báo cáo môn thí nghiệm cơ học máy bài 5 phân tích động học hệ thống bánh răng

- Ở trường hợp này, cần c được cố định, chuyển động quay của trục đầu vào sẽ truyền vào cặp bánh răng trung tâm và , từ đó tác động lên các bánh răng hành tinh .- Các bánh răng chuyển độ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

KHOA CƠ KHÍ

🙞···☼···🙞

BÁO CÁO MÔN

Thí nghiệm cơ học máy Giảng viên hướng dẫn: Trịnh Nguyễn Trí Trung

Lớp: L01- Nhóm 5

Sinh viên thực hiện Mã số sinh viên

Hồ Nguyễn Nhật Huy 2211175

Phạm Đăng Huy 2211261

Đào Mạnh Hùng 2211321

Thành phố Hồ Chí Minh, 27 tháng 3, năm 2024

Bảng phân công công việc

Hồ Nguyễn Nhật Huy 2211175 Bài 2 và Bài 5

Bài 5: PHÂN TÍCH ĐỘNG HỌC HỆ THỐNG BÁNH RĂNG

I Mục đích

Tìm hiểu cấu tạo của các hệ thống bánh răng (thường và vi sai) và ứng dụng của chúng, biết vẽ lược đồ động và phân tích động học cho hệ thống bánh răng thực tế Hiểu rõ về chuyển động của các hệ thống bánh răng phẳng, biết cách tính tỉ số truyền

và phân tích chuyển động quay thực tế của một hệ thống bánh răng phức tạp

II Thí nghiệm

2.1 Lược đồ động của mô hình hệ thống bánh răng

Đặc tính:

-Tạo 3 tốc độ

-Bánh răng trung tâm

-Bánh răng hành tinh

- Bánh răng ngoài

2.2 Lược đồ động của từng chế độ vận hành của mô hình hệ thống bánh răng:

• Chế độ 1: Ly hợp nhả, ly hợp đóng

- Ở trường hợp này, cần c được cố định, chuyển động quay của trục đầu vào sẽ truyền vào cặp bánh răng trung tâm và , từ đó tác động lên các bánh răng hành tinh

- Các bánh răng chuyển động quay quanh trục riêng của minh đồng thời truyền chuyển động ra vòng răng ngoài với tỉ số truyền nhất định phụ thuộc vào số răng của các loai bánh răng Vòng răng ngoài (được nối cứng với cần cʹ) chuyển động làm cho các bánh răng hành tinh quay xung quanh bánh răng trung tâm và cũng sẽ kéo theo bánh răng ngoài (được nối với trục đầu ra) quay

• Chế độ 2: Ly hợp đóng, ly hợp nhả

- Ở chế độ này, cặp bánh răng được cố định, chuyển động quay của trục đầu vào được truyền vào cần c, cần c truyền chuyển động vào các bánh răng hành tinh Từng bánh răng hành tinh vừa quay xung quanh bánh răng trung tâm , vừa có

chuyển động quay quanh tâm của chính nó; và chúng cũng truyền chuyển động lên vòng răng ngoài

- Vòng răng ngoài được nối với cần cʹ khi quay sẽ tác động lên các bánh răng hành tinh Các bánh răng hành tinh truyền chuyển động cho vòng răng nối với trục đầu ra với tỉ số truyền nhất định

• Chế độ 3: Ly hợp và đều đóng

- Ở chế độ này, chuyển động quay của trục đầu vào sẽ truyền đồng thời vào cả cần c

và cặp bánh răng Khi đó, cần c và cặp bánh răng không có chuyển động tương đối với nhau và đều tác động vào các bánh răng hành tinh, làm cho các bánh răng hành tinh chỉ chuyển động quay xung quanh bánh răng chứ từng bánh răng hành tinh không có chuyển động quay quanh trục của minh Các bánh răng hành tinh kéo theo vòng răng ngoài quay Từ đó, chuyển động quay của bánh răng trung tâm sẽ được truyền trực tiếp ra vòng răng với tỉ số truyền 1:1

- Vòng răng nối cứng với cần cʹ nên vận tốc của cần cʹ và bánh răng bằng nhau Khi đó, cụm các bánh răng với cần cʹ chuyển động tương tự như cụm các bánh răng với cần c Hai cụm này coi như đã được nối cúng với trục đầu vào, từ đó, vận tốc của trục đầu vào sẽ truyền thẳng đến trục đầu ra

III Kết luận

3.1 Số bậc tự do của hệ thống bánh răng thường và vi sai tổng quát, liên hệ với

mô hình hệ thống bánh răng trong thí nghiệm và các ứng dụng của hệ thống bánh răng trong thực tế như hộp tốc độ, bộ vi sai và hộp số trên ô tô

Trả lời

- Công thức tổng quát tính số bậc tự do cho hệ thống bánh răng thường và vi sai: Xuất phát từ công thức tính bậc tự do cho cơ cấu phẳng:

Trong đó:

W: số bậc tự do

n: số khâu động

p5: số khớp loại 5

p4: số khớp loại 4

- Trong hệ các bánh răng hành tinh, chính là số khâu động: Nên ta có:

Ta có:

Trong đó là số khâu cơ bản, còn k là số cụm bánh vệ tinh Còn

Từ đó, ta có công thức tổng quát xác định bậc tự do cho hệ thống bánh răng hành tinh:

- Đối với mô hinh hệ thống bánh răng trong thí nghiệm:

• Số khâu cơ bản: (cặp bánh răng trung tâm ; cần c; bánh răng nối với cần cʹ; bánh răng nối với trục ra)

• Số cụm bánh vệ tinh: k = 2 (cụm vệ tinh chứa bánh vệ tinh và cụm vệ tinh chứa bánh vệ tinh )

Vậy bậc tự do của mô hinh:

- Các ứng dụng của hệ thống bánh răng trong thực tế: Hệ thống bánh răng hành tinh trong hộp số có tác dụng tao tỷ số truyền, điều khiển việc giảm tốc, đảo chiều, nối trực

tiếp hay tăng tốc Trong bộ vi sai, hệ thống bánh răng hành tinh có tác dụng kết nối và điều khiển tốc độ của các bánh răng bán trục

3.2 Mô hình hệ thống bánh răng trong bài thí nghiệm có bao nhiêu hệ vi sai bên trong? Có thể tạo ra tối đa bao nhiêu tỉ số truyền với hệ thống này? Tính cụ thể từng tỉ số truyền theo lược đồ tương ứng đã dựng ở câu 2.2.

Trả lời

- Mô hinh hệ thống bánh răng trong bài thí nghiệm có 2 hệ vi sai (các bánh

răng hành tinh Z2 và các bánh răng hành tinh Z2ʹ có trục quay là cần c di động)

- Có thể tao ra tối đa 3 tỉ số truyền với hệ thống này:

-Trường hợp 1: Ly hợp mở, Ly hợp đóng.

Xét hệ bánh răng vi sai thứ nhất:

Vì cần c được cố định nên trục đầu vào truyền chuyển động cho cặp bánh răng

nên , suy ra

(1) Xét hệ bánh răng vi sai thứ hai:

Vì cần được nối với bánh răng nên suy ra

(2)

Từ (1) và (2) suy ra

Nhận xét: Ở trường hợp này, hệ thống bánh răng đang thực hiện chức năng giảm tốc

-Trường hợp 2: Ly hợp đóng, ly hợp mở

Xét hệ bánh răng hành tính thứ nhất:

Vì cặp bánh răng cố định nên , trục đầu vào chuyển động cho cần c nên , suy ra

(3)

Xét hệ bánh răng hành tinh thứ 2:

Vì cần được nối với bánh răng , nên , suy ra

(2)

Từ (1) và (2), suy ra:

Nhận xét: Ở trường hợp này, hệ thống bánh răng đang thực hiện chức năng tăng tốc

-Trường hợp 3: Ly hợp , đều đóng.

Xét hệ bánh răng vi sai thứ nhất:

Trục đầu vào đều truyền chuyển động cho cả cần c lẫn cặp bánh răng nên vận tốc của bánh răng và cần c là như nhau Bánh răng và cần c không có chuyển động tương đối với nhau Lúc này từng bánh răng hành tinh cũng không thể có chuyển động quanh tâm của mình, nó chỉ còn có thể chuyển động theo cần c quay quanh bánh răng Khi các bánh răng hành tinh không còn có thể tự quay quanh tâm của chúng thì bánh răng cũng sẽ bị kéo theo chuyển dộng xung quanh bánh răng trung tâm cới cùng vận tốc (có thể nói tỉ số truyền ở hệ bánh răng này là 1) Kết quả là cụm bánh răng này coi như khóa cứng và có vai trò như một khâu động

Xét hệ bánh răng thứ hai:

Vòng ngoài răng nối với cần c’ nên cần c’ có vận tốc bằng với vòng răng và cũng bằng vận tốc của bánh răng Hệ bánh răng thứ hai được giải thích như hệ

bánh răng thứ nhất, vận tốc vòng răng nối với trục ra có vận tốc như cần c’ và bánh răng , tỉ số truyền ở hệ bánh răng này cũng là 1

Khi đó tỉ số truyền của cả hệ bánh răng này là 1:

Nhận xét: ở trường hợp này, các phần ử trong hệ thống bánh răng không có chuyển động tương đối với nhau Hệ thống bánh răng trở thành một khối dẫn đến tốc độ trục đầu vào và trục đàu ra bằng nhau

3.3 Đối với hệ thống bánh răng gồm 3 hệ vi sai bên trong, có thể tạo ra tối đa bao nhiêu tỉ số truyền khác nhau? Giải thích.

Trả lời

Đối với hệ thống bánh răng gồm 3 hệ vi sai bên trong (trong trường hợp có các

lý hợp) ta có thể tạo ra 4 tỉ số truyền khác nhau

Trường hợp 1: ta đóng ly hợp thứ nhất và mở các ly hợp còn lại, cố định được vòng răng ngoài của bộ vi sai thứ nhất, lúc đó tỉ số truyền của hệ sẽ phụ thuộc vào hệ vi sai thứ hai và thứ ba

Trường hợp 2: Ta đóng ly hợp thứ hai và mở các ly hợp còn lại, cố định được vòng răng ngoài của bộ vi sai thứ hai, lúc đó tỉ số truyền của hệ sẽ phụ thuộc vào hệ vi sai thứ nhất và thứ ba

Trường hợp 3: Ta đóng ly hợp thứ ba và mở các ly hợp còn lại, cố định được vòng răng ngoài của bộ vi sai thứ ba, lúc đó tỉ số truyền của hệ sẽ phụ thuộc vào hệ vi sai thứ nhất và thứ hai

Trường hợp 4: Ta đóng tất cả các ly hợp, lúc đó các hệ vi sai sẽ trở thành 1 khối và tỉ

số truyền là 1