Truyền động bằng trục vít được biết qua hai bộ truyền phổ biến là vít me – 

1. Từ bộ truyền vít me đai ốc, nếu tăng đường kính đai ốc và giữ nguyên đường kính vít me, 

Nó được vẽ với các thông số:
Trục vít (vít me):

• Số mối ren Z1 = 1
• Đường kính trung bình D1 = 27 mm
• Bước ren S = 6 mm
• Bước xoắn T1 = 6 mm

Đai ốc:

• Số mối ren Z2 = 2
• Đường kính trung bình D2 = 54 mm
• Bước ren S = 6 mm
• Bước xoắn T2 = 12 mm

Ren thang 30 độ.
Khoảng cách trục A = 13,5 mm.
Trong đó chỉ số 1 chỉ khâu dẫn, chỉ số 2 chỉ khâu bị dẫn.
Bộ truyền này có tỷ số truyền bằng 2, hoạt động như bộ truyền bánh răng trong mà chẳng cần đến công nghệ xọc răng trong.

Với bộ truyền trên cần lưu ý:

• Góc nâng λ của đường xoắn trên mặt trụ trung bình của vít me và đai ốc phải bằng nhau.
• Bước ren S theo chiều trục phải bằng nhau.

tgλ = T1/(πD1) = T2/(πD2)
T1 = SZ1 và T2 = SZ2
i12 = ω1/ω2 = D2/D1 = Z2/Z1
Z1, Z2: số mối ren.
i12: tỷ số truyền.
ω1, ω2: vận tốc góc.

Nhược điểm của bộ truyền này là lực vòng tác dụng lên khâu bị dẫn nhỏ, trong khi việc truyền chuyển động quay cần lực vòng lớn. Muốn tăng thành phần lực vòng thì phải tăng góc nâng λ. Nếu giữ nguyên bước ren S thì phải tăng số mối ren. Tăng đến một lúc nào đó thì vít me, đai ốc có nhiều mối ren, trở thành bộ truyền bánh răng nghiêng, số mối ren là số răng. Nếu λ = 90 độ thì răng nghiêng thành răng thẳng.
Một cách tăng thành phần lực vòng khác là để nghiêng trục vít nhưng điều kiện ăn khớp trong không cho phép để như vậy.
Tôi chưa gặp trong thực tế bộ truyền trên (với khâu bị dẫn dạng đai ốc) nhưng trong một tài liệu của Nga có hai ứng dụng trên hình sau.

Hình a: đai ốc có đường kính ren biến đổi theo chiều trục. Thay đổi tỷ số truyền bằng cách quay đai ốc cùng với ổ bi để thay đổi đường kính ăn khớp của đai ốc. Tuy nhiên thiết kế và gia công ren đai ốc là cả một vấn đề.
Hình b: ba đai ốc đường kính khác nhau thay nhau ăn khớp với 1 vít me để có tốc độ khác nhau. Điểu khiển ra vào khớp bằng cách quay các bạc có lỗ lệch tâm trong đó lắp từng đai ốc nói trên.
Các hình trên không thể hiện cách truyền chuyển động từ đai ốc đến các bộ phận sau ra sao.

2. Nếu đường kính đai ốc tăng đến vô cùng, đai ốc thành thanh răng. Có bộ truyền trục vít – thanh răng nghiêng (hình a).

Để tăng thành phần lực đẩy theo chiều chuyển động thanh răng, có thể tăng góc nâng λ, sinh ra trục vít nhiều mối ren (hay bánh răng) và có bộ truyền bánh răng – thanh răng. Hoặc để chếch trục vít (hình b) và chếch đến mức làm thanh răng có răng thẳng vuông góc với phương chuyển động của nó (hình c). Vận tốc vòng của trục vít V1 trong bộ truyền trục vít – thanh răng khác vận tốc của thanh răng V2.

V1: vận tốc vòng của trục vít = 0,5.ω1.D1
λ1: góc nâng của trục vít
λ2: góc giữa phương của răng thanh răng với phương chuyển động của nó.
Trong thực tế bộ truyền trục vít – thanh răng được dùng để truyền động cho bàn máy của máy bào giường. Trục vít quay đảo chiều.
3. Nếu từ hình a ở trên, thanh răng cong về phía bên kia trục vít, nó sẽ thành một trục vít khác: có bộ truyền hai trục vít để truyền chuyển động quay. Bộ truyền này hoạt động như bộ truyền bánh răng ngoài.
Hình a dưới đây thể hiện một bộ truyền như vậy, tỷ số truyền bằng 2. Trục vít nhỏ: 1 mối ren phải. Trục vít lớn: 2 mối ren trái, đường kính trung bình gấp hai trục vít nhỏ.

Với tỷ số truyền bằng 1, bộ truyền này được dùng trong máy nén khí hoặc bơm thủy lực. Nếu góc nâng bé, thường có thêm bộ truyền bánh răng 1/1 giữa hai trục vít nhằm tăng hiệu suất truyền động.
Để tăng thành phần lực vòng đối với trục vít bị dẫn có thể tăng góc nâng λ như trường hợp ăn khớp trong nói ở mục 1. Điều đó dẫn đến bộ truyền bánh răng ăn khớp ngoài.
Ngoài ra có thể tăng thành phần lực vòng bằng cách để hai trục không còn song song. Lúc này bộ truyền hoạt động như bộ truyền bánh răng xoắn. Trên hình b là bộ truyền có góc giữa hai trục là 90 độ, trục vít dẫn 1 mối ren, trục vít bị dẫn 20 mối ren. Tỷ số truyền 20.
Tính toán động học cho bộ truyền này hoàn toàn như bộ truyền bánh răng xoắn.

4. Về bộ truyền trục vít – bánh vít, có cách suy diễn từ bộ truyền vít me – đai ốc như sau: lấy một phần cắt dọc của đai ốc, là một thanh răng răng lõm (phần A), uốn tròn quanh trục Z (xem hình). Khi đó thanh răng thành bánh vít, có bộ truyền trục vít – bánh vít. Bộ truyền này có thành phần lực vòng trên khâu bị dẫn (bánh vít) lớn nên được dùng phổ biến.

Nói chung các bộ truyền trên (trừ bộ truyền trục vít – bánh vít) có nhiều nhược điểm nên ít được áp dụng trong thực tế. Tuy nhiên cũng nên biết chúng để dùng tùy hoàn cảnh. Mặt khác cách suy diễn từ bộ truyền vít me – đai ốc như trên (thay đổi bán kính đai ốc, góc nâng ren, góc giữa hai trục) giúp có một cái nhìn hệ thống về các bộ truyền.

Các mô phỏng trên làm trong Inventor 4. Ràng buộc giữa khâu dẫn và khâu bị dẫn là Tangent (chọn vào mặt bên của ren). Ràng buộc này cho cảm giác mô phỏng thật hơn: các mặt ren đẩy vào nhau gây chuyển động. Dùng ràng buộc Motion (Rotation hay Rotation-Translation) không thể hiện bản chất cơ học: hai vậtquay không tiếp xúc với nhau vẫn hoạt động theo ràng buộc này.

NguyenDucThang – MesLab.Org/mes