Bài giảng Chi tiết máy - Chương 5: Bộ truyền xích - Nguyễn Văn Thạnh

NGUYỄN VĂN THẠNH BÀI GIẢNG CHI TIẾT MÁY 
CHƯƠNG 5: BỘ TRUYỀN XÍCH 
1 
Chương 5 BỘ TRUYỀN XÍCH 
5.1 KHÁI NIỆM CHUNG 
5.1.1 Công dụng: 
Hình 5.1 Sơ ñồ bộ truyền xích 
NGUYỄN VĂN THẠNH BÀI GIẢNG CHI TIẾT MÁY 
CHƯƠNG 5: BỘ TRUYỀN XÍCH 
2 
- Dùng ñể truyền chuyển ñộng và công suất giữa hai trục khá xa nhau. 
- Làm việc theo nguyên lý ăn khớp. 
- Phạm vi sử dụng (so sánh giữa xích và ñai): 
+ ðai thích hợp làm việc ở vận tốc lớn (tải trọng bé). 
+ Xích thích hợp làm việc ở vận tốc bé (tải trọng lớn). 
Ví dụ: 
Hình 5.2 Sơ ñồ hợp lý của hệ thống truyền ñộng 
NGUYỄN VĂN THẠNH BÀI GIẢNG CHI TIẾT MÁY 
CHƯƠNG 5: BỘ TRUYỀN XÍCH 
3 
5.1.2 Phân lọai: 
- Xích truyền ñộng : 
+ Xích ống, 
+ Xích con lăn ( ñược sử dụng phổ biến), 
+ Xích răng (ñược sử dụng khi có yêu cầu truyền ñộng chính xác cao). 
5.1.3 Ưu và nhược ñiểm: 
- Ưu ñiểm: 
+ Không có hiện tượng trượt nên tỉ số truyền cố ñịnh ( CONSTuTB = ), 
+ Kích thước nhỏ, gọn, 
+ Khả năng tải lớn, 
+ Lực tác ñộng lên trục bé. 
- Nhược ñiểm: 
+ Tỉ số truyền tức thời không ổn ñịnh, 
+ Chăm sóc và bảo dưỡng phức tạp, 
+ Giá thành cao. 
NGUYỄN VĂN THẠNH BÀI GIẢNG CHI TIẾT MÁY 
CHƯƠNG 5: BỘ TRUYỀN XÍCH 
4 
5.2 Kết cấu xích ống con lăn: 
- Má ngòai lắp chặt với chốt, 
- Má trong lắp chặt với ống lót (bản lề), 
- Ống lót lắp lỏng với chốt xích (chống mài mòn), 
- Con lăn lắp lỏng với ống lót (chống sự va ñập). 
- Vật liệu của ống lót và con lăn khác nhau. 
5.3 Thông số hình học: 
- Bước xích: cp - là khoảng cách giữa hai chốt xích (có giá trị tiêu chuẩn , xem bảng 5.4 trang 181 [I]), 
+ Ví dụ: bước xích xe gắn máy là mminchpc 7,122/1 == 
- ðường kích chốt xích: 0d , 
- Chiều dài ống lót: 0b (có giá trị tiêu chuẩn , xem bảng 5.1 trang 168 [I]), 
- Số răng ñĩa xích: z (ñếm ñược), 
- Khoảng cách trục: a (tương tự như khoảng cách trục trong bộ truyền ñai), 
- Chiều dài dây xích: L , 
- Số mắc xích: X . 
NGUYỄN VĂN THẠNH BÀI GIẢNG CHI TIẾT MÁY 
CHƯƠNG 5: BỘ TRUYỀN XÍCH 
5 
Hình 5.3 Thông số hình học bộ truyền xích 
- Công thức tính ñường kính vòng chia ñĩa xích: 
+ Ta có: 






=
z
p
d c
π
sin
 hoặc 






=
z
p
d c
0180
sin
NGUYỄN VĂN THẠNH BÀI GIẢNG CHI TIẾT MÁY 
CHƯƠNG 5: BỘ TRUYỀN XÍCH 
6 
+ Người ta sử dụng công thức gần ñúng sau: 
1
2
2
1
z
z
n
n
u
zp
d c
==
≈
π
- Công thức tính số mắc xích X : 
+ Ta có: 
 XpL c= 
( ) ( )
cc p
a
dddd
a
p
L
X 42
2
2
1221 −+
+
+
==⇒
π
a
pzzzz
p
a
X c
c
2
1221
22
2





 −
+
+
+=⇒
π
+ Sau khi tính xong phải làm tròn X thành số nguyên gần nhất. 
- Công thức tính khoảng cách trục a : 













 −
−




 +
−+




 +
−=
2
12
2
2121
2
8
22
25.0
π
zzzz
X
zz
Xpa c 
NGUYỄN VĂN THẠNH BÀI GIẢNG CHI TIẾT MÁY 
CHƯƠNG 5: BỘ TRUYỀN XÍCH 
7 
5.4 ðộng lực học bộ truyền xích: 
5.4.1 Vận tốc và tỉ số truyền trung bình: 
- Vận tốc trung bình: 
4
11
1 10.6
nd
v
π
= 
4
22
2
4
11
1
10.6
10.6
nzp
v
nzp
v
c
c
=⇒
=⇒
trong ñó: 
+ 1v : vận tốc dài trên bánh 1, ( )sm / ; 
+ 2v : vận tốc dài trên bánh 2, ( )sm / ; 
 + cp : bước xích, ( )mm ; 
 + z : số răng ñĩa xích; ( )cбi 
 + n : số vòng quay của ñĩa xích, ( )phъtvтng/ 
- Do bộ truyền xích làm việc theo nguyên lý ăn khớp nên không có sự trượt xảy ra. Suy ra: 
const
z
z
n
n
u
nznz
vv
===⇔
=⇔
=
1
2
2
1
2211
21
trong ñó u là tỉ số truyền trung bình. 
NGUYỄN VĂN THẠNH BÀI GIẢNG CHI TIẾT MÁY 
CHƯƠNG 5: BỘ TRUYỀN XÍCH 
8 
5.4.2 Vận tốc và tỉ số truyền tức thời: 
Hình 5.4 vận tốc dài của ñĩa xích và dây xích trên bánh dẫn 
trong ñó: 
+ ω : vận tốc góc tức thời; 
+ 1v : vận tốc dài của ñĩa xích; 
+ xv : vận tốc dài của dây xích. 
Ta có: 
,cos1 βvvx = với 
11 zz
π
β
π
+≤≤− 
NGUYỄN VĂN THẠNH BÀI GIẢNG CHI TIẾT MÁY 
CHƯƠNG 5: BỘ TRUYỀN XÍCH 
9 
- Tương tự, trên bánh 2, ta cũng có: 
Hình 5.5 Vận tốc dài của ñĩa xích và dây xích trên bánh bị dẫn 
,cos1 γvvx = với 
22 zz
π
γ
π
+≤≤− 
- Suy ra, vận tốc tức thời trên bánh 2 là: 
( )constvv tt ≠= γ
α
cos
cos
12 
NGUYỄN VĂN THẠNH BÀI GIẢNG CHI TIẾT MÁY 
CHƯƠNG 5: BỘ TRUYỀN XÍCH 
10 
chỉ khi: γβ ==



=
=
:2
21 doconstvthм
pmL
zz
tt
c
 (với m là một số nguyên). 
- Tỉ số truyền tức thời ttu : 
( )
( )const
z
z
u
const
d
d
u
dd
d
Rv
d
Rv
tt
tt
≠==
≠==
=⇒
==
==
γ
β
ω
ω
γ
β
ω
ω
γ
β
ωω
ω
ω
cos
cos
cos
cos
cos
cos
2
2
1
2
2
1
1
2
2
1
1122
2
222
1
111
- Kết luận: ðối với những thiết bị không yêu cầu ñộ chính xác truyền ñộng cao (không yêu cầu tỉ số 
truyền u chính xác), thì có thể sử dụng bộ truyền xích. 
5.5 ðộng lực học bộ truyền xích: 
Xem sách 
NGUYỄN VĂN THẠNH BÀI GIẢNG CHI TIẾT MÁY 
CHƯƠNG 5: BỘ TRUYỀN XÍCH 
11 
5.6 Tính tóan truyền ñộng xích: 
5.6.1 Dạng hỏng và chỉ tiêu tính: 
5.6.1.1 Dạng hỏng: 
- Mòn bản lề: làm tăng bước xích: ccc ppp ∆+→ , dẫn ñến hiện tượng tuột xích. 
- Rỗ bề mặt, vỡ con lăn: do vận tốc làm việc lớn. 
5.6.1.2 Chỉ tiêu tính: 
- Tính theo áp suất cho phép (ñể tránh làm mòn bản lề): 
Hình 5.6 Áp suất sinh ra trên bề mặt chốt 
ðiều kiện bền: 
[ ]pp ≤ 
trong ñó: p là áp suất sinh ra trên bề mặt giữa chốt và bản lề. 
- Tính theo khả năng va ñập (tránh vỡ con lăn): 
ðiều kiện bền: 
[ ]GG ≤ 
trong ñó: 
+ G : ñộng năng sinh ra, 
NGUYỄN VĂN THẠNH BÀI GIẢNG CHI TIẾT MÁY 
CHƯƠNG 5: BỘ TRUYỀN XÍCH 
12 
+ [ ]G : ñộng năng va ñập cho phép. 
ðể tính toán ñơn giản hơn, người ta dung công thức: 
[ ]ii ≤ 
trong ñó: 
+ i : số lần va ñập trong 1 giây của 1 má xích, 
+ [ ]i : số lần va ñập cho phép trong 1 giây của 1 má xích, tra bảng 5.6 trang 182. 
5.6.2 Tính xích ống con lăn theo áp suất cho phép: 
Hình 5.7 Áp suất sinh ra tren bề mặt giữa chốt và bản lề 
NGUYỄN VĂN THẠNH BÀI GIẢNG CHI TIẾT MÁY 
CHƯƠNG 5: BỘ TRUYỀN XÍCH 
13 
Ta có: 
00bd
F
A
F
p tt == 
+ p : áp suất sinh ra trên bề mặt tiếp xúc của hai hình trụ có ñường kính gần băng nhau , Mpa . 
+ A : diện tích bản lề xích 1 dãy, 2mm 
+ 0d : ñường kính chốt, mm 
+ 0b : chiều dài chốt, mm 
+ tF : lực vòng có ích, N . 
- ðiều kiện bền: 
[ ]pp ≤ 
trong ñó: [ ]p là áp suất cho phép sinh ra trên bề mặt giữa chốt và bản lề, 
[ ]p
p
F
A
F
bd
F
p
c
ttt ≤===
2
00 28,0
trong ñó: cp là bước xích. 
NGUYỄN VĂN THẠNH BÀI GIẢNG CHI TIẾT MÁY 
CHƯƠNG 5: BỘ TRUYỀN XÍCH 
14 
- Do có sự khác nhau về ñiều kiện thiết kế và thí nghiệm nên người ta ñưa vào các hệ số ñiều chỉnh: 
[ ] [ ] xKK
p
pp 0=≤ 
trong ñó: 
+ [ ]0p : áp suất cho phép của vật liệu chế tạo ống lót, tra bảng 5.3 trang 180, 
+ xK : hệ số xét ñến số dãy xích x (nếu 4,3,2,1=x thì xK tương ứng bằng 3;5,2;7,1;1=xK ), 
+ K : hệ số ñiều kiện sử dụng xích, 
bdclvar KKKKKKK 0= 
trong ñó: 
+ rK : hệ số hiệu chỉnh xét ñến chế ñộ tải trọng (tĩnh, thay ñổi hay va ñập), 
+ 0K : hệ số hiệu chỉnh xét ñến cách bố trí bộ truyền xích (nằm ngang, thẳng ñứng hay xiên góc), 
+ aK : hệ số hiệu chỉnh xét ñến chiều dài khoảng cách trục, 
+ lvK : hệ số hiệu chỉnh xét ñến số ca làm việc (1, 2 hay 3 ca), 
+ dcK : hệ số hiệu chỉnh xét ñến khả năng ñiều chỉnh khỏang cách trục (có khả năng ñiều chỉnh hay 
không có khả năng ñiều chỉnh ñược), 
+ bK : hệ số hiệu chỉnh xét ñến chế ñộ bôi trơn (gián ñọan, nhỏ giọt, ngâm dầu). 
NGUYỄN VĂN THẠNH BÀI GIẢNG CHI TIẾT MÁY 
CHƯƠNG 5: BỘ TRUYỀN XÍCH 
15 
- Xác ñịnh bước xích cp : 
[ ]
1
1
1
1
11
1
1
0
2
222
:1
28,0
zp
T
d
T
F
zpd
d
FT
bбnhtrкnXйt
K
K
p
p
F
p
c
t
c
t
x
c
t
π
π
==⇒




=
=
==
+ Cách 1: tính theo mô men xoắn: 
[ ]







=
≥
1
16
1
3
01
1
10.55,9
,82,2
n
P
T
pKz
TK
p
x
c
trong ñó: 
• 1T : mô men xoắn trên trục dẫn bộ truyền xích, N.mm; 
• 1n : số vòng quay trên trục dẫn bộ truyền xích, vòng/phút; 
• 1P : công suất trên trục dẫn bộ truyền xích, Kw. 
NGUYỄN VĂN THẠNH BÀI GIẢNG CHI TIẾT MÁY 
CHƯƠNG 5: BỘ TRUYỀN XÍCH 
16 
+ Cách 2: tính theo công suất: 
[ ]
3
101
1600
npKz
PK
p
x
c ≥ 
Sau khi tính tóan, chọn bước xích cp tiêu chuẩn gần nhất thỏa các ñiều kiện trên. 
- Xác ñịnh bước xích cp bằng các tra bảng: 
Ta có: 
[ ]
[ ]
4
1101
11
4
11
1
0
10.61000100010.6
nzppA
K
KvF
zpd
nd
v
K
K
p
A
F
cxt
c
x
t
≤⇒









=
=
≤
π
π
 (5.1) 
Từ (5.1)⇒
[ ]
4
01010
01
1
01
11
1 10.610001000
nzppA
n
n
z
z
K
KvF
P cxt ≤= 
trong ñó: 
+ 1z : số răng ñĩa xích dẫn của bộ truyền thiết kế; 
+ 1n : số vòng quay ñĩa xích dẫn của bộ truyền thiết kế; 
+ 01z : số răng ñĩa xích dẫn của bộ truyền thí nghiệm, 2501 =z ; 
+ 01n : số vòng quay ñĩa xích dẫn của bộ truyền thí nghiệm. 
NGUYỄN VĂN THẠNH BÀI GIẢNG CHI TIẾT MÁY 
CHƯƠNG 5: BỘ TRUYỀN XÍCH 
17 
- ðặt : 
+ 
1
01
z
z
K z = : hệ số số răng ñãi dẫn, 
+ 
01
1
n
n
K n = : hệ số số vòng quay trục dẫn, 
+ [ ]00 pAFt = : lực vòng trên bộ truyền thí nghiệm, 
+ 0110 nzpc : vận tốc của bộ truyền thí nghiệm 
+ [ ] [ ]
4
01010
0 10.61000
nzppA
P c= : công suất của bộ truyền thí nghiệm,(giá trị này tra bảng 5.4 trang 181). 
- Từ các ông thức trên, suy ra: 
[ ]
[ ]01
01
P
K
KKK
P
P
KKK
K
P
x
nz
nz
x
≤⇒
≤
- ðặt :
x
nz
t K
KKK
PP 1= là công suất tính tóan. 
- Tính ra giá trị tP , tra bảng 5.4 theo ñiều kiện : [ ]0PPt ≤ ñể ñảm bảo cho bộ truyền xích ñủ bền. 
NGUYỄN VĂN THẠNH BÀI GIẢNG CHI TIẾT MÁY 
CHƯƠNG 5: BỘ TRUYỀN XÍCH 
18 
5.6.3 Kiểm tra số lần va ñập trong 1 giây: 
Hình 5.8 Số lần va ñập của mắc xích 
- Ta thấy: sau 1 vòng chạy của dây xích, mỗi mắc xích vào khớp 2 lần như va ñập ñến 4 lần (mắc trước va 
ñập truyền cho mắc sau cụng ñược coi là 1 lần va ñập). 
NGUYỄN VĂN THẠNH BÀI GIẢNG CHI TIẾT MÁY 
CHƯƠNG 5: BỘ TRUYỀN XÍCH 
19 
- Vì vậy,số lần va ñập trong 1 giây ñược tính như sau: 
X
nz
i
Xp
nzp
i
L
v
i
c
c
15
1000
1000.60
4
4
=⇔
=⇒
=
trong ñó: 
+ i : số lần va ñập trong 1 giây, 
+ v : vận tốc dài của dây xích, 
+ L :chiều dài dây xích, 
+ X : số mắc xích, 
+ cp : bước xích. 
- Tính và tra bảng thỏa ñiều kiện: 
[ ]ii ≤ 
trong ñó: [ ]i là số lần va ñập cho phép trong 1 giây, tra bảng 5.6 trang 182. 
5.7 Trình tự thiết kế bộ truyền xích: xem sách 
NGUYỄN VĂN THẠNH BÀI GIẢNG CHI TIẾT MÁY 
CHƯƠNG 5: BỘ TRUYỀN XÍCH 
20 
HẾT CHƯƠNG 5