Cơ cấu này có các sơ đồ sau:
Trong đó:
C là cần.
Bánh răng Z1, số răng Z1. Z1 có ổ trục quay cố định.
Bánh răng Z2, số răng Z2. Z2 có ổ trục quay di động.
Sơ đồ a: Z1, Z2 là bánh răng trụ răng ngoài.
Sơ đồ b: Z1 là bánh răng trụ răng trong, Z2 là bánh răng trụ răng ngoài.
Sơ đồ c: Z1 là bánh răng trụ răng ngoài, Z2 là bánh răng trụ răng trong.
Cơ cấu này có 2 bậc tự do. Ví dụ sơ đồ a, phải cho quy luật chuyển động của C và Z1 thì mới xác định được quy luật chuyển động của Z2. Cơ cấu có 2 bậc tự do được sử dụng để hợp hoặc phân chuyển động.
Cơ cấu để truyền chuyển động đơn thuần thì chỉ cần 1 bậc tự do. Do vậy phải hạn chế bớt 1 bậc tự do. Có các phương án sau:
1. Giữ cần C cố định: cơ cấu bánh răng hành tinh thành bộ truyền bánh răng thường quen thuộc.
2. Giữ bánh răng trung tâm Z1 cố định. Z1 được gọi là bánh răng mặt trời, Z2 là hành tinh, vừa tự quay quanh trục tâm của Z2 vừa quay quanh mặt trời Z1 . Nếu trục vào là cần C, làm sao để lấy chuyển động của Z2, có ổ trục quay di động, đến trục có ổ trục quay cố định. Vấn đề này sẽ được bàn ở mục A dưới đây.
3. Còn 1 phương án nữa ít được nhắc đến: không cho Z2 quay quanh trục của nó, chỉ cho tâm quay của nó quay theo cần C. Tức Z2 có chuyển động tịnh tiến tròn. Nếu trục vào là cần C thì trục ra là trục của bánh răng Z1. Mục B dưới đây bàn về việc này.
A. Lấy chuyển động quay từ Z2
[LEFT]A1. Dùng các cơ cấu có khả năng truyền động giữa hai trục song song lệch tâm như khớp cardan, khớp ngàm, ... trong đó khớp chữ thập Oldham là gọn nhất vì có kích thước chiều trục nhỏ, như ví dụ sau áp dụng sơ đồ b nói trên: [/LEFT]
[LEFT]
[/LEFT]
Bánh răng trong 3 (số răng Z3) cố định với vỏ hộp. Bánh răng hành tinh 2 (số răng Z2), lắp trên phần lệch tâm của trục vào 1. Mặt đầu của bánh răng 2 và mặt đầu của trục bị dẫn 6 đều mang 2 chốt 4 có ổ lăn, đối xứng, ăn vào hai rãnh vuông góc nhau trên mặt đầu của vòng 5. Vòng 5 này đóng vai trò đĩa chữ thập trong cơ cấu Oldham truyền chuyển động từ bánh răng 2 có ổ di động đến trục 6 có ổ cố định. Do độ lệch tâm giữa trục ra 6 và trục bánh răng hành tinh 2 nhỏ nên rãnh của đĩa chỉ cần ngắn.
Tỷ số truyền: ω1/ω6 = -(Z3 - Z2)/Z2
Ưu điểm của bộ truyền:
1. Có thể đạt tỷ số truyền lớn nếu chọn Z2 xấp xỉ gần bằng Z3, lớn không kém gì bộ truyền bánh vít trục vít mà chỉ cần 2 bánh răng trụ. Ví dụ nếu Z2 = 100, Z3 = 101 thì i = -1/100.
2. Hiệu suất rất cao. Tài liệu có hình trên cho biết bộ truyền với Z1 = 39, Z2 = 40, i = -39 thì hiệu suất đạt 80%.
3. Việc truyền chuyển động quay của bánh răng hành tinh đến trục ra bằng cơ cấu Oldham đã giảm lực cho ổ của bánh răng này, tăng tuổi thọ của ổ nhờ điểm truyền lực ở xa tâm bánh răng.
Mô phỏng: kết cấu được đơn giản hóa cho dễ hiểu nguyên lý làm việc (xem hình bên phải).
Z3 = 40, Z2 = 38, mô đun m = 2, độ lêch tâm của trục 1: 2 mm.
Trục 1 quay 19 vòng, trục 6 quay 1 vòng, ngược chiều.
Xem mô phỏng:
http://www.youtube.com/watch?v=78gkc9mPT-w
Cùng nguyên lý làm việc với bộ truyền này nhưng là ăn khớp ngoài (sơ đồ a) là bộ truyền số 3 đã nêu trong:
http://meslab.org/mes/threads/21452-Bien-toc-bang-cac-banh-rang-co-cung-so-rang?p=121995#post121995
Khi đó đĩa chữ thập rất lớn (do khoảng cách trục của bánh răng hành tinh và trục ra lớn) và chạy chiếm nhiều chỗ nên không hay.
A2. Một giải pháp rất khôn cho sơ đồ b: Thêm một đoạn lệch tâm cho cần C (trục 1 hình a dưới đây), lệch về phía kia so với đoạn lệch tâm trước. Trên đoạn lệch tâm thêm này lắp bánh răng 3 giống hệt bánh răng 2. Mỗi bánh răng 2, 3 có 4 lỗ. Khi lắp chúng cùng ăn khớp với bánh răng trong 4, các lỗ này tạo thành hình con mắt (hình A-A) chứa các chốt 5 của trục ra 6 để trục 6 nhận chuyển động quay của các bánh răng 2, 3. Hai bánh răng cùng ăn khớp tăng khả năng truyền lực.
Hình b là bản vẽ kết cấu dùng đến 12 chốt 5.
Hình bên phải là mô phỏng cơ cấu theo hình a. Xem mô phỏng:
http://www.youtube.com/watch?v=MGVSRrI0ir4
B. Giữ Z2 tịnh tiến tròn
B1. Hình dưới là cơ cấu theo sơ đồ b. Bánh răng 2 được giữ tịnh tiến tròn bởi hai chốt trượt trong rãnh của tấm 3. Tấm này chỉ có thể đi lại theo phương thẳng đứng. Nếu trục vào là C thì chuyển động sẽ được lấy ra từ bánh răng 1.
Mô phỏng được làm với Z1 = 40, Z2 = 38.
ωc/ω1 = (Z1 - Z2)/Z1
C quay 20 vòng, Z1 quay 1 vòng, cùng chiều.
http://www.youtube.com/watch?v=XCpMWxyM9yc
B2. Hình dưới là cơ cấu theo sơ đồ b. Bánh răng 2 được giữ tịnh tiến tròn bởi hai chốt trượt trong hai lỗ của tấm 3. Tấm này lắp cố định trên thân máy. Bán kính lỗ = bán kính chốt + độ lệch tâm trục C.
Nếu trục vào là C thì chuyển động sẽ được lấy ra từ bánh răng 1.
Mô phỏng được làm với Z1 = 40, Z2 = 38.
C quay 20 vòng, Z1 quay 1 vòng, cùng chiều.
http://www.youtube.com/watch?v=RmUYrYai1S4
Hình bên trái là pa lăng dùng cơ cấu này. Người kéo bánh xích lớn làm quay trục lệch tâm mang bánh răng 5. Bánh răng này có hai chốt 2 tiếp xúc với hai lỗ của tấm cố định 3 (xem hình theo mũi tên A). Bánh răng răng trong 4 liền với bánh xích nhỏ 1 kéo vật lên.
B3. Hình dưới là cơ cấu theo sơ đồ c. Bản vẽ sau là kết cấu của bộ giảm tốc truyền động đến cam 6. Bạc 2 lắp then với trục vào 1. Đòn 3 lắp bu lông với bánh răng răng trong 8. Đòn 3 lắp quay trên đoạn lệch tâm của bạc 2. Đuôi đòn 3 có rãnh lắp trượt với chốt 9 cố định trên thân máy. Bánh răng răng ngoài 7 lắp quay với phần không lệch tâm của bạc 2. Cam 6 lắp then với bánh răng 7. Tuy nhiên ràng buộc của đòn 3 không làm bánh răng 8 chuyển động tịnh tiến tròn. Ở đây bánh răng 8 có chuyển động lắc phức tạp của thanh truyền trong cơ cấu xy lanh quay. Trục ra cũng quay với vận tốc ω6 = ω1.Z7/(Z8 - Z7) ngược chiều ω1 nhưng không đều.
Đã thử mô phỏng nhưng không thành công nên đã đưa kiểu B2 trên vào cơ cấu này: hình bên phải. Trục vào C quay 19 vòng thì trục ra Z1 quay 1 vòng, ngược chiều.
Xem mô phỏng:
http://www.youtube.com/watch?v=czG3I4u8xMY
Nhìn cơ cấu B2, B3 chạy rất hay, đơn giản mà hiệu quả.
Trong đó:
C là cần.
Bánh răng Z1, số răng Z1. Z1 có ổ trục quay cố định.
Bánh răng Z2, số răng Z2. Z2 có ổ trục quay di động.
Sơ đồ a: Z1, Z2 là bánh răng trụ răng ngoài.
Sơ đồ b: Z1 là bánh răng trụ răng trong, Z2 là bánh răng trụ răng ngoài.
Sơ đồ c: Z1 là bánh răng trụ răng ngoài, Z2 là bánh răng trụ răng trong.
Cơ cấu này có 2 bậc tự do. Ví dụ sơ đồ a, phải cho quy luật chuyển động của C và Z1 thì mới xác định được quy luật chuyển động của Z2. Cơ cấu có 2 bậc tự do được sử dụng để hợp hoặc phân chuyển động.
Cơ cấu để truyền chuyển động đơn thuần thì chỉ cần 1 bậc tự do. Do vậy phải hạn chế bớt 1 bậc tự do. Có các phương án sau:
1. Giữ cần C cố định: cơ cấu bánh răng hành tinh thành bộ truyền bánh răng thường quen thuộc.
2. Giữ bánh răng trung tâm Z1 cố định. Z1 được gọi là bánh răng mặt trời, Z2 là hành tinh, vừa tự quay quanh trục tâm của Z2 vừa quay quanh mặt trời Z1 . Nếu trục vào là cần C, làm sao để lấy chuyển động của Z2, có ổ trục quay di động, đến trục có ổ trục quay cố định. Vấn đề này sẽ được bàn ở mục A dưới đây.
3. Còn 1 phương án nữa ít được nhắc đến: không cho Z2 quay quanh trục của nó, chỉ cho tâm quay của nó quay theo cần C. Tức Z2 có chuyển động tịnh tiến tròn. Nếu trục vào là cần C thì trục ra là trục của bánh răng Z1. Mục B dưới đây bàn về việc này.
A. Lấy chuyển động quay từ Z2
[LEFT]A1. Dùng các cơ cấu có khả năng truyền động giữa hai trục song song lệch tâm như khớp cardan, khớp ngàm, ... trong đó khớp chữ thập Oldham là gọn nhất vì có kích thước chiều trục nhỏ, như ví dụ sau áp dụng sơ đồ b nói trên: [/LEFT]
[LEFT]
Bánh răng trong 3 (số răng Z3) cố định với vỏ hộp. Bánh răng hành tinh 2 (số răng Z2), lắp trên phần lệch tâm của trục vào 1. Mặt đầu của bánh răng 2 và mặt đầu của trục bị dẫn 6 đều mang 2 chốt 4 có ổ lăn, đối xứng, ăn vào hai rãnh vuông góc nhau trên mặt đầu của vòng 5. Vòng 5 này đóng vai trò đĩa chữ thập trong cơ cấu Oldham truyền chuyển động từ bánh răng 2 có ổ di động đến trục 6 có ổ cố định. Do độ lệch tâm giữa trục ra 6 và trục bánh răng hành tinh 2 nhỏ nên rãnh của đĩa chỉ cần ngắn.
Tỷ số truyền: ω1/ω6 = -(Z3 - Z2)/Z2
Ưu điểm của bộ truyền:
1. Có thể đạt tỷ số truyền lớn nếu chọn Z2 xấp xỉ gần bằng Z3, lớn không kém gì bộ truyền bánh vít trục vít mà chỉ cần 2 bánh răng trụ. Ví dụ nếu Z2 = 100, Z3 = 101 thì i = -1/100.
2. Hiệu suất rất cao. Tài liệu có hình trên cho biết bộ truyền với Z1 = 39, Z2 = 40, i = -39 thì hiệu suất đạt 80%.
3. Việc truyền chuyển động quay của bánh răng hành tinh đến trục ra bằng cơ cấu Oldham đã giảm lực cho ổ của bánh răng này, tăng tuổi thọ của ổ nhờ điểm truyền lực ở xa tâm bánh răng.
Mô phỏng: kết cấu được đơn giản hóa cho dễ hiểu nguyên lý làm việc (xem hình bên phải).
Z3 = 40, Z2 = 38, mô đun m = 2, độ lêch tâm của trục 1: 2 mm.
Trục 1 quay 19 vòng, trục 6 quay 1 vòng, ngược chiều.
Xem mô phỏng:
http://www.youtube.com/watch?v=78gkc9mPT-w
Cùng nguyên lý làm việc với bộ truyền này nhưng là ăn khớp ngoài (sơ đồ a) là bộ truyền số 3 đã nêu trong:
http://meslab.org/mes/threads/21452-Bien-toc-bang-cac-banh-rang-co-cung-so-rang?p=121995#post121995
Khi đó đĩa chữ thập rất lớn (do khoảng cách trục của bánh răng hành tinh và trục ra lớn) và chạy chiếm nhiều chỗ nên không hay.
A2. Một giải pháp rất khôn cho sơ đồ b: Thêm một đoạn lệch tâm cho cần C (trục 1 hình a dưới đây), lệch về phía kia so với đoạn lệch tâm trước. Trên đoạn lệch tâm thêm này lắp bánh răng 3 giống hệt bánh răng 2. Mỗi bánh răng 2, 3 có 4 lỗ. Khi lắp chúng cùng ăn khớp với bánh răng trong 4, các lỗ này tạo thành hình con mắt (hình A-A) chứa các chốt 5 của trục ra 6 để trục 6 nhận chuyển động quay của các bánh răng 2, 3. Hai bánh răng cùng ăn khớp tăng khả năng truyền lực.
Hình b là bản vẽ kết cấu dùng đến 12 chốt 5.
Hình bên phải là mô phỏng cơ cấu theo hình a. Xem mô phỏng:
http://www.youtube.com/watch?v=MGVSRrI0ir4
B. Giữ Z2 tịnh tiến tròn
B1. Hình dưới là cơ cấu theo sơ đồ b. Bánh răng 2 được giữ tịnh tiến tròn bởi hai chốt trượt trong rãnh của tấm 3. Tấm này chỉ có thể đi lại theo phương thẳng đứng. Nếu trục vào là C thì chuyển động sẽ được lấy ra từ bánh răng 1.
Mô phỏng được làm với Z1 = 40, Z2 = 38.
ωc/ω1 = (Z1 - Z2)/Z1
C quay 20 vòng, Z1 quay 1 vòng, cùng chiều.
http://www.youtube.com/watch?v=XCpMWxyM9yc
B2. Hình dưới là cơ cấu theo sơ đồ b. Bánh răng 2 được giữ tịnh tiến tròn bởi hai chốt trượt trong hai lỗ của tấm 3. Tấm này lắp cố định trên thân máy. Bán kính lỗ = bán kính chốt + độ lệch tâm trục C.
Nếu trục vào là C thì chuyển động sẽ được lấy ra từ bánh răng 1.
Mô phỏng được làm với Z1 = 40, Z2 = 38.
C quay 20 vòng, Z1 quay 1 vòng, cùng chiều.
http://www.youtube.com/watch?v=RmUYrYai1S4
Hình bên trái là pa lăng dùng cơ cấu này. Người kéo bánh xích lớn làm quay trục lệch tâm mang bánh răng 5. Bánh răng này có hai chốt 2 tiếp xúc với hai lỗ của tấm cố định 3 (xem hình theo mũi tên A). Bánh răng răng trong 4 liền với bánh xích nhỏ 1 kéo vật lên.
B3. Hình dưới là cơ cấu theo sơ đồ c. Bản vẽ sau là kết cấu của bộ giảm tốc truyền động đến cam 6. Bạc 2 lắp then với trục vào 1. Đòn 3 lắp bu lông với bánh răng răng trong 8. Đòn 3 lắp quay trên đoạn lệch tâm của bạc 2. Đuôi đòn 3 có rãnh lắp trượt với chốt 9 cố định trên thân máy. Bánh răng răng ngoài 7 lắp quay với phần không lệch tâm của bạc 2. Cam 6 lắp then với bánh răng 7. Tuy nhiên ràng buộc của đòn 3 không làm bánh răng 8 chuyển động tịnh tiến tròn. Ở đây bánh răng 8 có chuyển động lắc phức tạp của thanh truyền trong cơ cấu xy lanh quay. Trục ra cũng quay với vận tốc ω6 = ω1.Z7/(Z8 - Z7) ngược chiều ω1 nhưng không đều.
Đã thử mô phỏng nhưng không thành công nên đã đưa kiểu B2 trên vào cơ cấu này: hình bên phải. Trục vào C quay 19 vòng thì trục ra Z1 quay 1 vòng, ngược chiều.
Xem mô phỏng:
http://www.youtube.com/watch?v=czG3I4u8xMY
Nhìn cơ cấu B2, B3 chạy rất hay, đơn giản mà hiệu quả.