D ương Minh V ũ _57ktck LỜI NÓI ĐẦU Đối với nhiều ngành trong trường Đại học Kỹ thuật, sau khi học xong phần lý thuyết học sinh sẽ bước qua giai đoạn thiết kế đồ án môn học. Đối với môn học Chi Tiết Máy cũng vậy. Thiết kế chi tiết máy là một bước ngoặc cho việc nghiên cứu cơ sở tính toán và thiết kế các bộ truyền động cơ khí cũng như các chi tiết máy. Đây là đề tài thiết kế chính xác đầu tiên đối với mỗi sinh viên ngành cơ khí. Nhiệm vụ chung là thiết kế hệ thống dẫn động từ động cơ điện đến cơ cấu chấp hành. Đề tài:”Thiết kế hộp giảm tốc hai cấp, côn trụ: có các ưu điểm là bộ truyền làm việc êm, truyền được công suất lớn, lực dọc trục được triệt tiêu, kết cấu hộp giảm tốc tương đối đơn giản dễ chế tạo, dễ bôi trơn, Khi thiết kế đồ án Chi Tiết Máy sinh viên lần đầu tiên bắt tay vào một công việc mới mẽ, rèn luyện, vận dụng nhiều kiến thức để giải quyết các vấn đề có liên quan đến thực tế. Đồ án này là sản phẩm thiết kế đầu tay, tuy còn mang nặng tính lý thuyết nhưng có tính chất đào sâu chuyên ngành giúp cho mỗi sinh viên có ý thức sâu sắc về công việc cũng như nghiên cứu và tính toán. Trong đồ án vấn đề sai sót là không thể tránh khỏi, kính mong quý thầy tận tình chỉ bảo để giúp em bổ sung những khuyết điểm, những khúc mắc còn tồn tại và có thêm kiến thức để tiếp tục thực hiện các đề tài sau này. Xin chân thành cảm ơn quý thầy cô. Hà Nội, ngày tháng năm 2015 Sinh viên thực hiện Dương Minh Vũ 1 D ương Minh V ũ _57ktck TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC HỆ DẪN ĐỘNG PHẦN I : ĐỘNG HỌC HỆ BĂNG TẢI Đề Bài : Thiết kế hệ thộng dẫn động băng tải (sơ đồ như hình vẽ): 1. Động cơ điện 2. Bộ truyền ngoài (xích) 3. Hộp giảm tốc 4. Khớp nối 5. Tang quay Các số liệu cho trước: Lực tác dụng: Vận tốc tang trống: Ft = 8500 (N) v = 0,45 (m/s) 2 D ương Minh V ũ _57ktck Đường kính tang: D = 300 (mm); Thời gian phục vụ: 7 (năm) Mỗi ngày làm việc: 1 (ca); Mỗi ca 7 giờ Tải trọng tĩnh; Băng tải làm việc một chiều. I, Chän ®éng c¬ 1, X¸c ®Þnh c«ng suÊt cÇn thiÕt cña ®éng c¬ Điều kiện để chọn công suất động cơ Pđc > Pyc +,C«ng suÊt công tác Pct : Pct= = (KW) Víi : v =0,45 m/s - vËn tèc b¨ng t¶i F =8500 N - lùc kÐo b¨ng t¶i +, HiÖu suÊt hÖ dÉn ®éng ∑η : ∑η = ∏ ηnib . Theo s¬ ®å ®Ò bµi th× : ∑η =ηk.η3«.ηbrc«n. ηbrtrô.ηx Tra b¶ng( 2.3), ta ®îc c¸c hiÖu suÊt: ηk = 0,99 - hiÖu suÊt nèi trôc. ηol = 0,992 - hiÖu suÊt mét cÆp æ l¨n ηbrc«n= 0,96 - hiÖu suÊt mét cÆp b¸nh r¨ng c«n ηbrtrô = 0,96 - hiÖu suÊt mét cÆp b¸nh r¨ng trô ηx = 0,90 - hiÖu suÊt bé truyÒn xÝch ®Ó hë ∑η = 0,99. 0,9923. 0,96.0,96. 0,90 = 0,80 ⇒ C«ng suÊt yêu cầu Pyc ®îc x¸c ®Þnh b»ng c«ng thøc: Pyc= Pct /∑η = 3,825/ 0,70 =4,78 (KW) 2, X¸c ®Þnh tèc ®é ®ång bé cña ®éng c¬ ®iÖn Chän s¬ bé tØ sè truyÒn cña toµn bé hÖ thèng lµ U t.Theo b¶ng 2.4, truyÒn ®éng b¸nh r¨ng côn_trô hép gi¶m tèc ®ång trôc 2 cÊp, bé truyÒn ngoµi (truyÒn ®éng xÝch) Ut= Uhgt. Un Uhgt: tØ sè truyÒn s¬ bé hép gi¶m tèc ; Uhgt =16 Un: tØ sè truyÒn s¬ bé cña xÝch ; Un = 3 ⇒ Ut=16.3= 48 +, Sè vßng quay cña trôc m¸y c«ng t¸c lµ nlv : nlv = == 28,662 (vg/ph) 3 _57ktck Trong ®ã : ⇒ D ương Minh V ũ v : vËn tèc b¨ng t¶i; v = 0,45 m/s D : ®êng kÝnh b¨ng t¶i ; D=300 mm Sè vßng quay s¬ bé cña ®éng c¬ nsb®c: nsb®c = nlv . usb = 28,662.48 = 1375,77 (vg/ph) 3, Chän ®éng c¬ Chän ®éng c¬ ph¶i tháa m·n ®iÒu kiÖn : P®c ≥ Pyc ; n®c ≈ nsb Tõ kÕt qu¶ : Pyc= 4,78 (KW) nsbđc =1375,77 (vg/ph) Ta chän ®éng c¬ ký hiÖu : 4A112M4Y3 (b¶ng P 1.3) C¸c th«ng sè kÜ thuËt cña ®éng c¬ 4A112M4Y3 nh sau : P®c = 5,5 kw n®c = 1425 vg/ph cosϕ = 0,85 n% = 85,5 Theo b¶ng P 1.7 cã: §êng kÝnh trôc ®éng c¬ : d1=32 mm Khèi lîng : m=56 kg KÕt luËn ®éng c¬ 4A112M4Y3 cã kÝch thíc phï hîp víi yªu cÇu thiÕt kÕ. II, PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN Nh ®· biÕt tû sè truyÒn chung : Ut = Uhgt. Un mÆt kh¸c: Ut = = =49,7 Do ®ã : +, Chän trước tỷ số truyền của bộ truyền xích là ⇒ uhép = ung=3 mµ uh= u1. u2 Trong ®ã : u 1 : TØ sè truyÒn cÊp nhanh cÆp b¸nh r¨ng c«n u2 : TØ sè truyÒn cÊp chËm cÆp b¸nh r¨ng trô Ta Chọn =0,3 ; =1,2 []=[] ; và = =1,1 Có = = =12,9 Từ đó = 12,9. =17,1 Từ đồ thị hình (3.21) Có uh =16,5 u1=4,40 Do đó tỷ số truyền của cặp bánh răng trụ cấp chậm sẽ là 4 D ương Minh V ũ _57ktck u2 = uh/u1 = 16,5/4,4 =3.66 ta tính lại Ung= U sb U 1 *U 2 = 49,7 = 3.09 4.4 * 3,66 III, X¸c ®Þnh c¸c th«ng sè trªn c¸c trôc 1, C«ng suÊt t¸c dông lªn c¸c trôc +, Trôc III :P3 = = 3,86 kw +, Trôc II : P2= == 4,05 kw +, Trôc I : P1= = = 4,25 kw 2, Sè vßng quay trªn c¸c trôc +, Số vòng quay của trục động cơ là nđc=1425 vg/ph +, Số vòng quay cña trôc I : n1 = n®c/un = 1425/3,09 =461 (vg/ph) +, Số vòng quay cña trôc II : +, Số vòng quay cña trôc III : n2 = n3 = n1 u1 n2 u2 = = 104,7 (vg/ph) = = 28,6 (vg/ph) 3, M« men xo¾n trªn c¸c trôc Trục động cơ : Ti = 9,55.106. =9,55.106 = 36859 N.mm Trôc I : T1 = 9,55.106. =9,55.106 = 85447 N.mm Trôc II : T2 = 9,55.106. =9,55.106 = 369412 N.mm Trôc III : T3 = 9,55.106. =9,55.106 = 1288916 N.mm IV, B¶ng tæng kÕt Trôc Th«ng sè C«ng suÊt: P(kW) Sè v/quay:n(vg/ph) M«men: T(N.mm) §éng c¬ I II III Un = 3,09 U1 = 4,40 U2 = 3,66 5,5 4,25 4,05 3,86 1425 461 104,7 28,6 29085 85447 369412 1288916 5 D ương Minh V ũ _57ktck PhÇn II : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN NGOÀI 1, Chän lo¹i xÝch V× t¶i träng nhá , vËn tèc thÊp nªn ta chän xÝch èng con l¨n 2, X¸c ®Þnh c¸c th«ng sè cña xÝch vµ bé truyÒn +, Theo b¶ng 5.4 ,víi ux =3,09 ⇒ Chän sè r¨ng ®Üa nhá : Z1 = 25 +, Do ®ã sè r¨ng ®Üa lín lµ : Z2 = ux.Z1 = 3,09. 25 = 77,25 ⇒ Chän sè r¨ng ®Üa lín : Z2 = 77 Z2 < Zmax = 120 ⇒ tho¶ m·n ®iÒu kiÖn xÝch ¨n khíp ®óng Tỷ số truyền thực : Ux = 77/25 =3,08 +, C«ng suÊt tÝnh to¸n vÒ mßn b¶n lÒ: Pt=P’.k.kn. .kz Trong ®ã : P’: lµ c«ng suÊt cÇn truyÒn qua bé truyÒn xÝch Pyc = 5,46 Kw kz : lµ hÖ sè sè r¨ng , víi Z1=25 → kz= 25/Z1 = 1 kn : HÖ sè sè vßng quay, sè vßng quay cña ®Üa c¬ së, chän : n01=1600vg/ph → kn=n01/n3=1600/ 1425 = 1,122 Lại có : k = k0.ka.k®c.kbt. k®.kc : tÝch c¸c hÖ sè thµnh phÇn Trong ®ã: k0 : hÖ sè kÓ ®Õn ¶nh hëng cña kÝch thíc bé truyÒn k0= 1 (®êng nèi t©m c¸c ®Üa xÝch lµm víi ph¬ng ngang mét gãc < 40o) ka: hÖ sè kÓ ®Õn kho¶ng c¸ch trôc vµ chiÒu dµi xÝch ka =1 (do chọn a = 40 p) k®c: hÖ sè kÓ ®Õn viÖc ®iÒu chØnh lùc c¨ng xÝch k®c = 1,25 (vÞ trÝ trôc kh«ng ®iÒu chØnh ®îc) kbt =1,3 (m«i trêng lµm viÖc cã bôi , b«i tr¬n II ) k®: hÖ sè t¶i träng ®éng k® = 1 (t¶i träng tĩnh làm việc êm ) kc : hÖ sè kÓ ®Õn chÕ ®é lµm viÖc cña bé truyÒn kc = 1 ( lµm viÖc 1 ca) ⇒ k = 1. 1. 1,25. 1,3. 1 .1 = 1,625 Nh vËy : Pt = 4,78. 1,625. 1,122.1 = 8,7 kW Theo b¶ng 5.5,víi n01=1600 vg/ph , chän bé truyÒn xÝch mét d·y cã bíc xÝch p = 15,875 mm; dc= 5,08 mm; B = 13,28 mm tho¶ m¶n ®iÒu kiÖn bÒn mßn: Pt < [P] = 12,7 kW ®ång thêi theo b¶ng 5.8 tho¶ m·n ®iÒu kiÖn bíc xÝch: p < pmax +, Tinh kho¶ng c¸ch trôc s¬ bé : as¬bé = 40. p = 40 .15,875 =635 mm Sè m¾t xÝch : X= =+ + 6 D ương Minh V ũ _57ktck = 131 LÊy sè m¾t xÝch ch½n : xc = 132 +, TÝnh l¹i kho¶ng c¸ch trôc a = 0,25. p. = 0,25.15,875. = 629,2 mm §Ó xÝch kh«ng chÞu lùc c¨ng qu¸ lín, kho¶ng c¸ch trôc a tính được cần giảm bớt ®i mét lîng : ∆a = (0,002. a Ta chọn = 0,004a = 0,004.629,2 = 2,52 mm VËy : a = 627 mm +, Sè lÇn va ®Ëp cña xÝch i = = =30 Vậy số liệu đã thỏa mãn 3, TÝnh kiÓm nghiÖm xÝch vÒ ®é bÒn KiÓm nghiÖm vÒ qu¸ t¶i theo hÖ sè an toµn do (chÞu t¶i träng lín khi më m¸y vµ thêng chÞu t¶i träng va ®Ëp) Cần tiến hành kiểm nghiệm về quá tải theo hệ số an toàn S Q k d .Ft + F0 + Fv ≥ s= [s] Trong ®ã: Theo b¶ng 5.2 , ta cã: Q = 22,7 kN ; q1 = 1 kg HÖ sè t¶i träng tĩnh: k® = 1 VËn tèc xÝch t¶i : v = = m/s Lùc vßng : Ft =1000P’/v = 1000.4,78/9,4 = 508,5 N Lùc c¨ng do lùc li t©m g©y ra Fv = q.v2= 1. 9,4 2 = 88,36 N Lùc c¨ng do träng lîng nh¸nh xÝch bÞ ®éng g©y ra : F0 = 9,81.kf .q.a = 9,81. 6. 1. 0,627= 36,9 N (hÖ sè ®é vâng: kf = 6 do bé truyÒn n»m ngang) Q k d .Ft + F0 + Fv Do ®ã: s = = =35,8 Theo bảng 5.10 với n = 1600 vg/ph, = 13,3 Vậy s :bé truyÒn xÝch lµm viÖc ®ñ bÒn 4, §êng kÝnh ®Üa xÝch Theo c«ng thøc 5.17 vµ b¶ng 13.4 §êng kÝnh vßng chia : d1 = = 127 mm d2 = = = 396,8 mm §êng kÝnh ®Üa xÝch: 7 D ương Minh V ũ _57ktck da1 = p.[0,5 + cotg(π/Z1)] = 15,875.[ 0,5 + cotg(π/25)] = 133,6 mm da2 = p.[0,5 + cotg(π/Z2)] = 15,875.[ 0,5 + cotg(π/75)] = 397 mm df1 = d1- 2r = 127– 2. 5,1554 = 116,68 mm df2 = d2- 2r = 396,8 – 2.5,1554 = 386,4 mm (víi r = 0,5025.dl + 0,05 = 0,5025.10,16 + 0,05 = 5,1554 mm và dl =10,16 mm theo (b¶ng 5.2) ) 5, KiÓm nghiÖm ®é bÒn tiÕp xóc cña ®Üa xÝch σ H = 0, 47. K r . ( Ft .K d + Fvd ) .E ≤ [σ H ] A.K d Trong ®ã: [σH1 ]_ [σH2 ] øng suÊt tiÕp xóc cho phÐp. [σH1 ]_ Chän vËt liÖu lµ thÐp 45 , t«i c¶i thiÖn đạt độ rắn HB210 sẽ đạt được ứng suất tiếp xúc cho phép :[σH1]=600 Mpa [σH1 ]_ Chän vËt liÖu lµ thÐp 45 , t«i c¶i thiÖn đạt độ rắn HB sẽ đạt được ứng suất tiếp xúc cho phép :[σH1]= Mpa Lực va đập trên m dãy mắt xích : m =1 Lùc va ®Ëp : Fvd = 13.10-7.n.p3.m = 13.10-7.1425.15,8753.1 = 7,4 N HÖ sè t¶i träng : K® = 1 HÖ sè kÓ ®Õn ¶nh hëng cña sè r¨ng ®Üa xÝch : Kr1 = 0,42 ( v× Z1 =25 ) Kr2 = 0,21 (vì Z2 = 75 ) DiÖn tÝch b¶n lÒ : A = 51,5 mm2 (b¶ng 5.12 víi xÝch con l¨n mét d·y) M«®un ®µn håi : E = 2,1.105 Mpa ⇒ =441,78 Mpa = 312,3 Mpa [σH1 ]_ [σH2 ] øng suÊt tiÕp xóc cho phÐp. Với [σH1 ]_ Chän vËt liÖu lµ thÐp 45 , t«i c¶i thiÖn đạt độ rắn HB210 sẽ đạt được ứng suất tiếp xúc cho phép :[σH1]=600 Mpa ⇒ σH1 < [σH1] : vËy ®¶m b¶o ®é bÒn tiÕp xóc . Với [σH2 ]_ Chän vËt liÖu lµ thÐp 45 , t«i c¶i thiÖn đạt độ rắn HB170 sẽ đạt được ứng suất tiếp xúc cho phép :[σH1]= 500 Mpa ⇒ σH2 < [σH2] : vËy ®¶m b¶o ®é bÒn tiÕp xóc . 6, Lực tác dụng lên trục Fr = kx.Ft Trong đó : Ft = 508,5 Nx do bộ truyền nghiêng 1 góc nhỏ hơn 40 , nên kx =1,15 8 D ương Minh V ũ _57ktck Fr = 1,15.508,5 =584,775 N 7, C¸c th«ng sè bé truyÒn xÝch Kho¶ng c¸ch : a =627 mm Bíc xÝch : p = 15,875 mm Sè r¨ng : Z1 = 25 r¨ng ; Z2 = 77 r¨ng Sè m¾t xÝch : xc = 132 8, Lùc t¸c dông lªn trôc Fr = kx.Ft = 1,15. 580,8 = 667,92 N (kx= 1,15 - do bé truyÒn n»m ngang ) PhÇn III : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN TRONG A, TÝnh thiÕt kÕ bé truyÒn cấp nhanh_b¸nh r¨ng c«n 1, Chän vËt liÖu. §Ó thèng nhÊt ho¸ vËt liÖu , chän vËt liÖu hai cÊp (cÊp nhanh vµ cÊp chËm) nh nhau ; theo b¶ng (6.1) ; víi chÕ ®é lµm viÖc ªm, ta chän vËt liÖu: B¸nh nhá : ThÐp 45 t«i c¶i thiÖn ®¹t ®é r¾n HB 192 . . . 240 Cã : σb1 = 750 MPa σch 1 = 450 MPa. B¸nh lín : ThÐp 45, thêng hãa ®é r¾n HB 170 . . 217 Cã : σb2 = 600 Mpa σch 2 = 340 MPa. 2, X¸c ®Þnh øng suÊt cho phÐp +, øng suÊt tiÕp xóc cho phÐp : [ σH ] = ( σ°H lim +, øng suÊt uèn cho phÐp : [ σF ] = ( σ°F lim TÝnh s¬ bé chän : ZRZVKxH = 1 ⇒ ) S H Z R Z V K xH K HL ) S F YR YS K xF K FC K FL [ σH ] = σ°H lim K HL SH [ σF ] = σ°F lim .K FL SF YRYSKxH = 1 vµ KFC =1 (do ®Æt t¶i mét chiÒu) ⇒ +, Dùa vµo b¶ng (6.2),víi thÐp 45 t«i c¶i thiÖn vµ thêng ho¸ ta chän ®é r¾n bÒ mÆt: B¸nh nhá HB = 230 B¸nh lín HB = 210 ⇒ σoHlim1 = 2.HB1+ 70 = 2. 230 + 70 = 530 Mpa 9 D ương Minh V ũ _57ktck σoFlim1 = 1,8.HB1 = 1,8 . 230 = 414 Mpa ⇒ σoHlim2 = 2.HB2 + 70 = 2. 210 + 70 = 490 Mpa σoFlim2 = 1,8. HB2 = 1,8 . 210 = 378 Mpa +, KHL, KFL : lµ hÖ sè tuæi thä x¸c ®Þnh theo c«ng thøc : m N Ho N HE KHL= m N Fo N FE KFL= H F Víi : mH , mF : lµ bËc ®êng cong mái khi thö vÒ tiÕp xóc vµ uèn, do HB < 350 → mH = mF = 6 +, NHo: Sè chu k× thay ®æi øng suÊt c¬ së khi thö vÒ tiÕp xóc. NHo1 =30 . = 30.2302,4 = 1,397230.107 NHo2 =30 . = 30.2102,4 = 1,123175.107 +, NFo : sè chu k× øng suÊt c¬ së khi thö vÒ uèn : NFO = 4.106 +, NHE , NFE : sè chu k× thay ®æi øng suÊt t¬ng ®¬ng : NHE =NFE = 60.c.n. =60.1.461.60480 = 1,67.109 ⇒ NHE1 > NHO1 => KHL1 = 1 NHE2 > NHO2 => KHL2 = 1 ⇒ NFE1 > NFO => KFL1 = 1 NFE2 > NFO => KFL2 = 1 +, SH , SF : HÖ sè an toµn khi tÝnh vÒ tiÕp xóc vµ uèn, tra b¶ng (6.2), ta cã SH =1,1. SF =1,75. Thay vµo ta ®îc : [ σH ] = σ°H lim K HL S H +, == 481,818 (Mpa) == 445,455 (Mpa) =>> = min 445,455 (Mpa) +, [ σF ] = σ°F lim .K FL ⇒ [σF]1 = SF 414.1 = 236,571(MPa) 1,75 378.1 = 216(MPa) 1,75 [σF]2 = +, øng suÊt qu¸ t¶i cho phÐp : 10 D ương Minh V ũ _57ktck [σH]max=2,8.σch ⇒ [σH]max1=2,8.450=1260 Mpa ; [σH]max2=2,8.340 = 952 Mpa [σF]max=0,8.σch ⇒ [σF]max1= 0,8.450 =360 Mpa ; [σF]max2=0,8.340 = 272 Mpa 3, TÝnh thiÕt kÕ c¸c th«ng sè cña bé truyÒn b¸nh r¨ng c«n V× bé truyÒn lµ bé truyÒn b¸nh c«n r¨ng th¼ng nªn : [ σH ] = min ( [ σH ] 1 ,[ σH ] 2 ) = 445,455 • MPa a, X¸c ®Þnh s¬ bé chiÒu dµi c«n ngoµi Re vµ ®êng kÝnh chia ngoµi de , §êng kÝnh chia ngoµi cña b¸nh chñ ®éng K R . u 2 + 1. 3 T1 .K Hβ /[(1 − K be ).K be .u.[ σH ] ] 2 Re = Trong ®ã: +, KR : hÖ sè phô thuéc b¸nh r¨ng vµ lo¹i r¨ng,víi bé truyÒn b¸nh c«n r¨ng th¼ng b»ng thÐp KR = 0,5.Kd = 0,5. 100 = 50 MPa1/3 (do Kd=100 Mpa1/3 ) +, Kbe : hÖ sè chiÒu réng vµnh r¨ng b Re Kbe= = 0,25…0,3 ,do u1 = 4,40 > 3 → Kbe = 0,25 +, KHβ : hÖ sè kÓ ®Õn sù ph©n bè kh«ng ®Òu t¶i träng trªn chiÒu réng vµnh r¨ng b¸nh r¨ng c«n. Kbe.u1/( 2 - Kbe) = 0,25.4,4/(2 – 0,25) = 0,628 Trục lắp víi æ ®òa, tra truy hồi → ta ®îc : KHβ = 1,14 +, T1 =85447 Mpa - m«men xo¾n trªn trôc I +, [σH]=445,455 Mpa R 'e VËy : chiÒu dµi c«n ngoµi s¬ bé lµ: Re = . = 190 mm d'e1 • , §êng kÝnh chia ngoµi s¬ bé cña b¸nh r¨ng c«n chñ ®éng lµ : de1 = = = 84,2 mm b, X¸c ®Þnh c¸c th«ng sè ¨n khíp +, Sè r¨ng b¸nh nhá Z1 : Tõ de1 = 84,2 mm vµ tØ sè truyÒn u1 = 4,4 ,tra b¶ng (6.22) ,ta cã :z1p =17 Víi: HB1, HB2 < HB 350 ⇒ Z1 = 1,6.z1p = 1,6.17 = 27,2 ⇒ chän Z1 = 27 r¨ng dùa vµo b¶ng (6.20), chän hÖ sè dÞch chØnh ®èi xøng : x1 =0,4 ; x2 =- 0,4 +, §êng kÝnh trung b×nh vµ m« ®un trung b×nh s¬ bé : dm1 = (1-0,5.Kbe).de1 =(1-0,5.0,25).84,2 =73,5 mm mtm=dm1/z1 =73,5/27 = 2,7 mm +,Modum vòng ngoài: 11 D ương Minh V ũ _57ktck mte = mtm /(1-0,5.Kbe) = 2,7/(1-0,5.0,25) =3,085 Theo b¶ng (6.8), lÊy theo trÞ sè tiªu chuÈn: mte = 3 mm Do ®ã : M« ®un trung b×nh tÝnh l¹i lµ: mtm = mte.(1 – 0,5.Kbe) = 3.(1- 0,5.0,25) = 2,625 (mm) Vậy Z1= dm1/mtm =73,5/2,625 =28 lấy Z1=28 răng §êng kÝnh trung b×nh b¸nh nhá tÝnh l¹i lµ: dm1 = mtm .Z1 = 2,625.28 = 73,5 (mm) §êng kÝnh chia ngoµi b¸nh nhá de1 : de1 = mte .Z1 = 3.28 = 84 (mm) +, Sè r¨ng b¸nh lín Z2 : Z2 = u1.Z1 = 4,4. 28 = 123,2⇒ Z2 = 123 r¨ng Tû sè truyÒn thùc lµ : u1 = Z2/Z1 = 123/28 = 4,4 +, Gãc c«n chia δ : δ1 = arctg(Z1/Z2) = arctg(28/123) = 1249’27.83” δ2 = 90 - δ1 = 7710’32.17” +, ChiÒu dµi c«n ngoµi Re : Re=0,5.mte. =0,5.3.= 189 mm +, §êng kÝnh chia ngoµi cña b¸nh r¨ng c«n lín de2 : d e2 = Z2.mte = 123. 3 = 369 (mm) +, ChiÒu réng vµnh r¨ng b : b = Re . Kbe = 189 . 0,25 = 47,25 (mm) lÊy b = 50 (mm) 4, TÝnh kiÓm nghiÖm bé truyÒn r¨ng c«n a, KiÓm ngiÖm r¨ng vÒ ®é bÒn tiÕp xóc 2.T1K H u 2m + 1 σH = Z M .Z H .Z ε . ≤ [σ H ] 0,85.b.d 2m1u Trong ®ã : +, ZM : hÖ sè kÓ ®Õn c¬ tÝnh cña vËt liÖu b¸nh r¨ng ¨n khíp, vËt liÖu thÐp-thÐp , tra b¶ng (6.5 ), ta cã : ZM =274 MPa1/3 +, ZH : hÖ sè kÓ ®Õn h×nh d¹ng bÒ mÆt tiÕp xóc, tra b¶ng (6.12) ta cã : ZH =1,76 (víi β=0 vµ x1 + x2 =0 ) +, Zε : hÖ sè kÓ ®Õn sù trïng khíp cña r¨ng : Theo (6.59a) , b¸nh r¨ng c«n th¼ng : Zε = = = 0.873 β=0 trong ®ã theo (6.60) cã (do ) εα = 1,88 – 3,2.(1/Z1 + 1/Z2)cosβm = 1,88 – 3,2(1/28 + 1/123).1 = 1,739 12 D ương Minh V ũ _57ktck +, KH : hÖ sè t¶i träng khi tÝnh vÒ tiÕp xóc Theo (6.61) : KH = KHβ.KHα.KHν Víi : KHβ : hÖ sè kÓ ®Õn sù ph©n bè kh«ng ®Òu cña t¶i träng trªn chiÒu réng vµnh r¨ng ; tra b¶ng (6.21), ta ®îc : KHβ =1,14 KHα : hÖ kÓ ®Õn sù ph©n bè kh«ng ®Òu t¶i träng cho c¸c ®«i r¨ng ®éng thêi ¨n khíp; b¸nh r¨ng c«n th¼ng KHα = 1 KHV : hÖ sè kÓ ®Õn t¶i träng xuÊt hiÖn trong vïng ¨n khíp KHV =1 + νH .b.dm1 /(2.T1 . KHβ . KHα) Trong ®ã : VËn tèc vßng : v = π.dm1.n1/60.1000 = 3,14.73,5.461/60.1000 = 1,77 (m/s) Theo b¶ng (6.13) dïng cÊp chÝnh x¸c 8 Theo b¶ng (6.15) δH =0,006 (r¨ng th¼ng kh«ng v¸t ®Çu r¨ng ) Theo b¶ng (6.16) víi cÊp chÝnh x¸c 8, tra ®îc g0 = 56 Theo c«ng thøc (6.64), ta cã: VH= =0,006.56.1,77. =5,6 +, b : chiÒu réng vµnh r¨ng ; b = 50 (mm) Theo c«ng thøc (6.63): KHν =1+νH.b.dm1/(2.T1.KHβ.KHα) = 1 + 5,6.50.73,5/(2.85447.1,14.1) = 1,105 Do ®ã : KH = 1,14.1.1,105 = 1,26 Thay c¸c gi¸ trÞ võa tÝnh vµo (1) ta cã : = 274.1,76.0,873. = 412,86 MPa [ σH ] +, TÝnh chÝnh x¸c øng suÊt cho phÐp [ σH ] = ( σ°H lim ) S H .Z R .Z V .K xH .K HL hay Do: v=1,77 m/s < 5 m/s nªn : Zv = 1 Chọn cấp chính xác tiếp xúc là 7 Ra = 0,63…1,25 µm nªn : ZR = 1 da < 700 mm nªn : KXH = 1 ⇒ [σH] = 445,455. 1. 1. 1 = 445,455 (MPa) Ta cã: [σH] > σH = 0,07⇒ ®ñ bÒn . VËy cÆp b¸nh r¨ng c«n tháa m·n bÒn tiÕp xóc b, KiÓm nghiÖm r¨ng vÒ ®é bÒn uèn Theo c«ng thøc ( 6.65) : 13 [ σH ] = σ'H .Z R .Z V .K xH D ương Minh V ũ _57ktck σ F1 = 2.T1K F .Yε .Yβ .YF1 0,85.b.m tm .d m1 trong ®ã : +, T1 = 85447 Nmm : m«mem xo¾n trªn trôc chñ ®éng +, mtm = 2,625 mm : m«®un ph¸p trung b×nh +, b = 50 mm : chiÒu réng vµnh r¨ng +,dm1 = 73,5 mm : ®êng kÝnh trung b×nh cña b¸nh chñ ®éng +,Yβ : hÖ sè kÓ ®Õn ®é nghiªng cña r¨ng ; Yβ =1(do r¨ng th¼ng) +,víi εα =1,709 → Yε =1/εα =0,58 +,YF1 : hÖ sè d¹ng r¨ng, tra b¶ng (6.18) ta cã : YF1 =3,48 ; YF2=3,65 (víi x12 = 0,4) +, KF : hÖ sè t¶i träng khi tÝnh vÒ uèn : KF = KFβ .KFα .KFv KFβ : hÖ sè kÓ ®Õn sù ph©n bè kh«ng ®Òu t¶i träng trªn chiÒu réng vµnh r¨ng, KFβ =1,144 KFα: hÖ sè kÓ ®Õn sù ph©n bè kh«ng ®Òu cña t¶i träng cho c¸c ®«i r¨ng ®ång thêi ¨n khíp, tra b¶ng (6.14) tttkhd®ck tËp 1, ta ®îc: KFα = 1 KFV: hÖ sè t¶i träng ®éng suÊt hiÖn trong vïng ¨n khíp : KFν =1+νF.b.dm1/(2.T1.KFβKFα ) Theo 6.64 : Trong ®ã : ν F = δ F .g0 .v. d m1 (u + 1) / u δF = 0,016 b¶ng (6.15) g0 = 56 b¶ng (6.16) ⇒ vF =0,016.56.1,77. = 15,06 Do ®ã : ⇒ KFv = 1+15,06.50.73,5/(2.85447.1,4.1) =1,23 ⇒ KF = 1,4.1.1,23 = 1,73 ⇒ σF1 = (Mpa) KHL1 = 1 NHE2 > NHO2 => KHL2 = 1 ⇒ NFE1 > NFO => KFL1 = 1 NFE2 > NFO => KFL2 = 1 +, SH , SF : HÖ sè an toµn khi tÝnh vÒ tiÕp xóc vµ uèn, tra b¶ng (6.2), ta cã SH =1,1. SF =1,75. Thay vµo ta ®îc : [ σH ] = σ°H lim K HL S H +, == 500 (Mpa) == 463,63 (Mpa) [σH] = min([σH1] ;[σH2]) = 463,63 MPa [ σF ] = σ°F lim .K FL S F +, ⇒ [σF]1 = 432.1/1,75 = 246,85 (Mpa) [σF]2 = 396.1/1,75 =226.28 (Mpa) +, øng suÊt qu¸ t¶i cho phÐp : [σH]max1=2,8.σch ⇒ [σH]max1=2,8.450 = 1260 Mpa ; [σH]max2=2,8.340 = 952 Mpa [σF]max1=0,8.σch ⇒ [σF]max1= 0,8.450 = 360 Mpa ; [σF]max2=0,8.340 = 272 Mpa 3, TÝnh thiÕt kÕ c¸c th«ng sè cña bé truyÒn b¸nh r¨ng trô a, X¸c ®Þnh s¬ bé kho¶ng c¸ch trôc a 'w2 =(u2+1) Víi: T2: M«men xo¾n trªn trôc b¸nh chñ ®éng, N.mm ; T2 = 369412 N.mm 16 D ương Minh V ũ _57ktck Ka: HÖ sè phô thuéc vµo vËt liÖu cÆp b¸nh r¨ng thẳng vµ lo¹i r¨ng (thépthép) tra bảng 6.5 K a= 49,5 Ψba = bw/aw lµ hÖ sè chiÒu réng b¸nh r¨ng theo b¶ng 6.6 do bé truyÒn ®Æt ®èi xøng nªn chän Ψba = 0,4 Có ψbd = 0,53.ψba.(u2+1) = 0,53.0,4.(3,66 +1) = 0,987 KHβ : HÖ sè kÓ ®Õn sù ph©n bè kh«ng ®Òu cña t¶i träng trªn chiÒu réng vµnh r¨ng Tra b¶ng(6.7) , theo sơ đồ 5 ta cã: KHβ = 1,07 a 'w2 => = 49,5.(3,66+1). 248,88 (mm) LÊy aw2 =250 mm b, X¸c ®Þnh c¸c th«ng sè ¨n khíp +, M« ®un ph¸p : m = ( 0,01 ÷ 0,02 ).aw2 = 2,50 ÷ 5,0 (mm) Theo d·y tiªu chuÈn b¶ng 6.8, chän m = 3 (mm) +, Sè r¨ng b¸nh nhá (b¸nh 3) : Z3 = = = 35,7 r¨ng ta lÊy Z3 = 36 r¨ng +, Sè r¨ng b¸nh lín (b¸nh 4) : Z4 = u2.Z3 = 3,66.336 = 131,77 r¨ng lÊy Z4 = 132 r¨ng ⇒ Do vËy tû sè truyÒn thùc : um = Z4/ Z3 = 132/36 = 3,66 +, ChiÒu réng b¸nh r¨ng : bw = ψba .aw = 0,4. 250 = 100 (mm) chän bw = 100 (mm) +, đường kính vòng lăn : dw3 = 2aw2/(um+1) = 2.250/(3,66+1)= 107 (mm) dw4 = dw3.um= 107. 3,66 = 391,6 (mm) +, Đường kính vòng chia : d3 = m.Z3/ cos = 3.36/ 1 = 108 mm d4= m.Z4/ cos = 3.132/ 1 = 396 mm +, Đường kính đáy răng : df3 = d3 -2,5m = 108-2,5.3 =105,5 mm df4 = d4 -2,5m = 396-2,5.3 = 388,5 mm +, Đường kính đỉnh răng : da3 =d3+2m = 108+2.3 = 114 mm da4 =d4+2m = 396+2.3 = 402 mm 4, TÝnh kiÓm nghiÖm bé truyÒn b¸nh r¨ng trô a, KiÓm nghiÖm r¨ng vÒ ®é bÒn tiÕp xóc ≤ Yªu cÇu cÇn ph¶i ®¶m b¶o σH [σH] 17 D ương Minh V ũ _57ktck 2.T2 .K H .(u + 1) b w .u.d2ϖ 3 Theo c«ng thøc (6.33) : σH = ZM ZH Zε Trong ®ã : ZM : HÖ sè xÐt ®Õn ¶nh hëng c¬ tÝnh vËt liÖu ; ZM =274 Mp1/3 ZH : HÖ sè kÓ ®Õn h×nh d¹ng bÒ mÆt tiÕp xóc Theo 6.27 góc ăn khớp cos = ztmcos/( 2aw2) = (36+132).3.cos(20 = 0,94 = 19,94 2 cos βb sin 2α tw ⇒ ZH = = = 1,76 Zε : HÖ sè kÓ ®Õn sù trïng khíp cña r¨ng εα = [1,88 – 3,2(1/z3 + 1/z4)].cosβ εα = 1,88 – 3,2(1/36 + 1/132).1 = 1,77 ⇒ Zε = = = 0,86 KH : HÖ sè t¶i träng khi tÝnh vÒ tiÕp xóc KH = KHβ. KHV .KHα KHβ : hÖ sè t¶i träng khi tÝnh vÒ tiÕp xóc; (b¶ng 6.7) KHβ = 1,06 KHV : hÖ sè t¶i träng ®éng trong vïng ¨n khíp K Hv = 1 + ν H .b w .d w3 2.T3 K Hβ .K Hα víi : ⇒ v = = = 0,58 m/s v× v < 4 m/s tra b¶ng 6.13 chän cÊp chÝnh x¸c 9 KHα : hÖ sè kÓ ®Õn sù ph©n bè kh«ng ®Òu t¶i träng cho c¸c ®«i r¨ng ®ång thêi ¨n khíp; KHα = 1 VH= = 0,006.73.0,58. = 2,099 (tra b¶ng 6.15 r¨ng thẳng :δH =0,006 ) (tra b¶ng 6.16 cÊp chÝnh x¸c lµ cÊp 9 ®îc :go =73 ) ⇒ KHV = 1+ = 1,028 ⇒ KH =1,06.1.1,028 = 1,089 bw : ChiÒu réng vµnh r¨ng; bw =100 mm dw3 : §êng kÝnh vßng chia cña b¸nh chñ ®éng; dw3 =107 mm TII = 369412 N.mm σH = 274.1,76.0,86. = 392,3 MPa 18 D ương Minh V ũ _57ktck +, TÝnh chÝnh x¸c øng suÊt cho phÐp [ σH ] = ( σ°H lim [ σH ] ) S H .Z R .Z V .K xH .K HL Do: v < 5 m/s nªn : Zv = 1 Ra = 2,5…1,25 µm nªn : ZR = 0,95 da < 700 mm nªn : KXH = 1 do đó [σH] = [σH] .ZV.ZR.KXh =463,63. 0,95. 1. 1 = 440,45 MPa > Ta cã: [σH] σH ⇒ ®ñ bÒn . VËy cÆp b¸nh r¨ng trô răng thẳng tháa m·n bÒn tiÕp xóc b, KiÓm nghiÖm r¨ng vÒ ®é bÒn uèn σF3 = 2.T2 .K F .Yε .Yβ .YF3 b w .m.d w3 trong ®ã : +, T2 = 369412Nmm +, m = 3 mm +, bw = 95 mm +,dw3 = 92 mm +,Yβ : hÖ sè kÓ ®Õn ®é nghiªng cña r¨ng Với β = (răng thẳng) , Yβ =1 +,víi εα =1,77 → Yε =1/εα = 0,568 +,YF1 : hÖ sè d¹ng r¨ng, tra b¶ng (6.18) ta cã : YF1 =3,80 ; YF2=3,60 (víi x1 = x2 = 0) +, KF : hÖ sè t¶i träng khi tÝnh vÒ uèn : KF = KFβ .KFα .KFv K Fβ : hÖ sè kÓ ®Õn sù ph©n bè kh«ng ®Òu t¶i träng trªn chiÒu réng vµnh r¨ng, KFβ =1,12 KFα: hÖ sè kÓ ®Õn sù ph©n bè kh«ng ®Òu cña t¶i träng cho c¸c ®«i r¨ng ®ång thêi ¨n khíp, tra b¶ng (6.14), ta ®îc: KFα = 1 (với bánh răng thẳng) KFV: hÖ sè t¶i träng ®éng suÊt hiÖn trong vïng ¨n khíp : KFν =1+νF.bw.dw3/(2.T1.KFβKFα ) ν F = δ F .g 0 .v. a w / u Theo 6.64 : Trong ®ã : δF = 0,016 b¶ng (6.15) g0= 73 b¶ng (6.16) 19 D ương Minh V ũ _57ktck ⇒ vF = 0,016.73.0,58 = 5,59 Do ®ã ⇒ KFv = 1+5,59.100.107/(2.369412.1,12.1) =1,07 ⇒ KF = 1,12. 1. 1,07 = 1,198 ⇒ < [σF1] σF2 = σF1 .YF2/YF1 = 98,3.3,6/3,80 = 93,1 (MPa) lc12 = 0,5.(40+21) +20 +15 = 65,5 mm => l12 = -lc12 = -65,5 mm Chọn l12 = 70 mm +, l13 = l11 + k1 + k2 + lm13+ 0,5. (b0 - b13. cos δ1 ) trong đó : b13 =bw = 50 (mm) là chiều rộng vành răng => l13 = 90+8+5+40+0,5(29-50.cos12) = 133 mm Chọn l13 = 140 mm - Trục 2 : l21 = lm22 + lm23+ b0 + 3k1 + 2k2 = 65+60+29+3.8+2.5 = 188 mm Chọn l21 = 190 mm l22 = 0,5.(lm22 + b0) + k1 +k2 =0,5.(65+29)+8+5 = 60 mm l23 = l22 + 0,5.( lm22 + b13.cosδ2) + k1 = 60+0,5.(65+50.cos77mm Chọn l23 = 110 mm Trục 3 : l31 = l21= 190 mm l32 = 0,5. (lm32+ b0) + k3 + hn = 0,5.(100+29)+15+20 = 99,5 mm Chọn l32 = 100mm l33 = 0,5.(b0+lm33)+k1+k2 =0,5.(29+120)+8+5 =87,5 mm Chọn l33 = 90mm l34 = l31+l32 =190+100 = 290 mm 4, Tính toán cụ thể a, Lực tác dụng lên bánh răng côn Ft1 = = Ft2 = = 2325 (N) Fr1 = Ft1.tg = 2325.tg20.0,975 = 825 (N) = Fa2 Fa1 = Ft1.tg = 2325. tg200,221= 187 (N) = Fr2 Trong đó : - dm1 là đường kính trung bình của bánh nhỏ - góc ăn khớp - 1 là góc côn chia bánh nhỏ :1 = 12 b, Lực tác dụng lên bánh răng trụ Theo công thức 10.1/ ta có: Ft3 = =Ft4 = =6905 (N) Fr3 = = Fr4 = = 2505 (N) Fa3 = Fa4 = 0 c, Lực từ khớp nối tác dụng lên trục Fk = (0,2…0,3) Ft Ft = = = 12889,16 (N) 23 D ương Minh V ũ _57ktck Trong đó : Dt là đường kính vòng tròn qua tâm các chốt(nối với vòng đàn hồi) tra bảng 15.10 , Dt = 200 Fk = (0,2…0,3).12889,16 =2577,8…3866,7 (N) Lấy Fk = 3600 (N) d, Lực tác dụng từ bộ truyền xích Fr =Fxích=667,92 N 1_ TRỤC I Hình : 1 _Sơ đồ lực tác dụng lên trục I 4.1.1, Xác định lực tác dụng lên trục. Các lực tác dụng lên trục I gồm có : Mômen xoắn truyền từ động cơ cho trục I : = 85447 (Nmm) Lực vòng = 2325 (N) Với = 73,5 (mm) - Đường kính trung bình của bánh răng côn nhỏ Lực dọc trục : = (N) Lực hướng kính : = 825 (N) Lực tác dụng lên xích : = 667,92 (N) Lực tác dụng lên trục : => => 24 D ương Minh V ũ _57ktck • Mômen uốn tại các mặt cắt nguy hiểm - mặt cắt 1_1: Mx=0 My=Fr.l12=667,92.70 = 46754 N.mm mặt cắt 2_2:Mx=.l11=382.90= 34380 N.mm My=Ft1.(l13-l11) =2325(140-90)=116250 N.mm mặt cắt 3_3:Mx=Fa1.dm1/2=187.73,5/2 = 6872,25 N.mm My=0 4.1.2, Tính chính xác trục Kiểm tra tại các mặt cắt nguy hiểm Theo các CT10.15 và 10.16[1]/194 ta có: Tại tiết diện 1_1: M1n = = 46754 N.mm M1tđj = = = 87531,8N.mm Tại tiết diện2_2: M2n = = N.mm M2tđj = = = 142027,9N.mm d12= = 33,5 mm chọn d12 = 35mm tại mặt lắp bánh răng côn M3n = 6872,25 N.mm M3tđj= = = 74317,6 N.mm Vậy mặt cắt nguy hiểm nhất là mặt cắt 2_2 Nên ta tính đường kính trục theo tiết diện đó d12= = 28,24 mm σ [ ]=63 tra bảng10.5(TK1)/195 vậy chọn theo tiêu chuẩn d1=30 mm *. biểu đồ momen : 25 D ương Minh V ũ _57ktck 4.1.3, KiÓm nghiÖm trôc theo hÖ sè an toµn Ta kiÓm nghiÖm theo c«ng thøc s = [s] trong ®ã: Sσ τ , S _ HÖ sè an toµn chØ xÐt riªng øng suÊt ph¸p vµ øng suÊt tiÕp, ®îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc 26 D ương Minh V ũ _57ktck sσ = σ −1 sτ = kσ .σ a + ψ σ .σ m β .ε σ σ ThÐp c¸c bon => -1 τ -1 σ σ a, m, ta cã: τ a, σ max τ m trôc quay => = 0,25. σ τ b b kτ .τ a + ψ τ .τ m β .ε τ = 0,436.700 = 305,5(MPa) = 0,25.700 = 175(MPa) _Biªn ®é vµ gi¸ trÞ trung b×nh cña c¸c øng suÊt. σ = = 0,436. τ −1 u =Mu/Wu =Mu/Wu =142027,9/(0,1. ) = 237767/(0,1.303) = 52,60 σ min =- σ max => = =15,82 (Mpa) Trôc lµm viÖc 1 chiÒu => => = = 15,82/2 = 7,91 (Mpa) σ τ min = 0 τ k , k _HÖ sè tËp trung øn suÊt thùc tÕ, tra b¶ng then, dao phay ngãn ta cã: k σ 10.12 [ 2 1] 199 , víi trôc cã r·nh τ = 1,76; k = 1,54. ε σ vaετ _ hÖ sè ¶nh hëng cña kÝch thíc trôc, tra b¶ng = 0,88 ; = 0,81 = = 2 ; = =1,90 10.10 [ 2 1] 198 ta ®îc: 10.11 [ 2 1] 198 Tra b¶ng , víi kiÓu l¾p k6 ta ®îc: = 2,25 ; = 1,75 => ta chän = 2,25 ; = 1,75 ®Ó tÝnh to¸n. β _ HÖ sè xÐt ®Õn c«ng nghÖ t¨ng bÒn bÒ mÆt, do bÒ mÆt kh«ng ®îc t¨ng bÒn => β =1 27 D ương Minh V ũ _57ktck Ψσ ,ψ τ _ HÖ sè kÓ ®Õn ¶nh hëng cña trÞ sã øng suÊt trung b×nh ®Õn®é bÒn mái, thÐp c¸c bon => Tõ ®ã ta cã: ⇒ = = Ψσ = 0,1;ψ τ = 0,05 = 2,57 = 12,29 và s = = 2,51 [s] = (1,5...2,0) Nh vËy hÖ sè an toµn t¹i tiÕt diÖn nguy hiÓm nhÊt lín h¬n tri sè cho phÐp. Ta chän ®êng kÝnh trôc t¹i chç l¾p æ bi lµ: do1 = 35 mm T¹i chç l¾p B¸nh r¨ng c«n lµ: d1 = 30 mm T¹i chỗ lắp đĩa xích lµ: dx = 30 mm. 4.1.4, Chọn và kiểm nghiệm mối ghép then trên trục I. Víi ®êng kÝnh trôc l¾p then d = 30 (mm), ta chän then b»ng vµ tra b¶ng 9.1a ta cã c¸c kÝch thíc nh sau: b = 8 mm, h = 7 mm, t1 = 4 mm. t2 =2,8 mm ChiÒu dµi then t¹i tiÕt diÖn (chøa b¸nh r¨ng c«n nhá ): lt1 =(0,8 . . 0,9).lm12 =(0,8 . . 0,9). 40 = (32 . . 36) mm, chän lt1=32 mm. KiÓm nghiÖm ®é bÒn dËp vµ ®é bÒn c¾t cña then : Theo công thức 9.1ta có : = = = 71,2 (MPa) Theo công thức 9.2 ta có : = = = 22,25 (MPa) Víi: t¶i träng va đập nhẹ, d¹ng l¾p cè ®Þnh, tra b¶ng 9.5 ta cã øng suÊt dËp vµ øng suÊt c¾t cho phÐp cña then : = 100 MPa = 40 . . 60 MPa . Nh vËy : Mômen uốn tại các mặt cắt nguy hiểm +, Mặt cắt 1_1: mặt cắt bánh răng côn MX1 = (l21-l23) = 4648.(190-110) = 371840 (N.mm) MY1 = (l21-l23) = 3527.(190-110) = 282160 (N.mm) +, MÆt c¾t 2-2: T¹i chæ l¾p BR trô MX2 = .l22 = 2330.60 = 139800 (N.mm) My2 = .l22 = 5703.60 = 342180 (N.mm) 29 _57ktck +, M« men xo¾n trªn trôc: T2 = 369412 (N.mm) 4.2.2, TÝnh chÝnh x¸c trôc D ương Minh V ũ - KiÓm tra c¸c tiÕt diÖn nguy hiÓm Kiểm tra tại các mặt cắt nguy hiểm Theo các CT10.15 và 10.16[1]/194 ta có: Tại tiết diện 1_1: M1n = = N.mm M1tđj = = = 565870 N.mm tại tiết diện2_2: M2n = = N.mm M2tđj = = = 488855 N.mm d22= = 42,65 mm => MÆt c¾t nguy hiÓm nhÊt lµ m¸t c¾t 2-2(chç l¾p BR trô), ®êng kÝnh trôc t¹i ®ã lµ: d22 Theo tiªu chuÈn ta chän: d22 = 45(mm) XuÊt ph¸t tõ yªu cÇu ®é bÒn , l¾p ghÐp , c«ng nghÖ vµ kÕt cÊu, ta chän ®êng kÝnh c¸c ®o¹n trôc nh sau: §êng kÝnh ngâng trôc chç l¾p víi æ là 40 mm §êng kÝnh cña ®o¹n trôc l¾p b¸nh r¨ng là 45 mm Biểu đồ momem : 30 D ương Minh V ũ _57ktck 4.2.3, KiÓm nghiÖm trôc theo hÖ sè an toµn 31 D ương Minh V ũ _57ktck KÕt cÊu trôc thiÕt kÕ ®îc ph¶i tho¶ m·n ®iÒu kiÖn: s = [s] Trong đó : [s] – Hệ số an toàn cho phép , [s] = 1,5…2,0 - hÖ sè an toµn chØ xÐt riªng cho trêng hîp øng suÊt ph¸p hoÆc øng suÊt tiÕp t¹i tiÕt diÖn, ®îc tÝnh theo c«ng thøc : = liÖu lµ ; = Trong đó : σ-1, τ-1: giíi h¹n mái uèn vµ xo¾n øng víi chu k× ®èi xøng. Do chän vËt thÐp C45 nªn: σ-1 = 0,436. σb = 0,436. 700 =305,2 (MPa) τ-1 = 0,58. σ-1 = 0,58. 305,2 =177,01 (Mpa) ,, - lµ biªn ®é vµ trÞ sè trung b×nh cña øng suÊt ph¸p vµ øng suÊt tiÕp ta cã: σ max = σ u =Mu/Wu =Mu/Wu =/(0,1. ) = 369636/(0,1.453) = 40,56 trôc quay => σ min =- σ max => = =20,26 (Mpa) Trôc lµm viÖc 1 chiÒu => => = = 20,26/2 = 10,13 (Mpa) σ τ min = 0 τ k , k _HÖ sè tËp trung øn suÊt thùc tÕ, tra b¶ng then, dao phay ngãn ta cã: k σ 10.12 [ 2 1] 199 , víi trôc cã r·nh τ = 1,76; k = 1,54. ε σ vaετ _ hÖ sè ¶nh hëng cña kÝch thíc trôc, tra b¶ng = 0,85 ; = 0,78 = = 2,07 ; = =1,97 10.11 [ 2 1] 198 Tra b¶ng , víi kiÓu l¾p k6 ta ®îc: = 2,25 ; = 1,75 => ta chän = 2,25 ; = 1,75 ®Ó tÝnh to¸n. 32 10.10 [ 2 1] 198 ta ®îc: D ương Minh V ũ _57ktck β _ HÖ sè xÐt ®Õn c«ng nghÖ t¨ng bÒn bÒ mÆt, do bÒ mÆt kh«ng ®îc t¨ng bÒn => Ψσ ,ψ τ β =1 _ HÖ sè kÓ ®Õn ¶nh hëng cña trÞ sã øng suÊt trung b×nh ®Õn®é bÒn mái, thÐp c¸c bon => Tõ ®ã ta cã: ⇒ = = Ψσ = 0,1;ψ τ = 0,05 = 3,34 = 9,59 và s = = 3,1 [s] = (1,5...2,0) Nh vËy hÖ sè an toµn t¹i tiÕt diÖn nguy hiÓm nhÊt lín h¬n tri sè cho phÐp. 4.2.4, Chọn và kiểm nghiệm mối ghép then trên trục II. - Víi ®êng kÝnh trôc l¾p then d = 45 (mm) ,ta chän then b»ng vµ tra b¶ng 9.1a ta cã c¸c kÝch thíc nh sau : b = 14 mm, h = 9 mm, t1 =5,5 mm ; t2 =3,8 mm ; ChiÒu dµi then t¹i tiÕt diÖn lt4 =(0,8 . . 0,9).lm23 =(0,8 . . 0,9). 60 = (48 . . 54) mm, chän lt4=50 mm. KiÓm nghiÖm ®é bÒn dËp vµ ®é bÒn c¾t cña then : Theo công thức 9.1ta có : = = = 93,81 (MPa) Theo công thức 9.2 ta có : = = = 23,45 (MPa) Víi t¶i träng va ®Ëp nhÑ, d¹ng l¾p cè ®Þnh, tra b¶ng 9.5 trang ta cã: øng suÊt dËp vµ øng suÊt c¾t cho phÐp cña then : = 100 (MPa) = 40 . . 60 (MPa ). Nh vËy : σ -1 τ -1 σ σ a , m ta cã: , τ a , σ max τ m = trôc quay => τ −1 sτ = = 0,436. = 0,25. σ τ b b kτ .τ a + ψ τ .τ m β .ε τ = 0,436.700 = 305,2(MPa) = 0,25.305,2 = 177.01(MPa) _Biªn ®é vµ gi¸ trÞ trung b×nh cña c¸c øng suÊt. σ u =Mu/Wu =Mu/Wu = = 41,3 σ min =- σ max => = = 12,58 (Mpa) Trôc lµm viÖc 1 chiÒu => => = = 10,58/2 = 6,3 (Mpa) σ τ min = 0 τ k , k _HÖ sè tËp trung øng suÊt thùc tÕ, tra b¶ng r·nh then, dao phay ngãn ta cã: k σ 10.12 [ 2 1] 199 , víi trôc cã τ = 1,76; k = 1,54. ε σ vaετ _ hÖ sè ¶nh hëng cña kÝch thíc trôc, tra b¶ng = 0,73 ; = 0,71 = = 2,41 ; = =2,169 10.11 [ 2 1] 198 Tra b¶ng , víi kiÓu l¾p k6 ta ®îc: = 2,75 ; = 2,15 => ta chän = 2,75 ; = 2,15 ®Ó tÝnh to¸n. 37 10.10 [ 2 1] 198 ta ®îc: D ương Minh V ũ _57ktck β _ HÖ sè xÐt ®Õn c«ng nghÖ t¨ng bÒn bÒ mÆt, do bÒ mÆt kh«ng ®îc t¨ng bÒn => Ψσ ,ψ τ β =1 _ HÖ sè kÓ ®Õn ¶nh hëng cña trÞ sã øng suÊt trung b×nh ®Õn®é bÒn mái, thÐp c¸c bon => Tõ ®ã ta cã: ⇒ và = = Ψσ = 0,1;ψ τ = 0,05 = 2,68 = 12,77 s = = 2,62 [s] = (1,5...2) Vậy trục III đảm bảo điều kiện mỏi. 4.4.3. Chọn và kiểm nghiệm mối ghép then trên trục III. - Víi ®êng kÝnh trôc l¾p then d = 80 (mm), ta chän then b»ng vµ tra b¶ng 9.1a ta cã c¸c kÝch thíc nh sau : b = 22 mm, h = 14 mm, t1 =9 mm ; t2 =5,4 mm ; ChiÒu dµi then t¹i tiÕt diÖn (chøa b¸nh r¨ng trụ lớn) : lt3 =(0,8 . . 0,9).lm32 =(0,8 . . 0,9). 100 = (80 . . 90) mm, chän lt3= 85 mm. KiÓm nghiÖm ®é bÒn dËp vµ ®é bÒn c¾t cña then : Theo công thức 9.1ta có : = = = 75,8 (MPa) Theo công thức 9.2 trang 173 – {1} ta có : = = = 17,23 (MPa) Víi t¶i träng va ®Ëp nhÑ, d¹ng l¾p cè ®Þnh, tra b¶ng 9.5 trang 178 - {1} ta cã øng suÊt dËp vµ øng suÊt c¾t cho phÐp cña then : = 100 (MPa) = 40 . . 60 (MPa ). Nh vËy : σ e = 0,364 = 0,4 ; = 0,4. cotg = 0,4 .cotg12,000 = 1,88 = = 0,26 < e = 0,364 =1; =0 Theo công thức 11.3 kết quả tải trọng quy ước tại ổ B và C : = ( .V. + .).. = (0,4 .1 .2508 + 1,88 .) . 1.1 = 3492,65 (N) = ( .V. + .).. = (1 .1 . + 0 .) .1 .1 = 4308,5 (N) Ta thấy : > nên chọn để tính cho ổ C . Khả năng tải động : =Q. Với L = = = 1672,8 (triệu vòng ) ⇒ = 4308,5 . =39935,5(N) = 39,9 (kN) < C = 48,1 (kN) Vậy kiểu ổ đã chọn đảm bảo khả năng chịu tải trọng động . *. Kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh của ổ. 40 D ương Minh V ũ _57ktck Đối với các ổ lăn không quay hoặc làm việc với số vòng quay n < 1 (vg/p), tiến hành chọn ổ theo khả năng tải tĩnh nhằm đề phòng biến dạng dư , theo công thức 11.18 ta có : Với – khả năng tải tĩnh, cho tương ứng các bảng tiêu chuẩn ổ lăn , phụ thuộc vào loại ổ và cỡ ổ . Tải trọng tĩnh quy ước được xác định theo công thức 11.19: =. +. ⇒ = 0,5 . 4308,5 + 1,03 .187 = 2346,86 (N) = 2,3(kN) < = 35,3 (kN) Trong đó b¶ng 11.6 , ta cã : X0=0,5; Y0= 0,22.cotgα = 1,03 Vậy kiểu ổ 7307 đã chọn đảm bảo khả năng chịu tải trọng tĩnh . - Hình 4: ổ đũa côn Kích thước ổ : Kiểu ổ d mm D mm 7307 35 80 Kiểu ổ 7307 T mm 22,75 mm 65,5 r mm mm 2,5 0,8 41 mm B mm mm 56,3 21 18 độ 12,00 C kN 48,1 Co kN 35,3 D ương Minh V ũ _57ktck 4.3, Tính chọn ổ cho trục II. Các lực tác dụng lên ổ : - Tại gối A : = 4648 (N) Tổng phản lực tác dụng lên ổ : = = = 5834,69 (N) - Tại gối C : = 5703 (N) ; = 2330 (N) Tổng phản lực tác dụng lên ổ : = = = 6160,6 (N) Tổng tải trọng dọc trục : = 825 (N) Tra tra b¶ng P.2.11,dùa vµo ®êng kÝnh ngâng trôc d = 40 mm, ta chän s¬ bé æ ®òa c«n cì trung có kí hiệu và thông số sau. Ký hiÖu 7308 cã : C = 61 kN, C0= 46 kN, α = 10,500 . *, Kiểm nghiệm khả năng tải động của ổ: - Tính lực dọc trục theo công thức 11.7 ta có : = 0,83.e. Với e = 1,5 tg = 1,5 . tg10,500 = 0,27 ⇒ = 0,83 .0,27 . = 0,83 .0,27 . 5834,69 = 1307 (N) = 0,83 .0,27 . = 0,83 .0,27 . 6160,6 = 1380,5 (N) Lực dọc trục tác dụng lên ổ : = - = 1380,5 - 825 = 555,5 (N) = + = 1307+825 = 2132 (N) Ta thấy : = 555,5 (N) < = 1307 (N) ; Lấy = 1307 (N) = 2132 (N) > = 1380,5 (N) ; Lấy = 2132 (N) Xác định hệ số X , Y có kết quả : = = 0,22 < e = 0,27 = 1 ; =0 = = 0,34 > e = 0,27 = 0,4 ; = 0,4.cotg = 0,4.cotg10,500 = 2,15 Theo công thức 11.3 kết quả tải trọng quy ước tại ổ A và D : = ( .V. + .).. = (1 .1 . + 0 .4162,3) . 1.1 = (N) 42 D ương Minh V ũ _57ktck = ( .V. + .).. = (0,4.1 .6160,6 + 2,15 .2132) .1 .1 = 7048,04 (N) Ta thấy : > nên chọn để tính cho ổ D . =Q. Với L = = = 379,9 (triệu vòng) ⇒ =7048,04. =41876 (N) = 41,8 (kN) < C = 61 (kN) Vậy kiểu ổ 7308 đã đảm bảo khả năng chịu tải trọng động . *, Kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh của ổ. Đối với các ổ lăn không quay hoặc làm việc với số vòng quay n < 1 (vg/p) , tiến hành chọn ổ theo khả năng tải tĩnh nhằm đề phòng biến dạng dư , theo công thức 11.18 ta có : Với – khả năng tải tĩnh , cho tương ứng các bảng tiêu chuẩn ổ lăn , phụ thuộc vào loại ổ và cỡ ổ . Tải trọng tĩnh quy ước được xác định theo công thức 11.19: =. +. ⇒ = 0,5 . 6160,6 + 0,22 . cotg10,500 .825 = 4059,5 (N) = 4,05 (kN) < = 46,0 (kN) Vậy kiểu ổ 7308 đã chọn đảm bảo khả năng chịu tải trọng tĩnh . - Kích thước ổ : Kiểu ổ d mm D mm mm mm B mm mm 7308 40 90 74,5 62,5 23 20 T mm r mm Kiểu ổ mm 4.4, Tính 7308 25,25 2,5 0,8 chọn ổ cho trục III. Các lực tác dụng lên ổ : - Tại gối A : = 3823 (N) Tổng phản lực tác dụng lên ổ : = = = 21455,5 (N) - Tại gối C : = 23307 (N) ; = 1318 (N) Tổng phản lực tác dụng lên ổ : = = = 23344,2 (N) 43 độ 10,50 C kN 61,0 Co Kn 46,0 D ương Minh V ũ _57ktck Tổng tải trọng dọc trục : = 0 (N) Tra tra b¶ng P.2.13,dùa vµo ®êng kÝnh ngâng trôc d = 70 mm, *,Kiểm nghiệm khả năng tải động của ổ: QA =XVFrC Kt.K® = 1.1. 23344,2.1.1= 23344,2 N ⇒ Cd = = Q . = KiÓm tra kh¶ n¨ng t¶i tÜnh: Qt0 = X0. Fr0 = 0,6. 23344,2 = 14,0 k N Từ tải trọng tĩnh và tải động ,dựa vào bảng P2.7 ta chọn ổ bi cỡ trung 314 Do đó ổ bi tho¶ m·n kh¶ n¨ng t¶i động và tải tÜnh. Kiểu ổ d mm D mm mm 314 70 150 35 44 mm Đường kính bi mm C mm 3,5 25,4 81,7 64,5 [...]... 3.(1- 0,5.0 ,25 ) = 2, 625 (mm) Vy Z1= dm1/mtm =73,5 /2, 625 =28 ly Z1 =28 rng Đờng kính trung bình bánh nhỏ tính lại là: dm1 = mtm Z1 = 2, 625 .28 = 73,5 (mm) Đờng kính chia ngoài bánh nhỏ de1 : de1 = mte Z1 = 3 .28 = 84 (mm) +, Số răng bánh lớn Z2 : Z2 = u1.Z1 = 4,4 28 = 123 ,2 Z2 = 123 răng Tỷ số truyền thực là : u1 = Z2/Z1 = 123 /28 = 4,4 +, Góc côn chia : 1 = arctg(Z1/Z2) = arctg (28 / 123 ) = 124 927 .83 2 = 90 -... +20 +15 = 65,5 mm => l 12 = -lc 12 = -65,5 mm Chn l 12 = 70 mm +, l13 = l11 + k1 + k2 + lm13+ 0,5 (b0 - b13 cos 1 ) trong ú : b13 =bw = 50 (mm) l chiu rng vnh rng => l13 = 90+8+5+40+0,5 (29 -50.cos 12) = 133 mm Chn l13 = 140 mm - Trc 2 : l21 = lm 22 + lm23+ b0 + 3k1 + 2k2 = 65+60 +29 +3.8 +2. 5 = 188 mm Chn l21 = 190 mm l 22 = 0,5.(lm 22 + b0) + k1 +k2 =0,5.(65 +29 )+8+5 = 60 mm l23 = l 22 + 0,5.( lm 22 + b13.cos2)... 60+0,5.(65+50.cos77mm Chn l23 = 110 mm Trc 3 : l31 = l21= 190 mm l 32 = 0,5 (lm 32+ b0) + k3 + hn = 0,5.(100 +29 )+15 +20 = 99,5 mm Chn l 32 = 100mm l33 = 0,5.(b0+lm33)+k1+k2 =0,5. (29 + 120 )+8+5 =87,5 mm Chn l33 = 90mm l34 = l31+l 32 =190+100 = 29 0 mm 4, Tớnh toỏn c th a, Lc tỏc dng lờn bỏnh rng cụn Ft1 = = Ft2 = = 23 25 (N) Fr1 = Ft1.tg = 23 25.tg20.0,975 = 825 (N) = Fa2 Fa1 = Ft1.tg = 23 25 tg200 ,22 1= 187 (N) = Fr2 Trong ú :... FL YRYSKxH = 1 và KFC =1 (do đặt tải một chi u) +, Dựa vào bảng (6.1),với thép 45 tôi cải thiện ta chọn độ rắn bề mặt : Bánh nhỏ HB1 = 24 0 Bánh lớn HB2 = 22 0 oHlim1 = 2. HB1+ 70 = 2. 240+70 = 550 Mpa oFlim1 = 1,8.HB1 = 1,8 .24 0 = 4 32 Mpa oHlim2 = 2. HB2 + 70 = 2 220 + 70 = 510 Mpa oFlim2 = 1,8 HB2 = 1,8 22 0= 396 Mpa +, KHL, KFL : là hệ số tuổi thọ xác định theo công thức : 15 SF D ng Minh V _57ktck... di may bỏnh rng cụn ln: lm23 = (1 ,2 1,4)d2 = (1 ,2 1,4).50 (mm) chn lm23 = 60 mm - Chiu di may bỏnh rng tr nh: lm 22 = (1 ,2 1,5)d2 = (1 ,2 1,5).50 (mm) chn lm 22 = 65 mm - Chiu di may bỏnh rng tr ln: lm 32 = (1 ,2 1,5)d3 = (1 ,2 1,5).80 (mm) chn lm 32= 100 mm - Chiu rng may na khp ni, õy l ni trc n hi nờn : lm33= (1,4 2, 5)d3 = (1,4 2, 5).80 (mm) chn lm33= 120 mm Khong cỏch mt cnh ca chi tit quay n thnh trong... BR trụ MX2 = l 22 = 23 30.60 = 139800 (N.mm) My2 = l 22 = 5703.60 = 3 421 80 (N.mm) 29 _57ktck +, Mô men xoắn trên trục: T2 = 3694 12 (N.mm) 4 .2. 2, Tính chính xác trục D ng Minh V - Kiểm tra các tiết diện nguy hiểm Kim tra ti cỏc mt ct nguy him Theo cỏc CT10.15 v 10.16[1]/194 ta cú: Ti tit din 1_1: M1n = = N.mm M1tj = = = 565870 N.mm ti tit din2 _2: M2n = = N.mm M2tj = = = 488855 N.mm d 22= = 42, 65 mm =>... ;[H2]) = 463,63 MPa [ F ] = F lim K FL S F +, [F]1 = 4 32. 1/1,75 = 24 6,85 (Mpa) [F ]2 = 396.1/1,75 =22 6 .28 (Mpa) +, ứng suất quá tải cho phép : [H]max1 =2, 8.ch [H]max1 =2, 8.450 = 126 0 Mpa ; [H]max2 =2, 8.340 = 9 52 Mpa [F]max1=0,8.ch [F]max1= 0,8.450 = 360 Mpa ; [F]max2=0,8.340 = 27 2 Mpa 3, Tính thiết kế các thông số của bộ truyền bánh răng trụ a, Xác định sơ bộ khoảng cách trục a 'w2 =(u2+1) Với: T2:... My=Fr.l 12= 667, 92. 70 = 46754 N.mm mt ct 2_ 2:Mx=.l11=3 82. 90= 34380 N.mm My=Ft1.(l13-l11) =23 25(140-90)=11 625 0 N.mm mt ct 3_3:Mx=Fa1.dm1 /2= 187.73,5 /2 = 68 72, 25 N.mm My=0 4.1 .2, Tớnh chớnh xỏc trc Kim tra ti cỏc mt ct nguy him Theo cỏc CT10.15 v 10.16[1]/194 ta cú: Ti tit din 1_1: M1n = = 46754 N.mm M1tj = = = 87531,8N.mm Ti tit din2 _2: M2n = = N.mm M2tj = = = 1 420 27,9N.mm d 12= = 33,5 mm chn d 12 = 35mm... tnh 2_ TRC II hỡnh 2: s lc tỏ dng lờn trc 4 .2. 1, Xỏc nh lc tỏc dng lờn trc Trong ú : Ft2 = 23 25 (N) Fa2 = = 825 (N) Fr2 = 187 (N) ; ; Ft3 =6905 (N) Fr3 = 25 05 (N) ; Lc tỏc dng lờn trc: Thay s vo ta cú => Mụmen un ti cỏc mt ct nguy him +, Mt ct 1_1: mt ct bỏnh rng cụn MX1 = (l21-l23) = 4648.(190-110) = 371840 (N.mm) MY1 = (l21-l23) = 3 527 .(190-110) = 28 2160 (N.mm) +, Mặt cắt 2- 2: Tại chổ lắp BR trụ. .. ; de2 = 369 mm Góc côn chia 1 = 124 927 .83; 2 = 7710 32. 17 Đờng kính đỉnh răng ngoài dae1 = 92, 4 mm ; dae2= 3 72, 6 mm Chi u cao răng ngoài he = 6,60 mm Chi u cao đầu răng ngoài hae1 = 4 ,20 mm ; hae2 = 1,80 mm Chi u cao chân răng ngoài hfe1 = 2, 40 mm ; hfe2 = 4,40 mm Đờng kính trung bỡnh dm1 = 73,5 mm ; dm2 = 320 m B, Tính bộ truyền cấp chậm (bỏnh rng tr rng thng) 1, Chọn vật liệu : Bánh nh : Thép 45, ... mm - Trc : l21 = lm 22 + lm23+ b0 + 3k1 + 2k2 = 65+60 +29 +3.8 +2. 5 = 188 mm Chn l21 = 190 mm l 22 = 0,5.(lm 22 + b0) + k1 +k2 =0,5.(65 +29 )+8+5 = 60 mm l23 = l 22 + 0,5.( lm 22 + b13.cos2) + k1 = 60+0,5.(65+50.cos77mm... Z2 = u1.Z1 = 4,4 28 = 123 ,2 Z2 = 123 Tỷ số truyền thực : u1 = Z2/Z1 = 123 /28 = 4,4 +, Góc côn chia : = arctg(Z1/Z2) = arctg (28 / 123 ) = 124 927 .83 = 90 - = 7710 32. 17 +, Chi u dài côn Re : Re=0,5.mte... = (l21-l23) = 4648.(190-110) = 371840 (N.mm) MY1 = (l21-l23) = 3 527 .(190-110) = 28 2160 (N.mm) +, Mặt cắt 2- 2: Tại chổ lắp BR trụ MX2 = l 22 = 23 30.60 = 139800 (N.mm) My2 = l 22 = 5703.60 = 3 421 80