Bài giảng Chi tiết máy - Chương 5: Bánh răng

12/17/2017 NỘI DUNG 5.1 KHÁI NIỆM CHUNG 1. Khái niệm chung Phân loại 2. Tải trọng tác dụng trong truyền - Theo vị trí tương đối giữa các trục động bánh răng 3. Tính toán độ bền bánh răng trụ 4. Tính toán độ bền bánh răng côn 5. Vật liệu và ứng suất cho phép 1 2 5.1 KHÁI NIỆM CHUNG 5.1 KHÁI NIỆM CHUNG Phân loại Phân loại - Theo vị trí tương đối giữa các trục - Theo tính chất di động của tâm bộ truyền + Trục song song : bánh răng trụ + Truyền động thường: tâm BR cố định + Trục cắt nhau: bánh răng côn + Truyền động hành tinh: + Trục chéo: bánh răng trụ chéo, nón chéo 3 4 1 12/17/2017 5.1 KHÁI NIỆM CHUNG 5.1 KHÁI NIỆM CHUNG Phân loại + Bánh răng thân khai: dùng phổ biến - Theo dạng răng • Khả năng tải lớn + Bánh răng cycloid • Ma sát trên răng nhỏ + Bánh răng Novikov • Phương pháp gia công hoàn thiện, + Bánh răng thân khai đạt độ chính xác cao, năng suất cao 5 6 5.1 KHÁI NIỆM CHUNG 5.1 KHÁI NIỆM CHUNG Các thông số ăn khớp Các thông số ăn khớp Modun - Góc profin răng :  (20o, 25o, .. ) p BRT răng thẳng m  p: bước răng  Thường dùng  = 20o - Số răng: Z > 17 BRT răng nghiêng 1 p modun pháp m  n Z2 = uZ1 n  p - Góc nghiêng modun ngang t p = p cos  mt  t n   o o  : góc nghiêng răng  = 8  20 bánh răng nghiêng o o m, mn được tiêu chuẩn hóa 7  = 20  40 bánh răng chữ V 8 2 12/17/2017 5.1 KHÁI NIỆM CHUNG 5.1 KHÁI NIỆM CHUNG Các thông số hình học Các thông số hình học - Đường kính vòng chia m.Z d  m Z  i i t i cos - Đường kính vòng đỉnh và chân răng dai  di  2(a  xi  y)m d fi  di  (2,5  2.xi )m - Khoảng cách trục chia d  d m.(Z  Z ) a  1 2  0,5. 2 1 9 2 cos  10 5.1 KHÁI NIỆM CHUNG 5.1 KHÁI NIỆM CHUNG Các thông số hình học Dịch chỉnh bánh răng - Khoảng cách trục aw cost a  a cost a  a  y.m  a  (x1  x2  y)m - Đường kính vòng lăn 2.a d   1 u 1 d 2  d1u 11 12 3 12/17/2017 5.1 KHÁI NIỆM CHUNG 5.1 KHÁI NIỆM CHUNG Dịch chỉnh bánh răng Dịch chỉnh bánh răng • x = 0: Bánh răng tiêu chuẩn. • x  0: Bánh răng dịch chỉnh. Mục đích của việc dịch chỉnh Khi có dịch chỉnh thì: • Cải thiện chất lượng ăn khớp. Chiều dày răng thay đổi. • Đảm bảo khoảng cách trục cho trước. Chiều cao làm việc của răng thay đổi. • Tránh cắt lẹm chân răng. Góc ăn khớp thay đổi. 13 14 5.1 KHÁI NIỆM CHUNG 5.1 KHÁI NIỆM CHUNG Hệ số trùng khớp Cấp chính xác và kiểm tra bánh răng là hệ số xét đến trong cùng một thời điểm • Chỉ tiêu về chính xác động học: Xét tới có mấy răng đồng thời ăn khớp sai số giữa góc quay thực và góc quay danh nghĩa của BR bị động. • Chỉ tiêu về làm việc êm: Xét tới sai số bước răng và sai số prôfin răng. • Chỉ tiêu về vết tiếp xúc: Xét tới kích thước của vết tiếp xúc trên các răng khi các răng ăn khớp 15 16 4 12/17/2017 5.1 KHÁI NIỆM CHUNG 5.1 KHÁI NIỆM CHUNG Cấp chính xác và kiểm tra bánh răng Cấu tạo bánh răng • Sau khi kiểm tra, dựa vào mức độ đạt BR liền trục khi: được đối với các chỉ tiêu, người ta sẽ • BRTrụ: x  2,5.m xác định cấp chính xác của BR. • BRCôn: x  1,6.m, với m mô đun pháp • TCVN quy định BTBR có 12 cấp: 1-12 tính trên mặt trung bình của BRCôn. Trong đó 1 là CCX cao nhất, 12 là CCX thấp nhất + Ngành CK: 7, 8, 9 + Nghành CK CX: 5, 6 + Các dụng cụ đo: 2, 3 17 18 5.2 TẢI TRỌNG TRONG TRUYỀN ĐỘNG BÁNH RĂNG 5.2 TẢI TRỌNG TRONG TRUYỀN ĐỘNG BÁNH RĂNG 5.2.1 Lực tác dụng lên các răng khi ăn khớp 5.2.1 Lực tác dụng lên các răng khi ăn khớp Trong quá trình ăn khớp, lực tác dụng lên  Vùng gần tâm ăn khớp là vùng nguy hiểm răng:  Tại tâm ăn khớp, bánh răng chịu tải trọng riêng lớn nhất • Lực ma sát.  Các răng ăn khớp theo chiều dài tiếp xúc • Áp lực pháp tuyến. 19 20 5 12/17/2017 5.2 TẢI TRỌNG TRONG TRUYỀN ĐỘNG BÁNH RĂNG 5.TẢI TRỌNG TRONG TRUYỀN ĐỘNG BÁNH RĂNG 5.2.1 Lực tác dụng lên các răng khi ăn khớp 5.2.1 Lực tác dụng lên các răng khi ăn khớp Xét áp lực pháp tuyến Fn - Lực tập trung có điểm đặt tại tâm ăn khớp - Nằm trong mặt phẳng ăn khớp và hướng vào bề mặt răng - Độ lớn Fn = qili 21 22 5.2.1 LỰC TÁC DỤNG LÊN CÁC RĂNG KHI ĂN KHỚP 5.2.1 LỰC TÁC DỤNG LÊN CÁC RĂNG KHI ĂN KHỚP a. Trường hợp BR trụ răng thẳng a. Trường hợp BR trụ răng thẳng F n2 Fr2 Xét BR chủ động BR1    F Ft2 P t1 Fn1  Ft1  Fr1   Fr1 Ft1 lực vòng trên br1 (bánh chủ động) F n1 • Phương tiếp xúc với vòng lăn d1 • Hướng ngược chiều quay 1 1 2.T1 • Độ lớn Ft1  d O1 1 23 24 6 12/17/2017 5.2.1 LỰC TÁC DỤNG LÊN CÁC RĂNG KHI ĂN KHỚP 5.2.1 LỰC TÁC DỤNG LÊN CÁC RĂNG KHI ĂN KHỚP a. Trường hợp BR trụ răng thẳng a. Trường hợp BR trụ răng thẳng  F lực hướng tâm trên br1 Xét BR bị động BR2 r1    • Hướng: hướng tâm Fn2  Ft 2  Fr 2    Các lực F n2 ; F t 2 ; F r 2 có cùng giá trị nhưng ngược • Độ lớn Fr1 = Ft1tg    chiều với Fn1; Ft1; Fr1 2T F  F  1 F t1 t 2 d F  t1  1 n1 F  F  F tg cos r1 r 2 t1  Ft1 Fn1  Fn2  25 cos 26 5.2.1 LỰC TÁC DỤNG LÊN CÁC RĂNG KHI ĂN KHỚP 5.2.1 LỰC TÁC DỤNG LÊN CÁC RĂNG KHI ĂN KHỚP b. Trường hợp BR trụ răng nghiêng b. Trường hợp BR trụ răng nghiêng F P t Xét BR chủ động BR1  t     F Fncosb F  F  F  F d1 r n1 t1 r1 a1  F P t Ft1 lực vòng trên br1 (bánh chủ động) 1  b • Phương tiếp xúc với vòng lăn Fa  O1 n t b • Hướng ngược chiều quay 1 Fr P 2.T1 • Độ lớn Ft1  Fn Fncosb d1 Fa 27 28 Fn 7 12/17/2017 5.2.1 LỰC TÁC DỤNG LÊN CÁC RĂNG KHI ĂN KHỚP 5.2.1 LỰC TÁC DỤNG LÊN CÁC RĂNG KHI ĂN KHỚP b. Trường hợp BR trụ răng nghiêng b. Trường hợp BR trụ răng nghiêng   Fr1 lực hướng tâm trên br1 Fa1 lực dọc trục trên br1 • Hướng: hướng tâm • Phương dọc trục • Hướng vào mặt làm việc của răng • Độ lớn Fr1 = Ft1tgt • Độ lớn Fa1 = Ft1tg Ft1 Fn1  cosn cos  29 30 5.2.1 LỰC TÁC DỤNG LÊN CÁC RĂNG KHI ĂN KHỚP 5.2.1 LỰC TÁC DỤNG LÊN CÁC RĂNG KHI ĂN KHỚP b. Trường hợp BR trụ răng nghiêng b. Trường hợp BR trụ răng nghiêng 2T F  F  1 Nhận xét t1 t 2 d 1 1. Nếu  = 0 -> BR thẳng -> Fr1  Fr2  Ft1tgt - Fa = 0 Fa1  Fa2  Ft1tg - tw = nw = w Ft1 Fn1  Fn2  cos n cos  Chú ý Các giá trị n, t, ,   ,  31 32 8 12/17/2017 5.2.1 LỰC TÁC DỤNG LÊN CÁC RĂNG KHI ĂN KHỚP 5.2.2 HỆ SỐ TẢI TRỌNG TRONG TÍNH TOÁN SỨC BỀN BTBR b. Trường hợp BR trụ răng nghiêng Trong tính toán sức bền BTBR, để chính xác và đảm Nhận xét bảo an toàn => nhân thêm vào giá trị lực những hệ số tải trọng để kể đến ảnh hưởng 2. Trong BT BR nghiêng, Fa phụ thuộc vào:  Hướng nghiêng của răng.  Sự phân bố không đều của lực trên các răng  Chiều quay của BR.  Sự phân bố không đều của lực trên chiều dài txúc  Góc nghiêng :  Tải trọng động trong quá trình ăn khớp   -> Fa tăng   -> ltx  -> tải trọng riêng  ->khả năng tải  0 0 Chọn 8 <  < 20 33 34 5.2.2 HỆ SỐ TẢI TRỌNG TRONG TÍNH TOÁN SỨC BỀN BTBR 5.2.2 HỆ SỐ TẢI TRỌNG TRONG TÍNH TOÁN SỨC BỀN BTBR Tính toán sức bền: a. Sự phân bố không đều của tải trọng trên -Sức bền bề mặt (sức bền tiếp xúc) các răng đồng thời ăn khớp -Sức bền uốn của thân răng Tải trọng tác dụng lên mỗi răng phụ thuộc vào số Có 6 hệ số tải trọng: đôi răng ăn khớp đồng thời 3 hệ số tải trọng xét đến khi tính sức bền bề mặt Nếu chỉ có 1 cặp răng ăn khớp -> không có hệ số K K K H H Hv K (KH KF) 3 hệ số tải trọng xét đến khi tính sức bền uốn Trong t2 bộ truyền bánh trụ răng thẳng, để đảm K K K F F Fv bảo an toàn, chỉ xét 1 cặp răng ăn khớp 35 36 9 12/17/2017 5.2.2 HỆ SỐ TẢI TRỌNG TRONG TÍNH TOÁN SỨC BỀN BTBR 5.2.2 HỆ SỐ TẢI TRỌNG TRONG TÍNH TOÁN SỨC BỀN BTBR a. Sự phân bố không đều của tải trọng trên a. Sự phân bố không đều của tải trọng trên các răng đồng thời ăn khớp các răng đồng thời ăn khớp Bộ truyền BR trụ răng nghiêng Bộ truyền BR trụ răng nghiêng K xác định theo công thức KH  1, xác định theo vận tốc v và cấp chính xác F (đồ thị 10-11/147) 4  ( 1)(n  5) K   cx  > 1 F 4. Cấp chính càng cao, KH càng nhỏ  Vận tốc lớn -> mòn không đều -> sự phân bố lực KF = 1  < 1 khó đều. 37 38 5.2.2 HỆ SỐ TẢI TRỌNG TRONG TÍNH TOÁN SỨC BỀN BTBR 5.2.2 HỆ SỐ TẢI TRỌNG TRONG TÍNH TOÁN SỨC BỀN BTBR a. Sự phân bố không đều của tải trọng trên b. Sự phân bố không đều của tải trọng trên các răng đồng thời ăn khớp chiều rộng vành răng Nguyên nhân  hệ số trùng khớp dọc = chiều rộng răng/ bước dọc b b sin  Do biến dạng của trục mang răng dưới tác dụng     .m .m của lực ăn khớp. sin  Vị trí bánh răng trên trục càng nghiêng thì sự phân bố càng ko đều Trục công xôn -> lớn nhất 39 40 10 12/17/2017 5.2.2 HỆ SỐ TẢI TRỌNG TRONG TÍNH TOÁN SỨC BỀN BTBR 5.2.2 HỆ SỐ TẢI TRỌNG TRONG TÍNH TOÁN SỨC BỀN BTBR b. Sự phân bố không đều của tải trọng trên chiều rộng vành răng Nguyên nhân  Biến dạng của bản thân vành răng. Chiều rộng vành răng càng lớn thì lực phân bố càng không đều. Độ rắn của bề mặt răng. Bề mặt càng mềm -> quá trình mòn tăng -> phân bố tải trọng tốt 41 Sai số chế tạo 42 5.2.2 HỆ SỐ TẢI TRỌNG TRONG TÍNH TOÁN SỨC BỀN BTBR 5.2.2 HỆ SỐ TẢI TRỌNG TRONG TÍNH TOÁN SỨC BỀN BTBR b. Sự phân bố không đều của tải trọng trên b. Sự phân bố không đều của tải trọng trên chiều rộng vành răng chiều rộng vành răng Để giảm K -> giảm chiều rộng răng, đặt vị trí bánh  trong tính toán dùng hệ số K = qmax/qn răng cân đối để biến dạng trục thuận lợi, răng hình KH, KF tra bảng 10-14; 10-15, phụ thuộc trống  Độ rắn bề mặt răng  Vị trí của BR đối với gối đỡ  Tỷ số  = b/d1 43 44 11 12/17/2017 5.2.2 HỆ SỐ TẢI TRỌNG TRONG TÍNH TOÁN SỨC BỀN BTBR 5.2.2 HỆ SỐ TẢI TRỌNG TRONG TÍNH TOÁN SỨC BỀN BTBR c. Tải trọng động trong quá trình ăn khớp c. Tải trọng động trong quá trình ăn khớp Nguyên nhân Nguyên nhân Trong quá trình ăn khớp, do sai số về profin răng, Trong quá trình ăn khớp, do sai số về profin răng, bước răng ..., mặc dù bánh chủ động quay đều thì bước răng ..., mặc dù bánh chủ động quay đều thì bánh bị động vẫn quay không đều => tỉ số truyền bánh bị động vẫn quay không đều => tỉ số truyền tức thời u thay đổi gây nên va đập khi các đôi răng tức thời u thay đổi gây nên va đập khi các đôi răng vào tiếp xúc vào tiếp xúc => hệ số Kv qt  qv qv Kv  1 qt qt 45 46 5.2.2 HỆ SỐ TẢI TRỌNG TRONG TÍNH TOÁN SỨC BỀN BTBR 5.2.2 HỆ SỐ TẢI TRỌNG TRONG TÍNH TOÁN SỨC BỀN BTBR c. Tải trọng động trong quá trình ăn khớp c. Tải trọng động trong quá trình ăn khớp qt  qv qv Các nhân tố ảnh hưởng Kv  1 qt qt - Cấp chính xác: kém -> va đập nhiều qt : tải trọng riêng tĩnh - Vận tốc: cao -> va đập càng mạnh qv : tải trọng riêng động (xác định bằng ) - Dạng răng: răng nghiêng ăn khớp êm hơn BRT - Khả năng vát đầu răng Chú ý hiện tượng cộng hưởng 47 48 12 12/17/2017 5.2.2 HỆ SỐ TẢI TRỌNG TRONG TÍNH TOÁN SỨC BỀN BTBR 5.2.2 HỆ SỐ TẢI TRỌNG TRONG TÍNH TOÁN SỨC BỀN BTBR c. Tải trọng động trong quá trình ăn khớp c. Tải trọng động trong quá trình ăn khớp  b d a K 1 H  1    g v  Để giảm tải trọng động Hv 2T K K H H 0 u 1 H H - nâng cấp chính xác  b d K 1 F  1 a Fv  F   F g0v - giảm vận tốc 2T1K F K F u - chọn bánh răng nghiêng và vát đầu răng H, F: hệ số cường độ tải trọng động. H, F: Hệ số xét đến ảnh hưởng sai số ăn khớp(B10.2) go : hệ số xét đến ảnh hưởng sai lệch bước (B.10.3) 49 50 5.3. TÍNH TOÁN ĐỘ BỀN BÁNH RĂNG 5.3. TÍNH TOÁN ĐỘ BỀN BÁNH RĂNG 5.3.1. Dạng hỏng và chỉ tiêu tính toán 5.3.1. Dạng hỏng và chỉ tiêu tính toán 5 dạng hỏng quan trọng nhất a. Gãy răng - Gãy răng - Tróc vì mỏi bề mặt - Mòn bề mặt răng - Dính bề mặt răng - Biến dạng dẻo 51 52 13 12/17/2017 5.3. TÍNH TOÁN ĐỘ BỀN BÁNH RĂNG 5.3. TÍNH TOÁN ĐỘ BỀN BÁNH RĂNG 5.3.1. Dạng hỏng và chỉ tiêu tính toán 5.3.1. Dạng hỏng và chỉ tiêu tính toán Biện pháp tránh và ngăn ngừa gãy răng: b. Tróc rỗ bề mặt răng • Tính theo độ bền mỏi uốn(chỉ tiêu tính toán). • Nếu có khi phải làm việc quá tải thì ta phải kiểm tra ứng suất uốn cực đại theo điều kiện độ bền tĩnh. Để ngăn ngừa: • Tăng môđun. • Sử dụng BR dịch chỉnh. • Nhiệt luyện làm tăng độ bền của răng. • Giảm tập trung ứng suất ở chân răng 53 54 5.3. TÍNH TOÁN ĐỘ BỀN BÁNH RĂNG 5.3. TÍNH TOÁN ĐỘ BỀN BÁNH RĂNG 5.3.1. Dạng hỏng và chỉ tiêu tính toán 5.3.1. Dạng hỏng và chỉ tiêu tính toán Hậu quả Các loại tróc bề mặt: • Mặt răng mất nhẵn. • Tróc nhất thời: Là hiện tượng tróc chỉ xảy ra sau • Dạng răng bị méo mó. một thời gian ngắn sau đó thì dừng lại. Dạng tróc • Tải trọng động tăng lên. này: thường xảy ra khi bộ truyền có độ rắn mặt răng HB < 350 (mềm). • Quá trình ăn khớp: Không hình thành được màng dầu giữa bề mặt tiếp xúc của đôi răng  Mặt răng • Tróc lan: Là các vết tróc sinh ra, luôn phát triển bị mòn và xước  Toàn bộ bề mặt phía dưới và lan khắp bề mặt chân răng. Xảy ra ở bề mặt đường tâm ăn khớp bị phá hỏng. nhẵn, cứng. • Bộ truyền nóng, rung và kêu to, ... Loại tróc này nguy hiểm hơn rất nhiều so với tróc nhất thời. 55 56 14 12/17/2017 5.3. TÍNH TOÁN ĐỘ BỀN BÁNH RĂNG 5.3. TÍNH TOÁN ĐỘ BỀN BÁNH RĂNG 5.3.1. Dạng hỏng và chỉ tiêu tính toán 5.3.1. Dạng hỏng và chỉ tiêu tính toán Tính toán răng theo độ bền tiếp xúc mỏi.(chỉ tiêu tính c. Mòn bề mặt răng toán). Có thể giảm tróc: • Nâng cao độ rắn bề mặt của răng bằng PP nhiệt luyện. • Tăng góc ăn khớp: - Dùng dịch chỉnh. - Cắt răng bằng dao có góc prôfin lớn. • Nâng cao cấp chính xác của BR nhất là về chỉ tiêu tiếp xúc. 57 58 5.3. TÍNH TOÁN ĐỘ BỀN BÁNH RĂNG 5.3. TÍNH TOÁN ĐỘ BỀN BÁNH RĂNG 5.3.1. Dạng hỏng và chỉ tiêu tính toán 5.3.1. Dạng hỏng và chỉ tiêu tính toán c. Mòn bề mặt răng c. Mòn bề mặt răng Là dạng hỏng chủ yếu trong các bộ truyền bôi trơn • Để giảm mòn: không tốt: BT để hở hoặc BT để kín nhưng mà Tăng độ rắn, nhẵn bề mặt răng, ngăn không cho bên trong có hạt mòn như: bụi, hạt kim loại,... hạt mòn rơi vào, giảm vận tốc trượt bằng dịch • Răng mòn nhiều ở đỉnh và chân răng vì tại đó có chỉnh hoặc giảm chiều cao răng, dùng loại dầu bôi vận tốc trượt lớn. trơn thích hợp,.. • Mòn  dạng răng thay đổi, tải trọng , tiết diện răng   gãy răng. • Chưa có PP tính BR về mòn vì mòn phụ thuộc vào nhiều yếu tố ngẫu nhiên. 59 60 15 12/17/2017 5.3. TÍNH TOÁN ĐỘ BỀN BÁNH RĂNG 5.3. TÍNH TOÁN ĐỘ BỀN BÁNH RĂNG 5.3.1. Dạng hỏng và chỉ tiêu tính toán 5.3.1. Dạng hỏng và chỉ tiêu tính toán d. Dính bề mặt răng d. Dính bề mặt răng Thường xảy ra ở các bộ truyền chịu tải lớn có vận Tại chỗ ăn khớp nhiệt độ sinh ra quá cao(do tải và tốc cao và các cặp BR được làm cùng vật liệu và vận tốc lớn)  màng dầu bị phá vỡ  răng tiếp không tôi bề mặt. xúc trực tiếp nhau. Do áp suất & nhiệt độ cao  răng dính vào nhau. Khi chúng chuyển động tương đối với nhau  Những mảnh kim loại nhỏ ở bề mặt răng này bong ra và bám vào bề mặt răng kia  Bề mặt làm việc bị xước nhiều và dạng răng bị phá hỏng. Tránh dính t < [t] 61 62 5.3. TÍNH TOÁN ĐỘ BỀN BÁNH RĂNG 5.3. TÍNH TOÁN ĐỘ BỀN BÁNH RĂNG 5.3.1. Dạng hỏng và chỉ tiêu tính toán 5.3.1. Dạng hỏng và chỉ tiêu tính toán d. Dính bề mặt răng e. Biến dạng dẻo bề mặt Các yếu tố ảnh hưởng • Thường xảy ra ở các bánh răng thép có độ rắn - dầu thấp, chịu tải trọng lớn và có vận tốc thấp. - Nhấp nhô bề mặt • Hiện tượng: Tải trọng lớn  Biến dạng bề mặt Các bộ truyền thường bị dính : tàu thủy, hàng không răng. Lớp biến dạng dẻo bị lực ma sát lôi đi theo chiều vân tốc trượt  Trên bánh dẫn, kim loại xô về phía đỉnh và chân răng  răng bị nổi gờ  răng hỏng, BT ăn khớp không chính xác. 63 64 16 12/17/2017 5.3. TÍNH TOÁN ĐỘ BỀN BÁNH RĂNG 5.3.2 TÍNH TOÁN ĐỘ BỀN TRUYỀN ĐỘNG BRT 5.3.1. Dạng hỏng và chỉ tiêu tính toán a. Tính theo độ bền tiếp xúc CHỈ TIÊU TÍNH TOÁN Trong các dạng hỏng nêu trên thì dạng hỏng Mục đích: đề phòng các dạng hỏng bề vì gãy răng và hỏng vì tróc răng là được xem mặt (tróc rỗ, mòn, dính) xét kỹ hơn cả vì khả năng hỏng do hai dạng hỏng này là rất lớn(nhất là đối với tróc) đồng Tính ứng suất tại tâm ăn khớp thời chỉ tiêu tính toán theo hai dạng hỏng này cũng dễ xây dựng. H  [H] 65 66 a. TÍNH THEO ĐỘ BỀN TIẾP XÚC a. TÍNH THEO ĐỘ BỀN TIẾP XÚC Công thức Hertz F q  n K K q n L H Hv   Z n H H M 2. F F  t ZM: hệ số xét đến cơ tính của vật liệu n cos 2.E1E2 ZM  2 2 [E1(1 1)  E2 (1 2 ) ] LH: tổng chiều dài tiếp xúc Nếu bánh răng làm bằng thép ZM = 275 LH phụ thuộc số đối răng đồng q : áp lực pháp tuyến tại tâm ăn khớp n thời ăn khớp.  : bán kính cong tương đương 67 68 17 12/17/2017 a. TÍNH THEO ĐỘ BỀN TIẾP XÚC a. TÍNH THEO ĐỘ BỀN TIẾP XÚC b LH  2 1 1 1 + : ăn khớp ngoài Z    1  2 Z: hệ số xét đến tổng chiều dài - : ăn khớp trong tiếp xúc Bán kính cong của biên dạng răng 4  3. Z   thứ i tại tâm ăn khớp  3 d  - hệ số trùng khớp   i sin i =1,2  i 2    1 1    1,88  3,2   cos  u.d sin  Z Z  d  u.d   1    1 2   2 1 2(u 1)  : góc ăn khớp khi làm việc 69 70 a. TÍNH THEO ĐỘ BỀN TIẾP XÚC a. TÍNH THEO ĐỘ BỀN TIẾP XÚC Z M Z H Z 2T1K H K Hv (u 1) Z M Z H Z 2T1K H K Hv (u 1)  H    H   H    H  d1 b u d1 b u Công thức kiểm nghiệm bộ truyền BRT răng thẳng Z : hệ số xét đến tổng chiều dài tiếp xúc theo độ bền tiếp xúc T1 : momen xoắn trên bánh dẫn ZM : hệ số xét đến cơ tính vật liệu KH : hệ số tập trung tải trọng ZH : hệ số xét đến hình dạng bề mặt tiếp xúc KHv : hệ số tải trọng động 2 Z  H u : tỷ số truyền sin 2 Bánh răng không dịch chỉnh hoặc dịch chỉnh đều [H] : ứng suất tiếp xúc cho phép ZH = 1,76 71 72 18 12/17/2017 a. TÍNH THEO ĐỘ BỀN TIẾP XÚC a. TÍNH THEO ĐỘ BỀN TIẾP XÚC Z M Z H Z 2T1K H K Hv (u 1)  H    H  Z M Z H Z  2T1K H K Hv (u 1) d1 b u  H    H  d1 b u Kiểm nghiệm: thừa bền -> giảm kích thước b thiếu bền -> tăng kích thước Đặt  bd  d1 Để đơn giản : ZH = 1.76  = 1.6 Bộ truyền làm bằng thép ZM = 275 73 74 a. TÍNH THEO ĐỘ BỀN TIẾP XÚC a. TÍNH THEO ĐỘ BỀN TIẾP XÚC (*) và (**) là công thức xác định khoảng Z M Z H Z  2T1K H K Hv (u 1)  H    H  d1 b u cách đường kính bánh chủ động và khoảng cách trục sơ bộ. T1K H K Hv (u 1) d  773 1 2 (*) Ý nghĩa và cách sử dụng công thức (*) ,(**)  bd u. H  Ý nghĩa : xác định sơ bộ kích thước hình ba = 0.2  0.6 (hộp giảm tốc) 2.a b d   Đặt     = 0.1  0.15 (hộp số) học của bộ truyền, từ đó tìm các thông số 1 u 1 ba a ba  khác T1K H K Hv 3 a  50(u 1) 2 (**)  bau H  75 76 19 12/17/2017 a. TÍNH THEO ĐỘ BỀN TIẾP XÚC 5.3.2 TÍNH TOÁN ĐỘ BỀN TRUYỀN ĐỘNG BRT Cách sử dụng b. Tính theo sức bền uốn Chọn ba => a => d1 Mục đích: đề phòng các dạng hỏng gẫy Chọn m = (0.01  0.02)a răng 2a Z  1 m(u 1) Tính cho trường hợp lực đặt tại đỉnh răng Z2 = uZ1 (Z1, Z2 : số nguyên) Z  Z F  [F] Tính lại a a  1 2 m 2 Nếu chọn a khác -> phải tính dịch chỉnh 77 78 b. TÍNH THEO SỨC BỀN UỐN b. TÍNH THEO SỨC BỀN UỐN Ứng suất tại chân Ưs uốn F .K .cos'.h răng: uốn và nén n F  u  Wu Ưs nén h F .K .sin'.h h   n F n A KF - Hệ số tải trọng khi tính BR về uốn b s2 W   momen cản uốn u 6 A = b.s : Diện tích tại tiết diện nguy hiểm 79 80 20 12/17/2017 b. TÍNH THEO SỨC BỀN UỐN b. TÍNH THEO SỨC BỀN UỐN Tính us kéo vì dạng hỏng chủ Fn K F  6.h.cos' sin'     u  n   2   yếu là do kéo b  s s  s = g.m h = e.m Ft 2T1 Fn  Ft  cos d1 F K  6.e.cos' sin'    t F     2  b m  g cos g cos  81 82 b. TÍNH THEO SỨC BỀN UỐN b. TÍNH THEO SỨC BỀN UỐN Ứng suất lớn nhất tại tiết diện nguy hiểm 2T1KF K FvYFY  F    F   F  6.e.cos' sin'  d1b m       t   K K F   2  F Fv b m  g cos g  Y hệ số xét đến sai số của việc di chuyển điểm  : hệ số tập trung ứng suất, phụ thuộc góc đặt lực lượn chân răng Công thức kiểm tra răng theo độ bền uốn  6.e.cos' sin'  Đặt Y      Hệ số dạng răng F   2   g cos g  Vì YF1  YF2 => F1  F2 => kiểm nghiệm cho từng bánh răng YF: phụ thuộc Z và hệ số dịch chỉnh x 83 84 21 12/17/2017 b. TÍNH THEO SỨC BỀN UỐN 5.3.3 TÍNH TOÁN ĐỘ BỀN TRUYỀN ĐỘNG BRN a. Đặc điểm tính toán 2T1KF K FvYFY  F    F  d1b m - Ăn khớp êm, tải trọng động giảm Để xác định kích thước bánh răng Đường tiếp xúc chếch 1 góc so với đường đặt bd = b/d1 sinh, nên khi vào khớp chỉ có 1 điểm rồi Công thức thiết kế tăng dần dần. T1K F K FvYF m  1,43 2 Tại vùng ăn khớp luôn có ít nhất 2 đôi răng  bd Z1 [ F ] ăn khớp do vậy truyền lực từ đôi răng này T1KF KFvYF m  2K Y 3 Fv  2 sang đôi răng khác ko đột ngột.  bd Z1 [ F ] 85 86 5.3.3 TÍNH TOÁN ĐỘ BỀN TRUYỀN ĐỘNG BRN 5.3.3 TÍNH TOÁN ĐỘ BỀN TRUYỀN ĐỘNG BRN a. Đặc điểm (khác so với BRT) a. Đặc điểm tính toán -Tải trọng riêng nhỏ hơn và phân bố ko đều -Tải trọng riêng nhỏ hơn và phân bố ko đều Fn  .b Tải trọng riêng q n  Chiều dài tiếp xúc LH  .K cos  LH  : hệ số trùng khớp ngang Chiều dài tiếp xúc BRN > chiều dài tx BRT b b sin   : hệ số trùng khớp dọc     => tải trọng riêng trên BRN nhỏ hơn  .m .m sin  K = 0,9  1 K = 1 khi  hoặc  là số nguyên 87 88 22 12/17/2017 5.3.3 TÍNH TOÁN ĐỘ BỀN TRUYỀN ĐỘNG BRN 5.3.3 TÍNH TOÁN ĐỘ BỀN TRUYỀN ĐỘNG BRN a. Đặc điểm tính toán a. Đặc điểm tính toán -Tải trọng riêng nhỏ hơn và phân bố ko đều -Tải trọng riêng nhỏ hơn và phân bố ko đều Phân bố tải trọng Biến dạng như nhau qn Ngay cả khi ko có sai số thì tải trọng cũng Nơi nào độ cứng lớn -> tải lớn phân bố không đều qmax/q = 1.2 89 90 5.3.3 TÍNH TOÁN ĐỘ BỀN TRUYỀN ĐỘNG BRN 5.3.3 TÍNH TOÁN ĐỘ BỀN TRUYỀN ĐỘNG BRN a. Đặc điểm tính toán a. Đặc điểm tính toán Khi tính toán BRN, đưa về BRT tương Đặc điểm của BRT tương đương đương để tính. • Modun = modun pháp Đặc điểm của BRT tương đương mtđ = mn • Modun = modun pháp • Chiều rộng = chiều dài tiếp xúc của BRN  .b m = m b  L    .K tđ n tđ H cos   • Chiều rộng = chiều dài tiếp xúc của BRN • Bán kính vòng chia = bán kính cong lớn  .b b  L    .K nhất của elip (giao tuyến của mặt phẳng tđ H cos   91 vuông góc với bmặt răng và trụ chia) 92 23 12/17/2017 5.3.3 TÍNH TOÁN ĐỘ BỀN TRUYỀN ĐỘNG BRN 5.3.3 TÍNH TOÁN ĐỘ BỀN TRUYỀN ĐỘNG BRN a. Đặc điểm tính toán b. Tính sức bền tiếp xúc 2 a d qn r    H  ZM tđ c 2cos2  2. d Fn Ft qn  KH KH KHv Fn  dtđ  2 L cos cos  cos  H n  .b L    .K d1tđ d1 sinn H  1  sinn  dtđ d Z cos  2 2cos2  Ztđ   2  3 mtđ cos .mt cos  cos  1 1 1 d2tđ d2 sin n   2  sin n  2  1  2 2 2cos  93 94 5.3.3 TÍNH TOÁN ĐỘ BỀN TRUYỀN ĐỘNG BRN 5.3.3 TÍNH TOÁN ĐỘ BỀN TRUYỀN ĐỘNG BRN b. Tính sức bền tiếp xúc b. Tính sức bền tiếp xúc 2T K K K (u 1) Z M Z H Z 1 H H Hv Công thức thiết kế  H    H  d 1 bu o • n = 20 ZH : hệ số xét đến hình dạng bề mặt tx • Bánh răng bằng thép -> ZM = 275 2cos  Z  H • Hệ số trùng khớp  = 1,6 sin 2t Z : hệ số xét đến tổng chiều dài tx 1 Z   95 96 24 12/17/2017 5.3.3 TÍNH TOÁN ĐỘ BỀN TRUYỀN ĐỘNG BRN 5.3.3 TÍNH TOÁN ĐỘ BỀN TRUYỀN ĐỘNG BRN b. Tính sức bền tiếp xúc b. Tính sức bền tiếp xúc Công thức thiết kế Chọn modun T1K H K H K Hv (u 1) mn = (0,01  0,02)a -> tiêu chuẩn d  683 1  u. 2 bd H 2a cos  Z1  Z2  uZ1 (u 1) mn T1K H K H K Hv a  43(u 1)3  2 (Z1  Z 2 )mn  bau H  Xác định lại  cos   2a 97 98 5.3.3 TÍNH TOÁN ĐỘ BỀN TRUYỀN ĐỘNG BRN 5.3.3 TÍNH TOÁN ĐỘ BỀN TRUYỀN ĐỘNG BRN qn c. Tính sức bền uốn Dùng bánh răng thẳng tương đương 2T1YF1YY KF KF K Fv  F1    F1  d 1b mn YF 2  F 2   F1.   F 2  YF1 Y : hệ số xét đến a/h góc nghiêng Vết gãy  Y 1  140o 99 Đường tiếp xúc 100 25 12/17/2017 5.3.3 TÍNH TOÁN ĐỘ BỀN TRUYỀN ĐỘNG BRN 5.4 TRUYỀN ĐỘNG BÁNH RĂNG CÔN c. Tính sức bền uốn 5.4.1. Các thông số hình học Công thức thiết kế T1K F K F K FvYF 3 m 1,12 2  bd Z1tđ [ F ]   101 102 5.4.1 CÁC THÔNG SỐ HÌNH HỌC 5.4.1 CÁC THÔNG SỐ HÌNH HỌC b MÆt c«n phô ngoµi - Modun vòng ngoài mte MÆt c«n phô trung b×nh MÆt c«n phô trong - Đường kính vòng ngoài O2 Oe2 O e2 d d = m .Z 2  e1,2 te 1,2 e R m R 1 - Chiều dài côn ngoài 2 2 de1  de2 2 2 Re   0,5.mte. Z1  Z2 O1 2 - Đường kính trung bình Oe1 d1 b d  2(R  )sin  2(1 0,5K ).R sin  2(1 0,5K )d de1 m1,2 e 2 1,2 be e 1,2 be e1,2 dae1 103 104 26 12/17/2017 5.4.1 CÁC THÔNG SỐ HÌNH HỌC 5.4.1 CÁC THÔNG SỐ HÌNH HỌC b MÆt c«n phô ngoµi - Modun vòng trung bình mtm MÆt c«n phô trung b×nh MÆt c«n phô trong d m  m  (1 0,5K ).m tm be te O2 Oe2 O 2 Z  m R - Tỷ số truyền 1 d R sin Z u  e2  e 2  tg  2 O1 2 O dv2 d R sin Z e1 O2 e1 e 1 1 d1 av dv1 105 106 O1 5.4.1 CÁC THÔNG SỐ HÌNH HỌC 5.4.1 CÁC THÔNG SỐ HÌNH HỌC Vì profin răng trên mặt côn trụ gần giống Các thông số của BRT tương đương profin răng của BRT răng thẳng tương -Đường kính vòng chia đương có bán kính vòng chia bằng chiều d d (1 0,5K ) d  m  e be dài đường sinh của mặt côn phụ tđ cos cos -Modun => trong tính toán dùng bánh răng trụ răng thẳng tương đương mtđ  mm  (1 0,5Kbe )me -Số răng dtđ de Z Ztđ    107 mtđ me cos cos 108 27 12/17/2017 5.4.2 LỰC TÁC DỤNG KHI ĂN KHỚP 5.4.2 LỰC TÁC DỤNG KHI ĂN KHỚP 2T1 O Lực vòng Ft1  e d R m m1 R 1 n2 O F ' F tg Fr1 Lực “hướng tâm” n1 t1 Fr2 O1 F' Fa1 n1 Ft1 -Lực hướng tâm Fr1  Ft1tg.cos1 Ft1 n1 Fn1 Fa2 F  F tg.sin Fr1 d1 -Lực dọc trục a1 t1 1 o Ft2 Fa1 -Vì góc giữa 2 trục là 90 n1 => F = F ; F = F ; F = F F'n1 t2 t1 a2 r1 r2 a1 109 110 5.4.3 TÍNH TOÁN ĐỘ BỀN TRUYỀN ĐỘNG BRC 5.4.3 TÍNH TOÁN ĐỘ BỀN TRUYỀN ĐỘNG BRC a. Đặc điểm tính toán b. Tính toán độ bền tiếp xúc Ft KH (u 1) - Tính toán trong tiết diện trung bình  H  ZM ZH Z   H  d 1bu - BRC được thay thế bằng BRT tương đương d m1 Thay d 1  - Do BRC chế tạo, lắp ghép khó chính xác, cos1 2 khả năng tải của bộ truyền BRC theo thực u  u nghiệm chỉ bằng 0.85 lần bộ truyền BRT Vì khả năng tải của BRC nhỏ hơn BRTtđ tương đương F F  t t 0,85 111 112 28 12/17/2017 5.4.3 TÍNH TOÁN ĐỘ BỀN TRUYỀN ĐỘNG BRC 5.4.3 TÍNH TOÁN ĐỘ BỀN TRUYỀN ĐỘNG BRC b. Tính toán độ bền tiếp xúc b. Tính toán độ bền tiếp xúc F K (u2 1) b   Z Z Z t H       H M H  d H Đặt bd và đảm bảo đk b  10.me 2 m1 d bu .0,85 m1 cos1 2T u 1 cos  Ft  1 2 Công thức thiết kế cho BRC dm1 1 u 2 T1K H u 1 2 d  773 2T1K H u 1 m1 2  H  Z M Z H Z 2   H  0,85. bd u. H  0,85.dm1bu 113 114 5.4.3 TÍNH TOÁN ĐỘ BỀN TRUYỀN ĐỘNG BRC 5.4.3 TÍNH TOÁN ĐỘ BỀN TRUYỀN ĐỘNG BRC b. Tính toán độ bền tiếp xúc c. Tính toán độ bền uốn b 2Re (1 0,5Kbe )  2T1 Thay d  Kbe   0,25...0,3 Thay F  , thêm hệ số 0,85 -> m1 2 R t 1 u e dm1 Công thức tính chiều dài côn ngoài Công thức kiểm nghiệm độ bền uốn 2TY Y Y K   1 F1   F    2 T1K H F1 F1 3 d1b mn Re  50 u 1. 2 (1 Kbe ).Kbe.u. H  YF 2  F 2   F1   F 2  YF1 115 116 29 12/17/2017 5.5 VẬT LIỆU VÀ ỨNG SUẤT CHO PHÉP 5.5 VẬT LIỆU VÀ ỨNG SUẤT CHO PHÉP  Vật liệu chế tạo cần thỏa mãn các yêu Nhóm I : vật liệu có HB < 350 cầu về độ bền tx, độ bền uốn, dễ gia nhiệt luyện : thường hóa, tôi cải thiện công cơ Có thể cắt răng chính xác sau nhiệt luyện Thông thường: Có khả năng chạy mòn tốt -> để tăng sức bền  Vật liệu thép: được chia làm 2 nhóm đều, chọn HB1 = HB2 + (10  15)HB khác nhau về độ rắn, khả năng chịu tải, khả năng chạy mòn và công nghệ chế tạo 117 118 5.5 VẬT LIỆU VÀ ỨNG SUẤT CHO PHÉP 5.5 VẬT LIỆU VÀ ỨNG SUẤT CHO PHÉP Nhóm II : vật liệu có HB > 350  Vật liệu gang: có tính chống mòn cao, nhiệt luyện : tôi, thấm C, N. Có thể đạt độ rắn dùng để chế tạo các bánh răng có kích (50  60)HRC thước lớn Đòi hỏi các nguyên công tu sửa để khắc phục hiện tượng cong vênh do nhiệt luyện gây nên. 119 120 30 12/17/2017 5.5 VẬT LIỆU VÀ ỨNG SUẤT CHO PHÉP 5.5 VẬT LIỆU VÀ ỨNG SUẤT CHO PHÉP Ứng suất cho phép N m HO K HL  H a. Ứng suất tiếp xúc cho phép N HE  o .K [ ]  H lim HL Z Z K H R V xH m : bậc của đường cong mỏi; m = 6 SH H H  o H lim : giới hạn mỏi tx cho phép ứng với số NHO : số chu kỳ thay đổi ứng suất cơ sở khi chu kỳ cơ sở, phụ thuộc vật liệu, chế độ thử về tiếp xúc nhiệt luyện và độ rắn mặt răng 2,4 N HO  30H HB KHL : hệ số tuổi thọ 121 122 5.5 VẬT LIỆU VÀ ỨNG SUẤT CHO PHÉP 5.5 VẬT LIỆU VÀ ỨNG SUẤT CHO PHÉP N N m HO m HO K HL  H K HL  H N HE N HE NHE : số chu kỳ thay đổi ứng suất tương Tải thay đổi nhiều bậc đương 3 NHE = 60.c. (Ti/Tmax) ni.ti Tải tĩnh NHE = 60.c.n.t c, n, t : số lần ăn khớp trong một vòng Nếu NHE > NHO -> KHL = quay, số vòng quay trong 1 phút, tổng số giờ làm việc 123 124 31 12/17/2017 5.5 VẬT LIỆU VÀ ỨNG SUẤT CHO PHÉP 5.5 VẬT LIỆU VÀ ỨNG SUẤT CHO PHÉP o  H lim.K HL [ H ]  Z R ZV K xH Do [H1]  [H2] SH + BR thẳng [H] = min([H1], [H2]) ZR : hệ số xét đến ảnh hưởng của độ nhám mặt răng. ZR = 0,9  1 + BR nghiêng Zv : hệ số kể đến ảnh hưởng của vận tốc [H1] = 0,5.([H1] + [H2]) K : hệ số kể đến ảnh hưởng của kích thước xH [H1] < 1,25. [H]min bánh răng. da KxH =1 da KxH =0,9 125 126 5.5 VẬT LIỆU VÀ ỨNG SUẤT CHO PHÉP 5.5 VẬT LIỆU VÀ ỨNG SUẤT CHO PHÉP Ứng suất cho phép N m FO K FL  F b. Ứng suất uốn cho phép N FE  o .K [ ]  F lim FL K Y Y K F FC R S xF m : bậc của đường cong mỏi; SF F  o F lim : giới hạn mỏi tx cho phép ứng với số mF = 6 HB < 350 chu kỳ cơ sở, phụ thuộc vật liệu, chế độ mF = 9 HB > 350 nhiệt luyện và độ rắn mặt răng N : số chu kỳ thay đổi ứng suất cơ sở khi K : hệ số tuổi thọ FO FL 6 thử về tiếp xúc. NFO = 4.10 127 128 32 12/17/2017 5.5 VẬT LIỆU VÀ ỨNG SUẤT CHO PHÉP 5.5 VẬT LIỆU VÀ ỨNG SUẤT CHO PHÉP NFE : số chu kỳ thay đổi ứng suất tương KFC : hệ số xét đến ảnh hưởng của chế độ đặt đương tải. KFC =1 - BR quay 1 chiều K =0,7  0,8 - BR quay 2 chiều Tải tĩnh NFE = 60.c.n.t FC Tải thay đổi nhiều bậc YR : hệ số kể đến ảnh hưởng của độ nhám góc lượn chân răng. YR = 1 1,2 mF NFE = 60.c. (Ti/Tmax) ni.ti KxF : hệ số kể đến ảnh hưởng của kích thước Nếu NFE > NFO -> KFL = 1 bánh răng. da KxF =1 d K =0,9 129 a xF 130 5.5 VẬT LIỆU VÀ ỨNG SUẤT CHO PHÉP YS : hệ số ảnh hưởng của kích thước răng SF : hệ số an toàn SF = 1,5  1,75 131 33