Thiết kế vít me - đai ốc

V: THIẾT KẾ VÍT ME – ĐAI ỐC
Ta đã biết. nếu hợp chạy dao không đủ cứng vững đặc biệt nếu đường kính
của vít me quá nhỏ thì lượng chạy dao sẽ không đều làm ảnh hưởng đến độ nhẵn
bề mặt, thậm chí làm sai kích thước và hình dáng của vật gia công.Để đảm bảo
hộp xe dao chạy được êm, đường kính vít me phải đủ độ bền vì cần phải giảm
ma sát trược trên sống trược bằng cách bôi trơn tốt hay bằng ma sát lăn.
a. Tính trục theo độ chòu mòn.
Độ chòu mòn bề mặt được xác đònh bằng áp suất trung bình trên bề mặt làm việc
theo công thức:
P = Q/ (π. d
tb
.t
z
.(L
z/
h)) = Q. h / (π.d
tb
. t
z
.L
τ
) (N/mm
2
)
Với Q: lực chạy dao (lực kéo) tác dụng lên vit me: Q = 6090
h: bước un h = 12mm.
t
z:
chiều cao làm việc của un.
L: chiều dài của đai ốc
τ : Số mỗi un

Nếu ta đặtλ
’
= L/d
z
thì từ công thức ( ∗), Ta có thể tính được đường
kính giữa cần thiết của vít me.
d
tb
=
)(**)(
...
.
56,0
....
.
2
'
2
'
mm
pt
hQ
pt
hQ
τλτλπ
=
Vít me của máy có un hình thang nên t
z
= 0,5.h/τ thay ( ∗) vào (**) ta
có d

tb
=
p
Q
p
Q
.
.8,0
..
.2
''
λλπ
=
Với P làm áp suất trung bình cho phép (N/mm
2
) có thể lấy theo bảng (VIII-I)TL
IX ta lấy P = 2 trò số λ
’
= 2,5
⇒ d
tb
= 0,8 .
9,27
2.5,2
6090
.8,0
.
'
==
p

Q
λ
Lấy d
2
= 28mm.
Ta có chiều cao của un t
2
= 0,5.
τ
h
h =12 mm
τ
: Số mỗi un: chọn
2
=
τ

mm3
2
12
.5,0
==⇒
τ
⇒
Đường kính ngoài của vit me.
d
1
= d
tb
+

mm
t
5,29
2
3
28
2
=+=
- Đường kính ngoài của vit me
d
2
= d
tb
-
mm
t
5,26
2
3
28
2
=−=
Đối với vít me, dù là trục thường hay trục cò độ chính xác đặc biệt cũng
phải thiết kế hay kiểm tra theo độ chòu mòn của um,độ ổn đònh ,độ cứng vững và
độ bền theo kinh nghiệm,vít me bò hỏng thông thương vì bề mặt um bò quá
mòn,trường hộp bò gãy rất ít xảy ra,do đó xác đònh được đường kính cần thiết
trên cơ sở độ chòu mòn lên mặt um,còn những phương pháp khác chỉ dùng để
kiểm tra.
a. Kiểm tra sức bền.
Chỉ cần kiểm tra khi lực chạy dao và mô men xoắn lớn ở vít me các lực kéo

(hoặc nén) và xoắn cùng tác dụng một lúc, nên cần phải kiểm tra ứng xuất tương
đương theo lý thuyết Mêrơ,
2222
)(4)(.4
p
x
t
k
M
F
Q
+=+=
τδδ
Trong đó: M
ηπ
..2
.hQ
x
=

Với:
)(
ρβ
β
η
+
=
tg
tg
-

β
: Góc ??? của um :
o
15
=
β
-
ρ
: Góc ma sát.
)86(
oo
÷=
ρ
, chọn
o
8
=
ρ
63,0
)815(
)15(
0
=
=
=⇒
o
o
tg
tg
η

).(18435
63,0.14,3.2
12.6090
mmNM
x
==⇒
+ F =
:
4
.
2
2
d
π
tiết diện tính theo đường kính trong
F =
)(551
4
5,26.14,3
3
2
mm
=
+ k
p
=
)(3652
4
5,26

.551
4
.
16
.
3
2
3
2
mm
d
F
d
===
π
)/(97,14)
3652
18435
(4)
551
6090
(
222
mmN
t
=+=⇒
δ
* Từ điều kiện bền
ch
ch

t
δ
δ
δ
⇒
÷
≤
)5,33(
t
δ
).5,33(
÷≥
)4,5291,44(97,14).5,33(
÷=÷≥⇒
ch
δ
Tra bảng vật liệu làm trục vít me ta chọn vật liệu là thép 45 ?? cải thiện
VI: THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN TRỤC VÍT-BÀNH VÍT.
Bộ truyền trục vít nằm trong hộp xe dao cò số vòng quay trong 1 phút của
trục vít. n
1
= 810(v/ph) .Số vòng quay của bành vít n
2
= 80(v/ph), công suất trên
trục vít
N = 0,34 kw. Chọn vật liệu bành vít là đồng thanh thiếc 6po
110
−
φ
đúc

bằng khuôn cát, vật liệu trục vít là thép 45 ?? bề mặt còn độ rắn HRC = 45
50
÷

- Tra bảng 4-4 tài liệu IV ứng suất cho phép của răng bành vít
[
22
/50][:/160] mmNmmN
outx
==
δδ
- Số chu kỳ làm việc của bành vít :
Giả sử bộ truyền làm việc trong 5 năm ,mỗi năm 300 ngày ,mỗi ngày 8 giờ,
sai số về vận tốc không quá
%3
±
.
N = 60.162.5.300.8 = 11,6.10
7

K
’
N
=
74,0
10.6,11
10
8
7
6

≈
K
’’
N
=
56,0
10.6,11
10
8
7
6
≈
Từ bảng 4-4 tài liệu IV tra các trò số ứng suất tiếp xúc cho phép và ứng suất
uốn cho phép rồi nhân với các trò số K
’
N
và K
’’
N
tương ứng ta được
[
2
/4,11874,0.160] mmN
tx
==
δ
[
2
/2856,0.50] mmN
ou

==
δ
+ Tính tỉ số truyền i và chọn số nối un trục vít và số răng bành vít
i =
125,10
80
810
=
Chọn số nối un bành vít
1
τ
= 2.
- Số răng bành vít
25,20125,10.2.
12
===
ττ
i
Chọn
20
2
=
τ
- Tính lại tỉ số truyền i =
10
2
20
1
2
==

τ
τ
- Số vòng quay thực trong 1 phút của bành vít
n
2
=
81
10
810
=
(vòng /phút)
Sai số về vòng quay của bành vít so với yêu cầu:
%25,1
80
8081
=
−
=∆
n
, sai số này
nằêm trong phạm vi cho phép.
+ Chọn sơ bộ trò số hiệu suất
82,0
=
η
, và hệ số tải trọng K = 1(giả thiết v
2
<3m/s)
Công suất trên bành vít.
N

2
=
kwN 28,034,0.82,0.
1
≈=
η
+ Đònh môđun m và đường kính q.
m.
2
2
2
2
6
3
.
.)
.][
10.45,1
(
n
Nk
q
tx
τδ
≥
m.
6,18
81
28,0.1,1
.)

20.4,118
10.45,1
(
2
6
3
=≥
q
Theo bảng 4-6 tài liệu IV, lấy m = 10, q= 8.cò m.
20
3
=
q
+ Kiểm nghiệm vận tốc trượt, hiệu suất và hệ số tải trọng
_ Vận tốc trượt :
V
t
=
)/(5,382.
19100
810.10
.
19100
.
2222
1
1
smqt
nmm
=+=+

Để tình hiệu suất theo bảng 4-8, lấy hệ số ma sát f= 0,023, do đó
'
261
o
=
ς
Với t
1
= 2 và q =8, theo bảng 4-7 tài liệu IV ta tìm được góc vít
'
0214
o
=
λ
.
*. Hiệu suất:
85,0
)2610214(
0214
.96,0
)(
.96,0
''
'
=
+
=
+
=
oo

o
tg
tg
tg
tg
ςλ
λ
η
Giá trò này không lệch nhiều so với giá trò chọn trước do đó không cần tính lại
công suất trên bành vít.
- Vận tốc vòng của bành vít :
V
2
=
sm
ntmnd
/84,0
1000.60
81.20.10.14,3
1000.60
...
1000.60
..
2222
===
ππ
Vì tải trọng không thay đổi và như đã giả thiết ở trên V
2
<3m/s,
Do đó K =K

tt
.K
ct
= 1,1.1=1,1
⇒
phù hợp
+ Kiểm nghiệm ứng suất uốn của răng bành vít
- Số răng tương đương của bành vít :
22
98,0
20
)1911.105(
20
33'3
≈==
o
tct
τ
Hệ số dụng răng (bảng 3-18)
472,0
=⇒
y
)/(75,0
81.8.472,0.20.10
28,0.1,1.10.15
....
..10.15
2
3
6

22
3
2
6
mmN
nqytm
NK
u
===⇒
δ
< [
2
/28] mmN
u
=
δ
+ Đònh các thông số hình học chủ yếu của bộ truyền:
- Môdun m = 10mm
- Số ?? um của trục vít: t
1
= 2 ,số răng bành vít t
2
= 20
- Hệ số đường kính q = 8
- Góc ăn khớp
o
20
=
α
, góc vít

'
1911
o
=
χ
- Khoảng cách trục A = 0,5 .10 (8+20) = 140 mm .
- Đường kính vòng chia của trục vít
d
c1
= d
1
=10.8 = 80mm
- Đường kính vòng đỉnh của trục vít
D
c1
=80 + 2.10 = 100 mm
- Đường kính vòng chân um trục vít (lấy c =0,2 )
D
t1
= 80 – 2.10 –2.0,2 .10 = 56 mm
Chiều dài phần cò um của trục vít,(bảng 4-2 )
L
mm12210).20.06,011(
=+≥
Vì trục vít được mài cho nên tăng thêm chiều dài L
Lấy L = 122+ 23 145 mm
Để tránh mất cân bằng cho trục vít, chọn chiều dái L bằng một số nguyên
lần bùc dọc.
Vì X =
6,4

10.
145
.
≈==
ππ
m
L
t
L
a
Cho nên lấy tròn X = 5 và đònh chính xác
L = 5.3,14 .10 = 157 mm
- Đường kính vòng chia của bành vít : d
c2
= d
2
= 20.10 = 200mm
- Đøng kính vòng đỉnh của bành vít : D
c2
= (20+2.1).10 = 220mm
- Đường kính ngoài của bành vít : D
n
= D
c2
+1,5m = 220+1,5 .10 = 235 mm
- Chiều rộng bành vít B = 0,75 .D
c1
= 0,75 .100 = 75mm
+ Tính lực tác dụng
- Lực vòng p

1
trên trục vít bằng ?? trục p
q2
trên bành vít
P
1
= p
q2
=
)(115
810.80
39,0.10.55,9.2
2
6
1
1
N
d
M
==
- Lực vòng p
2
trên trục vít bằng lực dọc trục p
q1
trên trục vít
P
2
= p
q1
=

)(390
81.200
39,0.85,0.10.55,9.2
2
6
2
2
N
d
M
==
-Lực hướng tâm p
r1
trên trục vít bằng lực hướng tâm p
r2
tên bành vít
p
r1
= p
r2
= p
2
.tg
)(14220.390 Ntg
o
==
α