Bài giảng nguyên lý máy chương 9 (phần 1) ths trương quang trường

NGUYÊN LÝ MÁY
GV: ThS. TR ƠNG QUANG TR
NG
KHOA CƠ KHÍ – CÔNG NGH
TR
NG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP.HCM

Khoa Cơ Khí – Công Nghệ
Ths. Trương Quang Trường

Trường ĐH Nông Lâm TPHCM


Nguyên Lý Máy

C

Chư ng 9

CẤU BÁNH RĂNG

PH NăI:ăC ăC UăBÁNHăRĔNGăPH NG

Khoa Cơ Khí – Công Nghệ
Ths. Trương Quang Trường

-2-

Trường ĐH Nông Lâm TPHCM

I. ĐẠI C ƠNG V TRUY N ĐỘNG BÁNH RĂNG
1. Khái niệm và phân loại

a) Khái niệm: Cơ cấu bánh răng là cơ cấu có khớp cao dùng
để biến đổi hoặc truyền chuyển động theo nguyên tắc ăn
khớp trực tiếp giữa hai khâu

Khoa Cơ Khí – Công Nghệ
Ths. Trương Quang Trường

-3-

Trường ĐH Nông Lâm TPHCM


I. ĐẠI C ƠNG V TRUY N ĐỘNG BÁNH RĂNG
1. Khái niệm và phân loại

b) Phân loại:
- Theo vị trí tương đối giữa hai trục quay: bánh răng nội
tiếp và bánh răng ngoại tiếp.

Ĕnăkhớpănộiătiếp

Ĕnăkhớpăngoạiătiếp
Ths. Trương Quang Trường

Khoa Cơ Khí – Công Nghệ

-4-

Trường ĐH Nông Lâm TPHCM


I. ĐẠI C ƠNG V TRUY N ĐỘNG BÁNH RĂNG
1. Khái niệm và phân loại
b) Phân loại:
+ Theo sự phân bố của răng trên BR: BR răng thẳng, BR răng xoắn (nghiêng),
BR răng chữ V.

Khoa Cơ Khí – Công Nghệ
Ths. Trương Quang Trường

-5-

Trường ĐH Nông Lâm TPHCM


I. ĐẠI C ƠNG V TRUY N ĐỘNG BÁNH RĂNG
1. Khái niệm và phân loại
b) Phân loại:
+ Theo biên dạng răng: BR thân khai, BR xyclôít, BR Nô-vi-cốp.

Đườngăthânăkhai
Ths. Trương Quang Trường

BR thân khai
-6-

Khoa Cơ Khí – Công Nghệ

Trường ĐH Nông Lâm TPHCM


I. ĐẠI C ƠNG V TRUY N ĐỘNG BÁNH RĂNG
1. Khái niệm và phân loại
b) Phân loại:
+ Theo biên dạng răng: BR thân khai, BR xyclôít, BR Nô-vi-cốp.

ĐườngăHypo-xycloit

ĐườngăEpy-xycloit
Ths. Trương Quang Trường

Khoa Cơ Khí – Công Nghệ

-7-

Trường ĐH Nông Lâm TPHCM


I. ĐẠI C ƠNG V TRUY N ĐỘNG BÁNH RĂNG
1. Khái niệm và phân loại
b) Phân loại:
+ Theo biên dạng răng: BR thân khai, BR xyclôít, BR Nô-vi-cốp.

Ths. Trương Quang Trường

BánhărĕngăNô-vi-cốp
-8-

Khoa Cơ Khí – Công Nghệ
Trường ĐH Nông Lâm TPHCM


I. ĐẠI C ƠNG V TRUY N ĐỘNG BÁNH RĂNG
1. Khái niệm và phân loại
b) Phân loại:

+ Theo tính chất chuyển động: cặp BR phẳng, cặp BR không gian

Khoa Cơ Khí – Công Nghệ
Ths. Trương Quang Trường

-9-

Trục vít – bánhTrường
vít ĐH Nông Lâm TPHCM


I. ĐẠI C ƠNG V TRUY N ĐỘNG BÁNH RĂNG
1. Khái niệm và phân loại
b) Phân loại:

BR nón

+ Theo hình dạng BR: BR trụ, BR côn
BR trụ chéo

BR nón chéo

Trục vít – bánh vít
Khoa Cơ Khí – Công Nghệ
Ths. Trương Quang Trường

- 10 -

Trường ĐH Nông Lâm TPHCM


I. ĐẠI C ƠNG V TRUY N ĐỘNG BÁNH RĂNG
2. Định lý ĕn khớp

1 O2 P
Tỉ s truỜ ố i12 

 const?
2 O1P
- Định lý cơ bản về ăn khớp: Để tỉ số

01


n

1
K2
2

N1
K

K1

b1

P
b2

1

N2

truyền cố định, đường pháp tuyến
chung của một cặp biên dạng phải
luôn cắt đường nối tâm tại một điểm
cố định
- Vòng lăn
+ P là tâm ăn khớp

vP1  1.O1P  2 .O2 P  vP2

+ Hai vòng tròn  O1 , O1P  và  O2 , O2 P 
2

n


Ths. Trương Quang Trường

02

lăn không trượt lên nhau, gọi là vòng
lăn, các bán kính được ký hiệu

- 11 -

r1  O1 P

r2  O2 P

Khoa Cơ Khí – Công Nghệ
Trường ĐH Nông Lâm TPHCM


I. ĐẠI C ƠNG V TRUY N ĐỘNG BÁNH RĂNG
2. Định lý ĕn khớp

Khoa Cơ Khí – Công Nghệ
Ths. Trương Quang Trường

- 12 -

Trường ĐH Nông Lâm TPHCM


I. ĐẠI C ƠNG V TRUY N ĐỘNG BÁNH RĂNG
3. Ĕn khớp thân khai

Đường thân khai: Cho đường thẳng 
lăn không trượt trên vòng tròn (O, r0)

bất kỳ điểm M nào thuộc  sẽ vạch nên
một đường cong gọi là đường thân
khai. Vòng tròn
 O, r0  gọi là vòng
cơ sở
Tính chất c a đ

ốg thân khai

1. Đường thân khai không có điểm nào nằm trong
vòng cơ sở.
2. Pháp tuyến của đường thân khai là tiếp tuyến
của vòng cơ sở và ngược lại
3. Tâm cong của đường thân khai tại một điểm bất
kỳ M là điểm N nằm trên vòng cơ sở và NM  NM O

Các đường thân khai của một vòng tròn là những đường cách đều nhau và có
Khoa Cơbằng
Khí – Công
Nghệcung
thể chồng khít lên nhau. Khoảng cách giữa các đường thân khai
đoạn
Ths. Trương Quang Trường
- 13 -cơ sở MK  M K Trường ĐH Nông Lâm TPHCM
chắn giữa các đường thân khai trên vòng


I. ĐẠI C ƠNG V TRUY N ĐỘNG BÁNH RĂNG
3. Ĕn khớp thân khai
Ph

ngătrìnhăđ ờngăthơnăkhai
- Chọn hệ tọa độ cực với O làm gốc,
điểm M thuộc 
  M OM
được xác định bởi

 x
0

rx  OM

 Phương trình đường thân khai
 x  tan  x   x

r0

r

 x cos
x


 x được gọi là inv x

 involute x 

hay là hàm thân khai
Khoa Cơ Khí – Công Nghệ
Ths. Trương Quang Trường

- 14 -

Trường ĐH Nông Lâm TPHCM


II. CÁC THÔNG S HÌNH HỌC CƠ BẢN C A
BÁNH RĂNG THÂN KHAI TIÊU CHUẨN
1. Giới thiệu

Các vòng tròn:
- Vòng tròn lăn:

D, r

(vòng tròn ban đầu, r = OP)
- Vòng tròn cơ sở:

S"
h'

t

S'

h"

D0, r0

h

De

- Vòng tròn đỉnh răng: De, re
- Vòng tròn chân răng: Di, ri

D
Di

- Vòng tròn chia
0
Khoa Cơ Khí – Công Nghệ
Ths. Trương Quang Trường

- 15 -

Trường ĐH Nông Lâm TPHCM


II. CÁC THÔNG S HÌNH HỌC CƠ BẢN C A
BÁNH RĂNG THÂN KHAI TIÊU CHUẨN
2. Các thông số hình học c b n

- Bước răng: t - Khoảng cách giữa
2 biên hình liên tiếp của răng đo
theo vòng tròn lăn.
- Mođun của răng: m (tiêu chuẩn)
m = t/

S"

h'

t

S'

h"

De

h

m = 1; 1,25; 1,5; 2; 2,5; 3; 4; 5; 6;
8; 10; 12; 16; 20; 25; 32; 40; 50;
60; 80; 100

D
Di

0
Khoa Cơ Khí – Công Nghệ
Ths. Trương Quang Trường

- 16 -

Trường ĐH Nông Lâm TPHCM


II. CÁC THÔNG S HÌNH HỌC CƠ BẢN C A
BÁNH RĂNG THÂN KHAI TIÊU CHUẨN

2. Các thông số hình học c b n

S"
t

S'

h

De

- Chiều cao răng:
+ Chiều cao đầu răng: h’=f’.m
(f’ă=ă1ăđ/văBRătiêuăchuẩn;ă
h'
f’ă=ă0,85ăđ/văBRădịchăchỉnh)
h"
+ Chiều cao chân răng: h”=f”.m
(f”=ă1,25ăđ/văBRătiêuăchuẩn;ă
f”ă=ă1ăđ/văBRădịchăchỉnh)
2,25m
h  h'  h"  
1,85m

D
Di

0
Khoa Cơ Khí – Công Nghệ
Ths. Trương Quang Trường

- 17 -

Trường ĐH Nông Lâm TPHCM


II. CÁC THÔNG S HÌNH HỌC CƠ BẢN C A
BÁNH RĂNG THÂN KHAI TIÊU CHUẨN
2. Các thông số hình học c b n

- Số răng:
Z
- Đường kính:
+ Vòng tròn lăn:
Chu vi Zt = D
 D = Z.t/ = mZ
+ Vòng tròn đỉnh răng:
De = D + 2h’
+ Vòng tròn chân răng:
Di = D – 2h”
+ Vòng tròn cơ sở:
D0 = D.cos

S"
h'

t

S'

h"

De

h
D
Di
0
Khoa Cơ Khí – Công Nghệ

Ths. Trương Quang Trường

- 18 -

Trường ĐH Nông Lâm TPHCM


II. CÁC THÔNG S HÌNH HỌC CƠ BẢN C A
BÁNH RĂNG THÂN KHAI TIÊU CHUẨN
2. Các thông số hình học c b n

- Góc ăn khớp: 
tiêu chuẩn  = 20o

Khoa Cơ Khí – Công Nghệ
Ths. Trương Quang Trường

- 19 -

Trường ĐH Nông Lâm TPHCM

II. CÁC THÔNG S HÌNH HỌC CƠ BẢN C A
BÁNH RĂNG THÂN KHAI TIÊU CHUẨN
Se
2. Các thông số hình học c b n
- Chiều rộng:
Sx
+ của răng: S’
S'
+ kẻ răng: S”
S’ = S” = t/2
rx
S"
h'

t

x


S'

x



r


x

r0

h"

0

De

h
D
Di

Sx = 2rx.[(S’/2r) + inv - invx]
Se = 2re.[(S’/2r) + inv - inve]
Khoa Cơ Khí – Công Nghệ

Ths. Trương Quang Trường

0

- 20 -

Trường ĐH Nông Lâm TPHCM


II. CÁC THÔNG S HÌNH HỌC CƠ BẢN C A
BÁNH RĂNG THÂN KHAI TIÊU CHUẨN
2. Các thông số hình học c b n

- Tỷ số truyền:

Z2
 i12  
Z1
Dấuă(+)ă– ĕnăkhớpătrong;ă
Dấuă(–) – ĕnăkhớpăngoài
- Khoảng cách trục:

S"
h'

t

S'

h"

1
A  O1O2  r1  r2  m(Z1  Z 2 )
2
Dấuă(–) – ĕnăkhớpătrong;ă
Ths. Trương Quang Trường
Dấuă(+)ă– ĕnăkhớpăngoài
- 21 -

h

De

1 O2 P r2 r02 mZ 2
i12 

 

2 O1 P r1 r01 mZ1

D
Di

0
Khoa Cơ Khí – Công Nghệ
Trường ĐH Nông Lâm TPHCM


III. Đ

NG ĂN KHỚP – CUNG ĂN KHỚP
– H S TRÙNG KHỚP
1. Đ ờng ĕn khớp

01

- Khi 2 bánh răng ăn khớp
r e1
với nhau, điểm ăn khớp thay
r1
đổi vị trí trong quá trình ăn
khớp nhưng vẫn luôn luôn
nằm trên pháp tuyến n-n gọi

là đường ĕn khớp.
- N1N2 gọi là đoạn ăn khớp lý
thuyết.
N
- N’1N’2 gọi là đoạn ăn khớp
thực.
n

N1
N'1

b1
P

b2
N'2

re2
r2
s


- 22 -

a1
a2

2

Ths. Trương Quang Trường

n

s

r01

r02
Khoa Cơ Khí – Công Nghệ

02

Trường ĐH Nông Lâm TPHCM


III. Đ

NG ĂN KHỚP – CUNG ĂN KHỚP
– H S TRÙNG KHỚP



2. Cung ĕn khớp

01

r e1

- Các cung a1b1, a2b2 là cung
trên vòng tròn ban đầu do các

điểm a1, a2 vẽ ra trong thời
gian 1 đôi răng ăn khớp gọi là
cung ĕn khớp.
a1b1 = a2b2

r1

n

s

r01

N1
N'1

b1
P

b2

a1
a2

N'2

re2

N2

r2
n

s


Ths. Trương Quang Trường

- 23 -

r02
Khoa Cơ Khí – Công Nghệ

02

Trường ĐH Nông Lâm TPHCM


III. Đ

NG ĂN KHỚP – CUNG ĂN KHỚP
– H S TRÙNG KHỚP
3. Hệ số trùng khớp

01
 = a1b1/t = a2b2/t
r e1

r1

+ Hệ số trùng khớp không phụ thuộc
vào môđun mà phụ thuộc vào góc ăn
khớp và chiều dài đoạn ăn khớp thực
tế. (số răng và hệ số chiều cao răng)
+ Để đảm bảo truyền động liên tục
giữa 2 bánh răng, phải thỏa mãn điều
kiện   1. Do chế tạo và lắp ráp
không hoàn toàn chính xác, các răng
lại bị mòn trong quá trình làm việc,
người ta thường lấy   1,05.

N1
N'1

b1
P

b2

a1
a2

N'2

re2

N2

r2
n

s


Ths. Trương Quang Trường

n

s

r01

- 24 -

r02
Khoa Cơ Khí – Công Nghệ

02

Trường ĐH Nông Lâm TPHCM


III. Đ

NG ĂN KHỚP – CUNG ĂN KHỚP
– H S TRÙNG KHỚP
4. Điều kiện ĕn khớp đều
+ăĕnăkhớpăđúng
+ăĕnăkhớpătrùng
+ăĕnăkhớpăkhít

Khoa Cơ Khí – Công Nghệ
Ths. Trương Quang Trường

- 25 -

Trường ĐH Nông Lâm TPHCM