Bài giảng Nguyên lý chi tiết máy - Chương 7: Truyền động trục vít - bánh vít

CHƯƠNG 7 
BỘ CÔNG THƯƠNG 
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP 
TRUYỀN ĐỘNG TRỤC 
VÍT – BÁNH VÍT 
Mục tiêu 
Cấu tạo, phân loại trục vít – bánh vít 
Thông số hình học 
Thông số động học, động lực học 
Tính toán bộ truyền 
1 
 7.1 Cấu tạo, phân loại, phạm vi sử dụng 
2 
 Truyền động trục vít – bánh 
vít truyền 2 trục chéo nhau 
3 
 Phân loại 
Tùy hình dạng mặt chia trục vít 
Trục vít trụ Trục vít Globoid 
4 
Tùy hình dạng ren trục vít 
Archimède Convolute Thân khai 
5 
Tùy số mối ren trục vít 
Trục vít một mối ren 
Trục vít nhiều mối ren 
Z1max =6 
6 
Ưu điểm 
 Tỷ số truyền khá rộng (8 đến 100) 
Truyền động êm, ít gây tiếng ồn 
Có khả năng tự hãm, độ chính xác cao 
Khuyết điểm 
 Hiệu suất thấp 0,92, tự hãm 0,85 
Giá thành đắt 
7 
Phạm vi sử dụng 
Bộ truyền công suất bé, trung bình 
Cơ cấu phân độ 
Các máy nâng (tự hãm) 
8 
 7.2 Thông số hình học 
Trục vít 
9 
Bánh vít 
10 
Góc biên dạng ren  200 
Bước ren trục vít p=m 
Môđun dọc trục vít m=p/ 
Hệ số đường kính q q=d1/m 
Số đầu mối ren, răng Z1, Z2(>=28) 
Chiều cao đầu ren ha=m 
Chiều cao chân ren hf=1,2m 
11 
Đường kính vòng chia d1=mq; d2=mz2 
Đường kính vòng đỉnh da=d+2m 
Đường kính chân df=d-2,4m 
Bước xoắn pz1=z1.q 
Góc nâng tg=z1/q 
Khảng cách trục aw=0,5(d1+d2) 
Góc ôm trục vít sin=b2/(da1-0,5m) 
12 
 7.3 Thông số động học, động lực học 
Thông số động học 
Bánh vít 
Tỷ số truyền 1 2
2 1
n Z
u
n Z
 
Vận tốc vòng 1 11
. .
60000
d n
V


2 2
2
. .
60000
d n
V


13 
Vận tốc trượt 
12 2 1
1 2
. .
cos 19500
2 2
1
s
m n Z qV
V V V


   
14 
Hiệu suất bộ truyền 
 '
tg
tg


 


Kể mất mát do khuấy dầu 
 
 
0,9 0,95
'
tg
tg


 
 

’ : góc ma sát thay thế  ' 'arctg f 
15 
Động lực học 
2 1. .T T u
16 
1
1 2
1
2.
t a
T
F F
d
 
2
2 1
2
2.
t a
T
F F
d
 
2
cos .cos
t
n
F
F
 

2
1 2 2
.
.
cos
t
r r t
F tg
F F F tg



  
 1 2. 't tF F tg   
17 
 7.4 Vật liệu chế tạo trục vít-bánh vít 
 Trục vít 
 Bánh vít 
Thép C45: tôi bề mặt  (4048)HRC 
Thép 20, 15: thấm than 
Nếu Vs>5m/s : đồng thanh thiếc 
Nếu 2m/s<Vs<5m/s: đồng thanh không thiết 
Nếu Vs<2m/s : gang xám, gang biến tính 
18 
 7.5 Các dạng hỏng, chỉ tiêu tính toán 
Dính 
Mòn 
Tróc rỗ bề mặt 
19 
 7.5.1 Ứng suất cho phép 
 Ứng suất tiếp xúc 
Bánh vít chế tạo đồng thanh thiếc (b < 300 
Mpa) 
vHLbH CK )9,076,0(][ 
b:: giới hạn bền kéo (T285) 
Cv:: hệ số xét ảnh hưởng vs (T285) 
KHL:: hệ số tuổi thọ 
20 
Hệ số tuổi thọ 
8
710
HE
HL
N
K  ii
N
i
i
HE tn
T
T
N 








1
4
2
260
NHE: số chu kỳ làm việc tương đương 
 Nếu NHE2,6.10
8  NHE=2,6.10
8 
ni, T2i, ti: số vòng quay, môment xoắn, thời 
gian làm việc 
 T2i: môment lớn nhất 
21 
Bánh vít chế tạo đồng thanh không thiếc 
(b > 300 Mpa) 
sH v25)300276(][ 
sH v35)200...176(][ 
Bánh vít chế tạo bằng gang 
22 
 Ứng suất uốn 
Bánh vít đồng thanh, quay 1 chiều 
9
610
)08,025,0(][
FE
bchF
N
 
ch, b:: giới hạn chảy, bền (T285) 
ii
N
i
i
HE tn
T
T
N 








1
4
2
260
23 
NHE: số chu kỳ làm việc tương đương 
 Nếu NHE2,6.10
8  NHE=2,6.10
8 
 Nếu NHE10
6  NHE=10
6 
 ni, T2i, ti: số vòng quay, môment xoắn, thời 
gian làm việc 
 T2i: môment lớn nhất 
24 
Bánh vít làm bằng gang 
Bánh vít quay 1 chiều 
Bánh vít quay 2 chiều 
  0,12F bF 
  0,075F bF 
bF: giới hạn bền uốn 
25 
 7.5.2 Tính toán theo độ bền tiếp xúc 
 2
2 1
.480 H
H H
T K
d d
  
Ứng suất tiếp xúc (kiểm nghiệm) 
 K: hệ số tập trung tải trọng 
 K: hệ số tải trọng động 
 KH: hệ số tải trọng tính 
.HK K K 
26 
Thiết kế aw theo ứng suất tiếp xúc 
   
2
23
2 2
.170
1
/
H
w
H
T Kq
a
Z q Z
  
    
    
 m: môđun 
2
2 wam
Z q


27 
 2
2 2
1, 2. . .
. .
F F
F F
T Y K
d b m
  
Ứng suất tiếp uốn (kiểm nghiệm) 
 7.5.3 Tính toán theo độ bền uốn 
 YF: hệ số dạng răng (z tương đương) 
2
3cos
Z
Z 

28 
Thiết kế m theo ứng suất uốn 
 
2
3
2
1,5. . .
. .
F F
F
T Y K
m
z q 

 2 3
2
1,5. . .
. .
F F
F F
T Y K
z q m
  
Ứng suất tiếp uốn 
29 
 7.5.4 Tính toán nhiệt 
 Nhiệt độ dầu bôi trơn khi làm việc 
 
 
 10
1000. 1
. . 1T
P
t t t
K A



  

 t0: nhiệt độ môi trường 
 KT: hệ số thoát nhiệt 
 A: diện tích bề mặt thoát nhiệt 
: hệ số thoát nhiệt bệ máy 
30 
 7.6 Trình tự thiết kế bộ truyền 
 1. Xác định tỷ số truyền u=1/ 2 
 2. Dự đoán vs (5.12)chọn vật liệu trục vít, bánh 
vít, pp chế tạo, nhiệt luyện, cấp chính xác. 
3. Tính ứng suất cho phép [H], [F] 
4. Chọn Z1, q. Tính Z2  tính chính xác u 
5. Chọn sơ bộ  (5.15) 
6. Tính aw theo ứ/s tiếp xúc, m theo ứ/s uốn (chọn 
m theo tiêu chuẩn)  tính lại aw 
31 
 7. Xác định kích thước bộ truyền 
 8. Kiểm nghiệm vận tốc trượt (5.11), hệ số tải 
trọng (T283), hiệu suất (5.14) 
 9. Tính lại [H] với vs tìm được (không vượt 5%) 
10. Xác định zv2 tương đương  chọn hệ số YF2 
kiểm nghiệm ứng suất uốn (5.34) 
11. Tính toán nhiệt (5.37) 
12. Chọn dầu bôi trơn (T295)