Những vấn đề cơ bản trong tính toán thiết kế máy và chi tiết máy

1
1
Chng I :
Nhng vn c bn trong tớnh
toỏn thitk mỏy v chi titmỏy
Giảng viên : TS. Vũ Lê Huy
2
i1. Khái niệm chung
1. Chi tiết máy, nhóm tiết máy và bộ phận máy
Chi tiết máy
là một đơn vị hơp thành máy, nó đợc
chế tạo ra không kèm theo một nguyên
công lắp ráp nào.
Nhóm tiết máy
Chi tiết máy Chi tiết máy
2
3
Bé phËn m¸y
Nhãm
tiÕt m¸y
Chi tiÕt
m¸y
Nhãm
tiÕt m¸y
Chi tiÕt
m¸y
i1. Kh¸i niÖm chung
1. Chi tiÕt m¸y, nhãm tiÕt m¸y vµ bé phËn m¸y
4
M¸y
Bé phËn m¸yBé phËn m¸y

Nhãm tiÕt m¸y
Chi tiÕt m¸y Chi tiÕt m¸y
Chi tiÕt m¸y Chi tiÕt m¸y
Nhãm tiÕt m¸y Nhãm tiÕt m¸y
Hép sè
Ly hîp
Trôc ra
Trôc vµo
i1. Kh¸i niÖm chung
1. Chi tiÕt m¸y, nhãm tiÕt m¸y vµ bé phËn m¸y
3
5
Máy
Chi tiết máy
Nhóm chi tiết máy có công dụng chung
Nhóm chi tiết máy có công dụng riêng
i1. Khái niệm chung
1. Chi tiết máy, nhóm tiết máy và bộ phận máy
6
i2. TảI trọng v ứng suất
- Tải trọng : là lực, mômen hay công suất tác dụng lên chi tiết hoặc bộ phận máy.
Ký hiệu :
Lực : F (N) Mômen : M, T (Nmm) Công suất : P (kW)
- Tải trọng làm việc: là Tải trọng do chi tiết máy hoặc bộ phận máy tiếp nhận
trong quá trình sử dụng máy.
- Phân loại:
Theo đặc tính thay đổi theo thời gian
Tải trọng
Tải trọng
tĩnh

Tải trọng
động
Tải trọng
đặc biệt
T
t
T
t
T
t
Tải trọng va đập
Theo tính toán
Tải trọng
Tải trọng
danh nghĩa
(Q
dn
)
Tải trọng
tơng đơng
(Q
E
)
Tải trọng
tính toán
(Q
t
)
Q
t

= k
E
.Q
E
hoặc Q
t
= k
dn
.Q
dn
k
E
, k
dn
: hệ số kể đến ảnh hởng của các yếu tố.
1. Tải trọng
4
7
2. ứng suất
i2. TảI trọng v ứng suất
a/ Loại ứng suất
- ứng suất dập :
d
l
F
n
d
.

q
n

d
l
d

d

- ứng suất tiếp xúc :
q
H
q
H

1

2

H
* Tiếp xúc theo đờng :


Eqq
Z
HH
MH
418.0
.2

* Tiếp xúc điểm :
3
2
2
.
388,0


EF
n
H

+ ứng suất pháp :

k
,

n
,

u
+ ứng suất tiếp :

x
,

c
+ ứng suất dập :

d

+ ứng suất tiếp xúc :

H
- Tải trọng tác dụng lên chi tiết máy gây ra các loại ứng suất
8
2. ứng suất
i2. TảI trọng v ứng suất
b/ Đặc tính thay đổi của ứng suất
- ứng suất không đổi :

,

t
- ứng suất thay đổi :

,

t
Chu kỳ ứng suất

min

max

a
Chu trình
0

t

t
0
r = -1
r = 0, -

Chu trình đối xứng
Chu trình mạch động
Chu trình không đối xứng
5
9
1. Hiện tợng phá huỷ mỏi
i4. Độ bền mỏi của chi tiết
Hỏng mỏi do uốn
Hỏng mỏi do xoắn
HAZ: Heat-Affected Zone
1
1
2
2
3
3
10

r
N
0

i
N
i

2. Đờng cong mỏi và phơng trình đờng cong mỏi
i4. Độ bền mỏi của chi tiết

N
vùng làm việc
ngắn hạn
vùng làm việc
dài hạn

r
: giới hạn mỏi dài hạn.
N
0
: sốchukỳcơsở.
-Phơng trình đờng cong mỏi Vâybun (Weibull)
m
r
B
N
)(



- Với nhánh cong (đờng cong Vêle : Wohler) có :
N.

m
= const
m : bậc của đờng cong mỏi.
Log

LogN
Log

r
LogN
0
Không có với
kim loại mầu
6
11
3. Đồ thị ứng suất giới hạn
i4. Độ bền mỏi của chi tiết
45


b


m


max/min


-1


-1

0
m
m


m
a
x


m
i
n
A
B
C
D
12
4. ảnh hởngcủamộtsốyếutốđếnđộbềnmỏi
i4. Độ bền mỏi của chi tiết
a/ Sự tập trung ứng suất
- Hệ số tập trung ứng suất có 2 loại :
+ Hệ số tập trung ứng suất lý thuyết :
dndn

maxmax
;
+ Hệ số tập trung ứng suất thực tế :
rc
r
rc
r
KK





;
F
F
F
F

max

dn
b/ Kích thớc tuyệt đối
1
0

rd
rd

Hệ số kích thớc :
Lớp tăng bền bề mặt
Khuyết tật
Cấu trúc
vật liệu
c/ Trạng thái bề mặt
d/ Trạng thái ứng suất
7
13
3. ứng suất cho phép
ss
lim
gh
][




s là hệ số an toàn.
- Với ứng suất tĩnh :
+ Vật liệu giòn :

gh
=

b
+ Vật liệu dẻo :

gh
=

ch
- Với ứng suất thay đổi :
+ ổnđịnh: Nếu N N
0
=>

gh
=

r
Nếu N < N
0
=>
Lr
0
rgh
K
N
N
m


hệ số tuổi thọ.
i5. Những vấn đề trong thiết kế chi tiết máy
+ Không ổn định :
T

t

N

1
N
1


2

3
N
2

N
3

N
1
N
2
N
3
Đờng cong mỏi
Yêu cầu làm việc

'.
1
E i
m
i
NN


Nếu N
E
N
0


gh
=

r
Nếu N
E
< N
0


gh

=

r
K
L
14
Ví dụ ứng dụng
Thang máy
Băng truyền
Cầu trục