BÀI tập lớn cơ KHÍ đại CƯƠNG chế tạo sản phẩm bánh răng

Cấu tạo bánh răng thẳng ,bản vẽ minh họa .Bản vẽ minh họa cho bánh răng 1.Cấp chính xác của bánh răng: - Rất nhiều người thường hay nhầm về cấp chính xác của bánh răng với cấp chính xác

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

VIỆN CƠ KHÍ -o0o -

BÀI TẬP LỚN

CƠ KHÍ ĐẠI CƯƠNG

Đề tài: 1

“Chế tạo : Sản phẩm bánh răng ”

BÀI TIỂU LUẬN CƠ KHÍ ĐẠI CƯƠNG

NGƯỜI THỰC HIÊN: Đồng Tuấn Đạt.

MSSV: 20205484

ĐỀ SỐ: 1-Chế tạo bánh răng thẳng

- Chương 1 : Giới thiệu chung về sản phẩm bao gồm: C$c đă 'c đi(m cơ bản v* +ng d-ng c.a sản phẩm trong th0c t1.

- Chương 2: L0a chọn vật liệu ch1 tạo cho sản phẩm v* trình b*y c$c đă 'c

t8nh cơ bản c.a vâ 't liê 'u bao gồm: Th*nh ph;n h<a học, cơ t8nh, l> t8nh, h<a t8nh,

- Chương 3: L0a chọn phương ph$p ch1 tạo sản phẩm v* mô tả trình t0 gia

công với sản phẩm c- th( đA chọn, t8nh to$n thồng sB cCt gọt ch8nh cho

mô 't sB nguyên công cơ bản

- Chương 4: L0a chọn phương ph$p xE l> nhiê 't cho sản phẩm đA chọn

- Chương 5: K1t luận

Chương 1 : Giới thiệu chung về sản phẩm bao gồm: C$c đă 'c đi(m cơ bản v*

+ng d-ng c.a sản phẩm trong th0c t1

I.Khái niệm bánh răng thẳng.

- Trong nền kinh t1 ph$t tri(n như hiện nay thì ng*nh công nghiệp cơ kh8 đang

đ<ng vai trò rất quan trọng H;u h1t c$c thi1t bị m$y m<c c< đều sE d-ng b$nh răng v* loại m* được sE d-ng phổ bi1n nhất đ< l* b$nh răng thẳng v* b$nh răng h*nh tinh Đặc biệt l* trong ch1 tạo c$c linh kiện động cơ

B$nh răng thẳng l* một linh kiện trong cơ kh8 Mỗi b$nh răng sẽ c< rAnh dạng răngcưa đ( truyền tải c$c mô men xoCn giúp cho đông cơ hoạt động

II Cấu tạo bánh răng thẳng ,bản vẽ minh họa

Bản vẽ minh họa cho bánh răng

1.Cấp chính xác của bánh răng:

- Rất nhiều người thường hay nhầm về cấp chính xác của bánh răng với cấp chính xác thông thường quy định cho 1 chi tiết Vậy nên mình xin đượcnhắc lại để chúng ta cùng hiểu rõ về cấp chính xác của bánh răng

- Theo tiêu chuẩn Việt Nam( TCVN ) quy định Độ chính xác của bánh răng

có 12 cấp và được đánh số từ 1 đến 12 ,mức độ chính xác giảm dần từ

1-12 , trong đó cấp 1 là cấp chính xác nhất, cấp 1-12 là kém chính xác nhất và thường sử dụng các cấp chính xác 6,7,8,9 ( chú ý: Độ chính xác của bánhrăng khác với quy định cấp độ chính xác của chi tiết gia công là 20 cấp chính xác)

2.Kết cấu của bánh răng.

-Như các bạn thường nhìn thấy nhiều loại bánh răng, loại thì bánh răng được chế tạo liền khối với trục, loại thì được khoét lõm,… và

các loại bánh răng chế tạo này thường tuân theo 1 quy luật sau Các bạn cũng nễn nhớ và áp dụng quy tắc tối ưu hóa trong thiết

kế, vơi các loại bánh răng như sau:

+ Nếu đường kính ngoài (d) của bánh răng d < 150 mm: Bánh răng được chế tạo liền khối và không khoét lõm

+ Nếu d < 600: Bánh răng thường được khoét lõm để giảm khối lượng

+ Nếu d > 600: Bánh răng thường được chế tạo vành riêng bằng thép tốt, sau đó ghép vào moayer, loại này tôt, nhưng mà chi phí gia công đắt

3 9 thông số cơ bản của bánh răng cần phải nhớ sâu

6 Modun ( m ):

- Modun là thông số quan trọng nhất của bánh răng, tất cả các thông số của bánh răng đều có thể tính toán qua modun của bánh răng

- Công thức tính: m = P/π và giá trị modun thường từ 0.05 đến 100 mm

Ví dụ modun tiêu chuẩn như

Dãy 1: 1; 1.25; 1.5 ; 2 ; 2.5 ; 3 ; 4 ; 5 ; 6 ; 8 ; 10 ; 12 ; 16 ; 20 ; 25

Dãy 2: 1.125 ; 1.375 ; 1.75 ; 2.25 ; 2.75 ; 3.5 ; 4.5 ; 5.5 ; 7 ; 9 ; 11 ; 14 ; 18 ; 22

Chú ý: Mođun là thông số quan trọng nhất và hai bánh răng muốn ăn khớp với nhau thì Modun phải bằng nhau

7 Chiều cao răng ( h ):

- Chiều cao răng là khoảng cách hướng tâm giữa vòng đỉnh và vòng đáy

- Chiều cao đầu răng ha là khoảng cách hướng tâm giữa vòng đỉnh và vong chia

Công thức tính: ha = m

- Chiều cao chân răng hf là khoảng cách hướng tâm giữa vòng chia và vòng đáy

Công thức tính: hf = 1.25m

Vậy chiều cao răng h = ha + hf = 2.25m

8 Chiều dày răng (St ):

- Chiều dày răng là độ dài cung tròn giữa 2 profin của một răng đo trên vòng tròn chia

- Công thức tính: St = P/2 = m/2

9 Chiều rộng rãnh răng ( Ut):

- Chiều rộng rãnh răng là độ dài cung tròn đo trên vòng chia của một rãnh răng

B$nh răng răng thẳng c< th( truyền động giữa c$c tr-c song song

-Truyền động b$nh răng được sE d-ng trong nhiều loại m$y v* cơ cấu kh$c nhau đ( truyền chuy(n động quay từ tr-c n*y sang tr-c kh$c v* đ( bi1n chuy(n động quay th*nh chuy(n động tịnh ti1n hoặc ngược lại

-Với ưu đi(m kh$ nhiều c- thê\ l* c<

tỷ sô truyền ổn định, hoạt đô 'ng êm không mấy ph+c tạp bên cạnh đo truyền đô 'n

g c.a b$nh răng l* rất lớn do đo b$nh răng kh$ được ưa chuô 'ng trong c$c hê thB

ng chuy(n đô 'ng, vâ 'n đô 'ng c.a c$c loại m$y m<c hiê 'n nay

-Phạm vi tBc độ v* truyền l0c c.a truyền động b$nh răng rất lớn

Khả năng truyền tBi đa c.a c$c hô 'p tBc đô ' v* truyền l0c c< th( tBi đa lên tới h*ng ch-c nghìn KW Khi tBc độ vòng c.a b$nh răng

trong c$c cơ cấu truyền chuy(n động tBc độ cao c< th( đạt tới 150m/s C$c b$nh ră

ng truyền chuy(n động quay được gọi l* b$nh răng ch động, còn b$nh răng nhận chuy(n động quay gọi l* b$nh răng bị động

Trong bộ truyền còn c< kh$i niệm b$nh răng nhỏ ( c< đường k8nh hoặc sB răng nhỏ ) v* b$nh răng lớn (c< đường k8nh v* sB răng lớn ) ở đây chúng ta nghiên c+u về b$

nh răng lớn c< đường k8nh lớn v* sB răng lớn

Chương 2 : L0a chọn vật liệu ch1 tạo cho sản phẩm v* trình b*y c$c

đă 'c t8nh cơ bản c.a vâ 't liê 'u bao gồm: Th*nh ph;n h<a học, cơ t8nh, l> t8nh, h<a t8nh,

I.Yêu cầu khi chọn vật liệu chế tạo bánh răng.

- Tải trọng lớn hay nhỏ

- Khả năng công nghệ v* thi1t bị ch1 tạo cũng như vật tư được cung cấp

- C< yêu c;u k8ch thước gọn hay không ?

- Môi trường l*m việc c.a b$nh răng

- Độ ăn mòn lớn hay không ?

II Vật liệu chế tạo bánh răng.

Nh<m 2 : c< độ rCn HB >350 , b$nh răng thường được tôi th( t8ch ,

tôi bề mặt, thấm cacbon ,thấm nito dùng c$c nguyên công

tu sEa đCt tiền như m*i,m*i nghiền v.v

Răng chạy mòn rất kém do đ< phải nâng cao độ ch8nh x$c ch1 tạo , nâng

cao độ c+ng c.a ổ tr-c.Tuy nhiên

khi dùng vật liệu nh<m 2 thì +ng suất ti1p xúc c< th( tăng tới 2 l;n v* nâng

cao khả năng tải c.a bộ truyền cũng như

tăng tới 4 l;n so với thép thường h<a hoặc tôi cải thiện

ĐBi với hộp giảm tBc chịu công suất trung bình hoặc nhỏ ,chỉ c;n chọn vật liệu nh<

m 1, đồng thời chú > răng đ( tăng khả năng chạy mòn c.a răng

,nên nhiệt luyện b$nh răng lớn đạt độ rCn thấp hơn độ rCn b$nh răng nhỏ từ 10 đ1n

- Ta c;n một vật liệu ch1 tạo đảm bảo c$c yêu c;u kĩ thuật em

xin chọn thép hợp kim k1t cấu C45 đ( l*m b$nh răng lớn răng thẳng truyền đ ộng trong oto

-C$c t8nh chất cơ bản c.a thép hợp kim C45:

Thép C45 là gì?

Thép C45 là một loại thép hợp kim có hàm lượng carbon cao lên đến

0,45% Ngoài ra loại thép này có chứa các tạp chất khác như silic, lưu huỳnh, mangan,crom… Có độ cứng, độ kéo phù hợp cho việc chế tạo khuôn mẫu Ứng dụng trong cơ khí chế tạo máy, các chi tiết chịu tải trọng cao và sự va đập mạnh

Chữ “C” trong tên thép C45 là kí hiệu của nhóm thép carbon Con số 45 có nghĩa hàm lượng carbon trong thép là khoảng 0,45%.

Thành phần thép C45

Thành phần thép là một trong những yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng của thép C45 Vì vậy, nhân công làm thép phải tuân thủ nghiêm ngặthàm lượng nguyên tố để đảm bảo chất lượng của mác thép Các thành phân hóa học của thép C45

Mác

thép

Hàm lượng của các nguyên tố, %

pho

Phot-lưuhuỳnh crom niken

Không lớn hơn

C45 0.42 –0.50 0.16 –0.36 0.50 –0.80 0.040 0.040 0.25 0.25

Mác thép C45

Theo tiêu chuẩn TCVN 1766-75, thép C45 là loại thép có kết cấu chất lượng tốt, độ bền cao, độ kéo phù hợp Mác thép C45 là một trong những loại mác thép có tính ứng dụng trong lĩnh vực cơ khí, xây dựng thông dụng

để sản xuất ty ren, bánh đà, bulong ốc vít Thành phần mangan giúp thép

có khả năng chống oxy hóa, ngăn hình thành chất sunfat sắt, tránh nứt vỡ thép

Chỉ số cấp bền của thép C45

Mác

thép chuẩn Tiêu

Độ bên đứt σb (Mpa)

Độ bền đứt

σc (Mpa)

Độ giãn dài tương đối

δ (%)

Độ cứng HRC

Độ dãn dài tương đối (d5)

Độ thắt tương đối (y)

Độ dai

va đập, kG (m/cm2)

Độ cứng sau thường hóa (HB)

Độ cứng sau ủ hoặc Ram cao (HB)

Ứng dụng thép C45

Trong lĩnh vực cơ khí chế tạo, nhờ có độ bền tốt, độ cứng cao nên thép C45 dùng để chế tạo các chi tiết máy chịu tải trọng bền như đinh ốc, trục bánh răng, các chi tiết máy qua ren dập nóng, các chi tiết chuyển động haytrục piton Thép C45 còn đươc sử dụng phù hợp để chế tạo vỏ khuôn, ốc vít, dao

Trong lĩnh vực xây dựng thép C45 được dùng trong xây dựng cầu đường, khung thép vì nhờ có độ cứng cao

Thép C45 được $p d-ng trong xây d0ng

Ưu điểm của thép C45 là gì?

 Do có độ bền kéo 570-690Mpa, thép C45 có khả năng chống bào mòn, chống oxy hóa tốt và chịu được tải trọng cao

 Tính đàn hồi tốt, vì có độ bền kéo cao và giới hạn chảy cao nên thép C45 có khả năng chịu được va đập tốt

 Sức bền kéo cao giúp cho việc nhiệt luyện, chế tạo chi tiết máy, khuôn mầu

 Mức giá thành thấp hơn so với các dòng thép nguyên liệu khác

Chương 3: L0a chọn phương ph$p ch1 tạo sản phẩm v* mô tả trình t0 gia

công với sản phẩm c- th( đA chọn, t8nh to$n thồng sB cCt gọt ch8nh cho mô ' t

sB nguyên công cơ bản.

I.Các phương pháp chế tạo bánh răng tiêu biểu

– Đúc áp lực: được dùng để chế tạo từ kim loại màu Khi đúc kim loại nóngchảy dưới áp lực và tốc độc cao được rót vào khuôn thép (khuôn được nhiệt luyện đạt độ cứng nhất định) Bằng phương pháp này có thể chế tạo được các bánh răng ăn khớp ngoài và ăn khớp trong Từ hợp kim kẽm có thể đúc được các bánh răng có modun m ≥ 0,3 mm, từ các hợp kim nhẹ cóthể đúc được các bánh răng có modun m ≥ 0,5 mm và từ hợp kim đồng –

có modun m ≥ 1,5 mm Đối với các bánh răng bổ sung mặt răng, còn các bánh răng đúc áp lực từ hợp kim nhẹ và hợp kim đòng cần phải qua gia công cơ bổ sung, do đó phải để lại lượng dư cho bề mặt răng khi chế tạo bánh răng

– Đúc trong khuôn nóng chảy: đưọc dùng để chế tạo phôi hoặc bánh răng

từ thép và kim loại màu có hình dạng phức tạp Quá trình đúc được thực hiện trong khuôn gốm có độ chính xác cao tương ứng với biên dạng của phôi Phương pháp này có độ chính xác cao, tương tự với gia công bánh răng

Bánh răng được chế tạo từ các vật liệu khác nhau

2.Sử dụng phương pháp cán

-Phương pháp cán bằng các con lăn được dùng để chế tạo phôi trụ có bậc Trong quá trình gia công phôi tự động quay giữa hai con lăn Hai con lăn này được lắp trên các trục song song với nhau Trên bề mặt các con lăn có lắp các đường hình chêm, các đường hình chêm này trong quá trìnhquay dần ăn sâu vào phôi để tạo ra hình dáng theo yêu cầu Sau một vong quay của các con lăn phôi hoàn toàn được gia công Nếu chiều dài của phôi không lớn có thể cán hai hoặc nhiều phôi cùng một lúc Phương

hoặc máy ép cho phép giảm vật liệu được 10 – 15% nhờ giảm được lượng

dư gia công (lượng dư gia công cơ giảm từ 2 ÷ 2,5 mm xuống còn 1 ÷ 1,5 mm) Năng suất của máy cán có thể đạt 360 ÷ 900 chi tiết trong một giờ

II Trình tự gia công bánh răng

-Bước 1: Ti1n h*nh dập th( t8ch - Bước 2: Ti1n h*nh nhiệt luyện

-Bước 3: Gia công cơ tạo mặt chuẩn Bước 4: Khỏa mặt đ;u khoan tiện lỗ

- Bước 5:Tiện mặt tròn xoay 600mm ϕ

-Bước 6 :Gia công biên dạng răng

-Bước 7: Th0c hiện nhiệt luyện b$nh răng

-Bước 10: Ti1n h*nh ki(m tra sản phẩm

3 chấu l*m đồ g$,

ta c;n hạn ch1 được 8t nhất 5 bậc t0 do Trong khi bề mặt tròn xoay ngo*i ch

ỉ c< khả năng hạn ch1 được hai bậc t0 do,

do đ< ta c;n sE d-ng thêm bề mặt đ;u đ( hạn ch1 thêm 3 bậc t0 do nữa Th1 n hưng do phôi được ch1 tạo bằng phương ph$p dập n<ng nên không th1 tr$nh được việc trên bề mặt phôi vẫn tồn tại bacia hặc nhấp nhô bề mặt

Cho nên không th( đảm bảo rằng trong qu$ trình kẹp chặt phôi không bị xô lệ

ch khori vị tr8 định vị sẽ l*m cho chất lượng gia công không đảm bảo

Do đ< trước qu$ trình gia công cơ ta c;n phải ti1n h*nh nguyên công tạo chuẩ

n đ( bCt đ;u gia công cơ

1.Thiết kế các nguyên công

-Qui trình ch1 tạo phôi như sau:

+Chọn phôi ban đ;u: Do

b$nh răng được ch1 tạo c< k8ch thước ϕ 600mm trước khi rèn v* dập n<n

g kim loại ta phải l*m sạch kim loại cCt bỏ thép thanh ti1t diên tròn ra từn

g ph;n nhỏ c< k8ch thước phù hợp với b$nh răng c;n gia công, qu$ trình c

Ct đ< được th0c hiện trên mấy cưa c;n :

++Ti1n h*nh dập trông khuôn k8n nhiều l;n

++ L;n cuBi cùng dập trong khuôn k8n th*nh c< g<c nghiêng ++Ti1n h*nh b$n sản phẩm sau khi dập đ( l*m mềm phôi dập ++ CCt bavia ở phôi dập

Bước 2: Tiến hành nhiệt luyện phôi

Do qu$ trình dập phôi n<ng đ( tạo h*nh d$ng ban đ;u cho phôi trước khi gia công cCt gọt tạo ra

chi ti1t Dưới t$c dung c.a nhiệt độ v* tải trọng dùng đ( gây bi1n dạng cơ họ

c đA gây bi1n dạng cơ học đA l*mcho phôi tạo ra c< bề mặt bị bi1n c+ng v* c

ơ t8nh không đồng đều Do đ< n1u ti1n h*nh gia công

ngay thì lưỡi cCt bị mòn c< th( mẻ hoặc gAy l*m qu$ trình gia

công gặp nhiều kh< khăn, chất lượng bề mặt không ổn định Vậy trước khi qua công ta phải ti1n h*nh nhiệt luyện Ở đây ta đưa phôi đi

ở nhiệt độ 840 độ C giữ ở nhiệt độ đ< một thời gian,

sau đ< l*m nguội rất chậm trong vòng v*i ti1ng đồng hồ, l*m nguội bên trong lò Sau khi c< th( khE được những +ng l0c dư ở bên trong c.a phôi

do việc l*m nguội

không đều trước đ< gây

ra, l*m giảm độ c+ng c.a kim loại v* tăng t8nh dẻo, t8nh dai c.a kim loại, gi

úp dễ gia công cCt gọt hơn

-Bước 3: Gia công tạo chuẩn thô sơ bộ:

-Định vị: Chi ti1t được định vị trên

mâm cặp ba chấu t0 định vị, mặt tâm, mặt đ;u

hạn ch1 3 bậc t0 do nhờ định vị bằng mặt phẳng còn bề mặt tròn xoay hạn ch

1 2 bậc

t0 do nhờ 3 chấu kẹp Như vậy ta đA khBng ch1 được 3 bậc t0 do cho

chi ti1t

-Kẹp chặt: Sau khi chi ti1t đA được định vị trên mâm

3 chấu ta ti1n h*nh xi1t mâm cặp đ( tạo l0c kẹp c;n thi1t

Phương c.a l0c kẹp chặt vuông g<c với bề mặt tròn xoay Sau khi

chi ti1t cB định ti1n h*nh gia công tiện thô 2 mặt c.a b$nh răng

-Chọn m$y gia công : Chi ti1t được gia công

trên m$y tiện vạn năng Anyang CW6180B với công suất 11kW

-Chọn dao: dùng dao tiện c< gCn mảnh hợp kim l* T15K6

-Bước 4 :Gia công mặt đầu còn lại, khoan lỗ và tiện lỗ giảm khối lượng

Định vị chi ti1t được định vị trên mậm cặp ba chấu t0 định tâm, mặt đ;u hạn ch1

3 bậc t0 do nhờ định vị bằng mặt phẳng còn bề mặt tròn xoay hạn ch1 2 bậc t0 do n

hờ ba chấu kép Như vậy đA khBng ch1 được 5 bậc t0 do cho chi ti1t

+Kẹp chặt:Sau khi ti1n h*nh định vị trên mâm cặp ba chấu ta sE d-ng luôn mâm cặp đ( kẹp tạo l0c kẹp chặt

Phương c.a l0c kẹp chặt vuông g<c với bề mặt tròn xoay

Sau đB ta ti1n h*nh c$c bược theo th+ t0:

Tiện khỏa mặt đ;u

Khoan lỗ 6 lỗ c.a ph;n giảm trọng lượng răng

Khoan lỗ 38mm.ᶲ

Tiện tinh từ 38mm lênᶲ 40mm.ᶲ

Tiện v$t mép lỗ 40mm.ᶲ

Chọn m$y gia công: Chi ti1t được gia công +

trên m$y tiện vạn năng Anyang CW6180B với công suất 11kW

+Chọn dao: Dùng dao tiện c< gCn mảnh hợp kim l* T15K6,

Dùng mũi khoan thép gi< khoan lỗ

Dùng dao tiện tiện ph;n giảm khBi lượng cho đúng hình dạng v

* kh8ch thước

Dùng dao tiện c< gCn mảnh hợp kim T15K6 đ( tiện tinh lỗ -Bước 5: Tiến hành gia công bề mặt ngoài tròn xoay của phôi 600mm ϕ :

+Định vị: Ti1n h*nh lCp chi ti1t lên tr-c g$ c< vai,

khi đ< chi ti1t được định vị 1 bậc t0 do còn 4 bậc còn lại được định vị nhờ tr- d*i l

Cp lỗ 40mm.ᶲ

+ Kẹp chặt: Đ( cB định chi ti1t trên tr-c g$ ta sE d-ng mBi kẹp ren đ( tạo l0c kẹp chặt giữ cho cB định trên tr-c khi gia công Sau khi kẹp chặt ti1n h*nh gia công theo th+ t0 c$c bước sau:

.Tiện thô to*n bộ bề mặt tròn xoay đ( đạt k8ch thước 600mm.ᶲ .Tiện tinh bề mặt tròn xoay 600mm.ᶲ

Ti1n h*nh v$t mép 45 ở cả hai bên c.a phôi 0

+ Chọn m$y gia công : Chi ti1t đươc gia công

trên m$y tiện vạn năng Anyang CW6180B với công suất 11kW

+ Dùng dao tiện c< gCn mảnh hợp kim l* T15K6

+Bước 6: Gia công biên dạng răng

- Định vị: Đ( định vị tr8 chi ti1t trong qu$ trình gia công

ta sE d-ng tr0c bậc đ( g$ chi ti1t gia công đB lên

Khi đ< phôi hạn ch1 được 5 bậc t0 do nhờ sE d-ng vai tr-c v* bề mặt tr- d*i Việc định vị như vậy giúp ta c< th( g$ được nhiều chi ti1t trong một l;n gia

công nhờ đ< năng suất gia công tăng nâng cao hiệu suất gia công tăng cao

năng suất v* hiệu suất c.a qu$ trình gia công