Tập bài giảng Nguyên lý – Chi tiết máy 2 biên soạn gồm ba phần được trình bày như sau: Phần 1 Những vấn đề cơ bản về thiết kế máy và chi tiết máy; Phần 2 Các chi tiết máy truyền động; Phần 3 Các chi tiết máy đỡ, nối. Mời các bạn cùng tham khảo!
BỘ LAO ĐỘNG – THƯƠNG BINH VÀ XÃ HỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT NAM ĐỊNH TẬP BÀI GIẢNG NGUYÊN LÝ – CHI TIẾT MÁY Mã số: TB2015-01-11 Ban biên soạn: Chủ biên: ThS Nguyễn Mạnh Chất Thành viên: ThS Lê Thanh NAM ĐỊNH, NĂM 2015 LỜI MỞ ĐẦU Nguyên lý máy chi tiết máy hai môn học tảng giảng dạy trường Đại học, cao đẳng kỹ thuật Nó sở cho hàng loạt môn chun ngành khí mà cịn xây dựng tiềm lực tư khoa học cho kỹ sư cán khoa học tương lai Ngày nay, để đáp ứng đòi hỏi chất lượng đào tạo đạt chuẩn khu vực đặc biệt đào tạo giáo viên dạy nghề (RAVTE) Trường ĐHSPKT Nam Định đạo tiến hành cải cách cách sâu rộng việc giảng dạy, học tập theo quy trình đào tạo (hệ thống tín chỉ), học phần Ngun lý – Chi tiết máy đưa vào giảng dạy cho sinh viên học chuyên ngành khí, sau h ọc xong môn học bản, Hình họa – vẽ kỹ thuật, Dung sai – đo lường, Cơ học 1, Vật liệu kỹ thuật 1, Nguyên lý – Chi tiết máy Tập giảng Nguyên lý – Chi tiết máy biên soạn với khối lượng tín gồm ba phần: Phần Những vấn đề thiết kế máy chi tiết máy Phần Các chi tiết máy truyền động Phần Các chi tiết máy đỡ, nối Tập giảng Nguyên lý – Chi tiết máy tài liệu phục vụ cho cơng tác giảng dạy giảng viên học tập sinh viên đại học ngành Cơ khí trường ĐHSPKT Nam Định Trong q trình biên soạn, nhóm tác giả cố gắng sử dụng hiểu biết kinh nghiệm th ực tế Việt Nam tích lũy đư ợc hàng chục năm công tác giảng dạy thực tiễn, đồng thời tham khảo chương trình giảng dạy sách giáo khoa Nguyên lý máy chi tiết máy trường đại học xuất năm gần Nhằm ngày hoàn thiện nội dung tập giảng Nguyên lý – Chi tiết máy chúng tơi mong nhận nhiều góp ý độc giả, xin gửi địa chỉ: Bộ môn Kỹ thuật sở, Khoa Cơ khí, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Nam Định NHÓM TÁC GIẢ i MỤC LỤC CHƯƠNG 1: ĐẠI CƯƠNG VỀ THIẾT KẾ MÁY VÀ CHI TIẾT MÁY 1.1 Nội dung trình tự thiết kế máy .1 1.1.1 Máy, phận máy chi tiết máy 1.1.2 Những yêu cầu chủ yếu máy chi tiết máy .2 1.1.3 Các bước thiết kế máy .3 1.1.4 Các bước thiết kế chi tiết máy 1.2 Khái quát yêu cầu máy chi tiết máy 1.3 Tải trọng ứng suất 1.3.1 Tải trọng tác dụng lên máy chi tiết máy 1.3.2 Ứng suất 1.4 Độ bền mỏi chi tiết máy 1.4.1 Hiện tượng phá hỏng mỏi 1.4.2 Những nhân tố ảnh hưởng đến sức bền mỏi chi tiết máy 10 1.4.3 Các biện pháp nâng cao sức bền mỏi chi tiết máy 12 1.5 Chọn vật liệu .12 1.5.1 Những yêu cầu vật liệu chế tạo chi tiết máy 12 1.5.2 Các vật liệu thường dùng ngành chế tạo máy .12 1.6 Vấn đề tiêu chuẩn hóa chi tiết máy .15 1.6.1 Khái niện chung 15 1.6.2 Các đối tượng tiêu chuẩn hóa ngành chế tạo máy 15 1.6.3 Các cấp tiêu chuẩn hóa 15 1.6.4 Ích lợi tiêu chuẩn hóa .16 CHƯƠNG 2: CÁC CHỈ TIÊU KHẢ NĂNG LÀM VIỆC CHỦ YẾU CỦA CHI TIẾT MÁY 18 2.1 Độ bền 18 2.1.1 Yêu cầu độ bền .18 2.1.2 Cách xác định ứng suất sinh chi tiết máy .18 2.1.3 Cách xác định ứng suất cho phép 19 2.2 Độ bền mỏi 20 2.3 Độ cứng .21 2.3.1 Yêu cầu độ cứng 21 2.3.2 Cách đánh giá tiêu độ cứng chi tiết máy 21 2.4 Khả chịu nhiệt 22 2.4.1 Yêu cầu tiêu chịu nhiệt .22 2.4.2 Cách đánh giá tiêu chịu nhiệt máy 22 2.5 Độ ổn định dao động 23 CHƯƠNG 3: BỘ TRUYỀN ĐAI 26 ii 3.1 Khái niệm chung 26 3.2 Các loại đai bánh đai .27 3.3 Các thông số hình học .28 3.3.1 Thông số làm việc chủ yếu truyền đai .28 3.3.2 Thơng số hình học chủ yếu truyền đai .29 3.4 Cơ học truyền động đai .29 3.4.1 Lực tác dụng truyền đai 29 3.4.2 Ứng suất dây đai .30 3.4.3 Sự trượt truyền đai .31 3.4.4 Đường cong trượt đường cong hiệu suất 32 3.5 Tính truyền động đai 33 3.5.1 Các dạng hỏng truyền đai tiêu tính tốn .33 3.5.2 Tính truyền đai theo ứng suất có ích .34 3.5.3 Tính đai theo độ bền lâu .35 3.5.4 Tính đai theo khả kéo 36 3.6 Trình tự thiết kế truyền đai Thí dụ 36 3.6.1 Trình tự thiết kế truyền đai dẹt 36 3.6.2 Trình tự thiết kế truyền đai thang 38 3.7 Thí dụ………… ………………………………………… ………………….38 CHƯƠNG 4: BỘ TRUYỀN BÁNH MA SÁT 44 4.1 Khái niệm chung 44 4.1.1 Giới thiệu truyền bánh ma sát 44 4.1.2 Phân loại truyền bánh ma sát 45 4.1.3 Thông số làm việc chủ yếu truyền bánh ma sát 46 4.1.4 Thơng số hình học chủ yếu truyền bánh ma sát 46 4.2 Cơ học truyền động ma sát 47 4.2.1 Lực tác dụng truyền bánh ma sát 47 4.2.2 Sự trượt truyền bánh ma sát 48 4.3 Tính truyền bánh ma sát .49 4.3.1 Các dạng hỏng tiêu tính tốn 49 4.3.2 Tính truyền bánh ma sát vật liệu kim loại 50 4.3.3 Tính truyền bánh ma sát vật liệu phi kim loại 51 4.4 Vật liệu ứng suất cho phép .52 4.4.1 Vật liệu 52 4.4.2 Ứng suất cho phép 52 4.5 Bộ biến tốc vô cấp .53 CHƯƠNG 5: BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG 55 iii 5.1 Khái niệm chung 55 5.1.1 Giới thiệu truyền bánh .55 5.1.2 Phân loại truyền bánh 56 5.1.3 Thông số hình học truyền bánh trụ thẳng 57 5.1.4 Thơng số hình học truyền bánh trụ nghiêng .59 5.1.5 Thơng số hình học truyền bánh nón thẳng 60 5.1.6 Thơng số làm việc chủ yếu truyền bánh 61 5.1.7 Độ xác truyền bánh 62 5.2 Tải trọng truyền động bánh .63 Lực tác dụng lên trục ổ mang truyền bánh 64 5.3 Các dạng hỏng tiêu tính tốn truyền bánh 66 5.4 Tính tốn độ bền truyền bánh trụ 67 5.4.1 Tính truyền bánh trụ thẳng theo sức bền tiếp xúc 67 5.4.2 Tính truyền bánh trụ thẳng theo sức bền uốn 69 5.4.3 Tính truyền bánh trụ nghiêng chữ V 71 5.5 Truyền động bánh côn 74 5.5.1 Khái niệm chung 74 5.5.2 Tính truyền bánh nón thẳng 75 5.5.2 Kiểm tra bền truyền bánh theo tải trọng tải 78 5.6 Vật liệu, nhiệt luyện ứng suất cho phép 78 5.7 Trình tự thiết kế truyền bánh 80 5.8 Truyền động bánh trụ chéo truyền động bánh côn chéo 81 5.9 Thí dụ 81 CHƯƠNG 6: BỘ TRUYỀN TRỤC VÍT 90 6.1 Khái niệm chung 90 6.1.1 Giới thiệu truyền trục vít 90 6.1.2 Phân loại truyền trục vít 91 6.1.3 Thông số hình học chủ yếu truyền trục vít 92 6.1.4 Độ xác truyền trục vít 94 6.1.5 Tải trọng ứng suất truyền trục vít 95 6.1.6 Kết cấu trục vít, bánh vít 95 6.2 Cơ học truyền động trục vít 96 6.2.1 Thông số làm việc chủ yếu truyền trục vít 96 6.3 Tính độ bền truyền trục vít 98 6.3.1 Các dạng hỏng tiêu tính tốn truyền trục vít .98 6.3.2 Tính truyền trục vít theo sức bền tiếp xúc .99 6.3.3 Tính truyền trục vít theo sức bền uốn 100 iv 6.3.4 Tính trục vít theo điều kiện ổn định 101 6.3.5 Kiểm tra truyền trục vít theo tải trọng tải .101 6.4 Vật liệu ứng suất cho phép 102 6.5 Tính tốn nhiệt, làm nguội bôi trơn 103 6.6 Trình tự thiết kế truyền trục vít 104 6.7 Truyền động trục vít lõm 104 6.8 Thí dụ 105 CHƯƠNG 7: BỘ TRUYỀN XÍCH 111 7.1 Khái niệm chung .111 7.1.1 Giới thiệu truyền xích 111 7.2 Các loại xích truyền động đĩa xích .112 7.2.1 Các loại xích truyền động 112 7.2.2 Đĩa xích .113 7.3 Các thơng số hình học .114 7.4 Cơ học truyền động xích 115 7.4.1 Vận tốc tỉ số truyền 115 7.4.2 Lực tác dụng truyền xích 115 7.5 Tính tốn truyền động xích .117 7.5.1 Các dạng hỏng tiêu tính tốn truyền xích 117 7.5.2 Tính truyền xích ống lăn 118 7.6 Trình tự thiết kế truyền xích .119 7.7 Thí dụ 119 CHƯƠNG 8: BỘ TRUYỀN VÍT - ĐAI ỐC 124 8.1 Khái niệm chung .124 8.1.1 Giới thiệu truyền vít - đai ốc 124 8.1.2 Phân loại truyền vít - đai ốc 125 8.1.3 Thông số hình học chủ yếu truyền vít - đai ốc 126 8.1.4 Thông số làm việc chủ yếu truyền vít - đai ốc .127 8.2 Tính truyền vít - đai ốc .128 8.2.1 Các dạng hỏng truyền vít - đai ốc tiêu tính tốn 128 8.2.2 Tính truyền vít - đai ốc theo độ bền mòn 128 8.2.3 Tính truyền vít - đai ốc theo điều kiện ổn định .129 8.2.4 Tính truyền vít đai ốc theo độ bền 129 8.2.5 Trình tự thiết kế truyền vít - đai ốc 130 CHƯƠNG 9: PHÂN TÍCH CHỌN BỘ TRUYỀN 132 9.1 Bộ truyền bánh 132 9.1.1 Ưu điểm truyền bánh .132 v 9.1.2 Nhược điểm truyền bánh .132 9.1.3 Phạm vi sử dụng truyền bánh 132 9.2 Bộ truyền đai .132 9.2.1 Ưu điểm truyền đai 132 9.2.2 Nhược điểm truyền đai 133 9.2.3 Phạm vi sử dụng truyền đai 133 9.3 Bộ truyền xích 133 9.3.1 Ưu điểm truyền xích 133 9.3.2 Nhược điểm truyền xích 133 9.3.3 Phạm vi sử dụng truyền xích 133 9.4 Bộ truyền trục vít 134 9.4.1 Ưu điểm truyền trục vít 134 9.4.2 Nhược điểm truyền trục vít .134 9.4.3 Phạm vi sử dụng truyền trục vít 134 9.5 Bộ truyền bánh ma sát .134 9.5.1 Ưu điểm truyền bánh ma sát 134 9.5.2 Nhược điểm truyền bánh ma sát .134 9.5.3 Phạm vi sử dụng truyền bánh ma sát 135 9.6 Bộ truyền vít - đai ốc .135 9.6.1 Ưu điểm truyền vít - đai ốc .135 9.6.2 Nhược điểm truyền vít - đai ốc .135 9.6.3 Phạm vi sử dụng truyền vít - đai ốc 135 CHƯƠNG 10: CÁC CHI TIẾT MÁY ĐỠ 137 10.1 Trục 137 10.1.1 Những vấn đề chung 137 10.1.2 Tính trục 141 10.2 Ổ trượt .149 10.2.1 Những vấn đề chung 149 10.2.2 Tính ổ trượt .156 10.3 Ổ lăn 160 10.3.1 Những vấn đề chung 160 10.3.2 Tính ổ lăn 167 10.4 Khớp nối 172 10.4.1 Những vấn đề chung 172 10.4.2 Tính khớp nối 178 10.5 Lò xo .182 10.5.1 Những vấn đề chung 182 vi 10.5.2 Tính lị xo 184 TÀI LIỆU THAM KHẢO 190 vii CHƯƠNG ĐẠI CƯƠNG VỀ THIẾT KẾ MÁY VÀ CHI TIẾT MÁY 1.1 Nội dung trình tự thiết kế máy 1.1.1 Máy, phận máy chi tiết máy a Máy Trong đời sống hàng ngày, gặp nhiều loại máy khác Ví dụ: máy bay, máy cày, máy bơm, máy khoan, máy mài, xe máy, ô tô, tàu hỏa, cần trục, máy phát điện, động đ iện, tay máy, người máy, máy gặt đập liên hợp, Mỗi máy thực chức định, phục vụ cho lợi ích người sử dung Có thể định nghĩa sau: Máy công cụ lao động phức tạp thực chức định , phục vụ cho lợi ích người Chúng ta chia máy thành nhóm: - Nhóm máy cơng tác Mỗi máy thực công việc định, thay lao động thủ công người, máy hoạt động theo điều khiển người sử dụng Ví dụ như: máy cày, máy mài, ô tô, máy bay, xe máy - Nhóm máy tự động Bao gồm máy cơng tác, họat động tự động theo chương trình có sẵn 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 tập hợp vài máy công tác, để thực hồn chỉnh cơng việc Ví dụ: máy gặt đập liên hợp, bao gồm máy cắt, máy đập máy phân loại, ba máy liên kết với tạo thành máy - Nhóm máy biến đổi lượng Đó máy biến lượng từ dạng sang dạng khác Ví dụ: động điện biến điện thành năng, máy phát điện biến thành điện Trong giảng Nguyên lý - Chi tiết máy nghiên cứu nhóm máy cơng tác b Bộ phận máy Mỗi máy cô ng tác thường có phận (H ình 1-1): Hình 1-1: Sơ đồ phận máy - Bộ phận phát động 1, cung cấp nguồn động lực cho máy họat động Bộ phận phát động động điện, động đốt trong, tay quay, bàn đạp Đây phận thiếu máy - Bộ phận công tác 2, phận thực chức quy định máy, máy khác có phận cơng tác khác Ví dụ: lưỡi cày máy cày, trục đá mài máy mài, trục bàn xe dao máy tiện Các máy khác có phận cơng tác khác Đây phận thiếu máy - Bộ phận truyền dẫn động 3, phận nối phận phát động 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 đảm bảo khoảng cách định phận phát động phận cơng tác Ví dụ: truyền đai, truyền xích, hộp tốc độ Trong số loại máy đơn giản khơng có phận truyền dẫn động c Chi tiết máy Khi tháo rời máy, phận máy nhận phần tử nhỏ máy, ví dụ như: bu lơng, đai ốc, bánh răng, trục Nếu tiếp tục tách rời phần tử khơng cịn cơng dụng Các phần tử nhỏ máy gọi chi tiết máy Có thể định nghĩa sau: Chi tiết máy phần tử cấu thành nên máy, có hình dạng kích thước xác định, có cơng dụng định máy Chi tiết máy phân thành nhóm: - Nhóm chi tiết máy có cơng dụng chung Bao gồm chi tiết máy sử dụng nhiều loại máy khác Trong loại máy khác nhau, chi tiết máy có hình dạng cơng dụng Ví dụ: bánh răng, khớp nối, trục, bu lơng, ổ lăn - Nhóm chi tiết máy có công dụng riêng Bao g ồm chi tiết máy sử dụng loại máy định Trong lọai máy khác nhau, hình dạng cơng dụng chi tiết máy khác Ví dụ: trục khuỷu, tua bin, vỏ hộp giảm tốc, thân máy Trong giảng Nguyên lý - Chi tiết máy 2, nghiên cứu chi tiết máy có công dụng chung 1.1.2 Những yêu cầu chủ yếu máy chi tiết máy Trước nghiên cứu thiết kế máy, chi tiết máy, cần biết máy tốt Để làm điều đó, cần biết thơng số đánh giá chất lượng máy, hay yêu cầu chủ yếu máy chi tiết máy Một thiết kế máy chi tiết máy gọi hợp lý, máy thỏa mãn yêu cầu chủ yếu sau: - Máy có hiệu sử dụng cao, thể chỗ: Ly hợp chia thành loại: - Ly hợp thường, ly hợp đóng, mở người sử dụng trực tiếp điều khiển cần gạt, nút bấm Loại dùng phổ biến đa dạng Ví dụ như: ly hợp vấu, ly hợp răng, ly hợp đĩa ma sát (Hình 0-38), ly hợp nón ma sát (Hình 10-39) Hình 10-38 Ly hợp đĩa ma sát Hình 10-39 Ly hợp nón ma sát Ly hợp thường, dùng để ngắt chuyển động từ động đến phận cơng tác Ví dụ, khởi động máy, cho động chạy ổn định sau đóng ly hợp để chạy phận công tác Hoặc làm việc, cần dừng phận công tác, cần ngắt chuyển động ly hợp không cần tắt động - Ly hợp vấu: gồm hai nửa ly hợp có vấu mặt bên (hình 10-40), nửa ly hợp lắp chặt đoạn cuối trục, nửa ly hợp (di động) lắp trượt đoạn cuối trục thứ hai nhờ then then hoa Khi đóng ly hợp, vấu chúng gài vào nhau, qua chuyển động quay moomen xoắn truyền từ trục sang trục Để giảm mịn cho cấu đóng, nửa ly hợp di động nên lắp trục bị dẫn Hình 10-40 Ly hợp vấu - Ly hợ răng: ly hợp đóng mở cách di chuyển ống dọc trục dẫn 2, ống lắp với trục then Để giảm mịn ly hợp có đổ dầu che kín đệm lót V ịng đầu trục có tác dụng giới hạn hành trình mở (ngắt) ly hợp hình 10-41 176 Hình 10-41 Ly hợp - Ly hợp tự động Ly hợp thực đóng mở cách tự động, theo điều kiện định người sử dụng điều chỉnh từ trước Ly hợp tự động chia thành kiểu: Hình 10-42 Ly hợp chốt an tồn Hình 10-43 Ly hơp ly tâm Hình 10-44 Ly hợp chiều + Ly hợp an toàn, điều kiện để mở ly hợp thông thường tải trọng Khi tải trọng vượt giá trị cho phép, ly hợp tự động mở, ngắt liên hệ động phận công tác, đảm bảo an tồn cho động Ví dụ, ly hợp chốt an tồn ( Hình 1042), tải, chốt số bị cắt đứt Để máy làm việc lại, cần thay chốt khác Đường kính chốt tính tốn phù hợp với giá trị tải trọng tải máy + Ly hợp ly tâm, điều kiện để đóng mở ly hợp vận tốc góc trục Khi trục đạt đến giá trị số vòng quay điều chỉnh trước, ly hợp tự động đóng lại, mở Ví dụ, kiểu ly hợp ly tâm dùng lị xo đượ c trình bày (Hình 1043) Miếng nặng số bị lò xo số đẩy phía tâm trục, mặt ma sát khơng tiếp xúc với bạc số 3, ly hợp mở Khi trục quay với vận tốc góc đủ lớn, lực ly tâm thắng lực tác 177 dụng lò xo, đẩy miếng xa trục, mặt ma sát tiếp xúc với bạc 3, ly hợp đóng, chuyển động truyền từ trục sang bạc Khi số vòng quay trục giảm, lực ly tâm giảm, ly hợp lại mở - Ly hợp chiều, điều kiện đóng mở ly hợp chiều quay trục Chuyển động truyền từ trục sang bạc theo chiều định Khi trục quay theo chiều ngược lại, ly hợp tự động mở Trên (Hình 10-44) trình bày kiểu ly hợp chiều, ly hợp đóng trục quay theo chiều kim đồng hồ Lúc lăn kéo vào khe hẹp, tạo nên áp lực mặt tiếp x úc Nếu trục quay theo chiều ngược lại, lăn bị đẩy phía khe rộng, mặt tiếp xúc lăn với trục với bạc không cịn áp lực c Thơng số chủ yếu khớp nối Khớp nối chi tiết máy tiêu chuẩn hóa cao, thường chế tạo t ại nhà máy chun mơn hóa, quan tâm đến số kích thước chính, liên quan đến lắp ghép với chi tiết khác tính tốn khớp nối - Kích thước đường kính lỗ may lắp trục d, mm Đường kính d khớp nối lấy theo dãy số t iêu chuẩn Có số loại khớp nối, hai nửa khớp có đường kính khác nhau, d ≠ d2 - Đường kính ngồi khớp nối D 0, mm - Đường kính vòng tròn qua tâm khâu liên kết, D, mm Kích thước dùng để tính tốn lực tác dụng lên khâu liên kết Ví dụ đường kính vịng trịn qua tâm bu lơng (Hình 0-34) Trong ly hợp ma sát, đường kính D thay đường kính trung bình D tb (Hình 10-38, 10-39) - Chiều dài nửa khớp nối l, mm - Chiều dài phần may lắp lên trục l0, mm - Kích thước khâu liên kết Ví dụ, đường kính d C bu lơng, chốt; chiều rộng b vòng đàn hồi, mặt ma sát, v.v - Số lượng chốt, bu lông, vấu, khâu liên kết, ký hiệu z - Số vịng quay trục n, v/ph - Mơ men xoắn t rục lắp khớp nối T, Nmm - Công suất truyền qua khớp nối P, kW - Lực tác dụng lên tay gạt ly hợp thường F - Điều kiện đóng mở ly hợp, ly hợp tự động - Khả bù sai lệch vị trí trục nối trục bù - Tuổi bền khớp nối tb, h 10.4.2 Tính khớp nối a Phương pháp tính chọn khớp nối Bài tóan kiểm tra bền khớp nối thực sau: - Xem xét kết cấu khớp nối, xác định khâu yếu khớp nối, khâu 178 hay xảy hỏng hóc Thơng thường khâu yếu khâu liên kết Ví dụ, vấu ly hợp vấu, vòng đàn hồi nối trục đàn hồi, mặt ma sát nối trục ma sát, chốt nối trục an tồn, v.v - Phân tích dạng hỏng xuất khớp nối Đặc biệt ý đến dạng hỏng khâu yếu - Viết tiêu tính tốn để hạn chế dạng hỏng - Kiểm tra khâu yếu xem có thỏa mãn tiêu tính hay khơng? - Đối với ly hợp tự động, cần kiểm tra điều kiện đóng mở khớp, xem chưa? Bài toán thiết kế khớp nối thực sau: - Chọn loại khớp nối Dựa vào tải trọng, số vịng quay, tính chất làm việc máy yêu cầu khác, phân tích để chọn kiểu khớp nối hợp lý - Dựa vào đường kính d đọan trục cần lắp khớp nối, mô men xoắn T trục, tra bảng tìm khớp nối có kích thước thích hợp - Xác định khâu yếu Xác định dạng hỏng Viết tiêu tính tốn Kiểm tra khớp nối theo tiêu tính Nếu chưa thỏa mãn, phải chọn lại kích thước, chọn loại khớp nối khác Sau chọn, tiếp tục kiểm tra, tiêu tính thỏa nãm - Đối với ly hợp tự động, cần tính tốn điều kiện để đóng mở tự động Chọn thông số điều khiển, điều chỉnh để ly hợp tự động đóng mở theo yêu cầu b Tính nối trục chốt đàn hồi Để làm ví dụ, phần trình bày cụ thể cách tính tốn, chọn nối trục chốt đàn hồi, loại khớp nối dùng nhiều máy thông dụng, để nối trục động với trục vào hộp giảm tốc (Hình 0-45) Các loại nối trục khác tính tốn tương tự, theo p hương pháp chung trình bày - Nối trục chốt đàn hồi gồm hai nửa khớp lắp hai đầu trục Khâu liên kết vòng cao su số (hoặc ống cao xu) lắp lồng vào chốt trụ số có đường kính d C Chốt định vị nửa khớp mặt côn Khi xiết chặt đai ốc, chốt nối cứng với nửa khớp 1, đồng thời ép vòng cao su lại Các vòng cao xu dãn nở theo hướng kính, tiếp xúc với lỗ trụ nửa khớp - Khi trục nửa khớp quay, kéo chốt quay theo Mặt trụ chốt ép vào vòng cao xu, vòng cao xu ép vào lỗ trụ, đẩy nửa khớp chuyển động Các vịng cao xu có khả biến dạng đàn hồi lớn Trường hợp hai trục có lệch tâm, lệch góc nhỏ, vịng cao xu biến dạng để bù vào độ sai lệch - Khâu yếu nối trục chốt đàn hồi vịng cao su Cao xu có tính thấp, nối trục làm việc vòng cao su bị biến dạng liên tục, bề mặt tiếp xúc 179 vịng cao su chốt tương đối nhỏ Hình 10-45 Nối trục chốt đàn hồi, lắp trục trụ - Các dạng hỏng xuất nối trục chốt đàn hồi: + Dập bề mặt tiếp xúc vòng đàn hồi với chốt, vòng đàn hồi với lỗ trụ + Vòng đàn hồi bị mòn Tốc độ mòn vòng đàn hồi tăng lên, mà có độ lệch tâm, lệch góc hai trục lớn + Chốt bị uốn g ẫy, bị cắt đứt - Chỉ tiêu tính tốn nối trục chốt đàn hồi là: σd ≤ [σd] Trong d ứng suất dập bề mặt tiếp xúc vòng cao su chốt [σd] ứng suất dập cho phép vòng cao su - Ứng suất dập σd tính theo c ơng thức: d 2.K T D1.z. d C b Trong đó: K hệ số kể đến chế độ tải trọng, lấy từ 1,5÷3 T mơ men xoắn trục lắp khớp nối, Nmm z số chốt nối trục ϕ hệ số phân bố tải không chốt, lấy ϕ = 0,8÷1 dc đường kính chốt, mm b chiều rộng vòng cao su, ống cao su, mm - Ứng suất dập cho phép vịng cao su lấy khoảng 1,8 ÷ MPa c Tính ly hợp chốt an tồn Để làm ví dụ tính ly hợp tự động, phần trình bày cụ thể cách tính tốn ly hợp chốt an tồn, loại ly hợp dùng để ngăn ngừa tải (Hình 0-39) Khi mô men xoắn vượt giá trị cho phép, chốt bị cắt đứt, ly hợp mở Đường kính chốt dc xác định theo điều kiện bền cắt, τc ≤ [τc] Trong đó: τc ứng suất cắt sinh tiết diện ngang chốt 180 [τc] ứng suất cắt cho phép chốt Ứng suất cắt tính theo cơng thức: c 2.K T 8.K T D.z. d c D.z.d c2 Trong đó: T mơ men xoắn trục, Nmm K hệ số tải trọng, lấy K = 1÷1,1 D đường kính vòng tròn qua tâm chốt, mm z số chốt ly hợp, số chốt thường dùng 2÷3 dc đường kính chốt, mm Ứng suất cắt cho phép, chốt thép C45 tơi, lấy [τc] = 420 MPa Đường kính chốt tính theo công thức sau: dc 8.K T mm D.z. d Thí dụ Tính nối trục vịng đàn hồi để nối trục hộp giảm tốc với trục băng tải theo số liệu sau: công suất cần truyền N = 4,2kW , số vòng quay phút nối trục n = 96vg/ph, đường kính trục hộp giảm tốc trục tang d = 45mm Giải: trình tự B1: Xác định mô men xoắn truyền qua nối trục Mx = 9,55.106.N/n = 378.103Nmm Mx = 378Nm B2: Tính mơ men tĩnh Mt = K.Mx = 1,25.378 = 470Nm Trong K hệ số tải trọng động B3: Xác định kích thước chốt số chốt Kích thước chốt: dc = 18mm, lc = 42mm, ren M12 Số chốt: Z = Kích thước vịng đàn hồi: đường kính ngồi 35mm, chiều dài l v = 36mm B4: Chọn vật liệu nối trục chốt Vật liệu làm chốt thép 45 thường hó a, vịng đàn hồi cao su ứng suất dập cho phép vòng cao su: [σ] d = 2N/mm2 Ứng suất uốn cho phép chốt: [σ] u = 60N/mm2 181 B5: Kiểm nghiệm sức bền dập vòng cao su d 2.470.10 N / mm d 6.120.18.36 B6: Kiểm nghiệm sức bền uốn chốt u 42.470.10 47 N / mm u 0,16.120.18 10.5 Lò xo 10.5.1 Những vấn đề chung a Giới thiệu lò xo Lò xo chi tiết máy có khả biến dạng đàn hồi lớn Khi biến dạng, lị xo tích lũy lượng, sau giải phóng dần Lị xo dùng máy, thiết bị với ch ức sau: - Tạo lực kéo, nén, mô men xoắn Ví dụ, tạo lực ép khớp nối, phanh, truyền bánh ma sát - Giảm chấn động, rung động - Tích lũy lượng, sau giải phóng dần, làm việc động Ví dụ, dây cót tro ng đồng hồ b Phân loại lò xo Tùy theo chức sử dụng, lò xo chia ra: - Lò xo kéo Dùng để tạo nên lực kéo Các vịng lị xo sít nhau, hai đầu có móc để liên kết với chi tiết máy khác (Hình 0-46) - Lị xo nén Dùng để tạo nên lực nén Các vò ng lò xo cách xa nhau, hai đầu lị xo (Hình 0-47) - Lị xo xoắn Dùng tạo mơ men xoắn (Hình 0-48) - Lị xo uốn Khi làm việc, lị xo chịu uốn Ví dụ lị xo nhíp, sử dụng xe ơtơ (Hình 16-49) Tùy theo hình dạng lị xo hình dạng dây tạo nên lò xo, người ta chia ra: - Lò xo trụ Lị xo có dạng trụ trịn (Hình 0-46, 10-47, 10-48) - Lị xo Lị xo có dạng hình nón cụt (Hình 10-50) - Lị xo Lò xo mỏng, mỏng, dùng riêng lẻ ghép lại với (Hình 10-49) - Lị xo đĩa Lị xo có dạng đĩa mỏng có khả tải lớn (Hình 0-51) - Lị xo xoắn ốc Dùng dây thép có tiết diện trịn, tiết diện vuông, tiết diện chữ nhật, thành đường xoắn vít (Hình 0-46, 10- 48) - Lị xo xoáy ốc Dùng dây thép, thép trịn theo hình xốy trơn ốc, vịng lị xo nằm mặt phẳng (Hình 10-52) 182 Hình 10-46 Lị xo kéo xoắn ốc trụ Hình 10-47 Lị xo nén Hình 10-48 Lị xo xoắn Hình 10-49 Lị xo nhíp - Lị xo có độ cứng khơng đổi Trong q trình biến dạng, độ cứng lị xo khơng thay đổi - Lị xo có độ cứng thay đổi Trong biến dạng, tùy theo mức độ biến dạng, lị xo có độ cứng khác Chương chủ yếu trình bày lị xo xoắn ốc trụ, tiết diện dây tròn Đây l oại lò xo dùng phổ biến Các lị xo khác tính tốn tương tự Hình 10-50 Lị xo Hình 10-51 Lị xo đĩa Hình 10-52 Lị xo xốy ốc c Thơng số chủ yếu lị xo - Kích thước tiết diện dây lị xo Dây có tiết diện trịn xác địn h đường kính d, mm - Đường kính trung bình lị xo D, mm - Đường kính ngồi lị xo D ng = D + d - Đường kính lị xo D tr = D - d - Số vòng làm việc lò xo n - Chiều dài lò xo H, mm Chiều dài chịu tải H t - Chiều dài dây thép làm lò xo L, mm 183 - Bước lò xo p l, mm Bước lò xo chịu tải p lt - Góc nâng lị xo γ, độ rad - Tỷ số đường kính lị xo c, c = D d - Chuyển vị lò xo λ, mm - Độ mềm lò x o λn, chuyển vị lò xo tác dụng đơn vị lực - Độ mền vòng lò xo λ1, chuyển vị vòng lò xo tác dụng đơn vị lực - Độ cứng lò xo C, N, giá trị lực làm cho lò xo biến dạng đơn vị - Lực căng ban đầu vòng lò xo kéo F 0, N - Lực giới hạn F lim, N, giá trị lớn lực kéo, lò xo chưa bị biến dạng dư Một số điểm ý, chọn tính thơng số lị xo - Hệ số đường kính c lấy theo kích thước dây lò xo: - Để tránh ổn định, kích thước lị xo nén phải thỏa mãn điều kiện: H/D≤(2,5÷3) Nếu khơng thỏa mãn điều kiện trên, phải làm cốt tựa cho lị xo - Lực căng ban đầu lị xo kéo lấy sau: F = (0,25÷0,3)Flim - Góc nâng thường dùn g γ = 100÷120 - Bước lò xo nén phải chọn theo điều kiện: p l = d + (1,1÷1,2)λmax/n Đảm bảo vịng lị xo không bị xát vào nhau, làm việc với chuyển vị cực đại - Chiều dài dây lò xo, L D n 2.lk , với l k chiều dài đọan dây cos dùng để liên kết với chi tiết máy khác - Độ mềm vịng lị xo tính theo công thức: 1 8.D 8.c G.d G.d Với G mô đun đàn hồi trượt vật liệu làm lị xo, thường dùng thép có G = 8.104 MPa 10.5.2 Tính lị xo a Tải trọng ứng suất lò xo - Khi chịu tải, ứng suất dây lò xo tương đối phức tạp Ví dụ, kéo lị xo lực F, dây thép lị xo có ứng suất xoắn τx, ứng suất kéo σk, ứng suất uốn σu ứng suất cắt τc Khi tính tốn lị xo, ta quan tâm đến ứng suất chủ yếu, có giá trị lớn, dây lò xo Các ứng suất khác kể đến cách dùng hệ số điều chỉnh giá trị ứng suất, điều chỉnh giá trị ứng suất cho phép 184 - Đối với lò xo chịu kéo chịu nén, ứng suất chủ yếu dây lò xo τx Điều kiện bền lò xo là: τx ≤ [τx] Trong đó: τx ứng suất xoắn sinh dây lò xo, [τx] ứng suất xoắn cho phép lò xo - Lò xo chịu mô men xoắn T, ứng suất chủ yếu dây lị xo σu Chỉ tiêu tính tốn lị xo là: σu ≤ [σu] Trong đó: σu ứng suất uốn sinh dây lò xo, [σu] ứng suất uốn cho phép dây lò xo b Tính lị xo chịu kéo, nén Xét lị xo chịu tải Hình 0-53 Hình 10-53 Tính lị xo Dưới tác dụng lực F, dây lị xo bị xoắn m mên xoắn T = F D Do dây bị uốn cong, ứng suất xoắn biên dây lớn biên ngồi Mơ men chống xoắn tiết diện dây lò xo: W0 = π.d3/16 - Ứng suất xoắn dây lị xo xác định theo cơng thức: x k F D.16 8.k c.F 2. d d (10-17) Trong đó: k hệ số kể đến độ cong dây lò xo Giá trị k tính theo cơng thức k 4.c 4.c - Ứng suất cho phép [τx] xác định sau: [ τx] = (0,4÷0,5) σb Đối với thép thường dùng làm lò xo, lấy σb = 1500÷1700 MPa Kiểm tra độ bền lị xo cách: - Tính τx, theo cơng thức 10-17 - Xác định ứng suất cho phép [ τx] - So sánh τx [τx], rút kết luận Nếu τx ≤ [τx], lò xo đủ bền Thiết kế lò xo tiến hành sau: + Xác định ứng suất cho phép [τx], 185 + Giả sử điều kiện τx ≤ [τx], rút công thức tính đường kính dây lị xo d 1,6 k Fmax c x (10-18) + Số vòng làm việc lị xo tính theo cơng thức: n (max min ).G.d 8.c ( Fmax Fmin ) (10-19) Trong đó: Fmax lực lớn tác dụng lên lò xo, Fmin lực nhỏ tác dụng lên lò xo, λmax chuyển vị lớn lò xo, chịu F max λmin chuyển nhỏ lò xo, ứng với F c Tính lị xo chịu xoắn Khi lị xo chịu mơ men xoắn T (Hình 0-54), dây lị xo bị uốn mơ men M = T.cosγ Vì góc γ tương đối nhỏ, nên lấy gần cos γ = Hình 10-54 Tính lị xo chịu xoắn - Ứng suất uốn dây lò xo xác định theo công thức: u k M 32.k T Wu d Trong đó: k hệ số kể đến độ cong vòng lò xo, k (10-20) 4.c 4.c - Ứng suất uốn cho phép lấy: [σu] = 1,25.[τx] Kiểm tra độ bền lị xo cách: - Tính σu, theo công thức (10-20) - Xác định ứng suất cho phép [σu] - So sánh σuvà [σu], rút kết luận Nếu σu ≤ [σu], lò xo đủ bền Thiết kế lò xo đượ c tiến hành sau: + Xác định ứng suất cho phép [ σu], + Giả sử điều kiện σu ≤ [σu], rút công thức tính đường kính dây lị xo d 2,163 k T [ u ] (10-21) 186 + Số vòng lị xo tính theo cơng thức: n E J D.(Tmax Tmin ) (10-22) Trong đó: θ góc xoắn lị xo, k hi làm việc ứng với T max, J mô mem qn tính tiết diện dây lị xo, J = π.d4/64 d Trình tự thiết kế lị xo - Chọn vật liệu dây thép chế tạo lò xo Xác định ứng suất cho phép [ σu], [τx] - Chọn tỷ số đường kính c = D d - Tính đường kính dây lị xo d theo cơng thức 0-21 Lấy d theo dãy số tiêu chuẩn Kiểm tra lại giá trị hệ số đường kính c, sai khác nhiều, phải chọn lại - Tính số vịng làm việc n của lị xo theo cơng thức 0-22, tính chiều dài dây lị xo - Định kích thước lị xo Vẽ kết cấu lò xo - Đối với lò xo chịu nén cần kiểm tra điều kiện ổn định: đảm bảo điều kiện ổn định, phải dùng cốt hỗ trợ 187 H Nếu không D Câu hỏi ôn tập chương 10 Câu 10.1 Nêu công dụng loại trục Có vẽ hình minh hoạ Câu 10.2 Trình bày kết cấu trục Có vẽ hình minh hoạ Câu 10.3 Nêu nguyên nhân gây dạng hỏng trục Nêu khái quát loại vật liệu chế tạo trục Câu 10.4 Nêu trình tự bước tính tốn thiết kế trục Giải thích phải thiết kế trục theo trình tự đó? Câu 10.5 Trình bày công dụng, phân loại phạm vi sử dụng ổ trượt Có vẽ hình minh hoạ Câu 10.6 Trình bày kết cấu ổ trượt Có vẽ hình minh hoạ Câu 10.7 Nêu yêu cầu chủ yếu vật liệu lót ổ nêu tên loại vật liệu thường dùng để chế tạo lót ổ Câu 10.8 Nêu cấu tạo phân loại ổ lăn Câu 10.9 Nêu ưu nhược điểm phạm vi sử dụng ổ lăn Câu 10.10 Nêu ý nghĩa chữ số ký hiệu ổ lăn Giải thích ký hiệu sau: 309; 214; 2310; 36208; 7311 Câu 10.11 Trình bày dạng hỏng tiêu tính tốn ổ lăn Câu 10.12 Nêu nguyên tắc chung lắp ghép ổ lăn Ví dụ minh hoạ Câu 10.13 Trình bày phương pháp định vị ổ lăn Có vẽ hình minh hoạ Câu 10.14 Trình bày mục đích, ý nghĩa, phương pháp bơi trơn che kín ổ lăn Câu 10.15 Trình bày cấu tạo, đặc điểm nối trục ống Có vẽ hình minh hoạ Câu 10.16 Trình bày cấu tạo, đặc điểm nối trục đĩa Có v ẽ hình minh hoạ 188 Câu 10.17 Nêu mục đích, ý nghĩa c nối trục bù Có vẽ hình minh hoạ Câu 10.18 Nêu cấu tạo nối trục chữ thập Có vẽ hình minh hoạ Câu 10.19 Nêu cấu tạo nối trục chốt đàn hồi Có vẽ hình minh hoạ Câu 10.20 Nêu mục đích, ý nghĩa yêu cầu ly hợp Câu 10.21 Nêu cấu tạo, nguyên lý làm việc ly hợp Có vẽ hình minh hoạ Câu 10.22 Nêu nguyên lý làm việc, đặc điểm vật liệu thường dùng chế tạo ly hợp ma sát Câu 10.23 Vẽ hình, trình bày nguyên lý làm việc ly hợp đĩa ma sát Câu 10.24 Vẽ hình, trình bày ngun lý làm việc ly hợp ma sát Câu 10.25 Vẽ hình, nêu cấu tạo ly hợp chốt an toàn Câu 10.26 Nêu khái niệm phân loại lị xo Câu 10.27 Nêu thơng số chủ yếu lò xo 189 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyên lý máy Đinh Gia Tường, Nguyễn Xuân Lạc, Trần Doãn Tiến, NXB Đại học THCN, Hà Nội 1969 [2] Nguyên lý máy, tập Đinh Gia Tường, Tạ Khánh Lâm, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội 1995 [3] Nguyên lý máy, tập Đinh Gia Tường, Phan Văn Đồng, Tạ Khánh Lâm, NXB Giáo dục, Hà Nội 1998 [4] Bài tập Nguyên lý máy Phan Văn Đồng, Tạ Ngọc Hải, NXB Khoa học kỹ thuật 2002 [5] Nguyên lý máy Phan Văn Đồng, Tạ Ngọc Hải, Tập tập 2, Đại học Bách khoa Hà Nội xuất 1982 [6] Nguyên lý máy Bùi Thanh Liêm, NXB Giao thông Vận tải, Hà Nội 1981 [7] Cơ sở kỹ thuật khí Đỗ Xuân Định, Bùi Lê Gơn, Phạm Đình Sùng, NXB Xây dựng, Hà Nội 2001 [8] Chi tiết cấu xác Nguyễn Trọng Hùng, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội 2002 [9] Chi tiết máy, tập Nguyễn Trọng Hiệp, NXB Giáo dục [10] Chi tiết máy, tập Nguyễn Trọng Hiệp, NXB Giáo dục 190 ... 21 2. 3 .2 Cách đánh giá tiêu độ cứng chi tiết máy 21 2. 4 Khả chịu nhiệt 22 2. 4.1 Yêu cầu tiêu chịu nhiệt .22 2. 4 .2 Cách đánh giá tiêu chịu nhiệt máy 22 2. 5 Độ... dụng chi tiết máy khác Ví dụ: trục khuỷu, tua bin, vỏ hộp giảm tốc, thân máy Trong giảng Nguyên lý - Chi tiết máy 2, nghiên cứu chi tiết máy có cơng dụng chung 1.1 .2 Những u cầu chủ yếu máy chi tiết. .. KẾ MÁY VÀ CHI TIẾT MÁY 1.1 Nội dung trình tự thiết kế máy 1.1.1 Máy, phận máy chi tiết máy a Máy Trong đời sống hàng ngày, gặp nhiều loại máy khác Ví dụ: máy bay, máy cày, máy bơm, máy khoan, máy