ĐHTN cơ sở thiết kế máy và chi tiết máy, vũ ngọc bi, 173 trang

Vũ ngọc Pi - trần thọ nguyễn thị quốc dung - nguyễn thị hồng cẩm Cơ sở thiết kế Máy chi tiết máy Trờng đại học kỹ thuật công nghiệp thái nguyên - 2001- Lời nói đầu Để đáp ứng yêu cầu giảng dạy đào tạo Trờng Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái nguyên, Bộ môn Nguyên lý chi tiết máy Khoa Cơ khí tiến hành biên soạn tập giáo trình Cơ sở thiết kế máy chi tiết máy Đây tên gọi mới, ứng với thay đổi nội dung yêu cầu so với giáo trình Chi tiết máy quen thuộc trớc Tập sách đợc biên soạn theo kế hoạch giảng dạy 120 tiết, hai học phần (trong ®ã cã 96 tiÕt lý thut ,11 tiÕt h−íng dÉn bµi tËp, 13 tiÕt thÝ nghiƯm vµ thùc hµnh), nhằm phối hợp với đồ án môn học tiến hành đồng thời với giảng lý thuyết học phần II vµ chia thµnh néi dung chÝnh nh− sau: Phần I: Những vấn đề thiết kế máy chi tiết máy, TS Trần Thọ biên soạn Phần II: Truyền động khí, gồm: - Những vấn đề chung truyền động khí ; - Truyền động bánh ma sát, Ths Nguyễn thị Hồng Cẩm biên soạn - Truyền động đai, Ths Nguyễn thị Hồng Cẩm biên soạn - Truyền động bánh răng, Ths Nguyễn thị Quốc Dung biên soạn - Truyền động trục vít - bánh vít, Ths Nguyễn thị Quốc Dung biên soạn - Truyền động xích, Ths Nguyễn thị Hồng Cẩm biên soạn - Hệ thống truyền dẫn khí, TS Trần Thọ biên soạn Phần III: Các tiết máy đỡ nối, gồm: - Trục, Ths Vũ Ngọc Pi biên soạn - ổ lăn, Ths Vũ Ngọc Pi biên soạn - ổ trợt, Ths Vũ Ngọc Pi biên soạn - Khớp nối, TS Trần Thọ biên soạn Phần IV: Cơ sở thiết kế tự động, Ths Vũ Ngọc Pi biên soạn Phần V: Các tiết máy ghép, gồm: - Mối ghép then then hoa, Ths Vũ Ngọc Pi biên soạn - Mối ghép đinh tán, Ths Vũ Ngọc Pi biên soạn - Mối ghép ren, Ths Vũ Ngọc Pi biên soạn - Mối ghép hàn, Ths Vũ Ngọc Pi biên soạn - Mối ghép có độ dôi, TS Trần Thọ biên soạn Tập sách bao gồm giảng lý thuyết hai học phần nói Các nội dung liên quan đến tập, thí nghiệm, thực hành đồ án môn học đợc biên soạn riêng Chắc trình biên soạn không tránh khỏi sai sót nội dung nh hình thức Chúng mong nhận đợc ý kiến phê bình đóng góp quý báu bạn đọc, xin chân thành cảm ơn Các tác giả Phần I Những vấn đề thiết kế máy chi tiết máy Bài 1: Bài mở đầu Đ1- Khái niệm định nghĩa chi tiết máy Chi tiết máy (hay tiết máy, viết tắt CTM) phần tử cấu tạo hoàn chỉnh máy; đợc chế tạo không kèm theo nguyên công lắp ráp Các chi tiết máy thờng đợc lắp ghép cố định với thành nhóm chi tiết máy Để thuận tiện lắp ghép, thay thế, bảo quản sử dụng, ngời ta liên kết nhiều chi tiết máy nhóm chi tiết máy theo chức tạo thành cụm chi tiết máy hay phận máy, blok máy Theo quan điểm sử dụng, chi tiết máy đợc chia thành hai nhóm: - Các chi tiết máy có công dụng chung Đó chi tiết máy đợc dùng phổ biến nhiều loại máy khác với công dụng hoàn toàn giống chúng loại Ví dụ nh trục, bánh răng, bu lông, vít, đai ốc - Các chi tiết máy có công dụng riêng Đó chi tiết máy đợc dùng số máy định Ví dụ nh pit tông, trục khuỷu, cam Đ2- Nhiệm vụ, nội dung tính chất môn học Cơ sở thiết kế máy chi tiêt máy (sau gọi tắt môn học Chi tiết máy) Chi tiết máy môn khoa học nghiên cứu phơng pháp tính toán thiết kế hợp lý máy chi tiết máy có công dụng chung Nhiệm vụ trang bị cho ngời học kiến thức cấu tạo, nguyên lý làm việc phơng pháp tính toán thiết kế CTM có công dụng chung, tạo sở vững để vận dụng vào việc thiết kế, sử dụng, khai thác loại máy thiết bị khí Đây môn học vừa mang tính lý thuyÕt võa mang tÝnh thùc nghiÖm Lý thuyÕt tÝnh toán đợc xây dựng sở kiến thức toán học, vật lý học, học lý thuyết, nguyên lý máy, sức bền vật liệu , đợc xác minh, hoàn thiện qua thí nghiệm thực tiễn sản xuất Đây môn học kỹ thuật sở mang tính lề để chuyển từ kỹ thuật sở sang kỹ thuật chuyên môn ngành khí Nội dung môn học gồm bốn phần sau đây: - Cơ sở tính toán thiết kế máy chi tiết máy - Các tiết máy truyền động: truyền bánh ma sát, truyền đai, truyền bánh răng, truyền trục vít-bánh vít - Các tiết máy đỡ nối: trục, ổ trợt, ổ lăn, khớp nối, lò xo - Các tiết máy ghép: then, then hoa, đinh tán, hàn, ren, ghép có độ dôi Để học tốt môn học này, ngời học phải biết vận dụng sáng tạo lý thuyết vào thực tiễn; biết phân tích, tổng hợp, so sánh phơng án nhằm giải tốt vấn đề liên quan đến thiết kế, sử dụng, khai thác máy chi tiết máy Yêu cầu thứ hai ngời học phải nâng cao tính độc lập, tự giác học tập, đặc biệt phần làm đồ án thiết kế môn học Đ3- Lịch sử môn học phơng hớng phát triển 1-Chi tiết máy máy đà có từ sớm không ngừng phát triển - Hình tợng chi tiết máy giản đơn đà xuất từ thời cổ xa dụng cụ vũ khí, trớc hết đòn bẩy chêm - Từ xa xa loài ngời đà biết sử dụng cánh cung, phôi thai lò xo - Hơn 4000 năm trớc, ngời ta đà dùng lăn vận chuyển; dùng bánh xe, ổ, trục loại xe; dùng tời, puli công trình xây dựng tháp, nhà thờ - 550 năm trớc công nguyên, Hy lạp , bánh răng, trục khuỷu, pa lăng đà đợc sử dụng - Hơn 200 năm trớc công nguyên, Acsimet đà sử dụng vít máy kéo nớc - Hộp giảm tốc truyền động bánh răng, trục vít đà sư dơng réng r·i ë thÕ kû thø - D−íi thêi trung cỉ nhiỊu thµnh tùu khoa häc kü tht bÞ mai mét Sang thêi kú phơc h−ng, khoa học kỹ thuật đợc khôi phục, xuất thêm số máy Bánh trụ chéo, ổ lăn, xích, đai, cáp, vít nâng khớp nối đợc dùng phổ biến - Cuối kỷ 18 đầu 19 máy nớc đời, mối ghép đinh tán đợc sử dơng réng r·i - Cịng tõ ®ã ®Õn nay, nhiỊu máy đời; nhiều chi tiết máy xuất thay đổi nhiều lĩnh vực nh hàn, tán, ren vít, truyền động bánh 2- Lý thuyết tính toán chi tiết máy đà xuất sớm, không ngừng phát triển ngày hoàn thiện - Lý thuyết tính toán xác định tỷ số truyền lực tác dụng đời từ thời cổ Hy lạp - ThÕ kû thø ®· cã ghi chÐp vỊ hộp giảm tốc truyền động bánh răng, trục vít - Thời kỳ phục hng đà có công trình nghiên cứu bánh trụ chéo, ổ lăn, xích , lề, đai, cáp, vít nâng, khớp nối - Cuối kỷ 19 đầu kỷ 20, với phát triển mạnh KHKT, lĩnh vực Cơ học tách thành nhiều ngành khoa học Cũng từ Chi tiết máy trở thành môn khoa học độc lập - Nhiều nhà bác học tiếng đà có đóng góp xuất sắc cho khoa học Chi tiết máy nh Lêôna Đờ Vanh xi, Ơle, Pêtrop, Râynol, Misen, Vilít 3- Phơng hớng phát triển - Công nghiệp phát triển đòi hỏi ngày nhiều thiết bị máy móc với trình độ tự động hoá cao, đòi hỏi khoa học chi tiết máy phải có phát triển đồng - Ngoài phơng pháp tính toán kinh điển, việc ứng dụng tin học tính toán tối u tự động hoá thiết kế chi tiết phận máy đÃ, đóng vai trò quan trọng, thời đại công nghệ thông tin Đ4- Giới thiệu tài liệu tham khảo Bạn đọc tìm đọc tài liệu tham khảo ghi mục Tài liệu tham khảo, chủ yếu tài liệu : 1- Nguyễn Trọng Hiệp, Chi tiết máy, tập I, II, NXB Đại học Giáo dục chuyên nghiệp, 1994 2- Trịnh Chất, Cơ sở Thiết kế máy Chi tiết máy, Nhà xuất Khoa häc kü thuËt, 1998 3- B.Η Кудрявцев, Детали машин, Ленинград Машиностроение 1980 4- Μ.Η Иванов, Детали машин, Москва Издатлъство 1984 Bài 2: đại cơng thiết kế máy chi tiết máy Đ1-Khái quát yêu cầu máy chi tiết máy 1- Khả làm việc Đó khả máy chi tiết máy hoàn thành chức đà định Khả làm việc bao gồm tiêu: độ bền, độ cứng, độ bền mòn, độ chịu nhiệt, độ chịu dao động, tính ổn định Đây yêu cầu hàng đầu yêu cầu máy chi tiết máy 2- Hiệu sử dụng Máy phải có suất, hiệu suất cao, tiêu tốn lợng, có độ xác hợp lý, chi phí thấp thiết kế, chế tạo,vận hành, sử dụng, đồng thời phải có kích thớc trọng lợng nhỏ gọn 3- Độ tin cậy cao Độ tin cậy tính chất máy, phận máy chi tiết máy, thực đợc chức đà định, đồng thời đảm bảo tiêu hiệu sử dụng suốt thời gian làm việc suốt trình thực khối lợng công việc đà định Khi mức độ khí hoá tự động hoá cao độ tin cậy có ý nghĩa quan trọng Vì cấu hay phận bị hỏng làm đình trệ hoạt động dây chuyền sản xuất 4- An toàn sử dụng Trong điều kiện sử dụng bình thờng, máy chi tiết máy không gây tai nạn nguy hiểm cho ngời sử dụng không gây h hại cho thiết bị đối tợng khác xung quanh 5/ Tính công nghệ tính kinh tế Trên nguyên tắc đảm bảo khả làm việc, điều kiện sản xuất tại, máy chi tiết máy chế tạo tốn công sức nhất, có giá thành thấp nhất, cụ thể là: - Kết cấu phải đơn giản, hợp lý, phù hợp với điều kiện quy mô sản xuất, - Có phơng pháp chế tạo phôi hợp lý, - Cấp xác độ nhám mức Đ2- Nội dung, đặc điểm, trình tự thiết kế máy chi tiết máy 1- Nội dung trình tự thiết kế máy - Xác định nguyên tắc hoạt động chế độ làm việc máy đợc thiết kế - Lập sơ đồ chung toàn máyvà phận máy thoả mÃn yêu cầu cho trớc - Xác định tải trọng (lực mômen) tác dụng lên phận máy đặc tính thay đổi tải trọng - Chọn vật liệu chế tạo chi tiết máy - Tính toán động học, động lực học, xác định hình dạng, tính toán kết cấu sơ chi tiết máy, phận máy để thoả mÃn khả làm việc; kết hợp với yêu cầu tiêu chuẩn hoá, lắp ghép, công nghệ yêu cầu khác để xác định kích thớc chi tiết máy, phận máy máy - LËp thut minh m¸y (bao gåm h−íng dÉn sư dơng, vận hành sửa chữa máy) 2- Nội dung trình tự thiết kế chi tiết máy Thiết kế chi tiết máy phận thiết kế máy Nội dung thiết kế máy đợc thể qua trình tự sau: - Lập sơ đồ tính toán: kết cấu tiết máy phức tạp phải đợc sơ đồ hoá, kể sơ đồ tải trọng - Xác định tải trọng tác dụng lên chi tiết máy - Chọn vật liệu thích hợp với điều kiện làm việc chi tiết máy, dự kiến khả gia công, xem xét yếu tố kinh tế liên quan - TÝnh to¸n c¸c kÝch th−íc cđa chi tiÕt m¸y theo theo tiêu chủ yếu khả làm việc - Dựa theo tính toán điều kiện chế tạo, lắp ráp xác định kết cấu cụ thể chi tiết máy với đầy đủ kích thớc, dung sai, độ nhám bề mặt, yêu cầu công nghệ - Tính toán kiểm nghiệm theo tiêu chủ yếu khả làm việc theo kết cấu thực điều kiện làm việc cụ thể Nếu thấy không thoả mÃn quy định phải thay đổi kích thớc kết cấu kiểm tra lại 3- Đặc điểm tính toán thiết kế chi tiết m¸y Trong thùc tÕ viƯc tÝnh to¸n thiÕt kÕ chi tiết máy gặp số khó khăn: hình dạng chi tiết máy phức tạp, yếu tố tải trọng xác, khuôn khổ kích thớc, trọng lợng, giá thành chế tạo phụ thuộc nhiều thông số cha hoàn toàn xác định Vì tính toán thiết kế chi tiết máy cần phải quan tâm đặc điểm sau đây: -Vừa sử dụng công thức lý thuyết, vừa phải sử dụng hệ số thực nghiệm thông qua đồ thị, hình vẽ bảng biểu - Tính toán xác định kích thớc chi tiết máy th−êng tiÕn hµnh qua hai b−íc: tÝnh thiÕt kÕ vµ tÝnh kiĨm nghiƯm, ®ã b−íc tÝnh kiĨm nghiƯm sÏ định lần cuối thông số kích thớc chi tiết máy - Trong tính toán số ẩn số thờng nhiều số phơng trình, thờng phải vào quan hệ lực biến dạng, vào quan hệ kết cấu kết hợp với vẽ hình để giải - Có thể có nhiều giải pháp cho nội dung thiết kế, cần phải chọn đợc phơng án tối u Vấn đề đợc giải tốt sử dụng chơng trình tối u hoá tự động hoá thiết kế chi tiết máy thiết bị khí máy vi tính Đ3- Tải trọng ứng suất 1- Tải trọng a- Khái niệm Tải trọng đợc hiểu tác dụng bên đặt lên chi tiết máy trình làm việc Trong thiết kế khí, tải trọng lực mômen tác dụng lên chi tiết máy b- Phân loại Tải trọng làm việc: tải trọng thực tác dụng lên chi tiết máy trình làm việc Theo tính chất thay đổi theo thời gian, tải trọng đợc chia thành : - Tải trọng tĩnh: tải trọng có phơng, chiều, trị số không thay đổi thay đổi không đáng kể theo thời gian - Tải trọng thay đổi: tải trọng có trị số, phơng chiều thay đổi theo thời gian Đây loại tải trọng phổ biến thực tế, có tải trọng va đập (là tải trọng đột ngột tăng mạnh giảm khoảnh khắc) Tải trọng thờng đợc biểu diễn dới dạng biểu đồ Q(t) Ví dụ hình 1.2.1a biểu đồ tải không đổi, hình 1.2.1b biểu đồ tải thay đổi Trong tính toán thiết kế, ngời ta sử dụng khái niệm tải trọng danh nghĩa, tải trọng tơng đơng, tải trọng tính toán: -Tải trọng danh nghĩa Qdn : tải trọng chọn số tải trọng tác dụng lên máy chế độ làm việc thay đổi ổn định, đại diện cho chế độ tải tác dụng lên máy chi tiết máy; tải trọng lớn tải trọng tác dụng lâu dài thờng đợc chọn làm tải trọng danh nghĩa Ví dụ: Chế độ tải thay đổi Qi (t) = Q1 (t1), Q2 (t2), Q3 (t3) nh− hình 1.2.1b chọn Qdn = Q1= Qmax Qdn = Q2 (t2 = tmax) -Tải trọng tơng đơng Qtđ : tải trọng quy ớc không đổi, có tác dụng tơng đơng với chế độ tải đà cho theo tiêu Tải trọng tơng đơng đợc xác định từ tải trọng danh nghĩa thông qua hƯ sè tÝnh to¸n Q Q Q1 Q Q2 Q3 0 t t1 a) t2 t3 t b) Hình 1.2.1: Sơ đồ tải trọng Ví dụ: Tải trọng tơng đơng Qtđ tính theo điều kiện bền khả làm việc Qtđ = QdnKL ®ã KL lµ hƯ sè ti thä vµ phơ thc vào đồ thị thay đổi tải trọng việc chọn tải trọng làm tải trọng danh nghĩa - Tải trọng tính toán Qtt: tải trọng dùng để tính toán xác định kích thớc chi tiết máy Trị số phụ thuộc vào tải trọng tơng đơng hàng loạt nhân tố nh tập trung tải trọng, tải trọng động, điều kiện vận hành Tải trọng tính toán thờng đợc biểu diễn dớí dạng: Qtt = Qt®KttK® K®k Qtt = Qdt KL Ktt K® K®k đó: Ktt - hệ số tập trung tải trọng; phản ánh phân bố không tảI; Kđ - hệ số tải trọng động; phản ánh mức độ động lực tác dụng lên chi tiết máy; Kđk- hệ số điều kiện vận hành; phản ánh điều kiện làm việc chi tiết máy phơng thức truyền tải ; Đặt : K = KL Ktt Kđ Kđk gọi K hệ số tải trọng, ta cã: Qtt = KQdn Chó ý: t¶i träng danh nghĩa, tải trọng tơng đơng, tải trọng tính toán khái niệm tải trọng mang tính quy ớc dùng tính toán thiết kế 2- ứng suất a- Khái niệm, phân loại Tải trọng tác dụng lên chi tiết gây nên ứng suất ứng suất cờng độ phân bố nội lực đơn vị diện tích Đơn vị đo ứng suất MPa (đọc mêga Pascal); Tiêu chuẩn cũ N/mm2 , dïng kN/mm2 Ghi chó: 1Pa = 1N/m2, 1MPa = 106Pa = 1N/mm2 Tuỳ theo điều kiện làm việc cụ thể, tải trọng tác dụng lên chi tiết máy gây loại ứng suất nh: ứng suất kéo (nÐn), øng suÊt uèn, øng suÊt c¾t, øng suÊt tiÕp xúc Theo đặc điểm phụ thuộc thời gian, ứng suất đợc phân thành: - ứng suất không đổi ( hay gọi ứng suất tĩnh): ứng suất mà chiều, trị số không thay đổi thay đổi không đáng kể theo thời gian Ví dụ ứng suất dây cáp treo vật tĩnh, ứng suất bu lông sau vặn chặt không chịu lực Nói chung, loại ứng suất gặp thực tế - ứng suất thay đổi : ứng suất có trị số chiều hai yếu tố thay đổi theo thời gian Đây loại ứng suất phổ biến chi tiết máy b- Chu trình ứng suất, thông số đặc trng chu trình ứng suất, phân loại chu trình ứng suất ứng suất thay đổi đợc đặc trng chu trình ứng suất Đó vòng thay đổi ứng suất từ trị số ban đầu qua trị số giới hạn sang trị số giới hạn khác trở giá trị ban đầu Thời gian thực chu trình ứng suất gọi chu kỳ ứng suất Chu trình ứng suất đợc đặc trng thông số: - Biên độ ứng suất a = (max - σmin)/2; - øng suÊt trung b×nh σa = (σmax + σmin)/2; - HƯ sè tÝnh chÊt chu tr×nh r = / max Chú ý: Trong công thức trên, max , minlà giá trị đại số max, cđa øng st Khi tÝnh to¸n cho øng st tiÕp, ta thay ký hiệu Phân loại chu trình ứng suất: +Phân theo giá trị hệ sè tÝnh chÊt chu tr×nh r (h×nh 1.2.2): - Khi r = -1 : chu trình đối xứng; - Khi r = : chu trình mạch động dơng, lúc nµy σmin= 0; r = -∞ : chu kú mạch động âm, lúc max= - Khi r < r -1: chu trình không đối xứng khác dấu; r > : chu trình không đối xứng dấu (âm dơng) Có thể xem chu trình mạch động trờng hợp đặc biệt chu trình không đối xứng dấu, giới hạn ứng suất có giá trị r =1(σ>0) r0 r=-∞ r =1( Do ghép căng mặt tiếp xúc d có áp suất p Khi chịu tải trọng T Mms (lực dọc trục Fa , mômen xoắn T) hai chi tiết mối ghép có xu hớng trợt tơng đối Vì mặt tiếp xúc xuất lực ma sát Nếu lực ma sát đủ lớn Fms chống lại dịch chuyển tơng đối, tải Fa trọng đợc truyền qua mối ghép Hình 5.5.1 Quan hệ tải trọng mối 2- Các phơng pháp lắp ghép có độ dôi a- Phơng pháp ép Dùng ngoại lực ép (hoặc đóng) trục vào lỗ Phơng pháp đơn giản, tốn kém, nên đợc dùng rộng rÃi Nhợc điểm: ép làm san phẳng phần nhấp nhô bề mặt tiếp xúc làm giảm độ dôi làm giảm khả tải Ngoài phơng pháp ép làm biến dạng không hỏng mặt đầu chi tiết ghép Để dễ ép vát mép chi tiết nh sau (hình 5.5.2): l=0,01d+2 (mm); = 10÷150 ; α1 = 60÷900; l1 = 2÷3 (mm) Lực ép F đợc xác định theo kinh nghiệm: α1 F’thÐp = 20δmax l F’gang = 11,5 δmax l Trong : max độ dôi lớn [àm] l chiều dài lắp ghép [mm] F tính bằng[N] l Công thức dùng cho moay thép trục thép Công thức dới dùng cho moay gang trục gang Hình 5.5.2: Kết cấu mép vát b- Phơng pháp nung Nung nóng chi tiết lỗ cho nở to trục lắp, nguội lỗ co lại tạo thành độ dôi Phơng pháp thích hợp với chi tiết nhỏ dài Ưu điểm không san phẳng nhấp nhô bề mặt, lắp dễ Nhợc điểm: chi tiết bị đốt nóng bề mặt dễ bị cong vênh ứng suất nhiệt c- Phơng pháp làm lạnh Nhúng trục vào axit cacbonic rắn (-790C) không khí lỏng (-1960C) cho co nhỏ lại để lắp vào lỗ Khi nhiệt độ trở trạng thái bình thờng nở xuất độ dôi Ưu điểm phơng pháp không ảnh hởng đến chi tiết ghép, Nhợc điểm đắt tiền Vì phơng pháp dùng cho chi tiết nhỏ Phơng pháp b) c) thực chất nh tạo chênh lệch nhiệt độ cho chi tiết bao chi tiết bị bao, nên dùng công thức chung sau: Độ chênh lệch nhiệt độ cần thiết: 167 t = δ max + δ −3 10 α d (5.5.1) Trong đó: max - độ dôi lớn mối ghép (àm) - khe hở trục với lỗ (để dễ lắp) Thờng chọn khe hở nhỏ kiểu lắp lỏng H7/g6 (àm) d - đờng kÝnh danh nghÜa mèi ghÐp α - hÖ sè gi·n në nhiƯt: - víi thÐp α = 12.10-6 (mm/mm 0C) - víi gang α = 10,5.10-6 (mm/mm 0C) 3- ¦u nhợc điểm phạm vi sử dụng mối ghép độ dôi Ưu điểm : - Kết cấu đơn giản, giá thành rẻ - Độ đồng tâm trục lỗ cao - Có thể chịu đợc tải trọng lớn tải trọng va đập Nhợc điểm: - Lắp phức tạp, tháo hỏng mặt ghép - Khó xác định xác khả tải mối ghép, phụ thuộc vào yếu tố có phạm vi biến thiên rộng nh hệ số ma sát độ dôi Tuy nhiên trình độ kỹ thuật ngày phát triển, độ xác chế tạo ngày cao, nhợc điểm đợc khắc phục Mối ghép độ dôi đợc dùng rộng rÃi chế tạo máy, đặc biệt lắp ghép bánh răng, bánh đai, vô lăng, ổ lăn Đ2- Tính mối ghép độ dôi Tính mối ghép độ dôi xuất phát từ tải trọng cần truyền, phải chọn đợc kiểu lắp ghép trục lỗ cho áp suất bề mặt tiếp xúc đủ lớn để sinh lực ma sát chống lại dịch chuyển tơng đối trục lỗ mà không làm hỏng chi tiết lắp ghép Nội dung thờng đợc tiến hành theo bớc - Từ tải trọng tìm áp suất cần thiết - Từ áp suất tính độ dôi cần thiết - Chọn kiểu lắp thích hợp - Kiểm nghiệm trục lỗ độ bền biến dạng 1- Tính áp suất bề mặt ghép Muốn truyền lực dọc trục Fa , phải có lực ma sát Fms cho: Fms Fa hay fpdl Fa áp suất bề mặt ghép: p F (5.5.2) a f dl Muốn truyền mômen xoắn T, phải có mômen ma s¸t cho: Mms ≥ T d hay fpπdl T áp suất bề mỈt ghÐp: 2T p ≥ π d l.f Mn trun đồng thời lực Fa mômen T , phải có: F p ≥ a ⎛ 2T ⎞ + ⎜ ⎟ ⎝ d ⎠ f π dl (5.5.3) (5.5.4) Trong công thức trên: f - hệ số ma sát, lắp ép f = 0,08; lắp nhiệt f = 0,14 168 d- đờng kính lắp ghép; l- chiều dài mối lắp Chú ý: Đối với chi tiết quay nhanh, lực ly tâm làm giảm áp suất tính toán nhiều, dó trờng hợp phải tăng thêm lợng bù ứng suất kéo lực ly tâm gây nên mặt ghép 2- Tính độ dôi cần thiết Khi tính toán ống dày, ngời ta đà tìm đợc quan hệ áp suất p độ dôi : C C δ = pd ⎜⎜ + ⎟⎟ (5.5.5) ⎝ E2 E2 ⎠ víi d + d12 C1 = − µ1 d − d12 d + d 22 + à2 d 22 d Trong đó: d - ®−êng kÝnh danh nghÜa cđa mèi ghÐp (mm); d1- đờng kính lỗ trục rỗng (mm),nếu đặc d1 = 0; d2- đờng kính chi tiết bị bao; E, - mô đun đàn hồi hệ số poát xông vật liệu (N/mm2); với thép E = 2,1 ữ 2,2.105 N/mm2, = 0,3; gang E = 1,2 ữ 1,4.105 N/mm2, = 0,25; bac bit E = 8,5.105 N/mm2, µ = 0,33 Chó ý: - Khi lắp ép, phần nhấp nhô bề mặt bị san phẳng nên độ dôi lại nhỏ độ dôi tính toán Để bù vào phải lấy độ dôi thực c = + 1,2(RZ1 + RZ2) RZ: chiều cao lớn nhấp nhô bề mặt mặt ghép (tra theo độ bóng bề mặt) - Khi lắp nhờ chênh nhiệt c = 3- Chọn kiểu lắp Từ (hoặc c) ta tra bảng dung sai lắp ghép theo đờng kính danh nghĩa d, tìm kiểu lắp với : (hoặc c) Ta phải chọn kiểu lắp cho > δ Tuy nhiªn ngÉu nhiªn δ = max dẫn tới độ dôi lớn, làm chảy dẻo mặt ghép, làm chi tiết máy biến dạng đàn hồi lớn, ảnh hởng đến làm việc bình thờng chúng Tính toán phải vào độ dôi kiểm tra t độ dôi lớn max kiểu lắp (không vào độ dôi cần thiết t) đợc giảm bớt lợng san đỉnh nhấp nh« : δk = δmax - 1,2(RZ1 - RZ2) Theo t ta xác định đợc áp suất sinh mối ghép trị số ứng suất theo hớng tâm hớng tiếp tuyến sinh tiết máy bao tiết máy bị bao (r k) a- Kiểm nghiệm theo điều kiện chảy dẻo Xét phân bố ứng suất mặt cắt vuông góc với đờng tâm trục qua mối ghép có độ dôi (hình 5.5.3) Theo thut bỊn øng st tiÕp lín nhÊt ta cã điều kiện để tiết máy bao bị bao không sinh biến dạng dẻo: tđ = - ch Điểm tiết máy bị bao (trục) điểm A tiết máy bao (lỗ) có ứng suất tơng đơng lớn Đối với lỗ (điểm A) d + d 22 σ1 = σmax = σt = p d2 − d C2 = 169 σ3 = σmin = σr = -p 2d 22 σ = σ1 - σ3 = p d2 d Để không bị chảy dẻo phải có: tdA chA A td A A A chA : giới hạn chảy vật liệu tiết máybao (lỗ) tức d 22 − d p max ≤ δ ch (5.5.6) 2d 22 Đối với trục (điểm B) = max = r = Hình 5.5.3: Sơ đồ phân bố ứng 2d σ3 = σmin = σt = -p suất mối ghép độ dôi d d12 2d 22 B = σ1 - σ3 = p td d d 12 Để không bị chảy dẻo phải có chB tdB : giới hạn chảy vật liệu tiết máy bị bao (trôc) σ chB d − d12 (5.5.7) 2d b- Kiểm nghiệm theo điều kiện biến dạng đàn hồi Một số chi tiết yêu cầu làm việc biến dạng đàn hồi không vợt phạm vi cho phép Ví dụ lắp căng vòng ổ bi với trục, mặt vòng biến dạng đàn hồi lớn làm kẹt bi Vì số chi tiết quan trọng phải kiểm tra độ tăng đờng kính lỗ (d2) độ giảm đờng kính trục (d1) Theo định luật Húc : =E = E Đối với lỗ: d A ⎡ d 22 − d − p⎥ = = ε= ⎢p 2 d2 E2 E2 ⎣ d − d ⎦ hay p max ≤ σ chB ®ã ∆d = pd ⎡⎛ d ⎞ ⎤ E2 ⎢⎜⎜ ⎟⎟ − 1⎥ ⎥⎦ ⎢⎣⎝ d1 ⎠ ≤ [∆d ] §èi víi trơc : ®ã ∆d1 σ B pd ε= = = d1 E1 d − d12 E1 pd1 ∆d1 = ≤ [∆d1 ] ⎡ ⎛ d1 ⎞ ⎤ E1 ⎢1 − ⎜ ⎟ ⎥ d 170 Tài liệu tham khảo [1]- Ngun Träng HiƯp Chi tiÕt m¸y, tËp I, II NXB Đại học Giáo dục chuyên nghiệp, 1994 [2] Trịnh Chất Cơ sở Thiết kế máy Chi tiết máy Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, 1998 [3]- B.Η Кудрявцев Детали машин Ленинград Машиностроение 1980 [4]- Μ.Η Иванов Детали машин Москва Издатeлъство “Высщая школа” 1984 [5]- И.А Биргер, Б.Ф Шорр Расчёт на прочность деталей машин Москва Машиностроение 1993 [6]- Robert L Norton Machine Design Prentice- Hall International, Inc 1996 171 Mục lục Lời nói đầu Phần I Những vấn đề thiết kế máy chi tiết máy Bài Mở đầu Bài Đại cơng thiết kế máy chi tiết máy Phần II Truyền động khí Bài mở đầu Những vấn đề chung truyền động khí Bài Truyền động bánh ma sát Bài Truyền động đai Bài Truyền động bánh Bài Truyền động trục vít bánh vít Bài Truyền động xích Bài Hệ thống truyền dẫn khí Phần III Các tiết máy đỡ nối Bài Trục Bài ổ lăn Bài ổ trợt Bài Khớp nối Phần IV Cơ sở thiết kế tự động Phần V Các tiết máy ghép Bài Ghép then then hoa Bài Ghép đinh tán Bài Ghép b»ng ren Bµi 4: GhÐp b»ng hµn Bµi 5: GhÐp độ dôi Tài liệu tham khảo 172 Trang 23 24 31 43 64 77 86 94 103 113 123 130 136 137 143 149 158 169 171 ... Đ 2- Nội dung, đặc điểm, trình tự thiết kế máy chi tiết máy 1- Nội dung trình tự thiết kế máy - Xác định nguyên tắc hoạt động chế độ làm việc máy đợc thiết kế - Lập sơ đồ chung toàn máyvà phận máy. .. 1980 4- Μ.Η Иванов, Детали машин, Москва Издатлъство “Высщая школа” 1984 Bµi 2: đại cơng thiết kế máy chi tiết máy Đ1-Khái quát yêu cầu máy chi tiết máy 1- Khả làm việc Đó khả máy chi tiết máy. .. sửa chữa máy) 2- Nội dung trình tự thiết kế chi tiết máy Thiết kế chi tiết máy phËn cđa thiÕt kÕ m¸y Néi dung thiÕt kÕ m¸y đợc thể qua trình tự sau: - Lập sơ đồ tính toán: kết cấu tiết máy phức