Môn nguyên lý máy, bài tập lớn, đồ án (20)

Đại học Bách Khoa Hà Nội Viện Cơ khí Bộ môn Cơ sở thiết kế máy Robot Bài giảng Cơ cấu bánh Giảngviên: TS NguyễnBáHưng Nội dung giảng  Đại cương  Bánh thân khai  Định lý ăn khớp bánh  Chứng minh biên dạng thân khai thẳng tạo tỉ số truyền số  Các thông số ăn khớp cặp bánh thân khai  Điều kiện ăn khớp cặp bánh thân khai  Ăn khớp cặp bánh  Chế tạo bánh thân khai  Các chế độ ăn khớp cặp bánh thân khai  Cơ cấu bánh trụ không gian Đại cương Cơ cấu đai Trục Trục Cơ cấu có khâu động nối với khớp cao Cơ cấu bánh Cơ cấu xích Đại cương  Định nghĩa phân loại  Cơ cấu bánh có khâu động nối với khớp cao dùng để truyền chuyển động quay hai trục với tỷ số truyền xác định, thông thường  Cơ cấu bánh phẳng: cấu bánh dùng để truyền chuyển động hai trục song song với  Cơ cấu bánh không gian: cấu bánh dùng để truyền chuyển động hai trục không song song với Đại cương  Một số khái niệm bánh phẳng       Bán kính vịng đỉnh Bán kính vịng chân Bán kính vịng chia Chiều rộng Chiều rộng rãnh Bước Đại cương  Tỉ số truyền cấu bánh Gọi 1, 2 vận tốc góc trục dẫn trục bị dẫn cấu bánh tỉ số truyền cấu bánh i12: 2 1 Đại cương  Tỉ số truyền cấu bánh  Tỉ số truyền thay đổi Bánh khơng trịn (non-circular gears) https://en.wikipedia.org/wiki/Non-circular_gear Salacinski et al Technological Aspects in Manufacturing of Non-Circular Gears Applied Sciences 10(10):3420 Gao et al Design and modeling of noncircular gear with curvature radius function Journal of Computational Methods in Sciences and Engineering, vol 18, no 3, pp 683-693, 2018 Đại cương  Tỉ số truyền cấu bánh  Tỉ số truyền số Hộp số Hộp số Bánh thân khai  Đường thân khai đường tròn Bánh thân khai  Đường thân khai đường tròn  Quỹ đạo điểm M đường thẳng  lăn khơng trượt vịng trịn Cb bán kính rb Cb Biên dạng cong đường thân khai O Mb rb  N M Cơ cấu bánh trụ  Bánh trụ nghiêng  Đặc điểm tiếp xúc hai mặt  Điều kiện cần cặp bánh nghiêng, có trục song song với nhau, ăn khớp với nhau: βb1= βb2  Mặt ăn khớp , cắt hai mặt ξ1 ξ2 đường D1 D2 tương ứng làm với trục bánh tương ứng β01và β02 => β01= β02 (vì βb1= βb2) => D1//D2  Khi cho bánh quay ngược chiều kim đồng hồ, tới lúc đó, đường D1 đến chồng khít với đường D2 Khi ăn khớp, mặt bánh trụ nghiêng (mặt xoắn ốc thân khai) tiếp xúc với theo đường thẳng, mà làm với trục bánh góc β0 Γb2 rb2 β02 O2 β01 ξ1 D2 D1 ξ2  1 rb1 O1 Γb1 Cơ cấu bánh trụ  Bánh trụ nghiêng  Các thông số chế tạo  Các thơng số tiết diện vng góc với trục  Bước vòng chia => bước mặt đầu: pt  2r Z  Modul => modul mặt: mt  pt   Góc áp lực vịng chia => góc áp lực mặt đầu: cos  t  rb r Cơ cấu bánh trụ  Bánh trụ nghiêng  Các thông số chế tạo  Các thông số chế tạo đặc trưng cho độ nghiêng  Góc nghiêng mặt trụ sở:  b  Góc nghiêng mặt trụ chia: tg   r tg b  tg b r0 cos  t  Bước pháp pn: βb 2r0 B pn  pt cos   Modul pháp mn: pn mn   2r O t A B Mặt đầu D n  Góc áp lực pháp n: tg n  tg t cos  β O β C Tiết diện pháp Cơ cấu bánh trụ  Bánh trụ nghiêng  Một số đặc điểm ăn khớp  Hệ số trùng khớp:  ng Ta có:   B2 B1  B1'' B1'  pb B2 B’2 B2 B1 (Hệ số trùng khớp cặp bánh pb thẳng thông số) Ngoài ra: B1'' B1'  btg  btg b B’’1  ng    b tg   pb  Ăn khớp êm cặp bánh trụ thẳng βb B1 b B’1 Cơ cấu bánh trụ  Bánh trụ nghiêng  Bánh thay bánh trụ nghiêng  Các thông số bánh thay a2 (bán kính vịng trịn mật tiếp) Ta có:   b r b  r1 Với C1: a  cos  r1 ' Bán kính C1: r1  cos  r2 ' Bán kính C2: r2  cos  2r1' 2r1 2r1 Z1 ' Z1  '    m mn cos  ms cos  cos  2r2' 2r2 2r2 Z2 Z  '    m mn cos  ms cos  cos  ' (E1) (I) (tt) (1) (E2) P (II) (2) () Cơ cấu bánh không gian  Cơ cấu bánh nón O  Mặt lăn tỉ số truyền (N1)  Mặt lăn cấu bánh nón hai mặt nón trịn xoay (N1), (N2) có chung đỉnh O  P điểm cho: V P  V P O1 Trong P1, P2 hai điểm thuộc hai bánh trùng P 1  Từ P hạ PO1 PO2 vng góc với hai (I) trục quay (I) (II), ta có: V P   PO V P   PO  PO   PO  PO sin    PO sin  (N2) 1 2 O2 2 P  (II) i12  1 sin   2 sin  Cơ cấu bánh khơng gian  Cơ cấu bánh nón  Mặt đặc điểm tiếp xúc  Cho () lăn khơng trượt hình nón (N1) => Bao hình vị trí khác (K) chuyển động tương bánh tạo nên mặt ξ1 (C1)  Cho () lăn không trượt (I) hình nón (N2) => Bao hình (N1) O vị trí khác (K) chuyển động tương ξ1 (N2) (C2) bánh tạo nên mặt P ξ2  Hai mặt ξ1 ξ2 hai mặt (II) (K) nón thân khai S R () ξ2 Cơ cấu bánh không gian  Cơ cấu bánh nón  Các thơng số bánh nón  Bước p   ri Zi Nón phụ lớn  Modul m  p ri   Zi r1 Nón phụ nhỏ  Chiều cao đỉnh chân h '  m ; h ' '  25 m  Chiều dài đường ri sinh L  sin  i  Bề dày bánh nón B  L r2 B 1 2 O L h’’ h’ Cơ cấu bánh không gian  Cơ cấu bánh nón  Bánh thay bánh nón O  Bán kính vịng chia bánh thay r 'i  ri cos  i  Modul bánh thay 1 m ' m  Số bánh thay r 'i ri Zi Z 'i    m m cos  i cos  i  Tỉ số truyền bánh trụ thay Z '2 Z cos   Z '1 Z cos  cos  i '12  i12 cos  i '12  2 r2 r1 O1 O2 P r’1 () r’2 Cơ cấu bánh không gian  Cơ cấu bánh trụ chéo (1) (E1)  Mặt lăn tỉ số truyền  Hai mặt lăn (Γ1) (Γ2) cặp bánh trụ chéo hai mặt trụ tròn xoay  Gọi P1, P2 hai điểm thuộc hai bánh trùng P: V P  V P1 V O1 β1 (I) P P’’ (II) i12 (E2) (2)  Từ họa đồ vận tốc, ta có: V P cos   V P cos   r1 cos    r cos  β2 t O2 P P1 () P’ P’ β1 β2 1 r cos    2 r1 cos  P P’’ β1 β2  Gọi msi, mni, Zi modul ngang, modul pháp số bánh i, ta có: i12  t r cos  ( m s Z / ) cos  m n2Z   r1 cos  ( m s Z / ) cos  m n1 Z Cơ cấu bánh không gian (1) (E1)  Cơ cấu bánh trụ chéo O1  Mặt lăn tỉ số truyền (I)  Nhận xét: - Khi vận tốc bánh dẫn 1 không đổi, ta muốn đổi chiều quay bánh bị dẫn mà giữ nguyên giá trị tuyệt đối 2 vận tốc bánh bị dẫn => cần thay giá trị góc nghiêng β1, β2 giá trị β’1, β’2 cho thỏa mãn: () P’ β1 β2 t P’’ P (II) O2 (E2) (2) P’ β1 tt β2 P    '1   '  180 P’’  (1   ) β1 β2 P’ β’1 β’2 P’’’ P β1 β2 tt P’’ tt’ Cơ cấu bánh không gian  Cơ cấu bánh trụ chéo  Mặt đặc điểm tiếp xúc  Mặt cặp bánh trụ chéo hai mặt xoắn ốc thân khai  Hai mặt cặp bánh trụ chéo tiếp xúc điểm  Vì tiếp xúc điểm, nên phần làm việc mặt bánh đường cong nằm vắt chéo mặt  Tại điểm tiếp xúc có vận tốc trượt tương đối nên mặt mau mịn khơng => cặp bánh trụ chéo truyền công suất không lớn ( ) (E1) O1 β1 (I) P () P’ β2 t P’’ (II) O2 (2) (E2) Cơ cấu bánh khơng gian  Cơ cấu trục vít – bánh vít  Tỉ số truyền (2)  Tỉ số truyền (giống cặp bánh trụ chéo) i12  1 r cos   2 r1 cos    90  (E2)  90  1  1 Với tg   i12 (II) O2 β1 t P β2 r2  r1 tg  (E1) (I) O1 h h  d1  r1 (1) d1 h   d1 h Cơ cấu bánh khơng gian  Cơ cấu trục vít – bánh vít  Tỉ số truyền  Tỉ số truyền (giống cặp bánh trụ chéo) i12 1 r cos    2 r1 cos    90   90  1  1 d1 h h i12 r2  r1 tg  t  Góc xoắn ốc Bước xoắn ốc Với tg   h h  d1  r1 h  Z 1t t  p s2  m tg   s2 Z 1 m s Z m Z1    r1 d1 q Bước ren vít  d1 Cơ cấu bánh khơng gian  Cơ cấu trục vít – bánh vít  Mặt đặc điểm tiếp xúc  Do tiếp xúc điểm, mặt chóng mịn mịn khơng => Để khắc phục:  Thay đổi cấu tạo mặt bánh vít: Mặt bánh vít cắt dao phay lăn có hình dạng giống hệt trục vít ăn khớp với q trình cắt giống với q trình ăn khớp => Mặt chân bánh vít tạo mặt xuyến chân => tiếp xúc điểm chuyển thành tiếp xúc đường  Để tăng chất lượng ăn khớp, phần mặt trụ đỉnh bánh vít chế thành mặt xuyến đỉnh Mặt xuyến đỉnh Mặt xuyến chân ... truyền số ? Định lý cặp bánh ăn khớp Xác định tỉ số truyền cặp bánh Điều kiện tỉ số truyền số Bộ truyền bánh thân khai thẳng Biên dạng thân khai Bánh thân khai Định lý ăn khớp bánh  Xác định tỉ... hai bánh điểm cố định vM M n n' M E1 P E2 2 O2 Hình vO2O1 Bánh thân khai Định lý ăn khớp bánh  Một số nhận xét định lý ăn khớp bánh  P tâm ăn khớp, C1’ C2’ vịng lăn (Hình 3)  Cơ cấu bánh ngoại...  Cơ cấu bánh không gian: cấu bánh dùng để truyền chuyển động hai trục không song song với Đại cương  Một số khái niệm bánh phẳng       Bán kính vịng đỉnh Bán kính vịng chân Bán kính vịng