Đề tài Thiết kế khuôn chế tạo bánh răng Cycloid ăn khớp trong ứng dụng công nghệ gia công tia lửa điện

Mở đầu Lý do chọn đề tài Sự phát triển của công nghiệp đặt ra nhu cầu phải tải năng lượng trên những quãng đường lớn, từ nguồn sản xuất lớn đến nơi tiêu thụ. Tùy theo công suất và khoảng cách vận chuyển người ta có thể áp dụng các loại truyền động khác nhau. Bao gồm ba loại truyền động: truyền động cơ khí, truyền động thủy lực và truyền động điện. Nhưng truyền động thủy lực vượt trội hơn hẳn với các ưu điểm: công suất lớn, truyền động êm, phòng được tình trạng quá tải, độ nhạy và độ chính xác cao, truyền động vô cấp và cho phép đảo chiều chuyển động. Kích thước nhỏ gọn, công suất lớn đã tạo ra ưu thế tuyệt vời và hệ thống truyền động thủy lực đã trở nên rất thịnh hành trong những năm gần đây. Đặc biệt được ứng dụng phổ biến trong các nghành mũi nhọn như: công nghiệp chế tạo máy bay và các thiết bị bay, trong các dây chuyền sản xuất tự động và các hệ thống sản xuất linh hoạt, trong các máy nâng hạ, cần cẩu, máy xây dựng… Tuy nhiên để đạt được những ưu điểm đó thì Bơm thủy lực thể tích lại có yêu cầu rất cao về công nghệ chế tạo và độ chính xác. Vì vậy mà truyền động thủy lực tuy có nhiều ưu điểm nhưng vẫn chưa được ứng dụng rộng rãi trong cuộc sống. Trong những năm gần đây, với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, đặc biệt là sự ra đời và ứng dụng máy tính, với các chương trình CAD - trợ giúp trong việc thiết kê, các chương trình CAM - trợ giúp trong chế tạo và các loại máy gia công CNC đời mới đã giúp đáp ứng được yêu cầu gia công các chi tiết phức tạp với độ chính xác cao như các chi tiết trong hệ thống thủy lực. Chính những tiến bộ đó đã thức đẩy và phát huy những thế mạnh của ngành gia công chế tạo khuôn mẫu thêm phát triển. Ngày nay với xu thế phát triển toàn cầu hóa, một dạng sản phẩm được cung cấp và sử dụng trên phạm vi toàn thế giới. Chính vì thế mà số lượng sản phẩm trong mỗi loại sản phẩm là rất lớn. Các sản phẩm khuôn mẫu cũng chính vì thế mà được ứng dụng ngày càng nhiều. Trước tình hình ứng dụng các hệ thống thủy lực còn hạn chế và khả năng to lớn của các phương pháp công nghệ hiện đại, tôi nhận thấy việc ứng dụng các công nghệ mới vào thiết kế, chế tạo các chi tiết đòi hỏi độ chính xác cao là hoàn toàn khả thi và sẽ góp phần thúc đẩy những ứng dụng mới trong ngành công nghiệp còn đang trong giai đoạn hình thành và phát triển ở Việt Nam. Vì vậy tôi đã chọn đề tài: “ Thiết kế khuôn chế tạo bánh răng Cycloid ăn khớp trong ứng dụng công nghệ gia công tia lửa điện ” Mục đích nghiên cứu Áp dụng bơm bánh răng trong truyền động thủy lực. Khảo sát và vẽ đương cong cycloid. Thiết kế bánh răng Cycloid. Nghiên cứu ứng dụng công nghệ tia lửa điện trong chế tạo khuôn. Với thời gian nghiên cứu có hạn, hơn nữa nội dung đề tài bao gồm nhiều kiến thức còn mới mẻ nên đồ án này khó tránh khỏi còn nhiều thiếu xót. Vì vậy em rất mong nhận được sự hướng dẫn, giúp đỡ và góp ý của các thầy cô để đồ án này được hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo hướng dẫn PGS.TS Tạ Duy Liêm đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ và tạo mọi điều kiện cho em trong suốt quá trình em thực hiện nhiệm vụ của mình. Em cũng xin gửi lời cám ơn tới các thầy, cô giáo trong khoa đã cho em những ý kiến quý báu. Chương 1 Tổng quan về Bơm Thủy lực Bơm thủy lực thể tích thể tích đã được đưa vào sử dụng từ rất lâu. Từ thời văn minh cổ như Hy Lạp cổ, BabyLon hay Trung Quốc, các cột nước có áp suất đã được dùng để truyền nước đi xa hoặc lên cao được coi là các hệ thống truyền động thể tích đầu tiên được con người áp dụng để phục vụ cuộc sống. Đến thời Alexandre Đại Đế đã xuất hiện máy bơm thủy lực đầu tiên phục vụ cho việc chữa cháy và có thể coi đó là máy bơm thủy lực đầu tiên của loài người. Tuy ra đời rất sớm như vậy nhưng mãi đến thế kỷ 19, các hệ thống truyền động thủy lực mới được quan tâm nghiên cứu và ứng dụng nhiều hơn. Ramelli là một trong những nhà vật lý đầu tiên đánh dấu sự phát triển mới của máy bơm thể tích với sự ra đời của máy bơm Roto đầu tiên. Đến đầu thế kỷ 20, với sự phát triển của khoa học công nghệ, công nghệ chế tạo đã dần đáp ứng được những yêu cầu khắt khe của các chi tiết chính xác trong hệ thống thủy lực, các Bơm thủy lực thể tích đã được chú ý hơn rất nhiều và đã có những bước nhảy vọt đánh dấu sự lên ngôi của các ứng dụng truyền động thủy lực trong các nghành mũi nhọn hàng đầu của nền công nghiệp hiện đại. Với bề dày phát triển, hiện nay Bơm thủy lực thể tích đã có một hệ thống phân loại tương đối hoàn chỉnh. Phân loại Bơm thủy lực thể tích thể tích theo nguyên lý tác động: Bơm thủy lực   Bơm thủy lực Piston  Bơm thủy lực Roto   Bơm Piston đơn  Bơm Piston dãy phẳng  Bơm Piston hướng kính  Bơm cánh gạt  Bơm bánh răng   1. Bơm thủy lực thể tích Piston: Các bơm Piston làm việc theo nguyên lý là sự thay đổi thể tích làm việc được tạo nên bởi chuyển động tịnh tiến của Piston trong xy lanh. Loại bơm Piston có khả năng tạo được áp suất rất cao. Chúng có thể làm việc trong điều kiện áp suất tới 1000at, nhưng lưu lượng nhỏ từ 200-500 cm3/vg. Tùy theo cách bố trí xy lanh mà nhóm máy Piston được chia thành các loại: bơm Piston đơn, bơm Piston dãy phẳng, bơm Piston hướng kính và bơm Piston hướng trục. Bơm Piston đơn: Dựa vào sự chuyển động của Piston trong xy lanh, làm thay đổi thể tích chứa chất lỏng trong xy lanh mà chất lỏng được chuyển từ van hút qua ống đẩy. Lượng nước được tập trung rất lớn trong ống dẫn trong khi thể tích không thay đổi đã làm tăng áp suất trong buồng đẩy. / Hình 1.1: Bơm Pistong đơn Do bơm ½ chu kỳ hút và ½ chu kỳ đẩy nên lượng nước được bơm trong 1 chu kỳ không ổn định. Khi cho piston làm việc cả 2 phía, với 2 cặp van hút và van đẩy, ta có bơm piston đơn tác dụng kép. Bơm piston đơn tác dụng kép có 2 lần hút và đẩy trong 1 chu kỳ làm việc, lưu lượng trong trường hợp này đều hơn trong trường hợp bơm piston tác dụng đơn. / Hình 1.2: Bơm Piston đơn tác dụng kép Bơm Piston dãy phẳng: Bơm Piston dãy phẳng là một bơm Piston nhiều lần tác dụng, nó gồm nhiều bộ xy lanh – Piston đơn bố trí song song trong một mặt phẳng. Số lượng Piston thường là ba. Bơm piston dãy phẳng có số cặp piston – xy lanh là lẻ được dùng nhiều hơn bởi vì trong loại bơm này lưu lượng trong mỗi chu kỳ đều hơn. Các cần Piston được nối với một trục khủy làm nhiệm vụ biến đổi chuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến của các piston và ngược lại. Bơm piston dãy phẳng thường cho áp suất rất cao từ 200-700 at và lưu lượng không lớn lắm khoảng 300cm3/vg. / Hình 1.3: Bơm Piston dãy phẳng 1.3. Bơm Piston hướng kính: Bơm Piston hướng kính là bơm Piston nhiều lần tác dụng có các piston được bố trí hướng tâm với nhau trong 1 block xy lanh. Tùy theo block xy lanh đó quay hay đứng yên mà chia ra 2 loại: Bơm piston hướng kính có block xy lanh quay và bơm piston hướng kính có block xy lanh không quay. Bơm piston hướng kính có block xy lanh không quay Trong loại bơm này, các piston trong block xy lanh được dẫn động nhờ chuyển động quay của một ngõng trục lệch tâm. Trong trường hợp này, các họng hút và họng đẩy được bố trí trên block xy lanh và thực hiện việc phân phối bằng van. Cũng như bơm piston dãy phẳng, áp suất được tạo bởi loại bơm này rất cao. / Hình 1.4: Bơm Piston hướng kính có block xy lanh không quay Bơm piston hướng kính có block xy lanh quay Block xy lanh quay trong một vỏ lệch tâm. Chính độ lệch tâm giữa vỏ và block xylanh tạo nên hành trình chuyển động của Piston. Loại kết cấu này thực hiện việc phân phối chất lỏng ở phía tâm, tức phân phối qua trục. / Hình 1.5: Bơm Piston hướng kính có block xy lanh quay 1.4. Bơm Piston hướng trục Bơm Piston hướng trục là một loại bơm piston tác dụng nhiều lần với các piston được bố trí song song ( hoặc nghiêng một góc nào đó ) quanh trục của block Xy lanh. Chuyển động tịnh tiến của các Piston trong xy lanh được thực hiện nhờ một cơ cấu đĩa nghiêng làm điểm tig hay nối khớp với một đầu Piston. Đĩa nghiêng này nghiêng một góc so với trục của block xylanh ( không song song ) nhưng bơm vẫn làm việc theo nguyên lý của bơm Piston hướng trục. Hiện nay, bơm Piston hướng trục là một loại bơm Piston được sử dụng rất rộng rãi vì những ưu điểm sau: + Kích thước nhỏ gọn + Công suất trên một đơn vị trọng lượng lớn + Momem quán tính nhỏ + Tạo được áp suất rất cao vận tốc quay tới 300v/ph + Hiệu suất lưu lượng cao Tuy nhiên đòi hỏi gia công chính xác nên giá thành của bơm này cao. / Hình 1.6: Bơm Piston hướng trục 2. Bơm thủy lực thể tích Roto Bơm thủy lực thể tích Roto là những máy trong đó chuyển động chính của máy là chuyển động quay. Bơm thủy lực thể tích Roto xuất hiện vào cuối thế kỷ 19. Đặc điểm của các loại bơm này là kích thước nhỏ gọn, làm việc tin cậy, lưu lượng lớn, có thể làm việc với số vòng quay lớn. Vì vậy chỉ tiêu kinh tế của loại bơm này cao. Tuy nhiên so với các loại bơm Piston, khả năng tạo áp suất của các loại bơm Roto thấp hơn, khoảng áp suất làm việc thông dụng là 20 - 180 at. Bơm thủy lực thể tích Roto bao gồm: Bơm và động cơ bánh răng, bơm và động cơ trục vít, bơm và động cơ cánh gạt. 2.1. Bơm cánh gạt: Bơm cánh gạt là một loại Bơm thủy lực thể tích Roto có kết cấu đơn giản và làm việc ít ồn. Bơm cánh gạt có khả năng điều chỉnh được lưu lượng, phạm vi làm việc của bơm cánh gạt tương đối hẹp. Nó được dùng nhiều trong các hệ thống máy công cụ, trong giao thông vận tải, trong công nghiệp hóa chất... Cấu tạo của bơm cánh gạt bao gồm: Roto, Stato, và các cánh gạt. Trên Roto có xẻ các rãnh để các cánh gạt chuyển động tịnh tiến ở trong. Roto và Stato được đặt lệch tâm nhau để tạo nên sự thay đổi thể tích khoang làm việc khi Roto và Stato có chuyển động tương đối với nhau. / 1- Roto 2- Stato 3- Cánh gạt Hình 1.7: Bơm cánh gạt Nguyên lý hoạt động: Khi bơm làm việc, các cánh gạt luôn tì sát vào thành Stato dưới tác dụng của lực đẩy ly tâm hoặc từ lực lò xo. Thể tích V nối thông với khoang hút được mở rộng ra sẽ hút chất lỏng theo khoang hút vào. Khi chuyển sang vùng V’, thể tích này sẽ bị thu hẹp lại và đẩy chất lỏng vào khoang đẩy. 2.2.Bơm thủy lực thể tích bánh răng: Bơm thủy lực thể tích bánh răng là loại bơm Roto làm việc dựa trên nguyên lý của cặp bánh răng ăn khớp. Đây là loại bơm Roto được sử dụng rộng rãi vì những ưu điểm: kết cấu đơn giản, dễ chế tạo, độ tin cậy cao, kích thước nhỏ gọn, số vòng quay và công suất truyền trên một đơn vị trọng lượng lớn. / Hình 1.8: Bơm bánh răng Kế cấu chính của bơm bánh răng bao gồm: 1-Bánh răng chủ động 2-Bánh răng bị động 3-Stato 4-Ống hút 5-Ống đẩy 6-Van an toàn. Nguyên lý làm việc: Bánh răng chủ động được nối với trục của bơm quay và kéo theo bánh răng bị động quay. Chất lỏng ở trong các rãnh răng theo chiều quay của bánh răng, được vận chuyển từ khoang hút đến khoang đẩy vòng theo vỏ bơm. Theo nguyên lý ăn khớp của bánh răng mà ta có 2 loạii bơm bánh răng: Bơm bánh răng ăn khớp ngoài và bơm bánh răng ăn khớp trong. / 1 – bánh răng chủ động 2 – bánh răng bị động 3 – stator 4 – lưới chắn Hình 1.9: Bơm bánh răng ăn khớp trong Bơm thủy lực thể tích bánh răng ăn khớp ngoài có cấu tạo đơn giản, bền chắc và rẻ tiền. Tuy nhiên nó có một nhược điểm cơ bản là khi làm việc, do áp suất tăng đột ngột ở vùng đẩy nên tiếng ồn rất lớn. Ngoài ra, khi bơm có lưu lượng lớn, số răng nhiều, kích thước hướng kính của máy cũng rất lớn. Để khắc phục những nhược điểm này, người ta sử dụng Bơm thủy lực thể tích bánh răng ăn khớp trong. Bơm bánh răng ăn khớp trong thường được dùng trong những trường hợp yêu cầu độ cứng vững tiếng ồn nhỏ, bền và hoạt động tin cậy. Bơm này luôn có bánh răng chủ động và bánh răng bị động đặt lệch tâm. Bánh răng chủ động được định tâm bởi trục bơm còn bánh răng bị động được định tâm bởi Stato. Để đảm bảo những yêu cầu của bơm loại này thì biên dạng của bánh răng chủ động và bị động thường phức tạp hơn các bơm thông thường khác. Chúng thường có biên dạng: Cycloid, logarit …Lưới chắn chính là bộ phận ngăn khoang hút và khoang đẩy.Chính vì thế mà kết cấu của bơm lại tương đối đơn giản. Lưu lượng của bơm này không cao và áp suất cũng thấp. Nhưng nó đặc biệt hữu hiệu trong những trường hợp cần sụ dẻo dai, bền bỉ và ổn định. Vì vậy phạm vi ứng dụng của bơm không nhiều. Chương 2 Bánh răng Cycloid ăn khớp trong 1.Khái niệm Cơ cấu bánh răng là cơ cấu ăn khớp có độ chính xác cao dùng để truyền chuyển động quay giữa các trục với tỷ số truyền xác định nhờ sự ăn khớp của các bánh răng. So với các truyền động khác, truyền động bánh răng có nhiều ưu điểm nổi bật: + Kích thước bộ truyền nhỏ + Khả năng tải lớn + Tỷ số truyền lớn + Đảm bảo tỷ số truyền không thay đổi + Hiệu suất truyền động cao + Tuổi thọ cao, làm việc tin cậy 2.Công dụng Với những ưu điểm trên nên bộ truyền báng răng được sử dụng rất phổ biến trong các máy, từ đồng hồ, máy công cụ, máy nông nghiệp, ô tô, động cơ đốt trong, cần trục, bơm ... Phạm vi sử dụng của báng răng rất lớn cả về truyền lực và truyền động. Truyền động bánh răng có thể truyền công suât từ nhỏ đến lớn ( 300 MW ). Với vai trò truyền động, tốc độ vòng quay của các bánh răng trong các bánh răng trong các cơ cấu truyền chuyển động có thể đạt tới 200m/s. Các dạng truyền động bánh răng theo công dụng: Tùy theo công dụng của truyền động người ta chia ra truyền vận tốc, động lực, truyền đông số và các truyền động có công dụng khác. + Truyền động tốc độ: bộ truyền này thường được sử dụng để truyền động ở các cơ cấu có tốc độ cao như: máy bay, hộp giảm tốc của tuabin .. + Truyền động lực: Bộ truyền động này thường được sử dụng để truyền lực lớn như trong các máy cán, các ô tô tải, máy kéo, máy xúc .. + Truyền động số: truyền động đảm bảo chính xác góc quay giữa bánh răng chủ động và bị động. Truyền động này được sử dụng trong các máy gia công chính xác.. + Truyền động có công dụng chung: truyền động này được sử dụng rộng rãi trong nghành chế tạo máy, có vận tốc và tải trọng nhỏ. Tùy theo vận tốc truyền động được chia ra: Truyền động rất chậm: v <= 0.5m/s Truyền động chậm: v = 0.5 - 3m/s Truyền động trung bình: v = 3 - 15m/s Truyền động tốc độ cao: v > 15m/s Khả năng đáp ứng nhu cầu truyền động lớn, phạm vi truyền động rộng với nhiều ưu điểm, truyền động bánh răng đang ngày càng được sử dụng rộng rãi hơn trong công nghiệp. Vì vậy nhu cầu sử dụng và sửa chữa bánh răng ngày càng lớn. Ở các nước công nghiệp phát triển đã xây dựng các nhà máy, phân xưởng chuyên sản xuất bánh răng với trình độ cơ khí hóa và tự động hóa cao. Ở Việt Nam chưa có nhà máy sản xuất bánh răng chất lượng cao nhưng nhu cầu sử dụng là rất lớn. Các bộ truyền được nhập ngoại theo các cơ cấu máy và do đó nhu cầu sửa chữa thay thế cũng rất lớn. Với xu thế phát triển, trong tương lai không xa các nhà máy này sẽ hình thành và phát triển trong nước. 3. Phân loại: Do đặc tính truyền động và các yếu tố ảnh hưởng phong phú và đa dạng nên người ta có thể phân loại bánh răng theo nhiều tiêu chí khác nhau: Phân loại theo vị trí tương đối giữa các trục ta có các lạo truyền động: + Truyền động bánh răng trụ: được dùng để truyền chuyển động giữa các trục song song với nhau, đặc điểm của loại truyền động này là giữ nguyên được hướng và phương của chuyển động. + Truyền động bánh răng côn: được dùng để truyền chuyển động giữa các trục vuông góc với nhau, loại truyền động này được sử dụng khi cần thay đổi phương của chuyển động. Phân loại theo phương của răng ta có các bộ truyền: + Bộ truyền răng thẳng: là bộ truyền sử dụng các bánh răng có phương của răng song song với các đường sinh, ưu điểm của bộ truyền này là đơn giản dễ chế tạo. + Bộ truyền răng nghiêng: là bộ truyền sử dụng các bánh răng có phương của răng không song song với các đường sinh, ưu điểm của bộ truyền là khả năng truyền công suất lớn hơn và êm hơn bộ truyền bánh rang thẳng nhưng nhược điểm là khó chế tạo và trong quá trình truyền động luôn sinh ra lực dọc trục. + Bộ truyền răng chữ V: răng của các bánh răng được thiết kế theo hình chữ V đã khắc phục được lực dọc trục nhưng bộ bánh răng chữ V lại khó chế tạo. Phân loại theo vị trí ăn khớp ta có các bộ truyền ăn khớp ngoài và bộ truyền ăn khớp trong. Phân loại theo biên dạng răng ta có các bộ truyền sử dụng các loại biên dạng: biên dạng thân khai, biên dạng Novikov, biên dạng Cycloid. 3. Các dạng ăn khớp 3.1. Ăn khớp dạng thân khai Truyền động bánh răng thân khai, profin răng có dạng thân khai của vòng tròn, được dùng rộng rãi nhất vì cặp răng được gia công bằng dụng cụ cắt có cạnh thẳng, dễ đảm bảo độ chính xác cao, không bị ảnh hưởng bởi sai số khoảng cách trục. / Hình 2.1: Cặp bánh răng thân khai Cặp biên dạng thân khai do Euler tìm ra năm 1754. Sự hình thành đường thân khai của một vòng tròn là do một điểm cố định trên một đường thẳng lăn không trượt trên đường tròn vạch ra trên mặt phẳng chứa vòng tròn đó. Đường tròn triển khai được gọi là đường tròn cơ sở. Đường tiếp tuyến dùng xây dựng đường thân khai gọi là đường thẳng dẹt sinh. / Hình 2.2: Sự hình thành đường thân khai Các điểm A1, A2, A3 .. là các điểm tiếp theo của điểm A trên đường thẳng dẹt sinh khi nó chuyển động bao hình trên đườg tròn cơ sở. Các điểm C1, C2, C3. . là các tâm của đườn thân khai. Trên một đường tròn cơ sở có bán kính xác định có thể xây dựng nhiều đường thân khai như nhau Các đường thân khai dựng trên các đường tròn cơ sở khác nhau đồng dạng với nhau. Kích thước của đường thân khai chỉ phụ thuộc vào bán kính của đườg tròn cơ sở.Bán kính đường thân khai luôn luôn thay đổi, phụ thuộc vào vị trí của tâm thân khai. / Hình 2.3: Nhiều đường thân khai hình thành từ một vòng tròn cơ sở Các tính chất của đường thân khai: + Đường thân khai không có điểm nào nằm trong đường tròn cơ sở. + Pháp tuyến của đường thân khai là tiếp tuyến của đường tròn cơ sở và ngược lại. + Tâm cong C tại điểm nào đó của đường thân khai nằm trên vòng tròn cơ sở. Bán kính cong A1C bằng cung lăn AC. + Các đường thân khai trên cùng một đườn tròn cơ sở là những đường cách đều và có thể chồng khít lên nhau, khoảng cách giữa các đường thân khai bằng cung chắn giữa các đường thân khai đó trên đường tròn cơ sở. Các ưu điểm của truyền động bánh răng thân khai: + Biên dạng không quá phức tạp, dễ đảm bảo độ chính xác nên dễ gia công. + Các biên dạng thân khai đều giống nhau, hình dạng răng phụ thuộc vào bán kính đường tròn cơ sở của bánh răng ăn khớp với nó, vì thế một bánh răng có thể ăn khớp với nhiều bánh răng có đường kính khác nhau. + Tỷ số truyền vẫn được đảm bảo và không ảnh hưởng bởi sai số khoảng cách trục. + Trong quá trình ăn khớp, bán kính vòng lăn, đường ăn khớp và góc ăn khớp luôn luôn cố định. 3.2. Bánh răng ăn khớp Novikov Răng ăn khớp Nivokov có profin răng được chế tạo theo cung tròn, profin răng lõm có bán kíng lớn hơn profin răng lồi. Sự khác nhau giữa ăn khớp Novikov và ăn khớp thân khai là đường ăn khớp không nằm theo chiều ngang mà theo chiều cao tạo thành góc 90o với phương của răng. / Hình 2.4: Bánh răng vad sự ăn khớp Novikov Trong quá trình làm việc điểm tiếp xúc của các răng dịch chuyển theo đường thẳng song song với các trục quay của bánh răng. Đường này được gọi là đường ăn khớp. Khoảng cách từ gốc ăn khớp tới đường ăn khớp được gọi là hế số dịch chỉnh e. Hệ số dịch chỉnh e có quan hệ với tốc độ trượt của các bề mặt răng. Khi chạy nhanh các răng ăn khớp với nhau trên toàn bộ chiều cao nên ăn khớp điểm trở thành ăn khớp đường. Ưu điểm của bộ truyền ăn khớp Novikov là có khả năng chịu tải trọng lớn và độ chống mài mòn cao hơn ăn khớp thân khai. Bởi vậy bộ truyền ăn khớp Nivokov luôn là ưu tiên chọn lựa của các may móc phải làm việc trong thòi gian dài và phải đảm bảo tải trọng lớn. Trong ăn khớp Novikov không ăn khớp theo chiều cao cho nên các bánh răng có dạng răng nghiêng, cũng chíng vì vậy mà bộ truyền ăn khớp Novikov chạy êm hơn bộ truyền ăn khớp thân khai. 3.3. Bánh răng ăn khớp Cycloid Đây là dạng ăn khớp không tiêu chuẩn, profin đỉnh răng có dạng Epicycloid, profin chân răng có dạng hypocycloid. Đường Cycloid là tập hợp quỹ đạo chuyển động của một điểm thuộc một đường tròn khi nó lăn không trượt trên một đường thẳng. Đường Epicycloid là tập hợp quỹ đạo chuyển động của một điểm thuộc một đường tròn khi nó lăn không trượt phía ngoài một đường tròn khác. Đường hypocycloid là tập hợp quỹ đạo chuyển động của một điểm thuộc một đường tròn khi nó lăn không trượt phía trong một đường tròn khác. / Hình 2.5: Bánh răng Cycloid Các bộ truyền bánh răng biên dạng Cycloid thường được sử dụng trong các bộ truyền yêu cầu độ chính xác cao và làm việc êm như: trong đồng hồ đeo tay, đồng hồ treo tường, đồng hồ so… Các ưu điểm của bộ truyền bánh răng Cycloid: + Độ chính xác cao + Độ ồn cực thấp + Hiệu suất rất cao + Hệ số trùng khớp lớn + Áp suất tiếp xúc cực đại nhỏ vì biên dạng lồi tiếp xúc với biên dạng lõm + Hệ số trượt là hằng số và nhỏ hơn trị số lớn nhất ở cặp bánh răng thân khai tương ứng. + Áp lực riêng, ma sát và độ mài mòn của răng khi tiếp xúc với bề mặt lồi của đàu răng với bề mặt lõm của chân răng nhỏ hơn so với ăn khớp thân khai. + Số răng có thể rất ít và không có hiện tượng cắt chân răng Tuy nhiên loại bánh răng này còn tồn tại các nhược điểm sau: + Không có khả năng dịch tâm + Không có khả năg lắp lẫn + Góc ăn khóp thay đổi trong quá trình chuyển động nên tải trọng ở ổ trục là tải trọng biến thiên + Biên dạng Cycloid là biên dạng phúc tạp nên việc chế tạo gặp nhiều khó khăn. Vì những lý do trên mà bánh răng có biên dạng Cycloid tuy vẫn được dùng nhiều trong kỹ thuật nhưng phạm vi sử dụng còn bị hạn chế. 4. Bộ truyền ăn khớp chốt Là bộ truyền ăn khớp dựa trên nguyên lý ăn khớp Cycloid nhưng profin lý thuyết của một bánh răng biến thành điểm còn profin răng của bánh răng thứ hai là đường Epicycloid. Vì không tồn tại dưới dạng điểm nên có thể thay thế profin của bánh răng thứ nhất bằng các con lăn hoặc chốt trụ với đường kính d và có tâm nằm trên vòng tròn cơ sở. Ăn khớp này cho phép công nghệ chế tạo đơn giản đi rất nhiều ( vì chỉ cần quan tâm đến một biên dạng ) mà vẫn giữ được tất cả các ưu điểm của ăn khớp Cycloid. / Hình 2.6: Bộ truyền ăn khớp chốt Ăn khớp chốt có thể sử dụng ở cả ăn khớp trong và ăn khớp ngoài. Ăn khớp chốt trong được sử dụng nhiều trong các cơ cấu đồng hồ, dụng cụ đo, các cơ cấu nâng chuyển… Ăn khớp chốt ngoài được sử dụng trong các hộp giảm tốc với ưu điểm là chỉ cần một cặp bánh răng đã cho tỷ số truyền rất lớn.Chương 3 Bánh răng Cycloid và phương pháp chế tạo 1. Khảo sát đường cong Cycloid 1.1. Phương trình Cycloid Đường cong Cycloid là tập hợp quỹ đạo chuyển động của một điểm thuộc đường tròn lăn không trượt trên một đường thẳng. Vì vậy ta có thể lấy mô hình đường cong Cycloid là hình được vẽ nên bởi một chiếc van gán trên bánh xe lăn không trượt trên mặt phẳng theo đường thẳng. / Hình 3.1: Sự hình thành đường Cycloid Xét trong hệ trục chuẩn Oxy, bánh xe có bán kính r, tại thời điểm ban đầu van xe M có tọa độ (0,0). Sau khi lăn một góc t, tọa độ của M là cung PM = OP = rt. Tọa độ của van xe trong hệ trục chuẩn Oxy là: xM = ON = OP – NP = rt – rsin(t). yM = NM = PC – AC = r – rcos(t). Quỹ đạo của van xe chính là đường cong Cycloid: / Hình 3.2: Quỹ đạo Cycloid 1.2. Đường Epicycloid Đường Epicycloid là tập hợp quỹ đạo của một điểm thuộc một đường tròn lăn không trượt trên phía ngoài của một đường tròn khác. / Hình 3.3: Nguyên lý hình thành đường Epicycloid Phương trình của đường epicycloid: x = (R-r)cost + rcos((r-R)t/r) y = (R-r)sint + rsin((a-R)t/r) Trong đó: R là bán kính vòng tròn cơ sở r là bán kính vòng tròn quay quanh vòng tròn cơ sở t là góc quay. / / Hình 3.4 Một số đường Epicycloid cơ bản với k = R/r 1.3. Đường hypocycloid Đường hypocycloid là tập hợp quỹ đạo của một điểm cố đinh trên đường tròn lăn không trượt bên trong một đường tròn khác. / Hình 3.5: Nguyên lý hình thành đường hypocycloid Phương trình đường hypocycloid X = (R + r)cost – rcos((r + R)t/r) Y= (R + r)sint – rsin((r+R)t/r) Trong đó: R là bán kính vòng tròn cơ sở r là bán kính vòng tròn quay quanh vòng tròn cơ sở t là góc quay. / / Hình 3.6: Một số đường hypocycloid cơ bản 2. Thiết kế bánh răng Cycloid 2.1. Vẽ các đường cong thuộc họ Cycloid Đường cong Cycloid là một đường cong phức tạp. Hiện nay có rất nhiều phần mềm hỗ trợ vẽ rất tốt, trong đó AutoCad là phần mềm phổ biến và tiện dụng hơn cả. Đường cong Cycloid không phải là một đường cong cơ bản nên không có lệnh vẽ trực tiếp. Nhưng ta có thể dùng ứng dụng đi kèm trợ giúp người dùng của AutoCad là AutoLisp để lập trình lệnh thực hiện công việc này. 2.1.1. Vẽ đường cong Epicycloid Dùng AutoLisp để lập trình lệnh thực hiện vẽ đường cong Epicycloid là quỹ tích những điểm thỏa mãn phương trình: x = (R-r)cost + rcos((r-R)t/r) y = (R-r)sint + rsin((a-R)t/r) Chương trình thực hiện sẽ là: (defun C:CYC ( / bd r0 Z n r p0 p1 p2 a oldos da x y)