truyen dong banh rang

1
Chi
Chi
ti
ti
ế
ế
t
t
m
m
á
á
y
y
TS
TS
Phan
Phan
T
T
ấ
ấ
n
n
T
T
ù
ù
ng
ng

Chương 6 BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG
1. Khái niệmchung
Công dụng: bộ truyềnbánhrăng truyền
chuyển động và mômen xoắngiữa2 trục
gần nhau, làm việc theo nguyên lý ănkhớp
2
Chi
Chi
ti
ti
ế
ế
t
t
m
m
á
á
y
y
TS
TS
Phan
Phan
T
T
ấ
ấ
n
n

T
T
ù
ù
ng
ng
Phân loại theo vi trí các trục:
bánh răng trụ bánh răng côn bánh răng trụ chéo
Phân loạitheosư phân bố các răng:
bánh răng ngoài bánh răng trong
3
Chi
Chi
ti
ti
ế
ế
t
t
m
m
á
á
y
y
TS
TS
Phan
Phan
T

T
ấ
ấ
n
n
T
T
ù
ù
ng
ng
Phân loạitheophương răng so với đường sinh:
răng thẳng răng nghiêng
răng cong răng chữ V
4
Phân loạitheobiêndạng răng: biên dạng thân khai, biên dạng cycloid,
biên dạng Novikov
Chi
Chi
ti
ti
ế
ế
t
t
m
m
á
á
y

y
TS
TS
Phan
Phan
T
T
ấ
ấ
n
n
T
T
ù
ù
ng
ng
Base
Circle
Involute
tooth
profile
5
Chi
Chi
ti
ti
ế
ế
t

t
m
m
á
á
y
y
TS
TS
Phan
Phan
T
T
ấ
ấ
n
n
T
T
ù
ù
ng
ng
Phân loạitheochiếu nghiêng củarăng: nghiêng trái, nghiêng phải
Phân loạitheohệđolường: bánh răng hệ mét, bánh răng hệ anh
Ưu điểm:
• Kích thướcnhỏ, khả năng tảilớn
• Tỉ số truyềnkhôngđổi
• Hiệusuấtcao, tuổithọ cao
Nhược điểm:

• Chế tạophứctạp, đòi hỏi độ chính xác cao
• Gây ồnkhilàmviệc ở vậnt
ốc cao
Nghiêng phải
Nghiêng trái
6
Chi
Chi
ti
ti
ế
ế
t
t
m
m
á
á
y
y
TS
TS
Phan
Phan
T
T
ấ
ấ
n
n

T
T
ù
ù
ng
ng
7
Chi
Chi
ti
ti
ế
ế
t
t
m
m
á
á
y
y
TS
TS
Phan
Phan
T
T
ấ
ấ
n

n
T
T
ù
ù
ng
ng
2. Thông số hình họcbánhrăng trụ
2.1 Bánh răng trụ răng thẳng
Bướcrăng
Môđun m (tiêu chuẩn tra trang 195)
Dãy 1: 1 1.25 1.5 2 2.5 3 4 5 6 8 10 12 16 20 25
Dãy 2: 1.125 1.375 1.75 2.25 2.75
3.5 4.5 5.5 7 9 11 14 18 22
Số răng Z (Z
min
=17)
Đường kính vòng chia
Khoảng cách trục
mp .
π
=
(
)
22
2121
ZZmdd
a
+
=

+
=
Zmd .
=
8
Chi
Chi
ti
ti
ế
ế
t
t
m
m
á
á
y
y
TS
TS
Phan
Phan
T
T
ấ
ấ
n
n
T

T
ù
ù
ng
ng
2.2 Bánh răng trụ răng nghiêng
Bước pháp p
n
Bước ngang
Môđun pháp m
n
(tiêu chuẩn trang 195)
Môđun
ngang với
β
là góc nghiêng răng
bánh răng nghiêng chọn 8
0
≤β≤
20
0
bánh răng chữ V chọn 30
0
≤β≤
40
0
Đường kính vòng chia
Đường kính vòng đỉnh
Đường kính vòng chân
Khoảng cách trục

β
cos
n
s
p
p =
β
cos
n
s
m
m =
β
cos
Zm
Zmd
n
s
==
na
mdd 2
+
=
ni
mdd 5.2
−
=
(
)
(

)
β
cos22
2121
ZZmZZm
a
ns
+
=
+
=
9
Chi
Chi
ti
ti
ế
ế
t
t
m
m
á
á
y
y
TS
TS
Phan
Phan

T
T
ấ
ấ
n
n
T
T
ù
ù
ng
ng
3. Lựctácdụng và tảitrọng tính
3.1 Phân tích lựctácdụngtrongbánhrăng
Lực ănkhớpF
n
được phân tích thành 3 lực theo 3 phương vuông góc
nhau.
• Lực vòng F
t
có phương vuông góc trục (không cắttrục)
• Lựchướng tâm F
n
có phương vuông góc trục
• LựcdọctrụcF
a
có phương song song trục
• Lực ănkhớp
1
1

2
d
T
F
t
=
β
tan
ta
FF
=
βα
coscos
n
t
n
F
F =
β
α
cos
tan
nt
r
F
F =
10
Chi
Chi
ti

ti
ế
ế
t
t
m
m
á
á
y
y
TS
TS
Phan
Phan
T
T
ấ
ấ
n
n
T
T
ù
ù
ng
ng
F
t1
= - F

t2
F
r1
= - F
r2
F
a1
= - F
a2
11
Chi
Chi
ti
ti
ế
ế
t
t
m
m
á
á
y
y
TS
TS
Phan
Phan
T
T

ấ
ấ
n
n
T
T
ù
ù
ng
ng
Chiềucủa các lực:
• LựcF
t
: trên bánh dẫnngượcchiều quay, trên bánh bị dẫn cùng chiều
quay
• LựcF
r
: luôn luôn hướng vào đường tâm trụcbánhrăng
• LựcF
a
: luôn luôn hướng vào mặtrăng làm việc
3.3 Tảitrọng tính
Tảitrọng tính (dùng để tính toán) bao gồmtảitrọng danh nghĩavàtải
trong phụ phát sinh trong quá trình ănkhớp
P
t
=KP
dn
hoặc T
t

=KT
dn
hoặc F
t
=KF
dn
Khi tính ứng suấttiếpxúcK=K
H
= K
Hβ
K
HV
K
Hα
Khi tính ứng suấtuốn K=K
F
= K
Fβ
K
FV
K
Fα
Với K
Hβ
, K
Fβ
: hệ số tập trung tảitrọng (bảng 6.4)
K
HV
, K

FV
: hệ số tảitrọng động (bảng 6.5 và 6.6)
K
Hα
, K
Fα
: hệ số xét đến phân bố tải không đềugiửa các độirăng
(trang 213
)
12
Chi
Chi
ti
ti
ế
ế
t
t
m
m
á
á
y
y
TS
TS
Phan
Phan
T
T

ấ
ấ
n
n
T
T
ù
ù
ng
ng
4. Hiệusuấtcủabộ truyềnbánhrăng
Hiệusuất
VớiP
1
là cộng suấttrêntrụcdẫn
P
2
là công suấttrêntrụcbị dẫn
Thông thường đốivới
• bộ truyềnbánhrăng trụ bôi trơn liên tụcbằng dầu η = 0,97÷0,99
• bộ truyềnbánhrăng trụ bôi trơn định kỳ bằng mỡ η = 0,93÷0,95
• bộ truyềnbánhrăng côn bôi trơnliêntụcbằng dầu η = 0,95÷0,98
• bộ truyềnbánhrăng côn bôi trơn định kỳ bằng mỡ η = 0,92÷
0,94
1
2
P
P
=
η

13
Chi
Chi
ti
ti
ế
ế
t
t
m
m
á
á
y
y
TS
TS
Phan
Phan
T
T
ấ
ấ
n
n
T
T
ù
ù
ng

ng
5. Vậtliệu và nhiệtluyệnbánhrăng
Yêu cầu: độ bền cao, độ cứng cao,rẽ tiền
Vậtliệu: thương chọngang hoặc thép (cácbon, hợpkim)
Nhiệtluyện: thường hoá, tôi cảithiện (HB<350)
tôi thể tích, tôi bề mặt, thấm than, nitơ (HB>350)
Đặc điểm:
• HB<350 cắtgọtsaunhiệtluyệnnênkhôngcần gia công tinh lại
• HB>350 nhiệtluyện sau cắtgọtnêncần gia công tinh lạisaunhiệtluyện
• Để chạymòntốtthì H
1
> H
2
+ (10~15)HB
14
Chi
Chi
ti
ti
ế
ế
t
t
m
m
á
á
y
y
TS

TS
Phan
Phan
T
T
ấ
ấ
n
n
T
T
ù
ù
ng
ng
6. Ứng suất cho phép
6.1 Ứng suấttiếpxúc
• Thép
Khitínhtoánthiếtkế
Với
σ
0Hlim
, s
H
tra bảng 6.13
hệ số tuổithọ với
(nếu K
HL
<1 chọn K
HL

=1)
Nếutảithayđổitheobậc
Khitínhtoánkiểm nghiệm
[]
H
HL
HH
s
K9.0
lim0
σσ
=
[]
H
xHlVRHL
HH
s
KKZZK
lim0
σσ
=
H
m
HE
HO
HL
N
N
K =
4.2

30HBN
HO
=
6
=
H
m
ii
i
HE
tn
T
T
cN
3
max
60
∑
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
=
15
Chi
Chi

ti
ti
ế
ế
t
t
m
m
á
á
y
y
TS
TS
Phan
Phan
T
T
ấ
ấ
n
n
T
T
ù
ù
ng
ng
• Bánh răng trụ răng thẳng [σ
H

] = min([σ
H1
],[σ
H2
])
• Bánh răng trụ răng nghiêng [σ
H
] = 0,45([σ
H1
]+[σ
H2
])
•Gang
Gang xám [σ
H
] = 1.5 HB
Gang có độ bềncao [σ
H
] = 1.8 HB
• Phi kim loại
Tectolic [σ
H
] = 45 ~ 60 MPa
Lignofon [σ
H
] = 50 ~ 60 MPa
16
Chi
Chi
ti

ti
ế
ế
t
t
m
m
á
á
y
y
TS
TS
Phan
Phan
T
T
ấ
ấ
n
n
T
T
ù
ù
ng
ng
6.2 Ứng suấtuốn
•Thép
Khitínhtoánthiếtkế

Với σ
0Flim
, s
F
tra bảng 6.13
hệ số tuổithọ với
(nếu K
FL
<1 chọn K
FL
=1) khi HB≤350
khi HB>350
Nếutảithayđổitheobậc
Khitínhtoánkiểm nghiệm
• Gang
• Phi kim loại
[]
F
FL
FF
s
K
lim0
σσ
=
F
m
FE
O
F

FL
N
N
K =
6
10.5=
FO
N
6
=
F
m
9
=
F
m
ii
m
i
FE
tn
T
T
cN
F
∑
⎟
⎟
⎠
⎞

⎜
⎜
⎝
⎛
=
max
60
[]
F
FCxRFL
FF
s
KYYYK
δ
σσ
lim0
=
[]
MPa
F
2015
÷
=
σ
[]
[]
σ
σ
σ
Ks

F
1−
=
17
Chi
Chi
ti
ti
ế
ế
t
t
m
m
á
á
y
y
TS
TS
Phan
Phan
T
T
ấ
ấ
n
n
T
T

ù
ù
ng
ng
7. Dạng hỏng và chỉ tiêu tính
7.1 Dạng hỏng
Có 5 dạng hỏng xảy ra trong bộ truyềnbánhrăng
• Tróc rỗ bề mặtrăng do sự thay đổicủa ứng suấttiếpxúc
Tróc rỗ bề mặt
18
Chi
Chi
ti
ti
ế
ế
t
t
m
m
á
á
y
y
TS
TS
Phan
Phan
T
T

ấ
ấ
n
n
T
T
ù
ù
ng
ng
• Gãy răng do quá tảihoặcdo sự thay đổicủa ứng suấtuốn
Gãy răng
19
Chi
Chi
ti
ti
ế
ế
t
t
m
m
á
á
y
y
TS
TS
Phan

Phan
T
T
ấ
ấ
n
n
T
T
ù
ù
ng
ng
• Mòn răng do trượtbiêndạng
• Dính răng do nhiệt độ và áp suấtcụcbộ cao tại vùng tiếpxúc
• Bong bề mặtrăng do nhiệtluyện kém
• Biếndạng dẽobề mặtrăng do cơ tính vậtliệu kém
Dạng hỏng cơ bản: tróc rỗ bề mặtvàgãyrăng do mõi
7.2 Chỉ tiêu tính
Tính theo ứng suấttiếpxúcđể tránh tróc rỗ bề mặtrăng
Tính theo ứng suấtuố
n để tránh gãy răng do mõi uốn
20
Chi
Chi
ti
ti
ế
ế
t

t
m
m
á
á
y
y
TS
TS
Phan
Phan
T
T
ấ
ấ
n
n
T
T
ù
ù
ng
ng
Trường hợpbộ truyền được che kín và bôi trơntốt
• Thiếtkế theo chỉ tiêu tiếpxúc
• Kiểmtrabềntheochỉ tiêu uốn
Trường hợpbộ truyền để hở và bôi trơn kém
• Thiếtkế theo chỉ tiêu uốn
• Kiểmtrabềntheochỉ tiêu tiếpxúc
8. Tính bềnbộ truyềnbánhrăng trụ răng thẳng

8.1 Tính theo chỉ tiêu tiếpxúc
Tính ứng suấttiếpxúckhiF
n
ở vị trí tâm ănkhớp
Công thức Hetz cho 2 hình trụ tiếp xúc ngoài
Hệ số vậtliệu
[]
H
n
MH
q
Z
σ
ρ
σ
≤=
2
)1()1([
2
2
21
2
12
21
µµπ
−+−
=
EE
EE
Z

M
21
Chi
Chi
ti
ti
ế
ế
t
t
m
m
á
á
y
y
TS
TS
Phan
Phan
T
T
ấ
ấ
n
n
T
T
ù
ù

ng
ng
Bánkínhcong tương đương
Tảitrọng phân bố
Với
⇒
Thay tấtcả vào công thứcHetz
αααρρρ
sin
12
sin
2
sin
2111
11212
u
u
ddd
www
±
×=±=±=
H
nH
n
l
FK
q =
2
ε
Z

b
l
w
H
=
3
4
α
ε
ε
−
=Z
αα
ε
cos
2
cos
1
2
1
ww
H
H
tH
n
db
ZTK
l
FK
q ==

22
Chi
Chi
ti
ti
ế
ế
t
t
m
m
á
á
y
y
TS
TS
Phan
Phan
T
T
ấ
ấ
n
n
T
T
ù
ù
ng

ng
Công thứckiểmtrabền
Vậtliệuthép–thép
: đường kính vòng chia (lăn) bánh răng 1
Công thứcthiếtkế (Khoảng cách trục)
Vớitrabảng 6.15
3
2
1
][
)1(50
u
TK
ua
Hba
H
w
σψ
β
±=
w
w
ba
a
b
=
ψ
][
)1(2
1

1
H
w
H
w
HM
H
ub
uTK
d
ZZZ
σσ
ε
≤
±
=
MPaZ
M
275=
76.1
)202sin(
2
2sin
2
0
=
×
==
w
H

Z
α
96.0
3
2.14
3
4
=
−
=
−
=
α
ε
ε
Z
1w
d
23
Chi
Chi
ti
ti
ế
ế
t
t
m
m
á

á
y
y
TS
TS
Phan
Phan
T
T
ấ
ấ
n
n
T
T
ù
ù
ng
ng
8.2 Tính theo ứng suấtuốn
Tính ứng suấtkhilựcF
n
ởđỉnh răng
Ứng suất danh nghĩa ở chân răng
Ứng suất ở chân răng
K
σ
: hệ số tậptrungứng suất ở chân răng
α
α

α
cos
'cos
'cos
/
t
nt
F
FF ==
α
α
α
cos
'sin
'sin
/
t
nn
F
FF ==
nu
σ
σ
σ
−
=
σ
σ
σ
σ

K
nu
)( −=
σσ
α
α
α
α
σ
K
sb
F
sb
lF
K
A
F
W
lF
w
t
w
tn
u
t
.
cos
'sin
cos
'cos6

.
2
//
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
−=
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
−=
w
tFF
w
tF
mb
FYK
K
s
m

s
ml
bm
FK
=
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
−=
σ
α
α
α
α
σ
.
cos
'sin
cos
'cos6
.
2
24
Chi
Chi
ti
ti

ế
ế
t
t
m
m
á
á
y
y
TS
TS
Phan
Phan
T
T
ấ
ấ
n
n
T
T
ù
ù
ng
ng
Hệ số dạng răng
Y
F
phụ thuộcsố răng Z và hệ số dịch chỉnh x, không phụ thuộcmôđun m

Công thứckiểmtrabền
Công thứcthiếtkế (mô đun)
Vớitrabảng 6.16
Thường chọnZ
1
= 17 răng
3
2
1
1
][
2
Fbd
FF
Z
YTK
m
σψ
≥
][
F
w
FtF
F
mb
YFK
σσ
≤=
1w
w

bd
d
b
=
ψ
2
092.0
9.272.13
47.3 x
Z
x
Z
Y
F
+−+=
σ
α
α
α
α
K
s
m
s
ml
Y
F
.
cos
'sin

cos
'cos6
2
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
−=
25
Chi
Chi
ti
ti
ế
ế
t
t
m
m
á
á
y
y
TS
TS
Phan
Phan
T

T
ấ
ấ
n
n
T
T
ù
ù
ng
ng
9. Tính bềnbộ truyềnbánhrăng trụ răng nghiêng
9.1 Đặc điểmtrongtínhtoán
• Làm việcêm
• Cường độ tảitrọng trên răng bé
• Đường tiếpxúcnằm nghiêng trên mặtrăng
• Thay bánh răng nghiêng bằng bánh răng trụ răng thẳng tương đương
Đường kính bánh răng tương đương
Số răng bánh răng tương đương
β
2
cos
d
d
v
=
β
3
cos
Z

Z
v
=