Giáo trình Nguyên lý chi tiết máy (Nghề: Cắt gọt kim loại - CĐ/TC) - Trường Cao đẳng Nghề Đồng Tháp

TRƢỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ ĐỒNG THÁP
KHOA CƠ KHÍ – XÂY DỰNG

GIÁO TRÌNH
MƠ HỌC: NGUN LÝ CHI TIẾT MÁY
NGHỀ: CẮT GỌT KIM LOẠI
TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG/TRUNG CẤP
(Ban hành kèm theo Quyết định số:……, ngày……, tháng……, năm 2017
của Hiệu trưởng Trường Cao đẳng Nghề Đồng Tháp)

Đồng Tháp, năm 2017
1


TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN
Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thơng tin có thể được phép
dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo.
Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh
thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm.

2


LỜI GIỚI THIỆU
Nguyên lý – chi tiết máy là một trong những mô đun c s c a nghề cắt gọt
kim loại được biên soạn d a theo chư ng trình khung đ x y d ng và ban hành c a
trư ng Cao đẳng nghề Đồng Tháp dành cho nghề Cắt gọt kim loại hệ Cao đẳng.
Giáo trình được biên soạn làm tài liệu học t p, giảng dạy nên giáo trình đ được
x y d ng m c độ đ n giản và d hiểu, trong m i bài học đều có thí dụ và bài t p
tư ng ng để áp dụng và làm sáng t ph n l thuyết.
Khi biên soạn, nhóm biên soạn đ d a trên kinh nghiệm th c tế giảng dạy, tham

khảo đồng nghiệp, tham khảo các giáo trình hiện có và c p nh t những kiến th c mới
có liên quan để phù hợp với nội dung chư ng trình đào tạo và phù hợp với mục tiêu
đào tạo, nội dung được biên soạn gắn với nhu c u th c tế.
Nội dung giáo trình được biên soạn với lượng th i gian đào tạo 30 gi gồm có:
Chư ng 1 MH 11-01: Cấu tạo c cấu
Chư ng 2 MH 11-02: Động học c cấu
Chư ng 3 MH 11-03: Bộ truyền động đai
Chư ng 4 MH 11-04: Bộ truyền bánh răng
Chư ng 5 MH 11-05: Truyền động trục vit – bánh vít.
Chư ng 6 MH 11-06: Truyền động xích
Chư ng 7 MH 11-07: Mối ghép then và trục then
Chư ng 8 MH 11-08: Mối ghép đinh tán
Chư ng 9 MH 11- 09: Mối ghép ren
Chư ng10 MH 11- 10: Mối ghép hàn
Mặc dù đ cố gắng t ch c biên soạn để đáp ng được mục tiêu đào tạo
nhưng không tránh được những thiếu sót. Rất mong nh n được s đóng góp kiến
c a các th y, cơ và bạn đọc để nhóm biên soạn sẽ điều ch nh hoàn thiện h n.
Xin ch n thành cám n!
Đồng Tháp, ngày ....tháng ….. năm 2017
Tham gia biên soạn

3


MỤC LỤC
Đề mục

Trang

PHẦN 1: NGUYÊN LÝ MÁY……………………………………………...6

CHƯƠNG1: CẤU TẠO CƠ CẤU…………………………………………….6
1.Những khái niệm c bản….............................................................................6
2.B c t do c a c cấu...................................................................................... 7
3.Xếp loại c cấu phẳng theo cấu trúc….................................................................9
CHƯƠNG 2: ĐỘNG HỌC CƠ CẤU…............................................................11
1. Mục đích, nhiệm vụ và phư ng pháp nghiên c u….....................................11
2 Ph n tích động học c cấu phẳng loại 2 bằng phư ng pháp vẽ hoạ đồ…........12
PHẦN 2: CÁC CƠ CẤU TRUYỀN ĐỘNG………………………………..19
CHƯƠNG 3 : BỘ TRUYỀN ĐỘNG ĐAI…........................................................19
1.Khái niệm chung…...............................................................................................19
3.Kiểu truyền động đai…...............................................................................19
4.Những vấn đề c bản trong l thuyết truyền động đai….................................19
5.Tính tốn bộ truyền động đai….......................................................................22
6.Trình t thiết kế bộ truyền đai…......................................................................23
CHƯƠNG 4 : BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG….......................................................25
1.Khái niệm chung…................................................................................................25
2.Bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng.......................................................................28
3.Bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng…............................................................30
4.Bộ truyền bánh răng nón.................................................................................31
5.Hiệu suất và bơi tr n ………………………………………………………….34
CHƯƠNG 5: TRUYỀN ĐỘNG TRỤC VÍT – BÁNH VÍT…...............................36
1.Khái niệm chung…................................................................................................36
2.Những thơng số hình học c a bộ truyền..................................................................37
3.Những thơng số động học bộ truyền........................................................................38
4.Các dạng sai h ng và tiêu chi tính tốn…............................................................38
5. v t liệu , ng suất cho phép, ng suất và bơi tr n……………………………..39
5.Trình t thiêt kế bộ truyền..........................................................................................39
CHƯƠNG 6 : TRUYỀN ĐỘNG XÍCH….............................................................41
1.Khái niệm chung...................................................................................................41
2.Những thơng số động học c a truyền động xích….......................................42

3.Các dạng h ng c a bộ truyền xích…............................................................42
4.Tính tốn bộ truyền xích…..........................................................................43
5.Trình t thiết kế bộ truyền xích…................................................................44

4


PHẦN 3: CÁC MỐI GHÉP……………………………………………….46
CHƯƠNG 7: MỐI GHÉP THEN VÀ TRỤC THEN….......................................46
1.Khái niệm chung….......................................................................................46
2.Then…...................................................................................................................48
3.Trục then…..........................................................................................................49
CHƯƠNG 8 : MỐI GHÉP ĐINH TÁN…...........................................................51
1.Khái niệm chung…........................................................................................51
2.V t liệu làm đinh tán…..........................................................................................51
3.Tính tốn mối ghép đinh tán….......................................................................51
CHƯƠNG 9 : MỐI GHÉP REN…....................................................................54
1.Khái niệm chung ..................................................................................................54
2.Ren….....................................................................................................................54
3.Sai h ng và chi tieu tính tốn mối ghép ren…...................................................57
CHƯƠNG10: MỐI GHÉP HÀN…..............................................................................61
1.Khái niệm chung ...................................................................................................61
2.V t liệu và ng suất cho phép….........................................................................62
3.Tính tốn mối ghép hàn…......................................................................................62
TÀI LIỆU THAM KHẢO…...........................................................................................66

5


GIÁO TRÌNH MƠN HỌC

Tên mơn học: NGUN LÝ CHI TIẾT MÁY
Mã mơn học: MH 16
1. Vị trí, tính chất, ý nghĩa, vai trị của mơ đun:
-Vị trí:
+ Mơn học Ngun L -Chi Tiết Máy được bố trí sau khi sinh viên đ học xong tất cả các
môn học, mô-đun: vẽ kỹ thu t, v t liệu c khí, c l thuyết, s c bền v t liệu, Autocad,
dung sai–đo lư ng kỹ thu t.
+ Môn học bắt buộc trước khi sinh viên học các mơn học chun mơn.
-Tính chất:
+ Là môn học kỹ thu t c s bắt buộc, vừa mang tính chất l thuyết và th c nghiệm.
+ Là mơn học giúp cho sinh viên có khả năng tính toán, thiết kế, kiểm nghiệm các chi
tiết máy hoặc bộ ph n máy thông dụng đ n giản.
2. Mục tiêu của mơ đun:
-Nêu lên được tính chất, cơng dụng một số c cấu và bộ truyền c bản trong các bộ
ph n máy thư ng gặp.
-Ph n biệt được cấu tạo, phạm vi sử dụng, ƣu khuyết điểm c a các chi tiết máy thông
dụng để l a chọn và sử dụng hợp l .
-Ph n tích động học các c cấu và bộ truyền c khí thơng dụng.
-Xác định được các yếu tố g y ra các dạng h ng đề ra phư ng pháp tính tốn, thiết kế
hoặc thay thế, có biện pháp sử l khi l a chọn kết cấu, v t liệu để tăng độ bền cho các chi
tiết máy.
-V n dụng những kiến th c c a mơn học tính tốn, thiết kế, kiểm nghiệm các chi tiết máy
hoặc bộ ph n máy thông dụng đ n giản.
-Có th c trách nhiệm, ch động học t p.

6


PHẦN I
NGUYÊN LÝ MÁY

CHƢƠNG 1: CẤU TẠO CƠ CẤU
Mã chƣơng: MH 16 - 01
Giới thiệu:
Việc ph n tích và xếp loại c cấu tối ưu sẽ n ng cao chất lượng và năng suất
c a quá trình chế tạo các c cấu máy, qua đó góp ph n vào s phát triển chung c a các
ngành c điện tử thúc đẩy phát triển kinh tế c a đất nước.
Mục tiêu:
+ Xác định được b c t do c a c cấu.
+ Ph n tích được và xếp loại c cấu phẳng.
+ Có th c trách nhiệm, ch động học t p.
Nội dung chính:
1. Những khái niệm cơ bản
1.1.Cơ cấu
- Định nghĩa : C cấu là những thành ph n c bản c a máy có chuyển động xác định.
Đó là những hệ thống c học dùng để biến đ i chuyển động c a 1 hay 1 số v t thể
thành chuyển động c n thiết c a v t thể khác.
1.2. Chi Tiết Máy
Một bộ ph n không thể tháo r i nh h n được nữa c a c cấu hay c a
máy được gọi là chi tiết máy, gọi tắt là tiết máy. Ví dụ bulong, đai- ốc, trục,
bánh răng…
1.3. Khâu :
Một hay một số chi tiết máy liên kết c ng với nhau tạo thành một bộ
ph n có chuyển động tư ng đối với bộ ph n khác trong c cấu hay máy được
gọi là kh u.
1.4. Khớp
- Mối nối động giữa hai kh u liền nhau để hạn chế một ph n chuyển động tư ng đối
giữa chúng được gọi là khớp động ( gọi tắt là khớp ).
- Thành tiếp xúc giữa hai kh u trong khớp động được gọi là thành ph n khớp động
- Vị trí tư ng đối giữa các thành ph n khớp động trên cùng một kh u gọi là
kích thước động.

1.4.1. Phân loại theo số bậc tự do bị hạn chế ( hay số ràng buộc)
- B c t do khơng gian.

1.4.2. Phân loại theo tính chất tiếp xúc
7


- khớp loại cao : khi các ph n tử khớp động là đư ng hay điểm. ví dụ khớp bánh ma
sát, bánh răng, c cấu cam …
c. Phân loại theo tính chất chuyển động tương đối giữa các khâu : khớp tịnh tiến, khớp
quay, khớp phẵng và khớp không gian
Bảng 1 Các khớp động

1.5 . Lƣợc đồ động
1.6. Chuỗi Động Và Cơ Cấu
2. Bậc tự do của cơ cấu
2.1. Định nghĩa
B c t do c cấu là thông số độc l p c n thiết để xác định vị trí c a c cấu. đồng
th i b c t do cũng chính là khả năng chuyển động độc l p c a c cấu đó.
2.2. Cơng thức tính bậc tự do của cơ cấu
* Đối với cơ cấu không gian.

- Xác định R : m i khớp động sẽ hạn chế một b c t do bằng đúng số ràng buộc c a
khớp đó. Nếu gọi pi là số khớp loại i trong c cấu thì t ng số ràng buộc sẽ là
8


5

 i. p i= 5p5+ 4p4 +3p3+2p2 +1p1

( 1-1 )

Công th c b c t do không gian :
W= 6n - (5p4 + 4p4 +3p3 +2p1 +1p1 )

(1-2 )

R=

I 1

* Đối với cơ cấu phẵng

Một khớp có nhiều nhất 2 ràng buộc, nói cách khác c cấu ch có ch a khớp
loại 4 và loại 5. nên t ng số ràng buộc trong c cấu phẵng
R= 2p5 + p4
W= 3n -( 2p5 + p4 )
( 1- 5 )
2.3.Ràng buộc thừa và Bậc tự do thừa
- ràng buộc thừa là những ràng buộc xuất hiện trong c cấu mà nếu b chúng đi thì
qui lu t chuyển động c a c cấu khơng thay đ i. xét c cấu hình 1-9

Hình 1 -2 cơ cấu có rang buột thừa
5

R   i. pi  r
i 1

( 1-7 )

- B c t do thừa là những b c t do c a các kh u trong c cấu, mà nếu b chúng đi thì
qui lu t chuyển động c a c cấu khơng thay đ i.

Hình 1 -3 cơ cấu có bậc tự do thừa

W= W0 +r - s

2.4. Công thức tổng quát
- c cấu không gian :
W= 6n - ( 5p4 + 4p4 +3p3 +2p1 +1p1 + r ) - s

(1-8 )

- c cấu phẵng

W= 3n - ( 2p5 + p4 + r ) - s

(1- 9)
9


2.5. Ý nghĩa của bậc tự do, khâu dẫn và khâu bi dẫn
- C cấu chuyển động xác định, qui lu t chuyển động độc l p c a c cấu c n biết trước
phải bằng b c t do c cấu. Kh u có qui lu t chuyển động biết trước được gọi là kh u
dẫn. các kh u động còn lại gọi là kh u bị dẫn
- Kh u dẫn là kh u nối giá bằng khớp quay loại 5, m i kh u ch ng với qui lu t
chuyển động cho trước. vì v y, để c cấu có chuyển động xác định, số kh u dẫn phải
bằng số b c t do.
3. xếp loại cơ cấu phẵng theo cấu trúc

3.1. Nhóm tĩnh định (Át-xua)
Walxua = 3n – 2p5 = 0
Vì số kh u và khớp phải nguyên nên các nhóm được ph n loại như sau :
n=2 → p5= 3 → nhóm 2 kh u 3 khớp
n=4 → p5= 6 → nhóm 4 kh u 6 khớp
n=6 → p5= 9 → nhóm 6 kh u 9 khớp
* qui ước :
- Nhóm 2 kh u 3 khớp gọi là nhóm loại 2 ( H 1-12a,b,c,d,e)
- Nhóm 4 kh u 6 khớp gọi là nhóm loại 3 ( H 1-12 f,g)
- Nhóm 6 kh u 9 khớp gọi là nhóm loại 4 ( H 1-12h )

Hình 1 - 4 nhóm át-xua

3.2. Nguyên tắc tách nhóm
- Khi tách nhóm phải biết trước kh u dẫn, kh u dẫn và giá khơng thuộc các nhóm.
- Số kh u và khớp phải th a m n điều kiện b c t do c a nhóm. Khớp bị tách thì xem
là nhóm vừa tách hoặc nhóm được giử lại
- Sau khi tách nhóm ra kh i c cấu, ph n cịn lại là c cấu hồn ch nh hoặc là cịn lại
kh u dẫn nối với giá, như v y. việc tách nhóm phải tiến hành từ xa kh u d n đến g n
kh u dẫn
- Phải tách nhóm đ n gi n trước, nếu khơng được thì mới tách nhóm ph c tạp h n(
nhóm cao h n).
3.3. Xếp loại cơ cấu
- kh u dẫn gọi là c cấu loại 1
- c cấu ch có ch a 1 nhóm at-xua thì loại c cấu là loại c a nhóm at-xua đó.
- C cấu ch a nhiều nhóm at-xua thì loại c cấu là loại c a nhóm at-xua có ch a loại
cao nhất.
* Các ví dụ
3.4. Thay thế khớp cao loại 4 bằng khớp thấp loại 5
a. Mục đích

Đối với c cấu phẳng có khớp cao loại 4, muốn xếp loại chúng theo phư ng
pháp Axua, thì trước tiên phải thay thế khớp cao này bằng khớp thấp loại 5; đưa c cấu
10


có khớp cao về c cấu tư ng đư ng gồm tồn khớp thấp loại 5. Sau đó, tiến hành xếp
loại c cấu tư ng đư ng
b. Xét điếu kiện thay thế
Để thay thế một khớp cao loại 4, ngư i ta dùng một chu i động gồm toàn khớp
thấp loại 5, chu i động này phải đảm bảo hai điều kiện sau:
- Không làm thay đ i số b c t do c a c cấu.
- Không làm thay đ i qui lu t chuyển động c a các kh u
V y một khớp cao loại 4 tư ng đư ng một kh u và hai khớp loại 5
Bảng 2: Thay thế một số dạng khớp cao loại 4 thư ng gặp trong kĩ thu t

YÊU CẦU VỀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ HỌC TẬP CHƢƠNG 1
1.Nội dung:
- Về kiến th c:
+ Xác định được b c t do c a c cấu.
+ Ph n tích và xếp loại c cấu phẳng.
- Về kỹ năng: Áp dụng tính b c t do, xếp loại c cấu phẵng.
2.Phƣơng pháp:
- Về kiến th c: được đánh giá bằng hình th c kiểm tra viết, trắc nghiệm.
- Về năng l c t ch và trách nhiệm: Đánh giá phong cách học t p.
Câu hỏi ôn tập
1. Khái niệm b c t do c a kh u, nối động, thành ph n khớp động và khớp động, lược
đồ khớp động. Ph n loại khớp động,?
2. Khái niệm về b c t do c a c cấu. Viết cơng th c tính b c t do c cấu không gian
và c cấu phẳng?
3. Phát biểu nguyên l tạo thành c cấu c a Axua. Khái niệm về nhóm Axua, xếp loại

nhóm Axua?
4. Nguyên tắc tách nhóm Axua và nguyên tắc xếp loại c cấu?
5. Thay thế khớp cao loại 4 bằng khớp thấp loại 5; mục đích và điều kiện thay thế?

11


Bài tập tự giải
Bài 1: Tính b c t do và xếp loại c cấu máy dệt v i dày và d p kh giấy. ( Hính 1)

Hinh1

Bài 4 : Tính b c t do, xếp hạng c cấu vẽ đư ng thẳng cho lED = lEF = lGD; lCD = lCE
=1,96.lED; ( Hình 2 )

Hình 2

12


CHƢƠNG 2: ĐỘNG HỌC CƠ CẤU
Mã chƣơng: MH 16- 02
Giới thiệu
Việc ph n tích động học c cấu là nghiên c u quy lu t chuyển động c a c cấu
khi đ biết trước lược đồ động c a c cấu và quy lu t chuyển động c a kh u dẫn.
Mục tiêu:
+ Ph n tích được động học c cấu loại 2 bằng phư ng pháp vẽ họa đồ.
+ Có th c trách nhiệm, ch động học t p.
Nội dung chính:
1. Mục đích, nhiệm vụ và phƣơng pháp nghiên cứu

Mục tiêu:
- Trình bày được mục đích, nhiệm vụ và phư ng pháp nghiên c u động học c cấu.
- Viết được nội dung nghiên c u động học c cấu.
- Ch động, tích c c trong học t p.
1.1. Mục đích nghiên cứu
Xác định qui lu t truyền chuyển động c a c cấu từ kh u dẫn đến các kh u bị dẫn.
1.2. Nội dung nghiên cứu
Nội dung nghiên c u gồm ba vấn đề, dưới ba dạng bài tốn:
- Bài tốn chuyển vị xác định vị trí các kh u và quĩ đạo chuyển động do một điểm nào đó
trên kh u vẽ ra trong q trình chuyển động.
- Bài toán v n tốc xác định v n tốc c a từng điểm trên kh u và v n tốc góc c a kh u.
- Bài tốn gia tốc xác định gia tốc c a từng điểm trên kh u và gia tốc góc c a kh u.
1.3. Phƣơng pháp nghiên cứu
2. Phân tích động học cơ cấu phẳng loại 2 bằng phƣơng pháp vẽ hoạ đồ
2.1. Tỉ xích hoạ đồ
- T lệ xích độ dài k hiệu là  l và  l = độ dài th c /( độ dài trên hình vẽ ) = lAB/AB

m / mm

- T lệ xích v n tốc k hiệu là  v và  v = V n tốc th c/(độ dài trên hình vẽ) [ ms 1 /mm]
- T lệ xích gia tốc k hiệu là  a và  a = gia tốc th c/ ( độ dài trên hình vẽ) ms 2 / mm
2.2. Bài tốn chuyển vị
Xuất phát từ vị trí c a kh u dẫn và kích thước động c a các kh u, qua phư ng
pháp quĩ tích tư ng giao, xác định vị trí và quĩ đạo c a các điểm trên kh u bị dẫn, l n lượt
từng nhóm Axua một, kể từ nhóm Axua g n kh u dẫn nhất.

Hình 2.1. Cơ cấu tay quay con trượt

Hình 2.2. Hoạ đồ chuyển vị

13


2.3. Bài toán vận tốc và bài toán gia tốc
2.3.1. Quan hệ vận tốc và gia tốc thƣờng gặp
a. Vận tốc và gia tốc của hai điểm thuộc cùng một khâu
Nếu hai điểm thuộc A và B, cùng thuộc một kh u là v t c ng không biến
dạng, chuyển động với v n tốc  gia tốc  và điểm A có v n tốc dài v A gia tốc dài
a A xác định v n tốc c a hai điểm thuộc cùng một kh u

v B  v A  v BA

( 2.1 )

Với v BA có độ lớn = .l AB và phư ng  AB, chiều theo chiểu 
Mơ tả phư ng trình ( 2.1 ) bằng họa đồ vecto v n tốc ( hình 2.3) ta được v B

Hình 2.3. Quan hệ vận tốc và gia tốc
n
t
Gia tốc c a hai điểm thuộc cùng một kh u : a B  a A  a BA
 a BA

( 2.2 )

n
Với a BA
có độ lớn =  2 .l AB và phư ng // AB, chiều từ B đến A .
t
có độ lớn =  .l AB và phư ng  AB, chiều theo chiều c a 

a BA

Gia tốc tư ng đối giữa hai điểm A và B được mơ tả trên (hình 2.3)

Hình 2.4 khớp quay A
b. Vận tốc và gia tốc của hai điểm đang trùng nhau thuộc hai khâu được nối động với

nhau Nối động bằng khớp quay loại 5
v A1  v A2 ; a A1  a A2

Nối động bằng khớp loại 5

( 2.3 )

14


Nếu phư ng trượt khơng đ i :

Hình 2.5 Khớp Trượt Loại 5
Nếu phư ng trình có chuyển động quay :

- Gia tốc coriolis

a CA2 A1 = 2 1v A2 A1

Phư ng chiều được xác định bằng cách quay vecto v n tốc v A2 A1 đi một góc 90 0 theo
chiều quay 1
2.3.2. Phƣơng pháp vẽ giải bài toán vận tốc và gia tốc
 Xét ví dụ

Xác định v n tốc v B 3 và gia tốc a B 3 c a con trượt 3 trong c cấu tay quay con
trượt chính t m nằm ngang. Cho biết vị trí góc c a kh u dẫn 1 (  ) v n tốc góc c a kh u
dẫn 1 và kích thước động c a các kh u:   450 , 1 = 20 m/s (có chiều ngược chiều
kim đồng hồ), lOA = 0,025 m , lAB = 0.070 m.
- Vẽ lược đồ cơ cấu

Hình 2.6 cơ cấu tay quay con trượt
Chính tâm nằm ngang

Chọn tỷ lệ xích độ dài 1 = 0,001 m/mm, ng với vị trí c a kh u dẫn 1;   450 ,
d ng lượt đồ c cấu như hình H 2.6
Xác định v n tốc v B 3 c a con trượt 3
v B 3 được xác định d a vào hai điểm đ biết v n tốc : điểm A2 và B2
15


+ Phư ng trình vecto v n tốc
Vì A là khớp quay v A2  v A1 = 1.lOA = 20.0,0025 m = 0.5 m/s
Phư ng  OA, chiều theo chiều c a  .
Mặt khác tại B : kh u 2 và 3 nối với nhau bằng khớp quay B, đồng th i xét quan hệ A
và B trên kh u 2

v B 3  v B 2  v A2  v B 2 A2

( 2.6 )

Đ biết v B 3 có phư ng  1 // x-x
v B 2 A2 có phư ng  2  AB

+ Hoa đồ vecto v n tốc

Hình 2.7 Họa đồ vecto vận tốc

Phư ng trình (2.6) có 2 ẩn : xuất c a v B 3 , xuất c a v B 2 A2
Giải phư ng trình này bằng phư ng pháp vẽ họa đồ vecto v n tốc, với t lệ xích v n tốc
tùy chọn  v = 0,002m/s.mm
Chọn một điểm p tùy làm gốc họa đồ v n tốc, từ p đặt vecto v n tốc ( v A2 ) , thể hiện
bằng vecto pa 2 ( a2  a1 ) ( hình 2.7 )
pa2 =

v A2 / v = 0,5 m/s : 0,002 m/s.mm = 25 mm.

- Từ đ u mút a2 (  a1), đặt đư ng  2  AB ;ch phư ng c a v B 2 A2
- Từ gốc họa đồ p, đặt đư ng 1 // x  x ; ch phư ng c a v B 3
- Hai đư ng  1 và  2 cắt nhau tại b3 cho ta nghiệm c a hệ phư ng trình, v n

tốc VB 3  chính là pb3=22mm. đo tr c tiếp trên họa đồ ( hình 2.7 ) và v B 3 được xác định
như sau:
VB 3 = 22mm. 0,002m/s.mm =0.44m/s và v B 3 có phư ng chiều c a vecto pb3 trên họa đồ .
( hướng từ p đến b3 )
- Xác định gia tốc góc a B 3 c a con trượt 3
Phư ng trình xác định a B 3 được xác định d a vào hai điểm đ biết gia tốc điểm A2 và
B3.
+ Phư ng trình véc t gia tốc
Vì A là khớp quay : a À2  a Á1 =  2 .lOA = 20 2 . 0,025 m = 10 ms 2
+ Phư ng // OA, chiều từ A đến O
16

Vì kh u 2 và 3 nối với nhau bằng khớp quay B, đồng th i xét quan hệ A2 và B2 trên
kh u 2
t

a B 3  a B2  a A2  a Bn 2 A2  a B 2 A2

( 2.7 )

n
2
2
2
Ta có : aB 2 A 2 =  .lBA = VBA / l AB  (a2b2 .v ) / l AB  1,90ms .
( kết quả từ bài tốn tính v n tốc )
Phư ng // BA, chiều từ B đến A .

2

a Bt 2 A2 biết phư ng 1  AB ; a B 3 có phư ng 1 // xx vì kh u 3 chuyển động tiện tiến

Phư ng trình (2.7) đ diều kiện giải. Tiến hành giải theo các bước sau:

Hình 2.8 Họa đồ gia tốc

Chọn c c p’ là gốc c a các véc t gia tốc tuyệt đối, t lê xích gia tốc tùy chọn  a
- Vẽ vect

'

p , a 2 biểu thị a A2

- Từ đ u mút a2 , đặt vect a Bn 2 A2 thể hiện bằng vec t a 2 n2
- Từ n2, đặt đư ng 1  AB ; ch phư ng c a a Bt 2 A2
- Từ gốc họa đồ p , , đặt đư ng  2 // x-x, ch phư ng c a a B 3
- Hai đư ng ∆2 và ∆1 cắt nhau tại b3 cho ta nghiệm c a phư ng trình; độ lớn c a gia tốc
a B 3 chính là p ,b = 32 mm, ( đo tr c tiếp trên họa đồ gia tốc ) và a B 3 được xác định như
sau : a B3  p 'b3 . a  32mm.0.2m.s 2 .mm  6.4m.s 2 và a B 3 có phư ng chiều c a vec t p , b3 (
hướng từ p , đến b3 )
2.4. Định lý đồng dạng hoạ đồ vận tốc và gia tốc
2.4.1. Định lý đồng dạng
- Định lý đồng dạng hoạ đồ vận tốc
Hình nối các điểm thuộc cùng một kh u, đồng dạng thu n với hình nối các mút véc t
v n tốc tuyệt đối c a các điểm đó trên hoạ đồ v n tốc.
- Định lý đồng dạng hoạ đồ gia tốc
Hình nối các điểm thuộc cùng một kh u, đồng dạng thu n với hình nối các mút véc t gia
tốc tuyệt đối c a các điểm đó trên hoạ đồ gia tốc.
- Hệ quả
Nếu đ biết v n tốc hoặc gia tốc c a hai điểm thuộc cùng một kh u, thì v n tốc hoặc gia
tốc c a điểm th ba trên cùng kh u đó bao gi cũng có thể xác định được, nh vào định l
đồng dạng hoạ đồ v n tốc, gia tốc.
1.4.2. Nhận xét chung rút ra từ ví dụ về bài tốn vận tốc và bài toán gia tốc
17


Trên hoạ đồ véc t v n tốc và hoạ đồ véc t gia tốc:
- Tất cả các véc t có gốc tại gốc hoạ đồ đều biểu thị cho véc t v n tốc tuyệt đối và gia
tốc tuyệt đối c a các điểm trên kh u c a c cấu.
- Các véc t nối mút c a các véc t v n tốc tuyệt đối và gia tốc tuyệt đối c a các điểm
trên kh u, biểu thị cho véc t v n tốc tƣ ng đối và gia tốc tƣ ng đối c a các điểm đó.
- Các điểm có v n tốc bằng khơng, véc t v n tốc c a chúng là một điểm trùng với gốc

p c a hoạ đồ véc t v n tốc.
- Các điểm có gia tốc bằng khơng, véc t gia tốc c a chúng là một điểm trùng với gốc p’
c a hoạ đồ véc t gia tốc.
YÊU CẦU VỀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ HỌC TẬP CHƢƠNG 2
1.Nội dung:
+ Về kiến th c:
-Trình bày được khái niệm t xích hoạ đồ và phư ng pháp giải giải bài toán chuyển
vị, bài toán v n tốc và bài toán gia tốc bằng phư ng pháp vẽ họa đồ.
- Phát biểu được định l đồng dạng hoạ đồ v n tốc và gia tốc và rút ra nh n xét
+ Về kỹ năng:
- Giải được bài toán chuyển vị, bài toán v n tốc và bài toán gia tốc bằng phư ng pháp vẽ
họa đồ.
- Có th c trách nhiệm trong học t p, cẩn th n trong tính tốn.
2. Phƣơng pháp:
- Về kiến th c: Được đánh giá bằng hình th c kiểm tra viết, trắc nghiệm.
- Về năng l c t ch và trách nhiệm: Đánh giá phong cách học t p
Câu hỏi ơn tập
1. Trình bày mục đích, nội dung và phư ng pháp nghiên c u?
2. Trình bày khái niệm về t xích hoạ đồ, hoạ đồ chuyển vị c cấu và hoạ đồ c cấu?
3. Trình bày phuong pháp vẽ để giải bài toán chuyển vị?
4. Ph n tích mối quan hệ giữa v n tốc và gia tốc?
5. trình bày phư ng pháp vẽ để giải bài toàn v n tốc và gia tốc ?
6. phát biểu định l đồng dạng họa đồ v n tốc và gia tốc và rút ra nh n xét khi giải bài
toán v n tốc và bài toán gia tốc ?
Bài tập tự giải
Bài 1: Cho co. cấu tay quay con trượt ABC như hình vẽ với lAB= lBC= 0,6 m , ω1= 10
rad/s , ω1= const. h y xác định

1. V n tốc điểm VC, gia tốc góc ω2 c a điểm C
2. Gia tốc aC , gia tốc góc ε c a điểm C

Bài 2: Cho c cấu tay culit ABC như hình vẽ với lAB= 0,6 m , ω1= 10 rad/s , ω1= const.
xác định
a. V n tốc dài VB3, ω3 , VB2B1 c a kh u 3.
18


b. Gia tốc dài aB3 , gia tốc góc ε kh u 3.

19


PHẦN 2
CÁC CƠ CẤU TRUYỀN ĐỘNG

CHƢƠNG 3: BỘ TRUYỀN ĐỘNG ĐAI
Mã chƣơng: MH 16- 03
Giới thiệu
Truyền động đai có các đặc điểm sau:
Ưu điểm:+ truyền động êm tốc độ cao.
+ Có khả năng trượt đai khi qua tải, đảm bảo c cấu an toàn
+ Giá thành rẽ, d chế tạo, mua trên thi trư ng.
Nhược điểm:
+ Tỷ số truyền thấp, đai d trượt nên g y ma sát làm nóng đai vì v y d y đai d n, làm kết
cấu truyền động đai có kích thước lớn.
Mục tiêu
+ Trình bày được phạm vi sử dụng, cấu tạo, ưu khuyết điểm và nguyên l làm việc c a bộ
truyền động đai.
+ Ph n tích được điều kiện làm việc, phư ng pháp tính tốn thiết kế đai.
+ L a chọn phư ng án thiết kế hợp l .
+ Có th c trách nhiệm, ch động học t p

Nội dung bài học
1.Khái niệm chung
Nguyên lý làm việc: Bộ truyền đai làm việc theo nguyên l ma sát. Nh ma sát
giữa d y đai và bánh đai, nên khi bánh dẫn quay kéo theo bánh bị dẫn quay, nh đó c
năng truyền từ bánh này sang bánh kia.
1.1.Phân loại:
Theo tiết diện ngang c a d y đai ta chia làm 5 loại: đai dẹt , đai thang , đai lược , đai
tròn, đai răng .
1.2.Ưu và khuyết điểm
a. Ưu điểm:
- Làm việc êm và không ồn nh độ dẻo c a đai, do đó có thể truyền chuyển động với
v n tốc lớn.
- Đề phòng quá tải c a động c do s trượt tr n c a đai khi quá tải.
- Kết cấu đ n giản, d chế tạo, d sử dụng và giá thành rẻ.
b. Khuyết điểm:
+ Tỷ số truyền khơng n định, do có s trượt đàn hồi, trượt tr n trên đai.
+ L c tác dụng lên lớn làm mau mịn.
+ Kích thước bộ truyền lớn h n so với các truyền động khác.
2. Các kiểu truyền động đai
a. Truyền động thường
b. Truyền động chéo
c. Truyền động nửa chéo
d. Truyền động góc
3. Những vấn đề cơ bản trong lý thuyết truyền động đai:

20


3.1. Các thơng số hình học: (Hình 3-1)

Hình 3 – 1 các thơng số hình học bộ truyền đai

- D1 và D2: đư ng kính bánh đai dẫn và bị dẫn.
- A: khồng cách giữa 2 trục.
- 1, 2 góc ôm trên bành dẫn và bánh bị dẫn, 1=  - 2, 2 =  + 2.

D2  D1
, nhưng góc  thư ng rất nh nên sin  .
2A
D  D1 0
D  D1
Do v y ta có: 1 =  - 2
(radian) = 1800 - 2
57 .
A
A
D D
D D
2 =  + 2 1 (radian) = 1800 + 2 1 570.
A
A

Từ hình 4-11 ta có: sin =

- (GAMMA) : là góc giữa 2 nhánh đai:  = 2.
- L: là chiều dài d y đai: L = AB + CD + cung CB + cung CA
( D2  D1 )2

 L = 2A + (D2 + D1) +
2

4A

(5-1)

Chiều dài d y đai được tính theo cơng th c 5-2, từ đó ta có thể xác định khoản cách trục
A như sau:
A=

2 L   ( D2  D1 ) 

 2L   ( D2  D1 )

2

 8( D2  D1 )2

8

(5-2)

3.2. .Lực tác dụng lên đai:
Ta viết phư ng trình c n bằng moment cho t m O thì ta có như sau:

m

O1

 M z  S2 .

D1
D
D
2M z
 S1. 1  0  M z   S1  S2  1  S1  S2 
P
2
2
2
D1

(5-4)

gọi P là l c vòng (hay l c kéo) làm cho bộ truyền chuyển động.
Nếu gọi  S là l c tăng hay giảm trên nhánh căng hoặc nhánh chùng thì ta có:
 S1  S0  S

 S2  S0  S

Cộng hai vế trên lại thì ta có:
S1  S2  2S0

(5-5)

Kết hợp cơng ht c (5-4) và (5-5) thì ta có:
21


P


S1  S0 

S

S

2
S
 1

2
0
2


 S1  S2  P
S  S  P
0
 2
2

Hình 3 – 2 lực tác dụng lên đai

3.3. Ứng suất sinh ra trong bộ truyền.
Khi truyền động trên đai sinh ra 3 loại ng suất: ng suất kéo, ng suất uốn và ng
suất ly t m.
a) Ứng suất kéo:
Ứng suất kéo ban đ u:  0 

S0

F

S1 S0  P / 2


 0  P
A
A
2
S

P
/
2
S

Ứng suất kéo phát sinh trên nhánh chùng:  2k  2  0
 0  P
A
A
2
P
Với  P 
: là ng suất có ích do l c vịng g y ra.
F
Từ công th c (5-6) và công th c (5-7) ta có: 1k   2k   P

Ứng suất kéo phát sinh trên nhánh căng:  1k 

Fv

q .v 2
 m
A
2
b) Ứng suất uốn: xuất hiện khi d y đai bao quanh bánh đai

Ứng suất kéo do l c ly t m :  v 

 u  E.

u

( E  150  250MPa)
F
d1  d 2   u1   u 2

 max   v   1   u1
3.4. Sự trƣợt của đai:

22

(5-6)
(5-7)


Hình 3-3 Đường cong trượt và hiệu suất

 Giải thích đư ng cong trượt  .
 Giải thích đư ng cong hiệu suất  .
4.Tính tốn bộ truyền động đai.

4.1. Tính tốn bộ truyền đai theo khả năng kéo:
a. Đai dẹt. Để đai làm việc bình thư ng thì ng suất th c tế sinh ra không được lớn h n
sao với ng suất th c tế cho phép.
 p   p  hoặc  p   p     p 0 .C

từ đó ta có

P
  P 0 .C
F

Với F  b , thư ng bề dày đai  được chọn theo đư ng kính D1, để t số
lắm thư ng


D1




không lớn
D1

1  1 

1  1 

1  1 

   đai vải và len

  đai da,
  đai vải cao su,
35  25 
D1 40  30 
D1 30  25 

(xem bảng 5-2 sách TKCTM )
Các trị số trong ngoặc được sử dụng khi bộ truyền làm việc với th i gian ngắn (số chu k
làm việc không quá 107)
Hệ số hiệu ch nh C được xác định như sau: C = Ct. C. Cv. Cb , trong đó:
- Ct hệ số xét đến ảnh hư ng tải trọng (bảng 5-6 sách TKCTM ).
- C hệ số xét đến ảnh hư ng góc ơm  (bảng 5-7 sáchTKCTM).
- Cv hệ số xét đến ảnh hư ng v n tốc ( bảng 5-8 sách TKCTM).
- Cb hệ số xét đến ảnh hư ng bố trí bộ truyền (bảng 5-9 sách TKCTM).
V y đối với đai dẹt sau khi chọn  theo t số trên ta xác định được bề rộng b c a d y đai:
b

P1
 po.Ct .C .Cv .Cb .

hoặc b 

1000.N1
v1  po .Ct .C .Cv .Cb

(5-6a)

b. Đai thang.
Khi thiết kế đai thang thì ta thư ng chọn đai theo cơng suất, nên diện tích F c a tiết
diện đai đ biết trước, nên khi thiết kế ch c n xác định số d y đai Z.

Đối với đai thang hệ số hiệu ch nh C được xác định như sau: C = Ct. C. Cv ,
23


Trong đó:
- Ct hệ số xét đến ảnh hư ng tải trọng (bảng 5-6).
- C hệ số xét đến ảnh hư ng góc ơm  (bảng 5-18).
- Cv hệ số xét đến ảnh hư ng v n tốc ( bảng 5-19).
V y số d y đai Z được xác định như sau:
Z

P
 po .Ct .C .Cv ..F

hoặc Z 

1000.N
 po .Ct .C .Cv .F .v

(5-6b)

4.2. Tính đai theo khả năng bền lâu:
Để đai làm việc bền l u thì ta hạn chế số vòng chạy c a c a đai trong 1 gi y
khơng vượt q số vịng chạy cho phép.
Nếu gọi u là số vòng chạy c a đai trong 1 gi y thì u được tính như sau:
v
 .d1n1
u= 1 
.
6

L

6.10 .L

Nên chiều dài L th a m n điều kiện sau:
 .d1.n1
L

6.104.U 

.

5.Trình tự thiết kế bộ truyền đai
I. Đai dẹt: trình t thiết kế bao gồm các bước c bản sau:
1. Chọn vật liệu làm đai.
2. Xác định đường kính bánh đai.
3. Xác định khoảng cách trục A và chiều dài L.
4. Kiểm nghiệm góc ơm bánh d n.
5. Xác định tiết diện đai.
6. Xác định bề rộng B của bánh đai.
7. Tính lực căng và lực tác dụng lên trục.
2. Đai thang ( tư ng t đai dẹt ).
YÊU CẦU VỀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ HỌC TẬP CHƢƠNG 3
1.Nội dung:
+ Về kiến th c:
- Các thông số c bản c a bộ truyền, các công th c tính tốn xác định các thơng số
c a bộ truyền đai.
- Phư ng pháp tra các thông số c a bộ truyền bộ truyền đai.
+Về kỹ năng:
- Ghi nhớ các công th c c a bộ truyền

- Xác định đặc tính c a từng bộ truyền để áp dụng bộ truyền cho từng trư ng hợp cụ
thể.
- Tính tốn các thơng số liên quan c a bộ truyền, chọn các thông số c a bộ truyền để
thiết kế, tra các thông số bộ truyền.
2.Phƣơng pháp:
- Về kiến th c: Được đánh giá bằng hình th c kiểm tra viết, trắc nghiệm.
- Về kỹ năng: Tính tốn các thơng số bộ truyền đai theo yêu c u gia công.
- Về năng l c t ch và trách nhiệm: Đánh giá phong cách học t p

24


1.
2.
3.
4.

Câu hỏi ơn tập
Trình bày các thơng số hình học c a bộ truyền đai ?
Trình bày các l c tác dụng lên đai ?
Trình bày ng suất sinh ra trong bộ truyền đai ?
Trình bày trình t thiết kế bộ truyền đai ?

25