Đề cương môn học chi tiết máy

Câu 1: So sánh ưu khuyết điểm, phạm vi sử dụng của bộ truyền đai so với bộ truyền xích ***Bộ truyền xích:  Ưu điểm:  Truyền chuyển động giữa hai trục tương đối xa đến 8m  So với bộ t

Câu 1: So sánh ưu khuyết điểm, phạm vi sử dụng của bộ truyền đai so với bộ truyền xích

***Bộ truyền xích:

 Ưu điểm:

 Truyền chuyển động giữa hai trục tương đối xa ( đến 8m)

 So với bộ truyền đai, kích thước bộ truyền xích nhỏ gọn hơn

 Không có trượt -> hiệu suất khá cao (96 – 98%)

 Không có lực căng ban đầu -> lực tác dụng lên trục tương đối nhỏ

 Có thể truyền chuyển động với công suất từ một trục đến nhiều trục

 Nhược điểm:

 Vận tốc tức thời của đĩa bị dẫn không ổn định

 Có nhiều tiếng ồn khi làm việc nhất là khi vận tốc cao

 Bản lề bị mòn tương đối nhanh

 Kết cấu phức tạp, giá thành tang, đòi hỏi chăm góc thường xuyên

 Phạm vi sử dụng:

 Sử dụng phổ biến ở các máy móc giao thông vận tải, máy nông nghiệp, máy mỏ, máy công cụ

và tay máy…

 Khi cần truyền động giữa các trục có khoảng cách xa hoặc truyền từ một trục đến nhiều trục

 Công suất truyền dưới 120kW, vận tốc đến 15 m/s

 Làm việc theo các chỉ dãn sau :

 Có khả năng truyền chuyển động và cơ năng giữa các trục ở khá xa nhau

 Làm việc êm không ồn

 Giữ được an toàn cho chi tiết máy khác khi bị quá tải (lúc này đai sẽ trượt trơn trên bánh)

 Kết cấu đơn giản, giá thành rẻ

 Nhược điểm:

 Khuôn khổ kích thước khá lớn (khi cùng một điều kiện làm việc, thường riêng đường kính bánh đai đã lớn hơn đường kính bánh răng khoảng 5 lần)

 Tỷ số truyền không ổn định vì có trượt đàn hồi của đai trên bánh

 Lực tác dụng lên trục và ổ lớn do phải căng đai

 Tuổi thọ thấp khi làm việc với vận tốc cao

 Bộ truyền đai thường được bố trí ở cấp tốc độ nhanh, bánh dẫn lắp vào trục động cơ Trong trường hợp này kích thước bộ truyền tương đối nhỏ gọn

Câu 2: Trình bày mô hình tính dao động ngang của trục, các biện pháp để khắc phục hiện tượng này?

Câu 4: Các loại ổ lăn thường gặp, ký hiệu ổ?

Các loại ổ lăn thường gặp:

 Theo khả năng chịu tải trọng

 Ổ đỡ: chịu lực hướng tâm

 Ổ đỡ - chặn: chịu lực hướng tâm và lực dọc trục

 Ổ chặn – đỡ: chịu lực dọc trực và một phần lực hướng tâm

 Ổ chặn: chỉ chịu lực dọc trục

 Theo hình dạng con lăn: ổ bi, ổ đũa

 Theo số dãy con lăn: 1 dãy, 2 dãy, 3 dãy …

 Theo khả năng tự lựa: ổ tự lựa và ổ không tự lựa

Kí hiệu ổ lăn:

 Ổ lăn được kí hiệu bằng dãy số ( tính từ phải qua ):

 Hai chữ số đầu: đường kính trong của ổ

 d ≥ 20 mm: lấy d/5 để biệu thị đường kính

8 – đặc biệt hẹp; 7 – hẹp; 1 – bình thường; 2 – rộng; 3,4,5,6 – đặc biệt rộng

 Với d < 10 mm, số thứ 1 là đường kính trong của ổ, số thứ 3 là số 0, số thứ 2 biểu thị cỡ

Khả năng tải tĩnh của ổ:

 Dùng làm căn cứ chọn ổ lăn khi n < 1 vòng/phút, kiểm nghiệm ổ đã chọn theo khả năng tải động

 Nếu giảm tuổi thọ thì tải trọng quy ước tăng lên rất lớn và không hạn chế

Thực tế, Q bị giới hạn bởi độ bền tĩnh hay khả năng tải tĩnh

 Khả năng tải tĩnh là tải trọng gây nên tại vùng tiếp xúc chịu tải lớn nhất, tổng biến dạng dư bằng 0,0001 đường kính con lăn

 Giá trị ứng suất tiếp xúc:

 Ổ bi: 3000 MPa

 Ổ đũa: 5000 MPa

Cách tính chọn ổ lăn theo chỉ tiêu khả năng tải tĩnh:

Ổ lăn được chọn theo khả năng tải tĩnh theo điều kiện (Qt ≤ C0)

C0 – khả năng tải tĩnh (kN)

Qt – tải trọng quy ước

Ổ đỡ, đỡ - chặn: Qt = X0Ft + YoFa ; Qt = Ft khi góc tiếp xúc α = 90◦

Ổ chăn, chặn – đỡ: Qt = Fa + 2,3Frtgα ; Qt = Fa khi α = 90◦

X0, Y0 – hệ số tải trọng hướng tâm và dọc trục tĩnh ( tra bảng )

Câu 25: Khả năng tải động của ổ lăn là gì ? Tải trọng tĩnh tương đương? Cách tính chọn ổ lăn theo chỉ tiêu khả năng tải động?

Khả năng tải động của ổ lăn:

Phương trình đường cong mỏi tiếp xúc: H m N const

N – số chu kì chịu tải, m – số mũ

Thay N bỏi tuổi thọ L(triệu vòng), σH bởi tải trọng Q

Q là tải trọng quy ước: + Tải trọng hướng tâm đối với ổ đỡ và đỡ - chặn

+ Tải trọng dọc trục đối với ổ chặn và chặn – đỡ

m = 3 đối với ổ bi ; m = 10/3 đối với ổ đũa

6

h – tuổi thọ tính bằng giờ)

Cách tính chọn ổ lăn theo chỉ tiêu khả năng tải động :

Từ slide 32 đến 37 ( trang 16 trong tập photo chương 6 7 8)

Câu 7: Nêu các đặc điểm khi tính sức bền bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng và chữ V

- Ăn khớp em và tải trọng động giảm:

+ Các đôi răng trong vào khớp đột ngột, do đó các răng chịu tải và thôi tải dần dần

+ Trong vùng ăn khớp bao giờ cũng có ít nhất hai đôi răng

+ VÌ ăn khớp êm nên giảm tiếng ồn và tải trọng động

- Khả năng tải cao hơn bánh răng thẳng:

+ Các răng ăn khớp lien tục ngay cả khi εα < 1, miễn là εβ > 1

+ Tổng chiều dài tiếp xúc của các đôi răng:

+ Nếu εα là số nguyên: H cos

Kε = 0.9 – 1 đối với răng nghiêng

Kε =0.97 – 1 đối với răng chữ V

Khi β, εα tăng, lH tăng, tải trọng riêng giảm nên khả năng tải cao hơn

- Tải trọng phân bố không đều trên chiều dài răng:

+ Đường tiếp xúc chéo từ chân răng lên đỉnh răng

+ Tải trọng ở giữa lớn nhất vì tổng độ cứng đôi răng lớn nhất

+ Bán kính cong các điểm dọc theo đường tiếp xúc thay đổi nên sức bền tại mọi tiết diện là khác nhau

+ Vết gãy thường nằm chéo từ chân lên đỉnh

- Góc nghiêng β = 8 -20° để εβ > 1,1 và Fa không quá lớn Đối với bánh răng chữ V, β = 30-40°

- Tăng β, trị số bánh răng tương đương dv, Zv tăng, do đó, làm tăng khả năng tải của bộ truyền

Câu 8: Sự phân bố không đều tải trọng trong bộ truyền bánh răng?

 Trong trường hợp hệ số trùng khớp ngang 2 > εα > 1, momen xoắn truyền qua một đôi răng hoặchai đôi răng

 Do sai số chế tạo, sự phân bố tải trọng này không đều trên các đôi răng ăn khớp

 Hệ số đưa vào ( hệ số phân bố không đều tải trọng giữa các răng – hệ số phân bố không đều tải trọng)

 Khi tính toán theo độ bền tiếp xúc: hệ số KHα

 Khi tính toán theo độ bền uốn: hệ số KFα

 Các hệ số này phụ thuộc vào cấp chính xác và vận tốc vòng, quy định tại TCVN 1067-71

 Do vị trí của bánh răng không bố trí đối xwngsvoiws các ổ đỡ trục, khi chịu lực, bánh răng và trục

bị biến dạng uốn và xoắn

Câu 11: Các dạng hỏng của bộ truyền trục vít – bánh vít?

Các dạng hỏng như trong truyền động bánh răng, nhưng do vận tốc trượt lớn, điều kiện hình thành màng dầu không thuận lợi -> dính và mòn nguy hiểm hơn

 Dính đặc biệt nguy hiểm khi bánh vít làm bằng vật liệu cứng hơn

 Khi v lớn, các hạt kiem loại ở bánh vít dứt ra dính vào mặt ren vít, mặt ren trục vít sần sùi

sẽ mài mòn nhanh mặt răng bánh vít

 Nếu bánh vít làm bằng vật liệu mềm, hiện tượng dính ít nguy hiểm vì các hạt kim loại quét đều lên bề mặt ren vít

 Mòn thường xảy ra ở răng bánh vít

 Mòn nhanh khi lắp ghép không chính xác, dầu có cặn, bề mặt ren không nhẵn, khi thường đóng và mở máy

 Răng mòn nhiều sẽ bị gẫy

 Tróc rỗ mặt răng: xảy ra ở các bánh vít làm bằng đồng thanh thiếc

Câu 13: Tải trọng động và va đập sinh ra trong bộ truyền xích ?

 Tải trọng động

Fđ = maxmax

 m = qma khối lượng nhánh xích dẫn(kg)

 qm khối lượng của 1m xích (kg/m)

 a khoảng cách giữa hai trục của đĩa xích (m)

 amax gia tốc xích cực đại (m/s2)

vx = ω1r1cosβ → ax =

2

1 1sin

xdv

r

dt    

axmax ↔ β=±φ1/2

axmax = ω1t/2Thay vào ta được

2

1 ( ) 18000

m d

 Va đập là nguyên nhân gây hỏng xích, răng đĩa và gây ồn

Do đó nên chọn n1, Z1t sao cho động năng va đạp nhỏ hơn động năng va đập cho phép

Câu 15: Thiết lập công thức tính tỷ số truyền và vận tốc trượt trong truyền động lực vít – bánh vít ? Từ

đó rút ra kết luận?

 Trục vít quay 1 vòng, bánh vít di chuyển πmZ1

Trục vít quay vòng/phút, bánh vít quay được n2 =

1 1 2

n

mZ d

2 1 2

2 1

n u







 Tỉ số truyền = số răng bánh vít / Số mối ren trục vít

 Vì Z1 khá nhỏ nên bộ truyền trục vít có thể đạt tỉ số truyền rất lớn

 Vận tốc vòng v1 của trục vít và v2 của bánh vít khác phương và trị số nên khi làm việc sinh ra trượt

 Vận tốc trươt vt tiếp tuyến với đường xoắn ốc của ren trục vít

1 1 1

t

d n v

 Vận tốc trượt lớn gây dính và mòn, do đó làm giảm hiệu suất bộ truyền

Câu 21: Các dạng tải trọng và ứng suất trong chi tiết máy? Ứng suất cho phép và hệ số an toàn?

 Tải trọng

- Tùy theo tính chất thay đổi tải theo thời gian, có thể chia tải trọng chia ra làm 2 loại là tải trọng tĩnh và tải trọng thay đổi

- Tải trọng tĩnh là tải trọng không thay đổi theo thời gian hoặc thay đổi không đáng kể

- Tải trọng có phương, chiều hoặc cường độ thay đổi theo thời gian được gọi là tải trọng thay đổi Tải trọng thay đổi có thể thay đổi từ từ hoặc đột nhiên Tải trọng đột nhiên tang mạch rồi giảm ngay trong khoảnh khắc là tải trọng va đập

- Trong tính toán chi tiết máy người ta còn phân biệt tải trọng danh nghĩa, tải trọng tương đương

và tải trọng tính toán

- Tải trọng danh nghĩa là tải trọng được chọn trong số các tải trọng tác dụng lên máy trong chế độ làm việc ổn định Thường người ta chọn tải trọng lớn hoặc tác dụng lâu dài nhất làm tải trọng danh nghĩa

- Trường hợp máy làm việc với chế độ tải trọng thay đổi nhiều mức, khi tính toán người thiết kế thường thay chế độ tải trọng này bằng chế độ tải trọng một mức (không đổi), gọi là tải trọng tương đương Khi thay thế phải xuất phát từ điều kiện các chỉ tiêu về khả năng làm việc hoặc độ tin cây của chế độ tải trọng thay thế và chế độ tải trọng thực là tương đương nhau Nếu gọi Qtd làtải trọng tương đương, kN là hệ số về tuổi thọ ta có

Qtd = Qdn x kN

- Khi xác định kích thước chi tiết máy, không những phải căn cứ vào trị số và tính chất thay đổi tải trọng mà còn phải xét đến những đặc điểm của sự truyển tải trọng giữa các bộ phận của máy Những đặc điểm này cũng phụ thuộc vào công dụng của bộ phận máy và điều kiện sử dụng

- Vì vậy trong tính toán để xác định chi tiết máy người ta dùng tải trọng tính toán trong đó xét đếntính chất thay đổi của tải trọng và tác dụng tương hỗ giữa các chi tiết máy tiếp xúc Cấu trúc côngthức có dạng:

Qt = Qtd kt.kd.kdk = Qdn kN kt kd kdk

 Ứng suất

- Tùy theo điều kiện làm việc cụ thể, tải trọng tác dụng lên chi tiết máy có thể gây nên các loại ứngsuất như: ứng suất kéo, ứng suất nén, ứng suất uốn, ứng suất căt, …

- Ứng suất sinh ra trong chi tiết máy có thể thay đổi hoặc không thay đổi

- Ứng suất tĩnh là ứng suất không thay đổi theo thời gian (hoặc trị số thay đổi rất ít không đáng kể) Ngược lại, ứng suất là thay đổi khi trị số hoặc chiều (hoặc cả hai) thay đổi theo thời gian

 Ứng suất cho phép và hệ số an toàn

- Ứng suất cho phép là giá trị giới hạn để đảm bảo cho chi tiết máy làm việc thì ứng suất phát sinh trong chi tiết máy không được vượt quá giá trị cho phép này

- Hệ số an toàn là tỉ số giữa ứng suất giới hạn và ứng suất lớn nhất sinh ra trong chi tiết máy Khi kiểm tra độ bền mỏi, người ta kiểm tra theo điều kiện : S ≥ [S]

- Hệ số an toàn cho phép [S] là hệ số xét đến các ảnh hưởng của điều kiện làm việc, được đưa vào nhằm đảm bảo cho kết cấu có độ ăn toàn nhất định

Câu 23: Ưu khuyết điểm, phạm vi sử dụng, xác định vân tốc vòng, tỉ số truyền, vận tốc trượt trong bộ truyền trục vít?

 Hiệu suất hấp, nhiệu sinh nhiều

 Cần dùng vật liệu giảm ma sát (đồng thanh) tương đối đắt làm vít

 Yêu cầu cao về độ chính xác lắp ghép

 Phạm vi sử dụng

 Hiệu suất thấp (70 – 80%) nên sử dụng với công suất ≤ 60kW

 Tỉ số truyền 20÷60, có thể đến 100 hoặc ≤ 300 đối với cơ cấu phân độ

 Dùng trong máy nâng chuyển, mặt cắt kim loại, ô tô …

 Trục vít quay 1 vòng, bánh vít di chuyển πmZ1

Trục vít quay vòng/phút, bánh vít quay được n2 =

1 1 2

n

mZ d

2 1 2

2 1

n u

 Vì Z1 khá nhỏ nên bộ truyền trục vít có thể đạt tỉ số truyền rất lớn

 Vận tốc vòng v1 của trục vít và v2 của bánh vít khác phương và trị số nên khi làm việc sinh ra trượt

 Vận tốc trươt vt tiếp tuyến với đường xoắn ốc của ren trục vít

1 1 1

t

d n v

 Vận tốc trượt lớn gây dính và mòn, do đó làm giảm hiệu suất bộ truyền

Câu 24: Chứng minh rằng số răng xích không thể quá lớn và quá nhỏ ?

 Nếu Z lớn

 Sau một thời gian làm việc, xích bị mòn, bước xích tăng ∆t

→Đường kính vòng tròn qua tâm bản lề xích tăng ∆d

 Để tránh tuột xích, quy định

1 sin

 Xích ống con lăn: Zmax ≤ 100 ÷ 120

 Để đảm bảo làm việc lâu dài, nên lấy Z1 = 29 -2u ≥19

 Nếu Z nhỏ:

 Truyền chuyển động giữa hai trục tương đối xa ( đến 8m)

 So với bộ truyền đai, kích thước bộ truyền xích nhỏ gọn hơn

 Không có trượt -> hiệu suất khá cao (96 – 98%)

 Không có lực căng ban đầu -> lực tác dụng lên trục tương đối nhỏ

 Có thể truyền chuyển động với công suất từ một trục đến nhiều trục

 Nhược điểm:

 Vận tốc tức thời của đĩa bị dẫn không ổn định

 Có nhiều tiếng ồn khi làm việc nhất là khi vận tốc cao

 Bản lề bị mòn tương đối nhanh

 Kết cấu phức tạp, giá thành tang, đòi hỏi chăm góc thường xuyên

 Để tăng khả năng tải:

 Tăng chiều rộng xích (đối với xích răng)

 Tăng số dãy xích (đối với xích ống cơn lăn)

Câu 29: Các dạng hỏng của bộ truyền bánh răng

***Gãy răng

 Vết nứt thường bắt đầu từ cahan răng, chỗ góc lượn

 Tác hại: làm hỏng bộ truyền bánh răng, các bộ truyền khác, các chi tiết máy khác như ổ, trục

 Nguyên nhân gây gãy răng là do ứng suất uốn, do quá tải lớn hoặc do mỏi

 Tróc là hiện tượng kim loại trên bề mặt bong ra để lại những vết rỗ mặt răng

 Troc thường xuất hienj ở vùng lân cận tâm ăn khớp và vùng chân răng

 Nếu bộ truyền có độ rắn bề mặt thấp (HB≤350), hiện tượng tróc răng xảy ra trong một thời gian ngắn rồi dừng lại gọi là tróc nhất thời

 Nếu bộ truyền có độ rắn bề mặt cao (HB≥350) các vết tróc từ vùng tâm ăn khớp phát triển xuống khắp bề mặt chân răng gọi là hiện tượng tróc lan

 Các bộ truyền để hở hoặc bôi trơn không tốt hiện tượng mòn sẽ xảy ra trước tróc rỗ

 Nguyên nhân:

o Sau 1 thời gian làm việc, ứng suất tiếp xúc thay đổi theo chu kì mạch động gián đoạn, xuất hiện vết nứt

o Khi có dầu bôi trơn, dầu sẽ chui vào các vết khi tiếp xúc

o Các vết nứt vùng gần chân răng bị bịt kín miệng lại và do áp lực làm bong từng mảng kimloại

 Tác hại của tróc rỗ:

o Làm cho mặt răng không nhẵn, dạng răng tahy đỏi, tải trọng động tăng lên

o Mặt răng xước nhanh và bị mồn, cuois cungfb ề mặt răng phía dưới đường tâm ăn khớp

bị phá hỏng dẫn đến tiếng ồn, rung động và nóng nhiều

 Khắc phục:

o Nâng cao độ rắn của răng bằng nhiệt luyện

o Tăng góc ăn khớp: dịch chỉnh góc, cắt bằng dao có góc profin lớn

o Nâng cao cấp chính xác bánh răng

o Chất bôi trơn được bảo vệ sạch sẽ dầu bôi trơn thích hợp

o Nhiệt động sin hra quá cao, màng dầu bị phá vỡ, làm răng trực tiếp tiếp xúc nhau

o Do áp suất và nhiệt độ cao, đôi răng dính vào nhau và khi chuyển động tương đối, nhữngmảnh kim loại nhỏ bị dứt khỏi răng này và bám chặt lên bề mặt răng kia

o Thường xảy ra ở những cặp bánh răng cùng vật liệu

 Tác hại: bề mặt làm việc của răng bị xước nhiều, dạng răng bị phá hỏng

 Hạn chế:

o Các phương pháp như chống mòn răng

o Tăng cường làm nguội dầu bôi trơn

o Chọn cặp vật liệu bánh răng thích hợp

o Dùng dầu chống dính

***Biến dạng dẻo mặt răng

 Là hiện tượng ở bánh dẫn kim loại bị xô về đỉnh và chân tạo thành rãnh ở giữa răng còn bánh bị dẫn thì ngược lại

 Nguyên nhân: Bánh răng thép có độ rắn thấp, vận tốc thấp, chịu tải lớn do đó gây nên biến dạng dẻo bề mặt răng, lớp biến dạng này bị lực ma sát đẩy theo chiều vận tốc trượt

 Tác hại: hỏng bề mặt, giảm chính xác khi truyền động

***Bong bề mặt

 Xảy ra ở các răng được thấm nito, thấm than và tôi bề mặt nhưng chất lượng thấm và tôi kém đồng thời răng chịu tải lớn

 Do nội ứng suất quá lớn, dẫn đến bong từng bề mặt

Câu 33: Chứng minh tỷ số truyền của bộ truyền xích và vận tốc xích thay đổi theo thời gian

 Khảo sát sự ăn khớp đĩa xích chủ động

2 2

0,5.

x y

d u

d

 Vì góc θ và γ thay đổi không đồng thời, do đó tỉ số truyền luôn thay đổi

 Giảm sự không đều tỏng chuyển động bằng cách tăng số răng đĩa xích để cosθ và cosγ gần tới 1

Câu 31: Nêu ý nghĩa các công thức dưới đây ? Giải thích và trình bày cách xác định các thông số trong công thức ?

1

1 2

Công thức kiểm nghiệm bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng tính theo ứng suất uốn

Giải thích và trình bày cách xác định các thông số trong công thức:

Xét trường hợp lực tác dụng tại đỉnh răng, lúc này ứng suất uốn sinh ra trong tiết diện nguy hiểm của răng (đáy răng) là lớn nhất vì cánh tay đòn của lực lớn nhất Do có sai số bước răng, ta coi như tải trọng chỉ tác dụng lên một đôi răng ăn khớp Bỏ qua ảnh hưởng của lực ma sát đối với ứng suất uốn trong răng, tính toán mang tính chất gần đúng

Ta dời lực Fn về trục đối xứng của răng rồi chia thành 2 phần Fncosα’ gây uốn răng (ứng suất σu) và

Fnsinα’ gây nén (ứng suất σn); góc áp lực α’ ở đỉnh răng lớn hơn góc ăn khớp αω

Vì các vết nứt do mỏi uốn và hiện tượng gãy răng bắt đầu ở phần răng bên chịu ứng suất kéo, cho nến ta tính ứng suất sinh ra tại đây

Ứng suất danh nghĩa