Đây là một môn học công nghệ cốt lõi trong lĩnh vực kỹ thuật cơ khí. Các kỹ sư cơ khí thường gặp nhiều cơ cấu khác nhau trong thực tế. Họ sẽ có thể phân tích, xác định và giải thích các cơ cấu và máy khác nhau trong công việc và cuộc sống hàng ngày. Trong việc bảo trì các loại máy khác nhau, một kỹ sư phải có kiến thức vững chắc về các nguyên tắc cơ bản của cơ cấu và máy. Môn học này đề cập đến các ứng dụng của các kiến thức nên tảng của cơ học kỹ thuật và độ bền của vật liệu vào thiết kế máy. Môn học này được thiết kế để giới thiệu cho sinh viên về các chi tiết máy khác nhau và mối quan hệ cơ học hoặc làm việc giữa các chi tiết máy tạo nên một cơ cấu. Các chi tiết máy được đề cập bao gồm chi tiết liên kết (mối ghép ren, mối ghép hàn), chi tiết truyền động (đai, xích, bánh răng, cam), chi tiết đỡ nối (vòng bi, trục và các bộ phận liên quan). Các thành phần máy được đề cập ở trên, được tính toán và thiết kế để lựa chọn các kích thước cho các chi tiết này. Môn học này giúp cho sinh viên có khả năng giải quyết các bài toán kỹ thuật về tính toán động học máy, trình tự thiết kế các chi tiết máy. Từ đó sinh viên sẽ vận dụng các kiến thức trong môn học để giải quyết các vấn đề về thiết kế máy khi thực hiện đồ án môn học, đồ án tốt nghiệp.
- Đỗ Văn Hiến - Nguyên lý – Chi tiết máy Chương 04: CƠ SỞ TÍNH TỐN THIẾT KẾ CHI TIẾT MÁY I Tải trọng & Ứng suất 1.1 Tải trọng 1.2 Ứng suất II Chỉ tiêu chủ yếu khả làm việc CTM 2.1 Độ bền 2.2 Độ cứng 2.3 Độ bền mòn 2.4 Độ chịu nhiệt 3.1 Công suất 2.5 Độ ổn định dao động 3.2 Vận tốc III Thông số chung hệ thống truyền động khí 3.3 Hiệu suất 3.4 Tỉ số truyền 3.5 Mômen xoắn HCM HO CHI MINH CITY UNIVERSTY of UTE TECHNICAL EDUCATION Bộ môn: Cơ sở Thiết kế máy Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TPHCM - Đỗ Văn Hiến - Nguyên lý – Chi tiết máy I Tải trọng & Ứng suất 1.1 Tải trọng: ĐN: + Là lực, mômen, áp suất máy chi tiết máy tiếp nhận trình làm việc + Là đại lượng véc tơ đặc trưng bởi: phương, chiều, độ lớn điểm đặt Phân loại: Theo đặc tính thay đổi theo thời gian: Theo tính tốn CTM: HCM HO CHI MINH CITY UNIVERSTY of UTE TECHNICAL EDUCATION Tải trọng tĩnh Tải trọng thay đổi Tải trọng danh nghĩa Tải trọng tương đương Tải trọng tính tốn Bộ mơn: Cơ sở Thiết kế máy Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TPHCM - Đỗ Văn Hiến - Nguyên lý – Chi tiết máy 1.2 Ứng suất ĐN: + Tải trọng tác dụng lên CTM gây nên ứng suất CTM + Ứng suất cường độ phân bố nội lực đơn vị diện tích Phân loại: + Ứng suất kéo (nén) Theo điều kiện làm việc cụ thể: + Ứng suất uốn + Ứng suất xoắn + Ứng suất cắt + Ứng suất tiếp xúc Theo đặc điểm phụ thuộc theo thời gian: + Ứng suất không thay đổi + Ứng suất thay đổi HCM HO CHI MINH CITY UNIVERSTY of UTE TECHNICAL EDUCATION Bộ môn: Cơ sở Thiết kế máy Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TPHCM - Đỗ Văn Hiến - Nguyên lý – Chi tiết máy Chu trình ứng suất: + Ứng suất thay đổi đặc trưng chu trình ứng suất Đó vịng thay đổi ỨS từ giá trị sang giá trị khác trở vị trí ban đầu Thời gian thực chu trình ƯS gọi chu kỳ ứng suất + Chu trình ỨS đặc trưng thơng số Biên độ ỨS: a=(max -min )/2 ỨS trung bình:m=(max +min )/2 Hệ số tính chất chu trình: r=min /max r=-1chu trình đối xứng r=0chu trình mạch động (dương, âm) r0chu trình khơng đối xứng dấu HCM HO CHI MINH CITY UNIVERSTY of UTE TECHNICAL EDUCATION Bộ môn: Cơ sở Thiết kế máy Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TPHCM - Đỗ Văn Hiến - Nguyên lý – Chi tiết máy II Chỉ tiêu chủ yếu khả làm việc CTM 2.1 Độ bền Để đảm bảo cho máy chi tiết máy làm việc CTM phải đủ bền khi chịu tác dụng tải trọng q trình làm việc CTM khơng Biến dạng dư lớn Gãy hỏng Bề mặt làm việc bị phá hủy Phương pháp tính tốn thơng dụng độ bền so sánh ứng suất tính tốn với ứng suất cho phép HCM HO CHI MINH CITY UNIVERSTY of UTE TECHNICAL EDUCATION Bộ môn: Cơ sở Thiết kế máy Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TPHCM - Đỗ Văn Hiến - Nguyên lý – Chi tiết máy 2.2 Độ cứng - Độ cứng khả CTM cản lại thay đổi hình dạng tác dụng tải trọng - Để đảm bảo làm việc bình thường, chuyển vị, biến dạng CTM không vượt trị số cho phép - Ví dụ: HCM HO CHI MINH CITY UNIVERSTY of UTE TECHNICAL EDUCATION Bộ môn: Cơ sở Thiết kế máy Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TPHCM - Đỗ Văn Hiến - Nguyên lý – Chi tiết máy 2.3 Độ bền mòn - Một số lớn CTM bị hỏng mịn - Mịn kết tác dụng ứng suất tiếp xúc áp suất bề mặt tiếp xúc trượt tương điều kiện bôi trơn - Do bị mịn nên kích thước CTM giảm xuống, khe hở lớn, tải trọng động phụ tăng, độ xác, độ tin cậy , bị giảm Nếu mòn nhiềuCTM bị phá hỏng - Để CTM làm việc bình thườnglượng mịn CTM khơng vượt q trị số cho phép: - Để nâng cao độ bền mòn:? HCM HO CHI MINH CITY UNIVERSTY of UTE TECHNICAL EDUCATION Bộ môn: Cơ sở Thiết kế máy Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TPHCM - Đỗ Văn Hiến - Nguyên lý – Chi tiết máy 2.4 Khả chịu nhiệt - Trong trình làm việc ma sát cấu, máy hay phận máy nóng lên - Nhiệt sinh gây tác hại: + Giảm khả chịu tải CTM + Giảm độ nhớt dầu bơi trơn tăng mịn dính + Biến dạng nhiệt làm cong vênh CTM + Làm giảm độ xác máy - CTM làm việc nhiệt độ cao, để đảm bảo làm việc bình thường chọn vật liệu có tính chịu nhiệt để chế tạo - Điều kiện kiểm nghiệm: nhiệt độ trung bình máy không vượt nhiệt độ cho phép HCM HO CHI MINH CITY UNIVERSTY of UTE TECHNICAL EDUCATION t ≤ [t] Bộ môn: Cơ sở Thiết kế máy Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TPHCM - Đỗ Văn Hiến - Nguyên lý – Chi tiết máy 2.5 Độ ổn định dao động - Dao động sinh nguyên nhân: CTM không đủ độ cứng, không cân vật quay, tốc độ làm việc cao, - Dao động gây ứng suất thay đổi có chu kỳ, làm chi tiết bị gãy, giảm chất lượng làm việc máy, giảm độ xác, - Để đảm bảo yêu cầu độ ổn định dao động, phải tính tốn thiết kế máy cho máy làm việc phạm vi tốc độ cần thiết mà không bị rung giới hạn cho phép Xác định tần số dao động riêng máy để tránh cộng hưởng tính biên độ dao động để xem có trị số cho phép hay không HCM HO CHI MINH CITY UNIVERSTY of UTE TECHNICAL EDUCATION Bộ môn: Cơ sở Thiết kế máy Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TPHCM - Đỗ Văn Hiến - Nguyên lý – Chi tiết máy III Thông số chung hệ thống truyền động khí 3.1 Cơng suất: tốc độ quay trục(vg/ph) Lực vịng (N) Vận tốc dài (m/s) đường kính bánh đai, bánh ma sát(mm) Cơng suất (kW) TĐĐai, TĐBMS: • Vận tốc dài: TĐ xích: 3.2 Vận tốc: • Vận tốc góc: • Tốc độ quay: HCM HO CHI MINH CITY UNIVERSTY of UTE TECHNICAL EDUCATION 10 Bộ môn: Cơ sở Thiết kế máy Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TPHCM - Đỗ Văn Hiến - Nguyên lý – Chi tiết máy 3.2 Hiệu suất: hệ lắp nối tiếp: hệ lắp song song: 3.4 Tỉ số truyền: Bộ truyền đai, bánh ma sát: Bộ truyền bánh răng, xích, TV- BV: 3.5 Momen xoắn: Mômen xoắn trục dẫn: Mômen xoắn trục bị dẫn: HCM HO CHI MINH CITY UNIVERSTY of UTE TECHNICAL EDUCATION 11 Bộ môn: Cơ sở Thiết kế máy Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TPHCM - Đỗ Văn Hiến - Nguyên lý – Chi tiết máy Bài 01: Cho hệ thống truyền động hình 01 Biết Z1=25, Z2=75, tỉ số truyền truyền đai uđ=2.8 Hiệu suất truyền đai đ=0,95, hiệu suất truyền bánh br=0,97, hiệu suất cặp ổ lăn ổlăn=0,99, số vịng quay trục động nđc=960 vịng/phút, cơng suất động P=7.5 kW Hãy Tính hiệu suất, tỉ số truyền hệ thống truyền động Tính số vịngquay , cơng suất trục cơng tác 1- Động - Bộ truyền đai thang - Hộp giảm tốc - Khớp nối - Băng tải HCM HO CHI MINH CITY UNIVERSTY of UTE TECHNICAL EDUCATION 12 Bộ môn: Cơ sở Thiết kế máy Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TPHCM - Đỗ Văn Hiến - Nguyên lý – Chi tiết máy Hiệu suất, TST hệ Tính hiệu suất hệ thống truyền động =đc1 12 23 = đổlăn brổlăn knổlăn = đ br ổlăn3 =0,95.0,97.0.993 =0,89 Tỉ số truyền hệ thống truyền động u=uđc1 u12 u23 = uđ ubr ukn =8,4 Số vịngquay , Cơng suất trục cơng tác HCM HO CHI MINH CITY UNIVERSTY of UTE TECHNICAL EDUCATION 13 Bộ môn: Cơ sở Thiết kế máy Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TPHCM - Đỗ Văn Hiến - Nguyên lý – Chi tiết máy Bài 02: Cho hệ thống truyền động hình vẽ Lực vịng tang Ft=4000 N, vận tốc dài tang v=1,1 m/s, đường kính tang D=400 mm Hiệu suất truyền ηbr=0,98, ηđai=0,96, ηổ=0,995 u12=4, u23=3,5, tỉ số truyền truyền đai uđ=2, a/ Tính cơng suất làm việc tang b/Công suất cần thiết động c/ Tính tốc độ quay động HCM HO CHI MINH CITY UNIVERSTY of UTE TECHNICAL EDUCATION 14 Bộ môn: Cơ sở Thiết kế máy Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TPHCM - Đỗ Văn Hiến - Nguyên lý – Chi tiết máy HCM HO CHI MINH CITY UNIVERSTY of UTE TECHNICAL EDUCATION 15 Bộ môn: Cơ sở Thiết kế máy Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TPHCM - Đỗ Văn Hiến - Nguyên lý – Chi tiết máy Bài 03: Cho sơ đồ dẫn động băng tải sơ đồ tải trọng hình Biết Lực vịng băng tải Ft=5000 N Vận tốc băng tải v = 1,2 m/s Đường kính tang tải D =500 mm Hiệu suất truyền ηbr=0,97, ηđai=0,95, ηx=0,93, ηổ=0,995 TST uđ=2,8; ux=2,5 Tốc độ quay trục động nđc=1460 (v/p) Tính cơng suất, mơmen xoắn số vịng quay trục? HCM HO CHI MINH CITY UNIVERSTY of UTE TECHNICAL EDUCATION 16 Bộ môn: Cơ sở Thiết kế máy Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TPHCM - Đỗ Văn Hiến - Nguyên lý – Chi tiết máy Bài 04: Cho hệ thống truyền động hình Biết z1= z5=20, z2=40, z6=60, tỉ số truyền truyền xích ux=2, tỉ số truyền u34= z4/z3=3,15 Cho biết số vịng quay mơmen xoắn trục I lần lượt TI=5000Nmm; nI=1420 vịng/phút Hãy Tính số vịng quay thùng trộn Mơmen xoắn trục biết hiệu suất truyền động HCM HO CHI MINH CITY UNIVERSTY of UTE TECHNICAL EDUCATION 17 Bộ môn: Cơ sở Thiết kế máy Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TPHCM ... môn: Cơ sở Thiết kế máy Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TPHCM - Đỗ Văn Hiến - Nguyên lý – Chi tiết máy II Chỉ tiêu chủ yếu khả làm việc CTM 2.1 Độ bền Để đảm bảo cho máy chi tiết máy làm việc CTM... môn: Cơ sở Thiết kế máy Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TPHCM - Đỗ Văn Hiến - Nguyên lý – Chi tiết máy 2.4 Khả chịu nhiệt - Trong trình làm việc ma sát cấu, máy hay phận máy nóng lên - Nhiệt...- Đỗ Văn Hiến - Nguyên lý – Chi tiết máy I Tải trọng & Ứng suất 1.1 Tải trọng: ĐN: + Là lực, mômen, áp suất máy chi tiết máy tiếp nhận trình làm việc + Là đại lượng