Bài giảng Chi tiết máy Tiến sĩ Phan Tấn Tùng ĐH Bách Khoa TPHCM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Khoa Cơ Khí – Bộ môn Thiết Kế Máy Bài giảng CHI TIẾT MÁY TS Phan Tấn Tùng 2008 Chi tiết máy Chương trình Chương Quá trình phương pháp thiết kế máy Chương Các tiêu thiết kế Chương Truyền dẫn khí máy Chương Truyền động đai Chương Truyền động xích Chương Truyền động bánh Chương Truyền động trục vít Chương Vít truyền động Chương Trục Chương 10 Ổ lăn Chương 11 Ổ trượt Chương 12 Hệ thống bôi trơn làm mát Chương 13 Lò xo Chương 14 Khớp nối Chương 15 Chi tiết máy ghép TS Phan Tấn Tùng Chi tiết máy TS Phan Tấn Tùng Tài liệu tham khảo Giáo trình [1] Cơ sở thiết kế máy – Nguyễn Hữu Lộc – NXB Đại Học Quốc Gia Tp.HCM – 2004 Sách tham khảo [2] Bài tập Chi Tiết Máy – Nguyễn Hữu Lộc – NXB Đại Học Quốc Gia Tp.HCM – 2003 [3] Chi Tiết Máy (tập 1&2)– Nguyễn Trọng Hiệp – NXB Giáo Dục – 2003 [4] Fundamentals of Machine Elements – NXB Mc Graw-Hill – 1999 [5] Fundamentals of Machine Design (vol 1-5) – P Orlov – NXB Mir Moscow – 1980 Chi tiết máy TS Phan Tấn Tùng Điểm tổng kết Kiểm tra kỳ: 25% (thi viết – đề mở) Thi cuối kỳ: 65% (thi viết – đề mở) Chuyên cần: 10% Chi tiết máy TS Phan Tấn Tùng Chương QUÁ TRÌNH VÀ PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ MÁY Ý nghĩa thiết kế • Thiết kế q trình biến đổi ý tưởng sáng tạo thành sản phẩm máy móc • Là khâu quan trọng trình sản xuất, chế tạo sản phẩm • Đảm bảo tiêu kỹ thuật kinh tế sản phẩm Định nghĩa thiết kế kỹ thuật khí • Xác định ý tường thiết kế • Thiết kế nguyên lý • Thiết kế theo sức bền • Thiết kế kết cấu • Chế tạo đánh giá thử nghiệm • Thiết kế hoàn chỉnh Chi tiết máy TS Phan Tấn Tùng Các giai đoạn q trình thiết kế • Xác định nhu cầu sản phẩm • Thiết kế ý tưởng • Thiết kế phân tích kỹ thuật • Thiết kế theo tiêu thiết kế • Chế tạo đánh giá thử nghiệm • Thiết kế hồn chỉnh • Sản xuất sản phẩm Các phương pháp thiết kế • Thiết kế đơn định • Thiết kế theo độ tin cậy • Thiết kế bền vững Chi tiết máy TS Phan Tấn Tùng Các tiêu thiết kế • Chỉ tiêu sức bền • Chỉ tiêu độ cứng • Chỉ tiêu độ bền mòn • Chỉ tiêu độ chịu nhiệt • Chỉ tiêu độ chịu dao động • Chỉ tiêu độ tin cậy Hệ số an tồn • Đánh giá đến yếu tố ngẫu nhiên phát sinh thêm • Đánh giá đến mức độ quan trọng chi tiết • Đánh giá đến mức độ xác số liệu sử dụng Độ tin cậy • Đánh giá khả hỏng chi tiết • Phù hợp với mức độ quan sản phẩm Chi tiết máy TS Phan Tấn Tùng Tính kinh tế • Hiệu suất cao vận hành • Chi phí sản xuất thấp Sử dụng hơp lý vật liệu Tính cơng nghệ cao Phương pháp gia công tiên tiến Năng suất lao động cao Tổ chức sản xuất hợp lý Vấn đề tiêu chuẩn hố • Hạn chế chủng loại chi tiết • Nâng cao chất lương thử nghiệm, kiểm tra • Giảm cơng sức thiết kế • Giảm chi phí sản xuất vận hành Chi tiết máy TS Phan Tấn Tùng 10 Hệ thống đơn vị • Hệ mét (hệ SI) – Hệ thống thức sử dụng Việt nam nên phải áp dụng cho thiết kế • Hệ Anh – áp dụng cho thiết kế sữa chữa 11 Trình tự thiết kế máy • Là thiết kế lặp có số yếu tố khơng xác định xác từ ban đầu • Qua bước sau Xác định nhu cầu thị trường Xác định yêu cầu kỹ thuật Xác định nguyên lý hoạt động Chọn sơ đồ động Xác định tải trọng - Tính công suất Chọn vật liệu Chi tiết máy TS Phan Tấn Tùng Tính động học động lực học Sản xuất thử thử nghiệm Lập tài liệu thiết kế 12 Trình tự thiết kế chi tiết máy • Là phần trình tự thiết kế máy • Qua bước sau Lập sơ đồ tính Xác định lực tác dụng lên chi tiết máy Chọn vật liệu Xác định kích thước chủ yếu theo tiêu thiết kế Thiết kế kết cấu Sản xuất thử nghiệm Thiết kế công nghệ (chế tạo lắp ráp) HẾT CHƯƠNG Chi tiết máy TS Phan Tấn Tùng 6.5.2 Mối ghép chặt, không chịu lực dọc trục Dạng hỏng: phá huỷ chân ren σ td = σ k2 + 3τ x2 ≤ [σ k ] Chỉ tiêu tính: Cơng thức tính: Ứng suất kéo F σk = πd1 Mômen ma sát bề mặt ren V d tan (γ + ρ ') Tr = Thay vào ứng suất tương đương σ td ≈ 1.3σ k Đường kính chân ren d1 ≥ Ứng suất tiếp Tr Tr 8Vd tan(γ + ρ ' ) = = τx = W0 π d1 π d13 16 × 1.3 × F π [σ k ] Tra bảng để tìm bu lơng tiêu chuẩn 28 Chi tiết máy TS Phan Tấn Tùng 6.5.3 Mối ghép chịu lực ngang A Trường hợp lắp có khe hở Dạng hỏng: ghép bị trượt phá huỷ chân ren Chỉ tiêu tính: để tránh trượt Fms ≥ F để tránh phá huỷ chân ren σ td = σ k + 3τ x ≤ [σ k ] Cơng thức tính: lực ma sát Fms = V f i ≥ F i: số bề mặt ghép Lực xiết V để tránh trượt V= kF if k: hệ số an tồn Đường kính trục để tránh phá huỷ chân ren d1 ≥ × 1.3 × V π [σ k ] Tra bảng 17.7 17.2 để tìm bu lông tiêu chuẩn 29 Chi tiết máy TS Phan Tấn Tùng B Trường hợp lắp không khe hở Dạng hỏng: thân bu lông bị cắt dập Chỉ tiêu tính: τ c ≤ [τ c ] σ d ≤ [σ d ] với [σ d ]là giá trị bé bề mặt tx Cơng thức tính: Ứng suất cắt τc = Đường kính thân bu lơng theo ứng suất cắt F ≤ [τ c ] π d0 i d0 ≥ 4F iπ [τ c ] Ứng suất dập Đường kính thân bu lông theo σd F σd = ≤ [σ d ] h2 d Ứng suất dập 1và σd = F ≤ [σ d ] (h1 + h3 )d d0 ≥ F h2 [σ d ] Đường kính theo σd d0 ≥ F (h1 + h3 )[σ d ] Chọn d0 lớn tra bảng tìm bu lơng tiêu chuẩn 30 Chi tiết máy TS Phan Tấn Tùng 6.5.4 Mối ghép xiết chặt, chịu lực dọc trục Độ mềm ghép Lm λm = Em Am Độ mềm bu lông λb = Lb Eb Ab Hệ số ngoại lực χ= λm λm + λb thông thường χ = (0.2 ÷ 0.3) 31 Chi tiết máy TS Phan Tấn Tùng Dạng hỏng: ghép bị tách hở, thân bu lơng bị phá huỷ chân ren Chỉ tiêu tính: để tránh tách hở V '≥ để tránh phá huỷ chân ren σ td = σ k2 + 3τ x2 ≤ [σ k ] Cơng thức tính: Lực tác động lên ghép sau xiết chặ chịu lực dọc trục V ' = V − (1 − χ ) F ≥ Lực xiết V để tránh tách hở V ≥ (1 − χ ) F V = k (1 − χ ) F Lực dọc trục tác động lên bu lông Fb = V + χF Đường kính bu lơng (xiết chặt chịu lực) d1 ≥ 4(1.3V + χF ) Đường kính bu lông (xiết chặt chịu lực đồng thời) d1 ≥ × 1.3(V + χF ) π [σ k ] π [σ k ] Tra bảng tìm bu lơng tiêu chuẩn 32 Chi tiết máy TS Phan Tấn Tùng 6.6 Tính mối ghép nhóm bu lơng Ngun tắc tính tốn • Phân tích lực tác động bu lơng • Tính mối ghép bu lơng đơn cho bu lơng chịu lực lớn • Chọn bu lơng lại bu lơng chịu lực lớn 6.6.1 Nhóm bu lơng chịu lực ngang nằm mặt phẳng ghép qua trọng tâm mối ghép Giả thiết: lực tác động lên bu lông FF1 = FF F = = FFi = Z Lực xiết V để tránh trượt k FFi k F = V= if ifZ Tính mối ghép bu lơng đơn chịu lực ngang Trường hợp có khe hở Đg kính bu lơng tránh phá huỷ chân ren × 1.3 × V × 1.3 × k × F d1 ≥ = π × [σ k ] π × [σ k ]× i × f × Z Tra bảng chọn bu lông tiêu chuẩn 33 Chi tiết máy TS Phan Tấn Tùng 34 Chi tiết máy TS Phan Tấn Tùng 6.6.2 Nhóm bu lơng chịu mơmen nằm mặt phẳng ghép Giả thiết: lực tác động lên bu lông tỉ lệ thuận với khoảng cách từ tâm bu lông đến trọng tâm bề mặt ghép FM FM FMi = = = = const r1 r2 ri Tổng mômen lực FMi quay quanh trọng tâm bề mặt ghép gây mômen T tác động lên nhóm bu lơng n T = ∑ FMi ri i =1 Nên FM n T= ri ∑ r1 i =1 FMi FM 1ri = r1 Lực tác động lên bu lông FM = T × r1 n r ∑i i =1 Lực lớn tác động lên bu lông xa trọng tâm mối ghép FM max = T × rmax n r ∑i i =1 35 Chi tiết máy TS Phan Tấn Tùng Tính mối ghép bu lơng đơn chịu lực ngang - Trường hợp có khe hở Lực xiết V để tránh trượt Đg kính bu lơng để tránh phá huỷ chân ren kF V = M max if × × V d1 ≥ π × [σ k ] Tra bảng chọn bu lơng tiêu chuẩn 36 Chi tiết máy TS Phan Tấn Tùng 6.6.3 Nhóm bu lơng chịu lực nằm mặt phẳng ghép không di qua trọng tâm bề mặt ghép Dời lực F trọng tâm bề mặt ghép Xem mối ghép chịu lực (mục 1) mômen (mục 2) đồng thời Theo luật cộng tác dụng ta cộng vectơ lực trường hợp riêng rẽ gây Fi = FMi + FFi2 + FMi FFi cos α i Với αi góc nhọn hợp lực FMi FFi Tìm bu lơng chịu lực lớn tính theo mối ghép bu lơng đơn chịu lực ngang Trường hợp lắp có khe hở Lực xiết V để tránh trượt Đg kính bu lơng để tránh phá huỷ chân ren k Fi max V= if × 1.3 × V d1 ≥ π × [σ k ] Tra bảng chọn bu lông tiêu chuẩn 37 Chi tiết máy TS Phan Tấn Tùng 38 Chi tiết máy TS Phan Tấn Tùng 6.6.4 Mối ghép nhóm bu lơng chịu lực Dạng hỏng • mối ghép bị tách hở • mối ghép bị trượt • bu lơng bị phá huỹ chân ren Chỉ tiêu tính • tránh tách hở • tránh trượt σ > Fms > FH • tránh phá huỷ bu lơng σ td = σ k2 + 3τ x2 ≤ [σ k ] Cơng thức tính Ứng suất bề mặt tiếp xúc σ max = σ V − σ FV ± σ M = Z V (1 − χ ) FV (1 − χ ) M − ± A A Wu 39 Chi tiết máy TS Phan Tấn Tùng Để tránh tách hở σ ZV (1 − χ ) FV (1 − χ ) M = − − ≥0 A A Wu Lực xiết V để tránh tách hở (1 − χ ) ⎛ M A⎞ ⎜ ⎟⎟ V≥ FV + ⎜ Z ⎝ Wu ⎠ k (1 − χ ) ⎛ M A⎞ ⎜ ⎟⎟ V= FV + ⎜ Z Wu ⎠ ⎝ Để tránh trượt Fms = f [Z V − (1 − χ ) FV ] ≥ FH Hoặc Fms = f [Z V − (1 − χ ) FV ] = k FH Lực xiết V để tránh trượt k FH + f (1 − χ ) FV V= fZ Để tránh tách hở tránh trượt chon lực xiết Vmax trường hợp 40 Chi tiết máy TS Phan Tấn Tùng Lực tác động lên bu lông Lực mômen M tác động lên bu lông tỉ lệ thuận với khoảng cách từ tâm bu lông đến đường trung hoà FM FM F = = = Mi y1 y2 yi FMi = FM × yi y1 Tồng mômen lực FMi gây so với đường trung hồ mơmen tác động lên bu lông n χ M = ∑ FMi yi FM n χM = yi ∑ y1 i =1 i =1 Lực tác dụng lên bu lông số FM = χ M y1 n y ∑ i i =1 Bu lông xa đường trung hồ bu lơng chịu lực lớn M gây χM y FM max = max n y ∑ i i =1 41 Chi tiết máy TS Phan Tấn Tùng Lực lớn tác động lên bu lông Fb max = Vmax + χ FV Z + FM max Đường kính bu lơng xiết chặt chịu lực χF ⎞ ⎛ × ⎜1.3 × Vmax + V + FM max ⎟ Z ⎝ ⎠ d1 ≥ π × [σ k ] Đường kính bu lơng xiết chặt đồng thời với chịu lực χ FV ⎛ ⎞ × 1.3⎜Vmax + + FM max ⎟ Z ⎠ ⎝ d1 ≥ π × [σ k ] Tra bảng chọn bu lông tiêu chuẩn HẾT CHƯƠNG 15 42 ... Chi tiết máy TS Phan Tấn Tùng 10 Chi tiết máy TS Phan Tấn Tùng 11 Chi tiết máy TS Phan Tấn Tùng 12 Chi tiết máy TS Phan Tấn Tùng 13 Chi tiết máy TS Phan Tấn Tùng 14 Chi tiết máy TS Phan Tấn Tùng. .. Khớp nối Chương 15 Chi tiết máy ghép TS Phan Tấn Tùng Chi tiết máy TS Phan Tấn Tùng Tài liệu tham khảo Giáo trình [1] Cơ sở thiết kế máy – Nguyễn Hữu Lộc – NXB Đại Học Quốc Gia Tp .HCM – 2004 Sách... suất mõi ứng với chu kỳ mạch động dương Chi tiết máy TS Phan Tấn Tùng • Thí nghiệm lập đường cong mõi Mẫu thử mõi Máy thử mõi Chi tiết máy TS Phan Tấn Tùng • Đường cong mõi σ r :giới hạn mõi