ĐỀ ÁN TỐT NGHIỆP-TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM TRỤC

Trng H SPKT Hng Yờn N MễN HC C S THIT K MY PHN V : TNH TON KIM NGHIM TRC 1: Thit k trc 1.1 - Chọn vật liệu Vật liệu dùng để chế tạo trục cần có độ bền cao, ít nhạy cảm với sự tập trung ứng suất dễ gia công và có thể nhiệt luyện dễ dàng. Cho nên thép cacbon và thép hợp kim là những vật liệu chủ yếu để chế tạo trục. Việc lựa chọn thép hợp kim hay thép cacbon tuy thuộc điều kiện làm việc trục đó có chịu tải trọng lớn hay không. Đối với trục của hộp giảm tốc làm việc trong điều kiện chịu tải trọng trung bình thì ta chọn vật liệu làm trục là thép C45 thờng hoá có cơ tính nh sau tra b ng 6.1.tr 92 - TTTKHDĐCK tập 1, ta có các thông số của vật liệu chế tạo trục nh sau: b = 600 Mpa; ch = 340 Mpa; Với độ cứng là 200 HB. ứng suất xoắn cho phép [] = 15 ữ 30 Mpa tuỳ thuộc vào vị trí đặt lực ta đang xét 1.2 -Xác định sơ bộ đờng kính trục Đờng kính các trục thứ k trong hộp giảm tốc có thể đợc chọn gần đúng theo công thức sau: d sb k 3 ].[2,0 k T Trong đó: T k - mô men xoắn của trục thứ k; T I = 32167,38 ( Nmm); T II = 123338,78 ( Nmm) [] - ứng suất xoắn cho phép ứng với vật liệu là thép 45, [] = (1530) Mpa, ta chọn [] = 20 MPa. d sb I 3 0,2.[ ] I T = = 20,03 (mm); lấy d sb I = 25 (mm) d sb II 3 0,2.[ ] II T = = 31,36 (mm); lấy d sb II = 35(mm) 1.3 : xỏc nh khong cỏch gia cỏc gi v im t lc Tra bng (10.2) trang 189 ti liu 1 . Da vo ng kớnh s b ca cỏc trc va tớnh toỏn ta xỏc nh c gn ỳng chiu rng ca ln - Vi = 25mm = 17mm - Vi = 35mm = 21mm GVHD: Nguyn Minh Tun SVTH: Chu Vn Tnh Lp: CT K7 Trng H SPKT Hng Yờn N MễN HC C S THIT K MY Theo cụng thc (10.10) trang 98 ti liu 1 ta xỏc nh c chiu di may bỏnh ai , bỏnh rng , a xớch l mki = (1,21,5)d k Trong đó: d k -là đờng kính của trục th k ; Chiều dài mayơ đĩa xích: l m22 =(1,21,5).35 = (4252,5) mm ; lấy l m22 =45 (mm); Chiều dài mayơ bánh đai bị dẫn: l m12 =(1,21,5). 25 = (30 37,5) mm; lấy: l m12 = 35 (mm); Chiều dài mayơ bánh răng trụ răng nghiêng nhỏ: l m13 = (1,21,5). 25 = (3037,5) mm; lấy l m13 = 35 (mm); Chiều dài mayơ bánh răng trụ răng nghiêng lớn: l m23 = (1,21,5). 35 = (4252,5) mm; lấy l m23 = 50 (mm); - Tra bảng 10. 3 ti liu 1 trang 189, ta có: + Khoảng cách từ mặt cạnh của chi tiết quay đến thành trong của hộp hoặc khoảng cách giữa các chi tiết quay: k 1 = (815) mm; lấy k 1 = 10 (mm); + Khoảng cách từ mặt cạnh của ổ đến thành trong của hộp: k 2 = (515) mm; lấy k 2 = 9 (mm); + Khoảng cách từ mặt cạnh của chi tiết quay đến nắp ổ: k 3 = (1020) mm; lấy k 3 = 15 (mm); + Chiều cao nắp ổ và đầu bu lông: h n = (1520) mm; lấy h n =18 (mm) - Xác định chiều dài của các đoạn trục: Theo bảng 10. 4 ti liu 1 , xét với trờng hợp hộp giảm tốc bánh răng trụ một cấp , ta có các kết quả nh sau: + Đối với trục I: l 12 = -l c12 = 0,5(l m12 + b o1 ) + k 3 + h n l 12 = 0,5(45 + 17) + 15 + 18 = 64 (mm) Chn l 12 = 64(mm) l 13 =0,5(l m13 +b 01 ) + k 1 +k 2 =0,5(35+17)+10+9= 45 (mm) Chn l 13 =45(mm) l 11 =2l 13 =2.45=90 (mm) Chn l 11 =90(mm) + Đối với trục II: (mm) l 22 = l c22 = 0,5(l m22 + b o2 ) + k 3 + h n l 22 = 0,5(45 + 21) + 15 + 18 = 66 (mm) Chn l 22 = 66(mm GVHD: Nguyn Minh Tun SVTH: Chu Vn Tnh Lp: CT K7 Trường ĐH SPKT Hưng Yên ĐỒ ÁN MÔN HỌC CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY S¬ ®å x¸c ®Þnh kho¶ng c¸ch cña hép gi¶m tèc D II P V I III 0 S¬ ®å chiÒu quay cña c¸c trôc GVHD: Nguyễn Minh Tuấn SVTH: Chu Văn Tĩnh Lớp: CT K7 Trng H SPKT Hng Yờn N MễN HC C S THIT K MY F a2 F a1 F r1 F r2 F t1 n 1 n 2 Frd1 Frx2 F t1 F t2 z x y Sơ đồ phân tích lực đặt lên trục I và trục II 1.4 : Xác định đờng kính và chiều dài các đoạn trục 1.4.1: Tính cho trục I a. Xác định các lực tác dụng lên trục I - Các lực tác dụng lên trục I gồm có: + Mômen xoắn trờn trục I, T I = 32167,38 (Nmm); +Lực vòng: F t1 = 1 2. I w T d = =1072,25 N + Lực hớng kính: F r1 = F t1 . tg tw / cos F r1 = 1072,25. Tg20,36 / cos14,50 0 = 411 N GVHD: Nguyn Minh Tun SVTH: Chu Vn Tnh Lp: CT K7 Trng H SPKT Hng Yờn N MễN HC C S THIT K MY +Lực dc trục: F a1 =F t1 . tg F a1 =1072,25. Tg14,50 = 277,3 N - Lực của bánh đai tác dụng lên trục: do đờng nối tâm của bộ truyền đai làm với phơng ngang 1 góc = 45 o do đó lực F R từ bánh đai tác dụng lên trục đợc phân tích thành hai lực: = F rd. sin = 855,44.sin = 604,89(N) = F rd. cos = 855,44.cos = 604,89 (N) Tính phản lực tại các gối đỡ A và C: - Giả sử chiều của các phản lực tại các gối đỡ A và C theo hai phơng x và y nh hình vẽ. Ta tính toán đợc các thông số nh sau: + Phản lực theo phơng của trục x: F x = X A -F t1 + X C - F rdx = 0 m A y = F t1 .(l 11 -l 13 ) - X C .l 11 + F rdx .(l 11 +l 12 ) = 0 X C === 1571,16 X A = F t1 - X C + F rdx =1072,25 -1571,16 + 604,89 = 105,98 chiều X A , X C ó chn l ỳng + Phản lực theo phơng y Fy = -Y A + F r1 -Y C - F rdy = 0 m Ax = -F r1 .l 13 +Y C .l 11 + F rdy .(l 11 +l 12 ) + F a1 .= 0 Y C === -921,97 Y A = F r1 -Y C - F rdy = 411 - (-921,97) - 604,89 = 728,08 chiều Y A ó chn l ỳng chiều ỳng caY C ngc chiu ó chn GVHD: Nguyn Minh Tun SVTH: Chu Vn Tnh Lp: CT K7 Trng H SPKT Hng Yờn N MễN HC C S THIT K MY b :Tính đờng kính của trục 1 Theo phần chọn sơ bộ đờng kính trục, ta có d sb I = 25(mm), vật liệu chế tạo trục là thép 45, tôi cải thiện, có b 600 MPa; theo bảng 10. 5 ti liu 1, ta có trị số của ứng suất cho phép của vật liệu chế tạo trục là: [] = 63 MPa. Đờng kính tại các mặt cắt trên trục đợc xác định theo công thức: d = 3 ].[1,0 td M Trong đó: M td - Mô men tơng đơng trên các mặt cắt, đợc tính theo công thức sau: M td = 222 .75,0 zyx MMM ++ Xét các mặt cắt trên trục I: + Xét mặt cắt trục tại điểm D - điểm có lắp then với bánh đai bị động của bộ truyền: - Mô men uốn = = 0 - Mô men xoắn = T I = 32167,38 (Nmm); - Mô men tơng đơng trên mặt cắt D: - = 27857,77(Nmm) - Kích thớc của trục tại mặt cắt D: d D = = 16,41(mm) - Do mặt cắt tại D có rãnh then nên đờng kính trục cần tăng thêm 4%, theo đó ta tính đợc đờng kính của trục tại mặt cắt 12 là: d D = 16,41 + 0,04. 16,41 = 17,07 (mm); ta chọn d D = 20(mm) + Xét mặt cắt trục tại điểm C - điểm có lắp vòng bi với lỗ của hộp giảm tốc: - Mô men uốn M C y = .l 12 = 604,89. 64 = 38712,96 (Nmm); - Mô men uốn M C x = . l 12 = 604,89. 64 = 38712,96(Nmm); - Mô men xoắn T C z = 32167,38(Nmm); - Mô men tơng đơng trên mặt cắt C: M C td = = 61428,35 (Nmm); - Kích thớc của trục tại mặt cắt C: d C = = 21,36 (mm) Ta chọn d C =25(mm) + Xét mặt cắt trục tại điểm B - điểm có lắp bánh răng với trục của hộp giảm tốc: - trớc B: B x M = Y A .l 13 = 728,08. 45 =32763,6(Nmm) Tại B: - Mô men uốn: = X A .l 13 = 105,98.45 = 4769,1 (Nmm) - Mô men uốn: = . - . = 24444,6 Nmm GVHD: Nguyn Minh Tun SVTH: Chu Vn Tnh Lp: CT K7 Trng H SPKT Hng Yờn N MễN HC C S THIT K MY - Mô men xoắn T B z = 32167,38 (Nmm); - Mô men tơng đơng trên mặt cắt B: - B td M = = 43269,54 (Nmm); - Kích thớc của trục tại mặt cắt B: d B = = 19 (mm). Do tại điểm B có lắp thêm then lên kích thớc của trục phải tăng thêm 4%, theo đó kích thớc của trục tại điểm B là: d B = 19 + 19.0,04 = 19,76 (mm) Ta chọn d B =30 mm + Xét mặt cắt trục tại vị trí lắp ổ bi A với hộp giảm tốc : - Mô men uốn M A y = 0 (Nmm); - Mô men uốn M A x =0 (Nmm); - Mô men xoắn T A z = 0 (Nmm); - Mô men tơng đơng trên mặt cắt A: M A td = 0 (Nmm); - Kích thớc của trục tại mặt cắt A: d A = 0 (mm) Ta chọn đờng kính trục tại điểm A bằng đờng kính trục tại điểm C, do vậy: d A = d C = 25 (mm) GVHD: Nguyn Minh Tun SVTH: Chu Vn Tnh Lp: CT K7 Trường ĐH SPKT Hưng Yên ĐỒ ÁN MÔN HỌC CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY GVHD: Nguyễn Minh Tuấn SVTH: Chu Văn Tĩnh Lớp: CT K7 Trng H SPKT Hng Yờn N MễN HC C S THIT K MY 1.4.2 : Tớnh cho trc II Lợc đồ lực tác dụng lên trục II a : Xác định các lực tác dụng lên trục II - Các lực tác dụng lên trục II gồm có: + Mômen xoắn trờn trục II, T II = 123338,78 (Nmm); +Lực vòng: F t2 = = 1072,25 + Lực hớng kính: F r2 = = 411 N +Lực dc trục: F a2 = = 277,3 N Mặt khác: rx F uuur = rxx F uuuuur + rxy F uuuuur F rxy = F rx .cos45 o = 695,88.cos45 = 492,06 N F rxx = F rx .sin45 o = 695,88.sin45 492,06 N Ap dụng phơng trình cân bằng tĩnh học cho trục II ta có: Theo phng X ta cú : = F rxx - X F + F t2 - X H =0 = . + = 0 Vy chiều X F , đúng với chiều đã chọn. Theo phng Y ta cú: = + = 0 = = 0 GVHD: Nguyn Minh Tun SVTH: Chu Vn Tnh Lp: CT K7 Trường ĐH SPKT Hưng Yên ĐỒ ÁN MÔN HỌC CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY Vậy chiều của Y F ngược với chiều đã chọn.Y H ®óng víi chiÒu ®· chän. b: Tính đường kính trục II - Theo phần chọn sơ bộ đường kính trục ta có: d sb II = 35(mm), vật liệu chế tạo trục là thép 45, tôi cải thiện, có σ b ≥ 600 MPa, ; theo bảng 10. 5 - tr 195 - Tài liệu [1], ta có trị số của ứng suất cho phép của vật liệu chế tạo trục là: [σ] = 63MPa. Đường kính tại các mặt cắt trên trục được xác định theo công thức (10.17) trang 194 d = 3 ].[1,0 σ td M (4-1) Trong đó: M td - Mô men tương đương trên các mặt cắt, được tính theo công thức sau: M td = 222 .75,0 zyx MMM ++ (4-2) • Xét các mặt cắt trên trục II: + Xét mặt cắt trục tại điểm H - điểm có lắp ổ lăn với vỏ của hộp giảm tốc; - Mô men uốn H x M = H y M = 0 - Mô men xoắn H T = 0 - M td =0 = 0 - + Xét mặt cắt trục tại điểm G - điểm có bố trí rãnh then lắp bánh răng nghiêng lớn: - Mô men uốn G y M = X H .l 23 = 175,28.45 = 7887,6 (Nmm); - Mô men uốn G x M : Ph¶i G: GVHD: Nguyễn Minh Tuấn SVTH: Chu Văn Tĩnh Lớp: CT K7 [...]... thức (4 -4) và (4 -5), ta tính đợc: sj = = 19,08 sj = = 17,35 Theo (VI -10), ta tính đợc: s= = 12,84 > [s] = 2 Vậy trục I và trục II đảm bảo độ bền mỏi 3 : Kiểm nghiệm trục về độ bền tĩnh Để tránh biến dạng dẻo quá lớn hoặc phá hỏng trục do quá tải đột ngột, ta cần tiến hành kiểm nghiệm trục về độ bền tĩnh theo công thức: td = 2 + 3 2 GVHD: Nguyn Minh Tun SVTH: Chu Vn Tnh Lp: CT K7 [] (4 -16) Trng... 2,8 (mm) bán kính góc lợn cả rãnh r: rmax = 0,25 (mm) , rmin = 0,16 (mm) Từ phần tính toán của trục, ta có chiều dài moay ơ của bánh răng ngiờng nh là: lm13 = 35 (mm) Với lt1 = (0,80,9)lm13 = (2831,5) mm Theo tiêu chuẩn, tra bảng 9.1a ti liu 1 trang 173 , ta có chiều dài của then là: lt1 = 28 (mm) GVHD: Nguyn Minh Tun SVTH: Chu Vn Tnh Lp: CT K7 Trng H SPKT Hng Yờn N MễN HC C S THIT K MY Kiểm nghiệm. .. của then nh sau: b = 12 (mm), h = 8 (mm), t1 = 5 (mm), t2 = 3,3 (mm) bán kính góc lợn cả rãnh r: rmax = 0,4 (mm) , rmin = 0,25 (mm) Từ phần tính toán của trục, ta có chiều dài moay ơ của bánh răng ngiờng ln là: lm23 = 50 (mm) Với lt1 = (0,80,9)lm23 = (4045) mm Theo tiêu chuẩn, tra bảng 9 1a ti liu 1 trang 173 , chn lt1 = 40(mm) Kiểm nghiệm sức bền dập cho then theo công thức: 2.TII d l t ( h t1 ) d... sau: b = 10 (mm), h = 8 (mm), t1 = 5 (mm), t2 = 3,3 (mm) bán kính góc lợn cả rãnh r: rmax = 0,4 (mm) , rmin = 0,25 (mm) Từ phần tính toán của trục, ta có chiều dài moay ơ của bánh xớch dẫn là: lm22 = 45 (mm) Với lt1 = (0,80,9)lm22 = (3640,5) mm Theo tiêu chuẩn, tra bảng 9 1a ti liu 1 trang 173 , ta có chiều dài của then là: lt1 = 40 (mm) Kiểm nghiệm sức bền dập cho then theo công thức: 2.TII d l t (... sau: b = 6 (mm), h = 6 (mm), t1 = 3,5 (mm), t2 = 2,8 (mm) bán kính góc lợn cả rãnh r: rmax = 0,25 (mm) , rmin = 0,16 (mm) Từ phần tính toán của trục, ta có chiều dài moay ơ của bánh đai bị dẫn là: lm12 = 35 (mm) Vi lt1 = (0,80,9)lm12 = (2831,5) mm Chọn lt1=28 mm Kiểm nghiệm sức bền dập cho then theo công thức: 2.TI d l t ( h t1 ) d = [d] Trong đó: TI = 32167,38 (Nmm); lt = lt1 - b = 28 - 6 = 22 (mm)... nguy hiểm của trục II là tại vị trí F, với: F u Mmax = M Kqt = 45927,94 1,4 = 64299,12(Nmm) Tmax = TII Kqt = 123338,78 1,4 = 172674,29 (Nmm) dF = 35 (mm) = = 15 (N/mm2) = = 40,27 (N/mm2) Thay vào công thức (4 -16), ta tính đợc: td = = 71,34 (MPa) < [] = 272 (MPa) Vậy trục I và trục II đảm bảo độ bền tĩnh PHN VI TNH CHN THEN 6.1:Chn then cho trc I +Đờng kính trục tại vị trí lắp bánh răng nghiêng... số tăng bền bề mặt trục, tra bảng 10 9 , ta chọn với phơng pháp gia công tăng bền bề mặt bằng tôi bằng dòng điện tần số cao, ta có: Ky = 1,65 , - hệ số kể đến ảnh hởng kích thớc mặt cắt trục, đối với trục làm bằng vật liệu thép các bon có đờng kính d =40 (mm), theo bảng 10 10 , ta có: = 0,85, = 0,78; K , K - trị số của hệ số tập trung ứng suất thực tế trên bề mặt trục, đối với trục có rãnh then... dập Kiểm nghiệm sức bền cắt cho then: 2.TI d lt b c = [c] Thay các giá trị vào công thức ta có: c = = 13,40 (MPa) Với [c] ứng suất cắt cho phép, [c] = (6090) Mpa c < [c] ; Vậy then đảm bảo diều kiện bền cắt + Đờng kính trục tại vị trí lắp bánh đai bị dẫn d = 20 (mm), theo bảng 9.1a ti liu 1 trang 173, ta có các kích thớc của then nh sau: b = 6 (mm), h = 6 (mm), t1 = 3,5 (mm), t2 = 2,8 (mm) bán kính... số tăng bền bề mặt trục, tra bảng 10 9 , ta chọn với phơng pháp gia công tăng bền bề mặt bằng tôi bằng dòng điện tần số cao, ta có: Ky = 1,65 , - hệ số kể đến ảnh hởng kích thớc mặt cắt trục, đối với trục làm bằng vật liệu thép các bon có đờng kính d =35 (mm), theo bảng 10 10 , ta có: = 0,88 , = 0,81 ; K , K - trị số của hệ số tập trung ứng suất thực tế trên bề mặt trục, đối với trục có rãnh then... = = 58,49 (MPa) . 2. Vậy trục I và trục II đảm bảo độ bền mỏi. 3 : Kiểm nghiệm trục về độ bền tĩnh Để tránh biến dạng dẻo quá lớn hoặc phá hỏng trục do quá tải đột ngột, ta cần tiến hành kiểm nghiệm trục về. tích lực đặt lên trục I và trục II 1.4 : Xác định đờng kính và chiều dài các đoạn trục 1.4.1: Tính cho trục I a. Xác định các lực tác dụng lên trục I - Các lực tác dụng lên trục I gồm có: +. dụng lên trục II - Các lực tác dụng lên trục II gồm có: + Mômen xoắn trờn trục II, T II = 123338,78 (Nmm); +Lực vòng: F t2 = = 1072,25 + Lực hớng kính: F r2 = = 411 N +Lực dc trục: