Đây là một môn học công nghệ cốt lõi trong lĩnh vực kỹ thuật cơ khí. Các kỹ sư cơ khí thường gặp nhiều cơ cấu khác nhau trong thực tế. Họ sẽ có thể phân tích, xác định và giải thích các cơ cấu và máy khác nhau trong công việc và cuộc sống hàng ngày. Trong việc bảo trì các loại máy khác nhau, một kỹ sư phải có kiến thức vững chắc về các nguyên tắc cơ bản của cơ cấu và máy. Môn học này đề cập đến các ứng dụng của các kiến thức nên tảng của cơ học kỹ thuật và độ bền của vật liệu vào thiết kế máy. Môn học này được thiết kế để giới thiệu cho sinh viên về các chi tiết máy khác nhau và mối quan hệ cơ học hoặc làm việc giữa các chi tiết máy tạo nên một cơ cấu. Các chi tiết máy được đề cập bao gồm chi tiết liên kết (mối ghép ren, mối ghép hàn), chi tiết truyền động (đai, xích, bánh răng, cam), chi tiết đỡ nối (vòng bi, trục và các bộ phận liên quan). Các thành phần máy được đề cập ở trên, được tính toán và thiết kế để lựa chọn các kích thước cho các chi tiết này. Môn học này giúp cho sinh viên có khả năng giải quyết các bài toán kỹ thuật về tính toán động học máy, trình tự thiết kế các chi tiết máy. Từ đó sinh viên sẽ vận dụng các kiến thức trong môn học để giải quyết các vấn đề về thiết kế máy khi thực hiện đồ án môn học, đồ án tốt nghiệp.
Trang 1Bộ môn: Cơ sở Thiết kế máy Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TPHCM
1
MỐI GHÉP REN
Chương 13:
I Khái niệm chung
II Tính bulông (Vít)
1.1 Cấu tạo, ưu và nhược điểm 1.2 Ren
1.3 Các chi tiết máy dùng trong mối ghép ren 2.1 Các dạng hỏng của bu lông và chỉ tiêu tính toán 2.2 Tính bu lông ghép lỏng chịu lực dọc trục bulông 2.3 Tính bu lông được xiết chặt, không có ngoại lực tác dụng
3.1 Tải trọng tác dụng trong mặt phẳng vuông góc với trục bulông
III Tính mối ghép nhóm bu lông
3.2 Tải trọng tác dụng trong mặt phẳng vuông góc với mặt phẳng ghép
-1.1 Cấu tạo, ưu và nhược điểm
I Khái niệm chung
+ Mối ghép ren là mối ghép tháo được.
+ Ghép bằng ren dùng nhiều trong ngành chế tạo máy
+ Mối ghép hình thành nhờ các chi tiết có ren ghép lại
với nhau: Bulông và đai ốc; vít,
Ưu điểm Cấu tạo đơn giản, dễ tháo lắp
Có khả năng tự hãm Cố định chi tiết máy ở bất kỳ vị trí nào
Giá thành thấp được tiêu chuẩn hóa
Nhược điểm Độ bền mỏi của mối ghép giảm Ứng suất tập trung tại chân ren
Trang 2Bộ môn: Cơ sở Thiết kế máy Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TPHCM
3
1.2 Ren
- Bước ren p
- Bước xoắn vít p z =Z.p
- Góc vít
p z
Loại ren theo chiều đường xoắn ốc
Loại ren theo bước lớn và bước nhỏ
-1.2 Ren Thông số hình học của Ren hình trụ
Vít Đai ốc Đường kính vòng ngoài (mm)
Đường kính vòng trong (mm)
Đường kính trung bình (mm)
Chú ý: với ren vuông thì = +
+ 2
Trang 3Bộ môn: Cơ sở Thiết kế máy Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TPHCM
5
Các chi tiết máy dùng trong mối ghép ren
+ Bulông
+ Vít cấy + Vít
+ Đai ốc + Vòng đệm
+ Bộ phận hãm
1.3 Các chi tiết máy dùng trong mối ghép ren
Đai ốc
Vòng đệm vênh
Bộ phận hãm
Vít cấy
Các chi tiết máy dùng trong mối ghép ren
Trang 4Bộ môn: Cơ sở Thiết kế máy Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TPHCM
7
Một số biện pháp phòng lỏng
-2.1 Tính bulông ghép lỏng chịu lực dọc trục
Móc cẩu
II Tính toán bulông (Vít)
=
4
≤
F - lực tác dụng dọc trục bulông, (N)
d 1 - đường kính trong của bulông, (mm) Ứng suất cho phép của vật liệu bulông, MPa.
- Ứng suất kéo do F gây ra (điều kiện bền) d
1
- Đường kính d 1 cần thiết của bulông được xác định ≥ 4
Trang 5Bộ môn: Cơ sở Thiết kế máy Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TPHCM
9
Ví dụ: Xác định đường kính d 1 của bulông để lắp một vòng chịu tải F = 20000
(N) như hình lắp khi không tải Vật liệu là thép CT3 có = 220 (MPa)
Biết = 0,6
HD giải:
-2.2 Tính bulông được xiết chặt không có ngoại lực tác dụng
II Tính toán bulông (Vít)
=
4
≤
V - lực xiết bulông, (N)
d 1 - đường kính trong của bulông, (mm)
- Ứng suất kéo do V gây ra
Ứng suất cho phép của vật liệu bu lông, MPa.
- Mô men trên ren được tính
2
là góc mà sát tương đương
= arct g( )
d 2 - đường kính trung bình, (mm)
Trang 6Bộ môn: Cơ sở Thiết kế máy Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TPHCM
= 2 30 ; = 0,2
và = 1,1
11
- Ứng suất xoắn do M r gây nên
16
= 8 tg +
Theo thuyết bền thứ 4
=
4
+ 3 8 tg +
1,3 4
≤
đ ≈ 1,3
≥ 4 ∗ 1,3 ∗
Đường kính trong bulông
-Ví dụ: Xác định đường kính d 1của bulông trong bộ căng vít có ren trái và phải
chịu tải F = 30000 (N) như hình lắp khi không tải Vật liệu là thép C35 có
= 300 (MPa) Biết hệ số an toàn = 2,5
HD giải:
Trang 7Bộ môn: Cơ sở Thiết kế máy Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TPHCM
13
2.3 Tính bulông chịu lực ngang
II Tính toán bulông (Vít)
Bulông lắp có khe hở
=
Ứng suất do lực kéo gây ra
= 1,3 4
≤
Đường kính trong bu lông ≥ 1,3.4. = 1,3.4 .
S 3
S 1
S 2
Bulông lắp không có khe hở
là hệ số ma sát
là lực xiết
-S 3
S 1
S 2
Bulông lắp không có khe hở
2.3 Tính bulông chịu lực ngang
II Tính toán bulông (Vít)
Tính bu lông theo độ bền cắt
= 4.
4
≤
Đường kính thân bu lông ≥ 4.
Tính bu lông theo độ bền dập
=
Trang 8Bộ môn: Cơ sở Thiết kế máy Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TPHCM
Tính các bu lông của khớp nối mặt bích như hình, truyền công suất P = 40 kW với
hai phương án: bu lông được lắp không có khe hởvà có khe hở Hệ số ma sát giữa hai đầu của
nửa khớp là f = 0,2 Hai mặt bích được nối nhau bằng 6 bu lông vật liệu thép C45 Biết
15
Ví dụ:
HD giải:
- Bu lông lắp không có khe hở:
Bu lông lắp có khe hở:
Trang 9Bộ môn: Cơ sở Thiết kế máy Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TPHCM
17
3.1 Tải trọng tác dụng trong mặt phẳng vuông góc với trục bulông
III Tính mối ghép nhóm bulông
+ Các giả thiết
Các chi tiết máy được ghép là khá cứng Các bulông trong mối ghép có cùng kích thước và độ cứng
Chịu lực F đi qua trọng tâm của mối ghép
=
- Chịu mô men M nằm trong mặt phẳng của tấm ghép
+ Mối ghép có khe hở
≥
=
=
Vậy lực xiết cần thiết đối với mỗi bu lông =
∑
là khoảng cách từ trọng tâm mối ghép đến tâm bu lông
số bu lông trong mối ghép
là hệ số ma sát
Trang 10Bộ môn: Cơ sở Thiết kế máy Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TPHCM
19
M
Trường hợp mối ghép có bu lông nằm cách đều trọng tâm nhóm bu lông
=
2
Khi các bu lông sắp xếp tùy ý
+ Mối ghép không có khe hở
Tải trọng tác dụng trực tiếp lên thân các bu lông Độ bền của bu lông và các tấm ghép được tính theo độ bền cắt và độ bền dập
=
∑
-3.1 Tải trọng tác dụng trong mặt phẳng vuông góc với trục bulông
Chịu lực F không đi qua trọng tâm của mối ghép
Dời lực F về tâm nhóm bu lông, ta có một lực F và một mô men T
Khi đó mối ghép xem như chịu tác dụng đồng thời tải trọng F đi qua trọng tâm mối ghép và mô men T
Xác định được lực F i và F Ti tác dụng lên bu
lông thứ i
Trang 11Bộ môn: Cơ sở Thiết kế máy Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TPHCM
21
=
Xác định được lực F i tác dụng lên bu lông thứ i
Xác định được lực F Ti tác dụng lên bu lông thứ i
=
∑
Tải trọng tác dụng lên bu lông 1:
Lực tác dụng lên bu lông 2:
Ví dụ
- Với mối ghép có khe hở:
=
Với mối ghép không có khe hở Tải trọng tác dụng lớn nhất tác dụng lên
thân bu lông Độ bền của bu lông và các tấm ghép được tính theo
độ bền cắt và độ bền dập
Trang 12Bộ môn: Cơ sở Thiết kế máy Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TPHCM
23
Một giá đỡ chịu tác dụng lực F= 2000 N, được giữ chặt với cột thép bằng
nhóm 3 bulong lắp có khe hở như hình Các kích thước a = 300 mm, L= 1000mm Hệ
số ma sát f = 0,15, hệ số an toàn k = 1,2; Vật liệu bulông làm bằng thép CT3 có ứng
suất kéo cho phép [ ]= 110 MPa Xác định đường kính d 1của và chọn bulong?
Ví dụ:
HD giải:
Trang 13Bộ môn: Cơ sở Thiết kế máy Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TPHCM
25
Một giá đỡ chịu tác dụng lực F= 3000 N, được giữ chặt với cột thép bằng
nhóm 3 bulong lắp có khe hở như hình Các kích thước a = 400 mm, L= 1000mm Hệ
số ma sát f = 0,2, hệ số an toàn k = 1,2; Vật liệu bulông làm bằng thép CT3 có ứng suất
kéo cho phép [ ]= 115 MPa Xác định đường kính d 1của và chọn bulong?
Ví dụ: