bài giảng môn học thiết kế hệ thống tự động cơ khí, chương 7 pps

Chương 7: TÍNH TRỤC VÀ TANG I) Chọn vật liệu chế tạo trục : là thép 45,tôi cải thiện có HB = 241…285 b  =850 (Mpa) và ch  =880 (Mpa) II ) Tính sơ bộ trục: Đường kính trục xác đònh bằng mô men xoắn theo công thức d    3 .2,0  T với [  ] = 20 (Mpa) Đường kính trục I d 1 = 3 20.2,0 48645 = 23 (mm) Chọn d 1 = 25 (mm) Đường kính trục II d 2 = 3 20.2,0 309935 = 42.6 (mm) chọn d 2 =45 (mm) Đường kính trục III d 3 = 3 20.2,0 1366936 = 70 (mm) Chọn d 3 =75 (mm) III) Tính chính xác: a) Xác đònh khoảng cách giữa các gối đỡ và chi tiết quay: - Từ đường kính trục xác đònh gần đúng đường kính ổ lăn b 0 ( tra bảng 10.2 ) d 1 =25 mm  b 01 =17 mm d 2 =45 mm  b 02 = 25 mm d 3 =75 mm  b 03 =37 mm - Ta có: c = (b 03 /2) + k 1 + k 2 +1,3(b w2 /2) = 37/2 + 10 + 10 + 1,3.71/2 = 84,65 (mm) b = 1,3(b w2 /2) + k 1 + (1,3.b w1 /2) = 1,3.71/2 + 10 + 1,3.45/2 =85,4 (mm) a = 1,3(b w2 /2) + k 1 + k 2 + (b 03 /2) = 1,3.45/2 + 10 + 10 +37/2 =67.75 (mm) l 1 = L k1 /2+ k 3 + h n + b 01 /2 = 112/2 + 15 + 20 + 17/2 = 99.5 (mm) l 2 =L k2 /2 + k 3 + h n + b 03 /2 = 85/2 + 15 + 20 + 37/2 =96 (mm) với: + k 1 =10 mm, là khoảng cách từ mặt cạnh chi tiết quay đến thành trong của hộp hoặc khoảng cách giữa các chi tiết quay + k 2 =10 mm, là khoảng cách từ mặt cạnh ổ đến thành trong của ổ + b 03 = 75 mm, là chiều rộng ổ lăn trên trục III + b 01 = 17 mm, là chiều rộng ổ lăn trên trục I + b w1 = 1,3.45/2, là chiều rộng may ơ bánh răng thứ nhất + b w2 = 1,3.71/2, là chiều rộng may ơ bánh răng thứ hai + l k1 = 112, là khoảng cách từ ổ lăn đến khớp nối vòng đàn hồi + l k1 = 85, là khoảng cách từ ổ lăn đến khớp nối xích con lăn + k 3 = 15, là khoảng cách từ mặt cạnh chi tiết quay đến nắp ổ + h n = 20 , là chiều cao nắp ổ và đầu bulông b) Xác đònh đường kính và chiều dài các đoạn trục : + Trục I : gồm bánh nhỏ cấp nhanh (bánh 1) và khớp nối vòng đàn hồi Lực vòng F t 1 =2.T I /d w1 = 2.48645/51 = 1908 (N) Lực hướng tâm F r1 =F t1 .tg 1tw  =1908.tg20= 694 (N) Lực hướng tâm do khớp nối vòng đàn hồi tác dụng lên trục F xA =(0,2…0,3)T I /D o = 0,25.2.48645/126 = 139 (N) Với: + d w1 : đường kính vòng chia bánh răng thứ nhất + D o : đường kính vòng tâm chốt của khớp nối vòng đàn hồi -Xác đònh phản lực  M xD = (170,05 + 67,75).F yD – 67.75.F r1 = O (1)  M yD = (99,5 + 170,05 + 67,75)F xA - 67,75.F t1 = O (2)  F x = - F xA – F xB – F xD + F r1 = O (3)  F y = - F t1 + F yB +F yD = O (4) Từ (1), (2), (3), (4), ta được: F yB = 198 (N); F yD = 496 (N); F xB = 346 (N); F xD = 1423 (N) -Vẽ biểu đồ mômen uốn và xoắn: FxA T (Nmm) R Bx RBy Ft1 My (Nmm) Mx (Nmm) R Dx RDy l1 c + b a D C BA Fr1 33604 96408 13830 48645 y x -Tính mô men tương để xác đònh đường kính tại các tiết diện: + Tại A: M = 0  M tđ = T I = 48645 (N.mm ) d A    3 .1,0  td M = 3 70.1,0 48645 =19,08 (mm) Với: { } = 70 (Mpa), bảng (7-2) Chọn: d A = 24 (mm) + Tại B: M x = 0  M tđ = 22 Iy TM  = 22 4864513830  = 50572 (N.mm ) d B    3 .1,0  td M = 3 70.1,0 50572 =19.33 (mm) Chọn: d B = d D = 25 (mm), (cùng ổ lăn) + Tại C: M tđ = 222 xIy MTM  = 222 964084864533604  = 113093 (N.mm ) d C    3 .1,0  td M = 3 70.1,0 113093 =25,28 (mm) Chọn: d C = 27 (mm) + Trục II : gồm bánh nhỏ và bánh lớn của trục trung gian Lực vòng F t 11 = F t1 = 1908 (N) F t2 = 2T II /d w2 = 2.309935/96 = 6461 (N) Lực hướng tâm F r11 = F r1 = 694 (N) F r2 = F t2 .tg 2tw  =6461.tg20= 6461.0,364 = 2351 (N) Xác đònh phản lực :  M xD = -237.8.F yB – 153.15.F r2 + 67,65.F r11 = O (1)  M yD = 237,8.F xD – 153,15.F t2 – 67,75.F t11 = O (2)  F x = - F t2 + F xB + F xD - F t11 = O (3)  F y = F r11 + F yB +F yD – F r11 = O (4) Từ (1), (2), (3), (4), ta được: F yB = 317 (N); F yD = 1330 (N); F xB = 4705 (N); F xD = 3664 (N) -Vẽ biểu đồ mômen uôn và xoắn: T (Nmm) R Bx RBy Fr11 My (Nmm) Mx (Nmm) R Dx RDy a D C B Ft11 90107 248236 309935 Fr2 Ft2 b c E y x 398278 27680 -Tính mô men tương để xác đònh đường kính tại các tiết diện: + Tại E: M tđ = 222 xIy MTM  = 222 30992527860398278  = 505421 (N.mm ) d E    3 .1,0  td M = 3 65.1,0 505421 =43.8 (mm) Với: { } = 65 (Mpa), bảng (7-2) Chọn: d E = 50 (mm) + Tại C: M tđ = 222 xIy MTM  = 222 309935901680248236  = 407185 (N.mm ) d C    3 .1,0  td M = 3 65.1,0 407185 =40,8 (mm) Chọn: d C = 50 (mm) + Tại B, D: Chọn: d D =d B = 45 (mm) + Trục III : gồm bánh lớn cấp nhanh (bánh 4) và khớp nối xích con lăn Lực vòng F t 3 = F t2 = 6461 (N) Lực hướng tâm F r3 =F t2 =2351 (N) Lực hướng tâm do khớp nối vòng đàn hồi tác dụng lên trục F xA =(0,2…0,3)T III /D o = 0,25.2.1366936/185 = 3694(N) Với: + D o : đường kính vòng chia của đóa xích -Xác đònh phản lực  MxD = 237,8.F By – 153,15.F r3 = O (1)  M yD = 333,8F xA -237,8.F t1 – 153,15. F t3 = O (2)  F x = - F xA + F xB – F xD + F t3 = O (3)  F y =F r3 - F yB +F yD = O (4) Từ (1), (2), (3), (4), ta được: F yB = 1514 (N); F yD = 837 (N); F xB = 1024 (N); F xD = 3791 (N) -Vẽ biểu đồ mômen uốn và xoắn: FxA T (Nmm) R Bx RBy My (Nmm) Mx (Nmm) R Dx RDy l2 D C BA Fr1 128160 580591 a + bc y x 534624 1366936 Ft1 -Tính mô men tương để xác đònh đường kính tại các tiết diện: + Tại A: M = 0  M tđ = T III = 1366986 (N.mm ) d A    3 .1,0  td M = 3 65.1,0 1366986 =50.8 (mm) Với: { } = 65 (Mpa), bảng (7-2) Chọn: d A = d D = 60 (mm), (cùng ổ lăn) + Tại B: M tđ = 22 Iy TM  = 22 14864535462366936  = 1412187 (N.mm ) d B    3 .1,0  td M = 3 65.1,0 1412187 =60,7 (mm) Choïn: d B = 65 (mm) + Taïi C: M tñ = 222 xIy MTM  = 222 1281605805911366936  = 1409732 (N.mm ) d C    3 .1,0  td M = 3 65.1,0 1409732 =61,85 (mm) Choïn: d C = 70 (mm) . nối vòng đàn hồi -Xác đònh phản lực  M xD = ( 170 ,05 + 67, 75).F yD – 67. 75.F r1 = O (1)  M yD = (99,5 + 170 ,05 + 67, 75)F xA - 67, 75.F t1 = O (2)  F x = - F xA – F xB – F xD +. = 1,3 .71 /2 + 10 + 1,3.45/2 =85,4 (mm) a = 1,3(b w2 /2) + k 1 + k 2 + (b 03 /2) = 1,3.45/2 + 10 + 10 + 37/ 2 = 67. 75 (mm) l 1 = L k1 /2+ k 3 + h n + b 01 /2 = 112/2 + 15 + 20 + 17/ 2 . ) d 1 =25 mm  b 01 = 17 mm d 2 =45 mm  b 02 = 25 mm d 3 =75 mm  b 03 = 37 mm - Ta có: c = (b 03 /2) + k 1 + k 2 +1,3(b w2 /2) = 37/ 2 + 10 + 10 + 1,3 .71 /2 = 84,65 (mm) b = 1,3(b w2 /2)