Bộ truyền bánh răng đặc biệt

Trong phần này chúng tôi sẽ đề cập đến 3 bộ truyền bánh răng độc đáo

1. Bộ truyền bánh răng hành tinh

2. Bộ truyền hypocycloid

3. Bộ truyền constrained

đây là những hệ thống bánh răng đặc biệt cung cấp các tính năng như kích thước gọn nhẹ, tỉ số truyền cao

Bộ truyền bánh răng hành tinh – Planetary Gear System

Cơ cấu bộ truyền bánh răng hành tinh được sử dụng rộng rãi trong nhiều ứng dụng khác nhau nhờ vào tính linh hoạt, hiệu quả và độ chính xác cao của chúng. Dưới đây là một số ví dụ về các lĩnh vực và ứng dụng mà cơ cấu bộ truyền bánh răng hành tinh thường được sử dụng:

1. Ô tô và Công Nghiệp Ô tô: Bộ truyền bánh răng hành tinh thường được sử dụng trong hộp số ô tô và các ứng dụng truyền động khác trong xe hơi để cải thiện hiệu suất và tăng độ chính xác.
2. Công Nghiệp Máy Móc: Trong các máy công nghiệp như máy tiện CNC, máy gia công, và máy in 3D, cơ cấu bánh răng hành tinh được sử dụng để cung cấp chuyển động chính xác và mạnh mẽ.
3. Năng Lượng Tự Nhiên và Tự Động Hóa: Trong các ứng dụng năng lượng gió và năng lượng mặt trời, cũng như trong các hệ thống tự động hóa và theo dõi mặt trời, cơ cấu bánh răng hành tinh giúp tối ưu hóa chuyển động để tăng hiệu quả năng lượng.
4. Công Nghiệp Hàng Không và Vũ Trụ: Trong các ứng dụng hàng không và vũ trụ, cơ cấu bánh răng hành tinh được sử dụng trong các hộp số động cơ máy bay, vật liệu cấu trúc, và các thiết bị truyền động.
5. Công Nghiệp Đóng Tàu: Trong việc xây dựng và sửa chữa tàu, cơ cấu bánh răng hành tinh được sử dụng trong các hệ thống truyền động để đạt được hiệu quả và độ chính xác cao.
6. Công Nghiệp Đóng Gói và In Ấn: Trong các máy đóng gói tự động và máy in công nghiệp, cơ cấu bánh răng hành tinh được sử dụng để đáp ứng yêu cầu về tốc độ và chính xác.
7. Y Học và Thiết Bị Y Tế: Trong các thiết bị y tế như máy chụp cắt lớp vi tính (CT scan) và máy ultrason, cơ cấu bánh răng hành tinh được sử dụng để cung cấp chuyển động chính xác và ổn định.

Hình thức cơ bản của hệ thống bánh răng hành tinh được hiển thị trong Hình 17.1. Nó bao gồm bánh răng mặt trời A, bánh răng hành tinh B, bánh răng nội dung C và khung đỡ D.

Các trục đầu vào và đầu ra của một hệ thống bánh răng hành tinh nằm trên một đường thẳng. Thường, nó sử dụng hai hoặc nhiều bánh răng hành tinh để phân phối tải trọng đều nhau. Nó gọn nhẹ về không gian, nhưng phức tạp về cấu trúc. Hệ thống bánh răng hành tinh yêu cầu một quy trình sản xuất chất lượng cao. Việc phân chia tải trọng giữa các bánh răng hành tinh, sự va chạm của bánh răng nội dung, cân bằng và rung động của khung đỡ quay, và nguy cơ kẹt, v.v. là những vấn đề cơ bản cần giải quyết.

Hình 17.1 là một ví dụ về hệ thống bánh răng hành tinh loại 2K-H. Bánh răng mặt trời, bánh răng nội dung và khung đỡ có một trục chung.

Mối quan hệ giữa các bánh răng trong hệ thống bánh răng hành tinh

Để xác định mối quan hệ giữa số răng của bánh răng mặt trời (za), bánh răng hành tinh B (zb), và bánh răng nội dung C (zc), cũng như số lượng bánh răng hành tinh N trong hệ thống, các tham số này phải thoả mãn ba điều kiện sau:

Điều Kiện Số 1

zc = za + 2 zb (17.1) Đây là điều kiện cần thiết để khoảng cách giữa trung tâm của các bánh răng phù hợp. Vì phương trình chỉ đúng đối với hệ thống bánh răng tiêu chuẩn, nó có thể thay đổi số răng bằng cách sử dụng các thiết kế bánh răng đã được điều chỉnh hình dạng. Để sử dụng các bánh răng đã được điều chỉnh hình dạng, cần phải đảm bảo sự phù hợp giữa khoảng cách trung tâm giữa bánh răng mặt trời A và bánh răng hành tinh B, a1, và khoảng cách trung tâm giữa bánh răng hành tinh B và bánh răng nội dung C, α2. α1 = α2 (17.2)

Điều Kiện Số 2

Đây là điều kiện cần thiết để đặt các bánh răng hành tinh sao cho chúng được phân bố đều xung quanh bánh răng mặt trời. Nếu muốn có sự phân bố không đều của các bánh răng hành tinh, thì phương trình (17.4) phải được thoả mãn.

Trong đó, θ: nửa góc giữa các bánh răng hành tinh liền kề (độ).

Điều Kiện Số 3

Việc đáp ứng điều kiện này đảm bảo rằng các bánh răng hành tinh liền kề có thể hoạt động mà không gây va chạm với nhau. Đây là điều kiện phải được đáp ứng cho thiết kế bánh răng tiêu chuẩn với việc đặt bánh răng hành tinh một cách đều. Đối với các điều kiện khác, hệ thống phải thoả mãn mối quan hệ sau:

Trong đó: dab: Đường kính đỉnh của các bánh răng hành tinh α1: Khoảng cách giữa trung tâm của bánh răng mặt trời và bánh răng hành tinh Ngoài ba điều kiện cơ bản trên, có thể xuất hiện vấn đề va chạm giữa bánh răng nội dung C và bánh răng hành tinh B

Tỷ lệ truyền động của hệ thống bánh răng hành tinh

Trong một hệ thống bánh răng hành tinh, tỷ lệ truyền động và hướng quay sẽ thay đổi tùy thuộc vào thành viên nào được cố định. Hình 17.3 chứa ba loại cơ chế bánh răng hành tinh điển hình.

Planetary Type

rong loại này, bánh răng nội dung được cố định. Đầu vào là bánh răng mặt trời và đầu ra là khung đỡ D. Tỷ lệ truyền động được tính như trong Bảng 17.1.

Bảng 17.1: Các Công thức của Tỷ lệ Truyền động cho Loại Hành Tinh

Lưu ý rằng hướng quay của trục đầu vào và đầu ra là giống nhau. Ví dụ: za = 16, zb = 16, zc = 48, sau đó tỷ lệ truyền động = 4.

Solar Type

Trong loại này, bánh răng mặt trời được cố định. Bánh răng nội dung C là đầu vào, và trục khung đỡ D là đầu ra. Tỷ lệ tốc độ được tính như trong Bảng 17.2.

Bảng 17.2: Các Công thức của Tỷ lệ Truyền động cho Loại Mặt Trời

Lưu ý rằng hướng quay của trục đầu vào và đầu ra là giống nhau. Ví dụ: za = 16, zb = 16, zc = 48, sau đó tỷ lệ truyền động = 1.33333.

Star Type

Đây là loại hệ thống trong đó khung đỡ D được cố định. Các bánh răng hành tinh B chỉ quay trên các trục cố định. Trong một định nghĩa chính xác, loại hệ thống này mất đi các đặc điểm của một hệ thống hành tinh và trở thành một hệ thống bánh răng thông thường. Bánh răng mặt trời là một trục đầu vào và bánh răng nội dung là đầu ra. Tỷ lệ truyền động là:

Tham khảo Hình 2.3(c), các bánh răng hành tinh chỉ là bánh răng trung gian. Các trục đầu vào và đầu ra quay ngược chiều. Ví dụ: za = 16, zb = 16, zc = 48, khi đó tỷ lệ truyền động = -3.

Cơ cấu bộ truyền bánh răng Hypocycloid

Cơ cấu bộ truyền bánh răng Hypocycloid thường được sử dụng trong các ứng dụng đòi hỏi kích thước nhỏ gọn và tỷ lệ giảm lớn. Một số ứng dụng phổ biến của cơ cấu này bao gồm:

1. Đồ chơi và Máy giải trí: Trong các mô hình đồ chơi nhỏ gọn, đặc biệt là trong các loại đồ chơi có chuyển động hoặc mô hình xe hơi điều khiển từ xa.
2. Máy móc và Thiết bị Công nghiệp: Trong các ứng dụng công nghiệp, nó được sử dụng trong các thiết bị đòi hỏi chuyển động chính xác và mạnh mẽ trong không gian giới hạn.
3. Robot và Các Thiết bị Tự động hóa: Các robot và thiết bị tự động hóa nhỏ gọn thường sử dụng các cơ cấu bánh răng Hypocycloid để có được hiệu suất cao trong không gian hạn chế.
4. Đồng hồ và Máy đo thời gian: Trong ngành sản xuất đồng hồ và các thiết bị đo thời gian, cơ cấu Hypocycloid thường được sử dụng vì kích thước nhỏ và độ chính xác cao.
5. Ứng dụng Y tế: Trong một số thiết bị y tế nhỏ gọn và đồ dùng y tế di động, cơ cấu Hypocycloid được sử dụng để cung cấp chuyển động chính xác và mạnh mẽ.
6. Ứng dụng Công nghệ Cao: Trong các ứng dụng công nghệ cao như máy quét và máy in công nghiệp, cơ cấu Hypocycloid giúp đạt được hiệu suất tốt trong không gian nhỏ.

Những ứng dụng này đều yêu cầu kích thước nhỏ, hiệu suất cao, và độ chính xác trong quá trình truyền động, điều mà cơ cấu bánh răng Hypocycloid có thể cung cấp.

Trong quá trình kẹp nhau giữa một bánh răng nội dung và một bánh răng ngoại vi, nếu sự chênh lệch về số răng của hai bánh răng là khá nhỏ, việc sử dụng bánh răng đã được điều chỉnh hình dạng có thể ngăn chặn sự va chạm. Bảng 17.3 là một ví dụ về cách ngăn chặn va chạm dưới các điều kiện với z2 = 50 và chênh lệch về số răng của hai bánh răng nằm trong khoảng từ 1 đến 8.

Bảng 17.3: Quá trình kẹp nhau của các bánh răng nội dung và ngoại vi có sự chênh lệch nhỏ về số răng

Tất cả các kết hợp trên không gây ra va chạm hình vòng ngoại hay va chạm hình vòng lõm, nhưng vẫn có sự va chạm cắt xén. Để lắp ráp thành công, bánh răng ngoại vi nên được lắp ráp bằng cách chèn nó theo hướng trục. Một cấu trúc bánh răng nội dung và bánh răng ngoại vi được điều chỉnh hình dạng, trong đó chênh lệch về số răng nhỏ, thuộc lĩnh vực của các cơ chế hành tinh, có thể tạo ra tỷ lệ giảm lớn chỉ trong một bước, ví dụ như 1/100.

Trong Hình 17.4, bộ truyền bánh răng có chênh lệch về số răng chỉ là 1; z1 = 30 và z2 = 31. Điều này dẫn đến một tỷ lệ truyền động là 30.

Bộ truyền động bánh răng – Constrained