thiết kế công nghiệp_Bài 15: Phương pháp sử dụng các biện pháp kế cấu hợp lý, tiên tiến trong thiết kế

PHƯƠNG PHÁP SỬ DỤNG CÁC BIỆN PHÁP KẾT CẤU HỢP LÝ TIÊN TIẾN TRONG THIẾT KẾ

• Tiết diện hợp lý

Trong thiết kê’ kết cấn, chọn được tiết diện hợp lý cho chi tiết để ứng suất tại mỗi điểm
của một tiết diện giống nhau, ứng suất của các tiết diện khác nhau trên chi tiết cũng giống
nhau là trường hợp lý tưởng. Chỉ có thể gần đạt được lý tưởng khi kéo, nén đúng tâm thuần
túy một thanh tiết diện tròn vói chiều dài hạn chế. Khi uốn, xoắn trạng thái ứng suất của tiết
diện là trạng thái ứng suất phức tạp, phân bố không đểu trên tiết diện, ứng suất đạt giá trị
cực đại ở các điểm biên của tiết diện, chúng giảm dần theo chiều hướng tâm (hlnh 3.61.a)

Khi đó người thiết kế phải sử dụng biện pháp bỏ bớt kim loại ở phán có ứng suất nhỏ,
tập trung kim loại vào phẩn có ứng suất lớn, thực chất là thiết kế lại tiết diồn cho họp lý
(hình 3.6-lb), tuy nhiên nếu không thay đổi đường kính d, ứng suất của tiết diện sẽ tăng lèn,
khi có thể tăng đường kính của tiết diện lên d₂ thì ứng suất lại giảm về như cũ (hình 3.6- lc)
thậm chí có thể nhỏ hơn. Phương pháp này có thể dùng cho nhiều loại tiết diện có dinh dạng
khác nhau. Trong các sản phẩm công nghiệp, loại tiết diện tròn chịu uốn và xoắn là phổ
biến, kích thước đường kính ngoài thường bị khống chế, khi đó người thiết kế phải chọn lựa
tỷ lệ giữa đường kính ngoài với đường kính trong sao cho có lợi nhất. Trường hợp này có thể
khảo sát như sau (hình 3.6-2).

• Đường kính ngoài của chi tiết D = const (hình 3.6-2a).
• Độ bên và độ cứng tương đối :

• Trọng lượng tương đối :

Trong đó:
wo- mômen chống uốn cùa tiết diện tròn đặc có đường kính D;
I0 – mômen quán tính của tiết diện tròn đặc có đường kính D;
G0 – trọng lượng của chi tiết tròn đặc có đường kính D coi G0 = 1 đơn vị ,
a = d/D trong đó d đưòng kính trong của tiết diện.

Khi thay đổi đường kính d của tiếtdiện, w và G của chi tiết thay đổi, các trị số tính toán cho phép vẽ được một đồ thị
hình 3.6-2b, qua đổ thị này có thể rút ra dược những kết luận sau:

• Khi đường kính trong của tiết diện nhỏ: d/D < 0,25, thực tế việc tạo tiết diện rồng
này chưa có tác dụng gì trong việc thay đổi độ bền, độ cứng và trọng lượng của chi tiết.
• Trong khoảng a = 0,3 -ỉ- 0,6 khi tăng d trọng lượng của chi tiết giảm đáng kể, độ bền
và độ cứng giảm rất ít. Nếu a = 0,6, trọng lượng của chi tiết giảm khoảng 40%; độ bền, độ
cứng giảm khoảng 10%.
• Khi a > 0,6 độ bền và độ cứng giảm nhiều.
Như vậy, để chọn được một tiết diện hợp lý cho chi tiết người thiết kế không thể
không tính toán, khảo sát và quyết định tiết diện của chi tiết theo quan điểm riêng.