Chi tiết cơ cấu chính xác tập 1 nguyễn trọng hùng
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (37.3 MB, 240 trang )
THU V!EN DH NHA TRANG
HUCHỶ ^
0
0
0 0
1 4
tíccoLiẬK của, cÁány tị i
2
3000014281
¿é* vàt
Xin vui lịng:
•
•
Khơng xé sách
Khơng gạch, viết, vẽ lên sách
NGUYỄN TRONG HÙNG
CHI TIẾT Cơ CẤU
CHÍNH XÁC
/ i / s /4 é
NHÀ XUẤT BẢN BÁCH KHOA - HÀ NỘI
Mã số:
547-2006/CXB/02-68
MỤC LỤC
Trang
Mục lục
3
Lời nól đầu
7
Chương mơ đầu
9
§ 1. Khái niệm, nhiệm vụ và nội dung mơn học
9
§2. Các u cầu đối với các chi tiết và cơ cấu chính xác
12
Chương 1: Các yếu tỏ đàn hồi của dụng cụ và thiết bị chính xác 13
§ 1. Khái niệm chung và phân loại.
13
§2. Lị xo xoắn trụ
18
§3. Lị xo lá phảng.
27
§4. Lị xo xoắn acsimet.
31
§5. Màng đàn hồi.
35
§6. Ống xin phơn (ống sóng đàn hồi).
45
§7. Lị xo ống áp kế (lị xo Burđồn).
51
Chương 2: Gỏi tựa của hệ thòng động trong dụng cụ
62
và thiết bị chính xác
§ 1. Khái niệm chung và phân loại.
62
§2. Ổ tựa hình trụ.
64
§3. Gối tựa hình cơn.
78
§4. Gối tựa trên mũi tâm.
83
§5. Gối tựa hình cầu.
88
§6. Gối tựa trên mũi nhọn.
93
§7. Ổ tựa dùng ma sát lăn trong dụng cụ và thiết bị chính xác.
104
§8. Gối tựa từ.
108
§9. Sống trượt đối với chuyển động thẳng.
109
3
Chương 3: Truyền động bánh răng trong dụng cụ
119
và thiết bị chính xác
4
§ 1. Khái niệm chung và phân loại.
119
§2. Truyền động bánh răng cósự ăn khớp Xiclơit.
121
§3. Truyền động bánh rãng cósự ăn khớp chốt.
123
§4. Truyền động bánh răng cótỷ sơ' truyền thay đổi.
125
§5. Sai số của bộ truyền bánh răng và bộ truyền trục vít.
130
§6. Kết cấu và vật liệu bánh răng trong máy chính xác.
138
Chương 4: Cơ cấu vít
146
§ l.Khái niệm và phân loại.
146
§2. Tính tốn cơ cấu vít.
149
Chương 5: Cơ cấu địn - Bản lề
158
§ 1. Khái niệm và phân loại.
158
§2. Phương pháp mơ phỏng số động học cơ cấu địn bản lề
160
§3. Một số cơ cấu đòn bản lề trong dụng cụ và thiết bị chính xác
167
§4. Chọn cơ cấu truyền để làm đều bảng chia của dụng cụ.
177
Chương 6: Cơ cấu chuyển động ngắt qng
180
§1. Mở đầu.
180
§2. Cơ cấu Man.
180
§3. Cơ cấu cóc.
191
Chương 7: Điều chỉnh tốc độ cơ cấu
197
§ 1. Khái niệm và các thơng số chủ yếu của điều chỉnh tốc độ.
197
§2. Cơ sở lý thuyết và sự làm việc của điều chỉnh.
200
§3. Điều chỉnh hãm.
203
Chưưng 8: Bộ phàn làm giám dao động
218
§ 1. Cơng dụng của bộ phận làm giảm dao động
218
và một sỏ khái niệm về lý thuyết dao động.
§ 2. Các bộ cản dịu khơng khí, chất lỏng và cảm ứng từ.
224
Chương 9: Thiết bị đọc sơ
229
§ 1. Kết cấu và các thơng sơ của thiết bị đọc số.
229
§2. Chọn kiểu và tính tốn các thơna số của thiết bị đọc số.
235
Tài liệu tham khảo
238
5
LỜI NỐI ĐẦU
Hiện nay với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật và công
nghệ, hàng loạt các thiết bị hiện đại trong tất cả các lĩnh vực đã được sản
xuất.
Những thiết bị tiên tiến này cũng xuất hiện ngày càng nhiều ở Việt
Nam trong các ngành công nghiệp khác nhau.
Các dụng cụ và thiết bị công nghệ, đo lường, điện tử tin học, y tế và
văn hoá, trong các dây chuyền sản xuất hiện đại, trong các hệ thống tự động
hóa, rơ bốt và tay máy..., đều có sự cấu thành của các chi tiết cơ cấu chính
xác.
Với chức năng đa dạng và phong phú của các chi tiết cơ cấu chính xác:
biến đổi, truyền và khuếch đại chuyển động và chỉ thị tín hiệu, ổn định, điều
chế thông tin, ghép nối các phần tử đê cấu thành thiết bị và máy. Cuốn giáo
trinh đã đề cập tới các nội dung về lĩnh vực cơ khí chính xác của các phạm
vi kỹ thuật kể trên.
Trong phần thứ nhất
- Chỉ
tiếtcơ cấu chính
làm việc, tính tốn hình học, động học, động lực học và độ chính xác hình
học của một số chi tiết cơ cấu chính xác điển hình.
Trong phần
thứ
hai- Độ
cấu, phương pháp phân tích nguyên nhân gây ra sai số; phương pháp tính
tốn sai số động học của các cơ cấu và xích động học cơ khí chính xác, đồng
thời trình bày các biện pháp nâng cao độ chính xác thiết kế và chế tạo của
các dụng cụ, thiết bị cơ khí chính xác.
Tài liệu này được dùng làm giáo trình cho sinh viên chun ngành Cơ
khí chính xác và Quang học của Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, chuyên
ngành Quang - Quang Điện tử của Học viện Kỹ thuật Qn sự. Nội dung
cuốn giáo trình cịn là tài liệu tham khảo bổ ích cho cán bộ kỹ thuật trong
công tác khai thác sử dụng, thiết kế chế tạo, sửa chữa bảo dưỡng các dụng cụ
và thiết bị cơ khí chính xác trong dây chuyền sản xuất công nghiệp.
7
Việc biên soạn tài liệu này theo hướng đổi mới nội dung chương trình
đào tạo, nên khó tránh khỏi được những thiếu sót, chúng tơi rất mong nhận
được ý kiến đóng góp của độc giả.
Hà Nội 2006
BỘ MƠN C ơ KHÍ CHÍNH XÁC VÀ QUANG HỌC
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
8
CHƯƠNG MỞ ĐẦU
§1. KHÁI NIỆM, NHIỆM v ụ VÀ NỘI DUNG MÔN HỌC
1. Khái niệm dụng cụ và thiết bị chính xác
Máy là thiết bị, thực hiện chuyển động có ích nhất định để biến đổi
năng lượng hoặc thực hiện cơng có ích.
Ví dụ: Động cơ điện biến điện nănư thành cơ năng.
Máy gia công kim loại thực hiện các quá trình sản xuất khác nhau
nhằm thay đổi hình dạng và vị trí của chi tiết.
Dụng cụ là thiết bị thực hiện chức nãng đo lường, kiểm tra, điều chỉnh,
điều khiển, tính tốn.
Dụng cụ đo lường: dùng để so sánh trực tiếp hay gián tiếp các đại
lượng đo với đơn vị đo.
>
Ví dụ: Nhiệt kế, áp kế, tốc kế.
Dụng cụ kiểm tra: dùng để xác định giá trị đại lượng dược kiểm tra có
nằm trong giới hạn cho phép hay khồng.
Ví dụ: Dụng cụ kiểm tra kích thước, cân, điện trở.
Dụng cụ điều chỉnh: dùng để duy trì tự động giá trị của đại lượng điều
chỉnh đã được định trước.
Ví dụ: Bộ điều chỉnh tốc độ.
Dụng cụ điều khiển theo chương trình cho trước thực hiện sự thay đổi
của đại lượng nào đó.
Máy tính và thiết bị tính thực hiện các ngun cơng tốn học.
Ví dụ: Máy tính, bộ tích phân, thiết bị đếm.
9
Một cách tổng quát các dụng cự và thiết bị chính xác có sơ đồ cấu trúc
như sau:
Phương tiện
phản ánh
thơng tin
Ạ
/\
(
— >
(p)
Phần tử
nhay
Hình
N
.
(s)
Cơ cấu
truyền
.Sơ đổ cấu trúc của dụng cụ và thiết bị chính xác.
1
Cácphần
tửnhạy cảmr
Là thiết bị biến tín hiệu đầu vào X, thành tín hiệu đầu ra x2.
Tín hiệu đầu vào và ra có thể là đại lượng điện và khơng điện. Trong
nhiều phần tử nhạy cảm, tín hiệu vào là các đại lượng vật lý (dòng điện, điện
áp, lực, nhiệt độ, vận tốc, áp suất...).
Tín hiệu ra - dịch chuyển thẳng hay góc.
Để làm các phần tử nhạy cảm thường dùng: màng đàn hồi, ống
xinphơn, lị xo, ống burđôn, tấm lưỡng kim, tấm thạch anh ....
Phương
tiệnphản ánh
thông
Là thiết bị thông tin cho con người (người thao tác) các số liệu về giá
trị của các thông số được đo và được kiểm tra, đặc trưng cho trạng thái của
đối tượng.
Để làm phương tiện phản ánh thơng tin có thể dùng bảng chia, chỉ số,
thiết bị tự ghi, bảng số, màn hình....
Cơ
cấutruyền:
Thực hiện liên kết động giữa các khâu động của phần tử nhạy cảm và
thang chia các chỉ số, thiết bị tự ghi hay thiết bị chấp hành của dụng cụ hay
hệ thống tự động.
Ví
dụ:Sơ đồ động của dụng cụ khí áp kế đo độ cao (hình 2).
Phần tử nhạy cảm - khí áp kế kiểu hộp, biến đổi áp suất khí quyển p
thành dịch chuyển s của điểm A.
10
ti
Cơ cấu truyền - biến dổi dịch chuyển thẳng nhỏ
dịch chuyển góc lớn (p của kim thiết bị đọc số.
s của điểm A thành
Phương tiện phản ánh thông tin - bảng chia.
Hình
.Sơ đồ động
2
củad
2. Nhiệm vụ và nội dung của môn học
Nhiệm vụ của môn học là nghiên cứu phương pháp tính tốn và thiết
kế các chi tiết, cơ cấu của dụng cụ và thiết bị chính xác. Các bài tốn được
nghiên cứu ở đây là xác định các thơng số hình học, tính tốn độ chính xác,
tính tốn động học và tính tốn lực của dụng cụ và thiết bị chính xác. Trong
trường hợp cần thiết tính tốn độ bền của các chi tiết chịu lực.
Nộidung của
môn
học:
Các chi tiết và co cấu của dụng cụ và thiết bị chính xác rất phong phú
và đa dạng.
Ở đây chỉ nghiên cứu các chi tiết và cơ cấu diển hình dùng trong cơ
khí chính xác và quang học; chế tạo dụng cụ và cơ khí chế tạo máy.
Một số chi tiết và cơ cấu điển hình là:
Các yếu tố đàn hồi.
Gối tựa và sống trượt.
Truyền động bánh răng chính xác.
Truyền động ren vít chính xác.
Cơ cấu địn bản lề.
Cơ cấu chuyển động ngắt quãng.
Cơ cấu điều chinh tốc độ.
Cơ cấu làm giảm dao động.
Cơ cấu và thiết bị đọc số.
11
§2. CÁC YÊU CẦU ĐỐI VỚI CÁC CHI TIẾT VÀ c ơ CẤU CHÍNH
XÁC
Các yêu cầu đối với chi tiết và cơ cấu chính xác rất khác nhau và phụ
thuộc vào chức năng, cơng suất, vận tốc và độ chính xác yêu cầu, điều kiện
sử dụng, công nghệ chế tạo và hàng loạt các yếu tố khác.
Các
yêu
cầuchủ yếu đối
với cáccơ
Độ chính xác thực hiện chức năng yêu cầu, độ tin cậy và làm việc
khơng hỏng hóc, thuận tiện, đơn giản và sử dụng an toàn.
Sơ đồ tối giản: số khâu, khớp là ít nhất, làm việc êm khơng ồn, chống
rung động, độ bền, tuổi thọ, tính chống mài mịn và hiệu suất cao V .V ..
Tính kinh tế trong sử dụng và chế tạo, lắp ráp, sửa chữa đơn giản.
Chi phí vật liệu ít nhất, khối lượng và kích thước nhỏ.
Sử dụng rộng rãi các cụm và các chi tiết tiêu chuẩn hố. Các chi tiết có
tính thay thế được. Khối lượng và giá thành chế tạo ít nhất.
Ngồi ra đối với các cơ cấu của dụng cụ cịn có các yêu cầu đặc biệt
như: độ chính xác và độ nhạy cao, khơng có qn tính, khơng bị ảnh hưởng
của điều kiện môi trường như nhiệt độ, áp suất, độ ẩm V .V ..
12
xá
C hưong 1
CÁC YẾU TƠ Đ ÀN HĨI CỦA DỤNG cụ
VÀ THIẾT BỊ CHÍNH XÁC
§1. KHÁI NIỆM CHUNG VÀ PHÂN LOẠI
1. Khái niệm chung
Trong dụng cụ và thiết bị chính xác để làm các yếu tố đàn hồi, dùng lò
xo và các yếu tố nhạy đàn hồi có cấu trúc khác nhau:
Lò xo:
Lò xo xoắn trụ chịu kéo và chịu nén (hình 1.1, a và hình 1.1, b).
Lị xo thẳng chịu uốn (hình 1.1, c).
Lị xo xoắn acsimet chịu xoắn (hình 1.1, d).
Ống sóng hay xinphơn (hình 1.1, e).
Màng đàn hồi (hình 1.1, g).
a)
Lị xo ống hay ống burđơn (hình 1.1, h).
b)
W ĩ ĨWX
Mm
T fỉ m
M p
7MW
r
1
y w
ậVƯƯ
uƯ
uƯ
u_—r
ưƯ
ỤL
Ư
L
1
r-f(pj
ÌƯ IM JW ^
Hình 1.1. Các yếu tố đàn hồi của dụng cụ và thiết bị chính xác.
Đặc điểm của các yếu
tơ đàn
hồi:
Lực và mô men do các yếu tố đàn hồi tạo nên tỷ lệ với biến dạng và
không phụ thuộc vào vị trí của chúng trong khơng gian.
13
Các yếu tố đàn hồi cho phép tích lũy cơ năng bằng cách biến dạng sơ
bộ chúng.
Nói chung, các yếu tố đàn hồi có kích thước nhỏ.
Đặc
tính của các yếu tô đàn
Là sự phụ thuộc giữa độ võng / của yếu tố đàn hồi và tải trọng
hồi:
hay
giữa góc xoắn (p và mô men ngẫu lực M, gây ra sự biến dạng của vếu tố đàn
hồi.
(1.1)
f = f(P)
Hay:
(1.2)
Đặc tính của yếu tố đàn hồi có thể là tuyến tính: như đường a (hình
1.2) hoặc phi tuyến: đường b, c (hình 1.2).
Hình
:Đ ặc tính của các yếu tổ đàn hồi.
.2
1
Độ cứng của các yếu tô' đàn hồi:
Là giới hạn của gia số tải trọng Ap với gia số của độ võng A f , khi
A/ tiến tới không.
K = lim
Ạ/-+0
^Ap '
dP ( N \
~ < Ị f ’ Kmm ;
(1.3)
Hay:
A M _ dM f Nmm
K, = lim
&
dọ l rad )
(1.4)
’
Độ cứng có thể được xác định bằng đồ thị. Bằng tang của góc nghiêng
v của tiếp tuyến tại điểm khảo sát với đặc tính của yếu tố đàn hồi (hình 1.2).
14
K
= t
=
dP
df
Nếu đặc tính đàn hồi là tuyến tính, thì:
.. _
K
=
—
-
=
consí
p..
f
Độ
nhạy
của yếu
tơđàn
Là đại lượng ngược với độ cứng.
1J
mm
N
(1.5)
Hay:
dcp
s'
s
rad
Nmm
( 1.6)
Trong các dụng cụ cơ khí chính xác và quang học để thay đổi độ cứng
(hay độ nhạy) và để nhận được đặc tính cần thiết của cụm các yếu tố đàn
hồi, người ta sử dụng chuỗi nối tiếp, chuỗi song song hay chuỗi hỗn hợp các
yếu tô đàn hồi.
Dưới dây ta lần lượt xét các chuỗi đó:
Chuỗi
nơi tiếp các
yếu
tơ đàn
Trong chuỗi này mỗi một yếu tố đàn hồi cùng chịu tác dụng của lực
tác dụng p (hình 1.3, a).
Đặc tính của khối
Si
I
p
Hình
1.3, a.Chuỗi nối tiếp các yếu tố đàn hổi.
15
hồi
Độ
nh
Do đó:
(1.7)
n
S i= ^ì-dP
Vậy: Khi nối tiếp các yếu đàn hồi độ nhạy của khối bằng tổng các độ
nhạy của các yếu tố đàn hồi riêng biệt.
Độ
cứng:
( 1.8 )
Đặc tính tổng cộng của khối có thể tìm bằng cách cộng đồ thị biến
dạng của các yếu tố đàn hồi riêng biệt/ / , / 2,
khi chịu tải trọng p.
h = ± f,
(1-9)
/=l
Chuỗi song song các yếu tố đàn hồi:
Trong chuỗi này biến dạng của các yếu tố đàn hồi riêng biệt là như
nhau và bằng biến dạng chung của khối (hình 1.3, b).
16
Đác tính của khối
0
Hình
/
,b. Chuỗi song song các yếu tố đàn
.3
1
h = f\ = /2 = - =
j [ = P iS í =PĩS 2 =... = PnSll
fn
Suy ra:
p = Íl
' ~ s0 ,
p = Íl
p
’ 2 ~o,s
- Í
l
" os
Do đó: Lực tác dụng lên mỗi yếu tơ đàn hồi trong chuỗi song song tỷ
lệ nghịch với độ nhạy của chúng.
( 1. 10)
/=I
/=1 °/
Độ nhạy:
s
= A =_ l
Py
L,-1 o ,
( 1. 11)
Vậy khi nối song song các yếu tố đàn hồi, độ nhạy tổng cộng bị giảm
đi, còn độ cứng tổng cộng của khối bằng tổng độ cứng của chúng.
j
ưy
l)
/Ị
Ị
p
v
«
inrA, ứs* VMM g to a
Kz =
v ' = x* i - = ' Z K‘
1—ị
I_ Ị o I
^
Chuối hổn hợp cúc yếu tơ đàn
T H Ơ
»■ '
--
«.»,
V I F f :' i
ị
hồI_.1,
Khi nối hỗn hợp các yếu tố đàn hồi độ cứng và độ nhạy của chúng
được xác định riêng đối với cụm song song, sau đó khảo sát khối đó như
chuỗi nối tiếp.
02-ChilictCCCX
17
_
2. Phân loại các yếu tố đàn hồi
Các yếu tố đàn hồi có thể được phân loại theo các đặc điểm khác nhau.
2 . 1 . Phâ n lo ạ i theo công dụng
Các yếu tố đàn hồi được chia thành ba nhóm.
Lị xo
lực(Tích
luỹnăng lượng):
Năng lượng được tích luỹ trong lúc biến dạng sơ bộ các lò xo này,
chúng được dùng để dẫn hệ thống động của cơ cấu quay về vị trí ban đầu.
Lị xo đo lường (Các yếu tố nhạy đàn
Các lò xo này được dùng trong các dụng cụ đo để tạo thành lực và
mômen phản tác dụng. Theo trị số biến dạng (độ võng / hay góc xoắn (p)
đánh giá về trị số của lực hay mơmen tác dụng lên lị xo.
Các yếu
tơ liên
kếtdàn
Chúng được dùng để cách ly rung động của cơ cấu và làm giảm va đập
bằng cách thay thế liên kết cứng giữa các chi tiết của dụng cụ bằng liên kết
đàn hồi.
Ví dụ: đệm đàn hồi, bộ giảm chấn lò xo và cao su, khớp bản lề đàn
hồi, các phần tử của khớp nối lò xo và đàn hồi.
.P h ân lo ạ i theo biến d ạn g của vật
2
Theo biến dạng của vật liệu được chia thành ba loại:
Lò xo chịu uốn
Lị xo chịu xoắn
Lị xo biến dạng phức tạp
§2. LỊ XO XOẮN TRỤ
1. Khái niệm
Lị xo xoắn trụ có các dạng chịu lực kéo, nén, xoắn hoặc uốn (hình
1.4, a). Dây lị xo thường có tiết diện hình trịn, trong một số trường hợp có
18
hồi:
tiết diện chữ nhật, được uốn theo vịng xoắn vít. Hình dạng lị xo thơng
thường là hình chữ nhật, hoặc có thể có dạng hình cơn, parabol (hình 1.4, b).
Độ cứng của lị xo được xác định bởi dặc tính đàn hồi của vật liệu và
các thơng số hình học - đường kính trung bình của lị xo D, các thơng số tiết
diện ngang của dây dẫn và số vịng xoắn bước ỉ của lò xo, chiều dài lò xo
I và góc nâng của lị xo
arctgị/tt.d \
a=
Tỷ số của đường kính trung bình của lị xo và đường kính dây
=—
(hình a của hình 1.4, b) được gọi là chỉ số của lò xo. Trong trường hợp tiết
diện dây lò xo khơng trịn, chi số của lị xo được xác định bằng tỷ số c = —
(hình d của hình 1.4, b), trong đó a
Hình 1.4, a.
Hình 1.4, b.
-chiều dầy của dâ
Cácdạng
chịulực của lò xo xoắn
Các dạng lò xo xoắn
19
Lò xo xoắn trụ - phần tử đàn hồi, được dùng trong nhiều lĩnh vực khác
nhau. Trong các dụng cụ và thiết bị chính xác nó được dùng làm:
+ Chuyển đổi đo áp lực có sử dụng ống xinphơn (hình 1.5, a ) .
+ Dụng cụ đo áp suất có sử dụng lị xo burđơn (hình 1.5, b).
+ Cơ cấu truyền động có dịch chuyển thẳng hoặc quay có tỷ số truyền
cao. Khi có biến dạng dọc trục, do lị xo làm bằng băng kim loại mỏng, có
tạo ra dịch chuyển góc từ 7 - 8 vịng (hình 1.5, c).
+ Khớp quay một chiều (hình 1.5, d).
Trong tài liệu này chỉ giới thiệu lò xo xoắn trụ tiết diện tròn, do lĩnh
vực sử dụng rộng rãi của nó.
1 . 5 . Cácứng dụng của lị xo xoắn
Hình
2. Tính tốn lị xo xoắn trụ tiết diện tròn
ứng suất
.1
2
Giả sử ngoại lực
dây lị xo chịu mơmen M = 0,5
lực F tác dụng dọc trục lị xo (hình 1.6).
20
vàchuyển vị của lị xo
F (kéo hoặc nén) tác dụng lên lị xo,
Dóc véc tơ vng góc vớ
.F
D
Hình
1.6.ứng
suấtvà chuyển
của lị xo.
Mơmen M chia làm hai thành phần:
Mịmen xoắn:
T = 0,5.F.Z).cosor
và mômen uốn: M u
0,5.
sin
Lực F được phân tích thành hai thành phần: lực pháp tuyến F.sinor và
lực cắt F .cosa
.
Trong tính tốn thực tế thường chí xét đến mômen xoắn T và coi rằng
T * 0,5
.F.D , có thể bỏ qua các lực khác, vì rằng đối với phần lớn lị xo có
góc nâng a < 10 -M20 và ứng suất do chúng gây nên khá nhỏ.
ứng suất xoắn lớn nhất r sinh ra ở thớ biên phía trong của lị xo phải
thoả mãn điều kiện:
k.T _ %Jk.F.D
Wa
(1.13)
trong đó:
Wữ- Mơmen qn tính của tiết diện lị xo.
k
-Hệ sơ' xét đến độ cong của dây lị xo (vì dây lị xo có độ cong cho
nên ứng suất xoắn ở các thớ biên phía trong lớn hơn so với các thớ biên phía
ngồi), dược tính theo cơng thức:
, 4c + 2
k = ---- -—
4c - 3
(1.14)
21
Hệ số k dùng trong tính tốn lị xo
4
5
6
8
10
12
1,37
1,29
1,24
1,17
1,14
1,11
c = D /d
k
[r] - ứng suất xoắn cho phép của lò xo.
Chuyển vị đàn hồi dọc trục lò xo (kéo hoặc nén) được tính theo tích
phân More (xem giáo trình sức bền vật liệu).
8 .D\n.F
(1.15)
ãdA
trong đó:
FD ,
_
T = —;---- Mơmen xoắn tại mỗi tiết diện lò xo do lực F gây ra;
2
T - Mơmen xoắn tại mỗi tiết diện lị xo do lực tác dụng bằng đơn vị
.
.
gây nên, T = — \
t
_D
E
-Mơmen đàn hồi trươt, G 777----- vì ỉ đối với lị xo thép
[2(1+//)]
G
ơ »8.104M Pa;
E - Mơđun đàn hồi vật liệu lò xo;
/ - Chiều dài dây cuốn các vịng làm việc, / « n.Dn ;
7Ĩ í / 4
J n = ——— Mơmen cản xoắn của tiết diện lị xo;
°
32
n
-Số vòng làm việc của lò xo.
Từ hệ thức (1.15) có thể viết:
Ầ = Ằ,.n.F = A„.F
(1.16)
trong đó:
Ả,
-Độ mềm của một vòng lò xo, là chuyển vị của một vòng lò
dưới tác dụng của lực đơn vị.
_ 8
^ “
22
.Đ3_ 8.C3
G.d4~
(1.17)
G.d
trong đó:
c - — - Tỷ sơ đường kính lị xo
d
Ắn = Ẫị.n - Độ mềm của lị xo
Các cơng thức (1.16) và (1.17) cho thấy độ mềm của lò xo càng lớn
khi tăng số vòng làm việc của lò xo, tăng tỷ số đường kính (hoặc tăng đường
kính ngồi D của lị xo) và giảm mơđun đàn hồi trượt G.
.T ính tốn thiết kê lị xo
2
Biết rằng lực lớn nhất tác dụng lên lị xo Fmax, trong cơng thức (1.13)
D - c . d ,tìm được đường kính dây lị xo.
thay
d >1,6. Ị- ~ , nim
trong đó
(1.18
Fim
xtính bằng N và [r] tính bằng MPa.
Chọn trước tỷ số đường kính c của lị xo rồi tính đường kính dây d theo
cơng thức (1.18), sau đó xét xem
càv d có phù hợp với
Đường kính trung bình của lị xo
Hình 1.7. Quan hệ giữa lực và chuyển
Số vòng làm việc
tăng từ lúc đầu (khi lắp) là
trong lò xo xoắn
nủa
c lò xo được tính theo điều kiện:
Fm
đến khi lị xo chịu tải lớn nhất
m
23
có chuyển vị đàn hồi (chuyển vị làm việc) là
(hình 1.7). Chiều dài lò xo
H đmến
thay đổi từ
Hmax .Các chuyển vị tương ứng là
86*3
* = 4na* - K m = Ằ\ Ả F mm
F mm ) = 7 T T -> ÌF nm
)
x.G.d
Ü1T~¿\
<u 9 >
Do đó:
”=g
8-C -l^nax - Fmm)
Trị số lực Fmm chọn theo chức nãng của lò xo trong cơ cấu, số vòng
được quy tròn từng nửa vòng khi « < 20 và cả vịng khi
Vì lị xo chịu kéo có cấu tạo khác với lị xo chịu nén (lị xo chịu kéo có
đầu móc và các vịng lị xo xít nhau lúc ban đầu) cho nên tính tốn các kích
thước về chiều dài lị xo cũng khác nhau.
Đối
vớilị xo
chịu
kéo
Chiều dài lò xo khi chưa chịu ngoại lực
H 0 =n.d + 2.hm
hm
trong đó
-Chiều cao một đầu móc,
(1.20)
= (0,5 4-1
Chiều dài lò xo khi chịu lực lớn nhất
f f ™ = t f 0 + V ( F _ - F 0)
(120
trong đó:
F0
-Lực càng ban đầu, sinh ra khi cuộn lị xo, thơng thường khi
d
<5
m
lấy F0 =
, khi
d >
5mm lấy F0 = —— .
Lực giới hạn đối với lò xo chịu kéo
Fm -(|.0 5 + I,2> F _
Chiều dài lò xo khi chịu lực
Fh
đmược tính tươn
lị xo khi chịu lực lớn nhất (Ftmx ).
Chiều dài dây để quấn lò xo
L=
+ 2.1,
COSÖT
24
(1.22)
trong đó:
JỈ -Chiều dài dây làm một đáu móc.
Đỏi
vớ i
lịxo
chịu
Số vịng tồn bộ nữ bằng sơ vịng làmviệc
nén
cộng thêm (0,75-ỉ-l) vịng
ở mỗi đầu mút.
= n +(l,5 -r 2 )
Vì mỗi đầu mút lò xo chịu nén dược mài đi một ít nên chiều cao lò xo
lúc các vòng xít nhau
(1.23)
(1.24)
n
Chiều cao lò xo /70 khi chưa chịu tải (chiều cao ban đầu)
H ữ= H x + nịt
2.3. L ò
-
d)
(1.25)
x o xo ắ n ốc trụ chịu xoắn
Cấu tạo loại lò xo này cũng tương tự như lò xo xoắn ốc trụ chịu kéo
hoặc chịu nén, chỉ khác là các vòng lị xo được cuộn có khe hở khoảng
0,5mm để tránh cọ xát nhau khi chịu tải và đầu móc có hình dạng riêng để
truyền mơmen xoắn.
Hình 1.8. Lị xo xoắn ốc trụ chịu xoắn.
25
