Giáo trình chi tiết máy

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP
KHOA CƠ ĐIỆN VÀ CƠNG TRÌNH
TS. Nguyễn Văn Tựu (Chủ biên)
TS. Trần Công Chi - ThS. Nguyễn Hồng Tân

GIÁO TRÌNH

CHI TIẾT MÁY

NHÀ XUẤT BẢN KHOA HỌC VÀ KỸ THUẬT


4


LỜI NĨI ĐẦU
Giáo trình Chi tiết máy được biên soạn theo khung chương trình đào tạo đại học của
các trường đại học kỹ thuật, dùng làm tài liệu giảng dạy các học phần Chi tiết máy, cơ sở
thiết kế máy cho sinh viên đại học các nhóm ngành Cơ khí chế tạo, Cơ khí động lực và các
ngành cơ khí khác. Đồng thời giáo trình cũng là tài liệu quan trọng cho sinh viên khi làm
báo cáo thuyết minh học phần Đồ án Chi tiết máy, khóa luận tốt nghiệp có nội dung liên
quan đến tính tốn thiết kế máy và chi tiết máy.
Nội dung giáo trình được chia thành 12 chương: Chương 1. Khái quát chung về thiết
kế máy và chi tiết máy; Chương 2. Mối ghép ren; Chương 3. Mối ghép then, then hoa và
mối ghép chốt; Chương 4. Mối ghép bằng hàn; Chương 5. Mối ghép đinh tán; Chương 6.
Truyền động đai; Chương 7. Truyền động xích; Chương 8. Truyền động bánh răng;
Chương 9. Truyền động trục vít; Chương 10. Ổ trục; Chương 11. Trục; Chương 12. Khớp
nối trục.
Trong q trình biên soạn, nhóm tác giả đã tham khảo các tài liệu, giáo trình về lĩnh
vực chi tiết máy, cơ sở thiết kế máy, thiết kế cơ khí ở trong nước và trên thế giới, đồng thời

có cập nhật các kiến thức mới và hiện đại dựa trên kinh nghiệm giảng dạy môn học Chi
tiết máy trong những năm qua. Tuy nhiên, do thời gian, trình độ và điều kiện có hạn, cho
nên khó tránh khỏi những khiếm khuyết nhất định, rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến
quý báu của các bạn đọc và đồng nghiệp.
Nhóm tác giả xin chân thành cảm ơn các thầy, cô giáo trong Hội đồng khoa học
Khoa Cơ điện và Cơng trình - Trường Đại học Lâm nghiệp, khoa Cơng nghệ kỹ thuật ô tô Trường Đại học Thành Đông đã đóng góp các ý kiến sửa chữa, bổ sung cho bản thảo của
cuốn giáo trình này. Chân thành cảm ơn Nhà xuất bản Khoa học và kỹ thuật đã tạo điều
kiện thuận lợi để cuốn sách được xuất bản và phát hành rộng rãi.
Nhóm tác giả xin chân thành cảm ơn các tác giả là chủ biên và đồng chủ biên các
giáo trình, tài liệu tham khảo như liệt kê ở phần cuối của giáo trình này!
Tác giả

3


4


MỤC LỤC
Lời nói đầu ............................................................................................................................. 3
Mục lục .................................................................................................................................. 5
Các ký hiệu dùng trong giáo trình Chi tiết máy ................................................................... 13
Chương 1
KHÁI QUÁT CHUNG VỀ THIẾT KẾ MÁY VÀ CHI TIẾT MÁY
1.1. Khái niệm về chi tiết máy ......................................................................................... 19
1.2. Nội dung và trình tự thiết kế máy và chi tiết máy ..................................................... 19
1.2.1. Nội dung thiết kế máy ......................................................................................... 19
1.2.2. Trình tự thiết kế chi tiết máy............................................................................... 20
1.3. Những yêu cầu chủ yếu đối với máy và chi tiết máy ................................................ 20
1.4. Vật liệu chế tạo chi tiết máy ...................................................................................... 23

1.4.1. Các vật liệu thường dùng trong chế tạo chi tiết máy ......................................... 23
1.4.2. Nguyên tắc lựa chọn vật liệu chế tạo chi tiết máy .............................................. 24
1.5. Tải trọng và ứng suất ................................................................................................. 26
1.5.1. Tải trọng ............................................................................................................. 26
1.5.2. Ứng suất ............................................................................................................. 27
1.6. Độ bền mỏi của chi tiết máy và các yếu tố ảnh hưởng ............................................. 34
1.6.1. Hiện tượng hỏng do mỏi ..................................................................................... 34
1.6.2. Các nhân tố ảnh hưởng đến độ bền mỏi của chi tiết máy .................................. 35
1.7. Các chỉ tiêu chủ yếu về khả năng làm việc của chi tiết máy ..................................... 40
1.7.1. Độ bền ................................................................................................................ 40
1.7.2. Độ cứng .............................................................................................................. 41
1.7.3. Độ bền mịn......................................................................................................... 42
1.7.4. Tính chịu nhiệt .................................................................................................... 43
1.7.5. Độ ổn định dao động .......................................................................................... 44
1.8. Phương pháp tính tốn thiết kế chi tiết máy.............................................................. 44
1.8.1. Đặc điểm tính tốn thiết kế chi tiết máy ............................................................. 44
1.8.2. Phương pháp thiết kế chi tiết máy ...................................................................... 44
1.8.3. Bài toán thiết kế chi tiết máy .............................................................................. 45
1.8.4. Xác định ứng suất cho phép ............................................................................... 46
5


Chương 2
MỐI GHÉP REN
2.1. Ren ............................................................................................................................ 47
2.1.1. Phân loại ren ...................................................................................................... 47
2.1.2. Đặc điểm và ứng dụng của ren .......................................................................... 48
2.1.3. Thông số chủ yếu của ren phổ thông.................................................................. 50
2.2. Phân loại mối ghép ren và chi tiết tiêu chuẩn trong mối ghép ren ............................ 51
2.2.1. Phân loại mối ghép ren ...................................................................................... 51

2.2.2. Các chi tiết máy có ren tiêu chuẩn ..................................................................... 54
2.3. Siết chặt trước cho mối ghép ren .............................................................................. 58
2.4. Phòng lỏng cho mối ghép ren ................................................................................... 60
2.5. Tính tốn độ bền của mối ghép bu lơng đơn ............................................................. 65
2.5.1. Tính tốn độ bền mối ghép bu lơng ghép lỏng ................................................... 66
2.5.2. Tính tốn độ bền mối ghép bu lông ghép chặt ................................................... 66
2.6. Thiết kế mối ghép nhóm bu lơng .............................................................................. 74
2.6.1. Thiết kế kết cấu của mối ghép nhóm bu lơng ..................................................... 74
2.6.2. Phân tích lực tác dụng và tính tốn độ bền của mối ghép nhóm bu lơng .......... 76
2.7. Vật liệu và ứng suất cho phép của các chi tiết có ren ............................................... 84
2.7.1. Vật liệu của các chi tiết có ren ........................................................................... 84
2.7.2. Ứng suất cho phép của chi tiết có ren ................................................................ 84
2.8. Biện pháp nâng cao độ bền của mối ghép ren........................................................... 86
2.8.1. Giảm thiểu sự ảnh hưởng của biên độ ứng suất đến độ bền mỏi của bu lông ... 86
2.8.2. Cải thiện hiện tượng tải trọng phân bố không đều trên ren............................... 87
2.8.3. Giảm thiểu sự ảnh hưởng của tập trung ứng suất.............................................. 89
2.8.4. Áp dụng công nghệ chế tạo hợp lý ..................................................................... 89
2.9. Ví dụ .......................................................................................................................... 90
Chương 3
MỐI GHÉP THEN, THEN HOA VÀ MỐI GHÉP CHỐT
3.1. Mối ghép then ........................................................................................................... 96
3.1.1. Công dụng, phân loại, kết cấu và ứng dụng của mối ghép then ........................ 96
3.1.2. Lựa chọn then và tính tốn độ bền mối ghép then ........................................... 100

6


3.2. Mối ghép then hoa ................................................................................................... 105
3.2.1. Phân loại, đặc điểm và ứng dụng của mối ghép then hoa ............................... 105
3.2.2. Tính tốn độ bền mối ghép then hoa ................................................................ 108

3.3. Mối ghép chốt.......................................................................................................... 110
Chương 4
MỐI GHÉP BẰNG HÀN
4.1. Khái niệm chung ..................................................................................................... 114
4.1.1. Khái niệm mối hàn............................................................................................ 114
4.1.2. Các phương pháp tạo mối hàn ......................................................................... 114
4.1.3. Phân loại mối hàn ............................................................................................ 114
4.1.4. Ưu, nhược điểm và phạm vi sử dụng ................................................................ 117
4.2. Kết cấu các mối hàn và cách tính độ bền ................................................................ 117
4.2.1. Mối hàn giáp mối.............................................................................................. 117
4.2.2. Mối hàn chồng .................................................................................................. 119
4.2.3. Mối hàn góc ...................................................................................................... 124
4.3. Độ bền của mối hàn và ứng suất cho phép .............................................................. 125
4.3.1. Độ bền của mối hàn .......................................................................................... 125
4.3.2. Ứng suất cho phép của mối hàn ....................................................................... 125
Chương 5
MỐI GHÉP ĐINH TÁN
5.1. Kết cấu và phân loại mối ghép đinh tán .................................................................. 126
5.1.1. Kết cấu của mối ghép đinh tán ......................................................................... 126
5.1.2. Phân loại mối ghép đinh tán ............................................................................ 127
5.2. Cơ sở tính tốn mối ghép đinh tán .......................................................................... 128
5.2.1. Kích thước chủ yếu của mối ghép đinh tán ...................................................... 128
5.2.2. Các dạng hỏng và chỉ tiêu tính tốn mối ghép đinh tán................................... 129
5.3. Tính tốn mối ghép đinh tán ................................................................................... 130
5.3.1. Tính mối ghép chắc chịu lực ngang ................................................................. 130
5.3.2. Tính mối ghép chắc chịu mơ men uốn .............................................................. 132
5.3.3. Tính mối ghép chắc kín..................................................................................... 134
5.3.4. Xác định ứng suất cho phép ............................................................................. 135

7

5.4. Ưu, nhược điểm và phạm vi áp dụng của mối ghép đinh tán ................................. 136
5.4.1. Ưu điểm của mối ghép đinh tán ....................................................................... 136
5.4.2. Nhược điểm: ..................................................................................................... 136
5.4.3. Phạm vi áp dụng: ............................................................................................. 136
Chương 6
TRUYỀN ĐỘNG ĐAI
6.1. Khái quát chung về truyền động đai ....................................................................... 137
6.1.1. Phân loại truyền động đai ................................................................................ 137
6.1.2. Các loại đai thang (đai V) ................................................................................ 139
6.1.3. Đặc điểm của truyền động đai ......................................................................... 142
6.2. Cơ sở tính tốn thiết kế của bộ truyền đai............................................................... 142
6.2.1. Phân tích lực tác dụng trong bộ truyền đai ..................................................... 142
6.2.2. Phân tích ứng suất trong truyền động đai........................................................ 145
6.2.3. Trượt đàn hồi của đai và trượt đai ................................................................... 147
6.3. Tính tốn thiết kế truyền động đai thang phổ thông ............................................... 149
6.3.1. Các dạng hỏng trong truyền động đai thang và nguyên tắc thiết kế ............... 149
6.3.2. Thiết kế truyền động đai thang ......................................................................... 149
6.4. Thiết kế bánh đai thang ........................................................................................... 154
6.4.1. Nội dung thiết kế bánh đai thang ..................................................................... 154
6.4.2. Vật liệu bánh đai .............................................................................................. 155
6.4.3. Kết cấu của bánh đai ........................................................................................ 155
6.4.4. Rãnh đai của bánh đai thang ........................................................................... 156
6.5. Căng đai, lắp đặt và bảo vệ bộ truyền đai thang ..................................................... 156
6.5.1. Trang thiết bị căng đai trong truyền động đai ................................................. 156
6.5.2. Lắp đặt bộ truyền đai thang ............................................................................. 158
6.5.3. Bảo hộ truyền động đai thang .......................................................................... 158
6.6. Ví dụ ........................................................................................................................ 158
Chương 7

TRUYỀN ĐỘNG XÍCH
7.1. Khái niệm chung về truyền động xích .................................................................... 161
7.2. Đặc điểm kết cấu của xích và đĩa xích .................................................................... 162

8


7.2.1. Các loại xích truyền động................................................................................. 162
7.2.2. Đĩa xích ............................................................................................................ 166
7.3. Cơ sở tính tốn thiết kế truyền động xích ............................................................... 169
7.3.1. Lực tác dụng trong truyền động xích ............................................................... 169
7.3.2. Vận tốc và tỷ số truyền trong truyền động xích ................................................ 170
7.3.3. Các thơng số hình học chính của bộ truyền xích.............................................. 171
7.3.4. Các dạng hư hỏng thường gặp trong bộ truyền xích ....................................... 172
7.4. Đánh giá bộ truyền xích và chỉ dẫn thiết kế ............................................................ 173
7.4.1. Đánh giá bộ truyền xích ................................................................................... 173
7.4.2. Chỉ dẫn thiết kế bộ truyền xích ......................................................................... 174
7.5. Bố trí, căng xích và bơi trơn cho truyền động xích ................................................. 174
7.5.1. Bố trí truyền động xích ..................................................................................... 174
7.5.2. Căng xích .......................................................................................................... 176
7.5.3. Bơi trơn cho bộ truyền xích .............................................................................. 177
7.6. Ví dụ ........................................................................................................................ 178
Chương 8
TRUYỀN ĐỘNG BÁNH RĂNG
8.1. Khái quát chung về truyền động bánh răng............................................................. 180
8.1.1. Đặc điểm của truyền động bánh răng .............................................................. 180
8.1.2. Phân loại loại bộ truyền bánh răng ................................................................. 180
8.2. Các dạng hỏng của bánh răng và chỉ tiêu thiết kế ................................................... 182
8.2.1. Các dạng hỏng của bánh răng ......................................................................... 182
8.2.2. Chỉ tiêu thiết kế................................................................................................. 186

8.3. Vật liệu chế tạo bánh răng và nguyên tắc lựa chọn ................................................. 187
8.3.1. Vật liệu chế tạo bánh răng ............................................................................... 187
8.3.2. Nguyên tắc lựa chọn vật liệu chế tạo bánh răng .............................................. 189
8.4. Tải trọng tính tốn trong truyền động bánh răng trụ ............................................... 189
8.5. Bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng ......................................................................... 194
8.5.1. Bánh răng trụ thân khai răng thẳng ................................................................. 194
8.5.2. Lực tác dụng lên bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng ..................................... 199
8.5.3. Tính tốn độ bền uốn chân răng....................................................................... 201
8.5.4. Tính tốn độ bền tiếp xúc mặt răng .................................................................. 204
8.5.5. Một vài lưu ý đối với một số thông số của bộ truyền bánh răng trụ ................ 207
8.5.6. Ứng suất cho phép của bánh răng.................................................................... 208
9


8.6. Bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng .................................................................... 216
8.6.1. Phân tích lực tác dụng lên bánh răng .............................................................. 216
8.6.2. Tính tốn theo độ bền mỏi uốn chân răng (bánh răng trụ răng nghiêng) ....... 217
8.6.3. Tính tốn theo độ bền tiếp xúc mặt răng (bánh răng trụ răng nghiêng) ......... 218
8.7. Bộ truyền bánh răng côn răng thẳng ....................................................................... 219
8.7.1. Thơng số thiết kế .............................................................................................. 220
8.7.2. Phân tích lực tác dụng ..................................................................................... 221
8.7.3. Tính tốn theo độ bền uốn chân răng .............................................................. 222
8.7.4. Tính tốn theo độ bền tiếp xúc mặt răng .......................................................... 223
8.8. Thiết kế kết cấu bánh răng ...................................................................................... 223
8.9. Ví dụ ........................................................................................................................ 228
Chương 9
TRUYỀN ĐỘNG TRỤC VÍT
9.1. Phân loại, đặc điểm và ứng dụng của truyền động trục vít ..................................... 236
9.1.1. Truyền động trục vít trụ ................................................................................... 236
9.1.2. Truyền động trục vít hình xuyến (trục vít lõm)................................................. 238

9.1.3. Truyền động trục vít cơn .................................................................................. 238
9.2. Tính tốn truyền động trục vít trụ ........................................................................... 238
9.2.1. Thơng số hình học chủ yếu của bộ truyền trục vít trụ ...................................... 238
9.2.2. Tính tốn kích thước hình học của bộ truyền trục vít trụ................................. 242
9.3. Các dạng hỏng của bộ truyền trục vít và chỉ tiêu tính tốn ..................................... 243
9.4. Vật liệu thường dùng trong chế tạo bộ truyền trục vít ............................................ 245
9.5. Lực tác dụng và tải trọng tính tốn của truyền động trục vít trụ ............................. 245
9.5.1. Lực tác dụng trong truyền động trục vít trụ ..................................................... 245
9.5.2. Tải trọng tính tốn trong truyền động trục vít trụ............................................ 247
9.6. Tính tốn khả năng chịu tải của bộ truyền trục vít trụ ............................................ 248
9.6.1. Tính tốn độ bền tiếp xúc bề mặt răng bánh vít ............................................... 248
9.6.2. Tính tốn độ bền uốn chân răng bánh vít ........................................................ 250
9.6.3. Tính tốn độ cứng trục vít ................................................................................ 252
9.6.4. Lựa chọn cấp chính xác của bộ truyền trục vít trụ .......................................... 252
9.7. Tính tốn hiệu suất, bơi trơn và cân bằng nhiệt của truyền động trục vít ............... 253
9.7.1. Hiệu suất truyền động trục vít .......................................................................... 253
9.7.2. Bơi trơn bộ truyền trục vít-bánh vít.................................................................. 256
9.7.3. Tính tốn cân bằng nhiệt .................................................................................. 256
10


9.8. Thiết kế kết cấu truyền động trục vít....................................................................... 258
9.9. Ví dụ ........................................................................................................................ 259
Chương 10
Ổ TRỤC
10.1. Ổ trượt ................................................................................................................... 263
10.1.1. Cấu tạo và phân loại ổ trượt .......................................................................... 263
10.1.2. Cơ sở tính tốn ổ trượt ................................................................................... 266
10.1.3. Các dạng hỏng và chỉ tiêu tính tốn ổ trượt................................................... 268
10.1.4. Tính ổ trượt theo chỉ tiêu áp suất cho phép .................................................... 269

10.1.5. Ưu, nhược điểm và phạm vi áp dụng của ổ trượt ........................................... 274
10.2. Ổ lăn ...................................................................................................................... 274
10.2.1. Kết cấu và phân loại ổ lăn .............................................................................. 274
10.2.2. Ký hiệu ổ lăn ................................................................................................... 277
10.2.3. Các dạng hư hỏng chủ yếu của ổ lăn và chỉ tiêu tính tốn ............................ 281
10.2.4. Tính ổ lăn theo khả năng tải động .................................................................. 282
10.2.5. Tính ổ lăn theo khả năng tải tĩnh.................................................................... 285
10.2.6. Ưu, nhược điểm và phạm vi áp dụng của ổ lăn .............................................. 287
Chương 11
TRỤC
11.1. Khái quát chung về trục ........................................................................................ 289
11.1.1. Phân loại trục ................................................................................................. 289
11.1.2. Nội dung chủ yếu của thiết kế trục ................................................................. 290
11.2. Vật liệu chế tạo trục .............................................................................................. 291
11.3. Thiết kế kết cấu trục và định vị các tiết máy trên trục .......................................... 293
11.3.1. Phương án bố trí chi tiết máy trên trục .......................................................... 293
11.3.2. Định vị và cố định chi tiết máy trên trục ........................................................ 294
11.3.3. Xác định đường kính và chiều dài các đoạn trục ........................................... 296
11.3.4. Tính cơng nghệ trong kết cấu của trục ........................................................... 298
12.3.5. Biện pháp nâng cao độ bền của trục .............................................................. 299
11.4. Tính tốn độ bền của trục ...................................................................................... 301
11.4.1. Tính tốn trục theo độ bền xoắn ..................................................................... 302
11.4.2. Tính tốn theo độ bền uốn .............................................................................. 303
11.4.3. Tính tốn kiểm tra hệ số an tồn (tính tốn độ bền chính xác của trục)........ 305
11


11.5. Tính tốn độ cứng của trục ................................................................................... 307
11.5.1. Tính toán kiểm tra độ cứng uốn của trục ....................................................... 307
11.5.2. Tính tốn kiểm tra độ cứng xoắn của trục ..................................................... 308

11.6. Khái niệm cộng hưởng trục và tốc độ tới hạn ....................................................... 308
11.7. Ví dụ ...................................................................................................................... 309
Chương 12
KHỚP NỐI TRỤC
12.1. Khái quát chung về khớp nối trục ......................................................................... 316
12.1.1. Chuyển vị tương đối giữa hai trục ................................................................. 316
12.1.2. Phân loại khớp nối trục .................................................................................. 317
12.2. Khớp nối cứng....................................................................................................... 317
12.2.1. Khớp nối mặt bích .......................................................................................... 318
12.2.2. Khớp nối đối tiếp ............................................................................................ 318
12.2.3. Khớp nối đối tiếp chia đôi .............................................................................. 318
12.3. Khớp nối mềm....................................................................................................... 319
12.3.1. Khớp nối mềm khơng có phần tử đàn hồi ...................................................... 319
12.3.2. Khớp nối mềm có phần tử đàn hồi ................................................................. 321
12.4. Lựa chọn khớp nối trục ......................................................................................... 323
12.5. Ví dụ ...................................................................................................................... 326
Tài liệu tham khảo ................................................................................................. 328

12


CÁC KÝ HIỆU DÙNG TRONG GIÁO TRÌNH CHI TIẾT MÁY
STT

Ký hiệu

Đơn vị

Tên gọi

1

a

mm

Khoảng cách trục trong bộ truyền đai, bộ truyền xích,
bộ truyền bánh răng

2

A0

mm2

Diện tích tiết diện

3

b

mm

Chiều rộng then, chiều rộng dây đai

4

B

mm

Chiều rộng của bánh răng, bánh vít, bánh đai, đĩa xích,
ổ lăn

5

c

mm

Khe hở đỉnh răng

6

c*

Hệ số khe hở đỉnh răng

7

C

Hệ số tải động của ổ lăn; Hệ số độ cứng

8

[C]

Hệ số tải động cho phép của ổ lăn

9

C0

Hệ số tải trọng tĩnh của ổ lăn

10

[C0]

11

d

mm

Đường kính trục; Đường kính vịng chia của bánh
răng, bánh vít, đĩa xích, trục vít

12

da

mm

Đường kính vịng trịn đỉnh răng

13

df

mm

Đường kính vịng trịn chân răng

14

db

mm

Đường kính vịng trịn cơ sở

15

d1

mm

Đường kính chân ren; Đường kính bánh đai/đĩa xích
nhỏ

16

d2

mm

Đường kính bánh đai/đĩa xích lớn

17

D

mm

Đường kính vịng ngồi của ổ lăn; Đường kính vịng
trịn qua tâm các chốt ở khớp nối

18

e

mm

Độ lệch giữa hai đường tâm của hai trục; Chiều rộng
rãnh răng

19

E

MPa,
N/mm2

20

f

21

F

N

Lực tác dụng lên một vật

22

Fi

N

Lực tác dụng lên bu lông hoặc đinh tán thứ i trong mối
ghép

Hệ số tải trọng tĩnh cho phép của ổ lăn

Môđun đàn hồi của vật liệu, 1MPa = 1N/mm2
Hệ số ma sát trượt giữa hai bề mặt

13


STT

Ký hiệu

Đơn vị

23

Fa

N

Lực tác dụng theo phương dọc trục (lực dọc trục)

24

Fn

N

Lực tác dụng theo phương pháp tuyến

25

Fr

N

Lực tác dụng hướng tâm (lực hướng tâm)

26

Ft

N

Lực tác dụng theo phương tiếp tuyến (lực vịng)

27

FQ

N

Lực tác dụng lên trục đĩa xích, trục bánh đai

28

F0

N

Lực căng ban đầu trong bộ truyền đai; Lực siết trước
trong mối ghép bu lông

29

F1

N

Lực căng trên nhánh căng (trong bộ truyền xích)

30

F2

N

Lực căng trên nhánh chùng (trong bộ truyền xích)

31

F

N

Tổng tải trọng ngang (tổng lực ngang)

32

g

m/s2

Gia tốc trọng trường, g = 9,81 m/s2;

33

g

mm

Chiều dài đoạn ăn khớp của cặp bánh răng

34

G

MPa

Môđun đàn hồi trượt của vật liệu

35

G

N

36

h

mm

37

ha*

38

H

39

i

40

J

mm4

Mômen quán tính của tiết diện trục, dầm

41

J0

mm4

Mơmen qn tính độc cực của tiết diện trục

42

k

mm

Kích thước tiết diện mối hàn chồng

43

k

Hệ số tập trung ứng suất hữu hiệu

44

K

Hệ số tải trọng, các hệ số tính tốn khác có kèm thêm
chỉ số dưới

45

KS

Hệ số chống trượt (trong mối ghép bu lơng)

46

l

mm

Kích thước chiều dài

47

L

mm

Chiều dài mặt nón, chiều dài dây đai, dây xích

48

L

Số triệu vịng quay của ổ lăn

49

m

Mũ của đường cong mỏi

50

m

kg

Khối lượng của vật

51

m

mm

Mơđun của răng bánh răng, bánh vít

52

mt

mm

Mơđun của răng đo trên mặt phẳng mút (mặt đầu)

14

Tên gọi

Trọng lượng của vật
Chiều cao của răng, của then, dây đai
Hệ số chiều cao đỉnh răng

mm

Chiều cao của đai ốc
Tỷ số truyền; Số mặt ghép giữa các tấm ghép


STT

Ký hiệu

Đơn vị

Tên gọi

53

mn

mm

54

M

N.mm

55

n

vòng/phút

56

N

Số chu kỳ ứng suất

57

N0

Số chu kỳ cơ sở trong đường cong mỏi

58

p

mm

Bước xích, bước ren, bước răng

59

p

MPa

Áp suất

60

[p]

MPa

Áp suất cho phép

61

pt

mm

Khoảng cách hàng của xích nhiều hàng

62

P

kW

Cơng suất

63

q

64

q

kg/m

Khối lượng một mét dây xích; Khối lượng một mét
dây đai

65

qn

N/mm

Cường độ tải trọng

66

Q

N

67

r

mm

Bán kính vịng trịn chia; Bán kính cung lượn chuyển tiếp

68

ra

mm

Bán kính vịng trịn đỉnh răng (của bánh răng)

69

rf

mm

Bán kính vịng trịn chân răng (của bánh răng)

70

rb

mm

Bán kính vịng trịn cơ sở (của bánh răng)

71

ri

mm

Khoảng cách từ đường trục bu lơng/đinh tán đến tâm
mối ghép nhóm bu lơng/nhóm đinh tán.

72

R

73

ReL

MPa

Giới hạn chảy

74

Rm

MPa

Giới hạn bền kéo

75

s

mm

Chiều dày răng đo trên vòng tròn chia

76

sa

mm

Chiều dày răng đo trên vòng tròn đỉnh răng

77

sf

mm

Chiều dày răng đo trên vòng tròn chân răng

78

S

79

t

h

Thời gian làm việc của chi tiết máy

80

tb

h

Tuổi bền của chi tiết máy

81

t0

mm

82

T

N.mm

Môđun của răng đo trên mặt phẳng pháp
Mơmen uốn
Số vịng quay

Hệ số đường kính trục vít

Tải trọng quy đổi trong tính ổ lăn

Hệ số chu kỳ ứng suất

Hệ số an tồn

Khoảng cách giữa các bu lơng
Mơmen xoắn

15


STT

Ký hiệu

83

u

Tỷ số truyền; Tỷ số răng (trong bộ truyền bánh răng)

84

U

Số vòng chạy của đai trong một giây

85

v

m/s

Vận tốc chuyển động; Vận tốc vòng

86

[v]

m/s

Vận tốc vòng cho phép của vật liệu lót ổ

87

V

88

V

89

x

Hệ số dịch dao khi gia cơng bánh răng, bánh vít, trục vít

90

xt

Tổng hệ số dịch dao của bộ truyền bánh răng

91

X

Số mắt xích

92

y

Hệ số giảm chiều cao đỉnh răng

93

y

mm

Độ võng của trục, của dầm chịu uốn

94

[y]

mm

Độ võng cho phép

95

YF

Hệ số dạng răng

96

z

Số răng bánh răng, bánh vít, số mối ren của trục vít;
Số lượng bu lơng, đinh tán

97

ztd

Số răng tưởng tượng của bánh răng tương đương,
bánh vít tương đương

98

ZH

Hệ số kể đến đường biên dạng răng trong tính tốn bộ
truyền bánh răng

99

ZM

Hệ số kể đến vật liệu trong tính tốn bánh răng

100

Z

Hệ số kể đến trùng khớp trong tính tốn bộ truyền
bánh răng

101

α

rad, º

Góc profile thanh răng sinh (góc áp lực trên vịng trịn
chia), góc tiếp xúc trong ổ bi

102

α1

rad, º

Góc ơm trên bánh đai nhỏ, đĩa xích nhỏ

103

α1

rad, º

Góc ơm trên bánh đai lớn, đĩa xích lớn

104

αw

rad, º

Góc áp lực trên vịng trịn lăn (góc ăn khớp)

105

αwt

rad, º

Góc áp lực đo trên mặt phẳng mút (Góc ăn khớp đo

trên mặt phẳng mút)

106

αwn

rad, º

Góc áp lực đo trên mặt phẳng pháp (Góc ăn khớp đo
trên mặt phẳng pháp)

107



rad, º

Góc nghiêng của đường răng so với đường sinh của
mặt trụ, hoặc mặt nón chia

16

Đơn vị

Tên gọi

Hệ số vịng nào quay trong ổ lăn
m3

Thể tích của vật

STT

Ký hiệu

Đơn vị

Tên gọi

108



109



rad, º

Góc nâng ren (trong mối ghép ren)

110



rad, º

Góc đỉnh của mặt nón ma sát, góc đỉnh của mặt nón
chia trong bánh răng (góc cơn chia)

111

f

rad, º

Góc đỉnh của mặt nón chân răng

112



mm

Khe hở khơng khí giữa stato và roto của động cơ điện

113

a

mm

Khoảng điều chỉnh trong tính tốn khoảng cách trục
bộ truyền xích

114

l

mm

Độ dãn dài của một vật

115

α

Hệ số trùng khớp (hệ số trùng khớp ngang của bộ
truyền bánh răng)

116



Hệ số trùng khớp dọc

117



Hệ số kích thước

118

d

Hệ số chiều rộng răng

119



120



Hiệu suất truyền động

121



Hệ số kéo của bộ truyền đai

122



123



124



mm

125



P,
(10 Ns/m2)

126



127



rad, º

Góc xoay của tiết diện dầm khi dầm chịu uốn

128

[]

rad, º

Góc xoay (góc lệch) cho phép của trục

129

lv

ºC

Chỉ tiêu nhiệt làm việc của ổ trượt

130

[]

ºC

Nhiệt độ làm việc cho phép của ổ trượt, của bộ truyền
trục vít

131



mm

Bán kính cong tại một điểm của đường cong

132



mm

Bán kính cong tương đương

133



MPa,
(N/mm2)

Độ hở tương đối trong ổ trượt

rad, º

rad, º

Góc nâng của đường xoắn vít

Góc xoắn của trục, của dầm chịu xoắn
Hằng số vật liệu

-1

Bước xoắn của đường xoắn vít
Độ nhớt động lực
Hệ số ma sát lăn

Ứng suất pháp

17


STT

Ký hiệu

Đơn vị

134

[]

MPa,
(N/mm2)

Ứng suất pháp cho phép

135

b

MPa,
(N/mm2)

Giới hạn bền của vật liệu

136

ca

MPa,
(N/mm2)

Ứng suất pháp tính tốn

137

ch

MPa,
(N/mm2)

Giới hạn chảy của vật liệu

138

p

MPa,
(N/mm2)

Ứng suất nén tính tốn của vật liệu

139

[p]

MPa,
(N/mm2)

Ứng suất nén cho phép của vật liệu

140

r

MPa,
(N/mm2)

Giới hạn mỏi dài hạn của vật liệu

141

rN

MPa,
(N/mm2)

Giới hạn mỏi ngắn hạn của vật liệu

142

-1

MPa,
(N/mm2)

Giới hạn mỏi uốn ứng với chu kỳ đối xứng

143

[-1]

MPa,

(N/mm2)

Ứng suất uốn cho phép ứng với chu kỳ đối xứng

144

-1tc

MPa,
(N/mm2)

Giới hạn mỏi kéo nén ứng với chu kỳ đối xứng

145

[-1tc]

MPa,
(N/mm2)

Ứng suất kéo nén cho phép ứng với chu kỳ đối xứng

146



MPa,
(N/mm2)

Ứng suất tiếp

147

-1

MPa,
(N/mm2)

Giới hạn mỏi cắt

148

[]

MPa,
(N/mm2)

Ứng suất tiếp cho phép

149



rad/s

150



151

[]

18

Tên gọi

Vận tốc góc của vật quay
Hệ số trượt (trong bộ truyền đai, trong mối ghép đinh
tán)
Hệ số cản trượt cho phép của mối ghép đinh tán


Chương 1
KHÁI QUÁT CHUNG VỀ THIẾT KẾ MÁY VÀ CHI TIẾT MÁY
1.1. Khái niệm về chi tiết máy
Bất kỳ một máy nào, dù là đơn giản hay phức tạp, cũng đều được cấu tạo bởi nhiều
bộ phận máy. Ví dụ, máy tiện gồm có bàn máy, ụ đứng, ụ động, hộp tốc độ, bàn dao, cơ
cấu truyền dẫn từ động cơ đến hộp tốc độ…
Mỗi bộ phận máy lại gồm nhiều chi tiết máy, chẳng hạn như ụ đứng của máy tiện
gồm có ụ, trục chính, ổ trục, bánh răng, trục...
Vậy chi tiết máy là phần tử cấu tạo đầu tiên hoàn chỉnh của máy. Mặc dù chi tiết máy
gồm rất nhiều loại, kiểu, khác nhau về hình dạng, kích thước, về nguyên lý làm việc, về
tính năng... nhưng trên quan điểm thiết kế, có thể xếp chúng vào hai nhóm: Các chi tiết
máy có cơng dụng chung và các chi tiết máy có cơng dụng riêng.
Chi tiết máy có công dụng chung như bu lông, bánh răng, trục, ổ trục... là các chi
tiết máy được dùng phổ biến trong nhiều loại máy móc khác nhau. Những chi tiết máy này
nếu cùng loại thì có cơng dụng giống nhau, đảm nhận những chức năng như nhau, không
phụ thuộc vào mục đích làm việc của máy. Do đó, có thể tách riêng các chi tiết máy có
cơng dụng chung để nghiên cứu trong một lĩnh vực khoa học độc lập: Môn học Chi tiết máy.

Chi tiết máy có cơng dụng riêng như trục khuỷu, van, cam, bánh tua bin... chỉ được
dùng trong một số loại máy nhất định. Hoạt động của các chi tiết máy có cơng dụng riêng
có liên quan mật thiết với quá trình làm việc của máy tương ứng, do đó thường được
nghiên cứu cùng với các máy này. Phương pháp tính tốn, thiết kế các chi tiết máy có cơng
dụng riêng được trình bày trong các giáo trình chun mơn, như giáo trình Động cơ đốt
trong, Máy cắt kim loại...

1.2. Nội dung và trình tự thiết kế máy và chi tiết máy
Máy được thiết kế ra phải thỏa mãn các yêu cầu về kỹ thuật mà trước hết là năng suất,
độ tin cậy và tuổi thọ, giá thành và khối lượng (trọng lượng) máy. Ngoài ra, tùy từng
trường hợp cụ thể, có thể có các yêu cầu như: Khn khổ, kích thước nhỏ gọn, chuyển
động ổn định, làm việc không ồn, thao tác sử dụng dễ dàng, hình thức đẹp...

1.2.1. Nội dung thiết kế máy
Thiết kế máy nhằm thỏa mãn các yêu cầu nêu trên là một cơng việc phức tạp, mà nội
dung chủ yếu của nó bao gồm các vấn đề sau:
- Xác định nguyên tắc hoạt động và chế độ làm việc của máy được thiết kế;
- Lập sơ đồ chung toàn máy và các bộ phận máy, thỏa mãn các yêu cầu cho trước;
- Xác định lực, mômen tác dụng lên các bộ phận máy và đặc tính thay đổi của tải trọng
theo thời gian;
19


- Chọn vật liệu chế tạo các chi tiết máy;
- Tiến hành tính tốn về động học, động lực học, khả năng làm việc, tính tốn kinh tế...,
xác định hình dạng, kích thước của tất cả các bộ phận và chi tiết máy;
- Quy định công nghệ chế tạo các chi tiết máy và lắp ráp các bộ phận máy;
- Lập thuyết minh và các chỉ dẫn về sử dụng và sửa chữa máy.
Trong quá trình thiết kế, việc lựa chọn kết cấu phải dựa trên cơ sở đảm bảo tính hợp
lý về các mặt kỹ thuật và kinh tế. Thông thường, muốn đạt được một kết cấu hợp lý, cần

phải nghiên cứu, phân tích một số phương án, đánh giá và so sánh để tìm ra phương án tốt
nhất, đáp ứng đầy đủ nhất các yêu cầu đã được đặt ra.

1.2.2. Trình tự thiết kế chi tiết máy
Thiết kế chi tiết máy là một phần công việc trong quá trình thiết kế máy, thường
được tiến hành theo trình tự sau:
- Lập sơ đồ tính tốn, trong đó kết cấu đã được đơn giản hóa, các lực tác dụng được
coi như tập trung hoặc phân bố theo một quy luật nào đó;
- Xác định tải trọng tác dụng lên chi tiết máy;
- Chọn vật liệu thích hợp với điều kiện làm việc của chi tiết máy, khả năng gia công và
có xét đến các yếu tố kinh tế (giá thành, vấn đề cung ứng vật liệu, tuổi thọ cần thiết...);
- Tính tốn các kích thước chính của chi tiết máy theo các chỉ tiêu chủ yếu về khả
năng làm việc. Các tính tốn này thường là tính tốn sơ bộ, bởi vì chỉ dựa trên các sơ đồ đã
được đơn giản hóa, các yếu tố về tải trọng và ứng suất chưa được đánh giá chính xác...;
- Dựa theo tính toán và các điều kiện chế tạo, lắp ghép... vẽ kết cấu cụ thể của chi tiết
máy với đầy đủ kích thước, dung sai, độ nhám bề mặt, các yêu cầu đặc biệt về công nghệ
(nhiệt luyện, mạ, lăn ép tăng bền...);
- Tiến hành tính tốn, kiểm nghiệm theo các chỉ tiêu chủ yếu về khả năng làm việc, cụ
thể là xác định hệ số an toàn tại các tiết diện nguy hiểm, xác định biến dạng, nhiệt độ của
bộ phận máy... và so sánh với các trị số cho phép. Nếu thấy không thỏa mãn các chỉ tiêu
quy định, phải thay đổi lại kích thước, kết cấu, vật liệu và kiểm nghiệm lại.

1.3. Những yêu cầu chủ yếu đối với máy và chi tiết máy
(1) Yêu cầu về hiệu quả sử dụng
Máy mới thiết kế phải có năng suất cao, hiệu suất cao, tốn ít năng lượng, độ chính
xác cao, chi phí thấp về lao động và vận hành máy..., đồng thời kích thước, trọng lượng
cần cố gắng thật nhỏ, gọn.
Để đạt được các yêu cầu này, cần hoàn thiện sơ đồ kết cấu của máy, chọn hợp lý các
thông số (tốc độ, áp suất, nhiệt độ...) và các quan hệ kết cấu, sử dụng các hệ thống tự động
để điều khiển máy...

20


(2) Yêu cầu về khả năng làm việc
Khả năng làm việc đó là khả năng của máy hoặc chi tiết máy có thể hồn thành các
chức năng đã định, mà vẫn giữ được độ bền, khơng thay đổi kích thước và hình dạng, giữ
được sự ổn định, có tính bền mòn, chịu được nhiệt và chấn động.
Để đảm bảo cho chi tiết máy có đủ khả năng làm việc, cần xác định hợp lý hình dạng
và kích thước chi tiết máy, chọn vật liệu thích hợp để chế tạo chúng và sử dụng các biện
pháp tăng bền và chống gỉ.
(3) Độ tin cậy cao
Độ tin cậy là tính chất của máy, bộ phận máy hoặc chi tiết máy thực hiện được chức
năng đã định, đồng thời vẫn giữ được các chỉ tiêu về sử dụng (năng suất, công suất, mức
tiêu hao nhiên liệu/năng lượng, độ chính xác...) trong suốt thời gian làm việc nào đó hoặc
trong suốt q trình thực hiện khối lượng cơng việc đã định (ví dụ tính bằng km, ha, m3, số
chu trình hoặc các đơn vị tính khác).
Độ tin cậy được đặc trưng bởi xác suất làm việc không hỏng trong một thời gian quy
định hoặc trong một q trình thực hiện khối lượng cơng việc quy định. Rõ ràng là nếu xác
suất này càng gần bằng đơn vị thì độ tin cậy của kết cấu càng cao.
(4) An toàn trong sử dụng
Một kết cấu làm việc an tồn có nghĩa là trong điều kiện sử dụng bình thường, kết
cấu đó khơng gây ra tai nạn nguy hiểm cho người sử dụng, cũng như không gây ra hư hại
cho các thiết bị, nhà cửa và các đối tượng khác ở xung quanh nó.
(5) Yêu cầu về tính cơng nghệ và tính kinh tế
Đây là một trong những yêu cầu cơ bản đối với máy và chi tiết máy. Để thỏa mãn
u cầu về tính cơng nghệ và tính kinh tế, chi tiết máy được thiết kế phải có hình dạng, kết
cấu và vật liệu chế tạo phải phù hợp với điều kiện sản xuất cụ thể, đảm bảo khối lượng và
kích thước nhỏ nhất, tốn ít vật liệu. Chi tiết máy được chế tạo tốn ít cơng sức nhất, chi phí
về chế tạo thấp nhất và kết quả cuối cùng là giá thành thấp.
Nói cách khác, một chi tiết máy có tính cơng nghệ và tính kinh tế cao, một mặt phải

thỏa mãn các chỉ tiêu về khả năng làm việc, mặt khác, trong điều kiện sản xuất sẵn có phải
dễ chế tạo, tốn ít thời gian và nguyên vật liệu nhất.
Có nhiều phương án thiết kế chế tạo một chi tiết máy. Căn cứ vào điều kiện sản xuất
cụ thể để chọn ra phương án thiết thực nhất, có lợi nhất. Điều này địi hỏi người thiết kế
phải nắm vững công nghệ chế tạo và thực tế sản xuất, đồng thời cần tranh thủ ý kiến giúp
đỡ về chuyên môn của các cán bộ kỹ thuật về công nghệ đúc, hàn, rèn…

21


Dưới đây là những yêu cầu chủ yếu của tính công nghệ:
a) Kết cấu phải phù hợp với điều kiện và quy mơ sản xuất
Tính cơng nghệ của một chi tiết máy có quan hệ mật thiết với điều kiện sản xuất cụ
thể. Nó có thể là rất cao đối với điều kiện và quy mô sản xuất này, nhưng với điều kiện quy
mô sản xuất khác lại là rất kém và có khi cần phải sửa đổi lại tồn bộ kết cấu.
b) Kết cấu đơn giản và hợp lý
Máy nên được thiết kế với số lượng các chi tiết máy là ít nhất, khối lượng nhẹ, kết
cấu đơn giản, dễ chế tạo và lắp ráp. Các bề mặt được gia cơng của chi tiết máy nói chung
nên là các bề mặt đơn giản (mặt phẳng, mặt trụ tròn), số lượng các bề mặt gia cơng ít, diện
tích cần gia cơng nhỏ và có thể gia cơng bằng phương pháp có năng suất cao.
Cũng cần chú ý là tính cơng nghệ của một chi tiết máy không thể tách rời tính cơng
nghệ của cả máy. Có trường hợp giảm nhẹ gia cơng cơ khí của một chi tiết máy có thể làm
phức tạp thêm công việc lắp ráp máy hoặc gây khó khăn cho sửa chữa về sau.
c) Cấp chính xác và độ nhám đúng mức
Cấp chính xác của chi tiết máy càng cao thì chi phí gia cơng càng tăng, do đó khơng
nên tăng cấp chính xác một cách tùy tiện; Mặt khác cũng không được hạ thấp cấp chính
xác so với yêu cầu của điều kiện làm việc đối với chi tiết máy.
Độ nhám bề mặt chi tiết máy cũng vậy, phải được quy định thích đáng. Khơng nên
đề ra yêu cầu về độ nhám bề mặt quá mức cần thiết, vì như vậy phải gia cơng tinh rất tốn
kém và cần có các thiết bị đặc biệt.

d) Chọn phương pháp tạo phơi hợp lý
Tính cơng nghệ của chi tiết máy được quyết định phần lớn bởi phôi (vật liệu và
phương pháp chế tạo phôi). Gia công bằng cắt gọt nói chung là đắt hơn nhiều so với gia
cơng áp lực hoặc đúc và tốn ngun liệu vì một phần ngun liệu biến thành phơi. Vì vậy,
nên chuyển phần lớn cơng việc tạo hình chi tiết máy từ phân xưởng gia cơng cơ khí (cắt
gọt) sang phân xưởng phơi (rèn, dập, đúc). Hình dạng và kích thước phơi phải hết sức gần
với hình dạng và kích thước thành phẩm, để cơng việc gia cơng cắt gọt chỉ cịn lại một
phần nhỏ.
Để có cái nhìn khái qt về tính công nghệ của một chi tiết máy cụ thể, dưới đây xét
đến một ví dụ về thiết kế trục:
- Đường kính phơi gần sát với đường kính trục (thành phẩm) để lượng phôi cắt đi là
tối thiểu;
- Số lượng bậc trên trục phải ít nhất;
- Chiều dài các đoạn trục có đường kính khác nhau nên cố gắng lấy bằng nhau (để có
thể gia cơng trên máy nhiều dao, có năng suất cao);

22


- Giữa các bậc nên có rãnh thốt đá mài, nếu như bề mặt cần mài và độ bền của trục
cho phép;
- Bán kính góc lượn cố gắng lấy bằng nhau;
- Chiều rộng các rãnh then nên cố gắng lấy bằng nhau;
- Các rãnh then cần bố trí theo một đường sinh của trục.

1.4. Vật liệu chế tạo chi tiết máy
1.4.1. Các vật liệu thường dùng trong chế tạo chi tiết máy
(1) Vật liệu kim loại
Trong các loại vật liệu kỹ thuật, vật liệu kim loại (đặc biệt là thép) được sử dụng
rộng rãi nhất. Vật liệu sắt thép chủ yếu đề cập đến sắt, mangan, crom và các hợp kim của

chúng. Do thép có các tính chất cơ học tốt (như độ bền, độ dẻo, độ dai...), tương đối rẻ và
dễ kiếm, có thể đáp ứng các yêu cầu về tính chất và cơng dụng khác nhau, cho nên vật liệu
thép chiếm hơn 90% trong các sản phẩm chế tạo máy. Trong số các loại vật liệu thép,
thép hợp kim thường được dùng để chế tạo các bộ phận quan trọng do những đặc tính
tuyệt vời của nó.
Vật liệu kim loại không phải là thép được gọi là kim loại màu. Trong số các kim loại
màu, thì nhơm, đồng và hợp kim của chúng được sử dụng rộng rãi nhất. Trong ngành cơng
nghiệp máy móc, kim loại màu chủ yếu được sử dụng làm vật liệu chống ma sát, chống
mài mòn, chống ăn mòn, tỷ trọng cường độ cao hoặc vật liệu trang sức. Ví dụ: Hợp kim
đồng là vật liệu chống ma sát và chống mài mòn tốt, ngồi ra nó cịn có tính dẫn điện, dẫn
nhiệt, chống ăn mịn và tính dẻo. Hợp kim nhơm có tỷ lệ giữa độ bền kéo và mật độ cao,
nếu dùng nó để chế tạo các chi tiết máy thì trong cùng điều kiện về độ bền, chi tiết máy
làm bằng hợp kim nhơm có khối lượng nhỏ hơn; Vật liệu hợp kim nhơm, thiếc cũng có thể
được dùng làm vật liệu chế tạo lót ổ trượt, có tính năng giảm ma sát và chống dính tốt.
(2) Vật liệu cao phân tử
Vật liệu cao phân tử (polime cao phân tử) thông thường bao gồm 3 loại chính là nhựa,
cao su và sợi tổng hợp. Vật liệu polime cao phân tử có các ưu điểm như: Nguồn nguyên
liệu phong phú (có thể được chiết xuất từ dầu mỏ, khí đốt tự nhiên và than đá, khi chiết
suất tiêu hao nhiên năng lượng thấp), mật độ thấp (bình thường chỉ bằng 1/6 của thép),
trong phạm vi nhiệt độ thích hợp có tính đàn hồi rất tốt, khả năng chống chịu ăn mịn tốt...
Ví dụ như polytetrafluoroethylene (PTFE) là vật liệu cao phân tử được mệnh danh là “vua
nhựa” có khả năng chống ăn mịn rất mạnh, tính ổn định hóa học của nó cũng rất tốt, trong
điều kiện nhiệt độ rất thấp cũng khơng bị giịn và cũng khơng bị mềm trong nước sơi. Vì
vậy, PTFE được sử dụng rất rộng rãi trong các thiết bị hóa chất và thiết bị làm lạnh.
23


Tuy nhiên, vật liệu polyme cao phân tử cũng có những nhược điểm rõ ràng như dễ
bị lão hóa, trong đó có nhiều loại có khả năng chống cháy kém, nhìn chung khả năng
chịu nhiệt kém.

(3) Vật liệu gốm sứ
Gốm sứ thường được chia thành hai loại: gốm sứ cấu trúc và gốm sứ chức năng. Vật
liệu gốm sứ cấu trúc (kỹ thuật) nói chung có các đặc tính chịu nhiệt độ cao, chống mài mòn,
chống ăn mòn, chống oxy hóa và gia cơng khó khăn, là loại vật liệu mới được ứng dụng
vào trong lĩnh vực chế tạo máy trong những năm gần đây. Vật liệu gốm sứ cấu trúc kỹ
thuật được dùng để chế tạo ổ trục (vòng bi), khn mẫu, vịng pít tơng (xéc - măng), đế
van, gioăng kín khít, ổ lăn và dao cụ cắt gọt... Chức năng thông thường của vật liệu gốm sứ
được dùng để đạt được một chức năng đặc biệt nào đó, như gốm sứ chức năng điện, gốm
sứ chức năng từ tính, gốm sứ chức năng quang học.
Vật liệu gốm sứ thường được mô tả là vật liệu “mạnh như thép, cứng như kim cương
và nhẹ như nhôm”. Tuy nhiên, nhược điểm chính của vật liệu gốm sứ là giịn, độ dẻo dai
khi đứt gãy thấp, giá thành cao và tính công nghệ gia công kém...
(4) Vật liệu composite
Vật liệu composite là vật liệu được hợp thành từ hai hay nhiều loại vật liệu có tính
chất vật lý và cơ học rất khác nhau để tạo thành vật liệu có tính chất ưu việc hơn hẳn mà
vật liệu đơn nhất khó có thể đạt được.
Đặc điểm chính của vật liệu composite là có độ bền và mơđun đàn hồi khá cao, và
khối lượng đặc biệt nhỏ, khả năng chống mỏi và giảm chấn tốt. Tuy nhiên, nó cũng có
nhược điểm như tính chịu nhiệt kém, tính dẫn nhiệt và dẫn điện kém. Ngồi ra, vật liệu
composite có giá thành tương đối đắt. Vì vậy, hiện nay, vật liệu composite chủ yếu được
sử dụng trong các lĩnh vực công nghệ cao như hàng không và vũ trụ, như máy bay chiến
đấu, trực thăng và vệ tinh nhân tạo. Trong các sản phẩm dân dụng, vật liệu composite cũng
có một số ứng dụng trong lĩnh vực thể thao như dùng để chế tạo gậy đánh gôn, vợt tennis,
thuyền đua, mái chèo...

1.4.2. Nguyên tắc lựa chọn vật liệu chế tạo chi tiết máy
Lựa chọn vật liệu là một phần quan trọng của thiết kế cơ khí. Lựa chọn vật liệu phù
hợp từ nhiều loại vật liệu là một công việc bị ràng buộc bởi nhiều yếu tố. Nếu cùng một bộ
phận được làm bằng các vật liệu khác nhau thì kích thước, cấu trúc, phương pháp gia công
và các yêu cầu công nghệ gia cơng của bộ phận đó cũng sẽ khác nhau. Vì thép vẫn là vật

liệu được sử dụng rộng rãi và phổ biến nhất trong thiết kế cơ khí nên chỉ giới thiệu sơ lược
các nguyên tắc lựa chọn vật liệu kim loại (chủ yếu là thép).

24