CSTKM2 Chuong 3-Trục

Khoa Cơ khí – Bộ môn Công nghệ cơ khíĐỒ ÁN CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY TRONG... CHƯƠNG I: CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀNCHƯƠNG II: PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC BỘ TRUYỀN CƠ KHÍ CHƯ

Khoa Cơ khí – Bộ môn Công nghệ cơ khí

ĐỒ ÁN CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY TRONG

[1] Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí- Trinh Chất, Lê Văn Uyển, tập 1,2 [2] Chi tiết máy- Nguyễn Trọng Hiệp, tập 1,2

[3] Cơ sở thiết kế máy – PGS TS Nguyễn Hữu Lộc

CHƯƠNG I: CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN

CHƯƠNG II: PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC BỘ

TRUYỀN CƠ KHÍ

CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRỤC

CHƯƠNG IV: TÍNH CHỌN Ổ LĂN VÀ THEN

CHƯƠNG V: KẾT CẤU VỎ VÀ CÁC CHI TIẾT PHỤ

CHƯƠNG VI: BẢN VẼ

ThS Phạm Thanh Tùng - BM Công Nghệ Cơ Khí - Đại học Thủy Lợi

• Đỡ các chi tiết quay và đảm bảo các chi tiết quay luôn quay quanh tâm hìnhhọc xác định

• Chịu tác dụng của các lực do các chi tiết lắp trên trục gây nên, truyền

momen xoắn

Hình 3.1: Cụm trục bộ truyền bánh răng trụ 2 cấp

ThS Phạm Thanh Tùng - BM Công Nghệ Cơ Khí - Đại học Thủy Lợi

 Theo dạng chịu tải

• Trục tâm: trục chỉ có tác dụng để đỡ các chi tiết quay (chỉ chịu momen uốn)

Hình 3.2a: Trục tâm không quay cùng chi tiết Hình 3.2b: Trục tâm quay cùng chi tiết

• Trục truyền: là trục vừa chịu momen uốn (mang các chi tiết quay), vừa chịu

momen xoắn để truyền chuyển động

 Theo dạng kết cấu trục

• Trục trơn: trục có đường kính không thay đổi theo chiều dài trục

• Trục bậc: đường kính các đoạn trục thay đổi theo chiều dài

 Theo dạng đường tâm trục

• Trục thẳng: đường tâm trục là đoạn thẳng

• Trục khuỷu: đường tâm trục gấp khúc

• Trục mềm: đường tâm trục thay đổi

ThS Phạm Thanh Tùng - BM Công Nghệ Cơ Khí - Đại học Thủy Lợi

 Trục ở những thiết bị không quan trọng, chịu tải thấp dùng thép không nhiệt

luyện CT5

 Trục ở máy móc quan trọng, hộp giảm tốc, hộp tốc độ dùng thép 45 thường

hóa hoặc tôi cải thiện, hoặc thép 40X tôi cải thiện

 Trục tải nặng hoặc trục đặt trên ổ trượt quay nhanh dùng thép hợp kim thấm

 Bộ truyền bánh răng côn thẳng:

(3.2)

• T1: Mô men xoắn trên trục bánh 1, Nmm

• dm1: Đường kính trung bình của bánh 1, mm

ThS Phạm Thanh Tùng - BM Công Nghệ Cơ Khí - Đại học Thủy Lợi

 Bộ truyền xích: (3.4)

• T1: Mô men xoắn trên trục bánh 1, Nmm

• dm1: Đường kính trung bình của bánh 1, mm

ThS Phạm Thanh Tùng - BM Công Nghệ Cơ Khí - Đại học Thủy Lợi

 Bước 1: Xác định gần đúng chiều rộng ổ lăn:

Bảng 3.1: Bảng 10.2[1]

 Bước 2: Xác định chiều dài mayơ:

• Mayơ bánh đai, đĩa xích, bánh răng trụ

(3.14) (3.15)

 Bước 3: Xác định khoảng cách giữa các điểm đặt lực và chiều dài các đoạn trục:

Sử dụng các ký hiệu:

• k: Số thứ tự của trục trong HGT

(3.16)

• i: số thứ tự của tiết diện trục lắp chi tiết

i=0,1 :tiết diện trục lắp ổ

• lk1: khoảng cách giữa gối đỡ 0 và 1 trên trục thứ k

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

• lmki: chiều dài may ơ chi tiết quay thứ i lắp trên trục k

• lcki: khoảng công xon trên trục k, tính từ chi tiết thứ i ở ngoài HGT đến gối đỡ

• bki: chiều rộng bánh răng thứ i trên trục k

• Các khoảng cách k1, k2, k3, hn: Bảng 10.3[1]

ThS Phạm Thanh Tùng - BM Công Nghệ Cơ Khí - Đại học Thủy Lợi

 Bước 3: Xác định khoảng cách giữa các điểm đặt lực và chiều dài các đoạn trục:

 Bước 3: Xác định khoảng cách giữa các điểm đặt lực và chiều dài các đoạn trục:

ThS Phạm Thanh Tùng - BM Công Nghệ Cơ Khí - Đại học Thủy Lợi

 Bước 3: Xác định khoảng cách giữa các điểm đặt lực và chiều dài các đoạn trục:

 Bước 3: Xác định khoảng cách giữa các điểm đặt lực và chiều dài các đoạn trục:

ThS Phạm Thanh Tùng - BM Công Nghệ Cơ Khí - Đại học Thủy Lợi

 Bước 1: Vẽ sơ đồ trục, sơ đồ chi tiết quay, lực tác dụng lên trục

Hình 3.6: Sơ đồ đặt lực

 Bước 2: Tính phản lực Rx, Ry trên các gối đỡ

 Bước 3: Vẽ biểu đồ momen uốn My và Mx trong các mặt phẳng xOz và yOz, biểu đồ

momen xoắn Tz

 Bước 4: Tính momen uốn tổng M j và momen tương đương M tđj tại các tiết diện j trên chiều dài trục

(3.21)

 Bước 5: Tính đường kính trục tại các tiết diện

 Bước 6: Chọn đường kính các đoạn trục theo tiêu chuẩn

(3.22) [σ]- ứng suất cho phép của thép chế tạo trục, bảng 10.5[1]

• Tiết diện trục lắp ổ lăn: 15, 17, 25, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85,

• Chọn kết cấu trục cần chú ý đến yêu cầu về lắp ghép và công nghệ

• Cố định các chi tiết trên trục bằng lắp có độ dôi cần dựa vào đường kính trục tại chỗ

ThS Phạm Thanh Tùng - BM Công Nghệ Cơ Khí - Đại học Thủy Lợi

2.6.1 Kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi

Kết cấu trục đảm bảo độ bền mỏi nếu hệ số an toàn tại các tiết diện nguy hiểm thỏa mãn:

(3.23)

• [s]: hệ số an toàn cho phép, thông thường [s]=1,5…2,5 (chọn [s]=2,5…3 không

cần kiểm nghiệm về độ cứng của trục)

• sσj và sj hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất pháp và hệ số an toàn chỉ xét riêng

ứng suất tiếp tại tiết diện j

(3.24)

(3.25)

2.6.1 Kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi

• σ-1 và -1 giới hạn mỏi uốn và xoắn ứng với chu kỳ đối xứng, lấy gần đúng:

• σaj , aj, σmj , mj biên độ và trị số trung bình của ứng suất pháp và ứng suất tiếp tạitiết diện j

Mj: Momen uốn tổng tại tiết diện j, xác định theo (3.21)

W : Momen cản uốn tại tiết diện j, xác định theo Bảng

ThS Phạm Thanh Tùng - BM Công Nghệ Cơ Khí - Đại học Thủy Lợi

2.6.1 Kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi

• Khi trục quay 1 chiều:

(3.31)

(3.32)

• Khi trục quay 2 chiều:

Woj: Momen cản xoắn tại tiết diện j, xác định theo Bảng 10.6[1]

Tj: Momen xoắn tại tiết diện j

• ψσ, ψ hệ số kể đến ảnh hưởng của trị số ứng suất trung bình đến độ bền mỏi (Bảng 10.7)

Bảng 3.2: Bảng 10.7[1]

2.6.1 Kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi

Bảng 3.3: Bảng 10.6[1]

ThS Phạm Thanh Tùng - BM Công Nghệ Cơ Khí - Đại học Thủy Lợi

2.6.1 Kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi

• Kσdj, Kdj: hệ số, xác định theo công thức

(3.33) (3.34)

Kx hệ số tập trung ứng suất do trạng thái bề mặt (Bảng 10.8[1])

Ky hệ số tăng bền bề mặt trục (Bảng 10.9[1])

Bảng 3.4: Bảng 10.8[1]

2.6.1 Kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi

Bảng 3.5: Bảng 10.9[1]

ThS Phạm Thanh Tùng - BM Công Nghệ Cơ Khí - Đại học Thủy Lợi

2.6.1 Kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi

σ,  hệ số kích thước kể đến ảnh hưởng của kích thước tiết diện trục đến giới hạn mỏi(Bảng 10.10[1])

Bảng 3.6: Bảng 10.10[1]

Kσ, K hệ số tập trung ứng suất thực tế khi uốn và khi xoắn (Bảng 10.12, 10.13[1])

Bảng 3.7: Bảng 10.12[1]

2.6.1 Kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi

Bảng 3.8: Bảng 10.13[1]

ThS Phạm Thanh Tùng - BM Công Nghệ Cơ Khí - Đại học Thủy Lợi

2.6.2 Kiểm nghiệm trục về độ bền tĩnh

 Mục đích: Đề phòng biến dạng dẻo quá lớn hoặc quá tải đột ngột

(3.35) Trong đó:

(3.36) (3.37) (3.38)

Mmax, Tmax: Mô men uốn lớn nhất và xoắn lớn nhất tại tiết diện nguy hiểm lúc quá tải, Nmm

Hệ số quá tải: Kqt phần tính toán bộ truyền bánh rắng (2,2)

σch : giới hạn chảy của vật liệu, MPa

ThS Phạm Thanh Tùng - BM Công Nghệ Cơ Khí - Đại học Thủy Lợi

2.6.3 Kiểm nghiệm trục về độ cứng

• Độ võng và góc xoay: f, θ

Coi trục như 1 dầm tiết diện không đổi đặt trên 2 gối đỡ

Bảng 3.9: Bảng 10.14[1]

ThS Phạm Thanh Tùng - BM Công Nghệ Cơ Khí - Đại học Thủy Lợi

d1: đường kính vòng chia trục vít, mm

Fr1, Ft1, Ft2: Lực hướng tâm, lực vòng trên trục vít, bánh vít

da1, df1 : đường kính vòng đỉnh, vòng đáy ren trục vít, mm

2.6.3 Kiểm nghiệm trục về độ cứng

(3.42)

b) Tính độ cứng xoắn

G: Mô đun đàn hồi trượt, Mpa, (thép: G=8.104 MPa)

J0 : Mô men quán tính độc cực, J0 =πd4/32 mm4

l: Chiều dài đoạn trục cần tính, mm

 Đoạn trục có rãnh then

(3.43)(3.44)h: Chiều sâu rãnh then

γ: hệ số (0,5 có 1 rãnh then;1 có 2 rãnh then cách nhau 900; 1,2 có 2 rãnh then cáchnhau 1800)

Góc xoắn cho phép [φ] •Trục chính máy cắt cỡ lớn: 5’/m

•Trục máy vận chuyển: 15…20’/m