Tính toán thiết kế hệ dẫn động băng tải hộp giảm tốc 1 cấp bánh răng côn

Lâm Thiên Điệp Cơ Điện Tử 2 K49
Mục lục
I. Chọn động cơ và phân phối tỉ số truyền 2
1. Chọn động cơ 2
2. Phân phối tỉ số truyền 3
3. Tính toán các thông số động học 3
II. Thiết kế các bộ truyền trong hộp giảm tốc 4
1. Tính toán cấp nhanh bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng 4
2. Tính toán cấp chậm bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng 9
III. Tính toán bộ truyền xích 14
1. Chọn loại xích 14
4. Tính đờng kính xích 16
5. Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc 16
6. Xác định lực tác dụng lên trục 17
7. Kết luận 17
IV. Tính toán thiết kế trục 17
1. Xác định sơ đồ đặt lực 17
2. Chọn vật liệu chế tạo: 18
3. Xác định sơ bộ đờng kính trục 18
4. Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực 18
5. Xác định phản lực tại các gối đỡ 19
6. Tính chính xác đờng kính các đoạn trục 20
7. Kiểm nghiêm về độ bền mỏi 22
8. Tính và kiểm nghiệm độ bền của then 25
V. Tính toán thiết kế ổ lăn 26
1. Chọn ổ lăn đối với trục I ( trục vào ) 26
2. Chọn ổ lăn cho trục II của hộp giảm tốc 27
3. Chọn ổ lăn cho trục III của hộp giảm tốc: 29
4. Các thông số cơ bản của ổ lăn trong hộp giảm tốc khai triển th-
ờng 31
VI. Xác định các thông số của vỏ hộp 31

1. Các kính thớc cơ bản của vỏ hộp 31
2. Các chi tiết khác 32
Tài liệu tham khảo 36
I. Chọn động cơ và phân phối tỉ số truyền.
1
Lâm Thiên Điệp Cơ Điện Tử 2 K49
1. Chọn động cơ
a) Xác định công suất đặt lên trục động cơ.
p
yc
= p
td
=


.
ct
p
Trong đó:
P
ct
=
1000
.vF
=
1000
85,0.5500
= 4,675 (kw)

kbrolot

23
=
Với:
ot

_hiệu suất 1 cặp ổ trợt.



_hiệu suất bộ truyền xích.

ol

_hiệu suất 1 cặp ổ lăn.

br

_hiệu suất 1 cặp bánh răng.

k

_hiệu suất khớp nối.
Theo bảng 2.3[1] chọn
ot

=0,98;

=0,96;
ol

=0,99;
br

= 0,97;
k

=
0,99

850,099,0.97,0.99,0.96,0.98,0
23
==



_hệ số tải trọng tơng đơng.

863,0
8
4.7,04
)(
2
1
2
1
=
+

==

=
n
i
ck
ii
t
t
p
p


747,4
850,0
863,0.675,4
==
yc
p
(kw)
b) Xác định tốc độ đồng bộ động cơ điện.

sbctsb
unn .=

pz
v
n
ct
.

.60000
=
Với v_vận tốc xích tải
Z_số răng đĩa xích tải.
p_Bớc xích tải.

67,56
100.9
85,0.60000
==
ct
n
(v/p)

hxsb
uuu .=
Từ bảng 2.4[1] chọn u
x
= 2,5; u
h
= 15

141610.5,2.67,56 ==
sb
n
(v/p)
Chọn số vòng quay đồng bộ 1500 v/p.
Với p
yc
= 4,747 kw, n

đb
= 1500 v/p chọn động cơ có số hiệu 4A112M4Y3
có P
đc
=5,5 kw, n
đc
=1425 v/p, T
k
/T
dn
= 2 >T
mm
/T= 1,4
2
Lâm Thiên Điệp Cơ Điện Tử 2 K49
2. Phân phối tỉ số truyền.
a) Xác định tỉ số truyền chung

15,25
67,56
1425
===
ct
dc
ch
n
n
u
Chọn u
x

= 2,5 u
h
= 25,15/2,5= 10,06
b) Phân phối tỉ số truyền.
Theo kinh nghiệm, chọn u
1
= 1,2u
2
Mà u
h
= u
1
.u
2
= 10,06 u
2
= 2,90 u
1
= 3,47

50,2
47,3.90,2
15,25
.
21
===
uu
u
u
ch

x
3. Tính toán các thông số động học.
Xác định các công suất trên trục.

969,4
98,0.96,0
675,4
.
3
===
otx
ct
p
p

(kw)

175,5
97,0.99,0
969,4
.
3
2
===
brol
p
p

(kw)

389,5
97,0.99,0
175,5
.
2
1
===
brol
p
p

(kw)

280,5
99,0.99,0
175,5
.
1
===
kol
dc
p
p

(kw)
Xác định số vòng quay của trục.
n
1
= n
đc

= 1425 (v/p)

411
47,3
1425
1
1
2
===
u
n
n
(v/p)

142
90,2
411
2
2
3
===
u
n
n
(v/p)

74,56
50,2
142
3

===
x
ct
u
n
n
(v/p)
Xác định mômen xoắn trên trục.

36116
1425
389,5
.10.55,9.10.55,9
6
1
1
6
2/1
===
n
p
T
(Nmm)

120246
411
175,5
.10.55,9.10.55,9
6
2

2
6
2/2
===
n
p
T
(Nmm)

334183
142
969,4
.10.55,9.10.55,9
6
3
3
6
2/3
===
n
p
T
(Nmm)

35385
1425
280,5
.10.55,9.10.55,9
66
===

dc
dc
dc
n
P
T
(Nmm)

786857
74,56
675,4
.10.55,9.10.55,9
66
===
ct
ct
ct
n
P
T
(Nmm)

3
Lâm Thiên Điệp Cơ Điện Tử 2 K49
Động cơ 1 2 3 Công tác
Công suất(kw) 5,280 5,389 5,175 4,969 4,675
Tỉ số truyền 1 3,47 2,90 2,50
Số vòng quay n
(v/p)
1425 1425 411 142 56,74

Momen xoắn T 35385 36243 120540 334183 786857
II. Thiết kế các bộ truyền trong hộp giảm tốc.
1. Tính toán cấp nhanh bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng.
Từ phần trên ta có các thông số ban đầu: P
1
=5,389 kw;n
1
=1425 vg/ph;
u=u
1
=3,47; thời hạn sử dụng 1800h; bộ truyền làm việc 2 ca.
a. Chọn vật liệu.
Do không có yều cầu đặc biệt ta chọn vật liệu cho 2 bánh răng nh sau:
Bánh nhỏ: thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn bề mặt 250HB có
850
1
=
b

MPa,
580
1
=
ch

MPa
Bánh lớn: thép 45 tôi cải thiên đạt độ rắn bề mặt 230HB có
750
2
=

b

MPa,
450
2
=
ch

MPa
b. Xác định ứng suất cho phép.
Theo bảng 6.2[1] với thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn từ 180HB
350HB

Hlim
0
= 2HB+70; S
H
=1,1;
0
Flim
=1,8HB; S
F
=1,75

0
Hlim1
=2.250+70= 570 MPa

0
Flim1

=1,8.250=450 MPa

0
Hlim2
=2.230+70=530 MPa

0
Flim2
=1,8.230=414 MPa
Theo CT6.5[1] N
H01
=30H
HB1
2,4
= 30.250
2,4
=1,71.10
7
N
H02
=30H
HB2
2,4
=30.230
2,4
=1,40.10
7
Theo ct6.7[1] N
HE
=60c(T

i
/T
max
)
3
n
i
t
i
N
HE1
=60.1.1425.1800(1
3
.0,4+0,7
3
.0,4)=8,27.10
7
>N
H01

K
HL1
=1
N
HE2
=60.1.411.1800(1
3
.0,4+0,7
3
.0,4)=2,38.10

7
>N
H02

K
HL2
=1
Xác định sơ bộ [
H
] theo công thức 6.1a[1]
[
H
]=
0
Hlim
.K
HL
/S
H
[
H
]
1
= 570.1/1,1 =518 MPa
[
H
]
2
= 530.1/1,1 = 482 MPa
Vì cặp răng là răng thẳng [

H
] = [
H
]
2
= 482 MPa
Theo CT 6.7[1] N
FE
=60c(T
i
/T
max
)
6
t
i
n
i

4
Lâm Thiên Điệp Cơ Điện Tử 2 K49
N
FE1
=60.1.1425.1800(1
6
.0,4+0,7
6
.0,4)=6,88.10
7

N
FE1
>N
F01
=4.10
6
K
FL1
=1
N
FE2
=60.1.411.1800(1
6
.0,4+0,7
6
.0,4)=1,98.10
7
>N
F02

K
FL2
=1
Do đó theo CT 6.2b với bộ truyền quay 1 chiều K
FC
=1, ta đợc
[
F1
]= 450.1.1/1,75=257 MPa
[

F2
]= 414.1.1/1,75=237 MPa
Ưng suất quá tải cho phép: theo CT 6.10[1] và 6.11[1]
[
H
]
max
=2,8
ch2
=2,8.450=1260 MPa
[
F1
]
max
=0,8
ch1
=0,8.580=464 MPa
[
F2
]
max
=0,8
ch2
=0,8.450=360 MPa
c. Xác định các thông số bộ truyền.
Khoảng cách trục.
Theo CT 6.15a[1]

3
1

2
1
11
][
.
)1(
baH
H
aw
u
KT
uKa


+=
Trong đó:
Theo bảng 6.6[1], vị trí bánh răng không đối xứng đối với
các ổ trong hộp giảm tốc, chọn
ba
=0,3
K
a
_ hệ số phụ phuộc vào vật liệu của cặp bánh răng, theo
bảng 6.5[1], chọn K
a
=49,5
T
1
_ momen xoắn trên trục chủ động, T
1

=36243 Nmm
[
H
] _ ứng suất cho phép, [
H
]=482 MPa
u _ tỉ số truyền, u= 3,47
K
H

_ hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên
chiều rộng vành răng khi tính về tiếp xúc,
Theo CT 6.16[1],
bd
=0,5
ba
(u+1) =
0,5.0,3(3,47+1)=0,67 do đó theo bảng 6.7[1], K
H

=1,09

2,124
3,0.47,3.482
09,1.36243
)147,3(5,49
3
2
1
=+=

w
a
mm
Chọn a
w1
=125 mm
Modun
Theo CT 6.17[1], m=(0,01ữ0,02)a
w1
=(0,01ữ0,02)125=1,25ữ2,5 mm
Theo bảng 6.8[1] chọn modun pháp m=2 mm
Số răng

Số răng bánh nhỏ

0,28
)147,3(2
125.2
)1(
2
1
1
=
+
=
+
=
um
a
z

w
lấy z
1
=28
số răng bánh lớn z
2
=uz
1
=3,47.28=97,16
Lấy z
2
=97
Do đó a
w1
=m(z
1
+z
2
)/2=2(28+97)/2=125 mm
5
Lâm Thiên Điệp Cơ Điện Tử 2 K49
Do vậy không cần dịch chỉnh.
Tỉ số truyền thực: u=z
2
/z
1
=97/28=3,464
Theo 6.27[1] góc ăn khớp
cos
tw

=(z
1
+z
2
)m.cos/(2a
w1
)=(28+97)2.cos(20
0
)/
(2.125)=0,94

tw
=20
0
d. Kiểm nghiệm độ bền.
Kiểm nghiêm về độ bền tiếp xúc.
Theo CT 6.33[1]

2
1
)1(.2
wmw
mH
HMH
dub
uKT
ZZZ
+
=

Trong đó:
Z
M
_ hệ số kể đến cơ tính của vật liệu của các bánh răng ăn
khớp, theo bảng 6.5[1], Z
M
=274
Z
H
_ hệ số kể đến bề mặt tiếp xúc, theo 6.34[1]

764,1
)20.2sin(
1.2
)2sin(
cos.2
0
===
tw
b
H
Z


Z

_ hệ số kể đến sự trùng khớp của răng, với bánh răng
thẳng dùng CT 6.36a,
3

4




=Z
Với

=1,88-3,2(1/z
1
+1/z
2
)=1,88-3,2(1/28+1/97)=1,73

87,0
3
73,14
=

=

Z
d
w1
_ đờng kính vòng chia
d
w1
=2a
w
/(u

m
+1)=2.125/(3,464+1)=56,00 mm
K
H
_ hệ số tải trọng K
H
=K
H

K
H

K
Hv
K
H

_ hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên bề
rộng vành răng, tra bảng 6.7[1], K
H

=1,09
K
H

_ hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng cho các
đôi răng đồng thời ăn khớp, bánh răng thẳng K
H

=1

K
Hv
_ hệ số tải trọng động xuất hiện trong vùng ăn khớp,
theo CT 6.41[1] K
Hv
=1+
H
b
w
d
w1
/(2T
1
K
H

K
H

)
Trong đó
u
a
vg
w
HH 0

=
v=d
w1

n
1
/60000=.56.1425/60000=4,18 m/s
tra bảng 6.15[1],
H
=0,006
tra bảng 6.16[1], g
0
=56

4,8
464,3
125
18,4.56.006,0 ==
H

b
w
_ chiều rộng vành răng, b
w
=
ba
a
w1
=0,3.125=37,5 mm
lấy b
w
=43 mm
6
Lâm Thiên Điệp Cơ Điện Tử 2 K49

K
Hv
=1+8,4.43.56/(2.36243.1,09.1)=1,26
K
H
=1,09.1.1,26=1,37

6,409
56.464,3.43
)1464,3(37,1.36243.2
87,0.764,1.274
2
=
+
=
H

MPa
Theo 6.1[1], với v=4,18 m/s
Z
v
=0,85v
0,1
=0,85.4,18
0,1
=0,98
Với cấp chính xác động học là 9, độ nhám đạt 20 àm
Z
R
=0,9

Khi d
a
<700 K
xH
=1
[
H
]=[
H
].Z
v
Z
R
Z
xH
=482.0,98.0,9.1=425,1 MPa

H
< [
H
]
Vậy bảo đảm độ bền tiếp xúc.

%6,3
1,425
6,4091,425
]'[
][]'[
=

=

H
HH


không quá thừa bền
Kiểm nghệm về độ bền uốn.
Theo CT 6.43[1]
F1
=2T
1
K
F
Y

Y

Y
F1
/(b
w
d
w1
m)
Trong đó:
Y

= 1/

_ hệ số kể đến sự trùng khớp của răng, tính ở
trên ta đợc

=1,73 Y

=1/1,73=0,578
Y

_ hệ số kể đến độ nghiêng của răng, răng thẳng
Y

=1
Y
F1
, Y
F2
_ hệ số dạn răng của bánh 1 và 2, vì răng
thẳng tra bảng 6.18[1] ta đợc Y
F1
=3,84; Y
F2
=3,60
K
F
=K
F

K
F

K
Fv
_ hệ số tải trọng khi tính về uốn
K
F

_ hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng
trên bề rộng vành răng, tra bảng 6.7[1], K
F

=1,13
K
F

_ hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng
cho các đôi răng đồng thời ăn khớp khi tính về uốn, tra bảng 6.14[1],
với răng thẳng K
F

=1
K
Fv
_ hệ số kể đến tải trọng động xuất hiện trong vùng
ăn khớp, K
Fv
=1+
F
b
w
d

w1
/(2T
1
K
F

K
F

)
Trong đó
u
a
vg
w
FF 0

=
Tra bảng 6.15[1],
F
=0,016
Tra bảng 6.16[1], g
0
=56, với cấp chính xác 8

3,29
464,3
125
18,4.56.016,0 ==
F

K
Fv
=1+29,3.43.56/(2.36243.1,13.1)=1,86
K
F
=1,13.1.1.86=2,10

F1
=2.36243.2,10.1.0,578.3,84/(43.56.2)=70,2 MPa

F2
=
F1
.Y
F2
/Y
F1
=70,2.3,60/3,84=65,8 MPa
7
Lâm Thiên Điệp Cơ Điện Tử 2 K49
Theo CT 6.2[1], [
F
]=[
F
]Y
R
Y
S
K

xF
Với bánh răng phay, lấy Y
R
=1
Với m=2 Y
S
=1,08-0,0695ln(m)=1,08-0,0695ln(2)=1,03
Vì d<400 K
xF
=1
[
F1
]=257.1.1,03.1=265 MPa
F1
< [
F1
]
[
F2
]=237.1.1,03.1=244 MPa
F2
<[
F2
]
Vậy đảm bảo điều kiện bền uốn.
Kiểm nghiệm độ bền quá tải.
Theo 6.48[1], K
qt
=1,4

5704,1.482
max1
===
qtHH
k

MPa
Theo 6.49[1]

F1max
=
F1
.K
qt
=70,2.1,4=98,28 MPa < [
F1
]
max

F2max
=
F2
.K
qt
=65,8.1,4=92,12 MPa < [
F2
]
max
Vậy đảm bảo khả năng quá tải.
e. Xác định các thông số bộ truyền.

Đờng kính chia: d
1
=mz
1
=2.28=56 mm
d
2
=mz
2
=2.97=194 mm
Đờng kính đỉnh răng: d
a1
=d
1
+2m=56+2.2=60 mm
d
a2
=d
2
+2m=194+2.2=198 mm
Đờng kính đáy răng: d
f1
=d
1
-2,5m=56-2,5.2=51 mm
d
f2
=d
2
-2,5m=194-2,5.2=189 mm

Các thông số chính của bộ truyền
STT Thông số kí hiệu Giá trị đơn vị
1 Khoảng cách trục a
w1
125 mm
2 Môđun pháp m 2 mm
3 Chiều rộng vành răng b
w
43 mm
4 Tỉ số truyền u
2
2,436
5 Góc nghiêng của răng

0 độ
6 Số răng bánh nhỏ Z
1
28 Răng
7 Số răng bánh lớn Z
2
97 Răng
8 Hệ số dịch chỉnh x
1
; x
2
0 mm
9 đờng kính vòng chia:
Bánh nhỏ
Bánh lớn

d
1
d
2
56
194
mm
mm
10 Đờng kính đỉnh răng
Bánh nhỏ
Bánh lớn
d
a1
d
a2
60
198
mm
mm
11 Đờng kính đáy răng
Bánh nhỏ
Bánh lớn
d
f1
d
f2
51
189
mm
mm

8
Lâm Thiên Điệp Cơ Điện Tử 2 K49
2. Tính toán cấp chậm bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng.
Từ phần trên ta có các thông số ban đầu: P
21
=P
2
= 5,175 kw;
Vì u
1
=3,464 n
21
=n
2
=n
1
/u
1
=1425/3,464=411 vg/ph;
u=u
2
=2,90; thời hạn sử dụng 1800h; bộ truyền làm việc 2 ca.
a. Chọn vật liệu.
Do không có yều cầu đặc biệt ta chọn vật liệu cho 2 bánh răng nh sau:
Bánh nhỏ: thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn bề mặt 270HB có
850
1
=
b

MPa,
580
1
=
ch

MPa
Bánh lớn: thép 45 tôi cải thiên đạt độ rắn bề mặt 255HB có
750
2
=
b

MPa,
450
2
=
ch

MPa
b. Xác định ứng suất cho phép.
Theo bảng 6.2[1] với thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn từ 180HB
350HB

Hlim
0
= 2HB+70; S
H
=1,1;
0

Flim
=1,8HB; S
F
=1,75

0
Hlim1
=2.270+70= 610 MPa

0
Flim1
=1,8.270=486 MPa

0
Hlim2
=2.255+70=580 MPa

0
Flim2
=1,8.255=459 MPa
Theo CT6.5[1] N
H01
=30H
HB1
2,4
= 30.270
2,4
=2,05.10
7
N

H02
=30H
HB2
2,4
=30.255
2,4
=1,79.10
7
Theo ct6.7[1] N
HE
=60c(T
i
/T
max
)
3
n
i
t
i
N
HE1
=60.1.411.1800(1
3
.0,4+0,7
3
.0,4)=2,38.10
7
>N
H01

K
HL1
=1
N
HE2
=60.1.142.1800(1
3
.0,4+0,7
3
.0,4)=8,238.10
6
<N
H02


138,1
10.238,8
10.79,1
6
6
7
6
2
02
2
===
HE
H
HL

N
N
K
Xác định sơ bộ [
H
] theo công thức 6.1a[1]
[
H
]=
0
Hlim
.K
HL
/S
H
[
H
]
1
= 610.1/1,1 =555 MPa
[
H
]
2
= 580.1,138/1,1 = 600 MPa
Vì cặp răng là răng nghiêng
[
H
] = 0,5([
H

]
1
+[
H
]
2
)= 577,5 MPa < 1,25 [
H
]
2
Theo CT 6.7[1] N
FE
=60c(T
i
/T
max
)
6
t
i
n
i

N
FE1
=60.1.411.1800(1
6
.0,4+0,7
6
.0,4)=19,8.10

6

N
FE1
>N
F01
=4.10
6
K
FL1
=1
N
FE2
=60.1.142.1800(1
6
.0,4+0,7
6
.0,4)=6,9.10
6
>N
F02

K
FL2
=1
Do đó theo CT 6.2b với bộ truyền quay 1 chiều K
FC
=1, ta đợc
[
F1

]= 486.1.1/1,75=278 MPa
[
F2
]= 459.1.1/1,75=262 MPa
Ưng suất quá tải cho phép: theo CT 6.10[1] và 6.11[1]
9
Lâm Thiên Điệp Cơ Điện Tử 2 K49
[
H
]
max
=2,8
ch2
=2,8.450=1260 MPa
[
F1
]
max
=0,8
ch1
=0,8.580=464 MPa
[
F2
]
max
=0,8
ch2
=0,8.450=360 MPa
c. Xác định các thông số bộ truyền.
Khoảng cách trục.

Theo CT 6.15a[1]

3
2
2
1
22
][
.
)1(
baH
H
aw
u
KT
uKa


+=
Trong đó:
Theo bảng 6.6[1], vị trí bánh răng không đối xứng đối với
các ổ trong hộp giảm tốc, chọn
ba
=0,3
K
a
_ hệ số phụ phuộc vào vật liệu của cặp bánh răng, theo
bảng 6.5[1], chọn K
a
=43

T
1
_ momen xoắn trên trục chủ động, T
1
=120540 Nmm
[
H
] _ ứng suất cho phép, [
H
]=577,5 MPa
u _ tỉ số truyền, u= 2,90
K
H

_ hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên
chiều rộng vành răng khi tính về tiếp xúc,
Theo CT 6.16[1],

bd
=0,5
ba
(u+1)=0,5.0,3(2,90+1)=0,585 do đó theo bảng 6.7[1],
K
H

=1,029

3,126
3,0.90,2.5,577
029,1.120540

)190,2(43
3
2
2
=+=
w
a
mm
Chọn a
w2
=130 mm
Modun
Theo CT 6.17[1], m=(0,01ữ0,02)a
w1
=(0,01ữ0,02)130=1,30ữ2,6 mm
Theo bảng 6.8[1] chọn modun pháp m=2 mm
Số răng
Chọn sơ bộ =15
0
cos=0,9659
Theo 6.31[1], số răng bánh nhỏ

2,32
)190,2(2
9659,0.130.2
)1(
cos2
1
1
=

+
=
+
=
um
a
z
w

lấy z
1
=32
số răng bánh lớn z
2
=uz
1
=2,9.32=92,8
Lấy z
2
=93
Tỉ số truyền thực: u=z
2
/z
1
=93/32=2,91
cos=m(z
1
+z
2
)/(2a

w2
)=2(32+93)/(2.130)=0,9615

=15
0
56=15,94
d. Kiểm nghiệm độ bền.
Kiểm nghiêm về độ bền tiếp xúc.
Theo CT 6.33[1]
10
Lâm Thiên Điệp Cơ Điện Tử 2 K49

2
1
)1(.2
wmw
mH
HMH
dub
uKT
ZZZ
+
=


Trong đó:
Z
M
_ hệ số kể đến cơ tính của vật liệu của các bánh răng ăn
khớp, theo bảng 6.5[1], Z

M
=274
Theo 6.35[1], tg
b
=cos
t
tg
Với
t
=arctg(tg/cos)=arctg(tg20/cos15,94)=20
0
43
tg
b
=cos20
0
43.tg15
0
=0,25
b
=14,07=14
0
4
Z
H
_ hệ số kể đến bề mặt tiếp xúc, theo 6.34[1]

712,1
)'4320.2sin(
07,14cos.2

)2sin(
cos.2
0
===
tw
b
H
Z


Z

_ hệ số kể đến sự trùng khớp của răng, theo 6.37[1],


=b
w
sin/(m)
Với b
w
=
ba
a
w2
=0,3.130=39 mm


=39sin15,94/(.2)=1,705
Do đó theo 6.38[1],

/1=z


=[1,88-3,2(1/z
1
+1/z
2
)]cos=[1,88-
3,2(1/32+1/93)=1,746

756,0746,1/1 ==

z
d
w1
_ đờng kính vòng chia
d
w1
=2a
w2
/(u
m
+1)=2.130/(2,91+1)=66,50 mm
K
H
_ hệ số tải trọng K
H
=K
H

K
H

K
Hv
K
H

_ hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên bề
rộng vành răng, tra bảng 6.7[1], K
H

=1,029
v=d
w1
n
1
/60000=.66,5.411/60000=1,43 m/s
K
H

_ hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng cho các
đôi răng đồng thời ăn khớp, với v=1,43 tra bảng 6.13 dùng cấp chính xác 9,
theo bảng 6.14[1], với v<2,5 và cấp chính xác 9 K
H

=1,13
K
Hv

_ hệ số tải trọng động xuất hiện trong vùng ăn khớp,
theo CT 6.41[1] K
Hv
=1+
H
b
w
d
w1
/(2T
1
K
H

K
H

)
Trong đó
u
a
vg
w
HH 0

=
tra bảng 6.15[1],
H
=0,002
tra bảng 6.16[1], g

0
=73

40,1
91,2
130
43,1.73.002,0 ==
H


K
Hv
=1+1,40.39.66,50/(2.120540.1,029.1,13)=1,013
K
H
=1,029.1,13.1,013=1,188
11
Lâm Thiên Điệp Cơ Điện Tử 2 K49

530
50,66.91,2.39
)191,2(188,1.120540.2
756,0.712,1.274
2
=
+
=
H

MPa

Theo 6.1[1], với v=1,43 m/s Z
v
=1
Với cấp chính xác động học là 9, chọn cấp chính
xác về mức tiếp xúc là 8, khi đó cầm gia công đạt độ nhám R
a
=2,5àm
Z
R
=0,95
Khi d
a
<700 K
xH
=1
[
H
]=[
H
].Z
v
Z
R
Z
xH
=577,5.1.0,95.1=548 MPa

H
< [
H

]
Vậy bảo đảm độ bền tiếp xúc.

%3,3
548
530548
]'[
][]'[
=

=

H
HH


< 10% đảm bảo không thừa
bền.
Kiểm nghệm về độ bền uốn.
Theo CT 6.43[1]
F1
=2T
1
K
F
Y

Y

Y

F1
/(b
w
d
w1
m)
Trong đó:
Y

= 1/

_ hệ số kể đến sự trùng khớp của răng, tính ở
trên ta đợc

=1,746 Y

=1/1,746=0,573
Y

_ hệ số kể đến độ nghiêng của răng,với =15,94
Y

=1-15,94/140=0,886
Y
F1
, Y
F2
_ hệ số dạn răng của bánh 1 và 2,
Z
v1

=Z
1
/cos
3
=32/cos
3
15,94=36
Z
v2
=Z
2
/cos
3
=93/cos
3
15,94=105
tra bảng 6.18[1] ta đợc Y
F1
=3,74; Y
F2
=3,60
K
F
=K
F

K
F

K

Fv
_ hệ số tải trọng khi tính về uốn
K
F

_ hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng
trên bề rộng vành răng, tra bảng 6.7[1], K
F

=1,078
K
F

_ hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng
cho các đôi răng đồng thời ăn khớp khi tính về uốn, tra bảng 6.14[1],
với răng thẳng K
F

=1,37
K
Fv
_ hệ số kể đến tải trọng động xuất hiện trong vùng
ăn khớp, K
Fv
=1+
F
b
w
d
w1

/(2T
1
K
F

K
F

)
Trong đó
u
a
vg
w
FF 0

=
Tra bảng 6.15[1],
F
=0,006
Tra bảng 6.16[1], g
0
=73

19,4
91,2
130
43,1.73.006,0 ==
F

K
Fv
=1+4,19.39.66,5/(2.120540.1,078.1,37)=1,03
K
F
=1,078.1,37.1.03=1,52

F1
=2.120540.1,52.0,886.0,573.3,74/(39.66,5.2)=134 MPa
12
Lâm Thiên Điệp Cơ Điện Tử 2 K49

F2
=
F1
.Y
F2
/Y
F1
=134.3,60/3,74=129 MPa
Theo CT 6.2[1], [
F
]=[
F
]Y
R
Y
S
K
xF

Với bánh răng phay, lấy Y
R
=1
Với m=2 Y
S
=1,08-0,0695ln(m)=1,08-0,0695ln(2)=1,03
Vì d<400 K
xF
=1
[
F1
]=278.1.1,03.1=286 MPa
F1
< [
F1
]
[
F2
]=262.1.1,03.1=270 MPa
F2
<[
F2
]
Vậy đảm bảo điều kiện bền uốn.
Kiểm nghiệm độ bền quá tải.
Theo 6.48[1], K
qt
=T
max
/T= 1,4

6834,1.5,577
max1
===
qtHH
k

MPa < [
H
]
max
=1260 MPa
Theo 6.49[1]

F1max
=
F1
.K
qt
=134.1,4=188 MPa < [
F1
]
max
=464 MPa

F2max
=
F2
.K
qt

=129.1,4=181 MPa < [
F2
]
max
=360 MPa
Vậy đảm bảo khả năng quá tải.
e. Xác định các thông số bộ truyền.
Đờng kính chia: d
1
=2a
w
/(u+1)=2.130/(2,91+1)=66,5 mm
d
2
=2a
w
-d
1
=2.130-66,5 =193,5 mm
Đờng kính đỉnh răng: d
a1
=d
1
+2m=66,5+2.2=70,5 mm
d
a2
=d
2
+2m=193,5+2.2=197,5 mm
Đờng kính đáy răng: d

f1
=d
1
-2,5m=66,5-2,5.2=61,5 mm
d
f2
=d
2
-2,5m=193,5-2,5.2=188,5 mm
Các thông số chính của bộ truyền
STT Thông số kí hiệu Giá trị đơn vị
1 Khoảng cách trục a
w2
130 mm
2 Môđun pháp m 2 mm
3 Chiều rộng vành răng b
w
39 mm
4 Tỉ số truyền u
2
2,91
5
Góc nghiêng của răng

15
0
56 độ
6 Số răng bánh nhỏ Z
1
32 Răng

7 Số răng bánh lớn Z
2
93 Răng
8 Hệ số dịch chỉnh x
1
; x
2
0 mm
9
đờng kính vòng chia:
Bánh nhỏ
Bánh lớn
d
1
d
2
66,5
193,5
mm
mm
10
Đờng kính đỉnh răng
Bánh nhỏ
Bánh lớn
d
a1
d
a2
70,5
197,5

mm
mm
11
Đờng kính đáy răng
Bánh nhỏ
Bánh lớn
d
f1
d
f2
61,5
188,5
mm
mm
13
Lâm Thiên Điệp Cơ Điện Tử 2 K49

u
x
=u
ch
/(u
1
u
2
)=25,15/(3,464.2,91)=2,50
III. Tính toán bộ truyền xích.
Từ tính toán trên ta có những số liệu:
Công suất trên trục: p=p
3

= 4,969 kw
Tốc độ quay của trục: n=142 (vòng/phút)
Tỉ số truyền u= 2,5
Bộ truyền có T
mm
=1,4T
dn
, làm việc trong 2 ca, chịu va dập
nhẹ, thời gian làm việc trong 1800h, góc nghiêng đờng nối tâm bộ truyền
ngoài =45
o
1. Chọn loại xích
Vì tải trọng trung bình nên ta chọn loại xích con lăn 2 dãy.
2. Xác định các thông số của xích và bộ truyền.
Theo bảng 5.4[1], với u=2,5 chọn số răng đĩa xích nhỏ z
1
=
25 số răng đĩa xích lớn z
2
= u.z
1
= 2,5.25 = 62,5
Lấy z
2
= 63
Theo CT 12.22[4], công suất tính toán:


d
nz

t
k
Pkkk
P

=
Trong đó:
Với z
1
=25 k
z
= 25/z
1
=25/25= 1 _hệ số số răng
k
n
= n
01
/n
1
=200/142= 1,41 _hệ số số vòng quay
k
d
_ hệ số xét đến số dãy xích, số dãy xích là 2
k
x
= 1,7
Theo công thức 5.4[1] và bảng 5.6[1]
k= k
o

.k
a
.k
đc
.k
đ
.k
c
.k
bt
k
o
_hệ số kể đến ảnh hởng của vị trí bộ truyền, vì đờng
tâm của bộ truyền làm với phơng ngang góc 45
o
<60
k
o
=1
k
a
_hệ số kể đến khoảng cách trục và chiều dài xích
chọn a= 40.p k
a
=1
k
đc
_hệ số kể đến ảnh hởng của việc điều chỉnh lực
căng xích, vì vị trí trục đợc điều chỉnh băng 1 trong các đĩa xích
k

đc
=1
k
đ
_ hệ số tải trọng, vì tải trọng va đập nhẹ k
đ
=1,3
k
c
_hệ số kể đến chế độ làm việc của bộ truyền, vì bộ
truyền làm việc 2 ca k
c
=1,25
k
bt
_hệ số kể đến ảnh hởng của bôi trơn, chọn chất lợng
bôi trơn II bảng 5.7[1], môi trờng có bụi k
bt
=1,3
k= 1.1.1.1,3.1,25.1,3= 2,113
14
Lâm Thiên Điệp Cơ Điện Tử 2 K49


7,8
7,1
969,4.41,1.1.113,2
==
t
P

(kw)
Theo bảng 12.5[4] với n
01
=200 (vòng/phút), P
t
= 8,71 kw chọn bộ
truyền xích có bớc xích p=25,4 mm thoả mãn bền mỏi
P<[P]=11,0 kw
Khoảng cách trục: a= 40p= 40.25,4= 1016 mm
Theo công thức 5.12[1] số mắt xích:

9,126
1016 4
4,25.)2563(
2
6325
40.2
4
)(
2
2
2
2
2
2
1221
=

+
+

+=

+
+
+=

a
pzzzz
p
a
x
Lấy chẵn x= 126, tính lại khoảng cách trục theo công thức 5.13[1]

{ }
2
12
2
2112
2
22
25,0

+
+
+
=

zzzz
x
zz
xpa
cc

{ }
7,1026
2563
2
2
6325
126
2
2563
1264,25.25,0
22
=

+
+
+
=

a
mm
Để xích không chịu lực căng quá lớn, giảm a một lợng
0,003a =3,7 mm
Do đó a=1023 mm
Số lần va đập vủa xích: theo CT5.14[1]

[ ]
259,1
126.15
142.25
15
11

=<=== i
x
nz
i
theo bảng 5.9[1]
3. Tính kiểm nghiệm xích về độ bền.
Theo công thức 5.15[1]

vtd
FFFk
Q
s
++
=
0
Trong đó:
Q _ tải trọng phá hỏng, theo bảng 5.2[1], Q=56,7 kN , khối l-
ợng 1 mét xích 2,6 kg
K
đ
_ hệ số tải trọng động, vì tải trọng mở máy =1,4 tải trọng
danh nghĩa k
đ
= 1,2

50,1
60000
142.4,25.25
60000
11

===
pnz
v
m/s
F
t
_ lực vòng

3313
50,1
969,4.10001000
===
v
P
F
t
N
F
v
_ lực căng li tâm F
v
=qv
2
=2,6.1,50
2
=5,85 N
F
0
_ lực căng do trọng lợng nhánh xích bị động sinh ra
F

0
= 9,81.k
f
qa

k
f
_ hệ số phụ thuộc độ võng f, vì
15
Lâm Thiên Điệp Cơ Điện Tử 2 K49
bộ truyền nghiên 1 góc >40
0

k
f
=2
F
0
=9,81.2.2,6.1,023=52,2 N

1,14
85,52,523313.2,1
56700
=
++
=s
Theo bảng 5.10[1], với n=200 vòng/phút [s]=8,2
Vậy bộ truyền xích đảm bảo đủ bền
4. Tính đ ờng kính xích.
Theo công thức 5.17[1]

66,202
25
sin
4,25
sin
1
1
===

z
p
d
mm

57,509
63
sin
4,25
sin
2
2
===

z
p
d
mm
d
f

=d
1
-2r
r= 0,5025d
1
+0,05= 0,5025.19,05+0,05=9,62
(theo bảng 5.2[1] d
1
=19,05)
d
f1
= 202,66-2.9,62= 183,42 mm
d
f2
=490,33 mm
5. Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc.
Theo công thức 5.18[1]:

d
vdtdtr
H
kA
EFkFk
.
).(
47,0
+
=

Trong đó:

k
r
_ hệ số kể đến ảnh hởng của số răng đĩa xích, z
1
=25 k
r
=0,42
F
t
_ lực vòng, F
t
= 3313 N
k
td
_ hệ số tải động, k
td
= 1,3
F
vd
_ lực va đập trên m dãy xích
F
vd
= 13.10
-7
.n
1
.p
3
.m = 13.10
-7

.142.25,4
3
.2 = 6,05 N
E _ modun dàn hồi, E = 2,1. 10
5
Mpa
A _ diện tích chiếu của bản lề, tra bảng 5.12[1] A = 262 mm
2
K
d
_ hệ số phân bố không đều cho các dãy xích, vì xích 2 dãy
k
d
=1

566
1.262
10.1,2)05,63,1.3313(42,0
47,0
5
=
+
=
H

Mpa
Với thép tôi cải thiện đạt độ cứng 210HB sẽ dạt ứng suất cho phép

[ ]
600=

H

Mpa

[ ]
HH


đảm bảo điều kiện bền tiếp xúc.
16
Lâm Thiên Điệp Cơ Điện Tử 2 K49
6. Xác định lực tác dụng lên trục.
F
r
=k
x
.F
t
Bộ truyền có đờng nối tâm nghiêng 1 góc 45
0
k
x
= 1,05
F
r
= 1,05.3313 = 3478,65 N
7. Kết luận
Vậy ta chon bộ truyền xích có các thông số:
Xích con lăn 2 dãy co bớc xích p=25,4 mm
Khoảng cách trục a=1023 mm

Số răng đĩa xích dẫn:z
1
=25
Số răng đĩa xích bị dẫn:z
2
=63
Số mắt xích: x=126
Đờng kính dĩa xích dẫn: d
1
=202,66 mm
Đờng kính dĩa xích bị dẫn: d
2
=509,57 mm
Lực tác dụng lên trục F
r
=3478,65 N

IV. Tính toán thiết kế trục.
Từ tính toán trên ta có số liệu ban đầu:
Công suất trục vào (trục I ) là P
I
= 5,389 kw , n
I
= 1425 vòng/phút,
T
1
=36243 Nmm ở đầu vào nối với động cơ có lắp nối trục vòng đàn hồi.
Công suất trên trục II là P
II
= 6,57 Kw , n

II
= 563 vòng/phút,
T
2
=120540Nmm.
Công suất trên trục III là P
III
= 6,31 Kw , n
III
= 143 vòng/phút,
T
3
=786857 Nmm.
1. Xác định sơ đồ đặt lực.
Theo công thức 10.1[1], các lực tác dụng lên trục:
Trục 1:
F
t1
=2T
1
/d
w11
=2.36243/56=1294 N
F
r1
=F
t1
.tg
tw
/cos=1294.tg20/1=471 N

F
a1
=0
Lực tác dụng tại khớp nối:
F
k
=0,25.2.T
1
/D
t
Với D
t
=120 mm _ đờng kính vòng tron qua tâm các chốt của
nối trục đàn hồi.
F
k
=0,25.2.36243./120=151 N
Trục 2:
F
t2
=F
t1
=1294 N
F
r2
=F
r1
=471 N
F
a2

=0
17
Lâm Thiên Điệp Cơ Điện Tử 2 K49
F
t3
=2T
2
/d
w21
=2.120540/64=3767 N
F
r3
=F
t3
tg
tw
/cos=3767.tg20
0
43/0,9615=1482 N
F
a3
=F
t3
.tg=3767.tg15
0
56=1075 N
Trục 3:
F
t4
=F

t3
=3767 N
F
r4
=F
r3
=1482 N
F
a4
=F
a3
=1075 N
Lực của bộ truyền xích:
F
Xt
=F
X
sin45
0
=3479.sin45
0
=2460 N
F
Xr
=F
X
cos45
0
=3479.sin45
0

=2460 N
Sơ đồ đặt lực:
2. Chọn vật liệu chế tạo:
Thép 45 tôi cải thiện có
b
= 850 MPa, ứng suất xoăn cho phép []= 15-30
MPa.
3. Xác định sơ bộ đ ờng kính trục.
Trục I
Theo CT10.9[1], đờng kính trục:
[ ]
3
1
1
2,0

T
d =
Với T
1
=36243 Nmm , chọn []=15 MPa

9,22
15.2,0
36243
3
1
==d
mm
Vì trục nối với động cơ bằng khớp nối nên lấy d

1
=0,8d
đc
=0,8.32=25,6
mm Chọn d
1
=25 mm.
Trục II, với T
2
=120540 Nmm, chọn [

]=20 MPa

[ ]
1,31
20.2,0
120540
2,0
3
3
2
2
===

T
d
mm
Chọn d
2
=32 mm

Trục III, với T
3
=786857 Nmm, chọn [

]=30 MPa

[ ]
50
30.2,0
786857
2,0
3
3
3
3
===

T
d
mm
Chọn d
3
=50 mm
4. Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực.
Tính với trục II
Theo bảng 10.2[1] chiều rộng ổ lăn b
0
=21 mm
Theo CT 10.10[1] chiều dài mayơ bánh răng l
m2

=1,4d
1
=1,4.32=45
mm
Theo CT 10.13[1] chiều dài mayơ nửa khớp nối trục đàn hồi
l
m13
=1,8d
1
=1,8.32=58 mm
18
Lâm Thiên Điệp Cơ Điện Tử 2 K49
Theo bảng 10.3[1] ta chọn các khoảng cách:
k
1
=10 mm _ khoảng cách từ mặt mút của chi tiết quay đến
thành trong của hộp hoặc khảng cách giữa các chi tiết quay.
k
2
=10 mm _ khoảng cách từ măt mút ổ lăn đến thành tỏng của
hộp.
k
3
=10 mm _ khoảng cách từ mặt mút của chi tiết quay đến nắp
ổ.
H
n
=15 mm
Theo bảng 10.4[1] các khoảng cách còn lại:
l

22
=0,5(l
m22
+b)+k
1
+k
2
=0,5(45+21)+10+10=53 mm
l
23
=l
22
+0,5(l
m22
+l
m23
)+k
1
=53+0,5(45+45)+10=108 mm
l
21
=l
m22
+l
m23
+3k
1
+2k
2
+b=45+45+3.10+2.10+21=161 mm

Tính trục I
l
11
=l
21
=161 mm
l
12
=0,5(l
m13
+b)+k
3
+h
n
=0,5(58+21)+10+15=64,5 mm
l
13
=l
21
-l
23
=161-108=53 mm
Trục III
l
32
=l
22
=53 mm
l
31

=l
11
=161 mm
l
c33
=0,5(b
0
+l
m33
)+k
3
+h
n
=0,5(21+45)+10+15=58 mm
5. Xác định phản lực tại các gối đỡ.
Trục số I
Phơng trình cân bằng mômen:


== 05,6453161
110 ktxy
FFFm
F
x10
=(64,5F
k
+53F
t1
)/161=(64,5.151+53.1294)/161=486 N

== 053161
110 ryx
FFm
F
y10
=53F
r1
/161=53.471/161=155 N


=++= 0
11110 kxtxx
FFFFF
F
x11
= F
t1
- F
x10
-F
k
=1294-486-151=657 N


=+= 0
11110 yryy
FFFF
F
y11

=F
r1
-F
y10
=471-155= 316 N
biểu đồ momen.
M
x1
=F
y10
.l08=155.108=16740 Nmm
M
y12
=108.F
x10
=108.486=52488 Nmm
M
y11
=64,5.151=9740 Nmm
Trục II
Phơng trình cân bằng mômen:


=++= 03253108161
2320 arryx
FFFFm
F
y20
=(108F
r3

-32F
a
-53F
r2
)/161=(108.1482-32.1075-53.471)/161
=625 N


== 053108161
2320 ttxy
FFFm
19
L©m Thiªn §iÖp C¬ §iÖn Tö 2 K49– –
⇒ F
x20
=(108F
t3
+53F
t2
)/161=(108.3767+53.1294)/161=2953 N

∑
=−+−= 0
221320 txtxx
FFFFF
⇒ F
x21
= F
t3
- F

x20
+F
t2
=3767-2953+1294=2108 N

∑
=++−= 0
212320 yrryy
FFFFF

⇒ F
y21
= F
r3
-F
y20
- F
r2
=1482-625-471=386 N
⇒ BiÓu ®å m«men lùc:
M
x23
=53F
y20
=53.=33125 Nmm
M
x22
=53F
y21
=53.42=20458 Nmm

M
y23
=53F
x20
=53.2953=156509 Nmm
M
y22
=53F
x21
=53.2108=111724 Nmm
• Trôc III
Ph¬ng tr×nh c©n b»ng m«men:

∑
=−−+= 0931615358
4314 ayrxrx
FFFFm
⇒ F
y31
=(58F
xr
+53F
r4
-93F
a4
)/161
=(58.2460+53.3767-93.1075)/161=1505 Nmm

∑
=−+−= 01615358

314 xtxty
FFFm
⇒F
x31
=(-58F
xt
+53F
t4
)/161
=(-58.2460+53.3767)/161=354 N

∑
=+−−= 0
31430 yryxry
FFFFF
⇒ F
y30
=F
y31
-F
r4
+F
xr
=1505-1482+2460=2483 N
∑
=−+−= 0
31430 xtxxtx
FFFFF
⇒ F
x30

=F
xt
+F
t4
-F
x31
=2460+3767-354=5873 N
⇒ biÓu ®å m«men lùc:
M
x30
=58F
xr
=58.2460=142680 Nmm
M
x32
=108F
y31
=108.1505=162540 Nmm
M
y30
=58F
xt
=58.2460=142680 Nmm
M
y32
=108F
x31
=108.354=38232 Nmm
6. TÝnh chÝnh x¸c ® êng kÝnh c¸c ®o¹n trôc.
a. M«men t¹i c¸c tiÕt diÖn nguy hiÓm.

Theo CT10.15 vµ 10.16[1] m« men t¬ng ®¬ng t¸c dông lªn trôc:

22
yx
MMM +=

22
75,0 TMM
td
+=
 Truc I
T¹i tiÕt diÖn 1
M
11
= 9740 Nmm
M
t®11
=
( )
Nmm3285436232.75,09740
22
=+
20
Lâm Thiên Điệp Cơ Điện Tử 2 K49
Tại tiết diện 2 lắp bánh răng

550935248816740
222
12
2

1212
=+=+=
yx
MMM
Nmm

6340236232.75,05509375,0
222
2
2
1212
=+=+= TMM
td
Nmm
Tại tiết diện lăp khớp nối
M
k
=0

3137836232.75,075,0
22
=== TM
tdk
Nmm
Trục II
Tại tiết diện 2:

11358211172420458
222
2

2
222
=+=+=
yx
MMM
Nmm
155735123031.75,011358275,0
222
2
2
2222
=+=+= TMM
td
Nmm
Tại tiết diện 3:

17045415650967525
222
3
2
323
=+=+=
yx
MMM
Nmm
201015123031.75,017045475,0
222
2
2
2323

=+=+= TMM
td
Nmm
Trục III
Tại tiết diện 0:

201780142680142680
222
30
2
3030
=+=+=
yx
MMM
Nmm

364368350331.75,020178075,0
222
3
2
3030
=+=+= TMM
td
Nmm
Tại tiết diện 2:

26528438232262515
222
2
2

232
=+=+=
yx
MMM
Nmm

403019350331.75,026528475,0
222
3
2
3232
=+=+= TMM
td
Nmm
a. Xác đờng kính tại các tiết diện nguy hiểm.
Trục I
Theo CT 10.17[1] xác định đờng kính trục với []=67 MPa

[ ]
0,17
67.1,0
32854
.1,0
3
3
1
1
===

td

M
d
mm
Chọn d
1
theo tiêu chuẩn lắp ổ lăn, d
1
=20 mm

[ ]
2,21
67.1,0
63402
.1,0
3
3
2
2
===

td
M
d
mm
Chọn d
2
=25 mm

[ ]
7,16

67.1,0
31378
.1,0
3
3
===

tdk
k
M
d
mm
Chọn d
k
=17 mm
Trục II
Với d<30, chọn [] = 67 MPa theo bảng 10.5[1].

[ ]
5,28
67.1,0
155735
.1,0
3
3
2
2
===

td

M
d
mm
21
Lâm Thiên Điệp Cơ Điện Tử 2 K49
Chọn 30 mm
Tại tiết diện 3, với d<50mm chọn []=55 MPa theo bảng 10.5[1].

[ ]
2,33
55.1,0
201015
.1,0
3
3
3
3
===

td
M
d
mm
Chọn 30 mm
Trục III
Với d<50mm, chọn []=50 MPa, theo bảng 10.5[1].

[ ]
7,41
50.1,0

364368
.1,0
3
3
30
30
===

td
M
d
mm
Vì lắp ổ lăn nên chọn d
30
=45 mm

[ ]
2,43
50.1,0
403019
.1,0
3
3
32
32
===

td
M
d

mm
Chọn 48 mm
Xuất phát từ yêu cầu về độ bền, lắp ghép và công nghệ đờng kính các
đoạn trục nh sau:
Trục I
d
10
=d
11
=20 mm; d
12
=25 mm; d
k
=17 mm
Trục II
d
20
=d
21
=25 mm; d
22
=30 mm; d
23
=30 mm
Trục III
d
30
=d
31
=45 mm; d

32
=48 mm; d
x
=40 mm
7. Kiểm nghiêm về độ bền mỏi.
Kiểm nghiệm độ bền mỏi của trục III
Trục III, ta thấy có 2 tiết diện nguy hiểm đó là tiết diện 0 và tiết diện 5,
vì vậy cần kiêm nghiệm về độ bền mỏi của chi tiết tại hai tiết diện này.
Theo CT 10.19[1], hệ số an toàn

22
.


ss
ss
s
t
+
=
Trong đó s

, s

hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất phá và hệ số an toàn
chỉ xét riêng ứng suất tiếp

ma
K
s

1
+
=


ma
K
s





1
+
=



-1
và

-1
giới hạn mỏi uốn và xoắn

-1
=0,436
b
=0,436.850=370,6 MPa

-1
=0,58
-1
=0,58.370,6=215 MPa

a
,

a
và

m
,

m
biên độ và trị số trung bình của ứng suất pháp và ứng
suất tiếp
đối với tiết diện 2:
Mômen cản uốn
22
Lâm Thiên Điệp Cơ Điện Tử 2 K49
9409
48.2
)5,548(5,5.14
32

48.
2
)(.
32
.
23
5
2
32
3
32
2
=

=

=

d
tdtbd
W
mm
3
Mômen cản xoắn
20266
48.2
)5,548(5,5.14
16
48.
2

)(.
16
.
23
2
2
2
3
2
02
=

=

=

d
tdtbd
W
mm
3
đối với tiết diện 0:

8946
32
45.
32
.
33
0

0
===

d
W
mm
3
17892
16
45.
16
.
3
3
0
00
===


d
W
mm
3
Vì trục quay 1 chiều ứng suất xoắn thay đổi theo chu kỳ mạch động, do
đó
m0
=
a0
=T
0

/2/W
00
=350331/2/17892= 9,8 MPa

m2
=
a2
=T
0
/2/W
02
=350331/2/20266= 8,6 MPa
ứng suất uốn thay đổi theo chu ki đối xứng, do đó

m0
=0;
a0
=M
0
/W
0
=201780/8946=22,6 MPa

m2
=0;
a2
=M
2
/W
2

=348761/9409=37 MPa


và



hệ số kể đến ảnh hởng của trị số ứng suất trung bình đến độ
bền mỏi, tra bảng 10.7[1],

=0,1;

=0,05
K

d
và K

d
, theo CT 10.25 và 10.26 [1]
K

d
=(K

/

+K
x
-1)/K

y
K

d
=(K

/

+K
x
-1)/K
y
K
x
hệ số tập trung ứng suất do trạng thái bề mặt, tra bảng 10.8[1],
K
x
=1,01
K
y
hệ số tăng bền bề mặt, bảng 10.9, K
y
=2,0


và

hệ số kích thớc kể đến ảnh hởng của kích thớc tiết diện trục
Tra bảng 10.10[1] ,

=0,85;

=0,79
K

và K

hệ số tập trung ứng suất thực tế khi uốn và khi xoắn
Tra bảng 10.11, K

/

=2,97; K

/

=2,32
K

d
=(K

/

+K
x
-1)/K
y
=(2,97+1,01-1)/2=1,49
K

d
=(K

/

+K
x
-1)/K
y
=(2,32+1,01-1)/2=1,17
Tại tiết diện 0:

1,9
6,22.49,1
6,370

1
==
+
=

ma
K
s




MPa

18
8,9.05,08,9.17,1
215

1
=
+
=
+
=

ma
K
s




MPa

1,8
181,9
18.1,9.
2222
=
+
=
+
=

ss
ss
s
t
>[s]=1,5ữ2,5
đảm bảo đủ bền.
23
Lâm Thiên Điệp Cơ Điện Tử 2 K49
Tại tiết diện 2:

7,6
37.49,1
6,370

1
==
+
=

ma
K
s





5,20

6,8.05,06,8.17,1
215

1
=
+
=
+
=

ma
K
s





4,6
5,207,6
5,20.7,6.
2222
=
+
=
+
=


ss

ss
s
t
>[s]
đảm bảo đủ bền.
Vậy trục III đảm bảo bền mỏi.
Kiểm nghiệm trục I và trục II ta đợc kết quả nh sau:
kích thớc của then tra bảng 9.1 , trị số mô men cản uốn
và cản xoắn tra bảng 10.6 ứng với tiết diện trục nh sau :
Tiết
diện
Đờng
kính trục
b x h t
1
W(mm
3
) W
o
(mm
3
)

a

m
=
a
1.2 25 8 x 7 4 1252 2786 44 6,5
1.0 20 785 1570 6,2 11,5

2.2 30 8 x 7 4 2290 4941 49,6 12,5
2.3 30 8 x 7 4 2290 4941 74,4 12,5
3.2 48 14 x 9 5,5 9409 20266 37,0 8,6
3.0 45 8946 17892 22,6 9,6
24
Lâm Thiên Điệp Cơ Điện Tử 2 K49
Kết quả tính toán hệ số an toàn đối với các tiết diện của ba
trục.
Tiết
diện
d
mm
Tỉ số


k
do
tỉ số


k
do
d
k

d
k


s

s
S
Rãn
h
then
Lắp
căng
Rãn
h
then
Lắp
căng
2
TrụcI
25 2,23 2,53 2,21 1,92 1,27 1,11 6,63 28,5 6,46
0
TrụcI
20 - 2,48 - 1,89 1,25 0,95 47,8 18,7 17,4
2
TrụcII
30 2,28 2,56 2,32 1,93 1,29 1,17 5,8 14 5,4
3
TrụcII
30 2,28 2,56 2,32 1,93 1,29 1,17 3,9 14 3,8
2
TrụcIII
48 2,45 2,61 2,47 1,97 1,31 1,24 6,7 20,5 6,4
0
TrụcIII

45 - 2,60 - 1,96 1,31 0,99 9,1 18 8,1
Vậy tất cả các tiết diện đều đảm bảo độ bền.
8. Tính và kiểm nghiệm độ bền của then.
Với các tiết diện dùng mối ghép then cần tiến hành kiểm nghiệm mối
ghép về độ bền đập và độ bền cắt theo 9.1 và 9.2. Kết quả tính toán nh
sau, với l
t
=1,2d
d l
t
b x h t
1
T(Nmm)
d

(Mpa)
c

(Mpa)
25 30 8 x 7 4 36232 32,2 12,1
30 36 8 x 7 4 123031 75,9 28,5
48 58 14 x 9 5,5 330331 67,8 17,0
25