(Đồ án hcmute) nghiên cứu thiết kế đầu phân độ quang học

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ ĐẦU PHÂN ĐỘ QUANG HỌC GVHD: GVC-ThS TRẦN QUỐC HÙNG SVTH: BÙI QUỐC THỊNH MSSV: 11104027 SKL 0 Tp Hồ Chí Minh, tháng 7/2015 an BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH  BỘ MÔN KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề tài: “ NGHIÊN CỨU – THIẾT KẾ ĐẦU PHÂN ĐỘ QUANG HỌC ” Giảng viên hƣớng dẫn: GVC-ThS TRẦN QUỐC HÙNG Sinh viên thực hiện: BÙI QUỐC THỊNH MSSV: 11104027 Lớp: Khoá: 111040A 2011 - 2015 Tp Hồ Chí Minh, tháng 07/2015 an TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự – Hạnh phúc KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY Bộ mơn kỹ thuật công nghiệp NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: BÙI QUỐC THỊNH Lớp: 111040A MSSV: 11104027 Khóa: 2011 - 2015 Ngành đào tạo: Hệ: Đại Học Chính Quy Kỹ Thuật Cơng Nghiệp Tên đề tài: Nghiên cứu, tính tốn - thiết kế đầu phân độ quang học Các số liệu, tài liệu ban đầu: - Đầu phân độ dùng cho máy phay vạn xƣởng trƣờng Nội dung đồ án: - Giới thiệu đề tài nghiên cứu - Trình bày tổng quan đầu phân độ - Nội dung sở lý thuyết dụng cụ đo quang học - Trình bày cụ thể đầu phân độ quang học - Tiến hành tính tốn, lên ý tƣởng – thiết kế vẽ lắp vẽ chi tiết - Cuối phần kết luận, đề nghị đƣa đề xuất Các vẽ: + Bản vẽ lắp: A1 + Tập vẽ chi tiết: 18 A3 Ngày giao đồ án: 20/03/2015 Ngày nộp đồ án: 20/7/2015 TRƢỞNG BỘ MÔN GIẢNG VIÊN HƢỚNG DẪN (Ký, ghi rõ họ tên) (Ký, ghi rõ họ tên)  Đƣợc phép bảo vệ ………………………………………… (GVHD ký, ghi rõ họ tên) i an LỜI CAM KẾT - Tên đề tài: Nghiên cứu, tính tốn – thiết kế đầu phân độ quang học GVHD: TRẦN QUỐC HÙNG Họ tên sinh viên: BÙI QUỐC THỊNH MSSV: 11104027 Lớp: 111040A Địa sinh viên: 169/1, Phƣờng Thạnh Xuân, Quận 12, Tp.HCM Số điện thoại liên lạc: 01657624291 Email: buithinhspkt@gmail.com Ngày nộp khoá luận tốt nghiệp (ĐATN): 20/07/2015 Lời cam kết: “Tôi xin cam đoan khố luận tốt nghiệp (ĐATN) cơng trình tơi nghiên cứu thực Tơi khơng chép từ viết cơng bố mà khơng trích dẫn nguồn gốc Nếu có vi phạm nào, tơi xin chịu hồn tồn trách nhiệm” Tp Hồ Chí Minh, ngày 20 tháng 07 Năm 2015 Ký tên Bùi Quốc Thịnh ii an LỜI CẢM ƠN Ngày đất nƣớc ta đƣờng cơng nghiệp hóa đại hóa đất nƣớc Trong lĩnh vực khoa học – kỹ thuật nói chung ngành khí nói riêng ngành tiên phong để phát triển công nghiệp đất nƣớc Tạo nhiều máy móc, sản phẩm đáp ứng cho nhu cầu xã hội ngày cao Vì địi hỏi kỹ sƣ khí phải có kiến thức sâu rộng, tay nghề vững vàng đồng thời phải biết vận dụng kiến thức học để giải vấn đề cụ thể sản xuất thực tế sau trƣờng Với việc đƣợc trang bị đầy đủ kiến thức lĩnh vực khí – vật liệu nhà trƣờng cộng với tinh thần học hỏi, nổ lực đầy nhiệt huyết sinh viên trƣờng Hứa hẹn tƣơng lai chúng em tân kỹ sƣ đƣợc làm việc môi trƣờng chuyên nghiệp vận dụng đƣợc kiến thức học vào giải vấn đề cụ thể công việc nhằm đạt đƣợc tiêu kinh tế - kỹ thuật góp phần hồn thiện, phát triển thân Mục tiêu đồ án tạo điều kiện cho ngƣời học hệ thống, củng cố nắm vững toàn kiến thức học để vận dụng vào thiết kế, xây dựng quản lý quy trình chế tạo sản phẩm khí mặt kỹ thuật tổ chức sản xuất Mơn học cịn truyền đạt yêu cầu tiêu công nghệ q trình thiết kế kết cấu khí để góp phần nâng cao hiệu chế tạo chúng Các số liệu , thông số tra bảng hoă ̣c tin ́ h toá n dựa vào tài liệu tham khảo và kinh nghiê ̣m của thầ y cô hƣớng dẫn… Tuy nhiên , thời gian thực đề tài có giới hạn và phần kiế n thƣ́c còn ̣n he ̣p nên em không thể tránh khỏi nhƣ̃ng sai só t quá trình thiế t kế , tính toán Em rấ t mong nhận đƣợc góp ý bổ sung ý kiến thầy, cô giáo để làm em đƣợc hồn thiện Ć i cùng em xin chân thành cảm ơn tất giảng viên trƣờng Đại Học Sƣ Phạm Kỹ Thuật Tp Hồ Chí Minh giảng dạy cho em suốt thời gian qua Đặc biệt thầy, cô giáo khoa khí chế tạo máy thầ y TRẦN QUỐC HÙNG đã tâ ̣n tình giúp đỡ, hƣớng dẫn chi tiết để em hoàn thành đồ án này Em xin chân thành cảm ơn! Sinh viên thực Bùi Quốc Thịnh iii an TÓM TẮT ĐỒ ÁN NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ ĐẦU PHÂN ĐỘ QUANG HỌC Đầu phân độ quang học phụ tùng quan trọng máy phay vạn năng, mở rộng khả công nghệ máy lên nhiều Dùng để chia độ xác kiểm tra việc chia độ Nội dung đề tài tìm hiểu nghiên cứu, tính tốn - thiết kế đầu phân độ quang học Với đầu phân độ quang học ngồi phận khí giống với loại đầu phân độ khác, cịn có phận quan trọng khác phần quang học đầu phân độ Nêu đƣợc công dụng ƣu - nhƣợc điểm đầu phân độ quang học so với loại đầu phân độ khác; trình bày sở lý thuyết dụng cụ đo quang học; cấu tạo nguyên lý hoạt động hệ thống quang học đầu phân độ, đặc điểm – tính chất phận quang học Giả thuyết tốn để tiến hành tính tốn thiết kế đầu phân độ quang học Một số kết đạt đƣợc nhƣ: nghiên cứu – thiết kế tƣơng đối hoàn thiện đầu phân độ quang học mặt công nghệ nhƣ tính kinh tế; rút đƣợc nhiều kinh nghiệm cải thiện khả đọc – thiết kế vẽ Bên cạnh cịn số mặt chƣa đạt đƣợc nhƣ: kết sau thiết kế chƣa đƣợc xác tối ƣu, khả cơng nghệ đầu phân độ quang học số hạn chế Nếu thời gian tới có hội em tiếp tục nghiên cứu phát triển đề tài hoàn thiện tốt để đạt đƣợc kết chia độ đầu phân độ quang học tối ƣu nhất, xác đến giây; mở rộng khả công nghệ đầu chia độ… Sinh viên thực Bùi Quốc Thịnh ABSTRACT RESEARCH AND DESIGN OF OPTICAL DIVIDING HEADS Optical dividing heads is one of the important parts of the universal milling machine, it extends the technological capabilities of the machine a lot Used for precise measurement of angles in manufacturing various parts and also for inscribing circular scales Contents of this subject is to understand the research, design and calculations optical dividing head With optical dividing heads, apart from the mechanical parts similar to other types of dividing heads, it also has another important component that is part of the optical in dividing heads Stating the usage and the advantages - disadvantages of optical dividing heads than any other dividing heads; presents the theoretical basis of the optical measuring instruments; structure and operating principle of the optical system of dividing heads and characteristics - the nature of the optical elements Hypothetical problem to conduct calculated and design optical dividing heads Some results achieved as: research - designed relatively complete optical dividing heads technological as well as economic; drawn a lot of experience and improved readability - design drawings If the next time have a chance I will continue research and development of the subject better completed to achieve results calibrated on optical dividing heads the most optimal iv an MỤC LỤC Trang NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN i LỜI CAM KẾT ii LỜI CÁM ƠN iii TÓM TẮT ĐỒ ÁN iv MỤC LỤC v DANH MỤC BẢNG BIỂU vii DANH MỤC SƠ ĐỒ, HÌNH VẼ viii CHƢƠNG 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU 1.1 Giới thiệu 1.2 Mục tiêu nghiên cứu đề tài 1.3 Mục đích đề tài nghiên cứu 1.4 Nội dung thực đề tài 1.5 Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu 1.5.1 Đối tƣợng nghiên cứu 1.5.2 Phạm vi nghiên cứu 1.6 Kết cấu đồ án CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ ĐẦU PHÂN ĐỘ 2.1 Chức đầu phân độ 2.2 Phân loại đầu phân độ 2.3 Cấu tạo 2.3.1 Đầu phân độ có đĩa chia 2.3.2 Đầu phân độ khơng có dĩa chia 2.3.3 Đầu phân độ quang học 2.3.4 Đầu phân độ nhiều trục 10 CHƢƠNG 3: LÝ THUYẾT VỀ CÁC DỤNG CỤ ĐO QUANG HỌC 11 3.1 Giới thiệu kính hiển vi quang học 11 3.1.1 Khái niệm 11 3.1.2 Cấu tạo 15 3.1.3 Nguyên lý hoạt động kính hiển vi quang học 16 3.1.4 Ứng dụng kính hiển vi quang học 18 3.2 Nguyên tắc chuyển đổi quang hình máy đo quang học 19 3.2.1 Nguyên tắc đòn quang học 19 3.2.2 Nguyên tắc tự chuẩn ánh sáng 20 3.2.3 Nguyên tắc chiếu hình 23 3.2.4 Nguyên tắc hiển vi 24 3.3 Đo kích thƣớc góc 25 3.3.1 Đo đầu chia độ quang học 25 3.3.2 Đo thị kính đo góc 26 3.4 Máy chiếu biên dạng 28 3.5 Kính hiển vi dụng cụ 31 v an CHƢƠNG 4: ĐẦU PHÂN ĐỘ QUANG HỌC 34 4.1 Cấu tạo, chức nguyên lý hoạt động đầu phân độ quang học 34 4.1.1 Cấu tạo 34 4.1.2 Chức 35 4.1.3 Nguyên lý hoạt động 36 4.2 Hệ thống quang học đầu phân độ 41 4.2.1 Cấu tạo hệ thống quang học 41 4.2.2 Nguyên lý hoạt động hệ thống quang học 42 4.3 Tính tốn hệ thống quang học 44 CHƢƠNG 5: TÍNH TỐN PHẦN ĐỘNG LỰC HỌC TRONG ĐẦU PHÂN ĐỘ QUANG HỌC 47 5.1 Đặt giả thiết tính tốn chế độ cắt 47 5.2 Thiết kế truyền bánh nón – thẳng 54 5.3 Thiết kế truyền trục vít – bánh vít 60 5.4 Thiết kế trục 64 5.5 Tính then 67 5.6 Thiết kế ổ lăn 68 5.7 Thiết kế vỏ hộp 71 KẾT LUẬN – ĐỀ NGHỊ 72 TÀI LIỆU THAM KHẢO 73 vi an DANH MỤC BẢNG BIỂU Trang Bảng 4.1: Kết tính tốn 40 Bảng 5.1: Hệ thống số liệu 53 Biểu đồ 5.2: Biểu đồ moment trục 66 DANH MỤC SƠ ĐỒ, HÌNH VẼ Trang Sơ đồ 2.1: Sơ đồ động đầu phân độ có đĩa chia Sơ đồ 2.2: Sơ đồ động đầu phân độ khơng có đĩa chia Sơ đồ 3.1: Sơ đồ nguyên tắc đòn quang học 19 Sơ đồ 3.2: Nguyên tắc tự chuẩn ánh sáng 21 Sơ đồ 3.3: Sơ đồ optimet 22 Sơ đồ 3.4: Nguyên tắc thiết bị đo kiểu chiếu hình 23 Sơ đồ 3.5: Nguyên tắc hiển vi 25 Sơ đồ 3.6: Nguyên lý quang học kính hiển vi dụng cụ 32 Sơ đồ 5.1: Sơ đồ phay bánh trụ - thẳng 47 Sơ đồ 5.2: Sơ đồ động đầu phân độ quang học phay bánh 52 Sơ đổ 5.3: Sơ đồ lực tác dụng lên truyền bánh nón 59 Sơ đổ 5.3: Sơ đồ lực tác dụng lên truyền trục vít – bánh vít 63 Hình 2.1: Máy phay ngang vạn Hình 2.2: Đầu chia độ trực tiếp Hình 2.3: Đầu phân độ có đĩa chia Hình 2.4: Nguyên lý đầu phân độ có đĩa chia, chia gián tiếp Hình 2.5: Đầu chia độ quang học Hình 2.6: Đầu chia độ trục ngang 10 Hình 3.1: Ngun lý cấu tạo kính hiển vi quang học 11 Hình 3.2: Tụ sáng khúc xạ ngƣời thợ thêu 12 Hình 3.3: Sự khúc xạ ánh sáng ly nƣớc 13 Hình 3.4: Sự tạo ảnh qua thấu kính hội tụ 13 Hình 3.5: Ảnh ảo quan sát thấy khúc xạ 14 Hình 3.6: Cấu tạo kính hiển vi quang học 15 Hình 3.7: Nguyên lý hoạt động kính hiển vi quang học 17 Hình 3.8: Soi mẫu kim tƣơng kính hiển vi quang học 18 vii an DANH MỤC SƠ ĐỒ, HÌNH VẼ (tiếp theo) Trang Hình 3.9: Ngun lý làm việc đầu chia độ quang học 26 Hình 3.10: Thị kính đo góc 27 Hình 3.11: Máy chiếu biên dạng 28 Hình 3.12: Đo kích thƣớc dài máy chiếu biên dạng 29 Hình 3.13: Đo kích thƣớc góc máy chiếu biên dạng 30 Hình 3.14: Kính hiển vi dụng cụ 31 Hình 3.15: Tấm kính chuẩn 33 Hình 4.1: Đầu phân độ quang học 34 Hình 4.2: Bản vẽ lắp đầu phân độ quang học 36 Hình 4.3: Hệ thống quang học đầu phân độ 41 Hình 4.4: Sự tạo ảnh gƣơng phẳng 43 Hình 4.5: Ảnh vật tạo gƣơng phẳng 44 Hình 4.6: Sự tạo ảnh vật qua thấu kính hội tụ 45 viii an CHƢƠNG 5: TÍNH TỐN PHẦN ĐỘNG LỰC HỌC Thiết kế truyền trục vít – bánh vít: 5.3 Thiết kế truyền trục vít theo số liệu sau: Cơng suất trục vít : N = 5,2 (kW ) Số vòng quay phút trục vít : n1 = (v/p ) Số vịng quay bánh vít : n2 = 0,15 (v/p ) Giả thuyết vận tốc trƣợt : vt < 2(m/s ) 5.3.1 Chọn vật liệu: vật liệu làm bánh vít đồng thiếc – đúc khuôn cát, vật liệu làm trục vít thép 45 tơi bề mặt có độ cứng HRC = (45  50) 5.3.2 Định ứng suất cho phép: bánh vít theo bảng (4-4), trang 71 – tài liệu [2] []tx = 160(N/mm2); []ou = 72 (N/mm2) 5.3.3 Tính tỉ số truyền i, chọn số mối ren trục vít số bánh vít: n 44 i   40 n 1,1 - Chọn số mối ren trục vít: Z1 = - Số bánh vít: Z2 = i Z1 = 40 = 40 (răng)  Tính lại tỉ số truyền: i= Z  40 = 40 Z 1 5.3.4 Sơ chọn trị số hiệu suất  hệ số tải trọng K: Với Z1 = chọn sơ trị số hiệu suất:  = 0,75 Cơng suất bánh vít: N2 =  N1 = 0,75 0,98 = 0,74 (KW) Định sơ hệ số tải trọng: K = 1,1 (giả thuyết v2 < m/s ) 5.3.5 Định m q: Theo công thức (4-9), trang 73 – tài liệu [2]: m.3 q   1,45 10      tx Z  2  K N n 60 an CHƢƠNG 5:  TÍNH TỐN PHẦN ĐỘNG LỰC HỌC m.3 q   1,45 10     160 40    1,1.0,74 = 19,6 1,1 Theo bảng (4-6), trang 73 – tài liệu [2]: Lấy m = q = 10  m q = 20 > 19,6 5.3.6 Kiểm nghiệm vận tốc trượt, hiệu suất hệ số tải trọng: - Vận tốc trƣợt (công thức 4-11, tài liệu [2]): Vt  m.n1 4.44 Z12  q = 12  10 = 0,19 (m/s) 19100 19100 Phù hợp với dự đoán chọn vật liệu bánh vít Để tính hiệu suất, theo bảng (4-8) – tài liệu [2], lấy hệ số ma sát f = 0.07  = 356’ Với Z1 = q = 10 theo bảng (4-7) – tài liệu [2], tìm đƣợc góc vít  = 511’40” - Hiệu suất tính theo cơng thức (4-12), trang 74 – tài liệu [2]:  = 0,96 tg tg (511'40" )  0.96  0,78 tg     tg (511'40"356' ) - Vận tốc vịng V2 bánh vít: V2 =  d n2 60.1000   m.Z n2 60.1000  3,14.4.40.1,1  0,025 (m/s) 60.10000 - Vì tải trọng khơng thay đổi nhƣ giả thiết v2 < m/s, nên ta có: Hệ số tải trọng: K = Ktt Kđ = 1,1 = 1,1  Phù hợp với dự đoán Vì v2 < m/s nên chế tạo truyền với cấp xác - Số tƣơng đƣơng bánh vít: Z tđ  Z2 40   41 3 cos  cos (511'40" ) Hệ số dạng răng: y = 0,476 (bảng 3-8, trang 52 – tài liệu [2]):  15.10 6.K N 15.10 6.1,1.0,74 u    52,8 N/mm2 < 72 N/mm2 m Z q y.n2 40.10.0,476.1,1 5.3.7 Định thơng số hình học chủ yếu truyền: (bảng 4-3, tài liệu [2]) Môđun :m=4 Số mối ren trục vít : Z1 = Số bánh vít : Z2 = 40 Hệ số đƣờng kính : q = 10 61 an CHƢƠNG 5: TÍNH TỐN PHẦN ĐỘNG LỰC HỌC Góc ăn khớp :  = 20 Góc vít :  = 511’40” Khoảng cách trục: A = 0,5 m ( q + Z2 ) = 0,5 ( 10 + 40 ) = 100 mm Vì khơng lấy khoảng cách trục A theo tiêu chuẩn nên không dùng dịch chỉnh ( = 0) - Đƣờng kính vịng chia (vịng lăn) trục vít: dc1 = d1 = m q = 4.10 = 40 mm - Đƣờng kính vịng đỉnh trục vít (lấy f0 = 1): De1 = d1 + m f0 = 40 + = 48 mm - Đƣờng kính vịng chân ren trục vít (lấy c0 = 0,2): Di1 = dc1 – f0 m – c0 m = 40 – – 0,2 = 31 mm - Chiều dài phần có ren trục vít (bảng 4-2): L  (11 + 0,06 Z2) m = (11 + 0,06 40) = 50 mm - Vì trục vít đƣợc mài tăng thêm chiều dài L, lấy: L = 50 + 50 = 100 mm Để tránh cân cho trục vít, chọn chiều dài L số nguyên lần bƣớc dọc Vì x= L L 100 = 7,9   ta  m 3,14 Cho nên lấy x = định xác chiều dài L = 3,14 = 100 mm - Đƣờng kính vịng chia (vịng lăn) bánh vít: dc2 = d2 = Z2 m = 40 = 160mm - Đƣờng kính vịng đỉnh (trong mặt cắt chính) bánh vít: De2 = (Z2 + f0) m = (40 + 1) = 168 mm - Đƣờng kính ngồi bánh vít (cơng thức 4-1, tài liệu [2]): Dn = De2 + m = 168 + = 176 mm - Chiều rộng bánh vít (cơng thức 4-2, tài liệu [2]): B = 0,75 De1 = 0,75 48 = 36 mm 62 an CHƢƠNG 5: TÍNH TỐN PHẦN ĐỘNG LỰC HỌC 5.3.8 Tính lực tác dụng: - Lực vịng Ft1 trục vít lực dọc trục Fa2 bánh vít (theo cơng thức 4-23, trang 77 – tài liệu [2]): Ft1 = Fa2 = M II  221386 = 10063 (N) 44 d - Lực vòng Ft2 bánh vít lực dọc trục Fa1 trục vít (theo công thức 4-24, trang 77 – tài liệu [2]): 2.M Ft2 = Fa1 = III  2.8508182 = 106352 (N) d 160 - Lực hƣớng tâm Fr1 trục vít lực hƣớng tâm Fr2 bánh vít (cơng thức 4-25, trang 77 – tài liệu [2]): Fr1 = Fr2 = F2 tg = 106352 tg20 = 38709 (N) Sơ đồ 5.4 – Sơ đồ lực tác dụng lên truyền trục vít – bánh vít 63 an CHƢƠNG 5: 5.4 TÍNH TỐN PHẦN ĐỘNG LỰC HỌC Thiết kế trục: 5.4.1 Chọn vật liệu chế tạo trục: Ta dùng thép C45 Có  b =600 N/mm2 Ứng suất xoắn cho phép [  ] =(15 30)MPa 5.4.2 Xác định đường kính sơ đoạn trục chiều rộng ổ lăn: - Theo công thức (10.9), trang 188 – tài liệu [3] ta có: Đƣờng kính trục k với k=1, 2, 3: d  T  mm  0,    - Với: T1 = 115034 (N.mm) T2 = 221386 (N.mm) T3 = 8508182 (N.mm) [ ]=20 MPa - Vậy: d1= T1 = 15 mm 0,2.[ ] d 2 T2  25 mm 0,2.[ ] d 3 T3  45 mm 0,2  [ ] - Từ đƣờng kính đoạn trục, tra bảng (10.2), trang 189- tài liệu [3] ta đƣợc chiều rộng ổ lăn: d2 = 25 (mm) => b02 = 17 (mm) d3 = 45 (mm) => b03 = 25 (mm) 5.4.3 Thiết kế trục III (trục chính):  Xác định trị số chiều lực từ chi tiết quay tác dụng lên trục: - Các thông số ban đầu: + l1 = 136 mm; l2 = 70 mm + Đƣờng kính bánh vít: d = 160 mm + Moment xoắn: T3 = 8508182 (N.mm) - Lực vòng: Ft2 = 106352 (N) - Lực hƣớng kính: Fr2 = 38709 (N) - Lực dọc trục: Fa2 = 10063 (N) - Moment uốn Fa2 gây trục III: 64 an CHƢƠNG 5: TÍNH TỐN PHẦN ĐỘNG LỰC HỌC M a  Fa d 160  10063  805040 N mm 2  Xác định đƣờng kính chiều dài đoạn trục trục III: - Xác định phản lực tác dụng lên gối đỡ: Sử dụng phƣơng trình moment phƣơng trình hình chiếu lực mp xOz yOz: - Trong mp yOz: Fly 32  Fr l1  M a 38709.136  805040   29463N l1  l2 136  70 Fly 31  Fr  Fly 32  38709  29463  9246 N - Trong mp zOx : Flx 32  l1 Ft 106352.136   70213N l1  l 136  70 Flx 31  Ft  Flx 32  106352  70213  36139 N - Xác định đƣờng kính đoạn trục : Tại A: theo công thức (10.15) công thức (10.16), trang 94 – tài liệu [3]: 2 M A  M xA  M yA 0 M tdA  M A2  0,75TA  Nmm Chọn d3A= 45 mm (do A có ổ lăn) Tại B: theo công thức (10.15) công thức (10.16), trang 194 – tài liệu [3]: 2 M B  M xB  M yB  2062450  4914905  5330102 Nmm M tdB  M B2  0,75.TB2  5330102  0,75  85081822  9094054 N mm - Đƣờng kính trục tiết diện B : theo công thức (10.17), trang 194 – tài liệu [3]: d 3B  M tdB 9094054 3  49,6mm 0,1.[ ] 0,1  55  Chọn d3B =52 (mm)   =55 (MPa) ứng với thép 45 có  b  600  MPa  đƣờng kính trục > 50(mm) Tại C: theo cơng thức (10.15) công thức (10.16), trang 194 – tài liệu [3]: M C  M xD  M yD 0 M tdC   0,75  8508182  7368301Nmm - Đƣờng kính trục tiết diện C: theo công thức (10.17), trang 194 – tài liệu [3]: d 3C  M tdC 7368301 3  62,7mm 0,1.[ ] 0,1.55 65 an  Chọn d3C = 65 (mm) CHƢƠNG 5: TÍNH TỐN PHẦN ĐỘNG LỰC HỌC  Biểu đồ 5.1 – Biểu đồ moment trục chính: 66 an CHƢƠNG 5: 5.5 TÍNH TỐN PHẦN ĐỘNG LỰC HỌC Tính then: Để cố định bánh theo phƣơng tiếp tuyến, nói cách khác để truyền moment xoắn chuyển động quay từ trục đến bánh vít ngƣợc lại ta dùng then Theo đƣờng kính trục đoạn lắp then 52; tra bảng 9-1, trang 173 – tài liệu [3], chọn then có b = 16mm, h = 10mm, t1 = 6mm, t2 = 4,3mm Chiều dài then l = 22mm Trục III (trục chính): Ta có: T3 = 8508182 (N.mm) - Trên trục III lắp then B: dB = 52 (mm) - Điều kiện dập, theo công thức (9.1), trang 173 – tài liệu [3]:  d  2.T3 [d l (h  t1 )] d   8508182  140MPa [52  22.(10  6)] - Theo bảng (9.5), trang 178 – tài liệu [3], ta có: [  d ] = 150 MPa Vì:  d = 140 MPa < [  d ] = 150MPa  then thỏa điều kiện dập - Điều kiện bền cắt, theo công thức (9.2), trang 173 – tài liệu [3]: C  2.T3 d lt b C  2.8508182  55MPa 52.22.16 Vì: c = 55 Mpa < [c] = (60…90) MPa  then thỏa điều kiện cắt  Vậy then đủ bền Trục II: - Ta có: T2 = 221386 (N.mm) - Đƣờng kính đoạn trục lắp then: d = 20 (mm) - Theo bảng (9.1a), trang 173 – tài liệu [3]: b = mm; h = mm; t1 = 3,5 mm; l = 12 mm - Điều kiện dập, theo công thức (9.1), trang 173 – tài liệu [3]: d  2.T2 [d l (h  t1 )] 67 an CHƢƠNG 5:  TÍNH TỐN PHẦN ĐỘNG LỰC HỌC d   221386  136MPa [20 12.(6  3,5)] - Theo bảng (9.5), trang 178 – tài liệu [3], ta có: [  d ] = 150 MPa Vì:  d = 136 MPa < [  d ] = 150MPa  then thỏa điều kiện dập - Điều kiện bền cắt, theo công thức (9.2), trang 173 – tài liệu [3]: C  2.T2 d lt b C  2.221386  50MPa 20.12.6 Vì: c = 50 Mpa < [c] = (60…90) MPa  then thỏa điều kiện cắt  Vậy then đủ bền 5.6 Thiết kế ổ lăn:  Thiết kế ổ lăn cho trục III: - - Theo kết tính tốn trục ta có: Fly31 = 9246 N Flx31 = 36139 N Fly32 = 29463 N Flx32 = 70213 N; Tổng lực dọc trục chi tiết quay truyền đến ổ : Fat = Fa2 = 10063 N - Tổng phản lực tác dụng lên ổ: + Ổ có: Fro = Flx231  Flý231  36139  9246  37303N + Ổ có: Fr1 = Flx232  Fly232  702132  294632  76144 N - Ta thấy Fr1 > Fr0 nên ta xét tỷ số : Ta có : - Fat 10063   0,15  Ta chọn ổ bi đỡ dãy Fr1 76144 Chọn sơ ổ bi đỡ cỡ trung, kí hiêu: 309 Với: d = 45 mm; D= 75 mm ; b= 25 mm ; r = 2,5 mm; C = 37,8 kN; C0 = 26,7 kN 68 an CHƢƠNG 5: TÍNH TỐN PHẦN ĐỘNG LỰC HỌC * Kiểm nghiệm khả tải động ổ : Fat 10063   0,37  Theo bảng 11.4, trang 215 – tài liệu [2] ta chọn đƣợc: C0 26700 - Ta có e = 0,38 Vì vịng quay nên V=1 - Theo công thức (11.8), tài liệu [3] ta tính lực dọc trục Fs cho ổ : + Fso = e.Fro = 0,38 37303 = 14175 N + Fs1 = e.Fr1 = 0,38 76144 = 28934 N - Theo công thức (11.10), tài liệu [3] ta có : F ao = Fs1 - Fat = 28934 – 10063 = 18871 (N) > Fso  F a1 = Fs0 + Fat = 14175 + 10063 = 24238 (N) < Fs1  - Fao = 18871 ( N) Fa1 = 28934 N Xác định X Y : Fa 18871   0,51  e V Fr 1.37303 Theo bảng 11.4 ta đƣợc: X0= 0,56 ; Y0= 1,15 Fa1 24238   0,32  e V Fr1 1.76144 + Theo bảng 11.4 ta đƣợc: X1= ; Y1= Theo cơng thức 11.3 ta có : - Tải trọng động: Q=( X.V.Fr + Y.Fa) kt kđ Trong đó: + kt = (nhiệt độ