Giáo trình Thiết kế máy 2

TRƯỜNG ĐẠI HỌC PHẠM VĂN ĐỒNG 
KHOA KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ 
BÀI GIẢNG 
 THIẾT KẾ MÁY 2 
Bậc Đại học ngành Công nghệ Kỹ thuật Cơ khí 
GV: ThS. ĐỖ MINH TIẾN (CB) 
GV: ThS. NGUYỄN HOÀNG LĨNH 
Quảng Ngãi, 5/2017 
Khoa Kỹ thuật Công nghệ BG: THIẾT KẾ MÁY 2 
i 
MỤC LỤC 
LỜI NÓI ĐẦU ............................................................................................................ 1 
PHẦN III. CÁC CHI TIẾT LIÊN KẾT ................................................................... 2 
Chương 8. TRỤC ..................................................................................................... 2 
8.1. Khái niệm chung .............................................................................................. 2 
8.1.1. Giới thiệu về trục....................................................................................... 2 
8.1.2. Phân loại trục............................................................................................. 2 
8.1.3. Kết cấu và vật liệu trục ............................................................................. 3 
8.2. Tính toán thiết kế trục ...................................................................................... 5 
8.2.1. Các dạng hỏng và chỉ tiêu tính toán .......................................................... 6 
8.2.2. Tính toán trục về độ bền ........................................................................... 8 
8.2.3. Tính trục về độ cứng ............................................................................... 11 
CÂU HỎI ÔN TẬP ................................................................................................... 17 
Chương 9. Ổ LĂN ............................................................................................. 18 
9.1. Khái niệm chung ............................................................................................ 18 
9.1.1. Giới thiệu về ổ lăn ................................................................................... 18 
9.1.2. Phân loại ổ lăn ......................................................................................... 18 
9.1.3. Độ chính xác chế tạo ổ lăn ...................................................................... 20 
9.1.4. Các loại ổ lăn thường dùng ..................................................................... 20 
9.2. Lực và ứng suất trong ổ lăn ............................................................................ 21 
9.2.1. Sự phân bố lực trên các con lăn .............................................................. 21 
9.2.2. Ứng suất tiếp xúc trong ổ lăn .................................................................. 23 
9.3. Tính chọn ổ lăn ............................................................................................... 24 
9.3.1. Các dạng hỏng của ổ lăn và chỉ tiêu tính toán ........................................ 24 
9.3.2. Tính ổ lăn theo khả năng tải động ........................................................... 25 
9.3.3. Tính ổ lăn theo khả năng tải tỉnh ............................................................. 36 
CÂU HỎI ÔN TẬP ................................................................................................... 37 
Chương 10. KHỚP NỐI ................................................................................... 38 
Khoa Kỹ thuật Công nghệ BG: THIẾT KẾ MÁY 2 
ii 
10.1. Khái niệm chung .......................................................................................... 38 
10.1.1. Giới thiệu về Ổ khớp nối ....................................................................... 38 
10.1.2. Các loại khớp nối .................................................................................. 38 
10.1.3. Các kích thước chủ yếu của khớp nối ................................................... 39 
10.2. Tính chọn khớp nối ...................................................................................... 39 
10.2.1. Phương pháp tính chọn khớp nối .......................................................... 39 
10.2.2. Tính nối trục chốt đàn hồi ..................................................................... 40 
10.2.3. Tính ly hợp chốt an toàn ....................................................................... 43 
CÂU HỎI ÔN TẬP ................................................................................................... 44 
PHẦN IV. CÁC MỐI GHÉP CHI TIẾT MÁY ..................................................... 45 
Chương 11. MỐI GHÉP ĐINH TÁN .................................................................. 45 
11.1. Khái niệm chung .......................................................................................... 45 
11.1.1. Giới thiệu mối ghép đinh tán ................................................................ 45 
11.1.2. Phân loại mối ghép đinh tán .................................................................. 45 
11.1.3. Các kích thước chủ yếu của mối ghép .................................................. 48 
11.2. Tính mối ghép chắc ...................................................................................... 48 
11.2.1. Các dạng hỏng và chỉ tiêu tính toán ...................................................... 48 
11.2.2. Tính mối ghép chắc chịu lực ngang ...................................................... 50 
11.2.3. Tính mối ghép chắc ............................................................................... 51 
11.2.4. Hệ số độ bền mối ghép .......................................................................... 53 
11.2.5. Ứng suất cho phép ................................................................................. 55 
CÂU HỎI ÔN TẬP ................................................................................................... 55 
Chương 12. MỐI GHÉP HÀN .......................................................................... 56 
12.1. Khái niệm chung .......................................................................................... 56 
12.1.1. Giới thiệu mối ghép hàn ........................................................................ 56 
12.1.2. Các loại mối hàn.................................................................................... 57 
12.1.3. Các kích thước chủ yếu của mối ghép .................................................. 59 
12.2. Tính mối hàn giáp mối ................................................................................. 60 
Khoa Kỹ thuật Công nghệ BG: THIẾT KẾ MÁY 2 
iii 
12.3. Tính mối hàn chồng ..................................................................................... 62 
12.3.1. Tính mối hàn chồng chịu lực kéo nén dọc theo tấm ghép .................... 62 
2.3.2. Tính mối hàn chồng chịu moment uốn trong mặt phẳng ghép ............... 65 
12.3.3. Tính mối hàn chồng chịu lực và moment uốn trong mặt phẳng ghép .. 67 
12.4. Tính mối hàn góc ......................................................................................... 68 
12.5. Tính mối hàn tiếp xúc .................................................................................. 70 
CÂU HỎI ÔN TẬP ................................................................................................... 71 
Chương 13. MỐI GHÉP ĐỘ DÔI .................................................................... 72 
13.1. Khái niệm chung .......................................................................................... 72 
13.1.1. Giới thiệu mối ghép độ dôi ................................................................... 72 
13.1.2. Phương pháp lắp để tạo mối ghép độ dôi .............................................. 73 
13.1.3. Các kích thước chủ yếu của mối ghép .................................................. 74 
13.2. Tính mối ghép độ dôi ................................................................................... 74 
13.2.1. Các dạng hỏng và chỉ tiêu tính toán ...................................................... 74 
13.2.2. Tính mối ghép độ dôi chịu mô men xoắn ............................................. 78 
CÂU HỎI ÔN TẬP ................................................................................................... 84 
Chương 14. MỐI GHÉP THEN VÀ THEN HOA ................................................. 85 
14.1. Mối ghép then .............................................................................................. 85 
14.1.1. Giới thiệu mối ghép then ....................................................................... 85 
14.1.2. Kích thước cơ bản của mối ghép then bằng .......................................... 85 
14.1.3. Tính mối ghép then bằng ...................................................................... 87 
14.2. Mối ghép then hoa ........................................................................................ 88 
14.2.1. Giới thiệu mối ghép then hoa ................................................................ 88 
14.2.2. Kích thước cơ bản của mối ghép then hoa ............................................ 89 
14.2.3. Tính mối ghép then hoa ........................................................................ 91 
CÂU HỎI ÔN TẬP ................................................................................................... 92 
Chương 15. MỐI GHÉP REN........................................................................... 93 
15.1. Khái niệm chung .......................................................................................... 93 
Khoa Kỹ thuật Công nghệ BG: THIẾT KẾ MÁY 2 
iv 
15.1.1. Giới thiệu mối ghép ren ........................................................................ 93 
15.1.2. Các chi tiết máy dùng trong mối ghép ren ............................................ 93 
15.1.3. Các kích thước chủ yếu của mối ghép ren ............................................ 94 
15.1.4. Các kí hiệu lắp ghép .............................................................................. 95 
15.1.5. Sự nới lỏng và các phương pháp phòng lỏng ........................................ 96 
15.2. Tính mối ghép ren ........................................................................................ 98 
15.2.1. Các dạng hỏng của mối ghép ren và chỉ tiêu tính toán ......................... 98 
15.2.2. Tính bu lông ghép lỏng chịu lực dọc trục ............................................. 99 
15.2.3. Tính bu lông được xiết chặt, không có ngoại lực tác dụng ................. 100 
15.2.4. Tính bu lông được xiết chặt, chịu ngoại lực tác dụng ngang .............. 100 
15.3. Tính mối ghép nhóm bu lông ..................................................................... 101 
15.4. Xác định ứng suất cho phép ....................................................................... 107 
CÂU HỎI ÔN TẬP ................................................................................................. 107 
TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................... 108 
Khoa Kỹ thuật Công nghệ BG: THIẾT KẾ MÁY 2 
-1- 
LỜI NÓI ĐẦU 
 Thiết kế máy 2 là một môn học trong nội dung ngành Công nghệ Kỹ thuật 
Cơ khí. Nhằm trang bị cho sinh viên đại học các kiến thức cần thiết về ứng dụng 
trong kĩ thuật và tính toán các chi tiết thông dụng trong lĩnh vực cơ khí. Mục đích là 
để nâng cao trình độ kĩ thuật, bảo quản các trang thiết bị, đồng thời phục vụ cho 
việc tiếp thu các môn học chuyên ngành. 
 Nội dung của bài giảng có dung lượng 30 tiết, gồm hai phần: 
 Các chi tiết liên kết gồm trục, ổ lăn và khớp nối. 
 Các mối ghép chi tiết máy gồm mối ghép đinh tán, mối ghép hàn, mối ghép 
độ dôi, mối ghép then và then hoa và mối ghép ren. 
 Trong quá trình giảng dạy, tuỳ theo yêu cầu cụ thể Giảng viên có thể cập nhật 
thêm các dạng bài tập mới và các ứng dụng thực tế trong mỗi chương cho phù hợp. 
 Bài giảng trình bày phần cốt lõi nhất giúp tính toán các mối ghép và chọn các 
chi tiết liên kết dùng cho ngành cơ khí, giúp người đọc thông thạo các kí hiệu ren, ổ 
lăn, liên kết được với môn sức bền vật liệu để vẽ các biểu đồ nội lực, tính toán trục, 
kiểm nghiệm bền cho các mối ghép và làm quen với trình tự thiết kế các chi tiết 
máy. Bài giảng sử dụng cho các đối tượng sinh viên đã học Thiết kế máy 1, các kỹ 
sư ngành Cơ khí, những người thiết kế máy,...Bài giảng được biên soạn trên nguyên 
tắc ngắn gọn, dễ thực hành theo hình ảnh minh họa, cho người tự học và làm tài liệu 
tham khảo để sinh viên nhanh chóng hoàn thành Đồ án Thiết kế máy. 
 Tác giả xin chân thành cảm ơn ý kiến đóng góp của các đồng nghiệp, các em 
sinh viên để bài giảng hoàn thiện hơn. Mọi ý kiến đóng góp, phê bình và thắc mắc 
xin gửi về địa chỉ: dmtien@pdu.edu.vn và nhlinh@pdu.edu.vn 
Khoa Kỹ thuật Công nghệ, Trường Đại học Phạm Văn Đồng, 509 Phan Đình 
Phùng, TP Quảng Ngãi. 
 Quảng Ngãi, 5/2017 
 Nhóm tác giả 
 ThS. Đỗ Minh Tiến 
 ThS. Nguyễn Hoàng Lĩnh 
Khoa Kỹ thuật Công nghệ BG: THIẾT KẾ MÁY 2 
-2- 
PHẦN III. CÁC CHI TIẾT LIÊN KẾT 
Chương 8. TRỤC 
8.1. Khái niệm chung 
8.1.1. Giới thiệu về trục 
 Trục là chi tiết máy để đỡ các chi tiết quay như bánh răng, đĩa xích, truyền 
mômen xoắn hoặc thực hiện cả hai nhiệm vụ trên. 
8.1.2. Phân loại trục 
 Trục được phân loại theo đặc điểm tải trọng, theo hình dạng đường tâm trục, 
theo cấu tạo trục. 
 a) Theo đặc điểm chịu tải trọng 
 - Trục truyền: chịu đồng thời cả hai mômen uốn và mômen xoắn. Trục truyền 
gồm có: 
 + Trục truyền động (mang các chi máy truyền động như bánh răng, bánh xích, 
bánh đai,...). 
 + Trục chính (ngoài các chi tiết truyền động còn mang các bộ phận khác như 
dụng cụ cắt, cánh khuấy,...). 
 - Trục tâm: chỉ chịu mômen uốn và có hai loại: 
 + Trục tâm không quay cùng chi máy lắp trên nó (ví dụ như trục xe đạp, xe 
máy,...). 
 + Trục tâm quay cùng chi tiết máy. 
 b) Theo hình dạng đường tâm 
 - Trục khuỷu: biến chuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến và ngược 
lại. 
 - Trục thẳng: có đường tâm trục là một đường thẳng. 
 - Trục mềm: trục có hình dạng đường tâm trục thay đổi, có độ uốn cong trục 
khá lớn. 
 c) Theo cấu tạo trục thẳng 
 - Trục trơn: có đường kính không thay đổi (thường dùng trong máy xay xát 
lúa). 
Khoa Kỹ thuật Công nghệ BG: THIẾT KẾ MÁY 2 
-3- 
 - Trục bậc: gồm nhiều đoạn trục có đường kính khác nhau (hình 8.1) 
 - Trục rỗng: đòi hỏi khắt khe về khối lượng trục, khi cần thiết làm lỗ thông 
qua trục hoặc khi lắp đặt bên trong trục của các chi tiết khác... 
 d) Theo tiết diện trục 
 Gồm có trục tròn, trục then hoa và trục định hình. 
8.1.3. Kết cấu và vật liệu trục 
 a) Kết cấu trục 
 - Kết cấu trục được xác định dựa trên: 
+ Trị số và sự phân bố lực tác dụng lên trục 
+ Cách bố trí và cố định các chi tiết máy trên trục 
+ Phương pháp gia công, yêu cầu về lắp ghép,... 
 - Trục thường được chế tạo dưới dạng trục bậc. Trục trơn thì ít được dùng vì 
không phù hợp với đặc điểm phân bố ứng suất khác nhau theo chiều dài trục và lắp 
ghé khó khăn hơn. Khi cần ta phải giảm khối lượng, dùng trục rỗng (tuy nhiên giá 
thành chế tạo trục rỗng rất đắt). 
 - Trục là chi tiết bao gồm các thành phần sau: 
Hình 8.1. Kết cấu trục 
+ Ngõng trục: phần tiếp xúc giữa trục và ổ trục. Đường kính ngõng trục phải 
lấy theo tiêu chuẩn: 8; 9; 10; 12; 15; 17; 20; 25; 30; 35; 40; 45;50; 55; 60; ... vít gỗ. 
- Ren hệ mét: ren có tiết diện hình tam giác đều, góc ở đỉnh α= 600, các kích 
thước của ren được đo bằng mm. 
Chia làm 2 loại: ren hệ mét bước lớn và ren hệ mét bước nhỏ. 
Đối với ren bước nhỏ vì giảm bước ren nên có chiều sâu rãnh ren và góc nâng 
của ren nhỏ hơn so với ren bước lớn.Với cùng đường kính ngoài thì đường kính 
trong của ren bước nhỏ lớn hơn ren bước lớn do đó sức bền của thân bulông (vít) 
cũng tăng lên. Góc nâng  giảm xuống sẽ làm tăng khả năng tự hãm của ren hay 
nói cách khác là ren bước nhỏ ít khả năng tự lỏng hơn so với ren bước lớn. 
Nhờ các ưu điểm trên mà bước ren nhỏ được dùng nhiều trong các chi tiết 
máy chịu tải trọng va đập, các tiết máy nhỏ hoặc có vỏ mỏng. 
Khoa Kỹ thuật Công nghệ BG: THIẾT KẾ MÁY 2 
-96- 
Ký hiệu của ren hệ mét bước lớn là M, tiếp theo là trị số đường kính (vd: M 
14), với ren bước nhỏ thì ghi thêm trị số của bước ren nhỏ (vd: M 14x 0,75). 
- Ren hệ Anh: có tiết diện hình tam giác cân, góc ở đỉnh α= 550, các kích 
thước được đo bằng tấc Anh. (1 inch = 25,4 mm) 
Chỉ dùng cho các chi tiết máy nhập từ các nước phương Tây. 
- Ren ống: dùng để ghép kín các ống, ren không có khe hở ở đỉnh ren và chân 
ren, thành ống mỏng nên cần bước ren nhỏ.Khi lắp không có khe hở. 
Có tiết diện là tam giác cân và góc ở đỉnh α= 550 (đỉnh ren và chân răng làm 
lượn tròn). 
- Ren tròn: có tiết diện hình tròn, được dùng chủ yếu trong các bulông, vít 
chịu tải trọng va đập lớn, dùng trong đuôi đèn,chuôi bóng đèn, đuôi đèn pin, ... 
b) Ren truyền động và chịu tải: 
Gồm ren hình thang, ren hình răng cưa, ren vuông (ren này không được tiêu 
chuẩn hoá). 
- Ren vuông: có tiết diện hình vuông, α= 00 , nên hiệu suất cao. Loại ren này 
được dùng nhiều trong cơ cấu vít nhưng hiện nay ít dùng. 
- Ren hình thang: có tiết diện hình thang cân, có góc ở đỉnh α= 300, dùng 
trong truyền động chịu tải 2 chiều. 
- Ren hình răng cưa: có tiết diện hình thang lệch, dùng trong truyền động 
chịu tải 1 chiều (như máy ép, kích vít, ..) 
15.1.5. Sự nới lỏng và các phương pháp phòng lỏng 
Bộ phận hãm giữ vai trò rất quan trọng trong mối ghép ren chịu tải trọng động. 
Mặc dù các loại ren dùng trong lắp ghép đều đảm bảo khi chịu tải trong tĩnh (nếu 
f’=0,1 ’=arctgf’=60, nếu f=0,3 ’=arctgf’=160 luôn luôn lớn hơn góc nâng ren 
 = 1,40 .. 3,300) nhưng do va đập vào rung động trong qua trình máy làm việc nên 
ma sát giữa ren bu lông và đai ốc giảm bớt nên xảy ra hiện tượng đai ốc bị tháo 
lỏng. Ngoài ra một số đai ốc điều chỉnh như: đai ốc chỉnh lực ép trên ổ bi đũa côn, 
trên tiết điều chỉnh mộng đuôi én, đai ốc chỉnh ổ cũng phải cần hãm lại. 
 Có nhiều biện pháp để hãm dựa theo các nguyên tắc sau: 
a) Sử dụng hai đai ốc: 
Khoa Kỹ thuật Công nghệ BG: THIẾT KẾ MÁY 2 
-97- 
Hình 15.4 Các phương pháp phòng lỏng đai ốc 
- Sau khi vặn đai ốc thứ hai, giữa hai đai ốc xuất hiện lực căng phụ, chính lực 
căng phụ này tạo nên lực ma sát phụ giữ cho đai ốc không bị nới lỏng khi bu lông 
chịu lực dọc trục (hình 15.4.a) 
- Phương pháp sử dụng hai đai ốc làm tăng thêm khối lượng, khi bị rung động 
mạnh vẫn khôn đảm bảo chặt cho nên hiện nay ít dùng 
b) Sử dụng đai ốc tự hãm: bằng cách ép dẻo đầu đai ốc thành hình elip sau khi 
cắt ren, tạo thành độ dôi hướng tâm của ren (hình 15.4b) hoặc tạo các rãnh hướng 
tâm trên đầu đai ốc. Một phương pháp khác là cán lăn hoặc cuộn vòng hãm bằng 
poliamid vào rãnh đai ốc. Khi xiết sẽ tạo thành lực ma sát lớn chống tháo lỏng đai 
ốc.(hình 15.4.e) 
c) Dùng vòng đêm vênh: đây là phương pháp phổ biến nhất. Ma sát phụ sinh ra 
do lực đàn hồi của vòng đệm vênh tác dụng lên đai ốc. Ngoài ra,mệng vòng đệm 
vênh luôn tỳ vào đai ốc chống cho đai ốc thào lỏng ra. Nhược điểm chủ yếu là tạo 
ra lực lệch tâm. Để khắc phục người ta dùng vòng đệm lò xo. 
Khoa Kỹ thuật Công nghệ BG: THIẾT KẾ MÁY 2 
-98- 
Ngoài các phương pháp nêu trên, người ta còn hãm đai ốc bằng các phương 
pháp như vòng đệm gập, đệm hãm có ngạnh, chốt chẽ, dây buộcGây biến dạng 
cục bộ như tán phần cuối bulông hoặc hàn chỉnh, những phương pháp này rất chắc 
chắn nên chỉ dùng trong mối ghép không tháo. 
 Hình 15.5 Các phương pháp phòng lỏng đai ốc đặc biệt 
15.2. Tính mối ghép ren 
15.2.1. Các dạng hỏng của mối ghép ren và chỉ tiêu tính toán 
Khi xiết chặt bu lông và đai ốc, các vòng ren của bu lông và đai ốc tiếp xúc 
với nhau. Các vòng ren của đai ốc chịu lực xiết V. Các vòng ren trên bu lông chịu 
phản lực Ft (Hình 15.6). 
Hình 15.6 Lực tác dụng lên bu lông và ren 
 Trên mối ghép ren có thể xuất hiện các dạng hỏng sau: 
+ Thân bu lông bị kéo dứt tại phần có ren, hoặc tại tiết diện sát mũ bu lông. 
Hoặc bị xoắn đứt trong quá trình xiết đai ốc. 
Khoa Kỹ thuật Công nghệ BG: THIẾT KẾ MÁY 2 
-99- 
+ Các vòng ren bị hỏng do cắt đứt tại phần có ren, dập bề mặt tiếp xúc hoặc bị 
uốn gẫy. Nếu tháo lắp nhiều lần, các vòng ren có thể bị mòn. 
+ Mũ bu lông bị hỏng do dập bề mặt tiếp xúc, cắt đứt hoặc bị uốn gẫy. 
Kích thước của mối ghép bu lông đã được tiêu chuẫn hóa, các kích thước được 
tính theo đường kính d vớ một tỷ lệ nhất định trrn cơ sở đảm bảo sức bền đều của 
các dạng hỏng. Do đó chỉ cần this toán để hạn chế một dạng hỏng là các dạng hỏng 
khác cũng không xảy ra. Thường người ta kiểm tra mối ghép ren theo điều kiện bền: 
  
k
  
Trong đó là ứng suất sinh ra trên tiết diện chân ren của bu lông, có đường 
kính d1.  
k
 là ứng suất kéo cho phép của bu lông hoặc vít. 
Điều kiện bền  
k
  được dùng để tính toán kiểm tra bền và thiết kế mối 
ghép ren. Nó được goi là chỉ tiêu tính toán của mối ghepsren ghép có khe hở. 
Chương này chủ yếu trình bày việ tính toán mối ghép bu lông có khe hở. 
Đối với các mối ghép dùng bu lông tinh, ghép không có khe hở, dạng hỏng 
chủ yếu của mối ghép là dập và cắt đứt thân bu lông. Chỉ tiêu tính toán và phương 
pháp tính mối ghép tương tự như mối ghép đinh tán. 
15.2.2. Tính bu lông ghép lỏng chịu lực dọc trục 
Hình 15.7 Bu lông ghép lỏng chịu lực dọc trục F 
Khoa Kỹ thuật Công nghệ BG: THIẾT KẾ MÁY 2 
-100- 
Gọi F là ngoại lực tác dụng dọc trục bu lông, ta có: 
2
1
4.
.
F
d
 
 ≤ 
k
 
Công thức xác định đường kính trong 
1
d của bu lông 
1
d ≥ 
4.
.
k
F
 
 - Với 
k
 là ứng suất kéo của bu lông 
15.2.3. Tính bu lông được xiết chặt, không có ngoại lực tác dụng 
Hình 15.8 Mối ghép bu lông chịu lực xiết V 
Ứng suất kéo do V gây nên : 
2
1
4.
.
V
d
 
Ta tính theo độ bền kéo với lực kéo tính toán tương đương 
td
F = 1,3.V 
Do đó , từ điều kiện bền : 
2
1
1,3.4.
3.
.
V
td d
  
 ≤ 
k
 
Suy ra công thức xác định đường kính 
1
d ≥
1,3.4.
.
k
V
 
15.2.4. Tính bu lông được xiết chặt, chịu ngoại lực tác dụng ngang 
a) Bu lông lắp có khe hở 
Gọi F là lực tác dụng lên mối ghép hoặc phần mối ghép có một bu lông, để các 
tấm ghép không bị trượt thì lực xiết V phải thõa mãn điều kiện: 
. .msF i f V F hoặc V =
.
.
k F
i f
2
1
4.1,3.
.
V
td d
 
 ≤ 
k
 
Khoa Kỹ thuật Công nghệ BG: THIẾT KẾ MÁY 2 
-101- 
Thay trị số V vào biểu thức trên, rút ra công thức xác định được đường kính 
1
d của bu lông: 
1
d ≥
1,3.4. .
. . .
k
k F
i f 
 
Hình 15.9 Bu lông lắp có khe hở 
b) Bu lông lắp không có khe hở 
Hình 15.10 Bu lông lắp không có khe hở 
Điều kiện bền cắt ngang thân bu lông 
 
 
4
2
4.
. .. .
  
  
o
F
d
F
id i
Điều kiện bền dập : 
0
.d d
F
d
 

Lực xiết bu lông được xác định bởi công thức: 
 V = 
.
.
k F
i f
 = 10.F 
15.3. Tính mối ghép nhóm bu lông 
Thông thường đường kính các bu lông trong mối ghép được chọn bằng nhau, 
mặc dù về phương diện tính toán,cách giải quyết này chỉ đúng trong trường hợp tải 
Khoa Kỹ thuật Công nghệ BG: THIẾT KẾ MÁY 2 
-102- 
trọng phân bố đều giữa các bu lông. Sỡ dĩ như vậy là vì trong sản xuất, ta sử dụng 
nhóm bu lông có đường kính bằng nhau làm đơn giản công nghệ chế tạo, giảm bớt 
bu lông cần chế tạo, tháo lắp và thay thế dễ dàng. 
Khi tính ta giả thiết rằng: 
- Các chi tiết máy được ghép khá cứng,do đó bề mặt tiếp xúc giữa các tấm 
ghép (bề mặt ghép) vẫn phẳng. 
- Các bu lông trong mối ghép có kích thước như nhau và chịu lực xiết bằng 
nhau. 
Trong mục này trình bày vấn đề xác định tải trọng tác dụng lên bu lông chịu 
tải lớn nhất trong mối ghép nhóm bu lông. Khi xác định được tải trọng lớn nhất, sau 
đó xác định lực kéo tính toán tương đương (ghép có khe hở) hoặc lực cắt (ghép 
không có khe hở) theo các công thức có trong mục trước để tính kích thước của bu 
lông. 
Ta xác định trọng tâm nhóm bu lông theo các công thức (với iA , ix , iy tương 
ứng là diện tích,hoành độ và tung độ thứ i như hình 15.11) 
Hình 15.11 Phương pháp xác định tọa độ trọng tâm 
1 1 2 2
1 2
...
...
n n
n
A x A x A x
x
A A A
1 1 2 2
1 2
...
...
n n
n
A y A y A y
y
A A A
Nếu tải trọng F tác dụng nằm trong mặt phăng ghép thì ta đưa ngoại lực F về 
trọng tâm nhóm bu lông. Lúc đó mối ghép nhóm bu lông sẽ chịu tác dụng đồng thời 
ngoại lực F đi qua trọng tâm mối ghép và mô men M=Fl. Do đó ta khảo sát độc lập 
Khoa Kỹ thuật Công nghệ BG: THIẾT KẾ MÁY 2 
-103- 
hai trường hợp: mối ghép chịu lực ngang F đi qua trọng tâm nhóm bu lông và mối 
ghép chịu tác dụng mô men M nằm trong bề mặt ghép. 
a) Mối ghép chịu lực ngang F, đi qua trọng tâm của nhóm bu lông.(H 15.12) 
Khi đó ngoại lực F phân bố đều cho tất cả z bu lông trong mối ghép. Ngoại lực 
iF
F tác dụng lên một bu lông có giá trị bằng nhau và xác định theo công thức: 
iF
F
F
z
a) b) 
Hình 15.12: Tải trọng nằm trong bề mặt ghép và qua trọng tâm 
b) Mối ghép chịu tác dụng mô men M 
Thông thường người ta dùng cách tính gần đúng ,xem hợp lức ma sát do mỗi 
bu lông được xiết chặt gây nên , đi qua tâm của mỗi bu lông, Để chống xoay mối 
ghép thì mô men các lực ma sát đối với trọng tâm nhóm bu lông phải lớn hơn mô 
men ngoại lực M. Ta xác định lực xiết theo hai phương pháp sau: 
- Phương pháp 1: 
Trong trường hợp mối ghép có khe hở và lực xiết bu lông V có thể xác định 
theo điều kiện bề mặt ghép không bị xoay theo công thức: 
ms i
T fV r M  hoặc ifV r kM  
Từ đây suy ra: 
i
kM
V
f r

Khoa Kỹ thuật Công nghệ BG: THIẾT KẾ MÁY 2 
-104- 
Nếu các khoảng cách ir như nhau thì: 
kM
V
fzr
Sau đó xác định đường kính bu lông theo công thức trên. 
- Phương pháp 2: 
Đầu tiên ta phải xác định tải trọng lớn nhất tác dụng lên bu lông. 
Đối với mối ghép có các bu lông nằm cách đều trọng tâm nhóm bu lông: 
2
iM
M M
F
zD zr
 suy ra 
kM
V
fzr
Trong đó: D - đường kính vòng tròn qua các tâm bu lông 
 z - số bu lông trong mối ghép. 
Khi mối ghép có các bu lông sắp xếp tùy ý, tải trọng tác dụng lên mỗi bu lông 
tỉ lệ thuận với khoảng cách từ tâm bu lông đến trọng tâm nhóm bu lông. Trong 
trường hợp tổng quát , để xác lực tác dụng lên mối ghép chịu tác dụng của mô men 
M , gọi 1MF là tải trọng tác dụng lên bu lông có khoảng cách 1r ở xa trọng tâm nhất , 
2MF là tải trọng lên bu ông có khoảng cách 2r , 3MF ứng với 3r ,,ta có: 
1 2
1 2
... =consMiM M
i
FF F
t
r r r
Do đó: 
1 2
2
1 3
3
1
1
1
...



M
M
i
M
M
M i
Mi
F r
F
r
F r
F
r
F r
F
r
Từ điều kiện: 1 1 2 2 ... ...M M Mi iF r F r F r M 
Và chú ý đến các hệ thức liên hệ giữa MiF ở trên ,ta thu được tải trọng 1MF tác 
dụng lên bu lông chịu lực lớn nhất (bu lông ở xa trọng tâm nhất): 
 1 1 11 2 2 2 2
1 2 ...
M
i j j
Mr Mr Mr
F
r r r z r
  
Khoa Kỹ thuật Công nghệ BG: THIẾT KẾ MÁY 2 
-105- 
Trong đó 
jz là số bu lông có khoảng cách jr đến trọng tâm nhóm bu lông 
bằng nhau. 
 Từ đây ta suy ra: 
1
2 2
i
Mi
i j j
MrMr
F
r z r
 
Chọn gía trị MiF lớn nhất và lực xiết V được xác định theo công thức: 
Mi i
2
i
kF kMr
V
f r

Sau đó,đối với mối ghép có khe hở ta xác định 1d , đối với mối ghép không có 
khe hở xác định đường kính 0d và chọn bu lông. 
Hình 15.13. Mối ghép chịu mô men xoắn M 
c) Mối ghép chịu lực ngang F không đi qua trọng tâm của nhóm bu lông 
Dời song song lực F về trọng tâm nhóm bu lông và thêm vào đó mô men M. 
Khi đó mối ghép xem như là chịu tác dụng đồng thời tải trọng F đi qua trọng tâm và 
mô men M. Dưới tác dụng các lực này bề mặt ghép có thể bị xoay hoặc trượt lên 
nhau. Theo các công thức trên ta xác định giá trị FFi và FMi tác dụng lên từng bu 
lông thứ I và theo sơ đồ lực ta xác định tải trọng lớn nhất Fmax tác dụng lên một bu 
lông trên nhóm và tính toán tải trọng lớn nhất theo công thức. Như trên hình 15.14 
tải trọng tác dụng lên bu lông 1 hoặc 2 là lớn nhất: 
2 2 2
F M
F F F 
Khoa Kỹ thuật Công nghệ BG: THIẾT KẾ MÁY 2 
-106- 
và 
2 2
1 1 1 1 1
2 cos( - ) 
F M F M
F F F F F  
2 2
1 1 1 1
2 cos 
F M F M
F F F F  
trong đó  là góc hợp bởi lực 1FF và 1MF . 
Hình 15.14 Mối ghép chịu lực ngang F không đi qua trọng tâm 
Sau khi tính toán, so sánh và xác định các giá trị tải trọng lớn nhất lên bu lông, 
tùy vào mối ghép có khe hở hoặc không có khe hở ta xác định lực xiết và đường 
kính bu lông hoặc kiểm nghiệm bu lông theo các chỉ tiêu bền: 
- Mối ghép không có khe hở: tải trọng lớn nhất tác dụng trực tiếp lên thân bu 
lông. Độ bền bu lông và bề mặt ghép và tính theo ứng suất cắt và dập. 
- Mối ghép có khe hở: tải trọng ngoài tiếp nhận bởi lực ma sát trên bề mặt 
ghép,để tạo lực ma sát này ta cần phải xiết bu lông. Giả sử gần đúng rằng lực ma sát 
đặt tại tâm lỗ lắp bu lông. Mối ghép đủ bền (bề mặt ghép không bị trượt) nếu như 
lực ma sát trên mỗi bu lông lớn hơn giá trị tải trọng ngoài tác dụng bu lông iF .Vì 
tất cả bu lông đều xiết bởi một lực xiết như nhau ,cho nên lực xiết bu lông xác định 
theo tải trọng lớn nhất tác dụng lên bu lông: 
max 
kF
V
f
Sau đó sử dụng công thức cho mối ghép có khe hở để tính đường kính bu 
lông. 
Khoa Kỹ thuật Công nghệ BG: THIẾT KẾ MÁY 2 
-107- 
15.4. Xác định ứng suất cho phép 
Ứng suất cho phép  
k
 [ của bu lông, vít, vít cấy có thể lấy như sau: 
- Các bu lông không xiết chịu lực dọc trục, lấy   chk 0.6  . ch , là giới 
hạn chảy của vật liệu chế tạo bu lông. 
- Các bu lông xiết chặt chịu tải trọng không đổi 
 Có kiểm tra lực xiết, lấy   ch
k 1.2 1.5

 

 Không kiểm tra lực xiết, lấy  ch
k 3 4

 

- Các bu lông xiết chặt chịu tải trọng thay đổi 
 Có kiểm tra lực xiết   ch
k 1.5 2.5

 

 Không kiểm tra lực xiết, lấy   ch
k 3 4

 

CÂU HỎI ÔN TẬP 
1. Phân loại mối ghép ren? Phạm vi ứng dụng? 
2. Nêu các phương pháp phòng lỏng đai ốc? 
3. Chứng minh rằng khi xiết bu lông ren hệ mét thì tải trọng tính toán lấy bằng 1,3 
lần lực xiết bu lông? 
Khoa Kỹ thuật Công nghệ BG: THIẾT KẾ MÁY 2 
-108- 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
[1]. Trịnh Chất, Cơ sở thiết kế máy và chi tiết máy, Nxb khoa học và kỹ 
thuật, Hà Nội, 1998. 
[2]. Trịnh Chất, Lê Văn Uyển, Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí, Tập 
1&2, NXB Giáo dục, 1993 
[3]. Nguyễn Văn Lẫm, Nguyễn Trọng Hiệp, Thiết kế chi tiết máy, NXB 
giáo dục, 1993. 
[4]. TS. Nguyễn Hữu Lộc, Giáo trình cơ sở thiết kế máy, NXB Đại học Quốc 
gia Tp HCM, 2016 
[5]. TS. Nguyễn Hữu Lộc, Bài tập chi tiết máy, NXB Đại học Quốc gia Tp 
HCM, 2016 
[6]. Nguyễn Hoàng Lĩnh, Đỗ Minh Tiến, Bài giảng Nguyên lý-Chi tiết máy, 
Trường ĐH Phạm Văn Đồng, Lưu hành nội bộ, 2013. 
[7]. Nguyễn Văn Yến, Giáo trình Chi tiết máy; NXB Giao thông vận tải, Hà 
Nội, 2005.