Giáo trình Chi tiết máy

 mặt 
ma sát. 
VII.1. Ly hợp đĩa ma sát 
Ly hợp đĩa ma sát có các kiểu hai đĩa và nhiều đĩa. Ly hợp hai đĩa ma sát đơn giản nhất 
(Hình 11.11a) gồm hai nửa ly hợp là hai đĩa ma sát, một đĩa lắp chặt với một trục, còn đĩa 
thứ hai lắp chặt với trục kia. Đóng ly hợp sẽ đóng chặt hai đĩa với nhau , trên bề mặt hai đĩa 
sinh ra lực ma sát để truyền chuyển động và mô men xoắn. Để giảm bớt lực dọc Fa cần thiết 
dùng ép các nửa ly hợp và giảm kích thước ly hợp, thường dùng ly hợp nhiều đĩa ma sát ( 
Hình 11.12) nêu một ví dụ về kết cấu của ly hợp này. Trên trục 1 lắp nữa ly hợp 2 có then 
hoa bên trong ,còn trục bi dẫn 9 lắp nửa ly hợp 8 có then hoa ngoài. Giữa hai nửa ly hợp có 
lồng ba đĩa dẫn 5 và hai đĩa bị dẫn 4, được ép lại với nhau nhờ đòn bẩy 3 khi di chuyển ống 
6 dọc theo thanh dẫn hướng 7. Các đĩa 5 có răng phía ngoài để gài với then hoa của nửa ly 
hợp 2 , còn các đĩa 4 có răng phía trong đẻ gài với then hoa của nửa ly hợp 8 , các đĩa có thể 
trượt dể dàng nhờ khe hở giữa răng đĩa và rảnh then hoa. Lực dọc trục Fa cần thiết để truyền 
đựơc mô men xoắn T đựơc xác định từ điều kiện (11-10 ) 
Zfd
KT
F
k
a
2
 (11-6) 
Vật liệu bề mặt ma sát được chọn theo trị số áp suất trung bình p , sao cho thoả mãn điều 
kiện 
  p
ZAd
KT
A
F
p
k
a 
2
 (11.7) 
Trong đó : A = dk b - diện tích bề mặt ma sát; dk và b - đường kính trung bình và chiều 
rộng của bề mặt ma sát ; [p] - áp suất cho phép. thường lấy 
 = b/d = 0,15-0,25 đối với ly hợp đĩa ma sát và côn ma sát . 
98
Bảng 11.1 cho trị số áp suất cho phép [p] và hệ số ma sát f của một số vật liệu ma sát 
dùng cho ly hợp dùng ma sát . 
Bảng 11.1 
Điều kiện bôi trơn và vật liệu ma sát f [p] MPa 
Đựơc bôi trơn 
Thép tôi và thép tôi 
Gang với gang hoặc với thép tôi 
Têctôlit với thép 
Gốm kim loại với thép tôi 
Không bôi trơn 
Gang với gang hoặc với thép tôi 
Pherôđô với thép hoặc với gang 
Gốm kim loại với thép tôi 
0,06 
0,08 
0,12 
0,10 
0,15 
0,30 
0,40 
0,60,8 
0,60,8 
0,40,6 
0,81,0 
0,20,3 
0,20,3 
0,30,4 
Chú thích : 
Trị số nhỏ dùng cho li hợp có nhiều đĩa ma sát , trị số lớn khi ly hợp có ít đĩa ma sát . 
Khi v nhỏ hơn 2 m/s cần giảm bớt [p] : nếu v 5 m/s thì giảm 15% ; nếu v 10 m/s - 
Hình 11.12 
99
giảm 30 % ; nếu v 15 m/s - giảm 35% 
(v = dkn/60.1000-vận tốc trung bình của ly hợp ma sát ) 
VII.2. Ly hợp côn ma sát 
Sơ đồ của ly hợp côn ma sát giới thiệu trên Hình 11.13. Ly hợp gồm hai đĩa lắp trên hai 
trục, một đĩa lắp chặt còn đĩa kia có thể di động dọc trục . Mặt làm việc của các đĩa là mặt 
côn, có góc côn . Dưới tác dụng của lực Fa trên bề mặt ma sát sinh ra áp suất, gây nên lực 
ma sát để truyền mô men xoắn. lực ma sát có phương theo đường tiếp tuyến với các vòng 
tròn trên mặt côn. 
Xét điều kiện cân bằng của nửa ly hợp bên phải ta có 
 sinka dpbF ( 11.8 ) 
 2/
2
kms dpfbTKT ( 11.9 ) 
Giải hệ phương trình này ta được: 
*
2
.
sin
.
2
f
d
F
fdF
TKT ka
ka
ms 
 ( 11.9 ) 
Trong đó sin/
, ff - hệ số ma sát tương đương. 
Lực dọc trục Fa cần thiết 
*
2
fd
KT
F
k
a ( 11.10 ) 
Rõ ràng là trị số f, càng tăng lên nếu càng giảm góc côn . Hệ số ma sát tương đương f, 
tăng thì lực dọc trục Fa giảm xuống. Đó là ưu điểm của ly hợp côn ma sát. 
Tuy nhiên không nên lấy góc côn quá nhỏ để tránh ly hợp bị tự hãm, gây khó khăn cho 
việc mở ly hợp ( tách các bề mặt ma sát ) . 
Điều kiện để tránh tự hãm >  =arctgf. 
Thường lấy 15o. 
Để giảm mòn bề mặt làm việc của ly hợp 
, ta cần kiểm nghiệm về áp suất. 
Hình 11.13 
100
  p
bd
F
P
k
a 
 sin
 ( 11.11 ) 
Ly hợp côn ma sát có kích thước lớn hơn ly hợp nhiều đĩa ma sát, chế tạo cũng phức tạp 
hơn và đòi hỏi các trục phải có độ đồng tâm cao. Vì vậy ly hợp côn ma sát ít được dùng hơn. 
8. CÁC BÀI TẬP MỠ RỘNG, NÂNG CAO VÀ GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ 
(Có hai định dạng) 
- Bài tập vận dụng cho các loại mối ghép: Mối ghép Hàn và mối ghép Ren để củng cố nội 
dung trọng tâm của bài giảng được đưa vào trong các ví dụ minh hoạ và các bài tập vận dụng 
ở nhà để người học tham khảo và tự giải quyết sau khi đã được trang bị các kiến thức ở trên 
lớp. 
+ Mối ghép hàn có bài tập phân tích kết cấu và tính sức bền của mối hàn giáp mối, hàn 
chồng, hàn góc. 
+ Mối ghép ren có bài tập phân tích kết cấu và tính sức bền cho mối ghép bu lông ghép lỏng, 
ghép căng chịu tải trọng ngang, tải trọng dọc trục. 
- Các loại bài tập nâng cao cho các chi tiết máy có công dụng chung được vận dụng làm bài 
tập nâng cao của môn học trên cơ sở kết hợp lý thuyết và thực tế sản xuất bao gồm các đề 
bài: Tính toán hệ dẫn động băng tải được cho dưới dạng các sơ đồ khác nhau ( có 4 dạng đề 
bài cho trên sơ đồ hệ thống dẫn động) 
+ Tính toán thuyết minh hộp giảm tốc 1, 2 cấp bánh răng (trụ, côn) 
+ Tính toán thuyết minh hộp giảm tốc 1 cấp Bánh vít- trục vít. 
+ Tính toán thuyết minh hộp giảm tốc 1, 2 cấp có (các bộ truyền Đai, Xích nằm ngoài hộp) 
Các dạng bài tập vận dụng cho từng bài giảng và bài tập nâng cao được đưa vào thông qua 
các ví dụ trong từng bài giảng và bài tập về nhà khi kết thúc bài giảng đó. 
Riêng bài tập nâng cao sẽ được đánh giá thông qua nhiều bài giảng sau khi kết thúc môn 
học. 
101
8.1. Bài tập mối ghép ren 
Bài 1: Ghép hàn chồng hỗn hợp với lực P = 10.000N, mô men M = 8.000 N.m, tải trọng 
không thay đổi, chiều dày tấm S = 12mm, vật liệu tấm là thép CT3 ( 2220 mm
N
ch  ) hàn 
bằng tay, que hàn 42 . 
Bài 2: Chọn bu lông để ghép nắp nồi hơi. Biết rằng trên nắp có 12 bu lông phân bố đều. 
áp lực tối đa của nồi hơi lên nắp P=120N/cm2. Đường kính nắp D=200mm. Bu lông lam 
bằng thép 45 thường hoá có =270N/cm2. Đệm làm bằng Aniăng. 
Bài 3: Ghép bu lông chịu tải trọng vuông góc với đường tâm của thân bu lông trong hai 
trường hợp. Biết r = 12.000 N ,h1 = 12mm, h2 = 20mm, bu lông và tấm ghép đều làm bằng 
thép CT3 có giới hạn bền 2450 mm
N
B  , giới hạn chảy của vật liệu mối ghép 
2220 mm
N
ch  . Lực xiết không được kiểm tra. 
Bài 4. Tính đường kính bu lông để nối băng tải đá, của nhà máy xi măng. Trục tải có đường 
kính D = 500mm và mô men M = 845kN.cm . 
Biết: i = 2; f = 0,2; n = 20 đinh; k = 2; []k = 140 MPa 
Chú ý: Bu lông chịu lực ngang mối ghép có độ hở. 
8.2. Bài tập mối ghép hàn 
Bài 1: Xác định kích thước mối hàn 
để ghép hai tấm thép CT3 lại với 
nhau như hình vẽ 
Biết kích thước tiết diện tấm 
chính b  = 200 10mm, 
Hai tấm đệm b1 1 = 180 
6mm. Hàn bằng tay, que hàn N46 
102
Bài 2: Kiểm tra an toàn của mối hàn như hình vẽ để hàn 
hai tấm thép CT2 có kích thước tiết diện b  = 
200 10mm. Phương pháp hàn bằng tay que hàn N46, khi 
làm việc chịu lực kéo tối đa P = 300 KN. 
Bài 3: Hai tấm phẳng vật liệu là CT3, tiết diện 
200 12mm được nối với nhau bằng hàn giáp mối như 
hình vẽ, chịu lực kéo P. Biếtk = 160N/mm
2 
 Xác định lực kéo trong hai trường hợp: 
a) Hàn bằng tay, que hàn N46 
b) Hàn tự động. 
Bài 4: Chọn kích thước tấm đệm để hàn hai tấm thép CT2 có kích thước tiết diện là 
10mm 300mm. Biết rằng dùng mạch 
hàn hỗn hợp, hàn bằng tay, que hàn 
N46. Lực kéo tối đa P = 350KN như 
hình vẽ 
Bài 5: Xác định chiều mối hàn chồng 
như hình vẽ. Biết P= 500KN ; []=140Pa ; []h=0.6[]k 
S =17 mm và hai tấm thép đủ điều kiện bền. 
Bài 6: Xác định phương pháp hàn (hàn chồng hay hàn giáp mối), và chiều dài mối của tấm 
ghép chịu lực kéo hai tấm ghép giống nhau P=400kN ; S=20mm ; b=110mm ; []=190MPa ; 
[]h=0.9[]kN ; []h=0.6[]k 
Bài 7: Xác định chiều dài của mối hàn L1, L2 để nối thanh thép góc vào tấm phẳng. 
P=200KN ; K=12mm ; Z=30mm ; b=100mm ; []=0.6[] 
[]=160N/mm2 
Bài 8: Cho mối hàn ghép như hình vẽ xác định chiều dài của mối hàn L1, L2 để đảm bảo cho 
mối ghép của thanh thép góc. 
b=125mm ; k=12mm ; z=29,5mm ; P=250KN ; []=0,6[] ; []=160MPa. 
8.3. Bài tập nâng cao 
Bài 1: 
ĐỀ BÀI : TÍNH TOÁN HỆ DẪN ĐỘNG BĂNG TẢI 
 Sinh viên : 
 Lớp : 
103
 I . Sơ đồ 
hệ thống: 
 II. Số liệu cho trước: 
 1. Lực kéo băng tải P = N 
 2. Vận tốc băng tải: V = ....m/s 
 3. Đường kính tang quay: D =...............mm 
 4. Tính chất tải trọng: ổn định 
 5. Thời gian làm việc : Năm.....Ca/ năm...... Giờ/ ca. 
 Bộ truyền làm việc một chiều 
 III. Khối lượng tính toán: 
 1. Chọn động cơ điện, phân phối tỷ số truyền 
 2. Tính toán các bộ truyền trong và ngoài hộp giảm tốc 
 3. Tính trục và chọn then 
 - Chọn, tính kiểm nghiệm khớp nối 
 - Tính sơ bộ, gần đúng và kiểm nghiệm một trục trong hộp giảm tốc 
 - Tính 1 mối ghép then, còn lại chọn then tiêu chuẩn 
 4. Tính và chọn ổ lăn 
 5. Chọn kết cấu vỏ hộp và các chi tiết lắp ghép 
 B. Thời gian thực hiện: 04 Tuần 
 Ngày giao đề Giáo viên hướng dẫn Tổ môn 
 ../..../.... 
§
. 
c¬
V P
104
§
. 
c¬
VP
Bài 2: 
ĐỀ BÀI : TÍNH TOÁN HỆ DẪN ĐỘNG BĂNG TẢI 
 Sinh viên : 
 Lớp : 
 I . Sơ đồ hệ thống: 
 II. Số liệu cho trước: 
 1. Lực kéo băng tải P =.N 
 2. Vận tốc băng tải: V = ..m/s 
 3. Đường kính tang quay: D = ..............mm 
 4. Tính chất tải trọng: ổn định 
 5. Thời gian làm việc : Năm..Ca/ năm.... Giờ/ ca. 
 Bộ truyền làm việc một chiều 
 III. Khối lượng tính toán: 
 1. Chọn động cơ điện, phân phối tỷ số truyền 
 2. Tính toán các bộ truyền trong và ngoài hộp giảm tốc 
 3. Tính trục và chọn then 
 - Chọn, tính kiểm nghiệm khớp nối 
 - Tính sơ bộ, gần đúng và kiểm nghiệm một trục trong hộp giảm tốc 
105 
§ . c¬
V P
 - Tính 1 mối ghép then, còn lại chọn then tiêu chuẩn 
 4. Tính và chọn ổ lăn 
 5. Chọn kết cấu vỏ hộp và các chi tiết lắp ghép 
 B. Thời gian thực hiện:..04..Tuần 
 Ngày giao đề Giáo viên hướng dẫn Tổ môn 
 ./..../. 
Bài 3: 
ĐỀ BÀI : TÍNH TOÁN HỆ DẪN ĐỘNG BĂNG TẢI 
 Sinh viên : 
 Lớp : 
 I . Sơ đồ hệ thống: 
 II. Số liệu cho trước: 
 1. Lực kéo băng tải P = ...N 
 2. Vận tốc băng tải: V = ...m/s 
 3. Đường kính tang quay: D =................mm 
 4. Tính chất tải trọng: ổn định 
 5. Thời gian làm việc : Năm....Ca/ năm... Giờ/ ca. 
 Bộ truyền làm việc một chiều 
 III. Khối lượng tính toán: 
 1. Chọn động cơ điện, phân phối tỷ số truyền 
 2. Tính toán bộ truyền trong hộp giảm tốc 
 3. Tính trục và chọn then 
 - Chọn, tính kiểm nghiệm khớp nối 
 - Tính sơ bộ, gần đúng và kiểm nghiệm hai trục trong hộp giảm tốc 
 - Tính 1 mối ghép then, còn lại chọn then tiêu chuẩn 
106 
V P
§ . c¬
 4. Tính và chọn ổ lăn 
 5. Chọn kết cấu vỏ hộp và các chi tiết lắp ghép 
 B. Thời gian thực hiện:..04...Tuần 
 Ngày giao đề Giáo viên hướng dẫn Tổ môn 
 ./..../ 
Bài 4: 
ĐỀ BÀI : TÍNH TOÁN HỆ DẪN ĐỘNG BĂNG TẢI 
 Sinh viên : 
 Lớp : 
 I . Sơ đồ hệ thống: 
 II. Số liệu cho trước: 
 1. Lực kéo băng tải P = ...N 
 2. Vận tốc băng tải: V = ...m/s 
 3. Đường kính tang quay: D = .................mm 
 4. Tính chất tải trọng: ổn định 
 5. Thời gian làm việc : Năm....Ca/ năm.... Giờ/ ca. 
 Bộ truyền làm việc một chiều 
 III. Khối lượng tính toán: 
 1. Chọn động cơ điện, phân phối tỷ số truyền 
 2. Tính toán các bộ truyền trong hộp giảm tốc 
 3. Tính trục và chọn then 
 - Chọn, tính kiểm nghiệm khớp nối 
 - Tính sơ bộ, gần đúng và kiểm nghiệm trục trong hộp giảm tốc 
 - Tính 1 mối ghép then, còn lại chọn then tiêu chuẩn 
107
 4. Tính và chọn ổ lăn 
 5. Chọn kết cấu vỏ hộp và các chi tiết lắp ghép 
 B. Thời gian thực hiện:..04...Tuần 
 Ngày giao đề Giáo viên hướng dẫn Tổ môn 
 .../..../.... 
9.TRẢ LỜI CÁC CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP 
9.1. Trả lời bài tập mối ghép ren 
Bài 1: 
1. Xác định chiều rộng b của tấm ghép theo điều kiện sức bền uốn. lấy n = 1,4 (n= 1,4 
2) ta được 
[]k = ch/n = 220/1,4= 157 N/mm
2 
Tính sơ bộ chiều rộng b theo tải trọng chính là mô men T từ hệ thức 
 
21 .
6
k
T
W s b

Tìm được b= 
 
66. 6.8.10
160
. 12.157
k
T
mm
s 
 (T= 8000 N.m= 8.106 N.mm) 
Vì chịu thêm lực F, ta láy b=165 mm. 
Kiểm nghiệm tấm ghép chịu toàn bộ tải trọng 
6
2
2 2
6. 6.8.10 10.000
152 /
. . 12.165 12.165
T F
N mm
s b s b
 
2. Xác định kích thước mối hàn. 
lấy ln = b= 165 mm; k=s= 12 mm 
Tính sơ bộ chiều dài mối hàn dọc ln theo mô men xoắn T ta có: 
[] = 0.6. []k = 94 N/mm
2 
Tính chiều dài mối hàn dọc theo công thức: 
108 
 
6
2
8.10
1
0,7.12. .165 .0,7.12.165
6
T
dl
  
Do đó ld= 35 mm 
Lờy ld để tính toán là 40 mm (xét đến hai đầu mối không được hàn thấu) 
Kiểm nghiệm mối hàn khi chịu mô mem xoắn T. 
210.000 5 /
0,7.12.(40.2 165)
F N mm 
6
2
2
8.10
86 /
1
0,7.12.40.165 .0,7.12.165
6
T N mm 
 25 86 91 /F T N mm    
Bài 2: 
Áp lực nồi hơi tác dũng lên nắp: 
Q = P D2/4 = 120.3,14.202/4 = 37,7.103N 
- Lực tác dụng lên mỗi bu lông. 
q = Q/12 = 37,7/12 = 3,14.103N 
Lực kéo toàn bộ bu lông. 
q1= .q 
Bu lông giữ nắp và nồi có đệm aniăng, hơn nữa nồi hơi, nên mối ghép quan trọng, vậy 
= 2,5. 
q1= 2,5.3,14.103 = 7,85.103N 
Tư điều kiện bền  = 1,3.4.q1/ d2 []k 
Trong đó: 
[]k = 0,5ch = 0,5.270 = 135N/mm2 
d1 1,3.4. q1 / []k 
d1 = 21,3.4.7,85.103/3,14.135 = 9.81 mm. 
109 
Vậy đường kính bu lông M12 
9.2. Trả lời bài tập mối ghép hàn 
Bài 1: 
Chọn ứng suất cho phép: ứng suất kéo cho phép của thép CT3 là k = 160N/mm
2 
Khi hàn bằng tay, que hàn N46 tra bảng ta có : 
hc = 0.5 k = 0.5 160 = 80N/mm
2 
( Hàn giữa tấm chính và tấm đệm là hàn chồng, mạch hàn hỗn hợp). 
Xác định kích thước mối hàn, ở đây chủ yếu là xác định chiều dài mối hàn (vì chiều cao 
tiết diện hàn bằng chiều dày tấm đệm). 
Dưới tác dụng của lực P, tấm chính và tấm đệm chịu kéo, mối hàn chịu cắt. Để đảm bảo 
sức bền cho mối ghép thì sức chịu kéo của các tấm bằng sức chịu cắt của mối hàn. 
Lực kéo cho phép của tấm chính (Vì khi chịu kéo tấm chính nguy hiểm hơn tấm đệm). 
Pk = Fk k = 200 10 160 = 320.000N 
Lực cắt cho phép của mối hàn: 
Pc = 0.7hc1l trong đó: 
l = 2(b1 + ld ) 
Vì vậy Pc = 2.0.7hc1(b1 + ld ) = 1,4.6(180+ld).80 
Do Pk = Pc nên 32000 = 1,4.6(180+ld).80 (a) 
Từ (a) rút ra chiều dài một mạch hàn dọc: 
ld = 32000/1,4.6.80 - 180 = 300mm. 
Chiều dài một mạch hàn ngang ln = b1 = 180mm 
Bài 2: : Chọn ứng suất cho phép: 
Hàn bằng tay, que hàn N46 tra bảng ta có: 
hc = 0.5 k = 0.5 140 = 70N/mm
2 
Trong đó: k = 140N/mm
2 vì vật liệu tấm ghép là thép CT2 
110 
Theo hình vẽ ta có mối hàn thuộc hàn chồng, mạch hàn ngang. Vậy kiểm tra an toàn về 
cắt cho mối hàn: 
ứng suất cắt phát sinh trong mối hàn: 
c = P/0.7l = 300.103/0,7 10 200 2 = 108N/mm
2 
Trong đó l là chiều dài tổng cộng mối hàn l = 2b. 
So sánh c với hc ta thấy 108N/mm2 > 70N/mm
2 
Vậy mối hàn trên không đảm bảo an toàn khi làm việc 
111
11. TÀI LIỆU THAM KHẢO 
1. Đinh Gia Tường - NGUYÊN LÝ MÁY, tập 1;2 - Nhà xuất bản GD 2003. 
2. Nguyễn Trọng Hiệp - CHI TIẾT MÁY, tập 1;2 - Nhà xuất bản GD 2003. 
3. Nguyễn Trọng Hiệp - Nguyễn Văn Lẫm- THIẾT KẾ CHI TIẾT MÁY- Nhà xuất 
bản GD 2003. 
4. GIÁO TRÌNH NGUYÊN LÝ -CHI TIẾT MÁY - NXB Đại học và trung học 
chuyên nghiệp 1989. 
5. GIÁO TRÌNH NGUYÊN LÝ -CHI TIẾT MÁY - NXB GD-ĐT 1997. 
6. Đỗ Sanh- Nguyễn Văn Vượng - CƠ HỌC ỨNG DỤNG - Tập1,2 - NXBGD 
7. MỘT SỐ TÀI LIỆU KHÁC CÓ LIÊN QUAN.