Tài liệu CHƯƠNG 2: CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ DUNG SAI VÀ LẮP GHÉP doc

Chương II
CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ DUNG SAI VÀ LẮP GHÉP
2.1 Kích thước, sai lệch và dung sai:
2.1.1 Kích thước
* Kích thước danh nghĩa (d
dn
): là kích thước dựa vào chức năng của chi tiết, nó được
xác định sau khi đã tính toán đảm bảo các thông số kỹ thuật yêu cầu (độ bền, độ cứng …)
sau đó được quy tròn (về phía lớn lên) theo các giá trị của dãy kích thước tiêu chuẩn.
* Kích thước thực (d
th
): Là kích thước nhận được từ kết quả đo chi tiết với sai số cho
phép.
Ví dụ: Đo kích thước đường kính chi tiết trục bằng Panme có độ phân giải là 0,001mm
nhận được kết quả đo là: 24,985 mm. Khi đó d
th
= 24,985 mm
Trong thực tế đôi khi sử dụng khái niệm kích thước thực cục bộ: là khoảng cách tại một
mặt cắt ngang bất kì của một yếu tố, nghĩa là kích thước đo được giữa 2 điểm bất kỳ.
* Kích thước giới hạn: Là hai kích thước giới hạn một khoảng nào đó mà kích thước
đạt yêu cầu phải nằm trong khoảng đó.
d
max
= Kích thước giới hạn lớn nhất.
d
min
= Kích thước giới hạn nhỏ nhất
Kích thước thực đạt yêu cầu khi nó thoả mãn điều kiện:
d
min
≤ d

th
≤ d
max
2.1.2 - Sai lệch
- Sai lệch là hiệu số đại số giữa một kích thước (kích thước thực, kích thước giới hạn )
với kích thước danh nghĩa.
- Dung sai gia công được cho trên bản vẽ dưới dạng hai sai lệch so với kích thước danh
nghĩa - được gọi là sai lệch giới hạn. Sai lệch giới hạn quyết định độ chính xác yêu cầu
của các kích thước gia công và xác định đặc tính của mối ghép.
- Sai lệch giới hạn: là hiệu số đại số giữa các kích thước giới hạn và kích thước danh
nghĩa. Bao gồm:
+) Sai lệch trên (ES, es): là hiệu số đại số giữa kích thước giới hạn lớn nhất và kích
thước danh nghĩa.
ES (es) = D
(d)max
- D
(d)dn
+) Sai lệch dưới (EI, ei): là hiệu số đại số giữa kích thước giới hạn nhỏ nhất và kích
thước danh nghĩa.
EI (ei) = D
(d)min
- D
(d)dn
trong đó: D,d - tương ứng với kí hiệu kích thước lỗ và trục
EI, ES - sai lệch giới hạn dưới và trên đối với lỗ
5
ei, es - sai lệch giới hạn dưới và trên đối với trục
- Sai lệch thực: Bằng hiệu đại số giữa kích thước thực và kích thước danh nghĩa.
D(d)
th

– D(d)
dn
- Sai lệch cơ bản: là một trong hai sai lệch dùng làm căn cứ để xác định vị trí của
trường dung sai so với đường không (0). Trong TCVN quy định sai lệch cơ bản là một
trong hai sai lệch nằm gần đường không nhất.
* Nhận xét:
- Do các kích thước giới hạn và kích thước thực có thể lớn hơn, nhỏ hơn hoặc bằng
kích thước danh nghĩa, nên các sai lệch có thể âm, dương, hoặc bằng 0. Trên các bản vẽ
sai lệch được tính bằng mm. Trong các bảng tiêu chuẩn sai lệch được cho bằng µm.
- Các sai lệch được ghi bên phải kích thước danh nghĩa. Sai lệch trên ghi phía trên, sai
lệch dưới ghi phía dưới, khi một trong các kích thước giới hạn bằng kích thước danh nghĩa thì
sai lệch bằng không và trên bản vẽ không ghi trị số sai lệch này.
2.1.3 - Dung sai (T)
- Dung sai là phạm vi cho phép của sai số. Về trị số dung sai bằng hiệu số giữa hai kích
thước giới hạn hoặc hai sai lệch giới hạn.
+) Dung sai kích thước trục: T = d
max
- d
min
= es - ei
+) Dung sai kích thước lỗ: T = D
max
- D
min
= ES – EI
* Ý nghĩa:
- Dung sai luôn có giá trị dương.
- Dung sai đặc trưng cho độ chính xác yêu cầu của kích thước hay còn gọi là độ chính
xác thiết kế vì:
Trị số dung sai càng nhỏ, phạm vi cho phép của sai số càng nhỏ, yêu cầu độ chính xác

chế tạo kích thước càng cao, việc chế tạo càng khó khăn. Ngược lại, nếu trị số dung sai
càng lớn thì yêu cầu độ chính xác chế tạo càng thấp nhưng chế tạo dễ dàng hơn.
Hình 2.1.1 - Sơ đồ biểu diễn kích thước, sai lệch và dung sai
2.2 Lắp ghép:
2.2.1 Khái niệm về lắp ghép
- Các chi tiết trong máy không đứng riêng với nhau. Chúng được tập hợp trong những
đơn vị lắp xác định.
6
- Những bề mặt và những kích thước mà dựa theo chúng để lắp ghép các chi tiết với
nhau gọi là những bề mặt lắp ghép và kích thước lắp ghép. Một mối ghép bao giờ cũng có
chung một kích thước danh nghĩa và gọi là kích thước danh nghĩa của lắp ghép.
2.2.2 - Phân loại
Trong ngành chế tạo máy các mối ghép được sử dụng có thể phân loại theo hình dạng
bề mặt lắp ghép:
+) Lắp ghép của các bề mặt trụ trơn: bề mặt lắp ghép là các bề mặt trụ trơn
+) Lắp ghép các bề mặt song song với nhau: là mối ghép giữa các mặt phẳng. Ví dụ
như lắp ghép giữa then với rãnh trục hoặc bạc
+) Ngoài ra còn có những mối ghép của các bề mặt phức tạp như: ren, then hoa
Bề mặt lắp ghép và kích thước lắp ghép được chia làm hai loại. Bề mặt bao hoặc kích
thước bao và bề mặt bị bao hoặc kích thước bị bao.
Hình 2.2.1 Các bề mặt và kích thước lắp ghép
1 – Bề mặt bao 2 – Bề mặt bị bao
D – Kích thước bao d – Kích thước bị bao
- Đặc trưng của mối ghép được xác định bởi trị số khe hở hoặc độ dôi gọi là đặc tính
của mối ghép. Đặc tính mối ghép phụ thuộc vào tương quan giữa các kích thước lắp ghép.
- Đặc tính mối ghép có thể là độ hở hoặc độ dôi. Nếu gọi D là kích thước bao, d là kích
thước bị bao, thì đặc tính mối ghép được quyết định bởi hiệu số D – d.
+) Nếu D - d > 0 cho mối ghép có độ hở (lắp lỏng), ở những mối ghép này các chi tiết
lắp ghép có thể chuyển động tương đối với nhau.
+) Nếu D - d < 0 cho mối ghép có độ dôi (lắp chặt). Các chi tiết lắp ghép được cố định

với nhau bởi ma sát trên bề mặt.
Dựa vào đặc tính mối ghép người ta phân ra ba nhóm: lắp có độ hở, lắp có độ dôi và lắp
trung gian.
a) Mối ghép có độ hở (lắp lỏng):
- Là loại mối ghép luôn tạo ra khe hở giữa lỗ và trục nghĩa là kích thước nhỏ nhất của lỗ
luôn ≥ kích thước lớn nhất của trục. D
min
≥ d
max
- Đặc trưng của mối ghép là độ hở (S): Tương ứng với các kích thước giới hạn của lỗ và
trục, lắp ghép có các độ hở giới hạn.
7
+) Độ hở lớn nhất: S
max
= D
max
- d
min
+) Độ hở nhỏ nhất: S
min
= D
min
- d
max
+) Độ hở trung bình:
ax min
m
2
m
S S

S
+
=
Từ các công thức trên có:
S
max
= (D
max
– D
DN
) - (d
min
– d
DN
) = ES - ei
S
min
= (D
min
– D
DN
) - (d
max
– d
DN
) = EI – es
Dmin
D
max
d

min
d
max
T
d
T
D
S
min
S
max
Hình 2.2.2 Mối lắp lỏng
Dung sai của độ hở: T
S
= S
max
- S
min

T
S
= S
max
- S
min
= ES – ei - EI + es = T
D
+ T
d
→ Như vậy dung sai của độ hở bằng tổng dung sai của kích thước lỗ và dung sai kích

thước trục. Nó đặc trưng cho mức độ chính xác yêu cầu của lắp ghép.
b) Mối ghép có độ dôi (lắp chặt):
- Là loại mối ghép có kích thước lớn nhất của lỗ luôn ≤ kích thước nhỏ nhất của trục
D
max
≤ d
min
- Đặc trưng của mối ghép là độ dôi (N) tương ứng với các kích thước giới hạn của lỗ
và trục có các độ dôi giới hạn.
+) Độ dôi lớn nhất: N
max
= d
max
- D
min
= es - EI
+) Độ dôi nhỏ nhất : N
min
= d
min
- D
max
= ei - ES
+) Độ dôi trung bình:
2
minmax
NN
N
m
+

=
8
Hình 2.2.3 Mối lắp có độ dôi
+) Dung sai của độ dôi:
T
N
= N
max
- N
min
= d
max
- D
min
- (d
min
- D
max
) = T
d
+ T
D
→Vậy dung sai của độ dôi bằng tổng dung sai của kích thước lỗ và dung sai kích thước
trục.
c) Mối ghép trung gian:
Trong mối ghép trung gian miền dung sai kích thước lỗ và kích thước trục nằm xen kẽ
lẫn nhau. Vì vậy khi lắp một trục bất kỳ trong loạt trục với một lỗ bất kỳ trong loạt lỗ sẽ
nhận được một mối ghép hoặc có độ hở hoặc có độ dôi.
- Đặc trưng của mối ghép là độ hở lớn nhất (S
max

) hoặc độ dôi lớn nhất (N
max
).
S
max
= D
max
- d
min
= - N
min
N
max
= d
max
- D
min
= - S
min
2
NS
2
SS
S
maxmaxminmax
m
−
=
+
=

Hình 2.2.4 Mối lắp trung gian
- Dung sai của đặc trưng mối ghép.
T
N(S)
= S
max
- S
min
= N
max
– N
min
= S
max
+ N
max
= T
D
+ T
d
9
→ Trong mối ghép trung gian, dung sai của đặc trưng mối ghép bằng tổng dung sai kích
thước lỗ và dung sai kích thước trục.
2.2.3 - Biểu đồ phân bố dung sai
Để biểu diễn dung sai của một kích thước trên bản vẽ, giá trị sai lệch được ghi ở bên
phải giá trị kích thước danh nghĩa. Trong đó sai lệch trên ghi ở trên, sai lệch dưới ghi ở
dưới. Nếu một trong hai sai lệch đối xứng qua đường không người ta ghi dấu ( + ) và giá trị
sai lệch.
Ví dụ:
0,035

0,008
20
+
+
Φ
, Φ40
+0,020
, Φ40
+ 0,018
Ngoài ra, để đơn giản và thuận tiện cho tính toán, mối lắp ghép còn được biểu diễn dưới
dạng biểu đồ.
Trên đường thẳng nằm ngang biểu thị vị trí của kích thước danh nghĩa, tại vị trí đó sai
lệch bằng 0 nên gọi là đường không. Trục tung biểu thị giá trị sai lệch của kích thước theo
µm. Sai lệch dương bố trí phía trên, sai lệch âm bố trí phía dưới đường không. Miền dung
sai được biểu diễn bằng một hình chữ nhật có cạnh trên ứng với ES (es) cạnh dưới ứng với
EI (ei).
Ví dụ: loạt lỗ có kích thước:
0,020
0,005
40
+
+
Φ
và loạt trục có kích thước Φ40
-0,015
Hình 2.2.5 Sơ đồ phân bố miền dung sai của mối lắp có độ hở
- Ý nghĩa: Nhìn sơ đồ phân bố dung sai dễ dàng xác định được giá trị của các sai lệch
giới hạn, kích thước giới hạn, dung sai và cũng dễ dàng xác định được đặc tính của lắp
ghép.
Ví dụ: S

min
= 5 (µm); S
max
= 35 (µm)
10