Đồ án Nguyên lý chi tiết máy

Đồ án Nguyên lý chi tiết máy MỤC LỤC Đầu đề 4 PHẦN I: CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN 6 I. Chọn động cơ 6 II. Phân phối tỷ số truyền 6 PHẦN II: TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN XÍCH 7 I. Chọn loại xích 7 II. Xác định các thông số của xích và bộ truyền 7 III. Kiểm nghiệm xích về độ bền 8 IV. Đường kính đĩa xích 9 V. Xác định các lực tác dụng lên trục 10 PHẦN III: THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG 10 I.Chọn vật liệu 10 II. Xác định ứng suất cho phép 10 III. Tính toán bộ truyền cấp nhanh 12 IV. Tính toán bộ truyền cấp chậm 16 PHẦN IV: THIẾT KẾ TRỤC 20 I.Chọn vật liệu 20 II. Xác định sơ bộ đường kính trục 20 III. Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực 20 IV. Xác định trị số và chiều của các lực từ chi tiết quay tác dụng lên trục 21 V. Tính các momen tổng và momen tương đương 31 PHẦN V: TÍNH TOÁN THEN VÀ Ổ LĂN 35 I. Then 35 II. Ổ lăn 36 III. Chọn dung sai lắp ghép ổ lăn 39 PHẦN VI: TÍNH TOÁN VỎ HỘP VÀ CÁC CHI TIẾT KHÁC 39 I.Vỏ hộp 39 II. Khớp nối 41 III.Phương pháp bôi trơn 41 Trường ĐHSPKT TP.HCM Khoa XD & CHUD Bộ môn: Thiết kế công nghiệp ĐẦU ĐỀ THIẾT KẾ ĐỒ ÁN MÔN HỌC CHI TIẾT MÁY THIẾT KẾ HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ (Đề số: 03 --- Phương án: ) ĐẦU ĐỀ Sơ đồ động: Gồm: 1. Động cơ điện 2. Nối trục 3. Hộp giảm tốc 4. Bộ truyền xích 5. Thúng tròn 2. Số liệu ban đầu: a. Công suất truyền trên trục công tác (P): 5,0 (kW). b. Số vóng quay của trục công tác (n): 90 (vòng/phút). c. Số năm làm việc (a): 5 (năm). 3. Đặc diểm của tải trọng: Tải trọng va đập nhẹ, quay 1 chiều. 1. Ghi chú: Năm làm việc (y) 300 ngày, ngày làm việc 2 ca, mỗi ca 6 giờ. Sai số cho phép về tỉ truyền i = 2 3% KHỐI LƯỢNG CỤ THỂ: Một bản thuyết minh về tính toán. Một bản vẽ lắp hộp giảm tốc (Khổ A0). SVTH : ĐÀO MINH HOÀI GVHD : VĂN HỮU THỊNH Ngày bảo vệ : / / 2011. Ngày giao đề : / / 2011 PHẦN I: CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN I.Chọn động cơ điện: - Ta có công suất truyền tính toán trên các trục máy công tác: = 3,4 (kW). - Công suất cần thiết trên trục động cơ điện: Với hiệu suất truyền động. - Qua số liệu tra bảng 2.13ta được: Hiệu suất khớp nối : = 1 Hiệu suất 1 cặp ổ lăn : = 0,995 Hiệu suất 1 cặp bánh răng : =0.97 Hiệu suất bộ truyền xích : = 0.97 => 1.0,97.0,995.0,97 = 0.89 => (kW). - Ta cần chọn động cơ có Pđm Pct = 4 (kW). - Dựa vào bảng P1.2 ta chọn được động cơ DK 51 - 4 có: Pđm = 7 (kW). nđc = 1440 (vòng/phút). II. Phân phối tỷ số truyền: a. Tỷ số truyền: U = Trong đó: nđc : vận tốc quay của đông cơ. n : số vòng quay của trục công tác. => U = = 16. - Mặt khác ta có: U = Un.Uc.Ux = Uh.Ux => Uh = Với Ux : là tỉ số truyền của bộ truyền xích. Chọn ux = 2.5. => Mà Uh = Un.Uc ( với Un = 1,2Uc). => Uh =1,2= 8,28 => Uc = 2,22. => Un = 1,3. Uc = 1,3.2,22 = 2,88. - Kiễm tra: Un.Uc.Ux = 2,88.2,22.2,5=15,98 |Un.Uc.Ux – U| = |15,98-16| = 0,02. - Ta chấp nhận các tỉ số truyền: Un = 2,88 và Uc = 2,22. b. Công suất trên các trục: - Ta có: Pct = 4 (kW). Trục I : Trục II : Trục III : Trục VI : c. Vòng quay trên các trục: - Ta có: nđc = 1440 (vòng/phút). Trục I : nI = = = 1440 (vòng/phút). Trục II : nII = = 1440/2,88 = 500 (vòng/phút). Trục III: nIII = = 500/2,22 = 225,23 (vòng/phút). Trục IV: nIV = = 225,23/2,5 = 90,1 (vòng/phút). Bảng số liệu: Thông số Động cơ I II III IV U Unt = 1 Un = 2,88 Uc = 2,22 Ux = 2,5 n(vòng/phút) 1440 1440 500 225,23 90,1 P(kW) 5,62 5,59 5,4 5,21 5,03 T (N.mm) 37073 37073 103140 220909 533147 Với momen xoắn: T(N.mm) = . PHẦN II: TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN XÍCH I. Chọn loại xích: Vì tải trọng xích va đập nhẹ và vận tốc thấp nên ta chọn xích con lăn,dễ chế tạo,độ bền mòn cao. II. Xác định các thông số của xích và bộ truyền: - Theo bảng 5.4, với ux = 2,5 ta chọn số răng của đĩa xích nhỏ z1 = 27> 19. =>Số răng của đĩa xích lớn: z2 = ux.z1 = 3.27 = 67< zmax = 120. - Theo công thức 5.3 ta có công thức tính toán: Pt = P3.k.kz.kn Trong đó: + kz = 25/z1 = 25/27= 0,93 : hệ số bánh răng. Chọn n01 = 200 (vg/ph) => kn = n01/n3 = 200/225,23= 0,89 : hệ số số vòng quay. + Theo công thức 5.4 và bảng 5.6 ta có: K = k0.ka.kđc.kbt.kđ.kc Trong đó: K0 = 1 : hệ số kể đến ảnh hưởng của vị trí bộ truyền (đường tâm đĩa xích so với phương ngang <400). Ka = 1 : hệ số kể đến khoảng cách trục và chiều dài xích(chọn a = 40p). Kđc = 1: hệ số kể đến ảnh hưởng của việc điều chỉnh lực căng xích(điều chỉnh bằng 1 trong 2 đĩa xích). Kbt = 1,3 : hệ số kể đến ảnh hưởng của bôi trơn (môi trường làm việc có bụi,chất lượng bôi trơn đạt yêu cầu). Kđ = 1,3 : hệ số tải trọng động, kể đến tính chất của tải trọng (tải trọng va đập nhẹ). Kc = 1,25 : hệ số kể đến chế độ làm việc của bộ truyền (làm việc 2 ca). => k = 1.1.1.1,3.1,3.1,25 = 2,1125 + P3 = 5,21 (kW) : công suất bộ truyền xích. Như vậy: Pt = 5,21.2,1125.0,93.0,89 = 9,11 (kW). Theo bảng 5.5 với n01 = 200 vg/ph, chọn bộ truyền xích 1 dãy có bước xích. p = 25,4 thỏa mãn điều kiện mòn: Pt < [P] = 11 (kW) : công suất cho phép, đồng thời theo bảng 5.8, p < pmax - Khoảng cách trục: a = 40.p = 40.25,4 = 1016 (mm). Theo công thức 5.12 ta có số mắt xích: - Lấy số mắt xích chẵn: xc = 128, tính lại khoảng cách trục theo công thức (5.13): Để xích không chịu lực căng quá lớn, ta giảm a một lượng bằng: = 0,003.a* = 0,003.1017 3(mm)do đó a = 1017 – 3 = 1014 (mm) - Số lần va đập của xích: Theo công thức (5.14) i = z1.n3/(15.xc) =27.225,23/(15.128) = 3,17 < [i] = 30 ( bảng 5.9) III. Kiểm nghiệm xích về độ bền: - Theo công thức (5.15): -Theo bảng 5.2, tải trọng phá hỏng Q = 56700 (N), khối lượng 1 mét xích q = 2,6 kg. Kđ = 1,7 : hệ số tải trọng động (chế độ làm việc nặng). : lực vòng trên trục. Fv = q.v2 = 2,6.2,572 = 17,17 (N) : lực căng do lực li tâm sinh ra. F0 = 9,81.kf.q.a :lực căng do nhánh xích bị động sinh ra. Với kf = 4 :hệ số phụ thuốc độ vòng f của xích va vị trí bộ truyền(bộ truyền nghiêng 1 góc < 400) => F0 = 9,81.1.2,6.1,014 = 25,86 (N). - Do đó: - Theo bảng 5.10 với n = 200 vg/ph, [s] = 8,2. vậy s > [s] : bộ truyền xích đảm bảo đủ bền. IV. Đường kính đĩa xích: - Theo công thức 5.17 và bảng 13.4 : da1 = p[0.5 + cotg(Z1)] = 25,4[0,5 + cotg(180/27) = 230 (mm). da2 = p[0.5 + cotg(Z2)] = 25,4[0,5 + cotg(180/67) =554 (mm). df1 = d1 – 2r = 218,79 – 2.0,83 = 217,13 (mm). df2 = d2 – 2r = 541,9- 2.0,83 = 540,24 (mm). Với r = 0,5025.d1 + 0,05 = 0,5025.15,88 + 0,05 = 8,03 với dl = 15,88 (mm). (xem bảng 5.2). Các kích thước còn lại tính theo bảng 13.4. -Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc của đĩa xích: theo công thức (5.18) ta có: Trong đó: Kr : Hệ số xét đến ảnh hưởng số răng đĩa xích. + Kr1 = 0,42 ứng với Z1 = 27 + Kr2 = 0,22 ứng với Z2 = 67 Ft = 2027 (N) : lực vòng trên trục. Kd = 1 : hệ số phân bố không đều tải trọng cho 1 dãy. Kđ = 1,2 : hệ số tải trong động. Fvđ = 13.10-7 n3.p3.m : lực va đập trên m dãy xích. Fvđ = 13.10-7.225,23.25,4 3.1 = 4,798 (N). E = 2,1.105 Mpa : Môđun đàn hồi. A = 180 (mm2) : diện tích chiếu của bản lề (tra theo bảng 5.12). - Ứng suất tiếp xúc của đĩa xích 1. = 513,62 (Mpa) - Ứng suất tiếp xúc của đĩa xích 2. = 371,73 ( Mpa). -Như vậy dùng thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB = 210 sẽ đạt được ứng suất cho phép [] = 600 MPa, đảm bảo được độ bền tiếp xúc cho đĩa 1.Tương ứng, [] (với cùng vật liệu va nhiệt luyện). V. Xác định các lực tác dụng lên trục: Theo (5.20), Fr = kx . Ft = 1,15.2027 = 2331,05 (N). Với kx = 1,15 :hệ số kể đến trọng lượng tính xích (do bộ truyền nghiêng 1 góc < 400). PHẦN III: THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG TRONG HỘP GIẢM TỐC. I. Chọn vật liệu và xác định ứng suất cho phép: -Chọn vật liệu 2 cấp bánh răng như sau: Cụ thể theo bảng 6.1 chọn: Bánh nhỏ: Thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB = 241285, có = 850 MPa, = 580 MPa. Bánh lớn: Thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB = 192240 , có = 750 MPa, = 450 MPa. II. Xác định ứng suất cho phép: - Theo bảng 6.2 thép C45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB = 180350. : ứng suất tiếp cho phép. : ứng suất uốn cho phép. : hệ số an toàn khi tính về tiếp xúc. : hệ số an toàn khi tính về uốn. - Chọn độ rắn bánh nhỏ HB1 = 245, độ rắn bánh lớn HB2 = 230. (MPa). (MPa). (MPa). (MPa). - Theo công thức (6.5) , do đó NHO2 = 30.2302,4 = 1,39.107. Với : Số chu kì thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về tiếp xúc. - Theo công thức ( 6.7) ta có : + NHE = 60c( Ti / Tmax)3 .niti : Số chu kì thay đổi ứng suất tương đương. + Trong đó: Ti , ni , ti : lần lượt là momen xoắn, số vòng quay, tổng số giờ làm việc ở chế độ i của bánh răng đang xét. + NHE2 = 60c.n2/u2ti (Ti /Tmax)3 .ti /ti = 60.1..18000(13.0,7+0,83.0,3) = 9,35.107. NHE2 > NHO2 do đó KHL2 = 1. - Tương tự ta cũng có NHE1 > NHO1 do đó KHL1 = 1. Với KHL : hệ số tuổi thọ. - Như vậy theo công thức (6.1a) sơ bộ xác định được: [] = []1 = = = 509 (MPa). []2 = = = 481,8 (MPa). - Với cấp chậm sử dụng răng nghiêng, do đó theo (6.12) [] = = = 495,4 (MPa). - Với cấp nhanh sử dụng răng thẳng và tính ra NHE > NHO nên KHL = 1, do đó []’ = min([]1 ; []2) = []2 = 481,8 (MPa). - Theo công thức (6.7) : NFE = 60c(Ti/Tmax)6ni Ti Với mF = 6 vì độ rắn mặt răng ≤ 350. => NFE2 = 60.1. .18000(16.0,7 + 0,86.0,3) =9,35.107. Ta thấy NFE2 =9,35.107 > NF0 = 4.106 (đối với tất cả các loại thép thì NF0 = 4.106 : Số chu kì thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về uốn), do đó KFL2 = 1. Tương tự KFL1 = 1. - Do đó theo (6.2a) với bộ truyền quay một chiều nên KFC = 1. [] = .KFC.KKL1 / SF = 441.1.1/1,75 = 252 (MPa). [] = . KFC. KFL2 / SF = 414.1.1/1,75 = 236,5 (MPa). - Ứng suất quá tải cho phép: theo (6.13) và (6.14) ta có []max = 2,8 = 2,8.450 = 1260 (MPa). []max = 0,8 = 0,8.580 = 464 (MPa). []max = 0,8 = 0,8.450 = 360 (MPa). III. Tính toán bộ truyền cấp nhanh : Bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng 1.Xác định sơ bộ khoảng cách trục: Theo (6.15a) : aW1 = Ka( u2+ 1) - Trong đó : + : Hệ số; là tỷ số giữa chiều rộng vành răng và khoảng cách trục. Theo bảng 6.6 chọn = 0,3 +Theo bảng 6.5 chọn Ka= 49,5 (đối với bánh răng thẳng) : Hệ số phụ thuộc vào vật liệu của cặp bánh răng và loại răng. = 0,5..(U2+1) = 0,5.0,3.(2,88+1) = 0,582. +Tra bảng 6.7 suy ra KH = 1,02 ( sơ đồ 7). => aW1 = 49,5(2,88+1) = 108,93 (mm). - Lấy aW1 = 108 (mm). 2. Xác định các thông số ăn khớp: - Theo (6.17) mođun: m = (0,010,02)aW1 = (0,01 0,02).110 = 1,1 2,2 (mm). Tra bảng 6.8 ta chọn mođun pháp m = 1,5 (mm). - Số răng bánh nhỏ theo công thức (6.19) Z1 = = = 37,8. Lấy Z1 = 37. - Số răng bánh lớn : Z2 = U2.Z1 = 2,88 .37 = 106,56. Lấy Z2 = 106. - Do đó : aW1 = = = 107,86 (mm). - Tỷ số truyền thực sẽ là: um = = = 2,86. Vậy không cần điều chỉnh khoảng cách giữa 2 bành răng. 3. Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc: - Theo công thức (6.33) : ứng suất tiếp xúc trên mặt răng làm việc - Theo bảng 6.5 ta có ZM = 274 (MPa)1/3. Trong đó: +ZH: Hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc, theo công thức (6.34) ta có: +Theo các thông số ở bảng 6.11 ta có : αt = arctan(tanα/cosβ) = arctan(tan200/cos00) = 200. Vì hệ số dịch chuyển bằng 0 nên αt = αtW = 200. Suy ra, tanβb = cosαt.tanβ = 0 => βb = 0. => = 1,76. + : Hệ số kể đến sự trùng khớp của răng. Vì hệ số trùng khớp dọc: εβ = bWsinβ/(mπ) = 0 (sinβ = 0). => Với hệ số trùng khớp ngang: εα = [1,88-3,2(1/z1 + 1/z2)cosβ = [1,88-3,2(1/36+ 1/106) = 1,76. => + KH : Hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc. KH = KHβ.KHα.KHv *KHβ = 1,02 : Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng, tra bảng 6.7 *= 1: Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng cho các đôi răng đồng thời ăn khớp. ( bánh răng thẳng) *KHv : Hệ số kể đến tải trọng động xuất hiện trong vòng ăn khớp. VH = δH.go.v. δH = 0,006 : Hệ số kể đến ảnh hưởng của các sai số ăn khớp. go = 56 : Hệ số kể đến ảnh hưởng của sai lệch các bước răng bánh 1 và 2. Theo (6.40),vận tốc vòng của bánh răng: dW1 : Đường kính vòng lăn bánh nhỏ. dW1 = 2aW/(um+1) = 2.108/(2,86+1) = 56 (mm). => Với v = 4,22 (m/s) theo bảng 6.13 dung cấp chính xác 8. Theo bảng 6.14 với cấp chính xác 8 và v < 5 (m/s). => VH = 0,006.56.4,22. = 8,71. + Chiều rộng vành răng : bW = .aW = 0,3.108 = 32,4 (mm). => KHv => - Xác định chính xác ứng suất tiếp xúc cho phép : + Theo (6.1) : v = 4,22 (m/s) < 5 (m/s), Zv = 0,85.v0,1 = 0,85.4,220,1 = 0,98 . Lấy Zv = 1: Hệ số kể đến ảnh hưởng của vận tốc vòng. + Cấp chính xác động học là 8 khi đó cần gia công đạt độ nhám: Ra = 2,5...1,25. + Do đó: ZR = 0,95, với da KxH = 1 : Hệ số xét đến ảnh hưởng của kích thước bánh răng,vì thế theo công thức 6.1 và 6.1a ta có: + Ta thấy như vậy răng đã chọn thỏa mãn độ bền tiếp xúc và ta chấp nhận khoảng cách trục aW = 108 (mm). 4. Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn: -Theo công thức (6.43) : -Theo bảng 6.7, KFβ = 1,02. -Theo bảng 6.14 với v < 5 (m/s) và cấp chính xác 8. KHα = 1 (bánh răng thẳng). -Hệ số kể đến tải trọng động xuất hiện trong vòng ăn khớp khi tính về uốn KFα = 1,27. -Theo (6.47) : +Theo bảng 6.15 : =0,016, theo bảng 6.16 : = 56. =>23,24. Do đó theo (6.46) : =1+ Do đó KF = KFβ. KFα. =1,02.1,27.1,44 = 1,87. -Với hệ số kể đến sự trùng khớp của răng: -Với hệ số kể đến độ nghiêng của răng: - Số răng tương đương: - Theo bảng 6.18 ta được: YF1 = 3,7 ; YF2 = 3,6. - Với m = 1,5 (mm), YS = 1,08 -0,0695ln(1,5) = 1,05; YR = 1 (bánh răng quay); KxF = 1 (vì da < 400 (mm)),do đó theo (6.2) và (6.2a) : [] = []. YR. YS. KxF = 252.1.1,05.1 = 264,6 (MPa). Tương ứng [] = []. YR. YS. KxF = 236,5.1.1,05.1 = 248,3 (MPa). - Suy ra:+ Ứng suất uốn sinh ra tại chân bánh răng chủ động: + Ứng suất uốn sinh ra tại chân bánh răng bị động: 5. Kiểm nghiệm răng về quá tải: - Theo (6.48): Hệ số quá tải: - Ứng suất tiếp xúc cực đại: - Ứng suất uốn cực đại: 6. Các thông số cơ bản của bộ truyền: - Khoảng cách trục: aW1 = 108 (mm). - Môđun: m = 1,5 (mm). - Chiều rộng vành răng: bW = 32,4(mm). - Tỷ số truyền : um = 2,86. - Góc nghiêng của răng: β = 0. - Số răng bánh răng: Z1 = 37. Z2 = 106. - Hệ số dịch chỉnh: x1 = 0. x2 = 0. Theo công thức trong bảng 6.11,tính được: - Đường kính vòng chia: d1 = 55,5. d2 = 159. - Đường kính đỉnh răng: da1 = 58,5. da2 = 162. - Đường kính đáy răng: df1 = 51,75. df2 = 155,25. IV. Tính toán bộ truyền cấp chậm: Bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng. Vì phân đôi cấp chậm nên 1. Xác định sơ bộ khoảng cách trục: - Trong đó: + Ka = 43. + Ta có = 0,3 => Tra bảng 6.7 ta được: KH = 1,07; KF= 1,17 (ứng với sơ đồ 3). - Lấy = 96 (mm). 2. Xác định các thông số ăn khớp: - Theo (6.17) môđun: m = (0,01÷0,02). = (0,01÷0,02).110 = 0,96÷1,92 (mm). - Theo bảng 6.8Chọn môđun pháp m =1,5. - Chọn sơ bộ - Theo công thức 6.31: + Số răng bánh nhỏ: lấy Z1 = 32. + Số răng bánh lớn: Z2 = u3.Z1 = 2,22.32 = 71,04 lấy Z2 = 71. - Do đó tỷ số truyền thực là: um = Z2/Z1 = 2,22. Khi đó: 3. Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc: - Theo (6.33), ứng suất tiếp xúc trên mặt răng làm việc. - Theo bảng 6.5, ZM = 274 (MPa)1/3. - Theo (6.35) tgβb = cosαt.tgβ với αt = αtW = arctg(tgα/cosβ) = arctg(tg20/0,805) = => tgβb = cos().tg () => βb = - Theo (6.37), εβ = bWsinβ/(πm), với bW = ψba. = 0,3.96 = 28,8. => εβ = 0,3.96.sin(36,3897)/(3,14.1,5) = 3,63. Do đó theo (6.38b): εα = (1,88 – 3,2(1/Z1 + 1/Z2)).cosβ = (1,88 – 3,2(1/32 + 1/71)).0,805 = 1,4. - Do εα > 1nên theo (6.38) - Đường kính vòng lăn bánh nhỏ: dW2 = 2aW2/(um + 1) =2.96/(2,22 + 1) = 59,63 (mm). - Vận tốc vòng của bánh răng: - Với v = 1,56 (m/s) theo bảng 6.13 dùng cấp chính xác động học là 9.Theo bảng 6.14 với cấp chính xác là 9 và v < 2,5 m/s, KHα = 1,13. Tra bảng 6.15 và 6.16 ta được: g0 = 73, , - Do đó theo (6.41): - Theo công thức (6.39): - Thay các giá trị vừa tìm được vào (6.33) ta được : - Xác định ứng suất tiếp xúc cho phép: Theo (6.1) với v = 1,56 (m/s) Zv = 0,89, với cấp chính xác động học là 9, chọn cấp chính xác về mức tiếp xúc là 8, khi đó cần gia công đạt Rz = 2,5...1,25 => ZR = 0,95. Với da KxH = 1, do đó theo (6.1) và (6.1a) : Như vậy: không đạt yêu cầu. Ta tiến hành kiểm nghiệm lại và có kết quả : aw=105 (mm) ; dw=65(mm); bw=31(mm) 4. Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn: - Theo công thức (6.43) : + Theo bảng 6.17 ta được: KF= 1,17 (ứng với sơ đồ 3). + Theo bảng 6.14 với v KHα = 1,13 và KFα = 1,37. - Theo công thức (6.47) ta có: trong đó theo bảng 6.15, = 0,006 và theo bảng 6.16 được= 73. - Theo công thức 6.46: - Do đó KF = KFβ. KFα. = 1,17.1,37.1,06 = 1,7 - Hệ số kể đến sự trùng khớp của răng: - Hệ số kể đến đọ nghiêng của răng: - Số răng tương đương: - Vì sử dụng răng không dịch chỉnh nên hệ số dịch chỉnh x = 0. - Theo bảng 6.18 ta được: YF1 = 3,62; YF2 = 3,6 -Với m = 1,5 (mm), YS = 1,08 -0,0695ln(1,5) = 1,05; YR = 1 (bánh răng quay); KxF = 1 (vì da < 400 (mm)),do đó theo (6.2) và (6.2a) : [] = []. YR. YS. KxF = 252.1.1,05.1 = 264,6 (MPa). Tương ứng [] = []. YR. YS. KxF = 236,5.1.1,05.1 = 248,3 (MPa). - Suy ra: + Ứng suất uốn sinh ra tại chân bánh răng chủ động (MPa). < [] = 264,4 (MPa). + Ứng suất uốn sinh ra tại chân bánh răng bị động: 5. Kiểm nghiệm răng về quá tải: - Theo (6.48): Hệ số quá tải: - Ứng suất tiếp xúc cực đại: - Ứng suất uốn cực đại: 6. Các thông số cơ bản của bộ truyền: - Góc nghiêng răng: - Khoảng cách trục: aW2 = 105 (mm). - Môđun: m = 1,5 (mm) - Chiều rộng vành răng: bW = 31 (mm). - Tỷ số truyền cấp chậm: Um = 2,22 - Số răng mỗi cặp bánh răng: Z1 = 32. Z2 = 71. - Hệ số dịch chỉnh: x1 = 0. x2 = 0. Theo các công thức bảng 6.11 ta tính được: - Đường kính chia: d1 = 65 (mm). d2 = 145 (mm). - Đường kính đỉnh răng: da1 = 62 (mm). da2 = 143 (mm). - Đường kính đáy răng: df1 = 61,25 (mm). df2 = 141,25 (mm). PHẦN IV: THIẾT KẾ TRỤC I. Chọn vật liệu: - Chọn vật liệu chế tạo các trục là thép C45 tôi, thường hóa có giới hạn bền ; và giới hạn chảy - Ứng suất xoắn cho phép II. Xác định sơ bộ đường kính trục: - Theo công thức (10.9) đường kính trục thứ k với k = I,II,III : Tk : momen xoắn của trục k (Nmm) Với lấy trị số nhỏ đối với trục vào, và lấy trị số lớn đối với trục ra + Chọn = 12=> Đường kính trục I : + Chọn = 16 => Đường kính trục II : + Chọn = 20 => Đường kính trục III : - Do đó chọn đường kính sơ bộ của các trục sẽ là: d1 = 25 (mm); d2 = 30 (mm); d3 =40 (mm). III. Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực: - Chiều dài trục cũng như khoảng cách giữa các gối đỡ và các điểm đặt lực phụ thuộc vào sơ đồ động, chiều dài mayơ của các chi tiết quay, chiều rộng ổ, khe hở cần thiết và các yếu tố khác. - Từ đường d có thể xác định gần đúng chiều rộng ổ lăn b0 theo bảng 10.2 d1 = 25 (mm) => b01 = 17 (mm). d2 = 30 (mm) => b02 = 19 (mm). d3 = 40 (mm) => b03 = 23 (mm). - Chiều dài mayơ bánh răng trụ trên trục I. Xác định theo công thức (10.10) lm13 = (1,2…1,5)d1= (30…37,5) mm. Chọn lm13 = 35 (mm). - Chiều dài mayơ bánh răng trụ răng nghiêng trên trục II: lm22 = lm23 = lm24 = (1,2…1,5)d2 = (36…45) mm. Chọn lm22 = lm24 = 40 (mm). Chọn lm23 = 45(mm). - Chiều dài mayơ bánh răng trụ răng nghiêng trên trục III: lm32 = lm33 = lm34 = (1,2…1,5)d3 = (48…60) mm. Chọn lm32 = lm33 = 55 (mm). Chọn lm34 = 50 (mm). - Chiều dài mayơ nửa khớp nối trục vòng đàn hồi: lm12 = (1,4…2,5)d1 = (35…62,5) mm. Chọn lm12 = 50 (mm). - Theo bảng 10.3 ta chọn: Khoảng cách từ mặt mút của chi tiết quay đến thành trong của hộp: K1 = 10. Khoảng cách từ mặt mút của ổ đến thành trong của hộp: K2 = 10. Khoảng cách từ mặt mút của chi tiết quay đến nắp ổ: K3 = 10. Chiều cao nắp ổ và đầu bulông: hn = 15 (mm). - Khoảng cách lki trên trục thứ k từ gối đỡ 0 đến chi tiết quay thứ i l12 = -lc12 = 0,5(lm12 + b01) + K3 + hn = 0,5(50 + 17) + 10 + 15 = 58,5 (mm). l22 = 0,5(lm22 + bo2) + K1 + K2 = 0,5(40 +19) + 10 + 10 = 49,5 (mm). l23 = l22 + 0,5(lm22 + lm23) + K1 = 49,5 + 0,5(40+45) + 10 = 102 (mm). l13 = l23 = 102 (mm) l24 = 2l23 – l22 = 2.102 – 49,5 =154,5 (mm). l21 = 2l23 = 2.102 = 204 (mm). l32 = l22 = 49,5 (mm). l33 = l24 = 154,5 (mm). l34 = l31 + lc34 = l31 +0,5(lm34 + b03) + K3 + hn = 204 + 0,5(50+23) + 10+15 = 265,5 (mm). - Khoảng cách giữa các khớp nối: l11 = l21 = l31 = 2l23 = 2.102 = 204 (mm). IV. Xác định trị số và chiều của các lực từ chi tiết quay tác dụng lên trục: - Chọn hệ trục tọa độ như hình10.3 1.Trục I: - Lực từ khớp nối tác dụng lên trục I: . - Theo phương ox. TI = 37073 (N.mm) tra bảng 16.10 (tập hai) ta có Dt = 63 (mm). => Lấy Fx12 = 300 (N). - Sơ đồ lực không gian của trục I: + Lực vòng : Ft1= = 2.37073/56= 1324 (N). => Ft1 = Fx13= Fx23 = 1324 (N). + Lực hướng tâm: Fr1 = .tanαtW = 1324.tan200 = 482 (N). => Fr1 = Fy13 = Fy23 = 482 (N). - Trong mặt phẳng Oyz ta có: - Phản lực tại các gối tựa: Xét phương trình mômen tại điểm O: Phương trình tổng lực theo phương y: - Trong mặt phẳng Oxz ta có: - Phản lực tại các gối tựa: Xét phương trình mômen tại điểm O: Phương trình tổng lực theo phương x: BIỂU ĐỒ MOMEN TRỤC I: 2. Trục II: - Sơ đồ lực không gian của trục II: - Lực vòng: Ft2= =103140/59,63= 1730 (N). - Lực hướng tâm: Fr2 = .tanαtW =972 (N). - Lực dọc trục: Fa2 = Ft2.tanβ=1730.tan(360 38’97’’)=1275(N). + Đối với bánh răng dẫn 2, 4: Fx22 = Fx24 = Ft4 = Ft2 = 1730(N). Fy22 = Fy24 = Fr4 = Fr2 = 972 (N). Fz22 = Fz24 = Fa4 = Fa2 = 1275 (N). => M22 = M24 = Fa2. = 1275.59,63/2 = 38014(N.mm) + Đối với bánh răng bị dẫn 3: Fx23 =Ft3=Ft1 =1324(N). Fy23 =Fr3=Fr1=482(N) - Trong mặt phẳng Oyz: - Phản lực tại các gối tựa: Xét phương trình mômen tại điểm O: Phương trình tổng lực theo phương Y: - Trong mặt phẳng Oxz: Xét phương trình mômen tại O: Phương trình tổng lực theo phương X: BIỂU ĐỒ MÔMEN TRỤC II : 3. Trục III: - Sơ đồ lực không gian của trục III: - Lực từ đĩa xích tác dụng lên trục: Fy34 = Fr = 2331(N). - Lực từ bánh răng bị dẫn 2,3 tác dụng lên trục: + Lực vòng: Ft3 = Ft2 = Fx32 = Fx33 = 1730 (N). + Lực hướng tâm: Fr3 = Fr2 = Fy32 = Fy33 = 972 (N). + Lực dọc trục: Fa2 = Fa3 = Fz32 = Fz33 = 1275 (N). + Mômen tại 2 bánh răng: M32 = M33 = Fz32.dW32/2 Trong đó: dW2 = Um.dW2 = 2,22.59,63 = 132 (mm). => M32 = M33 = 1275.132/2 = 84150(N.mm). - Trong mặt phẳng Oyz: - Phản lực tại các gối tựa: Xét phương trình mômen tại O:  Phương trình tổng lực trên theo phương Y: Trong mặt phẳng Oxz: - Phản lực tại các gối tựa: Xét phương trình mômen tại O: Phương trình tổng lực theo phương X: BIỂU ĐỒ MÔMEN TRỤC III: V. Tính các momen uốn tổng và momen tương đương tại các tiết diện trên chiều dài trục: 1. Momen uốn tổng tại các tiết diện j: (N.mm) . + Trục I: M12 = M11 = 0 M10 = 17550 (N.mm). M13 = 80158 (N.mm). + Trục II: M20 = M21 = 0 M22 = M24 =139758 (N.mm). M23 = 165081 (N.mm). + Trục III: M30 = M34 = 0 M32 = 111135 (N.mm). M33 = 87996 (N.mm). M31 = 168098 (N.mm). 2. Momen tương đương tại các tiết diện j: (N.mm). + Trục I: Mtđ12 = 32106 (N.mm). Mtđ10 = 36590 (N.mm). Mtđ13 = 86349 (N.mm). Mtđ11 = 0 + Trục II: Mtđ20 = Mtđ21 = 0 Mtđ22 = Mtđ24 = 146720 (N.mm). Mtđ23 = 187697 (N.mm). + Trục III: Mtđ30 = 0 Mtđ32 = 146633 (N.mm). Mtđ33 = 210580 (N.mm). Mtđ31 = 254671 (Nmm). Mtđ34 = 191313 (Nmm). 3. Đường kính trục tại các tiết diện j: (mm). + Trục I: d12 = 17,2 (mm). d10 = 17,98 (mm). d13 = 23,93 (mm). + Trục II: d22 = d24 = 28,56 (mm). d23 = 31 (mm). + Trục III: d32 = 28,55 (mm). d31 = 34,32 (mm). d33 = 32,21 (mm). d34 = 31,2 (mm). => Chọn đường kính các đoạn trục theo tiêu chuẩn: d10 = d11 = 20 (mm). d20 = d21 = 25 (mm). d30 = d31 = 35 (mm). d12 = 20 (mm). d22 = d24 = 30 (mm). d32 = d33 = 36 (mm). d13 = 24 (mm). d23 = 32 (mm). d34 = 32 (mm). - Đường kính các đoạn trục được đưa ra bảng sau: 0 1 2 3 4 I 20 20 20 24 - II 25 25 30 32 30 III 35 35 36 36 32 VI.Kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi: 1.Thép C45 tôi thường hóa có: = 600 Mpa, Theo bảng 10.7 ta được: 2. Các trục của hộp giảm tốc đều quay, ứng suất thay đổi theo chu kì đối xứng, do đó = 0 (theo 10.22), . Vì trục quay 1 chiều nên ứng suất xoắn thay đổi theo chu kì mạch động, do đó (tính theo 10.23). 3. Xác định hệ số an toàn tại các tiết diện nguy hiểm: Dựa vào kết cấu và biểu đồ mômen trục, ta thấy các tiết diện nguy hiểm cần được kiểm tra về độ bền mỏi: Trục I: tiết diện 10 lắp ổ lăn và tiết diện 13 lắp bánh răng. Trục II: tiết diện 22 và 23 lắp bánh răng. Trục III: tiết diện lắp bánh răng 32 và 33, tiết diện 31 lắp ổ lăn. 4. Chọn lắp ghép: - Các ổ lăn lắp ghép trên trục theo kiểu k6, lắp đĩa xích, nối trục, bánh răng theo kiểu k6 kết hợp lắp then. - Với - Kích thước của then (theo bảng 9.1), trị số momen cản uốn và mômen cản xoắn (theo bảng 10.6) ứng với các tiết diện trục như sau: Tiết diện Đường kính trục (mm) b x h t1 Wj (mm3) Woj (mm3) 10 20 6 x 6 3,5 642,07 1427,07 13 24 8 x 7 4 1089,81 2446,29 22 30 8 x 7 4 2288,84 4938,23 23 32 10 x 8 5 2645,83 5861,19 31 35 10 x 8