Chng 4: Kiểm nghiệm răng về quá
tải
ứng suất quá tải cho phép:



MPa1260450.8,2.8,2
2ch
max
H




MPa464580.8,0.8,0
1ch
max
1F




MPa360450.8,0.8,0
2ch
max
2F

Hệ số quá tải: K
qt
= T
max

/T = 1,8;

H1max
=
H
. 3,6318,1.7,470K
qt
MPa < [
H
]
max
= 1260 MPa;
Để đề phòng biến dạng d- hoặc phá hỏng tĩnh mặt l-ợn chân răng
ta kiểm nghiệm:

F1max
=
F1
. K
qt
= 85.1,8 = 153 MPa ;

F2max
=
F2
. K
qt
= 77.1,8 = 139 MPa ;
vì


F1max
< [
F1
]
max
,
F2max
< [
F2
]
max
nên răng thoả mãn điều kiện
bền khi quá tải.
Từ đó lập đ-ợc bảng các giá trị cơ bản của hai bộ truyền nh- sau:
Bộ truyền cấp
nhanh
Bộ truyền cấp
chậm
Các thông số cơ bản của
hệ truyền động bánh
răng.
Kí
hiệ
u
Bánh
răng
nhỏ
Bánh
răng
lớn

Bánh
răng
nhỏ
Bánh
răng
lớn
Modul.
Số răng.
Hệ số chiều rộng vành
răng
Chiều rộng vành răng.
Đ-ờng kính chia.
Đ-ờng kính lăn.
Đ-ờng kính đỉnh răng.
Đ-ờng kính đáy răng.
Đ-ờng kính cơ sở.
Góc profile gốc.
Góc nghiêng răng
m
z
ba

b
w
d
d
w
d
a
d

f
d
b


x
t
3
20
0,142
30
63,16
63,16
69,16
55,66
62,02
20
0
18,2
0
0
3
113
0,142
30
356,85
356,85
362,85
349,35
197,34

20
0
18,2
0
0
3
33
0,4
85
66
100,4
106,28
93,084
62,02
20
0
0
0,264
3
105
0,4
85
210
319,47
325,3
312,1
197,34
20
0
0

0,786
Hệ số dịch chỉnh.
Cấp chính xác.
ccx 9 9 9 9
III. tính toán thiết kế trục:

1. Thông số khớp nối trục đàn hồi:
Khớp nối trục đàn hồi truyền công suất từ trục 3 đến tang quay.
Do khớp nối truyền công suất t-ơng đối lớn nên ta chọn cách nối
trục vòng đàn hồi. Tại trục III có mômem xoắn T
III
= 1121087
(Nmm). Khi đó tra bảng 16.10a có các kích th-ớc cơ bản của nối
trục vòng đàn hồi đ-ợc tra theo mômem xoắn.

T =2000 (M.m) d = 63 (mm) D = 260
(mm)
d
m
= 120 (mm) L = 175 (mm) l = 140
(mm)
d
1
= 110 (mm) D
o
= 200 (mm) Z = 8
n
max
= 2300 B = 8 B
1

=70
l
1
= 48(mm) D
3
= 48 (mm) l
2
=
48(mm)
Bảng 16.10b kích th-ớc cơ bản của vòng đàn hồi
T = 2000 (N.m)
d
o
= 24 (mm) d
1
= M16 D
2
= 32
(mm)
l = 95 (mm) l
1
= 52 (mm) l
2
= 24
(mm)
l
3
= 44 (mm) h = 2
2.Thiết kế trục
a. Chọn vật liệu:

Chọn vật liệu chế tạo trục là thép 45, tôi có

b
= 800 MPa.
ứng suất xoắn cho phép [] = 15 30 Mpa
b. Xác định sơ bộ đ-ờng kính trục.
Theo ct 10.9 đ-ờng kính trục thứ k với k =1 3;


3
k
k
2,0
T
d


(mm)

MPa15
mm.N67560T
1


=> 2,28
15.2,0
67560
d
3
1

(mm)
chọn sơ bộ d = 30, tra bảng 10.2 , ta đ-ợc chiều rộng ổ lăn b
0
= 19
mm.


MPa20
mm.N367450'T
2


=> 1,45
20.2,0
367450
d
3
2
(mm)
chọn sơ bộ d = 45, tra bảng 10.2, ta đ-ợc chiều rộng ổ lăn b
0
= 25
mm.


MPa25
mm.N1121087T
3



=> 8,60
25.2,0
1121087
d
3
3
(mm)
chọn sơ bộ d = 60, tra bảng 10.2, ta đ-ợc chiều rộng ổ lăn b
0
= 31
mm.
c, Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực.
Chọn k
1
= 9 (mm), k
2
= 8 (mm), k
3
= 10 (mm), h
n
= 20 (mm).
Với hộp giảm tốc bánh răng trụ 2 cấp đồng trục:
Với các kí hiệu:
k: số thứ tự của trục trong hộp giảm tốc.
i: số thứ tự của chi tiết trên trục trên đó lắp các chi tiết có tham
gia truyền tải.
l
ki
: khoảng cách từ gối đỡ 0 đến tiết diện thứ i trên trục thứ k.
l

mki
: chiều dày mayơ của chi tiết quay thứ i (lắp trên tiết diện i)
trên trục k.
b
ki
: chiều rộng vành răng thứ i trên trục k.
l
cki
: khoảng côngxôn (khoảng chìa) trên trục thứ k, tính từ chi tiết
thứ i ở ngoài hộp giảm tốc đến gối đỡ.
l
cki
= 0,5.( l
mki
+b
0
) + k
3
+ h
n

l
c33
= 0,5.(95 + 31) + 10 + 20 = 93
Chiều dài mayơ nửa khớp nối, đối với hệ thống ta thiết kế là nối
trục vòng đàn hồi nên: l
m33
= 100 mm
Chiều dài mayơ bánh đai: l
m12

= 35 mm
Chiều dài mayơ bánh răng trụ: l
m13
= 40 mm, l
m22
= 60 mm, l
m32
=80 mm
Ta có:
- Trục 1: l
12
= - l
c12
= 40 mm
l
13
= 0,5 (l
m13
+ b
0
) + k
1
+ k
2
= 0,5.(40 + 19) + 9 + 8 =
46,5
l
11
= 2.l
13

=2.46,5 = 93
- Trục 2: l
22
= 0,5.(l
m22
+ b
0
) + k
1
+ k
2
= 0,5.(60 + 25) + 9+ 8 =
59,5

l
23
= l
11
+l
32
+ k
1
+ b
0
= 93 + 72,5 + 9 + 25 = 199,5
l
21
= l
23
+ l

32
= 199,5 + 72,5 = 272
- Trục 3: l
32
= 0,5.(l
m32
+ b
0
) +k
1
+ k
2
=0,5.(80 +31) + 9 +8 =72,5
l
31
= 2.l
32
= 2.72,5 = 145
l
33
= l
31
+ l
c33
= 145 + 125 = 270
d, Xác định trị số và chiều của các lực từ chi tiết quáy tác dụng lên
trục:
Ta có sơ đồ bố trí hộp giảm tốc nh- hình d-ới:
Chọn hệ toạ độ nh- biểu diễn. Theo các thông số tính toán đ-ợc,
lực từ bánh đai tác dụng lên trục 1 h-ớng theo ph-ơng y và có trị số

là: F
y12
= 536 N.
Các thành phần lực trong thiết kế đ-ợc biểu diễn nh- hình vẽ
phần trên.
Lực tác dụng của khớp nối trục đàn hồi tạo ra: F
x33
= (0,2
0,3) F
r
; F
r
= 2T
III
/D
0
,
Tra bảng 16.10a ta chọn D
0
= 200 mm: F
x33
= 2500 N
Lực tác dụng khi ăn khớp trong các bộ truyền đ-ợc chia làm ba
thành phần:
F
x
: Lực vòng.
F
y
: Lực h-ớng tâm.

F
z
: Lực dọc trục.
Trong đó:
Với trục 1:
F
x13
= - N2140
63,16
2.67560
d
2T
11
1


F
y13
=
N863
cos18,2
962140.tg20,
Cos
.tgF
0
0
tt1





F
z13
=
N704.tg18,22140.tgF
0
x13

Với trục 2:
F
x22
= - F
x13
= 2140 N
F
y22
= - F
y13
= 863 N
F
z22
= - F
z13
= 704 N

N7320
100,4
2.367450
d
2.T

F
w23
x23


2972N.tg22,17320.tgFF
0
twx23y23

Với trục 3:
F
x32
= - F
x23
= 7320 N
F
y32
= - F
y13
= - 2972 N
Xác định đ-ờng kính và chiều dài các đoạn trục. Khi đó ta có các
biểu đồ Momen và các giá trị t-ơng ứng trên các vị trí, khi tính
toán momen uốn tổng và các momem t-ơng đ-ơng tại các thiết
diện em tiến hành làm tròn, các kết quả có sai số đó đ-ợc bù bằng
hệ số an toàn khi các trục đ-ợc kiểm nghiệm.
Tính phản lực tác dụng lên các gối đỡ:
Với trục 1:




1113z1313y1312y12y11
/l.rF.lF.lFFl







93/05,21.7045,46.86340.536
= 42 N



y12y13y11y10
FFFlFl



53686342





= 285 N
Fl
x11
=



N1070
93
46,5.2140
11
l
13
.l
x13
F



Fl
x10
=




N107021401070FFl
x13x11







Khi đó ta có các sơ đồ biều thị giá trị mômen và các kích th-ớc sơ

bộ của trục (cuối cuốn thuyết minh).
Momen uốn tổng tại các thiết diện và mômen t-ơng ứng:

Nmm5851067560.75,0T.75,0M
22
0td

Nmm21400MMM
2
1y
2
1x1

mm6300067560.75,021400T.75,0MM
2222
11td



Nmm776504975559616MMM
222
3y
2
3x3

Nmm9722567560.75,077650T.75,0MM
2222
33td

đ-ờng kính trục tại các thiết diện t-ơng ứng khi tính sơ bộ:



mm21
63.1,0
58510
1,0
M
d
3
3
0td
0






mm5,21
63.1,0
63000
1,0
M
d
3
3
1td
1






mm89,24
63.1,0
97225
1,0
M
d
3
3
3td
3



Khi đó theo dãy tiêu chuẩn và điều kiện công nghệ ta chọn thông
số các đ-ờng kính trục tại các thiết diện t-ơng ứng là: d
0
=20 mm,
d
1
= 18 mm và d
3
= 25mm
Khi tính toán lắp bánh răng và bánh đai lên trục 1 em dùng then
bằng để truyền momen xoắn từ trục đến các chi tiết lắp trên nó.
Khi đó theo TCVN 2261- 77 ta có các thông số về các loại then
đ-ợc lắp trên các trục nh- sau:
Thiết

diện
Đ-ờng
kính trục
Kích th-ớc
thiết diện
Chiều sâu
rãnh then
Bán kính góc l-ợn
của rãnh
b h t
1
t
2
nhá nhÊt lín nhÊt
12 18 6 6 3,5 2,8 0,16 0,25
13 25 8 7 4 2,8 0,16 0,25
Với trục 2:



212222z2323y2222y21y
l/r.Fl.Fl.FFl








272/119.7045,199.29725,59.863




= - 2060 N



23y22y21y20y
FFFlFl








29728632060






= - 1775 N




212222z2323x2222x21x
l/r.Fl.Fl.FFl





272/)119.7045,199.73205,59.2140(




= 5209 N



23x22x21x20x
FFFlFl





= -(5209 + 2140 7320)
= - 29 N
Khi đó ta có các biểu đồ Momen và các giá trị t-ơng ứng trên
các vị trí (đ-ợc trình bày ở cuối cuốn thuyết minh).
Momen uốn tổng tại các thiết diện và mômen t-ơng ứng:

Nmm318220367450.75,0T.75,0M

22
3td

Nmm1409631409531725MMM
222
1y
2
1x1

Nmm348045367450.75,0140963T.75,0MM
2222
11td

Nmm503278408610293815MMM
222
2y
2
2x2

Nmm586460347650.75,0503278T.75,0MM
2222
33td

đ-ờng kính trục tại các thiết diện t-ơng ứng khi tính sơ bộ:


mm38
63.1,0
348045
1,0

M
d
3
3
1td
1





mm45
63.1,0
586460
1,0
M
d
3
3
2td
2





mm37
63.1,0
318220
1,0

M
d
3
3
3td
3



Khi đó theo dãy tiêu chuẩn và điều kiện công nghệ ta chọn
thông số các đ-ờng kính trục tại các thiết diện t-ơng ứng là: d
0
= d
1
= 40 mm và d
2
= 45 mm
§Ó thèng nhÊt tÝnh to¸n trªn trôc 2 em còng dïng then b»ng ®Ó
truyÒn momen. Khi ®ã theo TCVN 2261- 77 cã c¸c th«ng sè vÒ c¸c
lo¹i then ®-îc l¾p trªn c¸c trôc nh- sau:
KÝch th-íc
thiÕt diÖn
ChiÒu s©u
r·nh then
B¸n kÝnh gãc
l-în cña r·nh
ThiÕt
diÖn
§-êng
kÝnh

trôc
b h t
1
t
2
nhá
nhÊt
lín nhÊt
22 40 12 8 5 3,3 0,25 0,4
23 45 14 9 5,5 3,8 0,25 0,4
Với trục 3:



313232y31y
l/l.FFl



145/5,72.2972



= 1486 N



32y31y30y
FFlFl





29721486
= 1486 N



313333x3232x31x
l/l.Fl.FFl



145/270.25005,72.7320
= -8315 N



33x32x31x30x
FFFlFl





= - (-8315 + 7320 + 2500) = - 1505 N
Khi đó ta có các biểu đồ Momen, các giá trị t-ơng ứng trên các
vị trí và sơ bộ các kích th-ớc của trục:
Momen uốn tổng tại các thiết diện và mômen t-ơng ứng:


Nmm9708901121087.75,0T.75,0M
22
33td

Nmm183977107735149133MMM
222
31y
2
31x31

Nmm9881671121087.75,0183977T.75,0MM
2222
131td

Nmm2324350232435MMM
222
32y
2
32x32

Nmm9983251121087.75,0232435T.75,0MM
2222
3232td

đ-ờng kính trục tại các thiết diện t-ơng ứng khi tính sơ bộ:


mm9,57
50.1,0

970890
1,0
M
d
3
3
33td
33





mm2,58
50.1,0
988167
1,0
M
d
3
3
32td
32





mm5,58
50.1,0

998325
1,0
M
d
3
3
31td
31



Khi đó theo dãy tiêu chuẩn và điều kiện công nghệ ta chọn thông
số các đ-ờng kính trục tại các thiết diện t-ơng ứng là: d
30
= 55 mm,
d
32
= 60 mm, d
33
= 50 mm. Các đ-ờng kính ở các đoạn trục này chỉ
là tính sơ bộ nên ta chỉ sử dụng các số liệu này khi nó thoả mãn
điều kiện bền và điều kiện an toàn khi kiểm nghiệm lại.


Chọn kiểu lắp ghép: các ổ lăn lắp trên trục theo kiểu k6, lắp
bánh răng, bánh đai nối trục theo k6 kết hợp với lắp then.
Khi tính toán lắp bánh răng và bánh đai lên trục, dùng then bằng để
truyền momen xoắn từ trục đến các chi tiết lắp trên nó.
Khi ®ã theo TCVN 2261- 77 ta cã c¸c th«ng sè vÒ c¸c lo¹i then
®-îc l¾p trªn c¸c trôc nh- sau:

KÝch th-íc
thiÕt diÖn
ChiÒu s©u
r·nh then
B¸n kÝnh gãc
l-în cña r·nh
ThiÕt
diÖn
§-êng
kÝnh
trôc
b h t
1
t
2
nhá
nhÊt
lín nhÊt
32 60 18 11 7 4,4 0,25 0,4
33 50 14 9 5,5 3,8 0,25 0,4