Bài giảng Thiết kế máy 1 - Nguyễn Hoàng Lĩnh

TRƯỜNG ĐẠI HỌC PHẠM VĂN ĐỒNG 
KHOA KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ 
 BỘ MÔN CƠ KHÍ 
GV: ThS. NGUYEÃN HOAØNG LÓNH 
BAØI GIAÛNG 
THIẾT KẾ MÁY 1 
DAØNH CHO BAÄC ÑAÏI HOÏC 
 Quaûng Ngaõi, 12-2014 
i 
MỤC LỤC 
Lời nói đầu 
PHẦN I: CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY 
Chương 1. ĐẠI CƯƠNG VỀ THIẾT KẾ MÁY VÀ CHI TIẾT MÁY 
1.1. Các vấn đề chung về máy và chi tiết máy 
1.2. Tải trọng và ứng suất 
1.3. Độ bền mỏi của chi tiết máy 
Chương 2. NHỮNG CHỈ TIÊU CHỦ YẾU VỀ KHẢ NĂNG LÀM 
VIỆC CỦA CHI TIẾT 
2.1. Độ bền 
2.2. Độ bền mòn 
2.3. Độ cứng 
2.4. Tính chịu nhiệt 
2.5. Tính chịu dao động 
PHẦN II. TRUYỀN ĐỘNG CƠ KHÍ 
Chương 3. TRUYỀN ĐỘNG BÁNH RĂNG 
3.1. Khái niệm chung 
3.2. Các thông số hình học chủ yếu của truyền động bánh răng 
3.3. Các dạng hỏng và chỉ tiêu tính toán truyền động bánh răng 
3.4. Tính toán truyền động bánh răng 
3.5. Kiểm nghiệm độ bền của răng khi bị quá tải 
3.6. Vật liệu chế tạo bánh răng và ứng suất cho phép 
3.7. Trình tự thiết kế bộ truyền bánh răng 
Chương 4. TRUYỀN ĐỘNG TRỤC VÍT 
4.1. Khái niệm chung 
4.2. Cơ học truyền động trục vít 
4.3. Tính toán độ bền truyền động trục vít 
4.4. Vật liệu chế tạo và ứng suất cho phép 
4.5. Trình tự thiết kế truyền động trục vít 
Chương 5. TRUYỀN ĐỘNG XÍCH 
Trang 
1 
2 
2 
6 
8 
13 
13 
13 
14 
15 
16 
17 
19 
19 
26 
32 
34 
49 
49 
50 
52 
52 
57 
61 
64 
66 
68 
ii 
5.1. Khái niệm chung 
5.2. Cơ học truyền động xích 
5.3. Tính toán truyền động xích 
5.4. Trình tự thiết kế bộ truyền xích 
Chương 6. TRUYỀN ĐỘNG ĐAI 
6.1. Khái niệm chung 
6.2. Cơ học truyền động đai 
6.3. Tính toán truyền động đai 
6.4. Trình tự thiết kế truyền động đai 
Chương 7. TRUYỀN ĐỘNG VÍT - ĐAI ỐC 
7.1. Khái niệm chung 
7.2. Tính toán truyền động vít - đai ốc 
7.3. Trình tự thiết kế truyền động vít - đai ốc 
Tài liệu tham khảo 
68 
74 
76 
80 
85 
85 
91 
97 
100 
110 
110 
116 
119 
121 
-1- 
 LÔØI NOÙI ÑAÀU 
 Bài giảng Thiết kế máy 1 được biên soạn theo nội dung phân phối 
chương trình do trường Đại học Phạm Văn Đồng xây dựng. Nội dung được 
biên soạn ngắn gọn, dễ hiểu. Các kiến thức trong toàn bộ bài giảng có mối 
liên hệ lôgic chặt chẽ. Tuy vậy bài giảng chỉ là một phần trong nội dung của 
chuyên ngành đào tạo cho nên người dạy, người học cần tham khảo thêm các 
tài liệu có liên quan với ngành học để sử dụng có hiệu quả hơn. 
 Thiết kế máy 1 là môn học cơ sở trong nội dung đào tạo ngành Công 
nghệ kỹ thuật cơ khí. Nhằm trang bị cho đối tượng là sinh viên đại học các 
kiến thức cần thiết về ứng dụng cơ học trong kỹ thuật và các chi tiết thông 
dụng trong lĩnh vực cơ khí. Mục đích để nâng cao trình độ kỹ thuật, bảo 
quản các trang thiết bị, đồng thời phục vụ cho việc tiếp thu các môn chuyên 
ngành. 
Nội dung của bài giảng có dung lượng 45 tiết, gồm hai phần: 
 Phần I: Cơ sở thiết kế máy gồm chương 1 đến chương 2. 
 Phần II: Truyền động cơ khí gồm chương 3 đến chương 7. 
 Khi biên soạn bản thân đã cố gắng cập nhật những kiến thức mới có 
liên quan đến môn học và phù hợp với đối tượng sử dụng, cũng như sự gắn 
liền nội dung lý thuyết với những vấn đề thực tế trong sản xuất để bài giảng 
có tính thực tiễn hơn. 
 Trong quá trình sử dụng, tuỳ theo yêu cầu cụ thể có thể điều chỉnh số 
tiết trong mỗi chương cho phù hợp. 
 Mặc dù đã hạn chế để tránh sai sót trong lúc biên soạn nhưng chắc 
không tránh khỏi những khiếm khuyết. Rất mong nhận được ý kiến đóng 
góp của người sử dụng để lần sau được hoàn chỉnh hơn. Mọi ý kiến đóng 
góp xin liên hệ qua email: nhlinh@pdu.edu.vn. 
 Khoa Kỹ thuật Công nghệ 
 Người soạn 
 ThS.Nguyễn Hoàng Lĩnh 
-2- 
 PHẦN I. CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY 
Chöông 1. ĐẠI CƯƠNG VỀ THIẾT KẾ MÁY VÀ CHI TIẾT MAÙY 
1.1. Các vấn đề chung về máy và chi tiết máy 
1.1.1. Máy và chi tiết máy 
1. Máy: Là tập hợp các vật thể có chuyển động theo một quy luật nhất định nhằm 
biến đổi hoặc sử dụng năng lượng để làm ra công ích. 
Máy chia làm 3 loại: Máy năng lượng, máy công tác, máy tổ hợp. 
Ví dụ 1: máy phát điện, máy nén khí, máy vận chuyển, máy gia công kim loại, 
máy dệt,  
2. Bộ phận máy: là một phần của máy, gồm hai hay nhiều chi tiết máy liên kết 
với nhau theo những nguyên lý nhất định. 
Mỗi máy được cấu tạo bởi nhiều bộ phận máy. Mỗi bộ phận máy lại gồm nhiều 
chi tiết máy. 
Ví dụ 2: Bàn máy, mâm cặp, ụ động,  
3. Cơ cấu máy: là tập hợp các vật thể có chuyển động tương đối với nhau và theo 
một quy luật chuyển động nhất định, có nhiệm vụ truyền chuyển động hoặc biến đổi 
chuyển động. 
Ví dụ 3: cơ cấu bánh răng, cơ cấu cam,  
4. Chi tiết máy: là đơn vị nhỏ nhất và hoàn chỉnh của máy. 
Trên quan điểm thiết kế, chi tiết máy được phân thành hai nhóm: 
- Chi tiết máy có công dụng chung: Bu lông, bánh răng, trục, ổ trục,  (chi tiết 
máy được dùng phổ biến trong các loại máy khác nhau). 
- Chi tiết máy có công dụng riêng: trục khuỷu, van, cam,  (chỉ được dùng trong 
một số loại máy nhất định). 
1.1.2. Những yêu cầu chủ yếu đối với máy, chi tiết máy 
1. Có hiệu quả sử dụng cao 
- Năng suất và hiệu suất cao. 
- Tiêu thụ ít năng lượng, độ chính xác cao. 
- Chi phí về lao động vận hành máy thấp. 
- Kích thước, trọng lượng nhỏ gọn ..v.v. 
2. Yêu cầu về khả năng làm việc 
-3- 
Hoàn thành các chức năng đã định, bảo đảm được độ bền, tính bền mòn, không 
thay đổi về kích thước và hình dạng (đủ độ cứng), chịu được nhiệt, chịu được dao 
động ..v.v. 
3. Có độ tin cậy cao 
Máy được gọi là có độ tin cậy cao nếu như có thể thực hiện được các chức năng 
nhiệm vụ đã định, đồng thời các chỉ tiêu về sử dụng (như năng suất, độ chính xác, hiệu 
suất, mức độ tiêu thụ năng lượng ) vẫn được duy trì ở mức độ cho phép trong suốt 
thời hạn sử dụng. 
4. An toàn trong sử dụng 
Trong điều kiện sử dụng bình thường hay khi có sự cố, không gây nguy hiểm cho 
người sử dụng, không gây hư hại cho các thiết bị, nhà cửa và các đối tượng khác xung 
quanh. 
5. Có tính công nghệ cao 
Một mặt, chi tiết máy phải thỏa mãn các chỉ tiêu chủ yếu về khả năng làm việc và 
độ tin cậy, mặt khác trong điều kiện sản xuất sẵn có phải dễ chế tạo, ít tốn nguyên vật 
liệu và thời gian. 
- Yêu cầu chủ yếu của tính công nghệ 
 Kết cấu phải phù hợp với điều kiện và quy mô sản xuất 
Ví dụ 4: trong sản xuất đơn chiếc, vỏ hộp giảm tốc hợp lý nhất là được hàn từ các 
tấm đơn giản, trong sản xuất hàng loạt lớn nên đúc trong khuôn kim loại, cán định 
hình  
 Kết cấu và hình dạng phải hợp lý theo quan điểm công nghệ 
Ví dụ 5: kết cấu phải đơn giản, dễ chế tạo, dễ lắp ráp, các bề mặt gia công nên là 
các bề mặt đơn giản như mặt phẳng, mặt trụ tròn, số lượng bề mặt gia công ít, diện tích 
cần gia công nhỏ và có thể gia công bằng các phương pháp có năng suất cao  
 Cấp chính xác và độ nhám bề mặt 
Cấp chính xác và độ nhám bề mặt chi tiết máy càng cao, phí tổn gia công càng 
tăng và có thể phải dùng các thiết bị đặc biệt để gia công. Tuy nhiên, không hạ thấp 
cấp chính xác so với yêu cầu của điều kiện làm việc của chi tiết máy. 
 Chọn phương pháp tạo phôi hợp lý 
-4- 
Phương pháp tạo phôi phải phù hợp với đặc điểm về hình dạng và kết cấu của chi 
tiết máy. 
Ví dụ 6: phương pháp đúc được dùng cho các chi tiết máy có hình dạng phức tạp, 
thích hợp với sản xuất hàng loạt lớn. 
Phương pháp hàn thường dùng để chế tạo các kết cấu gồm từ các tấm, thanh, 
thép góc, thép định hình  
6. Có tính kinh tế cao 
- Thời gian và công sức thiết kế ít nhất. 
- Kích thước gọn nhẹ, khối lượng nhỏ, do đó giá thành hạ. 
- Vật liệu rẻ tiền, dễ cung cấp. 
- Giá thành chế tạo thấp nhất. 
- Năng suất, hiệu suất cao, chi phí về năng lượng thấp, chi phí về bôi trơn, bảo 
dưỡng và sửa chữa thấp. 
1.1.3. Các bước thiết kế một máy 
Máy được thiết kế phải thỏa mãn các yêu cầu về kỹ thuật như năng suất, độ tin 
cậy và tuổi thọ, giá thành và trọng lượng máy. Ngoài ra, tùy trường hợp cụ thể còn 
phải: có khuôn khổ, kích thước nhỏ gọn, chuyển động ổn định, làm việc không ồn, 
thao tác sử dụng dễ dàng, hình thức đẹp  Có thể tiến hành theo các bước sau đây: 
- Xác định nguyên tắc hoạt động và chế độ làm việc của máy. 
- Lập sơ đồ chung toàn máy và các bộ phận máy, thỏa mãn các yêu cầu cho 
trước. 
- Xác định trị số và đặc tính tải trọng tác dụng lên các bộ phận máy. 
- Tiến hành tính toán về động học, về động lực học toàn máy, tính toán thiết kế 
các chi tiết máy, tính toán kinh tế  
- Lập quy trình công nghệ chế tạo các chi tiết máy. 
- Lập quy trình công nghệ lắp ráp các bộ phận máy và lắp ráp toàn máy. 
- Lập thuyết minh hướng dẫn sử dụng, bảo dưỡng và sửa chữa máy. 
1.1.4. Các bước thiết kế một chi tiết máy 
Thiết kế chi tiết máy là một phần công việc của quá trình thiết kế máy, thường 
tiến hành theo trình tự sau: 
-5- 
- Lập sơ đồ tính toán: kết cấu chi tiết máy được đơn giản hóa, lực tác dụng coi 
như tập trung hoặc phân bố theo một quy luật nào đó. 
- Xác định tải trọng tác dụng lên chi tiết máy. 
- Chọn vật liệu thích hợp để chế tạo chi tiết máy. 
- Tính toán các kích thước chính của chi tiết máy theo các chỉ tiêu chủ yếu về khả 
năng làm việc (bước này chỉ là gần đúng, bởi vì chỉ dựa trên các sơ đồ đã đơn giản hóa 
và chưa đánh giá một cách chính xác các nhân tố về tải trọng và ứng suất). 
- Trên cơ sở tính toán gần đúng, kết hợp với các yêu cầu về tiêu chuẩn hóa, về 
lắp ghép, về công nghệ chế tạo và các yêu cầu cụ thể khác để xây dựng kết cấu cụ thể 
của chi tiết máy, với đầy đủ kích thước, dung sai, độ nhẵn bề mặt, các yêu cầu kỹ thuật 
khác. 
- Kiểm nghiệm theo các chỉ tiêu chủ yếu về khả năng làm việc: xác định hệ số an 
toàn tại các tiết diện nguy hiểm, xác định biến dạng, nhiệt độ trong các bộ phần máy 
v.v. và so sánh với các trị số cho phép. Nếu không thỏa mãn, phải sửa đổi lại kích 
thước và kiểm nghiệm lại. 
1.1.5. Một số điểm cần chú ý khi thiết kế chi tiết máy 
1. Kết cấu và điều kiện làm việc của chi tiết máy 
Kết cấu và điều kiện làm việc của chi tiết máy khá phức tạp, tải trọng tác dụng 
lên chi tiết máy khó xác định chính xác gây khó khăn khi thiết lập các công thức lý 
thuyết chính xác để tính toán chi tiết máy. Do vậy, thường dùng các giả thiết để đơn 
giản hóa bài toán , xây dựng các công thức gần đúng và bổ sung vào các công thức này 
các hệ số điều chỉnh để kể đến các đặc điểm về kết cấu của chi tiết máy và các yếu tố 
ảnh hưởng đến khả năng làm việc của nó. 
Ngoài ra, còn có các công thức thực nghiệm, hoặc công thức kinh nghiệm được 
lập ra trên cơ sở thống kê những kết quả thu được từ thực nghiệm hoặc từ kinh nghiệm 
sử dụng máy. 
2. Tính toán kích thước chi tiết máy 
Tính toán xác định kích thước chi tiết máy nhiều khi phải tiến hành theo hai 
bước: tính toán sơ bộ, sau đó tính toán kiểm nghiệm. 
-6- 
Lý do: thường lúc đầu chưa biết chính xác lực tác dụng thì phải dùng bước tính 
sơ bộ để xác định một cách gần đúng kích thước của chi tiết máy, từ đó xây dựng kết 
cấu chi tiết máy, tính chính xác trị số ứng suất và tiến hành kiểm nghiệm. 
Khi kiểm nghiệm, nếu ứng suất sinh ra lớn hơn ứng suất cho phép ta phải thay 
đổi kết cấu và tính lại đến khi phù hợp. 
3. Tính toán các kích thước chi tiết máy khác 
Mỗi chi tiết máy có nhiều kích thước, nhưng chỉ tính toán các kích thước chủ yếu 
tại các tiết diện nguy hiểm (chịu ứng suất lớn), các kích thước còn lại xác định theo 
điều kiện về kết cấu, công nghệ, lắp ghép  (dựa vào kinh nghiệm hay hướng dẫn 
trong các sổ tay thiết kế). 
4. Chọn phương án thiết kế 
Cùng một nội dung thiết kế, có thể có nhiều giải pháp thực hiện và nên chọn 
đồng thời một số phương án để tính toán, từ đó so sánh để chọn ra phương án tốt nhất 
đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật đề ra. 
1.2. Tải trọng và ứng suất 
1.2.1. Tải trọng tác dụng lên máy và chi tiết máy 
- Tải trọng gồm lực, momen tác dụng lên máy hay bộ phận máy trong quá trình 
làm việc (và được gọi là tải trọng làm việc). 
- Theo đặc tính thay đổi theo thời gian, phân thành: 
 Tải trọng tĩnh là tải trọng không thay đổi theo thời gian hoặc thay đổi không 
đáng kể. 
 Tải trọng thay đổi là tải trọng có cường độ, phương hoặc chiều thay đổi theo 
thời gian 
 Tải trọng va đập là tải trọng đột nhiên tăng mạnh rồi giảm ngay tức khắc. 
- Khi tính toán thiết kế chi tiết máy, cần phân biệt tải trọng danh nghĩa, tải trọng 
tương đương và tải trọng tính toán. 
 Tải trọng danh nghĩa Qdn: là tải trọng được chọn trong số các tải trọng tác dụng 
lên máy trong chế độ làm việc ổn định, thường là tải trọng lớn hay tải trọng tác dụng 
lâu dài nhất. 
-7- 
Hình 1.1 Sơ đồ tải trọng 
 Tải trọng tương đương Qtđ: khi máy làm việc với chế độ tải trọng thay đổi 
nhiều mức (hình 1.1), để tính toán thiết kế, ta thay thế bằng chế độ tải trọng một mức 
(không đổi) và gọi là tải trọng tương đương. 
Qtđ = kN . Qdn (1-1) 
kN : hệ số tuổi thọ, phụ thuộc đồ thị thay đổi tải trọng và tải trọng nào trong các 
tải trọng thay đổi được chọn làm tải trọng danh nghĩa. 
 Tải trọng tính toán Qn là tải trọng tương đương, có kể thêm ảnh hưởng của đặc 
tính phân bổ không đều của tải trọng trên các bề mặt tiếp xúc, tính chất tải trọng (tải 
trọng thay đổi hay tải trọng tĩnh), điều kiện làm việc thực tế  
Qn = Qtd . Kn . Kd . Kđk (1-2) 
Kn : hệ số xét đến sự phân bố không đều của tải trọng trên các bề mặt tiếp xúc. 
Kd : hệ số tải trọng động. 
Kđk : hệ số phụ thuộc vào điều kiện làm việc thực tế. 
1.2.2. Ứng suất 
- Dưới tác dụng của tải trọng, trong chi tiết máy xuất hiện ứng suất. 
- Ứng suất có thể là ứng suất tĩnh (không thay đổi theo thời gian, hoặc trị số thay 
đổi không đáng kể) hoặc ứng suất thay đổi (trị số hoặc chiều hoặc cả trị số và chiều 
thay đổi theo thời gian). 
- Ứng suất thay đổi được đặc trưng bằng chu trình thay đổi ứng suất. Một vòng 
thay đổi ứng suất qua giá trị lớn nhất, nhỏ nhất rồi về giá trị ban đầu được gọi là một 
chu trình ứng suất. Thời gian thực hiện một chu trình được gọi là một chu kỳ ứng suất 
(hình 1.2). 
Chu trình ứng suất được đặc trưng bằng: 
-8- 
 Biên độ ứng suất: ax min
2
m
a
 

 (1-3) 
 Ứng suất trung bình: ax min
2
m
m
 

 (1-4) 
 Hệ số chu trình ứng suất: min
max
r 

 (1-5) 
Khi r = 0: chu trình không đối xứng min = 0 ; ax2
m
m a

  (1-6) 
Khi r > 0: chu trình ứng suất không đối xứng cùng dấu. 
Khi r < 0: chu trình ứng suất không đối xứng khác dấu. 
Khi r = -1: chu trình đối xứng max =-min ; max a m = 0 
a)Ứng suất tĩnh b)Ứng suất thay đổi 
Hình 1.2 Chu kỳ ứng suất 
- Ứng suất có thể thay đổi ổn định (a và m không thay đổi theo thời gian) hay 
không ổn định (a và m hoặc một trong hai đại lượng này thay đổi theo thời gian). 
- Tải trọng tác dụng gây ra trong chi tiết máy các loại ứng suất: ứng suất pháp 
(kéo k, nén n, uốn u), ứng suất tiếp (cắt c, xoắn ), ứng suất dập d, ứng suất tiếp 
xúc H,  
Ứng suất kéo, nén, uốn, cắt, xoắn xuất hiện trên từng chi tiết, còn ứng suất dập 
tiếp xúc xuất hiện tại chỗ tiếp xúc khi diện tích tiếp xúc nhỏ so với kích thước của các 
chi tiết. 
1.3. Độ bền mỏi của chi tiết máy 
1.3.1. Hiện tượng phá hỏng do mỏi 
- Quan sát các chi tiết máy chịu ứng suất thay đổi theo thời gian sẽ thấy quá trình 
phá hủy mỏi bắt đầu từ các vết n ... ốc của đai: v = 
1000.60
11nd (m/s) = 
1000.60
1440.100.14,3 = 7,5 m/s 
3. Xác định sơ bộ khoảng cách trục A: 
- Chọn theo bảng (6-4), theo tỉ số truyền i = 2,6 thì A/d1 = 2,8; nên: 
-107- 
A = 2,8 d1 = 2,8 x 100 = 280 mm 
- A thỏa mãn điều kiện: 
2 (d1 + d2) A 0,55 (d1 + d2) + h (h tra bảng) 
2(100 + 250) A 0,55 (100 + 250) + 8 
700 A 200,5 
4. Tính chiều dài L: 
- Theo công thức: L 2A + 
A
dddd
42
)( 21212 
 L = 2.280 + 
2
)100250(14,3 + 
280.4
)100250( 2 = 1129,5 mm 
Chọn L = 1120 mm (theo tiêu chuẩn) 
5. Xác định chính xác khoảng cách trục A: 
- Xác định A theo L tiêu chuẩn theo công thức: 
A = 
4
1 L - 
2
)( 12 dd + 212
2
12 )(2
2
)(
dd
dd
L 
= 
4
1 
= 274,9 mm 
6. Tính góc ôm 1 : 
- Theo công thức: 1 180o - oA
dd
57.12
 = 1800 - 
9,274
100250 .570 = 1500 
Vậy thoả mãn điều kiện: 1 > 1200 
7. Xác định số dây đai cần thiết Z: Z  N
KN d. 
và  N = (N0.C .CL + 9550
1nT ) = (1,2.0,92.1 + )
9550
1440.2,1 = 1,285 
N0: tra hình (6-15) ta có: N0 = 1,2 
C = 0,92 (tra bảng 6-5) 
CL = 1 : (tra bảng 6-6) 
1T = 1,2 (tra bảng 6-7)- số gia mômen xoắn 
Kđ = 1 (tra bảng 6-2) 
 


 2
2
)100250(2
2
)100250(14,31120
2
)100250(14,31120
-108- 
 Z  285,1
1.5,5 = 4,28. Vậy lấy Z = 5 
8. Tính chiều rộng bánh đai B: 
- Theo công thức: B = (Z – 1)t + 2s 
Tra bảng (6-8), t = 15 mm, s = 10, B = (5 – 1).15 + 2.10 = 80 mm 
9. Tính lực tác dụng trục: Fr = 2F0 Z sin (α1/2) 
Trong đó: Fo = 0 . S1 = 1,2.81 = 97,2 N 
 0 = 1,2 MPa = 1,2x10
6 N/m2 = 1,2 N/mm2 
 Z = 5; S1 = 81 mm2 (tra bảng hoặc tính toán) 
Fr = 2F0 Z sin (α1/2) = 2 x 97,2 x 5 x sin 750 = 938 N 
Ta có bảng kết quả: 
TT THÔNG SỐ Kí hiệu Đai A Đai YO 
1 d1 1,2 d1 min d1 (mm) 100 80 
2 d2 = d1. i(1- ) d2 (mm) 250 200 
3 n’2 = (1 - ) n1. 
2
1
d
d n’2 (vg/ph) 
576 576 
4 v = 
1000.60
11nd v (m/s) 7,5 6 
5 A = 
4
1 L - 
2
)( 12 dd + 
2
12
2
12 )(2
2
)(
dd
dd
L 
A (mm) 280 224 
6 
L 2A + 
A
dddd
42
)( 21212 
L (mm) 1120 900 
7 A (mm) 274,9 222 
8 Z  N
KN d. Z (đai) 5 4 
9 B = (Z – 1)t + 2.s B (mm) 80 52 
10 Fr = 2F0 Z sin (α1/2) Fr (N) 938 520 
Kết luận: So sánh 2 phương án ta thấy phương án 2 (đai YO) có số dây đai ít 
hơn, kích thước nhỏ gọn và lực tcs dụng lên trục bánh đai nhỏ hơn so với phương án 1 
(đai A). 
-109- 
CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 6 
1. Định nghĩa truyền động đai? Trình bày nguyên lý làm việc (cấu tạo)- vẽ hình-
phân loại và các phương pháp điều chỉnh sức căng đai? 
2. Trình bày các thông số hình học chính của bộ truyền đai? 
3. Tính toán lực tác dụng và ứng suất trong bộ truyền đai? 
4. Trình bày sự trượt của đai? 
5. Các phương pháp tính toán truyền động đai? 
6. Phân tích lực tác dụng lên trục bánh đai? Nêu ra các loại ứng suất trong đai? 
7. Vẽ đồ thị đường cong trượt và đường cong hiệu suất trong truyền động đai? 
Qua đồ thị đó có nhận xét gì (nêu ngắn gọn)? 
8. Nêu ưu-nhược điểm và phạm vi ứng dụng của bộ truyền đai? 
BÀI TẬP CHƯƠNG 6 
Thiết kế bộ truyền đai thang truyền dẫn từ động cơ điện đến hộp giảm tốc theo 
các số liệu sau: 
Số liệu I II III 
Công suất: N1 (kW) 6 7,5 10 
Số vòng quay của trục dẫn: n1 (vg/phút) 1.460 1440 1440 
Số vòng quay của trục bị dẫn: n2 (vg/phút) 450 410 720 
Sai số cho phép (%) 5 5 5 
Tải trọng làm việc Ổn 
định 
Ổn 
định 
Ổn 
định 
Bộ truyền làm việc 2 ca 3 ca 2 ca 
-110- 
Chương 7: TRUYỀN ĐỘNG VÍT-ĐAI ỐC 
7.1. Khái niệm chung 
7.1.1. Giới thiệu bộ truyền vít – đai ốc 
Bộ truyền vít – đai ốc dùng để biến đổi chuyển động quay thành chuyển động 
tịnh tiến nhờ sự tiếp xúc và đẩy nhau của ren vít và ren đai ốc. 
Bao gồm hai bộ phận chính: vít (1) có ren ngoài, đai ốc (2) có ren trong (hình 7.1). 
Tùy theo yêu cầu về bố trí kết cấu và sử dụng có thể có các phương án phối hợp 
chuyển động của vít và đai ốc như sau: 
Hình 7.2 Cơ cấu chạy dao trên máy tiện 
-111- 
+ Vít quay, đai ốc tịnh tiến 
Ví dụ 1: Vít chạy dao trong máy tiện trên hình máy tiện trên hình 7.2: hai đầu vít 
1 được đặt trên hai gối đỡ, đai ốc gắn cứng với bàn chạy dao, bàn chạy dao nối với 
thân máy bằng khớp trượt (dùng ống trượt hay rãnh trượt); khi quay vít 1, đai ốc gắn 
với bàn chạy dao sẽ chuyển động tịnh tiến so với thân máy. 
+ Vít vừa quay vừa tịnh tiến, đai ốc cố định. 
Ví dụ 2: Cơ cấu máy ép, cơ cấu kích vít (hình 7.3a). 
+ Đai ốc quay, vít tịnh tiến. 
Ví dụ 3: Cơ cấu kích vít trên hình 7.3b và hình 7.3c. Trên hình 7.3b bánh răng 
nón 3 gắn cố định với đai ốc 2 và nối với thân máy bằng khớp quay, do đó khi quay 
bánh răng 3, đai ốc sẽ quay , còn vít sẽ tịnh tiến. Trên hình 7.3c thay vì dùng bộ bánh 
răng nón, dùng bộ truyền trục vít. 
a) b) c) 
Hình 7.3 Cơ cấu kích vít 
 Ưu điểm 
 + Kết cấu đơn giản, dễ chế tạo, gọn. 
 + Khả năng tải cao, làm việc tin cậy. 
 + Làm việc êm, không ồn. 
-112- 
 + Tạo được lực dọc trục rất lớn (gấp hàng trăm lần lực vòng làm quay vít). 
 + Có thể thực hiện các di chuyển chậm và chính xác. 
 Nhược điểm 
 + Hiệu suất thấp do ma sát trên ren. 
 + Ren bị mòn nhanh do ma sát lớn. 
 Phạm vi sử dụng 
 Sử dụng rộng rãi trong các thiết bị nhằm tạo lực lớn như kích vít, vít ép; 
trong các cơ cấu yêu cầu chuyển vị chính xác (cơ cấu chạy dao trong máy cắt, các 
dụng cụ đo, các thiết bị định vị và điều chỉnh) 
7.1.2. Phân loại bộ truyền vít đai ốc: 
 Tùy theo hình dạng ren trong tiết diện dọc trục được sử dụng, bộ truyền vít đai 
ốc được chia thành các loại: 
- Bộ truyền vít đai ốc dùng ren hình thang (hình 7.4a): có độ bền khá cao, dễ gia 
công, tiếp nhận được tải trọng dọc trục lớn, thường dùng trong các cơ cấu truyền lực 
hai chiều. 
 Trong các vít tải, để tạo lực dọc trục lớn, thường dùng ren hình thang bước lớn. 
Trong vít me của cơ cấu chạy dao tiện, để giảm ma sát, tăng hiệu suất truyền động, 
thường dùng ren nhiều đầu mối. Để khử khe hở do mòn, đai ốc của vít me thường gồm 
hai nửa (đai ốc hai nửa, đai ốc ghép – hình 7.5a). 
- Bộ truyền vít đai ốc dùng ren hình răng cưa (hình 7.4b): hiệu suất truyền động 
tương đối cao, dùng trong các bộ truyền chịu lực theo một chiều nhất định (vít của 
máy ép, vít của cơ cấu kích vít,). 
 Đối với cơ cấu kích vít, để dễ tự hãm, thường dùng ren một đầu mối (có góc vít 
 bé). 
- Bộ truyền vít đai ốc dùng ren hình vuông (hình 7.4c): hiệu suất truyền động 
rất cao nhưng ren vuông khó chế tạo, khi mòn tạo thành khe hở dọc trục khó khắc 
phục, do đó hiện nay ít dùng. 
-113- 
- Bộ truyền vít đai ốc dùng ren tam giác (hình 7.4d): để thực hiện các dịch 
chuyển chính xác, không quan tâm đến hiệu suất truyền động. 
 Để thực hiện dịch chuyển chính xác, dùng ren bước nhỏ. Để đảm bảo cho bộ 
truyền không có khe hở, dùng đai ốc kép (hình 7.5b). 
Hình 7.4b Ren răng cưa Hình 7.4a Ren hình thang 
Hình 7.4c Ren hình vuông Hình 7.4d Ren tam giác 
Hình 7.5a Đai ốc hai nửa Hình 7.5b Đai ốc kép 
+ Ngoài ra, để giảm ma sát, do đó giảm được độ mòn của vít và tăng hiệu suất 
truyền động, đồng thời có thể nâng cao độ chính xác của chuyển động, gần đây sử 
dụng rộng rãi bộ truyền vít đai ốc bi. 
-114- 
Kết cấu bộ truyền vít đai ốc bi như trên hình 7.6a và 7.6b. Giữa các rãnh của đai 
ốc (1) và vít (2) có đặt viên bi (3), nhờ đó ma sát trượt giữa ren vít và ren đai ốc biến 
thành ma sát lăn giữa các viên bi với ren vít và ren đai ốc. Để đảm bảo ma sát lăn hoàn 
toàn, bi cần phải chuyển động liên tục nhờ máng (4) để dẫn bi từ rãnh cuối của đai ốc 
về rãnh đầu (còn gọi là rãnh hồi bi). 
Để khử khe hở giữa vít và đai ốc hình thành trong quá trình truyền lực, người ta 
dùng đai ốc kép (hình 7.6c) bao gồm hai đai ốc (1) và (2), ở giữa đặt vòng căng (3) có 
bề mặt được đánh bóng với chiều dày nhất định để tạo nên lực căng sơ bộ khử khe hở 
giữa đai ốc và bi. Nhờ vòng căng, các rãnh của hai đai ốc tỳ sát vào bề mặt viên bi và 
do đó khe hở bị triệt tiêu (hình 7.6c và 7.6d). 
Hình 7.6a,b Vít me – đai ốc bi 
Hình 7.6c,d Điều chỉnh khe hở trong cơ cấu vít –đai ốc bi 
-115- 
So với cơ cấu vít – đai ốc thường, cơ cấu vít – đai ốc bi có hiệu suất cao hơn (do 
giảm được ma sát giữa các bề mặt tiếp xúc, hiệu suất có thể đạt 0,90,95) và có thể 
đảm bảo chuyển động ổn định ở vận tốc nhỏ; ít bị nung nóng; độ chính xác cao hơn. 
Nhược điểm là độ cứng vững thấp hơn, hành trình ngắn hơn và bôi trơn thường khó 
thực hiện. 
7.1.3. Các thông số chủ yếu của bộ truyền vít đai ốc: 
 1. Các thông số của ren 
+ Đường kính ngoài (đường kính danh nghĩa) của ren vít d, của ren đai ốc D. 
+ Đường kính trong của ren vít d1, của ren đai ốc D1. 
Đường kính trung bình của ren vít: 12 2
d dd , của ren đai ốc: 12 2
D DD 
 + Bước ren: p 
 Bước ren có hai loại: bước nhỏ và bước lớn. 
 + Bước xoắn vít px (bước của đường xoắn ốc). 
 + Số mối ren của vít: n 
 Với ren một đầu mối: px = p; Với ren n đầu mối: px= np 
Hình 7.7 Các thông số của ren 
 + Góc vít  (góc nâng của đường xoắn ốc trên mặt trụ trung bình). 
Ta có: 
2 2
xp nptg
d d

 (7.1) 
-116- 
 + Góc prôfin ren (góc tiết diện ren): 
 + Chiều cao làm việc của ren: h 
 2. Các thông số khác 
+ Chiều cao của đai ốc H 
+ Số vòng ren của đai ốc x 
+ Khoảng dịch chuyển cần thiết l0 của vít hay của đai ốc ( chiều cao nâng trong 
kích vít, hành trình bàn chạy dao trong cơ cấu chạy dao) 
+ Chiều dài lr của phần gia công ren trên vít, lr phụ thuộc vào khoảng dịch 
chuyển cần thiết l0 của vít hay đai ốc. Với kích vít thường lấy: lr=(810)d. 
+ Khoảng cách giữa hai gối đỡ vít: l 
+ đường kính ngoài cùng của đai ốc De thường chọn bằng: De=((33,5)d. 
+ Tỷ số 
2 2
xpds np
d 
 cho biết chuyển vị của một trong hai chi tiết so với góc 
quay của chi tiết kia 
7.2. Tính toán truyền động vít đai ốc 
 7.2.1. Các dạng hỏng chủ yếu và chỉ tiêu tính toán 
 Dạng hỏng chủ yếu là mòn mặt ren, cần tính toán toàn bộ truyền theo độ bền mòn 
theo điều kiện: p0 ≤ [p0] trong đó: p0: áp suất trên mặt ren, [p0]: áp suất cho phép. 
 Muốn giảm mòn cần chọn vật liệu thích hợp và bôi trơn tốt. 
 Ngoài ra, các vít chịu lực lớn có thể gãy hỏng do không đủ độ bền, cần kiểm 
nghiệm vít về độ bền. Với các vít dài và chịu nén, có thể bị uốn dọc và không ổn định 
do đó cần kiểm nghiệm vít về ổn định (tính về uốn dọc). 
 7.2.2. Tính bộ truyền vít đai ốc theo độ bền mòn: 
 Áp suất sinh ra trên bề mặt tiếp xúc giữa ren vít và đai ốc phải thỏa mãn điều 
kiện:  0 0
2
aFp p
d hx 
-117- 
 Fa: lực dọc trục (N), d2: đường kính trung bình của vít (mm), h: chiều cao làm 
việc của ren (mm), x: số vòng ren trên đai ốc. 
 Ta có: h= ψh.p với p là bước ren 
 Với ren thang, hệ số ψh=0,5; ren răng cưa ψh=0,75; ren tam giác ψh=0,54; 
 Và Hx
p
 với H: chiều cao đai ốc. 
Suy ra:  0 0
2
a
h
Fp p
d H 
Đặt H = ψh.d2 
Hệ số ψh=1,22,5 đối với đai ốc nguyên và ψh = 2,5 3,5 đối với đai ốc ghép. 
Suy ra : 
 2 0
a
h H
Fd
p  
 (7.2) 
Lấy d2 theo giá trị tiêu chuẩn. Tra tiêu chuẩn cho các thông số khác của vít như d, 
d1, p. 
Áp suất cho phép:  0 11 13p MPa  đối với vít bằng thép tôi – đai ốc bằng đồng 
thanh;  0 8 10p MPa  đối với thép không tôi – đồng thanh;  0 4 6p MPa  đối với 
thép không tôi – gang. 
7.2.3. Tính bộ truyền vít đai ốc về độ bền 
Khi làm việc, vít vừa chịu kéo (hoặc nén) vừa chịu xoắn, ta có điều kiện bền: 
  2 23td    (7.3) 
 (theo lý thuyết bền thế năng biến đổi hình dáng – lý thuyết bền thứ 4) 
Trong đó: σ: là ứng suất kéo đo lực dọc trục Fa: 2
1
4 aF
d

 τ: là ứng suất xoắn đo momen xoắn T (momen làm quay vít hay đai ốc): 
 3
0 1
16
W
T T
d

-118- 
 d1: đường kính trong của ren vít 
 W0: momen chống xoắn của vít 
 [σ]: ứng suất cho phép:   ch
s

 
 Σch: giới hạn chảy của vật liệu; s: hệ số an toàn, có thể lấy :s = 3. 
 7.2.4. Tính bộ truyền vít đai ốc theo điều kiện ổn định 
 Để vít không bị hỏng do uốn dọc, lực nén phải thỏa mãn điều kiện ổn định Euler: 
 tha
FF
s
 (7.4) 
 Với Fa lực dọc trục; Fth: tải trong tới hạn; s: hệ số an toàn về ổn định s=2,54. 
 Tải trọng tới hạn Fth được xác định dựa trên độ mềm λ của vít: 
 l
i

 
Trong đó: + μ: hệ số phụ thuộc vào phương pháp cố định hai đầu vít. 
 + l: chiều dài tính toán của vít. 
 μ = 1: Khi hai đầu vít đặt trên ổ trục có chều dài ổ B≤2d0 với d0: đường kính ổ 
 μ = 2: Khi một đầu bị ngàm, một đầu tự do. 
 μ = 0,7: Khi một đầu bị ngàm, một đầu đặt trên ổ trục có chiều dài ổ B≤2d0 
 μ = 0,5: Khi cả hai đầu bị ngàm. 
 Lưu ý nếu dùng đai ốc làm gối đỡ thứ hai, coi như vít bị ngàm một đầu. 
 Với vít hai gối đỡ thì chiều dài tính toán l là khoảng cách giữa hai gối đỡ. Với 
vít một gối đỡ thì chiều dài tính toán l là khoảng cách từ giữa chiều cao đai ốc đến gối 
đỡ. 
 Khi λ≥100: 
2
2
EJ
thF l

 (công thức Euler). 
4
1
64
dJ : momen quán tính của tiết diện vít; E:moddun đàn hồi của vít. 
-119- 
 Khi 60<λ<100: Fth được tính theo công thức thực nghiệm: 
Fth=0,25πd12(a-bλ) 
 a và b hệ số thực nghiệm phụ thuộc vào vật liệu vít: 
 Với thép 45: a=450; b=1,67 
 Với thép: a=473; b=1,87 
 Khi λ≤60: không cần kiểm nghiệm về ổn định. 
7.3. Trình tự thiết kế truyền động vít-đai ốc 
 Số liệu cho trước 
 Trị số của tải trọng dọc trục Fa của vít, khoảng dịch chuyển cần thiết l0 của vít 
hay đai ốc, công dụng và điều kiện làm việc của bộ truyền. 
 Trình tự thiết kế 
1. Chọn vật liệu vít và đai ốc (dựa trên công dụng của bộ truyền) 
2. Xác định áp suất cho phép [p0], ứng suất cho phép [σ] (nếu cần kiểm nghiệm 
về độ bền) 
3. Chọn prôfin ren (dựa trên trị số và chiều của lực dọc trục Fa). Xác định ψh. 
Chọn kết cấu đai ốc dựa trên công dụng của bộ truyền (đai ốc nguyên, đai ốc hai nửa, 
đai ốc kép), xác định ψh. 
4. Xác định đường kính trung bình d2 của vít treo điều kiện bền mòn (7.2). Chọn 
d2 theo tiêu chuẩn. Dựa trên d2, tra tiêu chuẩn, xác định các thông số khác của vít như 
d, d1. Dựa vào công dụng bộ truyền, yêu cầu tự hãm hay không để chọn số mối ren n, 
bước ren p, xác định góc vít γ theo biểu thức (7.1) và chiều dài phần gia công ren lr của 
vít. 
5. Xác định chiều cao H và số vòng ren x của đai ốc: H =ψhd2, 
Hx
p
 . 
6. Kiểm nghiệm bộ bền của vít theo điều kiện (7.3) (với các vít chịu tải lớn). 
7. Kiểm nghiệm vít để điều kiện ổn định theo điều kiện (7.4) (với các vít dài và 
chịu nén). 
-120- 
CAÂU HOÛI OÂN TAÄP CHÖÔNG 7 
1. Trình bày công dụng, ưu nhược điểm và phạm vi ứng dụng của bộ truyền vít –
đai ốc. 
2. Những loại ren nào thường dùng trong bộ truyền vít – đai ốc? Ưu nhược điểm 
của mỗi loại? 
-121- 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
[1]. Trịnh Chất, Cơ sở thiết kế máy và chi tiết máy, Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật, 
1994. 
[2]. Nguyễn Trọng Hiệp, Chi tiết máy, Tập 1 và 2, Nhà xuất bản Đại học và giáo 
dục chuyên nghiệp, 1994. 
[3]. Nguyễn Văn Lẫm, Nguyễn Trọng Hiệp, Thiết kế chi tiết máy, Nhà xuất bản 
giáo dục, 1993. 
[4]. Nguyễn Hữu Lộc, Nguyễn Tuấn Kiệt, Phan Tấn Tùng, Nguyễn Thanh Nam, 
Cơ sở thiết kế máy, Phần I và II, Trường Đại học Bách Khoa Tp HCM, 2002. 
[5]. GS.TSKH. Đinh Gia Tường, Nguyên lý máy, Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật, 
2001. 
[6]. Trịnh Chất, Lê Văn Uyển, Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí, Tập 1 &2 , 
Nhà xuất bản giáo dục, 1993.