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


15


I. 
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 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 đại. Nghiên cứu về họ hộp giảm tốc loại này đã có rất
nhiều công trình công bố trong những năm qua nhằm tối ưu kích thước động học,
tăng hiệu suất cũng như mômen, trong đó chủ yếu nghiên cứu về sự hình thành biên
dạng xyclôít với nhiều phương pháp khác nhau như xây dựng phương trình tham số
tổng quát cho họ bánh răng xyclôít, ngoài ra còn một số phương pháp khác như
phương pháp véc tơ đối tiếp, tâm vận tốc tức thời hay phương pháp bao hình
Do đó, nghiên cứu vấn đề này là cần thiết và được tiếp tục phát triển nhằm tiến
đến chế tạo các loại hộp giảm tốc có độ chính xác cao khử được khe hở cạnh răng
nhằm ứng dụng cho các máy điều khiển số CNC và robot công nghiệp cũng như các
thiết bị có độ chính xác cao.
II. 
Đề tài nhằm nghiên cứu hình dạng, thông số hình học, phương pháp tính toán
thiết kế. Từ đó dựa trên cơ sở lý thuyết đã xây dựng tiến hành viết chương trình tính

toán trên phần mềm matlab “BanhrangdiaEpixyclôít” được lập ra để tính toán các
thông số của bộ truyền một cách nhanh chóng. Sau khi tính toán thu được các thông
số kích thước của bộ truyền bánh răng con lăn chương trình sẽ cho bản vẽ biên dạng

16
đĩa và báo cáo. Vì vậy giúp cho việc thiết kế và chế tạo hộp giảm tốc được nhanh
chóng và chính xác hơn.
III. 
 Đối tượng nghiên cứu đề tài là: “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 trong robot công nghiệp.
IV. 
- 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.
V. 
- Ý nghĩa khoa học:
Đề tài góp phần xây dựng 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 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, tự động hóa sản

17
xuất trong công nghiệp, robot công nghiệp là rất cần thiết khi sử dụng hộp giảm
tốc bánh răng con lăn epixyclôít.

18


N 

1.1 
Bộ truyền bánh răng con lăn được phát triển dựa trên bộ truyền bánh răng chốt
với bánh răng có biên dạng xyclôít hay gọi tắt là bộ truyền xyclôít. Biên dạng
xyclôít đã được một kỹ sư người Đức, ông Lorenz Braren phát mình vào năm 1931
và được nghiên cứu phát triển cho đến tận ngày nay.  Nga đã tiến hành nghiên cứu
bộ truyền này từ năm 1948. Đây là loại bộ truyền cho tỉ số truyền cao, có thể từ 6
đến 65 nhưng lại có kích thước nhỏ gọn. Tuy nhiên do vẫn còn nhiều hạn chế như
việc xây dựng biên dạng xyclôít và hiệu suất chưa cao do chưa khắc phục được ma
sát trượt hình thành trong bộ truyền khi làm việc.
Đến những năm 80 với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, xu hướng thay dần
ma sát trượt bằng ma sát lăn nhờ bổ xung các con lăn trên các chốt (hình 1.1) và sự
trợ giúp của máy tính thì các nghiên cứu về biên dạng xyclôít mới thực sự hoàn
thiện và một loạt các hộp giảm tốc được ra đời và được áp dụng ngày càng nhiều
trong thực tiễn.



Hình 1.1 Bản vẽ mặt cắt hộp giảm tốc xyclôít

Trục vào
ổ đỡ trục
ra
Bánh răng Epixyclôít
Vỏ hộp giảm tốc cycloit
Trục ra
Vành răng chốt con lăn

19
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 ngày càng được đưa vào nghiên cứu và phát triển rộng rãi.
Bộ truyền với ăn khớp xyclôít có ý nghĩa lớn 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 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 từ 1.5 đến 2 lần kích thước
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.

20

Hình 1.3
So sánh kích thước bao ca động cơ - hộp giảm tốc xyclôít
và hộp giảm tốc bánh răng trụ thông thường
Ngoài việc giảm trọng lượng của hộp giảm tốc, bộ truyền bánh răng con lăn còn
cho phép sử dụng động cơ điện có số vòng quay cao hơn, khi đó làm tăng hiệu suất
của hệ dẫn động nhờ làm tăng hệ số công suất (tăng hệ số cos

) và giảm đáng kể
giá thành của thiết bị. Khi lựa chọn động cơ điện quay nhanh không chỉ thu được
giá thành giảm đáng kể, nâng cao hiệu suất và hệ số cos

mà còn có khối lượng
nhỏ, một động cơ điện 7kW quay 3000 vòng/phút có trọng lượng bằng ½ động cơ
điện quay 750 vòng/phút. Cũng cần nhớ rằng điều kiện tăng tốc của động cơ không
đồng bộ chạy nhanh tốt hơn so với chạy chậm. Hiện nay, với dạng cải tiến mới, thay
ma sát trượt bằng ma sát lăn nhờ các con lăn, đồng thời tạo ra màng dầu tại chỗ tiếp
xúc, hiệu suất 1 bộ truyền theo lý thuyết có thể đạt tới 0.95. Đến nay đã có một số
công ty ở các nước trên thế giới đã tiến hành sản xuất thương mại các loại động cơ -
hộp giảm tốc loại này.


21
1.2 

Hiện nay có một số cơ sở và công ty nước ngoài đang nghiên cứu và sản xuất bộ
truyền này:
Hãng Hap Dong của Hàn Quốc có hộp giảm tốc kiểu nằm và đứng với:

- Tỉ số truyền từ 11 đến 7569
- Công suất từ 0,2 đến 30 kw

Hình 1.4 Một số loại động cơ - Hộp giảm tốc
bánh răng con lăn ca hãng Hap Dong
Hãng Sumitomo của Nhật ngoài sản xuất kiểu nằm, kiểu đứng còn có kiểu
nghiêng với:
- Hộp giảm tốc có thể chịu được sự quá tải lên đến
0
0
500
.
- Tỉ số truyền một cấp từ 6 đến 119, hai cấp từ 102 đến 7569.
- Công suất từ 0,03 đến 173 kw.
- Moment xoắn tới hạn đạt tới 60700 Nm.

22

Hình 1.5 Một số loại động cơ – Hộp giảm tốc bánh răng
con lăn ca hãng sumimoto

 Việt Nam cũng đã có một số đơn vị sản xuất loại bộ truyền này, cụ thể là đề
tài KC-05-15 do Viện nghiên cứu cơ khí hợp tác với Trung tâm tự động hóa –
Trường Đại Học Bách Khoa thực hiện. Trong đề tài đó đã chế tạo thành công đĩa
xyclôít với phương pháp cắt bao hình bằng dao phay lăn. Tuy nhiên phương pháp
đó không linh hoạt đối với các profin và sai số khá nhiều do gặp sự sai lệch ngay từ
khi thiết kế dao.
Gần đây vào năm 2013 đề tài “Tính toán, thiết kế và chế tạo biên dạng bánh
răng con lăn” của tác giả Nguyễn Ngọc Cường được thực hiện tại trường Đại Học
Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM đã tiến hành gia công thử nghiệm bánh răng con lăn

trên máy phay CNC.
Do đặc điểm ăn khớp của loại bộ truyền này không có khe hở cạnh răng nên làm
việc êm, không gây va chạm khi đổi chiều quay. Với khối lượng và kích thước nhỏ
gọn nên được ứng dụng ngày càng nhiều trong các máy hiện đại, đặc biệt thích hợp
để ứng dụng trong robot và các thiết bị có độ chính xác cao.
1.3 xyclôít
Dựa trên nguyên lý hình thành họ đường xyclôít mà hộp giảm tốc xyclôít chia
thành hai loại. Loại một theo nguyên lý hình thành đường Epixyclôít và loại hai dựa
trên nguyên lý hình thành đường HypôXyclôít tương ứng ta có hộp giảm tốc
Epixyclôít và HypôXyclôít.

23

Hình 1.6 Bánh răng Epixyclôít

Hình 1.7 Bánh răng HypôXyclôít
1.4 
Hình 1.8 dưới đây mô tả cấu tạo chung của hộp giảm tốc bánh răng con lăn
epyxyclôít.
Trong đó: 1. Trục vào
2. Bạc lệch tâm và ổ lăn
3. Đĩa Epyxyclôít
4. Vòng ngoài
5. Con lăn răng chốt

24
6. Chốt trục ra
7. Trục ra

Cấu tạo bộ truyền bánh răng con lăn gồm 4 nhóm cơ bản (hình 1.8 và 1.9) sau:
- Trục đầu vào cùng với bạc lệch tâm và ổ lăn.
- Vành các con lăn răng chốt.
- Bánh răng xyclôít hay đĩa xyclôít (trong một bộ truyền có thể có 1, 2 hay 3
đĩa xyclôít).
- Trục đầu ra.









Hình 1.8 Cấu tạo hộp giảm tốc bánh răng con lăn
Hình 1.9 Khai triển hộp giảm tốc bánh răng con lăn

25

1.5 
Khi trục đầu vào quay làm bạc lệch tâm gắn trên nó quay theo. Bánh răng
xyclôít do lắp trên bạc cũng có xu hướng quay theo nhưng do bánh răng ăn khớp
với các con lăn răng chốt trên vành răng chốt nên bánh răng chỉ lăn hành tinh bên
trong vành răng chốt đồng thời nó cũng tự quay quanh tâm của nó với tốc độ chậm
và theo chiều ngược lại. Do số răng bánh răng xyclôít ít hơn số răng chốt một răng
nên sau mỗi vòng quay của trục vào thì bánh răng xyclôít mới quay quanh tâm của
nó một bước răng. Như vậy, tỉ số truyền đạt được bằng chính số răng của bánh răng
xyclôít. Vận tốc của bánh răng xyclôít được truyền ra trục ra thông qua các chốt đầu
ra có mang con lăn.
Trên hình 1.8 dưới đây mô tả nguyên lý làm việc của một bộ truyền bánh răng
con lăn. Ban đầu đường thẳng nối tâm trục vào và tâm của bạc lệch tâm tạo với
phương ngang một góc 0
0
(gọi tắt là trục vào ở 0
0
) (hình 1.8a) thì trục ra cũng ở 0
0
.
Khi trục vào quay được một góc 90
0
theo ngược chiều kim đồng hồ (hình 1.8b) thì
bánh răng xyclôít quay được một góc 90
0
/i theo chiều kim đồng hồ quanh tâm của
nó, đồng thời kéo trục ra quay theo cũng được một góc 90
0
/i, với i là tỉ số truyền
của bộ truyền được xác định theo công thức:

12
1
zz
z
i


(1)
Trong đó:
o z
1
: số răng đĩa xyclôít
o z
2
: số con lăn (số răng vành răng chốt)
với z
2
= z
1
+1
do đó ta có : i=z
1
(2)
Hiệu suất bộ truyền:
1
z
z
1
z
z

121
2
1
2




(3)
Trong đó:
o
12

: là hiệu suất truyền động bánh răng

26
o z
1
: Số răng đĩa xyclôít
o z
2
: Số con lăn (số răng vành răng chốt)


Khi trục vào quay được một góc 180
0
(hình 1.8c) thì trục ra quay được một
góc 180
0
/i. Tương tự, khi trục vào quay được một góc 270

0
(hình 1.8d) thì trục ra
quay được 270
0
/i.








1.6 xyclôít
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, 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.

Hình 1.10 Mô tả nguyên lý làm việc ca bộ truyền bánh răng con lăn

27

(1-6: vị trí hộp giảm tốc xyclôít)
Hình 1.11 ng dụng hộp giảm tốc xyclôít kiểu hypôxyclôít trong robot

Rôbốt
1
2
3
4
5
6
Hình 1.12 Robot Kuka sử dụng hộp giảm tốc xyclôít ca hãng Nabtesco

28

Hình 1.13 ng dụng hộp giảm tốc xyclôít trong công nghiệp

29


XYCLÔÍT XYCLÔÍT

2.1 epixyclôít
Đường Epixyclôít là quỹ tích một điểm M cố định trên đường tròn tâm tích sinh
2

(
2
o
,
2
r

) khi đường tròn này lăn không trượt phía ngoài đường tròn tâm tích bánh
răng
1

(
1
o
,
1
r
).
Gọi : + Điểm M là điểm cố định nằm trên đường tròn
2

(
2
o
,
2
r
)
+ Điểm P là điểm tiếp xúc của
1

(
1
o
,
1
r

) và
2

(
2
o
,
2
r
)
Tại mọi thời điểm ta gắn các hệ trục tọa độ như sau:
+
)(
1111
yxo

là hệ trục tọa độ cố định gắn cứng với đường tròn
1

(
1
o
,
1
r
)
+
)(
2222
yxo


gắn cứng với
1
o
2
o

+
)(
3323
yxo

gắn cứng với đường tròn tâm tích sinh
2

(
2
o
,
2
r
).
Gọi:
o

là góc giữa
)(
2222
yxo


và
)(
1111
yxo


o

là góc quaygiữa
)(
2222
yxo

và
)(
3323
yxo


o

là góc giữa hai hệ quy chiếu
)(
1111
yxo

.và
)(
3323
yxo



o E=
1
o
2
o
khoảng lệch tâm giữa hai đường tròn E =
2
r
-
1
r
1
r