Bài giảng Nguyên lý máy - Chương 2: Chi tiết máy ghép

1CHƯƠNG 2. CHI TiẾT MÁY GHÉP
NỘI DUNG
1. Khái niệm chung
2. Mối ghép hàn và đinh tán
3. Ghép bằng độ dôi và ghép then
4. Ghép bằng ren
2
1. KHÁI NIỆM CHUNG
1.1 Công dụng
ü Ghép nối các bộ phận tạo nên cụm 
chi tiết hoàn chỉnh
ü Tạo ra liên kết có hình dạng hợp lý và 
có tính công nghệ
ü Truyền lực
3
1. KHÁI NIỆM CHUNG
1.2 Phân loại
− Mối ghép không tháo được: khi 
tháo sẽ làm hỏng các chi tiết được 
ghép
− Mối ghép tháo được: tháo rời được 
các chi tiết mà không gây hỏng
4
1. KHÁI NIỆM CHUNG
1.3 Đặc điểm tính toán
a. Từ điều kiện bền -> xác định một 
kích thước cơ bản, các kích thước 
khác xác định theo tiêu chuẩn
b. Chọn kích thước theo điều kiện kết 
cấu, tiến hành kiểm tra bền
5
2. MỐI GHÉP ĐINH TÁN VÀ HÀN
2.1 Mối ghép đinh tán
6
2. MỐI GHÉP ĐINH TÁN VÀ HÀN
2.1 Mối ghép đinh tán
7
2. MỐI GHÉP ĐINH TÁN VÀ HÀN
2.2 Mối ghép hàn
Hàn là phương pháp nối các phần tử hoặc các bộ 
phận thành một kết cấu không tháo rời được bằng 
cách nung nóng chỗ định nối đến nhiệt độ hàn 
8
9
2.2 MỐI GHÉP HÀN
• Ưu điểm: 
tiết kiệm vật liệu 15-20% (đinh tán) 
30-50% (đúc)
• Nhược điểm: 
- Chất lượng mối hàn phụ thuộc
nhiều vào tay nghề của công nhân
- Khó kiểm tra khuyết tật bên trong
10
2.2 MỐI GHÉP HÀN
Phân loại
Theo công dụng
- Mối hàn chắc
- Mối hàn chắc kín
Theo kết cấu
- Mối hàn giáp mối
- Mối hàn chồng
- Mối hàn góc
11
2.2 MỐI GHÉP HÀN
Hàn giáp mối
Hàn chồng (dùng để hàn các tấm mỏng)
12
2.2 MỐI GHÉP HÀN
Hàn góc (hàn chữ T)
13
2.2.1 HÀN GIÁP MỐI
- Thông dụng vì đơn giản, đảm 
bảo hơn mối hàn khác
- Tùy thuộc vào chiều dầy của 
thành phần ghép có các 
phương án hàn sau:
14
2.2.1 HÀN GIÁP MỐI
• Hàn tấm dầy 1 - 3mm, hàn 
giáp mối uốn mép hay hàn một 
phía không vát mép
15
2.2.1 HÀN GIÁP MỐI
• hàn các tấm lớn hơn có thể hàn 
giáp mối một phía không vát mép 
nhưng phải có tấm đệm hoặc hàn 
hai phía.
16
2.2.1 HÀN GIÁP MỐI
• Với tấm dầy hơn 6mm thì khi 
hàn giáp mối phải có vát mép 
17
2.2.1 HÀN GIÁP MỐI
Dạng hỏng: tại mối hàn / tiết
diện kề miệng hàn
(khi bị đốt nóng, cơ tính của vật liệu tại
vùng kề bên miệng hàn bị thay đổi) 
Tính toán:
Áp dụng công thức dùng cho CTM nguyên
vẹn
18
2.2.1 HÀN GIÁP MỐI
Tính mối hàn giáp mối
• Trường hợp vừa chịu uốn, vừa chịu kéo
19
b
s
F
F
M
M
2. MỐI GHÉP ĐINH TÁN VÀ HÀN
20
b
s
F
F
M
M
][
bs
F
sb
M6
2 s£±=s
2.2.2 MỐI HÀN CHỒNG
21
2.2.2 MỐI HÀN CHỒNG
Tiết diện mối hàn chồng
• Hàn bình thường
• Hàn hàn lõm (giảm tập trung ứng 
suất nhưng phải gia công cơ khí)
• Hàn lồi (gây tập trung ứng suất)
22
Hàn bình thường Hàn lõm Hàn lồi
2.2.2 MỐI HÀN CHỒNG
Vị trí mối hàn so với ngoại lực
• Hàn dọc: phương của mối hàn song 
song với phương của ngoại lực
• Hàn ngang: phương của mối hàn 
vuông góc với phương của ngoại lực
• Hàn xiên: phương của mối hàn tạo 
với phương của ngoại lực 1 góc a
• Hàn hỗn hợp
23
24
Hàn dọc Hàn ngang
Hàn xiên Hàn hỗn hợp
2.2.2 MỐI HÀN CHỒNG
2.2.2 MỐI HÀN CHỒNG
Các giả thiết khi tính toán
• ứng suất phân bố đều trong mối hàn dọc
• tiết diện phá hỏng là tiết diện phân giác
• ứng suất tính toán là ứng suất tiếp
25
• Mối hàn chồng chịu kéo (nén) chính
tâm
26
2.2.2 MỐI HÀN CHỒNG
tại tiết diện phân giác
][
kL7.0
F
F t£=t
L: tổng chiều dài đường hàn
k: bề rộng cạnh hàn
F: lực kéo (nén)
2.2.2 MỐI HÀN CHỒNG
Tính mối hàn chồng chịu lực kéo (nén) 
dọc theo tấm ghép
a. Ứng suất trong mối hàn dọc
27
][
k7.0l2
F
d
dF t£=t
2.2.2 MỐI HÀN CHỒNG
b. Ứng suất trong mối hàn ngang
bỏ qua ứng suất uốn
28
][
k7.0l
F
ng
dF t£=t
][
k7.0l2
F
ng
dF t£=t
Mối hàn chịu Momen Mu
Mối hàn dọc chịu momen Mu
29
⌧ =
M
W0
⌧ =
M
0, 7klb
 [⌧ ]
l⌧ b
Mối hàn chịu Momen Mu
Mối hàn ngang chịu momen Mu
30
0,7k
M
b
𝜏 = 𝑀𝑊% = 6𝑀0.7𝑘𝑏,
Mối hàn hỗn hợp chịu momen Mu
31
Mối hàn chịu Momen Mu
⌧ =
M
0.7 k ln ld +
0.7 k l2n
6
 [⌧ ]
32
Mối hàn chịu lực F và momen Mu
⌧ =
F
0.7 k (2 ld + ln)
+
M
0.7 k ln ld +
0.7 k l2n
6
 [⌧ ]
2.2.3 MỐI HÀN GÓC
33
2.2.3 MỐI HÀN GÓC
• Kiểu chữ K
Tính như mối hàn giáp mối
• Kiểu hàn chồng
34
2.2.3 MỐI HÀN GÓC
• Kiểu hàn chồng
ü Tấm/thanh
35
0,7k
36
ü Ống
d
D
D= d + 2.(0,7k)q Xoắn
q Uốn
tx
tu
3. GHÉP BẰNG ĐỘ DÔI VÀ GHÉP THEN
3.1 Ghép bằng độ dôi
Ghép các chi tiết máy có bề mặt tiếp xúc là mặt 
trụ tròn
dtrục > dlỗ
37
3. GHÉP BẰNG ĐỘ DÔI VÀ GHÉP THEN
3.2 Ghép bằng then
38
3. GHÉP BẰNG ĐỘ DÔI VÀ GHÉP THEN
3.2 Ghép bằng then
39
4. GHÉP BẰNG REN
4.1 Cấu tạo và phân loại
ü Là mối ghép tháo được. CTM được ghép chặt
nhờ có ren ngoài và ren trong khớp với nhau.
ü Ren được tạo thành trên cơ sở đường xoắn ốc
trụ hoặc xoắn ốc côn 40
4. GHÉP BẰNG REN
Phân loại
• Theo chiều ren : phân chia ra ren phải và ren 
trái
• Theo đầu số đầu mối đường xoắn ốc : ren 1 
mối, 2 mối, 3 mối
• Theo công dụng : ren ghép chặt và ren 
truyền động
41
4. GHÉP BẰNG REN
4.1 Cấu tạo và phân loại
42
4. GHÉP BẰNG REN
4.1 Cấu tạo và phân loại
43
4. GHÉP BẰNG REN
Cấu tạo
d - đường kính ngoài
d1 - đường kính trong
d2 - đường kính trung bình
p - bước ren
px - bước đường xoắn ốc, 
ren 1 mối px = p, ren có n mối, px = p/n
a - góc tiết diện ren ; 
a = 60o ren hệ mét ; a = 50o ren hệ Anh
44
2
1
2
ddd +»
4. GHÉP BẰNG REN
ISO Metric
45
4. GHÉP BẰNG REN
ISO Metric
First choice: M2 2.5 3 4 5 6 8 10 12 16 
20 24 30 36 42 
Second choice: M3.5 14 18 22 27 33 39 
45 
Third choice: M15 17 25 40 
Avoid: M7 9 11 26 28 32 35 38
46
4. GHÉP BẰNG REN
4.2 Các biện pháp phòng lỏng
Khi làm việc do rung hoặc nhiệt độ thay 
đổi -> mối ghép tự lỏng
47
4. GHÉP BẰNG REN
Tạo ma sát phụ: lắp thêm đai ốc, sử dụng đệm vênh
Cố định tương đối: dùng chốt chẻ, đệm gập,đệm cánh
48
4. GHÉP BẰNG REN
4.2 Các biện pháp phòng lỏng
49
4. GHÉP BẰNG REN
4.2 Các biện pháp phòng lỏng
50
4. GHÉP BẰNG REN
4.2 Các biện pháp phòng lỏng
51
4. GHÉP BẰNG REN
4.3 Tính mối ghép ren
ü Tải trọng ngoài : momen uốn, lực dọc
trục bulong và lực vuông góc với trục
bulong
ü Lực xiết đai ốc và đường kính bulong
52
4. GHÉP BẰNG REN
4.3 Tính mối ghép ren
a. Tính bulong chịu ngoại lực, không chịu lực xiết
53
][
4
d
F
k2
1
s£
p
=s
][
F4d
k
1 sp
³
4. GHÉP BẰNG REN
4.3 Tính mối ghép ren
b. Tính bulong không chịu ngoại lực, chịu lực xiết
V là lực xiết, Mr là momen trên ren
Mr = V tg(g+r’)d2 / 2
r’ = arctgf’ - góc ma sát tương đương
Ứng suất kéo do V gây ra
s = V/(pd12/4)
Ứng suất xoắn do momen Mr gây ra
54
3
1
2
3
1
2
o
r
d
d)'(Vtg8
16
d
d)'(Vtg5.0
W
M
p
r+g
=
p
r+g
==t
4. GHÉP BẰNG REN
4.3 Tính mối ghép ren
b. Tính bulong không chịu ngoại lực, chịu lực xiết
Ứng suất tương đương
Với bulong tiêu chuẩn
d2 = 1.1d1 g = 2o30 f’ = 0.2 => stđ » 1.3s
Điều kiện bền
55
2
1
222
tđ )]'(tgd
d[1213 r+g+s=t+s=s
][
4/d
V3.13.1 k2
1
tđ s£p
=s=s
][
V2.5d
k
1 sp
³
4.3 Tính mối ghép ren
b. Tính bulong chịu ngoại lực, chịu lực xiết
56
Yêu cầu: các tấm không tách hở
Xác định: Lực xiết ban đầu V =?
Đường kính bulong d = ?
4.3 Tính mối ghép ren
b. Tính bulong chịu ngoại lực, chịu lực xiết
57
Giả thiết:
• Bu lông làm việc trong giới
hạn đàn hồi
• Biến dạng phụ của bu-lông
bằng tổng biến dạng của các
chi tiết máy được ghép (đồng
chuyển vị)
4.3 Tính mối ghép ren
b. Tính bulong chịu ngoại lực, chịu lực xiết
58
Lực siết V gây biến dạng đàn hồi
Độ dãn dài của bu lông và tấm được ghép𝜆. = V𝛿.	𝜆2 = V𝛿2	𝛿: độ	mềm
Bulong:
4.3 Tính mối ghép ren
b. Tính bulong chịu ngoại lực, chịu lực xiết
59
Độ mềm tấm ghép 𝛿2
Nguyên lý Saint-Venant -> 𝛿2
được tính theo công thức
gần đúng
4.3 Tính mối ghép ren
b. Tính bulong chịu ngoại lực, chịu lực xiết
Lực F gây ra biến dạng ở bulong và tấm
Do điều kiện đồng chuyển vị
𝜒 = 9:9;<9: 60
b. Tính bulong chịu ngoại lực, chịu lực xiết
61
Lực t/d lên bu lông khi có lực ngoài:𝐹. = 𝑉 + 𝜒𝐹
Lực t/d lên các tấm khi có lực ngoài:𝑉@ = 𝑉 − 1 − 𝜒 𝐹
Không hở -> 𝑉@>0
Lực xiết cần thiết𝑽 = 𝒌 𝟏 − 𝝌 𝑭𝑘 = 1.3 − 1.5	 tt	tĩnh hoặc 1.5-4 (tt động)
4.3 Tính mối ghép ren
b. Tính bulong chịu ngoại lực, chịu lực xiết
62
4.3 Tính mối ghép ren
Điều kiện bền:
Tải trọng tĩnh𝝈 = 𝑭𝒐𝝅𝒅𝟏 𝟐𝟒 ≤ 𝝈𝒌 với 𝐹U = 1.3𝑉 + 𝜒𝐹	𝒅𝟏≥ 𝟒𝑭𝒐𝝅 𝝈𝒌 	
b. Tính bulong chịu ngoại lực, chịu lực xiết
63
4.3 Tính mối ghép ren
Tải trọng động thay đổi từ 0 đến F
Sau khi chọn bu lông theo độ bền tĩnh, kiểm tra
hệ số an toàn 𝑺𝒂
𝑺𝒂 = 𝝈Z𝟏 𝟏 − 𝝈𝒎 𝝈𝒂⁄𝝈𝒂𝑲𝝈 ≥ 𝑺𝒂𝑲𝝈 = 𝟑. 𝟓 − 𝟓. 𝟓 là hệ số tập trung ứng suất ở chân ren
c. Tính bulong chịu lực ngang
64
Có khe hở
Không có khe hở
𝑭𝒎𝒔 = 𝒊𝒇𝑽 ≥ 𝑭; 	𝑽 = 𝒌𝑭𝒊𝒇
Bu lông tính như bu lông lắp
chặt không chịu lực ngoài
Để không xảy ra trượt
Tránh cắt thân bu lông và
dập trên tấm𝝉 = 𝟒𝑭𝝅𝒊𝒅𝒐 𝟐 ≤ 𝝉𝝈𝒅 = 𝑭𝒔𝒅𝒐 ≤ 𝝈𝒅
d. Tính mối ghép bulong nhóm
• Z bu-lông chịu lực dọc, ngang Q
• Nguyên tắc tính: tải trọng được coi
là phân bố đều
• Mỗi vị trí bu lông chịu tải là: F = Q/Z
65
66
Z bulong chịu momen M
Nguyên tắc tính: 
• Biến dạng tỷ lệ thuận với
khoảng cách đến trọng tâm của
mối ghép
• Các bu lông có cùng kích thước
• Tính bu lông xa trọng tâm nhất
(chịu lực lớn nhất)