21 - giáo Án thiết kế cơ khí - chương 1

M C L CỤ Ụ Trang

PH N I C S C A THI T K VÀ PHÂN TÍCH NG SU T……………………….9Ầ Ơ Ở Ủ Ế Ế Ứ Ấ

Ch ng 1 B n ch t c a thi t k c khí ươ ả ấ ủ ế ế ơ ………………………………………………10

T ng quan ổ ………………………………………………………………………………11

B n là nhà thi t kạ ế ế ………………………………………………………………………17

1.1 N i dung c a ch ngộ ủ ươ ……………………………………………………………… ..17

1.2 Quá trình thi t k c khíế ế ơ ……………………………………………………………..17

1.3 Các kĩ năng c n thi t trong thi t k c khíầ ế ế ế ơ …………………………………………..19

1.4 Ch c năng, yêu c u thi t k , và ch tiêu đánh giá ……………………………………ứ ầ ế ế ỉ20

1.5 Ví d v k t h p các chi ti t máy trong thi t k c khíụ ề ế ợ ế ế ế ơ ……………………………...23

1.6 S tr giúp c a máy tính trong giáo trình ……………………………………………25ự ợ ủ

1.7 Các tính toán trong thi t kế ế …………………………………………………………..26

1.8 Các kích th c u tiên, ren vít, và các ti t di n tiêu chu nướ ư ế ệ ẩ ………………………….26

1.9 H đ n vệ ơ ị ……………………………………………………………………………..32

1.10 Phân bi t gi a tr ng l ng, l c, kh i l ngệ ữ ọ ượ ự ố ượ ……………………………………..34

Tham kh oả ………………………………………………………………………………35

Các đ a ch internet ị ỉ ……………………………………………………………………..36

Bài t p ậ …………………………………………………………………………………...37

Ch ng 2 ươ V t li u trong thi t k c khíậ ệ ế ế ơ ………………………………………………..39

T ng quan ổ ……………………………………………………………………………….40

3

B n là nhà thi t k ạ ế ế ………………………………………………………………………41

2.1 N i dung c a ch ngộ ủ ươ ………………………………………………………………...42

2.2 Các đ c tr ng c a v t li u ……………………………………………………………ặ ư ủ ậ ệ43

2.3 Phân lo i kim lo i và h p kim ……………………………………………………….55ạ ạ ợ

2.4 S thay đ i c a các thông s đ c tr ng c a v t li u …………………………………ự ổ ủ ố ặ ư ủ ậ ệ56

2.5 Thép cácbon và thép h p kim ………………………………………………………..57ợ

2.6 Các ch đ nhi t luy n thépế ộ ệ ệ ………………………………………………………….60

2.7 Thép không g ………………………………………………………………………..64ỉ

2.8 Thép k t c uế ấ ………………………………………………………………………….64

2.9 Thép d ng c …………………………………………………………………………ụ ụ65

2.10 Gang ………………………………………………………………………………...65

2.11 Kim lo i b t …………………………………………………………………………ạ ộ67

2.12 Nhôm ………………………………………………………………………………..68

2.13 H p kim k mợ ẽ ………………………………………………………………………..70

2.14 Titan ………………………………………………………………………………...71

2.15 Đ ng, đ ng thau, đ ng thanh ……………………………………………………….72ồ ồ ồ

2.16 H p kim niken ………………………………………………………………………72ợ

2.17 Nh a ………………………………………………………………………………...73ự

2.18 V t li u compozit …………………………………………………………………...77ậ ệ

2.19 L a ch n v t li u ……………………………………………………………………ự ọ ậ ệ89

Tài li u tham kh oệ ả ……………………………………………………………………...90

Đ a ch internet ị ỉ ………………………………………………………………………….91

Bài t p ậ …………………………………………………………………………………...92

Ch ng 3 Phân tích ng su t và bi n d ngươ ứ ấ ế ạ …………………………………………...96

4

T ng quan ổ ……………………………………………………………………………….97

B n là nhà thi t k ạ ế ế …………………………………………………………………..98

3.1 N i dung c a ch ngộ ủ ươ

……………………………………………………………….102

3.2 Quan đi m thi t kể ế ế ………………………………………………………………….103

3.3 Bi u di n các ng su t trên m t phân t ng su tể ễ ứ ấ ộ ố ứ ấ ………………………………….103

3.4 ng su t pháp: kéo và nén ………………………………………………………….104Ứ ấ

3.5 Bi n d ng d i t i tr ng d c tr cế ạ ướ ả ọ ọ ụ …………………………………………………...105

3.6 ng su t c t tr c ti pỨ ấ ắ ự ế ……………………………………………………………….106

3.7 Liên h gi a mômen xo n, công su t và t c đ quay ………………………………ệ ữ ắ ấ ố ộ108

3.8 ng su t xo n ………………………………………………………………………Ứ ấ ắ109

3.9 Bi n d ng xo nế ạ ắ ……………………………………………………………………...111

3.10 Xo n trong chi ti t có m t c t ngang không trònắ ế ặ ắ ………………………………….112

3.11 Xo n trong ng thành m ng, kínắ ố ỏ …………………………………………………..113

3.12 ng h và s so sánh v i ng kín …………………………………………………Ố ở ự ớ ố114

3.13 ng su t c tỨ ấ ắ ………………………………………………………………………..116

3.14 Nh ng công th c ng su t c t đ c bi t ……………………………………………ữ ứ ứ ấ ắ ặ ệ118

3.15 ng su t u n ………………………………………………………………………Ứ ấ ố119

3.16 Tâm u n c a d mố ủ ầ ………………………………………………………………….121

3.17 Đ võng c a d mộ ủ ầ ………………………………………………………………….122

3.18 Ph ng trình đ ng đàn h iươ ườ ồ ……………………………………………………….124

5

3.19 D m có mômen u n t p trungầ ố ậ ……………………………………………………..126

3.20 ng su t pháp t ng h p: nguyên lý c ng tác d ngỨ ấ ổ ợ ộ ụ ………………………………..131

3.21 T p trung ng su t ………………………………………………………………...133ậ ứ ấ

3.22 Đ nh y v i v t khía và h s gi m đ b nộ ạ ớ ế ệ ố ả ộ ề ……………………………………….136

Tài li u tham kh oệ ả …………………………………………………………………….137

Đ a ch internet ị ỉ ………………………………………………………………………...137

Bài t pậ ………………………………………………………………………………….137

Ch ng 4 ng su t t ng h p và vòng Moươ Ứ ấ ổ ợ …………………………………………..150

T ng quan ổ ……………………………………………………………………………...151

B n là nhà thi t kạ ế ế ……………………………………………………………………..151

4.1 N i dung c a ch ngộ ủ ươ ……………………………………………………………….153

4.2 Tr ng h p t ng quát c a ng su t t ng h p ………………………………………ườ ợ ổ ủ ứ ấ ổ ợ153

4.3 Vòng tròn Mo ……………………………………………………………………….161

4.4 Bài t p v vòng tròn Moậ ề …………………………………………………………….167

4.5 Tr ng h p c hai ng su t chính có cùng d uườ ợ ả ứ ấ ấ …………………………………….171

4.6 Vòng tròn Mo c a nh ng ch đ ng su t c thủ ữ ế ộ ứ ấ ụ ể …………………………………..175

4.7 Phân tích các ch đ t i tr ng ph c t pế ộ ả ọ ứ ạ ……………………………………………..177


Đ a ch internet ị ỉ ………………………………………………………………………...178

Bài t pậ ………………………………………………………………………………….178

Ch ng 5 Thi t k v i các lo i t i tr ng khác nhauươ ế ế ớ ạ ả ọ …………………………………..180

T ng quan ổ ……………………………………………………………………………...181

6



5.2 Các lo i t i tr ng và h s ng su tạ ả ọ ệ ố ứ ấ ………………………………………………...183

5.3 Gi i h n m i ………………………………………………………………………..189ớ ạ ỏ

5.4 Xác đ nh gi i h n m i th c, sị ớ ạ ỏ ự n’ ……………………………………………………..190

5.5 Ví d xác đ nh gi i h n m i th c tụ ị ớ ạ ỏ ự ế ………………………………………………...197

5.6 Quan đi m thi t kể ế ế ………………………………………………………………….199

5.7 H s an toànệ ố ………………………………………………………………………..201

5.8 D đoán các h h ng ……………………………………………………………….202ự ư ỏ

5.9 Các ph ng pháp phân tích trong thi t k ………………………………………….210ươ ế ế

5.10 Qui trình thi t k t ng quát ………………………………………………………..214ế ế ổ

5.11 Ví d thi t k ………………………………………………………………………ụ ế ế218

5.12 Phép x p x th ng kê trong thi t kấ ỉ ố ế ế ………………………………………………..230

5.13 Tu i th h u h n và ph ng pháp tích lu phá hu ………………………………ổ ọ ữ ạ ươ ỹ ỷ231


Bài t p ậ ………………………………………………………………………………….236

Ch ng 6 ươ C t ộ …………………………………………………………………………….248

T ng quan ổ ………………………………………………………………………….….249

B n là nhà thi t k ạ ế ế ……………………………………………………………………250


6.2 Các đ c tr ng c a m t c t ngang c a c tặ ư ủ ặ ắ ủ ộ …………………………………………...251

7

6.3 Liên k t đ u c t và chi u dài làm vi cế ầ ộ ề ệ ……………………………………………...251

6.4 Đ m nhộ ả …………………………………………………………………………….253

6.5 Đ m nh gi i h nộ ả ớ ạ …………………………………………………………………...253

6.6 Tính toán c t dài: Công th c Euler …………………………………………………254ộ ứ

6.7 Tính toán c t ng n: Công th c J.B. Johnson ……………………………………….258ộ ắ ứ

6.8 B ng tính toán c t …………………………………………………………………..260ả ộ

6.9 Các d ng phù h p v i m t c t ngang c a c tạ ợ ớ ặ ắ ủ ộ ……………………………………….263

6.10 Thi t k c tế ế ộ ………………………………………………………………………...264

6.11 C t cong …………………………………………………………………………...269ộ

6.12 C t ch u t i l ch tâm ………………………………………………………………ộ ị ả ệ272


Bài t p ậ ………………………………………………………………………………….276

PH N II THI T K TRUY N Đ NG C KHÍ Ầ Ế Ế Ề Ộ Ơ ………………………………………….281

Ch ng 7 ươ Truy n đ ng đai và xích ề ộ …………………………………………………..284

T ng quan ổ ……………………………………………………………………………...285



7.2 Phân lo i b truy n đaiạ ộ ề ……………………………………………………………..288

7.3 Truy n đ ng đai thang ……………………………………………………………...290ề ộ

7.4 Thi t k b truy n đai thangế ế ộ ề ………………………………………………………..293

7.5 Truy n đ ng xích …………………………………………………………………...306ề ộ

7.6 Thi t k b truy n xíchế ế ộ ề ……………………………………………………………..308

8


Đ a ch internet ị ỉ ………………………………………………………………………...322

Bài t pậ ………………………………………………………………………………….323

Ch ng 8 Đ ng h c bánh răngươ ộ ọ …………………………………………………326T ng quan ổ ……………………………………………………………………………...327



8.2 K t c u c a bánh răng tr th ng ……………………………………………………ế ấ ủ ụ ẳ332

8.3 Biên d ng răng thân khai c a bánh răng tr th ng …………………………………333ạ ủ ụ ẳ

8.4 Các thu t ng c a bánh răng tr th ng và đ c tr ng c a răngậ ữ ủ ụ ẳ ặ ư ủ ……………………...335

8.5 Hi n t ng c t chân răng c a bánh răng tr th ng …………………………………ệ ượ ắ ủ ụ ẳ348

8.6 T s truy n và h bánh răngỉ ố ề ệ ………………………………………………………..350

8.7 Thông s hình h c c a bánh răng nghiêng …………………………………………358ố ọ ủ

8.8 Thông s hình h c c a bánh răng côn ……………………………………………...363ố ọ ủ

8.9 Các lo i truy n đ ng tr c vít-bánh vítạ ề ộ ụ ……………………………………………...369

8.10 Thông s hình h c c a tr c vít và bánh vít ……………………………………….371ố ọ ủ ụ

8.11 K t c u c a b truy n tr c vít-bánh vítế ấ ủ ộ ề ụ …………………………………………...374

8.12 T s truy n c a h bánh răngỉ ố ề ủ ệ …………………………………………………….378

8.13 Thi t k h bánh răngế ế ệ ……………………………………………………………..381


Đ a ch internet ị ỉ ………………………………………………………………………...389

Bài t pậ ………………………………………………………………………………….390

9

Ch ng 9 Thi t k bánh răng tr th ngươ ế ế ụ ẳ ………………………………………………397

T ng quan ổ ……………………………………………………………………………...398



9.2 Các khái ni m ôn t p l i ……………………………………………………………ệ ậ ạ400

9.3 L c, mômen xo n, và công su t trong truy n đ ng bánh răngự ắ ấ ề ộ ……………………..401

9.4 Ch t o bánh răng …………………………………………………………………..405ế ạ

9.5 Ch t l ng bánh răngấ ượ ……………………………………………………………….407

9.6 Gi i h n m iớ ạ ỏ ………………………………………………………………………..413

9.7 V t li u kim lo i làm bánh răngậ ệ ạ …………………………………………………….414

9.8 ng su t u nỨ ấ ố ………………………………………………………………………..421

9.9 Ch n v t li u bánh răng theo ng su t u n …………………………………………ọ ậ ệ ứ ấ ố431

9.10 Kh năng ch ng tróc r c a răngả ố ỗ ủ ……………………………………………….437

9.11 Ch n v t li u bánh răng theo ng su t ti p xúcọ ậ ệ ứ ấ ế ………………………………...440

9.12 Thi t k bánh răng tr th ng ……………………………………………………ế ế ụ ẳ445

9.13 Thi t k bánh răng tr th ng theo môđun h mét ………………………………ế ế ụ ẳ ệ452

9.14 Phân tích và thi t k bánh răng tr th ng v i s tr giúp c a máy tínhế ế ụ ẳ ớ ự ợ ủ ………..454

9.15 S d ng b ng tính đ thi t k bánh răng tr th ngử ụ ả ể ế ế ụ ẳ ……………………………..458

9.16 Công su t truy n l n nh t ………………………………………………………ấ ề ớ ấ468

9.17 Nh ng kh o sát th c t v bánh răng và các y u t liên quan khác ……………ữ ả ự ế ề ế ố470

10

9.18 Bánh răng nh a …………………………………………………………………474ự


Đ a ch internet ị ỉ ………………………………………………………………………...485

Bài t pậ ………………………………………………………………………………….487

PH N I C S C A THI T K VÀ Ầ Ơ Ở Ủ Ế Ế

PHÂN TÍCH NG SU TỨ Ấ

M C TIÊU VÀ N I DUNG C A PH N IỤ Ộ Ủ Ầ

Sáu ch ng đ u c a quy n sách này trình bày các quan đi m trong thi t k d a trênươ ầ ủ ể ể ế ế ự nh ng ki n th c c b n đã đ c h c v s c b n v t li u, khoa h c v t li u và quá trình s nữ ế ứ ơ ả ượ ọ ề ứ ề ậ ệ ọ ậ ệ ả xu t. Nh ng ki n th c thu đ c t các ch ng này s đ c s d ng trong su t giáo trình cũngấ ữ ế ứ ượ ừ ươ ẽ ượ ử ụ ố nh trong thi t k máy hay các d án thi t k s n ph m.ư ế ế ự ế ế ả ẩ

Ch ng 1:ươ B n ch t c a thi t k c khí ả ấ ủ ế ế ơ giúp b n th y đ c t ng quan quá trìnhạ ấ ượ ổ thi t k máy. M t s ví d đ c l y t các lĩnh v c khác nhau trong công nghi p nh : s nế ế ộ ố ụ ượ ấ ừ ự ệ ư ả ph m tiêu dùng, h th ng s n xu t, các thi t b xây d ng, nông nghi p, các thi t b v n chuy n,ẩ ệ ố ả ấ ế ị ự ệ ế ị ậ ể tàu thuy n và các h không gian. Tính h p lí c a thi t k s đ c th o lu n, cùng v i s minhề ệ ợ ủ ế ế ẽ ượ ả ậ ớ ự ho v tính l p c a quá trình thi t k . Các h đ n v và chuy n đ i cũng đ c trình bày đ yạ ề ặ ủ ế ế ệ ơ ị ể ổ ượ ầ đ .ủ

Ch ng 2: V t li u trong thi t k c khíươ ậ ệ ế ế ơ làm n i b t các đ c tr ng thi t k c a v tổ ậ ặ ư ế ế ủ ậ li u. V i b n có th nhi u ph n trong ch ng này đã đ c h c qua, nh ng nó v n đ c trìnhệ ớ ạ ể ề ầ ươ ượ ọ ư ẫ ượ bày đây đ nh n m nh t m quan tr ng c a vi c ch n v t li u trong quá trình thi t k , cácở ể ấ ạ ầ ọ ủ ệ ọ ậ ệ ế ế thông s c a v t li u đ c gi i thích đây có th tra trong ph n ph l c.ố ủ ậ ệ ượ ả ở ể ầ ụ ụ

11

Ch ng 3: Phân tích ng su t và bi n d ngươ ứ ấ ế ạ nh c l i các khái ni m c b n v ngắ ạ ệ ơ ả ề ứ su t và chuy n v . C n ph i n m ch c các khái ni m c b n đ c t ng k t đây tr c khiấ ể ị ầ ả ắ ắ ệ ơ ả ượ ổ ế ở ướ nghiên c u n i dung sau này. Ch ng này nh c l i v l c kéo nén đúng tâm, ng su t c t, ngứ ộ ươ ắ ạ ề ự ứ ấ ắ ứ su t u n, ng su t xo n.ấ ố ứ ấ ắ

Ch ng 4: ng su t t ng h p và vòng Moươ Ứ ấ ổ ợ đây là v n đ quan tr ng b i vì nhi u v nấ ề ọ ở ề ấ đ t ng quát trong thi t k và thi t k các chi ti t máy các ch ng sau đ u liên quan đ n ngề ổ ế ế ế ế ế ở ươ ề ế ứ su t t ng h p. B n có th đã đ c h c nh ng n i dung này trong môn h c v s c b n c a v tấ ổ ợ ạ ể ượ ọ ữ ộ ọ ề ứ ề ủ ậ li u. ệ

Ch ng 5: Thi t k v i các lo i t i tr ng khác nhauươ ế ế ớ ạ ả ọ là m t s th o lu n kĩ l ngộ ự ả ậ ưỡ v các y u t thi t k , h s an toàn, đ b n m i, và nhi u phân tích ng su t c th khác. ề ế ố ế ế ệ ố ộ ề ỏ ề ứ ấ ụ ể

Ch ng 6: C tươ ộ th o lu n v chi u dài, đ m nh, các b ph n ch u t i đúng tâm có xuả ậ ề ề ộ ả ộ ậ ị ả h ng b h ng b i m t n đ nh h n là do nén, hay c t khi v t quá gi i h n c a v t li u.ướ ị ỏ ở ấ ổ ị ơ ắ ượ ớ ạ ủ ậ ệ Ph ng pháp phân tích và thi t k c th cũng đ c nh c l i t i đây.ươ ế ế ụ ể ượ ắ ạ ạ

Ch ng 1 B n ch t c a thi t k c khíươ ả ấ ủ ế ế ơ

T ng quanổ

B n là nhà thi t kạ ế ế

1.5 N i dung c a ch ngộ ủ ươ

1.6 Quá trình thi t k c khíế ế ơ

1.7 Các kĩ năng c n thi t trong thi t k c khíầ ế ế ế ơ

1.8 Ch c năng, yêu c u thi t k , và ch tiêu đánh giáứ ầ ế ế ỉ

1.11 Ví d v k t h p các chi ti t máy trong thi t k c khíụ ề ế ợ ế ế ế ơ

1.12 S tr giúp c a máy tính trong giáo trìnhự ợ ủ

1.13 Các tính toán trong thi t kế ế

1.14 Các kích th c u tiên, ren vít, và các ti t di n tiêu chu nướ ư ế ệ ẩ

1.15 H đ n vệ ơ ị

1.16 Phân bi t gi a tr ng l ng, l c, kh i l ngệ ữ ọ ượ ự ố ượ

12

T ng quanổ

N i dung th o lu nộ ả ậ

Đ thi t k các bể ế ế ộ ph n và thi t bậ ế ị máy móc b n c nạ ầ thành th o trongạ vi c thi t k cácệ ế ế chi ti t máy riêngế l có trong hẻ ệ th ngố

Nh ng b n cũngư ạ c n bi t cách k tầ ế ế h p các b ph n vàợ ộ ậ thi t b đ t o raế ị ể ạ m t h th ng đápộ ệ ố

ng yêu c u c aứ ầ ủ khách hàng.

Tìm hi uể

Bây gi hãy suy nghĩ v nh ng v n đ mà b n có th g p trongờ ề ữ ấ ề ạ ể ặ thi t k máy:ế ế

Hãy nêu các s n ph m trong m t s lĩnh v c?ả ẩ ộ ố ự

Các s n ph m đó đ c làm t nh ng lo i v t li u gì?ả ẩ ượ ừ ữ ạ ậ ệ

Đi m đ c tr ng nh t c a s n ph m là gì?ể ặ ư ấ ủ ả ẩ

Các chi ti t đ c làm ra nh th nào?ế ượ ư ế

Các b ph n c a s n ph m đ c l p ráp nh th nào?ộ ậ ủ ả ẩ ượ ắ ư ế

Miêu t các s n ph m tiêu dùng, các thi t b xây d ng, máy mócả ả ẩ ế ị ự nông nghi p, h th ng s n xu t, các thi t b v n chuy n trên m tệ ệ ố ả ấ ế ị ậ ể ặ đ t, trên không, trong không gian và c d i n cấ ả ướ ướ

Trong giáo trình này b n s th y các công c đ nghiên c u nh ngạ ẽ ấ ụ ể ứ ữ khái ni m c b n v chi ti t máy trong thi t k c khíệ ơ ả ề ế ế ế ơ .

13

Thi t k chi ti t máy là ph n không th thi u trong m t lĩnh v c r ng h n, t ng quát h n đó làế ế ế ầ ể ế ộ ự ộ ơ ổ ơ thi t k c khí nói chung. Nh ng ng i thi t k và các kĩ s thi t k t o ra các máy hay hế ế ơ ữ ườ ế ế ư ế ế ạ ệ th ng đáp ng nh ng yêu c u xác đ nh. Các thi t b c khí bao g m nh ng b ph n truy n côngố ứ ữ ầ ị ế ị ơ ồ ữ ộ ậ ề su t và t o ra nh ng d ng chuy n đ ng riêng bi t. H th ng c khí đ c t o thành t m t sấ ạ ữ ạ ể ộ ệ ệ ố ơ ượ ạ ừ ộ ố c c u c khí.ơ ấ ơ

Vì v y, đ thi t k các thi t b và h th ng c khí b n c n ph i thành th o trong thi tậ ể ế ế ế ị ệ ố ơ ạ ầ ả ạ ế k các chi ti t máy riêng l t o nên h th ng đó. Nh ng b n cũng c n bi t cách k t h p m t sế ế ẻ ạ ệ ố ư ạ ầ ế ế ợ ộ ố thành ph n và thi t b vào cùng m t h đ có th đáp ng đ y đ nhu c u c a khách hàng.ầ ế ị ộ ệ ể ể ứ ầ ủ ầ ủ Nh ng logíc trên đây d n đ n tên c a quy n sách này là ữ ẫ ế ủ ể Chi ti t máy trong thi t k c khíế ế ế ơ

Hãy xem xét m t s lĩnh v c mà b n có th ph i s d ng thi t k c khí. Th o lu n cácộ ố ự ạ ể ả ử ụ ế ế ơ ả ậ v n đ đó v i giáo viên và các đ ng nghi p, nh ng ng i b n h c. Nói chuy n v i nh ngấ ề ớ ồ ệ ữ ườ ạ ọ ệ ớ ữ ng i đang làm công vi c thi t k c khí trong các lĩnh v c công nghi p. C g ng tham quanườ ệ ế ế ơ ự ệ ố ắ các nhà máy n u có th , hay g p g nh ng ng i thi t k và kĩ s thi t k t i các bu i nóiế ể ặ ỡ ữ ườ ế ế ư ế ế ạ ổ chuy n c a các h i chuyên nghi p. Mô t các s n ph m c khí đã đ c thi t k và ch t o.ệ ủ ộ ệ ả ả ẩ ơ ượ ế ế ế ạ

S n ph m tiêu dùngả ẩ : các thi t b gia d ng (d ng c m h p, máy ch bi n th c ăn,ế ị ụ ụ ụ ở ộ ế ế ứ máy tr n, lò n ng, máy hút b i, máy gi t), máy c t c , c a xích, các d ng c máy,ộ ướ ụ ặ ắ ỏ ư ụ ụ m c a gara, h th ng đi u hoà không khí, và nhi u th khác. Trên hình 1-1 và 1-2 làở ử ệ ố ề ề ứ m t s ví d v các s n ph m.ộ ố ụ ề ả ẩ

H th ng s n xu tệ ố ả ấ : thi t b v n chuy n nguyên v t li u, băng chuy n, máy c u,ế ị ậ ể ậ ệ ề ẩ thi t b v n chuy n, rôb t công nghi p, máy công c , h th ng l p ráp t đ ng, hế ị ậ ể ố ệ ụ ệ ố ắ ự ộ ệ th ng x lý chuyên dùng, xe nâng, và các thi t b đóng gói. Xem hình 1-3, 1-4, và 1-5.ố ử ế ị

14

Hình 1-1 Máy khoan truy n đ ng đaiề ộ

Hình 1-2 C a xíchư

15

Hình 1-3 H th ng băng t i xích (Richards-Wilcox, Inc., Aurora, IL)ệ ố ả

Thi t b xây d ngế ị ự : máy kéo v i g u xúc phía tr c ho c phía sau, c n tr c, máyớ ầ ướ ặ ầ ụ xúc, máy c p, máy san, xe đ đ t, máy lát đ ng, máy r i và máy d p máy đ m, vàạ ổ ấ ườ ả ậ ầ nhi u thi t b khác. Xem hình 1-5 và 1-6.ề ế ị

Máy nông nghi pệ : máy kéo, máy thu ho ch (ngũ c c, lúa mì, cà chua, bông, hoa qu ,ạ ố ả và nhi u cây tr ng khác), cái cào, máy làm c , cái cày, máy b a, máy cày, và các máyề ồ ỏ ừ v n chuy n. Xem hình 1-6, 1-7, và 1-8.ậ ể

Thi t b v n chuy nế ị ậ ể : (a) Ôtô, xe t i, và xe bus, chúng bao g m hàng trăm chi ti t cả ồ ế ơ khí ví d nh h th ng treo (lò xo, b gi m ch n, và h th ng gi ng); h th ng c a;ụ ư ệ ố ộ ả ấ ệ ố ằ ệ ố ử c c u c n g t n c cho kính xe; h th ng lái; mui và thân xe gài b ng ch t; hơ ấ ầ ạ ướ ệ ố ằ ố ệ th ng ly h p và phanh; h p s ; tr c đi u khi n; đ m đi u ch nh; và nhi u chi ti tố ợ ộ ố ụ ề ể ệ ề ỉ ề ế khác c a h th ng đ ng c . (b) Máy bay, v i càng h cánh có th thu l i đ c, củ ệ ố ộ ơ ớ ạ ể ạ ượ ơ

16

c u đi u ch nh bánh lái và các van, thi t b v n chuy n hàng hoá, c c u ng c aấ ề ỉ ế ị ậ ể ơ ấ ả ủ gh n m, và r t nhi u then, các thành ph n k t c u, và các c a đi u khi n. Xemế ằ ấ ề ầ ế ấ ử ề ể hình 1-9, 1-10.

Tàu thuỷ: b t i đ kéo m neo, c u tay đ nâng hàng hoá, rada và ăngten quay, cộ ờ ể ỏ ẩ ể ơ c u lái bánh lái, bánh răng và tr c d n, nhi u b c m bi n và h th ng b ng đi uấ ụ ẫ ề ộ ả ế ệ ố ả ề khi n.ể

Thi t b không gianế ị : v tinh, tàu con thoi, tr m vũ tr , h th ng phóng tàu, trong đóệ ạ ụ ệ ố là r t nhi u h th ng c khí v i các thi t b nh giàn ăngten, c a, h th ng c p b n,ấ ề ệ ố ơ ớ ế ị ư ử ệ ố ậ ế các tay rôb t, các thi t b gi m ch n, thi t b an toàn cho hàng hoá, thi t b đi uố ế ị ả ấ ế ị ế ị ề ch nh d ng c đo, b kh i đ ng đ ng c đ y, và h th ng đ y.ỉ ụ ụ ộ ở ộ ộ ơ ẩ ệ ố ẩ

Hình 1-4 Máy l p ráp t đ ng v i các b ph n t hànhắ ự ộ ớ ộ ậ ự

Hình 1-5 Máy c u công nghi p (Air Technical Industries, Mentor, OH)ẩ ệ

17

Hình 1-6 Máy kéo v i b ph n ch t t i l p phía tr c (Case IH, Racine, WI)ớ ộ ậ ấ ả ắ ướ

Hình 1-7 Máy kéo và d ng c (Case IH, Racine, WI)ụ ụ

Hình 1-8: Máy kéo (Case IH, Racine, WI)

B n có th thêm bao nhiêu ví d v các thi t b , h th ng c khí vào danh sách trên đây?ạ ể ụ ề ế ị ệ ố ơ

M t s đi m đ c bi t c a các s n ph m trong danh sách trên?ộ ố ể ặ ệ ủ ả ẩ

Hãy nêu m t s lo i c c u đã đ c đ a ra?ộ ố ạ ơ ấ ượ ư

Hãy nêu m t s lo i v t li u đã đ c s d ng trong các s n ph m?ộ ố ạ ậ ệ ượ ử ụ ả ẩ

Các b ph n đ c làm ra nh th nào?ộ ậ ượ ư ế

Các chi ti t đ c l p thành s n ph m hoàn ch nh nh th nào?ế ượ ắ ả ẩ ỉ ư ế

Trong giáo trình này, b n s tìm th y các công c c n thi t đ nghiên c u v ạ ẽ ấ ụ ầ ế ể ứ ề chi ti tế máy trong thi t k c khíế ế ơ . Trong ph n gi i thi u c a m i ch ng là b n ti n trình tóm t t ầ ớ ệ ủ ỗ ươ ả ế ắ “B nạ là nhà thi t k ”ế ế . M c đích c a các b c trên là kh i d y suy nghĩ c a b n v i n i dung đã trìnhụ ủ ướ ơ ậ ủ ạ ớ ộ bày trong ch ng và nêu ra các ví d v các v n đ th c t mà b n có th áp d ng.ươ ụ ề ấ ề ự ế ạ ể ụ

18

Hình 1-9 C c u d n đ ng c a máy bay (The Boeing Company, Seattle. WA)ơ ấ ẫ ộ ử

Hình 1-10 L p ráp càng h cánh c a máy bay (The Boeing Company, ắ ạ ủ Seattle. WA)

19

B nạ là nhà thi t kế ế

Bây gi , xem nh b n là m t ng i thi tờ ư ạ ộ ườ ế k ch u trách nhi m v thi t k nh ng s nế ị ệ ề ế ế ữ ả ph m m i, ví d nh máy khoan đai cho giaẩ ớ ụ ư đình trong hình 1-1. B n c n chu n b nh ngạ ầ ẩ ị ữ gì v chuyên môn đ có th hoàn thành thi tề ể ể ế k đó? Các b c ti p theo s là gì? B n sế ướ ế ẽ ạ ẽ c n nh ng thông tin gì? B n s trình bày cácầ ữ ạ ẽ tính toán nh th nào, đ b n thi t k là tinư ế ể ả ế ế c y, và s n ph m s th c hi n đ c ch cậ ả ẩ ẽ ự ệ ượ ứ năng yêu c u c a nó?ầ ủ

Câu tr l i t ng quát cho các câu h i trênả ờ ổ ỏ đ c trình bày trong ch ng này. Khi b nượ ươ ạ hoàn thành ch ng trình c a quy n sách này,ươ ủ ể b n s h c đ c các ph ng pháp thi t k ,ạ ẽ ọ ượ ươ ế ế nó s tr giúp cho b n khi thi t k các chi ti tẽ ợ ạ ế ế ế máy khác nhau. B n cũng s bi t cách đ k tạ ẽ ế ể ế h p m t vài chi ti t máy thành m t h th ngợ ộ ế ộ ệ ố c khí hoàn ch nh theo m i quan h gi aơ ỉ ố ệ ữ chúng v i nhau.ớ

1-1 N i dung c a ch ngộ ủ ươ

Sau khi hoàn thành ch ng này b n s có ti p thu đ cươ ạ ẽ ế ượ

1. Nh n d ng các h th ng c khí d a trên các nguyên lý đ c th o lu n trong giáoậ ạ ệ ố ơ ự ượ ả ậ trình đ hoàn thành vi c thi t k các h th ng đó.ể ệ ế ế ệ ố

2. Li t kê nh ng kĩ năng thi t k c n thi t đ s d ng trong thi t k c khíệ ữ ế ế ầ ế ể ử ụ ế ế ơ

3. Nh n m nh t m quan tr ng c a vi c k t h p các chi ti t máy riêng l thành m t hấ ạ ầ ọ ủ ệ ế ợ ế ẻ ộ ệ th ng máy hoàn thi n h n.ố ệ ơ

4. Mô t các n i dung chính c a ả ộ ủ qui trình t o ra s n ph mạ ả ẩ .

5. Vi t báo cáo v ế ề ch c năngứ và yêu c u thi t kầ ế ế cho các thi t b c khíế ị ơ

6. Xây d ng tiêu chí đ đánh giá các thi t k đ ra.ự ể ế ế ề

7. Làm vi c v i nh ng h đ n v thích h p trong tính toán thi t k c khí g m c haiệ ớ ữ ệ ơ ị ợ ế ế ơ ồ ả h là h Anh và h mét SI.ệ ệ ệ

8. Phân bi t gi a ệ ữ l cự và kh i l ngố ượ , bi u di n m t cách chính xác trong c hai h đ nể ễ ộ ả ệ ơ v .ị

9. Trình bày các tính toán thi t k m t cách chuyên nghi p, rõ ràng, và ngăn n p đế ế ộ ệ ắ ể nh ng ng i ch thông th o trong các lĩnh v c khác cũng có th hi u và đánh giáữ ườ ỉ ạ ự ể ể đ c.ượ

1-2 Quá trình thi t k c khíế ế ơ

M c tiêu c b n c a thi t k c khí là t o ra các s n ph m h u ích đáp ng nhu c uụ ơ ả ủ ế ế ơ ạ ả ẩ ữ ứ ầ c a khách hàng và có đ tin c y, hi u su t cao, an toàn, kinh t , cũng nh th c t trong ch t o.ủ ộ ậ ệ ấ ế ư ự ế ế ạ Hãy xem xét m t cách t ng quát khi tr l i câu h i, “Ai là khách hàng c a s n ph m hay hộ ổ ả ờ ỏ ủ ả ẩ ệ th ng mà mình s p thi t k ?” Xem xét ti n trình sau đây:ố ắ ế ế ế

B n đang thi t k m t d ng c m đ h p trong gia đìnhạ ế ế ộ ụ ụ ở ồ ộ . Khách hàng là ng iườ s mua d ng c m đ h p và s d ng nó trong b p c a gia đình. M t s khách hàngẽ ụ ụ ở ồ ộ ử ụ ế ủ ộ ố

20

khác có th bao g m ng i thi t k quá trình đóng gói, nhân viên ch t o d ng c , vàể ồ ườ ế ế ế ạ ụ ụ nhân viên b o d ng, s a ch a d ng c . ả ưỡ ử ữ ụ ụ

B n đang thi t k m t b ph n c a thi t b máy móc ph c v cho ho t đ ngạ ế ế ộ ộ ậ ủ ế ị ụ ụ ạ ộ s n xu tả ấ . Khách hàng g m kĩ s s n xu t ng i ch u trách nhi m v ho t đ ng s nồ ư ả ấ ườ ị ệ ề ạ ộ ả xu t, ng i v n hành máy, nhân viên l p đ t máy, và nhân viên b o d ng máy đấ ườ ậ ắ ặ ả ưỡ ể chúng ho t đ ng t t.ạ ộ ố

B n đang thi t k h th ng công su t đ m cánh c a l n trên máy bay chạ ế ế ệ ố ấ ể ở ử ớ ở khách. Khách hàng bao g m nh ng ng i c n cánh c a ho t đ ng đ c c trongồ ữ ườ ầ ử ạ ộ ượ ả tr ng thái bình th ng cũng nh khi có s c , ng i đi qua cánh c a trong khi làmạ ườ ư ự ố ườ ử vi c, nh ng nhân viên ch t o thi t b m , ng i l p đ t, ng i thi t k k t c uệ ữ ế ạ ế ị ở ườ ắ ặ ườ ế ế ế ấ máy bay – ng i ph i đi u ch nh t i tr ng t o ra b i thi t b m trong khi bay vàườ ả ề ỉ ả ọ ạ ở ế ị ở trong khi ho t đ ng, các chuyên viên b o d ng – ng i b o d ng cho h th ng, vàạ ộ ả ưỡ ườ ả ưỡ ệ ố nh ng ng i thi t k n i th t c n che ch n thi t b m khi s d ng và cho phép ti pữ ườ ế ế ộ ấ ầ ắ ế ị ở ử ụ ế c n đ l p đ t và b o d ng.ậ ể ắ ặ ả ưỡ

Đi u c t y u mà b n nên bi t là nhu c u và kỳ v ng c a t t c các khách hàng tr c khi b tề ố ế ạ ế ầ ọ ủ ấ ả ướ ắ đ u quá trình thi t k . Ng i ti p th chuyên nghi p th ng chú ý n m b t chính xác nhu c uầ ế ế ườ ế ị ệ ườ ắ ắ ầ c a khách hàng, và ng i thi t k có th làm vi c v i h nh là thành viên c a nhóm phát tri nủ ườ ế ế ể ệ ớ ọ ư ủ ể s n ph m.ả ẩ

Nhi u ph ng pháp đ c s d ng đ xác đ nh nhu c u c a khách hàng. M t ph ngề ươ ượ ử ụ ể ị ầ ủ ộ ươ pháp ph bi n đ c g i làổ ế ượ ọ phân ph i ch c năngố ứ hay QFD, yêu c u (1) xác đ nh t t c đ c đi mầ ị ấ ả ặ ể và h s s d ng mà khách hàng mong mu n và (2) đánh giá t m quan tr ng t ng ng c a cácệ ố ử ụ ố ầ ọ ươ ứ ủ h s . K t qu c a ph ng pháp QFD là m t t p h p chi ti t các yêu c u v ch c năng và thi tệ ố ế ả ủ ươ ộ ậ ợ ế ầ ề ứ ế k c a s n ph m. (xem tham kh o 8)ế ủ ả ẩ ả

M t v n đ cũng r t quan tr ng c n chú ý là thi t k th nào đ đáp ng t t c cácộ ấ ề ấ ọ ầ ế ế ế ể ứ ấ ả ho t đ ng theo ý khách hàng và b o d ng s n ph m trong su t chu kì tu i th . Trên th c t , sạ ộ ả ưỡ ả ẩ ố ổ ọ ự ế ẽ là r t quan tr ng khi cân nh c đ n vi c gi i quy t s n ph m th nào sau khi làm h t th i gianấ ọ ắ ế ệ ả ế ả ẩ ế ế ờ s d ng. T t c các y u t nh trên, có tác đ ng đ n s n ph m cũng nh ử ụ ấ ả ế ố ư ộ ế ả ẩ ư qui trình t o ra s nạ ả ph mẩ hay PRP. (xem tham kh o 3, 10). M t s y u t bao g m trong PRP nh sau:ả ộ ố ế ố ồ ư

Đ c tr ng v th ng m i đ đánh giá các yêu c u c a khách hàngặ ư ề ươ ạ ể ầ ủ

Nghiên c u đ xác đ nh công ngh phù h p đ c s d ng trong s n ph m.ứ ể ị ệ ợ ượ ử ụ ả ẩ

Các nguyên li u và b ph n s n có có th k t h p v i s n ph m.ệ ộ ậ ẵ ể ế ợ ớ ả ẩ

Thi t k và phát tri n s n ph m.ế ế ể ả ẩ

V n hành th .ậ ử

Tài li u thi t k .ệ ế ế

Liên h v i ng i bán và ng i mua.ệ ớ ườ ườ

Chú ý đ n t t c các ngu n nguyên li u và ti p thế ấ ả ồ ệ ế ị

Tay ngh c a ngu n lao đ ngề ủ ồ ộ

Các máy móc và ph ng ti n s n có.ươ ệ ẵ

21

Kh năng c a h th ng s n xu t.ả ủ ệ ố ả ấ

K ho ch s n xu t và s đi u ch nh h th ng s n xu t.ế ạ ả ấ ự ề ỉ ệ ố ả ấ

H th ng và nhân viên cung c p s n ph mệ ố ấ ả ẩ

Các yêu c u v h th ng ch t l ng.ầ ề ệ ố ấ ượ

K ho ch ho t đ ng và b o d ng.ế ạ ạ ộ ả ưỡ

H th ng phân ph i đ s n ph m đ n tay khách hàng.ệ ố ố ể ả ẩ ế

Ho t đ ng và k ho ch bán hàng.ạ ộ ế ạ

Giá g c và các giá c nh tranh đ a ra.ố ạ ư

Yêu c u ph c v c a khách hàng.ầ ụ ụ ủ

nh h ng đ n môi tr ng trong khi s n xu t, ho t đ ng, và tiêu hu s n ph m.Ả ưở ế ườ ả ấ ạ ộ ỷ ả ẩ

Các yêu c u pháp lý.ầ

Kh năng huy đ ng các ngu n v n.ả ộ ồ ố

B n có th b sung vào danh sách này?ạ ể ổ

B n s th y thi t k s n ph m ch là m t ph n c a quy trình t ng th . Trong giáo trình này,ạ ẽ ấ ế ế ả ẩ ỉ ộ ầ ủ ổ ể chúng tôi s ch t p trung ch y u vào quá trình thi t k , v kh năng ch t o các thi tẽ ỉ ậ ủ ế ế ế ề ả ế ạ ế k c a b n cũng c n đ c xem xét. S chú ý đ ng th i đ n thi t k s n ph m và thi tế ủ ạ ầ ượ ự ồ ờ ế ế ế ả ẩ ế k quá trình s n xu t th ng đ c g i là ế ả ấ ườ ượ ọ thi t k đ ng th i. ế ế ồ ờ Chú ý r ng quá trình này làằ m t ph n nh c a quá trình t o ra s n ph m. R t nhi u tài li u khác s trình bày cáchộ ầ ỏ ủ ạ ả ẩ ấ ề ệ ẽ ti p c n chung đ n thi t k c khí nh tham kh o 6,7 và 12-16.ế ậ ế ế ế ơ ư ả

1-3 Nh ng kĩ năng c n có trong thi t k c khíữ ầ ế ế ơ

Các kĩ s và ng i thi t k c khí s d ng nhi u kĩ năng và ki n th c trong công vi cư ườ ế ế ơ ử ụ ề ế ứ ệ hàng ngày c a h , bao g m:ủ ọ ồ

1. B n v phác, b n v kĩ thu t, và thi t k v i s tr giúp c a máy tính (CAD).ả ẽ ả ẽ ậ ế ế ớ ự ợ ủ

2. Các đ c tr ng c a v t li u, x lí v t li u, và công ngh ch t o.ặ ư ủ ậ ệ ử ậ ệ ệ ế ạ

3. Các ng d ng hoá h c nh ch ng mài mòn, l p ph , s n.ứ ụ ọ ư ố ớ ủ ơ

4. Tĩnh h c, đ ng l c h c, s c b n v t li u, đ ng h c, và c c u.ọ ộ ự ọ ứ ề ậ ệ ộ ọ ơ ấ

5. Các kĩ năng giao ti p, l ng nghe, trình bày, và làm vi c theo nhóm.ế ắ ệ

6. C h c ch t l ng, nhi t đ ng h c, và truy n nhi t.ơ ọ ấ ỏ ệ ộ ọ ề ệ

7. Công su t thu l c, nh ng v n đ c b n c a hi n t ng đi n, và đi u khi n côngấ ỷ ự ữ ấ ề ơ ả ủ ệ ượ ệ ề ể nghi pệ

8. S đ thí nghi m và th nghi m các v t li u và h th ng c khí.ơ ồ ệ ử ệ ậ ệ ệ ố ơ

9. S sáng t o, gi i quy t các v n đ , và qu n lý d án.ự ạ ả ế ấ ề ả ự

10. Phân tích ng su t.ứ ấ

22

11. Các ki n th c riêng v đ c đi m làm vi c c a các chi ti t máy nh bánh răng, bế ứ ề ặ ể ệ ủ ế ư ộ truy n đai, b truy n xích, tr c, g i đ , ch t, then, n i tr c, đ m kín, lò xo, các m iề ộ ề ụ ố ỡ ố ố ụ ệ ố ghép (bulông, đinh tán, hàn, dính), đ ng c đi n, các thi t b chuy n đ ng th ng, liộ ơ ệ ế ị ể ộ ẳ h p, và phanh.ợ

B n nên hoàn thành t t các yêu c u trong m c 1-5 tr c khi b t đ u đ c giáo trình này.ạ ố ầ ụ ướ ắ ầ ọ Các ki n th c m c 6-8 thu c v các môn h c khác đ c h c tr c, đ ng th i, ho cế ứ ở ụ ộ ề ọ ượ ọ ướ ồ ờ ặ sau khi h c thi t k các chi ti t máy. M c 9 trình bày các kĩ năng đ c phát tri n liên t cọ ế ế ế ụ ượ ể ụ qua quá trình h c t p t i tr ng và qua kinh nghi m. Giáo trình này s giúp b n đ tọ ậ ạ ườ ệ ẽ ạ ạ đ c ki n th c và nh ng kĩ năng quan tr ng v các v n đ nêu ra m c 10 và 11.ượ ế ứ ữ ọ ề ấ ề ở ụ

1-4 Ch c năng, yêu c u thi t k , và ch tiêu đánh giáứ ầ ế ế ỉ

M c 1-2 đã nh n m nh t m quan tr ng trong vi c xác đ nh c n th n nhu c u và kì v ngụ ấ ạ ầ ọ ệ ị ẩ ậ ầ ọ c a khách hàng tr c khi b t đ u thi t k các thi t b c khí. B n có th đ ra m t s n l ngủ ướ ắ ầ ế ế ế ị ơ ạ ể ề ộ ả ượ rõ ràng, hoàn ch nh các báo cáo v ch c năng , yêu c u thi t k và tiêu chu n đánh giá.ỉ ề ứ ầ ế ế ẩ

Ch c năngứ ch ra t i sao thi t b c n đ c ch t o, cách s d ng chung, các h ng d nỉ ạ ế ị ầ ượ ế ạ ử ụ ướ ẫ đ nh tính dùng đ th c hi n các công vi c nh ị ể ự ệ ệ ư mang t i tr ngả ọ , chuy n đ ngể ộ , truy n công su tề ấ , ho cặ liên k t hai chi ti t v i nhauế ế ớ .

Hình 1-11 Các b c c a quá trình thi t kướ ủ ế ế

Yêu c u thi t kầ ế ế đ c nêu chi ti t, th ng dùng các h ng d n đ nh l ng v ượ ế ườ ướ ẫ ị ượ ề hi uệ su t mong mu nấ ố , đi u ki n môi tr ng đ thi t b làm vi cề ệ ườ ể ế ị ệ , kích th c bao ho c kh i l ngướ ặ ố ượ , các nguyên li u và b ph n có s n có th đ c s d ngệ ộ ậ ẵ ể ượ ử ụ .

23

Ch tiêu đánh giáỉ là nh ng ch d n v ữ ỉ ẫ ề ch tiêu ch t l ng mong mu nỉ ấ ượ ố c a thi t k giúpủ ế ế cho ng i thi t k trong vi c quy t đ nh ph ng án thi t k t i u - ph ng án có l i ích t i đaườ ế ế ệ ế ị ươ ế ế ố ư ươ ợ ố và nh c đi m là t i thi u. ượ ể ố ể

Các y u t trên đây cũng có th đ c g i là các thông s thi t k .ế ố ể ượ ọ ố ế ế

T t c các ti n trình thi t k đ u đi qua trình t nh s đ hình 1-11. B n nên đ a raấ ả ế ế ế ề ự ư ơ ồ ạ ư m t vài ý t ng thi t k c th . T đó rèn luy n s sáng t o và đ a ra nh ng thi t k th t sộ ưở ế ế ụ ể ừ ệ ự ạ ư ữ ế ế ậ ự m i. M i m t ý t ng thi t k c n tho mãn các ch c năng và yêu c u thi t k . B n nên hoànớ ỗ ộ ưở ế ế ầ ả ứ ầ ế ế ạ thi n m t tiêu chu n đánh giá các ch c năng mong mu n, các u đi m, và nh c đi m c a m iệ ộ ẩ ứ ố ư ể ượ ể ủ ỗ m t ý t ng thi t k . Sau đó d a trên s phân tích s d ng các tiêu chu n đánh giá đ quy tộ ưở ế ế ự ự ử ụ ẩ ể ế đ nh ý t ng thi t k nào là t i u và nên đ c th c hi n.ị ưở ế ế ố ư ượ ự ệ

Kh i cu i cùng c a s đ thi t k là thi t k chi ti t, và m c tiêu chính c a quy n sáchố ố ủ ơ ồ ế ế ế ế ế ụ ủ ể là ph n thi t k chi ti t c a qui trình thi t k t ng th . V n đ quan tr ng đây là b n ph iầ ế ế ế ủ ế ế ổ ể ấ ề ọ ở ạ ả th y m t l ng công vi c đáng k đ c ti n hành tr c ph n thi t k chi ti t .ấ ộ ượ ệ ể ượ ế ướ ầ ế ế ế

Ví d v ch c năng, yêu c u thi t k , và ch tiêu đánh giáụ ề ứ ầ ế ế ỉ

Gi thi t b n là ng i thi t k h p gi m t c là m t ph n c a thi t b truy n công su tả ế ạ ườ ế ế ộ ả ố ộ ầ ủ ế ị ề ấ c a m t máy kéo nh . Đ ng c máy máy kéo làm vi c t c đ khá cao, trong khi c c u d nủ ộ ỏ ộ ơ ệ ở ố ộ ơ ấ ẫ đ ng bánh lái quay v i t c đ ch m h n nhi u và truy n mômen xo n cao h n nhi u mômen cóộ ớ ố ộ ậ ơ ề ề ắ ơ ề đ c đ u ra c a đ ng c .ượ ở ầ ủ ộ ơ

Đ b t đ u quá trình thi t k , chúng ta hãy li t kê danh sách các ch c năng c a h pể ắ ầ ế ế ệ ứ ủ ộ gi m t c. Nhi m v c a nó? M t s câu tr l i cho câu h i đó nh sau:ả ố ệ ụ ủ ộ ố ả ờ ỏ ư

Ch c năngứ

1. Nh n công su t t đ ng c máy kéo qua tr c quayậ ấ ừ ộ ơ ụ

2. Truy n công su t đ n các chi ti t máy mà t c đ quay đã đ c gi m đ n giá trề ấ ế ế ố ộ ượ ả ế ị mong mu n.ố

3. Truy n công su t t c đ quay th p cho m t tr c ra cu i cùng đ d n đ ng bánhề ấ ở ố ộ ấ ộ ụ ố ể ẫ ộ lái c a máy kéo.ủ

Ti p theo là ế các yêu c u thi t kầ ế ế. Danh sách sau đây mang tính gi thi t, nh ng n u b nả ế ư ế ạ trong m t nhóm thi t k máy kéo, b n s có kh năng nh n ra các yêu c u thi t k t kinhở ộ ế ế ạ ẽ ả ậ ầ ế ế ừ

nghi m và s khéo léo c a b n thân và/ho c bàn b c v i nh ng thành viên thi t k , nhân viênệ ự ủ ả ặ ạ ớ ữ ế ế ti p th , kĩ s s n xu t, nhân viên b o d ng, ng i cung c p, và các khách hàng.ế ị ư ả ấ ả ưỡ ườ ấ

Quá trình th c hi n s n ph m đòi h i các nhân viên t t t c các b ph n đ u ph i t pự ệ ả ẩ ỏ ừ ấ ả ộ ậ ề ả ậ trung t nh ng giai đo n thi t k đ u tiên.ừ ữ ạ ế ế ầ

Yêu c u thi t kầ ế ế

1. H p gi m t c truy n công su t 15.0 hp.ộ ả ố ề ấ

2. Đ u vào là đ ng c xăng hai xylanh v i t c đ quay là 2000 v/ph.ầ ộ ơ ớ ố ộ

3. Đ u ra truy n công su t v i t c đ quay trong ph m vi t 290 đ n 295 v/ph.ầ ề ấ ớ ố ộ ạ ừ ế

4. Hi u su t c h c yêu c u là l n h n 95%.ệ ấ ơ ọ ầ ớ ơ

5. Mômen xo n nh nh t trên đ u ra b gi m t c là 3050 pound.in (lb.in).ắ ỏ ấ ầ ộ ả ố

24

6. Đ u ra h p gi m t c đ c n i v i tr c d n bánh lái c a máy kéo nông nghi p. ầ ộ ả ố ượ ố ớ ụ ẫ ủ ệ Ở đây xu t hi n b gi m ch n.ấ ệ ộ ả ấ

7. Tr c vào và tr c ra ph i th ng hàng.ụ ụ ả ẳ

8. H p gi m t c s đ c g n vào khung thép c đ nh c a máy kéo.ộ ả ố ẽ ượ ắ ố ị ủ

9. Yêu c u kích th c nh . H p gi m t c c n v a v i không gian l n nh t là 20 in ầ ướ ỏ ộ ả ố ầ ừ ớ ớ ấ × 20 in, v i chi u cao l n nh t là 24 in.ớ ề ớ ấ

10. Máy kéo làm vi c 8 gi /ngày, 5 ngày/tu n, v i tu i th thi t k là 10 năm.ệ ờ ầ ớ ổ ọ ế ế

11. H p gi m t c c n đ c b o v tr c th i ti t và c n có kh năng làm vi c m iộ ả ố ầ ượ ả ệ ướ ờ ế ầ ả ệ ở ọ đ a đi m t i Hoa Kì v i nhi t đ trong ph m vi t 0 đ n 130ị ể ạ ớ ệ ộ ạ ừ ế 0F.

12. Các kh p n i đàn h i s đ c s d ng trên tr c vào và ra đ ngăn t i tr ng h ngớ ố ồ ẽ ượ ử ụ ụ ể ả ọ ướ tr c và t i tr ng u n truy n cho H p gi m t c.ụ ả ọ ố ề ộ ả ố

13. S l ng s n ph m là 10 000 h p/năm.ố ượ ả ẩ ộ

14. Giá thành h p gi m t c quy t đ nh đ n thành công c a vi c ti p th .ộ ả ố ế ị ế ủ ệ ế ị

15. C n tho mãn t t c các tiêu chu n an toàn công nghi p và nhà n c.ầ ả ấ ả ẩ ệ ướ

Chu n b kĩ l ng các yêu c u thi t k s b o đ m ch c ch n r ng n l c thi t k sẩ ị ưỡ ầ ế ế ẽ ả ả ắ ắ ằ ỗ ự ế ế ẽ t p trung đúng k t qu mong mu n. Ng c l i có th gây lãng phí nhi u th i gian và ti n b cậ ế ả ố ượ ạ ể ề ờ ề ạ trong thi t k , m c dù kĩ thu t đ c s d ng r t t t. Các yêu c u thi t k bao g m t t c m iế ế ặ ậ ượ ử ụ ấ ố ầ ế ế ồ ấ ả ọ th c n thi t, nh ng đ ng th i chúng s đ a đ n nhi u c h i sáng t o.ứ ầ ế ư ồ ờ ẽ ư ế ề ơ ộ ạ

Ch tiêu đánh giáỉ s đ c hoàn thi n b i t t c các thành viên trong nhóm phát tri n s nẽ ượ ệ ở ấ ả ể ả ph m đ ch c ch n r ng nh ng ý ki n c a t t c đ u đ c xem xét. Thông th ng tr ngẩ ể ắ ắ ằ ữ ế ủ ấ ả ề ượ ườ ọ l ng đ c coi là ch tiêu đánh giá t m quan tr ng c a chúng.ượ ượ ỉ ầ ọ ủ

Đ an toàn là ch tiêu quan tr ng nh t. Các quan đi m thi t k khác nhau có th có cácộ ỉ ọ ấ ể ế ế ể m c an toàn riêng, đ c b xung đ phù h p v i các yêu c u v an toàn, nh đã l u ý trongứ ượ ổ ể ợ ớ ầ ề ư ư danh sách yêu c u thi t k . Nh ng ng i thi t k và các kĩ s có trách nhi m v m t pháp lýầ ế ế ữ ườ ế ế ư ệ ề ặ n u có ng i b th ng vì sai sót trong thi t k . B n c n xét đ n m i tr ng h p có th x y raế ườ ị ươ ế ế ạ ầ ế ọ ườ ợ ể ả khi s d ng thi t b và b o đ m an toàn khi nó làm vi c ho c ng ng làm vi c.ử ụ ế ị ả ả ệ ặ ừ ệ

Đ t đ c hi u su t cao cũng là m t u tiên quan tr ng. Ph i ch c ch n r ng các ýạ ượ ệ ấ ộ ư ọ ả ắ ắ ằ t ng thi t k v i các ch c năng có th ch a đ c trình bày trong các thi t k khác.ưở ế ế ớ ứ ể ư ượ ế ế

Các ch tiêu còn l i s t ng ng v i các yêu c u c th c a t ng b n thi t k riêng.ỉ ạ ẽ ươ ứ ớ ầ ụ ể ủ ừ ả ế ế Danh sách sau đây đ a ra các minh ho v ch tiêu đánh giá có th cho m t máy kéo nh .ư ạ ề ỉ ể ộ ỏ

Ch tiêu đánh giáỉ

1. An toàn (v n đ liên quan đ n an toàn bao trùm toàn b các yêu c u đ c trình bày)ấ ề ế ộ ầ ượ

2. Ho t đ ng (m c đ v t yêu c u c a các ý t ng thi t k )ạ ộ ứ ộ ượ ầ ủ ưở ế ế

3. S đ n gi n trong s n xu t.ự ơ ả ả ấ

4. S đ n gi n trong b o d ng hay thay th các b ph nự ơ ả ả ưỡ ế ộ ậ

5. S đ n gi n trong v n hành.ự ơ ả ậ

6. Chí phí ban đ u th pầ ấ

25

7. Chi phí v n hành và b o d ng th pậ ả ưỡ ấ

8. Kích c nh và kh i l ng th pỡ ỏ ố ượ ấ

9. Ti ng n và dao đ ng nh , làm vi c êmế ồ ộ ỏ ệ

10. S d ng các v t li u s n có và các b ph n có th mua đ cử ụ ậ ệ ẵ ộ ậ ể ượ

11. Th n tr ng khi s d ng các chi ti t đ c thi t k đ c bi t và các chi ti t s n có.ậ ọ ử ụ ế ượ ế ế ặ ệ ế ẵ

12. Hình d ng bên ngoài ph i thu hút và t ng thích v i các ng d ngạ ả ươ ớ ứ ụ

1-5. Ví d v k t h p các chi ti t máy trong thi t k c khíụ ề ế ợ ế ế ế ơ

Thi t k c khí là m t quá trình thi t k và/ho c ch n l a các chi ti t máy và l p chúngế ế ơ ộ ế ế ặ ọ ự ế ắ v i nhau đ đ t đ c ch c năng mong mu n. Dĩ nhiên, các chi ti t máy c n ph i t ng thích,ớ ể ạ ượ ứ ố ế ầ ả ươ l p v a v i nhau, s d ng an toàn và hi u qu . Ng i thi t k c n l u ý không ch kh năngắ ừ ớ ử ụ ệ ả ườ ế ế ầ ư ỉ ả làm vi c c a chi ti t đ c thi t k m t th i đi m đ nh s n mà còn các chi ti t l p ghép.ệ ủ ế ượ ế ế ở ộ ờ ể ị ẵ ế ắ

Đ minh ho cách k t h p thi t k chi ti t máy v i thi t k c khí, chúng ta xét thi t kể ạ ế ợ ế ế ế ớ ế ế ơ ế ế c a h p gi m t c c a máy kéo kéo nh đã th o lu n trong m c 1-4. Gi thi t đ hoàn thànhủ ộ ả ố ủ ỏ ả ậ ụ ả ế ể vi c gi m t c đ , b n quy t đ nh ch n gi m t c hai c p, h p gi m t c bánh răng th ng. B nệ ả ố ộ ạ ế ị ọ ả ố ấ ộ ả ố ẳ ạ đ nh rõ 4 bánh răng, 3 tr c, 6 và v đ ch a t ng chi ti t riêng l trong m i liên h chính xácị ụ ổ ỏ ể ứ ừ ế ẻ ố ệ v i các chi ti t khác, nh ví d trên hình 1-12. ớ ế ư ụ

Các chi ti t chính c a h p gi m t c trong hình 1-12 là:ế ủ ộ ả ố

1. Tr c vào (tr c 1) đ c n i v i ngu n công su t là đ ng c xăng có t c đ 2000ụ ụ ượ ố ớ ồ ấ ộ ơ ố ộ v/ph. M t n i tr c đàn h i đ c s d ng đ gi m thi u s khó khăn trong ch nhộ ố ụ ồ ượ ử ụ ể ả ể ự ỉ đ ng tâm hai tr c.ồ ụ

2. C p bánh răng đ u tiên, A và B, làm gi m t c tr c trung gian (tr c 2) t ng ngặ ầ ả ố ở ụ ụ ươ ứ v i t l s răng c a hai bánh răng. Bánh răng B và C đ u l p trên tr c 2 và quay v iớ ỉ ệ ố ủ ề ắ ụ ớ cùng t c đ .ố ộ

3. M t then đ c s d ng t i m t phân cách gi a may c a m i bánh răng và tr c độ ượ ử ụ ạ ặ ữ ơ ủ ỗ ụ ể truy n mômen xo n gi a bánh răng và tr c.ề ắ ữ ụ

4. C p bánh răng th hai, C và D, gi m t c đ c a bánh răng D và tr c ra (tr c 3)ặ ứ ả ố ộ ủ ụ ụ xu ng ph m vi t 290 đ n 295 v/ph.ố ạ ừ ế

5. Tr c ra mang đĩa xích (không th hi n). Truy n đ ng xích cu i đ c n i v iụ ể ệ ề ộ ở ố ượ ố ớ truy n đ ng bánh lái c a máy kéo.ề ộ ủ

6. M i m t tr c đ c đ b i 2 bi, đ c coi nh các g i tĩnh đ nh cho phép s d ngỗ ộ ụ ượ ỡ ở ổ ượ ư ố ị ử ụ các khái ni m c h c đ phân tích l c và ng su t.ệ ơ ọ ể ự ứ ấ

7. Các đ c l p lên v h p, v đ c c đ nh vào khung c a máy kéo. Chú ý ph ngổ ượ ắ ỏ ộ ỏ ượ ố ị ủ ươ pháp l p v i vòng trong quay cùng tr c còn vòng ngoài c đ nh.ắ ổ ớ ụ ố ị

8. Vòng ph t đ c l p trên tr c vào và tr c ra đ ngăn d u không ch y ra ngoài và t pớ ượ ắ ụ ụ ể ầ ả ạ ch t vào trong h p.ấ ộ

9. M t s ph n khác c a v đ c bi u di n d i d ng đ n gi n. Cách th c l p đ t,ộ ố ầ ủ ỏ ượ ể ễ ướ ạ ơ ả ứ ắ ặ bôi tr n, và căn ch nh các chi ti t ch đ c đ a ra b c này c a quá trình thi t kơ ỉ ế ỉ ượ ư ở ướ ủ ế ế đ ch ng minh tính kh thi. Quá trình l p ráp có th th c hi n đ c nh sau:ể ứ ả ắ ể ự ệ ượ ư

26

B t đ u b ng đ nh v trí bánh răng, then, vòng đ m, và trên các tr c t ng ng.ắ ầ ằ ị ị ệ ổ ụ ươ ứ

Ti p theo l p tr c 1 vào g i đ phía trái v .ế ắ ụ ố ỡ ổ ở ỏ

L p đ u bên trái tr c 2 vào g i đ trong khi đi u ch nh cho bánh răng A và B ănắ ầ ụ ố ỡ ề ỉ kh p.ớ

L p giá mang tr c đ cung c p g i đ cho bên ph i tr c 1.ắ ụ ể ấ ố ỡ ổ ả ụ

L p tr c 3 b ng vi c đ t bên trái vào g i đ trong giá mang tr c đ ng th i làmắ ụ ằ ệ ặ ổ ố ỡ ụ ồ ờ cho bánh răng C và D ăn kh p.ớ

L p v bên ph i h p trong khi đ nh v hai cu i vào g i đ c a chúng.ắ ỏ ả ộ ị ị ổ ố ố ỡ ủ

B o đ m tr c đ c căn ch nh m t cách c n th nả ả ụ ượ ỉ ộ ẩ ậ

B trí ch t bôi tr n bánh răng ph n d i c a v .ố ấ ơ ở ầ ướ ủ ỏ

Hình 1-12 Thi t k ý t ng cho h p gi m t cế ế ưở ộ ả ố

B n có th quan sát chi ti t h p gi m t c hai c p bánh răng th ng ph m trong các hìnhạ ể ế ộ ả ố ấ ươ ẩ 9-34 đ n 9-36 ch ng 9.ế ươ

B n c n ph i đ a ra gi i pháp đ l p ráp các bánh răng, b trí các đ sao cho bánhạ ầ ả ư ả ể ắ ố ổ ỡ răng n m gi a, thi t k hình d ng chung c a v h p. Quá trình thi t k không th ti n hànhằ ở ữ ế ế ạ ủ ỏ ộ ế ế ể ế m t cách h p lý cho đ n khi các các quy t đ nh này đ c đ a ra. Chú ý r ng b n v phác trênộ ợ ế ế ị ượ ư ằ ả ẽ hình 1-12 là n i b t đ u k t h p các chi ti t thành m t thi t k t ng th . Khi mà thi t k t ngơ ắ ầ ế ợ ế ộ ế ế ổ ể ế ế ổ th đ c xác đ nh, có th ti n hành thi t k các chi ti t máy riêng l trong h p gi m t c. V iể ượ ị ể ế ế ế ế ẻ ộ ả ố ớ m i chi ti t đ c đ c p, đ c trình bày trong các ch ng thích h p c a giáo trình. Ph n II c aỗ ế ượ ề ậ ượ ươ ợ ủ ầ ủ giáo trình, g m ch ng 7-15, trình bày c th các chi ti t c a h p gi m t c. B n nên đ a raồ ươ ụ ể ế ủ ộ ả ố ạ ư nhi u gi i pháp thi t k b ng cách bi u di n d i d ng b n v phác. Đ u tiên, b n đã ch nề ả ế ế ằ ể ễ ướ ạ ả ẽ ầ ạ ọ bánh răng tr răng th ng thay vì bánh tr răng nghiêng, tr c vít và bánh vít, ho c bánh răng côn.ụ ẳ ụ ụ ặ Trên th c t m t s d ng gi m t c khác nh b truy n đai, xích, ho c m t s khác cũng có thự ế ộ ố ạ ả ố ư ộ ề ặ ộ ố ể phù h p.ợ

Bánh răng

V i các c p bánh răng, b n c n xác đ nh s răng c a m i bánh, b c (c ) răng, cácớ ặ ạ ầ ị ố ủ ỗ ướ ỡ đ ng kính vòng chia, chi u r ng vành răng, và v t li u cùng ch đ nhi t luy n. Nh ng thôngườ ề ộ ậ ệ ế ộ ệ ệ ữ

27

s kĩ thu t đó ph thu c vào yêu c u v đ b n, đ b n mòn c a răng và các yêu c u vố ậ ụ ộ ầ ề ộ ề ộ ề ủ ầ ề chuy n đ ng (đ ng h c). B n cũng th y r ng bánh răng c n đ c l p trên tr c sao cho b oể ộ ộ ọ ạ ấ ằ ầ ượ ắ ụ ả đ m đ nh v chính xác, mômen xo n c n thi t đ c truy n t bánh răng sang tr c (thông qua cácả ị ị ắ ầ ế ượ ề ừ ụ then), sau đó thi t k tr c.ế ế ụ

Tr cụ

Sau khi hoàn thành thi t k bánh răng, b c ti p theo là thi t k tr c (ch ng 12). Tr cế ế ướ ế ế ế ụ ươ ụ ch u t i tr ng u n và xo n do l c tác d ng trên răng c a bánh răng. Vì v y, khi thi t k c n chúị ả ọ ố ắ ự ụ ủ ậ ế ế ầ ý đ n đ b n và đ c ng, và c n tính đ n v trí c a các bánh răng so v i trên tr c. Tr c b cế ộ ề ộ ứ ầ ế ị ủ ớ ổ ụ ụ ậ (đ ng kính thay đ i) có vai tr c đ bánh răng và tỳ vào. Trên tr c có th có các rãnh thenườ ổ ụ ể ổ ụ ể (ch ng 11). Tr c vào và tr c ra s kéo dài ra ngoài v h p cho phép n i v i đ ng c và tr cươ ụ ụ ẽ ỏ ộ ố ớ ộ ơ ụ lái. Bên c nh đó c n l u ý đ n các ki u n i tr c , nó có th t o ra các nh h ng l n đ n phânạ ầ ư ế ể ố ụ ể ạ ả ưở ớ ế tích ng su t trên tr c (ch ng 11). Các vòng ph t trên tr c vào và tr c ra b o v các b ph nứ ấ ụ ươ ớ ụ ụ ả ệ ộ ậ bên trong (ch ng 11).ươ

Ổ

Thi t k là ph n ti p theo (ch ng 14). N u s d ng lăn, đa ph n b n s ch n cácế ế ổ ầ ế ươ ế ử ụ ổ ầ ạ ẽ ọ s n có trên th tr ng t catalog c a các nhà s n su t, h n là thi t k duy nh t m t . Đ uổ ẵ ị ườ ừ ủ ả ấ ơ ế ế ấ ộ ổ ầ

tiên b n c n xác đ nh đ l n c a t i tr ng trên m i t ph n phân tích tr c và thi t k bánhạ ầ ị ộ ớ ủ ả ọ ỗ ổ ừ ầ ụ ế ế răng. C n l u tâm đ n t c đ quay, tu i th , và kh năng l p v i tr c. Ví d , trên c s c aầ ư ế ố ộ ổ ọ ả ắ ớ ụ ụ ơ ở ủ phân tích tr c, b n có th đ nh rõ đ ng kính tr c nh nh t cho phép t i m i v trí l p đụ ạ ể ị ườ ụ ỏ ấ ạ ỗ ị ắ ổ ể đ m b o ng su t m c an toàn. đã ch n đ đ tr c c n có đ ng kính l (đ ng kínhả ả ứ ấ ở ứ Ổ ọ ể ỡ ụ ầ ườ ỗ ườ trong) không nh h n đ ng kính an toàn c a tr c. Dĩ nhiên, s không l n quá giá tr c nỏ ơ ườ ủ ụ ổ ẽ ớ ị ầ thi t. Khi ch n , đ ng kính tr c t i v trí l p và dung sai cho phép cũng c n đ c đ nh rõ,ế ọ ổ ườ ụ ạ ị ắ ổ ầ ượ ị tuỳ thu c vào khuy n cáo c a nhà s n xu t đ đ m b o làm vi c chính xác và tu i th trungộ ế ủ ả ấ ể ổ ả ả ệ ổ ọ bình.

Then

Bây gi ti n hành thi t k then (ch ng 11) và rãnh then. Đ ng kính tr c t i v trí l pờ ế ế ế ươ ườ ụ ạ ị ắ then quy t đ nh các kích th c c b n c a then (r ng và cao). Mômen xo n c n truy n đ c sế ị ướ ơ ả ủ ộ ắ ầ ề ượ ử d ng trong tính toán s c b n đ xác đ nh chi u dài và v t li u c a then. Khi mà các b ph n làmụ ứ ề ể ị ề ậ ệ ủ ộ ậ vi c đã đ c thi t k , quá trình thi t k v có th b t đ u.ệ ượ ế ế ế ế ỏ ể ắ ầ

V h pỏ ộ

Quá trình thi t k v h p đòi h i c s sáng t o l n tính th c ti n. Chúng ta c n chu nế ế ỏ ộ ỏ ả ự ạ ẫ ự ễ ầ ẩ b nh ng gì đ l p ráp m t cách chính xác, và đ m b o an toàn khi truy n t i tr ng t quaị ữ ể ắ ổ ộ ả ả ề ả ọ ừ ổ v đ n k t c u mà h p gi m t c đ c l p trên đó? Các chi ti t khác nhau s đ c l p vào vỏ ế ế ấ ộ ả ố ượ ắ ế ẽ ượ ắ ỏ nh th nào? Các bánh răng và s đ c bôi tr n th nào? V t li u c a v đ c s d ng là gì?ư ế ổ ẽ ượ ơ ế ậ ệ ủ ỏ ượ ử ụ V s là m t chi ti t đúc, m t chi ti t hàn, ho c l p ráp t các b ph n khác nhau?ỏ ẽ ộ ế ộ ế ặ ắ ừ ộ ậ

Quá trình thi t k nh các b c trên đây đ a đ n thi t k có th ti n hành theo m tế ế ư ướ ư ế ế ế ể ế ộ trình t : t các bánh răng đ n các tr c, đ n các , đ n then và kh p n i, và k t thúc là v . Tuyự ừ ế ụ ế ổ ế ớ ố ế ỏ nhiên v i thi t k đã cho s r t hi m khi đi theo lôgíc đó ch m t l n. Thông th ng ng i thi tớ ế ế ẽ ấ ế ỉ ộ ầ ườ ườ ế k c n quay l i nhi u l n đ đi u ch nh thi t k c a các b ph n đã bi t b l i b i s thay đ iế ầ ạ ề ầ ể ề ỉ ế ế ủ ộ ậ ế ị ỗ ở ự ổ trong m t s b ph n khác. Quá trình này g i là ộ ố ộ ậ ọ s l pự ặ , ti p t c cho đ n khi đ t m t thi t kế ụ ế ạ ộ ế ế

28

t ng th ch p nh n đ c. Đa s các m u ban đ u s đ c phát tri n và ki m tra trong các phépổ ể ấ ậ ượ ố ẫ ầ ẽ ượ ể ể l p.ặ

Ch ng 15 trình bày cách th c k t h p các chi ti t máy thành m t kh i th ng nh t.ươ ứ ế ợ ế ộ ố ố ấ

1-6 S tr giúp c a máy tính trong giáo trìnhự ợ ủ

B i vì th ng xuyên c n đ n các phép l p và vì nhi u ph ng pháp thi t k r t dài, tínhở ườ ầ ế ặ ề ươ ế ế ấ toán ph c t p, các b ng tính, các ph n m m gi i tích, các ch ng trình máy tính, ho c ch ngứ ạ ả ầ ề ả ươ ặ ươ trình tính toán th ng đ c s d ng hi u qu trong thi t k , phân tích. Các b ng tính và ch ngườ ượ ử ụ ệ ả ế ế ả ươ trình t ng tác cho phép b n, ng i thi t k , đ a ra các quy t đ nh thi t k trong quá trình thi tươ ạ ườ ế ế ư ế ị ế ế ế k . B ng cách này nhi u phép th có th th c hi n trong m t th i gian ng n, và có th kh o sátế ằ ề ử ể ự ệ ộ ờ ắ ể ả

nh h ng c a vi c thay đ i các bi n s . Các b ng tính s d ng Microsoft Excel đ c s d ngả ưở ủ ệ ổ ế ố ả ử ụ ượ ử ụ r t ph bi n trong giáo trình này nh là ví d cho thi t k có s tr giúp c a máy tính.ấ ổ ế ư ụ ế ế ự ợ ủ

1-7 Các tính toán trong thi t kế ế

Khi b n h c giáo trình này và khi b n ng d ng vào công vi c nh m t ng i thi t k ,ạ ọ ạ ứ ụ ệ ư ộ ườ ế ế b n s làm r t nhi u phép tính. Vi c ghi l i các tính toán m t cách g n gàng, đ y đ , và theoạ ẽ ấ ề ệ ạ ộ ọ ầ ủ m t th t nh t đ nh là r t quan tr ng. B n có th ph i gi i thích cho ng i khác b n đã ti pộ ứ ự ấ ị ấ ọ ạ ể ả ả ườ ạ ế c n các thi t k nh th nào, d li u b n đã dùng là gì, và các gi thi t, phán đoán mà b n đ aậ ế ế ư ế ữ ệ ạ ả ế ạ ư ra. Trong m t s tr ng h p, m t s ng i khác th m chí s ki m tra công vi c c a b n khiộ ố ườ ợ ộ ố ườ ậ ẽ ể ệ ủ ạ b n không có l i gi i thích ho c tr l i cho các câu h i. H n n a m t b n thuy t minh chínhạ ờ ả ặ ả ờ ỏ ơ ữ ộ ả ế xác v các tính toán thi t k s h u ích n u có s thay đ i trong thi t k . Trong t t c cácề ế ế ẽ ữ ế ự ổ ế ế ấ ả tr ng h p trên, b n c n ph i chia s thi t k c a mình cho m t s ng i khác d i d ngườ ợ ạ ầ ả ẻ ế ế ủ ộ ố ườ ướ ạ thuy t minh và b n v .ế ả ẽ

Đ chu n b c n th n cho báo cáo thi t k , b n th ng theo các b c sau:ể ẩ ị ẩ ậ ế ế ạ ườ ướ

1. Xác đ nh chi ti t đang đ c thi t k và b n ch t c a các tính toán thi t k .ị ế ượ ế ế ả ấ ủ ế ế

2. V phác chi ti t, ch ra các đ c tr ng nh h ng đ n s v n hành ho c phân tíchẽ ế ỉ ặ ư ả ưở ế ự ậ ặ ng su t.ứ ấ

3. Ch ra trên b n v các l c tác đ ng lên chi ti t (s đ tách v t), và cung c p các b nỉ ả ẽ ự ụ ế ơ ồ ậ ấ ả v khác đ di n gi i c th .ẽ ể ễ ả ụ ể

4. Xác đ nh ki u phân tích đ c th c hi n, ví d ng su t do u n, đ võng c a d m,ị ể ượ ự ệ ụ ứ ấ ố ộ ủ ầ s m t n đ nh c a c t, ...ự ấ ổ ị ủ ộ

5. Li t kê các s li u ban đ u và các gi thi t.ệ ố ệ ầ ả ế

6. Vi t các công th c đ c s d ng d ng kí hi u, và làm sáng t các giá tr và thế ứ ượ ử ụ ở ạ ệ ỏ ị ứ nguyên c a các bi n s ph c t p. N u m t công th c không thu n ti n cho ng iủ ế ố ứ ạ ế ộ ứ ậ ệ ườ ki m tra, hãy ch ra ngu n g c. Ng i ki m tra có th mu n tham kh o đ đánh giáể ỉ ồ ố ườ ể ể ố ả ể s thích h p c a công th c.ự ợ ủ ứ

7. Gi i t ng ph ng trình đ thu đ c bi n mong mu nả ừ ươ ể ượ ế ố

8. Đ a d li u vào, ki m tra các th nguyên, và th c hi n các tính toán.ư ữ ệ ể ứ ự ệ

9. Xem xét tính h p lí c a k t quợ ủ ế ả

29

10. N u k t qu không h p lí, thay đ i gi i pháp thi t k và tính toán l i. Có th thayế ế ả ợ ổ ả ế ế ạ ể đ i hình d ng ho c v t li u s cho k t qu h p lý h n.ổ ạ ặ ậ ệ ẽ ế ả ợ ơ

11. Khi đ t đ c k t qu tho đáng, đ nh rõ các giá tr cu i cùng cho t t c các thông sạ ượ ế ả ả ị ị ố ấ ả ố thi t k quan tr ng, s d ng kích th c tiêu chu n, các v t li u s n có, ...ế ế ọ ử ụ ướ ẩ ậ ệ ẵ

Hình 1-13 đ a ra m t ví d v tính toán thi t k . M t d m b c qua khe r ng 60 in đ đư ộ ụ ề ế ế ộ ầ ắ ộ ể ỡ m t thi t b l n n ng 2050 (lb). Thi t k gi thi t r ng d m có ti t di n ch nh t. Có th sộ ế ị ớ ặ ế ế ả ế ằ ầ ế ệ ữ ậ ể ử d ng m t s ti t di n khác. M c đích là tính kích th c yêu c u c a ti t di n d m, xét đ n cụ ộ ố ế ệ ụ ướ ầ ủ ế ệ ầ ế ả

ng su t và đ võng c a d m. Bên c nh đó c n ch n v t li u d m. Tham kh o ch ng 3 đứ ấ ộ ủ ầ ạ ầ ọ ậ ệ ầ ả ươ ể xem l i ng su t ng u n c a d m.ạ ứ ấ ứ ố ủ ầ

1-8 Các kích th c u tiên, ren vít, và các ti t di n tiêu chu nướ ư ế ệ ẩ

Nhi m v c a ng i thi t k là đ nh rõ kích th c cu i cùng cho k t c u ch u l c. Sauệ ụ ủ ườ ế ế ị ướ ố ế ấ ị ự khi hoàn thành vi c phân tích ng su t và bi n d ng, ng i thi t k s bi t giá tr kích th cệ ứ ấ ế ạ ườ ế ế ẽ ế ị ướ nh nh t có th đ m b o k t c u làm vi c theo đúng yêu c u. Ti p theo ng i thi t k đ nh rõỏ ấ ể ả ả ế ấ ệ ầ ế ườ ế ế ị các kích th c cu i theo tiêu chu n ho c đ a v các giá tr u tiên nh m gi m b t các v t li uướ ố ẩ ặ ư ề ị ư ằ ả ớ ậ ệ ph i mua và các chi ti t c n ch t o. M c này trình bày m t s h ng d n giúp đ a ra cácả ế ầ ế ạ ụ ộ ố ướ ẫ ư quy t đ nh nh trên và các tiêu chu n .ế ị ư ẩ

THI T K M T THANH Đ CÁC THI T B TRONG LÒ NUNGẾ Ế Ộ Ỡ Ế ỊCHI U DÀI THANH LÀ 60 INỀTR NG L NG THI T B 2050Ọ ƯỢ Ế Ị LBTREO CÁCH NHAU 24 INTHANH LÀ M T D M CH U U NỘ Ầ Ị Ố

1. σ = M/S

GI THI T TI T DI N THANHẢ Ế Ế Ệ HÌNH CH NH TỮ ẬS = MÔMEN CH NG U N C AỐ Ố Ủ M T C TẶ ẮS= t.h2/6CHO h = 3t KHI ĐÓ S = t.(3t)2/6 = 9t3/6

S = 1.5t3

2. C N TÌM t = Ầ 35.1

S

TH THANH THÉP AISI 1040 HRỬSy = 42 000 PSI (GI I H NỚ Ạ

CH Y)ẢCHO σ = σd = Sy/N = NG SU TỨ Ấ THI T KẾ ẾN = H S AN TOÀN TRONG THI T K Ệ Ố Ế ẾCHO N = 2 ( T I TĨNH)Ảσd = 42000/2 = 21000 PSIKHI ĐÓ T 1: S = M/Ừ σd = MÔMEN CH NG U N C N TÌMỐ Ố Ầ

S = INLB

INLB2.21000

.18450 = 0.879 IN3

30

T 2:Ừ t = 35.1

S = = 3 3 5.1/879.0 IN = 0.873 IN

KHI ĐÓ h = 3t = 3.(0.873 IN) = 2.51 INNHÀ CUNG C P Ấ CÓ S N ¾ × 2 ¾Ẵ [h/t = 2.75/0.75 = 3.67 ok]KI M TRA S = t.hỂ 2/6 = (0.75 IN).(2.75 IN)2/6 = 0.945 IN3 > 0.879 IN3 ok

σ = M/S = 18450 LB.IN/ 0.945 IN3 = 19500 PSIN = Sy/σ = 42000 PSI/19500 PSI = 2.15 ok

KI M TRA Đ VÕNG T I GI A D MỂ Ộ Ạ Ữ Ầ

y = ( )alEI

Wa 22 4324

− (MACHINERY’S HANDBOOK. XU T B N L N 26. TRANG 238. PH N 4)Ấ Ả Ầ Ầ

y = )30.1)(1030(24

]18.460.3)[18)(1025(6

22

×−

= 0.187 IN CH P NH N Đ C Ấ Ậ ƯỢ

I = th3/12 = (0.75)(2.75)3/12 = 1.30 IN4

GHI RÕ: ¾ × 2 ¾ THÉP THANH CH NH T. AISI 1040 HRỮ Ậ

Hình 1-13 Ví d tính toán thi t kụ ế ế

Các kích th c u tiênướ ư

B ng A2-1 li t kê các kích th c u tiên d ng phân s -in, s th p phân-in, và kích th cả ệ ướ ư ạ ố ố ậ ướ theo h mét. B n nên ch n m t trong các kích th c u tiên ph n thi t k cu i cùng, ví d ệ ạ ọ ộ ướ ư ở ầ ế ế ố ụ ở ph n cu i trong tính toán thi t k hình 1-13. T t nhiên, b n có th ch n các kích th c khácầ ố ế ế ở ấ ạ ể ọ ướ n u th y lí do thi t th c.ế ấ ế ự

Ren vít tiêu chu n Hoa Kìẩ

Các chi ti t có ren và các chi ti t máy n i b ng ren đ c ch t o theo các kích th c tiêuế ế ố ằ ượ ế ạ ướ chu n đ b o đ m kh năng l p l n c a các chi ti t và cho phép thu n ti n trong ch t o v iẩ ể ả ả ả ắ ẫ ủ ế ậ ệ ế ạ ớ các máy và d ng c tiêu chu n. B ng A2-2 đ a ra các kích th c ren th ng nh t hoá theo tiêuụ ụ ẩ ả ư ướ ố ấ chu n Hoa Kì. C nh h n ¼ in đ c đ a ra b i các s t 0 đ n 12, trong khi kích th c phânẩ ỡ ỏ ơ ượ ư ở ố ừ ế ướ s -in b t đ u t ¼ in và các kích th c l n h n. Có hai danh sách đ c li t kê: UNC kí hi u choố ắ ầ ừ ướ ớ ơ ượ ệ ệ ren b c l n, và UNF kí hi u cho ren b c nh , kí hi u tiêu chu n nh sau:ướ ớ ệ ướ ỏ ệ ẩ ư

6-32 UNC (s 6, 32 đ nh ren trên 1 in, ren b c l n)ố ỉ ướ ớ

12-28 UNF (s 12, 28 đ nh ren trên 1 in, ren b c nh )ố ỉ ướ ỏ

½-13 UNC (½ in, 13 đ nh ren trên 1 in, ren b c l n)ỉ ướ ớ

1 ½ -12 UNF (1 ½ in, 12 đ nh ren trên 1 in, ren b c nh ) ỉ ướ ỏ

Các thông s trong b ng là đ ng kính đ nh ren (D), s đ nh ren trên in (n), và di n tíchố ả ườ ỉ ố ỉ ệ ch u ng su t kéo (Aị ứ ấ t), xác đ nh tị ừ

Di n tích ch u kéo c a ren:ệ ị ủ2

0,97430,7854t DA

n = − ÷

(1-1)

Khi m t chi ti t có ren ch u kéo tr c ti p, vùng di n tích ch u kéo đ c s d ng đ tínhộ ế ị ự ế ệ ị ượ ử ụ ể ng su t kéo trung bình. Nó căn c trên di n tích vòng tròn có đ ng kính là trung bình c aứ ấ ứ ệ ườ ủ

đ ng kính trung bình và đ ng kính chân ren.ườ ườ

31

Ren vít h Métệ

B ng A2-3 đ a ra các kích th c t ng t cho ren h mét. Ren h mét tiêu chu n đ cả ư ướ ươ ự ệ ệ ẩ ượ kí hi u nh sau:ệ ư

M10 × 1,5

Trong đó M đ i di n cho métạ ệ

S ti p theo là đ ng kính đ nh ren, D, theo mmố ế ườ ỉ

S cu i cùng là b c ren, P, kho ng cách gi a hai đ nh ren k nhau, theo mmố ố ướ ả ữ ỉ ề

Di n tích ch u kéo v i ren h mét đ c tính t công th c d i đây và căn c trên s khácệ ị ớ ệ ượ ừ ứ ướ ứ ự nhau không nhi u gi a các đ ng kính. (xem tham kh o 11, trang 1483)ề ữ ườ ả

( ) 20,7854 0,9382t D PA = − (1-2)

Vì v y, kí hi u trên th hi n m t ren h mét v i đ ng kính ngoài D = 10.0 mm, b cậ ệ ể ệ ộ ệ ớ ườ ướ ren P = 1,5 mm. Chú ý r ng b c ren = 1/n. Vùng di n tích ch u kéo c a ren này là 58,0 mmằ ướ ệ ị ủ 2.

Các d ng ti t di n c a thép k t c uạ ế ệ ủ ế ấ

Các nhà s n xu t thép đ a ra m t s l ng l n các ti t di n tiêu chu n cho thép k tả ấ ư ộ ố ượ ớ ế ệ ẩ ế c u, r t thu n ti n trong s d ng, xác đ nh các đ c đi m kĩ thu t và l p đ t chúng vào các k tấ ấ ậ ệ ử ụ ị ặ ể ậ ắ ặ ế c u xây d ng ho c khung máy. Trong b ng 1-1 bao g m, thép góc tiêu chu n (d ng ch L), hìnhấ ự ặ ả ồ ẩ ạ ữ máng (d ng ch C), d m r ng b n (d ng ch W), d m theo tiêu chu n Hoa Kì (d ng ch S),ạ ữ ầ ộ ả ạ ữ ầ ẩ ạ ữ

ng k t c u, và ng. Chú ý r ng d ng ch W và S th ng đ c g i là “d m ch I” b i vì hìnhố ế ấ ố ằ ạ ữ ườ ượ ọ ầ ữ ở d ng m t c t ngang trông gi ng nh ch I hoa.ạ ặ ắ ố ư ữ

Ph l c 16 đ a ra các đ c tr ng hình h c c a các ti t di n v i khá nhi u kích c . Chú ýụ ụ ư ặ ư ọ ủ ế ệ ớ ề ỡ trong tham kh o 2 trình bày nhi u kích c h n. Các b ng trong ph l c 16 đ a ra các s li u vả ề ỡ ơ ả ụ ụ ư ố ệ ề di n tích m t c t ngang (A), tr ng l ng trên m t foot (30,48 cm) chi u dài, v trí tr ng tâm,ệ ặ ắ ọ ượ ộ ề ị ọ mômen quán tính (I), mômen ch ng u n (S), và bán kính quán tính (r). Giá tr c a I và S là r tố ố ị ủ ấ quan tr ng trong phân tích và thi t k d m. V i phân tích c t c n đ n I và r.ọ ế ế ầ ớ ộ ầ ế

V t li u s d ng cho các d ng thép k t c u đi n hình là ậ ệ ử ụ ạ ế ấ ể thép ít cácbon, các đ c tr ng vàặ ư tính ch t c a chúng đ c mô t đ y đ trong ch ng 2. Tham kh o ph l c 7 đ có các thôngấ ủ ượ ả ầ ủ ươ ả ụ ụ ể s v đ b n. Thép cán d ng W th ng làm t ASTM A992, A572 lo i 50, ho c A36. D ngố ề ộ ề ạ ườ ừ ạ ặ ạ ch S và C th ng đ c làm t ASTM A572 lo i 50 ho c A36. ASTM A36 dùng cho thép góc vàữ ườ ượ ừ ạ ặ thép t m. Thép hình r ng cũng d dàng th y là t ASTM A500.ấ ỗ ễ ấ ừ

Thép góc (d ng ch L)ạ ữ

B ng A16-1 ch ra các b n v phác hình d ng đ c tr ng c a thép góc. G i là thép ch Lả ỉ ả ẽ ạ ặ ư ủ ọ ữ b i vì hình d ng c a m t c t ngang, thép góc th ng đ c s d ng nh thanh ch u kéo c a cácở ạ ủ ặ ắ ườ ượ ử ụ ư ị ủ giàn và tháp, khung cho các k t c u máy, d m cho các c a ra vào, c a s trong nhà, gân tăngế ấ ầ ử ử ổ c ng cho các t m l n s d ng làm v và d m, giàn, và giá đ các thi t b . M t s tr ng h pứ ấ ớ ử ụ ỏ ầ ỡ ế ị ộ ố ườ ợ g i là “thép góc”. D i đây là kí hi u tiêu chu n:ọ ướ ệ ẩ

L4 × 3 × ½

Trong đó: L nói đ n thép ch Lế ữ

32

4 là kích th c c nh dàiướ ạ

3 là kích th c c nh ng nướ ạ ắ

½ là chi u dày các c nhề ạ

Các kích th c tính theo inướ

Thép hình máng (ch C) theo tiêu chu n Hoa Kìữ ẩ

Xem các d ng thép ch C và đ c tr ng hình h c trong b ng A16-2. Thép máng có cácạ ữ ặ ư ọ ả ng d ng t ng t nh thép góc. B n b ng và hai cánh t o ra m t d ng ch c ch n h n thépứ ụ ươ ự ư ả ụ ạ ộ ạ ắ ắ ơ

góc.

B n v phác cho th y thép máng có cánh đ c vát và b n b ng v i chi u dày không đ i.ả ẽ ấ ượ ả ụ ớ ề ổ Đ d c c a cánh vát là x p x 2 in trên 12 in, và d n đ n r t khó đ g n các b ph n khác vàoộ ố ủ ấ ỉ ẫ ế ấ ể ắ ộ ậ cánh. Các đ m vát đ c bi t làm cho vi c g n ch t d dàng. Chú ý kí hi u c a tr c x và y trongệ ặ ệ ệ ắ ặ ễ ệ ủ ụ b n v phác v i b n b ng c a máng đ t th ng đ ng, đ xác đ nh các đ c tr ng c a thép ch C.ả ẽ ớ ả ụ ủ ặ ẳ ứ ể ị ặ ư ủ ữ Đi u này r t quan tr ng khi s d ng thép máng làm d m ho c c t. Tr c x là tr c đ i x ng n mề ấ ọ ử ụ ầ ặ ộ ụ ụ ố ứ ằ ngang, trong đó kích th c x đã cho trong b ng, tr c y n m trên m t sau c a b n b ng. Tr ngướ ả ụ ằ ặ ủ ả ụ ọ tâm là t i đi m giao nhau c a tr c x và y.ạ ể ủ ụ

B ng 1-1 Kí hi u c a các ti t di n thép và nhômả ệ ủ ế ệ

Tên Hình d ngạ Kí hi uệ Ví d và b ng ph l cụ ả ụ ụ

Góc L L4 × 3 × ½B ng A16-1ả

Máng C C15 × 50B ng A16-2ả

D m cánh r ngầ ộ W W14 × 43B ng A16-3ả

D mầ tiêu chu n Hoa Kìẩ S S10 × 35B ng A16-4ả

ng k t c u – hìnhỐ ế ấ vuông

4 × 4 × ¼B ng A16-5ả

33

ng k t c u – hình chỐ ế ấ ữ nh tậ

6 × 4 × ¼B ng A16-5ả

ng trònỐ 4-inch tr ng l ng tiêu chu nọ ượ ẩ4-inch M c 40 B ng A16-6ụ ả

Máng (Hi p h i nệ ộ hôm) C C4 × 1.738B ng A17-1ả

D m ch I (Hi p h iầ ữ ệ ộ nhôm)

I 18 × 6.181B ng A17-2ả

Ki u kí hi u tiêu chu n cho thép máng là:ể ệ ẩ

C15 × 50

Trong đó: C t c là thép ch C tiêu chu nứ ữ ẩ

15 là chi u cao danh nghĩa (và th c t ) theo in khi b n b ng đ t đ ngề ự ế ả ụ ặ ứ

50 là tr ng l ng trên m t đ n v chi u dài pound/foot (lb/ft)ọ ượ ộ ơ ị ề

Thép d m cánh r ng (d ng W)ầ ộ ạ

Tham kh o b ng A16-3, minh ho h u h t các d ng th ng dùng làm d m. D ng W cóả ả ạ ầ ế ạ ườ ầ ạ b ng t ng đ i m ng, và cánh ph ng có chi u dày không đ i. H u h t di n tích c a m t c tụ ươ ố ỏ ẳ ề ổ ầ ế ệ ủ ặ ắ ngang n m cánh, xa nh t so v i tr c ngang (tr c x), vì v y làm cho mômen quán tính r t l n. ằ ở ấ ớ ụ ụ ậ ấ ớ

Chú ý r ng mômen quán tính và mômen ch ng u n đ i v i tr c x l n h n r t nhi u soằ ố ố ố ớ ụ ớ ơ ấ ề v i tr c y. Vì v y, d ng W th ng đ c s d ng theo s đ nh h ng nh trong b n v phácớ ụ ậ ạ ườ ượ ử ụ ự ị ướ ư ả ẽ b ng A16-3. Ti t di n này t t nh t là s d ng trong u n thu n tuý không ch u xo n b i vì chúngả ế ệ ố ấ ử ụ ố ầ ị ắ ở có kh năng ch ng xo n không cao.ả ố ắ

Kí hi u tiêu chu n cho d ng W ch a nhi u thông tin. Xem xét ví d sau:ệ ẩ ạ ứ ề ụ

W14 × 43

Trong đó W t c là d ng Wứ ạ

14 là chi u cao danh nghĩa theo inề

43 là tr ng l ng trên m t đ n v chi u dài theo lb/ftọ ượ ộ ơ ị ề

Thu t ng chi u cao là kí hi u tiêu chu n cho kích th c th ng đ ng c a m t c t ngangậ ữ ề ệ ẩ ướ ẳ ứ ủ ặ ắ khi đ nh h ng nh trong b ng A16-3. L u ý v i nh ng s li u trong b ng, chi u cao th c tị ướ ư ả ư ớ ữ ố ệ ả ề ự ế th ng khác so v i chi u cao danh nghĩa. V i W14 × 43, chi u cao th c t là 13.66 in.ườ ớ ề ớ ề ự ế

D m tiêu chu n Hoa Kì (d ng ch S)ầ ẩ ạ ữ

34

B ng A16-4 ch ra các đ c tr ng c a d ng ch S. Nhi u ý ki n cho r ng d ng W có thả ỉ ặ ư ủ ạ ữ ề ế ằ ạ ể dùng thay cho d ng S. M t l n n a các b n c n l u ý, tr ng l ng trên m t foot chi u dài cóạ ộ ầ ữ ạ ầ ư ọ ượ ộ ề trong kí hi u nh S10 × 35, là 35 lb/ft. V i h u h t, nh ng không ph i là t t c các d ng S,ệ ư ớ ầ ế ư ả ấ ả ạ chi u cao th c t gi ng nh chi u cao danh nghĩa. Cánh c a d ng S đ c vát v i đ d c x p xề ự ế ố ư ề ủ ạ ượ ớ ộ ố ấ ỉ là 2 in trên 12 in, t ng t nh cánh c a d ng ch C. Tr c x và y đ c xác đ nh nh đã v v iươ ự ư ủ ạ ữ ụ ượ ị ư ẽ ớ b n b ng th ng đ ng.ả ụ ẳ ứ

Thông th ng thép hình cánh r ng (d ng W) đ c u tiên h n d ng S b i vìườ ộ ạ ượ ư ơ ạ ở cánh r ng v a ph i, chi u dày c a cánh không đ i, và h u h t các đ c tr ng c a m t c t đ uộ ừ ả ề ủ ổ ầ ế ặ ư ủ ặ ắ ề l n h n nh kh i l ng và chi u cao.ớ ơ ư ố ượ ề

Thép hình r ng (HSS vuông và hình ch nh t)ỗ ữ ậ

Xem các hình d ng và đ c tr ng c a thép HSS trong b ng A16-5. Nh ng d ng nàyạ ặ ư ủ ả ữ ạ th ng đ c hình thành t nh ng t m ph ng và hàn d c theo chi u dài. Các đ c tr ng c a m tườ ượ ừ ữ ấ ẳ ọ ề ặ ư ủ ặ c t tính đ n c các góc l n. Trên b n v ch ra các tr c x và y. Kí hi u tiêu chu n nh sau:ắ ế ả ượ ả ẽ ỉ ụ ệ ẩ ư

6 × 4 × ¼

Trong đó 6 là chi u cao c a c nh dài h n theo inề ủ ạ ơ

4 là chi u r ng c a c nh ng n h n theo inề ộ ủ ạ ắ ơ

¼ là chi u dày c a thành theo inề ủ

ng vuông và ch nh t đ c s d ng r t ph bi n trong các k t c u c khí vìỐ ữ ậ ượ ử ụ ấ ổ ế ế ấ ơ chúng có các đ c tr ng m t c t thích h p cho các chi ti t ch u t i nh d m ch u u n và t i tr ngặ ư ặ ắ ợ ế ị ả ư ầ ị ố ả ọ xo n b i m t c t ngang khép kín. M t bên ph ng th ng d dàng liên k t các chi ti t v i nhauắ ở ặ ắ ặ ẳ ườ ễ ế ế ớ ho c gá các thi t b vào các c u ki n khác. M t s d m đ c hàn vào các kh i nguyên có ch cặ ế ị ấ ệ ộ ố ầ ượ ố ứ năng nh ngàm không gian. ng vuông có ti t di n r t phù h p đ làm c t.ư Ố ế ệ ấ ợ ể ộ

ngỐ

M t c t tròn r ng, th ng đ c g i là ng, r t phù h p trong s d ng làm d m, các chiặ ắ ỗ ườ ượ ọ ố ấ ợ ử ụ ầ ti t ch u xo n, và c t. V t li u b trí cách đ u tâm ng làm tăng mômen quán tính v i cùng m tế ị ắ ộ ậ ệ ố ề ố ớ ộ l ng v t li u, và các đ c tr ng c a ng là không đ i v i t t c các tr c qua tâm c a m t c tượ ậ ệ ặ ư ủ ố ổ ớ ấ ả ụ ủ ặ ắ ngang. D ng m t c t khép kín làm cho nó có đ b n và đ c ng xo n cao nh đ b n u n.ạ ặ ắ ộ ề ộ ứ ắ ư ộ ề ố

B ng A16-6 đ a ra các đ c tr ng c a thép ng hàn và không hàn theo Tiêu chu n qu cả ư ặ ư ủ ố ẩ ố gia Hoa Kì m c 40. Ki u ng này th ng s d ng trong v n chuy n n c và các ch t l ngụ ể ố ườ ử ụ ậ ể ướ ấ ỏ khác, nh ng nó cũng s d ng t t trong các ng d ng k t c u. Chú ý r ng đ ng kính trong vàư ử ụ ố ứ ụ ế ấ ằ ườ ngoài th c có h i khác so v i kích th c danh nghĩa, tr các c r t l n. ng k t c u th ngự ơ ớ ướ ừ ỡ ấ ớ Ố ế ấ ườ đ c g i là ượ ọ ng tr ng l ng chu nố ọ ượ ẩ , và nó có kích th c t ng t nh ng m c 40 v i các cướ ươ ự ư ố ở ụ ớ ỡ t ½ in đ n 10 in. M t s “m c” và “tr ng l ng” khác c a ng cũng s n có v i chi u dàyừ ế ộ ố ụ ọ ượ ủ ố ẵ ớ ề thành l n h n ho c nh h n.ớ ơ ặ ỏ ơ

M t s m t c t tròn r ng khác cũng th ng đ c s d ng và đ c g i là ộ ố ặ ắ ỗ ườ ượ ử ụ ượ ọ tubing. Các v t li u th ng dùng là thép cácbon, thép h p kim, thép không g , nhôm, đ ng, đ ng thau, titan,ậ ệ ườ ợ ỉ ồ ồ và các v t li u khác. Xem tham kh o 1, 2, 5, và 9 đ có các c khác nhau c a ng và tubing.ậ ệ ả ể ỡ ủ ố (pipe and tubing) (pipe: th ng xác đ nh theo đ ng kính trong, tubing th ng xác đ nh theoườ ị ườ ườ ị đ ng kính ngoài)ườ

D m ch C và I theo tiêu chu n c a hi p h i nhômầ ữ ẩ ủ ệ ộ

35

B ng A17-1 và A17-2 đ a ra các kích th c và các đ c tr ng m t c t ngang c a d mả ư ướ ặ ư ặ ắ ủ ầ ch C và ch I phát tri n b i Hi p h i nhôm (xem tham kh o 1). Đây là các d ng đ c ép đùnữ ữ ể ở ệ ộ ả ạ ượ có chi u dày b n b ng và cánh đ u nhau v i bán kính l n l n v trí chuy n ti p. T ng quanề ả ụ ề ớ ượ ớ ở ị ể ế ươ kích th c c a các m t c t này h i khác so v i các m t c t c a thép cán đã nh c đ n ph nướ ủ ặ ắ ơ ớ ặ ắ ủ ắ ế ở ầ trên. Ki u ép đùn mang l i hi u qu trong s d ng v t li u và trong liên k t các b ph n. Giáoể ạ ệ ả ử ụ ậ ệ ế ộ ậ trình này s d ng ki u sau đây đ kí hi u cho lo i b ng nhôm:ử ụ ể ể ệ ạ ằ

C4 × 1.738 ho c I8 × 6.181 ặ

Trong đó C ho c I là d ng m t c t c b nặ ạ ặ ắ ơ ả

4 ho c 8 là chi u cao v i đ nh h ng đã nêuặ ề ớ ị ướ

1.738 ho c 6.181 là tr ng l ng trên m t đ n v chi u dài lb/ftặ ọ ượ ộ ơ ị ề

1-9 H đ n vệ ơ ị

Các tính toán trong tài li u này s d ng h Anh (US) (in-pound-s) ho c h qu c t (SI).ệ ử ụ ệ ặ ệ ố ế B ng 1-2 li t kê các đ n v c b n s d ng trong thi t k c khí, SI, vi t t t c a “Le Systemeả ệ ơ ị ơ ả ử ụ ế ế ơ ế ắ ủ International d'Unites”, là tiêu chu n c a h mét trên toàn th gi i. (xem tham kh o 4). Đ thu nẩ ủ ệ ế ớ ả ể ậ ti n thu t ng SI s đ c dùng thay cho h mét.ệ ậ ữ ẽ ượ ệ

Các ti n t dùng cho các đ n v c b n th hi n các b c đ l n. Các ti n t trong b ngề ố ơ ị ơ ả ể ệ ậ ộ ớ ề ố ả 1-3, khác nhau b i h s 1000, s đ c s d ng trong các tính toán kĩ thu t. K t qu cu i cùngở ệ ố ẽ ượ ử ụ ậ ế ả ố c a m t giá tr s đ c đ a ra trong kho ng gi a 0.1 và 10 000, nhân v i b i s 1000. Khi đóủ ộ ị ẽ ượ ư ả ữ ớ ộ ố đ n v v i ti n t t ng ng s đ c đ nh rõ. B ng 1-4 trình bày ví d v các kí hi u dùngơ ị ớ ề ố ươ ứ ẽ ượ ị ả ụ ề ệ riêng cho h SIệ

Đôi khi b n c n chuy n đ n v t h này sang h khác. Ph l c 18 cung c p b ng cácạ ầ ể ơ ị ừ ệ ệ ụ ụ ấ ả h s chuy n đ i. B n c n n m v ng đ l n c a các đ i l ng b t g p trong thi t k c khíệ ố ể ổ ạ ầ ắ ữ ộ ớ ủ ạ ượ ắ ặ ế ế ơ nh đó b n có th xem xét đ c s h p lý c a các tính toán thi t k (xem b ng 1-5 v i m t vàiờ ạ ể ượ ự ợ ủ ế ế ả ớ ộ ví d )ụ

B ng 1-2 Các lo i đ n v s d ng trong thi t k c khíả ạ ơ ị ử ụ ế ế ơ

Đ i l ngạ ượ H Anhệ H SIệChi u dài ho c kho ng cáchề ặ ả inch (in) mét (m)

foot (ft) milimét (mm)

Di n tíchệ inch bình ph ng (inươ 2)mét bình ph ng (mươ 2) ho cặ milimét bình ph ng (mmươ 2)

L cự pound (lb) newton (N)kip (K) (1000 lb) 1 N = 1 kg.m/s2

Kh i l ngố ượ slug (lb.s2/ft) (14.59 kg) kilogam (kg)Th i gian ờ giây (s) giây (s)Góc đ (ộ 0) rad ho c đ (ặ ộ 0)Nhi t đ ệ ộ đ F (ộ 0F) đ C (ộ 0C)

Mômen xo n ho c mômenắ ặ pound-inch (lb.in) ho cặpound-foot (lb.ft)

Newton-mét (N.m)

Năng l ng ho c côngượ ặ pound-inch (lb.in) Jun (1J = 1 N.m)

Công su tấ S c ng a (hp) ứ ự1 hp = 550 lb.ft/s

Watt (W) ho c Kilowatt (kW)ặ1 W = 1 J/s = 1 N.m/s

ng su t, áp su t ho cỨ ấ ấ ặ môđun đàn h iồ

pounds trên in2 (lb/in2, psi)

megapascal(Mpa)(1Mpa=106Pa)gigapascal(Gpa) (1Gpa=109Pa)

36

kip trên in2 (K/in2, ksi)Mômen ch ng u nố ố in3 m3 ho c mmặ 3

Mômen quán tính in4 mét mũ 4 (m4) ho c ặmilimet mũ 4 (mm4)

T c đ quayố ộ Vòng trên phút (rpm) Radians trên giây (rad/s)

B ng 1-3 Các ti n t s d ng trong h SIả ề ố ử ụ ệ B ng 1-4 Bi u di n các đ i l ng trong hả ể ễ ạ ượ ệ SI

Ti n tề ố Kí hi u SIệ H sệ ố K t qu tínhế ả K t qu báoế ảmicro- µ 10-6 = 0.000 001 0.001 65 m 1.65× 10-3 m, ho c 1.65 mmặmilli- m 10-3 = 0.001 32 540 N 32.54× 103 N ho c 32.54 kNặkilo- k 103 = 1000 1.583× 105

W158.3× 103 W ho c ặ158.3 kW ho c ặ0.158 3× 106 W ho c ặ0.158 3 MW

mega- M 106 = 1 000 000

giga- G 109 = 1 000 000 000 2.07× 1011 Pa 207× 109 Pa ho c 207 GPaặ

B ng 1-5 ả Đ l n qui chu n c a các đ i l ng th ng g pộ ớ ẩ ủ ạ ượ ườ ặ

Đ i l ngạ ượ H Hoa Kìệ H SIệKích th c c a g tiêu chu nướ ủ ỗ ẩ 2 × 4

1.50 in × 3.50 in 38 mm × 89 mm

Mômen quán tính c a c 2 ủ ỡ × 4 (3.50 là c nh th ng đ ng)ạ ẳ ứ

5.36 in4 2.23 × 106 mm4, hay 2.23 × 10-6 m4

Mômen ch ng u n c a c 2 ố ố ủ ỡ × 4 (3.50 là c nh th ng đ ng)ạ ẳ ứ

3.06 in3 5.02 × 104 mm3 hay 5.02 × 10-5 m3

L c c n thi t đ nâng 1 galự ầ ế ể nhiên li uệ

6.01 lb 26.7 N

Kh i l ng riêng c a n cố ượ ủ ướ 1.94 slugs/ft3 1000 kg/m3 ho c 1ặ Mg/m3

Áp su t khí nén trong nhà máyấ 100 psi 690 kPaGi i h n ch y c a thép cánớ ạ ả ủ nóng AISI 1040

42 000 psi ho c 42 ksiặ 290 Mpa

Môđun đàn h i c a thépồ ủ 30 000 000 psi hay 30 × 106

psi207 GPa

Ví d 1-1ụ Bi u th đ ng kính tr c theo mm n u nó có giá tr 2.755 inể ị ườ ụ ế ị

L i gi iờ ả : B ng A18 đ a ra h s chuy n đ i cho chi u dài 1.00 in = 25.4 mm. Khi đóả ư ệ ố ể ổ ề

37

D = 2.755 in 25.4

1.00

mm

in

Ê

Ê= 69.98 mm

Ví d 1-2ụ M t đ ng c đi n đang quay t c đ 1750 rpm. Bi u th t c đ theo rad/sộ ộ ơ ệ ở ố ộ ể ị ố ộ

L i gi iờ ả : Chuy n đ i c n tìmể ổ ầ

V n t c góc = ậ ố1750 2 1

60

vg rad ph

ph vg s

πÊ Ê ÊÊ Ê

Ê= 183.3 rad/s

1-10 S phân bi t gi a tr ng l ng, l c, kh i l ngự ệ ữ ọ ượ ự ố ượ

C n phân bi t gi a các thu t ng ầ ệ ữ ậ ữ l c, kh i l ng, tr ng l ngự ố ượ ọ ượ . Kh i l ngố ượ là l ngượ v t li u c a v t th . ậ ệ ủ ậ ể L cự là s đ y ho c kéo tác đ ng lên v t đ a đ n s thay đ i trong chuy nự ẩ ặ ộ ậ ư ế ự ổ ể đ ng ho c gây bi n d ng v t th . Rõ ràng có hai s khác nhau v hi n t ng v t lí, nh ng sộ ặ ế ạ ậ ể ự ề ệ ượ ậ ư ự phân bi t là không rõ ràng. Các đ n v c a l c và kh i l ng đ c dùng trong sách này trình bàyệ ơ ị ủ ự ố ượ ượ trong b ng 1-2.ả

Thu t ng ậ ữ tr ng l ngọ ượ trong tài li u này, nh c đ n đ l n c n thi t c a l c đ t lên v tệ ắ ế ộ ớ ầ ế ủ ự ặ ậ đ ch ng l i nh h ng c a l c h p d n. Vì v y đ tr l i cho câu h i “ Tr ng l ng c a 75ể ố ạ ả ưở ủ ự ấ ẫ ậ ể ả ờ ỏ ọ ượ ủ kg thép là gì?” chúng ta s s d ng liên h v t lí gi a l c và kh i l ng:ẽ ử ụ ệ ậ ữ ự ố ượ

Liên h gi a tr ng l ng và kh i l ng:ệ ữ ọ ượ ố ượ F = m.a ho cặ w = m.g

Trong đó F là l cự

m là kh i l ngố ượ

a là gia t cố

w là tr ng l ngọ ượ

g là gia t c tr ng tr ngố ọ ườ

Chúng ta s dùng ẽ

g = 32.2 ft/s2 ho c g = 9.81 m/sặ 2

Khi đó tính đ c tr ng l ngượ ọ ượ

w = mg = 75 kg (9.81 m/s2)

w = 736 kg.m/s2 = 736 N

Nh r ng trong b ng 1-2, Newton t ng đ ng v i 1.0 kg.m/sớ ằ ả ươ ươ ớ 2. Th t ra newton đ cậ ượ xác đ nh nh là l c c n thi t đ làm cho kh i l ng 1 kg có gia t c 1 m/sị ư ự ầ ế ể ố ượ ố 2. Khi đó trong ví dụ trên chúng ta s nói r ng 75 kg kh i l ng thép có tr ng l ng là 736 N.ẽ ằ ố ượ ọ ượ

Tài li u tham kh oệ ả

1. Aluminum Association. Aluminum Standards and Data Washington, DC: Aluminum Association, 1997

2. American Institute of Steel Construction. Manual of Steel Construction, Load and Resistance

38

Factor Design. 3rd ed. Chicago: American Institute of Steel Construction, 2001

3. American Society of Mechanical Engineers. Intergrating the Product Realization Process (PRP) into the Under graduate Curriculum. New York: American Society of Mechanical Engineers, 1995

4. American Society for Testing and Materials. IEEE/ASTM SI-10: Standard for Use of the international System of Units (SI): The Modern Metric System. West Conshohocken, PA: American Society for Testing and Materials, 2000

5. Avallone. Eugene A., and Theodore Baumeister III. Eds. Marks' Standard Handbook for Mechanical Engineers. 10th ed. NewYork: McGraw-Hill, 1996

6. Dym, Clive L.. and Patrick Little. Engineering Design: A Project-Based Introduction. New York: John Wiley & Sons, 2000

7. Ertas, Atila, and Jesse C. Jones. The Engineering Design Process. New York: John Wiley & Sons. 1993. Discussion ofthe design piocess from definition of design objectives through product certification and manufacture

8. Hauser. J., and D. Clausing. "The House of Quality." Harvard Business Review (May – June 1988): 63 – 73.

Discusses Quality Function Deployment

9. Mott, Robert L. Applied Fluid Mechanics. 5th ed. Upper Saddle River, NJ: Prentice Hall, 2000

10. National Research Council. Improving Engineering Design: Designing for Competitive Advantage. Washington DC: National Academy Press. 1991. Describes the Product Realization Process (PRP)

11. Oberg, Erik. F D. Jones, H. L. Horton. and H. H. Ryffell. Machinery's Handbook. 26th ed. New York: Industrial Press, 2000

12. Pahl, G., and W. Beitz. Engineering Design: A Systematic Approach. 2nd ed. London: Springer-Verlag, 1996

13. Pugh, Stuart. Total Design: Integrate Methods for Successful Product Engineering. Reading. MA: AddisonWesley, 1991

14. Suh. Nam Pyo. Axiomatic Design: Advances and Application. NewYork: Oxford University Press, 2001

15. Suh, Nam Pyo. The Principles of Design. New York: Oxford University Press, 1990

16. Ullman, David G. The Mechanical Design Process. 2nd ed. NewYork: McGraw-Hill, 1997

Các đ a ch internet v thi t k c khíị ỉ ề ế ế ơ

đây là các đ a ch internet có th đ c sỞ ị ỉ ể ượ ử d ng trong nhi u ch ng c a quy n sách nàyụ ề ươ ủ ể và trong th c hành thi t k t ng th đ xácự ế ế ổ ể ể đ nh tính th ng m i c a các chi ti t máy vàị ươ ạ ủ ế các tiêu chu n thi t k ho c dùng trong phânẩ ế ế ặ tích ng su t. Sau đây là các đ a ch cho t ngứ ấ ị ỉ ừ ch đ .ủ ề

1. American National Standards Institute (ANSI) www.ansi.org M tộ t p chí chuyên dùng, không vì l iạ ợ nhu n, nh ng ng i qu n lí và đi uậ ữ ườ ả ề ph i là t nguy n, h th ng đ cố ự ệ ệ ố ượ chu n hoá và tuân th các đánh giáẩ ủ

2. Global Engineering Documents http://global.ihs.com Có th tìmể

39

http://global.ihs.com/

http://www.ansi.org/

ki m đ c m t kho d li u các tiêuế ượ ộ ữ ệ chu n và các tài li u xu t b n đã đ aẩ ệ ấ ả ư ra b i nhi u t ch c phát tri n cácở ề ổ ứ ể tiêu chu n nh ASME, ASTM hayẩ ư ISO

3. GlobalSpec www.globalspec.com M t kho d li u r ng l n các s nộ ữ ệ ộ ớ ả ph m kĩ thu t và d ch v đ c cungẩ ậ ị ụ ượ c p cho vi c tìm ki m các thông s kĩấ ệ ế ố thu t, d n đ n nh ng ng i cung c pậ ẫ ế ữ ườ ấ thông tin, và so sánh các nhà cung c pấ s n ph m. Catalog các chi ti t c khíả ẩ ế ơ đã nêu trong sách này

4. MDSOLIDS www.mdsolids.com Ph n m m giáo d c v i các ch đầ ề ụ ớ ủ ề v đ b n c a các v t, bao g m d m,ề ộ ề ủ ậ ồ ầ thành ph n u n, thành ph n ch uầ ố ầ ị xo n, c t, tr c k t c u, các k t c uắ ộ ụ ế ấ ế ấ siêu tĩnh, giàn các đ c tr ng c a m tặ ư ủ ặ c t, và phân tích vòng tròn Mohr.ắ Ph n m m này có th đóng vai tròầ ề ể nh m t công c đ xem l i các ki nư ộ ụ ể ạ ế th c c n thi t đã đ c trình bày trongứ ầ ế ượ sách này

5. 5. StressAlyzer www.me.cmu.edu M t b ch ng trình gi i quy t cácộ ộ ươ ả ế

v n đ , có tính t ng tác cao v i cácấ ề ươ ớ ch đ v đ b n c a v t li u, baoủ ề ề ộ ề ủ ậ ệ g m t i d c tr c, t i tr ng xo n,ồ ả ọ ụ ả ọ ắ bi u đ l c c t và mômen u n, để ồ ự ắ ố ộ võng c a d m, vòng Mohr (chuy nủ ầ ể đ i ng su t), và tính toán t i tr ng,ổ ứ ấ ả ọ

ng su t theo ba tr cứ ấ ụ

6. Orand Systems-Beam 2D www.orandsystems.com Gói ph nầ m m phân tích ng su t và đ võngề ứ ấ ộ cung c p gi i pháp cho các d m d iấ ả ầ ướ t i tr ng tĩnh. R t nhi u các m t c tả ọ ấ ề ặ ắ c a d m, các v t li u, s đ t i, đi uủ ầ ậ ệ ơ ồ ả ề ki n g i t a có th đ c đ a vàoệ ố ự ể ượ ư ph n m m. Đ u ra bao g m ng su tầ ề ầ ồ ứ ấ u n, ng su t c t, đ võng, và gócố ứ ấ ắ ộ xoay c a d mủ ầ

7. Power Transmission Home Page www.powertransmission.com N i traoơ đ i trên m ng cho nh ng ng i mua,ổ ạ ữ ườ s d ng, và ng i bán các s n ph mử ụ ườ ả ẩ và d ch v truy n năng l ng. Baoị ụ ề ượ g m các bánh răng, truy n đ ng bánhồ ề ộ răng, truy n đ ng đai, truy n đ ngề ộ ề ộ xích, , ly h p, phanh, và nhi u chiổ ợ ề ti t máy khác bao trùm trong quy nế ể sách này

Bài t p ậ

Các yêu c u v ch c năng và thi tầ ề ứ ế kế

V i các thi t b đ c mô t trong các bài t 1ớ ế ị ượ ả ừ đ n 14, vi t các yêu c u v ch c năng vàế ế ầ ề ứ thi t k t ng t nh cách th c trong m c 1-ế ế ươ ự ư ứ ụ4. B n ho c ng i h ng d n c a mình cóạ ặ ườ ướ ẫ ủ th thêm vào các thông tin riêng đ hoàn thi nể ể ệ

1. Then cài c a c a ô tôử ủ

2. Kích thu l c dùng cho s a xeỷ ự ử

3. C n tr c nh dùng cho gara nh vàầ ụ ẹ ỏ gia đình

4. Máy đ ép v các lon bia và n cể ỏ ướ ng tọ

5. M t thi t b v n chuy n t đ ng choộ ế ị ậ ể ự ộ dây chuy n công nghề ệ

6. M t thi t b nâng, nâng thùng ch a 55ộ ế ị ứ gallon (gal) nguyên li u và đ chúngệ ổ vào ph uễ

7. Thi t b đ y gi y cho máy copyế ị ẩ ấ

8. Băng t i đ nâng và n p s i cho xeả ể ạ ỏ t iả

9. C u tr c đ đ a v t li u xây d ng tẩ ụ ể ư ậ ệ ự ừ m t đ t lên cao trong công trìnhặ ấ

40

http://www.powertransmission.com/

http://www.orandsystems.com/

http://www.me.cmu.edu/

http://www.mdsolids.com/

http://www.globalspec.com/

10. M t thi t b đ đ a ng kem đánhộ ế ị ể ư ố răng vào h pộ

11. M t máy đ đ a 24 h p kem đánhộ ể ư ộ răng vào thùng hàng

12. M t b k p trên rôb t đ k p ch tộ ộ ẹ ố ể ẹ ặ b bánh xe d phòng và l p chúng vàoộ ự ắ c p xe trong dây truy n l p rápố ề ắ

13. Bàn đi u ch nh s n ph m hàn có liênề ỉ ả ẩ h v i rôb t hànệ ớ ố

14. C c u m c a garaơ ấ ở ử

Các đ n v và s chuy n đ i ơ ị ự ể ổ

V i bài t 15 đ n 28 yêu c u chuy n đ i đ nớ ừ ế ầ ể ổ ơ v (tham kh o các h s chuy n đ i trongị ả ệ ố ể ổ ph l c 18). Đ a ra các k t qu v i các ti nụ ụ ư ế ả ớ ề t phù h p nh đã minh ho trong b ng 1-3ố ợ ư ạ ả và 1-4

15. Chuy n đ ng kính tr c t 1.75 inể ườ ụ ừ sang mm

16. Đ i chi u dài băng chuy n t 46 ftổ ề ề ừ sang mét

17. Đ i mômen xo n t o ra b i đ ng cổ ắ ạ ở ộ ơ t 12 550 lb.in sang N.mừ

18. M t d ng thép d m cánh r ng W12 ộ ạ ầ ộ × 14 có di n tích m t c t ngang 4.12 inệ ặ ắ 2. Đ i di n tích đó sang mmổ ệ 2

19. D m d ng W12 ầ ạ × 14 có mômen ch ng u n là 14.8 inố ố 3. Chuy n sangể mm3

20. D m d ng W12 ầ ạ × 14 có mômen quán tính là 88.0 in4. Chuy n sang mmể 4

21. Thép góc tiêu chu n v i hai c nhẩ ớ ạ b ng nhau nào có di n tích g nằ ệ ầ

(nh ng l n h n) giá tr 750 mmư ớ ơ ị 2 nh t.ấ Xem b ng A16-1ả

22. M t đ ng c đi n có công su t danhộ ộ ơ ệ ấ nghĩa là 7.5 hp Chuy n sang w?ể

23. M t đ i lí đ a ra gi i h n b n kéoộ ạ ư ớ ạ ề c a thép là 127 000 psi. Chuy n sangủ ể đ n v Mpaơ ị

24. Tính tr ng l ng c a tr c b ng thép,ọ ượ ủ ụ ằ có đ ng kính 35.0 mm và chi u dàiườ ề 675 mm. (xem ph l c 3 đ bi t kh iụ ụ ể ế ố l ng riêng c a thép)ượ ủ

25. Lò xo xo n c n mômen xo n 180ắ ầ ắ lb.in đ xoay đi 35ể 0. Đ i mômen đóổ sang N.m, góc quay sang rad. N u ế độ c ng xo n c a lò xoứ ắ ủ đ c đ nh đ nhượ ị ị nghĩa là mômen xo n trên m t gócắ ộ xoay đ n v , tính đ c ng c a lò xoơ ị ộ ứ ủ theo c hai h đ n vả ệ ơ ị

26. Đ tính năng l ng s d ng b i đ ngể ượ ử ụ ở ộ c , nhân công su t v i th i gian ho tơ ấ ớ ờ ạ đ ng. Xét m t đ ng c có công su tộ ộ ộ ơ ấ 12.5 hp ho t đ ng 16 h/ngày, 5ạ ộ ngày/tu n. Tính năng l ng tiêu thầ ượ ụ c a đ ng c trong 1 năm. Bi u di nủ ộ ơ ể ễ k t qu theo ft.lb và W.hế ả

27. M t đ n v đ c dùng cho đ nh tộ ơ ị ượ ộ ớ c a ch t l ng trong Ch ng 16 c aủ ấ ỏ ươ ủ sách này là reyn xác đ nh nh 1.0ị ư lb.s/in2. N u d u bôi tr n có đ nh tế ầ ơ ộ ớ là 3.75 reyn, chuy n đ nh t sang cácể ộ ớ đ n v tiêu chu n là h Anh (lb.s/ftơ ị ẩ ệ 2) và h SI (N.s/mệ 2)

28. Tu i th c a đ tr c ph thu c vàoổ ọ ủ ổ ỡ ụ ụ ộ s vòng quay. Tính tu i th c a ố ổ ọ ủ ổ quay 1750 rpm liên t c 24 h/ngàyụ trong 5 năm

41