Bài giảng chi tiết máy

Chương 2: CÁC CHỈ TIÊU CHỦ YẾU VỀ KHẢ NĂNG LÀM VIỆC CỦA CHI TIẾT MÁY Nhắc lại khái niệm Khả năng làm việc: Là khả năng của CTM và máy có thể hoàn thành các chức năng đã định mà vẫn đảm

Trang 1

Môn học: CHI TIẾT MÁY

Bộ môn: Cơ sở thiết kế máy

Khoa Cơ khí, ĐHKTCN

Trang 2

Bài Mở đầu

0.1 Khái niệm và định nghĩa chi tiết máy

0.1.1 Máy

Máy là một dạng công cụ lao động

thực hiện một/nhiều chức năng nhất định,

 phục vụ cho lợi ích của con người

Ví dụ : ……….?

+ Máy bay, Ô tô, Xe máy, Máy cày, Máy gặt … (Máy công tác)

+ Người máy, robot tự động … (Máy tự động)

+ Máy phát điện, Động cơ điện, Cối xay gió … (Biến đổi năng lượng)

Trang 5

• Phân tích lực và chọn chiều nghiêng hợp

lý cho các bộ truyền bánh răng trong HGT đồng trục sau.

• Giải thích tại sao bộ truyền đai thường

được bố trí ở đầu vào của HGT.

5

Trang 6

• Tại sao có thể sử dụng công thức HÉC để xác định ứng suất tiếp xúc trên răng bánh răng?

• Vẽ hình xác định bán kính cong tương đương khi tính ứng suất tiếp xúc bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng.

Trang 7

0.1.3 Chi tiết máy:

Phần tử của máy có cấu tạo độc lập, hoàn chỉnh, khi chế tạo k0 kèm lắp ráp

Trang 8

0.2 Nhiệm vụ, Nội dung, Tính chất môn học

Nhiệm vụ:

Cấu tạo, Nguyên lý làm việc, Cách tính toán thiết kế CTM công dụng chung.

Nội dung :

1 Những vấn đề cơ bản trong tính toán thiết kế máy và chi tiết máy.

2 Các tiết máy truyền động: Bánh răng, Bánh vít, Đai …

3 Các tiết máy đỡ nối: Trục, ổ …

4 Các tiết máy ghép: Bu lông, Đinh tán …

Tính chất :

Trang 10

Chương 1:

Đại cương về Thiết kế máy và Chi tiết máy

1.2 Nội dung, đặc điểm, trình tự thiết kế máy và chi tiết máy

1.2.1 Nội dung và trình tự thiết kế máy

1 Lập sơ đồ toàn máy

6 Lập hướng dẫn sử dụng & thuyết minh

Trang 11

Chương 1:

1.2.2 Nội dung và trình tự thiết kế chi tiết máy

1 Lập sơ đồ tính toán

2 Xác định tải trọng tác dụng

3 Chọn vật liệu và chế độ nhiệt luyện phù hợp

4 Tính toán toán sơ bộ các kích thước

Trang 12

Ví dụ: Lập sơ đồ tải trọng để tính thiết kế trục

Chương 1:

Trang 13

Chương 1:

1.2.3 Đặc điểm thiết kế chi tiết máy

- Kết hợp lý thuyết và thực nghiệm

- Kết hợp tính toán bằng toán học với các điều kiện biên về quan hệ

lực, biến dạng; quan hệ kết cấu khi cần.

- So sánh nhiều phương án có thể để chọn phương án tối ưu

Trang 14

Tải trọng thực tế đặt lên CTM trong qua trình làm việc

Lưu ý: Tải trọng là đại lượng véc tơ, được xác định bởi các thông

số: cường độ, phương, chiều, điểm đặt và đặc tính (thay đổi) của

tải trọng

Trang 15

Chương 1:

Phân loại tải trọng:

t M

* Căn cứ tính chất thay đổi của tải trọng

Trang 16

* Căn cứ tính chất dịch chuyển của tải trọng

- Tên các đại lượng tải trọng dùng khi tính toán CTM

+ Tải trọng tương đương

+ Tải trọng danh nghĩa

+ Tải trọng tính toán

Chương 1:

Trang 17

Chương 1:

1.3.2 Ứng suất:

- Khái niệm: Lực / Diện tích chịu lực

- Đơn vị: MPa (Mega Pascal) (1 MPa = 1 N/mm 2 )

- Phân loại:

+ Theo dạng ứng suất: Kéo, nén, uốn, xoắn …

+ Theo tính chất thay đổi: Tĩnh, Thay đổi

a Khái niệm, phân loại

Trang 18

Chương 1:

Ứng suất không đổi (Ứng suất tĩnh )

Trang 19

19

Trang 20

Chương 1:

b Chu trình ứng suất và các thông số đặc trưng

Trang 21

Chương 1:

Phân loại chu trình ứng suất?

- Dựa vào hệ số tính chất chu kỳ, r

-Tuần hoàn đối xứng -Tuần hoàn không đối xứng

-Khác dấu -Cùng dấu

-Mạch động dương -Mạch động âm

- Dựa vào tính ổn định của  a và  m

-Ổn định -Bất ổn định

Vẽ hình minh họa từng loại chu trình ứng suất?

Trang 22

Chương 1:

c Ứng suất dập và ứng suất tiếp xúc

Trang 25

1.3.3 Quan hệ giữa tải trọng và ứng suất

Chương 1:

- Tải trọng không đổi có thể gây nên ứng suất thay đổi.

- Tải trọng thay đổi có thể gây nên ứng suất không đổi.

Bạn có thể lấy ví dụ và vẽ đồ thị ứng suất thay đổi theo thời gian?

Trang 26

Chương 2:

CÁC CHỈ TIÊU CHỦ YẾU

VỀ KHẢ NĂNG LÀM VIỆC CỦA CHI TIẾT MÁY

Nhắc lại khái niệm

Khả năng làm việc: Là khả năng của CTM và máy có thể hoàn thành các

chức năng đã định mà vẫn đảm bảo …

2.1.

-Khái niệm:

Là khả năng tiếp nhận tải trọng của chi tiết máy

mà không bị phá huỷ trước thời hạn yêu cầu

2.1.1 Khái niệm, Phân loại

Trang 27

bề mặt

- Tróc rỗ bề mặt

vì mỏi

Các dạng hỏng phụ thuộc dạng ứng suất và dạng chịu ứng suất

Ví dụ: Chi tiết chịu ƯSTX Thay đổi có thể hỏng do tróc rỗ bề mặt vì mỏi

- Phân loại

Trang 28

] [ ]

Trang 29

a Tính độ bền thể tích khi ứng suất không đổi

b Tính độ bền thể tích khi ứng suất thay đổi

b.1 Dạng hỏng vì mỏib.2 Khái niệm giới hạn mỏi, đường cong mỏib.3 Các nhân tố ảnh hưởng đến giới hạn mỏib.4 Các biện pháp nâng cao sức bền mỏi

b.5 Tính bền thể tích mỏi khi ƯSTĐ ÔĐb.6 Tính bền thể tích mỏi khi ƯSTĐ KÔĐ

Trang 30

Chương 2:

b.1 Dạng hỏng vì mỏi

- Xảy ra khi chi tiết chịu ứng suất thay đổi, số chu kỳ đủ lớn

- Xảy ra đột ngột, trước khi hỏng không xuất hiện biến dạng dư -Ứng suất lớn nhất sinh ra còn nhỏ hơn nhiều so với ứng suất

cho phép theo điều kiện bền tĩnh

Trang 31

31

Trang 33

Quả nặng

Mẫu thử

Trang 36

Chương 2:

b.2 Khái niệm giới hạn mỏi, đường cong mỏi

- Giới hạn mỏi là giá trị ứng suất lớn nhất bắt đầu gây hỏng chi tiết tương ứng với số chu kỳ ứng suất nhất định

- Quan hệ giữa ứng suất

và số chu kì gây hỏng

chi tiết được biểu diễn

bằng đường cong mỏi

.N<N0: G.h mỏi ngắn hạn

.N≥N0: G.h mỏi dài hạn

r=const

Trang 37

Chương 2:

b.3 Các nhân tố ảnh hưởng đến giới hạn mỏi

- Ảnh hưởng của vật liệu:

+ Kim loại có độ bền mỏi cao hơn vật liệu không kim loại + Hợp kim đen có độ bền mỏi cao hơn hợp kim màu

+ Thép có độ bền mỏi cao hơn gang

+ Thép HK có độ bền mỏi cao hơn Thép các bon

+ Thép Các bon có hàm lượng cao có độ bền mỏi cao hơn Thép các bon hàm lượng thấp

Trang 38

Chương 2:

- Ảnh hưởng của hình dáng kết cấu:

+ Tiết diện thay đổi đột ngột gây tập trung ứng suất, giảm sức bền mỏi

+ Hệ số tập trung ứng suất:

Trang 39

39

Trang 40

Chương 2:

- Ảnh hưởng của kích thước tuyệt đối:

+ Chi tiết có kích thước càng lớn thì giới hạn mỏi càng thấp

+ Nguyên nhân: Chi tiết có kích thước càng lớn thì

- Chứa càng nhiều khuyết tật Các vết nứt tế vi, rỗ …

trong lòng chi tiết gây tập trung ứng suất, dễ phát sinh mỏi

- Tỷ lệ giữa lớp bề mặt cơ tính tốt với toàn thể tích chi tiết càng giảm.

+ Hệ số kích thước tuyệt đối:

Trang 41

41

Trang 42

Chương 2:

- Ảnh hưởng của công nghệ gia công bề mặt:

+ Lớp bề mặt thường là lớp chịu ứng suất lớn nhất.

+ Các vết nứt tế vi do mỏi thường xuất hiện từ lớp này

+ Ảnh hưởng:

- CTM được gia công tinh, độ nhẵn bề mặt cao sẽ có giới hạn mỏi cao hơn gia công thô, độ nhẵn thấp.

- CTM được tăng bền bề mặt như phun bi,lăn, nén…

sẽ được tăng độ bền mỏi

+ Đánh giá ảnh hưởng bằng hệ số bề mặt 

Trang 43

43

Trang 44

Chương 2:

- Ảnh hưởng của trạng thái ứng suất:

+ CTM chịu ứng suất đơn sẽ có độ bền mỏi cao hơn khi chịu ứng suất phức tạp

+ CTM chịu ứng suất nén thay đổi có độ bền mỏi cao nhất CTM chịu ứng suất thay đổi khác dấu (r<1) có độ bền mỏi thấp nhất.

Trang 45

45

Trang 46

Chương 2:

b.4 Các biện pháp nâng cao sức bền mỏi

+ Các biện pháp kết cấu

- Dùng các phương pháp nhiệt luyện hoặc hóa nhiệt luyện

- Bố trí những chỗ gây tập trung ƯS ở xa vùng chịu ƯS lớn

- Tại những chỗ chuyển tiếp nên dùng góc lượn có bán kính lớn nhất có thể dùng góc lượn elip

- Dùng then hoa răng thân khai thay cho then hoa răng chữ nhật

- Với các mối ghép có độ dôi phải vát mép, làm mềm hoặc khoét rãnh thoát tải ở mayơ

+ Các biện pháp công nghệ

Trang 47

47

Trang 48

Chương 2:

b.5 Tính bền thể tích mỏi khi ƯSTĐ ÔĐ

- Nếu CTM làm việc với số chu kỳ ứng suất N ≥ N0 :

Trang 49

49

Trang 50

Chương 2:

b.5 Tính bền thể tích mỏi khi ƯSTĐ KÔĐ

1

'

2

' 2 1

' 1 1

i i

i

N

N N

N

Trang 51

2

' 2 1

' 1

N N

N

1

'

2 2

' 2 2

1 1

' 1 1

n

m n m

N N

0

' 1 1

N N

N

m r

n

m n m

r

m

m r

Trang 52

Chương 2:

10

'

' 2 2

' 1 1

N

m r

n

m n

m m

n

i

m i

m

i N '  N0



Trang 53

Chương 2:

Có 2 cách biến đổi công thức trên để tính ƯSGH:

Cách 1: Chọn ứng suất danh nghĩa là max, số chu

kỳ tương đương được tính dựa theo đường cong mỏi:

E m

n i

m r i

N

1

' max

Q

Q N

Hay

1

' '

max

Tính bền thể tích, thường m’=m do tải quan hệ bậc nhất với ƯS

Trang 55

Chương 2:

Cách 2: Chọn số chu kỳ tương đương là tổng số

các chu kỳ N i , ứng suất tương đương được tính dựa theo đường cong mỏi:

m r i



 

n i

i

N N

1

Trang 58

-Ứng suất sinh ra H tính theo công thức Hec

-Ứng suất cho phép [H] xác định theo bền tĩnh tiếp xúc (Tránh biến dạng bề mặt)

Trang 59

Chương 2:

b Tính bền tiếp xúc khi ứng suất thay đổi:

b.1 Dạng hỏng tróc rỗ bề mặt:

Trang 60

m H

Trang 61

Chương 2:

b.2.1 Khi ứng suất tiếp xúc thay đổi không ổn định

Q

Q N

Hay

1

' '

max

Tương tự khi tính bền thể tích, lưu ý:

- Với cách tính 1:

Trang 62

m n

i

m H td

' '

CHÚ Ý: m’=m/2 nếu tiếp xúc đường

Hay tính theo tải trọng:

Trang 63

Chương 2:

Nhắc lại khái niệm

Khả năng làm việc: Là khả năng của CTM và máy có thể hoàn thành các

Trang 64

Chương 2: CÁC CHỈ TIÊU CHỦ YẾU VỀ KHẢ NĂNG LÀM VIỆC CỦA CHI TIẾT MÁY

Trang 65

- Nếu một CTM không đủ độ cứng:

+ Độ chính xác làm việc của nó giảm, có thể làm giảm

độ chính xác của toàn máy.



2.2 Độ cứng

+ Có thể gây kẹt, không làm việc được.

+ Gây hoặc tăng tải trọng phụ trong máy.

+ Ảnh hưởng xấu đến các tiết máy liên quan Ví dụ: Trục không đủ cứng làm tăng tập trung tải trọng cho bánh

răng lắp trên nó và bánh răng ăn khớp với bánh đó.

Trang 66

Trang 68

- Giảm chiều dài và/hoặc tăng momen chống uốn

- Sử dụng gối đỡ phụ, gân tăng cứng nếu có thể

- Khi cần tăng kích thước để đủ cứng, nên chọn vật liệu có cơ tính thấp sẽ tránh được thừa bền

Trang 69

- Mòn: xảy ra khi 2 vật thể tiếp xúc dưới áp lực,

trượt tương đối với nhau

- Độ chịu mài mòn: là khả năng CTM có thể làm

việc trong thời gian yêu cầu mà không bị mòn

quá mức cho phép

Trang 70



2.3 Độ chịu mài mòn

2.3.2 Tác hại của mòn:

- Làm giảm độ chính xác của máy, dụng cụ đo

- Làm giảm hiệu suất của máy- Ví dụ động cơ

- Làm tăng khe hở trong các mối ghép động, dẫn đến tăng ồn, gây tải động phụ

- Làm mất lớp bề mặt có cơ tính tốt – đẩy nhanh quá trình mòn

- Nhiều CTM hết khả năng phục vụ do quá mòn

Trang 71



2.3.3 Diễn biến quá trình mòn:

3 giai đoạn: Chạy rà-> Bình ổn –> Khốc liệt

Trang 72



- Giai đoạn 1: Chạy rà

- San bớt nhấp nhô bề mặt sau gia

Trang 74



- Giai đoạn 3: Mòn khốc liệt (phá hỏng)

- Lượng mòn, tốc độ mòn đều tăng rất nhanh

- Không nên để CTM làm việc ở

gia đoạn này Nên thay thế CTM

khi nó làm việc ở cuối giai đoạn

mòn bình ổn

Trang 75

- Đảm bảo chế độ bôi trơn (Giảm ma sát).

- Chọn cặp vật liệu hợp lý (Hệ số ma sát)

- Cải thiện chất lượng bề mặt (Giảm ma sát)

Trang 76

- Tham khảo: Quan hệ giữa áp suất (ƯSTX)

và quãng đường trượt:

Trang 77

Nhiệt trong các máy công tác thường

do ma sát sinh ra.

Trang 78

2.4.2 Tác hại của nhiệt



2.4 Độ chịu nhiệt

- Làm giảm cơ tính vật liệu -> Giảm khả năng chịu tải

- Làm giảm độ nhớt chất bôi trơn -> Tăng mòn

- Biến dạng nhiệt -> cong, vênh, kẹt, tập trung tải trọng

Trang 79

2.4.3 Tính khả năng chịu nhiệt



- Có thể kiểm tra khả năng làm việc về

nhiệt hoặc thiết kế làm mát dựa vào

phương trình cơ bản:

] [ bq o

Trang 80



- Nhiệt độ bình quân sinh ra do ma sát có

thể tính dựa vào phương trình cân bằng

) 1

860 )

1

( 18 , 4

3600

h Kcal

Trang 81

o t

A t là diện tích tản nhiệt (Txúc với môi trường), m2

- Vậy phương trình cân bằng nhiệt:

) (

) 1

(

860   P  At kt t o  to o

Trang 82



- Nếu máy đã thiết kế, có thể tính nhiệt độ

làm việc của các CTM bên trong:

) (

) 1

(

860

C

t k

A

P

t t

o





- Nếu đang thiết kế máy, có thể tính diện

tích tản nhiệt cần thiết dựa vào điều kiện:

rồi kiểm tra có nhỏ hơn trị số yêu cầu hay không?

] [ o

t 

Trang 83

) 1

(

860

C

t k

A

P

t t

o





2.4.4 Các biện pháp giảm nhiệt độ

- Hiệu suất máy ?

- Diện tích tản nhiệt At?

- Hệ số tản nhiệt kt ?

Trang 85



2.5 Độ chịu dao động

Nguyên nhân gây dao động

- Máy có chuyển động gián đoạn

- Máy hoặc tiết máy quay không cân

bằng

- Do các dao động lân cận truyền đến

Trang 86



2.5 Độ chịu dao động

2.5.2 Tác hại của dao động

- Gây tải động phụ làm giảm bền

- Gây rung động làm giảm độ chính xác

- Gây ồn

- Có thể phá hỏng máy nếu xảy ra cộng hưởng

Trang 87

- Chi tiết máy đủ khả năng chịu dao động

nếu biên độ dao động của nó nhỏ hơn trị số cho phép.

- Khi không tính được biên độ, tính tránh

cộng hưởng bằng cách không cho tần số

dao động cưỡng bức bằng số nguyên lần

tần số dao động riêng.

Định dạng
Số trang	369
Dung lượng	13,42 MB