Đang tải... (xem toàn văn)
MỤC LỤCCHƯƠNG 1: BÀI MỞ ĐẦU…………………………………………………...……..51. Vị trí của môn học72. Đối tượng nghiên cứu73. Nội dung môn học Nguyên lý máy84.Phương pháp nghiên cứu8CHƯƠNG 2: CẤU TẠO CƠ CẤU91. Những khái niệm cơ bản92. Bậc tự do của cơ cấu113. Xếp loại cơ cấu phẳng12CHƯƠNG 3: ĐỘNG LỰC CƠ CẤU161. Mục đích, nhiệm vụ và phương pháp nghiên cứu162. Phân tích động học cơ cấu loại hai16CHƯƠNG 4: PHÂN TÍCH LỰC TRÊN CƠ CẤU PHẲNG211. Khái niệm212. Lực quán tính213. Phản lực ở các khớp động224.Lực ma sát24CHƯƠNG 5: ĐỘNG LỰC HỌC MÁY271. Khái niệm chung272. Phương trình chuyển động của máy273. Chuyển động thật của máy28CHƯƠNG 6: CƠ CẤU KHỚP LOẠI THẤP291. Khái niệm292. Đặc điểm chuyển động291. Khái niện chung362. Cơ cấu cam363. Cơ cấu bánh răng414. Bánh răng trụ có hai trục song song515. Bánh răng trụ có hai trục chéo nhau526. Bánh răng nón537. Cơ cấu các đăng548. Hệ thống bánh răng54CHƯƠNG 8: BỘ TRUYỀN ĐỘNG ĐAI571. Khái niệm chung572. Kết cấu các loại đai573. Những vấn đề cơ bản trong lý thuyết truyền động đai574. Tính toán bộ truyền động đai645. Kết cấu bánh đai646. Trình tự thiết kế bộ truyền64CHƯƠNG 9: TRUYỀN ĐỘNG BÁNH RĂNG651. Khái niệm chung652. Bộ truyền động bánh răng trụ răng thẳng693. Bé truyÒn b¸nh r¨ng trô r¨ng nghiªng754. Bộ truyền bánh răng nón805.VËt liÖu vµ øng suÊt cho phÐp846. Hiệu suất và bôi trơn857. Trình tự thiết kế bộ truyền85CHƯƠNG 10: TRUYỀN ĐỘNG TRỤC VÍT –BÁNH VÍT861. Khái niệm chung862. Những thông số động học của bộ truyền863. Các dạng hỏng và các chỉ tiêu tính toán bộ truyền924. Vật liệu và ứng suất cho phép936. Trình tự thiêt kế bộ truyền.95CHƯƠNG 11: TRUYỀN ĐỘNG XÍCH961. Khái niệm chung962. Những thông số cơ bản của truyền động xích983. Các dạng hỏng bôi trơn và hiệu suất1044. Tính toán bộ truyền xích.1045. Trình tự thiết kế bộ truyền xích.106CHƯƠNG 12: TRỤC1071. Khái niệm chung1072. Các dạng hỏng trục – Vật liệu chế tạo trục1073. Tính toán trục108CHƯƠNG 13 : Ổ TRỤC1131. Ổ trượt.1132. Ổ lăn113
MỤC LỤC CHƯƠNG 1: BÀI MỞ ĐẦU………………………………………………… …… CHƯƠNG 2: CẤU TẠO CƠ CẤU Những khái niệm Bậc tự cấu CHƯƠNG 3: ĐỘNG LỰC CƠ CẤU .15 Mục đích, nhiệm vụ phương pháp nghiên cứu .15 Phân tích động học cấu loại hai .15 CHƯƠNG 4: PHÂN TÍCH LỰC TRÊN CƠ CẤU PHẲNG 20 Khái niệm 20 Lực quán tính .20 Phản lực khớp động 21 4.Lực ma sát 23 CHƯƠNG 5: ĐỘNG LỰC HỌC MÁY 26 Khái niệm chung 26 Chuyển động thật máy 27 CHƯƠNG 6: CƠ CẤU KHỚP LOẠI THẤP 28 Khái niệm 28 Đặc điểm chuyển động .28 36 Khái niện chung 37 Cơ cấu cam 37 Cơ cấu bánh .42 Bánh trụ có hai trục song song 55 Bánh trụ có hai trục chéo 56 Bánh nón 57 Trang Cơ cấu đăng 58 Hệ thống bánh 58 CHƯƠNG 8: BỘ TRUYỀN ĐỘNG ĐAI .61 Khái niệm chung 61 Kết cấu loại đai 61 Những vấn đề lý thuyết truyền động đai 61 Kết cấu bánh đai 68 Trình tự thiết kế truyền 68 CHƯƠNG 9: TRUYỀN ĐỘNG BÁNH RĂNG .69 Khái niệm chung 69 Bộ truyền động bánh trụ thẳng 73 Bộ truyền bánh nón 84 Trình tự thiết kế truyền 89 CHƯƠNG 10: TRUYỀN ĐỘNG TRỤC VÍT –BÁNH VÍT 90 Khái niệm chung 90 Những thông số động học truyền 90 Các dạng hỏng tiêu tính tốn truyền .96 Vật liệu ứng suất cho phộp 97 Trình tự thiêt kế truyền 99 CHƯƠNG 11: TRUYỀN ĐỘNG XÍCH .100 Khái niệm chung 100 Những thơng số truyền động xích 102 Các dạng hỏng bôi trơn hiệu suất 108 Tính tốn truyền xích 109 Trình tự thiết kế truyền xích 111 CHƯƠNG 12: TRỤC 112 Trang Khái niệm chung 112 Các dạng hỏng trục – Vật liệu chế tạo trục .112 Tính tốn trục 113 CHƯƠNG 13 : Ổ TRỤC 118 Ổ trượt 118 Ổ lăn 118 Trang CHƯƠNG 1: BÀI MỞ ĐẦU Vị trí mơn học + Là môn học bắt buộc trước sinh viên học môn học chuyên môn + Là môn học kỹ thuật sở bắt buộc, vừa mang tính chất lý thuyết thực nghiệm + Giúp sinh viên có khả tính tốn, thiết kế, kiểm nghiệm chi tiết máy phận máy thông dụng đơn giản Đối tượng nghiên cứu 2.1 Máy Máy tập hợp vật thể người tạo ra, nhằm mục đích thực mở rộng chức lao động Căn vào chức năng, chia máy thành loại: a Máy lượng: dùng để truyền hay biến đổi lượng, gồm hai loại: + Máy- động cơ: biến đổi dạng lượng khác thành năng, ví dụ động nổ, động điện, tuốcbin + Máy biến đổi năng: biến đổi thành dạng lượng khác, ví dụ máy phát điện, máy nén khí b Máy làm việc (máy cơng tác): có nhiệm vụ biến đổi hình dạng, kích thước hay trạng thái vật thể (gọi máy công nghệ), thay đổi vị trí vật thể (gọi máy vận chuyển) Trên thực tế, nhiều phân biệt trên, máy nói chung có động dẫn động riêng Những máy gọi máy tổ hợp Ngoài động phận làm việc, máy tổ hợp có thiết bị khác thiết bị kiểm tra, theo dõi, điều chỉnh Khi chức điều khiển người tồn q trình làm việc máy đảm nhận thiết bị nói trên, máy tổ hợp trở thành máy tự động c Máy truyền biến đổi thơng tin, ví dụ máy tính điện tử Ngồi loại máy đây, nhiều loại máy có chức đặc biệt tim nhân tạo, tay máy, người máy Khi phân tích hoạt động máy, xem máy hệ thống gồm phận điển hình, theo sơ đồ khối sau: + Bộ nguồn: cung cấp lượng cho toàn máy + Bộ chấp hành: trực tiếp thực nhiệm vụ công nghệ máy + Bộ biến đổi trung gian: thực biến đổi cần thiết từ nguồn đến chấp hành Trang + Bộ điều khiển: thực thông tin, thu thập tin tức làm việc máy đưa tín hiệu cần thiết để điều khiển máy 2.Cơ cấu Trong phận máy, tập hợp vật thể có chuyển động xác định, làm nhiệm vụ truyền hay biến đổi chuyển động gọi cấu Theo đặc điểm vật thể hợp thành cấu, xếp cấu thành lớp: + Cơ cấu gồm vật rắn tuyệt đối + Cơ cấu có vật thể đàn hồi, ví dụ cấu dùng dây đai, cấu có lò xo, cấu dùng tác dụng chất khí, chất lỏng, cấu di chuyển nhờ thuỷ lực + Cơ cấu dùng tác dụng điện từ Nội dung môn học Nguyên lý máy 3.1 Nội dung Môn học Nguyên lý máy nghiên cứu vấn đề chuyển động điều khiển chuyển động cấu máy Ba vấn đề chung loại cấu máy mà môn học Nguyên lý máy nghiên cứu vấn đề cấu trúc, động học động lực học 3.2 Mơ hình nghiên cứu Ba vấn đề nêu nghiên cứu dạng hai toán: toán phân tích tốn tổng hợp Bài tốn phân tích cấu trúc nhằm nghiên cứu nguyên tắc cấu trúc cấu khả chuyển động cấu tùy theo cấu trúc Bài tốn phân tích động học nhằm xác định chuyển động khâu cấu, không xét đến ảnh hưởng lực mà vào quan hệ hình học khâu Bài tốn phân tích động lực học nhằm xác định lực tác động lên cấu quan hệ lực với chuyển động cấu Phương pháp nghiên cứu Bên cạnh phương pháp môn học Cơ học lý thuyết, để nghiên cứu vấn đề động học động lực học cấu, người ta sử dụng phương pháp sau đây: + Phương pháp đổ thị (phương pháp vẽ - dựng hình) + Phương pháp giải tích Ngồi ra, phương pháp thực nghiệm có ý nghĩa quan trọng việc nghiên cứu toán Nguyên lý máy CHƯƠNG 2: CẤU TẠO CƠ CẤU Trang Những khái niệm Hình 1-cơ cấu động đốt 1.1 Bậc tự tương đối hai khâu + Số bậc tự tương đối hai khâu số khả chuyển động độc lập tương đối khâu khâu (tức số khả chuyển động độc lập khâu hệ quy chiếu gắn liền với khâu kia) + Khi để rời hai khâu khơng gian, chúng có bậc tự tương đối Thật vậy, hệ tọa độ vng góc Oxyz gắn liền với khâu (1), khâu (2) có khả chuyển động: TX, Ty ,Tz (chuyển động tịnh tiến dọc theo trục Ox, Oy, Oz) QX, QY,QZ (chuyển động quay xung quanh trục Ox, Oy, Oz) Sáu khả hoàn toàn độc lập với + Tuy nhiên, để rời hai khâu mặt phang, số bậc tự tương đối chúng lại 3: chuyển động quay Qz xung quanh trục Oz vng góc với mặt phẳng chuyển động Oxy hai khâu hai chuyển động tịnh tiến TX, TY dọc theo trục Ox, Oy nằm mặt phẳng Hình 2-bậc tự + Số bậc tự tương đối hai khâu số thơng số vị trí độc lập cần cho trớc để xác định hoàn toàn vị trí khâu hệ quy chiếu gắn liền với khâu 1.2 Khâu * Khâu dẫn Khâu dẫn khâu có thơng số vị trí cho trước (hay nói khác đi, có quy luật chuyển động cho trước) * Khâu bị dẫn Trang Ngoài giá khâu dẫn ra, khâu lại đợc gọi khâu bị dẫn * Khâu phát động Khâu phát động khâu nối trực tiếp với nguồn lượng làm cho máy chuyển động Ví dụ, với động đốt Hình 1, khâu phát động pittơng - Cơ cấu máy cấu tay quay-con trượt OAB (Hình 2) làm nhiệm vụ biến chuyển tịnh tiến pistông (3) thành chuyển động quay trục khuỷu (1) Mỗi khâu có chuyển động riêng biệt: Khâu (1) quay xung quanh tâm O, khâu (2) chuyển động song phang, khâu (3) chuyển động tịnh tiến, khâu (4) cố định Trục khuỷu thông thường chi tiết máy độc lập Thanh truyền gồm nhiều chi tiết máy thân, bạc lót, đầu to, bu lơng, đai ốc ghép cứng lại với 1.3 Sự nối động, khớp động * Nối động, thành phần khớp động, khớp động + Để tạo thành cấu, người ta phải tập hợp khâu lại với cách thực phép nối động * Nối động hai khâu bắt chúng tiếp xúc với theo quy cách định suốt trình chuyển động Nối động hai khâu làm hạn chế bớt số bậc tự tương đối chúng + Chỗ khâu tiếp xúc với khâu đợc nối động với gọi thành phần khớp động + Tập hợp hai thành phần khớp động hai khâu phép nối động gọi khớp động * Các loại khớp động + Căn vào số bậc tự tương đối bị hạn chế nối động (còn gọi số ràng buộc khớp), ta phân khớp động thành loại: khớp loại 1, loại 2, loại 3, loại 4, loại hạn chế 1, 2, 3, 4, bậc tự tương đối Không có khớp loại 6, khớp hạn chế bậc tự tương đối hai khâu, hai khâu ghép cứng với Khơng có khớp loại 0, hai khâu để rời hồn tồn khơng gian (liên kết hai khâu lúc gọi liên kết tự do) + Căn vào đặc điểm tiếp xúc hai khâu nối động, ta phân khớp động thành loại: Khớp cao: thành phần khớp động điểm hay đường * Khớp thấp: thành phần khớp động mặt 1.4 Chuỗi động cấu * Chuỗi động tập hợp khâu nối với khớp động + Dựa cấu trúc chuỗi động, ta phân chuỗi động thành hai loại: - Chuỗi động hở khác - Chuỗi động kín - Chuỗi động hở chuỗi động khâu nối với khâu Trang - Chuỗi động kín chuỗi động khâu nối với hai khâu khác (các khâu tạo thành chu vi khép kín, khâu tham gia hai khớp động) Bậc tự cấu 2.2 Cơ cấu phẳng + Số bậc tự cấu số thơng số vị trí độc lập cần cho trước để vị trí tồn cấu hoàn toàn xác định + Số bậc tự cấu số quy luật chuyển động cần cho trước để chuyển động cấu hồn tồn xác định + Ví dụ: Xét cấu bốn khâu lề ABCD gồm giá cố định ba khâu động 1, 2, Nếu cho trước thông số p1 = (AD, AB) để xác định vị trí khâu so với giá vị trí cấu hồn tồn xác định Thật vậy, kích thước động l AB cho trước nên vị trí điểm B hồn tồn xác định Do điểm D kích thước l BC , lCD cho trước nên vị trí điểm C vị trí khâu hồn tồn xác định Nếu cho trước quy luật chuyển động khâu (1) : p1 = p1 (t) chuyển động khâu hoàn toàn xác định Như cấu bốn khâu lề có bậc tự do: W = 2.2 Cơ cấu không gian Ràng buộc trùng: Trong cấu phẳng, ràng buộc trùng có khớp đóng kín đa giác gồm khâu nối với khớp trượt Ví dụ: xét cấu Hình 23 Giả sử lấy khớp B làm khớp đóng kín Khi nối khâu 1, khâu khâu khớp A C, khâu quay tương đối so với khâu quanh trục Oz, tức có ràng buộc gián tiếp QZ khâu khâu Khi nối trực tiếp khâu khâu khớp đóng kín B, khớp B lại tạo thêm ràng buộc QZ Như vậy, có ràng buộc trùng: Rtmng = 2.3 Bậc tự thừa Trong cấu cam cần lắc đáy lăn (dùng để biến chuyển động quay liên tục cam thành chuyển động lắc qua lại theo quy luật cho trước cần , ta có: n = 3, p5 = (ba khớp quay loại 5); p4 = (một khớp cam phẳng loại 4) Bậc tự hệ tính theo cơng thức (1.4): W = 3.3 - (2.3 + 1) = Tuy nhiên, bậc tự cấu : W = 1, cho cam quay chuyển động cần hồn tồn xác định Ớ có bậc tự thừa: Wthua = 1, chuyển động lăn Hình 1.4: Cơ cấu cam cần lắc đáy lăn Trang xung quanh trục mình, Bởi cho lăn quay xung quanh trục này, cấu hình cấu hồn tồn khơng thay đổi Tóm lại, bậc tự cấu: W = 3n- (2p5 + p4) - Wth = 3.3 - (2.3 +1)-1 = Xếp loại cấu phẳng 3.1 Nguyên lý tạo thành cấu * Cơ cấu + Cơ cấu chuỗi động, khâu chọn làm hệ quy chiếu (và gọi giá), khâu lại có chuyển động xác định hệ quy chiếu (và gọi khâu động) Thông thường, coi giá cố định Tương tự chuỗi động, ta phân biệt cấu phẳng cấu khơng gian + Ví dụ, chọn khâu chuỗi động phẳng kín , khâu chuỗi động phẳng kín làm giá, ta cấu phẳng Chọn khâu chuỗi động không gian hở làm giá, ta có cấu khơng gian 3.2 Xếp loại nhóm A Nhóm, tĩnh định Xét cấu bốn khâu lề ABCD (Hình 3) Tách khỏi cấu khâu dẫn giá 4, lại nhóm gồm hai khâu nối với khớp quay C (Hình 29) Ngồi khâu thành khớp gọi khớp chờ: khớp chờ B khớp chờ C Như nhóm lại gồm có hai khâu (n = 2) ba khớp quay (p5 = 3), bậc tự nhóm: W = 3.2 — 2.3 = Đây nhóm tĩnh định cho trước vị trí khớp chờ vị trí khớp C hồn tồn xác định *Nhóm tĩnh định nhóm có bậc tự khơng thể tách thành nhóm nhỏ có bậc tự Hình 3- cấu bốn khâu lề + Nhóm tĩnh định có hai khâu ba khớp gọi nhóm Atxua hạng II Nhóm gồm có hai khâu ba khớp trượt khơng phải nhóm tĩnh định bậc tự nhóm B Nhóm Atxua có hạng cao II: Trang Nếu khớp nhóm tĩnh định tạo thành đa giác hạng nhóm Atxua lấy số đỉnh đa giác, tạo thành nhiều đa giác hạng nhóm lấy số đỉnh đa giác nhiều đỉnh Ví dụ cấu Hình tách thành khâu dẫn nối giá khớp nhóm tĩnh định BCDEG Các khớp chờ khớp B, E, G Các khớp C, D, E Nhóm có đa giác khép kín CDF có ba đỉnh nên nhóm hạng III Hình 4- nhóm tĩnh định 3.3 Xếp loại cấu Việc xếp hạng cấu có ý nghĩa thiết thực việc nghiên cứu số tính động học lực học cấu Trang 10 Tính tốn truyền xích 4.1 Tính theo áp suất cho phép Để đảm bảo xích làm việc ổn định, khơng bị mòn giá trị cho phép trước thời hạn qui định, áp suất sinh lề: p0= K Ft ≤ [ p0 ] A (6.18) Trong đó: A- Diện tích mặt tựa lề; [p0]- áp suất cho phép xác định thực nghiệm; K- hệ số sử dụng: K= Kđ.Ka.K0 Kđc.Kbt.Kc (6.19) Với: Kđ- hệ số tải trọng động; Ka- Hệ số ảnh hưởng khoảng cách trục; K0- Hệ số ảnh hưởng cách bố trí truyền; Kđc - Hệ số ảnh hưởng điều chỉnh; Kbt- Hệ số ảnh hưởng bôi trơn; Kc- Hệ số ảnh hưởng chế độ làm việc ca kíp 4.2 Kiểm nghiệm số lần va đập giây Để bảo đảm xích khơng bị phá huỷ tải, hệ số an toàn S phải thoả mãn điều kiện: S= Q ÷ ( K t Ft + F0 + FV ) ≥ [ S ] = 51 (6.22) Trong đó: Q- tải trọng phá hỏng ,N cho Bảng 6.1; Kt – Hệ số chế độ tải trọng, phụ thuộc vào chế độ làm việc: K t =1,2; 1,7 2,0 ứng với chế độ làm việc trung bình,năng nặng; Ft- Lực vòng, N; FV – Lực căng lực ly tâm sinh tính theo (6.4); Trang 109 F0- Lực căng ban đầu , N tính theo (6.2); [ S ] - Hệ số an toàn cho phép cho Bảng 6.5 Trang 110 Bảng 3(6.5.) Bước xích Hệ số an toàn cho phép [ S ] n1, v/ph p, mm σ HB Như ứng suất lớn A (Điểm tiếp xúc viên bi với vòng trong) nằm phương tác dụng Fr Khi ổ lăn làm việc, điểm bề mặt vòng ổ lăn sâu vào vùng tiếp xúc chịu tải tăng dần khỏi vùng tiếp xúc, σ H thay đổi theo chu kỳ mạch động Tần số σ H phụ thuộc vào vòng quay Khi vòng quay, sau vòng quay, điểm vòng chịu ứng suất max lần Còn vòng ngồi quay điẻm chịu ứng suất lớn (điểm A) khơng di chuyển, lần lăn vào tiếp xúc với A, vòng lại chịu ứng suất max lần, tức trường hợp tần số thay đổi ứng suất lớn tăng lên làm cho ổ lăn chóng bị hỏng mỏi Chính xác định khả tải ổ lăn phải kể đến vòng quay Trang 122 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Đặng Thế Huy - Nguyễn Khắc Thường Nguyên lý máy NXB Bộ Nông nghiệp – 2002 [2] Nguyễn Trọng HIệp – Nguyễn Văn Lẫm Chi tiết máy NXB GIÁO DỤC – 2003 [3] PGS.TS.Nguyễn Hữu Lộc Chi tiết máy NXB ĐHQG TPHCM – 2007 [4] S.N.NITRIPORTRIC Chi tiết máy NXB HẢI PHÒNG – 1995 Trang 123 ... Nội dung môn học Nguyên lý máy 3.1 Nội dung Môn học Nguyên lý máy nghiên cứu vấn đề chuyển động điều khiển chuyển động cấu máy Ba vấn đề chung loại cấu máy mà môn học Nguyên lý máy nghiên cứu vấn... toàn trình làm việc máy đảm nhận thiết bị nói trên, máy tổ hợp trở thành máy tự động c Máy truyền biến đổi thông tin, ví dụ máy tính điện tử Ngồi loại máy đây, nhiều loại máy có chức đặc biệt... buộc, vừa mang tính chất lý thuyết thực nghiệm + Giúp sinh viên có khả tính toán, thiết kế, kiểm nghiệm chi tiết máy phận máy thông dụng đơn giản Đối tượng nghiên cứu 2.1 Máy Máy tập hợp vật thể người