Thuyết minh đồ án tốt nghiệp
a b
Hình 4
- Bánh răng nội tiếp: tâm quay của hai bánh răng ở về một phía của
đường tiếp tuyến ( hình 4b)
* Theo vết của đường răng trên bánh răng:
- Bánh răng thẳng
- Bánh răng nghiêng
- Bánh răng xoắn
- Bánh răng cong
* Theo biên dạng của răng
- Bánh răng thân khai
Biên dạng của răng là đường thân khai của đường tròn ( hình 1a, 1b, 1c,
1d ) Các cặp răng có biên dạng là đường thân khai vòng tròn có nhiều ưu
điểm vì thế hiện nay được sử dụng rộng rãi.
- Bánh răng xyclôit
Biên dạng răng là đường xyclôit
- Bánh răng Nôvikôv
Biên dạng của một bánh răng lồi, của bánh răng kia là lõm. Các biên
dạng này là các những vòng tròn.
Ngoài ra, bánh răng còn có thể chia thành bánh răng có tỷ số truỳên
không đổi và thay đổi (bánh răng không tròn) theo quy luật nhất định; truyền
động bánh răng 1 cấp (1 cặp bánh răng) và truyền động bánh răng nhiều cấp
(gồm nhiều cặp bánh răng có tỉ số truyền khác nhau ghép nối thành hộp giảm
tốc; hộp tốc độ; hộp chạy dao); bánh răng trong bộ truyền lực (dùng để truyền
- 5 -
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp
công suất là nhiệm vụ chủ yếu) và trong bộ truyền động học (truyền chuyển
động đảm bảo tỷ số truyền chính xác là nhiệm vụ chủ yếu). Theo quan hệ
truyền phức tạp có truyền động bánh răng hành tinh ( cơ cấu truyền động
bánh răng – cần, trong đó một số bánh răng cùng với cần di động hành tinh
đối với bánh răng trung tâm có tỷ số truyền lớn, kích thước nhỏ, hiệu suất
cao); truyền động bánh răng sóng…
1. Bánh răng thân khai
Bánh răng thân khai với biên dạng của răng là đường thân khai vòng
tròn, ưu điểm của bánh răng thân khai so với các loại răng khác (bánh răng
xycloit) là tính công nghệ cao, dễ chế tạo với độ chính xác cao. Vì răng được
chế tạo bằng dụng cụ cắt có lưỡi thẳng, biên dạng thân khai không nhạy đối
với sai số khoảng cách tâm không làm thay đổi quy luật chuyển động và tỷ số
truyền.
2. Bánh răng xyclôit
Trong bánh răng xyclôit, biên dạng răng của bánh răng là những đường
cong thuộc họ xyclôit. Sự phát triển của bánh răng xyclôit gắn liền với công
nghiệp chế tạo đồng hồ.
* Đặc điểm của bánh răng xyclôit, phạm vi sử dụng
So với bánh răng thân khai, bánh răng xyclôit có những đặc điểm sau:
- Độ mòn nhỏ hơn trong điều kiện bôi trơn không tốt.
- Hệ số trùng khớp của cặp bánh răng xycloit phụ thuộc vào các bán
kính của vòng đỉnh răng và vòng sinh, ở bánh răng xycloit vòng đỉnh không
bị hạn chế bởi hiện tượng cắt chân răng còn vòng sinh cũng có thể trọn trong
một phạm vi rộng rãi. Do đó trong những điều kiện giống nhau, hệ số trùng
khớp của cặp bánh răng xycloit có thể lớn hơn của cặp bánh răng thân khai
- Trong cặp bánh răng xycloit hệ số trượt biên dạng ở đầu răng và chân
răng là hằng số.
- Trong những bộ truyền bánh tăng tốc, đặc biệt đồng hồ bánh răng
xyclôit truyền lực rất tốt.
- 6 -
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp
Khi xuất hiện việc chế tạo bánh răng xyclôit bằng phương pháp lăn.
Nhưng bánh răng có mô đun nhỏ, năng xuất chế tạo tăng lên rất nhiều. Nhưng
những ưu điểm căn bản các bánh răng thân khai đã làm hạn chế việc sử dụng
bánh răng xyclôit trong ngành chế tạo máy, ngoại trừ ngành chế tạo đồng hồ.
Trong chế tạo máy, bánh răng xyclôit được dùng dưới dạng bánh răng chốt,
máy ép, bơm Root
* Ưu nhược điểm của cặp bánh răng xycloit.
a) Ưu điểm
- Hệ số trượt là hằng số và nhỏ hơn trị số lớn nhất ở cặp bánh răng thân
khai tương ứng.
- Áp suất tiếp xúc cực đại nhỏ vì biên dạng lồi tiếp xúc với biên dạng
lõm.
- Số răng có thể ít không có hiện tượng cắt chân răng.
- Hệ số trùng khớp lớn.
b) Nhược điểm:
- Không có khả năng dịch tâm vì khi hai vòng sinh xa nhau thì cặp biên
dạng răng không thoả mãn định lý ăn khớp nữa. Do đó khi lắp ráp phải đảm
bảo khoảng cách trục thật chính xác.
- Không có khả năng lắp lẫn vì biên dạng răng của mỗi bánh răng phụ
thuộc vào vòng sinh của bánh răng đối tiếp với nó.
- Biên dạng sinh của thanh răng sinh là đường xycloit vì thế việc chế
tạo dao khó khăn.
- Góc ăn khớp biến đổi trong quá trình chuyển động nên tải trọng ở ổ
trục là tải trọng biến thiên.
Vì lý do trên, bánh răng xycloit tuy vẫn được dùng nhiều trong kỹ thuật
nhưng phạm vi sử dụng còn bị hạn chế, không rộng rãi như bánh răng thân
khai.
3. Bánh răng trụ tròn.
- 7 -
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp
Khi xét sự ăn khớp của các bánh răng trên một tiết diện thẳng góc với
trục của chúng, chú ý đến chiều dày của bánh răng ta sẽ thấy tuỳ theo hình
dạng của giao tuyến giữa mặt răng và các mặt trụ đồng trục với trục quay của
bánh răng (mỗi giao tuyến này được gọi là một đường răng trên mặt trụ tương
ứng) sẽ có nhiều kiểu bánh răng trụ tròn khác nhau:
- Bánh răng trụ tròn răng thẳng: Đường răng là đường thẳng
(song song với trục quay của bánh răng)
- Bánh răng trụ tròn răng nghiêng: Đường răng là đường xoắn ốc
trụ tròn.
- Bánh răng trụ tròn răng chữ V: Đường răng là hai đường xoắn
ốc trụ tròn nối tiếp và đối chiều nhau.
3.1 Bánh răng trụ tròn răng thẳng.
Bánh răng trụ tròn răng thẳng có thể coi là một hình trụ do một tiết diện
vuông góc với trục của nó vạch ra, khi tịnh tiến dọc theo trục ấy. Bề dày của
bánh răng trụ tròn giới hạn bởi hai mặt phẳng vuông góc với trục quay của
bánh răng.
Về đặc tính ăn khớp của bánh răng trụ tròn răng thẳng: Do chế tạo và
lắp ráp không thể chính xác tuyệt đối đồng thời do biến dạng của trục bánh
răng trong quá trình truyền lực các răng không thể tiếp xúc nhau dọc suốt
đường tiếp xúc lú thuyết. Chiều dày của bánh răng cành lớn sự tiếp xúc càng
khó hoàn toàn. Đây cũng là một nhược điểm của bánh răng trụ tròn răng
thẳng.
3.2 Bánh răng trụ tròn răng nghiêng
Bánh răng trụ tròn răng nghiêng dùng để truyền chuyển động quay giữa
hai trục song song và chéo nhau trong không gian.
Trong truyền động trục song song góc nghiêng của các đường răng
trên hình trụ lăn của cả hai bánh răng ăn khớp ngoài là bằng nhau về giá trị và
ngược hướng xoắn. Còn đối với truyền động trục chéo nhau, góc nghiêng của
đường răng trên hai bánh răng là khác nhau.
- 8 -
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp
Trong các hộp giảm tốc bánh răng nghiêng được sử dụng rất rộng rãi.
Thường gặp nhất là bánh răng trụ tròn răng thân khai nghiêng là cặp bánh
răng có mặt răng đối tiếp là mặt xoắn ốc thân khai.
Đặc điểm ăn khớp của bánh răng trụ tròn răng nghiêng
Bánh răng nghiêng biên dạng thân khai có hệ số trùng khớp lớn. Trong
thực tế, có khi gặp những cặp bánh răng nghiêng có hệ số trùng khớp đến 20.
Cùng với hệ số trung khớp lớn, quá trình ăn khớp thực hiện theo từng
tiết diện đường tiếp xúc nằm chéo trên mặt răng và chiêu dài đường tiếp xúc
thay đổi từ một điểm thành đường ngắn rồi tăng dần chiều dài sau đó lại giảm
dần đến khi thành một điểm. Nên bánh răng nghiêng làm việc êm. Thường
dùng bánh răng nghiêng ở những bộ truyền cao tốc.
Trên các mặt trụ lăn, góc nghiêng của răng đối ứng nhau.
Số răng tối thiểu ít hơn 17 nên kích thước gọn hơn.
Nhược điểm của bánh răng nghiêng khi ăn khớp có phản lực chiều trục.
Lực này có khuynh hướng đẩy bánh răng theo chiều trục do đó phải có biện
pháp cố định bánh răng trên trục, phải dùng ổ chặn
Để khắc phục nhược điểm của bánh răng nghiêng đồng thời vẫn giữ
được những ưu điểm của chúng người ta dùng những bánh răng chữ V hoặc
bánh răng nghiêng đối xứng.
Hai bánh răng nghiêng có chiều nghiêng ngược nhau, được
ghép lại với nhau ta được bánh răng chữ V. Trong bánh răng
chữ V các lực tác động theo chiều trục của từng cặp bánh răng
nghiêng sẽ tự triệt tiêu.
Bánh răng chữ V khắc phục được nhược điểm của bánh
răng nghiêng là khi ăn khớp có phát sinh lực theo chiều dọc trục.
Hình 4
3.2. Bánh răng nghiêng biên dạng cung tròn (bánh răng Nôvicốp)
- 9 -
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp
M.N Nôvicốp đã đề xuất một kiểu ăn khớp với biên dạng răng là cung
tròn. Loại bánh răng này ngày càng được áp dụng rộng rãi trong ngành chế
tạo máy, nhờ khả năng truyền tải lớn.
- Cấu tạo mặt răng: Biên dạng răng (biến dạng lõm và lồi là những cung
trong bán kính R
1
và R
2
xấp xỉ bằng nhau cho nên biên dạng răng tiếp xúc
theo điểm: điểm M. Các cung tròn này thực hiện chuyển động xoắn vít dọc
theo bánh răng sẽ tạo nên mặt răng.
- Sự khác nhau giữa ăn khớp Novikov với ăn khớp thân khai là đường ăn
khớp không nằm theo chiều ngang mà nằm theo chiều cao tạo thành góc 90º
với phương của răng.
- Đặc điểm ăn khớp: ở mỗi tiết diện, hai răng chỉ tiếp xúc tại một điểm
M, nên ε
s
= 0. Để đảm bảo ăn khớp liên tục, trong kiểu ăn khớp Nô vi kốp,
phải sử dụng bánh răng nghiêng với hệ số trùng khớp chiếu trục ε
β
>1.
Trong quá trình ăn khớp điểm tiếp xúc của răng sẽ di chuyển dọc theo
đường tiếp xúc giữa hai hình trụ lăn. Đường này chính là đường ăn khớp.
Khoảng cách từ gốc ăn khớp đến đường ăn khớp gọi là hệ số dịch chỉnh e. Hệ
số dịch chỉnh e có quan hệ với tốc độ trượt của các bề mặt răng. Khi chạy
nhanh các răng ăn khớp với nhau trên toàn bộ chiều cao nên ăn khớp điểm trở
thành ăn khớp đường.
Trong thực tế do biến dạng đàn hồi, hai mặt răng sẽ tiếp xúc theo một
tiết diện nhỏ. Diện tích này sẽ phát triển rất nhanh trong thời gian chạy mài
nhờ quanh điểm tiếp xúc. Khe hở rất nhỏ.
- Bánh răng nghiêng biên dạng cung tròn.
Khả năng truyền tài lớn: vì hai biên dạng lồi,
lõm tiếp xúc với nhau nên bán kính cong tương
đương lớn ứng suất tiếp xúc phát sinh sẽ nhỏ, khả
năng truyền tải có thể lớn hơn 1,5 lần so với bánh
răng thân khai có cùng kích thước (độ cứng
HB < 320 và vận tốc vòng v ≤ 12m/s). Hình 5
- 10 -
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp
Khi cắt bằng phương pháp bao hình thanh răng sinh của bánh răng
Nôvicốp có cấu tạo rất phức tạp khó chế tạo.
Ưu điểm của bánh răng Novikov là khả năng chịu tải trọng lớn, chịu mài
mòn cao và làm việc êm vì ăn khớp Novikov ăn khớp theo chiều cao nên các
bánh răng có dạng răng nghiêng. Bánh răng Novikov được ứng dụng trong
các máy móc chịu tải trọng lớn, làm việc trong thời gian dài.
4. Truyền động bánh răng không gian
Cơ cấu bánh răng không gian dùng để truyền chuyển động quay giữa các trục
không song song với nhau. Khi hai trục giao nhau người ta sử dụng cặp bánh răng
nón và khi hai trục chéo nhau ding cặp bánh răng trụ chéo, cặp bánh răng hypoid và
cặp trục vít – bánh vít.
4.1 Bánh răng trụ chéo
Cặp bánh răng trụ chéo là cặp bánh răng trụ tròn ngoại tiếp có góc
nghiêng không đối xứng ( β
1
≠β
2
) dùng để truyền chuyển động giữa hai trục
chéo nhau ( Hình 1e).
Vì hai trục không song song nên hai mặt lăn của hai bánh răng chỉ tiếp
xúc nhau tại một điểm.
- Cấu tạo mặt răng
Trong các loại bánh răng trụ chéo thường gặp nhất là bánh răng trụ chéo
với mặt răng xoắn ốc thân khai (còn gọi là bánh răng xoắn thân khai). Vì vậy
cấu tạo mặt răng và các thông số của bộ truyền giống như bánh răng nghiêng.
Do tiếp xúc điểm, nên phần làm việc trên mặt răng của mỗi bánh răng
trụ chéo chỉ là một đường cong nào đó nằm chéo trên mặt răng, các điểm còn
lại trên mặt răng không làm việc. Hiện tượng này là hiện tượng trượt tương
đối dọc đường răng làm cho mặt răng của cặp bánh răng trụ chéo chóng mòn
và mòn không đều.
4.2 Cơ cấu trục vít
Cặp Trục vít – Bánh vít dùng để truyền chuyển động quay giữa hai trục
chéo nhau ( thông thường là trực giao).
- 11 -
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp
Bánh vít là một bánh răng thân khai, trục vít- bánh vít cững ăn khớp
điểm như cặp bánh răng trụ chéo. Vì vậy việc tính toán tỷ số truyền của trục
vít – bánh vít tương tự như với cặp bánh răng trụ chéo. Tuy nhiên vì ren của
trục vít quấn nhiều vòng theo đường xoắn ốc trên mặt trụ tròn, cho nên trục
vít hay sử dụng góc λ=90º-β
1
gọi là góc xoắn ốc của ren hay cho góc β
1
.
Hình 5
Vì ren quấn nhiều vòng nên số răng Z
1
của bánh 1 ( thường là số đầu
mối ren ) chỉ cần ít ( thông thường Z
1
= 1 – 4) trong khi đó số răng của bánh 2
thường rất nhiều cho nên tỷ số truyền của cặp trục vít – bánh vít có thể rất
lớn. Đây là ưu điểm của loại truyền động này.
* Trục vít hình trụ
Cặp trục vít trụ tròn – bánh răng thân khai có tất cả các khuyết điểm của
cặp bánh răng trụ chéo. Để khắc phục khuyết điểm đó người ta thay đổi cấu
tạo mặt răng bánh vít: răng bánh vít được cắt bằng dao phay lăn có hình dạng
hoàn toàn giống như trục vít và quá trình chuyển động khi cắt giống y như
quá trình ăn khớp giữa trục vít bánh vít, do đó mặt chân răng của bánh vít
không phải là mặt trụ tròn như mặt trụ chân răng của bánh răng thân khai nữa
mà là một mặt xoay có đường sinh là một cung tròn gọi là mặt xuyến chân
răng. Loại truyền động với bánh vít như trên không phải tiếp xúc điểm mà
tiếp xúc đường. Để tăng chất lượng ăn khớp, phần giữa của mặt trụ đỉnh răng
- 12 -
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp
của bánh vít, từ chỗ là một mặt trụ tròn cũng được đổi thành một mặt xuyến
mà đường sinh là một cung tròn bao lấy trục vít ứng với γ gọi là góc ôm của
bánh vít.
Góc nghiêng của bánh vít , trục vít khác nhau nhiều, nên vận tốc trượt
tương đối theo dọc răng sẽ rất lớn. Vì vậy: hiệu suất của cơ cấu trục vít thấp
nhiệt độ ở vùng tiếp xúc sẽ rất cao.
Hình 6
Nếu cắt trục vít – bánh vít bằng một mặt phẳng chứa đường tâm của trục
vít và thẳng góc với trục chính của bánh vít sẽ thấy tiết diện của trục vít là
một thanh răng ( hình 6) và ở mặt cắt này – thường gọi là mặt cắt chính – sự
ăn khớp của trục vít- bánh vít là quá trình ăn khớp của một thanh răng và một
bánh răng.
Trục vít hình trụ phụ thuộc vào loại hình bề mặt dùng làm mặt răng của
trục vít.
- Các loại mặt dùng để làm mặt răng của trục vít: mặt xoắn ốc acsimet,
convolut và mặt xoắn ốc thân khai.
- 13 -
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp
+ Trục vít acsimét: là trục vít mà mặt ren là mặt xoắn ốc acsimet. Măt
xoắn ốc này là quỹ tích chuyển động của một đường thẳng luôn luôn dựa trên
một đường xoắn ốc trụ tròn và giao nhau với trục của hình trụ một góc γ
không đổi. Trục vít acsimet ( hình 7a) có cạnh răng thẳng trong mặt cắt dọc
chứa đường tâm trục vít. Giao tuyến của mặt ren với mặt cắt ngang (vuông
góc với trục) là đường xoắn ốc acsimet
+ Trục vít convolut: là trục vít mà mặt ren là đường xoắn ốc convolut.
Mặt xoắn ốc này là quỹ tích chuyển động của một đường thẳng luôn tiếp xúc
với một hình trụ tròn tại các điểm trên một đường xoắn ốc và làm với đường
xoắn ốc này một góc γ không đổi. Khi góc γ=0 ta có mặt xoắn ốc thân khai.
Vậy mặt xoắn ốc thân khai là trường hợp đặc biệt của mặt xoắn convolut. Khi
bán kính của mặt trụ cơ sở bằng không, mặt xoắn ốc convolut biến thành mặt
xoắn ốc acsimet, do đó mặt xoắn ốc acsimet cũng là trường hợp đặc biệt của
mặt xoắn convolut. Trục vít convolut (hình 7b) có cạnh ren thẳng trong mặt
cắt pháp tuyến, giao tuyến của mặt ren với mặt cắt ngang là đường thân khai
kéo dài.
Hình 7
+ Trục vít thân khai (hình 7c) có cạnh ren thẳng trong mặt cắt tiếp xúc
với mặt trụ cơ sở. Giao tuyến của mặt ren với mặt cắt nganh là đường thân
khai
* Trục vít glôbôit ( Trục vít lõm)
- 14 -
Không có nhận xét nào:
Đăng nhận xét