Thiết kế hệ dẫn động băng tải hộp giảm tốcbánh răng trục vít đề 7Đại học BKHN

Thuyết minh đồ án chi tiết máy
Phần iii
thiết kế trục
I. Tính sơ bộ trục và chọn sơ bộ ổ
1. Tính sơ bộ đờng kính và độ dài của trục
Chọn vật liệu cho tất cả các trục là nh nhau và chọn thép 45, tôi cải thiện có
giới hạn bền
b
=600 (MPa) (bảng 6.1[1]); do đó ứng suất cho phép khi thiết kế
trục [] =55 (MPa) (bảng 10.5).
Đờng kính sơ bộ đợc tính theo công thức:
( )
3
].[2,0

i
i
T
d

với =12ữ20 (MPa).
Đờng kính trục vào của hộp giảm tốc:
( ) ( )
( )
mm,,
].[,
.,
].[,
T
d 514017
20

106311
20
3
3
3
1
1
ữ=

=


Nhng:
( ) ( ) ( )
mm,,,,d,,d
dc
63342228218021801
ữ=ữ=ữ=
;
Chọn d
1
=30mm
Đờng kính truc trung gian:
( ) ( )
( )
mm,,
].[,
.,
].[,
T

d 033039
20
1071142
20
3
3
3
2
2
ữ=

=


Chọn d
2
= 40mm.
Đờng kính trục ra của hộp giảm tốc:
( ) ( )
( )
mm,,
].[,
.,
].[,
T
d 946655
20
1097411
20
3

3
3
3
3
ữ=

=


Chọn d
3
= 50mm.
2. Tính sơ bộ khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực
Xác định độ dài của trục I (trục vít):
Chiều dài phần cắt ren trên trục vít: b
1
=70mm;
Với d=30mm chọn sơ bộ bề rộng ổ lăn: b
0
=19mm (Bảng 10.2[1]);
l
11
=(0,9ữ1)210=189 ữ 210 (mm); Lấy l
11
=200mm.
l
13
=l
11
/2 =200/2 = 100 (mm);

Nguyễn Năng Quang Lớp CTM2-K45 Trang 26
Thuyết minh đồ án chi tiết máy
l
12
=-l
c12

=-[0,5(b
1
+2b
0
)+k
3
+h
n
] =0,5(70+19)+12,5+18=75 (mm).
Xác định độ dài của trụcII (trục trung gian):
Chiều dài mayơ bánh vít:
l
m1
=(1,2ữ1,8)d
2
=(1,2ữ1,8)40 =48ữ72 (mm);
Chọn l
m1
=55mm.
Khoảng cách giữa bánh vít và bánh răng:
k
1
=8ữ15 (mm); chọn k

1
=14mm.
Khoảng cách từ mặt cạnh ổ tới thành trong của hộp:
k
2
=5ữ15 (mm); chọn k
2
=14mm.
Với d
2
=40mm chọn bề rọng ổ lăn b
02
=23mm.
Từ đó ta có các khoảng cách từ gối đỡ tới các chi tiết quay thứ i:
l
12
= 0,5(l
m1
+b
02
)+k
1
+k
2

=0,5(55+23)+14+14=67 (mm);
l
22
= l
12

+k
1
+0,5b (b chiều rộng vành răng bánh nhỏ)
=67+15+0,5+70=117 (mm);
l
32
= l
22
+l
12
=67+17=184 (mm).
Xác định độ dài của trụcIII (trục ra)
Chiểu dầy mayơ bánh răng lớn:
l
m3
=(1,2ữ1,5)d
3
=(1,2ữ1,5)60 =72ữ90 chọn l
m3
=75mm;
Với d
3
=60 chọn b
03
=31mm.
Chiều dầy mayơ đĩa xích:
l
mx
=(1,2ữ1,5)d
3

=(1,2ữ1,5)60 =72ữ90 chọn l
mx
=75mm;
Từ đó ta có các khoảng cách từ gối đỡ tới các chi tiết quay thứ i:
Để thoả mãn điều kiện ăn khớp giữa hai bánh răng thì:
l
13
= l
22
=117mm;
l
33
= l
13
+0,5(l
m3
+b
03
)+k
1
+k
2

=117+0,5(75+31)+6+8=184 (mm);
l
33
= 0,5(l
mx
+b
03

)+k
3
+h
n

Nguyễn Năng Quang Lớp CTM2-K45 Trang 27
Thuyết minh đồ án chi tiết máy
=0,5(75+31)+15+17=85 (mm);
II. Tính kết cấu trục và chọn ổ lăn
1. Sơ đồ đặt lực
Tính góc lực tác dụng của xích lên trục:
Htg=820mm;
Hh=a=210mm;
sin =(Htg-Hh)/ax=(820-210)/1007=0,610
=37,28
0
.
tg=d1/ax=202,66/1007 =11,38
0
. =+=37,28
0
+11,38
0
=48,66
0
Nguyễn Năng Quang Lớp CTM2-K45 Trang 28
F
r
H
h

a
x
H
tg


F
a4
F
r
F
a4
F
t2
F
t1
F
r2
F
a1
F
r1
F
r3
F
a3
F
t2
F
t4

F
a2
n
2
n
1
n
3

Sơ đồ dặt lực
Thuyết minh đồ án chi tiết máy
2. Trục I
Các thông số:
l
12
=70 mm; l
11
=200 mm; l
13
=100 mm; d
1
=50,4mm; n
1
=2880v/ph;
F
t1
=461,51N; F
a1
=1461,44N; F
r1

=548,30N; T
1
= 11,63.10
3
Nmm;
Lực khớp nối: F
k
=(0,2ữ0,3)F
tk
=(0,2ữ0,3)2T/D
k
(D
k
là đờng kính khớp nối đ-
ợc tra trong bảng 16-10a[1] chọn D
k
=50mm)
F
k
=(0,2ữ0,3)2.11,63.103/50 =93,04ữ139,56 (N)
F
k
=130N
2.1. Tính phản lực tại các gối tựa:
Theo 0y:
( )
( )
( )
NFFF
FFFYF

N
l
lF
d
F
F
lF
d
FlFm
yry
ryy
ra
y
ray
01,9029,45830,548
00
29,458
200
100.30,548
2
4,50
.44,1461.
2
0.
2
.0
110
110
11
131

1
1
1
131
1
11110
===
=+=
=
+
=
+
=
==


Mô men tại các mặt cắt:
M
0x
=M
1x
=M
3x
=0;
M
2x
=F
1y
.(l
11

-l
13
)=458,29.(200-100)=45829 (Nmm).
T ơng tự theo 0x:
( )
( )
( )
N,,,FFFF
FFFFXF
N,
,
l
lFl.F
F
lFl.Fl.Fm
kxtx
ktxx
kt
x
ktx
51481350127851461
00
012778
200
7013510051461
00
110
110
11
12131

1
121311110
===
=++=
=
+
=
+
=
==


Mô men tại các mặt cắt:
M
3y
=M
1y
=0;
M
0y
=l
12
F
k
=70.135=9450 (Nmm);
Nguyễn Năng Quang Lớp CTM2-K45 Trang 29
ThuyÕt minh ®å ¸n chi tiÕt m¸y
M
2y
=F

1x
(l
11
-l
13
)=273,01.(200-100)=27301 (Nmm).
VËy ta cã biÓu ®å M«men nh h×nh vÏ:
NguyÔn N¨ng Quang Líp CTM2-K45 Trang 30
M
y
M
x
T
11,63.10
3
11,63.10
3
11,63.10
3
11,63.10
3
BiÓu ®å m« men trôc I
φ25
φ30
φ35,28
φ30
F
a1
n
1

F
t1
F
a1
F
1x
F
0x
l
12
l
13
l
11
1
F
k
F
0y
3
0
2
F
1y
Thuyết minh đồ án chi tiết máy
2.2. Xác định các kích thớc tại các mắt cắt:
- Tại mắt cắt qua trục vít (mắt cắt 2):
( )
Nmm.,).,.(,
T,MMM

yxtd
32322
2
21
2
2
2
22
1054541063117502780145829
750
=++=
=++=
Đờng kính tại mắt cắt 2:
( )
mm,
.,
.,
][,
M
d
td
521
5510
105454
10
3
3
3
2
21

==

=
- Tơng tự ta xác định đợc các kích thớc tại các mắt cắt khác:
d
11
=0;
d
01
=13,6mm;
d
31
=12,23mm.
Nhng d
f1
=35,28mm và d
đc
=28mm;
Nên phải chọn theo kết cấu:
d
0
= d
1
=30mm;
d
2
=35,28mm;
d
3
=25mm.

2.3. Kiểm nghiệm độ bền mỏi của trục tại các mặt cắt nguy hiểm:
]S[
SS
S.S
S
jj
jj
j

+
=


22
Trong đó:
mjajdj
j
k
S
+

=



1
mjajdj
j
k
S

+

=



1
Bộ truyền quay một chiều trục quay ứng suất uốn thay đổi theo chu kỳ
đối xứng, mô men xoắn thay đổi theo chu kỳ mạch động. Với trục làm bằng thép
các bo n có
b
=600MPa nên:

-1
=0,436
b
=0,43.600=261,60 (MPa);

-1
=0,58
-1
=0,58.261,60=151,72 (MPa).
Nguyễn Năng Quang Lớp CTM2-K45 Trang 31
Thuyết minh đồ án chi tiết máy


=0,05;

=0 Hệ số ảnh hởng của ứng suất trung bình (Bảng 10-7);
k

dj
=(k

/

+k
x
-1)/k
y
k

dj
=(k

/

+k
x
-1)/k
y
Hệ số tập trung ứng suất do trạng thái bề mặt: k
x
=1,06 (Bảng 10-8);
Hệ số tăng bền: k
y
=1,65.
k

, k

: Hệ số tập trung ứng suất thực tế khi uốn và khi xoắn (Bảng 10-9);
Chân ren trục vít:
k

=2,30; k

=1,70.


,


: Hệ số kích thớc phụ thuộc vào đờng kính trục (Bảng 10-10);
d=35,28mm

=0,865,

=0,795.
ứng suất trên trục:
j
j
mjaj
mj
j
j
maxaj
W
T
W

M
0
2
0
==
=
==
Với:
22
yjxjj
MMM +=

1632
3
0
3
j
j
j
j
d
W;
d
W

=

=
Thay số ta tính đợc tại mắt cắt 2:
( )

( )
( )
( )
3
3
3
2
02
3
3
3
2
2
168622
16
2835
16
084311
32
2835
32
mm,
,
d
W
mm,
,
d
W
=

=

=
=

=

=
( )
Nmm,MMM
yx
56533442730145829
222
2
2
22
=+=+=
( )
( )
2
3
02
2
22
2
2
2
2
70

1686222
106311
2
412
084311
5653344
mmN,
,.
.,
W
T
mmN,
,
,
W
M
ma
maxa
====
====
k

d2
=(k

/

+k
x
-1)/k

y
=(2,30/0,865+1,06-1)/1,65=1,7
Nguyễn Năng Quang Lớp CTM2-K45 Trang 32
Thuyết minh đồ án chi tiết máy
k

d2
=(k

/

+k
x
-1)/k
y
=(1,70/0,795+1,06-1)/1,65=1,34
7161
070341
70151
3112
041271
60261
222
1
2
222
1
2
,
,.,

,
k
S
,
,.,
,
k
S
mad
mad
=
+
=
+

=
=
+
=
+

=






212
701613112

701613112
222
2
2
2
22
2
,
,,
,.,
SS
S.S
S =
+
=
+
=


Tơng tự ta kiểm tra độ bền mỏi tại các mặt cắt:
Trục vít thừa bền nhng theo yêu cáu kết cấu ta không thể giảm kích thớc.
2.4. Chọn ổ cho trục I
Do yêu cầu kết cấu, đối với mỗi gối đỡ ở trục I ta dùng một loại ổ khác nhau.
Tại gối 0 ta dùng một cặp ổ đũa côn còn ở gối 1 ta sử dụng ổ bi đỡ một dãy.
Chọn ổ cho gối 1:
Lực tác dụng lên gối 1:
( )
N,,,FFF
yxr
025362945801278

222
1
2
11
=+=+=
Fa=0;
Chọn sơ bộ ổ theo đờng kính ngõng trục: với d =30mm chọn ổ cỡ nhẹ có các
thông số sau: C=10,4kN; C
0
=7,02kN.
Kiểm tra ổ theo khả năng tải động:
Tải trọng quy ớc: Q=(XVF
r
+YF
a
)k
t
k
đ
V: Hệ số ảnh hởng của vòng nào quay; Vòng trong quay V=1;
k
t
: Hệ số ảnh hởng nhiệt độ: k
t
=(108+0,4)/150=(108+0,4.200)/150=1,12
k
đ
: Hệ số ảnh hởng tải trọng động k
đ
=1,7 (Tải trọng va đập vừa).

Nguyễn Năng Quang Lớp CTM2-K45 Trang 33
F
r0
F
at
F
r1
1
0
Sơ đồ đặt lực
Thuyết minh đồ án chi tiết máy
Lực dọc trục do lực hớng tâm gây ra:
F
S
=e.F
r
Với lge=[lg(F
r
/C
0
)-1,144]/4,73=
=[lg(536,02/7,02)-1,144]/4,73
e=0,3326.
F
S
=0,3326.536,02=178,3(N).
.Y;Xe
,.
,
VF

F
r
a
01
025361
3178
====
: Xét
Q=(1.1.536,02+0)1,12.1,6=960,55(N);
Khả năng tải động của ổ:
C
đ
=Q.L
1/m
L=60.10
6
.n.l
h
=60.10
6
.2880.15000=2592
m=10/3
C
đ
=960,55.2592
0,3
=10,15.10
3
(N)
0

0
42
410
4101510
,
,
,,
C
CC
C
d
=

=

=
Kiểm tra khả năng tải tĩnh:
Q
t
=X
0
F
r
+Y
0
F
a
Với X
0
, Y

0
: Hệ số tải trọng hớng tâm và tải trọng dọc trục (Bảng11.6[1]).
ổ bi đỡ: X
0
=0,6, Y
0
=0,50.
Q
t
=0,6.536,02+0,5.178,02=411(N)<C
0
=7,02kN.
ổ chọn thoả mãn các thông số của ổ:
Kí hiệu d(mm) D(mm) B(mm) r(mm) C(kN) C
0
(kN)
106 30 55 13 1,5 10,4 7,02
Chọn cặp ổ cho gối đỡ 0:
Lực hớng tâm tác dụng lên ổ:
( )
( )
N,F
N,,,FFF
a
yxr
441461
7422019001413
01
222
0

2
00
=
=+=+=
Lực dọc trục do lực hớng tâm gây ra:
Nguyễn Năng Quang Lớp CTM2-K45 Trang 34
Thuyết minh đồ án chi tiết máy
F
S
=0,5.0,83.e.F
0r
;
Với e=1,5tg=1,5tg(12,00
0
)=0,319;
F
S
=0,5.0,83.0,3.422,7=56,0(N).
Chỉ xét ỏ chịu tải trọng lớn hơn:
( )
N,,,FFF
aSa
441517441461056
=+=+=

Chọn sơ bộ ổ theo đờng kính ngõng trục: với d =30mm chọn ổ cỡ trung rộng
có các thông số sau: C=61,3kN; C
0
=51kN; =12,00
0.

.
Kiểm tra ổ theo khả năng tải động:
C
đ
=Q.L
1/m
Trong đó: L=2592; m=10/3.
Tải trọng quy ớc: Q=(XVF
r
+YF
a
)k
t
k
đ
V: Hệ số ảnh hởng của vòng nào quay; Vòng trong quay V=1;
k
t
: Hệ số ảnh hởng nhiệt độ: k
t
=(108+0,4)/150=(108+0,4.200)/150=1,12
k
đ
: Hệ số ảnh hởng tải trọng động k
đ
=1,7 (Tải trọng va đập vừa).
( )
.
,,gcot,gcot,Y
;,X

e,
,.
,
VF
F
r
a



===
=
>==
882100124040
40
63
74221
441517
0
:Xét
Q=(0,4.1.422,7 +1,882.1517,44)1,12.1,6=5420,62(N)=5,42062kN;
C
đ
=5,42062.(2592)
0,3
=58 (kN) <C;
0
0
022
361

58361
,
,
,
C
CC
C
d
=

=

=
thoả mãn
Kiểm tra khả năng tải tĩnh:
Q
t
=X
0
F
r
+Y
0
F
a
Với X
0
, Y
0
: Hệ số tải trọng hớng tâm và tải trọng dọc trục (Bảng11.6[1]).

Với ổ đũa côn có: X
0
=0,5; Y
0
=0,22cotg= 0,22cotg(12,00
0
)=1,035
Q
t
=0,5.0,5.422,7+1,035.1517,44=1676,23(N) 1,7kN<C
0
Các thông số của ổ:
Nguyễn Năng Quang Lớp CTM2-K45 Trang 35
Thuyết minh đồ án chi tiết máy
Kí hiệu d(mm) D(mm) d
1
(mm) D
1
(mm) B(mm) C
1
(mm)
7606 30 72 55,5 50 27 23
T(mm) r(mm) r
1
(mm)

C(kN) C
0
(kN)
28,75 2,0 0,8 12,00

0
61,3 51,0
2.5. Chọn then cho trục I
Kích thớc rãnh then trên trục ở đoạn lắp mayơ khớp nối (Bảng 9.1a[1]):
d=25mm Chiều rộng rãnh then b=8 (mm),
Chiều sâu rãnh then t=4 (mm),
Chiều dài rãnh then l
t
=30 (mm),
Rãnh then đợc phay bằng dao phay đĩa, tải trọng va đập, dạng lắp cố định.
Kiểm tra điều kiện bền dập:
( )
MPa,

.,.
tdl
T
t
d
787
43025
10631122
3
1
===
Với [
d
] =27(MPa) (mayơ làm bằng gang, tra bảng 9.5[1])

d

<[
d
].
3. Trục II
Các thông số:
Nguyễn Năng Quang Lớp CTM2-K45 Trang 36
Thuyết minh đồ án chi tiết máy
l
12
=67 mm; l
22
=117 mm; l
32
=184 mm; n
2
=186,24v/ph;
d
2
=50,4mm; d
2
=50,4mm; T
2
= 142,71.10
3
Nmm;
F
t2
=1461,44N; F
a2
=461,51N; F

r2
=548,30N;
F
t3
=7847,05N; F
a3
=1917,31N; F
r3
=3026,8N;
3.1. Tính phản lực tại các gối tựa:
Theo 0y:
( )
( )
( )
N,,,,FFFF
FFFFYF
N,
,
,.,.,
l
d
Fl.Fl.F
F
d
Fl.Fl.Fl.Fm
yrty
rtyy
art
y
arty

07296128543430548057847
00
285434
184
2
3195
514616730548117057847
2
0
2
0
1230
2310
32
2
2122223
1
2
21222233210
=+=+=
=+=
=
++
=
++
=
==


Mô men tại các mặt cắt:

M
0x
=M
1x
=0;
M
2x
=F
0y
l
32
+0,5F
a2
d
2
=
=2961,07.67 + 0,5.461,51.195,3=243473,55 (Nmm)
M
3x
=F
1y
.(l
32
-l
22
)=5434,28.(184-117)=364096,76 (Nmm).
T ơng tự theo 0x:
( )
N,
.,.,.,

l
l.F
d
.FlF
F
l.F
d
.FlFl.Fm
tar
x
tarx
01910
184
67441461
2
105
3191711783026
2
0
2
0
32
122
3
3223
1
122
3
32233210
=

+
=
+
=
=+=

( )
( )
N,,,,
FFFF
FFFFXF
xtrx
trxx
3125780191051146183026
00
1230
2310
=+=
+=
=+=

Nguyễn Năng Quang Lớp CTM2-K45 Trang 37
Thuyết minh đồ án chi tiết máy
Mô men tại các mặt cắt:
M
0y
=M
1y
=0;
M

2y
=F
0x
l
12
=2578,31.67=172746,77 (Nmm);
M
3y
=F
1x
(l
32
-l
22
)+0,5F
a3
d
3

=1910,0.(184-117)+0,5.1917,3.105=228628,25 (Nmm).
Vậy ta có biểu đồ Mômen nh hình vẽ.
Nguyễn Năng Quang Lớp CTM2-K45 Trang 38
40
40
35
35
l
12
l
22

l
32
Biểu đồ mô men trục II
243473,55
364089,76
M
x
2
F
a3
F
0x
F
1x
0 F
r2
F
a3
F
t3
F
a2
F
t2
F
0y
F
0y
1
3

172746,77
228628,25
M
y
142,71.10
3
T
ThuyÕt minh ®å ¸n chi tiÕt m¸y
3.2. X¸c ®Þnh c¸c kÝch thíc t¹i c¸c m¾t c¾t:
- T¹i m¾t c¾t qua b¸nh vÝt (m¾t c¾t 2):
NguyÔn N¨ng Quang Líp CTM2-K45 Trang 39
Thuyết minh đồ án chi tiết máy
( )
Nmm.,
).,.(,),(),(
T,MMM
yxtd
3
2322
2
21
2
2
2
22
1020323
10971427507717274655243473
750
=
++=

=++=
Đờng kính tại mắt cắt 2:
( )
mm,
.,
.,
][,
M
d
td
938
5510
1020323
10
3
3
3
2
22
==

=
- Tơng tự ta xác định đợc các kích thớc tại các mắt cắt khác:
d
20
= d
21
=0;
d
23

=43,3mm.
Chọn theo kết cấu:
d
0
= d
1
=35mm;
d
2
= d
3
= 40mm.
3.3. Kiểm nghiệm độ bền mỏi của trục tại các mặt cắt nguy hiểm:
Ta có:
]S[
SS
S.S
S
jj
jj
j

+
=


22
Trong đó:
mjajdj
j

mjajdj
j
k
S
k
S
+

=
+

=






1
1
Bộ truyền quay một chiều trục quay ứng suất uốn thay đổi theo chu kỳ
đối xứng, mô men xoắn thay đổi theo chu kỳ mạch động. Với trục làm bằng thép
các bon có
b
=600MPa nên:

-1
=0,436
b
=0,43.600=261,60 (MPa);

-1
=0,58
-1
=0,58.261,60=151,72 (MPa).


=0,05;

=0 Hệ số ảnh hởng của ứng suất trung bình (Bảng 10-7);
k

dj
=(k

/

+k
x
-1)/k
y
Nguyễn Năng Quang Lớp CTM2-K45 Trang 40
Thuyết minh đồ án chi tiết máy
k

dj
=(k

/

+k
x
-1)/k
y
Hệ số tập trung ứng suất do trạng thái bề mặt: k
x
=1,06 (Bảng 10-8);
Hệ số tăng bền: k
y
=1,65.
k

, k

: Hệ số tập trung ứng suất thực tế khi uốn và khi xoắn (Bảng 10-9); rãnh
then và dùng dao phay đĩa để gia công rãnh then: k

=1,46; k

=1,54.


,


: Hệ số kích thớc phụ thuộc vào đờng kính trục (Bảng 10-10);
d=40mm

=0,85,

=0,78.
ứng suất trên trục:
j
j
mjaj
mj
j
j
maxaj
W
T
W
M
0
2
0
==
=
==
Với:
22
yjxjj
MMM +=

( ) ( )
j
jj
j
j
jj

j
d
tdbtd
W;
d
tdbtd
W
216232
2
11
3
0
2
11
3



=



=
Trong đó b, t
1
: là chiều rộng và chiều sâu rãnh then (Bảng 9.1a).
d=40mm b=12mm, t
1
=5mm
Thay số ta tính đợc tại mắt cắt 3:

( )
( ) ( )
( )
( )
( ) ( )
( )
3
23
2
11
3
3
03
3
23
2
11
3
3
3
6211647
402
540512
16
40
216
445364
402
540512
32

40
232
mm,
.
.
d
tdbt
d
W
mm,
.
.
d
tdbt
d
W
j
j
j
j
=



=



=
=

=



=
( ) ( ) ( )
Nmm,,,MMM
yx
73447338252 2862876364096
22
2
3
2
33
=+=+=
Nguyễn Năng Quang Lớp CTM2-K45 Trang 41
Thuyết minh đồ án chi tiết máy
( )
( )
2
3
02
2
22
2
2
2

2
136
62116472
1071142
2
3983
445364
73447338
mmN,
,.
.,
W
T
mmN,
,
,
W
M
ma
maxa
====
====
k

d2
=(k

/

+k

x
-1)/k
y
=(1.46/0,85+1,06-1)/1,65=1,07
k

d2
=(k

/

+k
x
-1)/k
y
=(1,54/0,78+1,06-1)/1,65=1,23
0820
0136231
70151
92
03983071
60261
222
1
2
222
1
2
,
,.,

,
k
S
,
,.,
,
k
S
mad
mad
=
+
=
+

=
=
+
=
+

=







]S[,

,,
,.,
SS
S.S
S >=
+
=
+
=


82
082092
082092
222
3
2
3
33
3
Tại mặt cắt nguy hiểm nhất trục đủ bền. Trục đủ bền và không cần
kiểm tra độ cứng vững của trục.
3.4. Chọn ổ cho trục II
Lực hớng tâm tác dụng lên ổ:
( )
( )
N,,,FFF
N,,,FFF
yxr
yxr

17576028543 401917
273926072961312578
222
1
2
11
222
0
2
00
=+=+=
=+=+=
Lực dọc trục
F
at
= F
a3
- F
a2
=1917,31 - 461,51= 1455,8(N).
Nguyễn Năng Quang Lớp CTM2-K45 Trang 42
F
r0
F
r1
1
0 F
S0
F
at

F
S1
Sơ đồ đặt lực
Thuyết minh đồ án chi tiết máy
Chọn sơ bộ ổ theo đờng kính ngõng trục: với d =35mm chọn ổ cỡ trung rộng
có các thông số sau: C=71,6kN; C
0
=61,5kN; =11,17
0.
.
Lực dọc trục do lực hớng tâm gây ra:
F
S
=0,83.e.F
r
;
Với e=1,5tg=1,5tg(11,17
0
)=0,296;
F
0S
=0,83.e.F
0r
=0,83.0,296.3926,27=964,61(N).
F
1S
=0,83.e.F
1r
=0,83.0,296.5760,17=1415,16(N).
( )

( )
( )
N,FF
FN,,,FFF
)N(,FF
FN,,,FFF
Sa
SatSa
Sa
SatSa
412420
4124208145561964
61964
644081455161415
11
101
00
010
==
>=+=+=
==
<===


Kiểm tra ổ theo khả năng tải động:
C
đ
=Q.L
1/m
Trong đó: L=60.10

6
.n.l
h
=60.10
6
.186,24.15000=167,616; m=10/3.
Tải trọng quy ớc: Q=(XVF
r
+YF
a
)k
t
k
đ
V: Hệ số ảnh hởng của vòng nào quay; Vòng trong quay V=1;
k
t
: Hệ số ảnh hởng nhiệt độ: k
t
=1
k
đ
: Hệ số ảnh hởng tải trọng động k
đ
=1,6 (Tải trọng va đập vừa).



=
=

<==
0
1
2460
2739261
61964
0
0
Y
X
e,
,.
,
VF
F
r
a
( )
.
,,gcot,gcot,Y
;,X
e,
,.
,
VF
F
r
a

===
=
>==
026217114040
40
4200
1757601
412420
0
1
1
Q=(XVF
r
+YF
a
)k
t
k
đ
Q
1
=(1.1.3926,27 +0).1,12.1,6=7475,62(N) 7,5 (kN);
Q
2
=(0,4.1.5760,17 +2,026.2420,41).1,12.1,6=13742,12(N) 14 (kN);
Kiểm tra ổ theo khả năng tải động của ổ chịu tải trọng lớn hơn:
C
đ
=Q.L

1/m
C
đ1
=14.(167,616)
0,3
=65 kN<C;
0
0
19
671
671165
,
,
,,
C
CC
C
d
=

=

=
thoả mãn
Nguyễn Năng Quang Lớp CTM2-K45 Trang 43
Thuyết minh đồ án chi tiết máy
Kiểm tra khả năng tải tĩnh:
Q
t
=X

0
F
r
+Y
0
F
a
Với X
0
, Y
0
: Hệ số tải trọng hớng tâm và tải trọng dọc trục (Bảng11.6[1]).
Với ổ đũa côn có: X
0
=0,5; Y
0
=0,22cotg= 0,22cotg(11,17
0
) 1,12
Q
t
=.0,5.5760,17+1,12.2420,41=5600(N) =5,6 kN<C
0
Các thông số của ổ:
Kí hiệu d(mm) D(mm) d
1
(mm) D
1
(mm) B(mm) C
1

(mm)
7607 35 80 56,5 61,5 33 27
T(mm) r(mm) r
1
(mm)

C(kN) C
0
(kN)
32,75 2,5 0,8 11,17
0
71,6 61,5
4.5. Chọn loại then cho trục II
Kích thớc rãnh then trên trục ở đoạn lắp mayơ khớp nối (Bảng 9.1a[1]):
d=40 mm Chiều rộng rãnh then b=12 (mm),
Chiều sâu rãnh then t=5 (mm),
Chiều dài rãnh then l
t
=60 (mm),
Rãnh then đợc phay bằng dao phay đĩa, tải trọng va đập, dạng lắp cố định.
Kiểm tra điều kiện bền dập:
( )
MPa

.,.
tdl
T
t
d
24

56040
109714222
3
1
===
Với [
d
] =27(MPa) (mayơ làm bằng gang, tra bảng 9.5[1])

d
<[
d
].
4. Trục III
Nguyễn Năng Quang Lớp CTM2-K45 Trang 44
Thuyết minh đồ án chi tiết máy
Các thông số:
l
13
=117 mm; l
33
=184 mm; l
23
=85 mm; n
3
=62,08v/ph;
d
4
=315mm; T
3

= 411,97.10
3
Nmm;
F
t4
=7847,05N; F
a4
=1917,31N; F
r4
=3026,8N;
F
x
=4687,42(N); =37,28
0
; =11,38
0

=+=37,28
0
+11,38
0
=48,66
0
.
4.1. Tính phản lực tại các gối tựa:
Theo 0y:
( )
( )
( )
( )

( )
( )
N
FFFF
FFFFYF
N
l
llF
d
FlF
F
llF
d
FlFlFm
xryy
xryy
xar
y
xary
54,1871
66,48cos42,468780,302650,7994
cos
0cos0
28,8092
184
)85184.(66,48cos.42,4687
2
315
.31,1917117.80,3026
.cos

2
.
0.cos
2
0
0
410
401
0
33
2333
4
4134
1
2333
4
41343310
=
=
=
==
=
+++
=
+++
=
=+=

Mô men tại các mặt cắt:
M
0x
= M
3x
= 0;
M
1x
=F
x
.cos.l
23
=4687,42.cos48,66
0
.85=263173,83 (Nmm);
M
2x
=F
0y
l
13
=1871,54.117=218970,18 (Nmm);
Bớc nhảy:
( )
Nmm,, 33301976
2
315

311917
4
==
2
d
F
a4
T ơng tự theo 0x:
Nguyễn Năng Quang Lớp CTM2-K45 Trang 45
Thuyết minh đồ án chi tiết máy
( )
( )
( )
( )
N
l
lFllF
F
llFlFlFm
tx
x
xxt
41,155
184
117.05,784785184.66,48sin.42,4687
.
0sin 0
0
33
1342333

1
23333311340
=
+
=
=
+
=
=++=


( )
( )
N
FFFF
FFFFXF
xxtx
xtxx
31,4172
41,15566,48sin.42,468705,7847
sin
0sin0
0
140
410
=
=
=
=+=

Mô men tại các mặt cắt:
M
0y
=M
3y
=0;
M
1y
=F
x
sin.l
23
=4687,42.sin48,66
0
.85=299143,04 (Nmm)
M
2y
=F
0x
l
13
=4172,12.117=488138,04 (Nmm);
Vậy ta có biểu đồ Mômen nh hình vẽ.
Nguyễn Năng Quang Lớp CTM2-K45 Trang 46
F
0x
F
1x

0
F
r4

F
a4
F
t4
F
1y
F
0y
1
3
F
x
2
l
12
l
33
l
23
218970,18
23173,83
M
x
485798,04
299143,04
M

y
411,97.10
3
T
50
45
45
40
Biểu đồ mô men trục III
ThuyÕt minh ®å ¸n chi tiÕt m¸y
4.2. X¸c ®Þnh c¸c kÝch thíc t¹i c¸c m¾t c¾t:
NguyÔn N¨ng Quang Líp CTM2-K45 Trang 47
Thuyết minh đồ án chi tiết máy
- Tại mặt cắt qua bánh răng lớn (mắt cắt 2):
( )
Nmm
TMMM
yxtd
3
2322
2
3
2
2
2
22
10.28,641
)10.97,411.(75,0)04,485798()18,218970(
75,0
=

++=
=++=
Đờng kính tại mắt cắt 2:
( )
mm
M
d
td
9,48
55.1,0
10.28,641
][1,0
3
3
3
2
23
===

- Tơng tự ta xác định đợc các kích thớc tại các mắt cắt khác:
d
03
= 0;
d
13
=46mm.
d
13
=40,2mm.
Chọn theo kết cấu:

d
0
= d
1
=45mm;
d
2
= 50mm.
d
3
= 40mm.
4.3. Kiểm nghiệm độ bền mỏi của trục tại các mặt cắt nguy hiểm:
Từ biểu đồ mô men ta thấy mặt cắt nguy hiểm nhất tại mặt cắt qua bánh răng
nhỏ (mặt cắt 3):
Ta có:
]S[
SS
S.S
S
jj
jj
j

+
=


22
Trong đó:
mjajdj

j
mjajdj
j
k
S
k
S
+

=
+

=






1
1
Nguyễn Năng Quang Lớp CTM2-K45 Trang 48
Thuyết minh đồ án chi tiết máy
Bộ truyền quay một chiều trục quay ứng suất uốn thay đổi theo chu kỳ
đối xứng, mô men xoắn thay đổi theo chu kỳ mạch động. Với trục làm bằng thép
các bon có
b
=600MPa nên:

-1

=0,436
b
=0,43.600=261,60 (MPa);

-1
=0,58
-1
=0,58.261,60=151,72 (MPa).


=0,05;

=0 Hệ số ảnh hởng của ứng suất trung bình (Bảng 10-7);
k

dj
=(k

/

+k
x
-1)/k
y
k

dj
=(k

/

+k
x
-1)/k
y
Hệ số tập trung ứng suất do trạng thái bề mặt: k
x
=1,06 (Bảng 10-8);
Hệ số tăng bền: k
y
=1,65.
k

, k

: Hệ số tập trung ứng suất thực tế khi uốn và khi xoắn (Bảng 10-9); rãnh
then và dùng dao phay đĩa để gia công rãnh then: k

=1,46; k

=1,54.


,


: Hệ số kích thớc phụ thuộc vào đờng kính trục (Bảng 10-10);
Ví dụ: d=40mm

=0,85,

=0,78.
ứng suất trên trục:
j
j
mjaj
mj
j
j
maxaj
W
T
W
M
0
2
0
==
=
==
Với:
22
yjxjj
MMM +=
Nếu trục có rãnh then:
( ) ( )
j
jj
j
j

jj
j
d
tdbtd
W;
d
tdbtd
W
216232
2
11
3
0
2
11
3



=



=
Trong đó b, t
1
: là chiều rộng và chiều sâu rãnh then (Bảng 9.1a).
Ví dụ: d=50mm b=12mm, t
1
=5mm

Trục trơn:
.
d
W;
d
W
j
j
j
j
1632
3
0
3

=

=
Nguyễn Năng Quang Lớp CTM2-K45 Trang 49
Thuyết minh đồ án chi tiết máy
Thay số ta tính đợc tại mắt cắt 1:
( )
( )
( )
( )
3
3
3
1
01

3
3
3
1
1
3712566
16
40
16
196283
32
40
32
mm,
d
W
mm,
d
W
=

=

=
=

=

=
( ) ( ) ( )

Nmm,,,
MMM
yx
70398430313 040507257488
22
2
1
2
11
=+=
+=
( )
( )
2
3
01
3
11
2
1
1
max1
39,16
37,12566.2
10.97,411
2
42,63
185,6283
70,398430
mmN

W
T
mmN
W
M
ma
a
====
====


k

d1
=(k

/

+k
x
-1)/k
y
=(1.85/0,85+1,06-1)/1,65=1,36
k

d1
=(k

/

+k
x
-1)/k
y
=(1.40/0,78+1,06-1)/1,65=1,12
268
03916121
70151
033
04263361
60261
111
1
1
111
1
1
,
,.,
,
k
S
,
,.,
,
k
S
mad
mad
=

+
=
+

=
=
+
=
+

=






]S[,
,,
,.,
SS
S.S
S >=
+
=
+
=


82

268033
268033
222
1
2
1
11
1
Tơng tự ta kiểm tra độ bền mỏi tại các mặt cắt:
Tiết diện thứ
Đờng kính Hệ số an toàn
d(mm)
S S
S
2 50 3,1 13,2 3,0
3 35 2,66 2,66
Mặc dù tại một số mặt cắt trục hơi thừa bền nhng do điều kiện kết cấu và
thoả mãn điều kiện bền của một số chi tiết lắp ới nó.
Nguyễn Năng Quang Lớp CTM2-K45 Trang 50