Trường ĐH SPKT Hưng Yên ĐỒ ÁN MÔN HỌC CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY Khoa Cơ Khí PHẦN III : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRỤC I.Chọn vật liệu : Với hộp giảm tốc chịu tải trọng va đập vừa .Chọn vật liệu chế tạo trục là thép 45 có ,tôi cải thiện. Ứng suất xoắn cho phép . II. Tính toán thiết kế trục : 1.Xác định sơ bộ đường kính trục. Đường kính các trục thứ k trong hộp giảm tốc có thể được chọn gần đúng theo công thức 10.9/t188/q1, sau: d i ≥ Trong đó: T i - mô men xoắn của trục thứ i; T I = 36582,06 Nmm; T II = 110083,71 Nmm; T 3 =360980,86 Nmm [τ] - ứng suất xoắn cho phép ứng với vật liệu là thép 45. [τ] = (12…20) MPa; ta chọn [τ] = 12 Mpa. = ; = 25 mm = ; = 40mm Từ đó ta có kết quả như sau: d 2 - Đường kính sơ bộ của trục I: = 25 mm; - Đường kính sơ bộ của trục II: = 40 mm; - Đường kính sơ bộ của trục III: = 55 mm; Dựa vào đường kính sơ bộ của các trục vừa tính toán, ta xác định được gần đúng chiều rộng của ổ lăn, theo bảng 10. 2 /t189/q1, ta có: - Với: = 25 mm ⇒ b o1 = 17 mm; - Với: = 40 mm ⇒ b o2 = 23 mm; 2. Xác định các khoảng cách giữa gối đỡ và điểm đặt lực. • Xác định các kích thước liên quan đến bộ truyền: GVHD: Nguyễn Minh Tuấn Lớp :CĐTK7.2 SVTH: Bùi Ngọc Thanh Trường ĐH SPKT Hưng Yên ĐỒ ÁN MÔN HỌC CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY Khoa Cơ Khí – Chiều dài moay ơ bánh răng côn xác định theo công thức: l mik = (1,2…1,4)d ik Trong đó : d ik là đường kính của trục bánh răng côn; Chiều dài moay ơ bánh răng côn nhỏ: l m13 = (1,2…1,4). 25 = (30…35) mm; lấy l m13 = 30 mm; Chiều dài moay ơ bánh đai lớn : l m12 = (1,2…1,5). 25 = (30…37,5) mm; lấy l m12 = 35 mm; Chiều dài moay ơ bánh răng côn lớn: l m22 = (1,2…1,4). 40 = (48…56) mm; lấy l m22 = 50 mm; Chiều dài moay ơ đĩa xích nhỏ : l m23 = (1,2…1,5). 40 = (48…60) mm; lấy l m23 = 55 mm; – Các khoảng cách khác được chọn trong bảng 10. 3/t189/q1, ta có: + :Khoảng cách từ mặt cạnh của chi tiết quay đến thành trong của hộp hoặc khoảng cách giữa các chi tiết quay: k 1 = (8…15) mm; lấy k 1 = 10 (mm); + Khoảng cách từ mặt cạnh của ổ đến thành trong của hộp: k 2 = (5…15) mm; lấy k 2 = 10 mm; + Khoảng cách từ mặt cạnh của chi tiết quay đến nắp ổ: k 3 = (10…20) mm; lấy k 3 = 10 mm; + : Chiều cao nắp ổ và đầu bu lông: h n = (15…20) mm; lấy h n =20 mm - Xác định chiều dài của các đoạn trục: Theo bảng 10. 4 - 191 [1], xét với trường hợp hộp giảm tốc bánh răng côn - trụ (H.10.10 - tr 193), ta có các kết quả như sau: + Trục I: l 12 = -l c12 = 0,5(l m12 + b o1 ) + k 3 + h n GVHD: Nguyễn Minh Tuấn Lớp :CĐTK7.2 SVTH: Bùi Ngọc Thanh Trường ĐH SPKT Hưng Yên ĐỒ ÁN MÔN HỌC CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY Khoa Cơ Khí = 0,5(35 + 21) + 10 + 20 = 58 mm l 11 = (2,5…3)d I = (2,5…3). 25 = (62,5 …75) mm; lấy l 11 = 70mm l 13 = l 11 + k 1 + k 2 + l m13 + 0,5(b o1 – b 13 . cosδ 1 ) l 13 = 70 + 10 + 10 + 30+ 0,5(17 - 26. cos17,24 o ) = 116,08 mm + Trục II: l 21 = k 1 +k 2 + l m22 + 0,5() 10 10 50 0,5.(23 26cos72,26 ) o = + + + − = 77,538 mm l 22 = k 1 +k 2 +d ae1 +0,5() ( ) 0 10 10 73,85 0,5. 23 26. 72,26cos= + + + − =101,39 mm l 23 = = 20 10 0,5.(23 55) 69+ + + = mm GVHD: Nguyễn Minh Tuấn Lớp :CĐTK7.2 SVTH: Bùi Ngọc Thanh Trường ĐH SPKT Hưng Yên ĐỒ ÁN MÔN HỌC CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY Khoa Cơ Khí k 2 l22 k 1 k 2 k 3 l12 lm12 k 3 h n l 21 k 1 lm13 lm22 lm23 l23 l13 h n k 2 h n k 1 3.Phân tích lực tác dụng từ bộ truyền: GVHD: Nguyễn Minh Tuấn Lớp :CĐTK7.2 SVTH: Bùi Ngọc Thanh Trường ĐH SPKT Hưng Yên ĐỒ ÁN MÔN HỌC CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY Khoa Cơ Khí F a2 F t2 F r2 F a1 F t1 F r1 nI nII F rx F r® III. Xác định đường kính và chiều dài các đoạn trục 1. Tính cho trục I CẦN PHẢI SỬA LẠI GVHD: Nguyễn Minh Tuấn Lớp :CĐTK7.2 SVTH: Bùi Ngọc Thanh Trường ĐH SPKT Hưng Yên ĐỒ ÁN MÔN HỌC CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY Khoa Cơ Khí l13 l11 l12 VẼ LẠI BIỂU ĐỒ LỰC GVHD: Nguyễn Minh Tuấn Lớp :CĐTK7.2 SVTH: Bùi Ngọc Thanh Trường ĐH SPKT Hưng Yên ĐỒ ÁN MÔN HỌC CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY Khoa Cơ Khí a. Xác định các lực tác dụng lên trục - Các lực tác dụng lên trục I gồm có: F rx = k x .F t công thức 5.20 tài liệu I trang 88 k x = 1.15 (bộ truyền nghiêng một góc nhỏ hơn 40 o so với đường nằm ngang) F rd . = F rx =1,15. 1238,758 =1424,5717 (N) Góc nghiêng đường nối tâm bộ truyền ngoài α = 25 0 → F rd y == F rd . .cos25 o = 1424,5717 .cos 25 o = 1291,1 (N) F rd x = = F rd . .sin25 o = 1424,5717.sin 25 o = 602,05 (N) Lực tác dụng lên bộ truyền bánh răng như đã tính : * F t1 = F t2 = 1238,758 N * F r1 = F a2 = 357,48 N * F a1 = F r2 = 125,562 N • Tính phản lực tại các gối đỡ B và C: - Giả sử chiều của các phản lực tại các gối đỡ B và C theo hai phương x và y như hình vẽ. Ta tính toán được các thông số như sau: + Phản lực theo phương của trục y: ΣM x B = F rd y .L 12 – Y C . L 11 + F r1 . l 13 - F a1 . 2 1m d = 0 -> Y C = 1 1 13 12 1 11 . . 2 rd m r y a d F l F l F l + − Y C = 59,0625 357,48.116,08 1291,1.58 - 125,562. 2 70 + = 1609,6 N; GVHD: Nguyễn Minh Tuấn Lớp :CĐTK7.2 SVTH: Bùi Ngọc Thanh Trường ĐH SPKT Hưng Yên ĐỒ ÁN MÔN HỌC CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY Khoa Cơ Khí ΣF (y) = -F rd y + Y B - Y C + F r1 = 0 -> Y B = F rd y + Y C - F r1 =1291,1 + 1609,6 – 357,48 = 2543,22 N Do đó Y C , Y B có chiều đúng là chiều đã giả sử trên hình vẽ. + Phản lực theo phương của trục x: ΣM B y = 12 11 1 13 . . . 0 x rd C t F l X l F l− + = ⇒ X C = 602,05.58+1238,758.116,08 2553,056 70 = N ΣF (x) =F x rd - X B + C 1 X t F− = 0 ⇒ X B = C 1 X x rd r F F + − = 602,05 + 2553,056 – 357,48 = 2797,626 N Do đó chiều đúng của X C là chiều giả thiết trên hình vẽ. chiều đúng của X B là chiều giả thiết trên hình vẽ. b.Tính đường kính của trục Theo phần chọn sơ bộ đường kính trục, ta có d sb I = 25 mm, vật liệu chế tạo trục là thép 45, tôi cải thiện, có σ b ≥ 600 Mpa; theo bảng 10. 5 – tr 195 – [1] tập 1, ta có trị số của ứng suất cho phép của vật liệu chế tạo trục là: [σ] = 67 Mpa. Đường kính tại các mặt cắt trên trục được xác định theo công thức: d = 3 ].[1,0 σ td M Trong đó: M td – Mô men tương đương trên các mặt cắt, được tính theo công thức sau: M td = 2 2 2 0,75. x y z M M M+ + (4.9) GVHD: Nguyễn Minh Tuấn Lớp :CĐTK7.2 SVTH: Bùi Ngọc Thanh Trường ĐH SPKT Hưng Yên ĐỒ ÁN MÔN HỌC CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY Khoa Cơ Khí • Xét các mặt cắt trên trục I: + Xét mặt cắt trục tại điểm A - điểm có lắp then với bánh đai bị động của bộ truyền: - Mô men uốn M A x = M A y = 0 - Mô men xoắn M A z = T I = 36582,06Nmm; - Mô men tương đương trên mặt cắt A: M A td = 2 0,75.(36582,06) = 31680,99 Nmm - Kích thước của trục tại mặt cắt A: d A = 3 31680,99 0,1.67 = 16,784 mm; - Do mặt cắt tại A có rãnh then nên đường kính trục cần tăng thêm 4%, theo đó ta tính được đường kính của trục tại mặt cắt A là: d A = 16,784 + 0,04. 16,784 = 17,455 mm chọn d A =20 mm + Xét mặt cắt trục tại điểm B - điểm có lắp vòng bi với lỗ của hộp giảm tốc: - Mô men uốn M B y = -F y rd . L 12 = -1291,1. 58 = − 74883,8 Nmm; - Mô men uốn M B x = F x rd . L 12 = 602,05. 58 = 34918,9 Nmm; - Mô men xoắn M B z =T z B = 36582,06 Nmm; - Mo men tương đương trên mặt cắt B: M B td = 2 2 2 34918,9 74883,8 0,75.36582,06 + + = 88490,67 Nmm; - Kích thước của trục tại mặt cắt B: d B = 3 88490,67 0,1.67 = 23,64 mm + Xét mặt cắt trục tại điểm C - điểm có lắp vòng bi với lỗ của hộp giảm tốc: - Mô men uốn M C y : M C y = F r1 (l 13 -l 11 )-F a1 . 1 2 m d =357,48(116,08-70)-125,562. 59,0625 2 GVHD: Nguyễn Minh Tuấn Lớp :CĐTK7.2 SVTH: Bùi Ngọc Thanh Trường ĐH SPKT Hưng Yên ĐỒ ÁN MÔN HỌC CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY Khoa Cơ Khí =127646,68 Nmm - Mô men uốn M C x : M C x = F t1 (l 13 -l 11 ) =1238,758. (116,08-70) =57081,97 Nmm - Mô men xoắn M C z = T z C = 36582,06 Nmm; - Momen tương đương trên mặt cắt C: M C td = 2 2 2 (57081,97) (127646,68 ) 0,75(36582,06 )+ + = 143232,55 Nmm; - Kích thước của trục tại mặt cắt C: d C = 3 143232,55 0,1.67 = 27,75mm; - Như vậy để tăng khả năng công nghệ trong quá trình chế tạo trục, và đồng bộ khi chọn ổ lăn, ta chọn kích thước của ngõng trục tại B và C là như nhau: d B = d C = 30 mm. + Xét mặt cắt trục tại vị trí lắp bánh răng D: - Mô men uốn M x D = 0; - Mô men uốn M y D = M a1 =F 1 1 . 2 m a d = 125,562. 59,0625 2 =3708 Nmm - Mô men xoắn M D z = 36582,06 Nmm; - Mô men tương đương trên mặt cắt D: M D td = 2 2 3708 0,75.(36582,06 )+ = 31897,25 Nmm; - Kích thước của trục tại mặt cắt D: d D = 3 31897,25 0,1.67 = 16,82 mm - Do tại mặt cắt D có lắp bánh răng côn, cần có rãnh then nên kích thước của trục phải tăng thêm 4%, theo đó kích thước của trục tại mặt cắt D là: d D = 16,82 + 0,04. 16,82 = 17,49 mm GVHD: Nguyễn Minh Tuấn Lớp :CĐTK7.2 SVTH: Bùi Ngọc Thanh [...]... SPKT Hưng Yên Khoa Cơ Khí ĐỒ ÁN MÔN HỌC CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY Từ yêu cầu về độ bền, lắp ghép (dễ tháo lắp và cố định các chi tiết trên trục) , khả năng công nghệ ta chọn đường kính các đoạn trục như sau: d A = 20 mm d B = d C = 30 mm d D = 20 mm GVHD: Nguyễn Minh Tuấn Lớp :CĐTK7.2 SVTH: Bùi Ngọc Thanh Trường ĐH SPKT Hưng Yên Khoa Cơ Khí ĐỒ ÁN MÔN HỌC CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY 2 Tính trục II SỬA LẠI BẢN VẼ############################3... Cơ Khí ĐỒ ÁN MÔN HỌC CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY 1 Kiểm bền cho trục I Nhìn vào biểu đồ mômen và kết cấu trục ta thấy mặt cắt tại C nguy hiểm nhất so với vị trí lắp ổ lăn tại B,và mặt cắt tại D có rãnh then nguy hiểm hơn mặt cắt tại A Ta chưa biết mặt cắt tại C và D đâu là mặt cắt nguy hiểm nhất Do đó ta kiểm nghiệm trục cho mặt cắt tại C và D Từ công thức: với Với trục có tiết diện tròn : Wj = ; Với trục có... Hưng Yên Khoa Cơ Khí ĐỒ ÁN MÔN HỌC CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY Thay vào ta được: Vậy trục I đảm bảo điều kiện bền mỏi 2 Kiểm bền mỏi cho trục II Nhìn vào biểu đồ mômen và kết cấu trục ta thấy mặt cắt tại G nguy hiểm nhất so với vị trí lắp ổ lăn tại E,và mặt cắt tại F có rãnh then nguy hiểm hơn mặt cắt tại H Ta chưa biết mặt cắt tại F và G đâu là mặt cắt nguy hiểm nhất Do đó ta kiểm nghiệm trục cho mặt cắt tại... =119036,08 Nmm - Kích thước của trục tại mặt cắt F: dF = = 28,768 mm - Do mặt cắt tại F có rãnh then nên đường kính trục cần tăng thêm 4%, theo đó ta tính được đường kính của trục tại mặt cắt A là: GVHD: Nguyễn Minh Tuấn Lớp :CĐTK7.2 SVTH: Bùi Ngọc Thanh Trường ĐH SPKT Hưng Yên Khoa Cơ Khí ĐỒ ÁN MÔN HỌC CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY dF = 28,768 + 0,04 28,768 = 29,92 mm + Xét mặt cắt trục tại điểm G - điểm có lắp... Khí ĐỒ ÁN MÔN HỌC CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY dE= dG= 35 mm dH= 28 mm IV .Tính toán mối ghép then a Chọn và kiểm nghiệm mối ghép then cho trục I : – Chọn then : Theo bảng 9.1a/t173/q1 , với đường kính trục chỗ lắp then là d=20 mm Ta chọn loại then là then bằng có : Bề rộng then : b = 6mm Chiều cao then : h = 6mm Chiều sâu rãnh then trên trục : = 3,5 mm Chiều dài then theo tiết diện chứa bánh răng nhỏ là : Lấy... bảng 9.5/t178/q1 Ta được ; Then lắp trên bánh răng côn lớn: < 150 Then trên bánh xích nhỏ :