Bài giảng Cơ sở thiết kế máy: Chương 6 - ThS. Dương Đăng Danh

Chương 6. TRUYỀN ĐỘNG TRỤC VÍT

6.1KHÁI NIỆM CHUNG
6.2CÁC THƠNG SỐ HÌNH HỌC CHỦ YẾU
6.3.CƠ HỌC TRUYỀN ĐỘNG TRỤC VÍT
6.4 TÍNH TỐN TRUYỀN ĐỘNG TRỤC VÍT
6.5 ĐÁNH GIÁ BỘ TRUYỀN TRỤC VÍT VÀ CHỈ DẪN
VỀ THIẾT KẾ


6.1 Khái niệm chung

1. Cấu tạo – Nguyên lý làm việc

Truyền động trục vít dùng để truyền chuyển động quay giữa hai
trục chéo nhau; góc giữa hai trục thường là θ = 90o.Trục vít là trục
được gia cơng ren , thường bằng thép. Bánh vít tương tự bánh răng
nghiêng , mặt đáy răng là một phần của mặt xuyến . Thơng thường
trục vít 1 là chủ động, bánh vít 2 là bị động


Nhờ sự ăn khớp giữa ren trục vít và răng bánh vít
mà chuyển động và cơ năng được truyền đi (Về
động học , tương tự truyền động vít -đai ốc. Về tính
sức bền , có thể tính như thanh răng – bánh răng
nghiêng )


2.Phân loại
. Tùy theo dạng ren trục vít người ta chia trục vít
thành ba loại: trục vít ascimet, trục vít kơnvơlut và

trục vít thân khai


3..Đánh giá bộ truyền trục vít
Ưu điểm:
Làm việc êm, khơng ồn như ở các bộ truyền
bánh răng hoặc xích.
Thực hiện tỷ số truyền lớn trong một cấp.
Có khả năng tự hãm
Khuyết điểm:
Hiệu suất thấp, sinh ra nhiệt nhiều do có trượt
dọc răng.
Cần sử dụng vật liệu giảm ma sát dắt tiền
(đồng thanh) để chế tạo vành bánh vít.
Yêu cầu cao về độ chính xác lắp ghép.


Phạm vi sử dụng
Truyền động trục vít đắt tiền và phức tạp hơn
truyền động bánh răng, do đó chỉ sử dụng khi
cần truyền chuyển động giữa các trục chéo
nhau hoặc sử dụng ở cơ cấu yêu cầu tỷ số
truyền lớn. Mặt khác hiệu suất thấp và nguy
hiểm về dính cũng hạn chế khả năng truyền
công suất của bộ truyền này.
Bộ truyền trục vít được dùng để truyền cơng
suất khơng q 50 ÷ 60 kW, làm việc ngắn
hạn, trong các máy nâng chuyển, ôtô, máy cắt
kim loại v.v.

6.2 Các thơng số hình học chủ yếu
9.2 Các thơng số hình học chủ yếu
1. Mơđun dọc của trục vít m bằng mơđun ngang của bánh vít. Tiêu chuẩn quy định hai
dãy trị số môđun m sau đây (ưu tiên dãy 1):
Dãy 1: 1 ; 1,25 ; 1,6 ; 2 ; 2,5 ; 3,15 ; 4 ; 5 ; 6,3 ; 8 ; 10 ; 12,5 ; 16 ; 20 ; 25.
Dãy 2: 1,5 ; 3 ; 3,5 ; 6 ; 7 ;12.
2.Hệ số đường kính q: để chế tạo bánh vít phải dùng dao phay lăn có hình dạng và kích
thước (trừ đường kính đỉnh dao) giống trục vít ăn khớp với bánh vít. Do đó kích thước
bánh vít khơng những phụ thuộc vào mơđun mà cịn phụ thuộc vào đường kính dao. Để
hạn chế số lượng dao tiêu chuẩn, người ta đưa vào hệ số đường kính trục vít:

q=

d1
m

và tiêu chuẩn q theo hai dãy trị số sau đây (ưu tiên dãy 1)
Dãy 1: 6,3 ; 8 ; 10 ; 12,5 ; 16 ; 20 ; 25.


3.Số ren trục vít z1 và số răng bánh vít z2:

-Số mối ren trục vít được chọn bằng z1 = 1 ; 2 ; 4. Tăng z1, hiệu suất bộ truyền tăng [xem
(6.16)] nhưng chế tạo phúc tạp hơn, đồng thời kích thước bộ truyền cũng tăng. Khi truyền
cơng suất lớn, khơng nên dùng z1 =1 vì mất mát cơng suất nhiều và nóng. Ngồi ra khi
chọn z1 cần lưu ý để z2 = u.z1 [xem (6.6)] không quá lớn làm cho bộ truyền cồng kềnh
hoặc quá nhỏ sẽ xảy ra cắt chân răng, tức là dựa vào tỷ số truyền u để chọn z1 sao cho
z2min ≤ z2 ≤ z2max với z2min = 26 ~ 28, z2max = 60 ~ 80.

Góc vít của đường xoắn vít trên hình trụ chia
γ được xác định theo các công thức sau:
tgɣ = pz/π d1= z1 p/ πmq =z1/q
trong đó pz – bước của đường xoắn vít; pz
= z1 p
p – bước ren


Chiều dài đoạn cắt ren b1 của trục vít được xác định từ điều kiện bánh vít có số răng
nhiều nhất cùng ăn khớp, cho trong bảng 6.1 phụ thuộc vào số ren trục vít z1 và hệ số
dịch chỉnh x. Với các trục vít mài, để tránh làm sai lệch phần làm việc của mặt ren trục
vít khi đưa đá mài vào và rút đá mài ra, nên tăng thêm khoảng 3 môđun, tức là
b1 = b1 + 3m.




6.3 Cơ học truyền động trục vít
9.3.CƠ HỌC TRUYỀN ĐỘNG TRỤC VÍT
1 .Vận tốc và tỷ số truyền
Khi trục vít quay được một vịng thì mỗi điểm trên vịng lăn bánh vít di chuyển
được một khoảng bàng bước vít pz, tức là bánh vít quay được pz/(πd2) vịng. Do đó khi
trục vít quay được n1 vịng, bánh vít sẽ quay được n2=n1pz/(πd2) vòng. Như vậy tỷ số
truyền:
u=

n1 π.d 2 π.m.z2 z2
=
=

=
n2
px
z1. p
z1


Nhận xét:
a)Với z1 = 1 ÷ 4, z2 = 28 ~ 60 suy ra rằng tỷ số truyền u của truyền động trục vít khá
lớn.
b) ta có: pz = π.d1tgγ

→ u=

π.d 2
n1 π.d 2
d2
=
=
=
π.d1tgγ
pz
d1tgγ
n2

Như vậy tỷ số truyền trong bộ truyền trục vít khơng bằng tỷ số của các đường kính
như trong bộ truyền bánh răng.


a) Do vận tốc vòng v1 và v2 khác phương và trị số nên khi

bộ truyền làm việc, ren trục vít trượt dọc trên răng bánh vít.

Từ hình 6.4 ta có:
vt =

πd w1.n1
v1
=
,m / s
cos γw 60000cos γw

( 6.8)

Trong đó γw - góc vít trên hình trụ lăn, tính theo (6.2b).
Với bộ truyền không dịch chỉnh dw1 = d1 = m.q; γw = γ tính
theo (6.2a), do đó:

cos γ =

nên:

vt =

1
1 + tg 2 γ

=

q
z12 + q 2

m.n1
z12 + q 2 , m / s
19100


2.Lực tác dụng khi ăn khớp


Tuy nhiên cần chú ý rằng, trong nhiều trường hợp góc φ, < 3o do đó có thể bỏ qua ảnh
hưởng của lực ma sát, đồng thời lấy αn  α , ta được cơng thức tính các thành phần lực
sau đây:

Fa1 = Ft 2 = 2T2 / d 2



Ft1 = Fa 2 = Ft 2tgγ

Fr1 = Fr 2 = Ft 2tgα / cos γ 



3.Hiệu suất truyền động
Do ma sát giữa ren trục vít và răng bánh vít, do ma sát trong ổ trục và do khuấy dầu (trục
vít hoặc bánh vít nhúng trong hộp dầu khi chuyển động gây ra), công suất truyền động bị
mất mát.
Nếu chỉ kể đến tổn thất do ma sát giữa ren trục vít và răng bánh vít, hiệu suất của bộ
truyền trục vít khi trục vít là chủ động, được tính theo cơng thức:
ηk = T2ω2 / T1ω1

Thay T1 = Ft1d1 / 2, T2 = Ft 2 d 2 / 2 ,ta được:

(

ηk = tgγ / tg γ + φ,

)

Nếu kể đến cả mất mát công suất do khuấy dầu, hiệu suất truyền động được tính
theo cơng thức:

(

η = 0,95tgγ / tg γ + φ,

)


Trường hợp bánh vít chủ động, hiệu suất truyền động được tính theo cơng thức:

(

)

η = 0,95tg γ − φ, / tgγ
Khi γ ≤ φ’, η = 0, bộ truyền tự hãm, tức là chuyển động không thể truyền từ bánh vít
sang trục vít. Nói cách khác nếu trục vít là chủ động và góc vít γ nhỏ hơn hoặc bằng góc
ma sát φ’ thì chuyển động thể truyền ngược lại từ bánh vít sang trục vít. Người ta sử dụng
tính chất tự hãm này trong cơ cấu nâng và một số cơ cấu khác. Tuy nhiên khi đảm bảo

tính chất tự hãm (γ ≤ φ’), hiệu suất truyền động sẽ rất thấp (η < 0,5), vì vậy khi khơng
cần thiết khơng nên dùng bộ truyền tự hãm.
Vì tgγ = z1/q nên gần đúng có thể xác định η theo z1:
Z1

1

2

η

0,7÷0.75

0,75÷0.82

4
0.87÷0.92


6.4 TÍNH TỐN TRUYỀN ĐỘNG TRỤC VÍT
1. Các dạng hỏng và chỉ tiêu tính tốn truyền
động trục vít
Trong truyền động trục vít cũng có dạng
hỏng như trong truyền động bánh răng. Tuy nhiên
do xuất hiện trượt dọc răng với vận tốc trượt lớn,
sinh nhiệt nhiều nên hiện tượng dính và mịn
nguy hiểm hơn.
Tính tốn độ bền (TIẾP XÚC , UỐN) và tính nhiệt,
cần kiểm nghiệm thêm về độ bền của thân trục
vít theo hệ số an tồn.

2.Tính tốn độ bền theo ứng suất tiếp xúc

480 Z M
σH =
d2
170Z M
σH =
Z2

T2 K H
 σ H 
d1
3

 Z 2 + q  T2 K H
 σ H 


 aw  q
2

aw = ( Z 2 + q )

 170  T2 K H
, mm


 Z 2 σ H   q

3.Tính tốn độ bền theo ứng suất uốn

σF =

Ft K F YF YεYβ

 σ F 

bW m
1, 4T2YF K F
σF =
 σ F 
b2 d2 m


4.Tính tốn nhiệt truyền động trục vít

Nhiệt lượng sinh ra trong một giờ Qs = 100 P1 (1 − η ) = 1000 P2 (1 − η ) / η
Nhiệt lượng thoát qua vách hộp

Qt = Kt ( td − t0 ) A (1 + ψ ) , W

1000 P1 (1 − η )
td =
+ to   t d 
Kt A (1 + ψ ) β

(a)

(b )