Đề cương chi tiết máy

12 1, Các dạng hỏng của bánh răng trong quá trình làm việc.. Theo tính chất thay đổi theo thời gian, tải trọng được chia thành : - Tải trọng tĩnh: là tải trọng có phương, chiều, trị số

Đề cương ôn tập môn chi tiết

máy

Black cat 2

Câu 1 : Tải trọng và ứng suất 2

A Tải trọng 3

a - Khái niệm 3

B ứng suất 4

a- Khái niệm và phân loại 4

Câu 2,3: - Chu trình ứng suất, các thông số đặc trưng của chu trình ứng suất, phân loại chu trình ứng suất 6

Câu 4:Tính đai theo khả năng kéo.áp dụng cho bộ truyền đai dẹt ,đai thang? 7

1.Khả năng kéo 7

2- Tính đai dẹt 7

3- Tính đai thang 8

Câu5:Kết cấu và công thức kiểm nghiệm cho mối ghép then hoa răng chữ nhật và mối ghép then bằng? 9

d- Tính sức bền then lắp lỏng 9

2- Các phương pháp định tâm mối ghép then hoa 10

3- Tính sức bền mối ghép then hoa 11

Câu 6: các dạng hỏng và chỉ tiêu tính toán của bộ truyền bánh răng 12

1, Các dạng hỏng của bánh răng trong quá trình làm việc 12

b- Chỉ tiêu tí nh 14

Câu 7 - Kết cấu các mối hàn và cách tính độ bền 14

Câu 8 Công thức kiểm ngiệm độ bền uốn, độ bền tiếp xúc của bánh răng trụ thân khai răng thẳng? 17

Cau 9: Các bước chinh thiêt kế trục 19

Câu 10 Phương Pháp tính chọn bu lông khi chịu lực ngang cho trường hợp mối ghép có khe hở, không có khe hở? 20

Câu 11: Các Loại ứng suất trên dây đai khi làm việc.Xác định vị trí và giá trị ứng suất lớn nhất và nhỏ nhất trên dây đai.Tính ứng suất trên dây đai nhằm mục đích gì? 22

Câu 12: Tính lực trên dây đai?Lực tác dụng lên trục bánh đai?Tính lực trên dây đai nhằm mục đích gì? 23

Câu 13: Các chỉ tiêu chủ yếu về khả năng làm việc của chi tiết máy?Chỉ tiêu nào là quan trọng nhất? 25

Câu 14 các yếu tố ảnh hưởng tới giới hạn mỏi Yếu tố nào ảnh hưởng nhiều nhất? 27

Câu 1 : Tải trọng và ứng suất

* Tải trọng làm việc: là tải trọng thực sự tác dụng lên chi tiết máy trong quá trình làm việc

Theo tính chất thay đổi theo thời gian, tải trọng được chia thành :

- Tải trọng tĩnh: là tải trọng có phương, chiều, trị số không thay đổi hoặc thay đổi

không đáng kể theo thời gian

- Tải trọng thay đổi: là tải trọng có hoặc trị số, hoặc phương chiều thay đổi theo

thời gian

* Trong tính toán thiết kế, người ta sử dụng các khái niệm tải trọng danh nghĩa, tải trọng tương đương, tải trọng tính toán:

-Tải trọng danh nghĩa Q dn : là tải trọng chọn một trong số các tải trọng tác dụng lên máy

trong chế độ làm việc thay đổi ổn định, đại diện cho chế độ tải tác dụng lên máy hoặc chi tiết máy; tải trọng lớn nhất hoặc tải trọng tác dụng lâu dài nhất thường được chọn làm tải trọng danh nghĩa

-Tải trọng tương đương Q tđ : 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 Q tt : là tải trọng dùng để tính toán xác định kích thước của chi tiết máy

Trị số của nó phụ thuộc vào tải trọng tương đương và hàng loạt nhân tố như sự tập trung tải trọng, tải trọng động, điều kiện vận hành Tải trọng tính toán thường được biểu diễn dướí dạng:

Qtt = QtđKttKđ Kđk

Q1

Black cat 4

Qtt = Qdt KL Ktt Kđ Kđk

trong đó:

Ktt - hệ số tập trung tải trọng; nó phản ánh sự phân bố không đều của tải

Kđ - hệ số tải trọng động; nó phản ánh mức độ động lực tác dụng lên chi tiết máy

Kđk- hệ số điều kiện vận hành; nó phản ánh điều kiện làm việc của chi tiết máy và phương thức truyền tải

Đặt : K = KL Ktt Kđ Kđk và gọi K là hệ số tải trọng, ta có: Qtt = KQdn

B ứng suất

a- Khái niệm và phân loại

+ Tải trọng tác dụng lên chi tiết gây nên ứng suất trong nó ứng suất là cường độ phân bố nội lực trên đơn vị diện tích

Đơn vị đo ứng suất là MPa (đọc là mêga Pascal); Tiêu chuẩn cũ là N/mm2 , đôi khi dùng kN/mm2

+ Theo đặc điểm phụ thuộc thời gian, ứng suất được phân thành:

- ứng suất không đổi (hay còn gọi là ứng suất tĩnh): là ứng suất mà chiều, trị số không thay đổi

hoặc thay đổi không đáng kể theo thời gian

- ứng suất thay đổi : là ứng suất có trị số hoặc chiều hoặc cả hai yếu tố thay đổi theo thời gian

b- ứng suất tiếp xúc

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 Cần phân biệt hai trường hợp: tiếp xúc trên diện tích tích rộng và tiếp xúc trên diện tích hẹp

+ Khi hai vật thể tiếp xúc với nhau trên diện tích

tiếp xúc và được gọi là ứng suất dập hoặc áp suất

Để đơn giản, coi áp suất phân bố đều trên bề mặt tiếp xúc Chẳng hạn tại bản lề (hoặc ổ trượt) đường

kính d, chiều dài l, chịu tải hướng kính F gây ra áp

suất po phân bố đều trên nửa mặt trụ đối ứng với lực F

Black cat 5

)]

1 ( E ) 1 ( E [

E E 2

2 1 2 1 2

2 1

M =  −  + − Với: E1, E2 và 1 , 2 là mô đun đàn hồi và hệ số Poat xông của vật liệu hình trụ 1 và 2 (MPa);  - bán kính cong tương đương:

1 2

2 1

1 , 2 là bán kính cong tại đường tiếp xúc ban đầu của vật thể thứ 1 và thứ 2 (mm)

Dấu + khi tiếp xúc ngoài; dấu – khi tiếp xúc trong

2 1

2 1

E E

E E 2 E

Tiếp xúc điểm

Fn

Black cat 6

3 2

388 , 0



Chú ý: Công thức sử dụng khi vật liệu của hai chi tiết là kim loại

Câu 2,3: - Chu trình ứng suất, các thông số đặc trưng của chu trình ứng suất, phân loại chu

trình ứng suất

ứng suất thay đổi được đặc trưng bằng chu trình ứng suất Đó là một vòng thay đổi ứng

suất từ trị số ban đầu qua trị số giới hạn này sang trị số giới hạn khác rồi trở về giá trị ban đầu

Thời gian thực hiện một chu trình ứng suất gọi là chu kỳ ứng suất

Chu trình ứng suất được đặc trưng bằng 3 thông số:

- Biên độ ứng suất a = (max - min)/2;

- ứng suất trung bình a = (max + min)/2;

- Hệ số tính chất chu trình r = min / max

Chú ý: Trong các công thức trên, max, min là giá trị đại số max, min của ứng suất Khi tính toán cho ứng suất tiếp, ta thay các ký hiệu  bằng 

Phân loại chu trình ứng suất:

+Phân theo giá trị của hệ số tính chất chu trình r (hình 1.2.2):

- Khi r = -1 : chu trình đối xứng;

- Khi r = 0 : chu trình mạch động dương, lúc này min= 0; khi r = - : chu kỳ 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 (âm hoặc dương)

Có thể xem chu trình mạch động là trường hợp đặc biệt của chu trình không đối xứng cùng dấu, trong đó một giới hạn của ứng suất có giá trị bằng 0

Câu 4:Tính đai theo khả năng kéo.áp dụng cho bộ truyền đai dẹt ,đai thang?

1.Khả năng kéo

Khả năng kéo của bộ truyền đai dược đặc trưng bởi lực vòng Ft hoặc mômen xoắn cần truyền T1., nó phụ thuộc vào lực căng ban dầu F0 và ma sát giữa đai và bánh đai Thật vậy, bỏ qua ảnh hưởng của lực ly tâm, từ các hệ thức (2.2.5), (2.2.6) và (2.2.13) ta có:

1

) 1 ( 2 +

−





F0 (2.2.18) hay Ft = 2F0

trong đó: =

1

1 +

Cb - hệ số xét đến sự bố trí bộ truyền và cách căng đai (tra bảng);

C - hệ số xét đến ảnh hưởng của góc ôm (tra bảng);

Cv - hệ số xét đến ảnh hưởng của vận tốc (tra bảng);

A - diện tích tiết diện đai dẹt; A=b;

C C C v

K P

Từ (2.2.21) ta có:

Ft 

d K

ZA1

[t] hoặc công suất trên bánh dẫn P1 sẽ là:

] [

trong đó: [P] =

1000

] [

C - hệ số kể đến ảnh hưởng của góc ôm trên bánh đai nhỏ 1;

Cu - hệ số không kể đến ảnh hưởng của tỷ số truyền;

Cz - Hệ số kể đến sự phân bố không đều trong;

Cl - Hệ số kể đến ảnh hưởng của chiều dài đai;

Từ (2.2.24) và (2.2.25) ta có:

] [

d C C C P

K P

Câu5:Kết cấu và công thức kiểm nghiệm cho mối ghép then hoa răng chữ nhật và mối

ra trên bề mặt tiếp xúc hay trên tiết diện nguy hiểm hoặc xác định chiều dài của then theo ứng suất cho phép đã chọn

Xét điều kiện làm việc của then bằng (hình 5.1.8) ta thấy các dạng hỏng có thể xẩy ra là dập các mặt bên và bị cắt theo tiết diện A-A Giả thiết áp suất và ứng suất phân bố đều trên bề mặt làm việc của then

Điều kiện bền dập là:

d =

l t h

T

−  [d] (5.1.1) Điều kiện bền cắt có dạng:

c = F/bl = 2T/bdl  [c] (5.1.2)

Trong đó:

l - chiều dài làm việc của then;

t1 - chiều sâu rãnh then trên trục;

[d] - ứng suất dập cho phép (MPa);

[c] - ứng suất cắt cho phép (MPa);

T -mômen xoắn truyền qua mối ghép then (Nmm);

Hình 5.1.8: Sơ đồ tính then bằng

Black cat 10

d - đường kính trục (mm)

Tùy trị số mômen xoắn đã cho có thể xác định được chiều dài then theo công thức (5.1.1) hoặc (5.1.2) Nếu l tính được lớn hơn chiều dài moayơ, phải tăng chiều dài moayơ (trong điều kiện có thể) hoặc tăng số then, nhưng thường không nên lấy quá hai then (nếu dùng 2 then thì các then đặt lệch nhau 1800

Tính mối ghép then bán nguyệt cũng tiến hành tương tự như trên

Mối ghép then hoa

Trong trường hợp ghép di động, trục có dạng hình trụ; còn trường hợp ghép cố định, trục có thể chế tạo hình trụ hoặc hình côn Then hoa hình côn làm cho moayơ khít với trục, làm việc tốt ngay cả khi chịu tải trọng thay đổi Mối ghép này chủ yếu được dùng trong ôtô, máy kéo v.v ở đây ta chỉ nghiên cứu mối ghép then hoa hình trụ

- Theo dạng răng phân ra: then hoa răng chữ nhật (hình 5.1.9), răng thân khai (hình 5.1.10a, b) và răng tam giác (hình 5.1.10c); trong đó then hoa răng chữ nhật được dùng nhiều hơn cả

Kích thước của then hoa được chọn trong các sổ tay chi tiết máy

2- Các phương pháp định tâm mối ghép then hoa

Có 3 phương pháp định tâm then hoa:

- Định tâm theo cạnh bên (hình 5.1.9c; 5.1.10a; 5.1.10c)

- Định tâm theo đường kính ngoài (hình 5.1.9a; 5.1.10b)

- Định tâm theo đường kính trong (hình 5.1.9a)

Hình 5.1.9: Then

hoa răng chữ nhật

Hình 5.1.10: Then hoa răng thân khai

và răng tam giác

Định tâm theo cạnh bên không bảo đảm được chính xác độ đồng tâm giữa moayơ và trục, nhưng tải trọng phân bố đều trên các răng Vì vậy kiểu lắp này dùng cho các mối ghép chịu mômen xoắn lớn nhưng không yêu cầu cao về độ đồng tâm

Với những kết cấu yêu cầu độ đồng tâm cao, dùng kiểu lắp theo đường kính ngoài hoặc theo đường kính trong Dùng kiểu lắp theo đường kính ngoài khi lỗ moayơ không nhiệt luyện hoặc

độ rắn không lớn, có thể truốt được Trường hợp ngược lại thì dùng kiểu lắp theo đường kính trong Lắp theo đường kính trong có thể đạt được độ đồng tâm cao hơn

3- Tính sức bền mối ghép then hoa

Cũng như mối ghép then bằng, mối ghép then hoa có thể bị hỏng do dập bề mặt làm việc Ngoài ra, do biến dạng và khe hở, gây nên những dịch chuyển tương đối giữa các bề mặt làm việc, mối ghép then hoa có thể bị hỏng do mòn

Để tránh dập, có thể tính toán qui ước theo điều kiện ứng suất trung bình d trên bề mặt làm việc của then hoa không vượt quá trị số cho phép

d = d l h z

T m

2

 [d] (5.1.3)

Trong đó: T - mômen xoắn truyền qua mối ghép (N.mm);

l - chiều dài mối ghép (mm);

dm - đường kính trung bình của then hoa (mm) (hình 5.1.9a);

z - số răng;

 = 0,7  0,8 – hệ số xét đến sự phân bố tải không đều trên các răng

[d] - ứng suất dập cho phép (Mpa);

h - chiều cao bề mặt tiếp xúc của răng (mm):

với m - môđun của răng;

- Với răng tam giác (hình 5.1.10c)

Black cat 12

Câu 6: các dạng hỏng và chỉ tiêu tính toán của bộ truyền bánh răng

1, Các dạng hỏng của bánh răng trong quá trình làm việc

Truyền động bánh răng có các dạng hỏng chủ yếu sau:

Hình 3.20: Gãy răng

Để tránh dạng hỏng này cần tính răng theo độ bền mỏi uốn, kiểm nghiệm ứng suất uốn quá tải theo điều kiện bền tĩnh Có thể tăng sức bền uốn cho răng bằng cách: tăng mô đun, dịch

chỉnh bánh răng, nhiệt luyện, tăng bán kính góc lượn chân răng và nâng cao độ nhẵn góc lượn chân răng

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 và lực ma sát lớn Tróc chỉ xẩy ra ở phần chân răng vì tại phần này, khi ăn khớp dầu bị nén từ miệng vào trong vết nứt, bị ép lại và làm cho các vết nứt phát triển, gây ra hiện tượng tróc (hình 3.21)

c - Mòn răng

Xảy ra ở các bộ truyền bôi trơn không tốt như bộ truyền hở hoặc bộ truyền kín nhưng có hạt mài mòn rơi vào Răng bị mòn nhiều ở đỉnh và chân răng vì tại đó vận tốc trượt lớn

Mòn làm dạng răng thay đổi, tải trọng động tăng, tiết diện răng giảm có thể làm gãy răng

Để giảm mòn có thể dùng các biện pháp: Nâng cao độ rắn và độ nhẵn mặt răng, giữ không cho hạt mài mòn rơi vào, giảm vận tốc trượt bằng cách dịch chỉnh, dùng dầu bôi trơn thích hợp

d - Dí nh răng

Thường xảy ra ở các bộ truyền chịu tải lớn, vận tốc cao Nhất là các cặp bánh răng cùng vật liệu và không tôi bề mặt răng Do tại chỗ tiếp xúc nhiệt độ sinh ra quá cao dẫn đến phá huỷ màng dầu bôi trơn làm các răng tiếp xúc trực tiếp với nhau Khi chuyển động trong điều kiện nhiệt độ và áp suất cao, những mảnh kim loại có thể bị dứt khỏi bề mặt bánh răng này bám lên

bề mặt bánh răng gây dính

Dính làm bề mặt răng bị xước, dạng răng bị hỏng

Black cat 14

Để tránh dính cần phối hợp cặp vật liệu thích hợp, hiệu quả nhất là dùng dầu chống dính Ngoài ra còn có thể dùng các biện pháp giống như chống mòn

e- Ngoài bốn dạng hỏng trên, trong truyền động bánh răng còn xuất hiện các dạng hỏng:

- Biến dạng dẻo bề mặt: xảy ra với các bánh răng bằng thép có độ rắn thấp, chịu tải

nặng, vận tốc thấp

- Bong bề mặt răng: xảy ra ở các bánh răng thấm các bon, thấm nitơ hoặc tôi bề mặt

khi chất lượng nhiệt luyện kém, chịu tải lớn

- Tính răng về độ bền uốn đề tránh gãy răng, xuất phát từ điều kiện: F  [F], áp dụng với các bộ truyền hở bôi trơn kém

- Kiểm nghiệm răng về quá tải đề phòng gãy giòn hoặc biến dạng dẻo bề mặt

Câu 7 - Kết cấu các mối hàn và cách tính độ bền

1- Mối hàn giáp mối

a- Kết cấu

Mối hàn giáp mối dùng để hàn các tấm kim loại cùng nằm trong một mặt phẳng Loại mối hàn này rất thông dụng vì nó đơn giản và bảo đảm hơn các loại mối hàn khác Khi hàn giáp mối, nếu chiều dày tấm S<8 mm thì không phải vát mép; còn các tấm dày hơn thì phải vát mép kiểu chữ I, V, X, U tuỳ theo bề dày của các tấm, nhằm mục đích để kim loại hàn chẩy loãng đồng đều

b- Tính độ bền mối hàn

- Trường hợp mối hàn chịu lực kéo (nén) F nằm trong mặt

phẳng ghép (hình 5.4.1): Giả thiết rằng lực phân bố đều trên suốt

chiều dài mối hàn và ứng suất phân bố đều trên tiết diện nguy hiểm

Ta có điều kiện bền:

F =

bS

F ’ []' (5.4.1)

Trong đó: b và S chiều rộng và bề dày của tấm ghép; []’ ứng suất cho phép của mối hàn (tra bảng)

- Trường hợp mối hàn chịu mô men M nằm trong mặt phẳng ghép:

M =

S b

- Trường hợp mối hàn chịu cả lực kéo (nén) và mômen trong mặt phẳng tấm ghép:

 =

bS

F S

Trị số của  vào khoảng 0,9  1,0 nghĩa là mối hàn

giáp mối có sức bền gần tương đương với sức bền của kim loại tấm ghép Khi cần tăng sức bền mối ghép có thể dùng mối hàn xiên (hình 5.4.3)

Tính toán mối hàn xiên cũng dùng các công thức trên với []’ lấy bằng []

2- Mối hàn chồng

a- Kết cấu

Mối hàn chồng có tiết diện như trên hình 5.4.4 Mối hàn chồng được chia làm 3 kiểu: hàn bình thường (1), hàn lõm (2) hoặc hàn lồi (3) Trên thực tế, mối hàn bình thường được dùng rộng rãi hơn cả Mối hàn lồi gây tập trung ứng suất lớn, vì tiết diện chỗ ghép bị thay đổi đột ngột Mối hàn lõm có tác dụng giảm tập trung ứng suất, nhưng thường phải gia công

cơ khí mới tạo được, do đó chỉ dùng trong những kết cấu đặc biệt quan trọng, chịu tải trọng thay đổi

Mối hàn chồng có tiết diện nguy hiểm là tiết diện phân giác của mối hàn Người ta quy ước tính mối hàn chồng theo ứng suất cắt 

Tùy theo vị trí tương đối giữa phương của mối hàn và phương của lực tác dụng, người ta chia mối hàn chồng ra ba loại sau: mối hàn dọc, mối hàn ngang và mối hàn hỗn hợp

b- Tính độ bền mối hàn b.1- Mối hàn dọc

+) Khi chịu lực kéo F:

 = F/2l.0,7k  []’

(5.4.5) Trong đó: l - chiều dài một mối hàn; 0,7k  kcos45o - chiều dày của mối hàn, đo theo tiết diện phân giác m-m

+) Khi chịu mô men M nằm trong mặt phẳng tấm ghép: ứng suất phân bố không đều theo chiều dài mối hàn

và có phương vuông góc với bán kính quay (hình 5.4.6a) Chiều dài mối hàn càng lớn so với chiều rộng b của tấm

Hình 5.4.3: Mối

hàn xiên

Hình 5.4.4: Các

kiểu mối hàn chồng

Hình 5.4.5: Sự phân bố

ứng suất trong mối hàn

dọc