ĐỀ CƯƠNG ôn tập môn CHI TIẾT máy 2012 2013

ĐỀ CƯƠNG ÔN TẬP MÔN CHI TIẾT MÁY PHÂN LOẠI: Các chi tiết máy có công dụng chung: là các chi tiết máy được dùng phổ biến trong nhiều loại máy khác nhau với công dụng hoàn toàn giống nhau

ĐỀ CƯƠNG ÔN TẬP MÔN CHI TIẾT MÁY

PHÂN LOẠI: Các chi tiết máy có công dụng chung: là các chi tiết máy được dùng phổ biến trong nhiều loại máy khác nhau với công dụng hoàn toàn giống nhau nếu chúng cùng một loại.ví dụ như trục, bánh răng, bu long đai ốc…Các chi tiết máy có công dụng riêng: là các chi tiết máy chỉ được dùng trên một số máy nhất định Ví dụ như pit tong, trục khuỷu, cam…

Câu 2 Các yêu cầu , Các chỉ tiêu đánh giá Khả năng làm việc của CTM các chỉ tiêu tính toán chủ yếu ở các bộ truyền

CÁC YÊU CẦU:

Khả năng làm việc: Khả năng hoàn thành các chức năng đã định gồm các chỉ tiêu: Bền, cứng, bền mòn, chịu nhiệt, chịu dao động và tính ổnđịnh

Hiệu quả sử dụng: Năng suất, hiệu suất cao, ít tiêu tốn năng lượng, chính xác, chi phí thấp về thiết kế vận hành và sử dụng Kích thước và trọng lượng nhỏ gọn

Độ tin cậy cao: Là tính chất của máy, bộ phận máy và ctm đảm bảo cho chúng thực hiện được các chức năng đã định, đồng thời vẫn đảm bảo các chỉ tiêu về hiệu quả sử dụng trong suốt thời gian làm việc

An toàn trong sử dụng: Trong điều kiện làm việc bình thường không gây tai nạn cho người sử dụng và không làm hỏng các thiết bị và đối tượng khác xung quanh

Tính công nghệ và tính kinh tế: Chế tạo ra tốn ít công sức nhất giá thành thấp nhất

CÁC CHỈ TIÊU ĐÁNH GIÁ K/NĂNG LÀM VIỆC CỦA CTM

Độ bền : Khả năng tiếp nhận tải trọng mà không bị phá hỏng khi ctm làm việc

Độ cứng : Khả năng chống lại biến dạng hoặc thay dổi hình dáng hình học khi ctm chịu tải trọng

Độ bền mòn: Khả năng chống lại sự suy giảm chiều dày lớp bề mặt tiếp xúc của ctm

Độ chịu nhiệt: Khả năng làm việc bình thường của ctm trong một phạm

vi nhiệt độ nhất định

Độ chịu dao động: Khả năng làm việc bình thường của ctm trong điều kiện cụ thể nào đó mà không bị rung động quá mức cho phép

CHỈ TIÊU TÍNH TOÁN Ở CÁC BỘ TRUYỀN

Bộ truyền đai: Tính toán chủ yếu theo khả năng kéo Bộ truyền bánh răng: Tính răng theo bền tiếp xúc tránh tróc rỗ hạn chế mòn, dính răng và theo bền uốn tránh gãy răng Kiểm nghiệm quá tải

Bộ truyền Trục vít – Bánh vít: Tính toán bền tiếp xúc cho răng bánh vít, tính nhiệt, Kiểm nghiệm bền thân trục vít theo hệ số an toàn, Kiểm nghiệm độ bền uốn

Bộ truyền xích: Tính toán theo độ bền mòn cho bản lề của xích, Kiểm nghiệm quá tải tránh đứt cho những cho xích chịu tải lớn

Câu 3 Các đặc điểm trong tính toán ctm Minh hoạ

CÁC ĐẶC ĐIỂM TINH TOÁN

Vừa sử dụng công thức lý thuyết, vừa phải sử dụng các hệ số thực

nghiệm thông qua các đồ thị và hình vẽ và bảng biểu

Tính toán xác định kích thước của chi tiết máy thường tiến hành qua hai bước: tính thiết kế và tính kiểm nghiệm, trong đó bước tính kiểm nghiệm

sẽ quyết định lần cuối các thông số và kích thước cơ bản của chi tiết máy Trong tính toán số ẩn số thường nhiều hơn số phương trình Do đó,

thường phải căn cứ vào quan hệ giữa lực và biến dạng, căn cứ vào quan

hệ kết cấu hoặc kết hợp với vẽ hình để giải quyết

Có thể có nhiều giải pháp cho cùng một mục tiêu thiết kế nên cần phải chọn được phương án tối ưu Vấn đề này được giải quyết tốt khi sử dụng các phương trình tối ưu hóa và tự động hóa thiết kế chi tiết máy và thiết

bị cơ khí trên máy vi tính

Câu 4 Các khái niệm về tải trọng, ví dụ minh họa trong tính toán các

Tải trọng danh nghĩa Qdnlà tải trọng chọn thông số các tải trọng tác dụng lên máy trong chế độ làm việc thay đổi ổn định Nó dung làm đại diện cho chế độ tải tác dụng lên hoặc tải trọng tác dụng trong thời gian lâu nhất

Tải trọng tương đương Qtđ là tải trọng quy ước không đổi, có tác dụng tương đương với chế độ tải đã cho theo một chỉ tiêu nào đó Tải trọng tương đương được xác định từ tải trọng danh nghĩa thông qua hệ số tính toán

Tải trọng tính toán Qttlà tải trọng dung để tính toán xác định kích thước của chi tiết máy Trị số của nó phụ thuộc vào tải trọng tương đương và một số nhân tố như sự tập trung tải trọng, tải trọng động, điều kiện vận hành…

Câu 5.Chu trình ứng suất, thông số đặc trưng ,Phân loại , Khảo sát

các chu trình ứng suất ở một bộ truyền

Khái niệm: Là một vòng thay đổi ứng suất từ trị số ban đầu qua trị số

giới hạn khác rồi trở về giá trị ban đầu

3thông số: Biên độ ứng suất: a maxmin/2 ứng suất trung bình:

max min/2

m   hệ số tính chất chu trình r = max/min

phân loại

theo giá trị hệ số tính chất chu trình r:

khi r = -1 chu trình đối xứng

khi r = 0 chu trình mạch động dương, lúc này min 0

; khi r = chu

trình mạch động âm, lúc này max0

khi r < 0 và r  1 chu trình không đối xứng khác dấu; khi r > 0 chu trình

không đối xứng cùng dấu

Theo tính chất thay đổi của biên độ và ứng suất trung bình

chu trình ứng suất ổn định: khi cả ứng suất trung bình và biên độ ứng

suất đều không thay đổi theo thời gian chu trình ứng suất bất ổn định: khi

ứng suất trung bình, hoặc biên độ ứng suất, hoặc cả hai đều thay đổi theo

thời gian

Câu 6 Trình bày các biện pháp nâng cao sức bền mỏi của chi tiết

máy

Cơ sở của biện pháp:

Ảnh hưởng của hình dáng kết cấu: hình dáng kết cấu có ảnh hưởng lớn đến độ bền mỏi của chi tiết máy Dưới tác dụng của tải trọng, ở những chỗ có tiết diện thay đổi đột ngột có sự tập trung ứng suất làm cho ứng suất thực tế lớn hơn ứng suất danh nghĩa ảnh hưởng của kích thước tuyệt đối: kích thước tuyệt đối của chi tiết cằng tăng thì giới hạn mỏi càng tăng ảnh hưởng của công nghệ gia công bề mặt, lớp bề mặt của chi tiết máy sau khi gia công cắt gọt và gia công tăng bền có ảnh hưởng rất lớn đến giới hạn mỏi vì tại đó: có các yếu tố tập trung ứng suất như các mấp mô, các vết xước sau khi gia công cơ hoặc phát sinh trong quá trình sử dụng

có chứa những tinh thể bị phá hủy làm giảm sức bền ở vùng bề mặt, ứng suất chịu tải khi uốn, xoắn, tiếp xúc đều lớn hơn ở lớp bên trong là nơi chịu ảnh hưởng trực tiếp từ môi trường ảnh hưởng của trạng thái ứng suất

các biện pháp cụ thể: Biện pháp kết cấu: Bố trí các chỗ gây tập trung ứng suất ở xa các phần chịu ứng suất cao của chi tiết máy nếu có thể được Tại chỗ lượn chuyển tiếp giữa các bậc của chi tiết máy, cần tạo hình dạng hợp lý như thay chỗ lượn sắc cạnh bằng các chỗ lượn tròn có bán kính lớn nhất có thể, chỗ lượn có cung e líp

Dùng rãnh để giảm tập trung ứng suất Khi có rãnh then bằng nên dung rãnh then chế tạo bằng dao phay đĩa

Dùng then hoa răng thân khai thay cho then hoa răng chữ nhật Đối với mối ghép bằng độ dôi phải vát mép mayơ hoặc tăng độ mềm của mayơ để

áp suất giữa trục và mayơ giảm xuống, dẫn đến ứng suất trong mối ghép phân bố đều hơn

Các biện pháp công nghệ: Dùng các biện pháp nhiệt luyện và hóa nhiệt luyện như tôi bề mặt, thấm than Dùng biện pháp biến cứng nguội như lăn nén, phun bi Dùng các biện pháp gia công tinh bề mặt như đánh bóng, mài nghiền…để giảm độ nhám bề mặt

Câu 7 Độ bền, Phương pháp tính toán , ví dụ

Khái niệm

Độ bền là khả năng tiếp nhận tải trọng của chi tiết máy mà không bị phá hủy( không bị biến dạng dư quá mức cho phép hoặc không bị phá hủy)

Phân biệt :

Độ bền tĩnh là độ bền của chi tiết máy khi chịu ứng suất không thay đổi

Độ bền mỏi là độ bền của chi tiết khi chịu ứng suất thay đổi

Độ bền bề mặt là độ bền của chi tiết cần để tránh phá hỏng bề mặt làm việc

Độ bền thể tích là độ bền của chi tiết cần để tránh biến dạng dư lớn hoặc gãy hỏng

Phương pháp tính toán:

Phương pháp tính độ bền thông dụng nhất hiện nay được tiến hành theo cách so sánh ứng suất sinh ra khi chịu tải với ứng suất cho phép [] ,

  Điều kiện bền được viết như sau :   hoặc    Với    lim/ 2

hoặc    lim/ 2 Đối với các chi tiết máy chịu tải trọng không đổi Tính

toán theo điều kiện bền của môn học sức bền vật liệu và lý thuyết đàn

hồi Ví dụ tính độ bền của thanh chịu kéo một lực F

Đối với chi tiết máy chịu tải trọng thay đổi

Câu 8 Dạng hỏng tróc rỗ bề mặt vì mỏi? Liên hệ với bộ truyền bánh

răng để giải thích tại sao tróc rỗ lại xảy ra ở chân răng bánh răng lớn

trước

Tróc rỗ :Là dạng hỏng bề mặt chủ yếu ở những bộ truyền bôi trơn tốt

tróc là do tác dụng lâu dài của ứng suất tiếp xúc thay đổi theo chu kỳ

Tróc thường bắt đầu ở vùng gần tâm ăn khớp(về phía chân răng) vì tại

đây ứng suất tiếp xúcH lớn nhất do thường chỉ có một đôi ăn khớp do

chiều các vết nứt như hình vẽ nên tróc chỉ xảy ra ở phần chân răng, vì tại

phần này khi ăn khớp miệng vết nứt đi vào tiếp xúc trước dầu bị nén lại

và làm cho các vết nứt phát triển, gây ra hiện tượng tróc Tróc có hai

dạng: Tróc nhất thời là tróc chỉ xuất hiện trong thời gian ngắn rồi dừng

lại thường chỉ xảy ra ở các bộ truyền có độ rắn thấp Tróc lan: vết tróc

luôn luôn phát triển, lan khắp bề mặt chân răng, dẫn đến hỏng toàn bộ bề

mặt chân răng Tróc làm mặt răng mất nhẵn, dạng răng bị méo mó, tải

trọng động tăng, khó hình thành mảng dầu bôi trơn khiến răng bị mòn và

xước nhanh, bộ truyền nóng, rung và ồn Để tránh tróc rỗ cần tính răng

theo độ bền tiếp xúc Có thể nâng cao sức bền tiếp xúc bằng cách: tăng độ

rắn mặt răng bằng nhiệt luyện, tăng góc ăn khớp  bằng dịch chỉnh góc, nâng cao độ chính xác chế tạo và độ nhẵn bề mặt răng

Câu 9 Trình bày khái niệm về độ cứng? Cách tính độ cứng và các biện pháp nâng cao độ cứng?

Cách tính độ cứng:

Độ cứng thể tích :Khi chịu kéo(nén): l l Khi chịu xoắn :

 

  Khi chịu uốn : f f ;   

Cách xác định trị số của chuyển vị khi kéo nén l, độ võng f và góc xoay  khi uốn, góc xoắn  khi chịu xoắn theo công thức sức bền vật liệu

Độ cứng tiếp xúc:Biến dạng tiếp xúc của các vật thể nhẵn, đồng nhất, tiếp xúc ban đầu theo điểm hoặc đường tính theo lý thuyết Héc và

Bêliaép Biến dạng tiếp xúc của các vật thể có diện tích tiếp xúc lớn được xác định bằng thí nghiệm

Các biện pháp nâng cao độ cứng:

Đối với độ cứng thể tích: Giảm chiều dài chịu kéo(nén), chịu xoắn, chịu uốn(rút ngắn khoảng cách gối; thêm gối tựa; tránh dung dầm công xôn) Tăng tiết diện khi chịu kéo(nén), tăng mô men quán tính tiết diện khi chịu uốn, xoắn Dùng vật liệu có môdul đàn hồi lớn

Đối với độ cứng tiếp xúc: Tăng diện tích bề mặt tiếp xúc đến mức cần thiết Dùng vật liệu có môdul đàn hồi lớn

Câu 10 Khái niệm về độ bền mòn, tác hại ,Diễn biến quá trình mòn, cách tính mòn và các biện pháp hạn chế mài mòn? Liên hệ cách tính mòn trong một bộ truyền đã học?

Khái niệm độ bền mòn

Khả năng chống lại sự suy giảm chiều dày lớp bề mặt tiếp xúc của chi tiết máy Mòn là kết quả tác dụng của ứng suất tiếp xúc hoặc áp suất khi các bề mặt tiếp xúc trượt tương đối với nhau trong điều kiện không có bôi trơn ma sát ướt

Tác hại của mòn

Làm giảm độ chính xác của máy, đặc biệt là dụng cụ đo Giảm hiệu xuất của máy, đặc biệt là các thiết bị động lực với hệ thống pít tong xi lanh Giảm độ bền do chất lượng lớp bề mặt mất hiệu lực Làm tăng khe

hở của các liên kết động, dẫn tới tải trọng động tăng và gây ồn Mòn nhiều có thể làm mất hoàn toàn khả năng làm việc của chi tiết máy

Phương pháp tính

Xuất phát từ điều kiện bảo đảm chế độ bôi trơn ma sát ướt Trường hợp không thể tạo thành bôi trơn ma sát ướt thì phải tính toán để giới hạn áp suất(hoặc ứng suất tiếp xúc) giữa hai bề mặt tiếp xúc đảm bảo cho chi tiết máy có đủ tuổi thọ

Biện pháp giảm mài mòn

Chọn vật liệu và phối hợp vật liệu các bề mặt đối tiếp hợp lý để giảm

ma sát, thoát nhiệt và chống dính tốt Chọn chế độ công nghệ gia công hợp lý, thay đổi cơ tính bề mặt như nhiệt luyện, phun phủ tăng bền, mạ Vận hành máy đúng chế độ, bôi trơn và che kín tốt

Ví dụ (tự làm)

Câu 11 Trình bày về độ chịu nhiệt của CTM: Khái niệm, tác hại của nhiệt độ, cách tính và các biện pháp hạn chế nhiệt độ? Liên hệ cách tính nhiệt trong một bộ truyền đã học?

Khái niệm độ chịu nhiệt

Khả năng làm việc bình thường của nó trong phạm vi nhiệt độ cần thiết

Tác hại của nhiệt

Làm giảm khả năng tải của chi tiết máy, Làm giảm độ nhớt của dầu bôi trơn, tăng độ mòn và dễ gây dính, Biến dạng nhiệt gây ra cong vênh

và làm giảm khe hở giữa các chi tiết ghép, Làm sai lệch độ chính xác của máy và dụng cụ đo

Phương pháp tính toán về nhiệt

Tính toán nhiệt thường kiểm nghiệm theo điều kiện nhiệt độ trung bình ổn định t tb0 của máy hoặc chi tiết máy không vượt quá trị số cho phép  o

Liên hệ với bộ truyền cụ thể (tự làm)

Câu 12 Trình bày ý nghĩa và các yêu cầu của việc chọn vật liệu trong chế tạo máy? Nêu các nguyên tắc sử dụng vật liệu? Liên hệ với việc chọn vật liệu cho các bộ truyền?

Ý nghĩa

Chọn vật liệu là một công việc quan trọng, bởi vì chất lượng của chi tiết máy nói riêng và của máy nói chung phụ thuộc phần lớn vào việc chọn vật liệu có hợp lý hay không

Yêu cầu đối với vật liệu

Thỏa mãn các chỉ tiêu chủ yếu về khả năng làm việc của chi tiết máy như độ bền, độ cứng, độ bền mòn…Đảm bảo các yêu cầu về khối lượng

và kích thước của chi tiết máy,Đảm bảo các yêu cầu liên quan đến điều kiện sử dụng như tính chống ăn mòn, giảm ma sát ,Có tính công nghệ thích hợp với hình dáng và phương pháp gia công chi tiết máy,Rẻ và dễ cung ứng

Nguyên tắc sử dụng vật liệu

Nguyên tắc so sánh một số phương án để chọn: chỉ trên cơ sở tiến hành so sánh một số phương án, ta mới có thể chọn vật liệu một cách hợp lý.Nguyên tắc chất lượng cục bộ : chọn chất lượng tương ứng cho từng bộ phận, tránh sử dụng vật liệu quý hiếm tràn lan.Nguyên tắc hạn chế số chủng loại vật liệu: vì số chủng loại vật liệu càng nhiều thì việc cung cấp, bảo quản, thay thế càng phức tạp

Liên hệ chọn bộ truyền cụ thể( tự làm)

Câu 13 Trình bày về ứng suất tiếp xúc? Phân biệt các dạng tiếp xúc

và cách tính? Liên hệ trong tính toán các bộ truyền cụ thể và giải thích?

Khái niệm và phân loại

ứng suất tiếp xúc: là ứng suất sinh ra trên bề mặt tiếp xúc chung khi các chi tiết máy trực tiếp tiếp xúc nhau và có tác dụng tương hỗ đối với nhau Có hai loại tiếp xúc trên diện tích rộng và tiếp xúc trên diện tích hẹp

ứng suất dập:khi vật thể tiếp xúc với nhau trên diện tích tương đối rộng, ứng suất sinh ra vuông góc với bề mặt tiếp xúc và được gọi là ứng suất dập hay áp suất

Các giả thiết của Héc: Khi hai vật thể tiếp xúc nhau trên một diện tích rất nhỏ: khi mới bắt đầu tiếp xúc là đường hay gọi là tiếp xúc đường hoặc khi mới bắt đầu là điểm hay gọi là ứng suất điểm giá trị lớn nhất của ứng suất nén này được gọi là ứng suất tiếp xúc, kí hiệu làH và được xác định theo lý thuyết của Héc Các điều kiện để sử dụng công thức Héc: Vật liệu đồng chất và đẳng hướng; Vật liệu làm việc trong vùng giới hạn đàn hồi, biến dạng tuân theo định luật Húc, Diện tích tiếp xúc nhỏ so với bề mặt vật thể;Lực tác dụng có phương pháp tuyến chung của hai bề mặt tiếp xúc; Cách tính ứng suất tiếp xúc

Trường hợp tiếp xúc đường

q Z

2 1

1 1

Với E1,E2 và 1, 2 là mô dul đàn hồi và hệ số Poat xông của vật liệu hình trụ 1 và 2 (MPa), là bán kính cong tương đương

Trường hợp tiếp xúc điểm

388 , 0

Dạng hỏng vì mỏi

Khi chi tiết máy làm việc với ứng suất thay đổi đạt tới số chu kỳ đủ lớn, nó có thể bị phá hỏng một cách đột ngột, ngay cả khi ứng suất sinh ra trong nó còn nhỏ hơn rất nhiều so với giới hạn bền tĩnh của vật liệu

Đường cong mỏi

Các nghiên cứu cho thấy giữa ứng suất phá hỏng chi tiết máy với số chu kỳ lặp lại tương ứng của ứng suất có quan hệ xác định

Đồ thị đường cong mỏi gồm hai phần:

Phần đường cong có phương trình: m N const



 Trong đó,  là ứng suất phá hỏng(giới hạn mỏi ngắn) của chi tiết máy; m là bậc của đường cong mỏi; N là số chu kỳ ứng suất ứng với  Phần đường thẳng: khi  giảm đến trị số r thì có thể tăng N khá lớn mà mẫu thử vẫn không bị hỏng vì mỏi quan hệ này tương ứng với phần đường thẳng song song với trục hoành đi qua điểm (r,N0) và được biểu diễn bằng phương trình:

Ý nghĩa (tự làm)

Câu 15 Trình bày các nhân tố ảnh hưởng đến giới hạn mỏi Từ đồ thị ứng suất giới hạn hãy giải thích rõ ảnh hưởng của trạng thái ứng suất tới giới hạn mỏi? (4 điểm)

Các nhân tố ảnh hưởng đến giới hạn mỏi:

Ảnh hưởng của hình dáng kết cấu: hình dáng kết cấu có ảnh hưởng lớn đến độ bền mỏi của chi tiết máy Dưới tác dụng của tải trọng, ở những chỗ có tiết diện thay đổi đột ngột(như vai trục, rãnh then, lỗ khoan…) có

sự tập trung ứng suất làm cho ứng suất thực tế lớn hơn ứng suất danh nghĩa Ảnh hưởng của kích thước tuyết đối kích thước tuyệt đối của chi tiết máy càng tăng thì giới hạn mỏi càng giảm nguyên nhân là do khi kích thước tăng lên thì sự không đồng đều về cơ tính vật liệu tăng lên, chi tiết máy có them nhiều khuyết tật Ảnh hưởng của công nghệ gia công bề mặt lớp bề mặt của chi tiết máy sau khi gia công cắt gọt và gia công tăng bền có ảnh hưởng rất lớn đến giới hạn mỏi Ảnh hưởng của trạng thái ứng suất: biên độ ứng suất là thành phần chủ yếu gây nên phá hủy mỏi tuy nhiên thực nghiệm cho thấy trị số của ứng suất trung bình cũng ảnh

hưởng đến độ bền mỏi của chi tiết máy

Miền nằm giữa hai nhánh AB và CD là những trị số ứng suất không

làm hỏng chi tiết Từ đồ thị ta thấy, khi ứng suất trung bình m 0 , m

càng lớn thì giới hạn biên độ ứng suất acàng nhỏ, tức là khi mtăng thì

a

 tuy nhỏ cũng có thể gây nên phá hủy mỏi khi ứng suất trung bình

m

 =0, giới hạn của biên độ ứng suất bằng giới hạn bền mỏi ở chu kỳ đối

xứng 1 khi ứng suất trung bình m<0, a cao hơn giới hạn bền mỏi

trong chu kỳ đối xứng  1

C

D B

Câu 16 Trình bày cách tính độ bền trong các trường hợp sau: ứng

suất không đổi, thay đổi ổn định và bất ổn định? (4 điểm)

Trường hợp ứng suất không đổi

Tính toán theo điều kiện bền

 

  hoặc   

Trường hợp ứng suất thay đổi ổn định:Tính toán theo điều kiện

bềnNếu chi tiết máy làm việc ở chế độ dài hạn, tức khi số chu kỳ chịu tải

N lớn hơn hoặc bằng số chu kỳ cơ sở N0, ứng suất giới hạn lấy theo giới

hạn mỏi dài hạn:   Nếu chi tiết máy làm việc ở chế độ ngắn hạn,

tức N<N0 ; .N m.N0

r m

r rN

Trường hợp ứng suất thay đổi bất ổn định:

PHẦN II- TRUYỀN ĐỘNG CƠ KHÍ Câu 17: Nêu vai trò và các thông số cơ bản của các bộ truyền trong các thiết bị và dây chuyền công nghệ? (3 điểm)

Vai trò của các bộ truyền

Trong các thiết bị và dây truyền công nghệ có thể sử dụng nhiều loại

bộ truyền động khác nhau: truyền động cơ khí, truyền động điện, truyền động thủy lực và truyền động khí ép Sở dĩ cần sử dụng các truyền động

để nối động cơ với các bộ phận công tác vì: Tốc độ cần thiết của các bộ phận nói chung khác với tốc độ của động cơ tiêu chuẩn nếu chế tạo động

cơ có tốc độ thấp hơn, mô men lớn thì kích thước lớn, giá thành đắt Nhiều khi cần truyền động từ một động cơ đến nhiều cơ cấu làm việc với các tốc độ khác nhau Động cơ chuyển động quay đều nhưng bộ phận công tác cần chuyển động tịnh tiến hoặc chuyển động với một tốc độ thay đổi theo một quy luật nào đó Vì điều kiện sử dụng, an toàn lao động hoặc

vì khuông khổ kích thước của máy nhiều khi không thể nối trực tiếp động

cơ với bộ phận công tác của máy

Các thông số cơ bản của bộ truyền:

Công suất trục dẫn P1, trục bị dẫn P2, Hiệu suất của bộ

Tỷ số truyền u= n2/n1(quy ước u chỉ nhận giá trị dương và không xét tới chiều quay), Mô men xoắn T(N.mm)

i

i i

Khái niệm

Truyền động đai thực hiện việc truyền động và công suất giữa các trục nhờ ma sát sinh ra trên bề mặt tiếp xúc giữa các dây đai với bánh đai

Các thông số cơ bản

Đường kính bánh đai d1, d2 D1, d2 là đường kính tính toán Với đai dẹt là đường kính ngoài cùng của bánh đai; với đai thang , đai lược là đường kính vòng tròn qua lớp trung hòa của đai.d1, d2 đã được tiêu chuẩn hóa.d1,

d2 không nên lấy quá nhỏ để tránh cho đai không bị ứng suất uốn lớn khi đai chạy vòng qua bánh đai, cũng không lên lấy quá lớn để tránh cồng kềnh Góc ôm: Góc ôm là góc ở tâm bánh đai choán cung tiếp xúc giữa bánh đai và dây đai Ký hiệu 1,2 Nếu 1 nhỏ sẽ ảnh hưởng xấu đến khả năng kéo của đai, do đó đối với đai dẹt 1cần thỏa mãn điều kiện

1

 ≥150o với đai thang 1 chỉ cần thỏa mãn điều kiện 1≥120o(do tác dụng của chêm đai với rãnh bánh đai) Chiều dài đai L(tính qua lớp trung hòa của dây đai) Khoảng cách trục a, là khoảng cách giữa tâm bánh đai dẫn và bánh bị dẫn, mm

Nhận xét:

Góc ôm tăng thì khả năng tải của bộ truyền tăng lên Vì vậy ta phải dùng bánh căng đai để tăng góc ôm

Câu 19: So sánh về kết cấu và phạm vi sử dụng của các loại đai? Tại sao không nên sử dụng đai thang làm việc ở vận tốc cao? (3 điểm)

So sánh kết cấu và phạm vi sử dụng của các loại đai

Đai dẹt, hay còn gọi là đai phẳng Tiết diện đai là hình chữ nhật hẹp, bánh đai hình trụ tròn, đường sinh thẳng hoặc hình tang trống, bề mặt làm việc là mặt rộng của đai Thường dùng trong trường hợp vận tốc tương đối lớn (so với đai thang) Đai thang, tiết diện đai hình thang, bánh đai co rãnh hình thang, thường dùng nhiều dây đai trong một bộ truyền Hình dạng và tiết diện đai thang được tiêu chuẩn hóa Đai thang được chế tạo thành vòng kín, chiều dài đai cũng được tiêu chuẩn hóa Sử dụng đai hình thang cho phép ta tăng khả năng tải của bộ truyền đai nhờ vào tăng hệ số

ma sát giữa đai và bánh đai Mặt làm việc của đai là hai mặt bên, ép vào rãnh cũng có tiết diện hình thang của bánh đai Đai thang làm việc ổn định và êm hơn so với đai dẹt Đai lược là trường hợp đặc biệt của bộ truyền đai thang Các đai được làm liền nhau như răng lược Mỗi răng làm việc như một đai thang Đai lược kết hợp được tính liền khối , dễ uốn của đai dẹt, với khả năng tải lớn của đai thang vì vậy loại đai này có khả năng tải cao, đường kính bánh đai nhỏ, tỷ số truyền lớn Đai răng là một dạng biến thể của bộ truyền đai Dây đai có hình dạng gần giống như thanh răng, bánh đai có răng gần giống như bánh răng Bộ truyền đai răng làm việc theo nguyên tắc ăn khớp là chính, ma sát là phụ, lực câng trên đai khá nhỏ Truyền động đai răng kết hợp được các ưu điểm của bộ truyền động đai và truyền động xích do đó khả năng tải lớn,làm việc ít trượt, tỷ số truyền lớn, mặt khác ít ồn hơn truyền động xích và không đòi hỏi bôi trơn, thông số quan trọng nhất của đai răng là mô đun

Phạm vi sử dụng:

Do thích hợp với tốc độ cao nên thường lắp ở đầu vào hộp giảm

tốc.Thường dùng khi cần truyền động trên khoảng cách trục lớn, công suất truyền dẫn không quá 40÷50kw, vận tốc vòng V=5÷30 m/s

Câu 20: Trình bày về lực tác dụng trên các nhánh đai khi làm việc và khi chưa làm việc? (3 điểm)

Khi chưa làm việc, dây đai được kéo căng bởi lực ban đầu F0 Khi chịu tải trọng T1 trên trục 1 và T2 trên trục 2, xuất hiện lực vòng Ft làm một nhánh đai căng them và một bánh bớt đi Lúc này lực căng trên nhánh đai căng: Fc = F0+Ft/2, Lực căng trên nhánh không căng: Fkh= F0- Ft/2 Khi các bánh đai quay, dây đai bị ly tâm tách xa khỏi bánh đai Trên các nhánh đai chịu them lực căng Fv= qmV2 , với qm là khối lượng của 1met đai Lực Fv còn có tác hại làm giảm lực ma sát giữa dây đai và các bánh đai Lúc này trên nhánh đai căng có lực Fc= F0 + Ft/2 +Fv trên nhánh đai không căng có lực Fkh= F0- Ft/2+Fv Lực tác dụng lên trục và ổ mang bộ truyền đai là lực hướng tâm Fr có phương vuông góc với đường trục bánh đai có chiều kéo hai bánh đai lại gần nhau Giá trị của Fr được tính như sau: Fr=2F0cos( / 2)

Câu 21: Vẽ và giải thích biểu đồ phân bố ứng suất trong dây đai khi

bộ truyền làm việc? Cho nhận xét?

Ứng suất căng ban đầu do F0 gây ra:

A

F0

0 

 với A là diện tích tiết diện

đai ứng suất trên nhánh căng

2

2

0

0 1 1

t t

A

F F A

t t

A

F F A

Khả năng kéo, đường cong trượt và đường cong hiệu suất:

Khả năng kéo của bộ truyền đai được đặc trưng bởi lực vòng Ft hoặc

mô men xoắn cần truyền T1, nó phụ thuộc vào lực căng ban đầu F0 và ma sát giữa đai và bánh đaiKhả năng làn việc của bộ truyền đai đặc trưng bởi đường cong trượt và hiệu suất Các đường cong trên thu được tử kết quả thực nghiệm đối với các loại và vật liệu đai khác nhau Trên trục tung là

hệ số trượt tương đối (%)và hiệu suất  Trên trục hoành là tải trọng

đặc trưng bởi hệ số kéo

Đường biểu diến quan hệ giữa  và φ gọi là đường cong trượt Khi 0 ≤

φ ≤ φ0 với φ0 là hệ số kéo tới hạn, thì đường cong trượt gần như là đoạn thẳng Ở giai đoạn này, nếu tăng Ft thì hệ số trượt tăng theo tỷ lệ bậc nhất tức là trong bộ truyền chỉ xảy ra hiện tượng trượt đàn hồi Hiệu suất bộ truyền tăng lên và đạt giá trị lớn nhất khi φ=φ0 Nếu tăng Ft để φ>φ0, đai

sẽ trượt trơn từng phần hệ số  tăng càng nhanh, hiệu suất bộ truyền giảm xuống nhanh Nếu φ≥φmax thì hiện tượng trượt trơn hoàn toàn

Chỉ tiêu tính toán

Qua nghiên cứu đường cong trượt- hiệu suất, có thể thấy rằng khi φ>φ0 xảy ra hiện tượng trượt trơn, tải trọng cần truyền vượt quá khả năng kéo của bộ truyền đai, đai mất khả năng làm việc Vì vậy tính toán đai theo khả năng kéo là chỉ tiêu tính toán chủ yếu của bộ truyền đai Điều kiện thỏa mãn chỉ tiêu này là: 0

Câu 23: Trình bày về dịch chỉnh bánh răng và hệ số dịch chỉnh ? Nêu các phương pháp dịch chỉnh bánh răng và của bộ truyền? (3 điểm)

Cách dịch chỉnh

Dịch chỉnh thực hiện bằng cách thay đổi vị trí của dao cắt răng Dịch chỉnh dương khi đưa dụng cụ cắt ra xa tâm bánh răng và dịch âm khi về gần Khi dịch chỉnh dương thì chiều dày đáy răng tăng lên và độ bền uốn của răng sẽ tăng Đường kính vòng đỉnh da sẽ tăng, bán kính cong sẽ tăng

và dẫn đến tăng độ bền tiếp xúc Khi dịch âm thì xảy ra các hiện tượng ngược lại Khi cắt bánh răng không dịch chỉnh: đường trung bình của dao thanh răng tiếp xúc với đường chia Khi cắt bánh răng dịch chỉnh dương: dao lùi xa tâm phôi, x>0, đường trung bình của dao thanh răng không cắt đường chia Khoảng cách giữa đường trung bình và đường chia là xm, m

là mô dun, x gọi là hệ số dịnh chỉnh Dịch chỉnh dương làm tăng chiều dày chân răng và góc ăn khớp, do đó làm tăng sức bền uốn và sức bền tiếp xúc song làm nhọn răng và giảm hệ số trùng khớp, vì thế không nên chọn x quá lớn Trường hợp bánh răng dịch chỉnh âm: khi dao tiến gần tâm phôi, x<0(đường trung bình cắt đường chia) Dịch chỉnh âm làm dạng răng thay đổi ngược lại Với một cặp bánh răng Cặp bánh răng tiêu chuẩn: khi x1=x2=0 Cặp bánh răng dịch chỉnh đều, khi x1=-x2 Khi này bánh răng nhỏ dịch chỉnh dương x1>0, bánh răng lớn dịch chỉnh âm x2<0 Khi dịch chỉnh đều, khoảng cách trục và góc ăn khớp  đều không đổi Thực hiện dịch chỉnh đều khi tỷ số truyền lớn, đảm bảo độ bền uốn đều giữa các răng Cặp bánh răng dịch chỉnh góc: khi xt=x1+x20 Thường

xt>0 và x1>0, x2>0 Khi dịch chỉnh góc, khoảng cách trục và góc ăn khớp thay đổi(tăng lên: aw>a, w> )

Nhận xét

Về nguyên lý bánh răng dịch chỉnh được thực hiện bằng cách dùng đoạn thân khai khác của cùng một vòng cơ sở làm cạnh răng (có nghĩa là phải thay đổi vị trí của dao khi cắt bánh răng) Dịch chỉnh răng có các công dụng sau:Khắc phục hiện tượng cắt chân răng khi z<zmin.Tăng độ bền uốn của răng do khi dịch chỉnh sẽ tăng chiều dày chân răng Tăng độ bền tiếp xúc do tăng bán kính cong tại tâm ăn khớp khi dịch chỉnh Nhằm mục đích đảm bảo khoảng cách trục cho trước

Dịch chỉnh dương làm nhọn đầu răng làm giảm hệ số trùng khớp và đó là

lý do không nên chọn hệ số dịch chỉnh quá lớn

Câu 24: Trình bày về sự phân bố tải trọng trong truyền động bánh răng? Nêu các biện pháp để hạn chế sự phân bố tải trọng không đều trên chiều rộng vành răng? (3 điểm)

Tải trọng chỉ phân bố đều khi bộ truyền được chế tạo chính xác và trục với ổ tuyệt đối cứng Trong thực tế, do biến dạng đàn hồi của trục, dịch chuyển đàn hồi và mài mòn ổ lăn hoặc thậm chí do sai số chế tạo, các bánh răng tiếp xúc bị lệch với nhau theo chiều rộng vành răng

Nếu bánh răng bố trí đối xứng thì sự cong trục không ảnh hưởng đến

sự bố trí giữa hai bánh răng(H.6.14a) Nếu bánh răng bố trí không đối xứng qua ổ trục, ta có góc nghiêng  giữa các trục bánh răng (H.6.14b,c) Nếu bánh răng tuyệt đối rắn, chúng sẽ tiếp xúc nhau tại một

điểm(H.6.14e) Nhờ có biến dạng đàn hồi, các răng tiếp xúc nhau theo cả chiều rộng vành răng, tuy nhiên tải trọng vẫn phân bố không

đều(H.6.14f,g) Hệ số phân bố không đều tải trọng(tập trung tải trọng) khi tính ứng suất tiếp xúc(H.6.14g):

min

max

q q

K H 

Do đó ta thấy sự tập trung tải trọng phụ thuộc vào vị trí bánh răng với

ổ, độ cứng của trục và chiều rộng tương đối của vành răng và khả năng chạy rà của răng

Các biện pháp để giảm tập trung tải trọng

Tăng độ cứng của trục, ổ Cố gắng không bố trí bánh răng công xôn hoặc không đối xứng Chế tạo răng có dạng hình trống, vát mép đầu răng(H.6.14g)

Câu 25: Trình bày về kết cấu bánh răng? Khi nào thì chế tạo bánh răng liền trục, các đặc điểm của bánh răng liền trục? (3 điểm)

Kết cấu bánh răng

Kết cấu bánh răng phụ thuộc vào kích thước bánh răng(đường kính d), qui mô sản xuất và phương pháp lắp với trục Khi đường kính bánh răng d≤ 150mm, bánh răng được chế tạo liền khối, không khoét lõm Khi đường kính bánh răng d≤600mm bánh răng thường được khoét lõm để giảm khối lượng, tăng khả năng đồng đều về cơ tính khi nhiệt luyện, dễ giá kẹp và vận chuyển Khi đường kính lớn d>600mm, để tiết kiệm thép tốt, bánh răng thường được chế tạo vành riêng bằng thép tốt rồi ghép vào may ơ bằng thép thường hoặc gang với mối ghép vít, bu long,hàn hoặc độ dôi Khi đường kính bánh răng lớn(>3000mm) vành răng được ghép từ các mảnh(3÷4)

Điều kiện chế tạo và đặc điểm của bánh răng liền trục

Nếu đường kính vòng đáy răng ít chênh lệch với đường kính trục hoặc cần tăng độ đồng tâm của bánh răng đối với trục, bánh răng được chế tạo liền trục Thường làm liền với trục khi khoảng cách từ đáy răng đến rãnh then nhỏ hơn 2,5m(m là mô đun) đối với bánh răng trụ và 1,6mte(mte là

mô đun mặt mút lớn) đối với bánh răng côn

Câu 27: Nêu ưu nhược điểm và phạm vi sử dụng của bộ truyền trục vít bánh vít? Tại sao bộ truyền trục vít bánh vít có thể đạt tỉ số

truyền lớn mà kích thước vẫn nhỏ gọn? (3 điểm)

Ưu nhược điểm và phạm vi sử dụng của bộ truyền trục vít bánh vít

Ưu điểm: Tỉ số truyền rất lớn Làm việc êm, không ồn Có khả năng

tự hãm

Nhược điểm: Hiệu suất thấp, sinh nhiệt nhiều do có trượt dọc răng Cần

sử dụng vật liệu giảm ma sát đắt tiền(đồng thanh) để chế tạo vành bánh vít Yêu cầu cao về độ chính xác lắp ghép

Phạm vi sử dụng: Truyền động trục vít đắt và chế tạo phức tạp hơn bánh răng nên chỉ sử dụng khi cần chuyển động giữa hai trục chéo nhau và tỉ

số truyền lớn Mặt khác do hiệu suất thấp và nguy hiểm về dính nên cũng hạn chế khả năng truyền công suất của bộ truyền này Thường dùng để truyền công suất nhỏ và trung bình P≤50÷60kW; tỉ số truyền trong

khoảng 20÷60, đôi khi đến 100 Truyền động trục vít được dùng trong máy nâng chuyển, máy cắt kim loại, ô tô

Chứng minh

Câu 28: Trình bày các thông số cơ bản của bộ truyền trục vít– bánh vít : Môđun, hệ số đường kính q, số đầu mối ren trục vít, số răng bánh vít, góc vít γ? (3 điểm)

Mô đun m

Mô đun dọc của trục vít bằng mô đun ngang của bánh vít: m=p/ Với p- bước ren trục vít Mô đun được tiêu chuẩn hóa

Hệ số đường kính q

Vì vành bánh vít lõm, khi cắt bánh vít không những phải dùng dao có

cùng mô đun với trục vít mà còn có khích thước và hình dạng giống như

trục vít ăn khớp với bánh vít Như vậy, kích thước bánh vít không những

phụ thuộc vào mô đun mà còn phụ thuộc vào đường kính dao Để hạn chế

số lượng dao và sử dụng dao tiêu chuẩn, cần dựa vào hệ số đường kính q

và tiêu chuẩn hóa q: q=d1/m

Số mối ren trục vít Z1 và số răng bánh vít Z2

Số mối ren trục vít Z1 được tiêu chuẩn hóa Z1 lớn thì hiệu suất lớn

song chế tạo phức tạp và kích thước bộ truyền lớn, Z1 nhỏ hiệu suất nhỏ

nên khi truyền công suất lớn không nên dùng Z1=1 vì mất mát công suất

nhiều và nóng Khi chọn Z1 cần lưu ý để số răng của bánh vít Z2=u.Z1

thỏa mãn điều kiện Z2min≤Z2≤Z2max với Z2min=26÷28 để tránh cắt chân

răng và Z2max=60÷80 để kích thước bộ truyền không quá cồng kềnh

Bước ren p và bước xoắn vít pz: pz=Z1.p

Góc vít 

Là góc hợp bởi tiếp tuyến của đường xoắn vít trong mặt trụ chia với

mặt vuông góc với trục đường xoắn vít tg

q

Z d

m Z d

p Z d

1 1 1 1 1

Câu 29: Hãy trình bày về vận tốc, tỷ số truyền trong truyền động trục vít bánh vít, nêu nhận xét? Tại sao khi chọn vật liệu bánh vít phải căn cứ vào vận tốc trượt VT? (3 điểm)

Tỉ số truyền

Khi trục vít quay được một vòng thì mỗi điểm trên vòng lăn bánh vít

di chuyển một khoảng cách bằng bước xoắn vít pz tức là bánh vít quay được

2 2

2

1

Z

Z p Z

mZ p

d n

d tg d

d u

1 2 1



tg d

d Z

Z

1 2 1

2  nên tỉ số truyền của truyền động trục vít có thể rất lớn do Z1 nhỏ đồng thời kích thước bộ truyền vẫn nhỏ gọn do d2ud1tg và  <250(tg  1)

Vận tốc vòng và vận tốc trượt

Khác với chuyển động bánh răng, vận tốc vòng v1 của trục vít và v2

của bánh vít không cùng phương(tạo thành một góc, thường là 900)

và có trị số khác nhau

3 1 1 1

10 60

n d

3 2 2 2

10 60

n d

d n

n



1 2 2

1  nên n1d1tgw=n2d2 hay v2=v1 tgw

Do v1 khác v2 cả về phương chiều và trị số nên khi bộ truyền làm việc có hiện tượng trượt dọc theo ren trục vít(ren vít trượt dọc trên răng bánh vít) với vận tốc trượt:

w w

T

n d v

1

1 1

1 cos

q Z q

q Z

2 1 3 1 2

2 1 3 1 1

10 1 , 19 10

60

10

mn q

Z mn q

q Z n d

Ta thấy vận tốc trượt có trị số rất lớn(lớn hơn cả vận tốc vòng) nên trong bộ truyền trục vít mất mát công suất lớn, mòn và dính xảy ra nhiều Vì trượt là nguyên nhân gây ra các dạng hỏng chủ yếu nên trong thiết kế thường lấy vận tốc trượt vT làm căn cứ chọn vật liệu bánh vít

Câu 30: Hãy trình bày về hiệu suất trong truyền động trục vít bánh vít? Nêu nhận xét về hiện tượng tự hãm? Tại sao không nên lấy góc nâng γ quá lớn? (3 điểm)

Hiệu suất

Khi làm việc, bộ truyền trục vít- bánh vít bị mất mát công suất là do

Ma sát giữa răng bánh vít và ren trục vít Ma sát trong ổ trục Ma sát do khuấy dầu

Nếu chỉ đến mất mát công suất do ma sát giữa ren trục vít và răng bánh vít, khi trục vít dẫn động, hiệu suất được tính bằng công thức:

1 2

) ( 95

Mòn răng: Thường xảy ra trên răng bánh vít Mòn càng nhanh khi lắp ghép không chính xác, dầu lẫn cặn bẩn, mặt ren trục vít không đủ nhẵn và tần số đóng mở máy cao Răng mòn nhiều sẽ gãy Tróc rỗ bề mặt răng Chủ yếu xảy ra ở các bánh vít có độ bền chống dính cao, bôi trơn tốt

Chỉ tiêu tính: Từ các dạng hỏng trên, tính toán truyền động trục vít có những đặc điểm sau: Tuy mòn và dính nguy hiểm hơn cả nhưng cho đến nay vẫn chưa có phương pháp tính tin cậy, mặt khác các dạng hỏng này cũng liên quan đến ứng suất tiếp xúc nên vẫn tiến hành tính bộ truyền theo ứng suất tiếp xúc và ứng suất uốn như với truyền động bánh răng Vì răng bánh vít làm bằng vật liệu có cơ tính kém hơn ren trục vít nên tính