Nghiên cứu ứng dụng biên dạng novikov trong thiết kế bánh răng không tròn

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ Nghiên cứu ứng dụng biên dạng Novikov thiết kế bánh khơng trịn ĐÀM CƠNG TRƯỞNG truong.damcong144820@sis.hust.edu.vn Ngành Kỹ thuật Cơ điện tử Giảng viên hướng dẫn: Viện: TS Nguyễn Hồng Thái Cơ khí HÀ NỘI, 10/2020 Chữ ký GVHD CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc BẢN XÁC NHẬN CHỈNH SỬA LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên tác giả luận văn: Đàm Công Trưởng Đề tài luận văn: Nghiên cứu ứng dụng biên dạng Novikov thiết kế bánh khơng trịn Chun ngành: Kỹ thuật Cơ điện tử Mã số SV: CA190060 Tác giả, Người hướng dẫn khoa học Hội đồng chấm luận văn xác nhận tác giả sửa chữa, bổ sung luận văn theo biên họp Hội đồng ngày 10 / 10 /2020 với nội dung sau: STT Nội dung chỉnh sửa Bổ sung thêm phần ưu nhược điểm bánh khơng trịn Chỉnh sửa số thứ tự phương trình Đồng thơng số ví dụ mục 2.2.3 2.3.3 Bổ sung thêm phần nội dung bánh Novikov Bổ sung thêm mơ tả vẽ thiết kế Trình bày thêm phần Tài liệu tham khảo Ngày Giáo viên hướng dẫn tháng Trang 11 18-30 21-26, 31-36 66-67 89 93 năm 2020 Tác giả luận văn CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ĐÀM CÔNG TRƯỞNG NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG BIÊN DẠNG NOVIKOV TRONG THIẾT KẾ BÁNH RĂNG KHƠNG TRỊN Chuyên ngành : CƠ ĐIỆN TỬ LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC CƠ ĐIỆN TỬ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC : TS NGUYỄN HỒNG THÁI Lời cảm ơn Trước tiên, tơi xin bày tỏ cảm kích đặc biệt tới giảng viên hướng dẫn tôi, TS Nguyễn Hồng Thái - Người định hướng, trực tiếp dẫn dắt cố vấn cho suốt thời gian thực đề tài nghiên cứu khoa học Thầy người cho lời khuyên vô quý giá kiến thức chuyên môn định hướng phát triển nghiệp Một lần nữa, xin gửi lời cảm ơn đến thầy tất lòng biết ơn Đồng thời, tơi xin gửi lời cảm ơn đến thầy cô môn Cơ sở thiết kế máy robot khoa Sau đại Học trường Đại học Bách khoa Hà Nội giúp đỡ, tạo điều kiện cho trình viết luận văn thạc sĩ Trong luận, hẳn tránh khỏi hạn chế thiếu sót Tơi mong muốn nhận nhiều đóng góp quý báu đến từ quý thầy cô bạn đọc để đề tài hoàn thiện có ý nghĩa thiết thực áp dụng thực tiễn sống Chân thành cảm ơn Tóm tắt nội dung luận văn Luận văn gồm 94 trang thể chương phần mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo 01 vẽ thiết kế A3 Nội dung đề cập gồm: 1) tổng quan bánh khơng trịn: khái niệm, ứng dụng, tình hình nghiên cứu ngồi nước, phương pháp gia công; 2) thiết kế đường lăn cặp bánh khơng trịn; 3) tổng hợp đường lăn hệ bánh khơng trịn; 4) phương pháp tạo biên dạng cho bánh khơng trịn sử dụng sinh Novikov, bánh sinh Novikov Luận văn nghiên cứu dựa sở lý thuyết ăn khớp phẳng, đặc biệt bánh biên dạng Novikov Trên sở tiến hành thiết lập phương trình giải tích đường lăn biên dạng BRKT Sử dụng phần mềm MATLAB để tính tốn dùng phần mềm Visual Studio viết mơdul phần mềm mơ kiểm tra tính đắn lý thuyết nghiên cứu Kết nghiên cứu luận văn có ý nghĩa khoa học việc hình thành hệ BRKT thường, với việc tạo truyền có tỷ số truyền hàm truyền khác theo đặc tính động học động lực học thiết bị mà truyền phải đáp ứng Đây sở lý thuyết để tiếp tục nghiên cứu sâu tối ưu hệ bánh răng, kết cấu, vật liệu tính toán hiệu suất truyền HỌC VIÊN Ký ghi rõ họ tên MỤC LỤC Chương TỔNG QUAN VỀ BÁNH RĂNG KHƠNG TRỊN 1.1 Định nghĩa bánh khơng trịn 1.2 Ứng dụng bánh khơng trịn 1.3 Một số nghiên cứu bánh khơng trịn 1.3.1 Tình hình nghiên cứu nước 1.3.2 Tình hình nghiên cứu ngồi nước 1.4 Các phương pháp gia cơng bánh khơng trịn 11 1.5 Kết luận chương 14 Chương THIẾT KẾ ĐƯỜNG LĂN CỦA CẶP BÁNH RĂNG KHƠNG TRỊN… 15 2.1 Mơ hình tốn đường lăn bánh ellip dạng tọa độ cực 15 2.1.1 Phương trình đường lăn bánh ellip lệch tâm 15 2.1.2 Đường lăn bánh Ellip tâm dạng tọa độ cực 16 2.2 Thiết kế đường lăn bánh không trịn đối tiếp với bánh ellip ăn khớp ngồi 17 2.2.1 Đường lăn bánh khơng trịn ăn khớp đối tiếp với bánh Ellip lệch tâm 17 2.2.2 Đường lăn bánh khơng trịn ăn khớp đối tiếp với bánh Ellip tâm 19 2.2.3 Các ví dụ áp dụng 21 2.3 Thiết kế đường lăn bánh khơng trịn đối tiếp với bánh ellip ăn khớp 27 2.3.1 Đường lăn bánh khơng trịn ăn khớp đối tiếp với bánh Ellip lệch tâm 28 2.3.2 Đường lăn bánh khơng trịn đối tiếp với bánh Ellip tâm 29 2.3.3 Các ví dụ áp dụng 31 2.4 Kết luận chương 37 Chương TỔNG HỢP ĐƯỜNG LĂN CỦA HỆ BÁNH RĂNG KHƠNG TRỊN THƯỜNG 38 3.1 Đặt vấn đề 38 3.2 Đối tượng nghiên cứu luận văn 38 3.3 Phân tích động học hệ bánh trường hợp tổng quát 39 3.3 Xác định khoảng cách trục trường hợp tổng quát 41 3.3.1 Đối với lược đồ hệ bánh khơng trịn thường hình thành từ cặp bánh khơng trịn ăn khớp ngồi 41 3.3.2 Đối với lược đồ hệ bánh khơng trịn thường hình thành từ cặp bánh khơng trịn ăn khớp 42 3.4 Thiết kế đường lăn hệ bánh khơng trịn có lược đồ hình 3.1a 43 3.4.1 Bánh bánh trụ tròn lệch tâm, bánh bánh ellip tâm 43 3.4.2 Bánh bánh ellip tâm, bánh bánh ellip lệch tâm 48 3.4.3 Bánh bánh ellip lệch tâm, bánh trụ trịn tâm 51 3.5 Thiết kế đường lăn hệ bánh khơng trịn theo lược đồ hình 3.1b 54 Bánh bánh trụ tròn lệch tâm, bánh bánh ellip tâm 54 3.5.2 Bánh bánh ellip tâm, bánh bánh ellip lệch tâm 58 3.6 Tổng hợp đường lăn hệ bánh khơng trịn biết hàm truyền cặp bánh 61 3.7 Kết luận chương 64 Chương ỨNG DỤNG BIÊN DẠNG RĂNG KIỂU NOVIKOV TRONG THIẾT KẾ HỆ BÁNH RĂNG KHƠNG TRỊN THƯỜNG VÀ MƠ PHỎNG Q TRÌNH ĂN KHỚP…… 66 4.1 Đặt vấn đề 66 4.2 Bánh Novikov biên dạng sinh Novikov 66 4.2.1 Bánh Novikov 66 4.2.1 Biên dạng sinh Novikov 67 4.3 Cơ sở lý thuyết bao hình bánh chủ động 68 4.4 Phương pháp tạo hình biên dạng cho bánh chủ động 69 4.5 Phương pháp tạo hình biên dạng cho bánh ăn khớp đối tiếp 71 4.6 Điều kiện cắt lẹm chân 73 4.7 Các ví dụ áp dụng 74 4.8 Chương trình mơ động học bánh khơng trịn 84 4.9 Kết luận chương 86 KẾT LUẬN 88 PHỤ LỤC 89 TÀI LIỆU THAM KHẢO 90 3.5.1 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU CÁC TỪ VIẾT TẮT Kí hiệu Nội dung, ý nghĩa A 12 , A 34 : Khoảng cách trục bánh 2; ϕ1, : Góc quay bánh bánh ∑ L1 , ∑ L : Đường lăn bánh bánh P : Tâm ăn khớp tức thời Γ1 , Γ : Biên dạng bánh bánh Γs : Biên dạng sinh a : Bán kính lớn ellip b : Bán kính nhỏ ellip c : Bán tiêu cự F1, F2 : Hai tiêu điểm ellip r 1, r : Bán kính cực đường lăn bánh 1, ω1 , ω : Vận tốc góc bánh 1, C1, C2 : Chu vi đường lăn bánh 1, n : Tỉ số chu vi e : Tâm sai ϑ0 {x0 O0 y } : Hệ quy chiếu gắn liền với giá ϑ1{x1O1 y1} : Hệ quy chiếu gắn liền bánh ϑ2 {x2 O2 y } : Hệ quy chiếu gắn liền bánh ϑ s { x s Os y s } : Hệ quy chiếu gắn liền hf, hp : Chiều cao đỉnh, chân pn : Bước V 12 : Vận tốc trượt tương đối hai bánh Từ viết tắt Nội dung, ý nghĩa BRKT : Bánh khơng trịn DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ Hình 1.1 Hình 1.2 Hình 1.3 Hình 1.4 Hình 1.5 Bánh khơng trịn Ứng dụng bánh Elip thiết bị đo lưu lượng Cặp bánh khơng trịn biến thiên mô men Cơ cấu truyền động bậc tự sử dụng cặp bánh khơng trịn Cơ cấu đánh lại tám khâu bậc tự sử dụng bánh không tròn Hình 1.6 Sơ đồ bố trí bánh khơng trịn hộp số vơ cấp CVT Hình 1.7 Biên dạng bánh hộp số vô cấp CVT Hình 1.8 Bánh khơng trịn sử dụng tay máy rô bốt tác hợp Hình 1.9 Phát minh sáng chế máy đột dập sử dụng bánh khơng trịn Đức Hình 1.10 Bánh khơng trịn sử dụng máy gia cơng chế tạo đinh Hình 1.11 Bánh khơng trịn sử dụng máy nén áp lực cao Hình 1.12 Bánh Elip sử dụng máy nén áp lực cao Hình 1.13 Bánh khơng trịn sử dụng hệ thống gạt nước mưa kính ơtơ Hình 1.15 Ý tưởng thiết kế BRKT Leonardo Da Vinchi Hình 1.16 Cơ cấu bánh khơng trịn 10 Hình 1.17 Bơm thủy lực BRKT 10 Hình 1.18 Phương pháp chế tạo bánh khơng trịn công ty Fellows [60] 12 Hình 1.19 Phương pháp chế tạo bánh khơng trịn Bopp Reuther 12 Hình 1.20 Chế tạo bánh khơng trịn dựa phương pháp bao hình 13 Hình 1.21 Gia cơng bánh khơng trịn máy phay lăn 14 Hình 2.1 Đường lăn bánh dạng ellip lệch tâm 15 Hình 2.2 Đường lăn bánh dạng ellip tâm 16 Hình 2.3 Đường lăn bánh khơng trịn đối tiếp với bánh ellip ăn khớp 17 Hình 2.4 Đường lăn cặp bánh ellip lệch tâm n = 21 Hình 2.5 Hàm tỉ số truyền cặp bánh với bánh cho a = 40 mm, e = 0.5, n = 21 Hình 2.6 Đường lăn cặp bánh ellip lệch tâm n = 22 Hình 2.7 Hàm tỉ số truyền cặp bánh với bánh cho a = 40 mm, e = 0.5, n = 22 Hình 2.8 Đường lăn cặp bánh ellip lệch tâm n = 23 Hình 2.9 Hàm tỉ số truyền cặp bánh với bánh cho a = 40 mm, e = 0.5, n = 23 Hinh 2.10 Đường lăn cặp bánh ellip tâm n = 24 Hình 2.11 Hàm tỉ số truyền cặp bánh với bánh cho a = 40 mm, b = 34.64 mm, n = 24 Hinh 2.12 Đường lăn cặp bánh ellip tâm n = 25 Hình 2.13 Hàm tỉ số truyền cặp bánh với bánh cho a = 40 mm, b = 34.64 mm, n = 25 Hinh 2.14 Đường lăn cặp bánh ellip tâm n = 26 Hình 2.15 Hàm truyền cặp bánh với đường lăn bánh cho a = 45 mm, b = 36 mm, n = 26 Hình 2.16 Đường lăn bánh khơng trịn đối tiếp với bánh ellip ăn khớp 27 Hình 2.17 Đường lăn cặp bánh ellip lệch tâm ăn khớp n= 31 Hình 2.18 Hàm truyền cặp bánh với đường lăn bánh cho a = 40 mm, e = 0.5, n = 31 Hình 2.19 Đường lăn cặp bánh ellip lệch tâm ăn khớp n = 32 Hình 2.20 Hàm truyền cặp bánh với đường lăn bánh cho a = 40 mm, e = 0.5, n = 32 Hình 2.21 Đường lăn cặp bánh ellip lệch tâm ăn khớp n = 33 Hình 2.22 Hàm truyền cặp bánh với đường lăn bánh cho a = 40 mm, e = 0.5, n = 33 Hình 2.23 Đường lăn cặp bánh ellip tâm ăn khớp n = 34 Hình 2.24 Hàm truyền cặp bánh với đường lăn bánh cho a = 40 mm, b = 34.64 mm, n = 34 Hình 2.25 Đường lăn cặp bánh ellip tâm ăn khớp n = 35 Hình 2.26 Hàm truyền cặp bánh với đường lăn bánh cho a = 40 mm, b = 34.64 mm, n = 35 Hình 2.27 Đường lăn cặp bánh ellip tâm ăn khớp n = 36 Hình 2.28 Hàm truyền cặp bánh với đường lăn bánh cho a = 40 mm, b = 34.64 mm, n = 36 Hình 3.1 Lược đồ hệ bánh khơng trịn thường 39 Hình 3.2 Đường lăn bánh trịn lệch tâm 43 Hình 3.3 Hệ bánh khơng trịn thường sau tổng hợp 46 Hình 3.4 Hàm truyền hệ hình 3.3 46 Hình 3.5 Hệ bánh khơng trịn thường sau tổng hợp 47 Hình 3.6 Hàm truyền hệ hình 3.5 47 Hình 3.7 Hệ bánh khơng tròn thường sau tổng hợp 49 Hình 3.8 Hàm truyền hệ hình 3.7 50 Hình 3.9 Hệ bánh khơng trịn thường sau tổng hợp 50 Hình 3.10 Hàm truyền hệ hình 3.9 51 Hình 3.11 Hệ bánh khơng trịn thường sau tổng hợp 52 Hình 3.12 Hàm truyền hệ hình 3.11 53 Hình 3.13 Hệ bánh khơng trịn thường sau tổng hợp 53 Hình 3.14 Hàm truyền hệ hình 3.13 54 Hình 3.15 Hệ bánh khơng trịn thường sau tổng hợp 56 Hình 3.16 Hàm truyền hệ hình 3.15 56 Hình 3.17 Hệ bánh khơng trịn thường sau tổng hợp 57 Hình 3.18 Hàm truyền hệ hình 3.17 57 Hình 3.19 Hệ bánh khơng trịn thường sau tổng hợp 59 Hình 3.20 Hàm truyền hệ hình 3.19 59 Hình 3.21 Hệ bánh khơng trịn thường sau tổng hợp 60 Hình 3.22 Hàm truyền hệ hình 3.21 60 Hình 3.23 Hệ bánh khơng trịn sau tổng hợp 62 Hình 3.24 Hàm truyền hệ hình 3.23 63 Hình 3.25 Hệ bánh khơng trịn sau tổng hợp 63 Hình 3.26 Hàm truyền hệ hình 3.25 64 Hình 3.27 Quy trình tổng hợp đường lăn 65 Hình 4.1 Bánh W-N [52] 66 Thanh sinh Novikov kiểu P 67 Thanh sinh Novikov kiểu F 67 Mối quan hệ bánh 68 Quá trình tạo biên dạng cho bánh chủ động 69 Quá trình tạo biên dạng bánh đối tiếp bánh sinh 72 Mặt cắt ngang sinh Novikov có ρ f = 4.6834 mm, ρ a = 4.3376 mm, ρ g = 1.4403 mm 74 Hình 4.8 Sơ đồ thuật tốn vẽ biên dạng bánh khơng trịn 75 Hình 4.9 Biên dạng Novikov bánh ellip m = mm, n = ăn khớp 75 Hình 4.10 Biên dạng Novikov bánh ellip m = mm, n = ăn khớp 76 Hình 4.11 Biên dạng Novikov bánh ellip m = mm, n = ăn khớp 76 Hình 4.12 Biên dạng Novikov bánh ellip m = mm, n = ăn khớp 76 Hình 4.13 Mặt cắt ngang sinh Novikov có ρ f = 3.046 mm, ρ a = 2.817 mm, ρ g = 0.84 mm 77 Hình 4.14 Sơ đồ thuật tốn vẽ biên dạng bánh khơng trịn 78 Hình 4.15 Biên dạng Novikov bánh ellip tâm m = mm, n = ăn khớp 78 Hình 4.16 Biên dạng Novikov bánh ellip tâm m = mm, n = 1.5 ăn khớp 79 Hình 4.17 Biên dạng Novikov bánh ellip tâm m = mm, n = ăn khớp 79 Hình 4.18 Biên dạng Novikov bánh ellip tâm m = mm, n = 2.5 ăn khớp 79 Hình 4.19 Mặt cắt ngang sinh Novikov có ρ f = 4.6834 mm, ρ a = 4.3376 mm, ρ g = 1.4403 mm 80 Hình 4.20 Sơ đồ thuật tốn vẽ biên dạng bánh khơng trịn 81 Hình 4.21 Biên dạng Novikov bánh tròn lệch tâm m = mm, n = ăn khớp 81 Hình 4.22 Biên dạng Novikov bánh tròn lệch tâm m = mm, n = ăn khớp 82 Hình 4.23 Biên dạng Novikov bánh tròn lệch tâm m = mm, n = ăn khớp 82 Hình 4.24 Biên dạng Novikov bánh tròn lệch tâm m = mm, n = ăn khớp 82 Hình 4.25 Hệ bánh ăn khớp 83 Hình 4.26 Hệ bánh ăn khớp 83 Hình 4.27 Giao diện phần mềm mô 84 Hình 4.28 Giao diện sau load file txt 85 Hình 4.29 Mơ đường lăn 85 Hình 4.30 Mơ cặp bánh khơng trịn 86 Hình 4.31 Mơ hệ bánh khơng trịn 86 Hình 4.2 Hình 4.3 Hình 4.4 Hình 4.5 Hình 4.6 Hình 4.7 y [mm] 50 40 30 20 10 x [mm] O2 O1 -10 -20 -30 A12 = 66.64 -40 -50 -20 20 40 a) Đường lăn 60 80 100 b) Cặp bánh Hình 4.16 Biên dạng Novikov bánh ellip tâm m = mm, n = 1.5 ăn khớp y [mm] 40 30 20 10 O2 -10 O1 x [mm] -20 -30 A12 = 26.34 -40 -50 -80 -60 -40 -20 a) Đường lăn 20 40 b) Cặp bánh Hình 4.17 Biên dạng Novikov bánh ellip tâm m = mm, n = ăn khớp y [mm] 60 40 20 O2 x [mm] O1 -20 A12 = 39.56 -40 -60 -120 -100 -80 -60 -40 -20 a) Đường lăn 20 40 b) Cặp bánh Hình 4.18 Biên dạng Novikov bánh ellip tâm m = mm, n = 2.5 ăn khớp 79 Ví dụ 4.3 Thiết kế biên dạng cho bánh khơng trịn ăn khớp biết bánh có đường lăn đường tròn lệch tâm mo đun m = mm, tâm sai e = mm, số Z = 16 Bước 1: Tính tốn lựa chọn thơng số cho bánh Tính bán kính R đường trịn, đường lăn bánh 1: Để hình thành lên bánh hành trình tối thiểu phải chu vi đường lăn bánh Từ phương trình (4.5) ta có: 2π ltr = ∫ Rdϕ = 2πR (4.35) (Z số răng) Pn Z = 2πR ⇒R= Pn Z πmZ mZ = = 2π 2π (4.36) Với: R bán kính đường trịn l tr = πmZ hành trình Z số bánh Thay tham số m = mm, Z = 16 vào (4.36) ta tính R = 24 mm Bước 2: Thiết kế sinh Thông số sinh Novikov hình 4.19 y [mm] ρg Og − 0.15  αg ρf 25 O 20  αf 2.0783 A I B αa 2.0783 − 2.4 3π Oa ρa α ′g x O′g ρ ′g Hình 4.19 Mặt cắt ngang sinh Novikov có ρ f = 4.6834 mm, ρ a = 4.3376 mm, ρ g = 1.4403 mm Bước 3: Xây dựng thuật tốn cho chương trình matlab 80 Bắt đầu R,e,n,m Z Sai n∈ N ∗ Vẽ biên dạng Đúng Sai i=0, ϕ1 = j ≤ ni Tính thơng số: l, l1 , S, rx , ry , β j=i+1  x = x cos(ϕ + ϕ ) − y sin(ϕ + ϕ ) − A cos ϕ 1 12 r =  2  y = y cos(ϕ + ϕ ) + x sin(ϕ + ϕ ) − A sin ϕ 1 1 12   x1 = (l − l1 + rx ) cos β + ( S − ry ) sin β r1   y1 = (l − l1 + rx ) sin β − ( S − ry ) cos β ϕ1 ϕ = ∫ i21dϕ i i=i+1, ϕ1 = 10 Đúng Đúng Sai ϕ1 ≤ 360 j=0, ϕ = Hình 4.20 Sơ đồ thuật tốn vẽ biên dạng bánh khơng tròn 50 y [mm] 40 30 20 10 O2 O1 -10 x [mm] A12 = 71.99 -20 -30 -40 -20 20 40 60 a) Đường lăn 80 100 b) Cặp bánh Hình 4.21 Biên dạng Novikov bánh tròn lệch tâm m = mm, n = ăn khớp 81 y [mm] 60 40 20 O2 O1 x [mm] -20 A12 = 95.498 -40 -60 20 40 60 80 100 120 140 160 a) Đường lăn b) Cặp bánh Hình 4.22 Biên dạng Novikov bánh tròn lệch tâm m = mm, n = ăn khớp y [mm] 40 30 20 10 O2 O1 x [mm] -10 -20 A12 = 23.24 -30 -40 O1 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 10 20 30 a) Đường lăn b) Cặp bánh Hình 4.23 Biên dạng Novikov bánh tròn lệch tâm m = mm, n = ăn khớp y [mm] 60 40 20 O1 O2 x [mm] -20 -40 A12 = 46.73 -60 -120 -100 -80 -60 -40 -20 20 40 a) Đường lăn b) Cặp bánh Hình 4.24 Biên dạng Novikov bánh tròn lệch tâm m = mm, n = ăn khớp 82 Ví dụ 4.4 Thiết kế biên dạng cho hệ bánh khơng trịn ăn khớp ngồi (Hình 3.1a) với bánh có đường lăn đường trịn lệch tâm, bánh có đường lăn ellip tâm Áp dụng lý thuyết tổng hợp đường lăn hệ bánh chương biên dạng ta có hệ bánh hình 4.25 Trong cặp bánh 1-2 ăn khớp ngồi có thơng số ví dụ 4.3 (hình 4.22) cịn cặp bánh 3-4 ăn khớp ngồi có thơng số ví dụ 4.2 (hình 4.15) bánh 2, đồng trục Hình 4.25 Hệ bánh ăn khớp ngồi Ví dụ 4.5 Thiết kế biên dạng cho hệ bánh khơng trịn ăn khớp (Hình 3.1b) với bánh có đường lăn ellip tâm, bánh có đường lăn ellip lệch tâm Áp dụng lý thuyết tổng hợp đường lăn hệ bánh chương biên dạng ta có hệ bánh hình 4.26 Trong cặp bánh 1-2 ăn khớp có thơng số ví dụ 4.2 (hình 4.18) cịn cặp bánh 3-4 ăn khớp ngồi có thơng số ví dụ 4.1 (hình 4.10) bánh 2, đồng trục Hình 4.26 Hệ bánh ăn khớp 83 4.8 Chương trình mơ động học bánh khơng trịn Trên sở lý thuyết xây dựng lập luận trình bày chương 2, phần lý thuyết chương luận văn tiến hành viết phần mềm mô có giao diện hình 4.27 Phần mềm viết ngôn ngữ C#, sử dụng thư viện OpenTK viết phần mềm Visual Studio 2015 Với trợ giúp chương trình ta kiểm nghiệm tính đắn, xác lý thuyết thiết kế đường lăn trình ăn khớp lý thuyết Hình 4.27 Giao diện phần mềm mô Phần mềm NonCircleGears_Simulation chia làm vùng hình 4.27 là: vùng nhập liệu dầu vào, vùng lựa chọn, vùng điều khiển mô phỏng, vùng hiển thị thông số vùng hiển thị đồ họa Trong đó: Vùng nhập liệu đầu vào: ‘LoadData’ đọc file txt chứa liệu liên quan tới đường lăn bánh khơng trịn tạo từ chương trình matlab trình bày phụ lục Vùng lựa chọn: ‘SelectionGears’ vùng mà ta lựa chọn cặp đường lăn, cặp bánh khác để mô Nếu Radio Button ‘Invo’ tích mơ cặp đường lăn, Radio Button ‘Gears’ tích mơ cặp bánh răng, cịn lại ta tích vào Radio Button ‘H’ mơ chuyển động hệ bánh khơng trịn thường Vùng điều khiển mơ phỏng: ‘Control’ vùng điều khiển q trình mơ gồm có: ‘Display’ hiển thị đồ họa vùng 5, ‘Run’ bắt đầu mô phổng chuyển động, ‘Stop’ dừng mô phỏng, ‘ClockW’ ‘UclockW’ điều khiển chiều quay cặp bánh Ngồi ta thay đổi tốc độ mô chuyển động cách thay đổi thông số ‘Speed’ Vùng hiển thị thông số: Hiển thị số khoảng cách trục cặp bánh Vùng hiển thị đồ họa: Vùng có chức hiển thị biên dạng đường lăn bánh 84 Dưới bước thao tác với phần mềm: Bước 1: Tải liệu lên phần mềm Sau mở phần mềm lên hình 4.27 ta nhấn vào button ‘LoadData’ để tải file txt lên Sau tải file txt xong có giao diện hình 4.28 Hình 4.28 Giao diện sau load file txt Bước 2: Lựa chọn cặp bánh đường lăn Sau tải file txt lên ta lựa chon đối tượng cần mơ vùng ‘SelectionGears’ Và tích vào radio button ‘Invo’ mơ đường lăn hình 4.29 tích vào radio button ‘Gears’ mơ cặp bánh ăn khớp hình 4.30, cịn để mơ hệ bánh hình 4.31 tích vào radio button ‘H’ Sau lựa chọn xong đối tượng ta nhấn vào button ‘Display’ để hiển thị đối tượng vùng Hình 4.29 Mơ đường lăn 85 Hình 4.30 Mơ cặp bánh khơng trịn Hình 4.31 Mơ hệ bánh khơng trịn 4.9 Kết luận chương Trong chương luận văn đạt số kết sau: − Ứng dụng lý thuyết ăn khớp cụ thể định lý đối tiếp việc ứng dụng sinh Novikov bánh sinh Novikov ta hình biên dạng bánh khơng trịn hệ bánh khơng tròn thường Đây điểm luận văn Theo tác giả luận văn thầy hướng dẫn trình nghiên cứu, tra cứu tài liệu quốc tế chưa thấy cơng trình cơng bố nói biên dạng Novikov cho bánh khơng trịn − Trong trình tạo hình biên dạng đưa điều kiện để biên dạng bánh thiết kế không xảy tượng cắt lẹm 86 − Đưa thuật toán nhằn tự động hóa thiết kế biên dạng bánh khơng trịn sinh Novikov bánh sinh Novikov Đã viết chương trình tính tốn matlab phần mềm mô ngôn ngữ C# để chứng minh tính đứng đắn biểu thức đưa trình nghiên cứu viết luận văn 87 KẾT LUẬN Sau thời gian dài nghiên cứu luận văn, kết luận văn đạt cụ thể sau: Về mặt lý thuyết Đã thiết lập mơ hình tốn học cặp bánh khơng tròn trường hợp tổng quát Tổng hợp đường lăn hệ bánh khơng trịn thường ăn khớp trong trường hợp tổng quát chưa biết khoảng cách trục hàm truyền đồng thời bánh theo kiểu khác trường hợp tổng Ứng dụng lý thuyết ăn khớp cụ thể định lý đối tiếp việc ứng dụng sinh Novikov bánh sinh Novikov ta hình biên dạng bánh khơng trịn hệ bánh khơng trịn thường Đưa điều kiện để biên dạng bánh thiết kế không xảy tượng cắt lẹm Đưa thuật tốn nhằn tự động hóa thiết kế biên dạng bánh khơng trịn sinh Novikov bánh sinh Novikov Về mặt quy trình tổng hợp hệ bánh khơng trịn thường có biên dạng Novikov Bước 1: Thiết lập mơ hình tốn học Bước 2: Xây dựng đường lăn cho bánh chủ động bánh bị động Bước 3: Thiết kế biên dạng Novikov cho bánh khơng trịn Bước 4: Phối hợp cặp bánh thành hệ bánh khơng trịn thường Về mặt thực tiễn mơ Ứng dụng hệ BRKT tính tốn thiết kế để chế tạo biến mơ có vẽ phần Phụ lục Tạo phần mềm mô động học BRKT Các vấn đề hạn chế định hướng hoàn thiện kết nghiên cứu Do lĩnh vực Việt Nam giới nghiên cứu trở lại Mặt khác thời gian nghiên cứu làm luận văn có hạn nên luận văn vào vấn đề tổng hợp đường lăn tạo hình biên dạng chưa vào hết vào hết vấn đề: xác định trượt biên dạng, tối ưu biên dạng, tính tốn lực trình ăn khớp để xác định ứng suất, biến dạng, chuyển vị trình truyền lực mơ men từ chọn vật liệu xậy dựng quy trình nhiệt luyện chế tạo Tác giả luận văn tự nhận thấy khiếm khuyết mà luận văn cần tiếp tục nghiên cứu để hoàn thiện chọn vẹn loại bánh 88 PHỤ LỤC Trong nhiều hệ, biến thiên đột ngột mô men xoắn luôn tồn Sự biến thiên gây biến đổi đột ngột tốc độ trục quay dẫn đến ổn định Thông thường, nhà thiết kế máy sử dụng bánh đà để giải vấn đề Nhưng lúc không gian làm việc đủ để thuận tiện cho việc sử dụng bánh đà với kích thước lớn Và trường hợp bánh khơng trịn sử dụng cách hiệu Luận văn sử dụng hệ bánh ăn khớp ngồi trình bày mục 4.7 để thiết kế biến mô với mục đích giảm biến thiên mơ men vận tốc khơng mong muốn Mô men phụ biến mô tạo kết hợp với mô men ban đầu hệ giúp triệt tiêu dao động không mong muốn, tạo mô men tốc độ đầu không đổi 89 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Hồng Thái; Mục từ mẫu Tổng hợp báo cáo đề cương Q16 (Cơ khi, mỏ, luyện kim) thuộc đề án Bách khoa toàn thư Việt Nam 2018 [2] R.J Ferguson, L.F Daws, J.H Kerr (1975) The design of a stepless transmission using non-circular gears Mechanism and Machine Theory 1975 Vol 10,pp 467-478 [3] David B Dooner (2012) Kinematic geometry of gearing, Wiley [4] D Dooner, H-D Yoon and A Seireg (1998) Kinematic considerations for reducing the circulating power effects in gear-type continuously variable transmissions, Proc Instn Mech Engrs Vol 212 PartD, 463 – 478 [5] Fang Yan Zheng, Ai Hua Ren, Chuan Qiong Sun, Guo Xing Sun (2011) The Optimization and Simulation of New Type Non-Circular Gears in CVT Applied Machanics and Materials Vol 86, 8.2011, p.p 684-687 [6] Joseph M Bari, Carl D Crane, III, David B Dooner and Javier Roldan Mckinley (2009) The Design of a Single Degree of Freedom Open-Loop Spatial Mechanism That Incorporates Geared Connections, ASME 2009 International Mechanical Engineering Congress and Exposition, Vol 4, pp 631-638, doi:10.1115/IMECE2009-12806 [7] Mandar Shrikant Harshe (2009) Design of one degree of freedom closed loop spatial chains using non-circular gears, Thesis presented to the graduate school of the University of Florida in Partial fulfillment if the requirements for the degree of master if science [8] Doege et al (2001) Drive apparatus for a forming machine, Patent No US 6289754 B1 [9] M.Niculescu, L.Andrei, A.Cristescu (2016) Generation of noncircular gears for variable motion of the crank-slider mechanism, 7th International Conference on Advanced Concepts in Mechanical Engineering ,IOP Conf Series: Materials Science and Engineering 147, doi:10.1088/1757899X/147/1/012078 [10] D MUNDO, G A DANIELI (?) Use of Non-Circular Gears in Pressing Machine Driving Systems, Mechanical Department, University of Calabria, Italy; [11] Faydor L Litvin, Alfonso Fuentes-Aznar, Ignacio Gonzalez-Perez, Kenichi Hayasaka (2009) Noncircular gears Design and Generation, Cambridge University Press, New York [12] D Mundo, G Gatti, D.B Dooner (2009) Optimized five-bar linkages with non-circular gears for exact path generation Mechanism and Machine Theory [13] Jian Neng Chen, Jiang Jun Yan, Liang Sun, Ming Zhou (2014) Analysis of a Novel Traverse Mechanism Driven by Non-Circular Gears with Fourier 90 Pitch-Line Applied on Silk Reeling Machine Applied Machanics and Materials Vols 536-537, 4.2014, p.p 1295-1300 [14] Xiong Zhao, Mao Xiang Yang, Jian Neng Chen, Chuan Long Li, Chao Hui Zhu (2013) Reverse Design of Non-Circular Planetary Gears Train BeatingUp Mechanism Advanced Matertials Research Vol 651, 1.2013, p.p 641646 [15] https://en.wikipedia.org (ngày truy cập 26/09/2018) [16] Trần Văn Địch (2003); Công nghệ chế tạo bánh răng, Nhà xuất khoa học kỹ thuật [17] Trần Văn Địch (2006); Nguyên lý Cắt kim loại, Nhà xuất khoa học kỹ thuật [18] I.I Xementsenkô, V.M Matyusin, G.N Xakharov (sách dịch) (1975); Thiết kế dụng cụ cắt kim loại Tập 1- 2, Nhà xuất khoa học kỹ thuật [19] Nguyễn Trọng Hiệp, Nguyễn Văn Lẫm (2004) (in lần thứ 7); Thiết kế chi tiết máy, Nhà xuất giáo dục [20] Nguyễn Xuân Lạc (1969); Nguyên máy chuyên nghiệp; Nhà xuất Bách khoa [21] Đinh Gia Tường, Nguyễn Xuân Lạc, Trần Doãn Tiến (1970); Nguyên lý máy; Nhà xuất Đại học trung học chuyên nghiệp [22] Trần Thế San, Nguyễn Ngọc Phương (2010); Thực hành, tính tốn gia cơng bánh ren vít, Nhà xuất khoa học kỹ thuật [23] Đào Duy Trung (2007), Nghiên cứu, khảo sát, thiết kế tính tốn chế tạo bánh côn cong dùng công nghiệp; Đề tài cấp bộ, Bộ Công thương [24] Poulle E (1980); Equatoires et horlogerie plan´etaire du XIII´ e au XVI e si`ecle, Tome I, Librairie Droz, 511-550 [25] Leonardo da Vinci, Codex Madrid (1493) [26] E.R Fellows (1924); Gear Generating Cutting Machine, US Patent 1516524, November, 25, 1924 [27] L Burmester (1888); Lehrbuch der Kinematik, Verlag, A Felix [28] W.W Boyd, Elliptical gears provide feed control, Mach Des 12 (1940) [29] Giorgio Figliolini , Hellmuth Stachel , Jorge Angeles (2013); On Martin Disteli's spatial cycloidal gearing Mechanism and Machine Theory, (2013) 73–89 [30] Ming-Feng Tsay,Zhang-Hua Fong (2005) Study on the generalized mathematical model of noncircular gears Mathematical and Computer Modelling, 2005, 555-569 [31] Xiong Zhao, Mao Xiang Yang, Jian Neng Chen, Chuan Long Li, Chao Hui Zhu (2013) Reverse Design of Non-Circular Planetary Gears Train BeatingUp Mechanism Advanced Matertials Research Vol 651.1 (2013) 641-646 91 [32] Lian Xia, Da Zhu Li, Jiang Han (2013); Research on Mathematical Modeling and Kinematic Simulation of Elliptic Family Gears Key Engineering Materials Vols 579-580.9 (2013) 300-304 [33] Giorgio Figliolini , Hellmuth Stachel , Jorge Angeles (2013); On Martin Disteli's spatial cycloidal gearing Mechanism and Machine Theory (2013), 73–89 [34] Faydor L Litvina, Ignacio Gonzalez-Perezb, Alfonso Fuentesb, Kenichi Hayasakac (2008); Design and investigation of gear drives with non circular gears applied for speed variation and generation of functions Comput Methods Appl.Mech.Engr (2008) 3783-3802 [35] Erika Ottaviano, Domenico Mundo, Guido A Danieli, Marco Ceccarelli (2008); Numerical and experimental analysis of non-circular gears and camfollower systems as function generators; Mechanism and Machine Theory 43 (2008) 996–1008 [36] Hong Ding (2012) Application of Non-Circular Planetary Gear Mechanism in the Gear Pump Advanced Matertials Research Vols 591-593, 11 (2012) 2139-2142 [37] Jean-Luc Dion, Sylvie Le Moyne, Gaël Chevallier, Hamidou Sebbah (2009) Gear impacts and idle gear noise: Experimental study and non-linear dynamic model Mechanical Systems and Signal Processing [38] H.E Golber (1939) Rollcurve gears, Trans ASME 61 (1939) 223–231 [39] W.W Boyd (1940) Elliptical gears provide feed control, Mach Des 12 (1940) [40] E.R Fellows (1924) Gear Generating Cutting Machine, US Patent 1516524, November, 25, 1924 [41] Bopp, Reuther (1938) Improvements in or relating to milling toothed gears; Patent No 668897, 1938 [42] F.L Litvin, C.F Ketov (1949) Planetary Reducer, USSR Certificates of Inventions, No.83854, 1949 [43] Litvin F., et al., (1951) Generation of Noncircular Gear by Enveloping Proces, USSR Certificate of Ivention,1949 to 1951 [44] Min Zhang, De Yong Kong, Jia Li Zhao, Yong Ping Liu, Chi Bing Hu (2011) Solid Modeling Methods and Wire-Cutting Process Simulation of Non-Circular Gears Applied Machanics and Materials Vol 86, 8.2011, p.p 730-734 [45] JianGang Li, XuTang Wu, ShiMin Mao (2007) Numerical computing method of noncircular gear tooth profiles generated by shaper cutters Int J Adv Manuf Technol (2007) 33 1098–1105 [46] Vasie Mariu, Andrei Laurenţia (2010) Technologies for non-circular gear generation and manufacture, The annals “dunărea de jos” of galaţi fascicle v, techolologies in machine building, issn 1221 -4566, 167 – 172 92 [47] Mr Jagdish S Talpada, Ms Binta Bhargav (2006) Noncircular gears – theory and equation of pitch curves; Proceedings of the National Conference on Trends and Advances in Mechanical Engineering, YMCA Institute of Engineering, Faridabad, Haryana [48] D Mundo, Elsevier, Geometric design of a planetary gear train with noncircular gears, 2005 [49] F.L Litvin, Alfonso Fuentes; Gear Geometry and Applied Theory [50] Gang Ye, Xian-You Ye A new method for seeking the optimum gear tooth profiles––the theoretical basis of Wildhaber–Novikov gearing Mechanism and Machine Theory 37 (2002) 1087–1103 [51] Faydor L Litvin, Alfonso Fuentes, Ignacio Gonzalez-Perez, Luca Carnevali, Thomas M Sep New version of Novikov–Wildhaber helical gears: computerized design, simulation of meshing and stress analysis Comput Methods Appl Mech Engrg 191 (2002) 5707–5740 [52] G Niemann Novikov gear system and other special gear systems for high load carrying capacity VDI Berichte, No 47, 1961 [53] K Syzrantseva, V Syzrantsev Estimation of Novikov Gearing Loading Capacity Based om f Novikov Gearing Loading Capaci Procedia Engineering 206 (2017)1081–1086 [54] M Batsch, T Markowski, S Legutko, G.M Krolczyk Measurement and mathematical model of convexo-concave Novikov gear mesh Measurement, Volume 125, ( 2018), 516-525 [55] F.L Litvin, Jan Lu (1997) New Methods for Improved Double Circular-Arc Helical Gears 93 ... hợp đường lăn hệ bánh không tròn biết hàm truyền cặp bánh 61 3.7 Kết luận chương 64 Chương ỨNG DỤNG BIÊN DẠNG RĂNG KIỂU NOVIKOV TRONG THIẾT KẾ HỆ BÁNH RĂNG KHƠNG TRỊN... pháp tạo biên dạng cho bánh khơng trịn sử dụng sinh Novikov, bánh sinh Novikov Luận văn nghiên cứu dựa sở lý thuyết ăn khớp phẳng, đặc biệt bánh biên dạng Novikov Trên sở tiến hành thiết lập... Vinchi nghiên cứu, thiết kế đưa vào ứng dụng máy móc thiết bị Những thiết kế ông lưu lại tài liệu xuất thức vào năm 1493 [25] (hình 1.15) Trong sách này, ông đề xuất ứng dụng BRKT thiết kế, chế