Bài giảng nguyên lý máy Trần Ngọc Nhuần


B
Ộ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯ
ỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG

BÀI GI
ẢNG

ThS. TR
ẦN NGỌC NHUẦN
Nha Trang 3 – 2013

B
Ộ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯ
ỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG

BÀI GI
ẢNG

(Dùng cho ngành K
ỹ thuật Giao thông
- Nhi
ệt lạnh
– Cơ đi
ện tử)
ThS. TR
ẦN NGỌC NHUẦN
Nha Trang 3 – 2013
LỜI NÓI ĐẦU

Bài gi
ảng này được soạn dành cho các lớp thuộc
ngành K
ỹ thuật Giao thông, Nhiệt lạnh v
à Cơ điện tử theo
hướng tích hợp hai môn học Nguyên lý máy và Chi tiết máy.
S
ố l
ượng tín chỉ dành cho môn này là 3, vì vậ
y, bài gi
ảng
này không có tham v
ọng trình bày kỷ và chi tiết các vấn đề
đ
ã nêu trong chương trình
môn Nguyên lý máy và chi ti
ết
máy, mà ch
ỉ tr
ình bày ngắn gọn, tổng quát về các vấn đề cần
thiết có liên quan đến thực tế, với mục đích: người học vận
d
ụng đ
ượ
c ki
ến thức để hiểu biết các kết cấu, các máy móc
trong chuyên ngành và đ
ặc biệt là có thể tư duy, hình dung
và phát tri
ển ý tưởng cần thiết cho chuyên ngành của mình

v
ề lĩnh vực c
ơ khí.
Bài giảng này, ngoài cơ sở lý thuyết còn có kèm theo
m
ột số ví dụ min
h h
ọa của một số dạng b
ài toán mà thực tế
thư
ờng được sử dụng, hy vọng sẽ giúp ích được cho người
h
ọc ở một khía cạnh nào đó trong quá trình học tập và làm
vi
ệ sau n
ày.
Với trình độ có hạn, bài giảng này chắc chắn còn
nhi
ều thiếu sót. Mong đ
ược sự góp ý củ
a các đ
ồng nghiệp v
à
ngư
ời học.
TÁC GI
Ả
M
ỤC LỤC
N

ỘI DUNG
Trang
L
ời nói đầu
Chương 1: C
ẤU TRÚC VÀ XẾP LOẠI CƠ CẤU
A. Cấu trúc cơ cấu ………………………………………………………………………………….
B. X
ếp loại cơ cấu
…………………………………………………………………………………
Chương 2: PHÂN TÍCH ĐỘNG HỌC CƠ CẤU
1. Khái ni
ệm chung
……………………………………………………………………….
2. Phân tích đ
ộng học cơ cấu phẳng loại 2
………………………………………………
2.1. Phương pháp h
ọa đồ véc tơ
……………………………………………………………
2.2. Phương pháp đồ thị……………………………………………………………………
2.3. Phương pháp gi
ải tích
…………………………………………………………………
2.4. Phương pháp tâm quay tức thời……………………………………………………….
Chương 3: L
ỰC HỌC C
Ơ CẤU
1. L
ực tác dụng lên cơ câu

………………………………………………………………
2. L
ực quán tính
…………………………………………………………………………
3. Xác định áp lực trong khớp động và tính lực khâu dẫn ………………………………
4. L
ực ma sát
………………………………………………………………………………
4.1. Khái niệm chung…………………………………………………………………….
4.2. Phân lo
ại
……………………………………………………………………………
4.3. L
ực ma sát và hệ số ma sát
…………………………………………………………
4.4. Ma sát trong chuy
ển động tịnh
ti
ến trên mặt phẳng ngang
………………………….
4.5. Ma sát trêm mặt phẳng ghiêng……………………………………………………
4.6. Kh
ớp tịnh tiến rãn
h tam giác………………………………………………………
4.7. Ma sát trong kh
ớp quay
……………………………………………………………
4.8. Ma sát trong kh
ớp ren vít
……………………………………………………………

4.9. Ma sát lăn……………………………………………………………………………
4.10. Ma sát trong dây m
ềm
……………………………………………………………….
4.11. Một số ví dụ………………………………………………………………………….
Chương 4: CÁC CƠ C
ẤU THÔNG DỤNG
A. Cơ c
ấu phẳng to
àn khớp loại thấp
……………………………………………………………….
B. Kh
ớp các đăng
…………………………………………………………………………………
C. Cơ c
ấu Man
………………………………………………………………………………………
D. Cơ c
ấu Cam phẳng
……………………………………………………………………………….
Chương 5: CƠ CẤU BÁNH RĂNG
1. Khái ni
ệm và phân loại
…………………………………………………………………
2. Biên d
ạng thân khai
………………………………………………………………………
3. C
ấu tạo v
à thông số hình học của bánh răn

g thân khai tiêu chu
ẩn
……………………….
4. Bánh răng tr
ụ tròn răng thẳng, răng nghiêng và răng chữ V
……………………………
5. Cơ c
ấu bánh răng không gian
…………………………………………………………….
6. Hệ bánh răng……………………………………………………………………………
Chương 6: CHUY
ỂN ĐỘNG THỰC CỦA MÁY
A. Phương tr
ình chuy
ển động của máy
……………………………………………………………
B. Chuy
ển động thực của máy
……………………………………………………………………
C. Làm đ
ều chuyển động máy
………………………………………………………………………
D. Hi
ệu suất
…………………………………………………………………………………………
Chương 7: CƠ SỞ TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY VÀ CHI TIẾT MÁY
A. Đ
ại cương
………………………………………………………………………………………
B. T

ải trọng v
à ứng suất
…………………………………………………………………………….
C. Đ
ộ bền mỏi của chi tiết máy
……………………………………………………………………
D. Ch
ọn
v
ật liệu
……………………………………………………………………………………
E. V
ấn đề tiêu chuẩn hóa
……………………………………………………………………………
G. Những chỉ tiêu về khả năng làm việc của chi tiết máy …………………………………………
Chương 8: M
ỐI GHÉP BẰNG HÀN
1. Khái ni
ệm chung
…………………………………………………………………………
2. K
ết cấu các mối h
àn và cách tính độ bền
………………………………………………….
3. Đ
ộ bền m
ỏi hàn và
ứng suất cho phép
…………………………………………………….
4. M

ột số ví dụ
……………………………………………………………………………….
Chương 9: MỐI GHÉP BẰNG REN
1. Khái ni
ệm chung
…………………………………………………………………………
2. Tính toán bu lông…………………………………………………………………………
3. Tính m
ối ghép nhóm bu lông
……………………………………………………………
4. M
ột
s
ố ví dụ
……………………………………………………………………………….
3
7
7
11
13
13
13
13
18
20
25
30
30
31
33

41
41
41
42
42
42
43
43
48
50
51
53
59
59
63
67
69
76
76
78
84
88
91
96
103
103
105
107
117
121

121
122
126
129
129
130
136
136
137
142
143
145
145
150
154
155
Chương 10: M
ỐI GHÉP BẰNG ĐINH TÁN
1. Khái ni
ệm chung
…………………………………………………………………………
2. Đi
ệu kiện l
àm việc của mối ghép chắc
…………………………………………………….
3. Tính m
ối ghép chắc
………………………………………………………………………
4. Tính m
ối ghép chắc kín

……………………………………………………………………
Chương 11: M
ỐI GHÉP BẰNG ĐỘ DOI, THEN VÀ THEN HOA
1. M
ối ghép bằng độ dôi
……………………………………………………………………
2. M
ối ghép bằng then
………………………………………………………………………
3. M
ối ghép bằng then hoa
…………………………………………………………………
Chương 12: TRUY
ỀN ĐỘNG BÁNH MA SÁT
1. Khái ni
ệm chung
…………………………………………………………………………
2. Cơ h
ọc truyền động bánh ma sát
…………………………………………………………
3. Tính toán b
ộ tru
y
ền bánh ma sát
…………………………………………………………
4. V
ật liệu vàứng suất cho phép
……………………………………………………………
Chương 13: TRUY
ỀN ĐỘNG BÁNH RĂNG

1. Đ
ại c
ương về bộ truyền bánh răng
………………………………………………………
2. Thông s
ố hình học và đặc điểm ăn khớp
…………………………………………………
3. Phân tích l
ực tác dụng
……………………………………………………………………
4. Các d
ạng hỏng và chỉ tiêu tính toán
………………………………………………………
5. V
ật liệu chế tạo bánh răng và ứng suất cho phép
………………………………………….
6. Tính b
ền bánh răng trụ răng thẳng
………………………………………………………
7. Tính b
ền bánh răng trụ răng nghi
êng
……………………………………………………
8. B
ộ truyền bánh răng côn
…………………………………………………………………
Chương 14: B
Ộ TRUYỀN TRỤC VÍT
1. Khái ni
ệm

………………………………………………………………………………….
2. Thông s
ố hình học
…………………………………………………………………………
3. Đ
ộng học, lực học truyền động trục vít
……………………………………………………
4. Tính b
ộ truyền trục vít
…………………………………………………………………….
5. Truy
ền động trục vít
– đai
ốc
……………………………………………………………
Chương 15: B
Ộ TRUYỀN XÍCH
1. Khái ni
ệm chung
…………………………………………………………………………
2. Các lo
ại xích truyền động và đĩa xích
……………………………………………………
3. Các thông s
ố bộ truyền xích
……………………………………………………………….
4. Cơ h
ọc truyền động xích
…………………………………………………………………
5. Các d

ạng hỏng, chỉ tiêu tính toán và chọn vật liệu
………………………………………
6. Tính toán b
ộ truyền xích
…………………………………………………………………
Chương 16: B
Ộ TRUYỀN ĐỘNG ĐAI
1. Khái ni
ệm về truyền động đai
……………………………………………………………
2. V
ật liệu v
à kết cấu đai
……………………………………………………………………
3. Cơ s
ở lý thuyết tính to
án b
ộ truyền đai
…………………………………………………
4. Tính truy
ền động đai
………………………………………………………………………
Chương 17: TR
ỤC
1. Đ
ại cương
………………………………………………………………………………….
2. K
ết cấu trục
………………………………………………………………………………

3. V
ật liệu chế tạo trụ
c……………………………………………………………………….
4. Các d
ạng hỏng v
à chỉ tiêu tính toán
……………………………………………………….
Chương 18:
Ổ TRỤC
1. Ổ lăn……………………………………………………………………………………….
1.1. C
ấu tạo và phân loại
……………………………………………………………………….
1.2. Ưu như
ợc điểm
…………………………………………………………………………….
1.3. Ký hi
ệu ổ lăn
………………………………………………………………………………
1.4. Gi
ới thiệu các loại ổ lăn chính
…………………………………………………………….
1.5. Tính toán
ổ lăn
…………………………………………………………………………….
2. Ổ tr
ượt
……………………………………………………………………………………
2.1. C
ấu tạo, phân loại, vật liệu và phạm vi

s
ử dụng
…………………………………………
2.2. Các d
ạng ma sát
…………………………………………………………………………
2.3. Các d
ạng hỏng v
à tính toán
………………………………………………………………
Chương 19: KH
ỚP NỐI
1. N
ối trục
……………………………………………………………………………………
2. Ly h
ợp
…………………………………………………………………………………….
Tài li
ệu tham khảo
……………………………………………………………………………
157
157
159
160
162
164
164
166
170

171
171
172
175
176
178
178
179
179
180
181
184
187
290
195
195
196
198
199
204
208
208
209
211
214
216
217
221
221
222

225
228
236
236
237
238
238
243
243
243
244
245
245
246
249
249
251
251
253
253
256
260
Tr
ần Ngọc Nhuần
– 3/2013
-7-
Chương 1: C
ẤU TRÚC VÀ XẾP LOẠI CƠ CẤU
A/ C
ẤU TRÚC C

Ơ CẤU
:
I/ Những định nghĩa và khái niệm cơ bản :
1/ Khâu và ti
ết máy :
a. Ti
ết máy
(Chi ti
ết máy) :
Là ph
ần nhỏ nhất không thể tháo rời được nữa của cơ cấu hay máy.
b. Khâu :
Nh
ững bộ phận có chuyển động tương đối đối với nhau trong cơ cấu hay máy được gọi là các
khâu. Khâu có th
ể là một hoặc nhiều chi tiết máy hợp thành được ghép cứng lại với nhau. Do đó khâu
là ph
ần quan trọng trong môn học này.
(a)
Hình I.1 – Lư
ợc đồ cơ cấu động cơ
Hình 1.1: Tay quay 1 quay quanh tr
ục cố định
A, thanh truy
ền 2 có chuyển động song phẳng,
pit tông 3 chuy
ển động tịnh tiến trong xy lanh 4 cố định. Nh
ư thế, các khâu có chuyển động tương đối
v
ới nhau, mỗi

khâu có chuy
ển động riêng biệt. Ở thanh truyền 2, khâu này gồm nhiều tiết máy được
ghép c
ứng với nhau
2/ B
ậc tự do của khâu
– n
ối động :
a) B
ậc tự do :
Xét hai khâu A, B đ
ể rời nhau
trong không gian. Rõ ràng B có t
ất cả
6
chuy
ển động tương đối độ
c l
ập riêng biệt
so v
ới
A : Đó là 3 chuy
ển động tịnh tiến
theo 3 phương: Tx, Ty, Tz và 3 chuy
ển
đ
ộng quay quanh 3 trục:
Qx, Qy, Qz .
Người ta gọi mỗi khả năng
chuy

ển động này là một bậc tự do (
hình
1.2.a). B
ậc tự do l
à số tối đa các khả năng
chuy
ển động t
ương đ
ối độc lập
.
Bây gi
ờ chúng ta xét trong mặt
ph
ẳng (
hình 1.2.b), ví d
ụ chọn mặt phẳng
xOy ch
ẳng hạn. Rõ ràng
trong trư
ờng hợp này
B v
ốn dĩ đã được hạn chế sẵn
3 b
ậc tự do rồi.
Do đó ch
ỉ c
òn tồn tại 3 chuyển động :
Tx, Ty và Qz,. tương
ứng có
3

b
ậc t
ự do.
N
ếu như xét
n khâu đ
ể rời nhau trong không gian thì số bậc
t
ự do tương đối đối với một khâu nào đó của tất cả các khâu còn lại
s
ẽ tăng theo tỉ lệ thuận với số khâu đ
ược xét :
Trong không gian : B
ậc tự do l
à
6(n–1).
Trong m
ặt phẳng : Bậc tự do là
3(n-1).
b) N
ối động :
(a)
(b)
Hình 1.2
A
B
C
1
2
3

(b)
Hình 1.3
1
2
Tr
ần Ngọc Nhuần
– 3/2013
-8-
Các khâu đ
ể rời nhau có chuyển động không xác định đối với nhau. Trong cơ cấu hay máy,
m
ỗi khâu đều có chuyển động xác định v
à phụ thuộc vào các khâu khác. Người ta thực hiện điều này
b
ằng cách buộc các khâu tiếp xúc với nhau theo
m
ột quy luật n
ào đó trong quá trình chuyển động.Việc
làm như th
ế gọi là nối động
2 khâu. M
ỗi bậc tự do bị hạn chế trong một phép nối động được gọi là một
ràng bu
ộc. Trong
hình 1.3, đó là m
ột dạng nối động
2 khâu: n
ối động thanh truyền
1 v
ới pit

- tông 2,
lúc này khâu 1 có chuy
ển động
quay xác đ
ịnh (thực chất ở đây là đi hạn chế 5 bậc tự do thừa trong yêu
c
ầu chuyển động).
3) Kh
ớp động và thành phần khớp động :
Khi n
ối động
2 khâu thì ch
ỗ tiếp xúc trên mỗi khâu gọi là thành phần khớp động, Tổng hai
thành ph
ần khớp động trong một phép nối động 2 khâu gọi là một khớp động. Chúng ta xét một số
kh
ớp động sau đây (
hình 1.4) :
4/ Phân lo
ại khớp động :
V
ới việc hạn chế bớt số bậc tự do thừa dẫn đến tính chất, đặc điểm của mỗi khớp động cũng
khác nhau. Ngư
ời ta phân loại khớp động theo các đặc điểm sau:
a) Phân lo
ại theo tính chất tiếp xúc :
Bao gồm 2 loại :
Kh
ớp loại cao : Có thành phần tiếp xúc là điểm hoặc đường (
hình 1.4. h, i).

Kh
ớp loại thấp : Có th
ành phần tiếp xúc theo mặt (
hình 1.5.4, b, c, d, e, f, g).
b) Phân lo
ại theo số bậc tự do tương đối bị hạn chế :
Bao g
ồm
5 lo
ại sau đây :
Kh
ớp loại
1 : H
ạn chế
1 b
ậc tự do.
Kh
ớp loại
2 : H
ạn chế
2 b
ậc tự do.
………………………………
Kh
ớp loại
5 : H
ạn chế
5 b
ậc tự do.
c) Kh

ớp phẳng :
Tên g
ọi chung cho những khớp dùng để nối
đ
ộng
2 khâu trong cùng m
ột mặt phẳng hay các mặt
ph
ẳng song song, hạn chế
1 ho
ặc
2 b
ậc tự do nh
ư :
x
x
x
x
x
x
x
x
x
y
y
y
y
y
y
z

z
z
z
z
z
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
(f)
(g)
(h)
(i)
T
Q
QT
QQQ
QQT
QTT
QQQT
QQTT
QQQTT
Hình 1.4
(a)
(b)
Hình 1.5
Tr
ần Ngọc Nhuần
– 3/2013

-9-
kh
ớp loại
4, kh
ớp cam, khớp bánh răng có trục song song
(hình 1.5), kh
ớp tịnh tiến, khớp bản lề
5/ Chu
ỗi động v
à cơ
c
ấu, máy :
a) Lư
ợc đồ khớp :
Dùng đ
ể biểu diễn khớp động, mục đích là để thuận lợi trong việc nghiên cứu, phân tích cơ
c
ấu, máy; người ta quy ước biểu diễn khớp động bằng hình vẽ như sau (
hình 1.6.) :
a, g – kh
ớp quay loại 5; b
– kh
ớp cầu lo
ại 3; c – kh
ớp trụ loại 4; d
– kh
ớp tịnh tiến loại 5; e
– kh
ớp
c

ầu loại 4; f
– kh
ớp vít loại 5; h,
i – kh
ớp cao loại 4.
b) Lư
ợc đồ khâu :
Khâu cũng được biểu diễn bằng lược đồ và phải thỏa mãn 2
đi
ều kiện sau :
 Chi
ều d
ài khâu biểu diễn bằng lược đồ đú
ng b
ằng kích
thư
ớc động của khâu.
 Bi
ểu diễn đầy đủ các khớp động có trên khâu.
c) Chu
ỗi động :
Là t
ập hợp các khâu li
ên kết với nhau bằng các khớp động
trong m
ột hệ thống, chuỗi động bao gồm:
 Chu
ỗi động phẳng :
Các đi
ểm tr

ên các khâu chuyển động trên
cùng m
ột mặt phẳng
hay các m
ặt phẳng song song với nhau (
hình 1.8.a, 1.8.c).
 Chu
ỗi động không gian :
Các đi
ểm trên các khâu chuyển động trên các mặt phẳng không song song với nhau (
hình
1.8.b).
Chu
ỗi động phẳng hay chuỗi động không gian còn có thể là chu
ỗi động kín hay chuỗi động
h
ở. Nếu trong chuỗi động mỗi khâu tham gia ít nhất là
2 kh
ớp động được gọi là chuỗi động kín (chuỗi
đ
ộng phức tạp) (
hình 1.8.c); n
ếu trong chuỗi động có khâu tham gia chỉ
1 kh
ớp động gọi là chuỗi động
h
ở (chuỗi động đ
ơn giản) (
hình 1.8.a, 1.8.b).
d) Cơ c

ấu
:
Là m
ột chuỗi động trong đó có một khâu
c
ố định, c
òn những khâu khác chuyển động theo
m
ột quy luật nhất định. Khâu cố định gọi l
à giá.
Tùy theo tính ch
ất chuyển động của các khâu
trong cơ cấu so với giá người ta phân biệt : Tay
quay (có chuy
ển động quay được toàn vòng
quanh tr
ục nối với giá), thanh truyền (có chuyển
đ
ộng song phẳng), con tr
ượt (có chuyển động
t
ịnh tiến qua lại so với giá hay một khâu khác,
culít (khâu chuy
ển động dùng làm bộ phận dẫn hướng cho con
trư
ợt) xem
(hình 1.9).
(a)
(b)
(c)

(d)
(e)
(f)
(g)
(h)
(i)
Hình 1.6
Hình 1.7
l


(a)
(b)
(c)
Hình 1.8
(a)
(b)
A
B
C
B
C
A
Hình 1.9
Tr
ần Ngọc Nhuần
– 3/2013
-10-
e) Máy :
Là do m

ột hoặc nhiều c
ơ cấu hợp thành có chuyển động xác định. Theo quan điểm của các
nhà ch
ếtạo máy : Máy l
à tập hợp hoàn chỉnh các kết cấu cơ học, thực hiện những chuyển động để biến
đ
ổi năng lượng, vật liệ
u và thông tin v
ới mục đích thay thế hay giảm bớt sức lao động của con người.
II) B
ậc tự do của cơ cấu :
Xét cơ c
ấu bốn khâu bản lề
ph
ảng (
hình 1.10.a), Chi
ều d
ài các
khâu đ
ã biết trước. Cho trước
thông s
ố
,
ứng với một giá trị

nh
ất định ta đều xác địn
h đư
ợc vị
trí B và C, như v

ậy vị trí c
ơ cấu
hoàn toàn xác đ
ịnh. Đối với cơ cấu
ở h
ình
1.10.b, v
ới thông số
 cho
trư
ớc, điểm
C và D không th
ể n
ào
xác đ
ịnh được vị trí tương ứng, cần
thêm m
ột thông số
 n
ữa mới xác định được vị trí khâu
BC và CD. Như v
ậy ứn
g v
ới cơ cấu ở hình
1.10.a ch
ỉ cần một thông số l
à có thể xác định được hoàn toàn vị trí cơ cấu, còn đối với hình
1.10.b thì
ph
ải cần đến

2 thông s
ố. Người ta định nghĩa bậc tự do của cơ cấu như sau :
B
ậc tự do của cơ cấu là
s
ố thông số cần phải cho trước
đ
ể có thể xác định được hoàn toàn vị trí cơ cấu
.
1) Cơ c
ấu phẳng chứa khớp quay và khớp tịnh tiến tiến (hoặc chỉ có khớp quay) :
W = W
0
- R
W = 3n – (2P
5
+ P
4
) (1.1)
Trong đó W
0
là s
ố bậc tự do tương đối tổng cộng của các khâu động khi để rời đối với giá,
R là
t
ổng s
ố các r
àng buộc có trong cơ cấu,
n là s
ố khâu động,

P
4
, P
5
là s
ố khớp loại
4 và lo
ại
5 có trong cơ
c
ấu.
Ví d
ụ: xét h
ình
1.10 a. Ta có: n = 3, P
4
= 0, P
5
= 4

W = 3 . 3 - (2 . 4 + 0) = 1
Ở hình 1.10b: n = 4, P
4
= 0, P
5
= 5

W = 3 . 4 – (2 . 5 + 0) = 2
a. Ràng bu
ộc thừa :

Xét cơ c
ấu hình
1.11a. V
ới
AB = CD = EF; BC = AD; BE = AF. Lúc này b
ậc tự do cơ cấu là:
W = 3n – (2P
5
+ P
4
) + r = 3.4 – 2.6 + 0 = 0
Th
ực chất c
ơ cấu này có
1 b
ậc tự do
Nhìn vào hình v
ẽ khâu
4 và 2
kh
ớp thêm vào nhằm mục đích tăng
đ
ộ cứng vững cho cơ cấu chứ không
tham gia truy
ền chuyển động, nếu bỏ
khâu 4 đi th
ì chuy
ển động của cơ cấu
không có gì thay
đổi. Do vậy

ở đây
ngư
ời ta đã thêm vào
1 khâu và 2
kh
ớp với :
W= 3n – 2P5 = 3 . 1 – 2 . 2 = –1
Điều đó chứng tỏ rằng đã thêm vào 1 ràng buộc, người ta gọi đó là số ràng buộc thừa. Vậy
công th
ức tính bậc tự do cơ cấu phẳng được viết lại như sau :
W = 3n – (2P
5
+ P
4
) + r (1.2)
(r : s
ố r
àng buộc thừa).
B
ậc tự do của c
ơ cấu trên là :
W = 3 . 4 – 2 . 6 + 1 = 1.
Hình 1.11b cũng tương tự.
b. B
ậc tự
do th
ừa :
Xét cơ c
ấu cam ở
hình 1.12.

W = 3n – (2P
5
+ P
4
) + r = 9 – (2 . 3 + 1) + 0 = 2
Nhưng th
ực chất bậc tự do của cơ cấu là
1.
Trong cơ c
ấu này người ta thêm vào con lăn 2 tức là
Hình 1.12
Hình 1.10
A
A
B
B
C
C
D
D
E
1
2
3
4
1
2
3
4
5




x
x
y
y
z
z
(a)
(b)
Hình 1.11
A
A
B
C
D
E
F
O
B
C
AB=AC=OA
1
2
3
4
5
(a)
(b)

Tr
ần Ngọc Nhuần
– 3/2013
-11-
thêm vào 1 chuy
ển động quay thừa, vì nếu bỏ con lăn ra ch
uy
ển động của cơ cấu không có gì thay đổi;
ngư
ời ta th
êm con lăn vào với mục đích biến ma sát trượt thành ma sát lăn, giảm tiêu hao công suất
làm cho cơ c
ấu chuyển động dễ d
àng hơn. Thêm vào
1 chuy
ển động l
à thêm vào
1 b
ậc tự do thừa. Gọi
W
th
là s
ố bậc tự
do th
ừa thì :
W = 3n – (2P
5
+ P
4
) + r - s = 9 – (2 . 3 + 1) – 1 = 1

T
ừ những tính toán trên, việc tính bậc tự do không phụ thuộc vào việc chọn khâu nào làm giá
c
ả. Công thức tính bậc tự do
trong cơ c
ấu phẳng nh
ư sau :
W = 3n – (2P
5
+ P
4
) + r – W
th
(1.3)
2. Cơ c
ấu phẳng chỉ chứa toàn khớp tịnh tiến :
Đ
ối với loại cơ cấu này, khớp tịnh tiến chỉ cho
chuy
ển động tịnh tiến theo
2 phương cho nên
kh
ớp loại
5 trong m
ặt phẳng dĩ nhi
ên đã hạn chế sẵn
4 b
ậc tự do. V
ì vậy công thức tính được viết như
sau :

W = 2n – P
5
(1.4)
3) Khâu d
ẫn và khâu bị dẫn
:
a. Khâu d
ẫn :
Là khâu có thông s
ố vị trí cho tr
ước hay là khâu có quy luật chuyển động cho trước, ví dụ
trong hình 1.10.a. khâu 1 đư
ợc cho trước quy luật
chuy
ển động

1
lúc này khâu 1 là khâu d
ẫn. Việc
ch
ọn khâu nào làm khâu dẫn phụ thuộc vào khâu nào có quy luật chuyển động xác định. Thông thường
khâu d
ẫn l
à khâu nối giá bằng khớp quay, có vận tốc góc xác định. Trong trường hợp này do khâu dẫn
g
ắn liền vớ
i giá cho nên cơ c
ấu có bao nhi
êu bậc tự do thì có bấy nhiêu khâu dẫn.
b. Khâu b

ị dẫn :
Ngoài khâu d
ẫn và giá ra các khâu còn lại đều là khâu bị dẫn.
B/ X
ẾP LOẠI CƠ CẤU PHẲNG
:
Đ
ể nghiên cứu một cách có hệ thống các cơ cấu, cần phải nắm vững đặc tính
và c
ấu trúc, do
v
ậy cần phải xếp loại chúng. Có rất nhiều ph
ương pháp xếp loại, ở chương này chúng ta nghiên cứu
phương pháp dựa vào đặc điểm cấu trúc và việc giải quyết các bài tính động học, động lực học cơ cấu,
phương pháp này đư
ợc
B.ACCYP (1870 – 1920) đ
ề xuất và được
APTOБOEBCKИЙ(1905) phát
tri
ển. Do vậy ph
ương pháp này gọi là phương pháp
Axua -Actobolepski.
I/ Nhóm t
ĩnh định :
1) Nguyên lý t
ạo thành cơ cấu :
M
ỗi cơ cấu gồm một hoặc nhiều khâu dẫn, nối với giá và với một số nhóm có bậc tự do bằng
không. Có th

ể viết thành công thức như sau :
W = W + 0 + 0 + 0 + . . . +0 (1.5a)
(cơ cấu có w bậc tự do) = (số khâu dẫn) + (các nhóm có bậc tự do bằng 0)
Xét m
ột
cơ c
ấu toàn khớp loại
th
ấp (
P
5
), kh
ớp cao có thể quy về khớp
lo
ại thấp (xem phần sau). Nhóm tĩnh
đ
ịnh đ
ược gọi khi thõa mãn
2 đi
ều
ki
ện sau đây:
* W = 3n – 2P5 = 0 (15b)
* Nhóm t
ối giản.
Ví d
ụ 1
: Xét cơ c
ấu 4 khâu bản lề (
hình

1.13)
W = W + 0 hay 1 = 1 + 0
B, D đư
ợc gọi là các khớp chờ.
Ví d
ụ 2
: Xét cơ c
ấu băng tải lắc (
hình
1.14.)
W = 3 . 5 – 2 . 7 = 1
T
ại
C là 2 kh
ớp, chúng được nối với nhau
theo sơ đ
ồ sau (
hình 1.15):
Công th
ức cấu tạo c
ơ cấu
:
W = W + 0 + 0 hay 1 = 1 + 0 + 0
Hình 1.15
Hình 1.13
Hình 1.14
Tr
ần Ngọc Nhuần
– 3/2013
-12-

2) X
ếp loại nhóm :
Bao g
ồm
2 t
ập hợp chính sau đây :
 T
ập hợp những nhóm không chứa
1 chu
ỗi động kín nào.
 T
ập hợp những nhóm có chứa ít nhất l
à
1 chu
ỗi động kín.
a. Những nhóm không chứa một chuỗi động kín nào :
T
ừ
W = 3n – 2P5 = 0 => 3n = 2P
5
. Ngư
ời ta xếp loại như sau :
* n = 2 => P5 = 3 : Nhóm lo
ại 2.
* n = 4 => P5 = 6 : Nhóm lo
ại 3.
* n = 6 => P5 = 9 : Nhóm lo
ại 4.
Ví d
ụ :

b. Nh
ững nhóm có chứa ít nhất là
m
ột chuỗi động kín :
Đư
ợc xếp loại theo số cạnh của chuỗi động kín đơn (là chuỗi động kín không chứa một chuỗi
đ
ộng n
ào bên trong nó) nhiều cạnh nhất của nhóm và được xếp loại từ loại
4 tr
ở l
ên
Lo
ại 4 bậc 2
Lo
ại 4 bậc 4
Lo
ại 5 bậc 5.
Hình 1.17.
Ngư
ời ta căn cứ v
ào số khớp chờ của nhóm để xác định bậc
c
ủa nhóm, bậc tối thiểu của nhóm l
à
2, như v
ậy nhóm loại
2 đ
ều có
b

ậc là 2.
Chú ý : Nếu trong nhóm chỉ chứa toàn là khớp tịnh tiến thì
đi
ều kiện tĩnh đị
nh c
ủa nhóm chỉ là điều kiện cần chứ không đủ. Thật
v
ậy theo ví dụ ở h
ình
1.18:.
Ta có n = 2; P
5
= 3 nhưng W = 1. Dễ dàng thấy hơn nếu ta
g
ắn
2 kh
ớp chờ
A và C v
ới giá thì nhóm trên không trở thành một dàn
t
ĩnh định (lúc này
W = 2n – P5 = 4 – 3 = 1).
II/ X
ếp loại c
ơ cấu :
a. N
ếu c
ơ cấu không chứa
m
ột nhóm tĩnh định nào thì đó là

cơ c
ấu loại 1 : gồm 1 khâu nối với
giá b
ằng khớp loại 5.
b. N
ếu c
ơ cấu chỉ chứa
m
ột nhóm tĩnh định th
ì loại của cơ
c
ấu là loại của nhóm.
c. N
ếu cơ cấu có chứa
nhi
ều nhóm tĩnh định
thì lo
ại của
cơ c
ấu chính l
à loại của nhóm
được xếp loại cao nhất.
Ví d
ụ
: Xét cơ c
ấu
như
hình v
ẽ
(hình1.19)

Khâu d
ẫn l
à khâu
AB. Cơ c
ấu đ
ược xếp loại là cơ cấu loại
3.
Hình 1.18
Hình 1.19
Nhóm lo
ại 2
Nhóm lo
ại 3
Nhóm lo
ại 4
Hình 1.16
Tr
ần Ngọc Nhuần
– 3/2013
157
Chương 10. M
ỐI GHÉP
B
ẰNG
ĐINH TÁN
I. KHÁI NI
ỆM CHUNG:
1. C
ấu tạo và phân loại đinh tán, mối ghép đinh tán:
M

ối ghép đinh tán là loại mối ghép cố định hai hay nhiều chi tiết lại với nhau, không tháo được.
M
ối ghép đinh tán được hì
nh thành g
ồm có đinh tán và các tấm ghép
(hình 10.1a).
Đinh tán là m
ột thanh h
ình trụ, một đầu có mũ, mũ thứ hai được hình thành bằng cách tán sau khi
l
ắp (
hình 10.1f,g).
Đinh tán đư
ợc chế tạo bằng thép tròn, lỗ đinh chế tạo bằng c
ách khoa ho
ặc đột. Theo tiêu
chu
ẩn Việt Nam
TCVN 281 – 68  290 – 68 đinh tán có nhi
ều loại:
Ví d
ụ: Đinh tán dùng để ghép chắc:
- Đinh tán m
ũ chỏm cầu
TCVN 282 – 68 (hình 10.2 b)
- Đinh tán m
ũ nửa chìm
TCVN 283 – 68 (hình 10.1e)
- Đinh tán m
ũ côn

TCVN 284 – 68 (hình 10.1c).
Đinh tán m
ũ chỏm cầu được sử dụng nhiều hơn cả vì dễ chế tạo, mũ đinh có hình chỏm cầu
v
ới bán kính
R = (0,85 1)d; D = ((1,6 1,65)d và h = (0,6 0,65)d; d là đư
ờng kính thân đinh.
d
o
= d
+ (0,5  1) mm .Đ
ể
có th
ể tán được đầu đinh, chiều dà
i thân đinh l đư
ợc xác định the
o h
ệ thức:

 d)75,15,1(Sl
(với S là chi
ều dày của tấm ghép
).
Đ
ể tạo th
ành mũ thứ hai, cần phải tán đinh
(hình 10.2d), có th
ể tán
b
ằng tay hoặc bằng máy,

tán nóng ho
ặc tán nguội. Tá
n ngu
ội chỉ dùng khi đường kính nhỏ:
8  d  10 mm; ho
ặc đinh bằng kim
lo
ại màu. Đường kính lớn thì tán nóng, tán nóng phẩm chất mối ghép tốt hơn, đồng thời bảo đảm được
kín. M
ặt khác để mối ghép đ
ược kín người ta tán biên, bằng cách dùng búa và đục bằng t
án quanh mép
biên (hình 10.1g).
B
B
B – B
h
l
r
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
D
(f)
(g)
D
h
Hình 10.1

R
d
o
d
Tr
ần Ngọc Nhuần
– 3/2013
158
Ngoài các lo
ại đinh tán kể trên, còn dùng các loại đinh tán đặc biệt khác nữa: đinh tán rỗng để
tán vào kim lo
ại
(hình 10.2b), vào da, v
ải
(hình 10.c), đinh tán có m
ũ nổ (một đầu có chữa thuốc nổ,
khi n
ổ sẽ tạo ra mũ sẵn
(hình 10.2a).
B
ảng 1: Ứng suất cho phép của đinh và tấm
Ứng suất cho phép
Lo
ại biến dạng
CT0, CT2
CT3
Đinh tán
+
Ứng suất cắt
[]

C
(N/mm
2
)
- L
ỗ Koan
- L
ỗ đột
+
Ứng suất d
ập [] (N/mm
2
)
- Lỗ khoan
- L
ỗ đột
140
100
280
240
140
100
320
280
T
ấm ghép
Ứng suất kéo tấm
[]
kt
(N/mm

2
)
Ứng suất cắt
[]
ct
(N/mm
2
)
140
90
160
100
V
ật liệu
chế t
ạo
đinh tán ph
ải dẻo để dễ tán, đồng thời không bị tô
i c
ứng v
à giảm độ bền khi
đ
ốt nóng; v
ì vậy đinh tán thường được chế tạo bằng thép ít các bon như
CT2, CT3, 10, 15, … Trư
ờng
h
ợp đặc biệt thì dùng đinh tán bằng đồng, nhôm, đồng thau, …
V
ật liệu tấm ghép thường chọn cùng với vật liệu chế tạo đinh, để độ co

dãn c
ủa đinh và tấm
ghép như nhau.
M
ối ghép đinh tán đ
ược phân loại như sau:
 Theo đi
ều kiện làm việc:
- M
ối ghép chắc, yêu cầu chủ yếu của mối ghép là phải đủ bền, ví dụ: đinh tán ghép dàn
c
ầu, d
àn cần trục, …
- M
ối ghép chắc kín, y
êu cầu chủ yếu của mối ghép
ph
ải đủ độ bền v
à kín. Ví dụ: đinh
tán ghép n
ồi hơi, thùng chứa, …
 Theo k
ết cấu:
- M
ối ghép chồng
(hình 10.2c,d).
- M
ối ghép giáp mối một tấm đệm
(hình 10.2a).
- Mối ghép giáp mối hai tấm đệm (hình 10.2b).

 Theo v
ị trí h
àng đinh chia ra mối ghép một hàn
g đinh, m
ố
i ghép nhi
ều h
àng đinh song
song (hình 10.2c) hoặc so le (hình 10.2d).
S
1
S
2
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
Hình 10.2
Tr
ần Ngọc Nhuần
– 3/2013
159
2. Ưu như
ợc điểm v
à phạm vi sử dụng:
 Ưu đi
ểm:
- Ch
ắc chắn, ổn định, chịu được tải trọng chấn động và va đập.

- D
ễ kiểm tra chất lượng mối ghép.
- Ít làm h
ỏng chi
ti
ết ghép khi tháo rời.
 Khuyết điểm:
T
ốn kim loại, mối ghép cồng kềnh, hình dạng kết cấu không hợp lý, giá thành cao.
Ngày nay do s
ự phát triển kỹ thuật h
àn nên phạm vi sử dụng của đinh tán bị thu hẹp lại. Tuy
nhiên ghép bằng đinh tán được dùng phổ biến trong những trường hợp sau:
Nh
ững mối ghép chịu tải trọng lớn, tải trọng rung động và va đập (dàn cầu, dàn cần trục, nồi
hơi ch
ịu áp suất cao, …).
Nh
ững mối ghép không thể đốt nóng được, nếu đốt nóng chất lượng các chi tiết ghép giảm
(ghép v
ới tấm mỏng, da,
v
ải, cao su, …)
Nh
ững mối ghép làm bằng vật liệu chưa hàn được.
II. ĐIỀU KIỆN LÀM VIỆC CỦA MỐI GHÉP CHẮC:
1. Tán nóng:
Phương pháp này dùng đ
ể tán các đinh có
d > 10 mm, khi tán đinh đư

ợc nung nóng tới m
àu đỏ
tươi (1100 – 1100
o
C), khi ngu
ội đinh co lại theo chiều
d
ọc v
à theo chiều ngang;
- Đinh co l
ại theo chiều dọc, gây nên lực xiết chặt các tấm lại với nhau, tạo nên lực ma
sát (F
m
) gi
ữa các tấm ghép, nhờ vậy mối ghép có khả năng chịu tải.
- Đinh co l
ại theo chiều ngang tạo thành khe hở giữa lỗ và thân đinh.
Thông thư
ờng mối ghép chịu tải trọng ngang
F (hình 10.3), l
ực
F làm cho các t
ấm có xu
hướng trượt lên nhau.
e e
F
F
F
F
b

p
p
p/2
F
F
F
F
F
F
F
F
F
F
F
F
e
1
e
1
e
1
e
1
e
e
1
e
1
e
e

1
p/2
p
p/2
p
p
(a)
(b)
(c)
(d)
Hình 10.3
Tr
ần Ngọc Nhuần
– 3/2013
160
N
ếu
F < F
m
các t
ấm không trượt lên nhau, mối ghép đảm bảo chắc.
N
ếu
F > F
m
các t
ấm tr
ượt tương đối với nhau một khoảng đúng bằng khe hở giữa lỗ và thân
đinh. Lúc này thân đinh b
ị cắt v

à bị dập.
2. Tán ngu
ội:
Gi
ữa thân đinh và lỗ không có khe hở, nên ngay từ đầu khi có tải trọng
F tác d
ụng, đinh bắt
đ
ầu chịu tải để truyền tải từ tấm này sang tấm kia
. L
ực ma sát giữa các tấm phụ thuộc vào nhiều yếu
t
ố: sự co của
thân đinh, v
ật liệu, chất l
ượng bề mặt tấm ghép, … những yếu tố đó rất khó xác định, vì
v
ậy khi tính toán mối ghép chắc thường bỏ qua ảnh hưởng của lực ma sát giữa các tấm mà tính mối
ghép theo đi
ều kiện sức bền Căn cứ vào điều kiện bền để tính kích thướ
c c
ủa các phần tử trong mối
ghép. Tính như th
ế, kích thước của các phần tử trong mối ghép sẽ lớn hơn một ít so với khi có kể đến
ảnh h
ư
ởng của lực ma sát. Chú ý đường kính lỗ đinh được dùng làm đương kính tính toán.
III. TÍNH MỐI GHÉP CHẮC:
Gi
ả thiết rằng tải t

r
ọng
F tác d
ụng lên mối ghép phân bố đều trên tiết diện ngang của tấm ghép
và
ứng suất phân bố đều trên bề mặt tiếp xúc,
ta có th
ể chia mối ghép ra nhiều đoạn đều nhau và tiến
hành tính trên m
ột đoạn,
b
ỏ qua lực ma sát giữa các tấm.
1. Gép ch
ồng một d
ãy đinh:
G
ọi
Z là s
ố đinh có trong mối ghép, lực tác dụng l
ên một đinh (hoặc một đoạn có chiều rộng
b
ằng bước đinh
p):
Z
F
F
Z

(10.1)
Mố ghép có thể xảy ra các hư hỏng sau:

a. Đinh:
* Đinh s
ẽ bị cắt đứt qua tiết diện ngang của thân đinh (
hình 10.4.a). Đ
ể đinh làm việc tốt cần:
đ
22
Z
][
d i.Z
F4
di
F4


 
(10.2)
với i là s
ố tiết diện chịu cắt, trong h
ình
10.4a, i = 1; []
đ
- ứng suất cắt cho phép của đinh (Mpa).
* Đinh có th
ể bị dập trên bề mặt trụ (
hình 10.4.b). Đ
ể đơn giản hóa, điều kiện bền được tính:
d
minmin
Z

d
][
d.S.Z
F
dS
F
 
(10.3)
[]
d
-
ứng suất dập cho phép của đinh hoặc tấm (
Mpa); S
min
- b
ề dày nhỏ nhất của các tấm ghép.
p
p
p/2
p/2
b
d = d
o
F
F
F
F
F
F
A

d
d
o
Smin
Smin
(a)
(b)
(c)
Hình 10.4
Tr
ần Ngọc Nhuần
– 3/2013
161
b. T
ấm:
* T
ấm sẽ bị kéo đứt tại tiết diện n
gang qua các đinh (hình 10.4c), đi
ều kiện bền:
kt
min
kt
][
)d.Zb(S
F
 


(10.4)
* T

ấm sẽ bị cắt đứt ở biên (khoảng cách từ đinh ra biên là
e), đi
ều kiện bền:
t
min
Z
t
][
S)
2
d
e(2
F
 


(10.5)
c. Quan h
ệ kích thước:
Xu
ất phát từ y
êu cầu sức bền đều người ta xác định kích thước của mối ghép, người ta xác
đ
ịnh đ
ường kính
d th
ỏa m
ãn
(10.2), (10.3), (10.4), (10.5) so v
ới ứng suất cho phép v

à tiêu chuẩn quy
đ
ịnh, người ta xác định được mối tương quan kích thước (
b
ảng 2
).
B
ảng 2: Quan hệ kích thước của mối ghép đinh tán (quan hệ bền đều)
Ki
ểu ghép
d
P
e
Ghép ch
ồng một dãy đinh
Ghép ch
ồng 2 d
ãy
đinh
Ghép ch
ồng n dãy đinh
Ghép giáp m
ối 2 tấm đệm một d
ãy đinh
Ghép giáp mối 2 tấm đệm 2 dãy đinh
Ghép giáp m
ối 2 tấm đệm n dãy đinh
2S
2S
2S

1,5S
1,5S
1,5S
3d
4d
(1,6n+1)d
3,5d
6d
(2,4n+1)d
1,5d
1,5d
1,5d
2d
2d
2d
2. Ghép ch
ồng
n dãy
đinh:
Cách tính c
ũ
ng tương t
ự
, ví d
ụ xét mối
ghép (hình 10.5), ch
ỉ khác là khi tính bền cho tấm
chúng ta c
ần lưu ý:
 N

ếu S
1
= S
2
= S:
Ta tính cho t
ấm n
ào cũng được:
)55(kt)11(kt 
 
)44(kt)22(kt 
 
S)d2b(
F
)11(kt




(10.6)
S)d3b(6
F5
S)d3b(
F2F
Z
)22(kt








(10.7)
S)d2b(12
F7
S)d2b(
F5F
Z
)33(kt







(10.8)
 N
ếu bề dày tấm nào nhỏ hơn thì ta tính cho tấm đó, giả sử
S
1
< S
2
, ta tính toán cho t
ấm 1.
Lúc này
ứng suất kéo tấm t
ại các ti
ết di

ện l
à hoàn toàn khác nhau. Ta tính hết cho các tiết diện
r
ồi so sánh với ứng suất cho phép (nhớ l
à tính từ ngoài vào trong).
3. Các bài toán m
ối ghép:
 N
ếu mối ghép cho trước đường kính thân đinh
d, ta xác đ
ịnh số đinh có trong mối ghép
theo đi
ều kiện bền cắt
đinh.
 N
ếu mối ghép cho trước số đinh, ta tính đường kính đinh
theo đi
ều kiện bền cắt, sau đó
ki
ểm tra lại điều kiện bền dập đinh (hoặc tấm, nếu tấm làm bằng vật liệu xấu hơn).
 N
ếu mối ghép không cho số đinh v
à đường kính thân đinh, lúc này tùy theo kiểu mố
i ghép
ta ch
ọn đường kính thân đinh theo quan hệ bền đều và tính số đinh theo điều kiện bền cắt
đinh.
F
F
F

F
Hình 10.5
1 2 3 4 5
1 2 3 4 5
Tr
ần Ngọc Nhuần
– 3/2013
162
 N
ếu mối ghép chịu lực tổng hợp. Ta xác định đinh n
ào chịu lực lớn nhất và tính toán cho
đinh chịu lực lớn nhất đó, các đinh còn lại được chọn theo đinh đã tính.
IV. TÍNH M
ỐI GHÉP CHẮC KÍN:
Trong m
ối ghép chắc kín không những phải đảm bào độ bền của mối ghép mà còn cần phải
đ
ảm b
ào kín
. Ph
ải thiết kế kết cấu mối ghép sao cho d
ưới tác dụng của tải trọng, mối ghép không bị di
chuy
ển t
ương đối. muốn vậy tải trọng t
ác d
ụng l
ên mối ghép phải nhỏ hơn lực ma sát sinh ra giữa các
t
ấm ghép. Để đảm bảo điều kiện kín, người ta thường tính toán sao cho lực ngang tác dụng lên một

đơn v
ị diện tích thân đinh
 không vư
ợt quá giới hạn cản trượt cho phép
[].
G
ọi
F
1
là l
ực ngang
tác d
ụng l
ên một đinh tán, ta có điều kiện:
][
4/d
F
2
1


 
(10.9)
V. VÍ D
Ụ:
1. Xác đ
ịnh ứng suất sinh ra trong mối ghép đinh
tán (hình 10.6). T
ải t
r

ọng tác dụng lên mối
ghép Q = 100 kN.
Gi
ải:
Ứng suất cắt đinh:
22
Z
d i.z
F4
di
F4

 
2
2
3
2
mm/N110
1714
101004
d i.z
Q4






Ứng suất dập tính cho tấm có bề d
ày bé hơn:

2
3
min
d
mm/N147
17104
10100
d.S.Z
Q




Ứng suất kéo tấm được tính tại hai mặt cắt 1 –
1 và 2 – 2 trên t
ấm có bề dà
y bé hơn:
2
3
)11(kt
mm/N6,151
10)172100(
10100
S)d2b(
Q









2
z
)22(kt
mm/N8,75
S)d2b(2
Q
S)d2b(
4/Q2Q
S)d2b(
Q2Q











2. Tìm tải trọng F cho phép của mối ghép đinh tán (hình 10.7). Cho biết ứng suất cho phép: []
kt
= 140 N/mm
2
; []
đ

= 100 N/mm
2
;
[]
d
= 240 N/mm
2
.
Gi
ải:
Đây là m
ối ghép giáp mối hai tấm
đ
ệm, bề dày tấm chính nhỏ hơn
hai t
ấm phụ,
do v
ậy khi tính toán ta tính cho tấm chính.
L
ực tác dụng lên một đinh:
2
F
z
F
F
z

Ứng suất cắt đinh:
đ
222

Z
][
14 2.2
F4
d i.2
F4
di
F4


 
N2,61575100.14 ]F[
2
 
(1)
Ứng su
ất dập:
d
minmin
Z
d
][
14.10.2
F
d.S.z
F
dS
F
 


N67200240.14.10.2]F[ 
(2)
10
12
50
25
100
17
30
50
Q
Q
Hình 10.6
1
1
2
2
F
F
90
42
24
6
6
25
80
130
10
14
Hình 10.7

Tr
ần Ngọc Nhuần
– 3/2013
163
Ứng suất kéo tấm:
kt
min
kt
][
)14.290(10
F
)d.zb(S
F
 





N86800140)14.290(10]F[ 
(3)
T
ừ (
1), (2) và (3) ta ch
ọn lực kéo cho phép của mối ghép đinh tán là
[F] = 61 575,2 N.
3. Xác đ
ịnh ứng suất kéo lớn nhất trong mỗi mối
ghép đinh tán đư
ợc cho ở h

ình vẽ (
hình 10.8). Bi
ết
đư
ờng kính đinh tán là
d = 14 mm. F = 70 kN.
Gi
ải:
Do t
ấm trên có bền dày nhỏ hơn nên khi tính về
ứng suất kéo tấm ta tính cho tấm tr
ên.
Trường hợp a:
2
3
)11(kt
mm/N5,153
6)1490(
1070
S)db(
F








S)d2b(3

F2
S)d2b(
FF
z
)22(kt







2
)22(kt
mm/N45,125
6)14.290(3
70000.2





Trư
ờng hợp b:
2
3
)11(kt
mm/N2,188
6)14.290(
1070

S)d2b(
F








2
z
)11(kt
mm/N2,51
6)1490(3
70000
S)db(
F2F








Trường hợp a: []
tmax
= 153,5 N/mm
2

. Trường hợp b: []
tmax
= 188,2 N/mm
2
.
Do đó trong trư
ờng hợp tấm trên có bề dày nhỏ hơn tấm dưới thi khi ghép bằng đinh tán nên
dùng phương án a (vì
ứng suất kéo tâm lớn nhất vẫn nhỏ h
ơn trường hợp
b).
4. Xác định đường kính và số đinh tán của mối ghép thanh thép góc 90 x 90 x 8 với tấm thép có
chi
ều dày
S = 8 mm ch
ịu tải trọng chiều trục
F = 108 kN (hình 10.9). V
ật liệu thép góc và đinh
tán là thép CT3, l
ỗ khoan.
Gi
ải:
V
ới thép
CT3, l
ỗ khoan, tra bảng
1 ta có:
2
C
mm/N140][ 

.
Do chưa bi
ết về số đinh và đường kính
thân đinh. Ta d
ựa vào quan hệ bền đều, tra bảng
2 v
ới mối ghép
n dãy
đinh ta có:
d = 2S = 2 x 8 = 16 mm
Tính s
ố đinh có trong mối ghép theo điều
ki
ện bền cắt đinh:
c
22
Z
][
d i.z
F4
di
F4


 

84,3
140161
101084
][di

F4
z
2
3
c
2







Ch
ọn số đinh của mối ghép
z = 4. B
ề d
ày của thép góc là
8 mm b
ằng bề d
ày tấm ghép nên
thép góc đ
ủ
b
ền về điều kiện bền kéo tấm
(quan h
ệ bền đều)
.
50
45

90
90
10
6
F
F
F
F
(a)
(b)
Hình 10.8
1
1
2
2
2
2
1
1
F
F
Hình 10.9
Tr
ần Ngọc Nhuần
– 3/2013
164
Chương 11 . M
ỐI GHÉP ĐỘ DÔI, THEN
VÀ THEN HOA
I. M

ỐI GHÉP CÓ ĐỘ DÔI:
1. Khái ni
ệm chung:
Ghép b
ằng độ dôi thường được dùng để ghép các tiết máy có bề mặt tiếp xúc là bề mặt trụ
tròn,
đôi khi để ghép
các chi ti
ết có bề mặt lăng trụ hoặc hìn
h khác.
Đ
ể lắp ghép được độ dôi thì đường
kính c
ủa lỗ p
h
ải nhỏ h
ơn đường kính của
tr
ục, độ chênh lệch
AB 
g
ọi là đội dôi
(hình 11.1a).
Sau khi ghép, do bi
ến dạng đ
àn hồi
và d
ẻo, đ
ường kính chung của bề mặt tiếp
xúc có tr

ị số
d (hình 11.1b). Lúc này trên
bề mặt tiếp xúc có áp suất p. Tạo ra lực ma
sát c
ản lại sự trượt tương đối giữa hai bền
m
ặt tiếp xúc n
ên mối ghép c
ó th
ể truyền
đư
ợc mô
men xo
ắn, lực dọc trục. Ngo
ài ra
còn có th
ể chịu được mô
men u
ốn nữa.
1.1. Các phương pháp t
ạo thành mố
i ghép:
 Phương pháp ép:
Dùng l
ực để ép trục vào lỗ, phương pháp này được dùng khá thông dụng do được thực hiện ở
nhiệt độ bình thường. Lực ép được tạo ra bởi máy ép thủy lực, máy ép trục vít, …
Như
ợc điểm của phương pháp này là san phẳng một phần nhấp nhô
c
ủa bề mặt tiếp xúc, dẫn

đ
ến l
à giảm độ dôi và làm giảm khả năng chịu tải của mối ghép. Mặt khác các chi tiết máy có thể bị
bi
ến dạng không đều v
à mặt đầu của chúng bị hư hỏng. Để lắp ghép được dễ dàng và làm giảm hư
h
ỏng ở đầu trục và lỗ, cần vát mép đầu
tr
ục và lỗ.
 Phương pháp nung nóng:
Nung nóng l
ỗ để đường kính lỗ tăng lên.
Đ
ối với
các chi ti
ết máy có kích thước
chi
ều dài
l
ớn h
ơn nhiều so với
đư
ờng kính
thì dùng ph
ương pháp này thu
ận tiện hơn phương pháp ép.
Tuy nhiên, khi nung c
ần chú ý giới hạn nhiệt
đ

ộ nung để
tránh cho chi ti
ết khỏi bị ram, l
àm
thay đ
ổi cấu trúc của kim loại hoặc l
à
m cháy l
ớp ngo
ài của tiết máy.
C
ần đề ph
òng chi tiết máy
bị cong vênh khi nung nóng.
 Phương pháp làm l
ạnh:
Làm l
ạnh
chi ti
ết bị bao, tiết diện chi tiết bị bao sẽ co lại.
Phương pháp này thích h
ợp cho
nh
ững chi tiết có kích thước nhỏ.
Kh
ả năng làm việc của mối ghép đội dôi bằng phương pháp nung nóng hay làm lạnh lớn hơn
phương pháp l
ắp ép
1,5 l
ần. Dùng các phương pháp này cần quan tâm đến việc xác định nhiệt độ nung

hay làm l
ạnh thích hợp để lắp ghép đ
ược dễ dàng.
Nhi
ết độ chênh lệch cần thiết (đ
ể lắp bằng nung nóng hay l
àm lạnh
) gi
ữa các tiết máy ghép
đư
ợc xác định theo côngthức:
3
omax
10
d
t







(11.1)
trong đó: ∆t – Chênh l
ệnh nhiệt độ giữa tiết máy bao và tiết máy bị bao, tính bằng
o
C;
d – đư
ờng kính danh nghĩa của mối ghép (

mm)
δ
max
- đ
ộ dôi lớn nhất của kiểu lắp đã chọn,
μm
δ
0
– Khe h
ở cần thiết để lắp đ
ược
d
ễ d
àng, thường lấy khe hở nhỏ nhất của kiểu lắp
l
ỏng
H7/g6, μm.
α – H
ệ số nở vì nhiệt
. Đ
ối với thép
6
1012


mm/mm.
o
C,
Đối với gang
6

105,10


mm/mm.
o
C.
1.2. Ưu nhược điểm và phạm vi sử dụng:
d
1
d
d
2
 /2
A
B
Hình 11.1
(a)
(b)
Tr
ần Ngọc Nhuần
– 3/2013
165
* Ưu đi
ểm:
- Ch
ịu đ
ược tải trọng lớn và tải trọng va đập.
- B
ảo đảm đ
ược độ đồng tâm của các tiết máy ghép.

- K
ết cấu và chế tạo đơn giản, giá thành hạ.
* Như
ợc điểm:
- L
ắp và tháo phức tạp
, có th
ể làm hư hỏng bề mặt
l
ắp ghép khi tháo.
- Kh
ả năng truyền lực của mối ghép không xác định đ
ược chính xác vì phụ thuộc vào độ dôi
và h
ệ số ma sát, hai yếu tố này thay đổi trọng phạm vi khá rộng (
đ
ộ dôi thay đổi trong
kho
ảng dung sai của kiểu lắp, còn hệ số ma sát thì phụ thuộc và
o phương pháp l
ắp, độ
nhám b
ề mặt, sự bôi trơn lúc ép,…
).
* Ph
ạm vi ứng dụng:
Do trình
đ
ộ kỹ thuật ngày càng phát triển, độ chính xác chế tạo các chi tiết máy được nâng
cao, do đó ghép b

ằng độ dôi ngày càng được dùng rộng rãi trong các ngành chế tạo cơ khí
. Ghép b
ằng
đ
ội dôi được dùng để ghép các bánh răng, vô lăng, ổ lăn, đĩa tuabin, … vào trục hoặc ghép các phần
c
ủa trục khuỷu, các phần của bánh vít, …
2. Tính toán m
ối ghép bằng độ dôi:
Tính toán độ bền mối ghép nhằm mục đích chọn được kiểu lắp ghép sao cho mối ghép có thể
ch
ịu được tải trọng đã cho và các chi tiết máy được ghép không di trượt tương đối với nhau. Độ dôi
c
ủa mối ghép được chọn phải thỏa mãn hai điều kiện:
- T
ối thiểu phải truyền được tải trọng bên ngoài.
- Đ
ảm bảo đ
ược điều kiện bền của các tiết
máy ghép.
2.1. Áp su
ất cần thiết trên bề mặt lắp ghép:
a. M
ối ghép chịu lực dọc trục (
hình 11.2a):
Đ
ể các tiết máy không chuyển động tương đối với nhau thì lực ma sát sinh ra trên bền mặt lắp
ghép ph
ải lớn hớn lực dọc trục tác động từ b
ên ngoài:

K.F
≤ F
ms
= f.p.π.d.l 
.l.d.f
F.K
p 
(11.2)
Trong đó: p – áp su
ất cần thiết;
f – h
ệ số ma sát;
K h
ệ số an to
àn (
K = 1,2  3 tùy theo m
ức độ
quan tr
ọng của mố
i ghép); l – chi
ều dài tiếp xúc (
mm); d – đư
ờng kính lắp ghép (
mm).
b. M
ối ghép chịu mô men xoắn T (
hình 11.2b):
2
d
l.d p.fKT 


.l.d.f
T.K2
p
2

(11.3)
c. M
ối ghép chịu mô
men xo
ắn và lực dọc trục (
hình 11.2c):
l.d p.f
d
T2
FK
2
2









l.d f
d
T2

FK
p
2
2









(11.4)
Trong tính toán thực tế hệ số ma sát f của chi tiết máy bằng gang và thép có thể lấy như sau:
- L
ắp bằng phương pháp ép:
f = 0,08.
- L
ắp bằng phương pháp nung hay làm lạnh:
f = 0,14.
F
F
ms
l
d
p
(a)
T
p

(b)
T
p
(c)
Hình 11.2
Tr
ần Ngọc Nhuần
– 3/2013
166
2.2. Đ
ộ dôi cần thiết:
Theo lý thuy
ết tính toán ống d
ày được trình bày trong giáo trình sức bền vật liệu
, gi
ữa áp suất
sinh ra trên b
ề mặt tiếp xúc của chi
ti
ết máy v
à độ dôi có hệ thức sau:











2
2
1
1
E
C
E
C
d
p











2
2
1
1
E
C
E
C

d.p
(11.5)
1
2
1
2
2
1
2
1
dd
dd
C 



;
2
22
2
2
2
2
2
dd
dd
C 




Trong đó: δ là đ
ộ dôi tính toán,
p (Mpa) là áp su
ất sinh ra trong mối ghép,
d (mm) là đư
ờng
kính l
ắp ghép (đ
ường kính danh nghĩa),
E
1
, E
2
là mô đun đàn h
ồi của trục v
à của lỗ,
μ
1
, μ
2
là h
ệ số poát
xông c
ủa trục v
à của lỗ.
- Đ
ối với thép:
E = (2,1 … 2,2) 10
5
N/mm

2
;  = 0,3
- Đ
ối với gang:
E = (1,2 … 1,4) 10
5
N/mm
2
;  = 0,25
- Đ
ối với đồng thanh:
E = (1,0 … 1,1) 10
5
N/mm
2
;  = 0,33
Tuy nhiên khi ép, các đ
ỉnh nhấp nhô trên bề mặt bị san phẳng một phần, độ dôi sau kh
i l
ắp
ghép s
ẽ nhỏ sẽ nhỏ h
ơn độ dôi ban đầu. Để đảm bảo mối ghép làm việc tốt cần phải bù thêm vào độ
dôi tính toán (11.5) m
ột lượng bằng phần đã bị san phẳng. Độ dôi cần thiết trước khi lắp:
)RR(2,1
2z1zc
 
(11.6)
V

ới
R
Z1
, R
Z2
là chi
ều cao nhấp nhô trên các bề mặt lắp ghép.
B
ảng 1: Độ nhám bề mặt (
ΓOCT 2789
– 73)
C
ấp độ nhám
R
Z
(m)
C
ấp độ nhám
R
Z
(m)
C
ấp độ nhám
R
Z
(m)
1
2
3
4

5
320
160
80
40
20
6
7
8
9
10
10
6,3
3,2
1,6
0,8
11
12
13
14
-
0,4
0,2
0,1
0,05
-
2.3. Ch
ọn kiểu lắp ghép:
T
ừ độ dôi cần thiết đã tính ở (

11.6), tra b
ảng dung sai lắp ghép, chọn kiểu lắp ghép sao cho có
đ
ộ dôi nhỏ nhất bằng hoặc lớn h
ơn

c
m
ột ít.
Khi đ
ã chọn được kiểu lắ
p ghép ho
ặc kiểu lắp ghép đã có sẵn, chúng ta cần kiểm tra xem độ
b
ền của mối ghép có đảm bảo hay không. Khi tính toán cần căn cứ vào độ dôi kiểm tra

t
theo đ
ội dôi
l
ớn nhất của kiểu gắp ghép:
)RR(2,1
2z1zmaxt
 
(11.7)
Từ độ dôi kiểm tra này ta tính được áp suất p
max
lớn nhất của kiểu lắp ghép tạo ra và so sánh
v
ới áp suất cho phép của chi tiết bao và bị bao.

Ho
ặc ta xác định độ dôi

cmax
d
ựa vào áp suất
p
max
đ
ối với
các chi ti
ết
ghép; tra b
ảng dung sai
ch
ọn mối ghép có độ dôi lớn nhất (

max
), nh
ỏ nhất

min
) th
ỏa mãn điều kiện:
maxcmaxminc
,  
II. M
ỐI GHÉP BẰNG THEN
1. Các lo
ại then, ưu nhược điểm:

Ghép b
ằng then thuộc loại
ghép tháo đư
ợc, được dùng rộng rãi vì cấu tạo đơn giản và chắc
ch
ắn, dễ tháo lắp, giá th
ành rẻ, … Nhược điểm chính là phải làm rãnh trên trục dẫn đến làm yếu trục,
không truy
ền đ
ược mô men quay lớn, khó đảm bảo được độ đồng tâm giữa trục và các chi tiết gh
ép,
chính vì th
ế nên đối với những trục đảo, sinh ra chấn động và va đập cho các chi tiết lắp trên trục.
Then là m
ột loại chi tiết máy được tiêu chuẩn hóa. Vật liệu then phần lớn là thép có giới hạn
b
ền từ
500  600 Mpa, như thép CT5, CT6, 40, 45, …
Có th
ể
phân lo
ại then như sau:
Tr
ần Ngọc Nhuần
– 3/2013
167
1.1 Then ghép l
ỏng:
a. Then b
ằng:

Then b
ằng có
ti
ết diện là hình chữ
nh
ật, tỉ số chiều cao trên
chi
ều rộng từ
1:1 (đ
ối
v
ới trục có đ
ường kính
nh
ỏ) đến
1:2 (đ
ối với
nh
ững trục có đường
kính l
ớn). Hai mút của
then đư
ợc gọt bằng hoặc
g
ọt tr
òn. Then
đư
ợc chế
t
ạo bằng thép kéo, mặt

làm vi
ệc của then là hai
m
ặt bên. Trong mối
ghép then b
ằng có khe hở h
ướng tâm.
Then b
ằng đ
ược tiêu chuẩn hóa. Thông thường dùng một then
bằng, nhưng đôi khi ở những kết cấu chịu tải trọng lớn, người ta dùng hai hoặ c ba then. Hai then
thư
ờng đặt dưới một góc
180
o
, n
ếu
ba then thì
đặt lệch nhau một góc
120
o
.
B
ảng 2:
Các then b
ằng TCVN 2261
– 77, TCVN 4128 – 86, kích thư
ớc: mm
TCVN 2261 - 77
TCVN 4218 - 86

Ti
ết diện
Chi
ều sâu rãnh
Góc lư
ợn
r
Ti
ết diện
Chi
ều sâu rãnh
Góc lư
ợn r
Đư
ờng kính
trục d (mm)
b
h
tr
ục
l
ỗ
min
max
b
h
tr
ục
l
ỗ

min
max
6 … 8
> 8 … 10
> 10 … 12
> 12 … 17
> 17 … 22
> 22 … 30
> 30 … 38
> 38 … 44
> 44 … 50
> 50 … 58
> 58 … 65
> 65 … 75
> 75 … 85
> 85 … 95
> 95 …110
> 110 … 130
> 130 … 150
> 150 … 170
> 170 … 200
> 200 … 230
> 230 … 260
> 260 … 290
> 290 … 330
> 330 … 380
> 380 … 440
> 440 … 500
2
3

4
5
6
8
10
12
14
16
18
20
22
25
28
32
36
40
45
50
56
63
70
80
90
100
2
3
4
5
6
7

8
8
9
10
11
12
14
14
16
18
20
22
25
28
32
32
36
40
45
50
1,2
1,8
2,5
3
3,5
4
5
5
5,5
6

7
7,5
9
9
10
11
12
13
15
17
20
20
22
25
28
31
1
1,4
1,8
2,3
2,8
2,8
3,3
3,3
3,8
4,3
4,4
4,9
5,4
5,4

6,4
7,4
8,4
9,4
10,4
11,4
12,4
12,4
14,4
15,4
17,4
19,5
0,08
0,16
0,25
0,25
0,4
0,4
0,7
1,2
2,0
0,16
0,25
0,4
0,4
0,6
0,6
1,0
1,6
2,5

10
12
14
16
18
20
22
25
28
32
36
40
45
50
56
63
70
80
90
100
9
11
12
14
16
18
20
22
25
28

32
36
40
45
50
60
65
75
85
95
5,5
5,5
7
9
10
11
12
13
15
17
20
22
25
28
31
36
39
44
49
54

3,3
4,4
4,9
5,4
6,4
7,4
8,4
9,4
10,4
11,4
1`2,4
12,4
15,4
17,4
19,5
24,5
26,5
31,5
36,5
41,5
0,25
0,4
0,7
1,2
2,0
0,4
0,6
1,0
1,6
2,5

Chiều dài then bẳng chọn theo dãy sau: 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 25, 28, 32, 36, 40, 45, 50, 56, 63, 70, 80,
90, 100, 110, 125, 140, 160, 180, 200, 220, 250, 280, 320, 360, 400, 450, 500.
N
ếu then bằng có kích thước:
b = 12 mm, h = 6 mm, l = 70 mm thì ghi then b
ằng
12 x 8 x 70.
l
l
p
h
t
1
Hình 11.3
b
d
T
Tr
ần Ngọc Nhuần
– 3/2013
168
Như
ợc điểm của then bằng là khó đảm bảo tính đổi lẫn, hạn chế sử dụng
trong s
ản xuất hàng
lo
ạt. Then bằng không thể truyền lực dọc trục, chỉ truyền đ
ược mô men xoắn.
b. Then d
ẫn hướng

:
Có hình dáng gi
ống như then bằng, được dùng trong những trường hợp cần di động tiết máy
d
ọc theo trục. Then được bắt vít vào trục (
hình 11.4). Kh
ả năng tải của then dẫn hướng kém then hoa
nên hi
ện nay ít dùng.
c. Then bán nguy
ệt:
Giống như then bằng, mặt làm việc là hai
m
ặt bên (
hình 11.5). Dùng then bán nguy
ệt có ưu
đi
ểm là có thể tự động thích ứng với các độ
nghiêng c
ủa rãn
h mayơ, ch
ế tạ
o c
ũng đơn giản.
Như
ợc điểm l
à phải phay rãnh sâu trên
tr
ục dẫn đến trục sẽ bị yếu. Then này chủ yếu là
dùng

ở các mối ghép chịu tải trọng nhỏ. Khi
mayơ ng
ắn dùng một then, nếu mayơ dài dùng
hai then. Kích thư
ớc của then cũng đ
ược tiêu
chu
ẩn hóa.
B
ảng 3: C
ác then bán nguy
ệt
TCVN 4217 - 86, kích thư
ớc, mm
Đư
ờng kính trục
Kích thư
ớc danh nghĩa
Đ
ộ sâu rãnh
Góc lư
ợn r
Truy
ền mô men T
Đ
ịnh vị
b
h
d
l

l
Tr
ục
L
ỗ
min
max
3 … 4
> 4 … 5
> 5 … 6
> 6 … 7
> 7 … 8
> 8 … 10
> 3 … 4
> 4 … 5
> 6 … 8
> 8 … 10
> 10 … 12
> 12 … 15
1,0
1,5
2
2,0
2,5
3
1,4
2,6
2,6
3,7
3,7

5
4
7
7
10
10
13
3,8
6,8
6,8
9,7
9,7
12,6
1
2
1,8
2,9
2,9
3,8
0,6
0,8
1
1
1
1,4
0,1
0,16
> 10 … 12
> 12 … 14
> 14 … 16

> 16 … 18
> 18 … 20
> 20 … 22
> 22 … 25
> 25 … 28
> 15 … 18
> 18 … 20
> 20 … 22
> 22 … 25
> 25 … 28
> 28 … 32
> 32 … 36
> 36 … 40
3
4
4
5
5
6
6
6
6,5
6,5
7,5
6,5
7,5
9
9
10
16

16
19
16
19
22
22
25
15,7
15,7
18,6
15,7
18,6
21,6
21,6
24,5
5,3
5
6
4,5
5,5
7
6,5
7,5
1,4
1,8
1,8
2,3
2,3
2,3
2,8

2,8
0,16
0,25
> 28 … 32
> 32 … 38
> 40
> 40
8
10
11
13
28
32
27,3
31,4
8
10
3,3
3,3
0,25
0,40
1.2. Then ghép căng:
Then ghép căng làm vi
ệc ở các mặt trên và dưới, mặt bên có khe hở. Vì tạo thành mối gh
ép
căng nên then truy
ền đ
ược mô
men xo
ắn v

à cả lực dọc trục. Tuy nhiên vì then ghép căng gây l
ệch tâm
nhi
ều, làm tăng rung động của các tiết máy được ghép, đồng thời làm cho mayơ bị nghiêng đi. Vì thế
hi
ện nay rất ít dùng loại then này, ưu điểm của then này là chịu được va đập.
r
Hình 11.4
l
d
l
b
h
t
1
Hình 11.5
Tr
ần Ngọc Nhuần
– 3/2013
169
Then vát có d
ạng hình nêm tự hãm, vát một mặt với độ côn
1:100, rãnh trong may ơ c
ũng
đư
ợc chế tạo với độ côn nh
ư thế
(hình 11.6a)). Ti
ết diện then vát l
à một hình chữ nhật.

Then ma sát (hình 11.6b), m
ặt tr
ên và dưới là mặt làm việc. Mặt dưới của then là mặt trụ có
cùng đư
ờng kính với trục. Khi đóng then áp chặt vào bề mặt trục,
hai m
ặt bên có khe hở. Ưu điểm của
lo
ại này là không cần rãnh trên trục nên không làm yếu trục, ngoài ra có thể lắp được bất kỳ chỗ nào
trên tr
ục và khi quá tải, then có tác dụng đảm bảo an toàn.
The ti
ếp tuyến (
hình 11.6c), t
ạo th
ành từ hai then vát một
m
ặt. Mặt l
àm việc là mặt hẹp, hai
m
ặt làm việc song song với nhau. Mặt cắt hình chữ nhật có phương tiếp tuyến với trục
; khi truy
ền
mômen quay m
ột chiều dùng một then, khi truyền
mômen hai chi
ều dùng hai then đặt cách nhau một
góc  t
ừ
120

o
đ
ến
135
o
. Then ti
ếp tuyến đ
ược dùng trong ngành chế tạo máy hạng nặng chịu tải trọng
l
ớn.
2. Tính toán kiểm tra mối ghép then:
Đ
ộ bền là chỉ tiêu cơ bản về khả năng làm việc của các mối ghép then. Người ta chọn then
theo tiêu chu
ẩn, dựa vào đường kính trục cần lắ
p then, sau đó then đư
ợc kiểm tra về độ bền. Kích
thư
ớc
c
ủa then và rãnh then được chọn theo tiêu chuẩn Nhà nước xuất phát từ điều kiện bền về dập. Vì
th
ế tính toán về dập l
à tính toán kiểm tra cơ bản, đa số trường hợp kiểm tra về cắt là không cần thiết.
Khi tính toán mối ghép có nhiều then, cho phép giả thiết rằng tải trọng phân bố đồng đều trong tất cả
các then.
 Then b
ằng:
][
lt

F
A
F
d
2
d
 


(11.8)
Trong đó: l – chi
ều dài làm việc của then (
mm), t
2
= 0,4 h (mm) – đ
ộ
sâu rãnh then trên mayơ;
[
d
] -
ứng suất dập cho phép
(b
ảng 4
).
d/T2F 
, d – đư
ờng kính trục nơi lắp ghép (
mm).
][
ltd

F2
d
2
d
 


(Mpa) (11.9)
 Then bán nguy
ệt:
S
ử dụng công thức (
11.9), v
ới
t
2
= h – t
1
(hình 11.5)
Then bán nguy
ệt có bề d
ày nhỏ vì thế khác với then bằng, nó cần được kiểm tra thêm về điều
ki
ện bền cắt:
][
lbd
T2
cc
 



(11.10)
- Khi ch
ịu tải trọng tĩnh:
[
c
] = 120 Mpa
- Khi ch
ịu tải trọng va đập nhẹ:
[
c
] = 90 Mpa
- Khi ch
ịu tải trọng va đập mạnh:
[
c
] = 50 Mpa
 Then vát:
Ki
ểm tra theo điều kiện bền dập:
][
)fd6b(lb
T12
d
lv
d
 


(11.11)

l
lv
– chi
ều d
ài phần làm việc của then (
mm)
f – h
ệ số ma sát, đối với thép hoặc gang:
f = 0,15  0,18.
Khi ki
ểm tra an toàn cho mối ghép then có thể xảy ra hai trường hợp sau:
(a)
(b)
(c)
Hình 11.6

Tr
ần Ngọc Nhuần
– 3/2013
170
- N
ếu không an toàn , giải quyết bằng cách tăng chiều dài
l, t
ối đa
l = 1,5d nhưng không
quá chi
ều d
ài mayơ.
- N
ếu

l = 1,5d, v
ẫn không an toàn thì dùng hai then đặt cách nhau một
góc t
ừ
90
o
 120
o
.
Khi l
ắp hai then có nhược điểm mayơ khó chế tạo. trục bị yếu, cho nên ít sử dụng. Trường
h
ợp n
ày nên dùng trục then hoa thay thế.
B
ảng 4: Ứng
su
ất dập [

d
] cho phép đ
ối với mối ghép then, (Mpa)
Đ
ặc tính tải trọng
D
ạng lắp
V
ật liệu mayơ
T
ĩnh

Va đ
ập nhẹ
Va đ
ập nặng
Cố định
Di đ
ộng
Thép
Gang
Thép
150
80
50
100
53
40
50
27
30
III. M
ỐI GHÉP THEN HOA
Ghép b
ằng then hoa
có th
ể xem như là mối ghép nhiều then bằng. Ghép bằng then hoa là ghép
mayơ vào tr
ục nhờ các răng của trục (
hình 11.7) l
ồng v
ào các rãnh

đã đư
ợc chế tạo tr
ên mayơ, truyền
mômen xo
ắn. So với mối ghép then, mối ghép then hoa có các
ưu điểm sau:
- Đảm bảo được độ đồng tâm hơn và dễ dàng di độn g tiết máy trên trục.
- Kh
ả năng chịu tải lớn hơn so với mới ghép then
cùng kích thư
ớc.
- Đ
ộ bề
n m
ỏi cao hơn, chịu được tải trọng va đập
và t
ải trọng động tốt h
ơn.
Tuy nhiên v
ẫn tồn tại các nhược điểm:
- Có tập trung ứng suất ở góc rãnh.
- T
ải trọng phân bố giữa các răng không đều nhau
.
- Ch
ế tạo v
à kiểm tra cần có thiết bị riêng.
- Giá thành cao.
V
ật liệu

ch
ế tạo trục then hoa có giới hạn bền từ
560
 750 Mpa như thép 45, 40X, …
Ghép then hoa có th
ể chia l
àm hai loại: ghép cố định trong đó may ơ được cố định trên trục;
ghép di đ
ộng, may ơ có thể trượt dọc trục. Dạng răng trong mối ghép then hoa có thể là ră
ng ch
ữ nhất
(hình 11.7), răng thân khai hoặc răng tam giác. Hiện nay răng chữ nhật được sử dụng nhiều hơn cả,
kích thư
ớc
then hoa đư
ợc
tra trong các s
ố tay
chi ti
ết máy.
C
ũng giống nh
ư then bằng, mối ghép then hoa có thể bị hỏng do dập bề mặt làm việc. Ngo
ài
ra do bi
ến dạng v
à khe hở, gây nên những dịch chuyển tương đối giữa các bề mặt làm việc, mối ghép
then hoa có th
ể bị hỏng do mòn.
Đ

ể tránh dập người ta tính toán quy ước theo điều kiện ứng suất dập trung bình trên bề mặt
làm vi
ệc của then hoa không vượt
quá giá tr
ị cho phép:
][
Zhld
T2
d
m
d


 


(11.12)
trong đó: T – mômen xo
ắn truyền qua mối ghép,
Nmm; l – chi
ều
dài m
ối ghép,
mm; d
m
– đư
ờng kính trung b
ình của then hoa,
mm;
Z – s

ố răng;
 = 0,7  0,8 – h
ệ số xét đến sự phân bố không đều
c
ủa tải trọng tr
ên các răng;
[
d
] -
ứng suất dập cho phép,
Mpa, tra
trong s
ổ tay thiết kế
; f – c
ạnh vát đỉnh răng
h – chi
ều cao bề mặt
ti
ếp xúc của răng,
mm, đ
ối với răng chữ nhật:
f22/)dD(h 
;
2/)dD(d
m

.
f  45
o
b

d
D
r
Hình 11.7
Hình 11.8