1
Chọn vật liệu
Chọn vật liệu chế tạo trục là thép C45 có = 600 MPa, ứng suất xoắn cho phép [τ] = 15 ÷ 20 Mpa.
4.2.2 Xác định lực tác dụng
a, Sơ đồ lực tác dụng lên các trục I :
Lực tác dụng lên trục từ khớp nối: Lực tác dụng lên bộ truyền bánh răng: - Lực tiếp tuyến:
- Lực hướng tâm:
- Lực dọc trục : => .tan(8,14=325,97(N)
4.2.3 Xác định sơ bộ đường kính trục
Với trục I:, trong đó:
[τ] = 15 (MPa)
Vậy ta chon đường kính sơ bộ trục I là:
4.2.1.4 Xác định sơ bộ khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực.
a. Xác định chiều rộng ổ lăn trên trục Tra bảng với :
Ta có chiều rộng ổ lăn tương ứng trên các trục:
a. Xác định sơ bộ khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực. Vì hộp giảm tốc 1 cấp, nên ta có:
Chiều dài may ơ của khớp nối
Chọn
Chiều dài may ơ bánh răng trụ
Với bánh răng trục 1 ta có : Chọn
Chiều dài may ơ đĩa xích:
Chọn
Các kích thước khác liên quan đến chiều dài trục, chọn theo bảng
-Khoảng cách từ mặt mút của chi tiết quay đến thành trong của hộp, hoặc khoảng cách giữa các chi tiết quay: k1=10 mm;
-Khoảng cách từ mặt mút ổ đến thành trong của hộp:k2=10 mm;
-Khoảng cách từ mặt mút của chi tiết quay đến nắp ổ k3=10 mm;
-Chiều cao nắp ổ và đầu bulông: hn=20mm;
Với trục I
l1c = 0,5.(lmc1 + b01) + k3 + hn = 0,5.(55 +21)+10+20=68 mm l12= 0,5.(lm12+b01)+k1 + k2=0,5.( 52 +21)+10+10=56,5 mm l11 = 2.l12 = 2. 56,5 =113mm
4.3.1 Tính toán các lực cho trục I Lực tác dụng lên trục I từ khớp nối : Lực tác dụng lên bánh răng : Trục I : Từ hệ phương trình cân bằng lực: Trong đó : - Lực thành phần - Momen uốn -Cánh tay đòn Phương trình cân bằng : 4.3.2 Tính toán mômen
Momen tổng và momen uốn tương đương ứng với các tiết diện j được tính theo công thức :
Cụ thể ta có :
4.3.3 Tính thiết kế trục I
Tính đường kính trục tại các tiết diện j theo công thức :
Trong đó : = 63 MPa - ứng suất cho phép của thép 45 chế tạo trục, cho trong bảng
-Tại tiết diện lắp ổ lăn:
-Tại tiết diện lắp bánh xích: -Tại tiết diện lắp ổ lăn:
-Tại tiết diện lắp bánh răng :
Ta chọn đường kính theo tiêu chuẩn và điều kiện lắp ghép :
Suy ra ta chọn được :
20mm 25mm 28mm
4
Chọn và kiểm nghiệm then 4.4.1.Chọn then
Do các trục nằm trong hộp giảm tốc nên ta chọn loại then bằng. Để đảm bảo tính công nghệ ta chọn loại then giống nhau trên cùng một trục
Tra bảng ta chọn được then có các thông số sau:
Tiết diện Đường kính trục Kích thước tiết diện Chiều sâu rãnh then Bán kính góc lượn của rãnh b h Lớn nhất Nhỏ nhất Bánh xích (D) 20 6 6 3, 5 2, 8 0,1 6 0,25 Bánh răng (C) 28 8 7 4 2, 8 0,1 6 0,25
4.4.2.Kiểm nghiệm then
• Tại tiết diện lắp bánh răng (C)
Kiểm tra độ bền dập trên mặt tiếp xúc giữa trục và then. Chọn
Chọn
Với dạng lắp cố định, vật liệu may-ơ bằng thép và chế độ tải trọng: Va đập vừa ,tra bảng ta chọn được :
Kiểm nghiệm độ bền dập và độ bền cắt , ta có : Kiểm nghiệm độ bền tại vị trí lắp bánh răng:
• Tại tiết diện lắp bánh xích (D)
Kiểm tra độ bền dập trên mặt tiếp xúc giữa trục và then. Chọn
Chọn
Với dạng lắp cố định, vật liệu may-ơ bằng thép và chế độ tải trọng: Va đập vừa ,tra bảng ta chọn được :
Kiểm nghiệm độ bền dập và độ bền cắt , ta có : Kiểm nghiệm độ bền tại vị trí lắp bánh xích:
Then tại vị trí này thỏa mãn điều kiện bền dập và cắt
o Kiểm nghiệm trục theo độ bền mỏi
Độ bền của trục được đảm bảo nếu hệ số an toàn tại các tiết diện nguy hiểm thỏa mãn điều kiện:
trong đó : [ ]s - hệ số an toàn cho phép, thông thường [ ]s = 1,5… 2,5 (khi cần tăng độ cứng [ ]s = 2,5… 3, như vậy có thể không cần kiểm nghiệm về độ cứng của trục)
sσj và sτj - hệ số an toàn chỉ xét đến riêng ứng suất pháp và hệ số an toàn chỉ xét đến ứng suất tiếp tại tiết diện j :
trong đó : và - giới hạn mỏi uốn và xoắn với chu kỳ đối xứng. Có thể lấy gần đúng:
= 0,436 = 0,436.600= 261,6 MPa = 0,58 = 0,58. 261.6 = 151,73 MPa
là biên độ và trị số trung bình của ứng suất pháp và ứng suất tiếp tại tiết diện j,do quay trục một chiều:
là hệ số kể đến ảnh hưởng của các trị số ứng suất trung bình đến độ bền mỏi ,tra bảng B
10.7 [1]
197 với 600 MPa,ta có:
- hệ số xác định theo công thức sau :
trong đó : Kx - hệ số tập trung ứng suất do trạng thái bề mặt, phụ thuộc vào phương pháp gia công và độ nhẵn bề mặt cho trong bảng - “ Tính toán thiết kế hệ thống dẫn động cơ khí tập 1 ”, lấy Kx = 1,09
Ky - hệ số tăng bề mặt trục, cho trong bảng 10.9 phụ thuộc vào phương pháp tăng bền bề mặt, cơ tính vật liệu. Ở đây ta không dùng các phương pháp tăng bền bề mặt, do đó Ky = 1.
- hệ số kích thước kể đến ảnh hưởng của kích thước tiết diện trục đến giới hạn mỏi
- hệ số tập trung ứng suất thực tế khi uốn và xoắn, trị số của chúng phụ thuộc vào các loại yếu tố gây tập trung ứng suất
• Kiểm nghiệm tại tiết diện lắp ổ lăn:
Tra bảng B10.6[1]
196 với dA = 25mm
Do vị trí này lắp ổ lăn nên bề mặt trục lắp có độ dôi ra.Chọn kiểu lắp k6. Tra bảng B10.11[1]
• Kiểm nghiệm tại vị trí lắp xích:
Do MD=0 nên ta chỉ kiểm tra hệ số an toàn khi chỉ tính tính tiêng ứng suất tiếp, tra bảng B10.6[1]
196 với dD= 22 mm ta có:
Ta thấy sự tập trung ứng suất tại trục lắp đai là do rãnh then và do lắp ghép có độ dôi. Tra bảng B10.11[1]
198 với kiểu lắp k6
- Ảnh hưởng của độ dôi:
- Ảnh hưởng của rãnh then : Tra bảng B10.10[1]
198 ta có: Tra bảng:B10.12[1] 198 với trục 600 MPa Ta có: => Lấy
• Kiểm nghiệm tại vị trí lắp bánh răng:
Tra bảng B10.6[1]
196 với dC = 28 mm
Do vị trí này lắp bánh răng nên bề mặt trục lắp có độ dôi ra.Chọn kiểu lắp k6. Tra bảng B10.11[1]
- Ảnh hưởng của rãnh then : Tra bảng B 10.10[1] 198 ta có: Tra bảng:B10.12[1] 198 với trục 600 MPa: Ta có: => Lấy:
Vậy trục đảm bảo an toàn về độ bền mỏi
5
Chọn, kiểm nghiệm ổ lăn
Cần đảo chiều khớp nối và tính lại xem trường hợp nào ổ chịu lực lớn hơn thì tính cho trường hợp đó
So sánh trường hợp Fkn ngược chiều với Ft1 và trường hợp Fkn cùng chiều với Ft1, thì trường hợp Fkn cùng chiều với Ft1 ổ phải chịu lực lớn hơn .Do vậy ta tính ổ lăn theo trường hợp có Fkn cùng chiều với Ft1
Ta có tải trọng hướng tâm tác dụng lên 2 ổ:
Tại vị trí ổ lăn A:
Tại vị trí ổ lăn B:
• Ta có lực dọc trục ngoài (lực dọc tác dụng lên bánh răng):
=> chọn ổ bi đỡ chặn
• Chọn loại ổ lăn sơ bộ là ổ bi đỡ chặn cỡ trung hẹp tra bảng [1] ta có: Với
Tra bảng [1] nội suy ta được e = 0,34, góc tiếp xúc 12
1 Kiểm nghiệm khả năng tải động của ổ lăn
• Khả năng tải động được tính theo công thức: [1]
Trong đó:
m – bậc của đường cong mỏi:
L – tuổi thọ của ổ:
Q – tải trọng động quy ước (KN) được xác định theo công thức
11.3Tr114[1] Trong đó:
V – hệ số kể đến vòng nào quay, ở đây vòng trong quay: V = 1 Hệ số ảnh hưởng của nhiệt độ
– Hệ số kể đến đặc tính tải trọng Theo bảng B 11.3
[1]
215 , đối với tải trọng vừa, ta có
Chọn
X hệ số tải trọng hướng tâm Y hệ số tải trọng dọc trục Sơ đồ bố trí ổ
Lực dọc trục do lực hướng tâm sinh ra trên ổ lăn là: • Tổng lực dọc trục tác dụng lên ổ lăn A là: • Tổng lực dọc trục tác dụng lên ổ lăn 1 là: • Lực dọc trục tác dụng lên ổ lăn A là: • Lực dọc trục tác dụng lên ổ lăn 1 là:
• X – hệ số tải trọng hướng tâm
• Y – hệ số tải trọng dọc trục
• Theo bảng [1] ta có:
•
• Tải trọng quy ước tác dụng vào ổ:
• Tiến hành kiểm nghiệm với giá trị Q lớn hơn • Khả năng tải động của ổ lăn
2 ổ lăn thỏa mãn khả năng tải động
2 Kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh của ổ lăn
• Tra bảng [1] cho ổ 1 dãy ta được:
• Tải trọng tĩnh tương đương tác dụng vào từng ổ:
• Kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh của ổ:
2 ổ lăn thỏa mãn khả năng tải tĩnh
Dựa vào kết cấu làm việc, chế độ tải của các chi tiết trong hộp giảm tốc mà ta chọn các kiểu lắp ghép sau:
1. Dung sai và lắp ghép bánh răng:
Chịu tải vừa , làm việc êm vì thế ta chọn kiểu lắp trung gian H7/k6. 2. Dung sai lắp ghép ổ lăn:
Khi lắp ổ lăn ta cần lưu ý:
- Lắp vòng trong trên trục theo hệ thống lỗ, lắp vòng ngoài vào vỏ theo hệ thống trục
- Để các vòng ổ không trơn trựơt theo bề mặt trục hoặc lỗ hộp khi làm việc, chọn kiểu lắp trung gian có độ dôi cho các vòng quay
- Đối với các vòng không quay ta sử dụng kiểu lắp có độ hở.
Chính vì vậy mà khi lắp ổ lăn lên trục ta chọn mối ghép k6, còn khi lắp ổ lăn vào vỏ ta chọn H7.
3. Dung sai khi lắp vòng chắn dầu:
Chọn kiểu lắp trung gian H7/k6 để thuận tiện cho quá trình tháo lắp. 4. Dung sai khi lắp vòng lò xo ( bạc chắn ) trên trục tuỳ động:
Vì bạc chỉ có tác dụng chặn các chi tiết trên trục nên ta chọn chế độ lắp có độ hở H8/h7.
5. Dung sai lắp ghép then lên trục:
Theo chiều rộng ta chọn kiểu lắp trên trục là P9 và kiểu lắp trên bạc là D10.
Bảng dung sai một số lắp ghép:
hạn của lỗ và trục(µm) 1 Bánh trụ răng nghiêng 1 và trục I Φ26 7 6 H k +21 +15 +2
2 Vòng trong ổ lăn với trục I Φ25k6 +15
+2 2 ổ lắp giống nhau 3 Vòng ngoài ổ lăn trục I lắp với thân Φ62H7 +30 2 ổ lắp giống nhau 4 Bánh trụ răng nghiêng 2 và trục II Φ36 7 6 H k +25 +18 +2 5 Vòng trong ổ lăn với trục II
lắp với trục Φ35k6 +18 +2 2 ổ lắp giống nhau 6 Vòng ngoài ổ lăn trục II lắp với thân Φ100H7 +30 2 ổ lắp giống nhau 7 Khớp nối đàn hồi Φ20 7 6 H k +21 +15 +2 Kết luận
Qua đồ án chi tiết máy này chúng em rút ra được rất nhiều bài học: biết được nhưng yêu cầu thực tế mà kỹ sư phải lắm rõ, nắm chắc lại các kiến thức về các bộ truyền trong cơ khí, cách tính toán và kiểm nghiệm các chi tiết cơ khí.
Tài liệu tham khảo
[1]. Trịnh Chất, Lê Văn Uyển – Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí. Tập1. [2]. Trịnh Chất, Lê Văn Uyển – Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí. Tập2 Nxb Giáo dục. Hà Nội.
[3]. Nguyễn Trọng Hiệp – Chi tiết máy. Tập1,2 Nxb Giáo dục. Hà nội 1994
[4]. Ninh Đức Tốn – Dung sai và lắp ghép.
Nxb Giáo dục. Hà nội 2004
[5]. Nguyễn Trọng Hiệp, Nguyễn Văn Lẫm – Thiết kế chi tiết máy.