Bài giảng Nguyên lý máy - Chương VII: Cơ cấu bánh răng & hệ bánh răng
7 1 .1. KHÁI QUÁT CHUNG
Khái niệm:
Cơ cấu Bánh răng là cơ cấu có khớp loại
cao dùng để truyền chuyển động quay và
công suất giữa các trục theo 1 tỷ số truyền
nhất định nhờ sự ăn khớp giữa 2 khâu có
răng gọi là bánh răng.
Ng y uyên lý làm việc: Trục I q y uay với số
vòng quay n1 (vòng/phút), thông qua mối
ghép then làm cho bánh răng 1 quay. Răng
của bánh răng 1 ăn khớp với răng của
bánh răng 2, đẩy bánh răng 2 chuyển động
quay với n2. Nhờ có mối ghép then mà
trục II sẽ quay theo với n2
Trang 1
Trang 2
Trang 3
Trang 4
Trang 5
Trang 6
Trang 7
Trang 8
Trang 9
Trang 10
Tải về để xem bản đầy đủ
Bạn đang xem 10 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Nguyên lý máy - Chương VII: Cơ cấu bánh răng & hệ bánh răng", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
Tóm tắt nội dung tài liệu: Bài giảng Nguyên lý máy - Chương VII: Cơ cấu bánh răng & hệ bánh răng
h → n-n cốđịnh và duy nhất → dù điểmtiếp xúc thay đổinhưng n-n vẫnlàđường thẳng cốđịnh cắt O1O2 tại điểm P cốđịnh → chứng tỏ bánh răng thân khai thoả mãn định lýcơ bảnvề sự ăn khớp: ω12OP i12 == ω21OP 10/01/2011 11 7.4 . THÔNG S Ố CỦAABRTKTIÊUCHU BRTK TIÊU CHUẨN Bánh răng ănkhớp ngoài Vòng chia: Vòng tròn bán kính r có W=S → làm cơ sở tính toán. Các thông số của bánh răng trên vòng chia: Bướcrăng t: Cung giữa2biêndạng cung phía của2răng kề nhau. Chiều rộng răng S: Cung giữa 2 biên dạng của1răng. Góc áp lực α: Trên vòng cơ sở Chiềurộng rãnh răng W: Cung giữa 0 αk =0 , càng xa vòng cơ sở αk 2 biên dạng của 1 rãnh răng. càng lớn. →t=S+W và trên vòng chia: S=W=t/2 r0 αk = acr cos Số răng Z →π.d=t.Z → d=Z.(t/π) r Trên vòng chia m và α được Mô đun m: m=t/π (mm) được tiêu tiêu chuẩn hóa chuẩn hóa → d=m.Z 10/01/2011 12 7.4 . THÔNG S Ố CỦAABRTKTIÊUCHU BRTK TIÊU CHUẨN Bánh răng ănkhớp ngoài Đốivớibánhrăng tiêu chuẩn: Chiềucaorăng: h = hđ + hc. Chiềucaođỉnh răng: hđ = fđ.m (fđ là hệ số, fđ =1). Chiềucaochânrăng: hc = fc.m (fc là hệ số, fc = 1,25). Đường kính vòng đỉnh: dđ = m(Z +2fđ) Đường kính vòng chân: dc = m(Z -2fc) 10/01/2011 13 7.4 . THÔNG S Ố CỦAABRTKTIÊUCHU BRTK TIÊU CHUẨN Bánh răng ănkhớptrong So vớibánhrăng ănkhớp ngoài, bánh răng trong khác ở 1sốđiểm: St = Wn và Sn = Wt Biên dạng răng:Làđường thân khai lõm vào trong. Đường kính vòng đỉnh: dđ = m(z -2fđ) Đường kính vòng chân: dc = m(z + 2fc) Để toàn bộ biên dạng răng là đường thân khai thì vòng đỉnh răng cầnlớn hơn vòng cơ sở (dđ > d0) 10/01/2011 14 7.4 . THÔNG S Ố CỦAABRTKTIÊUCHU BRTK TIÊU CHUẨN Thanh răng d h α c α hh w s t Thanh răng là trường hợp đặc Độ lớn, phương chiềuvậntốc biệtcủaBRcór0 = ∞→biên các đỉêm trên biên dạng răng dạng răng trở thành đường bằng nhau (do chuyển động là thẳng. tịnh tiến) Pháp tuyếntại các điểmtrênbiên góc áp lực α tạicácđiểmbằng dạng răng // nhau. nhau và bằng góc nghiêng của t = πm và bằng nhau tạimọi răng. điểmtrênbiêndạng răng 10/01/2011 15 7.5 . TRUY ỀN ĐỘNG BRTK O2 Các khái niệmcơ bản ω2 ' Đường ănkhớpn-n:Pháptuyến α chung của2biêndạng răng cũng Rd2 r' r là tiếptuyến chung của 2 vòng 2 02 n tròn cơ sở (cố định) N1 e α ' a2 B2 Đoạn ănkhớp lý thuyết N N d 1 2 b2 P b1 Đoạn ănkhớpthực B1B2 vì trong f c B vòng cơ sở không có đường thân a1 1 n N1 khai nên luôn có B1B2 ≤ N1N2. r01 r'1 Đoạnlàmviệccủacạnh răng: cd Rd1 trên biên dạng răng bánh 1 và α' đoạn ef trên biên dạng răng bánh 2 cung ănkhớptrênvònglăn a b = a b ω1 1 1 2 2 O1 10/01/2011 16 7.5 . TRUY ỀN ĐỘNG BRTK O2 Khả năng dịch tâm ω2 ' Qua P, kẻ tuyếptuyến chung t-t α của 2 vòng lăn. Rd2 r' r 2 02 n α’ hợpbởi đường ănkhớpvàt-t là N1 góc ănkhớp. e α a ' rr01 02 2 B2 cosα ' ===const d rr'' b2 12 P b1 f ' c ω OP rr B 12 202 a1 1 →=i12 = ==' = const ω OP r r n N1 21 101 r α’ = α tạitâmănkhớpP. 01 r'1 → Khi khoảng cáhách trục thay đổi, Rd1 α' nhưng i12 = const. Đây là ưu điểm lớnnhấtcủabánhrăng thân khai vì khi lắp ráp không chính xác thì ω1 tỷ số truyềnvẫn không đổi. O1 10/01/2011 17 7.5 . TRUY ỀN ĐỘNG BRTK Điềukiện ănkhớp chính xác của cặpbánhrăng thân khai Để đảmbảo i = const, điểmtiếp xúc của các cạnh răng cùng phía của 2 bánh răng đềuthuộc đường ănkhớp N1N2. Nếuvị trí ănkhớptương đốigiữa các đôi răng của 2 bánh răng đềugiống như 2 đôi răng đóthìănkhớpcủacặpbánhrăng π ddππαπα dcos d cos luôn chính xác tứclà: 01=→ 02 1 1 = 2 2 ZZ12 Z 1 Z 2 K1K1’ = K2K2’ hay tn1 = tn2. → t1.cosα1 = t2.cosα2 (tchia) Theo tính chất đường thân khai: tn =t0 (tn → m1.cosα1 = m2.cosα2 là bướctrênphương pháp tuyếnvàt0 là → Điềukiện để 2bánhrăng ăn bước trên vòng cơ sở)→ điềukiện ăn khớp chính xác: m1 = m2 và α1 khớp chính xác là: t01 = t02 = α2 (trên vòng chia) 10/01/2011 18 7.5 . TRUY ỀN ĐỘNG BRTK Điềukiện ănkhớptrùngcủacặp bánh răng thân khai Để đảmbảomộtcặpbánhrăng truyền động liên tục → khi 1 đôi răng sắpkết thúc quá trình ănkhớpthìphảicó1đôi răng khác kế tiếpvàoănkhớp → B1B2 ≥ tn Khi B1B2 = tn → luôn chỉ có 1 đôi răng ở trạng thái ănkhớp B BBB ε ==12 12 Khi B B > t → đôi răng trướcchưa 1 2 n ttn 0 kết thúc ănkhớpthìđãcóđôi răng gọilàhệ số trùng khớp tiếptheoănkhớp → Điềukiện để để ănkhớp Khi B1B2 < tn → đôi răng sau chưakịp trùng: ε ≥ 1 vào thì đôi răng trước đãkết thúc ăn Nếu ε↑ → ↑ số đôi răng ăn khớp → va đậprăng khớp cùng lúc →↑khả năng 10/01/2011chịutảităng 19 7.5 . TRUY ỀN ĐỘNG BRTK Điềukiện ănkhớpkhítcủacặp bánh răng thân khai Để đảmbảo ănkhớp chính xác và liên tục khi bộ truyềnlàmviệctheo2chiềuthìcần điềukiện ănkhớp khít Xét 2 bánh răng ở vị trí ănkhớp khít Điểm tiếp xúc của các bbêiên dạng răng di chuyểntừ K→P Các điểm A1-, A2 trên các vòng lăncủa các biên dạng g’ , g’ tới P cùng lúc Mặt khác t1 = t2 (cặpbánh 1 2 răng tiêu chuẩn) Vì 2 vòng lăn không trượt → 2 cung → ta có điềukiện ănkhớpkhít: A1P = A2P mà A1P = W’1, A2P = S’2 → W’1 = S’2 và W’2 = S’1 W’1 = S’2 Nhậnxét: Điềukiện ănkhớpkhítcủacặp bánh răng thân khai phụ thuộc vòng lăn → phụ thuộc A = r’ + r’ → nếuthayđổi A thì điềukiệnnàybị vi phạm. 10/01/20111 2 20 7.5 . TRUY ỀN ĐỘNG BRTK Điềukiện ănkhớp đềucủacặpbánhrăng thân khai Để đảmbảo định lý ănkhớpvẫnthỏa mãn khi chuyểntiếptừ cặpbiêndạng ănkhớptrướcsangcặpbiêndạng ănkhớpsau. Đảmbảo quá trình ănkhớpliêntụcvớitỉ số truyềncốđịnh, các cặpbiên dạng đốitiếpcủa 2 bánh răng phảiliêntụckế tiếp nhau vào tiếp xúc trên đường ănkhớp Phảithỏamãnđiềukiện ănkhớp đều: Ănkhớp chính xác Ănkhớp trùng Ăn khớp khít 10/01/2011 21 7.5 . TRUY ỀN ĐỘNG BRTK Hệ số trượtbiêndạng răng củatruyền động bánh răng thân khai Khi 2 bánh răng ănkhớpnhaucósự trượttương đối theo phương tuyếptuyến → gây mòn răng Hệ số trượtbiêndạng tại điểm đốitiếp K bấtkỳ: ρ21ρ UiUi112221KK=−1;1 =− ρρ12 Hệ số trượtthayđổitheovị trí ănkhớpvìvậntốc trượttương đốithayđổitheovị trí điểmtiếp xúc K khi K đi từ đỉnh răng đến chân răng. Ởđỉnh răng và chân răng trượt nhiềunênmòn nhiều Ở điểm P không có trượt nên ko bị mòn 10/01/2011 22 7.5 . TRUY ỀN ĐỘNG BRTK Hệ số trượtbiêndạng răng củatruyền động bánh răng thân khai Hệ số trượtlàmột trong các tiêu chí cơ bản đánh giá chấtlượng củatruyền động bánh răng. Hệ số trượt không phụ thuộcvàomôđun ănkhớp m. Hệ số trượttạichânbánhnhỏ lớnhơntạichânbánh lớn → bánh nhỏ mòn nhanh hơn → để tránh mòn không đều: Chọnbánhnhỏ có khả năng chịu mòn cao hơn, Hạ thấp chiều cao đỉnh răng bánh lớn, Tăng chiều cao đỉnh răng bánh nhỏ. 10/01/2011 23 767.6. T ẠOOBIÊND BIÊN DẠNG THÂN KHAI Phương pháp chép hình 10/01/2011 24 767.6. T ẠOOBIÊND BIÊN DẠNG THÂN KHAI Phương pháp bao hình 10/01/2011 25 767.6. T ẠOOBIÊND BIÊN DẠNG THÂN KHAI Phương pháp bao hình 10/01/2011 26 767.6. T ẠOOBIÊND BIÊN DẠNG THÂN KHAI Thông số chế tạocơ bản 10/01/2011 27 767.6. T ẠOOBIÊND BIÊN DẠNG THÂN KHAI Thông số chế tạocơ bản 10/01/2011 28 767.6. T ẠOOBIÊND BIÊN DẠNG THÂN KHAI Thông số chế tạocơ bản 10/01/2011 29 767.6. T ẠOOBIÊND BIÊN DẠNG THÂN KHAI Thông số chế tạocơ bản 10/01/2011 30 7.7 . BR TIÊU CHUẨN&BRDN & BR DỊCH CH ỈNH Các chếđộdịch dao 10/01/2011 31 7.7 . BR TIÊU CHUẨN&BRDN & BR DỊCH CH ỈNH Các chếđộdịch dao 10/01/2011 32 7.7 . BR TIÊU CHUẨN&BRDN & BR DỊCH CH ỈNH Hiệntượng cắtchânrăng và số răng tốithiểu Hiệntượng cắtchânrăng 10/01/2011 33 7.7 . BR TIÊU CHUẨN&BRDN & BR DỊCH CH ỈNH Hiệntượng cắtchânrăng và số răng tốithiểu Hiệntượng cắtchânrăng 10/01/2011 34 7.7 . BR TIÊU CHUẨN&BRDN & BR DỊCH CH ỈNH Hiệntượng cắtchânrăng và số răng tốithiểu Hệ số dịch dao và số răng tốithiểu 10/01/2011 35 7.8 . CÁC CHẾ ĐỘ ĂNNKH KHỚPPC CỦAABRTK BRTK Các chếđộănkhớp 10/01/2011 36 7.8 . CÁC CHẾ ĐỘ ĂNNKH KHỚPPC CỦAABRTK BRTK Các thông sốănkhớpvàchế tạocủaBRTK 10/01/2011 37 7.8 . CÁC CHẾ ĐỘ ĂNNKH KHỚPPC CỦAABRTK BRTK Đặc điểmcủabánhrăng dịch chỉnh 10/01/2011 38 7.9 . BÁNH RĂNG TR Ụ Theo sự bố trí răng theo chiềudầybánhrăng,tacó3loại: Bánh trụ răng thẳng Bánh trụ răng nghiêng Bánh trụ răng chữ V 10/01/2011 39 7.9 . BÁNH RĂNG TR Ụ Bánh răng trụ răng thẳng Khi ănkhớp, các răng tiếp xúc cùng 1 lúc trên toàn bộ chiềudầy nghĩa là các đoạn đốihợpthayđổi cả khi vào lẫn khi ra khớp → gây ra va đập, rung, ồn Để khắcphụctadùngbánhtrụ răng nghiêng 10/01/2011 40 7.9 . BÁNH RĂNG TR Ụ Bánh răng trụ răng nghiêng Gia công như bánh răng thẳng chỉ cần đánh lệch phôi 1 góc β nếu gia công theo phương pháp chép hình hoặc dùng xích vi sai nếu gia công theo phương pháp bao hình Vì vẫn dùng bộ dao gia công bánh trụ răng thẳng nên các kích thướctheophương pháp tuyến được tiêu chuẩn hoá như bánh trụ răng thẳng Các thông sốđotrêntiếtdiện mặt đầu (tiết diện vuông góc trục răng): 10/01/2011 41 7.9 . BÁNH RĂNG TR Ụ Bánh răng trụ răng nghiêng Ưu điểm: ¾ Bánh trụ răng nghiêng không vào khớpmột cách độtngột mà quá trình tiếp xúc từđiểmsangđường vì các đường tiếp xúc nghiêng góc β ¾ Tại cùng 1 thời điểm, có nhiều đường tiếp xúc cùng ănkhớp → ngay cả khi1cặprăng kết thúc ănkhớpthìvẫn còn các cặprăng khác đang ănkhớp →εng > εth (εng =10÷20, εth <2)→ chuyển động ổn định và êm hơn ¾ Vì răng nghiêng góc β nên tổng chiềudàitiếp xúc tăng → tảitrọng được phân bố trên nhiềurăng → khả năng tải cao hơn Nhược điểm: ¾ Đốivới bánh trụ răng nggg,hiêng, do có lựcdọctrụcPa nên phảidùng ổ chặn → tăng tổnhaodomasát 10/01/2011 42 7.9 . BÁNH RĂNG TR Ụ Bánh răng trụ răng nghiêng Bánh răng tương đương: P Cắtbánhrăng bằng tiếtdiện n-n, qua P, vuông góc với đường răng → giao ρ tuyếncủampn-n và mặttrụ chia là hình elip. Elip này có: b ¾ Bán trụcdài: d a = 2.cos β a ¾ Bán trụcngắn: d b = n 2 β ¾ Bán kính cong của elip tại P: P ad2 d rd== →= t®22 t® β b 2cos2.cosββ cos n r 10/01/2011 43 7.9 . BÁNH RĂNG TR Ụ Bánh răng trụ răng nghiêng Bánh răng tương đương: P ¾ Số răng tương đương: dt® d 1 ρ Zt® ==2 . mmnncos β dd1 b ==23. cosβββmmSS cos cos . a → Ztđ >Z (d=mZ,mn =mS.cosβ) n β ¾ Số răng tốithiểu: Để tránh cắtchân răng thì Ztđmin = 17 → số răng tối P thiểuthực: Z = 17.cos3 β min β n r 10/01/2011 44 7.9 . BÁNH RĂNG TR Ụ Bánh răng trụ răng chữ V β β Để triệt tiêu lựcdọctrục ở β bánh trụ răng nghiêng, người ta dùng răng chữ Vgồm2 β B B B bánh răng nghiêng ghép đối xứng Tuy nhiên gia công loạinày tốnkémvàphứctạphơn bánh răng nghiêng. 10/01/2011 45 7.10 . BÁNH RĂNG NÓN O 1 Khái niệm A 1 1 δ δ O Bánh răng nón dùng để truyền r1 1 δ 2 chuyển động quay giữa2trụccắt r2 P nhau 1 góc δ.Tathường gặp δ = δ1 0 A + δ2 =90 2 Bánh răngnóncó3loại: Bánh nón 2 răng thẳng, bánh nón răng nghiêng O2 và bánh nón răng cong. 10/01/2011 46 7.10 . BÁNH RĂNG NÓN Tỉ số truyền O 1 Khi 2 nón có chung đỉnh lăn không A1 trượt trên nhau → vậntốccủa điểm 1 δ δ O r1 1 tiếp xúc P thuộc 2 hình nón bằng nhau δ 2 → ω1.r´1 = ω2.r´2 (r´1, r´2 là bán kính vòng lăncủa2đáy nón) r2 P ω r′ 12 A →=i12 = 2 ω21r′ Mặt khác: r´1 = OP.sinδ1 2 r´2 = OP.sinδ2 O2 ωδrZ′ sin →==12 1 = 2 ωδ21rZ′ sin 2 1 0 Khi δ = δ1 + δ2 =90 → i12 =tgδ2 =cotgδ1 10/01/2011 47 7.10 . BÁNH RĂNG NÓN Các thông số cơ bản r 1 R1 O Góc giao nhau giữa2trụccặpbánh 1 δ δ răng δ =const→ các mặt nón lăn O1 luôn trùng các mặt nón chia δ 2 P Ngườitathường quy ướclấy r2 môđun ănkhớp ứng với đáy lớnlàm cơ sở tính toán h Đường kính vòng chia (cũng là O2 vòng lăn): d = m.Z R2 Chiều cao đỉnh răng và chân răng: hđ = m, hc =1,25m Bánkínhvòngđỉnh và vòng chân: rđ = r + hđ.cosδ, rc = r - hc.cosδ rr12 Chiềudàiđường sinh nón: L == sinδ12 sinδ 10/01/2011 48 7.10 . BÁNH RĂNG NÓN Bánh răng tương đương của r 1 R1 bánh răng côn O 1 δ δ Khai triển 2 bánh răngcôntrênmặttiếp O1 δ 2 xúc chung của chúng (mp vuông góc với P OP tại P)tađược: r2 Đường kính vòng chia tương đương: d d = h t® cosδ O2 R Số răng tương đương: 2 d ZZZ=→=t® .cosδ t®m tđ (d, m là đường kính vòng chia và môđun ứng với đáy lớn) Để tránh cắt lẹm chân răng: Ztđ ≥ 17 → Z ≥ 17.cosδ 10/01/2011 49 7.11 . TRUYỀN ĐỘNG TR ỤCVÍTC VÍT Khái niệm Bộ truyềntrụctrục vít - bánh vít dùng để truyềnchuyển động quay giữa2trục chéo nhau và thường vuông góc nhau Bộ truyềngồm khâu dẫn(thường là trục vít) và khâu bị dẫn(thường là bánh vít) 10/01/2011 50 7.11 . TRUYỀN ĐỘNG TR ỤCVÍTC VÍT Ưunhược điểm Ưu điểm: Kếtcấunhỏ gọn, chỉ cần1cấpchuyển động là có thể thựchiện đượctỷ số truyền khá lớn (i = 10 ÷ 500) Làm việc ổn định, không ồn 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 vậntốctrượttương đốikhiănkhớptương đốilớn → dễ mòn và nóng → giảm hiệusuất Để toả nhiệttốtvàgiảmmàimònkhitruyền động thì phải dùng vậtliệu và thiếtbị bôi trơn đắttiền. Bộ truyềncólựcchiềutrụclớn. 10/01/2011 51 7.11 . TRUYỀN ĐỘNG TR ỤCVÍTC VÍT Sự hình thành đường xoắn ốc Chohìnhphẳng abc nằmtrongmặtphẳng qua O-O,dichuyểntheo đường xoắn ốctrụ (hoặc côn). Các cạnh hình phẳng sẽ tạo thành mặtren. Hình dạng củahìnhphẳng sẽ tạo nên các loạirentương ứng: ren tam giác, ren vuông, ren hình thang, ren tròn, đường xoắn ốcnằmtrênmặttrục → ren hình trụ,nếunằmtrênmặtcôn → ren hình côn. Nếucó1tiếtdiệnchuyển động ta sẽ có ren 1 đầumối, nếucón tiếtdiện chuyển động thì ta có ren n đầumối. 1 S k P c P b d1 πd1 10/01/2011a 52 7.11 . TRUYỀN ĐỘNG TR ỤCVÍTC VÍT Đặc điểmbộ truyềntrụcvít 10/01/2011 53 712H7.12. HỆ THỐNG BÁNH RĂNG Khái quát chung 10/01/2011 54 712H7.12. HỆ THỐNG BÁNH RĂNG Khái quát chung 10/01/2011 55 712H7.12. HỆ THỐNG BÁNH RĂNG Khái quát chung 10/01/2011 56 712H7.12. HỆ THỐNG BÁNH RĂNG Phân tích động họchệ bánh răng thường 10/01/2011 57 712H7.12. HỆ THỐNG BÁNH RĂNG Phân tích động họchệ bánh răng thường 10/01/2011 58 712H7.12. HỆ THỐNG BÁNH RĂNG Phân tích động họchệ bánh răng thường 10/01/2011 59 712H7.12. HỆ THỐNG BÁNH RĂNG Phân tích động họchệ bánh răng vi sai 10/01/2011 60 712H7.12. HỆ THỐNG BÁNH RĂNG Phân tích động họchệ bánh răng vi sai 10/01/2011 61 712H7.12. HỆ THỐNG BÁNH RĂNG Phân tích động họchệ bánh răng vi sai 10/01/2011 62 712H7.12. HỆ THỐNG BÁNH RĂNG Phân tích động họchệ bánh răng vi sai 10/01/2011 63 712H7.12. HỆ THỐNG BÁNH RĂNG Phân tích động họchệ bánh răng vi sai # 10/01/2011# 64
File đính kèm:
- bai_giang_nguyen_ly_may_chuong_vii_co_cau_banh_rang_he_banh.pdf