(LUẬN văn THẠC sĩ) thiết kế tối ưu hệ dẫn động cơ khí dùng hộp giảm tốc bánh răng trụ hai cấp khai triển và bộ truyền

GIỚI THIỆU

Hộp giảm tốc

Hộp giảm tốc là bộ phận quan trọng trong hệ thống dẫn động, sử dụng các bộ truyền ăn khớp trực tiếp như bánh răng hoặc trục vít, được lắp đặt trong tổ hợp biệt lập với các bộ truyền bên ngoài Với ưu điểm tỉ số truyền không đổi, tuổi thọ cao và cách sử dụng đơn giản, hộp giảm tốc được ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp như cơ khí, luyện kim và công nghiệp đóng tàu.

Về cơ bản ta có thể phân loại hộp giảm tốc theo các đặc điểm chủ yếu gồm:

* Theo số cấp truyền động: Hộp giảm tốc một cấp, hai cấp, ba cấp …

Hộp giảm tốc được phân loại theo loại truyền động, bao gồm các loại như hộp giảm tốc bánh răng trụ, hộp giảm tốc bánh răng côn, hộp giảm tốc bánh răng côn - trụ, và hộp giảm tốc trục vít kết hợp với bánh răng.

Tùy vào đặc trưng từng loại kết cấu mà mỗi loại hộp giảm tốc sẽ có những ưu nhược điểm riêng và có phạm vi sử dụng khác nhau

1.1.1 Hộp giảm tốc bánh răng trụ

Hộp giảm tốc bánh răng trụ được dùng rộng rãi do tuổi thọ và hiệu suất cao, kết

Bộ truyền ngoài (đai, xích)

Hộp giảm tốc là bộ phận công tác có cấu trúc đơn giản, cho phép hoạt động hiệu quả với dải vận tốc và tải trọng làm việc rộng Nó có khả năng truyền động khi trục đầu vào và trục đầu ra nằm song song hoặc thẳng hàng, mang lại tính linh hoạt trong ứng dụng.

Bánh răng trụ trong hộp giảm tốc có ba loại chính: răng thẳng, răng nghiêng và răng chữ V Bánh răng chữ V thường được sử dụng cho các hệ thống yêu cầu truyền tải lớn và lực dọc trục nhỏ do quy trình chế tạo phức tạp Trong khi đó, bánh răng nghiêng được ưa chuộng hơn nhờ khả năng truyền tải lớn và vận tốc làm việc cao hơn so với bánh răng thẳng Các hộp giảm tốc có thể được thiết kế theo ba dạng: sơ đồ khai triển, sơ đồ đồng trục và sơ đồ phân đôi.

Hình 1.2 Sơ đồ bố trí một số loại hộp giảm tốc bánh răng trụ

1.1.2 Hộp giảm tốc bánh răng côn và côn-trụ

Hộp giảm tốc bánh răng côn là thiết bị truyền động hiệu quả khi trục đầu vào và trục đầu ra không song song Khi kết hợp với bộ truyền bánh răng trụ, hộp giảm tốc này có thể tạo thành cấu trúc hai cấp hoặc ba cấp, với các cặp bánh răng trụ được bố trí theo dạng sơ đồ khai triển hoặc đồng trục.

Hình 1.3 Sơ đồ bố trí một số loại hộp giảm tốc bánh răng côn-trụ a) b) c) d) h) g) e) a) b) c) d)

Hộp giảm tốc bánh răng côn-trụ, mặc dù có nhược điểm về giá thành chế tạo cao, lắp ghép khó khăn và kích thước lớn, vẫn được ứng dụng rộng rãi trong những trường hợp yêu cầu trục đầu vào và trục đầu ra không song song.

1.1.3 Hộp giảm tốc trục vít

Hộp giảm tốc trục vít được sử dụng để truyền động giữa các trục chéo nhau và có thể kết hợp với các bộ truyền khác như bánh răng - trục vít hoặc trục vít - bánh răng Mặc dù hộp giảm tốc trục vít có nhược điểm như hiệu suất thấp và khả năng mòn tăng khi hoạt động lâu dài, nhưng nó vẫn nổi bật hơn so với các loại hộp giảm tốc bánh răng khác cùng kích thước nhờ vào tỉ số truyền lớn, hoạt động êm ái và khả năng tự hãm.

Hình 1.4 Sơ đồ bố trí một số loại hộp giảm tốc sử dụng bộ truyền trục vít

Các bộ truyền ngoài hộp

Các bộ truyền ngoài hộp giảm tốc bao gồm bộ truyền bánh răng trụ, bánh răng côn, bộ truyền xích và bộ truyền đai Trong đó, bộ truyền đai và bộ truyền xích được ưa chuộng hơn cả nhờ vào những ưu điểm nổi bật của chúng.

- Cho phép truyền động các trục xa nhau

- Có thể truyền động đồng thời cho nhiều trục

- Giảm rung động từ nguồn truyền công suất vào hệ thống truyền động và bộ phận công tác

Bộ truyền đai hoạt động dựa trên nguyên lý ma sát, kết nối động cơ với hộp giảm tốc Nó có khả năng truyền động giữa hai trục song song hoặc chéo nhau, bao gồm các thành phần chính như bánh dẫn, bánh bị dẫn và dây đai.

Mặc dù bộ truyền đai có một số nhược điểm như kích thước lớn, tỉ số truyền không ổn định, tải trọng lớn tác động lên trục và ổ, cũng như tuổi thọ thấp, nhưng nó vẫn được ưa chuộng trong các hệ thống cơ khí nhờ vào những ưu điểm nổi bật Bộ truyền đai có khả năng truyền động với vận tốc cao, hoạt động êm ái và không gây ồn, đồng thời có cấu trúc đơn giản và chi phí thấp.

Các loại đai được dùng phổ biến trên thị trường hiện nay gồm: đai dẹt, đai thang và đai răng

Đai dẹt, hay còn gọi là đai phẳng, có tiết diện hình chữ nhật hẹp và bánh đai hình trụ tròn với đường sinh thẳng hoặc hình tang trống Dây đai này có thể được chế tạo từ nhiều chất liệu khác nhau như da, sợi bông, sợi len, sợi tổng hợp và vải cao su, trong đó vải cao su là loại phổ biến nhất.

Bộ truyền đai thang sử dụng dây đai hình thang và bánh đai có rãnh, cho phép truyền động hiệu quả bằng nhiều dây đai Tuy nhiên, nếu số lượng dây đai quá lớn, sẽ dẫn đến mất cân bằng tải trọng Bánh đai nhỏ thường được chế tạo bằng phương pháp dập hoặc đúc, trong khi bánh đai có đường kính lớn thường có kết cấu khoét lõm để tối ưu hóa hiệu suất truyền động.

Băng tải Khớp nối Hộp giảm tốc

Khớp nối Hộp giảm tốc

Bộ truyền xích Động cơ a) b) c) d) a) b) c) d) có lỗ hoặc nan hoa để giảm khối lượng bộ truyền (Hình 1.7)

Hình 1.7 Kết cấu đai và bánh đai thang

Sử dụng đai thang giúp tăng khả năng tải của bộ truyền bằng cách cải thiện hệ số ma sát giữa dây đai và bánh đai Mặc dù việc tăng tiết diện dây đai nâng cao khả năng tải, nhưng kích thước của bánh đai cũng sẽ bị ảnh hưởng.

Đai răng là một loại biến thể của bộ truyền đai, với dây đai có hình dạng giống như thanh răng và bánh đai có răng tương tự như bánh răng Bộ truyền này hoạt động dựa trên nguyên tắc ăn khớp, do đó lực căng trên dây đai thường nhỏ Kích thước của đai răng, được tiêu chuẩn hóa theo mô đun m, cho phép dễ dàng lắp đặt và sử dụng Dây đai răng được sản xuất thành vòng kín với chiều dài tiêu chuẩn tương tự như đai thang.

Hình 1.8 Kết cấu bộ truyền đai răng

Bộ truyền xích được bố trí giữa trục công tác gồm các đĩa xích dẫn 1, xích bị dẫn

Bộ truyền 2 và dây xích 3 hoạt động dựa trên nguyên lý ăn khớp giữa các mắt xích và răng của đĩa xích Thường được lắp đặt giữa hộp giảm tốc và trục công tác khi các trục song song, bộ truyền này có khả năng truyền động cho nhiều trục đồng thời.

Hình 1.9 Cấu tạo bộ truyền xích và một số hệ thống sử dụng bộ truyền xích

Bộ truyền xích có khả năng truyền động giữa các trục cách xa đến 8m với vận tốc dưới 15m/s và số vòng quay dưới 500vg/ph Mặc dù công suất truyền dẫn có thể đạt vài ngàn kW, nhưng để đảm bảo hiệu suất làm việc, các bộ truyền xích thường được sử dụng trong khoảng công suất từ 100kW trở lại.

So với bộ truyền đai, bộ truyền xích có các ưu điểm như:

- Không có hiện tượng trượt trơn, hiệu suất truyền động cao hơn và có thể làm việc khi quá tải

- Không đòi hỏi phải căng xích nên lực tác dụng lên trục và ổ nhỏ hơn

- Kích thước nhỏ hơn bộ truyền đai nếu truyền cùng công suất và số vòng quay

Các dạng bộ truyền xích được sử dụng phổ biến hiện nay là xích con lăn, xích ống con lăn và xích răng

* Xích ống con lăn và xích con lăn

Băng tải Khớp nối Hộp giảm tốc

Khớp nối Hộp giảm tốc

Bộ truyền xích Động cơ

Xích ống con lăn có cấu trúc bao gồm các má ngoài lắp chặt với chốt và các má trong gắn với ống, tạo thành bản lề cho phép các má ngoài xoay tương đối với các má trong Con lăn lắp lỏng với ống có khả năng quay trên bề mặt tiếp xúc với đĩa xích, giúp giảm ma sát giữa các bề mặt Quá trình ăn khớp giữa xích ống con lăn và răng của đĩa xích diễn ra qua con lăn, nhờ khả năng lăn của con lăn trên bề mặt răng mà ma sát sinh ra chủ yếu là ma sát lăn, từ đó giảm độ mài mòn cho răng trên đĩa xích.

Hình 1.10 Cấu tạo xích ống con lăn

Khi cần truyền tải lớn mà không muốn tăng kích thước tiết diện ngang, bộ truyền xích nhiều dãy là một giải pháp hiệu quả Tuy nhiên, giống như bộ truyền đai, việc sử dụng nhiều dãy xích có thể dẫn đến mất cân bằng tải trọng, gây ảnh hưởng đến hiệu suất làm việc của bộ truyền.

Hình 1.11 Kết cấu đĩa xích và dây xích nhiều dãy

Khi truyền động với tải trọng nhỏ, xích ống là một lựa chọn hiệu quả Xích ống có cấu trúc tương tự như xích con lăn nhưng không sử dụng con lăn, dẫn đến bề mặt răng của đĩa xích tiếp xúc trực tiếp với chốt, gây mòn nhanh hơn Tuy nhiên, xích ống có khối lượng và giá thành thấp hơn so với xích con lăn, làm cho nó trở thành giải pháp kinh tế cho các ứng dụng nhẹ.

Kết cấu của đĩa xích tương tự như bánh răng, với các đĩa xích nhỏ có thể được sản xuất từ phôi dập và chế tạo liền trục Đối với đĩa xích lớn, có thể chế tạo riêng đĩa và mayơ, sau đó ghép lại bằng mối ghép hàn hoặc bulông Ngoài ra, cũng có thể sử dụng đĩa xích với các răng tháo lắp được.

Hình 1.12 Biên dạng và kết cấu đĩa xích con lăn

Xích răng được cấu tạo từ nhiều má xích hình răng xen kẽ, kết nối với bề mặt răng của đĩa xích thông qua hai mặt phẳng đầu má xích và liên kết với nhau bằng bản lề Các bề mặt răng làm việc tạo thành góc 60°, giúp xích răng hoạt động êm ái, ít ồn và có khả năng truyền tải trọng cao Loại xích này rất phù hợp cho việc truyền động với công suất lớn, trong khi đĩa xích răng có biên dạng răng hình thang.

Hình 1.13 Cấu tạo xích răng (a) và kết cấu đĩa xích răng (b)

Thiết kế tối ưu hệ dẫn động cơ khí

Dựa trên điều kiện làm việc và yêu cầu của máy công tác, nhà sản xuất cần lựa chọn hộp giảm tốc và bộ truyền phù hợp, cân nhắc đến đặc điểm kết cấu, ưu nhược điểm của từng loại, nhằm đảm bảo năng suất, tuổi thọ, hiệu quả kinh tế, cũng như tính thuận lợi và an toàn trong việc bảo trì thiết bị.

Tỉ số truyền là một thông số quan trọng, phản ánh sự thay đổi tốc độ và mô men xoắn giữa trục đầu vào và trục đầu ra, đóng vai trò then chốt trong thiết kế kỹ thuật Như đã nêu trong phần 1.1, các bộ truyền và hộp giảm tốc có cấu trúc khác nhau sẽ dẫn đến tỉ số truyền khác nhau (Bảng 1.1) Việc phân phối tỉ số truyền một cách hợp lý có thể mang lại nhiều lợi ích như giảm kích thước, giảm khối lượng và tiết kiệm chi phí sản xuất, đồng thời vẫn đáp ứng được yêu cầu làm việc ban đầu Do đó, thiết kế tối ưu tỉ số truyền cho toàn bộ hệ thống hoặc từng bộ phận như hộp giảm tốc và bộ truyền ngoài là rất quan trọng.

Bảng 1.1 Tỉ số truyền nên dùng và tỉ số truyền giới hạn của một số bộ truyền [1]

Loại truyền động Tỉ số truyền nên dùng

Tỉ số truyền giới hạn

Hộp giảm tốc bánh răng trụ:

Hộp giảm tốc bánh răng côn 1 cấp 1-5 1-8

Hộp giảm tốc bánh răng côn - trụ 8 - 31,5 6,3 - 40

Hộp giảm tốc trục vít 1 cấp 8-60 6,5 - 80

Hộp giảm tốc trục vít 2 cấp 300-800 42,25 - 3600

Hộp giảm tốc bánh răng - trục vít 20-315 14,6- 480

Hộp giảm tốc trục vít - bánh răng 20-315 14,6- 480

Trong thiết kế tối ưu hệ dẫn động cơ khí, việc cân đối kết cấu giữa hộp giảm tốc và bộ truyền ngoài là rất quan trọng, vì chúng là các bộ phận chính của hệ dẫn động Quá trình thiết kế hộp giảm tốc và bộ truyền ngoài có mối liên hệ mật thiết; việc thay đổi tỉ số truyền có thể giúp giảm khối lượng hộp giảm tốc trong khi tăng khối lượng bộ truyền ngoài, hoặc ngược lại.

Kết luận

Hệ dẫn động cơ khí đóng vai trò quan trọng trong ngành công nghiệp và cơ khí, do đó, nghiên cứu và thiết kế tối ưu hệ thống dẫn động là rất cần thiết để đảm bảo hiệu quả sử dụng tối đa.

Các hệ truyền động chính trong công nghiệp đã được phân tích và trình bày trong chương này, làm nổi bật vai trò quan trọng của hệ dẫn động cơ khí.

Khảo sát tối ưu hóa hệ dẫn động cơ khí tập trung vào việc cân đối các thông số kích thước và khối lượng của các bộ phận trong hệ thống, đặc biệt là hộp giảm tốc và bộ truyền ngoài Do đó, việc tối ưu hóa hai bộ phận này là rất quan trọng để cải thiện hiệu suất của hệ dẫn động.

Trong thiết kế hộp giảm tốc và bộ truyền ngoài, việc tối ưu tỉ số truyền là yếu tố quan trọng, ảnh hưởng lớn đến kết cấu, kích thước, khối lượng và chi phí của toàn bộ hệ thống.

TỔNG QUAN VỀ THIẾT KẾ TỐI ƯU HỆ DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ 13 2.1 Tối ưu hóa hộp giảm tốc

Tối ưu hóa bộ truyền ngoài

Đến nay, đã có nhiều nghiên cứu về các bộ truyền ngoài hộp, chủ yếu tập trung vào các bộ truyền đai Các nghiên cứu này bao gồm việc tính toán chính xác hệ số trượt trong bộ truyền đai, xác định góc nghiêng tối ưu của rãnh đai trong bộ truyền đai thang, và thiết kế hình dạng tối ưu của puli đai thang nhằm nâng cao độ bền mỏi Ngoài ra, một số nghiên cứu cũng xem xét các thông số ảnh hưởng đến khả năng làm việc của đai như nhiệt độ, vận tốc vòng và độ không ổn định của dây đai.

Bài viết đề cập đến sự phân bố ứng suất trong đai thang và nhấn mạnh việc tối ưu hóa tỉ số truyền của bộ truyền đai Đồng thời, các loại hộp giảm tốc khác nhau như hộp giảm tốc hai cấp bánh răng côn-trụ và hộp giảm tốc hai cấp bánh răng trụ khai triển cũng được tính toán để cải thiện hiệu suất.

Hiện nay, chưa có nghiên cứu cụ thể nào về tối ưu hóa tỉ số truyền của bộ truyền xích, mặc dù đã có một số nghiên cứu đánh giá kết cấu và các tham số tối ưu của bộ truyền xích Các nghiên cứu trước đây chỉ tập trung vào việc tối ưu hóa kết cấu như bộ truyền xích kiểu chữ U, xác định số răng tối ưu của đĩa xích dẫn và bước xích để giảm khối lượng, cũng như biên dạng răng tối ưu và số răng của đĩa xích bị dẫn trong các hệ thống nhiều tầng Việc xác định tỉ số truyền cho bộ truyền xích trong các hộp giảm tốc hiện vẫn dựa chủ yếu vào các công thức kinh nghiệm.

Kết luận

Nhiều nghiên cứu đã được thực hiện về thiết kế tối ưu hệ thống dẫn động cơ khí, tuy nhiên chủ yếu tập trung vào thiết kế riêng lẻ hộp giảm tốc hoặc bộ truyền đai mà chưa có nghiên cứu nào về hệ dẫn động sử dụng bộ truyền xích Hệ dẫn động cơ khí kết hợp hộp giảm tốc và bộ truyền xích ngày càng phổ biến nhờ vào tính năng nhỏ gọn và hiệu suất cao Do đó, nghiên cứu nhằm xác định tỉ số truyền tối ưu trong hệ dẫn động sử dụng hộp giảm tốc bánh răng trụ hai cấp và bộ truyền xích là cần thiết.

XÂY DỰNG BÀI TOÁN TỐI ƯU HÓA

Lựa chọn hàm mục tiêu

Trong chương 2, chúng ta đã thảo luận về cơ sở của quá trình tính toán thiết kế tối ưu, tập trung vào việc xác định tỷ số truyền của các bộ truyền trong hệ thống Cụ thể, việc phân phối tỷ số truyền cho hộp giảm tốc và bộ truyền xích bên ngoài hộp là rất quan trọng Dựa trên sơ đồ bố trí các bộ truyền trong hệ, như thể hiện trong Hình 3.1, chúng ta có thể đề xuất các dạng bài toán tối ưu với các tiêu chí tính toán rõ ràng.

Hình 3.1 Sơ đồ kết cấu hệ thống

3.3.1 Hàm đơn mục tiêu theo kích thước tiết diện ngang của hệ là nhỏ nhất:

Tiết diện ngang của hộp giảm tốc là diện tích mặt cắt ngang của hộp (vùng đánh dấu trong Hình 3.2) và có giá trị

S=H*L, với H và L là các kích thước bao

Kích thước của hộp giảm tốc phụ thuộc vào đường kính của các bánh răng lớn dw21, dw22 và khoảng cách trục aw của các bộ truyền Khoảng cách giữa các bánh răng và thành hộp (δ1) cùng với bề dày thành hộp (δ2) là những thông số quan trọng liên quan trực tiếp đến kích thước của các bộ truyền Thông thường, tiết diện ngang của hộp giảm tốc truyền có tỷ lệ δ1 = 1,5.δ2.

Theo Kudreavtev, khi tiết diện ngang của hộp giảm tốc đạt kích thước tối thiểu, các bánh răng sẽ có kích thước gần bằng nhau, cho phép lượng dầu bôi trơn tối thiểu mà vẫn đảm bảo hiệu quả bôi trơn đồng đều Trong toàn bộ hệ thống, tiết diện ngang của hệ thống chính là yếu tố quyết định kích thước bao của toàn bộ hệ Do đó, cần xem xét ảnh hưởng của bộ truyền ngoài, bao gồm cách bố trí của bộ truyền xích, góc nghiêng của bộ truyền so với phương ngang và kích thước các đĩa xích so với kích thước của hộp.

Việc điều chỉnh kích thước đĩa xích hoặc thay đổi tỷ số truyền của bộ truyền ngoài sẽ tác động trực tiếp đến kích thước bao của hệ thống.

Chiều cao H* của hệ thống phụ thuộc vào đường kính của các bánh răng và đĩa xích (dw21, dw22, d2x), trong khi chiều dài L* lại liên quan đến đường kính đĩa xích d2x, đường kính bánh răng lớn dw22 và các khoảng cách trục (aw, aw1, aw2).

Hình 3.3 Tiết diện ngang của hệ Theo Hình 3.3, quá trình xác định tiết diện ngang của hệ sẽ có 2 trường hợp:

Khi các đĩa xích lớn và bánh răng lớn bằng nhau (Hình 3.3a), chiều cao của hệ thống chính là chiều cao của hộp H* (khoảng dw22) Chiều dài L* phụ thuộc vào chiều dài hộp, với L* xấp xỉ min(Lhộp, dw22 + a xích + d2x / 2).

Trong trường hợp 2 (Hình 3.3b), kích thước bộ truyền xích vượt quá kích thước các bánh răng, điều này ảnh hưởng đến việc bố trí bộ truyền và làm tăng góc nghiêng giữa các trục Sự gia tăng này cũng dẫn đến kích thước bao H* bị đẩy cao Hơn nữa, do bề dày đĩa xích nhỏ, việc tăng đường kính đĩa xích quá lớn sẽ gây khó khăn trong quá trình chế tạo và ảnh hưởng đến khả năng làm việc của đĩa xích.

Trong trường hợp này, thiết kế hệ thống theo phương án 2 không đáp ứng mục tiêu tối ưu hóa kích thước tiết diện ngang của hệ thống Do đó, cần xác định lại hàm mục tiêu để đảm bảo rằng tiết diện ngang của hệ thống là nhỏ nhất, cụ thể là: d 2x = d w21 = d w22.

3.1.2 Hàm đơn mục tiêu theo khối lượng của hệ là nhỏ nhất:

Khối lượng của hệ thống bao gồm khối lượng của hộp giảm tốc và bộ truyền xích Hộp giảm tốc gồm các bộ phận cơ bản như bộ truyền bánh răng, trục truyền, vỏ hộp (thân hộp và nắp hộp), trong khi bộ truyền xích bao gồm đĩa xích và dây xích Hàm có thể được biểu diễn dưới dạng biểu thức.

Min(GHT) = min(GBTX+ GHGT) Trong đó:

- G HGT là khối lượng của hộp giảm tốc (thân/vỏ hộp, các bánh răng, các trục truyền)

- GBTX là khối lượng của bộ truyền xích (đĩa xích, trục đỡ, dây xích)

3.1.3 Hàm đơn mục tiêu giá thành của hệ là nhỏ nhất:

Giá thành của hệ bao gồm hộp giảm tốc và bộ truyền xích được xác định theo biểu thức quan hệ:

Min(C HT ) = min(C BTX + C HGT ) = min(k BTX *G BTX + k HGT *C HGT )

- GHGT, GBTX là khối lượng của hộp giảm tốc và của bộ truyền xích (tính theo kg)

- k HGT , k BTX là giá thành của hộp giảm tốc và bộ truyền xích (tính theo nghìn VNĐ/kg)

3.1.4 Lựa chọn hàm mục tiêu:

Các tiêu chí tối ưu hóa khối lượng và giá thành của hệ thống thường tương đồng, nghĩa là một hệ thống tối ưu về khối lượng cũng sẽ đáp ứng được các điều kiện tối ưu hóa giá thành Điều này xuất phát từ việc các chi tiết được định giá dựa trên khối lượng sản phẩm.

Khối lượng của hệ thống bao gồm hộp giảm tốc và bộ truyền xích thường cho thấy rằng khối lượng hộp lớn hơn nhiều lần so với bộ truyền ngoài Do đó, để tối ưu hóa khối lượng, cần giảm khối lượng hộp bằng cách giảm tỷ số truyền của hộp giảm tốc một lượng uh, đồng thời tăng khối lượng bộ truyền ngoài bằng cách tăng tỷ số truyền của bộ truyền xích một lượng ux.

Kết quả khảo sát cho thấy rằng việc thay đổi tỉ số truyền của các thành phần ux trong hệ thống có cùng thông số trên trục công tác (Pct, n ct) sử dụng hộp giảm tốc bánh răng trụ hai cấp kết hợp với bộ truyền xích có u=uh.ux sẽ dẫn đến sự thay đổi về khối lượng và kích thước của hệ thống, như được trình bày trong Hình 3.4.

Hình 3.4 Khối lượng và kích thước hệ với một bộ thông số đầu vào cho trước

Bước nhảy trên các đồ thị xuất hiện khi số vòng quay trên trục công tác đạt ngưỡng n01, dẫn đến việc thu nhỏ bước xích để giảm kích thước bộ truyền ngoài Khối lượng của hệ sẽ đạt giá trị nhỏ nhất khi tỉ số truyền của bộ truyền xích đạt cực đại (ux=uxmax=6), trong khi đường kính của đĩa xích lớn nằm trong khoảng d2x00-400mm, vượt xa kích thước của các bánh răng trong hộp giảm tốc (dw0-100mm), gây mất cân đối kích thước hệ thống Do đó, việc tối ưu hóa hệ thống theo hàm mục tiêu về khối lượng nhỏ hoặc giảm giá thành sẽ không hợp lý.

Trong nghiên cứu này, tác giả sẽ tập trung vào bài toán tối ưu hóa đơn mục tiêu nhằm phân phối tối ưu tỉ số truyền của các bộ truyền trong hệ thống, với tiêu chí là kích thước tiết diện ngang của hệ thống phải nhỏ nhất Cụ thể, các thông số được xác định là d w21 = d w22 = d 2x.

Xây dựng hàm mục tiêu tối ưu

Trong phần này, chúng ta sẽ xây dựng các biểu thức tổng quát để xác định đường kính của các bánh răng và đĩa xích trong hệ thống Các thông số về đường kính của các bộ phận này sẽ được phân tích và tính toán riêng biệt Quá trình tính toán sẽ dựa trên các thông số từ trục công tác (trục IV), bao gồm các đặc trưng về công suất, tỷ số truyền và mô men xoắn của từng bộ truyền, như được mô tả trong Bảng 3.1.

Bảng 3.1 Thông số trên các trục của hệ dẫn động

Số vòng quay n (vòng/phút)

 n II n u 1 x 2 n III  n 1x n u ct x n IV  n ct

 n a) Xác định kích thước của các bộ truyền bánh răng:

Các hộp giảm tốc hiện nay chủ yếu sử dụng bánh răng thân khai, loại bánh răng dễ chế tạo và phổ biến nhất trong các ứng dụng giảm tốc.

Hình 3.5.Các thông số của bánh răng thân khai Các thông số cơ bản của bánh răng thân khai được mô tả trong Hình 3.5 gồm:

Vòng tròn chia là một yếu tố quan trọng trong phương pháp tạo biên dạng thân khai bằng bao hình, nơi nó được gọi là vòng tròn c của bánh răng Đường thẳng gắn liền với thanh răng sinh lăn không trượt với vòng chia c, được gọi là đường chia, tạo nên sự liên kết giữa các thành phần trong thiết kế bánh răng.

Bước răng p là khoảng cách đo trên vòng tròn chia giữa hai cạnh cùng phía của hai răng nối tiếp nhau Đối với bánh răng trụ có răng nghiêng, bước răng được xác định theo góc nghiêng β.

 L d 2 d 1 thì bước răng được xác định bởi bước pháp tuyến pn và bước tiếp tuyến p t theo mối quan hệ: p n  p c t os 

- Môđun m: Cùng với bước răng, một thông số khác về kích thước được sử dụng là môđun của bánh răng m và được định nghĩa: m p

Để giảm thiểu số lượng dao, cần tiêu chuẩn hóa mô đun Mô đun tiêu chuẩn cho bánh răng trụ răng thẳng là mô đun ngang m, trong khi bánh răng nghiêng sử dụng mô đun pháp mn = mt cos β Đối với bánh răng côn răng thẳng, mô đun mặt mút lớn là mte, và bánh răng côn răng không thẳng có mô đun pháp trung bình mnm.

- Góc áp lực  L : là góc tạo thành giữa đường ăn khớp với tiếp tuyến chung tại tâm ăn khớp P của hai vòng tròn lăn

- Số răng của bánh răng, kí hiệu là Z với: Zp 2 r cos  Z 2 r 2 cos r p m

- Với một cặp bánh răng thì vận tốc của điểm ăn khớp giữa hai bánh răng bằng nhau V T n r 1 1 n r 2 2

Khi đó tỉ số truyền u của bộ truyền: 1 2 2

- Khoảng cách trục: giữa đường tâm hai bánh răng: w 1 1 2 a 2 d d

Chiều dày răng b w là chiều dày ăn khớp chung của cặp bánh răng, thường được xác định theo giá trị tối thiểu của cặp bánh răng Để đảm bảo điều kiện bền tiếp xúc và bền uốn, b w được tính theo công thức b w = ba.a w.

Bánh răng dịch chỉnh là quá trình nhằm tăng độ bền và khắc phục hiện tượng cắt chân răng, đồng thời đạt khoảng cách trục mong muốn Nguyên lý của bánh răng dịch chỉnh thực hiện bằng cách sử dụng đoạn thân khai khác của cùng một vòng tròn cơ sở làm cạnh răng, tức là thay đổi vị trí của dao khi cắt bánh răng Quá trình này ảnh hưởng rất ít đến kích thước của bộ truyền, nhưng tạo ra những thay đổi nhỏ trên bề mặt răng, bao gồm đường chân răng và góc ăn khớp, từ đó gián tiếp làm thay đổi sức bền uốn và sức bền tiếp xúc của răng bánh răng.

Các chỉ tiêu tính toán bánh răng

Chỉ tiêu tính toán bánh răng được xác định dựa trên điều kiện làm việc của chúng, nhằm đưa ra phương án thiết kế tối ưu Việc này không chỉ giúp cải thiện hiệu suất làm việc mà còn tăng cường tuổi thọ của bánh răng.

Để đảm bảo độ bền tiếp xúc của răng và tránh hiện tượng tróc rỗ do mỏi, đồng thời hạn chế mòn và dính, cần tuân thủ điều kiện:  H  [ H ] Trong đó, [ H ] là ứng suất tiếp xúc cho phép được xác định từ thực nghiệm, áp dụng cho các bộ truyền kín và được bôi trơn đầy đủ.

- Tính răng về độ bền uốn đề tránh gãy răng, xuất phát từ điều kiện: F  [F], áp dụng với các bộ truyền hở bôi trơn kém

Kiểm nghiệm răng nhằm phát hiện quá tải, ngăn ngừa hiện tượng gãy giòn hoặc biến dạng dẻo trên bề mặt Bánh răng truyền momen xoắn tại vị trí ăn khớp và chịu các ứng suất tiếp xúc (σH) cùng ứng suất uốn (σF) Các dạng hỏng có thể xảy ra bao gồm gãy răng, tróc rỗ bề mặt, mòn răng, dính răng, biến dạng dẻo và bong bề mặt răng.

Trong hộp giảm tốc, môi trường kín và bôi trơn đầy đủ giúp các bộ truyền bánh răng hoạt động hiệu quả Các bánh răng được thiết kế dựa trên điều kiện bền tiếp xúc, với ứng suất tiếp xúc H của cặp bánh răng trụ được xác định theo công thức (6.33) [1].

Các hệ số tỉ lệ ba (ba) và bd (bd) thể hiện mối quan hệ giữa bề rộng vành răng (bw) và khoảng cách trục (aw) so với đường kính vòng chia của bánh răng chủ động (dw1).

*    H là ứng suất tiếp xúc cho phép của bộ truyền bánh răng;

* Z M , Z H , Z  lần lượt là các hệ số xét đến cơ tính của vật liệu, hình dạng của bề mặt tiếp xúc, tổng chiều dài tiếp xúc ;

Hệ số tải trọng K H K H K H K H được sử dụng để tính toán tiếp xúc trong bộ truyền bánh răng, bao gồm các hệ số K H  và K H  để điều chỉnh sự phân bố không đều tải trọng trên vành răng và các đôi răng ăn khớp, cùng với hệ số K H  để tính toán tải trọng động trong vùng ăn khớp.

Từ các biểu thức, ta có đường kính vòng chia bánh răng chủ động và bị động:

Thay vào các bộ truyền bánh răng cấp nhanh và cấp chậm trong hộp giảm tốc, ta được:

Mặt khác, ta có tỉ lệ momen xoắn giữa các trục:  

* T11 và [T11]: mô men xoắn và mô men xoắn cho phép trên trục I

* T12 và [T12]: mô men xoắn và mô men xoắn cho phép trên trục II

* br : hiệu suất bộ truyền bánh răng trong hộp , chọn br= 0,97

* o : hiệu suất các cặp ổ lăn trong hộp, chọn o= 0,992

. br o h br o ba ba ba u T u T u u T d K K u K

Giải bài toán tối ưu về kích thước tiết diện ngang của hộp giảm tốc là nhỏ nhất:

Khi d w21 =d w22 kích thước tiết diện ngang của hộp nhỏ nhất, nghĩa là: w21 w22 d d    

Để xác định đường kính dw2i cho từng bộ truyền, ta có công thức: dw21 = dw22 = f(uh, T1x), trong đó T1x = Tu11hη/ηbr2ol2 là mô men xoắn tại trục đầu ra của hộp giảm tốc.

Biểu đồ mối quan hệ giữa đường kính bánh răng d w2, tỷ số truyền chung của hộp u h và công suất trục đầu ra T 1x của hộp giảm tốc được thể hiện trong Hình 3.6.

Hình 3.6 Biểu đồ quan hệ giữa kích thước các bánh răng lớn theo u h vàT 1x b) Xác định kích thước của bộ truyền xích:

GIẢI BÀI TOÁN TỐI ƯU

Lựa chọn phương pháp giải bài toán tối ưu

Để chọn giải thuật tối ưu cho bài toán, cần xác định và phân loại mô hình tính toán Hàm mục tiêu trong các bài toán tối ưu được chia thành hai loại chính: quy hoạch tuyến tính và quy hoạch phi tuyến, mỗi loại yêu cầu các phương pháp giải thuật riêng biệt.

4.1.1 Bài toán quy hoạch tuyến tính:

Các bài toán tuyến tính đòi hỏi xây dựng chính xác hàm số đầu ra và khảo sát cực trị của hàm số đó Những bài toán này thường áp dụng khi hàm đầu vào đơn giản và dễ xác định Để giải quyết loại bài toán này, có thể sử dụng phương pháp đồ thị và phương pháp biến đổi đơn hình.

Phương pháp đồ thị cung cấp kết quả trực quan và dễ hiểu thông qua các biểu đồ, nhưng chỉ áp dụng cho các bài toán đơn mục tiêu với hai biến đầu vào và yêu cầu hàm đơn mục tiêu phải được xây dựng trước Ngoài ra, phương pháp biến đổi đơn hình cũng là một kỹ thuật quan trọng trong việc giải quyết các bài toán này.

Phương pháp quy hoạch tuyến tính, được phát triển bởi George B Dantzig vào năm 1947, là một trong những phương pháp phổ biến và hiệu quả trong việc giải quyết các bài toán tối ưu Phương pháp này có khả năng xử lý bài toán với hàng nghìn biến đầu ra, nhưng yêu cầu hàm mục tiêu đơn được xây dựng trước.

4.1.2 Bài toán quy hoạch phi tuyến:

Các bài toán phi tuyến thường có cấu trúc phức tạp và cần được giải quyết thông qua việc xây dựng các giải thuật kết hợp với lập trình tính toán Bắt đầu từ những giá trị ngẫu nhiên trong miền khảo sát, ta sẽ dựa vào các điều kiện biên để lựa chọn những giá trị phù hợp, từ đó tạo ra hàm mục tiêu.

Cơ sở để giải các bài toán tối ưu là áp dụng nguyên lý tìm kiếm một chiều hoặc tìm kiếm theo tia Nguyên lý này bắt đầu với một điểm và một khoảng ban đầu chứa cực trị, sau đó sử dụng phương pháp chia nhỏ hoặc nội suy để dần thu hẹp khoảng chứa nghiệm cho đến khi độ dài của khoảng nhỏ hơn mức dung sai đã định.

Dựa trên cơ sở này, chúng ta có thể áp dụng phương pháp Fibonacci hoặc phương pháp lát cắt vàng để thu hẹp khoảng chứa nghiệm cực tiểu Tuy nhiên, các phương pháp này thường hiệu quả khi hàm có một cực tiểu duy nhất Do đó, một số phương pháp khác đã được nghiên cứu và đề xuất nhằm khai thác nhiều thông tin hơn từ các giá trị hàm số đã nhận được Các phương pháp này có thể được chia thành hai loại: phương pháp Gradient, sử dụng đạo hàm của hàm số, và phương pháp tìm kiếm trực tiếp, dựa vào giá trị của hàm số.

Phương pháp này hiệu quả trong việc tìm cực trị của hàm số Đối với hàm f(x) liên tục, để tìm nghiệm x* sao cho f(x*) = 0, nếu xác định được x1 với f(x1) > 0 và x2 với f(x2) < 0, thì nghiệm x* sẽ nằm trong khoảng (x1, x2) Điều này cho thấy x1 và x2 bao lấy nghiệm cần tìm.

Thuật toán có thể được áp dụng để xác định giá trị cực trị trong một khoảng khảo sát Đối với hàm f(x) liên tục, luôn tồn tại ít nhất một cực trị địa phương trong khoảng (x1, x3) bất kỳ Khi đã biết ba giá trị x1 < x2 < x3 và giá trị f(x) tại các điểm này, ta có thể kết luận rằng bộ ba (x1, x2, x3) bao gồm một cực đại Nếu chọn thêm một điểm x4 trong khoảng (x1, x3) và tính toán f(x4), sẽ có hai trường hợp xảy ra như được minh họa trong Hình 4.3.

Hình 4.2 Bộ ba giá trị (x1,x2,x3) bao cực đại

Trường hợp fI(x 4 ) < f(x 2 ), ta có bộ

Trong quá trình tìm kiếm cực trị địa phương của hàm số f(x), việc xác định khoảng bao nghiệm là rất quan trọng, như thể hiện trong Hình 4.3 Khi thu hẹp các trường hợp nghiệm f(x4), vị trí cực đại của hàm sẽ trở nên chính xác hơn Bằng cách lặp lại quá trình này, ta có thể xác định được cực trị trong khoảng (x1, x3) Để tối ưu hóa số lần đánh giá, việc lựa chọn giá trị x4 có thể được thực hiện thông qua tỉ lệ vàng 1,618, giúp cải thiện hiệu quả trong tìm kiếm nghiệm.

Để tìm giá trị cực trị của hàm số f(x) trên đoạn [a,b], ta có thể thay thế đoạn này bằng một đoạn con chứa giá trị cực trị Việc này được minh họa trong Hình 4.4, với hai điểm c và d được chọn sao cho a < c < b.

   f(d), chọn khoảng khảo sát là [c,b]

Hình 4.4 Phương pháp lát cắt vàng b) Phương pháp giảm Gradient (Gradient descent)

Phương pháp Gradient được sử dụng để giải quyết các bài toán kỹ thuật bằng cách phân tích độ dốc của hàm mục tiêu nhằm xác định các cực trị của nó Phương pháp này có thể được mô tả bằng các công thức toán học cụ thể.

Cho hàm mục tiêu n biến f(x1,x 2 ,…,x n ) Vector Gradient của hàm tại điểm x * bất kỳ có dạng   *     * *   *

Gradient là các giá trị đạo hàm riêng của hàm f(x) với biến xi tại điểm x*, tạo thành một vector vuông góc với mặt phẳng tiếp tuyến của f(x) tại x* Vector này không chỉ chỉ ra độ dốc mà còn thể hiện xu hướng thay đổi của hàm số, giúp xác định cực trị một cách nhanh chóng Hình 4.5 minh họa vector Gradient tại x*, cho thấy hướng tăng hoặc giảm nhanh nhất của hàm mục tiêu tại điểm x* Phương pháp tìm kiếm trực tiếp cũng được áp dụng trong quá trình này.

Phương pháp tìm kiếm trực tiếp, được đề xuất bởi Robert Hooke và T A Jeeves vào năm 1961, tập trung vào việc biến đổi từng biến một trong quá trình tối ưu hóa, trong khi giữ nguyên các biến khác cho đến khi đạt được giá trị cực tiểu Phương pháp này đặc trưng bởi sự đơn giản, không yêu cầu xây dựng hàm đầu ra, mà kết quả được tổng hợp từ các phép thay số và biến đổi Tuy nhiên, do cần khảo sát nhiều biến với các số hạng trung gian, phương pháp này chỉ khả thi khi kết hợp với các phần mềm lập trình.

4.1.3 Lựa chọn phương pháp giải bài toán tối ưu đơn mục tiêu

Trong bài viết, tác giả phân tích và so sánh các phương pháp xây dựng kích thước bộ truyền xích nhằm tối ưu hóa, và đã chọn phương pháp tìm kiếm trực tiếp để giải quyết các bài toán tối ưu Lý do lựa chọn này là vì phương pháp tìm kiếm trực tiếp đơn giản, dễ thực hiện, và cho ra số liệu tương đồng nhất với các tính toán đã thực hiện trước đó Hàm mục tiêu đầu ra được xây dựng từ ba thông số đầu vào: công suất trục công tác Pct, số vòng quay của trục công tác nct, và tỉ số truyền tổng của hệ u.

Giải bài toán tối ưu

Dựa trên phân tích ở Chương 3, chúng tôi đã xây dựng hàm đơn mục tiêu cho bài toán thiết kế tối ưu hệ dẫn động với hộp giảm tốc hai cấp bánh răng trụ kết hợp bộ truyền xích, nhằm tối thiểu hóa tiết diện ngang của hộp Để đảm bảo tính chính xác và đầy đủ của dữ liệu, chúng tôi khảo sát giá trị (Pct, n ct, u Σ) với tỉ số truyền của bộ truyền xích trong khoảng [1,7; 5,5], từ đó xác định đường kính đĩa xích bị dẫn d2x Tiếp theo, tỉ số truyền của hộp giảm tốc được tính theo công thức uh=u Σ/ux, cho phép xác định đường kính của các bánh răng lớn d w21 = d w22 trong hộp bằng các công thức (3.7) và (3.8) Cuối cùng, bộ giá trị (Pct, n ct, ux, uh) có tỉ số dw22/d2x≈1 sẽ được ghi lại làm giá trị tham chiếu cho quá trình khảo sát kết quả mô hình.

Tiếp tục với các giá trị Pct, n ct và u, sơ đồ giải thuật cho bài toán được trình bày qua phương pháp tìm kiếm trực tiếp từ các biến đầu vào, như thể hiện trong Hình 4.5.

Hình 4.6 minh họa sơ đồ giải thuật chương trình theo phương pháp tìm trực tiếp Bước giải d2x = d(P cti, n ctj, u Σk) là quá trình xác định tỉ số truyền ux phù hợp với hàm tiêu đầu vào đã chọn, với d2x = dw21.

Hình 4.7 Sơ đồ giải thuật chương trình xác định ux

Sơ đồ giải thuật sử dụng các ràng buộc đầu vào là công suất trên trục công tác

P ct , số vòng quay trên trục công tác nct và tỉ số truyền tổng u của hệ với:

Công suất của động cơ được xác định trong khoảng từ 0,2 kW đến 30 kW, với giá trị tổng hợp u nằm trong khoảng từ 10 đến 220 Tỉ số n ct được tính bằng cách chia điện áp một chiều u dc cho u Để đảm bảo tính khả thi và phổ biến, chúng ta chọn động cơ có số vòng quay 1450 vòng/phút, vì đây là loại động cơ sẵn có trên thị trường và được sử dụng rộng rãi hiện nay.

Chương trình con d2x sử dụng biến đầu vào từ trục công tác và thông số tỉ số truyền bộ truyền ngoài để thực hiện tính toán với ràng buộc đầu vào: 1,7 ≤ ux ≤ 5,5 Dựa trên sơ đồ giải thuật này, tác giả đã phát triển chương trình con nhằm giải bài toán tối ưu hóa Chương trình lập trình bằng Matlab sẽ được trình bày trong phần PHỤ LỤC của luận văn.

Kết quả và nhận xét

Phương pháp tìm kiếm trực tiếp thông qua lập trình tính toán giúp điều chỉnh các biến đầu vào trong miền ràng buộc, nhằm xác định các bộ kết quả thỏa mãn điều kiện tối ưu hóa Kết quả thu được thể hiện mối liên hệ giữa tỉ số truyền tối ưu của bộ truyền xích và tỉ số truyền tổng cùng với momen xoắn trên trục công tác T0, như được minh họa trong Hình 4.8.

Các giá trị mô men xoắn T0 khác nhau cho thấy tỉ số truyền tối ưu của bộ truyền xích hội tụ theo một đường cong duy nhất Do đó, có thể bỏ qua ảnh hưởng của mô men xoắn trên trục ra bằng cách tính giá trị trung bình của tỉ số truyền tối ưu ứng với các giá trị mô men xoắn khác nhau (đường đậm màu đỏ) Giá trị tỉ số truyền tối ưu sẽ được xác định bởi phương trình hồi quy với R² = 0,997.

Hình 4.8 Đồ thị biểu diễn mố quan hệ giữa ux với ut

Dựa trên tiêu chí về chiều cao của hệ nhỏ gọn, công thức phân phối tỉ số truyền

T ỉ số tr u yề n b ộ tr u yề n xích (u x )

Bộ truyền xích trong hệ dẫn động bao gồm hộp giảm tốc bánh răng trụ hai cấp, được thiết lập theo một công thức hàm hiển, giúp tính toán các giá trị phân phối cụ thể Các thông số đầu vào như tỉ số truyền động chung, mô men xoắn trên trục công tác, và tốc độ đầu vào rất thuận tiện cho quá trình thiết kế Để đánh giá công thức đề xuất, tính toán thiết kế bộ truyền xích và bộ truyền bánh răng lớn đã được thực hiện cho hai trường hợp: trường hợp thứ nhất xác định tỉ số truyền bộ truyền xích theo công thức kinh nghiệm, và trường hợp thứ hai theo công thức tối ưu Cả hai trường hợp đều được tính toán với các điều kiện giống nhau như chế độ làm việc, vật liệu chế tạo, thời gian làm việc, và điều kiện chịu tải, với kết quả tỉ số truyền tối ưu được trình bày trong Bảng 4.1.

Bảng 4.1 Đối chiếu kết quả sử dụng công thức tối ưu và công thức kinh nghiệm

Thông số đầu vào Công thức kinh nghiệm Công thức tối ưu

Các trường hợp đã kiểm chứng cho thấy rằng khi áp dụng công thức tối ưu, kích thước của đĩa xích lớn và bánh răng lớn nhất chỉ chênh lệch từ 6 đến 15% Ngược lại, nếu sử dụng công thức kinh nghiệm, chênh lệch này có thể lên tới 12 đến 45% Điều này chỉ ra rằng việc sử dụng công thức xác định tỷ số truyền của bộ truyền xích tối ưu sẽ giúp giảm kích thước của hệ dẫn động.

Kết luận và kiến nghị

Mục tiêu của nghiên cứu là phát triển công thức tối ưu hóa cho hệ thống sử dụng hộp giảm tốc hai cấp với bánh răng trụ khai triển và bộ truyền xích Để đạt được điều này, tác giả đã thực hiện một khối lượng công việc đáng kể.

- Khái quát về vấn đề sử dụng các hệ dẫn động có sử dụng hộp giảm tốc kết hợp bộ truyền xích hiện nay

- Nghiên cứu tổng quan về các loại hộp giảm tốc và thiết kế tối ưu hộp giảm tốc hai cấp bánh răng trụ

- Cơ sở tính toán tối ưu hộp giảm tốc

- Nghiên cứu các phương pháp giải bài toán tối ưu

- Giải bài toán tối ưu và nhận xét kết quả thu được

Các kết quả từ quá trình nghiên cứu đã được trình bày trong nội dung luận văn, từ đó có thể đưa ra các kết luận sau:

Với sự gia tăng sử dụng các hệ dẫn động, việc nghiên cứu và tối ưu hóa hệ dẫn động, đặc biệt là các hệ thống sử dụng bộ truyền xích, trở nên cần thiết hơn bao giờ hết.

Việc thiết kế hệ thống sử dụng hộp giảm tốc và bộ truyền xích có mối liên hệ chặt chẽ, bởi tỷ số truyền của bộ truyền ngoài ảnh hưởng đáng kể đến các thông số của hộp giảm tốc.

Bài viết phân tích các phương pháp giải bài toán tối ưu đơn mục tiêu và lựa chọn phương án tìm kiếm trực tiếp của Hooker và Jeeves làm phương pháp chính.

Dựa trên kết quả của bài toán tối ưu, đã phát triển được công thức xác định tỷ số truyền tối ưu cho bộ truyền xích trong hệ dẫn động cơ khí, bao gồm hộp giảm tốc bánh răng trụ 2 cấp khai triển và bộ truyền xích (bộ truyền ngoài hộp).

Đã thực hiện việc đánh giá và so sánh hiệu quả giữa công thức tối ưu và công thức kinh nghiệm Kết quả so sánh cho thấy những nhận xét quan trọng về hiệu suất và tính khả thi của từng phương pháp.

Kết quả tính toán tỉ số truyền của bộ truyền xích cho thấy rằng việc áp dụng công thức tối ưu hóa mang lại hiệu quả hơn so với việc sử dụng công thức kinh nghiệm.

Kết quả tính toán cho bộ truyền xích và các bộ truyền bánh răng cho thấy rằng kích thước của đĩa xích lớn (đĩa xích bị dẫn) và kích thước của bánh răng lớn nhất có sự chênh lệch ít hơn đáng kể khi áp dụng công thức tính tỉ số truyền tối ưu so với công thức kinh nghiệm Điều này cho thấy rằng việc sử dụng công thức tối ưu đề xuất giúp giảm kích thước của hệ dẫn động.

Mặc dù các kết quả nghiên cứu đã mang lại nhiều giá trị cho việc tính toán thiết kế hệ thống dẫn động, nhưng vẫn cần có một số kiến nghị cho các nghiên cứu tiếp theo.

Nghiên cứu này tập trung vào việc xác định tỉ số truyền của bộ truyền xích trong hệ dẫn động sử dụng hộp giảm tốc bánh răng trụ 2 cấp Với sự đa dạng của các loại hộp giảm tốc hiện có, như hộp giảm tốc ba cấp, hộp giảm tốc trục vít-bánh răng, và hộp bánh răng côn-trụ, việc xây dựng công thức để xác định tỉ số truyền cho các hệ dẫn động khác nhau là cần thiết Mục tiêu cuối cùng là phát triển một công thức áp dụng cho hệ dẫn động cơ khí nói chung.

Việc tối ưu hóa hệ thống hiện nay chỉ tập trung vào hàm mục tiêu liên quan đến kích thước chiều cao của hệ nhỏ nhất Do đó, cần thiết phải mở rộng nghiên cứu để bao gồm các hàm mục tiêu khác nhằm nâng cao hiệu quả và tính linh hoạt của hệ thống.