Bài giảng Chi tiết máy

CHƯƠNG 1

MỞ ĐẦU
1.1 KHÁI NIỆM CHUNG.
1.1.1 KHÁI NIỆM CHI TIẾT MÁY.
Chi tiết máy là phần nhỏ và hoàn chỉnh của máy mà khi chế tạo không có
nguyên công lắp ráp.
Ví dụ: Bu lông, đai ốc, trục, một bánh răng...
Lưu ý: Không thể tháo chi tiết máy ra thành những phần nhỏ hơn.
1.1.2 KHÁI NIỆM BỘ PHẬN MÁY.
Bộ phận máy là một đơn vị lắp ráp hoàn chỉnh của máy. Ví dụ: Một ổ
lăn, một hộp giảm tốc...
1.1.3 PHÂN LOẠI.
1.1.3.1 Chi tiết máy, bộ phận máy có công dụng chung.
Là những chi tiết máy, bộ phận máy được dung phổ biến trong các máy
khác nhau, nếu cùng một loại thì công dụng tương tự nhau và công dụng đó
không phụ thuộc vào chức năng riêng của máy.
Ví dụ: Trục, Ổ lăn, Ổ trượt, khớp nối...
1.1.3.2 Chi tiết máy, bộ phận máy có công dụng riêng.
Là những chi tiết máy, bộ phận máy chỉ được dùng ở một số máy nhất
định và có công dụng phụ thuộc vào chức năng của máy.
Ví dụ: Trục khuỷu, Cam, Xi lanh...
1.1.4 PHẠM VI NGHIÊN CỨU.
Môn học Chi Tiết Máy chỉ nghiên cứu chi tiết máy, bộ phận máy có công
dụng chung.
(Chi tiết máy, bộ phận máy có công dụng riêng sẽ được nghiên cứu trong
các môn chuyên ngành).
1.1.5 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU.
Nghiên cứu cấu tạo.
Nghiên cứu nguyên lý làm việc.
Nghiên cứu phương pháp tính toán thiết kế chi tiết máy → Đây là nội

dung cơ bản và quan trọng được nghiên cứu trong môn học.
1.1.6 KHỐI LƯỢNG MÔN HỌC.
Tổng số tiết: 60 tiết.
1.1.7 TÀI LIỆU THAM KHẢO.
+ Chi tiết máy _ Tập 1+2 _ Đỗ Quyết Thắng (HVKTQS).
+ Chi tiết máy _ Tập 1+2 _ Nguyễn Trọng Hiệp(NXBGD).
+ Bài tập chi tiết máy _ Nguyễn Đăng Ba (HVKTQS).
+ Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí _ Tập 1+2 _Trịnh Chất - Lê Văn
Uyển.
1.1.8 ĐẶC ĐIỂM MÔN HỌC.
1


- Lý thyết kết hợp với thực nghiệm và gắn chặt với thực tế kỹ thuật:
- Kết quả tính toán mang tính chất gần đúng:Trong tính toán thiết kế chi
tiết máy có rất nhiều phương án điều quan trọng là chọn được phương án hợp lý
nhất. Để đánh giá đúng phương án nào tốt nhất phải xét đến tất cả các vấn đề:
Các chỉ tiêu về khả năng làm việc, chọn vật liệu, yêu cầu về tính công nghệ, tiêu
chuẩn hoá, giá thành.
- Kết quả tính toán thực tế nhiều trường hợp còn phụ thuộc vào điều kiện
gia công, lắp ghép...
1.2 NHỮNG YÊU CẦU CƠ BẢN ĐỐI VỚI CHI TIẾT MÁY.
1.2.1 CHI TIẾT MÁY PHẢI ĐẢM BẢO CÁC CHỈ TIÊU VỀ KHẢ NĂNG
LÀM VIỆC.
Là trạng thái chi tiết máy có khả năng thực hiện bình thường chức năng
cho trước với những thông số được qui định bằng những tài liệu kỹ thuật định
mức.
Các chỉ tiêu chủ yếu về khả năng làm việc: Độ bền, Độ cứng, Độ bền
mòn, Độ ổn định nhiệt, Độ ổn định dao động.
1.2.1.1 Độ bền.

Là khả năng tiếp nhận tải trọng của chi tiết máy mà không bị phá hỏng.
Đây là chỉ tiêu quan trọng nhất đối với phần lớn chi tiết máy.
1.2.1.2 Độ cứng.
Là khả năng của chi tiết máy chống lại sự thay đổi hình dạng dưới tác
dụng của tải trọng. Độ cứng là một trong các chỉ tiêu quan trọng về khả năng làm
việc của chi tiết máy.
1.2.1.3 Độ bền mòn.
Là làm việc ổ định trong suốt thời hạn đã định mà không bị mòn quá một
lượng cho phép. Chi tiết máy bị mòn làm giảm độ chính xác, làm giảm hiệu suất,
giảm độ bền (Kích thước giảm), làm tăng tải trọng động(Đối với răng bánh
răng), tăng tiếng ồn.
1.2.1.4 Độ chịu nhiệt.
Là khả năng của chi tiết máy có thể làm việc trong một phạm vi nhiệt độ
cần thiết mà không bị nung nóng quá trị số cho phép.
1.2.1.5 Độ ổn định dao động.
Là khả năng của chi tiết máy có thể làm việc trong một phạn vi vận tốc
cần thiết mà không bị rung quá mức cho phép. 1.2.2 ĐỘ TIN CẬY.
Là khả năng sản phẩm (chi tiết máy, bộ phận máy, máy) thực hiện được
chức năng của mình và duy trì chức năng nhiệm vụ đó trong suốt thời hạn đã
định ứng với các điều kiện vận hành, chăm sóc, bảo dưỡng cụ thể.
Độ tin cậy của sản phẩm được xác định bằng lượng vận hành cần thiết
được tính ra giờ làm việc của máy công cụ, giờ bay của máy bay, số km chạy
được của xe máy và ô tô...
1.2.3 TÍNH CÔNG NGHỆ.
2


Một chi tiết máy có tính công nghệ tức là một mặt nó phải thoả mãn các
chỉ tiêu chủ yếu về khả năng làm việc và độ tin cậy. Mặt khác trong điều kiện
sản xuất hiện có phải dễ gia công chế tạo, ít tốn vật liệu và thời gian.

Tính công nghệ thể hiện ở những yêu cầu chủ yếu sau:
+ Máy và chi tiết máy phải có hình dạng và kết cấu hợp lý.
+ Vật liệu chế tạo máy được chọn hợp lý, bảo đạm các yêu cầu kỹ thuật và
các yêu cầu lien quan đến công dụng và điều kiện sử dụng máy.
+ Sử dụng các phương pháp công nghệ phù hợp để đơn giản hoá quá trình
chế tạo từ khâu chuẩn bị phôi đến chế tạo, kiểm tra, lắp ghép và nghiệm thu sản
phẩm.
+ Khối lượng và kích thước nhỏ gọn.
+ Giá thành chế tạo máy và chi phí sử dụng thấp.
1.2.4 TÍNH KINH TẾ.
Được đánh giá qua việc tính chi phí thiết kế, chế tạo, vận hành và sửa
chữa. Tính kinh tế của chi tiết máy và bộ phận máy đạt được bằng cách tối ưu
hình dạng kích thước của chúng để giảm chi phí vật liệu, năng lượng và cũng
như khó khăn trong sản xuất.
1.2.5 TÍNH THẨM MỸ.
Đó là hình dạng bề ngoài của chi tiết máy, bộ phận máy và máy phải hoàn
thiện, hình thức phải đẹp và bắt mắt. Tính thẩm mỹ nó ảnh hưởng đến thái độ
của người sử dụng máy đối với máy.
1.3 YÊU CẦU CƠ BẢN ĐỐI VỚI VẬT LIỆU CHI TIẾT MÁY.
Việc chọn vật liệu cho chi tiết máy dựa trên các tính chất cơ bản sau: Cơ
tính (tính kết cấu), tính công nghệ và tính kinh tế.
1.3.1 CƠ TÍNH CỦA VẬT LIỆU.
1.3.1.1 Độ bền.
Là khả năng không bị phá huỷ của vật liệu trong những điều kiện và giới
hạn nhất định khi chịu các loại tác động: Tải trọng, nhiệt độ không đều, từ
trường, điện trường...
Độ bền được đánh giá bằng giới hạn bền σb : Là trị số ứng suất lớn nhất
mà vật liệu có thể chịu được trước khi mẫu bị phá huỷ.
1.3.1.2 Tính biến dạng.
Là tính chất chống lại sự thay đổi hình dạng mà không bị phá huỷ của vật

liệu.
Đặc trưng: Mô đun đàn hồi E, hệ số poat xông µ .
1.3.1.3 Tính đàn hồi.
Là tính chất phục hồi lại hình dạng và thể tích sau khi chịu tải.
Đặc trưng: Giới hạn đàn hồi qui ước là σ0.05
1.3.1.4 Tính dẻo.
Là tính chất của vật liệu bảo toàn biến dạng dẻo đáng kể mà không bị phá
hỏng loại bỏ tác dụng của ngoại lực.
3


Đặc trưng:
+ Giới hạn chảy σ ch .
+ Độ dãn dài tương đối sau khi đứt δ 5 , độ thắt tương đối sau khi đứt ψ .
+ Độ dai va đập a k .
1.3.1.5 Độ bền mỏi.
Là khả năng vật liệu chống lại sự phá hỏng mỏi tức là chống lại sự phá
hỏng do phát sinh và phát triển vết nứt dưới tác dụng của ứng suất lặp lại nhiều
lần.
1.3.1.6 Độ cứng.
Là khả năng chống lại biến dạng dẻo cục bộ của vật liệu dưới tác dụng của
các vật cứng có hình dáng và tải trọng xác định trong một thời gian xác định.
1.3.1.7 Tính chống mài mòn.
Là khả năng vật liệu chống lại hiện tượng mòn do các phần tử cứng rơi
vào vùng tiếp xúc gây ra.
1.3.2 TÍNH CÔNG NGHỆ.
Đó là tính hàn được, tính tăng bền được, tính dễ gia công cắt gọt...
1.3.3 TÍNH KINH TẾ.
CHƯƠNG 2

CÁC BỀ MẶT ĐỐI TIẾP, ĐIỀU KIỆN LÀM VIỆC CỦA
CHÚNG VÀ CÁC DẠNG MÒN
2.1 KHÁI NIỆM CHUNG
2.1.1 KHÁI NIỆM BỀ MẶT ĐỐI TIẾP.
Là các bề mặt của chi tiết máy có tác dụng tương hỗ với nhau tiếp xúc trực
tiếp hoặc thông qua một lớp vật liệu bôi trơn( như dầu, mỡ).
Ví dụ:
+ Các mặt răng ăn khớp với nhau.
+ Bề mặt ngõng trục tiếp xúc với lót ổ.
2.1.2 PHÂN LOẠI.
2.1.2.1 Các bề mặt đối tiếp trùng.
Là các bề mặt đối tiếp tiếp xúc với nhau theo mặt.
Ví dụ: Bề mặt ngõng trục tiếp xúc với lót ổ, mối ghép then, then hoa..
2.1.2.2 Các bề mặt đối tiếp không trùng.
Là các bề mặt đối tiếp tiếp xúc với nhau theo đường hoặc theo điểm.
Ví dụ: Các mặt răng ăn khớp với nhau của một cặp bánh răng, Các bề mặt
của vật thể lăn (như bi, con lăn) và đường lăn của ổ lăn.
2.1.3 VAI TRÒ CỦA CÁC BỀ MẶT ĐỐI TIẾP.
+ Quyết định khả năng truyền tải và truyền chuyển động giữa các chi tiết
máy.
4


+ Quyết định hiệu suất, độ chính xác, độ êm và tuổi thọ của chi tiết máy,
bộ phận máy và máy.
Ví dụ: Nếu các bề mặt đối tiếp của chi tiết máy mà sần sủi, không được
bôi trơn thì khi chúng làm việc sẽ gây tiếng ồn, kém chính xác, ma sát lớn mòn
sẽ xảy ra nhanh dẫn đến làm giảm hiệu suất làm việc cũng như tuổi thọ của máy.
2.2 CÁC THÔNG SỐ ĐẶC TRƯNG CHO ĐIỀU KIỆN LÀM VIỆC CỦA CÁC
BỀ MẶT ĐỐI TIẾP.

2.2.1 CÁC THÔNG SỐ ĐẶC TRƯNG VỀ ĐIỀU KIỆN CHỊU TẢI.
2.2.1.1 Đối với các bề mặt đối tiếp trùng.
Thông số đặc trưng cho khả năng truyền tải là áp suất:

Hình 2.2.1
p=

Fn
(2.1)
Atx

Chú ý: Khi các bề mặt đối tiếp không dịch chuyển tương đối với nhauthì áp suất
đó được gọi là ứng suất dập: σ d
Điều kiện cần bảo đảm:
p ≤ [ p]
σ d ≤ [σ d ]
[ p ] , σ d được xác định bằng thực nghiệm trong điều kiện tương tự.

[ ]

Chú ý: Việc tính toán áp suất và ứng suất dập là tính gần đúng vì do gia công chế
tạo nên các bề mặt đối tiếp tiếp xúc với nhau là tại các đỉnh mấp mô do vậy diện
tích tiếp xúc thực tế nhỏ hơn rất nhiều so với diện tích tính toán.
2.2.1.2 Đối với các bề mặt đối tiếp không trùng.
Xét mô hình sau :

5


Hình 2.2.4

Khi chưa có lực tác dụng thì các bề mặt đối tiếp tiếp xúc đường.
Khi có lực tác dụng thì tại bề mặt đối tiếp tiếp xúc bị biến dạng và chuyển từ tiếp
xúc theo đường thành tiếp xúc theo một dải hẹp.
Thông số đặc trưng cho khả năng truyền tải là ứng suất tiếp xúc σ H .
σ H được xác định theo công thức Héc: σ H = Z M .

qH
2.ρ td

(2.8)
F

n
Với : qH là tải trọng trên một đơn vị chiều dài tiếp xúc. q H = l
tx

ρ td là bán kính cong tương đương:

ρ ± ρ1
1
1
1
=
±
= 2
ρ td ρ1 ρ 2
ρ1 .ρ 2

Dấu + khi tiếp xúc ngoài
Dấu – khi tiếp xúc trong(với ρ1 < ρ 2 là bán kính ngoài)

ZM là hệ số phụ thuộc vào cơ tính vật liệu 2 chi tiết.
ZM =

2.E1 .E 2
π E 1 (1 − µ 22 ) + E 2 (1 − µ12 )

[

]

(2.9)

E1, E2 là môđun đàn hồi của vật liệu chi tiết 1,2.
µ1 , µ 2 là hệ số poatxông.
Chú ý :
Thép thường dùng trong kỹ thuật hiện nay: µ = 0.25 ÷ 0.35 ⇒ Ta thường lấy
µ1 = µ 2 ≈ 0.3 ⇒ Công thức Héc có dạng : σ H =0.418
2.E1 .E 2

Với Etđ là môđun đàn hồi tương: Etđ = E + E (2.11)
1
2

6

q H .E td
f td

(2.10)

2.2.2 CÁC THÔNG SỐ VỀ ĐỘNG HỌC.
Nhận xét: Các bề mặt đối tiếp khi tiếp xúc với nhau để truyền chuyển động và
truyền tải thường có hiện tượng trượt tương đối với nhau. Hiện tượng trượt có
hại vì nó làm giảm hiệu suất, sinh nhiệt nhiều… mòn bề mặt đối tiếp.
Thông số đặc trưng cho điều kiện làm việc của các bề mặt đối tiếp về mặt
→
động học là vận tốc trượt: v S và vận tốc trượt riêng.
Mô hình:

01

02

Hình 2.2.5
vτ 1 _ Vận tốc điểm M thuộc bề mặt 1.
vτ 2 _ Vận tốc điểm M thuộc bề mặt 2.

Khi vτ 1
Nếu vτ 1
Nếu vτ 1
Nếu vτ 2

≠ vτ 2 thì có hiện tượng trượt giữa hai bề mặt 1 và 2.

> vτ 2 ⇒ Bề mặt 1 được gọi là bề mặt vượt.
- vτ 2 = v Sτ 1 _ Vận tốc trượt của bề mặt 1 so với bề mặt 2.
- vτ 1 = v Sτ 2 _ Vận tốc trượt của bề mặt 2 so với bề mặt 1.

Ta có: v Sτ 1 = v Sτ 2 = v Sτ _ Giá trị vận tốc trượt.

Chú ý: Nếu hai bề mặt không có sự trượt dọc theo chiều trục ⇒ v Sτ = v S
v

v

Sτ
Sτ
Đặt: θ1 = v , θ 2 = v
(2.12) Với θ1 và θ 2 Là vận tốc trượt riêng.
τ1
τ2
θ1 , θ 2 : Đặc trưng cho cường độ toả nhiệt trên bề mặt đối tiếp, tức θ1 , θ 2 càng lớn
thì bề mặt càng chóng bị đốt nóng.

7


Chứng minh:
Gọi Fn là áp lực pháp tuyến tại điểm tiếp xúc của các bề mặt đối tiếp, f là
hệ số ma sát.
Xét trong thời gian dt: Gọi dw là công sinh ra do ma sát trong thời gian dt. ⇒
dw= Fn.f. v Sτ .dt
Trong thời gian dt thì độ lớn cung dịch chuyển của bề mặt 1 so với điểm tiếp xúc
M là: ds1 = vτ 1 .dt
Tương tự: ds2 = vτ 2 .dt
Fn . f .v Sτ .dt
= Fn . f .θ1 (2.13)
vτ 1 .dt
dw Fn . f .v Sτ .dt
=

= Fn . f .θ 2 (2.14)
ds 2
vτ 2 .dt
dw

Ta có: ds =
1

Nhận xét: Ta thấy dw chuyển biến thành nhiệt, do đó nếu dw/ds 1 càng lớn thì
cường độ đốt nóng bề mặt 1 càng lớn, tương tự dw/ds2 càng lớn thì cường độ đốt
nóng bề mặt 2 càng lớn.
dw

Do ds ~ θ1 ⇒ θ1 đặc trưng cho cường độ đốt nóng bề mặt 1.
1
dw
~ θ 2 ⇒ θ 2 đặc trưng cho cường độ đốt nóng bề mặt 2.
ds 2

2.3 CÁC DẠNG MÒN ( Tự đọc)
CHƯƠNG 3

BÔI TRƠN BỀ MẶT ĐỐI TIẾP
3.1 KHÁI NIỆM CHUNG.
3.1.1 TÁC DỤNG CỦA BÔI TRƠN.
+ Làm giảm hệ số ma sát, giảm cương độ mòn, giảm mất mát do ma sát,
η
tăng , giảm nhiệt.
+ Chống oxi hoá các bề mặt đối tiếp.
+ Làm mát cho máy do dầu mỡ chuyển động, vung toé nên dẫn nhiệt.

Ngoài ra bôi trơn còn có tác dụng đẩy các sản phẩm mài ra khỏi vùng tiếp
xúc, mỡ đặc còn có tác dụng lót kín.
3.1.2 TÍNH CHẤT CỦA VẬT LIỆU BÔI TRƠN.
Vật liệu bôi trơn chủ yếu là: Dầu và mỡ nên có 2 tính chất sau:
3.1.2.1 Độ nhớt.
Là sự cản trở dịch chuyển tương đối giữa các lớp vật liệu bôi trơn.
Bản chất độ nhớt: Ma sát trong của vật liệu bôi trơn. Dầu có độ nhớt thấp
thì có tác dụng bôi trơn kém, dầu có độ nhớt cao thì sức cản quá lớn vì vậy cần
chọn dầu có độ nhớt phù hợp.
Nhận xét:
8


+ Độ nhớt của dầu giảm nhanh khi tăng nhiệt độ, trong khoảng nhiệt độ t
= ( 50 ÷ 100) 0 C độ nhớt động lực của dầu có mối liên hệ với nhiệt độ theo công
50
t

thức gần đúng: µ t = µ 50 ( ) m (3.1.1) Ở đây m ≈ 2,6 ÷ 3 .
αp

+ Khi tăng áp suất độ nhớt của dầu sẽ tăng. µ p = µ 0 .e (3.1.2). Trong đó
α là hệ số pieza của độ nhớt phụ thuộc vào t và p. Đối với dầu khoáng α = 0,007
÷ 0,03 (MPa-1).
3.1.2.2 Tính chất bôi trơn.
Là khả năng bám của vật liệu bôi trơn lên bề mặt chi tiết máy tạo thành
một lớp màng mỏng gọi là màng giới hạn nhằm giảm hệ số ma sát và ngăn
không cho các bề mặt đôi tiếp tiếp xúc kim loại trực tiếp với nhau
3.2 CÁC DẠNG MA SÁT TRƯỢT.
3.2.1 Ma sát ướt.

Lớp màng giới hạn

Hình 3.2.1
Là dạng ma sát được hình thành khi các bề mặt đối tiếp không tiếp xúc
trực tiếp với nhau mà giữa chúng được ngăn cách bởi một lớp dầu bôi trơn có
chiều dày hmin lớn hơn tổng chiều cao mấp mô bề mặt.
Bản chất: Nội ma sát của vật liệu bôi trơn.
Hệ số ma sát ướt rất nhỏ nên hiệu suất cao, nhiệt sinh ra ít, mài mòn hầu
như không xảy ra.(Mòn chỉ xảy ra khi khởi động hoặc khi dừng máy lúc đó có sự
cọ sát gây ra mòn).
Ma sát ướt khó thực hiện.
3.2.2 Ma sát màng giới hạn.
Là dạng ma sát được hình thành khi các bề mặt đối tiếp tiếp xúc với nhau
qua lớp màng giới hạn.
Sự tồn tại của lớp màng giới hạn làm giảm hệ số ma sát so với ma sát
không bôi trơn từ 2 ÷ 10 lần và giảm độ mòn của các bề mặt lắp ghép hàng trăm
lần.
3.2.3 Ma sát không vật liệu bôi trơn.
Là dạng ma sát được hình thành khi giữa các bề mặt đối tiếp không có lớp
dầu bôi trơn mà giữa chúng chỉ có lớp hấp phụ không khí, hơi nước.
Ví dụ: Bộ phanh, truyền động ma sát…
3.2.4 Ma sát khô.
Là dạng ma sát được hình thành khi các bề mặt đối tiếp tuyệt đối sạch tiếp
xúc trực tiếp với nhau (giữa hai bề mặt đối tiếp không có dầu mỡ, không khí, hơi
9


nước). Dạng ma sát này chỉ xảy ra khi thực nghiệm và trong điều kiện chân
không.
3.2.5 Ma sát nửa ướt.

Là ma sát vừa có ma sát ướt vừa có ma sát màng giới hạn.
3.2.6 Ma sát hỗn hợp.
Là ma sát vừa có ma sát ướt vừa có ma sát màng giới hạn vừa có ma sát
không vật liệu bôi trơn
Chú ý:
+ Những máy quan trọng quay với tốc độ rất lớn tốt nhất thực hiện ma sát
ướt.
+ Hiện nay phổ biến nhất trong thực tế kỹ thuật là thực hiện ma sát nửa
ướt.
3.3 THỰC HIỆN MA SÁT ƯỚT THEO NGUYÊN LÝ THUỶ ĐỘNG.
3.3.1 Bản chất của nguyên lý thuỷ động.
Xét mô hình sau:



Hình 3.3.1
Ta xét vật 1 và vật 2 tạo với nhau một góc là α , chúng đều được ngâm
→
trong dầu có độ nhớt động lực là µ . Cho vật 1 chuyển động với vận tốc v .
→

Khi cho vật 1 chuyển động với vận tốc v làm cho lớp màng trên vật 1
chuyển động, kéo theo lớp dầu kế tiếp chuyển động theo(do nội ma sát giữa các
lớp dầu ) và cứ như vậy sẽ tạo ra một dòng dầu chuyển động chạy lùa vào khe
hẹp hình nêm. Khi dầu chuyển động dồn vào khe hẹp thì bị dồn nén sinh ra áp
suất dư.
Do dầu được điền đầy liên tục và lượng dầu chảy qua mọi mặt cắt vuông
góc với trục x trong một đơn vị thời gian là như nhau. Tức là lượng dầu chảy qua
10

mt ct to x l mt hng s, lng du chy qua mi mt ct ph thuc
vo: ln khong cỏch khe hp h v vn tc chy du.
Ta cú: hx .v xm = const
Khi khe hp cng gim thỡ vn tc ca du cng ln v ngc li (
hx v xm ).
S thay i ca ỏp sut trong lp du nm gia 2 tõm c xỏc nh theo
phng trỡnh Rõynụn.
hx h p max
dp
= 6.à .v.
dx
hx3

Nhn xột: Khi ỏp sut thu ng ln thng c ti trng bờn ngoi
m bo cho 2 b mt 1 v 2 khụng tip xỳc trc tip vi nhau thỡ s thc hin
c ma sỏt t.
3.3.2 iu kin thc hin ma sỏt t theo nguyờn lý thu ng.
+ Gia 2 b mt trt phi to khe h hỡnh chờm.
+ Du phi cú nht thớch hp v liờn tc in y vo khe hp hỡnh
nờm.
+ Vn tc tng i gia 2 b mt trt phi cú phng chiu thớch hp
v tr s ln ỏp sut sinh ra trong lp du cú kh nng cõn bng vi ti
trng ngoi.
Vớ d: trt.

Hỡnh 3.3.2
Chơng 4

độ bền của chi tiết máy

4.1 tải trọng và ứng suất
Tải trọng không chỉ là những tác dụng cơ học thuần tuý nh lực, mômen,
mà còn là những tác động khác gây ra biến dạng của chi tiết nh tác dụng của
nhiệt, tác dụng của từ trờng, điện trợng
4.1.1 Tải trọng. (có hai loại tải trọng)
11


* Tải trọng tĩnh: Là tải trọng có trị số, phơng chiều, điểm đặt cố định hay
thay đổi dần dần từ không đến một giá trị nhất định và sau đó không đổi.
Ví dụ: Trọng lực, áp suất của chất khí hay chất lỏng trong bình chứa, lực
xiết của bu lông
* Tải trọng thay đổi: Là tải trọng thay đổi theo thời gian có thể thay đổi về
độ lớn hoặc phơng chiều hoặc điểm đặt.
Ví dụ: Tải trọng tác dụng lên răng của đĩa xích hay ca bánh răng, lực tác
dụng lên dao cắt của các máy công cụ, lực tác dụng của mặt đờng lên các bánh
xe
Nhận xét: Thực tế tải trọng thay đổi rất phức tạp, tải trọng thay đổi gây nên sự
phá hỏng mỏi cho các chi tiết máy, mặc dù ứng suất trong chi tiết máy cha lớn
lắm, thậm chí còn nhỏ hơn giới hạn đàn hồi. Do vậy tải trọng thay đổi so với tải
trọng tĩnh nguy hiểm hơn.
Để tính toán thiết kế chi tiết máy chịu tải trọng thay đổi ngời ta thờng qui
tải trọng thay đổi về một trong các chế độ tải trọng điển hình hoặc qui về chế độ
tải trọng thay đổi theo bậc.
* Các chế độ tải trọng điển hình:

Hình 4.1.1
0 - Tải trọng cố định.
I - Tải trọng nặng.
II - Tải trọng trung bình đồng xác suất.

III - Tải trọng trung bình chuẩn.
IV - Tải trọng nhẹ.
V - Tải trọng rất nhẹ.
* Tải trọng thay đổi theo bậc.

12


Hình 4.1.2
Sơ đồ tải trọng đợc sắp xếp lại nh sau.

Hình 4.1.3
Khi tính toán thiết kế chi tiết máy chịu chế độ tải trọng thay đổi theo bậc
ngời ta thờng qui về tải trọng không đổi tơng đơng(có 2 cách).
1. Chọn trớc một tải trọng tĩnh bất kỳ Qtt (thờng chọn tải trọng lớn nhất) và
tìm số chu trình thay đổi ứng suất tơng đơng NE sao cho dới tác dụng của tải
trọng Qtt trong NE chu trình ứng suất mức độ ảnh hởng đến sức bền mỏi của chi
tiết máy là tơng đơng với ảnh hởng của chế độ tải trọng thay đổi đã cho.
Q
Qtt

NE

NC

Hình 4.1.4
2. Chọn trớc số chu trình thay đổi ứng suất tính toán N Ctt và tìm tải trọng tơng đơng QE.
Q
QE
Hình 4.1.5

N13
Ctt

NC


Nhận xét: Việc thay thế là tơng đơng nếu ảnh hởng của chế độ tải trọng tĩnh tơng
đơng đến sức bền mỏi của chi tiết máy giống nh ảnh hởng của chế độ tải trọng
thay đổi đã cho.
4.1.2 ứng suất

4.1.2.1 ứng suất tĩnh.
Là ứng suất không thay đổi theo thời gian(hoặc thay đổi rất ít, không đáng
kể).
Ví dụ: ứng suất kéo (hoặc nén) trong vít của bộ truyền vít - đai ốc.
4.1.2.2 ứng suất động(ứng suất thay đổi).
Là ứng suất mà trị số hoặc chiều của nó thay đổi theo thời gian.
Ví dụ: ứng suất uốn tại mặt cắt chân răng của bánh răng
Chú ý: Không phải chỉ có tải trong thay đổi mới gây ra ứng suất thay đổi mà
ngay cả tải trọng tĩnh vẫn có thể gây ra ứng suất thay đổi.
4.1.2.3 Đặc trng của chu trình ứng suất.
Khoảng thời gian ngắn nhất để ứng suất từ trị số giới hạn này biến đổi sang
trị số giới hạn khác rồi trở về trạng thái ban đầu đợc gọi là một chu kỳ ứng suất.
Nếu ký hiệu ứng suất là S (Stress) thì các thông số đặc trng cho một chu
trình ứng suất:
S max
- ứng suất cực đại:
S min
- ứng suất cực tiểu:
- Biên độ ứng suất:

Sa =

S max S min
2

(4.1.1)

- ứng suất trung bình:

Sm =

S max + S min
2

(4.1.2)

- Hệ số tính chất chu kỳ:

r=

S min
S max

(4.1.3)

Theo hệ số chu kỳ r ta có các chu kỳ ứng suất khác nhau:
+ r = -1 Chu trình đối xứng.
+ r = 0 (r = ) Chu trình mạch động.
+ r = 1 Chu trình không đổi.

+ r > 0 Chu trình cùng dấu.
+ r < 0 Chu trình khác dấu.
4.2 độ bền của chi tiết máy
Đây là chỉ tiêu chủ yếu về khả năng làm việc đối với đa số các chi tiết
máy. Nếu không đủ độ bền khi chịu tải trọng chi tiết máy sẽ bị phá hỏng hay
biến dạng d lớn.
14


Cơ sơ tính toán về độ bền đợc nghiên cứu trong giáo trình sức bền vật
liệu.
Phơng pháp chung: Khống chế ứng suất lớn nhất theo ứng suất cho phép.
+ [ ] =

gh

+ [ ] =

gh

[ n]

(4.2.1)

[ n]

(4.2.2)

4.2.1 trờng hợp chi tiết máy chịu ứng suất tĩnh
Tính theo độ bền tĩnh

* Vật liệu dẻo: Thép; hợp kim đồng, nhôm
gh = ch

gh = ch

(4.2.3)

gh = b

gh = b

(4.2.4)

* Vật liệu dòn: Gang, đá, bê tông

4.2.2 trờng hợp chi tiết máy chịu ứng suất thay đổi
Tính theo độ bền mỏi
Đờng cong mỏi đợc xác định bằng thực nghiệm.

Hình 4.2.1
Muốn chi tiết máy làm việc không bị phá hỏng vì mỏi với số chu trình ứng
suất NC lớn tuỳ ý thì RD . Trong đó RD là giới hạn mỏi dài hạn.
Muốn cho chi tiết máy làm việc với NC < N0 thì ta phải tính chi tiết máy
theo giới hạn mỏi ngắn hạn. ND > RD
Do điểm A và B đều thuộc đờng cong mỏi nên ta có:
m
m
ND
.N C = RD
.N 0 = const ND = RD .m

N0
= K c . RD
NC

Tơng tự ta có: ND = K c . RD
Chú ý: Ta sử dụng thang logarit đối với cả hai trục toạ độ.

15

(4.2.5)
(4.2.6)



RD
N0

NC

Hình 4.2.2
Nhận xét: Giữa tải trọng và ứng suất bao giờ cũng có mối quan hệ sau:
Q = .S

(4.2.7)

Trong đó:
Q - Là tải trọng
- Là hằng số phụ thuộc vào kết cấu chịu tải cụ thể.
S - ứng suất(có thể là ứng suất pháp hoặc ứng suất tiếp)

- Số mũ
Ví dụ 01:
H = ZM .

qH
2. TD 2
qH =
. H
2. TD
Z M2

Q = q H

= 2. TD
Z M2
Ta có:
S =
H

= 2

Ví dụ 02:
x =

Tx
Tx
=
Tx = 0,2.d 3 . x
3
w x 0,2.d

Q = Tx

3
= 0,2.d
Ta có:
S = x
= 1

Từ (4.2.7) S =

Q


1

1


Q 1
Từ phơng trình đờng cong mỏi 1




Q


1

1


m


.N = const
C



.N C = const Q m .N C = const

(4.2.8)
16


Trong đó: m =

m


Q
Qtt

Qm .NC = const
C
B

Qi

0

A
NCi NE

N0
NClimi

NC

Hình 4.2.3
Chi tiết máy làm việc với tải trọng Qi thì chịu đợc số chu trình thay đổi ứng
suất NClimi thì nó sẽ bị phá huỷ vì mỏi. i = 1, 2, k
Thực tế cho thấy ở chế độ i chi tiết máy chỉ làm việc với số chu trình ứng
suất là NCi k.
Nh vậy:
ở chế độ thứ nhất tổn thất sức bền mỏi là: NC1/Nclim1.
ở chế độ thứ 2 tổn thất sức bền mỏi sẽ là : NC2/NClim2.

ở chế độ thứ k tổn thất sức bền mỏi là : NCk/NClimk.
Điều kiện để chi tiết máy không bị phá huỷ mỏi là:
k
k
N Ci
N Ci

1
= a với a 1
;

i =1 N C lim i
i =1 N C lim i

(4.2.9)

Chi tiết máy làm việc ở nhiều chế độ tải trọng i =1, 2, k. Do vậy ta phải
qui về chế độ tải trọng không đổi tơng đơng.
Qi ( i = 1, k ) 1. Chọn trớc Qtt tìm NE
2. Chọn trớc NCtt tìm QE
Do điểm A, B, C đều thuộc đờng cong mỏi. Qttm .N C = Qim .N C lim i = const
N C lim i =

Qttm .N E
Qim

(4.2.10)

k
N Ci
Qim .N Ci
=
1

N
=


E

Qttm
Thay (4.2.10) vào (4.2.9) i =1 Qttm .N E
i =1
Qim
k

k

Tơng tự: Nếu cho trớc NCtt Ta tìm đợc QE = m Qim .
i =1

N Ci
N Ctt

(4.2.11)
(4.2.12)

Nếu NE N0 Phải tính toán chi tiết máy theo giới hạn mỏi dài hạn.
17


Nếu NE < N0 Phải tính toán chi tiết máy theo giới hạn mỏi ngắn hạn.
4.3 các yếu tố ảnh hởng đến độ bền của chi tiết máy.
4.3.1 ảnh hởng của kích thớc
Khi kích thớc của chi tiết lớn thì khả năng chịu tải lớn hơn nhng sự không
đồng đều về vật liệu sẽ tăng lên. Đồng thời khuyết tật trong nòng chi tiết máy sẽ
tăng lên (bọt khí, vết nứt) làm giảm ứng suất giới hạn và ứng suất cho phép.
Hệ số ảnh hởng của kích thớc tuyệt đối đến giới hạn bền và giới hạn chảy.
b =

bd
chd
; ch =
.
b
ch

Hệ số ảnh hởng của kích thớc tuyệt đối đến giới hạn mỏi:



= 1d ; = 1d
1
1

4.3.2 ảnh hởng của hình dạng kết cấu.

Những nơi nào của chi tiết có sự thay đổi đột ngột về hình dạng và kích thớc thì ở đó có tập trung ứng suất(ứng suất ở đó lớn đột ngột) từ đó sinh ra vết nứt
và nó phát triển dần dần gây phá hỏng chi tiết máy.
Hệ số tập trung ứng suất thực tế:
K =

1
1
; K =
1tt
1tt

4.3.3 ảnh hởng của trạng thái bề mặt

Nếu bề mặt càng rắn thì càng khó xuất hiện vết nứt ở bề mặt do đó tăng
bền cho chi tiết máy.
Thực tế cho thấy để tăng độ rắn bề mặt của chi tiết máy ngời ta thờng dùng
các biện pháp nh tôi, lăn ép, phun bi
Bề mặt càng nhẵn thì càng làm giảm tập trung ứng suất ở các chận nhấp
nhô của bề mặt do đó càng làm tăng bề cho chi tiết máy.
Hệ số chất lợng bề mặt: K n ; Kn .
Hệ số tăng bền:
CHNG 5 : MI GHẫP REN, v CHNG 6 : MI GHẫP HN
(CHA BI TP)
CHNG 7: MI GHẫP TRC - MAY
7.1. MI GHẫP THEN.
a) Khai niờm :
Mi ghộp then dựng c nh cỏc chi tit trờn trc nh then t trong rónh ca
trc v may .
b) phõn loai:
1. Theo tinh chõt lp ghep cua then cú th chia then lm 2 loi ln:
*) Then ghộp lng: then bng, then bỏn nguyt, then dn hng to thnh mi
ghộp lng.
18


- Ưu điểm:
Thường dùng nhất là then lắp lỏng phối hợp với kiểu lắp có độ dôi giữa may ơ
và trục. Cách lắp này đảm bảo độ đồng tâm và độ tin cậy của mối ghép cao.
- Nhược điểm:
- Then ghép căng: then vát, then tròn tạo thành mối ghép căng.
+ Then lắp lỏng dùng phối hợp với kiểu lắp không có độ dôi của may ơ và trục
dễ bị hỏng do gỉ fretting và dính kết.
+ Then dẫn hướng cũng có hình dạng như then bằng nhưng nó được dùng

trong trường hợp cần di động tiết máy dọc trục. Khả năng tải của then dẫn hướng
kém hơn then hoa dẫn hướng rất nhiều.Vì vậy trong thiết kế hiện nay người ta kô
sử dụng then dẫn hướng.
*) Then ghép căng: Then vát, then tròn tạo thành mối ghép căng.
Mối ghép căng bằng then vát, đảm bảo truyển mômen xoắn nhờ lực ma sát. Khi
lắp mối ghép này gây ra khe hở và biến dạng giữa may ơ và trục, không đảm bảo
độ đồng tâm giữa 2 chi tiết này.
2. Theo hình dạng then ta có 2 loại then phổ biến: Then bằng và then bán nguyệt.
*) Then bằng:
Chiều rộng b và chiều cao h của then bằng được chọn theo đường kính trục d.
Mặt làm việc của then bằng là các mặt bên.
TCVN 22621-77 quy định kích thước mặt cắt của then bằng và rãnh then cho
các đường kính trục đến 500 mm.
TCVN 2245-99 quy định dung sai lắp ghép của then bằng và then bán nguyệt.
*) Then bán nguyệt:
Then bán nguyệt cũng giống như then bằng, mặt làm việc là hai mặt bên.
- Ưu điểm : Có thể tự động thích ứng với độ nghiêng của rãnh may ơ, cách chế
tạo then và rãnh then cũng đơn giản hơn.
- Nhược điểm là phải phay rãng then sâu trên trục làm trục bị yếu đi. Do vậy
loại này chủ yếu dùng khi chịu tải nhỏ.
*) Tính then bằng và then bán nguyệt:
Do mặt làm việc của then bằng và then bán nguyệt đều là các mặt bên nên
then bằng và then bán nguyệt đều có chỉ tiêu làm việc chủ yếu là sức bền dập của
các mặt bên của then.
- Điều kiện bền dập của then bằng và then bán nguyệt là:
[

] (7.1)

Trong đó:

T là mômen xoắn N.mm,
d là đường kính trục, h là chiều cao then, lt là chiều dài then, t1 là chiều sâu
rãnh then trên trục.

19


Công thức (7.1) có tính quy ước vì ứng suất dập thực ra phân bố không đều
theo chiều dài và chiều cao then do sai số chế tạo, do biến dạng của then khi chịu
lực. Để kể đến ảnh sai số này người ta lấy hệ số an toàn cao hơn.
- Điều kiện bền cắt đã được tính đến khi tiêu chuẩn hóa then bằng và then bán
nguyệt nên khi tính toán mối ghép không cần kiểm tra điều kiện về cắt.
l1

l1

1:100

dt

d)

lt

dt

dt

c)

t1 )

d

d

h

b

b)

t1

h

a)

H×nh 8-1. C¸c lo¹i mèi ghÐp then
7.2. MỐI GHÉP THEN HOA.
a) Khái niệm.
Ghép bằng then hoa là ghép may ơ vào trục nhờ các răng của trục lồng các
rãnh được chế tạo trên may ơ.
b) Phân loại:
- Theo dạng then có thể chia làm các loại sau:
+ Then hoa chữ nhật: được dùng nhiều hơn cả để lắp ráp lên trục các bánh răng,
bánh đai…
+Then hoa thân khai: có tính công nghệ và khả năng tải cao nên ngày càng sử
dụng rộng rãi .
+ Then hoa tam giác: chỉ dùng trong một số trường hợp như để lắp các trục xoắn

hay các trục và may ơ có thành mỏng.
- Theo tính chất lắp ghép: Ghép bằng then hoa có thể chia làm 2 loại: Ghép cố
định trong đó may ơ cố định trên trục, ghép di động, may ơ có thể di chuyển dọc
trục.
c) Ưu, nhược điểm:
- Ưu điểm:
+ Diện tích bề mặt làm việc lớn, số lượng chi tiết ít.
+ Hiện tượng tập trung ứng suất trong rãng then hoa cũng ít hơn so với rãnh mối
ghép then. Khả năng phân bố tải đều lên các mặt răng nên khả năng tải của mối
ghép được tăng lên đáng kể so với mối ghép then.
20


+ Ngoài ra khả năng định tâm tốt hơn và khả năng định hướng theo chiều trục
cũng tốt hơn.
Phạm vi sử dụng: dùng rộng rãi trong các máy móc chịu tải nặng, đặc biệt
khi phải chịu tải động như trong ô tô, xe tăng, máy kéo….
d) Tính mối ghép then hoa
Chỉ tiêu chủ yếu về khả năng làm việc của mối ghép then hoa là sức bền dập và
mòn của bề mặt làm việc.
- Tính theo sức bền dập:
Kiểm tra mối ghép về dập được tính theo công thức:
(7.2)
Trong đó: T là mômen xoắn cần truyền, Nmm; h là chiều cao bề mặt tiếp xúc
của răng, mm;
là chiều dài và đường kính trung bình của mối ghép.
là ứng suất dập cho phép.
được lấy như sau :
Trong mối ghép di động có trục và may ơ được nhiệt luyện :

= 10 -

20Mpa nếu điều kiện sử dụng tốt,
5 -10 Mpa nếu làm việc nặng.
Trong mối ghép cố định ứng suất dập cho phép được phép xác định theo công
thức :
=
/n
. (7.3)
là giới hạn chảy của vật liệu răng chi tiết có độ cứng nhỏ hơn ;
n = 1.25 - 1.4 là hệ số an toàn bền.
=
ghép.
tải trọng ;

là hệ số tải trọng động,

là hệ số kể đến ảnh hưởng của sai số chế tạo đến hiện tượng tập trung
là hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng giữa các răng khi tác

dụng lên mối ghép lực ngang F ;
trọng dọc theo chiều dài răng.
Chú ý :
sau khi chạy rà lấy
=

là mômen lớn nhất tác dụng lên mối

trong đó :

là hệ số kể đến hiện tượng tập trung tải
= 1.
hệ số tập trung tải trọng do xoắn trục và may

ơ trên chiều dài mối ghép l ;
là hệ số tập trung tải trọng không đặt đúng điểm
giữa chiều dài may ơ gây ra mômen lật.
- Tính mối ghép then hoa về mòn được xác định theo công thức sau :
(7.4)

21


là ứng suất cho phép quy ước khi tính mối ghép về mòn
=

là hệ số chu trình chịu tải trong toàn bộ thời gian làm việc.

=
là số vòng quay cơ sở quy ước, N = 60nt (t là số giờ làm việc, n là số
vòng quay vg/ph) là tổng số vòng quay của mối ghép đối với vecto lực ngang.
là hệ số tải trọng kể đến ảnh hưởng của tại trọng động.
là hệ số kể đến ảnh hưởng của sự dịch chuyển chiều trục của mối ghép.
=1 khi không di chuyển chiều trục,

khi dịch chuyển không tải,

= 3 khi dịch chuyển có tải.
là hệ số điều kiện bôi trơn của mối ghép.

= 0,7 khi bôi trơn đầy đủ không

bẩn,
= 1 khi bôi trơn trung bình,
= 1,4 khi bôi trơn kém có bụi bẩn.
7.3. Mối ghép bằng độ dôi.
7.3.1. Khái niệm chung .
a) Khái niệm về mối ghép độ dôi.
- Mối ghép có độ dôi là mối ghép dùng độ dôi của 2 chi tiết máy tiếp xúc
nhau theo mặt trụ hoặc mặt côn để ghép chúng lại với nhau.
Mối ghép truyền tải trọng nhờ ma sát sinh ra trên bề mặt tiếp xúc.
- Độ dôi là hiệu số dương giữa đường kính trục và đường kính lỗ N = B - A.
Khi muốn lắp có độ dôi thì đường kính trục B phải lớn hơn đường kính lỗ A.
b) Ưu nhược điểm :
- Ưu điểm :
Cơ bản của mối ghép có độ dôi là là kết cấu và chế tạo đơn giản, do đó giá thành
hạ. Độ đồng tâm của các chi tiết máy ghép được đảm bảo, cho nên mối ghép này
được dùng để lắp ghép các tiết máy cao tốc.
- Nhược điểm :
+ Khả năng truyền lực của nó không xác định được chính xác vì phụ thuộc vào
độ dôi và hệ số ma sát, hai yếu tố này thay đổi trong phạm vi khá rộng phụ thuộc
vào nhiều yếu tố như : độ dôi phụ thuộc vào kiểu lắp, hệ số ma sát phụ thuộc vào
phương pháp lắp, độ nhám bề mặt….
+ Mối ghép có độ dôi thì xuất hiện ứng suất lắp ráp lớn trong chi tiết làm giảm
độ bền của nó.
+ Tập trung ứng suất lớn ở mép lỗ làm giảm độ bền mỏi của chi tiết.
Hiện nay mối ghép có độ dôi đang được sử dụng rộng rãi trong các nghành chế
tạo cơ khí.
7.3.2. Mối ghép có bề mặt trụ bằng độ dôi .
a) Khái niệm :

22


Việc lắp mối ghép này có thể được thể hiện bằng phương pháp ép hay biến
dạng nhiệt. Khả năng làm việc của phương pháp biến dạng nhiệt có thể tăng gấp
1,5 lần hoặc hơn phương pháp ép.
Khả năng chống di chuyển tương đối của các chi tiết ghép tỷ lệ thuận với áp suất
p trên bề mặt tiếp xúc. Độ dôi đươc chọn theo trị số áp suất p.
b)Tính độ dôi.
- Sơ đồ tính toán :
Điều kiện bền của mối ghép khi chịu lực chiều trục.
KFa
(7.5)
Điều kiện bền của mối ghép khi chịu mômen xoắn.
KT
(7.6)
Trong 2 điều kiện trên p là áp suất bề mặt tiếp xúc. K là hệ số an toàn
K = 1,5…2 ; f là hệ số ma sát ; d và l là đường kính và chiều dài tiếp xúc.
Khi chịu đồng thời cả T và Fa.
K

(7.7)

Trong đó: Ft = 2T/d là lực vòng.

Theo các trị số tìm được của p từ các quan hệ trên chúng ta xác định được độ dôi
và chọn được kiểu lắp.
Hệ số ma sát trong tính toán gần đúng với các chi tiết thép và gang lấy
f = 0,08…0,1 khi lắp ép ; f =0,12…0,14 khi lắp bằng biến dạng nhiệt.
Áp suất bề mặt tiếp xúc và độ dôi liên hệ bằng công thức Lamme.

P = N/[d(

] (7.8)

Trong đó: N là độ dôi tính toán, C1 và C2 là các hệ số xác định theo công thức:
C1 =
và C2 =

-

(7.9)
+

(7.10)

và , và
là mô đun đàn hồi và hệ số poát xông của tiết máy bị bao và
tiết máy bao.
Vì khi lắp ép thì các đỉnh nhấp nhô bề mặt bị san bằng một phần cho nên độ
dôi thực( độ dôi làm việc) nhỏ hơn độ dôi ban đầu khi chưa ép.
Do đó độ dôi cần thiết trước khi tính toán phải là:
= N +1,2(
). (7.11)
Trong đó
là các chiều cao các đỉnh nhấp nhô lớn nhất trên bề mặt làm
việc lắp ghép.
Các chi tiết máy được tính sức bền và biến dạng theo các công thức của ống dày.
Điều kiện để không có biến dạng dẻo của chi tiết bao (may ơ):
23

(7.12)
Hoặc p

(7.13)

Điều kiện để không có biến dạng dẻo của chi tiết bị bao (trục):
(7.13)
Hoặc p

(7.14)
CHƯƠNG 9

TRUYỀN ĐỘNG ĐAI

9.1 KHÁI QUÁT CHUNG.

9.1.1 Cấu tạo.
Bộ truyền đai thông thường gồm hai bánh đai: Bánh dẫn 1 và bánh bị dẫn 2 và
dây đai mắc căng trên chúng. Ngoài ra bộ truyền đai còn có thể có thiết bị căng
đai.
9.1.2 Nguyên lý làm việc.
Nhờ có ma sát giữa đai và các bánh đai, bánh dẫn quay đai kéo bánh bị dẫn
quay theo, do đó cơ năng được truyền từ trục dẫn sang trục bị dẫn.

Hình 9.1
Để mắc căng đai trên các bánh phải dùng một sức căng ban đầu Fo.
9.1.3. Phân loại.
Theo mặt cắt đai, có thể phân ra: Đai dẹt, đai thang, đai hình lược và đai
tròn. Đai tròn chỉ được dùng trong máy có công suất nhỏ: máy khâu, máy thực

phẩm, các máy và thiết bị điện tử, radio, v.v...
24


Hình 9.2

Hình 9.3

Hình 9.4

Hình 9.5

9.1.4. Ưu nhược điểm.
a) Ưu điểm
+ Có khả năng truyền chuyển động trên khoảng cách trục khá xa (thường
awmax = 15 m, trường hợp đặc biệt awmax có thể đạt đến 40 m).
+ Làm việc êm và không ồn (nhờ tính đàn hồi của vật liệu dây đai).
+ Có thể tự biến thành cơ cấu an toàn khi hệ thống quá tải (lúc này đai
trượt trơn trên bánh). Ví dụ như trong hộp giảm tốc.
+ Kết cấu đơn giản, giá thành thấp.
b) Nhược điểm.
+ Cồng kềnh (khi cùng một điều kiện làm việc bộ truyền đai có kích
thước, khuôn khổ lớn gấp ~ 7 lần bộ truyền bánh răng).
+ Tỉ số truyền không ổn định vì luôn luôn có hiện tượng trượt của dây đai
trên bánh đai.
+ Lực tác dụng lên trục và ổ lớn do phải căng đai từ đầu ( lực tác dụng lên
trục và ổ tăng khoảng 2-3 lần so với truyền động bánh răng).
+ Tuổi thọ thấp, nhất là khi làm việc với vận tốc cao, thường tuổi thọ của
bộ truyền từ (1000 ÷ 5000) giờ.( do dây đai nhanh hỏng).
9.1.5. Phạm vi sử dụng.

Bộ truyền đai được sử dụng hợp lý nhất trong trường hợp do yêu cầu kết
cấu cần truyền chuyển động giữa các trục cách xa nhau, hay khi có vận tốc lớn
không được phép dùng các truyền động khác.
Truyền động đai thường dùng trong ô tô máy kéo, máy xay xát, máy khoan,
v.v... Công suất thường dùng: (0,3 ÷ 50) kw với vận tốc đai từ (5 ÷ 30) m/s và tỉ số
truyền u ≤ 5 đối với đai dẹt, u ≤ 10 đối với đai thang.
9.1.6. Cấu tạo các loại dây đai. (tự dọc)
9.2. ĐỘNG HỌC TRONG BỘ TRUYỀN ĐAI.
Các thông số hình học cơ bản của bộ truyền đai là góc ôm trên bánh nhỏ α1 ,
chiều dài dây đai L và khoảng cách trục a.
25