Bộ Truyền Rack and Pinion - Mô Hình Giáo Dục

Introduction:

Đây là một mô hình giáo dục nữa về bộ truyền rack and pinion (thanh răng – bánh răng). Con gái mình phải thuyết trình về loại bộ truyền này ở trường, mà tụi mình không tìm được mẫu nào đáp ứng đủ tiêu chí:

• đủ lớn (kể cả răng) để trình bày trước lớp*
• nhìn rõ được sự ăn khớp giữa bánh răng và thanh răng
• chắc chắn, bền, cầm chuyền tay trong lớp được
• dễ in
• không cần thêm phần cứng (hardware) để lắp ráp

* để dễ hình dung tỉ lệ: thanh rack dài 20 cm và cái bracket cao gần 90 mm

Mình vui vẻ nhận “kèo” này vì cũng đang rảnh và từ lâu đã muốn làm gì đó với gears. Do trước giờ chưa từng thiết kế đồ có gears, mình làm theo một YouTube tutorial về cách thiết kế rack and pinion trong Fusion, rồi sau đó dựng các phần còn lại của mô hình xoay quanh bộ truyền đó.

Printing:

Mình in mẫu bằng PLA với layer height 0.2 mm. Phần rack và pinion được in nằm nghiêng/đặt cạnh để răng trở thành perimeters của bản in. Phần bracket thì in dựng đứng vì mình thiết kế rãnh trượt (slide) với overhang để in theo hướng này. Ngoài ra lỗ trục (shaft) cũng được tối ưu cho orientation này. Phần crank thì in nằm phẳng.

Không cần support cho bất kỳ bộ phận nào của mẫu.

Assembly:

1. Chỉnh/ráp để thanh rack trượt mượt trong bracket.
2. Lắp pinion vào và kiểm tra quay/trượt có trơn tru không.
3. Ấn crank vào trục.

Vậy là mọi thứ sẽ cố định. Với mình, crank bám rất chắc vào trục nhờ lực ma sát. Nếu cần thì chấm keo nhẹ, cẩn thận là được.

Clearances:

Với máy in của mình, clearance 0.1 mm cho rãnh trượt tuyến tính và lỗ trục là ổn.

Tuy nhiên, mình cũng upload thêm phiên bản bracket có clearance 0.2 mm (cho cả rack lẫn trục), và cả crank có clearance 0.2 mm quanh phần ổ vuông (square socket).

Cập nhật 06/2025:

Như có bạn nhắc trong phần bình luận, trước đây phần rack bị sai vì răng được copy từ pinion rồi “duỗi” thành rack (theo tutorial link ở trên), nên mặt răng bị cong.

Trong khi đó, răng của rack đúng ra phải có mặt phẳng (thẳng) (chuyện này làm mình lấn cấn khá lâu). Giờ có người nhắc lại nên mình đã sửa và upload rack mới với 2 phiên bản: một bản có clearance 0.1 mm giữa răng pinion và răng rack, và một bản 0.2 mm trong trường hợp bản kia hơi khít.

Nếu bạn quan tâm cách dựng rack có mặt răng thẳng, mình có thấy tutorial này trên YouTube.