Giáo trình Cơ ứng dụng - Công nghệ ô tô

1 
BỘ LAO ĐỘNG THƯƠNG BINH VÀ XÃ HỘI 
TỔNG CỤC DẠY NGHỀ 
GIÁO TRÌNH 
MH 09: Cơ ứng dụng 
NGHỀ: CÔNG NGHỆ Ô TÔ 
TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG 
(Ban hành kèm theo Quyết định số:...) 
Năm 2012 
a 
A B 
 b Q P 
l 
c 
G 
2 
TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN: 
 Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông tin có 
thể được phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và 
tham khảo. 
 Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích 
kinh doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm. 
MÃ TÀI LIỆU: MH 09 
LỜI GIỚI THIỆU 
Để phục vụ cho học viên học nghề và thợ sửa chữa ô tô những kiến thức 
cơ bản cả về lý thuyết và thực hành bảo dưỡng, sửa chữa các hệ thống trên ô tô. 
Hoặc học nghề cơ khí. Tôi có biên soạn giáo trình: Cơ ứng dụng với mong muốn 
giáo trình này sẽ giúp cho học sinh, sinh viên nắm vững hơn kiến thức về ô tô. 
Cơ ứng dụng được biên soạn, nội dung giáo trình bao gồm ba chương: 
Chương1. Cơ học lý thuyết 
Chương 2. Sức bền vật liệu 
Chương 3. Chi tiết máy 
Mỗi Chương được biên soạn với nội dung gồm:một số các nội dung cơ bản về 
cơ học lý thuyết, chi tiết máy, sức bền vật liệu. 
Mặc dù đã rất cố gắng nhưng chắc chắn không tránh khỏi sai sót, tác giả 
rất mong nhận được ý kiến đóng góp của người đọc để lần xuất bản sau giáo 
trình được hoàn thiện hơn. 
 Hà Nội, ngày..tháng. năm 2012 
 Tham gia biên soạn 
1. Chủ biên: Hoàng Văn Ba 
3 
MỤC LỤC 
ĐỀ MỤC TRANG 
Chương 1. Cơ học lý thuyết 8 
1.1 Các tiên đề tĩnh học 8 
1.1.1 Tiên đề 1 8 
1.1.2 Tiên đề 2 8 
1.1.3.Tiên đề 3 9 
1.1.4 Tiên đề 4 10 
1.1.5 Tiên đề 5 11 
1.2 Lực 11 
1.2.1 Định nghĩa 11 
1.2.2 Các yếu tố của lực 11 
1.2.3 Biểu diễn lực 12 
1.2.4 Một số khái niện liên quan đến lực 12 
1.2.5 Hệ lực 13 
1.2.6 Liên kết và phản lực liên kết 14 
1.2.7 Hệ lực phẳng đồng qui 15 
1.2.8 Hệ lực phẳng song song 25 
1.3 Mô men 29 
1.3.1 Mô men của một lực đối với một điểm 29 
1.3.2 Mô men của một hợp lực lấy đối với một điểm 30 
1.3.3 Điều kiện cân bằng của đòn và vật lật 31 
1.3.4. Ngẫu lực 32 
1.4 Chuyển động cơ bản của chất điểm 33 
1.4.1 Những khái niện cơ bản 34 
1.4.1.1 Chuyển động và hệ qui chiếu 34 
1.4.1.2 Chất điểm và hệ chất điểm 34 
1.4.2 Những đặc trưng cơ bản của chuyển động 34 
1.4.2.1 Phương trình chuyển động của chất điểm 34 
1.4.2.2 Quĩ đạo chuyển động của chất điểm 35 
1.4.3 Vận tốc 35 
1.4.4 Gia tốc 36 
1.4.5 Một số chuyển động đặc biệt 37 
1.5 Chuyển động cơ bản của vật rắn 38 
1.5.1 Chuyển động tịnh tiến của vật rắn 38 
1.5.1.1 Định nghĩa và ví dụ 38 
1.5.1.2. Tính chất của chuyển động 40 
1.5.2 Chuyển động quay quanh trục cố định của vật rắn 40 
1.6 Công và năng lượng 40 
1.6.1 Công của lực 40 
4 
ĐỀ MỤC TRANG 
1.6.1.1 Khái niện về công 40 
1.6.1.2 Các biểu thức tính công 40 
1.6.2 Công suất 42 
1.6.2.1 Khái niện về công suất 42 
1.6.2.2 Các biểu thức tính công suất 42 
1.6.3 Hiệu suất cơ học 42 
1.6.3.1 Định nghĩa 42 
1.6.3.2 Hiệu suất của các phần tử hoạt động nối tiếp 43 
1.6.3.3 Hiệu suất của dãy phần tử hoạt động nối song song. 43 
Chương 2. Sức bền vật liệu 45 
2.1 Những khái niệm cơ bản về sức bền vật liệu 45 
2.1.1 Tính đàn hồi của vật thể 45 
2.1.2 Hình dạng vật thể được nghiên cứu trong sức bền vật liệu 45 
2.1.3 Biến dạng 45 
2.1.4 Ngoại lực 45 
2.1.5 Nội lực 47 
2.1.6 Ứng suất 49 
2.2 Kéo và nén đúng tâm 49 
2.2.1 Khái niệm chung 49 
2.2.1.1 Định nghĩa 50 
2.2.1.2 Biểu đồ lực dọc 50 
2.2.2 Ứng suất pháp trên mặt cắt ngang 51 
2.2.2.1 Quan sát một mẫu thí nghiệm chịu kéo 51 
2.2.2.2 Biểu diễn ứng suất pháp trên mặt cắt ngang 51 
2.2.3 Điều kiện bền 52 
2.2.3.1 Ứng suất cho phép và hệ số an toàn 52 
2.2.3.2 Điều kiện bền của thanh chịu kéo nến đúng tâm 53 
2.3.4 Liên hệ giữa ứng suất và biến dạng 53 
2.3.4.1 Định nghĩa Huc đối với kéo nén đúng tâm 53 
2.3.4.2 Tính độ dãn dài của thanh chịu kéo nén đúng tâm 53 
2.3 Cắt dập 54 
2.4 Thanh chịu xoắn thuần tuý 54 
2.4.1 Khái niệm 57 
2.4.1.1 Định nghĩa 57 
2.4.1.2 Qui ước về dấu của mô men xoắn nội lực 57 
2.4.2 Quan hệ giữa mômen xoắn ngoại lực với công suất 
và số vòng quay của trục truyền 
57 
5 
ĐỀ MỤC TRANG 
2.4.3 Ứng suất trên mặt cắt ngang của thanh tròn chịu xoắn thuần 
tuý 
58 
2.4.3.1 Quan sát mẫu thí nghiệm 58 
2.4.3.2 Công suất ứng suất tiếp trên mặt cắt ngang 58 
2.4.4 Biến dạng của thanh tròn chịu xoắn thuần tuý 59 
2.4.4.1 Định luật Húc khi trượt 59 
2.4.4.2 Biến dạng của thanh tròn chịu xoắn 59 
2.5 Uốn thuần tuý thanh thẳng 60 
2.5.1 Khái niệm về uấn thuần tuý thanh thẳng 60 
2.4.4.1 Các định nghĩa 60 
2.4.4.2 Qui ước về dấu của mô men uấn nội lực 61 
2.5.2 Ứng suất trên mặt cắt ngang 61 
2.5.2.1 Quan sát mẫu thí nghiệm 61 
2.5.2.2 Ứng suất trên mặt cắt ngang 61 
2.5.2.3 Biểu diễn liên hệ giữa ứng suất pháp với thành phần mô 
men uấn. 
62 
2.5.2.4 Ứng suất kéo nén lớn nhất 63 
2.5.3 Điều kiện bền của dầm chịu uấn phẳng thuần tuý 63 
Chương 3. Chi tiết máy 66 
3.1 Những khái niệm cơ bản về cơ cấu và máy 66 
3.1.1 Khái niệm về chi tiết máy 66 
3.1.1.1 Khái niệm 66 
3.1.1.2 Phân loại chi tiết 66 
3.1.2 Khâu và khớp động 66 
3.1.2.1 Khâu 66 
3.1.2.2 Khớp động 67 
3.1.3 Chuỗi động 67 
3.1.4 Cơ cấu 67 
3.1.4.1 Khái niệm về cơ cấu 67 
3.1.4.2 Phân loại về cơ cấu 67 
3.1.5 Máy 68 
3.2 Cơ cấu truyền động ma sát 68 
3.2.1 Những vấn đề chung về cơ cấu truyền động ma sát 68 
3.2.1.1 Nguyên tắc truyền động 68 
3.2.1.2 Ưu nhược điểm và phạm vi ứng dụng 68 
3.2.1.3 Phân loại 69 
3.2.1.4 Lực tác dụng lên cơ cấu 70 
6 
ĐỀ MỤC TRANG 
3.2.2 Các thông số cơ bản của bộ truyền 71 
3.2.2 .1 Các thông số hình học 71 
3.2.2 .2. Các thông số động học của bộ truyền 71 
3.3 Cơ cấu truyền động ăn khớp 72 
3.3.1 Khái niện chung 72 
3.3.1.1 Định nghĩa và phân loại 72 
3.3.1.2 Ưu nhược điểm và phạm vi ứng dụng 73 
3.3.2 Cơ cấu bánh răng đơn giản 73 
3.3.2.1 Quan hệ hình học của bánh răng 73 
3.3.2.2 Các quan hệ động học 74 
3.3.3 Hệ bánh răng có trục cố định 74 
3.3.3.1 Kết cấu chung 74 
3.3.3.2 Hệ bánh răng truyền động nối tiếp 75 
3.3.3.3 Hệ bánh răng truyền động nhiều cấp 76 
3.3.4 Hệ bánh răng hành tinh 76 
3.3.4.1 Kết cấu 76 
3.3.4.2 Nguyên lý truyền 77 
3.4 CƠ CẤU TRUYỀN ĐỘNG KHÁC 78 
3.4.1 Cơ cấu bốn khâu bản lề 78 
3.4.1.1 Khái niệm 78 
3.4.1.2 Kết cấu 78 
3.4.1.3 Nguyên lý làm việc 79 
3.4.2 Phạm vi ứng dụng 80 
3.5 Cơ cấu truyền động khác 80 
3.5.1 Cơ cấu tay quay con trượt 80 
3.5.1.1 Khái niệm 80 
3.5.1.2 Kết cấu 80 
3.5.1.3 Nguyên lý làm việc 80 
3.5.1.4 Phạm vi ứng dụng 81 
3.4.2.2 Trục và ổ trượt 81 
7 
CHƯƠNG TRÌNH MÔN HỌC CƠ ỨNG DỤNG 
Mã số của môn học: MH 09 
I. Vị trí, tính chất của môn học: 
- Vị trí: 
Môn học được bố trí giảng dạy song song với các môn học/ mô đun sau: 
MH 07, MH 08, MH 10, MH 11, MH 12, MH13, MH 14, MH 15, MH 16, MĐ 17, 
MĐ 18, MĐ 19. 
- Tính chất: Là môn học kỹ thuật cơ sở bắt buộc. 
II. Mục tiêu của môn học: 
- Trình bày được các khái niệm cơ bản trong cơ học ứng dụng. 
- Trình bày được phương pháp tổng hợp và phân tích lực. 
- Phân tích được chuyển động của vật rắn. 
- Tính toán được các thông số nội lực, ứng suất và biến dạng của vật chịu kéo, 
nén, cắt, dập, xoắn, uốn của các bài toán đơn giản. 
- Chuyển đổi được các khớp, khâu, các cơ cấu truyền động thành các sơ đồ 
truyền động đơn giản. 
- Trình bày được các cấu tạo, nguyên lý làm việc và phạm vi ứng dụng của 
các cơ cấu truyền động cơ bản. 
- Tuân thủ đúng quy định về giờ học tập và làm đầy đủ bài tập về nhà. 
- Rèn luyện tác phong làm việc nghiêm túc, cẩn thận. 
8 
CHƯƠNG 1. CƠ HỌC LÝ THUYẾT 
MH 09-01 
Mục tiêu: 
- Trình bày được các tiên đề, khái niệm và cách biểu diễn lực; các loại liên kết 
cơ bản. 
- Trình bày được phương pháp xác định các thông số động học và động lực 
học. 
- Phân tích được chuyển động của vật rắn. 
- Tuân thủ các quy định, quy phạm về cơ học lý thuyết. 
Nội dung: 
1.1 CÁC TIÊN ĐỀ TĨNH HỌC 
1.1.1 Tiên đề 1 (tiên đề về hai lực cân bằng) 
 Điều kiện cần và đủ để hai lực cân 
bằng là chúng có cùng đường tác dụng, 
hướng ngược chiều nhau và có cùng cường 
độ. 
02F1F =+
rr
 Hay 2F1F
rr
-= 
Hai lực như thế còn được gọi là hai lực 
trực đối. (hình 1.1a) cho ta hình ảnh về vật rắn 
cân bằng chịu kéo và (hình 1.1b) là vật rắn 
cân bằng chịu nén. 
Tiên đề 1 nêu lên một hệ lực cân bằng 
chuẩn giản đơn nhất. Khi cần xác định hệ lực 
đã cho có cân bằng hay không ta tìm cách 
biến đổi để chứng minh nó có tương đương 
với hai lực cân bằng hay không. 
 Ví dụ: Một vật nặng có trọng lượng P 
được treo bằng một sợi dây không giãn, một đầu 
cố định. (hình 1.2) 
Vật này chịu tác dụng của hai lực cân 
bằng: 
 0=+ TP
rr
Hình 1.2 
1.1.2 Tiên đề 2 (tiên đề thêm bớt lực) 
Tác dụng của hệ lực không thay đổi nếu ta thêm vào hoặc bớt đi một cặp 
lực cân bằng. 
 Như vậy: Nếu ( F,F
rr
) là hai lực cân bằng thì: 
( nF,...,2F,1F
rrr
) Û ( F,FnF,...,2F,1F
rrrrr
, ) 
a) 
b) 
 Hình 1.1 
9 
 Hoặc nếu hệ có hai lực 2F,1F
rr
 cân bằng nhau thì: 
( nF,...,2F,1F
rrr
) Û ( F,FnF,...,2F,1F
rrrrr
, ) 
Tiên đề này cho ta hai phép biến đổi cơ bản là thêm vào một cặp lực cân 
bằng và bớt đi một cặp lực cân bằng. 
* Hệ quả 2.1 (Định lý trượt lực): Tác dụng của lực không thay đổi khi ta 
trượt lực trên đường tác dụng của nó. 
 Chứng minh: Giả sử có một lực F
r
 tác 
dụng lên vật tại điểm A. Theo tiên đề 2, trên 
đường tác dụng của lực F, tại điểm B, ta đặt 
vào đó hai lực cân bằng 2F,1F
rr
. Các lực này có 
cùng cường độ với lực F. Như vậy ta có: 
 )2F,1F,F(F
rrrr
Û 
Nhưng hai lực F
r
 và 1F
r
 lại tạo thành hệ hai lực 
cân bằng và do đó, theo tiên đề 2 ta lại bớt hai 
lực này đi. Vậy, ta có: F = F2 
 Từ định lý trên ta thấy điểm đặt không 
giữ vai trò gì trong việc mô tả tác dụng của 
lực lên vật rắn. 
 Chú ý: Tính chất trên chỉ đúng với vật 
rắn tuyệt đối. Với vật rắn biến dạng khi thay 
đổi điểm đặt thì ứng xử của biến dạng trong 
vật sẽ thay đổi. 
 a) 
 b) 
 c) 
 Hình 1.3 
* Hệ quả 2.2 (Định lý về hợp lực của hệ): Khi hệ lực cân bằng thì một lực 
bất kỳ của hệ lực ấy sẽ là lực trực đối với hợp lực của các lực còn lại. 
Chứng minh: Cho hệ lực )nF,...,2F,1F(
rrr
 = 0 đặt =R
r
( )nF,...,2F
rr
 ta có: 
)nF,...,2F,1F(
rrr
= )R,1F(
rr
 = 0, có nghĩa là 1F
r
 là lực trực đối với R
r
 (hình 
1.3) hay 1F
r
 là lực trực đối với hợp lực của các lực ( )nF,...,2F
rr
) 
1.1.3 Tiên đề 3 (tiên đề hình bình hành lực) 
Hệ hai lực cùng đặt tại một điểm tương đương với một lực đặt tại điểm 
đặt chung ấy và được biểu diễn bằng vectơ đường chéo hình bình hành mà hai 
cạnh là hai vectơ biểu diễn các lực đã cho. 
Hợp lực của hai lực có cùng điểm đặt là một lực đặt tại điểm đó, có trị số, 
phương chiều được xác định bởi đường chéo của hình bình hành mà hai cạnh là hai 
lực thành phần. 
10 
Như vậy, nếu gọi R
r
 là hợp lực của hai 
lực 1F
r
 và 2F
r
 cùng đặt tại đIểm O thì ta có: 
 21 FFR
rrr
+= 
Về độ lớn: R2 = F21 + F22 + 2F1 F2 cosa 
Trong đó: a - là góc hợp bởi F1 và F2 
 Tiên đề này cho ta hai phép biến đổi cơ 
bản, đó là: có thể tổng hợp hai lực đồng quy 
thành một lực và ngược lại có thể phân tích 
một lực thành hai lực đồng quy theo quy tắc 
hình bình hành. 
 Hình 1.4a 
 Hình 1.4b 
* Hệ quả 3.1 (Định lý về đường tác 
dụng của 3 lực đồng phẳng): Khi ba lực đồng 
phẳng cân bằng, đường tác dụng của chúng 
hoặc đồng quy hoặc song song. 
 Chứng minh: Cho hệ ),,( 321 FFF
rrr
 = 0. 
(hình 1.5) 
Nếu 1F
r
// 2F
r
 đường tác dụng của chúng 
đồng quy (giả sử tại A). Theo tiên đề 3 ta có: 
RFF
rrr
=+ 21 Þ ),,( 321 FFF
rrr
= ),( 3FR
rr
= 0 
Hình 1.5 
Rõ ràng R
r
và 3F
r
 là hai lực cân bằng, vậy đường tác dụng R
r
cũng phải 
qua A. Như vậy đường tác dụng của cả ba lực đều đồng quy tại A. 
Nếu 1F
r
// 2F
r
 thì 21 FFR
rrr
+= cũng song song với chúng. Ta có: 
),,( 321 FFF
rrr
= 0 Û ),( 3FR
rr
= 0 hay 3// FR
rr
 tức là 321 //// FFF
rrr
. Định lý đã 
được chứng minh. 
1.1.4 Tiên đề 4 (tiên đề tác dụng và phản tác dụng) 
 Lực tác dụng và lực phản tác dụng giữa hai vật là hai lực có cùng cường 
độ, hướng ngược chiều nhau và có cùng cường độ. 
* Chú ý rằng lực tác dụng và lực phản tác dụng không phải là hai lực cân 
bằng vì chúng không cùng tác dụng lên một vật. 
11 
* Các tiên đề trước chỉ xét các lực tác 
dụng lên một vật nhưng trong thực tế ta 
thường phải giải quyết những bài toán cân 
bằng của nhiều vật có liên quan với nhau. 
Tiên đề 4 cho ta cơ sở để chuyển từ bài 
toán cân bằng một vật sang bài toán cân bằng 
của nhiều vật. 
 Hình 1.6 
1.1.5 Tiên đề 5 (tiên đề hóa rắn) 
Khi vật biến dạng đã cân bằng thì hóa rắn lại nó vẫn cân bằng.. 
* Tiên đề này coi một vật rắn biến dạng đang cân bằng là vật rắn cân 
bằng. Vì vậy những điều kiện cân bằng của vật rắn cũng là những điều kiện cần 
(nhưng không đủ) của vật rắn biến dạng cân bằng. 
* Tiên đề này là cơ sở để giải quyết một phần các bài toán cân bằng của 
vật rắn biến dạng cân bằng. 
1.2 LỰC 
1.2.1 Định nghĩa 
Mọi vật đều nằm trong sự tương tác. Một vật nằm trên bàn chịu sự tương tác 
qua lại giữa vật đó với mặt bàn. Một viên bi đang lăn trên mặt phẳng nghiêng chịu sự 
tương tác qua lại giữa viên bi và mặt phẳng nghiêng đó...vv. 
Trạng thái cân bằng hay chuyển động của một vật thể phụ thuộc vào sự tác 
dụng tương hỗ giữa nó với các vật thể khác. 
Đại lượng biểu thị cho sự tác dụng tương hỗ đó được gọi là lực. 
Định nghĩa: Lực là đại lượng đặc trưng cho sự tương tác cơ học giữa các vật 
thể, là nguyên nhân gây ra sự biến dạng và làm biến đổi chuyển động của các vật 
thể. 
Chẳng hạn như trọng lực (lực trọng trường) là do trái đất tác dụng lên vật và 
làm cho vật rơi hoặc có xu hướng rơi theo phương thẳng đứng. 
1.2.2 Các yếu tố của lực 
Từ định nghĩa về lực ta thấy xác định lực cần phải căn cứ vào những biến đổi 
động học mà do nó gây lên. Quan sát tác dụng của lực ta thấy lực được xác định bởi 
ba yếu tố sau: 
* Phương và chiều của lực: Bất kỳ một lực nào khi tác dụng vào một vật đều 
có một phương, chiều (hướng) nhất định. Chẳng hạn như lực ma sát cùng phương, 
ngược chiều với chuyển động, trọng lực hướng về tâm trái đất. Đường thẳng theo đó 
lực tác dụng lên vật gọi là đường tác dụng của lực (hay còn gọi là giá). 
12 
* Điểm đặt của lực: Là điểm trên vật mà tại đó lực tác dụng vào vật. Trong 
thực tế, sự tương tác giữa các vật thể với nhau thường là tương tác đường hay tương 
tác mặt (lực mang tính chất phân bố, không tập trung). Trong trường hợp đó, người 
ta thường thay thế bằng một lực tương đương gọi là hợp lực của hệ lực. 
* Cường độ của lực (Còn gọi là trị số của lực, độ lớn của lực): Biểu thị độ 
mạnh yếu của sự tương tác, thể hiện ở mức độ làm biến đổi chuyển động và biến 
dạng của vật thể. 
Đơn vị của lực: Trong bảng đơn vị hợp pháp lực được đo bằng Niutơn (N ) 
Thiết bị đo cường độ của lực gọi là lực kế. 
Trong kỹ thuật người ta còn dùng đơn vị của lực là : Kilogam lực (KG ). 
Một số đơn vị dẫn suất của lực thường gặp là: Ki-lô-Niutơn (KN). 
 1 KN = 1000 N. 
1.2.3 Biểu diễn lực 
 Lực là một đại lượng véc tơ. Người ta biểu 
diễn véc tơ lực bằng một đoạn thẳng có hướng AB 
 Kí hiệu: AB = F
r
 Điểm gốc A hoặc điểm mút B là điểm đặt 
của lực. 
 Đường thẳng chứa véc tơ lực gọi là đường 
tác dụng của lực. 
 Mũi tên chỉ c ... u nối giá còn lại là cần lắc. Khi đó ta có cơ cấu dạng tay quay – cần lắc. 
- Nếu lấy khâu ngắn nhất làm giá thì cả hai khâu nối giá là tay quay. Khi đó ta 
có cơ cấu dạng tay quay – tay quay. 
- Khi lấy khâu đối diện với khâu ngắn nhất làm giá thì cả hai khâu nối giá đều 
là cần lắc. Khi đó ta có cơ cấu dạng cần lắc – cần lắc. 
+ Nếu tổng chiều dài khâu ngắn nhất và khâu dài nhất lớn hơn tổng chiều dài 
của hai khâu còn lại thì dù lấy khâu nào làm giá, các khâu nối giá đề là cần lắc. 
79 
Các khâu của cơ cấu được liên kết với nhau băng bốn khớp bản lề loại thấp. 
Trong chương trình ta chỉ xét cơ cấu bốn khâu bản lề loại tay quay – cần lắc. 
3.4.1.3 Nguyên lý làm việc 
Trong quá trình làm việc, khâu dẫn của cơ cấu luôn nhận được động lực (Lực 
hay mô men phát động) của máy thông qua một hệ thống truyền dẫn. 
* Xét trường hợp tay quay là khâu dẫn, cần lắc là khâu bị dẫn. 
Hình 3.13 Cơ cấu Tay quay là khâu dẫn. 
Khi tay quay quay, lực sẽ được truyền đến cần lắc qua thanh truyền làm cho 
cần lắc chuyển động qua lại trên một cung tròn được xác định bởi hai điểm giới hạn 
hay gọi là vị trí biên tương ứng với một góc quay nhất định. Các điểm giới hạn này 
được xác định tương ứng với các vị trí mà tại đó tay quay và thanh truyền thẳng hàng 
với nhau. 
Vị trí biên của cần lắc ứng với vị trí tay quay và thanh truyền chập lại với 
nhau gọi là vị trí biên gần. Vị trí biên của cần lắc ứng với vị trí tay quay duỗi thẳng 
với thanh truyền gọi là vị trí biên xa. 
Chuyển động của cơ cấu từ vị trí biên gần tới vị trí biên xa gọi là hành trình đi, 
góc quay tương ứng với hành trình đi gọi là góc đi. Chuyển động của cơ cấu từ vị trí 
biên xa tới vị trí biên gần gọi là hành trình về, góc quay tương ứng với hành trình về 
gọi là góc về. Trong cơ cấu bốn khâu bản lề, hành trình đi bao giờ cũng là hành trình 
làm việc. Nói chung cơ cấu này, thời gian để thực hiện các hành trình di và về là 
khác nhau, do đó cần chú ý khi tiến hành lắp đặt cơ cấu. Mặt khác, tại các vị trí biên, 
do tay quay và cần lắc tạo thành một đường thẳng đi qua tâm quay của tay quay nên 
mô men truyền đến cần lắc là bằng không. Cơ cấu có hai điểm chết tương ứng với 
hai vị trí biên của cần lắc, vì vậy cần chú ý tránh các điểm chết khi khởi động cơ cấu. 
* Xét trường hợp khâu dẫn là cần lắc, khâu bị đẫn là tay quay. 
Khi cần lắc chuyển động qua lại giữa hai vị trí biên của nó thì tay quay quay 
tròn. Cần lắc thực hiện được một lần đi – về thì tay quay quay được một vòng. 
Cũng như trường hợp trên, thời gian thực hiện hành trình đi và vè là khác 
nhau. Tuy nhiên, trong mọi trường hợp, lực truyền đến tay quay không đi qua tâm 
quay của cần lắc, do đó cơ cấu không có điểm chết. 
3.4.2 Phạm vi ứng dụng 
80 
Cơ cấu bốn khâu bản lề được ứng dụng rộng rãi trong ngành chế tạo máy, 
như: được dùng để chế tạo máy khâu, máy tuốt lúa, máy cấy, cái gạt nước mưa trên ô 
tô, hình bình hành truyền động của tàu hoả,... 
3.5 Cơ cấu truyền động khác 
3.5.1 Cơ cấu tay quay con trượt 
3.5.1.1 Khái niệm 
Là loại cơ cấu bốn khâu phẳng toàn khớp loại thấp dùng để biến chuyển động 
quay thành chuyển động tịnh tiến qua lại và ngược lại. 
3.5.1.2 Kết cấu 
Bao gồm bốn khâu, trong đó có ba khâu động, một khâu cố định gọi là giá. 
Trong ba khâu động có một khâu không nối giá được gọi là thanh truyền. Hai khâu 
nối giá, một khâu được gọi là tay quay, một khâu là con trượt. 
+ Nếu đường chạy của con trượt đi qua tâm quay của tay quay, ta có cơ cấu 
tay quay con trượt đúng tâm. 
+ Nếu đường chạy của con trượt không đi qua tâm quay của tay quay, ta có cơ 
cấu tay quay con trượt lệch tâm. Khoảng cách từ tâm quay của tay quay đến đường 
chạy của con trượt gọi là độ lệch tâm. Cơ cấu có bốn khớp loại thấp, trong đó có ba 
khớp quay và một khớp trượt. 
3.5.1.3 Nguyên lý làm việc 
* Trường hợp 1: Nếu tay quay là khâu dẫn, con trượt là khâu bị dẫn. 
Khi làm việc, tay quay quay tròn, truyền lực đến con trượt qua thanh truyền 
làm con trượt chuyển động tịnh tiến qua lại trên đường trượt giữa hai điểm biên. 
Hai điểm biên này được xác định tương ứng với các vị trí mà tại đó tay quay 
và thanh truyền thẳng hàng với nhau. Vị trí biên ứng với vị trí tay quay và thanh 
truyền chập lại với nhau gọi là vị trí biên gần (con trượt ở gần tâm quay nhất). Vị trí 
biên ứng với vị trí tay quay duỗi thẳng với thanh truyền gọi là vị trí biên xa (con trượt 
xa tâm quay nhất. Chuyển động của cơ cấu từ vị trí biên gần tới vị trí biên xa gọi là 
hành trình đi, góc quay tương ứng với hành trình đi gọi là góc đi. Chuyển động của 
cơ cấu từ vị trí biên xa tới vị trí biên gần gọi là hành trình về, góc quay tương ứng với 
hành trình về gọi là góc về. Gọi S là hành trình dịch chuyển của con trượt (đi-về): 
Nếu là cơ cấu đúng tâm, thời gian để thực hiện các hành trình đi và về là như 
nhau và: 
 S = 2R (R là chiều dài của tay quay) 
Nếu là cơ cấu lệch tâm, thời gian để thực hiện các hành trình di và về là khác 
nhau và: 
 S ¹ 2R 
 Mặt khác, tại các vị trí biên, do tay quay và cần lắc tạo thành một đường 
thẳng đi qua tâm quay của tay quay nên mô men truyền đến con trượt là bằng không. 
Cơ cấu có hai điểm chết tương ứng với hai vị trí biên của cần lắc, vì vậy cần chú ý 
tránh các điểm chết khi khởi động cơ cấu. 
81 
Gọi F
r
 là lực truyền từ tay quay đến con trượt. Ta phân tích F
r
 làm hai thành 
phần: 
 NFF
rrr
+= 1 
+ 1F
r
 dọc theo phương trượt, có tác dụng làm con trượt chuyển động tịnh tiến 
qua lại trong rãnh trượt. 
+ N
r
 có phương vuông góc với phương trượt có xu hướng ép con trượt tỳ vào 
rãnh trượt. Đây là lực có hại vì nó làm tăng lực cản ma sát, phát sinh nhiệt, làm mài 
mòn con trượt và rãnh trượt. 
* Trường hợp 2: Con trượt là khâu dẫn, tay quay là khâu bị dẫn (học sinh tự 
tìm hiểu) 
3.5.1.4 Phạm vi ứng dụng 
Cũng giống như cơ cấu bốn khâu bản lề, cơ cấu tay quay con trượt được ứng 
dụng nhiều làm cơ cấu chính của các máy như dùng làm cơ cấu trục khuỷu – thanh 
truyền trên động cơ đốt trong, dùng làm cơ cấu chính của một số máy móc trong 
nông nghiệp như máy ép... 
3.4.2.2 Trục và ổ trượt 
a. Trục 
* Khái niệm. 
Trục là một chi tiết máy dùng để truyền chuyển động quay (truyền mô men 
xoắn), để đỡ và lắp đặt các chi tiết máy quay hoặc để thực hiện cả hai nhiệm vụ trên. 
*Phân loại. 
+Theo đặc điểm chịu tải trục được chia ra làm hai loại: 
Trục truyền: Dùng để truyền mô men xoắn và đỡ các chi tiết máy quay. nó 
vừa chịu uốn vừa chịu xoắn. 
 Hình 3.14 Trục trơn. Hình 3.15 Trục bậc. 
Trục tâm: chỉ có nhiệm vụ đỡ các chi tiết máy quay, do đó nó chỉ chịu uốn. 
Trong quá trình làm việc, trục tâm có thể quay hoặc không quay. 
+ Theo hình dạng đường tâm trục có thể chia ra: 
Trục thẳng: Đường tâm là một đường thẳng. 
Trục khuỷu: Đường tâm khúc khuỷu. 
Trục mềm: có độ uốn cong khá lớn, được dùng để truyền chuyển động quay 
và mô men xoắn giữa các bộ phận máy hoặc giữa các máy có vị trí thay đổi khi làm 
việc. 
+ Theo cấu tạo chia ra: 
Trục trơn và trục bậc. 
82 
Trục đặc và trục rỗng. 
*. Kết cấu của trục. 
Thông thường được xác định theo trị số và tình hình phân bố lực tác dụng lên 
trục, cách bố trí và cố định các chi tiết máy lắp trên trục, phương pháp gia công và 
lắp ghép... 
Trục thường được chế tạo có dạng hình trụ tròn nhiều bậc. Khi cần giảm khối 
lượng có thể làm trục rỗng. 
Chi tiết máy dùng để đỡ trục gọi là ổ trục. Phần trục tiếp xúc trực tiếp với ổ 
trục gọi là ngõng trục. Phần để lắp với các chi tiết máy quay gọi là thân trục. Đường 
kính ngõng trục và thân trục phải được lấy theo tiêu chuẩn để thuận tiện cho việc chế 
tạo và lắp ghép. 
Để cố định các chi tiết trên trục theo chiều trục thường dùng vai trục, gờ, mặt 
côn, bạc, vòng chặn, đai ốc hoặc lắp ghép có độ dôi. 
Để cố định các chi tiết trên trục không bị xoay thường dùng then, then hoa 
hoặc lắp ghép có độ dôi. 
*Vật liệu chế tạo trục. 
Yêu cầu phải có độ bền cao, ít nhạy với tập trung ứng suất, có thể nhiệt luyện 
và dễ gia công. Thép các bon và thép hợp kim là những vật liệu chủ yếu dùng để chế 
tạo trục. 
b. Ổ trượt 
* Công dụng. 
Được dùng để đỡ các trục quay. ổ trục chịu tác dụng của các lực đặt trên trục 
và truyền các lực này vào thân máy, bệ máy. 
Bề mặt làm việc của ổ trượt cũng giống như của ngõng trục có thể là mặt trụ, 
mặt côn, mặt phẳng hoặc mặt cầu. 
* Phân loại: 
Theo đặc điểm cấu tạo, chia ra: 
+ ổ nguyên: Chế tạo đơn giản và có độ cứng lớn hơn ổ ghép. ổ nguyên có thể 
chế tạo rời hoặc chế tạo liền thân. Tuy nhiên ổ nguyên thường có các nhược điểm 
sau: 
- Khi khe hở giữa ngõng trục và ổ quá lớn, không thể điều chỉnh được. 
- Ngõng trục chỉ có thể lắp từ ngoài mút vào, do đó khi lắp các loại trục có 
đường kính lớn hoặc cần lắp ổ vào ngõng giữa sẽ khó khăn. 
Ổ nguyên chỉ được dùng trong các máy làm việc gián đoạn, vận tốc thấp, tải 
trọng nhỏ. 
+ ổ ghép: được chế tạo thành hai nửa riêng biệt sau đó ghép lại với nhau bằng 
bu lông, đai ốc. ổ ghép không có những nhược điểm như ổ nguyên, nhưng khó chế 
tạo và giá thành đắt. 
Kết cấu của ổ trượt. 
83 
Về cơ bản kết cấu của ổ trượt gồm có thân ổ, lót ổ, ngoài ra òn có cấu tạo 
đường dầu, vú mỡ để bboi trơn cho bề mặt làm việc của ổ và ngõng trục. 
+ Thân ổ: Có thể chế tạo liền với thân máy hoặc chế tạo rời sau đó ghép vào 
thân máy. Thân ổ có thể được chế tạo nguyên (ổ nguyên) hoặc chế tạo thành hai nửa 
sau đó ghép lại với nhau (ổ ghép). 
+ Lót ổ: Bề mặt tiếp xúc với ngõng trục phải làm bằng vật liệu có hệ số ma 
sát thấp, có khả năng chịu mài mòn, ma sát. Tuỳ theo ổ là ổ nguyên hay ổ ghép mà 
lót ổ cũng được chế tạo nguyên hoặc dưới dạng hai nửa cho phù hợp với ổ. 
b. ổ lăn. 
* Cấu tạo: Trong ổ lăn, tải trọng từ trục trước khi truyền đến gối trục phải qua 
các con lăn. Nhờ có con lăn nên ma sát sinh ra trong ổ là ma sát lăn. 
Ổ lăn thường gồm bốn bộ phận: vòng ngoài, vòng trong, con lăn và vòng cách 
(áo). 
Vòng trong và vòng ngoài thường có rãnh, vòng trong lắp với ngõng trục, vòng 
ngoài lắp với gối trục. Thường chỉ có vòng trong quay cùng trục, vòng ngoài đứng 
yên. Tuy nhiên, cũng có khi vòng ngoài quay cùng với gối trục còn vòng trong đứng 
yên cùng trục (ổ lăn của bánh ô tô). 
Con lăn có thể có dạng cầu hoặc dạng đũa, lăn trên rãnh con lăn. 
Vòng cách giữ cho hai con lăn kề nhau cách nhau một khoảng nhất định 
 * Phân loại: 
 + Phân loại theo hình dạng con lăn: 
 - ổ bi. 
 - ổ đũa: có các loại đũa trụ đũa côn đũa hình trống, đũa trụ xoắn, đũa kim. 
 + Theo khả năng chịu lực ổ lăn được chia ra: 
 - ổ đỡ: Chỉ chịu lực hướng tâm mà không chịu hoặc ít chịu lực dọc trục. 
 - ổ đỡ chặn: Chịu được cả lực hướng tâm và lực dọc trục. 
 - ổ chặn đỡ: Chịu lực dọc trục đồng thời chịu được một phần lực hướng tâm. 
 - ổ chặn: Chỉ chịu lực dọc trục mà không chịu lực hướng tâm . 
 + Theo số dãy con lăn có thể chia ra ổ lăn một dãy, ổ lăn hai dãy, bốn dãy... 
 + Theo cỡ đường kính ngoài của ổ, chia ra; ổ lăn cỡ đặc biệt nhẹ, ổ lăn rất 
nhẹ, nhẹ, trung bình và nặng. 
 Hình 3-16 Cỡ đường kính và bề rộng ổ. 
84 
+ Theo cỡ chiều rộng chia ra: ổ hẹp, ổ bình thường, ổ rộng và ổ rất rộng. 
+ ngoài ra còn chia ổ lăn thành ổ tự lựa và ổ không tự lựa. ổ lăn tự lựa có mặt 
trong của vòng ngoài là mặt lõm hình cầu, tâm hình cầu trùng với điểm giữa chiều 
rộng ổ và nằm trên đường tâm của ổ, do đó nó còn được gọi là ổ lăn lòng cầu. 
Ưu nhược điểm của ổ lăn. 
So sánh với ổ trượt, ổ lăn có các ưu, nhược điểm sau: 
Ưu điểm: 
+ Hệ số ma sát nhỏ, mô men cản sinh ra khi mở máy cũng ít hơn ổ trượt. 
+ Chăm sóc và bôi trơn đơn giản. 
+ Mức độ tiêu chuẩn hoá và tính lắp lẫn cao, thay thế thuận tiện. 
Nhược điểm: 
+ Kích thước hướng kính lớn. 
+ Lắp ghép tương đối khó khăn. 
+ Làm việc nhiều tiếng ồn, khả năng giảm chấn kém. 
+ Lực quán tính tác dụng lên con lăn khá lớn khi làm việc với vận tốc cao. 
+ Giá thành cao. 
* ổ lăn được dùng trong rất nhiều các loại máy. 
 Các loại ổ lăn chính. 
Ổ bằng 20% khả năng chịu lực hướng tâm không dùng đến. 
+ Ổ đũa ngắn đỡ một dãy: Chủ yếu là chịu lực hướng tâm. Khả năng chịu lực 
hướng tâm lớn hơn 70% so với ổ bi đỡ một dạy cùng kích thước. Loại ổ này có khả 
năng chịu tải lớn, chịu va đập tốt. 
+ Ổ bi đỡ lòng cầu hai dãy: Chủ yếu là chịu lực hướng tâm. Khả năng chịu 
lực hướng tâm lớn hơn hai lần so với ổ bi đỡ một dạy cùng kích thước. Loại ổ này có 
khả năng chịu tải lớn, chịu va đập tốt. 
+ Ổ kim, ổ đũa trụ dài: Con lăn dạng đũa trụ nhỏ và dài. ổ kim không có vòng 
cách, khả năng chịu lực hướng tâm lớn, kích thước đường kính ngoài nhỏ, có thể có 
đủ vòng trong, vòng ngoài hoặc không có vòng trong hoặc vòng ngoài. 
+ Ổ đũa trụ xoắn đỡ: Con lăn hình trụ rỗng bằng lá thép mỏng cuốn lại. Nó 
không chịu được lực dọc trục, khả năng chịu tải va đập tốt. 
+ Ổ bi đỡ chặn một dãy: Chịu được cả lực hướng tâm và lực dọc trục. Khả 
năng chịu lực hướng tâm lớn hơn khoảng 30 – 40% ổ bi đỡ một dãy. Để tăng khả 
năng chịu tải hoặc chịu lực dọc trục thay đổi hai chiều người ta thường lắp hai ổ trên 
một gối trục. 
+ Ổ đũa côn đỡ chặn: Chịu được cả lực hướng tâm và lực dọc trục. Được 
dùng nhiều trong chế tạo máy vì tháo lắp đơn giản, có thể điều chỉnh khe hở và bù 
mòn thuận tiện. ổ có thể chế tạo một hay nhiều dãy, nó thường được dùng trên các 
trục có lắp bánh răng côn, bánh răng xiên... 
+ Ổ bi chặn: Chỉ chịu lực dọc trục và làm việc với vận tốc thấp, trung bình. 
 Ký hiệu và cách đọc ổ lăn. 
85 
Theo TCVN 3776-83, tất cả các ổ lăn được chế tạo theo tiêu chuẩn hoá và 
được ký hiệu bằng những con số 
+ Hai số đầu tính từ phải sang biểu thị đường kính trong của ổ. 
- Đối với ổ có đường kính trong từ 20 đến 495mm thì các số này có giá trị bằng 
1/5 đường kính trong, nghĩa là nếu nhân hai số này với 5 ta được kích thước đường 
kính trong của ổ. 
- Đối với những ổ có đường kính trong từ 10 đến đưới 20mm thì được ký hiệu 
như sau: 
Đường kính trong của ổ (mm): 10 12 15 17 
Ký hiệu: 00 01 02 03 
- Đối với những ổ có đường kính trong từ 1 đến đưới 9mm thì hai số này ( ví 
dụ như 01, 02,... 09) có giá trị bằng đường kính trong của ổ, nhưng số thứ ba từ phải 
sang phải là số 0. 
+ Số thứ ba từ phải sang biểu thị loạt đường kính ổ (cỡ kích thước đường kính 
ngoài của ổ): 8, 9 – siêu nhẹ; 1, 7 - Đặc biệt nhẹ; 2, 5 – nhẹ; 3, 6 – trung bình; 4 – 
nặng. Số 9 để chỉ ổ có đường kính không tiêu chuẩn. 
+ Số thứ tư từ phải sang biểu thị loại ổ: 
Loại ổ Ký hiệu 
- Ổ bi đỡ một dãy: 0 
- Ổ bi đỡ lòng cầu hai dãy: 1 
- Ổ đũa ngắn đỡ một dãy: 2 
- Ổ bi đỡ lòng cầu hai dãy: 3 
- Ổ kim, ổ đũa trụ dài: 4 
- Ổ đũa trụ xoắn đỡ: 5 
- Ổ bi đỡ chặn một dãy: 6 
- Ổ đũa côn đỡ chặn: 7 
- Ổ bi chặn, ổ bi chặn đỡ: 8 
- Ổ đũa chặn, ổ đũa chặn đỡ; 9 
+ Số thứ năm và thứ sáu từ phải sang biểu thị những đặc điểm về cấu tạo của 
ổ, ví dụ về góc tiếp xúc của bi trong ổ đỡ chặn, có rẵnh tựa ở vòng ngoài...(đối với 
những kiểu ổ không có những đặc điểm về cấu tạo thì không cần dùng hai con số 
này) 
+ Số thứ bảy từ phải sang biểu thị loạt chiều rộng ổ (cỡ chiều rộng): 8 - đặc 
biệt hẹp; 7 – hẹp; 1- bình thường; 2 – rộng; 3, 4, 5, 6 - đặc biệt rộng. Tuỳ theo loạt 
đường kính, chữ số 0 có thể chỉ loạt chiều rộng bình thường, hẹp hoặc rộng. 
Trong ký hiệu quy ước của ổ không ghi kiểu ổ có ký hiệu là số 0 nếu ký hiệu 
loạt chiều rộng là 0 và dạng kết cấu là 00. 
86