Đề tài Thiết kế hệ dẫn động băng tải với hộp giảm tốc bánh răng trụ hai cấp, đồng trục, dẫn bằng động cơ điện thông qua khớp nối và bộ truyền xích

phép * ứng suất uốn cho phép của bánh răng được tính theo CT 6.2[1]: = Trong bước tính sơ bộ lấy: = 1 t Trong đó: : ứng suất uốn cho phép ứng với số chu kỳ cơ sở. Theo bảng 6.2[1] ta có: =1,8.270 = 486 Mpa =1,8.220 = 396 Mpa Hệ số an toàn SF = 1,75 theo bảng 6.2[1]: Bộ truyền làm việc một chiều nên ta lấy: KFC = 1: Hệ số ảnh hưởng đặt tải. Hệ số tuổi thọ KFL3 = KFL4 = 1 Vậy thay số ta có: == 486/1,75.1,1 = 278 Mpa == 396/1,75.1,1 = 226 Mpa ứng suất uốn cho phép khi quá tải, theo CT 6.14[1]: Bánh 3: Max = 0,8. sch3 = 0,8. 580 = 464 Mpa Bánh 4: Max = 0,8. sch4 = 0,8. 450 = 360 Mpa 4. Tính khoảng cách trục. Xác định sơ bộ khoảng cách trục theo CT 6.15a[1]: t Trong đó: Ka : Hệ số phụ thuộc vào vật liệu của cặp bánh răng và loại răng (thẳng hay nghiêng hay chữ V), theo bảng 6.5[1] ta có Ka = 49,5 T2 là mômen xoắn trên trục bánh chủ động(bánh 3) T2 = 116229,20 N.mm = /: Hệ số chiều rộng bánh răng Ta chọn = 0,25 Từ đó ta có = 0,25. .(u2 +1) = 0,25.(3,8+1)/2 = 0,60 Theo công thức 6.16[1] Tra theo ứng với bảng 6.7[1] Ta có: =1,05 Thay vào ta có: mm Ta lấy = 202 mm 5. Các thông số ăn khớp. Môđun theo công thức 6.17[1]: m = (0,01 á 0,02) = 2,02 á 4,04 mm Theo dãy tiêu chuẩn (bảng 6.8[1]) ta chọn m = 2,5 Chọn sơ bộ: b = 0 Số răng của bánh răng nhỏ z3 Z3 =2aw2 .( Ta lấy Z3 = 33 răng Z4 = u.Z3 = 3,8.33 =125,4 Ta lấy Z4 =125 răng Zt =Z1+ Z2 =33 +125 răng = 158 răng Do vậy tỉ số truyền thực: um = Z4/Z3 = 125/33 = 3,79 Chiều rộng vành răng: bw = ja.aw = 0,25.202 = 50,50 mm dw3 = 2.aw2/(u+1) =2.202/(3,8+1) =84,17 6. Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc. + Yêu cầu cần phải đảm bảo: Ê [] theo CT 6.33[1]: w Trong đó: ZM : Hệ số xét đến ảnh hưởng cơ tính vật liệu, ZM = 274 Mpa (theo bảng 6.5[1]) ZH : Hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc theo CT 6.34[1] = = 1,72 w Trong đó: Góc profin răng bằng góc ăn khớp: = 20,4° tgbb = cosat.tgb = cos20%.tg(0)= 0ị bb = 0° Ze : Hệ số kể đến sự trùng khớp của răng, theo CT 6.36[1] KH: Hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc, theo công thức 6.39[1]: KH=KHb. KHV. KHa. KHb=1,15 KHa: Hệ số xét đến sự phân bố không đều của tải trọng, được xác định từ vận tốc vòng v. Vận tốc bánh dẫn theo công thức 6.40[1]: Vì v < 2 m/s , tra bảng 6.13[1] ta chọn cấp chính xác là 9 ị KHa=1,13 ( theo bảng 6.14[1] KHV : Theo công thức 6.4[1] w Trong đó: = 0,47 (, tra theo bảng 6.15[1] và bảng 6.16[1] ta có =0,002 và =73 ) ị KH=KHb. KHV. KHa=1,15.1.1,13 ằ1,3 * Vậy thay số: Tính chính xác ứng suất tiếp xúc cho phép: =.ZR.ZV.KXH Với v = 0,44 m/s ị ZV =1 (vì v < 2 m/s) Cấp chính xác động học là 9, chọn mức chính xác tiếp xúc là 8. Khi đó cần gia công đạt độ nhám là RZ = 2,5 1,25 mm. Do đó ZR = 0,95 Với da < 700 mm ị KXH = 1 ị [ ]= 472,5.1.0,95.1 ằ 448,88 Mpa Do đó Ê nên răng thoả mãn độ bền tiếp xúc 7. Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn. Yêu cầu : Ê , ứng suất uốn sinh ra tại chân răng không được vượt quá giá trị cho phép. Theo công thức 6.43[1]: = 2.T2.KF.Ye. Yb. YF3 / (bw.dw3.m) w Trong đó: T3 = 116229,20 N.mm bw= 50,50 mm dw3= 84,17 mm m = 2,5 Ye= 1/ea = 1/1,66 = 0,6: Hệ số xét đến sự trùng khớp Yb=1- b/140° = 1- 14,98° / 140° = 0,89 : Hệ số kể đến độ nghiêng của răng YF3: Hệ số dạng răng của bánh 3, tính theo số răng tương đương Ztđ3 Ztđ3 = = 33 /cos314,98 = 36,6 Tra bảng 6.18[1] ta có YF3 = 3,8 Ztđ4 = = 125 /cos14,980 = 138,66 Tra bảng 6.18[1] ta có YF4 = 3,6 KF : Hệ số tải trọng khi tính về uốn theo CT 6.45[1]: KF = KFb.KFa.KFV Tra theo ứng với bảng 6.7[1] ta có KFb=1,12 Với v < 2,5 m/s, tra bảng 6.14[1] , cấp chính xác 9 thì KFa=1,37 1,02 (theo CT 6.46[1]) 1,41 (theo CT 6.47[1]) Tra theo bảng 6.16[1] chọn = 73, theo bảng 6.15[1] chọn =0,006 KF = KFb.KFa.KFV = 1,13.1,37.1,02 = 1,60 = 2. 116229,20.1,60.0,6. 0,89. 3,8 / 50,50.84,17.2,5 = 71,02 Mpa =. YF4/ YF3 = 71,02 . 3,6/3,8 = 67,28 Mpa Ta thấy độ bền uốn được thoả mãn vì: < [] = 278 Mpa < [] = 226 Mpa Để đảm bảo sự ăn khớp khoảng cách trục a ta dịch chỉnh âm: xT(Dịch chỉnh) = - 2,25 8. Kiểm nghiệm răng về quá tải. ² Ta có: Kqt = Tmm / T = 1,4 = 343,68Mpa < []Max = 1260 Mpa = = 71,02.1,4 = 99,43 Mpa == 76,28.1,4 = 94,19 Mpa Vì < []Max = 464 Mpa, < []Max = 360 Mpa, Nên răng thoả mãn về điều kiện quá tải. Kết luận: Bộ truyền cấp chậm làm việc an toàn. ỹ Đường kính vòng chia: d3 = dw3 = m.Z3/cosb = 2,5.33/cos00 = 82,50 mm d4 = dw4 = m.Z4/cosb = 2,5.125/cos00 = 312,50 mm ỹ Đường kính đỉnh răng: da3 = d3 + 2.m = 82,50 + 2.2,5 = 87,50 mm da4 = d4 +2.m = 312,50 + 2.2,5 = 317,50 mm ỹ Đường kính đáy răng: df3 = d3 - 2.m = 82,50 - 2.2,5 = 77,50 mm df4 = d4 - 2.m = 312,50 - 2,5.2,5 = 307,50 mm ỹ Hệ số trùng khớp: eb = bw.sinb/(p.m) = 50,50.sin00/3,14.2,5 = 3,93 THÔNG Số CƠ BảN CủA Bộ TRUYềN CấP CHậM ỉ Môdun pháp: m = 2,5 ỉ Khoảng cách trục: aw = 202 ỉ Đường kính vòng chia: d3 = 82,50 mm d4 = 312,50 mm ỹ Đường kính đỉnh răng: da3 = 87,50 mm da4 = 317,50 mm ỹ Đường kính đáy răng: df3 = 77,50 mm df4 = 307,50 mm ỹ Chiều rộng vành răng bw3 = 50,50 mm bw4 = 45 mm ỹ Hệ số trùng khớp: eb =3,93 ỹ Tỉ số truyền: u = 3,79 ỹ Số răng bánh dẫn: Z3 = 33 ỹ Số răng bánh bị dẫn: Z4 =125 B. TíNH TOáN Bộ TRUYềN CấP NHANH (Bánh răng trụ răng nghiêng) Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc. F Chọn vật liệu: Vì là bộ truyền bánh răng trụ năng nghiêng nên có khả năng chịu tải cao hơn bánh răng thẳng, làm việc êm hẳn. Nên ta chỉ cần chọn vật liệu bằng với vật liệu của bộ truyền cấp chậm bánh răng trụ răng thẳng đã tính ở trên. Do hộp đồng trục bộ truyền cấp nhanh không dùng hết khả năng tải cho nên ta lấy một số thông số cơ bản như bộ truyền cấp chậm. Ÿ Khoảng cách trục: aw1 =202 mm Ÿ Tỷ số truyền: u =3,79 Ÿ Mô đun pháp: m =2,5 Ÿ Chiều rộng vành răng lấy bằng 2/3 chiều rộng bánh răng cấp chậm bw1 =2bw/3 =2.50,50/3 =33,67 Lấy : bw1 =34 F Chọn sơ bộ: =100 =0,9848 Số răng bánh dẫn: Z1 =2.aw2.cos/m(u+1) =2.202.0,9848/2,5(3,79+1) =33,21 @ Ta lấy Z1 =33 răng @ Số răng bánh bị dẫn: Z2 = u.Z3 =3,79 .33 =125,07 @ Ta lấy Z2 =125 răng @ Tính lại : Cos = m (Z1 +Z2)/2aw1 = 2,5 (33+125)/2.202 =0,98 10,1400 = 10008’30’’ Với các thông số như vậy ta đi đến tiến hành kiểm nghiệm bộ truyền cấp nhanh. Yêu cầu cần phải đảm bảo: Ê [] theo CT 6.33[1]: w Trong đó: ZM : Hệ số xét đến ảnh hưởng cơ tính vật liệu, ZM = 274 Mpa (theo bảng 6.5[1]) ZH : Hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc theo CT 6.34[1] = = 1,74 w Trong đó: Góc profin răng bằng góc ăn khớp: tgbb = cosat.tgb = cos(20,290).tg(10,142°) = 0,1682 ị bb = 9,52° Ze : Hệ số kể đến sự trùng khớp của răng, theo CT 6.36[1] 1,70 Đường kính vòng lăn của bánh chủ động(bánh 1): 2.202/(3,79+1) = 84,34 mm KH: Hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc, theo CT 6.39[1]: KH=KHb. KHV. KHa. F Chọn = 0,15 Từ đó ta có: = 0,53. (u2 + 1) = 0,53.0,15.(3,79 + 1) = 0,38 Tra theo ứng với bảng 6.7[1] Ta có: KHb = 1,01 KHa: Hệ số xét đến sự phân bố không đều của tải trọng, được xác định từ vận tốc vòng v. Vận tốc bánh dẫn theo CT 6.40[1]: 6,38 m/s Tra bảng 6.13[1], ta chọn cấp chính xác là 8 ị KHa= 1,13 (tra bảng 6.14[1]) KHV: Theo CT (6.41[1]) 1,25 w Trong đó: =5,11 = 235,52 Mpa (, tra theo bảng 6.15[1] và bảng 6.16[1] ta có =0,002 và =56 ) ị KH = KHb. KHV. KHa =1,01.0,15.1,13 ằ0,17 Tính chính xác ứng suất tiếp xúc cho phép: =.ZR.ZV.KXH Với v = 6,38 m/s ị ZV =1 Cấp chính xác động học là 8. Khi đó cần gia công đạt độ nhám là: RZ = 2,51,25 mm. Do đó ZR = 0,95 Với da < 700 mm ị KXH = 1 ị = 509,1.1.0,95.1 ằ 483,64 Mpa Do đó Ê nên răng thoả mãn độ bền tiếp xúc 2. Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn. Yêu cầu : Ê , ứng suất uốn sinh ra tại chân răng không được vượt quá giá trị cho phép. Theo công thức 6.43[1]: = 2.T2.KF.Ye. Yb. YF3 / (bw.dw3.m) w Trong đó: T2 = 116229,20 N.mm bw= 34 mm dw3= 84,34 mm m = 2,5 Ye= 1/ea = 1/1,70 = 0,6: Hệ số xét đến sự trùng khớp Yb=1-b/140° = 1- 10,142° / 140° = 0,93: Hệ số kể đến độ nghiêng của răng. YF3: Hệ số dạng răng của bánh 3, tính theo số răng tương đương Ztđ3 Ztđ3 = = 33/998482 = 35,10 Tra bảng 6.18[1] ta có YF3 = 3,9 Ztđ4 = = 125 / 0,98482 = 132,97 Tra bảng 6.18[1] ta có YF4 = 3,6 KF : Hệ số tải trọng khi tính về uốn theo công thức 6.45[1]: KF = KFb.KFa.KFV Tra theo ứng với bảng 6.7[1] ta có KFb=1,3 Với v < 10 m/s, tra bảng 6.14[1] thì KFa=1,37 0,51 (theo CT 6.46[1]) 20,36 m/s (theo CT 6.47[1]) Tra theo bảng 6.16[1] chọn = 73, theo bảng 6.15[1] chọn =0,006 KF = KFb.KFa.KFV = 1,3.1,37.0,29 = 0,52 = 2. 116229,20.90.0,6.0,9.3,9/ (34.84,34.2,5) = 63,50 Mpa =. YF4/ YF3 = 63,50.3,6/3,9 = 58,61 Mpa Ta thấy độ bền uốn được thoả mãn vì: < [] = 278 Mpa < [] = 226 Mpa 3. Kiểm nghiệm răng về quá tải. v Ta có: Kqt = Tmm / T = 1,4 =570,70 Mpa < []Max = 1260 Mpa =63,50.1,4 = 88,90Mpa = 58,61.1,4 = 82,05 Mpa Vì < []Max , < []Max Nên răng thoả mãn về điều kiện quá tải. Kết luận: Bộ truyền cấp nhanh làm việc an toàn. * Các thông số của bộ truyền: ỹ Đường kính vòng chia: d1 = dw1 = m.Z1/cosb = 2,5.33/0,98= 84,18 mm d2 = dw2 = m.Z2/cosb = 2,5.125/0,98 = 318,87 mm ỹ Đường kính đỉnh răng: da1 = d1 + 2.m = 84,18 + 2.2,5 = 89,18 mm da2 = d2 +2.m = 318,87 + 2.2,5 = 323,87 mm ỹ Đường kính đáy răng: df1 = d1 - 2.m = 84,18 - 2.2,5 = 79,8 mm df2 = d2 - 2.m = 318,87 - 2.2,5 = 313,87 mm ỹ Chiều rộng vành răng: bw1 = 34 mm THÔNG Số CƠ BảN CủA Bộ TRUYềN CấP nhanh ỹ Môdun pháp: m = 2,5 ỹ Khoảng cách trục: aw1 = 202 mm ỹ Đường kính vòng chia: d1 = 84,18 mm d2 = 318,87 mm ỹ Đường kính đỉnh răng: da1 = 89,18 mm da2 = 323,87 mm ỹ Đường kính đáy răng: df1 = 79,18 mm df2 = 313,87 mm ỹ Chiều rộng vành răng bw1 = 34 mm bw2 = 30 mm ỹ Góc nghiêng của răng: b ằ10,140° = 10o 08’30’’ ỹ Góc profin răng bằng góc ăn khớp: = arctg (tga/cosb) = arctg (tg20o/cos10,140) ằ 20,29 ° ỹ Hệ số trùng khớp eb = bw.sinb / p.m = 34.0,347/3,14.2,5 = 1,50 ỹ Hệ số dịch chỉnh x2 = 0, x1 = 0 ỹ Tỉ số truyền: u = 3,8 ỹ Số răng bánh dẫn: Z3 = 33 ỹ Số răng bánh bị dẫn: Z4 =125 CHƯƠNG III: THIếT Kế TRụC Số liệu cho trước: Công suất trên trục vào của hộp giảm tốc: P = 4,95 KW n1 = 1455 v/ph ; u1 =u2 =3,8 ; b1 =34b2 =30.b3 =50,50; b4= 45 Góc nghiêng của cặp bánh răng: b ằ10o 08’30’’ 1. Chọn vật liệu chế tạo. Chọn vật liệu chế tạo bằng thép C45 Có : sb=600 Mpa ; sch=340 Mpa ứng suất xoắn cho phép [t] = 12.... 20 Mpa. 2. Lực tác dụng từ các bộ truyền lên trục. Đĩa xích Trục số III Bánh bị dẫn 4 Bánh dẫn 1 Bánh bị dẫn 2 Trục số I Trục số II Bánh dẫn 3 Khớp nối với trục ĐC 0 Y X Z Hệ toạ độ: 0XYZ Y 1 X 1 Z 1 X 2 Y 2 Z 2 Y 3 X 3 Y 4 X 4 Fx Fk Ta có sơ đồ phân tích lực chung như hình vẽ: * Tính các lực tác dụng lên trục Các thành phần lực trong thiết kế được biểu diễn như hình vẽ phần trên. Lực tác dụng của khớp nối: FK = (0,2á 0,3) 2.T / D0 Với T = 31833,33 N.mm D0 : Đường kính vòng tròn qua tâm các chốt. Tra theo bảng 16.10 ta có D0 = 63 mm ị = 202,11 ... 303,17 N Chọn FK = 243 N Lực tác dụng khi ăn khớp trong các bộ truyền được chia làm ba thành phần: Ft : Lực vòng Fr : Lực hướng tâm Fa : Lực dọc trục w Trong đó Ft1 = Ft2 = 2.T1/ dw1 = 2. 31833,33/ 84,18 = 756,31 N Ft3 = Ft4 = 2.T2/ dw3 = 2. 116229,20/ 84,18 = 2761,44 N Fr1 = Fr2 = = = 279,64 N Fr3 = Fr4 = = = 103,69 N Fa1 = Fa2 = Ft1.tgb = 756,31.tg10,142° =135,29 N Fa3 = Fa4 = Ft3.tgb = 3661,19tg18°30’ = 1225 N Lực do bộ truyền xích tác dụng lên trục là: FX = 6995,7 N 3. Xác định sơ bộ đường kính trục. Theo CT 10.9[1] , đường kính trục thứ k với k = 1...3. với [T] = 15...30 Mpa Thay số vào ta chọn sơ bộ đường kính trục như sau: Đường kính trục thứ 1 là: = = 16,64 mm Đường kính trục thứ 2 là: = = 33,8 mm Đường kính trục thứ 3 là: = = 52,0 mm Chọn: d1 = 20 mm d2 = 35 mm d3 = 52 mm 4. Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và các điểm đặt lực. Ta chọn sơ bộ chiều rộng của ổ lăn (theo bảng 10.2[1]): ỹ ổ lăn trên trục I: b0 = 17 mm ỹ ổ lăn trên trục II: b0 = 23 mm ỹ ổ lăn trên trục III: b0 = 35 mm Chọn k1 = 10 mm, k2 = 10mm, k3 = 14 mm, hn = 16 mm k1 : Khoảng cách từ mặt mút của chi tiết quay đến thành trong của hộp hoặc khoảng cách giữa các chi tiết quay. k2 : Khoảng cách từ mặt mút ổ đến thành trong của hộp (lấy giá trị nhỏ khi bôi trơn ổ bằng dầu trong hộp giảm tốc). k3 : Khoảng cách từ mặt mút ổ đến nắp ổ. hn : Chiều cao nắp ổ và đầu bulông. Theo công thức 10.10[1] ta có chiều dài mayơ nối trục, bánh răng, đĩa xích: Trục I: lm12 = (1,2á1,5)d1 = (1,2á1,5).20 = 24 á 30 mm Chọn lm12 = 28 Trục II: lm22 = lm13 = (1,2á1,5)d2 = (1,2á1,5).52 = 42 á 52,5 mm Chọn lm22 = lm13 = 50 mm Trục III: lm32 = (1,2á1,5)d3 = (1,2á1,5).52 = 62 á 78mm Chọn lm32 = 80 mm lm33 = (1,4á2,5)d3 = (1,4á2,5).52 = 72 á 130 mm Chọn lm33 = 90 Ê Khoảng cách trên các trục: Trục I: l12 = -lc12 = -[0,5.(lm12 + b0)+k3 +hn] = - [0,5.(28 + 17)+14 +16] = -52,50 mm l13 = 0,5.(lm13 + b0)+ k1 +k2 = 0,5.(50 + 23)+10 +10 = 56,50 mm l11 = 2.l13 = 2. 56,50 = 113 Trục II: l22 = 0,5.(lm22 + b0)+ k1 +k2 = 0,5.(50 + 23)+10 +10 = 56,5 mm l23 = l11 + l32 + k1+ b0 = 113 + 76,5 + 10 + 23 = 222,5 mm l21 = l23 + l32 = 222,5 + 76,5 =299 mm Trục III: l32 = 0,5.( lm32 + b0) + k1 + k2 = 0,5.(75 + 35) +10 +10 = 75 mm l31 = 2.l32 =2. 75 = 150 mm l33 = l31 + lc33 = l31 +0,5(lm33 + b0) + k3 + hn = 150 + 0,5(90+35) +14 +16 = 242,50 mm 5. Tính toán kiểm nghiệm trục I: A O1 O2 B F X11 FAY F AX F Y2 F X2 F Z2 F BX F BY 28 56,50 56,50 v Ta có: FX2 = 756.31 N FY2 = 279,64 N FZ2 = 31833,33 N R = 30,45 mm Lực khớp nối : FX1 = (0,20,3)2.T/ D Ê Trong đó: T = 39707,9 Nmm Đường kính vòng tròn qua tâm các chốt. Tra theo bảng 16.10[1] ta có D = 63 mm., Suy ra: FX1 = (0,20,3)2.T/ D = (0,20,3) 2. 31833,33/ 63 = 202,11 303,17 N Chọn FX1 = 180 N 5.1. Tính lực ị 171,75 N ịFAY = FY2 - FBY = 279,64 – 171,75= 107,89 ị 422,75 N ị FAX = FX2 – FX1 – FBX = 756,31-150 -422,75 = 153,56 5.2. Tính các mômen MX11 = FX1.AO1 = 180.28= 5040 N.mm MX22 = FBX.BO2 = 422,75.56,50 =23885,37 N.mm MY22 = FBY.BO2 = 171,75.56,50 = 9703,87 N.mm MY22 = MY22 – FZ2.R = 9703,87 -135,20 .26,27 = 6149,81 5.3. Xác định đường kính các đoạn trục. Mu11 = 5040 N.mm M1 = = = 28025,38 N.mm Theo công thức: dx ≥ ị d11 ≥ = 17,8 mm Mu22 = = = 46330,3 N.mm ị M2 = = = 57697,7 N.mm ị d22 ≥ = 20,9 mm ê Chọn: dkhớp = 18 mm dổ = d11 = 20 mm d22 = 25 mm ỉ Dựa vào kết cấu của trục I đã chọn sơ bộ như trên và biểu đồ mômen tương ứng, ta thấy tiết diện nguy hiểm cần được kiểm tra về độ bền mỏi đó là tiết diện lắp bánh răng. ỉ Xác định hệ số an toàn tại tiết diện nguy hiểm nhất (tiết diện lắp BR): ỉ Trong đó: [s]: Hệ số an toàn cho phép, [s] = 1,5 2,5 Khi cần tăng độ cứng thì [s] = 2,5 3. Ss, St : Hệ số an toàn chỉ xét riêng cho trường hợp ứng suất pháp hoặc ứng suất tiếp, được tính theo công thức sau đây: ; ỉ Trong đó: ; : Giới hạn mỏi uốn và xoắn ứng với chu kì đối xứng Vật liệu là thép C45 nên: ằ 0,58. ,,, là biên độ và trị số trung bình của ứng suất pháp và ứng suất tiếp tại tiết diện đang xét. = 0,436. Tra bảng 10.5, trục làm bằng thép C45 có = 600 MPa. ị = 0,436. = 0,436. 600 = 261,6 MPa. ị = 0,58. = 0,58. 261,6 = 151,73 MPa. Theo bảng (9.1) ta chọn loại then là: b x h x t = 6 x 6 x 3,5 Các trục của hộp giảm tốc đều quay, ứng suất uốn thay đổi theo chu kì đối xứng do đó tính theo CT(10.22) mm3 = 0 = = M2/ W2 = 37745,15/ 1339 = 28,18 N/ mm2 Vì trục quay một chiều nên ứng suất xoắn thay đổi theo chu kỳ mạch động, do đó , tính theo CT(10.23) = = 2872,4 mm3 = 0 = T/ 2.WO2 = 31833,33 / 2. 2872,4= 5,54 N/ mm2 Phương pháp gia công trên máy tiện, tại các tiết diện nguy hiểm yêu cầu đạt Ra = 2,50,63 mm, do đó theo bảng(10.8), hệ số tập trung ứng suất do trạng thái bề mặt là KX = 1,06. Không dùng các phương pháp tăng bề mặt do đó hệ số tăng bền: KY = 1 Theo bảng (10.12) khi dùng dao phay ngón, hệ số tập trung ứng suất tại rãnh then ứng với vật liệu = 600 MPa là: Ks = 1,76 và Kt = 1,54 Từ bảng (10.10) với d = 19 mm, lấy: es = 0,91; et = 0,87 Ta xác định được tỉ số : Ks/ es = 1,76/ 0,91 = 1,93 Kt/ et = 1,54/ 0,87 = 1,77 Xác định các hệ số Ksd và Ktd theo CT(10.25) và CT(10.26): = 1,99 = 1,83 Hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất pháp theo CT (10.20): = 4,66 Hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất tiếp theo CT (10.21) =14,97 Hệ số an toàn S theo CT(10.19): = 2,9 Trục tại tiết diện(2-2) thoả mãn về độ bền mỏi với hệ số an toàn S = 3,37 6. Tính toán kiểm nghiệm trục II : F AX F Y1 O1 A B O2 n 2 F x2 F Y2 F BY F BX F X1 F Z1 F AY 56,50 76.50 vTa có: FX1 = 756,31 N FY1 =279,64 N FZ1 =135,29N R1 =133,33mm Fx2 =2761,44N FY2 =103,69N 6.1. Tính lực ị = 69,67 N ị FAY = FY1 + FY2 – FBY = 279,64 +103,69 -69,67 =313,66 N Vậy: FBY = 6,679 N FAY = 313,66 N ị -1912 N ị FAX = FX2 – FX1 – FBX = 2761,44- 756,31 - 1912 = 93,13 N FBX = 1912 N FAX = 93,13 N 6.2. Tính các mômen MX11 = FAX. AO1 = 93,13.56,50 =5261,84 N.mm MX22 = FBX.BO2 = 1912 .76,50 = 146268 N.mm MY22 = FBY.BO2 = 69,67.76,50 = 5329,75 N.mm MY11T2 = FAY. AO1 = 313,66 .56,50 =17721,79 N.mm MY11 = MY11T - FZ1.R1 = 17721,79 -135,29 -133,33 = 316,42 N.mm 6.3. Xác định đường kính các đoạn trục. Tại tiết diện 1-1 Mu11 = = 18486,44 N.mm M1 = = = 102340,94N.mm Theo công thức: dx ≥ d11 ≥ =25,32 mm Tại tiết diện 2-2 Mu22 = = = 146589,59 N.mm M2 = ị d22 ≥ = 25,18 mm ả Chọn: d11 = d22 = 34 mm dổ = 30 mm 6.4. Kiểm nghiệm về độ bền mỏi. Dựa vào kết cấu của trục II đã chọn sơ bộ như trên và biểu đồ mômen tương ứng, ta thấy tiết diện nguy hiểm cần được kiểm tra về độ bền mỏi đó là tiết diện lắp bánh răng. Xác định hệ số an toàn tại tiết diện nguy hiểm nhất: Trên trục II, tiết diện nguy hiểm nhất là tiết diện lắp BR dẫn 3 Kết cấu trục thiết kế phải thoả mãn điều kiện: ỉ Trong đó: [s]: Hệ số an toàn cho phép, [s] = 1,5 2,5 Khi cần tăng độ cứng thì [s] = 2,5 3. Ss, St : Hệ số an toàn chỉ xét riêng cho trường hợp ứng suất pháp hoặc ứng suất tiếp, được tính theo các công thức sau đây: ; ỉ Trong đó: ; : Giới hạn mỏi uốn và xoắn ứng với chu kì đối xứng Vật liệu là thép C45 nên: ằ 0,58. ,,, là biên độ và trị số trung bình của ứng suất pháp và ứng suất tiếp tại tiết diện đang xét. = 0,436. Tra bảng 10.5 trục làm bằng thép C45 có = 600 MPa. ị = 0,436. = 0,436. 600 = 261,6 MPa. ị = 0,58. = 0,58. 261,6 =151,73 MPa. Theo bảng (9.1) ta chọn loại then là: b x h x t = 10x8x5 Các trục của hộp giảm tốc đều quay, ứng suất uốn thay đổi theo chu kì đối xứng do đó tính theo CT(10.22) = 20.576,62 mm3 = 0 = = M2/ W2 = 146589,53 / 20576,62 = 7,2 N/ mm2 Vì trục quay một chiều nên ứng suất xoắn thay đổi theo chu kỳ mạch động, do đó , tính theo CT(10.23) = = 7095,03 mm3 = 0 = T/ 2.WO2 = 116229,20/ 2. 7095,03 = 8,19 N/ mm2 Phương pháp gia công trên máy tiện, tại các tiết diện nguy hiểm yêu cầu đạt Ra = 2,50,63 mm, do đó theo bảng(10.8), hệ số tập trung ứng suất do trạng thái bề mặt là KX = 1,06. Không dùng các phương pháp tăng bề mặt do đó hệ số tăng bền: KY = 1 Theo bảng (10.12) khi dùng dao phay ngón, hệ số tập trung ứng suất tại rãnh then ứng với vật liệu = 600 MPa là: Ks = 1,76 và Kt = 1,54 Từ bảng (10.10) với d = 60 mm, lấy: es = 0,82; et = 0,77. Ta xác định được tỉ số : Ks/ es = 1,76/ 0,82 = 2,15 Kt/ et = 1,54/ 0,77 = 2 Xác định các hệ số Ksd và Ktd theo CT(10.25) và CT(10.26): = 2,21 = 2,06 Hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất pháp theo CT (10.20): = 16,44 Hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất tiếp theo CT (10.21) = 25,2 Hệ số an toàn S theo CT(10.19): Trục tại tiết diện(2-2) thoả mãn về độ bền mỏi với hệ số an toàn S = 13,77 50 50 F 56,50 O2 2 n X1 Z1 F F Y1 A B x2 F BY AY F O1 Y2 F BX F AX F M X 5261,84 14626,8 T 5329,75 17721,79 M Y 316,42 116229,20 7. Tính toán kiểm nghiệm trục III 75 75 F AX F X1 F Y1 O1 A B O2 F AY F BX F BY F n 3 92,50 ỉ Ta có: FX1= 2761,44 N FY1 = 103,69 N R = 133,33 mm FX2 = Fxich. sin 300 = 5711,6. sin 300 = 2855,8N FY2 = Fxich. cos 300 =5711,6. cos 300 = 4946,36 N 7.1. Tính lực ị = 4894,54 N ịFAY = FY1 + FBY - FY2 = 103,69 + 4894,54 - 4946,39 = 51,84 N Vậy : FBY = 4894,54 N FAY = 51,84 N ị 5988,07 N ị FAX = - FX2 + FX1 + FBX = - 2855,8 + 2761,44 + 5988,07 = 5893,71 N FBX = 5988,07 N FAX = 5893,71 N 7.2. Tính các mômen MX11 = FAX. AO1 =5893,71.75 = 442028,25 N.mm MY22 =FY2. B02 =4946,39.92,5 = 457541,07 Nmm MY11 =FAY .A01=51,84 .75 =3888 Nmm 7.3. Xác định đường kính các đoạn trục. Tại tiết diện 1-1 Mu11 = = = 442045,34 N.mm M1 = = = 574476,45 N.mm Theo công thức: dx ≥ d11 ≥ = 45,01 mm Tại tiết diện 2-2 Mu22 = = = 636186,13 N.mm ị M2 == = 742478,63N.mm ị d22 ≥ = 49,02 mm Tại tiết diện 3-3 ta có: d33 ≥ = = 40,66 mm ỉ Chọn: d11 = dxich = 48 mm d22 = dổ = 50 mm d33 = dBR = 55 mm 7.4. Kiểm nghiệm về độ bền mỏi. Dựa vào kết cấu của trục III đã chọn sơ bộ như trên và biểu đồ mômen tương ứng, ta thấy tiết diện nguy hiểm cần được kiểm tra về độ bền mỏi đó là tiết diện lắp bánh răng. Xác định hệ số an toàn tại tiết diện nguy hiểm nhất: Trên trục III, Xét tại tiết diện 2-2 Kết cấu trục thiết kế phải thoả mãn điều kiện: ỉ Trong đó: [s]: Hệ số an toàn cho phép, [s] = 1,5 2,5 Khi cần tăng độ cứng thì [s] = 2,5 3. Ss, St : Hệ số an toàn chỉ xét riêng cho trường hợp ứng suất pháp hoặc ứng suất tiếp, được tính theo các công thức sau đây: ; ỉTrong đó: ; : Giới hạn mỏi uốn và xoắn ứng với chu kì đối xứng Vật liệu là thép C45 nên: ằ 0,58. ,,, là biên độ và trị số trung bình của ứng suất pháp và ứng suất tiếp tại tiết diện đang xét. = 0,436. Tra bảng 10.5, trục làm bằng thép C45 có = 600 MPa. ị = 0,436. = 0,436. 600 = 261,6 MPa. ị = 0,58. = 0,58. 261,6 = 151,73 MPa. Theo bảng (9.1) ta chọn loại then là: b x h x t = 18 x 11 x 7 Các trục của hộp giảm tốc đều quay, ứng suất uốn thay đổi theo chu kì đối xứng do đó tính theo CT(10.22) = 16325,5 mm3 = 0 = = M2/ W2 = 626955,1/ 16325,5 = 38,4 N/ mm2 Vì trục quay một chiều nên ứng suất xoắn thay đổi theo chu kỳ mạch động, do đó , tính theo CT(10.23) = = 32651 mm3 = 0 = T/ 2.WO2 = 917302,6/ 2. 32651= 14 N/ mm2 Phương pháp gia công trên máy tiện, tại các tiết diện nguy hiểm yêu cầu đạt Ra = 2,50,63 mm, do đó theo bảng(10.8), hệ số tập trung ứng suất do trạng thái bề mặt là KX = 1,06. Không dùng các phương pháp tăng bề mặt do đó hệ số tăng bền: KY = 1 Theo bảng (10.12) khi dùng dao phay ngón, hệ số tập trung ứng suất tại rãnh then ứng với vật liệu = 600 MPa là: Ks = 1,76 và Kt = 1,54 Từ bảng (10.10) với d = 50 mm, lấy: es = 0,81; et = 0,76. Ta xác định được tỉ số : Ks/ es = 1,76/ 0,81 = 2,17 Kt/ et = 1,54/ 0,76 = 2 Xác định các hệ số Ksd và Ktd theo CT(10.25) và CT(10.26): = 2,21 = 2,06 Hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất pháp theo CT (10.20): = 3 Hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất tiếp theo CT (10.21) = 5,4 Hệ số an toàn S theo CT(10.19): Trục tại tiết diện(1-1) thoả mãn về độ bền mỏi với hệ số an toàn S = 2,6 n 3 F BY F BX F AY 02 B A O1 F Y1 F X1 F AX 92,50 T M Y M X 442028,25 442018,25 F Y2 423665,14 3888 457541,07 Sơ đồ đặt lực, biểu đồ mÔmen và kết cấu của trục số III 8. KIểM NGHIệM Độ BềN THEN. 8.1. Kiểm nghiệm độ bền then trên trục I. Trên trục I ta lắp then có thông số : b x h x t1 x t2 = 6x6x3,5x2,8. Công thức kiểm nghiệm then về độ bền dập: Công thức kiểm nghiệm then về độ bền cắt: Tra theo bảng ta có: = 100 Mpa = 40 á60 Mpa ỉ Ta có: T1 = 31833,33 Nmm d = 25 mm lt = (0,8á 0.9)lm = (0,8 á 0.9).28 = 22,40 á 25,20 Chọn lt = 24 mm Thay số vào công thức trên ta có: Vậy then thoả mãn về độ bền dập. Vậy then thoả mãn về độ bền cắt. Như vậy then trên trục I được thoả mãn các điều kiện về độ bền. 8.2. Kiểm nghiệm độ bền then trên trục II. Trên trục II ta lắp then có thông số : b x h x t1 x t2 = 10x8x5x3,3. Công thức kiểm nghiệm then về độ bền dập: Công thức kiểm nghiệm then về độ bền cắt: Tra theo bảng ta có: = 100 Mpa = 40 á60 Mpa ỉ Ta có: T2 = 116229,20 Nmm d = 34 mm lt = (0,8á 0.9)lm = (0,8 á 0.9).50 = 40 á 45 Chọn lt = 40 mm Thay số vào công thức trên ta có: Vậy then thoả mãn về độ bền dập. Vậy then thoả mãn về độ bền cắt. Như vậy then trên trục II được thoả mãn các điều kiện về độ bền. 8.3. Kiểm nghiệm độ bền then trên trục III. Trên trục III ta lắp then có thông số : b x h x t1 x t2 = 18x16x10x6,4. Công thức kiểm nghiệm then về độ bền dập: Công thức kiểm nghiệm then về độ bền cắt: Tra theo bảng ta có: = 100 Mpa = 40 á60 Mpa ỉ Ta có: T3 = 423665,14Nmm d = 55 mm lt = (0,8á 0.9)lm = (0,8 á 0.9).75 = 60 á 67,5 Chọn lt = 65 mm Thay số vào công thức trên ta có: Vậy then thoả mãn về độ bền dập. Vậy then thoả mãn về độ bền cắt. Như vậy then trên trục III được thoả mãn các điều kiện về độ bền. CHƯƠNG IV: THIếT Kế gối đỡ TRụC 1. Chọn ổ lăn cho trục I O2 A F Y2 F X2 B n 1 F F r1 F X1 F Y1 F k 28 56,50 56,50 ỉ Ta có: Ft1 = 756,31