ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG HỌC PHẦN DUNG SAI VÀ ĐO LƯỜNG (DÀNH CHO SINH VIÊN NGÀNH KĨ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ)

PHẦN I DUNG SAI LẮP GHÉP CHƯƠNG 1 Khái niệm cơ bản về dung sai và kích thước Số tiết: 08 Lý thuyết: 06 tiết; bài tập, thảo luận: 02 tiết A MỤC TIÊU: - Biết được những khái niệm cơ bản v

Trang 1

1

ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG HỌC PHẦN

DUNG SAI VÀ ĐO LƯỜNG

(DÀNH CHO SINH VIÊN NGÀNH KĨ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ)

Trang 2

PHẦN I DUNG SAI LẮP GHÉP CHƯƠNG 1 Khái niệm cơ bản về dung sai và kích thước

Số tiết: 08 (Lý thuyết: 06 tiết; bài tập, thảo luận: 02 tiết)

A) MỤC TIÊU:

- Biết được những khái niệm cơ bản về dung sai lắp ghép, cách biểu diễn sơ đồ sự phân bố miền

dung sai của lắp ghép và yêu cầu kỹ thuật của bản vẽ, các khái niệm về kích thước, sai lệch giới hạn và dung sai

- Hiểu được bản chất của tính đổi lẫn chức năng trong ngành cơ khí và tác dụng tích cực của nó

đối với sản xuất và sử dụng, đặc tính của ba nhóm lắp ghép, cũng như công dụng của từng nhóm lắp ghép đó

B) NỘI DUNG:

1.1 Khái niệm về tính đổi lẫn chức năng trong chế tạo cơ khí

1.1.1 Bản chất của tính đổi lẫn chức năng

Khi thiết kế chế tạo máy hoặc bộ phận máy thì tùy theo chức năng sử dụng mà người ta buộc chúng phải đạt được những yêu cầu kỹ thuật nhất định gọi là chỉ tiêu sử dụng máy chẳng hạn như độ chính xác, độ bền, năng suất và hiệu suất ký hiệu là AΣ

Để đảm bảo chỉ tiêu sử dụng máy AΣ thì các chi tiết được lắp ghép tạo nên nó cũng cần phải đạt một số chỉ tiêu kỹ thuật nhất định mà ta gọi là các thông số chức năng của chi tiết (ký hiệu là Ai, i = 1→ n)

Loạt chi tiết trong đó tất cả các chi tiết đổi lẫn được cho nhau thì loạt chi tiết đó có tính đổi lẫn hoàn toàn

Trang 3

3

Nếu loạt chi tiết có một số chi tiết không đổi lẫn được cho nhau thì loạt chi tiết đó có tính đổi lẫn không hoàn toàn

1.1.2 Vai trò của tính đổi lẫn chức năng

Tính đổi lẫn chức năng là nguyên tắc của thiết kế và chế tạo Nếu các chi tiết được thiết kế, chế tạo theo nguyên tắc đổi lẫn chức năng thì chúng không phụ thuộc vào địa điểm sản xuất Đó

là điều kiện để ta có thể hợp tác và chuyên môn hóa sản xuất

Trong sử dụng việc sửa chữa máy sẽ đơn giản hơn nhiều, bởi vì các chi tiết bị hỏng hoặc

có độ tin cậy thấp sẽ được thay thế bằng các chi tiết mới có tính đổi lẫn chức năng (phụ tùng thay thế) Như vậy giảm thời gian ngưng máy để sửa chữa, sử dụng máy được triệt để hơn

1.2 Khái niệm về kích thước sai lệch giới hạn và dung sai

1.2.1 Kích thước danh nghĩa

Kích thước là giá trị bằng số của đại lượng đo chiều dài theo đơn vị đo được lựa chọn Trong chế tạo máy đơn vị đo thường dùng là mm

Kích thước danh nghĩa dDN: Là kích thước được dùng để xác định các kích thước giới hạn khi sử dụng các sai lệch trên và sai lệch dưới

Ký hiệu kích thước danh nghĩa của trục – dN, và của lỗ - DN

Kích thước danh nghĩa có thể là một một số nguyên hoặc một số thập phân

Kích thước danh nghĩa được xác định bằng tính toán xuất phát từ những chức năng của chi tiết và được quy tròn về giá trị gần nhất của dãy kích thước thẳng tiêu chuẩn

Kích thước danh nghĩa được ghi trên bản vẽ và dùng làm gốc để tính các sai lệch Kích thước danh nghĩa của bề mặt lắp ghép là chung cho các chi tiết tham gia lắp ghép

1.2.2 Kích thước thực

Kích thước thực (chuẩn): là kích thước nhận được từ kết quả đo với sai số cho phép và được kí hiệu là dth đối với trục và Dth đối với lỗ, kích thước thực luôn thay đổi, không cố định 1.2.3 Kích thước giới hạn

Kích thước giới hạn: Khi gia công bất kỳ một kích thước của một chi tiết nào đó ta cần phải xác định quy phạm phạm vi cho phép của sai số chế tạo kích thước đó, phạm vi cho phép ấy được giới hạn bởi 2 kích thước:

+ Kích thước dmax gọi là kích thước giới hạn lớn nhất của trục

+ Kích thước dmin gọi là kích thước giới hạn bé nhất của trục

Khi một kích thước của một chi tiết đã chế tạo nằm trong phạm vi cho phép ấy thì đạt yêu cầu, như vậy chi tiết có kích thước đạt yêu cầu có nghĩa là kích thước thực dth (Dth) của nó phải thỏa mãn bất đẳng thức:

dmin ≤ dth ≤ dmax

Dmin ≤ Dth ≤ Dmax Đường không: là đường thẳng biểu thị kích thước danh nghĩa, từ đó dặt sai lệch và dung sai cho các kích thước khi biểu thị sơ đồ miền dung sai và lắp ghép

1.2.4 Sai lệch giới hạn

Là hiệu số giữa các kích thước giới hạn và kích thước danh nghĩa của chi tiết

a) Sai lệch trên (sai lệch giới hạn lớn nhất)

Là hiệu số giữa kích thước giới hạn lớn nhất và kích thước danh nghĩa của chi tiết

Ký hiệu es với kích thước trục, ES với kích thước lỗ

es = dmax – dDN

Trang 4

ES = Dmax – DDN (2.2) b) Sai lệch dưới:

Là hiệu số giữa kích thước giới hạn bé nhất và kích thước danh nghĩa của chi tiết

Ký hiệu ei với kích thước trục, EI với kích thước lỗ

ei = dmin – dDN

ES = Dmin – DDN (2.3) Sai lệch có thể có giá trị âm (khi kích thước giới hạn nhỏ hơn kích thước danh nghĩa) hoặc dương (khi kích thước giới hạn lớn hơn kích thước danh nghĩa) hoặc bằng không (khi kích thước giới hạn bằng kích thước danh nghĩa)

Trong bảng vẽ kỹ thuật, sai lệch được ghi theo milimet còn trong bảng tiêu chuẩn dung sai thì tính theo micromet

1.2.5 Dung sai

Là hiệu số giữa kích thước giới hạn lớn nhất và kích thước giới hạn nhỏ nhất, hoặc là hiệu sai số giữa sai lệch trên và sai lệch dưới

Dung sai ký hiệu là IT và được tính theo công thức:

- Dung sai kích thước trục:

ITd = dmax – dmin = (dmax – dDN) – (dmin + dDN)

ITd = es – ei (2.4)

- Dung sai kích thước lỗ:

ITD = DMax – DMin = DMax – DDn – (DMin + DDn)

ITD = ES – EI (2.5) Dung sai kích thước luôn có giá trị dương và nó biểu hiện phạm vi cho phép của sai số kích thước Trị số dung sai càng nhỏ thì độ chính xác kích thước càng cao Trị số dung sai càng lớn thì độ chính xác kích thước càng thấp

Miền dung sai: là miền nằm giữa hai đường biểu thị kích thước giới hạn lớn nhất và nhỏ nhất được xác định bằng trị số dung sai và vị trí tương đối của nó so với đường không khi biểu thị dung sai theo sơ đồ

Hình 1.1 Miền dung sai kích thước

0,041

−φ

Tính các kích thước giới hạn và dung sai

Kích thước thực của lỗ sau khi gia công đo được là: Dth = φ49,950 mm, hỏi chi tiết lỗ đã gia công có đạt yêu cầu không?

Lời giải: Kích thước giới hạn lớn nhất của lỗ:

Trang 5

5

Dmax = DN + ES = 50 + 0,020 = 50,020 mm Kích thước giới hạn nhỏ nhất của lỗ:

Dmin = DN + EI = 50 – 0,041 = 49,959 mm Dung sai của lỗ:

ITD = ES – EI = 0,020 – (– 0,041) = 0,061 mm Chi tiết lỗ đạt yêu cầu khi kích thước thực của nó thỏa mãn:

Dmin ≤ Dth ≤ Dmax

Ta thấy Dth = φ49,950 mm < Dmin< Dmax

Vậy chi tiết gia công không đạt yêu cầu

1.3 Lắp ghép

1.3.1 Khái niệm chung về lắp ghép

Hai hay một số chi tiết phối hợp với nhau một cách cố định (đai ốc vặn chặt vào bu lông) hoặc di động (pit tông trong xi lanh) thì tạo thành mối ghép Những bề mặt mà dựa vào đó các chi tiết phối hợp với nhau gọi là bề mặt lắp ghép

Kích thước lắp ghép là kích thước mà dựa vào đó các chi tiết lắp ghép với nhau Trong một mối ghép, kích thước danh nghĩa của lỗ (DN) bằng kích thước danh nghĩa của trục (dN) và gọi chung là kích thước danh nghĩa của mối ghép

DN = dNCác bề mặt lắp ghép có 2 loại là bề mặt bao và bề mặt bị bao Quy ước chi tiết có bề mặt bao là chi tiết lỗ, chi tiết có bề mặt bị bao là chi tiết trục Các bề mặt này có thể là bề mặt trụ tròn hoặc hai mặt phẳng song song (ví dụ: then và rãnh then)

Hình 1.2 Bề mặt lắp ghép then và rãnh then

Các mối ghép sử dụng trong chế tạo máy, có thể phân loại theo hình dạng bề mặt lắp ghép

- Lắp ghép bề mặt trơn: gồm lắp ghép trụ trơn (bề mặt lắp ghép là bề mặt trụ trơn), lắp ghép

phẳng (bề mặt lắp ghép là bề mặt phẳng, như lắp ghép giữa then với rãnh trục và bạc, giữa vòng séc măng và rãnh pit tông )

- Lắp ghép ren: bề mặt lắp ghép là bề mặt xoắn vít có profin hình tam giác, hình thang

- Lắp ghép truyền động bánh răng (hình trụ, hình côn ) Bề mặt tiếp xúc một cách có chu kỳ của

các răng bánh răng

Đặc tính của lắp ghép bề mặt trơn được xác định bởi hiệu số kích thước bề mặt bao và kích thước bề mặt bị bao:

Nếu Dt – dt có giá trị dương thì lắp ghép có độ hở

Nếu Dt – dt có giá trị âm thì lắp ghép có độ dôi

Dựa vào đặc tính trên lắp ghép bề mặt trơn được chia ra làm 3 nhóm

1.3.2 Nhóm lắp lỏng

Trang 6

Trong nhóm lắp ghép này kích thước bề mặt bao (lỗ), luôn luôn lớn hơn kích thước

bề mặt bị bao (trục), để đảm bảo mối ghép luôn có độ hở, độ hở lắp ghép được tính theo công thức sau:

Ứng với các kích thước giới hạn của lỗ và trục ta có độ hở giới hạn:

- Độ hở lớn nhất: là hiệu dương giữa kích thước giới hạn lớn nhất của lỗ và kích thước giới hạn

nhỏ nhất của trục

Smax = Dmax – dmin = ES – ei (2.7)

- Độ hở nhỏ nhất: là hiệu dương giữa kích thước giới hạn nhỏ nhất của lỗ và kích thước giới hạn

lớn nhất của trục

Smin = Dmin– dmax = EI – es (2.8)

- Độ hở trung bình:

max min TB

Phạm vi sử dụng: Lắp ghép lỏng thường được sử dụng đối với mối ghép mà hai chi tiết lắp

ghép có sự chuyển động tương đối với nhau và tùy theo chức năng của mối ghép mà ta chọn kiểu lắp có độ hở nhỏ, trung bình hay lớn

1.3.3 Nhóm lắp chặt

Trong lắp ghép này kích thước của trục d luôn lớn hơn kích thước của lỗ D, để đảm bảo mối ghép luôn có độ dôi, độ dôi lắp ghép được tính theo công thức sau:

N = d – D (2.11) Ứng với các kích thước giới hạn của lỗ và trục ta có độ dôi giới hạn:

- Độ dôi lớn nhất: Nmax = dmax – Dmin (2.12)

- Độ dôi bé nhất: Nmin = dmin – Dmax (2.13)

- Độ dôi trung bình: max min

TB

N =

2 (2.14)

Trang 7

Vậy dung sai lắp chặt bằng dung sai của lỗ cộng dung sai của trục

Phạm vi sử dụng: lắp ghép chặt được sử dụng với các mối ghép cố định không tháo được

hoặc chỉ tháo khi sửa chữa lớn Độ dôi của lắp ghép đủ đảm bảo truyền mômen xoắn nhưng tùy theo trị số của lực truyền mà ta chọn lắp ghép có độ dôi nhỏ, trung bình hay lớn

1.3.4 Nhóm lắp trung gian

Trong lắp ghép này kích thước thực của trục có thể lớn hơn hoặc nhỏ hơn kích thước của

lỗ, có nghĩa là lắp ghép có thể có độ dôi hoặc có độ hở Trị số độ dôi và độ hở ở đây đều nhỏ

Hình 1.5 Nhóm lắp trung gian

- Độ hở lớn nhất: Smax = Dmax – dmin (2.16)

- Độ dôi lớn nhất: Nmax = dmax – Dmin (2.17)

- Độ hở trung bình hoặc độ dôi trung bình được tính theo công thức sau:

Nếu Smax > Nmax: max max

Trang 8

= ITD + ITd

Phạm vi sử dụng: lắp ghép trung gian thương được sử dụng với các mối ghép cố định

nhưng thường xuyên phải tháo lắp trong quá trình sử dụng và những mối ghép yêu cầu độ đông tâm cao giữa các chi tiết lắp ghép Có thể dùng lắp ghép trung gian để truyền lực nhưng với điều kiện phải có thêm chi tiết phụ (then, chốt, vít )

1.4 Biểu diễn sơ đồ phân bố miền dung sai của lắp ghép

Trên thực tế, để đơn giản hóa, người ta biểu diễn lắp ghép dưới dạng sơ đồ miền phân bố dung sai

Sơ đồ lắp ghép là hình biểu diễn vị trí tương quan giữa miền dung sai của lỗ và miền dung

sai của trục trong mối ghép

- Cách vẽ sơ đồ lắp ghép:

Kẻ một đường thẳng nằm ngang biểu diễn vị trí của đường kích thước danh nghĩa Tại vị

trí đó sai lệch của kích thước bằng 0 nên còn gọi là đường không

Đường thẳng đứng (trục tung) biểu thị giá trị sai lệch kích thước theo đơn vị µm Sai lệch kích thước của trục hay lỗ được bố trí về một trong hai phía so với vị trí kích thước danh nghĩa Giá trị sai lệch dương đặt trên đường “không”

Giá trị sai lêch dưới đặt dưới đường “không”

Miền dung sai của kích thước được biểu thị bằng hình chữ nhật có gạch chéo được giới hạn bởi hai sai lệch giới hạn

Ví dụ: Sơ đồ phân bố miền dung sai của

được biểu diễn như hình 1.6

Hình 1.6 Sơ đồ phân bố miền dung sai

- Tác dụng của sơ đồ lắp ghép, thể hiện:

+ Giá trị của kích thước danh nghĩa của mối ghép (DN, dN)

+ Biết được giá trị của sai lệch giới hạn (ES, EI, es,ei)

+ Biết được vị trí và giá trị kích thước của kích thước giới hạn (Dmax, Dmin, dmax, dmin) + Trị số dung sai của kích thước lỗ, trục (ITd, ITD) và của mối ghép

- Dễ dàng nhận biết được đặc tính lắp ghép:

+ Lắp lỏng nếu miền dung sai lỗ nằm trên miền dung sai trục

+ Lắp chặt nếu miền dung sai trục nằm trên miền dung sai lỗ

+ Lắp trung gian nếu miền dung sai lỗ và trục nằm xen kẽ nhau

- Biết được trị số độ hở, độ dôi giới hạn

Dưới đây là sơ đồ miền dung sai với các kiểu lắp khác nhau:

Trang 9

9

Hình 1.7 Miền dung sai của các kiểu lắp ghép

Ví dụ 1: Cho lắp ghép có sơ đồ phân bố miền dung sai như hình vẽ 1.4, hãy xác định:

- Giá trị của kích thước danh nghĩa của mối ghép (DN, dN)

- Giá trị của sai lệch giới hạn (ES, EI, es,ei)

- Giá trị của kích thước giới hạn (Dmax, Dmin, dmax, dmin)

- Trị số dung sai của kích thước lỗ, trục (ITd, ITD) và của mối ghép

- Đặc tính lắp ghép và dung sai mối ghép

Mối ghép là lắp lỏng vì miền dung sai của lỗ nằm trên miền dung sai của trục

ITS = ITd + ITD = 25 + 25 = 50(µm);

- Trị số độ hở giới hạn:

Smax = Dmax – dmin = 40,025 – 39,950 = 0,075 (mm)

Smin = Dmin – dmax = 40 – 39,975 = 0,025 (mm)

Ví dụ 2: Cho lắp ghép có sơ đồ phân bố miền dung sai như hình vẽ 1.8, hãy xác định:

- Giá trị của sai lệch giới hạn (ES, EI, es, ei)

Trang 10

Mối ghép là lắp chặt vì miền dung sai của trục nằm trên miền dung sai của lỗ

ITN = ITd + ITD = 16 + 25 = 41(µm);

- Trị số độ dôi giới hạn:

Nmax = dmax – Dmin = 45,05 – 45 = 0,05 (mm)

Nmin = dmin – Dmax = 45,034 – 45,025 = 0,09 (mm)

C) TÀI LIỆU HỌC TẬP

1 Ninh Đức Tốn (2004), Giáo trình dung sai lắp ghép và kỹ thuật đo lường, Nxb Giáo dục

2 Ninh Đức Tốn, Đỗ Trọng Hùng (2000), Bài tập dung sai lắp ghép, Nxb Đại học Bách Khoa

Hà Nội

D) CÂU HỎI, BÀI TẬP, NỘI DUNG ÔN TẬP VÀ THẢO LUẬN CỦA CHƯƠNG

1.Tính đổi lẫn chức năng là gì? Điều kiện để một chi tiết có tính đổi lẫn chức năng? Cho ví dụ về cácchi tiết có tính đổi lẫn chức năng?

2 Vai trò của tính đổi lẫn chức năng trong sản xuất và sử dụng

3 Phân biệt kích thước danh nghĩa, kích thước thực và kích thước giới hạn Điều kiện để chi tiết đạt yêu cầu kích thước

4 Khái niệm về lắp ghép, dung sai lắp ghép? Có mấy nhóm lắp ghép, nêu đặc điểm từng loại

5 Tính kích thước giới hạn và dung sai kích thước chi tiết trong các trường hợp sau:

Trang 11

11

a) φ 320+0,034 , b) 0,131

0,064

140+ +φ

0,221

102−

−

φ Chi tiết sau khi gia công có kích thước 101,85 có đạt yêu cầu không, tại sao?

6 Biểu diễn sơ đồ phân bố miền dung sai của các lắp ghép cho trong bảng sau:

1 φ46+ 0,025 46−0,0090,025

−φ

- Giá trị của sai lệch giới hạn (ES, EI, es,ei)

- Trị số độ hở, độ dôi giới hạn

7 Cho lắp ghép trong đó kich thước lỗ là 56− 0,030

φ , tính sai lệch giới hạn của trục trong các trường hợp sau:

a) Độ hở giới hạn của lắp ghép là: Smax = 136(µm); Smin = 60(µm);

b) Độ dôi giới hạn của lắp ghép là: Nmax = 51(µm); Nmin = 2(µm);

c) Độ hở và độ dôi giới hạn của lắp ghép là: Smax = 39,5(µm); Nmax = 9,5(µm);

8 Cho lắp ghép trong đó kích thước danh nghĩa là φ82 (mm) Sai lệch giới hạn của lỗ ES = 35 (µm); EI = 0; sai lệch giới hạn của trục es = 45 (µm), ei = 23(µm) Hãy vẽ sơ đồ phân bố miền dung sai và tính:

- Trị số độ hở, độ dôi giới hạn

Trang 12

CHƯƠNG 2 Sai số kích thước của chi tiết

A) MỤC TIÊU:

- Biết được nguyên nhân xuất hiện sai số của chi tiết khi gia công và khái niệm về sai số hệ

thống, sai số ngẫu nhiên

- Hiểu được quy luật phân bố sai số chi tiết khi gia công

- Vận dụng vào thực tế lựa chọn phương pháp gia công phù hợp với yêu cầu kỹ thuật đề ra B) NỘI DUNG:

2.1 Các nguyên nhân gây ra sai số

Trong loạt chi tiết gia công, giá trị của một số thông số nào đó thường khác nhau và khác với mong muốn Đó là do các sai số xuất hiện trong quá trình gia công – gọi là sai số gia công Nguyên nhân gây ra sai số rất phức tạp, ta hay gặp một số nguyên nhân gây sai số sau:

- Máy: bản thân máy dùng để gia công chi tiết không chính xác (trục chính của máy bị đảo, chi

tiết gia công không tròn, sống trượt của máy không song song với đường tâm của trục chính, chi tiết gia công bị côn…)

- Dụng cụ cắt không chính xác: có sai số chế tạo và sai số do mòn (mũi khoan có đường kính sai,

dao tiện bị mòn…)

- Lực cắt: làm biến dạng hệ thống máy – đồ gá – dụng cụ cắt – chi tiết gia công, do đó làm thay

đổi vị trí tương quan của các bộ phận trong hệ thống đó khi đang gia công, làm cho kích thước, hình dạng của chi tiết gia công bị sai lệch

- Chiều sâu lớp kim loại cắt gọt bị thay đổi làm cho lực cắt thay đổi gây ra sai số

Sự rung động của máy do dao động bên trong hoặc bên ngoài máy, gây ra sai số gia công

- Nhiệt độ thay đổi gây ra sai số biến dạng nhiệt

- Trình độ tay nghề của công nhân…

Sai số gia công phát sinh do hàng loạt những nguyên nhân phức tạp nên sự biến đổi của sai

Loại sai số hệ thống mà sai số thay đổi theo quy luật xác định theo thời gian được gọi là sai

số sai số hệ thống thay đổi

2.1.2 Sai số ngẫu nhiên

Là những sai số có giá trị khác nhau ở các chi tiết gia công và không tuân theo quy luật nào theo thời gian Điều này là do các nguyên nhân gây ra sai số tác động lúc ít, lúc nhiều, lúc có, lúc không Ví dụ như sai số do ảnh hưởng của độ cứng vật liệu làm phôi, sai số do ảnh hưởng của nhiệt độ môi trường tới chi tiết gia công…

2.2 Sai số kích thước khi gia công

Sai số kích thước gia công là lượng chênh lệch giữa kích thước của chi tiết sau khi gia công xong so với kích thước cho phép của kích thước đó Sai số gia công bao gồm sai số hệ

Trang 13

13

thống và sai số ngẫu nhiên gây ra nên nó là một đại lượng ngẫu nhiên do đó không thể tính toán

chính xác được sai số kích thước gia công mà chỉ có thể tính các sai số đó về trung bình, muốn

thế cần phải biết được quy luật phân bố của các sai số ngẫu nhiên Vấn đề này được nghiên cứu

một cách tổng quát bằng lý thuyết xác suất và lý thuyết sai số

2.2.1 Quy luật phân bố sai số chi tiết khi gia công

Ta tiến hành gia công một loạt chi tiết cùng loại trong cùng một điều kiện công nghệ (ví dụ

gia công n trục trên cùng một máy tiện đã điều chỉnh sẵn kích thước) sau đó tiến hành kiểm tra

kích thước của chi tiết gia công và ghép nhóm các số liệu giống nhau và lập bảng thống kê như

bảng dưới đây:

Số lần xuất hiện Tần suất mi/n Giá trị đo d1

Bảng trên ghi kết quả của loạt đo với n1 = 150 lần

Số lần kích thước đo d1 xuất hiện được ghi là mi Tỷ số

mi/n gọi là lần xuất hiện kích thước d1 tương ứng

Từ bảng thống kê ta vẽ được biểu đồ dạng bậc như

hình sau Trục hoành d biểu diễn sai số kích thước Khi

phân khoảng sai lệch kích thước càng bé thì đường bậc

thang càng tiệm cận tới đường cong trơn, giá trị tần suất

trở thành xác suất

Đường cong trơn biểu diễn bằng hàm y = ϕ(d) được

gọi là hàm mật độ xác suất hay cũng gọi là hàm mật độ

của Gauss:

2 2

1

.22

Trong đó: e: Cơ số của Logarit tự nhiên

σ : Sai lệch bình phương trung bình

Trang 14

với x i=d i−d tb và 1

i i tb

d d

n

=

∑

Tại giá trị dtb được gọi là trung tâm phân bố

Như vậy xác suất xuất hiện các chi tiết có sai lệch kích thước so với kích thước trung bình trong khoảng (x1 ÷ x2) là:

2

2 0

Hình 2.2 Đường cong Gauss

Qua bảng tích phân Gauss ta thấy khi z = 3 tức là x = 3σ thì hàm 2 ( ) 0,9973φ z = và có thể coi bằng 1 Điều này có nghĩa là hều hết các chi tiết gia công đều có kích thước nằm trong khoảng 6σ tức là khoảng phân tán kích thước gia công là 6σ Khoảng 6σ càng lớn độ phân tán kích thước gia công càng rộng thì sai số gia công càng lớn và ngược lại

Qua đó ta có nhận xét:

• Nếu 6 σ = IT (miền dung sai), khi đó trung tâm phân bố trùng với trung tâm dung sai Ta thấy rằng tất cả các chi tiết nằm lọt trong phạm vi dung sai nên không có chi tiết phế phẩm

• Nếu 6σ< IT mà trung tâm phân bố trùng với trung tâm dung sai khi đó sản phẩm chế tạo

ra luôn đạt yêu cầu còn nếu do tồn tại sai số hệ thống khi đó trung tâm phân bố không trùng với trung tâm dung sai thì vẫn có phế phẩm Ta có thể tính số phần trăm phế phẩm trong trường hợp này là:

Trang 15

15

Hình 2.3 Các trường hợp xuất hiện phế phẩm

• Miền 6σ = IT nhưng trung tâm phân bố không trùng trung tâm dung sai

Trong trường hợp này vẫn có chi tiết phế phẩm do không thể tránh khỏi sự lệch nhau giữa miền phân tán 6σ và miền dung sai IT do các sai số hệ thống gây ra trong quá trình gia công Số phần trăm phế phẩm tính như trường hợp 6σ < IT mà trung tâm phân bố không trùng trung tâm dung sai

Phế phẩm trong trường hợp này có thể khắc phục được vì nguyên nhân gây ra chúng là sai

số hệ thống cố định

2.2.2 Ví dụ về quy luật phân bố sai số chi tiết khi gia công

Ví dụ: Gia công một loạt n = 2000 chi tiết trục có kích thước thiết kế 100+0.150.02

+

φ , quy luật phân bố của kích thước gia công trên hình vẽ Hãy xác định số lượng chi tiết phế phẩm trong loạt, biết trung tâm phân bố dtb trùng với trung tâm dung sai và x1= -2,5σ, x2 = +2,5σ

Trang 16

Vậy PPhe pham = −1 0,9876 0, 0124=

Vậy số lượng phế phẩm trong loạt là:

nPhế phẩm = n.PPhế phẩm = 2000.0,0124 = 24,8 (chi tiết) ≈ 25 (chi tiết)

C)TÀI LIỆU HỌC TẬP

Hà Nội

1 Sai số gia công là gì? Phân loại sai số và định nghĩa chúng, cho ví dụ từng loại?

2 Kích thước gia công thuộc đại lượng nào? Tại sao? Xây dựng quy trình thực nghiệm để xác định quy luật phân bố của kích thước gia công và các đại lượng đặc trưng cho quy luật? Phân tích cơ sở để lựa chọn phương pháp gia công phù hợp với yêu cầu kỹ thuật đề ra?

3 Tại sao nói khoảng phân tán thực 6σ đặc trưng cho độ chính xác gia công? So sánh độ lớn của

nó với độ lớn của miền dung sai cho phép cho ta kết luận gì?

4 Gia công một loạt chi tiết trục có kích

thước thiết kế 0,025

0,011

55+ +

φ Hãy xác định số lượng chi tiết trục (theo phần trăm) sao

cho khi lắp chúng với bất kỳ lỗ nào trong

loạt bạc có kích thước φ55+ 0,015 đều cho

ta lắp ghép có độ dôi biết kích thước loạt

trục phân bố theo quy luật chuẩn và trung

tâm phân bố trùng với trung tâm phân bố

5 Gia công một loạt n = 1000 chi tiết trục có kích thước thiết kế 0.035

0.015

180+ +

φ Hãy xác định số lượng chi tiết có kích thước nằm trong giới hạn x1 = -2,2σ và x2 =+ 2,2σ và xác định bằng số giới hạn đó biết rằng sai số gia công tuân theo quy luật phân bố chuẩn

Trang 17

17

CHƯƠNG 3 Sai số hình dạng, vị trí và nhám bề mặt

A) MỤC TIÊU:

- Biết được các kiến thức về sai lệch hình dạng, vị trí của chi tiết gia công và cách biểu diễn sai

lệch đó trên bản vẽ

- Hiểu về bản chất và nguyên nhân gây ra nhám bề mặt, ảnh hưởng của chúng tới chất lượng của

mối ghép, phương pháp đánh giá độ nhám và ký hiệu nhám trên bản vẽ

- Vận dụng kiến thức này vào thực tế kỹ thuật

B) NỘI DUNG:

Để định mức và đánh giá về số lượng các sai lệch hình dạng người ta đưa vào các khái niệm sau:

- Bề mặt thực: Là bề mặt trên chi tiết gia công và cách biệt nó với môi trường xung quanh

- Profin thực: là đường biên của mặt cắt qua bề mặt thực

- Bề mặt áp: là bề mặt có hình dạng của bề mặt danh nghĩa tiếp xúc với bề mặt thực và được bố

trí ở ngoài của vật liệu chi tiết sao cho sai lệch từ bề mặt áp tới điểm xa nhất của bề mặt thực có trị số nhỏ nhất

- Profin áp: là đường biên của mặt cắt qua bề mặt áp

3.1 Sai lệch về hình dạng chi tiết

3.1.1 Sai lệch hình dáng bề mặt phẳng

Sai lệch hình dáng bề mặt phẳng được

đặc trưng bởi độ phẳng và độ thẳng

+ Sai lệch độ phẳng: là khoảng cách lớn

nhất từ các điểm của bề mặt thực tới bề mặt áp

trong giới hạn tiêu chuẩn L (hình 3.1)

+ Sai lệch độ thẳng: là khoảng cách lớn

nhất từ các điểm trên profin thực đến đường

thẳng áp trong giới hạn chiều dài quy định

(hình 3.2)

Hình 3.1 Sai lệch hình dáng bề mặt phẳng

Hình 3.2 Sai lệch độ thẳng

3.1.2 Sai lệch hình dáng bề mặt trụ

Đối với chi tiết trụ trơn thì sai lệch hình

dạng được xét theo hai phương

- Sai lệch profin theo phương ngang (theo mặt

cắt ngang) gọi là sai lệch độ tròn Sai lệch về

độ tròn là khoảng cách lớn nhất ∆ từ các điểm

của profin thực đến điểm tương ứng của vòng

Trang 18

Khi phân tích sai lệch độ tròn người ta

còn đưa vào sai lệch thành phần:

+ Độ ôvan: là sai lệch độ tròn khi profin

+ Độ méo cạnh (phân cạnh): là sai lệch độ tròn khi profin thực của chi tiết có nhiều cạnh

- Sai lệch profin theo phương mặt cắt dọc trục gọi là sai lệch profin mặt cắt dọc (khoảng cách lớn

nhất từ những điểm trên profin thực đến phía tương ứng của profin áp)

Hình 3.5 Sai lệch độ méo cạnh Hình 3.6 Sai lệch profin theo phương mặt cắt dọc trục

Khi phân tích sai lệch độ tròn theo

phương dọc trục người ta cũng đưa vào các

sai lệch thành phần:

+ Độ côn: là sai lệch profin mặt cắt

dọc khi đường sinh thẳng nhưng không song

+ Độ lồi (Độ phình): là sai lệch profin

mặt cắt dọc khi đường sinh không thẳng mà

Trang 19

19

3.2 Sai lệch vị trí tương quan các bề mặt chi tiết

3.2.1 Sai lệch độ song song của mặt phẳng

Là hiệu số khoảng cách lớn nhất a và nhỏ nhất b giữa mặt phẳng áp trong giới hạn phần chuẩn quy định (Hình 3.10)

3.2.2 Sai lệch độ vuông góc của mặt phẳng

Sai lệch độ vuông góc của mặt phẳng được đo bằng đơn vị dài ∆ trên chiều dài chuẩn L

Hình 3.12 Sai lệch về độ đồng tâm Hình 3.13 Sai lệch độ đối xứng

3.2.5 Sai lệch độ đảo mặt đầu

Là hiệu số ∆ giữa khoảng cách lớn nhất và nhỏ nhất từ các điểm của profin thực mặt đầu tới mặt phẳng vuông góc với đường trục chuẩn được xác định trên đường kính d đã cho hoặc trên đường kính bất kỳ ở mặt đầu

Hình 3.14 Sai lệch độ đảo mặt đầu Hình 3.15 Sai lệch độ đảo hướng kính

Trang 20

3.2.6 Sai lệch độ đảo hướng kính

Là hiệu số ∆ giữa khoảng cách lớn nhất và nhỏ nhất từ các điểm của profin thực bề mặt quay tới đường trục chuẩn

3.2.7 Sai lệch về độ vuông góc của mặt

phẳng hoặc đường tâm với đường tâm

Là sai lệch góc giữa mặt phẳng hoặc

đường tâm và đường tâm chuẩn so với góc

vuông, biểu thị bằng đơn vị dài ∆ trên chiều

Bảng 3.1 Bảng dấu hiệu các sai lệch

Khung hình chữ nhật được chia thành 2 hoặc 3 phần:

Phần 1: Ghi dấu hiệu tượng trưng

Phần 2: Ghi trị số sai lệch giới hạn

Phần 3: Ghi yếu tố chuẩn hoặc bề mặt khác có liên quan

Sau đây là một số ví dụ về cách ghi ký hiệu sai lệch hình dáng và vị trí bề mặt trên bản vẽ:

Trang 21

Hình 3.17 Nhám bề mặt

Trang 22

Nhám bề mặt là tập hợp những mấp mô có bước tương đối nhỏ và được xét trong giới hạn chiều dài chuẩn L

- Những mấp mô có tỉ số bước mấp mô (P) trên chiều cao mấp mô (h) P/h ≤ 50 thì được gọi là

nhám bề mặt và chính là h3

- Những mấp mô có 50 < P/h < 1000 thì được gọi là sóng bề mặt và chính là chiều cao h2

- Những mấp mô có P/h ≥ 1000 thì được gọi là sai lệch hình dạng và chính là chiều cao h3 Với các mối ghép có độ dôi lớn khi ép hai chi tiết vào nhau thì các đỉnh nhám bị san phẳng, nhám càng lớn thì độ san phẳng càng lớn, độ dôi của mối ghép càng giảm làm độ bền chặt của mối ghép giảm

Với các chi tiết chịu tải trọng thay đổi theo chu kỳ hay tải trọng động thì nhám bề mặt là nhân tố gây tập trung ứng suất, dễ phát sinh các vết nứt làm giảm độ bền mỏi của chi tiết Nhám càng nhỏ thì bề mặt càng nhẵn, khả năng chống lại sự ăn mòn càng tốt

3.3.2 Các chỉ tiêu đánh giá nhám bề mặt

Để đánh giá nhám bề mặt người ta dùng các thông số hình học của nhám, các thông số này được xác định trong khoảng chiều dài chuẩn l và được tính toán so với đường trung bình của profin bề mặt, đường trung bình m-m được gọi là đường chuẩn

Chiều dài chuẩn là chiều dài của phần bề mặt được chọn để đo nhám bề mặt, không tính đến những dạng mấp mô khác có bước sóng lớn hơn l, ví dụ sóng bề mặt

Hình 3.18 Đo nhám bề mặt

Theo TCVN 2511-78 để đánh giá độ nhám người ta dùng 2 chỉ tiêu sau:

- Sai lệch trung bình số học profin Ra (µm): là trung bình số học các giá trị tuyệt đối của sai lệch profin y trong khoảng chiều dài chuẩn (y là khoảng cách từ các điểm trên profin đến đường trung bình đo theo phương pháp tuyến với đường trung bình):

i 1 0

Trong đó: ypmi – Chiều cao đỉnh thứ i trong năm đỉnh cao nhất;

yvmi – Chiều sâu rãnh thứ i trong năm rãnh thấp nhất

Nhám được chia thành 14 cấp khác nhau trong đó nhám cấp 1 là lớn nhất và nhám cấp 14

là nhỏ nhất

3.3.3 Xác định giá trị cho phép của thông số nhám

Trị số cho phép của thông số nhám bề mặt được xác định phụ thuộc vào chức năng sử dụng của bề mặt và điều kiện sử dụng của chi tiết Trong thực tế có thể chọn trị số cho phép dựa

Trang 23

23

vào phương pháp gia công hợp lý, đảm bảo yêu cầu nhám bề mặt và yêu cầu độ chính xác của các thông số hình học khác Mặt khác, cũng có thể dựa vào mối quan hệ giữa nhám và dung sai kích thước hình dạng để xác định

3.3.4 Ghi kí hiệu nhám trên bản vẽ chi tiết

a) Ký hiệu nhám không chỉ rõ phương pháp gia công b) Ký hiệu nhám chỉ rõ phương pháp gia công bằng cắt gọt c) Ký hiệu nhám chỉ rõ phương pháp gia công phoi

Trên ký hiệu cơ bản có 4 vị trí ghi thông số như sau:

- Vị trí 1: Ghi thông số Ra, Rz Nếu ghi thông số Ra thì không cần ký hiệu thông số Ví dụ:

- Vị trí 2: Nguyên công gia công lần cuối

- Vị trí 3: Ghi chiều dài chuẩn khác với quy định tương ứng trong TCVN 2511 – 78

- Vị trí 4: Hướng mấp mô bề mặt

Ký hiệu nhám của mỗi bề mặt trên bản

vẽ chỉ ghi một lần trên đường bao thấy, hay

đường kéo dài của đường bao thấy, đỉnh

nhọn của ký hiệu hướng vào bề mặt cần ghi

Trang 24

C)TÀI LIỆU HỌC TẬP

Hà Nội

1 Hãy trình bày các dạng sai lệch hình dạng, sai lệch các vị trí tương quan của chi tiết

2 Thế nào là nhám bề mặt và nguyên nhân phát sinh ra nó Các thông số đánh giá nhám bề mặt

3 Phân tích phương pháp xác định độ nhám bề mặt chi tiết khi thiết kế

4 Đọc các ký hiệu sai lệch trên bản vẽ như sau:

;

Trang 25

25

CHƯƠNG 4

Hệ thống dung sai lắp ghép bề mặt trơn

A) MỤC TIÊU:

- Biết được những nội dung cơ bản, những quy định về dung sai lắp ghép bề mặt trơn theo

TCVN

- Hiểu được ý nghĩa các ký hiệu về dung sai và lắp ghép trên bản vẽ

- Vận dụng thành thạo các bảng dung sai

B) NỘI DUNG:

4.1 Hệ thống dung sai kích thước

4.1.1 Công thức tính trị số dung sai

Trên cơ sở cho phép sai số kích thước người ta đã nghiên cứu và thống kê thực nghiệm giữa gia công cơ với sai số về kích thước và đưa ra công thức nghiệm tính dung sai như sau:

IT = a.i Trong đó: a - Hệ số phụ thuộc vào mức độ chính xác của kích thước Kích thước càng chính xác thì a càng nhỏ, trị số dung sai càng lớn và ngược lại a càng lớn, trị số dung sai càng lớn, kích thước càng kém chính xác

Quan sát đồ thị trên ta thấy rằng trong

từng khoảng nhỏ ∆D của kích thước, giá trị

dung sai kích thước biên của khoảng so với giá

trị trung bình của khoảng sai khác nhau không

đáng kể nên có thể bỏ qua được Hình 4.1 Đồ thị mối quan hệ giữa IT và D

Vì vậy để đơn giản thuận tiện cho việc sử dụng người ta quy định dung sai cho từng khoảng kích thước và giá trị dung sai của mỗi khoảng kích thước được tính theo kích thước trung bình (D) của khoảng:

1 2

Trong đó: D1, D2 là kích thước biên của khoảng

4.1.2 Cấp chính xác (cấp dung sai tiêu chuẩn)

Theo tiêu chuẩn Việt Nam có 20 cấp chính xác và được ký hiệu IT01, IT0, IT1,… IT18 Các cấp chính xác từ IT1 đến IT18 thường được sử dụng phổ biến hiện nay

Từ IT1 đến IT4 được sử dụng đối với các kích thước yêu cầu độ chính xác rất cao (chế tạo dụng cụ đo, căn mẫu)

Từ IT5 đến IT6 được sử dụng trong lĩnh vực cơ khí chính xác

Từ IT7 đến IT8 được sử dụng trong lĩnh vực cơ khí thông dụng

Trang 26

Từ IT9 đến IT11 thường được sử dụng trong lĩnh vực cơ khí lớn (chi tiết có kích thước lớn)

Từ IT12 đến IT18 thường được sử dụng đối với kích thước chi tiết yêu cầu gia công thô Với cấp chính xác IT01 đến IT4 ta có công thức tính:

IT01 = 0,3 + 0,008D; IT0 = 0,5 + 0,012D; IT1 = 0,8 + 0,020D

5 4

4.1.3 Khoảng kích thước danh nghĩa

Sự phân khoảng kích thước danh nghĩa phải tuân theo nguyên tắc đảm bảo sai khác giữa giá trị dung sai tính theo kích thước biên của khoảng so với giá trị dung sai tính theo kích thước trung bình của khoảng đó không quá 5 ÷ 8% Theo nguyên tắc đó thì kích thước từ 1 ÷ 500 mm

có thể phân thành 13 ÷ 25 khoảng tùy theo đặc tính của từng loại lắp ghép (Bảng 2.1 – [3])

4.2 Hệ thống lắp ghép trụ trơn

Để thực hiện các mối ghép của các chi tiết máy, cụm máy và máy với những đặc tính lắp ghép yêu cầu, ta phải quy định hàng loạt các kiểu lắp khác nhau theo các hệ thống lắp ghép TCVN quy định các kiểu lắp được thực hiện theo 1 trong 2 quy luật sau:

4.2.1 Hệ thống lỗ cơ bản

Là hệ thống các kiểu lắp mà vị trí miền

dung sai của lỗ là cố định luôn luôn ở trên và

sát với đường không, muốn có các kiểu lắp

khác nhau thì thay đổi vị trí miền dung sai của

trục so với đường không

Miền dung sai của lỗ cơ bản ký hiệu là H

dung sai của trục là cố định luôn luôn ở dưới

và sát với “đường không”, muốn có các kiểu

lắp khác nhau thì thay đổi vị trí miền dung sai

của lỗ so với “đường không”

Trang 27

27

Miền dung sai của lỗ cơ bản ký hiệu là H và có đặc tính es= 0; ei = -ITd

* Lựa chọn hệ thống lắp ghép: để chọn kiểu lắp tiêu chuẩn khi thiết kế, ngoài đặc tính yêu cầu của lắp ghép người thiết kế còn phải dựa vào tính kinh tế kỹ thuật và tính công nghệ kết cấu để quyết định chọn kiểu lắp trong hệ thống lỗ hay hệ thống trục cơ bản

4.2.3 Sai lệch cơ bản

Khái niệm sai lệch cơ bản: Sai lệch cơ

bản là một trong 2 sai lệch trên hoặc dưới

gần với ”đường không” dùng để xác định vị

trí của miền dung sai so với “đường không”

Hình 4.4 Sai lệch cơ bản

Theo TCVN có 28 sai lệch cơ bản đối với lỗ và sai lệch cơ bản đối với trục Sai lệch cơ bản được ký hiệu bằng 1 hoặc 2 chữ cái la tinh:

Chữ in hoa đối với lỗ: A,B,C,CD,…., ZA, ZB, ZC

Chữ thường đối với trục: a,b,c,cd,… , za, zb,zc

Vị trí miền dung sai tương ứng với các chữ của sai lệch cơ bản như hình dưới:

Hình 4.5 Miền dung sai

Sự phối hợp giữa kích thước danh nghĩa, sai lệch cơ bản và cấp chính xác tạo nên miền dung sai Vậy ký hiệu của miền dung sai bao gồm 3 thành phần trên

Ví dụ 1: Cho miền dung sai kích thước trục φ40g7 tính các sai lệch trên và sai lêch dưới

Trang 28

Ta có với kích thước danh nghĩa là 40 thuộc khoảng 30 ÷ 50 mm và với miền dung sai g7

ta có: es = -9 (µm); ei = -34 (µm);

Ví dụ 2: Cho miền dung sai kích thước lỗ φ130K7 tính các sai lệch trên và sai lêch dưới

Ta có với kích thước danh nghĩa là 130 thuộc khoảng 120÷ 160 mm và với miền dung sai K7 ta có: ES = +12 (µm); ei = -28 (µm);

4.3 Ghi kí hiệu kích thước, sai lệch và lắp ghép trên bản vẽ

4.3.1 Các yêu cầu cơ bản đối với việc ghi kích thước

Kích thước của chi tiết và dung sai, kể cả cách ghi chúng trên bản vẽ đều ảnh hưởng lớn đến chất lượng chi tiết và quá trình chế tạo chúng Cho nên việc ghi kích thước phải đạt được các yêu cầu sau:

- Dùng kích thước tiêu chuẩn nếu loại kích thước đó đã được tiêu chuẩn hóa

- Đảm bảo chất lượng làm việc của chi tiết nói riêng và những yêu cầu khác có liên quan đến bộ

phận máy hay máy nói chung

- Tạo điều kiện dễ dàng nhất cho việc gia công chi tiết nói riêng và máy nói chung

4.3.2 Những nguyên tắc cơ bản để ghi kích thước chi tiết

Trước hết phải tìm những yêu cầu của các lắp ghép thông dụng như lắp ghép bề mặt trụ trơn, lắp ghép ổ lăn, then và then hoa… có ở trên bản vẽ lắp của máy được thiết kế Những lắp ghép này có đặc điểm:

- Yêu cầu của chúng chủ yếu do công dụng bản thân quyết định mà ít chịu ảnh hưởng của yêu

cầu chung của máy Vì vậy khi quyết định kiểu lắp cho các mối ghép ta cần xét tới các yếu tố cục bộ

- Đặc tính của các lắp ghép thường do một số ít kích thước quyết định, chẳng hạn như đặc tính

lắp ghép của bề mặt trụ trơn do 2 kích thước d và D quyết định Mặt khác những lắp ghép này đã được tiêu chuẩn hóa nên dễ chọn

Với những đặc điểm như ở trên đây thì bước đầu tiên của ghi kích thước là cần phải quyết định kiểu lắp cho các mối ghép thông dụng theo tiêu chuẩn sẵn có Khi đã quyết định được kiểu lắp thì độ chính xác của các kích thước chi tiết tham gia lắp ghép cũng được xác định

4.3.3 Chọn phương pháp ghi kích thước và sai lệch

a) Trên thực tế người ta có 3 phương pháp ghi kích thước

- Phương pháp ghi kích thước tọa độ

- Phương pháp ghi kích thước xích kích thước liên tiếp

- Phương pháp ghi kích thước kết hợp

b) Ghi kích thước sai lệch và lắp ghép

Trên bản vẽ các sai lệch giới hạn được ghi ký hiệu bằng chữ hoặc bằng số (theo mm) bên cạnh kích thước danh nghĩa Ký hiệu lắp ghép được ghi dưới dạng phân số bên cạnh kích thước danh nghĩa Tử số ký hiệu cho lỗ còn mẫu số ký hiệu cho trục

- Với bản vẽ chi tiết:

• Ghi theo ký hiệu quy ước của miền dung sai:

Ví dụ: Lỗ 40 7φ H hoặc trục 40 7φ f có nghĩa là:

DDN = 40 (mm): H7 là miền dung sai của lỗ; H là sai lệch cơ bản, 7 là cấp chính xác

dDN = 40 (mm): f7 là miền dung sai của lỗ, f là sai lệch cơ bản, 7 là cấp chính xác

• Ghi theo trị số sai lệch giới hạn:

Trang 29

29

Lỗ φ40 có nghĩa là: DDN = 40 (mm), ES = +0,025 (mm), EI = 0 (mm)

• Ghi kết hợp hai cách ghi trên

Sai lệch giới hạn được ghi ở trong ngoặc đơn bên phải

• Ghi theo ký hiệu quy ước của miền dung sai

Kích thước danh nghĩa = (Miền dung sai lỗ/ Miền dung sai trục)

Ví dụ: Lỗ 60 7

8

H e

Kích thước danh nghĩa DDN = dDN = 60 mm

Sai lệch giới hạn của lỗ ES = 0,030 mm, EI = 0

Sai lệch giới hạn của trục es = -0,060 mm, ei = -0,106 mm

• Cách ghi kết hợp hai cách trên

Ví dụ:

0, 0307

80,106

H e

Trang 30

Hình 4.7 Ghi sai lệch giới hạn trên bản vẽ chi tiết

4.4 Chọn kiểu lắp tiêu chuẩn cho các mối ghép khi thiết kế

Theo quy luật của hệ thống lắp ghép lỗ cơ bản và trục cơ bản ta có thể hình thành các lắp ghép tiêu chuẩn theo ba nhóm lắp lỏng, chặt, trung gian Khi chọn các kiểu lắp tiêu chuẩn, phải tùy thuộc vào chức năng sử dụng của mối ghép mà định ra yêu cầu về độ hở hoặc độ dôi giới hạn của lắp ghép Sau đó căn cứ vào độ hở (độ dôi) giới hạn để chọn kiểu lắp cho phù hợp

- Kiểu lắp này thường được áp dụng cho lắp ghép ổ trượt

4.4.2 Nhóm lắp trung gian tiêu chuẩn

Lắp trung gian thường được sử dụng với các mối ghép cố định nhưng chi tiết đòi hỏi phải tháo lắp thường xuyên ví dụ như ổ bi với ngõng trục, lắp ghép then…

Chọn lắp ghép trung gian cần phải tính xem đặc tính của lắp ghép thì xác suất nhận được

độ dôi hay độ hở như thế nào?

Độ dôi trong mối ghép trung gian tương đối nhỏ nên không cần kiểm tra bền cho mối ghép trừ trường hợp chi tiết đó có thành rất mỏng

Độ dôi trong lắp ghép trung gian thương không đủ để truyền mômen xoắn hoặc lực lớn, thông thường dùng để truyền các lực này người ta dùng các chi tiết phụ như then, vít…

Lắp ghép trung gian thường quy định với cấp chính xác tương đối cao từ cấp chính xác 4 đến 7 đối với trục, cấp chính xác 5 đến 8 đối với lỗ

* Cách chọn: khi chọn mối ghép trung gian phải căn cứ vào độ hở và độ dôi cho phép của mối

ghép để chọn được mối ghép phù hợp với yêu cầu

Trang 31

31

Lắp trung gian thường được chọn theo kinh nghiệm, tính toán với mục đích để kiểm nghiệm lại

Trong lắp ghép trung gian ta thường phải giải quyết các vấn đề sau:

- Tính xác suất xuất hiện độ hở, độ dôi cho phép

+ Xác suất nhận được độ dôi P(N)

+ Xác suất nhận được độ hở P(S)

- Tính toán độ hở lớn nhất theo độ lệch tâm cho phép của các chi tiết lắp ghép

- Tính toán độ bền chi tiết với các chi tiết có thành mỏng

- Tính xác suất xuất hiện độ hở, độ dôi của lắp ghép trung gian:

Với lắp ghép trung gian ta có hai đại lượng kích thước trục và lỗ Giả sử chúng phân bố theo quy luật chuẩn khi đó đặc tính của lắp ghép trung gian cũng phân bố theo quy luật phân bố chuẩn

min TB

Ta có thể coi khi xuất hiện độ hở nghĩa

là độ dôi âm vậy:

Hình 4.8 Xác suất xuất hiện độ hở và độ dôi

Giả sử tại vị trí Xc khi đó giá trị độ hở bằng giá trị độ dôi (kích thước thực của trục bằng kích thước thật của lỗ) khi đó Xc = NTB vậy nên c

c x

X Z

Ví dụ: Tính xác suất theo phần trăm

nhận được lắp ghép có độ dôi của mối ghép

IT

m

σ = = = µ

Trang 32

X Z

Để đảm bảo khả năng truyền lực:

- Độ dôi phải đủ để truyền lực

- Độ dôi không quá lớn làm phá hỏng chi tiết

- Khi lắp ráp có độ dôi dùng phương pháp gia nhiệt và làm lạnh

+ Theo hệ thống lỗ: H , H , H, H , H , H , H

p r s t u x z độ dôi tăng dần từ H

p đến H

z + Theo hệ thống trục: P, , , , R S T V

h h h h h độ dôi tăng dần từ P

h đến V

h

* Cách chọn: khi chọn mối ghép chặt phải căn cứ vào độ dôi cho phép của mối ghép để chọn

được mối ghép phù hợp với yêu cầu

Ví dụ 1: 40 8

7

H k

φ lắp trung gian trên hệ thống lỗ

Lỗ 40 8φ H : Khoảng kích thước danh nghĩa 30 ÷ 50 (mm) EI = 0 (mm); ES = 0,039 (mm) Trục 40 7φ k : Khoảng dDN = 30 ÷ 50 (mm) ei = 0,002 (mm), es = 0,027 (mm)

Ví dụ 2: 85 8

7

E h

Trang 33

33

Hà Nội

1 Tiêu chuẩn dung sai lắp ghép bề mặt trơn TCVN 2244-99 quy định bao nhiêu cấp chính xác

và ký hiệu chúng như thế nào?

2 Thế nào là hệ thống lắp ghép lỗ cơ bản và trục cơ bản? Vẽ hình minh họa

3 Sai lệch cơ bản là gì? Tiêu chuẩn TCVN 2244-99 quy định dãy các sai lệch cơ bản như thế nào?

4 Có mấy nhóm lắp ghép tiêu chuẩn và đặc tính của chúng như thế nào?

5 Cho ví dụ về ký hiệu sai lệch và lắp ghép trên bản vẽ, giải thích các ký hiệu đó

6 Nêu phạm vi ứng dụng của hai kiểu lắp sau: 7, 7

J H

8 Cũng với các lắp ghép trụ trơn cho trong bảng 1 trên

- Hãy lập sơ đồ phân bố miền dung sai của lắp ghép

- Lắp ghép đã cho thuộc nhóm lắp ghép nào? Xác định độ hở, độ dôi giới hạn của chúng

9 Với đặc tính yêu cầu của lắp ghép cho trong bảng 2 dưới đây

- Chọn kiểu lắp tiêu chuẩn cho tứng trường hợp

- Xác định sai lệch giới hạn kích thước lỗ và trục

Trang 34

CHƯƠNG 5 Dung sai kích thước và lắp ghép của các mối ghép thông dụng

A) MỤC TIÊU:

- Biết những quy định của TCVN về dung sai lắp ghép các chi tiết điển hình như ổ lăn, then, then

hoa, ren, bánh răng

- Hiểu được ký hiệu lắp ghép của các chi tiết điển hình trên bản vẽ

- Vận dụng kiến thức của chương để lựa chọn những chi tiết điển hình phù hợp với yêu cầu B) NỘI DUNG:

5.1 Mối ghép ổ lăn với trục và lỗ thân hộp

Trong các máy móc hiện đại, các ổ trượt được thay thế bằng ổ lăn (ổ bi hoặc ổ đũa) ngày càng nhiều vì ma sát trong ổ lăn nhỏ hơn trong ổ trượt Ổ lăn là một bộ phận máy được chế tạo hoàn chỉnh theo tiêu chuẩn Khi cần người ta chỉ việc mua về sử dụng

Cấu tạo của ổ lăn gồm có: vòng ngoài, vòng trong, con lăn và vòng cách

Hình 5.1 Cấu tạo ổ lăn

Tùy theo kết cấu và khả năng chịu tải trọng mà có các loại ổ lăn: Ổ đỡ, ổ chặn, ổ đỡ chặn,

Cấp chính xác chế tạo thường được ghi ký hiệu cùng với số hiệu ổ, ví dụ: Ổ 6-205 có nghĩa

là ổ cấp chính xác 6, số hiệu 205 Với cấp chính xác 0 chỉ ghi ký hiệu ổ, không ghi cấp chính xác, ví dụ Ổ 305 có nghĩa là cấp chính xác 0, số hiệu ổ 305

5.1.2 Lắp ghép ổ lăn

a) Đặc tính lắp ghép ổ

Ổ lăn lắp ghép với trục theo bề mặt trụ trong của vòng trong và lắp với lỗ theo bề mặt trụ ngoài của vòng ngoài

Trang 35

35

Đây là các lắp ghép trụ trơn vì vậy

miền dung sai kích thước trục và lỗ được

chọn theo tiêu chuẩn dung sai lắp ghép bề

mặt trơn Miền dung sai kích thước các bề

mặt lắp ghép của ở lăn (d và D) là không

thay đổi và đã đượuc xác định khi chế tạo ở

lăn theo nhà sản xuất Tùy theo yêu cầu làm

việc của ổ lăn, trục và vỏ hộp được chế tạo

với cấp chính xác, dung sai phù hợp với cấp

chính xác và dung sai của ổ lăn để được đặc

tính lắp ghép theo yêu cầu Hình 5.2 Đặc tính lắp ghép ổ

Giả sử có lực hướng tâm cố định Fr Xét vòng trong cố định, khi đó vùng tải trọng mà vòng trong chịu tác dụng là không đổi và ổ sẽ bị mòn cục bộ nhanh tại vùng này Do đó tuổi thọ của ổ sẽ thấp Vì vậy khi lắp ta phải chọn kiểu lắp làm sao cho vòng chịu tải cục bộ có khả năng

tự thay đổi vị trí trong quá trình làm việc

+ Tải trọng chu kỳ

Xét lực cố định Fr và xét vòng lăn có chuyển động tương đối so với lực Fr khi đó vùng chịu lực của vòng ngoài sẽ thay đổi và dải đều trên vòng ngoài 1 cách chu kỳ, khi đó gọi vòng ngoài là vùng chịu tải trọng chu kỳ

Với tải trọng chu kỳ ta chọn kiểu lắp có độ chặt, tùy theo lực tác dụng mà ta chọn độ dôi phù hợp

+ Tải dao động

Khi ổ lăn chịu tác dụng đồng thời của 2 lực là lực hướng tâm Fc và lực vòng Fq

Trường hợp Fc > Fq thì vòng quay chịu tải chu kỳ, vòng cố định sẽ chịu tải dao động Trường hợp Fc < Fq thì vòng quay chịu tải cục bộ, vòng cố định chịu tải chu kỳ

Trang 36

Khi vòng chịu tải trọng dao động thì chọn kiểu lắp có độ hở để có khả năng giảm chấn b) Tính toán và chọ kiểu lắp ổ lăn (Tính độ dôi)

B’: chiều rộng lắp của ổ lăn: B’ = B – 2r

r: bán kính góc lượn

B: chiều rộng ổ lăn

Kn: Hệ số động học của lắp ghép phụ thuộc vào đặc tính tải trọng tác dụng lên ổ

F: Hệ số tính đến mức độ làm giảm độ dôi của lắp ghép do trục rỗng hoặc vỏ hộp có thành mỏng

Fa: Hệ số tính đến sự phân bố tải trọng không đều của lực hướng tâm R giữa các dãy con lăn của ổ Với ổ nhiều dãy Fa phụ thuộc vào trị số Acos

F β với bêta là góc tiếp xúc giữa bi hoặc

con lăn với đường lăn vòng ngoài ổ

Đối với ổ bi đỡ và ổ bi chặn có 1 vòng ngoài hoặc 1 vòng trong Fa = 1 Tùy theo giá trị của tải trọng Fr mà ta chọn kiểu lắp ghép theo bảng

5.2 Dung sai lắp ghép then

Lắp ghép then được sử dụng rất phổ biến để cố định các chi tiết trên trục như: bánh răng, bánh đai, tay quay… và thực hiện chức năng truyền mômen xoắn hoặc dẫn hướng chính xác khi các chi tiết cần di trượt dọc trục

Trang 37

37

Hình 5.5 Kích thước lắp ghép

Miền dung sai kích thước b của then được chọn là h9

Miền dung sai kích thước b của rãnh trục có thể chọn là N9; H9

Miền dung sai kích thước b của rãnh bạc có thể chọn là Js9; D10

b) Chọn kiểu lắp

Then thường được lắp cố định trên trục và lắp động với bạc độ dôi của then lắp ghép với trục để đảm bảo then không bị dịch chuyển trong quá trình làm việc độ hở của then với trục để

bù trừ sai số chế tạo của rãnh bạc

Tùy theo chức năng của mối ghép then mà ta có thể chọn kiểu lắp tiêu chuẩn như sau:

Trang 38

5.3 Dung sai lắp ghép then hoa

5.3.1 Khái niệm về mối ghép

Trong thực tế khi cần truyền mômen

xoắn lớn và yêu cầu độ đồng tâm cao giữa bạc

và trục thì ta dùng then hoa Mối ghép then

hoa gồm nhiều loại như then hoa dạng răng

tam giác, răng hình chữ nhật, răng thân khai…

trong đó phổ biến hiện nay là dùng dạng răng

hình chữ nhật

Kích thước then hoa được tiêu chuẩn hóa

5.3.2 Dung sai lắp ghép then hoa răng chữ nhật

Lắp ghép then hoa được thực hiện 1 trong 3 yếu tố lắp ghép là kích thước đường kính ngoài D, đường kính trong d và chiều rộng then b Để đảm bảo truyền mô men xoắn lắp ghép được thực hiện theo kích thước b để đảm bảo độ đồng tâm, lắp ghép được thực hiện theo 1 trong

3 kích thước D,d hoặc b tương ứng có 3 phương pháp đồng tâm là đồng tâm theo đường kính ngoài D, đồng tâm theo đường kính trong d, đồng thâm theo bề rộng then b

Hình 5.8 Then hoa răng chữ nhật

Tùy theo mức độ yêu cầu đồng tâm của trục và bạc thì ta chọn kích thước nào cho phù hợp, tùy theo vật liệu của bạc mà ta chọn phương pháp đồng tâm hợp lý

- Đồng tâm theo đường kính ngoài D là phương pháp đồng tâm kinh tế nhất và dó đó nó được sử

dụng rộng rãi vì có thể dễ dàng đạt được độ chính xác cao ở ổ trục then hoa theo D bằng cách mài, còn lỗ có rãnh then hoa trong ống bao được thực hiện bằng cách chuốt

Định dạng
Số trang	77
Dung lượng	3,49 MB

ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG HỌC PHẦN DUNG SAI VÀ ĐO LƯỜNG (DÀNH CHO SINH VIÊN NGÀNH KĨ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ)

Dung sai lắp ghép then hoa

Dung sai truyền động bánh răng