PHẦN 3 THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT MÁY ĐỠ NỐI.

2.T1 2.120113, 4

=

= 3364,52 N

d m1

71, 4



Ft1 =



Fa1 = Ft1.tan α .sin δ1 = 3364,52.tan 20 o.sin12 o 20 ' 20" = 261, 69 N

Fr1 = Ft1.tan α .cosδ1 = 3364,52.tan 20o.cos12o 20 '20" = 1196,3 N

2.T2 2.514254,89

=

= 3151, 07 N

d m2

326, 4



Ft 2 =



Fa 2 = Ft 2 . tan α .sin δ 2 = 3151, 07.tan 20o.sin 77 o39 '40" = 1120, 4 N

Fr 2 = Ft 2 .tan α .cosδ 2 = 3151, 07.tan 20 o.cos77 o 39 ' 40" = 245, 08 N



Trong đó :

- T1: mômen xoắn bánh 1.

- T2: mômen xoắn bánh 2

- d m1 : Đường kính trung bình của bánh nhỏ.

-



α



-



δ1 :Góc côn chia bánh nhỏ.



: Góc ăn khớp, α = 20o .



* Lực tác dụng từ cấp chậm:

Theo công thức 10.1 [1] ta có:

Ft 3 =



2.T2 2.514254,89

=

= 8315,89 N

dw3

123,68



Fr 3 = Ft 3 .



tan α tw

tan 20o33'48"

= 8315,89.

= 3215, 45 N

cosβ

cos14o1'11"



Fa 3 = Ft 3 .tan β = 8315,89.tan14o1'11" = 2076, 4 N

Ft 4 =



2.T3 2.1363571,52

=

= 7874, 73 N

dw 4

346,32



tan α tw

tan 20o33'48"

Fr 4 = Ft 4 .

= 7874, 73.

= 3044,86 N

cosβ

cos14o1'11"



TRƯỜNG ĐH KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP THÁI NGUYÊN



33



Fa 4 = Ft 4 .tan β = 7874, 73.tan14o1'11" = 1966, 27 N



Trong đó:

- T2: Mômen xoắn trên trục bánh 3.

- d : Đường kính vòng lăn bánh 3.

w3



- T4: Mômen xoắn trên trục bánh 4.

- d : Đường kính vòng lăn bánh 4.

w4



- α : Góc ăn khớp.

tw

- β : Góc nghiêng của răng.

* Lực tác dụng từ khớp nối:

Dùng khớp nối trục đàn hồi nên ta có:

FKN = ( 0, 2 ÷ 0,3)



2T

D0



(3.1)



Trong đó:

- D0 : Đường kính vòng tròn qua tâm các chốt. giá trị tra bảng 16-10a [2].

- T : Mômen xoắn trên trục.

Vậy ta có:

2T1

2.120113, 4

= 0, 25.

= 667,3 N

Dt1

90

2T

2.1363571,52

= 0, 25. 3 = 0, 25.

= 4261,16 N

Dt 3

160



FKN 1 = 0, 25.

FKN 3



3. Tính sơ bộ trục:

Theo công thức 10.9 ta có:

T



Đường kính trục d sb ≥ 3 0, 2. τ mm

[ ]



(3.2)



Trong đó:

T: mômen xoắn trên trục, Nmm



[ τ ] : ứng suất xoắn cho phép, MPa. Với thép 45, 40X [ τ ] = 23 ÷ 35 MPa ,tại tiết

diện nguy hiểm có thể lấy [ τ ] = 12 ÷ 20 MPa .

TRƯỜNG ĐH KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP THÁI NGUYÊN



34



Chọn [ τ ] = 20 MPa với thép 45, [ τ ] = 35 MPa với thép 40X.

Vậy ta có:

d sbI ≥



3



T1

120113, 4

=3

= 31, 08 mm , chọn d sbI = 35 mm

0, 2.[ τ ]

0, 2.20



d sbII ≥



3



T2

514254,89

=3

= 50, 47 mm , chọn d sbII = 55 mm

0, 2.[ τ ]

0, 2.20



d sbIII ≥



3



T3

1363571,52

=3

= 58 mm , chọn d sbIII = 60mm

0, 2.[ τ ]

0, 2.35



4.Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực:

* Từ đường kính sơ bộ trục theo bảng 10.2 [1] ta có thể xác định gần đúng chiều

rộng ổ lăn bo như sau:

Trục

Đường kính d (mm)

Bề rộng ổ b0 (mm)



I

35

21



II

55

27



III

60

31



* Xác định chiều dài moay-ơ các chi tiết quay.

+ Chiều dài moay-ơ bánh răng trụ:

Theo công thức 10.10 [1] ta có: lm = (1, 2 ÷1,5) d sb .

(3.3)

- Bánh nhỏ: l = 1, 2 ÷ 1,5 d = 1, 2 ÷ 1,5 .55 = 66 ÷ 82.5 mm .

(

) sbII (

)

(

)

m 22

Vì lm22
- Bánh lớn: lm 32 = ( 1, 2 ÷ 1,5) d sbIII = ( 1, 2 ÷ 1,5 ) .60 = ( 72 ÷ 90 ) mm

Chọn lm32 = 80 mm

+ Chiều dài moay-ơ bánh răng côn:

Theo công thức 10.12 [1] ta có: lm = (1, 2 ÷ 1, 4)d sb

- Bánh nhỏ: l = (1, 2 ÷ 1, 4)d = (1, 2 ÷ 1, 4).35 = ( 42 ÷ 49 ) mm

m13



(3.4)



sbI



Vì lm13
- Bánh lớn:



lm 23 = (1, 2 ÷ 1, 4)d sbII = (1, 2 ÷ 1, 4).55 = ( 66 ÷ 77 ) mm ,



chọn lm 23 = 70 mm.

TRƯỜNG ĐH KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP THÁI NGUYÊN



35



+ Chiều dài moayơ bánh răng khớp nối:

Đối với trục vòng đàn hồi theo 10.13 [1] ta có: lmKN = ( 1, 4 ÷ 2,5 ) d sb mm. (3.5)

lmKN 1 = ( 1, 4 ÷ 2,5 ) d sbI = ( 1, 4 ÷ 2,5 ) .35 = ( 49 ÷ 87,5 ) mm, chọn lmKN 1 = 60 mm.

lmKN 3 = ( 1, 4 ÷ 2,5 ) d sbIII = ( 1, 4 ÷ 2,5 ) .60 = ( 84 ÷ 150 ) mm, chọn lmKN 3 = 100 mm.

* Sơ đồ tính khoảng cách đối với bánh răng côn-trụ:



TRƯỜNG ĐH KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP THÁI NGUYÊN



36



lm13



l13



l11



hn



l12



k3



l m12



k2



b13



k2



k1



k1



k1



k2



lm23



δ



δ2

k3



lm22



lm33



l22

l23

hn

l21

k2



l32



lc33



l33



Hình 3.2.Sơ đồ tính khoảng cách và điểm đặt lực.

TRƯỜNG ĐH KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP THÁI NGUYÊN



37



Trị số của các khoảng k1, k2, k3, hn lấy theo bảng 10.3 [1].

+ Khoảng cách từ mặt cạnh của chi tiết quay đến thành trong của hộp hoặc khoảng

cách giữa các chi tiết quay, chọn k1=10 mm.

+ Khoảng cách từ mặt cạnh ổ đến thành trong của hộp,chọn k2=8 mm.

+ Khoảng cách từ mặt cạnh của chi tiết quay đến nắp ổ, chọn k3=15 mm.

+ Chiều cao lắp ổ và đầu bulông, chọn hn=15mm.

* Xác định điểm đặt lực. Hộp giảm tốc bánh răng côn trụ theo bảng 10.4 [1] ta có:

Trục I:

+ l12 = −lc12



; lc12 = 0,5 ( lmKN 1 + b0 ) + k3 + hn = 0,5 ( 60 + 21) + 15 + 15 = 70,5 mm



⇒ l12 = −lc12 = −70,5 mm



+ l11 = ( 2,5 ÷ 3) d1 = ( 2,5 ÷ 3) .35 = ( 87,5 ÷ 105 ) mm , chọn l11 = 90 mm

+



l13 = l11 + k1 + k 2 + lm13 + 0,5 ( b0 − b13 cos δ1 )



= 90 + 10 + 8 + 60 + 0,5 ( 21 − 58.cos12o 20 ' 20") = 150,17 mm



Trục II :

+ l22 = 0,5 ( lm 22 + bo ) + k1 + k2 = 0,5 ( 85 + 27 ) + 10 + 8 = 74 mm

+



l23 = l22 + 0,5 ( lm 22 + b13 .cos δ 2 ) + k1



= 74 + 0,5 ( 85 + 58.cos77 o 39 ' 40") + 10 = 132, 7 mm



+ l21 = lm 22 + lm 23 + b0 + 3k1 + 2k2 = 85 + 70 + 27 + 3.10 + 2.8 = 228mm

Trục III:

+ l31 = l21 = 228 mm

+ l32 = l22 = 74 mm

l33 = l21 + lc33 = l31 + 0,5(lm33 + b0 ) + k3 + hn

l33 = 228 + 0,5(100 + 31) + 15 + 15 = 323,5mm



TRƯỜNG ĐH KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP THÁI NGUYÊN



38



5.Tính gần đúng trục:

a.Tính gần đúng trục I:

Các lực tác dụng lên trục I gồm:



+ Ft1 = 3364,52 N ; Fa1 = 261, 69 N ; Fr1 = 1196,3 N ; T1 = 120113, 4 N .mm ; FKN 1 = 667,3 N

1

1

+ M a1 = Fa1.d m1 = .261, 69.71, 4 = 9342,33 N .mm

2

2

Giả sử các lực có chiều như hình vẽ, áp dụng phương trình cân bằng tĩnh ta tính

được các phản lực tại các gối như sau:

* Các lực theo phương X:

+ ∑ FX = X 1 − X 2 + Fr1 = 0 (1)

ΣM XA = X 2 .90 − 135,17.1196,3 + 9342,33 = 0



+ ⇒ X 2 = 1692,9 N

⇒ X 1 = X 2 − Fr1 = 496, 61N



* Các lực theo phương Y:



∑F



Y



= Y1 − Y2 + Ft1 − FKN 1 = 0



ΣM YA = −Y2 .l11 + Ft1.l13 + FKN 1 .l12 = 0

⇒ Y2 =



Ft1.l13 + FKN 1.l12 3364,52.135,17 + 667,3.70,5

=

= 5575,85 N

l11

90



⇒ Y1 = Y2 − Ft1 + FKN 1 = 5575,85 − 3364, 52 + 667,3 = 2878, 63 N



TRƯỜNG ĐH KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP THÁI NGUYÊN



39



Từ đó ta vẽ được biểu đồ mômen Mx, My, Tz

X1



FKN1



Y1



A

70,5



Fr1

90



Y2



Ft1



Fa1



X2



150,17



Fr1 =1196,3



695,99=X1

Y1 =3439,39



9342,33= Ma1



Mt1



Ft1 =3364,52



261,69= Fa1

6136,61= Y2



FKN1 =667,3



X2 =1892,29



9342,33



Mx



Nmm



My



Nmm



T



Nmm



62639,



202443,2



47044,65



+



120113,4



11



12



13



10



Ø30



35



Ø35



Ø30



TRƯỜNG ĐH KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP THÁI NGUYÊN



40



* Tính gần đúng trục:

Dựa vào biểu đồ mômen ta có:

Theo công thức 10.15 và 10.16 ta có công thức tính mômen tương đương như

sau:

M td = M Y 2 + M X 2 + 0, 75.T 2

(3.6)

+ Tại vị trí lắp bánh răng côn ta có:

M td = M Y 2 + M X 2 + 0, 75.T12 = 0 + 9342,332 + 0, 75.120113, 4 2 = 104439,94 Nmm



M



td

Ta có: d I 3 = 3 0,1. σ mm ,

[ ]



(3.7)



Với dIsb=35 theo bảng 10.5 [1] ta có [ σ ] = 60 MPa .



⇒ dI 3 =



3



M td

104439,94

=3

= 25,92 mm

0,1.[ σ ]

0,1.60



Vì tiết diện 3 có rãnh then nên ta phải lấy đường kính tăng lên 4%.

⇒ dI 3 =



4.25,92

+ 25,92 = 26,96 mm , chọn ⇒ d I 3 = 30 mm

100



+ Tại vị trí ổ (tiết diện 1,2) ta có:

M td = M X 2 + M Y 2 + 0, 75.T12 = 626392 + 202443, 22 + 0, 75.120113, 4 2 = 236066,34 Nmm



⇒ dI 2 =



3



M td

=

0,1.[ σ ]



3



236066,34

= 34, 01 mm , chọn theo tiêu chuẩn d I 2 = 35 mm

0,1.60



+ Tại vị trí khớp nối:

M td = M Y 2 + M X 2 + 0, 75.T12 = 0 + 0 + 0, 75.120113, 42 = 104021, 26 Nmm



⇒ dI 0 =



3



M td

104021, 26

=3

= 25,88 mm , chọn d I 0 = 30mm

0,1.[ σ ]

0,1.60



b. Tính gần đúng trục II:

Các lực tác dụng lên trục II:

+ Ft 2 = 3151,07 N ; Fa 2 = 1120, 4 N ; Fr 2 = 245,08 N ;

M a2 =



1

1120, 4.326, 4

Fa 2 .d m 2 =

= 182849, 28 Nmm

2

2



+ Ft 3 = 8315,89 N ; Fa 3 = 2076, 4 N ; Fr 3 = 3215, 45 N

M a3 =



1

2076, 4.123, 68

Fa 3 .d w3 =

= 128404,58 Nmm

2

2



Giả sử các lực có chiều như hình vẽ, áp dụng

TRƯỜNG ĐH KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP THÁI NGUYÊN



41



3.ta tính được các phản lực tại các gối như sau:

* Các lực theo phương Y:

+ ∑ FY = Y1 − Y2 − Fr 2 + Fr 3 = 0



∑M



+



FA



⇒ Y1 =



= −Y1.l21 + Fr 2 .l23 − Fr 3 .l22 + M a 2 + M a 3 = 0



Fr 2 .l23 − Fr 3 .l22 + M a 2 + M a 3

=

l21

=



245, 08.132, 7 − 3215, 45.74 + 182849, 28 + 128404,58

= 464,18 N

228



⇒ Y2 = Y1 − Fr 2 + Fr 3 = 464,18 − 245, 08 + 3215, 45 = 3434,55 N



* Các lực theo phương X:



∑F

∑M



X



= − X 1 − X 2 + Ft 2 + Ft 3 = 0

FA



= − X 1.l21 + Ft 2 .l23 + Ft 3 .l22 = 0

⇒ X1 =



Ft 2 .l23 + Ft 3 .l22 3151, 07.132, 7 + 8315,89.74

=

= 4533 N

l21

228



⇒ X 2 = − X 1 + Ft 2 + Ft 3 = − 4533 + 3151, 07 + 8315,89 = 6933,96 N



Từ đó ta vẽ được biểu đồ mômen Mx, My, Tz



TRƯỜNG ĐH KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP THÁI NGUYÊN



42



Fa2



Y1



Ft2



X1



X2



Fr3



Fr2



Fa3

Y2



74



Ft3



132,7



228



Y1



Fr3



M a2

X1



Ma3



Fa2



X2



Fa3

Ft2 Mt2 F

r2



Ft3



Y2

254156,7



128404,58

138612,93



My N.mm

44236,35

431995



Mx N.mm



513113,04



514254,89



21



N.mm



22



Ø55



Ø55



Ø40



23



20

Ø40



T



TRƯỜNG ĐH KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP THÁI NGUYÊN



43