Báo cáo Chi Tiết Máy

Đại Học Công Nghiệp TPHCM

BỘ TRUYỀN TRỤC VÍT
I/Khái niệm chung :
1/Công dụng :
Bộ truyền trục vít-bánh vít gọi tắt là bộ truyền trục vít dùng để truyền
chuyển động và công xuất cho 2 trục chéo nhau thường góc giữa hai trục là 900

2/ Phân loại :
a/Phân loại theo hình dạng đường sinh:

1


Báo cáo Chi Tiết Máy

Đại Học Công Nghiệp TPHCM

-Bộ truyền trục vít trụ: trục vít có dạng hình trụ tròn xoay, đường sinh thẳng.
Trong thực tế, chủ yếu dung bộ truyền trục vít trụ, và được gọi tắc là bộ truyền
trục vít.
Trục
vít trụ
-Bộ truyền trục vít Glôbôit, trục vít hình
trụ tròn, đường sinh là một cung tròn. Loại
này còn gọi là bộ truyền trục vít lõm.

Trục vít Glôbôit

b/Phân loại theo hình dạng ren:
-Bộ truyền trục vít Acsimet: trong mặt phẳng chứa đường tâm của trục vít biên
dạng ren là mọt đoạn thẳng. Trong mặt phẳng vuông góc với đường tâm trục vít
biên dạng ren là đường xoắn Ácsimét.

2


Báo cáo Chi Tiết Máy

Đại Học Công Nghiệp TPHCM
Đường xoắn Acsimet

-Bộ truyền trục

vít thân khai: trong mặt phẳng tiếp tuyến với mặt trụ cơ sở

biên dạng ren là một đoạn thẳng. Trong mặt phẳng vuông góc với đường tâm
trục vít, biên dạng ren là một phần của đường thân khai của vòng tròn, tương tự
như răng bánh răng.

-Bộ truyền trục vít Cônvôlút: trong mặt phẳng vuông góc với phương của ren ,
biên dạng ren là một đoạn thẳng. Giao tuyến giữa mặt ren và mặt phẳng vuông
góc đường tâm trục là đường xoắn Convolute

3


Báo cáo Chi Tiết Máy


Đại Học Công Nghiệp TPHCM
Đường xoắn Convolute

3 /Ưu nhược điểm :
a/Ưu điểm: tỉ số truyền lớn ,làm việc êm ,không ồn,có khả năng tự hãm,có độ
chính xác động học cao.
b/Nhược điểm:
-Hiệu xuất thấp ,sinh nhiệt nhiều do có vận tốc trượt lớn
-Vật liệu chế tạo bánh vít làm bằng kim loại màu để giảm ma sát nên đắt tiền.

II/Các thông số hình học chủ yếu :
1/Thông số hình học:
a/Trục vít:

4


Báo cáo Chi Tiết Máy

Đại Học Công Nghiệp TPHCM

- Góc biên dạng ren: α = 200
- m là modun dọc trục vít :
tính theo công thức m=p/π ( p là buớc dọc trục)
ta sử dụng modun theo tiêu chuẩn hóa của dãy sau

-Với q là hệ số đường kính :
Giá trị của q cũng được tiêu chuẩn quy định được tra theo bảng trên. Ứng với
mỗi giá trị m có một vài giá trị q, với mục đích giảm số lượng dao sử dụng gia
công bánh vít.

Bước dọc trục vít: p=m. π -Số răng của trục vít Z1 , số răng của bánh vít Z2:
Giá trị của Z1 được tiêu chuẩn hóa, thường dùng các giá trị Z1 = 1,2,4. Trong
một số trường hợp cơ thể lấy là 3 hoặc 6.Số răng bánh vít nên lấy Z2

≥

28 để

tránh hiện tượng cắt chân răng.
-Chiều cao đỉnh răng : ha1=m
-Chiều cao chân răng : hf1=1,2m
-Đường kính vòng chia: d1=mq
5


Báo cáo Chi Tiết Máy

Đại Học Công Nghiệp TPHCM

-Đường kính vòng đỉnh:da1=d1 + 2m
-Đường kính vòng đáy:df1=d1 – 2,4m

-Bước xoắn ốc: pz=Z1.p
-Góc xoắn ốc vít (góc nâng ren vít) :thông thường < 300

-Chiều dài phần cắt ren của trục vít:
b1 (C1 + C2Z2)m trong đó các giá trị C1và C2 xác định như sau :
nếu Z1 =1 hoặc 2 thì C1 =11 và C2 =0,06
nếu Z1 =4 thì C1 =12,5 và C2 =0,09


2/ Bánh vít:

6


Báo cáo Chi Tiết Máy

Đại Học Công Nghiệp TPHCM

-Chiều cao đỉnh răng : ha2=m
-Chiều cao chân răng : hf2=1,2m
-Đường kính vòng chia: d2=mZ2
-Đường kính vòng đỉnh:da2=d2 + 2 ha2=m(Z2+2)
-Đường kính vòng đáy:df2=d2 – 2 hf2= m(Z2-2,4)
-Khoảng cách trục: aw =0,5 (d1+ d2)
-Đường kính lớn nhất bánh vít : daM2 da2 + 6m/(Z1+2)
-Chiều rộng bánh vít b2:
Khi Z1 =1 hoặc 2 thì b20,75. da1
Z1 =4 thì b20,67. da1
-Góc ôm trục vít bởi bánh vít:
Sin=b2/(da1 - 0,5m), thông thường 21000
-Góc nghiêng răng bánh vít :

III/ Động học truyền trục vít :

7


Báo cáo Chi Tiết Máy


Đại Học Công Nghiệp TPHCM

1/Tỷ số truyền:

Ta đã biết : u =

n1
n2

=

v1 d 2
v 2 d1

.

Ta đã có: , d2=m.Z2 và v2= v1.tg

u=

n1
n2

=

Vậy u =

d2
d1


n1
n2

. ==

=

Số ren trục vít z1= 1,2,4 và trong một số trường hợp có thể bằng 3 hoặc 6.
Khi z1 = 4 thì u = 8 ÷ 15
khi z1 = 2 thì u = 16 ÷ 30
khi z1 = 1 thì 80 ≥ u ≥ 30.
Tỷ số truyền u của hộp giảm tốc trục vít được chọn theo dãy số tiêu chuẩn:
Dãy 1

8

10

12.5

16

20

25

31.5

40


50

63

80

Dãy 2 9 11.2 14
18 22.4 28 35.5 45
56 71
Các giá trị tỷ số truyền thực tế không nên được sai lệch so với giá trị tiêu
chuẩn 4%.
2/Vận tốc vòng:
Vận tốc vòng v1 và v2 được xác định theo công thức sau:
v1 =

πd1n1
60000

v2 =

(m/s),

πd 2 n2
60000

(m/s)
8


Báo cáo Chi Tiết Máy


Đại Học Công Nghiệp TPHCM

trong đó : n1, n2 - số vòng quay của trục vít và bánh vít (vòng/ph)
d1,d2 – đường kính trục vít và bánh vít (mm)

3/Vận tốc trượt:

Vận tốc trượt vs có thể xác định theo công thức:
vs =

(v

2
1

)

+ v22 =

v1
cos γ

(1)
9


Báo cáo Chi Tiết Máy

Nếu thay


Đại Học Công Nghiệp TPHCM

1
z12 + q 2
2
=
1
+
tg
γ
=
cos 2 γ
q2

=>
v1 =

Và

πd1n1 πqmn1
=
60000 60000

vs =

vào (1) ta có:

π .m.n1
60000


(z

2
1

+ q2 )

Khi thiết kế ta có thể chọn sơ bộ giá trị vs theo công thức thực nghiệm:
v s ≈ ( 0.02 ÷ 0.05).ω1 ≈

( 3.7 ÷ 4.6) n1 3 T

2

10 5

trong đó: ω1 - vận tốc góc trên trục vít, rad/s
T2 - mômen xoắn trên bánh vít, Nmm
n1 – số vòng quay trên trục vít, vòng/ph

Phụ thuộc vào vận tốc trượt, ta có thể chọn cấp chính xác cho bộ truyền trục
vít như sau:
Vận tốc
trượt
vs(m/s)
Cấp chính
xác

< 1.5


1.5 ÷ 7.5

1.5 ÷ 12

3 ÷ 25

9

8

7

6

IV/Hiệu suất bộ truyền trục vít:
-Hiệu suất được xác định theo công thức:
η=

tgγ
tg (γ + ϕ ′)

10


Báo cáo Chi Tiết Máy

Đại Học Công Nghiệp TPHCM

ϕ’ – góc ma sát thay thế. tgϕ’ = f’ – hệ số ma sát thay thế.

η = 0,95.

-Nếu kể đến mất mát do khuấy dầu ,ma sát trong ổ… ta có:

tg γ
tg (γ + ϕ ′)

Trong đó , tra bảng dưới phụ thuộc vào vs

Hoặc có thể tính f’ theo công thức gần đúng:
+Trục vít làm bằng thép, bánh vít làm bằng đồng thanh:

f′=

0,048
Vs0,36

.

+Trục vít bằng thép, bánh vít bằng gang:

f′=

0,06
Vs0,36

.

11



Báo cáo Chi Tiết Máy

Đại Học Công Nghiệp TPHCM

-Khi tính toán sơ bộ vì chưa biết v s và γ, hiệu suất bộ truyền trục vít tính theo
tỉ số truyền như sau:
u 

η = 0,91 −

 200 

hoặc

V/ Phân tích lực tác dụng :
1/ Lực tác dụng :

Lực phân bố theo đường ăn khớp hay chiều dài tiếp xúc ,ta qui ước các lực tập
trung tại tâm ăn khớp.
-Lực vòng trục vít bằng lực dọc trục vít:

-Lực vòng bánh vít bằng lực dọc trục vít:

12


Báo cáo Chi Tiết Máy

Đại Học Công Nghiệp TPHCM


-Lực hướng tâm của trục vít băng lực hướng tâm của bánh vít.

-Lực pháp tuyến toàn phần

2/Tải trọng tính :
Trong bộ truyền trục vít ,bánh vít khi ta tính bền thì sẽ liên quan đến tải trọng
nên ta tính .
KH = KF = Kv. Kβ
Với KH:hệ số tải trọng động
KF:hệ số tải trọng tập trung
13


Báo cáo Chi Tiết Máy

Đại Học Công Nghiệp TPHCM

(*) Hệ số Kv ta xác định trong bảng 7.6 phụ thuộc vào v s và cấp chính xác

(*)Hệ số Kβ được xác định như sau:

Z2 là số răng của bánh vít
:Hệ số biến dạng của trục vít tra bảng phụ thuộc vào Z1 và q

Trong đó :
Với là momen xoắn trung bình trên bánh vít
là momen xoắn lớn nhất trong các momen xoắn T2i

Với T2i,ti,n2i:là momen xoắn ,thời gian (số giờ) làm việc và số vòng quay

trong 1 phút của bánh vít ở chế độ thứ i.

14


Báo cáo Chi Tiết Máy

Đại Học Công Nghiệp TPHCM

VI/Các dạng hư hỏng trục vít ,bánh vít:
Bộ truyền trục vít làm việc trong điều kiện vận tốc trượt lớn và điều kiện
hình thành lớp màng dầu bôi trơn không thuận lợi tạo điều kiện sinh ra lực ma
sát lớn làm sinh nhiều nhiệt nên hiện tượng dính và mòn xảy ra tương đối
nhiều ,theo thời gian sẽ xảy ra hiện tượng tróc rổ bề mặt :vì vậy nguyên nhân
gây ra hư hỏng chủ yếu ở bộ truyền trục vít là hiên tượng “ mòn ,dính,tróc rổ bề
mặt”.
1/Mòn :
-Mòn răng là dạng hư hỏng chủ yếu ở bộ truyền trục vít do bôi trơn không tốt
cộng với các mạt kim loại do mài mòn rơi vào răng ,hiện tượng mòn xảy ra sẽ
làm biên dạng răng bị thay đổi chủ yếu là gãy ở chân răng .

Vậy để giảm hiện tượng mòn răng:
+ Thứ nhất ta phải tăng độ bền mòn răng băng cách tôi bề mặt để làm tăng độ
rắn bề mặt.
+Thứ hai : phải sử dụng dầu bôi trơn có độ nhớt cao.

15


Báo cáo Chi Tiết Máy


Đại Học Công Nghiệp TPHCM

2/Dính răng:

Trong điều kiện vận tốc cao ,tải trọng lớn thì sẽ tạo điều kiện sinh nhiệt
cao và ứng suất tiếp xúc lớn vượt qua giới hạn bền do khi ăn khớp bề mặt răng
của trục vít và bánh vít trượt tương đối với nhau làm những hạt kim loại nhỏ của
bề măt răng này sẽ bị dính vào bề măt răng kia làm bề mặt răng bị xướt nhiều và
dần dần làm biến đổi biên dạng răng.
3/Tróc rổ bề mặt:

Sau một thời gian làm việc thì ở măt răng của trục vít và bánh vít sẽ xuất
hiện các vết nứt ,vì vậy lớp dầu bôi trơn sẽ điền đầy vào vết nứt đó nên khi ăn
16


Báo cáo Chi Tiết Máy

Đại Học Công Nghiệp TPHCM

khớp thì bề mặt ăn khớp ăn khớp sẽ bịt kín các vết nứt đó ,tạo áp suất lớn sau
một thời gian tại các vết nứt đó phát triển thành tróc ,và hiện tượng này xảy ra
chủ yếu ở chân răng.
VII/ Vật liệu chế tạo:
Như ta đã biệt đối với bộ truyền trục vít thì dạng hư hỏng chủ yếu là:
mòn, dính ,tróc rổ bề mặt răng và nguyên nhân chủ yếu là do vận tốc trượt lớn
và điều kiện bôi trơn không thuân lợi vậy ta phải chọn cặp vật liệu chế tạo trục
vít,bánh vít sao cho khi sử dụng phải có hệ số ma sát thấp,ít dính ,lâu mòn.
1/Trục vít :

Được chế tạo từ thép cacbon hoặc thép hợp kim.
-Khi chịu tải nhỏ hoặc trung bình:
Dùng thép C45,C50…bề mặt được tôi luyện để đạt được độ rắn bề mặt cao
-Khi chịu tải lớn hoặc trung bình:
Dùng thép cacbon trung bình C45,40Cr,40CrNi…tôi bề mặt hay tôi thể tích để
đạt được độ rắn HRC=50-55 hoặc thép ít cacbon như 15Cr,20Cr,18CrMnTi…
thấm than đạt độ rắn HRC=58-63 sau khi thấm than bề mặt ren trục vít được
mài và đánh bóng
2/Bánh vít:
Bánh vít thường được làm từ vật liệu giảm ma sát chia thành 3 nhóm.
a/Đồng thanh gồm
-Đồng thanh nhiều thiếc như:BCuSn10P1,BCuSn10NiP…Đặc tính là chông
dính tốt nhưng đắt tiền ,chỉ dùng khi vs=6-25 (m/s)
-Đồng thanh thiếc kẽm như:BCuSn6Zn6Pb3,BCuSn5Zn5Pb5… dùng khi v s=512 (m/s)
b/Đồng thanh không thiếc (BCuAl9Fe4,BCuAl10Fe4Ni4)
(LCu66Al6Fe3Mg2,LCu58Mg2Pb2…) .

đồng

thau

Có cơ tính tốt ,rẻ tiền hơn đồng thanh thiếc nhưng chống dính kém chỉ dùng khi
vs<5 (m/s)

17


Báo cáo Chi Tiết Máy

Đại Học Công Nghiệp TPHCM


c/Gang xám tương đối mềm:như GX12-28, GX15-32…dùng thích hợp cho các
bộ truyền có tốc độ chậm,tải thấp vs<2 (m/s)
VIII/Ứng suất cho phép:
1/Ứng suất tiếp xúc cho phép:
-Bánh vít có răng chế tạo từ đồng thanh thiếc: (σ < 300Mpa)

[σ H ] = (0,76...0,9)σ b K HLC v
σb – giới hạn bền kéo của vật liệu
Cv – hệ số xét đến ảnh hưởng của vận tốc trượt
KHL – hệ số tuổi thọ

+Hệ số Cv xác định phụ thuộc vào vận tốc trượt vs:

Vs

≤1

2

3

4

5

6

7


≥8

Cv

1,33

1,21

1,11

1,02

0,95

0,88

0,83

0,8

+Hệ số tuổi thọ KHL xác định theo công thức:

K HL = 8

10 7
N HE

NHE : số chu kỳ làm việc tương đương, xác định theo công thức:
N HE


4

T 
= 60∑  2i  n i t i
i =1  T2 
N

ni, T2i, ti – số vòng quay trong một phút, moment xoắn trên bánh
vít và thời gian tính bằng giờ trong chế độ làm việc thứ i
T2 – moment lớn nhất trong các giá trị T2
18


Báo cáo Chi Tiết Máy

Đại Học Công Nghiệp TPHCM

Nếu NHE ≥ 2,6.108 thì lấy NHE = 2.6.108 chu kỳ
-Bánh vít có răng chế tạo từ động thanh không có thiếc (σ b>300Mpa)
Ứng suất tiếp xúc cho phép chọn theo điều kiện chông dính, phụ thuộc vào vs:

[σH ] = (276...300 ) − 25vs
(6.35)
-Bánh vít làm bằng gang

[σ H ] = (176...200) − 35 vs
(6.36)
-Ứng suất tiếp xúc cho phép khi kiểm tra quá tải
+Đồng thanh thiếc:


[σHmax] = 4σch

+Đồng thanh không thiếc:

[σHmax] = 2σch

+Gang:

[σHmax] = 1,654σbF

σbF – giới hạn bền uốn
2/Ứng suất uốn cho phép:
-Bánh vít bằng đồng thanh quay một chiều
[σ F ] = (0,25σch + 0,08σb

)9

106
N FE

(6.37)
σch, σb – tra bảng 6.1[1]
NFE – số chu kỳ làm việc tương đương, xác định theo công thức sau:

T
= 60∑  2i
i =1  T2
N

N FE


9


 niti



(6.38)

ni, T2i, ti – số vòng quay trong một phút, moment xoắn trên bánh vít và
thời gian tính bằng giờ trong chế độ làm việc thứ i
T2 – moment lớn nhất trong các giá trị T2
19


Báo cáo Chi Tiết Máy

Đại Học Công Nghiệp TPHCM

Nếu NFE ≥ 2,6.108 thì lấy NFE = 2.6.108 chu kỳ
Nếu NFE ≤ 106 thì lấy NFE = 106 chu kỳ
-Bánh vít bằng gang
+Bánh vít quay một chiều: [σF] = 0,12σbF
+Bánh vít quay hai chiếu: nhân giá trị trên cho 0,8
-Ứng suất uốn cho phép khi quá tải
+Đối với đồng thanh:

[σFmax] = 0,8σch


+Đối với gang:

[σFmax] = 0,6σbF

IX/Tính bền bộ truyền trục vít:
Ở bộ truyền trục vít thì các dạng hư hỏng như mòn , dính, tróc rỗ bề mặt
là chủ yếu và chưa có công thức tính thỏa đáng.Nên khi tính toán bền cho bộ
truyền trục vít ta tính theo độ bền tiếp xúc là chủ yếu còn tính theo độ bền uốn
chỉ mang tính chất kiểm nghiệm nhưng đối với bộ truyền trục vít có modun nhỏ
(Z2>100) hoặc các bộ truyền quay tay thì ta tính theo đọ bền uốn.
1/Tính bền theo độ bền tiếp xúc:
Ta có:
(7.33)
Trong đó: ứng suất tiếp xúc cho phép của vật liệu chế tạo bánh vít (MPa) cường
độ tải trọng, (MPa)
E môdun đàn hồi tương đương (Mpa)
Bán kính cong tương đương

20


Báo cáo Chi Tiết Máy

Đại Học Công Nghiệp TPHCM

a/Bán kính cong tương đương :

vì nên

= N2 P =


b/Cường độ tải trọng qn :
Xác định theo công thức

Trong đó:
KH : hệ số tải trọng tĩnh đã tính ở phần trước
Fn: lực pháp tuyến
lH tổng chiều dài tiếp xúc
Tổng chiều dài tiếp xúc lH được xác định theo công thức sau:

Trong đó:
: Hệ số tính đến sự giảm chiều dài đường tiếp xúc do cung ăn khớp
không bao hết góc 2, thông thường
21


Báo cáo Chi Tiết Máy

Đại Học Công Nghiệp TPHCM

– hệ số trùng khớp ngang, có giá trị từ 1,8÷2,2 hoặc có thể xác định
theo công thức:
Với:
b là chiều dài răng bánh vít :
Thông thường góc ôm 0 và giá trị .
Do đó

Thay các giá trị cos và lH vào công thức (7.35)
Ta có


c/Môđun đàn hồi tương đương E được xác định theo công thức:

Với:
E1, E2 là modun đàn hồi vật liệu chế tạo trục vít và bánh vít.
Nếu trục vít làm bằng thép thì E1 = 2,1.105MPa
Bánh vít làm bằng gang hoặc đồng thanh E2 = 0,9.105MPa
E = 1,27.105MPa.

Thì:

2/Tính bền răng bánh vít theo độ bền uốn:

Trong đó:
KF: hệ số tải trọng tĩnh
b2 : chiều rộng bánh vít (mm)
: ứng suất uốn cho phép (MPa)
22


Báo cáo Chi Tiết Máy

Đại Học Công Nghiệp TPHCM

YF: hệ số dạng răng, phụ thuộc vào số răng tương đương
Tra theo bảng 7.10

Vì (vì 0), công thức 7.43 có thể viết:

Trong trường hợp bộ truyền hở quay tay hoặc khi số răng bánh vít
lớn ( z2< 100 răng ) , ta thiết kế bánh vít theo độ bền uốn, khi đó xác định

môđun m theo công thức sau:

3/ Kết cấu và bôi trơn bộ truyền trục vít
Vị trí trục vít và bánh vít được bố tri như sau:
-Trục vít nằm dưới: bôi trơn bằng cách ngâm trục vít trong dầu

23


Báo cáo Chi Tiết Máy

Đại Học Công Nghiệp TPHCM

-Trục vít nằm bên trên: với cách bố trí này chúng ta có thể giảm được mất mát
công suất do phải khuấy dầu.

24


Báo cáo Chi Tiết Máy

Đại Học Công Nghiệp TPHCM

-Trục bánh vít nằm ngang, bánh vít thẳng đứng

25