Mở đầu Trình bày tính cấp thiết, ý nghĩa khoa học, đối tượng, phạm vi và phương pháp nghiên cứu của đề tài. Chƣơng 2: Tổng quan Trình bày về bộ truyền trục vít - bánh vít, các nghiên cứu liên quan đến bộ truyền trục vít - bánh vít và định hướng nghiên cứu của đề tài. Chƣơng 3: Bộ truyền trục vít bánh vít truyền thống Trình bày lý thuyết, trình tự tính toán thiết kế và quy trình công nghệ gia công bộ truyền trục vít - bánh vít truyền thống. Chƣơng 4: Cơ sở lý thuyết CAM Trình bày lý thuyết về hệ thống CAM, cấu trúc, phân loại cam và cần, các đường cong cơ sở và các bước tính toán thiết kế hệ thống CAM Chƣơng 5: Bộ truyền trục vít - bánh vít kiểu Roller CAM Trình bày về bộ truyền trục vít bánh vít kiểu mới: Nguyên lý, đặc điểm, ứng dụng, thông số thiết kế cơ bản và phương pháp xây dựng xây dựng bề mặt CAM trên phần mềm Creo Parametric Chƣơng 6: Ứng dụng thiết kế bộ truyền động trục vít - bánh vít kiểu Roller CAM cho máy đóng gói Trình bày quy trình tính toán thiết kế và công nghệ chế tạo bộ truyền trục vít bánh vít kiểu Roller CAM, ứng dụng trong máy đóng gói.
Chƣơng 7: Kết luận và kiến nghị Trình bày kết luận, kiến nghị và đề xuất hướng phát triển của đề tài. 3 Luan van Chƣơng 2 TỔNG QUAN 2. Giới thiệu bộ truyền trục vít – bánh vít 2. Công dụng Bộ truyền trục vít – bánh vít gọi tắt là bộ truyền trục vít, được xếp vào loại truyền động răng – vít, kết hợp giữa bộ truyền bánh răng và vít.
Bộ truyền trục vít dùng để truyền chuyển động và công suất cho hai trục chéo nhau. Thông thường góc giữa hai trục là 90o. Bộ truyền trục vít [3] Trong truyền động vít – đai ốc (hình 2.1a), khi vít quay và cố định chiều dọc trục thì đai ốc chuyển động tịnh tiến, trong bộ truyền trục vít (hình 2.1b) thì bánh vít xem như đai ốc chuyển động quay. Truyền động vít - đai ốc [3] 4 Luan van Vì có khả năng tự hãm nên chuyển động và công suất được truyền từ trục vít sang bánh vít (hình 2.
Phân loại - Theo hình dạng mặt chia của trục vít, bộ truyền trục vít đƣợc chia làm ba loại: + Trục vít trụ (hình a) + Trục vít lõm (hình b) + Trục vít CAM (hình c) c) a) Trục vít trụ [3]; b) Trục vít lõm[3]; c) Trục vít CAM [12] Hình 2. Phân loại theo hình dạng mặt chia của trục vít - Theo hình dạng ren của trục vít, bộ truyền trục vít đƣợc chia làm các loại sau: + Trục vít Acsimet: Ký hiệu ZA, có giao truyến giữa mặt ren và mặt phẳng chứa đường tâm trục là đường thẳng. Giao tuyến giữa mặt ren và mặt phẳng vuông góc đường tâm trục là đường xoắn ốc Acsimet. Trục vít Acsimet được chế tạo trên 5 Luan van máy tiện thông thường.
Mặt ren thường không mài, vì nếu mài cần dùng đá mài có hình dạng đặc biệt, gia công khó khăn. Vì vậy trục vít Acsimet thường được dùng trong các bộ truyền có yêu cầu độ rắn trục vít nhỏ hơn 350HB. Trục vít Acsimet [8] + Trục vít Convolute : Ký hiệu ZN, có giao tuyến giữa mặt ren và mặt phẳng vuông góc phương ren là đường thẳng. Giao tuyến giữa mặt ren và mặt phẳng vuông góc đường tâm trục là đường xoắn Convolute.
Loại trục vít này tuy có tính công nghệ cao hơn trục vít Acsimet (dùng được dao hai lưỡi có góc cắt như nhau để tiện ren), nhưng cũng cần đá mài đặc biệt để mài, do đó ít dùng. Trục vít Convolute [8] + Trục vít trụ thân khai : Kí hiệu ZI, có giao tuyến giữa mặt ren và mặt phẳng tiếp tuyến với mặt trụ cơ sở là đường thẳng. Giao tuyến của mặt ren và mặt phẳng vuông góc với đường tâm trục là đường xoắn thân khai. Trục vít thân khai có thể mài bằng đá mài dẹt, do đó được dùng khi có yêu cầu độ cứng trục vít lõm lớn hơn 45HRC.
6 Luan van Hình 2. Trục vít trụ thân khai [8] + Trục vít trụ đƣợc tạo hình bằng mặt côn: Kí hiệu ZK, tương tự trục vít thân khai nó cũng có giao tuyến giữa mặt ren và mặt phẳng tiếp tuyến với mặt trụ cơ sở là đường thẳng. Giao tuyến của mặt ren và mặt phẳng vuông góc với đường tâm trục là thân khai. Ở dạng này dụng cụ cắt có dạng hình thang nhưng profile răng của trục vít là mặt lồi trong mặt cắt ngang và lõm trong mặt cắt dọc.
Nếu gia công trục vít không cần mài thì sử dụng trục vít Acsimet. Nếu phải mài thì sử dụng trục vít thân khai. Trục vít trụ được tạo hình bằng mặt côn [8] 7 Luan van + Trục vít đƣợc tạo hình bằng mặt CAM: Hình 2. Trục vít được tạo hình bằng mặt CAM Đây là dạng trục vít bánh vít kiểu mới thường được sử dụng trong các cơ cấu phân độ gián đoạn, băng tải gián đoạn cũng như trong các máy CNC…Bề mặt tạo hình của trục vít này dựa trên bề mặt CAM không gian (CAM thùng) dạng trụ hoặc gloiboid.
Trong đó CAM đóng vai trò là trục vít và bánh vít là các turret có gắn các con lăn (roller) như nhìn thấy trên hình 2. Truyền động của CAM và turret thông qua rãnh CAM được tạo nên từ các đường cong cơ sở trong CAM và các con lăn bị dẫn. - Theo số mối ren trên trục vít, bộ truyền trục vít chia ra hai loại: a) b) c) a - một mối ren; b - hai mối ren; c - ba mối ren Hình 2. Phân loại theo mối ren [4] 8 Luan van - Trục vít một mối ren.
- Trục vít nhiều mối ren. Đối với bộ truyền trục vít truyền động thì số mối ren z1 = 1, 2, 4. Trong một số trường hợp, có thể là 3 và 6. Số mối ren càng ít thì khả năng tự hãm càng cao.
Trục vít có thể nằm ngang: trên, dưới, ngang so với bánh vít hoặc thẳng đứng. Ƣu nhƣợc điểm của bộ truyền Ưu điểm: - Với bộ truyền trục vít bánh vít thƣờng + Tỷ số truyền lớn. + Làm việc êm và không ồn. + Có khả năng tự hãm và có độ chính xác động học cao.
- Với bộ truyền trục vít bánh vít CAM + Khe hở giữa giữa các cơ cấu thành phần bé. + Khả năng làm việc êm. + Rung động nhỏ. + Độ tin cậy khi làm việc rất cao.
+ Có khả năng truyền động rất chính xác. Nhược điểm: - Với bộ truyền trục vít bánh vít thƣờng + Hiệu suất thấp, sinh nhiệt nhiều do có vận tốc trượt lớn nên phải tính nhiệt cho bộ truyền trục vít và kèm theo các biện pháp làm nguội. + Vật liệu chế tạo bánh vít làm bằng kim loại màu để giảm ma sát nên đắt tiền. - Với bộ truyền trục vít bánh vít CAM + Chế tạo phức tạp.
Phạm vi sử dụng Bộ truyền trục vít thường do có hiệu suất thấp (khoảng 70÷80%) nên chỉ sử dụng cho phạm vi công suất bé và trung bình (P < 60kW), rất hiếm khi đến 200kW. Do tỷ số truyền lớn nên bộ truyền trục vít được sử dụng rộng rãi trong các cơ cấu phân độ. Vì có khả năng tự hãm nên bộ truyền trục vít được sử dụng khá phổ biến trong 9 Luan van các máy nâng như cần trục, tời. Tỷ số truyền bộ truyền trục vít một cấp nằm trong khoảng từ 8 ÷ 63 có khi đến 80.
Trong một số trường hợp dùng bộ truyền hai cấp, tỷ số truyền có thể đến 1000. Khi thiết kế hệ thống truyền động bao gồm các cặp bộ truyền bánh răng và trục vít thì nên bố trí trục vít ở cấp nhanh, vì như thế răng vận tốc vòng trục vít, tạo điều kiện thuận lợi để hình thành lớp dầu bôi trơn trong mối ăn khớp và giảm ma sát. Để tránh quá nhiệt trong quá trình làm việc nên sử dụng bộ truyền trục vít trong hệ thống truyền động theo chu kì (không liên tục) như: dùng trong các máy nâng chuyển, máy cắt kim loại, ô tô… Bộ truyền trục vít CAM thường được sử dụng trong các cơ cấu phân độ gián đoạn, băng tải… truyền động với tốc độ và độ chính xác cao, làm việc êm, ít va đập. Các nghiên cứu liên quan đến đề tài 2.
Các nghiên cứu trong nƣớc Bài báo ―Tính toán và phân phối tỷ số truyền trong hộp giảm tốc hai cấp trục vít – bánh răng” [6] trình bày phương pháp phân phối tỷ số truyền trong hộp giảm tốc hai cấp trục vít - bánh răng, dựa theo điều kiện không đổi của mômen xoắn trên trục bánh vít và độ bền đều tiếp xúc của các bộ truyền. Bài báo đã thiết lập được công thức giải tích để phân phối tỷ số truyền trong hộp giảm tốc hai cấp trục vít – bánh răng. Công thức này không những cho phép xác định nhanh chóng và chính xác tỷ số truyền của các cấp u1, u2 theo tỷ số truyền chung uh, mà còn tạo điều kiện thuận lợi để lập trình tự động tính toán thiết kế. Kết quả của bài báo có thể dùng để tính toán phân phối tỷ số truyền trong hộp giảm tốc hai cấp trục vít – bánh răng, làm cơ sở khoa học trong việc phân phối tỷ số truyền cho các loại hộp giảm tốc khác và dùng làm tài liệu tham khảo khi nghiên cứu, cũng như giảng dạy và học tập.
- Có thể tìm thấy phương pháp tái tạo quy luật chuyển vị của cần từ tập hợp các điểm đo số hóa của biên dạng CAM phẳng, ứng dụng cho cơ cấu CAM cần lắc đáy lăn [7]. Xuất phát từ quan hệ tiếp xúc CAM-cần, tác giả xây dựng hệ phương trình liên hệ giữa chuyển vị góc của cần lắc và góc vị trí của CAM. Khi giải hệ phương trình nói trên nhằm tái tạo quy luật chuyển vị của cần lắc, cần biết phương trình mô 10 Luan van tả biên dạng CAM. Để xây dựng phương trình biên dạng CAM từ tập hợp các điểm đo số hóa, tác giả sử dụng đường cong B-Splines đều và phương pháp bình phương tối thiểu.
Thuật toán và chương trình tính toán cho phép tái tạo nhanh biên dạng CAM, từ đó dễ dàng tái tạo quy luật chuyển vị của cần từ tập hợp các điểm đo số hóa trên biên dạng CAM. Trên cơ sở đó có thể kiểm tra độ chính xác của biên dạng CAM phẳng sau khi gia công. Bên cạnh đó, thuật toán đề nghị cũng cho phép giải bài toán phân tích động học cơ cấu CAM khi cho trước tập hợp các điểm rời rạc trên biên dạng CAM.