Giáo trình Cơ Kỹ thuật

iện theo một chiều từ trục vít sang bánh 
vít mà không thể truyền ngưọc lại. Hiệu suất của bộ truyền trục vít thấp hơn 
bánh răng nhiều lần, việc chế tạo lắp giáp cũng đòi hỏi độ chính xác cao hơn, 
yêu cầu về vật liệu cũng đắt hơn do đó giá thành cao hơn. Một nhược điểm 
nữa của bộ truyền này là toả ra rất nhiều nhiệt, vì thế phải tính tóan và thiết 
kế hệ thống tản nhiệt tốn kém. 
17.4 Hệ bánh răng 
17.4.1 Hệ bánh răng thường 
Định nghĩa: hệ bánh răng thường là một hệ mà tất cả các bánh răng 
đều quay quanh các trục cố định. 
Phần lớn các hệ bánh răng đều là hệ bánh răng thường. Chúng có thể 
gồm các bánh răng phẳng, các bánh răng không gian, các bánh răng bố trí 
trong hộp kín hay các bánh răng hở. 
Tỷ số truyền 
Tỷ số truyền của một cặp bánh răng 
1
2
2
12
z
z
n
n
i i 
trong đó n1, n2 là số vòng quay của trục 1 và trục 2 
Z1, z2 là số răng của bánh răng lắp trên trục 1 và trục 2. 
Hình 17.7 
Hình 17.8 
Giáo trình Cơ kỹ thuật Cơ cấu bánh răng 
Dáu (+) hay (-) là dùng để chỉ bánh răng bị dãn sẽ quay cùng chiều 
hay ngược chiều với bánh răng dẫn. Có thể thấy với cặp bánh răng ăn khớp 
ngoài i sẽ có dấu (-) còn với cặp bánh răng ăn khớp trong i sẽ có dấu (+). 
Tỷ số truyền của hệ bánh răng 
)1(342312
1
1 .............)1( nn
k
n
n iiii
n
n
i 
trong đó: k là số cặp bánh răng ăn khớp ngoài của hệ. 
i12, i23, i24.. .. .. là tỷ số truyền từ trục 1 sang trục 2, trục 2 sang 3 .v.v. 
Ứng dụng 
Hệ bánh răng thường được dùng để truyền chuyển động với tỷ số 
truyền lớn mà một cặp bánh răng không đảm nhiệm được. Trong trường hợp 
này chúng đóng trong một hộp kín gọi là hộp giảm tốc. 
Hệ bánh răng thường cũng được dùng dể truyền chuyển động giữa các 
trục cố định nhưng có tỷ số truyền thay đổi theo từng bậc do thay đổi cặp 
bánh răng ăn khớp. Trong trường hợp này ta các hộp số. 
Hệ bánh răng thường dùng đề truyền chuyển động giữa hai trục xa 
nhau thông qua các bánh răng trung gian mà không thay đổi tỷ số truyền mà 
chỉ đổi dấu của nó. 
Hệ thừờng còn dùng để ta đổi chiều quay của trục bị động trong khi 
trục chủ động không đổi chiều quay nhờ điều chỉnh các cặp bánh răng trung 
gian. 
17.4.2 Hệ bánh răng phức tạp 
Khái niệm 
Định nghĩa: hệ bánh răng phức tạp là hệ bánh răng trong đó có ít nhất 
một bánh răng quay quanh một trục di động trong quá trình ăn khớp 
Lược đồ (hình vẽ) 
c
c
Hình 17.9 
Giáo trình Cơ kỹ thuật Cơ cấu bánh răng 
1 bánh răng trung âm 
2 tay quay 
3 Bánh răng di động 
Phân loại 
Cơ cấu bánh răng hành tinh khi bánh trung tâm cố định 
Cơ cấu bánh răng vi sai khi bánh trung tâm quay. 
Tỷ số truyền 
Để tính tỷ số truyền của một hệ bánh răng phức tạp ta đưa nó về một 
hê bánh răng thường. Muốn vậy ta phải làm cho trục di động trở thành trục 
cố định. Giả sử trong hệ đang xét từng chi tiết có 1. 2, H lần lượt là vận 
tốc góc của các bánh răng 1, 2 và tay quay H. Ta tiến hành đổi giá bằng cách 
cho toàn bộ hệ quay với vận tốc góc (-H) khi đó vận tốc góc của cần sẽ là 
H - H = 0 tức là H cố định, ta có thể áp dụng công thức của hệ bánh răng 
thường. 
1
2
2
1
12
Z
Z
i
H
HH 


. 
Chỉ số H trong ký hiệu chỉ ra rằng tỷ số truyền đang xét là trong 
chuyển động đổi giá. 
Tương tự với hệ ba bánh răng ta có (Hình vẽ) 
1
2
2
1
2
1
12
Z
Z
i
H
H
H
H
H 




3
'
3
2
3
2
23
2
Z
Z
i
H
H
H
H
H 




HHH iii 231213 . 
Nếu là hệ bánh răng hành tinh với 3 = 0 thay vào ta có 
HH
H
H
H
Hi





 1
3
1
3
1 1
13
17.4.3 Phạm vi ứng dụng 
Hệ bánh răng hành tinh có ưu điểm là tỷ số truyền lớn trong khi số 
lượng bánh rănh ít, cơ cấu gọn nhẹ vì thế được dụng nhiều trong các dụng cụ 
đo đòi hỏi độ khuếch đại lớn 
Hệ bánh răng hành tinh cho phép từ một chuyển động vào của khâu 
dẫn có thể lấy ra hai chuyển động khác nhau phụ thuộc lẫn nhau của khâu bị 
dẫn do đó nó được ứng dụng trong ngành công nghiệp Ôtô. nhờ có bộ vi sai 
khi ôtô đi vào quãng đường vòng hai bánh xe trên cùng một trục có hai tốc 
độ khác nhau, bánh phía trong chậm lại trong khi bánh phía ngoài nhanh lên 
vì thế ôtô không bị lật. 
Cơ Kỹ thuật Cơ cấuCam, Đai và các cơ cấu đặc biệt 
Chương 18: Cơ cấu cam, cơ cấu đai và các cơ cấu truyền động 
đặc biệt 
18.1 Cơ cấu cam 
18.1.1 Khái niệm 
Cơ cấu cam là một cơ cáu khớp cao dùng để biến chuyển động của 
khâu dẫn thành chuyển động có chu kỳ theo những quy luật xác định của 
khâu bị dẫn nhờ biên hình đặc biệt của khâu dẫn gọi là cam. Cơ cấu cam có 
ba khâu chủ yếu là giá, khâu dẫn (cam), khâu bị dẫn gọi là cần, ngoài ra còn 
có thể có một khâu trung gian là con lăn dùng đẻ giảm lực ma sát tiếp xúc 
giưã bề mặt của cần và cam, lò xo để giữ cho khâu dẫn và khâu bị dẫn luôn 
tiếp xúc với nha. 
18.1.2 Phân loại 
Theo chuyển động của cam ta có cơ cấu cam quay, Cam tịnh tiến 
Theo chuyển động của cần ta có cơ cấu cam cần đẩy (khi cần đẩy 
chuyển động tịnh tiến) và cơ cấu cam cần lắc khi cần lắc qua lắc lại một góc 
nhất định. 
Theo vị trí tâm quay so với dường trượt của cần ta có cơ cấu cám cần 
đẩy trùng tâm và cần đẩy lệch tâm. Khoảng cách giữa tâm và đường quỹ đạo 
chuyển động của cần gọi là tâm sai e. 
Theo vị trí tương đối của cần và quỹ đạo của nó so với bề mặt của cam 
ta có cơ cấu cam phẳng khi chuyển động của cả cam và cần đều nằm trong 
một mặt phẳng hay các mặt phẳng song song. Cơ cấu cam không gian khi 
các khâu chuyển động trong những mặt phẳng không song song. 
Việc xác định các thông động học của cam có thể thực hiện được 
thông qua nhiều phương pháp, trong số đó có phương pháp xác định chuỷen 
động thực của cần. Ta có hai bài toán cơ bản. 
Hình 18.1 
Cơ Kỹ thuật Cơ cấuCam, Đai và các cơ cấu đặc biệt 
Biết bề mặt thực của cam và quy luật chuyển động của cam ta có thể 
dùng đồ thị suy ra quy luật biến thiên của quãng đường hay góc quay của 
cần. Từ đó có thể dùng phương pháp lấy đạo hàm đồ thị để xác định các 
thông số chuyển động khác như vận tốc, gia tốc chuyển động tại một thời 
điểm bất kỳ. 
Biết quy luật biến thiên chuyển động của cần ta có thể dùng phương 
pháp tích phân dồ thị tìm ra quy luật thay đổi quãng đường của cần sau đó 
dùng đồ thị xác định biên hình của cam dẫn. 
Quá trình khảo sát này tiến hành cho một chu kỳ chuyển động của cần 
hay của cam dẫn. Cụ thể ta có thể tham khảo trong (2) 
18.1.3 Phạm vi ứng dụng của cơ cấu cam 
Ưu điểm: 
Truyền động êm ít tiếng ồn do không có sự va đập trong quá trình làm 
việc. 
Có thể tạo được các chuyển động có chu kỳ theo một quy luật bất kỳ, 
đa dạng. 
Nhược điểm: 
Hiệu suất bộ truyền không cao do mất nhiều năng lượng cho ma sát 
hay quay một chuyển động không tải. 
Bề mặt cam nhanh bị mài mòn, chuyển động mất chính xác, đặc biệt 
sự mài mòn bề mặt diễn ra không đều áp lực tạt các vị trí khác nhau cũng 
khác nhau. 
Biên độ chuyển động của cần không lớn vì kích thước cam có hạn. 
Việc chế tạo cam phức tạp và khó sản xuất hàng loạt lớn, khó kiểm tra 
đánh giá. 
Ứng dụng: Dùng trong các cơ cấu máy tự động, các loại động cơ. chạy 
xăng, trong máy khâu và các máy thuộc ngành công nghiệp dệt may. 
18.2 Cơ cấu đai 
18.2.1 Khái niệm 
Cơ cấu đai dùng để truyền chuyển động giữa hai trục đặt cách xa nhau 
thông qua sự tiếp xúc giữa hai khâu dẫn và bị dẫn với một khâu trung gian 
đàn hồi là đây đai. 
Lựoc đồ (hình vẽ) 
Cơ Kỹ thuật Cơ cấuCam, Đai và các cơ cấu đặc biệt 
18.2.2 Nguyên lý hoạt động: 
Bánh đai 1 và 2 được gắn cố định trên hai trục. Khi bánh chủ động 
quay, dây đai được ép chặt vào bề mặt bánh đai, lực ma sát làm dây đai quay 
theo, đến lượt mình đây đai lại kéo theo bánh đai bị động. 
Xết bánh đai bị động. Gọi lực F1 là lực căng trên nhánh đai trên 
(nhánh căng), còn F2 là lực căng trên nhánh đai kia (nhánh trùng). để có 
được chuyển động ta phảI có 
Ft = F1 - F2 
Trong đó Ft chính là lực kéo của động cơ 
d
M
v
N
Ft
2
Trong đó N là công suất truyền của bộ truyền đai 
v vận tốc dây đai. 
M mômen quay của bộ truyền. 
D đường kính bánh đai 
Mặt khác dây đai được căng với lực căng cho trước Fo, lực căng này 
sẽ gây ra một lực ma sát giữa dây dai và bánh đai. Lực ma sát này phân bố 
trên đoạn dây đai tiếp xúc với bánh đai theo một cung chắn góc . gọi là 
góc ôm đai. Bằng phương pháp tích phân người ta đã chứng minh được rằng 
giữa F1 và F2 có mối liên hệ. 
F1 = F2.e
f 
Trong đó f là hệ số ma sát giữa bánh đai và dây đai, nó phụ thuộc vào 
vật liệu chế tạo dây đai, bánh đai. Ngoài ra f còn phụ thuộc vào sức căng đai 
ban đầu. Tuy nhiên người ta không thể tăng sức căng ban đầu quá lớn vì sẽ 
phát sinh các lực tác động lên ổ trục làm ổ trục nhanh hỏng, nhanh mòn. Vì 
vậy để tăng lực F1 người ta tìm cách tăng hệ số ma sát f và góc ôm . Với 
mỗi một loại đai người ta xác định được một góc ôm tối thiểu. 
Công thức trên là công thức ơle. 
F1 
F2 
Hình 18.2 
Cơ Kỹ thuật Cơ cấuCam, Đai và các cơ cấu đặc biệt 
18.3 Truyền động đai 
18.3.1 Phân loại 
Tuỳ theo các tiêu chí khác nhau mà người ta có thể phân loại truyền 
động đai khác nhau. 
Căn cứ vào cách bắt đai người ta chia ra: 
Truyền động đai thường: dùng truyền chuyển động giữa hai trục song 
song quay cùng chiều với nhau. Loại này dùng phổ biến hơn cả. 
Truyền động chéo: dùng để truyền chuyền đông giữa hai trục song 
song quay ngược chiều nhau. So với truyền động thường cách bắt đai này 
làm truyền động êm hơn (do góc ôm lớn hơn và lực ma sát tăng hơn) lên 
truyền được công suất lớn hơn. nhưng có nhược điểm là đai nhanh bị mòn 
hơn và tuổi thọ thấp hơn do bị thay đổi trạng thái ứng suất trong quá trình 
làm việc và bị mài mòn ở chỗ tiếp xúc. 
Truyền động nửa chéo: chuyển động này ít dùng, thường dùng để 
truyền chuyển động giữa hai trục cheó nhau trong không gian. Thông thường 
chuyển động này chỉ thực hiện theo một chiều. 
Truyền động góc: dùng để truyền chuyển động giữa hai trục cắt nhau 
thông qua một bánh đổi hướng. 
Theo loại đai sử dụng ngừơi ta có: đai dẹt, đai thang, đai tròn và đai 
răng cưa. Trong đó phổ biến hơn cả là đai thang và đai dẹt. 
18.3.2 Tỷ số truyền 
Tỷ số truyền của bộ truyền đai được tính theo công thức 
)1(1
2
2
1
12
 
D
D
n
n
i 
Trong đó: n1, n2 là số vòng quay của trục 1 và trục 2 
D1, D2 là đường kính bánh đai 1 và 2. 
 là hệ số trượt đai. Thông thường  được lấy trong khoảng 1-3/100. 
18.3.3..Phạm vi ứng dụng 
Ưu điểm: 
Truyền được chuyển động giữa hai trục cách xa nhau (có khi đến 
15m) 
Giữ được an toàn cho thiết bị khi quá tải. Khi bộ truyền quá tải sẽ dẫn 
tới hiện tượng đứt đai hoặc trượt đai mà không hỏng trục bánh răng hay các 
thiết bị khác. chính vì vậy bộ truyền đai thường được dùng như bộ truyền 
đầu tiên từ động cơ đến hộp tốc độ. 
Chuyển động êm, ít tiếng ồn, khắc phục được dao động do đai có tính 
đàn hồi cao. 
Chế tạo đơn giản, giá thành hạ. 
Nhược điểm: 
Kích thước và khuôn khổ lớn đặc biệt khi tỷ số truyền cao. 
Cơ Kỹ thuật Cơ cấuCam, Đai và các cơ cấu đặc biệt 
Tỷ số truyền không ổn định do có sự trượt đai. 
Làm tăng tải trọng lên các ổ trục và gối đỡ do dây đai phải được căng 
trước. 
Tuổi thọ dây đai thấp, phải thay thường xuyên. 
Nguy hiểm khi làm việc trong môi trường không được che chắn và dễ 
cháy nổ. 
18.4 Một số cơ cấu đặc biệt 
18.4.1 Cơ cấu các đăng 
Khái niệm 
Cơ cấu các đăng đơn, còn gọi là khớp các đăng dùng để nối và truyền 
chuyển động giữa hai trục giao nhau một goc rất nhỏ nhưng có thể thay 
đổi được. 
Lược đồ (hình vẽ) 
Nguyên lý hoạt động 
Trục dẫn 1 chuyển động với vận tốc không đổi 1 = const qua khâu 
trung gian chữ thập sang trục 2 quay với vận tốc góc thay đổi 2. Cấu tạo 
đặc biệt ở đây là đầu trục có dạng chạc có hai khớp quay AA’ và BB’. AA’ 
 BB’. Khâu chữ thập T có thể quay quanh các trục 1 và 2, mặt khác T cũng 
có thể quay quanh trục AA’ và BB’. 
Tỷ số truyền của cơ cấu các đăng được xác định qua công thức 
cos
cossin1 1
22
2
1
12
n
n
i 
trong đó n1, n2 là số vòng quay của trục 1 và tục 2 
 góc nghiêng giữa hai trục 
 1 góc quay của trục AA’ so với vị trí ban đầu 
Công thức trên cho thấy vận tốc góc của trục 2 sẽ đạt giá trị lớn nhất 
với 1 = 0, , 2 , 3 .. .. 

1 
Hình 18.3 
II 
B 
A’ 
A 
B
I 
Cơ Kỹ thuật Cơ cấuCam, Đai và các cơ cấu đặc biệt 


cos
1
max2
trục 2 cũng sẽ có vận tốc góc nhỏ nhất khi 1 = /2, 3 /2 1/2.k 
2min = 2.cos 
Công dụng đặc biệt của khớp nối các đăng là góc giao nhau giữa hai 
trục có thể thay đổi, do đó được ứng dụng trong các máy vận chuyển trên 
đường và công trường. 
18.4.2 Cơ cấu khớp các đăng kép 
Người ta cũng có thể lắp động hai khớp các đăng với nhau rồi đấu với 
hai trục, khi đó góc giao nhau sẽ là 2 . có thể thay đổi được. Khớp này 
còn gọi là cơ cấu các đăng kép. Trong cơ cáu các đăng kép trục 3 quay với 
vận tốc giống hệt như trục 1 vì thế gọi là khớp đẳng tốc. Các loại khớp này 
được sử dụng và đề cập đến nhiều trong ngành chế tạo ôtô nên không xem 
xét trong phạm vi giáo trình này. 
18.4.3 Cơ cấu Man 
Khái niệm 
Cơ cấu man dùng để biến chuyển động quay liên tục của khâu dẫn 
thành một chuyển động gián đoạn có quy luật. 
Lược đồ (hình vẽ) 
A
I
II



1 0
 02
Nguyên lý hoạt động 
Khâu dẫn là một tay quay quay tròn với vận tốc góc cho trước . Trên 
khâu dẫn có một hay nhiều chốt 3. 
Khâu 2 là một đĩa có hình dạng đặc biệt trên đĩa có cắt nhiều rãnh, số 
lượng rãnh phụ thuộc vào quy luât chuyển động mong muốn của khâu bị 
dẫn. 
Tại vị trí A chốt 3 đi vào ăn khớp với rãnh và đẩy khâu 2 quay theo 1 
nhưng khi qua khỏi đường nối tâm thì chốt có xu hướng đi ra. Nó thoát ra 
ngoài hẳn tại vị trí B sau đó khâu 1 tiếp tục quay đều còn chuyển động của 
Hình 18.4 
Cơ Kỹ thuật Cơ cấuCam, Đai và các cơ cấu đặc biệt 
khâu 2 bị gián đoạn cho đến khi chốt 3 lại vào ăn khớp với khâu 2 theo một 
rãnh khác tại vị trí A. 
Ứng dụng: Cơ cấu man có rát nhiều ứng dụng trong ngàng cơ khí chế 
tạo các máy tự động trước đây. ngày nay do kỹ thuật điện tử phát triển mạnh 
nên ứng dụng của cơ cấu loại này ít nhiều bị hạn chế. 
TÀI LIỆU THAM KHẢO: 
- Atobolevski N B Nguyên lý máy, NXB Chếtạo máy Maxcova 1972. 
- Tal M I Cơ lý thuyết NXB Đại học Kiev 1976 
- V. Dorop N.M, BeXpanko A.G Tuyển tập bài tập cơ học kỹ thuật NXB 
ĐH -THCN 1980. 
- Đỗ san, Nguyễn Văn Vượng Cơ kỹ thuật, NXB Giáo dục 2002. 
- Nguyễn Văn Đạm Cơ kỹ thuật.. NXB GD 1992 
- Vũ Đình Lai. Nguyễn văn Nhâm. Cơ học kỹ thuật. NXB GD 1992. 
- Nguyễn Văn Vượng. Cơ học ứng dụng. NXB ĐH-THCN 2001. 
- Nguyễn Văn Vượng. Sức bền vật liệu. NXB ĐH-THCN 1998. 
- Đinh Gia Tường. Nguyên lý máy. NXB ĐH-THCN 2000. 
- Nguyễn Văn Nhậm, Vũ Duy Thiện Cơ kỹ thuật. NXB ĐH-THCN 1982. 
- Đỗ San, Nguyễn Văn Vượng, Cơ học ứng dụng, Trường Đại học Bách 
Khoa Hà Nội, 1993, giáo trình dành cho các trường cao đẳng kỹ thuật 
CHLB Đức 
- Tạ Ngọc Hải, Phan Văn Đồng; Giáo trình Nguyên lý Máy, Đại học Bách 
khoa Hà Nội, 1983 
- Nguyễn Quang Tuyến, Nguyễn Thị Thạch.Cơ Kỹ thuật. Trung học Công 
nghiệp Hà Nội 2004. 
Cơ Kỹ thuật Cơ cấuCam, Đai và các cơ cấu đặc biệt