Chương 1: Cơ sở về thiết kế máy và chi tiết máy
Chương 1: (2 tiết)
CƠ SỞ VỀ THIẾT KẾ MÁY VÀ CHI TIẾT MÁY
MỤC TIÊU:
Sau khi học xong bài học này, sinh viên có khả năng:
- Hình thành tư duy tổng quát về yêu cầu và điều kiện để thiết kế một chi
tiết máy.
- Sử dụng được các công thức tính toán về độ cứng, độ bền, độ bền mỏi,
khả năng chịu nhiệt và chịu dao động của chi tiết máy.
NỘI DUNG:
I. Các yêu cầu chung của thiết kế máy
II. Các chỉ tiêu về khả năng làm việc
1. Độ bền
a) Khái niệm
b) Các biện pháp nâng cao độ bền và độ bền mỏi
2. Độ cứng
a) Khái niệm
b) Tính toán độ cứng
c) Các biện pháp nâng cao độ cứng
3. Độ bền mòn
a) Khái niệm
b) Tính toán độ bền mòn
c) Các biện pháp giảm mài mòn
d) Các biện pháp để giảm ảnh hưởng xấu của độ mòn tới khả năng
làm việc của máy
4. Khả năng chịu nhiệt
5. Dao động và tiếng ồn
Câu hỏi ôn tập
NHỮNG LƯU Ý VỀ GIẢNG DẠY VÀ HỌC TẬP:
1. Chương này chỉ mới đưa ra những khái niệm, tiền đề cho nên bài giảng mang
tính chất thống kê. Các công thức sinh viên đã học ở môn học Cơ kỹ thuật, vì vậy

6. Máy có tính kinh tế cao, thể hiện ở chỗ:
- Công sức và phí tổn cho thiết kế là ít nhất;
- Vật liệu chế tạo các chi tiết máy rẻ tiền, dễ cung cấp;
- Dễ gia công, chi phí cho chế tạo là ít nhất;
- Giá thành của máy là thấp nhất.
II. CÁC CHỈ TIÊU VỀ KHẢ NĂNG LÀM VIỆC
1. Độ bền
a) Khái niệm
Độ bền là chỉ tiêu quan trọng nhất của chi tiết máy. Nếu chi tiết máy
không đủ bền nó sẽ bị hỏng do gãy, vỡ, đứt, cong, vênh, mòn, dập, rỗ bề mặt,
vv và chi tiết máy không còn tiếp tục làm việc được nữa, nó mất khả năng làm
việc.
Chi tiết máy được đánh giá có đủ độ bền, khi nó thỏa mãn các điều kiện
bền. Các điều kiện bền được viết như sau:
σ ≤ [σ]
τ ≤ [τ]
n ≥ [n].
Trong đó: σ và τ là ứng suất sinh ra trong chi tiết máy khi chịu tải.
[σ] và [τ] là ứng suất cho phép của chi tiết máy.
n là hệ số an toàn tính toán của chi tiết máy,
[n] là hệ số an toàn cho phép của chi tiết máy.
Giáo trình Chi tiết máy
8
Chương 1: Cơ sở về thiết kế máy và chi tiết máy
Độ bền gồm có độ bền tĩnh và
độ bền mỏi.
Sự phá hỏng do độ bền tĩnh vượt
quá giới hạn cho phép thường xảy ra
đột ngột; sự phá hỏng do độ bền mỏi
xảy ra trong một quá trình.

a) Khái niệm
Chi tiết máy được coi là không đủ độ cứng, khi lượng biến dạng đàn hồi
của nó vượt quá giá trị cho phép.
Khi chi tiết máy không đủ cứng, độ chính xác làm việc của nó sẽ giảm,
nhiều khi dẫn đến hiện tượng kẹt không chuyển động được, hoặc làm tăng thêm
tải trọng phụ trong chi tiết máy, hoặc ảnh hưởng đến chất lượng làm việc của các
chi tiết máy khác lắp ghép với nó.
Độ cứng cũng là chỉ tiêu quan trọng của chi tiết máy. Trong một số trường
hợp chi tiết máy đủ bền nhưng chưa đủ cứng, lúc đó phải tăng kích thước của chi
tiết máy cho đủ cứng, chấp nhận thừa bền.
Giáo trình Chi tiết máy
9
Hình 1.1a: Vết
gãy do không
đủ độ bền
Hình 1.1b: Vết
gãy do không
đủ độ bền mỏi
Chương 1: Cơ sở về thiết kế máy và chi tiết máy
b) Tính toán độ cứng
Chi tiết máy đủ chỉ tiêu độ cứng, khi nó thỏa mãn các điều kiện cứng sau:
Δl ≤ [Δl],
y ≤ [y],
θ ≤ [θ],
ϕ ≤ [ϕ],
Δh ≤ [Δh].
Trong đó: Δl là độ dãn dài hoặc độ co của chi tiết máy khi chịu tải,
y là độ võng của chi tiết máy bị uốn,
θ là góc xoay của tiết diện chi tiết máy bị uốn,
ϕ là góc xoắn của chi tiết máy bị xoắn,

10
Chương 1: Cơ sở về thiết kế máy và chi tiết máy
b) Tính toán độ bền mòn
- Để đảm bảo độ bền mòn, chi tiết máy được tính theo công thức thực
nghiệm sau:
p ≤ [p]
hoặc pv ≤ [pv].
Trong đó p là áp suất trên bề mặt tiếp xúc, v là vận tốc trượt tương đối
giữa hai bề mặt.
c) Các biện pháp giảm mài mòn
- Để nâng cao độ bền mòn của chi tiết máy, cần thực hiện bôi trơn bề mặt
tiếp xúc đầy đủ, dùng vật liệu có hệ số ma sát thấp, thay thế ma sát trượt bằng ma
sát lăn. Tăng diện tích bề mặt tiếp xúc để giảm áp suất. Chọn hình dạng chi tiết
máy và quy luật chuyển động của nó hợp lý để vận tốc trượt tương đối là nhỏ
nhất. Dùng các biện pháp nhiệt luyện bề mặt để tăng độ rắn, làm tăng áp suất cho
phép của bề mặt.
- Ngoài ra để tránh ăn mòn điện hóa, những bề mặt không làm việc của
chi tiết máy cần được bảo vệ bằng cách phủ sơn chống gỉ, hoặc bằng phương
pháp mạ.
d) Các biện pháp để giảm ảnh hưởng xấu của độ mòn tới khả năng
làm việc của chi tiết máy
- Đảm bảo độ mòn đều cho các chi tiết để có thể thay thế và sửa chữa
đồng thời.
- Chuyển độ mài mòn vào các chi tiết ít ảnh hưởng tới độ chính xác của
máy, hay các chi tiết dễ thay thế sửa chữa.
- Sử dụng các kết cấu điều chỉnh được hoặc kết cấu tự điều chỉnh trong
quá trình làm việc.
4. Khả năng chịu nhiệt
Trong quá trình máy làm việc, công suất tổn hao do ma sát biến thành
nhiệt năng đốt nóng các chi tiết máy. Nhiệt độ làm việc cao quá giá trị cho phép,

Các biện pháp hạn chế dao động của chi tiết máy là:
- Triệt tiêu các nguồn gây dao động bằng cách cân bằng máy, hạn chế sử
dụng các quy luật chuyển động qua lại trong máy, cách biệt máy với các nguồn
rung động xung quanh.
- Cho chi tiết máy làm việc với số vòng quay khác xa số vòng quay tới
hạn (ứng với tần số riêng ω
0
) để tránh cộng hưởng.
- Thay đổi tính chất động lực học của hệ thống, để làm thay đổi tần số
riêng ω
0
.
- Dùng các thiết bị giảm rung.
CÂU HỎI ÔN TẬP:
1. Trình bày 6 yêu cầu chung khi thiết kế một chi tiết máy.
2. Các chỉ tiêu về khả năng làm việc của chi tiết máy có ảnh hưởng tới khả năng
làm việc của máy như thế nào?
3. Biện pháp chung để nâng cao độ tin cậy làm việc của máy.
Giáo trình Chi tiết máy
12