Ch Giáo Trình Nguyên Lý Chi Tiết Máy MỤC LỤC Stt Nội dung Trang 01 Lời nói đầu 2 PHẦN I NGUYÊN LÝ MÁY 3 02 Chương 1 Cấu tạo cơ cấu 3 03 Chương 2 Động học cơ cấu 13 04 Chương 3 Phân tích lực cơ ấu 17 0.
Giáo Trình: Nguyên Lý Chi Tiết Máy MỤC LỤC Stt 01 Nội dung Lời nói đầu PHẦN I: NGUYÊN LÝ MÁY Trang 02 Chương 1: Cấu tạo cấu 03 Chương 2: Động học cấu 13 04 Chương 3: Phân tích lực ấu 17 05 Chương : Cơ cấu bánh 21 06 Chương : Cơ cấu bánh không gian 40 07 Chương 6: Hệ thống bánh 46 PHẦN II: CHI TIẾT MÁY 51 08 Chương mở đầu: Cơ sở tính toán thiết kế chi tiết máy 51 09 Chương 1: Bộ truyền đai 62 10 Chương 2: Bộ truyền xích 80 11 Chương 3: Bộ truyền bánh trụ thẳng, nghiêng 92 12 Chương 4: Truyền động trục vít 112 13 Chương 5: Thiết kế trục tính then 125 14 Chương 6: Thiết kế gối đỡ trục 141 15 Chương 7: Mối ghép ren 156 Giáo Trình: Ngun Lý Chi Tiết Máy LỜI NĨI ĐẦU Giáo trình môđun Nguyên Lý Chi tiết Máy biên soạn dựa sở chương trình khung đào tạo nghề Cắt Gọt Kim Loại Ban Giám Hiệu trường Cao đẳng Nghề Đồng Nai phê duyệt dựa vào lực thực người kỹ thuật viên trình độ cao Trên sở phân tích nghề phân tích cơng cán bộ, kỹ thuật viên nhiều kimh nghiệm trực tiếp sản xuất với chuyên gia tổ chức nhiều họat động hội thảo lấy ý kiến , đồng thời vào tiêu chuẩn kiến thức, kỹ nghề để biên sọan Giáo trình môđun Nguyên Lý Chi tiết Máy biên soạn dựa đóng góp ý kiến nhiệt tình, khoa học, thẳng thắn trách nhiệm đội ngũ giáo viên trường Cao Đẳng Nghề Đồng Nai Rất mong nhận ý kiến đóng góp để giáo trình mơđun Nguyên Lý Chi tiết Máy hòan thiện hơn, đáp ứng yêu cầu tương lai Tập thể Giáo viên nghề Cắt gọt kim loại Giáo Trình: Nguyên Lý Chi Tiết Máy PHẦN I: NGUYÊN LÝ MÁY CHƯƠNG CẤU TẠO CƠ CẤU I Khái niệm Chi tiết máy khâu - Chi tiết máy (tiết máy): phập máy mà khơng thể tách rời Máy gồm nhiều tiết hay phận máy lắp với tạo thành hệ thống - Khâu: cấu máy, toàn phận có chuyển động tương đối so với phận khác gọi khâu Thành phần khớp động khớp động - Bậc tự khâu + Một khả chuyển động độc lập hệ qui chiếu bậc tự + Giữa hai khâu mặt phẳng bậc tự do: Tx, Ty, Qz + Giữa hai khâu không gian bậc tự do: Tx, Ty, Tz, Qx, Qy, Qz Giáo Trình: Nguyên Lý Chi Tiết Máy - Nối động: để tạo thành cấu, khâu rời mà phải liên kết với theo qui cách xác định đó, cho nối với khâu khả chuyển động tương đối nối động khâu Thành phần khớp động, khớp động + Khi nối động, khâu có thành phần tiếp xúc Tồn chỗ tiếp xúc hai khâu gọi thành phần khớp động + Hai thành phần khớp động ghép nối động hai khâu hình thành nên khớp động Phân loại khớp động - Theo số bậc tự bị hạn chế: Khớp động loại k hạn chế k bậc tự hay có k ràng buộc Giáo Trình: Nguyên Lý Chi Tiết Máy - Theo đặc điểm tiếp xúc + Khớp cao: thành phần khớp động điểm hay đường + Khớp thấp: thành phần khớp động mặt Lược đồ Để thuận tiện cho việc nghiên cứu, khớp biễu diễn hình vẽ lược đồ qui ước Các khâu thể qua lược đồ đơn giản gọi lược đồ khâu Trên lược đồ khâu phải thể đầy đủ khớp chuyển động, kích thước có ảnh hưởng đến chuyển động khâu chuyển động cấu Chuỗi động: nhiều khâu nối với tạo thành chuỗi động Phân loại chuỗi động: • Chuỗi động kín • Chuỗi động hở • Chuỗi động phẳng Giáo Trình: Ngun Lý Chi Tiết Máy • Chuỗi động không gian - Cơ cấu: Cơ cấu chuỗi động có khâu cố định chuyển động theo qui luật xác định Khâu cố định gọi giá - Phân loại cấu: tương tự chuỗi động II Bậc tự cấu Định nghĩa - Bậc tự (bậc tự do) cấu thông số độc lập cần thiết để xác định hồn tồn vị trí cấu, số khả chuyển động tương đối độc lập cấu Tính bậc tự cấu không gian (trường hợp tổng quát) W = W0 – R Trong đó: W0 – bậc tự tổng cộng khâu động để rời R – số ràng buộc tất khớp động cấu W – bậc tự cấu Số bậc tự cấu Một khâu để rời khơng gian có bậc tự bậc tự tổng cộng n khâu động W0 = 6n Số ràng buộc chứa cấu Khớp loại k hạn chế k bậc tự Nếu gọi p k số khớp loại k chứa cấu tổng ràng buộc pk khớp loại k gây nên k.pk Do R = ∑ pk k thực tế số ràng buộc thường nhỏ giá trị cấu k =1 tồn ràng buộc trùng Ví dụ: Xét cấu khâu lề Giáo Trình: Nguyên Lý Chi Tiết Máy + Ràng buộc trực tiếp: ràng buộc hai khâu khớp nối trực tiếp hai khâu gọi ràng buộc trực tiếp + Ràng buộc gián tiếp: tháo khớp A, khâu có ràng buộc gián tiếp + Ràng buộc trùng: nối khâu khớp A, chúng có ràng buộc trực tiếp sau ràng buộc trùng Ràng buộc trùng xảy khớp đóng kín cấu Gọi R0 số ràng buộc trùng tổng số ràng buộc cấu: R = ∑ kpk − R0 k =1 Cơng thức tính bậc tự cấu không gian W=6n- ∑ kp k − R0 ÷ k=1 Ví dụ: Tính bậc tự cấu khâu lề Số khâu động n=3 Số khớp loại p5 = Số ràng buộc trùng R0 = Bậc tự cấu W = 6x3-(5x4-3) = bậc tự Ví dụ: Tính bậc tự cấu bàn tay máy Bậc tự cấu phẳng Số bậc tự cấu Giáo Trình: Nguyên Lý Chi Tiết Máy Một khâu để tự mặt phẳng có bậc số bậc tự tổng cộng n khâu động: W0 = 3n Số ràng buộc chứa cấu Cơ cấu phẳng có hai loại khớp - Khớp loại chứa ràng buộc - Khớp loại chứa ràng buộc Tổng số ràng buộc cấu: R = p4 + 2p5 – R0 Ví dụ: Tính bậc tự cấu chêm hình vẽ - Cơ cấu tòan khớp lọai với n = 2, p5 = - Chọn hệ qui chiếu gắn với giá Ví dụ: Tính bậc tự cấu hình bình hành Cơ cấu tồn khớp loại với: n = 4, k = 5, pk = - Bậc tự cấu W = 3x4 – (2x6) = bậc tự - Trên thực tế cấu làm việc điều có mâu thuẫn khơng ? - Chú ý khâu khơng có tác dụng chuyển động cấu ABCD - Nếu bỏ khâu ra, cấu thành cấu khâu lề với bậc tự Giáo Trình: Nguyên Lý Chi Tiết Máy - Khi thêm khâu khớp E, F vào + thêm khâu (EF) thêm bậc tự + thêm khớp loại (E, F) thêm ràng buộc thêm ràng buộc - Gọi r số ràng buộc thừa có cấu, bậc tự cấu phẳng W = 3n – (2p5 + p4 - r) - Trong cấu hình bình hành trên, r = W = 3x4 – (2x6-1) = bậc tự - Trong thực tế cấu có bậc chuyển động lăn lăn quanh khớp B không ảng hưởng đến chuyển động có ích cấu nên không kể vào bậc tự cấu - Bậc tự thêm vào mà không làm ảnh hưởng đến chuyển động cấu gọi bậc tự thừa, kí hiệu s - Trở lại cấu cam W = 3x3 – (2x3+1-0) – = btd Tóm lại cơng thức tính bậc tự - cấu không gian o - W = 6n - ∑ kp k − R0 ÷ k =1 cấu phẳng trừ cấu chêm o W = 3n - ( 2p5 + p4 − r ) − s Với n: số khâu động k: loại khớp động pk: số khớp loại k P: số ràng buộc trùng r: số ràng buộc thừa s: số bậc tự thừa Ý nghĩa bậc tự – Khâu dẫn khâu bị dẫn III Nhóm tĩnh định Nguyên lý tạo thành cấu Một cấu có W bậc tự cấu tạo thành W khâu dẫn nhóm có bậc tự zero Giáo Trình: Nguyên Lý Chi Tiết Máy W= W +0+…+0 Khâu dẫn nhóm có bậc tự = Nhóm tĩnh định Nhóm tĩnh định nhóm cân hay chuyển động, có bậc tự zero phải tối giản (tức khơng thể chia thành nhóm nhỏ nữa) Đối với nhóm tĩnh định tồn khớp thấp Nguyên tắc tách nhóm tĩnh định Khi tách nhóm tĩnh định phải theo nguyên tắc sau + Chọn trước khâu dẫn giá + Sau tách nhóm, phần cịn lại phải cấu hồn chỉnh khâu dẫn + Tách nhóm xa khâu dẫn trước dần đến nhóm gần + Khi tách nhóm, thử tách nhóm đơn giản trước, nhóm phức tạp sau Ví dụ: Tách nhóm tĩnh định cấu động diezen, cấu bơm động oxy 10 Giáo Trình: Nguyên Lý Chi Tiết Máy η= Tv' = T D tb d tgγ ' f + tg ( γ + ρ ) (7.9) Nếu xem ma sát chủ yếu xuất ren xem ma sát mặt tựa đó, hiệu suất: η= tgγ tg ( γ + ρ' ) (7.10) VI ĐỘ BỀN REN - Lực phân bố dọc trục vịng ren khơng Thơng thường, 10 vịng ren chịu lực ren chịu 1/3 tổng lực tác dụng lên vít ren thứ 10 chịu lực khoảng 1/100 tổng lực tác dụng - Các dạng hỏng chủ yếu ren: +Thân boulon bị kéo đứt phần có ren + Ren bị hỏng dập, mòn, cắt bị uốn + Đầu boulon bị cắt, dập, uốn - Dạng chủ yếu ren ghép chặt cắt chân ren, ren cấu vít mịn ren Do đó, tiêu tính ren ghép chặt độ bền cắt τ, cấu vít độ bền mịn liên quan đến ứng suất dập - Điều kiện bền cắt ren: Đối với boulon: τ = V /( πd1HKK m ) ≤ [τ] (7.11) Đối với đai ốc: τ = V /( πdHKK m ) ≤ [τ] (7.12) Trong đó: H – chiều cao đai ốc chiều sâu bắt vít vào chi tiết K – hệ số độ đầy ren K = 0,87 (ren tam giác), K = 0,5 (đối với ren chữ nhật), K = 0,65 (đối với ren hình thang) Km – hệ số phân bố tải trọng khơng vịng ren, Km = 0,6 0,7 Ứng suất dập tính theo cơng thức: 4Vp σd = ≤ [σ d ] (7.13) π(d − d12 )K m H Nếu đai ốc boulon loại vật liệu, tính bền cho boulon d1 F ⇒ V = kF / if Với: f – hệ số ma sát k – hệ số an tồn Bulơng tính theo điều kiện bền σ = 1,3σ = 1,3V ≤ [σ k ] πd12 / (7.21) Thay vào ta có cơng thức tính đường kính bulơng sau: d1 ≥ 1,3.4.kF πif [σk ] (7.22) * Bulông lắp khe hở Thân bulơng gia cơng tinh lắp vào lỗ doa để bảo đảm khơng có khe hở Thân bulơng tính theo ứng suất dập ứng suất cắt (hình 15.9b) Điều kiện bền cắt: 4F τ = ≤ [τ] ; d0 – đường kính lỗ (7.23) πd 0i i – số bề mặt chịu cắt thân bulơng (bằng tích số bulơng số mặt tiếp xúc) Đường kính thân đinh xác định theo công thức: d0 ≥ 4F πi[τ] (7.24) Thông thường, mối ghép khơng có khe hở, xác định dường kính bulơng theo điều kiện bền cắt Tuy nhiên trường hợp tỉ số s 2/d0 (s1/d0) tương đối nhỏ điều kiện bền dập ghép thấp bulông, ta cần kiểm tra điều kiện bền dập σ d = F /(sd ) ≤ [σ d ] (7.25) - So sánh hai phương án lắp bulông, nhận thấy phương án thứ rẻ khơng địi hỏi xác kích thước lỗ bulơng Tuy nhiên, kích thước bulơng lắp có khe hở lớn d Bulơng xiết chặt, chịu lực dọc trục không đổi 165 Giáo Trình: Ngun Lý Chi Tiết Máy Hình 7.10: Bulơng xiết chặt, chịu lực dọc trục khơng đổi Có thể lấy trường hợp ghép nắp bình kín chịu áo suất để làm thí dụ Lực tác dụng ngồi dụng theo trục bulơng có xu hướng tách hở hai ghép, cần phải xiết chặt bulơng trước mối ghép chịu tải trọng ngồi - Khi xiết bulơng với lực xiết ban đầu V bulơng bị kéo chi tiết ghép bị nén Khi tác dụng lên mối ghép tải trọng ngồi F phần tải trọng χF tác dụng lên bulơng, phần cịn lại tác dụng lên chi tiết ghép làm giảm ứng suất bền mặt ghép - Bài toán phân bố lực bulơng tốn siêu tĩnh giải theo phương pháp đồng chuyển vị Khi mối ghép chịu tác dụng tải trọng ngồi bulơng bị giãn dài thêm đoạn ∆λ, tương tự biến dạng nén chi tiết ghép bị giảm bớt (do ghép không tách hở) Như χF làm biến dạng dài bulơng, cịn (1 − χ) F làm giàm biến dạng ghép χ gọi hệ só ngoại lực ∆λ = χFδ b = (1 − χ) Fδ m (7.26) Trong đó: δb – độ mềm bulông δm – độ mềm chi tiết ghép Suy ra: χ= δm δb + δm (7.27) Độ mềm bulơng tính theo cơng thức δb = l EbAb (7.28) Trong đó: l – chiều dài tính tốn bulông (bằng tổng chiều dài bulông hai mặt tựa chiều dài đoạn ren vặn vào đai ốc) Eb – môdun đàn hồi vật liệu bulơng Ab – diện tích tiết diện bulơng 166 Giáo Trình: Ngun Lý Chi Tiết Máy Nếu bulơng có bật theo diện tích tiết diện Ab1, Ab2…, Abn chiều dài đoạn l1, l2, …,ln dộ mềm bulơng xác định theo công thức δb = l1 l2 ln + + + E b A b1 A b A bn (7.29) - Độ mềm ghép theo giả thiết biến dạng xảy hình áp suất có góc đỉnh α = arctg(0,5) hay α ≈ 270 Tuy nhiên tính tốn, hình thay hình trụ rỗng có đường kính = đường kính lỗ (d 0) đường kính ngồi D1 = D + (s1 + s ) / (D – đường kính ngồi mặt tựa đai ốc) Độ mềm ghép: δm = s1 + s π 2 với A m = D1 − d EmAm ( ) (7.30) Đối với ghép gang thép, bulơng thép χ chọng khoảng 0,2 0,3 - Lực tác dụng lên bulơng sau có tải trọng F : Fb = V + χF - Lực tác dụng lên tám ghép : V’ = V – (1 - χ)F Để bảo đảm mặt ghép bulông không bị hở, điều kiện cần có V’>0 ⇒ V > (1 χ)F Khi tải trọng ngồi khơng đổi, lấy k = 1,3…1,5 Khí tải trọng ngồi thay đổi, lấy k = 1,5 …4 Trường hợp bulông chịu tải trọng tĩnh điều kiện bền có dạng: 4F σb = b2 ≤ [σk ] πd1 (7.31) với Fb = 1,3V+χF Sở dĩ phải nhân thên 1,3 vào V phải kể đến tác dụng moment ren lúc xiết chặt đai ốc Từ (7.31), xác định đường kính bulơng” d1 = 4Fb π[σ k ] (7.32) e Bulông xiết chặt chịu lực dọc trục thay đổi: - Trong đa số trường hợp tải trọng ngồi tác dụng lên bulơng thay đổi ứng suất sinh bulơng thay đổi theo chu kỳ mạch động - Nếu lực xiết ban đầu V, tải trọng ngồi tác ding lên bulơng thay đổi từ đến χF thí ứng suất sinh lực xiết ban đầu: σv = V/A1 (7.33) Biên độ ứng suất theo chu kỳ σ a = χF / A (7.34) Ứng suất trung bình chu kỳ: σ m = σ a + σ v = V / A1 + χF / 2A1 (7.35) σ max = σ v + 2σa = V / A1 + χF / A1 Hoặc: (7.36) 167 Giáo Trình: Nguyên Lý Chi Tiết Máy với A1 – diện tích tiết diện nguy hiểm bulông (thường xác định theo đườg kính trong) - Khi tính tốn bulơng trường hợp này, ta tiến hành tính tốn bulơng theo dộ bền tĩnh (công thức 7.31), cần kiểm tra hệ số an toàn Sa theo biên độ ứng suất hệ số an toàn theo ứng suất lớn - Giá trị ứng suất cho phép cách tính xác định theo cơng thức [σk] = σk/[S] Sau tính giá trị V, χF, σv, σa σmax Cuối bulơng tính theo độ bền mỏi - Khi tính theo cơng thức (7.33) cần lưu ý ứng suất xiết ban đầu σv không vượt giá trị cho phép [σV] = (0,4 0,6)σch - Hệ số an tồn theo độ bền mỏi xác định cơng thức Sσ = σr ≥ [S] (K σ / εβ)σa + ψ σσ m (7.37) mối ghép bulông ψm : nhỏ – hệ số xét đến ảnh hưởng ứng suất trung bình đến độ bền mỏi β: Hệ số tăng bền bề mặt ≈ Do tính gần đúng: εσ Sa = −1k ≥ [Sa ] (7.38) σa K a + σ-1k – giới hạn hạm vật liệu bulông kéo, xác định theo công thức σ-1k = 0,35σb + Kb – hệ số tập trung ứng suất chân ren Có tra giá trị bảng 13.8 trang 133 tài liệu tham khảo [2] + ε - hệ số ảnh hưởng kích thước bulơng đến độ bền mỏi ε 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 16 24 32 40 48 56 64 72 d Hình 7.11: Hệ số ảnh hưởng kích thước bulơng đến độ bền mỏi f Bulơng chịu tác dụng tải trọng lệch tâm 168 Giáo Trình: Ngun Lý Chi Tiết Máy Hình 7.12: Bulơng chịu tác dụng ứng suất kéo uốn Khi bulơng chịu lực ứng suất kéo uốn: σmax = σk + σu = Fk Fk a + ≤ [σ k ] (πd1 ) / (πd13 ) / 32 (7.39) suy ra: d1 ≥ 1,13 (1 + 8a / d1 ) Fk /[σk ] (7.40) Trong trường hợp mặt tựa đai ốc bị lệch, ngồi ứng suất kéo bulơng cịn chịu ứng suất t phẳng Hình 7.13: Bulông chịu tác dụng ứng suất kéo, uốn ứng suất tuý phẳng EIϕ l Moment uốn theo góc xoay ϕ: M u = Mu W Trong đó: l – chiều dài biến dạng vít I – moment quán tính mặt cắt ngang vít I = πdc2/64 với dc – đường kính thân vít E – modun đàn hồi vật liệu vít W = πd13/32 moment cản uốn phần vít có ren Thay vào ta có: Ứng suất uốn ren: σ u = σu = 32M u πd 13 ϕE d c d c = l d (7.41) (7.42) 169 (7.43) Giáo Trình: Nguyên Lý Chi Tiết Máy VIII MỐI GHÉP NHĨM BULƠNG - Thơng thơng thường đường kính bulơng mối ghép lấy nhằm giảm bớt phiền phức mặt công nghệ chế tạo Tuy nhiên, phương diện tính tốn điều tải trọng phân bố - Các giả thiết sau áp dụng tính tốn bulơng: + Các mối ghép cứng nên bề mặt ghép phẳng + Các bulơng mối ghép có kích thước chịu lực xiết Tải trọng tác dụng dọc thân bulông qua tâm bề mặt ghép Hình 7.14: Tải trọng tác dụng dọc thân bulông qua tâm bề mặt ghép Lực tác dụng lên bulông: Fi = F/z với z – số bulông tham gia vào mối ghép Đường kính bulơng xác định theo cơng thức (7.32) Tải trọng tác dụng mặt phẳng ghép Khi tính toán, ta đưa lực tác dụng trọng tâm mối ghép Như vậy, mối ghép vừa chịu lực tác dụng ngang vừa chịu môment M = F1 * Mối ghép chịu lực ngang F qua trọng tâm bề mặt ghép Hình 7.15: Mối ghép chịu lực ngang F qua trọng tâm bề mặt ghép Lực tác dụng lên bulơng Fi = F/z Đường kính bulơng xác định theo trường hợp bulơng chịu lực tác dụng ngang (có khơng có khe hở) * Mối ghép chịu moment M 170 Giáo Trình: Nguyên Lý Chi Tiết Máy Hình 7.16: Mối ghép chịu moment M - Có thể xem gần gây xiết chặt bulông qua tâm bulông Để giữ mối ghép không bị xoay tác động moment M moment ma sát trọng tâm ghép phải lớn M - Đối với mối ghép có bulơng nằm cách trọng tâm, tải trọng tác dụng lên bulông xác định theo cơng thức sau: FMi = 2M với đường kính vịng trịn qua tâm bulơng zD - Đối với mối ghép có hình tuỳ ý, tải trọng tác dụng lên bulông tỉ lệ thuận với khoảng từ tâm bulông đến trọng tâm mối ghép Nếu gọi F M1 tải trọng tác dụng lên bulơng có khoảng cách xa r1, FM2 tương ứng với r2, …ta có: FM1 FM FM F = = = = Mi = C r1 r2 r3 ri FM =FM1.r2 / r1 Do đó: FM =FM1.r3 / r1 FMi =FM1.ri / r1 Từ điều kiện cân moment tác dụng, ta có: z1FM1r1 + z FM r2 + + z i FMi ri = M Lực tác dụng lên bulơng có khoảng cách xa (lực lớn nhất) Mr1 Mr1 FM1 = = z1r1 + z r22 + zi ri2 ∑ (7.44) Lực tác dụng lên bulông i : FMi = FM1.ri / r1 (7.45) * Mối ghép chịu moment không qua trọng tâm bề mối ghép Nếu tải trọng không qua trọng tâm mối ghép, ta đưa tải trọng F trọng tâm thay môment M Như vậy, mối ghép chịu tác dụng đồng thời tải trọng F moment M Dựa vào phần giới thiệu trên, dựa vào sơ đồ lực để tiến hành tính tốn lực lớn tác dụng lên nhóm bulơng tính cho bulơng chịu tải lớn theo cơng thức cosin Ví dụ hình (15.17) 171 Giáo Trình: Nguyên Lý Chi Tiết Máy Hình 7.17: Mối ghép chịu moment khơng qua trọng tâm bề mối ghép Lực tác dụng bulông lớn Dựa vào sơ đồ lực ta có: F2 = FF2 + FM Và: F1 = FF21 + FM21 − 2FM1FF1 cos(π − α) (7.46) (7.47) Sau so sánh để xác định tải trọng lớn Fmax Khi có Fmax, dựa vào tính chất mối ghép hở không khe hở để xác định đường kính bulơng Tải trọng tác dụng có phương - Tải trọng phân tích thành hai thành phần: F V FH đưa hai thành phần trọng tâm mối ghép, ta có moment M sau: M = FH L1 − FV L - Tải trọng FV M có khuynh hướng tách hở bề mặt ghép, F H làm ghép bị trượt - Tải trọng FV M chia làm hai thành phần F b Mb tác dụng vào bulông, Fm Mm tác dụng vào chi tiết máy ghép Fb = χFV = δm FV δb + δ m (7.48) δb Fm = (1 − χ)FV = FV δ b + δm M b = χM = δm M δb + δm M m = (1 − χ)M = (7.49) δb M δ b + δm 172 Giáo Trình: Nguyên Lý Chi Tiết Máy Hình 7.18: Tải trọng tác dụng có phương Gọi z số bulông tham gia mối ghép Ta cần xác định lực xiết V cần thiết bulông chịu tải trọng lớn để mối ghép khơng bị tách hở trượt a Tính tốn mối ghép không bị tách hở: - Lực xiết bulông gây ứng suất: σV = zV Am (7.50) - Ứng suất dập bề mặt ghép bị giảm tác dụng lực Fm lượng: σF = Fm Am (7.51) - Khi tác dụng moment M, mối ghép có xu hướng quay quanh trục có moment cản nhỏ (trục X-X hình 15.18) Tuy nhiên, điều lực xiết bulông lớn để mặt ghép không bị hở Nếu mối ghép bị hở, trục quay dần chuyển mép mối ghép - Ứng suất sinh chi tiết ghép M tác dụng đạt giá trị cực đại: M σM = m (7.52) Wm 173 Giáo Trình: Nguyên Lý Chi Tiết Máy - Ứng suất tổng cực đại cực tiểu lực xiết ngoại lực tác dụng lên bề mặt ghép: σ max/ = σ V − σ F ± σ M = zV / A m − Fm / A m ± M m / Wm (7.53) Có thể xem diện tích bề mặt ghép Am = A (diện tích bề mặt ghép nguyên), tương tự Wm = W Và χ = tiết máy ghép cứng, nên F m = F, Mm = M Do đó: σ max/ = zV / A − Fv / A ± M / W (7.54) Điều kiện để chi tiết ghép không bị tách hở là: σmin > zV / A − Fv / A − M / W > ⇒ V > (1 / z)(Fv − MA / W ) Để đảm bảo an toàn: V= k MA (FV + ) z W (7.55) k – hệ an toàn; k =1,3 …2 b Tính tốn đảm bảo điều kiện mố ghép không bị trượt - Trong trường hợp mối ghép dùng bulơng lắp có khe hở khơng có chốt giữ, để mối ghép khơng bị trượt FH phải nhỏ lực ma sát cực đại: f ( zV − Fm ) > FH (7.56) Vì Fm ≈ FV nên viết lại với hệ số an tồn k sau: f (zV − FV ) ≥ kFH (7.57) Suy lực xiết V bulơng phải thỗ: kF + fFV V= H (7.58) fz - Trong trường hợp FH lớn, người ta dùng bulông lắp không khe hở dùng chi tiết gờ, then, chốt, …với kết cấu bulông chịu tải trọng có xu hướng tách hở mối ghép c Tính bulơng - Giá trị lực tính tốn bulơng giá trị lực lớn có từ cơng thức (15.41) (7.60) - Ngồi lực xiết V, bulơng cịn chịu lực Fb Mb Fb gây bulơng lực có giá trị Fb / z Mb gây bulông giá trị lực không nhau, hàng bulơng xa trục quay chịu lực lớn - Gọi FM1, FM2, FM3,… lực Mb gây nên bulông cách trục X-X khoảng Y1, Y2, Y3,…ta có: FM = FM1Y2 / Y1 FM = FM1Y3 / Y1 Điều kiện cân moment: M b = z1FM1Y1 + z FM Y2 + z 3FM 3Y3 + = ( FM1 / Y1 ) Suy lực FM1 Mb: FM1 = M b Y1 ∑z Y i ∑z Y i i (7.59) (7.60) i Với Mb xác định theo cơngthức (7.49) 174 Giáo Trình: Ngun Lý Chi Tiết Máy - Tổng lực tác dụng lên bulông chịu tải lớn : Fmax = 1,3V + Fb/z + FM1 (7.61) MỐI GHÉP VÒNG KẸP a Kết cấu ứng dụng (Sinh viên tham khảo tài liệu) b Tính bền Mối ghép vịng kẹp tính tốn theo moment xoắn truyền T lực dọc trục Fa Phụ thuộc công dụng mối ghép, ta chia làm hai trường hợp b1 Trường hợp (hình 7.19a) Hình 7.19: Mối ghép vòng kẹp - Các chi tiết lắp có khe hở lớn, tiếp xúc trục chi tiết đường thẳng song song với trục.điều kiện bền mối ghép: Fmsd = Fn fd ≥ T 2Fn f ≥ Fa (7.62) - Điều kiện cân : Fn = 2Vz thay vào phương trình (7.62) ta có: 2Vzfd ≥ T 2zVf ≥ Fa (7.63) (7.64) b2 Trường hợp (hình 7.19b) - Giả thiết áp lực phân bố bề mặt tiếp xúc Điều kiện bền mối ghép xác định theo công thức: d pfπdb ≥ T (7.65) pfπdb ≥ Fa Áp lực bề mặt ghép xác định theo công thức: π/ Fn = ∫ d p cos α ldα = pdl (7.66) Phương trình cân mayơ: 2zV = Fn Từ suy ra: p = 2zV db Thay vào ta được: 175 Giáo Trình: Nguyên Lý Chi Tiết Máy πVfzd ≥ T π2zVf ≥ Fa Lực xiết V: V = (7.67) kT πzfd (7.68) 176 ... Ngun Lý Chi tiết Máy hịan thiện hơn, đáp ứng yêu cầu tương lai Tập thể Giáo viên nghề Cắt gọt kim loại Giáo Trình: Nguyên Lý Chi Tiết Máy PHẦN I: NGUYÊN LÝ MÁY CHƯƠNG CẤU TẠO CƠ CẤU I Khái niệm Chi. .. CHI TIẾT MÁY 49 Giáo Trình: Nguyên Lý Chi Tiết Máy Chương mở đầu CƠ SỞ TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CHI TIẾT MÁY Mục tiêu bài: - Trình bày nội dung trình tự thiết kế máy - Trình bày khái quát yêu cầu máy. .. CẤU TẠO CƠ CẤU I Khái niệm Chi tiết máy khâu - Chi tiết máy (tiết máy) : phập máy mà tách rời Máy gồm nhiều tiết hay phận máy lắp với tạo thành hệ thống - Khâu: cấu máy, tồn phận có chuyển động