Giáo trình Cơ học ứng dụng (Nghề Công nghệ ô tô Trung cấp)

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN TRƢỜNG CAO ĐẲNG CƠ ĐIỆN XÂY DỰNG VIỆT XƠ GIÁO TRÌNH CƠ HỌC ỨNG DỤNG NGHỀ: CƠNG NGHỆ Ơ TƠ TRÌNH ĐỘ: TRUNG CẤP (Ban hành kèm theo Quyết định số:/QĐ –CĐVX ngày tháng năm 20 Hiệu trưởng Trường Cao đẳng nghề điện xây dựng Việt Xô) P1 Q P2 P A d 2a b) B b c Ninh Bình - 2019 LỜI GIỚI THIỆU Giáo trình học ứng dụng dùng cho đối tượng học sinh, sinh viên nghề Công nghệ ô tô, giáo trình cung cấp kiến thức thu gọn học lý thuyết, sức bền vật liệu, nguyên lý, chi tiết máy để đáp ứng theo mục tiêu chương trình đào tạo nghề Cơng nghệ tơ Ngồi giáo trình cịn dùng làm tài liệu tham khảo cho ngành, nghề khí khác Giáo trìnhđược biên soạn sở tập hợp chọn lọc giáo trình, tài liệu sử dụng để giảng dạy trường cao đẳng, trung cấp Nội dung giáo trình bao gồm ba chương: Chương1 Cơ học lý thuyết Chương Sức bền vật liệu Chương Chi tiết máy Kiến thức giáo trình biên soạn theo chương trình đào tạo phê duyệt Trong nội dung bài, giáo trình cho ví dụ minh họa để làm sáng tỏ thực chất tượng học phương pháp giải tập Sau chương có câu hỏi, tập kèm để học sinh, sinh viên nâng cao tính thực hành mơn học Do đó, người đọc hiểu cách dễ dàng nội dung chương trình Trong trình biên soạn, cố gắng chắn khơng tránh khỏi sai sót, tác giả mong nhận ý kiến đóng góp người đọc để lần xuất sau giáo trình hồn thiện Xin chân thành cảm ơn! Ninh Bình, ngày 18 tháng 10 năm 2019 Chủ biên Vũ Hữu Tín MỤC LỤC Trang Chương Cơ học lý thuyết 1.1 Những khái niệm tiên đề tĩnh học 1.1.1 Những khái niệm Error! Bookmark not d7 1.1.2 Các tiên đề tĩnh học 1.1.3 Liên kết phản lực liên kết 11 1.2 Hệ lực phẳng đồng qui hệ lực phẳng song song 1.2.1 Hệ lực phẳng đồng qui 1.2.2 Hệ lực phẳng song song – Ngẫu lực 1.3 Mô men lực điểm 1.3.1 Khái niệm mô men lực điểm 1.3.2 Nhận xét 1.3.3 Định lý Varinhon 1.3.4 Điều kiện cân hệ lực phẳng song song 1.3.5 Cân ổn định 1.4 Ma sát 1.4.1 Ma sát trượt 1.4.2 Ma sát lăn 1.5 Chuyển động điểm vật rắn 1.5.1 Những khái niệm chuyển động 1.5.2 Chuyển động chất điểm 1.5.3 Chuyển động vật rắn 1.6 Các tiên đề động lực học – Lực quán tính 1.6.1 Các tiên đề động lực học 14 14 22 27 27 28 28 30 31 32 32 35 36 36 37 44 49 49 1.6.2 Lực quán tính – ngun lý Đalambe 50 1.7 Cơng cơng suất 52 1.7.1 Công lực 52 1.7.2 Công suất 56 1.7.3 Hiệu suất học 58 Chương Sức bền vật liệu 61 2.1 Những khái niệm sức bền vật liệu 61 2.1.1 Nhiệm vụ đối tượng nghiên cứu sức bền vật liệu 61 2.1.2 Các giả thuyết vật liệu 61 2.1.3 Ngoại lực nội lực 63 2.1.4 Ứng suất 64 2.1.5 Ứng suất cho phép-Hệ số an toàn 65 2.2 Kéo-Nén tâm 67 2.2.1 Định nghĩa 67 2.2.2 Nội lực – Biểu đồ nội lực 67 2.2.3 Ứng suất pháp mặt cắt ngang 69 2.2.4 Biến dạng dọc - Định luật Húc kéo nén tâm 70 2.2.5 Tính tốn kéo nén tâm 73 2.3 Cắt, dập 74 2.3.1 Cắt 75 2.3.2 Dập 76 2.4 Thanh chịu xoắn tuý 78 2.4.1 Định nghĩa 78 2.4.2 Nội lực – Biểu đồ nội lực 79 2.4.3 Quan hệ mômen xoắn ngoại lực với công suất số vòng quay 80 2.4.4 Ứng suất mặt cắt ngang chịu xoắn tuý 80 2.4.5 Biến dạng tròn chịu xoắn tuý 83 2.4.6 Tính tốn xoắn 84 2.5 Uốn phẳng thẳng 85 2.5.1 Khái niệm uốn phẳng 85 2.5.2 Nội lực – Biểu đồ nội lực 86 2.5.3 Dầm chịu uốn phẳng túy 91 2.5.4 Tính tốn uốn 94 Chương Chi tiết máy 98 3.1 Những khái niệm cấu máy 98 3.1.1 Khái niệm máy 98 3.1.2 Khái niệm cấu máy 98 3.1.3 Khâu khớp động 99 3.2 Cơ cấu tay quay trượt 100 3.2.1 Khái niệm 100 3.2.2 Nguyên lý kết cấu 100 3.2.3 Nguyên lý làm việc 101 3.2.4 Phạm vi ứng dụng 102 3.3 Cơ cấu bánh 102 3.3.1 Khái niện chung 102 3.3.2 Một số truyền bánh thông dụng 105 3.4 Cơ cấu truyền động đai 112 3.4.1 Khái niện chung 112 3.4.2 Lực tác dụng lên cấu 114 3.4.3 Các thông số truyền 115 3.5 Cơ cấ u truyền động xić h 117 3.5.1 Khái niện chung 117 3.5.2 Những thông số truyền động xích 119 3.6 Cơ cấu truyền động cam 121 3.6.1 Định nghĩa 121 3.6.2 Nguyên lý kết cấu truyền động 121 3.6.3 Phân loại cấu cam 121 3.6.4.Phạm vi ứng dụng 122 3.7 Các cấu truyền động khác 122 3.7.1 Cơ cấu bánh răng-thanh 122 3.7.2 Cơ cấ u bánh vit́ tru ̣cvít 123 3.7.3 Cơ cấ u cóc 125 3.7.4 Cơ cấu đăng 126 3.8 Trục ổ trục 128 3.8.1 Trục 128 3.8.2 Ổ trục 130 CHƢƠNG TRÌNH MƠN HỌC CƠ ỨNG DỤNG Mã số mơn học: MH 09 I Vị trí, tính chất mơn học: Vị trí: mơn học bố trí giảng dạy song song với môn học/ mô đun sau: MH 07, MH 08, MH 10, MH 11, MH 12, MH13, MH 14, MH 15, MĐ 16, MĐ 18, MĐ 19 - Tính chất: mơn học kỹ thuật sở nghề II Mục tiêu mơn học: - Trình bày các khái niệm học ứng dụng; - Trình bày phương pháp tổng hợp phân tích lực; - Trình bày khái niệm chuyển động điểm vật rắn; - Trình bày khái niệm hình thức chịu lực vật rắn; -Trình bày nguyên lý cấu tạo, hoạt động phạm vi ứng dụng cấu máy thông dụng - Thiết lập điều kiện cân tính toán toán cân hệ lực phẳng đồng qui hệ lực phẳng song song; - Phân tích chuyển động thiết lập phương trình chuyển động chất điểm vật rắn thời điểm; - Tính tốn nội lực, ứng suất tính tốn tốn thơng thường hình thức chịu lực kéo, nén, cắt, dập, xoắn, uốn vật rắn; - Chuyể n đổ i đươ ̣c các khớp, khâu, cấu truyền động thành sơ đồ truyền đô ̣ng đơn giản; - Tuân thủ quy phạm, quy định môn học Rèn luyện tác phong làm việc nghiêm túc, cẩn thận III Nội dung môn học Nội dung tổng quát phân phối thời gian: Số T T Tên chƣơng/mục Tổng số Bài mở đầu Chương 1: Cơ học lý thuyết Những khái niệm tiên đề tĩnh học Hệ lực phẳng đồng qui hệ lực phẳng song song – Ngẫu lực Mô men lực điểm Ma sát Chuyển động điểm vật rắn Các tiên đề động lực học – Lực quán tính Công công suất Chương 2: Sức bền vật liệu Những khái niệm sức bền vật liệu Kéo nén Cắt dập Thanh chịu xoắn tuý Uốn phẳng thẳng Chương 3: Chi tiết máy Những khái niệm cấu máy Cơ cấu tay quay trượt Cơ cấu bánh Cơ cấu truyền động đai Cơ cấu truyền động cam Cơ cấu truyền động xích Các cấu truyền động khác Trục ổ trục Tổng cộng 11 Thời gian (giờ) Thực hành, thực Lý Kiểm tập, thí thuyết tra nghiệm, Thảo luận, tập 11 1 3 0.5 0.5 0.5 0.5 1 10 1 2 2 0.5 0.5 1 0.5 1 30 1 0.5 1 28 1 1 CHƢƠNG CƠ HỌC LÝ THUYẾT Mã số chƣơng 1:MH 09-01 Giới thiệu: Cơ học lý thuyết nghiên cứu học vật rắn bao gồm ba phần: - Tĩnh học: Nghiên cứu trạng thái cân vật rắn tác dụng lực Trong phần nghiên cứu hệ lực phẳng đặc biệt tập chung vào hai vấn đề thu gọn hệ lực dạng đơn giản thiết lập điều kiện cân hệ lực - Động học: Nghiên cứu chuyển động chất điểm vật rắn thiết lập phương trình chuyển động tìm đại lượng đặc chưng cho chuyển động quãng đường, vận tốc, gia tốc chuyển động chất điểm chuyển động vật rắn - Động lực học: Nghiên cứu chuyển động chất điểm vật rắn tác dụng lực Tính cơng lượng chuyển động Mục tiêu: - Trình bày các tiên đề, khái niệm cách biểu diễn lực ; loại liên kết - Trình bày phương pháp xác định đại lượng đặc trưng chuyển động điểm vật rắn; - Trình bày các tiên đề động lực học phương pháp xác định thông số động động lực học học điểm vật rắn; - Thiết lập điều kiện cân tính tốn toán cân hệ lực phẳng đồng qui hệ lực phẳng song song; - Phân tích chuyển động điểm vật rắn; - Tính tốn lượng phát sinh q trình chuyển động điểm vật rắn; - Tuân thủ quy định, quy phạm học lý thuyết Nội dung: Những khái niệm tiên đề tĩnh học 1.1.Những khái niệm 1.1.1 Vật rắn tuyệt đối Vật rắn tuyệt đối vật có khoảng cách hai điểm thuộc vật khơng đổi Hay nói đơn giản vật rắn tuyệt đối vật có hình dạng hình học khơng đổi suốt trình chịu lực Trong thực tế vật rắn chịu lực bị biến dạng xong vật rắn có biến dạng nhỏ khơng đáng kể so với kích thước vật ta bỏ qua trường hợp vật coi vật rắn tuyệt đối đểnghiên cứu tượng đơn giản 1.1.2 Lực a Định nghĩa Lực tác dụng tương hỗ vật mà kết gây nên biến đổi trạng thái chuyển động vật Thí dụ: Quả bóng nằm yên, dùng chân đá vào bóng, bóng chuyển động b Các yếu tố lực Lực đặc trương ba yếu tố: - Điểm đặt: Là điểm thuộc vật mà lực tác dụng truyền tới vật - Phương chiều:Phương chiều lực biểu diễn khuynh hướng chuyển động mà lực gây cho vật - Cường độ (Còn gọi trị số lực độ lớn lực): Biểu thị độ mạnh yếu lực, độ lớn lực so với lực nhận làm đơn vị Đơn vị để đo trị số lực Niu tơn, ký hiệu N Bội số Niu tơn Ki lô Niu tơn ký hiệu kN, Mê gaNiu tơn ký hiệu MN 1MN = 103 kN =106 N Ký hiệu độ lớn lực: F, P,Q Thí dụ: F = 10 kN, P = 20 N c Biểu diễn lực Lực đại lượng véc tơ Véc tơ lực đoạn thẳng có hướng (hình 1.1) B A x Kí hiệu:𝐴𝐵 = 𝐹 - Điểm gốc A véc tơbiểu diễn điểm đặt lực Hình 1.1 - Phương, chiều véc tơ biểu diễn phương, chiều lực - Độ dài véc tơ biểu diễn độ lớn lực theo tỉ lệ xích chọn Đường thẳng x-x chứa véc tơ lực gọi đường tác dụng lực (giá lực) Vectơ lực ký hiệu 𝐹 , 𝑃, 𝑄… 1.1.3 Trạng thái cân Trạng thái cân trạng thái vật rắn đứng yên chuyển động thẳng 1.1.4 Một số định nghĩa khác a Hai lực trực đối:Là hai lực có đường tác dụng, trị số ngược chiều (hình 1.2) Ký hiệu: 𝐹 = - 𝐹 ′ F’ F Hình 1.2 b Hệ lực: Là tập hợp lực tác dụnglên vật rắn (hình 1.3) x Ký hiệu: (𝐹1 , 𝐹2 , … 𝐹𝑛 ) F1 F2 Fn F3 Hình 1.3 c Hệ lực tương đương: Hai hệ lực gọi làtương đương chúng gây cho vật rắncác trạng thái chuyển động Ký hiệu: (𝐹1 , 𝐹2 , … 𝐹𝑛 ) ~(𝐹1′ ,𝐹2′ , , 𝐹𝑛′ ) d Hệ lực cân bằng: Là hệ tác dụng lên vật rắn không làm thay đổi trạng thái chuyển động vật hệ lực tương đương Ký hiệu: (𝐹1 , 𝐹2 , … 𝐹𝑛 ) ~0 e Hợp lực:Là lực tương đương với tác dụng hệ lực (hình 1.4) Ký hiệu: 𝑅~(𝐹1 , 𝐹2 , … 𝐹𝑛 ) F1 F2 R ~ Fn F3 Hình 1.4 1.2 Các tiên đề tĩnh học 1.2.1 Tiên đề 1(tiên đề hai lực cân bằng) Điều kiện cần đủ để hai lực tác dụng lên vật rắn cân chúng phải trực đối (hình 1.5) 𝐹1 + 𝐹2 = F1 A B F1 F2 A B b) a) Hình 1.5 1.2.2 Tiên đề 2(tiên đề thêm bớt hai lực cân bằng) F2 123 𝜔 v Hình 3.23 Hình 3.24 lược đồ cấu bánh răng, hình 3.24a ký hiệu chung khơng rõ loại răng, hình 3.24b, c, d cấu bánh răng thẳng, nghiêng, chữ V a b c d Hình 3.24 7.1.2 Phạm vi ứng dụng Cơ cấu bánh răngđược dùng nhiều thiết bị máy móc máy tiện dùng để biến chuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến bàn trượt dọc, cấu gạt nước kính tơ v.v… 7.2 Cơ cấ u bánh vít tru ̣c vít 7.2.1 Nguyên lý kết cấu làm việc Bộ truyền trục vít - bánh vít thường dùng truyền chuyển động hai trục vng góc với khơng gian, chéo (hình 3.25) n2 II d2 a) Hình 3.25 d1 I n1 b) 124 Bộ truyền trục vít có phận chính: + Trục vít thường làm liền với trục dẫn, trục vít có đường ren gọi trục vít + Bánh vít 2, lắp trục bị dẫn, bánh vít có tương tự bánh Ren trục vít ăn khớp với bánh vít, tương tự truyền bánh Truyền động bánh vít, trục vít làm việc theo nguyên tắc vít đai ốc, trục vít (1) quay làm cho bánh vít chuyển động quanh tâm bánh vít làm cho bánh vít (2) chuyển động quay 7.2.2 Phân loại * Theo vị trí tương đối trục vít so với bánh vít - Bộ truyền trục vít nằm (Hình 3.26) - Bộ truyền trục vít nằm (Hình 3.27) - Bộ truyền trục vít nằm bên cạnh: (Hình 3.28) Hình 3.26 Hình 3.27 Hình 3.28 * Theo hình dáng trục vít - Bộ truyền trục vít trụ (Hình 3.29) - Bộ truyền trục vít lõm (bộ truyền glơbơit)(Hình 3.30) Hình 3.29 Trục vít trụ * Theo biên dạng (profin)ren - Bộ truyền trục vít acsimet - Bộ truyền trục vít Convơlut - Bộ truyền trục vít thân khai Hình 3.30 Trục vít lõm 125 7.2.3 Ƣu nhƣợc điểm phạm vi ứng dụng a Ƣu điểm - Tỷ số truyền lớn, kích thước truyền nhỏ gọn - Làm việc êm không ồn - Có khả tự hãm b Nhƣợc điểm - Hiệu suất thấp (do tổn thất cơng suất ma sát lớn) - Phát nhiệt nhiều (do ma sát lớn) - Vật liệu chế tạo bánh vít thường phải có tính giảm ma sát tốt (đồng thanh…) nên đắt tiền c Phạm vi ứng dụng Cơ cấu trục vít dùng máy công cụ, máy nâng chuyển, hộp giảm tốc, cấu đo, dụng cụ đếm, cấu lái tơ … 7.3 Cơ cấ u cóc 7.3.1 Khái niệm Cơ cấu cóc dùng để biến chuyển động quay liên tục tay quay thành chuyển động gián đoạn bánh cóc (hình 3.31) Cơ cấu cóc bao gồm khâu dẫn cần lắc (1) lắc qua, lắc lại quanh trục O, cần lắc (1) có đặt cóc (2) quay quanh lề C ln tì vào bánh cóc (3), bánh cóc (3) có trục O mặt ngồi có cóc cóc hãm (4) Nhận truyền động, cần lắc (1) thực chuyển động lắc từ A1 đến A2, cóc (2) lọt vào rãnh bánh cóc đẩy bánh cóc quay chiều góc tương ứng Khi cần lắc quay ngược lại cóc (2) trượt lưng cóc nên bánh cóc đứng yên, cóc hãm (4) lọt vào rãnh bánh cóc hãm khơng cho bánh cóc quay ngược lại, chuyển động cấu lặp đi, lặp lại C A2 O A1 Hình 3.31 126 7.3.2 Ứng dụng Cơ cấu bánh cóc sử dụng máy đóng đồ hộp, loại máy nông nghiệp, máy chiếu phim… 7.4 Cơ cấu cácđăng 7.4.1 Sơđồ cấu tạo cấucác đăng Cơ cấu cácđăng dùng truyền chuyển động hai trục giao môt góc khơng lớn Góc thay đổi trình chuyểnđộng Hai trục (1), (2) giao O, hợp với góc, mỗiđầu trục mang chạc kí hiệu a, b Hai chạc nàyđược nối với qua khâu trung gian (thường có dạng chữ thập) khớp quay A, A’, B, B’ Hai nhánhAA’ BB’ khâu vng góc với trục(1), (2) vng góc với (hình 3.32) A Chạc a 𝜔1 B’ B Chạc b O 𝛼 A’ 𝜔2 Hình 3.32 Tỷ số truyền cấu cácđăng tính theo cơng thức: i12  1  sin  cos 1  cos  2 Trong đó: 1, 2: Lần lượt vận tốc góc trục : Góc hợp trục 1: Góc quay trục Tỉ số truyền i12 thay đổi tuần hồn theo góc quay 1, dao động hai giá trị: - Cực tiểu, 1  1  180o i12min  cos - Cựcđại, 1  90o 1  270o i12max  cos Điềuđó có nghĩa vận tốc1 = const, thì2 const Nếu góc lệch  hai trục lớn tỉ số truyền thay đổi nhiều (2 dao động lớn), dẫnđến dao động xoắn lớn phận bị dẫn 127 Cơ cấu cácđăng truyềnđược cơng suất lớn, đặc biệtđược dùng xe ôtôđể nối hộp tốcđộ với hộp vi sai (cầu sau) phậnđiều khiển hướng (góc hai trục thay đổi) 7.4.2 Cơ cấu đăng kép Để khắc phục dao động vận tốc góc vàđể trục dẫn (1) trục bị dẫn (3) có vận tốc góc phải dùng cấu đăng kép Trục (1) nối với trục (3) thông qua trục (2) hai khớp đăng (hình 3.33) Hình 3.33 Khớp đăng thứ truyền chuyển động từ trục dẫn sang trục trung gian với tỷ số truyền là:   sin2 1 cos2  2b i21   cos1 1 Khớp đăng thứ hai truyền chuyển động từ trục sang trục bị dẫn với tỷ số truyền là: 2  sin2  cos2  2b' i23   3 cos Với  2b , 2b' : góc quay chạc b,b’của trục tính từ chạc nằm mặt phẳng chứa trục 1, 2, Tỷ số truyền trục là: cos1  sin2  cos2  2b' i i13  12  i32 cos  sin2 1 cos2  2b ` 128 Muốn tỷ số truyền i13 1, cần đảm bảo đồng thời hai điều kiện sau: - Hai góc lệch nhau: 1   - Hai góc quay hai chạc b, b’của trục nhau:  2b   2b' Điều có nghĩa là: - Khi hai trục song song cắt (hình ) hai chạc b, b’ phải nằm mặt phẳng - Khi hai trục chéo phải lắp hai chạc b, b’ trục cho chạc b nằm mặt phẳng chứa trục 1, chạc b’ nằm mặt phẳng chứa trục 2, 7.4.3 Công dụng Cơ cấu cácđăng dùng truyền chuyển động hai trục giao mơt góc khơng lớn Góc thay đổi q trình chuyểnđộng Cơ cấu cácđăng truyềnđược công suất lớn, đặc biệtđược dùng xe ôtôđể nối hộp tốcđộ với hộp vi sai (cầu sau) phậnđiều khiển hướng (góc hai trục thay đổi) Trục ổ trục 8.1 Trục 8.1.1 Khái niệm Trục chi tiết máy dùng để truyền chuyển động quay (truyền mô men xoắn), để đỡ lắp đặt chi tiết máy quay để thực hai nhiệm vụ Kết cấu trụcđược xácđịnh theo tình hình phân bố lực tác dụng lên trục, cách bố trí cốđịnh tiết náy lắp trục, phương pháp gia công lắp ghép v.v Hình 3.34 Kết cấu trục 129 Trục thườngđược chế tạo có dạng hình trụ trịn trục trơn nhiều bậc (hình 3.34) Ít dùng trục trơn, cóđường kính khơng đổi theo chiều dài khơng thích hợp vớiđặcđiểm phân bốứng suất trịn trục: ứng suất thay đổi theo chiều dài trục; mặt khác lắp ghép sửa chữa khó khăn, phức tạp Khi cần giảm khối lượng làm trục rỗng, nhiên giá thành chế tạo kháđắt - Ngõng trục đoạn trục lắp với ổ trục thân trục phần trục để lắp tiết máy quay Đường kính ngõng trục thân trục phải lấy theo trị số tiêu chuẩn (theo dãy) để thuận tiện cho việc chế tạo lắp ghép Riêng đoạn trục tự (phần khơng lắp tiết máy) đường kính khơng cần tiêu chuẩn - Một lần hạ bậc trục, đường kính phép giảm tối đa từ 10-15 mm Tại nơi hạ bậc trục phải có bán kính góc lượn, bán kính góc lượn lớn tốt, dạng elíp tốt nhất; - Để đảm bảo lắp ráp, chi tiết máy tỳ sát vào bề mặt định vị vai trục giảm tập trung ứng suất bán kính góc lượn vai trục phải nhỏ bán kính góc lượn tiết máy quay đường kính vai trục phải đủ lớn; 8.1.2.Phân loại - Theo tải trọng tác dụng lên trục gồm có: + Trục tâm: đỡ chi tiết máy quay nghĩa chịu mô men uốn mà không chịu mô men xoắn (ví dụ trục tang cáp máy nâng chuyển Tang cáp quay nhờ ăn khớp vành tang Trục quay không quay với tang) + Trục truyền chung: trục quay, dùng để truyền mô men xoắn đến phận máy công tác nghĩa chịu mô men xoắn + Trục truyền: trục quay, vừa đỡ chi tiết máy quay vừa truyền mô men xoắn đến tiết máy quay ngược lại nghĩa tiếp nhận đồng thời mơ men uốn lẫn mơ men xoắn, (ví dụ trục hộp giảm tốc) - Theo dạng đường tâm trục + Trục thẳng: đường tâm trục đường thẳng; + Trục khuỷu: đường tâm trục đường gấp khúc (ví dụ trục khuỷu động đốt trong); + Trục mềm: dùng để truyền chuyển động quay mơ men xoắn phận máy có vị trí thay đổi làm việc (ví dụ dùng máy chữa răng) - Theo cấu tạo chia ra: trục trơn, trục bậc, trục đặc trục rỗng Với loại trục tiết diện trịn thì: + Trục trơn: có đường kính khơng đổi suốt chiều dài trục Trục trơn ngắn cịn gọi chốt; + Trục bậc: đường kính giảm dần đầu trục; 130 + Trục đặc: tiết diện hình trịn đặc; + Trục rỗng: tiết diện hình vành khăn 8.1.3 Các biện pháp định vị tiết máy quay trục Định vị theo phương dọc trục: dùng vai trục, gờ trục, vòng chặn bắt vít vào trục, độ cơn, dùng vịng đệm cánh; Định vị theo phương tiếp tuyến: dùng lắp ghép có độ dôi, lắp ghép then then hoa Mỗi phương pháp có khả định vị tiết máy theo phương, chiều định Để định vị tiết máy trục ta phải kết hợp phương pháp 8.1.4 Vật liệu chế tạo trục Trụcđược chế tạo từ thép cacbon thép hợp kim Khi khơng cần nhiệt luyện dùng thép CT5, cần nhiệt luyện dùng thép 40, 45, 40X Đối với trục chịu tải nặng máy quan trọng dùng thép 40XH, 40XHMA, 3X nhiệt luyện Các trục quay nhanh gốiđỡ trượt thìđể nâng cao độ chịu mài mòn ngõn chịu nên dùng thép xêmentit hóa 20, 20X Nếu quay đặc biệt nhanh dùng thép 12XH3A, 18X 8.2.Ổ trục 8.2.1 Cơng dụng Ổ trục gồm hai loại ổ trượt ổ lăn phận dùng để đỡ trục, hạn chế mài mịn tăng tuổi thọ trục Ổ trục có nhiều loại khác tùy thuộc vào công dụng chúng Trong đó, ổ lăn phận tiêu chuẩn hóa, cần phải tính tốn khả chịu tải để chọn ổ cho phù hợp 8.2.2 Ổ trƣợt Được dùng để đỡ trục quay ổ trục chịu tác dụng lực đặt trục truyền lực vào thân máy, bệ máy Bề mặt làm việc ổ trượt giống ngõng trục mặt trụ, mặt cơn, mặt phẳng mặt cầu a Kết cấu ổ trƣợt Về kết cấu ổ trượt gồm có thân ổ, lót ổ, ngồi ịn có cấu tạo đường dầu, vú mỡ để bôi trơn cho bề mặt làm việc ổ ngõng trục hình 3.35) + Thân ổ: Có thể chế tạo liền với thân máy chế tạo rời sau ghép vào thân máy Thân ổ chế tạo nguyên (ổ nguyên) chế tạo thành hai nửa sau ghép lại với (ổ ghép) 131 + Lót ổ: Bề mặt tiếp xúc với ngõng trục phải làm vật liệu có hệ số ma sát thấp, có khả chịu mài mịn, ma sát Tuỳ theo ổ ổ nguyên hay ổ ghép mà lót ổ chế tạo nguyên dạng hai nửa cho phù hợp với ổ Hình 3.35.Kết cấu ổ trượt b Phân loạiổ trƣợt - Theo khả chịu tải, có loại: + Ổ đỡ ổ có khả chịu lực hướng tâm (Hình 3.36 a, c) + Ổ đỡ chặn ổ vừa có khả chịu lực hướng tâm, vừa có khả chịu lực dọc trục (Hình 3.36b, d) + Ổ chặn, ổ có khả chịu lực dọc trục (Hình 3.346e, f) - Theo hình dạng ngõng trục tiếp xúc với ổ, chia ra: + Ổ trụ, ngõng trục mặt trụ tròn xoay, thường dùng loại có đường sinh thẳng (Hình 3.36 a) + Ổ cơn, ngõng trục mặt nón cụt trịn xoay, thường dùng loại có đường sinh thẳng (Hình 3.36 d) + Ổ cầu, ngõng trục mặt cầu (Hình 3.36b) -Theo đặc điểm cấu tạo: + Ổ nguyên: Chế tạo đơn giản có độ cứng lớn ổ ghép ổ nguyên chế tạo rời chế tạo liền thân Tuy nhiên ổ nguyên thường có nhược điểm sau: Khi khe hở ngõng trục ổ lớn, điều chỉnh được, ngõng trục lắp từ ngồi mút vào, lắp loại trục có đường kính lớn cần lắp ổ vào ngõng khó khăn Ổ nguyên dùng máy làm việc gián đoạn, vận tốc thấp, tải trọng nhỏ + Ổ ghép: chế tạo thành hai nửa riêng biệt sau ghép lại với bu lông, đai ốc ổ ghép khơng có nhược điểm ổ ngun, khó chế tạo giá thành đắt 132 Hình 3.36 Các loại ổ trượt c Phạm vi sử dụng Ổ trượt thường đung trường hợp sau: + Khi trục quay với vận tốc cao (nếu dùng ổ lăn tuổi thọ ổ thấp); + Khi yêu cầu phương trục xác (trong máy xác) Ổ trượt gồm chi tiết nên dễ chế tạo cao điều chỉnh khe xác ổ trượ hở; ổ trượ + Khó chế tạo ổ lăn đường kính trục lớn; + Đảm bảo việc tháo lắp với trục có đường tâm đường gấp khúc (trục khuỷu); + Khi ổ làm việc điều kiện đặc biệt (trong nước mơi trường ăn mịn) Do ổ trượt chế tạo vật liệu cao su, gỗ, chất dẻo v.v…nên ổ trượt thích hợp với mơi trường làm việc trên; + Khi có tải trọng va đập dao động, ổ trượt làm việc tốt nhờ khả giảm chấn màng dầu bơi trơn; + Trong cấu có vận tốc thấp 8.2.3 Ổ lăn a Công dụng Ổ lăn m ột phận máy tiêu chuẩn, dùng để đỡ trục tiết máy lắp trục Nhờ ổ mà trục quay quanh đường tâm xác định Ổ tiếp nhận tải trọng từ trục truyền cho vỏ máy (gối trục) b Cấu tạo Ổ lăn thường cấu tạo bốn phận chính: Vịng 1, vịng ngồi 2, lăn vịng cách (hình 3.37) 133 - Vịng vịng ngồi thường có rãnh lăn để lăn tự chuyển động đó, rrãnh > rcon lăn Vịng lắp với ngõng trục, vịng ngồi lắp với gối trục Tuỳ theo yêu cầu mà vịng vịng ngồi quay đứng yên - Con lăn có dạng cầu dạng đũa, lăn rãnh lăn - Vòng cách giữ cho hai lăn kề cách khoảng định Hình 3.37 Ổ lăn c Phân loại: - Phân loại theo hình dạng lăn: +Ổ cầu: lăn có dạng hình cầu +Ổ đũa: có loại đũa trụ đũa đũa hình trống, đũa trụ xoắn, đũa kim - Theo khả chịu lực ổ lăn chia ra: +Ổđỡ: Chỉ chịu lực hướng tâm mà khơng chịu chịu lực dọc trục +Ổđỡ chặn: Chịu lực hướng tâm lực dọc trục +Ổchặn đỡ: Chịu lực dọc trục đồng thời chịu phần lực hướng tâm +Ổchặn: Chỉ chịu lực dọc trục mà không chịu lực hướng tâm - Theo số dãy lăn chia ổ lăn dãy, ổ lăn hai dãy, bốn dãy - Theo cỡ đường kính ngồi ổ, chia ra; ổ lăn cỡ đặc biệt nhẹ, ổ lăn nhẹ, nhẹ, trung bình nặng - Theo cỡ chiều rộng chia ra: ổ hẹp, ổ bình thường, ổ rộng ổ rộng Ngồi cịn chia ổ lăn thành ổ tự lựa ổ không tự lựa ổ lăn tự lựa có mặt vịng ngồi mặt lõm hình cầu, tâm hình cầu trùng với điểm chiều rộng ổ nằm đường tâm ổ, cịn gọi ổ lăn lòng cầu d.Ƣu nhƣợc điểm ổ lăn so với ổ trƣợt So sánh với ổ trượt, ổ lăn có ưu, nhượcđiểm sau: Ưu điểm: + Hệ số ma sát nhỏ, mô men cản sinh mở máy ổ trượt + Chăm sóc bơi trơn đơn giản 134 + Mức độ tiêu chuẩn hố tính lắp lẫn cao, thay thuận tiện Nhược điểm: + Kích thước hướng kính lớn + Lắp ghép tương đối khó khăn + Làm việc nhiều tiếng ồn, khả giảm chấn + Lực quán tính tác dụng lên lăn lớn làm việc với vận tốc cao + Giá thành cao * Ổ lăn dùng nhiều loại máy d.Các loại ổ lăn - Ổ đũa ngắn đỡ dãy: Chủ yếu chịu lực hướng tâm Khả chịu lực hướng tâm lớn 70% so với ổ bi đỡ dạy kích thước Loại ổ có khả chịu tải lớn, chịu va đập tốt - Ổcầu đỡ lòng cầu hai dãy: Chủ yếu chịu lực hướng tâm Khả chịu lực hướng tâm lớn hai lần so với ổ bi đỡ dạy kích thước Loại ổ có khả chịu tải lớn, chịu va đập tốt - Ổ kim, ổ đũa trụ dài: Con lăn dạng đũa trụ nhỏ dài ổ kim khơng có vịng cách, khả chịu lực hướng tâm lớn, kích thước đường kính ngồi nhỏ, có đủ vịng trong, vịng ngồi khơng có vịng vịng ngồi - Ổ đũa trụ xoắn đỡ: Con lăn hình trụ rỗng thép mỏng lại Nó khơng chịu lực dọc trục, khả chịu tải va đập tốt - Ổcầu đỡ chặn dãy: Chịu lực hướng tâm lực dọc trục Khả chịu lực hướng tâm lớn khoảng 30 – 40% ổ bi đỡ dãy Để tăng khả chịu tải chịu lực dọc trục thay đổi hai chiều người ta thường lắp hai ổ gối trục - Ổ đũa côn đỡ chặn: Chịu lực hướng tâm lực dọc trục Được dùng nhiều chế tạo máy tháo lắp đơn giản, điều chỉnh khe hở bù mịn thuận tiện ổ chế tạo hay nhiều dãy, thường dùng trục có lắp bánh cơn, bánh xiên -Ổ chặn: Chỉ chịu lực dọc trục làm việc với vận tốc thấp, trung bình e.Ký hiệu cách đọc ổ lăn Mỗi loại ổ lăn in ký tự số khác Tùy vào nhà sản xuất đặc tính riêng biệt ổ lăn mà ký tự số in khác phải dựa nguyên tắc khoa học chung mà tất nhà sản xuất phải tuân thủ Nguyên tắc thống toàn giới giúp lựa chọn loại ổ lăn hãng khác Có thể chia thông số làm phần: Thông số thương mại thông số kỹ thuật Sau tìm hiểu ý nghĩa thơng số kỹ thuật 135 Theo TCVN 3776-83, tất ổ lăn chế tạo theo tiêu chuẩn hoá ký hiệu số - Hai số đầu tính từ phải sang có từ đến 99 biểu thị đường kính ổ + Đối với ổ có đường kính từ 20 đến 495mm số có giá trị 1/5 đường kính trong, nghĩa nhân hai số với ta kích thước đường kính ổ + Đối với ổ có đường kính từ 10 đến đưới 20mm ký hiệu sau: Đường kính (mm) 10 12 15 17 Kí hiệu 00 01 02 03 + Đối với ổ có đường kính từ đến đưới 9mm hai số ( ví dụ 01, 02, 09) có giá trị đường kính ổ, số thứ ba từ phải sang phải số + Số thứ ba từ phải sang biểu thị đường kính ổ (cỡ kích thước đường kính ngồi ổ): Kí hiệu 7: chịu tải đặc biệt nhẹ Ký hiệu số 2: chịu tải nhẹ Ký hiệu số 3: chịu tải trung bình Ký hiệu số 4: chịu tải nặng Ký hiệu số 5: chịu tải đặc biệt nặng Ký hiệu số 6: chịu tải trung bình dày Ký hiệu số 9: chịu tải siêu nhẹ.Số để ổ có đường kính không tiêu chuẩn - Số thứ tư từ phải sang biểu thị loại ổ: Ký hiệu số : ổ bi đỡ dãy Ký hiệu số : ổ bi đỡ lòng cầu hai dãy Ký hiệu số : ổ đũa trụ ngắn đỡ Ký hiệu số : ổ đũa đỡ lòng cầu hai dãy Ký hiệu số : ổ kim ổ đũa trụ dài Ký hiệu số : ổ đũa trụ xoắn đỡ Ký hiệu số : ổ bi đỡ chặn Ký hiệu số : ổ đũa côn Ký hiệu số : ổ bi chặn, ổ bi chặn đỡ Ký hiệu số 9: ổ đũa chặn, ổ đũa chặn đỡ - Số thứ năm thứ sáu từ phải sang biểu thị đặc điểm cấu tạo ổ, ví dụ góc tiếp xúc bi ổ đỡ chặn, có rẵnh tựa vịng ngồi (đối với kiểu ổ khơng có đặc điểm cấu tạo khơng cần dùng hai số này) 136 - Số thứ bảy từ phải sang biểu thị loạt chiều rộng ổ (cỡ chiều rộng): - đặc biệt hẹp; – hẹp; 1- bình thường; – rộng; 3, 4, 5, - đặc biệt rộng Tuỳ theo loạt đường kính, chữ số loạt chiều rộng bình thường, hẹp rộng Trong ký hiệu quy ước ổ khơng ghi kiểu ổ có ký hiệu số ký hiệu loạt chiều rộng dạng kết cấu 00 Cịn có kí hiệu sau: - RS(rubber shield) : phớt tiếp xúc cao su tổng hợp có khơng vịng lõi thép gia cố lắp bên ổ lăn - 2RS : Phớt tiếp xúc cao su tổng hợp có khơng vịng lõi thép gia cố, lắp hai bên ổ lăn - RS1 : Phớt tiếp xúc cao su tổng hợp Acrylonitrile Butadiene(NBR), có thép gia cố lắp bên ổ lăn - 2RS1 : RS1 lắp hai bên ổ lăn - Z : Nắp chặn thép dập lắp bên ổ lăn - 2Z : nắp chặn thép dập lắp bên ổ lăn Ví dụ: ổ lăn có thơng số 6307-2z Là vòng bi đỡ chặn, chịu tải trung bình, đường kính là: 7x5 = 35mm có nắp chặn thép dập lắp bên ổ lăn Trong trường hợp đường kính 10, 12, 15, 17 kí hiệu 63002z, 6301-2z, 6302-2z, 6303-2z 137 CÂU HỎI ÔN TẬP 1.Nêu số khái niệm phân loại cấu máy 2.Trình bày nguyên lý kết cấu, phân loại, ưu nhược điểm phạm vi ứng dụng cấu bánh răng? 3.Trình bày cơng thức tínhtỷ số truyền cấu bánh răng? Trình bày thơng số hình học bánh răng? Trình bày nguyên lý kết cấu, phân loại, ưu nhược điểm phạm vi ứng dụng cấu truyền động đai? Trình bày nguyên lý kết cấu, phân loại, ưu nhược điểm phạm vi ứng dụng cấu truyền động xích? 7.Trình bày khái niệm chung cấu truyền động cam? Trình bày nguyên lý kết cấu phân loại trục? Trình bày nguyên lý kết cấu phân loại ổ trượt? 10.Trình bày nguyên lý kết cấu phân loại ổ lăn Ưu, nhược điểm ổ lăn so với ổ trượt? 11 Trình bày ký hiệu ổ lăn cho ví dụ? ... THIỆU Giáo trình học ứng dụng dùng cho đối tượng học sinh, sinh viên nghề Cơng nghệ tơ, giáo trình cung cấp kiến thức thu gọn học lý thuyết, sức bền vật liệu, nguyên lý, chi tiết máy để đáp ứng. .. tiêu chương trình đào tạo nghề Cơng nghệ tơ Ngồi giáo trình cịn dùng làm tài liệu tham khảo cho ngành, nghề khí khác Giáo trình? ?ược biên soạn sở tập hợp chọn lọc giáo trình, tài liệu sử dụng để giảng... chất: môn học kỹ thuật sở nghề II Mục tiêu mơn học: - Trình bày các khái niệm học ứng dụng; - Trình bày phương pháp tổng hợp phân tích lực; - Trình bày khái niệm chuyển động điểm vật rắn; - Trình