CHI TIẾT MÁY

CHI TIẾT MÁY

GV: ThS. TRƯƠNG QUANG TRƯỜNGKHOA CƠ KHÍ – CÔNG NGHỆ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP.HCM

Khoa Cơ Khí – Công NghệTrường ĐH Nông Lâm TPHCM

Ths. Trương Quang Trường - 2 -

Chi Tiết Máy

Chương 2CÁC CHỈ TIÊU

THIẾT KẾ MÁY & CHI TIẾT MÁY



I. YÊU CẦU CHUNG CỦA MÁY THIẾT KẾ

* ĐẢM BẢO KHẢ NĂNG LÀM VIỆC: độ bền, độ cứng, độ ổn định, độ bền mòn, độ ổn định dao động, khả năng chịu nhiệt, độ chính xác…

1.NHỮNG YÊU CẦU CHUNG VỀ THIẾT KẾ, CHẾ TẠO

* TÍNH CÔNG NGHỆ CAO: nhỏ gọn, dễ chế tạo, tốn ít thời gian và chi phí chế tạo, dễ lắp ráp bảo dưỡng vận hành.* MỨC ĐỘ QUY CÁCH HÓA, TIÊU CHUẨN HÓA CAO.* MỨC ĐỘ TIÊU HAO NGUYÊN VẬT LIỆU.* KHẢ NĂNG PHÁT MINH, SÁNG CHẾ.


Ths. Trương Quang Trường

I. YÊU CẦU CHUNG CỦA MÁY THIẾT KẾ

2. NHỮNG YÊU CẦU VỀ VẬN HÀNH: độ tin cậy cao, năng suất, giá thành, giá thành gia công, chất lượng gia công, tỷ số lợi nhuận, tính cơ động.

3. NHỮNG YÊU CẦU VỀ XÃ HỘI: an toàn, thuận tiện, thẩm mỹ, môi trường.



II. ĐỘ BỀN

1. KHÁI NIỆM CƠ BẢN

- Kéo (Tensile Stress)

- Nén (Compression Stress)

- Uốn (Bending Stress)

- Xoắn (Torsion Stress)

- Cắt trượt (Shear Stress)



II. ĐỘ BỀN2 TẢI TRỌNG & ỨNG SUẤTa. TẢI TRỌNG: Tải trọng không đổi, tải trọng thay đổi, tải trọng va đập.



b. ỨNG SUẤT: Ứng suất tĩnh, ứng suất thay đổi (chu kỳ ứng suất).

II. ĐỘ BỀN

Chu kỳ ứng suất thay đổi ổn định

2 TẢI TRỌNG & ỨNG SUẤT



b. ỨNG SUẤT: Ứng suất tĩnh, ứng suất thay đổi (chu kỳ ứng suất).

II. ĐỘ BỀN

Chu kỳ ứng suất thay đổi không ổn định




II. ĐỘ BỀN

c. ỨNG SUẤT TIẾP XÚC

2n

MHqZ

Ứng suất tiếp xúc cực đại (công thức Hetz):


- qn: cường độ tải trọng.- ZM: hệ số xét đến cơ tính vật liệu.- : Bán kính cong tương đương



II. ĐỘ BỀN

c. ỨNG SUẤT TIẾP XÚC 2 TẢI TRỌNG & ỨNG SUẤT



II. ĐỘ BỀNc. ỨNG SUẤT TIẾP XÚC ZM: hệ số xét đếncơ tính vật liệu. 2

21212

21

112

EEEEZM

21

111

: bán kính cong tương đương

: hệ số Poisson



II. ĐỘ BỀN

c. ỨNG SUẤT TIẾP XÚC - Nếu vật liệu là kim loại: có µ1 = µ2 = 0,3

- Với:21

212EEEEE

Eqn

H.418,0



II. ĐỘ BỀN




II. ĐỘ BỀN

c. ỨNG SUẤT TIẾP XÚC - Nếu hình trụ với mặt phẳng: 1

418,0

nH

q



II. ĐỘ BỀN


- Nếu tiếp xúc là 1 điểm

2

2.388,0

EFnH



3. ỨNG SUẤT CHO PHÉP & HỆ SỐ AN TOÀN

II. ĐỘ BỀN

- Trường hợp ứng suất không đổi:

a. ỨNG SUẤT CHO PHÉP: Ứng suất cho phép và ứng suất giới hạn.

s

s

ch

ch

* Kim loại dẻo (ductile):



* Kim loại giòn (brittle):

s

b

s

b

Ks

Ks

3. ỨNG SUẤT CHO PHÉP & HỆ SỐ AN TOÀN

II. ĐỘ BỀN

a. ỨNG SUẤT CHO PHÉP:

: hệ số kích thước;[s]: hệ số an toàn cho

phép;K: hệ số tập trung ứng

suất.



II. ĐỘ BỀN

Hệ số kích thước



II. ĐỘ BỀN

- Trường hợp ứng suất thay đổiVật liệu bằng thép:

LD

LD

KKs

KKs

limlim ,

LL KKs

KKs

limlim ,

Hệ số tăng bền bề mặt :



II. ĐỘ BỀN

Giới hạn mỏi lim:

Hệ số tuổi thọ KL:

omLLE

NKN



II. ĐỘ BỀN

b. HỆ SỐ AN TOÀN (safety coefficient):- Trường hợp ứng suất không đổi

- Trường hợp ứng suất thay đổi

* Đối với kim loại dẽo:

* Đối với kim loại giòn:

* Chu kỳ thay đổi ứng suất đối xứng.

* Chu kỳ thay đổi ứng suất không đối xứng.

sK

sa

1

ss ch max

sK

ss

b

max

ma

r

Ks

)(



II. ĐỘ BỀN

Hệ số xét đến ảnh hưởng của ứng suất trung bình đến hệ số an toàn :



II. ĐỘ BỀN

4. GIỚI HẠN MỎI (fatigue) & SỐ CHU KỲ LÀM VIỆC TƯƠNG ĐƯƠNGa. CTM có Ứng suất thay đổi ổn định constNm

- N: số chu kỳ làm việc: LEh NnLN 60



II. ĐỘ BỀN

b. CTM có Ứng suất thay đổi không ổn định.

ii

m

L

iLE ntN

60 ii

m

iLE nt

TTN

max

60

Số chu kỳ tải trọng thay đổi tương đương:



II. ĐỘ BỀN

5. CÁC PHƯƠNG PHÁP NÂNG CAO ĐỘ BỀN MÕI

- Các phương pháp thiết kế: kết cấu hợp lý.

- Các phương pháp công nghệ.* Phương pháp gia công đặc biệt.

* Các phương pháp nhiệt luyện, hóa luyện.

* Các phương pháp gia công tinh bề mặt.



III. ĐỘ CỨNG (Rigidity, stiffness)

1. KHÁI NIỆM CƠ BẢN:



III. ĐỘ CỨNG

2. TÍNH TOÁN ĐỘ CỨNGa. ĐỘ CỨNG THỂ TÍCH:

b. ĐỘ CỨNG TIẾP XÚC:

lEA

lFl a P

TlGJ

f f ,

yFj n



III. ĐỘ CỨNG

c. CÁC PHƯƠNG PHÁP NÂNG CAO ĐỘ CỨNG

• Dùng vật liệu hợp lý.• Chọn hình dáng tiết diện ngang hợp lý.

• Chọn kết cấu chịu tải trọng hợp lý.• Sử dụng & phân bố các ổ trục hợp lý.• Tạo ra các biến dạng ngược.• Đảm bảo độ cân bằng hợp lý của hệ thống về độ cứng.• Giảm biến dạng cục bộ.



IV. ĐỘ BỀN MÒN (Wear resistance)

1. CÁC KHÁI NIỆM VỀ ĐỘ MÀI MÒN

IvtILU Lượng mòn:

Với I: cường độ mònl

nm

HfkpI 0

lHkqpI 0

L, v, t: quãng đường, vận tốc, thời gian ma sát



IV. ĐỘ BỀN MÒN

2. TÍNH TOÁN ĐỘ BỀN MÒN

0 0

0 0

p p ,

p v p v

constLpm 0

Áp suất sinh ra trên bề mặt po:

Phương trình đường cong mòn:



3. CÁC BIỆN PHÁP GIẢM MÒNa/ Sử dụng vật liệu giảm ma sát.b/ Giảm tải cho bề mặt chịu ma sát.c/ Bôi trơn & làm nguội hợp lý.d/ Giảm lượng hạt mài rơi vào bề mặt ma sát.e/ Thay thế ma sát trượt bằng ma sát lăn.

- Đảm bảo mòn đều.- Chuyển mòn vào các chi tiết ít bị ảnh hưởng đến độ

chính xác của máy.- Sử dụng các kết cấu điều chỉnh được.

IV. ĐỘ BỀN MÒN

Các biện pháp giảm ảnh hưởng xấu của mòn



V. KHẢ NĂNG CHỊU NHIỆT (heat endurance)

* Giảm khả năng tải của chi tiết máy.

* Giảm khả năng bảo vệ màng dầu.

* Thay đổi khe hở trong mối ghép động.

* Thay đổi tính chất làm việc.

* Giảm độ chính xác của máy.

tt



VI. DAO ĐỘNG (oscillation) & TIẾNG Ồn (noise)

- Những dao động chính:* Dao động cưỡng bức.* Tự dao động.

- Các biện pháp chống ồn.* Tăng độ chính xác & chất lượng gia công.* Giảm lực va đập bằng các biện pháp thiết kế.* Sử dụng vật liệu có ma sát nội cao.* Sử dụng các bộ phận giảm chấn.





VII. ĐỘ TIN CẬY CỦA MÁY & CHI TIẾT MÁY

1. KHÁI NIỆM VỀ ĐỘ TIN CẬY (reliability)




2. CƠ SỞ TOÁN HỌC CỦA ĐỘ TIN CẬY

Hàm mật độ phân phối hỏng




3. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ THEO CHỈ TIÊU ĐỘ TIN CẬY

limYY nXXXY ,........, 21

2

2

1

21 .,.........,

i

m

iY

n

Sx

S

mmmY

Chỉ số tin cậy 22lim

lim

221

SSSS

yxzyx




4. CÁC PHƯƠNG PHÁP NÂNG CAO ĐỘ TIN CẬY* Cần tận dụng khả năng sử dụng kết cấu: ít, đơn giản, độ

tin cậy tương đương.

* Giảm cường độ chịu tải của chi tiết máy & máy.

* Chọn đúng loại dầu bôi trơn, thiết kế hệ thống bôi trơn hợp lý.

* Dự trù thiết bị an toàn.

* Ưu tiên sử dụng các chi tiết máy theo tiêu chuẩn.

* Các chi tiết dễ hỏng phải dễ sửa chữa & thay thế.



VIII. TỐI ƯU HÓA KẾT CẤU

MÔ HÌNH PHẦN TỬ HỮUHẠN & PHẦN TỬ BIÊN

PHÂN TÍCH PHẦNTỬ HỮU HẠN

GiẢI THUẬT QUIHOẠCH TUYẾN TÍNH

TỐI ƯU KẾT CẤU

MÔ HÌNH HÓA PHÂN TÍCH KẾT CẤU TỐI ƯU



VIII. TỐI ƯU HÓA KẾT CẤU


Ths. Trương Quang Trường- 41 -

IX. LỰA CHỌN VẬT LIỆU TRONG THIẾT KẾ MÁY

* Cần thiết đảm bảo độ tin cậy yêu cầu.

* Các nhân tố kinh tế & điều kiện chế tạo.

Các biện pháp tiết kiệm vật liệu:

* Chọn sơ đồ động hợp lý cho máy & cụm chi tiết.* Tính toán chính xác & giảm hệ số an toàn.* Lựa chọn chũng loại chi tiết & kết cấu tối ưu.* Chọn các thông số tối ưu chi tiết máy & máy.* Chọn vật liệu & phương pháp tăng độ cứng tối ưu.

* Giảm khối lượng phôi, sử dụng phôi rẻ tiền.



X. TÍNH CÔNG NGHỆ CỦA CHI TIẾT MÁY

Góc lượn hợp lý




- Đúc dạng gân: đơn giản, rẻ- Đúc thân rỗng: độ cứng cao hơn




Gia công bề mặt hợp lý




Gia công trong cùng mặt phẳng




Không đúng

Tốt hơn

Đúng nhất

Gia công suốt




Khả năng gia công







Khả năng lắp Khó lắp ráp




Khó lắp rápKhả năng lắp




Không thể lắp ổ vào thân máy












XI. DUNG SAI LẮP GHÉP (tolerance)

Đảm bảo tính lắp lẫn

- Hệ thống dung sai lắp ghép, chuẩn hóa,…- Lắp theo hệ thống trục, hệ thống lỗ.- Kiểu lắp: lắp có độ dôi, lắp trung gian và lắp có khe hở.



- 56 -

XII. ĐỘ NHÁM BỀ MẶT (roughness surface)

l

a dxxyl

R0

)(1

5

1

5

1minmax5

1i i

iiz HHR

Sai lệch trung bình số học biên dạng.

Chiều cao nhấp nhô biên dạng theo 10 điểm.



XIII. TIÊU CHUẨN HÓA TRONG THIẾT KẾ

* Tiêu chuẩn hóa hạn chế được rất nhiều chủng loại & kích thước các sản phẩm cùng loại.

* Tiêu chuẩn hóa điều kiện kỹ thuật & phương pháp thử để nâng cao chất lượng sản phẩm.

* Tiêu chuẩn hóa đảm bảo được tính đổi lẫn.

* Tiêu chuẩn hóa chi tiết máy & bộ phận máy sẽ giảm được thời gian & công sức thiết kế.

Bộ tiêu chuẩn quốc gia & quốc tế.



HẾT

Documents

CHI TIẾT MÁY