Bài giảng Chi tiết máy - Chương 6: Bộ truyền bánh răng - Nguyễn Văn Thạnh

10/11/2009 GV:NGUYỄN VĂN THẠNH 1
CHƯƠNG 6
BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG
Please purchase PDF Split-Merge on www.verypdf.com to remove this watermark.
10/11/2009 GV:NGUYỄN VĂN THẠNH 2
Truyền động bánh răng
6.1 ĐỊNH NGHĨA
Truyền động bánh răng thực hiện truyền chuyển động hoặc
thay đổi dạng chuyển động nhờ sự ăn khớp của các răng
trên bánh răng hoặc thanh răng.
Please purchase PDF Split-Merge on www.verypdf.com to remove this watermark.
10/11/2009 GV:NGUYỄN VĂN THẠNH 3
6.1.1 NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC
Please purchase PDF Split-Merge on www.verypdf.com to remove this watermark.
10/11/2009 GV:NGUYỄN VĂN THẠNH 4
6.1.2 PHÂN LOẠI
a) Theo sự phân bố giữa các trục chia ra:
- Truyền động bánh răng trụ: các trục song song
- Truyền động bánh răng nón (côn): các trục cắt nhau
- Truyền động bánh răng trụ chéo, bánh răngê nón chéo: các trục chéo
nhau
b) Theo sự phân bố của các răng trên bánh răng chia:
- Bộ truyền ăn khớp ngoài: các răng nằm phía ngoài bánh răng
- Bộ truyền ăn khớp trong: một bánh có răng phía trong, một bánh có
răng phía ngoài.
c) Theo phương răng so với đường sinh:
Ta có bộ truyền bánh răngê thẳng, răng nghiêngâ , răngê chữ V, răng
cong...
d) Theo biênâ dạng răng:
Ta có bánh răngê thân khai, bánh răng xiclôit vàbánh răngê cung tròn
(thường sử dụng bánh răng thân khai vì vận tốc trượt nhỏ nên
hiệu suấát cao, bán kính cong ở vùng tiếp xúc đủ lớn nênâ khả năng tải
lớn...
Please purchase PDF Split-Merge on www.verypdf.com to remove this watermark.
10/11/2009 GV:NGUYỄN VĂN THẠNH 5
Phân loại
Please purchase PDF Split-Merge on www.verypdf.com to remove this watermark.
10/11/2009 GV:NGUYỄN VĂN THẠNH 6
Please purchase PDF Split-Merge on www.verypdf.com to remove this watermark.
10/11/2009 GV:NGUYỄN VĂN THẠNH 7
6.1.3 ĐÁNH GIÁ ƯU NHƯỢC ĐIỂM VÀ PHẠM VI 
SỬ DỤNG
a) Ưu điểm:
- Kích thước nhỏ, khả năng tải lớn
- Tỉ số truyền không thay đổi do không có hiện tượng trượt trơn
- Hiệu suất cao, có thể đạt 0,97 - 0,98
- Tuổi thọ cao, độ tin cậy lớn (L = 30.000 giờ)
- Làm việc tốt trong phạm vi vận tốc lớn (150m/s), công suất
cao (vài chục ngàn KW), tỉ số truyền khá rộng (vài ngàn).
b) Nhược điểm:
- Chế tạo tương đối phức tạp
- Đòi hỏi độ chính xác cao
- Có nhiều tiếng ồn khi vận tốc lớn
c) Phạm vi sử dụng:
- Sử dụng rộng rãi trong ngành chế tạo máy
Please purchase PDF Split-Merge on www.verypdf.com to remove this watermark.
10/11/2009 GV:NGUYỄN VĂN THẠNH 8
6.2 CÁC THÔNG SỐ HÌNH HỌC CƠ BẢN CỦA BỘ
TRUYỀN BÁNH RĂNG TRỤ
6.2.1. RĂNG THẲNG
• Z1, Z2 - Số răng của bánh nhỏ và bánh
lớn
• u - Tỉ số truyền u = n1/n2 = Z2/Z1
• n1, n2 - Vận tốc vòng của bánh nhỏ và
bánh lớn
• p - Bước răng trên mặt trụ chia
• α - Góc profin α = 20o
• m - Mô dun ăn khớp: m = p/π , điều kiện
để 2 bánh ăn khớp là cùng m, m được
tiêu chuẩn hóa theo dãy số sau (dãy 1 
được ưu tiên):
• Dãy1:1 1,25 1,5 2 2,5 3 4 5 6 8 õõõ
10 12 18 20 25 32 40
• Dãy2 1,125 1,375 1,75 2,25 3,5 4,5 õõõ
5,5 7 9 11 14 19 22 28 36
Please purchase PDF Split-Merge on www.verypdf.com to remove this watermark.
10/11/2009 GV:NGUYỄN VĂN THẠNH 9
Please purchase PDF Split-Merge on www.verypdf.com to remove this watermark.
10/11/2009 GV:NGUYỄN VĂN THẠNH 10
Please purchase PDF Split-Merge on www.verypdf.com to remove this watermark.
10/11/2009 GV:NGUYỄN VĂN THẠNH 11
6.2.2. RĂNG NGHIÊNG
Góc tạo nên bởi trục bánh răng và giao tuyến của mặt phẳng thanh răng với
mặt phẳng chia gọi là góc nghiêng β.
Please purchase PDF Split-Merge on www.verypdf.com to remove this watermark.
10/11/2009 GV:NGUYỄN VĂN THẠNH 12
6.2.3. SỰ DỊCH CHỈNH TRONG BỘ TRUYỀN 
BÁNH RĂNG
- Dịch chỉnh nhằm cải thiện chất lượng ăn khớp bằng cách dùng
đoạn thân khai khác. Chế tạo bánh răng dịch chỉnh bằng cách
dịch dao một khoảng là x.m. 
- Có 2 phương pháp dịch chỉnh:
a) Dịch chỉnh đều:
• Bánh răng nhỏ dịch dao dương (x1 > 0), bánh răng lớn dịch dao âm
(x2 < 0) và tổng hệ số dịch chỉnh khôngâ đổi:
xt = x1 + x2 = 0
• Trênâ vòng chia chiều dày bánh răng nhỏ tăng và chiều dày bánh răng
lớn giảm, nhưng tổng chiều dày không đổi và bằng p, tức vòng tròn chia
trùng với vòng tròn lăn như bánh răng không dịch chỉnh. Khoảng cách
trục và góc ăn khớp không thay đổi:
a = (d1 + d2)/2 = (dw1 + dw2)/2
αw = α
Please purchase PDF Split-Merge on www.verypdf.com to remove this watermark.
10/11/2009 GV:NGUYỄN VĂN THẠNH 13
b) Dịch chỉnh góc: xt = x1 + x2 ≠ 0
• Thông thường xt > 0 và x1, x2 đều lớn hơn không. Khi đó bề
dày răng của bánh răng nhỏ và bánh răng lớn trên vòng chia
lớn hơn p/2 và rãnh của chúng nhỏ hơn p/2. Do đó các vòng
chia không tiếp xúc với nhau, bánh răng ăn khớp theo vòng
lăn có d1<dw1 và d2<dw2.
• Khoảng cách trục: aw = (dw1 + dw2)/2 > (d1 +d2)/2 
• Góc ăn khớp: αw > α
• Dịch dao dương làm tăng chiều dày chân răng do đó sẽõ tăng
độ bền uốn của răng, góc ăn khớp tăng làm tăng độ bền tiếp
xúc của răng. Nhưng dịch chỉnh dương làm nhọn răng và
giảm hệ số trùng khớp do đó không chọn x quá lớn. Thường
dùng dịch chỉnh trong những trường hợp số răng nhỏ (Z1<30) 
để cải thiện chất lượng ăn khớp, tăng độ bền truyền động
bánh răng hay khi cần dịch chỉnh để bảo đảm khoảng cách
trục cho trước.
Please purchase PDF Split-Merge on www.verypdf.com to remove this watermark.
10/11/2009 GV:NGUYỄN VĂN THẠNH 14
6.2.4. HỆ SỐ TRÙNG KHỚP
Please purchase PDF Split-Merge on www.verypdf.com to remove this watermark.
10/11/2009 GV:NGUYỄN VĂN THẠNH 15
• Độ chính xác có ảnh hưởng đến chất lượng của bộ truyền, 
TCVN quy định 12 cấp chính xác theo thứ tự độ chính xác
giảm dần, thường dùng nhất là các cấp chính xác 6, 7, 8, 9.
Ngoài ra để bảo đảm không kẹt răng khi ăn khớp TCVN còn
quy định 6 dạng khe hở: H - khe hở bằng không; E - khe hở
nhỏ; C&D - khe hở giảm; B - khe hở thường; A - khe hở tăng
(H, E, C cần bảo đảm độ chính xác chế tạo cao). Ngoài ra
TCVN còn quy định dung sai khoảng cách trục, độ nghiêng
trục và một số thông số khác.
• Kết cấu bánh răng phụ thuộc vào đường kính bánh răng, quy
mô sản xuất và phương pháp lắp với trục: nếu khoảng cách
từ đáy răng đến rãnh then ≤2,5m với bánh răng thẳng và
≤1,6m với bánh răng nghiêng thì thường chế tạo bánh răng
liền trục; bánh răng có d < 150mm làm liền khối không
khoét rãnh; nếu da ≤600mm, chế tạo từ phôi rèn, dập có
khoét lõm giảm khối lượng; khi da >600mm chế tạo bằng
hàn hoặc đúc.
• Khi chọn cấp chính xác có thể dựa vào công dụng và điều
kiện làm việc của bộ truyền hay vận tốc vòng để chọn.
Please purchase PDF Split-Merge on www.verypdf.com to remove this watermark.
10/11/2009 GV:NGUYỄN VĂN THẠNH 16
6.3. LƯC TÁC DỤNG TRONG QUÁ TRÌNH 
ĂN KHỚP
- Lực tác dụng trong quá trình ăn khớp cần thiết trong tính
toán bánh răng, trục, ổ... 
- Khi xác định lực tác dụng lên các răng ănê khớp ta bỏ qua 
ảnh hưởng của lực ma sát (vì hệ số ma sát f khá nhỏ).
- Lực pháp tuyến Fn do bánh 1 tác động vào bánh 2 sẽ
truyền đi trong mặt phẳng ăn khớp vuông góc với các mặt
răng khi làm việc.
Please purchase PDF Split-Merge on www.verypdf.com to remove this watermark.
10/11/2009 GV:NGUYỄN VĂN THẠNH 17
a) Trường hợp răng thẳng
Please purchase PDF Split-Merge on www.verypdf.com to remove this watermark.
10/11/2009 GV:NGUYỄN VĂN THẠNH 18
b) Trường hợp bánh răng nghiêng
Please purchase PDF Split-Merge on www.verypdf.com to remove this watermark.
10/11/2009 GV:NGUYỄN VĂN THẠNH 19
6.4. TẢI TRỌNG TÍNH
Please purchase PDF Split-Merge on www.verypdf.com to remove this watermark.
10/11/2009 GV:NGUYỄN VĂN THẠNH 20
6.4.1. HỆ SỐ TẬP TRUNG TẢI TRỌNG Kβ
Please purchase PDF Split-Merge on www.verypdf.com to remove this watermark.
10/11/2009 GV:NGUYỄN VĂN THẠNH 21
Để giảm bớt sự tập trung tải trọng:
Có thể sử dụng các biện pháp sau:
- Sử dụng bánh răng vát mép ở đầu răng
- Chế tạo bánh răng bằng vật liệu chạy mòn tốt (độ
rắn < 350HB).
- Chế tạo răng hình trống
- Hạn chế bề rộng bánh răng b
- Tăng độ cứng của trục, thân máy
- Tăng độ chính xác gia công
- Đặt bánh răng ở vị trí ít chịu ảnh hưởng của độ
võng trục
Please purchase PDF Split-Merge on www.verypdf.com to remove this watermark.
10/11/2009 GV:NGUYỄN VĂN THẠNH 22
6.4.2. HỆ SỐ TẢI TRỌNG ĐỘNG KV
Please purchase PDF Split-Merge on www.verypdf.com to remove this watermark.
10/11/2009 GV:NGUYỄN VĂN THẠNH 23
6.4.3. HỆ SỐ PHÂN BỐ KHÔNG ĐỀU CỦA 
TẢI TRỌNG GIỮA CÁC RĂNG Kα
Please purchase PDF Split-Merge on www.verypdf.com to remove this watermark.
10/11/2009 GV:NGUYỄN VĂN THẠNH 24
6.5. HIỆU SUẤT BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG
Please purchase PDF Split-Merge on www.verypdf.com to remove this watermark.
10/11/2009 GV:NGUYỄN VĂN THẠNH 25
6.6. CÁC DẠNG HỎNG VÀ CHỈ TIÊU TÍNH
Khi truyền mômen xoắn, tại chỗ ăn khớp ngoài tác dụng của lực
pháp Fn còn tồn tại lực ma sát Fs = f.Fn do các bề mặt răng trượt
lên nhau. Các ứng suấát chủ yếu σH và σF thay đổi theo chu kỳ
mạch động gián đoạn. Đó là nguyên nhân gây ra các dạng hỏng
răng:
1) Gãỹ răngê : do ứng suấát uốn gây nên, thường xảy ra ở đáy chỗ góc
lượn của thớ chịu kéo do quá tải hay do mỏi.
– Để tránh gãy phải tính toán σF ≤ [σF]; ngăn ngừa bằng cách
tăng m, dùng dịch chỉnh, nhiệt luyện, tăng bán kính góc lượn...
2) Tróùc vì mỏi bề mặt răngê : thường bắt đầu từ vùng tâm ănê khớp phía
chân răng do ứng suất tiếp xúc và lực ma sát lớn. Tróùc có thể là
nhất thời (khi độ rắn bề mặt thấp) hay tróc lan (khi độ cứng bề
mặt cao). 
– Để tránh phải tính toán σH ≤ [σH]; có thể dùng các biện pháp
ngăn tróc như nâng cao độ rắn của răng bằng nhiệt luyện, tăng
góc ăn khớp bằng dịch chỉnh, nâng cao cấp chính xác của bánh
răng.
Please purchase PDF Split-Merge on www.verypdf.com to remove this watermark.
10/11/2009 GV:NGUYỄN VĂN THẠNH 26
3) Mòn răng: xảy ra trong các bộ truyền bôi trơn không tốt
do ứng suất tiếp xúc hay áp suất cao . Để giảm mòn
bằng cách tăng độ cứng và nhẵn bề mặt, không cho bụi
bặm bay vào, dùng dầu bôi trơn thích hợp...
4) Dính răng: xảy ra với các bộ truyền chịu tải lớn, vận tốc
cao (nhiệt độ và áp suất cao). Để tránh dính răng có thể
dùng các biện pháp: vát đỉnh răng, tăng cường làm
nguội dầu, chọn vật liệu thích hợp, dùng dầu chống
dính.
5) Biến dạng dẻo bề mặt răng: xảy ra với bánh răng bằng
thép có độ rắn thấp, chịu tải lớn, vận tốc thấp (bề mặt
bị biến dạg dẻo do bị kéo theo phương của vận tốc
trượt).
6) Bong bề mặt răng: xảy ra với bánh răngê có chất lượng
nhiệt luyện không tốt, chịu tải trọng quá lớn. 
Please purchase PDF Split-Merge on www.verypdf.com to remove this watermark.
10/11/2009 GV:NGUYỄN VĂN THẠNH 27
• Trong các dạng hỏng trên thì tróc rỗ bề mặt răng là
dạng hỏng chủ yếu đối với bộ truyền kín, bôi trơn
tốt. Do đó ta tính toán thiết kế theo độ bền tiếp xúc.
• Trong các bộ truyền hở và bôi trơn không tốt, gãy
răng là dạng hỏng chủ yếu. Trường hợp này tính
toán theo sức bền uốn.
• Các dạng hỏng khác được xét đến khi chọn
ứng suất cho phép.
• Chỉ tiêu tính:
σH ≤ [σH] để tránh tróc
σF ≤ [σF] để tránh gãy
Please purchase PDF Split-Merge on www.verypdf.com to remove this watermark.
10/11/2009 GV:NGUYỄN VĂN THẠNH 28
6.7. VẬT LIỆU CHẾ TẠO BÁNH RĂNG
Vật liệu làm bánh răng phải thỏa mãnõ các điều kiện về các độ bền tiếp
xúc và độ bền uốn, thường dùng thép gang và chất dẻo.
1) Thép: phụ thuộc vào độ rắn vật liệu chia ra hai nhóm:
- Độ rắn HB ≤ 350: bánh răng được thường hóa hoặc tôi cải thiện, cho
phép tiến hành cắt gọt chính xác sau nhiệt luyện. Bánh răng nhóm vật
liệu này có khả năng chạy mòn tốt, không bị phá hủy giòn khi chịu tải
trọng động, nên chọn vật liệu bánh nhỏ có cùng cơ tính hoặc tốt hơn
bánh lớn và độ rắn cao hơn:
H1 ≥ H2 + (10...15).HB 
- Độ rắn HB > 350: tôi thể tích, tôi tần số cao, thấm các bon, thấm nitơ. 
Được biểu thị bằng HRC (HRC = 10.HB). Các dạng nhiệt luyệän đặc
biệt cho phép đạt độ rắn HRC = 50...60, khi đó ứng suất cho phép tăng
lên 2 lần và khả năng tải tăng lên 4 lần so với thép thường và tôi cải
thiện.
2) Gang: dùng cho bánh răng có kích thước lớn, bánh răng cấp chậm và
bánh răng của bộ truyền hở. Gang có sức bền chống dính tốt, làm việc
được với những nơi bôi trơn kín, rẻ hơn thép nhưng sức bền uốn kém.
3) Chất dẻo: thường dùng têctolit (E = 6000...8000Mpa), Lignofon (E = 
10000...12000 Mpa) sử dụng trong bộ truyền có tải trọng thấp.
Please purchase PDF Split-Merge on www.verypdf.com to remove this watermark.
10/11/2009 GV:NGUYỄN VĂN THẠNH 29
6.8. ỨNG SUẤT CHO PHÉP
6.8.1. ỨNG SUẤT TIẾP XÚC CHO PHÉP
Please purchase PDF Split-Merge on www.verypdf.com to remove this watermark.
10/11/2009 GV:NGUYỄN VĂN THẠNH 30
Please purchase PDF Split-Merge on www.verypdf.com to remove this watermark.
10/11/2009 GV:NGUYỄN VĂN THẠNH 31
6.8.2. ỨNG SUẤT UỐN CHO PHÉP
Please purchase PDF Split-Merge on www.verypdf.com to remove this watermark.
10/11/2009 GV:NGUYỄN VĂN THẠNH 32
7. TÍNH TỐN THIẾT KẾ
Please purchase PDF Split-Merge on www.verypdf.com to remove this watermark.
10/11/2009 GV:NGUYỄN VĂN THẠNH 33
7.1 TÍNH TỐN BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG TRỤ RĂNG THẲNG
7.1.1 Tính theo ứng suất tiếp xúc:
Please purchase PDF Split-Merge on www.verypdf.com to remove this watermark.
10/11/2009 GV:NGUYỄN VĂN THẠNH 34
Bán kính cong tương đương:
Tải trọng phân bố:
Please purchase PDF Split-Merge on www.verypdf.com to remove this watermark.
10/11/2009 GV:NGUYỄN VĂN THẠNH 35
Thay tất cả vào cơng thức Hezt, ta cĩ:
- Cơng thức kiểm tra bền:
Với cặp vật liệu: thép-thép:
Please purchase PDF Split-Merge on www.verypdf.com to remove this watermark.
10/11/2009 GV:NGUYỄN VĂN THẠNH 36
- Cơng thức thiết kế (khoảng cách trục):
Please purchase PDF Split-Merge on www.verypdf.com to remove this watermark.
10/11/2009 GV:NGUYỄN VĂN THẠNH 37
7.1.2 Tính theo ứng suất uốn:
Please purchase PDF Split-Merge on www.verypdf.com to remove this watermark.
10/11/2009 GV:NGUYỄN VĂN THẠNH 38
Please purchase PDF Split-Merge on www.verypdf.com to remove this watermark.
10/11/2009 GV:NGUYỄN VĂN THẠNH 39
7.2 Tính bền bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng
Please purchase PDF Split-Merge on www.verypdf.com to remove this watermark.
10/11/2009 GV:NGUYỄN VĂN THẠNH 40
7.2.1 Tính theo ứng suất tiếp xúc:
Please purchase PDF Split-Merge on www.verypdf.com to remove this watermark.
10/11/2009 GV:NGUYỄN VĂN THẠNH 41
7.2.2 Tính theo ứng suất uốn:
Please purchase PDF Split-Merge on www.verypdf.com to remove this watermark.
10/11/2009 GV:NGUYỄN VĂN THẠNH 42
8. TRUYỀN ĐỘNG BÁNH RĂNG NĨN
8.1 THƠNG SỐ HÌNH HỌC:
Please purchase PDF Split-Merge on www.verypdf.com to remove this watermark.
10/11/2009 GV:NGUYỄN VĂN THẠNH 43
8.2 Lực tác dụng:
Please purchase PDF Split-Merge on www.verypdf.com to remove this watermark.
10/11/2009 GV:NGUYỄN VĂN THẠNH 44
8.3 Tải trọng tính:
Please purchase PDF Split-Merge on www.verypdf.com to remove this watermark.
10/11/2009 GV:NGUYỄN VĂN THẠNH 45
8.4 Tính bền bộ truyền bánh răng nĩn răng thẳng:
Please purchase PDF Split-Merge on www.verypdf.com to remove this watermark.
10/11/2009 GV:NGUYỄN VĂN THẠNH 46
8.4.1 Tính theo ứng suất tiếp xúc:
Please purchase PDF Split-Merge on www.verypdf.com to remove this watermark.
10/11/2009 GV:NGUYỄN VĂN THẠNH 47
8.4.2 Tính theo ứng suất uốn:
Please purchase PDF Split-Merge on www.verypdf.com to remove this watermark.
10/11/2009 GV:NGUYỄN VĂN THẠNH 48
HẾT CHƯƠNG 6
Please purchase PDF Split-Merge on www.verypdf.com to remove this watermark.