Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật Cơ khí: Nghiên cứu ứng dụng kiểu biên dạng răng xyclôít mới trong tính toán, thiết kế và chế tạo bánh răng không tròn

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:24

Thêm vào BST

Báo xấu

7
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu của luận án "Nghiên cứu ứng dụng kiểu biên dạng răng xyclôít mới trong tính toán, thiết kế và chế tạo bánh răng không tròn" nhằm góp phần hoàn thiện cả về mặt lý thuyết và thực tiễn quá trình tính toán, thiết kế hình học, động học của các bộ truyền bánh răng không tròn.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật Cơ khí: Nghiên cứu ứng dụng kiểu biên dạng răng xyclôít mới trong tính toán, thiết kế và chế tạo bánh răng không tròn

MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết Bánh răng không tròn (BRKT) đã được nhiều nhà khoa học, nhà kỹ thuật trên thế giới quan tâm nghiên cứu, phát triển và đưa vào các kịch bản ứng dụng khác nhau, đáp ứng nhu cầu thực tiễn nhằm tạo ra các bộ biến đổi vô cấp theo các hàm truyền được xác định từ yêu cầu thực tiễn mà các cặp BRKT phải đáp ứng. Tuy nhiên trong nước lĩnh vực này chưa được quan tâm nghiên cứu mà chỉ được giới thiệu trong các tài liệu chuyên sâu và chỉ được nghiên cứu trong một vài năm trở lại đây bởi nhóm tác giả Nguyễn Hồng Thái. Mặt khác, theo tìm hiểu của tác giả luận án cho đến nay thế giới mới đang tập trung nghiên cứu, cải tiến, áp dụng đường thân khai của đường tròn vào thiết kế, chế tạo BRKT. 2. Mục tiêu của luận án Góp phần hoàn thiện cả về mặt lý thuyết và thực tiễn quá trình tính toán, thiết kế hình học, động học của các bộ truyền BRKT. 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của luận án 3.1. Đối tượng nghiên cứu của luận án Đối tượng nghiên cứu của luận án là các hệ BRKT, trọng tâm là: cơ cấu BRKT ăn khớp trong, cơ cấu BRKT ăn khớp ngoài và một số hệ BRKT vi sai – hành tinh tiêu biểu. 3.2. Phạm vi nghiên cứu của luận án Do bài toán tính toán, thiết kế, tối ưu các hệ BRKT là một bài toán phức tạp và một lĩnh vực chuyên môn rộng. Vì vậy, luận án chỉ quan tâm đến những vấn đề như sau: 1) Tập trung giải quyết các vấn đề về tổng hợp đường lăn, tạo hình biên dạng răng, tối ưu kích thước và các vấn đề về động học của cặp BRKT cũng như các hệ BRKT. Những vấn đề về động lực học cũng như thiết kế kết cấu, vật liệu, phương pháp và công nghệ gia công chế tạo không thuộc phạm vi nghiên cứu của luận án; 2) Khi tổng hợp hình động học, luận án chỉ xem xét các cặp BRKT và hệ BRKT có khoảng cách trục giữa các BRKT trong hệ là hằng số; 3) Chỉ quan tâm đến các đường lăn của các BRKT là đường cong lồi. 4. Nội dung của luận án Luận án đề ra sáu nội dung cụ thể cần giải quyết cụ như sau: i) Đề xuất đường cong mới (gọi là đường cycloid cải tiến của elíp) là quỹ đạo của một điểm cố định trên elíp khi elíp lăn trên đường thẳng hoặc đường cong để làm biên dạng răng của BRKT. ii) Về tổng hợp đường lăn: xác định các điều kiện bao của bánh răng trung tâm ngoài của hệ BRKT kiểu vi sai kép và điều kiện đồng trục của hệ BRKT kiểu hành tinh. Trên cơ sở đó sẽ thực hiện việc tối ưu kích thước của hệ BRKT. iii) Về tạo hình biên dạng răng: thiết lập các biểu thức giải tích, mô tả điều kiện để hình thành biên dạng răng của BRKT. iv) Xác định điều kiện của các tham số hình thành biên dạng răng bằng đường cong mới được đề xuất. Trên cơ sở đó tạo hình biên dạng răng của BRKT bằng TRS và BRS theo phương pháp động học hiện đại 1
nhằm đảm bảo các răng trên BRKT đều nhau về kích thước và hình dạng hình học. v) Xác định mối quan hệ giữa các thông số thiết kế, ăn khớp và các thông số chế tạo của cặp BRKT. vi) Chế tạo thử nghiệm các cặp BRKT theo hai biên dạng: (1) thân khai và (2) biên dạng mới đề xuất của luận án để từ đó kiểm chứng lý thuyết và làm rõ ưu điểm của biên dạng mới được luận án đề xuất. 5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án Về mặt khoa học, luận án sẽ xây dựng cơ sở lý thuyết liên quan đến tính toán, thiết kế các bộ truyền BRKT như lựa chọn đường cong làm biên dạng răng, bố trí các răng trên BRKT thỏa mãn các điều kiện ăn khớp, điều kiện đồng trục và điều kiện bao của hệ BRKT vi sai – hành tinh, phương pháp xác định hàm tỷ số truyền, v. v...Về mặt thực tiễn, các kết quả tính toán, thiết kế và chế tạo thử nghiệm mà luận án đạt được là một bước tiếp cận quan trọng đối với nhiệm vụ hiện thực hóa quá trình ứng dụng các cơ cấu BRKT vào thực tiễn. 6. Phương pháp nghiên cứu của luận án Luận án đã đề ra phương pháp nghiên cứu của luận án là kết hợp giữa nghiên cứu lý thuyết với nghiên cứu thực nghiệm. Cụ thể là: a) Về mặt lý thuyết i) Luận án kế thừa có chọn lọc các kết quả nghiên cứu mà nhân loại đã tích lũy trong 6 thế kỷ về BRKT. Trên cơ sở đó, vận dụng lý thuyết động học ăn khớp phẳng để tiếp tục nghiên cứu phát triển ứng dụng đường cong kiểu biên dạng cycloid cải tiến vào tạo hình biên dạng răng của BRKT đó là tìm ra các điều kiện biên để hình thành các hệ BRKT phức tạp như hệ BRKT vi sai, hành tinh làm cơ sở cho các thuật toán tối ưu. ii) Luận án sẽ kế thừa và phát triển tri thức của nhân loại về BRKT để đề xuất các điều kiện biên và khắc phục một nhược điểm cố hữu của BRKT là các răng trên một BRKT có biên dạng thân khai truyền thống luôn khác nhau về hình dạng hình học và kích thước tại các vị trí khác nhau. b) Về mặt thực nghiệm Luận án sẽ thiết kế và chế tạo các mẫu thử nghiệm để khẳng định tính khả thi và kiểm chứng các cơ sở lý thuyết đã đề xuất. 7. Những đóng góp của luận án Những đóng góp cụ thể của luận án như sau: i) Đã phát triển đường cong thuộc họ cycloid cải tiến của elíp để thiết kế biên dạng răng của BRKT với đặc điểm ăn khớp của cặp biên dạng đối tiếp lồi - lõm có bán kính cong dễ dàng tạo màng dầu thủy động và hiệu ứng chêm dầu. ii) Đã tìm được các điều kiện biên để hình thành hệ BRKT kiểu vi sai kép với kích thước nhỏ nhất và các điều kiện ràng buộc đảm bảo sự đồng trục cho hệ BRKT kiểu vi sai và hành tinh. 2
iii) Đã xây dựng được thuật toán tối ưu các tham số hình thành đường lăn, hình thành biên dạng nhằm đảm bảo các răng trên BRKT có kích thước đều nhau, khắc phục được nhược điểm của hầu hết các nghiên cứu trước đây là chiều dày răng và biên dạng răng của BRKT không đều nhau. iv) Thiết lập được mối quan hệ giữa tham số kích thước thiết kế, thông số ăn khớp và chế tạo thông qua phương trình ăn khớp của cặp BRKT đây là điểm mới mà các nghiên cứu trước đây chưa đề cập đến. 8. Bố cục của luận án Nội dung của luận án được trình bày trong 137 trang A4 và được tổ chức thành 4 chương chính có nội dung cụ thể như sau: Chương 1 Tổng quan về bánh răng không tròn phẳng. Trong chương này, luận án tổng hợp, phân tích, đánh giá các kết quả nghiên cứu, các thành tựu của nhân loại về lĩnh vực BRKT. Qua đó chỉ ra một số vấn đề sau: (1) Các kết quả đạt được của các nghiên cứu trong nước và quốc tế về lĩnh vực BRKT, từ đó kế thừa những tri thức của nhân loại để tiếp tục nghiên cứu phát triển; (2) Những vấn đề còn tồn tại chưa được giải quyết. Trên cơ sở đó đề ra các mục tiêu nghiên cứu mà luận án phải giải quyết. Chương 2 Thiết kế đường lăn của hệ bánh răng không tròn phẳng. Diễn giải các kết quả nghiên cứu thiết kế về đường lăn của cặp BRKT và hệ BRKT cũng như luận giải các điều kiện hình thành đường lăn của các cặp BRKT trong hệ BRKT như điều kiện đồng trục, điều kiện bao của đường lăn ngoài cùng trong quá trình hình thành hệ BRKT kiểu vi sai kép. Ngoài ra, chương này còn trình bày các thuật toán hiệu chỉnh đường lăn khi tổng hợp các hệ BRKT theo hàm truyền khác nhau của các kịch bản ứng dụng. Chương 3 Thiết kế tối ưu biên dạng răng của hệ bánh răng không tròn phẳng. Trong chương này, luận án luận giải về phương pháp xây dựng biên dạng thanh răng sinh, bánh răng sinh trên cơ sở đường cong mới được đề xuất và các điều kiện để hình thành biên dạng răng của BRKT. Trên cơ sở đó thiết lập các phương trình giải tích mô tả quá trình tạo hình và hiệu chỉnh các tham số hình thành biên dạng răng trên BRKT sao cho các răng đều nhau về mặt hình dạng hình học và kích thước mà vẫn thỏa mãn điều kiện ăn khớp khít. Phát triển các thuật toán nhằm hiệu chỉnh tối ưu các thông số thiết kế. Chương 4 Thực nghiệm kiểm chứng hàm truyền qua ăn khớp thực của bánh răng không tròn. Trong chương này trình bày các mẫu chế tạo thử nghiệm trên cơ sở kết quả nghiên cứu lý thuyết. Tiến hành đo thực nghiệm trên các mẫu đã chế tạo để kiểm chứng lý thuyết đã được nghiên cứu phát triển bởi luận án. Kết luận và kiến nghị Trong mục này, luận án tóm tắt các kết quả nghiên cứu chính đã đạt được. Từ đó chỉ ra những đóng góp mới của luận án về mặt góp phần hoàn thiện lý thuyết thiết kế BRKT cũng như những ứng dụng trong thực tiễn. Ngoài ra, cũng bàn thảo về khả năng ứng dụng những kết quả nghiên cứu của luận án vào 3
thực tiễn và những kiến nghị các định hướng nghiên cứu phát triển các loại BRKT này vào các kịch bản ứng dụng khác nhau. Chương 1 TỔNG QUAN VỀ BÁNH RĂNG KHÔNG TRÒN PHẲNG 1.1 Lịch sử quá trình phát triển của bánh răng không tròn Trên cơ sở tìm hiểu tổng hợp, phân tích, đánh giá cập nhật từ các nguồn tài liệu: phát minh sáng chế, bài báo công bố, tài liệu kỹ thuật mới nhất về lĩnh vực BRKT luận án chia làm các giai đoạn phát triển chính như sau: Vào năm 1410, lần đầu tiên, đồng hồ thiên văn được chế tạo theo thiết kế của Giovanni Dondi và lắp đặt tại Praha (Cộng hòa Séc) sử dụng BRKT; Từ thế kỷ XV đến đầu thế kỷ XIX; Từ cuối thế kỷ XIX cho đến tận đầu thế kỷ XX; Đến nửa sau của thế kỷ XX; Từ đầu thế kỷ XXI cho đến nay. 1.2. Phân loại bánh răng không tròn BRKT có thể phân loại theo một số đặc điểm cụ thể như sau: 1.2.1. Phân loại theo đường lăn của cặp bánh răng Có hai loại là BRKT có đường lăn kín và BRKT có đường lăn hở. 1.2.2 Theo hình dạng của các răng Có hai loại là răng thẳng và răng nghiêng. 1.2.3 Theo vị trí tương đối của các vành răng Cặp BRKT ăn khớp ngoài và cặp BRKT ăn khớp trong. 1.2.4 Theo đường cong sử dụng làm biên dạng răng Có các loại BRKT: BRKT thân khai, cung tròn, đường cycloid. 1.2.5 Hệ BRKT Các loại hệ BRKT: Hệ BRKT thường, hệ BRKT kiểu hành tinh, hệ BRKT không gian, hệ BRKT phẳng. 1.3. Các ứng dụng của bánh răng không tròn BRKT được các nhà khoa học nghiên cứu và ứng dụng trong các trường hợp tiêu biểu như sau: 1.3.1 BRKT giúp giảm biến thiên của mômen xoắn 1.3.2 Ứng dụng BRKT tạo ra họ cơ cấu truyền động hai bậc tự do 1.3.3 Ứng dụng BRKT tổng hợp cơ cấu đánh lái mới của ôtô 1.3.4 Ứng dụng BRKT trong hộp số vô cấp trong xe ôtô số tự động 1.3.5 Ứng dụng BRKT trong tay máy rôbốt 1.3.6 Ứng dụng BRKT trong máy đột dập, máy nén áp lực cao 1.4 Các nghiên cứu trong và ngoài nước về BRKT 1.4.1 Những nghiên cứu về đường lăn a) Bài toán thứ nhất Tổng hợp đường lăn của cặp BRKT thực hiện hàm truyền cho trước của cặp BRKT. b) Bài toán thứ hai Tổng hợp đường lăn của BRKT khi biết trước đường lăn của bánh răng đối tiếp và hàm truyền 4
c) Bài toán thứ ba Tổng hợp đường lăn của cặp BRKT khi biết trước khoảng cách trục và hàm truyền. d) Bài toán thứ tư Tổng hợp đường lăn của hệ BRKT. 1.4.2 Các nghiên cứu về biên dạng răng của BRKT Đường cong được sử dụng phổ biến làm biên dạng răng là đường thân khai của đường tròn gọi tắt là đường thân khai, tiếp đến là đường cycloid và các cung tròn. 1.4.3 Các hướng nghiên cứu khác a) Nghiên cứu về các phương pháp gia công BRKT Các phương pháp gia công BRKT: Phương pháp chép hình, phương pháp bao hình, phương pháp gia công hiện đại. b) Các nghiên cứu để ứng dụng BRKT Mặc dù đã được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực của cuộc sống nhưng các nhà khoa học vẫn tiếp tục nghiên cứu để tiếp tục phát triển việc ứng dụng BRKT trong các thiết bị công nghiệp và y tế. 1.5 Thảo luận và đánh giá những vấn đề còn tồn tại Kết luận chương 1 Từ những vấn đề còn tồn tại ở mục thảo luận trên đây luận án đề ra những nội dung cần giải quyết cụ thể như sau: 1) Về thiết kế đường lăn Luận án nghiên cứu về thiết kế đường lăn của các cặp BRKT và hệ BRKT đồng thời thiết lập các điều kiện hình thành đường lăn của các BRKT trong hệ BRKT. Xác định các điều kiện đồng trục, điều kiện bao của bộ truyền BRKT kiểu vi sai kép. Trên cơ sở đó xây dựng thuật toán tối ưu kích thước bộ truyền BRKT kiểu vi sai kép. Những vấn đề nghiên cứu này cho phép tổng hợp hầu hết các hệ BRKT trong thực tiễn. 2) Về tạo hình biên dạng răng của BRKT Luận án nghiên cứu phát triển đường cong mới dạng cycloid cải tiến từ elíp sinh nhằm giảm hiện tượng không đều về hình dạng và kích thước các răng ở BRKT. Ngoài ra, để đảm bảo tính tổng quát luận án cần phải tìm ra các điều kiện biên khi ứng dụng đường cong mới vào thiết kế biên dạng răng của BRKT, tạo ra các cặp biên dạng đối tiếp kiểu lồi - lõm nhằm tăng khả năng tạo màng dầu thủy động và hiệu ứng chêm dầu trong quá trình ăn khớp, nâng cao độ bền và tuổi thọ của cặp BRKT được tổng hợp. 3) Về thuật toán tối ưu thiết kế Thiết lập các điều kiện biên về tổng hợp đường lăn và biên dạng răng để từ đó xây dựng các thuật toán tối ưu kích thước các hệ BRKT và xây dựng phần mềm tự động hóa tính toán thiết kế các hệ BKKT trên máy tính. 4) Thực nghiệm kiểm chứng kết quả nghiên cứu lý thuyết Luận án tiến hành chế tạo mẫu các cặp BRKT, các hệ BRKT trên cơ sở đó tiến hành xây dựng thiết bị, phần mềm đo thực nghiệm để khẳng định tính khả thi và tính đúng đắn của các kết quả lý thuyết, cũng như so sánh với biên dạng thân khai 5
truyền thống để làm nổi bật những ưu điểm của đề xuất mới so với những kết quả đã công bố trước đây. Chương 2 THIẾT KẾ ĐƯỜNG LĂN CỦA HỆ BÁNH RĂNG KHÔNG TRÒN PHẲNG 2.1. Thiết kế đường lăn của cặp bánh răng không tròn 2.1.1 Thiết kế đường lăn của cặp bánh răng không tròn ăn khớp ngoài Hàm tỷ số truyền của cặp BRKT 1-2 ăn khớp ngoài được cho bởi:  d  P ( 2 ) a12   P (1 ) i12 (1 )  1  1   2 (2.2) 1 2 d 2  P (1 )  P (1 ) 1 1 yf Mô hình toán học mô tả cặp đường lăn của BRKT Ʃ1 P2i+1 2 theo BRKT 1 được cho bởi: 2 P1i+1 Ʃ ρP1i+1 P2 P1 ρP2i+  i12 (1 ) a12 ρ   P ( 2 )  i ( )  1 φ1 φ2 ρP1i φ2i+1 φ2 xf  O 2 12 1 Pi Pi+1 O  (2.8)  ( )  d1  1 a12  2 1  i ( )  0 12 1 Từ phương trình (2.7) ta có hàm khoảng cách Hình 2.1 Đường lăn cặp bánh răng trục: ăn khớp ngoài   P (1 ) 1 a12 ( n1 ,  P (1 ),1 )  2  n1  d1  01 1 0 a12   P (1 ) 1 (2.9) 2.1.2 Thiết kế đường lăn của cặp bánh răng không tròn ăn khớp trong Từ Hình 2.2 ta có:  P ( 4 )   P ( 3 )  a34 4 3 (2.10) Hàm truyền của cặp BRKT 3-4 ăn khớp trong được yf cho bởi:  d 3  P ( 4 ) a34   P ( 3 ) i34 ( 3 )  3    4 (2.11) 3  4 d 4  P ( 3 )  P ( 3 ) 3 3 P4 Mô hình toán học mô tả đường lăn của BRKT 4: P P3i+1  P P4i+ i34 ( 3 )a34 4i+  P3iP3   P ( 4 )  i ( )  1 4 4i+1 P3i 3i 3i+  4 34 3 xf  (2.17) O4 O3 Pi Pi+1  ( )   d 3 3  i ( ) a 34  P 3  4 0 34 3  Hình 2.2 Đường lăn cặp bánh răng ăn Từ phương trình (2.16) ta có hàm khoảng cách trục: khớp trong   P ( 3 ) 3 a34 (n3 ,  P ( 3 ), 3 )  2  n3  d 3  0 3 (2.18) 3 0 a34   P ( 3 ) 3 2.2 Thiết kế đường lăn của hệ bánh răng không tròn 2.2.1 Thiết kế đường lăn của hệ bánh răng thường 6
Trường hợp 1 Hệ BRKT thường chỉ có BRKT ăn khớp ngoài a) Xét cặp Bánh răng trụ tròn lệch tâm - Bánh răng không tròn Phương trình đường lăn  1 của bánh răng 1 (đường tròn lệch tâm) Phương trình đường lăn viết dưới dạng tọa 4 độ cực: 1  P (1 )  R 2  e 2 sin 2 1  e cos 1 1 (2.19) 4 2 Phương trình đường lăn  của BRKT 2 lăn đối a34 1 tiếp với bánh răng trụ tròn (BRTT) lệch tâm 1 a12 Ta có bán kính cực  P ( 2 (1 )) , góc cực 2 2  2 (1 ) của  2 và phương trình tỷ số truyền 3 của cặp BRTT lệch tâm – BRKT được cho Hình 2.3 Hệ BRKT thường được hình thành từ các cặp bánh răng ăn khớp ngoài bởi hệ phương trình sau:   2 (2 (1 ))  a12   e cos1  R  e sin (1 )    2 2 2       1 e cos1  R  e sin (1 ) 2 2 2 2 (1 )   d1 (2.20)  0 a  e cos  R  e sin ( ) 2 2 2 12 1 1   a12  e cos1  R  e sin (1 ) 2 2 2  i12 (1 )  1   2 e cos1  R2  e 2 sin2 (1 )  Thay (2.20) vào hệ phương trình (2.9) và giải bằng phương pháp số xác định được khoảng cách trục của cặp BRTT lệch tâm – BRKT a12 ( R, n1 , e) như sau:  (n  12)e 2  a12 ( R, n1 , e)  R (1  n1 )1  1    (2.21)  4n1 R 2  b) Xét cặp Bánh răng ô van – Bánh răng không tròn Trong trường hợp này, phương trình toán học mô tả đường lăn  4 của BROV 4 là đường ô van tựa elíp chính tâm như mô tả trong Hình 2.6 được cho dưới dạng tọa độ cực: 2 a 4 b4  4 ( 4 )  (2.22) (a 4  b4 )  (a 4  b4 ) cos(2 4 ) Mô hình toán học mô tả đường lăn  3 của BRKT 3:  2a 4 b4   3 ( 3 ( 4 ))  a34  ( a  b )  (a  b ) cos( 2 )  4 4 4 4 4 (2.23) 4  2a 4 b4  3 ( 4 )   d 4  a ( a 4  b4 )  (a 4  b4 ) cos( 2 4 )  2a 4 b4 0 34  3 2a 4 b4 i34 ( 4 )    a (a  b )  ( a  b ) cos( 2 )  2a b  4 34 4 4 4 4 4 4 4 7
Nếu gọi n4 là số vòng quay của BRKT 4 khi BRKT 3 quay được một vòng, thay (2.23) vào phương trình (2.9), sau khi ứng dụng tích phân Dwight [22] sau khi giải ta có: a34 (a 4 , b4 , n 4 )  (a 4  b4 )  (a 4  b4 ) 2  4a 4 b4 (1  n 4 ) 2  (2.24) 2 Từ đó, hàm truyền của hệ BRKT thường có lược đồ được mô tả trên Hình 2.3 cho bởi: i14 1   i12 1 i34  4  (2.25) Trường hợp 2 Hệ BRKT thường có cặp bánh răng ăn khớp trong a) Xét cặp BROV - BRKT (cặp bánh răng ăn khớp trong) Từ phương trình (2.29) xét cho BROV 1 của trường hợp này ta có đường lăn  1 được cho bởi [3]: 2a1b1 1 (1 )  (2.26) (a1  b1 )  (a1  b1 ) cos(21 ) Áp dụng lý thuyết đã xây dựng phát triển ở tại tiểu mục 2.1.2, ta có mô hình toán học mô tả  2 :  2a1b1  2 ( 2 (1 ))  a12  (a  b )  (a  b ) cos( 2 )   1 1 1 1 1  1 2a1b1  2 (1 )   d1 (2.27)  0 a12 ( a1  b1 )  ( a1  b1 ) cos( 21 )   2a1b1  1 a12 (a1  b1 )  (a1  b1 ) cos(21 )  i12 (1 )    2a1b1 1  2 Thay (2.27) vào (2.18), sau khi giải, ta có hàm khoảng cách trục a12: a12 (a1 , b1 , n1 )  1   (a1  b1 )  (a    b1 ) 2  4a1b1 (1  n12 )  (2.28) 2  1 b) Xét cặp BRKT 3-4 (cặp bánh răng ăn khớp ngoài) Trong trường hơp này BREL lệch tâm 4 có đường lăn  4 là elíp chính tâm được mô tả bởi: 1  4 ( 4 )  a4 (1   2 ) (2.29) 1   cos  4 Cặp BRKT - BREL lệch tâm là cặp BR ăn khớp ngoài, mô hình toán học mô tả đường lăn  3 của BRKT 3:  1 3 (3 (4 ))  a34  a4 (1   ) 1   cos 2  4    4 a34 (1   cos4 )  3 (4 )      a (1   cos )  a (1   2 ) d4 (2.30)  0  34 4 4   4 a43 (1   cos4 ) i43 (4 )   1  3 a4 (1   2 ) 8
Do khoảng cách trục a34 là hằng số thay (2.30) vào (2.9) sau khi giải bằng tích phân Dwight: a34 (a4 ,  , n4 )  a4 1  1  (1   2 )(n4  1)   2  (2.31)   2.2.2 Thiết kế đường lăn của hệ BRKT vi sai kép Xét hệ BRKT kiểu vi sai có lược đồ hệ cho trên Hình 2.10, trong đó, đường lăn  3 của BR vệ tinh 3 là đường tròn lệch tâm được cho: 3 4  3 (3 )  R32  e32 sin 2  3  (1) k e3 cos  3 (2.32) 2 trong đó: k = 1 khi xét cặp đường lăn của BRKT  3,  4; k = 2 khi xét cặp đường lăn của BRKT  3,  1. Bài toán đặt ra là xác định đường lăn  Trục vào Trục ra 1 ,  4 của bánh răng trung tâm 1 và 4. a) Xét cặp bánh răng 1 – 3 1 Trong trường hợp này coi khâu 2 (cần) cố định, khi đó cặp bánh răng 1-3 là cặp bánh răng ăn khớp ngoài do đó lấy n = 2. Thay (2.32) vào (2.2), (2.7), (2.8) ta có mô hình toán học mô tả Hình 2.10 Hệ BRKT kiểu vi sai kép đường lăn  1 của BRKT trung tâm 1:    1 (1 ( 3 ))  a13   R3  e3 sin  3  e3 cos  3  2 2 2          3  R32  e32 sin 2  3  e3 cos  3  1 ( 3 )    d 3 (2.33)  0  a   R 2  e 2 sin 2   e cos     13  3 3    3 3 3    R 2  e 2 sin 2   e cos    1 (1 ( 3 )) a13   3 3 3 3 3  i31 ( 3 )     3 ( 3 ) R3  e3 sin 3  e3 cos 3 2 2 2   Gọi n3 là số vòng quay của bánh răng 3 để bánh răng 1 quay được 1 vòng, sau khi áp dụng tích phân Dwight ta có khoảng cách trục của cặp BRTT lệch tâm - BRKT:  (n  12)e32  a13 R3 , e3 , n3   R3 (n3  1)1  3      (2.34)   4n3 R32  b) Xét cặp bánh răng 3 - 4 Trong trường hợp này cặp bánh răng 3-4 là cặp BRTT lệch tâm - BRKT ăn khớp trong. Thay (2.32) vào (2.10), (2.11), (2.16) ta có mô hình toán mô tả đường lăn  4 của BR trung tâm 4: 9
  2   4 ( 4 (3 ))  a34   R3  e3 sin 3  e3 cos  3  2 2         3  R32  e3 sin 2 3  e3 cos  3  2 d  4 ( 3 )     3 (2.35)  0 a  R32  e32 sin 2  3  e3 cos 3   34    a34   R32  e32 sin 2 3  e3 cos 3    i34 ( 3 )   4 ( 4 ( 3 ))      3 ( 3 ) R32  e3 sin 2  3  e3 cos  3 2  Gọi n3 là số vòng quay của bánh răng 3 để bánh răng 4 quay được 1 vòng. Để xác định được khoảng cách trục a34 trong trường hợp này lấy tích phân  4 ( 3 )  2 áp dụng tích phân số của Litvin [22]:  (n  12)(e / R 2 )  a 34 R, e, n3   R (n3  1)1  3    (2.36)  4n3  2.3 Điều kiện bao của hệ bánh răng không tròn vi sai kép 2.3.1 Điều kiện của hệ số chu kỳ n3 của bánh răng không tròn 3 so với 4 a Xác định n3min Biến đổi và rút gọn bất phương trình (2.49) trở thành: 2 n3  (2.50) 2  3 ( 3 )  a      2  d 3 0 13 3 max 3 3 min b) Xác định n3max Biến đổi và rút gọn bất phương trình (2.55) trở thành: 2 n3  2 (2.56) 3  a a   d 3 0 34 23 1 min 3 Từ bất phương trình (2.50) và (2.56) ta có điều kiện để BRKT 4 bao được hệ BRKT vi sai phía trong: 2 2  n 3  2 (2.57) 2  3 ( 3 ) 3  a      2 d 3 a a   d 3 0 13 3 max 3 3 min 0 34 23 1 min 3 2.3.2 Điều kiện của hệ số chu kỳ n3  của BRKT 3 so với BRKT 1  Sau khi biến đổi bất phương trình (2.62) ta có điều kiện của n3 được cho bởi: 2  n3  (2.63) 2 1 max   3  1  d1 0 1  Do n3 min  1 , kết hợp với (2.63) ta có: 10
2  1  n3  (2.64) 2  1 max   3  1  d1 0 1 2.4 Điều kiện đồng trục của hệ BRKT vi sai kép Trong trường hợp tổng quát xét hệ BRKT vi sai kép,đường trục của các bánh răng trung tâm và đường trục của cần mang khối BRKT vệ tinh phải nằm trên cùng một đường thẳng điều đó có nghĩa a12 và a34 phải thỏa mãn:  f (a )  a13 (n3 ,  3 ( 3 ))  a34 (n3 ,  3 (3 ))  0 (2.65) Khi BRVT là BRTT lệch tâm thì ta có điều kiện đồng trục:   (n  12)e3 2   (n  12)e32  f (a )  R3 (n3  1)1  3     (n3  1)1  3     0  (2.66)     2 4n3 R3   2 4n3 R3  2.5 Thuật toán tối ưu đường lăn của hệ BRKT vi sai kép 2.6 Phân tích động học hệ bánh răng không tròn 2.6.1 Phân tích động học hệ bánh răng không tròn thường Trường hợp 1 Phân tích động học hệ BRKT chỉ có BRKT ăn khớp ngoài Ảnh hưởng của độ lệch tâm e và hệ số tỷ lệ bán trục đến đặc tính hàm tỷ số truyền a) Ảnh hưởng của 1 đến đặc tính hàm tỷ số truyền của hệ BRKT thường b) Ảnh hưởng của hệ số 1 đến đặc tính hàm truyền của hệ BRKT thường Trường hợp 2 Hệ BRKT thường có ít nhất một cặp bánh răng ăn khớp trong a) Ảnh hưởng của hệ số 2 đến đặc tính hàm tỷ số truyền của hệ b) Ảnh hưởng của hệ số 3 đến đặc tính hàm tỷ số truyền của hệ 2.6.2 Phân tích động học hệ bánh răng không tròn kiểu vi sai Trường hợp 1 Cố định BRKT trung tâm 1, cho trục vào là cần 2, trục ra là trục của BRKT 4. Xác định tỷ số truyền i24 và vận tốc góc trục ra 4 theo vận tốc góc 2 Trường hợp 2 Cố định BRKT trung tâm 4, cho trục vào là cần 2, trục ra là trục quay của BRKT trung tâm 1. Xác định hàm tỷ số truyền i21 và vận tốc góc trục ra ω1 của trục BRKT 1 theo vận tốc góc 2 Dưới đây luận án tiến hành khảo sát đánh giá ảnh hưởng của hệ số 2 theo các phương án: a) Trường hợp cố định bánh răng trung tâm 1 b) Trường hợp cố định bánh răng trung tâm 4 2.7 Phương pháp luận thiết kế đường lăn của hệ bánh răng không tròn phẳng trong trường hợp tổng quát Kết luận chương 2 Từ những kết quả nghiên cứu, phương pháp luận, thảo luận và đánh giá chương 2 của luận án đã đạt được các kết quả sau: (1) Đã tìm được các điều kiện để thiết kế tối ưu đường lăn hệ BRKT kiểu vi sai kép như: (a) Điều kiện bao của BRKT trung tâm ngoài để hệ chuyển động 11
trong mặt phẳng vuông góc với trục BR và thuận tiện trong thiết kế trục và ổ đỡ; (b) Điều kiện đồng trục của hệ BRKT vi sai kép. (2) Trên cơ sở các điều kiện trên và những mô hình toán đã được phát triển bởi chương này, luận án đã xây dựng được các thuật toán tối ưu đường lăn của hệ BRKT phẳng khắc phục được các hạn chế của các nghiên cứu trước đây khi thiết kế hệ BRKT thường phải dựa vào kinh nghiệm và làm theo phương pháp thủ công ước lượng gieo nghiệm sau đó hiệu chỉnh xung quanh nghiệm gieo. (3) Đã xây dựng được môđun phần mềm tính toán số tổng hợp đường lăn của các hệ BRKT. (4) Đã khảo sát ảnh hưởng của các thông số thiết kế đến điều kiện ăn khớp, đặc tính động học (sự thay đổi tỷ số truyền và tốc độ khâu bị dẫn) của các cơ cấu BRKT đơn và hệ BRKT (thường và vi sai). Từ đó, trong quá trình thiết kế tùy theo mục đích sử dụng mà lựa chọn hệ số thiết kế đường lăn để dung hòa giữa kết cấu cơ khí và tính năng làm việc của các bộ truyền BRKT. Các kết quả nghiên cứu của chương này là cơ sở để tiếp tục các nghiên cứu được trình bày trong chương 3 và chương 4 của luận án. Chương 3 THIẾT KẾ TỐI ƯU BIÊN DẠNG RĂNG CỦA HỆ BÁNH RĂNG KHÔNG TRÒN PHẲNG 3.1 Phương pháp tạo hình biên dạng răng của BRKT phẳng Có hai phương pháp chủ yếu đó là chép hình và bao hình. 3.2 Đường cong mới trong thiết kế biên dạng răng của BRKT 3.2.1 Nguyên lý hình thành đường cycloid cải tiến 3.2.2 Thiết lập phương trình của đường cycloid cải tiến Biến đổi tọa độ của điểm KR từ hệ quy chiếu 1{O1 x1 y1} về hệ quy chiếu c {Oc xc y c } phương trình đường cong mới xác định bởi: rK  c rP  c rO  c M 1 1 rK R 1 R (3.6) Sau khi biến đổi và rút gọn phương trình (3.6) được viết lại:  xK   s2 ( R )  a sin( R )      R rK   y K   ( 1) g s3 ( R )  a cos( R ) R R (3.7)  0      0   3.3 Thiết kế biên dạng thanh răng sinh theo đường cycloid cải tiến 3.3.1 Xác định các thông số thiết kế của thanh răng sinh theo đường cycloid cải tiến Bước răng pc pc  s  w  2C  (3.9) E Chiều cao răng h 12
ha  h f  2( pa  qb)  (3.10) h  ha  hb  4( pa  qb) Môđun mc Môđun của thanh răng sinh được định nghĩa: 2 pc 2 2  dr ( )  mc    rE2 ( R )   E R  d R  d  (3.11) t   0  R  3.3.2 Sự phụ thuộc của các thông số hình thành biên dạng răng của thanh răng sinh vào thông số hình học elíp sinh và vị trí điểm bắt đầu hình thành đường cong Từ tiểu mục 3.3.1 nhận thấy hình dạng hình học của biên dạng thanh răng sinh ảnh hưởng bởi: (1) vị trí điểm KR cố định trên Ʃ E ; (2) Hệ số tỷ lệ   a / b của elíp sinh Ʃ E. Để làm rõ vấn đề này dưới đây xét hai trường hợp: Trường hợp 1 Ảnh hưởng của vị trí điểm KR trên elíp tới hình dạng hình học biên dạng thanh răng sinh Trường hợp 2 Ảnh hưởng của thông số đường elíp đến hình dáng hình học của biên dạng răng trên thanh răng sinh 3.3.3 Điều kiện để biên dạng thanh răng P3  H3 ∆ H4 sinh mới là đường cong lồi P H2 4 P Giá trị lớn nhất của d được xác định: ∆ ∆ 2 y1 a d max  (3.15) O1 β a  b2 2 ∆ x1 ∆ P5 KR  P0  P1 Ta có điều kiện biện dạng đỉnh răng và chân H0 ∆ răng là đường cong lồi của  R : H5 H1 a2 b (3.16) Hình 3.8 Khoảng cách từ K đến các tiếp 2 a2  b2 tuyến  3.4 Mô tả toán học biên dạng răng của BRKT được tạo hình bằng thanh răng sinh mới 3.4.1 Mô hình toán học biên dạng răng của BRKT được tạo hình bằng thanh răng sinh Phương trình biên dạng răng của BRKT được tạo hình cho bởi: rK  M f i M f f M c rK i R (3.17) rK được xác định từ phương trình (3.7). Mối quan hệ giữa thông số động học  và R thông số hình học φR được xác định thông qua điều kiện động học đối tiếp. 3.4.2 Phân phối số răng và lựa chọn các thông số thiết kế của thanh răng sinh Do điều kiện lăn không trượt của  và đường lăn Ʃ C nên bước răng p của BRKT được tạo hình bằng bước răng pc của thanh răng sinh: p  pc  s1  w1  sc  wc  2C  (3.23) E 13
Từ (3.24) và (3.25) ta có hàm xác định thông số a, b của elíp sinh Σ E: 2 2  d C ( )    C ( )   2   d  0  d  f ( a, b)  C   0 E (3.26) 2z 3.4.3 Điều kiện cắt lẹm chân răng 2  22  0 1 (3.27) dx K ( R ) dy K ( R ) R  Vtrx R  Vtry Trong đó: 1  d R ;  2  d R . f ( R ) f ( ) d f ( R ) f ( ) d  R  dt  R  dt 3.4.4 Thuật toán tạo hình biên dạng răng của BRKT bằng thanh răng sinh. 3.5 Tạo hình biên dạng răng của BRKT bằng bánh răng sinh 3.5.1 Mô tả toán học biên dạng răng của BRKT được được tạo hình bằng bánh răng sinh x1 1 O1 1 2 O1 K y1 P 2 y2 y1 1 y1 1 2 y2 x1 y1 1 x 1 K 1 1 O2 x2 O1 P a12 O1 x1 O2 x2   1 2 a12 a) Tạo hình vành răng phía trong b) Tạo hình vành răng phía ngoài Hình 3.11 Chuyển động tương đối của BRKT sinh trong quá trình tạo hình biên dạng răng Tọa độ của điểm K S trên về hệ quy chiếu 2 ta có: rK  2 M 0 0 M1M1  K 0 0 T 2 S (3.28) Sau khi biến đổi (3.28) ta có mô hình toán học mô tả biên dạng răng của BRKT được tạo hình:   K cos(  21   2 )  a12 cos  2  S   rK    K sin(  21   2 )  a12 sin  2  2 S (3.29)   0   3.5.2 Điều kiện về số răng của BRKT được tạo hình bằng bánh răng sinh số răng z của BRKT và zS của bánh răng sinh phải thỏa mãn: z  nz S (3.30) 3.5.3 Điều kiện tránh cắt lẹm chân răng A12  A22  0 (3.31) 14
dx K ( R ) dy K ( R )  VS 2 x  VS 2 y S S Trong đó: A1  d R ; A2  d f ( S ) f (1 ) d1 f ( R ) f (1 ) d1  S 1 dt  R 1 dt 3.5.4 Thuật toán lựa chọn thông số thiết kế biên dạng răng của BRS theo đường lăn của BRKT được tạo hình 3.6 Đường ăn khớp 3.7 Thiết lập phương trình ăn khớp của cặp BRKT 2 2 2  dr ( )  2  d1 (1 )   d  d   1 (1 )   d  d1  2 z1  rE2 ( )   E 2    0   0  1  (3.44) 2 2 1 2  i12 (1 ) a12   d 2 ( 2 (1 ))       n12   i ( )  (1) m   d ( )  d1 0  12 1   2 1  3.8 Góc áp lực Với định nghĩa như trên và các ký hiệu quy ước trên Hình 3.18 góc áp lực trong quá trình ăn khớp của cặp biên dạng cycloid cải tiến được cho bởi:    n ( ( ))V ( ( ))  1  K 1 E K 1 E   (1 (E ))  cos   2  (3.45)  nK (1(E )) VK 2 (1( E ))    3.9 Phân tích động học quá trình ăn khớp của cặp BRKT biên dạng cycloid cải tiến 3.9.1 Vận tốc tuyệt đối tại điểm ăn khớp K VK1 (1 )  1 K1 (1 )   (3.46) VK2 (2 (1 ))  1 i12 (1 )  K2 (2 (1 )) 1  3.9.2 Vận tốc trượt tương đối tại điểm ăn khớp giữa hai biên dạng đối tiếp VK (1 )  VK (1 )  VK ( 2 (1 )) tr  12 t t  tr 1 2 (3.48) VK21 ( 2 (1 ))  VK 2 ( 2 (1 ))  VK1 (1 ) t t  3.9.3 Đường cong trượt Nếu gọi 1 (1 ) ,  2 ( 2 (1 )) lần lượt là hệ số trượt biên dạng của BR 1 so với BR 2 và của BR 2 so với BR 1 theo góc quay của trục dẫn động, khi đó các hệ số này được định nghĩa: Hình 3.20 Quan hệ vận tốc tại điểm K12 1  ( )  V tr ( ) V t ( ) 1  1 1 K1 1  (3.51) ăn khớp K của cặp BRKT   tr 21   2 ( 2 (1 ))  V K (1 ) V K ( 2 (1 )) t 2 1 Thay (3.46, 3.48, 3.50) vào hệ phương trình (3.51) ta có: 15
 1  K2 ( 2 (1 )) cos  2 ( 2 (1 )) 1 (1 )  1  i12 (1 )   K1 (1 ) cos 1 (1 )  (3.52)  ( ( ))  1  i ( )  K1 (1 ) cos 1 (1 )  2 2 1 12 1  K2 ( 2 (1 )) cos  2 ( 2 (1 ))  Kết luận chương 3 Chương 3 của luận án đạt được những kết quả sau: (1)Đã phát triển được đường cong mới để làm biên dạng của BRKT và phương pháp luận dựa trên lý thuyết động học BR để tạo hình biên dạng cho BRKT, cũng như tìm được các điều kiện để hai bán trục a, b và vị trí điểm K ban đầu trên elíp sinh nhằm thỏa mãn biên dạng răng không bị lõm và tạo độ dốc của răng nhằm tăng khả năng tải của răng. (2)Đã thiết lập được phương trình ăn khớp của cặp BRKT nhằm tìm ra mối liên hệ giữa các thông số thiết kế của dụng cụ cắt với các thông số thiết kế đường lăn đã trình bày ở chương 2 cũng như thông số động học trong quá trình ăn khớp của cặp BRKT. Đây chính là điểm khác biệt của nghiên cứu này so với các công trình nghiên cứu về BRKT phẳng đã được công bố trong và ngoài nước từ trước đến nay. (3)Đã đưa ra phương pháp luận trong tính toán, thiết kế kích thước hình học của hầu hết các hệ BRKT phẳng bằng đường cong mới, xây dựng được các thuật toán hiệu chỉnh tối ưu kích thước các thông số thiết kế không những của cặp BRKT mà còn cho các hệ BRKT trên cơ sở các mối quan hệ đã được nêu ra ở điểm 2. (4)Một phần kết quả của chương này được công bố trong các bài báo [6-11] ở danh mục các công trình của luận án. Chương 4 THỰC NGHIỆM KIỂM CHỨNG HAM TRUYỀN QUA ĂN KHỚP THỰC CỦA BÁNH RĂNG KHÔNG TRÒN 4.1 So sánh ưu điểm của biên dạng mới đề xuất với biên dạng thân khai truyền thống Trong nội dung này luận án tiến hành thiết kế chế tạo với hai trường hợp được sử dụng nhiều nhất của BRKT [73,107] đó là: (i) Cặp BROV chính tâm và (ii) Cặp BREL lệch tâm để đại diện cho các BRKT mà không làm mất đi tính tổng quát, các cặp BR này được thiết kế và chế tạo thử nghiệm với cùng đường lăn, nhưng với hai phương án: biên dạng thân khai truyền thống và biên dạng mới đề xuất nhằm mục đích chỉ ra một số ưu điểm của biên dạng đề xuất mới so với biên dạng thân khai truyền thống được sử dụng làm BDR của BRKT trong hầu hết các nghiêm cứu cho đến nay. 4.1.1 Nghiên cứu thực nghiệm cặp bánh răng ô van chính tâm 4.1.1.1 Thiết kế và chế tạo cặp BROV chính tâm có biên dạng cycloid cải tiến 16
a) b) Hình 4.2 Bản thiết kế và chế tạo thực nghiệm cặp BROV biên dạng mới 4.1.1.2 Thiết kế và chế tạo cặp BROV chính tâm có biên dạng thân khai Hình 4.5 Bản thiết kế và chế tạo thực nghiệm cặp BROV với biên dạng thân khai của đường tròn 4.1.1.3 Phân tích nhược điểm của biên dạng thân khai a) Sự khác nhau về chiều dày đỉnh răng và chiều rộng chân răng trên BROV b) Chiều dài cung làm việc trên BDR ở các răng khác nhau trên BROV 4.1.2 Nghiên cứu thực nghiệm cặp bánh răng elíp lệch tâm 4.1.2.1 Thiết kế và chế tạo cặp BREL lệch tâm có biên dạng cycloid cải tiến Hình 4.10 Bản thiết kế và chế tạo thực nghiệm cặp BREL lệch tâm biên dạng mới 4.1.2.2 Thiết kế và chế tạo cặp BREL lệch tâm có biên dạng thân khai 1 2 ⑲ ② ⑳ ③ ⑳ ➀ ㉑ ② a12 = 82 mm a) b) Hình 4.11 Bản thiết kế và chế tạo thực nghiệm cặp BREL lệch tâm biên dạng thân khai 17
4.1.2.3 Đánh giá chiều dài cung biên dạng làm việc của cặp BREL lệch tâm biên 4.1.3 Thảo luận về ưu nhược điểm của biên dạng mới đề xuất 4.2 Nghiên cứu thực nghiệm xác định hàm tỷ số truyền của hệ BRKT thường thông qua ăn khớp thực Trong nội dung này luận án tiến hành kiểm chứng đặc tính hàm truyền thông qua ăn khớp thực bởi theo lý thuyết thiết kế thì hàm truyền được xác định từ đường lăn. Với mục đích đã đề ra để đơn giản mà không mất đi tính tổng quát trong nội dung này luận án tiến hành thiết kế và chế tạo một hệ BRKT thường. Trên cơ sở đó tiến hành các thí nghiệm kiểm chứng đặc tính hàm truyền của hệ BRKT thường. 4.2.1 Thiết kế và chế tạo thử nghiệm a) Thiết kế đường lăn của hệ b) Thiết kế biên dạng răng Hình 4.16 Hệ BRKT mẫu sau khi đã chế tạo thực nghiệm với a) - Cặp BRTT lệch tâm – BRKT, b) - Cặp BROV và c) - Hệ BRKT thực nghiệm 4.2.2 Thiết kế và chế tạo thiết bị thí nghiệm a) Thiết bị thí nghiệm b) Cấu trúc phần cứng của hệ thống thu thập dữ liệu và xử lý kết quả thực nghiệm Hình 4.18 Hệ thống thí nghiệm xác định sai số của hệ BRKT thường sau khi chế tạo 18
c) Thông số cài đặt T = 0,1 giây/lần và tốc độ động cơ được đặt ωo = 45 vòng/phút tương ứng với giá trị tần số đặt cho biến tần f = 1,5 Hz. Hệ BRKT được bôi trơn bằng mỡ bôi trơn đa năng SHELL GADUS S2 V220-2. d) Phương pháp xử lý số liệu e) Kết quả đo thực nghiệm 4.2.3 Thảo luận và đánh giá kết quả thực nghiệm đối với hệ BRKT thường 4.3 Nghiên cứu thực nghiệm xác định ảnh hưởng của góc đặt các BRKT trên trục đến hàm tỷ số truyền của hệ BRKT thường 4.3.1 Nghiên cứu thực nghiệm ảnh hưởng của góc đặt BROV 3 trên trục 2 đến hàm tỷ số truyền của hệ BRKT thường 4.3.2 Nghiên cứu ảnh hưởng của góc β cố định BROV 3 đến hàm tỷ số truyền của hệ BRKT thường 4.4 Thực nghiệm trên hộp biến đổi tốc độ Trong nội dung này luận án tiến hành đổi vị trí các cặp BRKT và thí nghiệm trên hệ bộ biến đổi tốc độ (giống như HGT) với hai mục đích: (1) Kiểm chứng lý thuyết và (2) Minh chứng khả năng ứng dụng của BRKT trong thực tế. a) Thiết kế và chế tạo thử nghiệm hộp biến đổi tốc độ Hình 4.32 Hệ thống thí nghiệm xác định đặc tính tỷ số truyền của hộp biến đổi tốc độ b) Kết quả đo thực nghiệm c) Thảo luận và đánh giá kết quả thực nghiệm 4.5 Thực nghiệm xác định hàm truyền của bộ biến đổi tốc độ BRKT kiểu hành tinh kép Trong nội dung này luận án tiến hành thiết kế, chế tạo và thí nghiệm trên bộ biến đổi tốc độ BRKT kiểu hành tinh kép với mục đích: (1) Xác định hàm truyền trong quá trình ăn khớp thực trên cơ sở đó kiểm chứng đặc tính hàm truyền theo lý thuyết thiết kế và (2) Khẳng định tính đúng đắn của lý thuyết thiết kế hệ BRKT kiểu hành tinh kép đã xây dựng ở chương 2. 4.5.1 Thiết kế và chế tạo thực nghiệm 19
4.5.1.1 Thiết kế thực nghiệm a) Thiết kế đường lăn của hệ b) Thiết kế biên dạng răng 4.5.1.2 Điều kiện lắp 4.5.1.3 Chế tạo thực nghiệm Hình 4.39 Bộ biến đổi tốc độ BRKT kiểu hành tinh kép sau khi chế tạo 4.5.2 Thực nghiệm xác định hàm truyền a) Thiết bị thí nghiệm Hình 4.40 Hệ thống thí nghiệm xác định đặc hàm truyền của bộ biến đổi tốc độ BRKT kiểu hành tinh kép b) Kết quả đo thực nghiệm c) Thảo luận và đánh giá kết quả thực nghiệm 4.6 Thực nghiệm ứng dụng BRKT thay thế cơ cấu một tay quay một cần lắc trong bộ gạt nước mưa ô tô Để minh chứng cho khả năng ứng dụng của BRKT, cũng như củng cố về mặt lý thuyết đã được nghiên cứu ở chương 2 và chương 3 về bài toán thiết kế ngược trong thực tiễn, trong nội dung này, luận án tiến hành chế tạo thực nghiệm bộ gạt nước mưa ô tô, bằng cách thay thế cơ cấu bốn khâu một tay quay một cần lắc bằng các cặp BRKT kết hợp với BRTT truyền thống. 4.6.1 Xác định đường đặc tính đầu ra của cơ cấu gạt nước mưa ô tô 4.6.2 Thiết kế cơ cấu BRKT theo đặc tính hàm truyền 20