Bài giảng Chi tiết máy - Chương 2: Các tiết máy ghép - Nguyễn Minh Quân

CHƯƠNG II CÁC TIẾT MÁY GHÉP
Các chi tiết máy được ghép lại với nhau thành các mối ghép.
Mối ghép gồm:
- Mối ghép động: giữa các chi tiết có sự dịch chuyển tương đối với nhau.
1
Th.S Nguyễn Minh Quân – Bộ môn Cơ sở thiết kế máy và Robot, Đại học Bách Khoa Hà Nội - https://sites.google.com/site/quannm187/
- Mối ghép tĩnh: các chi tiết được ghép cố định với nhau.
Mối ghép không tháo được:
Mối ghép tháo được: 
- Ghép có độ dôi: dạng ghép trung gian giữa tháo được và không tháo được. 2
Th.S Nguyễn Minh Quân – Bộ môn Cơ sở thiết kế máy và Robot, Đại học Bách Khoa Hà Nội - https://sites.google.com/site/quannm187/
1. Khái niệm chung
- thanh thép hình trụ tròn
- một đầu có mũ được chế tạo sẵn (mũ sẵn) 
- mũ còn lại được tạo nên khi tán đinh vào mối ghép (mũ
tán)
3
Th.S Nguyễn Minh Quân – Bộ môn Cơ sở thiết kế máy và Robot, Đại học Bách Khoa Hà Nội - https://sites.google.com/site/quannm187/
2. Đinh tán
4
(1,5 1,7)l s d 
Th.S Nguyễn Minh Quân – Bộ môn Cơ sở thiết kế máy và Robot, Đại học Bách Khoa Hà Nội - https://sites.google.com/site/quannm187/
2.1 Tán đinh
+ Tán nóng: nung nóng đầu đinh tới 1000oC (d > 8 mm)
+ Tán nguội: không nung nóng (d < 8 mm)
5
Th.S Nguyễn Minh Quân – Bộ môn Cơ sở thiết kế máy và Robot, Đại học Bách Khoa Hà Nội - https://sites.google.com/site/quannm187/
2.2 Vật liệu đinh
- Dẻo -> dễ tán
- Đồng chất với mối ghép -> tránh ăn mòn
6
Th.S Nguyễn Minh Quân – Bộ môn Cơ sở thiết kế máy và Robot, Đại học Bách Khoa Hà Nội - https://sites.google.com/site/quannm187/
2.3 Các loại đinh
7
Đinh tán rỗng
Đinh tán nổ
Mũ chỏm cầu
Mũ chìm
Mũ côn
Mũ nửa chìm
Th.S Nguyễn Minh Quân – Bộ môn Cơ sở thiết kế máy và Robot, Đại học Bách Khoa Hà Nội - https://sites.google.com/site/quannm187/
3. Phân loại
8
Mối ghép chắc Mối ghép chắc, kín
Ghép chồng Ghép giáp nối
+ Theo công dụng: 
+ Theo cấu tạo
Th.S Nguyễn Minh Quân – Bộ môn Cơ sở thiết kế máy và Robot, Đại học Bách Khoa Hà Nội - https://sites.google.com/site/quannm187/
4. Đánh giá
- Ưu điểm: 
Chắc chắn, dễ kiểm tra chất lượng, ít làm hỏng các chi tiết máy khi tháo rời.
- Nhược điểm:
Tốn kim loại, cồng kềnh, nặng, giá thành cao ( ngày càng được thay thế bằng
hàn )
5. Phạm vi sử dụng
+ Những mối ghép đặc biệt quan trọng trực tiếp chịu tải trọng chấn động hoặc
va đập: cầu, máy bay, cần trục.
+ Những mối ghép không hàn được: vật liệu không hàn được, bị cong vênh.
9
Th.S Nguyễn Minh Quân – Bộ môn Cơ sở thiết kế máy và Robot, Đại học Bách Khoa Hà Nội - https://sites.google.com/site/quannm187/
6. Tính toán
10
- Tải trọng ngang, kéo các tấm trượt tương
đối với nhau.
- Nhỏ => truyền từ tấm nọ sang tấm kia.
- Lớn hơn lực ma sát => trượt 1 khoảng
bằng khe hở giữa lỗ đinh và đinh => tác dụng
trực tiếp lên thân đinh => chịu cắt, dập, uốn.
Th.S Nguyễn Minh Quân – Bộ môn Cơ sở thiết kế máy và Robot, Đại học Bách Khoa Hà Nội - https://sites.google.com/site/quannm187/
1. Phương pháp hàn
11
Hàn hồ quang Hàn tiếp xúcHàn vảy
Th.S Nguyễn Minh Quân – Bộ môn Cơ sở thiết kế máy và Robot, Đại học Bách Khoa Hà Nội - https://sites.google.com/site/quannm187/
2. Phân loại
Công dụng:
+ Hàn chắc
+ Hàn chắc kín
Kết cấu:
12
Hàn giáp mối Hàn chồng Hàn góc
Th.S Nguyễn Minh Quân – Bộ môn Cơ sở thiết kế máy và Robot, Đại học Bách Khoa Hà Nội - https://sites.google.com/site/quannm187/
3. Đánh giá
Ưu điểm:
+ Khối lượng nhỏ hơn đinh tán
+ Tận dụng kim loại, không làm yếu tấm ghép
+ Giá thành rẻ (không phải tạo lỗ)
Nhược điểm:
+ Phụ thuộc tay nghề
+ Khó kiểm tra khuyết tật
+ Nhiệt => cong vênh
13
Hàn tự động
Th.S Nguyễn Minh Quân – Bộ môn Cơ sở thiết kế máy và Robot, Đại học Bách Khoa Hà Nội - https://sites.google.com/site/quannm187/
4. Tính toán mối ghép hàn
4.1 Mối hàn giáp mối
14
'
2
[ ]
6
F M
sbbs
  ứng suất kéo nén cho phép của mối hàn
'[ ]
= 0,9 1
[ ]


 
ứng suất cho phép của kim loại tấm ghép
Th.S Nguyễn Minh Quân – Bộ môn Cơ sở thiết kế máy và Robot, Đại học Bách Khoa Hà Nội - https://sites.google.com/site/quannm187/
4.2 Mối hàn chồng
4.2.1 Chống chịu lực kéo
15
Mối hàn dọc Mối hàn ngangMối hàn xiên
Mối hàn hỗn hợp
 
'
/ (0,7 . )F k l  
 
'
)/ (0,7 . 2.0,7 . ) / (0,7 kn d lF k l k l F  
Th.S Nguyễn Minh Quân – Bộ môn Cơ sở thiết kế máy và Robot, Đại học Bách Khoa Hà Nội - https://sites.google.com/site/quannm187/
4.2.2 Chống chịu mômen trong mặt phẳng ghép
Xem như ứng suất tiếp dọc theo mối hàn sinh ra ngẫu lực chống lại mômen tác dụng
16
Mối hàn dọc
.0,7 . .d dk l b M 
'[ ]
0,7 . .
d
d
M
k l b
  
dl b 
Th.S Nguyễn Minh Quân – Bộ môn Cơ sở thiết kế máy và Robot, Đại học Bách Khoa Hà Nội - https://sites.google.com/site/quannm187/
Ứng suất tiếp trong mối hàn tương tự ứng suất pháp phân bố trong tiết
diện ngang của dầm chịu uốn
17
Mối hàn ngang
'
2
[ ]
0,7 .
6
n
nu
M M
k lW
  
Th.S Nguyễn Minh Quân – Bộ môn Cơ sở thiết kế máy và Robot, Đại học Bách Khoa Hà Nội - https://sites.google.com/site/quannm187/
Giả thiết
18
Mối hàn hỗn hợp
d n   
20,7 .
. . . 0,7 . . . .
6
n
d u d n
k l
M A b W k l l    
'
2
[ ]
0,7 .
0,7 . .
6
n
d n
M
k l
k l l
  
Th.S Nguyễn Minh Quân – Bộ môn Cơ sở thiết kế máy và Robot, Đại học Bách Khoa Hà Nội - https://sites.google.com/site/quannm187/
4.2.3 Chống chịu lực và mômen trong mặt phẳng ghép
19
 
'
20,7 .0,7 .
0,7 . .
6
F M
n
d n
F M
k lk l
k l l
    
 
Th.S Nguyễn Minh Quân – Bộ môn Cơ sở thiết kế máy và Robot, Đại học Bách Khoa Hà Nội - https://sites.google.com/site/quannm187/
4.3 Mối hàn góc
4.3.1 Chống chịu lực kéo uốn và mômen uốn
20
Hàn kiểu chữ K Hàn chồng
 
'
2. / 6 .
M F
S l S l
  
 
'
22.0,7 . / 6 2.0,7 .
M F
k l k l
  
Th.S Nguyễn Minh Quân – Bộ môn Cơ sở thiết kế máy và Robot, Đại học Bách Khoa Hà Nội - https://sites.google.com/site/quannm187/
4.3.2 Chống chịu mômen xoắn và mômen uốn
21
Ứng suất xoắn Ứng suất uốn
2
2
0,7 . .
x
T
k d

 2
4
0,7 . .
u
u
M
k d

 
'2 2
x u    
Th.S Nguyễn Minh Quân – Bộ môn Cơ sở thiết kế máy và Robot, Đại học Bách Khoa Hà Nội - https://sites.google.com/site/quannm187/
§3. Ghép bằng ren
1. Khái niêm chung
1.1 Ren
1 hình phẳng di chuyển theo đường xoắn ốc và luôn nằm trong mặt
phẳng đi qua tâm hình trụ, các cạnh của nó quét thành mặt ren.
22
Th.S Nguyễn Minh Quân – Bộ môn Cơ sở thiết kế máy và Robot, Đại học Bách Khoa Hà Nội - https://sites.google.com/site/quannm187/
1.2 Các thông số tiêu chuẩn hóa
23
Đường kính ngoài
(danh nghĩa)
Đường kính trong
Đường kính trung
bình
1
2
2
d d
d
Góc nâng của ren
Góc tiết diện ren
Chiều cao tiết diện
làm việc
Bước ren
Chiều dài phần cắt ren, thân vít, bu lông không được tiêu chuẩn hóa
§3. Ghép bằng ren
Th.S Nguyễn Minh Quân – Bộ môn Cơ sở thiết kế máy và Robot, Đại học Bách Khoa Hà Nội - https://sites.google.com/site/quannm187/
1.3 Góc nâng của ren
24
.xp n p 
2.d
xptg
§3. Ghép bằng ren
Th.S Nguyễn Minh Quân – Bộ môn Cơ sở thiết kế máy và Robot, Đại học Bách Khoa Hà Nội - https://sites.google.com/site/quannm187/
1.4 Phân loại
25
§3. Ghép bằng ren
Ren hệ mét
α = 600 Md (× p)
Ren hệ Anh
α = 550 inch
- Tiêu chuẩn
Th.S Nguyễn Minh Quân – Bộ môn Cơ sở thiết kế máy và Robot, Đại học Bách Khoa Hà Nội - https://sites.google.com/site/quannm187/
26
Ren phải
Ren trái
Ren ngoài
Ren trong
Ren trụ
Ren côn
- Các loại ren
§3. Ghép bằng ren
Th.S Nguyễn Minh Quân – Bộ môn Cơ sở thiết kế máy và Robot, Đại học Bách Khoa Hà Nội - https://sites.google.com/site/quannm187/
- Biên dạng ren
27
Ren tam giác
Ren vuông Ren thang
Ren răng cưa
§3. Ghép bằng ren
Th.S Nguyễn Minh Quân – Bộ môn Cơ sở thiết kế máy và Robot, Đại học Bách Khoa Hà Nội - https://sites.google.com/site/quannm187/
Ren ống Ren tròn Ren vít gỗ
28
§3. Ghép bằng ren
Th.S Nguyễn Minh Quân – Bộ môn Cơ sở thiết kế máy và Robot, Đại học Bách Khoa Hà Nội - https://sites.google.com/site/quannm187/
- Bước ren
Ren bước nhỏ
Ren bước lớn
Độ bền cao
Lâu hỏng do mòn
29
§3. Ghép bằng ren
Th.S Nguyễn Minh Quân – Bộ môn Cơ sở thiết kế máy và Robot, Đại học Bách Khoa Hà Nội - https://sites.google.com/site/quannm187/
1.5 Các chi tiết dùng trong ghép ren
30
Bu lông Vít Vít cấy Đai ốc
§3. Ghép bằng ren
Th.S Nguyễn Minh Quân – Bộ môn Cơ sở thiết kế máy và Robot, Đại học Bách Khoa Hà Nội - https://sites.google.com/site/quannm187/
1.6 Biện pháp phòng lỏng
Cố định chuyển động tương đối giữa bulông và đai ốc.
31
2 đai ốc Đệm vênh Đệm gập Đệm hãm có ngạnh
§3. Ghép bằng ren
Th.S Nguyễn Minh Quân – Bộ môn Cơ sở thiết kế máy và Robot, Đại học Bách Khoa Hà Nội - https://sites.google.com/site/quannm187/
1.7 Đánh giá
Ưu điểm:
+ Cấu tạo đơn giản, dễ tháo lắp.
+ Giá thành rẻ nhờ tiêu chuẩn hóa.
+ Có thể có định ở bất kỳ vị trí nào nhờ tự hãm
Nhược điểm:
Tập trung ứng suất chân ren ( độ bền mỏi kém )
32
§3. Ghép bằng ren
Th.S Nguyễn Minh Quân – Bộ môn Cơ sở thiết kế máy và Robot, Đại học Bách Khoa Hà Nội - https://sites.google.com/site/quannm187/
2. Tính toán
33
Các kích thước chủ yếu của mối ghép ren
§3. Ghép bằng ren
Th.S Nguyễn Minh Quân – Bộ môn Cơ sở thiết kế máy và Robot, Đại học Bách Khoa Hà Nội - https://sites.google.com/site/quannm187/
2.1 Tính bu lông
Bu lông không xiết chặt chịu lực dọc trục (móc treo)
34
k2
1
[ ]
4
k
F
d
 
Ứng suất kéo cho phép của
vật liệu bu lông
[ ] 0,6k ch  
1
4
[ ]k
F
d
 
§3. Ghép bằng ren
Th.S Nguyễn Minh Quân – Bộ môn Cơ sở thiết kế máy và Robot, Đại học Bách Khoa Hà Nội - https://sites.google.com/site/quannm187/
Bu lông xiết chặt không có ngoại lực tác dụng (nắp bình kín)
35
Chịu kéo (lực xiết)Chịu xoắn (mômen ma sát trên ren)
2
1
4
V
d

2. ( ').
2
r
d
M V tg  
Góc ma sát tương đương
2
2
3 3
10 1
( ')
8 ( ')2
W
16
r
d
Vtg
M Vtg d
d d
 
 

2
2 2 '2
d
1
3 1 12t
d
tg
d
     
§3. Ghép bằng ren
Th.S Nguyễn Minh Quân – Bộ môn Cơ sở thiết kế máy và Robot, Đại học Bách Khoa Hà Nội - https://sites.google.com/site/quannm187/
Bu lông tiêu chuẩn
02,5 2 11,1d d ' 0,2f 
2
1
1,3
1,3 [ ]
4
td k
V
d
  
1
4.1,3.
[ ]k
V
d
 
[ ]= chk
s


bu lông M6-16 M16-30 M30-60
[s] 4 3 3 2 2 1,5
36
§3. Ghép bằng ren
Th.S Nguyễn Minh Quân – Bộ môn Cơ sở thiết kế máy và Robot, Đại học Bách Khoa Hà Nội - https://sites.google.com/site/quannm187/
Bu lông xiết chặt, chịu ngoại lực là lực ngang
37
Bu lông lắp có khe hở Dạng hỏng: các chi tiết ghép trượt trên nhau
Điều kiện : tránh trượt tương đối giữa các bề
mặt chi tiết ghép
. . FmsF V i f 
Số bề mặt
tiếp xúc
Hệ số ma sát
.
kF
V
i f
0,15 0,20f 
Hệ số an toàn
1,3 1,5k 
1
4.1,3. .
. . .[ ]k
k F
d
i f 
§3. Ghép bằng ren
Th.S Nguyễn Minh Quân – Bộ môn Cơ sở thiết kế máy và Robot, Đại học Bách Khoa Hà Nội - https://sites.google.com/site/quannm187/
Bu lông lắp không có khe hở
Thân bu lông bị cắt
2
0
[ ]
4
c c
F
d
i
 
  0,4c ch  
  0,2 0,3c ch  
Ứng suất tĩnh
Ứng suất thay đổiMặt tiếp xúc bị dập
d
1 0
[ ]
2
d
F
s d
  
d
2 0
[ ]d
F
s d
  
0,8d ch  
0,8d b  
So sánh
.
kF
V
i f
1,5
1 0,15
10F 
38
§3. Ghép bằng ren
Th.S Nguyễn Minh Quân – Bộ môn Cơ sở thiết kế máy và Robot, Đại học Bách Khoa Hà Nội - https://sites.google.com/site/quannm187/
Bu lông xiết chặt, chịu ngoại lực là lực dọc trục
39
Dạng hỏng: Tách hở nắp bình Tránh tách hở
Bu lông
V: giãn
F: giãn
Tấm ghép
V: co
F: giãn
bF V F ' (1 )V V F 
0,2 0,3 
0 
(1 )V k F 
1,3 4
0 1,3F V F 
mômen ma sát trên ren)
0
k2
1
[ ]
4
F
d
 
1d
§3. Ghép bằng ren
Th.S Nguyễn Minh Quân – Bộ môn Cơ sở thiết kế máy và Robot, Đại học Bách Khoa Hà Nội - https://sites.google.com/site/quannm187/
Tải trọng thay đổi
40
0F F  ( )bF V V F  
2
a
b
F
A

 Diện tích tiết diện
nguy hiểm của bu lông
1 1
2 2
m v a
b b
V F
A A
   
axm v a
b b
V F
A A
   
Tính kích thước
 1
(1 / )
.
m b
a a
a
S S
K
  

G/hạn bền mỏi G/hạn bền
HS tập trung ứng suất ở ren
2,5 4 
0
k2
1
[ ]
4
F
d
 
§3. Ghép bằng ren
Th.S Nguyễn Minh Quân – Bộ môn Cơ sở thiết kế máy và Robot, Đại học Bách Khoa Hà Nội - https://sites.google.com/site/quannm187/
2.2 Tính mối ghép nhóm bu lông
41
Giả thiết:
+ Tấm ghép đủ độ cứng.
+ Mặt ghép luôn phẳng.
+ Các bu lông cùng kích thước, 
cùng được xiết chặt giống nhau.
Xác định: 
Lực tác dụng lớn nhất lên 1 bu lông.
§3. Ghép bằng ren
Th.S Nguyễn Minh Quân – Bộ môn Cơ sở thiết kế máy và Robot, Đại học Bách Khoa Hà Nội - https://sites.google.com/site/quannm187/
Tải trọng tác dụng trong mặt phẳng vuông góc với trục bu lông
42
Chịu lực ngang Q
Bu lông xiết chặt, chịu
ngoại lực là lực ngang
F
Q
Z
. . .
kF kQ
V
i f Z i f
§3. Ghép bằng ren
Th.S Nguyễn Minh Quân – Bộ môn Cơ sở thiết kế máy và Robot, Đại học Bách Khoa Hà Nội - https://sites.google.com/site/quannm187/
Chịu mômen M
Lắp không khe hở
1 2
1 2
... i
i
FF F
r r r
1
1
i
i
r
F F
r
1 1 1 2 2 2 ... n n nM Z Fr Z F r Z F r 
1
1
2
1
n
i i
i
Mr
F
Z r

43
§3. Ghép bằng ren
Th.S Nguyễn Minh Quân – Bộ môn Cơ sở thiết kế máy và Robot, Đại học Bách Khoa Hà Nội - https://sites.google.com/site/quannm187/
Mômen các lực ma sát (qua tâm bu lông) đối với trọng tâm mối ghép
lớn hơn M
44
Lắp có khe hở
i iZ Vfr M 
i i
M
V
Z fr

tinh
i i
kM
V
f Z r
1 k
4.1,3.
[ ]
tinhVd
 
§3. Ghép bằng ren
Th.S Nguyễn Minh Quân – Bộ môn Cơ sở thiết kế máy và Robot, Đại học Bách Khoa Hà Nội - https://sites.google.com/site/quannm187/
1. Khái niệm chung
Dùng để lắp các chi tiết quay có lỗ tròn lên trục (bánh răng, bánh đai, 
bánh vít...) để truyền chuyển động (mômen) giữa chi tiết quay và trục.
45
Th.S Nguyễn Minh Quân – Bộ môn Cơ sở thiết kế máy và Robot, Đại học Bách Khoa Hà Nội - https://sites.google.com/site/quannm187/
2. Mối ghép then
46
Then ghép lỏng
Then bằng Tiết diện hình chữ nhật (1:1 – 1:2) 
Mặt làm việc: 2 mặt bên
Dùng 1 hay nhiều then
Không truyền lực theo dọc trục
Th.S Nguyễn Minh Quân – Bộ môn Cơ sở thiết kế máy và Robot, Đại học Bách Khoa Hà Nội - https://sites.google.com/site/quannm187/
47
Then bán nguyệt Mặt làm việc: 2 mặt bên
Tự động thích ứng với độ nghiêng của rãnh may ơ
Phay rãnh sâu trên trục
Th.S Nguyễn Minh Quân – Bộ môn Cơ sở thiết kế máy và Robot, Đại học Bách Khoa Hà Nội - https://sites.google.com/site/quannm187/
Then ghép căng
Vát 1 mặt Độ dốc: 1:100 
Mặt làm việc: 2 mặt trên, dưới
Truyền mômen xoắn và lực dọc trục
Gây lệch tâm, tạo ra rung động
48
Th.S Nguyễn Minh Quân – Bộ môn Cơ sở thiết kế máy và Robot, Đại học Bách Khoa Hà Nội - https://sites.google.com/site/quannm187/
Đánh giá
Ưu điểm
Cấu tạo đơn giản, chắc chắn, dễ tháo lắp
Nhược điểm
Có rãnh trên trục => tập trung ứng suất
Khó lắp chính xác
49
Th.S Nguyễn Minh Quân – Bộ môn Cơ sở thiết kế máy và Robot, Đại học Bách Khoa Hà Nội - https://sites.google.com/site/quannm187/
3. Mối ghép then hoa
50
Răng thân khai
Chân răng dày, không có góc lượn đột ngột Độ bền mỏi cao hơn
Đạt độ đồng tâm cao hơn
Chế tạo đơn giản hơn Giá thành rẻ
Th.S Nguyễn Minh Quân – Bộ môn Cơ sở thiết kế máy và Robot, Đại học Bách Khoa Hà Nội - https://sites.google.com/site/quannm187/
Đánh giá
Ưu điểm
Khả năng chịu tải lớn hơn
Độ bền mỏi cao hơn, chịu va đập tốt hơn
Đảm bảo mối ghép đúng tâm hơn
Nhược điểm
Tập trung ứng suất
Tải trọng phân bố không đều giữa các răng
Chế tạo phức tạp hơn
51
Phương pháp định tâm
Th.S Nguyễn Minh Quân – Bộ môn Cơ sở thiết kế máy và Robot, Đại học Bách Khoa Hà Nội - https://sites.google.com/site/quannm187/
1. Khái niệm chung
Ghép các tiết máy có bề mặt tiếp xúc là mặt trụ tròn
52
T Ld d 
Truyền mômen xoắn
Truyền lực dọc trục
Chịu mômen uốn
Th.S Nguyễn Minh Quân – Bộ môn Cơ sở thiết kế máy và Robot, Đại học Bách Khoa Hà Nội - https://sites.google.com/site/quannm187/
2. Các phương pháp lắp
53
Ép
Đơn giản
San bằng nhấp nhô Giảm độ dôi Tải kém
Nung nóng Lỗ nở to ra Giới hạn nhiệt độ
Làm lạnh Tiết diện co lại Giới hạn nhiệt độ
Th.S Nguyễn Minh Quân – Bộ môn Cơ sở thiết kế máy và Robot, Đại học Bách Khoa Hà Nội - https://sites.google.com/site/quannm187/
Đánh giá
Ưu điểm
Chịu tải trọng lớn, va đập
Chế tạo đơn giản
Nhược điểm
Tháo lắp phức tạp, gây hư hại bề mặt
Không thể xác định chính xác khả năng truyền lực
54
Th.S Nguyễn Minh Quân – Bộ môn Cơ sở thiết kế máy và Robot, Đại học Bách Khoa Hà Nội - https://sites.google.com/site/quannm187/