đồ án chi tiết máy hộp giảm tốc 2 cấp đồng trục

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM
KHOA CƠ KHÍ
BỘ MÔN THIẾT KẾ MÁY

ĐỒ ÁN MÔN HỌC

CHI TIẾT MÁY
Sinh viên thực hiện:
Người hướng dẫn:

Ký tên:

Ngày hoàn thành:

Ngày bảo vệ:

ĐỀ TÀI
Đề số 6: THIẾT KẾ HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG BĂNG TẢI
Phương án số: 28

Hệ thống dẫn động băng tải bao gồm: 1 – Động cơ điện 3 pha không đồng bộ; 2 – Nối trục đàn
hồi; 3 – Hộp giảm tốc bánh răng trụ hai cấp đồng trục; 4 – Bộ truyền xích ống con lăn; 5 – Băng
tải (Quay một chiều, tải va đập nhẹ, 1 ca làm việc 8 giờ).

Bảng số liệu:


Thông số

Số liệu

Lực vòng trên băng tải 𝐹

3500 𝑁

Vận tốc xích tải 𝑣

1,3 𝑚/𝑠

Đường kính tang dẫn 𝐷

650 𝑚𝑚

Thời gian phục vụ 𝐿
Số ngày làm/năm 𝐾𝑛𝑔

5 𝑛ă𝑚
320 𝑛𝑔à𝑦

Thông số thời gian và đặc tính làm việc

Quay một chiều, làm việc 1 ca, tải va đập nhẹ
(1 năm làm việc 320 ngày, 1 ca làm việc 8
giờ).

Chế độ tải

T1= T; T2= 0.8T; t1= 27 s; t2= 12 s


MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU ............................................................................................................................ 4
Phần 1: CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN – PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN ......................................... 5
1.1 Chọn động cơ điện ............................................................................................................ 5
1.2 Phân phối tỉ số truyền ....................................................................................................... 6
1.3 Bảng đặc tính .................................................................................................................... 7
Phần 2: THIẾT KẾ CÁC BỘ TRUYỀN .................................................................................... 8
2.1 Thiết kế bộ truyền xích ..................................................................................................... 8
2.2 Thiết kế bộ truyền bánh răng .......................................................................................... 11
2.2.1 Bộ truyền cấp chậm .................................................................................................. 11
2.2.2 Bộ truyền cấp nhanh ................................................................................................. 17
2.3 Chọn nối trục .................................................................................................................. 18
2.4 Tính toán thiết kế trục và then ........................................................................................ 19
2.4.1 Vật liệu chết tạo trục và ứng suất cho phép ............................................................. 19
2.4.2 Thiết kế sơ bộ ........................................................................................................... 19
2.4.3 Thiết kế trục ............................................................................................................. 21
2.4.4 Thiết kế then ............................................................................................................. 29
2.4.5 Kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi ............................................................................. 30
2.4.6 Kiểm nghiệm then .................................................................................................... 32
2.5 Tính toán ổ lăn ................................................................................................................ 33
2.5.1 Tính toán ổ lăn trên trục I ......................................................................................... 33
2.5.2 Tính toán ổ lăn trên trục II ....................................................................................... 35
2.5.3 Tính toán ổ lăn trên trục III ...................................................................................... 37
Phần 3: CHỌN THÂN MÁY, BULONG, CÁC CHI TIẾT PHỤ ............................................ 39
3.1 Chọn thân máy ................................................................................................................ 39
3.2 Các chi tiết phụ ............................................................................................................... 40
Phần 4: DUNG SAI LẮP GHÉP .............................................................................................. 43
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................................ 46


LỜI NÓI ĐẦU

Với những thành tựu khoa kỹ thuật phát triển mạnh trong suốt gần hai thập kỹ qua, ngành
Cơ khí nói chung cũng như các ngành Công nghệ chế tạo nói riêng đã có những bước phát triển
to lớn và thay đổi đáng kể bộ mặt của một ngành được xem là cốt lõi trong lịch sử con người.
Dần dần, các công nghệ robot, tự động hóa sản xuất và điều khiển bằng vi mạch… đã và đang
là xu hướng chủ đạo của ngành Cơ khí trong tương lai gần. Ngoài ra, Cơ khí ngày nay vẫn kế
thừa và phát triển những thành tựu đã đạt được như các cụm chi tiết máy: hộp giảm tốc, các bộ
truyền động… Tất cả tạo nên một bức tranh hòa hài giữa kỹ thuật xưa và nay.
Trong đó, Việt Nam cũng đã đang cố gắng bắt kịp theo xu hướng này; do đó những môn
đào tạo chuyên môn như Kỹ thuật điều khiển tự động, Tự động hóa sản xuất, PLC hay Robot
công nghiệp… được các trường Đại học đào tạo kỹ thuật Cơ Khí, tiêu biểu là Đại Học Bách
Khoa TP.HCM, đưa vào chương trình đào tạo nhằm giúp cho sinh viên có kiến thức cơ bản về
điều khiển và lập trình. Song song với những đổi mới trong chương trình đào tạo ấy, chúng ta
cũng cần phải trang bị những kiến thức cơ bản nhất của Cơ khí như Chi tiết máy, Nguyên lý
máy hay Vẽ kỹ thuật …
Để thỏa mãn điều kiện nói trên, sinh viên Cơ Khí đều phải thực hiện một đồ án về chi tiết
máy để hiểu cũng như nắm bắt rõ ràng hơn kiến thức đã học, áp dụng vào thực tiễn đời sống
hằng ngày. Với tiêu chí đó, Khoa Cơ Khí, trường Đại Học Bách Khoa TP.HCM luôn tổ chức
cho sinh viên năm 3 thực hiện Đồ án Chi tiết máy.
Với những mục tiêu quan trọng ấy, sinh viên của Khoa cũng rất cần ở Khoa sự hướng dẫn
tận tình trong lần đầu tiên làm một đồ án lớn, góp phần hoàn thiện nó hơn.
Lời cuối cùng thay mặt các bạn sinh viên khoa Cơ Khí, xin cám ơn và gửi lời chúc sức
khỏe đến …. và các thầy cô đã tạo điều kiện cho chúng em có cơ hội hiểu rõ hơn về con đường
nghề nghiệp mà chúng em đã chọn.
Với kiến thức còn hạn hẹp, vì vậy thiếu sót là điều không thể tránh khỏi, em rất mong
nhận được ý kiến từ thầy cô và các bạn.
Sinh viên thực hiện


Phần 1: CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN – PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN
1.1 Chọn động cơ điện

Để thiết kế chọn động cơ điện, ta phải xác định các giá trị các thông số tra cần thiết là
công suất cần thiết 𝑃𝑐𝑡 và tốc độ quay của hệ thống mà động cơ cần cấp vào 𝑛ℎ𝑡 .
Công suất cực đại trên trục băng tải:
𝑃4 = 𝑃𝑚𝑎𝑥 =

𝐹𝑣
3500.1,3
=
= 4,55 𝑘𝑊
1000
1000

Công suất tương đương trên trục băng tải:
𝑇 2
∑𝑛𝑖 ( 𝑖 )
1.27 + 0,82 . 12
√
𝑇
√
𝑃𝑡đ = 𝑃𝑚𝑎𝑥
= 4,55.
≃ 4,2906 𝑘𝑊
∑𝑛𝑖 𝑡𝑖
27 + 12
Hiệu suất các bộ truyền:
Cặp ổ lăn: 𝜂𝑜𝑙 = 0,9925
Bộ truyền bánh răng trụ: 𝜂𝑏𝑟 = 0,97
Bộ truyền xích: 𝜂𝑥 = 0,915
Khớp nối: 𝜂𝑘 = 1
Hiệu suất toàn phần của hệ thống:

4
2
𝜂 = 𝜂𝑜𝑙
. 𝜂𝑏𝑟
. 𝜂𝑥 . 𝜂𝑘 = 0,99254 . 0,972 . 0,915.1 ≃ 0,8354

Công suất cần thiết của động cơ:
𝑃𝑐𝑡 =

𝑃𝑡đ 4,29
=
≃ 5,1306 𝑘𝑊
𝜂
0,84

Ta chọn tỉ số truyền của các bộ truyền:
Hộp giảm tốc hai cấp đồng trục: 𝑢ℎ = 12,25
Bộ truyền xích: 𝑢𝑥 = 3
Tỉ số truyền của hệ thống: 𝑢 = 𝑢ℎ . 𝑢𝑥 = 12,25.3 = 36,75
Số vòng quay của trục máy công tác:
𝑛𝑐𝑡 =

60000𝑣 60000.1,3
=
≃ 38,1972 𝑣𝑔/𝑝ℎ
𝜋𝐷
𝜋. 650

Số vòng quay sơ bộ của động cơ:
𝑛𝑠𝑏 = 𝑛𝑐𝑡 . 𝑢 = 38,1972 .36,75 ≃ 1403,7471 𝑣𝑔/𝑝ℎ

Với 𝑃𝑐𝑡 = 5,1306 𝑘𝑊 và 𝑛𝑠𝑏 = 1403,7471 𝑣𝑔/𝑝ℎ, ta chọn động cơ của hang Mitsubishi có
số hiệu SF-JR IP55 132S, có công suất 𝑃 = 5,5 𝑘𝑊 và số vòng quay 𝑛đ𝑐 = 1430 𝑣𝑔/𝑝ℎ.


1.2 Phân phối tỉ số truyền
Với việc chọn động cơ có số vòng quay 𝑛đ𝑐 = 1430 𝑣𝑔/𝑝ℎ, tỉ số truyền của hệ thống là:
𝑢=

1430
≃ 37,4373
38,1972

Chọn tỉ số truyền của bộ truyền xích 𝑢𝑥 = 3.
Suy ra tỉ số truyền của hộp giảm tốc:
𝑢ℎ =

𝑢
37,4373
=
≃ 12,4719
𝑢𝑥
3

Hộp giảm tốc bánh rang trụ rang nghiêng hai cấp đồng trục:
𝑢𝑏𝑟1 = 𝑢𝑏𝑟2 = √𝑢ℎ = √12,4719 ≃ 3,5326
Công suất trên trục làm việc (trục dẫn của băng tải):
𝑃𝑙𝑣 = 𝑃4 = 4,55 𝑘𝑊
Công suất làm việc trên trục bị động của hộp giảm tốc:
𝑃3 =

𝑃4
4,55
=
≃ 5,0103 𝑘𝑊
𝜂𝑥 . 𝜂𝑜𝑙 0,915.0,9925

Công suất làm việc trên trục trung gian của hộp giảm tốc:
𝑃2 =

𝑃3
5,0103
=
≃ 5,2043 𝑘𝑊
𝜂𝑏𝑟 . 𝜂𝑜𝑙 0,97.0,9925

Công suất làm việc trên trục chủ động của hộp giảm tốc:
𝑃1 =

𝑃2
5,2043
=
≃ 5,4058 𝑘𝑊
𝜂𝑏𝑟 . 𝜂𝑜𝑙 0,97.0,9925

Công suất trên trục động cơ:
𝑃đ𝑐 =

𝑃1
5,4058
=

≃ 5,4466 𝑘𝑊
𝜂𝑘 . 𝜂𝑜𝑙 1.0,9925

Số vòng quay trên các trục:
𝑛1 = 𝑛đ𝑐 = 1430 𝑣𝑔/𝑝ℎ
𝑛2 =
𝑛3 =

𝑛2
404,8010
=
≃ 114,5901 𝑣𝑔/𝑝ℎ
𝑢𝑏𝑟
3,5326

𝑛4 =
Moment xoắn trên các trục:

𝑛1
1430
=
≃ 404,8010 𝑣𝑔/𝑝ℎ
𝑢𝑏𝑟 3,5326

𝑛3 114,5901
=
≃ 38,1967 𝑣𝑔/𝑝ℎ
𝑢𝑥
3

𝑇đ𝑐 = 9,55. 106

𝑃đ𝑐
5,4466
= 9,55. 106
≃ 36374,1469 𝑁𝑚𝑚
𝑛đ𝑐
1430

𝑇1 = 9,55. 106

𝑃1
5,4058
= 9,55. 106
≃ 36101,6713 𝑁𝑚𝑚
𝑛1
1430

𝑇2 = 9,55. 106

𝑃2
5,2043
= 9,55. 106
≃ 122779,0075 𝑁𝑚𝑚
𝑛2
404,801

𝑇3 = 9,55. 106

𝑃3
5,0103
= 9,55. 106
≃ 417561,072 𝑁𝑚𝑚
𝑛3
114,5901

𝑇4 = 9,55. 106

𝑃4
4,55
= 9,55. 106
≃ 1137598,274 𝑁𝑚𝑚
𝑛4
38,1967

1.3 Bảng đặc tính
Từ những kết quả trên, ta lập được bảng thông số truyền của hệ thống:
Trục
Thông số

Động cơ

I

II

III

IV

Công suất
𝑃 (𝑘𝑊)
Tỷ số truyền 𝑢
Số vòng quay
𝑛 (𝑣𝑔/𝑝ℎ)
Momen xoắn
𝑇 (𝑁𝑚𝑚)

5,4466

5,4058

5,2043

5,0103

4,55

3,5326

3,5326

3

404,801

114,5908

38,1967

1
1430

1430

36374,1469 36101,6713 122779,0075 417461,072 1137598,274


Phần 2: THIẾT KẾ CÁC BỘ TRUYỀN
2.1 Thiết kế bộ truyền xích
Theo bảng 5.4, tài liệu [2], với u=3, chọn số răng đĩa xích nhỏ 𝑧1 = 25, do đó số răng đĩa xích
lớn 𝑧2 = 𝑢. 𝑧1 = 3.25 = 75 < 𝑧𝑚𝑎𝑥 = 120.
Các hệ số điều kiện sử dụng xích:
𝐾 = 𝐾𝑟 . 𝐾𝑎 . 𝐾𝑜 . 𝐾𝑑𝑐 . 𝐾𝑏 . 𝐾𝑙𝑣 = 1,35.1.1.1.1,5.1 = 2,025
Trong đó: 𝐾𝑟 = 1,35 (tải va đập nhẹ)
𝐾𝑎 = 1 (chọn 𝑎 = 40𝑝𝑐 )
𝐾𝑜 = 1 (đường nối tâm hai đĩa xích nằm ngang)
𝐾𝑑𝑐 = 1 (trục điều chỉnh được)
𝐾𝑏 = 1,5 (bôi trơn định kì)
𝐾𝑙𝑣 = 1 (làm việc 1 ca)
𝐾𝑛 =

𝑛01

𝐾𝑧 =

25

𝑛1

𝑧1

200

= 114,5901 ≃ 1,7454
25

= 25 = 1

𝐾𝑥 = 2 (chọn xích 2 dãy)
Công suất tính toán 𝑃𝑡 :
𝑃𝑡 =

𝐾. 𝐾𝑧 . 𝐾𝑛 . 𝑃 2,025.1.1,7454.5,0103
=
≃ 8,8543 𝑘𝑊
𝐾𝑥
2

Theo bảng 5.5, tài liệu [2], với 𝑛01 = 200 𝑣𝑔/𝑝ℎ, chọn bộ truyền xích 2 dãy có ước xích 𝑝𝑐 =
25,4 𝑚𝑚 thỏa mãn điều kiện bền mòn:
𝑃𝑡 ≤ 𝑃 = 11 𝑘𝑊
Tính toán kiểm nghiệm bước xích 𝑝𝑐
3
3
𝑃. 𝐾
5,0103.2,025
𝑝𝑐 ≥ 600 √
= 600 √
≃ 23,3615 𝑚𝑚

𝑧1 𝑛1 [𝑝0 ]𝐾𝑥
25.141,5901.30.2

Do 𝑝𝑐 = 25,4 𝑚𝑚 nên điều kiện trên được thỏa.
Chọn khoảng cách trục sơ bộ:
𝑎 = 40𝑝𝑐 = 40.25,4 = 1016 𝑚𝑚
Số mắt xích 𝑋:
2𝑎
𝑧1 + 𝑧2
𝑧2 − 𝑧1 2 𝑝𝑐 2.1016 25 + 75
75 − 25 2 25,4
𝑋=
+
+(
)
=
+
+(
)
≃ 131,5831
25,4
2
2𝜋
𝑎
𝑝𝑐
2
2𝜋
1016

Chọn 𝑋 = 132 mắt xích.
Chiều dài xích 𝐿 = 𝑝𝑐 . 𝑋 = 25,4.132 = 3352,8 𝑚𝑚
Tính chính xác khoảng cách trục:
𝑧1 + 𝑧2
𝑧1 + 𝑧2 2
𝑧1 − 𝑧2 2
√
𝑎 = 0,25𝑝𝑐 [𝑋 −
+ (𝑋 −
) − 8(
) ]
2
2
2𝜋
25 + 75
75 + 25 2
75 − 25 2
= 0,25.25,4 [132 −
+ √(132 −
) − 8(
) ]
2
2
2𝜋
≃ 1021,4004 𝑚𝑚
Chọn 𝑎 = 1018 𝑚𝑚 (giảm khoảng cách trục (0,002 ÷ 0,004)𝑎 để xích không chịu lực căng
quá lớn).
Số lần va đập của xích trong 1 giây:
𝑖=

𝑧1 𝑛1 25.114,5901
=
≃ 1,4468 ≤ [𝑖] = 30
15𝑋
15.132

Kiểm nghiệm xích về độ bền:
𝑠=

𝑄
𝐹1 + 𝐹𝑣 + 𝐹𝑜

Theo bảng 5.2, tài liệu [2], tải trọng phá hủy 𝑄 = 113400 𝑁, khối lượng 1 mét xích 𝑞𝑚 = 5 𝑘𝑔.
Vận tốc trung bình của xích:
𝑣=

𝑧1 𝑛1 𝑝𝑐 25.114,5901
=
≃ 1,2127 𝑚/𝑠
60000
60000

Lực vòng có ích:
𝐹𝑡 =

1000𝑃 1000.5,0103
=
≃ 4131,5247 𝑁
𝑣
1,2127

Lực trên nhánh căng:
𝐹1 ≃ 𝐹𝑡 = 4131,5247 𝑁
Lực căng do li tâm gây nên:
𝐹𝑣 = 𝑞𝑚 𝑣 2 = 5. 1,21272 ≃ 7,3532 𝑁
Lực căng ban đầu của xích:
𝐹𝑜 = 𝐾𝑓 𝑞𝑚 𝑎𝑔 = 4.5.1,018.9,81 = 119,7316 𝑁
Vậy
𝑠=

113400
≃ 26,6284
4131,5247 + 7,3532 + 119,7316


Theo bảng 5.10, tài liệu [2], với 𝑛 = 200 𝑣𝑔/𝑝ℎ, 𝑝𝑐 = 25,4 𝑚𝑚, [𝑠] = 8,2. Vậy 𝑠 > [𝑠]: bộ
truyền xích đảm bảo đủ bền.
Lực tác dụng lên trục:
𝐹𝑟 = 𝑘𝑚 𝐹𝑡 = 1,15.4131,5247 ≃ 4751,2534 𝑁
Đường kính đĩa xích:
𝑑1 ≃

𝑑2 ≃

𝑝𝑐

25,4
=
𝜋
𝜋 ≃ 202,6597 𝑚𝑚

𝑠𝑖𝑛 (𝑧 ) 𝑠𝑖𝑛 ( )
25
1
𝑝𝑐

25,4
𝜋 =
𝜋 ≃ 606,5577 𝑚𝑚
𝑠𝑖𝑛 (𝑧 ) 𝑠𝑖𝑛 ( )
75
2

𝜋
𝜋
𝑑𝑎1 = [0,5 + cot ( )] 𝑝𝑐 = [0,5 + cot ( )] . 25,4 ≃ 213,7617 𝑚𝑚
𝑧1
25
𝜋
𝜋
𝑑𝑎2 = [0,5 + cot ( )] 𝑝𝑐 = [0,5 + cot ( )] . 25,4 ≃ 618,7256 𝑚𝑚
𝑧2
75
𝑑𝑓1 = 𝑑1 − 2𝑟 = 202,6597 − 2.8,0297 = 186,6003 𝑚𝑚
𝑑𝑓2 = 𝑑2 − 2𝑟 = 606,5577 − 2.8,0297 = 590,4983 𝑚𝑚
Với 𝑟 = 0,5025𝑑𝑙 + 0,05 = 0,5025.15,88 + 0,05 = 8,0297 𝑚𝑚
𝜋
𝜋
𝑑𝑣1 = 𝑝𝑐 cot ( ) − 1,2ℎ = 25,4. cot ( ) − 1,2.24,2 ≃ 171,7817 𝑚𝑚
𝑧1
25

𝜋
𝜋
𝑑𝑣2 = 𝑝𝑐 cot ( ) − 1,2ℎ = 25,4. cot ( ) − 1,2.24,2 ≃ 171,7817 𝑚𝑚
𝑧2
75
Thông số của bộ truyền xích:
Thông số

Kí hiệu

Bánh dẫn

Bánh bị dẫn

Bước xích

𝑝𝑐

Số răng đĩa xích

𝑧

25

75

Đường kính vòng chia

𝑑

202,6597 𝑚𝑚

606,5577 𝑚𝑚

Đường kính vòng đỉnh

𝑑𝑎

213,7617 𝑚𝑚

618,7256 𝑚𝑚

Đường kính vòng đáy

𝑑𝑓

186,6003 𝑚𝑚

590,4983 𝑚𝑚

Đường kính vành đĩa

𝑑𝑣

171,7817 𝑚𝑚

171,7817 𝑚𝑚

𝑑𝑙 /𝑑𝑐

𝑑𝑙 = 15,88 𝑚𝑚

𝑑𝑐 = 7,095 𝑚𝑚

Đường kính con lăn /
đường kính chốt
Bán kính đáy

𝑟

25,4

8,0297 𝑚𝑚


2.2 Thiết kế bộ truyền bánh răng
2.2.1 Bộ truyền cấp chậm
2.2.1.1 Chọn vật liệu
Chọn vật liệu của hai cấp bánh răng như nhau.
Đối với bánh dẫn: ta chọn thép C45 tôi cải thiện, độ rắn 𝐻𝐵1 = 250 𝐻𝐵, giới hạn bền 𝜎𝑏 =
850 𝑀𝑃𝑎, giới hạn chảy 𝜎𝑐ℎ = 580 𝑀𝑃𝑎 (tra bảng 6.1, tài liệu [2]).
Đối với bánh bị dẫn: ta chọn thép C45 tôi cải thiện, độ rắn 𝐻𝐵2 = 235 𝐻𝐵, giới hạn bền 𝜎𝑏 =
750 𝑀𝑃𝑎, giới hạn chảy 𝜎𝑐ℎ = 450 𝑀𝑃𝑎 (tra bảng 6.1, tài liệu [2]).
2.2.1.2. Xác định ứng suất cho phép
Ứng suất tiếp xúc cho phép:
Tính sơ bộ khi chưa có kích thước bộ truyền:
[𝜎𝐻 ] = 𝜎𝑂𝐻𝑙𝑖𝑚

0,9𝐾𝐻𝐿
𝑠𝐻

Giới hạn mỏi tiếp xúc:
𝜎𝑂𝐻𝑙𝑖𝑚1 = 2𝐻𝐵1 + 70 = 2.250 + 70 = 570 𝑀𝑃𝑎
𝜎𝑂𝐻𝑙𝑖𝑚2 = 2𝐻𝐵2 + 70 = 2.235 + 70 = 540 𝑀𝑃𝑎
Hệ số tuổi thọ 𝐾𝐻𝐿 :
𝐾𝐻𝐿 =

𝑁𝐻𝑂
√
𝑁𝐻𝐸

𝑚𝐻

Trong đó: 𝑁𝐻𝐸 số chu kì làm việc tương đương.
𝑁𝐻𝑂 số chu kì làm việc cơ sở.
𝑚𝐻 bậc của đường cong mỏi, có giá trị bằng 6.
Số chu kì làm việc tương đương:
𝑛

𝑁𝐻𝐸1 = 60𝑐 ∑ [(
𝑖=1

𝑇𝑖
𝑇𝑚𝑎𝑥

2

) 𝑛𝑖 𝑡𝑖 ]

27

12
= 60.1.5.320.8 ( . 13 +
. 0,83 ) . 404,801 ≃ 26,4206. 107 𝑐ℎ𝑢 𝑘ì
39
39
𝑁𝐻𝐸2

𝑁𝐻𝐸1 26,4206. 107
=
=
≃ 7,4791. 107 𝑐ℎ𝑢 𝑘ì
𝑢
3,5326

Số chu kì làm việc vơ sở:
𝑁𝐻𝑂1 = 30𝐻𝐵12,4 = 30. 2502,4 ≃ 1,7068 𝑐ℎ𝑢 𝑘ì


𝑁𝐻𝑂2 = 30𝐻𝐵22,4 = 30. 2352,4 ≃ 1,4712 𝑐ℎ𝑢 𝑘ì
Vì 𝑁𝐻𝐸1 > 𝑁𝐻𝑂1 , 𝑁𝐻𝐸2 > 𝑁𝐻𝑂2 nên 𝐾𝐻𝐿1 = 𝐾𝐻𝐿2 = 1.
Hệ số an toàn 𝑠𝐻 = 1,1 (tra bảng 6.13, tài liệu [1]).
Ứng suất tiếp xúc cho phép sơ bộ của từng bánh răng:
[𝜎𝐻1 ] = 𝜎𝑂𝐻𝑙𝑖𝑚1

0,9𝐾𝐻𝐿1
0,9.1
= 570.
≃ 466,3636 𝑀𝑃𝑎
𝑠𝐻
1,1

[𝜎𝐻1 ] = 𝜎𝑂𝐻𝑙𝑖𝑚2

0,9𝐾𝐻𝐿2
0,9.1
= 540.
≃ 441,8182 𝑀𝑃𝑎
𝑠𝐻
1,1

Bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng:
[𝜎𝐻 ] = 0,45([𝜎𝐻1 ] + [𝜎𝐻1 ]) = 0,45(466,3636 + 441,8182) ≃ 408,6818𝑀𝑃𝑎 < [𝜎𝐻 ]𝑚𝑖𝑛
= 441,8182 𝑀𝑃𝑎
[𝜎𝐻 ] < [𝜎𝐻 ]𝑚𝑖𝑛 = 441,8182 𝑀𝑃𝑎
Chọn [𝜎𝐻 ] < [𝜎𝐻 ]𝑚𝑖𝑛 = 441,8182 𝑀𝑃𝑎.
Ứng suất uốn cho phép:
Tính sơ bộ khi chưa có kích thước bộ truyền:
[𝜎𝐹 ] = 𝜎𝑂𝐹𝑙𝑖𝑚

0,9𝐾𝐹𝐿
𝑠𝐹

Giới hạn mỏi uốn:
𝜎𝑂𝐹𝑙𝑖𝑚1 = 1,8𝐻𝐵1 = 1,8.250 = 450 𝑀𝑃𝑎
𝜎𝑂𝐹𝑙𝑖𝑚2 = 1,8𝐻𝐵2 = 1,8.235 = 423 𝑀𝑃𝑎
Hệ số tuổi thọ 𝐾𝐹𝐿 :
6

𝐾𝐹𝐿 = √

𝑁𝐹𝑂
𝑁𝐹𝐸

Số chu kì cơ sở:
𝑁𝐹𝑂 = 5. 106 𝑐ℎ𝑢 𝑘ì
Số chu kì làm việc tương đương:
𝑛

𝑁𝐹𝐸1 = 60𝑐 ∑ [(
𝑖=1

= 60.1.5.320.8 (
𝑁𝐹𝐸2

𝑇𝑖
𝑇𝑚𝑎𝑥

6

) 𝑛𝑖 𝑡𝑖 ]

27 6 12
. 1 + . 0,86 ) . 404,801 ≃ 240,3056. 106 𝑐ℎù 𝑘ì
39
39

𝑁𝐹𝐸1 240,3056. 106
=
=
≃ 68,0251. 106 𝑐ℎù 𝑘ì

𝑢
6,5326


Vì 𝑁𝐹𝐸1 > 𝑁𝐹𝑂1 , 𝑁𝐹𝐸2 > 𝑁𝐹𝑂2 nên 𝐾𝐹𝐿1 = 𝐾𝐹𝐿2 = 1.
Hệ số an toàn 𝑠𝐻 = 1,75 (tra bảng 6.13, tài liệu [1]).
Ứng suất uốn cho phép sơ bộ của từng bánh răng:
[𝜎𝐹1 ] = 𝜎𝑂𝐹𝑙𝑖𝑚1

0,9𝐾𝐹𝐿1
0,9.1
= 450.
≃ 257,1429 𝑀𝑃𝑎
𝑠𝐹
1,75

[𝜎𝐹1 ] = 𝜎𝑂𝐹𝑙𝑖𝑚2

0,9𝐾𝐹𝐿2
0,9.1
= 423.
≃ 241,7143 𝑀𝑃𝑎
𝑠𝐹
1,75

Hệ số chiều rộng vành răng:
Theo bảng 6.15, tài liệu [1], cho 𝜓𝑏𝑎 = 0,4.
𝜓𝑏𝑑 =

𝜓𝑏𝑎 (𝑢 + 1) 0,4(3,5326 + 1)

=
≃ 0,9065
2
2

Theo bảng 6.4, tài liệu [1], ta tính được 𝐾𝐻𝛽 ≃ 1,0353; 𝐾𝐹𝛽 ≃ 1,066.
Khoảng cách trục:
3

𝑎𝑤 ≥ 43(𝑢 + 1) √

3 122779,0075.1,0353
𝑇1 𝐾𝐻𝛽
√
=
43(3,5326
+
1)
𝜓𝑏𝑎 [𝜎𝐻 ]2 𝑢
0,4. 441,81822 . 3,5326

≃ 150,5447 𝑚𝑚
Chọn 𝑎𝑤 = 160 𝑚𝑚 theo tiêu chuẩn.
Thông số ăn khớp:
Mô đun pháp:
Khi 𝐻𝐵1 , 𝐻𝐵2 < 350: 𝑚𝑛 = (0,01 ÷ 0,02)𝑎𝑤 = 1,6 ÷ 3,2 𝑚𝑚.
Theo tiểu chuẩn chọn 𝑚𝑛 = 2,5.
Đối với bánh răng nghiêng: 20𝑜 > 𝛽 > 8𝑜
⇒
⇒

2𝑎𝑤 cos 8𝑜
2𝑎𝑤 cos 20𝑜
≥ 𝑧1 ≥
𝑚𝑛 (𝑢 + 1)
𝑚𝑛 (𝑢 + 1)

2.160. cos 8𝑜
2.160. cos 20𝑜
≥ 𝑧1 ≥
2,5.3,5326. (+1)
2,5.3,5326. (+1)
⇒ 27,965 ≥ 𝑧1 ≥ 26,5368

Chọn 𝑧1 = 27 răng.
Số răng bánh bị dẫn:
𝑧2 = 𝑧1 𝑢 = 27.3,5326 ≃ 95,3802
Chọn 𝑧2 = 95 răng.
Tính lại tỉ số truyền thực:


𝑢𝑚 =

95
≃ 3,5185
27

Góc nghiêng răng:
𝛽 = 𝑎𝑟𝑐 cos [

𝑚𝑛 (𝑧2 + 𝑧1 )
2,5(95 + 27)
] = 𝑎𝑟𝑐 cos [
] ≃ 17,61𝑜
2𝑎𝑤
2.160

Xác định kích thước bộ truyền xích:
Khoảng cách trục:
𝑎𝑤 =

𝑚𝑛 (𝑧2 + 𝑧1 ) 2,5(95 + 27)
=
≃ 160 𝑚𝑚
2 cos 𝛽
2 cos 17,61𝑜

Đường kính vòng chia:
𝑑1 =

𝑧1 𝑚𝑛
27.2,5
=
≃ 70,8197 𝑚𝑚
𝑐𝑜𝑠𝛽 cos(17,610 )

𝑑2 =

𝑧2 𝑚𝑛
95.2,5

=
≃ 249,1803 𝑚𝑚
𝑐𝑜𝑠𝛽 cos(17,610 )

Đường kính vòng lăn: 𝑑𝑤1 = 𝑑1 , 𝑑𝑤2 = 𝑑2.
Đường kính vòng đáy:
𝑑𝑓1 = 𝑑1 − 2,5𝑚𝑛 = 70,8197 − 2,5.2,5 = 64,5697 𝑚𝑚
𝑑𝑓2 = 𝑑2 − 2,5𝑚𝑛 = 249,1803 − 2,5.2,5 = 242,9303 𝑚𝑚
Đường kính vòng đỉnh:
𝑑𝑎1 = 𝑑1 + 2𝑚𝑛 = 70,8197 + 2.2,5 = 75,8195 𝑚𝑚
𝑑𝑎2 = 𝑑2 + 2𝑚𝑛 = 249,1803 + 2.2,5 = 254,1803 𝑚𝑚
Bề rộng răng:
𝑏2 = 𝑎𝑤 𝜓𝑏𝑎 = 160.0,4 = 64 𝑚𝑚
𝑏1 = 𝑏2 + 5 = 64 + 5 = 69 𝑚𝑚
Chọn cấp chính xác cho bộ truyền:
Vận tốc vòng bánh răng:
𝑣=

𝜋𝑑𝑛
𝜋. 70,8197.404,801
=
≃ 1,501 𝑚/𝑠
60000
60000

Theo bảng 6.3, tài liệu [1], chọn cấp chính xác 9 có 𝑣𝑔ℎ = 6 𝑚/𝑠.
Lực tác dụng lên bộ truyền:
Lực vòng:
𝐹𝑡1 =

2𝑇
2.122779,0075
=
≃ 3467,3688 𝑁
𝑑𝑤1
70,8197


Lực hướng tâm:
𝐹𝑟1 =

𝐹𝑡1 tan 𝛼𝑛𝑤 3467,3688. tan 20𝑜
=
≃ 1324,0853 𝑁
cos 𝛽
cos 17,61𝑜

Lực dọc trục:
𝐹𝑎1 = 𝐹𝑡1 tan 𝛽 = 3467,3688. tan 17,61𝑜 ≃ 1100,7402 𝑁
Hệ số tải trọng động:
Theo bảng 6.6, tài liệu [1], ta tính được 𝐾𝐻𝑣 = 1,0311, 𝐾𝐹𝑣 = 1,0625.
Kiểm nghiệm ứng suất tiếp xúc:
Ứng suất tiếp xúc tính toán:
𝜎𝐻 =

𝑍𝑀 . 𝑍𝐻 . 𝑍𝜀 2𝑇𝐾𝐻 (𝑢 + 1)
√
𝑑𝑤1
𝑏𝑤 . 𝑢

Hệ só xét đến hình dạng bề mặt tiếp xúc:
2 cos 𝛽
𝑍𝐻 = √
sin(2𝛼𝑡𝑤 )
Với 𝛼𝑡𝑤 = 𝑎𝑟𝑐 tan (

tan 𝛼𝑛𝑤
cos 𝛽

tan 20𝑜

) = 𝑎𝑟𝑐 tan (cos 17,61𝑜 ) ≃ 20,9004𝑜
2 cos 17,61𝑜
⇒ 𝑍𝐻 = √
≃ 1,6911
sin(2. 20,9004𝑜 )

Cặp bánh răng bằng thép nên 𝑍𝑀 = 275 𝑀𝑃𝑎.
Hệ số ảnh hưởng của tổng chiều dài tiếp xúc:
1
𝑍𝜀 = √
𝜀𝛼
1

1

1

2

1

1

Với 𝜀𝛼 = [1,88 − 3,2 (𝑧 + 𝑧 )] cos 𝛽 = [1,88 − 3,2 (27 + 95)] cos 17,61𝑜 ≃ 1,6468
1
⇒ 𝑍𝜀 = √
≃ 0,7793
1,6468
Hệ số tải trọng tính:
𝐾𝐻 = 𝐾𝐻𝛽 𝐾𝐻𝑣 𝐾𝐻𝛼 = 1,0353.1,0311.1,13 ≃ 1,2063
Trong đó: 𝐾𝐻𝛼 = 1,13 theo bảng 6.11, tài liệu [1].
⇒ 𝜎𝐻 =

275.1,6911.0,7793 2.122779,0075.1,2063(3,5326 + 1)
√
≃ 394,3608 𝑀𝑃𝑎
70,8197
64.3,5326


Tính lại ứng suất tiếp xúc cho phép:
[𝜎𝐻 ] = 𝜎𝑂𝐻𝑙𝑖𝑚

𝐾𝐻𝐿 𝑍𝑅 𝑍𝑉 𝐾𝑙 𝐾𝑥𝐻
𝑠𝐻

Hệ số ảnh hưởng của độ nhám bề mặt: 𝑍𝑅 = 0,95.
Hệ số ảnh hưởng của vận tốc dòng: do 𝐻𝐵 < 350
𝑍𝑉 = 0,85𝑣 0,1 = 0,85. 1,5010,1 ≃ 0,8852

Hệ số xét đến ảnh hưởng của điều kiện bôi trơn: chọn 𝐾𝑙 = 1.
Hệ số ảnh hưởng của kích thước răng:
𝐾𝑥𝐻 = √1,05 −
⇒ [𝜎𝐻 ] = 540.

𝑑
70,8197
√
=
1,05
−
≃ 1,0212
104
104

1.0,95.0,8852.1.1,0212
≃ 421,522 𝑀𝑃𝑎
1,1

𝜎𝐻 < [𝜎𝐻 ] do đó điều kiện bền tiếp xúc được thỏa.
Kiểm nghiệm ứng suất uốn:
Hệ số dạng răng 𝑌𝐹 :
Đối với bánh dẫn:
𝑌𝐹1 = 3,47 +

13,2
13,2
= 3,47 +
≃ 3,9589
𝑧1

27

𝑌𝐹2 = 3,47 +

13,2
13,2
= 3,47 +
≃ 3,6089
𝑧2
95

Đối với bánh bị dẫn:

Đặc tính so sánh độ bền uốn các bánh răng:
[𝜎𝐹1 ] 257,1429
=
≃ 64,4953
𝑌𝐹1
3,9589
[𝜎𝐹2 ] 241,7413
=
≃ 66,9773
𝑌𝐹2
3,6089
Ta kiểm tra độ bền uốn theo bánh dẫn có độ bền thấp hơn.
Ứng suất uốn tính toán:
𝜎𝐹1 =

2𝑌𝐹1 𝑇𝐾𝐹𝛽 𝐾𝐹𝑣 2.3,9589.122779,0075.1,066.1,0622
=

≃ 97,1445 𝑀𝑃𝑎
𝑑𝑤1 𝑏𝑤 𝑚𝑛
70,8197.64.2,5
𝜎𝐹1 < 257,1429 𝑀𝑃𝑎

Do đó độ bền uốn được thỏa.
Thông số bộ truyền cấp chậm:


Khoảng cách trục 𝑎𝑤 (𝑚𝑚)

160

Mođun pháp 𝑚𝑛 (𝑚𝑚)

2,5
𝑧1 = 27 𝑟ă𝑛𝑔
𝑧2 = 95 𝑟ă𝑛𝑔

Số răng 𝑧
Góc nghiêng 𝛽

17,61𝑜

Hệ số dịch chỉnh

𝑥1 = 0
𝑥2 = 0
𝑑1 = 70,8197 𝑚𝑚
𝑑2 = 249,1803 𝑚𝑚

Đường kính vòng chia

𝑑𝑎1 = 75,8195 𝑚𝑚
𝑑𝑎2 = 254,1803 𝑚𝑚

Đường kính vòng đỉnh

𝑏1 = 69 𝑚𝑚
𝑏2 = 64 𝑚𝑚

Bề rộng bánh răng

2.2.2 Bộ truyền cấp nhanh
Đối với hộp giảm tốc đồng trục, ta chọn các thông số của cắp bánh răng cấp nhanh giống
như cặp cấp chậm, chỉ chọn lại chiều rộng vành răng.
𝜓𝑏𝑎1 =

𝜓𝑏𝑎2 𝑇1 36101,6713.0,4
=
≃ 0,1176
𝑇2
122779,0075

Chọn 𝜓𝑏𝑎1 = 0,25.
Bề rộng răng:
𝑏2 = 𝑎𝑤 𝜓𝑏𝑎 = 160.0,25 = 40 𝑚𝑚
𝑏1 = 𝑏2 + 5 = 40 + 5 = 45 𝑚𝑚
Lực tác dụng lên bộ truyền:
Lực vòng:

𝐹𝑡1 =

2𝑇
2.36101,6713
=
≃ 1019,5375 𝑁
𝑑𝑤1
70,8197

Lực hướng tâm:
𝐹𝑟1 =

𝐹𝑡1 tan 𝛼𝑛𝑤 1019,5375. tan 20𝑜
=
≃ 389,3311 𝑁
cos 𝛽
cos 17,61𝑜

Lực dọc trục:
𝐹𝑎1 = 𝐹𝑡1 tan 𝛽 = 1019,5375. tan 17,61𝑜 ≃ 323,6592 𝑁
Thông số bộ truyền cấp chậm:
Khoảng cách trục 𝑎𝑤 (𝑚𝑚)

160


Mođun pháp 𝑚𝑛 (𝑚𝑚)

2,5
𝑧1 = 27 𝑟ă𝑛𝑔

𝑧2 = 95 𝑟ă𝑛𝑔

Số răng 𝑧
Góc nghiêng 𝛽

17,61𝑜

Hệ số dịch chỉnh

𝑥1 = 0
𝑥2 = 0
𝑑1 = 70,8197 𝑚𝑚
𝑑2 = 249,1803 𝑚𝑚

Đường kính vòng chia

𝑑𝑎1 = 75,8195 𝑚𝑚
𝑑𝑎2 = 254,1803 𝑚𝑚

Đường kính vòng đỉnh

𝑏1 = 45 𝑚𝑚
𝑏2 = 40 𝑚𝑚

Bề rộng bánh răng

Kiểm tra bôi trơn ngâm dầu:
Đối với hộp giảm tốc đồng trục, hai cấp của bộ truyền có đường kính như nhau nên điều kiện
bôi trơn ngâm dầu luôn được thỏa.
Khoảng cách cảu mức dầu cao nhất và thấp nhất:

254,1803
254,1803 2
(
− 10) − (
. ) ≃ 32,3634 𝑚𝑚
2
2
3

2.3 Chọn nối trục
Chọn nối trục đàn hồi. Bộ phận công tác là bang tải. Theo bảng 16.1, tài liệu [3], chọn
𝑘 = 1,35.
Moment xoắn:
𝑇𝑡 = 𝑘𝑇 = 1,35.36374,1469 ≃ 49105,0983
Theo bảng 16.10a, tài liệu [3], chọn [𝑇] = 63 𝑚𝑚, ta tra được 𝐷0 = 71 𝑚𝑚, 𝑧 = 6.
Lực vòng tác dụng lên trục đàn hồi:
𝐹𝑡 =

2𝑇 2.36374,1469
=
≃ 1024,6239 𝑁
𝐷0
71

Lực hướng tâm do nối trục vòng đàn hồi tác dụng lên trục:
𝐹𝑟 = 0,2𝐹𝑡 = 0,2.1024,6239 = 202,9248 𝑁
Điều kiện bền dập của vòng đàn hồi:
𝜎𝑑 =

2𝑘𝑇

2.1,35.36374,1469
=
≃ 1,7321 < 2 𝑀𝑃𝑎
𝑍𝐷0 𝑑𝑐 𝑙3
6.71.10.15


Điều kiện sức bền uốn của chốt:
𝜎𝑢 =

𝑘𝑇𝑙0
3

0,1𝐷0 𝑑𝑐 𝑍

=

1,35.36374,1469.25
≃ 28,8175 < 60 𝑀𝑃𝑎
0,1.71. 103 . 6

2.4 Tính toán thiết kế trục và then
2.4.1 Vật liệu chết tạo trục và ứng suất cho phép
Theo bảng 7.1, tài liệu [4], chọn thép 45 có các ứng suất 𝜎𝑏 = 785 𝑀𝑃𝑎, 𝜎𝑐ℎ =
540 𝑀𝑃𝑎, 𝜏𝑐ℎ = 324 𝑀𝑃𝑎, 𝜎−1 = 383 𝑀𝑃𝑎, 𝜏−1 = 226 𝑀𝑃𝑎, [𝜎] = 85; 70 hoặc 65 ứng với
trục có đường kính lần lượt 30, 50 hoặc 100 𝑚𝑚.
Chọn [𝜏] = 20 𝑀𝑃𝑎 đối với trục vào và ra, [𝜏] = 15 𝑀𝑃𝑎 đối với trục trung gian.
2.4.2 Thiết kế sơ bộ
Đường kính các trục tính theo moment xoắn:
Trục I:

3 36101,6713
3
𝑇1
𝑑1 ≥ √
=√
≃ 20,8204 𝑚𝑚
0,2[𝜏]
0,2.20

Chọn 𝑑1 = 25 𝑚𝑚.
Trục II:
3

𝑑2 ≥ √

3 122779,0075
𝑇2
=√
≃ 34,4615 𝑚𝑚
0,2[𝜏]
0,2.15

Chọn 𝑑1 = 35 𝑚𝑚.
Trục III:
3 417561,072
3
𝑇3
𝑑3 ≥ √
=√
≃ 47,0854 𝑚𝑚

0,2[𝜏]
0,2.20

Chọn 𝑑1 = 50 𝑚𝑚.
Theo bảng 10.2, tài liệu [1], ta chọn gần đúng chiều rộng ổ lăn: 𝑏𝑜1 = 17 𝑚𝑚, 𝑏𝑜2 = 21 𝑚𝑚,
𝑏𝑜3 = 25 𝑚𝑚.
Chọn 𝑘1 = 10 𝑚𝑚, 𝑘2 = 6 𝑚𝑚, 𝑘3 = 14 𝑚𝑚, ℎ𝑛 = 18 𝑚𝑚.
Trong đó: 𝑘1 là khoảng cách từ mặt mút của chi tiết quay đến thành trong của hộp hoặc khoảng
cách giữa các chi tiết quay.
𝑘2 là khoảng cách từ mặt mút ổ đến thành trong của hộp (lấy giá trị nhỏ khi bôi trơn ổ bằng dầu
trong hộp giảm tốc).
𝑘3 là khoảng cách từ mặt mút của chi tiết quay đến nắp ổ.


Trục I:
Chiều dài may ơ nửa khớp nối:
𝑙𝑚12 = (1,4 ÷ 2,5)𝑑1 = (1,4 ÷ 2,5). 25 = 35 ÷ 62,5 𝑚𝑚
Chọn 𝑙𝑚12 = 50 𝑚𝑚.
Chiều dài may ơ bánh răng cấp nhanh:
Chọn 𝑙𝑚13 = 45 𝑚𝑚.
Trục II:
Chiều dài may ơ bánh răng cấp nhanh:
Chọn 𝑙𝑚22 = 40 𝑚𝑚.
Chiều dài may ơ bánh răng cấp chậm:
Chọn 𝑙𝑚23 = 69 𝑚𝑚.
Trục III:
Chiều dài may ơ bánh răng:
Chọn 𝑙𝑚32 = 64 𝑚𝑚.
Chiều dài may ơ đĩa xích:
𝑙𝑚33 = (1,4 ÷ 2,5)𝑑3 = (1,4 ÷ 2,5). 50 = 60 ÷ 75 𝑚𝑚

Chọn 𝑙𝑚33 = 68 𝑚𝑚.
Khoảng cách trên các trục:
Trục I:
𝑙12 = − (

𝑙𝑚12 + 𝑏𝑜1
50 + 17
+ 𝑘1 + ℎ𝑛 ) = − (
+ 10 + 18) = −65,5 𝑚𝑚
2
2

𝑙13 =

𝑙𝑚13 + 𝑏𝑜1
45 + 25
+ 𝑘1 + 𝑘2 =
+ 10 + 6 = 51 𝑚𝑚
2
2
𝑙11 = 2𝑙13 = 2.51 = 102 𝑚𝑚

Trục III:
𝑙32 =

𝑙𝑚32 + 𝑏𝑜3
69 + 25
+ 𝑘1 + 𝑘2 =
+ 10 + 6 = 63 𝑚𝑚
2

2
𝑙31 = 2𝑙32 = 2.63 = 126 𝑚𝑚

𝑙33 = 𝑙32 + ℎ𝑛 + 𝑘3 +

𝑙𝑚33 + 𝑏𝑜3
68 + 25
= 126 + 18 + 14 +
= 204,5 𝑚𝑚
2
2

Trục II:
𝑙22 = 𝑙13 = 51 𝑚𝑚


𝑙23 = 𝑙11 + 𝑙32 + 2 + 𝑏𝑜3 = 102 + 63 + 2 + 25 = 192 𝑚𝑚
𝑙21 = 𝑙23 + 𝑙32 = 192 + 63 = 255 𝑚𝑚
2.4.3 Thiết kế trục
Trục I:
Lực tác dụng lên trục từ các chi tiết quay của hệ thống:
Lực tác dụng của bộ truyền bánh răng:
𝐹𝑡1 = 1019,5375 𝑁
𝐹𝑟1 = 389,3311 𝑁
𝐹𝑎1 = 323,6592 𝑁
Lực hướng tấm do nối trục vòng đàn hồi tác dụng lên trục:
𝐹𝑟 = 204,9241 𝑁

Xét mặt phẳng 𝑦𝑂𝑧:
∑ 𝑀𝑥𝐵 = −𝑀1 + 𝐹𝑟1 . 51 − 𝑅𝐷𝑦 . 102 = 0

⇒ 𝑅𝐷𝑦

=

−

−𝑀1 + 𝐹𝑟1 . 51 −
=
=
102

𝐹𝑎1 . 𝑑1
2 + 𝐹𝑟1 . 51
102

323,6592.70,8197
+ 389,3311.51
2
≃ 82,3055 𝑁
102


∑ 𝐹𝑦 = −𝐹𝑟1 + 𝑅𝐵𝑦 + 𝑅𝐷𝑦
⇒ 𝑅𝐵𝑦 = 𝐹𝑟1 − 𝑅𝐷𝑦 = 389,3311 − 82,3055 = 307,0256 𝑁
Xét mặt phẳng 𝑥𝑂𝑧:
∑ 𝑀𝑦𝐵 = 𝐹𝑟 . 65,5 + 𝐹𝑡1 . 51 − 𝑅𝐷𝑥 . 102 = 0
⇒ 𝑅𝐷𝑥 =

𝐹𝑟 . 65,5 + 𝐹𝑡1 . 51 204,9248.65,5 + 1019,5375.51

=
≃ 641,3626 𝑁
102
102
∑ 𝐹𝑥 = 𝐹𝑟 + 𝑅𝐵𝑥 − 𝐹𝑡1 + 𝑅𝐷𝑥 = 0

⇒ 𝑅𝐵𝑥 = 𝐹𝑡1 − 𝐹𝑟 − 𝑅𝐷𝑥 = 1019,5375 − 204,9248 − 641,3626 = 173,2501 𝑁
Biểu đồ moment 𝑀𝑥 (𝑁𝑚𝑚):

Biểu đồ moment 𝑀𝑦 (𝑁𝑚𝑚):

Biểu đồ moment xoắn 𝑇 (𝑁𝑚𝑚):

Xác định moment tương đương tại các tiết diện 𝐴, 𝐵, 𝐶, 𝐷:
Tại tiết diện A:


𝐴
𝑀𝑡𝑑
= √(𝑀𝑋𝐴 )2 + (𝑀𝑌𝐴 )2 + 0,75(𝑇𝐴 )2 = √0 + 0 + 0,75. 36101,67132

≃ 31264,9645 𝑁𝑚𝑚
Tại tiết diện B:
𝐵
𝑀𝑡𝑑
= √(𝑀𝑋𝐵 )2 + (𝑀𝑌𝐵 )2 + 0,75(𝑇𝐵 )2 = √0 + 13422,57442 + 0,75. 36101,67132

≃ 34024,4545 𝑁𝑚𝑚
Tại tiết diện C:
𝐶

𝑀𝑡𝑑
= √(𝑀𝑋𝐶 )2 + (𝑀𝑌𝐶 )2 + 0.75(𝑇 𝐶 )2

= √15658,30562 + 32709,49262 + 0,75. 36101,67132
≃ 47881,0134 𝑁𝑚𝑚
Tại tiết diện D:
𝐷
𝑀𝑡𝑑
= √(𝑀𝑋𝐷 )2 + (𝑀𝑌𝐷 )2 + 0.75(𝑇𝐷 )2 = 0

Tiết diện nguy hiểm tại C:
𝐶
3 47881,0134
𝑀𝑡𝑑
√
𝑑𝐶 ≥
=√
≃ 17,793 𝑚𝑚
0.1[𝜎]
0,1.85
3

Chọn 𝑑𝐶 = 24 𝑚𝑚.
Đường kính trục lắp ổ lăn tại B:
𝐵
3 34024,4545
𝑀𝑡𝑑
𝑑𝐵 ≥ √
=√
≃ 15,8778 𝑚𝑚

0.1[𝜎]
0,1.85
3

Chọn 𝑑𝐵 = 20 𝑚𝑚.
Đường kính trục lắp ổ lăn tại D chọn giống như tại tiết diện B:
𝑑𝐷 = 𝑑𝐵 = 20 𝑚𝑚
Đường kính vị trí lắp khớp nối:
3

𝑑𝐴 ≥ √

𝐴
3 31264,9645
𝑀𝑡𝑑
=√
≃ 15,4364 𝑚𝑚
0.1[𝜎]
0,1.85

Chọn 𝑑𝐴 = 16 𝑚𝑚.
Trục II:
Lực tác dụng lên trục từ các chi tiết quay của hệ thống:
Lực tác dụng của bộ truyền bánh răng cấp nhanh:


𝐹𝑡1 = 1019,5375 𝑁
𝐹𝑟1 = 389,3311 𝑁
𝐹𝑎1 = 323,6592 𝑁
Lực tác dụng của bộ truyền bánh răng cấp chậm:

𝐹𝑡2 = 3467,3688 𝑁
𝐹𝑟2 = 1324,0853 𝑁
𝐹𝑎2 = 1100,7402 𝑁

Xét mặt phẳng 𝑦𝑂𝑧:
∑ 𝑀𝑥𝐴 = −𝑀1 + 𝑀2 + 𝑅𝐷𝑦 . 255 − 𝐹𝑟1 . 51 − 𝐹𝑟2 . 192 = 0

⇒ 𝑅𝐷𝑦

𝑀1 − 𝑀2 + 𝐹𝑟1 . 51 + 𝐹𝑟2 . 192
=
=
255

𝐹𝑎1 . 𝑑1 𝐹𝑎2 . 𝑑2
2 − 2 + 𝐹𝑟1 . 51 + 𝐹𝑟2 . 192
255

323,6592.249,1803 1100,7402.70,8197
−
+ 389,3311.51 + 1324,0853.192
2
2
=
255
≃ 1080,1097 𝑁
∑ 𝐹𝑦 = −𝑅𝐴𝑦 + 𝐹𝑟1 + 𝐹𝑟2 − 𝑅𝐷𝑦


⇒ 𝑅𝐴𝑦 = 𝐹𝑟1 + 𝐹𝑟2 − 𝑅𝐷𝑦 = 389,3311 + 1324,0853 − 1080,1097 = 633,3067 𝑁

Xét mặt phẳng 𝑥𝑂𝑧:
∑ 𝑀𝑦𝐴 = −𝐹𝑡1 . 51 + 𝐹𝑡2 . 192 − 𝑅𝐷𝑥 . 255 = 0
⇒ 𝑅𝐷𝑥 =

𝐹𝑡2 . 192 − 𝐹𝑡1 . 51 3467,3688.192 − 1019,5375.51
=
≃ 2406,8172 𝑁
255
255
∑ 𝐹𝑥 = −𝑅𝐴𝑥 + 𝐹𝑡1 − 𝐹𝑡2 + 𝑅𝐷𝑥 = 0

⇒ 𝑅𝐴𝑥 = 𝐹𝑡1 − 𝐹𝑡2 + 𝑅𝐷𝑥 = 1019,5375 − 3467,3688 + 2406,8172 = −41,0141 𝑁
Chọn chiều 𝑅𝐴𝑥 ngược lại với chiều ban đầu.
Biểu đồ moment 𝑀𝑥 (𝑁𝑚𝑚):

Biểu đồ moment 𝑀𝑦 (𝑁𝑚𝑚):

Biểu đồ moment xoắn 𝑇 (𝑁𝑚𝑚):