GIÁO TRÌNH CHI TIẾT máy năm 2016

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP. HCM
KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

GIÁO TRÌNH

CHI TIEÁT MAÙY

LƯU HÀNH NỘI BỘ - NĂM 2016



Giáo trình Chi Tiết Máy -

Chương 1
CƠ SỞ VỀ THIẾT KẾ MÁY VÀ CHI TIẾT MÁY
1

CÁC YÊU CẦU CHUNG CỦA THIẾT KẾ MÁY
Các yêu cầu có thể khác nhau đối với từng loại máy. Một cách tổng quát nhất người ta có
thể chia các yêu cầu thành 3 nhóm:
- Yêu cầu về thiết kế, chế tạo
- Yêu cầu về vận hành
- Yêu cầu xã hội
1.1
Yêu cầu về thiết kế, chế tạo
1.1.1
Đảm bảo khả năng làm việc
Các chỉ tiêu chủ yếu đảm bảo khả năng làm việc của máy bao gồm:
- Độ bền
- Độ cứng
- Độ ổn đònh

- Độ bền mòn
- Độ ổn đònh dao động
- Khả năng chòu nhiệt
- Độ chính xác
…
Tùy thuộc các dạng máy khác nhau mà ta đưa ra các chỉ tiêu thích hợp
1.1.2
Tính công nghệ
Kết cấu có tính công nghệ cao phải đảm bảo các yếu tố: dễ chế tạo, ít tốn thời gian và chi
phí. Máy được chế tạo phải dễ lắp ráp, thay thế, bảo dưỡng, vận hành … sử dụng phôi chính xác
để ít phải gia công nhất.
1.1.3
Mức độ quy cách hóa, tiêu chuẩn hóa cao
Quy cách hóa là sự vay mượn các chi tiết hoặc cụm chi tiết của các máy sẵn có trong quá
trình thiết kế chế tạo máy mới.
Tiêu chuẩn hóa là việc sử dụng trong máy mới các chi tiết hoặc cụm chi tiết được tiêu chuẩn
hóa.
Việc sử dụng các chi tiết hoặc cụm chi tiết được quy cách hóa hoặc tiêu chuẩn hóa sẽ giúp
giảm thời gian chế tạo, gia công chi tiết, ít loại chi tiết hơn, giá thành máy hạ, dễ sửa chữa và
thay thế.
1.1.4
Mức độ tiêu hao nguyên vật liệu
Việc thiết kế hợp lý, tối ưu, lựa chọn vật liệu hợp lý sẽ làm giảm mức độ tiêu hao vật liệu và
từ đó mang lại hiệu quả kinh tế lớn.
1.1.5
Khả năng phát minh sáng chế
1.2
Yêu cầu về vận hành
1.2.1
Độ tin cậy

Tiêu chuẩn này đang ngày càng được chú trọng khi mà máy móc ngày càng phức tạp, mức
độ tự động hóa ngày càng cao và cường độ làm việc lớn hơn. Vì thế người thiết kế cần phải
đánh giá đầy đủ xác suất làm việc, độ tin cậy của các chi tiết máy, tính dễ sửa chữa và tuổi thọ
của máy
1.2.2
Năng suất máy

3


Giáo trình Chi Tiết Máy -

Đây là một trong các chỉ tiêu quan trọng nhất vì nó quyết đònh đến giá thành sản xuất. Năng
suất máy được đánh giá bằng số lượng công việc thực hiện được trong một khoảng thời gian
nhất đònh.
1.2.3
Giá thành máy
Để giảm giá thành, nhà thiết kế cần phải lựa chọn sơ đồ nguyên lý vào sơ đồ động thích hợp,
tính công nghệ máy cao, mức độ tiêu chuẩn hóa cao, lượng tiêu hao vật liệu hợp lý.
1.2.4
Giá thành gia công
Giá thành gia công phụ thuộc vào năng suất, giá thành máy, chất lượng gia công và độ tin
cậy của máy.
1.2.5
Chất lượng gia công
1.2.6
Tỉ suất lợi nhuận
Là chỉ tiêu kinh tế đánh giá hiệu quả sử dụng máy đến giá thành máy
1.2.7
Tính cơ động

Là tính năng thay đổi nhanh của máy khi chuyển đổi sản xuất một loại sản phẩm này sang
một sản phẩm khác
1.3
Yêu cầu về xã hội
- Tính an toàn
- Thuận tiện
- Thẩm mỹ
- Môi trường: không được ảnh hưởng môi trường xung quanh, không gây ô nhiễm, có thể tái
chế sau khi máy không còn được sử dụng.
- Vệ sinh thực phẩm
- …

2

CÁC CHỈ TIÊU VỀ KHẢ NĂNG LÀM VIỆC
2.1
Độ bền
2.1.1
Khái niệm
Chi tiết máy được coi là đảm bảo độ bền khi nó không bò biến dạng dư lớn, gãy hỏng hoặc
bề mặt làm việc không bò phá hủy.
Các dạng hỏng chủ yếu liên quan đến độ bền của chi tiết máy:
- Hỏng do mỏi: xảy ra trong điều kiện tải trọng thay đổi. Các dạng hỏng gồm tróc vì mỏi,
tróc rỗ bề mặt, gãy răng hoặc trục do mỏi …
- Biến dạng dẻo: xảy ra do chi tiết bằng vật liệu dẻo bò quá tải. Các dạng biến dạng dẻo:
cong trục, giãn trục hoặc bulông …
- Lão hóa: là hiện tượng chi tiết máy mất khả năng chòu tải sau một quá trình chòu tải thay
đổi, chòu biến dạng. Dạng hỏng này thường gặp ở các chi tiết phi kim loại, chất dẻo…
- Phá hủy giòn: thường gặp ở các chi tiết làm bằng vật liệu giòn, có tập trung ứng suất
lớn, tải va đập

Có 2 loại độ bền chi tiết máy: độ bền thể tích (độ bền uốn, xoắn, kéo, nén, cắt …)và độ bền
tiếp xúc (dập, tiếp xúc).
Để tránh biến dạng dư lớn và gãy hỏng chi tiết máy cần có đủ độ bền thể tích. Để tránh phá
hủy bề mặt làm việc của chi tiết máy cần có đủ độ bền tiếp xúc.
Ngoài ra người ta còn chú ý đến tính chất thay đổi của ứng suất sinh ra trong chi tiết máy
(hoặc tải trọng tác động lên chi tiết máy). Nếu ứng suất không đổi, ta tính theo độ bền tónh, nếu
ứng suất thay đổi, ta tính theo độ bền mỏi.
Điều kiện bền dùng để xác đònh kích thước và kiểm nghiệm các chi tiết tại các tiết diện nguy
hiểm:
4


Giáo trình Chi Tiết Máy -

σ tt ≤ [σ ] và τ tt ≤ [τ ]
Trong đó:

(1.1)

[σ ]

và [τ ] là ứng suất pháp và tiếp cho phép, phụ thuộc vào vật liệu, công nghệ chế
tạo và hình dạng kết cấu.
σ tt và τ tt là các ứng suất pháp và ứng suất tiếp tính toán
Tùy trường hợp cụ thể, ta có thể áp dụng các công thức:
F
- Khi kéo: σ k ( n ) = ≤ [σ ]
(1.2)
A
F

- Khi dập: σ d = ≤ [σ d ]
(1.3)
A
F
- Khi cắt: τ c = ≤ [τ c ]
(1.4)
A
M
≤ [σ F ]
- Khi uốn: σ u =
(1.5)
W
M
≤ [τ ]
- Khi xoắn: τ =
(1.6)
W0
- Khi tiếp xúc: σ H ≤ [σ H ]
(1.7)
2.1.2
Các phương pháp nâng cao độ bền mỏi
Các yếu tố ảnh hưởng đến độ bền mỏi của chi tiết gồm:
- Vật liệu và phương pháp nhiệt luyện
- Hình dạng kết cấu chi tiết.
- Kích thước chi tiết.
- Công nghệ gia công bề mặt.
- Đặc tính tải trọng.
- Trạng thái ứng suất.
- …
Để nâng cao độ bền mỏi của chi tiết, ta cần thực hiện các biện pháp:

- Biện pháp thiết kế:
o Kết cấu hình dạng chi tiết hợp lý.
o Giảm tập trung ứng suất.
- Biện pháp công nghệ:
o Dùng phương pháp gia công đặc biệt để tăng độ bền cho chi tiết bằng cách tạo ra
cấu tạo tinh thể nhỏ hơn, tạo bề mặt có ứng suất dư là nén.
o Nhiệt luyện, hóa luyện bề mặt.
o Gia công tinh thể bề mặt: phun bi, lăn ép … làm tăng chắc bề mặt, gây cứng nguội
lớp bề mặt…
2.2
Độ cứng
2.2.1
Khái niệm
Độ cứng là khả năng chống lại sự biến đổi hình dáng và kích thước của chi tiết máy dưới tác
dụng của tải trọng. Nếu một chi tiết không đủ độ cứng, khi làm việc sẽ bò biến dạng đàn hồi
vượt quá trò số cho phép, do đó sẽ phá hủy điều kiện làm việc bình thường của tiết máy.
2.2.2
Tính toán độ cứng.
2.2.2.1 Độ cứng thể tích
Dựa trên điều kiện chuyển vò thực tế (chuyển vò dài hoặc chuyển vò góc), giá trò chuyển vò
không được vượt quá trò số cho phép.
- Khi chi tiết máy chòu lực dọc trục:
5


Giáo trình Chi Tiết Máy -

Trong đó:

F .l

∆l = a ≤ [ ∆l]
EA

Fa: lực dọc trục
L: chiều dài chi tiết
A: tiết diện mặt cắt ngang
E: modun đàn hồi
- Khi chi tiết máy chòu tác động moment uốn:
f ≤ [ f ] và θ ≤ [θ ]
Trong đó:
f và θ : độ võng và góc xoay tính toán
[ f ] và [θ ] : độ võng và góc xoay cho phép
Khi chi tiết máy chòu moment xoắn:
TG
ϕ=
≤ [ϕ ]
lJ 0

(1.8)

(1.9)

(1.10)

Trong đó:
T: moment xoắn
G: modun đàn hồi trượt
l: chiều dài tính toán
J 0 : moment quán tính toán độc cực
ϕ , [ϕ ] : góc xoắn tính toán và cho phép

2.2.2.2 Độ cứng tiếp xúc
Độ cứng tiếp xúc biểu diễn mối quan hệ giữa áp suất và biến dạng tại các chỗ tiếp xúc trên
bề mặt. Chỗ tiếp xúc có thể là điểm (bi lăn tiếp xúc với vòng trong và vòng ngoài của ổ bi), là
đường thẳng (tiếp xúc giữa 2 cặp bánh răng, bánh ma sát …).
Độ cứng tiếp xúc được xác đònh theo công thức:
F
j= n
y
(1.11)
Trong đó:
Fn : lực nén
y: đại lượng biến dạng do tiếp xúc.
2.2.3
Các biện pháp nâng cao độ cứng
- Dùng vật liệu hợp lý: vật liệu có modun đàn hồi cao, có thể dễ dàng chế tạo các chi tiết có
hình dáng phức tạp và tiết diện hợp lý.
- Chọn hình dáng tiết diện ngang hợp lý: độ cứng tỉ lệ thuận với J-moment quán tính tiết diện
hoặc W0-moment chống xoắn. Trong kết cấu có thể tạo gân để tăng độ cứng uốn và xoắn.
- Chọn kết cấu chòu tải trọng hợp lý: sử dụng kết cấu chòu tải đối xứng để tránh chuyển vò đàn
hồi theo phương lực tác dụng hoặc sử dụng càng nhiều càng tốt các kết cấu chòu kéo nén thay
thế cho các kết cấu chòu uốn, xoắn.
- Sử dụng và phân bố các ổ trục hợp lý để tăng độ cứng tiếp xúc.
- Có thể tạo ra các biến dạng ngược lại nhờ các đối trọng để cân bằng với biến dạng do trọng
lượng riêng của các bộ phận máy gây ra.
- Đảm bảo độ cân bằng hợp lý của hệ thống về độ cứng (tránh dùng những chi tiết có độ cứng
quá nhỏ hoặc quá lớn trong cùng cụm chi tiết máy hoặc máy).
- Giảm biến dạng cục bộ trong các chi tiết thân, vỏ hộp.
6

Giáo trình Chi Tiết Máy -

2.3

Độ bền mòn
2.3.1
Khái niệm
Mài mòn trên bề mặt là sự thay đổi kích thước, hình dáng trạng thái bề mặt, khối lượng chi
tiết do sự tàn phá lớp bề mặt ngoài dưới sự cọ xát trực tiếp giữa các bề mặt.
Mòn là do tác dụng của ứng suất tiếp xúc, hoặc áp suất khi bề mặt tiếp xúc trượt tương đối
với nhau.
2.3.2
Tính toán độ bền mòn
Mòn sẽ không xảy ra giữa hai bề mặt tiếp xúc làm việc nếu như giữa chúng luôn tồn tại lớp
dầu bôi trơn, ngăn không cho các đỉnh nhấp nhô trược tiếp tiếp xúc nhau. Trong trường hợp
không thể tạo ra chế độ bôi trơn ma sát ướt, tính toán về độ mòn dựa trên cơ sở hạn chế áp suất
không cho vượt quá giá trò cho phép:
p0 ≤ [p0 ]
p 0 v ≤ [ p 0 v]
Hoặc
(1.12)
Trong đó:
p0: áp suất sinh ra trên bề mặt
2.3.3
Các biện pháp giảm mài mòn
- Sử dụng vật liệu giảm ma sát (đồng thanh, gang chòu ma sát …) trong trường hợp vận tốc trượt
lớn.
- Giảm tải cho bề mặt chòu ma sát, phân bố tải đều trên bề mặt tiếp xúc, tránh ứng suất tập
trung …
- Bôi trơn và làm nguội tốt, chú ý độ nhám bề mặt, hình dạng bề mặt và vận tốc trượt tương

đối tối ưu để hình thành màng dầu trên bề mặt tiếp xúc, đảm bảo ma sát sinh ra là ma sát ướt.
- Giảm lượng hạt mài rơi vào trong bề mặt ma sát bằng cách che chắn kín và làm bề mặt tiếp
xúc đứt quãng để hạt mài sinh ra trong quá trình làm việc dễ thoát ra ngoài.
- Thay thế ma sát trượt bằng ma sát lăn
2.3.4
Các biện pháp để giảm ảnh hưởng xấu của độ mòn tới khả năng làm việc của máy
- Đảm bảo mòn đều cho các chi tiết để cùng điều chỉnh, sửa chữa, thay thế …
- Chuyển mòn vào các chi tiết ít ảnh hưởng đến độ chính xác của máy hay vào chi tiết dễ điều
chỉnh, dễ thay thế khi mòn.
- Sử dụng các kết cấu điều chỉnh được để điều chỉnh mòn ở những chi tiết quan trọng, dùng hệ
thống lò xo nén, đối trọng để điều chỉnh tự động khi mòn
2.4
Khả năng chòu nhiệt
Nhiệt sinh qua trong quá trình làm việc của máy, hoặc do sự ma sát giữa các chi tiết máy.
Nhiệt gây ra các tác hại:
- Giảm khả năng tải của chi tiết máy do thay đổi các đặc tính cơ học của vật liệu.
- Giảm khả năng bảo vệ của màng dầu và hậu quả là sự mài mòn tăng lên hoặc dẫn đến
hiện tượng dính.
- Thay đổi khe hở trong các mối ghép động do biến dạng nhiệt thuận nghòch.
- Thay đổi tính chất bề mặt làm việc. Ví dụ làm giảm ma sát trong hệ thống phanh.
- Giảm độ chính xác của máy do biến dạng thuận nghòch nhất là trong các máy gia công.
Để nâng cao khả năng chòu nhiệt của chi tiết máy, cần chế tạo các chi tiết bằng vật liệu chòu
nhiệt, sử dụng các biện pháp bôi trơn, làm mát.
2.5
Dao động và tiếng ồn
Độ ổn đònh dao động là khả năng của chi tiết máy có thể làm việc trong một phạm vi vận tốc
cần thiết mà không bò rung quá mức.
7

Giáo trình Chi Tiết Máy -

Dao động xuất hiện ở các chi tiết máy quay không được cân bằng, không đủ độ cứng, làm
việc với vận tốc cao …
Dao động gây nên ứng suất phụ thay đổi có chu kỳ, có thể dẫn đến vì mỏi, dao động trong
máy cắt kim loại làm giảm độ chính xác gia công và độ nhẵn bề mặt sản phẩm. Ngoài ra dao
động gây ra tiếng ồn do va chạm của các chi tiết máy chuyển động.

8


Giáo trình Chi Tiết Máy -

Chương 2
BỘ TRUYỀN XÍCH
Chương 7: Truyền động xích
7.1. Khái niệm chung

-Cấu tạo
Bộ truyền xích bao gồm:
- Xích 1.
- Đóa xích dẫn 2.
- Đóa xích bò dẫn 3.
- Bộ phận căng xích.
- Bộ phận che chắn.
- Bộ phận bôi trơn.
Xích truyền chuyển động và tải trọng từ trục dẫn động sang trục bò dẫn nhờ vào sự ăn khớp
giữa các mắt xích với răng của đóa xích.

Hình 2.1: cấu tạo bộ truyền xích

-Phân loại
Theo công dụng:
- Xích kéo.
- Xích tải.
- Xích truyền động.
Theo số dãy:
- Xích 1 dãy.
- Xích nhiều dãy.
Theo cấu tạo của xích truyền động:
- Xích con lăn.
- Xích ống.
- Xích ống đònh hình.
- Xích răng.

9


Giáo trình Chi Tiết Máy -

Hình 2.2: phân loại xích

7.2. Kết cấu xích truyền động và đĩa xích.
- Xích con lăn.

Hình 2.3: cấu tạo xích ống con lăn
10


Giáo trình Chi Tiết Máy -

Các má ngoài 2 lắp chặt với các chốt 3, các má trong 1 lắp chặt ống 4.
Ống 4 lắp có khe hở với chốt 3 tạo thành bản lề, nhờ đó khi xích vào khớp các má ngoài 2
lắp chặt với chốt 3 sẽ xoay tương đối với các má trong 1 lắp chặt ống 4.
Sự ăn khớp của xích với răng 6 của đóa xích thực hiện qua con lăn 5 (con lăn 5 và ống 4 có
thể xoay tương đối với nhau). Vì con lăn 5 lăn trên bề mặt răng của đóa xích, do đó ma sát sinh
ra trên bề mặt răng một phần là ma sát lăn và làm giảm độ mài mòn cho răng.
Xích này được sử dụng cho bộ truyền có vận tốc thấp v ≤ 20m / s .
Thông thường, số mắc xích phải là số chẵn để tận dụng các má xích ngoài nối lại với nhau.
Nếu số mắc xích là số lẽ, thì việc nối xích phức tạp hơn và kém bền hơn vì phải dùng các má
chuyển để nối xích.

Hình 2.4: má xích thường và má xích chuyển
- Xích ống
Có kết cấu giống xích con lăn nhưng không có con lăn 5. Vì không có con lăn nên bề mặt
răng của đóa xích mài mòn nhanh hơn, nhưng khối lượng xích và giá thành xích ống thấp hơn so
với xích con lăn.
- Xích răng

Hình 2.5: cấu tạo xích răng
Gồm nhiều má xích hình răng xếp xen kẽ và nối với nhau bằng các bản lề. Các má xích 1 ăn
khớp với bề mặt răng của đóa xích bởi 2 mặt phẳng đầu má xích, các má xích nối với nhau bằng
bản lề.
Xích răng làm việc êm, không ồn, truyền được tải trọng cao hơn. Vận tốc làm việc lớn hơn
( v ≤ 35m / s ) với công suất lớn hơn so với xích con lăn.
- Đóa xích
11


Giáo trình Chi Tiết Máy -

Hình 2.6: cấu tạo đóa xích
Với đóa xích có kích thước nhỏ, có thể chế tạo bằng phương pháp dập. Với đường kính đóa
xích lớn, có thể chế tạo phần đóa và phần ma riêng và ghép lại bằng hàn hoặc bằng bulông.
Vòng tròn chia của đóa xích đi qua tâm bản lề xích và được xác đònh theo công thức:
pc
d=
(2.1)
sin ( π / z )
Với:
p c - bước xích.
z – số răng của đóa xích.
Đường kính vòng ngoài đóa xích con lăn:
d a = p c ( 0,5 + cot g( π / z ) )
(2.2)
Đường kính vòng ngoài đóa xích răng:
d a = p c cot g( π / z )
(2.3)

7.3. Các thơng số hình học chính.

- Bước xích
Bước xích, ký hiệu p c , là thông số cơ bản của bộ truyền xích. Giá trò p c càng lớn thì khả
năng tải cao, tuy nhiên tải trọng động, va đập và tiếng ồn càng tăng nhất là khi số vòng quay
lớn. Do vậy, khi làm việc với tốc độ cao, ta nên chọn bước xích nhỏ.
Để tăng khả năng tải, có thể tăng số dãy xích (đối với xích con lăn), hoặc tăng chiều rộng
xích (đối với xích răng).
Bước xích p c có thể chọn theo bảng 2.1:
12

Giáo trình Chi Tiết Máy -

Bước xích
pc , (mm)
12,7
12,7
12,7
12,875
15,875
19,05
25,4
31,75
38,1
44,45
50,8

Công suất cho phép [ N ] khi số vòng quay của đóa
nhỏ n 01 , (vg/ph)
50
200 400 600 800 1000 1200 1600
3,66
5,80
0,19 0,68 1,23 1,68 2,06 2,42 2,72 3,20
4,45
8,90
0,35 1,27 2,29 3,13 3,86 4,52 5,06 5,95
4,45
10,11
0,45 1,61 2,91 3,98 4,90 5,74 6,43 7,55
5,08

11,3
0,57 2,06 3,72 5,08 6,26 7,34 8,22 9,65
5,08
13,28
0,75 2,70 4,88 6,67 8,22 9,63 10,8 12,7
5,96
17,75
1,41 4,80 8,38 11,4 43,5 15,3 16,9 19,3
7,95
22,61
3,20 11,0 19,0 25,7 30,7 34,7 38,3 43,8
9,55
27,46
5,83 19,3 32,0 42,0 49,3 54,9 60,0
11,12
35,46
10,5 34,8 57,7 75,7 88,9 99,2
108
12,72
37,19
14,7 43,7 70,6 88,3 101
14,29
45,21
22,9 68,1 110 138 157
p
Bảng 2.1: lựa chọn bước xích c theo công suất cho phép [ N ]

Đường kính
chốt d 0 , (mm)

Chiều dài
ống b0 , (mm)

- Số răng đóa xích.
Nếu số răng càng nhỏ thì góc xoay bản lề càng lớn, răng càng mòn nhanh. Ngoài ra, còn làm
tăng tải trọng động, gây nên va đập, xích và đóa xích mau hỏng và gây nên tiếng ồn lớn.
Có thể chọn:
z min = 11 ÷ 15 đối với xích ống, xích con lăn.
z min = 11 ÷ 15 + 20 ÷ 30% : đối với xích răng.
z min ≥ 21 : bộ truyền chòu tải trọng va đập.
Trong tính toán thiết kế, chọn z1 = 29 − 2u
Để tránh bò tuôn xích khi xích bò mòn, số răng đóa xích không được quá lớn.
z max ≤ 100 ÷ 120 : đối với xích con lăn.
z max ≤ 120 ÷ 140 : đối với xích răng.
Số răng đóa xích nên lấy số lẽ vì khi đó mỗi răng của đóa xích sẽ ăn khớp lần lượt với tất cả
mắt xích và do đó răng đóa xích sẽ mòn đều hơn.
- Khoảng cách trục a và số mắt xích X
Chọn sơ bộ a = ( 30 ÷ 50 ) pc
Khoảng cách trục a min nhỏ nhất được giới hạn bởi khe hở giữa 2 đóa xích từ 30 ÷ 50mm
d +d
a min = a1 a 2 + ( 30 ÷ 50 ) , mm
Khi u ≤ 3 :
2
d + da2 (9 + u)
a min = a1
,
mm
Khi u > 3 :
2
10

Trong đó:
13


Giáo trình Chi Tiết Máy -

d a1, d a 2 - đường kính vòng đỉnh của đóa xích dẫn và bò dẫn.
Số mắc xích X được xác đònh theo công thức:
2

L 2a z1 + z 2  z 2 − z1  pc
=
+
+
(2.4)

p c pc
2
 2π  a
Giá trò X làm tròn, nên chọn theo số chẵn gần nhất sau đó tính chính xác lại khoảng cách
trục a.
Khoảng cách trục a được tính theo công thức:

2
2
z1 + z 2
z1 + z 2 

 z1 − z 2  


a = 0,25pc X −
+ X −
 − 8

(2.5)

2
2 

 2π  


Để bộ truyền làm việc có độ chùng bình thường, ta nên giảm khoảng cách trục a một khoảng
∆a = ( 0,002 ÷ 0,004 ) a
X=

- Vận tốc và tỉ số truyền
+Vận tốc và tỉ số truyền trung bình
Vận tốc trung bình:
π .d.n
n.z.pc
v=
=
, m/s
60.1000 60000
Trong đó:
n – số vòng quay của đóa xích, (vg/ph)
z – số răng đóa xích
pc - bước xích (mm)
Tỉ số truyền trung bình:

n
z
u= 1 = 2
n 2 z1
Đối với bộ truyền có vận tốc thấp, u ≤ 8 . Trong một số trường hợp, u ≤ 15 .
+Vận tốc và tỉ số truyền tức thời.

(2.6)

(2.7)

Hình 2.7: vận tốc tức thời bộ truyền xích
Vì xích ăn khớp với các răng của đóa xích theo hình đa giác nên vận tốc xích và tỉ số truyền
thay đổi theo thời gian.
Xét bộ truyền xích đang ăn khớp trên bánh dẫn như hình 2.7 với bản lề A đang ăn khớp và
bản lề B sắp vào khớp với răng C.
Tại A, vận tốc bản lề đạt giá trò lớn nhất và bằng vận tốc vòng của đóa xích. Vận tốc này
phân thành 2 thành phần: v1 vuông góc với xích và v 2 song song với xích.
14


Giáo trình Chi Tiết Máy -

Với góc ở tâm ϕ1 =

2π
, ta có:
z1

v1 = 0,5.ω1.d1.sin θ


v 2 = 0,5.ω1.d1. cosθ

(2.8)

Trong đó:

− ϕ1 / 2 ≤ θ ≤ ϕ1 / 2
Góc − ϕ1 / 2 ứng với thời điểm bản lề A vào khớp.
Góc ϕ1 / 2 ứng với thời điểm bản lề B vào khớp.
Chuyển động của đóa xích bò dẫn phụ thuộc vào vận tốc v 2 .
2π
Tương tự đối với bánh bò dẫn, với góc ở tâm ϕ2 =
, ta có:
z2
v'1 = 0,5ω2 .d 2 .sin β

v'2 = 0,5ω2 .d 2 . cos β

Trong đó:

− ϕ2 / 2 ≤ β ≤ ϕ2 / 2

Vì v 2 = v'2 , do đó:
ω1.d1. cosθ = ω2 .d 2 . cos β
Tỉ số truyền tức thời:
d . cos β
ut = 2
(2.9)
d1. cosθ

Sự thay đổi của tỉ số truyền u t càng tăng khi số răng cảu đóa xích càng nhỏ. Sự thay đổi của
u t không nên vượt quá 1 ÷ 2% .
+Lực tác dụng lên trục của bộ truyền.
Lực tác dụng lên trục có thể xác đònh theo công thức:
Fr = K m Ft

(2.10)

Trong đó:

hơn 400.

K m - hệ số trọng lượng xích.
+ K m = 1,15 : góc nghiêng giữa đường nối tâm hai trục và phương nằm ngang nhỏ
+ K m = 1 : góc nghiêng giữa đường nối tâm hai trục từ 400 đến vò trí thẳng đứng.
Ft - lực vòng.

7.4. Các dạng hỏng - Vật liệu

-Vật liệu trong bộ truyền xích
+Vật liệu xích
Phải có độ bền mòn và độ bền cao.
Má xích con lăn được chế tạo từ thép có thành phần cacbon trung bình hoặc thép hợp kim:
C45, C50, 40Cr, 40CrNi3A và tôi đạt độ rắn 40 ÷ 50HRC .
Má xích răng được chế tạo từ thép C50.
Má xích cong được chế tạo từ thép hợp kim.
Các chi tiết như con lăn, ống, miếng lót … được chế tạo từ thép thấm cacbon: C15, C20,
15CrNi3, 20CrNi3A … và tôi đạt độ rắn 55 ÷ 65HRC .
+Vật liệu đóa xích
Cần có độ bền mòn cao và khả năng chòu va đập: thép có thành phần cacbon trung bình C45,

45Cr, 40Mn2, 35CrMnCA, 40CrNi … được tôi bề mặt hoặc tôi thể tích đến độ rắn 45 ÷ 55HRC
15


Giáo trình Chi Tiết Máy -

và thép thấm than C15, 20Cr, 12CrNi3A với lớp thấm than 1÷ 5mm và tôi đến độ rắn
55 ÷ 60HRC .
Để giảm tiếng ồn và làm việc êm, tăng tuổi thọ … ta có thể chế tạo vành đóa xích từ chất dẻo
tectolit, poliamid …
Khi vận tốc thép (v<3m/s) và không có tải trọng va đập, ta có thể chế tạo đóa xích từ gang
xám GX20, GX30 được tôi.

Các dạng hỏng

Ưu điểm.
So với bộ truyền đai, bộ truyền xích có ưu điểm:
- Không có trượt đai.
- Hiệu suất cao hơn, η = 0,95 ÷ 0,97 .
- Không đòi hỏi phải căng xích nên lực tác dụng lên trục và ổ nhỏ hơn.
- Kích thước bộ truyền nhỏ hơn bộ truyền đai nếu truyền chuyển động với cùng công suất và
số vòng quay.
- Có thể truyền chuyển động cho nhiều trục.
Nhược điểm.
- Tỉ số truyền không ổn đònh.
- Có va đập và bò ồn khi làm việc.
- Cần phải bảo trì, bôi trơn thường xuyên.
Phạm vi sử dụng
- Bộ truyền xích được sử dụng khi truyền chuyển động và công suất giữa các trục có khoảng
cách xa cho nhiều đóa xích dẫn cùng một lúc.

- Bộ truyền xích sử dụng trong trường hợp có vận tốc thấp và trung bình v < 15m/s và số vòng
quay n < 500 vg/ph.
- Thông thường bộ truyền xích được đặt sau hộp giảm tốc, công suất có thể lên đến vài nghìn
kW.
- Tỉ số truyền u ≤ 6 , và có thể lên đến 10 trong một số trường hợp đặc biệt.

16


Giáo trình Chi Tiết Máy -

5. BÀI TẬP
Bài 1:
Tính toán thiết kế bộ truyền xích con lăn để dẫn động trục chính của máy tiện tự động theo các
số liệu sau: công suất trên đóa xích dẫn N1 = 2,6kW , số vòng quay đóa xích bò dẫn
n 2 = 400 vg / ph , tỉ s truyền u = 2, khoảng cách trục a = 2, khoảng cách trục a = 750 mm, trục
đóa xích điều chỉnh được, tải trọng có va đập nhẹ, bôi trơn theo chu kỳ, làm việc 2 ca mỗi ngày,
đường nối tâm nghiêng với phương nằm ngang một góc 800.
Bài 2
Tính toán thiết kế bộ truyền xích con lăn từ động cơ đến tang trống băng tải theo các số liệu
sau: công suất truyền N1 = 8,7 kW , số vòng quay đóa xích dẫn n1 = 400vg / ph , số vòng quay
đóa xích bò dẫn n 2 = 200vg / ph , tải trọng va đập nhẹ, bôi trơn nhỏ giọt, làm việc 1 ca, trục đóa
xích điều chỉnh được , đường nối tâm trục nghiêng với phương ngang một góc 20 0, khoảng cách
trục được chọn a = 40p c .
Bài 3
Tính toán bộ truyền xích con lăn. Các số liệu cho trước: công suất truyền N1 = 8,8kW , số vòng
quay bánh nhỏ n1 = 900vg / ph , tỉ số truyền u = 4, giá trò sơ bộ khoảng cách trục a = 950mm ,
đường nối tâm nghiêng với phương nằm ngang một góc 20 0 . Khi làm việc tải trọng va đập nhẹ.
Bài 4
Tính toán bộ truyền xích của hệ thống dẫn động cho băng tải. Công suất trên đóa xích dẫn

N1 = 4,7kW khi vận tốc góc ω1 = 24,8rad / s . Tải trọng tính, làm việc 2 ca. Bôi trơn đònh kỳ.
Đường nối tâm nghiêng với phương ngang một góc 30 0 . Điều chỉnh lực căng bằng đóa căng
xích. Vận tốc góc trục băng tải ω 2 = 4,96rad / s .
Bài 5
Bộ truyền xích con lăn có thể truyền công suất N bao nhiêu nếu cho trước: bước xích
p c = 38,1mm , diện tích tính toán A = d.l = 252mm 2 . Bộ truyền nằm ngang, bôi trơn bằng bể
dầu với vò trí của đóa xích điều chỉnh được. Bộ truyền làm việc xuốt ngày đêm có va đập nhẹ.
Số răng các đóa xích z1 = 27, z 2 = 50 , khoảng cách trục a = 1300mm. Số vòng quay bánh dẫn
n1 = 200vg / ph .
Bài 6
Bộ truyền xích con lăn có thể truyền công suất N là bao nhiêu nếu biết trước: bước xích
p c = 25,4mm . Số răng đóa xích dẫn z1 = 23 , số vòng quay n1 = 750 vg / ph . Tỉ số truyền u = 3.
Bộ truyền làm việc có va đập nhẹ, nghiêng với mặt phẳng nằm ngang một góc 30 0 , khoảng
cách trục a min = ( d a1 + d a 2 ) + 50mm , bôi trơn theo chu kỳ, làm việc 2 ca một ngày, các đóa xích
không điều chỉnh được.

17


Giáo trình Chi Tiết Máy -

Bài 7
Tính toán thiết kế bộ truyền xích theo sơ đồ hình 2.8 với các số liệu cho trước như sau: công
suất N = 5,43kW , số vòng quay đóa dẫn n1 = 119 vg / ph , moment xoắn T = 434855,4 Nmm. Tỉ
số truyền u = 2,5. Tải trọng tónh, bôi trơn nhỏ giọt, trục đóa xích điều chỉnh được. Bộ truyền làm
việc 2 ca.

Hình 2.8: hệ thống truyền động cho băng tải
Bài 8
Tính bộ truyền xích trong hệ thống dẫn động xích tải với các số liệu sau: N1 = 2,15kW ,

n1 = 160 vg / ph , u = 3, đường tâm của các đóa xích làm với phương nằm ngang 30 0, bộ truyền
làm việc 1 ca, trong môi trường có bụi, tải trọng làm việc thay đổi, tải trọng mở máy bằng 2 lần
tải trọng danh nghóa, vò trí của trục được điều chỉnh bằng đóa xích nhỏ.
Bài 9
Xác đònh khả năng tải của bộ truyền xích răng ở điều kiện làm việc bình thường với các số liệu
sau: bước xích p c = 25,2mm , chiều rộng b = 105mm , tỉ số truyền u = 2, số vòng quay , hệ số
điều kiện sử dụng K = 1.
Bài 10
Tính toán thiết kế bộ truyền xích răng truyền công suất từ động cơ đến băng tải với các số liệu
sau: công suất động cơ N = 5kW , số vòng quay trục bánh dẫn n1 = 750 vg / ph , số vòng quay
bánh bò dẫn n 2 = 345vh / ph , tải trọng va đập nhẹ, đường nối tâm trục nằm ngang, trục đóa xích
điều chỉnh được, làm việc 1 ca, bôi trơn nhỏ giọt.
Bài 11
Tính toán thiết kế bộ truyền xích răng truyền công suất từ động cơ đến máy nén khí với các số
liệu sau: công suất động cơ N = 7 kW , số vòng quay trục động cơ n1 = 2890 vg / ph , tỉ số truyền
u = 5, tải trọng tónh, đường nối tâm trục nghiêng với phương nằm ngang một góc 20 0 , trục đóa
xích điều chỉnh được, làm việc 2 ca, bôi trơn liên tục trong bể dầu.

18


Giáo trình Chi Tiết Máy -

Chương 3
BỘ TRUYỀN ĐAI
Chương 8: Truyền động đai.
8.1. Khái niệm chung
- Khái niệm
Một bộ truyền đai đơn giản gồm:
- Hai bánh đai.

- Dây đai mắc căng giữa 2 bánh đai.
- Bộ phận căng đai.

Hình 3.1: bộ truyền đai
Bộ truyền đai truyền chuyển động và công suất nhờ ma sát giữa dây đai và các bánh đai.
- Phân loại

Hình 3.2: các loại tiết diện đai

19


Giáo trình Chi Tiết Máy -

Hình 3.3: Tiết diện đai thang
Theo tiết diện đai:
- Đai truyền phẳng (đai dẹt).
- Đai thang.
- Đai tròn: dùng trong các bộ truyền công suất nhỏ.
- Đai răng lược.
- Đai răng.
Theo kiểu truyền động (dùng loại đai dẹt):
- Truyền động thường: truyền chuyển động giữa 2 trục song song nhau.
- Truyền động chéo: dùng truyền chuyển động cùng chiều và tăng góc ôm đai. Khuyết điểm:
mau mòn ⇒ dùng ở vận tốc không quá lớn (v ≤ 15 m/s).
- Truyền động nửa chéo: truyền chuyển động giữa 2 trục thẳng góc nhau nhưng không ở trên
cùng một mặt phẵng.
- Truyền động góc: 2 trục thẳng góc nhau và cùng nằm trên một mặt phẳng.

20

Giáo trình Chi Tiết Máy -

Hình 3.4: các kiểu truyền động

8.2. Vật liệu đai và kết cấu bánh đai.

Đai da:
- Bền, tải lớn, chòu va đập tốt, độ bền mòn tốt nên thường được dùng trong bộ truyền chéo.
- Giá đắt, không dùng được trong môi trường ẩm ướt, axit.
- Vận tốc đai không quá 40 ÷ 50m / s .
Đai vải cao su:
- Gồm nhiều lớp vải và cao su được sunfua hóa.
- Độ bền cao, đàn hồi tốt, ít chòu ảnh hưởng của nhiệt độ và độ ẩm.
- Không chòu được va đập lớn, không chòu được dầu.
- Vận tốc đai không quá 30m/s.
Đai sợi bông:
- Khối lượng nhỏ, giá rẻ, thích hợp với bộ tuyền vận tốc cao, công suất nhỏ.
- Khả năng chòu tải, độ bền và tuổi thọ kém hơn 2 loại đai trên. Đai mòn nhanh.
- Đai chóng dẻo nên cần có thiết bò căng đai.
- Không dùng được trong môi trường ẩm ướt và nhiệt độ cao.
- Vận tốc đai không quá 20m/s.
Đai sợi len:
- Chế tạo từ len dệt được tẩm hỗn hợp oxit chì và dầu gai.
- Có tính đàn hồi lớn ⇒ chòu va đập, chòu tải không đều tốt.
- Do đã tẩm hóa học nên ít bò ảnh hưởng của nhiệt độ và độ ẩm.
- Làm việc tốt trong môi trường bụi, axit, kiềm…
- Giá thành đắt, vận tốc giới hạn 30 m/s.
Đai bằng vật liệu tổng hợp:

- Có độ bền và tuổi thọ cao, chòu va đập.
Các phương pháp căng đai
Đai truyền làm việc sẽ dần dần dài ra, cho nên khi thiết kế phải nghó đến phươntg pháp điều
chỉnh sức căng của đai truyền:
- Lắp thêm các bánh căng. Để tăng góc ôm và giảm nhẹ thiết bò căng, thường lắp bánh xe
căng gần bánh đai nhỏ, nhưng ngược lại thời gian giữa 2 lần uốn của đai ngắn lại vì vậy tuổi
bền giảm xuống.
- Dòch chuyển 1 trong 2 trục để điều chỉnh sức căng của đai truyền. Thông thường cách điều
chỉnh này có tính chất đònh kỳ.
21


Giáo trình Chi Tiết Máy -

Hình 3.5: một số phương pháp căng đai
- Các phương pháp nối đai
Đầu nối của đai truyền thích hợp hay không đều có ảnh hưởng lớn đến việc truyền động,
nhất là trong trường hợp vận tốc lớn và khoảng cách trục ngắn. Có 3 phương pháp nối đai: dán,
khâu và nối bằng kim loại
- Phương pháp dán
Chỉ dùng cho đai truyền bằng da và cao su. Phương pháp dán dùng ở các đai truyền truyền
công suất lớn và tốc độ cao. Hai mặt đều có thể làm việc được.
- Phương pháp khâu
Có thể dùng cho nhiều loại đai truyền. Hai mặt đều có thể làm việc được. So với phương
pháp dán, phương pháp nối này bền hơn.
- Phương pháp nối bằng kim loại:
Có thể dùng cho nhiều loại đai truyền, chia làm 2 loại: đầu nối cứng và đầu nối bản lề.
Đầu nối cứng có độ cứng và trọng lượng lớn nên chỉ dùng trong trường hợp truyền động vận
tốc thấp (v < 10m/s) và đường kính bánh xe lớn.
Đầu nối bản lề tốt hơn nhưng chế tạo phức tạp.

22


Giáo trình Chi Tiết Máy -

Hình 3.6: một số phương pháp nối đai.
1.1
Ưu và nhược điểm của truyền động đai
1.1.1
Ưu điểm
- Có thể truyền động giữa 2 trục có khoảng cách xa nhau.
- Vật liệu đai có tính đàn hồi nên làm việc ổn đònh, không ồn.
- Có thể thiết kế khi quá tải, đai truyền sẽ trượt trên bánh đai nên bảo vệ hư hỏng máy.
- Giá thành hạ, kết cấu đơn giản, dễ bảo quản.
1.1.2
Nhược điểm
- Kích thước lớn.
- Tỉ số truyền không ổn đònh vì có sự trượt đàn hồi của đai.
- Lực tác dụng lên ổ và trục lớn vì có lực căng sẵn trên dây đai.
- Chóng mòn.
- Tỉ số truyền không lớn (không quá 5÷10).

8.3. Các thơng sơ hình học chính

- Quan hệ hình học
Thông số hình học chủ yếu của bộ truyền đai gồm: đường kính 2 bánh đai, khoảng cách trục
A, chiều dài đai L và góc ôm đai trên bánh nhỏ α1 .

Hình 3.7: thông số hình học

- Đường kính bánh đai d1 và d2
23


Giáo trình Chi Tiết Máy -

Dãy tiêu chuẩn về đường kính bánh đai : 40, 45, 50, 56, 63, 71, 80, 90, 100, 110, 125, 140,
160, 180, 200, 225, 280, 320, 360, 400, 450, 500, 560, 630, 710, 800, 900, 1000, 1250, 1400,
1600, 1800, 2000.
- Chiều dài đai:
π ( d1 + d 2 ) ( d 2 − d1 ) 2
(3.1)
L = 2A +
+
mm
2
4A
- Khoảng cách trục:
a=

k + k 2 − 8∆2
4

mm

(3.2)

Trong đó:

π ( d1 + d 2 )
2
d 2 − d1
∆=
2
- Góc ôm đai
k = L−

mm

(3.3)
α1 = 180 0 − β
- Vận tốc vòng
Vận tốc vòng trên bánh dẫn :
πd1n1
v1 =
( m / s)
(3.4)
60.1000
Vận tốc vòng trên bánh bò dẫn :
πd 2 n 2
v2 =
( m / s)
(3.5)
60.1000
Với :
d1, d2 – đường kính bánh dẫn và bánh bò dẫn (m/s).
n1, n2 – số vòng quay bánh dẫn và bò dẫn (m/s).
- Hệ số trượt
Do sự trượt đàn hồi đai nên thực tế v1 > v 2 , mối liên hệ giữa chúng thể hiện qua công thức :

v − v2
v
d .n
ξ= 1
= 1− 2 = 1− 2 2
v1
v1
d1.n1
(3.6)
⇒ v 2 = v1 (1 − ξ )
Với :
ξ = 0,01 ÷ 0,02
- Tỉ số truyền u:
n
vd
d2
u= 1 = 1 2 =
(3.7)
n 2 v 2d1 [ d1(1 − ξ ) ]
n1 d 2
=
Trong nhiều trường hợp, có thể lấy gần đúng u ≈
(giá trò của ξ nhỏ)
n 2 d1

8.4. Cơ học truyền đai
-Lực trong đai truyền.
Để tạo ma sát giữa đai và bánh đai, cầu căng đai với lực căng ban đầu làF 0
Khi làm việc, bánh dẫn chòu tác dụng của moment xoắn làm bánh đai chùng xuống, lực giảm
còn F2, một nhánh đai căng lên. Lực tăng thành F1.

Ta có:
24


Giáo trình Chi Tiết Máy -

-Lực vòng:
Ft = F1 – F2 = 2T1/d1 = 1000N/v
(3.8)
Với :
N: công suất (kw)
-Moment xoắn trên bánh dẫn
d
T1 = 1 ( F1 − F2 )
(3.9)
2
-Mối quan hệ giữa F1 và F2 với lực căng ban đầu F0 và lực vòng Ft :
Ft

F1 = F0 + 2
(3.10)

F = F − Ft
0
 2
2
F
F
-Lực căng đai 1 , 2 theo công thức Euler:
Euler đã tính toán được mối liên hệ giữa F1 và F2 với tải trọng có ích Ft , hệ số ma sát f và

góc ôm α trên bánh dẫn:
λ
F1 =
Ft + Fv
(3.11)
λ −1
1
F2 = F1 − Ft =
Ft + Fv
(3.12)
λ −1
-Lực căng ban đầu để không xảy ra hiện tượng trượt trơn
F λ +1
F0 ≥ t
+ Fv
(3.13)
2 λ −1
-Khả năng tải của đai khi căng đai với một lực căng ban đầu
λ −1
Ft ≤ 2( F0 − Fv )
(3.14)
λ +1
Với:
F −F
λ = 1 v = ef .α1
(3.15)
F2 − Fv
Ta thấy nếu tăng hệ số ma sát f và góc ôm đai đai thì khả năng tải của bộ truyền tăng lên.
Trong đó:
Fv = qm.v2: lực căng phụ do lực ly tâm gây nên.

Lực này làm giảm áp suất giữa đai và bánh đai, nghóa làù làm giảm lực có ích ban đầu F 0 hay
làm giảm khả năng tải của bộ truyền.
qm: khối lượng đai trên chiều dài 1m(kg/m).
Nếu bộ truyền đai có vận tốc v ≤ 10 m/s, có thể bỏ qua lực quán tính nên:
F
λ = 1 = e f .α 1
F2
f
Trong trường hợp đai thang, thay thế hệ số ma sát f bằng f ' =
sin ( γ / 2 )
Với:
γ : góc chêm đai.
-Lực tác dụng lên trục và ổ:
Thông thường lực tác dụng lên trục F r bằng khoảng ( 2 ÷ 3) Ft . Trong khi đó tổng lực tác dụng
lên trục của bộ truyền bánh răng và bộ truyền xích chỉ khoảng Fr ≈ Ft . Vì vậy, lực tác dụng lên
25