Đồ án nguyên lý máy (2)

PHẦN I: TÍNH TOÁN CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN
I.TÍNH TOÁN CHỌN ĐỘNG CƠ
1. Tính công suất trên trục động cơ điện:
- Các số liệu ban đầu:
+ Lực vòng trên băng tải: F= 10700 (N)
+ Vận tốc tang tải: V = 0,85 (m/s)
+ Đường kính tang tải: D = 200 (mm)
+ Số năm làm việc: y = 5 (năm)
- Công suất làm việc trên trục máy công tác:
F ×V
10700 × 0,85
Pt =
= 9,1 (KW)
⇒ Pt =
1000
1000
- Tính toán hiệu suất hệ thống:
+Hiệu suất chung:
η = ηx × ηol4 × ηBr2 × ηnt
+Tra bảng 2.3 ta có:

η nt = 1: hiệu suất khớp nối trục
ηbr = 0,98: hiệu suất bộ truyền bánh răng
ηo = 0,995: hiệu suất một cặp ổ lăn

η x = 0,95: hiệu suất của bộ truyền xích
⇒ η = 0,95 × 0,9954 × 0,982 × 1 = 0,89

2. Xác định công suất động cơ:
- Ta có tải trọng thay đổi → Pt = Ptd
P12 × t1 + P2 2 × t2

12 × 0,7 + 0,82 × 0,3
Ptd =
= 9,1
= 8,59( KW )
t1 + t2
0,7 + 0,3
-Công suất cần thiết trên trục động cơ:
P 8,59
Pct = t =
= 9,65 (KW)
η 0,89
2. Tính số vòng quay sơ bộ của động cơ điện:
- Ta có:
nsb = u × nlv
- Trong đó:
+ u: tỉ số truyền chung của hệ thống
+ nlv : số vòng quay của máy công tác
- Xác định nlv:
1


- Ta có : v =

π ×n×d
60 × 1000 × 0,85
⇒ nlv =
= 81,17 ( V ph )
60 × 1000
π × 200

- Xác định u:
Ta có: u = ux × uh
Tra bảng 2.4 trang 21 ta có :

un = 2 ∈ (2 → 5)
uh = 9 ∈ (8 → 40)

⇒ u = 2 × 9 = 18
- Vậy nsb = 18 × 81,17 = 1460 ( V ph )
3. Chọn động cơ:
- Cần phải chọn động cơ có công suất lớn hơn công suất cần thiết
Dựa vào Pct = 9,65 (KW) và nsb = 1460 ( V ph ),
- Theo bảng 1.3 ta chọn động cơ: 4A132M4Y3
Pdc > Pct nên Pdc = 11,0 và ndc = 1458 ( V ph )
cos ϕ =0,87 và η =87,5%
II. PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN
- Tỉ số truyền của hệ thống
n
1458
utt = dc =
= 17,96
nlv 81,17
- Theo sơ đồ động:
+ Tỉ số truyền chung:

u = unt × uh × u x

+ Trong đó:
U: tỉ số truyền chung

uh : tỉ số truyền hộïp giảm tốc

u x = 2: tỉ số truyền xích ngoài hợp

unt =1: tỉ số truyền khớp nối trục
+ Tỉ số truyền hợp giảm tốc
Ta có: utt = uh × u x ⇒ uh =
Mà

utt 17,96
=
=9
ux
2

u h = u n × uc

un : tỉ số truyền bộ bánh rang nghiêng cấp nhanh
uc : tỉ số truyền bộ bánh rang nghiêng cấp chậm
+ Chọn un = 1, 25uc
2


uc =

uh
9
=
= 2,68 ⇒ un = 3,35
1, 25

1, 25

- Vậy tỉ số truyền chung là:
u = 1 × 3,35 × 2,68 × 2 = 17,956
- Sai lệch tỉ số truyền là: Δu =

utt −u = 17,96 – 17,956= 0,004

- Sai lệch cho phép 2 ÷ 3 %

- Số vòng quay các trục truyền động:
nI = ndc = 1458(v ph)
n 1458
nII = I =
= 435 (v ph)
un 3,35
n
435
nIII = II =
= 162 (v ph)
uc 2,68
n
162
nIV = III =
= 81 (v ph)
ux
2

- Cơng suất của các trục truyền động:
Ta có: P ct = 9,65(kw)

P I =P ct × η nt × η ol =9,65 × 1 × 0,995=9,6(kw)
P II =P I × η br × η ol =9,6 × 0,98 × 0,995=9,36(kw)
P III =P II × η br × η ol =9,36 × 0,98 × 0,995=9,13(kw)
P IV = P III × η X × η ol =9,13 × 0,93 × 0,995=8,63(kw)
- Moment xoắn của các trục truyền động:
Tdc =

9,55 × 106 × Pct 9,55 × 106 × 9,65
=
= 63208( N )
ndc
1458

9,55 × 106 × PI 9,55 × 106 × 9,6
TI =
=
= 62881( N )
nI
1458
TII =

9,55 × 106 × PII 9,55 × 106 × 9,36
=
= 205489 ( N )
nII
435

9,55 × 106 × PIII 9,55 × 106 × 9,13
TIII =
=

= 518997( N )
nIII
168
TIV =

Thơng số
U
N(v/ph)

9,55 × 106 × PIV 9,55 × 106 × 8,63
=
= 1017487( N )
nIV
81

Động cơ
unt = 1
1458

I

II

III

un = 3,35
uc = 2,68
1458
435
168

IV
ux = 2
81
3


P(kw)
T(N.mm)

9,65
63208

9,6
62881

9,36
205489

9,13
518997

8,63
1017487

PHẦN II: TÍNH TOÁN CÁC BỘ TRUYỀN
Điều kiện làm việc:
- Tải trọng va đập nhẹ và quay một chiều.
- Một năm làm việc 300 ngày, 1 ngày làm việc 2 ca, 1 ca 8 giờ.

- Làm việc trong môi trường có bụi.
- Chất lỏng bôi trơn đạt yêu cầu.
I .THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN XÍCH
1. Chọn loại xích
Vì tải trọng nhỏ,vận tốc thấp, dùng xích con lăn.
2. Xác định các thông số của xích và bộ truyền xích
a. Chọn số răng đĩa xích:
- Theo bảng 5.4 trang 80 ta chọn:
+ Với u= 2; ta chọn số răng đĩa nhỏ z 1 = 27
+ Mà z2 = ux × z1 = 2 × 25 = 54 < zmax = 120
⇒ Chọn số răng đĩa lớn z2 = 54
b. Xác định bước xích P:
- Theo công thức 5.3 trang 81, có công suất tính toán:
Pt = P × K × Kz × Kn ≤ [P]
- Trong đó:
Pt : công suất tính toán (kw)
P : công suất cần truyền trên trục 3 (kw) : P = 9,13 ( kw)
[P] : công suất cho phép (kw)
Kz : hệ số số răng
Z 01 25
Kz =
Z1 = 27 = 0,93
- Tra bảng 5.5 trang 81 ta chọn n01 = 200 (v/ph)
200
= 1,19 (Kn là hệ số số vòng quay)
Kn = =
168
Theo công thức (5.4) trang 81: K = K 0 × K a × K dc × K d × K c × K bt
⇒ k = 1 × 1 × 1 × 1,35 × 1,25 × 1,3 = 2,194
Vậy, công suất tính toán là: Pt = P × K × Kz × Kn = 9,13 × 2,194 × 0,93 × 1,19 = 22,17 (kw)

Theo bảng 5.5 với n01 = 200 (v/ph) chọn bộ truyền xích 1 dãy, có bước xích p= 38,1(mm).
Thỏa điều kiện bền mòn Pt < [P]= 34,8(KW)
3 .Khoảng cách trục và số mắc xích
- Khoảng cách trục a = 40 × p = 40 × 38,1 = 1524 (mm)
- Theo công thức 5.12 trang 85, ta có số mắt xích:
X=

p
2a
1
+ ( z1+z2) + (z2-z1)2 2
p
2
4π .a
4


= 120,97 (mm)
Chọn lại X =121 (mm)
- Tính lại khoảng cách trục bằng cơng thức 5.3 ta có:
a = 0,25 × p × {Xc -0,5(z1+z2) +

2

Z −Z
[ X c − 0,5 × ( Z1 + Z 2 )] − 2 ×  2 1  }
 π 
2

= 1524,7 (mm)

- Để xích khơng chịu lực căng q lớn, giảm a một lượng:
Δa = 0,003.1524,7 ≅ 4,5741
Vậy a = 1524,7 – 4,5741 = 1520,1 (mm) ⇒ a =1520 (mm)
- Kiểm nghiệm số lần va đập i của bản lề xích trong 1 giây, Theo cơng thức (5.14) và
bảng 5.9 trang 85, ta có:
z1 × n1 27 × 168
=
= 2,5 ≤ [ i ] = 20
15 × X 15 × 121
4. Tính kiểm nghiệm xích về độ bền
- Với các bộ truyền xích bị q tải lớn khi mở máy hoặc thường xun chịu
trọng va đập trong q trình làm việc cần tiến hành kiểm ngiệm về q tải theo
hệ số an tồn:
- Theo cơng thức 5.15
Q
s=
≥ [ s]
(kd × Ft + Fo + Fv )
- Theo bảng 5.2
Tải trọng phá hủy Q=127000N
Kd = 1,35 –hệ số tải trọng động
i=

Ft : lực vòng
z × p × n1 27 × 38,1× 168
=
= 2,88
- Ta có v = 1
60000
60000

1000 × P 1000 × 9,13
Ft =
=
= 3170( N )
v
2,88
Fv: lực căng do lực ly tâm sinh ra
Chọn q=5,5kg (nghóa là khối lượng 1 mét xích)
⇒ Fv = q × v 2 = 5,5 × 2,882 = 45,6( N )
Fo = 9,81k f × q × a: lực căng do trọng lượng nhánh xích bị động sinh ra
k f :hệ số phụ thuộc độ võng f của xích và vò trí bộ truyền
f= (0,01……0,02)a, lấy k f =4
⇒ Fo= 9,81 × Kf × q × a = 9,81 × 4 × 5,5 × 1,52 = 328( N )
Q
127000
= 27,3
- Vậy s =
=
(kd × Ft + Fo + Fv )
(1,35 × 3170 + 328 + 45,6)
- Theo bảng 5.10 với n = 200 (v/ph)
5


Ta có: [s] = 8,5. Vậy s > [s], bộ truyền xích đảm bảo đủ bền.
5. Đường kính đĩa xích
- Theo cơng thức 5.17 và bảng 13.4
p
38,1
d1 =

=
= 328, 2(mm)
π 
π 
sin  ÷ sin  ÷
 27 
 z1 
p
38,1
=
= 655,3(mm)
π 
π 
sin  ÷ sin  ÷
 54 
 z2 
+ Đường kính vòng đỉnh:

 π 

 π 
d a1 = p  0,5 + cot g  ÷÷
= 38,1 0,5 + cot g  ÷÷ = 345( mm)
÷
 27  

 z1  

d2 =

d f 1 = d1 − 2r = 328, 2 − 2 × 11, 22 = 305,8( mm)
r = 0,5025d1 + 0,05 = 11, 22(mm), trong đó d1 =22,23( Tra bảng 5.2)
d f 2 = d 2 − 2r = 655,3 − 2 × 11, 22 = 632,9(mm)

+ Chú thích:
d 1 ,d 2 :Đường kính vòng chia của đóa xích
d f 1 ,d f 2 :Đường kính vòng chân
- Kiểm nghiệm về độ bền tiếp xúc của đĩa xích
+ Theo cơng thức 5.18
k ( F K + Fvd ) E
σ H = 0, 47 r t d
≤ [σH ]
Akd
−7
3
−7
3
+ Lực va đập: Fvd = 13 × 10 × n1 × p × m = 13 × 10 × 168 × 38,1 × 1 = 12,1( N )
kr = 0,4 ứng với z=27
kd = 1 (xích con lăn 1 dãy)
Ft = 3170 (N)
E= 2,1.105 (MPa) ( chọn vật liệu thép)
A= 395 (mm2) theo bảng 5.12

0, 4 × ( 3170 × 1,35 + 12,1) × 2,1.105
σ H = 0, 47
= 449( MPa)
395 × 1
- Theo bảng 5.11 ta chọn thép 45 tơi cải thiện đạt độ rắn HB170 sẽ đạt ứng suất
tiếp xúc cho phép [ σ H ] = 500 MPa đảm bảo được độ bền tiếp xúc cho răng 2

đĩa. ⇒ σ H <[ σ H ]
- Vậy bộ truyền đảm bảo độ bền tiếp xúc
5. Xác định lực tác dụng lên trục
- Theo cơng thức 5.20
Fr = k x × Ft = 1,15 × 3170 = 3645,5( N )
- Trong đó đối với bộ truyền nghiêng một góc nhỏ hơn 40 0 , k =1,15
X

6


PHẦN III: THIẾT KỀ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG NGHIÊNG
1. Chọn vật liệu
- Theo quan điểm thống nhất hóa trong thiết kế. Ở đây ta chọn vật liệu cho 2 cấp bánh
răng, dựa vào bảng 6.1 ta được:
+ Bánh nhỏ: thép 45 tơi cải thiện đạt độ cứng HB241…285 có
σ b1 = 850 MPa
σ ch1 = 580 MPa
+ Bánh lớn: thép 45 tơi cải thiện đạt độ cứng HB192…240 có
σ b 2 = 750MPa
σ ch 2 = 450MPa
2. Xác định ứng suất cho phép
- Theo bảng 6.2 với thép 45 tơi cải thiện đạt độ cứng HB180…350
+ = 2HB + 70 ( MPa)
+S H = 1,1 hệ số an tồn khi tính về tiếp xúc
+= 1,8 HB ( MPa)
+S F = 1,75 hệ số an tồn khi tính về uốn
o
+Với σ H lim : ứng suất tiếp xúc cho phép với chu kỳ cơ sở
+ : ứng cuất uốn

- Chọn độ rắn bánh nhỏ: HB1 =245
Độ rắn bánh lớn: HB2= 230
- Khi đó:
= 2HB1 + 70 =2 × 245+70= 560 (MPa)
= 2HB2 + 70 = 2 × 230+70=530 (MPa)
= 1,8 HB1= 1,8 × 245= 441 (MPa)
= 1,8 HB2= 1,8 × 230= 414 (MPa)
2,4
+ Theo cơng thức 6.5: N HO = 30 H HB
Do đó: N HO1 = 30 × 245 = 1,63 × 10
N HO 2 = 30 × 2302,4 = 1, 4 × 107
N HO : số chu kì thay đổi ứng suất cơ sở khi khử về tiếp xúc
2,4

7

3

 T 
+ Theo cơng thức 6.7: N HE = 60c ∑  i ÷ ni ti
 Tmax 
NHE, NFE: số chu kỳ thay đổi ứng suất tương đương
Với C=1: số lần ăn khớp trong 1 vòng quay
N=1458(v/ph). Tổng thời gian làm việc: 24000(h)
Vậy:
3

 T 
n
t

1458
N HE 2 = 60c × 1 ∑  i ÷ × i = 60 × 1×
× 24000 × ( 0,7 + 0,83 × 0,3 ) = 53,5.107 > N HO 2
u1  Tmax  ∑ Ti
3,35
+ Do đó K HL 2 =1
⇒ NHE1 > N HO1
K HL1 =1
do đó
7


K HL : hệ số tuổi thọ xét đến ảnh hưởng của thời gian phục vụ và chế độ
tải trọng của bộ truyền
o
+ Theo cơng thức 6.1a: ứng suất tiếp xúc cho phép [ σ H ] = σ F lim

K HL
SH

560 × 1
= 509( MPa)
1,1
530 × 1
= 481,8( MPa )
[σH2] =
1,1
+ Do cấp nhanh sử dụng răng nghiêng, do đó theo 6.12
[ σ ] + [ σ H 2 ] = 509 + 481,8 = 495, 4( MPa)
[ σ H ] = H1

2
2
⇒ [ σ H ] < 1, 25 [ σ H 2 ] = 602,25 (MPa)
+Theo cong thức 6.7 (trang 93)
+ Do trường hợp làm việc với tải trọng thay đổi nhiều bậc.Theo cơng thức 6.8

[σ ] =
H1

mF

N FE

 T 
= 60c ∑  i ÷ .ni .ti
 Tmax 
6

 T 
n
1458
⇒ N FE 2 = 60c × 1 × ∑ ti ∑  i ÷ × Ti = 60 × 1×
× 24000 × ( 0,7 + 0,86 × 0,3) = 48,8.107
u1
3,35
 Tmax 
7
6
⇒ N FE 2 = 48,8.10 > N FO 2 = 4.10 do đó K FL 2 = 1
Suy ra N FE1 > N FO1 do đó K FL1 = 1

NFO: số chu kỳ thay đổi ứng suất cơ sở khi khử về uốn
+Theo công thức 6.2a với bộ truyền quay 1 chiều KFC=1, ta được:
σ o .F .K
[ σ F ] = FLim FC FL
SF
o
σ FLim
441 × 1 × 1
1 .FFC .K FL1
=
= 252( MPa)
[ σ F1 ] =
SF
1,75
σ o .F .K
414 × 1× 1
= 236,5( MPa)
[ σ F 2 ] = FLim 2 FC FL 2 =
SF
1,75
+ Ứng suất q tải cho phép
Theo cơng thức 6.10 & 6.11
[ σ H ] = 2,8 × σ ch 2 = 2,8 × 450 = 1260 (MPa)
[ σ F 1 ] max = 0,8 × σ ch1 = 0,8 × 580 = 464 (MPa)

[σ ]

F 2 max

= 0,8 × σ ch 2 = 0,8 × 450 = 360 (MPa)

3. TÍNH TOÁN CẤP NHANH: BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG TRỤ RĂNG NGHIÊNG
a. Xác định khoảng cách trục
- Theo 6.15a
8


aw = K a (u ± 1) 3

T1.K H β

[σ ]
H

2

.u1.Ψ ba

- Theo bảng 6.6: = 0,3
- Theo bảng 6.5 chọn Ka = 43 (răng nghiêng)
- Theo bảng 6.7 chọn = 1,07 (sơ đồ 3)
- Theo cơng thức 6.16 := 0,53× (u1 ± 1)=0,53×0,3×(3,35+1)=0,69
T1= 62881 (Nmm) momen xoắn trên trục chủ động
62881 × 1,07
= 102,6 (mm)
2
Vậy: aw1 = 43 × ( 3,35 + 1) 3
[ 495, 4] × 3,35 × 0,3
Lấy aw1 = 103 (mm)
b. Xác định thơng số ăn khớp

- Theo cơng thức 6.17
M = (0,01 ÷ 0,02) aw1
= (0,01 ÷ 0,02) × 103 = (1,03

2,06) (mm)

- Theo bảng 6.8 chọn mođun m=1,5
- Chọn sơ bộ β =100, do đó =0,9849
- Theo 6.31, ta có:
+ Số răng bánh nhỏ:
2a .cos β 2 × 103 × 0,9849
z1 = w
=
= 31 (răng)
m(u + 1)
1,5 × ( 3,35 + 1)
+ Số răng bánh lớn :
z2 = u. z1= 3,35×31 = 103,9 chọn z2 =104 (răng)
- Do đó tỉ số truyền thực sẽ là
104
um =
= 3,355
31
( z + z ) .m = (31 + 104) × 1,5 = 0,983 ⇒ β = 10,5798 = 10o34'47, 28"
cos β = 1 2
2.aw
2 × 103
c. Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc
- Theo cơng thức 6.33: ứng suất tiếp xúc trên mặt răng làm việc
2T1.K H . ( u ± 1)

σ H = Z M .Z H .Zε .
≤ [σH ]
( bw .u.d w12 )
- Theo bảng 6.5: ZM= 274
- Theo 6.35: tg β b = cos α t .tg β
 tgα 
tg (20)
α tw = α t = arctg 
= arctg
= 20,32
÷
cos
β
0,983


⇒ tg β b = cos ( 20,32 ) × tg ( 10,5798 ) = 0,17516 ⇒ β b = 9,935

9


2 × cos ( 9,935 )
2.cos βb
=
= 1,739
sin ( 2α tw )
sin ( 2 × 20,32 )
b sin β
-Theo cơng thức 6.37: εβ = w
mπ

ψ
bw = ba .aw1 = 0,3 × 103 = 30,9
30,9 × sin ( 10,5798 )
⇒ εβ =
= 1,2
1,5π
-Theo cơng thức 6.34: Z H =

- Theo 6.36c: Z ε =

1
εα

- Theo 6.38b: ε α = [1,88 − 3,2(
⇒ Zε =

1 1
1
1 
+ )]cos β = [1,88 − 3,2  +
÷].0,983= 1,716
z1 z2
 31 104 

1
1
=
= 0,7634
εα
1,716

εβ : hệ số trùng khớp đo
Ï

Zε : hệ số kể đến sự trùng khớp của răng
ε α : hệ số trùng khớp ngang

- Đường kính vòng lăn bánh nhỏ
dw1 =

2aw
2 × 103
=
= 47,3 (mm)
um + 1 3,355 + 1

- Theo cơng thức (6. 40)
v1 =

π × 47,3 ×1458
π .d w1 .n1
=
= 3,61 (m/s)
60000
60000

- Theo bảng 6.13 với v = 3,61 m/s ta dùng cấp chính xác 9
- Theo bảng 6.14 với cấp chính xác 9 và v < 5
- Ta được: K Hα =1,16 ; H Fα =1,4
- Cơng thức (6.42)

VH = δ H g 0 v

a w1
u1

- Theo bảng 6.15 ta chọn δ H = 0,002 (răng nghiêng)
- Theo bảng 6.15 ta chọn g0 = 56 (vì m=1,5<3,55)
=> VH = 0,002 × 56 × 3,61

103
= 2,24
3,35
10


- Cơng thức (6.41) Khv: hệ số kể đến tải trọng xuất hiện trong vùng ăn khớp
ν h .bw1 .d w1
2, 24 × 30,9 × 47,3
= 1,016
KHv = 1+
=1+
2.T1 .K Hβ .K Hα
2 × 62881 ×1,16 ×1, 4
- Cơng thức (6.39) KH: hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc
KH = KHβ.KHα.KHv=1,16 × 1,4 × 1,016=1,65
-Suy ra:

σ H = Z M .Z H .Zε .

2T1.K H . ( u ± 1)
2 × 62881× 1,739 × 4,35
= 274 × 1,739 × 0,7634
= 737, 24
2
30,9 × 3,35 × 47,32
( bw .u.d w1 )

MPa
- Xác định chính xác ứng suất tiếp xúc cho phép:
- Cơng thức (6.1) với V =3,61 < 5 m/s ⇒ Zv = 1
- Với cấp chính xác động học 9.Chọn cấp chính xác về mức tiếp xúc là 8.Khi đó cần
gia cơng đạt độ nhám Ra = 2,5…..1,5 µ m, do đó Z r =0,95
- Với da < 700 mm, KxH= 1
- Theo 6.1 và 6.1a: [σ H ] = [σ H ].ZV .Z R .K XH = 495, 4 × 1× 0,95 × 1 = 470,63( MPa)
- Do σ H >[ σ H ]=> chiều rộng vành răng:

bw =ψ ba .aw . ( σ H [ σ H ] ) =0,3.103.(737,24/470,63)2=75,83
aw=75,83/0,3=252,8 chọn 253 (mm)
2

Như vậy σ H =470,4 MPa < [ σ H ]=470,63 MPa
d. Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn
- Cơng thức (6.43)
σ F1 =

2T1.K F .Yε .Yβ .YF 1
bw .d w1.m

≤ [ σ F1 ]

- Theo bảng 6.7 KFβ = 1,17
- Theo bảng 6.14 V< 5(m/s) cấp chính xác 8 =>

K Hα = 1,09
K Fα = 1, 27

- Theo bảng 6.15 δ F = 0,006
- Cơng thức (6.47)
a
111
vF = δ F .g 0 .v. w = 0,006 × 73 × 4,612
= 13
u
2,68
- Cơng thức (6.46)
υ bd
13 × 33,3 × 60, 41
K Fv = 1 + F w w1 = 1 +
= 1,14
2T1K F β K Fα
2 × 62881 × 1,17 × 1, 27
- Cơng tức (6.45):
K F = K F β .K Fα .K Fv = 1,17 × 1, 27 × 1,14 = 1,694

11


Với ε α = 1,771 ; Yε =

1
1
=
= 0,565
ε α 1,771

β
11, 2547
= 1−
= 0,9524
140
140
Y ε : hệ số kể đến sự trùng khớp của răng
Y β : hệ số kể đến độ nghiêng của răng
- Số răng tương đương:
Z1
40
Z v1 =
=
= 41
3
3
cos β
147
148
Z2
107
Zv 2 =
=
= 109

3
3
cos β
147
148
Yβ = 1 −

(

)

(

)

- Theo bảng 6.18 ta được:
YF 1 =3,7 ; = 3,6 ; m= 1,5 (mm)
=1,08 – 0,0695
= 1,08 – 0,0695 ln(1,5) = 1,051
; K XF = 1( d a < 400 ( mm ) )
- Do đó theo cơng thức 6.2 & 6.2a
σ Fo lim
σ
=
σ
.
Y
.
Y
.

K
=
.YR .Ys .K XF = 252×1 × 1,051 × 1 = 264,85 (MPa)
[ F 1 ] [ F 1 ] R s XF
SF
= 236,5× 1 × 1,051 × 1 = 248,56 (MPa)
- Thay vào cơng thức
2T .K .Y .Y .Y
2 × 62881× 1,694 × 0,565 × 0,9524 × 3,7
σ F1 = 1 F ε β F1 =
= 140,57 MPa < [ δ F 1 ]
bw .d w1.m
33,3 × 60, 41 × 1,5
σ .Y
140,57 × 3,6
σ F 2 = F1 F 2 =
= 136,77 MPa < [ σ F ] 2
YF 1
3,7
⇒ Độ bền uốn chấp nhận được
e. Kiểm nghiệm răng về q tải
- Cơng thức (6.48):
Kqt =

Tmax
=1
T

σ H 1max = σ H K qt = 475,5MPa < [σ H ]max = 1260 MPa
σ F 1max = σ F 1 K qt = 140,57 MPa < [σ F 1 ]max = 464 MPa

σ F 2max = σ F 2 K qt = 136,77 MPa < [σ F 2 ]max = 360 MPa
g. Các thơng số và kích thước bộ truyền
-Khoảng cách trục: aw1 =111 (mm)
-Modun pháp: m = 1,5 (mm)
-Chiều rộng vành răng: bw = 33,3 (mm)
-Tỉ số truyền thực tế : um = 2,675
12


-Góc nghiêng của răng : β = 6o39'51,32"
-Số răng bánh răng: z1=40; z2=107
-Hệ số dòch chuyển: x=0; y=0
-Theo các công thức trong bảng 6.11, ta được:
+Đường kính vòng chia :
m.Z 1
=60 (mm)
cos β
m.Z 2
d2 =
=161 (mm)
cos β

d1 =

+Đường kính đỉnh răng:
da1 = d1 +2.m =63 (mm)
da2 = d2+2.m = 164 (mm)
+Đường kính đáy răng :
df1 = d1 - 2,5.m = 56,25 (mm)
df2 = d2 - 2,5.m = 157,25 (mm)

4. TÍNH TOÁN CẤP CHẬM: BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG TRỤ RĂNG NGHIÊNG
a. Xác định sơ bộ khoảng cách trục
- Theo 6.15a
T1.K H β
aw 2 = K a . ( u + 1) .
2
[ σ H ] .u1.ψ ba
- Theo bảng 6.6 : ψ ba = 0,4
- Theo bảng 6.5 chọn Ka = 43 (răng nghiêng)
- Theo bảng 6.7 chọn K H β = 1,03 (sơ đồ 5)
- Theo cơng thức 6.16:ψ bd = 0,53× (u+1)= 0,53 × 0, 4 × ( 2, 23 + 1) =0,68476
- Với T2= 164316 (Nmm), u=2,23
- Do cấp chậm sử dụng răng nghiêng nên theo 6.12:
[σ ] + [σ H 2 ]
= 495,4 MPa
[ σ H ]= H 1
2

- Vậy: aw2 = 43 × (2,23+1)

164316 × 1,03

[ 495, 4]

2

× 2, 23 × 0, 4

= 122,12 (mm)

- Chọn aw2 = 122 (mm)

b. Xác định thơng số ăn khớp
- Theo cơng thức 6.17
M = (0,01 ÷0,02) a w 2
= (0,01 ÷0,02) × 122 = (1,22

2,44) (mm)

- Theo bảng 6.8 chọn mođun m= 1,5
- Theo 6.31, ta có:
13


+ Số răng bánh nhỏ :
a .2.cos β 122 × 2 × cos ( 147 148 )
z1 = w
=
= 50 răng
m. ( u + 1)
1,5 × ( 2, 23 + 1)
+ Số răng bánh lớn :
z2 = u × z1=2,23 × 50= 111
- Do đó tỉ số truyền thực sẽ là
z2 111
um= =
= 2,22
z1
50
( z + z ) .m (50 + 111) ×1,5 483

cos β = 1 2
=
=
2.aw
2 × 122
488
0
- Suy ra β = 8,2089= 8 12’31,99”
c. Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc
- Theo cơng thức 6.33: ứng suất tiếp xúc trên mặt răng làm việc
2.T2 .K H .(u + 1)
σ H = ZM.ZH. Zε
< [σH ]
bw .u.d w21
- Theo bảng 6.5: ZM= 274 MPa1 3
- Theo 6.35: tg β b =cos α t .tg β
tg 20
 tgα 
α tw = α t = arctg 
= arctg
=20
÷
cos ( 483 488 )
 cos β 
⇒ tg β b =0,136 ⇒ β b =7,7447=7044’40,96”
2 × cos 7,7447
2.cos β b
=
=1,756
sin ( 2 × 20 )

sin 2α tw
b sin β
- Theo cơng thức 6.37: εβ = w
mπ
bw =ψ ba .aw2=0,4 × 122=48,8
48,8 × sin 8, 2089
⇒ εβ =
=1,11
2π
- Theo cơng thức 6.34: ZH =

- Theo 6.38: Z ε =

1
εα

- Theo 6.38b: ε α =[1,88-3,2(
⇒ Zε =

1 1
1
1
483
+ )]cos β =[1,88-3,2( +
)] ×
=1,788
z1 z2
50 111
488

1
=0,748
εα

- Đường kính vòng lăn bánh nhỏ:
dw1 =

2aw
2 × 122
=
= 75,8 (mm)
um + 1 2, 22 + 1

- Theo cơng thức (6. 40):
14


v=

π × 75,8 × 544
π .d w .n2
=
= 2,16 (m/s)
60000
60000

- Theo bảng 6.13 với v = 2,16 m/s ta dùng cấp chính xác 8
- Với v=2,16 m/s < 2,5 m/s, chọn KH α =1,05
- Cơng thức (6.42) :

VH = δ H g 0 v

a w2
u1

- Theo bảng 6.15 ta chọn δ H = 0,002 (răng nghiêng)
- Theo bảng 6.15 ta chọn g0 = 73 (vì m < 3,55)
=> VH = 0,002 × 73 × 2,16

122
= 2,34 m/s
2, 22

-Cơng thức (6.41) khv: hệ số kể đến tải trọng xuất hiện trong vùng ăn khớp
ν H .bw .d w1
2,34 × 48,8 × 75,8
= 1,0244
KHv = 1+
=1+
2.T2 .K H β .K H α
2 × 164316 × 1,03 × 1,05
- Cơng thức (6.39) kH: hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc
KH = K H β .K H α .K Hv =1,03 × 1,05 × 1,0244=1,11
-

Suy ra:

2.T2 .K H .(u + 1)
2 × 164316 × 1,11× 3, 22
=274.1,756.0,748

=494,39 MPa
2
bw .u.d w1
48,8 × 2, 22 × 75.82
- Xác định chính xác ứng suất tiếp xúc cho phép:
- Cơng thức (6.1) với v =2,16 <2,5 m/s ⇒ Zv = 1
- Với cấp chính xác động học 8.Chọn cấp chính xác về mức tiếp xúc là 7. Khi đó cần
gia cơng đạt độ nhám Ra = 1,25…..0,63 µ m,do đó Z r =1
- Với da <700mm, kxH =1
- Theo 6.1 và 6.1a: [σ H ] = [σ H ]ZV .Z R K XH = 494,39 × 1× 1 ×1 = 494,39( MPa)
σ H =494,39 MPa<[ σ H ]=495,4MPa

σH = ZM..ZH. Zε

d. Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn
- Cơng thức (6.43)
σ F1 =

2T1.K F .Yε .Yβ .YF 1
bw .d w1.m

≤ [ σ F1 ]

- Theo bảng 6.7 KFβ = 1,12
- Theo bảng 6.14: chọn K Fα = 1,22
- Theo bảng 6.15: δ F = 0,006
- Cơng thức (6.47):

15

aw
122
= 0,006 × 73 × 2,16.
= 7,013 m/s
u
2, 22
- Công thức (6.46):
υ bd
7,013 × 48,8 × 75,8
K FV = 1 + F w w1 = 1 +
= 1,058
2T2 K F β K Fα
2 × 164316 × 1,12 × 1, 22
- Công tức (6.45):
K F = K F β .K Fα .K FV = 1,12 × 1, 22 × 1,058 = 1, 446
VF = δ F .g 0 .v.

- Với ε α = 1,788 ; Yε =

1
1
=
= 0,559
ε α 1,788

Yβ = 1 −

β
8, 2089

= 1−
= 0,94
140
140

- Số răng tương đưông:
Z1
50
Z v1 =
=
= 52
3
3
cos β
483
488
Z2
111
Zv 2 =
=
= 114
3
cos β ( 483 488 ) 3

(

)

-Theo bảng 6.18 ta được:
YF 1 =3,65 ; YF 2 = 3,6 ; m= 1,5 mm

Ys = 1,08 – 0,0695
= 1,08 – 0,0695 ln(1,5) = 1,05
Yr = 1 ; K xF =1 ( d a < 400 mm)
- Do đó theo công thức 6.2 & 6.2a:
o
σ FLim
1
σ
=
σ
.
Y
.
Y
.
K
=
.YR .YS .K xF =252×1× 1,05 × 1 = 264,6 (Mpa)
[ F 1 ] [ F 1 ] R S xF
SF
[ σ F 2 ] = 264,6×1× 1,05 ×1 = 277,83 (Mpa)
-Thay vào công thức 6.43:
2T .K .Y .Y .Y
2 × 164316 × 1, 446 × 0,559 × 0,94 × 3,65
σ F1 = 1 F ε β F1 =
= 164, 26 MPa < [ σ F 1 ]
bw .d w1.m
48,8 × 75,8 × 1,5
σ .Y
122,1 × 3,6

σ F 2 = F1 F 2 =
= 162 Mpa < [ σ F ] 2
YF 1
3,8
⇒ Độ bền uốn chấp nhận được
e. Kiểm nghiệm răng về quá tải
- Công thức (6.48):
Kqt =

Tmax
=1
T

σ H 1max = σ H K qt = 494,39MPa < [σ H ]max = 1260 MPa
σ F 1max = σ F 1 K qt = 164, 26MPa < [σ F 1 ]max = 464 MPa
16


σ F 2max = σ F 2 K qt = 162MPa < [σ F 2 ]max = 360 MPa
g. Các thơng số và kích thước bộ truyền
- Khoảng cách trục: aw2 =122 (mm)
- Modun pháp: m = 1,5 (mm)
- Chiều rộng vành răng: bw = 48,8 (mm)
- Tỉ số truyền thực tế: um = 2,22
- Góc nghiêng của răng: β = 8012’31,99”
- Số răng bánh răng: z1=50 ; z2=111
- Hệ số dòch chuyển: x=0; y=0
- Theo các công thức trong bảng 6.11, ta được:
+ Đường kính vòng chia:
m.Z1 1,5 × 50

=
d1 =
=75,78 (mm)
cos β 483 488
d2 =

m.Z 2 1,5 × 111
=
= 168,22 (mm)
cos β 483 488

+ Đường kính vòng đỉnh răng:
da1 = d1 +2.m=75,78+2.1,5= 78,78 (mm)
da2 = d2 +2.m=168,22+2.1,5= 171,22 (mm)
+ Đường kính đáy răng:
df1 =d1 - 2,5.m= 72,03 (mm)
df2 =d2 - 2,5.m= 164,47 (mm)
PHẦN IV: THIẾT KẾ TRỤC VÀ THEN
1. CHỌN VẬT LIÊÏU CHẾ TẠO TRỤC
+ Ta dùng thép C45 có σ b =600 MPa, ứng suất xoắn cho phép
[ τ ] = (12…..20)MPa
+ Sơ đồ lực trong khơng gian:

17


o
x

Fa1

Fr1
Fx2
Fa2

Fx1
y

Fr2

Fr3

Fa3

Fa3

Fa4
Fx3

Fr4
Frxích

2. XÁC ĐỊNH ĐƯỜNG KÍNH SƠ BỘ CÁC ĐOẠN TRỤC
T

- Theo (10.9), đường kính trục k với k=1……3: d = 3 0, 2 × τ ( mm )
[ ]
- Với : T1 = 62881 (N.mm)
T2 = 164316 (N.mm) và T3 = 357342 (N.mm)
[T]=20 Mpa

- Vậy:
d1 = 3

T1
=18,85 mm
0,2.[T ]

d 2= 3

T2
= 34,5 mm ⇒ d2 =35 mm
0,2.[T ]

⇒ d1 =25 mm

T3
= 44,7 mm ⇒ d3 =45 mm
0,2 × [T ]
d + d2 + d3
= 28,19 mm ⇒ dtb =35 mm
= 1
3

d 3= 3

d tb

3. XÁC ĐỊNH GIỮA CÁC GỐI ĐỢ VÀ ĐIỂM ĐẶT LỰC
- Từ đường kính các trục, tra bảng (10.2) ta được chiều rộng các ổ lăn:
d1 = 25 (mm) => b01 = 17 (mm)

d2 = 35 (mm) => b02 = 21 (mm)
d3 = 45 (mm) => b03 = 25 (mm)
- Lấy trục II làm chuẩn để tính các khoảng cách của bộ truyền:
lm22 = 1,4 × d 2 = 1,4 × 35= 49 (mm) = lm23
- Theo bảng (10.3):
+ Chọn k1 = 12
+ Chọn k2 = 7 (mm): khoảng cách từ mặt cạnh ổ đến thành trong của hộp.
- Theo cơng thức ở bảng (10.4):
18


l22 = 0,5(lm22 + b02 ) + k1 + k2 = 0,5(49 +21) + 12 + 7 = 54 (mm)
l23= 0,5(lm22 + lm23 )+k1 + l22 = 0,5(49 + 49) + 12 + 54 = 115 (mm)
l21= lm22 + lm23 + 3k1 +2k2 + b02 = 49 + 49 +3.12 +2.7 +21 = 169 (mm)
- Trục I: l12 =l22 = 54 (mm)
lm12 = (1,2 → 1,5)× d1= ( 30 → 37,5) ⇒ Chọn lm12=35 (mm)
- Theo bảng (10.3):
+ Chọn k3 = 15 (mm)
+ Chọn hn = 17 (mm): chiều cao nấp ổ đến đầu bulơng.
lm11 = (1,4 → 2,5)d1 =(35 → 62,5) (mm) ⇒ chọn lm11 =55 mm
lc11 = 0,5(lm11 + b01) + k3 + hn = 0,5(55 +17) + 15 +17 = 68 (mm)
- Trục III: l32 = l23 = 115 (mm)
lm33 = (1,2 → 1,5).d3= (54 → 67,5) mm ⇒ Chọn lm33 = 55 mm
lm34 = ( 1,4 → 2,5)d3 = (63 → 112,5) mm ⇒ chọn lm34 =85 mm
lc34 = 0,5(lm34 + b03) + k3 + hn = 0,5(85 +25) + 15 +17 =87 (mm)
- Khoảng cách giữa các gối đỡ: l11 = l21 = l31 = 169 (mm)

lc11

l11

1

3

l22

2

4

l33

lc34

Rx

l31

4. XÁC ĐỊNH THÔNG SỐ VÀ KIỂM NGHIỆM BỘ TRUYỀNG TRỤC I
a. Xác định các thơng số và chiều của các lực từ các chi tiết máy:
- Các thơng số ban đầu:
lc11 = 68 (mm) ; l12 = 54 (mm)
dw1 = 60,41 (mm) ; T1 = 62881 (N.mm)
αtw1 = 20,13 ; β = 6,6643 0
- Theo cơng thức (10.1):
2T1 2 × 62881
=
= 2082 N
- Lực vòng: Ft1 =
d w1

60, 41
tgα tw1
tg 20,13o
= 2082
= 768 N
- Lực hướng tâm: Fr1 = Ft1.
cos β
cos 6,6643o
19


- Lực dọc trục: Fa1 = Ft1.tg β = 2082 × tg 6,6643o = 243( N )
→

- Moment uốn do Fa1 gây ra trên trục I:
d
60, 41
M a1 = Fa1. w1 = 243 ×
= 7340( N .mm)
2
2
- Tra bảng (16.10a) với T1 =62881 (N.mm) ta được:
Dt =71 (mm): đường kính vòng tròn qua tâm các chốt của nối trục đàn hồi.
⇒ Lực hướng tâm do khớp nối đàn hồi tác dụng lên trục, hướng ngược phương
với trục x và bằng:
2T
2 × 62881
Fxkn = (0, 2 ÷ 0,3)
= (0, 2 ÷ 0,3)
= (354 ÷ 531) (N)

Dt
71
⇒ Chọn Fxkn = -450 (N)
b. Xác định đường kính và chiều dài các đoạn trục:
- Sơ bộ trục, chi tiết quay và lực từ các chi tiết quay tác dụng lên trục
- Xác định phản lực tác dụng lên gối đở, sử dụng phương trình moment và
phương trình hình chiếu của các lực trong mặt phẳng zOy và zOx:
+Trong mp zOy:
F .l − M a1 768 × 54 − 7340
Fly12 = r1 12
=
= 202( N )
l11
169
Fly11 = Fr1 − Fly12 = 768 − 202 = 566( N )
+Trong mp zOx:
l .F + l .F
68 × 450 + 54 × 2082
Flx12 = c11 xkn c12 t1 =
= 846( N )
l11
169
Fly11 = Ft1 − Fxkn − Flx12 = 2082 − 450 − 846 = 786( N )
- Xác định đường kính các đoạn trục:
*Tại A: theo cơng thức (10.15) và cơng thức (10.16)
2
2
M A = M yA
+ M xA
=0

2
2
M tdA = M yA
+ M xA
+ 0,75.TA2 = 0,75 × 628812 = 54457( N .mm)

+ Đường kính trục tại tiết diện A, theo cơng thức (10.17):
M tdA
54457
⇒ Chọn d1A = 20 (mm)
d1 A = 3
=3
= 20,5(mm)
0,1.[σ ]
0,1 × 63
[ σ ] =63 (MPa) ứng với thép 45 có σ b ≥ 600 ( MPa ) đường kính trục ≤ 30(mm)
*Tại D: theo cơng thức (10.15) và cơng thức (10.16):
2
2
M tdD = M yD
+ M xD
+ 0,75.TD2 = (150.62) 2 + 0,75 × 702512 = 25009 Nmm

+ Đường kính trục tại tiết diện D : theo cơng thức (10.17) :
d1 A = 3

M tdD
25009
=3
= 15,8mm

0,1.[σ ]
0,1 × 63

⇒

Chọn d1D = 20 (mm)

20


*Tại B : theo công thức (10.15) và công thức (10.16)
2
2
M tdB = M yB
+ M xB
+ 0,75.TB2 = 48348 Nmm

+ Đường kính trục tại tiết diện B : theo công thức (10.17) :
d 1B = 3

M tdB
48348
=3
= 19,7mm
0,1.[σ ]
0,1 × 63

⇒ Chọn d1B = 25 (mm)

- Bieåu ñoà moment nhö hình veõ

c.Tính kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi :
- Kiểm nghiệm mỏi tại tiết diện có mặt cắt nguy hiểm (tại B)
MxB = 17325 (Nmm) ; MyB = 48009 (Nmm0
21


TB = 26807 (Nmm) ; dB =25 (mm)
- Công thức (10.9) : s = sσ × sτ / sσ2 + sτ2 ≥ [ s ]
Trong đó : sσ : hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất pháp tại B.
σ −1
- Theo công thức (10.20): sσ =
Kσ d × σ a + ψ σ × σ m
+ σ-1 :giới hạn mỏi ứng với chu kì đối xứng.
+Với thép Cacbon 45 có σb = 600 (MPa)
σ-1 = 0,436 . σb = 0,436 . 600 = 261,6 (MPa)
+ Đối với trục quay σm = 0 ; theo công thức (10.22) :
σa = σmaxB = MB/WB
+ Theo công thức (10.15):
2
2
M B = M xB
+ M yB
= 17325 2 + 48009 2 = 51039 Nmm

+ Theo bảng (10.6) với trục có rãnh then :
WB : moment cản uốn.
π .d B3 b.t1 .(d B − t1 )
WB =
32

dB

+ Theo bảng (10.16) tra được then:
b = 6 (mm) ; t1 =3, 5 (mm)
WB =

3,14 × 25 3 6 × 3,5 × (25 − 3,5) 2
−
= 1145
32
25

Đưa vào công thức (10.12) :
σa =

51039
= 44,6 MPa
1145

- Tra bảng 10.7:
ψ σ : hệ số kể đến ảnh hưởng của trị số ứng suất trung bình.
ψ σ = 0,05
- Theo công thức (10.25): Kσ = ( Kσ / ε σ + K x − 1) / K y
+ Theo bảng (10.8) : Kx=1,06
Kx:hệ số tập trung ứng suất do trạng thái bề mặt
+ Theo bảng (10.9) : Ky=1,06
Ky:hệ số tăng bền mặt trục.
d

+ Theo bảng (10.11),với kiểu lắp k6 và σb = 600 (MPa):
⇒ Kσ d = ( 2, 06 + 1, 06 − 1) /1, 6 = 1,325
⇒ Sσ =

Kσ
= 2, 06
εσ

τ −1
261,6
=
= 4,4
K σd .σ a + ψ τ .τ m 1,325 × 44,6 + 0,05.0

* sτ : hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng tiếp tại B:
τ −1
+ Theo công thức (10.21): sτ =
Kτ d ×τ a +ψ τ ×τ m
τ −1 ≈ 0,58 × σ −1 = 0,58 × 261, 6 = 151, 73 ( MPa )
22


+ Khi trục quay 1 chiều: Cơng thức (10.23): Tm =Ta =TB / 2.WOB
+ Theo bảng (10.6) với trục quay 1 chiều :
W0 D

Π.d 3 b.t1 .(d B − t1 ) 2 3,14 × 25 3 6 × 3,5 × 25 2
=
−
=

−
= 2678
16
dB
16
25

+ Moment xoắn tại B : T1 = 70251 (Nmm)
⇒

τm =τa =

26807
= 5MPa
2 × 2678

+ Theo bảng (10.7) : ψ τ = 0
+ Theo cơng thức (10.26) : Kτ = ( Kτ / ετ + K x − 1) / K y
.Theo bảng (10.8) : Kx=1,06 .Theo bảng (10.9) : Ky=1,6
d

+ Theo bảng (10.11),với kiểu lắp k6 và σb = 600 (MPa):
⇒ Kτ d = ( 1, 64 + 1, 06 − 1) /1, 6 = 1,1

Kτ
= 1, 64
ετ

τ −1
151,73

=
= 27,5
K τd .τ a + ψ τ .τ m 1,1 × 5 + 0 × 7,2
S σ .Sτ
4,4.27,5
⇒S=
=
= 4,3 > [ S ]
S σ2 + Sτ2
4,4 2 + 27,5 2
⇒ Sτ =

Như vậy,khơng cần phải kiểm tra về độ cứng của trục.
d. Kiểm nghiệm trục về độ bền tĩnh :
- Cơng thức (10.27) : σ td = σ 2 + 3τ 2 ≤ [ σ ]
- Tại tiết diện nguy hiểm : Mmax =48009 (Nmm) ; Tmax = 26807 (Nmm)
M max
48009
=
= 30,7 MPa
0,1.d B 0,1 × 25 3
Tmax
26807
=
= 8,6MPa
- Theo cơng thức (10.29) : τ =
3
0,2.d B 0,2 × 25 3

- Theo cơng thức (10.28) : σ =

- Thép 45 : σb = 600 (MPa) ; σch = 340 (MPa)
- Theo cơng thức (10.30) : [ σ ] = 0,8 × σ ch = 0,8 × 340 = 272 ( MPa )
⇒

σ tđ = 30,7 2 + 3 × 8,6 2 = 34 MPa

- Vậy σ td < [ σ ] : trục đạt u cầu về độ bền tĩnh.
5.XÁC ĐỊNH THÔNG SỐ VÀ KIỂM NGHIỆM BỘ TRUYỀNG TRỤC II
a. Xác định các thơng số và chiều của các lực từ các chi tiết quay :
- Các thơng số ban đầu :
. l21 = 145 (mm);
l23 =103,5 (mm) ; l22 = 49,5 mm
.dw2 =138 (mm);
T1 = 26807 (Nmm) ; T2 = 84455 N.mm
.αtw2 = 20,31210 ;
β = 16,360 ;
.dw3 =60,16 mm ;
αtw3 =20,5112 0 ;
* Đối với bánh răng số 2:
- Lực vòng: Ft2 = Ft1 =1246 N
- Lực hướng tâm: Fr2 = Fr1 =470 N
- Lực dọc trục: Fa2 =Fa1 = 230 N

β3 = 13,36920

23


- Moment uốn do Fa2 gây ra trên trục II

M a 2 = Fa 2 .

d w2
138
= 230 ×
= 15870 N .mm
2
2

* Đối với bánh răng số 3 :Theo công thức (10.1)
- Lực vòng : Ft 3 =

2T2 2.84455
=
= 2807 N
d w3
60,16

- Lực hướng kính : F r 3= Ft 3 .

tgα tw3
tg 20,5112 o
= 2807
= 1079 N
cos β 3
cos13,3692 o

o
- Lực dọc trục: Fa 3 = Ft 3 .tgβ 3 = 2807 × tg13,3692 = 667 N

- Moment uốn do Fa3 gây ra trên trục II: M a 3 = Fa 3 .

d3
60,16
= 667
= 20063,36 N .mm
2
2

b. Xác định đường kính và chiều dài các đoạn trục :
- Xác định phản lực tác dụng lên gối đở : Sử dụng phương trình moment và
phương trình hình chiếu của các lực trong mp zOy và zOx :
-Trong mp zOy :
Fly 22 =

Fr 3 .l 23 − Fr 2 .l 22 − M a 2 − M a 3 1079.103,5 − 470.49,5 − 15870 − 20063,36
=
= 343N
l 21
153

Fly 21 = Fr 3 − Fly 22 − Fr 2 = 1079 − 470 − 343 = 266 N

- Trong mp zOx :

Flx 22 =

l 23 .Ft 3 + l 22 .Ft 2 103,5.2807 + 49,5.1246
=
= 2302 N

l 21
153

Flx 21 = Ft 3 − Flx 22 + Ft 2 = 2807 − 2302 + 1246 = 1751N

- Xác định đường kính các đoạn trục :
* Tại A : Mtđ = 0 ; * Tại D : Mtđ = 0 .Do đó, chọn d2A và d2D theo d sơ bộ
Tại đây có lắp ổ lăn : chọn d2A = d2D = 30 (mm)
* Tại B : theo công thức (10.15) và công thức (10.16)
2
2
M B = M yB
+ M xB
= (266.49,5) 2 + (1751.49,5) 2 = 87669 Nmm

M tdB = M B2 + 0,75.TB2 = 87669 2 + 0,75.84455 2 = 114172 N .mm

- Đường kính trục tại tiết diện B : theo công thức (10.17) :
d 2B = 3

M tdB
114172
=3
= 26,62mm
0,1.[σ ]
0,1.63

Chọn dB =35 (mm)

[ σ ] =50 (MPa) ứng với thép 45 có σ b ≥ 600 ( MPa )

đường kính trục ≥ 30(mm)

*Tại C : theo công thức (10.15) và công thức (10.16)

2
2
M C = M yC
+ M xC
= 370412 + 113949 2 = 119818 Nmm

M tdc = M C2 + 0,75.TC2 = 119818 2 + 0,75 × 84455 2 = 1403771N .mm

- Đường kính trục tại tiết diệnC : theo công thức (10.17) :
d 2C = 3

M tdC
140377
=3
= 28,13mm
0,1.[σ ]
0,1 × 63

Chọn d2C = 35(mm)
24


- Biểu đồ moment như hình vẽ.

Ft2

Fa2
o

B

y

C

Fr2

D

Fr3

Fa3

Flx21

Flx22
Ft3

Fly21

Fly22

343

Qy
266

736

37041
16978
13167

Mx
2302
2703

Qx
505
1751

113949
86675

My
84455

H7
k6

Ø35

Ø30 k6

H7
k6

Ø35

T

Ø30k6

x

A

z

c.Tính kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi :
Kiểm nghiệm mỏi tại tiết diện có mặt cắt nguy hiểm (tại C)
MC = 119818 (Nmm)
TC = 84455 (Nmm) ; dC = 35 (mm)
- Công thức (10.9)
s = sσ × sτ / sσ2 + sτ2 ≥ [ s ]

Trong đó :
25