Giáo trình Nguyên lý chi tiết máy Nghề: Cắt gọt kim loại (Cao đẳng) CĐ Kỹ Thuật Công Nghệ Bà Rịa Vũng Tàu

(NB) Mục tiêu của Giáo trình Nguyên lý chi tiết máy là Nêu lên được tính chất, công dụng một số cơ cấu và bộ truyền cơ bản trong các bộ phận máy thường gặp. Phân biệt được cấu tạo, phạm vi sử dụng, ưu khuyết điểm của các chi tiết máy thông dụng để lựa chọn và sử dụng hợp lý.

ỦY BAN NHÂN DÂN TỈNH BÀ RỊA – VŨNG TÀU

Ban hành kèm theo Quyết định số: /QĐ-CĐN… ngày 05 tháng 10 năm

2015 của Hiệu trưởng trường Cao đẳng nghề tỉnh BR - VT

Bà Rịa – Vũng Tàu, năm 2015

TUYÊNBỐ BẢN QUYỀN

Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể đượcphép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và thamkhảo

Giáo trình này được viết dựa trên các nguồn tại liệu đã trình bày trongphần tài liệu tham khảo, không nhằm mục đích cá nhân hay kinh tế, tôi xin camđoan tài liệu này lấy từ nguồn nào là có trích dẫn cụ thể

Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinhdoanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm

LỜI NÓI ĐẦU

Môn Nguyên lý – Chi tiết máy là môn học cơ sở ngành đầu tiên đối với

sinh viên các trường Trung học, Cao đẳng và Đại học các ngành kỹ thuật khôngchuyên về cơ khí hay xây dựng Giáo trình Cơ kỹ thuật gồm kiến thức của haimôn học Cơ học lý thuyết và Sức bền vật liệu như một số trường Đại học vàCao đẳng khác đang sử dụng Giáo trình được chia làm 2 chương:

chương 1: Cơ học máy trình bày những kiến thức về cơ cấu máy.

Chương 2: Chi tiết máy Trong chương này Học sinh – Sinh viên được

trang bị những kiến thức cơ bản về tính toán các kết cấu (chủ yếu là thanh) về

độ bền, độ cứng cũng như những cơ cấu truyền động trong máy

Giáo trình này được dùng để giảng dạy cho sinh viên Cao đẳng và Trungcấp Nghề của trường CDN BR - VT, đồng thời cũng có thể sử dụng làm tài liệutham khảo cho các cán bộ kỹ thuật

Khi biên soạn quyển giáo trình này chúng tôi đã cố gắng cập nhật nhữngkiến thức mới về ngành cơ học Tuy nhiên, do trình độ và thời gian có hạn,chắc chắn sẽ không thiếu những sai sót Rất mong đồng nghiệp và sinh viêngóp ý kiến cho lần tái bản sau

Mọi ý kiến đóng góp xin được gửi về theo địa chỉ:

Khoa Cơ Khí, Trường Cao đẳng Nghề Bà Rịa – Vũng Tàu

Tác giả

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1: ĐỘNG HỌC CƠ CẤU 1

1.1.Một số khái niệm 1

1.2 Giới thiệu chung các cơ cấu thông dụng 11

CHƯƠNG 2: CHI TIẾT MÁY 17

2.1 Mối ghép đinh tán 17

2.2.Mối ghép hàn 24

2.3 Mối ghép then 31

2.4.Mối ghép ren 37

2.5.Truyền động đai 47

2.6 Truyền động bánh răng 55

2.7.Truyền động trục vít 62

2.8 Truyền động xích 67

2.9.Trục- then 74

2.10.Ổ lăn 78

2.11.Ổ trươt 83

TÀI LIỆU THAM KHẢO 89

CHƯƠNG TRÌNH MÔN HỌC NGUYÊN LÝ - CHI TIẾT MÁY

+ Môn học bắt buộc trước khi sinh viên học các môn học chuyên môn

II MỤC TIÊU MÔN HỌC:

- Nêu lên được tính chất, công dụng một số cơ cấu và bộ truyền cơ bảntrong các bộ phận máy thường gặp

- Phân biệt được cấu tạo, phạm vi sử dụng, ưu khuyết điểm của các chitiết máy thông dụng để lựa chọn và sử dụng hợp lý

- Phân tích động học các cơ cấu và bộ truyền cơ khí thông dụng

- Xác định được các yếu tố gây ra các dạng hỏng đề ra phương pháp tínhtoán, thiết kế hoặc thay thế, có biện pháp sử lý khi lựa chọn kết cấu, vật liệu đểtăng độ bền cho các chi tiết máy.

- Vận dụng những kiến thức của môn học tính toán, thiết kế, kiểmnghiệm các chi tiết máy hoặc bộ phận máy thông dụng đơn giản

- Có ý thức trách nhiệm, chủ động học tập

III NỘI DUNG MÔN HỌC:

1 Nội dung tổng quát và phân phối thời gian:

Số

TT Tên chương mục

Tổngsố

Lýthuyết

Thực hànhBài tập

3 Mối ghép then và trục then 2.5 1 1.5

CHƯƠNG I ĐỘNG HỌC CƠ CẤU

Ở phần này, ta tập trung nghiên cứu chuyển động của cơ cấu cũng như phântích được đặc tính của cơ cấu

Mục tiêu:

- Hiểu được các cơ cấu thông dụng

- Giải được các bài toán cơ cấu chứa các khớp loại 5

- Xác định được đối tượng nghiên cứu của môn học

- Nắm được phương pháp nghiên cứu

- Xác định được bậc tự do của cơ cấu

- Phân tích được và xếp loại cơ cấu phẳng

1.1.MỘT SỐ KHÁI NIỆM

Khi chuyển từ việc nghiên cứu một hệ cơ chung chung, khái quát sang việckhảo sát một cơ hệ cụ thể trong kỹ thuật thì người ta đưa ra một số tên gọi, kháiniệm cho phù hợp với quy trình chế tạo, lắp ráp, sử dụng Sau đây ta làm quenvới những khái niệm đó

1.1.1.Chi tiết máy:

Đó là tên gọi cho một sản phẩm, một vật thể, được chế tạo không có côngđoạn lắp ráp Đó là các vật được chế tạo

chặt với nhau Biện pháp tạo khâu từ chi tiết máy rất đa dạng: dán, hàn,may, cột dây, gắn bằng đinh, gắn bằng bulông,….

1.1.3 Khớp nối:

Đó là nơi tiếp xúc giữa hai vật thể Nếu khớp nối khiến hai vật được nốikhông thể chuyển động tương đối với nhau, thì khớp nối này được gọi làkhớp cứng Khi một trong hai vật nối bởi khớp cứng được cho là cố định thịkhớp cứng được gọi là ngàm Nếu khớp nối vẫn cho phép hai vật chuyển độngtương đối đối với nhau thì khớp được gọi là khớp động Các vật thể được nốibởi khớp động được gọi là các khâu, khái niệm vừa được nêu ở trên

1.1.4 Cơ cấu:

Là tập hợp các khâu được nối động sao cho chuyển đông giữa chúng liênquan nhau Khái niệm cơ cấu là khái niêm cơ bản khi ta nghiên cứu sự chuyểnđộng của các bộ phận máy hay một thiết bị Cơ cấu có tất cả các khâu chuyểnđộng song phẳng với cùng một mặt phẳng quy chiếu thì được gọi là cơ cấuphẳng

1.1.5 Máy :

Là công cụ do con người chế tạo ra có nhiệm vụ biến đổi năng lượng từdạng này sang dạng khác, hoặc biến đổi các thông số chuyển động, nhằm thay

thế lao động chân tay, nâng cao hiệu suất lao động Máy được tạo bởi các cơ

là 6 [3] Do vậy khớp động gồm 5 loại Nếu khớp động hạn chế một bậc tự dothì gọi là khớp động loại 1, nếu hạn chế hai bậc tự do –khớp động loại 2 Khớpđộng có số thứ tự loại cao nhất là khớp động loại 5, nó hạn chế 5 bâc tự do Haikhâu được nối với nhau bằng khớp động loại 5 chỉ có thể chuyển động tươngđối với nhau bằng là quay quanh trục cố định, hay tịnh tiến theo một quỹ đạo đãbiết hoặc vừa quay vừa tịnh tiến được, nhưng giữa chuyển động quay và tịnhtiến bị ràng buộc nhau Như vậy khớp loại 5 có ba loại

a b c

Hình 1.3 -: Lược đồ khớp quay loại 5

1.1.8.2 Khớp tịnh tiến hay khớp trượt:

Khớp động loại 5 cho phép hai khâu nối có chuyển động tương đối vớinhau là tịnh tiến theo một quỹ đạo cho trước thì gọi là khớp tịnh tiến loại 5, hayvắn tắt la khớp trượt Lược đồ khớp trượt như hình 1.4 Một trong hai khâuđược nối bởi khớp được biểu thị bởi hình chữ nhật Khâu còn lại được biểu thịbằng một đường thẳng (H.1.4,b,d) hay hai đường thẳng (H.1.4c,e) Nếu mộttrong hai khâu được cho là đứng yên, thì ta biểu thị khâu đó có sọc nghiêng(H.1.4b,d,e)

Hình 1.5 Lược đồ khớp ren

1.1.8.4 Khớp bản lề con lăn:

Khớp nối cho phép hai khâu chuyển động tương đối với nhau là tịnh tiếntheo một quỹ đạo cho trước,và quay quanh trục có vị trí cố định đối với mộtkhâu thì được gọi là khớp bản lề con lăn Trên hình 1.5 là lược đồ khớp bản lềcon lăn mà một trong hai khâu(khâu 1) được cho là cố định

Hình 1.5- Lược đồ khớp khớp bản lề con lăn

1.1.9 Khớp loại 4: hạn chế 4 bậc tự do.

1.1.9.1 Khớp cầu có chốt :

Khi khớp nối cho phép hai khâu có chuyển động đối với nhau là chuyểnđộng quay quanh các trục giao nhau tại một điểm cố định Có chốt hạn chếquay quanh một trục nào đó Lược đồ khớp cầu cho trên hình 1.6

Hình 1.6- Khớp có chốt

1.1.9.2 Khớp trụ :

Cho phép tịnh tiến và quay quanh một trục nào đó

Hình 1.5- Khớp trụ 1.1.9.3 Khớp cứng :

Khi hai khớp nối không cho phép hai khâu có chuyển động đối với nhau,thì khớp này gọi là khớp cứng, hay ngàm, như đã nêu ở phần định nghĩa vềkhớp Trên hình 12.7 là lược đồ khớp cứng,hình 12.7a biểu thị khớp cứng khi

cả hai khâu cùng với khớp chuyển động đối với vật quy chiếu, hình 12.7b là khimột trong hai khâu được cho là đứng yên, tức khớp được gọi là ngàm

1.1.9.4 Lược đồ cơ cấu :

Là hình vẽ được quy ước, cho biết số lượng khâu, số lượng cũng như

loại của khớp nối các khâu với nhau và trình tự nối giữa chúng Trên hình 1.8a

la lược đồ cơ cấu phẳng bốn khâu với bốn khớp thuộc loại khớp bản lề,trong đókhâu 4 được chọn làm hệ quy chiếu Các khớp bản lề có vị trí tại A,B,C,D Cáckhâu được quy ước thể hiện bằng các đoạn thẳng Trên hình 1.8b là lược đồ cơcấu phẳng ba khâu, có hai khớp bản lề tại O và O1 khớp giữa khâu 2 và khâu 3

là khớp tựa loại 4

Khi xét chuyển động của cơ cấu thì người ta phải chọn một trong cáckhâu của nó làm hệ quy chiếu, khâu đó được gọi là giá hay giá đỡ Các khâucòn lại gọi chung là khâu động Cơ cấu trên hình 1.8a có các khâu 1,2,3 là cáckhâu động Khâu nối với giá gọi là khâu nối giá, trên hình 1.8b có ba khâu,khâu 1 là giá, khâu 2 và 3 là các khâu động,đồng thời cũng là các khâu nối giá.Bậc tự do của cơ cấu là bậc tự do trong chuyển động đối với giá của tập hợpcác khâu động với các khâu liên kết của cơ cấu nguyên tắc chung để tính bậc

tự do của cơ cấu là thực hiện theo công thức sau :

BTD = T-R (1.1)

Trong đó :

T-tổng số bậc tự do của các khâu động khi để rời R-tổng số bậc tự do bị hạn chế (còn gọi là các ràng buộc) dotất cả các khớp gây ra.

Cơ cấu trên hình 1.8a có ba khâu động , nếu chúng không liên kết với nhau,chúng có thể chuyển động trong mặt phẳng nên bậc tự do của mỗi khâu động là3

Mỗi khớp bản lề khi nối hai khâu lại đã hạn chế trong ba bậc tự do của chuyểnđộng song phẳng,do vậy đã gây ra hai ràng buộc,vậy với số lượng 4 khớp bảnlề

Ta có : R = 4 x 2 =8

Vậy bậc tự do của cơ cấu, tính theo công thức (1.1)

Trong cơ cấu trên hình 12.8b thì : T = 2 x 3 = 6

Mỗi khớp tại O và O1 gây ra hai ràng buộc.Khớp nối giữa khâu 2 và khâu

3 chỉ hạn chế một trong ba chuyển động trong chuyển động song phẳng làchuyển động theo phương pháp tuyến chung của khâu 3 và khâu 2,tức chỉ gây

ra một ràng buộc Vậy trong cơ cấu trên hình 12.8b thì : R = 2 x 2 + 1 = 5

Vậy bậc tự do của cơ cấu này bằng : BTD = 6 -5 = 1

Trong thực tế kỹ thuật thường sử dụng cơ cấu 1 bậc tự do Tuy nhiên các máy

có khả năng thực hiện các chức năng phức tạp thì số bậc tự do thường cao hơn1.ví dụ,máy phay có bậc tự do tối thiểu là 3,máy tiện là 2, các tay máy có bậc tự

do 3,4 hoặc 5 được sử dụng phổ biến Như ta biết, theo định nghĩa về bâc tự docủa cơ hệ đưa ra trong môn học cơ học, cơ hệ có bậc tự do bao nhiêu thì cần

từng ấy tọa độ suy rộng để biểu thị chuyển động của mọi điểm thuộc hệ Hiểuđiều này trong kỹ thuật là : cơ cấu có bao nhiêu bậc tự do thì có từng đó khâu 1bậc tự do, mà chuyển động của nó được chủ động quy định trước Các khâu có

1 bật tự do, từ cơ học ta đã biết, chỉ có thể là khâu thực hiện hoặc chuyển độngquay quanh trục cố định, hoặc chuyển đông tịnh tiến có quỹ đạo đã biết

Những khâu ma chuyển động đã được quy định trước được gọi là khâudẫn.vậy khâu dẫn trong kỹ thuật thường hoặc chuyển động quay, hoặc chuyểnđộng tịnh tiến đối với giá,phổ biến hơn cả là khâu có chuyển động quay.Cácchuyển động quay cho trước thường được thực hiện bởi động cơ Ngày nay, với

kỹ thuật số người ta có thể tạo ra các chuyển quy luật chuyển động quay phứctạp cho động cơ theo sự mong muốn,nói một cách khác là có thể điều khiểnchuyển động quay của động cơ.Các khâu động có chuyển động không được quyđinh trước thì được gọi là các khâu bị dẫn.Trên hình 12.8a nếu ta chọn khâu 1làm khâu dẫn thì các khâu 2,3 là các khâu bị dẫn.Trên hình 12.8b nếu chọnkhâu 2 làm khâu dẫn thì khâu 3 là khâu bị dẫn

Ví dụ 1: Tính bậc tự do của cơ cấu

Gợi ý:

- Số khâu: 3 khâu động

- Số bậc tự do của mỗi khâu động: 3 => T=3x3=9

- Số bản lề: 4.

- Mỗi bản lề hạn chế: 2 => R=4x2=8

Kết luận: bậc tự do của cơ cấu BTD=T-R=9-8=1

1.2 GIỚI THIỆU CHUNG CÁC CƠ CẤU THÔNG DỤNG

Nhờ các cơ cấu mà chuyển động từ khâu dẫn được truyền sang các khâu

bị dẫn, tức đến các bộ phận máy mong muốn Tùy theo cách liên kết, tức loạikhớp sử dụng, mà các khâu bị dẫn có chuyển động có thể cùng dạng hay khacdạng với chuyển động của khâu dẫn Ví dụ trên hình 1.8a, nếu chọn khâu 1 làmkhâu dẫn, thì khâu bị dẫn 3 có dạng chuyển động giống dạng chuyển động khâudẫn 1, còn khâu 2 chuyển động song phẳng, khác dạng với dạng chuyển độngcủa khaau1 Một số dạng cơ cấu thực hiện được dùng rất phổ biến trong kỹthuật đó là : cơ cấu chỉ chứa các khớp loại 5, cơ cấu cam,cơ cấu ma sát,cơ cấu

ma sát,cơ cấu bánh răng, bộ truyền đai, bộ truyền xích,cơ cấu mal-tơ, cơ cấubánh cóc Cơ cấu được dùng phổ biến nhất là cơ cấu có một bâc tự do, vì vậytrong tài liệu này chúng ta chủ yếu chỉ đề cập đến cơ cấu 1 bậc tự do

Về mặt chế tạo thì cơ cấu đơn giản nhất là cơ cấu mà các khớp của nóhoàn toàn thuộc loại 5.Cơ cấu chứa hoàn toàn khớp loại 5, có 1 bậc tự do, có sốkhâu ít nhất là cơ cấu có 4 khâu,ví dụ cơ cấu có lược đồ trên hình 1.8a Cơ cấu

1 bậc tự do có số khâu là 3, tức chỉ có 2 khâu động không thể chứa cả ba khớploại 5 mà phải có một khớp thuộc loại 4 Chuyển từ cơ cấu bốn khâu sang cơcấu ba khâu đã giảm bớt một khâu, tuy nhiên về mặt chế tạo thì khớp loại 4 yêucầu chế tạo phức tạp hơn rất nhiều Đặc biệt trong khớp loại 4, lực truyền từkhâu này sang khâu khác tiếp xúc với nó chỉ tại mot điểm hay một đường chonên vật liệu dẽ bị mòn, vì vậy cơ cấu ba khâu chứa khớp loại 4 thường đượcchế tạo từ loại vật liệu tốt,chịu lực cao,điều này ngược lại khiến cho qua trìnhgia công khó khăn,chi phí cao Bù lại nhược điểm này thì cơ cấu ba khâu có ưu

điểm hơn hẳn cơ cấu chứa chỉ khớp loại 5 la đảm bảo được yêu cầu mong muốn

về quy luật chuyển động của khâu bị dẫn

Các cơ cấu loại ba khâu khác nhau mà ta sẽ quan sát thỏa được các yêu cầu đặcbiệt về mặt động học như: cơ cấu cam cho phép tạo quy luật chuyển động khâu

bị dẫn hoàn toàn theo mong muốn ,cơ cấu ma sát,cơ cấu bánh răng-tỷ số vậntốc giữa khâu dẫn và khâu bị dẫn không đổi, cơ cấu mal-tơ và cơ cấu bánh cóc-tạo chuyển động ngắt quảng theo yêu cầu Khi truyền chuyển động quay giữacác trục xa nhau thì bộ truyền xích có ưu thế so với cơ cấu bánh răng.Cơ sở lýthuyết để tính toán động học cũng như là động lực học cơ cấu đã đề cập trongmôn cơ học Trong tài liệu này tập trung phân tích các đặc trưng động học của

cơ cấu trên quang điểm kỹ thuật để làm rõ hơn các ưu điểm của từng loại cơcấu giúp chúng ta có cơ sở chọn lựa loại cơ cấu với mục đích thỏa mãn cácnhiệm vụ cụ thể cho trước về truyền chuyển động.Chúng ta sẽ tìm hiểu các đặcđiểm động học của chúng lần lượt trong các mục III đến VIII

1.2.1.Cơ cấu chứa các khớp loại 5

1.2.1.1 Cơ cấu bốn khâu bản lề

Hình 1.9 Lược đồ cơ cấu bốn khâu bản lề

Cơ cấu điển hình của loại cơ cấu 1 bậc tự do chỉ chứa các khớp loại 5, là cơ cấuphẳng bốn khâu chỉ chứa các khớp bản lề (H.1.9), nên có tên gọi là cơ cấu bốnkhâu bản lề

Khi cho khâu 1 quay thì khâu 3 sẽ thực hiện được chuyển động quay, khâu

2 có chuyển động song phẳng Nhờ khâu 2 mà chuyển động của khâu 1 đã gây

ra chuyển động của khâu 3, nên khâu 2 được gọi là thanh truyền Công dụngchủ yếu của cơ cấu là để truyền chuyển động quay từ vật thể này sang vật thểkhác Do có sự liên kết giữa các khâu mà khâu 1 và khâu 3 tuy nối với giá bằngkhớp bản lề song có thể không quay được quanh trục 3600 (trong kỹ thuật gọi làquay toàn vòng), tức lam được nhiệm vụ tay quay Điều kiện này gọi là điềukiện quay toàn vòng Có 3 đặc điểm động học sau đây được quan tâm trong kỹthuật:

-Điều kiện quay toàn vòng

Ký hiệu chiều dài khoảng cách O1A =

thì chỉ có khâu 1 quay được toàn vòng,

còn khâu 3 không quay được toàn

vòng Khi này ta gọi cơ cấu là cơ cấu

tay quay thanh lắc

Nếu kèm với bất kỳ đẳng thức (1.2) mà l4 là ngắn nhất thì cả hai khâu nối giá(khâu 1,3) đều là tay quay.

-Tỷ số truyền

Ký hiệu vận tốc góc của khâu 1 là w1, của khâu 3 là w3 Tỷ số truyền giữa

chúng ký hiệu là i13, hay vắn tắt là i, là tỷ số sau: i= w 1

w 3

Giả sử khâu 1 là khâu dẫn, quy luật chuyển động quay đã được cho trước,tức cho biết hàm Ψ1(t) Với các kích thước li (i=1÷4) cho trước thì tại bất kỳ vịtrí nào của cơ cấu ta cũng xác định được tỷ số truyền bằng phương pháp giảitích đã trình bày trong môn cơ học môt phương phap đồ thị được sử dụng trong

kỹ thuật như sau: Để ý 2 khâu không kề nhau (khâu 2 và khâu 4, hoặc khâu 1

và khâu 3) có chuyển đông tương đối đối với nhau là chuyển động song phẳng,

ta tiến hành tim vận tốc tức thời trong chuyển động tương đối giữa khâu 1 vàkhâu 3 (H.1.10), tức hai khâu nối giá, ký hiệu P13 Rõ ràng P13 là giao của đường

AB và đường O1O2 kéo dài

Hình 1.10 Xác định tâm vận tốc tức thời giữa hai khâu nối giá

Tại P13 thì điểm thuộc khâu 1 có vận tốc bằng điểm thuộc khâu 3, tức:

W1P13O1 = w3P13O2 , hay w 1 w 3 = i13 = P 13 O 2 P 13 O 1

Trong đó :

P13O1 -khoảng cách từ điểm P13 đến O1

P13O2 -khoảng cách từ điểm P13 đến O2

Để ý rằng vị trí điểm P13 thay đổi trên đường O1O2 tùy thuộc giá trị góc Ψ1

cho nên từ (1.4) ta thấy tỷ số truyền i13 là hàm của góc Ψ1, tức của vị trí cơ cấu :

i13=i13(Ψ1)

Điều này có ý nghĩa, nếu dù khâu 1 chuyển động quay đều thì khâu 3 vẫnchuyển động quay với vận tốc không đều Trong kỹ thuật thường hay yêu cầuchuyển động quay có được phải có vận tốc không đổi chính đặc điểm tỷ sốtruyền biến thiên là nhược điểm chung của cơ cấu có các khớp tất cả thuộc loai5

động tịnh tiến.công dụng chủ yếu của cơ cấu hinh bình hành là tạo ra chuyểnđộng tịnh tiến.

Câu hỏi ôn tập:

Câu 1: Hãy nêu được các cơ cấu thông dụng?

Câu 2:Tính tỉ số truyền trong cơ cấu chứa các khớp loại 5?

CHƯƠNG 2 CHI TIẾT MÁY

Ở chương này, chúng ta tiến hành tìm hiểu về các mối ghép ứng dụngtrong thực tế, cũng như tính toán các mối ghép

+ Xây dựng được các công thức tính toán, kiểm tra hoặc thiết kế mối ghép

+ Vận dụng được để tính toán các bài tập

2.1.MỐI GHÉP ĐINH TÁN

2.1.1.Định nghĩa, cấu tạo.

Mối ghép bằng đinh tán là loại mối ghép cố định và không thể tháo được.Các chi tiết được ghép chặt với nhau nhờ đinh tán (rivê), (Hình 2.1)

Đinh tán là một thanh hình trụ tròn có mũ; một mũ được chế tạo sẵn gọi là mũsẵn, một mũ được tạo nên khi tán đinh vào mối ghép gọi là mũ tán.

Hình 2.1-: Mối ghép bằng đinh tán

2.1.2 Phân loại

- Theo phương pháp gia công lỗ tán đinh: Lỗ trên tấm ghép có thể được giacông bằng khoan hay đột, dập Lỗ trên tấm ghép có đường kính bằng hoặc lớnhơn đường kính thân đinh tán d

- Theo phương pháp tán:

+ Tán nguội, quá trình tán đinh có thể tiến hành ở nhiệt độ môi trường Tánnguội dễ dàng thực hiện, giá rẻ; nhưng cần lực lớn, dễ làm nứt đầu đinh Tánnguội chỉ dùng với đinh tán kim loại màu và đinh tán thép có đường kính d nhỏhơn 10 mm

+ Tán nóng, đốt nóng đầu đinh lên nhiệt độ khoảng (1000÷1100)0C rồi tiếnhành tán Tán nóng không làm nứt đầu đinh; nhưng cần thiết bị đốt nóng, cáctấm ghép biến dạng nhiệt, dễ bị cong vênh

- Theo hình dáng mũ đinh:

Mũ cầu, mũ tròn, mũ côn, mũ chìm, mũ nửa chìm,

- Theo kết cấu mối ghép:

Tùy theo công dụng và kết cấu của mối ghép, mối ghép đinh tán được chia ra:+ Mối ghép chắc: Mối ghép chỉ dùng để chịu lực không cần đảm bảo kín khít.+ Mối ghép chắc kín: Vừa dùng để chịu lực vừa đảm bảo kín khít

+ Mối ghép chồng: Hai tấm ghép có phần chồng lên nhau

+ Mối ghép giáp mối: Hai tấm ghép đối đầu, đầu của 2 tấm ghép giáp nhau

+ Mối ghép một hàng đinh: Trên mỗi tấm ghép chỉ có một hàng đinh

+ Mối ghép nhiều hàng đinh: Trên mỗi tấm ghép có nhiều hơn một hàng đinh

2.1.3.Vật liệu làm đinh tán

Đinh tán thường làm bằng kim loại dễ biến dạng, bằng thép ít các bon nhưCT34, CT38, C10, C15 hoặc bằng hợp kim màu Thân đinh tán thường là hìnhtrụ tròn có đường kính d, giá trị của d nên lấy theo dãy số tiêu chuẩn Các kíchthước khác của đinh tán được lấy theo d, xuất phát từ điều kiện sức bền đều

a) Ưu điểm: So với mối ghép hàn, mối ghép đinh tán có ưu điểm:

- Các mối ghép chắc, kín trong nồi hơi, bình chứa chịu áp lực

- Các mối ghép đặc biệt quan trọng như cầu, cầu trục và những mối ghép trựctiếp chịu tải trọng chấn động hoặc va đập

- Các mối ghép không thể nung nóng được

- Các mối ghép bằng các kim loại không thể hàn được

2.1.2 THIẾT KẾ MỐI GHÉP ĐINH TÁN

2.1.2 1 Các dạng hỏng của mối ghép và chỉ tiêu tính toán

Khi mối ghép đinh tán chịu tải trọng (Hình 7-3), trên mối ghép có thể xuất hiệncác dạng hỏng sau đây:

- Thân đinh bị cắt đứt,

- Tấm ghép bị kéo đứt tại tiết diện qua tâm các đinh,

- Bề mặt tiếp xúc giữa lỗ trên tấm ghép và thân đinh bị dập,

- Biên của tấm ghép bị cắt đứt theo các tiết diện có kích thước e,

Các tấm ghép bị trượt tương đối với nhau, không đảm bảo kín khít

* Chỉ tiêu tính toán của mối ghép chắc: kết cấu của mối ghép đã được xây dựngtrên cơ sở sức bền đều, do đó người ta chỉ kiểm tra điều kiện bền τc ≤ [τc], đểtránh dạng hỏng cắt đứt thân đinh là đủ

Điều kiện bền τc ≤ [τc] được

dùng làm chỉ tiêu tính toán

kiểm tra bền và thiết kế mối

ghép đinh tán ghép chắc

Trong đó:

τc là ứng suất cắt sinh ra trên

tiết diện thân đinh

ξ là hệ số cản trượt của mối ghép,

[ξ] là hệ số cản trượt cho phép của mối ghép

2.1.2 2 Các công thức thiết kế: (Trong các công thức này, kích thước d là

đường kính đinh tán sau khi đã tán xong, đó chính là đường kính lỗ tấm ghépkhi khoan)

- Kích thước của mối ghép đinh tán ghép chắc được xác định như sau:

+ Đối với mối ghép chồng một hàng đinh:

- Kích thước của mối ghép đinh tán ghép chắc kín được xác định như sau:

+ Đối với mối ghép chồng một hàng đinh:

d = S + 6 mm; pđ = 3,5.d + 15 mm; e = 2.d

+ Đối với tấm ghép giáp mối hai tấm đệm 3 hàng đinh:

d = S + 5 mm; pđ = 6d + 20 mm; e = 2.d

+ Chiều dày tấm đệm khi ghép giáp mối: Sđ = 0,75S

Các kích thước pđ, pđ1, e, e1 biểu thị trên hình 7.3, kích thước pđ1 và e1 lấytheo bước đinh pđ:

i : số mặt cắt đính tán;

z : số lượng đinh tán cùng chịu lực Q;

d : đường kính lỗ đinh tán (đường kính đinh tán sau khi đã tán xong)

2.1.3 TÍNH TOÁN MỐI GHÉP NHÓM ĐINH TÁN

2.1.3.1 Các công thức tính toán:

Trường hợp tải trọng vuông góc với đường tâm đinh tán và phân bố đều trêntoàn bộ đinh tán thì:

- Đường kính lỗ khoan trên tấm ghép:

Lấy đường kính lỗ khoan: d = max(dc, dd)

Đường kính thân đinh tán thường nhỏ hơn đường kính lỗ khoan 0,5mm

- Số lượng đinh tán:

z≥ 4Q i.π d2.[τ c] (2.5)

z phải là một số nguyên

Câu hỏi ôn tập

1- Trình bày các công thức tính toán mối ghép đinh tán?

2- Ưu nhược điểm của mối ghép đinh tán?

2.2.1.2.Phân loại:

Tùy theo công dụng, vị trí tương đối của các tấm ghép, hình dạng của mối hàn,người ta phân chia mối hàn thành các loại sau:

- Mối hàn chắc: chỉ dùng để chịu tải trọng,

- Mối hàn chắc kín: dùng để chịu tải trọng và

đảm bảo kín khít,

- Mối hàn giáp mối: đầu hai tấm ghép tiếp giáp

nhau, hàn thấu hết chiều dày của tấm ghép

Hình 2.4: Mối hàn giáp mối

Hình 2.5: Mối hàn chồng Hình 2.5: Mối hàn góc

- Mối hàn điểm: là mối hàn tiếp xúc, dùng để hàn các tầm ghép mỏng, các điểmhàn thường có dạng hình tròn (Hình 2-6, a).

- Mối hàn đường: là mối hàn tiếp xúc, dùng để hàn các tấm ghép rất mỏng, mốihàn là một đường liên tục (Hình 2-6, b)

Theo vị trí của mối hàn so với phương lực tác dụng, ta có:

Mối hàn dọc: phương của

mối hàn song song với

phương của lực tác dụng,

- Mối hàn ngang: phương của mối hàn vuông góc với phương của lực tác dụng,

- Mối hàn xiên: phương của mối hàn không song song và không vuông góc vớiphương của lực tác dụng

2.2.1.3 Kí hiệu mối hàn - Vật liệu hàn:

a) Ký hiệu mối hàn:

Hình 2.4: Mối hàn điểm (a), đường (b)

Bảng 8.1: Tính tốn ứng suất cho phép của mối hàn

Phương pháp hàn

Ứng suất cho phép củamối hàn

Khikéo[' ]k

Khinén[ ' ]n

Khi cắt[ ' ]c

- Hàn điện bằng tay, que hàn

Hàn điện thủ công với que

hàn  42A và  50A trong môi

[]k []k 0,65[]k

Hình 2.5: Ký hiệu mối hàn trên bản vẽ (b: bề rộng; k: cạnh mối hàn)

trường khí bảo vệ;

Ghi chú: []k : Ứng suất kéo cho phép của tấm ghép

- Tồn tại ứng suất dư sau khi hàn

- Chất lượng mối hàn phụ thuộc nhiều vào tay nghề thợ hàn (khi hàn hồ quangtay, hàn bán tự động)

- Chi tiết bị biến dạng sau khi hàn

- Chịu tải trọng động và tải trọng va đập kém

- Yêu cầu phải cĩ thiết bị chuyên dùng để kiểm tra mối hàn

c) Phạm vi sử dụng:

Mối ghép hàn được dùng phổ biến trong ngành chế tạo máy như hàn nồi hơi,hàn tàu, hàn bể chứa, Ngồi ra cịn được sử dụng trong xây dựng nhà, cầucống, sửa chữa, đĩng mới ơ tơ,

2.2.2 TÍNH TỐN MỐI GHÉP HÀN

2.2.2 1 Tính mối ghép hàn giáp mối

a) Trường hợp mối hàn chịu lực kéo F (hình 2.6 a):

  

Trong đó:  - chiều dày của tấm ghép mỏng nhất;

l - chiều dài của mối hàn

b) Trường hợp mối hàn chịu lực kéo F và mômen uốn M (hình 2.6 b):

Độ bền kéo:

' 2

6

Đối với mối hàn chồng, tiết diện nguy hiểm

nằm theo phương n - n của mối hàn (xem

hình 2.7) Gọi k là cạnh mối hàn, trong tính

toán cho k = , hình 8.7 biểu diễn mặt cắt

của mối hàn, mối hàn chồng có 3 loại tiết

diện ngang khác nhau: ứng với đường 1 là

mối hàn bình thường, đường 2 là mối hàn lõm, đường 3 là mối hàn lồi Mối hànbình thường được dùng rộng rãi nhất

Khi chịu lực, mối hàn bị cắt theo tiết diện n-n, ta chia làm hai trường hợp:

a Tính mối hàn ngang (hình 2.8)

29 Hình 2.7: Tiết diện mối hàn chồng

Hình 2.6: Tính mối hàn giáp mối

M M

- Khi mối hàn chịu lực F:

'

0,7 .

F L

6 0,7 .

M L

6 0,7 0,7 .

- Khi mối hàn chịu lực F:

CÂU HỎI ÔN TẬP

1 Giới thiệu tổng quát về mối ghép hàn?

2 Nêu các căn cứ để phân tích lựa chọn loại mối ghép, khi cần lắp hai tấm ghépvới nhau?

3 Nêu những điểm giống nhau, khác nhau giữa mối ghép đinh tán và mối ghéphàn?

4 Cách tính thiết kế mối hàn chồng chịu đồng thời lực và mô men uốn trongmặt phẳng mối ghép?

2.3 MỐI GHÉP THEN VÀ THEN HOA

2.3.1 MỐI GHÉP THEN

2.3.1.1 Đại cương

a) Định nghĩa

Mối ghép then dùng để cố định các chi tiết máy trên trục theo phương tiếptuyến, truyền tải trọng từ trục đến chi tiết máy lắp trên trục và ngược lại Ví dụ:dùng để ghép bánh răng, bánh vít, bánh đai, bánh đà, đĩa xích trên trục.

b) Các loại then

- Các loại then ghép lỏng: Then ghép lỏng, bao gồm: then bằng và then bánnguyệt Then nằm trong rãnh then trên trục và trên bạc, đóng vai trò một cáichốt ngăn cản chuyển động xoay tương đối giữa trục và bạc.( tức là cố định chitiết)

+ Then bằng:

Then thường làm bằng kim loại,

dưới dạng thanh thẳng, tiết diện

ngang là hình chữ nhật bxh Tiết

diện then được tiêu chuẩn hóa,

then bằng bình thường theo

TCVN 2261-77, then bằng cao

theo TCVN 2218-86, và được

chọn tùy theo đường kính trục

Chiều dài l của then được chọn tùy thuộc vào chiều dài của chi tiết máy lắp trêntrục (mayơ) (Hình 2.10)

Then bằng có hai loại (Hình 2.11), loại đầu tròn thường lắp với rãnh then giacông bằng dao phay ngón, loại đầu bằng lắp với rãnh then được gia công bằngdao phay đĩa

Hình 2.10: Mối ghép then bằng (1- moayơ, 2- trục, 3- then)

l

h b

R

b

a) Then bằng đầu bằng b) Then bằng đầu tròn

Mối ghép then bằng bao gồm chi tiết bạc (hay mayơ) 1, chi tiết trục 2, và then 3(Hình 2-10) Then là chi tiết quan trọng, dùng để liên kết trục và bạc.

Trên bạc có rãnh then, được gia công bằng phương pháp xọc, hoặc bào

Rãnh then trên trục được gia công bằng dao phay ngón, hoặc dao phay đĩa.Rãnh then được gia công bằng dao phay đĩa ít gây tập trung ứng suất hơn so vớigia công bằng dao phay ngón

Một dạng khác của then bằng là then bằng dẫn hướng (hình 2.12) Then vừatruyền mô men xoắn, vừa dẫn hướng cho bạc di chuyển dọc trục, như trong hộp

số xe ô tô, hay hộp tốc độ máy công cụ Vì thế, then cần cố định lên trục bằngcách bắt vít và chiều dài then cần dài hơn nhiều so với bề rộng moayơ

33