Giáo trình Chi tiết máy - Chương 4: Bộ truyền bánh răng - Bùi Trọng Hiếu
Baøi giaûng CHI TIEÁT MAÙY
Chöông 4: Boä truyeàn baùnh raêng
Chöông 4
BOÄ TRUYEÀN BAÙNH RAÊNG
4.1. KHAÙI NIEÄM CHUNG
4.1.1. Nguyeân lyù laøm vieäc
Boä truyeàn baùnh raêng laø cô caáu coù khôùp loaïi cao duøng để truyeàn chuyeån ñoäng giöõa caùc truïc
vôùi moät tæ soá truyeàn xaùc ñònh nhôø söï aên khôùp tröïc tieáp giöõa caùc khaâu coù raêng (ñöôïc goïi laø baùnh
raêng). Boä truyeàn baùnh raêng coù theå truyeàn chuyeån ñoäng quay giöõa hai truïc song song, giao nhau,
cheùo nhau hay bieán chuyeån ñoäng quay thaønh chuyeån ñoäng tònh tieán hoaëc ngöôïc laïi.
4.1.2. Phaân loaïi
a)
b)
c)
e)
d)
f )
g)
h)
Hình 4.1. Caùc loaïi boä truyeàn baùnh raêng chuû yeáu
Bm. Thieát keá maùy
TS. Buøi Troïng Hieáu
-44-
Baøi giaûng CHI TIEÁT MAÙY
Chöông 4: Boä truyeàn baùnh raêng
Boä truyeàn BR phaúng (hình a, b, c)
- Vò trí giöõa hai truïc
Boä truyeàn BR khoâng gian (hình d, e, g)
Boä truyeàn BR aên khôùp ngoaøi (hình a, c, d, ...)
Boä truyeàn BR aên khôùp trong (hình b)
- Söï aên khôùp
Boä truyeàn BR truï (hình a, b, ...)
Boä truyeàn BR noùn (hình d)
- Hình daïng cuûa BR
Boä truyeàn BR thaúng (hình a, b, c, d, ...)
Boä truyeàn BR nghieâng (hình e, g)
Boä truyeàn BR chöõ V (hình h)
Phaân loaïi theo
- Caùch boá trí raêng treân BR
Boä truyeàn BR cong (hình f)
Boä truyeàn BR thaân khai
Boä truyeàn BR Xicloit
Boä truyeàn BR Novicov
- Bieân daïng raêng
Boä truyeàn BR troøn (hình 10.1)
- Phöông dieän khaùc cuûa hình
daïng BR
Boä truyeàn BR khoâng troøn (hình i)
Trong chöông trình, chuùng ta chæ khaûo saùt caùc boä truyeàn baùnh raêng coù bieân daïng thaân khai.
4.1.3. Öu, nhöôïc ñieåm vaø phaïm vi söû duïng
a. Öu ñieåm:
- Kích thöôùc nhoû, khaû naêng taûi lôùn.
- Tæ soá truyeàn khoâng ñoåi do khoâng coù hieän töôïng tröôït trôn.
- Hieäu suaát cao: 0,97÷0,99.
- Laøm vieäc vôùi vaän toác cao, coâng suaát lôùn.
- Tuoåi thoï cao, laøm vieäc vôùi ñoä tin caäy cao.
b. Nhöôïc ñieåm:
- Cheá taïo töông ñoái phöùc taïp.
- Ñoøi hoûi ñoä chính xaùc cao.
- Coù nhieàu tieáng oàn khi vaän toác cao.
c. Phaïm vi söû duïng:
Boä truyeàn baùnh raêng ñöôïc söû duïng roäng raõi trong ngaønh cheá taïo maùy. Trong ñoù, boä
truyeàn baùnh raêng truï raêng thaúng ñöôïc söû duïng roäng raõi nhaát, caùc boä truyeàn coøn laïi söû
duïng tuøy vaøo keát caáu maùy.
4.2. THOÂNG SOÁ HÌNH HOÏC
4.2.1. Thoâng soá hình hoïc baùnh raêng thaúng
Bm. Thieát keá maùy
TS. Buøi Troïng Hieáu
-45-
Baøi giaûng CHI TIEÁT MAÙY
Chöông 4: Boä truyeàn baùnh raêng
Hình 4.2. Caùc thoâng soá hình hoïc cuûa boä truyeàn baùnh raêng
. Ñöôøng kính voøng chia d: d m.z
. Böôùc raêng p.
p
. Modun m: m
Giaù trò m ñöôïc tieâu chuaån hoaù theo caùc daõy sau (öu tieân daõy 1):
1.25
Daõy 1
1
2
1,75
2.5
2,25
3
2,75
4
5
6
8
7
10
9
12
11
16
14
20
18
25
22
Daõõy 2 1,125 1,375
3,5 4,5 5,5
. Soá raêng z: neân choïn z 17 raêng (neáu z 17 thì xaûy ra hieän töôïng caét chaân raêng).
. Chieàu cao ñænh raêng : h m
1
. Chieàu cao chaân raêng : h2 1,25m
. Ñöôøng kính voøng ñænh: da d 2m
. Ñöôøng kính chaân raêng: df d 2,5m
SV töï ñoïc theâm baûng 6.2, trang 196, taøi lieäu [1].
Bm. Thieát keá maùy
TS. Buøi Troïng Hieáu
-46-
Baøi giaûng CHI TIEÁT MAÙY
Chöông 4: Boä truyeàn baùnh raêng
4.2.2. Thoâng soá hình hoïc baùnh raêng nghieâng
. Goùc nghieâng cuûa raêng so vôùi ñöôøng sinh maët truï: goïi laø goùc nghieâng cuûa baùnh raêng .
. Böôùc phaùp pn : böôùc ño trong tieát dieän vuoâng goùc vôùi maët raêng.
. Böôùc ngang pt : böôùc ño trong tieát dieän vuoâng goùc truïc baùnh raêng.
n
t
pn
pt
n
t
Hình 4.3. Böôùc phaùp vaø böôùc ngang
pn
pt
(4.1)
cos
. Modun phaùp mn : (tieâu chuaån hoùa)
pn
mn
mt
(4.2)
(4.3)
. Modun ngang mt
:
pt
Quan heä giöõa mn vaø mt
:
mn
mt
(4.4)
cos
. Ñöôøng kính voøng chia:
. Ñöôøng kính voøng ñænh:
mn.z
d mt .z
(4.5)
(4.6)
(4.7)
cos
da d 2mn
. Ñöôøng kính voøng chaân:
. Khoaûng caùch truïc:
df d 2,5mn
mt
mn (z1 z2 )
2cos
a (z1 z2 )
(4.8)
2
Bm. Thieát keá maùy
TS. Buøi Troïng Hieáu
-47-
Baøi giaûng CHI TIEÁT MAÙY
Chöông 4: Boä truyeàn baùnh raêng
4.3. PHAÂN TÍCH LÖÏC AÊN KHÔÙP
4.3.1. Löïc taùc duïng trong boä truyeàn baùnh raêng truï raêng thaúng
Löïc voøng
F
t
Löïc aên khôùp
Löïc höôùng taâm Fr
- Löïc voøng:
2T
1
F F
(4.9)
(4.10)
(4.11)
t1
t2
d1
- Löïc höôùng taâm:
- Löïc aên khôùp:
F F F .tg
r
r2
t1
1
F
t1
Fn Fn
1
2
cos
T
laø moment xoaén treân truïc baùnh raêng chuû ñoäng 1 vaø 200 laø
1
- Trong caùc coâng thöùc treân,
goùc aên khôùp trong maët phaúng phaùp.
4.3.2. Löïc taùc duïng trong boä truyeàn baùnh raêng truï raêng nghieâng
Löïc voøng
F
t
Löïc aên khôùp
Löïc doïc truïc Fa
Löïc höôùng taâm Fr
- Löïc voøng:
2T
1
F F
(4.12)
(4.13)
t1
t2
d1
- Löïc doïc truïc:
F F F .tg
a1
a2
t1
- Löïc höôùng taâm:
F .tg
t1
F F
(4.14)
r
r2
1
cos
- Löïc aên khôùp:
F
t1
Fn Fn
(4.15)
1
2
cos.cos
Bm. Thieát keá maùy
TS. Buøi Troïng Hieáu
-48-
Baøi giaûng CHI TIEÁT MAÙY
Chöông 4: Boä truyeàn baùnh raêng
Qui taéc xaùc ñònh phöông, chieàu cuûa löïc taùc duïng leân boä truyeàn BR thaúng vaø BR nghieâng:
- Löïc voøng treân baùnh raêng chuû ñoäng thì ngöôïc chieàu chuyeån ñoäng, treân baùnh bò ñoäng thì cuøng
chieàu chuyeån ñoäng.
- Löïc doïc truïc treân baùnh chuû ñoäng luoân höôùng vaøo maët raêng laøm vieäc, treân baùnh bò ñoäng thì coù
chieàu ngöôïc laïi so vôùi chieàu cuûa löïc doïc truïc treân baùnh chuû ñoäng.
- Löïc höôùng taâm treân caû hai baùnh chuû ñoäng vaø bò ñoäng ñeàu höôùng vaøo taâm baùnh raêng.
1
1
1
1
a
a
F
F
r
r
r
F
F
F
F
r
t
t
F
F
t
t
F
F
a
a
F
F
Hình 4.4. Löïc taùc duïng leân caùc baùnh raêng chuû ñoäng
F
t1
a1
F
r1
F
1
1
a2
F
r2
F
2
2
t2
F
F
r1
F
1
t2
a2
F
1
F
F
a1
t1
F
r2
2
2
Hình 4.5. Löïc taùc duïng leân hai caëp baùnh raêng nghieâng coù chieàu quay ngöôïc nhau
4.3.2. Taûi troïng tính
- Ñoä beàn cuûa raêng phuï thuoäc vaøo nhieàu yeáu toá ñoäc laäp vôùi nhau. Khi tính toaùn ñoä beàn baùnh
raêng, ta baét ñaàu baèng vieäc xaùc ñònh taûi troïng tính theo coâng thöùc sau:
F K.F
(4.16)
tt
dn
trong ñoù Fdn laø taûi troïng danh nghóa (cho tröôùc) vaø K laø heä soá taûi troïng tính.
Bm. Thieát keá maùy
TS. Buøi Troïng Hieáu
-49-
Baøi giaûng CHI TIEÁT MAÙY
Chöông 4: Boä truyeàn baùnh raêng
- Heä soá taûi troïng tính xaùc ñònh nhö sau:
K K .Kv.K
(4.17)
trong ñoù, K : heä soá taäp trung taûi troïng theo chieàu roäng vaønh raêng (tra baûng 6.4, trang 209,
taøi lieäu [1]),
Kv : heä soá taûi troïng ñoäng (tra baûng 6.5 vaø 6.6, trang 211, taøi lieäu [1]),
K : heä soá xeùt ñeán söï phaân boá taûi troïng khoâng ñeàu treân caùc ñoâi raêng (tra baûng 6.11,
trang 213, taøi lieäu [1]),
4.4. CAÙC DAÏNG HOÛNG VAØ CHÆ TIEÂU TÍNH
4.4.1. Caùc daïng hoûng
Taïi vò trí aên khôùp ngoaøi, löïc aên khôùp Fn coøn coù löïc ma saùt Fms = f.Fn do beà maët raêng tröôït
leân nhau. Do ñoù, raêng chòu traïng thaùi öùng suaát phöùc taïp: öùng suaát tieáp xuùc vaø öùng suaát uoán.
ÖÙng suaát tieáp xuùc vaø öùng suaát uoán thay ñoåi theo chu kyø maïch ñoäng giaùn ñoaïn neân ñoù chính laø
nguyeân nhaân gaây ra hoûng raêng do moûi, gaõy raêng do uoán, troùc roã, moøn, dính do tieáp xuùc.
. Gaõy raêng: do öùng suaát uoán thöôøng xaûy ra ôû chaân raêng. Ñeå traùnh gaõy raêng ta tính toaùn
raêng theo ñoä beàn uoán.
. Troùc vì moûi beà maët raêng: do öùng suaát tieáp xuùc vaø ma saùt treân beà maët raêng gaây neân.
Thöôøng xaûy ra trong boä truyeàn kín ñöôïc boâi trôn toát do aùp suaát daàu trong caùc veát nöùt teá
vi treân maët raêng khi aên khôùp bò bòt kín mieäng, caùc veát nöùt phaùt trieån thaønh troùc. Ñoái vôùi
boä truyeàn coù ñoä raén thaáp, troùc chæ chæ xaûy ra trong moät thôøi gian ngaén (troùc nhaát thôøi).
Ñoái vôùi boä truyeàn coù ñoä raén cao thì caùc veát nöùt lieân tuïc phaùt trieån goïi laø troùc lan. Ñeå
traùnh troùc beà maët ta tieán haønh tính toaùn theo ñoä beàn tieáp xuùc.
. Moøn raêng: thöôøng xaûy ra ôû caùc boä truyeàn hôû, boâi trôn keùm, laøm vieäc trong moâi tröôøng
coù haït maøi.
. Dính raêng: xaûy ra trong caùc boä truyeàn chòu taûi troïng lôùn laøm vieäc vôùi vaän toác cao vaø khi
maøng daàu boâi trôn bò phaù vôõ do nhieät hoaëc do öùng suaát tieáp xuùc coù giaù trò lôùn. Khi ñoù, hai
beà maët raêng tröïc tieáp tröôït leân nhau laøm cho kim loaïi treân beà maët raêng naøy baùm vaøo beà
maët raêng kia.
. Bieán daïng deûo beà maët raêng: xaûy ra treân boä truyeàn cheá taïo töø theùp meàm chòu taûi troïng
lôùn vaø vaän toác thaáp.
. Bong beà maët raêng: xaûy ra trong boä truyeàn ñöôïc taêng beàn beà maët.
4.4.2. Chæ tieâu tính
. Boä truyeàn che kín, boâi trôn toát: tính toaùn theo ñoä beàn tieáp xuùc, kieåm tra theo ñoä beàn uoán.
. Boä truyeàn hôû, boâi trôn keùm: tính toaùn theo ñoä beàn uoán, kieåm tra theo ñoä beàn tieáp xuùc.
. Caùc daïng hoûng coøn laïi chöa coù phöông phaùp tính. Tuy nhieân khi tính toaùn theo ñoä beàn
tieáp xuùc thì phaàn naøo ñaõ ngaên ngöøa ñöôïc caùc daïng hoûng beà maët khaùc.
4.5. VAÄT LIEÄU CHEÁ TAÏO BAÙNH RAÊNG
(SV töï ñoïc trong taøi lieäu [1])
Bm. Thieát keá maùy
TS. Buøi Troïng Hieáu
-50-
Baøi giaûng CHI TIEÁT MAÙY
Chöông 4: Boä truyeàn baùnh raêng
4.6. TÍNH TOAÙN BOÄ TRUYEÀN BAÙNH RAÊNG TRUÏ RAÊNG THAÚNG
4.6.1. Tính theo ñoä beàn tieáp xuùc
Hình 4.6. ÖÙng suaát tieáp xuùc sinh ra treân beà maët raêng
- Ñieàu kieän beàn:
H [H ]
(4.18)
(4.19)
- ÖÙng suaát tieáp xuùc treân beà maët raêng tính theo coâng thöùc Hetz nhö sau:
qn
H ZM
2
trong ñoù, qn : cöôøng ñoä taûi troïng phaùp tuyeán,
: baùn kính cong töông ñöông cuûa beà maët tieáp xuùc,
ZM : heä soá xeùt ñeán cô tính cuûa vaät lieäu.
Caùc heä soá treân ñöôïc xaùc ñònh nhö sau:
a. Heä soá xeùt ñeán cô tính vaät lieäu
2E1E2
ZM
(4.20)
[E2 (1 12 ) E1(1 22 )]
E1, E2 : modun ñaøn hoài vaät lieäu cheá taïo baùnh chuû ñoäng vaø baùnh bò ñoäng,
1, 2 : heä soá Poisson cuûa vaät lieäu cheá taïo caëp baùnh raêng,
Neáu baùnh raêng baèng theùp thì:
E1 = E2 = 2,1.105 Mpa vaø 1 = 2 = 0,3 ZM = 275 Mpa1/2.
b. Baùn kính cong töông ñöông
1
1
1
(4.21)
1 2
1, 2 : baùn kính cong caùc beà maët thaân khai taïi ñieåm aên khôùp,
Daáu “+” khi aên khôùp ngoaøi, daáu “-“ khi aên khôùp trong.
Bm. Thieát keá maùy
TS. Buøi Troïng Hieáu
-51-
Baøi giaûng CHI TIEÁT MAÙY
Chöông 4: Boä truyeàn baùnh raêng
d1 sin
1
2
1
2(u 1)
ud1 sin
2
d2 sin
2
(4.22)
c. Cöôøng ñoä taûi troïng
Fn KH
qn
(4.23)
lH
F
t1
Fn
: löïc aên khôùp,
cos
KH : heä soá taûi troïng tính,
lH : toång chieàu daøi tieáp xuùc cuûa caùc ñoâi raêng, xaùc ñònh theo coâng thöùc thöïc nghieäm
4
b
Z2
lH
vôùi Z
3
b : chieàu roäng vaønh raêng, b bdd1
: heä soá truøng khôùp ngang, coù giaù trò = 1,2÷1,9
2T KH Z2
1
Suy ra:
qn
(4.24)
bd1 cos
Thay (4.20), (4.22) vaø (4.24) vaøo (4.19), ta coù coâng thöùc kieåm tra beàn theo ñoä beàn tieáp xuùc:
ZM ZH Z 2T KH (u 1)
1
H
[H ]
(4.25)
d1
bu
2
vôùi ZH laø heä soá xeùt ñeán hình daïng cuûa beà maët tieáp xuùc: ZH
.
sin2
Töø coâng thöùc (4.25), ta coù:
T KH (u 1)
1
3
d1 Kd
(4.26)
bd[H ]2 u
Kd : heä soá phuï thuoäc vaøo goùc aên khôùp, heä soá truøng khôùp vaø vaät lieäu baùnh raêng,
Kd = 75,6 neáu caùc ñieàu kieän sau thoûa:
+ Caëp baùnh raêng khoâng dòch chænh hay dòch chænh ñeàu (=200). Khi ñoù ZH = 1,76.
+ Neáu = 1,2 thì Z = 0,96.
+ Vaät lieäu theùp ZM = 275 Mpa1/2.
T KH (u 1)
1
3
d1 75,6
(4.27)
bd[H ]2u
Bm. Thieát keá maùy
TS. Buøi Troïng Hieáu
-52-
Baøi giaûng CHI TIEÁT MAÙY
Chöông 4: Boä truyeàn baùnh raêng
Coâng thöùc thieát keá boä truyeàn baùnh raêng (xaùc ñònh khoaûng caùch truïc) theo ñoä beàn tieáp xuùc:
T KH
1
3
a 50(u 1)
(4.28)
ba[H ]2u
trong ñoù, T2 : moment xoaén treân baùnh bò ñoäng, T2 uT
,
1
ba (u 1)
b
bd
vôùi ba
.
2
a
Giaù trò ba cho theo daõy tieâu chuaån: 0,1; 0,125; 0,16; 0,2; 0,25; 0,315; 0,4; 0,5;
0,63 …. Coù theå choïn ba theo baûng (6.15), trang 231, taøi lieäu [1].
Giaù trò khoaûng caùch truïc a cho theo tieâu chuaån (ñoái vôùi hoäp giaûm toác tieâu chuaån):
Daõy 1 40
50
63
80
100 125 160 200 250 400
Daõy 2 140 180 225 280 355 450
- Töø giaù trò khoaûng caùch truïc tìm ñöôïc, ta tính modun vaø laøm troøn theo daõy tieâu chuaån vôùi
coâng thöùc tính m (0,010,02)a
.
- Soá raêng treân hai baùnh raêng:
2a
z1
;
z2 u z1
m(u 1)
Soá raêng z1, z2 toái thieåu phaûi baèng 17 ñeå traùnh hieän töôïng caét chaân raêng. Sau khi coù z1, z2 ta tieán
haønh tính laïi khoaûng caùch truïc a vaø d1, d2.
4.6.2. Tính theo ñoä beàn uoán
- Tính theo öùng suaát uoán khi tính cho boä truyeàn hôû, boâi trôn keùm.
- Caùc giaû thieát chaáp nhaän:
+ Taát caû taûi troïng chæ taùc ñoäng treân moät ñoâi raêng. Ñieåm ñaët löïc taïi ñænh raêng.
+ Raêng ñöôïc khaûo saùt nhö moät daàm coâng xoân.
- Goùc aùp löïc ' , thöôøng coù giaù trò 280÷300
Hình 4.7. ÖÙng suaát uoán
Bm. Thieát keá maùy
TS. Buøi Troïng Hieáu
-53-
Baøi giaûng CHI TIEÁT MAÙY
Chöông 4: Boä truyeàn baùnh raêng
- ÖÙng suaát thöïc tính toaùn F
:
F .K
(4.29)
vôùi laø öùng suaát danh nghóa vaø K laø heä soá taäp trung öùng suaát lyù thuyeát.
- Löïc phaùp tuyeán Fn ñaët taïi ñænh raêng ñöôïc phaân ra hai thaønh phaàn:
F cos'
cos
t
F't Fn cos'
(4.30)
(4.31)
F sin'
t
F'r Fn sin'
cos
- ÖÙng suaát danh nghóa taïi chaân raêng:
F't l F'r
u n
(4.32)
W
A
trong ñoù, u, n : öùng suaát uoán vaø öùng suaát neùn sinh ra trong chaân raêng,
b 2
W
: moment caûn uoán tieát dieän nguy hieåm, W
,
6
A = b : dieän tích tieát dieän nguy hieåm,
b, : chieàu roäng vaø chieàu daøy raêng taïi tieát dieän nguy hieåm,
: caùnh tay ñoøn löïc uoán.
l
Vì l vaø tæ leä baäc nhaát vôùi modun m, neân ta coù theå bieåu dieãn chuùng theo caùc heä soá:
l = l’m ;
= ’m
- Giaù trò öùng suaát thöïc sau khi thay caùc heä soá:
F KF 6l' cos'
sin'
t
F
K
(4.33)
(4.34)
bm (')2 cos '.cos
- Ñaët heä soá daïng raêng YF nhö sau:
6l' cos' sin'
YF
K
(')2 cos '.cos
Ñoái vôùi boä truyeàn aên khôùp ngoaøi: YF = 3÷4,6.
Ñoái vôùi boä truyeàn aên khôùp trong : YF = 3,5÷4.
Heä soá daïng raêng YF coù theå xaùc ñònh baèng thöïc nghieäm:
13,2 27,9x
YF 3,47
0,092x2
(4.35)
z
z
vôùi x laø heä soá dòch chænh.
Bm. Thieát keá maùy
TS. Buøi Troïng Hieáu
-54-
Baøi giaûng CHI TIEÁT MAÙY
Chöông 4: Boä truyeàn baùnh raêng
- Coâng thöùc kieåm nghieäm ñoä beàn uoán:
YF F KF
t
F
[F ]
(4.36)
bm
2T 2T
b
1
1
- Thay bm
,
F
, ta coù coâng thöùc thieát keá baùnh raêng theo ñoä beàn uoán (tính
1
m
d1 mz1
modun) nhö sau:
2T KFYF
2T KFYF
1
1
3
3
m
(4.37)
z1bm[F ]
z12bd[F ]
heä soá bd tra baûng 6.16, trang 235, taøi lieäu [1].
Toùm laïi:
. Boä truyeàn che kín, boâi trôn toát:
T KH
1
3
- Thieát keá theo H
:
a 50(u 1)
F [F ]
ba[H ]2u
- Kieåm nghieäm theo F
:
. Boä truyeàn ñeå hôû, boâi trôn keùm:
- Thieát keá theo F
2T KFYF
2T KFYF
1
1
3
3
:
m
z1bm[F ]
z12bd[F ]
- Kieåm nghieäm theo H
:
H [H ]
4.7. TÍNH TOAÙN BOÄ TRUYEÀN BAÙNH RAÊNG TRUÏ RAÊNG NGHIEÂNG
4.7.1. Caùc ñaëc ñieåm khi tính toaùn boä truyeàn baùnh raêng truï raêng nghieâng (SV töï ñoïc)
- AÊn khôùp eâm vaø taûi troïng ñoäng giaûm: Trong truyeàn ñoäng baùnh raêng nghieâng, caùc ñoâi raêng
khoâng vaøo khôùp ñoät ngoät nhö boä truyeàn baùnh raêng thaúng (toaøn boä chieàu daøi raêng khoâng vaøo
khôùp cuøng moät luùc). Do ñoù, caùc raêng chòu taûi vaø thoâi taûi daàn daàn. Ngoaøi ra, trong vuøng aên
khôùp bao giôø cuõng coù ít nhaát hai ñoâi raêng. Vì raêng nghieâng aên khôùp eâm neân giaûm tieáng oàn
vaø giaûm taûi troïng ñoäng. Taûi troïng ñoäng tæ leä vôùi bình phöông vaän toác neân ta thöôøng söû duïng
baùnh raêng nghieâng ôû caáp nhanh.
- Cöôøng ñoä taûi troïng treân baùnh raêng nghieâng nhoû hôn treân baùnh raêng thaúng.
- Thay theá baùnh raêng nghieâng baèng baùnh raêng truï raêng thaúng töông ñöông: (töông ñöông veà
maët söùc beàn).
- Ñöôøng tieáp xuùc naèm cheách treân maët raêng.
Bm. Thieát keá maùy
TS. Buøi Troïng Hieáu
-55-
Baøi giaûng CHI TIEÁT MAÙY
Chöông 4: Boä truyeàn baùnh raêng
4.7.2. Tính theo ñoä beàn tieáp xuùc
Söû duïng caùc coâng thöùc tính toaùn boä truyeàn baùnh raêng truï raêng thaúng, nhöng thay caùc thoâng
soá cuûa baùnh raêng töông ñöông vaøo.
- Coâng thöùc kieåm tra beàn:
ZM ZH Z 2T KH (u 1)
1
H
[H ]
(4.38)
d1
bu
2cos
sin 2
1
trong ñoù:
ZH
vaø
Z
.
- Coâng thöùc thieát keá:
T KH
1
3
a 43(u 1)
(4.39)
ba[H ]2u
Töông töï boä truyeàn baùnh raêng truï raêng thaúng, ta phaûi choïn modun mn theo tieâu chuaån. Sau
ñoù tính caùc kích thöôùc chuû yeáu cuûa boä truyeàn thoûa maõn caùc ñieàu kieän: 80 200 ñoái vôùi
baùnh raêng nghieâng vaø 300 400 ñoái vôùi baùnh raêng chöõ V.
4.7.3. Tính theo ñoä beàn uoán
Söû duïng caùc coâng thöùc tính toaùn boä truyeàn baùnh raêng truï raêng thaúng, nhöng thay caùc thoâng
soá cuûa baùnh raêng töông ñöông vaøo.
- Coâng thöùc kieåm tra beàn:
YF F KFY Y
t
F
[F ]
(4.40)
bmn
1
trong ñoù, Y
: heä soá xeùt ñeán aûnh höôûng cuûa truøng khôùp ngang,
0
Y 1
: heä soá xeùt ñeán aûnh höôûng cuûa truøng khôùp ngang,
1400
13,2 27,9x
YF 3,47
0,092x2 : heä soá daïng raêng theo soá raêng töông ñöông.
ztd
ztd
- Coâng thöùc thieát keá:
2T KFYFY Y
2T KFYFY Y
1
z12bd[F ]
1
3
3
m
(4.41)
z1bm[F ]
Heä soá chieàu roäng vaønh raêng bm 150 400 ñoái vôùi baùnh raêng nghieâng vaø bm 300 600 ñoái
vôùi baùnh raêng chöõ V.
Bm. Thieát keá maùy
TS. Buøi Troïng Hieáu
-56-
Baøi giaûng CHI TIEÁT MAÙY
Chöông 4: Boä truyeàn baùnh raêng
4.8. BOÄ TRUYEÀN BAÙNH RAÊNG NOÙN RAÊNG THAÚNG
4.8.1. Khaùi nieäm chung
- Duøng ñeå truyeàn ñoäng giöõa hai truïc giao nhau moät goùc
(thoâng thöôøng 900 ).
- Baùnh raêng noùn coù caùc loaïi: raêng thaúng, raêng nghieâng, raêng cung troøn vaø raêng cong.
- Khaû naêng taûi chæ baèng 0,85 so vôùi boä truyeàn baùnh raêng truï raêng thaúng.
a). Raêng thaúng
b). Raêng nghieâng
c). Raêng cung troøn
Hình 4.8. Caùc loaïi baùnh raêng noùn
4.8.2. Thoâng soá hình hoïc
Hình 4.9. Caùc thoâng soá hình hoïc boä truyeàn baùnh raêng noùn
Bm. Thieát keá maùy
TS. Buøi Troïng Hieáu
-57-
Baøi giaûng CHI TIEÁT MAÙY
Chöông 4: Boä truyeàn baùnh raêng
- Modun treân maët muùt lôùn: me (choïn theo tieâu chuaån).
- Ñöôøng kính voøng chia ngoaøi:
d me.z
(4.42)
(4.43)
(4.44)
- Chieàu cao ñænh raêng:
h me
1
- Chieàu cao chaân raêng:
h2 1,2me
- Goùc ñænh noùn chia:
d1 me z1 z1
1
tg1
tg2
(4.45)
(4.46)
d2 me z2 z2
u
1
z2
u
tg1 z1
- Chieàu daøi coân ngoaøi:
2
2
d
d
me
2
1
2
Re
z1
2
z2
(4.47)
2
2
2
- Ñöôøng kính voøng chia trung bình:
dtb
Re 0,5b
2
10,5b 10,5be
(4.48)
(4.49)
d
Re
2
dtb d(1 0,5be)
b
vôùi be
0,26 0,3
.
Re
- Modun chia trung bình:
dtb d(1 0,5be)
m
(4.50)
(4.51)
tb
z
z
m me (10,5be)
tb
Löu yù: mtb : khoâng tieâu chuaån, me : tieâu chuaån.
4.8.3. Phaân tích löïc taùc duïng
a. Löïc taùc duïng
Löïc voøng
F
t
Löïc aên khôùp
Löïc doïc truïc Fa
Löïc höôùng taâm Fr
Bm. Thieát keá maùy
TS. Buøi Troïng Hieáu
-58-
Baøi giaûng CHI TIEÁT MAÙY
Chöông 4: Boä truyeàn baùnh raêng
Löïc taùc duïng leân baùnh chuû ñoäng:
- Löïc voøng:
2T
1
F
(4.52)
t1
dtb
- Löïc doïc truïc:
F F .sin.tg
(4.53)
(4.54)
a1
t1
- Löïc höôùng taâm:
F F .cos.tg
r
t1
1
- Löïc aên khôùp:
F
t1
Fn
(4.55)
1
cos
Löïc taùc duïng leân baùnh bò ñoäng coù chieàu ngöôïc laïi:
F F F F F F
;
;
t2
t1
a2
r
r2
a1
1
Qui taéc xaùc ñònh phöông, chieàu cuûa löïc taùc duïng leân boä truyeàn BR noùn:
- Löïc voøng treân baùnh raêng chuû ñoäng thì ngöôïc chieàu chuyeån ñoäng, treân baùnh bò ñoäng thì
cuøng chieàu chuyeån ñoäng.
- Löïc doïc truïc treân caû hai baùnh chuû ñoäng vaø bò ñoäng luoân höôùng ngöôïc chieàu vôùi ñænh noùn.
- Löïc höôùng taâm treân caû hai baùnh chuû ñoäng vaø bò ñoäng ñeàu höôùng vaøo taâm baùnh raêng.
Hình 4.10. Löïc taùc duïng leân boä truyeàn baùnh raêng noùn
Bm. Thieát keá maùy
TS. Buøi Troïng Hieáu
-59-
Baøi giaûng CHI TIEÁT MAÙY
Chöông 4: Boä truyeàn baùnh raêng
b. Taûi troïng tính
- Heä soá taûi troïng tính xaùc ñònh nhö sau:
KH K .Kv.K
(4.56)
trong ñoù, K : heä soá taäp trung taûi troïng theo chieàu roäng vaønh raêng (tra baûng 6.18, trang
249, taøi lieäu [1]),
Kv : heä soá taûi troïng ñoäng (tra baûng 6.17, trang 249, taøi lieäu [1]),
K 1: heä soá xeùt ñeán söï phaân boá taûi troïng khoâng ñeàu treân caùc ñoâi raêng.
4.8.4. Tính toaùn boä truyeàn baùnh raêng noùn raêng thaúng
a. Caùc ñaëc ñieåm khi tính toaùn boä truyeàn baùnh raêng noùn
- Taûi troïng tính toaùn laø löïc taùc duïng leân voøng chia trung bình coù ñöôøng kính:
dtb d1(10,5be)
1
(4.57)
dtb d2 (10,5be)
2
- Khi tính toaùn coù theå xem baùnh raêng noùn nhö baùnh raêng truï raêng thaúng töông ñöông vôùi caùc
thoâng soá ñaëc tröng sau:
. Ñöôøng kính töông ñöông:
dtb
1
dtd
dtd
1
2
cos1
(4.58)
dtb
dtb
2
2
cos2 sin1
. Soá raêng töông ñöông:
z1
ztd
1
cos1
z2
(4.59)
(4.60)
ztd
2
cos2
. Tæ soá truyeàn töông ñöông:
2
z
z2 cos1
z1 cos2
cos
cos2
td1
utd
u2
1
z
td2
b. Tính theo ñoä beàn tieáp xuùc
Söû duïng caùc coâng thöùc tính toaùn boä truyeàn baùnh raêng truï raêng thaúng, nhöng thay caùc thoâng
soá cuûa baùnh raêng töông ñöông vaøo.
- Coâng thöùc kieåm tra beàn:
2T KH u2 1
1
H ZM ZH Z
[H ]
(4.61)
0,85dt2b bu
1
Bm. Thieát keá maùy
TS. Buøi Troïng Hieáu
-60-
Baøi giaûng CHI TIEÁT MAÙY
Chöông 4: Boä truyeàn baùnh raêng
trong ñoù, 0,85 laø heä soá kinh nghieäm xeùt ñeán giaûm khaû naêng taûi cuûa boä truyeàn baùnh raêng noùn
so vôùi boä truyeàn baùnh raêng truï.
- Coâng thöùc thieát keá (tính ñöôøng kính voøng chia trung bình):
T KH u2 1
1
3
dtb 75,6
(4.62)
0,85bd[H ]2u
1
- Ñöôøng kính voøng chia ngoaøi vaø chieàu daøi noùn ngoaøi xaùc ñònh theo coâng thöùc:
T KH
1
3
d1 95
(4.63)
(4.64)
0,85(10,5be)2be[H ]2u
T KH
2
1
3
Re 47,5 u 1
0,85(10,5be)2be[H ]2u
Töø giaù trò d1, tra baûng 6.19, trang 252, taøi lieäu [1] ñeå tính z1p. Tuøy vaøo ñoä raén beà maët vaät lieäu,
ta xaùc ñònh z1 vaø z2 = uz1 nhö sau:
H1, H2 350HB :
H1 350HB, H2 350HB : z1 1,3z1p
H1, H2 350HB : z1 z1p
z1 1,6 z1p
(4.65)
Sau ñoù tính me theo coâng thöùc (4.47). Choïn me theo tieâu chuaån vaø tính caùc kích thöôùc hình hoïc coøn
laïi.
c. Tính theo ñoä beàn uoán
Söû duïng caùc coâng thöùc tính toaùn boä truyeàn baùnh raêng truï raêng thaúng, nhöng thay caùc thoâng
soá cuûa baùnh raêng töông ñöông vaøo.
- Coâng thöùc kieåm tra beàn:
YF F KF
t
F
[F ]
(4.66)
0,85bmtb
trong ñoù, mtb : modun chia trung bình,
13,2 27,9x
YF 3,47
0,092x2 : heä soá daïng raêng theo soá raêng töông ñöông.
ztd
ztd
- Coâng thöùc thieát keá:
T KFYF
1
3
mtb 1,4
(4.67)
0,85bd z12[F ]
Bm. Thieát keá maùy
TS. Buøi Troïng Hieáu
-61-
Baøi giaûng CHI TIEÁT MAÙY
Chöông 4: Boä truyeàn baùnh raêng
mtb
Suy ra me
. Choïn me theo tieâu chuaån vaø tính caùc kích thöôùc hình hoïc coøn laïi.
10,5be
4.9. TRÌNH TÖÏ THIEÁT KEÁ CAÙC BOÄ TRUYEÀN BAÙNH RAÊNG (SV töï ñoïc trong taøi lieäu [1])
Thoâng soá ñaàu vaøo: coâng suaát P (kW), soá voøng quay truïc daãn n1 (voøng/phuùt), tæ soá truyeàn
u
.
1
Thöïc hieän theo caùc böôùc sau:
1. Choïn vaät lieäu, phöông phaùp nhieät luyeän, tra cô tính vaät lieäu.
2. Xaùc ñònh öùng suaát tieáp xuùc vaø öùng suaát uoán cho pheùp.
3. Choïn heä soá chieàu roäng vaønh raêng bd vaø tính KH.
4. Tính khoaûng caùch truïc a, choïn m ñoái vôùi baùnh raêng truï thaúng, mn vôùi baùnh raêng truï raêng
nghieâng, me ñoái vôùi baùnh raêng noùn.
5. Neáu tính boä truyeàn baùnh raêng truï raêng nghieâng thì choïn sô boä = 8÷200. Tính z1, z2. Sau
ñoù tính laïi goùc nghieâng theo z1, z2 ñaõ quy troøn theo soá nguyeân.
6. Tính toaùn laïi kích thöôùc vaø khoaûng caùch truïc theo soá raêng, modun vaø goùc nghieâng raêng.
7. Kieåm nghieäm raêng veà ñoä beàn tieáp xuùc.
8. Kieåm nghieäm raêng veà ñoä beàn uoán.
4.10. KEÁT CAÁU VAØ BOÂI TRÔN BAÙNH RAÊNG
(SV töï ñoïc trong taøi lieäu [1])
Bm. Thieát keá maùy
TS. Buøi Troïng Hieáu
-62-
19 trang
24940
Free
Bạn đang xem tài liệu "Giáo trình Chi tiết máy - Chương 4: Bộ truyền bánh răng - Bùi Trọng Hiếu", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- giao_trinh_chi_tiet_may_chuong_4_bo_truyen_banh_rang_bui_tro.pdf
