Bài giảng "Chi tiết máy - Chương 2: Các chỉ tiêu thiết kế" cung cấp cho người học các kiến thức: Độ bền, ứng suất, ứng suất cho phép và hệ số an toàn. Hi vọng đây sẽ là một tài liệu hữu ích dành cho các bạn sinh viên các ngành Cơ khí dùng làm tài liệu học tập và nghiên cứu.
1. Độ bền
1.1 Tải trọng
• Tải trọng không đổi: phương, chiều, độ lớn không đổi theo thời gian
• Tải trong thay đổi: ít nhất một trong ba yếu tố trên thay đổi theo thời
gian. Tải thay đổi có thể liên tục hoặc theo bậc
• Tải va đập
• Tải danh nghĩa
• Tải trọng tương đương
• Tải trọng qui đổi
1.2 Ứng suất
• Ứng suất tĩnh: giá trị không đổi theo thời gian →phá huỷ tĩnh
1
• Ứng suất thay đổi: giá trị thay đổi theo thời gian→phá huỷ mõi
• Chu kỳ ứng suất
1. Ứng suất cực đại
maxτ minτ
2. Ứng suất cực tiểu 5 đặc trưng của 1 chu kỳ ứng suất maxσ minσ
τ
σ
min
min
τ
σ
=m
=m
+ max τ 2
3. Ứng suất trung bình
+ max σ 2
τ
σ
min
min
τ
σ
=a
=a
− max τ 2
Chu kỳ ứng suất
4. Ứng suất biên độ − max σ 2
min
min
=r
=r
τ τ
max
σ σ
max
2
5. Hệ số tính chất chu kỳ
min
1
r
−=
=
σ
τ
−=
τ
−= max σ
min
max
min
• Chu kỳ đối xứng
max
ứng suất tĩnh
τσ, 1, − − τσ 1
0
r
0
=
ứng suất mõi ứng với chu kỳ đối xứng
min =τ
0
min =σ
σ σ
•Chu kỳ mạch động dương
0,τσ 0
3
• Thí nghiệm lập đường cong
4
mõi
Mẫu thử mõi Máy thử mõi
• Đường cong mõi
:giới hạn mõi dài hạn
rσ 0N
:số chu kỳ cơ sở
:chế độ làm việc dài hạn
0NN ≥ 0NN < • Ứng suất mõi
m
:chế độ làm việc ngắn hạn
K
= σσ r
N
L
lim
1≥LK
N 0 σ = N
với
Khi tính ứng suất uốn cho vật liệu thép
10.5=N
0
9=
6=
= Fmm
= Fmm
6=
N
khi HB ≤350 và
) 4.2
= Hmm
)5.04.0( ÷
=
0 =
)6.14.1( ÷
khi HB > 350 ( 30 HB = × và
b
F
σ 1 −
σ 1 −
22.0(
)25.0
3.0
F =
÷
σ
F =
5
33.0
5.0
=
=
K
σ b
τσ 0 b σ 0
ch σ b
K
τ 1 − σ 1 −
Khi tính ứng suất tiếp xúc cho vật liệu thép σσ 0 Giá trị σlim
• Số chu kỳ làm việc tương đương
N
60=
nL h
Tải trọng không đổi
Với Lh: tuổi thọ (giờ)
n : số vòng quay (vg/ph)
'
m
Tải trọng thay đổi theo bậc
T i
60
N
=
nt i i
LE
Chế độ tải trọng không đổi
T
max
⎛ ⎜⎜ ⎝
'
6
=
khi HB≤350
9
'
=
khi HB>350
'
3
m
=
6
= Hm 2
Chế độ tải trọng thay đổi theo bậc
Ti : tải trọng chế độ thứ i
ni : số vòng quay chế độ thứ i (vg/ph)
ti : thời gian làm việc chế độ thứ i (giờ)
N
LE =
NK E
Tải trong thay đổi liện tục
7
Vớ KE tra bảng 6.14 Chế độ tải trọng thay đổi liên tục
• Ứng suất tiếp xúc
Z=
σ H
M
q n 2 ρ
• Công thức Hetz áp dụng cho 2 hình trụ tiếp xúc ngoài (sử dụng khi tính bền cho bộ truyền bánh răng)
2
=
±
=
Z M
1(
)
E
1(
−
−
[ π
1 1 1 ρρρ 1 2
EE 21 2 E ) µ + 1 1
2 µ 2
2
•Với qn : tải trọng phân bố
2
388.0 3
σ
H =
•Cộng thức Hetz áp dụng cho tiếp xúc của hai mặt cầu (khi tính ổ lăn)
418
.0=
σ H
8
Eqn ρ
1.3 Ứng suất cho phép & hệ số an toàn
1.3.1 Ứng suất cho phép
• Ứng suất tĩnh
[ ] σ =
Vật liệu dẽo
ch σεσ [ ]s
ch τετ [ ]s
b τετ [ ]s
=
[ ] σ
LK
=
Vật liệu dòn b σεσ [ ] σ = [ ]s
9
LK
• Ứng suất mõi σβεσ lim Ks σ ][ τβετ lim Ks τ ][
10
11
12
13
14
1.3.2 Hệ số an toàn
][s
s ≥
Kiểm tra hệ số an toàn
• Ứng suất tĩnh
s
s ][
=
εσ σ
s
s ][
=
≥
Vật liệu dẽo
ch ≥ max εσ b K
σ
max
S σ
Vật liệu dòn
s ][
s
≥
• Ứng suất mõi
βεσ 1 = − σ K σ a
σ
σ r
Chu kỳ ứng suất đối xứng
][s
=
≥
s σ
σψσ + m
a
σ
K σ βε σ
15
Chu kỳ ứng suất không đối xứng
s
s ][
=
≥
ss τσ 2 2 s s + τσ
Khi trang thái ứng suất phức tạp
s = ][
sss 321
Hệ số an toàn cho phép
16
Các giá trị s1, s2, s3 tra bảng trang 45
2. Độ cứng
• Độ cứng là khả năng chống lại sự biến đổi hình dáng và kích thước dưới tác dụng của tải trọng
][ y
y ≤
• Độ cứng thể tích:
Độ võng
][θθ≤ ][ϕϕ≤
Góc xoay
Góc xoắn
j
][ j
=
F n ≤ y
• Độ cứng tiếp xúc
3. Độ bền mòn
U
IL
[U
]
=
≤
17
Lượng mòn
Giai đoạn mòn: I. Mài rà II. Mòn ổn định III. Cuờng độ mòn lớn
4. Độ chịu nhiệt
Là khả năng làm việc ổn định của chi tiết ở nhiệt độ làm việc
5. Độ ổn định dao động
Biên độ dao động ở tần số làm việc phải nhỏ hơn giá trị cho phép
Thường có 2 chế độ: dưới cộng hưởng và trên cộng hưởng
6. Độ tin cậy
Là xác suất không hỏng của chi tiết khi vận hành
7. Thiết kế tối ưu
Chọn hàm mục tiêu và các ràng buộc để thoả mãn chỉ tiêu phù hợp với từng loại chi tiết
8. Thiết kế với sư hỗ trợ của máy tính
Bao gồm mô hình hoá,mô phỏng, tính toán số, chương trình điều khiển gia công
18
HẾT CHƯƠNG 2
