DUNG SAI TRUYỀN ĐỘNG BÁNH RĂNG (Dung sai lắp ghép và kỹ thuật đo)

CHƯƠNG VIII: DUNG SAI TRUYỀN ĐỘNG BÁNH RĂNG
8.1. Các yêu cầu kỹ thuật truyền động bánh răng
8.1.1. Truyền động chính xác
8.1.2. Truyền động tốc độ cao
8.1.3. Truyền động công suất lớn
8.1.4. Độ hở mặt bên
8.2. Sai số gia công và ảnh hưởng của chúng đến các yêu cầu kỹ thuật của truyền động
bánh răng
8.2.1. Sai số hướng tâm
8.2.2. Sai số hướng tiếp tuyến
8.2.3. Sai số hướng trục
8.2.4. Sai số profin lưỡi cắt của dụng cụ
8.3. Đánh giá mức chính xác truyền động bánh răng
8.3.1. Đánh giá mức chính xác động học
8.3.2. Đánh giá mức làm việc êm
8.3.3. Đánh giá mức chính xác tiếp xúc
8.3.4. Đánh giá mức độ hở mặt bên
8.3.5. Bộ thơng số đánh giá mức chính xác chế tạo bánh răng
8.4. Tiêu chuẩn dung sai và cấp chính xác của bánh răng và truyền động.
8.4.1. Cấp chính xác
8.4.2. Chọn cấp chính xác cho truyền động bánh răng
T
8.4.3. Dạng đối tiếp mặt răng và dung sai độ hở mặt bên của răng, jn
8.4.4. Ghi kí hiệu cấp chính xác và dạng đối tiếp trên bản vẽ
8.5. Kiểm tra bánh răng
8.5.1. Đo độ đảo tâm của vành răng e0.
8.5.2. Đo độ dịch răng
8.5.3. Đo chiều dày răng của bánh răng.
8.5.4. Đo chiều dài pháp tuyến chung.
8.5.5. Đo bước trên vòng cơ sở của bánh răng.
8.5.6. Kiểm tra dạng thân khai của răng.

8.5.7. Kiểm tra tổng hợp về sai số động học của bánh răng
CHƯƠNG VIII: DUNG SAI TRUYỀN ĐỘNG BÁNH RĂNG
8.1. Các yêu cầu kỹ thuật truyền động bánh răng
Tùy theo chức năng sử dụng mà chúng có các yêu cầu khác nhau.
8.1.1. Truyền động chính xác
Ví dụ truyền động bánh răng của các xích động học chính xác trong các dụng
cụ đo hoặc trong máy cắt kim loại. Truyền động bánh răng của xích phân độ trong máy
gia cơng hoặc trong đầu phân độ vạn năng. Trong các truyền động này bánh răng
thường có mơ đun nhỏ, chiều dài răng không lớn, làm việc với trọng tải và vận tốc
nhỏ. Yêu cầu chủ yếu của các truyền động này là “mức chính xác động học” cao, có
nghĩa là địi hỏi sự phối hợp chính xác về góc quay của bánh dẫn và bị dẫn của truyền
động.
1


8.1.2. Truyền động tốc độ cao
Ví dụ truyền động trong các hộp tốc độ của động cơ máy bay, ô tơ, tua bin,
v.v… Bánh răng của truyền động thường có mơ đun trung bình, chiều dài răng lớn, tốc
độ vịng bánh răng có thể đạt tới 120 ÷ 150 m / s và hơn nữa. Công suất truyền động
tới 40.000 kW và hơn nữa. Bánh răng làm việc như vậy trong điều kiện như vậy dễ
phát sinh rung động và ồn. Yêu cầu chủ yếu của nhóm truyền động này là “mức chính
xác làm việc êm”, có nghĩa là bánh răng chuyển động ổn định, khơng có sự thay đổi
tức thời về tốc độ gây va đập và ồn.
8.1.3. Truyền động công suất lớn
Truyền động với tốc độ nhỏ nhưng truyền mô men xoắn lớn. Bánh răng của
truyền động thường có mơ đun lớn và chiều dài răng lớn. Ví
dụ truyền động bánh răng trong máy cán thép, trong các cơ
cấu nâng hạ cần trục, ba lăng,…
Yêu cầu chủ yếu của các truyền động này là “mức
tiếp xúc mặt răng” lớn, đặc biệt là tiếp xúc theo chiều dài

răng. Mức tiếp xúc mặt răng đảm bảo độ bền của răng khi
truyền mô men xoắn lớn.
8.1.4. Độ hở mặt bên
Đối với bất kì truyền động bánh răng nào cũng cần
phải có độ hở mặt bên giữa các mặt răng phía khơng làm việc của cặp răng ăn khớp.
Độ hở đó cần thiết để tạo điều kiện bôi trơn mặt răng, để bồi thường cho sai số do dãn
nở nhiệt, do gia công và lắp ráp, tránh hiện tượng kẹt răng.
Như vậy, đối với bất kì chuyển động bánh răng nào cũng phải có 4 u cầu:
mức chính xác động học, mức chính xác làm việc êm, mức chính xác tiếp xúc và độ hở
mặt bên. Nhưng tùy theo chức năng sử dụng mà đề ra yêu cầu chủ yếu với truyền động
bánh răng, tất nhiên yêu cầu chủ yếu ấy phải ở mức chính xác cao hơn các mức yêu
cầu khác. Ví dụ: truyền động bánh răng trong các hộp tốc độ, thì yêu cầu chủ yếu là
“mức làm việc êm” và nó phải ở mức cao hơn mức chính xác động học và tiếp xúc.
8.2. Sai số gia công và ảnh hưởng của chúng đến các yêu cầu kỹ thuật của
truyền động bánh răng
Bề mặt chức năng của bánh răng là bề mặt thân khai của răng, trong quá trình
gia công tạo thành bề mặt thân khai ấy phát sinh sai số rất phức tạp. Các sai số này gây
ra sai số prơfin răng và vị trí của chúng trên bánh răng. Vị trí profin răng được xếp
theo 3 phương: phương hướng tâm, phương tiếp tuyến với vòng chia và phương dọc
trục bánh răng. Như vậy sai số gia công bánh răng được phân thành 4 loại
2


- Sai số hướng tâm: bao gồm tất cả những sai số gây ra sự dịch chuyển profin
răng theo hướng tâm bánh răng.
- Sai số tiếp tuyến: bao gồm tất cả những sai số gây ra sự dịch chuyển profin
răng theo hướng tiếp tuyến với vòng chia.
- Sai số hướng trục, là những sai số làm
profin răng dịch chuyển sai với vị trí lí thuyết dọc
theo trục bánh răng

- Sai số profin răng lưỡi cắt của dụng cụ cắt
răng.
Chúng ta lần lượt xét ảnh hưởng của các sai
số đó đến các yêu cầu kĩ thuật
của truyền động bánh răng như thế nào và nó thể
hiện trên bánh răng bằng sự thay đổi của thơng số
hình học và động học như thế nào.
8.2.1. Sai số hướng tâm
Sai số này là tổng hợp những nguyên nhân làm thay đổi khoảng cách tâm giữa
bánh răng gia công và dụng cụ cắt răng. Xét trường hợp gia công bánh răng trên máy
phay lăn (phương pháp bao hình) theo sơ đồ như hình 8.2.
Loại sai số này có tính chu kì. Nếu chu kì thay đổi theo chu kì quay của phơi thì
sai số đó thuộc loại tần số thấp. Nếu chu kì thay đổi theo chu kì quay của dao hoặc nhỏ
hơn thì sai số đó thuộc loại tần số cao.

3


1) Sai số hướng tâm tần số thấp
Là những sai số làm thay
đổi tâm phôi khi gia công, tức là
những sai số mà ngun nhân
của nó gắn liền với phơi và bàn
máy mang phôi. Chẳng hạn độ
đảo tâm của bàn máy, độ đảo
của trục mang phôi, độ đảo của
phôi do khe hở lắp ghép giữa
trục mang phôi và lỗ phôi. Các
nguyên nhân kể trên dẫn đến kết
quả là bánh răng gia cơng có vành răng lệch so với tâm lỗ bánh răng (tâm quay của

bánh răng trong truyền động), tức là gây ra độ lệch tâm giữa vòng cơ sở với tâm quay
bánh răng. Sai số này làm thay đổi tỉ số truyền của truyền động với chu kì một lần sau
một vịng quay của bánh răng, nó ảnh hưởng đến mức chính xác của động học bánh
răng.
Sai số hướng tâm tần số thấp thể hiện trên bánh
răng bằng sự thay đổi của các thơng số hình học sau:
- Độ đảo hướng tâm của vành răng ký hiệu là F rr
- là hiệu lớn nhất khoảng cách từ tâm quay bánh răng
đến các đoạn thẳng chia của profin gốc danh nghĩa, đặt
trên răng hay rãnh răng trong giới hạn vành răng của
bánh răng (một vịng quay), (hình 8.3a).
Trong thực tế ta xác định bằng hiệu lớn nhất của
khoảng cách từ tâm làm viẹc đến dây cung cố định s
của răng trong phạm vi vành răng (hình 8.3b).
- Độ dao động khoảng cách tâm đo sau một vòng:
Frr’’ - là sự thay đổi lớn nhất của khoảng cách tâm giữa bánh răng có sai số
(bánh răng đo) và bánh răng mẫu chính xác ăn khớp khít với nhau, khi quay bánh răng
đo đi một vịng (hình 8.4).
Độ dao động khoảng cách tâm đo phản ánh sự dịch chuyển hướng tâm của
profin răng.
4


- Sai số tích lũy bước răng – Fpr là hiệu đại số lớn nhất của các giá trị sai số tích lũy k

z
bước răng, với tất cả các giá trị k từ 2 đến 2 (z là số răng của bánh răng).
Chẳng hạn trường hợp
8.5 thì:

k=

z
2 mà sai số tích lũy k bước như biểu thị trên hình

Fpr = Fpkr max − Fpkr min

2) Sai số hướng tâm tần số cao là những sai số gây ra do dịch chuyển tâm dao
khi gia công. Nguyên nhân phát sinh ra chúng gắn liền với dao và trục mang dao,
chẳng hạn độ đảo tâm của vành răng của dao,
độ đảo do khe hở lắp ghép giữa dao và trục
mang dao…
Chu kì của sai số là chu kì quay của
dao, có nghĩa là sai số lặp đi lặp lại n lần sau
một vịng quay của phơi bánh răng. Sự dịch
chuyển tâm dao khi gia công sẽ gây ra sự dịch
chuyển hướng tâm của profin răng theo chu kì
tần số cao. Đó chính là nguyên nhân gây ra sự
thay đổi tức thời về tốc độ, gây va đập và ồn. Sai số hướng tâm tần số cao ảnh hưởng
đến “mức làm việc êm” và được thể hiện bằng sự thay đổi thông số hình học sau:
- Sai số profin răng

f fr

là khoảng cách pháp tuyến giữa hai profin mặt đầu danh

nghĩa bao lấy profin mặt đầu thực (hình 8.6).

5

''
- Độ dao động khoảng cách tâm đo sau một răng f ir - là sự dịch chuyển profin

răng theo hướng tâm với tần số cao. Nó làm cho khoảng cách tâm đo (a) thay đổi theo
tần số cao, tần số bằng số răng (z) chẳng hạn, hình 8.4.
- Sai lệch bước răng -

f ptr

là sai lệch giới hạn trên và dưới của bước răng pt. Nó

chính là sai số động học của bánh răng khi bánh răng quay một góc bằng góc danh
nghĩa.
8.2.2. Sai số hướng tiếp tuyến
Nguyên nhân chủ yếu là sai số của chuyển động bao hình tức là sai số của xích
động học từ dao đến phôi trên máy cắt răng. Sai số tiếp tuyến cũng có hai thành phần:
sai số tiếp tuyến tần số thấp và sai số tiếp tuyến tần số cao
1) Sai số tiếp tuyến tần số thấp là sai số mà nguyên nhân phát sinh ra nó gắn
liền với bánh răng vít của xích bao hình. Chẳng hạn vành răng của bánh vít bị đảo hay
độ đảo của bánh răng vít do độ lệch tâm giữa tâm quay của bàn máy và của bánh răng
vít.
Những ngun nhân đó làm cho bàn máy mang phơi quay khơng đều với sai số
có cùng chu kì với chu kì quay của phơi. Cũng như sai
số hướng tâm tần số thấp, sai số tiếp tuyến tần số thấp
ảnh hưởng đến mức chính xác động học và được thể
hiện bằng sự thay đổi của các thông số sau:
- Sai số tích lũy bước:

Fpr

- sự dịch chuyển

profin răng gia công theo hướng tiếp tuyến cùng với sự
dịch chuyển theo hướng tâm gây ra sai số tích lũy
bước răng.
- Độ dao động khoảng pháp tuyến chung Fvwr sự dịch chuyển profin răng theo hướng tâm gây ra sai
số tích lũy bước răng.
- Độ dao động khoảng pháp tuyến chung trong
phạm vi một vịng quay của bánh răng. (hình 8.7):
Fvwr = w max − w min
Pháp tuyến chung W – là khoảng cách giữa hai mặt phẳng song song tiếp xúc
với hai profin răng khác tên, đoạn AB (hình 8.7).
6


- Sai số lăn răng Fcr , sai số tiếp tuyến tần số thấp có thể được đánh giá thơng
qua sai số này, tức là sai số động học của xích bao hình của máy. Sai số lăn răng là sai
số lớn nhất về góc quay giữa bánh răng gia cơng và dụng cụ cắt răng (dao phay răng),
tính bằng giây góc. Người ta có thể đo trực tiếp giá trị của Fcr trên máy cắt răng.
2) Sai số tiếp tuyến tần số cao
Nguyên nhân phát sinh ra sai số gắn liền với trục vít và các bánh răng trung
gian, chẳng hạn độ đảo của chúng làm cho bàn máy mang phơi quay khơng đều với sai
số có tần số lớn hơn tấn số quay của phôi, n lần sau một vịng quay của phơi. Loại sai
số này gây ra sự dịch chuyển profin răng theo hướng tt theo chu kì với tần số cao, nó
ảnh hưởng đến mức làm việc êm của truyền động.
Sai số tiếp tuyến tần số cao được thể hiện trên
bánh răng bằng sự thay đổi của các thông số sau:
''
Độ dao động khoảng cách tâm đo sau một răng f ir

Sai số profin răng

f fr

Sai số bước răng -

f ptr

8.2.3. Sai số hướng trục
Sai số hướng trục phát sinh do phương
chuyển động dọc trục phôi của dao động
không song song với đường tâm phôi gia
công, sai số này được thể hiện bằng các sai số
sau:
- Sai số hướng răng

Fβ r

, là khoảng

cách giữa hai đường thẳng hoặc đường xoắn
(trường hợp răng nghiêng) lí thuyết nằm trên
hình trụ đi qua giữa chiều cao răng và kẹp lấy
hướng răng thực (hình 8.8)
- Sai số hình dạng và vị trí của đường
tiếp xúc Fkr , là khoảng cách pháp tuyến giữa hai đường thẳng (1) nằm trong mặt
phẳng tiếp tuyến với hình trụ cơ sở, song song với đường tiếp xúc danh nghĩa và kẹp
lấy đường tiếp xúc thực (hình 8.9).
7

8.2.4. Sai số profin lưỡi cắt của dụng cụ
Bao gômg sai số hình dạng và góc profin của lưỡi cắt. Sai số profin lưỡi cắt trực
tiếp gây ra trên bánh răng gia công sai số profin (f fr) và sai lệch bước cơ sở fpbánh răng. Sai
lệch bước cơ sở là hiệu giữa bước cơ sở thực và danh nghĩa đo trong mặt phẳng thẳng
góc với hướng răng. (hình 8.10).
Các sai số này xuất hiện theo chu kì quay của dao có nghĩa là lặp đi lặp lại n lần
sau một vịng quay của bánh răng. Nó ảnh hưởng đến mức làm việc êm và mức tiếp
xúc mặt răng.
8.3. Đánh giá mức chính xác truyền động bánh răng
Mức chính xác của truyền động bánh răng được đánh giá thông qua các mức
chính xác yêu cầu của truyền động: mức chính xác động học, mức làm việc êm, mức
tiếp xúc mặt răng và mức độ hở mặt bên.
8.3.1. Đánh giá mức chính xác động học
Mức chính xác động học được đánh giá bằng
'
chính sai số động học của bánh răng ( Fir ) là sai số lớn
nhất về góc quay của bánh răng trong phạm vi một vịng
quay khi nó ăn khớp với bánh mẫu chính xác (hình 8.11).
Sai số động học là tổng hợp ảnh hưởng của tất cả các loại
sai số gia cơng đến mức chính xác động học “chỉ tiêu
tổng hợp”.
Mức chính xác động học có thể được đánh giá thông qua một hay một cặp các

thông số riêng phản ánh ảnh hưởng của sai số hướng tâm và sai số tt ts thấp, ví dụ: Frr
và Fvwr ; Frr và Fcr … (bảng 8.1).
8.3.2. Đánh giá mức làm việc êm
Mức chính xác làm việc êm được đánh giá bằng
“sai số động học cục bộ” của bánh răng, (hình 8.12).

Sai số động học cục bộ là thành phần tần số
của sai số động học (thành phần sai số lặp đi lặp lại
n lần sau một vòng quay của bánh răng). Nó chính
là sự thay đổi tốc độ góc tức thời, sinh ra gia tốc,
gây ra va đập ồn.
Sai số động học cục bộ thể hiện tổng hợp ảnh hưởng của các sai số gia công đến
mức làm việc êm – “chỉ tiêu tổng hợp”.

8


Bảng 8.1. BỘ THƠNG SỐ ĐÁNH GIÁ MỨC CHÍNH XÁC CỦA BÁNH RĂNG TRỤ
Số bộ
1
2
3
4
5
6
7

Thơng số đánh giá, kí
Dung sai - kí hiệu
hiệu
Mức chính xác động học
'
Fir
Fi '
Fpr , Fprk
Fp , Fpk

Fpr
Fp
Frr , Fvwr
Fr , Fvw
Frr , Fcr
Fr , Fc
Fir'' , Fvwr

Fi '' , Fvw

Fir'' , Fcr

Fi '' , Fc

5–8

''
ir

F
Frr

1
2

f ir'
f pbr , f fr

3

f pbr , f ptr

1
2
3

3–8
3–6
7–8
3–8
3–8
5–8

8
9

4

Cấp chính xác khi
m ≥1

f

''

Fi
Fr

Mức làm việc êm (với εβ < 1, 25 )
fi '

f pb , f f

f pb , f pt

''
ir

''

fi
Mức tiếp xúc răng trong truyền động
Vết tiếp xúc răng tổng
Fβ r
Fβ

Fkr

Fk

9 – 12
7–8
3–8
3–8
3–8
5–8
3 – 11
3 – 12
3 – 12

εβ - hệ số trùng khớp dọc danh nghĩa

Mức chính xác làm việc êm cịn được đánh giá thơng qua một hoặc một cặp
thông số riêng đặc trưng cho ảnh hưởng của sai số hướng tâm và tt ts cao và sai số
profin lưỡi cắt của dụng cụ gia công (xem bảng 8.1). Ví dụ cặp thơng số

f pbr

và

f fr

.

(f )
Sai lệch bước cơ sở pbr chủ yếu đặc trưng cho ảnh hưởng của sai số hướng tâm và
sai số tiếp tuyến tần số cao.
8.3.3. Đánh giá mức chính xác tiếp xúc
Mức chính xác tx được đánh giá bằng chính vết tiếp xúc mặt răng của bánh
răng trong truyền động. Vết tiếp xúc là phần làm việc của mặt răng có vết tiếp xúc với
răng của bánh răng thứ hai trong cặp truyền sau khi quay cặp truyền động có tải
(phanh hãm nhẹ) hình 8.13. Vết tiếp xúc được đánh giá theo hai chiều.

9


hm
100%
p
Theo chiều cao h

( a − c ) cosβ

B
Theo chiều dài
Trong đó, hm - chiều cao trung bình
của vết tiếp xúc,
hp
- chiều cao làm việc của răng,
B - Chiều rộng bánh răng,

β - góc nghiêng của răng, với bánh
răng thẳng cosβ = 1
Mức chính xác tiếp xúc cịn
được đánh giá theo các thơng số riêng
(bảng 8.1).
Ngồi sai số gia cơng đã xét ở
trên sai số lắp ráp bánh răng trong
truyền động cũng ảnh hưởng đến mức

f
tiếp xúc mặt răng, ví dụ như sai số song song - f xr , độ nghiêng yr của đường tâm
bánh răng trong truyền động (hình 8.14).
8.3.4. Đánh giá mức độ hở mặt bên
Độ hở mặt bên J n được xác định
trong mặt phẳng thẳng góc với răng và tx với
hình trụ cơ sở (hình 8.1). Độ hở mặt răng
trong truyền động được đánh giá bằng cách
J
kiểm tra độ hở n min , là trị số cho phép nhỏ
nhất của độ hở mặt bên. Đối với những
truyền động bánh răng khơng điều chỉnh vị
trí tâm bánh răng thì độ hở mặt bên được đánh giá thông qua sai lệch khoảng cách tâm,

f ar .
Đối với bánh răng điều chỉnh thì độ hở mặt bên được đánh giá thông qua độ
dịch chuyển phụ nhỏ nhất cỷa profin gốc*, EHS (hình 8.15). Khi kiểm tra bánh răng,
độ dịch chuyển phụ của profin gốc có thể được thay thế bằng sai lệch khoảng pháp
tuyến chung nhỏ nhất, Ew hoặc sai lệch nhỏ nhất của chiều dày răng, Ec .

10


8.3.5. Bộ thơng số đánh giá mức chính xác chế tạo bánh răng
Để kiểm tra mức chính xác chế tạo bánh răng ta dùng một bộ thông số bao gồm
những thông số và những cặp thông số các đánh giá mức chính xác và độ hở mặt bên
(bảng 8.1).
Việc chọn bộ thơng số nào là tùy thuộc vào cấp chính xác bánh răng và điều
kiện sản xuất, kiểm tra ở từng cơ sở sản xuất. Ví dụ như khi ta khơng có dụng cụ kiểm
tra một phía profin răng thì chúng ta không thể chọn được các thông số như: sai số tích

F
f
lũy bước, pr sai lệch bước răng, ptr …
Chọn bộ thông số cần phải kết hợp sao cho kiểm tra đơn giản nhất, số dụng cụ
''
sử dụng ít nhất, ví dụ khi chọn thơng số đánh giá mức chính xác động học là Fir thì sử
''
dụng ngay thơng số f ir để đánh giá mức làm việc êm.

8.4. Tiêu chuẩn dung sai và cấp chính xác của bánh răng và truyền động.
8.4.1. Cấp chính xác
Theo TCVN 1067 – 84, thì tùy theo mức chính xác chế tạo bánh răng và truyền động

mà người ta phân ra 12 cấp chính xác từ cấp 1 đến cấp 12. Cấp 1 là mức chính xác cao nhất,
cấp 12 là thấp nhất. Ở cấp 1 và 2 hiện chưa quy định số dung sai và sai lệch giới hạn cho phép
của các thơng số. Đó là 2 cấp chính xác dùng cho sự phát triển sau này.
Ở mỗi cấp chính xác tiêu chuẩn quy định giá trị dung sai và sai lệch giới hạn
cho phép của các thông số đánh giá mức chính xác (phụ lục 5). Tiêu chuẩn quy định
dung sai cho bánh răng thân khai có mođun m = 1 ÷ 55 mm và đường kính vịng chia
đến 6300 mm .
8.4.2. Chọn cấp chính xác cho truyền động bánh răng
Quyết định cấp chính xác của truyền động bánh răng phải dựa vào điều kiện
làm việc cụ thể của truyền động, những yêu cầu về độ chính xác động học, mức làm
việc êm khơng ồn, khơng có chấn động, căn cứ vào tốc độ vịng và cơng suất của
truyền động. Xác định cấp chính xác có thể bằng tính tốn hoặc dựa theo kinh nghiệm,
theo các bảng tiêu chuẩn.
Chọn cấp chính xác bằng tính tốn là chính xác nhất. Ví dụ xuất phát từ tính
tốn xích động học ta xác định được sai số động học cho phép của bánh răng, dựa vào
đó mà ta chọn cấo chính xác thích hợp của mức chính xác động học. Từ tính tốn độ
bền chịu lực của răng ta xác định được diện tích mặt răng cho phép, từ đó ta sẽ chọn
được cấp chính xác của mức chính xác tiếp xúc v.v…Tất nhiên những bài tốn như
vậy là khó và phức tạp, ta thường gặp trong các tài liệu tính tốn độ bền và độ chính
xác của các truyền động và cơ cấu. Chính vì vậy trong thiết kế máy thường chúng ta
chọn theo kinh nghiệm, có nghĩa là cấp chính xác của truyền động thiết kế được chọn
11


như cấp chọn theo bảng: căn cứ vào các tài liệu khái quát ghi trong bảng 8.2 (trong đó
nêu điều kiện làm việc, phạm vi sử dụng và tốc độ vịng tương ứng với từng cấp chính
xác) ta sẽ chọn được cấp chính xác của truyền động mà ta thiết kế.
Bảng 8.2. PHẠM VI SỬ DỤNG CẤP CHÍNH XÁC CỦA BÁNH RĂNG TRỤ,
RĂNG THẲNG VỚI m >1mm
Cấp

Điều kiện làm việc và phạm vi
chín
sử dụng
h xác
Bánh răng làm việc êm ở tốc
độ cao, hiệu suất cao không
6
ồn, bánh răng của cơ cấu phân
độ, bánh răng đặc biệt quan
trọng trong chế tạo máy và ô tô
Bánh răng ở tốc độ hơi cao và
công suất vừa phải hoặc ngược
lại, bánh răng trong truyền
động của máy cắt kim loại cần
7
sự phối hợp chuyển động,
bánh răng hộp tốc độ máy bay,
ôtô, truyền động của cơ cấu
tính, đếm

8

9

Tốc độ Hiệu suất Phương
vịng
khơng
pháp cắt
m/s
nhỏ hơn răng

Phương
pháp bao
Đến 15 0,99
hình trên
máy chính
xác cao
Phương
pháp bao
hình trên
máy chính
Đến 10 0,98
xác cao

Bánh răng trong chế tạo máy
nói chung khơng u cầu
chính xác đặc biệt, bánh răng
không quan trọng trong máy
bay, ôtô, bánh răng của cơ cấu
nâng, bánh răng quan trọng
Đến 6
trong máy nông nghiệp, bánh
răng hộp giảm tốc thông
thường

Bánh răng dùng cho truyền
động khơng địi hỏi chính xác,
Đến 2
truyền động khơng tải thực
hiện do lí do kết cấu là chủ yếu
12

0,97

0,96

Gia cơng
lần
cuối
mặt răng
Mài chính
xác hoặc
cà răng

Bằng dụng
cụ
cắt
chính xác,
với bánh
răng khơng
tơi.
Mài
hoặc cà khi
bánh răng
cần tơi
Khơng
mài, khi
cần thiết
thì
gia
cơng tinh

lần
cuối
hoặc
nghiền

Phương
pháp bao
hình hoặc
chép hình
bằng dụng
cụ định
hình
tương ứng
với
số
răng thực
của bánh
răng
Bất kì
Khơng u
cầu
gia
cơng tinh
đặc biệt


Các mức chính xác của truyền động có thể được chọn ở các cấp chính xác khác
nhau. Ví dụ truyền động trong các hộp tốc độ thì yêu cầu chủ yếu là truyền tốc độ
vịng nên mức chính xác làm việc êm có thể ở mức cao hơn mức chính xác động học
và tiếp xúc. Nhưng sự chênh lệch cấp chính xác của các mức phải tuân theo quy định

sau (quy định rút ra từ thực tế chế tạo và sử dụng), mức làm việc êm ở cấp chính xác
cao hơn không quá 2 cấp và cấp thấp hơn không quá 1 cấp so với mức chính xác động
học, mức chính xác tx có thể ở cấp chính xác cao hơn 1 cấp hoặc thấp hơn 1 cấp so với
mức làm việc êm.
T
8.4.3. Dạng đối tiếp mặt răng và dung sai độ hở mặt bên của răng, jn
Tùy theo yêu cầu về giá trị độ hở mặt
J
bên nhỏ nhất n min mà tiêu chuẩn quy định 6
dạng đối tiếp H, E, D, C, B, A cho truyền động
bánh răng trụ, cơn, hypoit và truyền động trục

vít trụ có mơđun ≥ 1mm (TCVN 1067 – 84),
(hình 8.16).
Dạng H có giá trị độ hở mặt bên nhỏ
j
=0
nhất bằng không ( n min
) và độ hở tăng dần
từ H đến A.
Trong điều kiện làm việc bình thường thì
sử dụng dạng đối tiếp B, dạng được dùng phổ biến trong chế tạo cơ khí.

T
Tiêu chuẩn cũng quy định 8 miền dung sai của độ hở mặt bên răng ( jn ), kí hiệu
là: h, d, c, b, a, z, y, x. Tùy theo kích thước kết cấu và điều kiện làm việc của truyền
động bánh răng mà người thiết kế chọn dạng đối tiếp và miền dung sai của độ hở mặt
bên.
Ví dụ: có thể chọn dạng đối tiếp B và miền dung sai b, cũng cho phép chọn
dạng đối tiếp B và miền dung sai không tương ứng, miền dung sai a chẳng hạn.

8.4.4. Ghi kí hiệu cấp chính xác và dạng đối tiếp trên bản vẽ
Trên bản vẽ thiết kế, chế tạo bánh răng thì cấp chính xác và dạng đối tiếp được
ghi kí hiệu như sau: Ví dụ: 7 – 8 – 8B. TCVN 1067 – 84.
Từ trái qua phải lần lượt kí hiệu là:
7 – cấp chính xác của mức chính xác động học,
8 – cấp chính xác của mức làm việc êm,
8 – cấp chính xác của mức tiếp xúc răng,
B – dạng đối tiếp mặt răng.
13


8.5. Kiểm tra bánh răng
8.5.1. Đo độ đảo tâm của vành răng e0.
Độ đảo tâm của vành răng là sự thay đổi khoảng cách từ một cung cố định đến
tâm quay của bánh răng. Cho nên phải cố định tâm quay của bánh răng, rồi đo sự thay
đổi của cung cố định trên vành răng. Hình 8.17 là sơ đồ đo độ đảo vành răng. Người ta
dùng đầu đo hình thang 1 có góc 400 bằng 2 lần góc ăn khớp của bánh răng đầu đo này
sẽ di động khi có độ
đảo tâm của vành răng,
sự di động ấy sẽ
truyền sang đòn 2 và
làm cho đầu đo của
đồng hồ 3 di động.

Hình 8.17

Hình 8.17 là một loại máy đo thơng dụng nhất dùng để đo độ đảo vành răng.
Bánh răng 4 được cố định bằng 2 mũi tâm của máy. Đầu đo 1, đòn 2 và đồng hồ đo 3là
bộ phận xác định độ đảo vành bánh răng. Khi đã đặt bánh răng vào mũi tâm của dụng
cụ đo, chúng ta quay tay quay 5 để đưa đầu đo 1 tiếp xúc vào mặt răng của bánh răng.

Sau đó, lần lượt quay bánh răng để cho đầu đo lần lượt nằm vào các rãnh răng bánh
răng. Sau một vòng quay của bánh răng độ đảo vành răng sẽ là hiệu số giữa 2 vị trí lớn
nhất và bé nhất của kim đồng hồ đo 3.
8.5.2. Đo độ dịch răng
Độ dịch răng ∆ h là một chỉ tiêu để đánh giá khe hở mặt bên trong chuyển động
của hai bánh răng ăn khớp nhau. Vì thế cần phải đo độ dịch răng của bánh răng.
Nguyên lý đo là dựa vào tính chất ăn khớp giữa răng bánh răng và thanh răng. Hình
8.18a là sơ đồ đo độ dịch răng. Hai hàm đo 1 và 2 tiếp xúc với cạnh bánh răng ở vị trí
danh nghĩa, 2 hàm đo 1 và 2 tạo thành một góc bằng hai lần góc ăn khớp của bánh

14


răng. Như vậy, lúc có độ dịch răng vào phía trong thân bánh răng thì đầu đo của đồng
hồ 3 sẽ thụt xuống một lượng bằng độ dịch răng ∆ h.

Hình 8.18

Hình dạng của dụng cụ đo độ dịch rang như hình 8.18b. Hai đầu đo 1 và 2 có thể cố
định bằng các vít 4 và 5 rồi vặn vít 6 để di chuyển đồng thời cả hai đầu đo 1 và 2, vì ren ốc
ở hai đầu của vít 6 là ren ốc ngược chiều nhau. Dụng cụ này đo theo phương pháp so sánh,
cho nên trước khi đo cần phải điều chỉnh dụng cụ đo về vị trí danh nghĩa. Lúc điều chỉnh
người ta dùng một cữ hình trụ đặt trên khối chữ V (hình 8.18c), sau đó cho hai hàm đo tiếp
xúc với cữ hình trụ và cho kim đồng hồ chỉ vào vạch số 0 của vịng khắc độ. Đường kính
của cữ hình trụ khi góc ăn khớp bánh răng bằng 200 sẽ là: d= 1,2037m
trong đó: m – mơđun tính theo mm.
8.5.3. Đo chiều dày răng của bánh răng.
Chiều dày răng của bánh răng cũng là một chỉ tiêu đánh giá khe hở mặt của hai bánh
răng ăn khớp nhau. Chiều dày răng thường được đo theo dây cung cố định S1, tức là khoảng
cách giữa 2 tiếp điểm của mặt răng bánh răng với cạnh răng của thanh răng ăn khớp

15


(hình 8.19a).

Hình 8.19

Kích thước danh nghĩa của S1tính theo cơng thức sau:
π
cos 2 α + ξ sin 2α
S1 = ( 2
)m
α - góc ăn khớp của bánh răng.
Trong đó:
ξ - Hệ số dịch răng.
m – mô đun của bánh răng đo theo phương thẳng góc với trục quay.
Nếu α = 200 thì:
S1 = (1,387 + 0,643. ξ )m
Chiều cao từ đỉnh răng tới dây cung cố định S 1 được xác định bằng công thức:
π
sin 2α + ξ sin 2 α
h1=h – ( 8
)m
’

Trong đó: h’ - chiều cao của đầu răng bánh răng bằng R1 – RC (R1 là bán kính
vịng đỉnh răng và Rc là bán kính vịng chia răng).
Nếu α =200 và ξ =0 thì S1 = 1,387m và h1 = 0,748m
Dụng cụ đo chiều dày răng là một loại thước cặp đo răng (hình 8.19b). Nó có

thước đặt thẳng góc với nhau, 1 và 2 là thước chạy của thước thẳng đứng và nằm
ngang.
Gắn liền với thước chạy 1 của thước đứng có một thanh tỳ 3 đầu của thanh tỳ
này tỳ vào đỉnh của răng bánh răng. Khi đo S1, vị trí của đầu thanh tỳ 3 phải cách mút
của các hàm đo của thước ngang một khoảng cách đúng bằng khoảng cách từ đỉnh
răng đến dây cung cố định. Khoảng cách này (h 1) đã xác định ở trên. Như vậy, trước
lúc đó phải đặt vị trí của đầu thanh tỳ 3 đúng vị trí cần thiết bằng cách dùng thước
đứng và thước chạy 2 làm nhiệm vụ đo độ dài của dây cung cố định S 1. Thường có loại
16


thước có thể đọc tới 0,02mm, tức là ứng với 50 khoảng chia trên thước chạy thì có 49
khoảng chia trên thước chính và mỗi khoảng chia của thước chính có giá trị là1mm. Vị
trí của thước cặp đo răng và răng của bánh răng lúc đo S1 như hình 8.20.
Trong sản xuất có lúc người ta đo
chiều dày răng của bánh răng theo dây cung
S2 tức là khoảng cách giữa giao điểm của
vòng tròn chia răng và cạnh răng của bánh
răng. Như vậy dây cung S2 sẽ xác định theo
cơng thức sau:
S2 = m.Z.sin β
Trong đó m: mơđun của bánh răng
tính theo phương thẳng góc với trục quay,
Z - tổng số răng của bánh răng.
β - một nửa góc chắn của dây cung
S2, bằng 900/Z.
Khoảng cách từ đỉnh răng đến dây cung S2 sẽ là:
h2 = R1- Rccos β

Hình 8.20

trong đó:

R1 – bán kính vịng đỉnh răng
Rc – bán kính vịng chia răng.
8.5.4. Đo chiều dài pháp tuyến chung.
Theo định nghĩa của chiều dài pháp tuyến chung thì trị số của nó sẽ bằng cung
AB ở trên vịng trịn cơ sở C, tức là L = AB (hình 8.21).
Nếu gọi n là số răng trong chiều dài pháp tuyến chung L, thì chúng ta có cơng
thức tính chiều dài pháp tuyến chung như sau:
π
(2n − 1) + Z .θ + 2ξtgα
2
L
=
m.cos[
]
Trong đó:
m – mơđun
của bánh răng.
Z – góc ăn
khớp
θ

gọi là in-va của góc α

= tg α − α

ξ - hệ số dịch

răng.
dài pháp tuyến chung tính
sau: n = 0,111.Z + 0,5

n- số răng trong chiều
theo công thức gần đúng
Nếu α =200, ξ =0 thì
L

=

m[1,476(2n-

1)+Z.0,01387]

Hình 8.21

17


Như vậy, trị số L tính theo các cơng thức trên là trị số danh nghĩa, còn khi đo
chiều dài pháp tuyến chung của bánh răng chế tạo thfi có thể khác đi. Hiệu số giữa
chiều dài pháp tuyến chung đo được trên bánh răng chế tạo và chiều dài danh nghĩa
tính theo các cơng thức trên, gọi là sai số của chiều dài pháp tuyến chung.
8.5.5. Đo bước trên vòng cơ sở của bánh răng.
Bước trên vòng cơ sở của bánh răng
thường gọi là bước cơ bản và ký hiệu là t0.
Sơ đồ đo bước cơ bản t 0 như hình 8.22.
Ngun tắc của nó như sau: Hai hàm đo 2 và
3

tiếp tuyến với mặt răng của bánh răng cho
nên khoảng cách giữa chúng là trị số của
bước cơ bản t0. Trong hai hàm đo, thì hàm đo
2
là hàm cố định còn hàm đo 3 là hàm đo di
động, nó có thể dịch chuyển sang phải hoặc
trái. Một đầu của nó tỳ vào một đầu của địn
bẩy 5 quay quanh trục 4 và truyền sự di động
ấy nên đồng hồ đo 6.
Hình 8.22
Ngồi ra cịn có chân tỳ 1, nó tỳ vào mặt răng của bánh răng để giữ thăng bằng cho
dụng cụ đo. Chân tỳ 1 có thể quay quanh trục 7 để thích hợp với từng loại bánh răng
có mơđun khác nhau.
Kích thước danh nghĩa của bước cơ bản là:
t = πmn cos α
0

trong đó: mn - mơđun pháp tuyến tính theo mm.
α - góc ăn khớp.
Trường hợp α =200 thì t0 = πmn cos 20
t0 =2,952mn
8.5.6. Kiểm tra dạng thân khai của răng.
Dạng thân khai của răng nếu có sai số sẽ ảnh hưởng đến tính làm việc ổn định
của truyền động bánh răng, nó sẽ gây nên rung động và tiếng ồn khi làm việc. Vì thế
0

18


sai số về dạng thân khai của bánh răng là một chỉ tiêu dùng để đánh giá độ chính xác

của bánh răng về mặt làm việc ổn định.
Nguyên tắc kiểm tra dạng thân khai dựa trên nguyên lý hình thành dạng thân
khai. Chúng ta đều biết rằng, nếu có một thanh lăn khơng trượt lên vịng trịn, thì một
điểm cố định của nó sẽ vạch ra một đường thân khai. Hình 8.23a là sự hình thành
đường thân khai, đĩa trịn 1 quay xung quanh tâm của nó, thanh 2 tỳ vào vành của đĩa,
lúc thanh 2 di động (đảm bảo khơng trượt) thì một điểm A cố định trên thanh 2 sẽ vạch
ra đường thân khai. Ngược lại, lúc lăn thanh 2 trên đĩa 1, nếu đường cong có dạng
đúng thân khai thì giao điểm của nó với mép tỳ của thanh 2 sẽ là một điểm cố định
trên thanh 2.

Hình 8.23

Dựa vào kết luận này, người ta chế tạo dụng cụ kiểm tra dạng thân khai của
bánh răng. Sơ đồ ngun tắc của nó như hình 8.23b. Trên trục cố định có lắp đĩa 1,
đường kính của đĩa này bằng đường kính vịng trịn cơ sở của bánh răng. Trên đĩa lắp
bánh răng cần kiểm tra3, thanh 2 tỳ vào đĩa, trên thanh 2 có một đầu đo ln luôn tỳ
vào mặt răng của bánh răng 3 và thông qua đòn bẩy A để truyền chuyển động đến kim
của đồng hồ 5. Người ta dùng vít để dịch chuyển thanh 2, lúc này nhờ có ma sát giữa
mặt tỳ của thanh 2 và đĩa 1 nên bánh răng 3 cũng quay theo. Nếu dạng thân khai của
bánh răng đúng thì kim đồng hồ đứng yên, ngược lại dạng thân khai sai thì kim đồng
hồ sẽ dịch chuyển.
8.5.7. Kiểm tra tổng hợp về sai số động học của bánh răng
19


Sai số động học là một chỉ tiêu tổng hợp để đánh giá bánh răng về mặt sai số
động học, nó giống điều kiện làm việc thực tế của bánh răng khi truyền động giữa một
cặp bánh răng. Kiểm tra tổng hợp sai số động học là pháp hiện sai lệch giữa góc quay
thực và góc quay danh nghĩa trong một vòng quay. Điều kiện khi kiểm tra sai số động
học phải là: chỉ ăn khớp một

mặt răng, nghĩa là có khe
hở mặt bên giống như khi
làm việc, ngồi ra khoảng
cách tâm giữa bánh răng cần
phải kiểm tra và bánh răng
chính xác dùng để kiểm tra
phải là khoảng cách danh
nghĩa để cho sự ăn khớp của
chúng đúng là ở các vịng
trịn chia răng.

Hình 8.24

20


Sơ đồ kiểm tra tổng hợp như hình 8.24. Bánh răng cần phải kiểm tra lăn khớp
với bánh răng dùng để đo 2. Các đĩa 3 có đường kính bằng đường kính vịng trịn chia
răng của cặp bánh răng ăn khớp ấy. Nhờ đó nó đảm bảo khoảng cách tâm giữa hai
bánh răng có kích thước danh nghĩa. Bánh răng 2 gắn chặt trên trục II và liên hệ với
đĩa tự ghi 5, cịn đĩa 3 lồng khơng trên trục II và liên hệ với bộ phận tự ghi 4, bộ phận
này lồng khơng trên trục III. Nhờ có bộ phận tự ghi, chúng ta sẽ thu được một biểu đồ
về sự sai lệch giữa góc quay thực và góc quay danh nghĩa của bánh răng cần đo. Phân
tích sơ đồ này và chú ý đến các thay đổi về góc quay lắp lại nhiều lần trong một vịng
quay, chúng ta sẽ được sai số chu kỳ để đánh giá tổng hợp độ chính xác về tính làm
vịêc ổn định của bánh răng.
Dụng cụ kiểm tra tổng hợp dựa theo ngun tắc trên ít
dùng vì nó có một số thiếu sót. Thiếu sót chủ yếu là đối với
các bánh răng có kích thước khác nhau, thì phải có các đĩa
khác nhau, mà các đĩa này lại địi hỏi độ chính xác về hình

dạng và kích thước rất cao. Ngồi ra có thể có sự xâm nhập ở
các đĩa gây ra sai số.
Vì thế hay dùng nhất là dụng cụ kiểm tra tổng hợp như
hình 8.25. Bánh răng cần kiểm tra 1 gắn trên trục II nó ăn
Hình 8.25
khớp với bánh răng trung gian 3.
Bánh răng dùng để đo 2 (chính xác) lồng không trên trục II. Khoảng cách giữa
2 trục I và II là khoảng cách tâm danh nghĩa của 2 bánh răng.
Như vậy, nếu bánh răng 1 chính xác thì góc quay của nó sẽ bằng góc quay của
bánh răng 2. Tính sai số về góc quay giữa 2 bánh răng đó ta sẽ biết được sai số động
học của bánh răng. Người ta lắp cho dụng cụ này một cơ cấu tự ghi để ghi lại sai số về
góc quay trên một tờ giấy.
Dụng cụ này phải có các bánh răng đo thích ứng với kích thước và mơđun của
từng bánh răng cần kiểm tra. Ngồi ra, ứng với từng bánh răng có mơđun khác nhau
phải có bánh răng trung gian khác nhau. Chính vì vậy mà nó chỉ dùng thích hợp với
điều kiện sản xuất hàng loạt lớn.
CÂU HỎI ƠN TẬP CHƯƠNG VIII
Câu 1: Trình bày các yêu cầu kỹ thuật trong truyền động bánh răng?
Câu 2: Phân tích các ảnh hưởng tới khả năng truyền động của bánh răng khi bị sai số
hướng tâm?
Câu 3: Trình bày phương pháp đánh giá mức chính xác trong truyền động bánh răng?
Câu 4: Trình bày các ghi ký hiệu cấp chính xác và dạng đối tiếp bánh răng trên bản vẽ?
21