Bài giảng 1: Chi tiết máy

Nội dung text: Bài giảng 1: Chi tiết máy

1. BÀI GIẢNG 1 CHI TIẾT MÁY 1
2. Mở đầu - Đối tượng làm việc của những người KS cơ khí sẽ là những cụm máy. - Nắm vững đặc điểm kết cấu, điều kiện làm việc, các kỹ năng thiết kế máy (chi tiết riêng biệt và cả cụm máy) và triển vọng phát triển của chúng có ý nghĩa đặc biệt quan trọng. Môn học CTM sẽ trang bị cho ta những kiến thức như vậy. - Môn học CTM sẽ nghiên cứu về đặc điểm cấu tạo, nguyên lý làm việc và cách thức tiến hành tính toán thiết kế CTM và Bộ phận máy. Chương trình CTM ở bậc đại học gồm 4 phần: - Phần I: Cơ sở tính toán thiết kế CTM - Phần II: Tiết máy ghép - Phần III: Truyền động cơ khí - Phần IV: Tiết máy đỡ, trục và khớp nối 2
3. Tài liệu tham khảo 1. Giáo trình Chi tiết máy (2 tập) Đỗ Quyết Thắng – HV KTQS 2008 2. Bài tập Chi tiết máy Nguyễn Đăng Ba, Nguyễn Văn Lục – HVKTQS 2003 3. Thiết kế hệ thống dẫn động cơ khí (2 tập) Trịnh Chất, Lê Văn Uyển – NXB GD 3
4. Phần I: CƠ SỞ TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CTM Chương 1: NHỮNG YÊU CẦU CƠ BẢN CỦA CTM 1.1. Khái niệm chung. Đặc điểm tính toán thiết kế CTM 1.1.1. Giới thiệu chung + CTM là phần tử kết cấu của máy mà khi chế tạo không cần nguyên công lắp ráp (không tháo ra được nữa). VD: bu lông, trục + Bộ phận máy là một đơn vị lắp ráp hoàn chỉnh của máy, bao gồm nhiều CTM có cùng 1 công dụng thực hiện một chức năng nào đó của máy. VD: ổ lăn, hộp GT Gọi chung CTM và Bộ phận máy là Chi tiết máy 4
5. + Phân loại - Loại CTM có công dụng chung: những CTM giống nhau về hình dáng và có cùng công dụng. Đặc điểm: * Sử dụng rộng rãi, phổ biến * Có công dụng chung và công dụng đó không phụ thuộc vào công dụng của máy. VD: bu lông, ổ lăn,ổ trượt, bánh răng, then -Loại CTM có công dụng riêng: được sử dụng riêng trong từng máy hoặc từng loại máy. VD: xilanh, khóa nòng + Phạm vi nghiên cứu: nghiên cứu vấn đề về tính toán thiết kế và cấu tạo các tiết máy có công dụng chung. 5
6. + Nội dung nghiên cứu: - Lý thuyết: * Nghiên cứu đặc điểm hình học, đặc điểm kết cấu của CTM * Nghiên cứu phương pháp tính toán các chỉ tiêu làm việc của CTM, phương pháp thiết kế hợp lý và tối ưu các CTM, phương pháp nâng cao độ bền, tuổi thọ của các CTM. - Bài tập: tính toán thiết kế các bộ truyền, các mối ghép. - Đồ án môn học . 1.1.2. Đặc điểm tính toán thiết kế CTM - Vận dụng tính toán kết hợp giữa lý thuyết và thực nghiệm và gắn chặt với thực tế kỹ thuật. - Tính toán mang tính chất gần đúng. - Có nhiều phương án thiết kê.́ - Kết quả cuối cùng còn phụ thuộc vào gia công lắp ráp và các đánh 6 giá thiết kế khác.
7. 1.2. Những yêu cầu cơ bản đối với CTM 1.2.1 Khả năng làm việc lµ tr¹ng th¸i chi tiÕt m¸y cã kh¶ n¨ng thùc hiÖn b×nh thưêng chøc n¨ng cho tríc víi nh÷ng th«ng sè ®ưîc quy ®Þnh b»ng nh÷ng tµi liÖu kü thuËt ®Þnh møc (®iÒu kiÖn kü thuËt, tiªu chuÈn ). C¸c chØ tiªu chñ yÕu vÒ kh¶ n¨ng lµm viÖc: ®é bÒn, ®é cøng, ®é bÒn mßn, ®é æn ®Þnh nhiÖt, ®é æn ®Þnh dao ®éng. 1.2.2 Độ tin cậy Là tÝnh chÊt cña s¶n phÈm b¶o ®¶m hoµn thµnh chøc n¨ng quy ®Þnh, duy tr× ®ưîc chØ tiªu sö dông trong giíi h¹n quy ®Þnh (n¨ng suÊt, ®é chÝnh x¸c, hiÖu suÊt, møc tiªu thô n¨ng lưîng) trong kho¶ng thêi gian hoÆc lưîng vËn hµnh cÇn thiÕt. 7
8. 1.2.3. Tính công nghệ̣̣̣ TÝnh c«ng nghÖ cña s¶n phÈm ®ưîc ®¸nh gi¸ b»ng kh¶ n¨ng gi¶m tíi møc thÊp nhÊt chi phÝ vÒ phư¬ng tiÖn, thêi gian, vµ nh©n lùc trong s¶n xuÊt, vËn hµnh vµ söa ch÷a trong khi vÉn ®¶m b¶o c¸c yªu cÇu kü thuËt ®Ò ra cho s¶n phÈm 1.2.4. Tính kinh tế TÝnh kinh tÕ ®ưîc ®¸nh gi¸ qua viÖc tÝnh chi phÝ thiÕt kÕ, chÕ t¹o, vËn hµnh vµ söa ch÷a. 1.2.5. Tính thẩm mỹ TÝnh thÈm mü - ®ã lµ h×nh d¸ng bªn ngoµi cña chi tiÕt, bé phËn m¸y vµ m¸y ph¶i hoµn thiÖn, h×nh thøc ®Ñp (®¸nh bãng trang trÝ, s¬n, m¹ ®iÖn ). 8
9. 1.3. Những yêu cầu cơ bản đối với vật liệu CTM 1.3.1. Cơ tính Cơ tính của vật liệu : độ bền, tính biến dạng, tính đàn hồi, tính dẻo, giới hạn chảy, độ bền mỏi, độ cứng, độ dãn dài tương đối, độ dai va đập 1.3.2. Tính công nghệ C¸c tÝnh chÊt c«ng nghÖ quan träng nhÊt cña vËt liÖu lµ: tÝnh hµn ®îc, tÝnh t¨ng bÒn ®îc, tÝnh dÔ gia c«ng c¾t gät, tÝnh dÔ ®óc vµ tÝnh biÕn d¹ng c«ng nghÖ. 9
10. Chương 2: CÁC BỀ MẶT ĐỐI TIẾP, ĐIỀU KIỆN LÀM VIỆC CỦA CHÚNG VÀ CÁC DẠNG MÒN 2.1. Khái niệm chung 2.1.1. Định nghĩa 2.1.2. Phân loại -C¸c bÒ mÆt ®èi tiÕp trïng - C¸c bÒ mÆt ®èi tiÕp kh«ng trïng 10
11. 2.2. Những thông số đặc trưng cho điều kiện làm việc của bề mặt đối tiếp 2.2.1. Nh÷ng th«ng sè ®Æc trưng cho kh¶ n¨ng chÞu t¶i cña bÒ mÆt ®èi tiÕp F - Áp suất p pp=   ab. F 2 2 1 1 b a 11
12. - Ứng suất dập σd 1 d d d d  F d 2 F F F d d 1 F dd =    d2 Công thức trên cũng được dùng khi tính áp suất trong ổ trượt 12
13. Fn=qH.ltx - Ứng suất tiếp xúc lớn nhất σH Khi tiếp xúc ban đầu là đường: 2 qH HMH= Z   2 2 td 1 .ltx 2EE 1 Z = 12 M 22 EE2(1 − 1 ) + 1 (1 − 2 ) 2 H Fn q = 12 H =td ltx () 21 2bH 13
14. - Ứng suất tiếp xúc lớn nhất σH Khi tiếp xúc ban đầu là điểm: n 2 2min FE F n 1  = 3 2max H 2 tdA 2 n n 0 02 MÆt c¾t ph¸p 0 n 1 tuyÕn chÝnh n 1 1min 1max n 14
15. 2.2.2. Nh÷ng th«ng sè độ̣ng họ̣c ®Æc trng cho điều kiện làm việc trong vùng tiếp xúc cña bÒ mÆt ®èi tiÕp - Vận tốc trượt vs: Fn vss1= − v  2 = v  1 − v  2 n 2 ds2 K V2 V1 Ft1  Khi các con lăn ko di chuyển d tương đối theo hướng trục thì s1 vs1= - vs2 1 vs1== v s 1; v s 2 v s 2 15
16. F - Vận tốc trượt riêng  n vvss 12 =;  = n 2 vv12 ds2 V2 V1  F C«ng cña lùc ma s¸t trong t1 d thêi gian dt lµ K s1 vs1= - vs2 1 dW= Fns f v dt dS1== v 1 dt; dS 2 v 2 dt dWvs dW =Fn ;. f = F n f 12 = F n f  dS1 v 1 dS 2 16
17. Nhận xét: - Bề mặt có v lớn được gọi là bề mặt vượt, ngược lại – bề mặt lùi. - 1< 2 hay là khả năng sinh nhiệt trên bề mặt 1 lớn hơn trên bề mặt 2 bề mặt vượt có khả năng chống mòn cao hơn. 2.3. Các dạng mòn Mßn 2.3.1. Các dạng mòn Mßn c¬ -ph©n tö Mßn c¬ häc (khi dÝnh vµ dÝnh kÕt) Mßn c¬ - gØ Mßn Mßn Mßn GØ h¹t do oxy fretting mµi mái ho¸ Do kÕt qu¶ cña G©y ra bëi chÊt biÕn d¹ng dÎo ho¹t tÝnh bÒ mÆt 17 2.3.2. Quan hệ giữa các dạng mòn
18. Chương 3: BÔI TRƠN BỀ MẶT ĐỐI TIẾP 3.1. Khái niệm chung 3.1.1. Công dụng 3.1.2. Tính chất của chất bôi trơn LỚP GIỚI HẠN 1 + Tinh bôi trơn: 2 Lớp giới hạn (lớp tinh thể giả) có độ cứng, độ bền nén cao, chịu được áp suất p>=3000 MPa. 18
19. + Độ nhớt: y v 1 v v1=v h dvx  =  0 dy x z 2 Hệ số  - gọ̣i là ®é nhít ®éng lùc cña chÊt láng, phô thuéc tÝnh chÊt cña chÊt láng vµ lµ hµm cña nhiÖt ®é vµ ¸p suÊt . Dïng ®é nhít ®éng häc  lµm ®Æc trng kü thuËt cña dÇu  = [cm2/s] – Stốc, [10-6 m2/s] – Cencistốc m m – khối lượng riêng của dầu 19
20. Líp mµng giíi h¹n 1 3.2. Các dạng ma sát trượt R 3.2.1. Ma sát ướt z1 hmin hmin + Rzz 1 R 2 Rz2 2 1 3.2.2. Ma sát giới hạn Các lớp màng giới hạn tiếp xúc nhau 2 3.2.3. Ma sát không có chất bôi trơn 20
21. 1 3.2.4. Ma sát khô 3.2.5. Ma sát nửa ướt 3.2.6. Ma sát hỗn hợp 2 3.3. Nguyên lý thủy động 3.3.1. Nguyên lý thủy tĩnh 3.3.2. Nguyên lý thủy động Áp suÊt trong líp dÇu gi÷a c¸c bÒ mÆt ®èi tiÕp ®ưîc t¹o ra khi có sự chuyển động tương đối giữa các bề mặt đối tiếp có khe hở hình chêm gọi là hiệu ứng thủy động (nguyên lý thủy động). 21
22. y Kh¶o s¸t sù dÞch chuyÓn tư¬ng v v v ®èi cña 2 tÊm ph¼ng cã khe hë 1= 2 1 v h×nh chªm thay ®æi tõ hmax ®Õn hmax h . Nhê tÝnh nhít, dÇu ®îc hx hpmax min hmin tÊm 1 kÐo theo vµ lïa vµo khe hë h×nh chªm. Do ®ã trong líp z x x dÇu sÏ ph¸t sinh ¸p suÊt p, ¸p 2 x suÊt nµy sÏ t¨ng lªn khi vËn tèc p v vµ ®é nhí t t¨ng. pmax b Phư¬ng tr×nh Reynold dp 3 =6/ v( hx − h pmax ) h x dx 22
23. +. Điều kiện để thực hiện nguyên lý thủy động Phân tích theo phương trình Reynold dp 3 =6/ v( hx − h pmax ) h x dx +. Áp dụng nguyên lý thủy động bôi trơn ổ trượt chặn Fa 23
24. 3.4. Khái niệm về tính nhiệt 3.4.1. Mục đích tính nhiệt ttdd  max  o §èi víi lo¹i dÇu b«i tr¬n th«ng thưêng [tdmax] = 80  95 C §èi víi mét vµi lo¹i dÇu hµng kh«ng [tdmax] = 100  110oC 3.4.2. Qui trình tính nhiệt Gọi Nf là công suất sinh ra do công của lực ma sát N’ là công suất thoát nhiệt Điều kiện đảm bảo thoát nhiệt NNf Đối với các bộ truyền bánh răng, trục vít, đai : NNf =1(1 −  ) N1 – công suất trên trục dẫn của bộ truyền  - hiệu suất bộ truyền 24
25. Khi nhiệt thoát ra không khí N = t() t d − t kk t = Kkt Akt + Kt At At , Kt – diện tích và hÖ sè táa nhiÖt của vá ®ưîc thæi cưìng bøc Akt , Kkt – diện tích và hÖ sè táa nhiÖt của vá không ®ưîc thæi cưìng bøc N1(1−  ) t ( t d − t kk ) N1(1− ) td + t kk  t d max  t Các biện pháp làm mát phụ̣ trợ̣ - T×m c¸ch gi¶m ma s¸t để tăng hiệu suất. - T¨ng diÖn tÝch bÒ mÆt t¶n nhiÖt. - Thæi khÝ lưu th«ng hoÆc phun nước vào vỏ máy (tăng Kt) . - Dïng èng dÉn nưíc lµm nguéi thïng dÇu (giảm tkk). 25
26. Chương 4: ĐỘ BỀN CHI TIẾT MÁY 4.1. Mô hình chịu tải của CTM 4.1.1. Tải trọng Đn: Tải trọng là những tác động cơ học (lực, mô men), tác dụng nhiệt lên CTM làm thay đổi trạng thái làm việc hoặc gây biến dạng CTM. Phân loại tải trọng: - Tải trọng tĩnh Tải trọng thay đổi Q - Tải trọng thay đổi (liên tục, bậc) Tải trọng tĩnh t Sơ đồ tải trọng 26
27. Các chế độ tải trọng điển hình: Ti/Tma 1,0x O O - chÕ ®é t¶i träng kh«ng ®æi; I - chÕ ®é t¶i träng nÆng; I II- chÕ ®é t¶i träng ®ång x¸c II suÊt trung b×nh; III III - chÕ ®é t¶i träng chuÈn trung 0,5 IV b×nh; IV - chÕ ®é t¶i träng nhÑ; V - chÕ ®é t¶i träng ®Æc biÖt nhÑ V 0 0,5 1,0 Ni/NΣ 27
28. 4.1.2. Sơ đồ tính toán tải trọng a) b) Q Q Q Q Q1 Qtt Q1 Q3 Q2 Q2 NE QE Q3 n3 n1 0 N t N Nc2 Nc3 c N N n2 c1 ctt c n t3 t1 t2 t4 t5 tc Sơ đồ thay đổi tải trọng Các phương án thay thế tải trọng thay đổi bằng tải trọng tĩnh: - Chọn trước tải trọng tĩnh bất kỳ Qtt (tải trọng lớn nhất), tìm NE - Chọn trước số chu trình thay đổi ứng suất tính toán N , tìm Q Ctt 28E
29. Các cách qui chuyển tải trọng thay đổi: - Cách 1: Qui về 1 trong 6 chế độ tải trọng điển hình - Cách 2: Thay thế bằng dạng tải trọng bậc 4.1.3. Chu trình ứng suất Đn:  tp a max m min t Các đặc trưng của chu trình ứng suất: Ứng suất lớn nhất max , Ứng suất nhỏ nhất min , Ứng suất trung bình m , Biên độ ứng suất a , Hệ số tính chất chu trình ứng suất R 29
30. Các loại chu trình ứng suất  t p R=1 (>0) a R 0 R= R=1 (<0) Xác định số chu trình ứng suất th Nc = t p Ví dụ: Số chu trình ứng suất thay đổi của 1 răng bánh răng 30 sau thời gian th là Nc= 60 n . n w . t h
31. 4.2. Độ bền của CTM Điều kiện bền của CTM    hay    Với  = gh//n hay  =  gh  n gh gh là ứng suất pháp, tiếp giới hạn [n] là hệ số an toàn cho phép 4.2.1. Khi chi tiết máy chịu ứng suất tĩnh Đối với vật liệu dẻo gh =  ch Đối với vật liệu dòn gh =  b 31
32. 4.2.2. Khi chi tiết máy chịu ứng suất thay đổi - Khi CTM chịu ứng suất thay đổi thì chúng thường hỏng do mỏi - Ứng suất giới hạn được xác định qua đường cong mỏi A max B 1  2 3 4 5 0 Nc Nclim1 Phương trình đường cong mỏi =m N const max A ND C m hay= NC lim const ND B  m = 6 9 32 0 Nc Nclim N0 Nc
33. Các phương án thay thế tải trọng thay đổi bằng tải trọng tĩnh: - Chọn trước tải trọng tĩnh bất kỳ Qtt (tải trọng lớn nhất), tìm NE - Chọn trước số chu trình thay đổi ứng suất tính toán NCtt , tìm QE Dùng 1 trong 2 phương án để thay thế tải thay đổi bằng tải tĩnh mm Qi N Clim i= Q tt N E () a mm Qi N Clim i= Q E N Ctt () b NNNNk Tổn thất mỏi c12+ c + + ck = ci =a 1 NNNNclim1 c lim2 c lim k1 c lim i k 1 m NQQN= / E ( i tt) Ci a 1 k 1 m m N= 60 n n t QQNNE=  i( Ci/ Ctt ) Ci i w h a 1 a – hệ số phụ thuộc vào đặc tính thay đổi của tải trọng 33
34. 4.3. Ảnh hưởng của kích thước, hình dạng và trạng thái bề mặt đến độ bền của CTM 4.3.1. Ảnh hưởng của kích thước - HÖ sè ; 4.3.2. Ảnh hưởng của hình dạng kết cấu - HÖ sè KK; 4.3.3. Ảnh hưởng của trạng thái bề mặt + Khi không tăng bền + Khi tăng bền: HÖ sè t¨ng bÒn bÒ mÆt  Tóm lạ̣i, hệ số tập trung ứng suất tổng cộng thực tế nn + Khi không tăng bền KKKK+  −11  +  − KKcc==;  KK KKcc==; + Khi tăng bền 34  
35. Chương 5: MỐI GHÉP REN 5.1. Khái niệm chung - Mèi ghÐp ren lµ mèi ghÐp th¸o ®ưîc, ®ưîc dïng réng r·i vµ phæ biÕn nhÊt. - C¸c kiÓu mèi ghÐp ren thưêng ®îc sö dông hiÖn nay lµ: bu l«ng, vÝt, vÝt cÊy. 35
36. + Ưu nhược điểm + Các loại ren: - Theo cộng dụng: ren kẹp chặt và ren truyền động - Theo mặt cắt ren: ren tam giác, hình thang, vuông + Yêu cầu của từng loại ren: - Ren kẹ̣p chặt - Ren truyền động + Các thông số hình học của P ren: d,d1, d2 , h, p (px) ,  §ai èc h d,D d , d2 , 1 D D 2 1 Bu l«ng 36
37. + Cơ sở chọn loại ren c FF Fn= F ms = f P cos cos( / 2) Fn c Fms phụ thuộc góc  F 37 - Ren hệ mét có =600 → dùng để vặn chặt - Ren thang cân có =300, ren vuông có =0 → dùng để truyền động. - Ren bước lớn có độ bền mòn cao - Ren bước nhỏ có khả năng tăng bền mối, dùng trong các cơ cấu điều chỉnh.
38. D 5.2. Lý thuyết khớp vít 1 5.2.1. Mô men trong khớp vít Tcv Tr TTTcv=+ t r Tt d 2 Fv T= F tg (  + ) d0 rv2 =arctg( f / cos( / 2)) D1 Tt= F v f r t Tcv rt d1, d 2 = 1,12 d 1 ,  = 2 10 f=0,08, ftd = f / cos( / 2) = 0,173 Tcv0,2 F v d1 38
39. 15.2.2. Hiện tượng tự hãm của ren n Khi tháo đai ốc, lực vòng Ft : Ft Ftv= F tg() −   Mô men ma sát trên bề mặt ren: d2 Fv F Trv= F tg() −  n 2  n Mô men chìa vặn để tháo lỏng: Ttl= T r + T t =0,5 F v tg ( − ) d2 + F v f r t Khi xét tự hãm, coi Tt=0 Ttl=0,5 F v tg ( − ) d2 0  39
40. a) b) c) d) e) Các phương án chống tháo đai ốc 40
41. 5.2.3. Hiệu suất khớp vít  = Công vặn chặt khi ko có ma sát/Công vặn chặt khi có ma sát = Tcv khi ko có ma sát/ Tcv khi có ma sát Bỏ qua ma sát mặt tỳ→ coi T =0 t tg = tg() +  Các biện pháp tăng  -  tăng thì  tăng - Giảm bằng cách gi¶m ma s¸t trªn ren 41
42. 5.3. Tính lực trong các mối ghép bu lông 5.3.1. X¸c ®Þnh lùc chiÒu trôc t¸c dông lªn mèi ghÐp bu l«ng ®- îc vÆn chÆt ® h ´  ® h l Fv Sau khi vÆn chÆt ®ai èc, lùc vÆn chÆt Fv kÐo bu l«ng d·n dµi ’ ra mét lîng đh, tÊm ghÐp co l¹i mét lîng  đh, F F Fv  ’ dh  dh 42 kÐo nÐn
43. Khi mối ghép chÞu thªm ngo¹i lùc F, bu l«ng d·n dµi thªm mét lîng , biÕn d¹ng nÐn ban ®Çu cña tÊm ghÐp còng gi¶m bít mét lîng . ® h  ´  ® h  l Fv Fv F Giíi h¹n ch¶y F b F Ft  Fb F v   ®h 43
44. F Giíi h¹n ch¶y F F F b F Ft  Fb Fv F ´ v F t    ’  dh dh   kÐo nÐn ®h dh 11FFFFv b v t tg = Cbt = = =; tg = C = = = b  dh   t  dh  FFb t  b = FFtb = tg tg  t  →FFFFF = + = t b t b 44 bt + 
45. F Giíi h¹n ch¶y F F Fb F Ft  Fb Fv ´ Fv F  t  ’  dh  dh ®h  dh kÐo nÐn Lực tổng cộng tác dụng lên bulông (khi chưa kể đến ảnh hưởng của mô men bề mặt ren Tr) t FFFFFb= v + b = v + ;  = bt +   = 0,2 0,3 45
46. Lực tổng cộng tác dụng lên tấm ghép FFFFFt= v − t = v −(1 − ) Điều kiện để mối ghép ko bị tách hở FFFKFvv−(1 − ) 0 = (1 − ) K =1,5 2 : tải tĩnh K =2,5 4 : tải động Lực tổng cộng tác dụng lên bu lông FKFFFKb =(1 − ) +  = (1 − ) +  46
47. 5.3.2. Xác định lực trong mối ghép bu lông nhóm Đặc điểm của mối ghép bu lông nhóm z 8 7 6 5 Fz M x M a F z ly F x x b A 4 ly 3 Fy Ly B l l 1 2 2x 3x l1x l4x Dời lực về tâm mối ghép Lx M y y FMMz,, x y gây tách hở F → FFMx,, y z gây trượt 47
48. F Khi tải trọng gây trượt 1 FF F1M FF 1 Dời lực về tâm mối ghép O 6 F a F 2M 6M M FF 2 5 O a F5M FF F3M F F→= FiF F/ z FF F F → 4 3 M=→ Fl FiM F 4M l h b 48
49. F1 F FF 1M Lấy cân bằng mô men FF 1 6 F a F 2M 6M M z FF 2 F 5 O M 0 = M − FiM .ri = 0 a 5M F   F F i=1 3M F FF 4 F 3 F4M FiM r i r i = FFmax M = iM FmaxM r max r max Mr. Lùc lín nhÊt t¸c dông vµo max mét bu l«ng khi chÞu c¶ F vµ =Fmax M z M ®ưîc x¸c ®Þnh b»ng tÝnh r 2  i to¸n hoÆc b»ng ho¹ ®å lùc 49 i=1
50. 5.4. Tính bền bu lông 1. Bu lông ko siết chặt, chịu lực dọc trục 44FF kk =2   d1 d1  k  2. Bu lông siết chặt, không chịu lực dọc trục 4Fv Tải tác dụng: lực vặn Fv gây ra ứng suất kéo = 2 d1 mômen Tr gây ra ứng suất xoắn =TWrx/ Wd= 3 /16 Ứng suất tương đương x 1 22 4FFvv 1,3.4 td =  +3  = 1,3 2   k  d1 d1  k  50
51. 3. Bu lông siết chặt, chịu lực dọc trục F Lực tác dụng: Fv, F - Khi bu l«ng chÞu t¶i träng tÜnh, t¶i träng tÝnh to¸n cã d¹ng FFFtb=1,3 v +  FFFtb1,3.4 v4F 4 tb kk = =22 +   d1 Abk d11 d    Giá trị ứng suất cho phép k =  ch /s - Khi chÞu t¶i thay ®æi, t¶i träng lín nhÊt vµ nhá nhÊt t¸c dông lªn bu l«ng: FFFFFKFbmax= v + ; b min = v = (1 − ) Và đường kính bu lông : 2K F [ sa ] d1 − 1.k nK y  51
52. 4. Bu lông chịu lực vuông góc với trục Fv a. Bu lông lắp có khe hở 1 Điều kiện để mối ghép ko bị trượt Fms F F KF 2 F iFms = iF v f F v = if Fms K=1,3 1,5 : tải tĩnh 3 F K=1,8 2 : tải động v BiÕt Fv , ta tÝnh søc bÒn th©n bu l«ng theo ®iÒu kiÖn bÒn cña mèi ghÐp bu l«ng ®ưîc vÆn chÆt , t¶i träng ngoµi b»ng 0 1,3.4Fv d1  k  52
53. b. Bu lông lắp không có khe hở Điều kiện bền cắt F d  =   1  cmax id 2 /4 c bc F d F  b d 2   = 0,4  Tải tĩnh ch 1 c d Tải động  =(0,2 0,25) ch i– số mặt bị cắt 4F d bc i   53
54. Điều kiện bền dập d1 1 Víi tÊm ghÐp gi÷a c F d F F  b d2 2 dd2 =    dbd 2  1 c d1 Víi 2 tÊm ghÐp bên F dd1 =    2dbd 1 Lưu ý: - Chọn max (d1, d2) để tính đường kính bu lông dbd . - Ứng suÊt dËp cho phÐp [d] x¸c ®Þnh theo vËt liÖu kÐm bÒn h¬n trong hai vËt liÖu lµm bu l«ng vµ tÊm ghÐp. - Chọn max (dbc, dbd) làm đường kính bu lông. =dbmax( d bd , d bc ) 54
55. 5. Bu lông chịu uốn Fv x Ứng suất uốn Fxv uk =3 8  0,1.d1 với x d1 Fv Ứng suất tổng cộng  =1,3 k + 8  k 9,3  k Lúc này, tùy theo mối ghép có chịu thêm ngoại lực hay ko để tính đường kính bu lông 55
56. C¸c biÖn ph¸p n©ng cao kh¶ n¨ng t¶i của mối ghép ren - KiÓm tra lùc vÆn chÆt - N©ng cao σch - T¨ng Ky, nghÜa lµ t¨ng ®é bÒn b»ng biÖn ph¸p c«ng nghÖ nh sö dông ren c¸n - T¨ng  b»ng c¸ch dïng c¸c biÖn ph¸p ph©n bè ®Òu t¶i träng lªn c¸c vßng ren - Gi¶m trÞ sè  56
57. Chương 6: MỐI GHÉP HÀN 6.1. Khái niệm chung Mỏ hàn - Hµn lµ mét mèi ghÐp kh«ng th¸o ®ưîc . Đầu mỏ hàn Hồ Que hàn quang - Nguyên lý hình thành mối hàn Khí bảo vệ - Ưu nhược điểm của MGH Xỉ hàn - Phân loại MGH Tầm ghép 57
58. 6.2. KÕt cÊu vµ ph¬ng ph¸p tÝnh mèi ghÐp hµn 1. Mối hàn giáp mối  12mm  12mm  16mm  30mm Hàn thẳng Hàn xiên Hàn vòng 58
59. Đặc điểm của mối hàn giáp mối A v v - TËp trung øng suÊt kh«ng A x¶y ra ë tiÕt diÖn mÆt c¾t F F mèi hµn mµ ë tiÕt diÖn   chuyÓn tiÕp A-A. A v max - Sau khi hµn nÕu mµi bít v A v A A phÇn ®Ønh mèi hµn th× kh¶ F F n¨ng chÞu t¶i sÏ t¨ng lªn v nhiÒu. v v A A 59
60. + Tính mối hàn giáp mối Xét mối hàn giáp mối chịu lực và mômen trong mphẳng tấm ghép có chiều rộng là b và chiều dày là :  F b M Nếu F là lực kéo FM =+= +   '    F Mbb2 /6 k k Nếu F là lực nén MF =−= −   '    M Fbb2 /6 n n b, 60
61. 2. Mối hàn chồng 4  F F F F F lx F F F F F ln ld ld2 T e F l F F F e 2 F n d F e1 l d ld1 Các loại mối hàn chồng: ngang, dọc, xiên, hỗn hợp, vòng 61
62. + Các loại mặt cắt ngang mối hàn chồng Yêu cầu: h 0,7k - k , nhng k kh«ng ®îc  I nhá h¬n 3mm khi  3mm. 450 - Víi mèi hµn ngang nªn k k hµn c¶ hai mÆt ®Ó tr¸nh I sinh ra øng suÊt uèn lín. k k - PhÇn hai tÊm ghÐp chång h h lªn nhau ph¶i dµi h¬n 4 lÇn 300 chiÒu dµy cña tÊm ghÐp. k k - ChiÒu dµi mèi hµn ngang vµ hµn xiªn kh«ng h¹n chÕ, chiÒu dµi mèi hµn däc kh«ng nªn qu¸ 50k 62
63. F ' +Tính mối hàn chồng khi chịu kéo (nén)  =  0,7kl . l - chiều dài tổng cộng của các mối hàn trong mối ghép '  - ứng suất cho phép của vật liệu mối hàn Khi tấm ghép có mặt cắt ko đối xứng l (thép góc) 2 e2 e2 ll1 = Điều kiện e F e F bền đều e 1 e ll= 1 2 e k l1 63
64. +Tính mối hàn chồng khi chịu mô men trong mặt phẳng ghép M=  Ad l n +  W u A dọc ngang l 0 M M n  = ' 0,7kl 2 0,7kl . l + n dn l 6 d M max ' Chính xác hơn max =  J p max – khoảng cách từ điểm xa nhất đến trọng tâm Jp – m« men qu¸n tÝnh ®éc cùc cña mÆt c¾t nguy hiÓm cña mèi hµn ®èi víi träng t©m cña mÆt c¾t nµy 64
65. +Tính mối hàn chồng khi chịu lực, mô men trong mặt phẳng ghép '  = FM +   FM  = + ' 0,7kl 0,7kl . 2 0,7k . l . l + n nd 6 +Tính mối hàn chồng vòng khi chịu tải dọc trục F  = ' 0,7kl . l = d +Tính mối hàn chồng vòng khi chịu mô men xoắn 2T  = ' T 2 0,7kd 65
66. +Tính mối hàn chồng vòng khi chịu tải dọc trục và mô men xoắn 22  = FT +  3. Mối hàn chữ T Mối hàn chữ T có 2 dạng: vát mép và ko vát mép. Nếu vát mép thì tính như mối hàn giáp mối, ko vát mép thì tính như mối hàn chồng a) b) 66
67. 6.3. Sức bền của mối hàn và ứng suất cho phép Søc bÒn cña mèi hµn phô thuéc vµo nh÷ng yÕu tè chÝnh sau: - ChÊt lưîng cña que hµn vµ vËt liÖu ®îc hµn (cã tÝnh hµn tèt hay xÊu). - KÕt cÊu mèi hµn. - Tr×nh ®é kü thuËt hµn. - §Æc tÝnh cña t¶i träng (t¶i träng tÜnh hay t¶i träng thay ®æi). 67
68. Ứng suất cho phép khi chịu tải thay đổi Khi chịu tải thay đổi, ta vẫn dùng các công thức ở trên để tính các mối hàn, tuy nhiên  ,,  =      tt  tt     1  = 1 aKtt − b() aK b R - Thép các bon: a=0,58, b=0,26 - Thép ít hợp kim: a=0,65, b=0,30 - Kt – hệ số tập trung ứng suất thực tế - R – hệ số chu trình ứng suất - Dấu trên khi chịu kéo, dấu dưới -nén 68
69. Chương 7: MỐI GHÉP TRỤC - MAY
70. Chương 7: MỐI GHÉP TRỤC - MAYƠ Mối ghép then Mối ghép Mối ghép then hoa trục-may ơ Mối ghép bằng độ dôi 7.1. Mối ghép then Công dụng: cè ®Þnh c¸c chi tiÕt trªn trôc nhê then ®Æt trong r·nh cña trôc vµ may ¬ 70
71. Phân loại: -Then ghép lỏng: then b»ng, then b¸n nguyÖt. -Then ghép căng: then v¸t, then trßn h a) b) lt b h d t1 lt d t1 c) d) 1:100 dt dt lt d 71
72. 1. Then ghép lỏng: Then bằng, then bán nguyệt h a) b) lt b h d t1 d lt t1 - Đặc điểm - Ưu nhược điểm + Tính toán then bằng, then bán nguyệt: Chỉ tiêu tính toán: sức bền dập bề mặt bên 2T dd =    dlt () h− t1 72
73. 2. Then ghép căng: then vát, then trụ dt c) 1:100 d) dt lt d Số then tròn 4T zt = ddtlt  d  ddt = (0,13 0,16) ldtt/= 3 4 73
74. 7.2. Mối ghép then hoa a) Đặc điểm - GhÐp b»ng then hoa lµ ghÐp may ¬ vµo trôc nhê c¸c r¨ng cña trôc lång vµo c¸c r·nh ®· d) chÕ t¹o s½n trªn may ¬. a) - D¹ng r¨ng : ch÷ nhËt, th©n khai hay tam gi¸c d dtb b e) - Hai lo¹i mối ghép then hoab): a h ghÐp cè ®Þnh, ghÐp di ®éng. - Các cách ®Þnh t©m : theo mÆt D bªn, theo ®ưêng kÝnh trong d  c) f) hay ®ưêng kÝnh ngoµi D b Ưu nhược điểm 74
75. + Tính then hoa: - Chỉ tiêu tính toán: søc bÒn dËp vµ mßn cña bÒ mÆt lµm viÖc - Tính then hoa theo sức bền dập: 2T  =  d  lhdtb z d  Xác định theo dạng ghép cố định hay di động - Tính then hoa theo sức bền mòn: 2T  =  mKKKK N/ t c b lhdtb z 75
76. 7.3. Mối ghép bằng độ dôi Đặc điểm: - Dïng ®é d«i cña hai tiÕt m¸y tiÕp xóc nhau theo mÆt trô hoÆc mÆt c«n ®Ó ghÐp chóng l¹i víi nhau. - TruyÒn t¶i träng nhê lùc ma s¸t sinh ra trªn bÒ mÆt tiÕp xóc. - §é d«i lµ hiÖu sè d¬ng gi÷a ®ưêng kÝnh trôc vµ ®ưêng kÝnh lç N = B - A Tríc khi Ðp Sau khi Ðp A F B F p a a d Ưu nhược điểm 76
77. 1. Mối ghép độ dôi có bề mặt hình trụ p T p Fa d1 T l d Điều kiện bền chịu lực dọc trục d2 KFa fp dl Điều kiện bền chịu mô men xoắn KT fp d2 l /2 K=1,5 .2 Điều kiện bền chịu lực Fa và mô men xoắn T 22 F= 2/ T d K Fta+ F fp dl t 77
78. Quan hệ giữa áp suất bề mặt và độ dôi N p = d( C1// E 1+ C 2 E 2 ) dd22+ dd22+ 1 C =2 +  C11=22 − 2222 dd− 1 dd2 − N – độ dôi tính toán Độ dôi cần thiết trước khi lắp (để bù lượng bị san bằng) NNRRc= +1,2( z12 + z ) Khi tính bền thì độ dôi tính toán được tính theo đô dôi lớn nhất NNRR=max −1,2(zz 1 + 2 ) 78 Nmax - ®é d«i lín nhÊt cña kiÓu l¾p ®· chän
79. −dd22 Để chi tiết không bị biến dạng ch22( ) p 2 2d2 22 −ch11(dd) hay p 2d 2 σch2- giới hạn chảy của CTM bao σch1- giới hạn chảy của CTM bị bao Khi sử dụng phương pháp lắp nhiệt 3 10 d 2( t 2 − t) − 1( t 1 − t) N max + S 0 t2 - nhiÖt ®é nung nãng chi tiÕt 2; t1 – nhiÖt ®é lµm l¹nh chi tiÕt 1 ; 1 , 2 - hÖ sè në dµi v× nhiÖt S0 – khe hë cÇn thiÕt ®Ó l¾p ®îc dÔ dµng 79
80. 2. Mối ghép độ dôi có bề mặt hình côṇ Áp suất trên bề mặt mối ghép d D F d 0 1 d p = tb d l() tg + f tb l/2 l p d2 lf d f Mô men xoắn truyền được TF== 220 tg + f 2 2kT d F0min=; F 0max = 0,5 ch dl (0,05 + f ) 1 − dftd D 80
81. Phần III: TRUYỀN ĐỘNG CƠ KHÍ - Công dụng của các bộ truyền động cơ khí - Phân loại các bộ truyền động cơ khí: - Các thông số cơ bản đặc trưng của các bộ truyền động cơ khí: - C«ng suÊt trªn trôc dÉn N1, trªn trôc bÞ dÉn N2, [kW] - Tèc ®é gãc trªn trôc dÉn 1 (n v/ph) , trªn trôc bÞ dÉn 2 (n v/ph) - Các thông số dẫn xuất: =NN - Hiệu suất 21 - Tỷ số truyền u= 1//  2 = n 1 n 2 - Các quan hệ 6 Fvt 9,55.10 N N = ; T = ; T21= T u 1000 n 81
82. Chương 8: TRUYỀN ĐỘNG BÁNH MA SÁT n2 T2 n1 T1 8.1. Khái niệm chung d2 - Đn d1 - Điều kiện để bộ truyền F Fn ms Fn truyền được lực vòng Ft: Ft Ft = F ms F n. f h - Phân loại a - Ưu nhược điểm: - Ưu điểm cơ bản: cÊu t¹o con l¨n ®¬n gi¶n, lµm viÖc ªm, kh«ng ån, có khả năng điều chỉnh tốc độ vô cấp. - Nhưîc ®iÓm: tỷ số truyền không ổn định (do trượt), kh¶ n¨ng t¶i thÊp h¬n, lùc t¸c dông lªn trôc vµ æ lín. 82
83. Phân loại: - Theo khả năng điều chỉnh tỷ số truyền: loại ko điều chỉnh được và loại điều chỉnh vô cấp (ªm vµ liªn tôc) d - Theo phương của các trục: A 1 T vµ n = const trục song song và cắt nhau 1 1 - Theo dạng bề mặt con lăn: d2 trụ, cầu, côn hay mặt đầu d2max F - Theo dạng lực ép: lực ép cóố B r1 d2min định hay tự động điều chỉnh - Loại có phần tử ma sát trung T2vµ n2=Var gian hay ko 83
84. 8.2. Các dạng truyền động bánh ma sát n2 T2 8.2.1. Truyền động bánh ma sát trụ n1 T1 Quan hệ động học d2 d1 F Fms F dn n n v= 11 (/) m s 1 60000 Ft dn v= 22 (/) m s 2 60000 h Do trượt nên thường v2<v1 a vv21=(1 −  ) 1nd 1 2 Tỷ số truyền u = = = 2nd 2 1(1 −  ) F Quan hệ lực ép với lực cần truyền FK= t n f K=1,25 1,5: bộ truyền lực ; K=3: bộ truyền khí cụ 84
85. 5.2.2. Truyền động bánh ma sát côn d2 1 Tỷ số truyền: khi ko trượt dtb2 T 1 1 Fn1   n d 2 11tb2 d1 u = = = dtb1 2nd 2tb 1 Fn 2 sin 2 =u 0,5b sin 1 b Fn2 R Khi 0 =+=1 290 ==u tg 2 cot g  1 Quan hệ lực ép với lực cần truyền FFsin sin FKFK==tt12; nn12ff 85 Nx: khi tăng u thì Fn2 tăng Đặt cơ cấu ép ở trục chủ động
86. 5.2.3. Bộ biến tốc ma sát trực tiếp d Tỷ số truyền: A 1 T vµ n = const  nd 1 1 u =1 = 1 = 2 d2 2nd 2 1(1 −  ) d2max Khoảng điều chỉnh tốc độ F B r1 d2min n u d D =2max = max = 2max T vµ n =Var n2min u min d 2min 2 2 D 3 để đảm bảo bánh dẫn ko bị mòn nhiều. 86
87. 5.2.4. Bộ biến tốc ma sát côn roãng Tỷ số truyền: d1min d1 d1max d2max umax = T1 , n1 const d1min (1− ) d2min umin = d1max (1− ) d2 Khoảng điều chỉnh tốc độ T2 ,n2 var u d d D =max = 1max 2max 5 umin d 1min d 2min Ren ph¶i Ren tr¸i 5.2.5. Bộ biến tốc ma sát hình xuyến 87
88. 8.3. Hiện tượng trượt trong bộ truyền bánh ma sát 3 dạng trượt: trượt đàn hồi, trượt trơn và trượt hình học 1 + Trượt đàn hồi Với vật 1: cung AB là cung nén, cung BC là cung dãn 1 0 tr Với vật 2: cung AB là cung dãn, cung A BC là cung co lại B C sinh ra trượt đàn hồi trên cung tr 2 + Trượt trơn Khi Ft tăng lên thì cung tr cũng tăng lên, đến khi tr tx thì trượt trơn 88
89. + Trượt hình học Trượt hình học xuất hiện trên F´ b chiều dài tiếp xúc dọc theo vs đường sinh của bánh ma sát V và phụ thuộc vào hình dạng 2max v của bánh. 1 T1 Điểm P là tâm lăn của 1 và 2, d1 n1 d2 tại đó T2 , n2 vv12= P 1 v1=const, v2= 0 vmax 2 Trªn tÊt c¶ c¸c ®iÓm kh¸c cña ®ưêng tiÕp xóc x¶y ra hiÖn tưîng trưît víi vËn tèc v=− v v s 12 89
90. 8.4. Tính bền bộ truyền bánh ma sát 8.4.1. Các dạng hỏng - Nếu BT dược bôi trơn đầy đủ thì dạng hỏng chủ yếu là tróc vì mỏi - Nếu BT ko được bôi trơn thì dạng hỏng là mài mòn, xước Các dạng hỏng đều phụ thuộc vào ứng suất tiếp xúc 8.4.2. Tính bền - Với con lăn tiếp xúc ban đầu theo đường qH HMH =Z    2 td (Xem chương 2) ZM F KF 2KT q =nt = = 1 H 90 b bf dtb1 fb
91. * Với con lăn trụ 0,5du = 1 td u 1 2 2T1 ( u 1) ZM K =d1 3  .u  2 f b 1  H  = 1 d * Với con lăn côn 1 0,5dutb1 =td u cos12 cos  2 2T1 ( u cos 1 cos  2 ) ZM K =d 3 tb1  .u 2 1 H  f b =1 dtb911
92. Chương 9: TRUYỀN ĐỘNG ĐAI 9.1. Khái niệm chung 9.1.1 Cấu tạo chung /2 1 d1 - 2 bánh đai 02 01 d2 - dây đai 2 - cơ cấu căng đai - bộ phận bảo vệ a - Nguyên lý hoạt động - Yêu cầu: Để tạo lực ma sát giữa dây đai và bánh đai thì cần có lực căng ban đầu F0 92
93. Ứng dụng truyền động đai trong thực tế 93
94. 9.1.2 Phân loại + Theo mÆt c¾t ®ai + Theo cách mắc đai 9.1.3. Ưu nhược điểm - Ưu điểm - Nhược điểm 94
95. 9.2. Các quan hệ hình học của bộ truyền C¸c th«ng sè h×nh häc c¬ b¶n cña bé truyÒn ®ai: 1 , a, L . /2 + Góc ôm 1 d1 02 0 01 d2 1 =180 −  2 00 180 − 57,3 (d21 − d ) / a a + Khoảng cách trục - Với đai dẹt: a +2( d12 d ) - Với đai thang amin=0,55( d 1 + d 2 ) + h h – chiều cao dây đai amax +2( d 1 d 2 ) 95
96. + Chiều dài dây đai L=2 a cos(  / 2) + 0,5 d1 1 + 0,5 d 2 2 2 Coi góc  là nhỏ nên cos = 1 −  8 và  =(d21 − d)/ a 22 L =21 a( −  8) + 0,5( d2 + d 1 )0,5( + d 2 − d 1 )/ a =2aa + 12 + 1 =0,5 (dd 1 + 2 ); với 2 2 =0,25(dd 2 − 1 ) Sau khi tính ra L, ta chọn L theo tiêu chuẩn và tính chính xác khoảng cách trục a=0,25 L − + ( L − )2 − 8 , 1 1 2 96
97. 9.3. Sự trượt của đai và động học bộ truyền 9.3.1. Hiện tượng trượt v 0,5Ft 2 F Đường biểu diễn tải 2t 0 trọng khi chưa làm việc 1tr F 2 2 2 T 1 1 2 F F 1 0 2tr 1t 0,5F Đường biểu diễn tải t trọng khi làm việc Khi BT đai chưa làm việc thì trong các nhánh đai đã có lực căng F0 . Khi BT đai làm việc thì nhánh 1 căng ra, lực căng sẽ tăng từ F0→ F1 , nhánh 2 sẽ chùng xuống, lực căng sẽ giảm từ F0→ F2. 97
98. F0 + Trượt đàn hồi 0,5Ft v2 2t 2 1tr F 2 1 T 2 1 T2 1 F1 F0 2tr 1t 0,5Ft HiÖn tưîng d·n (hay co) ®µn håi lµm ®o¹n ®ai bÞ trưît trªn b¸nh ®ai. Sù trưît như vËy gäi lµ trưît ®µn håi v× x¶y ra do tÝnh chÊt ®µn håi cña d©y ®ai. + Trượt trơn: Ft t¨ng lªn th× 1tr cµng t¨ng vµ 1t cµng gi¶m. Khi lùc Ft = Fms th× cung tÜnh 1t =0 . NÕu t¨ng Ft lªn n÷a, sù c©n b»ng cña ®ai bÞ ph¸ vì vµ ®ai sÏ trưît tr¬n trªn b¸nh ®ai. 98
99. + Một số nhận xét - Trưît ®µn håi luôn x¶y ra khi ®ai chÞu t¶i, trưît tr¬n chØ x¶y ra khi bé truyÒn bÞ qu¸ t¶i. - Trượt đàn hồi làm giảm n2 và làm cho u tăng. - Trượt đàn hồi phụ thuộc vào tải trọng (T1) → tỷ số truyền u phụ thuộc tải trọng và thay đổi không ổn định. - Trượt làm giảm hiệu suất và làm mòn đai. - Khi qu¸ t¶i x¶y ra trưît tr¬n đảm bảo an toàn cho máy. 9.3.2. Tỷ số truyền AF1v1 mF1 = AF 2v2 mF2 Biến đổi, nhận được =Ft /( EA ) v2 = (1−)v1 =0,01 0,02 Tỷ số truyền  2v / d d u = 1 = 1 1 = 2 2 2v2 / d2 d1 (1 − ) 99
100. 9.4. Lực và ứng suất trong bộ truyền đai 9.4.1. Lực trong bộ truyền đai F2 y XÐt ph©n tè d©y ®ai KL ch¾n mét cung fdF F t¬ng øng víi gãc ë t©m d n 1 L 1tr 1 F2 dFv d x = Fsin( d / 2) + x d F K 1 F r (F+ dF )sin( d / 2) 1 dFn F+dF F −2 sin( / 2) −dF = 0 1 2 v c) dFn/2 dFv dFn dFv Fd − dFnvsin( / 2) − dF = 0 dFn/2 100
101. Fd − dFnvsin( / 2) − dF = 0 F2 Ở đây 2 y dFvm= q v d F fdFn  1 y = Fcos( d / 2) + fdFn L 1tr 1 F2 dFv d −(F + dF )cos( d / 2) x K d1 Fr F1 =fdFn − dF = 0 F+dF F1 dF c) =dFn f dFn/2 dFv dFn dF Thay vào biểu thức trên v dF dFn/2 Fd −sin − q v2 d = 0 f 2 m 101
102. dF (F − q v2 ) d = sin m f 2 dF d d() F− F =f v = f d F−− q v2 F F mvsin 2 Lấy tích phân 2 vế F1 d() F− F 1tr v =f d ln( F − F ) F1 = f 1tr FF− vF2 0 F2 v 0 FFFF11−−vvf 1tr ln =f 10tr = e = m FFFF22−−vv Kết hợp với biểu thức FFF12−=t 102
103. mF0. t FF1 =+v m0 −1 F FF=+t 2 v m0 −1 Lực tác dụng lên trục 2 2 0 FFFFFFr =1 + 2 +2 1 2 cos(180 − 1 ) 2 0 sin( 1 / 2) 9.4.2. Ứng suất trong bộ truyền đai Dưíi t¸c dông cña lùc c¨ng trªn c¸c nh¸nh ®ai, trªn mÆt c¾t ngang cña ®ai xuÊt hiÖn c¸c øng suÊt sau Ứng suất kéo trên nhánh 1 F1 m00 Ftv F m 1 = = + = Ft +  v A m00−−11 A A m 103
104. F 1 Ứng suất kéo trên nhánh 2 2 2 = = Ft +  v Am0 −1 22Ey Ey Ứng suất uốn trên các bánh 00 uu12 =;  = dd12 1tr  v 2 1 2  1 2 1 1 v u1 u2  2tr max 2 104
105. m0 Ứng suất lớn nhất max =+= 1u 1 ++ Ft v u 1 m0 −1 Ứng suất có ích do lực vòng Ft gây nên Fmt 0 −1 Ft = =() max −  v −  u 1 Am0 Lưu ý: Khi d1 nhỏ thì u1 lớn, nhưng nếu d1 lớn thì d2 lớn sẽ làm kích thước BT cồng kềnh phải chọn d1, d2 hợp lý. 105
106. 9.5. Tính truyền động đai 9.5.1. Các chỉ tiêu tính toán: Khả năng kéo và tuổi thọ - Khả năng kéo. Kh¶ n¨ng kÐo được đặc trưng bởi lực vòng có ích Ft hay ứng suất có ích t mm−−11 F=2200 F hay  =  tF00t mm00++11 (Các công thức trên đã bỏ qua lực Fv) - C¸c yÕu tè ¶nh hưëng ®Õn kh¶ Vïng trît ®µn håi  n¨ng kÐo  %  % TrÞ sè tèi ưu cña F0 ®ưîc x¸c 4 Trưît ®Þnh trªn c¬ së ph©n tÝch quan tr¬n 3 hoµn hÖ gi÷a hÖ sè trưît  víi hÖ sè toµn kÐo  2 Ch¹y  kh«ng Ft Ft  = = 1  22F00 0 0,2 0,4 0 0,6 max 
107. Nhận xét: - Khi 0  0: Hệ số trượt  sẽ tăng tỷ lệ theo  (đường trượt là đường thẳng), hiệu suất tăng và đạt max tại  =0 - Khi  > 0: Hệ số trượt  sẽ tăng tỷ lệ theo  (đường trượt là đường cong), hiệu suất sẽ giảm. - Khi  = max: Trượt trơn hoàn toàn, hiệu suất =0. Vïng trît ®µn håi Cần chọn  lân cận 0 % %  4 Trît 3 tr¬n hoµn toµn 2 Ch¹y kh«ng 1  0 107 0,2 0,4 0 0,6 max 
108. - Tuổi thọ Khi bé truyÒn lµm viÖc øng suÊt trong ®ai thay ®æi theo chu kú cho nªn ®ai bÞ ph¸ háng v× mái v× vËy ph¶i tiÕn hµnh x¸c ®Þnh tuæi thä cña ®ai. Phương trình đường cong mỏi có dạ̣ng mm =y 9(MPa ) maxNCy = const =  N 0 m =11 7 N0 =10 NC=3600. Z b . t h ( v / L ) / u u - HÖ sè kÓ ®Õn viÖc t¨ng søc bÒn mái khi ®ai ch¹y trªn b¸nh lín cã øng suÊt uèn gi¶m Tuổi thọ m  10 7 v t = y u h  max 3600(v / L)Zb 108
109. 9.5.2. Tính bộ truyền đai thang Các thông số đã cho: Công suất trên trục dẫn N1 (mô men T1), tỷ số truyền u, số vòng quay trên trục dẫn n1 Các thông số cần xác định: - Chọn loại mặt cắt đai - Đường kính bánh đai nhỏ d1: tra bảng theo T1 - Đường kính bánh đai lớn d2 = d1u(1- ) → sau đó lấy tròn theo tiêu chuẩn. Tính lại tỷ số truyền ut với điều kiện |ut – u|/u <= 4% - Khoảng cách trục sơ bộ a0 - Chiều dài đai L0 → sau đó chọn L0 theo tiêu chuẩn và tính lại khoảng cách trục chính xác a - Công suất cho phép mà một dây đai thang có mặt cắt cho trước có thê truyền được NNCCNC =()0 L + u t 109
110. N - Số dây đai cần thiết Z = []NCZ Chó ý: z ®ưîc qui trßn lín lªn. 2 - Lực căng đai ban đầu F0 F0 = 780N /(vC Ct Z) + qmv - Lực tác dụng lên trục bánh đai Ft FFZt = 201 sin( / 2) m 7  y 10 v - Tuổi thọ t = u h  max 3600(v / L)Zb 9.5.3. Tính bộ truyền đai dẹt Bé truyÒn ®ai dÑt ®ưîc tÝnh theo kh¶ n¨ng kÐo (kh«ng x¸c ®Þnh tuæi thä). (v/L)< (3 5) 1/s ChiÒu dµy d©y ®ai dÑt ®ưîc tiªu chuÈn ho¸, khi tÝnh to¸n ph¶i x¸c ®Þnh chiÒu réng b. 110
111. Chương 10: TRUYỀN ĐỘNG BÁNH RĂNG 10.1. Khái niệm chung 10.1.1. Đn 111
112. 10.1.2. Phân loại: + Theo vÞ trÝ tư¬ng ®èi cña trôc 112
113. + Theo sù bè trÝ cña r¨ng trªn vµnh r¨ng: + Theo biªn d¹ng r¨ng : răng th©n khai, r¨ng cung trßn, r¨ng th¼ng . 10.1.3. Ưu nhược điểm 113
114. 10.2. Cách tạo và cắt prôfin thân khai 10.2.1 Cách tạo prôfin thân khai - Đường thân khai - Cách tạo prôfin thân khai : 2 cách Chứng minh cách 1: Xét sù ¨n khíp cña cÆp b¸nh r¨ng vµ thanh r¨ng. Ta xác định dạng prôfin của thanh răng mà bao prôfin thân khai của BR là gì?  →   ,  →   Đường Wb là pháp tuyến của  và cũng là của ’’. W cố định nên Wb sẽ cố định. Tương ứng Wb cũng là pháp tuyến của  và ’’. 114
115. Hai đường  và ’’ song song (do chuyển động tịnh tiến) và cùng vuông góc với 1 đường thẳng thì chúng chỉ có thể là 2 đường thẳng. 10.2.2 Cách cắt prôfin thân khai + Cắt răng thân khai bằng phương pháp bao hình nhờ dụng cụ cắt kiểu thanh răng (thanh răng sinh) Thanh r¨ng sinh p= m Pr«fin gèc m/2 - gãc pr«fin = 200 - hÖ sè chiÒu cao ®Çu * r¨ng h a= 1 * * ha m hl m - hÖ sè chiÒu cao lµm * * viÖc cña r¨ng h*l = 2h a ha m * 0,5p f m - hÖ sè khe hë hưíng c*m t©m C* = 0,25 pr«fin gèc - hÖ sè b¸n kÝnh cong * = 0,38 - m«®un ¨n khíp vµ ký hiÖu lµ m, m = p/ 115 M« ®un ¨n khíp lµ th«ng sè c¬ b¶n vÒ kÝch thưíc cña r¨ng
116. - Giá trị mô đun m=0,05 100mm. - Các trị số mô đun m theo tiêu chuẩn từ 1 12mm: D·y 1 (nªn dïng): 1; 1,25; 1,5; 2; 2,5; 3; 4; 5; 6; 8; 10; 12 D·y 2: 1,125; 1,375; 1,75; 2,25; 2,75; 3,5; 4,5; 5,5; 7; 9; 11 Các thông số hình học của bánh răng: - mô đun m - số răng z - chiều rộng vành răng b - đường kính vòng chia d=mz - đường kính vòng đỉnh da - đường kính vòng chân df - Mặt lăn: chứa tâm ăn khớp - Mặt chia: chiều rộng rãnh=chiều dày răng, có d=mz (d tỷ lệ với z nên gọi là vòng chia) + Cắt răng thân khai bằng dao phay vít + Cắt răng thân khai bằng dao xọc răng 116
117. 10.3. Các chế độ dịch chỉnh và hiện tượng cắt chân răng 10.3.1. Các chế độ dịch chỉnh Xét bánh răng được Mp chia cắt bằng dao thanh răng. E d Mp l¨n E – khoảng cách từ trục bánh răng đến mp chia của thanh răng d – đường kính mặt trụ lăn của bánh răng - Khi mp chia và mp lăn của thanh răng trùng nhau E = 0,5d = 0,5mtZ (mt là mô đun tại mặt phẳng vuông góc với trục của BR) - Khi mp chia và mp lăn của thanh răng ko trùng nhau thì E - 0,5d = kho¶ng dÞch chØnh pr«fin gèc (kho¶ng dÞch dao). 117 Và x = (E – 0,5mtZ)/m đựợc gọi là hệ số dịch chỉnh.
118. Bánh răng ko dịch chỉnh Bánh răng dịch chỉnh 0,5m+2xmtg 0,5 m sa xm s đường chia w a s w h b s b a đường lăn da E E d da d x=0 x=+0,67 B¶n chÊt cña dÞch chØnh lµ dùng ®o¹n kh¸c cña cïng mét ®ưêng th©n khai ®Ó lµm pr«fin r¨ng Các chế độ dịch chỉnh - Dịch chỉnh không: x=0 - Dịch chỉnh dương : x>0 - Dịch chỉnh âm : x<0 118
119. Bánh răng ko dịch chỉnh Bánh răng dịch chỉnh 0,5m+2xmtg 0,5 m sa s xm w K a PQ đường chia I s w K s I h ng l n b b a đườ ă d E E a d d a d x=0 x=+0,67 Chiều dày răng trên vòng chia Chiều dày răng trên vòng chia S = p/2 = m /2 S = p/2 + 2xmtg = m ( /2 + 2xtg ) 119
120. Bánh răng dịch chỉnh Sx x S c) x=-0,67  x=0  x x=+0,67 r r x x x rb  Chiều dày răng trên vòng bất kỳ cos Sx = m + 2xtg + Z(inv − inv x ) cos x 2 DÞch chØnh dư¬ng chiÒu dày r¨ng trªn vßng chia vµ ch©n r¨ng sÏ t¨ng, chiÒu dày ®Ønh r¨ng sÏ gi¶m. DÞch chØnh ©m sÏ ngưîc l¹i 120
121. 10.3.2. Hiện tượng cắt chân răng Xét BR tiêu chuẩn với trưêng hîp vßng c¬ së trïng vßng ch©n.Khi đó b¸n kÝnh vßng chia : r = rb + 1,25m Nhưng rb = rcos nªn r = r cos + 1,25m Zm Zm 2,5 =cos + 1,25mZ = 2 2 1− cos Khi = 200 th× Z = 41. Víi sè r¨ng như vËy vßng c¬ së sÏ trïng víi vßng ch©n r¨ng. Khi giảm số răng đến một giá trị nào đó thì xảy ra hiện tượng phần chân răng bị lẹm vào: hiện tượng cắt chân răng. 121
122. Vßng Vßng Vßng chia 1 01 ch©n1 c¬ së 1 Vßng ®Ønh 1 he hc a 0,25m A 1 m Vßng b ®Ønh 2 1 §êng chia w Vßng chia m B be Vßng ch©n 2 02 Vßng c¬ së 2 b2 122
123. Nguyên nhân: HiÖn tưîng c¾t ch©n r¨ng sÏ x¶y ra nÕu chóng ta gi¶m sè r¨ng cña b¸nh r¨ng ®Õn møc đường đỉnh của dao cắt đường ăn khớp ngoài khoảng ăn khớp thực b1b2. Tác hại: HiÖn tưîng c¾t ch©n r¨ng lµ hiÖn tưîng cã h¹i, nã lµm yÕu ch©n r¨ng, t¨ng hiÖn tưîng trưît, lµm tû sè truyÒn kh«ng æn ®Þnh vµ lµm gi¶m hÖ sè trïng khíp (do chiÒu dµi ®o¹n ¨n khíp thùc gi¶m). Biện pháp khắc phục: + Khèng chÕ sè r¨ng tèi thiÓu. + Dïng dÞch chØnh. 123
124. + Số răng tối thiểu 01 CÇn x¸c ®Þnh sè r¨ng nhá r1 nhÊt Zmin cña b¸nh nhá ®Ó kh«ng x¶y ra hiÖn tưîng c¾t b1 W ch©n r¨ng . 900+ §iÒu kiÖn tr¸nh c¾t ch©n r¨ng: b 2 ra2 ra22 O b1 r2 02 2 Tõ tam gi¸c O Wb 2 0 2 1 O2b1 = r2 +Wb1 − 2r2Wb1 cos(90 + ) mZ Mặt khác r = 2 + h* m, a2 2 a2 124
125. * 4ha2 Thay Z2.u21 = - Z1 ZZ1 1min = 2 (2− u21 )sin 34,2 *0 Z §èi víi ¨n khíp tiªu chuÈn ha2 =1, = 20 1 2 − u21 Khi cắt bằng dao thanh răng uZ21=0 1 = 17,1
126. 0 + Hệ số dịch chỉnh tới hạn r * ZZmin − x m xh min mina 0 Z min Q b 1 * Nhận xét hao m I W * - Thông thường ha =1,và Zmin=17 II x m 17 − Z min xmin 17 xminm - NÕu Z = 17 th× xmin = 0 - NÕu Z 0. - NÕu Z > 17 th× xmin< 0 xZmin −(17 ) /17 * - Số răng tối thiểu và hệ số dịch chỉnh sẽ giảm nếu giảm ha . - Số răng tối thiểu và hệ số dịch chỉnh sẽ giảm nếu tăng góc prôfin gốc .
127. 10.4. Các chế độ ăn khớp của cặp bánh răng thân khai 10.4.1. Phương trình ăn khớp 2(x12+ x ) tg inv w = + inv ZZ12+ ()inv = tg − VÕ tr¸i là th«ng sè ¨n khíp c¬ b¶n - gãc ¨n khíp, cßn vÕ ph¶i lµ c¸c th«ng sè chÕ t¹o. 10.4.2. C¸c th«ng sè ¨n khíp vµ chÕ t¹o cña cÆp b¸nh r¨ng Cã ba chÕ ®é ¨n khíp cña cÆp b¸nh r¨ng: - CÆp b¸nh r¨ng tiªu chuÈn (kh«ng dÞch chØnh): x1=x2=0 - CÆp b¸nh r¨ng dÞch chØnh ®Òu: x1 = -x2 ≠ 0 - CÆp b¸nh r¨ng dÞch chØnh gãc: x1 + x2 ≠ 0 127
128. Xét cÆp b¸nh r¨ng dÞch chØnh gãc (x1 + x2) >0 + Các thông số ăn khớp - Gãc ¨n khíp > w cos - B¸n kÝnh vßng l¨n rw rw = r r - Kho¶ng c¸ch trôc a cos w w cos cos aw= r w1 + r w 2 =() r 1 + r 2 = a a cos ww cos Thực tế aw≠ a+m(x1+x2) S1 Vßng chia x m 1 §ưêng chia cña dao Khe hë x2m Vßng chia S2 128
129. do đó sử dụng hệ số dịch chỉnh được dùng y aa− ()ZZ+ cos y =w =12 −1 m 2 cos w (Z+ Z )( inv + inv ) x+ x = x =12 w y 12  2tg Đặt y = x − y lµ lưîng kh¸c nhau gi÷a hÖ sè dÞch chØnh 2 b¸nh vµ dÞch chØnh trôc, hay là hệ số giảm đầu răng + Các thông số chế tạo - Bán kính vòng chia r - Góc prôfin chia (góc prôfin gốc) - Chiều cao răng - . 129
130. 10.4.3. Đặc điểm của bánh răng dị̣ch chỉnh 1. ĐÓ tr¸nh c¾t ch©n r¨ng 2. C¶i thiÖn chÊt lưîng ¨n khíp, n©ng cao kh¶ n¨ng chÞu t¶i cña b¸nh r¨ng 3. Dïng dÞch chØnh ®Ó thay ®æi aw cña bé truyÒn 4. Dïng dÞch chØnh ®Ó t¨ng søc bÒn cho bé truyÒn 10.4.4. Hệ số trùng khớp ngang và sự phân bố tải trên prôfin răng bw B B 2’ pb 2 g ’ pb 1 1 A A 130 A =(nn) x (O1, ra1): A luôn là điểm vào khớp AABB lµ trường B =(nn) x(O2, ra2): B luôn là điểm ra khớp ¨n khíp thùc tÕ
131. Ký hiệu g là đoạn ăn khớp thực, pb là bước trên vòng cơ sở Quá trình vào-ra khớp thể hiện ở hình. bw B B Hệ số trùng khớp ngang  2’ pb 2 g = gpb 1’ pb 1 A A Điều kiện ăn khớp liên tục  1 Sự phân bố tải trọng trên prôfin răng b w F /2 B B n 2’ 2’ Fn p b 2 2 g w 1’ 1’ pb 1 1 A A
132. 10.6. §Æc ®iÓm h×nh häc vµ ¨n khíp cña bé truyÒn b¸nh r¨ng trô r¨ng nghiªng 10.6.1. Đặc điểm hình học Bánh răng nghiêng: = 7 200  Bánh răng chữ V: = 28 400 B¸nh r¨ng trô r¨ng nghiªng cã 2 lo¹i bưíc r¨ng: + Bưíc r¨ng trong mÆt ph¼ng vu«ng gãc víi trôc pt +Bưíc r¨ng trong mÆt ph¼ng ph¸p (vu«ng gãc víi phư¬ng r¨ng) pn= mn= m → m=mn được gọi là mô đun tiêu chuẩn p p p m p= pcos  → p =n t = n m = n n t tcos cos  t cos  132
133. Bánh răng thẳng tương đương H×nh d¹ng r¨ng nghiªng trong mÆt c¾t ph¸p ®ưîc x¸c ®Þnh qua c¸c th«ng sè cña b¸nh r¨ng th¼ng tư¬ng ®ư¬ng. A A-A Trong mÆt c¾t A-A d¹ng D r¨ng nghiªng gÇn gièng 900 e víi d¹ng r¨ng th¼ng của dv O O r BR trụ cã m« ®un m, cã 2 1 v B  d b¸n kÝnh vßng chia rv b»ng c b¸n kÝnh cong cña elÝp t¹i b¸n trôc nhá (O2B). e = r/cos= c/cos A 2 2 2 →rv =O2B= e /c =r/cos  → dv = d/cos . dvtdZ m Z Zv = =2 = 3 = 3 mnt mcos m cos  cos  133 BR thẳng tương đương BR nghiêng là BR thẳng có m=mn , dv , Zv
134. 10.6.2. Đặc điểm ăn khớp của BR nghiêng g = p - BTBR trô r¨ng nghiªng vµo bt khíp vµ ra khíp b¾t ®Çu tõ pbt A B một ®iÓm råi lan dÇn ra trªn b toµn bé chiÒu dµi r¨ng. 3 3 bw Quá trình vào – ra khớp thể 2 1 hiện như hình vẽ. 2 1 - Tæng chiÒu dµi tiÕp xóc L cña A B c¸c r¨ng kh«ng thay ®æi ®ét ngét. Fn =qn cũng thay đổi từ từ, do đó BT L làm việc êm. 134
135. - BR trô nghiªng cã  lín h¬n so víi r¨ng th¼ng vµ cã tæng chiÒu dµi ®ưêng tiÕp xóc lín h¬n do ®ã BR trô r¨ng nghiªng cã kh¶ n¨ng t¶i cao h¬n BR trô r¨ng th¼ng cã cïng kÝch thíc vµ vËt liÖu g = p bt g = 2pbt p pbt Fn bt qn = A B A B L b 3 3 3 A0 bw 2 2 B0 1 2 1 1 A B A B AA00bbww BB  L = + + = cosb cos  b cos  b cos  b 135
136. - B¸nh r¨ng nghiªng cã thÓ ¨n khíp liªn tôc (bao giê còng cã hai ®«i r¨ng ¨n khíp) ngay c¶ khi hÖ sè trïng khíp ngang  < 1, miÔn lµ b¶o ®¶m hÖ sè trïng khíp däc bw b w tg b b w sin  = = = 1 px p bt m bwtgb  pbt pbt  pbt A B A B 3 3 2 b  bw p 2 b x bw=px 1 1 A B A pbt B - §èi víi bé truyÒn kh«ng dÞch chØnh vµ kh«ng cã biÕn thÕ ®Çu r¨ng cã thÓ tÝnh  theo c«ng thøc gÇn ®óng  =[1,88 − 3,2(1/ZZ12 1/ )]cos  136
137. Lưu ý: * Khi Z t¨ng hÖ sè trïng khíp ngang  sÏ t¨ng→ nªn sö dông b¸nh r¨ng cã sè r¨ng Z lín và khi ®· cho trưíc ®ưêng kÝnh d thì nªn dïng b¸nh r¨ng cã m« ®un m nhá. * Khi t¨ng  bưíc vßng pbt sÏ t¨ng, chiÒu dµi ®o¹n ¨n khíp thùc g l¹i kh«ng ®æi nªn  sÏ gi¶m → h¹n chÕ viÖc lÊy  lín. * Trªn bÒ mÆt r¨ng nghiªng ®ưêng tiÕp xóc n»m chÕch 1 gãc . T¶i träng ph©n bè kh«ng ®Òu trªn ®ưêng tiÕp xóc. Đưêng tiÕp xóc di chuyÓn theo hưíng tõ 1 ®Õn 3. 1 2    3 d db q 137 qmax