thiết kế hệ thống dẫn động thùng trộn dùng inventor Phần 3: Tính toán thiết kế trục ppt

PHẦN IV TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRỤCQui ước các kí hiệu: k : số thứ tự của trục trong hộp giảm tốc i : số thứ tự của tiết diện trục trên đó lắp các chi tiết có tham gia truyền tải trọng lk1 :

PHẦN IV TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRỤC

Qui ước các kí hiệu:

k : số thứ tự của trục trong hộp giảm tốc

i : số thứ tự của tiết diện trục trên đó lắp các chi tiết có tham gia truyền tải trọng

lk1 : khoảng cách trục giữa các gối đỡ 0 và 1 trên trục thứ k

lki : khoảng cách từ gối đỡ 0 đến tiết diện thứ i trên trục thứ k

lmki : chiều dài mayo của chi tiết quay thứ i (lắp trên tiết diện i) trên trục

lmki : khoảng công-xôn trên trục thứ k, tính từ chi tiết thứ i ở ngoài hộp giảm tốc đến gối đỡ.bki : chiều rộng vành bánh răng thứ i trên trục k

4.1 Chọn vật liệu

Chọn vật liệu chế tạo trục là thép 50 tôi có σ b=750 MPa.

Ứng suất xoắn cho phép [τ]=(12 ÷20) MPa

Vì trục I nối với động cơ qua khớp nối nên đường kính sơ bộ của trục I phải là:

d1=( 0,8÷ 1,2) dc=(0,8 ÷1,2) 35=(28÷ 42 )mm nên ta chọn d1=30 (mm)

Trục I: d1=30 (mm); b1=19(mm)

Trục II: d2=40(mm);b2=23(mm)

Trục III: d3=50 (mm);b3=27(mm)

4.3 Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và các điểm đặt lực:

Trị số các khoảng cách

k1 = 10 (mm) : khoảng cách từ mặt mút của chi tiết quay đến thành trong của hộp hoặc khoảng cách giữa các chi tiết quay

k2 = 8 (mm) : khoảng cách từ mặt mút ổ đến thành trong của hộp

k3 = 10 (mm) : khoảng cách từ mặt mút của chi tiết quay đến nắp ổ

hn = 15 (mm) : chiều cao nắp ổ và đầu bu-lông

Trục I:

- l12=−l c 12=0,5(l m 12+b0)+k3+h n=0,5 (50+23)+10+15=61,5(mm)

với l m 12=(1,4 ÷ 2,5) d1=(42 ÷ 75)=50 mm: chiều dài khớp nối

b0 = 23mm: chiều rộng ổ lăn với d2 =40mm

4.4 Phân tích lực tác dụng lên bộ truyền:

F r 1=F r 2=F t 1 tan α tw

cos β =

950 tan 20,13cos 6,8 =350 N

F r 3=F r 4=F t 3 tan α tw

cos β =

3115 tan 20,65cos 17,9 =1234 N

Ta chọn F nt=150 N

D0 là đường kính vòng tròn đi qua tâm các chốt (tra bảng 16.10 tài liệu *)

Lực bộ truyền xích: F x=F r x=3730

Z X

nt

F

1

rF

4.5 Xác định lực tác dụng lên trục, đường kính các đoạn trục:

2 =15182 Nmm

Ta chọn và nhập các thông số về chiều dài, đường kính, vát đầu trục, vo tròn cạnh sắc ở cácđoạn trục chuyễn tiếp và chèn rãnh then cho các đoạn trục cần tính toán và kiểm nghiệm dựa vàođường kính sơ bộ và chiều dài các đoạn trục đã tính toán ở trên Sau đó chuyễn qua Tab

Calculation để tính toán cho trục

Ở đây ta thực hiện các bước sau:

Trong mục Material ta kích và chọn vật liệu cho trục cần thiết kế, ở đây mình chọn vật liệu

là Cast Steel (thép đúc) sau khi chọn vật liệu ta có các thông số như: Modulus of Elasticity : E =

200000 (MPa); Modulus of Rigidity: G = 80000 (MPa); và Desnity: ρ = 7160 (Kg/m3)

Trong phần Loads & Supports (lực và gối đỡ) ta xác định giá trị và điểm đặt của lực và gối

đỡ Khi chọn Supports ta có 2 lựa chọn cho gối đõ là gối cố định và gối di động tùy theo yêu cầu bài toán ta có thể chọn Hai gối đỡ cách nhau là: 107mm

Trong phần Loads ta có các lựa chọn như:

Sau khi xác định xong các thông số về giá trị và điểm đặt của tất cả các thành phần lực ta chọn Calculate để tính toán và kiểm nghiệm trục Xác định được các thành phần lực tác dụng lên gối đỡ Chuyễn qua Tab Graphs để kiểm tra các biểu đồ lực và mômen tác dung lên trục Từ các biểu đồ ta có thể đánh giá được các đoạn trục có nguy cơ bị phá hủy cao nhất để thiết kế lại trục.

Chọn Ideal Diameter để tham khảo đường kính trục lý tưởng

Sơ đồ tác dụng lực và gối đỡ của trục I:

Kết quả sau khi thiết kế ta được trục I như sau:

Các thông số của trục I

Calculation

Material

Material Cast steel

Modulus of Elasticity E 200000 MPa

Modulus of Rigidity G 80000 MPa

Number of Divisions 1000 ul

Mode of reduced stress HMH

ue Deflection Defle

ction Angl e

Y X Size Direction Y X Size Direction Y XSiz

e

Dire ction Length Y X Size Direction

270.

00 deg

0.3

-80 mic rom

9.7

35 mic rom

9.7

42 mic rom

92.2

4 deg

0.01 deg

2 25 mm

2442 9.000

-N m

0.3

-80 mic rom

9.7

35 mic rom

9.7

42 mic rom

92.2

4 deg

0.01 deg

180.

00 deg

0.2

69 mic rom

0.8

-97 mic rom

0.9

37 mic rom

286.

70 deg

0.03 deg

4 140 mm 113.000

N

0.2

69 mic rom

0.8

-97 mic rom

0.9

37 mic rom

286.

70 deg

0.03 deg

5 140

mm

2904 000

N m

2904 000

N m

90.0

0 deg

0.2

69 mic rom

0.8

-97 mic rom

0.9

37 mic rom

286.

70 deg

0.03 deg

6 140 mm

2442 9.000

N m

0.2

69 mic rom

0.8

-97 mic rom

0.9

37 mic rom

286.

70 deg

0.03 deg

7 140 mm 950.000

N

950.

000 N

90.0

0 deg

0.2

69 mic rom

0.8

-97 mic rom

0.9

37 mic rom

286.

70 deg

0.03 deg

Supports

Ind

ex Type Location Y XReaction ForceSize Directi Axial Yielding Type Y DeflectionX Size Directi Deflection

on Force on

Angle

1 Free 86.5 mm

161.0

Use r

0.000 micro m

0.000 micro m

-0.000 micro m

188.77 deg

0.01 deg

2 Fixed 193.5 mm -168.8

79 N

26578.9

-72 N

26579.5

08 N 269.64deg 113.000 N User

0.000 micro m

0.000 micro m

-0.000 micro m

196.25 deg 0.02 deg

Results

Length L 205.000 mm

Mass Mass 1.838 kg

Maximal Bending Stress σ B 130.712 MPa

Maximal Shear Stress τ S 21.907 MPa

Maximal Torsional

Stress τ 4607.995 MPa

Maximal Tension Stress σ T 0.090 MPa

Maximal Reduced Stress σ red 7981.282 MPa

Maximal Deflection f max 13.842 microm

Angle of Twist φ -12.01 deg

Preview

Shear Force

Shear Force, YZ Plane

Shear Force, XZ Plane

Bending Moment

Bending Moment, YZ Plane

Bending Moment, XZ Plane

Deflection Angle

Deflection Angle, YZ Plane

Deflection Angle, XZ Plane

Deflection

Deflection, YZ Plane

Deflection, XZ Plane

Bending Stress

Bending Stress, YZ Plane

Bending Stress, XZ Plane

Shear Stress

Shear Stress, YZ Plane

Shear Stress, XZ Plane

Torsional Stress

Tension Stress

Reduced Stress

Ideal Diameter

Calculation để tính toán cho trục.

Ở đây ta thực hiện các bước sau:

Trong mục Material ta kích và chọn vật liệu cho trục cần thiết kế, ở đây mình chọn vật liệu

là Cast Steel (thép đúc) sau khi chọn vật liệu ta có các thông số như: Modulus of Elasticity : E =

200000 (MPa); Modulus of Rigidity: G = 80000 (MPa); và Desnity: ρ = 7160 (Kg/m3)

Trong phần Loads & Supports (lực và gối đỡ) ta xác định giá trị và điểm đặt của lực và gối

đỡ Khi chọn Supports ta có 2 lựa chọn cho gối đõ là gối cố định và gối di động tùy theo yêu cầu bài toán ta có thể chọn Hai gối đỡ cách nhau là: 269mm

Trong phần Loads ta có các lựa chọn như:

Lực tập trung theo trục x là: 950N; 3115N,

Lực tập trung theo trục y là: 348N; 1234N;

Lực tập trung theo trục z là: 113N, 1006N

Mômen uốn là: 15182Nmm; 39636Nmm; mômen xoắn là: 122735 Nmm

Sau khi xác định xong các thông số về giá trị và điểm đặt của tất cả các thành phần lực ta chọn Calculate để tính toán và kiểm nghiệm trục Xác định được các thành phần lực tác dụng lên gối đỡ Chuyễn qua Tab Graphs để kiểm tra các biểu đồ lực và mômen tác dung lên trục Từ các biểu đồ ta có thể đánh giá được các đoạn trục có nguy cơ bị phá hủy cao nhất để thiết kế lại trục

Chọn Ideal Diameter để tham khảo đường kính trục lý tưởng.

Sơ đồ tác dụng lực và gối đỡ của trục I:

Kết quả sau khi thiết kế ta được trục I như sau:

Các thông số của trục I

Calculation

Material

Material Cast steel

Modulus of Elasticity E 200000 MPa

Modulus of Rigidity G 80000 MPa

n Y X

Si z e

Dire ctio n

Le ngt

h Y X Size

Dire ctio n

1 71 mm 348.000

N

348.

000 N

6.4

-24 mic ro m

257 4.27

-8 micr om

257 4.28

6 micr om

269.

86 deg

2.19 deg

270.

00 deg

6.4

-24 mic ro m

257 4.27

-8 micr om

257 4.28

6 micr om

269.

86 deg

2.19 deg

3 71 mm

113.

-000 N

6.4

-24 mic ro m

257 4.27

-8 micr om

257 4.28

6 micr om

269.

86 deg

2.19 deg

4 71 mm

1518 2.00

-0 N m

1518 2.00

0 N m

270.

00 deg

6.4

-24 mic ro m

257 4.27

-8 micr om

257 4.28

6 micr om

269.

86 deg

2.19 deg

5 71 mm

1227 35.00

0 N m

6.4

-24 mic ro m

257 4.27

-8 micr om

257 4.28

6 micr om

269.

86 deg

2.19 deg

0 N

8.1

-17 mic ro m

274 1.15

-6 micr om

274 1.16

8 micr om

269.

83 deg

2.61 deg

7 216mm

3963 6.00

0 N m

3963 6.00

0 N m

90.0

0 deg

8.1

-17 mic ro m

274 1.15

-6 micr om

274 1.16

8 micr om

269.

83 deg

2.61 deg

0 N

90.0

0 deg

8.1

-17 mic

274 1.15

-6

274 1.16

8 micr

269.

83 deg 2.61 deg

0 N

8.1

-17 mic ro m

274 1.15

-6 micr om

274 1.16

8 micr om

269.

83 deg

2.61 deg

10 216mm

1227 35.00

-0 N m

8.1

-17 mic ro m

274 1.15

-6 micr om

274 1.16

8 micr om

269.

83 deg

2.61 deg

Typ e

Deflection

Deflecti on Angle

Y X Size Direction ForceAxial Y X Size Direction

1 Free 9 mm 577.843 N 90076.952 N 90078.806 N 89.63 deg User

0.000 micro m

-0.000 micro m

0.000 micro m

180.0

0 deg 2.43 deg

2 Fixed 280.5 mm 1036.898 N

87911.9

-52 N

87918.0

67 N

270.68 deg

893.0

00 N

Use r

0.000 micro m

0.000 micro m

-0.000 micro m

189.2

2 deg

2.33 deg

Results

Length L 292.000 mm

Mass Mass 3.339 kg

Maximal Bending Stress σ B 3796.677 MPa

Maximal Shear Stress τ S 71.682 MPa

Maximal Torsional

Stress τ 6859.635 MPa

Maximal Tension Stress σ T 0.711 MPa

Maximal Reduced Stress σ red 12473.519 MPa

Maximal Deflection f max 4054.938 microm

Angle of Twist φ 26.78 deg

Preview

Shear Force

Shear Force, YZ Plane

Shear Force, XZ Plane

Bending Moment

Bending Moment, YZ Plane

Bending Moment, XZ Plane

Deflection Angle

Deflection Angle, YZ Plane

Deflection Angle, XZ Plane

Deflection

Deflection, YZ Plane

Deflection, XZ Plane

Bending Stress

Bending Stress, YZ Plane

Bending Stress, XZ Plane

Shear Stress

Shear Stress, YZ Plane

Shear Stress, XZ Plane

Torsional Stress

Tension Stress

Reduced Stress

Ideal Diameter

Calculation để tính toán cho trục.

Ở đây ta thực hiện các bước sau:

Trong mục Material ta kích và chọn vật liệu cho trục cần thiết kế, ở đây mình chọn vật liệu

là Cast Steel (thép đúc) sau khi chọn vật liệu ta có các thông số như: Modulus of Elasticity : E =

200000 (MPa); Modulus of Rigidity: G = 80000 (MPa); và Desnity: ρ = 7160 (Kg/m3)

Trong phần Loads & Supports (lực và gối đỡ) ta xác định giá trị và điểm đặt của lực và gối

đỡ Khi chọn Supports ta có 2 lựa chọn cho gối đõ là gối cố định và gối di động tùy theo yêu cầu bài toán ta có thể chọn Hai gối đỡ cách nhau là: 163mm

Trong phần Loads ta có các lựa chọn như:

Chọn Ideal Diameter để tham khảo đường kính trục lý tưởng.

Sơ đồ tác dụng lực và gối đỡ của trục I:

Kết quả sau khi thiết kế ta được trục I như sau:

Các thông số của trục III

Calculation

Material

Material Cast steel

Modulus of Elasticity E 200000 MPa

Modulus of Rigidity G 80000 MPa

Mode of reduced stress HMH

Torqu e

Deflection

Defl ectio n Angl e

Y X Size Directio

n Y X Size

Dire ctio

n YX

Si z e

Dire ctio n

Le ngt

h Y X Size

Dire ctio n

0 N

0.2

-46 mic ro m

261 56

2 mic rom

261 56

2 mic rom

90.0

5 deg

0.77 deg

0 N

90.0

0 deg

0.2

-46 mic ro m

261 56

2 mic rom

261 56

2 mic rom

90.0

5 deg

0.77 deg

3 37.5

mm

100 6.00

-0 N

0.2

-46 mic ro m

261 56

2 mic rom

261 56

2 mic rom

90.0

5 deg

0.77 deg

4 37.5

mm

1211 22.00

0 N m

1211 22.00

0 N m

90.0

0 deg

0.2

-46 mic ro m

261 56

2 mic rom

261 56

2 mic rom

90.0

5 deg

0.77 deg

5 37.5

mm

3606 56.00

0 N m

0.2

-46 mic ro m

261 56

2 mic rom

261 56

2 mic rom

90.0

5 deg

0.77 deg

6 185mm

3606 56.00

-0 N m

0.2

62 mic ro m

470 47

-0 mic rom

470 47

0 mic rom

270.

03 deg 0.38 deg

7 185mm 3730.00

0 N

373 0.00

0 N

90.0

0 deg

0.2

62 mic ro m

470 47

-0 mic rom

470 47

0 mic rom

270.

03 deg

0.38 deg

0.00

-0 micro m

0.00

0 micro m

0.00

0 micro m

-0 micro m

0.00

-0 micro m

0.00

0 micro m

Maximal Bending Stress σ B 3446.542 MPa

Maximal Shear Stress τ S 604.624 MPa

Maximal Torsional

Stress τ 28700.093 MPa

Maximal Tension Stress σ T 0.512 MPa

Maximal Reduced Stress σ red 49710.020 MPa

Maximal Deflection f max 603.066 microm

Angle of Twist φ 68.19 deg

Preview

Shear Force

Shear Force, YZ Plane

Shear Force, XZ Plane

Bending Moment

Bending Moment, YZ Plane

Bending Moment, XZ Plane

Deflection Angle

Deflection Angle, YZ Plane

Deflection Angle, XZ Plane

Deflection

Deflection, YZ Plane

Deflection, XZ Plane

Bending Stress

Bending Stress, YZ Plane

Bending Stress, XZ Plane

Shear Stress

Shear Stress, YZ Plane

Shear Stress, XZ Plane

Torsional Stress

Tension Stress

Reduced Stress

Ideal Diameter