Chương 9: Chọn vật liệu và tính các l ực 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 10 MPa = = ( cho trục trung gian ) b.2 Tính sơ bộ trục: Đường kính sơ bộ: [ ] ( ) br2 3 3 T 28302,4 d 24,19 mm 0,2. τ 0,2.10 ³ = = . Do đường kính đáy trục vít C ftv d d 63,63 = = nên để giảm lượng cắt gọt khi gia công ta chọn sơ bộ theo tiêu chuẩn A d = 36(mm) tại vị trí bánh răng, B D d d 45(mm) = = tại hai gối đỡ. Chọn các kích thước dọc trục theo đường kính sơ bộ: Khoảng cách giữa 2 ổ lăn: l = 400(mm) Khoảng cách f (45 65) f 60(mm) ³ ¸ Þ = b.3 Kiểm nghiệm: Trong mặt phẳng Oyz: ( ) tv ax atv d 78,75 M F . 3335,6. 131339,25 N.mm 2 2 = = = ( ) rbr2 rtv ax By By By F .(60 400) F .200 M R 400 198,34.(60 400) 1214,1.200 131339,25 R 400 R 506,79 N + + - = + + - Þ = Þ = Dy rbr2 rtv By R F F R 198,34 1214,1 506,79 905,65 = + - = + - = (N). xB rbr 2 M F .60 198,34.60 11900,4(N.mm) = = = xC Dy M R .200 905,65.200 181130(N.mm) = = = . T ại C có bước nhảy mômen. Trong mặt phẳng Ozx: ( ) tbr 2 ttv Bx Bx F . 60 400 F .200 R 400 544,9.460 626,3.200 R 313,49(N) 400 + - = - Þ = = Dx Bx ttv tbr2 R R F F ) 313,49 626,3 544,9 394,89(N) = + - = + - = yB tbr2 M F .60 544,9.60 32694(N.mm) = = = yC Dx M R .200 394,89.200 78978(N.mm) = = = Ta vẽ được biểu đồ mômen như hình. T ừ hình vẽ ta có: tiết diện nguy hiểm nhất: tại C Mômen uốn tại C: 2 2 2 2 C xC yC M M M 181130 78978 197599,6(N.mm) = + = + = Mômen xoắn tại C: C T 28302,4(N.mm) = Chọn then tại A theo đường kính trục : then bằng có chiều rộng b = 10mm, chiều cao h = 8mm, chiều sâu rãnh then trên trục t = 5mm, chiều sâu rãnh then trên mayơ t 1 =3,3mm. 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 = ( có ren tại vị trí nguy hiểm C ) β 1,7 = ( phun bi bề mặt trục ) σ ε 0,78 = ( 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: ( ) ( ) ( ) 2 2 3 3 3 C C C C b.t. d t 10.5. 63,63 5 π.d π.63,63 W 23941,6 mm 32 2.d 32 2.63,63 - - = - = - = ( ) a 197599,6 σ 8,25 MPa 23941,6 Þ = = Thay vào: σ 383 s 26,76 2,3.8,25 0,1.0 0,78.1,7 = = + 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 = ( có ren tại C ) β 1,7 = ( phun bi bề mặt trục ) τ ε 0,74 = 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: ( ) ( ) ( ) 2 2 3 3 3 C C 0 C b.t. d t 10.5. 63,63 5 π.d π.63,63 W 49233,7 mm 16 2.d 16 2.63,63 - - = - = - = ( ) a m 28302,4 τ τ 0,29 MPa 2.49233,7 Þ = = = Thay vào: σ 226 s 417,34 1,7.0,29 0,05.0,29 0,74.1,7 = = + Hệ số an toàn chung: 2 2 26,76.417,34 s 26,759 26,76 417,34 = = + Giá trị cho phép [ ] s 3 = Vậy [ ] s s ³ . Với [ ] s 3 = , ta không cần kiểm tra độ bền cứng. Kiểm tra dao động trục: Số vòng quay của trục: ( ) tv n 1200 v / ph = Số vòng quay tới hạn: ( ) 4 4 C th 2 2 1025.10 .d 1025.10 .63,63 n 4076,3 v / ph l 400 = = = Vậy t1 th n n £ ( thoả điều kiện dao động ). Kiểm nghiệm then: Chọn chiều dài then tại A bằng l t = 20mm. Ki ểm tra then tại A: Ứnng suất dập: ( ) ( ) ( )( ) ( ) br2 d A t 2.T 2.28302,4 σ 52,4 MPa d . l b . h t 36. 20 10 . 8 5 = = = - - - - Ứnng suất dập cho phép của then thép [ ] ( ) d σ 100 MPa = . Vậy: [ ] d d σ σ £ ( thoả điều kiện bền của then ). . .200 R 400 544 ,9. 460 626,3.200 R 313, 49( N) 400 + - = - Þ = = Dx Bx ttv tbr2 R R F F ) 313, 49 626,3 544 ,9 394 , 89( N) = + - = + - = yB tbr2 M F .60 544 ,9. 60 32 694 (N.mm) = = = yC Dx M R .200 394 , 89. 200 7 897 8(N.mm) =. 1313 39, 25 N.mm 2 2 = = = ( ) rbr2 rtv ax By By By F .(60 400) F .200 M R 400 198 ,34.(60 400) 1214,1.200 1313 39, 25 R 400 R 506, 79 N + + - = + + - Þ = Þ = Dy rbr2 rtv By R F F R 198 ,34 1214,1 506, 79. 7 897 8(N.mm) = = = Ta vẽ được biểu đồ mômen như hình. T ừ hình vẽ ta có: tiết diện nguy hiểm nhất: tại C Mômen uốn tại C: 2 2 2 2 C xC yC M M M 181130 7 897 8 197 599 ,6(N.mm) = + = + = Mômen xoắn tại