Chương 6 cơ cấu bánh răng newest

Phân loạiNgoài ra cơ cấu bánh răng còn được phân loại theo: đặc điểm ăn khớp, góc nghiêng của đường răng, đường cong làm biên dạng răng, vv..... Định lý cơ bản về ăn khớp 1- Để tỷ số tru

Trang 1

Chương 6

Cơ cấu bánh răng

Nguyên lý máy

Trang 2

N ội dung

1 Các khái niệm mở đầu

2 Định lý cơ bản về sự ăn khớp

3 Bánh răng thân khai

4 Đặc trưng ăn khớp của bánh răng thân khai

5 Phương pháp gia công bánh răng

6 Các chế độ dịch dao

7 Bánh trụ răng nghiêng

8 Trục vít – bánh vít

9 Bánh răng côn

Trang 3

Mục tiêu

1 SV nắm được cách phân loại bánh răng (BR) cơ bản; các

thông số bánh răng, hiểu rõ định lý ăn khớp và ý nghĩa của nó

2 Hiểu được thế nào là BR thân khai, đặc trưng ăn khớp và tầmquan trọng của biên dạng thân khai

3 Nắm được cơ bản về nguyên lý và các chế độ dịch dao khigia công BR

4 Hiểu cơ bản về BR nghiêng, trục vít – bánh vít, BR côn

Trang 4

1 Các khái niệm mở đầu (1) 1.1 Định nghĩa: Cơ cấu bánh răng: là một cơ cấu có

khớp cao dùng để truyền chuyển động quay giữa hai trục với tỷ số truyền xác định.

Trang 5

1 Các khái niệm mở đầu (2) 1.2 Phân loại

Cơ cấu bánh răng được phân làm hai loại: Phẳng và không gian

Trang 6

Trang 7

Ngoài ra cơ cấu bánh răng còn được phân loại theo: đặc điểm ăn khớp, góc nghiêng của đường răng, đường cong làm biên dạng răng, vv

Trang 8

1 Các khái niệm mở đầu (7) 1.3 Một số thông số cơ bản của bánh răng

a

rL

Trang 9

- Răng, rãnh răng, biên dạng răng;

- V òng tròn đỉnh răng a, vòng tròn chân răng b; vòng tròn

c ơ sở c; Các bán kính ro; rL; r;

- C hiều dày răng trên vòng chia S và chiều rộng rãnh

răng W; Bước răng pc; pc = S + W;

Chiều cao răng h = h’ + h’’

Trang 10

d

Trang 11

2 Định lý cơ bản về ăn khớp (1)

- Để tỷ số truyền của cặp bánh răng không đổi, pháp tuyến chung của cặp biên dạng đối tiếp phải cắt đường nối tâm tại một điểm cố định.

Trang 12

- Cặp biên dạng đối tiếp (b1, b2) đang tiếp xúc với nhau

ở K Để quá trình tiếp xúc xảy ra liên tục thì khoảng

cách K1K2 = 0 theo phương pháp tuyến chung nn

Muốn vậy:

P O

P

O N

O

N

O i

1

2 1

1

2 2

2

1

12 = ω ω = =

2 2

n

V

2 1



=

1 1

1

.cos

Trang 13

Quan hệ vận tốc giữa điểm Q thuộc khâu 2 và Q

thuộc khâu 3 trùng nhau tại thời điểm khảo sát:

Trang 14

cố định và được gọi là tâm ăn khớp

3 Định lý cơ bản về ăn khớp

Trang 15

4 Đặc điểm của đường thân khai

 Biên dạng răng

Để tạo ra sự ăn khớp liên hợp (tỷ số truyền không đổi), một số biên dạng răng được sử dụng:

• Biên dạng thân khai (được sử dụng rộng rãi)

• Biên dạng cycloid (thường được sử dụng trong đồng hồ )

• Biên dạng Epi-cycloidal

• Biên dạng Hypocycloidal

Trang 16

 Đường thân khai: là quỹ tích của một điểm bất kỳ nằm trên một

đường thẳng khi đường thẳng này lăn không trượt trên một vòng tròn Vòng tròn đó được gọi là vòng tròn cơ sở

Đường thân khai Hình trụ cơ sở

Đường thân khaiVòng tròn cơ sở Đường thân khai

Trang 17

 Đặc điểm của đường thân khai:

• Tiếp tuyến của vòng tròn cơ sở chính là pháp tuyến của đường thân khai

• Tâm cong của đường thân khai là tiếp điểm (T) của đường thẳng l

l (line)

r b

Trang 18

Vòng tròn cơ sở

Cặp biên dạng thân khai

r

const P r

biên dạng của đường thân

khai và tâm ăn khớp thì

vẫn cố định

c ố định

Trang 19

5 Tính lắp lẫn của bánh răng; tiêu chuẩn AGMA

Hệ thống bánh răng được tiêu chuẩn (AGMA,ANSI) chỉ rõ quan hệ

giữa vòng đỉnh, vòng chân, chiều cao làm việc của răng, chiều dày

răng và góc áp lực để tạo ra khả năng lắp lẫn của bánh răng có số răng

khác nhau nhưng có góc áp lực và bước răng giống nhau

Trang 20

Trang 21

Tooth Sizes in General Uses

Trang 22

 R ăng tiêu chuẩn

Ảnh hưởng của góc áp lực tới hình dạng răng

Trang 23

Kích thước răng tiêu chuẩn tương ứng với các giá trị P

Trang 24

SPUR GEAR FORMULAS

FOR FULL DEPTH INVOLUTE TEETH

6 Nguyên tắc cơ bản của quá trình ăn khớp

Trang 25

Trang 26

Step 4 Step 5

Sơ đồ ăn khớp của cặp bánh răng trụ răng thẳng

Trang 28

 Thanh răng thân khai

Trang 29

 Cặp bánh răng biên dạng thân khai ăn khớp trong

Internal gear and pinion

Trang 30

7 Gia công bánh răng

Gia công bánh răng có thể được phân ra làm hai loại phương gia công không phoi và có phoi (cắt gọt)

Trang 31

 Gia công bằng khuôn (không phoi): Bánh răng được gia công bằngphương pháp đúc hoặc dập Độ chính xác của răng phụ thuộc vào toàn

bộ chất lượng của khuôn đúc hoặc khuôn dập và nhìn chung nhỏ hơnnhiều khi gia công bằng phương pháp cắt gọt

143-ton steel sand cast ring gear assembly for copper and gold mining

Trang 32

Phần lớn các bánh răng được gia công bằng phương pháp cắt gọt từ các phôi đúc, rèn, cán…

A collection of gear cutters

Trang 33

 Gia công chép hình bằng dao phay đĩa

Trang 34

 Gia công chép hình bằng dao phay ngón

Trang 35

 Gia công bao hình bằng dao phay lăn răng

Trang 36

 Gia công bao hình bằng dao xọc răng

Trang 37

 Gia công bao hình bằng dao xọc răng

Trang 38

 Gia công bao hình bằng dao thanh răng

Trang 39

 Gia công chép hình bằng dao chuốt

Trang 40

 Bào răng

 Cà răng

 Mài nghiền

 Các phương pháp gia công tinh

Trang 41

8 Hiện tượng cắt chân răng

Giai đoạn vào khớp và ra khớp trong quá trình ăn khớp của cặp bánh răng

Cung vào khớp qa

Vòng tròn chân răng

Vòng tròn chia

Vòng tròn đỉnh răng Điểm ra khớp

Đường ăn khớp

Điểm vào khớp

Tâm

ăn khớp Cung ra khớp qr

Trang 42

Hiện tượng cắt chân răng sảy ra khi vòng chân răng nhỏ hơn vòng cơ sở

mà nguyên nhân là do số răng quá ít trong khi đường kính bánh răng đã

bị cố định, khi đó phần đỉnh răng của bánh răng lớn sẽ cắt vào phầnchân răng của bánh răng nhỏ (vùng không phải là biên dạng thân khai)

Trang 43

Hiện tượng kẹt răng trong quá trình ăn khớp

D r < D b

Trang 44

Khi thiết kế bánh răng thẳng, để tránh hiện tượng cắt chân răng, thì:

(a) Vát mép đầu răng hoặc sử dụng răng tam giác;

(b) Tăng số răng của bánh răng nhỏ (chọn số răng tối thiểu);

(c) Tăng góc áp lực;

(d) Hiệu chỉnh biên dạng răng hoặc thay đổi biên dạng răng;

(e) Tăng khoảng cách trục

Trang 45

 Số răng tối thiểu

Trang 46

Tăng khoảng cách trục

Trang 48

a r c

Trang 49

10 Phương trình đường thân khai

 Hàm thân khai

costan or inv = tan

b

r r

Trang 50

2 ( )

2

p p

chiều dày răng;

t P: Chiều dầy răng trên vòng tròn chia

t: Chiều dày răng cần xác định;

φ : Góc áp lực trên vòng tròn chia;

ϕ : Góc áp lực trên vòng tròn tại T

βP: góc chứa một nửa cung chiều dày

răng trên vòng tròn chia

β : góc chứa một nửa cung chiều dày răng

tại T.

10 Phương trình đường thân khai

Trang 51

11 Bánh răng không tiêu chuẩn

Để nâng cao được hiệu quả làm việc của bộ truyền bánh răng và tính kinh tế, người thiết kế sử dụng bánh răng không tiêu chuẩn

Với ba lý do chính:

• Để tránh hiện tượng cắt chân răng;

• Để tạo ra sự cân bằng tốt hơn giữa ứng suất trên bánh răng nhỏ

và bánh răng lớn;

• Để tránh sự tiếp xúc sảy ra tại vùng gần với vòng tròn cơ sở nơi

mà bán kính cong nhỏ và ứng suất tiếp xúc lớn

Trang 52

 Điều chỉnh khe hở chân răng

Bán kính lượn lớn hơn ở chân răng của bánh răng sẽ làm tăng độ bềnmỏi của răng và làm chiều cao của răng tăng thêm Do tính lắp lẫnkhông bị mất, khe hở chân răng có thể tăng lên tới 0,4/P để đạt được bánkính góc lượn lớn

11 Bánh răng không tiêu chuẩn

Trang 53

 Điều chỉnh khoảng cách trục

- Bánh răng được cắt bằng dao thanh răng và đường chia của dao thanhrăng được dịch chuyển một khoảng e so với vòng tròn chia của bánhrăng

- Chiều dày của răng trên vòng tròn chia (ban đầu) được xác định

2 tan ( is pressure angle of the cutter)

Trang 54

11 Bánh răng dịch chỉnh

Trang 57

 e = 0 nếu đường chia của thanh răng nằm tại P →

bánh răng tiêu chuẩn

 e > 0 nếu đường chia của thanh răng nằm ngoài OP

e

Các chế độ dịch dao

Trang 58

Ví dụ:

Standard 12-tooth 20° full-depth

gear showing undercutting

Undercutting has been completely eliminated (stronger-looking pinion)

m 1.425

12 ; 40 ;

c c

Trang 59

Trang 60

So sánh cặp bánh răng tiêu chuẩn và cặp bánh răng dịch chỉnh đều:

(a) Cặp bánh răng tiêu chuẩn (b) Cặp bánh răng dịch chỉnh đều

 Cặp bánh răng dịch chỉnh đều

Trang 61

 Cặp bánh răng dịch chỉnh đều

Cặp bánh răng dịch chỉnh đều khắc phục được hiện tượng cắt chân răng

Trang 62

12 Bánh răng cycloidal

Bánh răng cycloidal được sử dụng rộng rãi cách đây khoảng 1 thế kỷ bời

vì gia công rất dễ bằng phương pháp đúc Tuy nhiên, ngày nay bánhrăng cycloidal hiếm khi được sử dụng

Sự hình thành đường cycloid trên bánh răng

Trang 63

Nhược điểm của bánh răng cycloid

- Góc áp lực thay đổi → ồn, mòn, ảnh hưởng đến ổ;

- Chỉ ăn khớp được khi khoảng cách trục phải đúng;

- Trong quá trình truyền động thì gây ra uốn;

- Khó duy trì khoảng cách trụ dưới tác dụng của lực

12 Bánh răng cycloidal

Trang 64

13 Bánh răng nghiêng, trục vít – bánh vít và bánh răng côn

 Bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng

• Bánh răng trụ răng nghiêng truyền

chuyển động giữa hai trục song song

• Góc nghiêng của răng trên hai bánh

răng đối ứng

• Biên dạng của răng là mặt xoắn ốc

thân khai được tạo ra từ mặt trụ cơ sở

Mặt xoắn ốc thân khai

Trang 65

• Quá trình ăn khớp của một cặp biên dạng bắt đầu tiếp xúc từ một điểm

và phát triển dần thành đường, sau đó ra khớp tại một điểm Do đó bộtruyền bánh răng trụ răng nghiêng ăn khớp êm;

• Có khả năng truyền động với tải trọng lớn và tốc độ cao;

• Tuy nhiên, cặp bánh răng trụ răng nghiêng gây ra cả lực hướng kính vàlực dọc trục;

• Để khử lực dọc trục thì có thể ghép hai bánh răng nghiêng đối diệnnhau trên một trục

 Bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng

Trang 66

o axial pitch: p x

p x = p t

tan ψ

 Các thông số của bánh răng trụ răng nghiêng

Trang 67

• Để xác định được các thông số hình học của bánh răng trên phương

pháp tuyến, sử dụng mặt cắt AA

• Đây là mặt elip có bán kính của

vòng tròn mật tiếp tại tâm ăn khớp P

là r e:

• r e được gọi là bán kính vòng chia

của bánh răng trụ răng thẳng thay

ψ

=

(N là số răng của bánh răng trụ răng nghiêng)

 B ánh răng thay thế của bánh răng trụ răng nghiêng

Trang 68

Góc nghiêng ψ, được đo trên mặt trụ chia, giá trị của ψ thì không tiêu

chuẩnn nằm trong khoảng từ 15 – 450 Thông thường giá trị ψ được sử

dụng 15, 23, 30 or 45o Với giá trị ψ nhỏ thì lực dọc trục nhỏ Giá trị ψ

lớn thì lực dọc trục lớn Vì vậy không dùng góc lớn hơn 450

 Kích cỡ của bánh răng trụ răng nghiêng

Trang 69

 Sự tiếp xúc của bánh răng trụ răng nghiêng

Đường tiếp xúc nằm chếch trên

mặt răng ACtan ψb = tan ψ cos φ

• Hệ số trùng khớp ngang m giống

với bánh răng trụ răng thẳng;

• Quan hệ giữa góc nghiêng trên

n

b

m m

Trang 71

12.2 Bánh răng trụ chéo

• Bánh răng trụ chéo được sử dụng để truyền chuyển động giữa haitrục chéo nhau Ứng dụng phổ biến là để phân phối từ trục cam trongđộng cơ tự động;

• Tiếp xúc điểm → mòn → chịu tải trọng nhỏ;

• Cặp bánh răng trụ chéo ăn khớp với hướng

nghiêng của răng trên hai bánh răng là như nhau;

• Góc giữa hai trục của hai bánh răng

Trang 72

Mối quan hệ giữa lực dọc trục, chiều quay và hướng nghiêng của bánh răng trụ chéo

(Courtesy of Boston Gear Works, Inc., North Quincy, MA.)

12.2 Bánh răng trụ chéo

Trang 73

• Bộ truyền trục vít – bánh vít truyền chuyển động giữa hai trục chéonhau với tỷ số truyền lớn, có thể đạt tới 200:1;

• Các thông số hình học của trục vít tương tự như trục vít me;

• Chuyển động quay của trục vít tương tự thanh răng thân khai;

• Thông số hình học của bánh vít tương tự như bánh răng nghiêng,ngoại trừ răng của bánh vít là đường cong để ôm lấy trục vít;

• Diện tích tiếp xúc lớn hơn, nhưng yêu cầu chế tạo phải chính xác

12.3 Trục vít – bánh vít

Trang 74

• Góc nghiêng của trục vít, ψ2, rất lớn và được gọi là góc nâng, λ;

• Góc nâng của trục vít, λ bằng góc nghiêng, ψ3, (for shafts at 90°)

• Trục vít và bánh vít có hướng nghiêng của răng

như nhau, nhưng góc nghiêng thì khác nhau;

12.3 Trục vít – bánh vít

Trang 75

3 3

N p d

p: bước răng của bánh vít

• Đường kính vòng chia trục vít(AGMA yêu cầu):

Trang 76

 12.4 Bánh răng côn

Mặt chia của bánh răng côn là mặt nón và chỉ có sự lăn trong quá trình

ăn khớp (Courtesy of Gleason Works, Rochester, NY.)

- Bộ truyền bánh răng côn dùng để truyền

chuyển động giữa hai cắt nhau với một góc

bất kỳ hoặc hai trục chéo nhau

- Có 3 loại bánh rưng côn: bánh răng côn răng

thẳng, bánh răng côn răng cong và bánh rưng

côn hypoid

Trang 77

Bánh răng côn có 2 trục vuôn góc(Courtesy of Gleason Works, Rochester, NY.)

 12.4 Bánh răng côn

Trang 78

Bánh răng côn răng thẳng(Courtesy of Gleason Works, Rochester, NY.)

 12.4 Bánh răng côn

Trang 79

Mặt côn chia của bánh răng côn

Trang 80

r N

Trang 81

 Kích cỡ của bánh răng côn

Trang 82

Trang 83

A crown gear and bevel pinion.

Trang 84

 Bánh răng côn răng cong

Figure 8.15 Spiral bevel gears (Courtesy of

Gleason Works, Rochester, NY.)

Trang 85

Cắt bánh răng côn răng cong

 Bánh răng côn răng cong

Trang 86

 Bánh răng côn răng cong (kiểu Zerol

bevel gear)

Zerol bevel gears (Courtesy of Gleason

Works, Rochester, NY.)

Trang 87

Figure 8.19 Hypoid gears (Courtesy of

Gleason Works, Rochester, NY.)

 Bánh răng côn răng Hypoid

Trang 88

Comparison of intersecting and offset-shaft bevel-type gearings.

(From Gear Handbook by Darle W Dudley,)

Trang 89

Bài tập

Làm bài tập chương 7, trang 279 – 281 và chương 8, trang 303 - 304 Theory of Machines and Mechanisms, Joseph Edward Shigley

Tiêu đề	Cơ cấu bánh răng
Trường học	Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội
Chuyên ngành	Cơ khí
Thể loại	Bài luận
Thành phố	Hà Nội

Định dạng
Số trang	89
Dung lượng	8,21 MB