Chương 3: Tính toán sức bền và chi tiết máy

Ch-ơng 3: Tính toán sức bền và chi tiết máy . 3.1 Tính toán công suất chạy dao. Tính lực cắt Ta thấy rằng khi phay nghịch thì lực cắt sẽ lớn nhất do đó ta chỉ cần tính lực cắt trong tr-ờng hợp phay nghịch Theo bảng ta có N D t ZBC K y Z o S P 41505 90 12 .31,0.8.100.682 82,0 72,0 với P Z =(0,5 0,6)P 0 =(0,5 0,6).41505=(20753 24903) N lấy P Z =24903 N P S =(1 1,2)P 0 = (1 1,2)41505=(41505 49806) N P 0 =P 0 =0,245105=8301 N P x =0,3.P 0 .tg()=0,3 41505 tg(30)=7189 N Tính lực chạy dao Q GK PP f P yzx ' . Q = 1,17189+0,15(24903+49806+2000)=19414 N N C = KW V P z 6,5 81,9.102.60 5,13.24903 81,9.102.60 . N đc = KW N C 47,7 75,0 6,5 Công suất động cơ hộp chạy dao. N đcs =K.N đc =0,15.7,47=1,12 KW Bảng tính toán động lực học. n trục n min n tính N trục M x tính d sb d chọn I 851 851 1,08 123 17 20 II 319 319 1,03 314 22 25 III 160 226 0,99 427 25 25 IV 76 120 0,95 771 30 30 V 10 20 0,91 4432 54 55 Với N tính =n min . 4 min max n n ; N Trục =N đc . i Với i :là hiệu suất từ động cơ tới trục thứ i M x tính =7162.10 4 n N [Nm]. 3.2 tính bánh răng . Tính mô đun Trong hộp chạy dao ta chỉ dùng một loại mô đun do đó ta chỉ cần tính mô đun trong một cặp bánh răng còn các bánh răng khác có mô đun t-ơng tự .Giả sử ta tính mô đun cho cặp bánh răng 24/26. n m NK yZ u n min 3 . . 1950 .10 N: công suất trên trục N =1,08 KN n min số vòng quay nhỏ nhất trên trục n min =851 y: hệ số dạng răng chọn y=0,25 =610 z 1 =24. n = 35000 N/cm 2 K hệ số tải trọng K=K đ .K tt .K N K đ : hệ số tải trọng động K đ =1,3 K tt : Hệ số tập trung tải trọng lấy K tt =2 K N : chu kỳ tải trọng K N =1 45,1 851 08,61,2 . 35000.25,0.10.24 1950 .10 3 m n theo sức bền tiếp xúc. 3 0 2 . . . 1 . 6800 100 n NK i i Z tx tx m i: tỉ số truyền i=0,375. 0 =0,71,6 lấy 0 =1. 2 /260203 cmN tx chọn 2 /250 cmN tx 3 2 16,2. 851.1.375,0 08,1.6,2.375,1 . 2000 6800 100 100 m tx từ m u và m tx ta chọn m=2,5. Các thông số chủ yếu đ-ờng kính vòng chia d c =m.z=2,5.24=60mm đ-ờng kính vòng cơ sở d 0 = d c .cos(20)=56mm đ-ờng kính vòng đỉnh D e =d c +2m = 65 mm đ-ờng kính vòng chân d c =60mm b:chiều rộng bánh răng b= .m=2,5.10=25mm khoảng cách trục A=1/2.m(Z 1 +Z 2 )=1/2.2,5(24+65)=110 mm 3.1.3 Tính trục trung gian Giả sử trên trục 2 : nh- ta đã tính ở phần tr-ớc ta có trên trục 2 N = 1,03 (KW) Tốc độ tính toán: n = 319 (v/ phút) Mômen xoắn tính toán Mx = 314 (Nm) Đ-ờng kính sơ bộ trục 2: d 2 = 25 (mm) Ta tính trục 2 nh- sau: Đ-ờng kính trục tại chỗ lắp bánh răng d=25(mm) Đ-ờng kính trục tại chỗ lắp ổ là d=20(mm) Ta thấy rằng trục nuy hiểm nhất khi bánh răng z = 64 và z = 18 cùng làm việc Lực tác dụng lên bánh răng Với bánh răng z = 64 ; m = 2,5 Đ-ờng kính vòng lăn d 1 = z.m = 64.2,5 = 160 (mm) Ta có F t2 = 2M/d 1 = 2. 314000/160 = 3925 (N) Lực h-ớng tâm F r2 = F t tg = F t tg 20 0 = 3925 tg20 0 = 1429(N) Với bánh răng z = 18 ; m = 2,5 Đ-ờng kính vòng lăn d 1 = z.m = 18.2,5 = 45 (mm) Ta có F t2 = 2M/d 1 = 2. 314000/90 = 13956 (N) Lực h-ớng tâm F r2 = F t tg = F t tg 20 0 = 5080(N) Sơ đồ ăn khớp Tính phản lực ở ổ và vẽ biểu đồ mômen uốn , xoắn Phản lực ở ổ sinh ra bởi F r1 , F r2 Giả sử phản lực đó là R A , R B va có chiều nh- hình vẽ. Xét trong mặt phẳng yoz Các lực tác dụng lên trục F r1 , F r2 , R AY , R BY Với F r1Y = F r1 cos 30 0 = 4399(N) Ta có ph-ơng trình cân bằng F r1 - (R AY + R BY + F r2 ) = 0 (1) F r1 . l 1 - R BY .l 2 - F r2 . l 3 = 0 (2) Từ (1)(2) ta có : l1 l2 l3 Ft2 Fr2 Ft2Fr2 0 Y Z X l2 l3 0 X Y Fr2 l1 Z Ft2 Ft2 Fr2 RbyRay R AY = 2400(N) R BY = 570(N) Xét trong mặt phẳng xoz .Các phản lực là R AX , R BX Với F r1X = F r1 cos60 0 = 5080.cos60 = 2540 (N) Ta có ph-ơng trình F r1X - R AX - R BX = 0 (1) F r1X . l 1 - R BX .l 2 = 0 (2) Từ (1)(2) ta có : R AX = 1270(N) R BX = 1270(N) Tính chính xác trục : Ta dễ thấy rằng có 2 tiết diện cần phải kiểm tra đó là tiét diện <I - I> lắp bánh răng z = 18 và tiết diện <II-II> chỗ lắp ổ B. Vẽ biểu đồ mô men uốn xoắn . l2 l3 0 X Y Fr2 l1 Z Ft2 Ft2 Fr2 Rax Rbx Biểu đồ mô men uốn trong mặt phẳng xoz Mô men uốn tại chỗ lắp bánh răng Z=18. M u1x =R ay .l 1 =1270.160=203200 N.mm Mô men uốn tại ổ B: M u2x =0 Xét trong mặt phẳng yoz. Mô men uốn tại chổ lắp bánh răng Z=18 M u1y =R ay .l 1 =2400.160=384000 N.mm Mô men uốn tại ổ B: M u2y =Fr 2 .(l 3 -l 2 )=1429.45=64305 N.mm Biểu đồ mô men xoắn : Mô men xoắn tại chỗ lắp bánh răng Z=18 M x1 =Ft 1 .d 1 /2=314000 N.mm Mô men xoắn tại chỗ lắp bánh răng Z=64 M x2 =Ft 2 .d 2 /2=314000 N.mm Từ đó ta có biểu đồ mô men. Fr2 Rby Rbx Fr1 Ray Rax Muy Mux Mx 203200 N.mm 384000 N.mm 64350 N.mm 314000 N.mm Ft2 Ft1 Xét tại tiết diện I - I Mômen uốn tại I - I: Với M ux = R AX . l 1 = 1270 .160 = 203200(Nmm) M uy = R AY . l 2 = 2400 .160 = 384000(Nmm) M u = 434449 (Nmm) Mômen xoắn: M X = 314000(Nmm) Ưng suất uốn: Xét tại tiết diện II-II chổ lắp ổ B. MMM UIIYUIIXuII 22 M u2x =Fr 2 . M u2x =Fr 2 .(l 3 -l 2 )1429.45=64305 (N.mm) M UII =M u2 y =64305 (N.mm) Mô men xoắn tại II-II. M X =314000 (N.mm) Tính chính xác đ-ờng kính trục. 3 1 4 2 2 1 2 1 ).1( ) (]).1.([ .17,2 n MCKMCK d C T UC với là tỉ số giữa 2 đ-ờng kính ngoài và trong của trục .Do trục đặc nên =0 n:hệ số an toàn 2 uY 2 uxu MMM n=1,5 3 C 1 C 2 giá trị phụ thuộc quá trình cắt . C 1 C 2 =0,25 0,3 chọn C 1 C 2 =0,3 1 :ứng suất mỏi 1 =(0,4 0,5) 0 . Với vật liệu làm trục là thép C45 ứng suất chảy C =400 N/mm giới hạn bền 0 =800 MPa 1 =0,45.800=340 MPa K , K hệ số kể đến ảnh h-ởng của tập trung ứng suất uốn và xoắn K =K =1,7 2chọn K , K =1,8 Từ đó tính đ-ợc đ-ờng kính chính xác của trục tại chỗ lắp bánh răng Z=18 và chỗ lắp ổ Tại tiết diện I-I 3 22 1 5,1 340 ]314000).3,0.8,1 400 340 [()434449.8,1( d = 62,85 mm tại tiết diện II-II 3 22 2 5,1 340 ]314000).8,1 400 340 [()4305.8,1( d =60,88 mm . Ch-ơng 3: Tính toán sức bền và chi tiết máy . 3.1 Tính toán công suất chạy dao. Tính lực cắt Ta thấy rằng khi phay nghịch. trên trục 2 : nh- ta đã tính ở phần tr-ớc ta có trên trục 2 N = 1,03 (KW) Tốc độ tính toán: n = 319 (v/ phút) Mômen xoắn tính toán Mx = 314 (Nm) Đ-ờng