ĐỒ ÁN CHẾ TẠO MÁY Hộp Giảm Tốc Bánh Răng Trụ Răng Nghiêng
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (324.01 KB, 29 trang )
Lớp CĐ1_K12 Đồ án Chi Tiết Máy
Mở đầu
Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí là nôi dung không thể thiếu với chương trình
đào tạo kĩ sư cơ khí nhằm cung cấp cho sinh viên những kiến thức cơ sở về kết cấu
máy và các quá trình cơ bản khi thiết kế máy.Trong quá trình học môn Chi tiết máy
em dã được làm quen với những kiến thức cơ bản về kết cấu máy , các tính năng cơ
bản của các chi tiết máy thường gặp.Đồ án môn học Chi tiết máy là kết quả đánh
giá thực chất nhất quá trình học tập môn Chi tiết máy,Chế tạo phôi,dung sai….
Hộp giảm tốc là thiết bị không thể thiếu trong các máy cơ khí,nó có nhiêm vụ biến
đổi vận tốc vào thanh một hay nhiều vận tốc ra tùy thuộc vào công dụng của
máy.Khi nhận đồ án thiết kế Chi tiết máy thầy giao cho, em đã tìm hiểu và cố gắng
hoàn thành đồ án môn học này.
Trong quá trình làm em đã tìm hiểu các vẫn đề sau:
_ Cách chọn động cơ điện cho hộp giảm tốc.
_ Cách phân phối tỉ số truyền cho các cấp trong hộp giảm tốc.
_ Các chỉ tiêu tính toán và các thông số cơ bản của hộp giảm tốc.
_ Các chỉ tiêu tính toán,chế tạo bánh răng và trục.
_ Cách xác định thông số của then.
_ Kết cấu, công dụng và cách xác định các thông số cơ bản của vỏ hộp và các chi
tiết có liên quan.
_ Cách lắp ráp các chi tiết lại với nhau thành một kết cấu máy hoàn chỉnh
_ Cách tính toán và xác định chế độ bôi trơn cho các chi tiết tham gia
truyền động
Hà Nội ,ngày 05 tháng 6 năm 2012
Sinh viên
Sinh viên : phạm văn công
1
Lp C1_K12 ỏn Chi Tit Mỏy
Phần I. chọn động cơ và tính toán tỷ số truyền
I. Chọn động cơ
1. Chn kiu, loi ng c
_ S dng loi ng c in xoay chiu 3 pha rụto lng xúc
2. Thông số cơ bản ;
- Công suất trên trục làm việc
2,7
1000
48,015000
1000
=
ì
=
ì
=
vp
N
ct
KW
- Công suất yêu cầu
N
yc
=
CT
N
(ct 2.1 tkctm)
Trong đó
là hiệu suất của tào bộ hệ thống truyền động từ động cơ đến bộ phận công tác.
với
=
d
.
ol
.
br
.
2
ol
.
kh
.
ot
Tra bảng số 1 ta có
d
: Hiệu suất bộ truyền đai để hở
95,0=
d
ol
: Hiệu suất của ổ lăn
995,0=
ol
br
: Hiệu suất của bộ truyền bánh răng ( bánh răng trụ, răng nghiêng )
98,0=
br
ot
: Hiệu suất của ổ trợt
99,0=
ot
kh
: Hiệu suất của khớp nối
kh
= 0,995
=>
= 0,95.0,995.0,98.0,995.0,995.0,99 = 0,907
N
yc
=
93,7
907,0
2.7
=
KW
3. Chọn động cơ;
- Dựa vào N
yc
và theo bảng số 2 để chọn động cơ với điều kiện N
đc
>=1,2N
yc
Thay số : N
đc
> = 1,2
ì
2,344 = 2,813 KW
Tra bảng số 2 tkctm chọn đợc loại động cơ A02-61-6
N
đc
= 10 KW
Tốc độ quay của động cơ :
n
đc
= 970 (vòng/phút)
II. Phân phối tỷ số truyền
_ Vi vận tốc băng tải v= 0,48 (m/s)
_ ng kớnh tang ca bng ti(mm)
_ S vũng quay ca trc cụng tỏc vi h dn bng ti:
n
ct
=
D
V
.
.10.60
3
=
75.
48,0.10.60
3
=122,23 (vũng/phỳt)
_ T s truyn chung ca ton b h thng:
Ct 3.1 tkctm
Sinh viờn : phm vn cụng
2
Lp C1_K12 ỏn Chi Tit Mỏy
i
=
n
n
ct
dc
Vi
n
ct
= 122,23 (vũng/phỳt)
i
=
23,122
970
= 7,935
Ta cú:
i
d
=
i
.75,0
= 2,439
i
br
=
i
i
d
=
493,2
935,7
= 3,25
Quy chun giỏ tr theo dóy TST tiờu chun
Ta ly
i
d
=2,5
i
br
=3,15
III. xác định các thông số trên trục :
1. Số vồng quay của các trục:
- Trục I : n
I
= n
đc
=970 (
pv /
)
- Trục II :
388
5,2
970
==
d
I
II
i
n
n
(
pv /
)
-Trục III :
174,123
15,3
388
===
br
II
III
i
n
n
(
pv /
)
-Trục VI ( Trục băng tải) :
174,123==
III
IV
nn
(
pv /
)
2. Công suất trên các trục:
- Trục I : N
Imax
= N
Imin
= N
yc
= 7,93 KW
- Trục II :
+ N
IImax
= N
Imin
ì
d
= 7,93
ì
0,95 = 7,534 KW
+ N
IImin
= N
IImax
ì
ol
= 7,534
ì
0,995 = 7,496 KW
- Trục III :
+ N
IIImax
= N
IImin
ì
br
= 7,496
ì
0,98 = 7,346 KW
+ N
IIImin
= N
IIImax
ì
l0
= 7,346
ì
0,995 = 7,309 KW
- Trục IV :
+ N
IVmax
= N
IIImin
ì
kh
= 7,309
ì
0,995 = 7,272 KW
+ N
IVmin
= N
Ivmax
ì
ot
= 7,272
ì
0,99 = 7,199 KW
* Kiểm tra điều kiện :
- N
IVmin
= N
ct
7,2KW
Mặt khác n
IV
= 123,174(v/p)
n
ct
= 123,23 (v/p)
=>
944,0=n
vòng thoả mãn điều kiện cho phép sai s trong khoảng 1vòng
Sinh viờn : phm vn cụng
3
Lớp CĐ1_K12 Đồ án Chi Tiết Máy
3. TÝnh m«men xo¾n trªn c¸c trôc:
- Ta cã N
I
= N
yc
= 7,93 KW
i
i
xi
n
N
M .10.55,9
6
=
- TrôcI:
+
711,78073
970
7,93
.10.55,9.10.55,9
66
Im
Im
====
I
I
inx
M
axx
n
N
M
Nmm
- TrôcII:
+
371,185437
388
534,7
.10.55,9.10.55,9
6
Im
6
Im
===
Ι
II
axI
axx
n
N
M
Nmm
+
061,184502
388
496,7
.10.55,9.10.55,9
6
Im
6
Im
===
Ι
II
inI
inx
n
N
M
Nmm
-TrôcIII:
+
451,569554
174,123
346,7
.10.55,9.10.55,9
6
Im
6
Im
===
III
axII
axxII
n
N
M
Nmm
+
745,566685
174,123
309,7
.10.55,9.10.55,9
6
Im
6
Im
===
III
inII
inxII
n
N
M
Nmm
- TrôcIV:
+
039,563817
174,123
272,7
.10.55,9.10.55,9
6
max
6
max
===
IV
IV
xIV
n
N
M
Nmm
+
159,558157
174,123
199,7
.10.55,9.10.55,9
6
min
6
min
===
IV
IV
xIV
n
N
M
Nmm
4. LËp b¶ng th«ng sè:
Trôc Tû sè
truyÒn (i)
Tèc ®é quay
n(v/p)
C«ng suÊt N(KW) M«men M
x
(N.mm)
Max Min Max Min
I i
®
=2,5 970 7,93 7,93 78073,711 78073,711
II 388 7,534 7,496 185437,371 184502,061
III 123,174 7,346 7,309 569554,451 566685,745
IV 123,174 7,272 7,199 563817,039 558157,159
Sinh viên : phạm văn công
4
Lp C1_K12 ỏn Chi Tit Mỏy
Phần II. tính toán các bộ truyền
I. tính toán bộ truyền ngoàI - bộ truyền đai
A. Chọn loại đai và Tiết diện đai.
1. Chọn loại đai.
Có 3 loại đai hình thang: đai thang thờng, đai thang hẹp và đai thang rộng. Ta chọn đai
thang thờng loại đai vải, cao su. Với công suất N
cs
= N
yc
= 7,93 KW ,dựa vào bảng 5.13
TKCTM chọn đai tiết diện có công suất trong khoảng 7,5
ữ
9,15 KW .Đai thang có tiết
diện loại
2. Thông số đầu vào.
93,7
1
=N
KW
970
1
=n
pv /
I
đ
= 2,5
N
1
, n
1
ở trên trục chủ động của bộ truyền. Với bộ truyền đai trục chủ động là trục động
cơ.Tạm chọn vận tốc đai V=5
ữ
10m/s.
3. Đờng kính bánh đai.
- Đờng kính bánh đai nhỏ
Tra bảng 5.14 TKCTM ta có:
280140
1
ữ=D
mm, ta chọn
160
1
=D
mm
Vận tốc đai
126,8
60000
970.160.14,3
60000
11
===
nD
V
(
sm/
)
Hợp lý với lựa chọn ở trên .
- Đờng kính bánh đai lớn
4001605,2
1
.
2
=ì== D
d
iD
mm
Dựa vào bảng 5.14 chọn D
2
= 400 mm
- Nghiệm tỷ số truyền
i
:
)1(
1
2
=
D
D
i
tt
; Với
=0,01
ữ
0,02
=>
525,2
)01,01(160
400
=
=
tt
i
0
0
0
0
0
0
0
0
5][01,0100.
525,2
525,25,2
100. =<=
=
=
i
i
ii
i
tt
tt
d
4. Khoảng cách trục A
sb
.
- Tính A sơ bộ : A
sb
fụ thuộc vào tỷ số truyền đai
A
sb
= i.
D
2
Dựa vào bảng 5.16
Với i = 2 => A
sb1
= 1,2.400 = 480 mm
Với i = 3 => A
sb2
= 400 mm
Với i= 1,88 => A
sb
bằng phơng pháp nội suy:
520)25,2(
23
480400
480 =
+=
sb
A
mm.
5. Chiều dài dây đai.
Sinh viờn : phm vn cụng
5
Lp C1_K12 ỏn Chi Tit Mỏy
( ) ( )
( ) ( )
337,1947
520.4
160400
2
400160.14,3
520.2
42
.
2
2
2
1221
=
+
+
+=
+
+
+=
sb
A
DDDD
sb
AL
mm
Tra bảng 5.12 TKCTM ta chọn chiều dài tiêu chuẩn !
1900=
tc
L
mm
= 1,9m
6. Tính lại khoảng cách trục (A
cx
).
A
cx
=
}).(8)](.2[)(.2{(
8
1
2
12
2
2121
DDDDLDDL +++
A
cx
=
})160400.(8)]400160.(14,31900.2[()160400.(14,31900.2{
8
1
22
+++
A
cx
= 495,65 mm
7. Góc ôm
1
và nghiệm nỏi đai.
+Góc ôm
1
trên bánh đai nhỏ đợc xác định theo công thức 5.3 TKCTM
( )
00000
12
0
1
12039,15257.
65,495
160400
18057.180 >=
=
=
cx
A
DD
thoả mãn điều kiện 5.21 TKCTM
+Nghiệm mỏi đai : u=
10][ = u
L
V
10276,4
9,1
126,8
<== u
thoả mãn về điều kiện mỏi đai .
8. Xác định số đai.
a. Số đai z
Số đai z đợc tính theo công thức:
Z
ccc
vtP
F
P
[
]
0
CT 5.22 TKCTM
Trong đó :
F: din tớch tit din ai, (
mm
2
) tra bng 5.11 F = 138 (
mm
2
)
P=
879,975
126,8
93,7.1000
.1000
1
1
==
V
N
( N )
Công suất trên trục bánh đai chủ động:
93,7
1
=N
KW
Theo bảng 5.17 tkctm: Chn
]
0
[
p
= 1,67 với
2,1
0
=
N/mm
2
Trong đó
+
c
Hệ số kể đến ảnh hởng của góc ôm
1
. Tra bảng 5.18 tkctm,ta có:
Với góc ôm tính toán
o
39,152
1
Tra bảng ta có : =>
c
= 0,92
c
v
: Hệ số kể đến ảnh hởng của vận tốc. Tra bảng 5.19 tkctm ta có:
V=5m/s=> C
2
=1,04
V=10m/s=> C
2
=1
V=8,126 m/s
Dựng phng phỏp ni suy ta c: =>
c
v
=
01636,1)5126,8(
510
104,1
04,1 =
C
t
Hệ số kể đến ảnh hởng của ch ti trng. Tra bảng 5.6 tkctm, với điều kiện làm việc
với tính chất tải trọng va đập không ổn định:
Sinh viờn : phm vn cụng
6
Lớp CĐ1_K12 Đồ án Chi Tiết Máy
→
7,0=
c
t
=>
4,6
67,1.01636,1.7,0.92,0.138
879,975
==Z
d©y
LÊy Z = 6 d©y < Z
max
=8 d©y .
b. X¸c ®Þnh lùc t¸c dông lªn trôc.
Lực căng ban đầu với mỗi đai : ct 5.25 tkctm
T
0
=
σ
0
.F = 1,2.138
Lùc t¸c dông lªn trôc (ct 5.26 tkctm)
695,2894
2
39,152
sin.6.6,165.3
2
sin 3
1
0
====
α
ZTR
N
Sinh viên : phạm văn công
7
Lp C1_K12 ỏn Chi Tit Mỏy
II. thiết kế bộ truyền trong truyền động bánh răng.
1. Chọn vật liệu.
Chọn vật liệu thích hợp là một bớc quan trọng trong việc tính toán thiết kế Chi tiết máy nói
chung và truyền động bánh răng nói riêng. Thép để chế tạo bánh răng đợc chia làm hai
nhóm khác nhau về công nghệ cắt răng, nhiệt luyện và khả năng chạy mòn. Do không có
yêu cầu gì đặc biệt và đây là bộ truyền kín đợc bôi trơn đầy đủ . theo quan điểm thống nhất
hoá trong thiết kế nên ta chọn vật liệu hai cấp bánh răng nh nhau thuộc nhóm I có độ rắn
350
HB
. Tra bảng 6-2 tthdck ta có:
Bánh
răng
Nhãn
hiệu
thép
Nhiệt luyện Tỷ số truyền Độ rắn
ứng suất
tiếp xúc [
tx
]
N/mm
2
ứng
suất
uấn [
u
]
N/mm
2
Bánh
nhỏ
45 Thờng hoá i<8
350
HB
665 164
Bánh
lớn
CT5 Thờng hoá i<8
350
HB
470 155
2. Xác định ứng suất cho phép và kiểm nghiệm độ an toàn của bộ truyền
a. ứng suất tiếp xúc cho phép.
- Tính khoảng cách sơ bộ giữa 2 trục : A
sb
A
sb
3
2
2
6
'
.
.]
].[
10.05,1
[).1(
Atx
n
NK
i
i +
(ct 3.10 tkctm)
Tạm chọn K= 1,3 (răng nghiêng)
N
1
=7,496 KW ;
i= 3,15 ;
n
2
=123,174 v/p ( s vũng quay ca bỏnh b dn trong 1 phỳt)
A
=0,3 (h s chiu rng bỏnh rng chu ti trng trung bỡnh)
= 1,3. h s phn ỏnh s tng kh nng ti tớnh theo sc bn tip xỳc ca bỏnh rng
nghiờng so vi bỏnh rng thng
=> A
sb
924,193.
3,1.3,0.174,123
496,7.3,1
.
470.15,3
10.05,1
).115,3(
3
2
6
=
+
mm .lấy A
sb
=200 mm.
- Tính mô đuyn pháp tuyến :
m
n
= (0,01+0,02).A
sb
=> m
n
= (0,01
ữ
0,02).200=2
ữ
4 mm
Tra bảng 27 quy chuẩn m
n
= 2,5 mm.
=> m
s
=
12cos
5,2
cos
=
n
m
; với l góc nghiêng răng=12
o
( cos12=0,978.)
l gúc nghiờng rng . =
12
0
Sinh viờn : phm vn cụng
8
Lp C1_K12 ỏn Chi Tit Mỏy
+ Tính số răng bánh chủ động:
Z
1
=
38
15,4.500,2
12cos.200.2
)1(
.2
=
+im
A
s
răng
Z
2
= i.Z
1
=120 răng.
+ Tính khoảng cách chính xác giữa hai trục bánh răng : A
cx
A
cx
=
9,201
cos.2
)12038.(5,2
cos.2
)(
21
=
+
=
+
ZZm
n
mm.
+ Tính độ rộng bánh răng :
b=
A
.A
cx
=0,3.201,9 = 60,57 mm
Lấy tròn b = 61 mm
b. kiểm nghiệm độ an toàn.
K=K
t
.K
đ
* Xác định K
t
: Vì tính chất tải trọng va đập không ổn định vật liệu làm bánh răng có độ
cứng HB<350 nên bánh răng có khả năng chạy mòn .
K
t
=
2
1+
b
K
Lần lợt tính các giá trị:
-
D
=
1
D
B
: trong đó :
- B= b.cos= 61.cos12
0
D
1
là đờng kính vòng chia
D
1
= Z
1
.m
n
= 38.2,5=95 mm.
=>
D
=
6,0
95
978,0.61
=
Tra bảng 28 ta có K
b
= 1,03
Vậy K
t
=
015,1
2
103,1
=
+
* Tính K
đ
dựa vào vận tốc tiếp tuyến :
- Tính vận tốc :
973,1
10.60.12cos
388.38.5,2.14,3
10.60.cos
33
11
===
nZm
n
m/s
Dựa vào bảng 3.14 tkctm,
Cấp chính xác của bộ truyền =9 vói vận tốc =1,973 m/s ta có K
đ
=1,2.
=> K =K
t
. K
đ
= 1,015.1,2=1,218.
* Kiểm nghiệm theo ứng suất tiếp xúc :
[ ]
txtx
n
NK
b
i
iA
+
=
'
2
1
36
.
.
.
)1(
.
.
10.05,1
N/mm
2
=
733,426
3,1.174,123
496,7.218,1
.
61
)15,31(
.
15,3.9,201
10.05,1
36
=
+
N/mm
2
< [
tx
]
thoả mãn điều kiện về ứng suất tiếp.
* Kiểm nghiệm theo ứng suất uốn :
"
6
10.1,19
bmnZy
NK
ntd
u
=
[ ]
u
N/mm
2
-
Sinh viờn : phm vn cụng
9
Lp C1_K12 ỏn Chi Tit Mỏy
-
- Tính và so sánh y
tđ1
.[
u
]
1
và y
tđ2
.[
u
]
2
-
6,40
978,0
38
cos
33
1
1
===
Z
Z
td
răng
- Nội suy theo bảng 3.18 ta có :
( )
403,0386,40
3040
392,0435,0
392,0
1
=ì
+=
y
td
-
22,128
978,0
120
cos
33
2
2
===
Z
Z
td
răng
- Nội suy theo bảng 3.18 ta có :
Vậy ta có y
tđ1
.[
u
]
1
= 0,403.164 = 66,092
y
tđ2
.[
u
]
2
= 0,495.155 = 76,725
y
tđ1
.[
u
]
1
< y
tđ2
.[
u
]
2
nh vậy ta tính toán theo bánh răng nhỏ.
Với các giá trí nh sau :
K =1,218 ;
m
n
= 2,5 ;
b = 61 mm ;
N
1
= 7,496 KW ;
n
1
= 388 v/p ;
=1,4
=>
98,54
4,1.61.5,2.388.38.403,0
496,7.218,1.10.1,19
2
6
1
==
u
N/mm
2
[ ]
u
= 155 N/mm
2
=> Bộ truyền bánh răng thoả mãn ca điều kiện tiếp xúc và điều kiện uốn.
3. tính toán các kích thớc và lực ăn khớp của bộ truyền.
a. Xác định các kích thớc của bộ truyền.
- Đờng kính vòng lăn :
+ d
1
=
z
m
n
1
cos
ì
=
12,97
978,0
38.5,2
=
mm
+ d
2
=
z
m
n
2
cos
ì
=
7,306
978,0
120.5,2
=
mm
- Đờng kính vòng đỉnh :
+ D
đ1
= d
1
+ 2.m
n
= 97,12 + 2.2,5 = 102,12 mm
+ D
đ2
= d
2
+ 2.m
n
= 306,7 + 2.2,5 = 189,05 mm
- Đờng kính vòng đáy:
+ D
c1
= d
1
-2,5.m
n
= 97,12 - 2,5.2,5=90,87 mm
+ D
c2
= d
2
-2,5.m
n
= 306,7 - 2,5.2,5=300,45 mm
b. Xác định các thông số lực ăn khớp.(=12
o
; =35
o
).
- Lực tiếp tuyến:
+ P
1
=P
2
=P=
46,3799
12,97.388
496,7.10.55,9.2
.10.55,9.2
6
11
1
6
==
dn
N
(N)
- Lực hơng tâm:
+ P
r1
=P
r2
=P
r
=
84,2719
12cos
.46,3799
cos
.
35
0
==
tg
tagp
(N)
- Lực dọc trục :
Sinh viờn : phm vn cụng
10
Lp C1_K12 ỏn Chi Tit Mỏy
+ P
a1
=P
a2
=P
a
= P.tg= 807,6 N.
4. Các thông số và kích thớc bộ truyền
Khoảng cách trục
9,201=
cx
A
mm
Môđun pháp
5,2=m
Chiều rộng vành răng
61=b
mm
Tỷ số truyền I=3,15
Góc nghiêng của răng
0
12=
Số răng bánh răng
38
1
=z
;
120
2
=z
Phần III. tính toán trục - ổ lăn.
1. Chọn vật liệu
Với các trục ở những thiết bị không quan trọng, chịu tải thấp có thể dùng thép không nhiệt
luyện (
5CT
) để chế tạo trục. ở các máy móc quan trọng, trong hộp giảm tốc, hộp tốc
độ khi chịu tải trọng trung bình, thờng dùng thép
45
thờng hoá hoặc tôi cải thiện, hoặc
thép
X40
tôi cải thiện để chế tạo trục. Trờng hợp tải nặng hoặc trục đặt trên các ổ trợt
quay nhanh, nên dùng thép hợp kim
X20
,
AXH 312
,
TX
18
thấm Cacbon để chế tạo trục
Với yêu cầu của bài ta chọn thép
45
thờng hoá. Tra bảng 3.8 ta có:
Giới hạn bền
600=
b
2
/ mmN
Giới hạn chảy
300=
ch
2
/ mmN
2. Xác định sơ bộ đờng kính trục theo M
x
=M
s
(trục II và trục III).
2.1. tính sơ bộ dờng kính trục III:
- Ta có :
[ ]
3
.2,0
x
III
Z
III
sb
M
d
với
[ ]
15=
2
/ mmN
=>
473,57
15.2,0
451,569554
3
=
III
sd
d
mm
2
.
Lấy
III
sb
d
= 60 mm
2
. ( bng 10.2 tthck)
Tra bảng 59 (loại nhẹ) chọn chiều rộng của ổ là
III
o
B
= 31mm
Mặt khác ta có :
+ khoảng cách từ cạnh ổ đến thành trong của hộp :l
2
=(10
ữ
15)
+ Chiều dài may ơ : l
mơ
=(1,4
ữ
1,5).d
sb
+Khoảng cách tù thành ổ đến bánh răng lắp trong hộp giảm tốc:a = 10
ữ
12
+ l
3
=25
ữ
30
+ l
4
=10
ữ
20.
Ta có :
( ) ( )
9084605,14,1)5,14,1( ữ=ìữ=ữ=
III
sb
III
mo
dl
mm ; lấy
=
III
mo
l
90mm
Sinh viờn : phm vn cụng
11
Lp C1_K12 ỏn Chi Tit Mỏy
- Chiều dài trục ở ngoài :
5,110
2
90
2030
2
19
22
43
=+++=+++=
III
moo
III
n
l
ll
B
l
mm
- Khoảng cánh trục trong ổ :
1752.
2
90
1512
2
31
2).
22
(
2
=
+++=+++=
III
mo
III
o
III
t
l
la
B
l
mm
Vậy các kích thớc sơ bộ của trục III là:
III
t
l
= 175mm
III
n
l
=110 mm
l
mơ
= 90 mm
2.2. Tính sơ bộ kích thớc cơ bản của trục II.
- Ta có :
[ ]
3
.2,0
x
II
Z
II
sb
M
d
với
[ ]
15=
N/mm
2
=>
539,39
15.2,0
371,185437
3
=
II
sd
d
mm
2
.
Lấy
II
sb
d
=40 mm .
tra bảng 10.2 ( hạng trung ) tthdck
chn b rng của ổ trục II :
II
o
B
=23.
- Chiều dài may ơ trục II:
( ) ( )
6056405,14,1)5,14,1( ữ=ìữ=ữ=
II
sb
II
mo
dl
mm ; lấy
=
II
mo
l
60 mm
- Chiều dài trục ở ngoài:
5,91
2
60
2030
2
23
22
43
0
=+++=+++=
II
mo
II
II
n
l
ll
B
l
mm
- Khoảng cánh trục trong ổ :
III
t
l
=
II
t
l
=175 mm .
Vậy các kích thớc sơ bộ của trục III là:
II
t
l
= 175 mm
II
n
l
= 91,5 mm
l
mơ
= 60 mm.
Sinh viờn : phm vn cụng
12
Lp C1_K12 ỏn Chi Tit Mỏy
Pa
2
Pr3
P3
Pr
2
Pa3
P
2
T
I
I
I
T II
Bỏnh dai
Rd
L
T
L
T
L
N
Hình1 : Sơ đồ bộ truyền bánh răng
3. Tính gần đúng các trục.
3.1. Tính gần đúng trục II.
a. Các thông số cơ bản.
II
R
P
= 2719,84 N
II
a
P
= 807,6 N
P
II
= 3799,46 N
R
đ
= 2894,695 N
M
Z
= 185437,317 Nmm
d
1
= 97,12 mm
- Khoảng4 cách giữa hai ổ đỡ của trục II và III:
III
t
l
=
II
t
l
=175 mm .
b. Phân tích lực trên trục II thành phần.
- Thành phần lục thuộc mật phẳng đứng gồm có các lực : (R
đ
; P
a
; P
R
; Y
E
; Y
F
).
- Thành phần thuộc mặt phẳng nằm ngang : ( X
E
; P; X
F
).
Trong đó X
E
, X
F
, Y
E
, Y
F
là những phản lực tại hai ổ đỡ tại E v F .
Giả sử các thành phần lực có chiều nh hình vẽ ( Hình 2)
c. Tính các phản lực.
+ Tính trên mặt phẳng đứng :
-
0
2
.175.
2
175
.5,91)(
1
=++=
d
aFrdE
PYPRFM
Sinh viờn : phm vn cụng
13
Lp C1_K12 ỏn Chi Tit Mỏy
=>
5,70
175
2
12,97
.6,80784,2719).2/175(695,2894.5,91
=
++
=
F
Y
N
0
2
.)2/175(.175)1755,91.()(
1
=++=
d
arEdF
PPYRFM
=>
029,5544
139
2
12,97
.6,80784,2719).2/175(695,2894.5,266
=
+
=
E
Y
N
Kiểm tra lại :
FrEd
YPYRY ++=
= - 2894,695 + 5544,029 - 2719,84 + 70,5
0 (thoả mãn)
+ Tính trên mặt phẳng ngang :
73,1899
2
46,3799
2
====
P
XX
FE
N
d. Tính mô men của trục.
+ Tính mô men uốn đứng tại điểm G:
-
( )
5,875,875,91
Ed
T
xG
YRM ++=
= - 2894,695.(91,5+87,5)+5544,029.87,5 = -33047,867 N.mm
-
75,61685,87.5,7075,69 ===
F
P
xG
YM
N.mm
+ Mô men uốn ngang :
375,1662265,87.73,189975,69. ===
E
n
Y
XM
N.mm
Kiểm tra lại tổng các mô men tại điểm G :
M=
056,39217
2
12,97
.6,807
2
.
1
==
d
a
P
N.mm
617,3921675,6168867,33047 ==+=
P
xG
T
xG
MMM
N.mm
=>
MM
do đó kết quả tính toán là hợp lý
+ Tính mô men tại điểm E :
592,2648645,91.695,28945,91. ===
d
E
x
RM
N.mm
+ Mô men tại F và H :
M
H
=M
F
=0.
=> Ta có biểu đồ mô mên nh hình vẽ ( Hình 2)
e. Tính tiết diện của trục tại các điểm nguy hiểm.
+ Tại vị trí điểm H có lắp bánh đai
Ta có :
371,185437==
II
Z
H
td
MM
N.mm
=>
[ ]
3
1
.1,0
td
H
M
d
với
[ ]
55
1
=
N/mm
2
Vậy
3,32
55.1,0
371,185437
3
=
H
d
mm , do tại H có then nên ta phải cộng thêm 4% vào tiết
diện trục .
=> d
H
= 32,3+32,3.4%=33,592 mm
+ Tiết diện trục tại điểm G .
( )
8,251217)371,185437()375,166226(867,33047
22
2
222
=++=++=
Zyx
G
td
MMMM
N.mm
=>
[ ]
3
1
.1,0
G
td
G
M
d
=
746,35
55.1,0
8,251217
3
=
mm
Sinh viờn : phm vn cụng
14
Lớp CĐ1_K12 Đồ án Chi Tiết Máy
T¹i G cã r·nh then nªn ph¶i c«ng thªm vµo tiÕt diªn trôc 4%
VËy d
G
=35,746+35,746.4%=37,175 mm
+ TiÕt diÖn trôc t¹i E vµ F:
879,323326)371,185437()592,264864(
2222
=+=+=
Zx
G
td
MMM
N.mm
[ ]
3
1
.1,0
−
≥=
σ
G
td
FE
M
dd
=
88,38
55.1,0
897,323326
3
=
mm
* Dùa vµo b¶ng 48 dù kiÕn kÕt cÊu cña trôc:
- d
H
=35 mm
- d
E
= d
F
=40 mm
- d
G
= 40 mm
Sinh viên : phạm văn công
15
54199,904
Lớp CĐ1_K12 Đồ án Chi Tiết Máy
H×nh
2 : BiÓu ®å m« men vµ kÕt cÊu trôc II
Sinh viên : phạm văn công
16
51624,88 Nmm
54199,904Nmm
Lp C1_K12 ỏn Chi Tit Mỏy
f. kiểm nghiệm chính xác lại trục II.
* Kiểm nghiệm tại vị trí điểm G:
Với d
G
= 40 mm tra bảng 48 ta có các thông số sau :
- Kích thớc của then : b x h = 12 x 8
- W
u
=5,51 cm
3
= 5510 mm
3
- W
o
=11,79 cm
3
=11790 mm
3
* Xét điều kiện an toàn mỏi :
Ta có công thức :
[ ]
n
nn
nn
n
+
=
22
.
trong đó [ n ]= 1,2
5,2ữ
Với
ma
K
n
.
1
. +
=
;
ma
K
n
.
1
. +
=
Trục đợc làm bằng thép 45 , tra bảng 45 ta có các giá trị sau :
-
b
= 600 N/mm
2
-
-1
=260 N/mm
2
và
-1
=(0,2
ữ
0,3).
b
=0,25.600=150 N/mm
2
- Tra bảng 49 ta có :
= 0,1 ;
=0,05
- Tra bảng 50 ta có :
= 0,85 ;
=0,73
- Tra bảng 52 theo kiểu B ta có hệ số tập chung ứng suất khi chịu uấn và chịu xoắn :
K
=1,49 ; K
=1,5
- Tra bảng 53 theo
b
và
độ dôi C
2
ta có :
.
36,3=
K
.
52,2=
K
Kiểm nghiệm lại theo thông số của then :
.
75,1
85,0
49,1
==
K
.
05,2
73,0
5,1
==
K
Ta thấy tính theo C
2
> tính theo thông số của then vậy ta lấy theo độ dài độ dôi
Với : -
36,3=
K
-
52,2=
K
+ Do động cơ quay một chiều nên:
a
=
m
=
19,2
11790.2
88,51624
.2
0
==
W
M
Z
N/mm
2
+ Trục chịu uấn nên ta có :
39,0
2
8.12
4
35.14,3
7,356
2
=
==
F
P
a
m
;
u
u
a
W
M
=
; Với
22
yxu
MMM +=
Sinh viờn : phm vn cụng
17
Lp C1_K12 ỏn Chi Tit Mỏy
=>
( )
75,10
5510
)088,58194(69,10911
2
2
=
+
=
a
Vậy ta có :
-
ma
K
n
.
1
. +
=
=
2,7
39,0.1,075,10.36,3
260
=
+
-
ma
K
n
.
1
. +
=
=
65,26
19,2.05,019,2.52,2
150
=
+
=> Hệ số an toàn mỏi :
-
[ ]
n
nn
nn
n >=
+
=
+
= 7,3
65,262,7
65,26.2,7.
2222
Với : n> [n]= (1,5
5,2ữ
)
=>Đảm bảo điều kiện mỏi tại G.
* Kiểm nghiệm tại vị trí điểm H:
Với : d
H
=30 tra bảng 48 ta co ;
- b x h = 8 x7
- W
u
=2,32 cm
3
= 2320 mm
3
- W
o
= 4,97 cm
3
= 4970 mm
3
Xét điều kiện an toàn mỏi :
+ Do tại H chỉ có mô men M
Z
nên chỉ tính đợc n
-
Tra bảng 49 ta có :
=0,05
- Tra bảng 50 ta có :
=0,77 ;
- Tra bảng 52 ta có : K
=1,5
- Tra bảng 53 ta có :
05,2=
K
Kiểm nghiệm lại theo các thông số của then :
95,1
77,0
5,1
==
K
+ Do động cơ quay một chiều nên:
a
=
m
=
194,5
4970.2
88,51624
2
0
==
W
M
Z
=>
ma
K
n
.
1
. +
=
=
75,13
194,5.05,0194,5.05,2
150
=
+
Ta có : n= n
= 6,25> [n]= (1,5
5,2ữ
)
Vậy tại H cũng thoả mãn điều kiện về mỏi .
+Tại E:
- Ta có W
o
= 0,2.d
3
= 0,2.35
3
= 8575 mm
3
- W
u
=0,1.d
3
= 0,1.35
3
= 4287,5 mm
3
- Tra bảng 49 ta có :
= 0,1 ;
=0,05
- Tra bảng 50 ta có :
= 0,85 ;
=0,73
- Tra bảng 52 theo kiểu B ta có hệ số tập chung ứng suất khi chịu uấn và chịu xoắn :
K
=1,49 ; K
=1,5
- Tra bảng 53 theo
b
và
độ dôi C
2
ta có :
Sinh viờn : phm vn cụng
18
Lp C1_K12 ỏn Chi Tit Mỏy
.
36,3=
K
.
52,2=
K
Kiểm nghiệm lại theo thông số của then :
.
75,1
85,0
49,1
==
K
.
05,2
73,0
5,1
==
K
Ta thấy tính theo C
2
> tính theo thông số của then vậy ta lấy theo độ dài độ dôi
Với : -
36,3=
K
-
52,2=
K
+ Do động cơ quay một chiều nên:
a
=
m
=
01,3
8575.2
88,51624
2
0
==
W
M
Z
N/mm
2
+ Trục chịu uốn nên ta có:
4,0
4
35.14,3
7,356
2
==
F
P
a
m
;
u
u
a
W
M
=
; Với
xu
MM =
=>
6,12
5,4287
904,54199
==
a
Vậy ta có :
-
ma
K
n
.
1
. +
=
=
14,6
4,0.1,06,12.36,3
260
=
+
-
ma
K
n
.
1
. +
=
=
4,19
01,3.05,001,3.52,2
150
=
+
=> Hệ số an toàn mỏi :
-
[ ]
n
nn
nn
n >=
+
=
+
= 9,5
4,1914,6
4,19.14,6.
2222
Với : n> [n]= (1,5
5,2ữ
)
=>Đảm bảo điều kiện mỏi tại E.
Kết luận : vậy kết cấu chính xác của trục là :
- Tiết diện đoạn trục lắp bánh răng : d
G
= 40 mm
- Tiết diện đoạn trục lắp ổ bi : d
E
= d
F
= 35 mm
- Tiết diện đoạn trục lắp bánh đai : d
đ
= 30 mm
- Tiết diện vai của trục : d= 45 mm.
g. Chọn ổ cho trục II.
+ Đờng kính của truc tại vị trí lắp ổ bi d = 35mm , có lực dọc trục P
a
= 356,7 N
Sinh viờn : phm vn cụng
19
Lp C1_K12 ỏn Chi Tit Mỏy
Góc =26
0
. Do có lực dọc trục nên ta chọn ổ đỡ chặn với tải trọng không ổn định nên chọn
loại ổ hạng trung ( tra bảng 59) .
Kí hiệu ổ : 66307 có hệ số khả năng làm việc [C]=46000
- áp dụng công thức :
C=Q.(n.h)
0,3
Với điều kiện yêu cầu của hệ thông bang tải :
- số ca trong ngày = 3
- Thời gian sủ dụng T= 3 năm
=> h= 3.300.3.8=21600 giờ
* Xét :
- A
F
=S
E
+P
a
-S
F
- A
F
=-S
E
- Pa+S
F
Với : S
E
= 1,3R
E
.tg (=
12
0
)
S
F
= 1,3R
F
.tg
Hình3: Sơ đồ của ổ đỡ chặn
Trong đó : R
E
=
159,1510769,1256325,837
2222
=+=+
EE
YX
N
R
F
=
( )
325,837433,0325,837
2
222
=+=+
FF
YX
N
S
E
= 1,3.1510,159.tg26 = 957,52 N
S
F
= 1,3.837,325.tg26 = 530 N.
A
F
= 957,52 + 356,7 - 530 = 784,22 N
A
E
= - 957,52 - 356,7 + 530 = - 784,22 N
Do A
F
> 0 nên ta dùng công thức tính Q theo ổ đỡ chặn :
Q
F
= ( R
F
.K
V
+ m. A
F
).K
n
.K
t
+ Tra bảng số 55 => K
V
=1 ( hệ số vòng quay )
+ Hệ số xét đến điều kiện làm việc : K
n
= 1 ở 100
0
C ( tra bảng 56)
+ Hệ số tải trọng : K
t
= 1,1 ( tra bảng 54)
+ tra bảng 57 => m= 0,7
=> Q
F
= ( 837,325.1+ 0,7. 784,22).1.1,1 =1524,907N
Do A
E
< 0 nên tính Q theo công thức ổ đỡ
Q
E
=R
E
.K
V
.K
n
.K
t
= 1510,159.1.1,1.1 = 1661,175 N
Ta thấy Q
E
> Q
F
nên chọn Q
E
= 1661,175 N để thay vào công thức :
C=Q.(n.h)
0,3
= 1661,175.(411,969.21600)
0,3
= 201934,663
Do C<
[ ]
C
3
2
dẫn đến chọn an toàn
3.2. Tính gần đúng trục III.
a. Các thông số cơ bản của trục III.
- Vật liệu làm trục : thép 45
- P
r
= 623,285 N
- P
a
= 356,7 N
- P = 1674,65 N
- d
2
= 184,05 mm
b. Phân tích lực thành hai thành phần.
+ Các lực thuộc mặt phẳng đứng gồm có : (P
a
; P
r
; Y
A
; Y
B
)
Sinh viờn : phm vn cụng
20
P
a
R
E
S
E
R
F
S
F
E F
Lp C1_K12 ỏn Chi Tit Mỏy
+ Mặt phẳng ngang gồm có các lực : ( P ; X
A
; X
B
) .
Với X
A
; X
B
; Y
A
; Y
B
là các phản lực tại hai ổ trục.
Giả sử các thành phần lực có chiều nh hình vẽ .
c.Tính các phản lực.
+ Trên mặt phảng đứng:
-
( )
0139.
2
.5,69.
2
==
BarA
Y
d
PPFM
Y
B
=
5,75
139
2
05,184
.7,3565,69.285,623
139
2
.5,69.
2
=
=
d
PP
ar
N
-
( )
0139.
2
.5,69.
2
=+=
AarB
Y
d
PPFM
Y
A
=
8,547
139
2
05,184
.7,3565,69.285,623
139
2
.5,69.
2
=
+
=
+
d
PP
ar
N
Vậy giả thiết chiều của các thành phần lực là đúng .
Với Y = Y
B
+ Y
A
- P
r
=75,5 + 547,8 - 623,285
0
+ Mô men trên mặt ngang:
- X
A
= X
B
=
325,837
2
65,1674
2
==
P
N
X
A
, X
B
có chiều ngợc lại với P.
d. Tính mô men tại các điểm đặc biệt.
+ Tại A và B có :
-
0==
B
x
A
x
MM
N.mm
-
0==
B
Y
A
Y
MM
N.mm
+ Tại C :
Mô men uốn đứng tại C:
-
=== 5,69.8,5475,69.
A
T
xC
YM
- 38072 N.mm
-
25,52475,69.5,755,69. ===
B
P
xC
YM
N.mm
Mô men uốn ngang tại C:
-
088,581945,69.325,83775,69. ===
A
N
YC
XM
N.mm
Ta có M=P
a
.
318,32825
2
05,184
.7,356
2
2
==
d
N.mm
Mổi khác ta xét :
75,3282425,524738072 ===
P
xC
T
xC
MMM
N.mm.
MM
do vậy tính toán trên là hợp lý.
Ta có biểu đồ mô men nh hình vẽ ( Hinh4)
e. Tính tiết diện của các điểm đặc biệt trên trục.
+ Tại C:
-
[ ]
3
1
.1,0
u
td
C
M
d
với
[ ]
55
1
=
u
2
/ mmN
Với
( )
166380)878,151149()088,58194(38072
22
2
222
=++=++=
Zyx
C
td
MMMM
N.mm.
Sinh viờn : phm vn cụng
21
Lp C1_K12 ỏn Chi Tit Mỏy
16,31
55.1,0
166380
3
=
C
d
mm
Vì tại C có rãnh then nên phải cộng thêm 4% vào tiết diện trục cơ bản
d
C
= 31,16 + 31,16.0,04 = 38,837 mm
+ Tại D có khớp nối do đó :
878,151149==
Z
D
td
MM
N.mm
=>
18,30
55.1,0
878,151149
3
=
D
d
mm
Do tại D có rãnh then nên phải công thêm 4% vào tiết diện trục cơ bản
d
D
= 30,18+30,18.0,04 = 31,4 mm.
+Tại B:
878,151149==
Z
D
td
MM
N.mm
d
B
= d
D
= 30,18 mm
Nh vậy dự kiến kết cấu trục III là : ( dựa vào bảng 48)
- d
A
=d
B
=50mm
- d
C
= 55 mm
- d
D
= 45 mm
- d
vai
=60 mm
Sinh viờn : phm vn cụng
22
Lớp CĐ1_K12 Đồ án Chi Tiết Máy
H
×nh4 S¬ ®å m« men vµ kÕt s¬ bé trôc III
Sinh viên : phạm văn công
23
Lp C1_K12 ỏn Chi Tit Mỏy
f. Kiểm nghiệm chính xác trục III.
*Kiểm nghiệm tại C:
+Tiết diện trục III tại C = 55 mm . tra bảng 48 ta có các thông số :
- thông số của then : b x h = 18 x11.
- W
u
=14,51 cm
3
=14510 mm
3
- W
o
= 30,8 cm
3
= 30800 mm
3
+ Xét điều kiện về an toàn mỏi :
Ta có công thức :
[ ]
n
nn
nn
n
+
=
22
.
trong đó [ n ]= 1,2
5,2ữ
Với
ma
K
n
.
1
. +
=
;
ma
K
n
.
1
. +
=
Trục đợc làm bằng thép 45 , tra bảng 45 ta có các giá trị sau :
- Thép lam trục là thép 45 . tra bảng 45 ta có các thông số sau :
-
b
= 600 N/mm
2
-
-1
=260 N/mm
2
và
-1
=(0,2
ữ
0,3).
b
=0,25.600=150 N/mm
2
- Tra bảng 49 ta có :
= 0,1 ;
=0,05
- Tra bảng 50 ta có :
= 0,82 ;
=0,70
- Tra bảng 52 theo kiểu B ta có hệ số tập chung ứng suất khi chịu uấn và chịu xoắn :
K
=1,49 ; K
=1,5
- Tra bảng 53 theo
b
và
độ dôi C
2
ta có :
.
36,3=
K
.
52,2=
K
Kiểm nghiệm lại theo thông số của then :
.
81,1
82,0
49,1
==
K
.
14,2
70,0
5,1
==
K
Ta thấy tính theo C
2
> tính theo thông số của then vậy ta lấy theo độ dài độ dôi
Với : -
36,3=
K
-
52,2=
K
+ Do động cơ quay một chiều nên:
a
=
m
=
5,2
30800.2
878.151149
2
0
==
W
M
Z
N/mm
2
+ Trục chịu uấn nên ta có :
Sinh viờn : phm vn cụng
24
Lp C1_K12 ỏn Chi Tit Mỏy
04,0
2
11.18
4
55.14,3
7,356
2
.
4
.14,3
22
=
==
hbd
P
F
P
aa
m
;
u
u
a
W
M
=
; Với
22
yxu
MMM +=
=>
( )
8,4
14510
)088,58194(38072
2
2
=
+
=
a
N/mm
2
Vậy ta có :
-
ma
K
n
.
1
. +
=
=
1,16
04,0.1,08,4.36,3
260
=
+
-
ma
K
n
.
1
. +
=
=
35,23
5,2.05,05,2.52,2
150
=
+
=> Hệ số an toàn mỏi :
-
[ ]
n
nn
nn
n >=
+
=
+
= 25,13
35,231,16
35,23.1,16.
2222
Với : n> [n]= (1,5
5,2ữ
)
=>Đảm bảo điều kiện mỏi tại C.
* Kiểm nghiệm tại vị trí điểm D:
Với : d
D
=45 tra bảng 48 ta co ;
- b x h = 14 x9
- W
u
=7,8 cm
3
= 7800 mm
3
- W
o
= 16,74 cm
3
= 16740mm
3
-
-1
=(0,2
ữ
0,3).
b
=0,25.600=150 N/mm
2
- Xét điều kiện an toàn mỏi :
+ Do tại D chỉ có mô men M
Z
nên chỉ tính đợc n
-
Tra bảng 49 ta có :
=0,05
- Tra bảng 50 ta có :
=0,7 ;
- Tra bảng 52 ta có : K
=1,5
- Tra bảng 53 ta có :
52,2=
K
Kiểm nghiệm lại theo các thông số của then :
14,2
7,0
5,1
==
K
+ Do động cơ quay một chiều nên:
a
=
m
=
5,4
16740.2
878,151149
2
0
==
W
M
Z
N/mm
2
=>
ma
K
n
.
1
. +
=
=
97,12
5,4.05,05,4.52,2
150
=
+
Ta có : n= n
= 12,97 > [n]= (1,5
5,2ữ
)
Vậy tại D cũng thoả mãn điều kiện về mỏi
=> Nh vậy kết cấu trục ở trên đợc chọn:
- d
A
=d
B
=50mm
- d
C
= 55 mm
Sinh viờn : phm vn cụng
25
