Bài giảng Cơ học máy - Chương 7: Khái niệm cơ bản về tính toán thiết kế chi tiết máy - Phan Tấn Tùng

Cơ học máy TS Phan Tấn Tùng Chương 7 Khái niệm cơ bản về tính toán thiết kế chi tiết máy 1. Độ bền 1.1 Tảitrọng • Tảitrọng không đổi: phương, chiều, độ lớn không đổitheothờigian • Tảitrongthayđổi: ít nhấtmột trong ba yếutố trên thay đổitheothời gian. Tảithayđổicóthể liên tụchoặctheobậc • Tảivađập • Tải danh nghĩa • Tảitrọng tương đương • Tảitrọng qui đổi 1.2 Ứng suất • Ứng suấttĩnh: giá trị không đổitheothờigian→phá huỷ tĩnh • Ứng suấtthayđổi: giá trị thay đổitheothờigian→phá huỷ mõi 1 Cơ học máy TS Phan Tấn Tùng • Chu kỳứng suất 5 đặctrưng của1 chukỳứng suất 1. Ứng suấtcực đại σ max τ max 2. Ứng suấtcựctiểu σ min τ min 3. Ứng suất trung bình σ max + σ min τ max +τ min σ = τ m = m 2 2 Chu kỳứng suất 4. Ứng suấtbiênđộ σ max −σ min τ max −τ min σ = τ a = a 2 2 5. Hệ số tính chấtchukỳ σ τ min r min r = = τ σ max max 2 Cơ học máy TS Phan Tấn Tùng σ min • Chu kỳđốixứng σ max = −σ min τ max = −τ min r = = −1 σ max σ,τ ứng suấttĩnh σ −1,τ −1 ứng suấtmõiứng vớichukỳđốixứng σ τ = 0 min •Chu kỳ mạch động dương σ min = 0 min r = = 0 σ max σ 0,τ 0 ứng suấtmõiứng vớichukỳ mạch động dương 3 Cơ học máy TS Phan Tấn Tùng • Thí nghiệmlập đường cong mõi 4 Mẫuthử mõi Máy thử mõi Cơ học máy TS Phan Tấn Tùng • Đường cong mõi σ r :giớihạn mõi dài hạn N0 :số chu kỳ cơ sở N ≥ N0 :chếđộlàm việcdàihạn :chếđộlàm việcngắnhạn N < N0 • Ứng suấtmõi N σ = σ m 0 = σ K với K ≥1 N r N lim L L 6 Khi tính ứng suấtuốn cho vậtliệuthépN0 = 5.10 chukỳ m = mF = 6 khi HB ≤ 350 vàm = mF = 9 khi HB > 350 2.4 Khi tính ứng suấttiếpxúccho vậtliệuthépN0 = 30×(HB) và m = mH = 6 (0.4 0.5) (1.4 1.6) Giá trị σlim σ −1F = ÷ σ b σ 0F = ÷ σ −1F τ −1 = (0.22 ÷ 0.25)σ b τ 0 = 0.3σ ch 5 σ −1K = 0.33σ b σ 0K = 0.5σ b Cơ học máy TS Phan Tấn Tùng • Số chu kỳ làm việctương đương Tảitrọng không đổi N = 60Lhn VớiLh: tuổithọ (giờ) n : số vòng quay (vg/ph) Tảitrọng thay đổitheobậc m' Chếđộtảitrọng không đổi ⎛ Ti ⎞ NLE = 60∑⎜ ⎟ tini ⎝Tmax ⎠ Khí tính ứng suấtuốn cho vậtliệuthép m'= mF = 6 khi HB≤350 m'= mF = 9 khi HB>350 Khí tính ứng suấttiếpxúccho vậtliệuthép mH m'= = 3 6 2 Chếđộtảitrọng thay đổitheobậc Cơ học máy TS Phan Tấn Tùng Ti : tảitrọng chếđộthứ i ni : số vòng quay chếđộthứ i (vg/ph) ti : thờigianlàmviệcchếđộthứ i (giờ) Tảitrongthayđổiliệntục N LE = K E N Vớ KE tra bảng 6.14 Chếđộtảitrọng thay đổiliêntục 7 Cơ học máy TS Phan Tấn Tùng • Ứng suấttiếpxúc • Công thứcHetzápdụng cho 2 hình trụ tiếpxúc ngoài (sử dụng khi tính bềnchobộ truyềnbánh răng) q σ = Z n H M 2ρ •Với qn : tảitrọng phân bố 2E E 1 1 1 Z = 1 2 = ± M 2 2 π[E2 (1− µ1 ) + E1(1− µ2 ) ρ ρ1 ρ2 •Cộng thứcHetzápdụng cho tiếpxúccủahaimặtcầu(khitínhổ lăn) 2 FnE σ H = 0.3883 ρ 2 • Công thứcHetzápdụng cho tiếpxúccủamặttrụ và mặtphẳng (khi tính bộ truyềntrụcvít) q E σ = 0.418 n H ρ 8 Cơ học máy TS Phan Tấn Tùng 1.3 Ứng suất cho phép & hệ số an toàn 1.3.1 Ứng suất cho phép • Ứng suấttĩnh Vậtliệudẽo σ chεσ τ ε []σ = []τ = ch τ []s []s Vậtliệu dòn σ ε τ ε []σ = b σ []τ = b τ []s []s • Ứng suấtmõi σ limεσ β []σ = K L [s]Kσ τ limετ β []τ = K L 9 [s]Kτ Cơ học máy TS Phan Tấn Tùng 10 Cơ học máy TS Phan Tấn Tùng 11 Cơ học máy TS Phan Tấn Tùng 12 Cơ học máy TS Phan Tấn Tùng 13 Cơ học máy TS Phan Tấn Tùng 14 Cơ học máy TS Phan Tấn Tùng 1.3.2 Hệ số an toàn Kiểmtrahệ số an toàn s ≥ [s] • Ứng suấttĩnh σ ε Vậtliệudẽo s = ch ≥ [s] σ max σ bε Vậtliệu dòn s = ≥ [s] σ max K Sσ • Ứng suấtmõi σ ε β Chu kỳứng suất đốixứng s = −1 σ ≥ [s] Kσ σ a σ r Chu kỳứng suất không đốixứng sσ = ≥ [s] Kσ σ a +ψ σ σ m εσ β 15 Cơ học máy TS Phan Tấn Tùng Khi trang thái ứng suấtphứctạp s s s = σ τ ≥ [s] 2 2 sσ + sτ Hệ số an toàn cho phép [s] = s1s2 s3 Các giá trị s1, s2, s3 tra bảng trang 45 16 Cơ học máy TS Phan Tấn Tùng 2. Độ cứng • Độ cứng là khả năng chống lạisự biến đổihìnhdángvàkíchthước dướitácdụng củatảitrọng • Độ cứng thể tích: Độ võng y ≤ [y] Góc xoay θ ≤ [θ] Góc xoắn ϕ ≤ [ϕ] • Độ cứng tiếpxúc F j = n ≤ [ j] y 3. Độ bềnmòn Lượng mòn U = IL ≤ [U] Giai đoạn mòn: I. Mài rà II. Mòn ổn định III. Cuờng độ mòn lớn 17 Cơ học máy TS Phan Tấn Tùng 4. Độ chịu nhiệt Là khả năng làm việc ổn định củachi tiết ở nhiệt độ làm việc 5. Độ ổn định dao động Biên độ dao động ở tầnsố làm việcphảinhỏ hơngiátrị cho phép Thường có 2 chếđộ: dướicộng hưởng và trên cộng hưởng 6. Độ tin cậy Là xác suấtkhônghỏng củachi tiếtkhivậnhành 7. Thiếtkế tối ưu Chọnhàmmục tiêu và các ràng buộc để thoả mãn chỉ tiêu phù hợpvới từng loạichi tiết 8. Thiếtkế vớisư hỗ trợ củamáytính Bao gồm mô hình hoá,mô phỏng, tính toán số, chương trình điềukhiển gia công HẾT CHƯƠNG 7 18