B. Thiết kế bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng 2 cấp chậm
V.2.5 Tính kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi
V.2.5.1 Kiểm nghiệm vềề̀ độ bềề̀n mỏi V.2.5.1.1 Trục I
* Xét tại tiết diện C-C
- Đường kính trục dC-C = 35 mm, tra bảng 9.1a trang 173 tài liệu [1]. Chọn then bằng cóó́ : b x h =10 x 8
Trong đóó́: b chiều rộng then (mm) h chiều cao then (mm)
chiều sâu rãnh then trên trụct1=5
chiều sâu rãnh then trên bạct2=3,3
Trục cóó́ I cóó́ 2 then
- Theo bảng 10.6 tài liệu [1] trang 196 :
π d 3 W = 32 W 0 =π d 3 − bt1 (d−t1 )2 =π ×353 − 12 × 5 × ( 35 − 5 ) 2 =7132,77 mm3 16d1635 σ−1=(0,4 ÷ 0,5)σ b=0,5 ×600=300 N /mm2 τ −1=(0,22 ÷ 0,25)σb=0,25 × 600=150 N /m m2
- Theo tài liệu [1] bảng 10.7 trang 197 ta tìmφσ ;φτ φ σ=0,05 ;φτ=0
- Momen tại tiết diện nguy hiểm C-C
M =√(MCx )2 +(M Cy )2=√(29560,41)2+(74842,12)2 =80468,4
N . mm
- Ứng suất uốn thay đổi theo chu kỳ do trục quay :
σ a=σmax= WM = 80468,4
2923,5 =27,52 MPa;σm=0
- Ứng suất xoắn thay đổi theo chu kỳ khi trục quay 1 chiều :
τ a=τm= τmax
2 = 2TW10 = 2×39447,17132,77 =2,76 MPa
ĐỀ 4: PHƯƠNG ÁN SỐ 18 ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY
- Theo bảng 10.10 tài liệu [1] trang 198 ta chọn :
ε σ=0,865 ;ετ =0,795
- Theo bảng 10.12 tài liệu [1] trang 199 ta chọn : Với giới hạn bềnbn=600=≫Kσ =1,46 ; K τ=1,54 - Ta cóó́ tỷ số : K σ = 1,46 =1,7 εσ 0,865 K τ = 1,54 =1,94 ετ 0,795 - Theo bảng 10.11 tài liệu [1] trang
Sσ =
Sτ =
V.2.5.1.2 Trục II
* Xét tại tiết diện D-D,
- Đường kính trục dD-D = 45 mm,tra bảng 9.1a trang 173 tài liệu [1]. Chọn then bằng cóó́ : b x h =14 x 9
Trong đóó́: b chiều rộng then (mm) h chiều cao then (mm)
chiều sâu rãnh then trên trụct1=5,5
chiều sâu rãnh then trên bạct2=3,8 - Theo bảng 10.6 tài liệu [1] trang
196 : Trục cóó́ II cóó́ 2 then
GVHD: TS LÊ THẾ TRUYỀN
ĐỀ 4: PHƯƠNG ÁN SỐ 18 ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY W 0 =π d 3 − bt1 (d−t1 )2 =π × 453 −14 × 5,5 × (45−5,5)2 =15222,6 mm3 162 d1645 σ−1=(0,4 ÷ 0,5)σ b=0,5 ×600=300 N /mm2 τ −1=(0,22 ÷ 0,25)σb=0,25 × 600=150 N /m m2
- Theo tài liệu [1] bảng 10.7 trang 197 ta tìmφσ ;φτ φ σ=0,05 ;φτ=0
- Momen tại tiết diện nguy hiểm D-D
M =√(MCx )2 +(MCy )2=√(26655,59)2 +(1071,705)2=26677,13
N .mm
- Ứng suất uốn thay đổi theo chu kỳ do trục quay :
σa=σmax= WM = 26677,13
6276,4 =4,3 MPa ;σm =0
- Ứng suất xoắn thay đổi theo chu kỳ khi trục quay 1 chiều :
τ a=τm= τmax
2 = 2T
W20 = 2145047,4
×15222,6 =4,76 MPa
- Theo bảng 10.10 tài liệu [1] trang 198 ta chọn :
ε σ=0,81; ετ =0,76 - Theo bảng 10.12 tài liệu [1] trang 199 ta chọn : Với giới hạn bềnbn=600=≫Kσ =1,46 ; K τ=1,54 -Xét tỷ số : K σ = 1,46 =1,8 εσ 0,81 K τ = 1,54 =2,03 ετ 0,76 - Theo bảng 10.11 tài liệu [1] trang
Sσ =
Sτ =
ĐỀ 4: PHƯƠNG ÁN SỐ 18
S
C
V.2.5.1.3 Trục III
* Xét tại tiết diện C-C
- Đường kính trục dC-C = 65 mm,tra bảng 9.1a trang 173 tài liệu [1]. Chọn then bằng cóó́ : b x h =18 x 11
Trong đóó́: b chiều rộng then (mm) h chiều cao then (mm)
chiều sâu rãnh then trên trụct1=7,0
chiều sâu rãnh then trên bạct2=4,4 - Theo bảng 10.6 tài liệu [1] trang
196 : Trục cóó́ III cóó́ 2 then
W = π d3 − 32 W 0 =π d 3 − bt1 (d−t1 )2 =π ×653 − 18 × 7 × (65 − 7) 2 =47401,5mm3 162 d1665 σ−1=(0,4 ÷ 0,5)σ b=0,5 ×600=300 N /mm2 τ −1=(0,22 ÷ 0,25)σb=0,25 × 600=150 N /m m2
- Theo tài liệu [1] bảng 10.7 trang 197 ta tìmφσ ;φτ φ σ=0,05 ;φτ=0
- Momen tại tiết diện nguy hiểm C-C
M =√(MCx )2 +(MCy )2=√(242922,5)2 +(137837,5)2=279303,63
N .mm
- Ứng suất uốn thay đổi theo chu kỳ do trục quay :
σ a=σ max= WM = 279303,63
20440,3=13,66 MPa ; σm=0
- Ứng suất xoắn thay đổi theo chu kỳ khi trục quay 1 chiều :
τ a=τm= τmax
2 = 2T
W30 = 2363472,1
×47401,5 =3,84 MPa
- Theo bảng 10.10 tài liệu [1] trang 198 ta chọn :
ĐỀ 4: PHƯƠNG ÁN SỐ 18 ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY
εσ =0,75 ;ετ =0,7375
- Theo bảng 10.12 tài liệu [1] trang 199 ta chọn : Với giới hạn bềnbn=600=≫Kσ =1,46 ; K τ=1,54 -Xét tỷ số : K σ = 1,46 =1,95 εσ 0,75 K τ = 1,54 =2.09 ετ 0,7375 - Theo bảng 10.11 tài liệu [1] trang
Sσ =
V.2.5.2 Kiểm nghiệm vềề̀ độ bềề̀n tĩnh V.2.5.2.1 Trục I
Trong đóó́M max và diện nguy hiểm σ = M max = 74642,12 =17,4 MPa 0,1 d3 0,1 ×353 τ = T max 3 = 39447,1 3 =4,6 MPa 0,2d 0,2 ×35 [ σ ]≈ 0,8 σch ≈ 0,8 ×340=272 MPa
T max là momen uốn lớn nhất và momen xoắn lớn nhất tại tiết là giới hạn chảy của vật liệu làm trụcMPa
σ tđ=√σ 2+3 τ2=√17,42 +3 × 4,62=19,2 MPa ≤[σ ]=272 MPa
V.2.5.2.2 Trục II
GVHD: TS LÊ THẾ TRUYỀN
ĐỀ 4: PHƯƠNG ÁN SỐ 18 ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY
Trong đóó́M max và diện nguy hiểm σ = M max = 26655,59 =2,13 MPa 0,1 d3 0,1×503 τ = T max = 145047,4 =5,8 MPa 0,2d3 0,2× 503 [ σ ]≈ 0,8 σch ≈ 0,8 ×340=272 MPa
T max là momen uốn lớn nhất và momen xoắn lớn nhất tại tiết là giới hạn chảy của vật liệu làm trụcMPa
σ tđ=√σ 2+3 τ2=√2,132 +3 ×5,82=10,3 MPa≤[σ ]=272 MPa
V.2.5.2.3 Trục III
Trong đóó́M max và diện nguy hiểm σ = M max = 242922,5 =8,85 MPa 0,1 d3 0,1 ×653 τ = T max = 363472,1 =6,6 MPa 0,2d3 0,2 ×653 [ σ ]≈ 0,8 σch ≈ 0,8 ×340=272 MPa
T max là momen uốn lớn nhất và momen xoắn lớn nhất tại tiết là giới hạn chảy của vật liệu làm trụcMPa
σ tđ=√σ 2+3 τ2=√8,852 +3 ×6,62 =14,5 MPa ≤[σ ]=272 MPa
CHƯƠNG VI : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ THEN
VI.1 Trục I
* Xét tại tiết diện C-C
N . mm;σch
GVHD: TS LÊ THẾ TRUYỀN
ĐỀ 4: PHƯƠNG ÁN SỐ 18 ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY
- Đường kính trục dC-C = 35 mm,tra bảng 9.1a trang 173 tài liệu [1]. Chọn then bằng cóó́ : b x h =10 x 8
Trong đóó́: b chiều rộng then (mm) h chiều cao then (mm)
chiều sâu rãnh then trên trụct1=5
chiều sâu rãnh then trên bạct2=3,3
- Vì điều kiệnl ≤1,5 d=¿l ≤1,5 × 35=52,5 mm theo tiêu chuẩn bảng 9.1a trang 173 tài liệu [1] ta chọnlC−C=45 mm
- Điều kiện bền dập : σd= Then đảm bảo độ bền dập, - Điều kiện bền cắt : τ c=2 T 1 = 2 ×39447,1 =5 MPa≤ [τc ] dlb 35 × 45× 10 Then đảm bảo độ bền cắt. * Xét tại tiết diện D-D
- Đường kính trục dD-D = 25 mm,tra bảng 9.1a trang 173 tài liệu [1]. Chọn then bằng cóó́ : b x h =8 x 7
Trong đóó́: b chiều rộng then (mm) h chiều cao then (mm)
chiều sâu rãnh then trên trụct1=4
chiều sâu rãnh then trên bạct2=2.8
- Vì điều kiệnl ≤1,5 d=¿l ≤1,5 × 25=37,5 mm theo tiêu chuẩn bảng 9.1a trang 173 tài liệu [1] ta chọnlD −D=32 mm
- Điều kiện bền dập : σd= Then đảm bảo độ bền dập, - Điều kiện bền cắt : τ c=2 T 1 = 2 ×39447,1 =13,33 MPa≤ [τ c] dlb 25× 32× 8 GVHD: TS LÊ THẾ TRUYỀN
ĐỀ 4: PHƯƠNG ÁN SỐ 18 ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY
Then đảm bảo độ bền cắt.
+Với [σ d ] là ứng suất dập cho phép,MPa tra bảng 9.5 trang 178 tài liệu [1] ta chọn then cố định tải va đập nhẹ ¿>[σd ]=100 MPa
+ Với [τ c] là ứng suất cắt cho phép,MPa tải va đập nhẹ ¿>[τc ]=(20 ÷ 30) ta chọn [ τc]=30 MPa
VI.2 Trục II
* Xét tại tiết diện D-D,
- Đường kính trục dD-D = 45 mm,tra bảng 9.1a trang 173 tài liệu [1]. Chọn then bằng cóó́ : b x h =14 x 9
Trong đóó́: b chiều rộng then (mm) h chiều cao then (mm)
chiều sâu rãnh then trên trụct1=5,5
chiều sâu rãnh then trên bạct2=3,8
- Vì điều kiệnl ≤1,5 d=¿l ≤1,5 × 45=67,5 mm theo tiêu chuẩn bảng 9.1a trang 173 tài liệu [1] ta chọnlD −D =56 mm
- Điều kiện bền dập : σd= Then đảm bảo độ bền dập, - Điều kiện bền cắt : τ c=2 T 2 = 2 ×145047,4 =8,22 MPa≤ [τc ] dlb 45 ×56 ×14 Then đảm bảo độ bền cắt. * Xét tại tiết diện C-C
- Đường kính trục dC-C = 45 mm, tra bảng 9.1a trang 173 tài liệu [1]. Chọn then bằng cóó́ : b x h =14 x 9
Trong đóó́: b chiều rộng then (mm) h chiều cao then (mm)
chiều sâu rãnh then trên trụct1=5,5
chiều sâu rãnh then trên bạct2=3,8
GVHD: TS LÊ THẾ TRUYỀN
ĐỀ 4: PHƯƠNG ÁN SỐ 18 ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY
- Vì điều kiệnl ≤1,5 d=¿l ≤1,5 × 45=67,5 mm theo tiêu chuẩn bảng 9.1a trang 173 tài liệu [1] ta chọnlC−C=40 mm
- Điều kiện bền dập : σd= Then đảm bảo độ bền dập, - Điều kiện bền cắt : τ c=2 T 2 = 2 ×145047,4 =11,5 MPa≤ [τc ] dlb 45 ×40 × 14 Then đảm bảo độ bền cắt.
+Với [σ d ] là ứng suất dập cho phép,MPa tra bảng 9.5 trang 178 tài liệu [1] ta chọn then cố định tải va đập nhẹ ¿>[σd ]=100 MPa
+ Với [τ c] là ứng suất cắt cho phép,MPa tải va đập nhẹ ¿>[τc ]=(20 ÷ 30) ta chọn [ τc]=30 MPa
VI.3 Trục III
* Xét tại tiết diện C-C
- Đường kính trục dC-C = 65 mm,tra bảng 9.1a trang 173 tài liệu [1]. Chọn then bằng cóó́ : b x h =18 x 11
Trong đóó́: b chiều rộng then (mm) h chiều cao then (mm)
chiều sâu rãnh then trên trụct1=7,0
chiều sâu rãnh then trên bạct2=4,4
- Vì điều kiệnl ≤1,5 d=¿l ≤1,5 × 65=97,5mm theo tiêu chuẩn bảng 9.1a trang 173 tài liệu [1] ta chọnlC−C=50 mm
- Điều kiện bền dập :
σd=
Then đảm bảo độ bền dập,
- Điều kiện bền cắt :
ĐỀ 4: PHƯƠNG ÁN SỐ 18 ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY
τ c=2 T 3
= 2 ×363472,1 =12,43 MPa≤ [τ c ] dlb 65 ×50 ×18
Then đảm bảo độ bền cắt. * Xét tại tiết diện D-D
- Đường kính trục dD-D = 45 mm, tra bảng 9.1a trang 173 tài liệu [1]. Chọn then bằng cóó́ : b x h =14 x 9
Trong đóó́: b chiều rộng then (mm) h chiều cao then (mm)
chiều sâu rãnh then trên trụct1=5,5
chiều sâu rãnh then trên bạct2=3,8
- Vì điều kiệnl ≤1,5 d=¿l ≤1,5 × 45=67,5 mm theo tiêu chuẩn bảng 9.1a trang 173 tài liệu [1] ta chọnlD −D=63 mm
- Điều kiện bền dập : σd= Then đảm bảo độ bền dập, - Điều kiện bền cắt : τ c=2 T 3 = 2 ×363472,1 =18,31 MPa≤ [τc ] dlb 45× 63 ×14 Then đảm bảo độ bền cắt.
+Với [σ d ] là ứng suất dập cho phép,MPa tra bảng 9.5 trang 178 tài liệu [1] ta chọn then cố định tải va đập nhẹ ¿>[σd ]=100 MPa
+ Với [τ c] là ứng suất cắt cho phép,MPa tải va đập nhẹ ¿>[ τc ]=(20 ÷ 30) ta chọn [ τc]=30 MPa
Bảng tổng kết:
Trục
ĐỀ 4: PHƯƠNG ÁN SỐ 18 ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY I I II II III III
CHƯƠNG VII : THIẾT KẾ Ổ LĂN
GVHD: TS LÊ THẾ TRUYỀN
ĐỀ 4: PHƯƠNG ÁN SỐ 18 ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY
VII.1 Trục đầu vào trục I VII.1.1 Thông số trục I
- Đường kính trục d1 = 25 mm
- Đường kính tại vị trí ổ lăn dA = dB = 30 mm
- Đường kính tại vị trí bánh răng dC = 35 mm
- Lựự̣c tác dụng lên ổ lăn:
¿ >FAx=680,48 N ¿ > FAy=354,48 N ¿ > FBx=554.96 N ¿ > FBy=219,78 N - Lựự̣c dọc trụcFa 1=383.57 N Sơ đồ bố trí các ổ trục như hình vẽ: VII.1.2 Chọn kích thước ổ
- Tải trọng hướng tâm tác dụng lên ổ A
F rA=√RAx2+R Ay2=√680,482+354,482=767.3 N
- Tải trọng hướng tâm tác dụng lên ổ B
F rB=√RBx2+RBy2=√554.962 +219,782=596,9 N
Tải trọng tác dụng lên ổ A lớn hơn nên ta chọn ổ theo A
- Ta cóó́: F
Fa1 = 383.57
767,3 =0,5>0,3 chọn ổ bi đỡ - chặn 1 dãyrA
- Với đường kính tại vị trí ổ lăn d = 30 mm tra bảng P2.12 trang 263 tài liệu
[1] ta chọn ổ lăn cỡ nhẹ hẹp cóó́ các thông số như sau :
ĐỀ 4: PHƯƠNG ÁN SỐ 18 ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY
Kí hiệu ổ
46106
VII.1.3 Kiểm nghiệm khả năng tải của ổ
- Kiểm nghiệm khả năng tải động của ổ Ta cóó́ : i Fa 1
= 1 × 383,57
=0,03 tra bảng 11.4 trang 215 tài liệu [1], hệ số tải
C0 13300 trọng thựự̣c e = 0,34
- Xác định hệ số tải trọng hướng tâm Y và hệ số tải trọng dọc trục X Ta cóó́ : i . Fa1 = 1 × 383,57 =0,5>e=0,34 FrA V 767,3× 1 Trong đóó́ : + i số dãy ổ lăn
+ v hệ số kể đến vòng nào quay: chọn vòng trong quay v =1
Tra bảng 11.4 tài liệu [1] ta cóó́ : X = 0,45 ; Y = 1,62 - Tải trọng quy ước :Q=(X .V . FrA + Y . Fa )K t . Kđ
Trong đóó́ : + Kt = 1 hệ số ảnh hưởng đến nhiệt độ
+ Kđ = 1 hệ số ảnh hưởng đến đặc tính tải trọng
QA=QB=Q=(0,45 ×1 ×767,3+1,62 ×383,57 )×1 ×1=966,7 N
- Thời gian làm việc :
Theo công thức 11.13 trang 219 tài liệu [1] ta cóó́:L= Lh.60 n
106
Với Lh tuổi thọ của ổ lăn tính bằng giờ :Lh=(10 ÷ 25) 103
liệu [1] ta chon Lh=20.103 =>L=
- Khả năng tải động :
ĐỀ 4: PHƯƠNG ÁN SỐ 18 ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY Trong đóó́ : + Q tải trọng động quy ước
+L tuổi thọ tính bằng triệu vòng quay
+m bậc của đường cong mỏi : ổ bi nên m = 3
Cd=966,7 - Khả năng tải tĩnh : Q t =X 0 F rA+ Y 0 F a 1
Theo bảng 11.6 tài liệu [1] ta cóó́ : X0 = 0,5 ; Y0 = 0,47
Q t=0,5 ×767,3+0,47 × 383,57=563,93 N <C0=13300 N
Q t=563,93 N <C0 =13300 N
Thỏa điều kiện
VII.1.4 Số vòng quay tới hạỤn của ổ :
- Công thức tính số vòng quay tới hạn :
Trong đóó́ : [dm n]=5,5.105 thông số vận tốc quy ước theo bảng 11.7 trang 222 - Tài liệu [1]
+ k1 = 1 hệ số kích thước
+ k2 = 1 hệ số cỡ ổ tra bảng 11.8 trang 222 tài liệu [1]
+ k3 = 0,9 hệ số tuổi thọ Lh=20.103
+dm =
nth=
ổ lăn được chọn thỏa yêu cầu.
VII.2 Trục trung gian trục II
VII.2.1 Thông số trục II
- Đường kính trục d2 = 35 mm
- Đường kính tại vị trí ổ lăn dA = dB = 35 mm
- Đường kính tại vị trí bánh rang dC = dD = 45 mm GVHD: TS LÊ THẾ TRUYỀN
ĐỀ 4: PHƯƠNG ÁN SỐ 18 ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY ¿>F Ax=19,31 N ¿ > FAy=205,48 N ¿ >FBx=1673,52 N ¿ > FBy =804,39 N - Lựự̣c dọc trụcFa 2=383,57 N Sơ đồ bố trí các ổ trục như hình vẽ: VII.2.2 Chọn kích thước ổ
- Tải trọng hướng tâm tác dụng lên ổ A
F rA=√RAx2+ R Ay2=√19,312 +205,482 =206,4 N
- Tải trọng hướng tâm tác dụng lên ổ B
F rB=√RBx2+RBy2=√804,392 +1673,522=1856,8 N
Tải trọng tác dụng lên ổ B lớn hơn nên ta chọn ổ theo B - Ta cóó́: Fa2
= 383.57
=0,21 ≤0,3 chọn ổ bi đỡ 1 dãy FrB 1856,8
- Với đường kính tại vị trí ổ lăn d = 35 mm tra bảng P2.7 trang 254 tài liệu
[1] ta chọn ổ lăn cỡ nhẹ cóó́ các thông số như sau : Kí hiệu
ổ
207
VII.2.3 Kiểm nghiệm khả năng tải của ổ
- Kiểm nghiệm khả năng tải động của ổ
ĐỀ 4: PHƯƠNG ÁN SỐ 18 ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY Ta cóó́ : Fa2
= 383,57
=0,03 tra bảng 11.4 trang 215 tài liệu [1] hệ số tải trọng C0 13900
thựự̣c e = 0,22
- Xác định hệ số tải trọng hướng tâm Y và hệ số tải trọng dọc trục X Ta cóó́ :
Trong đóó́ :
+ i số dãy ổ lăn
+v hệ số kể đến vòng nào quay: chọn vòng trong quay v =1
Tra bảng 11.4 tài liệu [1] ta cóó́ : X = 1 ; Y = 0 - Tải trọng quy ước :Q=(X .V . FrB +Y . Fa )Kt . Kđ
Trong đóó́ : + Kt = 1 hệ số ảnh hưởng đến nhiệt độ
+ Kđ = 1 hệ số ảnh hưởng đến đặc tính tải trọng
QA=QB=Q=(1 ×1 ×1856,8+0 ×383,57 )× 1× 1=1856,8 N
- Thời gian làm việc :
Theo công thức 11.13 trang 219 tài liệu [1] ta cóó́:L= Lh.60 n 106
Với Lh tuổi thọ của ổ lăn tính bằng giờ :Lh=(10 ÷ 25) 103 theo bảng 11.2 tài