GIÁO TRÌNH Dung sai lắp ghép, ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ GIAO THÔNG VẬN TẢI

1.1.2 – Các dạng đổi lẫn chức năng * Tính đổi lẫn chức năng hoàn toàn: Khi các thông số kỹ thuật của loạt chi tiết gia công đạt được một độ chính xác nào đó cho phép tất cả đều có thể lắ

CHƯƠNG I TÍNH ĐỔI LẪN CHỨC NĂNG

1.1 - Khái niệm về tính đổi lẫn chức năng

phẩm cơ khí là một yêu cầu khách quan, tất yếu và ngày càng trở thành một vấn đềthiết yếu

vật liệu phù hợp, ứng dụng công nghệ tiên tiến, phương pháp nhiệt luyện thích hợp

… Nhưng trong đó, nguyên tắc thiết kế và chế tạo sản phẩm có tác dụng quan trọng

để sản phẩm đạt chất lượng cao

mà người thiết kế phải đề ra một số thông số kỹ thuật tối ưu như: độ bền, độ chínhxác, năng suất, hiệu suất, lượng tiêu hao nhiên liệu … Thông số này được biểu hiệnbằng một trị số ký hiệu là A *

này quyết định tới chất lượng máy cho nên nó cũng đòi hỏi phải có một thông số kỹ

phát từ thông số kỹ thuật của máy hay bộ phận máy

các chi tiết máy được biểu diễn theo quan hệ hàm số như sau:

) ( ) , , , (A1 A2 A n f A i f

(1.1) xác định được các thông số kỹ thuật tối ưu Ai* của CTM

tại sai số gia công Tức là không thể đạt được các giá trị tối ưu như mong muốn Vì

Khoảng giá trị cho phép đó ký hiệu là TA

và gọi là “ Dung sai của thông số kỹ thuật A”

Nếu gọi TAi là ‘’Dung sai của thông số kỹ thuật Ai” của chi tiết máy thứ i, thì từquan hệ 1.1 ta có:

i n

1

i i

TA A

tiết máy lắp thành máy đó Mặt khác khi chế tạo nếu tất cả các chi tiết đều có thông số

kỹ thuật Ai nằm trong phạm vi dung sai TAi như đã xác định theo quan hệ (1.2) thì khi

dung sai TA như thiết kế

Người ta nói rằng các chi tiết máy và máy được thiết kế theo nguyên tắc này có “Tính đổi lẫn chức năng”

1.1.1 - Định nghĩa:

Tính đổi lẫn chức năng (ĐLCN) của CTM và máy là tính chất của máy móc, thiết

bị và những chi tiết cấu thành nó đảm bảo khả năng lắp ráp (hoặc thay thế khi sửachữa) không cần lựa chọn, sửa đổi hoặc điều chỉnh mà vẫn đạt được các yêu cầu kỹthuật không phụ thuộc vào độ chính xác chế tạo

1.1.2 – Các dạng đổi lẫn chức năng

*) Tính đổi lẫn chức năng hoàn toàn: Khi các thông số kỹ thuật của loạt chi

tiết gia công đạt được một độ chính xác nào đó cho phép tất cả đều có thể lắp thay thếcho nhau được

*) Tính đổi lẫn chức năng không hoàn toàn : Khi đó để đạt được thông số kỹ

thuật của sản phẩm, trong quá trình lắp ráp (hoặc thay thế khi sửa chữa) người ta cầnphải phân nhóm, lựa chọn chi tiết, điều chỉnh vị trí, hoặc sửa chữa bổ sung một vài bộphận nào đó

*) Đổi lẫn chức năng nội: là tính đổi lẫn chức năng của các chi tiết riêng biệt

trong một đơn vị lắp hoặc tính đổi lẫn công nghệ của bộ phận hay cơ cấu trong mộtsản phẩm

Ví dụ: Trong ổ lăn thì sự thay thế các con lăn và vòng ổ là tính đổi lẫn chức

năng nội

*) Đổi lẫn chức năng ngoại: là tính đổi lẫn chức năng của các đơn vị lắp khác

nhau được lắp vào các sản phẩm phức tạp theo các kích thước lắp ghép

Ví dụ: Đường kính ngoài của vòng ngoài và đường kính trong của vòng trong

của ổ lăn

1.1.3 - Hiệu quả của tính đổi lẫn chức năng:

bảo cho các chi tiết và bộ phận máy cùng loại không những có khả năng thay thế chonhau không cần sửa chữa mà còn đảm bảo chỉ tiêu sử dụng máy hoặc bộ phận máy cótrị số kinh tế hợp lý

* Hiệu quả đối với quá trình thiết kế:

xuất của nhà máy

hợp, thuận tiện

* Trong sản xuất và chế tạo sản phẩm:

chuyên môn hóa sản xuất

trình lắp ráp

* Đối với quá trình sử dụng:

- Hạn chế tối đa giờ chết của máy do việc chờ chế tạo chi tiết hỏng để thay thế Vìgiảm thời gian chết của máy cho nên giảm hao mòn vô hình của máy (làm cho máytrong một thời gian ngắn nhất được sử dụng với hiệu quả tối đa, nâng cao hiệu suất sửdụng máy)

- Không cần bộ phận sửa chữa cồng kềnh, phức tạp

1.2 - Mục đích môn học:

- Mục đích của môn học là nghiên cứu những nguyên tắc thiết kế và biện pháp chếtạo để các chi tiết máy đạt được tính đổi lẫn chức năng về mặt hình học của chi tiếtmáy và máy Trang bị những tiêu chuẩn về dung sai và biện pháp kiểm tra các yếu tốhình học của chi tiết để giúp cho việc thực hiện các nguyên tắc thiết kế và chế tạo chitiết sao cho đảm bảo yêu cầu kỹ thuật và hiệu quả kinh tế.

trong ngành chế tạo máy

1.3 - Đối tượng môn học:

hình dáng, độ cứng, độ bền, tính chất vật lý, hóa học … Nếu tất cả các thông số chứcnăng này của chi tiết được quy định trong giới hạn dung sai thì sẽ đảm bảo chỉ tiêu kỹthuật và tính kinh tế củamáy

năng cho các chi tiết máy về các thông số hình học : kích thước, hình dáng, vị trítương quan giữa các bề mặt, nhám bề mặt …

chế tạo sao cho khi chế tạo theo nhữngnguyên tắc đã được thiết kế trên đem lại hiệuquả kinh tế cao

+) Người thiết kế máy mong muốn kích thước đã cho đạt được độ chính xác caonhất nghĩa là dung sai gia công phải nhỏ nhất Dung sai gia công nhỏ thì quá trình lắpráp sẽ đảm bảo chính xác hơn các chức năng khi làm việc như: độ tin cậy, vận tốc,công suất …

+) Ngược lại, người chế tạo lại mong muốn dung sai lớn để việc chế tạo dễ dànghơn, khi đó dẫn tới độ dao động lớn của các kích thước chi tiết làm cho chất lượng lắpráp thấp, độ tin cậy và tuổi thọ của máy giảm

Vì những lý do trên mà cần phải nghiên cứu, thiết lập các tiêu chuẩn về dung sai

và lắp ghép nhằm thống nhất giữa người thiết kế và chế tạo, bảo đảm sản phẩm sảnxuất ra có chất lượng tốt và tính kinh tế cao

- Nghiên cứu các phương pháp đo lường và các dụng cụ đo thông dụng

*Kết luận: đối tượng môn học là những vấn đề về nguyên tắc thiết kế và chế tạo,đồng thời nghiên cứu những tiêu chuẩn dung saivà cách đo lường, kiểm tra các yếu tốhình học của chi tiết sao cho chúng đạt được tính ĐLCN mà vẫn đảm bảo được hiệuquả kinh tế hợp lý nhất

1.4 CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ DUNG SAI VÀ LẮP GHÉP

1.4.1 - Kích thước, sai lệch và dung sai:

1 - Kích thước:

* Kích thước danh nghĩa (d dn ): là kích thước mà dựa vào chức năng của chi

tiết, xác định được sau khi đã tính toán đảm bảo các thông số kỹ thuật yêu cầu (độbền, độ cứng …) sau đó được quy tròn (về phía lớn lên) theo các giá trị của dãy kíchthước tiêu chuẩn

* Kích thước thực (d th ): Là kích thước nhận được từ kết quả đo chi tiết với sai

số cho phép

Ví dụ: Đo kích thước đường kính chi tiết trục bằng Panme có độ phân giải là

Trong thực tế đôi khi sử dụng khái niệm kích thước thực cục bộ: là khoảng cáchtại một mặt cắt ngang bất kì của một yếu tố, nghĩa là kích thước đo được giữa 2 điểmbất kỳ

* Kích thước giới hạn: Là hai kích thước giới hạn một khoảng nào đó mà kích

thước đạt yêu cầu phải nằm trong khoảng đó

dmax = Kích thước giới hạn lớn nhất:

dmin = Kích thước giới hạn nhỏ nhấtKích thước thực đạt yêu cầu khi nó thoả mãn điều kiện:

dmin  dth  dmax

2 - Sai lệch giới hạn

- Sai lệch là hiệu số đại số giữa một kích thước (kích thước thực, kích thước giớihạn ) với kích thước danh nghĩa

- Dung sai gia công được cho trên bản vẽ dưới dạng hai sai lệch so với kíchthước danh nghĩa - được gọi là sai lệch giới hạn Sai lệch giới hạn quyết định độ chínhxác yêu cầu của các kích thước gia công và xác định đặc tính của mối ghép.

- Sai lệch giới hạn: là hiệu số đại số giữa các kích thước giới hạn và kích thướcdanh nghĩa Bao gồm:

+) Sai lệch trên (ES,es): là hiệu số đại số giữa kích thước giới hạn lớn nhất và

kích thước danh nghĩa

ES (es) = D(d)max - D(d)dn

+) Sai lệch dưới (EI,ei): là hiệu số đại số giữa kích thước giới hạn nhỏ nhất và

kích thước danh nghĩa

EI (ei) = D(d)min - D(d)dn

EI, ES - sai lệch giới hạn dưới và trên đối với lỗ

Ei, es - sai lệch giới hạn dưới và trên đối với trục

- Sai lêch thực: Bằng hiệu đại số giữa kích thước thực và kích thước danh nghĩa.

D(d)th – D(d)dn

- Sai lệch cơ bản: là một trong hai sai lệch dùng làm căn cứ để xác định vị trí của

trường dung sai so với đường không (0) Trong TCVN quy định sai lệch cơ bản làmột trong hai sai lệch nằm gần đường không nhất

* Nhận xét:

- Do các kích thước giới hạn và kích thước thực có thể lớn hơn, nhỏ hơn hoặcbằng kích thước danh nghĩa, nên các sai lệch có thể âm, dương, hoặc bằng 0 Trên cácbản vẽ sai lệch được tính bằng mm Trong các bảng tiêu chuẩn sai lệch được cho bằng

m

- Các sai lệch được ghi bên phải kích thước danh nghĩa Sai lệch trên ghi phía trên,sai lệch dưới ghi phía dưới, khi một trong các kích thước giới hạn bằng kích thước danhnghĩa thì sai lệch bằng không và trên bản vẽ không ghi trị số sai lệch này

3 - Dung sai (T)

- Dung sai là phạm vi cho phép của sai số Về trị số dung sai bằng hiệu số giữahai kích thước giới hạn hoặc hai sai lệch giới hạn.

+) Dung sai kích thước trục: T = dmax - dmin = es - ei

+) Dung sai kích thước lỗ: T = Dmax - Dmin = ES – EI

* Ý nghĩa:

- Dung sai luôn có giá trị dương

- Dung sai đặc trưng cho độ chính xác yêu cầu của kích thước hay còn gọi là độchính xác thiết kế vì:

Trị số dung sai càng nhỏ, phạm vi cho phép của sai số càng nhỏ, yêu cầu độchính xác chế tạo kích thước càng cao, việc chế tạo càng khó khăn Ngược lại, nếu trị

số dung sai càng lớn thì yêu cầu độ chính xác chế tạo càng thấp nhưng chế tạo dễdàng hơn

Hình 2.1 - Sơ đồ biểu diễn kích thước,sai lệch và dung sai

1.4.2 - Lắp ghép:

1 - Khái niệm về lắp ghép

hợp trong những đơn vị lắp xác định

- Những bề mặt và những kích thước mà dựa theo chúng để lắp ghép các chi tiếtvới nhau gọi là những bề mặt lắp ghép và kích thước lắp ghép Một mối ghép bao giờcũng có chung một kích thước danh nghĩa và gọi là kích thước danh nghĩa của lắpghép

Ví dụ như lắp ghép giữa then với rãnh trục hoặc bạc

+) Ngoài ra còn có những mối ghép của các bề mặt phức tạp như: ren, then hoa

- Bề mặt lắp ghép và kích thước lắp ghép được chia làm hai loại Bề mặt baohoặc kích thước bao và bề mặt bị bao hoặc kích thước bị bao

gọi là đặc tính của mối ghép Đặc tính mối ghép phụ thuộc vào tương quan giữa cáckích thước lắp ghép

- Đặc tính mối ghép có thể là độ hở hoặc độ dôi Nếu gọi D là kích thước bao, d là

+) Nếu D - d > 0 cho mối ghép có độ hở (lắp lỏng), ở những mối ghép này cácchi tiết lắp ghép có thể chuyển động tương đối với nhau.

+) Nếu D - d < 0 cho mối ghép có độ dôi (lắp chặt) Các chi tiết lắp ghép được

cố định với nhau bởi ma sát trên bề mặt

lắp có độ dôi và lắp trung gian

a) Mối ghép có độ hở (lắp lỏng):

thước nhỏ nhất của lỗ luôn ≥ kích thước lớn nhất của trục Dmin ≥ dmax

thước giới hạn của lỗ và trục, lắp ghép có các độ hở giới hạn

- Từ các công thức trên có:

Smax = (Dmax – DDN) - (dmin – dDN) = ES - ei

Smin = (Dmin – DDN) - (dmax – dDN) = EI – es

nhất của trục Dmax ≤ dmin

của lỗ và trục có các độ dôi giới hạn

+) Độ dôi lớn nhất: Nmax = dmax - Dmin = es - EI

+) Độ dôi nhỏ nhất : Nmin = dmin - Dmax = ei - ES

+) Độ dôi trung bình:

2

min max N N

+) Dung sai của độ dôi:

TN = Nmax - Nmin = dmax - Dmin - (dmin - Dmax) = Td + TD

 Như vậy dung sai của độ dôi bằng tổng dung sai của kích thước lỗ và dung sai kíchthước trục

c) Mối ghép trung gian:

trục nằm xen kẽ lẫn nhau Vì vậy khi lắp một trục bất kỳ trong loạt trục với một lỗ bất

kỳ trong loạt lỗ sẽ nhận được một mối ghép hoặc có độ hở hoặc có độ dôi

(Nmax)

Smax = Dmax - dmin = - Nmin

Nmax = dmax - Dmin = - Smin

2

N S

2

S S

Sm max  min  max  max

- Dung sai của đặc trưng mối ghép.

TN(S) = Smax - Smin = Nmax – Nmin = Smax + Nmax = TD + Td

 Trong mối ghép trung gian, dung sai của đặc trưng mối ghép bằng tổng dung saikích thước lỗ và dung sai kích thước trục

3 - Biểu đồ phân bố dung sai

lệch ở bên phải giá trị kích thước danh nghĩa Trong đó sai lệch trên ghi ở trên, sailệch dưới ghi ở dưới Nếu một trong hai sai lệch đối xứng qua đường không người taghi dấu ( + ) và giá trị sai lệch đó

Ví dụ: 2000,,035008 , 40+0,020 , 40+ 0,018

diễn lắp ghép dưới dạng biểu đồ

Trên đường thẳng nằm ngang biểu thị vị trí của kích thước danh nghĩa, tại vị trí đósai lệch bằng 0 nên gọi là đường không Trục tung biểu thị giá trị sai lệch của kíchthước theo m Sai lệch dương bố trí phía trên, sai lệch âm bố trí phía dưới đườngkhông Miền dung sai được biểu diễn bằng một hình chữ nhật có cạnh trên ứng với ES(es) cạnh dưới ứng với EI (ei)

Ví dụ: loạt lỗ có kích thước: 0 , 020

005 , 0



- Ý nghĩa: Nhìn sơ đồ phân bố dung sai dễ dàng xác định được giá trị của các

sai lệch giới hạn, kích thước giới hạn, dung sai và cũng dễ dàng xác định được đặctính của lắp ghép

Ví dụ: Smin = 5 (m); Smax = 35 (m)

CHƯƠNG III CHƯƠNG II ĐỘ CHÍNH XÁC GIA CÔNG

CỦA CÁC YẾU TỐ HÌNH HỌC

3.1 - Khái niệm về độ chính xác gia công

tạo sao cho sản phẩm đạt được tính đổi lẫn chức năng (ĐLCN) qua đó đảm bảo chấtlượng của sản phẩm và tính kinh tế của nó

máy Ai:

) ( ) , , , (A1 A2 A n f A i f

trị thông số kỹ thuật tối ưu A * Theo (1.2) ta có:

i n

1

i i

TA A

lượng của chi tiết sau gia công cơ được đánh giá thông qua các thông số hình học, tínhchất cơ lý … của chi tiết

loạt chi tiết gia công, giá trị của một thông số nào đó thường khác nhau và khác vớimong muốn Vì vậy để xác định mối quan hệ (1.2) thì phải biết các yếu tố hình học củachi tiết có những sai số gì? Đánh giá chúng bằng những thông số nào? Quy luật xuấthiện sai số đó ra sao?

phần rất quan trọng Điều này giúp ta xác định rõ nguyên nhân và quy luật xuất hiện sai

số gia công, từ đó đề ra các biện pháp nâng cao độ chính xác gia công

3.1.1 - Định nghĩa:

- Độ chính xác là một đặc tính rất cơ bản của bất kỳ một chi tiết máy.Trong bất kỳ một quá trình gia công đều xuất hiện sai số do đó không thể chế tạo chitiết có độ chính xác tuyệt đối Vì vậy khi tính toán thiết kế chế tạo ngoài việc tínhtoán các thông số động học độ bền, độ chống mài mòn thì cần phải tính toán độchính xác của nó.

hình học của chi tiết gia công với các yếu tố hình học mà sơ đồ gia công yêu cầu.

3.1.3 – Phân loại sai số gia công:

những nguyên nhân gây ra trên từng chi tiết là giống nhau nhưng sai số tổng cộng lạikhác nhau, bởi do tính chất khác nhau của các sai số thành phần

sai số hệ thống và sai số ngẫu nhiên

* Sai số hệ thống:

định trong suốt quá trình gia công

Ví dụ: Khi gia công một loạt chi tiết, ở nguyên công khoan người ta dùng mộtdao khoan có đường kính nhỏ hơn đường kính yêu cầu 0,1 mm Nếu không kể tới cácảnh hưởng khác thì tất cả các lỗ trong loạt đều có đường kính nhỏ đi một lượng là 0,1

mm so với yêu cầu Nghĩa là trị số của nó không thay đổi trong suốt quá trình gia công

Trong sai số hệ thống, người ta phân biệt sai số hệ thống cố định và sai số hệthống biến đổi

+) Sai số hệ thống cố định: Là sai số mà giá trị của nó không đổi trong suốt quátrình gia công (như ví dụ trên)

+) Sai số hệ thống biến đổi: Là sai số mà giá trị của nó thay đổi theo một quyluật xác định trong suốt quá trình gia công (người ta có thể xác định được giá trị sai sốnày theo thời gian)

Ví dụ: Trong trường hợp mòn dao, cứ sau mỗi lần khoan mũi khoan lại bé đi 1lượng do mòn làm cho đường kính lỗ gia công biến đổi theo 1 quy luật xác định:Đường kính các lỗ cũng dần dần bé đi có quy luật.

* Sai số ngẫu nhiên:

suốt quá trình gia công

lúc không một cách hoàn toàn ngẫu nhiên Người ta không xác định được giá trị củasai số ngẫu nhiên theo thời gian

Ví dụ: Chất lượng cơ lý tính của bề mặt không đều hoặc lượng dư không đều cóthể gây ra sai số ngẫu nhiên

loạt chi tiết tạo thành trong quá trình gia công cắt gọt là những đại lượng ngẫu nhiên

Để nghiên cứu chúng, phải dùng phương pháp thống kê mới biết được phạm vi xuấthiện của sai số ngẫu nhiên

3.1.2 – Các nguyên nhân gây ra sai số gia công:

- Máy dùng để gia công có sai số và bị mòn trong quá trình sử dụng

- Dao dùng để gia công có sai số và bị mòn trong quá trình sử dụng

- Do biến dạng đàn hồi của hệ thống Máy – Dao – Đồ gá – Chi tiết gia công

3.2.2 - Mục đích nghiên cứu:

loạt chi tiết được gia công bằng phương pháp chỉnh sẵn dao Khi gia công cả loạt, do

có sai số gia công làm cho kích thước của chi tiết trong loạt bị phân tán trong mộtkhoảng nào đó được gọi là khoảng phân tán của kích thước gia công Ký hiệu là W

dù nhỏ nhưng xa khoảng dung sai thì sai số càng nhiều

nhiều hay ít, còn khoảng phân tán rộng hay hẹp là do sai số ngẫu nhiên nhiều hay ít.Cho nên đánh giá sai số kích thước không những chỉ đánh giá khoảng phân tán rộnghay hẹp mà còn phải xem xét vị trí của nó so với vị trị của khoảng dung sai

kích thước gia công, với mục đích nhằm:

+) Kích thước gia công có thể có những giá trị phân tán trong một khoảng giớihạn bằng bao nhiêu ?

+) Trong khoảng giới hạn đó mật độ các chi tiết trong từng vùng là bao nhiêu?

3.2.3 - Phương pháp nghiên cứu:

gây ra, do đó sai số kích thước gia công hay bản thân kích thước gia công cũng là mộtđại lượng ngẫu nhiên Muốn nghiên cứu đại lượng ngẫu nhiên đó người ta phải dùngthống kê và xác suất là ngành khoa học chuyên nghiên cứu các đại lượng ngẫu nhiên

không phải xem biến ngẫu nhiên lấy giá trị bằng bao nhiêu mà quan trọng là xem biếnngẫu nhiên đó lấy giá trị tương ứng với xác suất là bao nhiêu

thước gia công của loạt dao động trong miền phân tán có độ lớn

W = X = Xmax - Xmin

trong đó: Xmax - kích thước lớn nhất của loạt

+) W được gọi là khoảng phân tán kích thước gia công của loạt chi tiết Nhưvậy tất cả các chi tiết gia công sẽ có kích thước nằm trong khoảng W và trong khoảng

đó xác suất xuất hiện các chi tiết gia công bằng 1

+) Nếu gọi xác suất xuất hiện các chi tiết trong một khoảng nào đó là P và hàmmật độ xác suất của kích thước gia công là y

2 1 2

1 2

1 ydx dP P x P x

x

x x x

x    

 Như vậy, nếu biết y ta có thể xác định xác suất xuất hiện các chi tiết trong từng

- Qua nghiên cứu, nhận thấy rằng các kích thước gia công bằng phương phápchỉnh sẵn dao thường có dạng phân bố chuẩn (phân bố Gauss), có phương trình nhưsau:

2 2

2 ) (

2

X

1

1

- xi – kích thước các chi tiết trong loạt

- n – số chi tiết trong loạt

-  - sai lệch bình phương trung bình

X x

1

2

) (



quyết định.

- Dạng của đường cong (cao, thấp, rộng, hẹp) sẽ do  quyết định

+  lớn đường cong sẽ thấp và doãng rộng  khoảng phân tán lớn

+  nhỏ đường cong sẽ cao và hẹp  khoảng phân tán nhỏ

1

2 ) (

2

1

x x

X x x



Giá trị của y tương ứng một điểm x nào đó là tần suất xuất hiện các chi tiết cókích thước là x



dx dz X x

2

2 1

2 2

z

z z

1 2

0

2

2

z dz

e

z z

) (

z W

Trong kỹ thuật điều ấy không bao giờ xảy ra vì kích thước gia công chỉ có giátrị hữu hạn

với sai số bằng 0,27% và trong kỹ thuật có thể chấp nhận bỏ qua được

2

1

3 3

2 )

z W

Như vậy có thể nói rằng khoảng phân tán của kích thước gia công được giớihạn bởi:

 3

Quá trình gia công thường xảy ra các trường hợp sau:

a/ Để đảm bảo cho quá trình gia công không sinh ra phế phẩm, phải đảm bảosao cho 6 ≤ T và trung tâm phân bố (TTPB) trùng với trung tâm dung sai (TTDS)

, 0 2 2

2

0 )

P P

P

P p

x x

0 )

P P

P

P p

x x

CHƯƠNG IV CHƯƠNG III DUNG SAI LẮP GHÉP TRỤ TRƠN

3.1 - Hệ thống dung sai kích thước (TCVN 2244 - 99)

3.1.1 Khái niệm:

Trong ngành CTM có 2 loại mối ghép: chủ yếu là mối ghép trụ trơn và mối ghépgiữa các bề mặt song song Ngoài ra còn có những mối ghép đặc biệt Trong đó, mốighép trụ trơn được sử dụng thông dụng nhất

hở và mối ghép có độ dôi Đặc tính của lắp ghép sẽ phụ thuộc vào sự biến đổi của loạtkích thước lỗ và loạt kích thước trục

- XA , XB là những đại lượng ngẫu nhiên, độc lập biến đổi trong một

đó, đặc tính của lắp ghép cũng tương ứng biến đổi trong một miền sai số X với:

B B A

A

X X

f X

hay chính là dung sai của loạt kích thước trục và lỗ Vậy:

B B A

A

TX X

f TX

X

f TX

f

lắp ghép

kế xác định được một đặc tính cần thiết X (là độ hở hoặc đội dôi cần thiết) và chophép đặc tính đó được phép dao động trong một phạm vi xác định bằng TX

TX = Xmax - Xmin

vậy, cùng với một yêu cầu cho trước của lắp ghép thì mỗi người thiết kế lại chọn mộtgiá trị dung sai TXA và TXB là hoàn toàn khác nhau Điều này dẫn đến sự hạn chế tínhđổi lẫn chức năng, hạn chế sự hợp tác sản xuất giữa các nhà máy Ứng với việc chọndung sai khác nhau sẽ hình thành nhiều loại kích thước khác nhau, dẫn đến sự khôngtập trung sản xuất và đòi hỏi nhiều loại dụng cụ cắt và dụng cụ kiểm tra khác nhau Vìvậy vấn đề đặt ra là cần phải thống nhất việc quy định dung sai cho các kích thước lắpghép

3.1.2 - Công thức dung sai:

- Theo sự nghiên cứu và hệ thống hoá thí nghiệm, người ta tìm ra mốiquan hệ giữa sai số chế tạo và kích thước như sau:

x d C

d - đường kính danh nghĩa của chi tiết khảo sát

- Từ việc xác định được sai số ứng với kích thước gia công mà người ta tìm cáchđiều chỉnh máy sao cho sai số này nằm trong giới hạn dung sai yêu cầu Nhận thấy,sai số phụ thuộc vào kích thước gia công và điều kiện gia công Công thức trên có thể

viết thành  = a.i Khi đó:

- Nhận thấy, ứng với mỗi kích thước của chi tiết ta xác định được một giá trị dungsai T Tuy nhiên, trong thực tế cùng một kích thước danh nghĩa nhưng chi tiết làmviệc trong các điều kiện khác nhau đòi hỏi mức độ chính xác khác nhau, nghĩa là giátrị dung sai khác nhau Như vậy, cùng một kích thước danh nghĩa nhưng ở các mứcchính xác khác nhau dung sai sẽ khác nhau ở hệ số cấp chính xác a

3.1.3 - Cấp chính xác (cấp dung sai tiêu chuẩn)

theo thứ tự độ chính xác giảm dần

+) Các cấp chính xác từ IT1  IT18 được sử dụng phổ biến hiện nay



+) Cấp IT01  IT4 sử dụng đối với các kích thước yêu cầu độ chính xác rất caonhư các kích thước mẫu chuẩn, kích thước chính xác cao của các chi tiết trong dụng cụ

đo

+) Cấp IT5 - IT8 được sử dụng trong lĩnh vực cơ khí thông dụng

+) Cấp IT9  IT11 thường được sử dụng với lĩnh vực cơ khí lớn (gia công cácchi tiết có kích thước lớn)

+) IT12  IT16 thường được sử dụng đối với những kích thước chi tiết yêu cầugia công thô

công bội  = 1,6, cứ sau 5 cấp chính xác thì giá trị dung sai tăng lên 10 lần Trị số acàng nhỏ thì cấp chính xác càng cao và ngược lại Ta có thể dùng trị số a để so sánhmức độ chính xác của 2 kích thước bất kì

2

IT

IT IT

1

5 ( 1 3

IT

IT IT

1

5 ( 1 4

IT

IT IT

4.1.3 - Khoảng kích thước danh nghĩa:

) 001 , 0 45

, 0 (

nhận thấy trong từng khoảng nhỏ D của kích thước thì giá trị dung sai tính theo kíchD của kích thước thì giá trị dung sai tính theo kíchthước biên của khoảng so với giá trị dung sai tính theo kích thước trung bình D saikhác nhau không đáng kể và có thể bỏ qua được Vì vậy, để đơn giản và thuận tiện, tachỉ cần quy định dung sai cho từng khoảng kích

thước Giá trị dung sai mỗi khoảng được tính

theo kích thước trung bình D của khoảng:

2

D

D 

D1, D2 – các kích thước biên của khoảng

- Sự phân khoảng phải dựa theo nguyên tắc

bảo đảm sự sai khác giữa các giá trị dung sai tính

theo kích thước biên của khoảng so với giá trị dung sai tính theo kích thước trungbình của khoảng đó không > (5 - 8)%

- Với nguyên tắc đó, toàn bộ dải các đường kính danh nghĩa có kích thước đến

500 mm được chia thành 13 khoảng cơ bản, mỗi khoảng chỉ quy định một trị số dungsai đặc trưng và có giá trị không đổi đối với tất cả các kích thước thuộc khoảng đó.Bắt đầu từ 10mm, đối với lắp ghép có sự dao động lớn về khe hở và độ dôi, tiêuchuẩn còn qui định 2 hoặc 3 khoảng trung gian

3.1.4 Ký hiệu các miền dung sai

Về qui tắc thành lập các miền dung sai, tiêu chuẩn đưa ra khái niệm Sai lệch cơbản

Sai lệch cơ bản là 1 trong 2 sai lệch giới hạn nằm gần đường không nhất Nóxác định vị trí của miền dung sai so với đường không Nếu miền dung sai nằm phíatrên kích thước danh nghĩa thì sai lệch cơ bản là sai lệch dưới (ei,EI) còn nếu nằmphía dưới kích thước danh nghĩa thì là sai lệch trên (es, ES)

Các sai lệch cơ bản được ký hiệu bằng các chữ cái La tinh, trong đó chữ indùng cho lỗ, chữ thường dùng cho trục Khi phối hợp Sai lệch cơ bản với sai lệch cònlại sẽ được một miền dung sai như sơ đồ phân bố các miền dung sai dưới đây:

3.2 - Hệ thống lắp ghép trụ trơn

- Ví dụ: yêu cầu một mối ghép có độ hở với các thông số như sau:

được các kiểu lắp khác nhau (mối ghép có độ hở, dôi, trung gian)

3.2.2 - Hệ thống trục

- Hệ thống trục là tập hợp các mối ghép mà ở đó khi có cùng một cấpchính xác và cùng một kích thước danh nghĩa các mối ghép chỉ khác nhau ở kíchthước giới hạn của lỗ còn kích thước giới hạn của trục là không đổi.

Tiêu chuẩn qui định chọn trục có miền dung sai h là trục cơ sở Nó có đặc điểm

cơ bản là có sai lệch trên luôn bằng 0 (es = 0)

3.2.3 - Sử dụng hệ thống lắp ghép:

ghép sẽ có 2 kiểu lắp thỏa mãn yêu cầu trên:

6

7 92

kế, ngoài đặc tính yêu cầu của lắp ghép thiết kế còn phải đưa vào tính kinh tế kỹ thuật

và tính công nghệ của kết cấu để quyết định lựa chọn kiểu lắp theo hệ thống lỗ hoặc

hệ thống trục

kết cấu, tính công nghệ và tính kinh tế của các bề mặt lắp ghép

- Về mặt công nghệ và kinh tế thấy rằng hệ thống lỗ được sử dụng rộng rãi hơn vì:+) Khi gia công lỗ việc thoát nhiệt, thoát phoi khó, độ cứng vững của dụng cụcắt kém

+) Những dụng cụ gia công lỗ như dao khoét, dao chuốt, dao doa và các dụng

cụ kiểm tra lỗ đắt tiền hơn và chỉ gia công được một lỗ cố định

+) Việc gia công trục với những kích thước khác nhau hết sức đơn giản và rẻ tiền,chỉ cần điều chỉnh dao tiện hoặc đá mài

Vì lý do trên nên người ta cố định trường dung sai của lỗ là H để thuận tiện choviệc chế tạo dụng cụ cắt gọt và đo lường Khi thay đổi đặc tính mối ghép, người ta thayđổi kích thước của trục

nghệ, người ta buộc phải sử dụng hệ thống trục

+) Trên một trục trơn có nhiều mối ghép khác nhau, để tránh chế tạo trục bậcngười ta sử dụng các mối ghép của hệ thống trục.

Ví dụ: Mối ghép giữa chốt ắc với lỗ của biên và thành piston.

- Khi sử dụng các chi tiết tiêu chuẩn, hoặc chi tiết trục đã có sẵn, để đạt đượccác lắp ghép khác nhau ta gia công lỗ với các dung sai khác nhau

Ví dụ: Vòng ngoài của ổ lắp với lỗ hộp.

- Trong các bộ phận máy có trục trơn, yêu cầu về độ chính xác không quá cấp

10 Chi tiết trục có thể chế tạo bằng cán, kéo tinh mà không cần qua gia công cơ khí.Trường hợp này thường dùng trong các máy nông nghiệp, mối ghép thường có độ hở

3.2.3 - Hệ thống lắp ghép trụ trơn (TCVN 2245 - 99)

- Hệ thống lỗ: Khi phối hợp lỗ cơ sở H với

*) Các miền dung sai từ a – h sẽ nhận dược mối ghép có độ hở

*) Các miền dung sai js, k,m,n sẽ nhận được mối ghép trung gian

*) Các miền dung sai từ p – z)c sẽ nhận dược mối ghép có độ dôi

- Hệ thống trục: Khi phối hợp trục cơ sở h với

*) Các miền dung sai từ A – H sẽ nhận dược mối ghép có độ hở

*) Các miền dung sai JS, K, M,N sẽ nhận được mối ghép trung gian

*) Các miền dung sai từ P – ZC sẽ nhận dược mối ghép có độ dôi

3.2.4 Cách ghi ký hiệu mối ghép.

Tiêu chuẩn qui định ba phương pháp ghi sai lệch giới hạn của kích thước dàitrên bản vẽ chế tạo chi tiết

+) Bằng các ký hiệu qui ước của miền dung sai Ví dụ 20 H7, 25N8

+) Bằng trị số của sai lệch giới hạn Ví dụ 50 0 , 025

050 , 0

40H7/g6 (hoặc 40 H7-g6, hoặc 40

6g

7H hay 40 0,025

025 , 0 009 , 0

Đối với các mối ghép có độ hở khác thường được lựa chọn theo kinh nghiệm

* Ứng dụng của mối ghép có độ hở:

động tương đối với nhau Độ hở của mối ghép được chọn dựa vào yêu cầu và tínhchất của chuyển động giữa 2 bề mặt đối tiếp

- Ngoài các mối ghép động, có thể dùng lắp ghép có độ hở cho các mốighép cố định như mối ghép then, chốt, vít khi có yêu cầu tháo lắp dễ dàng, đặc biệt

là đối với chi tiết phải thay thế luôn

3.3.2 - Chọn mối ghép trung gian:

Khi lựa chọn lắp ghép trung gian cho một kết cấu nào đó cần chú ý tới tải trọngtác dụng, yêu cầu về độ chính xác định tâm, về tháo lắp, điều chỉnh …

Những tính toán cần thiết cho mối ghép trung gian gồm:

- Tính xác suất xuất hiện độ hở, độ dôi

- Tính sức bền của các chi tiết( chỉ với chi tiết thành mỏng) và lực lắp ráp ứngvới độ dôi lớn nhất

- Tính khe hở lớn nhất theo độ lệch tâm cho phép của mối ghép

Nói chung những tính toán này chỉ mang tính chất kiểm nghiệm

* Ứng dụng của các kiểu lắp trung gian:

độ dôi đều không lớn lắm Do đó mối ghép trung gian đảm bảo được độ đồng tâm caocủa 2 bề mặt lắp ghép

- Lắp ghép trung gian dùng cho mối ghép cố định, các chi tiết trong mối ghépkhông có chuyển động tương đối với nhau, trừ khi tháo ra để thay thế Mô men xoắnđược truyền bằng then hoặc chốt Đôi khi với lực truyền nhỏ, người ta cũng khôngcần các chi tiết kẹp chặt phụ

3.3.3 – Tính chọn mối ghép có độ dôi

Với cùng một độ dôi, độ bền mối ghép còn phụ thuộc vào vật liệu và kích thước

bề mặt lắp ghép, nhám bề mặt của các bề mặt đối tiếp, phương pháp lắp ghép các chitiết, hình dáng và kích thước của mép vát, sự bôi trn và tốc độ ép khi lắp, điều kiệnnung nóng chi tiết bao và làm lạnh chi tiết bị bao…Vì vậy việc lựa chọn mối ghép có

độ dôi phải qua các bước tính toán cần thiết

* Ứng dụng của mối ghép có độ dôi:

- Lắp ghép có độ dôi được sử dụng cho các mối ghép cố định, khôngtháo, hoặc chỉ tháo trong những trường hợp đặc biệt khi sửa chữa

phụ như: vít, then, chốt Tuy nhiên trong trường hợp cần truyền mômen xoắn lớnhoặc lực đặc biệt lớn người ta vẫn dùng lắp ghép có độ dôi kết hợp với các chi tiết kẹpchặt

CHƯƠNG IV DUNG SAI LẮP GHÉP MỘT SỐ

MỐI GHÉP ĐẶC BIỆT VÀ TRUYỀN ĐỘNG BÁNH RĂNG

4.1 - Dung sai lắp ghép ổ lăn

4.1.1 – Cấp chính xác ổ lăn

chúng được sản xuất ở những nhà máy có mức độ chuyên môn hóa rất cao

định 5 cấp chính xác chế tạo ổ lăn là: 0, 6, 5, 4, 2 theo thứ tự tăng dần

- Các c p chính xác ấp chính xác đặc trưng bởi trị số sai lệch giới hạn kích đặc trưng bởi trị số sai lệch giới hạn kíchc tr ng b i tr s sai l ch gi i h n kíchưng bởi trị số sai lệch giới hạn kích ởi trị số sai lệch giới hạn kích ị số sai lệch giới hạn kích ố sai lệch giới hạn kích ệch giới hạn kích ới hạn kích ạn kích

thưng bởi trị số sai lệch giới hạn kíchới hạn kích đc, chính xác quay v à độ chính xác về vị trí tương quan giữa các bề mặt đ chính xác v v trí tề vị trí tương quan giữa các bề mặt ị số sai lệch giới hạn kích ưng bởi trị số sai lệch giới hạn kíchơng quan giữa các bề mặtng quan gi a các b m tữa các bề mặt ề vị trí tương quan giữa các bề mặt ặc trưng bởi trị số sai lệch giới hạn kích

ổ

Trong trường hợp cần độ chính xác quay cao, số vòng quay lớn thì sử dụng ổ cấpchính xác 5 hoặc 4 như: ổ trục chính máy mài, ổ trục động cơ cao tốc … Ổ lăn cấpchính xác 2 dùng cho những dụng cụ đo chính xác và những máy công cụ siêu chínhxác

trong của vòng trong và lắp với lỗ thân hộp theo bề mặt

trụ ngoài của vòng ngoài

bề mặt lắp ghép trụ trơn, vì vậy miền dung sai kích thước

trục và lỗ được chọn theo tiêu chuẩn dung sai lắp ghép bề

mặt trụ trơn theo TCVN 2245 - 99

B

- Để đạt được tính đổi lẫn chức năng hoàn toàn cũng như để giảm bớt

số loại ổ thì đường kính ngoài D và đường kính trong d được tiêu chuẩn hóa Khi sửdụng ổ, muốn tạo ra các đặc tính khác nhau của mối ghép thì phải thay đổi miền dungsai của kích thước trục và lỗ hộp tương ứng đảm bảo điều kiện làm việc của ổ D đượcgọi là trục cơ sở, d được gọi là lỗ cơ sở

4.1.2 – Đặc tính tải trọng và dạng tải trọng

trục và lỗ thân hộp Để chọn được kiểu lắp trục với vòng trong và lỗ hộp với vòngngoài phụ thuộc chủ yếu vào đặc tính và dạng tải trọng tác dụng lên các vòng của ổlăn

Khi đó chỉ có một phần nhỏ đường lăn chịu tải và truyền tải trong đó cho mộtphần tương ứng của bề mặt lắp ghép

P

h

P

h

a) b)

Trên hình a) - vòng trong chịu tải cục bộ

hình b) - vòng ngoài chịu tải cục bộ

+) Dạng tải chu kỳ: Vòng chịu tải chu kỳ là lúc nó chịu một lực hướng tâm lầnlượt tác dụng lên khắp đường lăn của ổ và truyền tải trọng đó lần lượt lên khắp bề mặtlắp ghép

hình a) vòng ngoài chịu tải chu kỳ

hình b) vòng trong chịu tải chu kỳ

+) Dạng tải dao động: Vòng chịu tải dao động khi nó chịu một lực hướng tâmtác dụng lên một phần đường lăn, nhưng lực đó có phương chiều dao động trong phầnđường lăn ấy theo chu kỳ quay của lực

 o

Giả sử vòng lăn chịu hai tải trọng hướng tâm Pn cố định và Pb quay Xẩy ra haitrường hợp.

- Nếu Pn > Pb: Tổng hợp hai tải trọng đó lại thành lực R khi Pb quay mút củalực tổng hợp R sẽ vạch ra một vòng tròn tâm O (là mút của Pn) và bán kính là trị sốcủa Pb gốc trùng với Pbvà Pn) Vì Pn > Pb nên gốc của R nằm ngoài vòng tròn

góc  mà thôi Do đó đối với vòng quay chịu tải chu kỳ Còn vòng cố định chịu tải

phương dao động trong góc  lấy và vòng đó chịu tải dao động

- Nếu Pn < Pb:

 = 3600

Lúc này tải trọng tổng hợp Rcó phương,

chiều tác dụng theo mọi hướng Vì vậy vòng cố

định sẽ chịu tải chu kỳ

Vòng quay nếu quay cùng tốc độ với Pb sẽ chịu tải trọng cục bộ nhưng tải trọngnày sẽ luôn thay đổi về phương, chiều và trị số

4.1.3 - Chọn kiểu lắp cho ổ lăn:

*) Theo đặc tính tải trọng:

- Nếu tải trọng va đập và rung động càng lớn, kích thước danh nghĩa của mốighép càng nhỏ thì chọn mối ghép có độ dôi càng lớn và độ hở càng nhỏ

o

- Nếu tải trọng va đập và rung động càng nhỏ, kích thước danh nghĩa của mốighép càng lớn thì chọn mối ghép có độ dôi càng nhỏ và độ hở càng lớn.

*) Theo dạng tải trọng:

chịu tải nên mòn nhiều do đó thường lắp có độ hở nhỏ với các chi tiết khác (lỗ hộp, trục)

để trong quá trình làm việc vòng đó sẽ trượt tương đối với các bề mặt đối tiếp  lúc đótoàn bộ đuờng lăn sẽ được mòn đều

loại trừ khả năng trượt tương đối so với bề mặt đối tiếp của lắp ghép, qua đó duy trìtình trạng chịu lực đồng đều của ổ

độ tải trọng hướng tâm được xác định theo công thức:

PR =

'B

R Kn F FA (kN/m)trong đó: R - phản lực hướng tâm tính toán của ổ

B’ - chiều rộng làm việc của ổ; B’ = B - 2r

con lăn trong ổ nén hai dãy, hoặc giữa các dãy bi trong ổ bi đỡ chặn hai dãy và ổ bịchặn kép, khi có tải trọng chiều trục A)

4.2 - Dung sai lắp ghép then

cố định các chi tiết trên trục như: bánh răng, bánh đai, tay quay và thực hiện chứcnăng truyền mômen xoắn hoặc đảm bảo

dẫn hướng các chi tiết trên trục (bánh răng

di trượt )

mối ghép then: then bằng, then bán

nguyệt và then vát Then bằng và then

bán nguyệt được sử dụng phổ biến hơn,

còn then vát sử dụng hạn chế vì nó

không đảm bảo độ đồng tâm cao giữa 2 chi tiết lắp ghép

thực hiện theo bề mặt bên và theo kích thước b Then được lắp với rãnh trục và rãnhbạc (bánh răng hoặc bánh đai) Dung sai kích thước tra theo tiêu chuẩn TCVV 2245 -99

dụng trong sản xuất hàng loạt then lắp với trục là

Nếu chiều dài

then lớn thì then lắp với rãnh bạc theo

Trong sản xuất đơn

chiếc thì then có thể lắp với rãnh trục theo

* Lựa chọn mối ghép then

tiêu chuẩn như sau: