Đồ án môn học thiết kế máy, chương 6

Chng 6:
Tính toán trục
a.Tính sơ bộ các trục
Chọn vật liệu chế tạo trục là thép 45 có
b
= 600 Mpa, ứng suất
xoắn cho phép là [
] = 12 .. 20 Mpa .
Đ-ờng kính của trục đ-ợc tính sơ bộ theo công thức nh- sau :
3
].[2,0/

Td
Trong đó T là mô men xoắn lớn nhất trên trục
Từ đó ta có :
mmTd
I
7,1620.2,0/5,18667].[2,0/
3
3
1


Theo tiêu chuẩn ta chọn d
1
= 20 mm .
mmTd
II
9.2220.2,0/3,47953].[2,0/
3
3

2


Theo tiêu chuẩn ta chọn d
2
= 25 mm .
Khoảng cách trục giữa trục 1 và trục 2
a

1
= m.(Z
02
+ Z

02
)/ 2 = 3.90 / 2 =135 mm
mmTd
III
47,2820.2,0/67,92264].[2,0/
3
3
3


Theo tiêu chuẩn ta chọn d
3
= 30 mm .
Khoảng cách trục giữa trục 2 và trục 3
a

2
= m.(Z
2
+ Z

2
)/ 2 = 81 mm
mmTd
IV
11,3620.2,0/24,188436].[2,0/
3
3
4


Theo tiêu chuẩn ta chọn d
4
= 35 mm .
Khoảng cách trục giữa trục 3 và trục 4
a

3
= m.(Z
4
+ Z

4
)/ 2 = 84 mm
mmTd
V

9.5120.2,0/9,560371].[2,0/
3
3
5


Ta thấy lớn hơn nhiều so với các trục cho nên ta tính kiểm tra lại
theo công tức kinh nghiệm d
5
= ( 0,3 0,35 ) a

4
Khoảng cách trục giữa trục 4 và trục 5
a

4
= m.(Z
9
+ Z

9
)/ 2 = 129 mm
=> d
5
= ( 0,3 0,35 ) a

4
= ( 0,3 0,35 ).129 = 38,7 45,15
Theo tiêu chuẩn ta chọn d
5

= 40 mm .
b. Tính chính xác 1 trục trung gian.
Do đã tính cặp bánh răng trên trục 2 và 3 nên ta chọn luôn
trục 2 tính chính xác :
Công suất : N
II
= 1,58 KW
Số vòng quay: n
2
= 314,66 vg/ph
Mô men xoắn : T
II
= 47953,3 N. mm.
Đ-ờng kính sơ bộ của trục: d
2
= 25 mm .
Đ-ờng kính trục tại chỗ lắp bánh răng d
21
= 25 (mm)
Đ-ờng kính trục tại chỗ lắp ổ là d
20
= 20(mm)
Ta thấy rằng trục nguy hiểm nhất khi bánh răng z = 64 và z =
18 cùng làm việc
Lực tác dụng lên bánh răng
Với bánh răng z = 18 ; m = 3
Đ-ờng kính vòng lăn d
l1
= z.m = 18.3 = 54 (mm)
Ta có F

t1
= 2T
II
/ d
l1
= 2. 47953,3/ 54 = 1776
(N)
Lực h-ớng tâm F
r1
= F
t1
.tg = F
t1
.tg 20
0
= 646,4(N)
Với bánh răng z = 64 ; m = 3
Đ-ờng kính vòng lăn d
l2
= z.m = 64.3 = 192 (mm)
Ta có F
t 2
= 2T
II
/ d
l2
= 2. 47953,3/ 192 =
499,5 (N)
Lực h-ớng tâm F
r 2

= F
t 2
.tg = 499,5.tg20
0
= 181,8 (N)

Sơ đồ ăn khớp
III
II
I
Z18
Z36
Z24
Z64
Sơ đồ không gian ăn
khớp của 2 cặp bánh
răng
X
Y
F
t
11
F
r
11
F
t
12
F
r

12
F
r
21
F
t22
F
r
22
F
t
21
n
1
Chiều dài sơ bộ của các đoạn trục đ-ợc tính gần đúng theo chiều
rộng B của bánh răng và hành trình gạt là :
L
1
= 35 mm , L
2
= 350 mm L
3
= 380 mm
L3
L2
x
o
z
L1
R

1x
y
R
1y
R
2y
R
2x
F
t
21
F
r
21
F
t
11
F
r
11
Tính phản lực ở ổ và vẽ biểu đồ mômen uốn , xoắn
Phản lực ở ổ sinh ra bởi F
r11
, F
r 21
, giả sử phản lực đó là R
1
, R
2
và có

chiều nh- hình vẽ.
Để thuận lợi trong tính toán ta đặt hệ toạ độ oxyz có ph-ơng chiều
nh- hình vẽ với ox // F
t11
, oy// F
r11
và oz h-ớng theo chiều trục, từ
đó ta có :
Xét trong mặt phẳng yoz
Các lực tác dụng lên trục F
r11
, F
r21Y
, F
t21Y
, R
1Y
, R
2Y
Với F
r2Y
= F
r21
.sin19
0
= 181,8.sin19
o
59 (N)
F
t2Y

= F
t21
.cos19
0
= 499,5.cos19
o
472 (N)
Ta có ph-ơng trình cân bằng
R
1Y
+ R
2Y
+ F
r21Y
+ F
t21Y
- F
r11
= 0 (1)
(F
r21Y
+ F
t21Y
). L
3
+ R
2Y
.L
2
- F

r11
. L
1
= 0 (2)
Từ (1)(2) ta có :
R
1Y
= 1102,4(N)
R
2Y
= -515(N)
Xét trong mặt phẳng xoz .Các lực tác dụng là R
1X
, R
2X
, F
t11
, F
t21x
, F
r21x
Với F
r2X
= F
r21
. cos19
0
= 181,8.cos19
o
172

F
t2X
= F
t21
. sin19
0
= 499,5.sin19
o
163
Ta có ph-ơng trình cân bằng lực:
R
1X
+ R
2X
- F
r11
+ F
r21x
-F
t21X
= 0 (1)
F
r1
. L
1
- R
2X
.L
2
+ (F

r21x
- F
t21X
).L
3
= 0 (2)
Từ (1)(2) ta có :
R
1X
= 582,4(N)
R
2X
= 55(N)
Vẽ biểu đồ mô men uốn, mô men xoắn .
R
1y
F
r
1
R
2y
F
r
21y
+
F
t
21y
14580 N.mm
20384 N.mm

R
1x
R
2x
F
t
1
F
r
21x
- F
t
21x
38584 N.mm
290 N.mm
47953,3 N.mm
M
x
M
y
T
I
II
Mô men uốn tổng tại tiết diện j trên trục M
j
đ-ợc xác định theo
công thức

22
jj

xyj
MMM

Ta có mômen t-ơng đ-ơng tại các tiết diện trên trục :