Tìm hiểu sự truyền động bánh răng và một số ứng dụng của chúng trong thực tế

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THƠNG VẬN TẢI

TÌM HIỂU SỰ TRUYỀN ĐỘNG BÁNH RĂNG
VÀ MỘT SỐ ỨNG DỤNG CỦA CHÚNG TRONG THỰC TẾ

Giảng viên hướng dẫn: ThS. Nguyễn Thị Quỳnh Như
Sinh viên thực hiện: Trần Hữu Ân
Lê Anh Nam
Trần Minh Nghĩa
Hoàng Văn Trung
Nguyễn Văn Hiệp
Lớp: Kỹ thuật ơ tơ 3

Tóm tắt: Trong mọi hoạt động kỹ thuật, bản vẽ ln đóng vai trò quan trọng thể hiện
các ý tưởng dùng để trao đổi thông tin giữa những người làm công tác kỹ thuật. Tuy nhiên
để hiểu sâu hơn các ý tưởng, bản vẽ cần được thể hiện thông qua không gian ba chiều, mơ
hình vật thể và chuyển động của chúng. Tìm hiểu sự truyền động bánh răng đưa ra các bản
vẽ rõ ràng về thông số kỹ thuật, cấu tạo khơng gian ba chiều, mơ hình và các hoạt động
của bánh răng trong hộp số sàn ơ tơ. Từ đó ứng dụng được bánh răng vào việc cải tiến hộp
đựng mứt kẹo từ truyền động thanh thành truyền động bánh răng nhằm khắc phục nhược
điểm cũ, có khả năng thương mại hóa, xúc tiến thương mại.
Từ khóa: vẽ kỹ thuật, bánh răng, truyền động bánh răng, hộp số sàn, chi tiết máy
1. ĐẶT VẤN ĐỀ
Sinh viên mới năm thứ nhất đã học vẽ kỹ thuật, lúc này các em va chạm thực tế ít, tư
duy khơng gian cịn hạn chế; chuyên ngành chưa hiểu sâu, mặt khác tư liệu giảng dạy của
bộ mơn Vẽ kỹ thuật cịn hạn chế nên việc hiểu và tưởng tượng ra hình dáng vật thể là khó,
hiểu được sự truyền động của các chi tiết trong mơn học cịn khó hơn nhiều lần.
Mặt khác, trong hồn cảnh sinh viên học trực tuyến, khơng được tiếp cận thực tế máy
móc nên việc hiểu các hoạt động của chi tiết máy qua bản vẽ, video là cần thiết. Việc tìm
hiểu sự truyền động bánh răng và ứng dụng của chúng vào một số chi tiết thực tế giúp sinh
viên nắm vững bản vẽ kỹ thuật, hiểu được nguyên lý hoạt động, từ đó có thể xây dựng mơ

hình để quan sát rõ các hoạt động của chúng.
Từ việc trau dồi kiến thức về truyền động bánh răng và hoàn thiện kỹ năng đọc bản
vẽ kỹ thuật, đề tài đã tìm hiểu sự truyền động bánh răng, sử dụng phần mềm Solidword mô
Kỷ yếu nghiên cứu khoa học sinh viên năm 2021

265


TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THƠNG VẬN TẢI

phỏng được hình vẽ 2D thành 3D có truyền động, sau đó làm được mơ hình thực tế của sản
phẩm, mong muốn tạo ra tư liệu số giúp sinh viên học môn Vẽ kỹ thuật có tư duy khơng
gian, dễ dàng tiếp cận với bài học, chuyên ngành và thực tế. Đặc biệt sinh viên năm đầu
tiếp xúc chun ngành cơ khí khơng nhiều nên nghiên cứu tìm hiểu sự truyền động bánh
răng trong hộp số sàn ô tô nhằm giúp sinh viên tiếp cận nhanh với thực tế. Từ đó biết ứng
dụng sự truyền động bánh răng vào cải tiến chuyển động của hộp đựng mứt kẹo và có tính
thương mại hóa cao.
2. CÁC NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
2.1. Phương pháp nghiên cứu
Dựa theo phương pháp mơ hình hóa, nghiên cứu đã đi từ lý thuyết đến thiết kế ý tưởng,
thực hiện rồi vận dụng vào xây dựng mơ hình hóa sản phẩm nghiên cứu
2.2. Phương tiện nghiên cứu
- Nghiên cứu được thực hiện bởi máy tính, các phần mềm vẽ Autocad, Solidwork,
Powerpoint, Word, Excel;
- Các phần mềm hỗ trợ quay video, chỉnh sửa ảnh như Adobe Premiere Pro, Capcut,
Photoshop…
- Ngồi ra cịn sử dụng sự hỗ trợ Google để tìm hiểu tài liệu.
2.3. Nội dung nghiên cứu
2.3.1. Giới thiệu về bánh răng, truyền động bánh răng
- Bánh răng là chi tiết có răng dùng để truyền chuyển động quay bằng sự tiếp xúc lần

lượt giữa các răng.
Bánh răng là một bộ phận trong hệ thống truyền
động của các máy móc cơ khí, nó có hình dạng là một
hình trịn với cấu tạo có các răng rãnh liên tiếp nhau.
Nó được dùng phổ biến trong các máy móc cơng
nghiệp, hiện đại.
- Phân loại theo vị trí tương đối giữa các trục:
+ Hai trục song song
+ Hai trục cắt nhau
+ Hai trục chéo nhau
+ Truyền động bánh răng – thanh răng
- Ưu điểm: So với các truyền động cơ khí khác, truyền động bánh răng có nhiều ưu
điểm nổi bật:
Kỷ yếu nghiên cứu khoa học sinh viên năm 2021

266


TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THƠNG VẬN TẢI

+ Kích thước nhỏ gọn, khả năng tải lớn;
+ Hiệu suất cao có thể đạt 0,97  0,99;
+ Tuổi thọ cao, làm việc chắc chắn;
+ Tỷ số truyền cố định;
+ Làm việc tốt trong phạm vi công suất, tốc độ và tỷ số truyền khá rộng.
- Nhược điểm:
+ Địi hỏi chế tạo có độ chính xác cao;
+ Có nhiều tiếng ồn khi làm việc với vận tốc lớn;
+ Chịu va đập kém;
+ Sử dụng khơng có lợi khi khoảng cách hai trục lớn.

- Truyền động bánh răng là truyền chuyển động giữa hai hay nhiều cặp bánh răng ăn
khớp có cùng modul. Q trình truyền động là quá trình truyền chuyển động và tải trọng
nhờ sự ăn khớp của các răng trên bánh răng hoặc thanh răng.
+ Bộ truyền bánh răng trụ

Hình 2.2. Các loại bánh răng trụ

Hình 2.3. Cặp bánh răng trụ ăn khớp

+ Bộ truyền bánh răng côn

Bánh răng côn răng thẳng

Bánh răng cơn răng
nghiêng

Bánh răng cơn răng chữ V

Hình 2.4. Các loại bánh răng côn
Kỷ yếu nghiên cứu khoa học sinh viên năm 2021

267


TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THƠNG VẬN TẢI

Bộ truyền trục vít – Bánh vít

Trục vít trụ, có ren hình thành trên
mặt trụ trịn xoay

Trục vít lõm (glơbơit), có ren hình thành trên
mặt lõm trịn xoay có đường sinh là một cung
trịn
Hình 2.5. Bộ truyền trục vít bánh vít
+ Bộ truyền bánh răng – thanh răng

Hình 2.6a. Thanh răng thẳng ăn khớp với
bánh răng trụ răng thẳng

Hình 2.6b. Thanh răng nghiêng ăn khớp
với bánh răng trụ răng nghiêng.

2.3.2. Giới thiệu một số ứng dụng có truyền động bánh răng trong thực tế
Phần này nhóm nghiên cứu đã đưa ra một số ứng dụng gần gũi, dễ gặp nhằm làm rõ
vai trò cũng như hoạt động của truyền động bánh răng.
+ Đồng hồ cơ: />+ Hộp số giảm tốc: />+ Bộ vi sai trên ô tô: />+ Hộp số bánh răng hành tinh: />+ Dụng cụ lau xích cầm tay: />
Kỷ yếu nghiên cứu khoa học sinh viên năm 2021

268


TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI

3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
3.1. Mô phỏng hộp số sàn 5 cấp bằng phần mềm solidwork

Hình 3.1. Thơng số bánh răng
Từ đó xuất được các bản vẽ tách chi tiết cụ thể

Hình 3.2. Bản vẽ hộp số

Hình 3.3. Bản vẽ một số chi tiết
Kỷ yếu nghiên cứu khoa học sinh viên năm 2021

269


TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI

Lắp Bánh răng vào trục

Vịng bi

Lắp phần dưới

Cần số

Hình 3.4. Bản vẽ q trình lắp ráp hộp số

Hình 3.5. Hộp số sàn ơ tơ 5 cấp
Video về mơ phỏng hộp số do nhóm tư làm có thể xem qua link:
/>3.2. Mơ hình hộp số sàn
Từ việc thết kế mô phỏng theo tỉ lệ trên phần mềm Solidwork, nhóm nghiên cứu đã
chế tạo ra mơ hình nhằm giúp các bạn sinh viên hiểu rõ sâu sắc hơn về hộp số, sự ăn khớp
của bánh răng. Từ việc học vẽ kỹ thuật qua sách vở, video, các bạn sinh viên cịn có thể
thao tác trên mơ hình, từ đó hiểu sâu hơn về mơn Vẽ kỹ thuật và mở rộng thêm kiến thức
chuyên ngành cơ khí ô tô

Hình 3.6. Vật liệu là tấm formex dày 5mm, 7mm và vòng bi

Kỷ yếu nghiên cứu khoa học sinh viên năm 2021

270


TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THƠNG VẬN TẢI

Hình 3.7. Mơ hình hộp số sàn
Nguyên lý hoạt động hộp số có thể xem Video do nhóm nghiên cứu tự làm qua link:
/>3.3. Mô phỏng sáng kiến cải tiến hộp đựng mứt kẹo có truyền động bánh răng
Từ thực tế, sản phẩm sử dụng chuyển động đóng vào mở ra bằng các liên kết thanh
gây ra ma sát, tiếng ồn lớn và hay bị kẹt khi sử dụng. Nhóm nghiên cứu đã tính toán, thiết
kế lại về cấu tạo. Bộ truyền động gồm 01 bánh răng trịn chính giữa và 05 bánh răng bán
nguyệt ở 5 góc.

Hình 3.8. Vẽ các chi tiết và lắp ráp mô phỏng hộp đựng mứt kẹo
Kỷ yếu nghiên cứu khoa học sinh viên năm 2021

271


TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI

Từ các chi tiết rời trong q trình thiết kế, nhóm đã tạo liên kết, thiết kế chuyển động
để sản phẩm có thể hoạt động mượt mà, êm ái. Khi ta nắm tay vặn nắp hộp, chiếc hộp sẽ
mở ra như những cánh hoa một cách mượt mà.

Thiết kế cũ: truyền động thanh

Thiết kế mới: truyền động bánh răng

Hình 3.9. Mơ phỏng hộp đựng mứt kẹo
Video về quá trình cải tiến hộp mứt kẹo có thể xem qua link:
/>4. KẾT LUẬN
Sau một thời gian thực hiện đề tài trong bối cảnh Covid-19, nhóm nghiên cứu chúng
em đã hoàn thành các nội dung đề xuất ban đầu. Đề tài đã giúp chúng em có được sự hiểu
biết sâu sắc hơn về môn Vẽ kỹ thuật và những ứng dụng cũng như sự cần thiết của nó trong
thực tế. Sau một thời gian thực hiện đề tài trong bối cảnh Covid-19, nhóm nghiên cứu
chúng em đã hồn thành các nội dung đề xuất ban đầu.
Về tính thực tiễn, đề tài đáp ứng được các tiêu chí sau:
• Nắm vững kiến thức lý thuyết, mơ phỏng được hộp số sàn chứng tỏ vấn đề nghiên
cứu được tìm hiểu sâu. Việc đưa mơ phỏng vật thể có truyền động bánh răng vào giảng
dạy, thay thế các hình ảnh trong sách vở hoặc vật thể thực tế sẽ giảm được kinh phí để mua
sắm tư liệu giảng dạy và giảm bớt được thiết bị học liệu. Việc làm đó khơng làm mất đi
tính trực quan của mơ hình mẫu đối với sinh viên.
• Đề tài đã góp phần vào tư liệu giảng dạy cho thầy cơ từ đó giúp sinh viên dễ tưởng
tượng hơn trong quá trình học Vẽ kỹ thuật.
Kỷ yếu nghiên cứu khoa học sinh viên năm 2021

272


TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THƠNG VẬN TẢI

• Nhóm nghiên cứu đã sử dụng thành thạo phần mềm Solidword, xây dựng được mơ
hình thật của hộp số sàn ơ tơ 5 cấp. Đồng thời nhóm nghiên cứu đã biết vận dụng vấn đề
nghiên cứu vào việc sáng tạo cải tiến thiết kế hộp mứt kẹo có truyền động bánh răng. Sáng
kiến cải tiến đã được công ty cổ phần đầu tư cơng nghệ Thành Đơ chứng nhận có hiệu quả
trong việc kết nối giữa thiết kế 3D với công nghệ in 3D trí tuệ nhân tạo, đồng thời cải tiến
truyền động bánh răng ở hộp mứt kẹo có thể thương mại hóa, có xu hướng xúc tiến thương

mại.
Tài liệu tham khảo
[1]. Các tiêu chuẩn Việt Nam - Bản vẽ kỹ thuật, Trung tâm thông tin Tiêu chuẩn đo lường
chất lượng 2002, 2003.
[2]. TCVN 15:2008 Ký hiệu quy ước của bánh răng trong sơ đồ cộng
[3]. Hồ Sĩ Cửu – Phạm Thị Hạnh, Vẽ kỹ thuật, NXB Giao thông vận tải, Hà Nội 2002
[4]. Trương Tất Đích, Chi tiết máy, NXB Giao thông vận tải, Hà Nội 2010
[5]. Nguyễn Văn Huyền, Cẩm nang kỹ thuật cơ khí, NXB Xây dựng 2002
[6]. Nguyễn Xuân Ngọc, Giáo trình chi tiết máy, NXB Giáo dục Việt Nam
[7]. Bùi Vĩnh Phúc, Nguyễn Tuấn Anh, Hoàng Thị Tuyết, Lương Đức Chung, Vẽ kỹ thuật
cơ khí, NXB Giao thông vận tải, Hà Nội 2018
[8]. Nhiều tác giả, Cơ sở công nghệ chế tạo máy, NXB Khoa học và kỹ thuật 2008
[9]. Bureau of Indian standards, Engineering Drawing Practice Schools and College, New
Delhi, 1998.
[10]. Gene R.Cogorno, Geometric Dimensioning and Tolerancing for Mechanical Design,
McGraw-Hil, 2006.

Kỷ yếu nghiên cứu khoa học sinh viên năm 2021

273