Chương1 NHỮNG VẪN ĐỀ CƠ BẢN VỀ THIẾT KẾ MÁY Nội dung trình tự thiết kế máy Khái quát yêu cầu máy chi tiết máy Tải trọng ứng suất Độ bền mỏi chi tiết máy Chọn vật liệu Vấn đề tiêu chuẩn hoá chi tiết máy NỘI DUNG VÀ TRÌNH TỰ THIẾT KẾ MÁY 1.1 Nội dung thiết kế máy Thiết kế máy để thoả mãn yêu cầu công việc phức tạp, mà nội dung chủ yếu bao gồm vấn đề: - Xác định nguyên tắc hoạt động chế độ làm việc máy thiết kế - Lập sơ đồ chung toàn máy phận máy, thoả mãn yêu cầu cho trước - Xác định lực, mômen tác dụng lên phận máy đặc tính thay đổi tải trọng theo thời gian - Chọn vật liệu chế tạo chi tiết máy - Tiến hành tính tốn động học, động lực học, khả làm việc, tính tốn kinh tế v.v… , định hình dạng, kích thước tất phận chi tiết máy - Quy trình công nghệ chế tạo chi tiết máy lắp ráp phận máy - Lập thuyết minh dẫn sử dụng sửa chữa máy NỘI DUNG VÀ TRÌNH TỰ THIẾT KẾ MÁY 1.2 Trình tự thiết kế chi tiết máy - Lập sơ đồ tính tốn - Xác định tải trọng tác dụng lên chi tiết máy - Chọn vật liệu - Tính tốn kích thước chi tiết máy theo tiêu chủ yếu khả làm việc - Dựa theo Tính tốn điều kiện chế tạo, lắp ghép v.v… vẽ kết cấu cụ thể chi tiết máy với đầy đủ kích thước, dung sai, độ nhám bề mặt, yêu cầu đặc biệt công nghệ (nhiệt luyện, mạ, lăn ép tăng bền v.v…) - Tiến hành tính tốn kiểm nghiệm KHÁI QT CÁC YÊU CẦU ĐỐI VỚI MÁY VÀ CHI TIẾT MÁY 2.1 Các tiêu hiệu sử dụng 2.2 Khả làm việc 2.3 Độ tin cậy cao 2.4 An tồn sử dụng 2.5 Tính cơng nghệ tính kinh tế Về phương diện tính cơng nghệ, chi tiết máy cần đảm bảo yêu cầu sau: - Kết cấu phù hợp với điều kiện quy mô sản xuất - Kết cấu đơn giản hợp lí - Cấp xác độ nhám mức - Chọn phương pháp tạo phơi hợp lí 3 TẢI TRỌNG VÀ ỨNG SUẤT 3.1 Tải trọng - Tải trọng tĩnh - Tải trọng thay đổi - Trong tính tốn chi tiết máy người ta phân biệt tải trọng danh nghĩa, tải trọng tương đương tải trọng tính tốn - Tải trọng danh nghĩa: Thường chọn tải trọng lớn tác dụng lâu dài làm tải trọng danh nghĩa - Tải trọng tương đương: : hệ số tuổi thọ, phụ thuộc đồ thị thay đổi tải trọng tải trọng tải trọng thay đổi chọn làm tải trọng danh nghĩa - Tải trọng tính tốn: Qtd = Qdn k N kN Qt = Qtd k tt k d k dk = Qdn k N k tt k d k dk TẢI TRỌNG VÀ ỨNG SUẤT 3.2 Ứng suất -Ứng suất tĩnh - Ứng suất thay đổi Chu trình ứng suất đặc trưng bởi: - Biên độ ứng suất: - Ứng suất trung bình: σ max − σ - Hệ số tính chất chu trình: σa = σm = σ max + σ r = σ σ max ĐỘ BỀN MỎI CỦA CHI TIẾT MÁY 4.1 Hiện tượng phá huỷ mỏi - Vật liệu bị phá huỷ trị số ứng suất lớn thấp nhiều so với giới hạn bền mà chí thấp giới hạn chảy vật liệu, số lần thay đổi ứng suất (số chu kì ứng suất) lớn - Đối với số loại vật liệu, có tồn trị số ứng suất giới hạn tác dụng vào vật liệu với số chu kì lớn mà khơng phá hỏng vật liệu - Sự phá huỷ mỏi vết nứt nhỏ (còn gọi vết nứt tế vi), khơng nhìn thấy mắt thường Các vết nứt phát triển dần với gia tăng số chu trình ứng suất, đến lúc chi tiết máy bị gãy hỏng hoàn toàn 4 ĐỘ BỀN MỎI CỦA CHI TIẾT MÁY 4.2 Đường cong mỏi Đồ thị biểu diễn mối quan hệ ứng suất số chu kỳ thay đổi ứng suất - Ứng suất cao tuổi thọ giảm - Nếu giảm ứng suất đến giới hạn số loại vật liệu, tuổi thọ N tăng lên lớn mà mẫu thử không bị gẫy hỏng - Giới hạn bền mỏi vật liệu No - Số chu kì sở σr (Số chu kì sở No số loại thép thơng thường khoảng 10 đến 107 ) ĐỘ BỀN MỎI CỦA CHI TIẾT MÁY 4.3 Những nhân tố ảnh hưởng đến độ bền mỏi chi tiết máy - Vật liệu: hàm lượng bon cao độ bền mỏi cao - Hình dạng kết cấu - Kích thước tuyệt đối - Công nghệ gia công bề mặt - Trạng thái ứng suất 4.4 Các biện pháp nâng cao độ bền mỏi -Biện pháp công nghệ Các biện pháp thiết kế CHỌN VẬT LIỆU 5.1 Nguyên tắc chung -Phải đảm bảo cho chi tiết máy có đủ khả làm việc (thí dụ đủ độ bền, độ cứng, độ bền mòn v.v…) - Thoả mãn yêu cầu khối lượng kích thước chi tiết máy máy - Vật liệu phải có tính chất cơng nghệ thích ứng với hình dạng phương pháp gia cơng chi tiết máy, tốn cơng sức chế tạo - Có lợi phương diện giá thành sản phẩm 5.2 Các loại vật liệu dùng chế tạo máy - Hợp kim màu: Hợp kim đồng, babít, hợp kim nhẹ, vật liệu kim loại sợi hỗn hợp - Kim loại gốm - Vật liệu không kim loại 6 VẤN ĐỀ TIÊU CHUẨN HÓA CHI TIẾT MÁY 6.1 Lợi ích tiêu chuẩn hố - Có thể sản xuất hàng loạt - Các điều kiện kĩ thuật phương pháp thí nghiệm tiêu chuẩn hố, tạo điều kiện nâng cao chất lượng, khả làm việc tuổi thọ chi tiết máy - Việc sửa chữa nhanh chóng, khối lượng sửa chữa giảm bớt, giá sửa chữa hạ - Khối lượng thiết kế giảm bớt, tiết kiệm cơng sức thiết kế 6 VẤN ĐỀ TIÊU CHUẨN HÓA CHI TIẾT MÁY 6.2 Những đối tượng tiêu chuẩn hoá chế tạo máy - Các vấn đề chung: dãy số kích thước, số vịng quay phút v.v… độ cơn, kí hiệu quy ước vẽ - Vật liệu: thành phần hố học, đặc tính học chủ yếu phương pháp nhiệt luyện - Các thuật ngữ, kí hiệu - Đơn vị đo lường - Cấp xác chất lượng bề mặt chi tiết máy - Hình dạng, kích thước chi tiết máy thường dùng: tiết máy ghép, xích, đai, ổ lăn, khớp nối, thiết bị bôi trơn, v.v… - Các yếu tố cấu tạo chi tiết máy: ren, mô đun dạng khởi thuỷ (dạng sinh) bánh răng, đường kính chiều rộng bánh đai, v.v… - Các thông số tiêu chất lượng máy, thiết bị - Các tài liệu thiết kế, tài liệu công nghệ  ... phận máy - Lập thuyết minh dẫn sử dụng sửa chữa máy NỘI DUNG VÀ TRÌNH TỰ THIẾT KẾ MÁY 1.2 Trình tự thiết kế chi tiết máy - Lập sơ đồ tính tốn - Xác định tải trọng tác dụng lên chi tiết máy - Chọn... bớt, giá sửa chữa hạ - Khối lượng thiết kế giảm bớt, tiết kiệm cơng sức thiết kế 6 VẤN ĐỀ TIÊU CHUẨN HÓA CHI TIẾT MÁY 6.2 Những đối tượng tiêu chuẩn hoá chế tạo máy - Các vấn đề chung: dãy số kích... DUNG VÀ TRÌNH TỰ THIẾT KẾ MÁY 1.1 Nội dung thiết kế máy Thiết kế máy để thoả mãn yêu cầu công việc phức tạp, mà nội dung chủ yếu bao gồm vấn đề: - Xác định nguyên tắc hoạt động chế độ làm việc máy