Từ những kết quả khảo sát, đánh giá và thực nghiệm của chương 4 cho thấy:
1. BDR mới được đề xuất đã khắc phục được một số nhược điểm của BDR thân khai truyền thống và có khả năng tải lớn hơn thông qua đặc điểm ăn khớp lồi- lõm và có khả năng thiết kế răng với môđun lớn số răng ít để tăng khả năng tải trong khi BDR thân khai truyền thống không thực hiện được.
2. Các kết quả khảo sát, đánh giá thực nghiệm ở Mục 4.3, đã chỉ ra đặc tính hàm truyền, hình dạng hình học, biên độ, bước, dải biến đổi tốc độ của hệ BRKT không những phụ thuộc vào thiết kế và tổng hợp đường lăn mà còn phụ thuộc vào góc đặt các BRKT trên trục, phương án bố trí các BRKT trong hệ. Kết quả của nghiên cứu này đã bổ sung cho nghiên cứu đã được trình bày ở chương 2 khi tổng hợp đường lăn theo đặc tính hàm truyền.
3. Các kết quả nghiên cứu thực nghiệm và các mẫu chế tạo thử nghiệm của luận án cho thấy với công nghệ hiện đại và tương lai thì việc gia công chế tạo BRKT không còn là một trở ngại.
4. Thông qua chế tạo thử nghiệm bộ gạt nước mưa ô tô bằng cách thay thế cơ cấu bốn khâu một tay quay một cần lắc bằng các BRKT kết hợp với BRTT truyền thống đã minh chứng cho khả năng ứng dụng của BRKT trong thực tiễn qua đó cho thấy kết quả nghiên cứu của luận án có tính ứng dụng trong thực tiễn. Ngoài ra, trong thực tế có rất nhiều cơ cấu máy và thiết bị có đặc tính làm việc biến đổi như được trình bày trong chương 1 của luận án. Điều đó cho thấy tiềm năng ứng dụng của BRKT trong tương lai gần là rất lớn. Do đó kết quả nghiên cứu của luận án ngoài việc có ý nghĩa thực tiễn còn là tài liệu tham khảo cho các nghiên cứu ứng dụng trong tương lai gần.
5. Các kết quả nghiên cứu của chương này đã bổ sung và củng cố về mặt lý thuyết đã được nghiên cứu ở chương 2 và chương 3 về bài toán thiết kế ngược để đáp ứng các yêu cầu của thực tiễn.
Kết luận chương 4
Từ các kết quả khảo sát, nghiên cứu thực nghiệm và các thảo luận chương 4 của luận án đã đạt được các kết quả sau:
(1) Làm rõ các ưu điểm của BDR mới được đề xuất ở chương 3 so với BDR thân khai truyền thống.
(2) Thông qua các mẫu chế tạo thực nghiệm bao gồm: cặp BROV chính tâm, cặp BREL lệch tâm, hệ BRKT thường, hệ BRKT kiểu hành tinh kép và thay thế cơ cấu 1 tay quay 1 cần lắc bằng các BRKT có đường lăn hở của bộ gạt nước mưa ô tô đã minh chứng cho:
(i) Tính đúng đắn của các kết quả nghiên cứu lý thuyết ở chương 2 và chương 3 theo mục tiêu đã đề ra của luận án.
(ii) Tính thực tiễn của luận án và chỉ ra tiềm năng ứng dụng cũng như nghiên cứu ứng dụng của BRKT vào thiết kế máy móc và thiết bị trong tương lai gần.
(3) Các kết quả khảo sát, đánh giá, thực nghiệm ở chương này đã bổ khuyết và nâng cao tính học thuật và chặt chẽ về mặt phương pháp luận cho kết quả nghiên cứu lý thuyết ở chương 2 và chương 3. Thông qua đó có thể nghiên cứu phát triển cho các ứng dụng khác nhau với phương pháp luận tương tự bởi luận án đã nghiên cứu phát triển một cách phổ quát cho các BRKT có đường lăn kín, đường lăn hở, thiết kế thuận, thiết kế ngược với các hệ BRKT cơ bản: cặp BROV, cặp BREL, BRTT lệch tâm, hệ BRKT thường, hệ BRKT
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Kết luận
Việc nghiên cứu, phát triển hoàn thiện, bổ khuyết lý thuyết thiết kế BRKT luôn là một vấn đề cấp thiết không những ở trong nước mà còn trên thế giới trong bối cảnh cần tổng hợp những bộ truyền biến đổi vô cấp để cải tiến, phát triển thiết bị máy móc các cơ cấu chấp hành phù hợp với đòi hỏi của quá trình phát triển nền sản xuất công nghiệp 4.0. Để góp phần đáp ứng những đòi hỏi bức thiết trên của thực tiễn luận án đã giải quyết một số vấn đề sau:
1. Từ việc tổng hợp, phân tích, đánh giá, chắt lọc các kết quả nghiên cứu trong và ngoài nước về lĩnh vực BRKT một cách có hệ thống nhằm tạo ra một tài liệu tổng quan và hệ thống các xu hướng phát triển của BRKT. Luận án đã đề ra các mục tiêu và các nội dung giải quyết cụ thể. Các nội dung nghiên cứu trong khuôn khổ luận án bám sát với mục tiêu và tên đề tài đã đề ra. 2. Đề xuất đường cong mới cycloid cải tiến từ elíp sinh làm BDR của BRKT. 3. Đã thiết lập các biểu thức giải tích, các thuật toán, các điều kiện biên để
tổng hợp đường lăn của các hệ BRKT phức tạp khác nhau như hệ BRKT kiểu vi sai, BRKT kiểu hành tinh v.v.. theo hàm truyền cho trước.
4. Thiết lập phương trình giải tích hình thành BDR của dụng cụ tạo hình (TRS, BRS) để tạo hình BDR của BRKT đường cycloid cải tiến.
5. Đưa ra được các thuật toán hiệu chỉnh và tối ưu các thông số thiết kế từ đường lăn cho đến BDR nhằm đảm bảo các điều kiện: kích thước các răng trên BRKT đều nhau và thỏa mãn các điều kiện ăn khớp.
6. Chế tạo các bộ truyền BRKT mẫu trên cơ sở các kết quả nghiên cứu lý thuyết của luận án, cũng như chế tạo và tích hợp các thiết bị đo để tiến hành kiểm chứng kết quả nghiên cứu lý thuyết của luận án.
7. Trên cơ sở các kết quả nghiên cứu lý thuyết luận án đã viết được môđun phần mềm tính toán và tự động hóa thiết kế hệ BRKT phức tạp.
8. Chất lượng ăn khớp của BDR mới được đề xuất tốt hơn so với BDR thân khai truyền thống.
Từ những kết quả nghiên cứu nêu trên luận án đã có những đóng góp chính và điểm mới của luận án về mặt học thuật như sau:
- Đề xuất đường cong mới trong thiết kế BDR của BRKT bên cạnh đường than khai truyền thống với ưu điểm có khả năng nâng cao khả năng tải của bộ truyền.
- Giải quyết triệt để các điều kiện của đường cong mới nhằm khắc phục hiện tượng lõm đỉnh răng và chân răng cũng như hiện tượng không đều về hình dạng hình học và kích thước ở các vị trí khác nhau ở các răng trên BRKT.
- Đưa ra điều kiện để BRKT ngoài trong hệ BRKT vi sai có thể bao được hệ BRKT bên trong và các điều kiện đồng trục. Kết quả nghiên cứu này là một đóng góp mới khi tổng hợp và tối ưu kích thước khi thiết kế đường lăn của hệ BRKT kiểu vi sai hoặc hành tinh kép có BRKT ở ngoài.
- Đưa ra các điều kiện và thuật toán để tối ưu kích thước hệ BRKT kiểu hành tinh và vi sai.
- Xây dựng được các thuật toán hiệu chỉnh tối ưu khi tổng hợp các hệ BRKT khác nhau.
Những điểm mới và đóng góp trên đây có ý nghĩa khoa học trong việc góp phần hoàn thiện, bổ khuyết lý thuyết thiết kế các hệ BRKT, góp một phần nhỏ hoàn thiện lý thuyết ăn khớp trong những trường hợp đặc biệt. Ngoài ra, các kết quả nghiên cứu này cũng góp một phần nhỏ trí tuệ của người Việt Nam trong vấn đề khám phá, sáng tạo và hoàn thiện lý thuyết BRKT trong quá trình phát triển và hoàn thiện lý thuyết thiết kế BRKT của nhân loại theo thời gian.
Về mặt thực tiễn các kết quả nghiên cứu lý thuyết, kết quả nghiên cứu thực nghiệm của luận án có ý nghĩa thực tiễn trong việc thiết kế, chế tạo các bộ truyền bánh răng có hàm truyền thay đổi phục vụ chế tạo, cải tiến các máy móc thiết bị mới trong quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa nền sản xuất của Việt Nam theo hướng tiến tới công nghiệp 4.0 mà chính phủ đã đề ra.
Kiến nghị
Mặc dù đã cố gắng thực hiện các nghiên cứu thực nghiệm nhằm đánh giá kiểm chứng lý thuyết đã nghiên cứu. Nhưng trong điều kiện Việt Nam còn rất hạn chế về thiết bị thí nghiệm và các loại cảm biến đắt tiền phục vụ các hướng chuyên môn hẹp. Do đó, luận án vẫn còn những hạn chế để có thể ứng dụng đó là:
i) Nghiên cứu động lực học và truyền động cũng như nghiên cứu thực nghiệm đánh giá ảnh hưởng của tải đến sai số hàm truyền và hiệu suất của BDR mới.
ii) Cần phải nghiên cứu các vấn đề về kết cấu, vật liệu, các phương pháp gia công để đảm bảo độ bền, độ chính xác cũng như giá thành sản xuất.
iii) Tiếp tục nghiên cứu các vấn đề về tốc độ, mô men quán tính, công suất để có giải
pháp khắc phục các nhược điểm của BRKT hiện nay chỉ phù hợp ở các kịch bản ứng dụng ở tốc độ thấp.
iv) Tiếp tục các nghiên cứu ứng dụng BRKT trong thay thế các bộ biến đổi phức tạp
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN
1. Nguyễn Thành Trung, Nguyễn Hồng Thái (2017); "Nghiên cứu tạo hình và chế tạo bánh răng elip", Hội nghị Cơ học toàn quốc lần thứ X, Hà Nội, 8-9/12/2017,
Tập 1, pp.1027-1034
2. Nguyễn Thành Trung, Nguyễn Hồng Thái, Nguyễn Hoàng Việt (2019), "Thiết kế
hình học hệ bánh răng không tròn kiểu hành tinh có biên dạng là đường thân khai của đường tròn", Hội nghị Cơ học kỹ thuật toàn quốc, Kỷ niệm 40 năm thành lập
Viện Cơ học, Hà Nội, 09/04/2019, Tập 2, pp.323-332.
3. Nguyễn Thành Trung, Nguyễn Hồng Thái, Đàm Công Trưởng (2019), "Ứng dụng
biên dạng Novikov trong thiết kế hệ bánh răng không tròn", Hội nghị Cơ học kỹ
thuật toàn quốc, Kỷ niệm 40 năm thành lập Viện Cơ học, Hà Nội, 09/04/2019, Tập 2, pp. 333-341
4. Nguyễn Thành Trung, Nguyễn Thùy Dương, Nguyễn Tài Trưởng, Nguyễn Hồng Thái (2019), "Nghiên cứu thay thế các cơ cấu bốn khâu trong bộ gạt nước mưa ô tô
bằng cặp bánh răng không tròn", Hội nghị Cơ học kỹ thuật toàn quốc, Kỷ niệm 40
năm thành lập Viện Cơ học, Hà Nội, 09/04/2019, Tập 2, pp. 341-348
5. Nguyễn Hồng Thái, Nguyễn Thành Trung (2020), "Tổng hợp đường lăn của hệ
bánh răng không tròn kiểu hành tinh", Tạp chí Khoa học & Công nghệ Các trường
đại học Kỹ thuật, số 140 (2020), pp.005-010
6. Nguyễn Hồng Thái, Nguyễn Thành Trung, Nguyễn Thùy Dương, Nguyễn Hoàng Việt (2020), "Nghiên cứu tạo hình biên dạng răng của hệ bánh răng không tròn
thường bằng TRS và bánh răng sinh Novikov", Tạp chí Khoa học & Công nghệ
Các trường đại học Kỹ thuật, số 140 (2020), pp. 011-017
7. Nguyễn Hồng Thái, Nguyễn Thành Trung, Lưu Xuân Nghĩa, Nguyễn Thùy Dương (2020), "Tổng hợp bộ truyền bánh răng không tròn ăn khớp ngoài biên
dạng xyclôít ", Tạp chí Khoa học & Công nghệ Các trường đại học Kỹ thuật, số
145 (2020), pp. 033-039
8. Nguyễn Thành Trung, Nguyễn Hoàng Việt, Nguyễn Hồng Thái (2021), “Nghiên
cứu và chế tạo cặp bánh răng không tròn ăn khớp ngoài có biên dạng răng là đường xyclôít cải tiến của elíp", Tạp chí Phát triển Khoa học và Công nghệ - Kĩ
9. Nguyễn Hoàng Việt, Nguyễn Thùy Dương, Nguyễn Thành Trung, Nguyễn Hồng Thái (2021), "Thiết kế bộ truyền bánh răng không tròn ăn khớp trong biên dạng
xyclôít cải tiến", Tạp chí Khoa học Giáo dục Kỹ thuật, số 63, pp. 85-93
10.Nguyen Hong Thai, Nguyen Thanh Trung, Luu Xuan Nghia, Nguyen Thuy Duong (2021), " Profile Sliding Phenomenon in the External Non-Circular Gear- Train with Cycloidal Profile", JST: Engineering and Technology for Sustainable
Development, Vol.1, Issue 1, pp. 053-057
11.Nguyen Hong Thai, Trinh Thi Khanh Ly, Nguyen Thanh Trung (2021),
“Research design and experimental manufacturing of compound non circular gear train with an improved cycloid profile of the ellipse”, International Conference on
Engineering Research and Applications – ICERA 2021 (Accepted) (Indexed in SCOPUS, Q4)
12.Nguyen Thanh Trung, Nguyen Hoang Viet, Nguyen Hong Thai (2021),
“Research and Manufacturing of Oval Gear Pair Applied in Rotor of a Roots Type Compressor”, JST: Engineering and Technology for Sustainable Development,
Vol.31, Issue 5, pp. 031-038
13.Nguyen Hong Thai, Nguyen Thanh Trung, Dang Bao Lam (2021), “The design
of the compound non-circular gear train has an internal gears pair with an improved cycloid tooth profile”, Key Engineering Materials (Accepted) (Indexed in SCOPUS, Q4)
14.Nguyen Hong Thai, Phung Van Thom, Nguyen Thanh Trung (2021),
“Experimental design and manufacture a pair of the internal non-circular gears with an improved cycloid profile”, AUN/SEED-Net Joint Regional Conference in
Transportation, Energy and Mechanical Manufacturing Engineering – RCTEMME 2021 (Accepted) (Indexed by SCOPUS)
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Poulle, E., (1980), “Equatoires et horlogerie plan´etaire du XIII´ e au XVIe si`ecle”, Tome I, Librairie Droz, pp. 511-550.
[2] Leonardo da Vinci (1493), “Codex Madrid”,
[3] Faydor L. Litvin, Alfonso Fuentes-Aznar, Ignacio Gonzalez-Perez, Kenichi Hayasaka (2009), “Noncircular gears Design and Generation”, Cambridge
University Press, New York.
[4] David B. Dooner (2012), “Kinematic geometry of gearing”, Wiley. [5] L. Burmester (1888), “Lehrbuch der Kinematik”, Verlag, A. Felix.
[6] E.R. Fellows (1924), “Gear Generating Cutting Machine”, US Patent 1516524. [7] W.W. Boyd (1940), “Elliptical gears provide feed control”, Mach. Des. 12 (1940). [8] 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, Vol. 197, pp. 3783-3802.
[9] D. Mundo (2006), “Geometric design of a planetary gear train with non-circular gears”, Mechanism and Machine Theory , Vol. 41, pp. 456-472.
[10] Chien-Fa Chen, Chung-Biau Tsay (2004), “Computerized tooth profile generation
and analysis of characteristics of elliptical gears with circular-arc teeth”, Journal
of Materials Processing Technology, Vol. 148, pp. 226-234. [11] Ivan law (1988), “Gears and cutting”, Argus Books.
[12] Yi-Pei Shih, Shi-Duang Chen (2012), “Aflank correction methodology for afive- axis CNC gear profile grinding machine”, Mechanism and Machine Theory, Vol.
47, pp. 31–45.
[13] Đinh Gia Tường, Nguyễn Xuân Lạc, Trần Doãn Tuấn (1972), “Nguyên lý máy”,
Nhà xuất bản giáo dục và chuyên nghiệp.
[14] Nguyễn Xuân Lạc (1969), “Nguyên lý máy chuyên nghiệp”, Nhà xuất bản Đại học Bách Khoa Hà Nội.
[15] Biing-Wen Bair, Ming-Hung Sung, Jean-Shyan Wang, Chien-Fa Chen (2009),“Tooth profile generation and analysis of oval gears with circular-arc
teeth”, Mechanism and Machine Theory, Vol. 44, pp. 1306–1317.
[16] Faydor L. Litvin, Ignacio Gonzalez-Perez , Kenji Yukishima, Alfonso Fuentes, Kenichi Hayasaka (2007), “Generation of planar and helical elliptical gears by application of rack-cutter”, Computer Methods in Applied Mechanics and
Engineering, Vol. 196, pp. 4321-4336.
[17] Erika Ottaviano, Domenico Mundo, Guido A. Danieli, Marco Ceccarelli (2008),
“Numerical and experimental analysis of non-circular gears and cam-follower systems as function generators”, Mechanism and Machine Theory, Vol. 43, pp.
996-1008.
[18] Fangyan Zheng, Lin Hua, Xinghui Han, Bo Li, Dingfang Chen (2017), “Synthesis of Shaped Noncircular Gear Using a Three-Linkage Computer Numerical Control Shaping Machine”, Journal of Manufacturing Science and Engineering, Vol.
[19] Giorgio Figliolini, Jorge Angeles (2003), “The synthesis of elliptical gears generated by shaper – cutters”, Journal of Mechanical Design, ASME, December
2003, Vol. 125, pp 793-801.
[20] Fangyan Zheng, Lin Hua, Xinghui Han, Bo Li, Dingfang Chen (2016), “Synthesis
of indexing mechanisms with non-circular gears”, Mechanism and Machine
Theory, Vol. 105, pp. 108-128.
[21] Javier Roldán Mckinley, David B. Dooner, Carl Crane III, Jean-Francois Kammath (2005), “Planar Motion Generation Incorporating a 6-Link Mechanism and Non-Circular Elements”, Proceedings of DETC 2005 ASME 29th Mechanisms
and Robotics Conference September 24-28, 2005 Long Beach, CA, pp. 393-403. [22] Faydor L. Litvin, Alfonso Fuentes (2004), “Gear Geometry and Applied Theory”,
Cambridge University Press, New Yord.
[23] D. B. Dooner (1997), “Use Of Noncircular Gears To Reduce Torque And Speed Fluctuations In Rotating Shafts”, Journal of Mechanical Design, Vol. 119 (2), pp.
299-306.
[24] Dooner, D.B. and Seireg, A. (1999), “An interactive approach to the integrated design and manufacture of gears”, 4th World Congress on Gearing and Power Transmission, March 16-18, CNIT-Paris France, Vol. 1, pp. 317-322.
[25] Takashi Emura, Akira Arakawa(1992), “A New Steering Mechanism Using Noncircular Gears”, JSME International Journal, Series III, Vol. 35, No. 4, pp.
604-610.
[26] Dooner, D.B.(2001), “Function generation utilizing an 8-Bar linkage and optimized noncircular gear elements with application to automotive steering”, Institution of Mechanical Engineers, Part C, July Vol. 215, pp. 847-857.
[27] R.J Ferguson, L.F Daws, J.H Kerr (1975), “The design of a stepless transmission
using non-circular gears”, Mechanism and Machine Theory, Vol. 10, pp. 467-478.
[28] D. Dooner, H-D Yoon, A Seireg (1998), “Kinematic considerations for reducing
the circulating power effects in gear-type continuously variable transmissions”,
Proc Instn Mech Engrs, Vol. 212 PartD, pp. 463 – 478.
[29] 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, pp. 684-687.
[30] Joseph M. Bari, Carl D. Crane, III, David B. Dooner, 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.