Chi tiết máy và cơ sở thiết kế máy là môn học cơ sở, nghiên cứu phương pháp, quy trình, chỉ tiêu tính toán và kết cấu chi tiết và cụm máy có công dụng chung, quan tâm đến lựa chọn vật liệu, hình dạng chi tiết, tính công nghệ và độ chính xác chế tạo. Chi tiết máy có hình dạng phức tạp, làm việc trong điều kiện cụ thể, do đó không có các công thức chính xác để tính. Khi tính chi tiết máy ta tiến hành tính toán theo các công thức gần đúng và thực nghiệm, đưa vào các hệ số thu được từ thực nghiệm và đã được khẳng định qua thực tế thiết kế và vận hành máy.

    Các chi tiết và cụm chi tiết máy có công dụng chung thường được chế tạo với số lượng lớn, và được tiêu chuẩn hóa. Do đó bất cứ sự hoàn thiện nào về phương pháp, quy trình, chỉ tiêu tính toán và thiết kế đều mang đến hiệu quả kinh tế to lớn.

    Nội dung chính môn học:

    - Nghiên cứu kết cấu, chủng loại và tính toán theo các chỉ tiêu khả năng làm việc chi tiết máy, cụm chi tiết máy và máy.

    - Nghiên cứu cơ sở nguyên lý làm việc chung giữa các chi tiết và tính toán chúng.

    - Phát triển các kỹ năng thiết kế và sáng tạo kỹ thuật.

    Môn chi tiết máy và cơ sở thiết kế máy dựa trên các kiến thức cơ bản và cơ sở: toán học, cơ học lý thuyết, sức bền vật liệu, vật liệu học, vẽ kỹ thuật, cơ học máy, cơ học phá hủy, ma sát học và lý thuyết độ tin cậy... Hướng phát triển là ứng dụng máy tính trong thiết kế máy và tính toán dựa trên cơ sở độ tin cậy. Một số môn liên quan chi tiết máy và cơ sở thiết kế máy:

    - Môn học Cơ lý thuyết nghiên cứu những quy luật tổng quát về cơ học chất điểm, hệ chất điểm (vật rắn) và hệ vật rắn: tĩnh học, động học và động lực học.

    - Môn học nghiên cứu độ bền, độ cứng và ổn định gọi là cơ học vật rắn biến dạng. Môn học tính toán độ bền, độ cứng và ổn định có tên là Sức bền vật liệu. Trong Lý thuyết đàn hồi, thì các phương pháp lý thuyết toán đàn hồi đưa người học từ các vấn đề tổng quát đến vấn đề cụ thể, đòi hỏi các chứng minh toán học phức tạp, cho nên ứng dụng thực tế của phương pháp lý thuyết đàn hồi bị hạn chế. Môn Sức bền vật liệu khảo sát theo phương pháp ngược lại: từ các bài toán cụ thể đến bài toán tổng quát. Mục tiêu chính là đưa ra các bài toán ứng dụng cụ thể, các tính toán điển hình, giải quyết các kết cấu cụ thể.

    - Cơ học máy là khoa học gồm hai phần: nguyên lý (lý thuyết) cơ cấu và nguyên lý (lý thuyết) máy:

    Nguyên lý cơ cấu là khoa học nghiên cứu về cấu tạo, động học và động lực học cơ cấu riêng lẻ, các cơ cấu này ứng dụng trong nhiều loại máy và thiết bị khác nhau. Các vấn đề nguyên lý:

    Phân tích: nghiên cứu các nguyên lý cấu tạo, động học và động lực học cơ cấu.

    Tổng hợp: thiết kế cơ cấu với các nguyên lý cấu tạo, động học và động lực học cơ cấu cho trước để thực hiện chuyển động theo yêu cầu.     

                

                                                       Sơ đồ phân loại các cơ cấu

    Nguyên lý máy, khảo sát tập hợp các cơ cấu liên quan để tạo thành máy riêng lẻ, tổ hợp máy hoặc dây chuyền tự động. Trong nguyên lý máy khảo sát các vấn đề về lý thuyết cấu tạo máy, xây dựng sơ đồ nguyên lý làm việc của máy như là tập hợp các cơ cấu. Trong nguyên lý máy còn khảo sát các vấn đề điều khiển tự động, điều chỉnh máy và tổ hợp máy, ngoài ra còn khảo sát lý thuyết dao động máy...

    - Vật liệu học cung cấp các kiến thức để người thiết kế lựa chọn và xử lý (tôi, ram, thấm carbon, phun bi...) vật liệu hợp lý nhằm nâng cao độ bền và độ cứng cho chi tiết máy.

    - Vẽ kỹ thuật, cung cấp các kiến thức về ngôn ngữ giao tiếp trong kỹ thuật, đưa ra quy trình và quy luật tạo nên bản vẽ cho kết cấu máy, các chi tiết máy riêng lẻ hoặc các vị trí lắp.

    Các chi tiết máy được phân loại như sau:

    - Các chi tiết ghép sử dụng để ghép các chi tiết máy thành các khâu, cơ cấu và máy. Chúng bao gồm các chi tiết ghép tháo được: ren, then... và không tháo được: hàn, đinh tán, độ dôi, dán...

    - Các cơ cấu truyền động sử dụng để truyền và thay đổi chuyển động, công suất từ trục này sang trục khác. Các bộ truyền bao gồm: ăn khớp (bánh răng, xích, trục vít...) và ma sát (đai, bánh ma sát...).

    - Các chi tiết quay được lắp trên trục tâm hoặc trục truyền. Để nối các trục với nhau ta sử dụng khớp nối. Để đỡ trục ta sử dụng ổ trục: ổ lăn và ổ trượt, phụ thuộc vào ma sát sinh ra trong ổ là ma sát lăn hoặc ma sát trượt. Chuyển động tịnh tiến của cơ cấu được giữ bởi các đường dẫn hướng: đường dẫn hướng lăn và trượt. Các ổ trục và đường dẫn hướng được lắp trên thân máy hoặc thân ổ.

    - Để biến đổi chuyển động hoặc thực hiện chuyển động với quỹ đạo cho trước ta sử dụng các cơ cấu: cơ cấu cam, tay quay - con trượt... Các cơ cấu này đã khảo sát trong giáo trình Nguyên lý máy.

    - Trong phần lớn máy ta sử dụng các chi tiết đàn hồi như lò xo.

    - Để tăng chuyển động đều, cân bằng chi tiết máy và tích lũy năng lượng để tăng tải trọng va đập hoặc tiếp nhận tải trọng va đập ta sử dụng bánh đà, con lắc, búa, đe...

    - Để tăng tuổi thọ và an toàn máy ta phải sử dụng các chi tiết bảo vệ, che chắn, các chi tiết hệ thống bôi trơn và làm mát máy.

    - Các chi tiết và cơ cấu điều khiển...

    - Chi tiết rất quan trọng là thân máy.

                   

Sơ đồ các chi tiết hệ thống truyền động

    Ngoài ra còn có nhóm các chi tiết máy có công dụng riêng, phụ thuộc vào loại máy chuyên ngành...

Hiển thị tất cả bài viết trong nhóm »
Giới thiệu Máy và Chi tiết máy



Máy là một hay nhiều cơ cấu và chi tiết máy có nhiệm vụ biến đổi, hoặc sử dụng năng lượng, để thực hiện công hữu ích với mục đích nâng cao năng suất và thay thế sức lao động chân tay và trí óc của con người. Máy được phân loại:

    - Máy năng lượng - sử dụng để biến đổi một dạng năng lượng bất kỳ thành cơ năng (hoặc dạng năng lượng khác như động cơ điện, động cơ đốt trong, máy lạnh...) hoặc ngược lại (turbine, máy phát điện H.1b...).

                                

                                         

Hình 1

    - Máy công tác - sử dụng để biến đổi vật liệu. Máy công tác được chia ra: máy vận chuyển (H.1.2) và máy công nghệ (H.1a).

    Máy vận chuyển được sử dụng để thay đổi vị trí vật liệu, nghĩa là thay đổi vị trí của đối tượng: xe lửa, ô tô, máy bay, tàu thủy, máy kéo, thang máy, băng tải... Máy công nghệ làm thay đổi hình dạng, kích thước, trạng thái và tính chất của vật liệu hoặc đối tượng gia công: máy cắt kim loại, máy công nghệ gỗ, máy công nghệ in, máy công nghệ thực phẩm, máy làm đất, máy công nghệ dệt may...

                                    

                                                                                                    

Hình 2

    - Máy xử lý thông tin là máy để nhận và xử lý thông tin bao gồm: máy kiểm tra điều khiển và máy tính. Trong máy móc hiện đại con người không thể trực tiếp điều khiển máy, kiểm tra quy trình công nghệ mà máy thực hiện, đo các thông số sản phẩm, không cảm nhận được sự thay đổi chế độ làm việc của máy với chế độ chuẩn. Do đó, phải tạo ra các máy kiểm tra điều khiển: bộ điều chỉnh, hệ thống điều khiển tự động quá trình sản xuất, dụng cụ đo và thay đổi các thông số quy trình công nghệ...

    - Máy điều khiển là máy thay thế hoặc bắt chước các quá trình sinh học, vật lý và cơ học của con người và động vật: người máy (đi, nói, nghe...H.3), tay máy, tim và thận nhân tạo...

                                          

                                                                                          

                                                                    Hình 3 Người máy Asimo


    Nếu trong máy mà các quá trình biến đổi năng lượng, vật liệu và thông tin không có sự tham gia trực tiếp con người thì ta gọi là máy tự động. Tập hợp các máy tự động thực hiện một quy trình công nghệ xác định gọi là dây chuyền tự động.


    Một máy bất kỳ được tạo thành từ ba thành phần chính:

    - động cơ cung cấp năng lượng cho (động cơ đốt trong, động cơ điện...).

    - Hệ thống truyền động, sử dụng để truyền công suất và chuyển động từ động cơ sang bộ phận công tác, bao gồm truyền động cơ khí, truyền động thủy lực và khí nén, truyền động điện... Trong giáo trình này ta chỉ khảo sát hệ thống truyền động cơ khí, các dạng truyền động khác được khảo sát trong các môn riêng lẻ.

    - Bộ phận công tác là bộ phận thực hiện công việc có ích như làm thay đổi hình dáng, kích thước, trạng thái... các vật thể.

    Ngoài ra trong máy còn có hệ thống điều khiển.

    Tất cả các máy tập hợp từ các chi tiết máy, các chi tiết máy có thể kết hợp thành từng cụm chi tiết máy.

    Chi tiết máy là bộ phận của máy không thể tháo rời nhỏ hơn được nữa. Ví dụ then, bulông, đai ốc, bánh răng, ổ lăn... là các chi tiết máy. Trong các máy phức tạp có đến hàng triệu chi tiết, ví dụ trong ô tô có khoảng 15 ngàn chi tiết, trong dây chuyền cán tự động có hàng triệu chi tiết...

    Cụm chi tiết máy - đơn vị lắp lớn nhất (hộp số, hộp giảm tốc, nối trục...) là thành phần của máy.

    Trong chế tạo máy người ta phân biệt chi tiết máy và cụm chi tiết máy có công dụng chung và công dụng riêng:

    Công dụng chung, có hầu hết trong tất cả các máy (bulông, trục truyền, bánh răng, ổ lăn, nối trục...), các chi tiết hoặc cụm chi tiết này được khảo sát trong môn chi tiết máy.

    Công dụng riêng, chỉ gặp trong một hoặc vài máy (trục chính máy công cụ, pittông, thanh truyền, trục khuỷu...), chúng được khảo sát trong các giáo trình chuyên ngành (máy cắt kim loại, máy động lực...).

Liên hệ:

PGS.TS Nguyễn Hữu Lộc

Email: nhlcad@yahoo.com

Bộ môn: Thiết kế máy, Khoa: Cơ khí

Đại học Bách khoa TP Hồ Chí Minh