CHƯƠNG II CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ DUNG SAI VÀ LẮP GHÉP 7 2 1 Khái niệm về kích thước, sai lệch giới hạn và dung sai 8 2 1 1 Kích thước 8 2 1 2 Sai lệch giới hạn 11 2 1 3 Dung sai 11 2 2 Khái niệm về l.
Trang 1CHƯƠNG II: CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ DUNG SAI VÀ LẮP GHÉP 2.1 Khái niệm về kích thước, sai lệch giới hạn và dung sai.
2.1.1 Kích thước
Dãy kích thước thẳng tiêu chuẩn
Để thống nhất hóa và tiêu chuẩn hóa kích thước của chi tiết và lắp ghép người
ta đã lập ra 4 dãy số ưu tiên kí hiệu là, Ra5, Ra10, Ra20, Ra40 (bảng 2.1)
Khi thiết kế chế tạo chi tiết và sản phẩm, các kích thước thẳng danh nghĩa của chúng được chọn theo giá trị của dãy số ưu tiên và phải ưu tiên chọn dãy có độ chia lớn nhất
Việc chọn kích thước danh nghĩa của chi tiết theo tiêu chuẩn nhằm giảm bớt số loại, kích cỡ, của các chi tiết và sản phẩm, do đó cũng giảm bớt được số loại, kích cỡ của các trang thiết bị công nghệ như dụng cụ cắt, dụng cụ đo chẳng hạn Số loại giảm thì sản lượng từng loại sẽ tăng, đó là điều kiện thuận lợi cho quá trình sản xuất đạt hiệu quả kinh tế cao
Kích thước danh nghĩa dN d N là kích thước xác định được bằng tính toán xuất phát từ chức năng của chi tiết,sau đó quy tròn (về phía lớn hơn) theo các giá trị của dãy kích thước thẳng tiêu chuẩn
Chẳng hạn khi tính toán theo sức bền vật liệu ta xác định được đường kính của chi tiết trục là: 24.732mm Theo các giá trị của dãy kích thước thẳng tiêu chuẩn ta quy tròn là 25mm Vậy kích thước danh nghĩa của chi tiết trục là dN = 25mm
Kích thước danh nghĩa được ghi trên bản vẽ và dùng là gốc để tính các sai lệch Kích thước danh nghĩa bề mặt lắp ghép là chung cho các chi tiết tham gia lắp ghép
Kích thước thực dth d th là kích thước nhận được từ kết quả đo với sai số cho phép
Ví dụ: khi đo kích thước chi tiết trục bằng panme có giá trị vạch chia 0,01mm, kết quả đo nhận được là 24,98mm, thì kích thước thực của chi tiết trục là: dth = 24,98mm d th=24,98 mm với sai số cho phép là ±0,01mm
Kích thước giới hạn để xác định phạm vi cho phép của sai số chế tạo kích thước người ta quy định hai kích thước giới hạn:
Kích thước giới hạn lớn nhất :dmax
Kích thước giới hạn lớn nhất :dmind min d th=24,98 mm
Kích thước của chi tiết chế tạo (kích thước thực) nằm trong phạm vi cho phép
ấy thì đạt yêu cầu Như vậy chi tiết có kích thước đạt yêu cầu khi kích thước thực của
nó thỏa mãn bất đẳng thức sau:
dmin < dth < dmax
Trang 2d min<d th<d max
Trang 3Bảng 2.1 Dãy kích thước thẳng tiêu chuẩn
Ra5
(R5)
Ra10
(R’10)
Ra20 (R’20)
Ra40 (R’40)
Ra5 (R5)
Ra10 (R’10)
Ra20 (R’20)
Ra40 (R’40)
Ra5 (R5)
Ra10 (R’10)
Ra20 (R’20)
Ra40 (R’40) 0,010 0,010
0,012
*
0,010 0,011
0,012*
* 0,014
0,012 0,013 0,014 0,015
0,100 0,100
0,120
*
0,100 0,110
0,120*
* 0,140
0,100 0,105 0,110 0,115 0,120 0,130 0,140 0,150
1,0 1,0
1,2*
1,0 1,1 1,2*
1,4
1,0 1,05 1,1 1,15 1,2 1,3 1,4 1,5 0,016 0,016
0,020
0,016 0,018 0,020 0,022
0,016 0,017 0,018 0,019 0,020 0,021 0,022 0,024
0,160 0,160
0,200
0,160 0,180 0,200 0,220
0,160 0,170 0,180 0,190 0,200 0,210 0,220 0,240
1,6 1,6
2,0
1,6 1,8 2,0 2,2
1,6 1,7 1,8 1,9 2,0 2,1 2,2 2,4 0,025 0,025
0,032
0,025 0,028 0,032 0,036
0,025 0,026 0,028 0,030 0,032 0,034 0,036 0,038
0,025 0,250
0,320
0,250 0,280 0,320 0,360
0,250 0,260 0,280 0,300 0,320 0,340 0,360 0,380
2,5 2,5
3,2
2,5 2,8 3,2 3,6
2,5 2,6 2,8 3,0 3,2 3,4 3,6 3,8 0,040 0,040
0,050
0,040 0,045 0,050 0,056
0,040 0,042 0,045 0,048 0,050 0,053 0,056 0,060
0,400 0,400
0,500
0,400 0,450 0,500 0,560
0,400 0,420 0,450 0,480 0,500 0,530 0,560 0,600
4,0 4,0
5,0
4,0 4,5 5,0 5,6
4,0 4,2 4,5 4,8 5,0 5,3 5,6 6,0 0,063 0,063
0,080
0,063 0,071 0,080 0,090
0,063 0,067 0,071 0,075 0,080 0,085 0,090 0,095
0,630 0,630
0,800
0,630 0,710 0,800 0,900
0,630 0,670 0,710 0,750 0,800 0,850 0,900 0,950
6,3 6,3
8,0
6,3 7,1 8,0 9,0
6,3 6,7 7,1 7,5 8,0 8,5 9,0 9,5 Ra5 Ra10 Ra20 Ra40 Ra5 Ra10 Ra20 Ra40 Ra5 Ra10 Ra20 Ra40
Trang 4(R5) (R’10) (R’20) (R’40) (R5) (R’10) (R’20) (R’40) (R5) (R’10) (R’20) (R’40)
10 10
12*
10 11 12**
14
10 10,5 11 11,5 12 13 14 15
100 100
125
100 110 125 140
100 105 110 120 125 130 140 150
1000 1000
1250
1000 1120 1250 1400
1000 1060 1120 1180 1250 1320 1400 1500
16 16
20
16 18 20 22
16 17 18 19 20 21 22 24
160 160
200
160 180 200 220
160 170 180 190 200 210 220 240
1600 1600
2000
1600 1800 2000 2200
1600 1700 1800 1900 2000 2100 2200 2300
25 25
32
25 28 32 36
25 26 28 30 32 34 36 38
250 250
320
250 280 320 360
250 260 280 300 320 340 360 380
2500 2500
3200
2500 2800 3200 3600
2500 2600 2800 3000 3200 3400 3600 3800
40 40
50
40 45 50 56
40 42 45 48 50 53 56 60
400 400
500
400 450 500 560
400 420 450 480 500 530 560 600
4000 4000
5000
4000 4500 5000 5600
4000 4250 4500 4750 5000 5300 5600 6000
63 63
80
63 71 80 90
63 67 71 75 80 85 90 95
630 630
800
630 710 800 900
630 670 710 750 800 850 900 950
6300 6300
8000
6300 7100 8000 9000
6300 6700 7100 7500 8000 8500 9000 9500
Trang 52.1.2 Sai lệch giới hạn
Sai lệch giới hạn là hiệu đại số giữa các kích thước giới hạn và kích thước danh nghĩa Hiệu đại số giữa kích thước giới hạn lớn nhất và kích thước giới hạn danh nghĩa
là sai lệch giới hạn trên kí hiệu là es đối với kích thước trục, ES đối với kích thước lỗ
es = dmax - dN
ES = Dmax - DN
ES=D max−D NHiệu đại số giữa kích thước giới hạn nhỏ nhất và kích thước danh nghĩa là sai lệch giới hạn dưới:
ei = dmin - dN với kích thước trục
EI = Dmin - DN EI =D min−D N với kích thước lỗ Sai lệch có thể có giá trị âm (khi kích thước giới hạn nhỏ hơn kích thước danh nghĩa) hoặc dương (khi kích thước giới hạn lớn hơn kích thước danh nghĩa) hoặc bằng không (khi chúng bằng kích thước danh nghĩa) Sai lệch giới hạn được ghi kí hiệu trên bản vẽ bên cạnh kích thước danh nghĩa và được tính theo milimet Trong bảng tiêu chuẩn dung sai thì tính theo micromet
2.1.3 Dung sai
Dung sai là hiệu số giữa kích thước giới hạn lớn nhất và nhỏ nhất hoặc là hiệu đại số giữa sai lệch trên và sai lệch dưới Dung sai kí hiệu T và được tính theo công thức sau:
Đối với kích thước trục: ITd = dmax - dmin hoặc ITd = es – ei
Đối với kích thước lỗ : ITD = Dmax - Dmin hoặc ITD = ES – EI
Dung sai luôn luôn có giá trị dương và biểu hiện phạm vi cho phép của sai số kích thước Giá trị dung sai càng nhỏ thì yêu cầu độ chính xác kích thước càng cao, ngược lại nếu càng lớn thì yêu cầu độ chính xác càng thấp Vậy dung sai đặc trưng cho
độ chính xác yêu cầu của kích thước hay còn gọi là độ chính xác thiết kế
2.2 Khái niệm về lắp ghép
Hai hay một số chi tiết phối hợp với nhau một cách cố định (đai ốc vặn bu lông) hoặc di dộng (như piston trong xilanh) thì tạo thành mối ghép Những bề mặt và kích thước mà dựa theo chúng các chi tiết phối hợp với nhau thì là bề mặt lắp ghép và kích thước lắp ghép
Trang 6Bề mặt lắp ghép thường là bề mặt bao và bị bao.
Ví dụ bề mặt lỗ(chi tiết hình 2.1) hoặc bề mặt rãnh(chi tiết 1 hình 2.2) là bề mặt bao
Bề mặt trục hoặc bề mặt con trượt là bề mặt bị bao (chi tiết 2 hình 2.1 và 2.2) Kích thước bề mặt bao được kí hiệu là D, bề mặt bị bao là d
Các mối ghép được sử dụng trong chế tạo máy có thể phân loại theo hình dạng
bề mặt lắp ghép
Lắp ghép bề mặt trơn, bề mặt lắp ghép là bề mặt trụ trơn
Lắp ghép phẳng, bề mặt lắp ghép là bề mặt phẳng (ví dụ lắp ghép then với rãnh trục và bạc, giữa vòng séc măng và rãnh piston v.v…)
Lắp ghép ren, bề mặt lắp ghép là bề mặt xoắn vít cá rạng profin tam giác, hình thang v.v
Lắp ghép truyền động bánh răng (hình trụ,côn, răng song) Bề mặt lắp ghép là
bề mặt tiếp xúc một chu kì của các bánh răng
Đặc tính của lắp ghép bề mặt trơn được xác định bởi hiệu số kích thước bề mặt bao và bị bao, nếu hiệu số đó có giá trị dương thì lắp ghép có độ hở, nếu hiệu số đó có giá trị âm thì lắp ghép có độ dôi Dựa vào đặc tính đó các lắp ghép được phân thành ba nhóm sau:
Nhóm lắp lỏng, trong nhóm lắp ghép này kích thước bề mặt bao luôn luôn lớn hơn kích thước bề mặt bị bao(hình 2.3) đảm bảo lắp ghép luôn có độ hở Độ hở lắp ghép – S được tính như sau:
S = D - d Ứng với các kích thước giới hạn ta có độ hở giới hạn:
Smax = Dmax – dmin Smin = Dmin - dmax
Độ hở trung bình: Sm =
Smax−smin
2
S m=S max−S min
2 Dung sai của độ hở hoặc dung sai lắp ghép là:
ITS = Smax – Smin = (Dmax – dmin) – (Dmin - dmax) =(Dmax – Dmin) + (dmax – dmin)
Trang 7ITS = ITD + ITd
Như vậy dung sai của lắp ghép bằng tổng dung sai kích thước bề mặt bao và bề mặt bi bao
Nhóm lắp chặt, trong nhóm lắp chặt kích thước bề mặt bị bao luôn lớn hơn bề mặt kích thước bề mặt bao có nghĩa là đảm bảo lắp ghép luôn luôn có độ dôi (hình 2.4), dộ dôi của lắp ghép (N) được tính như sau: N = d – D
Ứng với các kích thước giới hạn bề mặt bị bao và bề mặt bao, ta có độ dôi giới hạn:
Nmax = dmax – Dmin
Nmin = dmin - Dmax
N max=d max−D min
N TB=Nmax+Nmin
2
Dung sai của độ dôi:
ITN = Nmax - Nmin
ITN = ITD + ITd
T N=N max+N min T N=T D+T d
Nhóm lắp trung gian, trong nhóm lắp ghép này miền dung sai kích thước bề mặt bao bố trí xen lẫn miền dung sai kích thước bề mặt bị bao(hình 2.5)
Như vậy kích thước bề mặt bao có thể lớn hơn hoặc nhỏ hơn kích thước bề mặt
bị bao Nghĩa là lắp ghép có thể có độ dôi
Smax = Dmax – dmin
Nmax = dmax – Dmin
Dung sai của lắp ghép được tính như sau:
ITN,S = Nmax + Smax
Trang 8ITN,S = ITD + ITd
Nếu Nmax > Smax lắp ghép có dôi trung bình được tính theo công thức:
N m=Nmax−Smax
2 Nếu Smax > Nmax lắp ghép có hở trung bình được tính theo công thức:
S m=Smax−Nmax
2
2.3 Biểu diễn bằng sơ đồ phân bố miền dung sai của lắp ghép
Để đơn giản và thuận tiện người ta biểu diễn lắp ghép dưới dạng sơ đồ phân bố miền dung sai:
Dùng một đường thẳng nằm ngang biểu thị vị trí của kích thước danh nghĩa, tại
vị trí đó sai lệch của kích thước bằng không, nên còn gọi là đường không và trục tung
độ biểu thị giá trị sai lệch của kích thước theo micromet Sai lệch của kích thước được phân bố hai phía đối với kích thước danh nghĩa, sai lệch dương ở phía trên, sai lệch âm
ở phía dưới
Ví dụ: biểu diễn sơ đồ phân bố miền dung sai của lắp ghép bề mặt bơm trơn có kích thước danh nghĩa là 40mm
Sai lệch giới hạn của kích thước lỗ là:
ES = +25μmm
EI = 0
Sai lệch giới hạn của kích thước trục là:
es = -25µm
ei = - 50µm
sơ đồ phân bố miền dung sai của lắp ghép được biểu thị
trên hình 2.6
Miền dung sai kích thước lỗ và kích thước trục
được biểu thị bằng hình chữ nhật(phần gạch trên sơ đồ
hình 2.6)
Trang 9Tung độ của hình chữ nhật biểu thị giá trị dung sai kích thước Vị trí hai cạnh nằm ngang là vị trí các kích thước giới hạn hay các sai lệch giới hạn Nhìn sơ đồ phân
bố miền dung sai ta biết ngay giá trị của sai lệch giới hạn, kích thước giới hạn, dung sai và dễ dàng nhận biết đặc tính của lắp ghép như ví dụ trên ta nhận biết ngay là lắp ghép lỏng có độ giãn nở giới hạn là:
Smax = 75µm
Smin =25µm
CÂU HỎI ÔN TẬP CHƠNG II
Câu 1: Trình bày khái niệm về kích thước danh nghĩa, kích thước thực, kích thước giới
hạn và ký hiệu của nó?
Câu 2: Trình bày định nghĩa và công thức tính sai lệch và dung sai?
Câu 3: Trình bày các kiểu lắp ghép và các đặc trưng của các kiểu lắp ghép?
Câu 4: Trình bày cách xây dựng biểu đồ phân bố miền dung sai, cho ví dụ minh hoạ? Câu 5 : Vẽ biểu đồ phân bố miền dung sai của lắp ghép có d = D = 45mm, ES = 30m,
EI = 10m, es = -10m, ei = - 20m?