CHI TIẾT MÁY

1

Th.SNguyễnMinh Quân–BộmônCơsởthiếtkếmáyvàRobot, ĐạihọcBáchKhoaHàNội-https://sites.google.com/site/quannm187/

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Cơ sở thiết kế máy - Trịnh Chất

2. Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí (1,2) – Trịnh Chất, Lê Văn Uyển

3. Chi tiết máy (1,2) – Nguyễn Trọng Hiệp

2

Th.SNguyễnMinh Quân–BộmônCơsởthiếtkếmáyvàRobot, ĐạihọcBáchKhoaHàNội-https://sites.google.com/site/quannm187/

https://sites.google.com/site/quannm187/

Chỉ tiêu: - Năng suất, độ tin cậy, tuổi thọ - Chi phí - An toàn

3

Th.SNguyễnMinh Quân–BộmônCơsởthiếtkếmáyvàRobot, ĐạihọcBáchKhoaHàNội-https://sites.google.com/site/quannm187/

=> Nội dung thiết kế máy:

1. Xác định nguyên tắc hoạt động, chế độ làm việc

2. Lập hồ sơ

3. Xác định tải trọng

4. Chọn vật liệu

Kinh tế

5. Tính toán thiết kế => kích thước

Kỹ thuật

Xác định hình dạng kích thước cụ thể (khả năng làm việc, TC, …)

6. Lập thuyết minh, hướng dẫn

4

Th.SNguyễnMinh Quân–BộmônCơsởthiếtkếmáyvàRobot, ĐạihọcBáchKhoaHàNội-https://sites.google.com/site/quannm187/

1. Khái niệm

- Chi tiết máy: đơn vị nhỏ nhất hợp thành của máy (không nguyên công lắp ráp)

5

Th.SNguyễnMinh Quân–BộmônCơsởthiếtkếmáyvàRobot, ĐạihọcBáchKhoaHàNội-https://sites.google.com/site/quannm187/

- Nhóm tiết máy: Σ các chi tiết

Ưu điểm:

- Dễ thay thế

- Dễ chế tạo

- Tiết kiệm kim loại quý

- Bộ phận máy: Σ các chi tiết, nhóm tiết (Hộp giảm tốc)

- Máy

6

Th.SNguyễnMinh Quân–BộmônCơsởthiếtkếmáyvàRobot, ĐạihọcBáchKhoaHàNội-https://sites.google.com/site/quannm187/

§1. Giới thiệu chung

- CTM có công dụng chung

- CTM có công dụng riêng

§1. Giới thiệu chung 2. Phân loại

3. Học phần Chi tiết máy

- Nguyên lý làm việc, kết cấu

7

Th.SNguyễnMinh Quân–BộmônCơsởthiếtkếmáyvàRobot, ĐạihọcBáchKhoaHàNội-https://sites.google.com/site/quannm187/

- Phương pháp tính toán thiết kế

§2. Tải trọng và ứng suất

1. Tải trọng Khái niệm

P

Tải trọng làm việc

8

Th.SNguyễnMinh Quân–BộmônCơsởthiếtkếmáyvàRobot, ĐạihọcBáchKhoaHàNội-https://sites.google.com/site/quannm187/

§2. Tải trọng và ứng suất

Phân loại

- Tải trọng tĩnh

- Tải trọng thay đổi

- Tải trọng va đập

* Tính toán

- Tải trọng danh nghĩa

- Tải trọng tương đương

- Tải trọng tính toán

9

Th.SNguyễnMinh Quân–BộmônCơsởthiếtkếmáyvàRobot, ĐạihọcBáchKhoaHàNội-https://sites.google.com/site/quannm187/

* Thay đổi theo thời gian

2. Ứng suất

§2. Tải trọng và ứng suất

Đặc tính thay đổi ứng suất

Ứng suất không đổi

Chế độ bình ổn

Ứng suất thay đổi => chu kỳ ứng suất, chu trình thay đổi ứng suất

10

Th.SNguyễnMinh Quân–BộmônCơsởthiếtkếmáyvàRobot, ĐạihọcBáchKhoaHàNội-https://sites.google.com/site/quannm187/

Chế độ không bình ổn

§2. Tải trọng và ứng suất

Loại ứng suất

11

Th.SNguyễnMinh Quân–BộmônCơsởthiếtkếmáyvàRobot, ĐạihọcBáchKhoaHàNội-https://sites.google.com/site/quannm187/

§2. Tải trọng và ứng suất

𝜎𝑑 =

𝐹 𝑙. 𝑑

12

Th.SNguyễnMinh Quân–BộmônCơsởthiếtkếmáyvàRobot, ĐạihọcBáchKhoaHàNội-https://sites.google.com/site/quannm187/

Ứng suất dập

Ứng suất tiếp xúc

𝜎𝐻 = 𝑍𝑀.

𝑞𝐻 2𝜌

𝑍𝑀 =

𝜋[𝐸1 1 − 𝜇2

2𝐸1𝐸2 2 2 + 𝐸2 1 − 𝜇1

𝜌 =

𝜌1𝜌2 𝜌1 ± 𝜌2

13

Th.SNguyễnMinh Quân–BộmônCơsởthiếtkếmáyvàRobot, ĐạihọcBáchKhoaHàNội-https://sites.google.com/site/quannm187/

§2. Tải trọng và ứng suất

𝜎𝐻 = 0,388

3 𝐹𝑛𝐸2 𝜌2

14

Th.SNguyễnMinh Quân–BộmônCơsởthiếtkếmáyvàRobot, ĐạihọcBáchKhoaHàNội-https://sites.google.com/site/quannm187/

§2. Tải trọng và ứng suất

§3. Các chỉ tiêu về khả năng làm việc

- Khả năng tiếp nhận tải trọng của CTM mà không bị phá hỏng

- Tác hại

- 2 loại:

1. Độ bền

+ Độ bền mỏi

- Điều kiện đảm bảo độ bền:

+ Độ bền tĩnh

σ ≤ [σ]

τ ≤ [τ] S ≥ [S] với [S] = σgh/[σ]

15

Th.SNguyễnMinh Quân–BộmônCơsởthiếtkếmáyvàRobot, ĐạihọcBáchKhoaHàNội-https://sites.google.com/site/quannm187/

- Biện pháp tăng bền

§3. Các chỉ tiêu về khả năng làm việc

2. Độ cứng

- Khả năng cản lại sự thay đổi hình dạng dưới tác dụng tải trọng

- Tác hại

- Điều kiện đảm bảo độ cứng:

y ≤ [y] θ ≤ [θ]

16

Th.SNguyễnMinh Quân–BộmônCơsởthiếtkếmáyvàRobot, ĐạihọcBáchKhoaHàNội-https://sites.google.com/site/quannm187/

- Biện pháp tăng cứng

§3. Các chỉ tiêu về khả năng làm việc

- Mòn: kết quả tác dụng của ứng suất tiếp xúc hay áp suất khi các bề mặt tiếp xúc trượt tương đối với nhau mà không đủ dầu bôi trơn

- Tác hại

- Điều kiện đảm bảo độ bền mòn

17

Th.SNguyễnMinh Quân–BộmônCơsởthiếtkếmáyvàRobot, ĐạihọcBáchKhoaHàNội-https://sites.google.com/site/quannm187/

3. Độ bền mòn

§3. Các chỉ tiêu về khả năng làm việc

4. Độ chịu nhiệt

- Khả năng chi tiết máy có thể làm việc trong phạm vi nhiệt độ cần

- Tác hại

+ Làm cong vênh, thay đổi khe hở giữa các chi tiết

thiết mà khong bị nung nóng quá mức cho phép

+ Giảm độ bền (giòn)

- Điều kiện đảm bảo độ chịu nhiệt

18

Th.SNguyễnMinh Quân–BộmônCơsởthiếtkếmáyvàRobot, ĐạihọcBáchKhoaHàNội-https://sites.google.com/site/quannm187/

+ Giảm độ nhớt

§3. Các chỉ tiêu về khả năng làm việc

- Khả năng CTM có thể làm việc trong phạm vi vận tốc mà không bị

5. Độ ổn định dao động

- Tác hại

- Điều kiện đảm bảo

19

Th.SNguyễnMinh Quân–BộmônCơsởthiếtkếmáyvàRobot, ĐạihọcBáchKhoaHàNội-https://sites.google.com/site/quannm187/

rung quá mức cho phép

1. Hiện tượng phá hủy mỏi

3 giai đoạn:

- Phát triển

- Xuất hiện vết nứt tế vi

20

Th.SNguyễnMinh Quân–BộmônCơsởthiếtkếmáyvàRobot, ĐạihọcBáchKhoaHàNội-https://sites.google.com/site/quannm187/

- Hỏng

𝜎𝑚𝑁 = 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡

21

Th.SNguyễnMinh Quân–BộmônCơsởthiếtkếmáyvàRobot, ĐạihọcBáchKhoaHàNội-https://sites.google.com/site/quannm187/

2. Đường cong mỏi

22

Th.SNguyễnMinh Quân–BộmônCơsởthiếtkếmáyvàRobot, ĐạihọcBáchKhoaHàNội-https://sites.google.com/site/quannm187/

3. Đồ thị ứng suất giới hạn

4. Các yếu tố ảnh hưởng độ bền mỏi

- Hình dạng kết cấu

hệ số tập trung ứng suất

𝑘𝜎 =

; 𝑘𝜏 =

𝜎𝑟 𝜎𝑟𝑐

𝜏𝑟 𝜏𝑟𝑐

23

Th.SNguyễnMinh Quân–BộmônCơsởthiếtkếmáyvàRobot, ĐạihọcBáchKhoaHàNội-https://sites.google.com/site/quannm187/

Thay đổi tiết diện => tập trung ứng suất

- Kích thước tuyệt đối

Ảnh hưởng

24

Th.SNguyễnMinh Quân–BộmônCơsởthiếtkếmáyvàRobot, ĐạihọcBáchKhoaHàNội-https://sites.google.com/site/quannm187/

Hệ số kích thước tuyệt đối:

- Công nghệ gia công bề mặt

Hệ số trạng thái bề mặt β: tỉ số giữa giới hạn mỏi của mẫu có trạng thái bề mặt giống chi tiết và giới hạn mỏi của mẫu có bề mặt không được gia công tăng bền

25

Th.SNguyễnMinh Quân–BộmônCơsởthiếtkếmáyvàRobot, ĐạihọcBáchKhoaHàNội-https://sites.google.com/site/quannm187/

Ảnh hưởng của ứng suất trung bình

26

Th.SNguyễnMinh Quân–BộmônCơsởthiếtkếmáyvàRobot, ĐạihọcBáchKhoaHàNội-https://sites.google.com/site/quannm187/

- Trạng thái ứng suất

5. Các biện pháp nâng cao độ bền mỏi

Biện pháp kết cấu

27

Th.SNguyễnMinh Quân–BộmônCơsởthiếtkếmáyvàRobot, ĐạihọcBáchKhoaHàNội-https://sites.google.com/site/quannm187/

Biện pháp công nghệ

1. Khái niệm

- Khả năng sản phẩm thực hiện chức năng và duy trì trong thời gian

xác định

- Không đảm bảo tin cậy => thiệt hại

- Đặc biệt trong dây chuyền sản xuất

28

Th.SNguyễnMinh Quân–BộmônCơsởthiếtkếmáyvàRobot, ĐạihọcBáchKhoaHàNội-https://sites.google.com/site/quannm187/

- Xác suất làm việc không hỏng

2. Các chỉ tiêu đánh giá độ tin cậy

𝑅(𝑡) =

=

= 1 − 𝑄(𝑡)

Xác suất không xảy ra hỏng hóc trong thời gian đã định

𝑅𝑖(𝑡)

𝑛 𝑅(𝑡) = 𝑖=1

29

Th.SNguyễnMinh Quân–BộmônCơsởthiếtkếmáyvàRobot, ĐạihọcBáchKhoaHàNội-https://sites.google.com/site/quannm187/

𝑁𝑡 𝑁𝑐 𝑁𝑐 − 𝑁𝑐ℎ 𝑁𝑐

- Cường độ hỏng

Tỉ số giữa số hỏng hóc trong 1 đơn vị thời gian và tổng số chi tiết sử dụng tại thời điểm đó

𝜆 𝑡 =

30

Th.SNguyễnMinh Quân–BộmônCơsởthiếtkếmáyvàRobot, ĐạihọcBáchKhoaHàNội-https://sites.google.com/site/quannm187/

Δ𝑁𝑡ℎ 𝑁𝑡Δ𝑡

- Tuổi thọ

Khoảng thời gian hoạt động của chi tiết (máy) từ khi bắt đầu hoạt động cho đến khi hỏng

- Hệ số sử dụng

γ = 100 R(t) (%)

31

Th.SNguyễnMinh Quân–BộmônCơsởthiếtkếmáyvàRobot, ĐạihọcBáchKhoaHàNội-https://sites.google.com/site/quannm187/

Ks = tlv/T = tlv / (tlv + tc + tp)

3. Phương pháp nâng cao độ tin cậy

Thiết kế

Chế tạo

Sử dụng

32

Th.SNguyễnMinh Quân–BộmônCơsởthiếtkếmáyvàRobot, ĐạihọcBáchKhoaHàNội-https://sites.google.com/site/quannm187/

1. Đặc điểm

- Thiết kế

- Chọn trước thông số => thông số đặc trưng

- Công thức lý thuyết + hệ số

33

Th.SNguyễnMinh Quân–BộmônCơsởthiếtkếmáyvàRobot, ĐạihọcBáchKhoaHàNội-https://sites.google.com/site/quannm187/

Kiểm nghiệm

2. Chọn vật liệu Yêu cầu

- Chỉ tiêu về khả năng làm việc

- Khối lượng, kích thước

- Điều kiện sử dụng

- Tính công nghệ phù hợp

- Giá thành

34

Th.SNguyễnMinh Quân–BộmônCơsởthiếtkếmáyvàRobot, ĐạihọcBáchKhoaHàNội-https://sites.google.com/site/quannm187/

Các loại vật liệu

Kim loại đen

Kim loại màu

Kim loại gốm

Phi kim

35

Th.SNguyễnMinh Quân–BộmônCơsởthiếtkếmáyvàRobot, ĐạihọcBáchKhoaHàNội-https://sites.google.com/site/quannm187/

3. Xác định ứng suất cho phép

[σ] = σgh / S

- Ứng suất tĩnh:

Xác định ứng suất giới hạn

+ Vật liệu dẻo: σgh = σch (giới hạn chảy) + Vật liệu giòn: σgh = σb (giới hạn bền)

- Ứng suất thay đổi ổn định

N < N0: 𝜎𝑔ℎ = 𝜎𝑟.

𝑚 𝑁0 𝑁

36

Th.SNguyễnMinh Quân–BộmônCơsởthiếtkếmáyvàRobot, ĐạihọcBáchKhoaHàNội-https://sites.google.com/site/quannm187/

N > N0: σgh = σr

- Ứng suất thay đổi không ổn định

37

Th.SNguyễnMinh Quân–BộmônCơsởthiếtkếmáyvàRobot, ĐạihọcBáchKhoaHàNội-https://sites.google.com/site/quannm187/

- NE ≥ N0: σgh = σr - NE < N0: 𝜎𝑔ℎ = 𝜎𝑟. 𝑚 𝑁0 𝑁𝐸

S = S1 S2 S3

Xác định hệ số an toàn

Tải trọng, ứng suất Mức độ quan trọng

1,2 – 1,5 1 – 1,5

Cơ tính vật liệu

38

Th.SNguyễnMinh Quân–BộmônCơsởthiếtkếmáyvàRobot, ĐạihọcBáchKhoaHàNội-https://sites.google.com/site/quannm187/

1,5 – 2,5