ĐỒ ÁN Thiết kế hệ dẫn động thang máy

Tr ng đ i h c bách khoa h n iườ ạ ọ à ộ
M C L Cụ ụ

§å ¸n thiÕt kÕ c¬ khÝ
GVHD : Dç §øc Nam Sinh viªn:
Page 1
Tr ng i h c bỏch khoa h n i
L I NúI U
Tớnh toỏn thit k h dn ng c khớ l ni dung khụng th thiu trong
chng trỡnh o to k s c khớ. ỏn mụn hc: N THIT K C
KH l mụn hc giỳp cho sinh viờn cú th h thng hoỏ li cỏc kin thc ca
cỏc mụn hc nh : Chi tit mỏy, Sc bn vt liu, Dung sai, Ch to phụi, V
k thut ng thi giỳp sinh viờn lm quen dn vi cụng vic thit k v
lm ỏn chun b cho vic thit k ỏn tt nghip sau ny.

Hp gim tc l c cu truyn ng bng n khp trc tip, cú t s
truyn khụng i v c dựng gim vn tc gúc, tng mụ men xon. Vi
chc nng nh vy, ngy nay hp gim tc c s dng rng rói trong cỏc
ngnh c khớ, luyn kim, hoỏ cht, trong cụng nghip úng tu Trong gii
hn ca mụn hc em c giao nhim v thit k hp gim tc trc vớt mt
cp .
Trong quỏ trỡnh lm ỏn c s giỳp tn tỡnh ca cỏc thy trong b
mụn, c bit l thy c Nam, em ó hon thnh song ỏn mụn hc
ca mỡnh. Do õy l ỏn u tiờn ca khoỏ hc v vi trỡnh v thi gian
cú hn nờn trong quỏ trỡnh thit k khụng th trỏnh khi nhng sai sút xy ra,
em rt mong nhn c s gúp ý ca cỏc thy trong b mụn em thờm hiu
bit hn v hp gim rc trc vớt cng nh cỏc kin thc v thit k cỏc b
hp gim tc khỏc.
Em xin chõn thnh cm n!

Sinh viên thiết kế
Dơng Trung Kiên
(lớp CĐT2- K54)
Đồ án thiết kế cơ khí
GVHD : Dỗ Đức Nam Sinh viên:
Page 2
s : 1 - 27
THI T k h d n ng thang mỏy
S liu u vo :
1. Trng ti: Q
1
= 700 kg = 7000 N
2. Khi lng cabin G = 600 kg = 6000 N
3. Vn tc cabin V = 30 m/ph = 0,5 m/s
4. Thi gian phc v L
h
= 30000 gi
5. Gúc ụm cỏp trờn puly ma sỏt
6. Khong cỏch hai nhỏnh cỏp cc= 800 mm
7. c tớnh lm viờc : ờm
Q
m
= 2,5 Q
1
= 1750 kg = 17500 N
Q
2
= 0,7Q
1
= 490 kg = 4900 N

t
1
= 2,4 min
t
2
= 2,8 min
t
ck
= 3*( t
1
+ t
2
) = 15,6 min
PH N I : Tớnh Toỏn ng h c
I. Chọn động cơ
1. Công suất yêu cầu
a. Công suất yêu cầu trên trục puly ma sát
.
4366.0,5
2,183
1000 1000
d
pl
F v
P
= = =
(KW)
Trong đó :
Đồ án thiết kế cơ khí
GVHD : Dỗ Đức Nam Sinh viên:

Page 3
F =
1
(1 )
(1 0,42).7000
4366
1.0,93
g
Q
a


= =

(N)
Với :


=
0,84
0,42
2 2

= =
hệ số cân bằng.
1 1 2 2
1 1 2
. . 7000.2,4 4900.2,8
0,84
( ) 7000.5,2

+ +
= = =
+
Q t Q t
Q t t
hệ số điền đầy.
a = 1 vì cabin treo trực tiếp với cáp.
g

= 0,95 fz
u
= 0,95 0,02 . 1 = 0,93
f = 0,02 vì ta sử dụng ổ lăn.
z
u
= 1 vì có 1 trục puly đổi hớng.
. 0,5
d
v a v= =
m/s
b. Công suất yêu cầu động cơ :
P
yc
=
2,183
2,756
0,792
pl
P

= =
(KW)
Với :
- hiệu suất của bộ truyền
=
k
.
tv
.
2
ol
Trong đó trị số của các hiệu suất trên đợc tra trong bảng 2.3 với:

k
: hiệu suất của khớp nối,
k
=1;

ol
: hiệu suất của cặp ổ lăn,
ol
=0,995;

tv
: hiệu suất của truyền trục vít một cấp
Số zen z
1
=2 nên chọn
tv
=0,8

= 1 . 0,8 . 0,995
2
= 0,792
2. Xác định vòng quay sơ bộ của động cơ
a. Chọn sơ bộ đờng kính puly ma sát
- Chọn sơ bộ số nhánh cáp z
c
= 3
- tính lực căng cáp:
Đồ án thiết kế cơ khí
GVHD : Dỗ Đức Nam Sinh viên:
Page 4
+
+
= = =

1
7000 6000
4660
1.0,93.3
g c
Q G
S
a z
(N)
- Chọn cáp theo hệ số an toàn
Lực kéo đứt yêu cầu
S
d,yc

=
= =. 4660.12 55920
p
Z S
(N)
Tra bảng 2.3 Bảng thông số cáp thép của hãng KONE
Điều kiện : S
đ


S
d,yc

d
c
= 12 mm
- Chọn đờng kính trục puly D

40d
c
=40.12 = 480 (mm)
b. Tính số vòng quay trục puly

= = =
60000. . 60000.0,5
20
. .480
pl
av
n

D
(v/ph)
c. Chọn tỉ số truyền sơ bộ
HGT trục vít có số mối ren z
1
=2 nên chọn tỉ số truyền u
sb
= 40.
d. tính số vòng quay sơ bộ của động cơ
n
sb
=n
pl
.u
sb
=20.40 = 800 (v/ph)
3. Chọn động cơ
Chọn số vòng quay đồng bộ của động cơ là : n
db
= 750 (v/ph)
Tra bảng P.1.3 với:
P
yc
=2,756 (kW)
n
db
=750 (vòng/phút)
Ta chọn đợc động cơ có ký hiệu 4A112MAB8Y3 với các thông số cơ bản
sau:
P

dc
=3,0 (kW)
n
dc
=701 (vòng/phút)
dn
k
T
T
=1,8
m
dc
= 56 kg
d
dc
=32 (mm)
4. Xác định số vòng quay, công suất, mô men trên các trục
a. Tính lại tỉ số truyền
tỉ số truyền thực tế của hệ
Đồ án thiết kế cơ khí
GVHD : Dỗ Đức Nam Sinh viên:
Page 5
= = =
701
35,05
20
dc
t
pl
n

u
n
Chọn u
t
= 35,05
b. Xác định thông số động học trên hộp giảm tốc
Tốc độ quay của các trục
n
1
=n
dc
=701 (v/ph)
1
2
701
20
35,05
tv
n
n
u
= = =
(v/ph)
Công suất trên các trục
P
2
= P
pl
=2,183 (KW)
2

1
2.183
2,742
0,8.0,995
tv ol
p
p = = =

(KW)
1
2,742
2,756
1.0,995
dc
k ol
p
p = = =

(KW)
Mô men xoăn trên các trục
T
dc
=
6 6
2,756
9,55.10 9,55.10 37546,08
701
dc
dc
p

n
= =
(Nmm)
T
1
=
6 6
1
1
2,742
9,55.10 9,55.10 37355,35
701
p
n
= =
(N.mm)
T
2
=
6 6
2
2
2,183
9,55.10 9,55.10 1042382,5
20
p
n
= =
(Nmm)
Đồ án thiết kế cơ khí

GVHD : Dỗ Đức Nam Sinh viên:
Page 6
Trục
Tỉsố truyền
Trục
động cơ
Trục I Trục II
1 35,05
P(kW) 2,756 2,742 2,183
n (vg/ph) 701 701 20
T(N.mm) 37546,08 37355,35 1042382,5
PH N II : THI T K B TRUY N
A. đầu vào
- Moomen xoắn trên trục bị động : T
2
= 1042382,5 (Nmm)
- Số vòng quay tren trục chủ động: n
1
= 701 (v/ph)
- Tỉ số truyền : u=u
tv
= 35,05
- Tuổi thọ yêu cầu : L
h
= 30000 giờ
- Quan hệ giữa các chế độ tải :
T
ck
= 3(t
1

+ t
2
) = 3(2,4 + 2,8) = 15,6 min
2
1
2
1
1
2,8 7
2,4 6
0,7
2,5
m
t
t
Q
Q
Q
Q
= =
=
=
Chế độ làm việc (CDLV) : êm
B. Tính Toán thiết kế
I. Chọn vật Liệu và xác định ứng suất cho phép
1. Chọn vật liệu
Ta có vận tốc trợt
5 5
3
3

2
4,5.10 . . 4,5.10 .701. 1042382,5 3,2
s tv
v n T

= = =
(m/s)
Do v
s
< 5 nên ta dùng đồng thanh không thiếc và đồng thau để chế tạo
bánh vít. Cụ thể là Đồng thanh nhôm sắt niken
- Ký hiệu : pA H 10 4 4
- Cách đúc : dùng khuôn kim loại
-
600
b
=
(MPa)
-
200
ch

=
(MPa)
2. Xác định ứng suất cho phép của bánh vít
a. ứng suất tiếp xúc cho phép [
H

]
Với v

s
= 3,2 m/s và bánh vít đợc lam bằng đồng thanh không thiếc
nên tra bảng 7.2 ta có :
- [
H

]= 220 (MPa)
- Trục vít đợc làm bằng thép tôi
b. ứng suất uốn cho phép
ta có :
[
F

] = [
FO

]K
FL
Trong đó :
Đồ án thiết kế cơ khí
GVHD : Dỗ Đức Nam Sinh viên:
Page 7
[
FO

] : ứng suất uốn cho phép ứng với 10
6
chu kỳ :
[
FO

] = 0,16
b

= 96 (MPa)
K
FL
Hệ số tuổi thọ :
K
FL
=
6
9
10
FE
N
, với :
N
FE
: Số chu kỳ thay đổi ứng suất tơng đơng khi tính về ứng suất
uốn.
9 9 9
2 1 1 2 2
2 2
2max 1 1
60 60
i
FE i i h
ck ck
T Q t Q t

N n t n L
T Q t Q t



= = +
ữ ữ ữ




9 9
2,4 2,8
60.20.30000 1. 0,7 .
15,6 15,6

= +


= 5,8.10
6

6
9
6
10
0,82
5,8.10
FL
K = =

Do vậy :
96.0,82 78,72
F FO FL
K

= = =

(MPa)
c. ứng suất cho phép khi quá tải
Với bánh vít làm bằng Đồng thanh sắt niken pA H 10 4
4
Thì
max
[ ] 2 2.200 400
H ch

= = =
(MPa)
[ ] 0,8 0,8.200 160
F ch

= = =
(MPa)
II. Xác định các thông số bộ truyền
1) Tính Z
2
u
tv
và q
Ta có:

Z
1
= 2
2 1
35,05.2 70,1
tv
u Z
= = =
chọn Z
2
= 71
2
1
71
35,5
2
tv
Z
u
Z
= = =
Đồ án thiết kế cơ khí
GVHD : Dỗ Đức Nam Sinh viên:
Page 8
Chọn q sơ bộ
2
(0,25 0,3) (17,75q Z= ữ = ữ 21,3)
Tra bảng 7.3 ta chọn q = 20
Với v
s

= 3,2 m/s chọn sơ bộ CCX 8
V
s
=3,2 m/s và CCX 8 tra bảng 7.7 chọn K
Hv
= 1,2
Chọn sơ bộ :
1 . 1,2
H H H Hv
K K K K

= = =
III. Tính sơ bộ khoảng cách trục :
( )
( )
2
2
3
2
2
2
3
170
[ ]
170 1042382,5.1,2
71 20 177,4( )
71.220 20
H
w
T k

a Z q
Z H q
mm


= +
ữ


= + =
ữ

Lấy a
w
=180 (mm)
Tính sơ bộ mô đun bánh vít:
2
2
2.180
3,96
20 71
w
a
m
q z
= = =
+ +
Chọn m =4
Tính lại khoảng cách trục:
a

w
=0,5m(Z
2
+q)=0,5.4.(71+20) = 182 (mm);
Chọn a
w
= 185 mm
Tính hệ số dịch chỉnh:
w
2 max
a
185
0,5( ) 0,5.(20 71) 0,75 0,7
4
x q Z x
m
= + = + = > =
Chọn lại
2
2
1
72
72 ' 36
2
Z
Z u
Z
= = = =
Chênh lệch tỉ số truyền:
' 36 35,5

.100 .100 1,4% 4%
35,5
u u
du
u

= = = <
Với Z2 = 72 ta có hệ số dịch chỉnh: x = 0,25 mm
Đồ án thiết kế cơ khí
GVHD : Dỗ Đức Nam Sinh viên:
Page 9
IV. Tính kiểm nghiệm
1. Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc
3
2 2
2
.
170
[ ]
H
H H
w
Z q T k
Z a q


+
=
ữ

(*)
Ta có:
Góc vít lăn:
0
1
2
arctan( ) arctan( ) 5,57
2 20,5
w
Z
q x
= = =
+

w1
( 2 ) 4.20.5 82d m q x= + = =
(mm)
1 1
0
. .
.82.701
3,02
60000.cos
60000.cos5,57
w
s
w
d n
v

= = =

(m/s)
Vậy với V
s
= 3,02 m/s tra bảng 7.6 chọn cấp chính xác : 8 cho
bộ truyền trục vít. Do đó tra bảng 7.7

K
Hv
= 1,2
Nh vậy vật liệu đã chọn cho bánh vít phù hợp với điều kiện làm việc; và có
[
H
]=220 (MPa).
Theo bảng 7.4 ta có :
0
= 2.58
Góc vít trên trục chia :
0
1
arctan( ) 5,71
Z
q
= =
- Xác định hiệu suất bộ truyền theo lý thuyết :
0
0 0
tan

tan5,57
0,681
tan( )
tan(5,57 )
w
LT
w

= = =
+
+ 2,58
- Hiệu suất bộ truyền thực tế :
0,995. 0,995.0,681 0,678
LT
= = =
Lại có K
H
= K
H

.K
Hv
3
2 2
2max
1 1
tb
H
Z T
k

T




= +
ữ
ữ


Trong đó : Z
2
= 72,
276

=
(bảng 7.5).
Đồ án thiết kế cơ khí
GVHD : Dỗ Đức Nam Sinh viên:
Page 10
( )
( )
2 2
2max
2max
2,4 2,8
1 0,7 0,84
5,2 5,2
tb i i
i i

T T t n
T
T t n

= ữ= + =
ữ



( )
3
72
1 1 0,84 1,003
276
H
k


= + =
ữ

1,003.1,2 1,204
H
K
= =
Thay các số vừa tính đợc vào (*) ta đợc:
( ) ( )
3
170 72 20 1042382.5.1,204
207,42 [ ] 220 .

72 185 20
H H
MPa MPa

+
= = < =
ữ

Thoả mãn điều kiện bền tiếp xúc.
2. Kiểm nghiệm độ bền uốn.
- Chiều rộng bánh vít (bảng 7.9)
Ta có Z
1
= 2
2 1
0,75.
a
b d
1
2
( 2) 4(20 2) 88
0,75.88 66
a
d m q
b
= + = + =
=
Chọn b
2
= 65 (mm)

- Số răng tơng đơng :
2
3 3
72
73,08
cos cos 5,71
v
Z
Z = = =

Y
F
= 1,34 (bảng 7.8)
d
2
= mZ
2
= 4.72 = 288 (mm).
- Chiều dài phần ren trục vít:
Tra bảng 7.10 với x = 0,25, Z
1
= 2
1 2
(11 0,1. ) (11 0,1.72).4 72,8b Z m + = + =
(mm)
Chọn b
1
= 73 (mm)
- Hệ số tải trọng K
F

=K
H
= 1,204
Đồ án thiết kế cơ khí
GVHD : Dỗ Đức Nam Sinh viên:
Page 11
( )
( ) ( )
2
0
2 2
1,4. . .
1,4.1042382,5.1,34.1,204
31,6 78,72
cos
65.288.4.cos 5,71
F F
F
T Y k
MPa MPa
b d m


= = = <
3. Các thông số bộ truyền.
Thông số Ký hiệu Công thức tính Kết quả
Khoảng cách trục a
w
0,5m(q+Z
2

+2x) 185 mm
Hệ số dịch chỉnh x
w 2
a / 0,5( )x m q Z= +
0,25 mm
Đờng kính vòng chia d d
1
= qm
d
2
= mZ
2
d
1
= 80 mm
d
2
= 288 mm
Đờng kính vòng đỉnh d
a
d
a1
= m(q+2)
d
a2
= m(Z
2
+ 2 + 2x)
d
a1

= 88 mm
d
a2
= 298 mm
Đờng kính vòng đáy d
f
d
f1
= m(q - 2,4)
d
f2
= m(Z
2
2,4 +2x)
d
f1
= 70,4 mm
d
f2
= 280,4 mm
Đờng kính ngoài của bánh
vít
d
aM2
2 2
1,5
aM a
d d m +

vì Z

1
= 2
d
aM2
= 304 mm
Chiều rộng bánh vít b
a
2 1
0,75
a
b d
vì Z
1
= 2
b
2
= 65 mm
Chiều dài phần ren trục vít
1 2
(11 0,1. )b Z m
+
b
1
= 73 mm
Góc ôm

2 1
arcsin[ /( 0,5 )]
a
b d m =

0
= 49,09
4. Tính toán nhiệt.
Xác dịnh sơ bộ diện tích tỏa nhiệt của HGT:
5 1,85 5 1,85 2
9.10 . 9.10 .185 1,41
toa
A a m

= = =
Diện tích thoát nhiệt cần thiết của hộp giam tốc ( A
q


0,3A)
,,
Trong đó :
P1 công suất trên trục vít P1 = 2,742 (KW)
Kt hệ số tỏa nhiệt Kt = 15 W/(m2 0C)
t0 - nhiệt độ môi trờng xung quanh : t0 =28 0C
[td] - nhiệt độ cao nhất cho phép của dầu : do trục vít đặt dới
nên [td] = 90 0C.

- Hệ số đến sự thoát nhiệt xuống đáy hộp :
0,3 =
Đồ án thiết kế cơ khí
GVHD : Dỗ Đức Nam Sinh viên:
Page 12
Ta có:

hệ số giam nhiệt do làm việc ngắt quãng :
2
1
1 2
15,6
3,6
2,4 0,7.2,8
ck
Q
Q
t
t t

= = =
+
+
2
1
0
1000(1 )
1000(1 )2,742
0,131
(1 ) ([ ] ) 15(1 (90 28)
kq
t d
P
A m
K t t

0,792

= =
+ +0,3).3,6.
A
tỏa
> A
kq
thỏa mãn

PH N III : Ch n kh p n i, tớnh tr c, then v ụ l n
I Chọn phanh và khớp nối
- Đầu vào
- Đờng kính trục động cơ : d
dc
= 32 mm
- Mô men xoắn trên động cơ: T
dc
= 37546,08 (Nmm)
- Số vòng quay trên trục động cơ: n
dc
= 701 (v/ph)
1. Tính chọn phanh
(Tính tại trạng thái nguy hiểm nhất là trạng thái đầy tải và đang đi xuống )
a. Chọn phanh thủy lực loại YWZ cùng bơm thủy lực là MYT 1
b. Tính mô men phanh
1
. . .
2
ph c ph
D
T F k

u
= .
Trong đó :
- Lực của cáp tại thời điểm phanh
1
( ). . .
(1,2 ).10.700.0,93
5077,8
1
tt g
c
S g Q
F
a

0,42
= = =
(N)
Với :
Hệ số quá tải khi thử tải : S
tt
= 1,2
- Đờng kính tính toán của puly : D = 480 mm
- Hệ số kể đến ảnh hởng của vận tốc gia tốc tại thời điểm
phanh : k
ph
= 2
Do đó
1 480 1
. . . .2.0,678. 51788,35

2 2 36
ph c ph
D
T F k
u
= . = 5077,8. =
(Nmm)
T
ph
= 51,79 (Nm)
Tra bảng tìm đợc phanh có:
- Ký hiệu :YWZ 150/25
- Mô men phanh cho phép : T = 100 (Nm)
- Đờng kính phanh : D
ph
= 150 mm
- Khoảng hở cho phép :
0,6
ph
mm =
Đồ án thiết kế cơ khí
GVHD : Dỗ Đức Nam Sinh viên:
Page 13
- b = 60 mm - H = 140 mm
- A = 300 mm - L = 460 mm
- B = 100 mm - H
3
= 382 mm
- L
1

=340 mm - B
2
= 181 mm
2. Chọn khớp nối.
Chọn loại khớp nối: khớp nối răng liền bánh phanh kiểu ZZL
Tra bảng với D
0
= D
ph
= 150 mm, đồng thời đờng kính cần nối d
dc
= 32 mm ta đợc khớp nối có :
- Ký hiệu : ZZL1
- Mô mem xoắn cho phép truyền đợc: T
kn
= 250 (Nm)
- Đờng kính cho phép nối :d
1
, d
2
= 30, 32, 35, 38
- L = 82 mm
- L
1
= 60 mm
- Dờng kính bánh phanh D
0
= 160 mm
- Mô dun và số răng : m
ph

= 2,5, Z
ph
= 30
3. Kiểm nghiệm khớp nối.
Mô men tính toán cần truyền qua khớp nối: T
t
= k.T
dc
Trong thang máy chọn hệ số làm việc: k = 4
Do dó: T
t
= 4. 37546,08 = 150184,32 (Nmm) = 150,18 (Nm)

t kn
T T

khớp nối thỏa mãn.
4. Lực do khớp nối sinh ra trên trục:
Đờng kính vòng lăn của răng: D
br
= m
ph
.Z
ph
= 2,5.30 = 75 mm
Lực hớng tâm từ khớp nối tác dụng lên trục ( đặt tại giữa vành
răng dọc theo phơng trục):
3
2.
2.150,18

0,2. 800,96
75.10
t
kn T
br
T
F
D


= = =
(N)
Với :
0,2
T

=
V. Tính toán thiết kế trục.
1. Thiết kế trục I, II.
Đồ án thiết kế cơ khí
GVHD : Dỗ Đức Nam Sinh viên:
Page 14
Sơ đồ đặt lực chung
Trong đó:
- F
t1
lực tiếp tuyến tác dụng lên trục dẫn I
( F
t1
song song với trục II, ngợc chiều quay n

1
)
- F
t2
lực tiếp tuyến tác dụng lên trục II
( F
t2
song song trục I, cung chiều quay n
2
)
Ta có trị số các lực:
2
1 2
2
2
2.1042382,5
7238,77
288
a t
T
F F
d
= = = =
Nmm
1
2 1
1
2.
2.37546,08
938,65

80
a t
T
F F
d
= = = =
Nmm
1 2 1
tan tan20
. 7238,77. 2647,83
cos cos5,71
r r a
F F F


= = = =
Nmm
a. Tính sơ bộ đờng kính trục :
Xét trong trờng hợp đầy tải.
Chọn sơ bộ đờng kính trục vít.
1
(0,8 1,2). (0,8 1,2).32 (25,4 38,4)
dc
d d
= =
mm
Chọn d
1
= 35 mm
Chọn sơ bộ đờng kính bánh vít:

2
3
3
2
1042382,5
55,8
0,2[ ] 0,2.30
T
d mm

= =
, Với
[ ] 30

=
Đồ án thiết kế cơ khí
GVHD : Dỗ Đức Nam Sinh viên:
Page 15
Chọn d
2
= 60 mm
Tra bảng 10.2[I] chọn chiều rộng của ổ lăn :
b
01
= 21 mm, b
02
= 31 mm
b. Sơ đồ tính khoảng cách đối với hộp giảm tốc trục vít.
- Trục I.
Trong đó :

Tra bảng 10.3[I] ta có: Chọn k
3
= 15 mm, h
n
= 15 mm
11
11 2 13
304
304 ; 152
2 2
aM
l
l d mm l mm= = = = =
Chiều dài may ơ nửa khớp nối :
12 12 12
12 12 0 3
2. 2.35 70 ;
0,5( ) 0,5(70 21) 15 15 75,5
mkn m m c
c m n
l l l d mm l l
l l b k h mm
= = = = = =
= + + + = + + + =
12 12
12 12 0 3
0,5( ) 0,5(70 21) 15 15 75,5
c
c m n
l l

l l b k h mm
=
= + + + = + + + =
- Trục II
Trong đó:
1
2
10
10
k mm
k mm
=
=

3
10
15
n
k mm
h mm
=
=
Với d
2
= 60 mm
0
31b mm
=
Chiều may ơ bánh vít:
22 23

22 22 0 1 2
1.5. 1,5.60 90
0,5( ) 0,5(90 31) 10 10 80,5
m m
m
l l d mm
l l b k k mm
= = = =
= + + + = + + + =
21 22
23 21 23 0 3
2 80,5.2 161
0,5( ) 161 0,5.(90 31) 10 15 246,5
m n
l l mm
l l l b k h mm
= = =
= + + + + = + + + + =
Đồ án thiết kế cơ khí
GVHD : Dỗ Đức Nam Sinh viên:
Page 16
Trôc I
Trôc II
§å ¸n thiÕt kÕ c¬ khÝ
GVHD : Dç §øc Nam Sinh viªn:
Page 17
c. Xác định các đờng kính và chiều dài các đoạn trục.
Trục I Chọn chiều dài mayơ nửa khớp nối l
m
= 120 mm

Ta có :
=- - + - =
- + +
ị = = =
ồ
1
1 1 11 13 2 11 1
1
1 11 13 1
2
11
( ) . . 0
2
70,4
( ) . 2647,83.152 7238,77.
2 2
2162,1( )
304
x r y a
r a
y
d
M F l l F l F
d
F l l F
F N
l
ị = - = - =
1 1 2
2647,83 2162,1 485,73( )

y r y
F F F N
= + - =
+
+
ị = = =
ồ
1 1 13 12 2 13
1 13 12
2
13
. . .2. 0
. .
938,65.152 800,96.75
666,93
2. 304
y t kn x
t kn
x
M F l F l F l
F l F l
F N
l
ị = + - = + - =
1 2 1
800,96 666,93 938,65 529,24
x k x t
F F F F N
d. Tính mômen uốn tại các tiết diện.
= +

2 2
j yj xj
M M M
Xét mặt cắt m m tại 1 :
= = =
= = =
ị = + = + =
2 13
2 13
2 2 2 2
. 2162,1.152 328639,2( )
. 666,93.152 101373,36( )
328639,2 101373,36 343919( )
mx y
my x
m mx my
M F l Nmm
M F l Nmm
M M M Nmm

Với T
1
= 37355,35 (Nmm)
2 2 2 2
1
0,75. 343919 0,75.37355,35 345437,18
td m
M M T Nmm = + = + =
Xét mặt cắt n n tại 2 :
12

0; . 800,96.75 60072( )
60072( )
nx ny kn
n ny
M M F l Nmm
M M Nmm
= = = =
= =

Với T
1
= 37355,35 (Nmm)
Đồ án thiết kế cơ khí
GVHD : Dỗ Đức Nam Sinh viên:
Page 18
2 2 2 2
1
0,75. 60072 0,75.37355,35 68229,11
td n
M M T Nmm = + = + =
Biểu đồ mô men :
Đồ án thiết kế cơ khí
GVHD : Dỗ Đức Nam Sinh viên:
Page 19
e. Tính đờng kính trục tại 2 tiết diện
Tại mặt cắt m m : lấy bằng đờng kính chân ren trục vít :
d
m m
= 70,4 mm
Tại mặt cắt n n :

3
3
68229,11
23,15
0,1.[ 0,1.55
td
M
d = = =
]


Với
[ ] 55 =
tra bảng 10.5 vật liệu trục làm bằng thép 45 tôi.

Chọn d = 24 mm
+, Chọn đờng kính chỗ lắp khớp nối là d = 35 mm.
+, Đờng kính tại mặt cắt n n lấy lớn hơn đờng kính chỗ lắp khớp nối không
quá 5 mm do đó chọn d= 40 mm.
VI. Tính kiệm nghiệm trục về độ bền mỏi
Hệ số an toàn tại các tiết diện nguy hiểm thỏa mãn các điều kiện sau:
2 2
j j
j
j j
S S
S S
S S

=

+
Trong đó :
- [

] là hệ số an toàn cho phép, [

] = 1,5 2,5
-
1
.
j
dj aj mj
S
K




=
+
hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất pháp tại
tiết diện j
-
1
.
j
dj aj mj
S

K




=
+
hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất tiếp tại
tiết diện j
- Với
1


và
1

là giới hạn mỏi uốn và xoắn ứng với chu kỳ đối
xứng.
Ta có trục làm bằng thép 45 có
600
b
MPa
=
nên:
1
1 1
0,436. 0,436.600 261,6
0,58. 0,58.261,6 151,73
b
MPa

MPa


= = =
= = =
-
, , ,
aj aj mj mj

biên độ và trị số trung bình của ứng suất pháp va
ứng suất tiếp tại tiết diện j :
2
minmax jj
aj



=
Đồ án thiết kế cơ khí
GVHD : Dỗ Đức Nam Sinh viên:
Page 20
2
minmax jj
mj


+
=
Đối với trục quay, ứng suất uốn thay đổi theo chu kỳ đối xứng, do
đó:

mj

=0;
aj

=
jmax

=
j
j
W
M
Với
j
M
là mômen uốn tổng tại tiết diện j trên chiều dài trục.
Vì trục quay 2 chiều, ứng suất xoắn thay đổi theo chu kỳ mạch
động, do đó:
0
mj

=
,
j
aj Maxj
oj
T
W

= =

Với
j
W
và
oj
W
là mômen cản uốn và mômen cản xoắn tại tiết diện j
của trục, đợc xác định theo bảng 10.6.
+ Trục là tiết diện tròn :
3 3
. .
,
32 16
j oj
j oj
d d
W W

= =
+ Trục có 1 rãnh then :
2
1 1
2
1 1
. . ( )
32 2.
. . ( )
16 2.

j j
j
j
j j
oj
j
d bt d t
W
d
d bt d t
W
d



=

=
+

;
hệ số kể đến ảnh hởng của trị số ứng suất trung bình đền độ
bền mỏi : tra bảng 10.7[I]
0,05
0


=
=
+

;
dj dj
K K

là các hệ số, xác định theo :
( 1)
( 1)
K
x
dj
y
K
x
dj
y
K
K
K
K
K
K








+

=
+
=
Trong đó :
Đồ án thiết kế cơ khí
GVHD : Dỗ Đức Nam Sinh viên:
Page 21
K
x
là hệ số tập trung ứng suất do trạng thái bề mặt, phu thuộc
vào phơng pháp gia công và độ nhẵn bề mặt.
K
y
là hệ số tăng bền bề mặt trục.

;
: hệ số kích thớc kể đến ảnh hởng của kích thớc tiết diện
trục đến giới hạn mỏi.
a. Kiểm nghiệm trục trên mặt cắt m - m
+ Với thép 45 có :
1 1
600 ; 261,6 ; 151,7
0
b
MPa MPa MPa


= = =
= 0,05 ; =
+ Trục quay, ứng suất uốn thay đổi theo chu kỳ đối xứng do đó:

3
.70,4
32
342969,58
10,12
m a
M
MPa
W

= 0; = = =
+ Do trục quay 2 chiều, ứng suất xoắn thay đổi theo chu kỳ đối xứng
do đó:
3
.70,4
0
16
37355,35
0,55
m a Max
T
MPa
W

= 0; = = = =
Chọn lắp ghép : các ổ lăn trên trục lắp k6
Các trục đợc gia công bằng máy tiện, và đợc mài nhẵn nên tại các tiết diện
có mặt cắt nguy hiểm yêu cầu đạt Ra = 0,32
ữ
0,16 do đó : K

x
= 1
Không dùng phơng pháp tăng bền nên hệ số tăng bền K
y
= 1
Tra bảng 10.10
197
[ ]
T
I
ta có hệ số kích thớc
0,76

=
và
0,73

=
Bảng 10.12
197
[ ]
T
I
đối với trục cắt ren ta có:
1,96K

=
và
1,58K

=
Vậy :
1,96
1,58
( 1)
( 1 1)
2,58
1
( 1)
( 1 1)
2,16
1
K
x
d
y
K
x
d
y
K
K
K
K
K
K

0,76


0,73

+
+
= = =
+
+
= = =
1
261,6
10,02
. 2,58.10,12 0,05.0
d a m
S
K

( )


= = =
+ +
1
151,7
127,69
. 2,16.0,55 0.0
d a m

S
K

( )


= = =
+ +
Đồ án thiết kế cơ khí
GVHD : Dỗ Đức Nam Sinh viên:
Page 22
2 2 2 2
10,02.127,69
9,99 3
10,02 127,69
S S
S S
S S


= = = > =

+ +
thỏa mãn
b. Kiểm nghiệm trên mặt cắt n - n :
Tơng tự ta có :
1 1
600 ; 261,6 ; 151,7
0
b

MPa MPa MPa


= = =
= 0,05 ; =
3
.40
32
53458,68
8,5
m a
M
MPa
W

= 0; = = =
3
.40
0
16
37355,35
2,97
m a Max
T
MPa
W

= 0; = = = =
Bảng 10.11
197

[ ]
T
I
ta có tỉ số :
2,06
1,64
k
k




=

=

Do đó :
( 1)
(2,06 1 1)
2,06
1
( 1)
(1,64 1 1)
1,64
1
K
x
d
y
K

x
d
y
K
K
K
K
K
K








+
+
= = =
+
+
= = =
1
261,6
14,94
. 2,06.8,5 0,05.0
d a m
S
K

( )


= = =
+ +
1
151,7
31,14
. 1,64.2,97 0.0
d a m
S
K

( )


= = =
+ +
Vậy
2 2 2 2
21,31.44,26
19,2 3
21,31 44,26
S S
S S
S S


= = = > =

+ +
Thỏa mãn.
VII. Tính chọn then
Ta chọn tại chỗ trục lắp khớp nối
Chọn loại then bằng
Đồ án thiết kế cơ khí
GVHD : Dỗ Đức Nam Sinh viên:
Page 23
Theo bảng 9.1a
172
[ ]
T
I
ta chọn then cho trục có d = 36 mm nh sau:
10; 8b h= =
Chiều sâu rãnh then trên trục t
1
= 5
Chiều sâu rãnh then trên lỗ t
2
= 3,3
Chiều dài then:
(0,8 0,9) (0,8 0,9).70 56 63
m
l l= ữ = ữ = ữ
Chọn chiều dài then l = 60 mm
o Kiểm nghiệm độ bền then.
+ Dộ bền dập
1

1
2
[ ]
. .( )
2 2.37355,35
9,58
. .( ) 40.65.(8 5)
d d
d
T
d l h t
T
MPa
d l h t
=

= = =

Với
] 50
d
[ =
bảng 9.5
178
[ ]
T
I
nên độ bền dập thỏa mãn.
+ Độ bền cắt:
2.

[ ]
. .
2. 2.37355,35
2,87 [ ] 60
. . 40.65.10
c c
t
c c
t
T
d l b
T
MPa
d l b
=
= = = < =
Vậy then tại khớp nối đủ điều kiện.
VIII. Tính chọn ổ lăn cho trục I
Chọn loại ổ lăn, tính F
r
tại các gối đỡ 1 và 2.
2 2 2 2
1 1 1
2 2 2 2
2 2 2
485,73 529,24 718,35
2162,1 666,93 2262,63
7238,77
r lx ly
r lx ly

at
F F F N
F F F N
F N
= + = + =
= + = + =
=
Xét
2
7238,77
3,2
2262,63
at
r
F
F
= =
Đối với trục vít bắt buộc phải dùng ổ đũa côn đồng thời trục vít
phải bố trí ổ lăn nh sau:
Đồ án thiết kế cơ khí
GVHD : Dỗ Đức Nam Sinh viên:
Page 24
Gồm :
một ổ bi đỡ 1 để cho trục vít có thể di chuyển dọc trục tránh
cong trục vít do giãn nở vì nhiệt.
Một cặp ổ đũa côn kép 2 có tác dụng cố định trục.
Chọn cấp chính xác ổ lăn : cấp chính xác 0
a. Tính ổ bi đỡ.
o Chọn loại ổ là : ổ bi đỡ một dãy
Tra bảng P2.7

.254
[ ]
T
I
ta có ký hiệu ổ bi đỡ một dãy cỡ nhẹ là :208
Có :
Đờng kính trong d = 40 mm
Dờng kính ngoài D = 80 mm
Khả năng tải động C = 25,6 kN
Khả năng tải tính C
0
= 18,1 kN
Hệ số thực nghiệm e =
1,5.tan tan10,83 0,29
=1,5. =
o Kiểm nghiệm khả năng tải của ổ
Ta có :
1
( . . ). .
r a t d
Q X V F YF k k
= +
Trong đó đối với ổ bi đỡ chịu lực hớng tâm X = 1
ổ bi đỡ không chịu lực dọc trục nên Y = 0
Vòng trong ổ bi quay nên V = 1
Hệ số kể đến ảnh hởng của nhiệt độ k
t
= 1 (vì
0
100t c

)
Dặc tính tải trọng va đập nhẹ k
d
= 1
. . 718,35.1.1 718,35
r d t
Q F k k = = =
N
6 6
60. .
60.701.30000
1261,8
10 10
h
n L
L = = =
( triệu vòng quay)
Với: n là số vòng quay trục (v/ph)
L
h
là thời hạn sử dụng (giờ)
Khả năng tải động yêu cầu với ổ lăn:
Đồ án thiết kế cơ khí
GVHD : Dỗ Đức Nam Sinh viên:
Page 25