1. Chọn vật liệu:
chế tạo các trục là thép 45 có , ứng suất cho phép [ = 15…30 Mpa 2. Xác định sơ bộ đường k.nh trục:
Theo (10.9), đường k.nh trục thứ K với K = 1..3
+ (Ct10.9/188)
* Trục I: ; [ = 15
=>
+ Với công suất động cơ là 11 kW ta chọn
* Trục II: ; [ = 18
=>
+ Chọn * Trục III: ; [ = 20
=>
+ Chọn
* Xác định các chỉ số : - rong của hộp hoặc khoảng cách giữa các chi tiết quay mm - : Khoảng cách từ mặt mút ổ đến thành trong của hộp - Khoảng cách từ mặt mút của các chi tiết quay đến nắp ổ = 15mm
- Chiều cao của đắp ổ và đầu bulong 3. Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực:
Lấy trục 2 làm chuẩn để tính các khoảng cách của bộ truyOn:
Theo bảng 10.3, chọn:+ = 10 mm ; = 15 mm
+ = 10 mm; = 20 mm Tra bảng 10.4, ta có:
- Trục II:
+ Chọn chiều dài mayơ bánh răng trụ II:
Với: l = (1,2…1,5)d = 1,4.50= 70 (mm) = lm22 2 m24
l = 0,5(l + b ) + k + k =0,5(70+27)+10+10 = 68,5 (mm) 22 m22 02 1 2
l = (1,2…1,5)d = 1,5.50= 75 (mm) m23 2
l23= l + 0,5(l + l ) + k = 68,5+ 0,5(70 + 75) + 10 = 151 (mm)22 m22 m23 1
l24 = 2l – l = 2.151 – 68,5 = 233,5 (mm)23 22
l21 = 2l = 2.151 = 302 (mm)23
- Trục III.
+ Chọn chiều dài mayơ bánh răng trụ III.
(mm) (mm) l = l + = 302 + 2 = 304 (mm)34 21
= + = 88 + 304 = 392 (mm)
- Trục I.
+ Chọn chiều dài mayơ bánh răng trụ I.
=(1,2…1,5) d =1,5.45= 67,5(mm) =1
+ = =>=81,25(mm)= - +
+
SƠ ĐỒ TRUYỀN ĐỘNG CỦA ĐỘNG CƠ:
4. Tải trọng tác dụng lên trục:
A) Trục I.
+ ; + ; =>
Xét trục I ( mặt phẳng yOz):
+ Phương trình cân bằng:
→ (1) + Xét phương trình momen tại điểm C :
→ (2) => = ( thay vào 1) =>
- Xét trục I (mặt phẳng xOz):
* Lực từ khớp nối tác dụng lên trục hướng theo phương x và bằng:
+ Với Đường k.nh vòng tròn qua tâm các chốt của nối trục vòng đàn h,i
( bảng 16.10). =>
= (340…494)mm ( chọn - Xét trục I ( mặt phẳng xOz):
+ (3) + (4) => ( thay vào 3) =>
+ M = F .= 562,58.= 15130,59 (N.mm) Fa1 a1
Các thông sQ trục I:
L11 = 300 mm L = 150 mm13 L = 81,25 mm 12
Ft1 = F = Nt2 F = F = Nr1 r2 F = F = Na1 a2
Biểu đồ momen trục I:
- Trục II:
+ ; + ; =>
*Xét trục II ( mặt phẳng yOz):
Ta có: F – F + F – F + F =0yA r3 r2 r3 yE
F + F = F + F – FyA yE r3 r3 r2
FyA + F = F .2 – FyE r3 r2
= 1402,14.2 – 761,63
=2042,65 (N) = FyA.l21 – Fr3.l24 + F . + Fa3 r2.l23 – F . – Fa3 r3.l22 +F .=0a2
FyA.l21 = Fr3.l24 – F . – Fa3 r2.l23 + F . + Fa3 r3.l22 – F .a2
* Xét Mặt phẳng xOz:
-Ta có: F – F – F – F + F =0xA t3 t2 t3 xE
FxA + F = F .2 + FxE t3 t2
FxA + F = .2 + xE
= 7117,99 (N) = - FxA.l21 + Ft3.l24 + Ft2.l23 + Ft3.l22 =0
FxA= = = 3558,995 (N)
FxE = 7117,99 – 3558,995 = 3558,995 (N)
+Mfa2 = == 44830,59375 (N.mm)
=Fa3 = .= 52942,41225 (N.mm)
Thông sQ trục II:
L21= 302 mm L = 68,5 mm22 L = 151 mm23 L = 233,5 mm24
Ft3 = F = (N)t4 F = F = (N)a3 a4 F = Fr3 r4 =N)
Biểu đồ momen trục II:
-Trục III:
T3= 375703,3 Nmm atw2 = 23,9 Ft3= F = F = (N)t4 t4 ,
F = F = F = (N)r3 r4 r4 ,
F = F = Fa3 a4 a4 , = (N) F .= 1809,997. = 137405,9223 (N.mm)a4
-Lực tác động lên trục do 3 bánh x.ch : F = F = 3958,66 (N)r x
*Xét trục (YOZ):
F – F - F – F + F =0r r4 yB r4 ,
yE
F – F = F - F - FyB yE r r4 r4 ,
F – F = 3958,66 – 1402,14 –1402,14 = 1154,38 (N) (1)yB yE
M =0E
-Fr.(l35)+F .(l )+FyB 34 r4 .(l32 )+Fr4 ,.(l )=031
F = = =>F = -1154,38 +2548,067895 (N )yB yE
* Xét trục III (XOZ):
-F + F + F - F = 0 xB t4 t4 ,
xE
F + F = F + Ft4 t4 ,
xB xE
.2 = F + FxB xE
5189,14 = F + FxB xE (1)
∑M =0E
-FxB.l34 + Ft4.l32 + Ft4 ,.l31 = 0 (2)
F = (N) thay vào (1)xB
F = 5189,14 – 2594,57 = 2594,57 (N) xE
Các thông sQ trục III:
L31= 69,5 mm L = 234,5 mm32 Lc33= 88 mm L = 304 mm 34 L = 392 mm35
Fr= 3958,66 N Ft4= 2594,57 N F =1809,997 Na4 F = 1402,14 Nr4
Biểu đồ momen trục III:
* Xác định đường kính và chiOu dài các đoạn trục:
Theo (10.15) / 194 : Theo (10.16) / 194:
Theo (10.17) /194:
Chọn 55 theo bảng 10.5/195 sách “T.nh toán thiết kế hệ dẫn động cơ kh. tập =
một – Trịnh Chất- Lê Văn Uyển như sau:
- Trục I
+ Tại D:
MtdD = = = 44926,4015 (Nmm) Đường k.nh trục tiết diện tại D là:
dD = = 20,14 mm → Chọn d = 30 mmD
+Tại điểm A và C:
MtđA = M = = 78758,20089 (Nmm)tđC
Đường k.nh trục tiết diện tại A,C là:
dA = d = = = 24,28 mm →Chọn dC A = 45 mm +Tại B:
MtđB = = = 179581,5858 (N.mm) Đường k.nh tiết diện B là:
dB = = 31,96 mm Chọn d = 50 mmB
● T.nh kiểm nghiệm về bền mỏi.
+ Tại điểm B:
MB=== 173871,1144 (Nmm)
Trong đó: + : Hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất tại tiết diện B.
Với = 0,436.= 0,436.850 = 370,6 MPa ( giới hạn mỏi uốn) + Đối với trục quay = 0, mà
Theo bảng 10.6 trang 196, đối với trục I có 1 rãnh then.
= = 10740,83 (Nmm) Theo bảng 9.1a trang 173:
Với d = 50 mm =>
=> = = ( tra bảng 10.7 trang197) =
+ + = 1 ( Không dùng các phương pháp tăng bền bề mặt) Theo bảng 10.11 trang 198, với kiểu lắp bề mặt K6 và giới hạn bền , ta chọn . => = = 2,54.
Vậy:
Với = 0,58.= 0,58.370,6 = 214,948 MPa ( giới hạn xoắn) + Đối với trục quay = = = 1,127
Theo bảng 10.6 trang 196, đối với trục I có 1 rãnh then.
= = 23006,4575 (Nmm) Theo bảng 9.1a trang 173:
Với d = 50 mm =>
( tra bảng 10.7 trang197) = +
+ = 1 ( Không dùng các phương pháp tăng bền bề mặt) Theo bảng 10.11 trang 198, với kiểu lắp bề mặt K6 và giới hạn bền , ta chọn .
=> = = 1,96 Vậy
=> = (2,5…3) Vậy trục thỏa điều kiện bền mỏi.
● T.nh kiểm nghiệm về bền tĩnh :
; - Để đề phòng khả năng bị biến dạng dẻo quá lớn hoặc phá hỏng do quá tải đột ngột cần kiểm nghiệm về bền tỉnh, công thức kiểm nghiệm có dạng:
Trong đó: + = = + =>
(
=> Trục thỏa điều kiện bền tĩnh.
● T.nh kiểm nghiệm trục về độ cứng.
- Do hệ số an toàn [nên không cần kiểm nghiệm về độ cứng của trục.
- Trục II
Đường k.nh các đoạn tại các điểm.
+ Tại A và E:
=
= = = 0 ( Nmm)
=> Đường k.nh trục tại tiết diện A và E là:
= ( Chọn + Tại điểm B:
= = = 251016,4132 (Nmm)
= = = 259478,0325 ( Nmm)
=> Đường k.nh trục tại tiết diện B là:
= ( Chọn + Tại điểm C:
= = = 330650,8708 Nmm =
= = 337119,5753 ( Nmm)
=> Đường k.nh trục tại tiết diện C là:
= ( Chọn + Tại điểm D:
= = = 256621,9484 Nmm =
= = 264904,5754 ( Nmm)
=> Đường k.nh trục tại tiết diện D là:
= ( Chọn
● T.nh kiểm nghiệm về bền mỏi.
- Kết cấu trục vừa thiết kế đảm bảo được độ bền mỏi nếu hệ số an toàn tại các tiết diện nguy hiểm thỏa mãn điều kiện sau:
+ Tại điểm C:
Trong đó: + : Hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất tại tiết diện C.
Với = 0,436.= 0,436.850 = 370,6 MPa ( giới hạn mỏi uốn) + Đối với trục quay = 0, mà
Theo bảng 10.6 trang 196, đối với trục có 1 rãnh then.
= = 23687,086 (Nmm) Theo bảng 9.1a trang 173:
Với d = 60 mm =>
=> = = ( tra bảng 10.7 trang197) = +
+ = 1 ( Không dùng các phương pháp tăng bền bề mặt) Theo bảng 10.11 trang 198, với kiểu lắp bề mặt K6 và giới hạn bền , ta chọn .
=> = = 3,07.
Vậy
Với = 0,58.= 0,436. 370,6 = 214,948 (MPa) ( giới hạn xoắn) + Đối với trục quay = = = 0,75
Theo bảng 10.6 trang 196, đối với trục II có 1 rãnh then.
= = 50634,66394 (Nmm) Theo bảng 9.1a trang 173:
Với d = 60 mm =>
( tra bảng 10.7 trang197) =
+ + = 1 ( Không dùng các phương pháp tăng bền bề mặt) Theo bảng 10.11 trang 198, với kiểu lắp bề mặt K6 và giới hạn bền , ta chọn .
=> = = 2,38.
Vậy
=> = (2,5) Vậy trục thỏa điều kiện bền mỏi.
● T.nh kiểm nghiệm về bền tỉnh:
; - Để đề phòng khả năng bị biến dạng dẻo quá lớn hoặc phá hỏng do quá tải đột ngột cần kiểm nghiệm về bền tỉnh, công thức kiểm nghiệm có dạng:
Trong đó: + = = +
=>
(
=> Trục thỏa điều kiện bền tĩnh.
● T.nh kiểm nghiệm trục về độ cứng.
- Do hệ số an toàn [nên không cần kiểm nghiệm về độ cứng của trục.
- Trục III
+ Tại điểm C,D:
= = = 408161,5503 (Nmm) =
= = 439388,2485 ( Nmm)
=> Đường k.nh trục tại tiết diện C là:
= →Chọn = dD
+ Tại điểm B,E:
= = = (Nmm) =
= = 476676,899 ( Nmm)
=> Đường k.nh trục tại tiết diện B là:
= → Chọn = dE
+ Tại điểm A:
= = = 0Nmm =
= = 325368,6021 ( Nmm)
=> Đường k.nh trục tại tiết diện A là:
= →Chọn ● T.nh kiểm nghiệm về bền mỏi.
- Kết cấu trục vừa thiết kế đảm bảo được độ bền mỏi nếu hệ số an toàn tại các tiết diện nguy hiểm thỏa mãn điều kiện sau:
+ Tại điểm C:
Trong đó: + : Hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất tại tiết diện C.
Với = 0,436.= 0,436.850 = 370,6 MPa ( giới hạn mỏi uốn) + Đối với trục quay = 0, mà
Theo bảng 10.6 trang 196, đối với trục III có 2 rãnh then.
= = 18245,55 (Nmm) Theo bảng 9.1a trang 173:
Với d = 60 mm => C
=> = = ( tra bảng 10.7 trang197) =
+ + = 1 ( Không dùng các phương pháp tăng bền bề mặt) Theo bảng 10.11 trang 198, với kiểu lắp bề mặt K6 và giới hạn bền , ta chọn .
=> = = 3,07.
Vậy Với = 0,58.= 0,58.370,6 = 214,948 MPa ( giới hạn xoắn) + Đối với trục quay = = = 2,57
Theo bảng 10.6 trang 196, đối với trục III có 2 rãnh then.
= = 36491,1 (Nmm) Theo bảng 9.1a trang 173:
Với d = 60 mm => C
( tra bảng 10.7 trang197) =
+ + = 1 ( Không dùng các phương pháp tăng bền bề mặt) Theo bảng 10.11 trang 198, với kiểu lắp bề mặt K6 và giới hạn bền , ta chọn
=> = = 2,38 Vậy
=> = (2,5…3) Vậy trục thỏa điều kiện bền mỏi.
● T.nh kiểm nghiệm về bền tỉnh:
- Để đề phòng khả năng bị biến dạng dẻo quá lớn hoặc phá hỏng do quá tải đột ngột cần kiểm nghiệm về bền tỉnh, công thức kiểm nghiệm có dạng:
Trong đó: + = =
+ =>
(
=> Trục thỏa điều kiện bền tĩnh.
● T.nh kiểm nghiệm trục về độ cứng.
- Do hệ số an toàn [nên không cần kiểm nghiệm về độ cứng của trục.