ĐỒ án THIẾT kế hệ dẫn ĐỘNG THANG máy

MụC LụC
LờI NóI đầU.....................................................................................................3
PHầN I : Tính Toán động học.................................................................4
I. Chọn động cơ................................................................................................4
1.Công suất yêu cầu.....................................................................................4
2.Xác định vòng quay sơ bộ của động cơ...................................................5
3.Chọn động cơ............................................................................................6
4.Xác định số vòng quay, công suất, mô men trên các trục.......................6
PHầN II : THIếT Kế Bộ TRUYềN..................................................................8
I. Chọn vật Liệu và xác định ứng suất cho phép.............................................8
1.Chọn vật liệu.............................................................................................8
2.Xác định ứng suất cho phép của bánh vít.................................................8
II. Xác định các thông số bộ truyền................................................................9
1) Tính Z2 utv và q.......................................................................................9
III. Tính sơ bộ khoảng cách trục :....................................................................9
IV. Tính kiểm nghiệm....................................................................................10
1. Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc...............................................................10
2.Kiểm nghiệm độ bền uốn........................................................................11
3.Các thông số bộ truyền...........................................................................12
4.Tính toán nhiệt........................................................................................12
PHầN III : Chọn khớp nối, tính trục, then và ô lăn...............13
I. Chọn phanh và khớp nối.............................................................................13
1. Tính chọn phanh.....................................................................................13
2. Chọn khớp nối........................................................................................14
3. Kiểm nghiệm khớp nối..........................................................................14
4.Lực do khớp nối sinh ra trên trục:..........................................................14
II. Tính toán thiết kế trục...............................................................................14
1. Thiết kế trục I, II....................................................................................14
III. Tính kiệm nghiệm trục về độ bền mỏi....................................................19
IV. Tính chọn then..........................................................................................22
V. Tính chọn ổ lăn cho trục I.........................................................................22

VI. Tính chọn sơ bộ đờng kính trục II và ổ lăn trên trục II..........................25
phần iV .tính kết cấu hộp giảm tốc...............................................27
1.Kết cấu bánh vít......................................................................................27
2.Kết cấu trục vít........................................................................................27
3.Kết cấu hộp giảm tốc..............................................................................27
4. Các chi tiết phụ......................................................................................29
Phần V: BôI trơn hộp giảm tốc.........................................................32
Đồ án thiết kế cơ khí
GVHD : Dỗ Đức Nam

Sinh viên:
Page 1


1.Bôi trơn bộ truyền...................................................................................32
2.Bôi trơn ổ lăn...........................................................................................32
3.Lắp bánh răng lên trục............................................................................32
Phần VI:bảng thống kê các kiểu lắp............................................33
Tài liệu tham khảo.................................................................................34

Đồ án thiết kế cơ khí
GVHD : Dỗ Đức Nam

Sinh viên:
Page 2


LờI NóI đầU
Tớnh toỏn thit k h dn ng c khớ l ni dung khụng th thiu trong
chng trỡnh o to k s c khớ. ỏn mụn hc: N THIT K C

KH l mụn hc giỳp cho sinh viờn cú th h thng hoỏ li cỏc kin thc ca
cỏc mụn hc nh : Chi tit mỏy, Sc bn vt liu, Dung sai, Ch to phụi, V
k thut ... ng thi giỳp sinh viờn lm quen dn vi cụng vic thit k v
lm ỏn chun b cho vic thit k ỏn tt nghip sau ny.
Hp gim tc l c cu truyn ng bng n khp trc tip, cú t s
truyn khụng i v c dựng gim vn tc gúc, tng mụ men xon. Vi
chc nng nh vy, ngy nay hp gim tc c s dng rng rói trong cỏc
ngnh c khớ, luyn kim, hoỏ cht, trong cụng nghip úng tu Trong gii
hn ca mụn hc em c giao nhim v thit k hp gim tc trc vớt mt
cp .
Trong quỏ trỡnh lm ỏn c s giỳp tn tỡnh ca cỏc thy trong b
mụn, c bit l thy c Nam, em ó hon thnh song ỏn mụn hc
ca mỡnh. Do õy l ỏn u tiờn ca khoỏ hc v vi trỡnh v thi gian
cú hn nờn trong quỏ trỡnh thit k khụng th trỏnh khi nhng sai sút xy ra,
em rt mong nhn c s gúp ý ca cỏc thy trong b mụn em thờm hiu
bit hn v hp gim rc trc vớt cng nh cỏc kin thc v thit k cỏc b
hp gim tc khỏc.
Em xin chõn thnh cm n!
Sinh viên thiết kế
Dơng Trung Kiên
(lớp CĐT2- K54)

Đồ án thiết kế cơ khí
GVHD : Dỗ Đức Nam

Sinh viên:
Page 3


Đề số: 1 - 27

THIếT kế hệ dẫn động thang máy

S liu u vo :
1. Trng ti:
2. Khi lng cabin
3. Vn tc cabin
4. Thi gian phc v
5. Gúc ụm cỏp trờn puly ma sỏt
6. Khong cỏch hai nhỏnh cỏp
7. c tớnh lm viờc :

Q1= 700 kg = 7000 N
G = 600 kg = 6000 N
V = 30 m/ph = 0,5 m/s
Lh = 30000 gi

cc= 800 mm
ờm

Qm = 2,5 Q1 = 1750 kg = 17500 N
Q2 = 0,7Q1 = 490 kg = 4900 N
t1 = 2,4 min
t2 = 2,8 min
tck = 3*( t1 + t2) = 15,6 min

PHầN I : Tính Toán động học
I.

Chọn động cơ
1. Công suất yêu cầu

a. Công suất yêu cầu trên trục puly ma sát
Ppl =

F .vd 4366.0,5
=
= 2,183
1000
1000

(KW)

Trong đó :
Đồ án thiết kế cơ khí
GVHD : Dỗ Đức Nam

Sinh viên:
Page 4


F=

(1 )Q1 (1 0, 42).7000
=
= 4366 (N)
ag
1.0,93

Với :
= = 0,84 = 0, 42 hệ số cân bằng.
2

2
Q .t + Q2 .t2 7000.2, 4 + 4900.2,8
= 1 1
=
= 0,84 hệ số điền đầy.
Q1 (t1 + t2 )
7000.5, 2

a = 1 vì cabin treo trực tiếp với cáp.
g = 0,95 fzu = 0,95 0,02 . 1 = 0,93
f = 0,02 vì ta sử dụng ổ lăn.
zu = 1 vì có 1 trục puly đổi hớng.
vd = a.v = 0,5 m/s
b. Công suất yêu cầu động cơ :
Pyc =

Ppl



=

2,183
= 2, 756
0, 792

(KW)

Với :
- hiệu suất của bộ truyền

= k . tv . ol2
Trong đó trị số của các hiệu suất trên đợc tra trong bảng 2.3 với:
k : hiệu suất của khớp nối, k =1;
ol : hiệu suất của cặp ổ lăn, ol =0,995;
tv : hiệu suất của truyền trục vít một cấp
Số zen z1=2 nên chọn tv =0,8
= 1 . 0,8 . 0,9952= 0,792
2. Xác định vòng quay sơ bộ của động cơ
a. Chọn sơ bộ đờng kính puly ma sát
- Chọn sơ bộ số nhánh cáp zc = 3
- tính lực căng cáp:
S=

Q1 + G 7000 + 6000
=
= 4660 (N)
ag zc
1.0,93.3

- Chọn cáp theo hệ số an toàn
Lực kéo đứt yêu cầu
Sd,yc= Z p .S = 4660.12 = 55920 (N)
Tra bảng 2.3 Bảng thông số cáp thép của hãng KONE
Điều kiện : Sđ Sd,yc
dc = 12 mm
- Chọn đờng kính trục puly D 40dc =40.12 = 480 (mm)
b. Tính số vòng quay trục puly
npl =

60000.av

.
60000.0,5
=
= 20 (v/ph)
.D
.480

Đồ án thiết kế cơ khí
GVHD : Dỗ Đức Nam

Sinh viên:
Page 5


c. Chọn tỉ số truyền sơ bộ
HGT trục vít có số mối ren z1=2 nên chọn tỉ số truyền usb = 40.
d. tính số vòng quay sơ bộ của động cơ
nsb=npl.usb=20.40 = 800 (v/ph)
3. Chọn động cơ
Chọn số vòng quay đồng bộ của động cơ là : ndb= 750 (v/ph)
Tra bảng P.1.3 với:
P yc =2,756 (kW)
n db =750 (vòng/phút)
Ta chọn đợc động cơ có ký hiệu 4A112MAB8Y3 với các thông số cơ bản
sau:
P dc =3,0 (kW)
n dc =701 (vòng/phút)
Tk
=1,8
Tdn

mdc= 56 kg
d dc =32 (mm)
4. Xác định số vòng quay, công suất, mô men trên các trục
a. Tính lại tỉ số truyền
tỉ số truyền thực tế của hệ
ut =

ndc 701
=
= 35,05
npl
20

Chọn ut = 35,05
b. Xác định thông số động học trên hộp giảm tốc
Tốc độ quay của các trục
n1=ndc=701 (v/ph)
n2 =

n1
701
=
= 20 (v/ph)
utv 35,05

Công suất trên các trục
P2 = Ppl=2,183 (KW)
p1 =

p2
2.183
=
= 2,742 (KW)
tv ol 0,8.0,995

pdc =

p1
2,742
=
= 2,756 (KW)
k ol 1.0,995

Mô men xoăn trên các trục
Tdc= 9,55.106

pdc
2,756
= 9,55.106
= 37546,08 (Nmm)
ndc
701

T1= 9,55.106

p1
2,742
= 9,55.106
= 37355,35 (N.mm)

n1
701

T2= 9,55.106

p2
2,183
= 9,55.106
= 1042382,5 (Nmm)
n2
20

Đồ án thiết kế cơ khí
GVHD : Dỗ Đức Nam

Sinh viên:
Page 6


Trục

Trục
động cơ
1

Tỉsố truyền
P(kW)

2,756

n (vg/ph)

701

T(N.mm)

37546,08

Trục I

Trục II
35,05

2,742
701
37355,35

Đồ án thiết kế cơ khí
GVHD : Dỗ Đức Nam

2,183
20
1042382,5

Sinh viên:
Page 7


PHầN II : THIếT Kế Bộ TRUYềN
A. đầu vào

- Moomen xoắn trên trục bị động : T2 = 1042382,5 (Nmm)
- Số vòng quay tren trục chủ động: n1 = 701 (v/ph)
- Tỉ số truyền : u=utv = 35,05
- Tuổi thọ yêu cầu : Lh = 30000 giờ
- Quan hệ giữa các chế độ tải :
Tck = 3(t1 + t2) = 3(2,4 + 2,8) = 15,6 min
t2 2,8 7
=
=
t1 2,4 6
Q2
= 0,7
Q1
Qm
= 2,5
Q1

Chế độ làm việc (CDLV) : êm
B. Tính Toán thiết kế
I. Chọn vật Liệu và xác định ứng suất cho phép
1. Chọn vật liệu
Ta có vận tốc trợt
vs = 4,5.105.ntv .3 T 2 = 4,5.105.701.3 1042382,5 = 3,2 (m/s)

Do vs < 5 nên ta dùng đồng thanh không thiếc và đồng thau để chế tạo
bánh vít. Cụ thể là Đồng thanh nhôm sắt niken
- Ký hiệu : pA H 10 4 4
- Cách đúc : dùng khuôn kim loại
- b = 600 (MPa)
- ch = 200 (MPa)

2. Xác định ứng suất cho phép của bánh vít
a. ứng suất tiếp xúc cho phép [ H ]
Với vs = 3,2 m/s và bánh vít đợc lam bằng đồng thanh không thiếc
nên tra bảng 7.2 ta có :
- [ H ]= 220 (MPa)
- Trục vít đợc làm bằng thép tôi
b. ứng suất uốn cho phép
ta có :
[ F ] = [ FO ]KFL
Trong đó :
[ FO ] : ứng suất uốn cho phép ứng với 106 chu kỳ :
[ FO ] = 0,16 b = 96 (MPa)
KFL Hệ số tuổi thọ :

Đồ án thiết kế cơ khí
GVHD : Dỗ Đức Nam

Sinh viên:
Page 8


KFL=

9

106
, với :
N FE

NFE : Số chu kỳ thay đổi ứng suất tơng đơng khi tính về ứng suất

uốn.
9
Q 9 t Q 9 t
T 2i
1
1
= 60
+ 2 ữ 2
ữ n2i ti = 60n2L h ữ
T
Q
t
1 ck Q1 tck
2max



N FE

2,4
2,8
= 60.20.3000019.
+ 0,79.
= 5,8.106

15,6
15,6
K FL =

9

106
= 0,82
5,8.106

Do vậy :
F = FO K FL = 96.0,82 = 78,72 (MPa)

c. ứng suất cho phép khi quá tải
Với bánh vít làm bằng Đồng thanh sắt niken pA H 10 4
4
Thì

[ H ]max = 2 ch = 2.200 = 400 (MPa)
[ F ] = 0,8 ch = 0,8.200 = 160 (MPa)

II.

Xác định các thông số bộ truyền
1) Tính Z2 utv và q
Ta có:
Z1 = 2 2 = utv Z1 = 35,05.2 = 70,1 chọn Z2 = 71
utv =

Z 2 71
=
= 35,5
Z1 2

Chọn q sơ bộ q = (0,25ữ 0,3)Z 2 = (17,75ữ 21, 3)

Tra bảng 7.3 ta chọn q = 20
Với vs= 3,2 m/s chọn sơ bộ CCX 8
Vs =3,2 m/s và CCX 8 tra bảng 7.7 chọn KHv = 1,2
Chọn sơ bộ : K H = 1 K H = K H .K Hv = 1,2
III.

Tính sơ bộ khoảng cách trục :
aw = ( Z 2 + q )
= ( 71+ 20)

2

3

170 T 2kH

ữ
Z 2[ H ] q
2

3

170 1042382,5.1,2
= 177,4(mm)
71.220 ữ
20



Lấy aw=180 (mm)

Tính sơ bộ mô đun bánh vít:
Đồ án thiết kế cơ khí
GVHD : Dỗ Đức Nam

Sinh viên:
Page 9


m=

2aw
2.180
=
= 3,96
q + z2 20+ 71

Chọn m =4
Tính lại khoảng cách trục:
aw=0,5m(Z2 +q)=0,5.4.(71+20) = 182 (mm);
Chọn aw= 185 mm
Tính hệ số dịch chỉnh:
x=

aw
185
0,5(q + Z 2 ) =
0,5.(20 + 71) = 0,75 > xmax = 0,7
m
4

Z

72

2
Chọn lại Z 2 = 72 u ' = Z = 2 = 36
1

u ' u

Chênh lệch tỉ số truyền: du = u .100 =

36 35,5
.100 = 1,4% < 4%
35,5

Với Z2 = 72 ta có hệ số dịch chỉnh: x = 0,25 mm
IV.

Tính kiểm nghiệm

1. Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc
3

170 Z 2 + q T2.kH
H =
[ H ] (*)

ữ
Z 2 aw q

Ta có:

Z1
2
) = arctan(
) = 5,570
q + 2x
20,5
dw1 = m(q + 2x) = 4.20.5 = 82 (mm)

Góc vít lăn: w = arctan(


vs =

.dw1.n1
.82.701
=
= 3,02 (m/s)
60000.cos w 60000.cos5,570

Vậy với Vs = 3,02 m/s tra bảng 7.6 chọn cấp chính xác : 8 cho
bộ truyền trục vít. Do đó tra bảng 7.7 KHv = 1,2
Nh vậy vật liệu đã chọn cho bánh vít phù hợp với điều kiện làm việc; và có
[H]=220 (MPa).
Theo bảng 7.4 ta có : = 2.580
Góc vít trên trục chia : = arctan(

Z1

) = 5,710
q

- Xác định hiệu suất bộ truyền theo lý thuyết :
Đồ án thiết kế cơ khí
GVHD : Dỗ Đức Nam

Sinh viên:
Page 10


LT =

tan w
tan5,570
=
= 0,681
tan(w + ) tan(5,570 + 2,580 )

- Hiệu suất bộ truyền thực tế :
= 0,995.LT = 0,995.0,681= 0,678

Lại có KH = KH.KHv
3

kH

Z
= 1+ 2 ữ

T 2tb
1


ữ
T2max

Trong đó : Z2 = 72, = 276 (bảng 7.5).

T 2tb
T2ti ni
=
( T 2max ti ni )
T 2max



2,4
2,8
ữ= 1
+ ( 0,7)
= 0,84
ữ 5,2
5,2


3

kH

72
= 1+
ữ ( 1 0,84) = 1,003
276



K H = 1,003.1,2 = 1,204

Thay các số vừa tính đợc vào (*) ta đợc:
3

170 72 + 20 1042382.5.1,204
H =
= 207,42( MPa) < [ H ] = 220( MPa) .
72 185 ữ
20


Thoả mãn điều kiện bền tiếp xúc.
2. Kiểm nghiệm độ bền uốn.
- Chiều rộng bánh vít (bảng 7.9)
Ta có Z1 = 2 b2 0,75.da1
da1 = m(q + 2) = 4(20 + 2) = 88
b2 0,75.88 = 66

Chọn b2 = 65 (mm)
- Số răng tơng đơng :

Zv =

Z2
72
=
= 73,08 YF = 1,34 (bảng 7.8)
3
cos cos3 5,71

d2 = mZ2 = 4.72 = 288 (mm).
- Chiều dài phần ren trục vít:

Tra bảng 7.10 với x = 0,25, Z1 = 2
Đồ án thiết kế cơ khí
GVHD : Dỗ Đức Nam

Sinh viên:
Page 11


b1 (11+ 0,1.Z 2 )m = (11+ 0,1.72).4 = 72,8 (mm)

Chọn b1 = 73 (mm)
- Hệ số tải trọng KF=KH = 1,204
F =

1,4.T2.Y F .kF 1,4.1042382,5.1,34.1,204
=
= 31,6( MPa) < 78,72( MPa)
b2d2mcos

65.288.4.cos 5,710

(

)

3. Các thông số bộ truyền.
Thông số

Ký hiệu

Công thức tính

Kết quả

Khoảng cách trục

aw

0,5m(q+Z2+2x)

185 mm

Hệ số dịch chỉnh

x

x = aw / m 0,5(q + Z 2 )

0,25 mm

Đờng kính vòng chia

d

d1 = qm
d2 = mZ2

d1 = 80 mm
d2 = 288 mm

Đờng kính vòng đỉnh

da

da1 = m(q+2)
da2 = m(Z2 + 2 + 2x)

da1 = 88 mm
da2 = 298 mm

Đờng kính vòng đáy

df

df1 = m(q - 2,4)
df2 = m(Z2 2,4 +2x)

df1 = 70,4 mm
df2 = 280,4 mm

Đờng kính ngoài của bánh
vít

daM2

daM 2 da2 + 1,5m

Chiều rộng bánh vít

ba

vì Z1 = 2

daM2 = 304 mm

b2 0,75da1 vì Z1 = 2

b2 = 65 mm

b1 (11+ 0,1.Z 2 )m

b1 = 73 mm

= arcsin[b2 / (da1 0,5m)]

= 49, 090

Chiều dài phần ren trục vít
Góc ôm

4. Tính toán nhiệt.
Xác dịnh sơ bộ diện tích tỏa nhiệt của HGT:
Atoa = 9.105.a1,85 = 9.105.1851,85 = 1,41m2

Diện tích thoát nhiệt cần thiết của hộp giam tốc ( Aq 0,3A)
Ta có:
Trong đó :

,,

1

1

P công suất trên trục vít P = 2,742 (KW)
t

t

2 0

K hệ số tỏa nhiệt K = 15 W/(m C)
Đồ án thiết kế cơ khí
GVHD : Dỗ Đức Nam

Sinh viên:
Page 12

0

0

0

t - nhiệt độ môi trờng xung quanh : t =28 C
d

[t ] - nhiệt độ cao nhất cho phép của dầu : do trục vít đặt dới
0

d

nên [t ] = 90 C.
- Hệ số đến sự thoát nhiệt xuống đáy hộp : = 0,3
hệ số giam nhiệt do làm việc ngắt quãng :

=
Akq

tck
t1 +

Q2
Q1 2

t

=

15,6
= 3,6
2,4 + 0,7.2,8

1000(1 )P1
1000(1 0, 792)2,742
=
= 0,131m2
K t (1+ )([td ] t0 ) 15(1+ 0, 3).3, 6.(90 28)

Atỏa > Akq thỏa mãn

PHầN III : Chọn khớp nối, tính trục, then và ô lăn
I.

Chọn phanh và khớp nối
- Đầu vào
- Đờng kính trục động cơ :
- Mô men xoắn trên động cơ:
- Số vòng quay trên trục động cơ:

ddc = 32 mm
Tdc = 37546,08 (Nmm)
ndc = 701 (v/ph)

1. Tính chọn phanh
(Tính tại trạng thái nguy hiểm nhất là trạng thái đầy tải và đang đi xuống )

a. Chọn phanh thủy lực loại YWZ cùng bơm thủy lực là MYT 1
b. Tính mô men phanh
T ph = Fc .

D
1
.k ph ..
2
u

Trong đó :
- Lực của cáp tại thời điểm phanh
Fc =

(Stt ).g.Q1.g

Với :

a

=

(1,2 0, 42).10.700.0,93
= 5077,8 (N)
1

Hệ số quá tải khi thử tải : Stt = 1,2
- Đờng kính tính toán của puly : D = 480 mm
- Hệ số kể đến ảnh hởng của vận tốc gia tốc tại thời điểm
phanh : kph = 2

Do đó T ph = Fc . D .k ph .. 1 = 5077,8. 480.2.0,678. 1 = 51788,35 (Nmm)
2

u

2

36

Tph = 51,79 (Nm)
Tra bảng tìm đợc phanh có:
- Ký hiệu :YWZ 150/25
- Mô men phanh cho phép : T = 100 (Nm)
- Đờng kính phanh : Dph = 150 mm
Đồ án thiết kế cơ khí
GVHD : Dỗ Đức Nam

Sinh viên:
Page 13


- Khoảng hở cho phép : ph = 0,6mm
- b = 60 mm
- H = 140 mm
- A = 300 mm

- L = 460 mm

- B = 100 mm

- H3 = 382 mm

- L1 =340 mm

- B2 = 181 mm

2. Chọn khớp nối.
Chọn loại khớp nối: khớp nối răng liền bánh phanh kiểu ZZL
Tra bảng với D0 = Dph = 150 mm, đồng thời đờng kính cần nối ddc
= 32 mm ta đợc khớp nối có :
- Ký hiệu : ZZL1
- Mô mem xoắn cho phép truyền đợc: Tkn = 250 (Nm)
- Đờng kính cho phép nối :d1, d2 = 30, 32, 35, 38
- L = 82 mm
- L1= 60 mm
- Dờng kính bánh phanh D0 = 160 mm
- Mô dun và số răng : mph = 2,5, Zph = 30
3. Kiểm nghiệm khớp nối.
Mô men tính toán cần truyền qua khớp nối: Tt = k.Tdc
Trong thang máy chọn hệ số làm việc: k = 4
Do dó: Tt = 4. 37546,08 = 150184,32 (Nmm) = 150,18 (Nm)
Tt T kn khớp nối thỏa mãn.
4. Lực do khớp nối sinh ra trên trục:
Đờng kính vòng lăn của răng: Dbr = mph.Zph = 2,5.30 = 75 mm
Lực hớng tâm từ khớp nối tác dụng lên trục ( đặt tại giữa vành
răng dọc theo phơng trục):
F kn = T

2.Tt
2.150,18

= 0,2.
= 800,96 (N)
Dbr
75.103

Với : T = 0,2
II.

Tính toán thiết kế trục.
1. Thiết kế trục I, II.

Đồ án thiết kế cơ khí
GVHD : Dỗ Đức Nam

Sinh viên:
Page 14


Sơ đồ đặt lực chung

Trong đó:
- Ft1 lực tiếp tuyến tác dụng lên trục dẫn I
( Ft1 song song với trục II, ngợc chiều quay n1)
- Ft2 lực tiếp tuyến tác dụng lên trục II
( Ft2 song song trục I, cung chiều quay n2)
Ta có trị số các lực:
Fa1 = Ft 2 =

2T 2 2.1042382,5
=

= 7238,77 Nmm
d2
288

Fa2 = Ft1 =

2.T1 2.37546,08
=
= 938,65 Nmm
d1
80

F r 1 = F r 2 = Fa1.

tan
tan20
= 7238,77.
= 2647,83 Nmm
cos
cos5,71

a. Tính sơ bộ đờng kính trục :
Xét trong trờng hợp đầy tải.
Chọn sơ bộ đờng kính trục vít.
d1 (0,8.......1,2).ddc = (0,8...1,2).32 = (25,4...38,4) mm

Chọn d1 = 35 mm
Chọn sơ bộ đờng kính bánh vít:
d2

3

T2
1042382,5
=3
= 55,8mm , Với [ ] = 30
0,2[ ]
0,2.30

Chọn d2 = 60 mm
Tra bảng 10.2[I] chọn chiều rộng của ổ lăn :
b01 = 21 mm, b02 = 31 mm
Đồ án thiết kế cơ khí
GVHD : Dỗ Đức Nam

Sinh viên:
Page 15


b. Sơ đồ tính khoảng cách đối với hộp giảm tốc trục vít.
- Trục I.
Trong đó :
Tra bảng 10.3[I] ta có: Chọn k3 = 15 mm, hn = 15 mm
l
304
l 11 = daM 2 = 304mm; l 13 = 11 =
= 152mm
2
2
Chiều dài may ơ nửa khớp nối :

l mkn = l m12 = l m = 2.d = 2.35 = 70mm; l 12 = l c12
l c12 = 0,5(l m12 + b0 ) + k3 + hn = 0,5(70 + 21) + 15+ 15 = 75,5mm

l 12 = l c12
l c12 = 0,5(l m12 + b0 ) + k3 + hn = 0,5(70 + 21) + 15+ 15 = 75,5mm
-

Trục II

Trong đó:
k1 = 10mm

k3 = 10mm

k2 = 10mm

hn = 15mm

Với d2 = 60 mm b0 = 31mm
Chiều may ơ bánh vít:
l m22 = l m23 = 1.5.d = 1,5.60 = 90mm
l 22 = 0,5(l m22 + b0 ) + k1 + k2 = 0,5(90 + 31) + 10 + 10 = 80,5mm
l 21 = 2l 22 = 80,5.2 = 161mm
l 23 = l 21 + 0,5(l m23 + b0 ) + k3 + hn = 161+ 0,5.(90 + 31) + 10+ 15 = 246,5mm

Đồ án thiết kế cơ khí
GVHD : Dỗ Đức Nam

Sinh viên:
Page 16

Trôc I

Trôc II

§å ¸n thiÕt kÕ c¬ khÝ
GVHD : Dç §øc Nam

Sinh viªn:
Page 17


c. Xác định các đờng kính và chiều dài các đoạn trục.
Trục I Chọn chiều dài mayơ nửa khớp nối lm = 120 mm

Ta có :

ồM

1x

=- Fr 1(l 11 - l13 ) +F y 2.l 11 - Fa1.

d1
=0
2

d
70,4

F r 1(l 11 - l 13) +Fa1. 1 2647,83.152 +7238,77.
2 =
2 =2162,1(N )
ị Fy 2 =
l 11
304

ị F y 1 =F r 1 - F y 2 =2647,83- 2162,1=485,73(N )

ồM

1y

=Ft1.l 13 +F kn .l 12 - Fx 2.2.l 13 =0

F .l +F .l
938,65.152 +800,96.75
ị F x 2 = t1 13 kn 12 =
=666,93N
2.l 13
304

ị Fx1 =F k +Fx 2 - Ft1 =800,96+666,93- 938,65 =529,24N

d. Tính mômen uốn tại các tiết diện.
M j = M yj 2 +M xj 2

Xét mặt cắt m m tại 1 :
M mx =F y 2.l 13 =2162,1.152 =328639,2(Nmm)
M my =Fx 2.l 13 =666,93.152 =101373,36(Nmm)

ị M m = M mx 2 +M my 2 = 328639,22 +101373,362 =343919(Nmm)

Với T1 = 37355,35 (Nmm)
M td = M m2 + 0,75.T12 = 3439192 + 0,75.37355,352 = 345437,18Nmm

Xét mặt cắt n n tại 2 :
M nx = 0; M ny = F kn .l 12 = 800,96.75 = 60072(Nmm)
M n = M ny = 60072(Nmm)

Với T1 = 37355,35 (Nmm)
M td = M n2 + 0,75.T12 = 600722 + 0,75.37355,352 = 68229,11Nmm

Biểu đồ mô men :
Đồ án thiết kế cơ khí
GVHD : Dỗ Đức Nam

Sinh viên:
Page 18


e. Tính đờng kính trục tại 2 tiết diện
Tại mặt cắt m m : lấy bằng đờng kính chân ren trục vít :
dm m = 70,4 mm
Tại mặt cắt n n :
d=

3

M td
68229,11

=3
= 23,15
0,1.[]
0,1.55

Với [] = 55 tra bảng 10.5 vật liệu trục làm bằng thép 45 tôi.
Chọn d = 24 mm

+, Chọn đờng kính chỗ lắp khớp nối là d = 35 mm.
+, Đờng kính tại mặt cắt n n lấy lớn hơn đờng kính chỗ lắp khớp nối không
quá 5 mm do đó chọn d= 40 mm.
III. Tính kiệm nghiệm trục về độ bền mỏi
Hệ số an toàn tại các tiết diện nguy hiểm thỏa mãn các điều kiện sau:
Sj =

Trong đó :

Sj Sj
Sj 2 + Sj 2

S

- [ ] là hệ số an toàn cho phép, [ ] = 1,5 2,5
-

Sj =

K dj

1

hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất pháp tại
. aj + mj

tiết diện j
-

Sj =

1
K dj . aj + mj

hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất tiếp tại

tiết diện j
- Với 1 và 1 là giới hạn mỏi uốn và xoắn ứng với chu kỳ đối
xứng.
Ta có trục làm bằng thép 45 có b = 600MPa nên:
1 = 0,436.b = 0,436.600 = 261,6MPa
1 = 0,58. 1 = 0,58.261,6 = 151,73MPa

- aj , aj , mj , mj biên độ và trị số trung bình của ứng suất pháp va
ứng suất tiếp tại tiết diện j :
max j min j
2

+ min j
= max j
2

aj =

mj

đó:

Đối với trục quay, ứng suất uốn thay đổi theo chu kỳ đối xứng, do
mj =0; aj = max j =

Mj
Wj

Với M j là mômen uốn tổng tại tiết diện j trên chiều dài trục.
Đồ án thiết kế cơ khí
GVHD : Dỗ Đức Nam

Sinh viên:
Page 19


Vì trục quay 2 chiều, ứng suất xoắn thay đổi theo chu kỳ mạch
động, do đó:
T
mj = 0 , aj = Maxj = j
Woj
Với Wj và Woj là mômen cản uốn và mômen cản xoắn tại tiết diện j
của trục, đợc xác định theo bảng 10.6.
Wj =

.d j 3

+ Trục là tiết diện tròn :

32

,Woj =

.doj 3
16

+ Trục có 1 rãnh then :
Wj =
Woj =

.d j
32

.d j
16




bt
. 1(d j t1)2
2.d j
bt
. 1(d j t1)2
2.d j

+ ; hệ số kể đến ảnh hởng của trị số ứng suất trung bình đền độ

bền mỏi : tra bảng 10.7[I]
= 0,05
= 0

+ K dj ; K dj là các hệ số, xác định theo :
K

K dj =

( + K x 1)
Ky
K

K dj =

( + K x 1)
Ky

Trong đó :
Kx là hệ số tập trung ứng suất do trạng thái bề mặt, phu thuộc
vào phơng pháp gia công và độ nhẵn bề mặt.
Ky là hệ số tăng bền bề mặt trục.
; : hệ số kích thớc kể đến ảnh hởng của kích thớc tiết diện
trục đến giới hạn mỏi.
a. Kiểm nghiệm trục trên mặt cắt m - m
+ Với thép 45 có :

b = 600MPa; 1 = 261,6MPa; 1 = 151,7MPa
= 0, 05 ; = 0

+ Trục quay, ứng suất uốn thay đổi theo chu kỳ đối xứng do đó:
m = 0; a =

M 342969,58
= .70,43
= 10,12MPa
W
32

+ Do trục quay 2 chiều, ứng suất xoắn thay đổi theo chu kỳ đối xứng
do đó:
Đồ án thiết kế cơ khí
GVHD : Dỗ Đức Nam

Sinh viên:
Page 20


m = 0; a = Max =

T
37355,35
= .70,43 = 0,55MPa
W0
16

Chọn lắp ghép : các ổ lăn trên trục lắp k6
Các trục đợc gia công bằng máy tiện, và đợc mài nhẵn nên tại các tiết diện
có mặt cắt nguy hiểm yêu cầu đạt Ra = 0,32 ữ 0,16 do đó : Kx = 1
Không dùng phơng pháp tăng bền nên hệ số tăng bền Ky = 1

Tra bảng 10.10
Bảng 10.12

T 197
ta có hệ số kích thớc = 0,76 và = 0,73
[I ]

T 197
đối với trục cắt ren ta có: K = 1,96 và K = 1,58
[I ]

Vậy :
K

K d =

( + K x 1)
Ky

=

K

K d =

( + K x 1)
Ky

=

( 1,96
+ 1 1)
0,76
1
( 1,58
+ 1 1)
0,73
1

= 2,58
= 2,16

S( ) =

1
261,6
=
= 10,02
K d . a + m 2,58.10,12 + 0,05.0

S( ) =

1
151,7
=
= 127,69
K d . a + m 2,16.0,55+ 0.0

SS

S =

S + S
2

2

=

10,02.127,69
10,02 + 127,69
2

2

= 9,99 > S = 3 thỏa mãn

b. Kiểm nghiệm trên mặt cắt n - n :
Tơng tự ta có :
b = 600MPa; 1 = 261,6MPa; 1 = 151,7MPa
= 0, 05 ; = 0
m = 0; a =

M 53458,68
= .403 = 8,5MPa
W
32

m = 0; a = Max =

Bảng 10.11

T
37355,35
= .403 = 2,97MPa
W0
16

T 197
ta có tỉ số :
[I ]
k
= 2,06

k
= 1,64


Do đó :

Đồ án thiết kế cơ khí
GVHD : Dỗ Đức Nam

Sinh viên:
Page 21


K

K d =

( + K x 1)
Ky

=

(2,06+ 1 1)
= 2,06
1

=

(1,64 + 1 1)
= 1,64
1

K

K d =

Ky

S( ) =

1
261,6
=
= 14,94
K d . a + m 2,06.8,5+ 0,05.0

S( ) =

1
151,7
=
= 31,14
K d . a + m 1,64.2,97+ 0.0

Vậy S =
IV.

( + K x 1)

SS
S 2 + S2

21,31.44,26

=

21,312 + 44,262

= 19,2 > S = 3 Thỏa mãn.

Tính chọn then
Ta chọn tại chỗ trục lắp khớp nối
Chọn loại then bằng
T 172

Theo bảng 9.1a [I ] ta chọn then cho trục có d = 36 mm nh sau:

b = 10; h = 8

Chiều sâu rãnh then trên trục t1 = 5
Chiều sâu rãnh then trên lỗ t2 = 3,3
Chiều dài then: l = (0,8ữ 0,9)l m = (0,8ữ 0,9).70 = 56ữ 63
Chọn chiều dài then l = 60 mm
o Kiểm nghiệm độ bền then.
+ Dộ bền dập
d =

2T
[d ]
d.l .(h t1)

d =

2T
2.37355,35
=
= 9,58MPa
d.l .(h t1) 40.65.(8 5)

Với [d ] = 50 bảng 9.5

T 178
nên độ bền dập thỏa mãn.
[I ]

+ Độ bền cắt:
c =

2.T
[c ]
d.l t .b

c =

2.T
2.37355,35
=
= 2,87 < [c ] = 60MPa
d.l t .b
40.65.10

Vậy then tại khớp nối đủ điều kiện.

V. Tính chọn ổ lăn cho trục I
Chọn loại ổ lăn, tính Fr tại các gối đỡ 1 và 2.

Đồ án thiết kế cơ khí
GVHD : Dỗ Đức Nam

Sinh viên:
Page 22


F r 1 = Flx12 + Fly 12 = 485,732 + 529,242 = 718,35N
F r 2 = Flx 22 + Fly 22 = 2162,12 + 666,932 = 2262,63N
Fat = 7238,77N

Xét

Fat 7238,77
=
= 3,2
F r 2 2262,63

Đối với trục vít bắt buộc phải dùng ổ đũa côn đồng thời trục vít
phải bố trí ổ lăn nh sau:

Gồm :
một ổ bi đỡ 1 để cho trục vít có thể di chuyển dọc trục tránh
cong trục vít do giãn nở vì nhiệt.
Một cặp ổ đũa côn kép 2 có tác dụng cố định trục.
Chọn cấp chính xác ổ lăn : cấp chính xác 0
a. Tính ổ bi đỡ.
o Chọn loại ổ là : ổ bi đỡ một dãy
Tra bảng P2.7

T .254
ta có ký hiệu ổ bi đỡ một dãy cỡ nhẹ là :208
[I ]

Có :
Đờng kính trong d = 40 mm
Dờng kính ngoài D = 80 mm
Khả năng tải động C = 25,6 kN
Khả năng tải tính C0 = 18,1 kN
Hệ số thực nghiệm e = 1,5.tan = 1,5. tan10,83 = 0,29
o Kiểm nghiệm khả năng tải của ổ

Ta có : Q = (X .V .F r 1 +Y Fa ).kt .kd
Trong đó đối với ổ bi đỡ chịu lực hớng tâm X = 1
ổ bi đỡ không chịu lực dọc trục nên Y = 0
Vòng trong ổ bi quay nên V = 1
Hệ số kể đến ảnh hởng của nhiệt độ kt = 1 (vì t 1000c )
Dặc tính tải trọng va đập nhẹ kd = 1
Q = F r .kd .kt = 718,35.1.1 = 718,35 N
L=

60.n.L h 60.701.30000
=
= 1261,8 ( triệu vòng quay)
106
106

Với:

n là số vòng quay trục (v/ph)

Đồ án thiết kế cơ khí
GVHD : Dỗ Đức Nam

Sinh viên:
Page 23


Lh là thời hạn sử dụng (giờ)
Khả năng tải động yêu cầu với ổ lăn:
C d yc = Q .L

1
3

1

= 718,35.1261,8 3 = 7762,46 N 7,76 kN

C d yc < C = 37,8kN thỏa mãn.

b. Tính chọn ổ đũa côn.
o Chọn loại ổ đũa côn một dãy cỡ trung rộng có :
Ký hiệu : 7609
Khả năng tải động: C = 104 kN
Khả năng tải tĩnh: C0 = 90,5 kN
= 110

o vẽ sơ đồ ổ lăn ( sử dụng ổ lăn chữ O).

o tính e:
e = 1,5.tan = 1,5. tan110 = 0,29

Theo (11.7) lực dọc trục do lực hớng tâm sinh ra trên các ổ lăn:
Fs1 = Fs2 = 0,5.0,83.e.F r 2 = 0,5.0,83.0,29.2262,63 = 272,31 N
( Đối với trục vít Fr =0,5 Fr2)
o Tính Fa1; Fa2

F
F

a1

=Fs2 + Fat= 272,31+ 7238,77 = 7511,08N

a2

=Fs1 Fat=272,31 7238,77= 6966, 46

o Tính Fa1; Fa2

Fa1 = Max(Fs1; Fa1) = 7511,08N

; Fa2 = Max (Fs2; Fa2 ) = 6966,46N

o Tính Q1; Q2 (tải trọng động quy ớc)
Xét

Fa1
7511,08
=
= 6,64 > e nên ta có:
0,5VF r 2 0,5.2262,63

X1 = 0,4; Y1 = 0,4.cotg 110 = 2,06
Q1 = (X .V .F r 1 +Y Fa1).kt .kd
= (0,4.0,5.2262,63+ 2,06.7511,08).1.1= 15925,35N

xét

Fa2
6966,46

=
= 6,16 > e
0,5VF r 2 0,5.2262,63

Đồ án thiết kế cơ khí
GVHD : Dỗ Đức Nam

Sinh viên:
Page 24


ta có : X2 = 0,4; Y2 = 2,06
Q2 = (X .V .F r +Y Fa2 ).kt .kd
= (0,4.0,5.2262,63+ 2,06.6966,46).1.1= 14803,43N

o Kiểm nghiệm khả năng tải động.
Q = Max(Q1,Q2) = Q1 = 15925,35N
L=

60.n.L h
= 1261,8 (triệu vòng quay)
106

Khả năng tải động yêu cầu đối với ổ lăn:
3

3

C d yc = Q .L 10 = 15925,34.1261,810 = 135639,49N 135,64kN

C d yc > C không thỏa mãn.

Ta giảm tuổi thọ ổ lăn xuống : cứ sau L h thì thay ổ lăn 1 lần.
3

Do đó : L = 1261,8 = 420,6
3

Cd

yc

3
10

3

= Q .L = 15925,35.420,610 = 97555,051N 97,56kN

C d yc < C = 104kN thỏa mãn.

o Kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh.
Tra bảng 11.6

t .221
với ổ dữa côn ta có:
[I ]

X 0 = 0,5;Y 0 = 0,22.cot = 0,22.cot110 = 1,13
Qt = X 0.F r +Y 0.Fa = 0,5.0,5.2262,63+ 1,13.7238,77 = 8745,47N

Qt = 8,75 kN
Qt < C 0 thỏa mãn.
VI.

Tính chọn sơ bộ đờng kính trục II và ổ lăn trên trục II.
1. Xác định đờng kính sơ bộ
d2sb =

3

T II
lấy [ ] = 22ữ 28 > [ ] trục I [ ] = 25
0,2[ ]

1043282,5
= 59,3 mm chọn d2sb = 60 mm
0,2.25
Chọn d3 d2sb =

3

d0 = d2sb = 60 mm
d1 > d0 chọn d1 = 65 mm
Vẽ kết cấu trục

Đồ án thiết kế cơ khí
GVHD : Dỗ Đức Nam

Sinh viên:
Page 25