Bài giảng Nguyên lý máy - Bài 7: Cơ cấu bánh răng - Phạm Minh Hải

1BÀI 7 – CƠ CẤU BÁNH RĂNG TS. Phạm Minh Hải – DDMR - SME - HUST Bài giảng Nguyên lý máy TS. Phạm Minh Hải Bộ môn Cơ sở Thiết kế máy và Robot Email: hai.phamminh1@hust.edu.vn Google site : tsphamminhhaibkhn BÀI 7 – CƠ CẤU BÁNH RĂNG TS. Phạm Minh Hải – DDMR - SME - HUST BÀI 7 CƠ CẤU BÁNH RĂNG 2BÀI 7 – CƠ CẤU BÁNH RĂNG TS. Phạm Minh Hải – DDMR - SME - HUST Mục tiêu của bài Giúp sinh viên nắm được những kiến thức cơ bản về cơ cấu bánh răng, một cơ cấu truyền chuyển động phổ biến nhất trong các máy móc hiện nay. Những vấn đề chính sẽ được trình bày bao gồm: - Khái niệm về cơ cấu bánh răng - Nguyên lý cấu tạo để tạo ra tỉ số truyền không đổi - Nguyên lý hình thành biên dạng răng thân khai - Các đặc điểm ăn khớp - Các thông số chế tạo cơ bản - Tổng hợp và phân tích động học các hệ thống truyền động gồm nhiều cặp bánh răng BÀI 7 – CƠ CẤU BÁNH RĂNG TS. Phạm Minh Hải – DDMR - SME - HUST Nội dung chi tiết ĐẠI CƯƠNG VỀ CƠ CẤU BÁNH RĂNG Khái niệm và phân loại
CƠ CẤU BÁNH RĂNG PHẲNG • Định lý cơ bản về ăn khớp bánh răng • Bánh răng thân khai - Đường thân khai của đường tròn • Đặc điểm ăn khớp của cặp bánh răng thân khai • Điều kiện ăn khớp đều của cặp bánh răng thân khai (Điều kiện ăn khớp đúng, Điều kiện ăn khớp trùng, Điều kiện ăn khớp khít) • Cách tạo thành bánh răng thân khai (Thanh răng sinh, Các thông số chế tạo cơ bản của bánh răng thân khai) • Hiện tượng cắt lẹm chân răng • Hiện tượng trượt biên dạng (SV tự đọc) • Phương trình ăn khớp khít - Các chế độ ăn khớp • Cơ cấu bánh răng trụ: Răng thẳng, Răng nghiêng 3BÀI 7 – CƠ CẤU BÁNH RĂNG TS. Phạm Minh Hải – DDMR - SME - HUST Nội dung chi tiết
CƠ CẤU BÁNH RĂNG KHÔNG GIAN • Cơ cấu bánh răng trụ chéo • Cơ cấu trục vít- bánh vít • Cơ cấu bánh răng nón
HỆ THỐNG BÁNH RĂNG • Hệ thống bánh răng thường • Hệ thống bánh răng vi-sai BÀI 7 – CƠ CẤU BÁNH RĂNG TS. Phạm Minh Hải – DDMR - SME - HUST Định nghĩa: Cơ cấu bánh răng có 2 khâu động được nối với nhau bằng khớp cao dùng để truyền chuyển động quay giữa hai trục với một tỷ số truyền xác định, thông thường bằng hằng. b) Theo biên dạng răng:  Cơ cấu bánh răng phẳng răng thân khai  Cơ cấu bánh răng phẳng răng cycloid  Cơ cấu bánh phẳng răng Nô-vi-cốp Phân loại: a) Theo quan hệ động học:  Cơ cấu bánh răng tròn: tỷ số truyền không đổi  Cơ cấu bánh răng không tròn: tỷ số truyền dạng một hàm số nhất định ĐẠI CƯƠNG VỀ CƠ CẤU BÁNH RĂNG Định nghĩa và phân loại Ghi chú: những phần được gạch dưới sẽ có trong học phần 4BÀI 7 – CƠ CẤU BÁNH RĂNG TS. Phạm Minh Hải – DDMR - SME - HUST BR trụ răng thẳng (Spur gear) BR trụ răng nghiêng (Helical gear) Cặp BR chữ V (Herringbone_gear) Cơ cấu bánh răng phẳng: Truyền động giữa hai trục song song https://en.wikipedia.org/ wiki/Herringbone_gear ĐẠI CƯƠNG VỀ CƠ CẤU BÁNH RĂNG Định nghĩa và phân loại c) Theo tính chất chuyển động của cơ cấu: PHẲNG / KHÔNG GIAN BÀI 7 – CƠ CẤU BÁNH RĂNG TS. Phạm Minh Hải – DDMR - SME - HUST BR – TR răng thẳng (Spur gear and rack) BR – TR răng nghiêng (helical gear and rack) Cơ cấu bánh răng phẳng: Dạng bánh răng – thanh răng ĐẠI CƯƠNG VỀ CƠ CẤU BÁNH RĂNG Định nghĩa và phân loại c) Theo tính chất chuyển động của cơ cấu: PHẲNG / KHÔNG GIAN 5BÀI 7 – CƠ CẤU BÁNH RĂNG TS. Phạm Minh Hải – DDMR - SME - HUST https://en.wikipedia.org/wiki/ Herringbone_gear Ví dụ về cấu tạo của Hộp vi-sai dùng trong các loại ô-tô BR côn (Bevel gear) Cơ cấu bánh răng không gian: Truyền động giữa hai trục giao nhau Bài 7 CƠ CẤU BÁNH RĂNG Định nghĩa và phân loại c) Theo tính chất chuyển động của cơ cấu: PHẲNG / KHÔNG GIAN BÀI 7 – CƠ CẤU BÁNH RĂNG TS. Phạm Minh Hải – DDMR - SME - HUST BR trụ chéo Crossed helical gear Trục vít – bánh vít (wormgear) Cơ cấu bánh răng không gian: Truyền động giữa hai trục chéo nhau Hypoid Bevel Gear Bài 7 CƠ CẤU BÁNH RĂNG Định nghĩa và phân loại c) Theo tính chất chuyển động của cơ cấu: PHẲNG / KHÔNG GIAN 6BÀI 7 – CƠ CẤU BÁNH RĂNG TS. Phạm Minh Hải – DDMR - SME - HUST 1 CƠ CẤU BÁNH RĂNG PHẲNG Cơ cấu bánh trụ ăn khớp ngoài Cơ cấu bánh trụ ăn khớp trong Cơ cấu bánh răng – thanh răng BÀI 7 – CƠ CẤU BÁNH RĂNG TS. Phạm Minh Hải – DDMR - SME - HUST 1 CƠ CẤU BÁNH RĂNG PHẲNG Vòng đỉnh Vòng chân Vòng cơ sở
 là chiều rộng rãnh  là chiều dày răng Trên vòng có bán kính :  là bước răng tx= Sx+Wx x x 2 r t z pi =  là số răng Biên dạng răng (phần làm việc) 7BÀI 7 – CƠ CẤU BÁNH RĂNG TS. Phạm Minh Hải – DDMR - SME - HUST Các biên dạng răng của các bánh răng ăn khớp với nhau cần thỏa mãn điều kiện gì để có thể tạo ra tỉ số truyền không đổi? BÀI 7 – CƠ CẤU BÁNH RĂNG TS. Phạm Minh Hải – DDMR - SME - HUST 1.1 Định lý cơ bản về ăn khớp (Định lý Vi-lít) Hai biên dạng răng L1 và L2 tiếp xúc với nhau tại M. vM2M1 1 CƠ CẤU BÁNH RĂNG (tròn) PHẲNG  =  +     OMvuông góc với OM    O Mvuông góc với O M : song song với tiếp tuyến tại M OM cos= O M cos ON1 = O N2 OP = O P 1 212 2 1 O Pi O P ω = = ω i12 không đổi nếu P cố định 8BÀI 7 – CƠ CẤU BÁNH RĂNG TS. Phạm Minh Hải – DDMR - SME - HUST 1.1 Định lý cơ bản về ăn khớp 1 CƠ CẤU BÁNH RĂNG (tròn) PHẲNG “Muốn tỉ số truyền không đổi, pháp tuyến chung của cặp biên dạng đối tiếp phải luôn cắt đường nối tâm ở một điểm cố định.” Nguyên lý máy, Đinh Gia Tường – Nguyễn Xuân Lạc – Trần Doãn Tiến 2 trường hợp có thể xảy ra:  Pháp tuyến chung luôn là một đường thẳng duy nhất (CC BR thân khai)  Các pháp tuyến chung đồng quy tại một điểm trên đường nối tâm (CC BR cycloid) Sau đây sẽ trình bày về cơ cấu bánh răng thân khai BÀI 7 – CƠ CẤU BÁNH RĂNG TS. Phạm Minh Hải – DDMR - SME - HUST a) Đường thân khai của đường tròn và tính chất 1.2 Bánh răng thân khai 1 CƠ CẤU BÁNH RĂNG (tròn) PHẲNG Tính chất: - Chỉ có phần ngoài vòng cơ sở (VCS) - Cách đều theo pháp tuyến - Pháp tuyến của ĐTK là tiếp tuyến của VCS và ngược lại. - Tâm vòng mật tiếp tại điểm bất kì của ĐTK nằm trên VCS Vòng cơ sở (VCS) đường Thân khai (ĐTK) 9BÀI 7 – CƠ CẤU BÁNH RĂNG TS. Phạm Minh Hải – DDMR - SME - HUST b) Chứng minh biên dạng thân khai thỏa mãn định lý cơ bản về ăn khớp 1.2 Bánh răng thân khai 1 CƠ CẤU BÁNH RĂNG (tròn) PHẲNG BÀI 7 – CƠ CẤU BÁNH RĂNG TS. Phạm Minh Hải – DDMR - SME - HUST 1.3 Đặc điểm ăn khớp của cặp bánh răng thân khai 1 CƠ CẤU BÁNH RĂNG (tròn) PHẲNG 1) Điểm ăn khớp: M 2) Đường ăn khớp: nn 3) Đoạn ăn khớp lý thuyết: N1N2 4) Vòng đỉnh răng: re1,2 5) Đoạn ăn khớp thực: AB 6) Tâm ăn khớp: P 7) Vòng lăn: rL1= O1P, rL2= O2P 8) Góc ăn khớp: αL 9) Khoảng cách tâm: A =O1O2 αL Vòng lăn Khi thay đổi khoảng cách tâm A, tỉ số truyền có thay đổi hay không? 10 BÀI 7 – CƠ CẤU BÁNH RĂNG TS. Phạm Minh Hải – DDMR - SME - HUST 1.4 Điều kiện ăn khớp đều của cặp bánh răng thân khai 1 CƠ CẤU BÁNH RĂNG (tròn) PHẲNG
Ăn khớp liên tục
Tỉ số truyền cố định Các cặp biên dạng đối tiếp của cặp bánh răng phải liên tục kế tiếp nhau vào tiếp xúc trên đường ăn khớp a) Điều kiện ăn khớp đúng b) Điều kiện ăn khớp trùng c) Điều kiện ăn khớp khít BÀI 7 – CƠ CẤU BÁNH RĂNG TS. Phạm Minh Hải – DDMR - SME - HUST a) Điều kiện ăn khớp đúng của cặp bánh răng thân khai: Ăn khớp liên tục → ∃ thời điểm có 2 cặp biên dạng đối tiếp ĐỒNG THỜI tiếp xúc trên đường ăn khớp tn1 = tn2 to1 = to2 tn: bước pháp tuyến to: bước trên vòng cơ sở 1.4 Điều kiện ăn khớp đều của cặp bánh răng thân khai 1 CƠ CẤU BÁNH RĂNG (tròn) PHẲNG hay 11 BÀI 7 – CƠ CẤU BÁNH RĂNG TS. Phạm Minh Hải – DDMR - SME - HUST b) Điều kiện ăn khớp trùng của cặp bánh răng thân khai Xét cặp BR ăn khớp đúng. Để ăn khớp liên tục→ ∃ thời điểm có 2 cặp biên dạng đối tiếp ĐỒNG THỜI tiếp xúc trên đoạn ăn khớp thực AB → tn ≤ AB 1.4 Điều kiện ăn khớp đều của cặp bánh răng thân khai 1 CƠ CẤU BÁNH RĂNG (tròn) PHẲNG BÀI 7 – CƠ CẤU BÁNH RĂNG TS. Phạm Minh Hải – DDMR - SME - HUST Đặt ε - hệ số trùng khớp điều kiện ăn khớp trùng là: n AB t ε = 1ε≥ b) Điều kiện ăn khớp trùng của cặp bánh răng thân khai 1.4 Điều kiện ăn khớp đều của cặp bánh răng thân khai 1 CƠ CẤU BÁNH RĂNG (tròn) PHẲNG 12 BÀI 7 – CƠ CẤU BÁNH RĂNG TS. Phạm Minh Hải – DDMR - SME - HUST c) Điều kiện ăn khớp khít: Xét tới sự thay đổi chiều quay (tương đối) Khe hở không đảm bảo tiếp xúc liên tục khi đổi chiều quay 1.4 Điều kiện ăn khớp đều của cặp bánh răng thân khai 1 CƠ CẤU BÁNH RĂNG (tròn) PHẲNG BÀI 7 – CƠ CẤU BÁNH RĂNG TS. Phạm Minh Hải – DDMR - SME - HUST L2 L1W S= L1 L2W S= c) Điều kiện ăn khớp khít: Xét tới sự thay đổi chiều quay (tương đối) 1.4 Điều kiện ăn khớp đều của cặp bánh răng thân khai 1 CƠ CẤU BÁNH RĂNG (tròn) PHẲNG → 2 cặp biên dạng khác phía phải đồng thời tiếp xúc trên các đường ăn khớp tương ứng với 2 chiều quay khác nhau !2"2 = Q1K1 13 BÀI 7 – CƠ CẤU BÁNH RĂNG TS. Phạm Minh Hải – DDMR - SME - HUST Phương pháp định hình 1.5 Cách tạo thành bánh răng thân khai 1 CƠ CẤU BÁNH RĂNG (tròn) PHẲNG Cắt răng bằng dao phay định hình – Phương pháp chép hình Dao phay đĩa định hình Biên dạng răng Dao phay ngón định hình BÀI 7 – CƠ CẤU BÁNH RĂNG TS. Phạm Minh Hải – DDMR - SME - HUST Phương pháp bao hình 1.5 Cách tạo thành bánh răng thân khai 1 CƠ CẤU BÁNH RĂNG (tròn) PHẲNG Xọc lăn bằng dao phay dạng bánh răng Xọc răng bằng dao thanh răng Dao dạng thanh răng Chuyển động cắt Trục gá phôi Phôi Quay Tịnh tiến Chuyển động cắt 14 BÀI 7 – CƠ CẤU BÁNH RĂNG TS. Phạm Minh Hải – DDMR - SME - HUST Nguyên lý bao hình 1.5 Cách tạo thành bánh răng thân khai 1 CƠ CẤU BÁNH RĂNG (tròn) PHẲNG Biên dạng răng là bao hình của các vết (cắt) của (dao) thanh răng Vết (cắt) của (dao) thanh răng trên phôi bánh răng trong chuyển động tựa như ăn khớp giữa thanh răng và bánh răng Trong cơ cấu cam cần đẩy đáy bằng: MM’ = rodϕ = dScosα → V = ω(ro/cosα) = ωOP r = v/ω BÀI 7 – CƠ CẤU BÁNH RĂNG TS. Phạm Minh Hải – DDMR - SME - HUST Nhận xét: t = tt Vòng lăn trên BR = Vòng chia Đường lăn trên TR = Đường chia Thanh răng dùng để tạo ra bánh răng = thanh răng sinh Nguyên lý bao hình (tiếp) 1.5 Cách tạo thành bánh răng thân khai 1 CƠ CẤU BÁNH RĂNG (tròn) PHẲNG Vòng lăn trên BR Đường lăn trên TR t tt r = v/ω 15 BÀI 7 – CƠ CẤU BÁNH RĂNG TS. Phạm Minh Hải – DDMR - SME - HUST Các thông số của Thanh răng sinh tt : bước răng mt = tt/pi : mô-đun (được tiêu chuẩn hóa) 1.5 Cách tạo thành bánh răng thân khai 1 CƠ CẤU BÁNH RĂNG (tròn) PHẲNG Góc áp lực dao (góc biên dạng, góc profile) αt = 14,5o; 20o; 25o tt Wtb Stb= Wtb h't h"t αt Đường đỉnh Đường trung bình Đường chân BÀI 7 – CƠ CẤU BÁNH RĂNG TS. Phạm Minh Hải – DDMR - SME - HUST 4 thông số chế tạo cơ bản của bánh răng thân khai: 1) Mô-đun: m 2) Góc áp lực trên vòng chia: α 3) Số răng: Z 4) Hệ số dich dao: ξ 1.5 Cách tạo thành bánh răng thân khai 1 CƠ CẤU BÁNH RĂNG (tròn) PHẲNG Ý nghĩa  m = t/pi → cỡ dao: mt=m  α → loại dao: αt = α  Z, m → thông số của chuyển động bao hình dao / phôi: v/ω = Zm/2  ξ → vị trí dao / phôi: δ = ξm 16 BÀI 7 – CƠ CẤU BÁNH RĂNG TS. Phạm Minh Hải – DDMR - SME - HUST 1.5 Cách tạo thành bánh răng thân khai 1 CƠ CẤU BÁNH RĂNG (tròn) PHẲNG a) ξ=0 : ta có bánh răng tiêu chuẩn  = # $ 2 Vòng cơ sở Vòng chia Đường chia b) ξ >0 : ta có bánh răng dịch dao dương  = # $ 2 + 2&'tan* > # $ 2 Đường trung bình Ảnh hưởng của hệ số dịch dao: Gọi S là chiều dày răng trên vòng chia c) ξ<0 : ta có bánh răng dịch dao âm  = # $ 2 + 2&'tan* < # , BÀI 7 – CƠ CẤU BÁNH RĂNG TS. Phạm Minh Hải – DDMR - SME - HUST 1.6 Hiện tượng cắt lẹm chân răng 1 CƠ CẤU BÁNH RĂNG (tròn) PHẲNG • Khi dịch dao âm quá nhiều sẽ xảy ra hiện tượng cắt lẹm chân răng. Đường đỉnh dao cắt đường ăn khớp ngoài khoảng ăn khớp lý thuyết Đoạn biên dạng bị cắt lẹm Hệ số dịch dao nhỏ nhất cho phép bằng bao nhiêu? 17 BÀI 7 – CƠ CẤU BÁNH RĂNG TS. Phạm Minh Hải – DDMR - SME - HUST 2 PQ PNsin (OPsin )sin 1(r sin )sin mzsin 2 = α = α α = α α = α l = m – ξm = m(1-ξ) 1.6 Hiện tượng cắt lẹm chân răng 1 CƠ CẤU BÁNH RĂNG (tròn) PHẲNG → (1-ξ) ≤ 0,5Zsin2α Với α =200 ξ ≥ (17-Z)/17 Để không cắt lẹm chân răng: PQ ≤ l Với α =14,50 ξ ≥ (32-Z)/32 Với α = 250 ξ ≥ (12-Z)/12 BÀI 7 – CƠ CẤU BÁNH RĂNG TS. Phạm Minh Hải – DDMR - SME - HUST 1 2 L 1 2 2(x x ) taninv inv z z + α α = + α + 1 CƠ CẤU BÁNH RĂNG (tròn) PHẲNG 1.7 Phương trình ăn khớp khít - Các chế độ ăn khớp - + - = - Ăn khớp → -= π# /01 2 /01 23 Đường TK → -' = ' + #4' invα − invα- /01 2 /78 23 Bao hình TR-BR → ' = # , + 2&'tan* Phương trình ăn khớp khít của cặp BR TK Điều kiện ăn khớp đúng to1 = to2 m1cosα1 = m2cosα2 m1= m2=m α1 = α2 = α L2 L1W S= L1 L2W S= Điều kiện AK khít 18 BÀI 7 – CƠ CẤU BÁNH RĂNG TS. Phạm Minh Hải – DDMR - SME - HUST 1.7 Phương trình ăn khớp khít - Các chế độ ăn khớp 1 CƠ CẤU BÁNH RĂNG (tròn) PHẲNG Chế độ ăn khớp Hệ số dịch dao Khoảng cách trục Góc ăn khớp Bán kính vòng lăn cặp bánh răng tiêu chuẩn ξ1 = ξ2 =0 A = Ao=m(Z1+Z2)/2 αL = α rL = r cặp bánh răng dịch chỉnh không ξ1 = -ξ2 ≠ 0 A = Ao αL = α rL = r cặp bánh răng dịch chỉnh dương ξ1 + ξ2 > 0 A > Ao αL > α rL > r cặp bánh răng dịch chỉnh âm ξ1 + ξ2 < 0 A < Ao αL < α rL < r BÀI 7 – CƠ CẤU BÁNH RĂNG TS. Phạm Minh Hải – DDMR - SME - HUST 1 CƠ CẤU BÁNH RĂNG (tròn) PHẲNG 1.8 Cơ cấu bánh răng trụ Khi xét đến chiều rộng vành răng Bánh răng (mỏng) Bánh răng trụ Đường ăn khớp Mặt ăn khớp Vòng cơ sở Trụ cơ sở Vòng lăn Trụ lăn Vòng chia Trụ chia Vòng đỉnh Trụ đỉnh Điểm tiếp xúc Đường tiếp xúc Khái niệm: - Đường răng: giao giữa mặt răng và một mặt trụ đồng trục với trụ cơ sở BR trụ răng thẳng: - Đường răng là đường thẳng - Mặt răng là mặt trụ thân khai 19 BÀI 7 – CƠ CẤU BÁNH RĂNG TS. Phạm Minh Hải – DDMR - SME - HUST 1 CƠ CẤU BÁNH RĂNG (tròn) PHẲNG 1.8 Cơ cấu bánh răng trụ Khi xét đến chiều rộng vành răng BR trụ răng nghiêng: - Đường răng là đường xoắn vít - Mặt răng là mặt xoắn vít thân khai - Các đường răng trên các mặt trụ khác nhau có cùng chung một bước vít BÀI 7 – CƠ CẤU BÁNH RĂNG TS. Phạm Minh Hải – DDMR - SME - HUST 1.8 Cơ cấu bánh răng trụ 1 CƠ CẤU BÁNH RĂNG (tròn) PHẲNG β0: góc nghiêng của răng trên trụ cơ sởβ: góc nghiêng của răng trên trụ chia βL: góc nghiêng của răng trên trụ lăn 2pir0 2pir β0 β r /tanβ = r0 /tanβ0 Điều kiện ăn khớp đúng (ngoại tiếp) : β01 = - β02 rL /tanβL = r0 /tanβ0 Tương tự P P: bước xoắn hay β1 = - β2 βL1 = - βL2 Hai bánh răng có góc xoắn 20 BÀI 7 – CƠ CẤU BÁNH RĂNG TS. Phạm Minh Hải – DDMR - SME - HUST 1.8 Cơ cấu bánh răng trụ 1 CƠ CẤU BÁNH RĂNG (tròn) PHẲNG β αn αt β Đường răng là đường xoắn vít β: góc nghiêng răng trên trụ chia αt: góc áp lực trong tiết diện mút αn: góc áp lực trong tiết diện pháp (được tiêu chuẩn hóa) tn tt tn=ttcosβ → mn=mtcosβ; tanαn = tanαtcosβ BÀI 7 – CƠ CẤU BÁNH RĂNG TS. Phạm Minh Hải – DDMR - SME - HUST 1 CƠ CẤU BÁNH RĂNG (tròn) PHẲNG 1.8 Cơ cấu bánh răng trụ Đặc điểm ăn khớp • Sự di chuyển của đường tiếp xúc trên mặt ăn khớp N1 N2 N’1 N’2 A A’ B B’ b N1 N2 N’1 N’2 A A’ B B’ b βo Đường tiếp xúc Vào khớp Ra khớp 9:;<:; = => ? (< 2) 9:;<:; = => + Ctanβo ? (có trường hợp đến 20) 21 BÀI 7 – CƠ CẤU BÁNH RĂNG TS. Phạm Minh Hải – DDMR - SME - HUST 2.1 Cơ cấu bánh răng trụ chéo 2 CƠ CẤU BÁNH RĂNG KHÔNG GIAN Xét cặp bánh răng trụ tròn ngoại tiếp, cùng mô-đun mn, có Σ = β1 + β2 ≠ 0 VP2 VP1 VP2P1 M =   =  cos N  cos N  #O cos N #O  cos N  #? #?    Đặc điểm: - Tiếp xúc điểm -> khả năng tải thấp - Không cần BR trung gian khi cần đổi chiều quay của một bánh răng BÀI 7 – CƠ CẤU BÁNH RĂNG TS. Phạm Minh Hải – DDMR - SME - HUST 2.2 Cơ cấu trục vít-bánh vít 2 CƠ CẤU BÁNH RĂNG KHÔNG GIAN Trục vít hình trụ Bánh vít lõm Trục vít lõm Bánh vít lõm Để tăng chiều dài tiếp xúc giữa răng của các bánh răng, cặp BR trụ chéo được thay thế bởi trục vít (tròn hoặc lõm) và bánh vít (lõm) 22 BÀI 7 – CƠ CẤU BÁNH RĂNG TS. Phạm Minh Hải – DDMR - SME - HUST 2.2 Cơ cấu trục vít-bánh vít 2 CƠ CẤU BÁNH RĂNG KHÔNG GIAN d1: đường kính chia trục vít d2: đường kính chia bánh vít P1: bước ren trục vít Các thông số hình học Các thông số trong mặt phẳng chính 2δ: góc ôm aw: khoảng cách trục BÀI 7 – CƠ CẤU BÁNH RĂNG TS. Phạm Minh Hải – DDMR - SME - HUST a)Mô-đun m = Q R b) Hệ số đường kính q  TUV q và m được tiêu chuẩn hóa c)Số ren trục vít: Z1= 1, 2, 4 d) Số răng bánh vít : 26 ≤ Z2≤ 80 e) Góc vít γ Xγ = pYπd  Zpπd  #Z d = Z q 44 1.3 Các thông γ γ 2.2 Cơ cấu trục vít-bánh vít 2 CƠ CẤU BÁNH RĂNG KHÔNG GIAN Các thông số hình học trong mặt phẳng chính (chứa đường tâm trục vít và vuông góc với đường tâm bánh vít) 23 BÀI 7 – CƠ CẤU BÁNH RĂNG TS. Phạm Minh Hải – DDMR - SME - HUST Chế tạo trục vít hình trụ: 2.2 Cơ cấu trục vít-bánh vít 2 CƠ CẤU BÁNH RĂNG KHÔNG GIAN a) Trục vít Ác-xi-mét (Archimedes) b) Trục vít con-vô-lút (convolute) c) Trục vít thân khai (involute) BÀI 7 – CƠ CẤU BÁNH RĂNG TS. Phạm Minh Hải – DDMR - SME - HUST Chế tạo bánh vít (lõm) bằng dao phay lăn (giống) trục vít: 2.2 Cơ cấu trục vít-bánh vít 2 CƠ CẤU BÁNH RĂNG KHÔNG GIAN 24 BÀI 7 – CƠ CẤU BÁNH RĂNG TS. Phạm Minh Hải – DDMR - SME - HUST Bánh răng dẹt sinh 2.3 Cơ cấu bánh răng nón 2 CƠ CẤU BÁNH RĂNG KHÔNG GIAN δ2 δ1 M = sin \ sin \ BÀI 7 – CƠ CẤU BÁNH RĂNG TS. Phạm Minh Hải – DDMR - SME - HUST Đường răng trong mặt lăn của Bánh răng dẹt sinh Răng thẳng Răng nghiêng Răng cung tròn 2.3 Cơ cấu bánh răng nón 2 CƠ CẤU BÁNH RĂNG KHÔNG GIAN 25 BÀI 7 – CƠ CẤU BÁNH RĂNG TS. Phạm Minh Hải – DDMR - SME - HUST Chiều dài côn ngoài Mặt côn phụ ngoài Mặt côn phụ trung bình Mặt côn phụ trong - Góc côn chia: δ - Modun vòng ngoài: mte= de/Z - Đường kính vòng chia ngoài: de - Chiều dài côn ngoài: Re 2.3 Cơ cấu bánh răng nón Thông số hình học 2 CƠ CẤU BÁNH RĂNG KHÔNG GIAN BÀI 7 – CƠ CẤU BÁNH RĂNG TS. Phạm Minh Hải – DDMR - SME - HUST 3. HỆ THỐNG BÁNH RĂNG 3.1. Khái niệm Phối hợp nhiều cặp bánh răng thành một hệ thống bánh răng (hệ bánh răng), nhằm:  Thực hiện các tỉ số truyền lớn  Tránh bất hợp lý về kích thước, trọng lượng, kết cấu  Thực hiện truyền động với nhiều tỉ số truyền (hốp số, hộp tốc độ)  Thực hiện truyền động với nhiều bậc tự do (phối hợp hoặc phân chia công suất) 26 BÀI 7 – CƠ CẤU BÁNH RĂNG TS. Phạm Minh Hải – DDMR - SME - HUST 3. HỆ THỐNG BÁNH RĂNG 3.2. Các loại hệ bánh răng a) Hệ bánh răng thường “Các bánh răng đều có đường trục cố định trong một hệ quy chiếu gắn liền với giá” Lược đồ động BÀI 7 – CƠ CẤU BÁNH RĂNG TS. Phạm Minh Hải – DDMR - SME - HUST O2 b) Hệ bánh răng ngoại luân 3. HỆ THỐNG BÁNH RĂNG 3.2. Các loại hệ bánh răng Cần Bánh răng hành tinh Bánh răng trung tâm “Mỗi cặp bánh răng có có ít nhất một bánh răng có đường trục không cố định đối với giá” Hệ bánh răng vi sai: là hệ bánh răng ngoại luân không có bánh răng trung tâm nào cố định. * Đường trục của Cần và đường trục của bánh răng trung tâm nằm trên cùng một đường thẳng. 27 BÀI 7 – CƠ CẤU BÁNH RĂNG TS. Phạm Minh Hải – DDMR - SME - HUST Hệ bánh răng hành tinh: là hệ vi sai với 1 bánh răng trung tâm cố định (không quay) 3. HỆ THỐNG BÁNH RĂNG 3.2. Các loại hệ bánh răng O2 Bánh răng trung tâm cố định BÀI 7 – CƠ CẤU BÁNH RĂNG TS. Phạm Minh Hải – DDMR - SME - HUST c) Hệ bánh răng hỗn hợp 3. HỆ THỐNG BÁNH RĂNG 3.2. Các loại hệ bánh răng Hệ vi sai (cần C) Hệ thường 28 BÀI 7 – CƠ CẤU BÁNH RĂNG TS. Phạm Minh Hải – DDMR - SME - HUST 3. HỆ THỐNG BÁNH RĂNG 3.3. Phân tích động học a) Hệ bánh răng thường M] = ^U ^_ = ^U ^` . ^` ^b . ^b ^c . ^c ^_ = M . M d. Mde. Me] M] = − f` fU . fb fg` . fc fgb . − f_ fc M] = −1 2. f` fU . fb fg` . f_ fgb Qui tắc thực hành: - Dấu “+” khi số cặp ngoại tiếp là chẵn - Dấu “-” khi số cặp ngoại tiếp là lẻ - Bánh răng trung gian (ví dụ Z4), còn gọi là bánh răng không, chỉ dùng để xét chiều quay - Dấu “+” khi 2 bánh răng quay cùng chiều - Dấu “-” khi 2 bánh răng quay ngược chiều Mi? = i ? Qui ước (đối với hệ phẳng): tỉ truyền được biểu thị bằng một giá trị đại số BÀI 7 – CƠ CẤU BÁNH RĂNG TS. Phạm Minh Hải – DDMR - SME - HUST 3. HỆ THỐNG BÁNH RĂNG 3.3. Phân tích động học b) Hệ bánh răng vi sai Mj  =  − k  − k O2 Công thức Vi-lít Mj  = − fU f` được tính như hệ thường Trong đó: 29 BÀI 7 – CƠ CẤU BÁNH RĂNG TS. Phạm Minh Hải – DDMR - SME - HUST 3. HỆ THỐNG BÁNH RĂNG 3.3. Phân tích động học c) Hệ bánh răng hành tinh O2 Bánh răng trung tâm cố định Mj  = ^`l^m ^Ul^m = − fU f` Công thức hệ vi sai: Bánh răng trung tâm 1 cố định:  = 0 → Mj  = ^`l^m l^m hay M k = 1 − M j Mik = 1 − M j in Tổng quát, trong 1 hệ hành tinh: Với “q” là bánh răng trung tâm cố định BÀI 7 – CƠ CẤU BÁNH RĂNG TS. Phạm Minh Hải – DDMR - SME - HUST Cơ cấu vi sai trong xe ô tô 3. HỆ THỐNG BÁNH RĂNG 3.2. Một số ứng dụng Trục dẫn động  +  = 2k =  = k 30 BÀI 7 – CƠ CẤU BÁNH RĂNG TS. Phạm Minh Hải – DDMR - SME - HUST Trục bị dẫn là Z5 Số thứ nhất: cố định C, dẫn động là Z1 Số thứ hai: cố định Z4 , dẫn động là Z1 Số thứ ba: cố định C vào Z1, dẫn động là Z1 Số thứ tư: cố định Z4 , dẫn động là C Số lùi: cố định C, dẫn động là Z4 3. HỆ THỐNG BÁNH RĂNG 3.2. Một số ứng dụng Hộp số tự động trong ô-tô C Z5 Z3 Z2 Z1 Z4 Z’3