Tải bản đầy đủ

THIẾT KẾ HỘP GIẢM TỐC MỘT CẤP RĂNG TRỤ THẲNG

BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM
KHOA CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ

ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY
THIẾT KẾ HỘP GIẢM TỐC MỘT CẤP
RĂNG TRỤ THẲNG
Chuyên Ngành : CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ

GVHD
SVTH:
MSSV:
Lớp:

12CDCK

NĂM HỌC:

TP.HCM, Tháng 12 Năm 2014



LỜI NÓI ĐẦU
Đồ án thiết kế chi tiết máy là đồ án môn học cơ sở thiết kế máy, đồ án này là một
phần quan trọng cần thiết trong chương trình đào tạo của ngành cơ khí, nó không
những giúp cho sinh viên bước đầu làm quen với công việc thiết kế máy mà còn củng
cố kiến thức đã học, nâng cao khả năng thiết kế của các kỉ sư trong các lĩnh vực khác
nhau.
Hiện nay do yêu cầu kinh tế nói chung và ngành cơ khí nói riêng đòi hỏi người kỹ
sư phải có kiến thức sâu rộng, phải biết vận dụng các kiến thức đã học để giải quyết
các vấn đề thực tế thường gặp trong quá trình sản xuất. Ngoài ra đồ án môn học này
còn tạo điều kiện cho sinh viên nắm vững và vận dụng có hiệu quả các phương pháp
thiết kế nhằm đạt được các chỉ tiêu kinh tế kỉ thuật theo yêu cầu điều kiện và qui mô
cụ thể.
Ở đây là đồ án thiết kế hộp giảm tốc một cấp thời gian làm việc 10000h, làm việc 2
ca.
Trong khi thực hiện đồ án này không tránh khỏi những sai sót. Em mong được sự
thông cảm và đóng góp ý kiến của quí Thầy Cô.
Em xin chân thành cảm ơn thầy cùng các Thầy, Cô trong khoa Cơ Khí trường Đại
Học Công Nghiệp Thực Phẩm đã tận tình chỉ bảo hướng dẫn em đã hoàn thành đồ án
này.
TP. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm
Sinh Viên Thực Hiện

1 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
....................................................................................................................................


....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................

....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................

Hồ Chí Minh, ngày

tháng

năm

Giáo Viên Hướng Dẫn

MỤC LỤC
ĐỀ TÀI. .1
LỜI NÓI ĐẦU..........................................................................................................2
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẨN................................................3
MỤC LỤC.............................................................................................................4
Nhiệm vụ đồ án....................................................................................................6


Chương 1:CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN..................7
1.1 Tính công suất động cơ.................................................................................7
1.2 Phân phối tỉ số truyền...................................................................................8

Chương 2:TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN ĐAI....................................................10
2.1 Các thông số bộ truyền đai..........................................................................10
2.2 Xác định các thông số khác và kiểm nghiệm đai về độ bền.....................11
Chương 3:TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG TRỤ RĂNG
THẲNG TRONG HỘP GIẢM TỐC................................................................14
3.1 Chọn vật liệu................................................................................................14
3.2 Xác định ứng suất cho phép........................................................................14
3.3 Truyền động bánh răng trụ.........................................................................16
3.6 Bảng thông số cơ bản của bộ truyền bánh răng trụ..................................20
Chương 4:TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRỤC VÀ THEN.................................22
4.1 Chọn vật liệu chế tạo...................................................................................22
4.2 Xác định sơ bộ đường kính trục.................................................................22
4.3 Xác định khoảng cách giữa các gối đở và điểm đặt lực.............................23
4.4 Tính trục.......................................................................................................24
4.5 Tính mối ghép then......................................................................................36
Chương 5: Ổ LĂN.............................................................................................39
5.1 Trục I............................................................................................................39
5.2 Trục II........................................................................................................... 40
Chương 6: THIẾT KẾ HỘP GIẢM TỐC........................................................41
6.1 Thiết kế vỏ hộp.............................................................................................41
6.2 Một số chi tiết khác......................................................................................42
6.3 Dung sai lắp ghép.........................................................................................45


TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................................46

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN
Thiết kế hộp giảm tốc của bộ truyền đai
 Số liệu thiết kế:

Công suât trên trục công tác : Pct = 14.5 (kW)
Số vòng quay trên trục công tác: n = 220(vg/ph)


Pct = 14.5(kW)
N = 220 (vg/ph)

Hình 1: sơ đồ hộp giảm tốc 1 cấp răng trụ răng nghiêng

CHƯƠNG 1
TÍNH TOÁN HỆ DẪN ĐỘNG
1.1 Chän ®éng c¬.


1.1.1 Xác định công suất cần thiết của động cơ
Nu gi p l cụng sut trờn bng ti, l hiu sut chung, P ct l cụng sut cn thit,
Pc l cụng sut ca ng c thỡ:
Pct = (kW) theo cụng thc 2.8 trang 19 [TL1]
Theo sơ đồ đề bài thì : = mol. kbr..knn
Trong đó: - n s khp ni
- m là số cặp ổ lăn (m =2);
- k là số cặp bánh răng (k = 1).
Tra Bảng 2.3 (Trang 19 - Tập 1: Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí), ta đợc
các giá trị hiệu suất ứng với mỗi chi tiết nh sau: ôl= 0,99; br= 0,96; đ= 0,95,kn=1.
= 0,992. 0,96. 0,95.12= 0,89.
Khi đó công suất lớn cn thit trờn trục động cơ trong quá trình làm việc là:
Pct = = = 27,5 (kW)
1.1.2 Xác định tốc độ đồng bộ của động cơ:
Theo Bảng 2.4 (Trang 21-Tập 1:Tính toán hệ dẫn động cơ khí) ta sẽ xác định
đợc tỉ số chuyền sơ bộ mà cơ cấu cần phải có để đáp ứng đợc nhu cầu của bộ
phận kéo tải. Ta có ut= ud. ubrtheo cụng thc 2.15 trang 21
theo bng 2.4 trang 21 [Tl]
T s truyn b truyn ai: u = 2
T s truyn b truyn bỏnh rng: u br = 3,56
ut = u .ubr = 2.3,55 =7,12
Vậy ta có số vòng quay sơ bộ của động cơ : nsb = nlv . ut = 200.7,1 = 1424 (vg/ph)
Việc chọn động cơ làm việc với bộ truyền phải thỏa mãn đồng thời các điều
kiện sau:
Ptđ Pđc ;
nđc nsb
Các thông số kỹ thuật yêu cầu đối với động cơ ta đã tính toán đợc nh sau:
Pyc = 27,5(kW);
nsb = 1424(vg/ph);
Theo Bảng phụ lục P1.1 ( Trang 234 - Tập 1: Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ
khí) Ta chọn đợc động cơ có ký hiệu là : DK73-4 đáp ứng nhu cầu làm việc của bộ
truyền.
Các thông số kĩ thuật của động cơ DK73-4nh sau :
Pđc =28(kW);nđc = 1460(vg/ph);
1.2PHN PHI T S TRUYN
Ta đã biết rằng tỉ số chuyền của toàn b cơ cấu u t= u1.u2, theo cụng thc 2.15
trang 21 [TL1]
Mặt khác tỷ số truyền thực của toàn bộ cơ cấu đợc xác định nh sau:
ut = = = 7,3
Theo trang 49 chn u = 2
T cong thc 3.24 TL1

Uh = = = 3,56


1.3 Xác định công suất, số vòng quay, momen xoắn trên các trục.
Momen động cơ:
Tđc = 9,55.106 = 9,55.106 = 183151 (N.mm)
Công xuất:
P2 = = = 24,7 (kW)
P1 = = = 26 (kW)
Số vòng quay:
n1 = = = 730 (vg/ph)
n2 = = = 205 (vg/ph)
Momen

T1 =

9,55.106 P1
n1

=

6

T2 =

9,55.10 P2
n2

9,55.106.26
730

= 340137(N.mm)

9,55.106.24,5
205

=
= 1150659(N.mm)
Bảng 1.1: Thông số động cơ và tỉ số truyền

Thông số

Trục động cơ

Trục I

Trục II

Tỷ số truyền : u

Uđ = 2

Ubr = 3,55

Công suất: N(kW)

28

26

24,7

Số vòng quay(vg/ph)

1460

730

205

Momen xoắn:T(N.mm)

183151

340137

1150659


CHƯƠNG 2
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC BỘ TRUYỀN
2.1. Các thông số bộ truyền đai
Theo yêu cầu đề bài sử dụng bộ truyền ngoài là đai thang

Hình 2.1 Đai hình thang thường


vg/ph

5000
3150
2000
°

1250
800
500
315
200

2

3,15

5

8

12,5

20 31,5

50

80

125 200

400
P, kW

Hình 2.2: Sơ đồ chọn tiết diện đai hình thang
Dựa vào Pđc và nđc theo hình 4.1 và bảng 4.13(1) trang 59 ta chọn được loại đai
thang “B” vớisố thông số đai như sau:
Bt: 19mm ; b: 22mm; h:13,5 mm; yo : 4.8mm; diện tích tiết diện A: 230 mm2
Đường kính bánh đai nhỏ: 200 - 400 mm; chiều dài giới hạn l: 1800 - 10600
mm

2.2 Xác định các thông số bộ truyền và kiểm nghiệm độ bền

Theo bảng 4.13 trang 59 [TL1] chọn đường kính bánh đai nhỏ 250mm
Khi đó vận tốc đai được tính bởi công thức sau:
v=

π .d 1 .n1 3,14.250.1460
=
= 19
60.1000
60000

m/s < 25 m/s (thỏa điều kiện)

Từ d1 ta tính d2 theo công thức 4.2(1) trang 53:
d2 = = = 505(mm)
Trong đó:
u: tỉ số truyền đai
d1:đường kính bánh đai nhỏ
d2:đường kính bánh đai lớn
ε: hệ số trượt 0,01 0,02
Theo dãy tiêu chuẩn ta chọn d2=500 mm theo bảng 4.21(1) trang 63
Kiểm nghiệm lại tỉ số truyền: u=d2.(1- ε)/d1=500.(1-0,01)/250=1,98
Vậy sai lệch tỉ số truyền: = = = 1 % < 4% nằm trong khoảng cho phép.
Khoảng các trục sơ bộ


Khoảng cách trục a tính theo công thức 4.14(1) trang 60 :
0,55.(d1+d2)+h ≤ a ≤ 2(d1+d2)
=0,55.( 250+500) + 13,5 ≤ a ≤ 2.(250+500) = 426 ≤ a ≤ 1500 mm
Với uđ = 2 dựa vào bảng 4.14
Chọn sơ bộ = 2 => a = 1,2d2 = 600 (mm)
Chiều dài đai l được tính theo công thức 4.4 (1) trang 54
L = 2a + +
L = 2.600 + + = 2404(mm)
Chọn L theo tiêu chuẩn bảng 4.13(1) trang 59 được: l=2500 mm
Kiểm nghiệm tuổi thọ đai theo công thức 4.15(1) trang 60
i=v/l ≤ imax=10  i = = 7,6 ≤ 10 (thỏa điều kiện)
Từ chiều dài đai đã chọn theo tiêu chuẩn tính lại khoảng cách trục a theo công
thức 4.6 (1) trang 54
Với: a =
Trong đó: λ = L - = 2500 - = 1323(mm)


= = 125 (mm)

Vậy a = = 673 (mm)
Góc ôm 1trên bánh nhỏ được xác định theo công thức 4.7 (1) trang 54
1

=180o-(d2-d1)57o/a = 180o – (500-250)57o/673

1

=1580>120o (thỏa điều kiện)

Số đai z được tính theo công thức 4.16 (1) trang 60:
Z= P1Kđ/([P0]CaC1CuCz)
Trong đó:
P1: công suất trên trục bánh đai chủ động P1 = 28 (kW)
[P0]:công suất cho phép tra bảng 4.20(1) trang 62 [P0]= 8,77 (kW)
Ca: hệ số ảnh hưởng tra bảng 4.15 trang 61: với 168o, chọn C = 0,95
Kđ: hệ số tải trọng động tra bảng 4.7(1) trang 55 Kđ = 1,2
Cl: tra bảng 4.16(1) trang 61. Với = = 0,7. Chọn Cl = 0,89
Cu: tra bảng 4.17(1) trang 61. Với uđ = 2 chọn Cu = 1,13
Cz:hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng cho các dây đai tra bảng
4.18 (1) trang 61. Với = = 6,1 chọn Cz = 0,85
Z = = = 4,7 chọn z=5
Từ số đai z có thể xác định chiều rộng đai B theo công thức 4.17(1) trang 63:
B=(z-1).t+2e= (5-1).22,5+2.17= 124 mm


Đường kính ngoài bánh đai tính theo công thức 4.18(1) trang 63:
da1=d1 + 2ho = 250 + 2.5,7 = 261 mm
da2=d2 + 2ho = 500 + 2.5,7 = 511 mm
Trong đó : h0 = 5,7, t = 22,5, e = 17 tra bảng 4.21(1) trang 63
Lực căng ban đầu được xác định theo công thức 4.19 (1) trang 63
F0=780P1Kđ/(vz) + Fv
Trong đó: Fv- lực căng do lực li tâm sinh ra ,với điều kiện định kì điều chỉnh lực căng
Fv được xác định bằng công thức 4.20 (1) trang 64. Với loại đai B chọn qm = 0,3 kg/m
Fv=qmv2=0,3.192 = 108,3 N
Vậy lực căng trên đai F0 = = 398,7 N
Lực tác dụng lên trục được xác định theo công thức 4.21 (1) trang 63
Fr = 2.F0z.sin(1/2) = 2.398,7.5.sin(158/2)o = 3909N
Bảng 2.1 Kết quả tính bộ truyền đai
Tên đại lượng

Ký hiệu

Đơn vị đo

Kết quả

Đường kính đai
nhỏ

d1

mm

250

Đường kính đai
lớn

d2

mm

500

Đường kính
ngoài đai nhỏ

da1

mm

261

Đường kính
ngoài đai lớn

da2

mm

511

Chiều rộng đai

b

mm

22

Chiều rộng
bánh đai

B

mm

124

Chiều dài dây
đai

l

mm

2500

Tiết diện đai

A

mm2

230

Lực tác dụng
trục đai

Fr

N

3909

Góc ôm đai
bánh nhỏ

1

Độ(o)

158

Khoảng cách
trục

a

mm

673

Số đai

z

5

Ghi chú


CHƯƠNG 3
TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG
Tính các bộ truyền bánh răng răng trụ răng nghiên trong hộp giảm tốc với:
P1 = 26 (kW); P2 = 24,7 (kW)
n1 = 730 (vg/ph) ; n2 = 206 (vg/ph)
T1 = 340137 N.mm; u = 3,55
Lh = 17000 h
3.1 Chọn vận liệu
Do hộp giảm tốc chiệu công suất trung bình và nhỏ nên chọn vật liệu nhóm I. Do
không có yêu cầu đặc biệt nên chọn vật liệu hai bánh răng như sau:
Cụ thể theo bảng 6.1 trang 92, chọn:
Bánh nhỏ thép 40XH, tôi cải thiện độ rắn
HB 241,chọn HB1 = 350 có b1 = 800Mpa, ch1 = 580 Mpa
Để tăng khả năng chạy mòn tốt nên nhiệt luyện bánh răng lớn thấp hơn độ lớn bánh
răng nhỏ 10 đến 15 đơn vị
H1 H2 + ( 10 15) HB
Nên chọn HB2 = 335 có có b2 = 800Mpa, ch2 = 580 Mpa
3.2 Xác định ứng xuất cho phép
Theo bảng 6.2 trang 94 với thép 40XH, tôi cải thiện đạt độ rắng bề mặt và lõi răng là
HB180 … 350; 0 Hlim = 2.HB +70; SH = 1,1; 0Flim =1,8HB; SF = 1,75.
Bánh nhỏ : chọn H1 = 350 HB => 0 H1lim = 2.350+70 = 770 Mpa
=> 0 F1lim = 1,8.350 = 630Mpa
Bánh lớn : chọn H2 = 335HB => 0 H2lim = 2.335+70 = 740 Mpa
=> 0 F2lim = 1,8.335 = 603
3.2.1 Ứng suất tiếp xúc cho phép
Theo công thức 6.1a trang 93 [H] =
Trong đó SH = 1,1 : hệ số an toàn tra bảng 6.2 trang 94


KHL : h s tui th
6

N HB
N HE

Theo cụng thc 6.3 trang 93 KHL=
Vi mH = 6 : bc ca ng cong mi( vỡ H350HB)
Số chu kỳ cơ sở NHO đợc xác định bởi công thức nh sau: NHO = 30.HB2,4
NHO1 = 30.3502,4 = 3,8.107 (chu k)
NHO2 = 30.3352,4 = 3,5.107 ( chu k)
S chu k thay i ng sut tng ng NHE c xỏc nh nh sau:
Vỡ b truyn chiu trng ti tnh nờn theo cụng thc 6.6 trang 93


NHE = NFE = N = 60.cnt ;


Vi c, n, t ln lc l s ln n khp trong 1 vũn quay, s vũng quay trong 1 phỳt v
tng s gi lm vic ca bỏnh rng ang xột.


NHE1 = 60.cnt = 60.1.730.17000 = 7,4.109


NHE2 = 60.cnt = 60.1.206.17000 = 2,1.109
Theo trang 94 : ta cú NHE > NHO thỡ ly NHE = NHO do ú KHL = 1
Vy t cụng thc 6.1 trang 93 =
Suy ra = = 700 MPa
= = 672 Mpa
Vỡ l rng tr nghiờn nờn ta chn giỏ tr trung bỡnh gia 2 ng sut
= = = 686 Mpa
3.2.2 ng sut un cho phộp
Theo cụng thc 6.2 trang 93 =
Trong ú:
SF = 1,75 l h s an ton, tra bng 6.2 trang 94
KFC = 1 h s xột n nh hng khi lm vic (quay 1 chiu)
KFL : h s tui th. c xỏc nh theo cụng thc 6.4 trang 93


m

f

N
N

KFL =

FO
FE

Với mf bậc đường cong mỏi. khi H 350HB thì mf = 6 trang 93
Từ mục 3.2.1 ta có :
NFE1 = 7,4.109 ; NFE2 = 2,1.109
Vì NFE1 > NFO
NFE2 > NFO
Theo trang 94 chọn NFE = NFO
=> KFL1 = KFL2 = 1
Vậy = = 360Mpa
= = 345Mpa
3.2.3 Ứng suất tiếp xúc cho phép khi quá tải
Với HB 350
max

= 2,8 =2,8.580 = 1624 Mpa

max

= 0,8 = 0,8.580 = 464 Mpa

max

= 0,8 = 0,8.580 = 464 Mpa

3.3 Truyền động bánh răng trụ
3.3.1 Xác định các thông số cơ bản

Khoảng các trục: aw = Ka(u+1)

TK
1 Hβ
3
[σ ]2 Ψ
H aw

(6.15)

u = 3,55 tỉ số truyền bánh răng
Ka 49,5 hệ số phụ thuộc vật liệu
T1 = 340137 N.mm momen xoắn bánh chủ động
= 691 MPa ứng suất tiếp xúc cho phép


= 1,03 tra bảng 6.7
ba

bd

= 0,5 tra bảng 6.6
= 0,53.ba (u+1) = 0,53.0,5.(3,55 + 1) = 1,2

Từ các thông số trên ta có thể xác định được:
3

340137.1, 03
6912.0,5.3,55

aw = 49,5.(3,55+1)

= 168 mm

3.3.2 Xác định các thông số ăn khớp.
3.3.2.1 Xác định modun
Theo công thức 6.17 trang 97:
m = (0,01 0,02)aw = (0,01 0,02).168 =1,68 3,36
theo bảng 6.8 chọn m = 2
3.3.2.2 Xác định số răng của bánh răng nghiêng
Chọn sơ bộ = 100 theo công thức 6.31
z1 = = = 36 răng
z2 = u.z1 = 3,55. 36 = 128 răng
zt = z1 + z2 = 36 + 128 = 164
theo công thức 6.32
cos = = = 0,976 => = 12031’
tính lại khoảng cách trục theo công thức 6.21
aw = m.zt/2 = 2.164/2 = 164 mm
vì z1> 30 nên không cần dùng dịch chỉnh
Xác định các đường kính
Đường kính vòng chia d1 = = = 74mm
d2 = = = 262 mm


Đường kính vòng lăn dw1 = 2aw/(u + 1) = 2.164/4,55 = 72mm
dw2 = dw1.u = 72.3,55 = 256mm
3.3.3 Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc
Ứng suất tiếp xúc xuất hiện tren mặt răng của bộ truyền phải thỏa mãn công thức 6.33:
H

= []

Trong đó ZM = 274 hệ số cơ tính vật liệu tra bảng 6.5
Đối với bánh răng nghiên không dịch chỉnh
= = arctg(tg/cos) theo TCVN 1065-71, = 200
= arctg(tg200/cos12031’) = 20,45
Tanb = cost.tg = cos(20,45).tan12031’ = 0,2 =>b = 11045’
Vậy ZH hệ số kể đến hình dạng bề mặc tiếp xúc
2 cos β
sin 2α

ZH =

b

tw

=

2 cos110 45'
sin 2.20027 '

= 1,7

bw = Ψba.aw = 0,5.164 = 82
Hệ số trùng khớp dọc công thức 6.37
= = =2,66 1
Hệ số trùng khớp ngang (6.38a)
= [1,88 – 3,2(1/z1 + 1/z2)]cos
= 1,7
Vậy hệ số kể đến sự trùng khớp của răng (6.36c)

=

1
ε
α

= 0,77

= 1,03 là hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng tra
bảng 6.7


Trị số cấp chính xác phụ thuộc vận tốc vòng (6.40)
v = dw1n1/60000 = 3,14.72.730/60000 = 2,8 m/s cấp chính xác 9
= 1,05 tra bảng PL2.3
= 1,02 hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng cho các đôi răng
=> KH = = 1,03.1,02.1,05=1,1
Thay các số liệu vào công thức 6.33
2.340137.1,1(3,55 + 1)
82.3,55.722

= 274.1,7.0,77

= 543MPa [ = 686MPa thỏa điều kiện

3.3.4 Kiểm nghiệm về độ bền uốn
Để đảm bảo độ bền uốn cho răng, ứng suất uốn sinh ra tại chân răng không được
vượt quá 1 giá trị cho phép:
= 2/( []max
= ./ ]max
= 1/ = 0,6 là hệ số kể đến sự trùng khớp của răng
= 1- = 1- = 0,9 là hệ số kể đến độ nghiên của răng
= = = 39
= = = 138
Từ đây theo bảng 6.18 xác định được
KF hệ số tải trọng khi tính về uốn
=
=1,14 tra bảng 6.7
= 1,07 tra bảng 6.14
= 1+ (6.46)
a

Với = v

w
u

trong đó


=> = 15,3
Thay vào công thức 6.46
= 1 + = 1,1
=> KF = 1,14.1,07.1,1 = 1,3
Từ các thông số trên ta có thể kiểm tra
= 2..1,3.0,6.0,9.3,7/(82.72.2) =149 MPa []max = 464 Mpa
= 149 . 3,6 / 3,7 145 MPa ]max = 464 Mpa
3.3.5 Kiểm nghiệm răng về quá tải
Từ chương chọn động cơ, ta được Kqt = =2,3

Theo công thức 6.48 =

σ H K at

= 543 = 824 MPa = 1624 Mpa

Theo công thức 6.49 = .Kqt = 149.2,3 = 343 MPa = 480MPa

Bảng 3.1: Các thông số của bánh răng
Thông số

Ký hiệu

Giá trị

Khoảng cách trục

aw

164

Mođun

m

2

Số răng

Z1

36

Z2

128

dw1

74

dw2

262

bw

82

d1

72

d2

256

u

3,55

Đường kính vòng lăn
Chiều rộng vành răng
Đường kính vòng chia
Tỉ số truyền


Góc profin gốc

200

Góc nghiên răng

12031’

CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ TRỤC
Tính toán thiết kế trục bao gồm các bước sau:






Chọn vật liệu.
Tính thiết kế trục về độ bền.
Tính kiểm nghiệm về độ bền mỏi.
Kiểm tra.
Các thông số cần thiết khi thiết kế trục: P 1=26 kW, n1=730, P2=24,7 kW,
vg/ph, , = 3,55
Moment xoắn trên các trục:
Trục 1:
Trục 2:
4.1. Chọn vật liệu.

T1 = 340137 Nmm
T2 = 1150659 Nmm

n 2 = 205


Ở các máy móc quan trọng, hộp giảm tốc, hộp tốc độ…khi chịu tải trọng trung
bình ta chọn: Thép C45 thường hóa có σb = 600 MPa, σch = 340 MPa. Ứng suất pháp
τ
cho phép [ ]= (15…30).
4.2 Tính thiết kế trục 1.
4.2.1 Tải trọng tác dụng lên trục.
Lực tác dụng từ bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng, theo công thức 10.1 tr184,
ta có:
Lực vòng Ft :
2T
2.340137
Ft1 = Ft 2 = 1 =
= 9448 ( N )
d w1
72
Lực hướng tâm Fr :
Fr1 = Fr 2 = Ft1

tan α tw
tan 20037 '
= 9448.
= 3609 ( N )
cos β
cos12031'

Fa1 = Fa 2 = Ft1.tan β = 9448.tan12031' = 2098( N )

vì bộ truyền bánh răng trụ

răng nghiêng (tr184)
4.2.2. Tính sơ bộ đường kính trục.
Đường kính trục được xác định bằng momen xoắn theo công thức 10.9 tr188:
dk ≥

3

Tk
0, 2.[τ ]

d1 ≥

3

T1
=
0, 2.[τ ]

3

340137
= (48 ÷ 38) ( mm )
0, 2(15 ÷ 30)

τ
τ
[ ]: Ứng suất xoắn cho phép. Với vật liệu trục là thép C45 [ ]= (15…30)

Với d1 = 45 mm, theo bảng 10.2[1] tr189, ta chọn sơ bộ chiều rộng ổ lăn cho trục 1
là b01 = 27 mm. ( ta chọn cấp ổ lăn nhỏ hơn 1 bật so với đường kính trục)
4.2.3.Xác định đường kính và chiều dài các đoạn trục.
Chọn kích thước dọc trục theo công thức (10.5 )
l l1 + 2x + w
l1 = bw = 82mm


x = 10 mm khe hở giữa bánh răng và mặt trong của thành hộp
w = 40 mm theo bảng (10.2)
=> l = 82 + 2.10 + 40 = 142mm

l

f

b1
x

lo

x

l1

w

Hình 4.1: Phác thảo kết cấu trục 1

w


l/2=71

l/2=71

f=70

RAy
O
X

RBy

RAx
Z

A

C

Y

D

RBx
B

Fa1

Ft1

Fr

Fr1

Fr2
Fa2

REy

Ft2
RFy

REx
E

G

RFx
F

Hình 4.2 : Sơ đồ đặt lực


Xác định đường kính trục 1
Tìm phản lực tại các ổ đở:

Khi dời lục dọc trục về tâm trục ta thay lực dọc trục bằng moment uốn tập trung M a :
Ma =

Fa .d m 2098.74
=
= 77626 Nmm
2
2

Trong mặt phẳng zy:

∑M

= Fr .70 − Fr .71 + Ma − R

Ax
d
1
1
YB
Phương
trình
cân bằng
đối với
A:

=> RYB =

3909.70 − 3609.71 + 77626
= 448 Nmm
212

Phương
Fy = −trình
R +cân
Fr −bằng
Fr −lực
R trục y:



Ay

1

By

=> RAy = 3909 − 3609 + 448 = 748 Nmm

Trong mặt phẳng zx:
Phương trình cân bằng đối với B



MA

= 0 =Ft1.71 − R XB .142 = 0


=> RXB =

Ft 1.71 9448.71
=
= 4724 Nmm
142
142

Phương trình cân bằng lực:

∑ Fx = − Ft

1

=>

+ RAx + RBx = 0

RBx = 9448 − 4724 = 4724 Nmm

Giá trị momen tại các vị trí:
MA = Fr.70 =3909.70 =273630 Nmm
MDY = RAY.71 = 748.71 = 53108 Nmm
MDX = RBX.71 = 4724.71 = 335404 Nmm
Có xét đến lực tập trung tại D:
MDM =53108 + 77626 = 130734 Nmm
Momen tương đương tại D:
M tdD = M DX 2 + M DY + 0, 75.T12 = 531082 + 3354042 + 0, 75.340137 2 = 449540 Nmm

Vậy momen lớn nhất tại D, nghĩa là D có tiết diện nguy hiểm.
Đường kích trục :
d=

3

M tdD
449540
=3
= 45mm
0,1.[σ ]
0,1.50

Do trục có lắp then nên đường kính trục tăng thêm 5%. Vậy theo chuẩn chọn d 1 =
50mm


70

71

71

RYA
O
X

RYB

RXA
Z

A

C

Y

D

Fa1

RXB
B

Ft1

Fr

Fr1
RYA

Ma

Fr1

RYB
Z

Fr
Mx

273630Nmm

Y

53108Nmm
RXA

130734Nmm

RXB
Z
X

Ft1
My

303708Nmm

340137Nmm

Hình 4.2 Sơ đồ đặt lực, biểu đồ momen trục 1
4.2.4.Kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi
Dựa vào biểu đồ mômen trục 1, ta kiểm nghiệm tại tiết diện nguy hiểm nhất của
trục 1
Theo công thức 10.19[1] tr195, trục thoả mãn về bền mỏi nếu:
s=

s σs τ
s σ2 + s 2τ

≥ [s ]

Trong đó: [s]: Hệ số an toàn cho phép,thông thường [s] = 1,5…2,5
sσ: Hệ số an toàn chỉ xét riêng đến ứng suất pháp
sτ : Hệ số an toàn chỉ xét riêng đến ứng suất tiếp
Theo công thức 10.20[1], 10.21[1] ta có:


Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×