›
›

Bài giảng Nguyên lí chi tiết máy - Chương 6: Bộ truyền bánh răng hệ bánh răng

pdf 85 trang cucquyet12 13161
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Nguyên lí chi tiết máy - Chương 6: Bộ truyền bánh răng hệ bánh răng", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pdfbai_giang_nguyen_li_chi_tiet_may_chuong_6_bo_truyen_banh_ran.pdf

Nội dung text: Bài giảng Nguyên lí chi tiết máy - Chương 6: Bộ truyền bánh răng hệ bánh răng

  1. BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP CHƯƠNG 6 BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG HỆ BÁNH RĂNG
  2. Mục tiêu  Phân loại truyền động BR, hệ BR  Thông số hình học  Động học, động lực học  Hệ số tải trọng tính  Ứng suất cho phép  Tính toán theo sức bền tiếp xúc, uốn  Thiết kế bộ truyền 1
  3. 6.1 Cấu tạo, phân loại, phạm vi sử dụng 6.1.1 Truyền động bánh răng Nguyên lý làm việc: ăn khớp trực tiếp 2
  4. Phân loại Vị trí tương đối 2 trục Hai trục song song 3
  5. Hai trục cắt nhau 4
  6. Hai trục chéo nhau 5
  7. Vị trí vành răng ăn khớp Ăn khớp ngoài Ăn khớp trong 6
  8. Phương của răng: thẳng, nghiêng, chữ v, cong, xoắn 7
  9. Biên dạng răng Thân khai Xicloit Nôvicov 8
  10. Ưu điểm Kích thước nhỏ gọn, khả năng tải cao Hiệu suất cao  =(0,97  0,99) Tuổi thọ, độ tin cậy cao Tỷ số truyền ổn định Phạm vi công suất, tỷ số truyền rộng 9
  11. Nhược điểm Tiếng ồn làm việc vận tốc cao Chịu va đập kém. Chế tạo khó khăn, chính xác Phạm vi sử dụng: phổ biến, bộ truyền có công suất, vận tốc lớn 10
  12. 6.1.2 Hệ thống bánh răng Hệ thống bánh răng gồm nhiều bánh răng ăn khớp tạo thành chuỗi 11
  13. Công dụng hệ bánh răng Thực hiện tỷ số truyền Truyền động 2 trục xa 12
  14. I II a Thay đổi chiều quay Thay đổi tỷ số truyền 2’ I 1 2 II b A 13
  15. Tổng hợp hay phân tích chuyển động 14
  16. Phân loại Hệ bánh răng thường 15
  17. Hệ bánh răng vi sai 16
  18. Hệ bánh răng hỗn hợp 2 4 4’ 3 5 1 17
  19. 6.2 Thông số hình học bánh răng trụ 18
  20. db: đ/k vòng cơ sở da: đ/k vòng đỉnh df: đ/k vòng chân d: đ/k vòng chia dw: đ/k vòng lăn tw: góc ăn khớp a, atw: khoảng cách trục : góc nghiêng 19
  21. m (mn): môđun z: số răng : góc nghiêng Thông số cơ bản bộ truyền m (mn): môđun (pháp tuyến) tiêu chuẩn p p: bước răng m m : môđun ngang t mn m t .cos( ) m : góc lượn chân răng 3 20
  22. Không dịch chỉnh Dịch chỉnh m z z 2 1 z2 z 1 aw a aw m y 2cos  2cos  aw a y x2 x 1 y m h 2,25 m h 2,25 m ym d m. z / cos  2a d d d w w w1 u 1 21
  23. Không dịch chỉnh Dịch chỉnh d d 2 m da d 2(1 x y ) m a d d 2,5 m d d (2,5 2 x ) m f f 1 c 0,25 m 200 tg a cos cos tg tw tg t tw w cos  aw 22
  24. Hệ số dịch chỉnh Tại sao phải dịch chỉnh trong gia công BR? Z nhỏ chiều dày đáy, đỉnh răng giảm hiện tượng cắt chân răng dịch chỉnh khắc phục hiện tượng cắt chân răng 23
  25. Tránh cắt chân răng x=0 2 z z 17 min sin2 w 24
  26. Hệ số dịch chỉnh z z 17 z x min zmin 17 X=0 không dịch chỉnh X>0 dịch chỉnh dương X<0 dịch chỉnh âm 25
  27. 6.3 Thông số động học hệ bánh răng Hệ bánh răng thường Tỷ số truyền 1 cặp bánh răng ăn khớp  n z r i 1 1 2 2 2n 2 z 1 r 1 + ăn khớp trong - ăn khớp ngoài 26
  28. Xét hệ BR thường 1  1  23  4 i15 5  2  3  4  5 i12 i 23 i 34 i 45 ZZ ZZ 2 3 4 5 ZZZZ1 2' 3' 4' 3 ZZZZ 1 . 2 3 4 5 ZZZZ1 2' 3' 4' 27
  29. 3 ZZZZ2 3 4 5 i15 1 . ZZZZ1 2' 3' 4' Dấu tỷ số truyền phụ thuộc cặp BR ăn khớp ngoài m Zbidong i1k 1 . Zchudong m: số cặp bánh răng tiếp xúc ngoài 28
  30. Tính tỉ số truyền i17 và khoảng cách trục A khi các bánh răng ăn khớp cùng môđun m=1,5mm, Z1=Z2=Z3’=Z4=Z5’=Z6=20 và Z3=Z5=Z7=60 2 4 6 1 3’ 5’ 3 5 7 29
  31. Đối với các cặp bánh răng không gian thì dấu của tỷ số truyền không còn ý nghĩa, chiều quay xác định trực tiếp hình vẽ 30
  32. Xét hệ BR vi sai PP đổi giá c 1  1 c c 2  2 c Cần C làm giá cơ cấu quay quanh OC vận tốc góc -C hệ trở thành hệ thường 31
  33. c   Z c 1 1 c ic 2 i12 c 12 2  2 c Z1   Z 1 c 2 2 c Z 1 32
  34. 2 2’ Cho hệ thống bánh răng. 3 Với Z2 = 99, Z3 = 101, Z1 O O’ C = Z = 100,  0 2‘ 3 1 1 Tính tỉ số truyền i1c c 33
  35. Xét cơ cấu vi sai trong cầu của ô tô. Tìm quan hệ 1, 2 giữa các khâu 1, 2 khi xe chạy thẳng, vòng. C Với Z1 = Z2 = Z3 4 3 2 1 5 34
  36. 6.4 Động lực học bánh răng trụ Bánh răng trụ răng thẳng O2 Lực pháp tuyền Fn n2 F t Fr Fn Fn w cos w Ft Lực hướng tâm Fr Fr F t. tg w n1 2T Lực vòng F Ft t O dw 1 36
  37. dw2 O dw2 n2 2 O2 n2 Ft2 Ft2 O2 Fr2 w Fr2 n2 Fn Fn Fn Fn w Fn w Fr1 w n1 Ft1 Fr1 Fn Ft1 O1 n1 O1 dw1 n1 dw1 O1 37
  38. n1 Fr1 n1 Ft1 Ft2 Fr2 n2 38
  39. n1 n1 Fr1 Ft1 Ft2 Fr2 1 n2 39
  40. Bánh răng trụ răng nghiêng c’ d’ tw t-t Fn y O2 b’ c nw a’ F’ n2 Fn d F  r nw Ft z b nw nw Fa a n-n n1 Fn Ox1 n  dw Ăn khớp BR nghiêng 40
  41. 2TT 2 .cos  Lực vòng Ft Ft dw m. z F. tg Lực hướng tâm F F t nw r r cos  Ft Lực pháp tuyến Fn Fn cos nw .cos  Lực dọc trục Fa Fa = F t .tg 41
  42. Lực dọc trục Fa Fa chiều hướng mặt nghiêng ăn khớp đầu tiên 42
  43. 6.5 Tải trọng tính Tải trọng tính Ftt FFKtt dn . Fdn: tải trọng danh nghĩa 2T FFdn t dw K: hệ số tải trọng tính KKKK   43
  44. K: hệ số tải trọng tính KKKK   K: hệ số tập trung tải trọng (bảng 6.4) K: hệ số tải trọng động (bảng 6.5) K : hệ số phân bố tải không đều(bảng 6.11) 44
  45. 6.6 Ứng suất cho phép Ứng suất tiếp xúc cho phép (thép) 0,9KHL HH  0 lim. sH 0Hlim: giới hạn mỏi tiếp xúc (bảng 6.13) sH: hệ số an toàn (bảng 6.13) N m HO KHL: hệ số tuổi thọ KHL H NHE 45
  46. mH: bậc đường cong mỏi mH 6 2,4 NHO: số chu kỳ cơ sở NHO 30 HB NHE: số chu kỳ tương đương Bánh răng làm việc tải trọng, n không đổi NHE 60. c . n . L h c: số lần ăn khớp/vòng Lh: tổng thời gian làm việc (h) 46
  47. Bánh răng làm việc tải thay đổi Ti NHE 60. c n i . t i Tmax Ti: môment xoắn chế độ thứ i ti: thời gian làm việc chế độ thứ i Chú ý: NHE>NHO NHE=NHO 47
  48. Ứng suất tiếp xúc cho phép một số vật liệu Gang xám  H  1,5HB Gang độ bền cao  H  1,8HB Tectolic  H  45  60MPa  50  60MPa Lignofon  H  48
  49. Ứng suất uốn cho phép (thép) KFL FF  0 lim. sF 0Flim: giới hạn mỏi uốn (bảng 6.13) sF: hệ số an toàn (bảng 6.13) N m FO KFL: hệ số tuổi thọ KFL F NFE 49
  50. mH: bậc đường cong mỏi H 350HB, k mài chân răng mH 9 NFO: số chu kỳ cơ sở 6 NFO 5.10 50
  51. Bánh răng làm việc tải trọng, n không đổi NLE 60. c . n . L h Bánh răng làm việc tải thay đổi mF Ti NFE 60. c n i . t i Tmax 51
  52. Ứng suất uốn cho phép (gang)  1  F  s. K Giới hạn mỏi  1 0,55  b b: giới hạn bền kéo [s]: hệ số an toàn (1,71,9) K : hệ số tập trung ứ/s (11,2) 52
  53. 6.7 Các dạng hỏng, chỉ tiêu tính toán Fn răng uốn – nén. Fms răng ăn khớp trượt. Gãy răng Tróc rỗ Dính Mòn 53
  54. Gãy răng Nghiêm trọng. Góc lượn chân răng. Nguyên nhân: quá tải, mỏi, vật liệu giòn.vv B/p khắc phục: tính toán sức bền uốn, tăng modul.vv 54
  55. Tróc rỗ bề mặt Dạng răng méo mó bị hỏng Bề mặt răng, kín, bôi trơn 3 yếu tố tróc rỗ - Vết nứt tế vi - Lực tác dụng vuông góc - Có chất lỏng 55
  56. Dính răng Răng biến dạng hiệu suất giảm. Vị trí: ăn khớp, 2 BR cùng vật liệu, không tôi bề mặt. Nguyên nhân: vận tốc cao + nhiệt độ màng dầu phá vỡ dính răng. Khắc phục: tăng độ nhẵn, độ rắn bề mặt, dùng dầu chống dính. 57
  57. Mòn Dạng răng thay đổi gãy răng Vị trí: đỉnh, chân răng Nguyên nhân: bôi trơn không tốt, dầu bôi trơn bẩn, bộ truyền hở Khắc phục: che kín bộ truyền, dùng dầu bôi trơn .vv 58
  58. Bộ truyền kín, bôi trơn tốt Tính toán thiết kế theo độ bền tiếp xúc Bộ truyền hở, bôi trơn không tốt Tính toán thiết kế theo độ bền uốn 59
  59. Tính toán bánh răng trụ răng thẳng Ứng suất tiếp xúc (kiểm nghiệm) ZZZMH  2T1 . KH . u 1 HH    dw1 b w. u Hệ số cơ tính vật liệu ZM 2EE1 . 2 ZM E 1- 2 E 1-  2 2 1 1 2 60
  60. Hệ số xét hình dạng ZH 2 ZH sin2 w Hệ số xét chiều dài tiếp xúc Z 4  Z  3  : hệ số trùng khớp ngang 61
  61. dw1: đường kính vòng lăn BR dẫn T1: môment xoắn trên BR dẫn KH: hệ số tải trọng tính bw: chiều rộng vành răng u: tỷ số truyền 62
  62. Thiết kế aw theo ứng suất tiếp xúc 2TK1 . H  aw 50 u 1 3 2 ba u   H  2TK2 . H  50u 1 3 2 2 ba u   H  KH: hệ số tập trung tải trọng (bảng 6.4) ba: hệ số chiều rộng vành răng 63
  63. Ứng suất uốn (kiểm nghiệm) YFKF t F FF    bw. m Hệ số dạng răng YF 6l ' cos ' sin ' YK . F 2 cos  'cos   ' w w 64
  64. Hệ số dạng răng YF thực nghiệm 13,2 27,9x 2 YF 3,47 0,092 x zv z v z Z : số răng tương đương z v v cos3  x: hệ số dịch chỉnh 65
  65. Thiết kế môđun theo ứng suất uốn TKYTKY1 FFFF 1  3 3 m 1,4 1,4 2 z1 bm  F z 1  bd  F  Hệ số chiều rộng vành răng b  z .  bmm 1 bd 66
  66. Tính toán bánh răng trụ răng nghiêng Ứng suất tiếp xúc (kiểm nghiệm) ZZZMH  2T1 . KH . u 1 HH    dw1 b w. u Hệ số cơ tính vật liệu ZM 2EE1 . 2 ZM E 1- 2 E 1-  2 2 1 1 2 67
  67. Hệ số xét hình dạng ZH 2cos  ZH sin2 w Hệ số xét chiều dài tiếp xúc Z 1 Z   : hệ số trùng khớp ngang 68
  68. dw1: đường kính vòng lăn BR dẫn T1: môment xoắn trên BR dẫn KH: hệ số tải trọng tính bw: chiều rộng vành răng u: tỷ số truyền 69
  69. Thiết kế aw theo ứng suất tiếp xúc 2TK1 . H  aw 43 u 1 3 2 ba u   H  2TK2 . H  43u 1 3 2 2 ba u   H  KH: hệ số tập trung tải trọng (bảng 6.4) ba: hệ số chiều rộng vành răng 70
  70. Ứng suất uốn (kiểm nghiệm) YFKYYF t F   FF    bw. m Hệ số dạng răng YF 6l ' cos ' sin ' YK . F 2 cos  'cos   ' w w 71
  71. Hệ số dạng răng YF thực nghiệm tính theo zv 13,2 27,9x 2 YF 3,47 0,092 x zv z v Hệ số xét ảnh hưởng trùng khớp ngang 1 Y  Hệ số xét ảnh hưởng góc nghiêng  Y 1    120 72
  72. Thiết kế môđun theo ứng suất uốn TKYTKY1 FFFF 1  3 3 mn 1,12 1,12 2 z1 bm  F z 1  bd  F  Hệ số chiều rộng vành răng b  z .  bmm 1 bd 73
  73. 6.8 Truyền động bánh răng côn Truyền động hai trục giao nhau 74
  74. Thông số hình học h me , mm e Z Z1 1 2 t g t g 2 u 1 Rm Z1 Z2 u 2 2 de2 Re = 0,5.me Z 1 Z 2 Re 2 2 2 1 Re = 0,5.mm Z 1 Z 2 b hae de = me. Z hfe dfe1 d dm = mm. Z ae1 75
  75. Động lực học bánh răng côn 2T FF 1 t1 t 2 Fa1 = F r2 =Ft 1 tg .sin  1 dm1 Ft1 F Fr1 F a 2 F t 1 tg .cos  1 n1 cos Fr’ Fn1 Fr’ F Fr1 n1 Ft1 1 F Fr1 t1 Fa1 Fa1 n1 dm1   O 1 1 76
  76. Tính toán bánh răng côn Ứng suất tiếp xúc (kiểm nghiệm) 2 2TK1 .H . u +1 HMHH ZZZ  2    0,85.dm1 . b . u Hệ số cơ tính vật liệu ZM 2EE1 . 2 ZM E 1- 2 E 1-  2 2 1 1 2 77
  77. Hệ số xét hình dạng ZH 2 ZH sin2 w Hệ số xét chiều dài tiếp xúc Z 4  Z  3  : hệ số trùng khớp ngang 78
  78. dm1: đường kính vòng chia trung bình T1: môment xoắn trên BR dẫn KH: hệ số tải trọng tính b: chiều rộng vành răng u: tỷ số truyền 79
  79. Thiết kế chiều dài côn Re 2 TK1. H  Re 47,5 u +1 3 2 2 0,85 1 be .  be .u .  H  KH: hệ số tập trung tải trọng (bảng 6.4) be: hệ số chiều rộng vành răng 80
  80. Ứng suất uốn (kiểm nghiệm) YFKF t F FF    0,85.b . mm Hệ số dạng răng YF tính theo zv 13,2 27,9x 2 YF 3,47 0,092 x zv z v 81
  81. Thiết kế môđun theo ứng suất uốn TKY1 FF 3 mm 1,4 2 0,85.z1 .bd .  F  2TKY1 .FF . m 1,4 3 e 2 2 0,85.z1 .bd .  F 1 0,5  be 82
  82. 6.9 Trình tự thiết kế bộ truyền bánh răng Sinh viên đọc tài liệu: BR trụ răng thẳng: trang 236, 237, 238 BR trụ răng nghiêng: trang 243, 244 BR nón răng thẳng: trang 253, 254, 255 Các ví dụ trang 257 265 83
  83. Một vài câu hỏi cần làm rõ khi TT-TK . Khi nào tính theo sức bền tiếp xúc? . Khi nào tính theo sức bền uốn? . Những bước tính toàn thiết kế? . Các thông số nào tìm được khi tính toán thiết kế bộ truyền? 84