Bài giảng chi tiết máy (phần 1) chương 2 độ bền của chi tiết máy

PHẦN 1: CƠ SỞ TÍNH TỐN THIẾT KẾ MÁY Chương 2: Độ bền chi tiết máy VIỆN CƠ KHÍ – BM GIA CÔNG ÁP LỰC Chương Độ bền chi tiết máy • Tải trọng ứng suất • Độ bền tĩnh • Độ bền mỏi Th.S Nguyễn Minh Quân – Bộ môn Cơ sở thiết kế máy Robot, Đại học Bách Khoa Hà Nội - https://sites.google.com/site/quannm187/ 2.1 Tải trọng ứng suất 2.1.1 Tải trọng Khái niệm Th.S Nguyễn Minh Quân – Bộ môn Cơ sở thiết kế máy Robot, Đại học Bách Khoa Hà Nội - https://sites.google.com/site/quannm187/ 2.1 Tải trọng ứng suất 2.1.1 Tải trọng Phân loại theo tính chất thay đổi: -Tải trọng tĩnh -Tải trọng thay đổi -Tải trọng va đập Th.S Nguyễn Minh Quân – Bộ môn Cơ sở thiết kế máy Robot, Đại học Bách Khoa Hà Nội - https://sites.google.com/site/quannm187/ 2.1 Tải trọng ứng suất 2.1.1 Tải trọng Phân loại theo tính tốn: - Tải trọng danh nghĩa Qdn - Tải trọng tương đương Qtd = Qdn K N - Tải trọng tính tốn Qtt = Qtd K pb K d K dk 2.1 Tải trọng ứng suất 2.1.1 Ứng suất Phân loại theo tính chất thay đổi: - Ứng suất tĩnh - Ứng suất thay đổi Thay đổi ổn định Thay đổi không ổn định Th.S Nguyễn Minh Quân – Bộ môn Cơ sở thiết kế máy Robot, Đại học Bách Khoa Hà Nội - https://sites.google.com/site/quannm187/ 2.1 Tải trọng ứng suất 2.1.1 Ứng suất Phân loại theo tính tốn: Th.S Nguyễn Minh Qn – Bộ mơn Cơ sở thiết kế máy Robot, Đại học Bách Khoa Hà Nội - https://sites.google.com/site/quannm187/ 2.1 Tải trọng ứng suất 2.1.1 Ứng suất Phân loại theo tính tốn: Ứng suất dập  /2 d F =   d l .cos  d = d l.d F d = l.d Th.S Nguyễn Minh Quân – Bộ môn Cơ sở thiết kế máy Robot, Đại học Bách Khoa Hà Nội - https://sites.google.com/site/quannm187/ 2.1 Tải trọng ứng suất 2.1.1 Ứng suất Phân loại theo tính tốn: Ứng suất tiếp xúc đường 𝑞𝐻 𝜎𝐻 = 𝑍𝑀 2𝜌 𝜌1 𝜌2 𝜌= 𝜌1 ± 𝜌2 𝑍𝑀 = 2𝐸1 𝐸2 𝜋[𝐸1 − 𝜇22 + 𝐸2 − 𝜇12 ] Th.S Nguyễn Minh Quân – Bộ môn Cơ sở thiết kế máy Robot, Đại học Bách Khoa Hà Nội - https://sites.google.com/site/quannm187/ 2.1 Tải trọng ứng suất 2.1.1 Ứng suất Phân loại theo tính tốn: Ứng suất tiếp xúc điểm 𝜎𝐻 = 𝑎 𝐹𝑛 𝐸 𝜌2 10 Th.S Nguyễn Minh Quân – Bộ môn Cơ sở thiết kế máy Robot, Đại học Bách Khoa Hà Nội - https://sites.google.com/site/quannm187/ 2.2 Độ bền tĩnh Thuyết bền Vật liệu Ứng suất pháp lớn Vật liệu dẻo Biến dạng dài tương đối Vật liệu giòn Ứng suất tiếp lớn Thế biến đổi hình dáng Mohr Coulomb-Mohr 12 2.3 Độ bền mỏi 2.3.1 Cơ chế phá hủy mỏi Ứng suất thay đổi nhỏ giới hạn bền - Xuất vết nứt tế vi - Phát triển - Hỏng Vùng hỏng 13 Th.S Nguyễn Minh Quân – Bộ môn Cơ sở thiết kế máy Robot, Đại học Bách Khoa Hà Nội - https://sites.google.com/site/quannm187/ 2.3 Độ bền mỏi 2.3.2 Đường cong mỏi 14 Th.S Nguyễn Minh Quân – Bộ môn Cơ sở thiết kế máy Robot, Đại học Bách Khoa Hà Nội - https://sites.google.com/site/quannm187/ 2.3 Độ bền mỏi 2.3.3 Đồ thị ứng suất giới hạn 15 2.3 Độ bền mỏi 2.3.4 Tính tốn độ bền     =  lim / S - Ứng suất tính tốn Ứng suất phức tạp (theo thuyết bền): Tính tốn độ bền bề mặt:  d ,  H    16 Th.S Nguyễn Minh Quân – Bộ môn Cơ sở thiết kế máy Robot, Đại học Bách Khoa Hà Nội - https://sites.google.com/site/quannm187/ 2.3 Độ bền mỏi 2.3.4 Tính tốn độ bền Ứng suất thay đổi không ổn định:  − N1   − N2  n − Nn   max − N td 17 Th.S Nguyễn Minh Quân – Bộ môn Cơ sở thiết kế máy Robot, Đại học Bách Khoa Hà Nội - https://sites.google.com/site/quannm187/ 2.3 Độ bền mỏi 2.3.4 Tính tốn độ bền - Ứng suất tính tốn Tra bảng   =  lim / S S = S1 S2 S3 1,2 – 1,5 – 1,5 1,5 – 2,5 Th.S Nguyễn Minh Quân – Bộ môn Cơ sở thiết kế máy Robot, Đại học Bách Khoa Hà Nội - https://sites.google.com/site/quannm187/ 18 2.3 Độ bền mỏi 2.3.4 Tính tốn độ bền - Ứng suất tính tốn - Ứng suất tĩnh: + Vật liệu dẻo: σgh = σch (giới hạn chảy) + Vật liệu giòn: σgh = σb (giới hạn bền) - Ứng suất thay đổi ổn định, không ổn định N > N0: 𝜎𝑔ℎ = 𝜎𝑟 N < N0: 𝜎𝑔ℎ = 𝜎𝑟 𝑚 𝑁0 𝑁 19 Th.S Nguyễn Minh Quân – Bộ môn Cơ sở thiết kế máy Robot, Đại học Bách Khoa Hà Nội - https://sites.google.com/site/quannm187/ 2.3 Độ bền mỏi 2.3.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến độ bền mỏi Vật liệu: thép, gang, hợp kim màu Hình dạng kết cấu Hệ số tập trung ứng suất  max  max  = ;  =  dn  dn 𝜎𝑟 𝜏𝑟 𝑘𝜎 = ; 𝑘𝜏 = 𝜎𝑟𝑐 𝜏𝑟𝑐 20 Th.S Nguyễn Minh Quân – Bộ môn Cơ sở thiết kế máy Robot, Đại học Bách Khoa Hà Nội - https://sites.google.com/site/quannm187/ 2.3 Độ bền mỏi 2.3.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến độ bền mỏi Kích thước tuyệt đối Hệ số ảnh hưởng kích thước tuyệt đối  rd  rd  = ;  =  rdo  rdo 21 Th.S Nguyễn Minh Quân – Bộ môn Cơ sở thiết kế máy Robot, Đại học Bách Khoa Hà Nội - https://sites.google.com/site/quannm187/ 2.3 Độ bền mỏi 2.3.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến độ bền mỏi Trạng thái bề mặt Hệ số trạng thái bề mặt β: tỉ số giới hạn mỏi mẫu có trạng thái bề mặt giống chi tiết giới hạn mỏi mẫu có bề mặt khơng gia công tăng bền 22 Th.S Nguyễn Minh Quân – Bộ môn Cơ sở thiết kế máy Robot, Đại học Bách Khoa Hà Nội - https://sites.google.com/site/quannm187/ 2.3 Độ bền mỏi 2.3.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến độ bền mỏi Trạng thái ứng suất 23 2.3 Độ bền mỏi 2.3.6 Các biện pháp nâng cao độ bền mỏi - Giảm biên độ dao động: Tăng tính đàn hồi (khớp nối đàn hồi, ổ trượt, …) - Giảm ứng suất danh nghĩa: Tăng kích thước 24 Th.S Nguyễn Minh Quân – Bộ môn Cơ sở thiết kế máy Robot, Đại học Bách Khoa Hà Nội - https://sites.google.com/site/quannm187/ 2.3 Độ bền mỏi 2.3.6 Các biện pháp nâng cao độ bền mỏi - Biện pháp cơng nghệ: Nhiệt luyện, hóa nhiệt luyện - Biện pháp thiết kế: Giảm tập trung ứng suất Gia công tinh bề mặt Tạo ứng suất dư nén 25 Th.S Nguyễn Minh Quân – Bộ môn Cơ sở thiết kế máy Robot, Đại học Bách Khoa Hà Nội - https://sites.google.com/site/quannm187/ 26 ... https://sites.google.com/site/quannm187/ 2. 3 Độ bền mỏi 2. 3.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến độ bền mỏi Trạng thái ứng suất 23 2. 3 Độ bền mỏi 2. 3.6 Các biện pháp nâng cao độ bền mỏi - Giảm biên độ dao động: Tăng tính đàn hồi... https://sites.google.com/site/quannm187/ 2. 1 Tải trọng ứng suất 2. 1.1 Ứng suất Phân loại theo tính tốn: Ứng suất tiếp xúc đường