Bài giảng học phần Chi tiết máy: Những vấn đề cơ bản về thiết kế chi tiết máy - TS. Phạm Minh Hải

Bài giảng "Chi tiết máy: Những vấn đề cơ bản về thiết kế chi tiết máy" cung cấp cho người học các kiến thức: Các yêu cầu cơ bản đối với máy và CTM, tải trọng và ứng suất, độ bền mỏi của chi tiết máy, các chỉ tiêu chủ yếu về khả năng làm việc của CTM, những vấn đề chung về tính toán và thiết kế CTM. Mời các bạn cùng tham khảo.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng học phần Chi tiết máy: Những vấn đề cơ bản về thiết kế chi tiết máy - TS. Phạm Minh Hải 29/08/2016 Nội dung ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - VIỆN CƠ KHÍ BỘ MÔN CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY VÀ ROBOT thietkemay.edu.vn BÀI GIẢNG HỌC PHẦN CHI TIẾT MÁY (ME3090) 1. Các yêu cầu cơ bản đối với máy và CTM Những vấn đề cơ bản về thiết kế chi tiết máy 2. Tải trọng và ứng suất 3. Độ bền mỏi của chi tiết máy 4. Các chỉ tiêu chủ yếu về khả năng làm việc của CTM TS. Phạm Minh Hải sites.google.com/site/tsphamminhhaibkhn 5. Những vấn đề chung về tính toán và thiết kế CTM TS Phạm Minh Hải ME3090 C1. Những vấn đề cơ bản về thiết kế chi tiết máy 2 2. Tải trọng 1 Yêu cầu cơ bản đối với máy và CTM a. Hiệu quả sử dụng:
Tải trọng là lực, momen tác động lên CTM trong quá trình làm việc Hiệu suất, mức tiêu hao năng lượng, chi phí vận hành. b. Khả năng làm việc: c.
Phân loại:  Tải trọng tĩnh: không đổi theo thời gian  Tải trọng động: thay đổi theo thời gian - phương - chiều - độ lớn - điểm đặt * Tải trọng va đập độ bền, độ cứng, … Độ tin cậy cao: xác suất làm việc không hỏng hóc trong thời gian quy định. d. An toàn trong sử dụng: con người, công trình e. Tính công nghệ và kinh tế: Hình dạng, kết cấu, vật liệu, cấp chính xác, số lượng chi tiết máy, khối lượng và kích thước … TS Phạm Minh Hải ME3090 C1. Những vấn đề cơ bản về thiết kế chi tiết máy 3 TS Phạm Minh Hải ME3090 C1. Những vấn đề cơ bản về thiết kế chi tiết máy 4 1 29/08/2016 2. Tải trọng và ứng suất Q 2.1. Tải trọng (máy và CTM) 2. Tải trọng và ứng suất 2.1. Tải trọng Q1 Qtđ Tải trọng danh nghĩa Qdn: Q2 tải trọng lớn nhất / tải trọng tác động lâu dài nhất Tải trọng tính toán Qt : Q3 Kt = KttKđKđk…>1 t1 Tải trọng tương đương Qtđ: t2 t3 Ktt : hệ số xét đến sự thiếu chính xác khi xác định tải ttđ trọng (phân bố không đều) Qtđ = Qdn .KN KN hệ số phụ thuộc vào - Qt = QtđKt Kđ: hệ số tải trọng động ( êm, va đập nhẹ, …) Chế độ thay đổi tải trọng - Tương quan giữa Qdn và các chế độ tải trọng còn lại - Chỉ tiêu xét tương đương (độ bền / tuổi thọ) TS Phạm Minh Hải ME3090 C1. Những vấn đề cơ bản về thiết kế chi tiết máy Kđk: hệ số phụ thuộc điều kiện làm việc 5 2. Tải trọng và ứng suất 6 b. Phân loại theo tính chất: + Ứng suất tĩnh + Ứng suất thay đổi 2.2. Ứng suất a. Phân loại theo dạng phá hủy : Các đặc trưng của ứng suất thay đổi (tuần hoàn)  Chu trình ứng suất  Chu kỳ ứng suất  Biên độ ứng suất  Ứng suất trung bình  Hệ số tính chất chu trình r
kéo, nén, uốn, xoắn (phá hủy thể tích)
tiếp xúc, dập (phá hủy bề mặt) TS Phạm Minh Hải ME3090 C1. Những vấn đề cơ bản về thiết kế chi tiết máy TS Phạm Minh Hải ME3090 C1. Những vấn đề cơ bản về thiết kế chi tiết máy 7 σ max − σ min 2 σ max + σ min σm = 2 σ min r= σ max σa = -Chu trình đối xứng r = -1 -Chu trình mạch động r = 0 TS Phạm Minh Hải ME3090 C1. Những vấn đề cơ bản về thiết kế chi tiết máy 8 2 29/08/2016 3.2 Cơ chế của phá hủy mỏi 3. Độ bền mỏi của chi tiết máy Tải trọng thay đổi theo chu kỳ 3.1 Đặc điểm của phá hủy do mỏi Phá hủy tĩnh Phá hủy mỏi:  Ứng suất tĩnh  Ứng suất thay đổi theo chu kỳ  Xảy ra tức thì  Sau một số chu trình US, CTM bị phá hủy  Có co tiết diện tại vết gãy (vật liệu dẻo)  US > giới hạn bền của vật liệu. Vết nứt phát triển Vết nứt tế vi trên bề mặt CTM yếu đi Phá hủy khi vết quá lớn  Sự phá hủy xảy ra đột ngột, không có co tiết diện.  US ảnh hưởng đến giới hạn bền mỏi của chi tiết. 11 TS Phạm Minh Hải ME3090 C1. Những vấn đề cơ bản về thiết kế chi tiết máy 12 3 29/08/2016 3.4.1 Ảnh hưởng của hình dạng kết cấu Hệ số tập trung ứng suất lý thuyết Hệ số tập trung ứng suất thực tế σ max σ dn σ kσ = r σ rc ασ = τ max τ dn τ kτ = r τ rc ατ = Kết cấu CTM càng phức tạp -> tăng tập trung ứng suất -> giảm giới hạn bền mỏi TS Phạm Minh Hải ME3090 C1. Những vấn đề cơ bản về thiết kế chi tiết máy 13 TS Phạm Minh Hải ME3090 C1. Những vấn đề cơ bản về thiết kế chi tiết máy 14 TS Phạm Minh Hải ME3090 C1. Những vấn đề cơ bản về thiết kế chi tiết máy 16 3.4.2 Ảnh hưởng của kích thước tuyệt đối do: đường kính mẫu thí nghiệm d: đường kính của chi tiết máy Hệ số a/h của kích thước tuyệt đối Ví dụ: trục chịu uốn trục chịu xoắn Kích thước càng lớn • Không đồng đều về cơ tính • Nhiều khuyết tật giới hạn mỏi giảm TS Phạm Minh Hải ME3090 C1. Những vấn đề cơ bản về thiết kế chi tiết máy 15 4 29/08/2016 3.4.3 Ảnh hưởng của chất lượng bề mặt 3.4.4 Ảnh hưởng của tính chất chu trình ứng suất Hệ số trạng thái bề mặt β
= Mẫu thí nghiệm giới hạn mỏi của mẫu có bề mặt giống chi tiết giới hạn mỏi của mẫu thí nghiệm mỏi Chi tiết máy Hệ số ảnh hưởng của β > 1 : nhiệt luyện / gia công tăng bền (phun bi, cán lăn, mài, đánh bóng …). ψσ ψτ (xem chương “Trục”) β < 1 : tiện, phay + không gia công tăng bền. Chất lượng bề mặt tốt -> ít khả năng phát triển vết nứt tế vi -> giới hạn bền mỏi tăng TS Phạm Minh Hải ME3090 C1. Những vấn đề cơ bản về thiết kế chi tiết máy ứng suất trung bình σ rc = σ r 17 εσ β kσ +ψ σ σ m τ rc = τ r ετ β kτ +ψ ττ m TS Phạm Minh Hải ME3090 C1. Những vấn đề cơ bản về thiết kế chi tiết máy 18 4. Các chỉ tiêu chủ yếu về khả năng làm việc của CTM 3.5 Các biện pháp nâng cao độ bền mỏi • Sử dụng vật liệu phù hợp • Hạn chế các nguyên nhân gây tải trọng thay đổi theo chu kỳ (tăng tính đàn hồi của kết cấu, giảm rung động) • Thiết kế: Tránh gây tập trung ứng suất (nhiều) • Công nghệ: Mài, đánh bóng, gia công tăng bền bề mặt 5 chỉ tiêu chủ yếu: Độ bền Độ cứng Độ bền mòn Khả năng chịu nhiệt Độ ổn định dao động TS Phạm Minh Hải ME3090 C1. Những vấn đề cơ bản về thiết kế chi tiết máy 19 TS Phạm Minh Hải ME3090 C1. Những vấn đề cơ bản về thiết kế chi tiết máy 20 5  ...