Thiết kế máy 1 Giáo trình, bài giảng dành cho sinh viên Đại học, Cao đẳng

TR

NG

I H C PH M V N

NG

KHOA K THU T CƠNG NGH
B MƠN C KHÍ

GV: ThS. NGUYỄN HOÀNG LĨNH

BÀI GIẢNG

THI T K

MÁY 1

DÀNH CHO BẬC ĐẠI HỌC

Quả ng Ngã i, 12-2014


M CL C
Trang
L i nói đ u

1
PH N I: C

Ch

Ch

ng 1.

IC

S

THI T K MÁY

NG V THI T K MÁY VÀ CHI TI T MÁY

6

1.2. T i tr ng và ng su t

8

1.3.

13

b n m i c a chi ti t máy

ng 2. NH NG CH TIÊU CH Y U V KH N NG LÀM
13

2.1.

b n

13

2.2.

b n mòn

14

2.3.

c ng

15

2.4. Tính ch u nhi t

16

2.5. Tính ch u dao đ ng

17

PH N II. TRUY N

Ch

Ch

2

1.1. Các v n đ chung v máy và chi ti t máy

VI C C A CHI TI T

Ch

2

ng 3.

TRUY N

NG C

KHÍ

NG BÁNH R NG

19

3.1. Khái ni m chung

19

3.2. Các thông s hình h c ch y u c a truy n đ ng bánh r ng

26

3.3. Các d ng h ng và ch tiêu tính toán truy n đ ng bánh r ng

32

3.4. Tính toán truy n đ ng bánh r ng

34

3.5. Ki m nghi m đ b n c a r ng khi b quá t i

49

3.6. V t li u ch t o bánh r ng và ng su t cho phép

49

3.7. Trình t thi t k b truy n bánh r ng

50

ng 4.

52

TRUY N

NG TR C VÍT

4.1. Khái ni m chung

52

4.2. C h c truy n đ ng tr c vít

57

4.3. Tính toán đ b n truy n đ ng tr c vít

61

4.4. V t li u ch t o và ng su t cho phép

64

4.5. Trình t thi t k truy n đ ng tr c vít

66

ng 5.

68

TRUY N

NG XÍCH

i

Ch

Ch

5.1. Khái ni m chung

68

5.2. C h c truy n đ ng xích

74

5.3. Tính toán truy n đ ng xích

76

5.4. Trình t thi t k b truy n xích

80

ng 6.

85

TRUY N

NG AI

6.1. Khái ni m chung

85

6.2. C h c truy n đ ng đai

91

6.3. Tính toán truy n đ ng đai

97

6.4. Trình t thi t k truy n đ ng đai

100

ng 7.

TRUY N

NG VÍT - AI

C

110

7.1. Khái ni m chung

110

7.2. Tính toán truy n đ ng vít - đai c

116

7.3. Trình t thi t k truy n đ ng vít - đai c

119

Tài li u tham kh o

121

ii


LÔØI NOÙI ÑAÀU
Bài gi ng Thi t k máy 1 đ c biên so n theo n i dung phân ph i
ch ng trình do tr ng i h c Ph m V n
ng xây d ng. N i dung đ c
biên so n ng n g n, d hi u. Các ki n th c trong toàn b bài gi ng có m i
liên h lôgic ch t ch . Tuy v y bài gi ng ch là m t ph n trong n i dung c a
chuyên ngành đào t o cho nên ng i d y, ng i h c c n tham kh o thêm các
tài li u có liên quan v i ngành h c đ s d ng có hi u qu h n.
Thi t k máy 1 là môn h c c s trong n i dung đào t o ngành Công
ngh k thu t c khí. Nh m trang b cho đ i t ng là sinh viên đ i h c các
ki n th c c n thi t v ng d ng c h c trong k thu t và các chi ti t thông
d ng trong l nh v c c khí. M c đích đ nâng cao trình đ k thu t, b o
qu n các trang thi t b , đ ng th i ph c v cho vi c ti p thu các môn chuyên
ngành.
N i dung c a bài gi ng có dung l ng 45 ti t, g m hai ph n:
Ph n I: C s thi t k máy g m ch ng 1 đ n ch ng 2.
Ph n II: Truy n đ ng c khí g m ch ng 3 đ n ch ng 7.

Khi biên so n b n thân đã c g ng c p nh t nh ng ki n th c m i có
liên quan đ n môn h c và phù h p v i đ i t ng s d ng, c ng nh s g n
li n n i dung lý thuy t v i nh ng v n đ th c t trong s n xu t đ bài gi ng
có tính th c ti n h n.
Trong quá trình s d ng, tu theo yêu c u c th có th đi u ch nh s
ti t trong m i ch ng cho phù h p.
M c dù đã h n ch đ tránh sai sót trong lúc biên so n nh ng ch c
không tránh kh i nh ng khi m khuy t. R t mong nh n đ c ý ki n đóng
góp c a ng i s d ng đ l n sau đ c hoàn ch nh h n. M i ý ki n đóng
góp xin liên h qua email:
Khoa K thu t Công ngh
Ng i so n

ThS.Nguy n Hoàng L nh

-1-


Chöông 1.

PH N I. C S THI T K MÁY
IC
NG V THI T K MÁY VÀ CHI TI T MAÙY

1.1. Các v n đ chung v máy và chi ti t máy
1.1.1. Máy và chi ti t máy
1. Máy: Là t p h p các v t th có chuy n đ ng theo m t quy lu t nh t đ nh nh m
bi n đ i ho c s d ng n ng l

ng đ làm ra công ích.

Máy chia làm 3 lo i: Máy n ng l

ng, máy công tác, máy t h p.

Ví d 1: máy phát đi n, máy nén khí, máy v n chuy n, máy gia công kim lo i,
máy d t, …
2. B ph n máy: là m t ph n c a máy, g m hai hay nhi u chi ti t máy liên k t
v i nhau theo nh ng nguyên lý nh t đ nh.
M i máy đ

c c u t o b i nhi u b ph n máy. M i b ph n máy l i g m nhi u

chi ti t máy.
Ví d 2: Bàn máy, mâm c p, đ ng, …
3. C c u máy: là t p h p các v t th có chuy n đ ng t

ng đ i v i nhau và theo

m t quy lu t chuy n đ ng nh t đ nh, có nhi m v truy n chuy n đ ng ho c bi n đ i
chuy n đ ng.
Ví d 3: c c u bánh r ng, c c u cam, …
4. Chi ti t máy: là đ n v nh nh t và hoàn ch nh c a máy.
Trên quan đi m thi t k , chi ti t máy đ

c phân thành hai nhóm:

- Chi ti t máy có công d ng chung: Bu lông, bánh r ng, tr c,
máy đ

tr c, … (chi ti t

c dùng ph bi n trong các lo i máy khác nhau).

- Chi ti t máy có công d ng riêng: tr c khu u, van, cam, … (ch đ
m t s lo i máy nh t đ nh).
1.1.2. Nh ng yêu c u ch y u đ i v i máy, chi ti t máy
1. Có hi u qu s d ng cao
- N ng su t và hi u su t cao.
- Tiêu th ít n ng l

ng, đ chính xác cao.

- Chi phí v lao đ ng v n hành máy th p.
- Kích th

c, tr ng l

ng nh g n ..v.v.

2. Yêu c u v kh n ng làm vi c
-2-

c dùng trong


Hoàn thành các ch c n ng đã đ nh, b o đ m đ
thay đ i v kích th

c đ b n, tính b n mòn, không

c và hình d ng (đ đ c ng), ch u đ

c nhi t, ch u đ

c dao

đ ng ..v.v.
3. Có đ tin c y cao
Máy đ

c g i là có đ tin c y cao n u nh có th th c hi n đ

c các ch c n ng

nhi m v đã đ nh, đ ng th i các ch tiêu v s d ng (nh n ng su t, đ chính xác, hi u
su t, m c đ tiêu th n ng l

ng …) v n đ

c duy trì

m c đ cho phép trong su t

th i h n s d ng.
4. An toàn trong s d ng
Trong đi u ki n s d ng bình th
ng

ng hay khi có s c , không gây nguy hi m cho

i s d ng, không gây h h i cho các thi t b , nhà c a và các đ i t

ng khác xung

quanh.
5. Có tính công ngh cao
M t m t, chi ti t máy ph i th a mãn các ch tiêu ch y u v kh n ng làm vi c và
đ tin c y, m t khác trong đi u ki n s n xu t s n có ph i d ch t o, ít t n nguyên v t
li u và th i gian.
- Yêu c u ch y u c a tính công ngh

 K t c u ph i phù h p v i đi u ki n và quy mô s n xu t
Ví d 4: trong s n xu t đ n chi c, v h p gi m t c h p lý nh t là đ

c hàn t các

t m đ n gi n, trong s n xu t hàng lo t l n nên đúc trong khuôn kim lo i, cán đ nh
hình …

 K t c u và hình d ng ph i h p lý theo quan đi m công ngh
Ví d 5: k t c u ph i đ n gi n, d ch t o, d l p ráp, các b m t gia công nên là
các b m t đ n gi n nh m t ph ng, m t tr tròn, s l
c n gia công nh và có th gia công b ng các ph

ng b m t gia công ít, di n tích

ng pháp có n ng su t cao …

 C p chính xác và đ nhám b m t

C p chính xác và đ nhám b m t chi ti t máy càng cao, phí t n gia công càng
t ng và có th ph i dùng các thi t b đ c bi t đ gia công. Tuy nhiên, không h th p
c p chính xác so v i yêu c u c a đi u ki n làm vi c c a chi ti t máy.

 Ch n ph

ng pháp t o phôi h p lý

-3-


Ph

ng pháp t o phôi ph i phù h p v i đ c đi m v hình d ng và k t c u c a chi

ti t máy.
Ví d 6: ph

ng pháp đúc đ

c dùng cho các chi ti t máy có hình d ng ph c t p,

thích h p v i s n xu t hàng lo t l n.
Ph

ng pháp hàn th

ng dùng đ ch t o các k t c u g m t các t m, thanh,

thép góc, thép đ nh hình …

6. Có tính kinh t cao
- Th i gian và công s c thi t k ít nh t.
- Kích th

c g n nh , kh i l

ng nh , do đó giá thành h .

- V t li u r ti n, d cung c p.
- Giá thành ch t o th p nh t.
- N ng su t, hi u su t cao, chi phí v n ng l
d

ng th p, chi phí v bôi tr n, b o

ng và s a ch a th p.
1.1.3. Các b
Máy đ

c thi t k m t máy

c thi t k ph i th a mãn các yêu c u v k thu t nh n ng su t, đ tin

c y và tu i th , giá thành và tr ng l
ph i: có khuôn kh , kích th

ng máy. Ngoài ra, tùy tr

ng h p c th còn

c nh g n, chuy n đ ng n đ nh, làm vi c không n,

thao tác s d ng d dàng, hình th c đ p … Có th ti n hành theo các b

c sau đây:

- Xác đ nh nguyên t c ho t đ ng và ch đ làm vi c c a máy.
- L p s đ chung toàn máy và các b ph n máy, th a mãn các yêu c u cho
tr

c.
- Xác đ nh tr s và đ c tính t i tr ng tác d ng lên các b ph n máy.
- Ti n hành tính toán v đ ng h c, v đ ng l c h c toàn máy, tính toán thi t k

các chi ti t máy, tính toán kinh t …
- L p quy trình công ngh ch t o các chi ti t máy.
- L p quy trình công ngh l p ráp các b ph n máy và l p ráp toàn máy.
- L p thuy t minh h
1.1.4. Các b

ng d n s d ng, b o d

ng và s a ch a máy.

c thi t k m t chi ti t máy

Thi t k chi ti t máy là m t ph n công vi c c a quá trình thi t k máy, th
ti n hành theo trình t sau:

-4-

ng


- L p s đ tính toán: k t c u chi ti t máy đ

c đ n gi n hóa, l c tác d ng coi

nh t p trung ho c phân b theo m t quy lu t nào đó.
- Xác đ nh t i tr ng tác d ng lên chi ti t máy.
- Ch n v t li u thích h p đ ch t o chi ti t máy.
- Tính toán các kích th
n ng làm vi c (b

c chính c a chi ti t máy theo các ch tiêu ch y u v kh

c này ch là g n đúng, b i vì ch d a trên các s đ đã đ n gi n hóa

và ch a đánh giá m t cách chính xác các nhân t v t i tr ng và ng su t).
- Trên c s tính toán g n đúng, k t h p v i các yêu c u v tiêu chu n hóa, v
l p ghép, v công ngh ch t o và các yêu c u c th khác đ xây d ng k t c u c th
c a chi ti t máy, v i đ y đ kích th

c, dung sai, đ nh n b m t, các yêu c u k thu t

khác.
- Ki m nghi m theo các ch tiêu ch y u v kh n ng làm vi c: xác đ nh h s an
toàn t i các ti t di n nguy hi m, xác đ nh bi n d ng, nhi t đ trong các b ph n máy
v.v. và so sánh v i các tr s cho phép. N u không th a mãn, ph i s a đ i l i kích
th

c và ki m nghi m l i.
1.1.5. M t s đi m c n chú ý khi thi t k chi ti t máy
1. K t c u và đi u ki n làm vi c c a chi ti t máy
K t c u và đi u ki n làm vi c c a chi ti t máy khá ph c t p, t i tr ng tác d ng

lên chi ti t máy khó xác đ nh chính xác gây khó kh n khi thi t l p các công th c lý
thuy t chính xác đ tính toán chi ti t máy. Do v y, th

ng dùng các gi thi t đ đ n

gi n hóa bài toán , xây d ng các công th c g n đúng và b sung vào các công th c này
các h s đi u ch nh đ k đ n các đ c đi m v k t c u c a chi ti t máy và các y u t
nh h

ng đ n kh n ng làm vi c c a nó.

Ngoài ra, còn có các công th c th c nghi m, ho c công th c kinh nghi m đ
l p ra trên c s th ng kê nh ng k t qu thu đ

c

c t th c nghi m ho c t kinh nghi m

s d ng máy.
2. Tính toán kích th

c chi ti t máy

Tính toán xác đ nh kích th

b

c chi ti t máy nhi u khi ph i ti n hành theo hai

c: tính toán s b , sau đó tính toán ki m nghi m.

-5-


ng lúc đ u ch a bi t chính xác l c tác d ng thì ph i dùng b

Lý do: th

s b đ xác đ nh m t cách g n đúng kích th
c u chi ti t máy, tính chính xác tr s

c tính

c c a chi ti t máy, t đó xây d ng k t

ng su t và ti n hành ki m nghi m.

Khi ki m nghi m, n u ng su t sinh ra l n h n ng su t cho phép ta ph i thay
đ i k t c u và tính l i đ n khi phù h p.
3. Tính toán các kích th

c chi ti t máy khác

M i chi ti t máy có nhi u kích th

c, nh ng ch tính toán các kích th

t i các ti t di n nguy hi m (ch u ng su t l n), các kích th

c ch y u

c còn l i xác đ nh theo

đi u ki n v k t c u, công ngh , l p ghép … (d a vào kinh nghi m hay h

ng d n

trong các s tay thi t k ).
4. Ch n ph

ng án thi t k

Cùng m t n i dung thi t k , có th có nhi u gi i pháp th c hi n và nên ch n
đ ng th i m t s ph

ng án đ tính toán, t đó so sánh đ ch n ra ph

ng án t t nh t

đáp ng các yêu c u k thu t đ ra.
1.2. T i tr ng và ng su t
1.2.1. T i tr ng tác d ng lên máy và chi ti t máy
- T i tr ng g m l c, momen tác d ng lên máy hay b ph n máy trong quá trình
làm vi c (và đ

c g i là t i tr ng làm vi c).

- Theo đ c tính thay đ i theo th i gian, phân thành:
 T i tr ng t nh là t i tr ng không thay đ i theo th i gian ho c thay đ i không
đáng k .
 T i tr ng thay đ i là t i tr ng có c

ng đ , ph

ng ho c chi u thay đ i theo

th i gian
 T i tr ng va đ p là t i tr ng đ t nhiên t ng m nh r i gi m ngay t c kh c.
- Khi tính toán thi t k chi ti t máy, c n phân bi t t i tr ng danh ngh a, t i tr ng
t

ng đ

ng và t i tr ng tính toán.

 T i tr ng danh ngh a Qdn: là t i tr ng đ
lên máy trong ch đ làm vi c n đ nh, th
lâu dài nh t.

-6-

c ch n trong s các t i tr ng tác d ng

ng là t i tr ng l n hay t i tr ng tác d ng

Hình 1.1 S đ t i tr ng
 T i tr ng t

ng đ

ng Qtđ: khi máy làm vi c v i ch đ t i tr ng thay đ i

nhi u m c (hình 1.1), đ tính toán thi t k , ta thay th b ng ch đ t i tr ng m t m c
(không đ i) và g i là t i tr ng t

ng đ

ng.

Qtđ = kN . Qdn

(1-1)

kN : h s tu i th , ph thu c đ th thay đ i t i tr ng và t i tr ng nào trong các
t i tr ng thay đ i đ

c ch n làm t i tr ng danh ngh a.

 T i tr ng tính toán Qn là t i tr ng t

ng đ

ng, có k thêm nh h

ng c a đ c

tính phân b không đ u c a t i tr ng trên các b m t ti p xúc, tính ch t t i tr ng (t i
tr ng thay đ i hay t i tr ng t nh), đi u ki n làm vi c th c t …
Qn = Qtd . Kn . Kd . Kđk

(1-2)

Kn : h s xét đ n s phân b không đ u c a t i tr ng trên các b m t ti p xúc.
Kd : h s t i tr ng đ ng.
Kđk : h s ph thu c vào đi u ki n làm vi c th c t .
1.2.2.
-D
-

ng su t
i tác d ng c a t i tr ng, trong chi ti t máy xu t hi n ng su t.

ng su t có th là ng su t t nh (không thay đ i theo th i gian, ho c tr s thay

đ i không đáng k ) ho c ng su t thay đ i (tr s ho c chi u ho c c tr s và chi u
thay đ i theo th i gian).
-

ng su t thay đ i đ

c đ c tr ng b ng chu trình thay đ i ng su t. M t vòng

thay đ i ng su t qua giá tr l n nh t, nh nh t r i v giá tr ban đ u đ
chu trình ng su t. Th i gian th c hi n m t chu trình đ

(hình 1.2).
Chu trình ng su t đ

c đ c tr ng b ng:

-7-

c g i là m t

c g i là m t chu k

ng su t


 Biên đ

ng su t:

a 

 max   min
2

ng su t trung bình:



m 

 H s chu trình ng su t: r 

Khi r = 0: chu trình không đ i x ng

(1-3)

 max   min
2

(1-4)

 min
 m ax

(1-5)
 min = 0 ;  m   a 

 max
2

(1-6)

Khi r > 0: chu trình ng su t không đ i x ng cùng d u.
Khi r < 0: chu trình ng su t không đ i x ng khác d u.
Khi r = -1: chu trình đ i x ng

 max =-min ;  a   max m = 0

a) ng su t t nh

b) ng su t thay đ i
Hình 1.2 Chu k

ng su t

ng su t có th thay đ i n đ nh (a và m không thay đ i theo th i gian) hay

-

không n đ nh (a và m ho c m t trong hai đ i l

ng này thay đ i theo th i gian).

- T i tr ng tác d ng gây ra trong chi ti t máy các lo i ng su t: ng su t pháp
(kéo k, nén n, u n u), ng su t ti p (c t c, xo n ), ng su t d p d, ng su t ti p
xúc H, …
ng su t kéo, nén, u n, c t, xo n xu t hi n trên t ng chi ti t, còn ng su t d p
ti p xúc xu t hi n t i ch ti p xúc khi di n tích ti p xúc nh so v i kích th

c c a các

chi ti t.
1.3.

b n m i c a chi ti t máy
1.3.1. Hi n t

ng phá h ng do m i

- Quan sát các chi ti t máy ch u ng su t thay đ i theo th i gian s th y quá trình
phá h y m i b t đ u t các v t n t t vi t i vùng ch u ng su t l n ho c nh ng n i có

-8-


khuy t t t c a v t li u. Khi s chu trình làm vi c t ng lên, các v t n t vì m i phát tri n
d n c b r ng l n chi u sâu, làm gi m d n di n tích ch u t i c a cho ti t máy, do đó
làm t ng giá tr

ng su t, cho đ n khi chi ti t máy không còn đ s c b n t nh thì nó b

phá h ng.
Hi n t

ng nói trên g i là hi n t

c n l i s phá h y m i đ
V t gãy do m i th

ng phá h y m i và kh n ng c a chi ti t máy

c g i là đ b n m i.
ng bao g m hai vùng (hình 1.3): m t vùng t

ng đ i m n,

h t nh là vùng phát sinh và phát tri n v t n t t c đ ch m sau m t s l n chu k ch u
t i, còn vùng kia thô h n, h t to ho c có th , phát tri n nhanh ch sau m t s nh chu
k

giai đo n c a quá trình phá h y m i.

Hình 1.3 V t gãy do m i
- B ng th c nghi m, ng
ng su t (biên đ

Hình 1.4

i ta xây d ng đ

cđ

Ph

c g i là đ

ng trình đ

ng cong bi u di n quan h gi a
c cho đ n khi b phá h y.

ng

ng cong m i (hình 1.4).

ng cong m i có d ng: m.N = const

V i m là b c c a đ
D a vào đ

ng cong m i

ng su t m hay ng su t l n nh t max) và s chu k thay đ i ng

su t N mà chi ti t máy hay m u th có th ch u đ
cong nói trên đ

th đ

(1-7)

ng cong m i.

ng cong m i, ta th y r ng:

 Khi ng su t sinh ra trong chi ti t máy b ng K thì nó s b phá h y sau NK chu
k ch u t i. NK đ
 Ng

c g i là tu i th

ng v i m c ng su t K.

c l i, đ chi ti t máy không b phá h y sau NK chu k ch u t i thì ng su t

sinh ra trong chi ti t máy ph i nh h n ho c b ng K , K đ
ng n h n ng v i tu i th NK.

-9-

c g i là gi i h n m i

 Khi ng su t sinh ra trong chi ti t máy càng l n thì tu i th chi ti t máy càng
gi m.
 Khi K gi m xu ng đ n m t giá tr , nào đó thì s chu k làm vi c NK có th
t ng lên khá l n mà m u th v n không b gãy h ng, r đ

c g i là gi i h n m i dài

h n c a v t li u. S chu k thay đ i ng su t N0 ng v i gi i h n m i dài h n r, đ

c

g i là s chu k c s .
- B ng th c nghi m, còn xây d ng đ

c đ th các ng su t gi i h n (hình 1.5)

bi u th quan h gi a các tr s gi i h n c a ng su t l n nh t max và ng su t nh
nh t min c a chu trình ng su t v i ng su t trung bình m.
đ

ng mm bi u th

max, đ

ng su t trung bình, đ

th này có đ c đi m:

ng AB bi u th các tr s gi i h n c a

ng CD bi u th các tr s gi i h n c a min. Mi n n m gi a hai nhánh AB và

CD là nh ng tr s

ng su t không làm h ng v t li u. Các giao đi m c a AB và CD

v i tr c tung là tr s max và min c a chu trình đ i x ng, ký hi u -1. Các tung đ tính
t đ

ng mm AB và CD là các giá tr c a biên đ

Hình 1.5
1.3.2. Nh ng nhân t

nh h

ng su t a.

th các ng su t gi i h n
ng đ n s c b n m i c a chi ti t máy

1. V t li u
- Thép có đ b n m i cao h n các v t li u khác
- Thép hàm l
l

ng cacbon t

ng đ i cao s có đ b n m i l n h n thép có hàm

ng các bon th p h n.
- Thép h p kim có đ b n m i cao h n thép các bon thông th
-10-

ng


- Thép l n nhi u t p ch t phi kim lo i, đ b n m i s gi m.
- Gang có đ b n m i th p h n thép.
2. Hình d ng k t c u
- T i ch thay đ i ti t di n c a chi ti t máy nh góc l

n, vai tr c, rãnh, rãnh

then, l … (hình 1.6) có s t p trung bi n d ng, x y ra t p trung ng su t, làm cho ng
su t th c t l n h n ng su t danh ngh a, xu t hi n s m các v t n t vì m i và v t n t
phát tri n khá nhanh, do đó làm gi m đ b n m i c a chi ti t máy.

Hình 1.6 K t c u tr c
3. Kích th

c tuy t đ i

- Kích th

c tuy t đ i c a chi ti t máy càng l n làm cho đ b n m i s gi m

xu ng (do s không đ ng đ u v c tính c a v t li u t ng lên, trong chi ti t máy có
nhi u khuy t t t h n, đ ng th i còn do chi u dày t

ng đ i c a l p b m t đ

c t ng

b n b ng nhi t luy n, phun bi, l n ép gi m xu ng).
- Trong tính toán, đ k đ n nh h

ng c a y u t này và dùng h s

 rd

hay :   rd
 rd0
 rd0

c a kích th

c tuy t đ i:  

Trong đó:

rd: gi i h n m i dài h n c a chi ti t máy nh n, có đ
 rd0 : gi i h n m i dài h n c a m u nh n, có đ

Các h s  và  đ

nh h

ng

(1-8)
ng kính d.

ng kính d0=7–10mm.

c tra b ng hay dùng công th c kinh nghi m trong s tay thi t k .

4. Công ngh gia công b m t
- L p b m t chi ti t máy th
th

ng là l p ch u ng su t l n nh t, các v t n t vì m i

ng xu t hi n t l p b m t chi ti t máy. M i t n h i trên b m t chi ti t máy nh

v tx

c do gia công, các khuy t t t kim lo i, các v t r , các m p mô b m t … gây

nên t p trung ng su t, ngu n phát sinh các v t n t vì m i, làm gi m đ b n m i.
Các b m t có đ nh n cao (mài) ho c đ

c gia công t ng b n (phun bi, l n ép, nhi t

luy n b m t …) làm cho đ b n m i s cao. Các b m t đ
không gia công có đ b n m i s th p h n.
-11-

c ti n, phay, bào hay

- Trong tính toán, đ k đ n nh h

ng c a y u t này ng

tr ng thái b m t:  = r c a chi ti t máy/r c a m u nh n, không đ
H s đ

i ta dùng h s
c t ng b n.

c tra b ng trong s tay thi t k .

5. Tr ng thái ng su t
- V i ng su t thay đ i theo th i gian thì biên đ

ng su t a là thành ph n ch

y u gây nên phá h y m i. Tuy nhiên th c nghi m cho th y tr s c a ng su t trung
bình m c ng có nh h

ng đ n đ b n m i c a chi ti t máy.

- D a vào đ th các ng su t gi i h n trên hình 1.5, ta th y: khi ng su t trung
bình là kéo (m > 0) càng l n thì tr s gi i h n c a biên đ

ng su t a càng gi m, t c

là v i a tuy nh c ng có th gây nên phá h y m i.

1.3.3. Các bi n pháp nâng cao đ b n m i c a chi ti t máy
nh h

Nhân t

ng đ n đ b n m i bao g m: v t li u và ph

luy n, hình dáng và kích th

c chi ti t, đ c tính t i tr ng và ng su t ...Các ph

pháp nâng cao đ b n m i g m: ph
1. Ph

ng pháp nhi t

ng pháp thi t k và ph

ng

ng pháp công ngh .

ng pháp thi t k :

- K t c u và hình dáng chi ti t h p lý.
- Gi m s t p trung ng su t.
2. Ph

ng pháp công ngh :

- Dùng ph

ng pháp gia công đ c bi t đ t o c u trúc tinh th v t li u có h t nh

m n, t o trên b m t ng su t d là nén.
- Nhi t, hoá luy n b m t.
- Dùng các ph

ng pháp gia công đ c bi t: phun bi, l n ép, l n ép rung... t o b

m t c ng ngu i ( ng su t d nén).
CÂU H I ÔN T P CH

NG 1

1. Th nào là máy, b ph n máy và chi ti t máy? Máy đ

c chia làm m y lo i và

công d ng c a chúng?
2. Các b
3.

c thi t k m t chi ti t máy, m t máy?

b n m i c a chi ti t máy và các nhân t

nh h

ng đ n đ b n m i trên?

Có nh ng bi n pháp nào đ nâng cao đ b n m i c a chi ti t máy?

-12-


Ch

ng 2. NH NG CH TIÊU CH Y U V KH

N NG LÀM VI C

C A CHI TI T MÁY
Kh n ng làm vi c c a chi ti t máy đ
-

b n

-

c ng

-

b n mòn

c đánh giá b ng các ch tiêu ch y u sau đây:

- Kh n ng ch u nhi t
n đ nh dao đ ng

-

V t li u, hình d ng, kích th

c c a chi ti t máy đ

c xác đ nh theo m t hay nhi u ch

tiêu, tùy theo đi u ki n làm vi c c a chi ti t máy.
2.1.

b n
2.1.1. Khái ni m v đ b n
b n là kh n ng ti p nh n t i tr ng c a chi ti t máy mà không b phá h ng.

b n là ch tiêu quan tr ng nh t đ i v i ph n l n chi ti t máy.
- N u chi ti t máy không đ đ b n thì bên trong nó s xu t hi n bi n d ng d
l n và làm thay đ i hình d ng c a chi ti t máy, phá ho i đi u ki n làm vi c bình
th

ng c a các b ph n máy, đ ng th i có th phá h ng b n thân chi ti t máy (gãy, v

ho c h h ng b m t).
- Ng

i ta phân bi t hai d ng phá h ng: phá h ng t nh và phá h ng m i liên quan

đ n đ b n t nh và đ b n m i.
 Phá h ng t nh: do ng su t làm vi c v

(th

t quá gi i h n b n t nh c a v t li u

ng do quá t i đ t ng t gây nên).
 Phá h ng m i: do tác d ng lâu dài c a ng su t thay đ i có giá tr v

t quá gi i

h n b n m i c a v t li u.
2.1.2. Ph
- Ph

ng pháp tính đ b n

ng pháp tính thông d ng v đ b n là so sánh ng su t tính toán v i ng

su t cho phép. i u ki n b n có d ng:
  []

hay   []
,  : ng su t sinh ra khi chi ti t máy ch u t i;
[], [] : ng su t cho phép.

-13-

(2-1)


- ôi khi tính đ b n xu t phát t đi u ki n b o đ m h s an toàn l n h n ho c

h s an toàn cho phép:
s  [s]
(2-2)
s: h s an toàn;
[s]: h s an toàn cho phép.
2.2.

b n mòn
2.2.1. Khái ni m
S mài mòn: là s thay đ i d n v hình dáng, kích th

tr

tt

c c a các b m t ti p xúc

ng đ i v i nhau, do tác d ng c a l c ma sát trong đi u ki n bôi tr n không

t t.
Mòn d n đ n phá v đi u ki n làm vi c bình th

ng c a c c u, máy và có th

làm cho chi ti t b phá h ng.
b n mòn: là kh n ng c a chi ti t máy có th làm vi c đ
kho ng th i gian nh t đ nh mà l

Hình 2.1

ng mòn không v

th bi u th l

c trong m t

t quá tr s cho phép.

ng mòn theo th i gian

Giai đo n (I) là giai đo n mòn ban đ u: khi hai b m t có chuy n đ ng t
đ i v i nhau s x y ra hi n t

ng tr

td o

ng đ i

các đ nh nh p nhô, các đ nh này s mòn

nhanh làm t ng khe h l p ghép.
Giai đo n (II) là giai đo n mòn n đ nh: sau giai đo n mài mòn ban đ u quá trình
mài mòn tr nên n đ nh và ch m.
Giai đo n (III) là giai đo n phá h y: b m t ti p xúc b tróc ra do thay đ i đi u
ki n mòn.

-14-

Hi n t

ng mòn không ho c ít x y ra khi gi a hai b m t ti p xúc t n t i l p d u

bôi tr n. N u không t o đ

c l p d u bôi tr n thì ph i kh ng ch áp su t trên b m t

ti p xúc nh h n giá tr cho phép.
Chúng ta có các ph

ng pháp gi m mòn sau:

- S d ng v t li u gi m ma sát: đ ng thanh, gang ch u mài mòn;
- Gi m t i cho b m t ch u ma sát, phân b t i tr ng đ u trên b m t ti p xúc
tránh t p trung;
- Bôi tr n và làm ngu i t t, gi m đ nhám b m t, tính toán h p lý v n t c tr

t

đ hình thành l p d u bôi tr n trên b m t ma sát;
- H n ch h t mài r i b m t ma sát b ng cách che ch n, ho c trên b m t t o
nh ng rãnh ch a h t mài sinh ra trong quá trình làm vi c.
2.2.2. Ph

ng pháp tính toán: có hai ph

- Tính toán đ m b o ma sát
đ

ng pháp

t: là tính toán sao cho khi làm vi c hai b m t luôn

c ng n cách b i m t l p bôi tr n.
- Tính toán gi i h n áp su t:
Gi a áp su t và quãng đ

ng ma sát có h th c liên h :

pm.S= const
p: áp su t; S: quãng đ

(2-3)

ng ma sát; m: s m ph thu c vào ch đ ma sát

D a vào h th c trên, ta th y đ đ m b o m t đ b n mòn nh t đ nh (S ch n
tr

c) thì c n gi i h n áp su t.
i u ki n tính toán:
N u xét đ n nh h

đi u ki n:

p ≤ [p]
ng c a v n t c tr

t đ n đ b n mòn và s sinh nhi t, dung

p.v ≤ [pv]

Các giá tr cho phép [p], [pv] đ
2.3.

(2-4)

(2-5)
c xác đ nh t th c nghi m và tra b ng.

c ng
2.3.1. Khái ni m
c ng là kh n ng c a chi ti t máy c n l i s thay đ i hình d ng d

i tác d ng

c a t i tr ng.
- N u chi ti t máy không đ đ c ng, khi làm vi c chi ti t máy s b bi n d ng
đàn h i v

t quá tr s cho phép, phá ho i đi u ki n làm vi c bình th

máy và các chi ti t máy l p ghép.
-15-

ng c a chi ti t


Hình 2.2 S đ tr c b bi n d ng

Ví d 1: tr c b võng quá nhi u (hình 2.2) làm các bánh r ng ti p xúc không t t,
làm mòn v t các mép .

i v i máy công c , bi n d ng c a tr c chính,

l n, đ gá

… làm gi m đ chính xác c a chi ti t gia công.
-

c ng còn chi ph i vi c ch n v t li u chi ti t: đ có kích th

c chi ti t nh

g n ta ch n v t li u có đ b n cao. Tuy nhiên v i thép ch ng h n, khi c tính t ng,
môđun đàn h i h u nh không đ i, kích th

c chi ti t xác đ nh theo đi u ki n đ b n

có th không đ m b o đ c ng. C ng có tr

ng h p, khi gi m đ c ng s làm t ng đ

b n m i c a r ng bánh r ng.
- Phân bi t hai lo i đ c ng: đ c ng th tích liên quan đ n bi n d ng c a toàn b
v t li u chi ti t và đ c ng ti p xúc liên quan đ n bi n d ng c a l p b m t.
2.3.2. Ph

ng pháp tính toán

- Tính toán v đ c ng th tích xu t phát t đi u ki n chuy n v th c không v

t

quá giá tr cho phép.
l  [l]

(đ dãn dài)

f  [f]

(đ võng)

  []

(góc xoay t i m t ti t di n khi b u n)

  []

(góc xo n)

Tính toán v đ c ng ti p xúc theo đi u ki n bi n d ng c a b m t ti p xúc
không v

t quá giá tr cho phép h  [h] v i h là bi n d ng c a b m t ti p xúc.

2.4. Tính ch u nhi t
2.4.1. Khái ni m
Là kh n ng c a chi ti t máy có th làm vi c trong m t ph m vi nhi t đ c n thi t
mà không b nung nóng quá m t giá tr cho phép. Nhi t sinh ra th

c u, b ph n máy, …

-16-

ng do ma sát

c


Khi làm vi c, do ma sát trong các c c u, b ph n máy làm cho chi ti t máy b
nóng lên (nh t là nh ng ch b tr

t nhi u nh trong b truy n tr c vít …)

Nung nóng chi ti t máy có th gây ra các tác h i sau:
- Làm gi m kh n ng ch u t i c a chi ti t máy (khi nhi t đ t ng lên quá cao, c
tính c a v t li u s gi m xu ng. V i thép: khi nhi t đ l n h n 3000C  400 0C, v i
h p kim màu khi nhi t đ l n h n 500C  100 0C làm gi i h n m i gi m, v t li u tr
nên dòn ho c x y ra hi n t

ng t bi n.

- Làm gi m đ nh t c a d u bôi tr n, làm t ng mòn hay dính.
- Bi n d ng nhi t làm cong vênh các chi ti t máy hay thay đ i khe h trong các
liên k t đ ng (khi khe h trong

tr

t b gi m hay m t đi thì ngõng tr c có th b k t

trong lót …)
- Làm thay đ i tính ch t c a các b m t ti p xúc nh : làm gi m h s ma sát
trong các b ph n hãm.
- Làm gi m đ chính xác c a máy.
Do v y, v i các chi ti t máy b tr
2.4.2. Ph

t nhi u, khi thi t k c n ph i tính toán v nhi t.

ng pháp tính toán v nhi t

- Xác đ nh nhi t đ trung bình sinh ra khi s d ng máy và h n ch nó không cho
v

t quá m t giá tr cho phép:
Trong đó:

t: nhi t đ

t  [t]

(2-6)

n đ nh trung bình khi s d ng máy;

[t]: nhi t đ cho phép.
- Nhi t đ

n đ nh trung bình t đ

c xác đ nh t ph

ng trình cân b ng nhi t:

 = 1 + 2
: nhi t l

ng sinh ra trong m t đ n v th i gian khi máy làm vi c;

1: nhi t l

ng t a ra môi tr

2: nhi t l

ng do thi t b làm mát t i ra ngoài trong m t gi .

-

(2-7)

ng trong m t đ n v th i gian;

nâng cao kh n ng ch u nhi t c a chi ti t máy, c n ch t o chi ti t máy b ng

v t li u ch u nhi t, tìm cách t ng di n tích thoát nhi t c a b ph n máy hay dùng các
bi n pháp bôi tr n làm mát.
2.5. Tính ch u dao đ ng:
2.5.1. Khái ni m

-17-


dao đ ng là kh n ng c a chi ti t máy có th làm vi c trong m t ph m vi t c
đ c n thi t mà không b rung quá gi i h n cho phép.
- Khi chi ti t máy không đu c cân b ng đ ng, b bi n d ng d

i tác d ng c a t i

tr ng làm vi c v i v n t c cao thì s gây nên nh ng rung đ ng trong máy, gây ra ti ng
n và gi m ch t l

ng gia công.

c a máy thì x y ra hi n t

c bi t, khi t n s dao đ ng riêng trùng v i t n s

ng c ng h

ng v i biên đ dao đ ng c c đ i có th phá

h ng máy.
- Khi tính toán dao đ ng th

ng không tính cho t ng chi ti t riêng bi t mà ti n

hành tính toán cho c h .
2.4.2. Ph

ng pháp tính toán

Tính toán dao đ ng là c n thi t, đ c bi t đ i v i các máy quay nhanh. Có th tính
toán v dao đ ng theo hai cách:
- Ho c xác đ nh t n s dao đ ng riêng c a máy hay c a c c u đ tránh nh
h

ng.
- Ho c tính toán biên đ dao đ ng và h n ch nó trong ph m vi cho phép.
nâng cao ch t l

ng làm vi c c a máy và c c u, có th gi i quy t ch ng

rung cho máy b ng bi n pháp: tri t tiêu các ngo i l c gây nên dao đ ng (nh : cân b ng
máy …), thay đ i tính ch t đ ng l c h c c a h th ng (thay đ i momen quán tính c a
chi ti t máy và đ c ng c a m i ghép …) nh m thay đ i t n s riêng c a h , dùng các
thi t b gi m rung …
K t lu n: n m ch tiêu ch y u v kh n ng làm vi c c a chi ti t nói chung, khi
thi t k c n c vào tình hình làm vi c c th c a máy và chi ti t máy, phân tích và tìm
ra các d ng h ng nguy hi m nh t (ch tiêu quan tr ng nh t), d a trên c s đó ch n v t
li u và kích th

c chi ti t máy, nh ng ch tiêu còn l i đ ng th i s đ

c th a mãn ho c

th y u.

CÂU H I ÔN T P CH
1. Kh n ng làm vi c c a máy đ

2. Nêu khái ni m, ph

NG 2

c đánh giá b ng nh ng ch tiêu ch y u nào?

ng pháp tính toán và cho ví d các ch tiêu ch y u v

kh n ng làm vi c c a chi ti t máy?

-18-


PH N II. TRUY N
Ch

ng 3.

TRUY N

NG C

KHÍ

NG BÁNH R NG

3.1. Khái ni m chung
3.1.1.

nh ngh a

Truy n đ ng bánh r ng th c hi n truy n chuy n đ ng và công su t nh s
kh p c a các r ng trên các bánh r ng hay thanh r ng.
Nguyên lý làm vi c:
truy n xác đ nh, nh s
L

truy n chuy n đ ng quay gi a 2 tr c (O1 và O2) v i t s

n kh p r ng tr c ti p gi a bánh r ng Z1 và Z2.

c đ b truy n bánh r ng hình 3.1.

Hình 3.1 L
Trong đó:

c đ truy n đ ng bánh r ng

- Bánh r ng 1: bánh d n; Bánh r ng 2: bánh b d n
-

1:v

n t c góc bánh r ng d n (tr c d n)

-

2:v

n t c góc bánh r ng b d n (tr c b d n)

- Z1:s r ng bánh r ng d n
- Z2:s r ng bánh r ng b d n
- A: kho ng cách tr c
- t: b

c r ng

3.1.2. Phân lo i
3.1.2.1. Theo v trí t

ng đ i gi a 2 tr c: c c u bánh r ng đ

ch y u sau:
- C c u bánh r ng ph ng.
-19-

c chia làm 2 lo i

n


- C c u bánh r ng không gian.
1. C c u bánh r ng ph ng (hình 3.2):
Là c c u bánh r ng dùng đ truy n đ ng quay gi a 2 tr c song song, nh : c
c u bánh r ng tr r ng th ng-hình 3.2a, c c u bánh r ng tr r ng nghiêng-hình 3.2b,
c c u bánh r ng tr r ng ch V-hình 3.2c.

Hình 3.2. C c u bánh r ng ph ng
2. C c u bánh r ng không gian (hình 3.3):

Là c c u bánh r ng dùng đ truy n đ ng gi a hai tr c không song song nhau
(giao nhau ho c chéo nhau).
- Hai tr c giao nhau nh : c c u bánh r ng nón-hình 3.3b;
- Hai tr c chéo nhau: c c u bánh r ng tr tr c chéo-hình 3.3a; c c u bánh r ng
nón chéo-hình 3.3c; c c u tr c vít-bánh vít hình 3.3d.

Hình 3.3 C c u bánh r ng không gian
Ngoài ra còn s d ng b truy n bánh r ng-thanh r ng: hình 3.4.
Trong đó thanh r ng đ

c coi là m t bánh r ng có đ

ng kính dài vô t n, dùng

đ bi n đ i chuy n đ ng quay c a bánh r ng thành chuy n đ ng t nh ti n (th ng) c a
thanh r ng và ng

c l i.

-20-


Hình 3.4 Bánh r ng-thanh r ng
3.1.2.2. Theo ki u n kh p: (hình 3.5)
G m: c c u bánh r ng n kh p ngoài nh hình 3.5a; c c u bánh r ng n kh p
trong nh hình 3.5b.

Hình 3.5. C c u bánh r ng n kh p
- C c u bánh r ng có vành r ng c a bánh r ng này n m ngoài vành r ng c a
bánh r ng kia g i là c c u bánh r ng n kh p ngoài (ngo i ti p).

- C c u bánh r ng có vành r ng bánh này n m trong vành r ng bánh kia g i là
c c u bánh r ng n kh p trong (n i ti p).
3.1.2.3. Theo ph

ng r ng so v i đ

- C c u bánh r ng th ng: đ

ng sinh:

ng r ng là đ

ng th ng song song v i tr c-hình

3.2a.
- C c u bánh r ng nghiêng: đ
- C c u bánh r ng ch V: đ

ng r ng nghiêng v i tr c m t góc -hình 3.2b.
ng r ng là 2 đ

ng nghiêng v i tr c nh ng đ i

chi u nhau-hình 3.2c.
- C c u bánh r ng cong: hình 3.3c.
3.1.2.4. Theo biên d ng r ng (prôfin r ng):
- C c u bánh r ng thân khai: biên d ng r ng là m t đo n đ
vòng tròn c s (do

le tìm ra n m 1760), hình 3.6.

-21-

ng thân khai c a


Hình 3.6 C c u bánh r ng thân khai
- C c u bánh r ng Xycloid: biên d ng r ng là m t đo n c a đ

ng cong Xycloid

(biên d ng đ nh r ng có d ng Epicycloid, biên d ng chân r ng có d ng hypocycloid),
hình 3.7.

Hình 3.7 C c u bánh r ng Xycloid
- C c u bánh r ng Novikov: biên d ng r ng là cung tròn (do Novikov tìm ra n m
1954), hình 3.8.

Hình 3.8 C c u bánh r ng Novikov
3.1.2.5. Theo chi u nghiêng c a r ng: nghiêng ph i và nghiêng trái.

Hình 3.9 Chi u nghiêng c a r ng
-22-