Bài tập: CƠ KHÍ ĐẠI CƯƠNG Đề 2: Chế tạo bánh răng trụ nghiêng (spirial (helical) gear)

Bài tập: CƠ KHÍ ĐẠI CƯƠNG Đề 2: Chế tạo bánh răng trụ nghiêng (spirial (helical) gear)...........................................................................................................................................................................

Trang 1

Hanoi University of Science & Technology School of Mechanical Engineering

oOo

-Bài tập: CƠ KHÍ ĐẠI CƯƠNG

Đề 2: Chế tạo bánh răng trụ nghiêng (spirial (helical) gear)

Giảng viên hướng dẫn:

Họ và tên :

Mã sinh viên Lớp :

Hà Nội, 2019 Phụ lục:

Trang 2

C h ương 1 : ng 1 : Gi i thi u chung v s n ph m ch t o ới thiệu chung về sản phẩm chế tạo ệu chung về sản phẩm chế tạo ề sản phẩm chế tạo ản phẩm chế tạo ẩm chế tạo ế tạo ạo

C h ương 1 : ng 2 : Phân tích v t li u ch t o s n ph m ật liệu chế tạo sản phẩm ệu chung về sản phẩm chế tạo ế tạo ạo ản phẩm chế tạo ẩm chế tạo

C h ương 1 : 3 : Phân tích l a ch n (c ng ựa chọn (c ọn (c ác) ph ương 1 : ng pháp ch ế tạo ạo t o s n ản phẩm chế tạo

ph m v ẩm chế tạo à mô t tr ản phẩm chế tạo ình t gia c ựa chọn (c ông v i s n ph m c th đ ới thiệu chung về sản phẩm chế tạo ản phẩm chế tạo ẩm chế tạo ụ thể đ ể đ ã ch n ọn (c

C h ương 1 : ng 4: Ph ân tích l a ch n ph ựa chọn (c ọn (c ương 1 : ng ph áp x l ử l ý b m t cho s n ề sản phẩm chế tạo ặt cho sản ản phẩm chế tạo

ph m ch t o ẩm chế tạo ế tạo ạo

C h ương 1 : ng 5 :k t lu n ế tạo ật liệu chế tạo sản phẩm

Trang 3

Chương 1: Giới thiệu sản phẩm

1 Bánh răng là gì ?

Bánh răng là bộ phận không thể thiếu trong hệ thống cơ vận hành của một chiếc xe

hay một máy móc công nghiệp Bánh răng là một bộ phận trong hệ thống truyền

động của các máy móc cơ khí, nó có hình dạng là một hình tròn với cấu tạo có các

răng rãnh liên tiếp nhau

Bánh răng là bộ phận quan trọng trong hệ thống truyền động

Trang 4

Chúng thường được sử dụng theo cặp Có thể từ 2 tới 3, 4 cặp bánh răng Các cặp bánh răng nối tiếp nhau theo hình dạng song song Chúng có tác dụng để truyền động, phân phối tốc độ nhanh hay chậm của động cơ, nói cách khác là chúng dùng để điều phối vận tốc quay tăng hay giảm

2 Bánh răng trụ là gì ?

- Công dụng của bánh răng trụ để truyền chuyển động quay giữa hai trục song song

- Bánh răng trụ có các răng hình thành trên mặt trụ tròn xoay, gồm các loại sau đây:

 Bánh răng trụ răng thẳng: răng hình thành theo mặt trụ

 Bánh răng trụ răng nghiêng: răng hình thành theo đường xoắn ốc trụ

 Bánh răng trụ răng chữ V: răng nghiêng theo hai phía ngược chiều nhau, làm thành chữ V

3 Bánh răng trụ nghiêng (spirial (helical) gear)

Các bánh răng trụ nghiêng là những bánh răng hình trụ có răng nghiêng So

với bánh răng hình trụ thắng cùng kích cỡ thì tỉ lệ tiếp xúc răng sẽ lớn hơn, êm hơn và lực truyền lớn hơn Hai bánh răng trụ nghiêng ăn khớp với nhau có cùng module, góc nghiêng nhưng ngược hướng với nhau

Tại sao nên sử dụng bánh răng trụ nghiêng?

 Bánh răng trụ nghiêng có khả năng chịu tải cao hơn

 Vận hành êm và trơn tru

 Ít hao mòn

Trang 5

Hạn chế của bánh răng trụ nghiêng

 Chi phí sản xuất cao hơn

 Sinh nhiệt khi vận hành vì vậy cần thiết phải có dầu bôi trơn

 Tạo lục đẩy lên trục nên ảnh hưởng đến trục

Các yêu cầu kỹ thuật cơ bản của bảnh răng

a) Cấp chính xác của bánh rang

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

b) Kết cấu của bánh rang

 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

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

Trang 6

- Vòng đỉnh :

 Vòng đỉnh là đường tròn đi qua đỉnh răng, và kí hiệu là

 Công thức tính:

- Vòng đáy :

 Vòng đáy là vòng tròn đi qua đáy răng, và kí hiệu là

 Công thức tính:

- Vòng chia ( d ):

 Vòng chia là đường tròn tiếp xúc với 1 đường tròn tương ứng của bánh răng khác khi 2 bánh răng ăn khớp với nhau

 Công thức tính: d = m.Z

 Số răng ( Z ):

 Z là số răng của bánh răng

 Công thức tính: Z = d/m

- Ngoài ra thì số răng nhỏ nhất Zmin = 17

- Bước răng ( P ):

 Bước răng là độ dài cung giữa 2 profin của 2 răng kề nhau đo trên vòng chia

 Công thức tính: P = m.π

- 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/ππ 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

- 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 vòng 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

- 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

- Chiều rộng rãnh răng ( Ut):

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

 Công thức tính: Ut= P/2 = m/2

Trang 7

Ứng dụng của bánh răng trụ nghiêng ứng dụng làm gì ?

- Bánh răng trong hộp số ô tô

Hộp số oto

- Bánh răng trụ nghiêng được sử dụng trong ngành phân bón, công nghiệp in ấn

Trang 8

Hộp giảm tốc trong máy nghiền

- Bánh răng Trụ nghiêng được sử dụng trong các nhà máy thép, nhà máy cán, công nghiệp điện và cảng

Trang 9

Tuabin gió tạo điện

- Bánh răng trụ nghiêng cũng được sử dụng trong các ngành công nghiệp dệt may, công nghiệp nhựa, công nghiệp thực phẩm, băng tải, thang máy, máy thổi, máy nén, công nghiệp dầu và máy cắt

Trang 10

Hệ thống tời trong thang máy

Chương 2: Phân tích lựa chọn các các vật liệu chế tạo bánh răng

1 Dựa vào các tiêu chí của sản phẩm, người ta có những yêu cầu cụ thể khi chọn

vật liệu chế tạo bánh răng: tải trọng lớn hay nhỏ, khả năng công nghệ và thiết bị chế tạo cũng như vật tư cung cung, kích thước to hay nhỏ gọn… Và một yếu tố rất quan trọng chính là môi trường làm việc của bánh răng có ăn mòn hay chịu tác

Trang 11

dụng hay không.

Vật liệu chế tạo răng thường chia thành 2 nhóm:

- Nhóm 1: độ rắn HB < 350, bánh răng thường được thường hóa hoặc tôi cải

thiện Nhờ độ rắn thấp nên có thể cắt chính xác khi nhiệt luyện, đồng thời bộ truyền có khả năng chạy mòn

- Nhóm 2: độ rắn HB > 350, bánh răng thường được tôi thể tích, tôi bề mặt,

thấm cacbon, thấm nito Dùng các nguyên công tu sửa đắt tiền như mài, mài nghiền… Răng chạy mòn kém nên phải nâng cấp độ chính xác, nâng cao độ cứng của trục

Đối với hộp giảm tốc chịu công suất trung bình hoặc nhỏ, chọn vật liệu nhóm 1 Chú ý, để tăng khả năng chạy mòn, nên nhiệt luyện bánh răng lớn đạt độ rắn thấp hơn độ rắn bánh răng nhỏ từ 10 đến 15 đơn vị

Đối với công suất lớn, chọn vật liệu bánh nhỏ là thép nhóm 2, bánh lớn nhóm 1 hoặc nhóm 2 Nhiệt luyện 2 bánh như nhau và độ rắn bằng nhau

Nên chọn vật liệu bánh răng nhỏ tốt hơn bánh răng lớn vì số chu kỳ của bánh nhỏ nhiều hơn Chọn vật liệu bánh răng cấp chậm tốt hơn cấp nhanh vì momen trên trục của cấp chậm lớn hơn, nên tải trọng lên các răng lớn hơn cấp nhanh

Trang 12

Tùy theo mục đích sử dụng và môi trường làm việc, mà người kỹ sư lựa chọn các

vật liệu như: C45, 40X hay 20X,… Vì dễ tôi thấm và đạt độ cứng như yêu cầu

2 Với sản phẩm là bánh răng trụ nghiêng

- Vì bánh răng này hoạt động trong môi trường có cường độ cao chịu tải trọng

lớn và trong môi trường nặng nhọc chi tiết chịu tải trọng cao, cần độ cứng, độ

chịu mài mòn… nên ta sử dụng thép hợp kim kết cấu

- Thép hợp kim kết cấu: là loại thép trên cơ sở thép kết cấu cho thêm vào các

nguyên tố hợp kim Loại này có hàm lượng cacbon khoảng 0,1 – 0,85% và

lượng phần trăm của nguyên tố hợp kim thấp

- Thép hợp kim kết cấu phải trả qua thấm cacbon rồi mới nhiệt luyện thì cơ tính

mới cao

Với chi tiết bánh rang trụ nghiêng: Chúng ta chọn mac thép 40X/πSCR440/π40Cr

Lý tính của thép 40X:

Thép 40X là thép hợp kim có khả năng chịu ăn mòn oxi hóa , chịu tải trọng tốt,độ

dẻo dai cao, có tính đàn hồi,không bị biến đổi tính chất cơ lý,thành phần hóa học

trong nhiệt độ cao

Thành phần hóa học Thép 40X:

Thành

0,37~0,44 0,17~0,37 0,50~0,80 0,80~1,1 < 0,030 < 0,030 < 0,25 < 0,30

Trang 13

Hàm

lượng

Tính cơ học:

- Tỉ trọng : 7,8g/πcm3

- Độ đàn hồi : 210GPa (30 X 106 PSI)

- Độ giãn dài : 19-29%

- Nhệt dung :450J /π kg

K Tải trọng : 73K 124KNK m/π kg

- Độ bền kéo : 290 -840 MPa (42-120 X 103 Psi)

- Độ dẫn : 45W /πmK

- Độ khuyết tán : 13

Tính kỹ thuật của thép 40X:

Với cá đặc tính nêu trên nên thép 40X được sử dụng rộng rãi trong cơ khí chể tạo máy, linh kiện ô tô , thiết bị hàng hải , …

- Làm các loại trục: Truc động cơ , trục cán rèn các trục chịu tải trọng vừa và nhẹ, làm trục

- Làm bánh răng truyền động, bánh răng siêu tăng áp , trục bánh răng,

- Làm thớt đỡ, con lăn, tay quay, bù lông , thanh ren , gia công chi tiết máy móc và nhiều các ứng dụng khác

Chương 3: Phương pháp chế tạo sản phẩm

1 Công đoạn chi tiết gia công bánh rang

- Bánh răng này có nhiệm vụ truyền mô men và truyền lực từ trục này sang trục khác của máy Độ chính xác và độ nhám của bề mặt lỗ và bề mặt của răng ảnh hưởng tới sự truyền động của bánh răng

Trang 14

- Kích thước đường kính vòng chia là quan trọng vì nó ảnh hưởng tới sự ăn khớp của bánh răng Do đó đường kính vòng đỉnh của bánh răng không cần phải gia công chính xác mà ta chỉ cần quan tâm đến độ chính xác của đường kính vòng chia

2 Công đoạn kết cấu hình dáng chi tiết.

- Chi tiết được làm từ vật liệu thép hợp kim 40X Thuộc họ bánh răng trụ răng nghiêng, dạng trụ bậc và một rãnh then Do đó khi nhiệt luyện có thể bị cong vênh gây sai số

- Lỗ trung tâm của bánh răng có kết cấu đơn giản chỉ có một rãnh then Có thể sử dụng phương pháp chuốt hoặc xọc rãnh then Đây là chi tiết lớn nên sử dụng xọc rãnh then

- Xét trên quan điểm gia công cơ thì kết cấu này có tính công nghệ cao Vì mặt ngoài của bánh răng phẳng, không có gờ Do đó có thể gá được nhiều chi tiết để gia công đồng thời và khả năng sử dụng được các phương pháp cắt răng có năng suất cao Giảm thời gian cắt, tăng năng suất gia công

- Các bề mặt cần gia công bao gồm: Bề mặt ngoài (chu vi), bề mặt lỗ, hai bề mặt đầu và bề mặt của răng Trong đó quan trọng nhất là bề mặt của lỗ

3 Công đoạn vật liệu chế tạo chi tiết.

Bánh răng chế tạo bằng thép hợp kim

kết cấu

 Có độ bền cao,rất bền trong

Muốn cơ tính cao

 Thép hợp kim kết cấu phải trả qua thấm cacbon rồi mới

Trang 15

điều kiện làm việc tải trọng động trong các hộp số nhiệt luyện

4 Công đoạn chuẩn bị và phương pháp chế tạo phôi

a Phương pháp chế tạo phôi :

Căn cứ vào hình dáng hình học, kích thước, nhiệm vụ của chi tiết trong cấu tạo bộ phận máy Căn cứ vào sự chịu tải điều kiện làm việc của chi tiết và yêu cầu kỹ thuật ta có thể lựa chọn các phương pháp tạo phôi khác nhau

Để đạt được yêu cầu kỹ thuật và chỉ tiêu kinh tế, người công nghệ phải xác định được kích thước của phôi và chọn phôi sao cho phù hợp Kích thước của phôi được tính toán theo lượng dư gia công còn chọn loại phôi thì phải căn cứ vào các yếu tố sau:

 Vật liệu và cơ tính của vật liệu của chi tiết phải có theo yêu cầu thực tế

 Kích thước hình dáng và kết cấu của chi tiết

 Số lượng chi tiết cần có hoặc dạng sản xuất

 Điều kiện vật chất kỹ thuật cụ thể của nó tại nơi sản xuất

Chọn phôi hợp lý chẳng những đảm bảo tốt khả năng tính kinh tế của sản phẩm còn ảnh hưởng tốt đến năng suất và giá thành sản phẩm Chọn phôi tốt sẻ làm cho quy trình công nghệ đơn giản đi mà vẫn dẫn đến xu hướng chung là làm cho hình dáng và kỹ thuật phôi giống chi tiết gia công Ngày nay kỹ thuật chế tạo phôi tiến bộ rất nhiều làm giảm nhiều công sức và thời gian trong gia công

b Một số phương pháp tạo phôi:

i Hàn

Hàn là chấp nối những sản phẩm lại với nhau nhờ những que hàn, que hàn được nung nóng lên đến nhiệt độ nhất định nhờ năng lượng điện Sau đó cho que hàn vào chỗ chấp nối hai thanh kim loại sẽ được nối lại thành một Nhược điểm của phương pháp này bề mặt sau khi hàn xấu và bên trong lỗ thường bị nứt rỗ nên không áp dụng được phương pháp này với chi tiết “ Bánh răng trụ nghiêng” được

Rèn tự do là quá trình biến dạng tự do kim loại dưới tác dụng của các dụng cụ đơn giản hoặc các thiết bị tạo lực Rèn đem lại chất lượng không cao, độ bóng bề mặt thấp, tốn kim loại Vì vậy không dùng phương pháp này với chi tiết “ Bánh răng trụ nghiêng”

iii Dập

- Dập là phương pháp gia công bằng áp lực, những sản phẩm sử dụng phương pháp này thường có dạng tấm: như chữ I chữ T Nhược điểm của phương pháp này là không dập được những chi tiết dầy, hình dáng quá phức tạp Nhưng dập lại có ưu điểm là lượng dư sau khi dập thường nhỏ và có độ chính

Trang 16

xác rất cao Dập thường áp dụng đối với vật liệu là thép nên chi tiết “ Bánh răng” rất phù hợp với phương pháp này

- Dập cũng có nhiều phương pháp như dập nóng, dập nguội, dập trong khuôn cối

iv Đúc

- Đúc thực chất là phương pháp đổ đầy kim loại lỏng vào lòng khuôn đúc Sau khi hợp kim đông đặc sản phẩm có hình dạng kích thước theo yêu cầu Sản phẩm đúc goi là vật đúc

- Đúc thường áp dụng cho vật liệu là gang, ít dùng cho vật liệu là thép nên nhưng vì kết cấu của bánh răng trụ phức tạp và bánh răng có kích thước lớn , dạng sản xuất hàng khối nên ta sử dụng phương pháp này

- Dựa vào kết cấu của chi tiết,vật liệu chế tạo yêu cầu kĩ thuật bề mặt và kích thước của chi tiết.Ta chọn phương pháp đúc để chế tạo phôi

- Việc chế tạo bằng phương pháp đúc được sử dụng rộng rãi hiện nay vì phôi đúc có hình dạng kết cấu phức tạp và có thể đạt kích thước từ nhỏ đến lớn mà các phương pháp khác như rèn,rập khó đạt được.Cơ tính và độ chính xác của phôi đúc phụ thuộc vào phương pháp đúc,trình độ kĩ thuật để chọn các

phương pháp đúc khác nhau

5 Quy trình gia công mặt bích

Chất lượng của chi tiết máy ,độ tin cậy ,tuổi thọ và tính kinh tế của nó trong quá trình vận hành mà nó phụ thuộc rất lớn vào trình độ của các quy trình công nghệ gia công cơ

Quá trình công nghệ gia công cơ là một tập hợp của các tác động đến phôi theo một trình tự nhất định nhằm làm thay đổi kích thước ,hình dáng và trạng thái cơ lý tính của nó để tạo sản phẩm theo bản vẽ thiết kế ban đầu.Quá trình thay đổi kích thước và hình dáng hình học của phôi được thực hiện trong quá trình gia công cơ Còn tính chất trạng thái cơ lý tính của lớp kim loại bề măt sẽ được biến đổi trong quá trình gia công nhiệt

Căn cứ vào dạng sản suất ta lập được phương án sơ bộ quy trình công nghệ của bánh răng với các nguyên công sau:

NC 1: Tạo Phôi.

NC 2: Tiện mặt đầu, tiện thô tiện tinh lỗ và vát mép.

NC 3:Tiện mặt đầu còn lại và vát mép

NC 4: Tiện thô, tiện tinh trụ ngoài đạt Æ758,3-0,14

NC 5: Xọc rãnh then.

NC 6: Phay răng.

NC 7: Nhiệt luyện.

NC 8: Mài nghiền răng

Chương 4: Phương pháp xử lí nhiệt

1 Thấm cacbon:

K/πn: Là quá trình tăng cường thêm cacbon vào lớp bề mặt của sản phẩm bằng thép

Định dạng
Số trang	18
Dung lượng	2,18 MB