Do an chi tiet may thiet ke he dan dong bang tai

Đồ án môn học
--------------------------------------------------------------

ĐỒ ÁN MÔN HỌC CHI TIẾT MÁY
THIẾT KẾ HỆ DẪN ĐỘNG BĂNG TẢI

Tmm = 1,3 T1.
t2=1h
1. Động cơ
2. Nối trục đàn hồi.

3. Hộp giảm tốc.
4. Bộ truyền xích.

T2 = 0,9T1
tck =8h.
5. Băng tải.

Số liệu cho trước
1. Lực kéo băng tải:
F = 11.000N
2. Vận tốc băng tải
v = 0,41 m/s
3. Đường kính tang
D = 320 mm.
4. Thời gian phục vụ
lh = 22.000 giờ.
5. Số ca làm việc
soca = 1.
6. Góc nghiêng đường nối tâm bộ truyền ngoài:
7. Đặc tính làm việc:

va đập nhẹ.
Sinh viên thiết kế:
Giáo viên hướng dẫn: Hoàng Văn Ngọc.

1

t1= 6h


Đồ án môn học
--------------------------------------------------------------

BẢNG CÁC ĐƠN VỊ ĐƯỢC SỬ DỤNG.
Tên
Công suất
Lực
Số vòng quay
Thời gian
Mômen
Kích thước
I.
II.
III.
IV.
V.
VI.
VII.

Đơn vị
Kw

N
V/ph
s
Nmm
mm

MỤC LỤC
CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ TÍNH CÁC TỶ SỐ TRUYỀN.
TÍNH CÁC BỘ TRUYỀN.
TÍNH CÁC TRỤC.
TÍNH CÁC Ổ.
THIẾT KẾ VỎ HỘP, BÔI TRƠN VÀ ĂN KHỚP.
TÍNH KẾT CẤU CÁC CHI TIẾT.
LẮP GHÉP VÀ DUNG SAI.

2


Đồ án môn học
--------------------------------------------------------------

PHẦN I: CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ TÍNH CÁC TỶ SỐ TRUYỀN
1.1. CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN.
1.1.1 Tính công suất cần thiết và số vòng quay cần thiết của động cơ điện.
- Công suất cần thiết:
N
N ct = lv (kw)
∑η
Nlv: công suất tính trên trục làm việc.
Các trục và các bánh răng được đặt tên như hình vẽ:

Do bộ truyền làm việc với tải trọng thay đổi theo chu kỳ nên để chọn động cơ, Nlv được tính tương
đương theo công thức
2

⎛ N ⎞ ti
.
N td = N1 ∑i ⎜⎜ i ⎟⎟
N
t
⎝ 1 ⎠ ∑i i
Trong đó N1 là tải trọng lớn nhất.
Theo đồ thị đã cho có thể tính được:
N1= F.v = 11.0,41 = 4,51(kw)
Vậy:
2

N td = N1

2

2
⎛ N1 ⎞
⎛N ⎞
⎛ 0.9 ⎞
2
⎜⎜ ⎟⎟ T1 + ⎜⎜ 2 ⎟⎟ T2
(1) .6.3600 + ⎜ ⎟ .1.3600
⎝ 1 ⎠
⎝ N1 ⎠

⎝ N1 ⎠
= 4,51
= 4,16(kw)
8.3600
Tck

- Hiệu suất của toàn bộ bộ truyền:

∑η = η o4 .η kn .η br .η br .η x
3


Đồ án môn học
-------------------------------------------------------------+ Khớp nối coi như có hiệu suất bằng 1: ŋkn = 1.
+ Các ổ coi như có hiệu suất bằng nhau: ŋo = 0,99.
+ Các bộ truyền bánh răng đều sử dụng bánh răng trụ, làm việc trong điều kiện được che kín. Theo
(1) ta chọn được: ŋbr= 0,97.
+ Bộ truyền xích làm việc trong điều kiện được che kín. Theo (1) ta chọn ŋx=0,96.
Từ đó được:
∑η = 0.99 4.1.0,97 2.0,96 = 0,87.
- Công suất cần thiết của bộ truyền:

N ct =

F .v 11000.0,41
=
= 5184( w) = 5,18(kw)
∑η
0,87

- Công suất cần thiết tương đương của động cơ:

N cttd =

N lv N td 4,16
=
=
= 4,78 (kw).
∑η ∑η 0,87

- Số vòng quay cần thiết của động cơ
nct = nlv . ∑ u
v
0,41
nlv =
.60 =
.60 = 24,48(v / ph)
∏D
3,14.0,32
+ Chọn các tỷ số truyền u:
Theo (2) với hộp giảm tốc cấp 2, truyền động bánh răng trụ ta chọn u1 =32 và bộ truyền xích u2=3,5.

∑ u = u1.u2 = 32.3,5 = 112

Vậy số vòng quay cần thiết của động cơ:
nct = nlv ∑ u = 24,48.112 = 2741,76(v / ph)

1.1.2. Chọn động cơ:
Ncttd = 4,78(kw); nct =2741,76 (v/ph)
Tk Tmm 1,3.N1 1,3.4,51

=
=
=
= 1,3
Tdn Ttd
N td
4,45
Theo (3) Ta chọn động cơ 4A100L2Y3: 5,5(kw); 2880(v/ph); cosφ = 0,91; ŋ% =87,5; Tmax/Tdn=2,2;
TK/Tdn=2,0.

1.2. PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN:
- Tổng các tỷ số truyền:
n
2880
∑ u = dc =
= 117,647
nlv 24,48
- Việc phân phối tỷ số truyền trong hộp giảm tốc dựa trên nhiều cơ sở là: Theo yêu cầu gia công vỏ
hộp, theo yêu cầu bôi trơn, theo yêu cầu về khối lượng. Để lựa chọn các tỷ số truyền thỏa mãn khối
lượng nhỏ nhất, momen quán tính thu gọn nhỏ nhất, thể tích bánh lớn nhúng trong dầu ít nhất ta
chọn: ( theo 4).
u1=6,77;
u2=3,84;
ux=4,53.

1.3. TÍNH CÔNG SUẤT, SỐ VÒNG QUAY, MÔ MEN XOẮN TRÊN CÁC TRỤC.
1.3.1. Động cơ.
-

Công suất: Ndc : 5,5(Kw).

Số vòng quay: ndc=2880(v/ph).
4


Đồ án môn học
--------------------------------------------------------------

Mô men xoắn:

Tdc = 9,55.10 6.

N dc
5,5
= 9,55.10 6.
= 18237,8( Nmm) ≈ 18,24.10 3 ( Nmm).
ndc
2880

1.3.2. Trục I.
-

-

Công suất:
N I = N ct .ηkn .ηo = 5,18.1.0,99 = 5,13( Kw)
Số vòng quay:
nI=ndc=2880(v/ph).
Mô men xoắn:
N
5,13

TI = 9,55.10 6. I = 9,55.10 6.
= 17010,9( Nmm) ≈ 17,01.10 3 ( Nmm)
nI
2880

1.3.3. Trục II.
-

-

Công suất:
N II = N I .ηbr .ηo = 5,13.0,97.0,99 = 4,93( Kw)
Số vòng quay:
n
2880
nII = I =
= 425,41(v / ph)
u1 6,77
Mô men xoắn:
N
4,93
TII = 9,55.10 6. II = 9,55.10 6.
= 110673,23( Nmm) ≈ 110,67.10 3 ( Nmm)
nII
425,41

1.3.4. Trục III.
-

-

Công suất:
N III = N II .ηoηbr = 4,93.0,97.0,99 = 4,73( Kw)
Số vòng quay.
n
425,41
nIII = II =
= 110,78(v / ph)
u2
3,84
Mô men xoắn:
N
4,73
TIII = 9,55.10 6. III = 9,55.10 6.
= 407759,62( Nmm) ≈ 407,76.10 3 ( Nmm)
nIII
110,78

1.3.5. Trục IV.
-

-

Công suất:
N IV = N III .ηo .η x = 4,73.0,99.0,96 = 4,50( Kw)
Số vòng quay:
n
110,78
nIV = III =
= 24,45(v / ph )

ux
4,53
Mô men xoắn:
N
4,50
TIV = 9,55.10 6. IV = 9,55.10 6.
= 1757668,71( Nmm) ≈ 1757,67.10 3 ( Nmm)
nIV
24,45
5


Đồ án môn học
--------------------------------------------------------------

Kiểm tra tính chính xác của tỷ số truyền
Sai số:

nIV − nlv 24,48 − 24,46
=
= 0,082% < 4%
nlv
24,48

1.3.6. Lập bảng.
Từ các kết quả tính toán ta lập được bảng sau:
Trục
Thông số
N (kw)
u

n (v/ph)
T (Nmm)

Động cơ

Trục I

Trục II

Trục III

Trục IV

5,50

5,13

4,93

4,73

1
2880,00
18,24.103

2880,00
17,01.103

4,50
4,53

24,45
1757,67.103

6,77

3,84
425,41
110,67.103

6

110,78
407,76.103


Đồ án môn học
--------------------------------------------------------------

PHẦN II: TÍNH CÁC BỘ TRUYỀN
2.1. BỘ TRUYỀN XÍCH.
Các thông số yêu cầu:
- Công suất: N = 4,73
- Tỷ số truyền: u = 4,53
- Số vòng quay đĩa nhỏ: n1 = 110,78
- Làm việc chịu va đập nhẹ.
2.1.1. Chọn loại xích:
- Căn cứ vào các yêu cầu làm việc chọn loại xích ống con lăn.
2.1.2 Chọn sô răng trên đĩa xích nhỏ. Bộ truyền có u = 4,53. Ta chọn Z1 theo công thức:
Z1 = 29 – 2.u = 29 – 2.4,53= 19,94 lấy Z1 = 20
Z2 = u.Z1 = 4,53.20 = 90,6. lấy Z2 = 90 ( thỏa mãn Z 2 < Zmax = 100).

Khi đó tỷ số truyền thực: um = z2/z1 = 90/20 = 4,50.
2.1.3. Tính công suất tính toán Nt.

Nt =

N .k .k z .k n
kx

Nt, N là công suất tính toán và công suất cần truyền.
z
25
kz: Hệ số răng của đĩa dẫn 1. k z = 01 =
= 1,25 ( Z01 là số răng đĩa xích tiêu chuẩn lấy bằng 25)
z1 20
n
50
kn: Hệ số vòng quay: k n = 01 =
= 0,451 (n01 là số vòng quay tiêu chuẩn lấy bằng 50).
n1 110,78
kx: Hệ số xét đến số dãy xích. Do chỉ có một dãy xích nên kx = 1.
k: Hệ số sử dụng: k = k0.ka.kđc.kbt.kđ.kc.
k0: Hệ số kể đến ảnh hưởng của vị trí bộ truyền. Do bộ truyền nằm ngang nên k0 =1.
ka: Hệ số xét đến ảnh hưởng của khoảng cách trục. Do a = (30…50).p nên ka =1.
kđc: Hệ số xét đến khả năng điều chỉnh vị trí trục. Vì vị trí trục có thể được điều chỉnh bằng đĩa xích
bị dẫn nên kđc = 1.
kbt: Hệ số ảnh hưởng của điều kiện bôi trơn. Do bộ truyền làm việc trong điều kiện không có bụi và
chất lượng bôi trơn đạt yêu cầu nên kbt =1.
kđ: Hệ số xét đến điều kiện tải trọng. Do bộ truyền chịu va đập nhẹ nên kđ=1,25
kc: Hệ số xét đến số ca làm việc. Do bộ truyền làm việc 1 ca nên kc = 1.
Vậy ta được:

k=1.1.1.1.1,25.1 = 1,25.
4,73.1,25.1,25.0,451
Nt =
= 3,33
1
Từ điều kiện Nt < [ N] và n01 chọn bằng 50 theo (5) ta chọn bước xích: p = 38,1mm.
2.1.4. Tính khoảng cách trục a.
- Chọn khoảng cách trục sơ bộ:
a =40.p = 40.38,1 = 1524.
- Từ khoảng cách trục ta tính được số mắt xích X:
2
2
2a ( Z 1+ Z 2 ) (Z 2 − Z1 ) p 2.1524 (20 + 90 ) (90 − 20 ) .38,1
X =
+
+
=
+
+
= 138,106
p
2
4Π 2 a
38,1
2
4.3,14 2.1524
Lấy số mắt xích: X = 138.
7

Đồ án môn học
-------------------------------------------------------------- Tính lại khoảng cách trục theo số mắt xích X = 138.

a = 0,25. p{X - 0,5(Z2 + Z1 ) + [X - 0,5(Z2 + Z1 )]2 − 2[

(Z 2 − Z1 )]2 }
Π

a = 0,25.38,1{138 − 0,5(90 + 20 ) + [138 − 0,5(90 + 20 )]2 − 2[

(90 − 20 )]2 } = 1521,90

3,14
- Lượng khoảng cách trục cần giảm bớt để xích không chịu lực căng quá lớn: Δa = 3,90mm (theo 6).
Vậy khoảng cách trục là: a = 1521,90 –3,90 = 1518mm. Do vị trí trục có thể điều khiển được bằng
đĩa xích bị dẫn nên khoảng cách trục cần cộng thêm một lượng bằng với một bước xích:

a ∈ (1518÷ 1556)mm

- Kiểm nghiệm số lần va đập trong một giây:
Z n 20.110,78
i= 1 1 =
= 1,07 < [i ] = 25
15 X
15.138
2.1.5. Các đường kính của các đĩa xích:
p
38,1
d1 =
=

= 243,675mm
Π
3,14
sin
sin
Z1
20
p
38,1
d2 =
=
= 1092,260mm
Π
3,14
sin
sin
Z2
92
2.1.6. Kiểm nghiệm độ bền của xích.
- Kiểm nghiệm theo hệ số an toàn:
Q
s=
≥ [s ]
k d .Ft + F0 + FV
Q: Tải trọng phá hỏng, theo (7) ta có: Q=127000(N)
kd: hệ số tải trọng động. Do máy làm việc với chế độ trung bình Tmm=1,3T1 nên ta chọn kd = 1,2.
Ft: Lực vòng:
Z . p.n1 20.38,1.110,78
v= 1
=

= 1,41
60.1000
60000
1000 N 1000.4,73
Ft =
=
= 3361,99( N )
v
1,41
Fo: Lực căng do trọng lượng nhánh xích bị động gây ra:
Fo = 9,81.k f .q.a
kf: hệ số phụ thuộc độ võng của xích. Lấy kf = 4.
q =5,5(theo 6). a là khoảng cách trục tính theo mét (m)
F0 = 9,81.4.5,5.1,518 = 327,61( N )
Fv: Lực căng do lực ly tâm sinh ra.
FV = qv 2 = 5,5.1,412 = 10,93( N )
[s]: Hệ số an toàn cho phép. Theo (8) [s] = 8,5
127000
Vậy: s =
= 29,04 >[s]=8,5.
1,2.3361,99 + 327,61 + 10,93
8


Đồ án môn học
--------------------------------------------------------------

- Kiểm nghiệm về độ bền tiếp xúc của đĩa xích:
k ( F .K + Fvd ).E
σ H 1 = 0,47 r t d

≤ [σ H ]
Ak d
[σ H ]: Ứng suất tiếp xúc cho phép. Theo (9) σ H = 600MPa
Fvd: Lực va đập.
Fvd = 13.10 −7.n1 . p 3 = 13.10 −7.110,78.38,13 = 7,96( N )
kr: Hệ số kể đến ảnh hưởng của số răng đĩa xích: kr =0,44 (theo 10).
E: Mô đun đàn hồi, E = 2,1.105Mpa.
kd: Hệ sô phân bố không đều tải trọng cho các dãy, vì chỉ có một dãy xích nên kd = 1.
Kd: Hệ số tải trọng động. Kd =1,25 do bộ truyền chịu tải trọng va đập nhẹ.
A: Diện tích hình chiếu của bản lề. Theo (11) ta có A = 395mm2.

σ H 1 = 0,47

0,44(3361,99.1,25 + 7,96)2,1.10 5
= 466,44 < [σ H ]
395.1

2.1.7. Lực tác dụng lên trục:
Fr = k x .Ft = 1,15.3361,99 = 3866,29( N )
kx: Hệ số kể đến trọng lượng xích. Do bộ tryển nằm ngang nên kx=1,15
Bảng tồng kết sau khi tính toán bộ truyền xích:
Tên
Khoảng cách trục
Đường kính bánh dẫn
Đường kính bánh bị dẫn
Lực tác dụng lên trục

9

Trị số

1518mm
243,675mm
1092,260mm
3866,29N


Đồ án môn học
--------------------------------------------------------------

2.2. CÁC BỘ TRUYỀN TRONG.
N1 = 5,13 k w;
u1 = 6,77;

n1 = 2880 v/ph;

uh = 26;

lh = 22000 giờ

2.2.1. Chọn vật liệu.
Do hộp giảm tốc chịu công suất trung bình và không có yêu cầu đặc biệt nên chọn vật liệu
thuộc nhóm I có HB<350, nhờ độ rắn thấp nên có thể gia công chính xác sau nhiệt luyện đồng thời
bộ truyền có khả năng chạy mòn. Để tăng khả năng chạy mòn của răng, nhiệt luyện bánh lớn đạt độ
rắn thấp hơn bánh nhỏ từ 10 đến 15HB.
Theo (12). Ta chọn vật liệu bánh nhỏ là thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB260 có
σb1=850Mpa, σch1=580Mpa. Vật liệu bánh lớn là thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB230, có
σb2=750Mpa, σch2=450Mpa.
2.2.2. Xác định ứng suất cho phép.
- Ứng suất tiếp xúc cho phép.
0

[σ H ] = σ H lim .Z R .ZV .K XH .K HL

SH
ZR: Hệ số xét đến độ nhám của mặt răng làm việc.
ZV: Hệ số xét đến ảnh hưởng của vận tốc vòng.
KXH: Hệ số xét đến ảnh hưởng của kích thước bánh răng.
Ta chọn sơ bộ: ZR.ZV.KXH=1.
0
Khi đó:
[σ H ] = σ H lim .K HL
SH
σ H0 lim : Ứng suất tiếp xúc cho phép ứng với số chu kỳ cơ sở, SH là hệ số an toàn khi tính về tiếp xúc.
Theo (13) ta có:
SH = 1,1.
σ H0 lim = 2 HB + 70.
σ H0 lim1 = 2.260 + 70 = 590MPa
Vậy:
σ H0 lim 2 = 2.230 + 70 = 530MPa
KHL: Hệ số xét đến ảnh hưởng của thời gian phục vụ và chế độ tải trọng của bộ truyền:
N
K HL = mH H 0
N HE
mH: Bậc của đường cong mỏi. Do độ rắn mặt răng <350HB nên mH=6.
NH0: Số chu kỳ thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về tiếp xúc:
2, 4
Với HHB là độ rắn Brinen.
N H 0 = 30 H HB
Vậy:

N H 01 = 30.260 2, 4 = 1,88.10 7

N H 02 = 30.2302, 4 = 1,40.10 7
NHE: Số chu kỳ thay đổi ứng suất tương đương.
3

⎛ T ⎞
N HE = 60c ∑⎜⎜ i ⎟⎟ ni ti
⎝ Tmax ⎠
c: số lần ăn khớp trong một vòng quay: c = 1.
Ti, ni, ti là mô men xoắn, số vòng quay và tổng số giờ làm việc ở chế độ thứ i.

10


Đồ án môn học
-------------------------------------------------------------3

3

⎛T ⎞ 6 ⎛T ⎞ 1
1⎞
⎛ 6
N HE1 = 60.c.lh .n1. ∑⎜⎜ 1 ⎟⎟ . + ⎜⎜ 2 ⎟⎟ . = 60.1.22000.2880.⎜13. + 0,93. ⎟ = 319,76.10 7
8⎠
⎝ 8
⎝ T1 ⎠ 8 ⎝ T1 ⎠ 8
7
N
319,76.10

N HE 2 = HE1 =
= 47,23.10 7
u1
6,77
Đối với bộ truyền bánh răng thẳng giữa hai trục II và III, số chu kỳ ứng suất tương đương là:
NHE3 = NHE2/u2 =47,23.107/3,84 = 12,3.107.
Ta thấy các NHE đều lớn hơn các NH0 tương ứng nên các hệ số KHL=1.
Các ứng suất tiếp xúc cho phép:
0
[σ H 1 ] = σ H lim1.K HL1 = 590.1 = 536,45MPa
S H1
1,1

σ H0 lim 2 .K HL 2

530.1
= 481,82 MPa
SH 2
1,1
Cấp nhanh sử dụng bánh trụ răng nghiêng nên ta có ứng suất tiếp xúc cho phép của bộ truyền là:
[σ H ] = σ H 1 + σ H 2 = 536,45 + 481,82 = 509,14MPa < 1,25.[σ H 2 ]
2
2
Cấp chậm sử dụng bánh trụ răng thẳng nên ứng suất tiếp xúc cho phép của bộ truyền là:
[σ H ], = min ([σ H 1 ], [σ H 2 ]) = [σ H 2 ] = 481,82 MPa
- Ứng suất uốn cho phép.
⎛ σ F0 lim ⎞
⎟⎟.YR .YS .K xF .K FC .K FL
[σ F ] = ⎜⎜
S

⎝ F ⎠
YR: Hệ số xét đến ảnh hưởng của độ nhám mặt lượn chân răng.
YS: Hệ số xét đến độ nhậy của vật liệu đối với tập trung ứng suất.
KxF: Hệ số xét đến kích thước bánh răng ảnh hưởng đến độ bền uốn.
Để tính sơ bộ ta chọn. YR.YS.KxF=1.
σ F0lim .K FC .K FL
Khi đó:
[σ F ] =
SF

[σ H 2 ] =

=

σ F0 lim : Ứng suất uốn cho phép ứng với số chu kỳ ứng suất cơ sở.
SF: Hệ số an toàn khi tính về uốn. Theo (13) ta có:
SF = 1,75;
σ F0 lim = 1,8HB
Vậy: σ F0 lim1 = 1,8.260 = 468MPa
σ F0 lim 2 = 1,8.230 = 414MPa
KFC: Hệ số xét đến ảnh hưởng đặt tải, do bộ truyền quay một chiều nên KFC=1.
KFL: Hệ số tuổi thọ, xét đến ảnh hưởng của thời hạn phục vụ và chế độ tải trọng của bộ truyền.
N
K FL = mF FO
N FE
mF: Bậc của đường cong mỏi khi thử về uốn. Do độ rắn mặt răng <350HB nên mF=6.
NFO: Số chu kỳ thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về uốn; NFO=4.106.
Do các NFE đều lớn hơn NFO nên KFL = 1.
[σ F1 ] = 468.1.1 = 267,43MPa
[σ F 2 ] = 414.1.1 = 236,57 MPa

1,75
1,75
Ứng suất tiếp xúc khi quá tải:
[σ H ]Max = 2,8σ ch 2 = 2,8.450 = 1260Mpa
11


Đồ án môn học
-------------------------------------------------------------[σ F1 ]max = 0,8σ ch1 = 0,8.580 = 464MPa
Ứng suất uốn cho phép khi quá tải:
[σ F 2 ]max = 0,8σ ch 2 = 0,8.450 = 360MPa
2.2.3. Tính toán bộ truyền bánh răng nghiêng cấp nhanh.
a. Xác định sơ bộ khoảng cách trục.
T1.K Hβ
aw = K a (u + 1)3
[σ H ]2 .u.ψ ba
Ka: Hệ số phụ thuộc vào vật liệu của cặp bánh răng và loại răng. Ta sử dụng vật liệu là thép và loại
răng nghiêng nên theo (14) ta được Ka = 43.
T1: Mô men xoắn trên trục bánh chủ động. T1 =17,01.103 Nmm.
[ σH ] ứng suất tiếp xúc cho phép: 509,14Mpa.
b
ψ ba = w với bw là chiều rộng vành răng. Theo (15) ta chọn ψ ba = 0,4 .
aw
K Hβ : Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng khi tính về tiếp xúc.
Từ hệ số ψ bd = ψ bd max = 1,6
Và theo (16) ta được: K Hβ = 1,28

aw = 43(6,77 + 1)3

17,01.10 3.1,28

= 104,975
509,14 2.6,77.0,4

Lấy a = 105mm.
b. Xác định các thông số ăn khớp.
- Môđun:
m = (0,01 ÷ 0,02)aw = 1,05 ÷ 2,1 Theo dãy trị số tiêu chuẩn của môdun ta chọn:
m = 1,25.
- Chọn góc nghiêng β = 360.
2a cos β 2.105. cos 36
Số răng của bánh nhỏ:
z1 = w
=
= 17,49 lấy z1=18.
m(u + 1) 1,25.(6,77 + 1)
Số răng bánh lớn:
z2 = u.z1 = 6,77.18=121,86 lấy z2 = 122.
z 122
Tỷ số truyền thực:
um = 2 =
= 6,778
z1 18
m( z1 + z 2 ) 1,25.(122 + 18)
Tính lại góc β :
cos β =
=
= 0,8333 Vậy β = 33,5570= 33033’.
2a w
2.105
c. Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc.

Ứng suất tiếp xúc trên mặt răng của bộ truyền:
2T1.K H .(u + 1)
σ H = Z M .Z H .Z ε .
bw .d w21
ZM: Hệ số kể đến cơ tính vật liệu của các bánh răng. Theo (14) ta được ZM = 274Mpa1/3.
ZH: Hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc:
2 cos β b
ZH =
sin 2atw
β b: góc nghiêng của răng trên hình trụ cơ sở: tgβ b = cos at .tgβ
at, atw lần lượt là góc prôfin răng và góc ăn khớp. Với bánh răng nghiêng không dịch chỉnh ta có:
12


Đồ án môn học
-------------------------------------------------------------⎛ tgα ⎞
⎛ tg 20 ⎞
⎟⎟ = arctg ⎜
atw = at = arctg ⎜⎜
⎟ = 23,5940 = 23035'
⎝ cos 33,557 ⎠
⎝ cos β ⎠
α là góc prôfin gốc, theo TCVN 1065-71, α =200.
tgβ b = cos 23,594 .tg 33,557 = 0,6079 ⇒ β b = 31,294 0 = 31017 '

2. cos 31,294
= 1,526
sin( 2.23,594)
Z ε : Hệ số kể đến sự trùng khớp của răng.
ε β : Hệ số trùng khớp dọc.

ZH =

bw .sin β
mΠ
bw : Chiều rộng vành răng. bw = ψ ba .aw = 0,4.105 = 42.
42.sin 33,557
εβ =
= 5,915
1,25.3,14

εβ =

Ứng với ε β >1 ta tính Z ε theo công thức:

Zε =

1

εα

ε α : Hệ số trùng khớp dọc.
⎡

⎛ 1 1 ⎞⎤
⎡
1 ⎞⎤
⎛1
+ ⎟⎟⎥ cos β = ⎢1,88 − 3,2⎜ +
⎟⎥ cos 33,557 = 1,397
⎝ 18 122 ⎠⎦

⎣
⎝ z1 z 2 ⎠⎦

ε α = ⎢1,88 − 3,2⎜⎜
⎣

1
= 0,846
1,397
KH: Hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc:
Zε =

K H = K Hα .K Hβ .K Hv

K Hβ : Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng. K Hβ =1,28.

K Hα : Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng cho các đôi răng đồng thời ăn khớp. K Hα phụ
Π.d w1 .n1
thuộc vào vận tốc vòng.
v=
60000
2a w
2.105
dw1: Đường kính vòng lăn bánh nhỏ.
d w1 =
=
= 27.
u m + 1 6,778 + 1
3,14.27.2880
v=

= 4,0694(m / s)
60000
Theo (17) với vận tốc vòng 4,0694m/s ta chọn cấp chính xác chế tạo là 8.
Theo (18) với ta chọn K Hα =1,08.
KHv: Hệ số kể đến tải trọng động xuất hiện trong vùng ăn khớp. Theo (19) ta chọn KHv = 1,04
K H = 1,08.1,28.1.04 = 1,44
2.17010.1,44.(6,778 + 1)
= 479,31MPa
42.6,778.27,27 2
- Xác định chính xác ứng suất tiếp xúc cho phép:
⎛ 0 ⎞
[σ H ] = ⎜⎜ σ H lim ⎟⎟.Z R .ZV .K xH .K HL
⎝ SH ⎠

σ H = 274.1,526.0,846.

13


Đồ án môn học
-------------------------------------------------------------ZR: Với cấp chính xác động học là 8, chọn cấp chính xác về mức tiếp xúc là 7, khi đó cần gia công
độ nhám đạt Ra=2,5 ÷ 1,25µm. Chọn ZR = 0,95.
ZV: Do vận tốc vòng v = 4,0735m/s nên ZV = 1.
KxH: Do da <700mm nên KxH =1.
Vậy

[σ H ] = 509,14.0,95.1.1 = 483,68MPa
σ H < [σ H ] và không quá bền. Vậy bộ truyền đảm bảo điều kiện bền tiếp xúc.

d. Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn.

2T .K .Y .Y .Y
σ F 1 = 1 F ε β F1
bw .d w1 .m

Yε : Hệ số kể đến sự trùng khớp của răng.

Yε =

1

εα

=

1
= 0,716
1,397

β0

33,557
= 0,76
140
140
YF : Hệ số dạng răng, phụ thuộc vào số răng tương đương. Theo (19) ta có:
z1
18
ztd1 =
=
= 31. ⇒ YF 1 = 3,81

3
3
cos β cos 33,557
z2
122
ztd 2 =
=
= 210 ⇒ YF 2 = 3,60
3
3
cos β cos 33,557
KF: Hệ số tải trọng khi tính về uốn: K F = K Fβ .K Fα .K Fv
Yβ : Hệ số kể đến độ nghiêng của răng.

Yβ = 1 −

= 1−

K Fβ : Hệ số xét đến sự phân bố tải trọng không đều trên chiều rộng vành răng khi tính về uốn. Theo
(16) ta được K Fβ =1,6.

K Fα : Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng cho các đôi răng đồng thời ăn khớp khi tính về
uốn. Theo (18) ta chọn K Fα =1,26.
K Fv : Hệ số kể đến tải trọng động xuất hiện trong vùng ăn khớp khi tính về uốn.
v .b .d
K Fv = 1 + F w w1
2T1.K Fβ .K Fα
aw
u
δ F ; g 0 : Các hệ số kể đến ảnh hưởng của sai số ăn khớp và của sai lệch bước răng. Theo (20) và (21)

ta được: δ F = 0,006, g 0 = 56
vF = δ F .g 0 .v.

105
= 5,39
6,77
5,39.42.27,027
= 1+
= 1,09
2.17010.1,6.1,26

v F = 0,006.56.4,0735.

K Fv

K F = 1,6.1,26.1,09 = 2,2
2.17010.2,2.0,716.0,76.3,81
σ F1 =
= 109,36 < [σ F 1 ]
42.27,027.1,25
σ .Y
109,36.3,60
σ F 2 = F 1 F2 =
= 103,33MPa < [σ F 2 ]
YF1
3,81
14


Đồ án môn học

-------------------------------------------------------------Vậy bộ truyền đảm bảo độ bền uốn.
e. Kiểm nghiệm răng về quá tải.
- Hệ số quá tải:
T
K qt = max = 1,3
T
- Ứng suất tiếp xúc lớn nhất:

σ H max = σ H . K qt = 479,31. 1,3 = 546,49 < [σ H ]max

- Các ứng suất uốn lớn nhất:

σ F 1max = σ F 1 .K qt = 109,36.1,3 = 142,17 < [σ F 1 ]max
σ F 2 max = σ F 2 .K qt = 103,33.1,3 = 134,33 < [σ F 1 ]maz
Vậy bộ truyền đảm bảo điều kiện quá tải.
f. Các thông số và kích thước của bộ truyền.
- Đường kính vòng chia:
mz1
1,25.18
d1 =
=
= 27
d2 = 183
cos β cos 33,557
- Đường kính đỉnh răng:
d a1 = d1 + 2.m = 27 + 2.1,25 = 29,5
d a 2 = 183 + 2.1,25 = 185,5
- Đường kính đáy răng:
d f 1 = d1 − 2,5.m = 27 − 2,5.1,25 = 23,875
d f 2 = 183 − 2,5.1,25 = 179,875

Bảng tổng kết:
Thông số
Kí hiệu
Giá trị
Khoảng cách trục
aw1
105
Môđun pháp
m
1,25
Chiều rộng vành răng
bw
42
Tỉ số truyền
um
6,778
β
Góc nghiêng của răng
33033’
Số răng
z
z1=18; z2=122
Hệ số dịch chỉnh
X
x1 = x2 = 0
Đường kính vòng chia
d
d1 = 27; d2 = 183
Đường kính đỉnh răng
da

da1 = 29,5; da2 = 184,5
Đường kính đáy răng
df
df1 = 23,875; df2 = 178,875
2.2.4. Tính toán bộ truyển bánh răng thẳng cấp chậm.
a. Xác định sơ bộ khoảng cách trục.
Ka: Ta sử dụng vật liệu là thép và loại răng thẳng nên theo (14) ta được Ka = 49,5.
Tỷ số truyền: u = 26/6,778 = 3,836
T1: Mô men xoắn trên trục bánh chủ động. T1 =110,67.103 Nmm.
[ σH ] ứng suất tiếp xúc cho phép: 481,82Mpa.
ψ ba = 0,35 ;

ψ bd = 0,53.ψ ba (u + 1) = 0,53.0,35.(3,836 + 1) = 0,897
Theo (16) ta được K Hβ = 1,025
15


Đồ án môn học
--------------------------------------------------------------

aw2 = 49,5(3,836 + 1)3

110,67.10 3.1,025
= 170,91
481,82 2.3,836.0,35

Lấy aw2 = 171mm.

b. Xác định các thông số ăn khớp.
Môđun:

m = (0,01 ÷ 0,02)aw = 1,71 ÷ 3,42 Theo dãy trị số tiêu chuẩn của môdun ta chọn:
m = 2,5.
2a w
2.171
Số răng của bánh nhỏ:
z1 =
=
= 28,29 lấy z1=28.
m(u + 1) 2,5.(3,836 + 1)
Số răng bánh lớn:
z2 = u.z1 =3,836.28=107,41 lấy z2 = 107
m(z1 + z 2 ) 2,5.(28 + 107)
Do đó khoảng cách trục là: aw =
=
= 168,75
2
2
z
107
Tỷ số truyền thực:
um = 2 =
= 3,821
z1
28
Do lấy aw2 =171 nên cần dịch chỉnh để tăng khoảng cách trục từ 168,75 lên 171.
Tính hệ số dịch tâm y và hệ số ky.
a
171
y = w2 − 0,5.( z1 + z 2 ) =
− 0,5.(28 + 107) = 0,9

m
2,5
1000. y 1000.0,9
ky =
=
= 6,667
Zt
28 + 107
Theo (22) ta được kx = 0,322.
Hệ số giảm đỉnh răng:
k .Z
0,322.(28 + 107)
Δy = x t =
= 0,043
1000
1000
Tổng hệ số dịch chỉnh:
xt = y + Δy = 0,9 + 0,043 = 0,943
Các hệ số dịch chỉnh bánh 1 và bánh 2.
⎡
( z − z ).y ⎤
(107 − 28).0,9 ⎤ = 0,208
⎡
x1 = 0,5.⎢ xt − 2 1 ⎥ = 0,5⎢0,943 −
zt
107 + 28 ⎥⎦
⎣
⎣
⎦
x2 = xt –x1 = 0,943 – 0,208 = 0,735

Góc ăn khớp.
z .m. cos α (107 + 28).2,5. cos 20
cos α tw = t
=
= 0,9273 ⇒ α tw = 21,9780 = 21058'
2a w 2
2.171
c. Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc.
Ứng suất tiếp xúc trên mặt răng của bộ truyền:
2T1.K H .(u + 1)
σ H = Z M .Z H .Z ε .
bw .d w21
ZM = 274Mpa1/3.
2 cos β b
2.1
ZH =
=
= 1,697
sin 2atw
sin(2.21,978)

Zε =
Trong đó.

(4 − ε α )
(4 − 1,736) = 0,869
=
3
3
⎡

⎛ 1 1 ⎞⎤
1 ⎞
⎛ 1
ε α = ⎢1,88 − 3,2⎜⎜ + ⎟⎟⎥ = 1,88 − 3,2.⎜ +
⎟ = 1,736
z
z
28
107
⎝
⎠
1
2
⎝
⎠
⎣
⎦
16


Đồ án môn học
-------------------------------------------------------------2a w 2
2.171
Đường kính vòng lăn bánh nhỏ.
d w1 =
=
= 70,94
u m + 1 3,821 + 1
Π.d w1.n1 3,14.70,94 2880
v=

=
.
= 1,577(m / s)
60000
60000 6,778
Theo (17) với vận tốc vòng 1,575m/s ta chọn cấp chính xác chế tạo là 9.
Do chỉ có một cặp răng nên K Hα =1.

a
vH bw .d w1
;
vH = δ H g 0 .v. w2
u
2T1.K Hβ .K Hα
Với cấp chính xác chế tạo là 9, theo (21) ta có g0 = 73. Theo (22) ta có δ H = 0,006
bw = Ψba .aw2 = 0,35.171 = 59,85
K Hv = 1 +

171
= 4,62
3,821
4,62.59,85.70,94
K Hv = 1 +
= 1,086
2.110670.1,025.1
K H = K Hα .K Hβ .K Hv = 1.1,025 .1,086 = 1,113

v H = 0,006.73.1,577.

2.110670 .1,113.(3,821 + 1)

= 410,47 MPa
59,85.3,821.70,94 2
- Xác định chính xác ứng suất tiếp xúc cho phép:
⎛ 0 ⎞
[σ H ] = ⎜⎜ σ H lim ⎟⎟.Z R .ZV .K xH .K HL
⎝ SH ⎠
ZR: Với cấp chính xác động học là 9, chọn cấp chính xác về mức tiếp xúc là 8, khi đó cần gia công
độ nhám đạt Ra=1,25 ÷ 0,63µm. Chọn ZR = 1.
ZV: Do vận tốc vòng v = 1,577m/s nên ZV = 1.
KxH: Do da <700mm nên KxH =1.

σ H = 274.1,697.0,869.

[σ H ] = 481,81.1.1.1 = 481.82MPa
σ H < [σ H ] Vậy bộ truyền đảm bảo điều kiện bền tiếp xúc.
d. Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn.
2T .K .Y .Y .Y
σ F 1 = 1 F ε β F1
bw .d w1 .m

Yε : Hệ số kể đến sự trùng khớp của răng.

Yε =

1

εα

=

1
= 0,576
1,736

Yβ : Do răng thẳng nên có giá trị bằng 1.

YF : Hệ số dạng răng, phụ thuộc vào hệ số dịch chỉnh, theo (19) ta có.
z1 = 28, x1 = 0,208 ta được YF1 = 3,57.
z2 = 111, x2 = 0,735 ta được YF2 = 3 ,47.
Theo (16) ta được K Fβ =1,04

K Fα =1. do bánh răng thẳng.
δ F ; g 0 : Các hệ số kể đến ảnh hưởng của sai số ăn khớp và của sai lệch bước răng. Theo (20) và (21)
ta được: δ F = 0,016, g 0 = 73
17


Đồ án môn học
-------------------------------------------------------------a
171
v F = δ F .g 0 .v. w = 0,016.73.1,577.
= 12,322
u
3,821
v .b .d
12,322.59,85.70,94
K Fv = 1 + F w w1 = 1 +
= 1,227
2T1.K Fβ .K Fα
2.110670.1,04.1

K F = K Fβ .K Fα .K Fv = 1,04.1.1,227 = 1,276

2.110670.1,276.0,576.1.3,57
= 54,71 < [σ F 1 ]
59,85.70,94.2,5
σ .Y
67,38.3,47
σ F 2 = F 1 F2 =
= 53,18 MPa < [σ F 2 ]
YF1
3,57
Vậy bộ truyền đảm bảo độ bền uốn.

σ F1 =

e. Kiểm nghiệm răng về quá tải.
- Hệ số quá tải:
T
K qt = max = 1,3
T
- Ứng suất tiếp xúc lớn nhất:
- Các ứng suất uốn lớn nhất:

σ H max = σ H . K qt = 409,88. 1,3 = 467,34 < [σ H ]max
σ F 1max = σ F 1.K qt = 67,38.1,3 = 87,59 < [σ F 1 ]max
σ F 2 max = σ F 2 .K qt = 65,49.1,3 = 85,137 < [σ F 1 ]maz

Vậy bộ truyền đảm bảo điều kiện quá tải.
f. Các thông số và kích thước của bộ truyền.

- Đường kính vòng chia:
2a w 2
2.171
d2=271.1
d1 =
=
= 70,9
u m + 1 107 / 28 + 1
- Đường kính đỉnh răng:
d a1 = d1 + 2(1 + x1 − Δy)m = 70 + 2(1 + 0,208 − 0,043)2,5 = 75,825
d a 2 = 267,5 + 2(1 + 0,735 − 0,043)2,5 = 275,96
- Đường kính đáy răng:
d f 1 = d1 − (2,5 − 2 x1 ).m = 70 − (2,5 − 2.0,208).2,5 = 64,79

d f 2 = 267 ,5 − (2,5 − 2.0,735)2,5 = 264,925
Bảng tổng kết:
Thông số
Kí hiệu
Khoảng cách trục
aw2
Môđun pháp
m
Chiều rộng vành răng
bw
Tỉ số truyền
um
Góc ăn khớp
α tw
Số răng
Hệ số dịch chỉnh

Đường kính vòng chia
Đường kính đỉnh răng
Đường kính đáy răng

z
X
d
da
df
18

Giá trị
171
2,5
59,85
3,821
210978’
z1=18; z2=107
x1 = 0,208, x2 = 0,735
d1 = 70.9; d2 = 271.1
da1 = 75,825; da2 = 275,96
df1 = 64,79; df2 = 264,925


Đồ án môn học
--------------------------------------------------------------

PHẦN III: TÍNH CÁC TRỤC
Sơ đồ chiều quay của các trục.

Sau khi tính toán các bộ truyền ta thấy các tỷ số truyền thay đổi so với các tỷ số truyền sơ bộ.
Tỷ số truyền thay đổi làm cho các mômen xoắn và số vòng quay trên các trục cũng thay đổi. Tuy
nhiên sự thay đổi này nhỏ và ảnh hưởng không đáng kể tới việc tính toán trục. Vì vậy ta vẫn lấy các
giá trị sơ bộ để tính toán.
3.1. Chọn vật liệu trục.
Vật liệu liệu làm trục phải chịu lực, sức bền cao. Ta sử dụng vật liệu là thép C45, thường hóa. Có
giới hạn bền σb = 600Mpa, giới hạn chảy σ ch = 340MPa ứng suất xoắn cho phép [τ ] =17Mpa.
3.2. Xác định sơ bộ đường kính trục.
Trục được chế tạo hình trụ tròn nhiều bậc để thuận lợi trong việc lắp ráp cũng như phù hợp với sự
phân bố ứng suất trong trục. Đường kính các đoạn trục thường hơn kém nhau một khoảng 5 đến
10mm. Vì mômen xoắn có ảnh hưởng lớn tới khả năng làm việc của trục nên việc tính sơ bộ đường
kính trục chỉ sử dụng mômen xoắn.
T
d =3
0,2[τ ]
Với trục I: T=17010Nmm:

d1 = 3

17010
= 17,1
0,2.17
19


Đồ án môn học
-------------------------------------------------------------Với động cơ đã chọn là 4AOOL ta có đường kính trục ra của động cơ là ddc =28mm, trục I nối với
động cơ bằng khớp nối nên phải đảm bảo d1 = (0,8 ÷ 1,2)ddc, vì vậy ta chọn sơ bộ d1 = 25mm. Vì
đường kính đáy của các bánh răng 1 và 3 là 23,875mm nên các bánh răng phải chế tạo liền trục, vật
liệu của trục I phải cùng loại với vật liệu của bánh răng. Do đó vật liệu làm trục I là thép C45 tôi cải

thiện, có σb = 750Mpa.
110670
Trục II: T = 110670Nmm:
d2 = 3
= 31,93 ta chọn sơ bộ dn2 = 32mm.
0,2.17

407760
= 49,31 ta chọn sơ bộ dn3 = 50mm.
0,2.17
Theo (23) ta chọn chiểu rộng các ổ lăn như sau:
bo1 = 17;
bo2 =20;
bo3 = 27.
Do trục II có cấu tạo phức tạp nhất và là cơ sở để tính toán chiều dài các trục khác. Đầu tiên ta tính
toán các chiều dài cho trục trung gian.
Trục III: T=407760Nmm:

d3 = 3

k1: Khoảng cách cách từ mút của chi tiết quay đến thành trong của hộp hoặc khoảng cách giữa các
chi tiết quay.
k2: Khoảng cách từ mặt mút ổ đến thành trong của hộp.
Theo cấu tạo cụ thể của hộp và tham khảo (24) ta chọn: k1 = 10, k2 = 10.
lm22 = lm24 = (1,2 ÷ 1,5)d2, ta lấy lm22 = lm24 = 40.
lm23 = (1,2 ÷ 1,5)d2, tuy nhiên do bề rộng của bánh răng 5 là 59,85 nên ta lấy lm23 = 60.
l22 = 0,5(b02 + lm22) + k1 + k2 = 0,5(20 + 40) + 10 + 10 = 50 = l12
l23 = l22 + 0,5(lm22 + lm23) + k1 = 50 + 0,5( 40 + 60)+10 = 110 = l32.
l24 = 2.l23 - l22 = 2.110 – 50 = 170 = l13.
Chiều dài giữa hai gối đỡ:

l21 = 2.l23 = 2.110 = 220.
Chiều dài giữa hai gối đỡ của các trục I và III cũng bằng với trục II: l11 = l31 = 220.
Trên trục I có nối trục đàn hồi với trục của động cơ. Chiều dài côngxôn trên trục I là.
lc11 = 0,5.(lm11 + b01) + k3 + hn
20


Đồ án môn học
-------------------------------------------------------------lm11 = (1,4 ÷ 2,5)d1, ta lấy lm11 =39.
k3: Khoảng cách từ mặt mút của khớp nối đến nắp ổ: k3 = 16.
hn: Chiều cao nắp ổ và đầu bulông: hn = 18.
lc11 = 0,5(36 + 17) + 16 + 18 = 62.
Trên trục III có lắp đĩa xích, chiều dài côngxôn trên trục III là:
lc34 = 0,5(lm34 + b03) + k3 + hn.
lm34 = (1,2 ÷ 1,5)d3, ta lấy lm34 = 65
lc34 = 0,5(65 + 27) + 16 + 18 = 80
Chiều dài mayơ lắp bánh răng trên trục III.
lm32 = 0,5(1,2 ÷ 1,5)d3, ta lấy lm32 = 70.
3.3. Xác định các lực tác dụng lên trục.
3.3.1. Các lực tác dụng lên trục I.
Các lực tác dụng lên trục I gồm có: Fx11, Fr1, Fr3, Ft1, Ft3, Fa1, Fa3, XA1, XB1, YA1, YB1.
Fx11: Lực tác dụng của khớp nối lên trục I có giá trị nhỏ nên ta bỏ qua.
T
17010
Ft1 = Ft 3 = 1 =
= 630 N
d w1
27
F tgα
630.tg 23,594

Fr1 = Fr 3 = t1 tw =
= 330,2 N
cos β
cos 33,557
Fa1 = Fa3 = Ft1 .tgβ = 630.tg33,557 = 417,9 N
Thành phần lực dọc trục do các ổ tác dụng lên trục bằng 0 do các thành phần Fa1 va Fa3 tự cân bằng
nhau. Để tính phản lực tại các ổ theo phương X và Y ta giải hệ sau, với giả thiết các lực tại ổ đều có
chiều là chiều dương của các trục.
∑ X = X A1 + Ft1 + Ft 3 + X B1 = 0.

∑Y = Y − F − F + Y = 0
∑ X = F .l + F .l − Y .l
∑ Y = F .l + F .l + X .l
A1

r1

r3

B1

mo
A

r1 12

r 3 13

B1 11

=0

mo

=0
Từ hệ trên ta được các giá trị: XA1 = - 630N; YA1 = 330,2N; XB1 = -630N; YB1 = 330,2N.
Ta có sơ đồ đặt lực và biểu đồ mômen, kết cấu của trục I như sau:
- Đường kính trục I tại tiết diện lắp bánh răng 1.
Mômentương đương:
A

t1 12

t 3 13

B1 11

M td1 = M x2 + M y2 + 0,75T 2 = 16510 2 + 31500 2 + 0,75.17010 2 = 38495 Nmm
M td1
38495
=3
= 17,91
0,1[σ ]
0,1.67
[σ ]: Ứng suất cho phép của vật liệu, lấy theo (25)
Ta nhận thấy tại vị trí lắp bánh răng 3, các mômen nhỏ hơn, do đó nếu tính đường kính sẽ nhỏ hơn
18,6. Tuy nhiên do điều kiện lắp ráp với trục của động cơ và làm bánh răng liện trục nên ta chọn
đường kính của trục I:d1 = 25mm trên suốt chiều dài trục.
Tính then
+ Then lắp khớp nối :

Chọn then bằng , thép 45
b =8mm, h = 7 mm
t1 = 4 mm t2 = 2,8 mm
Chiều dài then : lt = ( 0,8..0,9 ).lm
Chọn lt = 32 mm
Đường kính trục: d = 3

21


Đồ án môn học
-------------------------------------------------------------Bán kính góc lượn lớn nhất và nhỏ nhất của rãnh: rmin = 0,16mm; rmax = 0,25mm
Các thông số của then lấy theo (26)
Điều kiện bền dập , bền cắt
2T
2T
σd =
≤ [σ d ]
τc =
≤ [τ c ]
d .lt (h − t1 )
d .lt .b
[σ d ], [τ d ]: Ứng suất dập và ứng suất cắt cho phép.
Theo (27) ta có [σ d ] = 100MPa .
Với thép C45 chịu tải trọng va đập nhẹ ta lấy: [τ c ] = 45MPa
T = TI = 17010 Nmm
d = 25 mm
2.17010
σd =
= 14,2 Mpa < [σd]

25.32.(7 − 4)
2.17010
τc =
= 5,3 Mpa < [τc]
25.32.8

22


Đồ án môn học
-------------------------------------------------------------3.3.2. Các lực tác dụng lên trục II.
Các lực tác dụng lên trục II gồm có: Fr2, Ft2, Fa2, Fr4, Ft4, Fa4, Fr5, Ft5, XA2, YA2, XB2, YB2.
Ft2 = F t4 = Ft1 = 630N.
Fr2 = F r4 = F r1 = 330,2N.
Fa2 = Fa4 = Fa1 = 417,9N.
2T
2.110670
Ft 5 = 2 =
= 3120,1N
d w5
70,94
Fr 5 = Ft 5 .tgα tw = 3120,1.tg 21,978 = 1259,2 N
Các thành phần Fa2 và Fa4 có giá trị bằng nhau nhưng ngược chiều nên triệt tiêu nhau. Để tính phản
lực tại gối đỡ ta giải hệ phương trình sau với giả thiết các lực đều có chiều dương của các trục X và
Y.
∑ X = X A2 − Ft 2 − Ft 5 − Ft 4 + X B 2 = 0.

∑Y = Y + F − F + F + Y = 0
∑ X = − F .l + F .l − F .l − Y .l
∑ Y = − F l − F .l − F .l + X .l

A2

r2

r5

r4

B2

mo
A

r 2 22

r 5 23

r 4 24

B 2 21

=0

mo

=0
Từ hệ trên ta được: XA2 = XB2 = 2190,1N; YA2 = YB2 =299,4N
Ta có sơ đồ đặt lực, biểu đồ mômen và kết cấu của trục II như sau:
- Đường kính trục II tại các thiết diện lắp bánh răng 2 và bánh răng 4.
Mômen tương đương:

A

t 2 22

t 5 23

t 4 24

B 2 21

M td = 23058,9 2 + 1095052 + 0,75.573302 = 122426Nmm
Đường kính trục:
122426
d =3
= 27 mm
0,1.63
- Đường kính trục II tại tiết diện lắp bánh răng 5.
Mômen tương đương:
M td = 14717,12 + 2031112 + 0,75.573302 = 209608Nmm
Đường kính trục:
209608
d =3
= 32 mm .
0,1.63
Tuy nhiên để đảm bảo điều kiện bền ta chọn đường kính tại vị trí lắp các bánh răng 2 và 4 là 35mm,
đường kính tại vị trí lắp bánh răng 5 là 40mm, đường kính ngõng trục là 30mm.
Tính then
Chọn then bằng , thép 45
+ Then lắp bánh răng 2 và 4.
b =8mm, h = 7 mm

t1 = 4 mm t2 = 2,8 mm
Chiều dài then : lt = ( 0,8..0,9 ).lm
Chọn lt = 18 mm
Điều kiện bền dập , bền cắt
TII = 57330Nmm
d = 27 mm

23


Đồ án môn học
--------------------------------------------------------------

2.57330
= 19,41 Mpa < [σd] = 100Mpa
35.18.(7 − 4)
2.57330
τc =
= 22,76 Mpa < [τc] = 60Mpa
35.18.8
+ Then lắp bánh răng 5.
b =10mm, h = 8 mm
t1 = 5 mm t2 = 3,3 mm
Chiều dài then : lt = ( 0,8..0,9 ).lm
Chọn lt = 50 mm
Điều kiện bền dập , bền cắt
TII = 57330Nmm
d = 32 mm
2.57330
σd =

= 29,86 Mpa < [σd]=100Mpa
40.32.(8 − 5)
2.57330
τc =
= 8,96 Mpa < [τc] = 60Mpa
40.32.10
σd =

24


Đồ án môn học
-------------------------------------------------------------3.3.3. Các lực tác dụng lên trục III.
Các lực tác dụng lên trục III gồm có XA3, YA3, Ft6, Fr6, XB3, YB3, Fx34.
Ft6 = Ft5 = 3120,1N.
Fr6 = Fr5 = 1259,2N.
Fy34 là lực do bộ truyền xích tác dụng lên trục. Có phương là đường nối tâm giữa hai đĩa xích và có
chiều hướng tới đĩa xích kia.
Fx34 = 3866,29N.
Để tính phản lực tại các gối đỡ ta giải hệ sau với giả thiết chiều của các phản lực đều là chiều dương.
∑ X = X A3 + Ft 6 + X B3 + Fx34 = 0.

∑Y = Y + F + Y = 0
∑ X = − F .l − Y .l = 0
∑ Y = F l + X .l + F .(l
A3

r6

B3

mo
A

r 6 32

B 3 31

mo

+ lc 34 ) = 0
Từ hệ trên ta giải được YB3 = YA3= -629,6N; XA3 = -154,1N; XB3 = -6832,3N.
Ta có sơ đồ đặt lực, biểu đồ mômen và kết cấu của trục III như sau:
- Đường kính tiết diện trục III tại vị trí lắp bánh răng 6.
Mômen tương đương:
A

t 6 32

B 3 31

x 34

31

M td = 692562 + 169512 + 0,75.4173132 = 368370Nmm
Đường kính trục:
368370
d =3
= 38,8 mm. Chọn bằng 40mm.

0,1.63
Tại vị trí lắp ổ lăn:
M td = 02 + 3093092 + 0,75.4173132 = 475694Nmm
d =3

475694
= 42,3 mm. Chọn bằng 45mm.
0,1.63

Chọn lại đường kính ngõng trục dn3 = 30mm.
Tính then
Chọn then là thép C45
+ Then lắp bánh răng 6:
b =12mm, h = 8 mm
t1 = 5 mm t2 = 3,3 mm
Chiều dài then : lt = ( 0,8..0,9 ).lm
Chọn lt = 56 mm
Điều kiện bền dập , bền cắt
TIII = 417313Nmm
d = 40 mm
2.417313
σd =
= 124,2 Mpa > [σd]
40.56.(8 − 5)
do điều kiện bền không đảm bảo nên ta làm hai then cách nhau 1800. Khi đó mỗi then sẽ chịu 0,75%
TIII. và σd = 93,15 < [σd]
2.0,75.417313
τc =
= 23,29 Mpa < [τc]
40.56.12.

+ Then lắp với xích.
b =10mm, h = 8 mm
25