giáo trình nguyên lý chi tiết máy

Giáo trình nguyên lý chi tiết máy gồm 8 chương: Chương 1: Những vấn đề cơ bản về nguyên lý chi tiết máy Chương 2: Truyền động đai Chương 3: Truyền động bánh răng Chương 4: Trục vít- Bánh vít Chương 5: Bộ truyền xích Chương 6: ổ lăn Chương 7: Khớp Nối 2 Chương 8: Đông học cơ cấu

CHƯƠNG 1:

NHỮNG VẤN ĐỀ CƠ

BẢN VỀ TKCTM

1 Khái niệm:

a Chi tiết máy:

- Chi tiết máy là phần tử cơ bản cấu tạo nên máy, có hình dạng và kích thước xác định, có công dụng nhất định trong máy

Ví dụ:

* Phân loại tải trọng:

+ Tải trọng không đổi (tải trọng tĩnh):

là tải trọng không thay đổi theo thời gian

* Phân loại tải trọng :

+ Tải trọng thay đổi:

là tải trọng có ít nhất một trong ba đại lượng (độ lớn, phương chiều, điểm đặt) thay đổi theo thời gian (thường gặp)

b Tải trọng:

Ví dụ:

Các nhíp xe

Không làm việc Khi làm việc

Tải trọng tĩnh Tải trọng thay đổi.

* Phân loại:

+ Các tải trọng khác

Ngoài ra theo thiết kế (sgk)

- Tải Trọng danh nghĩa

- Tải Trọng Tương đương

- Tải Trọng Tính toán

b Tải trọng:

* Phân loại ứng suất:

Có 2 loại: ứng suất không đổi và ứng suất thay đổi.

c Ứng suất:

+ Ứng suất không đổi (tĩnh):

là ứng suất có phương chiều, cường độ, điiểm đặt không thay đổi theo thời gian.

Ví dụ:

- Ứng suất trong dây cáp khi treo vật nặng P.

* Phân loại ứng suất :

c Ứng suất:

+ Ứng suất thay đổi (động):

- là ứng suất có ít nhất một đại lượng (phương chiều, cường độ, điểm đặt) thay đổi theo thời gian

- Ứng suất có thể thay đổi bất kỳ hoặc thay đổi có chu kỳ.

1 Chu kỳ us

2 Những chỉ tiêu làm việc của chi tiết máy

+ Phá hỏng tĩnh: do ứng suất làm việc vượt quá giới

hạn bền tĩnh của vật liệu (do quá tải đột ngột).

+ Phá hỏng mỏi: do tác dụng lâu dài của ứng suất

thay đổi có giá trị vượt qua giới hạn bền mỏi của vật liệu.

* Định nghĩa

- Độ cứng là khả năng chống lại sự thay đổi hình dáng và kích thước của chi tiết máy dưới tác dụng của tải trọng.

- Có hai dạng độ cứng: độ cứng thể tích và độ cứng tiếp xúc.

* Phương pháp tính

- Độ cứng thể tích

+ Chi tiết máy chịu tải trọng dọc trục:

] l

[ EA

l - chiều dài chi tiết

A - diện tích tiết diện

E – modun đàn hồi

b Chỉ tiêu độ cứng

- Độ cứng thể tích

+ Chi tiết chịu moment xoắn:

]

[

0



J G

l T

b Chỉ tiêu độ cứng

* Định nghĩa:

Độ bền mòn là khả năng của chi tiết máy có thể làm việc được trong một khoảng thời gian nhất định mà lượng mòn không vượt quá trị số cho phép

c Chỉ tiêu độ bền mòn

* Tác hại của mòn:

+ Làm giảm độ chính xác ( ví dụ: dụng cụ đo, băng máy tiện).

+ Làm giảm hiệu suất (ví dụ: pittong xilanh động cơ ).

+ Làm giảm độ bền (ví dụ: vì kích thước giảm).

+ Làm tăng tải trọng động (ví dụ: răng của bánh răng).

+ Làm tăng tiếng ồn (ví dụ: bộ truyền xích).

c Chỉ tiêu độ bền mòn

* Biện pháp giảm độ mòn

- Sử dụng vật liệu giảm ma sát.

- Giảm tải cho bề mặt chịu ma sát.

- Bôi trơn và làm nguội tốt

- Giảm độ nhám bề mặt.

- Hạn chế hạt mài rơi bề mặt làm việc.

c Chỉ tiêu độ bền mòn

* Định nghĩa :

Là khả năng của chi tiết máy có thể làm việc trong một phạm vi nhiệt độ cần thiết mà không bị nung nóng quá giới hạn cho phép

* Tác hại của nhiệt đối với thiết bị máy móc:

- Làm thay đổi cơ tính của vật liệu -> giảm khả năng tải của chi tiết máy.

- Phá vỡ lớp dầu bôi trơn gây nhanh mòn chi tiết.

- Gây nên hiện tượng dính giữa hai chi tiết tiếp xúc.

- Giảm độ chính xác của máy do biến dạng nhiệt.

d Độ chịu nhiệt

* Biện pháp nâng cao khả năng chịu nhiệt của chi tiết:

- Chọn vật liệu có khả năng chịu nhiệt.

- Chọn lại chất bôi trơn để tăng nhiệt độ cho phép.

- Tăng diện tích bề mặt tỏa nhiệt (dùng các gân, cánh tản nhiệt).

- Tăng hệ số tỏa nhiệt (dùng quạt gió, phun nước)

d Độ chịu nhiệt

e Độ ổn định dao động

* Định nghĩa:

- Là khả năng chi tiết máy làm việc trong một phạm vi tốc độ cần thiết mà không bị rung động quá giới hạn cho phép.

* Tác hại của dao động:

- Chi tiết máy quay có khối lượng lệch tâm (không điều).

- Chi tiết máy không đủ độ cứng vững

- Cân bằng máy cho tốt.

- Cách biệt máy với các nguồn rung động xung quanh.

- Dùng thiết bị giảm chấn như: đệm cao su, lò xo…

3 Độ bền mỏi của chi tiết máy

a Hiện tượng phá hủy mỏi – độ bền mỏi

- Hiện tượng phá hủy mỏi là hiện tượng các chi tiết máy

bị phá hủy khi ứng suất chưa vượt giới hạn cho phép

- Độ bền mỏi là khả năng của chi tiết máy cản lại sự phá hủy mỏi.

4 Đại cương về truyền động cơ khí

a Tổng quan một số bộ truyền:

cd bd

bd cd

bd cd

d d i

d d

 

+ z1: số răng bánh dẫn + z2: số răng bánh bị dẫn

+ d1: đường kính bánh dẫn + d2: đường kính bánh bị dẫn

1 3

Ví dụ:

b Các thông số cơ bản của một truyền động cơ khí

1

ra vao

P D

3.5 0.86 3.01

bt

bt dc dc

Số vòng quay bang tải.

Bài tập 1:

1 2

1460

52,14 28

dc dc

bt bt

a/ Số vòng quay của trục II.

b/ Mômen xoắn trên trục I và II.

Trục I:

40 50797,8 1 1 101595,6

TRUYỀN ĐỘNG ĐAI

CHƯƠNG: 2

CHƯƠNG 2: TRUYỀN ĐỘNG ĐAI

CHƯƠNG 2: TRUYỀN ĐỘNG ĐAI

1 Khái niệm chung

a Cấu tạo

- Bộ truyền đai cấu tạo bao gồm bánh dẫn 1, bánh bị dẫn 2 được lắp trên hai trục và dây đai 3 bao quanh hai bánh đai.

- Bộ truyền đai hoạt động theo nguyên lý ma sát

- Phải tạo lực căng đai ban đầu, ký hiệu là S0.

CHƯƠNG 2: TRUYỀN ĐỘNG ĐAI

b Nguyên lý làm việc

F

so

so

2 Phân loại đai

a Theo hình dạng tiết diện

+ Có 4 loại

- Đai dẹt (máy chà lúa…)

- Đai thang

- Đai răng lược

- Đai tròn (máy may)

CHƯƠNG 2: TRUYỀN ĐỘNG ĐAI

2 Phân loại đai

b Theo kiểu truyền động

- Truyền động giữa hai trục song song cùng chiều

- Truyền động giữa hai trục song song ngược chiều

- Truyền động giữa các trục chéo nhau

CHƯƠNG 2: TRUYỀN ĐỘNG ĐAI

3 Ưu nhược điểm

a Ưu điểm:

- Làm việc êm, không gây ồn (dùng cho vận tốc lớn).

- Có sự trượt trơn nên đề phòng sự quá tải.

- Kết cấu và vận hành đơn giản.

b Nhược điểm:

- Kích thước bộ truyền lớn (do có lực căng đai).

- Tỉ số truyền có thể bị thay đổi (do trượt đai).

- Tải trọng tác dụng lên trục và ổ lớn do lực căng đai.

- Tuổi thọ của bộ truyền thấp.

CHƯƠNG 2: TRUYỀN ĐỘNG ĐAI

2 1

18 0 d d 7 5

A

* Chú ý: Cần kiểm tra điều kiện:

α1 ≥ 1500 đối với đai dẹt;

α1 ≥ 1200 đối với đai thang.

+ Tính theo độ:

b Chiều dài đai:

A

a Ứng suất kéo

5 Ứng suất trong đai

0 0

S F

  F : diện tích tiết diện đai (mm2)

60.1000 /



2 2

2

60.1000 /

v  d n m s



- Số lần va đập của đai trong 1 giây

7 Tính đai theo độ bền lâu

* Cho: Bộ truyền đai dẹt, đai cao su có chiều rộng b = 40

mm, chiều dày δ= 4 mm N=5kW, d1=150mm, d2 = 500

mm, A=1000 mm, n=800v/ph, E = 200N/mm2 ,

* Tính

a/ Lực vòng P ?

b/ Các ứng suất ? ( σp, σ1, σ2, σmax, σmin)

c/ - Chiều dài đai L ?

- Số lần uốn của đai trong 1 giây ?

2

0 2,7 /N mm

 

Bài tập: 1/Tr28

a/ Lực vòng P:

v

N P

b/ Các ứng suất:

2 1

1

mm d



 

2 max 1 u1 (N )

2

2 1

2 2

2 max

2

Ðs :a/ v 6.28( / ); P 796.1( )/ 4.97( / );

5.18( / )0.21( / );

a/ Kiểm tra điều kiện về góc ôm ? ( ) b/ Tính ứng suất lớn nhất trong đai ?

mm A

v n

ph

v n

m ph

a/ Kiểm tra về điều kiện góc ôm Bài tập Giải

ph

v n

W

b mm

mm

N E

n i

n



d 

b/Tính Bài tập Giải

1200 200 400

ph

v n

W

b mm

mm

N E

S F

p

P F

 

1 1 1

60.1000

1200 200 400

ph

v n

W

b mm

mm

N E

u

 

0 1, 2 382.16

TRUYỀN ĐỘNG

BÁNH RĂNG

CHƯƠNG 3:

CHƯƠNG 3: TRUYỀN ĐỘNG BÁNH RĂNG

1 Nguyên lý làm việc

- Bánh răng truyền chuyển động giữa hai trục với tỷ số truyền xác định nhờ vào sự ăn khớp của các răng trên bánh răng.

a Theo sự ăn khớp

- Bộ truyền BR ăn khớp ngoài

- Bộ truyền BR ăn khớp trong

2 Phân loại:

b Theo hình dạng của bánh răng.

- Bộ truyền BR trụ

- Bộ truyền BR nón

2 Phân loại:

c Theo cách bố trí răng trên bánh răng:

2 Phân loại:

a Ưu điểm:

§ Kích thước nhỏ, khả năng tải lớn

§ Tỉ số truyền không đổi do không có hiện tượng

trượt trơn.

§ Hiệu suất cao: 0,97 – 0,99

§ Làm việc với vận tốc cao, công suất lớn

§ Tuổi thọ cao, làm việc với độ tin cậy cao

b Nhược điểm:

§ Chế tạo tương đối phức tạp

§ Đòi hỏi độ chính xác cao

§ Có nhiều tiếng ồn khi vận tốc cao

3 Ưu nhược điểm

4.Truyền động bánh răng trụ răng thẳng

a Thông số hình học bt br trụ răng thẳng.

- Số răng: Z >17 (để tránh hiện tượng cắt chân răng)

4.Truyền động bánh răng trụ răng thẳng

a Thông số hình học bt br trụ răng thẳng.

- Modun răng:

m: là thông số biểu diển độ

lớn của răng bánh răng.

t m

a Thông số hình học bt br trụ răng thẳng.

- Chiều cao răng:

+ Chiều cao đỉnh răng: ha = m

+ Chiều cao chân răng: hf = 1,25m

+ Chiều cao răng: h =ha+hf= 2,25m

4 Truyền động bánh răng trụ răng thẳng

a Thông số hình học bt br trụ răng thẳng.

- Khoảng cách trục:

+ Dấu (+): ăn khớp ngoài.

+ Dấu (-): ăn khớp trong.

n d Z



4 Truyền động bánh răng trụ răng thẳng

b Lực tác dụng trong bt br trụ răng thẳng

Chú ý:

- P1 ngược chiều với n1

- P2 ngược chiều với P1

- Pr hướng vào tâm

- Pn tổng vecto cua P1 và Pr1.

4 Truyền động bánh răng trụ răng thẳng

Bài tập bt bánh răng trụ răng thẳng

Bài tập bt bánh răng trụ răng thẳng

Z 1 = 40, Z 2 = 30, Z 3 = 20, m= 2,5; n 1 = 100 v/p cùng chiều kim đồng hồ

9,55.10

38200

N M

n

1460.8

M

N d

Câu 4:

Bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng, ăn khớp ngoài Z1= 30,

Z2= 90, Tính hệ số chiều rộng vành răng theo us uốn: ???

Gợi ý:

Bài tập bt bánh răng trụ răng thẳng

m

b m

 

Câu 4:

Bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng, ăn khớp ngoài Z1= 30,

Z2= 90, Tính hệ số chiều rộng vành răng theo us uốn: ???

ĐS:

Bài tập bt bánh răng trụ răng thẳng

m

b m

a Các thông số cơ bản

5 Truyền động bánh răng trụ răng nghiêng:

- Góc nghiêng của răng: β

cos

n s

b Lực tác dụng lên bánh răng nghiêng:

b Lực tác dụng lên br trụ răng nghiêng:

Chú ý:

- Chiều P 1 ↑↓ n 1

- Chiều P 2 ↑↓ P 1 .

- Pa hướng vào mặt tiếp xúc.

- Chiều Pr luôn hướng vào tâm.

5 Truyền động bánh răng trụ răng nghiêng:

a/ Tính các thông số của bộ truyền.

- Góc nghiêng của răng: β=150

a Khái niệm chung

- Dùng để truyền động giữa hai trục vuông góc với nhau

- Thường dùng khi vận tốc thấp (v ≥ 2 ÷ 3 m/s).

- Bánh nón chế tạo và lắp ghép phức tạp.

6 Truyền động bánh răng nón:

Câu 1:

Cho mô hình hệ thống truyền động như hình.

Mra = 16.105 Nmm; i =11, h=0.9, nra = 35 v/ph

a/ Tính M1và N1?

b/ Biết rằng hộp số là hộp giảm tốc 2 cấp, có trục vào

và trục ra vuông góc Hãy vẽ sơ đồ hộp giảm tốc????

Bài tập bánh răng nón:

TRUYỀN ĐỘNG TRỤC VÍT-BÁNH VÍT

CHƯƠNG 4:

- Dùng truyền chuyển động giữa hai trục vuông góc và chéo nhau trong không gian.

1 Cấu tạo bộ truyền:

- Làm việc theo nguyên lý ăn khớp.

- Trục vít luôn là bánh chủ động

- Bánh vít là bánh bị động

2 Nguyên lý làm việc

a Theo hình dạng mặt chia của trục vít:

3 Phân loại

Trục vít lõm Trục vít trụ

b Theo hình dạng ren trục vít:

- Trục vít Acsimet

- Trục vít thân khai…

c Theo số mối ren:

- Trục vít có 1 mối ren

- Trục vít có nhiều mối ren.

3 Phân loại:

4 Ưu, nhược điểm.

§ Gía thành cao do vật liệu chế tạo bánh vít

làm bằng kim loại màu để giảm ma sát

§ Kích thước nhỏ gọn.

b Nhược điểm

5 Thông số hình học của bt trục vít – bánh vít

a Trục vít

- Góc nâng của ren trục vít :  (80  20 )0

.

19100

t

m n

hiệu suất thấp mòn nhanh, dễ bị dính răng.



Trong đó:

+ f: hệ số ma sát+ q: hệ số đường kính

q

+ Chiều n 2 ngược với

chiều tiến của ren vít

7 Lực tác dụng lên bộ truyền trục vít bánh vít

n 2

Chiều tiến ren

1 1

.

2

a

P d

M

- Lực vòng + Lực dọc trục:

1 2

2 2

.

2

a

P d

M

P  

7 Lực tác dụng lên bộ truyền trục vít bánh vít

- Lực hướng tâm:



tg P

.coscos

Bài tập

Gợi ý

a/ Phương ren của trục vít

2.

64940

a

M P

20

z i

z

6 1

1

9, 55.10 N 3247000

1

9, 55.10

191000

N M

Z tg

TRUYỀN ĐỘNG XÍCH

CHƯƠNG 5:

CHƯƠNG 5: BỘ TRUYỀN XÍCH

2

CHƯƠNG 5: BỘ TRUYỀN XÍCH

3

CHƯƠNG 5: BỘ TRUYỀN XÍCH

4

CHƯƠNG 5: BỘ TRUYỀN XÍCH

1 Nguyên lý làm việc :

- Xích truyền chuyển động và tải trọng nhờ sự

ăn khớp của các mắt xích với các răng trên đĩa xích.

5

CHƯƠNG 5: BỘ TRUYỀN XÍCH

2 Ưu - nhược điểm

a Ưu điểm

- Có thể truyền động giữa hai trục song song

cách nhau tương đối xa.

- Kích thước nhỏ gọn hơn so với truyền động

đai cùng công suất.

- Không có hiện tượng trượt.

- Hiệu suất cao 98%

- Lực tác dụng lên trục và ổ nhỏ.

6

CHƯƠNG 5: BỘ TRUYỀN XÍCH

2 Ưu - nhược điểm:

b Nhược điểm:

- Nhanh mòn bản lề, nếu không bôi trơn tốt

- Có tiếng ồn khi làm việc nên hạn chế sử dụng

ở bộ truyền ở tốc độ cao.

- Cần bôi trơn và điều chỉnh sức căng xích

định kỳ.

8

CHƯƠNG 5: BỘ TRUYỀN XÍCH

3 Phân loại bộ truyền xích

a Theo công dụng

-Xích kéo -Xích tải -Xích truyền động

9

4 Thông số hình học của bộ truyền xích:

a Bước xích:

- Bước xích là khoảng cách giữa hai mắt xích

- Bước xích được tiêu chuẩn hóa.

12

4 Thông số hình học của bộ truyền xích

b Đường kính của bánh xích

180sin

t d

c Số răng đĩa xích:

- Trong thiết kế tính số răng

4 Thông số hình học của bộ truyền xích:

q Điều kiện để bản lề lâu mòn:

4 Thông số hình học của bộ truyền xích:

18

6 Tính truyền động xích theo áp suất cho phép

2 0

Ổ LĂN CHƯƠNG 6:

CHƯƠNG 6: Ổ LĂN

2

CHƯƠNG 6: Ổ LĂN

1 Cấu tạo:

Vòng trong lắp với ngõng trục

- Vòng ngoài lắp với vỏ máy.

- Thông thường vòng trong

quay cùng với trục và vòng

ngoài đứng yên.

4

CHƯƠNG 6: Ổ LĂN

2 Phân loại

q Theo hình dạng con lăn

- Ổ bi (con lăn cầu)

- Ổ đũa (con lăn trụ)

5

CHƯƠNG 6: Ổ LĂN

2 Phân loại:

q Theo khả năng chịu lực

- Ổ đỡ: chỉ chịu lực hướng tâm (a,b,d)

- Ổ đỡ chặn: chịu lực hướng tâm và lực dọc trục (c,e)

- Ổ chặn: chỉ chịu lực dọc trục.(j,k)

6

CHƯƠNG 6: Ổ LĂN

2 Phân loại:

q Theo khả năng tự lựa

- ổ lăn thường không tự lựa: (a,c,d,e)

- ổ lăn lòng cầu có khả năng tự lựa (b)

7

CHƯƠNG 6: Ổ LĂN

3 Ký hiệu:

9

CHƯƠNG 6: Ổ LĂN

3 Ký hiệu:

10

CHƯƠNG 6: Ổ LĂN

3 Ký hiệu:

11

CHƯƠNG 6: Ổ LĂN

14

4 Lực tác dụng trong ổ lăn

- Sự phân bố lực trên các con lăn

+Tải trọng phân bố không

đều, chỉ có những con

lăn nằm ở cung 1800 phía

dưới mới chịu tải

+ Con lăn nằm trong mặt

CHƯƠNG 6: Ổ LĂN

15

4 Lực tác dụng trong ổ lăn

- Sự phân bố lực trên các con lăn

0 2 cos 1 2 cos 2 2 2 cosn

R  P  P   P    P n

- Z: số con lăn trong ổ

- n: một nửa số con lăn

nằm trong vùng chịu tải

4

Z

n 

KHỚP NỐI CHƯƠNG 7:

CHƯƠNG 7: KHỚP NỐI

Khớp nối

Nối trục Không thể tháo rời khi

máy đang hoạt động.

Ly hợp Có thể đóng mở khi máy

đang hoạt động.

Ly hợp

tự động Có thể đóng mở tự động.

II Nối trục chặt

2 Nối trục đĩa

III Nối trục bù

- Dùng để nối các trục có sai lệch nhỏ (sai lệch dọc trục, độ lệch hướng kính, độ lệch góc).

1 Nối trục răng

III Nối trục bù

2 Nối trục xích

IV Nối trục di động

1 Nối trục chữ thập

Có thể bù sai lệch hướng tâm

IV Nối trục di động

2 Nối trục bản lề

Có thể bù sai lệch hướng tâm

V Nối đàn hồi

1 Nối trục vòng đàn hồi

- Cho phép giảm chấn và giảm rung động.

V Nối đàn hồi

2 Nối trục vỏ đàn hồi

- Khử được sự lắp đặt trục không chính xác.

V Nối đàn hồi

3 Nối trục với chi tiết đàn hồi là kim loại

- Nối trục loại này có tuổi thọ cao hơn cao su

V Nối đàn hồi

3 Nối trục với chi tiết đàn hồi là kim loại

- Nối trục loại này có tuổi thọ cao hơn cao su

V Nối đàn hồi

3 Nối trục với chi tiết đàn hồi là kim loại

- Nối trục loại này có tuổi thọ cao hơn cao su

Lò xo

VI Ly hợp

3 Ly hợp ma sát

* Ly hợp ma sát côn

- Nhờ có góc côn mà lực ma sát lớn nên có thể

truyền được momen xoắn cao

- Khả năng trượt thấp hơn so với ly hợp ma sát đĩa

Đĩa côn

Cần chuyển

Lò xo

VI Ly hợp

4 Ly hợp an toàn

* Ly hợp chốt an toàn

- Tránh cho máy móc bị hỏng do quá tài

- Cấu tạo đơn giản, dễ sử dụng

- Khó hiệu chỉnh độ nhạy (thay đường kính chốt)

D a

Chốt

Trục

Mặt bích

VI Ly hợp

5 Ly hợp một chiều

- Chỉ cho phép cơ cấu quay theo một chiều, tùy

theo yêu cầu sử dụng

Bánh răng

Con lăn Trục

Lò xo