Cơ sở thiết kế máy - Phần 1 Những vấn đề cơ bản trong thiết kế máy và chi tiết máy - Chương 1 potx

Đại học đà nẵng

TRƯờng đại học bách khoa
khoa s phạm kỹ thuật
-------

-------

Bài giảng

Cơ sở thiết kế máy
Phần I
dùng cho sinh viên CHUYÊN NGàNH CƠ KHí CHế TạO MáY
(LƯU HàNH NộI Bộ)

Biên soạn :
LÊ CUNG - bộ môn nguyên lý chi tiết máy

đà nẵng 2007


PHệN I

NHặẻNG VN ệ C BAN TRONG THIT K MAẽY
VAè CHI TIÃÚT MẠY
CHỈÅNG I

ÂẢI CỈÅNG VÃƯ THIÃÚT KÃÚ MẠY V CHI TIÃÚT MẠY
1.1. Cạc váún âãư chung
1. Mạy, bäü pháûn maùy vaỡ chi tióỳt maùy
Mỗi máy đợc cấu tạo bởi nhiều bộ phận máy. Mỗi bộ phận máy lại gồm nhiều chi tiết

máy. Chi tiết máy là phần tử cấu tạo đầu tiên hoàn chỉnh của máy.
Ví dụ : Máy tiện gồm nhiều bộ phận máy nh bàn máy, ụ đứng, ụ động, hộp tốc độ, bàn
dao, cơ cấu truyền dẫn từ động cơ đến hộp tốc độ... ụ đứng m¸y tiƯn gåm c¸c chi tiÕt m¸y nh−
ơ, trơc chÝnh, ổ trục, bánh răng, trục...
Trên quan điểm thiết kế, chi tiết đợc phân thành hai nhóm :
- Chi tiết máy có công dụng chung : bu lông, bánh răng, trục, ổ trục... (chi tiết máy đợc
dùng phổ biến trong các loại máy khác nhau)
- Chi tiết máy có công dụng riêng : trục khuỷu, van, cam, bánh tuabin... (chỉ đợc dùng
trong một số loại máy nhất định).
Môn học Chi tiết máy chỉ nghiên cứu các chi tiết máy có công dơng chung.
2. Nhỉỵng u cáưu ch úu âäúi våïi mạy v chi tiãút mạy
a) Cọ hiãûu qu sỉí dủng cao
- Nàng suáút cao
- Hiãûu suáút cao
- Tiãu thuû êt nàng lỉåüng
- Âäü chênh xạc cao
- Chi phê vãư lao âäüng váûn hnh mạy tháúp
- Kêch thỉåïc, trng lỉåüng nh gn v.v.
b) u cáưu vãư kh nàng lm viãûc
Hon thnh cạc chỉïc nàng â âënh, bo âm âỉåüc âäü bãưn, cọ tờnh bóửn moỡn, khọng thay
õọứi vóử kờch thổồùc vaỡ hỗnh dảng (â âäü cỉïng), chëu âỉåüc nhiãût, chëu âỉåüc dao âäüng v.v.
c) Cọ âäü tin cáûy cao
Mạy âỉåüc gi l cọ âäü tin cáûy cao nãúu nhỉ cọ thãø thỉûc hiãûn âỉåüc cạc chỉïc nàng nhiãûm vủ
â âënh, âäưng thåìi cạc chè tiãu vãư sỉí dủng (nhỉ nàng sút, âäü chênh xạc, hiãûu sút, mỉïc âäü tiãu
thủ nàng lỉåüng..) váùn õổồỹc duy trỗ ồớ mổùc õọỹ cho pheùp trong suọỳt thåìi hản sỉí dủng.
d) An ton trong sỉí dủng
Trong âiãưu kióỷn sổớ duỷng bỗnh thổồỡng hay khi coù sổỷ cọỳ, khäng gáy nguy hiãøm cho ngỉåìi sỉí
dủng, khäng gáy hỉ hải cho cạc thiãút bë, nh cỉía v cạc âäúi tỉåüng khạc xung quanh.
e) Cọ tênh cäng nghãû cao

Mäüt màût, chi tiãút mạy phi tha mn cạc chè tiãu ch úu vãư kh nàng lm viãûc v âäü tin
cáûy, màût khạc, trong âiãưu kiãûn sn xút sàơn cọ phi dãù chãú tảo, êt täún ngun váût liãûu v thåìi
gian.

u cáưu ch úu ca tênh cäng nghãû
Kãút cáúu phi ph håüp våïi âiãưu kiãûn v quy mä sn xút
Vê dủ, trong sn xút âån chiãúc, v häüp gim täúc håüp l nháút l âỉåüc hn tỉì cạc táúm âån
gin; trong sn xút hng loảt låïn nãn âục trong khn kim loải hay hn tỉì cạc chi tiãút dáûp v
cạn õởnh hỗnh ...
Kóỳt cỏỳu vaỡ hỗnh daỷng phaới hồỹp lyù theo quan âiãøm cäng nghãû
Vê dủ, kãút cáúu phi âån gin, dãù chãú tảo, dãù làõp rạp; cạc bãư màût gia cäng nãn l cạc bãư màût
âån gin nhỉ màût phàóng, màût trủ trn; säú lỉåüng bãư màût gia cäng nãn êt, diãûn têch cáưn gia cäng
nh v cọ thãø gia cäng bàịng cạc phỉång phạp cọ nàng sút cao...
Cáúp chênh xạc v âäü nhàơn âụng mỉïc
Cáúp chênh xạc v âäü nhàơn bãư màût chi tiãút mạy cng cao ⇒ phê täøn gia cäng cng tàng v
cọ thãø phi dng caïc thiãút bë âàûc biãût âãø gia cäng. Tuy nhiãn, khäng âỉåüüc hả tháúp cáúp chênh
xạc so våïi u cáưu ca âiãưu kiãûn lm viãûc ca chi tiãút mạy.
Chn phỉång phạp tảo phäi håüp l
Phỉång phạp tảo phäi phi ph hồỹp vồùi õỷc õióứm vóử hỗnh daỷng vaỡ kóỳt cỏỳu ca chi tiãút mạy.
Vê dủ, phỉång phạp âục âỉåüc dng cho caùc chi tióỳt maùy coù hỗnh daỷng phổùc taỷp, thêch håüp våïi
sn xút hng loảt låïn. Phỉång phạp hn thỉåìng dng âãø chãú tảo cạc kãút cáúu gäưm tỉì caùc tỏỳm,
thanh, theùp goùc, theùp õởnh hỗnh...
f) Coù tờnh kinh tãú cao
+ Thåìi gian v cäng sỉïc thiãút kãú êt nháút
+ Kêch thỉåïc gn nhẻ, khäúi lỉåüng nh, do âọ giạ thnh hả
+ Váût liãûu r tiãưn, dãù cung cáúp
+ Giạ thnh chãú tảo tháúp nháút
+ Nàng sút, hiãûu sút cao, chi phê vãư nàng lỉåüng tháúp, chi phê vãư bäi trån, bo dỉåỵng v
sỉía chỉỵa tháúp

3. Cạc bỉåïc thiãút kãú mäüt mạy
Mạy âỉåüc thiãút kãú phi tha mn cạc u cáưu vãư k thût nhỉ nàng sút, âäü tin cáûy v tøi th, giạ
thnh v trng lỉåüng mạy. Ngoi ra, ty trỉåìng håüp củ thãø cn phi: Cọ khn khäø, kêch thỉåïc nh
gn; chuøn âäüng äøn âënh; lm viãûc khọng ọửn; thao taùc sổớ duỷng dóự daỡng; hỗnh thổùc âẻp .. Cọ thãø tiãún
hnh theo cạc bỉåïc sau âáy :

+ Xạc âënh ngun tàõc hoảt âäüng v chãú âäü lm viãûc ca mạy
+ Láûp så âäư chung ton mạy v cạc bäü pháûn mạy, tho mn cạc u cáưu cho trỉåïc
+ Xạc âënh trë säú v âàûc tênh ti trng tạc dủng lãn cạc bäü pháûn mạy
+ Tiãún hnh tênh toạn vãư âäüng hc, vãư âäüng lỉûc hc ton maïy; tênh toaïn thiãút kãú caïc chi
tiãút maïy, tênh toaïn kinh tóỳ...
+ Lỏỷp quy trỗnh cọng nghóỷ chóỳ taỷo caùc chi tióỳt maùy
+ Lỏỷp quy trỗnh cọng nghóỷ lừp raùp cạc bäü pháûn mạy v lạp rạp ton mạy
+ Láûp thuút minh hỉåïng dáùn sỉí dủng, bo dỉåỵng v sỉía chỉỵa mạy
4. Cạc bỉåïc thiãút kãú mäüt chi tiãút mạy

Bi ging Cå såí thiãút kãú mạy - Pháưn I - Lã Cung - Bäü män Nguyãn lyï Chi tiãút maïy - Khoa Sỉ phảm k thût

2


Thiãút kãú chi tiãút mạy l mäüt pháưn cäng viãûc cuớa quaù trỗnh thióỳt kóỳ maùy, thổồỡng tióỳn haỡnh
theo trỗnh tỉû sau:
+ Láûp så âäư tênh toạn: kãút cáúu chi tiãút mạy âỉåüc âån gin họa, lỉûc tạc dủng coi nhỉ táûp
trung hồûc phán bäú theo mäüt quy lût no âọ.
+ Xạc âënh ti trng tạc dủng lãn chi tiãút mạy.
+ Chn váût liãûu thêch håüp âãø chãú tảo chi tiãút mạy.
+ Tênh toạn cạc kêch thỉåïc chênh ca chi tiãút mạy theo cạc chè tiãu ch úu vãư kh nng
laỡm vióỷc (bổồùc naỡy chố laỡ gỏửn õuùng, bồới vỗ chè dỉûa trãn cạc så âäư â âån gin họa v chỉa
âạnh giạ mäüt cạch chênh xạc cạc nhán täú vãư ti trng v ỉïng sút).

+ Trãn cå såí tênh toạn gáưn âụng, kãút håüp våïi cạc u cáưu vãư tiãu chøn họa, vãư làõp ghẹp,
vãư cäng nghãû chãú tảo v cạc u cáưu củ thãø khạc ⇒ xáy dỉûng kãút cáúu củ thãø ca chi tiãút mạy,
våïi âáưy â kêch thỉåïc, dung sai, âäü nhàơn bãưì màût, cạc u cáưu k thût khạc.
+ Kiãøm nghiãûm theo cạc chè tiãu ch úu vãư kh nàng lm viãûc:xạc âënh hãû säú an ton tải
cạc tiãút diãûn nguy hiãøm, xạc âënh biãún dảng, nhiãût âäü trong cạc bäü pháûn mạy v.v. v so sạnh
våïi cạc trë säú cho phẹp. Nãúu khäng tha mn, phi sỉía âäøi lải kêch thỉåïc v kiãøm nghiãûm lải.
5. Mäüt säú âàûc âiãøm khi tênh toạn thiãút kãú chi tiãút mạy
a) Kãút cáúu v âiãưu kiãûn lm viãûc ca chi tiãút mạy khạ phỉïc tảp, ti trng tạc dủng lãn chi
tiãút mạy khọ xạc âënh chênh xạc ⇒ khọ thiãút láûp âỉåüc cạc cäng thỉïc l thuút chênh xạc âãø
tênh toạn chi tiãút mạy. Do váûy, thỉåìng dng cạc gi thiãút âãø âån gin họa bi toạn ⇒ xáy
dỉûng cạc cäng thỉïc gáưn âụng v bäø sung vo cạc cäng thỉïc ny cạc hãû säú âiãưu chènh âãø kãø
âãøn cạc âàûc âiãøm vãư kãút cáúu ca chi tiãút mạy v cạc úu täú nh hỉåíng âãún kh nàng lm viãûc
ca nọ.
Ngoi ra, cn cọ cạc cäng thỉïc thỉûc nghiãûm, hồûc cäng thỉïc kinh nghiãûm âỉåüc láûp ra trãn
cå såí thäúng kã nhỉỵng kãút qu thu âỉåüc tỉì thỉûc nghiãûm, hồûc tỉì kinh nghiãûm sỉí dủng mạy.
b) Tênh toạn xạc âënh kêch thỉåïc chi tiãút mạy nhiãưu khi phi tiãún hnh theo hai bỉåïc :
Tênh
toạn så bäü, sau âọ tênh toạn kiãøm nghiãûm. L do : thỉåìng lục âáưu chỉa biãút chênh xạc lỉûc tạc
dủng ⇒ phi dng bỉåïc tênh så bäü âãø xạc âënh mäüt cạch gáưn âụng kêch thỉåïc ca chi tiãút mạy
⇒ xáy dỉûng kãút cáúu chi tiãút mạy ⇒ tênh chênh xạc trë säú ỉïng sút ⇒ tiãún hnh kiãøm nghiãûm.
Khi kiãøm nghiãûm, nãúu ỉïng sút sinh ra nh hån ỉïng sút cho phẹp ⇒ phi thay âäøi kãút
cáúu v tênh lải âãún khi ph håüp.
c) Mäùi chi tiãút mạy cọ nhiãưu kêch thỉåïc ⇒ chè tênh toạn cạc kêch thỉåïc ch úu tải cạc tiãút
diãûn nguy hiãøm (chëu ỉïng sút låïn), cạc kêch thỉåïc cn lải xạc âënh theo âiãưu kiãûn vãư kãút cáúu,
cäng nghãû, làõp ghẹp... (dỉûa vo kinh nghiãûm hay hỉåïng dáùn trong cạc säø tay thiãút kãú).
d) Cng mäüt näüi dung thiãút kãú, cọ thãø cọ nhiãưu gii phạp thỉûc hiãûn ⇒ nãn chn âäưng thåìi
mäüt säú phỉång ạn âãø tênh toạn ⇒ so sạnh âãø chn ra phỉång ạn täút nháút âạp ỉïng cạc u cáưu
k thût âãư ra.
1.2. Ti trng v ỉïng sút
1. Ti trng tạc dủng lãn mạy v chi tiãút mạy

Ti trng gäưm lỉûc, momen tạc dủng lón maùy hay bọỹ phỏỷn maùy trong quaù trỗnh laỡm viãûc (v
âỉåüc gi l ti trng lm viãûc).
Theo âàûc tênh thay âäøi theo thåìi gian, phán thnh :
Bi ging Cå såí thiãút kãú mạy - Pháưn I - Lã Cung - Bäü män Nguyãn lyï Chi tiãút maïy - Khoa Sỉ phảm k thût

3


- Ti trng ténh l ti trng khäng thay âäøi theo thåìi gian hồûc thay âäøi khäng âạng kãø.
- Ti trng thay âäøi l ti trng cọ cỉåìng âäü, phỉång hồûc chiãưu thay âäøi theo thåìi gian.
- Ti trng va âáûp l ti trng âäüt nhiãn tàng mảnh räưi gim ngay tỉïc khàõc.
Khi tênh toạn thiãút kãú chi tiãút mạy, cn cáưn phán Q
biãût ti trng danh nghéa, ti trng tổồng õổồng vaỡ taới
Q1
Hỗnh 1.1
troỹng tờnh toaùn:
Q2
- Taới troỹng danh nghéa Qdn l ti trng âỉåüc chn
Qtd
trong säú cạc ti trng tạc dủng lãn mạy trong chãú âäü
Qn
lm viãûc äøn âënh, thỉåìng l ti trng låïn hay ti trng
tn
t1
t2 ...
tạc dủng láu di nháút.
t
- Ti trng tỉång âỉång Qtâ: Khi mạy lm viãûc våïi
chãú âäü ti trng thay âäøi nhiãưu mổùc (hỗnh 1.1) õóứ
tờnh toaùn thióỳt kóỳ, ta thay thãú bàịng chãú âäü ti trng mäüt mỉïc (khäng âäøi) v gi l ti trng

tỉång âỉång :
Qtd = kN . Qdn
kN : hãû säú tøi th, phủ thüc âäư thë thay âäøi ti trng v ti trng no trong cạc ti trng
thay âäøi âỉåüc chn lm ti trng danh nghéa.
- Ti trng tênh toạn Qtt l ti trng tỉång âỉång, cọ kãø thãm nh hỉåíng ca âàûc tênh
phán bäú khäng âãưu ca ti trng trãn cạc bãư màût tiãúp xục, tênh cháút taíi troüng (taíi troüng thay âäøi
hay taíi troüng ténh), âiãưu kiãûn lm viãûc thỉûc tãú....
Qtt = Qtâ . Ktt . Kâ . Kâk
Ktt : hãû säú xeït âãún sỉû phán bäú khäng âãưu ca ti trng trãn cạc bãư màût tiãúp xục.
Kâ : hãû säú ti trng âäüng.
Kâk : hãû säú phủ thüc vo âiãưu kiãûn lm viãûc thỉûc tãú.
2. ỈÏng sút
Dỉåïi tạc dủng ca ti trng, trong chi
tiãút mạy xút hiãûn ỉïng sút.
ỈÏng sút cọ thãø l ỉïng sút ténh
(khäng thay âäøi theo thåìi gian, hồûc trë
σmax
säú thay âäøi khäng âạng kãø) hồûc ỉïng
sút thay âäøi (trë säú hồûc chiãưu hồûc c
trë säú v chiãưu thay âäøi theo thåìi gian).
ỈÏng sút thay âäøi âỉåüc âàûc trỉng
bàịng chu trỗnh thay õọứi ổùng suỏỳt. Mọỹt
voỡng thay õọứi ổùng suỏỳt qua giạ trë låïn
nháút, nh nháút räưi vãư giạ trë ban õỏửu õổồỹc
goỹi laỡ mọỹt chu trỗnh ổùng suỏỳt. Thồỡi gian thổỷc hióỷn
suỏỳt (hỗnh 1.2).
Chu trỗnh ổùng suỏỳt õổồỹc õỷc trỉng bàịng :
σ − σmin
σa = max
+ Biãn âäü ỉïng suỏỳt :

2
max + min
m =
+ ặẽng suỏỳt trung bỗnh :
2


a

m

min

a
Hỗnh 1.2

t

T
mọỹt chu trỗnh õổồỹc goỹi laỡ mọỹt chu kyỡ ổùng

Baỡi ging Cå såí thiãút kãú mạy - Pháưn I - Lã Cung - Bäü män Nguyãn lyï Chi tiãút maïy - Khoa Sỉ phảm k thût

4


+ Hóỷ sọỳ chu trỗnh ổùng suỏỳt : r =

min
max

Khi r = -1 chu trỗnh õọỳi xổùng (hỗnh 1.3) ⇒ σm = 0 ; σa = σmax = - min

Khi r = 0 chu trỗnh maỷch õọỹng (hỗnh 1.4) ⇒ σmin = 0 ; σm = σa = max
2
Khi r > 0 chu trỗnh ổùng suỏỳt khọng õọỳi xổùng cuỡng dỏỳu.
Khi r < 0 chu trỗnh æïng suáút khäng âäúi xæïng khaïc dáúu.
Khi r = 0 ổùng suỏỳt khọng thay õọứi.

max
a
m

a

min


max

a

t
m

a

min
Hỗnh 1.3

t

Hỗnh 1.4

T

T

ặẽng suỏỳt coù thãø thay âäøi äøn âënh (σa vaì σm khäng thay âäøi theo thåìi gian) hay khäng äøn
âënh (σa vaì σm hồûc mäüt trong hai âải lỉåüng ny thay âäøi theo thåìi gian).
Ti trng tạc dủng gáy ra trong chi tiãút mạy cạc loải ỉïng sút: ỉïng sút phạp (kẹo σk , nẹn
σn , ún σF), ỉïng sút tiãúp (càõt τc , xồõn τ), ỉïng sút dáûp σd, ỉïng sút tiãúp xục σH , ...
ỈÏng sút kẹo, nẹn, ún, càõt, xồõn xút hiãûn trãn tỉìng chi tiãút, cn ỉïng sút dáûp v ỉïng sút
tiãúp xục xút hiãûn khi cạc chi tiãút mạy trỉûc tiãúp tiãúp xục v cọ tạc dủng tỉång häù våïi nhau.
ỈÏng sút dáûp xút hiãûn tải chäù tiãúp xục cọ diãûn têch tiãúp xục låïn, cn ỉïng sút tiãúp xục
xút hiãûn tải chäù tiãúp xục khi diãûn têch tiãúp xục nh so våïi kêch thỉåïc ca cạc chi tiãút.
1.3. Âäü bãưn mi ca chi tiãút mạy
1. Hiãûn tỉåüng phaù huyớ do moới


K
m.N = const
r
Hỗnh 1.6
NK

N

N0

Hỗnh 1.5
Quan saùt caùc chi tiãút mạy chëu ỉïng sút thay âäøi theo thåìi gian seợ thỏỳy quaù trỗnh phaù huớy
moới bừt õỏửu tổỡ cạc vãút nỉït tãú vi tải vng chëu ỉïng sút låïn hồûc nhỉỵng nåi cọ khuút táût ca
váût liãûu. Khi sọỳ chu trỗnh laỡm vióỷc tng lón caùc vóỳt nổùt vỗ moới phaùt trióứn dỏửn caớ bóử rọỹng lỏựn

Baỡi ging Cå såí thiãút kãú mạy - Pháưn I - Lã Cung - Bäü män Nguyãn lyï Chi tiãút maïy - Khoa Sỉ phảm k thût

5


bãư sáu, lm gim dáưn diãûn têch chëu ti ca cho tiãút mạy, do âọ lm tàng giạ trë ỉïng sút, cho
âãún khi chi tiãút mạy khäng cn â sỉïc bóửn tộnh thỗ noù bở phaù hoớng.
Hióỷn tổồỹng noùi trón gi l hiãûn tỉåüng phạ hu mi v kh nàng ca chi tiãút mạy cn lải sỉû
phạ hy mi âỉåüc gi l âäü bãưn mi.
Vãút gy do mi thỉåìng bao gọửm hai vuỡng (hỗnh 1.5): Mọỹt vuỡng tổồng õọỳi mởn, hảt nh l vng
phạt sinh v phạt triãøn vãút nỉït våïi täúc âäü cháûm sau mäüt säú låïn chu kyì chëu ti, cn vng kia thä hån,
hảt to hồûc cọ thåï, phạt triãøn nhanh chè sau mäüt säú nh chu kyỡ ồớ giai õoaỷn cuọỳi cuớa quaù trỗnh phaù huớy
moới.

Bũng thỉûc nghiãûm, ngỉåìi ta xáy dỉûng âỉåüc âỉåìng cong biãøu diãùn quan hãû giỉỵa ỉïng sút
(biãn âäü ỉïng sút σm hay ỉïng sút låïn nháút σmax ) v säú chu k thay âäøi ỉïng sút N m chi tiãút
mạy hay máùu thỉí cọ thãø chëu âỉåüc cho âãún khi bë phạ hu. Âỉåìng cong nọi trãn âỉåüc gi l
âỉåìng cong moới (hỗnh 1.6).
Phổồng trỗnh õổồỡng cong moới coù daỷng: m .N = const
Våïi m l báûc ca âỉåìng cong mi.
Dỉûa vo âỉåìng cong mi, ta tháúy ràịng:
+ Khi ỉïng sút sinh ra trong chi tióỳt maùy bũng K thỗ noù s bë phạ hy sau NK chu k chëu
ti ⇒ NK âỉåüc gi l tøi th ỉïng våïi mỉïc ỉïng sút σK.
+ Ngỉåüc lải, âãø chi tiãút mạy khäng bë phaù huớy sau NK chu kyỡ chởu taới thỗ ổùng sút sinh ra
trong chi tiãút mạy phi nh hån hồûc bàịng σK ⇒ σK âỉåüc gi l giåïi hản mi ngàõn hản ỉïng

våïi tøi th NK.
+ Khi ỉïng sút sinh ra trong chi tióỳt maùy caỡng lồùn thỗ tuọứi thoỹ chi tiãút mạy cng gim.
+ Khi σK gim xúng âãún mọỹt giaù trở r naỡo õoù thỗ sọỳ chu kyỡ lm viãûc NK cọ thãø tàng lãn
khạ låïn m máùu thỉí váùn khäng bë gy hng. σr âỉåüc gi l giåïi hản mi di hản ca váût liãûu.
Säú chu k thay âäøi ỉïng sút N0 ỉïng våïi giåïi hản mi di hản σr âỉåüc gi l säú chu k cå såí.
Bàịng thỉûc nghiãûm, cn xáy dỉûng âỉåüc âäư thë
cạc ỉïng suỏỳt giồùi haỷn (hỗnh 1.7) bióứu thở quan hóỷ
giổợa caùc trë säú giåïi hản ca ỉïng sút låïn nháút
σmax v ổùng suỏỳt nhoớ nhỏỳt min cuớa chu trỗnh ổùng



cuớa chu trỗnh õọỳi xổùng, kyù hióỷu 1 . Caùc tung âäü

σa

A

âỉåìng CD biãøu thë cạc trë säú giåïi hản ca σ min .
Miãưn nàịm giỉỵa hai nhạnh AB v CD l nhỉỵng trë säú
ỉïng sút khäng lm hng váût liãûu. Cạc giao âiãøm
ca AB v CD våïi trủc tung l trë säú σmax v σ min

B

σ-1

sút våïi ỉïng sút trung bỗnh m . ọử thở naỡy coù õỷc
õióứm: õổồỡng mm bióứu thở ổùng suỏỳt trung bỗnh,
õổồỡng AB bióứu thở caùc trở sọỳ giồùi haỷn cuớa max ,

m
max

a

45
-1

m

D
m

min

m
b
Hỗnh 1.7

C

tờnh tổỡ âỉåìng mm âãún AB v CD l cạc giạ trë ca biãn âäü ỉïng sút σa .

2. Nhỉỵng nhán täú nh hỉåíng âãún âäü bãưn mi ca chi tiãút mạy
a) Váût liãûu
+ Thẹp cọ âäü bãưn mi cao hån cạc váût liãûu khạc
+ Thẹp hm lỉåüng cạcbon tỉång âäúi cao s cọ âäü bãưn mi låïn hån thẹp cọ hm lỉåüng cạc
bon tháúp hån
Bi ging Cå såí thiãút kãú mạy - Pháön I - Lã Cung - Bäü män Nguyãn l Chi tiãút mạy - Khoa Sỉ phảm k thût

6


+ Thẹp håüp kim cọ âäü bãưn mi cao hån thẹp cạc bon thäng thỉåìng
+ Thẹp láùn nhiãưu tảp cháút phi kim loải, âäü bãưn mi s gim
+ Gang cọ õọỹ bóửn moới thỏỳp hồn theùp.
b) Hỗnh daỷng kóỳt cỏỳu
Taỷi chäù thay âäøi tiãút diãûn ca chi tiãút mạy nhỉ goùc lổồỹn, vai truỷc, raợnh, raợnh then, lọự...
(hỗnh 1.8) coù sỉû táûp trung biãún dảng ⇒ xy ra táûp trung æïng suáút ⇒ laìm cho æïng suáút thæûc tãú
låïn hån æïng suáút danh nghéa ⇒ xuáút hiãûn såïm caïc vãút nổùt vỗ moới vaỡ vóỳt nổùt phaùt trióứn khaù
nhanh lm gim âäü bãưn mi ca chi tiãút mạy.
Trong tênh toạn, âãø kãø âãún nh hỉåíng ca úu täú ny ⇒ dng hãû säú nh hỉåíng ca kêch thỉåïc
tuût âäúi :

εσ =

σrd
τ
hay : ε τ = rd
σrd0
τrd0

våïi : σrd : giåïi hản mi di hản ca chi tiãút mạy nhàơn, cọ âỉåìng kênh d.

σrd0 : giåïi hản mi di hản ca máùu nhàơn, cọ âỉåìng kênh d0 = 7 - 10 mm.
Cạc hãû säú εσ v ε τ âỉåüc tra bng hay dng cäng thỉïc kinh nghiãûm trong säú tay thióỳt kóỳ.

Raợnh trón truỷc

Hỗnh 1.8

Vai truỷc

Lọự trón truỷc

Raợnh then

c) Kờch thỉåïc tuût âäúi
Kêch thỉåïc tuût âäúi ca chi tiãút mạy cng låïn ⇒ âäü bãưn mi s gim xúng (do sỉû khäng
âäưng âãưu vãư cå tênh ca váût liãûu tàng lãn, trong chi tiãút mạy cọ nhiãưu khuút táût hån, âäưng thåìi
cn do chiãưu dy tỉång âäúi ca låïp bãư màût âỉåüc tàng bãưn bàịng nhiãût luûn, phun bi, làn ẹp
gim xúng).
Trong tênh toạn, âãø kãø âãún nh hỉåíng ca úu täú ny ⇒ dng hãû säú nh hỉåíng ca kêch thæåïc
tuyãût âäúi :

εσ =

σrd
τ
hay : ε τ = rd
σrd0
τrd0

våïi : σrd : giåïi hản mi di hản ca chi tiãút mạy nhàơn, cọ âỉåìng kênh d.

σrd0 : giåïi hản mi di hản ca máùu nhàơn, cọ âỉåìng kênh d0 = 7 - 10 mm.
Cạc hãû säú εσ v ε τ âỉåüc tra bng hay dng cäng thỉïc kinh nghiãûm trong säú tay thiãút kãú.

d) Cäng nghãû gia cäng bãö màût

Låïp bãư màût chi tiãút mạy thỉåìng l låïp chëu ổùng suỏỳt lồùn nhỏỳt, caùc vóỳt nổùt vỗ moới thổồỡng
xuỏỳt hiãûn tỉì låïp bãư màût chi tiãút mạy. Mi täøn hải trãn bãư màût chi tiãút mạy nhỉ vãút xỉåïc do gia
cäng, cạc khuút táût kim loải, cạc vãút rè, cạc máúp mä bãư màût... gáy nãn táûp trung ỉïng suỏỳt
nguọửn phaùt sinh caùc vóỳt nổùt vỗ moới lm gim âäü bãưn mi.

Bi ging Cå såí thiãút kãú mạy - Pháưn I - Lã Cung - Bäü män Ngun l Chi tiãút mạy - Khoa Sỉ phảm k thuáût

7


Cạc bãư màût cọ âäü nhàơn cao (mi) hồûc âỉåüc gia cäng tàng bãưn (phun bi, làn ẹp, nhiãût
luûn bãư màût...) ⇒ âäü bãưn mi s cao. Cạc bãư màût âỉåüc tiãûn, phay, bo hay khäng gia cäng ⇒
âäü bãưn mi s tháúp hån.
Trong tênh toạn, âãø kãø âãún nh hỉåíng ca úu täú ny ⇒ dng hãû säú trảng thại bãư màût :
β = σr ca chi tiãút mạy/σr ca máùu nhàơn, khäng âỉåüc tàng bãưn
Hãû säú β âỉåüc tra bng trong säø tay thiãút kãú.

e) Trảng thại ỉïng suỏỳt
Vồùi ổùng suỏỳt thay õọứi theo thồỡi gian thỗ bión âäü ỉïng sút σa l thnh pháưn ch úu gáy nãn
phạ hy mi. Tuy nhiãn thỉûc nghiãûm cho tháúy trë sọỳ cuớa ổùng suỏỳt trung bỗnh m cuợng coù aớnh
hổồớng âãún âäü bãưn mi ca chi tiãút mạy.
Dỉûa vo âäư thở caùc ổùng suỏỳt giồùi haỷn trón hỗnh 1.7, ta thỏỳy :
Khi ổùng suỏỳt trung bỗnh laỡ keùo (m > 0) cng låïn ⇒ trë säú giåïi hản ca biãn âäü ỉïng sút σa
cng gim, tỉïc l våïi σa tuy nh cng cọ thãø gáy nãn phạ hy mi.
Khi ỉïng suỏỳt trung bỗnh laỡ neùn (m < 0) trở säú giåïi hản ca biãn âäü ỉïng sút σa khạ lồùn,
lồùn hồn giồùi haỷn moới -1 trong chu trỗnh õọỳi xỉïng.
3. Cạc biãûn phạp náng cao âäü bãưn mi ca chi tiãút mạy
a) Biãûn phạp vãư kãút cáúu
Gim trë säú danh nghéa ca cạc ỉïng sút ( σa , σ m ) bàịng cạch tàng kêch thỉåïc ca chi tiãút
mạy tải cạc tiãút diãûn nguy hiãøm, tàng diãûn têch tiãúp xục âäúi våïi cạc chi tiãút mạy chëu ỉïng sút

tiãúp xục thay âäøi, bäú trê håüp l vë trê cạc äø trủc...
Gim táûp trung ỉïng sút, vê dủ : tải caùc chọự chuyóứn tióỳp kờch thổồùc, hỗnh daỷng chi tióỳt
cỏửn cọ sỉûû thay âäøi âãưu âàûn, thay chäù sàõc cảnh bàịng gọc lỉåün våïi bạn kênh låïn nháút cọ thãø, vạt
mẹp bãư màût làõp ghẹp, khi gia cäng rnh then duỡng dao phay ngoùn thay vỗ duỡng dao phay õộa...
Duỡng cạc liãn kãút ân häưi âãø gim båït biãn âäü tạc dủng ca ti trng chu k (vê dủ dng
khåïp näúi ân häưi giỉỵa cạc chi tiãút mạy chëu momen xồõn cọ thãø lm gim biãn âäü dao âäüng
ca momen xồõn thay âäøi theo chu k...).
b) Biãûn phạp vãư cäng nghãû
Thỉûc cháút ca cạc biãûn phạp cäng nghãû l sỉí dủng cạc phỉång phạp gia cäng âàûc biãût âãø tàng bãưn
cho chi tiãút mạy nhåì tảo ra cáúu tảo tinh thãø hảt nh cọ âäü bãưn cao, tảo ra låïp bãư màût cọ ỉïng sút dỉ
nẹn...:

Gia cäng nhàơn bãư màût (bàịng âạnh bọng, mi nghiãưn...) ⇒ san phàóng cạc máúp mä tãú vi
⇒ lm gim táûp trung ỉïng sút.
Dng nhiãût luûn v họa nhiãût luûn ⇒ cho hiãûu qu cao âäúi våïi cạc chi tiãút mạy cọ táûp
trung ỉïng sút.
Gáy biãún dảng do låïp bãư màût nhỉ phun bi, làn nẹn ⇒ gáy nãn låïp cỉïng ngüi bãư màût,
âäü ràõn bãư màût tàng lãn, trong låïp bãư màût cọ låïp ỉïng sút dỉ nẹn.
1.4. Váût liãûu chãú tảo chi tiãút mạy
1. Nhỉỵng u cáưu âäúi våïi váût liãûu chãú tảo chi tiãút mạy
- Ph håüp våïi cạc chè tiãu ch úu vãư kh nàng lm viãûc ca chi tiãút mạy (nhỉ âäü bãưn, âäü
cỉïng, âäü bãưn mn, âäü chëu nhiãût...)
- Âạp ỉïng cạc u cáưu vãư khäúi lỉåüng, kêch thỉåïc ca chi tiãút mạy v mạy
Bi ging Cå såí thiãút kãú mạy - Pháưn I - Lã Cung - Bäü män Ngun l Chi tiãút mạy - Khoa Sỉ phảm k thût

8


- Bo âm cạc u cáưu liãn quan âãún cäng dủng v âiãưu kiãûn sỉí dủng (chäúng àn mn,
gim ma sạt, cạch âiãûn...)

- Cọ tênh cäng nghãû ph håüp våïi hỗnh daỷng vaỡ phổồng phaùp gia cọng chi tióỳt maùy (vờ duỷ :
chi tióỳt maùy coù hỗnh daỷng phổùc taỷp âỉåüc gia cäng bàịng phỉång phạp âục ⇒ váût liãûu phi cọ
tênh âục, chi tiãút mạy cáưn gia cäng càõt gt ⇒ váût liãûu phi càõt gt âỉåüc...).
- Cọ låüi nháút vãư phỉång diãûûn giạ thnh sn pháøm (giạ váût lióỷu vaỡ giaù thaỡnh chóỳ taỷo)
- Vỏỷt lióỷu dóự tỗm, dãù cung ỉïng, ỉu tiãn váût liãûu cọ sàơn trong nỉåïc. Hản chãú säú lỉåüng cạc
loải váût liãûu âãø dãù cung ỉïng v bo qun...
- Âäi khi dng ngun tàõc cháút lỉåüng củc bäü âãø chn váût liãûu cạc pháưn khạc nhau ca chi
tiãút mạy (vê dủ vnh bạnh vêt bàịng âäưng thanh ghẹp våïi moa bàịng gang..., lọt äø gäưm hai thỉï
kim loải : låïp trạng bàịng bạcbêt trãn nãưn âäưng thanh bàịng gang).
2. Cạc loải váût liãûu thỉåìng dng trong ngnh chãú tảo mạy
Bao gäưm : kim loải âen, kim loải mu, kim loải gäúm v váût liãûu khäng kim loải.

a) Kim loải âen
Gang : håüp cháút ca sàõt v cacbon (C > 2,14%). Thẹp : håüp cháút ca sàõt v cacbon
(C ≤ 2,14%). Ngoi ra trong gang v thẹp cn cọ cạc tảp cháút khạc hồûc cạc ngun täú håüp
kim. Gang v thẹp l váût liãûu thäng dủng nháút nhåì âäü bãưn, âäü cỉïng cao, r tiãưn hån håüp kim
mu. Nhỉåüc âiãøm chênh l khäúi lỉåüng riãng låïn, chäúng rè kẹm.
Âãø ci thiãûn tênh cháút ca gang v thẹp ⇒ sn xút gang håüp kim v thẹp håüp kim, âäưng
thåìi sỉí dủng räüng ri cạc phỉång phạp nhiãût luûn v họa nhiãût luûn, tàng bãưn bàịng biãún
dảng do...
Gang
Gang cọ tênh âục täút, giạ tỉång âäúi tháúp, khạ bóửn thổồỡng duỡng cho caùc chi tióỳt maùy coù
hỗnh dảng phỉïc tảp, nháút l v mạy, thán mạy. Gäưm cạc loải chênh :
+ Gang xạm: vê dủ GX-15-32 : gang xạm cọ giåïi hản bãưn kẹo min bàịng 15 Kg/mm2 v
giåïi hản bãưn ún min l 32 Kg/mm2.
+ Gang âục: cọ kê hiãûu tỉì GD0, GD1, GD2, GD3, GD4. Säú thỉï tỉû 0÷4 chè hm lỉåüng
Silic trong gang (säú thổù tổỷ caỡng tng thỗ haỡm lổồỹng Silic caỡng giaớm).
+ Gang håüp kim: vê duû GNi15Cu7Cr2 : 15%Ni, 7% Cu, 2% Cr
Thẹp kãút cáúu
Thẹp kãút cáúu l loải váût liãûu thäng dủng nháút âãø chãú tảo chi tiãút mạy, gäưm cạc loải: thẹp

cạcbon thäng thỉåìng, thẹp cạc bon cháút lỉåüng täút, thẹp cạcbon dủng củ, thẹp håüp kim.
+ Thẹp cacbon thäng thỉåìng : vê dủ CT38, CT42 (chỉỵ säú km theo chè r giåïi hản bãưn
kẹo min, Kg/mm2)
+ Thẹp cacbon cháút lỉåüng täút : vê dủ C45: 0,45% C; C45Mn: 0,45% C 0,7÷1% Mn
+ Thẹp håüp kim : vê dủ 10Cr12Ni12 : 0,1% C 12% Cr 12% Ni
b) Håüp kim mu
Thnh pháưn ch úu l cạc kim loải mu (âäưng, chỗ, keợm thióỳc, nhọm ...). Hồỹp kim maỡu õừt hồn
kim loải âen ⇒ chè dng khi cọ u cáưu âàûc biãût nhỉ khäúi lỉåüng nh, cọ tênh gim ma sạt, chäúng rè...
Thỉåìng dng cạc loải: håüp kim âäưng, bạc bêt v håüp kim nhẻ.

Håüp kim âäưng
Håüp kim âäưng cọ tênh chäúng rè v gim ma sạt, bao gäưm:
Bi ging Cå såí thiãút kãú mạy - Pháưn I - Lã Cung - Bäü män Nguyãn lyï Chi tiãút maïy - Khoa Sỉ phảm k thût

9


+ Âäöng thanh (bräng): håüp kim âäöng våïi nguyãn täú håüp kim ch úu khäng phi l km.
+ Âäưng thau (latäng): håüp kim âäưng våïi ngun täú håüp kim ch úu l km.
Bạcbêt
Håüp kim thỉåìng gäưm cạc ngun täú cå baớn laỡ thióỳc vaỡ chỗ, duỡng trong ọứ trổồỹt, coù tênh
gim ma sạt ráút täút.
Håüp kim nhẻ
Håüp kim cọ khäúi læåüng riãng γ ≤ 4,5kg / cm3 , trãn cå såí nhäm, manhãdi, titan v cạc
ngun täú khạc nhỉ Cu, Mn, Si... Âäü bãưn khạ cao, dng ch úu åí nhỉỵng chäù cáưn gim khäúi
lỉåüng, cáưn gim båït lỉûc quạn tênh. Thỉåìng dng :
+ Håüp kim nhäm âục (silumin) : håüp kim nhäm våïi Silic, cọ âäü bãưn cao, chäúng gè täút
+ Håüp kim nhäm biãún daûng (duralumin) : håüp kim nhäm våïi Manhãdi, cọ âäü bãưn
riãng v cå tênh cao.
c) Kim loải gäúm

Chãú tảo bàịng cạch nung v ẹp bäüüt kim loải våïi cạc cháút phủ gia åí ạp sút v nhiãût âäü cao,
khäng cáưn qua càõt gt. Ỉu âiãøm: khọ nọng chy, xäúp, hãû säú ma sạt tháúp. Nhỉåüc âiãøm: giạ
thnh cao nãúu chãú tảo våïi säú lỉåüng êt, kêch thỉåïc bë hản chãú båíi âiãưu kiãûn chãú tảo.
Thỉåìng dng kim loải gäúm bàịng bäüt sàõt âãø chãú tảo bảc, äø trỉåüt, bạnh ràng chëu ti nh... Váût liãûu
gäúm sàõt graphêt (bäüt sàõt + 2% graphêt), duìng âãø chãú tảo äø trỉåüt, tênh gim ma sạt täút nhåì graphêt v cạc
läù häøng âãø dáưu chui vo bäi trån bãư màût trỉåüt.

d) Váût liãûu phi kim loải
Bao gäưm cạc loải : gäù, da, cao su, amiàng, cháút do...
Cháút do l váût liãûu cao phán tỉí, cọ cạc tênh cháút : nhẻ, bãưn, dãù chãú tảo, dãù càõt gt, cạch nhiãût v
cạch âiãûn, chäúng àn mn, gim hay tàng ma saùt, giaớm chỏỳn... Chỏỳt deớo dóự taỷo hỗnh nhồỡ bióỳn dảng do
trong âiãưu kiãûn nhiãût âäü v ạp sút khäng cao làõm. Nhỉåüc : nọi chung âäü bãưn tháúp hån kim loải, âäü ràõn
v âäü cỉïng tháúp, dáùn nhiãût kẹm v tênh chëu nhiãût khäng cao.

1.5. Váún âãư tiãu chøn họa trong thiãút kãú mạy
1. Âënh nghéa tiãu chøn hoạ
Tiãu chøn họa l sỉû quy âënh thäúng nháút nhỉỵng tiãu chuỏứn vaỡ quy phaỷm hồỹp lyù vaỡ thọỳng
nhỏỳt vóử hỗnh thỉïc, loải, thäng säú, cháút lỉåüng, phỉång phạp thê nghiãûm v chãú tảo v .v. ca chi
tiãút mạy v mạy.
2. Låüi êch ca tiãu chøn hoạ
Tiãu chøn hoạ hản chãú âỉåüc ráút nhiãưu chng loải v kêch thỉåïc ca cạc sn pháøm cng
loải, cng tãn ⇒ cọ thãø ạp dủng cạc phỉång phạp gia cäng tiãn tiãún, nàng sút cao âãø chãú tảo
hng loảt cạc chi tiãút mạy tiãu chøn, cọ thãø táûp trung sn xút hng loảt trong cạc nh mạy
chun män, nhåì âọ âỉåüc gim cäng sỉïc chãú tảo, tiãút kiãûm ngun váût liãûu ⇒ gim âỉåüc giạ
thnh.
Tiãu chøn hoạ âiãưu kiãûn v phỉång phạp thỉí tảo âiãưu kiãûn náng cao cháút lỉåüng, kh
nàng lm viãûc v tøi th ca chi tiãút mạy.
Tiãu chøn hoạ bo âm âỉåüc tênh âäøi láùn ⇒ tảo âiãưu kiãûn dãù dng cho viãûc sỉía chỉỵa,
thay thãú cạc chi tiãút mạy bë hng.
Tiãu chøn hoạ chi tiãút mạy v bäü pháûn mạy ⇒ gim båït thåìi gian v cäng sỉïc thiãút kãú.

Bi ging Cå såí thiãút kãú mạy - Pháưn I - Lã Cung - Bäü män Nguyãn lyï Chi tiãút maïy - Khoa Sỉ phảm k thût

10


Trong thiãút kãú, cáưn ạp dủng triãût âãø tiãu chøn vaỡo vióỷc xaùc õởnh loaỷi, kióứu, hỗnh daỷng,
kờch thổồùc.. cuớa chi tiãút mạy.
3. Cạc âäúi tỉåüng âỉåüc tiãu chøn họa
- Cạc váún âãư chung : dy säú, kêch thỉåïc, säú vng quay, âäü cän, k hiãûu v quy ỉåïc trãn bn v
- Váût liãûu v thnh pháưn họa hc, cå tênh ch úu, phỉång phạp nhiãût luûn
- Thût ngỉỵ, k hiãûu
- Âån vë âo lỉåìng
- Cáúp chênh xạc, cháút lỉåüng bóử mỷt chi tióỳt maùy
- Hỗnh daỷng, kờch thổồùc chi tiãút mạy thäng dủng (äø làn, bu läng, then, xêch, âai, khåïp näúi...)
- Cạc thäng säú cå bn v cạc chè tiãu vãư cháút lỉåüng ca mạy, thiãút bë (ti trng, nàng sút, âäü
âo hỉåïng kênh ca mạy tiãûn...)
- Cạc ti liãûu thiãút kãú, ti liãûu cäng nghãû.
4. Cäng tạc tiãu chøn åí nỉåïc ta
- Hiãûn nay sỉí dủng Tiãu chøn Nh nỉåïc Viãût nam, k hiãûu TCVN, km theo säú thỉï tỉû v
nàm ban hnh.
- Hiãûn nay chụng ta â nghiãn cỉïu v ạp dủng nhiãưu tiãu chøn ca täø chæïc tiãu chuáøn thãú giåïi
I.S.O (International Standard Organization)
- Tiãu chøn ca mäüt säú nỉåïc : Phạp : AFNOR ; Liãn xä : GOST (ΓΟCT) ; M : ANSI, AISI,
SAE...

Bi ging Cå såí thiãút kãú mạy - Pháưn I - Lã Cung - Bäü män Nguyãn lyï Chi tiãút maïy - Khoa Sỉ phảm k thût

11