Bài tập lớn MÔN CHI TIẾT MÁY

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ

BỘ MÔN CHẾ TẠO MÁY

BÀI TẬP LỚN
CHI TIẾT MÁY

GVHD: PGS.TS NGUYỄN HỮU LỘC
SVTH: TRẦN MINH CHIẾN
MSSV: 21300382
LỚP: CK13KSCD
ĐỀ TÀI: 11
PHƯƠNG ÁN: 7

TP HỒ CHÍ MINH, tháng 11 năm 2015


MỤC LỤC
Danh mục các bảng ............................................................................................ 3
Danh mục các hình ............................................................................................ 4
Đề tài .................................................................................................................. 5
Bài 1.
THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG MÁY LÀM SẠCH CHI TIẾT DẬP
Chương 1: Chọn động cơ và phân bố tỉ số truyền ........................................ 9
Chương 2: Thiết kế đai thang ...................................................................... 11
Chương 3: Thiết kế các bánh răng trong hộp giảm tốc ............................... 15
Chương 4: Thiết kế trục .............................................................................. 20
4.1 Phân tích lực tác dụng ......................................................................... 20
4.2 Trục i ................................................................................................... 20
4.3 Trục ii .................................................................................................. 25

4.4 Kiểm nghiệm then ............................................................................... 29
Chương 5: Tính toán thiết kế ổ lăn ............................................................. 31
5.1 Chọn ổ lăn trục i .................................................................................. 31
5.2 Chọn ổ lăn trục ii................................................................................. 32
5.3 Kết luận ............................................................................................... 34
Chương 6: Chọn dầu bôi trơn cho hộp giảm tốc. ........................................ 35
Bài 2. BỘ TRUYỀN VÍT ME – ĐAI ỐC
Chương 7: Tính vít và đai ốc cơ cấu tay gạt ............................................... 36
Bài 3. MỐI GHÉP REN .................................................................................. 40
Chương 8: Tính toán mối ghép ren trên giá đỡ ........................................... 40
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................... 43




DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1 Động cơ và phân phối tỷ số truyền................................................... 10
Bảng 1.2 Đặc tính kỹ thuật của hệ thống truyền động. ................................... 10
Bảng 2.1 Thông số bộ truyền đai ..................................................................... 14
Bảng 3.1 Bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng.............................................. 19
Bảng 4.1 Kiểm nghiệm then trục I và trục II: .............................................. 3030
Bảng 4.2 Mômen trục I và trục II: ................................................................... 30
Bảng 4.3 Kiểm tra hệ số an toàn trục I và trục II: ........................................... 30
Bảng 5.1 Kết quả tính toán chọn ổ lăn: ........................................................... 34


DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1 Hệ thống truyền động máy làm sạch chi tiết dập ............................... 8

Hình 4.1 Phân tích lực tác dụng lên bộ truyền ................................................ 20
Hình 4.2 Phân tích lực trên trục I..................................................................... 21
Hình 4.3 Phác thảo kết cấu trục I ..................................................................... 22
Hình 4.4 Biểu đồ mômen trên trục I ................................................................ 23
Hình 4.5 Phân tích lực trên trục II ................................................................... 25
Hình 4.6 Phác thảo kết cấu trục II ................................................................... 26
Hình 4.7 Biểu đồ mômen trên trục II ............................................................... 27
Hình 7.1 Cơ cấu tay gạt ................................................................................... 36
Hình 7.2 Biểu đồ nội lực và mômen .............................................................. 369
Hình 8.1 Kết cấu giá đỡ ................................................................................... 40
Hình 8.2 Phân tích lực tác dụng ....................................................................... 41
Hình 8.3 Điểm đặt lực...................................................................................... 41




ĐỀ TÀI
NỘI DUNG
Tuần lễ
1-2
3-4
5-6
7
8-9
10
11
12
13
14
15

Nội dung thực hiện
Bài tập lớn số 1 – Thiết kế hệ thống truyền động máy làm sạch chi tiết dập.
Tìm hiểu truyền động cơ khí trong máy.
Xác định công suất động cơ và phân phối tỉ số truyền.
Tính toán bộ truyền đai thang.
Tính các bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng.
Báo cáo giữa kỳ.
Vẽ sơ đồ lực tác dụng lên các bộ truyền và tính giá trị các lực.
Tính toán thiết kế trục.
Chọn nối trục, then.
Chọn ổ lăn.
Chọn dầu bôi trơn.
Bài tập lớn số 2 - Bộ truyền vít me – đai ốc.
Bài tập lớn số 3 - Mối ghép ren.
Báo cáo cuối kỳ.

SƠ ĐỒ
11.1 THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG MÁY LÀM SẠCH
CHI TIẾT DẬP.

Hệ thống dẫn động xích tải gồm:
1- Động cơ điện; 2- Bộ truyền đai thang; 3- Hộp giảm tốc bánh răng
nghiêng 1 cấp; 4- Nối trục xích; 5- Bộ phận công tác.


Bảng số liệu.
Phương án

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Lực vòng thùng F, N

1900

2000

2100

2300

2500

1200

1300

1500

1600

1700

Vận tốc vòng v, m/s

3,00

3,50

2,50

2,50

2,00

3,00

4,00

2,00

3,00

3,50

Đường kính thùng, D mm

650

700

750

800

900

400

450

500

550

600

Thời gian phục vụ L, năm

7

5

6

7

6

5

6

6

7

6

(1 năm làm việc 300 ngày, 1 ca làm việc 8 giờ)

11.2 BỘ TRUYỀN VÍT ME – ĐAI ỐC
Tính vít và đai ốc cơ cấu tay gạt. Tải trọng 2F tác dụng lên đai ốc, chiều dài vít
l (giá trị theo bảng). Dựng biểu đồ nội lực và mômen xoắn.

Bảng số liệu.
PA F, kN l, mm Biên dạng ren
1
14
500
2
9,5

500
3
13
500 Ren hình thang
4
12
600
5
11
600

PA
6
7
8
9
10

F, kN l, mm Biên dạng ren
10
600
9
700
8
700
Ren vuông
7
700
6
800

11.3 MỐI GHÉP REN
Một giá đỡ chịu tác dụng tải trọng F = 8000 N được giữ chặt bằng nhóm 4
bulông như hình. Sử dụng mối ghép bulông có khe hở. Vật liệu bulông là thép
CT3 có giới hạn bền kéo cho phép [k] = 100 MPa. Hệ số ma sát giữa các tấm
ghép f = 0,20, hệ số an toàn k =1,3.. Hãy xác định:
a) Tải trọng lớn nhất tác dụng lên bulông.
b) Xác định lực xiết V.
c) Xác định đường kính d1 và chọn bulông.




Bảng số liệu.
PA
F, N

l,mm

b, mm

a,mm

, rad

1

4000

750

230

400

/10

2

5000

650

250

450

/6

3

5500

600

270

500

/8

4

6000

550

280

500

/10

5

7000

500

300

550

/6

6

7500

450

320

600

/8

7

8000

450

320

600

/6

8
9
10

8500
4500
6500

400
700
500

350
250
300

650
450
550

/9
0
0


BÀI 1. THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG
MÁY LÀM SẠCH CHI TIẾT DẬP

Hình 1.1 Hệ thống truyền động máy làm sạch chi tiết dập
 Hệ thống dẫn động xích tải gồm:
1- Động cơ điện; 2- Bộ truyền đai thang; 3- Hộp giảm tốc bánh răng
nghiêng 1 cấp; 4- Nối trục xích; 5- Bộ phận công tác.
 Số liệu 7:
Lực vòng thùng: = 1300 ( )
Vận tốc vòng: = 4,00 ( / )
Đường kính thùng: = 450 (
)
Thời gian phục vụ: = 6 ( ă )

8

CHƯƠNG 1
CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN BỐ TỈ SỐ TRUYỀN
Xác định công suất và chọn động cơ điện cho hệ thống dẫn động là giai đoạn
đầu tiên rất quan trọng cho quá trình thiết kế các bộ phận khác. Chúng ta cần
chọn loại động cơ có công suất phù hợp với hệ thống không quá thừa công suất
(đảm bảo tính kinh tế và tiết kiệm năng lượng), không thiếu (đảm bảo an toàn
và hiệu quả cho hệ thống).
1. Xác định công suất bộ phận công tác:
1300.4
=
=
= 5,2
1000
1000
2. Hiệu suất chung của hệ thống truyền động:
= đ ( )
Hiệu suất đai, bánh răng, ổ lăng tra, nối trục xích theo bảng 3.3 tài liệu
[1], ta chọn:
đ

= 0,95;

⟹

= 0,97;

= 0,99

= 0,95.0,97. 0,99 . 1 = 0,894

3. Công suất cần thiết của động cơ:
5,2
)
=
= 5,82 (
đ =
0,894
4. Số vòng quay của trục bộ phận công tác:
6. 10
6. 10 × 4,00
=
=
= 169,8 ( ò
450
5. Tỷ số truyền chung xác định theo công thức:
=

đ

=

/ ℎú )

đ

Tỷ số truyền hộp giảm tốc là tiêu chuẩn và tỷ số truyền bộ truyền đai
hoặc xích có thể chọn sơ bộ theo bảng 3.2 tài liệu [1].

6. Ta chọn động cơ có công suất đ = 7,5
với số vòng quay và phân
bố tỷ số truyền và hệ thống truyền động chọn trên bảng 1.1.
7. Với số vòng quay và tỷ số truyền trên bảng 1.1 ta chọn động cơ
4A132S4 với số vòng quay = 1455 ò / ℎú ; đ = 2,14;
=4
và tỷ số truyền chung
= 8,57

9


Bảng 1.1 Động cơ và phân phối tỷ số truyền.
Động cơ
Số vòng quay
Ti số truyền
(vòng/phút)
chung,
4A112M2
2922
17,21
4A132S4
1455
8,57
4A132M6
968
5,70
4A160S8
730
4,30

Bộ truyền
đai, đ
3,44
2,14
1,81
1,72

Bộ truyền bánh
răng,
5
4
3,15
2,5

8. Theo các thông số vừa chọn ta có đặc tính kỷ thuật sau:
Bảng 1.2 Đặc tính kỹ thuật của hệ thống truyền động.
Trục
Động cơ
Trục I
Thông số
Công suất (kW)
5,82
5,47
Ti số truyền
2,72
Momen xoắn (Nmm)
38172
97650
Số vòng quay

1455
535
(vòng/phút)

Trục II
5,2
3,15
292431
170

Sau khi chọn động cơ và phân phối tỉ số truyền, ta tính toán các bộ truyền đai
và bánh răng.

10




CHƯƠNG 2
THIẾT KẾ ĐAI THANG
Tính toán thiết kế bộ truyền đai thang với
ℎú ; tỷ số truyền = 2,72.

= 5,82

;

= 1455 ò

1. Theo hình 4.22 tài liệu [1], phụ thuộc vào công suất 5.82

quay
với

/

và số vòng
= 1455 ò / ℎú , theo bảng 4.3 tài liệu [1] ta cho đai loại B
= 14
;
= 17
; ℎ = 10,5
;
= 4,0
;

= 138
; = 140 ÷ 280
.
2. Đường kính bánh đai nhỏ:
= 1,2
= 1,2.140 = 168
.
Theo tiêu chuẩn, ta chọn
= 180
3. Vận tốc đai:
. 180.1455
=
=
= 13,71 /

60000
60000
4. Giả sử ta chọn hệ thống trượt tương đối với

= 0,01. Đường kính

bánh đai lớn:
(1 − ) = 2,72.180. (1 − 0,01) = 484,7
=
Theo tiêu chuẩn ta chọn:
= 500
Tỷ số truyền khi đó:
500
=
=
= 2,81
(1 − ) 180(1 − 0,01)
Sai lệch với giá trị chọn trước 3,16%
5. Khoảng cách trục nhỏ nhất xác định theo công thức:

2( + ) ≥ ≥ 0,55( + ) + ℎ
2(180 + 500) ≥ ≥ 0,55(180 + 500) + 10,5
1360 ≥ ≥ 385
Ta có thể chọn sơ bộ = 1.2 = 600
6. Chiều dài tính toán của đai:

+ ) ( − )
+
2
4

(500 + 180) (500 − 180)
= 2.600 +
+
= 2310
2
4.600

=2 +

(

11


Theo bảng 4.3 tài liệu [1], ta chọn đai có chiều dài:
= 2500
= 2,5
7. Số vòng chạy của đai trong một giây:

13,71
= 5,49
2,5
Thỏa điều kiện [ ] = 10
=

=

8. Tính toán lại khoảng cách trục:

+√

=

− 8∆
4

Trong đó:
=
∆=

(

−
(

)

−
2

)

+
2
=

180 + 500
= 1431,9
2

= 2500 −

500 − 180
= 160
2

Do đó:
=

+√

− 8∆
4

=

1431,9 + 1431,9 − 8.160
4

= 697,6
Giá trị a vẫn thỏa mãn trong khoãng cho phép.
9. Góc ôm đai bánh đai nhỏ

= 180 − 57

(

)

−

= 180 − 57

(500 − 180)
697,6

= 150,85 = 2,69
10. Các hệ số sử dụng:

-

Hệ số xét đến ảnh hưởng góc ôm đai:
= 1,24(1 −

-

/

) = 1,24(1 −

,

/

) = 0,934

Hệ số xét đến ảnh hưởng của vận tốc:
= 1 − 0,05(0,01 − 1)
= 1 − 0,05(0,01. 13,71 − 1) = 0,956

-

Hệ số xét đến ảnh hưởng tỷ số truyền
= 1,14 vì = 2,72

(theo bảng 4.9 tài liệu [1]):

-

Hệ số xét đến ảnh hưởng số dây đai , ta chọn sơ bộ bằng 1.
Hệ số xét đến ảnh hưởng chế độ tải trọng (theo bảng 4.8 tài liệu [1]):

12




-

= 0,85
Hệ số xét đến ảnh hưởng chiều dài dây đai (hình 4.21 tài liệu [1], ta có
= 2240):
=

2500
= 1,018
2240

=

11. Theo đồ thị 4.21c tài liệu [1], ta chọn [

]=4

, khi

= 180

đai loại B.
12. Số dây đai được xác định theo công thức:
≥

Ta chọn

5,82
5.0,934.1,14.1,018.1.0.85.0,956
= 1,32

=

[ ]

= 2 đai

13. Lực căng đai ban đầu:

=
=
Lực căng mỗi dây đai:
= 207

2
Lực vòng có ích:
1000
=

= 2.138.1,5 = 414

1000.5,82
= 424
13,71
Lực vòng trên mỗi dây đai: 212
=

14. Từ công thức

=

+1
−1

2

2

=
(2

−

+

)=2

+

;

=

2
2

Từ đó suy ra:
1
=

+
−

2 +
1
2.414 + 424
=
= 0,42
2 −
2,63 2.414 − 424
Hệ số ma sát nhỏ nhất để bộ truyền không bị trượt trơn.
(Giả sử góc biến dạng bánh đai là = 38 )
=

2

= 0,42.

15. Lực tác dụng lên trục:

13

19 = 0,14

và


≈2

150,85
2

= 2.414.

2

= 806,5

16. Ứng suất lớn nhất trong dây đai:

=

+ +
= + 0,5. + +
207

212
2.4
⇒
=
+
+ 1200. 13,71 . 10 +
. 100
138 2.138
180
= 6,94
17. Tuổi thọ đai xác định theo công thức:
9
. 10
. 10
6,94
=
=
= 2029,7 ờ
2.3600
2.3600.5,49
Trong đó:

=9

;

= 5,49

;

=8

Bảng 2.1 Thông số bộ truyền đai
Thông số

Giá trị

Dạng đai

Đai thang loại B

Tiết diện đai,
mm2
Số dây đai z
Khoàng cách
trục a, mm
Chiều dài đai L,
mm
Góc ôm đai α,
độ

Thông số
Số vòng chạy đai trong 1 giây,
1/s

Giá trị

138

Đường kính bánh dẫn d1,mm

180

2

Đường kính bánh bị dẫn d2,
mm

500

697,6

Ứng suất lớn nhất σmax, MPa

6,93

2500

Lực căng đai ban đầu Fo, N

414

153,85

Lực tác dụng lên trục Fr, N

806,5

14

5,49


CHƯƠNG 3
THIẾT KẾ CÁC BÁNH RĂNG TRONG HỘP GIẢM TỐC
= 97650
. Tỷ số truyền
= 3,15. Số vòng quay = 535 ò / ℎú .
2. Chọn vật liệu cho bánh dẫn và bánh bị dẫn. Chọn thép 40Cr được tôi cải
thiện. Theo bảng 6.13 tài liệu [1], đối với bánh dẫn ta chọn độ rắn trung
bình
= 260; đối với bánh bị dẫn, ta chọn độ rắn trung bình
=
245.
3. Số chu kỳ làm việc cơ sở:
1. Mômen xoắn trên trục của bánh dẫn

= 30

,

= 30
=

,

= 30. 260

,

= 1,88. 10

ℎ

ỳ

= 30. 245 , = 1,63. 10
= 5. 10 ℎ ỳ

ℎ

ỳ

4. Số chu kỳ làm việc tường đương, xác định theo sơ đồ tải trọng:

= 60
= 60.1.535.6.300.8 = 46,21. 10 ℎ
= 1, = 535 ò / ℎú , = 6.300.8 ờ
=
/ = 14,67. 10 ℎ ỳ

ớ

ỳ

Tương tự:
= 60
= 60.1.535.6.300.8 = 46,21. 10

=
/ = 14,67. 10 ℎ ỳ
Vì:
>
cho nên:

;
=

>
=

;
=

>
=1

;

ℎ

ỳ

>

5. Theo bảng 6.13 tài liệu [1], giới hạn mỏi tiếp xúc và uốn các bánh răng

xác định như sau:
=2

+ 70, suy ra
= 2.260 + 70 = 590
và
= 2.245 + 70 = 560
= 1,8 , suy ra
= 1,8.260 = 468
= 1,8.245 = 441

và

6. Ứng suất tiếp xúc cho phép:

[

]=

=

15

0,9


Khi tôi cải thiện
[
[

= 1,1 , do đó:

590.0,9

. 1 = 482,7
1,1
560.0,9
]=
. 1 = 458,2
1,1
]=

Ứng suất tiếp xúc cho phép tính toán:
[ ] = 0,45([ ] + [ ]) = 0,45(482,7 + 458,2) = 423,4
] = 458,2
Do [ ] < [
nên ta chọn [ ] = [ ] = 458,2
7. Ứng suất uốn cho phép:

[
Chọn

]=

= 1,75 , ta có:
468
[ ]=
. 1 = 267,4
1,75
= 252

;

[

]=

441
.1
1,75

8. Theo bảng 6.15 tài liệu [1] do bánh răng nằm đối xứng các ổ trục nên

= 0,3 ÷ 0,5, chọn

= 0,4 theo tiêu chuẩn. Khi đó:

( + 1) 0,4. (3,15 + 1)
=
= 0,83
2
2
Theo bảng 6.4 tài liệu [1], ta chọn
= 1,03;
= 1,06
=

9. Khoảng cách trục của bộ truyền bánh răng xác định theo công thức:

= 43( + 1)

[

= 129,3

Theo tiêu chuẩn, ta chọn

]

= 43(3,15 + 1)

97650.1,03
0,4. 458,2 . 3,15

= 160

= (0,01 ÷ 0,02) = 1,6 ÷ 3,2
Theo tiêu chuẩn, ta chọn
= 2,5
.
11. Từ điều kiện 20 ≥ ≥ 8 suy ra:
2
8
2
20
≥z ≥
( ± 1)
( ± 1)
2.160.
8
2.160.
20
≥z ≥
2,5. (3,15 + 1)
2,5. (3,15 + 1)

10. Môđun răng

30,5 ≥

≥ 29
16




= 30 răng suy ra số răng bánh bị dẫn:
= 30.3,15 = 94,5 ta chọn = 95

Ta chọn

Góc nghiêng răng:
2,5. (30 + 95)
= 12,43
2.160

=

12. Tỷ số truyền sau khi chọn số răng:

=

=

95
= 3,16

30

13. Các thông số hình học chủ yếu của bộ truyền bánh răng:

Đường kính vòng chia:
2,5.30
= 76,8
cos(12,43 )
2,5.95
=
= 243,2
cos(12,43 )

=

=

=

Đường kính vòng đỉnh:
=
=

+2
+2

= 76,8 + 2.2,5 = 81,8
= 243,2 + 2.2,5 = 248,2

Đường kính vòng chân:

=

− 2,5

= 76,8 − 2,5.2,5 = 70,6

=

+ 2,5

= 243,2 − 2,5.2,5 = 237

Tính lại khoảng cách trục:
=

(
2

+

)

=

2,5. (30 + 95)
= 160
2cos(12,43 )

Chiều rộng vành răng:
Bánh bị dẫn: =

= 0,4.160 = 64
Bánh dẫn: = + 5 = 65 + 5 = 70
14. Vận tốc vòng bánh răng:

⇒ ℎọ

-

=

60000

=

. 76,8.535
= 2,2
60000

/

15. Theo bảng 6.3 tài liệu [1], ta chọn cấp chính xác 9 với
16. Hệ số tải trọng động theo bảng 6.5 tài liệu [1], ta chọn:

17

= 65

=6

/

= 1,05 ;

= 1,09

17. Tính toán kiểm nghiệm giá trị ứng suất tiếp xúc:

( + 1)

2

=

275.1,76.0.96 2.97650.1,03.1,05. (3,15 + 1)
76,8
70.3,15

=

= 381,5
= 381,5
< [

] = 458

do đó điều kiện bền tiếp xúc được thỏa.
18. Hệ số dạng răng :
- Đối với bánh dẫn:
= 3,47 +

-

13,2

= 3,47 +

13,2
= 3,91
30

= 3,47 +

13,2
= 3,61
95

Đối với bánh bị dẫn:
= 3,47 +

13,2

Đặc tính so sánh độ bền các bánh răng (độ bền uốn):
-

Bánh dẫn:
[

-

]

=

267,4
= 68,4
3,91

=

252
= 69,8
3,61

Bánh bị dẫn:
[

]

Ta kiểm tra độ bền uốn theo bánh dẫn có độ bền thấp hơn:
19. Ứng suất uốn tính toán:

=

2

=

= 21,2

≤ [

2.3,91.97650.1,06.1,09
= 21,2
243,2.70.2,5. cos(12,43 )
] = 267,4

Do đó độ bền tiếp xúc được thỏa.

18




Bảng 3.1 Bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng
Thông số
Khoảng cách trục aw, mm
Môđun

, mm

Dạng răng
Chiều rộng vành răng
Bánh dẫn b1, mm
Bánh bị dẫn b2, mm
Số răng
Bánh dẫn z1
Bánh bị dẫn z2

Thông số
Ứng suất tiếp xúc

MPa
Ứng
suất uốn

,
,

,

Tính toán thiết kế
Giá trị
Thông số
160
Góc nghiêng răng β, độ
Đường kính vòng chia:
2,5
Bánh dẫn d1, mm
Bánh bị dẫn d2, mm
Bánh răng
Đường kính vòng đỉnh:
trụ răng
Bánh dẫn da1, mm
nghiêng
Bánh bị dẫn da2, mm
Đường kính vòng đáy:
70
Bánh dẫn df1, mm
65
Bánh bị dẫn df2, mm
30

95
Tính toán kiểm nghiệm
Giá trị cho
Giá trị tính toán
phép
458,2

381,5

267,4
252

21,2

19

Giá trị
12,43
76,8
243,2
81,8
248,2
70,6
237,0

Nhận xét
Thỏa điều
kiện tiếp
xúc
Thỏa độ

bền uốn


CHƯƠNG 4
THIẾT KẾ TRỤC
4.1 PHÂN TÍCH LỰC TÁC D

Hình 4.1 Phân tích lực tác dụng lên bộ truyền

-

Lực tác dụng lên bộ truyền đai:
=2

-

si

n
2

= 2.414.

153,85
2

= 806,5

Lực tác dụng lên bộ truyền bánh răng:
=

=

=

=

=

=

2

=
.

2.97650
= 2543
76,8
= 2543.
12.43 = 560,5
2543.
20
=
= 947,8
12,43

4.2 TRỤC I
Biết
= 5,47

; = 97650
Vật liệu trục thép C35
(
= 304
;
= 255
;

, số vòng quay
= 510

20



;

= 535 ò
= 128

/ ℎú .
).


1. Phân tích lực tác dụng lên trục từ các chi tiết quay của hệ thống truyền
động:

Hình 4.2 Phân tích lực trên trục I

-

Lực tác dụng lên bộ truyền đai:
=2

-

sin

2

153,85
2

= 2.414.

= 806,5

Lực tác dụng lên bộ truyền bánh răng:
=
=

2

=
.

=

2.97650
= 2543

76,8
= 2543.
12.43 = 560,5
2543.
20
=
= 947,8
12,43

2. Chọn vật liệu trục là thép C35, chọn sơ bộ ứng suất xoắn cho phép
[ ] = 20
.
3. Xác định đường kính sơ bộ trục theo công thức:
≥

0,2[ ]

=

Theo tiêu chuẩn ta chọn

97650
= 29
0,2.20
= 30

4. Chọn kích thước dọc trục: ≈

tại vị trí thân trục lắp bánh đai.
+2 +

Trong đó: = = 70
= 10
: khe hở giữa bánh răng và thành trong hộp giảm tốc
= 40
(theo bảng 10.2 tài liệu [1] ta chọn
= 30 ÷ 60 khi
80000 ÷ 100000
)
Suy ra: = 70 + 2.10 + 40 = 130
.
21

=


Khoảng cách chọn trong bảng 10.2 tài liệu [1],
75
,
ta chọn = 75
.

không nhỏ hơn 50 ÷

Các khoảng cách còn lại được chọn như hình vẽ:

Hình 2.3 Phác thảo kết cấu trục I

5. Vẽ biểu đồ moment uốn và xoắn:
- Trong mặt phẳng thẳng đứng yz, phương trình cân bằng momen tại

điểm B là:
=
-

. 130 −

. 130/2 −

Moment do lực dọc tạo ra là:
=
/2 = 560,5.76,8/2 = 21523,2
⟹

=

. 65 +
130

=

=0

)

947,8.65 + 21523,2
= 639,5
130

Phương trình cân bằng lực theo phương y:
−

+

=0

⟹

=

−

vậy

= 639,5 ;

= 947,8 − 639,5 = 308,3
= 308,3 , hướng lên như hình vẽ.

22




-

Trong mặt phẳng ngang xz, phương trình cân bằng momen tại điểm B
là:
=

⇒

=

⇒

=

(75 + 130) −
(75 + 130) −

. 130 −
.

. 130/2 = 0

130
2

130
806,5(75 + 130) − 2543.130/2
=
= 0,3 ≈ 0
130
−

= 2543 − 806,5 = 1736,5

 Biểu đồ mômen:

Hình 4.4 Biểu đồ mômen trên trục I

23


6. Theo biểu đồ thì tiết diện nguy hiểm nhất tại vị trí D.
- Mômen uốn tại D:
=
-

+

=

41570 + 130000 = 136500

= 97650

Mômen xoắn tại D:

Ta bỏ qua ảnh hưởng của lực dọc trục nên ứng suất pháp tại tiết diện
=

này thay đổi theo chu kỳ đối xứng biên độ:

=

Trục có một then, với đường kính = 40
, tra bảng phụ lục 13.1 tài liệu
[2], ta chọn then có chiều rộng = 12
; chiều cao ℎ = 8

; chiều sâu
rãnh then trên trục = 5,0
; chiều sâu rãnh then trên mayơ
=
3,3
. Khi đó:
=

32

−

( − )
40
12.5(40 − 5)
=
−
2
32
2.40
= 5364,4

Do đó:
=

136500
= 25,4
5364,4

;

=0

Ứng suất xoắn: =
trong đó momen cản xoắn:
=

16

−

( − )
40
12.5(40 − 5)
=
−
2
16
2.40
= 11647,6

Do đó:
=

97650
= 8,4
11647,6

Khi ứng suất xoắn thay đổi theo chu kì mạch động:
=

-

=

2

=

8,4
= 4,2
2

Tại tiết diện có sự tập trung ứng suất là rãnh then. Theo bảng 10.8 tài
liệu [1], ta chọn
= 1,75 với
= 600
,
= 1,5
Theo bảng 10.3 tài liệu [1], ta chọn = 0,84 và = 0,78.
Theo hình 2.9 tài liệu [1], ta có hệ số
= 0,025 và
= 0,0175.
24




7. Xác định hệ số an toàn tại C theo công thức:
Thép C35 (
= 304

;
= 255
;
128
)
=
=

/
/

= 510

;

=

255
= 4,8
1,75.25,44/0,84 + 0,025.0
128
=
= 15,7
1,5.4,2/0,78 + 0,0175.4,2
=

+
+

Hệ số an toàn:

=

+

=

4,8.15,7
4,8 + 15,7

= 4,6 > [ ] = 1,5

Do đó tại tiết diện D thỏa điều kiện mỏi của trục.

4.3 TRỤC II
Biết = 5,2
; = 292431
Vật liệu trục thép C35 (
= 304
510
;
= 128
).

, số vòng quay
;
= 255

= 170 ò
; =

/ ℎú .

1. Phân tích lực tác dụng lên trục từ các chi tiết quay của hệ thống truyền
động:

Hình 4.5 Phân tích lực trên trục II
-

Lực tác dụng lên bộ truyền bánh răng:
=
=
=

= 2543
= 560,5
= 947,8

2. Chọn vật liệu trục là thép C35, chọn sơ bộ ứng suất xoắn cho phép
[ ] = 20
.
25