Tính toán, thiết kế, chế tạo hộp giảm tốc bằng con lăn biên dạng EPIXYCLÔÍT ứng dụng trong các MODUL quay của ROBOT công nghiệp

 TRANG Trang tựa Quyết định giao đề tài Lý lịch cá nhân i Lời cam đoan ii Lời cảm ơn iii Tóm tắt iv Mục lục v Danh mục các chữ viết tắt viii Danh mục các ký hiệu ix Danh sách các hình xii Danh sách các bảng xiiii  :  15 I. Đặt vấn đề 15 II. Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu 15 III. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 16 IV. Phương pháp nghiên cứu đề tài 16 V. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 16   18    18 1.1 Lịch sử phát triển 18 1.2 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước 21 1.3 Phân loại hộp giảm tốc xyclôít 22 1.4 Cấu tạo 23 1.5 Nguyên lý làm việc 25 1.6 Các ứng dụng của dụng hộp giảm tốc xyclôít 26  epixyclôít 29 2.1 Xây dựng biên dạng epixyclôít 29 2.2 Phương trình đường epixyclôít kéo dài 31 2.3 Sự hình thành biên dạng bánh răng 33  epixyclôít 35 3.1 Lực tác dụng trong bộ truyền bánh răng con lăn 35 3.1.1 Tính lực Ci F (lực tác dụng từ con lăn lên đĩa epixyclôít) 36 3.1.2 Tính lực Kj F (lực tác dụng từ chốt đầu ra lên đĩa epixyclôít) 38 3.1.3 Biểu đồ lực tính cho một số trường hợp 39 3.2 Tính toán độ bền tiếp xúc răng đĩa xyclôít 44 3.2.1 Hằng số đàn hồi của vật liệu các vật thể tiếp xúc M z 44 3.2.2 Tải trọng riêng tính toán về độ bền tiếp xúc H q 45 3.2.3 Các công thức kiểm nghiệm và thiết kế cho đĩa xyclôít 49 3.2.4 Xác định ứng suất tiếp xúc cho phép   H  50 3.2.5 Tính kiểm nghiệm độ bền bánh răng khi quá tải 54 3.3 Tính toán độ bền con lăn và chốt trụ ra 54 3.3.1 Tính con lăn chốt trụ ra về độ bền tiếp xúc 54 3.3.2 Tính chốt trục ra về độ bền cắt và độ bền uốn 55 3.4 Tính toán trục và chọn ổ lăn 58 3.4.1 Tính trục 58 3.4.2 Tính chọn ổ lăn 62 3.5 Trình tự tính toán và thiết kế bộ truyền 64 1. Chọn vật liệu 64 2. Chọn các thông số cơ bản 64 3. Kiểm nghiệm bánh răng về độ bền tiếp xúc 65 4. Tính trục vào, bạc lệch tâm và chọn ổ lăn lắp đĩa xyclôít 66 5. Tính chốt trục ra, con lăn đầu vào và trục ra 66 6. Tính chọn ổ lăn lắp giữa trục ra, trục vào với vỏ hộp giảm tốc 67   70 4.1 Mục đích 70 4.2 Cấu trúc chương trình 70 4.3 Hướng dẫn sử dụng chương trình 72 4.4 Tính toán thiết kế bộ truyền hộp giảm tốc con lăn Epixyclôít 76  :  79 5.1 Kết luận 79 5.2 Nhận xét 79 5.3 Hướng phát triển để hoàn thiện 80  81  84   BMPT : Bề mặt phức tạp. CAM : Computer Aided Manufacturing. CAD : Computer Aided Design. C CÁC KÝ   1  ( 1 0 , 1 r ) : Đường tròn tâm tích tâm 1 0 , bán kính 1 r 1  ( 1 0 , 1 r ) : Đường tròn tâm tích tâm 1 0 , bán kính 1 r 1  ( 1 1 1 0 xy ) :Hệ trục tọa độ cố định gắn cứng với đường tròn 1  ( 1 0 , 1 r ) 2  ( 2 2 2 0 xy ) :Hệ trục tọa độ gắn cứng với đường tròn 1  ( 1 0 , 2 0 ) 2 3 3 (0 )xy  :Hệ trục tọa độ gắn cứng với đường tròn tâm tích sinh 1  ( 2 0 , 2 r )  : Góc quay của trục đầu vào  : Góc quay giữa 2  ( 2 2 2 0 xy ) và 1  ( 1 1 1 0 xy )  : Góc quay của trục đầu ra E :Độ lệch tâm của trục đầu vào 1 z : Số răng của bánh răng Epixycloit 2 z : Số chốt con lăn trên răng hành tinh 3 z : Số chốt trục ra Z :Số đĩa con lăn 2 R : Bán kính đường tròn qua chốt các con lăn i c F  :Lực tác động từ con lăn lên bánh răng epixycloit j k F  : Lực tác động từ đĩa lên con chốt đầu ra 1 F : Lực vòng tác động lên đĩa con lăn 1 M : Momen xoắn trục vào 1 P : Công suất trục động cơ 1 n : Số vòng quay của động cơ j b : Cánh tay đòn từ lực j k F  tới tâm 1 0 j  :Góc vị trí của các chốt trục ra so với phương ngang 11 0 x i :Tỷ số truyền c r : Bán kính chốt con lăn t R : Bán kính vòng tròn qua tâm chốt đầu ra p r : Bán kính con lăn răng chốt n : Số con lăn chịu lực n= 2 1 2 Z  Nếu 2 Z chẵn n= 2 2 Z Nếu 2 Z lẻ m : Số chốt trục ra m= 3 1 2 Z  Nếu m lẻ m= 3 2 Z Nếu m chẵn 12  : Hiệu suất truyền động bánh răng [ H  ] : ng suất tiếp xúc cho phép (Mpa) H  : ng suất tiếp xúc xuất hiện trên bề mặt răng đĩa xycloit M Z : Hằng số đàn hồi của vật liệu các vật thể tiếp xúc H q : Tải trọng riêng tính toán về độ bền tiếp xúc  : Bán kính cong tương đương của 2 bề mặt tiếp xúc 12 ,EE : Mô đun đàn hồi của vật liệu làm bánh răng và con lăn 1, 2  :Hệ số poatxong của vật liệu làm bánh răng và con lăn a d : Đường kính vòng đỉnh răng đĩa xycloit f d : Đường kính vòng đáy răng đĩa xyloit d : Đường kính vòng chia đĩa xycloit ch r : Bán kính chốt trục ra M : Momen xoắn trên trục (Mmm)  STT  TRANG Bảng 3.1 Trị số hệ số H K  cho bộ truyền bánh răng con lăn 48 Bảng 3.2 Giới hạn bền mỏi tiếp xúc σ 0 limH của mặt răng ứng với số chu kỳ cơ sở 50 Bảng 3.3 Hệ số quy đổi HE K 52 Bảng 3.4 ng suất cắt cho phép 56 Bảng 3.5 ng suất dập cho phép [ d  ] đối với vật liệu ghép then 59 Bảng 3.6 Hệ số tải 64 DANH SÁCH CÁC HÌNH STT  TRANG Hình 1.1 Bản vẽ mặt cắt hộp giảm tốc xyclôít 17 Hình 1.2 Động cơ-hộp giảm tốc bánh răng con lăn 18 Hình 1.3 So sánh kích thước bao của động cơ - hộp giảm tốc xyclôít và hộp giảm tốc bánh răng trụ thông thường 19 Hình 1.4 Một số loại động cơ - Hộp giảm tốc bánh răng con lăn của hãng Hap Dong 20 Hình 1.5 Một số loại động cơ – Hộp giảm tốc bánh răng con lăn của hãng sumimoto 21 Hình 1.6 Bánh răng Epixyclôít 22 Hình 1.7 Bánh răng HypôXyclôít 22 Hình 1.8 Cấu tạo hộp giảm tốc bánh răng con lăn 23 Hình 1.9 Khai triển hộp giảm tốc bánh răng con lăn 23 Hình 1.10 Mô tả nguyên lý làm việc của bộ truyền bánh răng con lăn 25 Hình 1.11 ng dụng hộp giảm tốc xyclôít kiểu hypôxyclôít trong robot 26 Hình 1.12 Robot Kuka sử dụng hộp giảm tốc Xyclôít của hãng Nabtesco 26 Hình 1.13 ng dụng hộp giảm tốc xyclôít trong công nghiệp 27 Hình 2.1 Xây dựng đường Epixyclôít 29 Hình 2.2 Đường Epicycloit kéo dài đầy đủ 31 Hình 2.3 Đường bao trong đầy đủ của họ vòng tròn bán kính c r 33 Hình 3.1 Lực tác dụng trong bộ truyền bánh răng con lăn 34 Hình 3.2 Sơ đồ tính góc i  36 Hình 3.3 Sơ đồ tính bj 37 Hình 3.4 Sơ đồ lực ( C F ) và ( K F ) khi 0 0   39 Hình 3.5 Biểu đồ lực (F C ) khi θ= 0 0 40 Hình 3.6 Biểu đồ lực (F K ) khi θ= 0 0 40 Hình 3.7 Biểu đồ lực (F C ) khi θ= 0 12 40 Hình 3.8 Biểu đồ lực (F K ) khi θ= 0 12 40 Hình 3.9 Biểu đồ lực (F C ) khi θ= 0 24 41 Hình 3.10 Biểu đồ lực (F K ) khi θ= 0 24 41 Hình 3.11 Biểu đồ lực (F C ) khi θ= 0 36 41 Hình 3.12 Biểu đồ lực (F K ) khi θ= 0 36 41 Hình 3.13 Biểu đồ lực (F C ) khi θ= 0 48 42 Hình 3.14 Biểu đồ lực (F K ) khi θ= 0 48 42 Hình 3.15 Biểu đồ lực (F C ) khi θ= 0 60 42 Hình 3.16 Biểu đồ lực (F K ) khi θ= 0 60 42 Hình 3.17 Đường Biểu diễn đường răng đĩa Epixycloit 45 Hình 3.18 Xác định góc  46 Hình 3.19 Vị trí các đĩa xyclôít 55 Hình 3.20 Biểu đồ lực 55 Hình 3.21 Kết cấu lắp đoạn trục 58 Hình 3.22 Các kích thước của then bằng 59 Hình 4.1 Lưu đồ tính thiết kế bộ truyền bánh răng con lăn 71 Hình 4.2 Giao diện bắt đầu của chương trình 71 Hình 4.3 Cửa sổ chọn vật liệu 72 Hình 4.4 Cửa sổ chọn các thông số cơ bản 73 Hình 4.5 Cửa sổ chọn các thông số trục vào 74 Hình 4.6 Cửa sổ chọn các thông số trục ra 75 Hình 4.7 Cửa sổ xem trước hình dạng bộ truyền 75 [...]... Tính toán, thiết kế chế tạo hộp giảm tốc bánh răng con lăn biên dạng Epixyclôít ứng dụng trong các modul quay của robot công nghiệp  Phạm vi nghiên cứu: - Nghiên cứu nguyên lý hình thành và thành lập phương trình biên dạng epixyclôít - Phân tích lực - Viết phần mềm thiết kế, tính toán bánh răng con lăn trên Matlab - Thiết kế và chế tạo thực nghiệm hộp giảm tốc bánh răng con lăn epixyclôít ứng dụng. .. tự tính toán thiết kế và chế tạo hộp giảm tốc bánh răng con lăn epixyclôít ứng dụng trong các máy điều khiển số CNC và robot công nghiệp cũng như các thiết bị có độ chính xác cao - Ý nghĩa thực tiễn: Với việc thay thế các hộp giảm tốc sử dụng bánh răng thông thường, khắc phục các nhược điểm của hộp giảm tốc sử dụng bánh răng thông thường Về thực tiễn trong bối cảnh phát triển mạnh về robot công nghiệp, ... NăI:ăM ăĐ U I Đ TăV NăĐ Hộp bánh răng hành tinh kiểu con lăn chủ yếu được chia làm hai loại chính đó là hộp giảm tốc kiểu Epixyclôít và hộp giảm tốc kiểu Hypôxyclôít Việc nghiên cứu chế tạo các loại hộp giảm tốc này có nhiều công trình trong và ngoài nước nhưng chủ yếu là các công trình của nước ngoài Bộ truyền hộp giảm tốc bánh răng hành tinh con lăn xyclôít thường được ứng dụng trong các truyền động cơ... lao trong việc giải các bài toán đặt ra cho các hệ dẫn động có kích thước nhỏ của các máy được chế tạo có sự tham gia trực tiếp của động cơ điện lắp với các bộ truyền (hình 1.2) Các động cơ hộp giảm tốc này có thể được sử dụng trong các ngành công nghiệp hóa học, cao su, thực phẩm và công nghiệp robot Vùng công suất truyền hợp lý nhất của các bộ động cơ - hộp giảm tốc nằm trong phạm vi 0.5 đến 10 kw Trong. .. khí chính xác, so với các hộp giảm tốc thông thường hộp giảm tốc xyclôít có độ chính xác, độ bền và tỷ số truyền cao, kích thước nhỏ gọn, không ồn trong quá trình làm việc Do đó, loại hộp giảm tốc này có xu hướng thay thế các hộp giảm tốc thông thường với những ưu điểm trên loại hộp giảm tốc này thích hợp cho các thiết bị chính xác như: robot, máy CNC, thiết bị định vị cũng như các thiết bị tự động hiện... bao của hộp giảm tốc bánh răng trụ có cùng công suất và tỉ số truyền Trọng lượng giảm từ 3 đến 4 lần Để minh họa trên (hình 1.3) mô tả kích thước của hộp giảm tốc bánh răng con lăn có công suất 4kw, tỉ số truyền là 21 và kích thước bao của động cơ - hộp giảm tốc bánh răng trụ thường có cùng công suất và tỉ số truyền 19 Hình 1.3 So sánh kích thước bao c a động cơ - hộp giảm tốc xyclôít và hộp giảm tốc. .. khi nền công nghiệp robot ngày càng phát triển yêu cầu đặt ra đối với hộp giảm tốc có tỉ số truyền lớn, mô men lớn nhưng kích thước nhỏ gọn thì hộp giảm tốc xyclôít ngày càng được đưa vào nghiên cứu và phát triển rộng rãi Chúng được sử dụng nhiều trong công nghiệp và đặc biệt là trong Rôbốt và trong các máy CNC hiện đại 26 4 1 2 3 5 6 (1-6: vị trí hộp giảm tốc xyclôít) Hình 1.11 ng dụng hộp giảm tốc xyclôít... loạt các hộp giảm tốc được ra đời và được áp dụng ngày càng nhiều trong thực tiễn ổ đỡ trục ra Bánh răng Epixyclôít Trục vào Vành răng chốt con lăn Vỏ hộp giảm tốc cycloit Trục ra Hình 1.1 Bản vẽ mặt cắt hộp giảm tốc xyclôít 18 Ngày nay, khi nền công nghiệp robot ngày càng phát triển yêu cầu đặt ra đối với hộp giảm tốc có tỉ số truyền lớn, mômen lớn nhưng kích thước nhỏ gọn thì hộp giảm tốc xyclôít... con lăn epixyclôít ứng dụng trong robot công nghiệp IV PH - NGăPHỄPăNGHIểNăC UăĐ ăTĨI Nghiên cứu, tổng hợp các tài liệu, các báo cáo trong và ngoài nước có liên quan đến đề tài - ng dụng phương pháp biến đổi ma trận thuần nhất thiết lập phương trình biên dạng bánh răng - Sử dụng phần mềm Matlab làm công cụ tính toán hổ trợ cho đề tài - Chế tạo hộp giảm tốc bánh răng con lăn epixyclôít ụăNGHƾAăKHOAăH... đến 10 kw Trong kiểu hộp giảm tốc này, trục ra và trục vào là đồng trục Các hộp giảm tốc này cho phép sử dụng với tỉ số truyền lớn, mỗi cấp từ 8 đến 65 Để nhận được tỉ số truyền từ 65 đến 3600 cần sử dụng các bộ truyền 2 cấp Hình 1.2 Động cơ - hộp giảm tốc bánh răng con lăn Trong cuộc khảo sát được tiến hành ở Viện thiết kế Quốc gia Leningrat chỉ ra rằng kích thước bao của hộp giảm tốc xyclôít nhỏ hơn . lực - Viết phần mềm thiết kế, tính toán bánh răng con lăn trên Matlab - Thiết kế và chế tạo thực nghiệm hộp giảm tốc bánh răng con lăn epixyclôít ứng dụng trong robot công nghiệp. IV. . phương pháp, trình tự tính toán thiết kế và chế tạo hộp giảm tốc bánh răng con lăn epixyclôít ứng dụng trong các máy điều khiển số CNC và robot công nghiệp cũng như các thiết bị có độ chính. hộp giảm tốc này có thể được sử dụng trong các ngành công nghiệp hóa học, cao su, thực phẩm và công nghiệp robot. Vùng công suất truyền hợp lý nhất của các bộ động cơ - hộp giảm tốc nằm trong