Mô tả:
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 Tải trọng
•
Tải trọng không đổi: phương, chiều, độ lớn không đổi theo thời gian
•
Tải trong thay đổi: ít nhất một trong ba yếu tố trên thay đổi theo thời
gian. Tải thay đổi có thể liên tục hoặc theo bậc
•
Tải va đập
•
Tải danh nghĩa
•
Tải trọng tương đương
•
Tải trọng qui đổi
1.2 Ứng suất
•
Ứng suất tĩnh: giá trị không đổi theo thời gian →phá huỷ tĩnh
•
Ứng suất thay đổi: giá trị thay đổi theo thời gian→phá huỷ mõi
1
Cơ học máy
•
TS Phan Tấn Tùng
Chu kỳ ứng suất
5 đặc trưng của 1 chu kỳ ứng suất
σ max τ max
σ min τ min
1. Ứng suất cực đại
2. Ứng suất cực tiểu
3. Ứng suất trung bình
σm =
σ max + σ min
2
τm =
τ max + τ min
Chu kỳ ứng suất
2
4. Ứng suất biên độ
σa =
σ max − σ min
2
τa =
τ max − τ min
2
5. Hệ số tính chất chu kỳ
σ
r = min
σ max
r=
τ min
τ max
2
Cơ học máy
TS Phan Tấn Tùng
• Chu kỳ đối xứng σ max = −σ min
τ max = −τ min
r=
σ ,τ
ứng suất tĩnh
σ −1 ,τ −1 ứng suất mõi ứng với chu kỳ đối xứng
•Chu kỳ mạch động dương
σ min
= 0 τ min = 0
r=
σ min
= −1
σ max
σ min
=0
σ max
σ 0 ,τ 0 ứng suất mõi ứng với chu kỳ mạch động dương
3
Cơ học máy
TS Phan Tấn Tùng
• Thí nghiệm lập đường cong
mõi
Mẫu thử mõi
Máy thử mõi
4
Cơ học máy
TS Phan Tấn Tùng
• Đường cong mõi
σ r :giới hạn mõi dài hạn
N 0 :số chu kỳ cơ sở
N ≥ N 0 :chế độ làm việc dài hạn
N < N 0 :chế độ làm việc ngắn hạn
• Ứng suất mõi
σ N =σr m
N0
= σ lim K L với K L ≥ 1
N
Khi tính ứng suất uốn cho vật liệu thép N 0 = 5.10 6chu kỳ
m = mF = 6 khi HB ≤ 350 và m = mF = 9 khi HB > 350
N 0 = 30 × (HB )2.4 và m = mH = 6
Khi tính ứng suất tiếp xúc cho vật liệu thép
Giá trị σlim
σ −1F = (0.4 ÷ 0.5)σ b σ 0 F = (1.4 ÷ 1.6)σ −1F
τ −1 = (0.22 ÷ 0.25)σ b τ 0 = 0.3 σ ch
σ −1K = 0.33 σ b
σ 0 K = 0.5 σ b
5
Cơ học máy
TS Phan Tấn Tùng
• Số chu kỳ làm việc tương đương
Tải trọng không đổi
N = 60 Lh n
Với Lh: tuổi thọ (giờ)
n : số vòng quay (vg/ph)
Tải trọng thay đổi theo bậc
m'
N LE
⎛ Ti ⎞
= 60∑ ⎜
⎜ T ⎟ ti ni
⎟
⎝ max ⎠
Chế độ tải trọng không đổi
Khí tính ứng suất uốn cho vật liệu thép
m' = mF = 6 khi HB≤350
m' = mF = 9 khi HB>350
Khí tính ứng suất tiếp xúc cho vật liệu thép
m' =
mH
=3
2
6
Chế độ tải trọng thay đổi theo bậc
Cơ học máy
TS Phan Tấn Tùng
Ti : tải trọng chế độ thứ i
ni : số vòng quay chế độ thứ i (vg/ph)
ti : thời gian làm việc chế độ thứ i (giờ)
Tải trong thay đổi liện tục
N LE = K E N
Vớ KE tra bảng 6.14
Chế độ tải trọng thay đổi liên tục
7
Cơ học máy
TS Phan Tấn Tùng
• Ứng suất tiếp xúc
• Công thức Hetz áp dụng cho 2 hình trụ tiếp xúc
ngoài (sử dụng khi tính bền cho bộ truyền bánh
răng)
q
σ H = ZM
n
2ρ
•Với qn : tải trọng phân bố
ZM =
2 E1 E 2
π [ E 2 (1 −
µ12 ) +
2
E1 (1 − µ 2 )
1
ρ
=
1
ρ1
±
1
ρ2
•Cộng thức Hetz áp dụng cho tiếp xúc của hai mặt cầu (khi tính ổ lăn)
σ H = 0.3883
Fn E 2
ρ2
• Công thức Hetz áp dụng cho tiếp xúc của mặt trụ và mặt phẳng (khi tính
bộ truyền trục vít)
σ H = 0.418
qn E
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 suất tĩnh
Vật liệu dẽo
[σ ] = σ chε σ
[s ]
[τ ] = τ chε τ
[s ]
Vật liệu dòn
[σ ] =
σ bε σ
[τ ] =
[s ]
τ bε τ
[s]
• Ứng suất mõi
[σ ] =
σ lim ε σ β
[τ ] =
τ lim ε τ β
[ s ]K σ
[ s ]Kτ
KL
KL
9
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
s ≥ [s]
Kiểm tra hệ số an toàn
• Ứng suất tĩnh
Vật liệu dẽo
Vật liệu dòn
σ ch ε
s=
≥ [s]
σ max
σ bε
s=
≥ [s]
σ max K Sσ
• Ứng suất mõi
Chu kỳ ứng suất đối xứng
σ −1ε σ β
s=
≥ [s]
Kσ σ a
Chu kỳ ứng suất không đối xứng
sσ =
σr
Kσ
εσ β
≥ [s ]
σ a +ψ σ σ m
15
Cơ học máy
TS Phan Tấn Tùng
Khi trang thái ứng suất phức tạp
s=
sσ sτ
sσ + sτ
2
2
≥ [ s]
Hệ số an toàn cho phép
[ s ] = s1 s 2 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 lại sự biến đổi hình dáng và kích thước
dưới tác dụng của tải trọng
• Độ cứng thể tích:
Độ võng
y ≤ [ y]
Góc xoay
θ ≤ [θ ]
ϕ ≤ [ϕ ]
Góc xoắn
• Độ cứng tiếp xúc
Fn
j=
≤ [ j]
y
3. Độ bền mòn
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 của chi tiết ở nhiệt độ làm việc
5. Độ ổn định dao động
Biên độ dao động ở tần số làm việc phải nhỏ hơn giá trị cho phép
Thường có 2 chế độ: dưới cộng hưởng và trên cộng hưởng
6. Độ tin cậy
Là xác suất không hỏng của chi tiết khi vận hành
7. Thiết kế tối ưu
Chọn hàm mục tiêu và các ràng buộc để thoả mãn chỉ tiêu phù hợp với
từng loại chi tiết
8. Thiết kế với sư hỗ trợ của máy tính
Bao gồm mô hình hoá,mô phỏng, tính toán số, chương trình điều khiển
gia công
HẾT CHƯƠNG 7
18
- Xem thêm -