Giáo án thiết kế cơ khí - Chương 7 ppsx

PHẦN II THIẾT KẾ TRUYỀN ĐỘNG CƠ KHÍ
MỤC TIÊU VÀ NỘI DUNG CỦA PHẦN II
Phần II của cuốn sách này gồm chín chương (chương 7-15), nhằm giúp bạn có đầy đủ kiến
thức khi bắt đầu thiết kế một thiết bị hoàn thiện – bộ truyền động cơ khí . Bộ truyền động cơ khí,
đôi khi còn gọi là bộ truyền công suất, thực hiện những công việc sau:
 Nhận công suất từ một số nguồn có chuyển động quay như động cơ điện, động cơ đốt
trong, động cơ tuabin khí, động cơ thuỷ lực hoặc khí nén, tuabin hơi hoặc nước, hay
thậm chí chuyển động quay được thực hiện bằng tay.
 Bộ truyền thường làm thay đổi tốc độ quay của các trục để trục ra quay chậm hơn
hoặc nhanh hơn trục vào. Thường thì các bộ truyền giảm tốc được sử dụng phổ biến
hơn so với các bộ truyền tăng tốc.
 Truyền công suất từ trục vào đến trục ra.
 Khi tốc độ giảm xuống, tương ứng sẽ làm cho mômen xoắn tăng lên. Ngược lại, khi
tốc độ tăng lên thì mômen xoắn ở đầu ra sẽ giảm so với mômen xoắn ở đầu vào.
Các chương trong phần II này sẽ giới thiệu cụ thể về nhiều chi tiết cơ khí khác nhau
thường dùng trong truyền công suất: truyền động đai, truyền động xích, bánh răng, trục, ổ trục,
then, nối trục, lót kín, và cuối cùng là vỏ máy để gắn kết các bộ phận thành một khối. Bạn sẽ được
tìm hiểu các đặc trưng quan trọng của các chi tiết này cũng như các phương pháp phân tích và
thiết kế chúng.
Một nội dung quan trọng không kém được đưa ra đó là những chi tiết này tác động lẫn
nhau như thế nào. Ví dụ, bạn phải biết các bánh răng lắp lên trục như thế nào, các trục được đỡ
bởi ổ trục ra sao, hay các ổ trục phải được gắn một cách chắc chắn lên vỏ hộp như thế nào – chi
tiết dùng để liên các bộ phận thành một hệ thống. Thiết kế hoàn chỉnh cuối cùng phải làm việc
như một khối thống nhất.
Quá trình thiết kế truyền động cơ khí
Trong thiết kế truyền động, thông thường bạn cần nắm được những nội dung sau:
 Đặc điểm của bộ phận chấp hành (bộ công tác): Đó có thể là máy công cụ dùng để
cắt kim loại trong nhà máy; máy khoan điện được sử dụng bởi những người thợ mộc
hoặc những công nhân kỹ thuật; trục của máy kéo nông nghiệp; trục cánh quạt trong
tuabin phản lực của máy bay; trục chân vịt của tàu cỡ lớn; các bánh xe của một tàu
hoả đồ chơi; cơ cấu định thời bằng cơ; hoặc bất kỳ một trong các sản phẩm nào khác

yêu cầu truyền dẫn tốc độ điều khiển được.
 Công suất truyền: Từ những ví dụ đã liệt kê kể trên, công suất yêu cầu có thể từ vài
ngàn mã lực đối với một chiếc tàu biển; vài trăm mã lực đối với một máy kéo nông
nghiệp cỡ lớn hoặc máy bay; hay có thể chỉ vài oát cho một bộ định thời hoặc đồ chơi.
 Tốc độ quay của động cơ dẫn động hoặc các động cơ nguồn khác: Thông thường
các động cơ nguồn làm việc ở tốc độ quay khá cao. Trục của các động cơ điện tiêu
25
chuẩn quay khoảng 1200, 1800 hoặc 3600 vòng/phút (vg/ph, rpm). Các động cơ xe
ôtô vận hành với tốc độ từ 1000 đến 6000 vòng/phút (rpm). Động cơ đa năng trong
các dụng cụ cầm tay (như khoan, cưa, bào) và các sản phẩm gia dụng (máy trộn, máy
khuấy, máy hút bụi) vận hành với tốc độ từ 3500 tới 20 000 rpm. Hay như các động cơ
tuabin khí dùng cho máy bay có thể quay nhiều nghìn vòng trên phút.
 Tốc độ đầu ra mong muốn của bộ truyền: Giá trị này phần lớn phụ thuộc vào ứng
dụng cụ thể. Một số động cơ bánh răng cho các dụng cụ đo quay ở tốc độ nhỏ hơn 1.0
vg/ph. Các máy sản xuất có thể quay vài trăm vg/ph. Các bộ dẫn động cho băng
chuyền lắp ráp có thể quay với tốc độ nhỏ hơn 100 vg/ph. Nhưng cánh quạt máy bay
có thể quay tới nhiều nghìn vg/ph.
Do đó, với vai trò của một nhà thiết kế, bạn phải thực hiện những công việc sau đây:
 Chọn loại bộ truyền được sử dụng: bộ truyền bánh răng, đai, xích, hay các loại khác.
Thực tế một số hệ thống truyền công suất có thể sử dụng hai hay nhiều loại bộ truyền
nối tiếp nhau để tối ưu hoá khả năng năng hoạt động của mỗi bộ truyền.
 Các chi tiết quay được bố trí như thế nào, và cách lắp các chi tiết truyền động lên trục.
 Thiết kế các trục đảm bảo an toàn khi làm việc dưới tác động của mômen xoắn,
mômen uốn dự kiến, đồng thời có thể định vị chính xác các chi tiết truyền công suất
và các ổ trục. Nói chung các trục sẽ có nhiều bậc với đường kính khác nhau, và những
kết cấu đặc biệt để lắp then, khớp nối, vòng lò xo, và các chi tiết khác. Phải xác định
kích thước của tất cả các yếu tố, cùng với dung sai cho từng kích thước và độ nhám bề
mặt.
 Chọn ổ trục phù hợp để đỡ các trục, xác định cách lắp lên trục và đặt lên vỏ máy.
 Xác định then để nối trục với các chi tiết truyền công suất; các khớp nối để nối trục

của bộ phận dẫn động với trục vào bộ truyền hay nối trục ra với bộ phận công tác; các
lót kín để ngăn cản tạp chất có hại chui vào trong bộ truyền động; và các bộ phận
khác.
 Lắp ráp tất cả các bộ phận vào một vỏ máy phù hợp nhằm bảo vệ chúng khỏi các tác
động của môi trường và chứa dầu bôi trơn.
Nội dung các chương trong phần II
Để hướng dẫn bạn thực hiện qui trình thiết kế truyền động cơ khí, phần II bao gồm các
chương sau:
Chương 7: Truyền động đai và xích chủ yếu tập trung xem xét các bộ truyền đai và xích
thương phẩm, các thông số thiết kế quan trọng, và phương pháp xác định những bộ phận phù hợp
nhất cho các hệ truyền động.
Chương 8: Động học bánh răng mô tả và định nghĩa các thông số hình học đặc trưng
của bánh răng. Trình bày các phương pháp chế tạo bánh răng cũng như tầm quan trọng của độ
chính xác trong hoạt động của các bánh răng. Mô tả chi tiết quá trình ăn khớp của một cặp bánh
răng, đồng thời thiết kế và phân tích hoạt động của hai hay nhiều cặp bánh răng trong một hệ bánh
răng.
26
Chương 9: Thiết kế bánh răng trụ thẳng trình bày cách tính toán lực ăn khớp, các
phương pháp tính ứng suất trên răng, và trình tự thiết kế để xác định các thông số hình học và vật
liệu của bánh răng để bộ truyền làm việc an toàn với tuối thọ cao.
Chương 10: Bánh răng nghiêng, bánh răng côn, và trục vít bánh vít bao gồm những
cách tiếp cận tương tự như với bánh răng trụ thẳng với sự chú ý đặc biệt đến hình dạng khác nhau
của các loại bánh răng này.
Chương 11: Then, nối trục, và lót kín trình bày phương pháp thiết kế then đảm bảo an
toàn dưới tác động của các tải trọng phổ biến gây ra bởi mômen xoắn cần truyền từ trục qua then
đến bánh răng hay các bộ phận khác. Chọn nối trục phù hợp với độ lệch của các trục trong khi
truyền được mômen xoắn yêu cầu ở tốc độ xác định. Xác định lót kín trên các trục nhô ra bên
ngoài vỏ hộp và cho các ổ trục để ngăn tạp chất. Nó giúp giữ chất bôi trơn sạch để các chi tiết làm
việc hiệu quả.
Chương 12: Thiết kế trục trình bày các yếu tố thực tế được tính đến trong thiết kế trục

nhằm đảm bảo an toàn khi truyền một mômen xoắn yêu cầu ở tốc độ đã biết, trục có thể có một
vài đường kính và các kết cấu đặc biệt để lắp then, nối trục, vòng lò xo, và các chi tiết khác. Phải
xác định được kích thước của tất cả các yếu tố này, cùng với dung sai và độ nhám của chúng. Để
hoàn chỉnh những công việc này yêu cầu một số kĩ năng được xây dựng ở những chương tiếp
theo. Vì thế bạn sẽ trở lại với nội dung này sau.
Chương 13: Dung sai và lắp ghép trình bày về phần lắp ghép giữa các chi tiết có thể có
chuyển động tương đối; lắp ghép đóng vai trò quan trọng đối với khả năng làm việc và tuổi thọ
của các chi tiết. Trong một số trường hợp, như lắp ghép vòng trong của ổ bi hoặc ổ đũa lên trục,
các nhà chế tạo ổ chỉ ra dung sai kích thước được phép của trục để có thể phù hợp với dung sai
của ổ. Lắp ghép giữa vòng trong của ổ và trục thường là lắp trung gian. Nhưng lắp ghép giữa
vòng ngoài của ổ với gối trên vỏ lại là lắp lỏng cấp 1. Nói chung, điều quan trọng là bạn phải xác
được chi phí để đạt được dung sai của tất cả các kích thước để đảm bảo khả năng làm việc hợp lí
trong khi vẫn đảm bảo tính kinh tế.
Chương 14: Ổ lăn tập trung vào các ổ lăn thương phẩm như là ổ bi, ổ đũa, ổ đũa côn, và
các loại khác. Bạn phải tính toán hoặc xác định được tải trọng mà ổ phải chịu, tốc độ làm việc, và
tuổi thọ mong muốn của ổ. Từ các số liệu này bạn có thể chọn được các ổ tiêu chuẩn từ catalog
của của nhà sản xuất. Sau đó bạn phải xem lại quá trình thiết kế trục được trình bày trong chương
12 để tính toán các kích thước và dung sai cụ thể. Thông thường quá trình thiết kế các chi tiết
truyền công suất, trục, ổ phải tiến hành lặp để đạt được tổ hợp tối ưu.
Chương 15: Hoàn thiện thiết kế cho một bộ truyền công suất kết hợp tất cả các chủ đề
đã trình bày ở những chương trước. Bạn sẽ thiết kế cụ thể cho từng chi tiết và đảm bảo các bộ
phận có thể lắp được với nhau. Bạn sẽ cần xem lại tất cả các giải pháp thiết kế, các giả thiết trước
đây và kiểm tra xem thiết kế có đạt yêu cầu. Sau khi phân tích các chi tiết riêng rẽ, và quá trình
kết hợp chúng hoàn tất, các bộ phận này cần được lắp vào một vỏ máy thích hợp đảm bảo an toàn
cũng như chống được các tạp chất bên ngoài và bảo vệ những người làm việc xung quanh. Vỏ
máy cũng phải được thiết kế sao cho phù hợp với bộ phận dẫn động và cơ cấu chấp hành. Điều
này thường yêu cầu phần dự trữ, và cách định vị những bộ phận liên kết với thiết bị khác. Cần
xem xét cẩn thận quá trình lắp ráp và làm việc. Sau đó bạn sẽ đưa ra các thông số kỹ thuật cuối
cùng cho một hệ truyền công suất hoàn chỉnh và tài liệu thiết kế của bạn bao gồm thuyết minh và
các bản vẽ tương ứng.

27
Chương 7 Truyền động đai và xích
Tổng quan
Bạn là nhà thiết kế
7.1 Nội dung của chương
7.2 Phân loại bộ truyền đai
7.3 Truyền động đai thang
7.4 Thiết kế bộ truyền đai thang
7.5 Truyền động xích
7.6 Thiết kế bộ truyền xích
28
Tổng quan: Truyền động đai và xích
Nội dung thảo luận
 Đai và xích là hai
bộ truyền điển
hình dùng để
truyền công suất
một cách linh hoạt.
Đai làm việc trên
các bánh đai trong
khi xích làm việc
trên các đĩa tròn có
răng gọi là đĩa
xích.
Tìm hiểu
Quan sát và xác định ít nhất một thiết bị cơ khí có sử dụng truyền
động đai và một thiết bị cơ khí có sử dụng truyền động xích.
Mô tả các bộ truyền này, và phác họa cách thức chúng nhận công suất
từ một nguồn cấp và cách thức chúng truyền công suất cho bộ phận bị
dẫn.

Mô tả sự khác nhau giữa bộ truyền đai và bộ truyền xích.
Trong chương này bạn sẽ tìm hiểu phương pháp chọn các chi tiết phù
hợp cho bộ truyền đai và bộ truyền xích từ những thiết kế thường gặp.
Đai và xích là hai dạng điển hình dùng để truyền công suất một cách linh hoạt. Hình 7-1 thể hiện
một ứng dụng thường gặp trong công nghiệp của các bộ truyền này kết hợp với một hộp giảm tốc
bánh răng. Ứng dụng này chỉ ra vị trí sử dụng của từng bộ truyền đai, bánh răng, xích để đạt được
hiệu quả cao nhất.
(b) Hình vẽ lắp đặt bộ truyền thực tế.
Chú ý đã bỏ đi phần hộp che chắn bộ
truyền đai và xích để dễ quan sát
Hình 7-1 Hệ dẫn động kết hợp bộ truyền đai thang, hộp giảm tốc bánh răng, và bộ truyền xích
[Nguồn của phần (b): Browning Mfg. Division, Emerson Electric Co., Maysville, KY]
Công suất quay được tạo ra bởi động cơ điện, nhưng động cơ thường hoạt động ở tốc độ
quá cao và dẫn đến mômen xoắn quá nhỏ để có thể phù hợp với dạng truyền động cuối (bộ công
tác). Chú ý rằng, trong truyền động công suất mômen xoắn tỉ lệ nghịch với tốc độ. Vì thế thường
yêu cầu giảm tốc độ. Do động cơ có tốc độ lớn nên bộ truyền đai khá lý tưởng cho bước giảm tốc
đầu tiên. Bánh đai nhỏ được lắp trên trục động cơ trong khi bánh đai có đường kính lớn hơn được
lắp trên một trục song song sẽ có tốc độ thấp hơn. Bánh đai còn được gọi là puli.
Tuy nhiên, nếu yêu cầu tỉ số giảm tốc rất lớn thường sử dụng hộp giảm tốc bánh răng vì
chúng có thể đạt được sự giảm tốc rất lớn với kích thước nhỏ hơn. Trục ra của hộp giảm tốc bánh
răng thường có tốc độ thấp và mômen xoắn cao. Nếu cả mômen xoắn và tốc độ phù hợp nó có thể
được nối trực tiếp với bộ công tác.
Mặc dù vậy, do các hộp giảm tốc bánh răng sẵn có chỉ có một số tỉ số truyền nhất định,
nên thông thường ở đầu ra vẫn phải giảm tốc hơn nữa để đáp ứng yêu cầu của máy. Ở điều kiện
làm việc có tốc độ thấp, mômen xoắn lớn, bộ truyền xích rất phù hợp. Mômen xoắn lớn gây ra lực
kéo lớn trên dây xích. Các chi tiết của bộ truyền xích thường làm bằng kim loại, và được thiết kế
với kích thước đủ để chịu được các lực kéo lớn. Dây xích ăn khớp với các đĩa có răng gọi là đĩa
xích tạo nên một bộ truyền động cơ khí rất chắc chắn, làm việc phù hợp với các điều kiện tốc độ
thấp, mômen xoắn cao.
29

Nói chung, bộ truyền đai thường được sử dụng ở vị trí có tốc độ tương đối cao, như bước
giảm tốc đầu tiên từ động cơ. Vận tốc dài của đai thường từ 2500 đến 6500 ft/ph (foot/phút), nên
chỉ gây ra lực kéo nhỏ trên dây đai. Ở tốc độ nhỏ hơn, lực kéo trở nên rất lớn so với tiết diện của
dây đai, và có thể gây ra hiện tượng trượt giữa dây đai và bánh đai. Ở tốc độ cao hơn, các hiệu
ứng động như lực li tâm, sự va đập, và rung làm giảm hiệu suất và tuổi thọ bộ truyền. Thường thì
vận tốc vào khoàng 4000 ft/phút là lý tưởng. Một số dây đai sử dụng vật liệu có cốt sợi có độ bền
cao và có răng ăn khớp với rãnh trên mặt bánh đai nhằm tăng cường khả năng truyền lực lớn ở tốc
độ thấp. Trong nhiều ứng dụng các đai loại này có thể thay thế cho các bộ truyền xích.
Bạn đã từng thấy các bộ truyền đai ở đâu? Quan sát các thiết bị cơ khí xung quanh nhà
hoặc nơi làm việc của bạn; xe cộ; máy xây dựng; điều hoà không khí, và các hệ thống thông
gió; hay máy móc công nghiệp. Hãy mô tả hình dạng chung của chúng. Bánh dẫn được gắn
vào bộ phận nào? Tốc độ làm việc của nó là khá cao? Kích thước của bánh bị dẫn? Nó có làm
cho trục thứ hai quay với tốc độ chậm hơn? Chậm hơn bao nhiêu? Có thêm các cấp giảm tốc
nào khác được thực hiện bởi bộ truyền đai hoặc bộ giảm tốc khác không? Thực hiện phác thảo
sơ đồ của hệ truyền động. Thực hiện các đo đạc có thể, với điều kiện phải đảm bảo an toàn
cho thiết bị.
Bạn đã từng gặp các bộ truyền động xích ở đâu? Một ứng dụng rõ nét nhất của bộ
truyền xích chính là trên xe đạp, trong đó đĩa xích lớn được gắn vào trục của pêđan còn đĩa
xích nhỏ hơn (líp) được gắn ở bánh sau xe. Đĩa xích dẫn và/hoặc đĩa xích bị dẫn có thể có
nhiều kích cỡ, cho phép người lái xe lựa chọn các tỉ số truyền khác nhau nhằm đạt khả năng
làm việc tối ưu dưới những điều kiện khác nhau về tốc độ cũng như địa hình. Ngoài ra bạn
còn nhìn thấy bộ truyền xích ở đâu nữa? Một lần nữa chú ý đến các phương tiện giao thông,
máy xây dựng và máy công nghiệp. Mô tả và phác thảo ít nhất một hệ truyền động xích.
Chương này sẽ giúp bạn biết cách xác định các đặc trưng thiết kế chính của các bộ
truyền đai và xích thường gặp. Qua đó bạn có thể xác định được loại và kích cỡ phù hợp để
truyền công suất ở mức cho trước với tốc độ xác định, và đạt được được tỉ số truyền mong
muốn giữa đầu vào và đầu ra của bộ truyền. Chương này cũng đưa ra những chú ý về cách lắp
đặt các bộ truyền để bạn có thể có đưa thiết kế của mình vào hệ hoàn chỉnh.
Bạn là nhà thiết kế
Ở Louisiana người ta cần thiết kế một

hệ thống truyền động dùng cho máy cắt cây
mía dài thành các đoạn ngắn để đưa vào chế
biến. Trục dẫn động của máy quay chậm ở tốc
độ 30 vòng/phút nhờ vậy chặt mía một cách
nhẹ nhàng và không bị nát. Máy cần mômen
xoắn khoảng 31500 lb.in để dẫn động các lưỡi
dao.
Công ty của bạn được đặt hàng thiết
kế hệ dẫn động này, và bạn là người được giao
nhiệm vụ thiết kế. Theo bạn nên sử dụng loại
nguồn công suất nào? Bạn có thể sử dụng
động cơ điện, động cơ xăng, hay động cơ thuỷ
lực. Hầu hết các loại này đều vận hành ở tốc
độ tương đối cao, lớn hơn khá nhiều so với tốc
độ yêu cầu là 30 vòng/phút. Vì thế phải cần
đến một số bộ giảm tốc cho hệ thống. Rất có
thể bạn sẽ chọn bộ giảm tốc giống trong hình
7-1.
Có ba cấp giảm tốc được sử dụng.
Bánh đai dẫn của bộ truyền đai quay với tốc
độ của động cơ, trong khi bánh đai bị dẫn lớn
3
hơn quay ở tốc độ chậm hơn và truyền công
suất cho đầu vào của hộp giảm tốc bánh răng.
Phần lớn sự giảm tốc độ sẽ được thực hiện bởi
hộp giảm tốc bánh răng, với trục ra quay chậm
hơn nhiều và tạo ra một mômen xoắn lớn.
Nhớ rằng, với công suất truyền cho trước thì
khi tốc độ quay của trục giảm thì mômen xoắn
tạo ra tăng lên. Nhưng do số thiết kế có sẵn

của hộp giảm tốc bị giới hạn nên tốc độ ở đầu
ra có thể không đáp ứng được cho trục vào
của máy cắt mía. Do đó ta phải sử dụng thêm
bộ truyền xích làm cấp giảm tốc cuối cùng.
Với vai trò là một nhà thiết kế, bạn
phải quyết định xem sẽ sử dụng loại đai, kích
thước nào và xác định tỉ số truyền của bộ
truyền đai là bao nhiêu. Xác định cách lắp
bánh đai dẫn vào trục động cơ cũng như cách
lắp bánh đai bị dẫn lên trục vào của hộp giảm
tốc bánh răng. Động cơ đặt ở đâu so với hộp
giảm tốc bánh răng, dẫn đến khoảng cách tâm
giữa hai trục bằng bao nhiêu? Tỉ số truyền của
hộp giảm tốc bánh răng là bao nhiêu? Nên sử
dụng hộp giảm tốc bánh răng loại nào: bánh
răng nghiêng,trục vít-bánh vít, hay bánh răng
côn? Bộ truyền xích cần có tỉ số truyền bằng
bao nhiêu để có được tốc độ phù hợp với trục
của máy cắt mía? Xác định kích cỡ và loại bộ
truyền xích? Xác định khoảng cách tâm giữa
trục ra của hộp giảm tốc bánh răng với trục
vào của máy cắt mía. Từ đó xác định chiều dài
cần thiết của dây xích. Cuối cùng bạn cần tính
toán công suất cần thiết để vận hành toàn bộ
hệ thống với những điều kiện đã cho. Nội
dung trong chương này sẽ giúp bạn giải đáp
các thắc mắc về thiết kế những hệ thống
truyền công suất có chứa các bộ truyền đai và
xích. Hộp giảm tốc bánh răng sẽ được trình
bày trong các chương 8-10.

7-1 Nội dung của chương
Sau khi hoàn thành chương này bạn có thể:
1. Mô tả các đặc trưng cơ bản của một hệ thống truyền động đai.
2. Mô tả một vài loại bộ truyền đai.
3. Xác định loại, kích cỡ thích hợp của dây đai và bánh đai để truyền một mức công suất
cho trước ở các tốc độ cụ thể của bánh đai dẫn và bị dẫn.
Hình 7-2 Các thông số hình học cơ bản của bộ truyền đai
4. Xác định các thông số lắp đặt chính của bộ truyền đai bao gồm khoảng cách trục và
chiều dài đai.
5. Mô tả các đặc trưng cơ bản của bộ truyền xích.
6. Mô tả một vài dạng bộ truyền xích.
7. Xác định loại, kích cỡ thích hợp của xích và đĩa xích để truyền một mức công suất
cho trước ở các tốc độ xác định của đĩa xích dẫn và bị dẫn.
8. Xác định các thông số lắp đặt chính của bộ truyền xích bao gồm khoảng cách trục
của hai đĩa xích, chiều dài xích, và các yêu cầu về bôi trơn.
7-2 Phân loại bộ truyền đai
3
Đai là một chi tiết truyền công suất mềm dẻo tỳ chặt trên các con lăn hay bánh đai. Hình 7-2 thể
hiện các thông số cơ bản. Thông thường bộ truyền đai được sử dụng để giảm tốc, bánh đai nhỏ
được lắp lên trục tốc độ cao, như trục của động cơ điện. Bánh đai lớn hơn được lắp lên bộ phận bị
dẫn. Đai được thiết kế để chuyển động quanh hai bánh đai mà không xảy ra trượt.
Dây đai được lắp bằng cách đặt vòng quanh hai bánh đai khi khoảng cách trục được thu
hẹp lại. Sau đó dịch hai bánh đai ra xa nhau, tạo ra một lực căng ban đầu lớn hơn trên dây đai. Khi
truyền công suất, ma sát làm cho dây đai bám chặt vào các bánh đai, làm tăng lực kéo trên một
nhánh đai, gọi là “nhánh căng”. Lực kéo trên dây đai gây ra lực vòng trên bánh đai bị dẫn, và do
đó tạo ra một mômen xoắn trên trục bị dẫn. Nhánh đối diện của dây đai cũng chịu lực căng nhưng
nhỏ hơn. Nên nhánh này gọi là “nhánh chùng”.
Có nhiều loại dây đai: đai dẹt, đai răng, đai thang tiêu chuẩn, đai hình lục giác (đai thang
kép), và các loại khác. Xem trong hình 7-3. Các tài liệu tham khảo 2-5 và 8-15 cung cấp thêm
nhiều ví dụ và thông số kỹ thuật của đai.

Đai dẹt là loại đơn giản nhất, thường được làm từ da hoặc vải cao su. Bề mặt bánh đai
cũng phẳng và nhẵn, vì vậy lực truyền cũng bị hạn chế do ma sát nhỏ giữa dây đai và bánh đai.
Một số nhà thiết kế thường ưu tiên sử dụng đai dẹt đối với những thiết bị chính xác bởi vì dây đai
sẽ trượt nếu mômen xoắn tăng đến mức đủ lớn để làm hỏng máy (đề phòng quá tải).
Hình 7-3 Một số loại đai
Hình 7-4 Tiết diện đai thang và rãnh trên bánh đai
Đai răng, còn gọi là đai định thời [hình 7-3(c)], bánh đai có răng ăn khớp với các răng
của dây đai. Đây là loại đai truyền động nhờ ăn khớp, nó chỉ bị giới hạn bởi độ bền kéo của dây
đai và độ bền cắt của răng đai.
Một số loại đai có răng như hình 7-3(b), được sử dụng cho các bánh đai thang tiêu chuẩn.
Răng đai giúp cho đai có độ đàn hồi tốt hơn và hiệu suất cao hơn so với các đai tiêu chuẩn. Chúng
có thể làm việc trên các bánh đai có đường kính tương đối nhỏ.
Một loại đai được sử dụng phổ biến, đặc biệt trong các bộ truyền động công nghiệp hay
phương tiện giao thông đó là đai thang, hình 7-3(a) và 7-4. Tiết diện hình thang làm cho dây đai
chèn chặt vào rãnh trên bánh đai, tăng ma sát và cho phép truyền mômen xoắn lớn mà không xảy
ra trượt. Hầu hết các đai loại này có các sợi độ bền cao được bố trí ở đường trung hòa của tiết diện
đai để tăng độ bền kéo của đai. Các sợi này làm từ sợi tự nhiên, sợi tổng hợp, hoặc thép, được
32
nhúng vào trong một hỗn hợp cao su bền tạo độ đàn hồi cần thiết cho phép dây đai ôm quanh bánh
đai. Thông thường có thêm lớp vỏ bằng vải sợi để dây đai có tuổi thọ cao hơn.
Việc chọn lựa các bộ truyền đai thang sẽ được trình bày trong mục tiếp theo.
7-3 Bộ truyền đai thang
Cách bố trí thông thường của một bộ truyền đai thang được mô tả trong hình 7-2. Sau đây
là tóm tắt một số đặc điểm quan trọng:
1. Puli có rãnh vòng quanh để lắp dây đai gọi là bánh đai .
2. Kích cỡ của bánh đai được xác định bởi đường kính tính toán (đường kính làm
việc) của nó, nhỏ hơn đường kính ngoài của bánh đai.
3. Tỉ số truyền giữa bánh đai dẫn và bánh đai bị dẫn tỉ lệ nghịch với tỉ số đường kính
tính toán của các bánh đai. Điều này đúng trong trường hợp không có trượt (dưới tải
trọng chuẩn). Do đó vận tốc vòng của cả hai bánh đai là bằng nhau và bằng với vận

tốc dây đai
b
v
:
2211
ωω
RRv
b
==
(7-1)
Mặt khác
2/
11
DR =
và
2/
22
DR =
nên
1 1 2 2
2 2
b
D D
v
ω ω
= =
(7-1A)
Tỉ số vận tốc góc:
1 2
2 1

D
D
ω
ω
=
(7-2)
4. Mối liên hệ giữa chiều dài đai L, khoảng cách trục C, và các đường kính bánh đai
như sau:
2
2 1
2 1
( )
2 1.57( )
4
D D
L C D D
C
−
= + + +
(7-3)
2 2
2 1
32( )
16
B B D D
C
+ − −
=
(7-4)
trong đó

2 1
4 6.28( )B L D D= − +
5. Góc ôm trên mỗi bánh đai:
2 1
1
180 2arcsin
2
o
D D
C
θ
−
 
= −
 
 
(7-5)
2 1
2
180 2arcsin
2
o
D D
C
θ
−
 
= +
 
 

(7-6)
Đây là các góc quan trọng vì các đai thông dụng được đánh giá khả năng tải với giả thiết
rằng góc ôm bằng
o
180
. Điều này chỉ có khi tỉ số truyền bằng 1 (tức không có sự thay đổi
3
tốc độ). Góc ôm trên bánh đai nhỏ sẽ luôn nhỏ hơn
o
180
, có nghĩa công suất truyền sẽ
nhỏ hơn.
6. Chiều dài nhánh đai giữa hai bánh đai, trên đó đai không tiếp xúc với bánh đai:

2
2
2 1
2
D D
S C
−
 
= −
 
 
(7-7)
Thông số này cũng quan trọng vì hai lý do: Bạn có thể kiểm nghiệm lực căng đai phù hợp
bằng cách đo lực cần thiết để làm biến dạng đai một lượng cho trước ở điểm giữa của
nhánh đai. Đồng thời hiện tượng rung động hay võng của đai cũng phụ thuộc vào chiều
dài này.

7. Còn sau đây là các yếu tố gây ra ứng suất trong đai:
(a) Lực kéo trong đai, lớn nhất trên nhánh căng của đai.
(b) Đai bị uốn quanh các bánh đai, lớn nhất khi nhánh căng của đai uốn quanh bánh
đai nhỏ.
(c) Lực li tâm tạo ra khi đai chuyển động quanh các bánh đai.
Ứng suất tổng hợp lớn nhất xảy ra ở vị trí đai ôm quanh bánh đai nhỏ, trong đó ứng suất
uốn là thành phần chính. Do đó, cần chú ý đến đường kính tối thiểu của bánh đai đối với
các đai tiêu chuẩn. Việc sử dụng các bánh đai nhỏ hơn sẽ làm giảm đáng kế tuổi thọ của
đai.
8. Giá trị tính toán của tỉ số lực kéo trong nhánh căng trên lực kéo trong nhánh trùng
bằng 5.0 đối với các bộ truyền đai thang. Trong thực tế giá trị này có thể lên đến 10.
Các tiết diện đai tiêu chuẩn
Các dây đai thương phẩm thường được chế tạo theo một trong các dạng chuẩn trong các
hình từ 7-5 đến 7-8. Có sự tương ứng giữa kích thước theo in và theo mét thể hiện bởi các cặp
kích thước thực của cùng một tiết diện. Sự “chuyển đổi mềm” được dùng để đổi từ kích cỡ thông
thường theo in sang kích cỡ theo mét bằng cách sử dụng một con số để chỉ chiều rộng danh nghĩa
của mặt trên tiết diện đai tính theo milimét.
Giá trị danh nghĩa của góc chêm đai nằm trong khoảng từ 30
0
cho đến 42
0
. Góc này trên
dây đai có thể hơi khác để đai chèn chặt vào rãnh bánh đai. Một số đai lại được thiết kế để “nhô
ra” ngoài một chút so với rãnh đai (hình 7-4).
Nhiều ứng dụng trong ôtô sử dụng các bộ truyền đai răng còn gọi là đai định thời trong
hình 7-3(c) hoặc đai hình lược trong hình 7-3(d).
Các chuẩn sau đây của Hiệp hội kỹ sư ôtô (SAE _ Society of Automotive Engineer) đưa
ra các kích thước cũng như khả năng làm việc của đai dùng trong ôtô.
SAE Chuẩn J636: đai thang và bánh đai.
SAE Chuẩn J637: bộ truyền đai thang ôtô.

SAE Chuẩn J1278: đai răng và bánh đai hệ SI (Mét).
SAE Chuẩn J1313: bộ truyền đai răng ôtô.
SAE Chuẩn J1459: đai hình lược và bánh đai.
3
Hình 7-5 Đai thang dùng trong công nghiệp nặng
Hình 7-6 Đai thang hẹp dùng trong công nghiệp
Hình 7-7 Đai thang công suất nhỏ (FHP –Fractional Horse Power), hạng nhẹ
Hình 7-8 Đai thang dùng cho ôtô
7-4 Thiết kế bộ truyền đai thang
Các thông số trong chọn đai thang, bánh đai dẫn và bị dẫn cùng với cách thức lắp đặt bộ
truyền đai sẽ được trình bày tóm tắt trong mục này. Các số liệu ví dụ lấy từ các nhà sản xuất sẽ
dùng để minh hoạ. Các catalog chứa nhiều số liệu hơn, và hướng dẫn sử dụng từng bước một. Sau
đây là những thông số cơ bản để chọn lựa bộ truyền:
 Công suất định mức của động cơ dẫn động hoặc một nguồn cấp chuyển động khác.
 Hệ số chế độ làm việc dựa trên loại bộ truyền và tải trọng truyền.
 Khoảng cách trục.
 Công suất định mức của một dây đai là hàm của kích cỡ và tốc độ của bánh đai nhỏ.
 Chiều dài đai.
 Kích thước của các bánh đai dẫn và bị dẫn.
 Hệ số xét đến ảnh hưởng của chiều dài đai.
 Hệ số xét đến ảnh hưởng của góc ôm đai trên bánh đai nhỏ.
 Số dây đai.
 Lực căng đai ban đầu.
Nhiều giải pháp thiết kế còn phụ thuộc vào phạm vi sử dụng và giới hạn không gian làm
việc. Dưới đây là một số hướng dẫn:
 Việc điều chỉnh khoảng cách trục phải được thực hiện theo cả hai chiều tăng và giảm
so với giá trị danh nghĩa. Cần thu hẹp khoảng cách trục ở thời điểm lắp đặt để cho
phép đặt dây đai vào rãnh của bánh đai mà dây đai không chịu lực tác dụng. Dự phòng
tăng khoảng cách trục để tạo lực căng ban đầu cho bộ truyền và tạo sức căng cho đai.
Catalog của nhà sản xuất sẽ cung cấp số liệu này. Có một cách khá tiện lợi để thực

hiện điều chỉnh đó là sử dụng bộ căng như trong hình 14-10 (b) và (c).
 Nếu yêu cầu giữ cố định các tâm trục, nên sử dụng bánh căng đai (còn gọi là puli căng
đai). Tốt nhất là sử dụng puli căng có rãnh đặt trên mặt trong của đai, gần với bánh đai
lớn. Các bộ căng đai thông dụng đều có bánh căng.
35
 Khoảng cách trục danh nghĩa nằm trong khoảng:
2 2 1
3( )D C D D< < +
(7-8)
 Góc ôm đai trên bánh đai nhỏ lớn hơn
o
120
.
 Hầu hết các bánh đai đều làm bằng gang xám, nên tốc độ dây đai bị hạn chế không
được quá 6500 ft/phút.
 Nếu như vận tốc đai nhỏ hơn 1000 ft/phút nên cân nhắc sử dụng loại bộ truyền khác,
chẳng hạn bánh răng hay xích.
 Tránh nhiệt độ cao xung quanh đai.
 Đảm bảo rằng các trục mang bánh đai phải song song với nhau và các bánh đai phải
được căn chỉnh sao cho đai chạy êm trong rãnh.
 Trong trường hợp lắp nhiều đai, yêu cầu đai có số. Các số được in trên đai công
nghiệp thể hiện, số 50 dùng cho chiều dài đai rất gần giá trị danh nghĩa. Các đai dài
hơn mang số lớn hơn 50; đai ngắn hơn mang số nhỏ hơn 50.
 Đai phải được lắp đặt với lực căng ban đầu theo hướng dẫn của nhà sản xuất. Lực
căng cần được kiểm tra sau vài giờ vận hành đầu tiên do lúc này đai bắt đầu tỳ chặt
vào rãnh và có sự kéo giãn ban đầu.
Thông số thiết kế
Các catalog thường cung cấp rất nhiều trang số liệu thiết kế cho nhiều kích cỡ đai và bánh
đai để tạo điều kiện thuận lợi trong thiết kế bộ truyền. Các số liệu thường được đưa ra dưới dạng
bảng (tham khảo 2). Đồng thời dạng đồ thị cũng được sử dụng nên bạn có thể nhận biết một cách

trực quan sự thay đổi về khả năng hoạt động với các giải pháp thiết kế. Mọi thiết kế được thực
hiện theo các số liệu trong cuốn sách này nên được kiểm tra, đối chiếu với các giá trị cụ thể của
nhà sản xuất trước khi đưa vào sử dụng.
Các số liệu được đưa ra ở đây dùng cho đai thang hẹp: 3V, 5V, và 8V. Ba cỡ đai này có
khả năng truyền công suất trong một phạm vi rộng. Sử dụng hình 7-9 để chọn kích thước cơ bản
của tiết diện đai. Chú ý rằng, trục công suất (trục hoành) là công suất thiết kế, bằng công suất định
mức của nguồn cấp chuyển động nhân với hệ số chế độ làm việc cho trong bảng 7-1.
Các hình 7-10, 7-11 và 7-12 đưa ra công suất định mức của một đai đối với ba tiết diện kể
trên, được xem như là hàm của đường kính tính toán của bánh đai nhỏ và tốc độ quay của nó. Các
đường thằng đứng ở mỗi hình tương ứng với các đường kính tính toán của bánh đai tiêu chuẩn.
Công suất định mức cơ bản với tỉ số truyền bằng 1 được biểu thị là các đường liền theo
bậc. Khi tỉ số truyền tăng (lên đến xấp xỉ 3.38), dây đai có thể tải công suất lớn hơn. Việc tăng tỉ
số truyền lên nữa không có nhiều tác dụng và có thể gặp vấn đề về góc ôm trên bánh đai nhỏ (góc
ôm nhỏ đi). Hình 7-13 là đồ thị biểu thị số liệu công suất định mức cơ bản tăng thêm phụ thuộc
vào tỉ số truyền với đai 5V. Số liệu được đưa ra theo dạng bậc thang. Với những tỉ số truyền lớn
hơn 3,38, công suất lớn nhất thêm vào được sử dụng để vẽ các đường cong nét đứt trong hình 7-
10, 7-11, và 7-12. Trong hầu hết các trường hợp, ta có thể sử dụng giá trị nội suy thô giữa hai
đường cong.
Hệ số xét đến ảnh hưởng của góc ôm
θ
C
phụ thuộc vào góc ôm, tra theo đồ thị hình 7-14.
3
Hệ số xét đến ảnh hưởng của chiều dài đai
L
C
tra theo đồ thị hình 7-15. Người ta muốn
chiều dài của đai tăng lên vì khi đó tần suất mà một phần của đai phải chịu ứng suất lớn nhất khi
đi vào bánh đai nhỏ sẽ giảm xuống (số chu kì ứng suất giảm xuống). Chiều dài của đai thang được
tiêu chuẩn (bảng 7-2).

Ví dụ 7-1 sẽ minh hoạ cách sử dụng các thông số thiết kế này.
Hình 7-9 Đồ thị lựa chọn đai thang hẹp dùng trong công nghiệp (Dayco Corp., Dayton, OH)
Bảng 7-1 Hệ số chế độ làm việc của đai thang
Dạng cơ cấu
chấp hành
(bị dẫn)
Bộ dẫn động
Động cơ xoay chiều: mômen
trung bình
a
Động cơ một chiều: dây quấn
song song
Động cơ đốt trong: nhiều xi lanh
Động cơ xoay chiều: mômen lớn
b
Động cơ một chiều: dây quấn
song song, dây quấn hỗn hợp.
Động cơ đốt trong: 4 xy lanh hoặc
ít hơn
< 6
giờ/ngày
6-15
giờ/ngày
> 15
giờ/ngày
< 6
giờ/ngày
6-15
giờ/ngày
> 15

giờ/ngày
Máy khuấy, quạt thông
hơi, quạt gió, bơm ly
tâm, băng chuyền hạng
nhẹ
1.0 1.1 1.2 1.1 1.2 1.3
Máy phát, máy công cụ,
máy trộn, băng chuyền
cát sỏi
1.1 1.2 1.3 1.2 1.3 1.4
Guồng gầu, máy dệt,
máy nghiền búa, băng
chuyền hạng nặng
1.2 1.3 1.4 1.4 1.5 1.6
Máy nghiền đá, máy
nghiền bi, máy nâng,
máy ép cao su,
1.3 1.4 1.5 1.5 1.6 1.8
Các loại máy quạt gió 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0
a
Động cơ đồng bộ, tách pha, ba pha với mômen khởi động hoặc mômen quá tải nhỏ hơn 175% mômen toàn tải.
b
Động cơ một pha, ba pha với mômen khởi động hoặc mômen tới hạn lớn hơn 175 % mômen toàn tải
Hình 7-10
Công suất định
mức: đai 3V
3
Hình 7-11
Công suất định
mức: đai 5V

Hình 7-12
Công suất
định mức:
đai 8V
Hình 7-13 Phần công suất tăng thêm ứng với tỉ số truyền: đai 5V
Hình 7-14 Hệ số tính đến ảnh hưởng của góc ôm,
θ
C
Hình 7-15 Hệ số tính đến ảnh hưởng của chiều dài đai,
L
C
Bảng 7-2 Chiều dài đai tiêu chuẩn của đai thang 3V, 5V, và 8V (đơn vị in)
3V 3V và 5V 3V,5V, và 8V 5V và 8V 8V
25
26.5
28
30
31.5
33.5
35.5
37.5
40
42.5
45
50
53
56
60
63
67

71
75
80
85
90
100
106
112
118
125
132
140
150
160
170
180
190
200
212
224
236
250
265
375
400
425
450
475
500
3

47.5
165
95 280
300
315
335
355
Ví dụ 7-1 Thiết kế một bộ truyền đai thang với bánh đai dẫn được lắp trên trục của động cơ
điện (mômen trung bình) có công suất định mức bằng 50.0 (hp) và tốc độ toàn tải bằng 1160
vòng/phút (rpm). Bộ truyền dẫn động gầu trong một máy hoá chất được sử dụng 12 giờ mỗi ngày
ở tốc độ xấp xỉ 675 rpm.
Lời giải
Vấn đề Thiết kế bộ truyền đai thang.
Đã cho Công suất truyền = 50 hp, truyền tới gầu
Tốc độ động cơ = 1160 rpm; tốc độ ở đầu ra của bộ truyền = 675 rpm
Phân tích Sử dụng các thông số thiết kế đã trình bày trong mục này. Các bước thiết
kế được xây dựng theo trình tự dưới đây.
Kết quả
Bước 1. Tính công suất thiết kế. Từ bảng 7-1, với động cơ điện có mômen trung bình vận
hành 12h một ngày để truyền động cho gầu, hệ số chế độ làm việc là 1.30. Do đó công suất thiết
kế là 1.30(50.0 hp) = 65.0 hp.
Bước 2. Chọn tiết diện đai. Từ hình 7-9, chọn tiết diện 5V với công suất truyền bằng 70
hp, tốc độ đầu vào là 1160 rpm.
Bước 3. Tính tỉ số truyền danh nghĩa:
Tỉ số truyền danh nghĩa = 1160/675 = 1.72.
Bước 4. Tính kích thước của bánh đai dẫn dùng cho đai có tốc độ 4000 ft/phút theo cách
chọn bánh đai tiêu chuẩn:
Tốc độ đai =
1 1
12

b
D n
π
ν
=
ft/ph
Như vậy đường kính bánh đai dẫn cần thiết để
b
ν
đạt 4000 ft/ph là
1
1 1 1
12
(12)(4000) 15279 15279
13.17
1160
b
D
n n n
ν
π π
= = = = =
in
Bước 5. Chọn thử một đường kính cho bánh đai dẫn, và tính đường kính bánh bị dẫn.
Chọn kích thước tiêu chuẩn cho bánh đai bị dẫn, và tính tỉ số truyền cũng như tốc độ đầu ra thực
tế của bộ truyền.
Đối với bài này, các giá trị thử được cho trong bảng 7-3 (đường kính tính theo in).
Hai giá trị in đậm trong bảng 7-3 có tốc độ đầu ra chỉ sai lệch khoảng 1% so với giá trị
yêu cầu 675 vg/ph, nên không ảnh hưởng nhiều đến tốc độ của gầu. Do không có các hạn chế về
không gian làm việc, ta hãy chọn kích thước lớn hơn.

3
Bước 6. Xác định công suất định mức từ hình 7-10, 7-11, hoặc 7-12.
Đối với tiết diện 5V vừa chọn thì sử dụng hình 7-11. Với đường kính bánh đai là 12.4 in ở
tốc độ quay 1160 rpm, ta thấy công suất định mức cơ bản là 26.4 hp. Do đó thiết kế này sẽ yêu
cầu dùng nhiều dây đai. Tỉ số truyền tương đối cao cho thấy có thể tăng định mức công suất. Giá
trị này có thể ước lượng qua hình 7-11 hoặc xác định trực tiếp từ hình 7-13 đối với tiết diện 5V.
Ta có công suất tăng thêm là 1.15 hp. Như vậy công suất định mức thực tế là 26.4 + 1.15 = 27.55
hp.
Bước 7. Xác định khoảng cách trục sơ bộ.
Chúng ta có thể sử dụng công thức (7-8) để xác định khoảng giá trị cho phép của C:
2 2 1
3( )D C D D< < +
)4.121.21(31.21 +<< C
21.1 < C <100.5 in
Chú ý đến không gian làm việc, thử chọn C = 24.0 in
Bảng 7-3 Các đường kính bánh đai thử nghiệm cho ví dụ 7-1
Đường kính bánh đai
dẫn tiêu chuẩn,
1
D
Đường kính bánh đai bị
dẫn xấp xỉ (17.2
1
D
)
Giá trị tiêu chuẩn gần
nhất
2
D
Tốc độ đầu ra thực

tế (rpm)
13.10
12.4
11.7
10.8
10.2
9.65
9.15
8.9
22.5
21.3
20.1
18.6
17.5
16.6
15.7
15.3
21.1
21.1
21.1
21.1
15.9
15.9
15.9
14.9
720
682
643
594
744

704
668
693
Bước 8. Tính chiều dài đai yêu cầu từ công thức (7-3)
C
DD
DDCL
4
)(
)(57.12
2
12
12
−
+++=
4.101
)0.24(4
)4.121.21(
)4.121.21(57.1)0.24(2
2
=
−
+++=L
in
Bước 9. Chọn chiều dài tiêu chuẩn từ bảng 7-2, và tính khoảng cách trục thực tế theo công
thức (7-4).
Trong bài này, chiều dài tiêu chuẩn gần nhất là 100.0 in. Như vậy từ công thức (7-4):
6.189)4.121.21(28.6)100(4)(28.64
12
=+−=+−= DDLB

40
30.23
16
)4.121.21(32)6.189(6.189
22
=
−−+
=C
in
Bước 10. Tính góc ôm đai trên bánh đai nhỏ theo công thức (7-5):
2 1
1
21.1 12.4
180 2arcsin 180 2arcsin 158
2 2(23.30)
o o o
D D
C
θ
 
−
−
 
= − = − =
 
 
 
 
Bước 11. Xác định các hệ số hiệu chỉnh từ hình 7-14 và 7-15. Với
94.0,158 ==

θ
θ
C
o
.
Với
100=L
in,
96.0=
L
C
.
Bước 12. Tính công suất định mức trên một đai đã hiệu chỉnh (sau khi xét đến ảnh hưởng
của các yếu tố trên) và số dây đai cần thiết để truyền được công suất thiết kế:
Công suất đã hiệu chỉnh =
=PCC
L
θ
(0.94)(0.96)(27.55 hp) = 24.86 hp
Số dây đai = 65.0/24.86 = 2.61 đai (sử dụng 3 dây đai)
Nhận xét Tóm tắt thiết kế
Đầu vào: Động cơ điện, 50.0 hp, 1160 rpm
Hệ số chế độ làm việc: 1.4
Công suất thiết kế: 70.0 hp
Đai: tiết diện 5V, chiều dài đai 100 in, số dây đai 3
Bánh đai: Bánh dẫn, đường kính tính toán 12.4 in, ba rãnh đai 5V. Bánh bị
dẫn, đường kính tính toán 21.1 in, ba rãnh đai 5V
Tốc độ thực tế ở đầu ra bộ truyền : 682 rpm
Khoảng cách trục: 23.30 in
Lực căng đai

Lực căng ban đầu tác dụng lên đai có tính quyết định, vì nó đảm bảo đai không bị trượt
khi chịu tải trọng thiết kế. Ở trạng thái nghỉ hai nhánh đai có lực căng bằng nhau. Nhưng khi
truyền công suất, lực căng ở nhánh căng tăng lên trong khi lực căng ở nhánh chùng giảm đi. Nếu
không có lực căng ban đầu, nhánh chùng sẽ chùng hoàn toàn và đai sẽ không còn tỳ vào các rãnh
đai nữa; do đó nó sẽ bị trượt. Catalog của các nhà sản xuất đều đưa ra hướng dẫn cách thức căng
đai hợp lý.
Bộ truyền đai răng
Đai răng được chế tạo với gân hoặc răng nằm ngang ở mặt dưới đai, hình 7-3(c). Các răng
ăn khớp với các rãnh tương ứng trong các bánh đai dẫn và bánh đai bị dẫn, gọi là bánh đai răng,
cho phép truyền động không nhờ ma sát và không xảy ra trượt. Do đó, có một mối quan hệ không
đổi giữa tốc độ của bánh đai dẫn và tốc độ của bánh đai bị dẫn. Vì lý do này nên đai răng còn
được gọi là đai định thời. Ngược lại, đai thang có thể xảy ra trượt do biến dạng (trượt đàn hồi)
hoặc trượt trơn trên các bánh đai, đặc biệt dưới các tải trọng nặng hoặc công suất truyền thay đổi.
4
Hoạt động đồng bộ (tỉ số truyền không đổi) có tính quyết định đối với việc vận hành các hệ thống
như máy in, vận chuyển vật liệu, đóng hộp, và lắp ráp. Các bộ truyền đai răng đang được xem xét
cải tiến để thay thế bộ truyền bánh răng hoặc bộ truyền xích trong một số ứng dụng.
Hình 7-16 biểu diễn một đai răng ăn khớp với bánh đai dẫn có răng. Các bánh đai răng
dẫn và bị dẫn thông dụng được thể hiện trong hình 7-17. Ít nhất một trong hai bánh đai sẽ có gờ
để đảm bảo đai sẽ không di chuyển dọc trục. Hình 7-18 biểu diễn bốn bước răng phổ biến và các
kích thước của những đai răng thông dụng. Bước răng là khoảng cách tính từ tâm của một răng
này đến tâm của một răng nằm kề. Bốn bước răng tiêu chuẩn là 5 mm, 8 mm, 14 mm, và 20 mm.
Hình 7-3(c) thể hiện chi tiết cấu trúc mặt cắt ngang của đai răng. Độ bền kéo được tạo ra
chủ yếu nhờ các sợi độ bền cao được làm từ sợi thuỷ tinh hoặc các vật liệu tương tự. Các sợi này
được bao bọc bởi vật liệu nền là cao su dẻo, còn răng được hình thành hoàn toàn từ lớp cao su
nền. Thông thường người ta phủ một lớp vải trên những phần của đai tiếp xúc với bánh đai để
tăng khả năng chống mài mòn và nâng cao độ bền cắt cho răng. Có nhiều chiều rộng đai khác
nhau tương ứng với mỗi bước răng cho phép truyền công suất trong phạm vi rộng.
Các bánh đai răng thông dụng thường sử dụng các ống lót côn xẻ rãnh lắp bên trong mayơ
với lỗ chính xác do đó khe hở khi lắp với trục chỉ khoảng 0.001 đến 0.002 in (0.025 đến 0.050

mm). Kết quả là cho phép làm việc êm, cân bằng, đồng tâm.
Hình 7-16 Đai răng trên bánh đai dẫn
(Bản quyền của Rockwell Automation)
Hình 7-16 Bánh đai răng dẫn và bị dẫn
(Bản quyền của Rockwell Automation)
Hình 7-18 Các kích thước của đai răng tiêu chuẩn
Quá trình chọn lựa các bộ phận phù hợp cho một bộ truyền đai răng cũng tương tự với bộ
truyền đai thang. Nhà sản xuất cung cấp những hướng dẫn giống như trong hình 7-19, đưa ra liên
hệ giữa công suất thiết kế và tốc độ quay của bánh đai nhỏ. Chúng được sử dụng để xác định bước
răng cần thiết. Đồng thời, nhà sản xuất cũng cung cấp nhiều trang thông tin về khả năng làm việc
của bộ truyền đai răng với các thông số khác nhau của chiều rộng đai, kích cỡ bánh đai dẫn và bị
dẫn, và khoảng cách trục giữa hai bánh đai tương ứng với chiều dài đai xác định. Tiến trình chọn
lựa chung bao gồm các bước sau đây. Tham khảo thêm các số liệu và trình tự thiết kế của những
nhà sản xuất cụ thể được trình bày trong phần các địa chỉ internet 2-5.
42
Trình tự thiết kế chung cho bộ truyền đai răng
1. Xác định tốc độ của bánh đai dẫn (thường là tốc độ của động cơ), và tốc độ yêu cầu
của bánh đai bị dẫn.
2. Xác định công suất định mức của động cơ dẫn động.
3. Xác định hệ số chế độ làm việc, sử dụng các khuyến cáo của nhà sản xuất và chú ý
đến loại bộ truyền cũng như đặc điểm của cơ cấu chấp hành.
4. Tính công suất thiết kế bằng cách nhân công suất định mức của bộ phận dẫn động
(động cơ) với hệ số chế độ làm việc.
5. Xác định bước răng cần thiết dựa trên các số liệu của từng nhà sản xuất cụ thể.
6. Tính tỉ số truyền.
7. Chọn một vài tổ hợp số răng của bánh đai dẫn và số răng của bánh đai bị dẫn để có
được tỉ số truyền mong muốn.
8. Sử dụng phạm vi giới hạn của khoảng cách trục để xác định chiều dài đai tiêu chuẩn
phù hợp với thiết kế.
9. Có thể yêu cầu một hệ số hiệu chỉnh xét đến ảnh hưởng của chiều dài đai. Số liệu

trong các catalog sẽ cho biết các hệ số hiệu chỉnh bé hơn 1 đối với các khoảng cách
trục ngắn hơn và lớn hơn 1 đối với các khoảng cách trục dài hơn. Giá trị này sẽ phản
ánh tần suất mà một phần tử của đai phải chịu ứng suất cao khi nó đi vào bánh đai
nhỏ. Sử dụng hệ số này để tính công suất định mức của đai.
10. Xác định các thiết kế cuối cùng cho các bánh đai như gờ, loại và kích cỡ của ống lót
trong mayơ, và kích thước lỗ để lắp trục.
11. Tóm tắt lại thiết kế, kiểm tra tính tương thích giữa các bộ phận khác nhau của hệ
thống, và chuẩn bị tài liệu bán hàng.
Hình 7-19 Chọn bước răng cho bộ truyền đai răng (rpm: vòng/phút)
Việc lắp đặt bánh đai và dây đai cần có khoảng cách trục nhỏ để các răng đai có thể trượt
nhẹ vào rãnh trên bánh đai mà không cần dùng lực. Sau đó, khoảng cách trục sẽ được điều chỉnh
tăng lên để tạo lực căng ban đầu thích hợp theo nhà sản xuất. Thường thì lực căng ban đầu của bộ
truyền đai răng nhỏ hơn bộ truyền đai thang. Ta có thể sử dụng bánh căng để làm căng nhánh
chùng nếu như có yêu cầu khoảng cách trục giữa hai bánh đai dẫn và bị dẫn là cố định. Tuy nhiên
điều này có thể làm giảm tuổi thọ của đai. Nên tham khảo nhà sản xuất.
Khi vận hành, lực căng ở nhánh căng thường nhỏ hơn so với trường hợp bộ truyền đai
thang còn lực căng ở nhánh chùng gần như bằng không. Do đó lực tổng hợp trên đai là thấp hơn,
tải trọng trên trục mang bánh đai thấp hơn, và giảm tải trọng tác động lên ổ.
7-5 Bộ truyền xích
Xích là một bộ phận truyền công suất được tạo bởi một dãy các mắt xích nối với nhau bằng chốt.
Thiết kế kiểu này tạo ra khả năng ôm quanh đĩa xích trong khi vẫn cho phép xích truyền những
4
lực kéo lớn. Xem các tài liệu tham khảo 1, 6, và 7 để có thêm thông tin kỹ thuật cũng như số liệu
từ các nhà sản xuất.
Trong quá trình truyền công suất giữa hai trục quay, các dây xích ăn khớp với các đĩa có
răng, gọi là đĩa xích. Hình 7-20 biểu diễn một bộ truyền xích điển hình.
Loại xích thông dụng nhất là xích con lăn, có con lăn ứng với từng chốt tạo ra lực ma sát
rất thấp giữa xích và đĩa xích. Ngoài ra còn có nhiều loại xích khác bao gồm các kiểu mắt xích
được thiết kế rất đa dạng sử dụng phổ biến trong các băng tải (hình 7-21).
Xích con lăn được xếp loại theo bước xích, là khoảng cách giữa hai điểm tương ứng của

hai mắt xích kề nhau. Bước xích thường được minh hoạ bằng khoảng cách tâm của hai chốt liền
kề. Xích con lăn tiêu chuẩn có ký hiệu kích thước từ 40 cho đến 240 như được liệt kê trong bảng
7-4. Các chữ số (không kể chữ số ở cuối) dùng để chỉ bước xích tính theo một phần tám in, giống
trong bảng. Ví dụ, xích số 100 có bước xích là 10/8 hay
4
1
1
in. Với nhóm xích cỡ nặng xích có
thêm hậu tố H trong ký hiệu (60H-240H), chúng có các kích thước cơ bản giống với xích tiêu
chuẩn ngoại trừ việc các má xích dầy hơn. Ngoài ra, cũng có các kích cỡ nhỏ và nhẹ hơn như: 25,
35, và 41.
Hình 7-20 Xích con lăn (Rexnord, Inc.,Milwaukee, WI)
Độ bền kéo của các loại xích cũng được liệt kê trong bảng 7-4. Những số liệu này có thể
được sử dụng cho các bộ truyền tốc độ rất thấp hoặc cho các ứng dụng để tạo lực kéo hoặc đỡ tải.
Cần chú ý rằng chỉ có 10% độ bền kéo trung bình được sử dụng trong các ứng dụng như vậy.
Trong truyền công suất, cần phải xác định sự phụ thuộc của kích cỡ xích vào tốc độ quay, điều
này sẽ được trình bày cụ thể ở phần sau của chương.
Có nhiều đồ gá kèm theo để giúp xích con lăn có thể sử dụng trong vận tải hoặc vận
chuyển vật liệu. Thường là các má xích mở rộng, hoặc các vấu có lỗ, tạo điều kiện thuận lợi cho
việc lắp ghép xích với các thanh tròn, gầu xúc, bộ phận đẩy, bộ phận đỡ chi tiết, hay các thanh
mỏng của băng chuyền.
Hình 7-21 Một số kiểu xích con lăn (Rexnord, Inc.,Milwaukee, WI)
Bảng 7-4 Các kích cỡ của xích con lăn
Chỉ số xích
(cỡ xích)
Bước xích
(in)
Đường kính
ống
Chiều rộng

ống
Chiều dày
má xích
Độ bền kéo trung bình
(lb)
25 1/4 Không có - 0.030 925
35 3/8 Không có - 0.050 2100
41 1/2 0.306 0.250 0.050 2000
40 1/2 0.312 0.312 0.060 3700
50 5/8 0.400 0.375 0.080 6100
60 3/4 0.469 0.500 0.094 8500
80 1 0.626 0.625 0.125 14500
44
100
4
1
1
0.750 0.750 0.156 24000
120
2
1
1
0.875 1.000 0.187 34000
140
4
3
1
1.000 1.000 0.219 46000
160 2 1.125 1.250 0.250 58000
180

4
1
2
1.406 1.406 0.281 80000
200
2
1
2
1.562 1.500 0.312 95000
240 3 1.875 1.875 0.375 130000
Hình 7-22 Đồ gá (thiết bị phụ) (Rexnord, Inc.,Milwaukee, WI)
Hình 7-23 thể hiện nhiều loại xích được sử dụng cho vận tải và các ứng dụng tương tự.
Các loại xích này thường có bước xích dài hơn so với xích con lăn tiêu chuẩn (bằng hai bước xích
thường), còn các má xích nặng hơn. Với các cỡ xích lớn hơn sử dụng các má xích đúc.
7-6 Thiết kế bộ truyền xích
Để đánh giá khả năng truyền công suất của một bộ truyền xích ta cần xem xét ba dạng hỏng: (1)
các má xích hỏng do mỏi dưới tác dụng của lực căng lặp đi lặp lại ở nhánh căng của xích, (2) sự
va đập của các con lăn với các răng của đĩa xích khi chúng vào và ra khớp, (3) mòn do ma sát
giữa chốt và ống lắp với chốt.
Sự đánh giá này dựa trên các số liệu thực nghiệm với một bộ truyền êm và tải trọng êm
(hệ số chế độ làm việc = 1.0) và tuổi thọ xấp xỉ 15 000 h. Những thông số quan trọng là bước
xích, kích thước cũng như tốc độ quay của đĩa xích nhỏ. Việc bôi trơn có tính quyết định đến hoạt
động của bộ truyền xích. Nhà sản xuất sẽ đưa ra cách bôi trơn cụ thể ứng với các thông số kích cỡ
xích, cỡ đĩa xích, và tốc độ quay. Chi tiết sẽ được trình bày ở phần sau.
Các bảng 7-5, 7-6, và 7-7 liệt kê công suất định mức của ba cỡ xích tiêu chuẩn: số 40( 1/2
in), số 60 (3/4 in), và số 80 (1.00 in). Chúng đại diện cho các loại thông số của tất cả các cỡ xích
trong catalog của nhà sản xuất. Chú ý các đặc điểm của số liệu:
1. Các đánh giá dựa trên tốc độ của đĩa xích nhỏ và tuổi thọ mong muốn xấp xỉ 15
000 h.
2. Với một tốc độ cho trước, khả năng truyền công suất tăng lên theo số răng của đĩa

xích. Dĩ nhiên, số răng càng nhiều thì đường kính đĩa xích càng lớn. Lưu ý rằng, sử
dụng xích với bước nhỏ trên một đĩa xích lớn sẽ giúp giảm tiếng ồn.
3. Với một kích cỡ đĩa xích cho trước (có số răng cho trước), khả năng truyền công
suất sẽ tăng lên khi tốc độ tăng đến một giá trị nào đó; sau đó nó sẽ giảm xuống. Hiện
tượng mỏi do kéo của xích là dạng hỏng có tính quyết định với bộ truyền làm việc ở
tốc độ thấp và trung bình; ở tốc độ lớn sự va đập giữa xích và đĩa xích lại mang tính
quyết định. Mỗi kích cỡ đĩa xích khác nhau đều có giới hạn về tốc độ lớn nhất phụ
thuộc vào hiện tượng mòn giữa chốt và ống của xích. Điều này cũng giải thích tại sao
khả năng truyền công suất lại giảm đột ngột về không ở tốc độ giới hạn.
45
Máy nghiền, loại hẹp
(truyền động và băng chuyền)
Xích có các má đúc đặt so le, dùng chủ yếu trong công
nghiệp đồ gỗ, xích tải
Máy nghiền tổ hợp
(nhiều cỡ băng chuyền)
Khối má xích đúc, với cấu trúc thanh bên dùng cho các
băng cào (băng tải gạt)
Xích kéo cỡ nặng
Các má xích là thép đúc lắp so le nhau, sử dụng trong băng
chuyền xỉ lò và clanhke
Xích bản lề
Xích được tạo thành từ các má xích đúc đặt so le liên kết
với nhau bằng các chốt hoặc đinh tán làm từ thép. Thích
hợp cho truyền động tốc độ thấp đến trung bình, băng
chuyền và trong thang máy
Xích có con lăn ở trên
Các má xích đúc với con lăn đặt ở trên, sử dụng trong một
vài bộ phận để vận chuyển vật liệu theo phương ngang
Xích có bộ phận che bên trên

Có các tấm hình được đúc, sử dụng trong băng chuyền
Xích tháo rời được
Bao gồm các mắt riêng có móc kiểu hở để móc vào mắt kề
nó, dùng trong truyền động tốc độ thấp đến trung bình, băng
chuyền
Xích dập
Các má trong và má ngoài được dập, nối với nhau bằng chốt
có đầu, dùng trong xe kéo, máy làm đất, thiết bị nâng, băng
chuyền
Hình 7-23 Xích băng chuyền (Rexnord, Inc.,Milwaukee, WI)
4. Các định mức trên là cho xích một dãy. Mặc dù nhiều dãy xích sẽ làm tăng khả năng
truyền công suất, nhưng không đơn thuần là số dãy xích nhân với khả năng truyền
công suất của một dãy. Nhân định mức công suất trong bảng với hệ số sau đây.
Xích hai dãy : hệ số = 1.7
Xích ba dãy: hệ số = 2.5
Xích bốn dãy: hệ số = 3.3
5. Các giá trị định mức này được sử dụng ứng với hệ số chế độ làm việc bằng 1.0. Xác
định hệ số chế độ làm việc của một ứng dụng cụ thể dựa vào bảng 7-8.
4
Bảng 7-5 Công suất định mức (hp) – xích con lăn một dãy, số 40Bảng 7-6 Công suất định mức (hp) – xích con lăn một dãy, số 60
47
Bảng 7-7 Công suất định mức (hp) – xích con lăn một dãy, số 80
Bảng 7-8: Hệ số chế độ làm việc của các bộ truyền xích
Kiểu tải trọng Loại cơ cấu dẫn động
Dẫn động
thuỷ lực
Động cơ điện
hoặc tuabin
Động cơ đốt trong với
dẫn động cơ khí

Tải êm (máy trộn; quạt gió; băng chuyền
chịu tải đều, nhỏ)
Tải va đập trung bình (máy công cụ; máy
cẩu; băng chuyền hạng nặng; máy trộn
hoặc nghiền thức ăn)
Tải va đập mạnh (máy đột; máy nghiền
kiểu búa; băng chuyền chuyển động qua
lại; dẫn động trục nghiền)
1.0
1.2
1.4
1.0
1.3
1.5
1.2
1.4
1.7
Hướng dẫn thiết kế bộ truyền xích
Sau đây là các chỉ dẫn chung để thiết kế bộ truyền xích:
1. Số răng tối thiểu của đĩa xích là 17, trừ trường hợp bộ truyền làm việc ở tốc độ rất
thấp, dưới 100 vg/ph.
2. Tỉ số truyền lớn nhất là 7.0, mặc dù vẫn có thể đạt được các tỉ số truyền lớn hơn.
Ta có thể sử dụng hai hoặc nhiều bước giảm tốc để có được tỉ số truyền lớn hơn.
48
3. Khoảng cách trục của bộ truyền nên xấp xỉ bằng 30 đến 50 lần bước xích
4. Số răng của đĩa xích lớn thường không nhiều hơn 120 răng.
5. Nên bố trí bộ truyền xích sao cho đường nối tâm các đĩa xích là đường nằm ngang
và nhánh căng của bộ truyền ở trên.
6. Chiều dài xích phải là bội số nguyên của bước xích, và nên bằng số chẵn lần bước
xích. Khoảng cách trục nên được điều chỉnh cho phù hợp với chiều dài xích đồng thời

xét đến sai số và mòn. Cần tránh sự võng quá mức ở nhánh chùng của xích, đặc biệt là
đối với các bộ truyền làm không đặt nằm ngang. Sau đây ta có mối tương quan giữa
khoảng cách trục (C), chiều dài xích (L), số răng đĩa xích nhỏ (
1
N
), số răng đĩa xích
lớn (
2
N
), được biểu diễn theo bước xích:
2
2 1 2 1
2
( )
2
2 4
N N N N
L C
C
π
+ −
= + +
(7-9)
Khoảng cách trục tương ứng với một chiều dài xích cho trước là; (tính theo bước xích)
2
2
1 2 1 2 2 1
2
8( )
1

4 2 2 4
N N N N N N
C L L
π
 
+ + −
 
 
= − + − −
 
 
 
 
(7-10)
Khoảng cách này được tính với giả thiết rằng cả hai nhánh xích đều không bị trùng, vì vậy
giá trị này là lớn nhất. Cần phải trừ đi do sai lệch và điều chỉnh. Khi xích mòn cần phải
tiến hành điều chỉnh.
7. Đường kính vòng chia của một đĩa xích có N răng với xích có bước xích p :
sin(180 / )
o
p
D
N
=
(7-11)
8. Đường kính nhỏ nhất của một đĩa xích cũng như số răng đĩa xích nhỏ nhất thường bị
hạn chế bởi kích thước của trục lắp đĩa xích. Kiểm tra trong các catalog về đĩa xích.
9. Góc ôm
1
θ

của xích trên đĩa xích nhỏ cần lớn hơn
o
120
:
[ ]
1 2 1
180 2arcsin ( )/ 2
o
D D C
θ
= − −
(7-12)
10. Để tiện cho việc tham khảo, chúng ta có công thức tính góc ôm
2
θ
của xích trên đĩa
xích lớn như sau:
[ ]
2 2 1
180 2arcsin ( - )/ 2
o
D D C
θ
= +
(7-13)
Bôi trơn
Bôi trơn hợp lý là rất cần thiết đối với các bộ truyền xích. Xích có có nhiều chi tiết khác
nhau chuyển động, cùng với đó là sự tương tác giữa xích và các răng đĩa xích. Người thiết kế phải
xác định được các đặc điểm của chất bôi trơn cũng như phương pháp bôi trơn.
Đặc điểm của chất bôi trơn. Nên sử dụng dầu bôi trơn được chiết xuất từ dầu mỏ giống

như dầu động cơ. Độ nhớt của dầu phải đảm bảo cho nó có thể chảy đều giữa các bề mặt của xích
có chuyển động tương đối với nhau trong khi có thể tạo được khả năng bôi trơn phù hợp. Dầu bôi
49