Bài giảng chi tiết máy (phần 1) chương 1 những vấn đề cơ bản trong thiết kế chi tiết máy

PHẦN 1: CƠ SỞ TÍNH TỐN THIẾT KẾ MÁY Chương 1: Những vấn đề thiết kế VIỆN chi tiết CƠ KHÍ – BM máy GIA CƠNG ÁP LỰC Chương Những vấn đề • • • • • Yêu cầu, trình thiết kế Các tiêu chủ yếu KNLV Độ tin cậy Vật liệu Tiêu chuẩn hóa tính cơng nghệ 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/ Yêu cầu thiết kế Hiệu sử dụng: Năng suất, hiệu suất cao, khn khổ kích thước hợp lý, độ xác, khơng ồn, … Khả làm việc Độ tin cậy An tồn: sử dụng, mơi trường Kinh tế: sử dụng lượng, chi phí chế tạo, lắp ráp, bảo dưỡng, vận hành Công nghệ: phù hợp điều kiện sản xuất, đảm bảo tính kinh tế, tiết kiệm thời gian gia công, … 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/ Nội dung thiết kế máy Xác định nguyên tắc hoạt động, chế độ làm việc Lập sơ đồ chung toàn máy phận máy Xác định lực, mô-men tác dụng lên phận máy, đặc tính thay đổi tải trọng Chọn vật liệu cho chi tiết máy Tính tốn động học, động lực học cho chi tiết máy, định hình dạng kích thước Quy định cơng nghệ chế tạo lắp ráp Lập thuyết minh, dẫn sử dụng, sửa chữa 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/ Trình tự thiết kế chi tiết máy Lập sơ đồ tính toán giản lược Xác định tải trọng Chọn vật liệu thích hợp Fx T Fk Fy0 Fa Fy Fx0 y Fy1 Fx1 z x Tính tốn sơ kích thước theo tiêu chủ yếu khả làm việc Vẽ kết cấu cụ thể: kích thước, dung sai, độ nhám, u cầu cơng nghệ, … theo tính tốn, điều kiện chế tạo, lắp ghép Tính tốn kiểm nghiệm theo tiêu chủ yếu khả làm việc Có thể điều chỉnh bước 4, 5 Đặc điểm tính tốn thiết kế chi tiết máy Cơng thức xác + gần + kinh nghiệm Tính tốn sơ kiểm nghiệm Thơng số chọn trước, thơng số tính tốn Chọn phương án có lợi 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/ Các tiêu chủ yếu khả làm việc 5.1 Độ bền Khả tiếp nhận tải trọng CTM mà khơng bị phá hỏng Độ bền thể tích: biến dạng dư, gãy hỏng Độ bền bề mặt: phá hủy bề mặt Độ bền tĩnh Độ bền mỏi Tính tốn độ bền:     =  lim / S 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/ Các tiêu chủ yếu khả làm việc 5.2 Độ bền mòn Kết tác dụng ứng suất tiếp xúc hay áp suất bề mặt tiếp xúc trượt tương mà khơng có ma sát ướt 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/ Các tiêu chủ yếu khả làm việc 5.2 Độ bền mòn Yếu tố ảnh hưởng Tính tốn bền mịn: Biện pháp tăng bền mịn p   p p.v   p.v  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/ Các tiêu chủ yếu khả làm việc 5.3 Độ cứng Khả CTM chịu tác dụng ngoại lực mà không bị biến dạng đàn hồi mức cho phép Yếu tố định yêu cầu độ cứng: Điều kiện bền Điều kiện tiếp xúc Điều kiện công nghệ Đảm bảo chất lượng làm việc 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/ Độ tin cậy 6.2.2 Cường độ hỏng Tỉ số số hỏng hóc đơn vị thời gian tổng số chi tiết sử dụng thời điểm N h (t ) = N t 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/ Độ tin cậy 6.2.3 Tuổi thọ Khoảng thời gian hoạt động chi tiết (máy) từ bắt đầu hoạt động đạt trạng thái tới hạn Tuổi thọ gamma phần trăm Tuổi thọ mà đối tượng làm việc chưa đạt tới trạng thái tới hạn với xác suất γ phần trăm  = 100.R(t ) 6.2.4 Hệ số sử dụng tlv tlv Ks = = T tlv + tc + t p 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/ 17 Độ tin cậy 6.3 Nâng cao độ tin cậy Vật liệu Thiết kế Phương pháp gia cơng, tăng bền Tính tốn tải trọng Kết cấu: tải phân bố đều, hình dạng có độ cứng cao, hạn chế ghép chi tiết Sử dụng kỹ thuật: tháo lắp, bảo dưỡng 18 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/ Vật liệu 7.1 Yêu cầu - Chỉ tiêu khả làm việc - Khối lượng, kích thước - Điều kiện sử dụng - Tính cơng nghệ phù hợp - Giá thành 19 Vật liệu 7.2 So sánh phương diện khối lượng Độ bền riêng Độ cứng riêng b  E  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/ Vật liệu 7.3 Nguyên tắc chất lượng cục Chi phí Giảm chủng loại vật liệu Thời gian Chế độ gia công Yêu cầu làm việc khác Công nghệ nhiệt luyện, mạ, đắp, tăng bền, … 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/ 21 Vật liệu Kim loại đen Gang Thép Kim loại gốm Hợp kim màu Phi kim 22 Tiêu chuẩn hóa 8.1 Định nghĩa Quy định tiêu chuẩn, quy cách hình dạng, thơng số bản, mức độ chất lượng, … sản phẩm 8.2 Ngành chế tạo máy - Thuật ngữ, kí hiệu - Cấp xác, chất lượng bề mặt, … - Hình dạng, kích thước chi tiết máy … 23 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/ Tiêu chuẩn hóa 8.3 Ý nghĩa - Sản xuất hàng loạt - Dễ dàng thay thế, sửa chữa - Giảm khối lượng thiết kế - Tiêu chuẩn hóa điều kiện kĩ thuật, phương pháp thực nghiệm => nâng cao chất lượng làm việc 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/ Tính cơng nghệ thiết kế Công nghệ vật liệu: - Chọn vật liệu - Chọn phương pháp nhiệt luyện phù hợp 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/ Tính cơng nghệ thiết kế Cơng nghệ gia cơng: Lựa chọn hình thức phù hợp (gia công cơ, chế tạo phôi) theo: Vật liệu Quy mơ sản xuất (đơn chiếc, hàng loạt) Hình dạng bề mặt chi tiết Chi phí (tạo phơi cắt gọt-gia công áp lực-đúc) 26 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/ Tính cơng nghệ thiết kế Công nghệ gia công: Gia công: Tiện, doa, khoan, phay, bào, tạo hình, chuốt, mài, gia cơng siêu âm, cắt dây, … Ghép nối: Các công nghệ hàn, phương pháp ghép nối khí, … Gia công tinh: Các công nghệ mài, miết, hớt ba-via, xử lí bề mặt, phủ, mạ, … 27 Tính cơng nghệ thiết kế Yêu cầu thiết kế: Hình dạng kết cấu đơn giản - Chế tạo phôi: Chuyển tiếp đặn Hình dạng phơi gần với hình dạng sản phẩm - Gia công cơ: Kết cấu, bề mặt Số mặt gia cơng, diện tích gia cơng Kích thước, khoảng cách, vị trí, hạn chế thay dao, điều chỉnh máy, … Cấp xác, độ nhám, … 28 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/ Tính cơng nghệ thiết kế Cơng nghệ lắp ráp: Tháo lắp thuận tiện Thống hóa thiết kế 29 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/ 30 .. .Chương Những vấn đề • • • • • Yêu cầu, trình thiết kế Các tiêu chủ yếu KNLV Độ tin cậy Vật liệu Tiêu chuẩn hóa tính cơng nghệ Th.S Nguyễn Minh Quân – Bộ môn Cơ sở thiết kế máy Robot,... – Bộ môn Cơ sở thiết kế máy Robot, Đại học Bách Khoa Hà Nội - https://sites.google.com/site/quannm187/ Tính cơng nghệ thiết kế Công nghệ gia công: Lựa chọn hình thức phù hợp (gia cơng cơ, chế... sơ đồ chung toàn máy phận máy Xác định lực, mô-men tác dụng lên phận máy, đặc tính thay đổi tải trọng Chọn vật liệu cho chi tiết máy Tính tốn động học, động lực học cho chi tiết máy, định hình