Bài tập dung sai và kỹ thuật Đo tuần 38

Dung sai đường kính ngoài Outside Diameter Tolerance  Đường kính ngoài của vít me cần được chế tạo trong giới hạn dung sai hẹp để đảm bảo lắp ghép chính xác với đai ốc và các bộ phận k

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA



BÀI TẬP

DUNG SAI VÀ KỸ THUẬT ĐO

TUẦN 38 LỚP L03 - NHÓM 11 - HK 241 NGÀY NỘP 19/09/2024

Sinh viên thực hiện Mã số sinh viên Điểm số

Thành phố Hồ Chí Minh – 2024

PHẦN I: BỘ TRUYỀN ĐỘNG THANH RĂNG VÀ BÁNH RĂNG

1.Nguyên lý hoạt động

Bộ truyền động thanh răng bánh răng hoạt động theo nguyên lý biến đổi từ chuyển động quay của động cơ thành chuyển động tịnh tiến Khi thanh răng kết hợp với bánh răng sẽ tạo được sự chuyển động ăn khớp theo dạng khép cứng vào nhau mà không gây

ra độ trượt, độ rung

2 Ứng dụng

Cơ cấu thanh răng bánh răng được ứng dụng rất nhiều trong lĩnh vực cơ khí như dùng

để chế tạo bộ phận nâng hạ của máy nâng hạ, hay còn dùng trong máy CNC, máy laser

3 Yêu cầu kỹ thuật của bộ truyền bánh răng và thanh răng trong máy laser

a) Dung sai và miền dung sai

Yêu cầu về dung sai của bộ truyền thanh răng và bánh răng trong máy laser rất quan trọng để đảm bảo độ chính xác và hiệu suất hoạt động Dưới đây là một số tiêu chí dung sai cơ bản thường được áp dụng:

Dung sai đường kính:

Bánh răng: Dung sai đường kính thường nằm trong khoảng ±0.01 mm đến ±0.05 mm Điều này đảm bảo sự ăn khớp chính xác giữa các bánh răng

Dung sai chiều cao răng:

Chiều cao răng của bánh răng cũng cần được kiểm soát chặt chẽ, với dung sai thường từ

±0.01 mm đến ±0.03 mm

Dung sai vị trí răng:

Dung sai vị trí giữa các răng (không đều hoặc sai lệch) cũng cần được giữ ở mức thấp, thường không vượt quá ±0.01 mm để tránh hiện tượng rung và tiếng ồn khi hoạt động Dung sai giữa thanh răng và bánh răng

Khoảng cách giữa thanh răng và bánh răng cũng cần được kiểm soát, với dung sai thường khoảng ±0.02 mm

Dung sai thẳng hàng trục:

Các trục của bánh răng và thanh răng cần được lắp ráp thẳng hàng, dung sai nên dưới

±0.02 mm để đảm bảo hiệu suất truyền động

Dung sai hình học:

Đối với bánh răng, cần kiểm tra các thông số hình học như độ đồng tâm, độ thẳng, và

độ phẳng, với dung sai trong khoảng ±0.01 mm

Chất lượng bề mặt:

Độ nhám bề mặt cũng cần được kiểm soát, thường từ Ra 0.8 đến Ra 1.6 μm, để giảm

ma sát và mài mòn

b) Sai lệch hình dáng và vị trí tương quan

Sai lệch hình dáng: Bao gồm độ chính xác của hình dạng răng, chiều cao, độ dày và

độ nhám bề mặt Dung sai thường từ ±0.01 mm đến ±0.03 mm

Sai lệch vị trí: Đối với trục và khoảng cách giữa các bộ phận, dung sai thường từ ±0.01

mm đến ±0.05 mm

c) Độ dôi và khe hở của bộ truyền thanh răng bánh răng

 Độ dôi (Tolerance)

Độ dôi cho bánh răng:

Thường dao động từ ±0.01 mm đến ±0.05 mm tùy thuộc vào ứng dụng và kích thước của bánh răng

Độ dôi cần được xác định dựa trên tải trọng, tốc độ và môi trường làm việc

Độ dôi cho thanh răng:

Tương tự như bánh răng, độ dôi của thanh răng thường cũng nằm trong khoảng ±0.01

mm đến ±0.05 mm

 Khe hở (Clearance)

Khe hở giữa bánh răng và thanh răng:

Khe hở lý tưởng thường từ 0.02 mm đến 0.1 mm, tùy thuộc vào loại ứng dụng và thiết

kế

Khe hở quá lớn có thể dẫn đến hiện tượng mất chuyển động (backlash), trong khi khe

hở quá nhỏ có thể gây cọ xát và mài mòn

PHẦN II: TÌM HIỂU VỀ DUNG SAI CỦA BỘ TRUYỀN VITME

1 Khái quát về bộ truyền vitme

Bộ truyền vít me (hay trục vít me - đai ốc) là một bộ phận cơ khí quan trọng trong các

hệ thống truyền động, được sử dụng phổ biến trong máy CNC, máy tiện và các thiết bị

tự động hóa Để bộ truyền hoạt động hiệu quả, yêu cầu kỹ thuật chế tạo về dung sai rất quan trọng, và thường phải tuân theo các tiêu chuẩn nghiêm ngặt để đảm bảo độ chính xác và hiệu suất hoạt động

2 Dung sai của bộ truyền vitme

1 Dung sai về bước ren (Lead Accuracy)

 Dung sai bước ren là một trong những yêu cầu quan trọng nhất đối với vít me Sai số về bước ren phải nhỏ để đảm bảo chuyển động của bộ truyền có độ chính xác cao

 Các cấp chính xác thường gặp cho dung sai bước ren được phân loại theo tiêu chuẩn như ISO 3408 hoặc DIN 69051 với các cấp từ P1 đến P10

 P1 có độ chính xác cao nhất với sai số nhỏ nhất, trong khi P10 có dung sai lớn

hơn, sử dụng cho các ứng dụng yêu cầu thấp hơn về độ chính xác

 Ví dụ: Đối với vít me có đường kính nhỏ, dung sai bước ren có thể là ±0.005 mm đến ±0.02 mm trên mỗi 300 mm chiều dài

2 Dung sai đường kính ngoài (Outside Diameter Tolerance)

 Đường kính ngoài của vít me cần được chế tạo trong giới hạn dung sai hẹp để đảm bảo lắp ghép chính xác với đai ốc và các bộ phận khác

 Dung sai thường được quy định theo hệ thống dung sai lỗ và trục, ví dụ, h6, h7 cho vít me hoặc H7 cho đai ốc, tùy vào yêu cầu của ứng dụng

3 Dung sai về độ tròn và độ thẳng (Roundness and Straightness Tolerance)

 Độ tròn và độ thẳng của vít me rất quan trọng vì chúng ảnh hưởng trực tiếp đến

hiệu suất truyền động và độ chính xác Vít me phải thẳng và tròn để giảm thiểu

ma sát và đảm bảo truyền động mượt mà

 Ví dụ: Độ thẳng thường yêu cầu trong khoảng 0.01 mm đến 0.03 mm trên mỗi mét chiều dài trục

4 Dung sai độ nhám bề mặt (Surface Roughness Tolerance)

 Độ nhám bề mặt của vít me và đai ốc ảnh hưởng đến ma sát, độ mài mòn và tuổi thọ của bộ truyền

 Độ nhám bề mặt điển hình cho vít me là từ Ra 0.8 μm đến Ra 1.6 μm, tùy thuộc

vào yêu cầu vận hành Với ứng dụng có yêu cầu cao, có thể cần Ra ≤ 0.4 μm

5 Dung sai lắp ghép giữa vít me và đai ốc (Fit Tolerance)

 Mối lắp giữa vít me và đai ốc cần được tính toán chính xác để tránh lỏng lẻo hoặc quá chặt, gây ảnh hưởng đến độ chính xác hoặc độ mài mòn

 Thường sử dụng các cấp dung sai khác nhau như h5, h6 cho vít me và H7, H6

cho đai ốc, phụ thuộc vào kiểu lắp ghép (lắp dôi, lắp hở hoặc lắp lỏng)

6 Dung sai độ đảo hướng tâm và hướng trục (Radial and Axial Runout Tolerance)

 Độ đảo hướng tâm và hướng trục là sai lệch giữa trục quay thực tế và trục quay

lý tưởng Nếu dung sai này quá lớn sẽ làm giảm độ chính xác của bộ truyền, gây rung lắc và làm hỏng các chi tiết khác

 Độ đảo thường yêu cầu trong phạm vi 0.01 mm đến 0.05 mm tùy theo cấp chính

xác

7 Dung sai vị trí tương đối giữa trục và đai ốc (Positional Tolerance)

 Dung sai vị trí liên quan đến việc đảm bảo trục và đai ốc luôn nằm đúng vị trí để duy trì độ chính xác của bộ truyền Ví dụ, sai lệch về vị trí trục theo phương dọc

và phương ngang cần được kiểm soát chặt chẽ

8 Độ lỏng hay khe hở (Backlash)

 Backlash là khoảng cách không tiếp xúc giữa vít me và đai ốc khi đảo chiều chuyển động Khe hở này cần được giữ ở mức tối thiểu để tránh mất độ chính xác

 Thường yêu cầu khe hở từ 0.005 mm đến 0.02 mm cho các ứng dụng chính xác

cao

9 Chất liệu và xử lý nhiệt (Material and Heat Treatment)

 Vít me và đai ốc thường được chế tạo từ thép hợp kim và được xử lý nhiệt để tăng độ cứng bề mặt, giảm mài mòn, và tăng tuổi thọ cho bộ truyền

 Yêu cầu kỹ thuật về xử lý nhiệt cũng có thể ảnh hưởng đến dung sai cuối cùng của chi tiết, do vậy cần kiểm soát quá trình xử lý nhiệt

10 Các tiêu chuẩn quốc tế

 Để đảm bảo tính đồng nhất và độ chính xác, vít me và đai ốc thường được chế tạo theo các tiêu chuẩn quốc tế như ISO 3408, DIN 69051, hoặc JIS B1192 Các tiêu chuẩn này xác định chi tiết về dung sai, vật liệu, và yêu cầu kỹ thuật khác

PHẦN III: CƠ CẤU TAY QUAY CON TRƯỢT

1 Sơ đồ nguyên lý hoạt động của tay quay con trượt.

2 Ứng dụng trong thực tế

Cơ cấu tay quay con trượt được ứng dụng rất nhiều trong nhiều lĩnh vực và không thể tách rời khỏi đời sống con người, nhưng xét riêng về lĩnh vực cơ khí Ta có thể thấy các

động cơ của tàu thủy, tàu hỏa và động cơ đốt trong của ô tô đều tuân theo nguyên lý cơ cấu tay quay con trượt

XY LANH CỦA ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

Đây là phần quan trọng nhất của động cơ ô tô, xy lanh của động cơ đốt trong tuân theo nguyên lý cơ cấu tay quay con trượt

2 Yêu cầu kỹ thuật:

 150 N/mm2( 15KG/mm2) với vật liệu có hàm lượng Si 4-8 %;

 170 N/mm2( 17KG/mm2) với vật liệu có hàm lượng Si 11-13% ;

 120 N/mm2( 12 KG/mm2) với vật liệu có hàm lượng Si cao hơn 19 %

Đối với pít tông có đường kính đến 90 mm, cho phép xác định giới hạn bền đứt trên mẫu thử đúc bằng khuôn kim loại dãn nhiệt luyện có đường kính Æ 12 mm Cơ tính được xác định bằng những mẫu thử phải phù hợp với yêu cầu hay điều kiện kỹ thuật của hợp kim được ứng dụng Thành phần hóa học của vật liệu được xác định trên mẫu thử phải được qui định trên bản vẽ

- Sau khi đúc, pit tông phải qua nhiệt luyện đặc biệt Chế độ nhiệt luyện phải được chỉ dẫn trên bản vẽ hoặc trong tài liệu kỹ thuật của hợp kim làm pít tông đã được xét duyệt

- Tổ chức kim loại của hợp kim chế tạo pit tông đã được nhiệt luyện phải chặt, không được có vết nứt, rõ hình kim, lẫn tạp chất và phải phù hợp với yêu cầu kỹ thuật và bản

- Khoảng thời gian giữa gia công cơ và nhiệt luyện không được ít hơn 6 ngày Nếu thời gian ngắn hơn thì phải làm hóa già

Sai lệch hình dáng và sai lệch vị trí tương quan

- Chênh lệch về chiều dày của pit tông ở các vị trí đối nhau theo hướng kính của mặt cắt vuông góc với đường trục của chốt pit tông không được lớn hơn:

 0,4 mm đối với các pittông có đường kính tới 95 mm;

 0,5 mm đối với các pittông có đường kính lớn hơn 95 đến 120 mm (trừ loại pittông có qui định sự khác nhau về chiều dày thành)

 0,8 mm đối với các pit tông có đường kính lớn hơn 120 mm

- Thông số nhóm bề mặt Ra của pit tông theo TCVN 2511 – 78, không được lớn hơn:

 1,25 mm đối với thân pit tông, đối với mặt bền của rãnh vòng găng của pit tông được chế tạo bằng hợp kim có hàm lượng silic lớn hơn 10 % hoặc pit tông có vòng rãnh ghép bằng kim loại đen

 0,63 mm đối với lỗ chốt pittông, đối với các mặt bên của rãnh vòng găng của pittông được chế tạo bằng các loại hợp kim khác

- Trên các bề mặt gia công của pittông không cho phép có cạnh sắc, bavia, vết xước ở những vùng đã qui định trên bản vẽ

- Bề mặt làm việc của pittông phải có lớp mạ phủ, chiều dày lớp mạ không được nhỏ hơn 0,006 mm

- Sai lệch của trục lớn ôvan trên mặt cắt ngang của thân pit tông với mặt phẳng vuông góc với trục của lỗ chốt pit tông không được vượt quá :

 100 với pittông có xẻ rãnh

 80 với pittông không xẻ rãnh

- Sai lệch độ đồng trục của mặt ngoài đỉnh pit tông và mặt ngoài thân pittông không được lớn hơn:

 0,025 mm đối với pittông động cơ xăng;

 0,015 mm đối với pittông động cơ điêzen;

 0,050 mm đối với pittông có xẻ rãnh của động cơ xăng

- Độ đảo mặt đáy rãnh lắp vòng găng đối với đường trục mặt thân pittông không được lớn hơn

 0,20 mm đối với pittông có đường kính lớn hơn 125 mm;

 0,15 mm đối với pittông có vòng rãnh ghép bằng kim loại đen;

 0,10 mm đối với các loại pittông khác

- Độ đảo của đường kính ngoài ở phần đầu của pit tông có vòng rãnh ghép bằng kim loại đen đối với trục của mặt ngoài phần thân pittông không được quá 0,1 mm

- Độ đảo mặt bên của rãnh vòng găng pittông đối với đường trục mặt thân pittông trên đường kính 100 mm không được lớn hơn :

 0,1 mm đối với pit tông có xả rãnh ở thân

 0,06 mm đối với pittông không có xẻ rãnh ở thân trừ pit tông động cơ điêzen

 0,04 mm đối với pittông động cơ điêzen

- Sai lệch độ vuông góc mặt bên các rãnh vòng găng đối với đường trục của thân pittông phải được qui định trên bản vẽ (trừ rãnh hình than)

- Sai lệch độ vuông góc của mặt bên rãnh vòng găng khí đối với đường trục thân pit tông không được lớn hơn 0,15 mm trên chiều dài 15 mm

- Không cho phép trên mặt bên của rãnh vòng găng pít tông có những nếp nhăn Rãnh vòng găng phải được kiểm bằng calíp

- Sai lệch độ vuông góc của lỗ chốt pittông đối với trục thân pittông trên 100 mm chiều dài không được lớn hơn

 0,05 mm đối với pittông có xẻ rãnh ở thân;

 0,04 mm đối với pittông có xẻ rãnh ở thân trừ pittông động cơ điêzen;

 0,03 mm đối với pittông động cơ xăng có công suất lít lớn hơn bằng 40 mã lực

và pittông động cơ điêzen

- Đường trục của hai lỗ chốt pittông phải nằm trên cùng một mặt phẳng với đường trục của thân pittông, sai lệch không được quá 0,10 mm

- Độ côn và độ ô van của lỗ chốt pit tông không được vượt quá 0,0050 mm

Độ cong và độ phân canh của lỗ pittông không vượt quá 0,0025 mm

Dung sai và miền dung sai

- Dung sai của đường kính thân pittông không được vượt quá 0,06 mm

Khi cần thiết, pittông được chia nhóm kích thước theo đường kính lớn của thân với mỗi khoảng chia không quá 0,012 mm

Với pit tông có đường kính thân lớn hơn 125 mm, dung sai đường kính thân đến 0,03

mm, cho phép không chia nhóm kích thước

- Dung sai đường kích lỗ chốt pittông không được quá 0,01 mm, pittông cần chia nhóm kích thước theo đường kính nhỏ nhất của lỗ chốt pittông với mỗi khoảng chia không quá 0,0025 mm

- Với pit tông có đường kính lỗ chốt lớn hơn 45 mm,dung sai đường kính của nó đến 0,01 mm, cho phép không chia nhóm kích thước Đối với pittông chế tạo có chốt kèm theo, cho phép chọn ghép sao cho đảm bảo yêu cầu lắp ghép của chúng

- Thông thường, dung sai cho xy lanh có thể nằm trong khoảng từ 0.01 mm đến 0.05

mm Dung sai này giúp đảm bảo rằng các bộ phận khớp với nhau một cách chính xác

mà không gây ra sự cọ xát quá mức hoặc tạo ra khe hở quá lớn, dẫn đến mất hiệu suất

Tiêu chuẩn về độ dôi (n) và khe hở

1 Độ dôi

Độ dôi giữa piston và xilanh: Độ dôi này thường dao động từ 0.05 đến 0.1 mm cho động cơ xăng và từ 0.1 đến 0.15 mm cho động cơ diesel Độ dôi quá nhỏ có thể gây cọ xát, trong khi độ dôi quá lớn có thể dẫn đến mất công suất

2 Khe hở

- Khe hở ngang giữa piston và xy lanh:

 Khe hở giữa các chi tiết: Khe hở giữa piston và vòng piston cũng cần được kiểm soát Khe hở này thường nằm trong khoảng 0.02 đến 0.05 mm để đảm bảo sự kín khít và giảm thiểu rò rỉ khí

 Đối với động cơ hiệu suất cao, có thể yêu cầu độ dôi chặt hơn

- Khe hở trên và dưới của piston:

 Khe hở trên thường được thiết kế lớn hơn một chút để tránh cọ xát khi nhiệt độ tăng

PHẦN IV: BỘ TRUYỀN ĐỘNG CAM – CẦN LẮC

Cần lắc: Được gắn vào cam và chuyển động lắc qua lại khi cam quay

Khớp quay: Nối cam với giá đỡ và cần với giá đỡ, cho phép chuyển động quay và lắc

Nguyên lí hoạt động: Khi cam quay, bề mặt cam tiếp xúc với cần lắc, cần lắc sẽ lắc qua lại theo hình dạng của cam Một chu kỳ quay của cam sẽ tạo ra một chu kỳ lắc của cần Hình dạng của cam có thể được thiết kế để tạo ra các chuyển động lắc khác nhau

về biên độ, tốc độ

Ứng dụng: Cơ cấu cam cần lắc là một phần quan trọng trong nhiều hệ thống cơ khí

nhờ khả năng chuyển đổi chuyển động quay thành chuyển động lắc một cách hiệu quả Động cơ đốt trong: Cơ cấu cam cần lắc được sử dụng trong hệ thống van của động cơ đốt trong để điều khiển việc mở và đóng van

Máy móc công nghiệp: Được sử dụng trong các máy móc yêu cầu chuyển động lắc chính

xác, như máy dệt, máy in, và các thiết bị tự động hóa

3 Yêu cầu kỹ thuật

Dung sai của cam

Biên dạng cam: phải được gia công với độ chính xác cao, thường là trong khoảng dung sai ±0,01 𝑚𝑚 để đảm bảo chuyển động của cần lắc theo đúng quỹ đạo thiết kế

Độ cứng và độ bền: cam thường được làm từ thép hợp kim hoặc vật liệu có độ cứng cao

để chịu được lực tác động lớn và mài mòn trong quá trình hoạt động

Dung sai của cần lắc

Kích thước và hình dạng: cần lắc phải được gia công với dung sai chặt chẽ, thường là

±0,02 𝑚𝑚, để đảm bảo khớp nối chính xác với cam và các bộ phận khác

Độ cứng và độ bền: cần lắc cũng phải được làm từ vật liệu có độ bền cao để chịu được lực tác động và mài mòn

Dung sai của khớp quay và khớp trượt