I. Khái niệm về chi tiết máy
Câu hỏi: Quan sát hình 24.1 SGK hãy sắp xếp lại những nội dung ghi trong cột các phần tử tương ứng với những nội dung ghi trong cột công dụng?
| Các phần tử | Công dụng |
| 1. Trục 2. Đai ốc 3. Vòng đệm 4. Đai ốc hãm côn 5. Côn | a. Giữ trục ở vị trí càng xe. b. Tạo mối ghép chặt của trục với càng xe. c. Lắp moay ơ. d. Cố định moay ở trên trục. e. Giữ côn ở một vị trí. |
Trả lời:
| Các phần tử | Công dụng |
| 1. Trục 2. Đai ốc 3. Vòng đệm 4. Đai ốc hãm côn 5. Côn | c. Lắp moay ơ. a. Giữ trục ở vị trí càng xe. b. Tạo mối ghép chặt của trục với càng xe. e. Giữ côn ở một vị trí. d. Cố định moay ở trên trục. |
Câu hỏi: Em hãy cho biết tên gọi các phần tử: Trục, đai ốc, vòng đệm, đai ốc hãm côn, côn?
Trả lời: Các phần tử trên được gọi là chi tiết máy.
Câu hỏi: Vậy chi tiết máy là gì?
Trả lời: Chi tiết máy là phần tử có cấu tạo hoàn chỉnh và thực hiện một nhiệm vụ trong máy.
Câu hỏi: Quan sát hình 24.2 SGK hãy cho biết phần tử nào không phải chi tiết máy? Tại sao?
Trả lời: Mảnh vỡ máy không phải là chi tiết máy vì là phần tử cấu tạo không hoàn chỉnh và không thực hiện một nhiệm vụ nào trong máy.
Câu hỏi: Em hãy cho biết phạm vi sử dụng của các nhóm chi tiết máy sau:
| Nhóm các chi tiết | Phạm vi sử dụng | |
| Công dụng chung | Công dụng riêng | |
| - Bu lông, đai ốc, bánh răng, lò xo, trục, ... | ||
| Trục khuỷu, kim máy khâu, khung xe đạp, van, cam, ... |
Trả lời: Phạm vi sử dụng của các chi tiết máy:
| Nhóm các chi tiết | Phạm vi sử dụng | |
| Công dụng chung | Công dụng riêng | |
| - Bu lông, đai ốc, bánh răng, lò xo, trục, ... | Sử dụng trong nhiều loại máy. | |
| Trục khuỷu, kim máy khâu, khung xe đạp, van, cam, ... | Sử dụng trong một loại máy nhất định. |
Câu hỏi: Quan sát hình 24.3 SGK, em hãy cho biết các bộ phận của chúng được ghép với nhau bằng mối ghép nào?
| Ghép các bộ phận | Mối ghép |
| - Ghép giữa móc treo và giá đỡ. - Ghép giữa trục và giá đỡ. - Ghép giữa bánh ròng rọc và trục. |
Trả lời: Các bộ phận được ghép bằng các mối ghép:
| Ghép các bộ phận | Mối ghép |
| - Ghép giữa móc treo và giá đỡ. - Ghép giữa trục và giá đỡ. - Ghép giữa bánh ròng rọc và trục. | - Bằng đinh tán. - Bằng đinh tán. - Mối ghép động. |
Câu hỏi: Chiếc xe đạp có những kiểu mối ghép nào? Hãy kể tên một vài mối ghép?
Trả lời: Chiếc xe đạp có những kiểu mối ghép:
- Mối ghép cố định:
+ Mối ghép không tháo được:
Hàn: Khung xe.
+ Mối ghép tháo được:
Ghép bằng chốt: Ghép giữa đùi xe với trục giữa, chốt trong cổ phuốc.
Ghép bằng ren: Ở trục giữa: Hai nắp ổ trục có ren để vặn chặt vào khung; đầu trên càng phuốc có ren răng để bắt phuốc giữ phuốc vào khung; trục bàn đạp lắp vào đùi băng ren, ...
- Mối ghép động:
+ Ổ quay: Các phần chuyển động quay với nhau nhờ ổ bi: Ổ bi trục giữa, ổ bi trục trước, ổ bi trục sau, ổ bi bàn đạp, ổ bi cô phuốc.
+ Khớp quay: Khớp quay ở các mắt xích, khớp quay ở tay phanh.
Câu hỏi: Chi tiết máy là gì? Gồm những loại nào?
Trả lời: - Chi tiết máy là phần tử có cấu tạo hoàn chỉnh và thực hiện một nhiệm vụ nhất định trong máy.
- Chi tiết máy có 2 loại: Chi tiết có công dụng chung và chi tiết có công dụng riêng.
Câu hỏi: Xích xe đạp và ổ bi có được coi là chi tiết máy không? Tại sao?
Trả lời: Dựa vào dấu hiệu để nhận biết chi tiết máy: Là phần tử có cấu tạo hoàn chỉnh và không thể tháo rời ra được nữa, nếu tháo rời ra sẽ phá hỏng chi tiết máy. Nếu dựa vào dấu hiệu này thì xích xe đạp và ổ bi là chi tiết máy. Vì vậy xích xe đạp và ổ bi là chi tiết máy.
Câu hỏi: Chi tiết máy được lắp ghép với nhau như thế nào? Nêu đặc điểm của từng loại mối ghép?
Trả lời: Chi tiết máy được lắp ghép với nhau theo hai loại:
- Mối ghép cố định: Các chi tiết được ghép không có chuyển động tương đối với nhau.
- Mối ghép động: Các chi tiết được ghép có sự chuyển động tương đối với nhau [có thể xoay, trượt, lăn, ăn khớp với nhau].
Câu hỏi: Tại sao chiếc máy được chế tạo gồm nhiều chi tiết lắp ghép với nhau?
Trả lời: - Máy có nguyên lí hoạt động phức tạp, một hai chi tiết không thể thực hiện chức năng của máy được.
- Máy gồm nhiều chi tiết ghép với nhau sẽ dễ dàng và thuận lợi khi gia công, sử dụng và sửa chữa khi bị hỏng hóc.
Việc làm Kỹ thuật
“Chi tiết máy” trong tiếng Anh gọi là “machine details” được hiểu là phần tử cấu tạo một cách hoàn chỉnh từ các bộ phận cấu thành để tạo nên những nhiệm vụ chung nhất trong máy. Các phần tử này đều có đặc điểm chung là đều có cấu tạo hoàn chỉnh và đều có chức năng riêng trong máy. Các chi tiết máy thường được lắp ráp ghép với nhau cố định và tạo thành nhóm chi tiết máy. Và để thuận tiện hơn trong việc lắp ghép, cố định các bộ phận với nhau hay thay thế và sử dụng chi tiết máy thì người ta thường liên kết nhiều chi tiết máy và nhóm chi tiết máy theo những chức năng riêng để tạo thành bộ phận máy hay các cụm chi tiết máy.
Dấu hiệu nhận biết của chi tiết máy chính là khi bạn nhìn thấy phần tử cấu tạo hoàn chỉnh có thể tháo rời ra ngoài hoặc cũng có thể không tháo rời được tùy thuộc vào các ghép nối của những chi tiết máy đó.
Chi tiết máy được chi thành hai loại với công dụng khác nhau, đó là:
- Nhóm chi tiết máy có cùng công dụng với nhau, được sử dụng chung trong nhiều loại máy khác nhau. Ví dụ như bu lông, lò xo, các loại đai ốc, bánh răng,...
- Nhóm chi tiết máy có công dụng khác nhau và sử dụng riêng cho từng loại máy móc. Ví dụ như khung xe đạp hay trục khuỷu, kim máy khâu,...
2.2. Các cách lắp ghép chi tiết máy
Các chi tiết máy có thể được lắp ghép với nhau theo 2 loại mối ghép khác nhau như sau:
- Thứ nhất là mối ghép chi tiết máy được cố định: đó là các mối ghép không có những chuyển động tương đối, nó bao gồm các mối ghép tháo rời được như then, chốt, ren,... và các mối ghép không thể tháo được như tán, hàn, đinh,...
- Loại thứ 2 là mối ghép động, tức là các mối ghép có thể xoay đổi hay chuyển động được, nó có thể lăn hay trượt chúng theo các khớp đã được ghép nối với nhau.
Tiêu chuẩn để thiết kế và đánh giá các chi tiết máy phải dựa vào các yếu tố sau đây:
- Hiệu suất sử dụng chi tiết máy: thiết kế chi tiết máy phải đảm bảo được hiệu suất sử dụng cao, ít tiêu tốn năng lượng và chi phí vận hành thấp nhất có thể.
- Khả năng làm việc của các chi tiết máy tốt: các bộ phận đều có chức năng và nhiệm vụ riêng biệt, do đó phải thiết kế làm sao để vừa có thể giữ được độ bền lâu và tuổi thọ trong suốt quá trình sử dụng, lại vừa vận dụng được tối đa nhiệm vụ của chúng.
- Chi tiết máy phải đảm bảo được mức độ tin cậy cao trong suốt thời gian sử dụng. Độ tin cậy của chi tiết máy được đánh giá theo tiêu chí đó là xác suất làm việc và không bị hỏng hóc gì trong mức thời gian nhất định.
- Chi tiết máy phải đảm bảo được sự an toàn tuyệt đối trong quá trình sử dụng.
- Tính công nghệ cũng như tính kinh tế phải được tối ưu hóa ở các chi tiết máy. Tất cả các yếu tố từ hình dạng đến kết cấu của vật liệu cần phải phù hợp, càng có ít những chi tiết thì sẽ càng dễ tạo hơn. Bên cạnh đó, kích thước nhỏ gọn và khối lượng thấp cũng giúp giảm giá thành một cách đáng kể.
Như vậy, khi thiết kế các chi tiết máy cần phải chú ý kiểm tra và đánh giá theo các tiêu chí trên để có thể tạo ra được những sản phẩm chất lượng nhất.
4. Những đặc điểm trong tính toán chi tiết máy
- Tính toán các chi tiết máy vừa có thể sử dụng công thức lý thuyết, vừa có thể sử dụng các hệ số thực nghiệm thông qua các đồ thị hay các hình vẽ, bảng hiệu cụ thể.
- Để có thể tính toán xác định được kích thước của chi tiết máy thì người ta thường phải tiến hành thực hiện qua 2 bước cơ bản, đó là:
+ Thiết kế chi tiết máy
+ Tính kiểm nghiệm chi tiết máy và đây là bước quyết định cuối cùng các thông số quan trọng và kích thước cụ thể cho chi tiết máy.
- Trong tính toán chi tiết máy thì các ẩn số thường sẽ nhiều hơn số các phương trình. Do vậy, bạn cần phải phải căn cứ vào các quan hệ giữa lực và biến dạng hoặc quan hệ kết cấu, kết hợp với vẽ hình để có thể giải quyết được.
- Có rất nhiều những giải pháp cho cùng một mục tiêu thiết kế ra các chi tiết máy, do đó trước khi tiến hành thiết kế cần phải lựa chọn một phương án tối ưu nhất. Các vấn đề chỉ được giải quyết tốt khi sử dụng các phương trình tối ưu hóa và tự động hóa các thiết kế chi tiết máy và các thiết bị cơ khí trên máy tính.
5. Biện pháp để nâng cao sức bền mỏi của chi tiết máy
5.1. Độ bền của chi tiết máy nghĩa là gì?
Độ bền của chi tiết máy là khả năng để tiếp nhận trọng tải của các chi tiết máy mà không bị phá hủy hay biến dạng quá mức cho phép. Độ bền của chi tiết máy bao gồm 3 loại:
- Độ bền tĩnh: đây là độ bền của chi tiết máy khi phải chịu ứng suất không thay đổi.
- Độ bền mỏi được hiểu là độ bền của chi tiết máy khi phải chịu ứng suất thay đổi.
- Độ bền mặt nghĩa là độ bền của chi tiết máy cần phải tránh bị phá hỏng bề mặt làm việc.
- Độ bền thể tích chính là độ bền của chi tiết máy mà cần tránh để biến dạng lớn hay bị gãy hỏng.
5.2. Biện pháp để nâng cao sức bền mỏi của chi tiết máy
- Cơ sở của biện pháp nâng cao sức bền mỏi chi tiết máy hay còn được gọi là những nhân tố gây ảnh hưởng đến giớ hạn mỏi của chi tiết máy:
+ Ảnh hưởng từ hình dáng kết cấu: đây là yếu tố có ảnh hưởng khá lớn đến độ bền mỏi của chi tiết máy. Dưới những tác dụng của trọng tải và ở những chỗ có tiết diện thay đổi đột ngột hay có sự tập trung ứng suất làm cho ứng suất trong tực tế lớn hơn nhiều so với ứng suất dự tính.
+ Ảnh hưởng từ kích thước tuyệt đối của chi tiết máy, kích thước tuyệt đối của chi tiết máy càng tăng thì giới hạn mỏi của nó cũng tăng lên theo tỷ lệ tương ứng.
+ Ảnh hưởng từ công nghệ gia công bề mặt: lớp bề mặt của các chi tiết máy sau khi được gia công, cắt gọt và gia công tăng bền sẽ có ảnh hưởng lớn đến giới hạn mỏi.
+ Ảnh hưởng từ các trạng thái ứng suất.
- Biện pháp nâng cao sức bền mỏi của chi tiết máy:
+ Các biện pháp về kết cấu như là:
* Tiến hành bố trí những chỗ gây tập trung ứng suất ở xa các phận phải chịu ứng suất cao của chi tiết máy [nếu được].
* Cần phải tạo hình dạng thật phù hợp tại các chỗ lượn chuyển tiếp của các bậc chi tiết máy để đảm bảo khớp các mối ghép khi lắp ráp.
* Sử dụng rãnh để có thể giảm tập trung ứng suất.
* Riêng đối với các mối ghép bằng độ đôi thì phải vát mép mayơ hay tăng độ mềm của mayơ để áp suất giữa trục và mayơ giảm bớt, giúp độ bền được tăng cao.
+ Biện pháp công nghệ:
* Sử dụng biện pháp nhiệt luyện và hóa nhiệt luyện để tăng độ bền mỏi như tôi bề mặt hay thấm than.
* Sử dụng các biện pháp biến cứng nguội, ví dụ như lăn nén hay phun bi
* Sử dụng các biện pháp gia công tinh bề mặt như là đánh bóng hay mài nghiền để có thể giảm được độ nhám của bề mặt chi tiết máy.
Qua những lý giải trên đây, chắc hẳn các bạn đã nắm rõ được chi tiết máy là gì cũng như những vấn đề về thiết kế chi tiết máy rồi đúng không nào? Hy vọng đây sẽ là những thông tin hữu ích đề các bạn có thể áp dụng vào việc thiết kế, sử dụng hay lắp ghép các chi tiết máy hiệu quả nhất nhé!