I. Tổng quan về tình hình nghiên cứu
Chương này cung cấp cái nhìn tổng quan về các nghiên cứu liên quan đến bánh răng nghiêng và vết tiếp xúc. Các tạp chí và bài báo khoa học được phân tích, tập trung vào các phương pháp tiếp cận như phân tích ứng suất, mô phỏng động lực học, và tối ưu hóa thiết kế bánh răng. Các nghiên cứu về bánh răng thân khai và bánh răng cung tròn được so sánh, chỉ ra sự khác biệt trong diện tích tiếp xúc và ứng suất. Các vấn đề còn tồn tại như ma sát, điều kiện bôi trơn, và nhiệt độ cũng được đề cập.
1.1. Tạp chí và bài báo khoa học
Các bài báo khoa học tập trung vào sự biến dạng chồng trong thiết kế bánh răng, sửa bề mặt bánh răng nghiêng, và phân tích ứng suất bằng phần mềm ABAQUS. Các nghiên cứu chỉ ra rằng đường tiếp xúc của bánh răng thay đổi theo thời gian, dẫn đến sự thay đổi độ cứng và lực ma sát. Các mô hình động lực học được phát triển để tính toán tải trọng phân bố và ứng suất uốn trên bề mặt răng.
1.2. Luận văn thạc sĩ và tiến sĩ
Các luận văn thạc sĩ và tiến sĩ tập trung vào ảnh hưởng của ma sát trượt lên cặp bánh răng và mô hình mòn động cho hệ thống bánh răng. Các nghiên cứu chỉ ra rằng lực ma sát là nguyên nhân chính gây ra rung động và tiếng ồn trong quá trình ăn khớp. Các mô hình mòn động được phát triển để dự đoán chiều sâu mòn và biên dạng mòn của bánh răng.
II. Cơ sở lý thuyết
Chương này trình bày các cơ sở lý thuyết liên quan đến bánh răng nghiêng, bao gồm thông số hình học, phương trình bề mặt, và điều kiện ăn khớp. Các công thức toán học được sử dụng để mô tả bề mặt xoắn ốc của bánh răng và pháp tuyến bề mặt. Các yếu tố như bán kính mặt trụ chia, vận tốc góc, và tỷ số truyền được phân tích chi tiết.
2.1. Thông số hình học bánh răng nghiêng
Các thông số hình học của bánh răng nghiêng được xác định bằng các công thức toán học, bao gồm bán kính mặt trụ chia, vận tốc góc, và tỷ số truyền. Các tham số như góc nâng và tham số xoắn được sử dụng để mô tả bề mặt xoắn ốc của bánh răng.
2.2. Phương trình bề mặt bánh răng
Phương trình bề mặt bánh răng được biểu diễn bằng vectơ vị trí và pháp tuyến bề mặt. Các tham số như tọa độ Gaussian và tham số xoắn được sử dụng để mô tả bề mặt thân khai xoắn ốc. Các công thức này giúp xác định độ cong chính và hướng chính của bề mặt bánh răng.
III. Áp dụng lý thuyết tính toán
Chương này áp dụng các lý thuyết tính toán để phân tích quá trình ăn khớp của cặp bánh răng nghiêng. Các phương pháp như mô hình hóa bề mặt, tính toán độ cong chính, và ellipse tiếp xúc được sử dụng để xác định vết tiếp xúc và ứng suất tiếp xúc. Các kết quả tính toán được kiểm chứng bằng phần mềm Ansys Workbench và Inventor.
3.1. Khảo sát quá trình ăn khớp
Quá trình ăn khớp của cặp bánh răng nghiêng được khảo sát bằng cách sử dụng phương trình toán học và phần mềm mô phỏng. Các yếu tố như độ cong bề mặt, lực tác dụng, và sai số chế tạo được phân tích để xác định vết tiếp xúc và đường ăn khớp.
3.2. Mô hình hóa bề mặt bánh răng
Bề mặt bánh răng được mô hình hóa bằng phần mềm ProE 5.0, sử dụng dữ liệu từ phương trình toán học. Các thông số như độ cong chính và ellipse tiếp xúc được tính toán để xác định vùng biến dạng và ứng suất tiếp xúc trên bề mặt răng.
IV. Thiết kế mô hình kiểm nghiệm
Chương này trình bày quá trình thiết kế mô hình kiểm nghiệm để đối chiếu vết tiếp xúc thực tế với lý thuyết. Phần mềm Inventor 11 được sử dụng để thiết kế và lắp ráp mô hình. Các bước chế tạo mô hình và kiểm nghiệm vết tiếp xúc được thực hiện để đảm bảo độ chính xác của kết quả.
4.1. Sử dụng phần mềm Inventor 11
Phần mềm Inventor 11 được sử dụng để thiết kế và lắp ráp mô hình kiểm nghiệm vết tiếp xúc. Các thông số như kích thước bánh răng, góc nghiêng, và khoảng cách tâm được xác định để đảm bảo độ chính xác của mô hình.
4.2. Quá trình chế tạo mô hình
Quá trình chế tạo mô hình được thực hiện theo các bước thiết kế, bao gồm gia công bánh răng, lắp ráp, và kiểm nghiệm vết tiếp xúc. Các kết quả thực nghiệm được so sánh với kết quả tính toán lý thuyết để đánh giá độ chính xác của mô hình.
V. Sử dụng phần tử hữu hạn tính toán
Chương này sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn để tính toán vết tiếp xúc và ứng suất tiếp xúc trên bề mặt bánh răng. Phần mềm Ansys Workbench được sử dụng để mô phỏng và phân tích vùng biến dạng và ứng suất uốn. Các kết quả tính toán được so sánh với mô hình thực nghiệm để đánh giá độ chính xác.
5.1. Tính toán vết tiếp xúc
Phương pháp phần tử hữu hạn được sử dụng để tính toán vết tiếp xúc trên bề mặt bánh răng. Các yếu tố như độ cong bề mặt, lực tác dụng, và sai số chế tạo được phân tích để xác định vùng biến dạng và ứng suất tiếp xúc.
5.2. Phân tích ứng suất tiếp xúc
Phần mềm Ansys Workbench được sử dụng để phân tích ứng suất tiếp xúc và ứng suất uốn trên bề mặt bánh răng. Các kết quả tính toán được so sánh với mô hình thực nghiệm để đánh giá độ chính xác của phương pháp.
VI. Kết luận và hướng phát triển
Chương này tổng hợp các kết quả nghiên cứu và đề xuất hướng phát triển cho đề tài. Các kết quả tính toán và thực nghiệm được đánh giá, chỉ ra các ưu điểm và hạn chế của phương pháp nghiên cứu. Các hướng phát triển như tối ưu hóa thiết kế bánh răng, giảm tiếng ồn, và nâng cao độ bền được đề xuất.
6.1. Kết quả nghiên cứu
Các kết quả nghiên cứu chỉ ra rằng vết tiếp xúc của cặp bánh răng nghiêng phụ thuộc vào độ cong bề mặt và lực tác dụng. Các phương pháp tính toán và mô phỏng đã chứng minh độ chính xác trong việc xác định vùng biến dạng và ứng suất tiếp xúc.
6.2. Hướng phát triển
Các hướng phát triển được đề xuất bao gồm tối ưu hóa thiết kế bánh răng, giảm tiếng ồn trong quá trình ăn khớp, và nâng cao độ bền của bánh răng. Các nghiên cứu tiếp theo có thể tập trung vào ảnh hưởng của ma sát và điều kiện bôi trơn lên hiệu suất của bánh răng.
