ (o)𝑑𝑏2𝑑2 𝑐𝑜𝑠𝛼=𝑐𝑜𝑠𝛼𝑤𝑐𝑜𝑠𝛼𝑤= 2𝑎𝑤9mm(𝑑𝑏1 + 𝑑𝑏2 )2𝑎𝑤𝑑𝑏1𝑑1 𝑐𝑜𝑠𝛼=𝑐𝑜𝑠𝛼𝑤𝑐𝑜𝑠𝛼𝑤= 2𝑎𝑤mmmmmmmmmmmm15Hệ số khe hở chân răngC*0,25𝜌∗0,38mmCeof.clearance16Hệ số bán kính cung lượnđỉnh daoCeof.fillet17chiều rộng bánh răngB1, B2𝐵1 > 𝐵2mm𝑎𝑤𝑑𝑤1 + 𝑑𝑤22mmFace width18Khoảng cách trụcCenter distance19Hệ số trùng khớpContact ratio𝜀𝛼202222√(𝑑𝑎1 ) − (𝑑𝑏1 ) + √(𝑑𝑎2 ) − (𝑑𝑏2 ) − 𝑎𝑤 𝑠𝑖𝑛𝛼𝑤2222𝜋𝑚𝑐𝑜𝑠𝛼Hệ số tăng khoảng cáchytrụcCenter distance increment𝑍1 + 𝑍2 𝑐𝑜𝑠𝛼(− 1)2𝑐𝑜𝑠𝛼𝑤=factor𝑎𝑤 𝑍1 + 𝑍2−𝑚21.3.2. Thông số thiết kế bộ truyền bánh răng trụ răng xoắn1.3.2.1. Góc xoắn β (helix angle)Bộ truyền bánh răng xoắn có bộ thông số gần giống với bộ truyền bánh răngthẳng. Vì là răng xoắn nên có thêm góc xoắn β (helix angle). Tùy thuộc vào hướngxoắn mà ta có bánh răng xoắn trái và xoắn phải. [Hình 1.9] mô tả hướng xoắn củabánh răng xoắn. Hai bánh răng xoắn chỉ ăn khớp được với nhau khi hướng xoắn củachúng khác nhau.12Hình 1.9. Phân biệt hướng xoắn của bánh răng xoắnBánh răng trụ răng xoắn có hai bộ thông số, một được đo trên mặt đầu t – t(khi đó các thông số có thêm kí hiệu t. Ví dụ mt, αt…) và một được đo trên mặtphẳng pháp tuyến của phương răng n – n (khi đó các thông số có thêm kí hiệu n. Vídụ mn, αn…) [Hình 1.10]. Các thông số đo theo mặt đầu không cần theo tiêu chuẩn.Ngược lại, các thông số đo theo phương pháp tuyến phải theo tiêu chuẩn. Đặc biệt,module tiêu chuẩn của bánh răng xoắn là module đo theo pháp tuyến mn.Hình 1.10. Phương mặt đầu và phương pháp tuyến của bánh răng xoắn[Bảng 1-5] là công thức tính các thông số của bánh răng trụ răng xoắn đo theophương pháp tuyến n – n. Một số các thông số phụ thuộc vào góc xoắn của răng.Bảng 1-5. Thông số bánh răng trụ răng xoắnSTT1Tên thông sốModule phápKí hiệumnNormal module13Công thức tínhĐơn vịmm2Góc áp lực trên vòng chiaαn14,5; 20; 25Độ (ᵒ)Pressure angle, normal3Góc áp lực đo trên mặt đầuαtRadial pressure angle𝑡𝑎𝑛𝛼𝑛)𝑎𝑡𝑎𝑛 (𝑐𝑜𝑠𝛽Độ (ᵒ)Pressure angle45Số răngZ1Number of teethZ2Góc xoắnβĐộ (ᵒ)Helical angle6567Hướng xoắnRHHand of HelixLHHệ số dịch chỉnh phápxn1Add.mod.ceofxn2Đường kính vòng cơ sởdb1𝑑1 𝑐𝑜𝑠𝛼𝑡Base diameterdb2𝑑2 𝑐𝑜𝑠𝛼𝑡Đường kính vòng chiad1𝑚𝑛 . 𝑍1𝑐𝑜𝑠𝛽Pitch diameterGóc ăn khớpαwt𝑎𝑐𝑜𝑠 (Working pressure angle𝑎𝑐𝑜𝑠9Đường kính vòng lăndw1Working pitch diameter10Đường kính đỉnh răng𝑑𝑏1 + 𝑑𝑏2)2𝑎𝑤𝑑𝑏1𝑍1mm= 2𝑎𝑤𝑐𝑜𝑠𝛼𝑤𝑡𝑍1 + 𝑍2𝑑𝑏2𝑍2= 2𝑎𝑤𝑐𝑜𝑠𝛼𝑤𝑡𝑍1 + 𝑍2da1𝑑1 + 2ℎ𝑎114Độ (o)(𝑍1 + 𝑍2 )𝑐𝑜𝑠𝛼𝑡2𝑦𝑐𝑜𝑠𝛽 + 𝑍1 + 𝑍2dw2Major diametermm𝑚𝑛 . 𝑍2𝑐𝑜𝑠𝛽d28mmmm11121314da2𝑑2 + 2ℎ𝑎2Đường kính đáy răngdf1𝑑𝑎1 − 2ℎMinor diameterdf2𝑑𝑎2 − 2ℎChiều cao đỉnh răngha1𝑚𝑛 (1 + 𝑥1 )Addendumha2𝑚𝑛 (1 + 𝑥2 )Chiều cao chân rănghf1ℎ − ℎ𝑎1Dedendumhf2ℎ − ℎ𝑎2Chiều cao răngh𝑚𝑛 (2,25 + 𝑦 − (𝑥𝑛1mmmmmm+ 𝑥𝑛2 )Whole depth15mmHệ số chiều cao đỉnh răngℎ𝑎∗ℎ = 2,25ℎ𝑎∗ 𝑚𝑛Ceof.addendum16Hệ số khe hở chân răngC*0,25𝜌∗0,38mmCeof.clearance17Hệ số bán kính cung lượnđỉnh daoCeof.fillet18chiều rộng bánh răngB1, B2𝐵1 > 𝐵2mm𝑎𝑤𝑑𝑤1 + 𝑑𝑤22mmFace width19Khoảng cách trụcCenter distance20Hệ số trùng khớpContact ratio𝜀𝛼212222√(𝑑𝑎1 ) − (𝑑𝑏1 ) + √(𝑑𝑎2 ) − (𝑑𝑏2 ) − 𝑎𝑤 𝑠𝑖𝑛𝛼𝑤𝑡2222Hệ số tăng khoảng cách𝜋𝑚𝑡 𝑐𝑜𝑠𝛼𝑡ytrụcCenter distance increment𝑍1 + 𝑍2 𝑐𝑜𝑠𝛼𝑡(− 1)2𝑐𝑜𝑠𝛽 𝑐𝑜𝑠𝛼𝑤𝑡=factor15𝑎𝑤 𝑍1 + 𝑍2−𝑚𝑛2𝑐𝑜𝑠𝛽1.3.2.2. Dịch chỉnh bánh răng trụ răng xoắnGiống như bánh răng trụ răng thẳng, bánh răng trụ răng xoắn cũng được dịchchỉnh.Từ công thức khoảng cách trục bánh răng trụ răng xoắn không dịch chỉnh:𝑎𝑤 =𝑑1 + 𝑑2𝑚𝑛=(𝑍 + 𝑍2 )2𝑐𝑜𝑠𝛽 1Ta nhận thấy rằng, khoảng cách trục aw phụ thuộc vào góc xoắn β. Góc βcàng tăng thì khoảng cách trục càng giảm. Vì vậy mà trong bộ truyền bánh răngxoắn, để đảm bảo khoảng cách trục cho trước, người thiết kế chỉ cần thay đổi gócxoắn mà không cần dịch chỉnh góc. Việc dịch chỉnh trong bộ truyền bánh răng trụrăng xoắn chỉ để cải thiện chất lượng ăn khớp.1.3.3. Thông số bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng và răng xoắn ăn khớptrongCác thông số của bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng và răng xoắn ăn khớptrong giống như của bánh răng ăn khớp ngoài. Điểm khác nhau là có một số đạilượng phải đổi dấu cộng thành trừ.1.3.4. Các thông số làm việc của bộ truyền bánh răngBảng 1-6. Các thông số làm việc của bộ truyền bánh răngSTTTên thông sốKí hiệuCông thức tính1Số vòng quay trục dẫnn12Số vòng quay trục bị dẫnn23Tỉ số truyềni4Công suất trên trục dẫnP15Công suất trên trục bị dẫnP2𝜂. 𝑃16Hiệu suất truyền độngη𝑃2𝑃17Moment xoắn trên trục dẫnT116Đơn vịr.p.mi.n1r.p.m𝑛1 𝑑2 𝑍2==𝑛2 𝑑1 𝑍1kWkWN.mm8Moment xoắn trên trục bịT2dẫn17N.mmChương 2NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG QUY TRÌNHTHIẾT KẾ BÁNH RĂNGXuất phát từ các thông số làm việc, ta sẽ tiến hành thiết kế bộ truyền bánhrăng theo các bước như sau:i. Chọn vật liệuii. Xác định ứng suất cho phépiii.Tính sơ bộ một số kích thước của bộ truyềniv. Kiểm nghiệm bánh răng về độ bền tiếp xúc, độ bền uốn và quá tảiv. Xác định các thông số hình học của bộ truyền2.2. Nghiên cứu tính toán thiết kế bánh răng trụ ngoài răng thẳng2.2.1. Chọn vật liệuĐộ cứng của bánh răng được chia làm hai nhóm. Nhóm I có độ cứng HB ≤350 và nhóm II có HB > 350. Với nhóm I, do độ cứng thấp nên bánh răng đượcnhiệt luyện trước bằng thường hóa hoặc tôi cải thiện sau đó mới cắt răng. Bánh răngnhóm I có khả năng chạy mòn. Nhóm II có độ cứng cao hơn nên phải cắt răng trướcrồi mới nhiệt luyện bằng tôi thể tích, thấm nitơ hoặc thấm cacbon,… Sau khi nhiệtluyện phải trải qua các nguyên công tu sửa răng như cà răng, mài, mài nghiềng, …Khả năng chạy mòn thấp nên phải nâng cao độ chính xác gia công. Độ bền tiếp xúccủa nhóm II gấp 2 lần và khả năng tải gấp 4 lần so với nhóm I.2.2.2. Xác định ứng suất cho phépỨng suất tiếp xúc cho phép [𝜎𝐻 ] và ứng suất uốn cho phép [𝜎𝐹 ] được xácđịnh bởi công thức:[𝜎𝐻 ] = 𝐾𝐻𝐿18𝑜𝜎𝐻𝑙𝑖𝑚𝑆𝐻𝑜𝜎𝐹𝑙𝑖𝑚[𝜎𝐹 ] = 𝐾𝐹𝐶 𝐾𝐹𝐿𝑆𝐹𝑜𝑜a. 𝜎𝐻𝑙𝑖𝑚và 𝜎𝐹𝑙𝑖𝑚lần lượt là ứng suất tiếp xúc cho phép và ứng suất uốn chophép ứng với số chu kì cơ sở.b. 𝑆𝐻 và 𝑆𝐹 lần lượt là hệ số an toàn khi tính về tiếp xúc và uốnc. 𝐾𝐹𝐶 là hệ số xét đến ảnh hưởng của đặt tải (bộ truyền quay một chiều𝐾𝐹𝐶 = 1, bộ truyền có đảo chiều 𝐾𝐹𝐶 = 0,7 ÷ 0,8)d. 𝐾𝐻𝐿 và 𝐾𝐹𝐿 là hệ số tuổi thọ.𝑚𝐻𝑁𝐻𝑂𝑁𝐻𝐸𝑚𝐹𝑁𝐹𝑂𝑁𝐹𝐸√𝐾𝐻𝐿 =𝐾𝐹𝐿 =√• 𝑚𝐻 = 6 là bậc đường cong mõi khi thử về tiếp xúc• 𝑚𝐹 = {6 𝑛ế𝑢 độ 𝑐ứ𝑛𝑔 𝑚ặ𝑡 𝑟ă𝑛𝑔 𝐻𝐵 ≤ 350là bậc đường cong mõi khi thử9 𝑛ế𝑢 độ 𝑐ứ𝑛𝑔 𝑚ặ𝑡 𝑟ă𝑛𝑔 𝐻𝐵 > 350về uốn• 𝑁𝐻𝑂 = 30𝐻𝐵 2,4 là số chu kì thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về tiếp xúc.Trong đó HB là độ cứng mặt răng• 𝑁𝐹𝑂 = 4. 106 là số chu kì thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về uốn• 𝑁𝐻𝐸 và 𝑁𝐹𝐸 lần lượt là số chu kì thay đổi ứng suất tương đương khi thử vềtiếp xúc và về uốnKhi bộ truyền chịu tải trọng tĩnh𝑁𝐻𝐸 = 𝑁𝐹𝐸 = 𝑁 = 60𝑐𝑛𝑡ΣTrong đó: c, n và 𝑡Σ lần lượt là số lần ăn khớp trong một vòng quay, số vòng quaytrong một phút và tổng số giờ làm việc của bánh răng đang xétKhi bộ truyền chịu tải trọng thay đổi𝑇𝑖3) 𝑛𝑖 𝑡i𝑁𝐻𝐸 = 60𝑐 ∑ (𝑇𝑚𝑎𝑥19𝑇𝑖𝑚𝐹)𝑁𝐹𝐸 = 60𝑐 ∑ (𝑇𝑚𝑎𝑥𝑛𝑖 𝑡iTrong đó: 𝑇𝑖 , 𝑛𝑖 , 𝑡𝑖 lần lượt là moment xoắn, số vòng quay trong một phút và tổng sốgiờ làm việc ở chế độ i của bánh răng đang xét.Khi 𝑁𝐻𝐸 > 𝑁𝐻𝑂 thì lấy 𝑁𝐻𝐸 = 𝑁𝐻𝑂 . Vì vậy lúc đó 𝐾𝐻𝐿 = 1Tương tự, khi 𝑁𝐹𝐸 > 𝑁𝐹𝑂 thì lấy 𝑁𝐹𝐸 = 𝑁𝐹𝑂 . Lúc đó 𝐾𝐹𝐿 = 1Sau khi tìm các giá trị, ta tính được ứng suất tiếp xúc cho phép và ứng suất uốn chophép của hai bánh răng [𝜎𝐻1 ], [𝜎𝐻2 ], [𝜎𝐹1 ], [𝜎𝐹2 ]Đối với bánh răng trụ răng thẳng và bánh răng nón răng thẳng, ứng suất tiếp xúccho phép là giá trị nhỏ trong hai giá trị [𝜎𝐻1 ], [𝜎𝐻2 ]. Đối với bánh răng trụ răngxoắn, ứng suất tiếp xúc cho phép là:[σH2 ] =[σH1 ] + [σH2 ]1,25[σH ]min − nếu là bánh răng trụ≤{1,15[σH ]min − nếu là bánh răng côn2Ứng suất tiếp xúc cho phép khi quá tải:{[𝜎𝐻 ]𝑚𝑎𝑥 = 2,8𝜎𝑐ℎ − 𝑘ℎ𝑖 𝐻𝐵 ≤ 350[𝜎𝐻 ]𝑚𝑎𝑥 = 40𝐻𝑅𝐶𝑚 − 𝑘ℎ𝑖 𝐻𝐵 > 350Ứng suất uốn cho phép khi quá tải:{[𝜎𝐹 ]𝑚𝑎𝑥 = 0,8𝜎𝑐ℎ − 𝑘ℎ𝑖 𝐻𝐵 ≤ 350[𝜎𝐹 ]𝑚𝑎𝑥 = 0,6𝐻𝑅𝐶𝑚 − 𝑘ℎ𝑖 𝐻𝐵 > 3502.2.3. Xác định khoảng cách trục 𝒂𝒘3𝑎𝑤1 = 𝐾𝑎 (𝑢 + 1)√𝑇1 𝐾𝐻𝛽=[𝜎𝐻 ]2 𝜓𝑏𝑎Đường kính vòng lăn bánh nhỏ3𝑑𝑤1 = 𝐾𝑑 √Trong đó:𝑇1 𝐾𝐻𝛽 (𝑢 + 1)=[𝜎𝐻 ]2 𝜓𝑏𝑑𝐾𝑎 : hệ số phụ thuộc vào vật liệu cặp bánh răng và loại răng𝐾𝐻𝛽 : hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộngvành răng khi tính về tiếp xúc, phụ thuộc vào vị trí của ổ và độ cứng mặt răng𝜓𝑏𝑎 : hệ số chiều rộng bánh răng20

Tài liệu liên quan

Tài liệu TÍNH TOÁN,THIẾT KẾ, CHẾ TẠO CÁC MÔĐUN QUAY TRONG ROBOT doc
- 4
- 727
- 2
Tài liệu Tính toán, thiết kế và lắp ráp thí nghiệm các mạch tạo sóng xung vuông, tam giác, sin pdf
- 5
- 1
- 12
Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí-Cách tính toán thiết kế các bộ truyền
- 40
- 999
- 3
Tính toán, thiết kế, vận hành thử hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt và nước thải in công suất 35 m3/ngày cho công ty TNHH Quốc tế SinJooBo
- 56
- 1
- 0
chương 2 tính toán thiết kế các công trình xử lý nươc thải
- 26
- 902
- 2
chương 2 tính toán thiết kế các công trình xử lý nươc thải phần 2
- 15
- 944
- 0
chương 2 tính toán thiết kế các công trình xử lý nươc thải phần 3
- 15
- 641
- 0
tính toán thiết kế nhà cao tầng ( viện y học các bệnh lâm sàn nhiệt đới ), chương 1 pot
- 5
- 552
- 3
tính toán thiết kế nhà cao tầng ( viện y học các bệnh lâm sàn nhiệt đới ), chương 2 pot
- 8
- 553
- 2
tính toán thiết kế nhà cao tầng ( viện y học các bệnh lâm sàn nhiệt đới ), chương 3 ppt
- 6
- 558
- 3