Chương 4 BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG. CBGD: TS. Bùi Trọng Hiếu

Chương 4 BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG CBGD: TS. Bùi Trọng Hiếu Bm. Thieát keá maùy TS. Buøi Troïng Hieáu

4.. KHAÙI NIEÄM CHUNG a. Nguyeân lyù laøm vieäc: theo nguyeân lyù aên khôùp. Tæ soá truyeàn xaùc ñònh. 2

NỘI DUNG 4.. KHAÙI NIỆM CHUNG 4.2. THOÂNG SOÁ HÌNH HOÏC 4.3. PHAÂN TÍCH LÖÏC TAÙC DUÏNG 4.4. CAÙC DAÏNG HOÛNG VAØ CHÆ TIEÂU TÍNH 4.5. VAÄT LIEÄU CHEÁ TAÏO BAÙNH RAÊNG 3

NỘI DUNG 4.6. TÍNH TOAÙN BOÄ TRUYEÀN BR TRUÏ RAÊNG THAÚNG 4.7. TÍNH TOAÙN BOÄ TRUYEÀN BR TRUÏ RAÊNG NGHIEÂNG 4.8. BOÄ TRUYEÀN BAÙNH RAÊNG NOÙN RAÊNG THAÚNG 4.9. TRÌNH TÖÏ THIEÁT KEÁ CAÙC BOÄ TRUYEÀN BR 4.0. KEÁT CAÁU VAØ BOÂI TRÔN BAÙNH RAÊNG 4

4.. KHAÙI NIEÄM CHUNG 4... Nguyeân lyù laøm vieäc 4..2. Phaân loaïi 4..3. Öu, nhöôïc ñieåm vaø phaïm vi söû duïng 5

4.. KHAÙI NIEÄM CHUNG - Truyền chuyển động giữa các trục song song với nhau. 6

4.. KHAÙI NIEÄM CHUNG - Truyền chuyển động giữa các trục song song với nhau. 7

4.. KHAÙI NIEÄM CHUNG - Truyền chuyển động giữa các trục giao nhau hoặc chéo nhau. 8

4.. KHAÙI NIEÄM CHUNG - Biến chuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến hoặc ngược lại. 9

4.. KHAÙI NIEÄM CHUNG - Truyền động với tỉ số truyền thay đổi. 0

4.. KHAÙI NIEÄM CHUNG - Truyền động với tỉ số truyền thay đổi.

- Vò trí giöõa caùc truïc - Söï aên khôùp Boä truyeàn BR phaúng Boä truyeàn BR khoâng gian Boä truyeàn BR aên khôùp ngoaøi Boä truyeàn BR aên khôùp trong PHAÂN LOAÏI THEO - Hình daïng cuûa BR - Caùch boá trí raêng treân BR Boä truyeàn BR tr ụ Boä truyeàn BR noùn Boä truyeàn BR raêng thaúng Boä truyeàn BR raêng nghieâng Boä truyeàn BR chöõ V Boä truyeàn BR raêng cong - Bieân daïng raêng - Phöông dieän khaùc cuûa hình daïng BR Boä Boä truyeàn BR thaân khai Boä truyeàn BR Xicloit truyeàn BR Novicov Boä truyeàn BR troøn Boä truyeàn BR khoâng troøn

Bộ truyền bánh răng phẳng

Bộ truyền bánh răng không gian

Bộ truyền bánh răng ăn khớp ngoài

Bộ truyền bánh răng ăn khớp trong

Bánh răng trụ

Bánh răng nón

Răng thẳng Răng nghiêng

Răng chữ V Răng cong

Bộ truyền bánh răng tròn

Bộ truyền bánh răng không tròn

4.. KHAÙI NIEÄM CHUNG c. Öu, nhöôïc ñieåm vaø phaïm vi söû duïng: Öu ñieåm: Kích thöôùc nhoû, khaû naêng taûi lôùn. Tæ soá truyeàn khoâng ñoåi do khoâng coù hieän töôïng tröôït trôn. Hieäu suaát cao: 0,97 0,99. Laøm vieäc vôùi vaän toác cao, coâng suaát lôùn. Tuoåi thoï cao, laøm vieäc vôùi ñoä tin caäy cao. Nhöôïc ñieåm: Cheá taïo töông ñoái phöùc taïp. Ñoøi hoûi ñoä chính xaùc cao. Coù nhieàu tieáng oàn khi laøm vieäc vôùi vaän toác cao. 5

4.. KHAÙI NIEÄM CHUNG c. Öu, nhöôïc ñieåm vaø phaïm vi söû duïng: Phaïm vi söû duïng: Ñöôïc söû duïng roäng raõi trong ngaønh cheá taïo maùy, trong ñoù boä truyeàn baùnh raêng truï raêng thaúng ñöôïc söû duïng nhieàu nhaát. 6

4.2. THOÂNG SOÁ HÌNH HOÏC 4.2.. Thoâng soá hình hoïc baùnh raêng thaúng 4.2.2. Thoâng soá hình hoïc baùnh raêng nghieâng /7 7

4.2.. THÔNG SỐ HÌNH HỌC BÁNH RĂNG THẲNG Biên dạng răng (thân khai).

4.2.. THÔNG SỐ HÌNH HỌC BÁNH RĂNG THẲNG N M r 0 O M 0

4.2.. THÔNG SỐ HÌNH HỌC BÁNH RĂNG THẲNG s t p d a Biên dạng răng (thân khai). Đường kính vòng đỉnh d a. e t d Đường kính vòng chân d f. d f d 0 Chiều cao răng. Đường kính vòng cơ sở d 0. Đường kính vòng chia d. Bề dày răng s t. Bề rộng rãnh răng e t. Bước răng p: p s t e t 2 r z

4.2.. THÔNG SỐ HÌNH HỌC BÁNH RĂNG THẲNG Modun m (được tiêu chuẩn hóa): m p Daõy.25 2 2.5 3 4 5 6 8 0 2 6 20 25 Daõõy 2,25,375,75 2,25 2,75 3,5 4,5 5,5 7 9 4 8 22

4.2.. THÔNG SỐ HÌNH HỌC BÁNH RĂNG THẲNG e t s t p d f d d a o

4.2.. THÔNG SỐ HÌNH HỌC BÁNH RĂNG THẲNG

4.2.. THÔNG SỐ HÌNH HỌC BÁNH RĂNG NGHIÊNG n t Góc nghiêng. Bước pháp p n. p t p n Bước ngang p t. Modun pháp m n : m n pn Modun ngang m t : m t pt t n m t mn cos

Đường kính vòng chia: cos.. z m z m d n t Đường kính vòng đỉnh: n a m d d 2 Đường kính vòng chân: n f m d d 5 2, Khoảng cách trục: 2cos 2 2 2 z z m z z m a n t 4.2.. THÔNG SỐ HÌNH HỌC BÁNH RĂNG NGHIÊNG

4.3. PHAÂN TÍCH LÖÏC TAÙC DUÏNG 4.3.. Löïc taùc duïng trong boä truyeàn BR truï raêng thaúng. 4.3.2. Löïc taùc duïng trong boä truyeàn BR truï raêng nghieâng. /6 6

QUI TẮC XÁC ĐỊNH CHIỀU LỰC ĂN KHỚP Chiều lực hướng tâm F r : luôn hướng vào tâm trục. F t Chiều lực vòng : - Trên bánh chủ động: ngược chiều chuyển động. - Trên bánh bị động : cùng chiều chuyển động. F Chiều lực dọc trục : a - Trên bánh chủ động: hướng vào mặt răng làm việc. - Trên bánh bị động : ngược chiều so với trên F a bánh chủ động.

4.3.. LỰC TÁC DỤNG TRONG BỘ TRUYỀN BR TRỤ RĂNG THẲNG Lực vòng F t Lực ăn khớp Lực hướng tâm F r

4.3.. LỰC TÁC DỤNG TRONG BỘ TRUYỀN BR TRỤ RĂNG THẲNG Lực vòng: F t F t 2T 2 d Baùnh bò ñoäng d w2 Lực hướng tâm: Fr Fr Ft. tg 2 F t F n W F r Lực ăn khớp: F n F n 2 F t cos Baùnh chuû ñoäng d w

4.3.2. LỰC TÁC DỤNG TRONG BỘ TRUYỀN BR TRỤ RĂNG NGHIÊNG Lực vòng F t Lực ăn khớp Lực dọc trục F a Lực hướng tâm F r

4.3.2. LỰC TÁC DỤNG TRONG BỘ TRUYỀN BR TRỤ RĂNG NGHIÊNG n n n F r F ' F a F n F r F t F ' n n

4.3.2. LỰC TÁC DỤNG TRONG BỘ TRUYỀN BR TRỤ RĂNG NGHIÊNG F n F r F ' n F t W F a

4.3.2. LỰC TÁC DỤNG TRONG BỘ TRUYỀN BR TRỤ RĂNG NGHIÊNG Lực vòng: F t F t 2T 2 d Lực dọc trục: Fa Fa Ft. tg 2 Lực hướng tâm: F r F r 2 Ft. tg n F'. tg n cos F F' t cos Lực ăn khớp: F F F' t n Fn 2 cos n cos. cos n

4.3.2. LỰC TÁC DỤNG TRONG BỘ TRUYỀN BR TRỤ RĂNG NGHIÊNG F F F F F F

4.3.2. LỰC TÁC DỤNG TRONG BỘ TRUYỀN BR TRỤ RĂNG NGHIÊNG

4.3.3. TẢI TRỌNG TÍNH Tải trọng tính: F K. F tt dn Hệ số tải trọng tính: K K. Kv. K

4.4. CAÙC DAÏNG HOÛNG VAØ CHÆ TIEÂU TÍNH 4.4.. CAÙC DAÏNG HOÛNG Gãy răng. Tróc vì mỏi bề mặt răng. Mòn răng. Dính răng. Biến dạng dẻo bề mặt răng. Bong bề mặt răng. 4.4.2. CHÆ TIEÂU TÍNH /2 2

4.4.. CÁC DẠNG HỎNG Gãy răng: do ứng suất uốn. Tróc vì mỏi bề mặt răng: do ứng suất tiếp xúc và ma sát trên bề mặt răng. Mòn răng: xảy ra ở các bộ truyền hở, bôi trơn kém. Dính răng: xảy ra ở các bộ truyền chịu tải trọng lớn làm việc với vận tốc cao. Biến dạng dẻo bề mặt răng: xảy ra ở bộ truyền chế tạo từ thép mềm, chịu tải trọng lớn và vận tốc thấp. Bong bề mặt răng: xảy ra ở bộ truyền được tăng bền bề mặt.

4.4.2. CHỈ TIÊU TÍNH CHÆ TIEÂU TÍNH Tính theo ñoä beàn tieáp xuùc Kieåm tra theo ñoä beàn uoán Tính theo theo ñoä beàn uoán Kieåm tra ñoä beàn tieáp xuùc (Bộ truyền kín, bôi trơn tốt). (Bộ truyền hở, bôi trơn kém).

4.5. VAÄT LIEÄU CHEÁ TAÏO BAÙNH RAÊNG SV töï ñoïc trang 220, taøi lieäu [] 5

4.6. TÍNH TOAÙN BOÄ TRUYEÀN BR TRUÏ RAÊNG THAÚNG TÍNH TOAÙN Tính theo ñoä beàn tieáp xuùc Tính theo theo ñoä beàn uoán 6

4.6. TÍNH TOAÙN BOÄ TRUYEÀN BR TRUÏ RAÊNG THAÚNG 4.6.. Tính theo độ bền tiếp xúc: 7

4.6. TÍNH TOAÙN BOÄ TRUYEÀN BR TRUÏ RAÊNG THAÚNG Điều kiện bền: ] H [ H Ứng suất tiếp xúc tính theo công thức Hetz: H Z M q n 2 8

4.6. TÍNH TOAÙN BOÄ TRUYEÀN BR TRUÏ RAÊNG THAÚNG a. Hệ số xét đến cơ tính vật liệu: Z M [ E 2 2E E 2 ( ) 2 E 2 ( 2 )] 9

4.6. TÍNH TOAÙN BOÄ TRUYEÀN BR TRUÏ RAÊNG THAÚNG b. Bán kính cong tương đương: 2 2 d d 2 sin 2 sin 2 2( u ) ud sin 20

4.6. TÍNH TOAÙN BOÄ TRUYEÀN BR TRUÏ RAÊNG THAÚNG c. Cường độ tải trọng: q n F n l K H H 2

4.6. TÍNH TOAÙN BOÄ TRUYEÀN BR TRUÏ RAÊNG THAÚNG c. Cường độ tải trọng: q n F n l K H H q n 2T K bd H cos Z 2 22

4.6. TÍNH TOAÙN BOÄ TRUYEÀN BR TRUÏ RAÊNG THAÚNG Z M [ E 2 2E E 2 ( ) 2 E 2 ( )] 2 2( u ) ud sin Z H 2 sin 2 q n 2 2T K H Z bd cos Z M Z H Z 2T K H ( u ) H d bu [ H ] 23

4.6. TÍNH TOAÙN BOÄ TRUYEÀN BR TRUÏ RAÊNG THAÚNG Z M Z H Z 2T K H ( u ) H d bu [ H ] d K d 3 T K bd H [ ( u H ) 2 ] u 24

4.6. TÍNH TOAÙN BOÄ TRUYEÀN BR TRUÏ RAÊNG THAÚNG d 75,6 3 T KH ( u [ bd H ) 2 ] u 25

4.6. TÍNH TOAÙN BOÄ TRUYEÀN BR TRUÏ RAÊNG THAÚNG a 50( u ) 3 T K [ ba H H ] 2 u 26

4.6. TÍNH TOAÙN BOÄ TRUYEÀN BR TRUÏ RAÊNG THAÚNG 27

4.6. TÍNH TOAÙN BOÄ TRUYEÀN BR TRUÏ RAÊNG THAÚNG 4.6.2. Tính theo độ bền uốn: 28

4.6. TÍNH TOAÙN BOÄ TRUYEÀN BR TRUÏ RAÊNG THAÚNG 4.6.2. Tính theo độ bền uốn: Ứng suất thực tính toán: K F. Lực pháp tuyến F n đặt tại đỉnh răng: F' t F n cos ' Ft cos' cos F' r F n sin ' Ft sin ' cos 29

4.6. TÍNH TOAÙN BOÄ TRUYEÀN BR TRUÏ RAÊNG THAÚNG 4.6.2. Tính theo độ bền uốn: Ứng suất danh nghĩa tại chân răng: u n F' t W l F' A r 30

4.6. TÍNH TOAÙN BOÄ TRUYEÀN BR TRUÏ RAÊNG THAÚNG 4.6.2. Tính theo độ bền uốn: Vì l và δ tỉ lệ bậc nhất với modun m,, nên: l l' m ; ' m Do đó: F F t K bm F 6l' ( ') 2 cos' cos sin ' K '.cos 3

4.6. TÍNH TOAÙN BOÄ TRUYEÀN BR TRUÏ RAÊNG THAÚNG 4.6.2. Tính theo độ bền uốn: Đặt hệ số dạng răng: Y F 6l' ( ') 2 cos' sin ' K cos '.cos Hệ số dạng răng có thể xác định bằng thực nghiệm: Y F 3,2 27,9x 3,47 0,092x z z 2 32

4.6. TÍNH TOAÙN BOÄ TRUYEÀN BR TRUÏ RAÊNG THAÚNG 4.6.2. Tính theo độ bền uốn: Công thức kiểm nghiệm độ bền uốn: F Y F Ft K bm F [ F ] bm b m F 2T d 2T mz Công thức thiết kế bánh răng theo độ bền uốn: m 3 2T K FY z [ bm F F ] 3 2T K FY z [ 2 bd F F ] 33

4.6. TÍNH TOAÙN BOÄ TRUYEÀN BR TRUÏ RAÊNG THAÚNG 34

4.7. TÍNH TOAÙN BOÄ TRUYEÀN BR TRUÏ RAÊNG NGHIEÂNG 4.7.. Các đặc điểm khi tính toán BTBR trụ răng nghiêng: Ăn khớp êm và tải trọng động giảm. Cường độ tải trọng trên bánh răng nghiêng nhỏ hơn trên bánh răng thẳng. Thay thế bánh răng nghiêng bằng bánh răng trụ răng thẳng tương đương. Đường tiếp xúc nằm chếch trên mặt răng. 35

4.7. TÍNH TOAÙN BOÄ TRUYEÀN BR TRUÏ RAÊNG NGHIEÂNG 4.7.2. Tính theo độ bền tiếp xúc: Sử dụng các công thức tính toán BTBR trụ răng thẳng, nhưng thay các thông số của BR tương đương vào. Công thức kiểm tra bền: Z M Z H Z 2T K H ( u ) H d bu [ H ] với Z H 2cos sin 2 Z 36

4.7. TÍNH TOAÙN BOÄ TRUYEÀN BR TRUÏ RAÊNG NGHIEÂNG 4.7.2. Tính theo độ bền tiếp xúc: Công thức thiết kế: a 43( u ) 3 T K [ ba H H ] 2 u 37

4.7. TÍNH TOAÙN BOÄ TRUYEÀN BR TRUÏ RAÊNG NGHIEÂNG 4.7.3. Tính theo độ bền uốn: Sử dụng các công thức tính toán BTBR trụ răng thẳng, nhưng thay các thông số của BR tương đương vào. Công thức kiểm tra bền: F Y F F K t F bm Y Y n [ ] F 38

4.7. TÍNH TOAÙN BOÄ TRUYEÀN BR TRUÏ RAÊNG NGHIEÂNG 4.7.3. Tính theo độ bền uốn: Sử dụng các công thức tính toán BTBR trụ răng thẳng, nhưng thay các thông số của BR tương đương vào. Công thức thiết kế: m 3 2 T K z F bm Y F Y [ F Y ] 3 2 T z 2 K F bd Y F Y [ F Y ] 39