Tiểu luận cơ khí đại cương Chế tạo bánh răng

TKDACNHNC TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN CƠ KHÍ Bộ môn Hàn Công nghệ Kim loại o0o BÀI TẬP CƠ KHÍ ĐẠI CƯƠNG Mã HP ME 2030 Đề số 3 San phâm banh răng Thực hiện SV Nguyễn Khắc Kiên Lớp TE1 01 K66.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

Đề số 3: San phâm banh răng

Thực hiện :SV Nguyễn Khắc Kiên

Lớp TE1-01.K66 MSSV : 20217731

Hướng dẫn: PGS.TS Vũ Huy Lân

Nội dung

Chương 1: Giới thiệu chung vê san phâm bao gôm: Cac đăc điêm cơ ban

va ưng dung cua san phâm trong thực tê

Chương 2: Vât liệu chê tao cho san phâm va cac đăc tinh cơ ban cua vât

liệu

Chương 3: Phương phap chêt tao san phâm.

Chương 4: Phương phap xư ly nhiệt cho san phâm đa chon.

Chương 5: Kêt luân.

Chương 1: Giới thiệu chung vê san phâm

1 Cac đăc điêm cơ ban:

Banh răng la một bộ phân không thê thiêu trong hệ thống cơ vân hanh cuamột chiêc xe hay cua một may móc công nghiệp nao đó Nó la một bộ phântrong hệ thống chuyên động cua cac may móc cơ khi Nó có hình dang la mộthình tròn với cac răng cưa bao boc bên ngoai như cac răng ranh nối tiêp nhau.Chúng thường được sư dung theo căp có thê từ 2-3 căp Cac căp nối tiêp nhautheo hình dang song song Chúng có tac động trực tiêp tới việc truyên động,phân phối tới tốc độ nhanh châm cua động cơ

2 Ứng dung cua san phâm trong thực tê

Cac banh răng la một phần chi tiêt phổ biên cua may móc hiện đai, được thấyhầu như trong tất ca cac thiêt bị ngay nay va được dùng nhiêu nhất trong cacnganh công nghiệp hiện nay

Cac banh răng được sư dung trong nhiêu loai may va cơ cấu may khac nhau

đê truyên chuyên động quay từ truc nay sang truc khac va đê biên chuyên độngquay thanh chuyên động tịnh tiên hoăc ngược lai

Những nganh công nghiệp banh răng được sư dung rộng rai như la chê taomay, ô tô, cơ khi, …

Chương 2: Vât liệu chê tao cho san phâm va cac đăc tinh cơ

ban cua vât liệu1.Cac vât liệu thường được chê tao banh răng

Khi chon vât liệu phai dựa vao cac yêu cầu cu thê : tai trong lớn hay nhỏ , khanăng công nghệ va thiêt bị chê tao cũng như vât tư được cung cấp, có yêu cầukich thước phai gon hay không Ngoai ra căn cư vao môi trường lam việc cuabanh răng, có ăn mòn hay chị tac dung cua lực hay ưng suất gì không,…

Vât liệu chê tao răng thường được chia thanh 2 nhóm:

 Nhóm 1 : độ rắn HB < 350, banh răng thường được thường hóa hoăc tôicai thiện.Nhờ độ rắn thấp nên có thê cắt răng chinh xac sau khi nhiệt luyện,đông thời bộ truyên có kha năng chay mòn

 Nhóm 2 : có độ rắn HB >350 , banh răng thường được tôi thê tich , tôi bêmăt, thấm cacbon ,thấm nito dùng cac nguyên công tu sưa đắt tiên nhưmai,mai nghiên v.v Răng chay mòn rất kém do đó phai nâng cao độ chinhxac chê tao , nâng cao độ cưng cua ổ truc.Tuy nhiên khi dùng vât liệunhóm 2 thì ưng suất tiêp xúc có thê tăng tới 2 lần va nâng cao kha năng tai

cua bộ truyên cũng như tăng tới 4 lần so với thép thường hóa hoăc tôi caithiện.

 Đối với hộp giam tốc chịu công suất trung bình hoăc nhỏ ,chỉ cần chon

vât liệu nhóm 1, đông thời chú y răng đê tăng kha năng chay mòn cua

răng ,nên nhiệt luyện banh răng lớn đat độ rắn thấp hơn độ rắn banh răngnhỏ từ 10 đên 15 đơn vị :

nhiêu bằng Nhựa, hợp kim, hay Nhôm,

Xét một số đăc tinh cu thê vê 1 vai vât thường được sư dung la:

Mac thép Ham lượng cua cac nguyên tố %

cacbon silic mangan Phot-pho Lưu huỳnh crom niken

Không lớn hơn

C45 0,42-0,5 0,16-0,36 0,5-0,8 0,040 0,040 0,040 0,25

Chỉ số độ bên cua thép C45

Mac thép Tiêu chuân Độ bên kéo

max(Mpa)

Độ bên kéoMin(Mpa)

Độ gian daitương đối

δ (%)

Độ cưngHRC

Độ dandaitươngđối(d5)

Độthắttươngđối (y)

Độ dai vađâp, kG(m/cm2)

Độ cưngsau thườnghóa (HB)

Độ cưngsau u hoăcRam cao(HB)

không nhỏ hơn

Mac thép tương đương thép tròn đăc 40X

Mac thép Độ bên kéo(Mpa) Giới hanchay

(Mpa) Độ dan dai% Tỷ lệ độc Nhiệt luyện

Tôi dầu860ºC, lamcưng 500ºC

A.Phương pháp định hình.

①Phương phap phay định hình

Phay răng bằng phương phap định hình được tiên hanh bằng dao phay định hình

ma profin(biên dang) cua nó phù hợp với profin cua banh răng Dao phay được

sư dung la dao phay đĩa modun hay dao phay ngón modun

Sau khi phay xong một ranh răng, vât được quay đi một bước với góc

α=360º/z(trong đó z la số răng cua banh răng cần phay) đê phay ranh tiêp theo

a, dao phay đĩa modun

b, dao phay ngón modunTuy nhiên, với phay răng định hình lai đat được độ chinh xac thấp, banh răngsau gia công vẫn tôn tai những sai số biên ranh va chia độ nên chỉ được ap dung

đê gia công những banh răng có yêu cầu kĩ thuât không qua cao

②Phương phap xoc răng định hình

- Ưu điêm: dung cu đơn gian

- Nhược điêm: năng suất thấp do thời gian chay không va hiệu chỉnh qua lớnnên it được ap dung, thich hợp san suất đơn chiêc, thư nghiệm

③Phương phap chuốt răng định hình

-Đây la phương phap cho năng suất va độ chinh xac cao Phương phap nayđược sư dung trong san suất hang loat lớn va hang khối Theo phương phap naydao chuốt có biên dang giống biên dang cua ranh răng Sau một hanh trình cuadao chuốt thì biên dang cua một hoăc nhiêu ranh răng cùng được tao ra một lúcbanh răng được quay đi một góc nhờ cơ cấu phân độ Phương phap nay chuốttoan bộ cac răng cùng một lúc rất it dùng vì kêt cấu dao chuốt phưc tap, khanăng thoat phoi kém, lực cắt lớn

Năng suất va độ chinh xac cao

Có thê san xuất hang loat lớn, hang loat khối

Có thê chuốt một hoăc nhiêu ranh răng cùng lúc.

Lực cắt khi chuốt lớn

B Phương pháp cắt răng theo nguyên lý bao hình.

①Phay lăn răng

- Chuyên động quay cua dao va chuyên động quay cua chi tiêt phai nằm trongxich truyên động cua bao hình

+Gia công trên may phay chuyên dùng

+Dao phay quay, cắt liên tuc va tịnh tiên

+Có thê phay thuân hoăc phay nghịch

+Dao phay chê tao phưc tap, gia thanh cao

②Xoc răng.

Xoc răng bao hình có thê thực hiện bằng dao dang banh răng (hình châu) haydao dang thanh răng (hình lược) trên may xoc bao hình

a/ Xọc bằng dao xọc bánh răng.

Lăp lai chuyên động ăn khớp cua 2 banh răng

Tỷ số truyên trong chuyên động cua dao: nct/nd = Zd/Zct

 Chuyên động lên xuống cua đầu dao đê gia công hêt bê rộng răng

 Chuyên động tiên dao hướng kinh đê gia công đat chiêu cao răng

 Chuyên động nhường dao

 Độ chinh xac cao, dễ chê tao chinh xac

 Phương phap duy nhất gia công banh răng nhiêu bâc ma khoangcach giữa cac bâc nhỏ

 Năng suất không cao

b/ Xọc bằng dao xọc răng lược

Dao dễ chê tao chinh xac

May phưc tap vê măt động hoc

Năng suất không cao do vân tốc va quan tinh đầu dao

3 Quy trình công nghệ sản suất bánh răn g.

-Banh răng 64T

＊.Mô ta trình tự nguyên công.

a.Nguyên công 1: Chuân bị va cắt phôi.

- Chon phôi:

Kich thước théo tiêu chuân cua hang: 40x9x6mm

-Cắt phôi:Ta chon may cắt CNCGantry type flame plasma 2000

-Dung sai kich thước: 1-3mm, độ nham bê măt: Rz40.

b.Nguyên công 2: Tiện tinh đầu 1

Yêu cầu kĩ thuât: lam cùn mép sắc cua phôi, cac thông số kĩ thuât đa chuânxac

1 Sư dung thiêt bị: may tiện CNC

2 Dung cu: dao tiện + mũi khoang 20

3 Dung cu kiêm tra: thước căp + đông hô

c,Nguyên công 3: Tiện tinh đầu 2

-Hoan thiện phôi kĩ hơn va kiêm tra lai thông số kĩ thuât cua phôi 1 lần nữatrước khi vao nguyên công tiêp theo

-Yêu cầu kỹ thuât:Kich thước đat: 90mm

Dung sai: 0,05mm

Độ nham : Rz20

d,Nguyên công 4: Nguội

-Đê phôi nguội rôi ta mới cho vao qua trình nguyên công tiêp theo, điêu naygiúp cho cơ tinh cua thép lam phôi được đam bao tốt va tranh được hiện tượngkhông tốt đên san phâm

e,Nguyên công 5: Chuốt then.

* Thông số kĩ thuât may chuốt then:

- lực kéo: 10 tấn

- chiêu dai hanh trình: + lớn nhất 1400mm

+ nhỏ nhất 120mm-số vòng quay: 1000(vg/ph)

-động cơ điện công suất: 6 kw-tốc độ hanh trình lam việc: + lớn nhất 3,4(m/vg)

+ nhỏ nhất 0,5(m/vg)

* chon vât liệu lam dao chuốt: với vât liệu gia công la thép 40X ( thép hợp kimcrôm) có độ bên kéo lên đên 980(MPa) ta chon vât liệu lam dao chuốt la thépgió P18

* chon sơ đô chuốt: đê chuốt ranh then ta chon sơ đô chuốt ăn dần la hợp ly vì

sơ đô chuốt ăn đần có ưu điêm la việc chê tao răng dao đơn gian hơn nhiêu sovới sơ đô chuốt theo lớp Tuy nhiên độ chinh xac va độ nhẵn bê cua măt giacông đat được thấp hơn

* xac định lượng d gia công

Lượng d khi chuốt phu thuộc vao yêu cầu công nghệ chất lượng bê măt gia công

va dang gia công bê măt đó

f,Nguyên công 6: Phay răng vaKhoan 8 lỗ Ф 9

-Phương phap: khoan

+Định vị: 3 bâc tự do trên ban may khoan Ra ga bằng đông hô so đê lấy vị tri lỗđúng giữa cac khoang

+Gia công 8 lượt

-Chê độ khoan:

Khoan trên may khoan K125

Dung cu: mũi khoan thép gió

-xac định số răng cần phay

*răng cắt thô: răng cắt thô lam nhiệm vu cắt đi phần lớn lượng d gia công sốlượng răng cắt thô

*răng cắt tinh: lam nhiệm vu cắt hêt lượng d còn lai nâng cao độ chinh xac giacông, la phần dự trữ mai lai cho răng cắt thô va giam rung động khi cắt

*răng sưa đúng: lam ngiệm vu tăng độ nhẵn va độ chinh xac bê mắt gia công, sốrăng sưa đúng được chon theo cấp chinh xac cua bê măt gia công va kiêu daochuốt

g,Nguyên công 7: Tôi tần số.

-Tôi cao tần cũng la một trong cac phương phap nhiệt luyện lam thay đổi tổchưc, từ đó biên đổi cơ tinh va cac tinh chất khac theo nhu cầu sư dung cua conngười

-Nguyên ly nung nhiệt cua tôi cao tần la dựa trên hiện tượng cam ưng điện từ,dùng sưc nóng cua dòng điện tao ra trên bê măt chi tiêt, khi chi tiêt đăt trong một

từ trường biên thiên Va chiêu sâu lớp bê măt có dòng điện chay qua tỷ lệ thuânvới tấn số f

-Cac phương phap tôi cao tần như sau:

 Nung nóng va lam nguội toan bê măt, ap dung cho cac chi tiêt, bê măt tôinhỏ

 Nung nóng va lam nguội tuần tự, từng phần riêng biệt thường ap dung chotôi banh răng, va truc khuỷu

 Nung nóng va lam nguội liên tuc liên tiêp va thường ap dung cho cac chitiêt dai

*Tổ chức:

 Tổ chưc nhân được sau tôi laMactenxit có độ cưng cao

 Nhiệt độ chuyên biên pha được nâng cao lên, do vây độ tôi phai lấy caohơn tôi thê tich từ 100 - 200°C

 Đê đam bao hat nhỏ va mịn thì sau khi tôi phai ram cao

*Cơ tính:

 Bê măt vât liệu có thê đat độ cưng từ 45 - 62 HRC tùy thuộc va từng vâtliệu

 Bên trong lõi vẫn đam bao dẻo dai với độ cưng khoang 15 - 30HRC

=> Chinh vì vây ma chi tiêt sau khi tôi cao cần có độ cưng cao, vừa chịu được

ma sat mai mòn, vừa chịu được tai trong tĩnh hay va đâp cao, rất thich hợp vớibanh răng, truc truyên, Ngoai ra chi tiêt tôi cao tần còn có thê chịu được mỏi

va chịu uốn xoắn tốt

 Năng suất cao do thời gian tăng nhiệt nhanh

 Chất lượng tốt, tranh được cac hiện tượng oxi hóa bê măt, han chê biêndang cong vênh

 Chi tiêt sau khi tôi cao tần chịu được ma sat, mai mòn, chịu uốn xoắn tốt

 Dễ cơ khi hóa va tự động hóa

*Nhược điểm:

 Khó ap dung cho cac chi tiêt phưc tap, có biên dang không đông đêu,

 Không tôi cao tần được một số loai thép có tinh hợp kim cao như SKD,

 Tôi cao tần thường ap dung tốt cho thép có ham lượng cacbon trung bìnhnhư C45, hay 40Cr, …

h,Nguyên công 8: hoan thiện san phâm.

-kiêm tra lai cac thông số kĩ thuât va lam sach san phâm

-Lam sach cac bê măt, bavia gia công đê chi tiêt lên măt phẳng sach

-Đo cac kich thước thẳng, đường kinh bằng thước căp

-Dung cu: dũa tay, may mai

+Thước căp: chiêu dai 1000mm

+Banh răng mẫu

i,Nguyên công 9: bao quan

- Bao quan nơi khô giao, thoang mat

Chương 4: - Phương phap xư ly nhiệt cho san phâm đa chon.

Phương pháp xử lý nhiệt:Tôi tần số ( Inductioning)

1.Nguyên lý chung về Tôi cao tần.

-Tôi cao tần cũng la một trong cac phương phap nhiệt luyện lam thay đổi tổchưc, từ đó biên đổi cơ tinh va cac tinh chất khac theo nhu cầu sư dung cua conngười

-Nguyên ly nung nhiệt cua tôi cao tần la dựa trên hiện tượng cam ưng điện từ,dùng sưc nóng cua dòng điện tao ra trên bê măt chi tiêt, khi chi tiêt đăt trong một

từ trường biên thiên Va chiêu sâu lớp bê măt có dòng điện chay qua tỷ lệ thuânvới tấn số f

2.Chiều dày lớp tôi cứng.

 Như cac ban đa biêt rất rõ vê tôi thê tich Đối với tôi thê tich thì chiêu sâucua lớp tôi cưng la gần như toan bộ thê tich chi tiêt từ ngoai vao trong.

 Còn đối với tôi cao tần thì Tần số cua dòng điện quyêt định đên chiêu daylớp nung nóng cho nên quyêt định đên chiêu sâu lớp tôi cưng Va thôngthường với phương phap tôi cao tần người ta sẽ ap dung cho cac chi tiêt chỉcần bê măt cưng đê chịu mai mòn tốt, va bên trong vẫn đam bao deo dai,vây nên thường chiêu sâu lớp tôi cưng bằng 20% diện tich

3 Các phương pháp tôi cao tần

-Tùy thuộc vao vât liệu va muc đich sư dung ma có cac phương phap tôi cao tầnnhư sau:

 Nung nóng va lam nguội toan bê măt, ap dung cho cac chi tiêt, bê măt tôinhỏ

 Nung nóng va lam nguội tuần tự, từng phần riêng biệt thường ap dung chotôi banh răng, va truc khuỷu

 Nung nóng va lam nguội liên tuc liên tiêp va thường ap dung cho cac chitiêt dai

4 Tổ chức và tính chất của thép sau khi tôi cao tần

*Tổ chức:

 Tổ chưc nhân được sau tôi laMactenxit có độ cưng cao

 Nhiệt độ chuyên biên pha được nâng cao lên, do vây độ tôi phai lấy caohơn tôi thê tich từ 100 - 200°C

 Đê đam bao hat nhỏ va mịn thì sau khi tôi phai ram cao

=> Chinh vì vây ma chi tiêt sau khi tôi cao cần có độ cưng cao, vừa chịu được

ma sat mai mòn, vừa chịu được tai trong tĩnh hay va đâp cao, rất thich hợp vớibanh răng, truc truyên, Ngoai ra chi tiêt tôi cao tần còn có thê chịu được mỏi

va chịu uốn xoắn tốt

5 Phân tích ưu nhược điểm của Phương pháp tôi cao tần.

* Ưu điểm:

 Năng suất cao do thời gian tăng nhiệt nhanh

 Chất lượng tốt, tranh được cac hiện tượng oxi hóa bê măt, han chê biêndang cong vênh

 Chi tiêt sau khi tôi cao tần chịu được ma sat, mai mòn, chịu uốn xoắn tốt

 Dễ cơ khi hóa va tự động hóa

* Nhược điểm:

 Khó ap dung cho cac chi tiêt phưc tap, có biên dang không đông đêu,

 Không tôi cao tần được một số loai thép có tinh hợp kim cao như SKD,

 Tôi ca0 tần thường ap dung tốt cho thép có ham lượng cacbon trung bìnhnhư C45, hay 40Cr,

Chương 5: - Kêt luân.

-Qua thời gian nghiên cưu va tìm hiêu với sự hướng dẫn cua thầy Vũ Huy Lân

em đa hoan thanh nội dung cua bai tâp lớn va cũng hoc được rất nhiêu điêu bổich đó la kiên thưc cũng như la kinh nghiệm ma thầy truyên đat

-Trên đây em đa trình bay quy trình công nghệ chê tao banh răng theo đúngyêu cầu kĩ thuât đang bao yêu cầu vê kinh tê va ưng dung vao san suất Tuynhiên cũng chưa hẳng la đa tối ưu nhất ma nó còn phai trai qua việc kiêm tratinh kha thi cua nó trước khi được đưa vao đê san suất hang loat

- Đây la bai tâp đầu tiên em được lam quen với quy trình công nghệ chê taobanh răng nên còn nhiêu thiêu sót, em mong thầy tân tình chỉ dây những kiênthưc còn thiêu hoăc chưa đưng đê kiên thưc cua em có thê hoan thiện hơn Emxin gưi lời cam ơn chân thanh tới thầy giao hướng dẫn Vũ Huy Lân đa giúp emhoan thanh bai tâp lớn nay.

Tai liệu tham khao

-Công nghệ chê tao banh răng-nha xuất ban khoa hoc va công nghệ - tac gia:GS.TS TRẦN VĂN ĐỊCH

…