Đồ án: Bánh răng côn trụ 2 cấp

tính toán thiết kế trục I.. Kiểm nghiệm khả năng tải động của ổ ♦ Đổi chiều lực khớp nối và tính lại các phản lực :... Kiểm tra mức dầu.-Để kiểm tra mức dầu trong hộp ta dùng que thăm d

c tính toán thiết kế trục

I Sơ đồ đặt lực

1 Sơ đồ kết cấu chung :

II Chọn vật liệu

Chọn vật liệu chế tạo các trục là thép 45 có σb= 600 MPa

ứng suất xoắn cho phép [τ]= 12…20 Mpa

III Xác định sơ bộ đờng kính trục và khoảng cách gối trục:

1- Định sơ bộ đờng kính trục :

Đờng kính trục sơ bộ đợc tính theo công thức 10.9 - trg188

TL1 : d ≥ 3 T[ ]

0, 2.τTrong đó : T : mômen xoắn trên trục cần tính

[ ]τ : Là ứng suất xoắn cho phép ⇒ chọn [ ]τ =15 MPa

♦ Trục I lắp với động cơ điện thông qua khớp nối đàn hồi ⇒ d1 = (0,8ữ1,2)dđc

⇒ Do đó chọn lm22= 50 mm

+ Trên trục III : l m32= (1,2 1,5) d3 = (1,2 1,5).40 =48ữ60 mm

⇒ Do đó chọn lm32= 55 mm+ Khớp nối đàn hồi : l m12= (1,2 2,5) d1= (1,2 2,5).25 = 330ữ62,5 mm

⇒ Do đó chọn lm12 = 60+ Đĩa xích : l m31= lm33= (1,2 1,5) d3 = (1,2 1,5).40 =48ữ60 mm

⇒ Do đó chọn l m31= lm33= 55 mm

3 - Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực :

♦Trục I :

Theo bảng 10.3- trg189

TL1 : + k1 : Khoảng cách từ mặt canh của chi tiết quay đến thành trong của hộp⇒ Chọn k1 =10 mm+ k2 : Khoảng cách từ mặt cạnh của ổ đến thành trong của hộp ⇒ Chọn k2 =10 mm+ k3: Khoảng cách từ mặt cạnh của chi tiết quay đến nắp ổ ⇒ Chọn k3 =15 mm+ hn : Chiều cao nắp ổ và đầu bu lông ⇒ chọn hn = 18 mm

Fr11= Fa21 = Ft11tgα.cosδ1 = 1235.tg20°.cos15,859°= 432 N

Fa11 = Fr21 = Ft11tgα.sinδ1 = 1235.tg20°.sin15,859°= 123 N

♦ Bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng :

IV Xác định phản lực tại các gối trục và vẽ biểu đồ mômen

1 - Trục I : Với d1 = 25mm ⇒Theo bảng 10.5 - trg195

* Tại tiết diện I0 :

Tại tiết diện I0 lắp ổ lăn : Chọn theo tiêu chuẩn lấy dI0 = 25 mm

* Tại tiết diện I1 :

Tại tiết diện I1 lắp ổ lăn : Chọn theo tiêu chuẩn lấy dI1 = 25 mm

* Tại tiết diện I2 : MI2 = 0

Tại tiết diện I2 lắp nối trục vòng đàn hồi ⇒ Theo tiêu chuẩn lấy dI2 = 20 mm

* Tại tiết diện I3 :

T¹i tiÕt diÖn I3 l¾p b¸nh r¨ng ⇒ chän theo tiªu chuÈn dI3 = 20m

l12 =72

Thiet ke

2 - Trục II : Với d2 = 35 mm ⇒ Theo bảng 10.5 - trg195

TL1 : Chọn [σ] = 60 MPa

♦ Tại gối 1 :

Các phơng trình cân bằng mômen:

w1 m2

dd

• Tính mômen uốn tổng và mômen uốn tơng đơng và đờng kính các đoạn trục:

* Tại tiết diện II0 :

Tại tiết diện II2 lắp bánh răng ⇒ chọn theo tiêu chuẩn dII2 = 35 mm

* Tại tiết diện II3 :

3 - Trục III : Với d3 =40 mm ⇒ Theo bảng 10.5 - trg195

⇒ Fy30 =F + 2Fr31 X.cosβ- Fy31=1231 2.1766 2950,5 1812.5+ − = N

• Tính mômen uốn tổng và mômen uốn tơng đơng và đờng kính các đoạn trục:

* Tại tiết diện III0 :

Tại tiết diện III1 lắp ổ lăn : Chọn theo tiêu chuẩn lấy dIII0 = 35 mm

* Tại tiết diện III1 :

Tại tiết diện III0 lắp ổ lăn : Chọn theo tiêu chuẩn lấy dIII0 = 35 mm

* Tại tiết diện III2&III4 :

Tại tiết diện III2 và III4 lắp đĩa xích dẫn : Chọn theo tiêu chuẩn lấy d = 30 mm

* Tại tiết diện III3 :

b = 10 mm t1 = 5 mm

h = 8 mm t2 = 3,3 mm0,25≤ r ≤ 0,4 mm

* Kiểm tra độ bền của then :

* Kiểm tra độ bền của then :

Trong đó : + [s] : Hệ số an toàn cho phép : [s] = 1,5 2,5

+ sσ j,sτ j: Hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất pháp và hệ số an toàn chỉ xét riêng ứngsuất tiếp tại tiết diện thứ j :

-1 σj

- Với thép 45 có : σb=600MPa ⇒ σ-1 = 0,436.600 = 261,6 MPa

τ-1=0,58 σ-1= 0,58.261,6 = 151,7 MPa

ψσ=0,05 ; ψτ=0 với ψσ,ψτ hệ số kể đến ảnh hởng của trị số ứng suất trung bình đến độ bền mỏi

- Các trục của hộp giảm tốc đều quay ứng suất uốn thay đổi theo chu kỳ đối xứng

Đối với tiết diện tròn (T) : W

3

.32

j J d

j j

J

b t d t d

mm dj

T

0

.2Mômen cản xoắn :+ Đối với tiết diện tròn (T) : Wo

3

.16

j J d

π

+ Đối với tiêt diện có rănh(R): W ( ) ( )3

2 1 1

3 0

2

16

mm d

t d t b d

j

j j

j

−

−

=π

Xác định hệ số an toàn tại các mặt cắt nguy hiểm :

+ Trục I : - Tại tiết diện I0&I1 lắp ổ lăn

- Tại tiết diện I3 lắp bánh răng+ Trục II : - Tại tiết diện II2 lắp bánh răng côn

- Tại tiết diện II3 lắp bánh răng trụ răng nghiêng+ Trục III :- Tại tiết diện III0&III1 Lắp ổ lăn

- Tại tiết diện III3 lắp bánh răng Các ổ lăn đợc lắp ghép theo k6 , kích thớc của then và trị số các mômen uốn, xoắn ta lập bảng :

KτdJ=

y

x K

K

K

1

−+τ

τε

K

Tỉ số

τ

τε

K

Rãnh then căngLắp Rãnh then căngLắp

Để cặp bánh răng côn ăn khớp đợc với nhau, yêu cầu lắp trục không có độ nghiêng ; đồng thời

để đảm bảo độ bền của trục ( Độ cứng vững cao)

⇒ Chọn ổ lăn là ổ đũa côn trung

Có đờng kính trục lắp với ổ lăn : dI0 = dI1 = 25 mm

⇒ Chọn ổ có đờng kính ngõng trục d = 25mmThông số của ổ đã chọn : Ký hiệu 7305

α = 13,50° C = 29,6kN Co = 20,9 kN

b Kiểm nghiệm khả năng tải động của ổ

♦ Đổi chiều lực khớp nối và tính lại các phản lực :

đối với ổ đũa côn : e = 1,5tgα = 1,5.tg13,5° = 0,36

TL1 , ta có tải trọng quy ớc : Q= (XVFr+YFa)ktkdTrong đó : + V : Hệ số kể đến vòng nào quay : CHọn vòng trong quay ⇒ V = 1

+ X: Hệ số tải trọng hớng tâm + Y : Hệ số tải trọng dọc trục Theo bảng 11.4 - trg215 - 216

TL1 ,ta có :+ Fa10/VFr10 = 0,5 > e = 0,36 ⇒ X10 = 0,40 ; Y10 = 0,4cotgα = 0,4.cotg13,5° = 1,67+ Fa11/VFr11 = 0,29 < e = 0,36 ⇒ X11 = 1 ; Y11 = 0

+ kd : Hệ số kể đến đặc tính của tải trọng : Theo bảng 11.3- trg215

TL1 : Tải trọng va đập vừa,rung động, quá tải ngắn hạn tới 150% : kd = 1,3

+ kt : Hệ số kể đến ảnh hởng của nhiệt độ : Nhiệt độ làm việc của ổ < 105°C ⇒ kt = 1

Với : + m : Bậc của đờng cong mỏi : m= 10/3 với ổ đũa côn

+ L : Tuổi thọ tính bằng triệu vòng quay

Có Lh : tuổi thọ tính bằng giờ ⇒ Lh = 106L/(60.n) , với Lh = 18000 giờ

⇒ L = 60n.Lh/106 = 60.1425.18000/106= 1539 triệu vòng+ QE : Tải trọng tơng đơng :

0,3 10

Để cặp bánh răng côn ăn khớp đợc với nhau, yêu cầu lắp trục không có độ nghiêng ; đồng thời

để đảm bảo độ bền của trục ( Độ cứng vững cao)

⇒ Chọn ổ lăn là ổ đũa côn trung

Có đờng kính trục lắp với ổ lăn : dII0 = dII1 = 30 mm

⇒ Chọn ổ có đờng kính ngõng trục d = 30mmThông số của ổ đã chọn : Ký hiệu 7306

TL1 , ta có tải trọng quy ớc : Q= (XVFr+YFa)ktkdTrong đó : + V : Hệ số kể đến vòng nào quay : CHọn vòng trong quay ⇒ V = 1

+ X: Hệ số tải trọng hớng tâm + Y : Hệ số tải trọng dọc trục Theo bảng 11.4 - trg215 - 216

TL1 ,ta có :+ Fa20/VFr2 0 = 0,62 > e = 0,36 ⇒ X20 = 0,40 ; Y20 = 0,4cotgα = 0,4.cotg13,5° = 1,67+ Fa21/VFr 21 = 0,3 < e = 0,36 ⇒ X21 = 1 ; Y21 = 0

+ kd : Hệ số kể đến đặc tính của tải trọng : Theo bảng 11.3- trg215

TL1 : Tải trọng va đập vừa,rung động, quá tải ngắn hạn tới 150% : kd = 1,3

+ kt : Hệ số kể đến ảnh hởng của nhiệt độ : Nhiệt độ làm việc của ổ < 105°C ⇒ kt = 1

Thay số vào công thức ta có :

Q20 = ( X20VFr20+ Y20Fa20)kdkt = ( 0,4.1.2785 +1,67.1728)1,3.1 = 5199,7N

Q21 = ( X21VFr21+ Y21Fa21)kdkt = ( 1.1.1805 + 0.532 )1,3.1 = 2347 N

Với : + m : Bậc của đờng cong mỏi : m= 10/3 với ổ đũa côn

+ L : Tuổi thọ tính bằng triệu vòng quay

Có Lh : tuổi thọ tính bằng giờ ⇒ Lh = 106L/(60.n) , với Lh = 18000 giờ

⇒ L = 60n.Lh/106 = 60.406.18000/106= 243,6 triệu vòng+ QE : Tải trọng tơng đơng :

0,3 10

Vậy ổ đã chọn đảm bảo khả năng tải động

3 - Tính chọn ổ cho trục III (trục ra)

a Chọn ổ lăn

Ta có : Lực hớng tâm tác dụng trên trục : Fr = 1231 N

Lực dọc trục tác dụng trên trục : Fat = 757 N Suy ra : Fat/Fr = 757/1231 = 0,61 > 0,3 nên chọn ổ là ổ bi đỡ chặn cỡ trung

Có đờng kính trục lắp với ổ lăn : dIII0 = dIII1 = 35 mm

⇒ Chọn ổ có đờng kính ngõng trục d = 35 mm Thông số của ổ đã chọn : Ký hiệu 46306

Phản lực tại các ổ : Fx30 = 2390 N Fy30 = 1812,5 N

Fx31 = 2853 N Fy31 = 2950,5 NPhản lực tổng trên các ổ :

TL1 ,ta có :+ Fa30/VFr3 0 = 0,62 > e = 0,36 ⇒ X30 = 0; Y30 = 1,54+ Fa31/VFr 31 = 0,14 < e = 0,36 ⇒ X31 = 0 ; Y31 = 0 + kd : Hệ số kể đến đặc tính của tải trọng : Theo bảng 11.3- trg215

TL1 : Tải trọng va đập vừa,rung động, quá tải ngắn hạn tới 150% : kd = 1,3

+ kt : Hệ số kể đến ảnh hởng của nhiệt độ : Nhiệt độ làm việc của ổ < 105°C ⇒ kt = 1 Thay số vào công thức ta có :

Với : + m : Bậc của đờng cong mỏi : m= 3 với ổ bi đỡ chặn

+ L : Tuổi thọ tính bằng triệu vòng quay

Có Lh : tuổi thọ tính bằng giờ ⇒ Lh = 106L/(60.n) , với Lh = 18000 giờ

⇒ L = 60n.Lh/106 = 60.134.18000/106= 144,7 triệu vòng+ QE : Tải trọng tơng đơng :

Vậy các ổ lăn đã chọn thoả mãn yêu cầu làm việc, có các thông số :

Trục I : ổ lăn là ổ đũa côn : Ký hiệu 7305

T = 18,25 mm r = 2,0 mm r1 = 0,8 mm

α = 13,50° C = 29,6kN Co = 20,9 kNTrục II : ổ là ổ đũa côn : Ký hiệu 7306

Chiều cao, h

Độ dốc

e= (0,8 1).δ = (0,8 1).8 = 6,4 8⇒ e = 7 mmlấy h = 55 mm

R2 ≈1,3d2 = 15,6 mm ⇒ Lấy R2 = 16 mm

C ≈D3/2 phải đảm bảo k ≥1,2d2= 14,4 mmXác định theo kết cấu

Đế hộp :

Chiều dày : khi không có phần lồi S1

Bề rộng mặt đế hộp: K1, q

S1≈ (1,3 1,5)d1 = (1,3 1,5)16 = 20,8 24mm ⇒S1= 24 mm

K1 ≈ 3.d1 = 3.16 = 48 mm

q ≥ k1 + 2.δ = 48 +2.8 = 64 mmKhe hở giữa các chi tiết :

Khe hở giữa bánh rặng với thành hộp : ∆

Giữa đỉnh bánh răng lớn với đáy hộp : ∆1

Giữa mặt bên các bánh răng với nhau : ∆

100

15087

d Kiểm tra mức dầu.

-Để kiểm tra mức dầu trong hộp ta dùng que thăm dầu, que thăm dầu có kích thớc và kết cấu nh hình vẽ

e Chốt định vị:

Mặt ghép giữa nắp và thân nằm trong mặt phẳng chứa đờng tâm các trục Lỗ trụ trên nắp và thân

đựơc gia công đồng thời, để đảm bảo vị trí tơng đối của nắp và thân cả trớc và sau khi gia công cũng nh khi lắp ghep, ta chọn hai chốt định vị Nhờ có chốt định vị, khi xiết bulông không bị biến dạng vòng ngoài ổ

10

∆1:50

E Nối trục đàn hồi

Trong nối trục đàn hồi , hai nửa nối trục nối với nhau bằng bộ phận đàn hồi Nhờ có bộ phận đàn hồi cho nên nối trục đàn hồi có khả năng giảm va đập và chấn độnh đề phòng cộng hởng do dao động xoắn gây nên và bù lại độ lệch trục

Theo trên: Mômen xoắn trục I : T1 = 33843,86 Nmm = 33,85 Nm

Đờng kính trục I : dI2 = 20 mmTra bảng 16.10a & b - trg68

♦ Kiểm nghiệm điều kiện bền của vòng đàn hồi và chốt

+ Điều kiện bền dập của vòng đàn hồi :

c ldDZ

Tk

][

5 0

+ Điều kiện sức bền của chốt

- Theo cách dẫn dầu đến bôi trơn các tiết máy , ngời ta phân biệt bôi trơn ngâm dầu và bôi trơn

lu thông , do các bộ truyền bánh răng trong hộp giảm đều có vận tốc v < 12 m/s nên ta bôi trơn bánh răng trong hộp bằng phơng pháp ngâm dầu

- Với vận tốc vòng của bánh côn v=4,08 m/s tra bảng 18.11- trg100

TL2 , ta đợc độ nhớt 8 ứng với nhiệt độ 1000C

đợc tiếng ồn Thông thờng thì các ổ lăn đều có thể bôi trơn bằng dầu hoặc mỡ , nhng trong thực

tế thì ngời ta thờng dùng mỡ bởi vì so với dầu thì mỡ bôi trơn đợc giữ trong ổ dễ dàng hơn,

đồng thời có khả năng bảo vệ ổ tránh tác động của tạp chất và độ ẩm Ngoài ra mỡ đợc dùng lâu dài ít bị ảnh hởng của nhiệt độ theo bảng15.15a - trg44

TL2 ta dùng loại mỡ M và chiếm 1/2 khoảng trống Để che kín các đầu trục ra , tránh sự xâm nhập của bụi bặm và tạp chất vào ổ cũng

nh ngăn mỡ chảy ra ngoài , ở đây ta dùng loại vòng phớt, theo bảng 15.17 - trg50

TL2 , tra đợc kích thớc vòng phớt cho các ổ nh sau :

Tªn dÇu hoÆc mì ThiÕt bÞ cÇn b«i tr¬n Lîng dÇu hoÆc

mì Thêi gian thay dÇu hoÆc mìDÇu «t« m¸y kÐo

Mì M TÊt c¶ c¸c æ vµ bé truyÒn ngoµi 1/2 chç rçng bé phËn æ 1 n¨m

II B¶ng kª c¸c kiÓu l¾p vµ dung sai

Tªn chi tiÕt KiÓu l¾p trÞ sè cña sai lÖch giíi h¹n

Tài liệu tham khảo:

[TL1]: Sách Tính toán thiết kế Hệ dẫn động cơ khí, tập1 - Trịnh Chất&Lê Văn Uyển

[TL2]: Sách Tính toán thiết kế Hệ dẫn động cơ khí, tập2 - Trịnh Chất&Lê Văn Uyển

[TL3]: Sách Hớng dẫn làm bài tập Dung sai và lắp ghép - Ninh Đức Tốn