Bài giảng Chi tiết máy - Phần I: Những vấn đề cơ bản trong thiết kế máy và chi tiết máy - Nguyễn Thị Quốc Dung

CHI TiẾT MÁY 
Bộ môn Kỹ thuật Cơ khí 
Khoa Cơ khí 
1 
Thông tin giảng viên 
2 
 Họ tên: Nguyễn Thị Quốc Dung 
 Học vị: Tiến sỹ 
 Bộ môn: Kỹ thuật Cơ khí 
Email: quocdung@tnut.edu.vn 
 Mobile: 0915308818 
Bài kiểm tra thành phần 
Môn học: Chi tiết máy 
3 
 Họ tên sinh viên: Chữ ký: 
 MSSV: 
Lớp: 
 Số đề: 
 Ngày kiểm tra: 
Tài liệu tham khảo 
4 
[1]. Vũ Ngọc Pi, Nguyễn Văn Dự, Nguyễn Thị Quốc Dung, Nguyễn Thị Hồng 
Cẩm, Bài giảng Chi tiết máy, Trường ĐH Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái 
nguyên, 2009. 
[2]. Vũ Ngọc Pi, Trần Thọ, Nguyễn Thị Quốc Dung, Nguyễn Thị Hồng Cẩm, 
Cơ sở Thiết kế máy và Chi tiết máy, Trường ĐH Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái 
nguyên, 2001. 
[3]. Trịnh Chất, Cơ sở Thiết kế máy và Chi tiết máy, NXB Khoa học kỹ thuật, 
Hà nội, 1998. 
[4]. Nguyễn Hữu Lộc, Cơ sở thiết kế máy, NXB ĐH Quốc gia Thành phố Hồ 
Chí Minh, 2004. 
[5]. Nguyễn Trọng Hiệp, Chi tiết máy, T.1 và 2, NXB Đại học và Giáo dục 
chuyên nghiệp, Hà nội, 1994. 
[6]. Nguyễn Bá Dương, Lê Đắc Phong, Phạm Văn Quang, Bài tập Chi tiết 
Máy, NXB Đại học và Trung học chuyên nghiệp, Hà nội, 1971. 
 [7] Richard G. Budynas, J. Keith Nisbett, Shigley’s Mechanical Engineering 
Design, Mc Graw-Hill, 2008. 
Nội 
dung 
5 
Phần I: Những vấn đề cơ bản trong thiết kế máy và CTM 
Chương I. Đại cương về thiết kế máy và chi tiết máy 
Chương II. Các chỉ tiêu chủ yếu về khả năng làm việc của CTM 
Chương III. Độ tin cậy, tính công nghệ và tính kinh tế 
Chương IV. Chọn vật liệu của chi tiết máy 
Chương V. Vấn đề tiêu chuẩn hóa 
Phần II. Truyền động cơ khí 
Chương VI. Truyền động bánh ma sát 
Chương VII. Truyền động đai 
Chương VIII. Truyền động bánh răng 
Chương IX. Truyền động trục vít bánh vít 
Chương X. Truyền động xích 
Chương XI. Hệ thống truyền dẫn cơ khí 
Phần III: Các tiết máy đỡ nối 
Chương XII. Trục 
Chương XIII. Ổ lăn 
Chương XII. Ổ trượt 
Chương XIV. Khớp nối 
Chương XV. Lò xo 
Phần IV. Các tiết máy ghép 
Chương XVI. Ghép bằng then và then hoa 
Chương XVII. Ghép bằng đinh tán 
Chương XVIII. Ghép bằng ren 
Chương XIX. Ghép bằng hàn 
Chương XX. Ghép bắng độ dôi 
NHỮNG VẤN ĐỀ CƠ BẢN 
TRONG THIẾT KẾ MÁY VÀ CHI TIẾT MÁY 
Bài mở đầu 6 
Bộ môn Kỹ thuật Cơ khí 
Bài mở đầu 7 
Bài mở đầu 
Khái niệm và định nghĩa chi tiết máy 
• Chi tiết máy hay tiết máy (CTM): phần tử cấu tạo hoàn 
chỉnh của máy; được chế tạo không kèm lắp ráp nào. 
• Bộ phận máy hay cụm chi tiết máy/ block máy: liên kết 
nhiều chi tiết máy để có một chức năng nhất định, phục vụ 
cho chức năng chung của máy. 
• Máy: một dạng công cụ lao động, thực hiện một hay nhiều 
chức năng nhất định, phục vụ cho lợi ích con người. 
8 Bài mở đầu 
Bài mở đầu 9 
Máy phát điện sức gió 
10 
Trục Ổ lăn Bánh răng  
Cánh quạt Hộp tăng tốc Máy phát 
Máy 
Bộ phận máy 
Chi tiết máy 
Bài mở đầu 
Phân loại CTM 
Theo quan điểm sử dụng: 
• Chi tiết máy có công dụng chung 
 - Được dùng phổ biến trong nhiều loại 
máy khác nhau; 
 - Có cùng công dụng nếu cùng một loại; 
 - Ví dụ ? 
• Chi tiết máy có công dụng riêng 
 - Chỉ dùng trong một số máy nhất định; 
 - Ví dụ? 
11 Bài mở đầu 
12 Bài mở đầu 
Nhiệm vụ, nội dung, tính chất của môn học 
 Nhiệm vụ 
 Nghiên cứu cấu tạo, nguyên lý làm việc, cách tính 
toán các CTM có công dụng chung 
 Nội dung 
 1. Những vấn đề cơ bản trong tính toán thiết kế 
máy và chi tiết máy. 
 2. Các tiết máy truyền động: Bánh răng, Bánh vít, 
Đai  
 3. Các tiết máy đỡ nối: Trục, ổ  
 4. Các tiết máy ghép: Bu lông, Đinh tán  
 Tính chất 
 Lý thuyết và thực nghiệm 
13 Bài mở đầu 
Bài mở đầu 
Lịch sử môn học 
14 
- Chi tiết máy giản đơn đã xuất hiện từ thời cổ xưa (đòn bẩy, 
chêm) 
Lịch sử phát triển của môn học 
- Cung – phôi thai của lò xo- đã có từ xa xưa 
- Hơn 4000 năm trước con lăn, bánh xe, ổ, trục, tời, pu-li. đã 
được sử dụng; 
- Hơn 200 năm trước công nguyên Ác si mét đã sử dụng vít 
- Hộp giảm tốc bánh răng, trục vít được sử dụng rộng rãi từ 
thế kỷ III 
Bài mở đầu 15 
16 Bài mở đầu 
Bài mở đầu 17 
Bài mở đầu 18 
Bài mở đầu 19 
Bài mở đầu 
Leonardo de Vinci 
(1452-1519) 
Những nhà bác học nổi tiếng 
20 
Có rất nhiều nhà bác học nổi tiếng: Ơ-le, Rây-nôl, 
Pê-trốp, Vi-lít 
Nhà bác học nổi 
tiếng nhất là 
Bài mở đầu 
Các cơ cấu bánh răng 
21 
Bài mở đầu 
Cơ cấu bánh răng 
Cơ cấu cam 
Cơ cấu cóc 
Cơ cấu bánh 
ma sát 
22 
Bài mở đầu 
Cơ cấu bốn khâu bản lề 
23 
Bài mở đầu 
Cơ cấu tời-bánh cóc 
24 
Bài mở đầu 
Cơ cấu trục vít globoid 
25 
Bài mở đầu 
Bản vẽ máy bay 
26 
• Khả năng làm việc 
• Hiệu quả sử dụng 
• Độ tin cậy 
• An toàn cho sử dụng 
• Tính công nghệ và tính kinh tế 
27 
Khái quát các yêu cầu đối với máy và CTM 
Chương 1: Đại cương về thiết kế máy và chi tiết máy 
Chương I 
Đại cương về thiết kế máy và CTM 
• Khả năng làm việc: hoàn thành các chức năng nhất định mà 
vẫn đảm bảo độ bền, độ cứng, độ bền mòn, độ chịu nhiệt, chịu 
dao động 
• Hiệu quả sử dụng: năng suất cao, hiệu suất cao, tốn ít năng 
lượng, chi phí thấp về LĐ, vận hành có kích thước và trọng 
lượng nhỏ gọn 
• Độ tin cậy: đảm bảo hiệu quả sử dụng trong suốt thời gian 
làm việc nào đó. 
• An toàn cho sử dụng: không gây nguy hiểm, tai nạn 
• Tính công nghệ và tính kinh tế: dễ chế tạo, giá thành rẻ. 
 Kết cấu phù hợp với qui mô và đksx, đơn giản, hợp lý, cấp 
cx và độ nhám đúng mức, pp chế tạo phôi phù hợp 
28 
Nội dung, đặc điểm, trình tự thiết kế máy và chi tiết máy 
Nội dung và trình tự thiết kế máy 
1. Xác định nguyên lý làm việc 
Chương 1: Đại cương về thiết kế máy và chi tiết máy 
2. Lập sơ đồ toàn máy 
3. Xác định tải trọng tác dụng 
4. Chọn vật liệu 
5. Tính toán động học, động lực học, xđ kết cấu sơ bộ 
của máy, CTM, cụm CTM, kết hợp với các yêu cầu, 
điều kiện khác để xác định kích thước hoàn thiện của 
CTM, cụm máy 
6. Lập hướng dẫn sử dụng & huyết minh 29 
Nội dung và trình tự thiết kế chi tiết máy 
1. Lập sơ đồ tính toán 
Chương 1: Đại cương về thiết kế máy và chi tiết máy 
2. Xác định tải trọng tác dụng 
3. Chọn vật liệu và chế độ nhiệt luyện phù hợp 
4. Tính toán toán sơ bộ các kích thước 
5. Xây dựng kết cấu CTM 
6. Tính toán kiểm nghiệm theo các chỉ tiêu chủ yếu về khả 
năng làm việc theo kết cấu thực và điều kiện làm việc 
cụ thể. 
7. Nếu thấy không thoả mãn các quy định thì phải thay đổi 
kích thước kết cấu hoặc thay đổi vật liệu và kiểm tra lại. 
30 
Đặc điểm thiết kế chi tiết máy 
- Công thức chính xác + công thức gần đúng và CT 
thực nghiệm 
- Tính toán thiết kế CTM thường qua 2 bước: tính 
thiết kế và tính kiểm nghiệm; 
 - Kết hợp tính toán bằng toán học với các quan hệ 
giữa lực và biến dạng, quan hệ về kết cấu khi cần 
thiết 
 - Tính toán tối ưu (giải bài toán tối ưu; so sánh lựa 
chọn phương án tối ưu). 31 
Tải trọng và ứng suất 
32 
Tải trọng: những tác động bên ngoài (lực/mô men) đặt lên CTM 
Tải trọng làm việc: tải trọng thực tế đặt lên CTM trong quá trình 
làm việc 
Chương 1: Đại cương về thiết kế máy và chi tiết máy 
Theo tính chất thay đổi theo thời gian: 
-Tải trọng tĩnh 
-Tải trọng thay đổi 
-Tải trọng va đập 
Trong tính toán CTM sử dụng các khái niệm sau: 
-Tải trọng danh nghĩa: Qdn 
-Tải trọng tương đương: Qtd =QdnKL 
-Tải trọng tính toán: Qtt =Qtđ.Ktt.Kđ.Kđk=Qdn.KL.Ktt.Kđ.Kđk 
Phân loại: 
Sơ đồ tải trọng 
t 
M 
Tải trọng không đổi Tải trọng thay đổi Tải trọng va đập 
Chương 1: Đại cương về thiết kế máy và chi tiết máy 33 
- Khái niệm: Tải trọng tác dụng lên chi tiết gây nên 
ứng suất trong chi tiết 
- Đơn vị: MPa (1 MPa= 1 N/mm2) 
Ứng suất 
- Phân loại: 
 +) Theo đk làm việc: kéo (nén), uốn, cắt 
 +) Theo tính chất thay đổi: Tĩnh, thay đổi. 
34 
Ứng suất không đổi 
(ứng suất tĩnh) 
Ứng suất thay đổi 
35 
Chu trình ứng suất Các thông số đặc trưng 
min ax/ mr  
Hệ số tính chất chu trình 
 ax min / 2m m   
Ứng suất trung bình 
 ax min / 2a m   
Biên độ ứng suất 
Chu trình ứng suất và các thông số đặc trưng 
36 
Phân loại chu trình ứng suất 
- Dựa vào hệ số tính chất chu trình r 
- Chu trình đối xứng 
-Chu trình không đối 
xứng 
- Khác dấu 
- Cùng dấu 
- Mạch động 
dương 
- Mạch động âm 
- Dựa vào tính ổn định của a và m 
-Ổn định (a và m không thay đổi) 
-Bất ổn định (a và m thay đổi) 
Chương 1: Đại cương về thiết kế máy và chi tiết máy 37 
Ứng suất tiếp xúc 
Ứng suất dập 
)(MPa
ld
F
d 
38 
/ 2
0
2 os d
2
d
d
F l c

   
/ 2
0
2 sin
2
d d
d
F l ld

   
+ Vật liệu đồng nhất và đẳng hướng 
Ứng suất tiếp xúc 
Chương 1: Đại cương về thiết kế máy và chi tiết máy 39 
+ Tải trọng tác dụng lên vật thể chỉ gây ra trong vùng 
tiếp xúc các biến dạng đàn hồi. 
+ Diện tích tiếp xúc nhỏ 
+ Lực tác dụng có phương vuông góc với bề mặt tx 
Giả thiết: 
+ Tiếp xúc đường: 
Ứng suất tiếp xúc 
Chương 1: Đại cương về thiết kế máy và chi tiết máy 
 0,418 nH
q E
MPa


 


2
H
MH
q
Z
)]1()1([
2
2
21
2
12
21
 

EE
EE
ZM
12
21





40 
Ứng suất tiếp xúc 
Chương 1: Đại cương về thiết kế máy và chi tiết máy 
 
2
3
2
0,388 nH
F E
MPa


+ Tiếp xúc điểm: 
1 2
1 2
2 E E
E
E E
 


1 2
2 1
 

 



41 
Quan hệ giữa tải trọng và ứng suất 
- Tải trọng không đổi có thể gây nên ứng suất không đổi và thay đổi. 
42 
- Tải trọng thay đổi có thể gây nên ứng suất thay đổi và không đổi.