1
LỜI MỞ ĐẦU
Nguyên lý máy và chi tiết máy là hai trong những môn học nền tảng đƣợc giảng
dạy trong các trƣờng Đại học, cao đẳng kỹ thuật. Nó không những là cơ sở cho hàng
loạt các môn chuyên ngành cơ khí mà còn xây dựng tiềm lực tƣ duy khoa học cho các
kỹ sƣ và cán bộ khoa học tƣơng lai.
Ngày nay, để đáp ứng những đòi hỏi mới về chất lƣợng đào tạo đạt chuẩn trong
khu vực đặc biệt về đào tạo giáo viên dạy nghề (RAVTE). Trƣờng ĐHSPKT Nam
Định đang chỉ đạo tiến hành cải cách một cách sâu rộng việc giảng dạy, học tập theo
quy trình đào tạo mới (hệ thống tín chỉ), trong đó học phần Nguyên lý – Chi tiết máy 1
đƣợc đƣa vào giảng dạy cho sinh viên học các chuyên ngành cơ khí, sau khi đã học
xong các môn học cơ bản, Hình họa – vẽ kỹ thuật, Dung sai – đo lƣờng, Cơ học 1, Vật
liệu kỹ thuật 1...
Tập bài giảng Nguyên lý – Chi tiết máy 1 biên soạn với khối lƣợng 2 tín chỉ
gồm hai phần: Nguyên lý máy và chi tiết máy.
Phần A. Nguyên lý máy: Nghiên cứu vấn đề chuyển động và điều khiển chuyển
động của cơ cấu và máy. Ba vấn đề chung của các loại cơ cấu và máy mà phần
Nguyên lý máy nghiên cứu là vấn đề về cấu trúc, động học và động lực học, đƣợc
nghiên cứu dƣới dạng: bài toán phân tích và bài toán tổng hợp
Phần B. Chi tiết máy: Nghiên cứu các liên kết cố định đƣợc sử dụng do sự cần
thiết đơn giản hóa việc chế tạo, giảm nhẹ lắp ráp, sửa chữa, vận chuyển...Trong Chế
tạo máy các liên kết cố định đƣợc gọi là các mối ghép.
Tập bài giảng Nguyên lý – Chi tiết máy 1 là tài liệu chính phục vụ cho
công tác giảng dạy của giảng viên và học tập của sinh viên đại học, cao đẳng ngành Cơ
khí trong trƣờng ĐHSPKT Nam Định.
Trong quá trình biên soạn, nhóm tác giả đã cố gắng sử dụng những hiểu biết và
kinh nghiệm cũng nhƣ thực tế Việt Nam tích lũy đƣợc trong hàng chục năm công tác
giảng dạy và thực tiễn, đồng thời tham khảo chƣơng trình giảng dạy cũng nhƣ các sách
giáo khoa về Nguyên lý máy và chi tiết máy ở các trƣờng đại học xuất bản trong
những năm gần đây.
Nhằm ngày càng hoàn thiện nội dung tập bài giảng Nguyên lý – Chi tiết máy 1
chúng tôi mong nhận đƣợc nhiều góp ý của độc giả, xin gửi về địa chỉ: Bộ môn Kỹ
thuật cơ sở, Khoa Cơ khí, Trƣờng Đại học Sƣ phạm Kỹ thuật Nam Định.
NHÓM TÁC GIẢ
2
MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU ............................................................................................................. 1
MỤC LỤC ................................................................................................................... 2
PHẦN A ...................................................................................................................... 6
CHƢƠNG1. CẤU TRÚC CƠ CẤU ............................................................................. 5
1.1. Khái niệm và định nghĩa ....................................................................................... 5
1.1.1. Khâu và chi tiết máy ....................................................................................... 5
1.1.2. Nối động, thành phần khớp động và khớp động .............................................. 6
1.1.3. Các loại khớp động và lƣợc đồ khớp ............................................................... 8
1.1.4. Kích thƣớc động của khâu và lƣợc đồ khâu ................................................... 12
1.1.5. Chuỗi động và cơ cấu ................................................................................... 12
1.2. Bậc tự do của cơ cấu phẳng ................................................................................. 15
1.2.1 Khái niệm bậc tự do của cơ cấu ..................................................................... 15
1.2.2. Công thức tính bậc tự do của cơ cấu ............................................................. 16
1.2.2. Công thức tính bậc tự do của cơ cấu phẳng ................................................... 17
1.2.3. Khâu dẫn – Khâu bị dẫn – Khâu phát động ................................................... 20
1.3. Xếp hạng cơ cấu phẳng ....................................................................................... 21
1.3.1. Nhóm Atxua – Hạng của nhóm ..................................................................... 21
1.3.2. Hạng của cơ cấu............................................................................................ 23
BÀI TẬP CHƢƠNG 1 ............................................................................................... 24
CÂU HỎI ÔN TẬP CHƢƠNG 1 ............................................................................... 27
CHƢƠNG 2. PHÂN TÍCH ĐỘNG HỌC CƠ CẤU PHẲNG ..................................... 28
2.1. Bài toán vị trí (chuyển vị) và quỹ đạo ................................................................. 28
2.2. Bài toán vận tốc .................................................................................................. 30
2.3. Bài toán gia tốc ................................................................................................... 34
BÀI TẬP CHƢƠNG 2 ............................................................................................... 40
CHƢƠNG 3. PHÂN TÍCH LỰC TRÊN CƠ CẤU PHẲNG ...................................... 46
3.1. Lực tác động trên cơ cấu ..................................................................................... 46
3.1.1. Ngoại lực ...................................................................................................... 46
3.1.2. Lực quán tính ................................................................................................ 46
3.1.3. Phản lực khớp động ...................................................................................... 46
3.2. Số liệu cho trƣớc, giả thiết và nội dung của bài toán phân tích lực cơ cấu ........... 47
3.3. Nguyên tắc và trình tự giải bài toán phân tích lực cơ cấu .................................... 48
3.3.1. Nguyên lý Đalămbe ...................................................................................... 48
3.3.2. Điều kiện tĩnh định của bài toán phân tích áp lực khớp động ........................ 49
3.3.3. Trình tự và ví dụ giải bài toán phân tích áp lực khớp động ............................ 50
3.3.4. Phƣơng pháp di chuyển khả dĩ để tính 𝑴𝒄𝒃 hay 𝑷𝒄𝒃 .................................. 54
CÂU HỎI ÔN TẬP CHƢƠNG 3 ............................................................................... 54
3
CHƢƠNG 4. MA SÁT TRONG KHỚP ĐỘNG ........................................................ 55
4.1. Đại cƣơng ........................................................................................................... 55
4.1.1. Khái niệm ..................................................................................................... 55
4.1.2. Ma sát trƣợt khô – Định luật Coulomb .......................................................... 55
4.1.3. Ma sát lăn ..................................................................................................... 59
4.2. Ma sát trƣợt khô trong khớp trƣợt ....................................................................... 64
4.2.1. Ma sát trong rãnh hình tam giác .................................................................... 64
4.2.2. Ma sát trên mặt phẳng nghiêng ..................................................................... 65
4.2.3. Ma sát trên rãnh nghiêng hình tam giác ......................................................... 66
4.2.4. Ma sát trong khớp ren vít .............................................................................. 68
4.3. Ma sát trƣợt trong khớp quay .............................................................................. 70
4.3.1. Mô men ma sát trong khớp quay ................................................................... 71
4.3.2. Tính phản lực
N
và tổng lực ma sát
F

......................................................... 73
4.3.3. Vòng tròn ma sát và hiện tƣợng tự hãm trong khớp quay .............................. 76
4.3.4. Các trƣờng hợp cụ thể của khớp quay ........................................................... 78
4.4. Ma sát trong khớp quay chặn .............................................................................. 81
4.4.1. Khớp quay chặn còn mới (ổ chặn) ................................................................ 82
4.4.2. Khớp quay chặn đã chạy mòn ....................................................................... 83
CÂU HỎI ÔN TẬP CHƢƠNG 4 ............................................................................... 84
PHẦN B .................................................................................................................... 85
CHI TIẾT MÁY ........................................................................................................ 85
CHƢƠNG 5. CÁC CHI TIẾT MÁY GHÉP ............................................................... 85
5.1. Ghép bằng đinh tán ............................................................................................. 85
5.1.1. Khái niệm chung ........................................................................................... 85
5.1.2 . Tính mối ghép chắc ..................................................................................... 88
5.1.3. Tính mối ghép chắc kín................................................................................. 91
5.1.4. Hệ số bền của mối ghép ................................................................................ 92
5.1.5. Xác định ứng suất cho phép .......................................................................... 92
5.2.Ghép bằng hàn ..................................................................................................... 93
5.2.1. Khái niệm chung ........................................................................................... 93
5.2.2. Kết cấu mối hàn ............................................................................................ 96
5.2.3. Tính mối ghép hàn giáp mối; chồng; góc ...................................................... 98
5.2.4. Tính mối hàn tiếp xúc ................................................................................. 102
5.2.5. Độ bền của mối hàn và ứng suất cho phép .................................................. 104
5.2.6. Thí dụ ......................................................................................................... 106
5. 3. Ghép bằng độ dôi ............................................................................................. 107
5. 3.1. Khái niệm chung ........................................................................................ 107
5.3.2. Tính mối ghép............................................................................................. 110
4
5.4. Mối ghép then, then hoa và trục định hình ........................................................ 114
5.4.1 Mối ghép then .............................................................................................. 114
5.4.2. Mối ghép then hoa ...................................................................................... 119
5.4.3. Mối ghép bằng trục định hình ..................................................................... 123
5.5. Mối ghép bằng ren ............................................................................................ 124
5.5.1. Khái niệm chung ......................................................................................... 124
5.5.2. Tính mối ghép ren ....................................................................................... 130
5.5.3. Tính mối ghép nhóm bu lông ...................................................................... 139
CÂU HỎI ÔN TẬP CHƢƠNG 5 ............................................................................. 149
CHƢƠNG 6. PHÂN TÍCH CHỌN MỐI GHÉP ....................................................... 151
6.1. Mối ghép ren ..................................................................................................... 151
6.1.1. Ƣu điểm ...................................................................................................... 151
6.1.2. Nhƣợc điểm ................................................................................................ 151
6.1.3. Phạm vi sử dụng ......................................................................................... 151
6.2. Mối ghép đinh tán ............................................................................................. 151
6.2.1. Ƣu điểm ...................................................................................................... 151
6.2.2. Nhƣợc điểm ................................................................................................ 151
6.2.3. Phạm vi sử dụng ......................................................................................... 152
6.3. Mối ghép hàn .................................................................................................... 152
6.3.1. Ƣu điểm ...................................................................................................... 152
6.3.2. Nhƣợc điểm ................................................................................................ 152
6.3.3. Phạm vi sử dụng ......................................................................................... 152
6.4. Mối ghép độ dôi ................................................................................................ 153
6.4.1. Ƣu điểm ...................................................................................................... 153
6.4.2. Nhƣợc điểm ................................................................................................ 153
6.4.3. Phạm vi sử dụng ......................................................................................... 153
6.5. Mối ghép then, then hoa và trục định hình ........................................................ 153
6.5.1. Ƣu điểm ...................................................................................................... 153
6.5.2. Nhƣợc điểm ................................................................................................ 153
6.5.3. Phạm vi sử dụng ......................................................................................... 153
CÂU HỎI ÔN TẬP CHƢƠNG 6 ............................................................................. 154
TÀI LIỆU THAM KHẢO........................................................................................ 155
5
PHẦN THỨ NHẤT
NGUYÊN LÝ MÁY
CHƢƠNG 1
CẤU TRÚC CƠ CẤU
1.1. Khái niệm và định nghĩa
1.1.1. Khâu và chi tiết máy
a. Ví dụ về máy và cơ cấu
Xét động cơ đốt trong kiểu pistông – tay quay đƣợc dùng để biến đổi năng lƣợng
của khí cháy bên trong xilanh (nhiệt năng, hóa năng) thành cơ năng trên trục khuỷu
(máy này đƣợc gọi là máy năng lƣợng- hình 1.1)
Hình 1.1. Máy năng lượng
Động cơ đốt trong bao gồm nhiều cơ cấu. Cơ cấu chính trong máy là cơ cấu tay
quay – con trƣợt OAB (hình 1.2) làm nhiệm vụ biến chuyển tịnh tiến của pistông (3)
thành chuyển động quay của trục khuỷu (1).
Hình 1.2. Cơ cấu tay quay – con trượt