Chng 5: 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
= 667832
(Nmm).
Sơ bộ đ-ờng kính trục ra của hộp giảm tốc : 3
3
3
667832
48,1 60,6
0,2. 0,2.(15 30)
sb
T
d



;
Chọn
3
sb
d
= 50(mm)
Momen tính toán
t

=18 d
1
=M18 D
2
=25
l=80 l
1
=42 l
2
=20
l
3
=36 h=2
+Kiểm tra độ bền của vòng đàn hồi:

0 3
2. .
. . .
d d
c
k T
Z D d l Với:d
c
=18;l
3
=36;D
0

1
+l
2
/2=42+20/2=52(mm);
Vởy chốt thoả mãn sức bền uốn.
2.Thiết kế trục
2.1. 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
2.2. 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)3
3
1

2
=40(mm), tra
bảng 10.2 , ta đ-ợc chiều rộng ổ sơ bộ b
0
= 23 mm.3
3
3
667832
48,1 60,6
0,2. 0,2.(15 30)
sb
T
d



. Chọn d
3
=50(mm), tra
bảng 10.2 , ta đ-ợc chiều rộng ổ sơ bộ b
0
= 27 mm.
2.3 Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực.
Chọn k
1
= 10 (mm), k
2

) + k
3
+ h
n

l
c33
= 0,5.(80 + 27) + 10 + 15 = 78,5(mm)
l
c12
= 0,5.(30 + 16)+10+15 =48(mm).
Chiều dài mayơ nửa khớp nối, đối với hệ thống ta thiết kế là nối
trục vòng đàn hồi nên chọn: l
m33
=
(1,4 2,5).50=70 125(mm).Chọn l
m33
=80 (mm).
Chiều dài mayơ bánh đai:
l
m12
=(1,2 1,5).d
1
=(1,2 1,5).22=26,4 33.Chọn l
m12
=30(mm).
Chiều dài mayơ bánh răng trụ: l
m22
= (1,2 1,5).40 =48 60(mm),
l

22
+0,5.(l
m22
+ l
m23
) + k
1

= 54,5 + 0,5.(50 + 50) + 10 = 104,5 mm
l
21
= l
m22
+l
m23
+ 3.k
1
+ 2.k2 + b
0
=
50 + 50 + 3.10 + 2.8 + 23 = 169(mm).
- Trục III:
l
32
= l
23
= 104,5 mm
l
31
= l

/cos

=1491,4.tg20,797
0
/0,9583=591,1(N);
F
a13
= F
t13
.tg

=1491,4.tg16,59
0
=444,3(N);
F
đ
=336,85(N); (đã xác định trong phần tính đai);
+Xác định phản lực tại ổ:
-Trong mặt phẳng (yoz):

0 1 13
0 13 13 1 11 13 1
0
. . . / 2 0
y y y r
r y a w
F F F F
m F l F l F d



-Trong mặt phẳng (xoz):

0 1 13
0 12 13 13 1 11
0
. . . 0
x x x t d
d c t x
F F F F F
m F l F l F l









Thay số ta có :
0 1
0 1
1491, 4 336,85 0
336,85.48 1491, 4.54,5 .169 0
x x x
x
F F F
m F




3
3
75397
22,4
0,1. 0,1.67
td
M

.
(



tra theo bảng 10.5 tttk hdđ



=67).
Xuất phát từ yêu cầu độ bền ,lắp ghép ,công nghệ, kết cấu ta
chọn đ-ờng kính các doạn trục nh- sau:
Đ-ờng kính ngõng trục lắp với ổ lăn: d
10
=d
11
= 25(mm);
Đ-ờng kính lắp bánh răng: d
13
=28(mm);
Đ-ờng kính lắp bánh đai: d

=25(mm).
Theo (9.1) :
1
2. 2.26457
32( )
. .( ) 22.25.(7 4)
d
t
T
MPa
d l h t

Theo (9.2) :
2. 2.26457
12( )
. . 22.25.8
c
t
T
MPa
d l b


Với đặc tính làm việc êm,dạng lắp cố định tra bảng 9.5 có
d

=150(Mpa) và

=4409,3.tg10,159
0
=793(N);
F
t22
= F
t13
=1491,4(N);
F
r22
=F
r13
=591,1(N);

F
a22
=F
a13
= 444,3(N);
+Xác định phản lực tại ổ:
-Trong mặt phẳng (yoz):

0 1 23 22
0 22 22 1 21 22 22 23 23 23 23
0
. . . / 2 . / 2 . 0
y y y r r
r y a w a w r
F F F F F
m F l F l F d F d F l

=-668,3(N);F
y1
=407,7(N);Chiều của F
y0
ngựơc lại.
-Trong mặt phẳng (xoz):

0 1 23 22
0 22 22 23 23 1 21
0
. . . 0
x x x t t
t t x
F F F F F
m F l F l F l









Thay số ta có :
0 1
0 1
1491, 4 4409,3 0
4409,3.104,5 1491,4.54,5 .169 0
x x x

Tính đ-ờng kính trục tại tiết diện nguy hiểm(tiết diện d
13
)
d =

3
3
179147
29,9 30( )
0,1. 0,1.67
td
M
mm

.
(



tra theo bảng 10.5 tttk hdđ



=67).
Xuất phát từ yêu cầu độ bền ,lắp ghép ,công nghệ, kết cấu ta
chọn đ-ờng kính các doạn trục nh- sau:
Đ-ờng kính ngõng trục lắp với ổ lăn: d
10
=d
11

Theo (9.2) :
2. 2.147154
20( )
. . 42.44.8
c
t
T
MPa
d l b


l
1
=(0,8 0,9).l
m22
=(0,8 0,9).40=32 36(mm) chọn l
t
=32(mm)
Theo (9.1) :
1
2. 2.147754
73,3( )
. .( ) 42.32.(8 5)
d
t
T
MPa

2 2
.s s
s s
s s

Trong đó :


s
- hệ số an toàn cho phép


s
=2,5 3.

s

,
s

:hệ số an toàn chỉ xét riêng cho tr-ờng hợp
ứng suất pháp hoặc tiếp tại tiết diện, đ-ợc tính theo công thức:

1
;
. .
a m

:
1
0,436. 0,436.850 370,6( );
b
MPa




1 1
0,58. 0,58.730,6 215( );
MPa

, , ,
a a m m

:là biên độ và trị số trung bình của ứng
suất pháp và tiếp tại tiết diện đang xét.
Hệ số ảnh h-ởng của ứng suất trung bình,tra bảng
10.7:
0,1; 0,05
Trục không đ-ợc tăng bền :
1


T W


W
0
:mômen cản xoắn , tính theo công thức trong bảng 10.6:
Với trục có một rãnh then:W
0
=
3 2
2 1 2 1
2
. . .( )
16 2.
d b t d t
d




Kiểm nghiệm trục tại hai tiết diện nguy hiểm 2-2 và 2-3 trục bị
yếu do có rãnh then
+ứng suất uốn :
1 1 1
/
a u u
M W