GIÁO TRÌNH MÔN HỌC: NGUYÊN LÝ – CHI TIẾT MÁY NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT CƠ KHÍ TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG

ỦY BAN NHÂN DÂN THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG CAO ĐẲNG KINH TẾ KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH  GIÁO TRÌNH MƠN HỌC: NGUN LÝ – CHI TIẾT MÁY NGÀNH: CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT CƠ KHÍ TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG (Ban hành kèm theo Quyết định số: /QĐ-CĐKTKT ngày tháng năm 20 Hiệu trưởng Trường Cao đẳng Kinh tế - Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh) Thành phố Hồ Chí Minh, năm 2020 ỦY BAN NHÂN DÂN THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG CAO ĐẲNG KINH TẾ KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH  GIÁO TRÌNH MƠN HỌC: NGUN LÝ – CHI TIẾT MÁY NGÀNH: CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT CƠ KHÍ TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG THÔNG TIN CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI Họ tên: NGUYỄN PHAN KHÁNH TÂM Học vị: Thạc sĩ Đơn vị: Khoa Cơng nghệ Cơ khí Email: nguyenphankhanhtam@hotec.edu.vn TRƯỞNG KHOA TỔ TRƯỞNG BỘ MÔN CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI HIỆU TRƯỞNG DUYỆT Thành phố Hồ Chí Minh, năm 2020 TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN: Tài liệu thuộc loại sách giáo trình nên nguồn thơng tin phép dùng ngun trích dùng cho mục đích đào tạo tham khảo Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh bị nghiêm cấm LỜI GIỚI THIỆU Môn học Nguyên lý – Chi tiết máy nội dung khơng thể thiếu nhiều chương trình đào tạo nghề khí Mơn học có gắn kết chặt chẽ lý thuyết với thực nghiệm, khâu nối phần bồi dưỡng kiến thức khoa học với bồi dưỡng kiến thức chun mơn Vì vậy, giáo trình Nguyên lý – Chi tiết máy biên soạn để làm tài liệu học tập cho sinh viên ngành khí trình độ cao đẳng nghề, đồng thời làm tài liệu để giảng dạy tham khảo Giáo trình cung cấp kiến thức sở cho người học nguyên lý cấu tạo, động học, động lực học cấu máy; vấn đề thiết kế chi tiết máy; tính tốn, thiết kế, kiểm nghiệm chi tiết máy phận máy thông dụng đơn giản Tuy nhiên, nội dung giáo trình lược bớt phần mang tính chất tham khảo mặt lý thuyết bổ sung kiến thức mang tính chất thực tế ứng dụng để phù hợp với trình độ đào tạo nghề Nội dung giáo trình chia làm hai phần: - Phần 1: Nguyên lý máy (3 chương) - Phần 2: Chi tiết máy (6 chương) Tác giả xin chân thành cám ơn giúp đỡ quý báu đồng nghiệp trình biên soạn Để giáo trình ngày hồn thiện hơn, mong nhận ý kiến đóng góp đọc giả Thành phố Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2020 Chủ biên: Nguyễn Phan Khánh Tâm MỤC LỤC TRANG Phần 1: NGUYÊN LÝ MÁY 11 Chương 1: CẤU TẠO CƠ CẤU 11 Những khái niệm 11 1.1 Khâu 11 1.2 Bậc tự khâu 11 1.3 Nối động khớp động 12 1.4 Chuỗi động cấu 15 Bậc tự cấu 16 2.1 Khái niệm số bậc tự cấu 17 2.2 Cơng thức tính bậc tự cấu 17 2.3 Bậc tự thừa công thức tổng qt tính bậc tự cấu khơng gian 20 2.4 Khâu dẫn ý nghĩa bậc tự 21 Xếp loại cấu phẳng theo cấu trúc 21 3.1 Nguyên lý tạo thành cấu Axua 21 3.2 Xếp loại nhóm Axua 22 3.3 Xếp loại cấu 23 Chương 2: PHÂN TÍCH ĐỘNG HỌC CƠ CẤU PHẲNG 27 Mục đích, nhiệm vụ phương pháp nghiên cứu 27 1.1 Mục đích nghiên cứu 27 1.2 Nội dung nghiên cứu 27 1.3 Phương pháp nghiên cứu 27 Phân tích động học cấu phẳng loại phương pháp vẽ hoạ đồ 27 2.1 Tỉ xích hoạ đồ 28 2.2 Bài toán chuyển vị 28 2.3 Bài toán vận tốc toán gia tốc 29 2.4 Định lý đồng dạng hoạ đồ vận tốc gia tốc 33 Chương 3: MỘT SỐ CƠ CẤU THƯỜNG GẶP 31 Cơ cấu Culit 31 1.1 Định nghĩa công dụng 31 1.2 Ưu nhược điểm 31 1.2.1 Ưu điểm 31 1.2.2 Nhược điểm 32 Cơ cấu tay quay – trượt 32 Cơ cấu cam 32 3.1 Định nghĩa phân loại 32 4.Cơ cấu Man 33 4.1 Định nghĩa Cấu tạo 33 Chương 4: ĐẠI CƯƠNG VỀ CHI TIẾT MÁY 35 Khái niệm chung 35 1.1 Định nghĩa 35 1.2 Phân loại 35 Những yêu cầu chủ yếu máy chi tiết máy 35 Tải trọng ứng suất: 36 3.1 Tải trọng 36 3.2 Ứng suất 36 Các tiêu khả làm việc chi tiết máy 38 4.1 Độ bền 38 4.2 Độ cứng 38 4.3 Độ mòn 39 4.4 Độ dao động 39 4.5 Độ sinh nhiệt 39 4.6 Độ tin cậy 40 Vật liệu thường dùng chế tạo máy 40 Tính cơng nghệ 40 Tính tiêu chuẩn 41 Chương 5: CHI TIẾT MÁY GHÉP 42 Mối ghép Đinh tán 42 1.1.Khái niệm chung 42 1.2 Ưu nhược điểm phạm vi sử dụng 44 1.3 Điều kiện làm việc mối ghép 44 1.3.1 Trường hợp tán nóng: 45 1.3.2 Trường hợp tán nguội 45 1.4 Tính tốn mối ghép đinh tán 45 1.4.1 Mối ghép chồng hàng đinh 45 1.4.2 Mối ghép nhiều hàng đinh 46 1.4.3 Ứng suất cho phép 47 Mối ghép Hàn 48 2.1 Định nghĩa phân loại 48 2.2 Ưu nhược điểm 49 Mối ghép Ren 49 3.1 Công dụng mối ghép ren tạo thành ren 49 3.2 Ưu nhược điểm mối ghép ren 50 3.3 Phân loại ren 50 3.4 Các thơng số hình học ren hệ mét 51 3.5 Các loại mối ghép ren 52 3.6 Các biện pháp chống tháo lỏng mối ghép ren 54 4.Mối ghép Then then hoa 56 4.1 Định nghĩa phân loại mối ghép then 56 4.2 Ưu, nhược điểm mối ghép then (so với phương pháp hàn, bulông đinh tán) 58 4.3 Tính tốn mối ghép then 59 Chương : BỘ TRUYỀN ĐỘNG ĐAI 61 Khái niệm chung 61 1.1 Phương pháp truyền động 61 1.2 Ưu, nhược điểm truyền động đai 61 1.3 Phân loại dây đai 62 1.4 Các kiểu truyền động đai 63 1.5.Phương pháp điều chỉnh sức căng đai 63 Kết cấu loại đai 64 2.1 Vật liệu làm đai 64 2.2 Đai dẹt 64 2.3 Đai thang 66 Những vấn đề lý thuyết truyền động đai 67 3.1 Các thơng số hình học truyền động đai 67 3.2 Lực tác dụng lên đai 69 3.3 Ứng suất sinh truyền 69 3.4 Sự trượt đai 70 3.5 Đường cong trượt đường cong hiệu suất 70 Tính tốn truyền động đai 71 4.1 Tính tốn truyền động đai theo khả kéo 71 4.2 Tính tốn truyền động đai theo độ bền lâu 72 Kết cấu bánh đai 73 6.Trình tự thiết kế truyền đai 73 6.1 Trình tự thiết kế truyền đai dẹt 73 6.2 Trình tự thiết kế truyền đai thang 74 Chương 7: BỘ TRUYỀN XÍCH 81 Khái niệm chung 81 1.1 Cấu tạo nguyên lý làm việc 81 1.2 Ưu nhược điểm phạm vi sử dụng 82 1.3 Phân loại xích 83 Những thông số truyền động xích 83 2.1 Các thơng số hình học truyền xích 83 2.2 Vận tốc tỷ số truyền trung bình 84 2.3 Tỷ số truyền tức thời 84 2.4 Tải trọng động va đập lề xích đĩa 85 Các dạng hỏng truyền xích 85 Tính tốn truyền xích 86 Trình tự thiết kế truyền xích 87 Chương 8: BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG 89 Khái niệm chung 89 1.1 Khái niệm 89 1.2 Ưu nhược điểm phạm vi sử dụng 90 1.3 Phân loại 90 1.4 Độ xác 92 1.5 Tải trọng ứng suất truyền bánh 93 1.6 Các dạng hỏng tiêu tính tốn 94 Bộ truyền bánh trụ thẳng 96 2.1 Các thông số hình học bánh trụ thẳng 96 2.2 Lực tác dụng trục ổ trục 98 2.3 Tính tốn truyền bánh trụ thẳng 98 Bộ truyền bánh trụ nghiêng 100 3.1 Các thơng số hình học bánh trụ nghiêng 101 3.2 Lực tác dụng lên trục ổ trục 102 3.3 Đặc điểm nghiêng 102 3.4 Tính tốn truyền bánh trụ nghiêng 103 Bộ truyền bánh nón 104 4.1 Các thơng số hình học bánh nón 105 4.2 Lực tác dụng lên trục ổ trục 105 4.3 Đặc điểm nón 106 4.4 Tính tốn truyền bánh nón 106 Vật liệu, bôi trơn ứng suất cho phép 107 Trình tự thiết kế truyền 109 Chương 9: BỘ TRUYỀN TRỤC VÍT 116 Khái niệm chung 116 1.1 Cấu tạo phân loại 116 Những thông số động học truyền 117 2.1 Vận tốc tỷ số truyền 117 2.2 Lực tác dụng lên truyền 118 Các dạng hỏng tiêu tính tốn truyền 119 3.1 Các dạng hỏng 119 3.2 Các tiêu tính tốn truyền 120 Vật liệu ứng suất cho phép 121 4.1 Vật liệu chế tạo trục vít bánh vít 121 4.2 Ứng suất cho phép 121 4.3 Hiệu suất bôi trơn 122 4.4 Trình tự thiêt kế truyền 124 TÀI LIỆU THAM KHẢO 126 GIÁO TRÌNH MƠN HỌC TÊN MƠN HỌC: NGUYÊN LÝ - CHI TIẾT MÁY Mã môn học: 3103405 Vị trí, tính chất, ý nghĩa, vai trị mơn học: - Vị trí: + Mơn học Ngun Lý-Chi Tiết Máy bố trí sau sinh viên học xong tất môn học, mô-đun: vẽ kỹ thuật, vật liệu khí, lý thuyết, sức bền vật liệu, Autocad, dung sai–đo lường kỹ thuật + Môn học bắt buộc trước sinh viên học môn học chun mơn - Tính chất: + Là mơn học kỹ thuật sở bắt buộc, vừa mang tính chất lý thuyết thực nghiệm + Là môn học giúp cho sinh viên có khả tính tốn, thiết kế, kiểm nghiệm chi tiết máy phận máy thông dụng đơn giản - Ý nghĩa, vai trị: + Mơn học Nguyên lý - Chi tiết máy cung cấp kiến thức nguyên lý, cấu tạo máy nói chung; cơng dụng, cấu tạo tính tốn chi tiết máy thông dụng; làm nên tảng cho sinh viên tiếp thu kiến thức môn học, mô đun chuyên ngành + Làm sở để sinh viên phát triển khả sáng tạo, thiết kế lĩnh vực chế tạo máy, tư phát triển nghề nghiệp Mục tiêu mơn học: - Nêu lên tính chất, cơng dụng số cấu truyền phận máy thường gặp - Phân biệt cấu tạo, phạm vi sử dụng, ưu khuyết điểm chi tiết máy thông dụng để lựa chọn sử dụng hợp lý - Phân tích động học cấu truyền khí thơng dụng - Xác định yếu tố gây dạng hỏng đề phương pháp tính tốn, thiết kế thay thế, có biện pháp sử lý lựa chọn kết cấu, vật liệu để tăng độ bền cho chi tiết máy - Vận dụng kiến thức mơn học tính tốn, thiết kế, kiểm nghiệm chi tiết máy phận máy thông dụng đơn giản - Có ý thức trách nhiệm, chủ động học tập Chương 8: Bộ truyền bánh Lấy Z1=33 Trong   (8  20) Chon   10 - Số bánh lớn: Z2=i.Z1=3,4.33=112,2 Lấy Z2=112 - Tính xác góc nghiêng  cơng thức (3-28) cos   Z  Z mn 2A  33  1122  0,99 2.147    27 - Xác định xác khoảng cách trục A A Z1  Z mn cos   33  1122  147mm cos 27 - Chiều rộng bánh b= A A  0,3.147  44,1mm - Chiều rộng bánh phải thỏa mãn điều kiện 2,5.m n 2,5 b  44 ,1    30 sin  sin 27 7.Kiểm nghiệm lại sức bền uốn - Số tương đương Z1 33   34,4 3 cos  cos 27 Bánh nhỏ: Ztđ1= Lấy Ztđ1=35 Bánh lớn: Ztđ2= Z2 112   116,69 cos  cos 27 Lấy Ztđ2=117 Theo bảng 3-18 số tương đương tìm hệ số dạng Bánh nhỏ: y1=0,4635 Bánh lớn: y2=0,517 - Kiểm nghiệm ứng suất uốn chân bánh nhỏ [công thức (3-36)] Hệ số  ,,  (1,4  1,6) Lấy  ,,  1,5  u1  19,1.10 KN  38,5 N - y1 m n Z1 n1b ,, mm  19,1.10 6.1,2.3,27 0,4635.2  33.480.44,1.1,5   u1  143,3 N mm Ứng suât uốn chân bánh lớn [công thức (3-40)]  u   u1 y1 0,4635  41,07  36,82 N   u  119,4 N mm mm y2 0,517 Kiểm nghiệm sức bền chịu tải đột ngột - Ứng suất tiếp xúc cho phép [công thức (3-43)]:  txqt1  2,5 N  2,5.520  1300 N Bánh nhỏ: mm otx1 Bánh lớn: -  txqt  2,5 N otx  2,5.442  1105 N Ứng suất uốn cho phép [công thức (3-46)]: Bánh nhỏ:  uqt1  0,8. ch1  0,8.300  240 N Khoa Cơng nghệ Cơ khí mm mm 112 Chương 8: Bộ truyền bánh Bánh lớn: -  uqt  0,8. ch  0,8.260  208 N mm Kiểm nghiệm sức bền tiếp xúc [công thức (3-14) (3-41)]  txqt   tx K qt   1,05.10 147.3,4 1,05.10 A.i i  13 KN  ,bn2 3,4  131,2.3,27 1,25.44,1.141,2  435,36 N mm Ứng suất tiếp xúc tải nhỏ trị số ứng suất cho phép bánh lớn bánh nhỏ - Kiểm nghiệm sức bền uốn [công thức (3-42) ] Bánh nhỏ:  uqt1   u1 K qt  38,5 N   uqt1 Bánh lớn:  uqt   u K qt mm  36,82 N   uqt mm 9.Các thơng số hình học truyền - Môdun pháp: mn =2 - Số răng: Z1=33; Z2=112 - Góc ăn khớp:  n  20 - Góc nghiêng   27 - Đường kính vịng chia (vịng lăn): mn Z 2.33   66,9mm cos  cos 27 m Z 2.112 d2 = n   227,08mm cos  cos 27 d1 = - Khoảng cách trục A=147mm Chiều rộng bánh b=44,1 mm Đường kính vịng đỉnh De1=dc1+2mn =66,9+ 2.2=70,9 mm De2=dc2+2 mn = 227,08+2.2=231,08 mm - Đường kính vịng chân Di1=d1-2 mn -2c=d1-2 mn -2.0,25 mn =d1-2,5 mn =66,9-2,5.2=61,9 mm Di2=d2-2 mn -2c=d2-2 mn -2.0,25 mn =dc2-2,5 mn =227,08-2,5.2=222,08 mm 10 Tính lực tác dụng lên trục [công thức (3-49)] - Đối với bánh nhỏ: Lực vòng: Lực hướng tâm: - Lực dọc trục: Đối với bánh lớn Lực vòng: Lực hướng tâm: Lực dọc trục: Khoa Cơng nghệ Cơ khí 2M x 2.9,55.10 N 2.9,55.10 6.3,27 P     1945N d1 d1 n1 66,9.480 P tg 1945.tg 20 Pr1= n   717,45 N cos  cos  Pa1=P1tg  =1945tg9027=323,74N P1=P2=1945N Pr2=Pa1=323,74N Pa2=Pr1=717,45N 113 Chương 8: Bộ truyền bánh Câu hỏi ơn tập Trình bày khái niệm truyền bánh răng, cấu tạo chung nguyên lý làm việc? Trình bày ưu nhược điểm phạm vi sử dụng truyền bánh răng? Phân loại truyền bánh răng? Trình bày độ xác chế tạo bánh răng? Phân tích tải trọng ứng suất truyền bánh răng? Phân tích dạng hỏng tiêu tính tốn? Trình bày thơng số hình học bánh trụ thẳng Phân tích lực tác dụng trục ổ trục truyền bánh trụ thẳng? Trình bày cách tính tốn truyền bánh trụ thẳng theo độ bền tiếp xúc? 10 Trình bày cách tính tốn truyền bánh trụ thẳng theo độ bền uốn? 11 Trình bày thơng số hình học bánh trụ nghiêng? 12 Phân tích lực tác dụng trục ổ trục truyền bánh trụ nghiêng? 13.Trình bày đặc điểm làm việc nghiêng? 14 Trình bày cách tính tốn truyền bánh trụ nghiêng theo độ bền tiếp xúc? 15 Trình bày cách tính tốn truyền bánh trụ nghiêng theo độ bền uốn? 16 Trình bày thơng số hình học truyền bánh nón? 17 Phân tích lực tác dụng trục ổ trục truyền bánh nón? 18 Trình bày đặc điểm làm việc bánh nón 19 Trình bày cách tính tốn truyền bánh nón theo độ bền tiếp xúc? 20 Trình bày cách tính tốn truyền bánh nón theo độ bền uốn? 21 Trình bày vật liệu chế tạo ứng suất cho phép truyền bánh răng? Trục IV  22 Trình bày phương pháp bôi trơn truyền bánh răng? Trục I 23 Trình bày trình tự thiết kế truyền bánh trụ nghiêng? Khoa Công nghệ Cơ khí Bài tập Trục III Trục II Hình 7.25 114 Chương 8: Bộ truyền bánh Hệ thống truyền động hình 12.25 ( truyền từ trục I sang trục III IV ) với 1,2 bánh răng thẳng có mơdun mc ; 3,4 bánh trụ thẳng có mơdun m ; 5,6 bánh trụ nghiêng có mơdun mn Cho biết số vòng quay trục I n1 = 1440 vg/ph Số bánh : Z1 = 18, Z2 = 45, Z3 = 19, Z4 = 52, Z5 = 19, Z6 = 57 Môdun cặp bánh m = mc = mn Góc ăn khớp cặp bánh α = 200 Xác định số vòng quay trục III IV Cho cấu bánh di trượt hình 12.26 Biết số vòng quay trục dẫn n1 = 800 vg/ph Các bánh có số Z1 = 30, Z2 = 60, Z3 = 50, Z4 = 40, Z5 = 40, Z6 = 50, Z = 60 Tính số vịng quay có trục bị dẫn Bộ truyền bánh trụ nghiêng chế tạo từ thép thường hóa với giới hạn bền mỏi tiếp xúc mặt  Hlim = 630 N/mm2 , mômen xoắn bánh bị dẫn T2  77959, Nmm , ZR.ZV.KL KXH = Z3 Z1 1, tỉ số truyền i = 2, Các hệ số Z5  a  0, 4; K H  1,15; K H   1, 05; K Hv  1, 02 Trục I Hãy xác định : Z6 - Ứng xuất tiếp xúc cho phép  H  - Tính khoảng cách trục a theo ứng suất tiếp xúc, môdun m Z2 Z4 Z Trục II Hình 8.26 Khoa Cơng nghệ Cơ khí 115 Chương Truyển động trục vít Chương 9: BỘ TRUYỀN TRỤC VÍT Khái niệm chung 1.1 Cấu tạo phân loại 1.1.1 Cấu tạo Bộ truyền trục vít - bánh vít thường dùng truyền chuyển động hai trục vng góc với không gian, chéo Bộ truyền trục vít có phận chính: + Trục vít dẫn 1, có đường kính d1, trục vít thường làm liền với trục dẫn I, quay với số vòng quay n1, công suất truyền động P1, mô men xoắn trục T1 + Bánh vít bị dẫn 2, có đường kính d2, lắp trục bị dẫn II, quay với số vịng quay n2, cơng suất truyền động P2, mơ men xoắn trục T2 + Trên trục vít có đường ren (cũng gọi trục vít), bánh vít có tương tự bánh Khi truyền động ren trục vít ăn khớp với bánh vít, tương tự truyền bánh 1.1.2 Phân loại a Theo vị trí tương đối trục vít so với bánh vít Hình 9.1 Bộ truyền trục vít - bánh vít Trục vít; Bánh vít - Bộ truyền trục vít nằm (Hình 13.2) - Bộ truyền trục vít nằm - Bộ truyền trục vít nằm bên cạnh: Hình 9.2 Bộ truyền trục vít nằm Hình 9.3 Bộ ruyền trục vít nằm Hình 9.4 Bộ truyền trục vít nằm bên cạnh c Theo hình dáng trục vít Khoa Cơng nghệ Cơ khí 116 Chương Truyển động trục vít - Bộ truyền trục vít trụ - Bộ truyền trục vít lõm (bộ truyền glơbơit) Hình 9.5 Trục vít trụ Hình 9.6 Trục vít lõm c Theo biên dạng (profin)ren - Bộ truyền trục vít acsimet - Bộ truyền trục vít Convơlut - Bộ truyền trục vít thân khai 1.2 Ưu khuyết điểm 1.2.1 Ưu điểm - Tỷ số truyền lớn - Làm việc êm khơng ồn - Có khả tự hãm 1.2.2 Nhược điểm - Hiệu suất thấp - Phát nhiệt nhiều - Vật liệu chế tạo bánh vít thường phải có tính giảm ma sát tốt (đồng thanh…) nên đắt tiền Những thông số động học truyền Mục tiêu: - Trình bày vận tốc tỷ số truyền truyền trục vít – bánh vít; - Phân tích viết cơng thức tính lực tác dụng lên truyền; - Chủ động tích cực học tập 2.1 Vận tốc tỷ số truyền - n1, n2: Lần lượt số vịng quay trục vít, bánh vít, (v/ph) Khoa Cơng nghệ Cơ khí 117 Chương Truyển động trục vít - Z1: Số mối ren trục vít; - Z2: Số bánh vít - Tỷ số truyền, ký hiệu u, i n1 Z d   tg n2 Z1 d1 - Công suất trục dẫn P1(kW) công suất trục bị dẫn P2 (kW) - Vận tốc vòng bánh dẫn v1, bánh bị dẫn v2; m/s d n  d n2 v1  1 21 ; v2  60.10 Hình 9.7 Vận tốc trượt truyền trục vít 60.10 - d1: Đường kính mặt trụ chia trục vít, d1 = q.m - d1: Đường kính mặt trụ lăn trục vít - m: Mơđun (lấy theo tiêu chuẩn) - q: hệ số đường kính (lấy theo tiêu chuẩn) (khi tính sơ q  0, 26Z ) - : Góc nâng ren trục vít, tg = Z1/q - Vận tốc trượt vtr vtr = v1/cosγ Đối với truyền không dịch chỉnh: vtr  mn1 Z12  q 19100 2.2 Lực tác dụng lên truyền Khi truyền làm việc, trục ổ mang trục vít bánh vít chịu tác dụng lực sau (Hình 13.8): - Lực tiếp tuyến Ft1 tác dụng lên trục dẫn I, lực Ft2 tác dụng lên trục II Phương Ft1 tiếp tuyến với vòng lăn trục vít, phương Ft2 tiếp tuyến với vịng lăn bánh vít Chiều Ft1 ngược với chiều quay n1, chiều Ft2 với chiều quay n2 Giá trị Ft1 Ft2: Ft1  2T1 2T , Ft  d1 d2 Khoa Công nghệ Cơ khí Hnh 9.8 Lực tác dụng lên trục ổ truyền trục vít 118 Chương Truyển động trục vít Quan hệ Ft1 Ft2 xác định: Ft1 =Ft2.tg(γ+) Trong  góc ma sát bề mặt tiếp xúc ren trục vít bánh vít : Góc nâng ren trục vít T1 , T2 : Mômen xoắn trục dẫn trục bị dẫn; (Nmm) d1 , d : Đường kính vịng chia trục vít bánh vít; (mm) - Lực hướng tâm Fr1 tác dụng lên trục I, vng góc với trục I hướng phía trục I Lực hướng tâm Fr2 vng góc với trục II hướng phía trục II Fr1 = Fr2 = Ft2.tgα/cosγ - Lực dọc trục Fa1 tác dụng lên trục I, song song với trục I Lực dọc trục Fa2 song song với trục II Chiều lực Fa1, Fa2 phụ thuộc vào chiều quay chiều nghiêng đường ren Giá trị lực dọc trục: Fa1 = Ft2 = 2.T2/d2 Fa2 = Ft1 = 2.T1/d1 Lực Fa1 tác dụng lên trục vít có giá trị lớn, dễ làm trục vít ổn định Các dạng hỏng tiêu tính tốn truyền Mục tiêu: - Phân tích dạng hỏng truyền trục vít – bánh vít; - Trình bày tiêu tính tốn truyền; - Có trách nhiệm, chủ động tích cực học tập 3.1 Các dạng hỏng Trong q trình làm việc, truyền trục vít - bánh vít xuất dạng hỏng sau: - Dính xước bề mặt, thường xảy truyền có áp suất bề mặt tiếp xúc lớn, vận tốc làm việc tương đối lớn Trên bề mặt ren trục vít có dính hạt kim loại, bị bứt từ bánh vít Mặt ren trở nên sần sùi Đồng thời mặt bánh vít bị cào xước Chất lượng bề mặt giảm đáng kể, truyền làm việc không tốt Nguyên nhân: ứng suất lớn nhiệt độ cao làm vật liệu bánh vít chỗ tiếp xúc đạt đến trạng thái chảy dẻo Kim loại bị bứt dính lên mặt ren trục vít, tạo thành vấu, vấu cào xược mặt bánh vít - Mịn bánh vít ren trục vít, vận tốc trượt lớn, nên tốc độ mịn cao Vật liệu bánh vít có tính thấp, bánh vít bị mịn nhiều Mịn làm yếu chân làm nhọn bánh vít Mịn thường xảy truyền có áp suất trung bình bơi trơn khơng đầy đủ Khoa Cơng nghệ Cơ khí 119 Chương Truyển động trục vít - Biến dạng mặt răng, bánh vít có chỗ lồi lõm, dạng bị thay đổi, truyền ăn khớp không tốt Dạng hỏng thường xuất truyền có áp suất mặt tiếp xúc lớn, vận tốc làm việc thấp - Gẫy bánh vít, vài tách rời khỏi bánh vít Gẫy dạng hỏng nguy hiểm Gẫy tải, bị mỏi, ứng suất uốn tiết diện chân vượt giá trị cho phép - Tróc rỗ mặt răng, mặt ren trục vít bánh vít có lỗ nhỏ sâu, làm hỏng mặt răng, truyền làm việc khơng tốt Tróc rỗ thường xảy truyền bánh vít làm đồng có độ bền chống dính cao, ứng suất tiếp xúc nhỏ bôi trơn đầy đủ - Nhiệt độ làm việc cao Khi nhiệt độ vượt giá trị cho phép, làm giảm chất lượng dầu bơi trơn Làm thay đổi tính chất mối ghép, dẫn đến kẹt ổ Làm trục dãn dài, làm tăng tải trọng phụ - Trục vít bị uốn cong, ổn định Đối với truyền có trục vít mảnh, tỷ lệ khoảng cách l1 đường kính df1 lớn Lực dọc trục Fa1 nén trục vít, làm trục vít ổn định 3.2 Các tiêu tính toán truyền Để tránh dạng hỏng nêu trên, người ta tính tốn truyền trục vít theo tiêu: σH ≤ [σH2] σF2 ≤ [σF2] θlv ≤ [θ] Fa1 ≤ [Fa] Trong đó: σH ứng suất tiếp xúc điểm nguy hiểm mặt răng, [σH2] ứng suất tiếp xúc cho phép mặt bánh vít σF2 ứng suất uốn điểm nguy hiểm tiết diện chân bánh vít, [σF2] ứng suất uốn cho phép bánh vít, tính theo sức bền mỏi θlv nhiệt độ làm việc truyền trục vít [θ] nhiệt độ làm việc cho phép truyền [Fa] lực dọc trục cho phép trục vít Tính tốn truyền trục vít theo tiêu 14-1, tính theo sức bền tiếp xúc Tính theo tiêu 13-2, gọi tính theo sức bền uốn Tính theo tiêu 13-3, gọi tính theo điều kiện chịu nhiệt Tính theo tiêu 13-4, gọi tính theo độ ổn định thân trục vít Khoa Cơng nghệ Cơ khí 120 Chương Truyển động trục vít Vật liệu ứng suất cho phép Mục tiêu: - Trình bày vật liệu chế tạo trục vít, bánh vít ứng suất cho phép; - Viết giải thích cơng thức tính ứng suất cho phép; - Tuân thủ kí hiệu vật liệu 4.1 Vật liệu chế tạo trục vít bánh vít Vật liệu chế tạo trục vít, bánh vít chọn sau: - Khi truyền cơng suất nhỏ (dưới 3kW), nên dùng trục vít Acsimet Covơlut khơng mài Trục vít làm thép C35, C45, C50, C35CrCu, tơi cải thiện có độ rắn bề mặt 350 HB - Khi truyền công suất trung bình lớn, người ta dùng trục vít thân khai có mài Thường dùng loại thép C40Cr, 40CrNi, 12CrNi3Al, 20CrNi3Al, 30CrMnPbAl, tơi đạt độ rắn bề mặt 45 ÷ 50 HRC Sau cắt ren, bề mặt ren, sau mài ren đánh bóng Trục vít tơi thường dùng ăn khớp với bánh vít đồng - Bánh vít truyền kín có vận tốc trượt vtr ≤ m/s, làm đồng không thiếc, như: BCuAl9Fe4, BCuAl10Fe4Ni4; đồng thau LCu66Al6Fe3Mg2, LCu58Mg2Pb2 Nếu vận tốc trượt khoảng ÷ 12 m/s, bánh vít chế tạo đồng thiếc, như: BCuSn6Zn6Pb3, BCuSn5Zn5Pb5 Nếu vận tốc trượt lớn nữa, dùng đồng nhiều thiếc, như: BCuSn10P1, BCuSn10NiP - Trong truyền quay tay, công suất nhỏ, bánh vít chế tạo gang, ví dụ như: GX10, GX15, GX18, GX20 Trường hợp dùng trục vít thép C35, C40, C45, tơi cải thiện đạt độ rằn 300 HB ÷ 350 HB 4.2 Ứng suất cho phép Ứng suất tiếp xúc cho phép chọn sau: - Đối với bánh vít đồng thiếc, có σb < 300 MPa, lấy [σH] = (0,75÷0,9).σb.KNH Trong KNH hệ số kể đến số chu kỳ ứng suất K NH  N No - Đối với bánh vít đồng khơng thiếc, có σb > 300 MPa, lấy [σH] = 250 MPa, vận tốc vtr = 0,5 m/s, [σH] = 210 MPa, vận tốc vtr = m/s, [σH] = 160 MPa, vận tốc vtr = m/s, [σH] = 120 MPa, vận tốc vtr = m/s, Khoa Cơng nghệ Cơ khí 121 Chương Truyển động trục vít - Đối với bánh vít gang, lấy [σH] = 120 MPa, vận tốc vtr = 0,5 m/s, [σH] = 110 MPa, vận tốc vtr = m/s, Ứng suất uốn cho phép lấy sau: - Đối với bánh vít đồng thanh, quay chiều, lấy [σF] = (0,25.σch + 0,08.σb).KNF quay hai chiều, lấy [σF] = 0,16.σb.KNF KNF hệ số kể đến số chu kỳ ứng suất K FH  N No - Đối với bánh vít gang, quay chiều, lấy [σF] = 0,12.σbu quay hai chiều, lấy lấy [σF] = 0,075.σbu Ứng suất tiếp xúc ứng suất uốn cho phép tải chọn sau: Bánh vít đồng thiếc, lấy [σHqt] = 4.σch, [σFqt] = 0,8.σch, Bánh vít đồng không thiếc, lấy [σHqt] = 4.σch, [σFqt] = 0,8.σch, Bánh vít gang, lấy [σHqt] = 1,5.[σH2], [σFqt] = 0,6.σb 4.3 Hiệu suất bôi trơn Mục tiêu: - Viết cơng thức tính hiệu suất truyền trục vít – bánh vít; - Trình bày cách bơi trơn truyền trục vít – bánh vít; - Chủ động, tích cực học tập 4.3.1 Hiệu suất Khi làm việc, trục vít truyền bánh bị mát công suất ma sát ren trục vít bánh vít ăn khớp, ma sát ổ trục khuấy dầu Vì vận tốc trượt lớn mát ma sát ren trục vít bánh vít lớn Nếu khơng kể đến cơng suất mát ổ khuấy dầu, trường hợp trục vít dẫn động, hiệu suất truyền tính theo cơng thức tg (13 - 5)  tg      Nếu xét đến mát cơng suất khuấy dầu hiệu suất tính theo cơng thức tg (13 - 6)   0, 95 tg      Qua công thức ta thấy hiệu suất tăng tăng góc nâng ren trục vít  giảm góc ma sát  Xét biến thiên hiệu suất  theo góc nâng ren trục vít ,  = Khoa Cơng nghệ Cơ khí 122 Chương Truyển động trục vít 450 - /2 hiệu suất  có hệ số cực đại Tuy nhiên để kích thước truyền khơng lớn không làm giảm độ cứng vững trục vít thường lấy  khơng q 25oC Khi kích thước truyền chưa xác định (do chưa biết vận tốc trượt vtr ) lấy sơ hiệu suất sau: Z1 =   0,  0, 75 Z1 =   0, 75  0,82 Z1 =   0,87  0,92 Trường hợp bánh vít dẫn động hiệu suất truyền tính theo cơng thức sau:   0, 95 tg      tg (14 - 6) Hiệu suất truyền có bánh vít dẫn động thấp   0,5  Từ công thức (14 - 6) ta thấy      , nghĩa truyền tự hãm(chuyển động khơng thể truyền từ bánh jvít sang trục vít ) 4.3.2 Bơi trơn Khi truyền trục vít làm việc, bề mặt tiếp xúc ren trục vít với bánh vít có ma sát lớn nên sinh nhiều nhiệt làm giảm hiệu suất truyền Vì ta phải bơi trơn cho truyền Để bơi trơn cho truyền phần trục vít phần bánh vít phải nhúng dầu tùy theo vị trí bánh vít hay trục vít Để tránh mát nhiều công suất khuấy dầu, nên cho dầu ngập đến chân ren trục vít ngập 1/3 bánh kính bánh vít Lượng dầu đổ vào hộp giảm tốc nên lấy khoảng 0,35  0,7 lít cho kW Khi vận tốc vịng trục vít v  12m / s truyền bơi trơn cách phun dầu Dùng dầu bơi trơn có độ nhớt cao tăng khả chống dính, làm tăng khả mát công suất khuấy dầu Có thể chọn độ nhớt thích hợp cho dầu bơi trơn theo bảng Để tăng khả chống dính nên pha thêm khoảng  10% dầu thực vật mỡ động vật Bảng 6: Chọn độ nhớt động dầu bơi trơn truyền trục vít (Ở nhiệt độ 50oC 100oC) Vận tốc trượt vtr, Dưới Dưới 2,5 Dưới 510 1015 1525 Trên 25 Độ nhớt động (cSt) dầu 50oC 450 270 180 120 85 60 45 Độ nhớt động (cSt) dầu 100oC 53 34 23 15 - - - m/s Khoa Cơng nghệ Cơ khí 123 Chương Truyển động trục vít 4.4 Trình tự thiêt kế truyền Thiết kế truyền trục vít thực theo trình tự sau: 1- Chọn vật liệu trục vít, cách nhiệt luyện Dự đoán vận tốc trượt vsb, chọn vật liệu bánh vít Chọn phương pháp gia cơng, chọn cấp xác gia cơng 2- Xác định ứng suất cho phép [σH2], [σF2], có tải trọng tải cần xác định thêm [σHqt], [σFqt] Xác định [Fa] [θ] 3- Chọn số mối ren z1, tính số z2 = i.z1 Chọn hệ số đường kính trục vít q theo tiêu chuẩn Tính góc nâng γ = arctg(z1/q) Chọn giá trị sơ hiệu suất ηsb 4- Tính khoảng cách trục aw theo cơng thức 14-7 Tính mơ đun m = 2.aw/(z2+q), lấy giá trị m theo tiêu chuẩn Tính mơ đun pháp mn = m.cosγ 5- Tính kích thước chủ yếu truyền: Đường kính vịng chia trục vít, d1 = m.q; Đường kính vịng chia bánh vít, d2 = m.z2; Chiều rộng vành bánh vít B2 = 0,75.da1, z1 = B2 = 0,67.da1, z1 = Chiều dài phần gia cơng ren trục vít lấy: B1 ≥ (11+0,07.z2).m, z1 = B1 ≥ (12,5+0,09.z2).m, z1 = 6- Kiểm tra vận tốc trượt vtr, kiểm tra giá trị hiệu suất η Nếu sai khác so với giá trị sơ ban đầu 5%, phải chọn lại giá trị vsb, chọn lại ηsb tính lại 7- Kiểm tra sức bền uốn bánh vít Nếu khơng thỏa mãn, phải điều chỉnh kích thước truyền 8- Kiểm tra điều kiện ổn định trục vít Nếu khơng thỏa mãn, phải điều chỉnh kích thước truyền 9- Kiểm tra điều kiện chịu nhiệt truyền Nếu khơng thỏa mãn, phải tìm cách xử lý 10- Vẽ kết cấu trục vít, bánh vít 11- Tính lực tác dụng lên trục ổ Câu hỏi ôn tập Trình bày cấu tạo, ưu nhược điểm truyền trục vít – bánh vít? Phân biệt loại truyền trục vít – bánh vít? Trình bày thơng số động học truyền trục vít – bánh vít? Phân tích lực viết cơng thức tính lực tác dụng lên truyền trục vít? Khoa Cơng nghệ Cơ khí 124 Chương Truyển động trục vít Trình bày dạng hỏng tiêu tính tốn truyền trục vít – bánh vít ? Trình bày ứng suất cho phép dùng tính tốn truyền trục vít ? Nêu vật liệu chế tạo bánh vít, trục vít ? Viết cơng thức tính hiệu suất truyền ? Phân tích ảnh hưởng góc  góc  đến hiệu suất truyền trục vít – bánh vít ? Trình bày cách bơi trơn truyền ? 10 Nêu trình tự thiết kế truyền trục vít – bánh vít ? Bài tập Cho hệ thống truyền động gồm cặp bánh trụ nghiêng trục vít – bánh vít Cho biết trục vít chế tạo từ thép bánh vít chế Hình 9.9 tạo từ đồng thanh, tỷ số truyền truyền trục vít u34  20 , số vịng quay trục vít n3  600vg / ph Xác định : a Các thơng số hình học truyền trục vít ( Z3 , Z , q, mơđun m), cho trước khoảng cách trục a34  200mm bánh vít khơng dịch chỉnh b Tính hiệu suất truyền trục vít – bánh vít Biết góc ma sát   1,97o Cho truyền trục vít – bánh vít với số liệu sau: Số vịng quay trục vít n1  968vg / ph , số vịng quay bánh vít n2  47, 7vg / ph Số mối ren Z1 = 2, m =10 a Tính tỷ số truyền, b Tính số bánh vít, tính lại xác tỷ số truyền c Tính chọn hệ số đường kính q, Khoa Cơng nghệ Cơ khí 125 Tài liệu tham khảo TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Trọng Hiệp (2008) Chi tiết máy tập 1,2 NXB Giáo dục [2] Trịnh Chất-Lê Văn Uyển (2006) Tính tốn thiết kế hệ dẫn động khí tập 1, NXB Giáo dục [3] Đỗ Sanh, Nguyễn Văn Vượng, Phan Hữu Phúc Giáo trình kỹ thuật NXB Giáo dục 2003 [4] Trịnh Chất (2005) Cơ sở thiết kế máy chi tiết máy NXB Khoa học kỹ thuật [5] Phí Trọng Hảo, Nguyễn Thanh Mai (2004) Giáo trình cơng nghệ chế tạo máy NXB Giáo dục [6] Nguyễn Trọng Hiệp, Nguyễn Văn Lẫm (2008).Thiết kế chi tiết máy NXB Giáo dục [7] Đinh Gia Tường, Tạ Khánh Lâm (2005) Nguyên Lý máy tập 1, 2.NXB Giáo dục Khoa Cơng nghệ Cơ khí 126 ... máy thơng dụng đơn giản - Ý nghĩa, vai trị: + Môn học Nguyên lý - Chi tiết máy cung cấp kiến thức nguyên lý, cấu tạo máy nói chung; cơng dụng, cấu tạo tính tốn chi tiết máy thông dụng; làm nên... tiêu khả làm việc chi tiết máy - Thỏa mãn trọng lượng kích thước chi tiết máy - Vật liệu phải có tính cơng nghệ - Mức độ cung cấp vật liệu giá thành vv… Tính cơng nghệ - Chi tiết máy có tính công... riêng: chi tiết dùng số máy định Ví dụ: piston, trục khủy, cam, vỏ hộp giảm tốc, than máy, Những yêu cầu chủ yếu máy chi tiết máy Khi thiết kế chi tiết máy phải thỏa mãn yêu cầu sau: - Bảo đảm