Bài giảng Chi tiết máy - Chương 6: Truyền động trục vít-bánh - Phạm Minh Hải

1CHƯƠNG 6. 
TRUYỀN ĐỘNG TRỤC VÍT-BÁNH VÍT
1
NỘI DUNG
1. Khái niệm, thông số, động học
2. Tải trọng và hiệu suất
3. Tính toán truyền động trục vít
4. Vật liệu và ứng suất cho phép
2
1 Khái niệm chung
Truyền động giữa hai trục chéo nhau
3
Trục vít với số
mối ren nhỏ
Bánh vít
như bánh
răng
1 Khái niệm chung
1.1 Các loại trục vít – bánh vít
4
Trục vít hình trụ
Bánh vít lõm
Trục vít lõm
Bánh vít lõm
21 Khái niệm chung
Trục vít
Chế tạo trục vít hình trụ:
a) Trục vít Ác-xi-mét (Archimedes)
b) Trục vít con-vô-lút (convolute)
c) Trục vít thân khai (involute)
5
1.1 Các loại trục vít – bánh vít
1 Khái niệm chung
Chế tạo bánh vít
6
Dao phay lăn trục vít: hình
dạng và kích thước giống trục
vít sẽ ăn khớp với bánh vít
1.1 Các loại trục vít – bánh vít

Trục vít được chế tạo liền trục

Bánh vít chế tạo rời rồi lắp lên trục
7
1.2 Kết cấu trục vít – bánh vít
Khi đường kính bánh vít lớn:

Vành răng BV bằng Kim loại màu

Mayơ bằng gang/thép
8
1.2 Kết cấu trục vít – bánh vít
39
1.3 Các thông số hình học
d1: đườngkính chia trụcvít
a)Mo đun 
  
b) Hệ số đường kính	  	
10
1.3 Các thông số hình học
c)Số ren trục vít Z1= 1, 2, 4
d) Số răng bánh vít Z2= uZ1
26 ≤ Z2≤ 80
e) Góc vít γ

  

 

 
Z
 
11
1.3 Các thông số hình học
γ
γ
f) Hệ số dịch chỉnh x
 Dịch chỉnh nhằm đảm bảo khoảng cách trục
cho trước
 Khi cắt BV phải dùng dao có kích thước giống
TV sẽ ăn khớp với BV ->dịch chỉnh chỉ tiến
hành đối với BV
g) Khoảng cách trục
 


2 ( +  + 2
12
1.3 Các thông số hình học
4a)Tỷ số truyền    


 .	.!! 
!
!
b)Vận tốc trượt Vt
13
BV
TV
⊗
Hướng ren TV
Chiều quay TV
V1
V2
Vt
γ
"# 
"
cos  
'
60.1000. cos  ≈

'
19100 1
 + (
/.)
1.4 Các thông số động học
Nhận xét
 vt > v1
 Tổn thất do ma sát lớn
 Nguy cơ bị dính và mòn rất lớn
 Khi vt lớn -> chọn cặp vật liệu có hệ số ma sát nhỏ
(thép-đồng)
14
Vận tốc trượt (m/s) Vật liệu bánh vít (TV thép)
≤ 5 Đồng thanh không thiếc
≤ 12 Đồng thanh ít thiếc
≤ 25 Đồng thanh nhiều thiếc (chì, phốt pho, )
1.4 Các thông số động học
Ma sát nửa ướt -> Ma sát ướt
Thép – thép: f = 0.5 – 0.8 2.1 Lực tác dụng khi ăn khớp
16
0#  01 
22

0#  01 
22

0#  01
 3 4/
0′  01
cos4
cos 3 4/
06  01

7cos4
cos 3 4/ “+” TV chủ động
“-” TV bị động
TVBV
2. Tải trọng và hiệu suất
5Trục vítchủđộng
89 
:
:

2'
2'

0#
0#
.
'
'

01
0#
.
"
"


γ

 + 4/
ηakmax khi γ = 450±ϕ/2. 
Z1 tăng -> γ tăng + Z2 tăng nhiều -> cồngkềnh
Thực tế γ< 250
Khi xét đến công suất mất mát do khuấy dầu
η= (0,95 ÷ 0,96)ηak
Z1 = 1 ->η = 0,7 – 0,75
Z1 = 2 ->η = 0,75 -0,82
Z1 = 4 ->η = 0,82 -0,9
17
2.2 Hiệu suất
2. Tải trọng và hiệu suất

 Trường hợp bánh vít là “chủđộng”
8  0,95.

 − 4/

 Khi γ ≤ ϕ -> (η ≤ 0) -> tự hãm

 Sử dụng trong cơ cấu nâng với trục vít dẫn
động.

 Khi đảm bảo tính chất tự hãm (γ nhỏ) ->hiệu
suất thấp (η< 0,5)
18
2.2 Hiệu suất
2. Tải trọng và hiệu suất
3 Tính toán truyền động trục vít
1.Các dạng hỏng và phương pháp tính
2.Tính toán sức bền bền tiếp xúc
3.Tính toán sức bền uốn
4.Tính nhiệt
19
3.1 Các dạng hỏng và phương pháp tính
Các dạng hỏng
Truyền động trục vít có các dạng hỏng như
trong truyền động bánh răng
+Tróc rỗ
+Mòn (vận tốc trượt lớn)
+Dính
+Gãy răng
TR-BV có hai trục chéo nhau -> trượt dọc răng
khá lớn -> dính, mòn nguy hiểm hơn
20
6Dính : đặc biệt nguy hiểm với BV làm bằng vật
liệu rắn hơn (đồng thanh, gang...).
Phương pháp tính:
Mòn và dính liên quan chặt chẽ đến ứng suất
tiếp xúc -> tính toán TV-BV theo độ bền tiếp
xúc.
21
3.1 Các dạng hỏng và phương pháp tính
Phương pháp tính
σH ≤ [σH]
Nguy hiểm về dính được kể đến khi xác định [σH]
Dùng vật liệu đồng thanh thiếc chống dính tốt
[σH] không phụ thuộc vt, hỏng do tróc là chính
Dùng vật liệu đồng thanh không thiếc
[σH] phụ thuộc vt, vt càng lớn [σH] càng giảm
22
3.1 Các dạng hỏng và phương pháp tính
Phương pháp tính
Khi tính độ bền, coi BV là bánh răng nghiêng
có góc nghiêng β = γ
Do Vt lớn -> sinh nhiệt khi làm việc -> sau khi
tính độ bền còn phải tính nhiệt của bộ truyền
Trục vít liền trục -> kiểm nghiệm thân TV như
trục
23
3.1 Các dạng hỏng và phương pháp tính 3.2 Tính toán sức bền tiếp xúc

Tránh hỏng về bề mặt

Tính như bộ truyền BRN 

Chỉ tiêu tính toán σH ≤ [σH]
Công thức Héc
?@  0.418
C
D
24
7 
0E@
F@

2E@.360
.H.IJEK cos7
0 
0#
cos7 . cos 	

2.2

.
1
cos7.cos

Công thức BRT RN với β = γ

Áp dụng cho TV-BV
L  
2.H
360
25
3.2 Tính toán sức bền tiếp xúc
Tính ρ theo BRT RT tương đương
1
D

1
D
+
1
D
Trục vít ρ1 = ∞
BV: theo BRT RT tương đương của BRN
D 
#
2 sin7 

2 cos  sin7 ≈
 sin7
2 cos 
26
3.2 Tính toán sức bền tiếp xúc

Công thức kiểm nghiệm
E1=2,1x105MPa (thép); E2=0,9x105MPa (đồngthanh)
2.δ = 100oα= 20o εα= 1,8 Kε = 0,75 γ= 10o
?@ ≈
480

2E@OEPQ

≤ ?@
Thayd1 = m.qd2 = m.z2 
 
.1S
TU
Công thức thiết kế bộ truyền TV – BV
 ≥ + /
170
[?@Y

2E@OEPQ

Z
27
3.2 Tính toán sức bền tiếp xúc
Sự phân bố ko đều tải trọng trên chiều dài tx
E@O  1 

[
\
1 >
2
L
2max
28
8Tải trọng động
29

Sử dụng công thức thiết kế
` ≥a + /
170
a[?@Y

2E@

Z
-Chọn vật liệu ->xác định [σH]
-Dựa vào u ->chọn z1 ->z2 = u.z1
-Chọn sơ bộ q theo z2
q = (0,25 ÷ 0,3).z2 ->lấy theo tiêu chuẩn
-Chọn sơ bộ hệ số tải trọng KH = (1,2 ÷ 1,3)
=> aϖ
30
3.2 Tính toán sức bền tiếp xúc
3.3 Tính toán sức bền uốn

BV làm bằng vật liệu có cơ tính nhỏ hơn TV do 
đó chỉ cần tính độ bền uốn cho răng BV

Coi BV là BRN có β = γ

Công thức kiểm nghiệm độ bền uốn
?b 
1,4.2cbEbOE0Q
L

≤ ?b
b2 : chiều rộng BV
YF : hệ số dạng răng, xác định theo 
đ
!
cosZe
31
3.4 Tính nhiệt

Tính nhiệt để đảm bảo nhiệt độ của dầu không
nóng quá mức cho phép

Cơ sở tính toán xuất phát từ điều kiện
Nhiệt lượng sinh ra cân bằng với nhiệt thoát đi
Qs = Qt
32
94 Vật liệu và ứng suất cho phép
a. Vật liệu
Trục vít :thép Cacbon
Bánh vít :làm bằng đồng thanh để giảm ma sát
-vt ≥ 5 m/s → vật liệu nhóm I : đồng thanh thiếc
[σH] không phụ thuộc vt
-vt < 5 m/s → vật liệu nhóm II: đồng thanh không 
thiếc
[σH] phụ thuộc vt
-vt < 2 m/s → vật liệu nhóm III: gang xám
33
4 Vật liệu và ứng suất cho phép
b. Ứng suất tiếp xúc cho phép
oBánh vít làm bằng đồng thanh thiếc
[σH] = (0,75 ÷ 0.90).σb.KHL
+σb: giới hạn bền của vật liệu
+KHL : hệ số tuổi thọ
+NHE :số chu kỳ thay đổi ứng suất tương đương
NHE > 25.107 , lấy NHE = 25.107 để tính 34
EPf 
10g
hPC
i
4 Vật liệu và ứng suất cho phép
b. Ứng suất tiếp xúc cho phép
oBánh vít làm bằng đồng thanh không thiếc
[σH] phụ thuộc vận tốc trượt vt
[σH] không phụ thuộc số chu kỳ ứng suất
35
4 Vật liệu và ứng suất cho phép
c. Ứng suất uốn cho phép
Bánh vít làm bằng đồng thanh
[σF] = [σFO]KFL
[σFO] - ứng suất uốn cho phép ứng với 106 chu kỳ
KFL – hệ số tuổi thọ
NFE : số chu kỳ tương đương
36
E0f 
10j
h0C
k
10
Trình tự thiết kế
1.Dự đoán vt -> chọn vật liệu trục vít và bánh 
vít. Tính ứng suất cho phép
2.Chọn số mối ren Z1
•Tính Z2 = uZ1
•Z2 ≥ 28
•Chọn sơ bộ hiệu suất η -> T2 = η.u.T1
•Chọn q = (0,25 – 0,3)Z2
37
Trình tự thiết kế
3. Tính a sơ bộ ` ≥a + /
170
[lmY

nom
T
Z
4. Xác định vt, η, KHβ, KHv
Nghiệm lại ?@ ≈
480

nompoPQ

≤ ?@
5. Kiểm nghiệm sức bền uốn, với 
  1
!UT
6. Xác định kích thước khác
7. Tính nhiệt và lực tác dụng
38