Slide chi tiết máy chương 5 truyền động bánh răng

Phân loại -Truyền động bánh răng – thanh răng: Biến chuyển động quy => tịnh tiến hoặc tịnh tiến => quay Bánh răng- thanh răng Bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng Bộ truyền bánh răng trụ

Trang 1

Chương 5 Truyền động bánh răng

1

5.1 Khái niệm chung và phân loại

Nhờ sự ăn khớp của các răng bánh răng hoặc thanh răng => Truyền

chuyển động hoặc biến đổi chuyển động:Thay đổi vận tốc hoặc mô men.

Bộ truyền BR trụ Bộ truyền BR côn

Nguyên lý truyền động

cuu duong than cong com

Trang 2

Truyền động giữa các trục song song:

BR trụ răng thẳng BR trụ răng nghiêng

BR chữ V

Phân loại

BR bánh răng trụ ăn khớp trong

Truyền động giữa các trục giao nhau:

Phân loại

BR côn răng thẳng

BR côn cung tròn

Truyền động giữa các trục chéo nhau:

Trang 3

BR nghiêng có hướng răng tạo với đường sinh 1 góc nghiêng 

Trang 4

Theo tính chất di động của tâm bộ truyền:

- Truyền động thường: Tâm các bánh răng cố định

Phân loại

- Truyền động hành tinh:

- Tâm của các BR di động:

Theo vị trí ăn khớp

-Bộ truyền ăn khớp ngoài

- Bộ truyền ăn khớp trong

Trang 5

đường thân khai được sử dụng làm cạnh răng

Phân loại

- Ưu điểmBR thân khai:

 Khả năng tải cao

 Ma sát trên răng nhỏ

 Phương pháp gia công hoàn thiện, chính xác năng suất cao

Trang 6

+ Tải trọng ở ổ trục là tải trọng biến thiên (góc ăn khớp

biến đổi trong quá trình chuyển động)

Link video BR cycloid

Phân loại

- Theo hình dạng răng: BR thân khai, Cycloid, Nôvikov

 Biên dạng răng là một phần của đường tròn

Trang 7

Phân loại -Truyền động bánh răng – thanh răng: Biến chuyển động quy => tịnh tiến

hoặc tịnh tiến => quay

Bánh răng- thanh răng

Bộ truyền bánh răng

trụ răng thẳng

Bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng

Bộ truyền bánh răng côn

Bộ truyền bánh răng chữ V

Các sơ đồ bánh răng thường gặp

Trang 8

Gá phôi trên đầu chia phân độ

=> chia đều số răng

Dao phay mô đun

có biên dạng thân khai giống hình dạng răng

 Chép hình (phương pháp cắt định hình):

Chế tạo bánh răng

Trang 9

 Bao hình:

- Nguyên lý:

+ Thanh răng sinh chuyển động tịnh

tiến và chuyển động vuông góc với

phôi

+ Phôi quay với vận tốc thích hợp

(vận tốc vòng trên vòng chia = vận tốc

tịnh tiến của thanh răng)

+ Thanh răng cắt phôi tạo nên các

răng thân khai trên bánh răng

Trang 10

- Hiệu suất cao ( = 0,97-0,99)

- Tuổi thọ cao, làm việc tin cậy

 Nhược điểm:

- Chế tạo phức tạp, đắt tiền

- Tiếng ồn khi vận tốc cao

- Đòi hỏi độ chính xác cao

 Phạm vi sử dụng:

- BT bánh răng được ứng dụng rộng rãi

 Mô đun m – Bánh răng thẳng

5.2 Các thông số cơ bản của bộ truyền bánh răng

 Mô đunm – Bánh răng nghiêng (m = m n )

Mô đun tiêu chuẩn làmô mô đun đun pháp pháp: mn= pn/= mt.cos

Mô đun ngang

Mô đun

Trang 11

 Mô đun m – Bánh răng thẳng

 Mô đun m – Bánh răng nghiêng

Mô đun tiêu chuẩn là mô đun pháp:

pn– là bước trong mặt phẳng vuông góc với cạnh răng

Mô đun

Số răng

 Số răng:

+ Số răng bánh nhỏ Z1, bánh lớn Z2

+ Để tránh hiện tượng cắt lẹm chân răng, số răng Z cần thỏa mãn đk:

Với BR trụ răng thẳng Z > Zmin= 17

Với BR trụ răng nghiêng Z > Zmin= 14

Trang 12

+ Chiều cao răng h = 2.m

+ Khe hở hướng tâm c = 0,25 m

+ Bkính góc lượn chân răng: ri= 0,4.m

Prôfin vát đỉnh: Với các bộ truyềnquay nhanh => giảm lực va đập khivào khớp và ra khớp, giảm tiếng ồn

Các thông số hình học của bánh răng

a tw

Góc ăn khớp: atwTâm ăn khớp: PĐường ăn khớp: AB

atw

PA

B

Trang 14

Dịch chỉnh bánh răng

• Không dịch chỉnh:

- Đường trung bình dao

trùng với đường chia.

Không, chỉ là khi cắt có dịch dao dương

hoặc âm để dùng những đoạn thân khaikhác của cùng 1 vòng tròn cơ sở làmcạnh răng

Dịch chỉnh bánh răng

 Dịch chỉnh đều: xt= x1+ x2= 0

- Chiều dày răng bánh nhỏ tăng, bánh lớn giảm, nhưng tổng chiều dày

ko đổi bằng bước răng p

+ Các vòng chia của BR tiếp xúc nhau, trùng với vòng lăn

+ K/cách trục, góc ăn khớp ko đổi so với bt BR ko dịch chỉnh

 Dịch chỉnh góc: xt= x1+ x2 0 (thông thường x t > 0)

+ Khi x 1 > 0; x 2 > 0 => Chiều dày BR nhỏ và lớn > p/2

+ Các vòng chia ko tiếp xúc với nhau (vòng lăn > vòng chia)

= > Khoảng cách trục, góc ăn khớp tăng lên

 Tùy theo cách chọn hệ số dịch chỉnh => có hai phương pháp:

Trang 15

+ Tăng góc ăn khớp => tăng độ bền tiếp xúc của răng

+Dịch chỉnh dương làm nhọn răng => giảm hệ số trùng khớp =>

ko chọn x quá lớn

=> Chọn x hợp lý: Cải thiện chất lượng ăn khớp, tăng độ bền, đảm

bảo khoảng cách trục cho trước

Trang 16

Bánh răng nghiêng và đặc điểm ăn khớp

oĐặc điểm bánh răng nghiêng: Đặc điểm bánh răng nghiêng: Trong br nghiêng, các răng có hướng tạo

với đường sinh 1 góc 

oMô đun trong mặt phẳng cắt pháp là mô đun tiêu chuẩn; mn= m

Trang 17

oProfil trong mặt phẳng pháp trùng với profil răng thẳng

Mô đun ngang:

- Cạnh răng gần đúng là đường thân khai của BR

trụ răng thẳng nào đó => BR tương đương

Trang 18

 Khi tính toán BR nghiêng sẽ thay thế bằng

bánh răng thẳng tương đương có thông số:

Đk vòng chia:

Số răng tương đương:

r v =  E = a 2 /c = d/2cos 2

m = m t cos

 Ăn khớp êm, tải trọng động giảm do răng vào khớp dần dần

 Chiều dài tiếp xúc tăng, tải trọng riêng giảm nên khả năng tải cao so với

răng thẳng

Bộ truyền bánh răng chữ V

Bộ truyền bánh răng

dv> d; zv> z

Tăng độ bềncủa truyền động

BR nghiêng

- Chọn minsao cho hệ số trùng khớp dọc: > 1,1 –

- Chọn maxsao cho không tạo ra lực dọc trục quá lớn tác

dụng lên trục và ổ

- Không chọn max quá lớn sẽ làm giảm hiệu suất, mòn

nhanh do vận tốc trượt dọc răng tăng

Trang 19

 Sai số về bước và prôfin răng: làm giảm độ chính xác động học và mức

làm việc êm, gây nên tải trọng va đặp và tiếng ồn

 Sai số về hướng răng so với đường sinh của mặt trụ chia với đường

nghiêng của trục:

=> Tải trọng phân bố thay đổi trên chiều rộng vành răng.

TCVN quy định 12 cấp chính xác theo thứ tự độ chính xác giảm dần

Thông thường nhất là cấp 6,7,8,9.

Độ chính xác chế tạo

Trang 20

• Kết cấu bánh răng cơ bản giống nhau, phụ thuộc kích thước, quy mô

sản xuất và lắp ghép

Kết cấu

• Khi bánh răng quá nhỏ so với trục thì được làm liền trục:

- Đk đáy răng chênh lệch ko nhiều so với đường kính trục

- Khoảng cách từ đáy răng đến rãnh then < 2,5.m (BR trụ)

< 1,6 mte(BR côn)

• Khi đường kính d < 500 mm, BR được rèn, dập hoặc đúc

• Bánh răng được khoét lõm và lỗ để giảm khối lượng

• Khi d > 500 mm; BR được chế tạo bằng hàn (đơn chiềc); đúc (hàng

loạt)

-BR liền trục + ưu điểm + Nhược điểm: Nhiệt luyện trục và BR khác nhau+ Phạm vi sử dụng

Kết cấu

Trang 21

 Vật liệu: Vật liệu chọn làm bánh răng cần phải đảm bảođiều kiện về độ bền

uốn , độ bền tiếp xúc, đồng thời phải dễ cắt răng, đảm bảo độ chính xác và độ

nhẵn cần thiết

 Vật liệu: Gang, thép, chất dẻo

 Bánh răng chịu tải: Thường được làm bằng thép

 Thép làm BR: Chia 02 nhóm

 Nhóm I: Có độ cứng HB  350, nhiệt luyện: thường hóa hoặc tôi cải thiện

 Nhóm II: Vật liệu có HB > 350, nhiệt luyện: tôi, thấm C, N hoặc thấm C,N.

 Nhận xét:

- Vật liệu nhóm I có thể cắt răng chính xác sau nhiệt luyện (độ cứng thấp)

Chọn vật liệu bánh nhỏ lớn hơn 10-15 đơn vị độ cứng so với bánh lớn

- Vật liệu nhóm II: Nhiệt luyện sau khi cắt răng, cần nguyên công tu sửa BR:

mài, mài nghiền…

Vật liệu

* Lực tác dụng lên các răng khi ăn khớp:

- Lực ma sát (thường bỏ qua)

- Áp lực pháp tuyến (phân bố trên đường tiếp

xúc, vuông góc với mặt răng)

- Trong tính toán coi như lực tập trung, đặt tại

tâm ăn khớp, tại điểm giữa vành răng

1

F 

- Đặt lên bánh răng 12

Trang 22

Lực ăn khớp

- Đối với bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng:

Lực ăn khớp

- Đối với bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng:

 Lực vòng Ft1 ngược chiều quay, tiếp

tuyến trụ lăn trong mặt phẳng vuông góc

với trục

Lực hướng tâm Fr1hướng về tâm BR 1,

ĐK vòng lăn bánh 1 Góc ăn khớpKhi x1 x2=0

aw=a

Trang 23

Góc ăn khớp trong mặt phẳng pháp

+ bgóc ngiêng của răng trong

mặt phẳng ăn khớp

Sự phân bố không đều tải trọng

- Sự Sự phân phân bố bố không không đều đều tải tải giữa giữa các các răng răng: :

+ Do hiện tượng trùng khớp ( >1) nên mô men xoắn truyền qua 1 hoặc

nhiều đôi răng

+ BR nghiêng luôn có từ 2 đôi ăn khớp trở lên => có sự phân bố không

đều tải trọng cho các đôi răng đồng thời ăn khớp.

+ Do sai số chế tạo, tải phân bố không đều trên các đôi răng khi ăn khớp

+ KHa- hệ số phân bố không đều tải trọng khi tính độ bền tiếp xúc

+ KFa- hệ số phân bố không đều tải trọng khi tính độ bền uốn

Kể đến sự phân bố không đều tải => đưa vào hệ số:

+ Hệ số này tăng khi vận tốc vòng tăng và cấp chính xác giảm

Trang 24

- Sự phân bố không đều tải theo chiều rộng răng:

Do răng bị biến dạng, trục và vành bị biến dạng xoắn, trục bị uốn …

Tải trọng phân bố không đều theo chiều rộng vành răng

+ KH- hệ số phân bố không đều tải trọng khi

tính độ bền tiếp xúc

+ KF- hệ số phân bố không đều tải trọng khi tính độ bền uốn

 Để phản ảnh yếu tố này, đưa vào hệ số

phân bố không đều tải trọng trên chiều

rộng vành răng, K:

- Tải trọng động khi ăn khớp:

Do răng bánh răng bị biến dạng, sai số bước răng, profin do chế tạo =>

tỷ số truyền tức thời thay đổi => gây va đập và sinh tải trọng động

- Tải trọng động riêng qv: tải trọng động sinh ra trên một đơn vị chiều

rộng vành răng

-Tải trọng riêng ngoài qt: Tải trọng tĩnh sinh ra trên một đơn vị chiều rộng

vành răng

t v t

w w H Hv

K K T

d b K

1

2 1

w w F Fv

K K T

d b K

1

2 1



a a v

go w H

a a v

go w F

Trang 25

- Do có sự phân bố không đều tải trọng và tải trọng động:

=> Tải trọng riêng tính toán về độ bền tiếp xúc và uốn là:

KHvà KFlà hệ số khi tính khi tính về độ bền tiếp xúc và uốn có giá trị ≥ 1

Tải trọng tính toán với răng tăng lên

 Ứng suất trên răng:

Ứng suất tiếp xúc lớn nhất có giá trị tại C

Tại F có tập trung ứng suất, nết nứt thường

bắt nguồn tại đây, phát triển dần dần và làm gãy

răng

Ứng suất trên răng bánh răng

- Ứng suất tiếp xúc thay đổi theo chu trình mạch động

Trang 26

 Ứng suất trên răng:

Ứng suất tiếp xúc lớn nhất có giá trị tại C

Tại F có tập trung ứng suất, nết nứt thường

bắt nguồn tại đây, phát triển dần dần và làm gãy

răng

- Ứng suất tiếp xúc thay đổi theo chu trình mạch động

- Ứng suất uốn theo chu trình mạch động khi quay 1 chiều

Ứng suất trên răng là ứng suất thay đổi => răng bị hỏng do mỏi

Trang 27

 Ứng suất tiếp xúc cho phép:

Giới hạn bền mỏi tiếp xúc ứng với

số chu kỳ cơ sở (tra bảng) Độ nhám bề mặt

Vận tốc Kích thước BR

Hệ số an toàn khi tính về độ bền mỏi tiếp xúc

HE H

K  ( 0/ )1/

+ NH0– Số chu kỳ cơ sở khi tính về độ bền tiếp xúc

+ NHE– Số chu kỳ chịu tải của bánh răng đang xét

+ mH– Bậc của đường cong mỏi tiếp xúc, mH= 6

NHo=30 HB2,4

Ứng suất cho phép

Trong đó: Số chu kỳ chịu tải: NHE

- Khi chịu tải trọng tĩnh:

HE HE

t n c N

N K N

60

= số bánh răng

Trang 28

Trong đó: Số chu kỳ chịu tải: NHE

- Khi chịu tải trọng tĩnh:

HE HE

t n c N

N K N

60

Trang 29

 Ứng suất uốn cho phép:

Giới hạn bền mỏi uốn ứng với số

Độ nhám mặt lượn chân răng

Độ nhạy với tập trung ứng suất

Kích thước BR

Hệ số an toàn khi tính về độ bền mỏi uốn

FE F

0/ ) (



+ NF0– Số chu kỳ cơ sở

+ N FE– Số chu kỳ chịu tải

+ m F– Bậc của đường cong mỏi uốn

Trong đó:

+ mF– bậc của đường cong mỏi uốn

mF = 6 (HB ≤ 350, hoặc BR có mặt lượn chân răng được mài)

mF = 9 (HB > 350, và không mài mặt lượn chân răng

FE FE

t n c N

N K N

60

Tra bảng

Trang 30

 Ứng suất cho phép quá tải:

Nhận xét: DùngDùng làmlàm căncăn cứcứ kiểmkiểm tratra độđộ bềnbền tĩnhtĩnh củacủa BR BR nhằmnhằm tránhtránh biếnbiến

 Gãy răng: là dạng hỏng nghiêm trọng =>

Bộ truyền mất khả năng làm việc, hỏng chi

+ Kiểm nghiệm độ bền tĩnh đối với bộ

truyền làm việc quá tải

 max

max F

+ Vết gãy thường bắt nguồn từ đáy răng, BR quay 1 chiều, vết nứt xuất hiện ở

5.4 Tính toán độ bền truyền động bánh răng trụ

Trang 31

 Tróc rỗ vì mỏi bề mặt răng: Do ứng suất tiếp xúc gây nên.

+ Dạng hỏng chủ yếu trong các bộ truyền được bôi trơn tốt

Vùng gần tâm

ăn khớp về phía chân răng

5.4.1 Các dạng hỏng

 Mòn răng:

 Dính răng:

- Xảy ra nhiều nhất ở bộ truyền chịu tải trọng lớn, vận tốc cao

- Tại chỗ răng ăn khớp, nhiệt độ quá cao, đôi răng dính vào nhau

=> Biên dạng răng thay

đổi, tăng tải trọng động

Giảm mòn: Tăng độ rắn, độ nhẵn bề mặt răng, bôi trơn

 Giảm dính: Làm nguội dầu bôi trơn, chọn cặp vật liệu bánh dẫn và bị dẫn,

dầu chống dính

5.4.1 Các dạng hỏng

Trang 32

 Ứng suất tiếp xúc:

+ Vật liệu răng bằng thép: ZM= 274 MPa1/2

+ qH– Tải trọng riêng tính toán

5.4.3 Tính toán BR trụ răng thẳng về độ bền tiếp xúc

Trang 33

 Bán kính cong tương đương

Chiều dài tiếp xúc tính gần đúng:

Hệ số xét đến tổng chiều dài tiếp xúc

Ứng suất tiếp xúc cho phép:

Trang 34

 Việc sử dụng công thức thiết kế (*) như sau:

Chọn vật liệu, xác định ứng suất [H]

Chọn hệ số

BR đặt đối xứng

BR đặt ko đối xứng

 Mục đích: Đề phòng dạng hỏng gãy răng

 Xét trường hợp lực tác dụng ở đỉnh răng

=> ứng suất uốn tại chân răng là lớn nhất

 Do có sai số bước răng, coi như tải trọng chỉ tác

dụng lên 1 đôi răng

Bỏ qua ảnh hưởng của Fms

n

F



 cos

n

F - Gây uốn

 sin

n

F - Gây nén

5.4.4 Tính toán BR trụ răng thẳng về độ bền uốn

Trang 35

Nhận xét:Vết nứt do mỏi uốn và hiện tượng gãy

răng bắt đầu ở phần răng bên chịu ứng suất kéo

=> tính ứng suất sinh ra ở đây

 Ứng suất danh nghĩa

A F

W h

a

cos

t n

- Nhận xét: Ứng suất uốn sinh ra ở đáy răng 1 và 2 có trị số khác nhau.

Vì YF1 YF2 => [F1]  [F2]

Trang 36

Kiểm nghiệm độ bền uốn đối với mỗi bánh răng

 Công thức thiết kế theo độ bền uốn giúpxác xác định định mô mô đun đun của của bánh bánh răng răng:

+ Trị số mô đun được lấy theo tiêu chuẩn.

 ThiếtThiết kếkế BR BR theotheo độđộ bềnbền uốnuốn: Dùng cho bộ truyền để hở, bộ truyền được tôi

có độ rắn bề mặt cao; dạng hỏng là mòn rồi đến gãy răng

Định dạng
Số trang	46
Dung lượng	2,9 MB