THIẾT KẾ HỆ DẪN ĐỘNG BĂNG TẢI VỚI CÁC THÔNG SỐ VỀ THỜI GIAN LÀM VIỆC, TẢI TRỌNG, CÁC THÔNG SỐ LÀM VIỆC

Lời nói đầu
Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí là nội dung không thể thiếu trong chơng
trình đào kỹ s cơ khí nhằm giúp Sinh Viên (Học Viên) có đợc những kiến thức cơ sở
về kết cấu máy.
Nội dung đồ án là thiết kế một hệ dẫn động băng tải với các thông số về thời gian
làm việc, tải trọng, điều kiện làm việcVới mục đích đó yêu cầu ngời học viên cần sử
dụng tổng hợp các kiến thức đợc học về: Nguyên lý máy, Cơ lý thuyết, Chi tiết máy,
Sức bền vật liệu, Vật liệu học,và các công cụ khác nh Kỹ năng sử dụng các phần
mềm trợ giúp thiết kế nh: Maple, Mechanical Desktop, AutoCAD, Matlab,
để có thể nâng cac năng suât tính toán.
Với mục đích và yêu cầu này trong đồ án em đã thiết kế đợc Hệ dẫn động băng tảI
với kết cấu nh bản vẽ chế tạo. Trong quá trính tính toán các kết quả đã đợc đa vào thử
lại trên phần mềm trơ giúp thiết kế cơ khí Mechanical Desktop 6.0. tuy nhiên do mới
làm quen với việc hoạt động độc lập trong tính toán thiết kế nên chắc chắn đồ án
không thể tránh khỏi những sai sót nhỏ. Em rất mong đợc sự chỉ bảo của các thầy
giáo cũng nh các bạn để đồ án đạt đợc tính thực tế cao nhất.
Em xin chân thành cảm ơn !
Ngày 12 tháng 04 năm 2003
Học viên

Dơng Văn Thạch

CHƯƠNG I :
tính chọn động cơ và các tham số chung
I/ Các thông số chung.
+ Thời gian làm việc của các bộ truyền và động cơ:
t = 7ì2ì26ì12ì14 = 61152 h
Công suất trên trục băng tải:


Plv =

F .v
1000

=

3700.1,05
= 3,885 N
1000

+Trong đó : F Lực kéo băng tải. (N)
V- Vận tốc băng tải (m/s)
+ Mômen xoắn của băng tải khi làm việc toàn tải:
T = Tlv =
+ Tốc độ quay băng tải:
nlv =

PìD
4286 ì 300
=
3
2 ì 10
2 ì 10 3

60000 ì 1,05
60000 ì
=
3,14 ì 300
ìD

= 642,9 Nm
= 66,879 v/ph

+Trong đó :
: vận tốc băng tải (m/s)
D : đờng kính tang quay (mm)
+ Hiệu suất làm việc của các bộ phận của hệ thống và hệ thống:
- Hiệu suất của khớp nối
:
k =1
- Hiệu suất của bộ truyền đai
:
đ = 0,95
- Hiệu suất bộ truyền trục vít bánh vít :
tv = 0,87
- Hiệu suất ổ lăn
:
ô = 0,99
2
3
Hiệu suất hệ thống : = kì đ ì tvì ô
= 1 ì 0,95 ì 0,87 ì 0,994 = 0,794
II/ Tính chọn động cơ điện.
+ Công suất đẳng trị băng tải:
Pđtbt =

t1 .P 21 + t 2 .P 2 2
=
t1 + t 2

0,5.t.P 2 + 0,5.t.(0,8.P) 2 = 0,949.P = 3.518 KW
lv
t

+ Công suất đẳng trị động cơ:
Pđtđc =

1


ì Pđtbt =

3,158
=4,4312 KW
0,794

III/ Chọn động cơ.
Động cơ cần chọn phải đảm bảo yêu cầu sau:
P đc P đtđc = 4,4312 KW
Tra bảng và căn cứ vào chế độ tải trọng & hoạt động chọn loại động cơ:
4A100L2Y3
Số liệu động cơ
Kiểu Đ/C

P đc

4A100L2Y3 5,5 KW
IV/ Kiểm tra động cơ.

nđc

đ/c

Tmax/Tdn

TK/Tdn

dđ/c

2880v/ph

87,5 %

2,2

2,0

28 mm


Tmax
1,4.T
= 2,2 >
= 1,4
Tdn
T
TK
1,4.T
= 2,0 >
= 1,4

Tdn
T

Động cơ đã chọn thoả mãn điều kiện làm việc.
V/ Phân phối tỷ số truyền.
1.
Tính tỷ số truyền toàn bộ hệ thống.
n dc

2.

2922

u = n =
= 43,6
67
bt
Tính tỷ số truyền của từng bộ truyền.
Chọn tỷ số truyền của bộ truyền đai
: uđ = 3,5
tỷ số truyền của bộ truyền trục vít : utv = 12,30
Tỷ số truyền của hệ thống :
u = uđ ì utv = 43,063

VI/ Tính toán các số liệu khác.
1. Đánh số trục. ( hình vẽ dới đây)

2. Tính toán trên trục.
+ Trục 0:
Po = Pđtđc ì K ì ô = 4,387 KW

n0 = nđc =2880 v/ph
T0 = 9,55ì 106ì Po /no = 14546,5 Nmm
+ Trục I:
P1 = P1 ì K ì đ = 4,126 KW
n1 = n1 /uđ = 822,86v/ph
TI = 9,55.106 ì PI/nI = 47,884 Nmm
+ Trục II:
PII = PI ì TV ì ô = 3,555 KW
nII = nI/uTV = 66,877 v/ph


TII = 9,55.106 ì PII/nII = 507445 Nmm
Kết luận:
Trục Đ/cơ
T/Số
5,5

Pi

0

I

II

4,387

4,126

3,555

3,5

ui
ni
Txoắn

12,304

2880

2880

822,857

14546,5

14546,5 47884

66,877
507445

CHƯƠNG II:
THIếT Kế Bộ TRUYềN ĐAI
I/ Chọn loại đai.
Dựa vào điều kiện làm việc của đai chọn:
Đai thang - Vải cao su Tiết diện O.
II/ Tính toán thiết kế.
1. Chọn đờng kính bánh đai nhỏ.
d1= 100 mm

Chọn hệ số trợt =0,02
Đờng kính đai lớn d2= d1.uđ.(1- ) = 357,143 mm
Theo TCVN 2332-78 & TCVN 2342-78 chọn đờng kính bánh đai lớn d2= 355 mm
2. Kiểm tra tỷ số truyền thực tế.
d2
= 3,625
d1 .(1 )
ut u d
u = u = 3,57 % < 4%
d

ut =

3. Vận tốc của đai.
v=

3,14.100.2880
.d1 .no
=
= 15,072 m/s
60000
60000

4. Số vòng quay trong 1 phút của trục bị dẫn.
n2 =

d1 .no .(1 ) 100.2880.(1 0,02)
=
= 795,04 v/ph
d2

355

5. Chọn sơ bộ đờng kính của trục.


a min
= 0,975 amin = 0,975d2 = 346,125 mm
d2

Chiều dài đai: L = 2.a + 0,5..(d1 + d2) + a.(d2 - d1)2/4 = 1453,566 mm
Theo TCVN 2332-78 chọn L =1600 mm
6. Khoảng cách trục theo chiều dàI tiêu chuẩn L.
2
2
a = + 8.

4

= L - .(d1 + d 2 ) = 949,5

với

2

=

d 2 d1
= 137,5
2

a = 423,64 mm
7. Nghiệm số vòng chạy của đai trong một giây.
i=

15,072
v
=
= 9,4 >iMax =10 s-1
1,6
L

8. Tính góc ôm của bánh nhỏ:

57,3 o.( d 2 d1 )
1 = 180 = 145,69o > min = 120o
a
o

9. Các hệ số.
- Hệ số tải trọng kđ = : kđ = 1,1
- Hệ số kể đến sự ảnh hởng của góc ôm (Bảng4.15)
: C= 0,9
- Hệ số kể đến sự ảnh hởng của chiều dài dai (Bảng 4.16):
: C= 0,9
- Hệ số kể đến sự ảnh hởng của tỉ số truyền(Bảng 4.17):
: Cu= 0,9
- Hệ số kể đến sự ảnh hởng của sự phân bố không đều của tải trọng(Bảng 4.18):
C= 0,9
-Công suất cho phép của một dây đai (Bảng 4.19)
[Po] =1,654 KW

14. Số dây đai cần thiết.
1
P
.
C z C C u C l [Po]

Z=

= 2,851 Chọn Z = 3

15. Lực căng ban đầu của một đai.
Fo =
16. Tác dụng lên trục.

780
. P + qm.v2 = 05,628 N
.C .Ct .Z

Fr = 2.Fo.Z.sin(
17. Tính ứng suất uốn.

1
) = 605,57 N
2

2 yo

2.2,1

u = E. d = 90.

= 3,78 Mpa
100
1
18. Tính ứng suất do lực li tâm.
F

v = v = 6,193 Mpa
A
19. ứng suất kéo & tuổi thọ của đai.
Fo

[q ]

K = b .h + o + v
2.h
tt


=

Fo
A

10 3
. [Po] + v = 6,850 Mpa
v.btt .2h

+

max = K + u = 3,78 + 8,548= 12,33 Mpa

lại có u = 3,5 & K/u > 0,5 u = 2
y = 9 MPa, m =11
y
t h =
Max

m


10 7 vu

3600( v L ) Z b
10 7.2
9
th = ( 6,85 )11. 3600.(15,072 ).3 = 3959.375 h
1,6

Với tuổi thọ nh vậy ,trong thời gian làm việc của hệ thống số lần phải thay đai là:
Số lần thay đai =

61152
15
3959,375

lần.

20. Tính bề rộng bánh đai.
B = ( Z-1).t + 2.e = 2.12 + 2.8 = 40 mm
Chơng III:

bộ truyền trục vít- bánh vít
I/ Chọn vật liệu.
Vận tốc trợt sơ bộ
Vsb = 4,5.10-4.n tv. 3 Ttv =4,5.10-4.822,86. 3 507,445 =2,95 m/s < 5 m/s
Vật liệu bánh vít : Đồng thanh nhôm- sắt( Không thiếc )
Vật liệu trục vít : Thép 45, tôi bề mặt đạt HRC45
II/ Xác định các ứng suất cho phép:
1. Bánh vít đồng thanh nhôm- sắt, đúc li tâm có:
b = 600 MPa, ch = 200 MPa
2. Với cặp vật liệu trục vít- bánh vít nh trên theo bảng 7.2 ta có:
[]H = 181,5 MPa
3. Bộ truyền quay hai chiều nên:
[]Fo = 0,16.b = 166 MPa
KFL =

9

10 6
= 0,578
N FE

Với NFE = 60.66,877.61152.(19.0,5 + 0,89.0,5) = 1,4.108
[]F = KFL.[]FO = 46,24 MPa
4. Các giá trị ứng suất cho phép:

III/ Tính thiết kế.

[]Hmax = 2.ch = 400 MPa
[]Fmax = 0,8.ch = 160 MPa

1. khoảng cách trục:
170

T .K

2
2
H
aw ( z2 + q). 3 ( z .[ ] ) . q
H
2
Trong đó:Hệ số tải trọng: KH = 1,2;
Z1 = 4 Z2 = utv.Z1 = 49,216 chọn Z2 = 49
TV= 0,9;
Mô men xoắn trên trục bánh vít :
T2=50744(N.mm)
q = 0,3.Z2 = 15 Theo TCVN trong bảng 7.3
aw = 157,72 m
2. Modul của trục vít:

m=

2.a w
= 5 mm
q + Z2

Chọn modul tiêu chuẩn
aw =

m = 5 mmm

m
.(q + Z2) = 160 mm
2

3. Hệ số dịch chỉnh:
x=

1
165 1
aw
- .(q + Z2 ) =
- . (15 + 49) = 0 mm
2
5
2
m

IV/ Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc.
1. Vận tốc trợt.
vs = .dw.n1/60000.cos(w)
trong đó:
Z1

w = arctg q + 2.x = 14,931o

dw = ( q + 2.x).m = 75 mm
vs = 3,34 m/s < 5 m/s Bộ truyền đảm bảo.
2. Hiệu suất thực của bộ truyền.

= 0,95.tg(w)/tg(w + )
: góc ma sát đợc tra trong ( bảng 7.4)
vs = 3,34 m/s = 2,478o
tv = 0,808
4. Hệ số kể tải trọng (Theo công thức 7-24)
KH = KH . KHv
Theo bảng 7-7 :Do Vs = 3,34 m/s
Nên HHV =1,208
KH = 1 + (

T2 m
Z2 3
) . 1 T

2 max



= 1,005


:hệ số biến dạng của trục vít tra trong bảng 7-5
=137,5
T2 m :mô men xoắn trung bìnhtrên trục bánh vít


T2 m =456,7095 N
T2 max =507,445 N

KH = KHV . KH = 1,214

4. ứng suất tiếp xúc theo công thức 7-19 :
170 Z 2 + q 3 T2 .K H
.
H = Z .
= 177,397 MPa < []H = 181,5 MPa
2
q
aw

5. Kiểm nghiệm độ bền uốn.
F = 1,4.T2.YF.KF/(b2.d2.mn) << []

+Chiều rộng bánh vít theo công thức trong bảng 7-9:
Z1 = 4; b2 0,67.da1 =56,95
(da1= m.(q + 2) = 5.(15 +2) = 85 mm)
Chọn b2 = 56 mm.
+Zv = Z2/cos3() = 49/cos3(14,391) = 53,918
YF = 1,404
+KF = KH = 1,214
Mô đun pháp của răng bánh vít : mn =m.cos(W)=4,483
Ta có: F = 1,4.T2.YF.KF/(b2.d2.mn) 18,22 MPa < []F = 46,24 MPa.
Vậy điều kiện uốn thoả mãn.
6. Kiểm nghiệm độ bền quá tải (theo công thức 7-27 và 7-28) :
Hqt = H . K qt [ H ] Max
Fqt = F .K qt [ F ] Max
theo công thức 7-14 :
[ H ] Max =2. ch =2.200=400 MPa
[ F ] Max =0,8. ch =0,8.200=160 MPa
Hqt =177,397 . 1,4 = 209,899 [ H ] Max
Fqt =18,129 .1,4 = 25,057 [ F ] Max

6. Các thông số cơ bản của bộ truyền.
+ Góc ôm
+
+
+
+

Modul
Khoảng cách trục
Hệ số dịch chỉnh
Đờng kính vòng chia

+ Đờng kính vòng lăn
+ Đờng kính vòng đỉnh
+ Đờng kính vòng đáy



b2



= arcsin d 0,5.m =42,749o
a1

m = 5 mm
aw = 160 mm
x = 0 mm
d 1 = q.m = 75 mm
d2 = m.Z2 = 245 mm

d W1 =75 mm
d W2 =245 mm
da1 = d 1 +2.m = 85 mm
da2= m(Z2 +2+2x)= 255 mm
df1 = (q 2,4).m =63 mm


df2 = (q 2,4 +2x) = 233 mm
+ Đờng kính ngoài của bánh vít
dam2 da2 + m = 260 mm
(chọn dam2 = 260 mm)
+ Chiều rộng bánh vít
b2 = 56 mm
+ Số răng
Z1 = 4, Z2 = 49
+ Chiều dàI phần cắt ren trên trục vít : b1 (11 +0,06.Z2 )m =69,7
Chọn b1 =75 mm
7. Tính lực tác dụng lên bộ truyền.
2.T1
= 1104,61 N
d w1
2.T
2.507445
= 2 =
= 4142,408 N
d w2
245

+ Ft1 = Fa2 =
+ Ft2= Fa1

+ Fr1 = Fr2 = Ft12. tgw
= 4142,408.tg 20o = 1507,71 N
Chiều các lực nh hình vẽ H2.

8. Tính nhiệt truyền động trục vít bánh vít.
Diện tích thoát nhiệt cần thiết của hộp giảm tốc:
1000.(1 )

A [ 0,7.K .(1 + ) + 0,3.K ]. .(t t ) .P1
t
tq
d
o

Trong đó:
t ck
t ck
1
p
.
t
+ = t i = T .0,6.t ck + 0,7.T .0,4.t ck = 0,88 = 1,136
p1
T
T

+ Chọn: Kt = 13 W/m2.oC; = 0,25
Ktq= 21 ; td = 70o ( TV đặt trên bánh vít ) ;
P1 = 5,31 KW ; = 0,839.

A 0,852 m2.
Chơng IV:
các TRụC TRUYềN động
I/ Tính các lực tác dụng lên trục của bộ truyền.

to = 20o ;


1. Trục 0:
+ Các lực tác dụng lên trục :
- Lực phụ khớp nối: Fk1
. Phơng, chiều, điểm đặt : nh hình vẽ
. Trị số : Fk1= (0,20,3).

2.To
= 409,775 N ( trong đó Dt là đờng kính vòng
Dt

tròn qua tâm các chốt của nối trục vòng đàn hồi, theo bảng 16.10a chọn D t =
63 mm )
- Lực do bộ truyền đai tác dụng lên trục Frđ1
Frđ1= 2.Fo.Z.Sin 1 = 605,57 N
2

+ Các lực này có Phơng, chiều, điểm đặt nh hình vẽ

+ Mômen xoắn : To= 14546,5 Nmm
+ Tốc độ quay: no= 2880 v/ph
+ Bộ truyền đợc đặt sao cho đờng nối tâm 2 bánh đai song song trục ox.
2. Trục I:

+ Các lực tác dụng lên trục:
- Lực bộ truyền đai tác dụng lên trục: Frđ1
. Lực này có phơng, chiều, điểm đặt nh trên hình vẽ.
. Về trị số:
Frđ1= 2.Fo.Z.Sin

1
= 506,57 N
2

- Lực ăn khớp : gồm 3 thành phần
. Lực dọc trục Fa1 = 2.T2 =

2.507445

d2

245

=4142,408 N

T2 mô men xoắn trên trục bánh vít
d2 - đờng kính vòng chia bánh vít
( Khi rời lực Fa11 về tâm trục thì ta đợc lực Fa11 và mômen Ma11 có chiều cùng
chiều với chiều của lực Fa11và trị số Ma11= Fa11.dw1/2 = 155328 Nmm).

. Lực vòng

Ft1 = Fa1 .tg ( + ) Fa1 .tg ( ) =

2.507445
75

=1104,61 N

góc vít = arctg[Z1/(q+2x)] =14,931 0
. Lực hớng tâm

Fa1 . cos
tg . cos Fa1tg =1507,731 N
cos( + )
:góc ma sát : 0
:góc prôfin trong mặt cắtdọc của trục vít : = 20 0

Fr11=

- Mômen trục T1 = 47884 Nmm


- Tốc độ quay của trục n1 = 822,86 v/ph
+ Các lực này có điểm đặt, phơng, chiều nh hình vẽ.
3. Trục II.
+ Các lực tác dụng lên trục:
- Lực phụ khớp nối FK2`
FK2=

2.T3
2.507445
= (0,20,3)
=3382,97 N ( theo bảng 16-10 : Dt = 90 mm )

Dt
90

- Lực ăn khớp : gồm 3 thành phần
. Lực vòng
Ft21 = Fa1 =4142,408 N
. Lực dọc trục
Fa21= Ft1 =1104,61 N
( Khi rời lực Fa21 về tâm trục thì ta đợc lực Fa21 và mômen Ma21 có chiều cùng chiều
với chiều của lực Fa21 và có trị số Ma21 = Fa21. dw2/2 = 135314,725 MPa).
. Lực hớng tâm Fr21= Fr1 =1507,731 N
. Mômen trục T2 = 507445 Nmm
. Tốc độ quay n2 = 66,877 v/ph
+ Các lực này có điểm đặt, phơng, chiều nh hình vẽ.
4. Trục III.
Các lực tác dụng lên trục:
- Lực phụ khớp nối FK2
- Lực của băng tải tác dụng lên trục bộ truyền.
II/ Tính sơ bộ kết cấu đờng kính trục và then.
Theo công thức
dK

3

TK
0,1.[ ]

Chọn vật liêu trục là: Thép 45 tôi cải thiện
có b = 750 MPa, ch = 450 MPa, độ rắn 45HRC , []=(1530) chọn []
= 16 MP

+ Trục 0:
do

3

14547
= 15,567 mm. Chọn trục có phần đầu nối với trục động cơ qua
0,21.16

khớp nối có đờng kính dkn = đc = 28 mm .Còn đờng kính trục ở tiết diện lắp ổ thì
chọn dol =30 mm.chọn 10đờng kính tại tiết diện lắp bánh đai là d0đ = 35 mm
+ Trục I:
d1

3

47884
= 24,64 mm. Chọn sơ bộ d1 = 25 mm.
0,1.16

+ Trục II:
d2

3

507445
= 54,127 mm. Chọn sơ bộ d2 = 55 mm.
0,1.16

III/ Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ.

1. Chiều rộng ổ lăn.(theo bảng 10-2)
- Trục 0 : d0l = 30 mm bo = 21 mm
- Trục I : d1 = 25 mm b1 = 17 mm
- Trục II: d2 = 55 mm b2= 29 mm
2. Chiều dài moay ơ các tiết máy truyền động trên trục.
- Trục 0:


Chiều dài moayơ nửa khớp nối ( Khớp nối vòng đàn hồi )
h01 = 2.do1 = 56 mm
Chiều dài moayơ bánh đai
h02= 1,5. do2 = 52,5 mm
- Trục I: Chiều dài moayơ bánh đai h11 = 1,5. d1= 37,5 mm
- Trục II:
Chiều dài moayơ bánh vít
h21= 1,5. d2= 1,5. 55 = 82,5 mm
Chiều dài moayơ khớp nối
h22= 2. d2= 2. 55 = 110 mm
- Trục III: Chiều dài moayơ băng tải h23 = 1,5. d2 = 1,5. 55 = 82,5 mm
5. Các khoảng cách. k1= 15mm; k2= 10 mm; k3= 5 mm; hn= 20 mm
- Trục 0: lc02 = 0,5.( h01 + b0) + k3 + hn = 63,5 mm
l01 = 2.l02 = b0 + l0b + 2.(k1 + k2 ) = 123,5 mm
Trục I:

l12 = lc12 = 0,5.( h11 + b1) + k3 + hn = 52,25 mm
l11 = dam2=260 mm
Với dam2 là đờng kính ngoài của bánh vít.
l13= l11/2 = 130 mm.

- Trục II: l22 = 0,5. (h21 + b2) + k1 + k2 = 80,75 mm

l21 = 2.l22 = 161,5 mm; lc22 = 0,5.(b2 + h22) + hn + k3 = 94,5 mm
l23 = l21 + lc22 = 256 mm


IV. Xác định đờng kính và chiều dài các đoạn trục của hộp giảm tốc.
1. Trục I:
a/ Sơ đồ trục, chi tiết quay và lực từ các chi tiết quay tác dụng lên trục đợc vẽ nh trên
hình vẽ.
b/ Tính phản lực các gối tựa.
Lực từ bộ truyền đai tác dụng lên trục :
Frđ1= 2.Fo.Z.Sin

1
= 506,57 N
2

+ Xét các lực trong mặt phẳng xoy: viết phơng trình cân bằng lực và phơng trình
cân bằng mômen cho các lực tác dụng lên trục ta đợc:
FYB = 653,687 N
FYA = 853,865 N
+ Xét các lực trong mặt phẳng oxz: viết phơng trình cân bằng lực và phơng trình
cân bằng mômen cho các lực tác dụng lên trục ta đợc:
FxA = 138,28 N
FxB = 459,76 N
Các lực này có điểm đặt, phơng, chiều nh trên hình vẽ
c/ Vẽ biểu đồ mômen uốn Mx, MY và mômen xoắn T. ( hình vẽ )


d/ Mômen uốn tổng MkJ và mômen tơng đơng MtđkJ tại các tiết diện J trên toàn bộ
chiều dài trục k.

Mtđ = M Y2 + M X2 + 0,75.TZ2 =
MtđC = MtđC = 0,75.T1ZC 2 = 0,75.47884 2 = 41468,76 m
MtđA= M YA2 + 0,75.T1ZA 2 = 49264,068
2
2
2
MtđD = M XD
+ M YD
+ 0,75.T1ZD = 135496,33 Nm
MtđB = 0
Đờng kính các đoạn trục:
d1C =
d1A=
d1D=

3

3

3

M tdC
=
0,1.[ ]

3

41468,76
= 18,74 mm
0,1.63

49264,068
= 19,85 mm
0,1.63
135496,33
= 27,8 mm
0,1.63

d1B = 0
Căn cứ vào các yêu cầu về độ bền, lắp ghép, công nghệ và theo các kích thớc
TCVN của trục và ổ ta chọn các đờng kính nh sau:
d1C= 20 mm.
d1A= 25 mm.
d1D= 40 mm.
d1B= 35 mm.
Trục vít có đờng kính vòng đỉnh 85 mm do vậy ta chế tạo trục vít gắn liền với trục,
và trục có kết cấu nh hình vẽ.


3.

Trục II.
(Căn cứ vào hệ các lực tác dụng trên trục vít ta xác định đợc hệ lực trên trục
bánh vít.Mặt khác trong trờng hợp này lực vòng Ft 2 lớn hơn lực hớng tâm nên ta
chỉ cần xét trờng hợp lực khớp nối Fkn 2 cùng phơng với lực vòng Ft 2 vì khi đó sẽ
tạo ra trạng thái nguy hiểm nhất cho trục bánh vít)
a/ Sơ đồ trục, chi tiết quay và lực từ các chi tiết quay tác dụng lên trục đợc vẽ nh trên
hình vẽ.
b/ Tính phản lực các gối tựa.
+ Xét các lực trong mặt phẳng oxy: viết phơng trình cân bằng lực và phơng trình

cân bằng mômen cho các lực tác dụng lên trục ta đợc:
FY2A = 84
N
FY2B = 1591,71 N
+ Xét các lực trong mặt phẳng oxz: viết phơng trình cân bằng lực và phơng trình
cân bằng mô men cho các lực tác dụng lên trục ta đợc:
FZ2B = 4050,71 N
FZ2A = 3291,7 N
Các lực này có điểm đặt, phơng, chiều nh trên hình vẽ
c/ Vẽ biểu đồ mômen uốn Mx, MY và mômen xoắn T. ( hình vẽ )
d/ Mômen uốn tổng MkJ và mômen tơng đơng MtđkJ tại các tiết diện J trên toàn bộ
hiều dài trục k.
M td = M Z2 + M Y2 + 0,75.M X2 (ở đây mô men M x đóng vai trò là mô men xoắn )
MtđC = 0,75M X2 = 439460,24 Nmm
2 = 561194 Nmm
MtđD = M YD 2 + M ZD 2 + 0,75.M XD
2
MtđA = M YA2 + 0,75.M ZA
= 543440,376 Nmm
MtđB = 0 Nmm


Đờng kính các đoạn trục:
d2A = 3

M tdA
= 24,646 mm
0,1.[ ]

d2C =

M tdC
= 38,165 mm
0,1.[ ]

3

d2D = 3

M tdD
= 44,66 mm
0,1.[ ]

Căn cứ vào các yêu cầu về độ bền, lắp ghép, công nghệ và theo các kích thớc
TCVN của trục và ổ ta chọn các đờng kính nh sau:
d2A = 45 mm.
d2D = 55 mm.
d2B = 45 mm
d2C = 40 mm.
Và trục có kết cấu nh hình vẽ.


V/ Tính kiểm nghiệm các trục về độ bền mỏi.
Điều kiện để trục đảm bảo đợc độ bền mỏi:
sj .sj

sj =

2

sj + sj

[ s]

2

- Tính -1,-1:
Với vật liệu là Thép 45 tôi cải thiện có b = 750 MPa
Nên -1 = 0,436. b = 327 MPa
-1 = 0,58. b = 435 MPa
theo bảng 10.6 có: = 0,1 ; = 0,05.
- Các trục của hộp giảm tốc đều quay, ứng suất uốn thay đổi theo chu kỳ đối xứng,
Mj

aJ = max = W , mj = 0.
j
Vì trục quay 1 chiều nên ứng suất xoắn thay đổi theo chu kỳ đối xứng, do đó

do đó

mj = 0 ; aj = TMax =

Tj
Woj

- Xác định hệ số an toàn ở các tiết diện nguy hiểm của trục: dựa theo kết cấu của
trục trên hình vẽ và biểu đồ mômen tơng ứng có thể thấy các tiết diện sau đây là các
tiết diện cần đợc kiểm tra về độ bền mỏi: 1A, 1C, 1D, 2A, 2C,2D.
- Chọn kiểu lắp ghép: các ổ lăn lắp trên trục theo k6, lắp bánh vít, nối trục theo k6
kết hợp với lắp then. Kích thớc của then ( tra từ bảng 9.1), trị số của mômen cản uốn

và mômen cản xoắn (tra từ bảng 10.6) ứng với các tiết diện trục nh sau:
Có một rãnh then : W j =
Woj =

.d 3j



32

.d 3j
16



b.t1 .(d j t1 ) 2
2d j
b.t1 .(d j t1 ) 2
2d j

Trục tiết diện tròn : W j = .d j

3

32
.d 3j
Woj =
32

Tiết

diện
1A
1C

ĐK trục

bìh

t1

W(mm3)

Wo(mm3)

25
20

6x6

3,5

1534
640,45

3068
1425,485


1D
2A

2C
2D

40
45
40
55

12ì8
16ì10

5
6

6283,2
8946,2
7611,3
14493

12566,37
17892,35
16557,5
30826,75

- Xác định các hệ số Kdj , Kdj đối với các tiết diện nguy hiểm:
+ Các trục đợc gia công trên máy tiện, tại các tiết diện nguy hiểm yêu cầu đạt
Ra = 2,5 0,63 àm, do đó theo bảng 10.8, hệ số tập trung ứng suất do trạng thái bề
mặt Kx = 1,08.
+ Không dùng các phơng pháp tăng bền bề mặt do đó hệ số tăng bền K = 1.
+ Theo bảng 10.12, khi dùng dao phay ngón, hệ số tập trung ứng suất tại rãnh then

ứng với vật liệu có b = 750 MPa là K = 1,95; K = 1,8
Theo bảng 10.10 tra hệ số kích thớc & ứng với đờng kính của tiết diện nguy
hiểm, từ đó xác định đợc tỷ số
(10-25 và 10-26)
K dj

K
K
&
và xác định K d và K d theo công thức



K


+ K x 1


=
KY

và

K dj

K


+ K x 1

=
KY

- Xác định hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất pháp, ứng suất tiếp lần lợt là s, s
theo công thức:
sj .sj

sj =

T/diện
1A
1C
1D
2A
2C
2D

d,mm
25
20
40
45
45
55

K

1,95

1,95
1,95
1,95
1,95
1,95

2

sj + sj

2

[ s]

S j =

1
K d j aj + m j

S j =

1
K dj aj + m j



0,9
0,92
0,85
0,83

0,83
0,8

K

1,8
1,8
1,8
1,8
1,8
1,8



0,9
0,89
0,78
0,77
0,77
0,753

Kd
2,247
2,19
2,374
2,43
2,43
2,524

Kd

2,08
2,102
2,388
2,412
2,412
2,472

S
5,224
4,59
7,778
5,522
6,312
9,21

VI/ Tính kiểm nghiệm độ bền tĩnh của trục.(Theo công thức 10-27 )
td = 2 + 3 2 [ ]

trong đó :

S
15,48
7,192
63,43
8,52
7,887
14,68

S
4,949

3,89
7,72
4,633
4,928
7,8


M Max
(0,1.d 3 )
T
= Max 3
0,2d
[ ] = 0,8 ch =0,8 . 450 = 360 MPa
MPa
MPa

=

Trục
1D
1A
1C
2D
2A
2C

17,254
17,021
29,927
19,66

35,0826
0

7,482
15,323
0
3,86
27,8433
27,8433

td

21,5786
31,529
51,836
20,625
59,637
48,226

VI/ Tính kiểm nghiệm độ bền của then.
Nh tren ta chn then
Với các tiết diện trục dung mối ghép then cần tiến hành kiểm nghiệm mối ghép về
độ bền dập và độ bền cắt theo công thức:
2.T

d = d .l .(h t ) [d]
t
1
2.T

c = d .l .b [c]
t
Kết quả tính toán nh bảng sau, với lt 1,35d.
D,mm
20
45
55

lt,mm
28
63
70

bìh
6ì6
14ì9
16ì10

t1,mm
3,5
5,5
6

T(Nmm)
47884
507445
507445

d(MPa)
68,4

102,3
89,5

c(MPa)
28,5
25,6
22,4

Theo bảng 9.5 ( [5] tập I ), với tải trọng tĩnh có [d] = 150 MPa;
[c] = 60 90 MPa. Vậy tất cả các mối ghép then đều đảm bảo độ bền dập và độ bền
cắt.
Kết luận:
Nh vậy ta đã thiết kế đợc các bộ phận cơ bản trong bộ truyền với kích thớc
nh trên.

Chơng VI:
ổ lăn tại các gối trục


I/ Trục 0.
1. Chọn loại ổ.
Với tải trọng nhỏ và chỉ cá lực hớng tâm, dùng ổ bi đỡ một dãy cho các gối đỡ 01
và 02. với kết cấu trục nh hình vẽ và đờng kính ngõng trục d = 35 mm, chọn ổ bi đỡ
một dây cỡ đặc biệt nhẹ-vừa có ký hiệu ổ 207( bảng P2.7 Gost 8338-75) có

Kí hiệuổ
207

d, mm
35

D, mm B, mm r, mm
72
17
2,0

C, kN
20,1

Co, kN
13,9

3. Tính kiểm nghiệm khả năng tải của ổ.
Lập phơng trình cân bằng lực và phơng trình cân bằng mô men ta xác định đợc
+ Các lực tác dụng lên ổ tại các gối. F XA, FXB có điểm đặt, phơng, chiều nh hình vẽ
và có trị số
Khi FK đặt ngợc chiều Fr :F XA = 317,68 N, FXB = 513,47 N.
Khi FK đặt cùng chiều Fr :FXA = 923,43 N, FXB = 91,92 N.
+Vậy ta tiến hành kiểm nghiệm cho ổ chịu tải lớn hơn FXA = 923,43 N.
+ Theo công thức (11.3), với Fa = 0, tải trọng qui ớc:
Q = (X.V.Fr ).kt.kd = 1.1. 923,43.1.1,4 = 1292,8 N
Trong đó, đối với ổ đỡ chịu lực hớng tâm X = 1(bảng 17.5 [4] tập II); V = 1 (vòng
trong quay); kt = 1 (nhiệt độ t 125oC); kđ =1,4 (bảng 17.6 [4] tập II).
Trờng hợp1 :


Trờng hợp 2 :

+ Theo công thức (11.1) khả năng tải động
Cd = Q. m L = 1,293. 3 3456 = 19,55 kN < C = 20,1 kN

Trong đó với ổ bi m = 3, L = 60.no.Lh/106 = 60.2880.20000/106 = 3456 triệu vòng.
(*Nhận xét: hệ số tuổi thọ có thể tính theo công thức (4.20) - ([4] tập I ) ta tính tuổi
thọ của ổ bi:
1
Lh =
a.ntt

Q
i


i =1 Qtt

k

m


.ni .t hi



'

Trong đó: Với ổ bi đỡ m, = 3, a = 1
Qi là tải trọng ở chế độ thứ i
Qtt là tải trọng tính toán (lấy tải trọng lớn nhất)
n = ntt = 2880 v/ph
thi là thời gian làm việc ở chế độ tải trọng thứ i
Chọn thời gian làm việc hiệu quả của ổ là 2.10 4 giờ

thay số ta có:
Lh =

3
3

1 T
0,8T
. .2880.0,5.20000 +
.2880.0,5.20000 = 15120 giờ )
1.2880 T
T


3. Kiểm tra khả năng tải tĩnh của ổ.
Theo (11.19) với Fa = 0, Qo = Xo.Fr = 0,6 .923,43 = 554,058 N; với Xo = 0,6 ,Y0=0,5
( bảng 11.6).
Theo (11.20) Qt = Fr = 923,43 N.


Vậy Qo = 0,554 kN < Co = 13,9 kN Khả năng tải tĩnh của ổ đợc đảm bảo.
II/ Trục I.
1. Chọn ổ.
a Tính Lực :
Sơ đồ đặt lực cho tính ổ của trục I
Fx1A + Fx1B = Fta1 + Frd1

260.Fx1 A 130.Ft1 312,25.Frd 1 = 0

&

Fy1A + Fy1B = Fr1


dW 1
=0
260.Fr1 A 130.Fa1 + Fa1 .
2


Đây là trục vít chuyển động với vận tốc cao, quá trình làm việc sinh nhiệt lớn lực
dọc trục lớn. Để đảm bảo cho bộ truyền làm việc bình thờng ta chọn ổ bi côn chặn
một đầu và một đầu lắp ổ bi đỡ.
- lực dọc trục: Fa1 = 4142,408 N
- Lực dọc trục tổng hợp tác dụng lên ổ đợc tính theo công thức
F1A = Fx1 A 2 + Fy1 A 2 = 1160,68 2 + 853,856 2 = 1440,92 N
F1B = Fx1B 2 + Fy1B 2 = 450,5 2 + 653,687 2 = 793,88 N
Căn cứ vào đờng kính trục lắp ổ ta chọn sơ bộ: ổ bi đỡ có số hiệu 405 (Theo GOST
8338-71);
2. Kiểm tra khả năng chịu tải.
a. kiểm tra ổ bi đỡ tại mặt cắt 1A. (kết cấu ổ bi đỡ chịu tải động)
+ Kiểm tra chế độ tải tĩnh
. Với ổ bi đỡ một dãy có Xo = 0,6 & Yo = 0,5


. Tải trọng tơng đơng
Qt = Xo .F1A + Yo .Fa1= 0,6.1440,92 + 0,5.4142,408 = 864,552 N
Qt = Fr1 = 1507,731 N.
Vậy Qo = 1,5077 kN < Co = 20,8 kN Khả năng tải tĩnh của ổ đợc đảm bảo
+ Kiểm tra chế độ tải động

. Tải trọng động tơng đơng
=
Kí hiệuổ d, mm D, mm B, mm r, mm C, kN Co, kN Qr
(X.V.F1A 305
+
25
80
21
2,5
29,2
20,8
Y.Fa1).kđ.
kt
=
(1.1.1440,92 + 0.4773).1,4.1 = 2017,288 N
Trong đó V = 1; X = 1; Y = 0; kđ = 1,4; kt = 1.
. Chọn Lh = 10000 h
nên tuổi thọ của ổ bi L = 60.n1.Lh/106 = 60.822,86.10000/106 = 493,72 triệu vòng
. Tính khả năng tải động cơ sở
Cd = Qr . 3 L = 2,017. 3 493,72 = 21,35 kN < C = 15,94 kN
Cd < C = 29,2
Căn cứ vào tính toán và đờng kính trục lắp ổ ta chọn: ổ bi đỡ tại mặt cắt 1A với
số hiệu 405 (Theo GOST 8338-71) có các thông số nh đã chọn ở trên .

b. Kiểm tra ổ tại mặt cắt 1B.
Căn cứ vào đờng kính trục lắp ổ ta chọn: : ổ đũa côn tại mặt cắt 1B với số hiệu
7607 (Theo GOST 333-71) có các thôn số nh bảng.
Kí
hiệu

d,
D, D1, B,
mm mm Mm mm

7607 35

80

85

33

C1, T,
mm mm
27

r,
r1,
a,
o
mm mm mm , ( )

32,75 2,5

0,8

6

C,
kN

C o,
kN

11,17 71,6 61,5

+ Kiểm nghiệm khả năng tải động của ổ: Theo
theo bảng 11.4, với ổ đũa côn :
Ta có : Fa/C0 =4142,408/18100 =0,229 e =0,361
Theo (11.7), lực dọc trục do lực hớng tâm Fr sinh ra trên các ổ:


SsB0 = SsB1 = e.Fr =0,361. 1507,731 =544,976 N

- Lực tác dụng lên ổ (2).
- Theo bảng 11.5 với sơ đồ bố trí ổ nh hình vẽ ta có
= Fat + SsB0 = 4142,408 + 544,976 = 4687,384 N
Fa1

F

a1

F

a0

FsB1 Fa1 = Fa1 = 4687,384 N

= FsB1 - Fat = 544,976 - 4142,408 =- 3597,432 N

F

a0

FsB 0

Fa 0 = FsB 0 = 544,976 N

- Xác định X và Y: với điều kiện vòng trong quay ta có: V = 1; ka =1; kt = 1;
Fa1
4687,384
=
= 3,109
V .Fr1
1.1507,731

ta có

tra bảng 17.5 ( [4] tập II trang 103) với e = 0,36 <

Fa1
= 3,109 có x = 0,56 và
V .Fr1

Y = 1,224
- Theo công thức (11.3), tải trọng qui ớc trên ổ:
Qo = (X.V.Fr11 + Y.Fa2).kt.ka = (0,56.1.1507,731 + 1,224 . 4687,384 ) =5746,191 N
Qo = 5,747 kN < Co = 18,1 kN Khả năng tải tĩnh của ổ đợc đảm bảo
- Theo công thức (11.12),tải trọng động tơng đơng.

QE =

m

(Q

i

m

)

.Li / Li = Q0. m (

Q01 m Lh1
Q
L
) .
+ ( 02 ) m . h 2
Q01
Lh
Q01
Lh

=5,7462.[13 .0,5 + 0,83.0,5]1/3 =5,235 kN
- theo công thức (11.1) khả năng tải động của ổ
Cd = QE. 3 L =5,235 . 3 493,72 =41,375 < C = 71,6 kN
Trong đó tuổi thọ của ổ bi L = 60.n 1.Lh/106 = 60.822,86 . 10000/106 = 556,6 triệu
vòng
ổ bi bảo đảm khả năng tải động.

+ Kiểm tra khả năng tải tĩnh:
theo bảng 11.6, với ổ đũa côn Xo = 0,5; Yo = 0,22.cotg = 0,22.cotg11,17o = 1,114;
theo công thức 11.19, khả năng tải tĩnh
Qt = Xo.Fr11 + Yo.Fa2 = 0,5. 1507,731 + 1,114. 4687,384 = 5975,6 N < C o = 61500
N
ổ bi bảo đảm khả năng tải tĩnh.
Ta chọn: ổ đũa côn tại mặt cắt 1B với số hiệu 7607 (Theo GOST 333-71) có các
thôn số nh bảng.
Kí
hiệu

d,
D, D1, B,
mm mm Mm mm

C1, T,
mm mm

r,
r1,
a,
o
mm mm mm , ( )

C,
kN

C o,
kN

7607 35

80

85

33

27

32,75 2,5

0,8

6

11,17 71,6 61,5

III/ Trục II.
III/ Trục II.

Sơ đồ đặt lực cho tính trục II
Fz2A Fz2B = Ft2 + FK2

161,5.Fz 2 A 256.FK 2 80,75.Ft 2 = 0
Fz2A = 7433,68 N
Fz2B = 91,695
Fy2A = 84

&

Fy2A + Fy2B = Fr21


d W2
FyA .161,5 + 80,75.Fr 2 = F2 a
2


N
N

Fy2B = 1591,71 N

1. Chọn ổ.
Trục II là trục bánh vít, chịu lực dọc trục tơng đối nhỏ so với lực hớng tâm, tốc độ
quay chậm (68,877 v/ph ), tuy nhiên do tải trọng khá lớn và yêu cầu nâng cao độ
cứng, ta chọn ổ lắp là ổ đũa côn cả 2 gối đợc lắp nh trên hình vẽ, và chúng có số hiệu
7209 GOST 333-71.