Truyền động Các - Đăng
Truyền động Các - Đăng dùng để chuyển động và mômen xoắn giữa các trục không nằm trên cùng một đường thẳng
KÕt cÊu vµ tÝnh to¸n «t«: (PhÇn truyÒn lùc trªn «t«) - Ngµnh C«ng nghÖ ¤t«
Ch−¬ng 4
truyÒn ®éng c¸c-®¨ng
1 C«ng dông - yªu cÇu - ph©n lo¹i :
1.1 C«ng dông :
TruyÒn ®éng c¸c-®¨ng dïng ®Ó truyÒn chuyÓn ®éng vµ m«men xo¾n gi÷a c¸c trôc
kh«ng n»m trªn cïng mét ®−êng th¼ng; mµ th−êng c¾t nhau d−íi mét gãc α nµo ®ã vµ
gi¸ trÞ cña nã cã thÓ thay ®æi trong qu¸ tr×nh xe chuyÓn ®éng.
Trªn «t« m¸y kÐo, truyÒn ®éng c¸c-®¨ng th−êng dïng ®Ó truyÒn chuyÓn ®éng vµ
m« men xo¾n tõ hép sè (hoÆc tõ hép ph©n phèi) ®Õn c¸c cÇu chñ ®éng, tõ cÇu chñ ®éng
®Õn c¸c b¸nh xe chñ ®éng dÉn h−íng hoÆc c¸c b¸nh xe chñ ®éng trong hÖ thèng treo
®éc lËp. Ngoµi ra, truyÒn ®éng c¸c-®¨ng còng dïng ®Ó truyÒn chuyÓn ®éng vµ m« men
xo¾n gi÷a c¸c côm riªng kh¸c trªn «t« nh− : têi trang bÞ phô, trôc l¸i trong hÖ thèng l¸i.
1.2 Yªu cÇu :
§Ó b¶o ®¶m c«ng dông nªu trªn, ngoµi c¸c yªu cÇu chung vÒ søc bÒn vµ kÕt cÊu
gän nhÑ, truyÒn ®éng c¸c-®¨ng trªn «-t« m¸y kÐo cßn ph¶i tho¶ m·n c¸c yªu cÇu ®Æc
tr−ng sau :
Víi bÊt k× sè vßng quay nµo cña trôc c¸c-®¨ng (øng víi c¸c sè truyÒn cña hép
sè) kh«ng ®−îc cã dao ®éng, va ®Ëp, kh«ng cã t¶i ®éng lín do m« men qu¸n tÝnh g©y ra.
C¸c trôc c¸c-®¨ng ph¶i b¶o ®¶m quay ®Òu, kh«ng cã hiÖn t−îng c«ng h−ëng
víi bÊt k× chÕ ®é lµm viÖc nµo.
HiÖu suÊt truyÒn ®éng cao, kÓ c¶ víi khi gãc lÖch α gi÷a hai trôc lín.
1.3 Ph©n lo¹i :
Tuú theo c«ng dông, tÝnh chÊt ®éng häc, kÕt cÊu..., cã thÓ ph©n lµm c¸c lo¹i sau :
Theo c«ng dông trªn «t« m¸y kÐo :
GVC. Ths. Lª V¨n Tôy - Khoa C¬ khÝ Giao th«ng - Tr−êng §¹i häc B¸ch khoa - §H§N 1
KÕt cÊu vµ tÝnh to¸n «t«: (PhÇn truyÒn lùc trªn «t«) - Ngµnh C«ng nghÖ ¤t«
- TruyÒn ®éng c¸c-®¨ng chÝnh : nèi hép sè hoÆc hép ph©n phèi víi truyÒn lùc
chÝnh cña cÇu chñ ®éng (th−êng cã gãc lÖch trôc c¸c-®¨ng α kh«ng qu¸ 200).
- TruyÒn ®éng c¸c-®¨ng trong c¸c cÇu chñ ®éng : nèi truyÒn lùc chÝnh víi c¸c
b¸nh xe chñ ®éng (cã gãc lÖch trôc α ®Õn 400 ®èi víi c¸c b¸nh xe chñ ®éng
dÉn h−íng hoÆc α < 200 ®èi víi c¸c b¸nh xe chñ ®éng kh«ng dÉn h−íng).
- TruyÒn ®éng c¸c-®¨ng trong c¸c côm phô cã gãc lÖch trôc α kh«ng qu¸ 200.
Theo tÝnh chÊt ®éng häc cã :
- Lo¹i khíp c¸c-®¨ng kh¸c tèc (th−êng víi gãc α ≤ 200) lµ khíp c¸c-®¨ng cã
tèc ®é gãc cña trôc bÞ ®éng ω2 kh¸c víi tèc ®é gãc cña trôc chñ ®éng ω1.
- Lo¹i khíp c¸c-®¨ng ®ång tèc (th−êng víi gãc α ≤ 450) lµ khíp c¸c-®¨ng cã
tèc ®é gãc cña trôc bÞ ®éng ω2 lu«n b»ng tèc ®é gãc cña trôc chñ ®éng ω1.
Theo kÕt cÊu cña khíp c¸c-®¨ng cã :
- Lo¹i khíp c¸c-®¨ng kh¸c tèc : gåm cã lo¹i cøng, lo¹i mÒm.
- Lo¹i khíp c¸c-®¨ng ®ång tèc : gåm cã lo¹i ®ång tèc kÐp, ®ång tèc cam, ®ång
tèc bi kiÓu r·nh ph©n chia, ®ång tèc bi kiÓu ®ßn ph©n chia.
§Ó b¶o ®¶m c¸c yªu cÇu nªu trªn, th× truyÒn ®éng c¸c-®¨ng cã thÓ dïng mét
khíp c¸c-®¨ng ®ång tèc (hoÆc hai khíp ®ång tèc tuú theo yªu cÇu cña côm truyÒn ®éng)
hoÆc hai khíp c¸c-®¨ng kh¸c tèc víi gi¶i ph¸p sao cho tèc ®é gãc trôc bÞ ®éng cña khíp
c¸c-®¨ng thø hai b»ng tèc ®é gãc trôc chñ ®éng cña khíp c¸c-®¨ng thø nhÊt. §«i khi
còng cã thÓ dïng ®Õn ba, bèn khíp c¸c-®¨ng kh¸c tèc víi gèi tùa trung gian trong
tr−êng hîp kho¶ng c¸ch cña hai côm chi tiÕt m¸y kh¸ lín nh− xe kh¸ch hoÆc xe t¶i cã
chiÒu dµi c¬ së lín. Lóc nµy còng ph¶i yªu cÇu tèc ®é gãc cña trôc bÞ ®éng cña khíp
c¸c-®¨ng thø ba ph¶i b»ng tèc ®é gãc cña trôc chñ ®éng cña khíp c¸c-®¨ng thø nhÊt.
Trªn h×nh H5-1 : tr×nh bµy s¬ ®å truyÒn ®éng c¸c-®¨ng chÝnh trªn «t« nèi gi÷a
hép sè (1) víi cÇu chñ ®éng (5). TruyÒn ®éng c¸c-®¨ng gåm hai trôc (2) vµ (4) víi hai
khíp nèi hai ®Çu víi hép sè (1) vµ cÇu chñ ®éng (5). Khíp nèi trung gian l¾p gÇn æ ®ì
GVC. Ths. Lª V¨n Tôy - Khoa C¬ khÝ Giao th«ng - Tr−êng §¹i häc B¸ch khoa - §H§N 2
KÕt cÊu vµ tÝnh to¸n «t«: (PhÇn truyÒn lùc trªn «t«) - Ngµnh C«ng nghÖ ¤t«
mÒm trung gian (3) cho phÐp thay ®æi ®−îc chiÒu dµi nhê khíp nèi then hoa. §iÒu nµy
nh»m b¶o ®¶m cho truyÒn ®éng c¸c-®¨ng lµm viÖc b×nh th−êng khi cÇu chñ ®éng (5) cã
sù dÞch chuyÓn t−¬ng ®èi so víi khung xe th«ng qua bé phÇn ®µn håi cña hÖ thèng treo.
2 3
1 4
5
H×nh H5-1: TruyÒn ®éng c¸c d¨ng chÝnh trªn «t«
Trªn h×nh H5-2 tr×nh bµy s¬ ®å truyÒn ®éng c¸c-®¨ng trong cÇu chñ ®éng :
3
2
12 5
H×nh H5-2: TruyÒn ®éng c¸c ®¨ng nèi truyÒn lùc chÝnh vµ b¸nh xe
H×nh H5-2 : S¬ ®å truyÒn ®éng c¸c-®¨ng nèi gi÷a truyÒn lùc chÝnh (5) víi b¸nh
xe chñ ®éng dÉn h−íng ë hÖ thèng treo ®éc lËp. TruyÒn ®éng c¸c-®¨ng gåm hai khíp
c¸c-®¨ng ®ång tèc (12). Trong ®ã khíp phÝa ngoµi (phÝa b¸nh xe) cã vÞ trÝ thuéc ®−êng
t©m cña trô quay ®øng ®Ó cho phÐp quay b¸nh xe dÉn h−íng quay khi xe ®i vµo ®−êng
vßng. Khíp c¸c ®¨ng bªn trong cã thÓ dïng ®ång tèc kÐp (hai khíp cac-d¨ng ch÷ thËp)
®Ó b¶o ®¶m cho hÖ thèng treo dao ®éng so víi khung xe. Khíp tr−ît then hoa (2) nh»m
GVC. Ths. Lª V¨n Tôy - Khoa C¬ khÝ Giao th«ng - Tr−êng §¹i häc B¸ch khoa - §H§N 3
KÕt cÊu vµ tÝnh to¸n «t«: (PhÇn truyÒn lùc trªn «t«) - Ngµnh C«ng nghÖ ¤t«
cho phÐp trôc c¸c-®¨ng thay ®æi chiÒu dµi khi dao ®éng. Æ ®ì (3) ®Ó ®Þnh vÞ chÝnh x¸c vÞ
trÝ cña khíp cac-®¨ng ®ång tèc bªn ngoµi sao cho n»m trªn trôc cña trô quay ®øng.
2 ph©n tÝch ®Æc ®iÓm kÕt cÊu vµ x¸c ®Þnh c¸c th«ng sè c¬ b¶n :
2.1 TruyÒn ®éng c¸c-®¨ng kh¸c tèc :
a) §éng häc cña c¬ cÊu c¸c-®¨ng kh¸c tèc :
A A
1
B
ϕ1
α
2 ϕ2
H×nh H5-3 : S¬ ®å nguyªn lý truyÒn ®éng c¸c-®¨ng kh¸c tèc
XÐt ®iÓm A n»m trªn ®Çu chèt ®øng cña ch÷ thËp (h×nh H5-3). Khi trôc (1) quay,
®iÓm A vÏ nªn vßng trßn b¸n kÝnh OA trong mÆt ph¼ng th¼ng ®øng mp(d). §iÓm B
t−¬ng øng n»m trªn ®Çu chèt kia (t¹m gäi lµ chèt ngang) cña ch÷ thËp khi Êy sÏ vÏ nªn
vßng trßn n»m trong mÆt ph¼ng nghiªng lËp víi mÆt ®øng mp(d) mét gãc α. §−êng
th¼ng qua t©m O cña chèt ch÷ thËp vµ vu«ng gãc víi mÆt ph¼ng chøa hai t©m trôc cña
hai n¹ng chÝnh lµ giao tuyÕn cña hai mÆt ph¼ng chuyÓn dÞch cña hai chèt ch÷ thËp.
Nh− vËy, khi c¸c trôc quay th× hai chèt ch÷ thËp lÇn l−ît l¾c quanh trôc kia trong
gãc giíi h¹n α. Sau mçi vßng quay cña chèt thø nhÊt, sÏ cã hai lÇn chèt thø hai thuéc
mÆt ph¼ng cña chèt thø nhÊt; vµ ng−îc l¹i còng cã hai lÇn chèt thø nhÊt thuéc mÆt ph¼ng
cña chèt thø hai. Do ®ã, cã hiÖn t−îng quay kh«ng ®Òu cña trôc n¹ng thø hai (2) khi trôc
n¹ng thø nhÊt (1) quay ®Òu.
Theo gi¸o tr×nh nguyªn lý m¸y, víi bÊt kú vÞ trÝ nµo cña c¸c trôc, ta cã biÓu thøc
quan hÖ ®éng häc cña c¸c trôc n¹ng c¸c-®¨ng kh¸c tèc ch÷ thËp :
tgϕ 1 = tgϕ 2 . cos α . (5-1)
Trong ®ã : ϕ1, ϕ2 : Gãc quay cña trôc chñ ®éng vµ trôc bÞ ®éng cña c¸c-®¨ng;
α : Gãc lÖc trôc cña hai trôc n¹ng c¸c-®¨ng.
GVC. Ths. Lª V¨n Tôy - Khoa C¬ khÝ Giao th«ng - Tr−êng §¹i häc B¸ch khoa - §H§N 4
KÕt cÊu vµ tÝnh to¸n «t«: (PhÇn truyÒn lùc trªn «t«) - Ngµnh C«ng nghÖ ¤t«
(ϕ 2 − ϕ 1 )
5
4 α = 300
α = 200
3
2
1 α = 100
0
-1 0 15 30 45 60 75 90 105 120 135 150 165 180
-2
-3
-4
-5
Gãc quay trôc chñ ®éng ϕ 1 [®é]
H×nh H5-4a : §å thÞ biªn thiªn hiÖu (ϕ1- ϕ2) theo gãc quay trôc chñ ®éng ϕ1
LÊy ®¹o hµm theo thêi gian hai vÕ cña ph−¬ng tr×nh (5-1) ta ®−îc :
dϕ 1 1 dϕ 2 1
. = . . cos α . (5-2)
dt cos ϕ 1
2
dt cos 2 ϕ 2
Sau khi biÕn ®æi l−îng gi¸c, ta ®−îc quan hÖ vËn tèc gãc cña hai trôc :
ω2 cos α
= (5-3)
ω 1 sin ϕ 1 + cos 2 α . cos 2 ϕ 1
2
§å thÞ trªn h×nh H5-4a biÓu thÞ sù thay ®æi hiÖu sè tèc gãc quay (ϕ1- ϕ2) sau nöa
vßng quay cña trôc chñ ®éng ϕ1 øng víi c¸c gäc lÖch trôc α kh¸c nhau 100, 200, 300. Sau
nöa vßng quay, trôc bÞ ®éng (2) mét lÇn v−ît nhanh h¬n trôc chñ ®éng (1) vµ mét lÇn
chËm h¬n trôc (1). §å thÞ trªn h×nh H5-4b biÓu thÞ sù thay ®æi tû sè tèc ®é gãc (ω2/ω1)
sau nöa vßng quay cña trôc chñ ®éng ϕ1 øng víi c¸c gäc lÖch trôc α t−¬ng øng.
GVC. Ths. Lª V¨n Tôy - Khoa C¬ khÝ Giao th«ng - Tr−êng §¹i häc B¸ch khoa - §H§N 5
KÕt cÊu vµ tÝnh to¸n «t«: (PhÇn truyÒn lùc trªn «t«) - Ngµnh C«ng nghÖ ¤t«
ω2/ω1
1.20
1.15
1.10
1.05
1.00
0.95
α = 100
0.90
α = 200
0.85
α = 300
0.80
0 45 90 135 180
Gãc quay cña trôc chñ ®éng ϕ 1 [®é]
H×nh H5-4b : BiÕn thiªn tû sè tèc ®é gãc (ω2/ω1) theo gãc quay trôc chñ ®éng ϕ1
Tõ ®å thÞ, ta thÊy :
Tèc ®é gãc cña trôc bÞ ®éng ω2 lu«n lu«n kh¸c víi tèc ®é gãc cña trôc chñ
®éng ω1 (sau nöa vßng quay, nã cã hai lÇn ®¹t gi¸ trÞ b»ng tèc ®é gãc cña trôc chñ
®éng). Nãi c¸ch kh¸c, khi trôc chñ ®éng quay ®Òu, trôc bÞ ®éng (2) vÉn quay kh«ng ®Òu.
Sù quay kh«ng ®Òu cña trôc bÞ ®éng so víi trôc chñ ®éng cµng t¨ng khi gãc α
cµng lín. Biªn ®é dao ®éng cña tû sè (ω2/ω1) phô thuéc vµo gãc lÖch α nh− sau :
⎛ω2 ⎞ 1 ⎛ω2 ⎞
⎜
⎜ω ⎟ =
⎟ vµ ⎜
⎜ω ⎟ = cos α
⎟ (5-4)
⎝ 2 ⎠ max cos α ⎝ 2 ⎠ min
GVC. Ths. Lª V¨n Tôy - Khoa C¬ khÝ Giao th«ng - Tr−êng §¹i häc B¸ch khoa - §H§N 6
KÕt cÊu vµ tÝnh to¸n «t«: (PhÇn truyÒn lùc trªn «t«) - Ngµnh C«ng nghÖ ¤t«
b) C¸c gi¶i ph¸p lµm ®ång ®Òu tèc ®é cho hÖ c¸c-®¨ng kh¸c tèc :
♦ HÖ c¸c-®¨ng kÐp : Mét hÖ thèng truyÒn ®éng c¸c-®¨ng gåm tæ hîp hai khíp
c¸c-®¨ng kh¸c tèc vµ ba trôc (h×nh H5-5) trong ®ã trôc bÞ ®éng cña khíp c¸c-®¨ng thø
nhÊt (A) ®ång thêi lµ trôc chñ ®éng cña khíp c¸c-®¨ng thø hai (B). Gãc quay t−¬ng øng
cña c¸c trôc ®−îc ký hiÖu nh− sau :
ϕ1 : Gãc quay cña trôc thø nhÊt (1);
ϕ2 : Gãc quay cña trôc thø hai (2);
ϕ3 : Gãc quay cña trôc thø ba (3);
A α12 B
ϕ2 α23
ϕ1 ϕ3
H×nh H5-5 : S¬ ®å hÖ c¸c-®¨ng kÐp gåm hai khíp kh¸c tèc
Sö dông biÓu thøc (5-1) lÇn l−ît ¸p dông cho khíp c¸c-®¨ng thø nhÊt (1-A-2) vµ
khíp c¸c-®¨ng thø hai (2-B-3):
⎧tgϕ 1 = tgϕ 2 . cos α 12
⎨ (5-5*)
⎩tg (ϕ 2 ± π / 2) = tg (ϕ 3 ± π / 2). cos α 23
Trong ®ã :
α12 : Gãc lÖch trôc gi÷a trôc thø nhÊt (1) vµ trôc thø hai (2) cña khíp (A);
α23 : Gãc lÖch trôc gi÷a trôc thø hai (2) vµ trôc thø ba (3) cña khíp (B);
(*) : §èi víi khíp c¸c-®¨ng (B) cã sù lÖch pha ± π/2 so víi khíp thø nhÊt khi
xÐt cïng hÖ to¹ ®é chung víi khíp (A).
GVC. Ths. Lª V¨n Tôy - Khoa C¬ khÝ Giao th«ng - Tr−êng §¹i häc B¸ch khoa - §H§N 7
KÕt cÊu vµ tÝnh to¸n «t«: (PhÇn truyÒn lùc trªn «t«) - Ngµnh C«ng nghÖ ¤t«
Tõ (5-5*) suy ra quan hÖ vÒ gãc quay cña trôc thø ba (3) so víi trôc thø nhÊt (1) :
cos α 23
tgϕ 3 = tgϕ 1 . (5-6)
cos α 12
NÕu α32 = α12 th× chóng ta lu«n lu«n cã ϕ3 = ϕ1; nghÜa lµ cã sù ®ång ®Òu tèc ®é
cña trôc thø ba (3) so víi trôc thø nhÊt (1): ω3 = ω1. §©y lµ gi¶i ph¸p ®¬n gi¶n vµ h÷u
hiÖu ®Ó lµm ®ång ®Òu tèc ®é cña hÖ thèng truyÒn ®éng c¸c-®¨ng gåm hai khíp kh¸c tèc
vµ ba trôc nh− trªn h×nh H5-6a, b.
Gi¶i ph¸p trªn h×nh H5-6a (trôc thø nhÊt vµ trôc thø ba giao nhau trªn ®−êng
trung trùc cña trôc trung gian) ®−îc sö dông trong c¸c tr−êng hîp truyÒn ®éng c¸c côm
phô trªn xe cã ®−êng t©m trôc cña trôc dÇn vµ trôc bÞ dÉn lµ cè ®Þnh (nh− trôc nèi v«
l¨ng l¸i víi c¬ cÊu l¸i cña hÖ thèng l¸i «t«).
α12
ϕ2 α23
ϕ1 ϕ3
H×nh H5-6a : S¬ ®å hÖ c¸c-®¨ng kÐp gåm hai khíp kh¸c tèc cã trôc giao nhau
ϕ3
α12 α23
ϕ2
ϕ1
H×nh H5-6b : S¬ ®å hÖ c¸c-®¨ng kÐp gåm hai khíp kh¸c tèc cã trôc song song.
GVC. Ths. Lª V¨n Tôy - Khoa C¬ khÝ Giao th«ng - Tr−êng §¹i häc B¸ch khoa - §H§N 8
KÕt cÊu vµ tÝnh to¸n «t«: (PhÇn truyÒn lùc trªn «t«) - Ngµnh C«ng nghÖ ¤t«
Gi¶i ph¸p trªn h×nh H5-6b (trôc thø nhÊt vµ trôc thø ba song song víi nhau) ®−îc
sö dông chñ yÕu trong hÖ thèng truyÒn lùc «t« nh− nèi hép sè víi truyÒn lùc chÝnh cña
cÇu chñ ®éng, nèi truyÒn lùc chÝnh víi b¸nh xe chñ ®éng ë hÖ thèng treo ®éc lËp. Gi¶i
ph¸p nµy b¶o ®¶m cho c¸c gãc lÖch c¸c-®¨ng lu«n b»ng nhau trong bÊt kú dao ®éng nµo
cña c¸c b¸nh xe chñ ®éng (nhê tÝnh chÊt gãc so le trong cña hai trôc song song).
§Ó gi¶m gãc lÖch trôc cña khíp c¸c-®¨ng, cã thÓ bè trÝ côm ®éng c¬, ly hîp vµ
hép sè nghiªng xuèng vÒ phÝa sau; trong khi ®ã côm cÇu chñ ®éng cã ®−êng t©m trôc
nèi víi c¸c ®¨ng ®−îc bè trÝ nghiªng lªn vÒ phÝa tr−íc song song trôc hép sè.
♦ C¬ cÊu c¸c-®¨ng kÐp : C¬ cÊu c¸c-®¨ng kÐp lµ biÕn thÓ ®Æc biÖt cña hÖ hai
khíp c¸c-®¨ng kh¸c tèc ®−îc bè trÝ theo gi¶i ph¸p trôc giao nhau (s¬ ®å h×nh H5-6a);
trong ®ã trôc c¸c-®¨ng trung gian (2) ®−îc thu ng¾n hoµn toµn (l2 → 0). §Ó b¶o ®¶m cho
c¸c gãc lÖch α12 vµ α23 lu«n lu«n b»ng nhau víi mäi gãc lÖc α, ng−êi ta ph¶i thiÕt kÕ
thªm mét c¬ cÊu chØnh t©m ®Ó duy tr× α12 = α23. C¬ cÊu c¸c-®¨ng kÐp kh«ng ®−îc sö
dông trªn «t« do kÕt cÊu kång kÒnh so víi hai ph−¬ng ¸n ®· nªu.
c) §Æc ®iÓm kÕt cÊu :
TruyÒn ®éng c¸c-®¨ng víi kiÓu c¸c-®¨ng kh¸c tèc cã cÊu t¹o vµ kÕt cÊu chi tiÕt
kh¸ ®¬n gi¶n : gåm bÝch nèi (1) ®Ó nèi víi trôc thø cÊp cña hép sè, n¹ng c¸c-®¨ng chñ
®éng (3) quay trong c¸c æ bi kim (2). Chèt ch÷ thËp cïng víi n¹ng c¸c-®¨ng bÞ ®éng (5)
cã bÝch nèi (6) ®Ó l¾p ghÐp trôc s¬ cÊp cña truyÒn lùc chÝnh cña cÇu chñ ®éng (côm chi
tiÕt 5 trªn h×nh H5-1).
KÕt cÊu trôc c¸c-®¨ng ®−îc chÕ t¹o rçng nh»m gi¶m träng l−îng, gi¶m t¶i träng
phô do m« men qu¸n tÝnh g©y ra; ®ång thêi t¨ng ®−îc tÇn sè dao ®éng riªng, dÔ dµng
tr¸nh ®−îc hiÖn t−îng céng h−ëng ®èi víi trôc c¸c-®¨ng. Trôc c¸c-®¨ng ph¶i ®−îc c©n
b»ng tèt sau chÕ t¹o ®Ó tr¸nh rung vµ gi¶m t¶i träng phô ®èi víi c¸c khíp b¶n lÒ cña ch÷
thËp. §Ó b¶o ®¶m cho trôc c¸c-®¨ng thay ®æi ®−îc chiÒu dµi (kho¶ng c¸ch gi÷a hai
khíp), ph¶i cã mét ®Çu trôc nèi víi n¹ng c¸c-®¨ng b»ng mèi ghÐp then hoa.
GVC. Ths. Lª V¨n Tôy - Khoa C¬ khÝ Giao th«ng - Tr−êng §¹i häc B¸ch khoa - §H§N 9
KÕt cÊu vµ tÝnh to¸n «t«: (PhÇn truyÒn lùc trªn «t«) - Ngµnh C«ng nghÖ ¤t«
1 2 3 4 5 6
H×nh H5-7: KÕt cÊu cac-®¨ng ch÷ thËp (cac-®¨ng kh¸c tèc)
GVC. Ths. Lª V¨n Tôy - Khoa C¬ khÝ Giao th«ng - Tr−êng §¹i häc B¸ch khoa - §H§N 10
KÕt cÊu vµ tÝnh to¸n «t«: (PhÇn truyÒn lùc trªn «t«) - Ngµnh C«ng nghÖ ¤t«
2.2 Khíp c¸c-®¨ng ®ång tèc :
a) §éng häc khíp c¸c-®¨ng ®ång tèc :
Khíp nèi c¸c-®¨ng cã tèc ®é trôc thø cÊp lu«n lu«n b»ng tèc ®é trôc s¬ cÊp gäi lµ
khíp c¸c-®¨ng ®ång tèc (ω2 = ω1). Khíp c¸c-®¨ng ®ång tèc ®−îc dïng ®Ó truyÒn ®éng
cho cÇu võa chñ ®éng võa dÉn h−íng (nèi truyÒn lùc chÝnh víi b¸nh xe chñ ®éng dÉn
h−íng). V× gãc quay c¸c b¸nh xe dÉn h−íng lín (tõ 350 ÷ 450), nªn gãc lÖch trôc cña
khíp c¸c-®¨ng ®ång tèc trong tr−êng hîp nµy còng ph¶i lín.
Nguyªn t¾c c¬ b¶n cña khíp c¸c-®¨ng ®ång tèc lµ ®iÓm truyÒn lùc lu«n lu«n
n»m trªn mÆt ph¶ng ph©n gi¸c cña gãc t¹o bëi hai trôc (dùa trªn nguyªn t¾c lµm viÖc
cña cÆp b¸nh r¨ng nãn ¨n khíp cã tû sè truyÒn b»ng mét; nghÜa lµ c¸c b¸n kÝnh vßng l¨n
b»ng nhau R1 = R2. §iÒu kh¸c ë ®©y lµ víi c¸c ®¨ng ®ång tèc gãc lÖch trôc α cã thÓ thay
®æi bÊt kú, tõ 0 ÷ 450).
V× ®iÓm tiÕp xóc P truyÒn lùc tõ trôc chñ ®éng sang trôc bÞ ®éng lu«n n»m trong
mÆt ph¼ng ph©n gi¸c (h×nh H5-8) nªn kho¶ng c¸ch tõ P ®Õn hai trôc lu«n b»ng nhau (R1
= R2). Do ®ã, vËn tèc gãc cña hai trôc ph¶i b»ng nhau (ω1 = ω2).
O Ta cã tèc ®é tÞnh tiÕn cña ®iÓm tiÕp xóc
ω1 chung P :
ω2
P VP1 = VP2 hay ω1.R1 = ω2.R2
V× R1 = R2 nªn ω1 = ω2
H×nh H-8 : S¬ ®å nguyªn lý c¸c-®¨ng
®ång tèc NghÜa lµ tèc ®é gãc cña hai trôc b»ng
b) §Æc ®iÓm kÕt cÊu c¸c-®¨ng ®ång tèc bi (kiÓu Weiss):
§Æc ®iÓm kÕt cÊu khíp nèi c¸c-®¨ng ®ång tèc bi kiÓu Weiss ®−îc chØ ra trªn h×nh
H5-9a. Lùc tõ n¹ng (1) truyÒn ®Õn n¹ng (5) th«ng qua bèn viªn bi (3). C¸c viªn bi
chuyÓn ®éng trong c¸c r·nh cong (2) vµ (4) n»m ®èi xøng trªn c¸c n¹ng (1) vµ (5) vµ
n»m trong c¸c mÆt ph¼ng vu«ng gãc víi nhau.
GVC. Ths. Lª V¨n Tôy - Khoa C¬ khÝ Giao th«ng - Tr−êng §¹i häc B¸ch khoa - §H§N 11
KÕt cÊu vµ tÝnh to¸n «t«: (PhÇn truyÒn lùc trªn «t«) - Ngµnh C«ng nghÖ ¤t«
§−êng t©m cña c¸c r·nh cong lµ nh÷ng vßng trßn cã b¸n kÝnh b»ng nhau vµ cã
t©m O1, O2 n»m trªn c¸c ®−êng t©m cña hai n¹ng t−¬ng øng. C¸c t©m O1, O2 c¸ch ®Òu
giao ®iÓm O cña hai trôc.
Khi c¸c trôc quay (1) vµ (5) quay ®Ó truyÒn lùc cho nhau, ®−êng t©m cña c¸c
r·nh (2) vµ (4) sÏ t¹o thµnh hai mÆt cÇu b»ng nhau. Hai mÆt cÇu nµy c¾t nhau theo giao
tuyÕn n-n còng lµ mét ®−êng trßn. §−êng trßn nµy chÝnh lµ quü ®¹o chuyÓn ®éng cña
c¸c viªn bi (3).
1 2 3
4
5
O1 O O2
6
1 4
2 5
6 7
3
H×nh H5-9a: TruyÒn ®éng c¸c ®¨ng ®ång tèc bi (Weiss)
GVC. Ths. Lª V¨n Tôy - Khoa C¬ khÝ Giao th«ng - Tr−êng §¹i häc B¸ch khoa - §H§N 12
KÕt cÊu vµ tÝnh to¸n «t«: (PhÇn truyÒn lùc trªn «t«) - Ngµnh C«ng nghÖ ¤t«
Do c¸c viªn bi n»m trªn giao tuyÕn n-n cña hai mÆt cÇu b»ng nhau víi t©m O1, O2
c¸ch ®Òu giao ®iÓm cña hai trôc O, nªn c¸c viªn bi lu«n c¸ch ®Òu hai trôc víi mäi gãc
lÖch α trong giíi h¹n cho phÐp cña nã. Hay nãi c¸ch kh¸c : c¸c viªn bi lu«n lu«n n»m
trong mÆt ph¼ng ph©n gi¸c cña gãc t¹o bëi hai trôc. V× vËy tèc ®é gãc cña hai trôc
lu«n lu«n b»ng nhau (ω1 = ω2).
§Ó b¶o ®¶m hai t©m O1, O2 cña hai mÆt cÇu trªn hai n¹ng lu«n c¸ch ®Òu giao
®iÓm O cña hai trôc n¹ng, ph¶i dïng mét viªn bi ®Þnh vÞ (6) ®Æt vµo gi÷a hai trôc n¹ng.
§Ó dÔ l¾p viªn bi nµy vµ ®Þnh vÞ nã, ph¶i dïng thªm chèt ®Þnh vÞ (7).
Do c¸c-®¨ng ®ång tèc bi lµm viÖc theo nguyªn lý tiÕp xóc nªn c¸c viªn bi truyÒn
lùc vµ c¸c n¹ng c¸c-®¨ng ®Òu ph¶i lµm b»ng thÐp hîp kim tèt; ®ång thêi ph¶i xö lý c¸c
bÒ mÆt tiÕp xóc ®Ó chèng mßn. (VÝ dô thÐp hîp kim cña Ni-ken vµ M«-lip-den cã thµnh
phÇn c¸c-bon thÊp vµ ph¶i ®−îc xª-m¨ng-tit ho¸ bÒ mÆt).
C¸c-®¨ng ®ång tèc bi kiÓu Weiss ®−îc sö dông phæ biÕn ë cÇu võa chñ ®éng võa
dÉn h−íng trªn hÇu hÕt c¸c lo¹i xe cã dÇm cÇu liÒn (hÖ thèng treo phô thuéc). C¸c-®¨ng
®ång tèc bi kiÓu Weiss cßn ®−îc gäi lµ c¸c-®¨ng ®ång tèc bi kiÓu r·nh v× c¸c viªn bi
®−îc gi÷ ë mÆt ph¼ng ph©n gi¸c nhê c¸c r·nh ®Æc biÖt nh− ®· nªu trªn.
c) §Æc ®iÓm kÕt cÊu c¸c-®¨ng ®ång tèc bi (kiÓu Rzepp):
Khíp nèi c¸c-®¨ng ®ång tèc bi kiÓu Rzepp còng lµm viÖc theo nguyªn lý tiÕp xóc
th«ng qua c¸c viªn bi truyÒn lùc. Tuy vËy, ®iÒu kh¸c ë ®©y lµ chóng cã s¸u viªn bi
truyÒn lùc ®ång thêi (trong khi ®ã kiÓu Weiss chØ cã bèn viªn, vµ mçi chiÒu quay chØ
truyÒn theo hai viªn bi ®èi xøng). Nguyªn lý ®Þnh vÞ c¸c viªn bi trong mÆt ph¼ng ph©n
gi¸c (cña gãc lËp bëi hai trôc) dùa vµo mét ®ßn chia ®Æc biÖt nªn khíp c¸c-®¨ng ®ång
tèc bi kiÓu Rzepp cßn ®−îc gäi lµ khíp c¸c-®¨ng ®ång tèc bi kiÓu ®ßn.
§Æc ®iÓm kÕt cÊu khíp nèi c¸c-®¨ng ®ång tèc bi kiÓu ®ßn ®−îc chØ ra trªn h×nh
H5-9b vµ H5-9c.
GVC. Ths. Lª V¨n Tôy - Khoa C¬ khÝ Giao th«ng - Tr−êng §¹i häc B¸ch khoa - §H§N 13
KÕt cÊu vµ tÝnh to¸n «t«: (PhÇn truyÒn lùc trªn «t«) - Ngµnh C«ng nghÖ ¤t«
2 3 4
1
O 1 O 2
O
H×nh H5-9b: TruyÒn ®éng c¸c ®¨ng ®ång tèc bi kiÓu Rzepp
S¸u viªn bi (3) ®−îc ®Æt trong mét vµnh ®Þnh vÞ (2) vµ dÞch chuyÓn trong s¸u r·nh
cong (4). C¸c r·nh cong ®−îc khoÐt trªn mÆt h×nh cÇu bªn trong cña vâ (4) ë mét ®Çu
trôc vµ c¸c r·nh cong kh¸c ®−îc gia c«ng trªn mÆt cÇu t¹o ra vµnh khÝa (1). C¸c r·nh
cong (trong vµ ngoµi) cã t©m O1 vµ O2 dÞch chuyÓn quanh mét t©m chung O cïng thuéc
mét mÆt cÇu chung cã t©m cÇu lµ ®iÓm cña hai trôc n¹ng.
Vµnh (2) gi÷ cho c¸c viªn bi kh«ng bÞ kÑt, kh«ng bÞ rêi ra vµ b¶o ®¶m c¸c viªn bi
lu«n n»m trong mÆt ph¼ng ph©n gi¸c cña gãc lËp bëi hai trôc víi bÊt kú chuyÓn dÞch nµo
cña c¸c trôc c¸c-®¨ng. C¬ cÊu quan träng quyÕt ®Þnh duy tr× vµnh (2) vµ do ®ã c¸c viªn
bi lu«n n»m trong mÆt ph¼ng ph©n gi¸c cña gãc lËp bëi hai trôc chÝnh lµ ®ßn chia (5).
C¸c mÆt cÇu lu«n lu«n ®−îc duy tr× c¸ch ®Òu t©m chung O nhê lß xo tú (6) vµ ®ßn chia
(5). §ång tèc kiÓu nµy cßn ®−îc gäi lµ ®ång tèc bi kiÓu ®ßn chia.
GVC. Ths. Lª V¨n Tôy - Khoa C¬ khÝ Giao th«ng - Tr−êng §¹i häc B¸ch khoa - §H§N 14
KÕt cÊu vµ tÝnh to¸n «t«: (PhÇn truyÒn lùc trªn «t«) - Ngµnh C«ng nghÖ ¤t«
2
1 3
6 5 4
H×nh H5-9c: TruyÒn ®éng c¸c ®¨ng ®ång tèc bi (kiÓu Rzepp)
5.2.3 X¸c ®Þnh c¸c th«ng sè c¬ b¶n cña truyÒn ®éng c¸c-®¨ng:
a) C¸c ®¨ng kh¸c tèc ch÷ thËp:
KÝch th−íc n¹ng c¸c ®¨ng, chèt ch÷ thËp còng nh− æ bi kim ®−îc x¸c ®Þnh theo
®iÒu kiÖn bÒn trªn c¬ së m«men truyÒn lín nhÊt t¸c dông lªn trôc:
Mmax = Memaxih1ip1η (5-1)
Trong ®ã :
Memax : M«men cùc ®¹i cña ®éng c¬ [Nm];
ih1 : Tû sè truyÒn sè thÊp cña hép sè;
ih1 : Tû sè truyÒn sè thÊp cña hép sè phô (nÕu cã);
η : HiÖu suÊt tæng cña hép sè.
Ngoµi ®iÒu kiÖn bÒn, kÝch th−íc cña chóng cßn ®−îc tÝnh to¸n chèng mßn vµ
chÞu nhiÖt ®é trong ®iÒu kiÖn b«i tr¬n h¹n chÕ ®èi víi c¸c bÒ mÆt ma s¸t d−íi t¸c dông
cña lùc vßng P:
M max
P = (5-2)
2 RCosα
GVC. Ths. Lª V¨n Tôy - Khoa C¬ khÝ Giao th«ng - Tr−êng §¹i häc B¸ch khoa - §H§N 15
KÕt cÊu vµ tÝnh to¸n «t«: (PhÇn truyÒn lùc trªn «t«) - Ngµnh C«ng nghÖ ¤t«
Trong ®ã :
Mmax : M«men lín nhÊt truyÒn ®Õn khíp c¸c ®¨ng [Nm];
2R : Kho¶ng c¸ch c¸c ®iÓm ®Æc lùc trªn hai chèt ch÷ thËp [m];
α : Gãc lÖch cña trôc c¸c c¨ng bÞ dÉn so víi trôc dÉn.
C«ng ma s¸t trong khíp c¸c ®¨ng xÉy ra khi dÞch chuyÓn chèt ch÷ thËp ®i mét
gãc δ d−íi t¸c dông cña lùc
§éng häc cña c¸c-®¨ng ®ång tèc kiÓu ®ßn chia Rzepp ®−îc quyÕt ®Þnh bíi c¸c
kÝch th−íc cña ®ßn chia nh− sau :
Tõ h×nh vÏ, víi gãc lÖch α bÊt kú, ta cã :
⎧ DE b
⎪ AC = a + b
DE ⎪
tgδ = víi ⎨ EO = EC + CO = a. cos γ + m. cos α (4-??)
EO ⎪ AC = m. sin α
⎪
⎩
b
m. sin α
Suy ra : tgδ = a+b
m. cos α + a. cos γ
MÆc kh¸c, ta cã : (a+b).sinγ = m.sinα, nªn ta cã :
b
m. sin α
tgδ = a+b
⎛ m. sin α ⎞
2
m. cos α + a. 1 − ⎜ ⎟
⎝ a+b ⎠
NÕu ®Æt K1 = a/b vµ K2 = m/b th× ta cã :
sin α
K2.
(K1 + 1)
tgδ =
2
⎛ sin α ⎞
K 2 . cos α + K 1 . 1 − ⎜ K 2 .
⎜ ⎟
⎝ (K1 + 1) ⎟
⎠
GVC. Ths. Lª V¨n Tôy - Khoa C¬ khÝ Giao th«ng - Tr−êng §¹i häc B¸ch khoa - §H§N 16
KÕt cÊu vµ tÝnh to¸n «t«: (PhÇn truyÒn lùc trªn «t«) - Ngµnh C«ng nghÖ ¤t«
Nh− vËy, ta cã thÓ chän c¸c tû sè K1 = a/b vµ K2 = m/b sao cho gãc δ xÊp xØ gãc
α/2 th× t©m mÆt cÇu trung gian cña ®ßn chia (6) gÇn nh− thuéc mÆt ph¼ng ph©n gi¸c cña
gãc kÑp bëi hai trôc (gãc lÖch trôc α), do ®ã c¸c viªn bi cã thÓ xem gÇn ®óng n»m trong
mÆt ph¼ng ph©n gi¸c cña gãc lËp bëi hai trôc. Vµ do vËy, tèc ®é gãc ω1, ω2 cña hai trôc
cña khíp c¸c-®¨ng kiÓu Rzepp cã thÓ xem b»ng nhau víi mäi gãc lÖch trôc α.
Ch¼ng h¹n, b»ng ph−¬ng ph¸p tÝnh xÊp xØ, víi tû K1 = 0,2 vµ K2 = 0,28 th× gãc δ
≈ α/2 víi mäi gãc lÖch trôc α thay ®æi trong ph¹m vi tõ 00 ®Õn 400 (sai lÖch t−¬ng ®èi
lín nhÊt kh«ng qu¸ 0,015 - tøc 1,5%). Khi gãc lÖch trôc α ®Õn 440 th× sai lÖch cña δ so
víi α/2 còng chØ ®Õn 0,0195 - tøc 1,95%).
== ==
GVC. Ths. Lª V¨n Tôy - Khoa C¬ khÝ Giao th«ng - Tr−êng §¹i häc B¸ch khoa - §H§N 17
