Chương 10: THIẾT KẾ TRỤC Trục dùng để đỡ các chi tiết quay ,bao gồm trục tâm và trục truyền ,trục tâm có thể quay cùng với các chi tiết lắp lên nó hoặc không quay,chỉ chòu được lực ngang và mômen uốn.Trục truyền luôn quay cùng với các chi tiết lắp lên nó ,có thể tiếp nhận đồng thời cả mômen uốn và mômen xoắn.Các trục trong HGT và hộp tốc độ là những trục truyền. Chỉ tiêu quan trọng nhất đối với phần lớn các trục là độ bền,ngoài ra là độ cứng và đối với trục quay nhanh là độ ổn đònh dao động. Tính toán thiết kế trục bao gồm các bước: - Chọn vật liệu - Tính thiết kế trục về độ bền - Tính kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi - Trường hợp cần thiết tiến hành kiểm nghiệm trục về trục về độ cứng .Đối với trục quay nhanh còn kiểm nghiệm trục về độ ổn đònh dao động. I. Chọn Vật Liệu Chọn Vật liệu thiết kế trục là thép 40X tôi cải thiện.Có  b = 850 [MPa]  ch = 550 [MPa] II.Tính Toán Thiết Kế Trục Tính toán thiết kế trục nhằm xác đònh xác đònh đường kính và chiều dài các đoạn trục,các đoạn trục phải đáp ứng các yêu cầu về độ bền ,kết cấu,lắp ghép và tính công nghệ.Muốn vậy cần biết trò số,phương chiều,điểm đặt của tải trọng tác dụng lên trục,khoảng cách giữa các gối đỡ và từ các gối đỡ đến các chi tiết lắp trên trục. 1.Xác đònh sơ bộ đường kính trục Đường kính trục chỉ được xác đònh bằng mômen xoắn theo công thức : d 3 ][2,0/  T [mm] Với : T : mômen xoắn T 1 = 36169,4 [Nmm] T 2 = 138934,9 [Nmm] T 3 = 533674,1 [Nmm] [  ] :Ứng suất xắn cho phép [MPa] ,với vật liệu chế tạo trục là thép 40X thì : [  ] = 15 30 [MPa]. Ta chọn : [  ] = 20 [MPa]  Suy ra : d 1 = 20 [mm] d 2 = 30 [mm] d 3 = 50 [mm] 2. Xác đònh khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm dặt lực Chiều dài trục cũng như khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực phụ thuộc vào sơ đồ động ,chiều dài ma của các chi tiết quay ,chiều rộng ổ,khe hở cần thiết và các yếu tố khác. Từ đường kính sơ bộ trên ta có thể xác đònh gần đúng chiều rộng ổ lăn b o theo bảng 10.2 Ta có : b o1 = 17 [mm] b o2 = 21 [mm] b o3 = 27 [mm] Chiều dài ma của các chi tiết quay lắp trên trục được xác đònh theo công thức l m = ( 0,2 1,5 ) d trong đó :d : đường kính trục. Chọn l m = 1,5 d Suy ra : l m1 = 37,5 [mm] l m2 = 52,5 [mm] l m3 = 75 [mm] Do chiều dài ma không được nhỏ hơn bề rộng của chi tiết quay lắp trên trục do đó ta lấy : l m1 = l m2 = l m3 = b w = 74 [mm] Khoảng cách giữa các điểm đặt lực phụ thuộc vào vò trí của trục trong HGT và loại chi tiết lắp trên trục. Để tiện cho việc tính toán ta sử dụng các kí hiệu: k : Số thứ tự của trục trong HGT,k = 1,2,3. i : Số thứ tự của tiết diện trục trên đó lắp các chi tiết có tham gia truyền tải trọng. i = 0 , 1 : các tiết diện trục lắp ổ i = 2 , , s : với s là số chi tiết quay (bánh đai,bánh răng ) l k1 : khoảng cách giữa các gối đỡ 0 và 1 trên trục thứ k. l ki : khoảng cách từ gối đỡ 0 đến tiết diện thứ i trên trục thứ k l mk : chiều dài ma của chi tiết quay thứ i (lắp trên tiết diện thứ i ) trên trục thứ k . Suy ra : l m12 = B = 50 [mm] l m13 = 74 [mm] l m22 = 74 [mm] l m23 = 74 [mm] l m32 = 74 [mm] l cki : chiều dài khoảng côngxôn ( khoảng chìa ra ) trên trục thứ k tính từ chi tiết quay thứ i ở ngoài HGT đến gối đỡ. Dựa vào các công thức ở bảng 10.4 ta xác đònh được khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặ lực . Trục 1 : - l 12 = -l c12 = -[0,5( l m12 + b o1 ) + k 3 + h n ] Với : k 3 : khoảng cách từ mặt mút chi tiết quay đến lắp ổ k 3 = 10  20 [mm] Ta chọn k 3 = 15 [mm] h n : chiều cao lắp ổ và đầu bulông h n = 15  20 [mm] chọn h n = 15 [mm] Suy ra : l 12 = -[ 0,5( 50 + 17 ) + 15 + 15 ] l 12 = 63,5 [mm] - l 13 = 0,5( l m13 + b o1 ) + k 1 + k 2 Với : k 1 :khoảng cách từ mặt mút của chi tiết quay đến thành trong của HGT hay khoảng cách giữa các chi tiết quay. k 1 = 8  20 [mm] Chọn k 1 = 10 [mm] k 2 : khoảng cách từ mặt mút ổ đến thành trong của HGT k 2 = 5  15 [mm] Chọn k 2 = 10 [mm] Suy ra : l 13 = 0,5( 74 + 17 ) + 10 +10 = 65,5 [mm] l 11 = 2l m13 = 2 . 65,5 = 131 [mm] Trục 3: l 32 = 0,5( l m32 + b o3 ) + k 1 + k 2 = 0,5( 74 + 27 ) + 10 +10 = 70,5 l 31 = 2l 32 = 70,5 . 2 = 141 [mm] l 33 = l 31 + l c33 Trong đó : l c33 = 0,5( l m33 + b o3 ) + k 3 + h n Ta có : l m33 = 4 d 3 = 4 . 50 = 200 [mm] Suy ra : l c33 = 0,5( 200 + 27 ) + 15 + 15 = 143,5 [mm] Vậy : l 33 = 141 + 143,5 = 284,5 [mm] Trục 2: l 22 = 0,5( l m22 + b o2 ) + k 1 + k 2 = 0,5( 74 + 21 ) +10 + 10 = 67,5 l 23 = l 11 + l 32 + k 1 +0,5( b o1 + b o3 ) = 131 + 70,5 + 10 + 0,5( 17 + 27 ) = 233,5 [mm] l 21 = l 23 + l 32 = 233,5 + 70,5 = 304 [mm] 3. Tải trọng tác dụng lên trục Tải trọng tác dụng lên trục là mômen xoắn và các lực tác dụng khi ăn khớp trong bộ truyền bánh răng và lực căng đai .Trọng lượng bản thân trục và trọng lượng các chi tiết lắp trên trục chỉ được tính đến ở các cơ cấu tải nặng,còn lực ma sát tại các ổ được bỏ qua. Sơ Đồ Lực Tác Dụng Lên Trục n2 Fx30 Fy30 Ft12 Fy10 Fx10 l12 2 F r n1 0 Fx11 l12 l11 Fr11 Fa11 3 Fy11 0 1 F t11 Fy20 Fx20 0 Fr12 Fa12 2 l22 21l l 23 Fy31 Fx31 l31 l32 l33 Fr22 Ft22 2 n3 1 Fx33 3 F y21 Fr21 3 Ft21 1 F x21 Truïc1 l 11 =131 [mm] l 12 = 63,5 [mm] l 13 = 65,5 [mm] Truïc 2 l 21 = 304 [mm] l 22 = 67,5 l 23 = 233,5 Khoảng cách giữa các gối đỡ và các điểm đặt lực trên các trục: a.Lực tác dụng từ bộ truyền bánh răng Ta có : F t11 = F t12 = 2T 1 / d w1 = 2 . 36169,4 / 72 = 1004,7 [N] F r11 = F r12 = F t11 tg tw / cos Với :  tw = 20,5 0  = 13,3 0 Suy ra : F r11 = F r12 = 1004,7 . tg20,5 0 / cos13,3 0 = 386 [N] F a11 = F a12 = F t11 tg = 1004,7 . tg13,3 0 = 237,5 [N] F t21 = F t22 = 2T 2 / d w2 = 2 . 138934,9 / 74 = 3755 [N] F r21 = F r22 = F t21 tg tw cos = 3755 tg20 0 = 1366,7 [N] F a21 =F a22 = 0 b. Lực tác dụng từ bộ truyền đai F r = 974,6 [N] [mm] [mm] Trục 3 l 31 = 141 [mm] l 32 = 70,5 [mm] l 33 = 284,5 [mm] . Chương 10: THIẾT KẾ TRỤC Trục dùng để đỡ các chi tiết quay ,bao gồm trục tâm và trục truyền ,trục tâm có thể quay cùng với các chi tiết lắp lên nó hoặc không quay,chỉ. Vật liệu thiết kế trục là thép 40X tôi cải thiện.Có  b = 850 [MPa]  ch = 550 [MPa] II.Tính Toán Thiết Kế Trục Tính toán thiết kế trục nhằm xác đònh xác đònh đường kính và chi u dài. đỡ và điểm dặt lực Chi u dài trục cũng như khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực phụ thuộc vào sơ đồ động ,chi u dài ma của các chi tiết quay ,chi u rộng ổ,khe hở cần thiết và các yếu tố