Tính toán thiết kế trục

Chia sẻ: Nguyen Ngoc Son Son | Ngày: | Loại File: DOCX | Số trang:8

Thêm vào BST

Báo xấu

521
lượt xem 80
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Với hộp giảm tốc chịu tải trọng trung bình F=9000N, vận tốc của xích tải nhỏ (v=0,5m/s), thì vật liệu được chọn thiết kế trục là thép tôi cải thiện. Theo bảng 6.1 tr92 sách TTTKHD ĐCK tập 1 ta có các thông số của vật liệu chế tạo trục như sau: · Độ rắn :HB=192..240 · Giới hạn bền : σb=750 Mpa · Giới hạn chảy : σch= 450 Mpa

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Tính toán thiết kế trục

Phần III : Tính toán thiết kế trục I.Chọn vật liệu. Với hộp giảm tốc chịu tải trọng trung bình F=9000N, vận tốc của xích tải nhỏ (v=0,5m/s), thì vật liệu được chọn thiết kế trục là thép tôi cải thiện. Theo bảng 6.1 tr92 sách TTTKHD ĐCK tập 1 ta có các thông số của vật liệu chế tạo trục như sau: • Độ rắn :HB=192..240 • Giới hạn bền : σb=750 Mpa • Giới hạn chảy : σch= 450 Mpa II. Tính toán thiết kế trục. 1.Xác định đường kính sơ bộ của trục: Đường kính trục thứ k trong hộp giảm tốc chỉ xác định bằng momen được tính theo công thức sau: (CT 10.9 trang 188) Trong đó: - T: Mômen xoắn của trục thứ k -[τ] : ứng suất xoắn cho phép với vật liệu là thép, Mpa với vật liệu thép 45 [τ]= (15..30) Mpa , ta chọn [τ]= 20 Mp = = 29,6 mm Vậy ta lấy theo tiêu chuẩn bảng 10.2 (trang189 tập 1) = =46,26 mm Vậy ta lấy theo tiêu chuẩn bảng 10.2 (trang189 tập 1) Tư đó ta có kết quả như sau: • Đường kính sơ bộ của trục I • Đường kính sơ bộ của trục II Dựa vào đường kính sơ bộ trục vừa tính toán, ta xác định được gần đúng bề rộng của ổ lăn theo bảng 10.2 tr 189 sách TTTKHD ĐCK tập 1 như sau: • ta có: b01=19 mm • ta có: b02=27 mm 2.Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực. A.xác định các kích thước liên quan đến bộ truyền • Chiều dài moayo bánh đai, đĩa xích được tính theo công thức sau: (10.10 trang 189 tập 1) Lm (1,2… 1,5)dk Với dk : là đường kính của trục đĩa xích hoặc bánh đai. + Chiều dài moayo đĩa xích là : Lm23=( 1,2.. 1,5).50 =( 60..75) mm = >chọn Lm23= 70 mm + Chiều dài moayo của bánh đai dẫn là: ( với dk= 0,8 lần đường kính của trục động cơ dđc=35mm = > dk=0,8.35=28mm) GVHD: NGUYỄN MINH TUẤN SVTH : ĐẶNG VĂN LƯỢNG Page 1
Lm02= (1,2..1,5).28 =( 33,6…42) mm = > chọn Lm02= 40 (mm) + Chiều dài moayo của bánh đai bị dẫn là: Lm12= (1,2..1,5).30 =( 36…45) mm = >chọn Lm12= 45 (mm) • Chiều dài moayo ở bánh răng côn được theo công thức: (10.10 trang 189 tập 1) Lmki =(1,2..1,4)dk Với dk : là đường kính của trục bánh răng côn. + Chiều dài moayo bánh răng côn nhỏ là: Lm 13=(1,2..1,4)30= (36..42) (mm) = >chọn Lm13= 40( mm) + Chiều dài moayo bánh răng côn lớn là: Lm22=(1,2..1,4)50= (60..70) (mm) = >chọn Lm22= 65( mm) • Chiều dài moayo nửa khớp nối (đối với trục đàn hồi). (10.13 trang 189 tập 1) Lmk(1,4..2,5)dk Trong đó dk là đường kính của trục bánh đai dẫn được nối với trục động cơ kết cấu nối trục vòng đàn hồi. với dI=30 mm => lm01 = (1,4..2,5)30 =(42..75) mm Vậy ta chọn lm01 = 60 (mm) Các khoảng cách khác được chọn trong bảng (10.3- tr 189 tập 1): • Khoảng cách từ mặt cạnh của chi tiết quay đến thành trong của hộp hoặc. khoảng cách giữa các chi tiết quay. K1 = (8…15)mm lấy k1= 10 mm • Khoảng cách từ mặt cạnh ổ đến thành trong của hộp. K2=(5…15)mm lấy k2= 10 mm • Khoảng cách từ mặt cạnh của chi tiết quay đến nắp ổ. K3 = (10…20)mm lấy k2= 15 mm • Chiều cao lắp ổ và đầu bulông. hn= (15..20) mm lấy hn=20 mm B.Xác định chiều dài của các đoạn trục. Theo bảng 10.4 sách TTTKHD ĐCK tập 1 tr 191 với trường hợp hộp giảm tốc bánh răng côn-trụ và hình 10.10 tr 193: Đối với trục I: • L12(a1) = 0,5( lm12 + bo1) +k3 +hn = 0,5( 45 + 19) +15+20 = 67 (mm) • L11(b1) =(2,5…3)d1 = (2.5…3)30 = (75…90) lấy l11= 80 (mm) • L13(c1) = l11 + k1 + k2 + lm13 + 0,5( bo1- b13.cosδ1 ) = 80 + 10 + 10 +40 +0,5( 19 – 42.cos14,04o) = 129,13 (mm) Vậy ta lấy c1= 130 (mm) Đối với trục II: GVHD: NGUYỄN MINH TUẤN SVTH : ĐẶNG VĂN LƯỢNG Page 2
L22 = +k2 +k1 + + = + 10 +10 + + • = 115,89 (mm) Lấy l22= 116 (mm) • L21 = l22 +lm22 + k1 + k2 + 0,5( b02 – b13 ) = 116 + 65 +10 +10 + 0,5( 27 -42) = 193,5 (mm) lấy l21 = 194 (mm) • L23 = 0,5( lm23 +b02) +k3 + hn =0,5( 70 +27) + 15 +20 = 83,5 mm lấy l23 =84 (mm) 3.Xác định trị số các lực tác dụng lên trục • Lực ăn khớp từ bộ truyền bánh răng: Ft1= Ft2=2930 (N) Fr1=Fa2= 1034,57 (N) ; Fa1=Fr2=258,7 (N) • Lực từ bộ truyền đai: Frdx= Frd.sinα = 670.sin45o = 473,76 (N) Frdy= Frd.sinα = 670.cos45o = 473,76 (N) • Lực từ bộ truyền xích: Frxx=Frx.Sin4290,65.sin45o =3033,95 (N) Frxy=Frx.Cos4290,65.cos45o=3033,95(N) 4.Xác định các phản lực và đường kính đoạn trục. + Tính cho trục I: A.Tính phản lực tại các gối đỡ A và B Gỉa sử chiều của các phản lực tại 2 gối đỡ A và B như hình vẽ. Ta tính được các thông số như sau: + Phản lực theo phương của trục y: ∑Mx(A) = Frdy.L12 – By.l11 + Fr1.l13 – Fa1.dm1/2 = 0 = > By = = = 1955,28 (N) ∑Fy = -Frdy + Ay – By + Fr1 =0 = > Ay = Frdy + By - Fr1 = 473,76 + 1955,28 – 1034,57 = 1394.47 (N) + Phản lực theo phương của trục x: ∑My(A) = Frdx.l12 – Bx.l11 + Ft1.l13 = 0 = > Bx = = = 5158 (N) ∑ Fx = - Frdx + Ax – Bx + Ft1 = 0 = > Ax = Frdx + Bx - Ft1 = > Ax = 473,76 + 5158 -2930 = 2701,76 (N) Ta có Ax; Bx ;Ay; By: tính được đều lớn hơn 0 nên chiều mà ta giả sử như hình vẽ là đúng B.Tính đường kính của trục và momen uốn tổng hợp, chiều dài các đoạn trục: Theo công thức 10.15 và 10.16 tr194 tập 1 ta có: Mj = Nmm Mtdj = Nmm Trong đó: Myj ; Mxj -Momen uốn trong mặt phẳng yoz và xoz tại các tiết diện j. GVHD: NGUYỄN MINH TUẤN SVTH : ĐẶNG VĂN LƯỢNG Page 3
Mtdj - Momen tương đương tại các tiết diện j. Vậy ta có: Tai C: MC = = 0 MtdC = = 89921,15 Nmm Tại A: MA = = 44889,85 Nmm MtdA = = 100503,29 Nmm Tại B: MB = = 125421,89 Nmm MtdB = = 154325,83 Nmm Tại D: MD = = 9813,62 Nmm MtdD = = 90455,07 Nmm C.Xác định đường kính trục tại các tiết diện. Theo công thức 10.17 tr194 tập 1ta có: dj = Với ứng suất cho phép của thép chế tạo trục. Chọn vật liệu chế tạo trục là thép 45 ,tôi cải thiện, có 600 Mp. Theo phần chọn sơ bộ đường kính trục có d1 = 30 mm. Tra bảng 10.5 tr195 tập 1 ta có = 63 Mpa. Đường kính tại các mặt cắt trục là: Tại A: dA = = = = 25,17 mm Tại B: dB = = = = 29,04 mm Tại C: dC = = = = 24,25 mm Tại D: dD = = = = 24,31 mm Do mặt cắt tại D có lắp bánh răng côn, cần có rãnh then nên kích thước của trục phải tăng them 4 theo đó kích thước của trục tại mặt cắt D Là: dD =24,31 +24,31.0,04 = 25,28 mm Do mặt cắt tại C có lắp bánh đai, cần có rãnh then nên kích thước của trục phải tăng them 4 theo đó kích thước của trục tại mặt cắt C Là: dC = 24,25 + 24,25.0,04 = 25,22 mm Để tăng khả năng công nghệ trong quá trình chế tạo trục và đòng bộ khi chọn ổ lăn, ta chọn kích thước trục tại các mặt cắt là: dA= dB = 30mm ; dC = dD = 26 mm. Vậy chúng ta có sơ đồ của trục I như sau: GVHD: NGUYỄN MINH TUẤN SVTH : ĐẶNG VĂN LƯỢNG Page 4
Fa1 Frdy By Frdx Bx Ft1 Fr1 A C Z D Ax X B Ay Frdy Y 44889,85 My Nmm 136498,08 31741,92 Mx Nmm 31741,92 103832 Tz Nmm GVHD: NGUYỄN MINH TUẤN SVTH : ĐẶNG VĂN LƯỢNG Page 5
+ Tính cho trục II: Ft2 Hx Y Fa2 G E H O F Z Ex Gx Fr2 X Gy Hy Ey Tính phản lực tại các gối đỡ E và G a. Giả sử chiều của các phản lực tại các gối đỡ E và G theo hai phương x và y như - hình vẽ. Ta tính toán được các thông số như sau: + Phản lực theo phương của trục y: Σ= = = 1167,14 N ΣF(y) = =>= 3033,95 = 4459,79 N Vậy , có chiều đúng là chiều đã giả sử trên hình vẽ. + Phản lực theo phương của trục x: Σ. ⇒ = = 1011,5 N ΣF(x) = = 0 ⇒ N Vậy , có chiều đúng là chiều đã giả sử trên hình vẽ. b.Tính đường kính của trục Theo phần chọn sơ bộ đường kính trục, ta có d = 50 mm, vật liệu chế tạo trục là thép 2 45, tôi cải thiện, có σb ≥ 600 Mpa ; theo bảng 10.5/tr195/tập1, ta có trị số của ứng suất cho phép của vật liệu chế tạo trục là: [σ] = 50 Mpa. Đường kính tại các mặt cắt trên trục được xác định theo công thức: GVHD: NGUYỄN MINH TUẤN SVTH : ĐẶNG VĂN LƯỢNG Page 6
d= Trong đó: Mtd – Mômen tương đương trên các mặt cắt,kết hợp 2 công thức 10.15và10.16/tr194/ tập1 momen tương đương được tính theo công thức : Mtđ = • Xét các mặt cắt trên trục II: + Xét mặt cắt trục tại điểm E - điểm có lắp vòng bi với lỗ của hộp giảm tốc . Mô men uốn = = 0 - Mô men xoắn = 0 Nmm; - Mô men tương đương trên mặt cắt E: = 0 Nmm - Kích thước của trục tại mặt cắt E: dE = = 0 mm + Xét mặt cắt trục tại điểm F - điểm có lắp then với bánh răng bị động của bộ truyền: Xét thấy momen theo trục x về phía trái của F lớn hơn phía phải F nên ta lấy momen phần bên trái của F - Mômen uốn = . l22 = 863,64.111,27 = 96097,22 Nmm - Mômen uốn = XE. l22 = 732,34.111,27 = 81847,47 Nmm - Mômen xoắn = Nmm - Mômen tương đương trên mặt cắt B: = = 204462,67 Nmm - - Kích thước của trục tại mặt cắt F: dF = = 34,45 mm - Do mặt cắt tại F có rãnh then nên đường kính trục cần tăng thêm 4%, theo đó ta tính được đường kính của trục tại mặt cắt A là: dF = 34,45+ 0,04. 34,45 = 35,83 mm - + Xét mặt cắt trục tại điểm G - điểm có lắp vòng bi với lỗ của hộp giảm tốc: - Mô men uốn : = =123980,25 Nmm - Mô men uốn : = = 21861 Nmm; - Mô men xoắn = 185728,47 Nmm; - Mo men tương đương trên mặt cắt C: = = 204255,50 Nmm - Kích thước của trục tại mặt cắt G: dG = = 34,44 mm; - Như vậy để tăng khả năng công nghệ trong quá trình chế tạo trục, và đồng bộ khi chọn ổ lăn, ta chọn kích thước của ngõng trục tại E và G là như nhau: dE = dG =35 mm. GVHD: NGUYỄN MINH TUẤN SVTH : ĐẶNG VĂN LƯỢNG Page 7
+ Xét mặt cắt trục tại vị trí lắp bánh xích H : - Mô men uốn = 0 Nmm; - Mô men uốn = 0; - Mô men xoắn = 185728,47 Nmm; - Mô men tương đương trên mặt cắt D: = = 160845,57 Nmm; - Kích thước của trục tại mặt cắt H: dH = = 31,80 mm - Do tại mặt cắt H có lắp bánh xích , cần có rãnh then nên kích thước của trục phải tăng thêm 4%, theo đó kích thước của trục tại mặt cắt H là: dH = 31,80 + 0,04. 31,80 = 33,07 mm Từ yêu cầu về độ bền, lắp ghép (dễ tháo lắp và cố định các chi tiết trên trục), khả năng công nghệ ta chọn đường kính các đoạn trục như sau: dF= 36 mm dE= dG= 35 mm dH= 34 mm GVHD: NGUYỄN MINH TUẤN SVTH : ĐẶNG VĂN LƯỢNG Page 8