BÀI GIẢNG MÔN HỌC CHI TIẾT MÁY

Chia sẻ: Phan Dinh Phuc | Ngày: | Loại File: DOCX | Số trang:31

Thêm vào BST

Báo xấu

328
lượt xem 54
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Vật liệu dùng để chế tạo trục cần có độ bền cao, ít nhạy cảm với sự tập trung ứng suất dễ gia công và có thể nhiệt luyện dễ dàng. Cho nên thép cacbon và thép hợp kim là những vật liệu chủ yếu để chế tạo trục. Việc lựa chọn thép hợp kim hay thép cacbon tuy thuộc điều kiện làm việc trục đó có chịu tải trọng lớn hay không.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: BÀI GIẢNG MÔN HỌC CHI TIẾT MÁY

4.THIẾT KẾ TRỤC 4.1. Chọn vật liệu Vật liệu dùng để chế tạo trục cần có độ bền cao, ít nhạy c ảm v ới s ự tập trung ứng suất dễ gia công và có thể nhiệt luyện dễ dàng. Cho nên thép cacbon và thép hợp kim là những vật liệu chủ y ếu để ch ế t ạo trục. Vi ệc l ựa ch ọn thép hợp kim hay thép cacbon tuy thuộc điều kiện làm việc trục đó có ch ịu t ải tr ọng lớn hay không. Đối với trục của hộp giảm tốc làm việc trong điều kiện ch ịu t ải trọng trung bình thì ta chọn vật liệu làm trục là thép C45 th ường hoá có c ơ tính nh ư sau (tra bảng 6.1): σb= 600 Mpa; σch= 340 Mpa; Với độ cứng là 200 HB. Ứng suất xoắn cho phép [τ] = 15 ÷ 30 Mpa tùy thuộc vào vị trí đặt lực ta đang xét. 4.2.Sơ đồ đặt lực
3 Fd Ft1 Fa1 Fr2 Fr1 Fa2 2 1 n Ft2 n I II F V 4 4.2.1. Xác định sơ bộ đường kính trục Theo công thức 10.9 đường kính trục thứ k : với k =1..3 (mm) Trong đó: Tk là mômen xoắn trục k [τ] = 15 ÷ 30 (MPa) * Trục I: mm Chọn d1 =35 mm * Trục II => Chọn d2 = 50mm
4.2.3.Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực : SƠ ĐỒ SƠ BỘ BỘ TRUYỀN TRONG HỘP GIẢM TỐC Từ đường kính dsb của trục có thể xác định gần đúng chiều rộng ổ lăn b o theo bảng 10.2[1] như sau: d1 = 35 mm => b01 = 21 mm d2 = 50 mm => b02 = 27 mm a,Xác định chiều dài mayơ của bánh đai: Với bánh đai nhỏ ta có: áp dụng công thức 10.10 : lmđn = (1,2 ÷ 1,5)ddc= (1,2 ÷ 1,5).32 = 38,4÷ 48 (mm)
Ta chọn lmđn = 40(mm) Với bánh đai lớn ta có: lm12 = lmđl = (1,2 ÷ 1,5)d1= (1,2 ÷ 1,5).35= 42 ÷ 52,5 (mm) ta chọn lm12 = lmđl = 50 (mm) b,chiều dài của moay ơ bánh răng : Với bánh răng 1 : lm13 = lmbr1 = (1,2 ÷ 1,5)d1 = (1,2 ÷ 1,5)d1= (1,2 ÷ 1,5).30= 42 ÷ 52,5 (mm) ta chọn: lm13 = lmbr1 = 50(mm) Với bánh răng 2 : lm22 = lmbr2 = (1,2 ÷ 1,5).d2 = (1,2 ÷ 1,5).50= 60÷ 75 (mm) chọn: lm22 = lmbr2 = 70 (mm) c,Xác định chiều dài của nửa khớp nối: áp dụng công thức: lm23 = (1,4 ÷ 2,5)d2 = (1,4 ÷ 2,5).50=70 ÷ 125 (mm) Chọn lm23 = 100(mm) Tra bảng 10.3 chọn được trị số khoảng cách: k1 , k2 , k3 , hn phù hợp. k1 =12 mm; k2 = 12 mm; k3 = 15 mm; hn = 18 mm Khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực xác định theo bảng 10.4: Áp dụng công thức 10.14 trang 190 có lC12 = 0,5(lm12 + b01) + k3 + hn=0,5 (50+21) +15+18= 68,5(mm) +) l12 = - lc12 = 68,5(mm) +) l13 = 0,5( lm13 + b01) + k1 + k2 = 0,5(50 + 21 ) +12 +12 = 59,5 (mm) +) l11 = 2.l13 = 2. 59,5= 119(mm) +) l22 = 0,5 ( lm22 + b02 ) + k1 + k2 = 0,5 ( 70 +27 ) +12 +12 = 72,5mm +) l23 = 0,5 ( lm23 + b02 ) + k1 + k2 =0,5 ( 100 +27 ) +12 +12 = 87,5 mm +)l21= 2l22 = 2.72,5 = 145 (mm) +)l23 = - lc23 = 87,5 (mm)
Vậy khoảng cách trên các trục là: Trục I: Trục II lm12 = 50 mm lm22 =70 mm l11 = 119 mm l21 = 145 mm l12 = - lC12 = -68,5 mm l22 = 72,5 mm l23 = 87,5 mm 4.2.4 Xác định trị số và chiều của các lực tác dụng lên trục: a, Trục I: - Lực của bánh đai tác dụng lên trục: Do đường nối tâm của bộ truyền đai làm với phương ngang 1 góc α = 50o do đó lực Fđ từ bánh đai tác dụng lên trục được phân tích thành hai lực: Lực do đai tác dụng lên trục là:
2 1 Fa1 l11 Fr1 Fa1 Fa Fa1 1 Ft1 1 2 - Lực từ bánh răng tác dụng lên trục: Ft2 = Ft1= 2T1/d1 = 2.152384,78/ 74 = 4118,51 N Fr2 = Fr1 = Ft1 . tgα/cos β = 4118,51 . tg 210 /cos110 = 1471,47 N Fa2 = Fa1 = Ft1 . tgβ = 4118,51. tg 110 = 800,56 N b, Trục II: - Lực hướng tâm: Fr2 = Fr1 = 1471,47 (N) - Lực vòng : Ft2 = Ft1= 4118,51 (N) - Lực dọc trục: Fa2 = Fa1 = 800,56( N) - Lực từ khớp nối tác dụng lên trục có chiều ngược với chiều của lực vòng từ đai tác động lên bánh răng II:
với Ftk : lực vòng trên khớp nối . Fk = (0,2…0,3)Ftk Ftk = 2T2 / D0 = 2.438450,5 / 130 = 6745,39 N Fk = 0,3 . 6745,39 = 2023,62 N Fx22 = Fk = 2023,62 N
4.2.5. Xác định đường kính các đoạn trục và chiều dài các đoạn trục : A : Trục I : a, vÏ s¬ ®å trôc : l12 = 68,5 mm Fy12 = 2114,28 N l13 = 59,5 mm Fx12 = 1774,09 N l11 = 2l13 = 119 mm Fa1 = 800,56 N d1 = 35 mm Ft1 = 4118,51 N Fr1 = 1471,47 N sơ đồ trục b, Xác định phản lực tác dụng lên gối đỡ 0 và 1: Tại gối đỡ 0: - - - - - - - -t¹i gèi ®ì 1: -
- VËy c¸c ph¶n lùc t¸c dông lªn gèi ®ì 0 vµ 1 trªn trôc I cã ph¬ng vµ chiÒu - nh h×nh vÏ vµ cã gi¸ trÞ: - * t¹i gèi ®ì 0: Fx10 = -736,05 N * t¹i gèi ®ì 1 : Fx11 = 1038,04 N Fy10 = 3949,33 N Fy11 = 2239,91 N c, Tính mô men uốn và mô men tương đương : + ë tiÕt diÖn 1-1 Víi Muy1-1 = *TÝnh ®êng kÝnh trôc vµ tiÕt diÖn n1-n1: Trong ®ã : [] – øng suÊt ph¸p cho phÐp cña thÐp chÕ t¹o trôc , tra b¶ng 10.5 [1] ®îc [] = 63 MPa. VËy ta cã : Đường kÝnh t¹i tiÕt diÖn 1-1 lÊy b»ng 30 mm(T¹i tiÕt diÖn l¾p b¸nh r¨ng)
1-2 Chän d = 30 mm ¸p dông c«ng thøc tÝnh: Trong ®ã: Mj : lµ m« men u«n tæng Mt®j : lµ m« men t¬ng ®¬ng VËy x13 x12 12 13 x10 13 M =F .(l +l ) + F .l = 1774,09.128 + 736,05.59,5 = 270878,5 Nmm. y13 y10 13 a 1 M = F .l - F .d /2 = 3949,33.59,5 -800,56.35/2 = 220975,34 Nmm. e, TÝnh ®êng kÝnh trôc t¹i c¸c tiÕt diÖn: ¸p dông c«ng thøc: => chän d10 = 35 mm theo d·ytiªu chuÈn ®êng kÝnh t¹i tiÕt diÖn trôc cã l¨p æ l¨n VËy: t¹i vÞ trÝ l¾p b¸nh r¨ng d1-3 = 40( mm), t¹i æ trôc d11= 35 (mm), t¹i khíp nèi d12 = 30 (mm) Biểu Đồ Momen Trục I
79820,15Nmm 148129,24Nmm 24138,05 Nmm 47845,85Nmm 71573,59Nmm Ø35H7 k6 Ø38 Ø Ø Ø25H7 k6
* Kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi Với trục I ta kiểm nghiệm tại mặt cắt nguy hiểm là mặt cắt 1-3 của bánh răng trên trục số I. Ta cã M13 = = 349578,69 N.mm Momen xoắn trên trôc 1: T = 152384,78 Nmm Theo bảng 10.7 (TR.197,TTTKHTDĐCK-T1) với σb=600MPa =>ψσ= 0,05,ψτ=0 Ta chọn kiểu lắp k6 σb=600MPa đường kÝnh d Rãnh then trên trục được cắt bằng dao phay ngón với σb= 600Mpa theo bảng 10.12 => Kσ = 1,76 ; Kτ=1,54 => Kσ/εσ= 1,76/0,85 = 2,07 ; Kτ/ετ= 1,54/0,78 =2 Vậy gi¸ trị Kσ/εσ và Kτ/ετ dïng để tÝnh Kσdi , Kτdi là: Kσ/εσ=2,07 , Kτ/ετ=2 C¸c hệ số Kσd , Kτd được x¸c định. Kσd3 = ( Kσ/εσ+Kx -1)Ky = (2,07+1,06 - 1)/1,6 = 1,33 Kτd3 = ( Kτ/ετ+Kx -1)Ky = (2+1,06 - 1)/1,6 = 1,28 Với KX = 1,06 và KY = 1,6 tra tại bảng 10.8 và 10.9 T197. Với tiết diện trục có 1 rãnh then và đường kÝnh trôc tại chỗ lắp b¸nh răng d3=40mm Theo bảng 9.1a (TR.173,TTTKHTDĐCK-T1) ta có các kích thước của then: b =12mm ; h =8 mm ; t1= 5 mm Momen cản uốn W theo công thức trong bảng 10.6 trang 196 sách TTTKHDĐCK tập (I):
W= Momen cản xoắn Woi theo công thức trong bảng 10.6 trang 196: W0 = Biªn độ và trị số trung b×nh của ứng suất ph¸p với trôc là trôc quay( theo c«ng thức 10.22 T196 )ta cã: σm3= 0 ; σa3= σmax= M/W= 349578,69 /5361,25= 65,2 (MPa) 10.23 T196 Biªn độ và trị số trung b×nh của ứng suất tiếp, theo công thức ta cã : τm3 = τa3 = τmax3/2 = T/2Wo=152384,78/(2.11641,25) = 6,55(MPa) Hệ số an toàn chỉ xÐt đến ứng suất phÐp được x¸c định: Hệ số an toàn chỉ xÐt đến ứng suất tiếp được x¸c định: với =0,58.=0,58.261,6=151,7 Hệ số an toàn s được xác định: Vậy trôcI đảm bảo độ bền mỏi. B, Trên trục II: a, vẽ sơ đồ trục: l23 = 87,5 mm Fr2 = 1471,47 N lm22 = 70mm Ft2 = 4118,51 N l22 = 72,5 mm Fa2 = 800,56 N l21 = 145 mm Fx22 = 2023,62 N d2 = 50 mm
b, X¸c ®Þnh c¸c ph¶n lùc t¸c dông lªn gèi ®ì 0 vµ 1: t¹i gèi ®ì 0: *t¹i gèi ®ì 1: c/ TÝnh m« men uèn vµ m« men t¬ng ®¬ng : + ë tiÕt diÖn m1-m1: Víi Muy2-0 = Fy20.(l22 – l21) = 4142,5.(147-73,5)= 304473,7 Nmm Mux2-0 = Fx20 .(l22 - l21)= 6320,5.73,5 = 464556,7 Nmm *TÝnh ®êng kÝnh trôc vµ tiÕt diÖn n2-n3: Trong ®ã : [] - øng suÊt ph¸p cho phÐp cña thÐp chÕ t¹o trôc , tra b¶ng 10.5 [1] ®îc [] = 63 MPa VËy ta cã : ¸p dông c«ng thøc tÝnh: Trong ®ã: Mj : lµ m« men uèn tæng
Mt®j : lµ m« men t¬ng ®¬ng VËy x21 x21 22 M = F .l = 17059,4.73,5 = 1253865,9 Nmm y21 y21 22 M = F .l = 4142,5.73,5 = 304473,7 Nmm. x22 x22 23 M = F .l = 3029,9.93,5 = 283295,6 Nmm. x23 x20 22 M = F .l = 6320,8.73,5 =464578,8 Nmm. y23 y20 22 a 2 M = F l +F .d /2 =4142,5.73,5 + 988,9.27,5= 331668,5 Nmm. e, TÝnh ®êng kÝnh trôc t¹i c¸c tiÕt diÖn: ¸p dông c«ng thøc: Chọn d23=50 Chọn d20=45
Chọn d22=40 21 Chọn d = 45
Biểu Đồ Mômen Trục II
136322,64Nmm 361534,88,1 Nmm 103655,24Nmm 49956,5Nmm 275891,2 Nmm Ø50H7 Ø54 k6 Ø45K6 Ø40H7 Ø45K6 k6
*Tính kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi: Dựa vào biểu đồ momen trên các trục ta th ấy trục II ch ịu t ải tr ọng l ớn có momen xoắn,momen tương đương. Do vậy ta kiểm nghiệm độ bền mỏi cho trục II. Dựa theo kết cấu trục nhận được ta có các tiết diện nguy hi ểm là ti ết diện lắp bánh răng, thiết diện lắp ổ thứ 2. Dựa theo s ơ đồ momen ta th ấy thi ết diện nguy hiểm nhất là thiết diện lắp bánh răng nên khi thiết di ện này tho ả mãn các điều kiện bền thì kết cấu trục được đảm bảo. Trong đó: [s] - Hệ số an toàn cho phép [s]=(1,5÷ 2,5) sσi, sτi - Hệ số an toàn chỉ xét đến ứng suất phép và ứng suất tiếp tại tiết diện i. +) Hệ số an toàn chỉ xét đến ứng suất phép và ứng suất tiếp tại tiết diện i được xác định theo công thức (10.20) & (10.21) trang 195: σ-1,τ-1 - Là giới hạn mỏi uốn và xoắn ứng với chu kì đối xứng. Đối Trong đó: với thép cacbon được xác định như sau: σ-1=0,436.σb τ-1=0,58.σ-1 Với vật liệu trục là thép C45 tôi cải thiện theo bảng 6.1 Tr92 có σb =600(Mpa) σ-1=0,436.σb= 0,436.600= 261,6(MPa) => τ-1=0,58.σ-1= 0,58.261,6 =151,7(MPa) σai,σmi Là biên độ và trị số trung bình của ứng suất phép tại tiết diện i. Với τai,τmi - Là biên độ và trị số trung bình của ứng suất tiếp tại tiết diện i. Đối với trục quay, ứng suất uốn thay đổi theo chu kỳ đối xứng, do đó: σmi= 0 ; σai= σmaxi= Mi/Wi.