Bài giảng Dung sai lắp ghép

PGS TS NGUYỄN VĂN YẾN BÀI GIẢNG Φ50n6 Φ50H7 DUNG SAI LẮP GHÉP ĐÀ NẴNG - 2007 MỤC LỤC Trang Bài mở đầu 1- Giới thiệu 2- Một số ký hiệu thường dùng Dung sai Lắp ghép Chương 1: Những vấn đề Dung sai Lắp ghép 1.1 Kích thước 1.2 Lắp ghép 1.3 Tính đổi lẫn chức Chương 2: Dung sai lắp ghép trụ trơn 2.1 Dung sai kích thước 2.1.1 Quy định dung sai kích thước 2.1.2 Miền dung sai sai lệch 2.1.3 Dung sai kích thước 2.2 Quy định lắp ghép 2.2.1 Hệ thống lỗ, hệ thống trục 2.2.2 Kiểu lắp ưu tiên 2.2.3 Ký hiệu kiểu lắp trụ trơn vẽ Chương 3: Dung sai yếu tố hình học 3.1 Sai lệch hình dạng vị trí tương đối bề mặt 3.1.1 Biểu diễn dung sai hình dạng vị trí tương đối 3.1.2 Chọn dung sai hình dạng vị trí tương đối 3.2 Độ nhám bề mặt Chương 4: Dung sai lắp ghép điển hình 4.1 Dung sai lắp ghép then bằng, then bán nguyệt 4.2 Dung sai lắp ghép then hoa 4.3 Dung sai lắp ghép ổ lăn 4.4 Dung sai lắp ghép ren 4.5 Dung sai truyền động bánh 4.5.1 Sai số gia công bánh 4.5.2 Độ xác truyền động bánh 4.5.3 Ghi cấp xác dạng khe hở mặt bên Chương 5: Chuỗi kích thước cách ghi kích thước 5.1 Chuỗi kích thước 5.1.1 Các khái niệm 5.1.2 Giải toán thuận 5.1.3 Giải toán nghịch theo đổi lẫn chức hồn tồn 5.1.4 Giải tốn nghịch theo đổi lẫn chức khơng hồn tồn 9 11 11 12 12 13 15 15 17 18 20 20 22 23 25 25 25 27 29 29 30 30 31 5.1.5 Giải tốn nghịch theo phương pháp tính xác suất 5.2 Ghi kích thước cho vẽ khí 5.2.1 Những nguyên tặc chủ yếu cần đảm bảo ghi kích thước 5.2.2 Chọn phương án ghi kích thước chiều dài cho vẽ chi tiết máy 32 33 33 34 BÀI MỞ ĐẦU I- Giới thiệu Dung sai - Lắp ghép môn học sở chương trình đào tạo kỹ sư khí Mơn học trang bị cho sinh viên kiến thức để thiết kế chi tiết máy, mối ghép thiết lập vẽ khí Học phần Dung sai Lắp ghép có 02 đơn vị học trình Điểm học tập sinh viên đánh giá qua kiểm tra học kỳ, thi kết thúc học phần điểm chuyên cần Hình thức thi tự luận Điểm chuyên cần đánh giá qua việc hoàn thành tập q trình học thời gian có mặt lớp sinh viên Giáo trình sử dụng để học môn học sách “Dung sai lắp ghép” tác giả Ninh Đức Tốn, Nhà xuất Giáo dục xuất năm 2006 (Tài liệu [1]) Trước học môn Dung sai Lắp ghép, sinh viên cần trang bị kiến thức Vẽ kỹ thuật khí, Cơ khí đại cương, Cơ sở thiết kế máy Nội dung môn học Dung sai Lắp ghép trình bày 05 chương: Chương1: Những vấn đề Dung sai Lắp ghép Trình bày khái niệm sai số gia công dung sai Những nguyên nhân chủ yếu dẫn đến có sai số q trình gia cơng cắt gọt Áp dụng lý thuyết Xác suất Thống kê để khảo sát kích thước gia cơng Trên sở chọn phương pháp gia cơng hiệu nhất, đưa phương án điều chỉnh máy hợp lý để hạn chế phế phẩm Trình bày khái niệm lắp ghép: mối ghép có độ dơi, mối ghép có khe hở, kiểu lắp chặt, kiểu lắp lỏng, kiểu lắp trung gian Trong chương đề cập đến vấn đề tính đổi lẫn chức chi tiết máy Chương 2: Dung sai lắp ghép trụ trơn Nghiên cứu dung sai kích thước dạng trục kích thước dạng lỗ chi tiết máy Chọn sai lệch giới hạn trên, sai lệch giới hạn kích thước trục, kích thước lỗ, để đảm bảo mối ghép có đặc tính theo yêu cầu Cách ghi kiểu lắp vẽ kỹ thuật Chương 3: Dung sai yếu tố hình học chi tiết máy Trình bày sai lệch hình dạng: độ phẳng mặt phẳng; độ thẳng đường thẳng; độ trịn, độ cơn, độ trụ mặt trụ Các sai lệch vị trí tương quan: độ song song, độ vng góc, độ đồng tâm, độ giao nhau, độ đối xứng, độ đảo mặt đầu, độ đảo hướng kính Sai lệch chất lượng bề mặt, độ nhám bề mặt Hướng dẫn cách chọn giá trị cho phép sai lệch trên, cách biểu diễn sai lệch, giá trị cho phép sai lệch vẽ kỹ thuật Chương 4: Dung sai lắp ghép điển hình Tập trung nghiên cứu mối ghép then bằng, mối ghép then hoa, mối ghép ổ lăn lên trục lên bạc; mối ghép ren Hướng dẫn cách chọn kiểu lắp ghép, biểu diễn kiểu lắp vẽ Trong chương quan tâm đến dung sai truyền động bánh Nguyên nhân dẫn đến sai số, thông số đánh giá sai lệch truyền động bánh răng, cách chọn giá trị sai lệch cho phép, cách biểu diễn dung sai truyền động bánh vẽ Chương 5: Chuỗi kích thước cách ghi kích thước Trình bày cách ghi kích thước vẽ lắp phận máy vẽ chi tiết máy, đảm bảo thuận lợi cho việc gia cơng Thiết lập chuỗi kích thước tính tốn dung sai cho khâu chuỗi kích thước II- Một số ký hiệu thường dùng môn học Dung sai Lắp ghép Ai d D ei es EI ES IT N S T kích thước khâu thứ i chuỗi kích thước kích thước khâu dạng trục kích thước khâu dạng lỗ sai lệch kích thước dạng trục sai lệch kích thước dạng trục sai lệch kích thước dạng lỗ sai lệch kích thước dạng lỗ dung sai kích thước độ dơi mối ghép khe hở mố ghép sai lệch kích thước CHƯƠNG NHỮNG VẤN ĐỀ CƠ BẢN TRONG DUNG SAI LẮP GHÉP 1.1 Kích thước - Kích thước chi tiết máy khoảng cách hai điểm, hai đường, hai mặt thuộc chi tiết máy, đơn vị đo dùng vẽ khí mm Φ20 - Kích thước phân thành 02 nhóm: + Kích thước nhóm trục, cắt gọt thêm làm giảm kích thước, ký hiệu d (Hình 1.1) + Kích thước nhóm lỗ, cắt gọt thêm làm tăng kích thước, ký hiệu D (Hình 1.2) 100 - Giá trị kích thước xác định cách Hình 1.1: Các kích đo thước dạng trục Sử dụng dụng cụ đo xác, phương pháp đo thích hợp, đo nhiều lần nhận kết đo với độ xác cao - Sai số gia công chi tiết máy: Khi gia công đạt giá trị mong muốn, có ngun nhân sau: φ22 + Máy khơng xác + Dao khơng xác + Gá đặt khơng xác + Hệ thống cơng nghệ: MGDC bị biến dạng + Rung động lực cắt thay đổi 15 + Giãn nở không nhiệt độ thay đổi Hình 1.2: Các kích dmin ddn dm dmax Ví dụ: cần gia cơng 100 chi tiết trục có thước dạng lỗ đường kính 20 mm, ta nhận chi tiết có kích thước đường kính dao động khoảng 20,03 mm đến 19,99 mm Như loạt chi tiết có kích thước ddn = 20 mm dmax = 20,03 mm, dmin = 19,99 mm, dmax gọi kích thước giới hạn dmin kích thước giới hạn dmax - dmin gọi khoảng phân bố kích thước (hay sai lệch kích thước), ký hiệu T ddn kích thước danh nghĩa (dmax + dmin)/2 kích thước trung bình, ký hiệu dm Hình 1.3: Sai lệch kích Sai lệch kích thước lớn, tức gia cơng có thước gia cơng độ xác thấp - Ngồi ra, kích thước cịn phân thành loại sau: + Kích thước thực, + Kích thước đo được, + Kích thước thực theo kỹ thuật (kích thước đo + dung sai dụng cụ đo + Kích thước danh nghĩa, + Kích thước giới hạn, - Biểu diễn kích thước sai lệch kích thước sơ đồ (Hình 1.3) Để đánh giá mức độ xác gia cơng chi tiết máy, người ta tiến hành gia công loạt N chi tiết (số lượng N khơng 60 chiếc), sau đo, xác định kích thước giới hạn, xác định tần suất xuất giá trị kích thước, vẽ đường cong phân bố tần suất, đường cong phân bố mật độ xác suất Tần suất di/N dm dmin dmax Kích thước Miền phân bố kích thước - Đường cong phân bố Hình 1.4: Sơ đồ phân bố tần suất kích thước tần suất Hình 1.4 Trong di giá trị kích thước nằm khoảng dmin ÷ dmax), di/N tần suất xuất kích thước thứ i (Khi N đủ lớn xem xác suất p kích thước thứ i) - Đường cong phân bố mật độ xác suất kích thước gia cơng, phân bố chuẩn Gauss (Hình 1.5) Trong x = di - dm , y = dp/dx, σ sai lệch bình phương trung bình σ2 = N ∑x i =1 i Trung tâm phân bố y /N dm x 6σ Theo lý thuyết xác suất, có 99,73% kích thước loạt chi tiết nằm Hình 1.5: Sơ đồ phân bố mật độ xác suất kích thước khoảng xmax - xmin = 6σ Khi thiết kế, để đảm bảo cho chi tiết máy có đủ khả làm việc, người thiết kế phải xác định sai lệch cho phép kích thước d (cịn gọi dung sai, kí hiệu IT), ấn định kích thước lớn nhỏ chấp nhận: dmax = d + es dmin = d + ei IT = es - ei es gọi giá trị sai lệch cho phép ei giá trị sai lệch cho phép Nếu ta chọn phương pháp gia công không hợp lý, miền phân bố 6σ khơng nằm miền dung sai IT, có phế phẩm Nếu miền phân bố 6σ nhỏ IT, có nghĩa gia cơng xác cao so với yêu cầu, làm tăng giá thành chi tiết Phương pháp gia công hợp lý (đảm bảo khơng có phế phẩm, giá gia cơng rẻ), mà 6σ = IT miền phân bố kích thước trùng với miền dung sai Dùng xác suất để khảo sát sai số gia cơng kích thước sử dụng trường hợp sản xuất hàng loạt Sau khảo sát loạt chi tiết gia công đầu tiên, ta chọn phương pháp gia cơng thích hợp hơn, điều chỉnh máy để loại bỏ chi tiết phế phẩm 1.2 Lắp ghép D d - Mối ghép: Lắp chi tiết trục vào chi tiết bạc mối ghép Trên hình 1.6 biểu diễn mối ghép trụ trơn + Mối ghép có độ dôi gọi mối ghép chặt Độ dôi ký hiệu N, N = d - D + Mối ghép có khe hở gọi mối ghép lỏng Khe hở ký hiệu Hình 1.6: Mối ghép trụ trơn S, S = D - d - Kiểu lắp: Khi xem xét mối ghép ghép loạt chi tiết bạc A với loạt chi tiết trục B, người ta phân biệt: + Kiểu lắp chặt: Tất mối ghép loạt chi tiết lắp ghép với có độ dơi Lấy chi tiết bạc lắp với chi tiết trục mối ghép chặt + Kiểu lắp lỏng: Tất mối ghép loạt chi tiết lắp ghép với có khe hở + Kiểu lắp trung gian: Một số mối ghép loạt có độ dơi, số khác có khe hở Lấy chi tiết bạc lắp với trục mối ghép chặt, lỏng Biểu diễn kiểu lắp, miền dung sai kích thước trục, kích thước lỗ Hình 1.7 Kích thước trục, lỗ có sai lệch, nên độ dơi khe hở có sai lệch Sai lệch độ dôi khe hở: Nmax = dmax - Dmin = es - EI Nmin = dmim - Dmax = ei - ES Smax = Dmax - dmin = ES - ei Smin = Dmim - dmax = EI - es Sai lệch kích thước truc es ES Kích thước danh nghĩa ei EI Căn vào yêu cầu làm việc Sai lệch mối ghép, thiết kế phải chọn kích thước lỗ giá trị cho phép [Nmax], [Nmin] [Smax], [Smin] Mối ghép đạt yêu cầu, Hình 1.7: Miền dung sai kích độ dơi khe hở nằm giới hạn thước trục, kích thước lỗ cho phép 1.3 Tính đổi lẫn chức - Yêu cầu kiểu lắp: khe hở nằm khoảng từ [Smax] đến [Smin] Nếu loạt chi tiết trục B lắp với loạt chi tiết lỗ A có Smax ≤ [Smax] Smin ≥ [Smin] Có nghĩa ta lấy chi tiết trục loạt A lắp với chi tiết loạt B mối ghép thoả mãn yêu cầu Ta nói chi tiết máy loạt A B có tính đổi lẫn chức hồn tồn Chúng thay cho nhau, mà đảm bảo chức làm việc - Nếu Smax > [Smax] Smin < [Smin], lúc chi tiết loạt A B khơng có tính đổi lẫn chức Tức mối ghép thoả mãn yêu cầu, thay chi tiết trục khác lắp vào bạc có, nhận mối ghép không đạt yêu cầu - Khi thiết kế, người ta cố gắng chọn dung sai kích thước chi tiết máy cách hợp lý, để chi tiết máy thoả mãn tính đổi lẫn chức - Trong sản xuất hàng loạt, chi tiết loạt đạt tính đổi lẫn chức loạt chi tiết đạt tính đổi lẫn chức hồn tồn Nếu có chi tiết loạt không đạt tính đổi lẫn chức năng, loạt chi tiết đạt tính đổi lẫn chức khơng hồn tồn CHƯƠNG DUNG SAI LẮP GHÉP TRỤ TRƠN 2.1 Dung sai kích thước 2.1.1 Quy định dung sai kích thước Dung sai kích thước chọn tuỳ thuộc vào độ xác yêu cầu độ lớn kích thước T = i Trong i đơn vị dung sai Đơn vị dung sai tính theo công thức: i = 0,45 d + 0,001d kích thước từ dến 500 mm i = 0,004d + 2,1 kích thước 500 đến 3150 mm Tuy nhiên, để đơn giải cho việc lập tiêu chuẩn, TCVN quy định giá trị i cụ thể cho khoảng kích thước Kích thước từ đến 500 mm phân thành 13 ÷ 25 khoảng, tuỳ theo đặc tính loại lắp ghép a: hệ số phụ thuộc vào yêu cầu mức độ xác kích thước TCVN 2244-1999 có quy định 20 cấp xác kích thước: cấp 01 ; ; ; ; ; ; 18 Trong cấp 01 xác cao nhất, cấp 18 xác Cấp đến cấp 11 dùng thiết kế máy thông dụng Giá trị a chọn sau: Cấp xác Giá trị a 5 10 16 25 40 10 64 11 100 12 160 Dung sai kích thước TCVN quy định ký hiệu IT Giá trị IT chọn theo Bảng 4.2 trang 24 tài liệu [1] Theo Bảng 4.2, ứng với cấp xác khoảng kích thước, kích thước lớn, độ xác thấp, dung sai lớn Ví dụ, để tạo mối ghép trụ trơn từ chi tiết trục bạc (Hình 2.1) có kích thước danh nghĩa d = D = 60 mm, độ xác cấp Tra bảng 4.2 ta có Φ60 2.1.2 Miền dung sai sai lệch ITd = ITD = 30µm = 0,03mm Muốn có mối ghép chặt ta phải bố trí miền dung sai trục mằn phía miền dung Hình 2.1: Mối ghép trụ trơn - Lắp theo yếu tố kích thước d b làm đồng tâm theo d - Lắp theo yếu tố kích thước b làm đồng tâm theo b Miền dung sai kích thước trục then hoa bạc then hoa quy định TCVN 2324-1978 Khi thiết kế mối ghép chọn miền dung sai theo dẫn Bảng 4.12 Bảng 4.13 trang 41 tài liệu [1] d1 D d b Kiểu lắp mối ghép then hoa chọn sau: - Khi định tâm theo kích thước D + Lắp ghép theo kích thước D Hình 4.2: Mối ghép then hoa chọn kiểu H7/f7 H7/js6 + Lắp ghép theo kích thước b chọn kiểu F8/f7 F8/js7 - Khi định tâm theo kích thước d + Lắp ghép theo kích thước d chọn kiểu H7/f7 H7/g6 + Lắp ghép theo kích thước b chọn kiểu D9/h9 D9/js7 Ghi ký hiệu lắp ghép then hoa vẽ: - Có thể ghi riêng mối ghép theo ba kích thước vẽ - Cũng ghi chung thành H7 H 12 D9 d-8×36 ×40 ×7 dãy số f7 a11 h9 (Hình 4.3) Trong d biểu thị định tâm theo bề mặt trụ đường kính d Số có then trục Tiếp theo kích thước kiểu lắp đường kính d, kích thước kiểu lắp Hình 4.3: Ghi kiểu lắp cho mối ghép then hoa đường kính D, kích thước kiểu lắp chiều rộng b 21 4.3 Dung sai lắp ghép ổ lăn Mối ghép ổ lăn biểu diễn Hình 4.4 Ổ lăn chi tiết máy tiêu chuẩn hóa cao, chế tạo nhà máy chun mơn hóa Dung sai ổ lăn quy định tiêu chuẩn ổ lăn, nhà máy chế tạo ổ lăn gia công ổ theo tiêu chuẩn Khi thiết kế tính chọn kiểu ổ, cỡ ổ lăn cấp xác ổ, không cần quy định dung sai cho ổ Φ68G7 Các ổ lăn thường dùng hộp giảm tốc có cấp xác 0, trường hợp số vịng quay trục lớn yêu cầu độ xác đồng tâm trục cao, dùng ổ lăn cấp xác Biết ký hiệu ổ lăn biết dung sai ổ, khơng cần ghi ký hiệu dung sai ổ lăn vẽ lắp Φ40k6 Tiêu chuẩn quy định cấp xác ổ lăn: cấp 0, cấp 6, cấp 5, cấp cấp Trong cấp cấp xác bình thường, cấp xác cao Ví dụ: ghi kiểu lắp ổ bi với trục gối đỡ (Hình 4.4): Hình 4.4: Ghi kiểu lắp cho ổ lăn Ký hiệu Φ40k6 biểu thị: Đường kính trục 40mm, Bảng 4.1: Sai lệch giới hạn kích thước ổ lăn Đường kính Sai lệch Sai lệch D, Sai lệch d, Sai lệch d, danh nghĩa D, cấp cấp xác cấp xác cấp xác ổ: d, mm xác 0, µm 6, µm 0, µm 6, µm es ei es ei ES EI ES EI Đến 18 -7 -8 -7 -8 18 ÷ 30 -8 -10 -8 -9 30 ÷ 50 -10 -12 -9 -11 50 ÷ 80 -12 -15 -11 -13 80 ÷ 120 -14 -20 -13 -15 120÷150 -16 -22 -15 -18 150÷180 -18 -25 -18 -25 180÷250 -21 -30 -21 -30 trãn 250÷315 -25 -35 -25 -35 315÷400 -30 -40 -28 -40 400÷500 -35 -45 -33 -45 22 Miềm dung sai trục k6, Đường kính lỗ vịng ổ d=40mm, miền dung sai kích thước d nhà máy chế tạo ổ quy định Ký hiệu Φ68G7 biểu thị: Đường kính lỗ gối đỡ 68mm, Miềm dung sai lỗ G7, Đường kính vịng ngồi ổ D=68mm, miền dung sai kích thước D nhà máy chế tạo ổ quy định Tuy nhiên, lắp ghép ổ lăn với trục gối đỡ, thường hai vịng ổ lắp có độ dơi Độ dơi làm cho vịng ổ biến dạng dẫn đến kẹt ổ Để tính tốn độ dãn nở vòng ổ, kiểm tra độ hở hướng tâm sau lắp ghép ổ lăn, cần biết dung sai kích thước đường kính ngồi D, đường kính d ổ Giá trị dung sai kích thước D, d ghi Bảng 4.1 Kiểu lắp ghép ổ lăn với trục vỏ hộp chọn tuỳ thuộc vào kết cấu ổ, điều kiện sử dụng ổ, đặc tính tác dụng tải trọng dạng tải trọng vòng ổ lăn Có ba dạng tải trọng tác dụng lên ổ lăn: Tải trọng cục bộ, tải trọng chu kỳ tải trọng dao động pr Đối với vòng ổ chịu tải trọng cục dao động, thường chọn kiểu lắp có độ hở để tác dụng va đập α chấn động, vòng ổ bị xê dịch, thay đổi điểm chịu lực, lúc ổ lăn tăng tuổi bền Đối với vòng ổ chịu tải chu kỳ, thường chọn kiểu lắp có độ dơi để trì tình trạng chịu lực đồng cảu ổ Tham khảo Bảng 4.7 Bảng 4.8 trang 37 tài liệu [1] để chọn kiểu lắp hợp lý cho vòng vịng ngồi ổ bu lơng đai ốc 4.4 Dung sai lắp ghép ren Mối ghép ren gồm có chi tiết bu lông ghép với chi tiết đai ốc Bu lơng có ren ngồi, đai ốc có ren Ở quan tâm đến mối ghép ren hệ Mét, có tiết diện ren tam giác Tuỳ theo yêu cầu sử dụng, mối ghép ren thiết kế theo kiểu lắp chặt, 23 d1 =D1 d2 =D2 d= D Hình 4.5: Kích thước mối ghép ren kiểu lắp lắp lỏng, kiểu lắp trung gian Các kích thước chủ yếu mối ghép ren trình bày Hình 4.5 Mặt ren bề mặt xoắn vít, độ xác tạo hình ba thơng số (đường kính trung bình d2 = D2, bước ren pr, góc đỉnh ren α) định Tuy nhiên việc đo kiểm tra kích thước pr α tương đối khó khăn, người ta thường quy định dung sai cho kích thước d, d2, D2, D1 để đảm bảo độ xác mối ghép ren Cấp xác kích thước chủ yếu mối ghép ren chọn theo Bảng 7.1 trang 91 tài liệu [1] Sai lệch bản, miền dung sai mối ghép ren theo kiểu lắp lỏng chọn theo Bảng 7.2 Bảng 7.3 trang 91 tài liệu [1] Sai lệch bản, miền dung sai mối ghép ren theo kiểu lắp trung gian chọn theo Bảng 7.4 Bảng 7.5 trang 92 tài liệu [1] Sai lệch bản, miền dung sai mối ghép ren theo kiểu lắp chặt chọn theo Bảng 7.6 Bảng 7.7 trang 93 tài liệu [1] Dung sai kích thước sai lệch giới hạn kích thước mối ghép ren chọn Bảng 15 đến Bảng 21 Phụ lục trang 152 tài liệu [1] Biểu diễn mối ghép ren vẽ, ví dụ Hình 4.6 Trong đó: d - M20 biểu thị ren tam giác hệ Mét, có đường kính thân bu lông d = 20mm, - Số 1,5 biểu thị dùng ren bước nhỏ pr=1,5 mm (nếu dùng bước ren lớn khơng cần d1 ghi), - Ký hiệu 2(Pl) ren đầu mối (nếu ren Hình 4.6: Ghi kiểu lắp mối ghép ren đầu mối không cần ghi, - Chữ LH ren trái (nếu ren xoắn phải M20 × 1,5 × 2(Pl) LH - 4H6H /4j6g không cần ghi), - Ký hiệu 4H6H miềm dung sai lỗ đai ốc, đường kính trung bình D2 có cấp xác sai lệch kiểu H; đường kính đai ốc D1 có cấp xác sai lệch kiểu H (nếu kích thước D2 D1 miền dung sai ghi lần) - Ký hiệu 4j6g biểu thị miền dung sai đường kính trung bình d2 bu lơng, cấp xác sai lệch kiểu j, (d2 = (d+d1) / 2); đường kính ngồi bu lơng d có cấp xác sai lệch kiểu g Nếu kích thước d2 d cấp xác miền dung sai ghi lần 24 4.5 Dung sai truyền động bánh 4.5.1 Sai số gia công bánh Bộ truyền bánh gia công lắp đặt xác thực chuyền chuyển động êm, số vịng quay n2 trục bị dẫn khơng dao động, trình ăn khớp mặt tiếp xúc tốt với nhau, không xảy chèn ép Thực tế gia cơng bánh răng, có nhiều yếu tố làm sai lệch hình dạng kích thước răng, bánh răng, dẫn đến truyền làm việc không tốt Các sai số gia công bánh chia thành bốn loại: - Sai số hướng tâm, gây dịch chuyển biên dạng theo hướng kính, biên dạng thực tế gần tâm quay xa tâm quay so với vị trí lý thuyết - Sai số hướng tiếp tuyến, làm cho biên dạng dịch chuyển qua lại so với vị trí lý thuyết theo phương tiếp tuyến vòng tròn chia - Sai số hướng trục, làm cho biên dạng dịch chuyển sai với vị trí lý thuyết theo hướng dọc trục - Sai số hình dạng biên dạng răng, làm cho biên dạng không với đường thân khai vịng trịn Các sai số gia cơng bánh chia làm hai nhóm: - Sai số tần số thấp, sai số xuất lần sau vòng quay bánh Các sai số gắn liền với phôi bàn máy mang phôi chế tạo bánh Sai số tần số thấp ký hiệu chữ F - Sai số tần số cao, sai số xuất nhiều lần sau vòng quay bánh Các sai số thường gắn liền với dao bàn máy mang dao gia công bánh Sai số tần số cao ký hiệu chữ f 4.5.2 Độ xác truyền động bánh Độ xác truyền động bánh đánh giá thơng qua bốn độ xác thành phần: - Độ xác động học, mức độ dao động số vòng quay trục bị dẫn - Độ xác ăn khớp êm, mức độ gây nên rung động, va đập, tiếng ồn trình truyền làm việc - Độ xác tiếp xúc, khả tiếp xúc nhiều hay đơi ăn khớp trình chịu tải trọng - Độ xác khe hở mặt bên đơi răng, khả không gây chèn ép q trình ăn khớp Độ xác động học truyền bánh phân chia thành 12 cấp, cấp có mức xác cao nhất, cấp 12 có mức xác thấp Độ xác động học đánh giá qua thông số: 25 - Độ đảo hướng tâm vành Fr, thay đổi lớn khoảng cách từ tâm quay đến đường chia răng, sau vòng quay - Sai số động học bánh F’i, sai lệch lớn góc quay bánh sau vịng quay, ăn khớp với bánh mẫu xác - Độ dao động khoảng cách tâm đo sau vòng Fi”, thay đổi lớn khoảng cách tâm bánh có sai số (bánh đo) bánh mẫu xác ăn khớp khít với nhau, quay bánh đo vịng - Sai số tích luỹ bước FP, hiệu đại số lớn giá trị sai số tích luỹ k bước răng, với tất giá trị k từ đến z/2 (z số bánh răng) - Sai số lăn Fc, sai số lớn góc quay bánh gia công dụng cụ cắt (dao phay răng) - Dao động khoảng pháp tuyến chung Fvw, dịch chuyển biên dạng theo hướng tiếp tuyến phạm vi vòng quay bánh Độ xác làm việc êm chia làm 12 cấp độ Mức độ xác cao hay thấp, tuỳ thuộc vào giá trị thông số sau: - Sai số động học cục fi’, sai lệch lớn góc quay bánh sau quay răng, ăn khớp với bánh mẫu xác - Sai lệch khoảng cách tâm đo sau fi”, thay đổi lớn khoảng cách tâm bánh có sai số (bánh đo) bánh mẫu xác ăn khớp khít với nhau, quay bánh đo - Sai số biên dạng ff, khoảng cách lớn hai biên dạng danh nghĩa áp với biên dạng thực - Sai lệch bước fpt, hiệu sai lệch sai lệch bước pt - Sai lệch bước sở fpb, hiệu bước sở thực danh nghĩa Độ xác tiếp xúc có 12 cấp độ Đánh giá mức độ xác tiếp xúc thông qua thông số: - Vết tiếp xúc, quan sát ta bôi sơn lên bánh cho ăn khớp với bánh khác, có tải trọng Tỷ số diện tích vết tiếp xúc diện tích bề mặt làm việc lớn, độ xác cao - Sai số hướng Fβ, khoảng cách lớn đường thẳng đường xoắn áp với mặt đường lý thuyết - Sai số hình dạng vị trí đường tiếp xúc Fk, khoảng cách hai đường thẳng áp với mặt thực, song song với đường tiếp xúc đôi 26 Mức độ hở mặt bên đánh giá qua độ hở mặt bên Jn Jn đo đường pháp tuyến với biên dạng Jn dao động nhiều độ xác thấp ngược lại Đối với cặp bánh khơng điều chỉnh vị trí tâm bánh răng, độ hở mặt bên dánh giá thơng qua sai lệch khoảng cách tâm fa Đối với bánh điều chỉnh vị trí tâm, độ hở mặt bên đánh giá thông qua độ dịch chuyển phụ nhỏ biên dạng gốc EH Để kiểm tra mức độ xác chế tạo bánh ta dùng thông số bao gồm thông số cặp thơng số đánh giá mức độ xác động học, ăn khớp êm, tiếp xúc độ hở mặt bên (xem Bảngg 8.1 trang 102 tài liệu [1]) Việc chọn thông số tuỳ thuộc vào cấp xác bánh điều kiện sản xuất, kiểm tra sở sản xuất Bộ thông số chọn cần kết hợp cho việc kiểm tra đơn giản nhất, số dụng cụ sử dụng Ví dụ, chọn thơng số đánh giá độ xác động học Fi”, sử dụng thông số fi” để đánh giá độ xác ăn khớp êm Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 1067-84 quy định 12 cấp xác cho độ xác động học, ăn khớp êm, tiếp xúc, với cấp xác cao TCVN 1067-84 quy định dạng khe hở mặt bên: A, B, C, D, E, H Trong dạng A có sai lệch lớn dạng H có sai lệch không (Jnmin = 0) Tiêu chuẩn quy định cấp xác độ hở mặt bên răng, ký hiệu x, y, z, a, b, c, d, h Trong cấp x có dung sai lớn cấp h có dung sai nhỏ Chọn cấp xác cho truyền động bánh răng, phải dựa vào điều kiện làm việc cụ thể truyền, yêu cầu truyền động Xác định cấp xác tính tốn dựa theo kinh nghiệm, theo bảng dẫn (Bảng 8.2 trang 105 tài liệu [1]) Các độ xác truyền động bánh chọn cấp khác Theo kinh nghiệm: cấp xác ăn khớp êm cao không cấp thấp khơng q cấp so với cấp xác động học, cấp xác tiếp xúc cao thấp cấp so với cấp xác ăn khớp êm 4.5.3 Ghi ký hiệu cấp xác dạng khe hở mặt bên vẽ Cấp xác dạng khe hở mặt bên truyền bánh ghi dãy số chữ Ví dụ: 8-7-6 Ba TCVN 1067-1984 Trong chữ số cấp xác độ xác động học, số thứ hai cấp độ xác ăn khớp êm, số thứ ba cấp độ xác tiếp xúc, chữ in hoa dạng khe hở cạnh răng, chữ in thường độ xác dạng khe hở 27 Trường hợp đặc biệt, cấp xác ba độ xác nhau, cần ghi chữ số (ví dụ Ba TCVN 1067-1984) Nếu cấp xác dạng khe hở cạnh bên trùng với dạng khe hở khơng phải ghi chữ in thường kèm theo (ví dụ 8-7-6 B TCVN 1067-1984) 28 CHƯƠNG CHUỖI KÍCH THƯỚC VÀ CÁCH GHI KÍCH THƯỚC 5.1 Chuỗi kích thước 5.1.1 Các khái niệm - Định nghĩa: Chuỗi kích thước tập hợp kích thước có liên quan với tạo thành vịng kín (Hình 5.1) Các kích thước tham gia chuỗi gọi khâu - Phân loại: A1 AΣ A3 A2 Hình 5.1: Chuỗi kích + Chuỗi kích thước chi tiết: Tất khâu chuỗi thuộc chi tiết + Chuỗi kích thước lắp ghép: Các khâu chuỗi thuộc chi tiết khác mối ghép + Chuỗi đường thẳng: Các khâu A3 AΣ A2 chuỗi song song với α2 + Chuỗi mặt phẳng: Các khâu chuổi A1 không song với nhau, nằm mặt phẳng (Hình 5.2) Hình 5.2: Chuỗi mặt phẳng + Chuỗi không gian: Các khâu chuổi không song với nhau, nằm mặt phẳng khác + Khâu thành phần: Kích thước khâu thành phần q trình gia cơng định khơng phụ thuộc vào khâu khác Các khâu thành phần ký hiệu Ai, với i = ÷ n+m + Khâu khép kín (hay khâu tổng): Kích thước hồn tồn phụ thuộc vào khâu thành phần Trong chuỗi có khâu khép kín, ký hiệu AΣ + Khâu tăng: Khi tăng kích thước khâu tăng, kích thước khâu khép kín tăng ngược lại Số lượng khâu tăng chuỗi ký hiệu m Khâu tăng có tính chất giống kích thước lỗ, nên sai lệch giới hạn khâu tăng ký hiệu ES, sai lệch giới hạn EI + Khâu giảm: Khi tăng kích thước khâu giảm, kích thước khâu khép kín giảm ngược lại Số lượng khâu giảm chuỗi ký hiệu n Khâu giảm có tính chất kích thước dạng trục, nên sai lệch giới hạn khâu giảm ký hiệu es ei - Các tốn giải chuỗi kích thước, có hai tốn: 29 + Bài tốn thuận: Cho kích thước sai lệch giới hạn khâu thành phần, tính kích thước sai lệch giới hạn khâu khép kín + Bài tốn nghịch: Cho kích thước khâu chuỗi, cho sai lệch giới hạn khâu tổng, tính sai lệch giới hạn khâu thành phần 5.1.2 Giải toán thuận Xét chuỗi kích thước mặt phẳng có n khâu giảm m khâu tăng Dung sai khâu thành phần thứ i Ti Sai lệch khâu tăng ESi, sai lệch EIi (i=1÷m) Sai lệch khâu giảm esj eij, với j=1÷n Các ẩn số toán xác định sau: - Kích thước khâu tổng tính theo cơng thức: n+m ∑β A AΣ = i =1 i (5.1) i Trong βi hệ số ảnh hưởng khâu thành phần đến khâu tổng Đối với khâu tăng βi = cosαi, khâu giảm βi = -cosαi Với αi góc làm phương khâu i phương khâu tổng - Dung sai khâu khép kín tổng dung sai khâu thành phần: TΣ = n+m ∑βT i i =1 (5.2) i - Sai lệch khâu khép kín tính theo công thức: ESΣ = m n ∑ β ES − ∑ β i =1 i i j =1 j ei j (5.3) - Sai lệch khâu khép kín tính theo cơng thức: EIΣ = m n i =1 j =1 ∑ β i EI i − ∑ β j es j (5.4) - Sai lệch trung bình khâu khép kin ký hiệu EmΣ, sai lệch trung bình khâu khép kín tổng sai lệch trung bình khâu tăng trừ tổng sai lệch trung bình khâu giảm: EmΣ = m ∑β E i =1 i n mi − ∑ β j emj (5.5) j =1 5.1.3 Giải toán nghịch theo đổi lẫn chức hoàn toàn Để đơn giản ta xét chuỗi đường, có m+n khâu thành phần, khâu tổng Đã biết kích thước khâu, biết sai lệch sai lệch khâu tổng Tính sai lệch sai lệch khâu thành phần Bài tốn có 2(n+m) ẩn số ESi EIi với i = ÷ m+n Bài tốn giải sau: - Giả sử khâu thành phần có độ xác, tức khâu có hệ số độ xác am - Xác định hệ số kích thước i khâu thành phần, dùng Bảng 9.1 trang 114 tài liệu [1] 30 - Tính am: Từ cơng thức TΣ = m+ n m+ n ∑T = ∑ a i i =1 j =1 i = amΣij , suy m j am = TΣ/Σij (5.6) - Xác định độ xác khâu: Dùng Bảng 4.1 trang 24 tài liệu [1] để xác định độ xác khâu thành phần Nếu am trùng với giá trị a bảng, ta lấy độ xác khâu Nếu am nằm hai giá trị a bảng 4.1, ta lấy số khâu có độ xác cao am, số khâu có độ xác thấp so với am - Chọn khâu k để lại làm khâu bù, sai lệch khâu tính tốn - Tra sai lệch giới hạn khâu tăng theo sai lệch kiểu H, sai lệch giới hạn khâu giảm theo sai lệch kiểu h Ta tìm m+n-1 sai lệch giới hạn m+n-1 sai lệch giới hạn - Tính sai lệch khâu Ak để tìm hai ẩn số cịn lại: Dung sai khâu Ak tính theo cơng thức: Tk = TΣ - m + n −1 ∑T i =1 i Trường hợp Ak khâu tăng Emk = n m −1 j =1 i =1 ∑ emj − ∑ Emi + EmΣ ESk = Emk + Tk/2 EIk = Emk - Tk/2 Trường hợp Ak khâu giảm emk = n −1 m ∑E i =1 mj − ∑ Emj − EmΣ j =1 esk = emk + Tk/2 eik = emk - Tk/2 Giải chuỗi theo phương pháp đổi lẫn chức hoàn toàn thuận lợi cho việc tổ chức sản xuất, lắp ráp máy, đặc biệt thuận lợi cho việc sửa chữa thay chi tiết máy bị hỏng Nhưng trường hợp dung sai khâu tổng nhỏ, số lượng khâu thành phần lớn, làm cho dung sai khâu thành phần nhỏ, khó khăn cho việc gia cơng, tăng giá thành gia cơng Lúc người ta phải giải chuỗi theo phương pháp đổi lẫn chức khơng hồn tồn 5.1.4 Giải tốn nghịch theo đổi lẫn chức khơng hồn tồn Thực chất phương pháp mở rộng dung sai khâu thành phần cho dễ gia công, hạ giá thành sản phẩm Chúng ta dùng bốn cách sau đây: - Phương pháp tính xác suất: Chấp nhận có số lượng nhỏ phế phẩm (khơng đảm bảo yêu cầu khâu tổng) lẫn sản phẩm Số lượng phế 31 phẩm thường khống chế 5% Lượng dung sai mở rộng thêm tính theo xác suất - Phương pháp lắp sửa: Chúng ta chọn khâu Ak dễ dàng cắt gọt, cạo sửa lắp (Ak gọi khâu bù, hay khâu bồi thường) Dung sai khâu thành phần lại chọn theo độ xác khả gia cơng kích thước thuận lợi Đặc tính khâu khép kín đảm bảo cách cạo sửa khâu Ak trình lắp ghép Dung sai khâu thành phần phải đảm bảo cho khâu Ak có lượng dư đủ lớn để cạo sửa Phương pháp tốn nhiều thời gian cho q trình lắp ghép Đặc biết khó khăn, cần phải thay chi tiết máy bị hỏng - Phương pháp lắp điều chỉnh: Chúng ta chọn khâu Ak làm khâu điều chỉnh, điều chỉnh kích thước khâu q trình lắp ráp Dung sai khâu thành phần khác chọn theo độ xác khả gia cơng kích thước Đặc tính khâu khép kín đảm bảo cách điều chỉnh khâu Ak trình lắp ghép Dung sai khâu thành phần phải đảm bảo cho khâu Ak có khoảng điều chỉnh khơng q lớn Phương pháp tốn thời gian phương pháp lắp sửa, kết cấu máy phức tạp - Phương pháp lắp chọn: Mở rộng dung sai khâu thành phần lên hai, ba bốn lần Sau khâu chia thành nhóm tương ứng với số lần tăng dung sai Ví dụ tăng lần, thi ta chia làm nhóm Khi lắp ghép, phải lấy chi tiết nhóm tương ứng lắp với Ví dụ nhóm lắp với 1, nhóm lắp với Như đảm bảo đặc tính khâu khép kín Phương pháp thời gian phân nhóm, phiền phức lắp ghép bảo quản nhóm 5.1.5 Giải tốn nghịch theo phương pháp tính xác suất Khi giải theo ặyơng pháp đổi lẫn chức hoàn toàn, ta thấy khâu khép kín AΣ có giá trị lớn tất khâu tăng có giá trị lớn khâu giảm có giá trị bé nhất, ngược lại Song xác suất kích thước nhỏ kích thước lớn khâu thành phần bé, nên xác suất kích thước nhỏ kích thước lớn khâu tổng, coi khơng Với lý luận vậy, ta mở rộng dung sai khâu thành phần lên lượng, xác suất kích thước khâu tổng nằm miền dung sai tăng lên khơng đáng kể, chấp nhận Áp dụng định lý xác suất cho chuỗi kích thước ta có: m+ n σ Σ2 = ∑ σ i2 (5.7) i =1 Nếu lấy Ti = 6σi TΣ = 6σΣ, , thay vào cơng thức (5.7), ta có m+ n TΣ2 = ∑ Ti hay i =1 32 TΣ = m+ n ∑T (5.8) i i =1 Chọn cấp xác khâu thành phần nhau, Ti = am×ii , ta có: TΣ = a m m+ n ∑i am = T Σ / i =1 suy i m+n ∑i i =1 i (5.9) Giá trị am tính theo cơng thức (5.9) lớn nhiều so với tính theo cơng thức (5.6) Có nghĩa độ xác kích thước giảm đi, dung sai kích thước tăng lên Có giá thị am tiếp tục thực bước giải toán tương tự giải tốn theo phương pháp đổi lẫn chức hồn tồn 5.2 Ghi kích thước cho vẽ khí Sau tính tốn kích thước chi tiết máy theo điều kiện bền, điều kiện cứng Ta thiết lập vẽ lắp phận máy, vẽ tách riêng chi tiết máy Tiến hành ghi kích thước cho vẽ lắp phận máy, vẽ chi tiết máy Ghi kích thước cho vẽ lắp cách hợp lý, thuận lợi cho việc lắp ráp, dễ dàng đảm bảo chất lượng máy, thuận lợi cho việc giải chuỗi kích thước xác định dung sai kích thước khâu Ghi kích thước cho vẽ chi tiết máy cách hợp lý, chọn chuẩn kích thước, chọn khâu khép kín, đảm bảo cho chi tiết máy có đủ khả làm việc dễ dàng cho q trình gia cơng chế tạo chi tiết máy Kích thước vẽ có ba loại: Kích thước chiều dài, kích thước đường kính kích thước góc Đa số kích thước chiều dài tham gia vào chuỗi kích thước, quan tâm nhiều đến loại kích thước 5.2.1 Những nguyên tắc chủ yếu cần đảm bảo ghi kích thước Khi ghi kích thước cho vẽ lắp, vẽ chi tíêt máy càn đảm bảo số nguyên tắc sau: - Kích thước phần tử vẽ phải xác định cách Hoặc đọc trực tiếp vẽ, tính tốn qua kích thước khâu thành phần chuỗi - Khơng ghi kích thước cho khâu khép kín chuỗi kích thước Nếu ghi phải có dấu hiệu rõ khâu khép kín - Trên vẽ kích thước ghi lần 33 - Tất kích thước phải có sai lệch sai lệch cho phép - Số khâu chuỗi ít, tốt - Một kích thước tham gia nhiều chuỗi kích thước Số chuỗi kích thước, khâu tham gia, tốt - Mỗi kích thước có chuẩn để xác định (mốc để tính) Người lập quy trình cơng nghệ dùng chuẩn khác với người thiết kế Cố gắng dùng chuẩn tốt Chuẩn thiết kế nên trùng với chuẩn công nghệ 5.2.2 Chọn phương án ghi kích thước chiều dài cho vẽ chi tiết máy Kích thước chiều dài chi tiết máy ghi theo nhiều phương án khác Các phương án thể đầy đủ kích thước phần tử thuộc chi tiết máy Song phải chọn phương án tốt nhất, phù hợp với phương pháp gia công quy mô sản xuất chi tiết máy Có ba cách ghi kích thước chiều dài: - Ghi kích thước thành chuỗi, kích thước nối tiếp (Hình 5.3) Mỗi kích thước dùng chuẩn khác Mỗi khâu thành phần có dung sai nhỏ, dung sai A1 A2 A3 A4 A5 khâu khép kín lớn Phương pháp Hình 5.3: Ghi liên tiếp kích thước thành chuỗi phù hợp với dạng sản xuất nhỏ, thực máy vạn - Ghi kích thước theo chuẩn thống (Hình 5.4) Số chuỗi kích thước nhiều, khâu khép kín nhiều Dung sai số khâu khép kín A1 vượt q giá trị A2 yêu cầu Kiểu A3 thường A4 dùng sản A5 xuất hàng loạt, dùng nhiều dao gia công Hình 5.3: Ghi kích thước theo chuẩn thống nguyên công 34 - Dùng phối hợp hai cách (Hình 5.5) Dùng chuẩn thống để giảm số khâu Trong kích thước cần độ xác cao, có dung sai nhỏ, khơng dùng làm khâu khép kín chuỗi kích thước Phương pháp dùng nhiều thực tế sản xuất A2 A1 A4 A3 A5 Hình 5.3: Ghi kích thước kết hợp hai cách 35 ... điển hình 4.1 Dung sai lắp ghép then bằng, then bán nguyệt 4.2 Dung sai lắp ghép then hoa 4.3 Dung sai lắp ghép ổ lăn 4.4 Dung sai lắp ghép ren 4.5 Dung sai truyền động bánh 4.5.1 Sai số gia công... Dung sai Lắp ghép Chương 1: Những vấn đề Dung sai Lắp ghép 1.1 Kích thước 1.2 Lắp ghép 1.3 Tính đổi lẫn chức Chương 2: Dung sai lắp ghép trụ trơn 2.1 Dung sai kích thước 2.1.1 Quy định dung sai. .. CHƯƠNG DUNG SAI LẮP GHÉP TRỤ TRƠN 2.1 Dung sai kích thước 2.1.1 Quy định dung sai kích thước Dung sai kích thước chọn tuỳ thuộc vào độ xác yêu cầu độ lớn kích thước T = i Trong i đơn vị dung sai