tính toán hệ thống dẫn động cơ khí, chương 4 ppt

Từ đó lập đ-ợc bảng các giá trị cơ bản của hai bộ truyền nh- sau: Bộ truyền cấp nhanh Bộ truyền cấp chậm Các thông số cơ bản của hệ truyền động bánh răng.. Khi đó tra bảng 16.10a có các

Chương 4: Kiểm nghiệm răng về quá

tải

ứng suất quá tải cho phép:

 H max  2 , 8 ch2  2 , 8 450  1260 MPa

 F1 max  0 , 8 ch1  0 , 8 580  464 MPa

 F2 max  0 , 8 ch2  0 , 8 450  360 MPa

Hệ số quá tải: Kqt= Tmax/T = 1,8;

H1max=H Kqt  470 , 7 1 , 8  631 , 3MPa < [H]max = 1260 MPa;

Để đề phòng biến dạng d- hoặc phá hỏng tĩnh mặt l-ợn chân răng

ta kiểm nghiệm:

F1max= F1 Kqt = 85.1,8 = 153 MPa ;

F2max= F2 Kqt = 77.1,8 = 139 MPa ;

vì F1max < [F1]max ,F2max < [F2]max nên răng thoả mãn điều kiện bền khi quá tải

Từ đó lập đ-ợc bảng các giá trị cơ bản của hai bộ truyền nh- sau:

Bộ truyền cấp nhanh Bộ truyền cấp chậm

Các thông số cơ bản của

hệ truyền động bánh

răng

Kí hiệ

u Bánh răng

nhỏ

Bánh răng lớn

Bánh răng nhỏ

Bánh răng lớn Modul

Số răng

Hệ số chiều rộng vành

răng

Chiều rộng vành răng

Đ-ờng kính chia

Đ-ờng kính lăn

Đ-ờng kính đỉnh răng

Đ-ờng kính đáy răng

Đ-ờng kính cơ sở

Góc profile gốc

Góc nghiêng răng

m z

ba



bw d

dw

da

df

db





xt

3 20 0,142 30 63,16 63,16 69,16 55,66 62,02

200 18,20 0

3 113 0,142 30 356,85 356,85 362,85 349,35 197,34

200 18,20 0

3 33 0,4 85 66 100,4 106,28 93,084 62,02

200 0 0,264

3 105 0,4 85 210 319,47 325,3 312,1 197,34

200 0 0,786

Hệ số dịch chỉnh.

III tính toán thiết kế trục:

1 Thông số khớp nối trục đàn hồi:

Khớp nối trục đàn hồi truyền công suất từ trục 3 đến tang quay

Do khớp nối truyền công suất t-ơng đối lớn nên ta chọn cách nối trục vòng đàn hồi Tại trục III có mômem xoắn TIII = 1121087 (Nmm) Khi đó tra bảng 16.10a có các kích th-ớc cơ bản của nối trục vòng đàn hồi đ-ợc tra theo mômem xoắn

T =2000 (M.m) d = 63 (mm) D = 260 (mm)

dm = 120 (mm) L = 175 (mm) l = 140 (mm)

d1 = 110 (mm) Do = 200 (mm) Z = 8

nmax = 2300 B = 8 B1 =70

l1 = 48(mm) D3 = 48 (mm) l2 = 48(mm)

Bảng 16.10b kích th-ớc cơ bản của vòng đàn hồi

T = 2000 (N.m)

do = 24 (mm) d1 = M16 D2 = 32 (mm)

l = 95 (mm) l1 = 52 (mm) l2 = 24 (mm)

l3 = 44 (mm) h = 2

2.Thiết kế trục

a Chọn vật liệu:

Chọn vật liệu chế tạo trục là thép 45, tôi cób= 800 MPa

ứng suất xoắn cho phép [] = 15 30 Mpa

b Xác định sơ bộ đ-ờng kính trục.

Theo ct 10.9 đ-ờng kính trục thứ k với k =1 3;

k 3 k 

2 , 0

T d



mm N 67560

T1







=> 28 , 2

15 2 , 0

67560

d1  3  (mm) chọn sơ bộ d = 30, tra bảng 10.2 , ta đ-ợc chiều rộng ổ lăn b0 = 19 mm

  20 MPa

mm N 367450 '

T2





20 2 , 0

367450

d2  3  (mm) chọn sơ bộ d = 45, tra bảng 10.2, ta đ-ợc chiều rộng ổ lăn b0 = 25 mm

  25 MPa

mm N 1121087

T3







25 2 , 0

1121087

chọn sơ bộ d = 60, tra bảng 10.2, ta đ-ợc chiều rộng ổ lăn b0 = 31 mm

c, Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực

Chọn k1 = 9 (mm), k2 = 8 (mm), k3 = 10 (mm), hn = 20 (mm)

Với hộp giảm tốc bánh răng trụ 2 cấp đồng trục:

Với các kí hiệu:

k: số thứ tự của trục trong hộp giảm tốc

i: số thứ tự của chi tiết trên trục trên đó lắp các chi tiết có tham gia truyền tải

lki: khoảng cách từ gối đỡ 0 đến tiết diện thứ i trên trục thứ k

lmki: chiều dày mayơ của chi tiết quay thứ i (lắp trên tiết diện i) trên trục k

bki: chiều rộng vành răng thứ i trên trục k

lcki: khoảng côngxôn (khoảng chìa) trên trục thứ k, tính từ chi tiết thứ i ở ngoài hộp giảm tốc đến gối đỡ

lcki = 0,5.( lmki +b0) + k3 + hn

lc33 = 0,5.(95 + 31) + 10 + 20 = 93

Chiều dài mayơ nửa khớp nối, đối với hệ thống ta thiết kế là nối trục vòng đàn hồi nên: lm33 = 100 mm

Chiều dài mayơ bánh đai: lm12 = 35 mm

Chiều dài mayơ bánh răng trụ: lm13 = 40 mm, lm22 = 60 mm, lm32

=80 mm

Ta có:

- Trục 1: l12 = - lc12 = 40 mm

l13 = 0,5 (lm13 + b0) + k1 + k2 = 0,5.(40 + 19) + 9 + 8 = 46,5

l11 = 2.l13 =2.46,5 = 93

- Trục 2: l22 = 0,5.(lm22 + b0) + k1 + k2 = 0,5.(60 + 25) + 9+ 8 = 59,5

l23 = l11+l32 + k1 + b0 = 93 + 72,5 + 9 + 25 = 199,5

l21 = l23 + l32 = 199,5 + 72,5 = 272

- Trục 3: l32 = 0,5.(lm32 + b0) +k1 + k2 =0,5.(80 +31) + 9 +8 =72,5

l31 = 2.l32 = 2.72,5 = 145

l33 = l31 + lc33 = 145 + 125 = 270

d, Xác định trị số và chiều của các lực từ chi tiết quáy tác dụng lên trục:

Ta có sơ đồ bố trí hộp giảm tốc nh- hình d-ới:

Chọn hệ toạ độ nh- biểu diễn Theo các thông số tính toán đ-ợc, lực từ bánh đai tác dụng lên trục 1 h-ớng theo ph-ơng y và có trị số là: Fy12 = 536 N

Các thành phần lực trong thiết kế đ-ợc biểu diễn nh- hình vẽ phần trên

Lực tác dụng của khớp nối trục đàn hồi tạo ra: Fx33= (0,2  0,3) Fr ; Fr = 2TIII/D0 ,

Tra bảng 16.10a ta chọn D0 = 200 mm: Fx33 = 2500 N

Lực tác dụng khi ăn khớp trong các bộ truyền đ-ợc chia làm ba thành phần:

Fx: Lực vòng

Fy: Lực h-ớng tâm

Fz: Lực dọc trục

Trong đó:

Với trục 1:

Fx13= - 2140 N

63,16

2.67560 d

2T

11

ω

Fy13 = 863 N

cos18,2

96 2140.tg20, Cos

.tg F

0

0 t



β

αω

Fz13 = F tg 2140 tg18,2 0 704 N

Với trục 2:

Fx22 = - Fx13 = 2140 N

Fy22 = - Fy13 = 863 N

Fz22 = - Fz13 = 704 N

100,4

2.367450 d

2.T F

w23

F F tg 7320 tg22,1 0 2972N

tw x23

Với trục 3:

Fx32 = - Fx23 = 7320 N

Fy32 = - Fy13 = - 2972 N

Xác định đ-ờng kính và chiều dài các đoạn trục Khi đó ta có các biểu đồ Momen và các giá trị t-ơng ứng trên các vị trí, khi tính toán momen uốn tổng và các momem t-ơng đ-ơng tại các thiết diện em tiến hành làm tròn, các kết quả có sai số đó đ-ợc bù bằng

hệ số an toàn khi các trục đ-ợc kiểm nghiệm

Tính phản lực tác dụng lên các gối đỡ:

Với trục 1:

Fl y11  F y12 l 12  F y13 l 13  F z13 r 13/l 11

 536 40  863 46 , 5  704 21 , 05/ 93

= 42 N

Fl y10  Fl y11  F y13  F y12

 42  863  536

= 285 N

Flx11 =  

N 1070 93

46,5 2140 11

l 13 l x13 F











Flx10 = Flx11  Fx13 1070  2140 1070 N

Khi đó ta có các sơ đồ biều thị giá trị mômen và các kích th-ớc sơ

bộ của trục (cuối cuốn thuyết minh)

Momen uốn tổng tại các thiết diện và mômen t-ơng ứng:

M 0 , 75 T 2 0 , 75 67560 2 58510 Nmm

0

1

2 1

M M 2 0 , 75 T 2 21400 2 0 , 75 67560 2 63000 mm

1 1

3

2 3

M M 2 0 , 75 T 2 77650 2 0 , 75 67560 2 97225 Nmm

3 3

đ-ờng kính trục tại các thiết diện t-ơng ứng khi tính sơ bộ:

58510 1

,

0

M

d0 3 td0  3 





63000 1

,

0

M

d1 3 td1  3 





97225 1

,

0

M

d3 3 td3  3 





Khi đó theo dãy tiêu chuẩn và điều kiện công nghệ ta chọn thông

số các đ-ờng kính trục tại các thiết diện t-ơng ứng là: d0 =20 mm,

d1 = 18 mm và d3 = 25mm

Khi tính toán lắp bánh răng và bánh đai lên trục 1 em dùng then bằng để truyền momen xoắn từ trục đến các chi tiết lắp trên nó Khi đó theo TCVN 2261- 77 ta có các thông số về các loại then

đ-ợc lắp trên các trục nh- sau:

Thiết

diện kính trụcĐ-ờng Kích th-ớc thiết diện Chiều sâu rãnh then Bán kính góc l-ợn của rãnh

b h t1 t2 nhá nhÊt lín nhÊt

Với trục 2:

Fl y 21  F y 22 l 22  F y 23 l 23  F z 22 r 22 l 21

 863 59 , 5  2972 199 , 5  704 119/ 272

= - 2060 N

Fl y 20  Fl y 21  F y 22  F y 23

  2060  863  2972

= - 1775 N

Flx21 Fx22l.22 Fx23l.23 Fz22r.22 l21

  ( 2140 59 , 5  7320 199 , 5  704 119 ) / 272

= 5209 N

Fl x 20  Fl x 21  F x 22  F x 23

= -(5209 + 2140 – 7320)

= - 29 N

Khi đó ta có các biểu đồ Momen và các giá trị t-ơng ứng trên các vị trí (đ-ợc trình bày ở cuối cuốn thuyết minh)

Momen uốn tổng tại các thiết diện và mômen t-ơng ứng:

M 0 , 75 T 2 0 , 75 367450 2 318220 Nmm

3

1

2 1

M M 2 0 , 75 T 2 140963 2 0 , 75 367450 2 348045 Nmm

1 1

2

2 2

M M 2 0 , 75 T 2 503278 2 0 , 75 347650 2 586460 Nmm

3 3

đ-ờng kính trục tại các thiết diện t-ơng ứng khi tính sơ bộ:

348045 1

, 0

M





586460 1

, 0

M





318220 1

, 0

M





Khi đó theo dãy tiêu chuẩn và điều kiện công nghệ ta chọn thông số các đ-ờng kính trục tại các thiết diện t-ơng ứng là: d0 = d1

= 40 mm và d2 = 45 mm

Để thống nhất tính toán trên trục 2 em cũng dùng then bằng để truyền momen Khi đó theo TCVN 2261- 77 có các thông số về các loại then đ-ợc lắp trên các trục nh- sau:

Kích th-ớc thiết diện

Chiều sâu rãnh then

Bán kính góc l-ợn của rãnh

Thiết

diện

Đ-ờng

kính

nhất

lớn nhất

Với trục 3:

Fl y 31  F y 32 l 32 l 31

  2972 72 , 5/ 145= 1486 N

Fl y 30  Fl y 31  F y 32

 1486  2972 = 1486 N

Flx31  Fx32 l.32  Fx33 l.33 l31

 7320 72 , 5  2500 270/ 145= -8315 N

Fl x 30  Fl x 31  F x 32  F x 33

= - (-8315 + 7320 + 2500) = - 1505 N

Khi đó ta có các biểu đồ Momen, các giá trị t-ơng ứng trên các

vị trí và sơ bộ các kích th-ớc của trục:

Momen uốn tổng tại các thiết diện và mômen t-ơng ứng:

M 0 , 75 T 2 0 , 75 1121087 2 970890 Nmm

33

31 y

2 31 x

M M 2 0 , 75 T 2 183977 2 0 , 75 1121087 2 988167 Nmm

1 31

32 y

2 32 x

M M 2 0 , 75 T 2 232435 2 0 , 75 1121087 2 998325 Nmm

32 32

đ-ờng kính trục tại các thiết diện t-ơng ứng khi tính sơ bộ:

970890 1

, 0

M

d33 3 td33  3 





988167 1

, 0

M

d32 3 td32  3 





998325 1

, 0

M

d31 3 td31  3 





Khi đó theo dãy tiêu chuẩn và điều kiện công nghệ ta chọn thông

số các đ-ờng kính trục tại các thiết diện t-ơng ứng là: d30 = 55 mm,

d32 = 60 mm, d33 = 50 mm Các đ-ờng kính ở các đoạn trục này chỉ

là tính sơ bộ nên ta chỉ sử dụng các số liệu này khi nó thoả mãn

điều kiện bền và điều kiện an toàn khi kiểm nghiệm lại

Chọn kiểu lắp ghép: các ổ lăn lắp trên trục theo kiểu k6, lắp bánh răng, bánh đai nối trục theo k6 kết hợp với lắp then

Khi tính toán lắp bánh răng và bánh đai lên trục, dùng then bằng để truyền momen xoắn từ trục đến các chi tiết lắp trên nó

Khi đó theo TCVN 2261- 77 ta có các thông số về các loại then

đ-ợc lắp trên các trục nh- sau:

Kích th-ớc thiết diện Chiều sâu rãnh then l-ợn của rãnhBán kính góc

Thiết

diện Đ-ờng kính

nhất lớn nhất