Đồ án truyền động cơ khí, chương 10 potx

Chương 10: Tính toán trục
a.Các thông số đã biết:
Đường kính bánh vít:
(
)
bv
d 315 mm
=
Mômen:
(
)
bv
T 525363,7 N.mm
=
Các lực do bánh vít:
(
)
tbv
F 3335,6 N
=
abv
F 626,3(N)
=
rbv
F 1214,1(N)
=
Các lực do bánh xích:
X
F 3984,3(N)
= (N)
Ø315

Hình 2.6
b.Tính toán:
Biểu đồ mômen:
Hình2.7
b.1 Chọn vật liệu và tính các lực:
Chọn vật liệu: Thép C45 có (theo tài liệu tham khảo (3)):
b ch ch
1 1
σ 785MPa,σ 540MPa,τ 324MPa
σ 383MPa,τ 226MPa
- -
= = =
= =
Chọn sơ bộ các ứng suất cho phép( theo tài liệu tham khảo (1) ):
[ ]
( )
[ ]
( )
σ 70 MPa
τ 20 MPa
=
=
b.2 Tính sơ bộ trục:
Đường kính sơ bộ:
[ ]
(
)
bv
3
3

T 525363,7
d 50,83 mm
0,2. τ 0,2.20
³ = = .
Ch
ọn sơ bộ theo tiêu chuẩn
A
d
= d
C
= 55(mm) tại vị trí hai gối đỡ,
B
d 60(mm)
= tại vị trí lắp bánh vít,
D
d 52(mm)
= .
Ch
ọn các kích thước dọc trục theo đường kính sơ bộ:
Khoảng cách giữa 2 ổ lăn: l = 200(mm)
Khoảng cách
f (50 70) f 100(mm)
³ ¸ Þ =
b.3 Kiểm nghiệm:
Trong mặt phẳng Oyz:
( )
X tbv
Ay
Ay
Ay

F .100 F .100
R
200
3984,3.100 3335,6.100
R
200
R 3659,95 N
+
=
+
Þ =
Þ =
Cy Ay X tbv
R R F F 3659,95 3984,3 3335,6 4308,65
= + - = + - = (N).
xB Ay
M R .100 3659,95.100 365995(N.mm)
= = =
xC X
M F .100 3984,3.100 398430(N.mm)
= = =
Trong mặt phẳng Ozx:
( )
bv
ay abv
d 315
M F . 626,3. 98642,25 N.mm
2 2
= = =
ay rbv

Ax
Ax
M F .100
R
200
98642,25 1214,1.100
R 1100,26(N)
200
+
=
+
Þ = =
Cx rbv Ax
R F R 1214,1 1100,26 113,84(N)
= - = - =
yB( tr) Ax
M R .100 1100,26.100 110026(N.mm)
= = =
Ta vẽ được biểu đồ mômen như hình.
T
ừ hình vẽ ta có:
Mômen uốn tại B:
2 2 2 2
B xB yB
M M M 365995 110026 382175,43(N.mm)
= + = + =
Mômen uốn tại C:
C xC X
M M F .100 3984,3.100 398430(N.mm)
= = = =

B C
M M
<
Suy ra tiết diện nguy hiểm nhất tại C
Mômen xoắn tại C:
C
T 525363,7(N.mm)
=
Chọn then tại B và D theo đường kính trục tại B : then bằng có
chiều rộng
b = 18mm, chiều cao h = 11mm, chiều sâu rãnh then trên trục t =
7mm, chiều sâu rãnh then trên mayơ t
1
=4,4mm.
Ki
ểm nghiệm trục theo hệ số an toàn:
Hệ số an toàn phải thoả:
[
]
σ τ
2 2
σ τ
s .s
s s
s s
= ³
+
Trong đó:
Hệ số an toàn xét riêng ứng suất uốn:
1

σ
σ a
σ m
σ
σ
s
k .
σ
ψ .σ
ε .β
-
=
+
Với:
1
σ 383MPa
-
=
Các hệ số (theo tài liệu tham khảo (1)):
σ
k 2,3
= ( Lắp có độ dôi tại vị trí nguy hiểm C )
β 1,7
=
( phun bi bề mặt trục )
σ
ε 0,81
= ( tra theo đường kính đáy trục vít )
σ
ψ 0,1

= ( trục bằng thép cacbon trung bình)
Do tr
ục quay nên ứng suất thay đổi theo chu kỳ đối xứng,
ta có:
Ứng suất uốn trung bình:
m
σ 0
=
Ứng suất uốn lớn nhất:
C
a
C
M
σ
W
=
Mômen cản uốn:
(
)
3 3
3
C
C
π.d π.55
W 16333,83 mm
32 32
= = =
( )
a
398430

σ 24,4 MPa
16333,83
Þ = =
Thay vào:
σ
383
s 9,4
2,3.24,4
0,1.0
0,81.1,7
= =
+
Hệ số an toàn xét riêng ứng suất xoắn:
1
τ
τ a
σ m
τ
τ
s
k .
τ
ψ .τ
ε .β
-
=
+
Với:
1
τ 226MPa

-
=
Các hệ số (theo tài liệu tham khảo (1)):
τ
k 1,7
= ( lắp độ dôi tại C )
β 1,7
=
( phun bi bề mặt trục )
τ
ε 0,76
=
σ
ψ 0,05
= ( trục bằng thép cacbon trung bình)
Do tr
ục quay một chiều nên ứng suất tiếp thay đổi theo
chu kỳ mạch
động, ta có:
C
a m
0
T
τ τ
2W
= =
Mômen cản xoắn:
( )
3 3
3

C
0
π.d π.55
W 32667,66 mm
16 16
= = =
( )
a m
525363,7
τ τ 8,04 MPa
2.32667,66
Þ = = =
Thay vào:
σ
226
s 12,1
1,7.8,04
0,05.8,04
0,76.1,7
= =
+
Hệ số an toàn chung:
2 2
9,4.12,1
s 7,42
9,4 12,1
= =
+
Giá trị cho phép
[

]
s 3
=
Vậy
[
]
s s
³
. Với
[
]
s 3
=
, ta không cần kiểm tra độ bền cứng.
Kiểm nghiệm then:
Chọn chiều dài then tại B l
tB
= 88mm, tại D l
tC
= 70mm< l
tB
.
Ki
ểm tra then tại D:
Ứnng suất dập:
( )
( ) ( )( )
( )
bv
d

D tD
2.T 2.525363,7
σ 97,1 MPa
d . l b . h t 52. 70 18 . 11 7
= = =
- - - -
Ứnng suất dập cho phép của then thép
[
]
(
)
d
σ 100 MPa
= .
V
ậy:
[
]
d d
σ σ
£ ( thoả điều kiện bền của then ).