Bài tập lớn: Sức bền vật liệu bài tập

BÀI TẬP LỚN SỨC BỀN VẬT LIỆU
Đề bài: Bánh đai D quay đều với tốc độ n (v/ph) theo chiều lực căng 2t .
Nó nhận một công suất N(kw) từ động cơ và truyền cho trục công tác
ABC. Bánh răng Z
1
và Z
2
lần lượt nhận từ trục đó các công suất
N
3
1
,
N
3
2

và truyền cho bánh răng
z
,
1
,
z
,
2
ăn khớp với nó.
Lực tác dụng vào các bánh răng lấy theo tỷ lệ: T = 0,364P ; A = KP
( P, T là lực vòng và lực hướng kính ở các bánh răng; A là lực dọc trục
đối với bánh răng nón Z
2
; K là hệ số tỷ lệ về lực). Sơ đồ tổng quát ăn
khớp các bánh răng xem hình vẽ.

1. Vẽ các biểu đồ mô men uốn và mô men xoắn nội lực của trục
siêu tĩnh đã cho
2. Từ điều kiện bền xác định đường kính của trục
3. Tính độ võng của trục tại điểm lắp bánh răng Z
2
. Nếu E = 2.10
7
N/cm
2
.
Các số liệu khác lấy theo bảng 10.
Bảng 10: Các số liệu dùng chung cho các sơ đồ từ 1 đến 10.
Số
liệ
u
N(Kw) n(v/ph) D(mm) D
1
(mm) D
2
(mm) a
α
(độ) K K
σ
σ đ ộ ) mm
2
)
1 7 200 500 70 90 6
0
90 0,1
4

60
2 8 180 400 80 100 5
0
180 0,1
5
70
3 9 220 600 90 120 6
0
270 0,1
3
65
4 10 250 500 100 180 7
0
0,1
4
70
5 11 150 400 70 140 5
0
180 0,1
5
60
6 12 130 500 80 120 6
0
90 0,1
2
55
7 5 120 600 70 110 7
0
270 0,1
4

70
8 6 160 400 70 100 5
0
0 0,1
5
60
9 7 100 500 80 120 7
0
180 0,1
4
65
10 9 150 600 80 100 6
0
90 0,1
6
70


D
2
D
1
D
α
α
z'
2
z
2
z'

1
z
1
t
2t

x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
z
1

z
'1
A
B
C
z
2
z
'2
D
z
'1
z
1
A
B
C
D
z
2
z
'2
z
'2
z
2
z
'1
z
1

A
B
C
x
D
x
z
1
z
'1
z
2
z
'2
D
A
B
C
x
A
B
C
z
'1
z
1
z
2
z
'2

a 2a 2a
a
a
a 2a
2a
a
2a
2a
a
a
a
a a a 2a
2a
a
a 2a
a
a
a
1
2
3
4
5
x
x
x x
x
x
x
x

x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
A
D
B
C
z
1
z
'
1
z
2
z
'
2

x
D
A
B
C
z
'
1
z
1
z
2
z
'
2
B
A
D
z
'
2
z
2
z
'
1
z
1
C
A

B
C
D
z
2
z
'
2
z
1
z
'
1
z
'
1
z
1
D
z
2
z
'
2
A
B
C
a
a
a

2a
2a
2a
2a
a
a a
2a
a a a
a
2a
2a
a a
a
a
2a
2a a a
6
7
8
9
10
2a
a
3tT
1
P
1
M
D
M

2
M
1
P
2
T
2
M
A2
3t
P
2
T
1
M
A2
M
D
M
2
M
1
M
A2
BÀI TẬP LỚN
(sơ đồ 2- số liệu 1 )
PHẦN 1: SƠ ĐỒ HOÁ
I-Thiết lập bản vẽ tính toán:
- Đặt lực tại vị trí ăn khớp
- Chuyển lực về đường trục.

- Phân lực về các mặt phẳng:
+ Mặt phẳng thẳng đứng yoz.
+ Mặt phẳng nằm ngang xoz.
+ Mặt phẳng xoy.



2
T

1
P


C
B
A
a
2t
t
A
2
P
2
T
2
T
1
P
1

a
2a
P
1
II. Xác định giá trị các lực
1. Tại vị trí bánh đai:
- Mô men gây xoắn:

)(25,334
200
7
.9550).(
)/(
)(
9550 NmmN
phvn
KWN
M
D
===
Lực căng đai:
)(1337
10.500
25,334.2
2
3
N
D
M
t

D
===
−
3t =
)(40111337.3 N=
2. Tại vị trí bánh răng trụ răng thẳng z
1
:
- Mô men gây xoắn: Bỏ qua tổn thất do ma sát, ta có:

)(4,111
3
25,334
3
1
Nm
M
M
D
===
Lực tiếp tuyến:

)(8,3182
10.70
4,111.2
2
3
1
1
1

N
D
M
P ===
−
- Lực hướng kính:

)(53,11588,3182.364,0.364,0
11
NPT ===
3. Tại vị trí bánh răng nón z
2
:
- Mô men gây xoắn: Bỏ qua tổn thất do ma sát, ta có:

)(8,222
3
25,334.2
3
2
2
Nm
M
M
D
===
- Lực tiếp tuyến:

)(11,4951
10.90

8,222.2
2
3
2
2
2
N
D
M
P ===
−
- Lực hướng kính:

)(2,180211,4951.364,0.364,0
22
NPT ===
- Lực dọc trục:

)(15,69311,4951.14,0.
22
NPkA ===
- Mô men do lực dọc trục gây nên:

)(191,31
2
10.90.15,693
2
.
3
22

2
N
DA
M
A
===
−