Đề án pbl1 cơ học máy và công nghệ sản xuất tính toán thiết kế, kỹ năng, tính toán lập các bản vẽ chi tiết chọn phôi, chọn công nghê gia công

-Phương trình đường thân khai: rM = OM = rb/cosα θ = tgα – α = invα + Để nghiên cứu động lực học của bộ truyền bánh răng chúng taxây dựng cơ cấu bánh răng cơ cấu bánh răng là mô hình củ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG

KHOA CƠ KHÍ GIAO THÔNG 

ĐỀ ÁN PBL1

CƠ HỌC MÁY VÀ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT

GVHD: Nguyễn Văn Yến SVTH: Trần Văn Phúc MSSV:103210070 NHÓM: 21

LỚP: 21HTCN NĂM HỌC: 2022-20223

ĐÀ NẴNG -2022

Lời nói đầu

Đồ án PBL1: công nghệ sản xuất và cơ học máy, vận dụng một cách hệ

thống các kiến thức đã học trong học phần Hình họa – Vẽ kỹ thuật, Cơ họcmáy, Công nghệ sản suất Trang bị cho các sinh viên kỹ năng lập bản vẽ cơkhí, ghi kích thước, dung sai cho các chi tiết máy, kỹ năng tính toán thiết kếcác chi tiết máy, kỹ năng lập bản thuyết minh trình bày nội dung

Tính toán thiết kế, kỹ năng, tính toán lập các bản vẽ chi tiết Chọn phôi, chọncông nghê gia công và lập quy trình gia công của chi tiết máy Trang bị chosinh viên tổng quan các kiến thức về cơ khí

Việc hoàn thành đồ án môn học sẽ tạo cho học viên có cơ sở tốt để có thể tìmhiểu thiết kế của các loại chi tiết khác Đồng thời, phát huy trí sáng tạo, ýthức tự chủ, tự giác trong nghiên cứu giải quyết các nhiệm vụ khoa học khác,hình thành phương pháp luận khoa học cho người học viên, đặc biệt là cáchtra các bảng biểu

Qua thời gian làm đồ án được sự hướng dẫn tận tình của giáo viên hướng dẫn

: PGS.TS Nguyễn Văn Yến Và sự giúp đỡ của các đồng chí trong lớp đã

giúp tôi hoàn thành nhiệm vụ

Mặc dù đã có nhiều cố gắng trong nghiên cứu tham khảo tài liệu đặt ra cácgiả thiết và so sánh kết luận, tuy nhiên do kiến thức thực tế còn hạn chế, khốilượng công việc tương đối lớn, các môn học về đồ gá chưa nhiều nên trong

đồ án sẽ còn có những thiếu sót Tôi mong rằng sẽ nhận được sự đóng góp ýkiến xây dựng để đề tài được hoàn chỉnh hơn

Một lần nữa tôi xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn chỉ bảo của thầy giáo

hướng dẫn, cũng như các thầy trong bộ môn và sự giúp đỡ của các đồng chí

trong lớp đã giúp tôi hoàn thành đồ án này Chân thành cảm ơn

Chương 1 Tổng Quan Về Truyền Động Bánh Răng

1- Giới thiệu bộ truyền bánh răng và cơ cấu bánh

răng:

-Truyền động bánh răng là thực hiện truyền chuyển động và tải trọng

bằng bộ truyền bánh răng

-Trong truyền động bánh răng, để xác định các điều kiện đảm bảo khả

năng truyền chuyển động người ta thực hiện các nghiên cứu trên cơ cấu

bánh răng Để xác định kích thước của bánh răng, kích thước của răng,

đảm bảo khả năng truyền tải trọng, người ta tiến hành các nghiên cứu

trên bộ truyền bánh răng

-Răng của bánh răng: có biên dạng răng, đỉnh răng và chân răng

-Biên dạng răng thường dùng là một đoạn đường thân khai của đường

tròn.Đường thân khai của đường tròn là quỹ tích của một điểm trên

đường thẳng, khi đường thẳng lăn không trượt trên đường tròn

-Đặc điểm của đương thân khai của vòng tròn: pháp tuyến của đườngthân khai tại một điểm là tiếp tuyến của vòng tròn

-Phương trình đường thân khai: rM = OM = rb/cosα θ = tgα – α =

invα

+ Để nghiên cứu động lực học của bộ truyền bánh răng chúng taxây dựng cơ cấu bánh răng (cơ cấu bánh răng là mô hình của bộtruyền bánh răng)

+ Cơ cấu bánh răng có ba khâu: khâu giá, hai khâu nối giá; có

ba khớp : hai khớp bản lề O1 và O2 và một khớp cao K (khớp răng) K là điểm tiếp xúc của hai biên dạng răng, còn được gọi là điểm ăn khớp

+ Khi cơ cấu hoạt động, quỹ tích của các điểm ănkhớp K là đường ăn khớp Đường ăn khớp là pháp tuyến chung của hai biên dạng răng tại điểm ăn khớp

+ Trong cơ cấu bánh răng thân khai, đường N1N2 là tiếp tuyến chunghai đường tròn cơ sở chính là đường ăn khớp

+ Các cặp biên dạng bắt đầu vào tiếp xúc tạiđiểmA (điểm vào khớp) vàtách rờinhau tại điểm B (điểm ra khớp) Đoạn thẳng AB là đoạn ăn khớp thực của các cặp biên dạng răng Trên đoạn ăn khớp thực có thể có nhiều đôi răng cùng khớp

+ Khoảng cách giữa hai biên dạng răng cùng phía đo trên đường ăn khớp, kí hiệu là pk, là bước răng trên đường ăn khớp Nếu đo trên vòng tròn cơ sở được gọilà bước cơ sở, kí hiệu là pb

+Theo tính chất của đường thân khai, có pb = pk Bước răng đo trên vòng tròn chia của bánh răng, gọi là bước răng, ký hiệu là p Ta có p

2 O 

K B

2

N P

O 

= pb/cosα, với α là góc profin sinh của răng bánh răng (góc của răng trên thanh răng sinh)

+ Góc αw tạo bởi đường ăn khớp và phương vuông góc vớiđường nối tâm của hai bánh răng O1O2, là góc ăn khớp

+ Hệ s /pk gọi là hệ số trùng khớp của cặp bánh răng

Nếu ε α < 1, có nhiều nhất một đôi răng tiếp xúc trên đoạn ăn khớp thực Có lúc không có đôi răng tiếp xúc trên đoạn ăn khớp thực; cặp biên dạng răng đẩy nhau ngoai đường ăn khớp -Để đảm bảo lúc cũng có ít nhất một đôi răng tiếp xúc trên đoạn

ăn khớp thực, cần điều kiện εα > 1

- Bậc tự do của cơ cấu bánh răng:

+ Xét cơ cấu bánh răng phẳng Bánh răng 1 và 2 chuyển động trongcùng một mặt phẳng

+ Áp dụng công thức tính bậc tự do của cơ cấu phẳng: W = 3.n – 2.P5– P4

Trong đó:

n : số khâu động của cơ cấu; ở đây ta có n = 2 P5: số lượng khớp loại 5; ở đây ta có P5 = 2

P4 : số l ượng khớp loại 4; ở đây ta cóP4 = 1

+ Thay vào công thức trên ta có:

W = 3.2 – 2.2 – 1 = 1

+ Chỉ cần một thông số có thể xác định được vị trí các khâu của cơcấu bánh răng

2-Động học truyền động bánh răng:

- Tỷ số truyền của cơ cấu bánh răng:

+ Theo định lý cơ bản về ăn khớp bánh răng: Đường pháp

tuyếnchung của haibiên dạng răng tại một vị trí tiếp xúc bất kỳ cắt đường nối tâm hai bánh răng tại một điểm chia khoảng cách tâm thành những đoạn tỷ lệ nghịch với vận tốc góc của các bánh răng

+ Tỷ số truyền của cặp bánh răng u12 = ω1 ω2= O2P/O1P = z2/z1 (z1 là

số răng của bánh răng dẫn,z2 là số răng của bánh răng bị dẫn) Như vậy,tỷ số truyền của bộ truyền bánh răng là không thay đổi trong quá trình truyền động

-Vận tốc của các điểm trên cơ cấu bánh răng:

+ Khâu 1 của cơ cấu (còn gọi là khâu dẫn, hay bánh răng dẫn động)quay với vận tốc w1, hay số vòng quay n1

+ Vận tốc của tâm ăn khớp P thuộc bánh răng 1, kí hiệu là vP1,

+ Vận tốc của tâm ăn khớp P thuộc bánh răng 2, kí hiệu là vp2+Hai đường tròn lăn không trượt với nhau, nên hai vận tốc này bằngnhau vP1 = vP2 = w1.r1 = ω2.r2 và có phương vuông góc với đường nốitâm O1O2

+ Vận tốc của điểm ăn khớp K thuộc bánh răng 1, kí hiệu là vK1, + Vận tốc của điểm ăn khớp K thuộc bánh răng 2, kí hiệu là vK2

+ Vận tốc vK1 vuông góc với bán kính O1K, có giá trị vK1= w1.O1K+ Vận tốc vK2 vuông góc với bán kính O2K, có giá trị vK2= w2.O2K+ Hai điểm tiếp xúc nhau, nhưng hai vận tốc không trùng phương, nên

có vận tốc trượt giữa hai biên dạng răng 𝑣 𝑡𝑟 = 𝑣 𝐾1 - 𝑣 𝐾2 Phươngcủa vận tốc trượt trùng với tiếp tuyến chung của hai biên dạng răng tạiđiểm K

+ Khi điểm ăn khớp K trùng với tâm ăn khớp P (thường ở giữa răng)lúc đó vận tốc trượt bằng không Điểm K càng xa điểm P thì vận tốc

trượt càng lớn Do đó phần giữa răng ít bị mòn hơn so với phần chânrăng và đỉnh răng

3- Điều kiện ăn khớp đều của cặp bánh răng thân khai:

- Cặp bánh răng ăn được xem là ăn khớp đều, khi chuyển độngtruyền từ trục I sang trục II đều đặn, liên tục, không có va đập.muốn vậy cặp bánh răng phải thảo mãn điều kiện ăn khớp đúng,

ăn khớp trùng và ăn khớp khít

- Điều kiện ăn khớp đúng: Các cặp biên dạng răng đối tiếp phảiđồng thời tiếp xúc trên đoạn ăn khớp Muốn như thế thì bướcrăng của bánh 1 và bánh 2 phải bằng nhau

pk A là điểm vào khớp, là giao điểm của vòng đỉnh răng bánh 2 vớiđường án khớp B là điểm ra khớp là giao điểm của vòng đỉnh răngbánh 1 với đường ăn khớp Hay hệ số trùng khớp 𝜔𝛼 ≥ 1

O





4- Lực học trong bộ truyền bánh răng:

- Lực tác dụng trong cơ cấu bánh răng:

+ Tải trọng của bộ truyền bánh răng thường cho dưới dạng công suất P (kW), hoặc mô men xoắn T (Nmm)

+ Tải trọng tác dụng lên bánh răng dẫn là mô men xoắn T1, chiều của T1 ngược với chiều của ῳ

+ Tải trọng tác dụng lên bánh răng bị dẫn là mô men xoắn T2, chiều của T2 cùng chiều với ῳ2

+ Khi truyền tải trọng, tại điểm ăn khớp của mặt răng bánh dẫn chịu tác dụng của lực pháp tuyến

-Fn1 mặt răng bánh bị dẫn chịu tác dụng của lực pháp tuyến Fn2.Phương của lực Fn trùng với đường ăn khớp, chiều của lực Fnhướng vào mặt răng Lực Fn tác dụng lên mặt răng, dẫn đến cácdạng hỏng của mặt răng Đồng thời gây uốn răng, có thể làm gẫyrăng Giá trị của lực Fn dùng để tính toán sức bền của bộ truyềnbánh răng

-Lực Fn tác dụng lên trục và ổ mang bộ truyền bánh răng đượcphân tích thành hai phần: Lực tiếp tuyến Ft có phương trùng vớiđường tiếp tuyến chung của hai vòng lăn và lực hướng tâm Fr cóphương trùng với đường nối hai tâm O1O2

-Lực Ft1 ngược với chiều của v1, còn lực Ft2 cùng chiều

với v2 Giá trị Ft1 = Ft2, hai lực trực đối nhau

-Lực Fr1 hướng về phía tâm O1, còn lực Fr2 hướng về phía tâm O2

-Giá trị Fr1 = Fr2, hai lực trực đối nhau

-Quan hệ giữa các lực và tải trọng như sau:

𝐹𝑡1 = 𝐹𝑡2= T1/r1=T2/r2

𝐹𝑟1 = 𝐹𝑟2=Ft.tan𝛼 𝐹𝑛1 = 𝐹𝑛2 =Ft/cos𝛼

-Ngoài tải trọng danh nghĩa nêu trên, khi bộ truyền làm việc, do có

va đập tạo nêntải trọng động tác dụng lên răng Tải trọng động tỷ

lệ với vận tốc làm việc, được k{hiệu là Fv Người ta kể đến Fv

bằng hệ số tải trọng động Kv

- Khi có nhiều đôi răng cùng ăn khớp, tải trọng phân bố không đều trên các đôi răng, sẽ có một đôi răng chịu tải lớn hơn các đôi khác Đểđôi răng này đủ bền, khi tính toán ta phải tăng tải trọng danh nghĩa lên

K𝛼 lần, K𝛼 ≥ 1

+K𝛼 gọi là hệ số kể đến sự phân bố tải không đều trên các đôi

răng Trên từng đôi răng, do độ cứng của đôi răng tại các điểm tiếpxúc khác nhau, nên tải trọng phân bố không đều dọc theo chiều dàirăng (Hình vẽ) Để cho điểm chịu tải lớn nhất của răng đủ bền, khi tính toán phải tăng tải danh nghĩa lên K𝛼 lần, K𝛽 ≥1 K𝛽 gọi là

hệ số kể đến sự phân bố tải không đều trên chiều dài răng

Phần 2: Chế Tạo Bộ Truyền Bánh Răng

5- Chế tạo bánh răng bằng phương pháp bao hình: -Nội dung phương pháp bao hình để tạo biên dạng răng thân khaicho răng bánh răng: Cho đường thẳng (tt) lăn không trượt với vòng

tròn (C) Gọi (K) là đoạn thẳng gắn cứng trên (tt), có pháp tuyến

làm với (tt) một góc bằng α0 Tại những thời điểm khác nhau

trong chuyển động tương đối của (tt) đối với vòng (C), ta ghi lại các vết của (K) trên mặt phẳng gắn liền với vòng (C) Ta sẽ nhận được họ đường thẳngmà bao hình là đường thân khai vòng tròn (Hình vẽ)

Giá trị Fr1 = Fr2, hai lực trực đối nhau

-Quan hệ giữa các lực và tải trọng như sau:

𝐹𝑡1 = 𝐹𝑡2= T1/r1=T2/r2

𝐹𝑟1 = 𝐹𝑟2=Ft.tan𝛼 𝐹𝑛1 = 𝐹𝑛2 =Ft/cos𝛼

- Ngoài tải trọng danh nghĩa nêu trên, khi bộ truyền làm việc,

do có va đập tạo nêntải trọng động tác dụng lên răng Tải trọng động tỷ lệ với vận tốc làm việc, được k{hiệu là Fv

Người ta kể đến Fv bằng hệ số tải trọng động Kv

- Khi có nhiều đôi răng cùng ăn khớp, tải trọng phân bố khôngđều trên các đôi răng, sẽ có một đôi răng chịu tải lớn hơn các

F C

đôi khác Để đôi răng này đủ bền, khi tính toán ta phải tăng tảitrọng danh nghĩa lên K𝛼 lần, K𝛼 ≥ 1

K𝛼 gọi là hệ số kể đến sự phân bố tải không đều trên các đôi răng Trên từng đôi răng, do độ cứng của đôi răng tại các điểmtiếp xúc khác nhau, nên tải trọng phân bố không đều dọc theo chiều dài răng (Hình vẽ) Để cho điểm chịu tải lớn nhất của răng đủ bền, khi tính toán phải tăng tải danh nghĩa lên K𝛼 lần,

K𝛽 ≥1 K𝛽 gọi là hệ số kể đến sự phân bố tải không đều trên chiều dài răng

Phần 2: Chế Tạo Bộ Truyền Bánh Răng

5- Chế tạo bánh răng bằng phương pháp bao hình:

-Nội dung phương pháp bao hình để tạo biên dạng răng thân khai cho răng bánh răng: Cho đường thẳng (tt) lăn không trượt

với vòng tròn (C) Gọi (K) là đoạn thẳng gắn cứng trên (tt), có

pháp tuyến làm với (tt) một góc bằng α0 Tại những thời điểm khác nhau trong chuyển động tương đối của (tt) đối với vòng (C), ta ghi lại các vết của (K) trên mặt phẳng gắn liền với vòng(C) Ta sẽ nhận được họ đường thẳng mà bao hình là đường thân khai vòng tròn (Hình vẽ)

F C

-Thanh răng dùng để tạo hình biên dạng răng bánh răng thân khaigọi là thanh răng sinh (Hình 4-9) Hình dạng và kích thước thanh răngsinh quyết định hình dạng và kích thước của dao dùng cắt bánh răngtheo phương pháp bao hình, do đó thanh răng sinh được tiêu chuẩnhoá Thanh răng sinh có các răng hình thang cân, giống hệt nhau và

bố trí cách đều nhau Đường thẳng t0t0 song song với đường đỉnh vàđường chân, chia đôi răng theo chiều cao gọi là đường trung bình.Trên t0t0, chiều dày răng s0 bằng chiều rộng rãnh w0:

s0 = w0

g tròn

- Các thông số chủ yếu của thanh răng sinh:

+ Bước răng của thanh răng p0 là khoảng cách giữa hai biên dạngrăng cùng phía của hai răng kề nhau đo trên một đường thẳng songsong với đường đỉnh hoặc đường chân

+ Mođun 𝑚0= 𝑝0/𝜋 Mođun m0 được tiêu chuẩn hoá

+ Góc áp lực của thanh răng α0: nửa góc ở đỉnh của hình thangcân Góc α0 cũng được tiêu chuẩn hoá: α0 = 200 và là một thông số

+ Chiều cao răng h0 = 2,5×m0

+ Chiều cao phần lượn tròn ở đỉnh răng và ở chân răng: c0 =0,25×m0 + Người ta thường dùng chiều cao lí thuyết của đỉnh răngh’0 = 1.m0 và chiều cao lí thuyết của răng h0 = 2,25×m0

6-Điều kiện không bị cắt chân răng ở bánh răng thân khai:

- Về nguyên nhân thì chỉ có một là do bánh răng có số răng ít quá(là ít hơn 17 răng ) Đây là cách nhìn nhận vấn đề trực quan, còn sâu

sa là đường đỉnh dao nằm ngoài khoảng ăn khớp lý thuyết (do bánhrăng nhỏ nên xảy ra vậy) Chọn số răng hợp lý khi thiết kế và dịnhchỉnh trong chế tạo là cách để loại bỏ hiện tượng này

7- Các thông số chế tạo cơ bản của bánh răng thân

khai:

• Bước răng trên vòng chia (vòng tròn C) p = p0

•Mođun m, mođun m được tiêu chuẩn hoá:

•Khoảng dịch dao 𝛿, hệ số dịch dao x Do trong qua trình tạo hìnhbánh răng, đường trung bình và đường chia không luôn trùng nhau, làkhoảng cách giữa hai đường, tỉ số x = 𝛿/𝑚 gọi là hệ số dịch dao

-Quy ước về dấu:

•x = 0: nếu đường trung bình tiếp xúc với vòng chia (gọi là bánhrăng tiêu chuẩn)

•x > 0: nếu đường trung bình nằm ngoài vòng chia (bánh răng dịchdao dương)

•x < 0: nếu đường trung bình cắt vòng chia (bánh răng dịch daoâm)

-Bốn thông số m, α, Z và x là bốn thông số chế tạo cơ bản của bánhrăng thân khai Mô đun m là thông số về kích thước, tất cả các kíchthước của bánh răng đều được tính theo m Góc α là thông số về biêndạng răng Khi biết bốn thông số trên, kích thước của bánh răng hoàntoàn xác định

-Xác định kích thước cơ bản của bánh răng:

• Với bánh răng tiêu chuẩn (x = 0): Đường chia và đường trungbình trùng nhau Do đó trên đường chia: 𝑠0=𝑤0=𝑝0/2=𝜋𝑚0/2

- Mặt khác, đường chia và vòng chia lăn không trượt nên:𝑠0=𝑤,𝑠=𝑤 với s và w là chiều dày răng và chiều rộng rãnh của bánhrăng đo trên vòng chia Do đó, 𝑠=𝑤=𝑝/2=𝜋𝑚/2

- Với bánh răng dịch dao, trên đường chia tt, chiều dày răng củathanh răng: s0 = A’B’ = AB −2AA’ 𝑠0=𝜋𝑚0/2−2𝑥𝑚0𝑡𝑔𝛼0⇒𝑠0=𝑚0(𝜋/2−2𝑥𝑡𝑔𝛼0 ) Do đường chia (tt) lăn không trượt trên vòngchia (C) nên w = s0

P2; kW Nếu chỉ cho công suất của bộ truyền P, ta hiểu đó là côngsuất P1

•Hiệu suất truyền động ƞ, ƞ = P2 / P1 Hiệu số P1 - P2 = Pmm, làcông suất mất mát do có hiện tượng trượt giữa các bề mặt tiếp xúc khi

bộ truyền làm việc •Mô men xoắn trên trục dẫn T1, trên trục bị dẫnT2; Nmm Mô men xoắn có quan hệ với công suất và số vòng quaynhư sau:

𝑇=9,55×10^6×𝑃/𝑛

•Vận tốc vòng của bánh dẫn v1, của bánh bị dẫn v2; m/s

•Thời gian phục vụ của bộ truyền, còn gọi là tuổi bền của bộ truyềntb; h Là thời gian làm việc của bộ truyền cho đến lúc hỏng theo tínhtoán thiết kế

•Yêu cầu về môi trường làm việc của bộ truyền

•Chế độ làm việc của bộ truyền Bộ truyền có khả năng làm việc vớichế độ nhẹ, trung bình, nặng

+ Hệ số chiều cao đỉnh răng ha*, hệ số này quyết định răng cao haythấp Chiều cao của răng thường lấy h = 2,25.ha*.m Các bánh răngtiêu chuẩn có ha* = 1

+ Hệ số khe hở chân răng C*, hệ số này quyết định khe hở giữa vòngđỉnh răng và vòng tròn chân răng của bánh răng ăn khớp với nó Cần

có khe hở này để hai bánh răng không bị chèn nhau Thông thường

lấy C* = 0,25 + Hệ số bán kính cung lượn đỉnh dao gia công bánhrăng ρ*, hệ số này liên quan đến đoạn cong chuyển tiếp giữa chânrăng và biên dạng răng Giá trị thường dùng ρ* = 0,38

+ Hệ số dịch dao x1 của bánh răng dẫn, và x2 của bánh răng bị dẫn.Giá trị hệ số dịch dao thường dung -1 ≤x≤1

+ Chiều rộng vành răng bánh răng dẫn B1 và vành răng bánh bị dẫnB2, mm Thường dùng B1 > B2, để khi có sai lệch do lắp ghép, thì bộtruyền vẫn tiếp xúc đủ chiều dài tính toán B

+ Số răng của bánh dẫn z1, của bánh bị dẫn z2 Số răng z phải lớnhơn Zmin, để tránh hiện tượng cắt chân răng

+ Góc prôfil thanh răng sinh α, độ, cũng là góc áp lực trên vòng trònchia

+ Góc ăn khớp α w, độ, là góc làm bởi đường tiếp tuyến chung củahai vòng lăn với đường ăn khớp Nếu xt = x1 + x2 = 0, thì α w = α + Đường kính vòng tròn chia d1 và d2, mm Có quan hệ d1 = m.z1,d2 = m.z2

+ Đường kính vòng tròn lăn dw1 và dw2, mm Có quan hệ: dw =d.cos α /cos α w

+ Đường kính vòng tròn cơ sở db1 và db2, mm, là đường kính vòngtròn có đường thân khai được dùng làm biên dạng răng db = d.cos α+ Đường kính vòng tròn chân răng df1 và df2, mm

+ Đường kính vòng tròn đỉnh răng da1 và da2, mm

+ Chiều cao răng h, mm Có quan hệ: h = (2.ha* + C*).m = (da - df)/ 2

+ Khoảng cách trục aw, là khoảng cách giữa tâm bánh răng dẫn vàbánh răng bị dẫn; mm

Có aw = (dw1 + dw2) / 2

+ Chiều dày đỉnh răng Sa1, Sa2, mm Thường dùng Sa ≥0,2.m + Chiều dày chân răng Sf1, Sf2 mm Kích thước Sf liên quan trựctiếp đến hiện tượng gẫy răng

+ Bước răng trên vòng tròn chia p, mm, là khoảng cách đo trên vòngtròn chia của hai biên dạng răng cùng phía gần nhau nhất

Bước răng trên vòng tròn cơ sở pb, được đo trên vòng tròn cơ sở pb =p.cosα

Bước răng trên đường ăn khớp pk, được đo trên đường ăn khớp, pk =

pb

+ Hệ số trùng khớp εα Giá trị của εα cho biết khả năng có nhiều

nhất bao nhiêu đôi răng cùng ăn khớp và ít nhất có mấy đôi răng ănkhớp Hệ số trùng khớp được tính εα = trong đó là chiều dài của đoạn

ăn khớp thực Các cặp bánh răng thường dùng có εα≥ 1,

10-Chọn vật liệu chế tạo các bánh răng

-Chọn vật liệu chế tạo các bánh răng cần thỏa mãn các yêu cầu sau:

+ Vật liệu phải đảm bảo cho bánh răng có đủ khả năng làm việc: đủ bền, đủ cứng, đủ bền mòn, đủ chịu nhiệt, đủ điều kiện chịu dao động

+ Vật liệu phải thỏa mãn yêu cầu về khối lượng, kích thước của bánh răng và của toàn máy

+ Vật liệu phải có tính công nghệ thích ứng với hình dạng và phương pháp gia công bánh răng , để có thể dễ dàng gia công bánh răng

+ Vật liệu dễ tìm, dễ cung cấp, ưu tiên sử dụng vật liệu sẵn có ở địa phương, hoặc ở trong nước

+ Vật liệu được chọn có lợi nhất về giá thành cuả bánh răng, sao cho tổng cộng giá vật liệu cộng với giá gia công là thấp nhất

- Bánh răng chủ yếu được chế tạo bằng thép, ngoài ra có thể dùng gang, hoặc vật liệu phi kim loại Tuz theo cách nhiệt luyện, và độ rắn mặt răng, có thể chia bánh răng thép ra hai nhóm chính:

+ Nhóm bánh răng có độ rắn bề mặt HB ≤ 350:

Trước khi cắt răng, người ta nhiệt luyện phôi liệu bằng tôi cải thiện hoặc thường hoá Sau khi cắt răng không phải tôi và sửa răng Chi phí cho cắt gọt tương đối thấp Để hạn chế dính xước răng và đảm bảo sức bền đều cho hai bánh răng (vì

số chu kz ứng suất của bánh 1 lớn hơn của bánh 2), nên chọn vật liệu bánh răng nhỏ khác vật liệu bánh răng lớn Thường chọn bánh nhỏ có HB1 = HB2 + (30÷50), HB2 là độ rắn mặt răng bánh lớn Đối với các bánh răng chịu tải trọng nhỏ và trung bình nên chọn thép C40, C45, C50Mn, tôi cải thiện Đối với các bánh răng chịu tải nhỏ, dùng trong các cơ cấu không quan trọng, có thể chọn thép CT51, CT61, C40, C45, thường hoá

+ Nhóm bánh răng có độ rắn bề mặt HB > 350:

Các bánh răng thuộc nhóm này, được gia công phức tạp hơn Phôi liệu được ủ cho ổn định, sau đó cắt răng Thực hiện tôi bề mặt: thường thấm than, thấm nitơ, thấm xianua trước khi tôi Sau khi tôi phải gia công sửa răng bằng nguyên công mài hoặc nghiền.

Nên chọn hai bánh răng bằng cùng một loại vật liệu, nhiệt luyện đạt độ rắn bề mặt như nhau Như vậy sẽ giảm được chi phí gia công bánh răng

Thường dùng các thép có hàm lượng các bon thấp như: thép C15, C20, 15Cr, 20Cr, bề mặt được thấm than trước khi tôi

11- Kết cấu của các bánh răng:

- Kết cấu bánh răng phụ thuộc vào đường kính bánh răng, quy môsản xuất và phương pháp lắp với trục

+ Nếu da< 150 mm chế tạo liền khối, không khoét lõm (Hình4.16) Khi s < 2,5.m (với bánh răng trụ) hay s < 1,6.m (với bánh răngnón) bánh răng được chế tạo liền trục (Hình 4-16) Với bánh răngliền trục, không phải gia công rãnh then trên trục và trên mayơ, khôngphải lắp ghép bánh răng lên trục, tăng được độ cứng và độ chính xác

ăn khớp Nhưng gia công trục và bánh răng phức tạp hơn khi làm rờitrục

+ Nếu da< 500 mm dùng phôi rèn hay phôi dập (bánh răng khôngquan trọng có thể dùng phương pháp đúc hay dùng thép cán); khoétlõm để giảm khối lượng, làm lỗ trên đế để gá kẹp lên máy cắt vàthuận tiện khi vận chuyển (Hình 4.16)

+ Nếu da > 500 mm bánh răng được sản xuất bằng hàn (nếu sảnxuất đơn chiếc) hoặc được chế tạo bằng đúc (nếu sản xuất hàng loạt)

Có thể chế tạo riêng vành răng bằng thép tốt lắp với phần lõi đúc bằnggang hoặc thép chất lượng thường, bằng các kiểu lắp có độ dôi và bắtvít thêm Với các bánh răng lớn

(da > 3.000 mm), vành răng thường được ghép từ một số mảnh (3-4mảnh), đôi khi số mảnh có thể lớn hơn

+ Tróc rỗ mặt răng, trên mặt răng có những lỗ nhỏ và sâu, làm hỏng mặt răng, bộ truyền làm việc không tốt nữa Tróc rỗ thường xảy

ra ở những bộ truyền có độ rắn mặt răng cao, ứng suất tiếp xúc không lớn lắm và được bôi trơn đầy đủ

-Nguyên nhân: do ứng suất tiếp xúc thay đổi, mặt răng bị mỏi, xuất hiện các vết nứt trên bề mặt Vết nứt lớn dần lên, đến một mức nào đó sẽ làm tróc ra một mảnh kim loại, để lại vết lõm

+ Mòn răng, ở phía chân răng và đỉnh răng có trượt biên dạng, nên răng bị mài mòn Mòn làm yếu chân răng và làm nhọn răng Mòn thường xảy ra ở những bộ truyền có ứng suất tiếp xúc trung bình và bôi trơn không đầy đủ

+ Dính xước mặt răng, trên bề mặt răng có dính các mẩu kim loại, kèm theo những vết xước Dính xước làm mặt răng bị hỏng, bộ truyền làm việc không tốt nữa Dính xước thường xảy ra ở các bộ

truyền có độ rắn mặt răng thấp, ứng suất lớn, và vận tốc làm việc cao

-Nguyên nhân: do ứng suất lớn và nhiệt độ cao làm vật

liệu tại chỗ tiếp xúc đạt đến trạng thái chảy dẻo Kim loại bị bứt ra dính lên mặt răng đối diện, tạo thành các vấu Các vấu này cào xước mặt răng trong những lần vào ăn khớp tiếp theo Cứ nhưthế mặt răng bị phá hỏng

+ Biến dạng mặt răng, trên bánh răng dẫn có rãnh ở phía giữa răng, còn trên bánh răng bị dẫn có gờ ở phía giữa răng, dạng răng bị thay đổi, bộ truyền ăn khớp không tốt nữa Dạng hỏng này thường xuất hiện ở các bộ truyền có độ rắn mặt răng thấp, ứng suất tiếp xúc lớn, và vận tốc làm việc thấp

-Nguyên nhân: do ứng suất lớn, lưu lại trên mặt răng lâu, lớp mặtrăng mềm ra, kim loại bị xô đẩy từ chỗ nọ sang chỗ kia Do chiều của lực ma sát, trên răng bánh dẫn kim loại bị đẩy về phía chân răng và đỉnh răng, còn trên bánh bị dẫn kim loại dồn về phía giữa rang

+ Bong mặt răng, có những vẩy kim loại tách ra khỏi bề mặt răng,tạo nên những vết lõm nông và rộng Bong mặt răng làm thay đổi biêndạng răng, giảm chất lượng bề mặt, bộ truyền làm việc không tốt nữa.Dạng hỏng này thường có ở những bộ truyền mặt răng được tôi, sau khi thấm nitơ, thấm than

Nguyên nhân: do nhiệt luyện và hóa nhiệt luyện không tốt, tổ chức

kim loại trên mặt răng bị phá hỏng, kém bền vững Dưới tác dụng của ứng suất lớn và thay đổi, một lớp mỏng kim loại bị tách khỏi mặt răng

13- Các chỉ tiêu tính toán thiết kế bộ truyền bánh răng:

- Để tránh các dạng hỏng nêu trên, người ta tính toán bộ truyền bánhrăng theo các chỉ tiêu: σH ≤ [σH]

σF ≤ [σF]

Đồng thời chọn chế độ và phương pháp nhiệt luyện

Trong đó:

σH là ứng suất tiếp xúc tại điểm nguy hiểm trên mặt răng,

[σH] + là ứng suất tiếp xúc cho phép của mặt răng, tính theo sức bềnmỏi,

σF là ứng suất uốn tại điểm nguy hiểm trên tiết diện chân răng,

[σF] + là ứng suất uốn cho phép của răng, tính theo sức bền mỏi