đồ án: cơ ứng dụng hộp giảm tốc, chương 3 ppsx

Chương 3: THIẾT KẾ TRỤC
Tính sơ bộ đường kính trục
[

]=15…30 MPa;
d
1

3
1
][2,0/

T


3
]30[2,0/126863
= 27,652 mm
 d
1
= 30 mm
d
1

3
2
][2,0/

T



3
]20[2,0/5,241137
= 39,21 mm
 d
2
= 40 mm ,
Khoảng cách giữa các gối đỡ và các điểm đặt lực
d
1
= 30 mm  b
01
=19 mm
d
2
= 40 mm  b
02
= 23 mm
chiều dài ma bánh đai, răng trụ
l
m
= (1,2…1,5).d
i
Trục 1:
l
m12
= (1,2…1,5).40 = 48…60 mm
chọn
l
m12
= 40 mm (bánh đai)

l
m13
= 40 mm (bánh răng 1 & 2)
Chiều dài ma khớp nối:
L
m23
= (1,4…2,5).d
2

=(1,4…2,5).40 = 56…100
Chọn l
m23
= 60 mm
K/cách từ mặt cạnh bánh đai :
l
12
= 0,5(l
m12
+ b
0
) + k
3
+h
n
= 0,5(40+19) + 15 + 18 =62,5 mm
Chọn :
khoảng cách từ mặt cạnh bánh đai đến nắp ổ
: k
3
= 15 mm

chiều cao nắp ổ và đầu bulông: : h
n
= 18 mm
Khoảng cách từ mặt cạnh ổ thành trong của hộp : k
2
=10 mm
Khoảng cách từ thành trong của hợp đến mặt cạnh chi tiết
quay: k
1
= 10 mm
l
13
= 0,5(l
m13
+ b
01
) + k
1
+ k
2
= 0,5(40+19)+ 10+10 = 49,5 mm
l
11
= 2l
13
= 2.49,5 = 99 mm
Trục II
l
22
= l

13
=49,5 mm
l
21
=l
11
=99 mm
khoảng cách từ tâm ổ lăn đến khớp nối trục II:
l
23
=0,5(l
m23
+ b
0
) + k
3
+h
n

= 0,5(60+23) + 15+18 =74,5 mm
Lực tác dụng
:
F
t2
= F
t1
= 2T
1
/d
W1

= 2.126863/83,33 = 3044,83 N
F
r2
= F
r1
= F
t1
tg
TW
/cos
= 3044,83tg20
0
/có16,26
0
= 1154,44 N
F
a2
= F
a1
= F
t1
tg
= 3044,83tg16,26
0
= 888,06 N
Phân tích lực tác dụng lên trục và vẽ biểu đồ mômen
Trục I:
T
1

= 126863 Nmm f
rĐ
= 887,9 N
mp xoz
Phương trình cân bằng Mômen tại B
F
Ax
= F
Bx
= F
t1
/2 = 3044,83/2 = 1522,415 N
M
D
x
=1522,451.49,5 = 75359,54 N
mp yoz
Phương trình cân bằng Mômen tại A
F
rĐ
.62,5 - F
r1
.49,5 + M
a1
- F
By
.99 = 0
F
By
=

99
02,370015,49.44,11545,62.9,887


= 357 N
Trong đó:
m
a1
= F
a1
.d
w1
/2 = 888,06.833,33/2 = 37001,02 Nmm
Phương trình cân bằng lực
F
Ay
= F
rĐ
+ F
r1
+ F
By
= 887,9 + 1154,44 + 357 = 2399,34 N
M
A
y
= F
rĐ
.62,5 = 887,9.62,5= 55493,75 Nmm
M

D
y
= F
rĐ
(62,5+49,5) - F
Ay
.49,5
= 887,9.112 - 2399,34.49,5
= - 19322,53 Nmm
M
D
y
=F
By
.49,5 = 357.49,5 = 17671,5 Nmm
Mômen tương đương
M
tđ D
=
222
126863.75,054,7535953,19329 
= 134623 Nmm
M
tđA
=
22
126863.75,075,55493 
= 123086,24 Nmm
M
tđC

=
2
126863.75,0

= 109866,58 Nmm
d
1
=30 mm  [] = 63 Mpa
Điều kiện trục tại các tiết diện nguy hiểm
d
12
= d
đai
=
3
63.1,0
58,109866
= 25,9 mm
Chọn d
12
= 30 mm
d
13
=
3
63.1,0
134623
=27,75 mm
Chọn d
13

= 34 mm
d
11
=
3
63.1,0
24,123086
= 26,9 mm
Chọn d
11
= 32 mm
Vậy tiết diện lắp :
Bánh răng : d
13
= 34 mm
lăn : d
10
=d
11
= 32 mm
Bánh đai : d
12
= 30 mm
TRỤC II
f
t2
= 3044,83 N
f
a2
= 888,06 N

F
r2
= 1154,44 N
M
a2
= f
a2
.d
w2
/2
= 88,06.166,66/2 = 74002 Nmm
Mặt phẳng zoy:
ptcb mômen bằng tại B :
F
Ay
99- M
a2
+ F
r2
.49,5 = 0
F
Ay
= (74002 - 49,5.1154,44 )/99 = 170 N
Ptcb lực :
F
Ay
+ F
r2
-F
By

=0
 F
By
= F
Ay
+ F
r2
= 170 + 1154,44 =1324,44 N
Mặt phẳng zox
ptcb mômen tại B
F
Ax
99 - F
t2
.49,5- F
rk
.74,5 = 0
F
Ax
= (3044,83.49,5 + 1100.74,5)/99= 2350 N
Trong ñoù F
rk
= (0,2 … 0,3)2T
2
/D
t
Choïn D
t
= 90 (T
2

= 241137,5 Nmm)
F
rk
= 1071,72…1607,58 N
Choïn F
rk
= 1100 N
ptcb löïc
F
Ax
- F
Bx
- F
t2
+ F
rk
= 0
F
Bx
= - F
t2
+ F
rk
+ F
Ax
= -3044,83 +1100+2350
= 405,17 N
Moâmen
M
D

y
= F
Ay
.49,5
= 170.49,5 = 8415Nmm
M
D
y
= F
By
.49,5
=1324,44.49,5 = 65587 Nmm
M
D
x
=F
Ax
.49,5
=2350. 49,5= 116325 Nmm
M
B
x
= F
rk
.74,5
=1100.74,5 =81950Nmm
Moâmen töông ñöông
M
tđ D
=

222
5,241137.75,011632565587 
= 247878,25 Nmm
M
tđ B
=
22
5,241137.75,081950 
= 224335,18 Nmm
M
tđ C
=
2
5,241137.75,0
= 208831,2 Nmm
Điều kiện trục tại các tiết diện
d
2
=40 mm  [] = 56,5 Mpa
d
c
=
3
5,56.1,0
18,208831
=33,3
Chọn d
c
= 34 mm
d

D
=
3
5,56.1,0
247878,25
= 35,27 mm
Chọn d
D
= 36 mm
d
B
=
3
5,56.1,0
18,224335
= 34,11 mm
d
B
=35 mm
Vậy tiết diện lắp
Bánh răng : d
22
= 36 mm
ổ lăn : d
20
=d
21
= 35 mm
khớp nối : d
23

= 34 mm
kiểm nghiệm trục
Kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi:
Vật liệu chế tạo trục là thép 45 ,
b
= 750 MPa

-1
= 0,436
b
= 0,436.750 = 327MPa ;

-1
=0,58
-1
= 0,58.327 = 189,66 MPa ;
Theo bảng 10.6:


=0,1, 

= 0,05
Vì trục quay, ứng suất thay đổi theo chu kì dối xứng:

mj
= 0 
aj
=
j
j

W
M

Các trục quay 1 chiều nên ứng suất xoắn thay đổi theo chu kỳ
mạch động:

mj
= 
aj
=
J
W
T
0
2
Trục có một rãnh then:
j
W
= 
j
jj
d
tdbtd
2
)(
32
2
11
3



j
W
0
= 
j
jj
d
tdbtd
2
)(
16
2
11
3


Xác đònh :
k
dj
= (k

/

+ K
x
-1)/K
y
k
dj

= (k

/

+ K
x
-1)/K
y
Trục được gia công trên máy tiện, tại các tiết diện nguy hiểm đạt
R
a
=2,5…0,63m,do đó theo bảng 10.8, K
x
= 1,09
K
y
=1 (không dùng phương pháp tăng bền )
Bảng 10.12, tạo rãnh then bằng dao phay ngón: k

=1,76 k

=1,54
Ta tính :
S
j
=
mjajdj
k





1


S
j
=
mjajdj
k




1


S
j
=
22
.
jj
jj
SS
SS



td d bxh t w w

0

mj
 
aj
 
mj
 
aj

12 30 8x7 4 2290 4941 0 53.
8 12.8
12.
8
13 34 10x
8
5 3240 7099 0 42 8.94 8.9
4
22 36 10x
8
5 3913 8494 0 66 14.2 14.
2
23 34 10x
8
5 3240 7099 0 64 17 17
td d


 



k

k

12 30 0.88 0.81 1.58 1.795
13 34 0.868 0.798 1.58 1.795
22 36 0.832 0.792 1.58 1.795
23 34 0.868 0.798 1.58 1.795
tieát
dieä
n
d ;
m
m
k



k

/

k
d
k

s

s


s
raõnh laép raõnh laép
then căng then căng
12 30 1.7954
5
2.345 2.2160
4
1.805 2.4 2.3
1
2.8 5.9
4
2.53
13 34 1.8202
8
2.345 2.2493
7
1.805 2.4 2.3
4
3.2 8.5
4
2.99
22 36 1.8990
4
2.345 2.2664
1
1.805 2.4 2.3
6
2.03 5.3
8

1.9
23 34 1.8202
8
2.345 2.2493
7
1.805 2.4 2.3
4
2.1 4.4
9
1.9
Như vậy tất cả các giá trò S
j
đều thỏa: S
j
>[S]=1,5…2,5
Kiểm nghiệm về độ bền tónh

tđ
=
22
3



[]
Trong đó;
 =
3
max
1,0 d

M
 =
3
max
2,0 d
T
[]= 0,8
ch
=0,8.450=360 MPa
d M
max
T
max
 

td

32 55493.
8
126863 20.5
5
23.4
9
31.2
1
30 0 126863 0 19.3
6
19.3
6
34 75359.

5
126863 19.1
7
16.1
4
25.0
6
35 81950 241137.
5
19.1
1
28.1
2
34
36 116325 241137. 24.9 25.8 35.9
5 3 4 1
34 0 241137.
5
0 30.6
8
30.6
8
Kết quả trong bảng đều thỏa 
tdj
< []
Kiểm nghiệm độ bền then
Chọn then bằng
Đk bền dập và đk bền cắt có dạng

d

=
)(
2
1
thdl
T
t


[
d
]
L
t
= (0,8…0,9)l
m

c
=
bdl
T
t
2

[
c
]
td d l
t
bxh t

1
T 
d
 
c

12 30 36 10x8 5 12686
3
73 22
13 34 36 10x8 5 12686
3
69 20.
7
22 36 36 10x8 5 24113
8
12
4
37.
2
23 34 54 10x8 5 24113
8
88 26.
3
Tải trọng tónh []=150 MPa
[
] = 60…90 Mpa
Kết quả kiểm nghiệm then đều thỏa yêu cầu