Đồ án Thiết kế hệ thống dẫn động cơ khí

V1= Z1./ cos3β= 19,2 ZV2= Z2/ cos3β = 143,5 Theo bảng (6.18).[109] TL1. có Y F1= 4,05 ; Y F2= 3,6 Với m= 1,5 Ys= 1,08- 0,695.ln( 2)= 1,032 YR=1. KXF =1 Theo các công thức (6-43) và (6-44) trang 108/[1] ta có: Vậy: σF1 = 44,77 < [σF1] = 212,3 MPa σF2 = 99MPa < [σF2] = 180,4MPa KL: Răng thỏa mãn điều kiện bền uốn. f. kiểm nghiệm về các giá trị quá tải: ứng suất tiếp xúc cực đại: Hệ số quá tải : kqt = [σH1]max = σH.= 379,9.1,14=433,15 MPa Ta có : [σH1]max >[σH]1. Theo (6.49).[110]/ TL1. ta có Bảng Thông Số Hình Học của bộ Truyền Bánh Răng Cấp Nhanh: Bảng 3:Các thông số của bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng Thông số Giá trị Môdum m1 = 2 Tỷ số truyền cấp nhanh u1 = 7,45 Góc nghiêng β = 16015` Số răng Z1 = 17 răng Z2 = 127răng Khoảng cách trục aw1 = 150 mm Chiều rộng răng bw1 = 49,5 mm Góc Profin gốc α = 20° Góc ăn khớp αtw = 20,763° Đường kính vòng chia d1 = 35, 42 mm d2 = 264,58 mm Hệ số dịch chỉnh x1 = 0; x2 = 0 Đường kính vòng đỉnh răng da1 = 42,42mm da2 = 268,58mm Đường kính vòng chân răng df1 = d1 -(2,5-2. x1)m =30,42 mm df2 = d2 -(2,5-2. x2) m=259,58 mm 4 . tính bộ truyền cấp chậm: a. xác định khoảng cách trục: . Tra bảng (6-5) với vật liệu 2 bánh là : Thép – Thép ta được : ka = 43 Tra bảng (6-6) trang 97 /[1] ta được ψba = 0,39 (lấy hơn bộ cấp nhanh 20 ÷ 30% ) Þ ψbd = 0,5. ψba.(u2 + 1) = 0,5.0,39.(4,03+ 1) =1 Do vậy theo bảng (6.7) có KHβ=1,15 T2= 120853,09 N.mm ; U2=4,03 T’2=T2/2=60426,545 N.mm [σH]= 399,9 Mpa. Þ aw2 = 43.(3,77+ 1). =140,9 mm b. xác định thông số ăn khớp: Xác định mô dun ăn khớp : m2 = (0,01 ÷ 0,02).aw2 = (0,01 ÷ 0,02).141=(1,41÷2,82) . chọn m= 2.5 Số răng bánh nhỏ theo công thức (6-31) trang 103 /[1] : Z1=2. aw2 / [ m (u+1)] = 2.141. / [ 3(4,03+1)] = 22,08 Lấy Z2=22 Þ Số răng bánh lớn : Z2 = u2.Z1 =4,03.22= 88,66 lấy Z2=89 Tỷ số truyền thực sự: Um = 89/ 22 = 4,04 Cos β= m(Z1+ Z2)/ [ 2. aw2] = 3.(22+889) / [2.141] = 0,9840 β = 100 14`=10,249. c. kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc: ứng suất tiếp xúc làm việc σH trong đó: ZM = 274 (MPa)1/3 theo bảng (64.34).[105] .TL1 có: Ta có : Þ βb = 9,6247 20,2988 Vì theo tiêu chuẩn profin α = 20° 1,74 : Là hệ số kể đến sự trùng khớp của răng : Mà bw 54,99 Þ εβ Theo công thức (6.36).[105] .TL1. Mà Theo công thức (6-15b) trang 96 /[1] ta có : v=. Với v= 0,556 m/s . theo bảng (6.13).[106] TL1. ta có cấp chính xác là 9 . Có: KHα=1,13. theo (6.42).[107]/ TL1. VH = Có σH=0,002. g0= 73 Hệ số tải trọng xuất hiện trong vung ăn khớp: KHV=1+VH.bw.dw1/(2.T1.KHβ.KHα)=1+0,479.0,39.141.55,295/(2.60426,545.1,15.1.13)=1 Ta có : KH = Từ các tính toán trên ta được: σH = ZM.ZH.Zε =274.1,74.0,773 σH =393,168Mpa ta có ZV= 1 ZR= 0,95 KXH= 1 Do đó ta có: [σH]= [σH] .ZV.ZR.KXH= 399,9.1.0,95.1 =379, 9Mpa Nhận thấy rằng [σH] <σH. ta phải chọn lại aw . cần tăng thêm khoảng cách trục và tiến hang kiểm nghiệm lại . Kết quả khi kiểm nghiệm lại là: aw= 165 mm Xác định mô dun ăn khớp : m2 = (0,01 ÷ 0,02).aw2 = (0,01 ÷ 0,02).165=(1,65÷3,3) . chọn m= 2,5 Số răng bánh nhỏ theo công thức (6-31) trang 103 /[1] : Z1=2. aw2 / [ m (u+1)] = 2.165. / [ 2,5(4,03+1)] = 25,8 Lấy Z2=26 Þ Số răng bánh lớn : Z2 = u2.Z1 =4,03.26= 104,78 lấy Z2=104 Tỷ số truyền thực sự: Um = 104/ 26 = 4,04 Cos β= m(Z1+ Z2)/ [ 2. aw2] = 3.(26+104) / [2.165] β = 90 159`=19,9865. d. kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc: ứng suất tiếp xúc làm việc σH trong đó: ZM = 274 (MPa)1/3 theo bảng (64.34).[105] .TL1 có: Ta có : Þ βb = 9,358 20,283 Vì theo tiêu chuẩn profin α = 20° 1,74 : Là hệ số kể đến sự trùng khớp của răng : Mà bw 61,05 Þ εβ Theo công thức (6.36).[105] .TL1. Mà v=. Với v= 0,61 m/s . theo bảng (6.13).[106] TL1. ta có cấp chính xác là 9 . Có: KHα=1,13. theo (6.42).[107]/ TL1. VH = Có σH=0,002. g0= 73 Hệ số tải trọng xuất hiện trong vung ăn khớp: KHV=1+VH.bw.dw1/(2.T1.KHβ.KHα)=1+0,568.0,37.165.66,/(2.60426,545.1,15.1.13)=1,014 Ta có : KH = Từ các tính toán trên ta được: σH = ZM.ZH.Zε =274.1,74.0,785 σH =328,3Mpa ta có ZV= 1 ZR= 0,95 KXH= 1 Do đó ta có: [σH]= [σH] .ZV.ZR.KXH= 399,9.1.0,95.1 =379, 9Mpa Nhận thấy rằng [σH] >σH. Thoả mãn e. kiểm nghiệm răng về độ bền uốn: ứng suất uốn: Tra bảng (6-7) trang 98 /[1] ta được : KFβ = 1,15 KFα = 1,37 ; KHα = 1,16 Hệ số tải trọng động vùng ăn khớp: K Fv= 1,023 Do vậy : KF 1,61 Hệ số trùng khớp ngang: εα=1,621 Hệ số trùng khớp của răng: Yε 0,616 Với β = 9,9865° Þ Yβ = 0,9 Số răng tương đương là: Zv1 Þ Lấy Zv1 =27 Zv2 Þ Lấy Zv2 =108 Theo bảng (6.18).[109].TL1 có YF1 = 3,89 YF2 = 3,61 Ys = 1,08 – 0,0695.ln(m) = 1,08 – 0,0695.ln2,5 =1,016 YR=1; KXF=1. σF1 MPa σF2 = Vậy ta thấy: σF1 = < [σF]1 σF2 = < [σF]2 f. kiểm nghiệm răng về quá tải: ứng suất tiếp xuc cực đại: σH1max = σH. Trong đó: kqt = ,3 σH1max = σH.= 399,9.=MPa<[ σH1max]=1125 MPa ứng suất uốn cực đại: σF1max MPa σF2max =83,54 Mpa<[σF2max]= 272 MPa Vậy ta thấy: σF1 = < [σF]1 σF2 = < [σF]2 Bảng4: Bảng Thông số về bộ truyền bánh răng cấp chậm Thông số Giá trị Môdum m2 = 2,5 Tỷ số truyền cấp nhanh u2 = 4,03 Góc nghiêng răng β = 90,59’ Số răng Z1 = 26răng Z2 = 104răng Đường kính vòng chia d1 = 66 mm d2 = 264mm Khoảng cách trục aw2 = 165 mm Chiều rộng răng bw2 = 61,05 mm Góc Profin gốc α = 20° Góc ăn khớp αtw = 20,283° Hệ số dịch chỉnh x1 =0 ;x2 =0 Đường kính vòng đỉnh răng da1 = 71 mm da2 = 269mm Đường kính vòng chân răng df1 = 59,75mm df1 =257,75mm 5. lực tác động lên các bộ truyền: a. bộ truyền cấp nhanh: - Xác định lực vòng Lực hướng kính của bánh răng: Lực chiều trục trên bánh 1 và 2 : Fa11=Fa21= Ft1.tgβ=935,45.tg16,26=272,85N b. bộ truyền bánh răng cấp chậm: - lực vòng : Lực hướng kính của bánh răng: Lực chiều trục trên bánh : Fr3=Fr4=Ft3.tgβ=1965,09.tg9,89=168,28N. Dành cho hình vẽ PHẦN III: THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN XÍCH 1. chọn loại xích: Vì tải trọng nhỏ , vận tốc thấp , nên ta dùng xích con lăn. 2. xác định các thông số của bộ truyền xích: Ta có Uxich= 4 Chon Z1=23 . khi đó Z2= U.Z1= 4.223 = 92< Zmax. Công suất tính toán: Trong đó: k = 2,925 Như vậy :Pt = 2,925.1,087.1,057.2,247=7,75 kw Theo bảng (5.5).[81] / TL1 với n0 = 50 vg/ph chọn bộ truyền xích một dãy có bước xích p= 38,1 mm Thỏa mãn điều kiện mòn PT< [P]= 10,5kw khoảng cách trục: a= 30.p = 30.38,1= 1143mm theo công thức (5.12).[85] TL1. có số mắt xích: x= 2a/p +0,5(Z1+Z2)+(Z2-Z1)2/4..a x= 2.30+0,5(23+92)+(92-23)2/ 4..1143=121,53 tính lại khoảng cách trục theo công thức. (5.13).[85]/ TL1. a= 0,25.p{xc-0,5(Z1+Z2)+ } a=0,25.38,1.{122-0,5(92+23)+ a=11152,5 mm . Để xích không chịu lực căng quá lớn, khoảng cách trục A được giảm bớt một lượng. Δa=0,003a= 0,003.1152,5= 3,5 Do vậy a= 1149 mm Số lần va đập của xích. Theo (5.14).[85]/ TL1. có i= Z1.n3 / (15.x)= 23. 47,32/(15.122)= 1 3. tính kiểm nghiệm xích về độ uốn: Theo (5.14).[85]./TL1. có S=Q/ Kđ.Ft+F0+FV Ta có Q=127 KN Khối lượng 1 mét xích q=5,5 kg Kđ= 2 V= Z1.t.n3 / 60000= 23. 38,1.47,3/ 60000= 0,7 m/s Ft= 1000.P/ V= 1000. 2,247 / 0,7 = 3210 N FV= q.v2 = 5,5 . 0,632= 1,51N . F0= 9,81.Kf..q.a= 9,81.5,5.1,1.49.2=123,9N S= 127.103 /(2.3210+123,9+2,695)=19,4 Theo bảng (5.10).[86].TL1.với n= 50 vg/ph . có [S] =7 Vậy s> [s] bộ truyền xích đảm bảo độ bền 4. đường kính đĩa xích. Theo (5.17).[86]/ TL1. có : d1= P/ sim() d1= 38,1/ sin (3,14/23)= 279,94 mm d2= p / sin (/ z2)= 38,1/ sin(3,14/93 )= 1128,6 mm r = 0,5025.d1+0,05 = 0,5025.22,23+0.05=11,22 độ bền tiếp xúc của đĩa xích. Theo (5.18)[87].TL1. σH1= 0,47. Z1= 223 . E=2,1.105 Mpa ; A=262mm2 -Kđ=1,5 . Lực va đập trên 1 dãy xích theo (5.19)[87].TL1. FVđ= 13.10-7 .n1.p3.m = 13.10-7.47,32.38,13.1= 3,4 N Dùng thép tôi 45 cải thiện đạt độ rắn HB210 , sẽ đạt được ứng suất tiếp xúc cho phép [σH]= 600Mpa . đảm bảo độ bền tiếp xúc cho răng đĩa. Có σH1=0,47. σH1<[σH]. thỏa mãn điều kiện tương tự có σH2=365,88 Mpa . σH2 <[σH2] 5. xác định lực tác dụng lên trục: Theo (5.20)/[88].TL1. có: Fr= Kx.Ft. Với Kx=1,15 Fr= 1,05.3210 = 3370,5 N PHẦN IV : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRỤC 1. VẬT LIỆU CHẾ TẠO: Chọn vật liệu chế tạo là thép C45 có: -σb=800 Mpa ứng suất xoắn cho phép là [τ] = 15……50 Mpa 2.xác định sơ bộ đường kính trục: theo (10.9) [188] / TL1. có : d = TK : mônem xoắn [τ] : ứng suất xoắn cho phép. Đường kính sơ bộ trục I: -d1 Lấy d1=20 mm Đường kính sơ bộ trục II: - d2 Lấy d2=45 mm Đường kính sơ bộ trục III: -d3 lấy d3=50 mm 3.xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực - chiều dài mayor bánh răng: +trục II: lm23=lm13= ( 1,2-1,5)d2= (1,2-1,5)45= 54-67,5mm Chọn lm23=lm13=54mm lm22=(1,2….1,5)d=(1,2…1,5)45=54..63mm Lấy lm22=62 mm Chon lm23=54mm Chọn lm32=lm32=lm33=62mm chiều dài khớp nối động cơ: lm14= (1,4-1,5)d1= (1,4-1,5)20= 28-50 mm chọn lm14= 50mm lc14=0,5.( lm14 + b0) +k3 +hn hn=15…..20 . theo (10.3) .[189]. TL1 k3= 10…….20 theo bảng (10.3). [189]/ TK1 b0 = 15mm ta có lc12=0,5(50+25) +15+18= 70,5 mm - chiều dài mayor đĩa xích: Lc34 = 0,5(lm33 +b0 ) +k3 +hn = 0,5(61+25) +18+15= 76mm - khoảng cách giữa các gối đỡ: l22= 0,5(lm22 +b0) + k2 =0.5(62+25)+8=51,5 mm Theo bảng (10.3) [189]/ TL1. ta có K1= 8…………15 K2= 5…………15. b0= 25 - l23=l22 + 0,5(lm22 +lm23) + k1= 51,5 +0,5( 62+ 54) +10 = 119,5 mm - l24=l33= l23 + 0,5 (lm24 +lm23 ) +k1 l24=l33= 119,5+ 0,5(62+54) +10= 187,5 mm - l21= l11=l31= l24 + 0,5(lm24 +b0) + k2 = 187,5 + 0,5( 62+25) + 8= 239 mm 4. tải trọng tác dụng lên trục: 4.1 trục I: Gồm lực xoáy của động cơ và lực do bánh răng truyền động: lực vòng F t13 = 935,5 N lực hướng tâm: Fr13= 369,45N lực dọc trục: Fa13= 272,85N ta có: Fk = (0,2- 0,3) = Dt = D0=71 : Đường kính vòng tròn đi qua tâm các chốt của nối trục đàn hồi Mônem uốn do trục Fa1 sinh ra là M = Fa1. Phản lực tại các gối đỡ : Trong mặt phẳng xoz ta có: ΣMA= Fx.c+ Ft13.a – FBx.(a+b) =0 (1) ΣFx= -FKx - FAx- FBx +Ft1= 0 (2) Từ (1 ) ta có: FKx. 70,5 + Ft1. 119,5 - FBx. 239 = 0 FBx= Từ (2) ta có: FAx= Ft1 - ( FKx+ FBx) =935,5-( 509,84+ 142,7) = 282,96N Tại mặt cắt 1- 1: 0 < x < c. Mx= FKx.x Với x= 0 Mx= 0 Với x =c=70,5 Mx = 142,7. 70,5 = 10060,35Nm - xét mặt cắt 2- : 0 < x < b=119,5 mm Mx= FBx.x Với x= 0 thì Mx= 0 Với x = b = 119,5 Mx= FBx.x =509,84.119,5 = 60925,88 Nm Từ đó ta có biểu đò mônem Mx. Xét mặt phẳng oyz: ΣMA= -FBy .(a+b) +M + Fr1a = 0 (3) ΣFy = - FAy - FBy + Fr1 = 0 (4) Từ phương trình (3) : FBy= Thay FBy vào phương trình (4) ta có: FAy= Fr1 - FBy = 369,45 – 204,94 = 162,51 N Xét mặt cắt 1-1: 0 <y < c Có : My = 0 Xét mặt cắt 2- 2 : Khi đó My1 = FAy . a= 164,51.119,5=19658,945 Nmm My2 =FByb= 204,94 . 119,5 = 24490,33 Nmm Mônem xoắn: Tx = T 1 = 16887,3 Mônem tương đương: M2-2 =m Mtd2-2=m Với thép tôi 45 có -σb=800 Mpa . đường kính trục d1= 20mm Tra bảng (10.5) [195]. TL1 ta có được: [σb] =71 Mpa Đường kính trục tại các tiết diện; d12==. Chon d12 =22mm Xuất phát từ yêu cầu về độ bền lắp ghép & công nghệ ta chọn đường kính các đoạn trục : tiết diện lắp nối trục đàn hồi : d10=17mm) Tiết diện lắp ổ lăn : d11=20mm) Tiết diện lắp bánh răng 1: d12=22(mm) *) Định kết cấu trục : Tại tiết diện d12=22mm chọn then bằng có b=6mm ; h=6mm Chiều sâu rãnh then trên trục : t1=3,5mm ;trên lỗ t2=2,8mm Bánh kính góc lượn của rãnh r : 0,16mm < r <0,25mm 4.2 Tính toán thiết kế trục II: Có Ft13 =Ft23 = 953,5 N Fa13 =Fa23= 272,85,6 N Fr13=Fr23=369,45 N Ta có Ft22 =Ft24= 1965,09 N Fr22= Fr24 = 751,13 N Fa23 =F a24 = 168,28 N Mômen uốn do Fa2 sinh ra M2 = Mômen uốn do Fa3 sinh ra : M3= Phản lực tại các gối đỡ: Xét trong mặt phẳng xoz: ΣFX = -Ft22 - Ft23 -Ft24 + Fcx + FDx = 0 (1) ΣMA= -Ft22. a - Ft23 .(a+b) - Ft24 (a+b+c) + FDx .(a+b+c+d) = 0 (2 ) Từ phương trinh (2) ta có được FDx = Thay FDx vào phương trình ( 1) ta được: FCx = Ft22 + Ft23 +Ft24 - FDx = 1965,09 + 1965,09 + 935,5 – 2432,84 = 2432,84 N Xét mặt cắt 1-1: 0 < x < a =51,5 M X = FCx . x Khi x= a thì Mx1 = 2432,84,2. 51,5 = 125291,26 N.mm Mx2=FCX+Ft23(x2-a) với x2=a+b ta có Mx2=2432,84.119,5+1963,5.68=157098,26 N Xét mặt phẳng yoz: ΣFy = 0 FDy + FCY + Fr23 = Fr22 + F r24 (3) ΣMA = 0 Fr22.a + F r24 .(a+b+c) = – M2 +Fr3 (a+b) +FDy .(a+b+c+d) ( 4 ) Theo phương trình (4) ta có : FDy == Thay FDy vào phương trình (3) ta có: FCY= Fr22 + F r24 - FDy - Fr23 = 751,13+ 751,13 -369,45,23- 717,43 =415,38 N Xét mặt cắt 1-1 . 0 ≤ y ≤ a=51,6 MY = FCY .y Khi y = 0 thì My = 0 Khi y= l22 thì MY1 = 415,38 . 51,5 = 21392,07Nmm My2=Rcy+M1-Fr22(y2-a) với y2=a ta có My2=21392,07+168,28.61,5/2=26566,68 N Xét mặt cắt 2- 2 ta có MY = FCY .y3 – Fr22 (y3 – a) + M1 Khi y3 =a+b My3 =415,38.119,5 + 168,28.61,5/2-751,13.51,5 = =3735,68 Nmm Khi  My4 = FCYy4 - Fr22 (y4 – a) +M2+M1 = =3735,68+272,85.264,58/2=39831,0 N.mm Xét mặt cắt 3-3 . có MY5 = FDy .d Khi y = 0 thì M y = 0 Khi y = d My5 = 717,43 .51,5 = 36947,645 Nmm M Y6 = FDy .y6 + Fr42.( y6- d ) +M3 với y6 =d My6=36947,645+168,28.61,5/2=42122,255 Nmm Với M3 =M1= Fa24 . Nmm M2=Fa23.dw2/2=272,85.264,58/2 Nmm Mônem xoắn: Tx = T 2 = 120853,09 N . Mônem tương đương: xét tại tiêt diện 1-1 Mtd1-1 = Với M1-1 = Mtd1-1 = = Xét tại tiết diện 2-2 Ta có : Mônem tương đương: Xét tại tiết diên 3-3 M3-3= Đường kính trục: Lấy d1-1=45 mm Lâý d2-2=48 mm Lấy d3-3=45 mm 4.3.Tính toán thiết kế trục III: Ta có: Ft32 = F t33 = 1965,09 N F a32 = Fa33 = 751,13 N Fr32 = Fr33 = 168,28 N Mômen do Fa32 sinh ra là: M4 = Fa32 . Mômen do Fa33 sinh ra là : M5 = Fa33 . Ta có: Fk =3370,5 N Lực tác dụng lên gối đỡ: Xét trong mặt phẳng xoz ta có: ΣF =-FFx - FEx +Ft32 + Ft33 = 0 (5) ΣMxE = -FFx .(a+b+c) + Ft32 .a + Ft33.(a+b) =0 (6) Từ phương trình (6) ta có: FFx = Thay FGx = 196,09 N vào phương trình (5) ta có: FEx = -FFx +Ft32 + Ft33 ) = 1965,09.2-1965,09=1965,09 N Xét mặt cắt (1-1) 0≤ x ≤ a Ta có MX = FEx . X. Khi x = 0 thì MX =0 Khi x = a thì Mx = 1965,09.51,5 =101202,135 N.mm Xét mặt cắt (2-2) với 0 ≤ x ≤ c Khi đó có Mx = FEx . x Khi x= 0 thì Mx = 0 Khi x= c thì M X = 1965,09.51,5 = 101202,135 Nmm Xét mặt phẳng oyz ta có: ΣF = -FEy - Fr32 + FFy - Fr33-Fy = 0 (7) ΣMyE = FFy.(a+b+c) - Fr32. a + Fr33 .(a+b) - Fy(a+b+c+d)= 0 (8) Từ phương trình(8) ta có FFy =( Fr32.a + Fr33(a+b) +Fy(a+b+c+d) / .(a+b+c) = Thay FGy vào biểu thức (7) ta có: FEy =5193,42-(751,13.2+3370,5)= 320,66 N Xét mặt cắt 1-1 với 0≤ y ≤a My = FEy .y Khi y =0 thì ta có My = 0 Khi y = a thì My1 =320,66. 51,5 = 16513,95 N.mm My2=REY.Y2+M+FR32(y2-a) với y2=a ta có My2=16513,95+20908,79=37422,74 Xét mặt cắt 2-2 với Khi đó MY3 = Fy.d=3370,5.76=256185 Nmm Với y = c+d khi đó ta có: My =Fy4- RFY(y4-d)=3370,5(51,5+76)-5193,42.51,5=162277,62N.mm Với y5 =c+d khi đó ta có: My5 =FY+M-Rey(y5-d)=183186,41Nmm Khi đó Mx = Fey .x Với x = 0 thì Mx = 0 Với y = a thì Mx1= 1965,09. 51,5 = 101202,135=Mx2 Nmm Ta có : Mônem tương đương: Đường kính trục: Lấy d32=52 mm Lấy d22=52 mm Lấy d31=50 mm Chọm d3 = 50mm 5. Kiểm nghiệm trục: Với thép 45 có σb = 800 Mpa -σ-1= 0,436 σb =0,436.800 = 348,8 Mpa . Mặt khác ta có τ-1 =0,58 σ-1= 0,58. 348,8 = 202,3 Mpa Theo bảng (10.6) [196] .TL1.có ψσ=0,05 . ψτ = 0,1 5.1 kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi: Kiểm tra hệ số an toàn của trục tại những tiết diện nguy hiểm theo công thức (10-19) trang 195 /[1] : sj = ≥ [s] Trong đó : [s] : Hệ số an toàn cho phép [s] = (1,5 ÷ 2,5) sj : Hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất pháp stj : Hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất tiếp Theo công thức (10-20) và (10-21) trang 195 /[1] ta có: Với : σ-1 = 0,436. σb = 348,8 MPa = 0,58. σ-1 = 202,3 MPa Là giới hạn mỏi uốn và xoắn với chu kỳ đối xứng . : Là biên độ và trị số trung bình của ứng suất pháp và tiếp tại tiết diện j . Vì là trục quay nên ứng suất uốn thay đổi theo chu kỳ đối xứng theo (10-22) trang 196 /[1] ta có : σmj = 0 ; σaj = σmaxj = Và trục quay 2 chiều nên nên ứng suất xoắn thay đổi theo chu kỳ đối xứng do đó theo (10-24) trang 196 /[1] ta có : = 0 ; = = Trong đó: Wj : Là momen cản uốn của tiết diện j W0j : Là momen cản xoắn của tiết diện j ψσ = 0,1 ; ψτ = 0,05 : Hệ số xét đến ảnh hưởng của trị số ứng suất trung bình đến sức bền mỏi theo bảng (10-7) trang 197 /[1] a. kiểm nghiệm trục I: xét tại tiết diện nguy hiểm 2-2 có hai rãnh then và đường kính trục d =20 mm tra bảng (9.1a) .[176].TL1. ta có: b=8 ; h=7 ; t1=4 ; t2=2,8 bán kính góc lượn của bánh răng : + góc nhỏ nhất: r1=0,08 +góc lớn nhất: r2=0,16 W2= W02 = Vì trục quay nên ứng suất thay đổi theo chu kỳ đối xứng do đó ta có : σmj = 0 ; σaj = σmaxj = = 81,1 ta có ứng suất thay đổi theo chu kỳ mạch động lên ta có: = 0 ; = = = 9,1 Các hệ số Kσdj và Kτdj được xác định theo công thức (10-25) và (10-26) trang 197 /[1] với : Kx = 1,2 tiện thô (Rz = 80 ÷ 20 ) theo bảng (10-8 ) trang 197 /[1] Ky = 1,5trục thấm N2, tập trung ít ứng suất theo bảng (10-9) trang 197 /[1] Kσ = 1,96 trục có rãnh then cắt bằng dao phay đĩa (theo bảng (10-12) trang 199 /[1] ) Kτ = 1,58 tra theo bảng (10-12) trang 199 /[1] εσ = 0.92 và ετ = 0,89 theo bảng (10-10) trang 198 /[1] với trục bằng thép cacbon có d = 20mm => = = 1,795 = = 1,48 Mà theo bảng (10-11) trang 198 /[1] ta có : = 1,795 và = 1,64 ứng với d < 50 và chọn kiểu lắp chặt k6 . Vậy ta chọn = 1,795và = 1,64 Thay vào (10-25) và (10-26) ta được : Vậy ta được : => sj= Vậy mặt cắt (2-2) trên trục I thỏa mãn điều kiện mỏi cho phép. Và : Kết luận: Trục I thỏa mãn điều kiện bền mỏi cho phép b, Trục II: * Xét tại tiết diện (1_1) với trục có hai rãnh then và đường kính trục : d =35 mm Tra bảng (9-1a) trang 173 / [1] ta có thông số then lắp trên trục II: b = 14; h=9 ; t1 = 5,5 ; => Wj = =7606,76 W0j = = 16548,4 Vì trục quay nên ứng suất thay đổi theo chu kỳ mạch động do đó ta có : σmj = 0 ; σaj = σmaxj = = 16,8 Vì trục quay 2 chiều nên ứng suất xoắn thay đổi theo chu mạch động do đó ta có : = = = = 3,65 Các hệ số Kσdj và Kτdj được xác định theo công thức (10-25) và (10-26) trang 197 /[1] với : Kx = 1,1 tiện thô (Rz = 80 ÷ 20 ) theo bảng (10-8) trang 197 /[1] Ky = 1,7 trục thấm N2, tập trung ít ứng suất theo bảng (10-9) trang 197 /[1] Kσ = 1,96 trục có rãnh then cắt bằng dao phay đĩa (theo bảng (10-12) trang 199 /[1] ) Kτ = 1,58 tra theo bảng (10-12) trang 199 /[1] εσ = 0.85 và ετ = 0,73 theo bảng (10-10) trang 198 /[1] với trục bằng thép cacbon có d = 40 mm => = = 2,3 = = 1,64 Mà theo bảng (10-11) trang 198 /[1] ta có : = 2,44 và = 1,86 ứng với d < 50 và chọn kiểu lắp chặt k6 . Vậy ta chọn = 2,44 và = 1,86 Thay vào (10-25) và (10-26) ta được : Vậy ta được : => sj Vậy mặt cắt (1-1) trên trục II thỏa mãn điều kiện mỏi cho phép Tại mặt cắt (2_2) với d = 48 mm Tra bảng (9-1a) trang 173 / [1] ta có thông số then lắp trên trục II: b = 14; h=9 ; t1 = 5,5 ; => Wj = =9403,076 W0j = = 20254,9 Vì trục quay nên ứng suất thay đổi theo chu kỳ mạch động do đó ta có : σmj = 0 ; σaj = σmaxj = = 17,23 Vì trục quay 2 chiều nên ứng suất xoắn thay đổi theo chu mạch động do đó ta có : = 0 ; = = = 2,98 Các hệ số Kσdj và Kτdj được xác định theo công thức (10-25) và (10-26) trang 197 /[1] với : Kx = 1,1 tiện thô (Rz = 80 ÷ 20 ) theo bảng (10-8) trang 197 /[1] Ky = 1,7 trục thấm N2, tập trung ít ứng suất theo bảng (10-9) trang 197 /[1] Mà theo bảng (10-11) trang 198 /[1] ta có : = 3,375 và = 2,425 ứng với d < 50 và chọn kiểu lắp chặt k6 . Vậy ta chọn = 3,375 và = 2,425 Thay vào (10-25) và (10-26) ta được : Vậy ta được : sj Vậy mặt cắt (2_2) trên trục II thỏa mãn điều kiện mỏi cho phép Vậy trục II thỏa mãn điều kiện bền mỏi cho phép . C:Trục III: * Xét tại tiết diện (2_2) với trục có hai rãnh then và đường kính trục : d =52 mm Tra bảng (9-1a) trang 173 / [1] ta có thông số then lắp trên trục II: b = 16;h=10; t1 = 6 ; t2 = 4,3 => Wj = =11843,9 W0j = = 25641,08 Vì trục quay nên ứng suất thay đổi theo chu kỳ mạch động do đó ta có : σmj = 0 ; σaj = σmaxj = = 8,7 Vì trục quay 2 chiều nên ứng suất xoắn thay đổi theo chu mạch động do đó ta có : = 0 ; = = = 2 Các hệ số Kσdj và Kτdj được xác định theo công thức (10-25) và (10-26) trang 197 /[1] với : Kx = 1,1 tiện thô (Rz = 80 ÷ 20 ) theo bảng (10-8) trang 197 /[1] Ky = 1,7 trục thấm N2, tập trung ít ứng suất theo bảng (10-9) trang 197 /[1] Mà theo bảng (10-11) trang 198 /[1] ta có : = 3,96 và = 2,78 ứng với d > 50 và chọn kiểu lắp chặt k6 . Vậy ta chọn = 3,96 và = 2,78 Thay vào (10-25) và (10-26) ta được : Vậy ta được : => sj Vậy mặt cắt (1_1) trên trục I thỏa mãn điều kiện mỏi cho phép Xét tại tiết diện (2_2) với trục có hai rãnh then và đường kính trục : d =52 mm Tra bảng (9-1a) trang 173 / [1] ta có thông số then lắp trên trục II: b = 14;h=9; t1 = 5,5 ; t2 = 3,8 => Wj = =11843,9 W0j = = 25641,08 Vì trục quay nên ứng suất thay đổi theo chu kỳ mạch động do đó ta có : σmj = 0 ; σaj = σmaxj = = 17,67 Vì trục quay 2 chiều nên ứng suất xoắn thay đổi theo chu mạch động do đó ta có : = 0 ; = = = 8,846 Các hệ số Kσdj và Kτdj được xác định theo công thức (10-25) và (10-26) trang 197 /[1] với : Kx = 1,1 tiện thô (Rz = 80 ÷ 20 ) theo bảng (10-8) trang 197 /[1] Ky = 1,7 trục thấm N2, tập trung ít ứng suất theo bảng (10-9) trang 197 /[1] Mà theo bảng (10-11) trang 198 /[1] ta có : = 3,96 và = 2,78 ứng với d < 50 và chọn kiểu lắp chặt k6 . Vậy ta chọn = 3,96 và = 2,78 Thay vào (10-25) và (10-26) ta được : Vậy ta được : => sj Vậy mặt cắt (2_2) trên trục I thỏa mãn điều kiện mỏi cho phép Vậy trục III thỏa mãn điều kiện bên mỏi 6. tính chọn khớp nối: Ta chọn khớp nối trục vòng đàn hồi vì cấu tạo đơn giản, dễ chế tạo, dễ thay thế, làm việc tin cậy với máy công tác mômen xoắn nhỏ và trung bình. Chọn nối trục vòng đàn hồi theo điều kiện : T – mômen xoắn danh nghĩa K – Hệ số chế độ làm việc ,theo bảng 6.1T58[II] => k=1,5 Theo bảng 16.10a.T68[II] ta có : với d=28mm -> D0=71mm ; Z=6;d1=45mm D3=20mm ; l=124mm ; l1=21mm ; l2=20mm ;; B=4 ;nmax =5700(vg/ph) lự vòng trên khớp lực hướng tâm của khớp: 6.1.-Kiểm tra sức bền vòng đàn hồi và chốt 1-Kiểm tra sức bền vòng đàn hồi : ta có : => Đảm bảo điều kiện dập của vòng đàn hồi. 6.2iểm tra sức bền của chốt : Ta có : => Đảm bảo điều kiện đủ bền uốn của chốt. PHẦN V: TÍNH CHỌN THEN Để cố định bánh răng theo phương tiếp tuyến hay để truyền mômen và chuyển động từ trục đến bánh răng hoặc ngược lại ta dùng then. Đường kính trục I để lắp then là - Theo (bảng 9.1a)/trang 173 chọn các thông số then bằng: Đường kính b x h t1 l 22 8x7 4 40,8 45 16x10 6 49,6 48 16x10 6 40,8 52 16x10 6 49,6 50 16x10 6 Chiều dài then: l1 = 0,8.lm12= 0,8.50= 40mm chọn l1 = 40mm l2 = 0,8.lm22 = 0,8.62 = 49,6 mm chọn l2 = 49,6mm l2’ = 0,8.lm23 = 0,8.62 =49,6 mm chọn l2’ = 49,6mm l3 = 0,8.lm33 = 0,8.61 =48,8 mm chọn l3 = 48,8mm l3`=0,8.lm32=0,8.62=49,6 mm chọn l3`=49,6mm d1 = 20 mm;T1 = 16887,3 Nmm; d12 = 20 mm;d13 = 22mm d2 = 45 mm;T2 = 120853,09 Nmm;d22 =45 mm;d23 =48 mm;d24=45mm d3 = 50 mm; T3 = 453675,47 Nmm; d32 = 52mm. d33=52mm []=50 (Mpa) theo bảng(9.5)trang178/[1]; []=.90(Mpa) chịu va đập Điều kiện bền dập và bền cắt trên trục I được xác định theo công thức (9-1) và (9-2) trang 173 /[1] : σd = = =11,84 = = =4 Ta thấy : σd = 11,84 (MPa) < []=50 (Mpa) = 4,4 (MPa) < []=1/3.90=30 (Mpa) Vậy trục I thỏa mãn điều kiện bền dập và cắt Tại vị trí lắp bánh bị dẫn (2 _2) trên trục số 2 : σd = = =92,05 = = =18 Ta thấy : σd = 92,05 (MPa) < []=100 (Mpa) = 18 (MPa) < []=1/3.90=30 (Mpa) -Tại vị trí lắp bánh dẫn (1_1) trên trục II : σd = = =30,94 = = =7,73 Ta thấy : σd = 30,94 (MPa) < []=100 (Mpa) = 7,73 (MPa) < []=1/3.90=30 (Mpa) t ại thiết diện (2-2) trục 2 σd = = =35,26 = = =8,8 Ta thấy : σd = 35,26 (MPa) < []=100 (Mpa) = 8,8 (MPa) < []=1/3.90=30 (Mpa) Tại vị trí lắp banh bị dẫn (1_1) trên trục III : σd = = =44,5 = = =10,9 Ta thấy : σd = 44,5 (MPa) < []=100 (Mpa) = 10,9 (MPa) < []=1/3.90=30 (Mpa) Tại vị trí (2-2) trên trục III : σd = = =87,9 = = =21,9 Ta thấy : σd = 87,9 (MPa) < []=100 (Mpa) = 21,9 (MPa) < []=1/3.90=30 (Mpa) Phần VI : TÍNH CHỌN Ổ LĂN I.CHỌN Ổ LĂN CHO TRỤC I 1. chọn loại ổ lăn : Ta có FAx= 282,96  N ; FAy= 164,51 N FBx=509,84 N ; FBy = 204,94 N Suy ra : Ta có >0,3 =>chọn ổ bi đỡ chặn với góc đỡ tiếp xúc a=360 Với đường kính đoạn lắp ổ trục I là d=17mm,theo bảng P2.12T263[I] chọn loại ổ cỡ trung hẹp : Kí hiệu : 36204 ; d=17mm ; D=40mm ; b=11mm ; r= 1mm;r1=2mm ; Khả năng tải động : C=9,43kN ;khả năng tải tĩnh : C0=6,24 kN 2.-Lực dọc trục tác dụng vào ổ Ta có tra bảng 11.4T216[I] ta có : e =1,14 Theo công thức 11.8,lực dọc trục do lực hướng tâm tác dụng lên ổ sinh ra : Fs1 = e.Fr1=1,14.549,84 =626,8 N Fs0 = e.Fr0=1,14.327,3 =373,12 N ΣFa0= Fs1 –Fa =626,8-369,45= 2