Bài tập số 3 Thiết kế 2 trục của hộp giảm tốc

BÀI TẬP SỐ 3

THIẾT KẾ 2 TRỤC CỦA HỘP GIẢM TỐC

Thông số thiết kế như trong bảng:

Động cơ

I

II

Tải

7

P (kW)

8

7,3

330

7,07

165

n (vòng/ phút)

4051550

165

u_đ=4,485

u_hgt= 2

u_kn= 1

u

405150

409200

211200

405150

T (N.mm)

1. Vật liệu chế tạo trục và ứng suất cho phép

Chọn thép 45 có các ứng suất:

[ ]

tương ứng với trục

có đường kính 30, 50 mm.

[ ]

Chọn đối với trục vào và ra.

2. Thiết kế sơ bộ theo momen xoắn

a) Xác định sơ bộ đường kính

√

[ ]

√

[ ]

Theo tiêu chuẩn chọn d₁= 46 mm, d₂= 38 mm

a) Xác định các kích thước theo chiều dọc trục

Vì T = 409200 Nmm, ta chọn: f = 60.5 mm, e = 80 mm, u = 42 mm, w = 50 mm

(

)

(

)

(

)

⇒ ( ) ( )

3. Thiết kế trục

a) Trục 1

Lực tác dụng lên bánh răng:

Lực tác dụng lên bánh đai:

Moment do lực dọc trục gây ra :

Phản lực tại các gối đỡ:

(

)

∑

{

∑

{

(

)

(

)

∑

{

Mômen tương đương:

√

[ ]

Đường kính các tiết diện, chọn sơ bộ

√

[ ]

√

Theo tiêu chuẩn ta chọn:

b) Trục 2

Các lực tác dụng lên bánh răng:

Moment do lực dọc trục gây ra :

Phản lực tại các gối đỡ:

∑

{

∑

{

∑

{

∑

{

Mômen tương đương:

√

[ ]

Đường kính các tiết diện, chọn sơ bộ

√

[ ]

√

Theo tiêu chuẩn và yêu cầu về kết cấu ta chọn :

Kiểm tra lại các đường kính đều bé hơn 50mm nên việc chọn [σ] = 85MPa là

hợp lý.

Phác thảo trục 2:

4. Kiểm nghiệm độ bền trục

Kiểm nghiệm theo hệ số an toàn

Hệ số an toàn của trục truyền:

[ ]

;

√

;

Giới hạn mỏi của vật liệu khi thử nghiệm với mẫu thử theo (7.10):

Biên độ và giá trị trung bình của ứng suất :

− Do trục quay nên ứng suất uốn thay đổi theo chu kỳ đối xứng (7.11)

;

với W là moment cản uốn

− Ứng suất tiếp thay đổi theo chu kỳ mạch động khi trục quay 1 chiều

với W₀là moment cản xoắn

Hệ số , xét đến ảnh hưởng của ứng suất trung bình đến độ bền mỏi và phụ

thuộc vào cơ tính vật liệu tra ở bảng 7.4

Hệ số , xét đến ảnh hưởng của tập trung ứng suất đến độ bền mỏi ;

Theo bảng 7.6, hệ số tăng bền bề mặt β = 1.5

Theo bảng 7.5, ta có : ;

[ ]

√

Vậy thỏa điều kiện bền theo hệ số an toàn

Trục 2

Moment tương đương lớn nhất tại bánh răng nên ta chọn trục có rãnh then

Tiết diện Đường kính

bxh

8x7

t

W

W₀

C₁

B₂

40

45

4

5

1250.96

2784.17

12x8

5361.25 11641.25

Biên độ và giá trị trung bình các ứng suất:

Tiết diện

C₁

B₂

60.87

24.2

0

16.35

12.61

Hệ số , xét đến ảnh hưởng của ứng suất trung bình đến độ bền mỏi và phụ

thuộc vào cơ tính vật liệu tra ở bảng 7.4

Hệ số , xét đến ảnh hưởng của tập trung ứng suất đến độ bền mỏi ;

Theo bảng 7.6, hệ số tăng bền bề mặt β = 1.5

Theo bảng 7.5, ta có : ;

Chọn kiểu lắp trung gian có độ dôi cho các tiết diện lắp ổ, đối với các tiết diện lắp

bánh răng, bánh đai và nối trục chọn lắp then kết hợp lắp trung gian có độ dôi.

Kết quả tính toán đối với các tiết diện :

Tiết d,

S

Tỉ số

diện mm

Rãnh Lắp Rãnh Lắp

then chặt then chặt

C₁

B₂

40

45

2.23 2.41 2.1

1.73 1.61

1.4

3.6

9.1

7.6

9

3.3

6.4

2.31 2.41 2.31 1.73 1.61

1.54

Theo bảng trên ta thấy các tiết diện đều thỏa điều kiện bền theo hệ số an toàn.

5. Kiểm nghiệm then

Kiểm nghiệm độ bền dập theo (7.20):

[ ]

Kiểm nghiệm độ bền cắt theo (7.21):

[ ]

Theo bảng 7.13 ta có ứng suất dập cho phép: [ ] = 100 MPa

Theo số liệu ở bảng trên, tất cả các tiết diện then đều thỏa độ bền dập và cắt.