đồ án: cơ ứng dụng hộp giảm tốc, chương 3 ppsx

Chương 3: THIẾT KẾ TRỤC Tính sơ bộ đường kính trục

[ ]=15…30 MPa;

d1  3

1 / 0 , 2 [  ]

T

 3 126863/0,2[30] = 27,652 mm

 d1 = 30 mm

d1  3

2 / 0 , 2 [  ]

T

 3 241137 , 5 / 0 , 2 [ 20 ] = 39,21 mm

 d2 = 40 mm ,

Khoảng cách giữa các gối đỡ và các điểm đặt lực

d1 = 30 mm  b01 =19 mm

d2 = 40 mm  b02 = 23 mm

chiều dài mayơ bánh đai, răng trụ

lm = (1,2…1,5).di

Trục 1:

lm12 = (1,2…1,5).40 = 48…60 mm

chọn

lm12 = 40 mm (bánh đai)

lm13 = 40 mm (bánh răng 1 & 2)

Chiều dài mayơ khớp nối:

Lm23 = (1,4…2,5).d2

=(1,4…2,5).40 = 56…100 Chọn lm23 = 60 mm

K/cách từ mặt cạnh bánh đai :

l12 = 0,5(lm12 + b0) + k3 +hn

= 0,5(40+19) + 15 + 18 =62,5 mm Chọn :

khoảng cách từ mặt cạnh bánh đai đến nắp ổ

: k3 = 15 mm chiều cao nắp ổ và đầu bulông: : hn

= 18 mm

Khoảng cách từ mặt cạnh ổ thành trong của hộp : k2

=10 mm

Khoảng cách từ thành trong của hợp đến mặt cạnh chi tiết

l13 = 0,5(lm13 + b01) + k1 + k2

= 0,5(40+19)+ 10+10 = 49,5 mm

l11 = 2l13 = 2.49,5 = 99 mm

Trục II

l22 = l13 =49,5 mm

l21 =l11 =99 mm

khoảng cách từ tâm ổ lăn đến khớp nối trục II:

l23 =0,5(lm23 + b0) + k3 +hn

= 0,5(60+23) + 15+18 =74,5 mm

Lực tác dụng:

Ft2 = Ft1 = 2T1/dW1

= 2.126863/83,33 = 3044,83 N

Fr2 = Fr1 = Ft1tgTW /cos

= 3044,83tg200/có16,260 = 1154,44 N

Fa2 = Fa1 = Ft1tg

= 3044,83tg16,260 = 888,06 N

Phân tích lực tác dụng lên trục và vẽ biểu đồ mômen Trục I:

T1 = 126863 Nmm frĐ = 887,9 N

mp xoz

Phương trình cân bằng Mômen tại B

FAx = FBx = Ft1/2 = 3044,83/2 = 1522,415 N

MD x =1522,451.49,5 = 75359,54 N

mp yoz

Phương trình cân bằng Mômen tại A

FrĐ.62,5 - Fr1.49,5 + Ma1 - FBy.99 = 0

02 , 37001 5

, 49 44 , 1154 5 , 62 9 ,

= 357 N Trong đó:

ma1 = Fa1.dw1/2 = 888,06.833,33/2 = 37001,02 Nmm

Phương trình cân bằng lực

FAy = FrĐ + Fr1 + FBy

= 887,9 + 1154,44 + 357 = 2399,34 N

MA y = FrĐ.62,5 = 887,9.62,5= 55493,75 Nmm

MD

y= FrĐ(62,5+49,5) - FAy.49,5

= 887,9.112 - 2399,34.49,5

= - 19322,53 Nmm

MD y =FBy.49,5 = 357.49,5 = 17671,5 Nmm

Mômen tương đương

Mtđ D = 19329 , 53 2  75359 , 54 2  0 , 75 126863 2

= 134623 Nmm

MtđA = 55493 , 752  0 , 75 1268632

= 123086,24 Nmm

MtđC = 0 , 75 126863 2

= 109866,58 Nmm

d1 =30 mm  [] = 63 Mpa

Điều kiện trục tại các tiết diện nguy hiểm

d12 = dđai = 3 0 , 1 63

58 , 109866

= 25,9 mm Chọn d12 = 30 mm

d13= 3 0 , 1 63

134623

=27,75 mm Chọn d13 = 34 mm

d11 = 3 0 , 1 63

24 , 123086

= 26,9 mm Chọn d11 = 32 mm

Vậy tiết diện lắp :

Bánh răng : d13 = 34 mm

Oå lăn : d10 =d11 = 32 mm Bánh đai : d12 = 30 mm

TRỤC II

ft2 = 3044,83 N

fa2 = 888,06 N

Fr2 = 1154,44 N

Ma2 = fa2.dw2/2

= 88,06.166,66/2 = 74002 Nmm

Mặt phẳng zoy:

ptcb mômen bằng tại B :

FAy99- Ma2 + Fr2.49,5 = 0

FAy = (74002 - 49,5.1154,44 )/99 = 170 N Ptcb lực :

FAy + Fr2-FBy =0

 FBy = FAy + Fr2 = 170 + 1154,44 =1324,44 N Mặt phẳng zox

ptcb mômen tại B

FAx99 - Ft2.49,5- Frk.74,5 = 0

FAx = (3044,83.49,5 + 1100.74,5)/99= 2350 N

Trong đó Frk = (0,2 … 0,3)2T2/Dt

Chọn Dt = 90 (T2 = 241137,5 Nmm)

Frk = 1071,72…1607,58 N

Chọn Frk = 1100 N

ptcb lực

FAx - FBx - Ft2 + Frk = 0

FBx = - Ft2 + Frk + FAx

= -3044,83 +1100+2350

= 405,17 N

Mômen

MD y= FAy.49,5

= 170.49,5 = 8415Nmm

MD y = FBy.49,5

=1324,44.49,5 = 65587 Nmm

MD

x=FAx.49,5

=2350 49,5= 116325 Nmm

MB

x = Frk.74,5

=1100.74,5 =81950Nmm

Mômen tương đương

Mtđ D = 65587 2  116325 2  0 , 75 241137 , 5 2

= 247878,25 Nmm

Mtđ B = 81950 2  0 , 75 241137 , 5 2

= 224335,18 Nmm

Mtđ C = 0 , 75 241137 , 5 2

= 208831,2 Nmm Điều kiện trục tại các tiết diện

d2=40 mm  [] = 56,5 Mpa

dc = 3 0 , 1 56 , 5

18 , 208831

=33,3 Chọn dc = 34 mm

dD = 3 0 , 1 56 , 5

247878,25

= 35,27 mm Chọn dD = 36 mm

dB = 3 0 , 1 56 , 5

18 , 224335

= 34,11 mm

dB =35 mm

Vậy tiết diện lắp

Bánh răng : d22 = 36 mm

ổ lăn : d20 =d21 = 35 mm khớp nối : d23 = 34 mm

kiểm nghiệm trục

Kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi:

Vật liệu chế tạo trục là thép 45 ,b = 750 MPa

-1 = 0,436b = 0,436.750 = 327MPa ;

-1 =0,58-1 = 0,58.327 = 189,66 MPa ;

Theo bảng 10.6:  =0,1,  = 0,05

Vì trục quay, ứng suất thay đổi theo chu kì dối xứng:

mj = 0 aj = j

j W

M

Các trục quay 1 chiều nên ứng suất xoắn thay đổi theo chu kỳ mạch động:

mj = aj = W J

T

0 2

Trục có một rãnh then:

j

j j

d

t d bt d

2

) (

32

2 1 1



j

j j

d

t d bt d

2

) (

16

2 1 1



Xác định :

kdj = (k/ + Kx -1)/Ky

kdj = (k/ + Kx -1)/Ky

Trục được gia công trên máy tiện, tại các tiết diện nguy hiểm đạt

Ra =2,5…0,63m,do đó theo bảng 10.8, Kx = 1,09

Ky =1 (không dùng phương pháp tăng bền ) Bảng 10.12, tạo rãnh then bằng dao phay ngón: k =1,76 k

=1,54

Ta tính :

Sj = k djaj  mj





1





Sj = k djaj  mj





1





Sj = 2 2

.

j j

j j S S

S S











td d bxh t w w0 mj aj mj aj

8 12.8 12.8

13 34 10x

8 5 3240 7099 0 42 8.94 8.94

22 36 10x

8

5 3913 8494 0 66 14.2 14

2

23 34 10x

13 34 0.868 0.798 1.58 1.795

22 36 0.832 0.792 1.58 1.795

23 34 0.868 0.798 1.58 1.795

tiết

diệ

n

d ;

m

m

k k/ kd k s s s

rãnh lắp rãnh lắp

then căng then căng

12 30 1.7954

5

2.345 2.2160

4

1.805 2.4 2.3

1

2.8 5.9

4

2.53

13 34 1.8202

8 2.345 2.24937 1.805 2.4 2.34 3.2 8.54 2.99

22 36 1.8990

4 2.345 2.26641 1.805 2.4 2.36 2.03 5.38 1.9

23 34 1.8202

8 2.345 2.24937 1.805 2.4 2.34 2.1 4.49 1.9 Như vậy tất cả các giá trị Sj đều thỏa: Sj >[S]=1,5…2,5

Kiểm nghiệm về độ bền tĩnh

tđ =   2 3  2  []

Trong đó;

 = 3

max

1

,

0 d

M

 = 3

max

2 ,

0 d

T

[]= 0,8ch =0,8.450=360 MPa

32 55493

8 126863 20.55 23.49 31.21

6 19.36

34 75359

5 126863 19.17 16.14 25.06

35 81950 241137

5 19.11 28.12 34

36 116325 241137 24.9 25.8 35.9

5 3 4 1

5

8

30.6 8 Kết quả trong bảng đều thỏa tdj < []

Kiểm nghiệm độ bền then

Chọn then bằng

Đk bền dập và đk bền cắt có dạng

d= ( )

2

1

t h

dl

T

t   [d]

Lt = (0,8…0,9)lm

c=dl b

T

t

2

[c]

td d lt bxh t1 T d c

3

73 22

3

69 20

7

8

12 4

37 2

8 88 26.3

Tải trọng tĩnh []=150 MPa

[] = 60…90 Mpa Kết quả kiểm nghiệm then đều thỏa yêu cầu