Giáo trình cơ sở thiết kế máy - nguyễn văn yến

Giáo trình cơ sở thiết kế máy - nguyễn văn yến Giáo trình cơ sở thiết kế máy - nguyễn văn yến Giáo trình cơ sở thiết kế máy - nguyễn văn yến

Bộ truyền vít - đai ốc

13.1 Giới thiệu bộ truyền vít - đai ốc 13.1.1 Mô tả bộ truyền vít - đai ốc 13.1.2 Phân loại bộ truyền vít - đai ốc 13.1.3 Thông số hình học chủ yếu của bộ truyền vít - đai ốc 13.1.4 Vận tốc và tỷ số truyền của bộ truyền vít - đai ốc 13.2 Tính bộ truyền vít - đai ốc

13.2.1 Các dạng hỏng của bộ truyền vít - đai ốc và chỉ tiêu tính toán 13.2.2 Tính bộ truyền vít - đai ốc theo độ bền mòn

13.2.3 Tính kiểm tra trục vít theo điều kiện ổn định 13.2.4 Tính bộ truyền vít - đai ốc theo độ bền 13.2.5 Tính bộ truyền vít đai ốc bi

13.2.5 Trình tự thiết kế bộ truyền vít - đai ốc 13.3 Đánh giá bộ truyền vít - đai ốc

13.3.1 Ƣu điểm của bộ truyền vít - đai ốc 13.3.2 Nhƣợc điểm của bộ truyền vít - đai ốc 13.3.3 Phạm vi sử dụng của bộ truyền vít - đai ốc 13.4 Ví dụ tính bộ truyền vít - đai ốc

Câu hỏi ôn tập Tài liệu tham khảo

Bộ truyền bánh ma sát

14.1 Giới thiệu bộ truyền bánh ma sát 14.1.1 Mô tả bộ truyền bánh ma sát 14.1.2 Phân loại bộ truyền bánh ma sát

14.1.3 Thông số hình học chủ yếu của bộ truyền bánh ma sát 14.1.4 Sự trƣợt trong bộ truyền bánh ma sát

14.1.5 Vận tốc và tỷ số truyền của bộ truyền bánh ma sát 14.1.6 Lực tác dụng trong bộ truyền bánh ma sát

14.2 Tính bộ truyền bánh ma sát 14.2.1 Các dạng hỏng và chỉ tiêu tính toán 14.2.2 Tính bộ truyền bánh ma sát bằng vật liệu kim loại 14.2.3 Tính bộ truyền bánh ma sát bằng vật liệu phi kim loại 14.3 Đánh giá bộ truyền bánh ma sát

14.3.1 Ƣu điểm của bộ truyền bánh ma sát

14.3.2 Nhƣợc điểm của bộ truyền bánh ma sát 14.3.3 Phạm vi sử dụng của bộ truyền bánh ma sát Câu hỏi ôn tập

TÍNH THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT MÁY ĐỠ NỐITrục

15.1 Giới thiệu trục 15.1.1 Mô tả trục 15.1.2 Phân loại trục 15.1.3 Các bộ phận chính của trục 15.1.4 Các thông số hình học chủ yếu của trục 15.1.5 Một số điểm cần chú ý khi chọn kết cấu trục 15.2 Tính trục

15.2.1 Các dạng hỏng của trục và chỉ tiêu tính toán 15.2.2 Tính kiểm tra trục theo chỉ tiêu gần đúng 15.2.3 Tính thiết kế trục theo chỉ tiêu gần đúng 15.2.4 Kiểm tra trục theo chỉ tiêu chính xác 15.2.5 Thiết kế trục theo chỉ tiêu chính xác 15.2.6 Tính kiểm tra trục theo tải trọng quá tải 15.2.7 Vật liệu chế tạo trục và ứng suất cho phép

15.3 Ví dụ tính trục Câu hỏi ôn tập Tài liệu tham khảo

Ổ lăn

16.1 Giới thiệu ổ lăn 16.1.1 Mô tả ổ lăn 16.1.2 Phân loại ổ lăn 16.1.3 Kích thước chủ yếu của ổ lăn 16.1.4 Các loại ổ lăn thường dùng 16.1.5 Độ chính xác của ổ lăn, cách ghi ký hiệu ổ lăn 16.1.6 Phân bố tải trọng trên các con lăn và ứng suất tiếp xúc 16.1.7 Một số điểm chú ý khi chọn ổ lăn

16.2 Tính ổ lăn 16.2.1 Các dạng hỏng của ổ lăn và chỉ tiêu tính toán

16.2.2 Tính ổ lăn theo khả năng tải động 16.2.3 Tính ổ lăn theo khả năng tải tĩnh 16.3 Ví dụ tính ổ lăn

Câu hỏi ôn tập Tài liệu tham khảo

Ổ trượt

17.1 Giới thiệu ổ trƣợt 17.1.1 Mô tả ổ trƣợt 17.1.2 Phân loại ổ trƣợt 17.1.3 Các kích thước chủ yếu của ổ trượt 17.1.4 Các kiểu ma sát trong ổ trƣợt 17.1.5 Tạo ma sát ƣớt trong ổ trƣợt bằng bôi trơn thủy động 17.2 Tính ổ trƣợt

17.2.1 Các dạng hỏng của ổ trƣợt và chỉ tiêu tính toán 17.2.2 Tính ổ trƣợt theo [p] hoặc [p.v]

17.2.3 Tính ổ trƣợt bôi trơn ma sát ƣớt bằng thủy động 17.2.4 Tính ổ trƣợt theo điều kiện chịu nhiệt

17.2.5 Vật liệu chế tạo lót ổ 17.2.6 Trình tự thiết kế ổ trƣợt 17.3 So sánh ổ lăn với ổ trƣợt

16.3.1 Ƣu điểm của ổ lăn so với ổ trƣợt 16.3.2 Nhƣợc điểm của ổ lăn so với ổ trƣợt 16.3.3 Phạm vi sử dụng của ổ lăn so với ổ trƣợt Câu hỏi ôn tập

Khớp nối

18.1 Giới thiệu khớp nối 18.1.1 Mô tả khớp nối 18.1.2 Phân loại khớp nối 18.1.3 Thông số chủ yếu của khớp nối 18.2 Tính khớp nối

18.2.1 Phương pháp tính chọn khớp nối 18.2.2 Ví dụ tính thiết kế khớp nối

18.2.3 Ví dụ tính kiểm tra khớp nối Câu hỏi ôn tập

Lò xo

19.1 Giới thiệu lò xo 19.1.1 Mô tả lò xo 19.1.2 Phân loại lò xo 19.1.3 Thông số chủ yếu của lò xo 19.2 Tính lò xo

19.2.1 Tải trọng và ứng suất trong lò xo

19.2.2 Tính lò xo chịu kéo, nén 19.2.3 Tính lò xo chịu xoắn 19.2.4 Trình tự thiết kế lò xo Câu hỏi ôn tập

CÁC ĐƠN VỊ CƠ BẢN

1- Đơn vị đo chiều dài: mét Ký hiệu là: m 2- Đơn vị đo khối lƣợng: kilôgam Ký hiệu là: kg 3- Đơn vị đo thời gian: giây Ký hiệu là: s 4- Đơn vị đo cường độ dòng điện: Ampe Ký hiệu là: A 5- Đơn vị đo nhiệt độ nhiệt động học: Độ Kenvin Ký hiệu là: 0 K 6- Đơn vị đo cường độ sáng: Canđela Ký hiệu là: cd

CÁC ĐƠN VỊ PHỤ

1- Đơn vị đo góc phẳng: Rađian Ký hiệu là: rad 2- Đơn vị đo góc khối: Stêradian Ký hiệu là: sr

CÁCH TÍNH VÀ CHUYỂN ĐỔI MỘT SỐ ĐƠN VỊ Đơn vị đo công: Jun 1 J = 1 N.m Đơn vị đo nhiệt lƣợng: calo 1 cal = 4,1858 J Đơn vị đo công suất: Oát 1 W = 1 N.m/s Đơn vị đo công suất: Mã lực 1 ml = 735,45 W Đơn vị đo lực: Nuitơn 1 N = 1 kg.m/s 2 Đơn vị đo lực: Kilôgam lực 1 kG = 9,80665 N Đơn vị đo khối lƣợng: ao-xơ 1 oz = 28,35 gam Đơn vị đo khối lƣợng: Pao 1 Ib = 0,454 kg Đơn vị đo khối lƣợng: Ston 1 St = 6,4 kg Đơn vị đo khối lƣợng: hundredeweight 1 Cwt = 1/20 tấn Đơn vị đo áp suất: Pascal 1 Pa = N/m 2 Đơn vị đo áp suất: Bar 1 bar = 105 Pa Đơn vị đo áp suất: Atmốtphe 1 at = 98066,5 Pa Đơn vị đo chiều dài: in-sơ 1” = 24,5 mm Đơn vị đo chiều dài: Phút/phít 1 ft = 12 insơ Đơn vị đo chiều dài: Yat - thước Anh 1 Ya = 0,9144 m Đơn vị đo chiều dài: Dặm 1 ml = 1,6 km Đơn vị đo góc: radian 1 rad = 57017’44,8” Đơn vị đo thể tích chất lỏng: Panh 1 Pt = 0,568 lit Đơn vị đo thể tích chất lỏng: ao-xơ l oz = 1/6 panh Đơn vị đo thể tích chất lỏng: Lít Anh 1 qt = 1,14 lit Đơn vị đo thể tích chất lỏng: ga-lông 1gall = 4,5 lit Đơn vị đo tần số: Hec 1 Hz = 1/s

CÁC KÝ HIỆU DÙNG TRONG GIÁO TRÌNH CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY

TT Ký hiệu Đơn vị Tên gọi

1 a mm Khoảng cách giữa hai trục của bộ truyền đai, bộ truyền xích

2 aw mm Khoảng cách giữa hai trục của bộ truyền bánh răng, bộ truyền trục vít - bánh vít

3 a0 mm Khoảng cách giữa trục dao gia công và bánh răng đƣợc gia công

4 A mm 2 Diện tích tiết diện

5 A J Công của một lực chuyển động

6 b mm Chiều rộng của then, chiều rộng dây đai

7 B mm Chiều rộng của bánh răng, bánh vít, bánh đai, đĩa xích, ổ lăn

8 c * Hệ số khe hở chân răng của bộ truyền bánh răng, trục vít - bánh vít

9 C Hệ số tải trọng động của ổ lăn; hệ số độ cứng

10 [C] Hệ số tải trọng động cho phép của ổ lăn, còn gọi là hệ số khả năng tải động của ổ

11 C0 Hệ số tải trọng tĩnh của ổ lăn

12 [C0] Hệ số tải trọng tĩnh cho phép của ổ lăn, hay còn gọi là hệ số khả năng tải tĩnh của ổ

13 d mm Đường kính trục, đường kính vòng chia của bánh răng, bánh vít, đĩa xích, trục vít

14 da mm Đường kính vòng tròn đỉnh răng

15 df mm Đường kính vòng tròn chân răng

16 db mm Đường kính vòng tròn cơ sở

17 D mm Đường kính vòng ngoài của ổ lăn, đường kính vòng tròn qua tâm các chốt ở khớp nối

18 e mm Độ lệch giữa hai đường tâm của hai trục

19 E MPa, N/mm 2 Mô đun đàn hồi của vật liệu, 1 MPa=1 N/mm 2 20 f Hệ số ma sát trƣợt của hai bề mặt

21 F N Lực tác dụng lên một vật

22 Fa N Lực tác dụng theo phương dọc trục

23 F n N Lực tác dụng theo phương pháp tuyến

24 F r N Lực tác dụng hướng tâm

25 Ft N Lực tác dụng theo phương tiếp tuyến

26 F 0 N Lực căng ban đầu trong bộ truyền đai

27 g mm Chiều dài đoạn ăn khớp của cặp bánh răng

28 G MPa Mô đun đàn hồi trƣợt của vật liệu

29 G N, kG Trọng lƣợng của vật, 1 kG = 9,80665 N

30 h mm Chiều cao của răng, của then, dây đai, đơn vị đo thời gian - giờ

31 h a * Hệ số chiều cao đỉnh răng

32 H mm Chiều cao của đai ốc

33 J mm 4 Mô men quán tính của tiết diện trục, dầm

34 J0 mm 4 Mô men quán tính độc cực của tiết diện trục

35 k mm Kích thước của tiết diện mối hàn chồng

36 K Hệ số tăng tải trọng, các hệ số tính toán khác có kèm thêm chỉ số

37 l mm Kích thước chiều dài

38 L mm Chiều dài mặt nón, chiều dài dây đai, dây xích

39 L Số triệu vòng quay của ổ lăn

40 m Mũ của đường cong mỏi, đơn vị đo chiều dài

41 m kg Khối lƣợng của vật

42 m mm Mô đun của răng bánh răng, bánh vít

43 m t mm Mô đun của răng đo trên mặt phẳng mút (Mặt đầu)

44 m n mm Mô đun của răng đo trên mặt phẳng pháp

47 N mm Độ dôi của mối ghép trụ trơn

48 N Số chu kỳ ứng suất, đơn vị đo lực

49 N O Số chu kỳ cơ sở trong đường cong mỏi

50 N X Số mắt xích của dây xích

52 p mm Bước răng đo trên vòng tròn chia

53 pb mm Bước răng đo trên vòng tròn cơ sở

57 q Hệ số đường kính trục vít

58 qn N/mm Cường độ tải trọng

59 Q N Tải trọng quy đổi trong tính ổ lăn

60 r Hệ số chu kỳ ứng suất

61 r mm Bán kính vòng tròn, cung tròn

62 s Đơn vị đo thời gian - giây

63 s mm Chiều dày răng đo trên vòng tròn chia

64 sa mm Chiều dày răng đo trên vòng tròn đỉnh răng

65 sf mm Chiều dày răng đo trên vòng tròn chân răng

67 S mm Khe hở của mối ghép trụ trơn

68 t h Thời gian làm việc của chi tiết máy, của máy

69 t b h Tuổi bền của chi tiết máy, của máy

71 u Tỷ số truyền của bộ truyền

72 U Số vòng chạy của đai trong một giây

74 V Hệ số vòng nào quay trong ổ lăn

76 x Hệ số dịch dao khi gia công bánh răng, bánh vít, trục vít; còn gọi là hệ số dịch chỉnh

77 xt Tổng hệ số dịch dao của bộ truyền bánh răng

78 y Hệ số giảm chiều cao đỉnh răng

79 y mm Độ võng của trục, của dầm chịu uốn

81 z Số răng của bánh răng, bánh vít, số mối ren của trục vít, số luợng bu lông, đinh tán

82 ztđ Số răng tưởng tượng của bánh răng tương đương, bánh vít tương đương

83 Z H Hệ số kể đến đường biên dạng răng trong tính toán bộ truyền bánh răng

84 Z M Hệ số kể đến vật liệu trong tính bánh răng

85 Ze Hệ số kể đến trùng khớp trong tính toán bộ truyền bánh răng

86  rad, O Góc profil thanh răng sinh (góc áp lực trên vòng tròn chia), góc tiếp xúc trong ổ đỡ chặn

87 w rad, O Góc ăn khớp (góc áp lực trên vòng tròn lăn)

88 wt rad, O Góc ăn khớp đo trên mặt phẳng mút

89 wn rad, O Góc ăn khớp đo trên mặt phẳng pháp

90  rad, O Góc nghiêng của đường răng so với đường sinh của mặt trụ, hoặc mặt nón chia

91  Độ lệch tâm tương đối trong ổ trượt

92  Độ hở tương đối trong ổ trượt

93  rad, O Góc đỉnh của mặt nón ma sát, góc đỉnh của mặt nón chia trong bánh răng côn

94 f rad, O Góc đỉnh của mặt nón chân răng

95 l mm Độ dãn dài của một vật

96  Hệ số trùng khớp, còn gọi là hệ số trùng khớp ngang của bộ truyền bánh răng

97  Hệ số trùng khớp dọc

98  Hệ số khả năng tải của lớp dầu trong ổ trƣợt

99  rad, O Góc nâng của đường xoắn vít

101  Hệ số kéo của bộ truyền đai

102  rad, 0 Góc xoắn của trục, của dầm chịu xoắn

103  mm Bước xoắn của đường xoắn vít

104  P, (10 -1 Ns/m 2 ) Độ nhớt động lực

105  Hệ số poisson (poát xông) của vật liệu

106  mm Hệ số ma sát lăn

109  rad, O Góc xoay của tiết diện dầm, khi dầm chịu uốn

110  mm Bán kính cong tại một điểm của đường cong

111  MPa, (N/mm 2 ) Ứng suất pháp

112 [] MPa, (N/mm 2 ) Ứng suất pháp cho phép

113  ch MPa, (N/mm 2 ) Giới hạn chảy của vật liệu

114 b MPa, (N/mm 2 ) Giới hạn bền của vật liệu

115 r MPa, (N/mm 2 ) Giới hạn mỏi dài hạn của vật liệu

116 rN MPa, (N/mm 2 ) Giới hạn mỏi ngắn hạn của vật liệu

117 0 MPa, (N/mm 2 ) Giới hạn mỏi ứng với chu kỳ mạch động

118 -1 MPa, (N/mm 2 ) Giới hạn mỏi ứng với chu kỳ đối xứng

119  MPa, (N/mm 2 ) Ứng suất tiếp

120 [] MPa, (N/mm 2 ) Ứng suất tiếp cho phép

121  rad/s Vận tốc góc của vật quay

123  Hệ số trƣợt trong bộ truyền đai, bộ truyền bánh ma sát

CƠ SỞ TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY VÀ CHI TIẾT MÁYNHỮNG VẤN ĐỀ CƠ BẢN TRONG THIẾT KẾ MÁY VÀ CHI TIẾT MÁYKHÁI QUÁT VỀ MÁY VÀ CHI TIẾT MÁY

1.1.1 Máy, bộ phận máy và chi tiết máy a- Máy

Trong thực tế, chúng ta gặp rất nhiều loại máy khác nhau Ví dụ: máy bay, máy cày, máy bơm, máy khoan, máy mài, xe máy, ô tô, tàu hỏa, cần trục, máy phát điện, động cơ điện, tay máy, người máy, máy gặt đập liên hợp, Mỗi máy thực hiện một chức năng nhất định, phục vụ cho lợi ích của người sử dụng

Có thể định nghĩa nhƣ sau: Máy là công cụ lao động phức tạp thực hiện một chức năng nhất định phục vụ cho lợi ích của con người

Máy có thể phân loại thành 4 nhóm:

- Nhóm máy công tác: Mỗi máy thực hiện một công việc nhất định, thay thế lao động thủ công của con người, máy hoạt động theo sự điều khiển của người sử dụng Ví dụ nhƣ: máy cày, máy mài, ô tô, máy bay, xe máy

- Nhóm máy tự động: Bao gồm những máy công tác, họat động tự động theo một chương trình có sẵn do con người điều chỉnh Ví dụ: dây chuyền đóng nắp chai bia tự động, máy tiện tự động, người máy, máy phay CNC

- Nhóm máy liên hợp: Mỗi máy là tập hợp của vài máy công tác, để thực hiện hoàn chỉnh một công việc nào đó Ví dụ: máy gặt đập liên hợp, bao gồm một máy cắt, một máy đập và một máy phân loại, ba máy liên kết với nhau tạo thành một máy liên hợp

- Nhóm máy biến đổi năng lƣợng: Đó là các máy biến năng lƣợng từ dạng này sang dạng khác Ví dụ: động cơ điện biến điện năng thành cơ năng, máy phát điện biến cơ năng thành điện năng

Giáo trình Chi tiết máy chỉ quan tâm nghiên cứu nhóm máy công tác b- Bộ phận máy

Mỗi máy công tác thường có 3 bộ phận chính (Hình 1-1):

- Bộ phận phát động 1, cung cấp nguồn động lực cho máy họat động Bộ phận phát động có thể là động cơ điện, động cơ đốt trong, tay quay, bàn đạp Đây là bộ phận không thể thiếu đƣợc trong một máy

- Bộ phận công tác 2, là bộ phận thực hiện chức năng quy định của máy, các máy khác nhau sẽ có bộ phận công tác khác nhau Ví dụ: tang quấn cáp để nâng hạ vật nặng, lƣỡi cày trong máy cày, trục đá mài trong máy mài, trục chính và bàn xe dao trong máy tiện Các máy khác nhau có bộ phận công tác khác nhau Đây cũng là bộ phận không thể thiếu đƣợc của một máy

- Bộ phận truyền dẫn động 3, là bộ phận nối giữa bộ phận phát động và bộ phận công tác Bộ phận truyền dẫn động có nhiệm vụ thay đổi tốc độ chuyển động, biển đổi quy luật chuyển động, thay đổi chiều chuyển động hoặc đảm bảo một khoảng cách nhất định giữa bộ phận phát động và bộ phận công tác Ví dụ: bộ truyền đai, bộ truyền xích, hộp tốc độ

Trong một số loại máy đơn giản có thể không có bộ phận truyền dẫn động c - Chi tiết máy

Khi chúng ta tháo rời một máy, một bộ phận máy sẽ nhận đƣợc những phần tử nhỏ của máy Ví dụ nhƣ: bu lông, đai ốc, bánh răng, trục Nếu tiếp tục tách rời các phần tử này thì nó không còn công dụng nữa Các phần tử nhỏ của máy đƣợc gọi là chi tiết máy

Hình 1-1: Sơ đồ các bộ phận máy

Có thể định nghĩa nhƣ sau: Chi tiết máy là phần tử cơ bản đầu tiên cấu thành nên máy, có hình dạng và kích thước xác định, có công dụng nhất định trong máy

Chi tiết máy đƣợc phân thành 2 nhóm:

- Nhóm chi tiết máy có công dụng chung Bao gồm các chi tiết máy đƣợc sử dụng trong nhiều loại máy khác nhau Trong các loại máy khác nhau, chi tiết máy có hình dạng và công dụng nhƣ nhau Ví dụ: bánh răng, khớp nối, trục, bu lông, ổ lăn

- Nhóm chi tiết máy có công dụng riêng Bao gồm các chi tiết máy chỉ đƣợc sử dụng trong một loại máy nhất định Trong các lọai máy khác nhau, hình dạng, công dụng của chi tiết máy là khác nhau Ví dụ: trục khuỷu, tua bin, thân máy

Trong giáo trình Chi tiết máy, chúng ta chỉ nghiên cứu các chi tiết máy có công dụng chung

1.1.2 Những yêu cầu chủ yếu đối với máy

Trước khi nghiên cứu thiết kế máy, chúng ta cần biết như thế nào là một máy tốt Để làm đƣợc điều đó, cần biết các thông số đánh giá chất lƣợng của máy, hay những yêu cầu chủ yếu đối với máy

Một bản thiết kế máy đƣợc gọi là hợp lý, khi máy thỏa mãn 6 yêu cầu chủ yếu sau:

- Máy có hiệu quả sử dụng cao, thể hiện ở chỗ:

Tiêu tốn ít năng lƣợng cho một sản phẩm gia công trên máy, Năng suất gia công cao, Độ chính xác của sản phẩm gia công trên máy cao, Chi phí sử dụng máy thấp,

Kích thước, khối lượng của máy hợp lý

- Máy có khả năng làm việc cao: máy hoàn thành tốt chức năng đã định trong điều kiện làm việc của cơ sở sản xuất, luôn luôn đủ bền, đủ cứng, chịu đƣợc nhiệt độ, độ ẩm của môi trường, không bị rung động quá mức

TẢI TRỌNG VÀ ỨNG SUẤT

1.2.1 Tải trọng tác dụng lên máy và chi tiết máy

Tải trọng tác dụng lên máy và chi tiết máy có ba dạng: lực, mô men và áp suất Tải trọng là đại lượng véc tơ, được xác định bởi các thông số: cường độ, phương, chiều, điểm đặt và đặc tính của tải trọng Trong đó:

Lực, đƣợc ký hiệu bằng chữ F, đơn vị đo là N, 1 N = 1 kg.m/s 2 Mô men uốn, ký hiệu là M, đơn vị đo là Nmm

Mô men xoắn, ký hiệu là T, đơn vị đo là Nmm Áp suất, ký hiệu là p, đơn vị đo là MPa, 1 MPa = 1 N/mm 2

Phân loại tải trọng - chúng ta làm quen với một số tên gọi của tải trọng và đặc điểm của nó:

- Tải trọng không đổi, là tải trọng có phương, chiều, cường độ không thay đổi theo thời gian Sơ đồ của tải trọng không đổi biểu diễn trên Hình 1-3 Trong suốt thời gian làm việc của máy theo tính toán thiết kế (tuổi bền của máy, tb), máy chỉ chịu tác dụng của tải M 1 (M có thể là lực, mô men, hoặc áp suất)

- Tải trọng thay đổi, là tải trọng có ít nhất một trong ba đại lượng (phương, chiều, cường độ) thay đổi theo thời gian Trong thực tế tính toán chi tiết máy, thường gặp loại tải trọng có cường độ thay đổi; sơ đồ của tải trọng thay đổi được biểu diễn trên Hình 1-4 tb tb

Hình 1-3: Tải trọng không đổi

Hình 1- 4: Tải trọng thay đổi

(Máy làm việc với tải M1 trong khoảng thời gian t 1 , với M2 trong khoảng thời gian t 2 , Với Mn trong thời gian tn, ∑ti = tb)

- Tải trọng tương đương, là chế độ tải trọng không đổi quy ước, tương đương với chế độ tải trọng thay đổi tác dụng lên chi tiết máy Tương đương với chế độ tải thay đổi về mặt sức bền và tuổi thọ của chi tiết máy

- Tải trọng cố định, là tải trọng có điểm đặt không thay đổi trong quá trình chi tiết máy làm việc

- Tải trọng di động, là tải trọng có điểm đặt di chuyển trên chi tiết máy, khi máy làm việc

- Tải trọng danh nghĩa, là tải trọng tác dụng lên chi tiết máy theo lý thuyết

- Tải trọng tính Khi làm việc, chi tiết máy, hoặc một phần nào đó của chi tiết máy phải chịu tải trọng lớn hơn tải trọng danh nghĩa Tải trọng tăng thêm có thể do rung động, hoặc do tải trọng tập trung vào một phần của chi tiết máy Chi tiết máy phải đƣợc tính toán thiết kế sao cho phần chịu tải lớn nhất của chi tiết máy không bị thiếu bền

Nhƣ vậy ta phải tính chi tiết máy theo tải trọng lớn hơn tải danh nghĩa, tải trọng này đƣợc gọi là tải trọng tính

Chú ý : Khi chi tiết máy chịu tải trọng thay đổi, chúng ta phải thay thế chế độ tải thay đổi bằng một chế độ tải trọng không đổi tương đương mới có thể tính được ứng suất sinh ra trong chi tiết máy Có nhiều phương án chọn Tải trọng tương đương, thông thường được chọn theo phương án sau: Mtđ = Mmax, tbtđ = ∑ (

Nếu dùng tải trọng thay đổi để tính ứng suất tiếp xúc (σ tx ), tuổi bền tương đương được tính:

; m là số mũ của đường cong mỏi

1.2.2 Ứng suất Ứng suất là ứng lực xuất hiện trên các phần tử của chi tiết máy, khi chi tiết máy chịu tải trọng Ứng suất là đại lượng véc tơ, nó được xác định bởi phương, chiều, cường độ Đơn vị đo của ứng suất là MPa, 1 MPa = 1 N/mm 2 Ứng suất đƣợc phân ra làm hai nhóm:

- Ứng suất pháp ký hiệu là  Ứng suất pháp có phương trùng với phương pháp tuyến của phân tố đƣợc tách ra từ chi tiết máy

- Ứng suất tiếp ký hiệu là  Ứng suất tiếp có phương trùng với mặt phẳng của phân tố đƣợc tách ra từ chi tiết máy

Tương ứng với các dạng tải tác dụng lên chi tiết máy, ứng suất được phân thành các loại:

+ Ứng suất kéo, ký hiệu là k, + Ứng suất nén, ký hiệu là n, + Ứng suất uốn, ký hiệu là u, hoặc F,

+ Ứng suất tiếp xúc, ký hiệu là tx, hoặc H, + Ứng suất dập, ký hiệu là d,

+ Ứng suất xoắn, ký hiệu là x, + Ứng suất cắt, ký hiệu là  c Ngoài ra, ứng suất còn đƣợc phân thành ứng suất không đổi và ứng suất thay đổi:

- Ứng suất không đổi hay còn gọi là ứng suất tĩnh, là ứng suất có phương, chiều, cường độ không thay đổi theo thời gian Sơ đồ của ứng suất tĩnh được thể hiện trên Hình 1-5 Ứng suất tĩnh đƣợc xác định bằng giá trị ứng suất

- Ứng suất thay đổi là ứng suất có ít nhất một đại lượng (chiều, cường độ) thay đổi theo thời gian Ứng suất có thể thay đổi bất kỳ, hoặc thay đổi có chu kỳ Trong tính toán thiết kế chi tiết máy, chúng ta thường gặp loại ứng suất thay đổi có chu kỳ tuần hoàn, hoặc gần nhƣ là tuần hoàn, trong đó đa số là dạng tuần hoàn điều hòa Sơ đồ của ứng suất thay đổi tuần hoàn điều hòa biển diễn trên Hình 1-6 Ứng suất thay đổi điều hòa đƣợc xác định bằng các thông số sau: Ứng suất lớn nhất max, Ứng suất nhỏ nhất  min , Ứng suất trung bình m; m = (max + min) / 2 , Biên độ ứng suất a; a = (max - min)/2 , Hệ số chu kỳ ứng suất r; r = max / min, hoặc r = min / max , khi min = 0

Số chu trình ứng suất (có thể gọi là số chu kỳ ứng suất) N t

Hình 1-5 Sơ đồ ứng suất tĩnh

Hình 1-6 Sơ đồ ứng suất thay đổi

Căn cứ vào giá trị của hệ số chu kỳ ứng suất r, người ta chia ứng suất thành các loại:

+ Ứng suất thay đổi mạch động, khi chu trình ứng suất có r = 0

+ Ứng suất thay đổi đối xứng, khi chu trình ứng suất có r = -1

+ Ứng suất tĩnh là trường hợp đặc biệt của ứng suất thay đổi, có r = 1

+ Trường hợp r>0 (≠ 1), được gọi là ứng suất thay đổi kiểu mạch động Ứng suất thay đổi kiểu mạch động, có thể coi là cộng tác dụng của ứng suất tĩnh và ứng suất thay đổi mạch động

+ Trường hợp r