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.
.jpg)
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.
.jpg)
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...
