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 13: I MỐI GHÉP REN Khái niệm chung 1.1 Cấu tạo, ưu nhược điểm 1.2 Ren 1.3 Các chi tiết máy dùng mối ghép ren II Tính bulơng (Vít) 2.1 Các dạng hỏng bu lơng tiêu tính tốn 2.2 Tính bu lơng ghép lỏng chịu lực dọc trục bulơng 2.3 Tính bu lơng xiết chặt, khơng có ngoại lực tác dụng III Tính mối ghép nhóm bu lơng 3.1 Tải trọng tác dụng mặt phẳng vng góc với trục bulơng 3.2 Tải trọng tác dụng mặt phẳng vng góc với mặt phẳng ghép Bộ môn: Cơ sở Thiết kế máy Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TPHCM - Đỗ Văn Hiến - Nguyên lý – Chi tiết máy I Khái niệm chung 1.1 Cấu tạo, ưu nhược điểm + Mối ghép ren mối ghép tháo + Mối ghép hình thành nhờ chi tiết có ren ghép lại với nhau: Bulơng đai ốc; vít, + Ghép ren dùng nhiều ngành chế tạo máy Ưu điểm Cấu tạo đơn giản, dễ tháo lắp Có khả tự hãm Cố định chi tiết máy vị trí Giá thành thấp tiêu chuẩn hóa Nhược điểm Độ bền mỏi mối ghép giảm Ứng suất tập trung chân ren Bộ môn: Cơ sở Thiết kế máy Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TPHCM - Đỗ Văn Hiến - Nguyên lý – Chi tiết máy 1.2 Ren - Bước ren p - Bước xoắn vít pz =Z.p tg = = Loại ren theo bước lớn bước nhỏ pz - Góc vít d2 d2 Loại ren theo chiều đường xoắn ốc Bộ môn: Cơ sở Thiết kế máy Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TPHCM - Đỗ Văn Hiến - Nguyên lý – Chi tiết máy 1.2 Ren Thơng số hình học Ren hình trụ Đai ốc Vít Đường kính vịng ngồi (mm) Đường kính vịng (mm) Đường kính trung bình (mm) Chú ý: với ren vng = + = + Bộ môn: Cơ sở Thiết kế máy Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TPHCM - Đỗ Văn Hiến - Nguyên lý – Chi tiết máy Vít cấy 1.3 Các chi tiết máy dùng mối ghép ren + Bulơng + Vít + Vít cấy Các chi tiết máy dùng mối ghép ren + Đai ốc + Vòng đệm + Bộ phận hãm Vịng đệm vênh Vít Bulơng Đai ốc Bộ phận hãm Bộ môn: Cơ sở Thiết kế máy Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TPHCM - Đỗ Văn Hiến - Nguyên lý – Chi tiết máy Các chi tiết máy dùng mối ghép ren Bulông Đai ốc Đai ốc Đệm vênh Vít Vít cấy Đệm vênh Bộ môn: Cơ sở Thiết kế máy Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TPHCM - Đỗ Văn Hiến - Nguyên lý – Chi tiết máy Một số biện pháp phòng lỏng Đệm gập Gài dây thép Chốt chẽ Đệm hãm có ngạnh Bộ mơn: Cơ sở Thiết kế máy Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TPHCM - Đỗ Văn Hiến - Nguyên lý – Chi tiết máy II Tính tốn bulơng (Vít) 2.1 Tính bulơng ghép lỏng chịu lực dọc trục - Ứng suất kéo F gây (điều kiện bền) d1 F - lực tác dụng dọc trục bulông, (N) = ≤ Ứng suất cho phép vật liệu bulơng, MPa Móc cẩu d1 - đường kính bulơng, (mm) - Đường kính d1 cần thiết bulơng xác định ≥ Bộ môn: Cơ sở Thiết kế máy Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TPHCM - Đỗ Văn Hiến - Nguyên lý – Chi tiết máy Ví dụ: Xác định đường kính d1 bulơng để lắp vòng chịu tải F = 20000 (N) hình lắp khơng tải Vật liệu thép CT3 có Biết HD giải: = 0,6 = 220 (MPa) Bộ môn: Cơ sở Thiết kế máy Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TPHCM - Đỗ Văn Hiến - Ngun lý – Chi tiết máy II Tính tốn bulơng (Vít) 2.2 Tính bulơng xiết chặt khơng có ngoại lực tác dụng - Ứng suất kéo V gây V - lực xiết bulông, (N) = ≤ Ứng suất cho phép vật liệu bu lông, MPa d1 - đường kính bulơng, (mm) góc mà sát tương đương = arct g( - Mơ men ren tính = tan + ) d2 - đường kính trung bình, (mm) 10 Bộ mơn: Cơ sở Thiết kế máy Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TPHCM - Đỗ Văn Hiến - Nguyên lý – Chi tiết máy - Ứng suất xoắn Mr gây nên = = tan + = tg + 16 Theo thuyết bền thứ đ = +3 = +3 tg + Đường kính bulơng đ = + 12 tg + ∗ 1,3 ∗ ≥ = 30 ; = 0,2 = 1,1 đ đ ≈ 1,3 11 = 1,3 = 1,3 ≤ Bộ môn: Cơ sở Thiết kế máy Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TPHCM - Đỗ Văn Hiến - Nguyên lý – Chi tiết máy Ví dụ: Xác định đường kính d1 bulơng căng vít có ren trái phải chịu tải F = 30000 (N) hình lắp khơng tải Vật liệu thép C35 có = 300 (MPa) Biết hệ số an tồn = 2,5 HD giải: 12 Bộ mơn: Cơ sở Thiết kế máy Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TPHCM - Đỗ Văn Hiến - Nguyên lý – Chi tiết máy II Tính tốn bulơng (Vít) hệ số ma sát Bulơng lắp khơng có khe hở 2.3 Tính bulơng chịu lực ngang ≥ lực xiết S3 = Bulơng lắp có khe hở S2 S1 = = 1,3 Ứng suất lực kéo gây Đường kính bu lơng ≥ ≤ 1,3.4 = 1,3.4 Bộ môn: Cơ sở Thiết kế máy 13 Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TPHCM - Đỗ Văn Hiến - Nguyên lý – Chi tiết máy II Tính tốn bulơng (Vít) Bulơng lắp khơng có khe hở 2.3 Tính bulơng chịu lực ngang S1 Tính bu lơng theo độ bền cắt S2 ≤ Đường kính thân bu lơng ≥ S3 = Tính bu lơng theo độ bền dập = ≤ giá trị nhỏ (S1+S3) S2 14 Bộ môn: Cơ sở Thiết kế máy Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TPHCM - Đỗ Văn Hiến - Nguyên lý – Chi tiết máy Ví dụ: Tính bu lơng khớp nối mặt bích hình, truyền cơng suất P = 40 kW với tốc độ n = 250 (vòng/phút); đường kính qua tâm bu lơng D0 = 220 mm Tính tốn cho hai phương án: bu lơng lắp khơng có khe hởvà có khe hở Hệ số ma sát hai đầu nửa khớp f = 0,2 Hai mặt bích nối bu lông vật liệu thép C45 Biết =470 (MPa), =141 MPa hệ số an toàn S = HD giải: 15 Bộ môn: Cơ sở Thiết kế máy Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TPHCM - Đỗ Văn Hiến - Nguyên lý – Chi tiết máy Bu lơng lắp khơng có khe hở: Bu lơng lắp có khe hở: 16 Bộ mơn: Cơ sở Thiết kế máy Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TPHCM - Đỗ Văn Hiến - Nguyên lý – Chi tiết máy III Tính mối ghép nhóm bulơng Các chi tiết máy ghép cứng + Các giả thiết Các bulơng mối ghép có kích thước độ cứng 3.1 Tải trọng tác dụng mặt phẳng vng góc với trục bulơng Chịu lực F qua trọng tâm mối ghép = Bộ môn: Cơ sở Thiết kế máy 17 Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TPHCM - Đỗ Văn Hiến - Nguyên lý – Chi tiết máy Chịu mô men M nằm mặt phẳng ghép hệ số ma sát + Mối ghép có khe hở số bu lông mối ghép = + +⋯+ = ≥ = Vậy lực xiết = ℎệ ố : 1,5 ÷ 2,5 cần thiết bu lông 18 = khoảng cách từ trọng tâm mối ghép đến tâm bu lông ∑ Bộ môn: Cơ sở Thiết kế máy Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TPHCM - Đỗ Văn Hiến - Nguyên lý – Chi tiết máy Khi bu lông xếp tùy ý = =⋯= = = const ∑ = Trường hợp mối ghép có bu lơng nằm M cách trọng tâm nhóm bu lơng = = ∑ + Mối ghép khơng có khe hở Tải trọng tác dụng trực tiếp lên thân bu lông Độ bền bu lông ghép tính theo độ bền cắt độ bền dập 19 Bộ môn: Cơ sở Thiết kế máy Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TPHCM - Đỗ Văn Hiến - Nguyên lý – Chi tiết máy 3.1 Tải trọng tác dụng mặt phẳng vng góc với trục bulơng Chịu lực F không qua trọng tâm mối ghép Dời lực F tâm nhóm bu lơng, ta có lực F mơ men T Khi mối ghép xem chịu tác dụng đồng thời tải trọng F qua trọng tâm mối ghép mô men T Xác định lực Fi FTi tác dụng lên bu lông thứ i 20 Bộ môn: Cơ sở Thiết kế máy Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TPHCM 10 - Đỗ Văn Hiến - Nguyên lý – Chi tiết máy Xác định lực Fi tác dụng lên bu lông thứ i Ví dụ = Xác định lực FTi tác dụng lên bu lông thứ i = ∑ Tải trọng tác dụng lên bu lông 1: = Lực tác dụng lên bu lông 2: = + +2 co s + 21 Bộ môn: Cơ sở Thiết kế máy Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TPHCM - Đỗ Văn Hiến - Nguyên lý – Chi tiết máy Với mối ghép có khe hở: = Với mối ghép khơng có khe hở Tải trọng tác dụng lớn tác dụng lên thân bu lông Độ bền bu lông ghép tính theo độ bền cắt độ bền dập 22 Bộ môn: Cơ sở Thiết kế máy Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TPHCM 11 - Đỗ Văn Hiến - Nguyên lý – Chi tiết máy Ví dụ: Một giá đỡ chịu tác dụng lực F= 2000 N, giữ chặt với cột thép nhóm bulong lắp có khe hở hình Các kích thước a = 300 mm, L= 1000mm Hệ số ma sát f = 0,15, hệ số an toàn k = 1,2; Vật liệu bulơng làm thép CT3 có ứng suất kéo cho phép [ ]= 110 MPa Xác định đường kính d1 chọn bulong? HD giải: Bộ môn: Cơ sở Thiết kế máy 23 Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TPHCM - Đỗ Văn Hiến - Nguyên lý – Chi tiết máy Bulông d1, mm M6 4,917 M8 6,647 M10 8,376 24 M12 10,106 M16 13,835 M20 17,294 M24 20,752 M30 26,211 M36 31,670 Bộ môn: Cơ sở Thiết kế máy Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TPHCM 12 - Đỗ Văn Hiến - Nguyên lý – Chi tiết máy Ví dụ: Một giá đỡ chịu tác dụng lực F= 3000 N, giữ chặt với cột thép nhóm bulong lắp có khe hở hình Các kích thước a = 400 mm, L= 1000mm Hệ số ma sát f = 0,2, hệ số an tồn k = 1,2; Vật liệu bulơng làm thép CT3 có ứng suất kéo cho phép [ ]= 115 MPa Xác định đường kính d1 chọn bulong? Bulông d1, mm M6 4,917 M8 6,647 M10 8,376 25 M12 10,106 M16 13,835 M20 17,294 M24 20,752 M30 26,211 M36 31,670 Bộ môn: Cơ sở Thiết kế máy Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TPHCM - Đỗ Văn Hiến - Nguyên lý – Chi tiết máy 26 Bộ môn: Cơ sở Thiết kế máy Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TPHCM 13 ... Thiết kế máy Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TPHCM - Đỗ Văn Hiến - Nguyên lý – Chi tiết máy Vít cấy 1.3 Các chi tiết máy dùng mối ghép ren + Bulông + Vít + Vít cấy Các chi tiết máy dùng mối ghép. .. Sư phạm Kỹ thuật TPHCM - Đỗ Văn Hiến - Nguyên lý – Chi tiết máy III Tính mối ghép nhóm bulơng Các chi tiết máy ghép cứng + Các giả thiết Các bulông mối ghép có kích thước độ cứng 3.1 Tải trọng... trọng tâm mối ghép = Bộ môn: Cơ sở Thiết kế máy 17 Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TPHCM - Đỗ Văn Hiến - Nguyên lý – Chi tiết máy Chịu mô men M nằm mặt phẳng ghép hệ số ma sát + Mối ghép có khe