Đồ án Chi tiết máy - Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ, dung sai và lắp ghép, nguyên lý máy

5.17-NHL F0 = Kf.a.qm.g = 6.1,72.5,5.9,8 = 556,25 N Lực tác dụng lên trục xác định theo công thức 5.19 NHL Fr = Km.Ft = 1,15 . 12958,62 = 14902,4 N Thông số của bộ truyền: d1= pc.z1/ 3,14= 303,3 mm d01 = d1 + 0,7.pc = 330 mm d2 = pc. z2/ 3,14= 958,6 mm d02 = d2 + 0,7.pc = 985,3 mm ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY GVHD: TRẦN TIẾN ĐẠT SVTH: HUỲNH PHẠM MINH TUẤN 15 C. THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG. Đây là bộ truyền kín, ta tính toán theo độ bền mỏi tiếp xúc để tránh hiện tượng bong tróc rỗ bề mặt và kiểm nghiệm lại theo điều kiện bền uốn. I. THIẾT KẾ BÁNH RĂNG CẤP NHANH RĂNG THẲNG Momen xoắn trên trục bánh dẫn T1=272109,6 . Tí số truyền u1 = 3,08 Vòng quay n1=730 Chọn vật liệu cho bánh dẫn và bánh bị dẫn Chọn thép 40Cr được tôi cải thiện. Theo bảng 6.13, tài liệu [3], ta chọn độ cứng bánh dẫn HB1 = 250 và độ cứng bánh bị dẫn HB2 = 230. Vật liệu này có khả năng chạy rà tốt. 1. Số chu kỳ làm việc tương đương: ❖ NHE1 = 60c∑( 𝑇𝑖 𝑇𝑚𝑎𝑥 )3 niti = 60.1.730.[(1)3. 0,7 + (0,8)3. 0,3].24000 = 8,97.108 chu kỳ ❖ NHE2 = 𝑁𝐻𝐸1 𝑢 = 8,97 . 108 3,08 = 2,91.108 chu kỳ ❖ NFE1 = 60c∑( 𝑇𝑖 𝑇𝑚𝑎𝑥 )6 niti = 60.1.730.[(1)6. 0,7 + (0,8)6. 0,3].24000 = 8,2.108chu kỳ ❖ NFE2 = 𝑁𝐹𝐸1 2,97 = 8,2 .108 3,08 = 2,66.108 chu kỳ 2. Số chu kỳ làm việc cơ sở: NHO1 = 30.HB1 2,4= 30.2502,4 = 1.71.107 chu kì NHO2 = 30.HB2 2,4 = 30.2302,4 = 1.39.107 chu kì NFO1 = NFO2 = 5.106 chu kì (Trang 226 Nguyễn Hữu Lộc) ❖ Vì: NHE1 > NHO1, NHE2 > NHO2, NFE1 > NFO1, NFE2 > NFO2 ⇨ chọn KHL1 = KHL2 = KFL1 = KFL2 = 1 3. Ứng suất tiếp xúc cho phép: ❖ [σH1] = σOHlim1 0.9.𝐾𝐻𝐿1 𝑠𝐻1 = 570. 0.9.1 1.1 = 466.36 Mpa ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY GVHD: TRẦN TIẾN ĐẠT SVTH: HUỲNH PHẠM MINH TUẤN 16 ❖ [σH2] = σOhlim2 0.9∗𝐾𝐻𝐿2 𝑠𝐻2 = 530. 0.9∗1 1.1 = 433,63 Mpa ❖ Ta có: [𝜎𝐻] = 0.5. (𝜎𝐻1 + 𝜎𝐻2) = 450 𝑀𝑃𝑎 So sánh với điều kiện (6.41) NHL:       MPaHHH 0375,542.25,145063,433 minmin ===  (1,25 đối với truyền động bánh răng trụ, còn 1,15 đối với truyền động bánh răng côn nghiêng hoặc răng cung tròn) Thỏa mãn điều kiện, nên ta chọn:   MPaH 450= 4. Ứng suất uốn cho phép: ❖ [σF1] = 𝜎𝑂𝐹𝑙𝑖𝑚1𝐾𝐹𝐶 𝑠𝐹1 KFL1 = 450.1 1.75 . 1 = 257.14 Mpa ❖ [σF2] = 𝜎𝑂𝐹𝑙𝑖𝑚2𝐾𝐹𝐶 𝑠𝐹2 KFL2 = 414.1 1.75 . 1 = 236,57 Mpa 5. Xác định sơ bộ khoảng cách trục: aw = Ka(u+1) √ 𝑇1𝐾𝐻𝛽 𝜓𝑏𝑎[𝜎𝐻]2𝑢1 3 trang 95/ TL 1 Theo bảng 6.5 TL1 Ka = 50 ứng với bánh răng trụ thẳng Theo bảng 6.15 TL2 chọn 𝜓𝑏𝑎 = 0,4 (do bánh răng nằm đối xứng so với các ổ trục) ⇨ ψbd = 𝜓𝑏𝛼(𝑢+1) 2 = 0.4.(3,08+1) 2 = 0,816 Theo bảng 6.4 TL2, với ψbd = 0,816 tra được 𝐾𝐻𝛽= 1,06 ⇨ 50. (3,08+1)√ 272109,6.1,06 0,4.4502.3,08 3 = 214,1 mm Chọn aw1 = 220 mm 6. Chọn modun răng: m= (0.01÷0.02) aw = (0,01÷0,02).220= 2,2÷4,4 Theo tiêu chuẩn thống nhất với cấp nhanh ta chọn m = 3 7. Xác định góc nghiêng răng và số răng: Số răng bánh dẫn là: ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY GVHD: TRẦN TIẾN ĐẠT SVTH: HUỲNH PHẠM MINH TUẤN 17 𝑧1 = 2𝑎𝑤 𝑚. (𝑢 + 1) = 2.220 3(3,08 + 1) = 35,9 (𝑟ă𝑛𝑔) Chọn z1 = 36 răng suy ra z2 = 36.3,08 = 110,88 răng Chọn z2 = 111 răng Tính lại tỉ số truyền: u = 𝑧2 𝑧1 = 111 36 = 3,0833 Δu=0,11% < 2% (Thỏa mãn) 8. Tính lại khoảng cách trục: aω = 𝑚𝑛(𝑧1+𝑧2) 2 = 3 . (36+111) 2 = 220,5 mm Vậy chọn aω = 220,5 mm 9. Xác định các kích thước bộ truyền bánh răng: Đường kính vòng chia: dω1 = 𝑚𝑛𝑧1 = 3.36 = 108 mm dω2 = 𝑚𝑛𝑧2 = 3.111= 333 mm Đường kính vòng đỉnh: da1 = dω1 + 2mn = 114 mm da1 = dω2 + 2mn =339 mm Đường kính vòng đáy: df1 = d1 – 2,5mn = 100,5 mm df2 = d2– 2,5mn = 325,5 mm Chiều rộng vành răng: bw2 = ψbd dω = 0,816.108 = 88,128 mm Chọn bw2 = 88 mm bw1 = 92 10. Vận tốc vòng và cấp chính xác của bộ truyền bánh răng: v = 𝜋𝑑𝜔1𝑛 60000 = 𝜋.108.730 60000 = 4,1 m/s Tra bảng 6.13 Trịnh Chất ta chọn cấp chính xác bộ truyền là 8, Theo bảng 6.14 ta chọn 𝐾𝐻𝛼=1,09; 𝐾𝐹𝛼= 1,27 ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY GVHD: TRẦN TIẾN ĐẠT SVTH: HUỲNH PHẠM MINH TUẤN 18 11. Xác định lực tác dụng lên bộ truyền: ❖ Lực vòng Ft Ft1 = 2 . 𝑇1 𝑑𝑤1 = 2 . 272109,6 108 = 5039,1 N ❖ Lực hướng tâm Fr1 = Fr2 = 𝐹𝑡1𝑡𝑔20 = 1834,1 N ❖ Lực pháp tuyến: Fa1 = Fa2 = 𝐹𝑡1 𝑐𝑜𝑠𝛼𝑡𝑤 = 5362,5 (N) 12. Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc: ❖ ZM = 275 MPa1/2 ( Các bánh răng bằng thép) ❖ ZH = √ 2𝑐𝑜𝑠𝛽 𝑠𝑖𝑛2𝛼𝑡𝜔 atw = 20 (Do là bánh răng trụ thẳng) 𝛽 = 0 (Do là bánh răng trụ thẳng) ⇨ ZH = √ 2 . 1 𝑠𝑖𝑛2 . 20 = 1,764 ❖ Theo 6.36a TL1 ta có: Zε = √(4 − 𝜀𝑎)/3 εα = [1,88 − 3,2 ( 1 𝑧1 + 1 𝑧2 )] 𝑐𝑜𝑠β = [1,88 − 3,2 ( 1 36 + 1 111 )] . 1 = 1,762 ⇨ Zε = √(4 − 1,762)/3 = 0,86 ❖ Hệ số KHV được tính theo công thức: KHV = 1 + 𝑉𝐻𝑏𝜔𝑑𝜔1 2𝑇1𝐾𝐻𝛼𝐾𝐻𝛽 vH = 𝛿𝐻𝑔0𝑣√ 𝑎𝜔 𝑢 = 0,006 . 56 . 4,1 . √ 220,5 3,0833 = 11,6 (Theo bảng 6.15 và 6.16 Trịnh Chất 𝛿𝐻 = 0,006; go = 56) ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY GVHD: TRẦN TIẾN ĐẠT SVTH: HUỲNH PHẠM MINH TUẤN 19 ( 𝐾𝐻𝛽 = 1,06 bảng 6.7 Trịnh Chất) ⇨ KHV = 1 + 11,6 . 88 . 108 2 . 272109,6 . 1,09 . 1,06 = 1,17 ⇨ KH= KHV. 𝐾𝐻𝛼 . 𝑘𝐻𝛽 =1,17.1,09.1,06 = 1,35 Ta được : σH = 𝑍𝑀𝑍𝐻𝑍𝜀 𝑑𝜔1 √ 2.𝑇1𝐾𝐻(𝑢+1) 𝑏.𝑢 = 275 . 1,764 . 0,86 108 √ 2 .272109,6 . 1,35.(3,0833+1) 88. 3,0833 = 356,36 N Tính lại [𝝈𝑯]: [𝜎𝐻] = [𝜎𝐻].Zv. Zr KxH ( Zv = 1, hệ số ảnh hưởng bởi vận tốc vòng– Trường hợp v< 5m/s) ( Zr = 0,9 . hệ số ảnh hưởng bởi độ nhám bề mặt) (KxH = 1) ⇨ [𝜎𝐻] = 450 . 0,9 . 1 . 1 = 405 N Vậy σH < [𝜎𝐻] nên thỏa điều kiện tiếp xúc. 13. Kiểm nghiệm độ bền uốn: ❖ Số răng tương đương: ⇨ YF1 = 3.47+ 13.2 36 = 3,8 ⇨ YF2 = 3.47+ 13.2 111 = 3,6 ❖ Ứng suất uốn tính toán: 𝜎𝐹1 = 2 𝑇1 𝐾𝐹𝑌𝐹𝑌𝜀 𝑏𝑤𝑚𝑛.𝑑𝑤 Theo bảng 6.4 TL2 và bảng 6.14 Trịnh Chất: KFβ = 1,11 KFα = 1,27 ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY GVHD: TRẦN TIẾN ĐẠT SVTH: HUỲNH PHẠM MINH TUẤN 20 Theo bảng 6.15TL1, 𝛿𝐹= 0,016 , g0 = 56 vF = 𝛿𝐹𝑔0𝑣√ 𝑎𝜔 𝑢 = 0,016.56. 4,1. √ 220,5 3,0833 = 31,06 KFV = 1 + 𝑉𝐹𝑏𝜔𝑑𝜔1 2𝑇1𝐾𝐹𝛼𝐾𝐹𝛽 ⇨ KFV = 1,38 ⇨ KF = KFβ KFα KFV = 1,38.1,27.1,1 = 1,9 𝑌𝜀= 1/εα = 1/1,9 = 0,526 Suy ra : 𝜎𝐹1= 2 . 272109,6 . 1,9 . 3,8 .0,526 88 . 108 . 3 = 72,49 < [σF1] = 257,11 ⇨ 𝜎𝐹2 = 𝜎𝐹1. 𝑌𝐹2 𝑌𝐹1 = 68,67 < [σF2] = 236,57 Vậy thỏa mãn điều kiện bền uốn. II. THIẾT KẾ BÁNH RĂNG CẤP CHẬM RĂNG NGHIÊNG: Momen xoắn trên trục bánh dẫn T2= 796605,63/2= 398302,815. Tỉ số truyền u2 = 2,6 n2 = 237,01 Chọn vật liệu cho bánh dẫn và bánh bị dẫn: Chọn thép 40Cr được tôi cải thiện. Theo bảng 6.13, tài liệu [3], ta chọn độ cứng bánh dẫn HB1 = 250 và độ cứng bánh bị dẫn HB2 = 230. Vật liệu này có khả năng chạy rà tốt. 1. Giới hạn mỏi tiếp xúc và uốn của bánh răng: Đối với bánh dẫn: HB1 = 250 σOHlim1 = 2HB1 + 70 = 2.250+70 = 570 Mpa sH1 = 1,1 σOFlim1 = 1,8HB1 =1,8.250 = 450 Mpa sF1 = 1,75 ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY GVHD: TRẦN TIẾN ĐẠT SVTH: HUỲNH PHẠM MINH TUẤN 21 Đối với bánh bị dẫn: HB2 = 230 σOHlim2 = 2HB2 + 70 = 2.230 + 70 = 530 Mpa sH2 = 1,1 σOFlim2 = 1,8HB2 =1,8.230 = 414 Mpa sF2 = 1,75 2. Số chu kỳ làm việc cơ sở: NHO1 = 30 𝐻𝐵1 2.4 = 30.2502.4 = 1.71.107 chu kì NHO2 = 30 𝐻𝐵2 2.4 = 30.2302.4 = 1.39.107 chu kì NFO1 = NFO2 = 5.106 chu kì (Trang 226 NHL) 3. Số chu kỳ làm việc tương đương: Xác định theo sơ đồ tải trọng: Số lần ăn khớp của mỗi răng trên 1 vòng quay c = 1 Thời hạn sử dụng: Lh = 300 . 5 . 2 . 8 = 24000 giờ mH = 6 NHE1 = 60c∑( 𝑇𝑖 𝑇𝑚𝑎𝑥 )3 niti = 60. 1. 237,01.[(1)3. 0,7 + (0,8)3. 0,3] . 24000 = 2,91 . 108 chu kỳ NHE2 = 𝑁𝐻𝐸1 𝑢 = 2,91 . 108 2,6 = 1,12 . 108 chu kỳ NFE1 = 60c∑( 𝑇𝑖 𝑇𝑚𝑎𝑥 )6 niti = 60. 1 . 237,01 .[(1)6. 0,7 + (0,8)6. 0,3] . 24000 = 2,66 . 108 chu kỳ NFE2 = 𝑁𝐹𝐸1 𝑢 = 2,66 .108 2,6 = 1,02. 108 chu kỳ Vì NHE1 > NHO1 ,NHE2 > NHO2 ,NFE1 > NFO1 ,NFE2 > NFO2 ⇨ Chọn KHL1 = KHL2 = KFL1 = KFL2 = 1 4. Ứng suất tiếp xúc cho phép: [σH1] = σOHlim1 0.9.𝐾𝐻𝐿1 𝑠𝐻1 = 570. 0.9.1 1.1 = 466.36 Mpa ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY GVHD: TRẦN TIẾN ĐẠT SVTH: HUỲNH PHẠM MINH TUẤN 22 [σH2] = σOHlim2 0.9.𝐾𝐻𝐿2 𝑠𝐻2 = 530. 0.9.1 1.1 = 433,63 Mpa Ta có: [𝜎𝐻] = 0.5. (𝜎𝐻1 + 𝜎𝐻2) = 450 𝑀𝑃𝑎 So sánh với điều kiện (6.41) tài liệu thầy Nguyễn Hữu Lộc:       MPaHHH 0375,542.25,145063,433 minmin ===  ( 1,25 đối với truyền động bánh răng trụ, còn 1,15 đối với truyền động bánh răng côn nghiêng hoặc răng cung tròn) Thỏa mãn điều kiện, nên ta chọn:   MPaH 450= 5. Ứng suất uốn cho phép: [σF1] = 𝜎𝑂𝐹𝑙𝑖𝑚1𝐾𝐹𝐶 𝑠𝐹1 KFL1 = 450.1 1.75 . 1 = 257.14 Mpa [σF2] = 𝜎𝑂𝐹𝑙𝑖𝑚2𝐾𝐹𝐶 𝑠𝐹2 KFL2 = 414.1 1.75 . 1 = 236,57 Mpa 6. Xác định sơ bộ khoảng cách trục: aw1 = Ka(u+1)√ 𝑇1𝐾𝐻𝛽 𝜓𝑏𝑎[𝜎𝐻]2𝑢1 3 (Trang 95/ TL1) Theo bảng 6.5 TL1 Ka = 43 ứng với bánh răng trụ nghiêng Theo 6.6 TL1 chọn 𝜓𝑏𝑎 = 0,25 do bánh răng không nằm đối xứng so với các ổ trục ⇨ ψbd = 𝜓𝑏𝛼(𝑢+1) 2 = 0,25 .(2,6+1) 2 = 0,45 Theo bảng 6.4 TL2, với ψbd = 0,45 tra được 𝐾𝐻𝛽= 1,025 ⇨ 43. (2,6+1)√ 398302,815.1,025 0,25.2,6.450.450 3 = 225,75 mm Ta chọn khoảng cách trục theo tiêu chuẩn: Trang 98 Trịnh Chất aw2= 230 mm 7. Chọn modun răng: m = (0.01÷0.02) aw2 = (0,01÷0,02).230 = 2,3÷4,6 Theo tiêu chuẩn ta chọn m = 3 ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY GVHD: TRẦN TIẾN ĐẠT SVTH: HUỲNH PHẠM MINH TUẤN 23 8. Xác định góc nghiêng răng và số răng: Từ điều kiện 80 ≤ β ≤ 200 Suy ra: 2.230.𝑐𝑜𝑠200 3.(2,6+1) ≤ z3 ≤ 2.230.𝑐𝑜𝑠80 3.(2,6+1) 40,02 ≤ z3 ≤ 42,2 Chọn z3 = 41 răng ⇨ z4 = 41.2,6 = 106,6 răng ⇨ Chọn z4 =107 răng Tính lại tỉ số truyền u = 𝑧4 𝑧3 = 107 41 = 2,61 (Sai số 0,38% < 2%) Góc nghiêng răng: β = arccos 𝑚(𝑧1+𝑧2) 2𝑎𝑤 = 15,2𝑜 9. Xác định các kích thước bộ truyền bánh răng: Đường kính vòng chia: dω3 = 𝑚𝑧3 𝑐𝑜𝑠𝛽 = 3.41 𝑐𝑜𝑠15,2 = 127,5 mm dω4 = 𝑚𝑧4 𝑐𝑜𝑠𝛽 = 3.107 𝑐𝑜𝑠15,2 = 332,64 mm Đường kính vòng đỉnh: da3 = dω3 + 2m = 133,5 mm da4 = dω4 + 2m = 338,64 mm Đường kính vòng đáy: df3 = dω3 – 2,5m = 120 mm df4 = dω4 – 2,5m = 325,14 mm Tính lại khoảng cách trục: aω = 𝑚𝑛(𝑧3 + 𝑧4) 2𝑐𝑜𝑠𝛽 = 3(41+107) 2.𝑐𝑜𝑠15,2 ≈ 230,05 mm Chiều rộng vành răng: bw4 = ψbd dω = 0,4 .127,5 = 57,375 mm Chọn bw4 = 60 mm bw3= 65 mm ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY GVHD: TRẦN TIẾN ĐẠT SVTH: HUỲNH PHẠM MINH TUẤN 24 10. Vận tốc vòng và cấp chính xác của bộ truyền bánh răng: v = 𝜋𝑑𝜔1𝑛 60000 = 𝜋.127,5.237,01 60000 = 1,58 m/s Tra bảng 6.13 Trịnh Chất ta chọn cấp chính xác bộ truyền là 9, vgh = 6m/s. Theo bảng 6.14 ta chọn 𝐾𝐻𝛼=1,13; 𝐾𝐹𝛼= 1,37 11. Xác định lực tác dụng lên bộ truyền: Lực vòng:( Theo 6.16 Nguyễn Hữu Lộc) Ft1= Ft2 = 2.𝑇1 𝑑𝑤1 = 2 .398302,815 127,5 = 6247,9 N Lực hướng tâm: Fr1= Fr2 = 𝐹𝑡1𝑡𝑔20 𝑐𝑜𝑠𝛽 = 6247,9 . 𝑡𝑔20 𝑐𝑜𝑠15,2 = 2356,5 N Lực dọc trục: Fa1 = Ft1 tgβ = 6247,9.tg15,2 = 1697,52 N 12. Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc ❖ ZM = 275 MPa1/2 (Các bánh răng bằng thép) ❖ Ta có: Góc ăn khớp trong mặt mút bánh răng nghiêng không dịch chỉnh: αtω = arctan( 𝑡𝑔20 𝑐𝑜𝑠𝛽 ) = arctan( 𝑡𝑔20 𝑐𝑜𝑠15,2 ) = 20,66o ⇨ ZH = √ 2𝑐𝑜𝑠𝛽 𝑠𝑖𝑛2𝛼𝑡𝜔 = √ 2.𝑐𝑜𝑠15,2 𝑠𝑖𝑛 (2 . 20,66𝑜) = 1,71 Hệ số trùng khớp ngang εα: εα = [1,88 − 3,2 ( 1 𝑧3 + 1 𝑧4 )] 𝑐𝑜𝑠β = [1,88 − 3,2 ( 1 41 + 1 107 )] 𝑐𝑜𝑠15,2 = 1,71 ⇨ Zε = √ 1 𝜀𝑎 = √ 1 1,603 = 0,76 Hệ số KHV được tính theo công thức: KHV = 1 + 𝑉𝐻𝑏𝜔𝑑𝜔1 2𝑇1𝐾𝐻𝛼𝐾𝐻𝐵 ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY GVHD: TRẦN TIẾN ĐẠT SVTH: HUỲNH PHẠM MINH TUẤN 25 vH = 𝛿𝐻𝑔0𝑣√ 𝑎𝜔 𝑢 = 0,002 . 73 . 1,58 . √ 230 2,61 = 2,17 Theo bảng 10.2 TL3 𝛿𝐻 = 0,002; go = 73 ⇨ KHV = 1 + 2,17 . 60 . 127,5 2 . 398302,815 . 1,13 . 1,025 = 1,02 Ta được : σH = 𝑍𝑀𝑍𝐻𝑍𝜀 𝑑𝜔1 √ 2𝑇1𝐾𝐻(𝑢+1) 𝑏𝑢 = 275 . 1,71 . 0,76 127,5 √ 2 . 398302,815 .1,02( 2,61+1) 60.2,61 = 383,63 Mpa Tính lại [𝝈𝑯]: [𝜎𝐻] = [𝜎𝐻].Zv. Zr KxH (Zv = 1-hệ số ảnh hưởng bởi vận tốc vòng– Trường hợp v < 5m/s) (Zr = 0,9-hệ số ảnh hưởng bởi độ nhám bề mặt) (KxH = 1) ⇨ [𝜎𝐻] = 450.0,9.1.1 = 405 N Vậy σH = 383,63 < [𝜎𝐻] 13. Kiểm nghiệm về độ bền uốn: Số răng tương đương: zv3 = 𝑧3 𝑐𝑜𝑠3𝛽 = 41 𝑐𝑜𝑠315,2 = 45,62 zv4 = z4 𝑐𝑜𝑠3𝛽 = 107 𝑐𝑜𝑠315,2 = 119,1 ⇨ YF3 = 3.47+ 13.2 𝑧𝑣3 = 3,76 ⇨ YF4 = 3.47+ 13.2 𝑧𝑣4 = 3,58 Ứng suất uốn tính toán: 𝜎𝐹1 = 2 𝑇2 𝐾𝐹𝑌𝐹𝑌𝜀𝑌𝛽 𝑏𝑤𝑚𝑛.𝑑𝑤 ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY GVHD: TRẦN TIẾN ĐẠT SVTH: HUỲNH PHẠM MINH TUẤN 26 Theo bảng 6.7 TL1, KFβ = 1,05 KFα = 1,37 Theo bảng 6.15TL2, 𝛿𝐹 = 0,006, g0 = 73 vF = 𝛿𝐹𝑔0𝑣√ 𝑎𝜔 𝑢 = 0,006.73.2,17√ 230 2,61 = 8,92 KFV = 1 + 𝑉𝐹𝑏𝜔𝑑𝜔1 2𝑇2𝐾𝐹𝛼𝐾𝐹𝛽 ⇨ KFV = 1,06 ⇨ KF = KFβ KFα KFV = 1,06.1,37.1,05 = 1,525 𝑌𝜀= 1/εα = 1/1,525 = 0,66 Yβ = 1- β/aw = 1- 15,2/230 = 0,93 Suy ra : 𝜎𝐹1= 2 . 398302,815 . 1,525 . 3,76 .0,66 . 0,93 60 . 127,5 . 3 = 122,16 < [σF1] ⇨ 𝜎𝐹2 = 𝜎𝐹1. 𝑌𝐹4 𝑌𝐹3 = 116,3 < [σF2] Vậy thỏa mãn điều kiện bền uốn. ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY GVHD: TRẦN TIẾN ĐẠT SVTH: HUỲNH PHẠM MINH TUẤN 27 Bảng kết quả tính: Các thông số Đơn vị Loại Cấp nhanh Cấp chậm Moment xoắn T Nmm 272109,6 398302,815 Tỉ số truyền u - 3,083 2,61 Số vòng quay n Vòng/phút 730 237,01 Khoảng cách trục aw mm 220,5 230 Modun m mm 3 3 Số răng z - Bánh nhỏ 36 41 Bánh lớn 111 107 Góc nghiêng răng 𝛽 Độ 0o 15,2o Đường kính vòng chia d mm Bánh nhỏ 108 127,5 Bánh lớn 333 332,64 Đường kính vòng đỉnh da mm Bánh nhỏ 114 133,5 Bánh lớn 339 338,64 Đường kính vòng đáy df mm Bánh nhỏ 100,5 120 Bánh lớn 325,5 325,14 Chiều rộng vành răng bw mm Bánh nhỏ 88 60 Bánh lớn 83 55 Vận tốc vòng v m/s 4,1 1,58 ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY GVHD: TRẦN TIẾN ĐẠT SVTH: HUỲNH PHẠM MINH TUẤN 28 Kiểm nghiệm điều kiện bôi trơn ngâm dầu: Mức dầu phải thỏa điều kiện: dầu ngập qua chân răng của bánh răng 2 và không được ngập quá 1/3 bán kính bánh răng 4 để tránh mất công suất do khuấy dầu. - Ta có biểu thức sau: 339 2 – 10 > 338,64 2 . 2 3 159,5>112,88: Ta chọn mức dầu cao: 149,5 mm, mức dầu thấp: 157,5 mm (so với tâm bánh răng lớn) Vậy hộp giảm tốc thoả điều kiện bôi trơn ngâm dầu. ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY GVHD: TRẦN TIẾN ĐẠT SVTH: HUỲNH PHẠM MINH TUẤN 29 C. THIẾT KẾ TRỤC Sơ đồ lực phân bố trên cơ cấu: Ta có: Ft1 = Ft2 = 2𝑇1 𝑑1 = 2.272109,6 108 = 5039,1 (N) Fr1 = Fr2 = Ft.tgαt = 5039,1.tg(20o) = 1834,1 (N) Fa1 = Fa2 = Ft. Tgβ = 5039,1.tg(0)= 0 (N) Ft3= Ft3’= Ft4= Ft4 = 2.𝑇2 d2 = 2 .398302,815 127,5 = 6247,9 (N) Fr3= Fr3’= Fr4= Fr4’= 𝐹𝑡1𝑡𝑔20 𝑐𝑜𝑠𝛽 = 2356,5 (N) ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY GVHD: TRẦN TIẾN ĐẠT SVTH: HUỲNH PHẠM MINH TUẤN 30 Fa3=Fa3’= Fa4=Fa4’= Ft.tgβ= 6247,9,8.tg15,2)= 1697,52 (N) Ftk= 2.𝑇 𝐷𝑜 = 2.287808,22 120 = 4796,8 (N) Trong đó: (Do dựa vào T= 287808,22 N.mm (Tra bảng 16.10a tập 2/68 TC) Frk = 0,3.Ftk = 1439,04 (N) Fx = 14902,4 (N) Lực từ xích tác dụng lên trục Do - đường kính vòng trong qua tâm các chốt Ftk - Lực vòng trên khớp nối Frk - Lực hướng tâm Fx - Lực từ khớp nối tác dụng lên trục 3.1.1 Tính sơ bộ đường kính trục: - Trục 1: 13 1 0,2[ ] T d   T1= 272109,6 (Nmm); [ ] = 20 (MPa) => d1 ≥40,8 mm  Chọn d1 = 40 (mm) - Trục 2: 3 22 ][2,0  T d  T2 = 796605,63 (Nmm); [ ] = 20 (MPa) => d2 = 58,4 mm  Chọn d2 = 60 (mm) Trục 3: T3 = 1968456,6 => d3 = 78,95 mm  Chọn d3 = 80 (mm) Theo bảng 10.2/189 sách tập 1 TC ta chọn chiều rộng ổ lăn tương ứng: d1= 40 (mm) => b01 = 25 (mm) d2= 60 (mm) => b02 = 31 (mm) d3= 80 (mm) => b03 = 39 (mm) ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY GVHD: TRẦN TIẾN ĐẠT SVTH: HUỲNH PHẠM MINH TUẤN 31 1. Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và các điểm đặt lực: ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY GVHD: TRẦN TIẾN ĐẠT SVTH: HUỲNH PHẠM MINH TUẤN 32 - Khoảng cách từ mặt cạnh của chi tiết quay tới thành trong của hộp hoặc khoảng cách giữa các chi tiết quay: K1 = ( 815) mm => lấy K1 =10 (mm). - Khoảng cách của mặt cạnh ổ đến thành trong của vỏ hộp. K2 = (515) mm => Lấy K2 =8 (mm). - Khoảng cách mặt cạnh chi tiết quay đến nắp ổ. K3= (1020) mm => Lấy K3 =15 (mm). - Chiều cao nắp ổ và đầu bulông: hn = (1520) mm => Lấy hn = 18 (mm). - Chiều dài may ơ nửa khớp nối: lmkn = (1,42,5).d1  lm13 = (1,42,5).d1 = (1,42,5).40 = (56100) mm.  Lấy lm13= 60 (mm). - Chiều dài mayơ bánh răng trụ: lm= (1,2 1,5).d • lm12 = lm23 = (1,2 1,5).d1 = (1,2 1,5).40= (48 60) mm. => Lấy lm12 = lm23 = 50 (mm). • lm22 = (1,2 1,5).d2 = (1,2 1,5).60= (72 90) mm. => Lấy lm22 = lm24 = 75 (mm). • lm32 = lm33=(1,2 1,5).d3 = (1,2 1,5).80= (96 120) mm.  Lấy lm32=lm33= 100 mm - Chiều dài may ơ đĩa xích. lm34 = (1,2 1,5).d3 => lm34 = (1,2 1,5).d3 = (96 120) mm  Lấy lm34 = 100 (mm). Theo sơ đồ tính khoảng cách, ta có: - Trục II: l22 = 0,5.(lm22 + b02) + k1 + k2 = 0,5.(75+31)+8+10 = 71 (mm). Khoảng cách từ gối đỡ 0 đến bánh răng trụ thứ hai: l23 = l22 + 0,5.(lm22 + lm23) + k1 = 71 + 0,5(75 +50) + 10 = 143,5 mm. Khoảng cách từ gối đỡ 0 đến bánh răng trụ thứ ba: l24 = 2.l23 - l22 = 2.143,5-71 = 216 mm. ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY GVHD: TRẦN TIẾN ĐẠT SVTH: HUỲNH PHẠM MINH TUẤN 33 Khoảng cách giữa hai gối đỡ 0 và 3: l21 = 2.l23 = 2.143,5 = 287 mm - Trục I: l12 = l23 = 143,5 (mm) l11 = l21 = 287 (mm). lc13 = 0,5.(lm13 + b01) + k3 + hn = 0,5.(60+23)+15+18 = 74,5 (mm). l13 = 2.l12 + lc13 = 2.143,5+74,5 = 361,5 (mm). - Trục III: l32 = l22 = 71 (mm). l33 = l24 =216 (mm). l31 = l21 =287 (mm). lc34 = 0,5.(lm34 + b03) + k3 + hn = 0,5.(100+39)+15+18 = 102,5 (mm).  Lấy lc34 = 105 (mm). 2. Xác định phản lực tại các gối đỡ: a/ Trục 1: • 1 0x xA t xC rkF R F R F= − + + = • 0 1 12 11 13 . . . 0y t xC rkM F l R l F l= − + + = RxC = 696,1 (N)  RxA = Ft1 – RxC – Frk = 5039,1 – 696,1 – 1439,04 = 2903,96 (N) • 1 0y yA r yCF R F R= − + = • 0 1 12 1 1 11 . . . 0x r a yCM F l F d R l= + − = (d1 = 108 mm) RyC = (Fr1. l12+ Fa1.d1/2) / l11 = 917,05 (N) • 1yA r yCR F R= − = 1834,1- 917,05= 917,05 (N). ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY GVHD: TRẦN TIẾN ĐẠT SVTH: HUỲNH PHẠM MINH TUẤN 34 Biểu đồ nội lực: ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY GVHD: TRẦN TIẾN ĐẠT SVTH: HUỲNH PHẠM MINH TUẤN 35 Ta có: NmmMMM yAxAA 000 222 1 2 11 =+=+= NmmTMM AAtdA 0075,0 2 1 2 11 ==+= NmmMMM xByBB 5,44461616,4239783,133889 222 1 2 11 =+=+= NmmTMM BBtdB 3,5032066,272109.75,05,44461675,0 222 1 2 11 =+=+= NmmMMM xCyCC 72,11224772,1122470 222 1 2 11 =+=+= NmmTMM CCtdC 6,2610216,272109.75,072,11224775,0 222 1 2 11 =+=+= NmmMMM yDxDD 000 222 1 2 11 =+=+= NmmTMM DDtdD 8,2356536,272109.75,0075,0 222 1 2 11 =+=+= Đường kính các thiết diện theo công thức: Dựa vào bảng 10.5 TL [1], với đường kính sơ bộ d1 = 40 mm, chọn sơ bộ   61MPa = ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY GVHD: TRẦN TIẾN ĐẠT SVTH: HUỲNH PHẠM MINH TUẤN 36 (Thép C45 tôi cải thiện với b ≥850 MPa)   3 \ 1,0  tdj j M d    1 331 0 0 0,1 0,1.61 tdE A M d mm   = =   1 331 503206,3 43,53 0,1 0,1.61 tdB B M d mm   = = Lấy dB1 = 45 mm (lắp bánh răng)   1 331 261021,6 34,98 0,1 0,1.61 tdC C M d mm   = = Lấy dC1= 40 mm = dA1 (Tiết diện lắp ổ lăn)   mm M d tdDD 4,34 58.1,0 8,235653 1,0 33 1 1 ==  Lấy dD1 = 36 mm (Lắp khớp nối) b/ Trục 2: • 3 2 3 ' 0x xA t t t xEF R F F F R= − + + + − = • 0 2 3 ' 3 22 23 24 21. . . . 0y t t t xEM F l F l F l R l= + + − = RxE = 6247,9.71+5039,1.146+6247,9.221 292 = 8767,45 (N) RxA = 2.6247,9+5039,1-8767,45= 8767,45 (N) ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY GVHD: TRẦN TIẾN ĐẠT SVTH: HUỲNH PHẠM MINH TUẤN 37 • 3 2 3 ' 0y yA r r r yEF R F F F R= − + − + = • ∑ Mxo = Fr3.l22 – Fr2.l23 + Fa2.d2:2 + Fr3’.l24 – RyE.l21 + Fa3.d3:2 – Fa3’.d3:2 = 0 (d2 = 333 mm, d3 = 127,5 mm) RyE = 1439,45 (N) RyA = 1439,45 (N) • Moment tập trung do Fa3, Fa3’ gây ra quanh trục x: Ma3 = Ma3’ = Fa3. 𝑑1 2 = 1697,52. 127,5 2 = 108216,9 (Nmm) Biểu đồ nội lực : ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY GVHD: TRẦN TIẾN ĐẠT SVTH: HUỲNH PHẠM MINH TUẤN 38 Ta có: • MA2 = ME 2= 0 MtđA2 = MtđE2 = 0 NmmMMM xByBB 9,63082295,62248895,102200 222 2 2 22 =+=+= NmmTMM BBtdB 45,718972815,398302.75,09,63082275,0 222 2 2 22 =+=+= 2 2 2 2 2 2 2 ( 31724,68) 805156,32 805781,08C C y C xM M M Nmm= + = − + = 2 2 2 2 2 2 20,75 805781,08 0,75.796605,63 1060763,2tdC C CM M T Nmm= + = + = NmmMMM xDyDD 9,63082295,62248895,102200 222 2 2 22 =+=+= NmmTMM DDtdD 45,718972815,398302.75,09,63082275,0 222 2 2 22 =+=+= Đường kính các thiết diện theo công thức: Dựa vào bảng 10.5 TL [1], với đường kính sơ bộ d2 = 60 mm, chọn sơ bộ   MPa54= (Thép C45 tôi cải thiện với b ≥850 MPa)   3 \ 1,0  tdj j M d    mm M dA tdA 0 54.1,0 0 1,0 2 33 2 ==  ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY GVHD: TRẦN TIẾN ĐẠT SVTH: HUỲNH PHẠM MINH TUẤN 39   mm M d tdBB 06,51 54.1,0 45,718972 1,0 33 2 2 ==  Lấy dB2 = 50 mm (đoạn trục lắp bánh răng)   2 332 1060763,2 58,13 0,1 0,1.54 tdC C M d mm   = = Lấy dC2= 55 mm (Đoạn trục lắp bánh răng)   mm M d tdDD 1,51 54.1,0 45,718972 1,0 33 2 2 ==  Lấy dD2= 50 mm (Đoạn trục lắp bánh răng)   mm M d tdEE 0 54.1,0 0 1,0 33 2 2 ==  Chọn dA2= dE2 = 45 mm (đoạn trục lắp ổ lăn) c/ Trục 3: Fy = Fx – RyA+Fr4+ Fr4’ + RyD=0 ∑MxD= Fx.(l31-lc34) – RyA.l31+Fr4.l33 – Fa4.d4/2 + Fa4’.d4/2 +Fr4’.l32 = 0 RyA= 22770,75 (N) RyD= 3155,35 (N) Fx= RxA-Ft4 - Ft4’+RxD= 0 ∑MyD= RxA.292 – Ft4.221 – Ft4’.71= 0 RxA= 6247,9 (N) RxD= 6247,9 (N) ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY GVHD: TRẦN TIẾN ĐẠT SVTH: HUỲNH PHẠM MINH TUẤN 40 Momen do Fa4, Fa4 gây ra quanh trục x: Ma4 = Ma4’ = Fa4. 𝑑1 2 = 1697,52. 332,64 2 = 282331,53 (Nmm) Biểu đồ nội lực: ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY GVHD: TRẦN TIẾN ĐẠT SVTH: HUỲNH PHẠM MINH TUẤN 41 Ta có: NmmMMM ExEyE 00 22 ==+= 2 2 2 20,75 0 0,75.1968456,6 1704733,42tdE E EM M T Nmm= + = + = 2 2 2 2 3 3 3 1564752 0 1564752A A y A xM M M Nmm= + = + = 2 2 2 2 3 3 30,75 1564752 0,75.1968456,6 2313993,27tdA A AM M T Nmm= + = + = 2 2 2 2 3 3 3 443600,9 768474,82 1099553,21B B y B xM M M Nmm= + = + = 2 2 2 2 3 3 30,75 1099553,21 0,75.1968456,6 2028579,13tdB B BM M T Nmm= + = + = NmmMMM xCyCC 5,4969619,44360085,224028 222 3 2 33 =+=+= NmmTMM CCtdC 9,9866603,984228.75,05,49696175,0 222 3 2 33 =+=+= NmmMMM xDyDD 000 222 3 2 33 =+=+= NmmTMM DDtdD 075,0 2 3 2 33 =+= Đường kính các thiết diện theo công thức: Dựa vào bảng 10.5 sách tập 1 thầy Trịnh Chất, với đường kính sơ bộ d3 = 80 mm, chọn sơ bộ   MPa52= (Thép C45 tôi cải thiện với b ≥850 MPa)   3 0,1 tdj j M d     3 333 1704733,42 68,95 0,1 0,1.52 tdE E M d mm   = = ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY GVHD: TRẦN TIẾN ĐẠT SVTH: HUỲNH PHẠM MINH TUẤN 42 Lấy dE3= 70 mm (tiết diện lắp dĩa xích)   3 33 2313993,27 3 76,34 0,1 0,1.52 tdAMdA mm   = = Lấy dA3= 75 mm (Lắp ổ lăn)   3 333 2028579,13 73,07 0,1 0,1.52 tdB B M d mm   = = Lấy dB3 = 80 mm (đoạn trục lắp bánh răng)   mm M d tdCC 46,57 52.1,0 9,986660 1,0 33 3 3 ==  Lấy dC3 = 80 mm (Đoạn trục lắp bánh răng)   mm M d tdDD 0 52.1,0 0 1,0 33 3 3 ==  Lấy dD2 = dA3 = 75 mm (Đoạn trục lắp ổ lăn) 3. Kiểm nghiệm độ bền trục theo độ bền mỏi: a/ Vật liệu trục: Thép C45 tôi cải thiện b=850 Mpa Ta có: - Giới hạn mỏi uốn -1 = 0,436b (Theo trang 196 TL1) = 0,436.850 = 370,6 MPa - Giới hạn mỏi xoắn -1 = 0,58-1 = 214,948 Mpa b/ Điều kiện kiểm tra trục theo độ bền mỏi: • Sj = Sj Sj √Sj 2 + Sj 2 ≥ [s] [s] = 1,5÷2,5: hệ số an toàn cho phép - sσj: hệ số an toàn chi tính riêng ứng suất pháp: Sj= −1 Kdjaj+σσmj - sτ : hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất tiếp: Sτj= τ−1 Kτdjτaj+ττmj ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY GVHD: TRẦN TIẾN ĐẠT SVTH: HUỲNH PHẠM MINH TUẤN 43 Theo bảng 10,7/ 197 TL1, ta có:  σ = 0,1  τ = 0,05 - Các trục của hộp giảm tốc đều quay, ứng suất uốn thay đổi theo chu kỳ đối xứng, do đó: aj = max j = 𝑀𝑗 𝑊𝑗 mj= 0 - Vì trục quay một chiều ứng suất thay đổi theo chu kỳ mạch động nên: - τmj= τaj = 𝜏𝑚𝑎𝑥𝑗 2 = Tj 2𝑊0𝑗 c/ Xác định hệ số an toàn ở các tiết diện nguy hiểm của trục: Theo kết cấu và biểu đồ moment trục ta thấy các tiết diện nguy hiểm cần được kiểm tra về độ bền mỏi: Trục 1: tiết diện B1 ( tiết diện lắp bánh răng); tiết diện D1 ( Lắp nối trục). Trục 2: hai tiết diện lắp bánh răng B2, C2, D2 Trục 3: