Bài giảng Nguyên lý máy: Chương 7 - ĐH Giao thông Vận Tải

Bài giảng Nguyên lý máy: Chương 7 Cơ cấu bánh răng và Hệ bánh răng cung cấp cho người học những kiến thức như: Khái quát chung; Định lý cơ bản của sự ăn khớp; Bánh răng thân khai; Thông số của bánh răng thân khai tiêu chuẩn; Truyền động bánh răng thân khai;..Mời các bạn cùng tham khảo!

Trang 1

ƯỜ Ô Ậ Ả

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI

Khoa Cơ Khí-Bộ môn Kỹ thuật máy

Trang 2

7 1 KHÁI QUÁT CHUNG

Khái niệm: ệ

Cơ cấu Bánh răng là cơ cấu có khớp loại

cao dùng để truyền chuyển động quay vàcông suất giữa các trục theo 1 tỷ số truyềng g ỷ ynhất định nhờ sự ăn khớp giữa 2 khâu córăng gọi là bánh răng

Nguyên lý làm việc g y ý ệ : Trục I quay với sốq y

vòng quay n1 (vòng/phút), thông qua mốighép then làm cho bánh răng 1 quay Răngcủa bánh răng 1 ăn khớp với răng của

bánh răng 2, đẩy bánh răng 2 chuyển độngquay với n2 Nhờ có mối ghép then màtrục II sẽ quay theo với n2

Trang 3

Ưu điểm:

Đảm bảo được tỷ số truyền không đổi → bộ truyền làm việc ổn định

Hiệu suất cao: 0,96-0,99

Cần các loại máy chuyên dụng để chế tạo vì chế tạo bánh răng cần

độ chính xác cao

Khi làm việc với vận tốc cao thì ồn

Không chịu được tải trọng va đập

Không thích hợp với truyền chuyển động giữa 2 trục xa nhau

Trang 4

Phân loại: ạ

Trang 5

7 2 ĐỊNH LÝ CƠ BẢN CỦA SỰ ĂN KHỚP

Xét 2 biên dạng răng E1, E2 đang tiếp xúc

nhau tại K ở thời điểm đang xét

Qua K kẻ pháp tuyến chung n-n của E1,

2 1

O P i

O P

ωω

Vì O1O2 = const → i12 = const khi P cố

định và chia đoạn O1O2 thành các đoạn

Trang 6

7 2 ĐỊNH LÝ CƠ BẢN CỦA SỰ ĂN KHỚP

Để đảm bảo i = const của cặp bánh răng khi truyền động, pháp tuyến chung n-n của 2 biên dạng răng tại bất kỳ vị trí tiếp xúc nào đều phải đi qua 1 điểm cố định trên đường nối 2 tâm quay O 1 O 2 và chia đường này

ố

thành 2 đoạn tỷ lệ nghịch với vận tốc góc các bánh răng.

ωω

12

2 1

O P i

Có nhiều đường cong đối tiếp được chọn làm biên dạng răng nhưng

Có nhiều đường cong đối tiếp được chọn làm biên dạng răng nhưngphổ biến nhất là đường thân khai của đường tròn

Trang 7

7 3 BÁNH RĂNG THÂN KHAI

Cho đường thẳng L lăn không trượt trên vòng (O, r0), quỹ đạo của 1

điểm K trên đường thẳng khi chuyển động gọi là đường thân khai.

Trang 8

Trong vòng cơ sở không có

đường thân khai Đường thânkhai khởi đầu từ vòng cơ sở

Pháp tuyến của đường thân khai

là tuyếp tuyến của vòng cơ sở

Tâm cong của đường thân khai

tại 1 điểm bất kỳ nằm trên vòng

cơ sở và bán kính cong NK bằngchiều dài cung NA

Trang 9

Hai đường thân khai có cùng 1

vòng cơ sở là 2 đường cách đều cókhoảng cách bằng chiều dài cunggiữa 2 chân của 2 đường thân khai

đó trên vòng cơ sở: KK’=cungAA’

Hình dạng của đường thân khai

phụ thuộc vào độ lớn của bán kính

vòng cơ sở: r0 giảm → đường thân

khai càng cong, r0 tăng → đườngthân khai càng gần đường thẳng

→ thanh răng thân khai có biêndạng răng là đường thẳng (bánh

răng có r = ∞)

răng có r ∞)

Trang 10

Ta dùng 2 phương trình tham số trong hệ toạ độ cực để biểu thị:

r r

Trang 11

ề mãn định lý cơ bản về sự ăn khớp:

Hai bánh răng có bán kính vòng cơ sở

r0101, r0202 tiếp xúc nhau tại K

Qua K, kẻ pháp tuyến chung n-n của 2

biên dạng răng đối tiếp → theo tính chất

đường thân khai, n-n là tiếp tuyến chung của 2 vòng cơ sở (tiếp điểm là N1, N2)

Do (O1, r01) và (O2, r02) cố định → n-n

cố định và duy nhất → dù điểm tiếp xúc

thay đổi nhưng n-n vẫn là đường thẳng

cố định cắt O1O2 tại điểm P cố định →chứng tỏ bánh răng thân khai thoả mãn

O P

Trang 12

7 4 THÔNG SỐ CỦA BRTK TIÊU CHUẨN

Vòng chia: Vòng tròn bán kính r có W=S

→ làm cơ sở tính toán Các thông số của

bánh răng trên vòng chia:g g

Bước răng t: Cung giữa 2 biên dạng

cung phía của 2 răng kề nhau

Chiều rộng răng S: Cung giữa 2 biên

dạng của 1 răng

Chiều rộng rãnh răng W: Cung giữa

2 biên dạng của 1 rãnh răng

r

Mô đun m: m=t/π (mm) được tiêu

Trang 13

Đối với bánh răng tiêu chuẩn:

Chiều cao răng:

Trang 14

So với bánh răng ăn khớp ngoài, bánh

răng trong khác ở 1 số điểm:

S t t = W n n và S n n = W t t

khai lõm vào trong

Để toàn bộ biên dạng răng là đường

thân khai thì vòng đỉnh răng cần lớn

hơn vòng cơ sở (d > d )

hơn vòng cơ sở (d đ > d 0)

Trang 15

Thanh răng là trường hợp đặc

biệt của BR có r0 = ∞ → biêndạng răng trở thành đườngthẳ

Độ lớn, phương chiều vận tốccác đỉêm trên biên dạng răngbằng nhau (do chuyển động là

tị h tiế )thẳng

Pháp tuyến tại các điểm trên biên

dạng răng // nhau

ằ

tịnh tiến)

góc áp lực α tại các điểm bằngnhau và bằng góc nghiêng củarăng

t = πm và bằng nhau tại mọi

điểm trên biên dạng răng

răng

Trang 16

7 5 TRUYỀN ĐỘNG BRTK

Đường ăn khớp n-n: Pháp tuyến

chung của 2 biên dạng răng cũng

là tiếp tuyến chung của 2 vòng

ố

R d2

r02

n r'2

α'

tròn cơ sở (cố định)

Đoạn ăn khớp lý thuyết N1N2

Đoạn ăn khớp thực B1B2 vì trong P

α'

f

vòng cơ sở không có đường thân

khai nên luôn có B1B2 ≤ N1N2

Đoạn làm việc của cạnh răng: cd

trên biên dạng răng bánh 1 và

đoạn ef trên biên dạng răng bánh 2

cung ăn khớp trên vòng lăn

α'

O1

Trang 17

→ Khi khoảng cách trục thay đổi,

nhưng i12 = const Đây là ưu điểm

lớn nhất của bánh răng thân khai

Trang 18

cặp bánh răng thân khai

Để đảm bảo i = const, điểm tiếp xúc của

các cạnh răng cùng phía của 2 bánh răng

đều thuộc đường ăn khớp N1N2

Nếu vị trí ăn khớp tương đối giữa các đôi

răng của 2 bánh răng đều giống như 2 đôi

răng đó thì ăn khớp của cặp bánh răng

Theo tính chất đường thân khai: t n = t0 (t n

là bước trên phương pháp tuyến và t0 là

bước trên vòng cơ sở)→ điều kiện ăn

→ t1.cosα1 t2.cosα2 (t chia)

Trang 19

bánh răng thân khai

Để đảm bảo một cặp bánh răng truyền

động liên tục → khi 1 đôi răng sắp kết thúc

quá trình ăn khớp thì phải có 1 đôi răng

khác kế tiếp vào ăn khớp → B1B2 ≥ t n

Khi B11 2B2 = t n n → luôn chỉ có 1 đôi răng

ở trạng thái ăn khớp

Khi B1B2 > t n → đôi răng trước chưa

kết thúc ăn khớp thì đã có đôi răng gọi là hệ số trùng khớp

tiếp theo ăn khớp

Khi B1B2 < t n → đôi răng sau chưa kịp

vào thì đôi răng trước đã kết thúc ăn

Trang 20

bánh răng thân khai

Để đảm bảo ăn khớp chính xác và liên tục

khi bộ truyền làm việc theo 2 chiều thì cần

điều kiện ăn khớp khít

răng tiêu chuẩn)

→ ta có điều kiện ăn khớp khít:

W’1 = S’2 và W’2 = S’1

ề

Nhận xét: Điều kiện ăn khớp khít của cặp bánh răng thân khai phụ thuộc vòng

lăn → phụ thuộc A = r’1 + r’2 → nếu thay đổi A thì điều kiện này bị vi phạm.

Trang 21

Để đảm bảo định lý ăn khớp vẫn thỏa mãn khi chuyển tiếp từ cặp biên dạng

ăn khớp trước sang cặp biên dạng ăn khớp sau

Đảm bảo quá trình ăn khớp liên tục với tỉ số truyền cố định, các cặp biêndạng đối tiếp của 2 bánh răng phải liên tục kế tiếp nhau vào tiếp xúc trênđường ăn khớp

Phải thỏa mãn điều kiện ăn khớp đều:

Ăn khớp chính xác

Ăn khớp trùng

Ăn khớp khít

Trang 22

động bánh răng thân khai

Khi 2 bánh răng ăn khớp nhau có sự trượt tương đối

theo phương tuyếp tuyến → gây mòn răng

Hệ số trượt biên dạng tại điểm đối tiếp K bất kỳ:

Hệ số trượt thay đổi theo vị trí ăn khớp vì vận tốc

trượt tương đối thay đổi theo vị trí điểm tiếp xúc K

khi K đi từ đỉnh răng đến chân răng

khi K đi từ đỉnh răng đến chân răng.

Ở đỉnh răng và chân răng trượt nhiều nên mòn

Trang 23

động bánh răng thân khai

Hệ số trượt là một trong các tiêu chí cơ bản đánh giá

chất lượng của truyền động bánh răng Hệ số trượt

không phụ thuộc vào môđun ăn khớp m.

Hệ số trượt tại chân bánh nhỏ lớn hơn tại chân bánh

lớn → bánh nhỏ mòn nhanh hơn → để tránh mòn

không đều:

Chọn bánh nhỏ có khả năng chịu mòn cao hơn,

Hạ thấp chiều cao đỉnh răng bánh lớn,ạ p g ,

Tăng chiều cao đỉnh răng bánh nhỏ

Trang 24

7 6 TẠO BIÊN DẠNG THÂN KHAI

Trang 25

Trang 26

Trang 27

Trang 28

Trang 29

Trang 30

Trang 31

7 7 BR TIÊU CHUẨN & BR DỊCH CHỈNH

Trang 32

Trang 33

Trang 34

Trang 35

Trang 36

7 8 CÁC CHẾ ĐỘ ĂN KHỚP CỦA BRTK

Trang 37

Trang 38

Trang 40

7 9 BÁNH RĂNG TRỤ

Khi ăn khớp, các răng tiếp xúc

cùng 1 lúc trên toàn bộ chiều dầy

nghĩa là các đoạn đối hợp thay đổi

Trang 41

Gia công như bánh răng thẳng

thước theo phương pháp tuyến

được tiê ch ẩn hoá như bánh tr

được tiêu chuẩn hoá như bánh trụ

răng thẳng

Các thông số đo trên tiết diện

mặt đầu (tiết diện vuông góc trục

răng):

Trang 42

¾ Tại cùng 1 thời điểm, có nhiều đường tiếp xúc cùng ăn khớp →ngay cả khi 1 cặp răng kết thúc ăn khớp thì vẫn còn các cặp răngkhác đang ăn khớp → εng > ε th (ε ng = 10÷20, ε th < 2) → chuyển

Trang 43

Cắt bánh răng bằng tiết diện n-n, qua P,

vuông góc với đường răng → giao

P

ρ

tuyến của mp n-n và mặt trụ chia là

hình elip Elip này có:

Trang 44

¾ Số răng tương đương:

P

ρ 1

1

¾ Số răng tối thiểu: Để tránh cắt chân

răng thì Z tđmin = 17 → số răng tối thiểu thực: Z min = 17 cos 3 β β

Trang 47

Khi 2 nón có chung đỉnh lăn không

trượt trên nhau → vận tốc của điểm

tiếp xúc P thuộc 2 hình nón bằng nhau

′

1 2 12

r i

→ i12 = tgδ2 = cotgδ1

Trang 48

Góc giao nhau giữa 2 trục cặp bánh

răng δ = const → các mặt nón lăn

Người ta thường quy ước lấy

môđun ăn khớp ứng với đáy lớn làm

Trang 49

Khai triển 2 bánh răng côn trên mặt tiếp

xúc chung của chúng (mp vuông góc với

Số răng tương đương:

δ

= cos

Trang 51

Có khả năng tự hãm khi góc dẫn λ < góc ma sát tương đương ϕ’ giữa

các răng → dùng cho các máy nâng để đảm bảo an toàn

Nhược điểm:

Do vận tốc trượt tương đối khi ăn khớp tương đối lớn → dễ mòn và

nóng → giảm hiệu suất

Để toả nhiệt tốt và giảm mài mòn khi truyền động thì phải dùng vật liệu

và thiết bị bôi trơn đắt tiền

Bộ truyền có lực chiều trục lớn

Trang 52

7 11 TRUYỀN ĐỘNG TRỤC VÍT

Cho hình phẳng abc nằm trong mặt phẳng qua O-O, di chuyển theo

đường xoắn ốc trụ (hoặc côn) Các cạnh hình phẳng sẽ tạo thành mặt ren

Hình dạng của hình phẳng sẽ tạo nên các loại ren tương ứng: ren tamgiác, ren vuông, ren hình thang, ren tròn,…

đường xoắn ốc nằm trên mặt trục → ren hình trụ, nếu nằm trên mặt côn

Trang 53

7 11 TRUYỀN ĐỘNG TRỤC VÍT

Trang 54

7 12 HỆ THỐNG BÁNH RĂNG

Trang 55

Trang 56

Trang 57

Trang 58

Trang 59

Trang 60

Trang 61

Trang 62

Trang 63

Trang 64

#

Định dạng
Số trang	64
Dung lượng	2,97 MB