ỦY BAN NHÂN DÂN THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG CAO ĐẲNG KỸ THUẬT NGUYỄN TRƯỜNG TỘ GIÁO TRÌNH MƠN HỌC/MÔĐUN: NGUYÊN LÝ CHI TIẾT MÁY NGÀNH/NGHỀ: CẮT GỌT KIM LOẠI TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG (Ban hành kèm theo Quyết định số: 200/QĐ-CĐKTNTT, ngày 19 tháng năm 2022 Hiệu trưởng Trường Cao đẳng Kỹ thuật Nguyễn Trường Tộ) (LƯU HÀNH NỘI BỘ) TP Hồ Chí Minh, năm 2022 LỜI NÓI ĐẦU Nhằm đổi phương pháp giảng dạy, nâng cao chất lượng đào tạo đào tạo theo nhu cầu xã hội Trường Cao đẳng Kỹ thuật Nguyễn Trường Tộ tổ chức biên soạn giáo trình trình độ Trung cấp, Cao đẳng cho tất môn học thuộc ngành, nghề đào tạo trường Từ giúp cho học sinh – sinh viên có điều kiện học tập, nâng cao tính tự học sáng tạo Giáo trình mơn học Ngun lý chi tiết máy thuộc môn sở ngành ngành đào tạo Cắt gọt kim loại • Vị trí mơn học: bố trí học kỳ I chương trình đào tạo cao đẳng • Mục tiêu mơn học: Sau học xong mơn học người học có khả năng: * Kiến thức: + Nêu lên tính chất, cơng dụng số cấu truyền phận máy thường gặp + Phân biệt cấu tạo, phạm vi sử dụng, ưu khuyết điểm chi tiết máy thông dụng để lựa chọn sử dụng hợp lý + Phân tích động học cấu truyền khí thơng dụng + Xác định yếu tố gây dạng hỏng đề phương pháp tính tốn, thiết kế thay thế, có biện pháp sử lý lựa chọn kết cấu, vật liệu để tăng độ bền cho chi tiết máy * Kỹ năng: + Vận dụng kiến thức mơn học tính tốn, thiết kế, kiểm nghiệm chi tiết máy phận máy thông dụng đơn giản * Năng lực tự chủ trách nhiệm: - Nhận thức tầm quan trọng mơn học nghề nghiệp - Hình thành ý thức học tập, sai mê nghề nghiệp qua học - Có tác phong cơng nghiệp, an tồn lao động q trình làm thí nghiệm thực tập • Thời lượng nội dung môn học: Thời lượng: 30 giờ; đó: Lý thuyết 28, Thực hành 0, kiểm tra:02 Nội dung giáo trình gồm chương/ bài: Bài 1: Những vấn đề môn học nguyên lý máy Bài 2: Cấu tạo cấu Bài 3: Động học cấu Bài 4: Những vấn đề tính tốn thiết kế chi tiết máy Bài 5: Các chi tiết ghép Bài 6: Các chi tiết truyền động Trong trình biên soạn giáo trình tác giả chọn lọc kiến thức bản, bổ ích nhất, có chất lượng nhằm đáp ứng tốt nhu cầu giảng dạy giáo viên học tập học sinh – sinh viên bậc cao đẳng, trung cấp trường Tuy nhiên, trình thực khơng thể tránh thiếu sót, tác giả mong nhận đóng góp quý thầy cô đồng nghiệp em học sinh – sinh viên để hiệu chỉnh giáo trình ngày hiệu Trân trọng cảm ơn Tác giả Đỗ Trung Trực MỤC LỤC CHƯƠNG 11 NHỮNG VẤN ĐỀ CƠ BẢN TRONG MÔN HỌC NGUYÊN LÝ MÁY 11 1.1 1.2 1.3 1.4 VỊ TRÍ CỦA MƠN HỌC 11 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 11 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU CỦA MÔN HỌC 11 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU MÔN HỌC 12 CHƯƠNG 13 CẤU TẠO CƠ CẤU 13 2.1 KHÂU 13 2.1.1 Bậc tự khâu 13 2.1.2 Nối động khớp động 14 2.1.3 Phân loại khớp động 15 2.1.4 Lược đồ khớp động 15 2.1.5 Lược đồ khâu kích thước động khâu 16 2.2 CHUỖI ĐỘNG VÀ CƠ CẤU 17 2.2.1 Chuỗi động 17 2.2.2 Cơ cấu 18 2.2.3 Bậc tự cấu 18 2.2.4 Bậc tự thừa cơng thức tổng qt tính bậc tự cấu không gian 22 2.2.5 Khâu dẫn ý nghĩa bậc tự 22 2.3 XẾP LOẠI CƠ CẤU PHẲNG THEO CẤU TRÚC 22 2.3.1 Nguyên lý tạo thành cấu Atxua 22 2.3.2 Xếp loại nhóm Axua 23 2.3.3 Xếp loại cấu 24 2.3.4 Thay khớp cao loại khớp thấp loại 25 CHƯƠNG 28 ĐỘNG HỌC CƠ CẤU 28 3.1 MỤC ĐÍCH, NỘI DUNG, PHƯƠNG PHÁP 28 3.1.1 Mục đích nghiên cứu 28 3.1.2 Nội dung nghiên cứu 28 3.1.3 Phương pháp nghiên cứu 28 3.2 PHÂN TÍCH ĐỘNG HỌC CƠ CẤU PHẲNG LOẠI BẰNG PHƯƠNG PHÁP VẼ HOẠ ĐỒ 28 3.2.1 Tỉ xích hoạ đồ 28 3.2.2 Bài toán chuyển vị 29 3.2.3 Bài toán vận tốc toán gia tốc 30 3.3 ĐỊNH LÝ ĐỒNG DẠNG HOẠ ĐỒ VẬN TỐC VÀ GIA TỐC 33 3.3.1 Định lý đồng dạng 33 3.3.2 Nhận xét chung rút từ ví dụ toán vận tốc toán gia tốc 34 CHƯƠNG 36 NHỮNG VẤN ĐỀ CƠ BẢN TRONG TÍNH TỐN VÀ 36 THIẾT KẾ CHI TIẾT MÁY 36 4.1 CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN MÔN HỌC CHI TIẾT MÁY 36 4.1.1 Khái niệm chi tiết máy 36 4.1.2 Nhiệm vụ, tính chất, vị trí mơn học Chi tiết máy 37 4.2 TẢI TRỌNG VÀ CÁC DẠNG ỨNG SUẤT 37 4.2.1 Tải trọng 37 4.2.2 Ứng suất 38 4.3 NHỮNG CHỈ TIÊU CHỦ YẾU VỀ KHẢ NĂNG LÀM VIỆC CỦA CHI TIẾT MÁY 39 4.3.1 Chỉ tiêu độ bền 39 4.3.2 Chỉ tiêu độ cứng 40 4.3.3 Chỉ tiêu độ bền mòn 41 4.3.4 Chỉ tiêu chịu nhiệt 42 4.3.5 Chỉ tiêu ổn định dao động 43 4.4 ĐỘ BỀN MỎI 43 4.4.1 Hiện tượng phá hỏng mỏi – độ bền mỏi 43 4.4.2 Đường cong mỏi 44 4.4.3 Những nhân tố ảnh hưởng đến độ bền mỏi chi tiết máy 44 4.4.4 Các biện pháp nâng cao sức bền mỏi chi tiết máy 45 4.5 VẬT LIỆU CHẾ TẠO CHI TIẾT MÁY 45 4.5.1 Những yêu cầu vật liệu chế tạo chi tiết máy 45 4.5.2 Các vật liệu thường dùng ngành chế tạo máy 46 4.6 KHÁI NIỆM CHUNG VỀ TÍNH TỐN, THIẾT KẾ CHI TIẾT MÁY 46 4.6.1 Đặc điểm thiết kế 46 4.6.2 Vấn đề tiêu chuẩn hóa 46 CHƯƠNG 48 CÁC CHI TIẾT LẮP GHÉP 48 5.1 MỐI GHÉP ĐINH TÁN 48 5.1.1 Cấu tạo mối ghép 48 5.1.2 Đinh tán 49 5.1.3 Phân loại mối ghép đinh tán 50 5.1.4 Ưu nhược điểm phạm vi sử dụng 50 5.1.5 Điều kiện làm việc mối ghép 50 5.2 TÍNH TOÁN MỐI GHÉP ĐINH TÁN 51 5.2.1 Mối ghép chồng hàng đinh 51 5.2.2 Mối ghép nhiều hàng đinh 52 5.2.3 Ứng suất cho phép 52 5.3 MỐI GHÉP HÀN 54 5.3.1 Định nghĩa phân loại 54 5.3.2 Ưu nhược điểm 54 5.3.3 Vật liệu ứng suất cho phép 55 5.4 TÍNH TỐN MỐI GHÉP HÀN 57 5.4.1 Mối hàn giáp mối 57 5.4.2 Mối hàn chồng 58 5.4.3 Tính tốn mối ghép hàn 59 5.5 MỐI GHÉP THEN VÀ TRỤC THEN 60 5.5.1 Định nghĩa phân loại mối ghép then 60 5.5.2 Ưu, nhược điểm mối ghép then (so với phương pháp hàn, bulơng đinh tán) 62 5.5.3 Tính tốn mối ghép then 63 5.6 MỐI GHÉP REN 63 5.6.1 Công dụng mối ghép ren tạo thành ren 63 5.6.2 Ưu nhược điểm mối ghép ren 64 5.6.3 Phân loại ren 64 5.6.4 Các thơng số hình học ren hệ mét 65 5.6.5 Các loại mối ghép ren 67 5.6.6 Các biện pháp chống tháo lỏng mối ghép ren 68 5.6.7 Tính tốn mối ghép ren 70 CHƯƠNG 76 CÁC CHI TIẾT TRUYỀN ĐỘNG 76 6.1 BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG 76 6.1.1 Khái niệm chung 76 6.1.2 Ưu nhược điểm phạm vi sử dụng 77 6.1.3 Phân loại 77 6.1.4 Độ xác 79 6.1.5 Tải trọng ứng suất truyền bánh 80 6.2 TRUYỀN ĐỘNG TRỤC VÍT – BÁNH VÍT 83 6.2.1 Khái niệm chung 83 6.2.2 Những thông số động học truyền 85 6.3 BỘ TRUYỀN ĐỘNG ĐAI 92 6.3.1 Khái nhiệm 92 6.3.2 Phân loại truyền động đai 93 6.3.3 Các thông số truyền động đai 97 6.4 TRUYỀN ĐỘNG XÍCH 110 6.4.1 Khái niệm chung 110 6.4.2 Những thông số truyền động xích 112 TRẢ LỜI CÁC CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP 117 10 Chương NHỮNG VẤN ĐỀ CƠ BẢN TRONG MÔN HỌC NGUYÊN LÝ MÁY Mục tiêu: - Xác định đối tượng nghiên cứu môn học; - Nắm phương pháp nghiên cứu; - Có ý thức trách nhiệm, chủ động học tập Nội dung chính: 1.1 VỊ TRÍ CỦA MƠN HỌC Mục tiêu: - Trình bày vị trí mơn học; - Tn thủ điều kiện học tập thực môn học + Môn học Nguyên Lý-Chi Tiết Máy bố trí sau sinh viên học xong tất môn học, mơ-đun: vẽ kỹ thuật, vật liệu khí, lý thuyết, sức bền vật liệu, Autocad, dung sai–đo lường kỹ thuật + Môn học bắt buộc trước sinh viên học môn học chuyên môn 1.2 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU Mục tiêu: - Trình bày đối tượng nghiên cứu mơn học; - Thích thú với đối tượng nghiên cứu môn học Đối tượng nghiên cứu môn học máy cấu: Cơ cấu tập hợp vật thể chuyển động theo quy luật xác định có nhiệm vụ biến đổi hay truyền chuyển động Máy tập hợp số cấu có nhiệm vụ biến đổi sử dụng để làm cơng có ích - Điểm giống máy cấu chuyển động cấu máy có quy luật xác định - Điểm khác cấu biến đổi truyền chuyển động, máy biến đổi sử dụng lượng Ngày nay, kỹ thuật cấu dùng có số lượng lớn Việc xếp loại cấu cách khoa học, tính hệ thống chúng quan trọng Trên sở xếp loại cấu, người ta cần nghiên cứu cấu điển hình cho loại, coi nghiên cứu tất cấu Cơ cấu phân loại theo chức làm việc, cấu trúc hình học, chuyển động khâu, vv Chương giới thiệu cách xếp loại cấu theo cấu trúc hình học, phương pháp xếp loại có tính hệ thống cao 1.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU CỦA MÔN HỌC Mục tiêu: - Trình bày nội dung nghiên cứu mơn học; - Tuân thủ nội dung nghiên cứu môn học Môn học Nguyên lý máy nghiên cứu vấn đề chuyển động điều khiển 11 chuyển động cấu máy Ba vấn đề chung loại cấu máy mà môn học Nguyên lý máy nghiên cứu vấn đề cấu trúc, động học động lực học Ba vấn đề nêu nghiên cứu dạng hai toán: toán phân tích tốn tổng hợp - Bài tốn phân tích cấu trúc nhằm nghiên cứu nguyên tắc cấu trúc cấu khả chuyển động cấu tùy theo cấu trúc - Bài tốn phân tích động học nhằm xác định chuyển động khâu cấu, không xét đến ảnh hưởng lực mà vào quan hệ hình học khâu - Bài tốn phân tích động lực học nhằm xác định lực tác động lên cấu quan hệ lực với chuyển động cấu 1.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU MƠN HỌC Mục tiêu: - Trình bày phương pháp nghiên cứu môn học; - Tuân thủ phương pháp nghiên cứu thực môn học Bên cạnh phương pháp môn học Cơ học lý thuyết, để nghiên cứu vấn đề động học động lực học cấu, người ta sử dụng phương pháp sau đây: +Phương pháp đồ thị (phương pháp vẽ - dựng hình) + Phương pháp giải tích Ngồi ra, phương pháp thực nghiệm có ý nghĩa quan trọng việc nghiên cứu tốn Ngun lý máy Câu hỏi ơn tập Trình bày vị trí đối tượng nghiên cứu mơn học Ngun lí máy? Trình bày nội dung nghiêng cứu phương pháp nghiên cứu mơn học Ngun lí máy? 12 Chương CẤU TẠO CƠ CẤU Giới thiệu Nghiên cứu động học cấu nghiên cứu quy luật chuyển động khâu cấu quy luật chuyển động toàn cấu dựa tốn phân tích Việc nghiên cứu quy luật chuyển động khâu toàn cấu quan trọng, làm sở cho việc thiết kế chế tạo máy Có nhiều phương pháp để nghiên cứu động học cấu phương pháp hình học (phương pháp vẽ họa đồ) có nhiều ưu điểm Vì chương chủ yếu giới thiệu phương pháp hình học việc giải tốn phân tích động học Mục tiêu: + Phân tích động học cấu loại phương pháp vẽ họa đồ; + Có ý thức trách nhiệm, chủ động học tập Nội dung chính: 2.1 KHÂU Trong cấu/ máy có phận có chuyển động tương đối nhau, phận có chuyển động riêng biệt gọi khâu Khâu tiết máy nhiều tiết máy ghép cứng lại với Khâu vật rắn biến dạng (lị so), vật rắn khơng biến dạng (pít tơng), vật rắn dạng dây dẻo (dây đai), hay chất lỏng khí Trong chương trình này, cấu/ máy nghiên cứu với giả thiết khâu chúng vật rắn không biến dạng 2.1.1 Bậc tự khâu a Định nghĩa - Bậc tự hai khâu khả chuyển động độc lập hai khâu khâu Y Ty - Số bậc tự hai khâu số khả chuyển động độc lập hai khâu khâu B Qy A Qz b Bậc tự khâu không gian Z Xét hai khâu A B để rời khơng gian, hình 1.1 X O Qx Tx Tz Hình 1.1Bậc tự khâu không gian 13 Gắn cho khâu A hệ qui chiếu OXYZ Khâu A coi đứng yên (còn đựoc gọi giá) khâu B chuyển động tương đối khâu A hệ qui chiếu này, (khâu B gọi khâu động) Xét theo trục OX, OY, OZ, khâu B có chuyển động tương đối khâu A sau: - Ba chuyển động tịnh tiến theo trục tương ứng: Tx, Ty, Tz - Ba chuyển động quay quanh trục tương ứng: Qx, Qy, Qz Các chuyển động hoàn toàn độc lập với khả chuyển động độc lập gọi bậc tự Như hai khâu để rời khơng gian có bậc tự Nếu có n1 khâu động để rời khơng gian so với khâu (giá) có 6(n1–1) bậc tự c Bậc tự khâu mặt phẳng Nếu khâu A B để rời mặt phẳng; Ví dụ: Mặt phẳng Oxz, (hình 1.2) khâu B cịn lại ba khả chuyển động tương khâu A: Qy, Tx, Tz Như hai khâu để Y rời mặt phẳng có bậc tự Nếu có n1 khâu động để rời mặt phẳng, so với khâu giá có 3(n1-1) bậc tự Qy 2.1.2 Nối động khớp động A a Nối động khâu Muốn từ khâu để rời có chuyển động khơng xác định tạo thành cấu, (các khâu có chuyển động tương đối xác định nhau), phải hạn chế bớt số bậc tự tương đối chúng Muốn phải nối động khâu lại với X O Tx B Z Tz Hình 1.2 Bậc tự khâu mặt phẳng Nối động khâu hình thức bắt khâu ln tiếp xúc với nhau, theo quy cách định trình chuyển động, nhằm làm giảm bớt số bậc tự chúng b Thành phần khớp động khớp động - Thành phần khớp động chỗ tiếp xúc khâu nối động - Khớp động: hai thành phần khớp động mối ghép động tạo thành khớp động Ví dụ 1: Cho khâu cầu A tiếp xúc với khâu mặt phẳng B (hình1.3) Trong trình chuyển động, với hình thức nối động tạo khớp động C, mà hai thành phần khớp động hai tiếp điểm: CA CB, (điểm CA thuộc khâu A điểm CB thuộc khâu B) Khớp C hạn chế bậc tự Ty 14 𝛥𝑛 = 𝑛′2 −𝑛2 = 497−480 = 0,0354 = 3,54% 3,54 3,54 3,54 2,92 2,92 2,92 400 200 200 (mm) 1690 845 1690 Lấy L theo tiêu chuẩn mm (bảng 5-12) 1700 875 1700 6,3 6,1 6,3 405 216 405 10,5 308 203 380 456 242 456 143,4 145,7 143,4 𝑛2 480 Sai số 𝛥𝑛 nằm phạm vi cho phép (3÷5)%, khơng cần chọn lại đường kính d2 Tỉ số truyền: 𝑖 = 𝑛1 𝑛2 Chọn sơ khoảng cách trục a theo bảng(5-16) ad2 Tính chiều dài đai L theo khoảng cách trục a sơ theo công thức: 𝜋 (𝑑2 −𝑑1 )2 - 𝐿 = 2𝑎 + (𝑑2 + 𝑑1 ) + - Nếu chiều dài loại đai 1700 mm, trị 4𝑎 số tiêu chuẩn trị số chiều dài L0, cịn chiều dài L tính tốn khoảng cách trục a: L=L0+x Nên chiều dài L đai o là: L=850+25=875(mm) - Kiểm nghiệm số vòng chạy u giây: 𝑢= 𝑣 𝐿 Điều nhỏ umax=10 Xác định xác khoảng cách trục a theo chiều dài đai lấy theo tiêu chuẩn: 𝑎= - 2𝐿−𝜋(𝑑2 −𝑑1 )+√[(2𝐿−𝜋(𝑑2 +𝑑1 )) −8(𝑑2 −𝑑1 )2 ] Khoảng cách trục a thoả mãn điều kiện: 0,55(𝑑1 + 𝑑2 ) + ℎ ≤ 𝑎 ≤ 2(𝑑1 + 𝑑2 ) Với h tra theo bảng 5-11 - Khoảng cách trục nhỏ cần thiết để mắc đai: 𝑎𝑚𝑖𝑛 (mm) - Khoảng cách trục lớn cần thiết để tạo lực căng: 𝑎𝑚𝑎𝑥 (mm) Tính góc ơm 𝛼1 , công thức: 𝛼1 = 1800 − 570 𝑑2 −𝑑1 𝑎 (độ) Góc ơm 𝛼1 thoả điều kiện 𝛼1 ≤ 1200 Xác định số đai Z cần thiết Chọn ứng suất căng ban đầu 𝜎0 = 1,2 (N/mm2) theo 108 trị số d1 tra bảng 5-17 tìm ứng suất có ích cho phép [𝜎𝑝 ]0 N/mm2 1,51 1,45 1,7 ct (tra bảng 5-6) 0,9 0,9 0,9 𝑐𝛼 (tra bảng 5-18) 0,9 0,9 0,9 0,93 1,04 0,93 138 47 81 - Các hệ số: cv (tra bảng 5-19) - Số đai tính theo cơng thức: 𝑍≥ 1000𝑅 𝑣[𝛿𝑝 ] 𝑐𝑡 𝑐𝛼 𝑐𝑣 𝐹 F: tiết diện đai Số đai Z Định kích thước chủ yếu bánh đai: B=(Z-1)t+2s (mm) Với t, s tra bảng 10-3 - Kích thước t (mm) 20 12 16 - Kích thước s (mm) 12,5 10 - Vậy chiều rộng bánh đai B 65 148 68 - Đường kính ngồi bánh đai C (mm) 2,5 3,5 Bánh dẫn: 𝑑𝑛1 = 𝑑1 + 2𝑐 150 75 147 410 205 407 𝑠0 = 𝜎0 𝐹 (N) 165,6 56,4 97,2 1415 1928 1107 tra bảng 10-3 - Bánh bị dẫn: 𝑑𝑛2 = 𝑑2 + 2𝑐 10 Tính lực căng ban đầu s0: Lực tác dụng lên trục S (N) 𝛼 𝑆 = 3𝑆0 𝑠𝑖𝑛 ( 1) Kết luận: Chọn phương án dùng truyền đai loại A có số đai lực tác dụng lên trục nhỏ Qua tính tốn ta thấy, điều kiện làm viêc, kích thước truyền đai dẹt lớn truyền đai thang 109 6.4 TRUYỀN ĐỘNG XÍCH 6.4.1 Khái niệm chung Cấu tạo nguyên lý làm việc a Cấu tạo Bộ truyền xích thường dùng truyền chuyển động hai trục song song với cách xa (Hình 14.1), truyền chuyển động từ trục dẫn đến nhiều trục bị dẫn (Hình 14.2) Bộ truyền xích có phận chính: + Đĩa xích dẫn 1, có đường kính tính tốn d1, lắp trục I, quay với số vịng quay n1, cơng Hình 14.1 Bộ truyền xích Đĩa xích dẫn Đĩa xích bị dẫn Xích suất truyền động P1, mơ men xoắn trục T1 Đĩa xích có tương tự bánh Trong trình truyền động, đĩa xích ăn khớp với mắt xích, tương tự bánh ăn khớp với + Đĩa xích bị dẫn 2, có đường kính d2, lắp trục bị dẫn II, quay với số vòng quay n2, công suất truyền động P2, mô men xoắn trục T2 + Dây xích khâu trung gian, mắc vịng qua hai đĩa xích Dây xích gồm nhiều mắt xích nối với Các mắt xich xoay quanh khớp lề, vào ăn khớp với đĩa xích Hnh 14.2 Bộ truyền có đĩa bị dẫn b Nguyên lý làm việc Nguyên lý làm việc truyền xích: dây xích ăn khớp với đĩa xích gần giống ăn khớp với bánh Đĩa xich dẫn quay, đĩa xích đẩy mắt xích chuyển động theo Dây xích chuyển động, mắt xích đẩy đĩa xích bị dẫn chuyển động, đĩa xích quay Như chuyển động truyền từ bánh dẫn sang bánh bị dẫn nhờ ăn khớp đĩa xích với mắt xích Truyền động ăn khớp, nên truyền xich khơng có tượng trượt Vận tốc trung bình bánh bị dẫn tỷ số truyền trung bình truyền xích khơng thay đổi Ưu nhược điểm phạm vi sử dụng a Ưu điểm đai Bộ truyền xích có khả tải cao hơn, kích thước nhỏ gọn so với truyền - Bộ truyền xích truyền chuyển động hai trục xa nhau, mà kích thước truyền khơng lớn 110 - Bộ truyền xích có thề truyền chuyển động từ trục dẫn đến nhiều trục bị dẫn xa - Hiệu suất truyền động cao đai b Nhược điểm - Bộ truyền xích có vận tốc tỷ số truyền tức thời không ổn định - Bộ truyền làm việc có nhiều tiếng ồn - u cầu chăm sóc, bơi trơn thường xun q trình sử dụng - Bản lề xích mau bị mịn, có q nhiều mối ghép, nên tuổi thọ không cao c phạm vi sử dụng - Bộ truyền xích dùng nhiều máy nơng nghiệp, máy vận chuyển, tay máy - Khi cần truyền chuyển động trục xa nhau, truyền chuyển động từ trục đến nhiều trục - Bộ truyền xích thường dùng truyền tải trọng từ nhỏ đến trung bình Tải trọng cực đại đến 100 kW - Bộ truyền làm việc với vận tốc nhỏ, đến trung bình Vận tốc thường dùng khơng nên m/s Vận tốc lớn dùng 25 m/s, tỷ số truyền nhỏ - Tỷ số truyền thường dùng từ 1 Tỷ số truyền tối đa không nên 15 - Hiệu suất trung bình khoảng 0,96 đến 0,98 Phân loại xích Tùy theo cấu tạo, xích chia thành loại: - Xích lăn (Hình 14.3) Các má xích dập từ thép tấm, má xích ghép với ống lót tạo thành mắt xích Các má xích ghép với chốt tạo thành mắt xích ngồi Chốt ống lót tạo thành khớp lề, để xích quay gập Con lăn lắp lỏng với ống lót, để giảm mịn cho đĩa xích ống lót Số biểu diễn tiết diện ngang đĩa xích Xích lăn tiêu chuẩn hóa cao Xích chế tạo nhà máy chun mơn hóa - Xích ống, có kết cấu tương tự xích ống lăn, khơng có lăn Xích chế tạo với độ xác thấp, giá tương đối rẻ - Xích (Hình 14.4), khớp lề tạo Hình 14.3 Xích lăn thành hai nửa chốt hình trụ tiếp xúc Mỗi mắt xích có nhiều má xích lắp ghép chốt Khả tải xích lớn nhiều so 111 với xích ống lăn có kích thước Giá thành xích cao xích ống lăn Xích tiêu chuẩn hóa cao Trong loại trên, xích lăn dùng nhiều Xích ống dùng máy đơn giản, làm việc với tốc độ thấp Xích dùng cần truyền tải trọng lớn, yêu cầu kích thước nhỏ gọn Trong chương chủ yếu trình bày xích ống lăn 6.4.2 Những thơng số truyền động xích Các thơng số hình học truyền xích - Đường kính tính tốn đĩa xích dẫn d1, đĩa bị dẫn d2; đường kính vịng chia đĩa xích, mm; đường kính vịng trịn qua tâm chốt (Hình 14.5) - Đường kính vịng trịn chân đĩa xích df1, df2, mm - Đường kích vịng trịn đỉnh da1, da2, mm - Số đĩa xích dẫn z1, đĩa xích bị dẫn z2 - Bước xích px, mm Giá trị px tiêu chuẩn hóa Cũng bước đĩa xích vịng tròn qua tâm chốt - Số mắt dây xích NX Số mắt xích nên lấy số chẵn, để dễ dàng nối với Nếu số mắt xích NX số lẻ, phải dùng má xích chuyển tiếp để nối Má chuyển tiếp dễ bị gẫy Số mắt xích: NX = L/px - Khoảng cách trục a, khoảng cách tâm đĩa xích dẫn đĩa bị dẫn; mm Vận tốc tỷ số truyền trung bình Vận tốc trung bình V xích V=  D1.n1 60.10 =  D2 n2 60.103 Trong đó: n1: Tốc độ quay đĩa xích dẫn (vg/ph) n2: Tốc độ quay đĩa xích bị dẫn (vg/ph) Vì 𝜋 𝐷1 ≈ 𝑍1 𝑝𝑥 và, 𝜋 𝐷2 ≈ 𝑍2 𝑝𝑥 nên thay vào ta có: 𝑉= 𝑛1 𝑍1 𝑝𝑥 𝑛2 𝑍2 𝑝𝑥 = 60.103 60.103 112 Z1, Z2: Số đĩa xích dẫn đĩa xích bị dẫn t: Bước xích Tỷ số truyền trung bình truyền i= n1 Z = n2 Z1 Tỷ số truyền tức thời Tỷ số truyền tức thời 𝑖𝑡𝑡 = 𝑑2 𝑐𝑜𝑠 𝛼 𝑑1 𝑐𝑜𝑠 𝛼1 Trong đó:  , 1 : góc gãy khúc xích vào khớp bánh bị dẫn bánh dẫn Có thể giảm bớt chuyển động khơng đĩa xích bị dẫn cách tăng số đĩa xích, khoảng biến thiên   giảm Tải trọng động va đập lề xích đĩa Trong truyền động xích, vận tốc xích đĩa xích bị dẫn thay đổi sinh tải trọng động Khi xích có khối lượng m chuyển động với vận tốc Vx thay đổi theo thời gian, nghĩa chuyển động với gia tốc ax, sinh tải trọng động(lực quán tính) 𝐹𝑑 = 𝑚 𝑎𝑥 = 𝑞.𝐴.𝑛12 𝑝𝑥 18.104 (N) Trong m: khối lượng xích (kg) ax: Gia tốc xích (m/s) a: khoảng cách trục (mm) px : Bước xích (mm) n1: tốc độ quay đĩa xích dẫn (vg/ph) Hnh 14.6 Xích bị mịn làm tăng bước xích q: khối lượng mét xích (kg/m) Các dạng hỏng truyền xích Trong làm việc, truyền xích xảy dạng hỏng sau: - Đứt xích, dây xích bị tách rời khơng làm việc nữa, gây nguy hiểm cho người thiết bị xung quanh Xích bị đứt mỏi, tải đột ngột, mối ghép má xích với chốt bị hỏng - Mịn lề xích Trên mặt tiếp xúc lề có áp xuất lớn, bị trượt tương đối vào ăn khớp với đĩa xích, nên tốc độ mịn nhanh Ống lót chốt mịn phía, làm bước xích tăng thêm lượng Δpx (Hình 14.6) 113 Khi bước xích tăng thêm, tồn dây xích bị đẩy phía đỉnh đĩa xích, tâm chốt nằm đường trịn có đường kính d+Δd Xích dễ bị tuột khỏi đĩa xích (Hình 14.7) Mịn làm giảm đáng kể tiết diện ngang chốt, dẫn đến gẫy chốt - Các phần tử dây xích bị mỏi: rỗ bề mặt lăn, ống lót, gẫy chốt, vỡ lăn - Mịn đĩa xích, làm nhọn răng, đĩa xích bị gẫy Tính tốn truyền xích Để hạn chế dạng hỏng kể trên, truyền xích cần tính tốn thiết kế kiểm tra theo tiêu sau: p ≤ [p] Trong p áp suất bề mặt tiếp xúc chốt ống lót, MPa [p] áp suất cho phép khớp lề, MPa Bài toán thiết kế truyền xích thực nội dung chủ yếu sau đây: + Chọn loại xích, dự kiến số vòng quay, xác định áp suất cho phép [p] 𝑝= 2𝐾𝑇1 ≤ [𝑝 ] 𝑑1 𝐴𝐾𝑥 Trong đó: A diện tích tính tốn lề, A = dc.l0 K hệ số tải trọng, giá trị K phụ thuộc vào đặc tính tải trọng, kích thước, vị trí điều kiện sử dụng truyền K tính theo cơng thức: K = Kđ.Ka.K0.Kđc.Kb + Kđ hệ số kể đến tải trọng động Nếu tải trọng va đập mạnh lấy K đ = 1,8 Nếu tải trọng va đập trung bình, lấy Kđ = 1,2 ÷ 1,5 + Ka hệ số kể đến số vịng chạy xích giây Nếu a = (30 ÷50).p x, lấy Ka = Nếu a=(60 ÷ 80).px, lấy Ka = 0,8 Nếu a < 25.px, lấy Ka =1,25 + K0 hệ số kể đến cách bố trí truyền Nếu truyền đặt nghiêng so với phương ngang góc nhỏ 60 , lấy K0 = Trường hợp khác lấy K0 = 1,25 114 + Kđc hệ số kể đến khả điều chỉnh lực căng xích Nếu khơng điều chỉnh được, lấy Kđc = 1,25 Nếu điều chỉnh thường xuyên, lấy Kđc = + Kb hệ số kể đến điều kiện bôi trơn Nếu bôi trơn ngâm dầu, lấy Kb = 0,8 Nếu bôi trơn nhỏ giọt, lấy Kb = Nếu bôi trơn định kỳ, lấy Kb = 1,5 + Kx hệ số kể đến dùng nhiều dãy xích Nếu dùng xích dãy, lấy Kx = Nếu dùng xích dãy, lấy Kx = 1,7 Nếu dùng dãy xích, lấy Kx = 2,4 - Áp suất cho phép [p] xác định theo thực nghiệm Tra bảng sổ tay thiết kế phụ thuộc vào số vịng quay bước xích Có thể tính gần d1 = z1.px/π ; diện tích A ≈ 0,28.px Lúc ta có: 𝑝𝑥 ≥ 2,82√ 𝐾𝑇1 𝑧1 𝐾𝑥 [𝑝] + Chọn px theo giá trị tiêu chuẩn, tính kích thước khác truyền, vẽ kết cấu đĩa xích dẫn, đĩa xích bị dẫn Trình tự thiết kế truyền xích Kích thước truyền xích tính tốn thiết kế theo trình tự sau: 1- Chọn loại xích Thơng thường chọn xích ống lăn 2- Chọn số đĩa xích nhỏ, z1 = 29 - 2.i ≥ 19 Tính z2 = i.z1 3- Tính bước xích px , lấy px theo dãy số tiêu chuẩn Kiểm tra điều kiện px ≤ pxmax Nếu không thỏa mãn, phải tăng số dãy xích để giảm giá trị bước xích 4- Tính đường kính đĩa xích d1 = px/sin(π/z1) ; d2 = i.d1 5- Xác định sơ khoảng cách trục asb Lấy asb = (30÷50).px Kiểm tra điều kiện asb > (d1 + d2)/2 + 2.h ; h chiều cao đĩa xích Tính góc ơm α1 theo cơng thức (15-1) Kiểm tra điều kiện α1 ≥ 120 Nếu không thỏa mãn, phải điều chỉnh khoảng cách trục asb 115 6- Tính chiều dài xích Lsb theo asb , dùng cơng thức (15-2) Tính số mắt xích Nx = Lsb/px Lấy Nx số chẵn Tính chiều dài L = Nx.px Tính khoảng cách trục a theo L, dùng cơng thức (15-3) Để tránh lực căng ban đầu xích, bớt khoảng cách trục a lượng Δa = (0,002 ÷ 0,004).a 7- Tính chiều rộng B đĩa xích Vẽ kết cấu đĩa xích dẫn đĩa xích bị dẫn 8- Tính lực tác dụng lên trục F Câu hỏi ơn tập Trình bày cấu tạo, ngun lý làm việc truyền xích? Phân tích ưu nhược điểm phạm vi sử dụng truyền xích? Trình bày thơng số hình học truyền xích? Viết cơng thức tính vận tốc xích trung bình, tỷ số truyền trung bình, tỷ số truyền tức thời tải trọng va đập? Phân tích dạng hỏng truyền xích? Trình bày cách tính tốn truyền xích theo áp suất cho phép? Nêu trình tự thiết kế truyền xích? Bài tập Bộ truyền xích lăn có thơng số sau : Bước xích px = 19,05 mm, số đĩa xích dẫn Z1 = 25, tỷ số truyền u = 2, Hãy xác định đường kính vịng chia đĩa xích dẫn bị dẫn Bộ truyền xích lăn dẫn động băng tải (hình 14.8) có số liệu cho trước sau : vận tốc băng tải Vbt m/s, đường kính trống băng tải D = 300 mm, tỉ số truyền truyền xích i = 2, trục đĩa xích điều chỉnh được, bơi trơn nhỏ giọt, làm mát, làm việc ca, tải trọng có va đập nhẹ Đường nối tâm nghiêng với phương ngang góc 30o, khoảng cách trục 𝑎 = (30 ÷ 50)𝑝𝑥 Xác định : a Số vịng quay đĩa xích dẫn bị dẫn b Chọn số đĩa xích Z1, Z2 xác định bước xích px 116 TRẢ LỜI CÁC CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP NGUYÊN LÝ MÁY Chương Bài W =1 Bài W =1 Bài W =1, Cơ cấu loại Bài W =1, Cơ cấu loại Chương Bài Khâu chuyển động tịnh tiến, vận tốc gia tốc khâu vận tốc, gia tốc điểm B khâu ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ 𝑉 𝐵1 ≠ 𝑉𝐵2 = 𝑉𝐵3 , 𝑉𝐵1 = 0,577𝑚/𝑠, 𝑉𝐵2 = 𝑉𝐵3 = 0,67𝑚/𝑠 𝑎𝐵1 ≠ ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ 𝑎𝐵2 = 𝑎 ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗, 𝐵3 𝑎𝐵1 = 10 Bài √3 𝑚/𝑠 , 𝑎𝐵2 = 𝑎𝐵3 = 6,7𝑚/𝑠 ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ - Vận tốc điểm C : 𝑉 𝐶2 = 𝑉𝐶3 , 𝑉𝐶2 = 𝑉𝐶3 = 𝑉𝐵1 = 2𝑚/𝑠 - Vận tốc góc khâu khâu 3: 𝜔2 = 0, 𝜔3 = 5𝑟𝑎𝑑/𝑠 - Gia tốc điểm C: 𝑎𝐶 = 10𝑚/𝑠 , 𝑎𝐵2 = 𝑎𝐵3 = 6,7𝑚/𝑠 Bài 𝜔1 = 𝜔2 = 𝜔3 = 10𝑟𝑎𝑑/𝑠, 𝜀1 = 𝜀2 = 0, 𝜀3 = 100𝑟𝑎𝑑/𝑠 Chương Bài 1: Giá trị áp lực khớp động D: 𝑁𝐷3 = 500√2(𝑁) Giá trị áp lực khớp động B: 𝑁12 = 500√2(𝑁) → → Áp lực khớp động C: 𝑁32 = − 𝑁12 , giá trị: 𝑁32 = 500√2(𝑁) Bài 2: Giá trị áp lực khớp trượt: 𝑁 = 1000 0,1m √3 → (𝑁), điểm đặt 𝑁 cách tâm C khoảng Giá trị áp lực khớp động B: 𝑁12 = 2000 √3 (𝑁 ) → → √3 Áp lực khớp động C: 𝑁32 = − 𝑁12 , giá trị: 𝑁32 = 2000 (𝑁) Bài 3: 117 Giá trị áp lực khớp trượt C: 𝑁 = → Áp lực khớp động B: 𝑁12 → → Áp lực khớp trượt khâu 2: 𝑁32 = − 𝑁23 Giá trị 𝑁32 = 𝑁23 = 𝑁12 = 𝑃3 = 2000(𝑁) Bài 4: Giá trị áp lực khớp động B: 𝑁12 = 500(𝑁) → → Áp lực khớp động C: 𝑁32 = − 𝑁12 , giá trị: 𝑁32 = 500(𝑁) Giá trị áp lực khớp động D: 𝑁𝐷 = 1000√2(𝑁) Giá trị áp lực khớp động E: 𝑁34 = 𝑁𝐷 = 1000√2(𝑁) Giá trị áp lực khớp trượt khâu 5: 𝑁 = 𝑃3 = 1000(𝑁) Bài 5: → Áp lực khớp động B: 𝑁12 → → Áp lực khớp trượt khâu 2: 𝑁32 = − 𝑁23 → Áp lực khớp động C: 𝑁𝐶3 𝑡 giá trị: 𝑁𝐶3 = 𝑁𝐶3 = 𝑁23 = 𝑁32 = 𝑁12 = 1000(𝑁) Chương Bài Tại vị trí xét đề bài, BC tức thời chuyển động tịnh tiến nên 𝜔2 = 0, 𝜔3 = 𝜔1 Mômen cản thay khâu dẫn 𝑀𝐶 = 10𝑁𝑚 Bài Mơmen qn tính thay 𝐽 = 0,028𝑘𝑔𝑚2 Mômen cản thay 𝑀 = 39,96𝑁𝑚 Bài a 𝑀 = 0, 𝐽 = b 𝑀 = 0,705𝑁𝑚, 𝐽 = 0,0005𝑘𝑔𝑚2 c 𝑀 = 1𝑁𝑚, 𝐽 = 0,001𝑘𝑔𝑚2 Bài a 𝑀 = 0, 𝐽 = b 𝑀 = 100𝑁𝑚, 𝐽 = 0,25𝑘𝑔𝑚2 Chương Chương 118 Bài 𝑖25 = 10, 𝑖15 = −40, 𝑖4𝐶 = − Bài 𝜔𝐶 ≈ 52𝑠 −1 Bài 𝑖1𝐶 = −8, 𝜔𝐶 = −23,75𝑠 −1 , 𝜔4 = −7,3𝑠 −1 Bài 𝑖15 = 2,222 CHI TIẾT MÁY Chương Bài 𝐹1 = 2,5𝑘𝑁 < ( 𝜋𝑑2 Bài ) [𝜏] Đinh tán đủ bền theo độ bền cắt 𝑛 = 4 Mối ghép sử dụng đinh tán Bài 𝜏𝐶 = 79,61𝑀𝑁/𝑚2 < [𝜏𝑐 ], 𝜎𝑑 = 2,08𝑀𝑁/𝑚2 < [𝜎𝑑 ] Mối ghép đủ bền Bài Chương 𝑃 ≤ 320𝑘𝑁 Bài a [𝜏′] = 96𝑀𝑝𝑎 b 𝐿 ≥ 256,2𝑚𝑚 Bài a [𝜏′] = 96𝑀𝑝𝑎; [𝜎𝑘′ ] = 160𝑀𝑝𝑎 b F = 61689,6 N Chương Chương Bài 119 a Lực xiết V = 30000N b 𝑑1 ≥ 21,25𝑚𝑚 Bài a Lực xiết V = 62500N b 𝑑1 ≥ 29,36𝑚𝑚, chọn bulông M36 Bài a Lực xiết V = 14400N, F0 = 19920N b 𝑑1 = 14,07𝑚𝑚, chọn bulông M16 Chương Bài 𝛼1 = 160𝑜 , 𝑎 = 2591𝑚𝑚, 𝑖 = 4, 𝛼1 = 160𝑜 , 𝑛2 = 360𝑣𝑔/𝑝ℎ Bài a Tû sè truyÒn i = 2,5 b  = 4,79o, 1 = 170,42o, 2 = 189,58o Bài a Tû sè truyÒn i = b d2 = 356,4 mm; L = 1700mm; a = 419,65 mm; 1 = 2,72 rad Chương Bài 𝑛𝐼𝐼 = 576𝑣𝑔/𝑝ℎ, 𝑛𝐼𝐼𝐼 = 286𝑣𝑔/𝑝ℎ, 𝑛𝐼𝑉 = 192𝑣𝑔/𝑝ℎ Bài 𝑛𝐼𝐼1 = 333𝑣𝑔/𝑝ℎ, 𝑛𝐼𝐼2 = 833𝑣𝑔/𝑝ℎ, 𝑛𝐼𝐼3 = 533𝑣𝑔/𝑝ℎ Bài [𝜎𝐻 ] = 573𝑁/𝑚𝑚2 , 𝑎 = 74𝑚𝑚, m = 1,5 Chương Bài a Có thể chọn mối ren trục vít 𝑍3 = 2, tính 𝑍4 chọn q theo tiêu chuẩn, tính m b Tính góc 𝛾 = 11,31𝑜 , 𝜂 = 0,805 Bài a i = 20,29 b 𝑍2 = 40, tính i = 20 120 c Tính 𝑞 ≈ 10,4chọn q theo tiêu chuẩn 𝑞 = 10 , tính m Chương Bài 𝑑1 = 151,6𝑚𝑚, 𝑑2 = 303,2𝑚𝑚 Bài a 𝑛2 = 127,32𝑣𝑔/𝑝ℎ, 𝑛1 = 254,65𝑣𝑔/𝑝ℎ b 𝑍1 = 25, 𝑍2 = 50, 𝑝𝑥 = 25,4𝑚𝑚 Bài Số đĩa xích dẫn Z1 = 30 Vận tốc trung bình xích: V = 13,589 (m/s) Tốc độ quay trục bị dẫn i = 305,1 (vg/ph) Đường kính đĩa xích dẫn D2 = 849,5 mm Chương Bài a 𝑌𝐴 = 4900𝑁, 𝑋𝐴 = 500𝑁, 𝑌𝐵 = 6100𝑁, 𝑋𝐵 = 20500𝑁 b d = 60 mm Chương 10 Bài a Chọn ổ 310 cỡ trung, Lh = 12267,12 b Tăng lên 5,7 lần Bài a Chọn ổ 212 cỡ nhẹ, b Tuổi thọ ổ đỡ 1: Lh = 8370,3 Tuổi thọ ổ đỡ 2: Lh = 7345,4 121 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Đặng Thế Huy-Nguyễn Khắc Thường, Nguyên lý máy, NXB Bộ Nông nghiệp, 2002 [2] Nguyễn Trọng HIệp – Nguyễn Văn Lẫm, Chi tiết máy, NXB giáo dục, 2003 [3] PGS.TS.Nguyễn Hữu Lộc, Chi tiết máy, NXB ĐHQG TPHCM, 2007 Ghi giải thích (nếu có): 122