Tìm hiểu đặc điểm gây hỏng bánh răng và thiết kế quy trình sửa chữa chế tạo bánh răng bậc Z64 và Z40 trong hộp tốc độ máy tiện T6M16

Cơ khí là một ngành công nghiệp nặng.Nó có nhiệm vụ là chế tạo vào sửa chữa các loại máy móc phục vụ trực tiếp cho quá trình sản xuất tạo ra của cải vật chất cho xã hội.Cho nên việc đầu tư để phát triển ngành cơ khí hiện đang là mối quan tâm đặc biệt của Đảng và nhà nước ta.

Việc phát triển ngành cơ khí phải được tiến hành đồng thời trên cả 2 lĩnh vực phát triển nguồn nhân lực và các trang thiết bị công nghệ hiện đại.Việc phát triển nguồn nhân lực cho trình độ cao đáp ứng nhu cầu xã hội là nhiệm vụ trọng tâm của các trường đại học.

Hiện nay trong các ngành kinh tế nói chung và ngành cơ khí nói riêng đòi hỏi kĩ sư cơ khí và cán bộ kĩ thuật cơ khí được đào tạo phải có kiến thức cơ bản tương đối rộng đồng thời phải biết vận dụng kiến thức đó giải quyết những vấn đề cụ thể thường gặp trong sản xuất.

Ngành công nghệ chế tạo máy có vị trí quan trọng trong chương trình đào tạo kĩ sư và cán bộ kĩ thuật về thiết kế,chế tạo các loại máy và thiết bị cơ khí phục vụ ngành kinh tế như công nghiệp,nông nghiệp,giao thông vận tải,điện lực…

Với những kiến thức được học qua cả lý thuyết và thực hành, em đã được nhận đề tài tốt nghiệp:”Tìm hiểu đặc điểm gây hỏng bánh răng và thiết kế quy trình sửa chữa chế tạo bánh răng bậc Z64 và Z40 trong hộp tốc độ máy tiện T6M16.”Và sau một thời gian tìm hiểm cùng với sự chỉ bảo tận tình của cô giáo Đoàn Thị Hương,đến nay em đã hoàn thành xong phần đồ án tốt nghiệp của mình.Tuy nhiên do kinh nghiệm thực tế trong sản xuất cũng như kiến thức còn hạn chế nên quá trình tính toán thiết kế vẫn còn sai sót và gặp một vài yếu tố phát sinh trong sản xuất.Cho nên em rất mong được sự chỉ bảo của các thầy cô giáo trong bộ môn và sự đóng góp ý kiến của các bạn để làm đồ án được hoàn thiện hơn.

Em xin chân thành cảm ơn!

Hưng Yên ngày 12 tháng 6 năm 2013

Sinh viên thực hiện

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG

I. Bộ truyền bánh răng.

1. Giới thiệu bộ truyền bánh răng.

1. Định nghĩa.

Bộ truyền bánh răng làm việc theo nguyên lý ăn khớp, thực hiện truyền chuyển động và công suất nhờ vào sự ăn khớp của các răng trên bánh răng. Bộ truyền bánh răng có thể truyền chuyển động quay giữa hai trục song song, giao nhau, chéo nhau hay biến đổi chuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến và ngược lại.

Bộ truyền bánh răng có hai bộ phận chính:

Bánh răng dẫn 1, có đường kính d₁ được lắp trên trục dẫn I quay với số vòng quay n₁ ,công suất truyền động P₁, mô men xoắn trên trục T₁.

Bánh răng bị dẫn 2,có đường kính d₂, được lắp trên trục bị dẫn II, quay với số vòng quay n₂, công suất truyền động P₂, mô men xoắn trên trục T₂.

Trên bánh răng có các răng, khi truyền động các răng ăn khớp với nhau, tiếp xúc và đẩy nhau trên đường ăn khớp.

H 1.1: Bộ truyền bánh H 1.2: Bộ truyền bánh răng

răng trụ răng thẳng trụ răng nghiêng.

Nguyên lý làm việc của bộ truyền bánh răng có thể tóm tắt như sau: trục I quay với số vòng quay n₁, thông qua mối ghép then làm bánh răng 1 quay. Răng của bánh 1 ăn khớp với răng của bánh 2, đẩy bánh 2 chuyển động, làm bánh 2 quay, nhờ mối ghép then trục II quay với số vòng quay n₂.

Truyền chuyển động bằng ăn khớp, nên trong bộ truyền bánh răng hầu như không có trượt (chỉ có hiện tượng trượt biên dạng ở phần đỉnh và chân răng)

hiệu suất truyền động của bộ truyền rất cao.

Răng của bánh răng có phần đỉnh răng, chân răng, phần biên dạng răng và đoạn cong chuyển tiếp giữa biên dạng răng và chân răng. Trong quá trình truyền động các cặp biên dạng đôi tiếp xúc với nhau trên đường ăn khớp.

H1.3: Bộ truyền bánh răng nón

1.2. Phân loại.

Truyền động bánh răng được phân loại theo các đặc điểm về hình học và chức năng.

a.Phân loại theo sự phân bố giữa các trục.

Theo vị trí tương đối giữa các trục ta có các loại sau:

– Truyền động giữa các trục song song: Truyền động bánh răng trụ (H1.4).

– Truyền động giữa hai trục giao nhau: Truyền động bánh răng côn(H1.4f,g,h).

– Truyền động giữa hai trục chéo nhau: Truyền động bánh răng hypoil (côn xoắn-H1.5a), trụ xoắn (H1.5b).

Hình 1.4: Các dạng bộ truyền bánh răng chủ yếu.

b.Theo sự phân bố giữa các răng trên bánh răng.

Theo sự phân bố này chia ra.

– Bộ truyền ăn khớp ngoài (các bánh răng đều có răng ở phía ngoài) (H1.4a,b,c,f,g,h).

– Bộ truyền ăn khớp trong (khi một bánh răng có răng phía trong và một bánh răng có răng phía ngoài) (H1.4d).

c.Theo phương của răng so với đường sinh.

Ta có bánh răng với răng thẳng (H1.4a,d,e,f), răng nghiêng (H1.4b,g), răng cong (H1.4h), răng chữ V (H1.4c), răng xoắn (H1.5a,b)…

a)Bánh răng côn xoắn b) Trụ xoắn

Hình1.4. Bánh răng xoắn

d.Theo biên dạng răng.

-Truyền động bánh răng thân khai (Ơle tìm ra năm 1760).

-Truyền động bánh răng Xicloit (biên dạng răng là đường cong Xicloit), sử dụng chủ yếu trong đồng hồ và dụng cụ đo.

-Truyền động bánh răng Nôvicov (biên dạng bánh răng là cung tròn, Nôvicov tìm ra năm 1954, làm tăngkhả năng tải của bộ truyền H1.6.

H1.6:Truyền động bánh răng Novicov

a) Bánh răng trụ b) Bánh răng côn

Tùy theo kết cấu, bộ truyền bánh răng có thể được để hở (bộ truyền hở) hoặc được lắp trong hộp che kín (bộ truyền kín). Bộ truyền hở không được bôi trơn hoặc bôi trơn theo chu kỳ,làm việc với vận tốc thấp. Bộ truyền kín làm việc với vận tốc trung bình hoặc cao, được bôi trơn đầy đủ(ngâm trong dầu hoặc tưới dầu…).

Người ta còn chia ra: Truyền động bánh răng chịu lực và không chịu lực. Bộ truyền chịu lực được dùng để truyền công suất, kích được xác định theo điều kiện đảm bảo độ bền. bộ truyền không chịu lực được dùng chủ yếu để thực hiện chức năng về động học, trên thực tế không truyền công suất, kích thước không phải tính toán theo độ bền.

1.3.Đánh giá ưu nhược điểm và phạm vi sử dụng.

Ưu điểm:

– Kích thước nhỏ, khả năng tải lớn.

– Tỷ số truyền không thay đổi do không có hiện tượng trượt trơn.

– Hiệu suất cao (có thể đạt 0,97 ÷ 0,99).

– Làm việc với vận tốc lớn (đến 150m/s), công suất đến chục ngàn kW, tỷ số truyền một cấp từ 2 ÷ 7, bộ truyền nhiều cấp từ vài trăm hoặc vài ngàn.

Tuổi thọ cao, làm việc với độ tin cậy cao (L_h = 30000h).

Nhược điểm:

– Chế tạo tương đối phức tạp.

– Đòi hỏi độ chính xác cao.

– Có nhiều tiếng ồn khi vận tốc lớn.

Phạm vi sử dụng:

Do có các ưu điểm trên nên bộ truyền bánh răng được sử dụng rộng rãi trong ngành chế tạo máy. Trong đó bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng được sử dụng rộng rãi nhất, các bộ truyền còn lại sử dụng tùy vào kết cấu máy.

Trong bảng 1.1 so sánh ưu, nhược điểm của các bộ truyền bánh răng, đai và xích.

Bảng 1.1 So sánh các bộ truyền

Đặc điểm	Bộ truyền
Đặc điểm	Đai	Xích	Bánh răng
Hiệu suất	Rất tốt	Rất tốt	Rất tốt
Chuyển động cưỡng bức	Rất tốt	Rất tốt	Rất tốt
Khoảng cách trục lớn	Rất tốt	Rất tốt	Không tốt
Khả nănh chịu mòn	Tốt	Rất tốt	Rất tốt
Sử dụng nhiều dãy	Rất tốt	Rất tốt	Không tốt
Khả năng chịu nhiệt	Không tốt	Rất tốt	Tốt
Tính trơ hóa học	Không tốt	Rất tốt	Tốt
Làm việc trong dầu	Không được	Rất tốt	Rất tốt
Khả năng tải	Tốt	Rất tốt	Rất tốt
Vận tốc cao	Rất tốt	Không tốt	Rất tốt
Dễ bảo trì	Tốt	Rất tốt	Không tốt
Môi trường	Không tốt	Rất tốt	Rất tốt

2. Thông số hình học.

2.1. Thông số hình học bánh răng thẳng.

Vòng tròn, trên đó bước răng p và góc ăn khớp bằng bước răng và góc biên dạng thanh răng sinh, gọi là vòng chia. Hình trụ d trong chuyển động tương đối của thanh răng với bánh răng gọi là hình trụ chia. Giá tri d gọi là đường kính vòng chia. Khi đường kính d tiến đến vô cực thì bánh răng không dịch chỉnh trở thành thanh răng sinh tương ứng với biên dạng tiêu chuẩn.

H 1.7: Thông số hình học của bộ truyền bánh răng

Kẻ hai đường tròn tâm O₁ và O₂ qua tâm ăn khớp W, vị trí trong quá trình ăn khớp hai bánh răng lăn và không trượt lên nhau. Các vòng tròn này gọi là vòng lăn. Hình trụ có đường kính , gọi là hình trụ lăn, giá trị , gọi là đường kính vòng lăn. Khi thay đổi khoảng cách trục thì đường kính vòng lăn thay đổi. Đối với bánh răng không dịch chỉnh, vòng lăn trùng với vòng chia.

Cung chắn giữa hai biên dạng cùng phía của hai răng kề nhau đo trên vòng chia gọi là bước răng p. Bước răng p bằng tổng chiều dày răng s_t và chiều rộng rãnh e_t : p= s_t + e_t.

Đối với bánh răng tiêu chuẩn chiều dày răng s_t và chiều rộng rãnh e_t bằng nhau, tuy nhiên khi gia công bánh răng ta chọn miền dung sai s_t nhỏ hơn giá trị lý thuyết đảm bảo có khe hở cạnh răng j để bộ truyền làm việc bình thường.

Các bánh răng ăn khớp với nhau thì hai bánh răng có cùng môđun m=p/ , trong đó p là bước răng trên mặt trụ chia. Giá trị môđun m là tiêu chuẩn cho dãy số sau (dãy 1 là dãy ưu tiên):

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.

Đường thẳng tiếp xúc chung của hai vòng tròn cơ sở P₁P₂ gọi là đường ăn khớp. Góc α_ω tạo nên bởi đường P₁P₂ và đường vuông góc với đường nối tâm O₁O₂ gọi là góc ăn khớp. Giá trị α_ω tiêu chuẩn và có giá trị : 14°5′, 20°,25°,30° thông thường sử dụng bánh răng với α_ω=20°.

Đường kính vòng cơ sở d_b1, d_b2 là đường kính tạo bởi đường thân khai biên dạng răng d_b1=d_ω1.cosα_ω và d_b2=d_ω2.cosα_ω. Bước răng trên vòng cơ sở xác định theo công thức p_b=p.cosα_ω.

Khi ăn khớp các điểm ăn khớp nằm trên đường ăn khớp và bắt đầu từ điểm G₁, là giao điểm đường ăn khớp và vòng đỉnh bánh dẫn đến điểm G₂ là giao điểm đường ăn khớp với vòng đỉnh bánh dẫn. Chiều dài đoạn G₁G₂ ký hiệu là g_α và gọi là chiều dài đoạn ăn khớp.

Hệ số chiều cao đỉnh răng h_a٭, hệ số này quyết định răng cao hay thấp. Chiều cao của răng thường lấy h=2,25. h_a٭.m, các bánh răng tiêu chuẩn có h_a٭=1.

Hệ số khe hở chân răng C٭, hệ số này quyết định khe hở giữa vòng đỉnh răng và vòng tròn chân 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 bánh răng p٭, hệ số này liên quan đến công đoạn chuyển tiếp chân răng và biên dạng răng. Giá trị thường dùng p٭=0,38.

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

Góc profil thanh răng sinh α, độ còn được gọi là góc áp lực trên vòng tròn chia.

Hệ số trùng khớp ε_α. Giá trị của ε_α cho biết có nhiều nhất bao nhiêu đôi răng cùng ăn khớp và ít nhất có mấy đôi răng cùng ăn khớp. hệ số trùng khớp được tính ε_α= /p_b, trong đó là chiều dài của đoạn ăn khớp thực. Các cặp bánh răng thường dùng ε_α≥1,1.

Các thông số hình học được cho trong bảng 1.2 và được minh họa trên hình .

Tỷ số truyền: u

Trong đó n₁,n₂ là số vòng quay bánh dẫn và bánh bị dẫn, (vòng/phút).

Thông thường tỷ số truyền bộ truyền bánh răng trong hộp giảm tốc cho trước theo dãy sau ( dãy 1 là dãy ưu tiên).

Dãy 1	1,0	1,25	1,6	2, 0	2,5	3,15	4,0	5,0	6,3	8,0
Dãy 2	1,12	1,4	1,8	2,24	2,8	3,55	4,5	5,6	7,1	9,0	11,2

(Giá trị thực tế cho phép sai lệch với giá trị tiêu chuẩn 4℅).

Bảng 2.2: Các thông số hình học.

Thông số ăn khớp	Phụ thuộc hình học khi ăn khớp
Thông số ăn khớp	Không dịch chuyển	Dịch chuyển
Khoảng các trục	a_ω=a	a_ω=m.y Trong đó y=x₂ x₁
Hệ số dịch tâm		=(x₂ x₁)
Chiều cao răng	h =2,25.m	h =2,25.m – m
Khe hở hướng kính	c=0,25.m	c=0,25.m
Đường kính vòng lăn	d_ω1=d₁, d_ω2=d₂	d_ω1 , d_ω2=d_ω1.u
Đường kính vòng đỉnh Ăn khớp ngoài Ăn khớp trong	d_a1=d₁+ 2m d_a2=d₁+ 2m d_a1=d₁+ 2m d_a2=d₁- 2m	d_a1=d₁+ 2(1+x₁ – )m d_a2=d₂+ 2(1+x₂ – )m d_a1=d₁+ 2(1+x₁)m d_a2=d₂+ 2(0,75–0,875x₂+ )m
Đường kính vòng đáy Ăn khớp ngoài Ăn khớp trong	d_f1=d₁- 2,5m d_f2=d₂- 2,5m d_f2=2a +d_a1+0,5m	d_f1=d₁- (2,5- 2x₁ – )m d_f2=d₂- (2,5- 2x₂ – )m d_f2=2a + d_a1 + 0,5m
Góc Biên dạng Ăn khớp Ăn khớp bánh răng thẳng	tgα_tω= tgα_t= α_tω = α_t =α	α = 20° cosα_tω= cosα_ω cosα_tω= cosα
Góc lượn chân răng	p=m/3
Đường kính vòng chia	d₁=mz₁/cosβ d₂=mz₂/cosβ

Đối với bánh răng trụ răng thẳng, môđun m có giá trị từ 1 ÷ 56mm và đường kính vòng chia có thể lớn đến 6300mm.Đối với bánh răng côn, môđun m có giá trị từ 1 ÷ 56mm, đường kính vòng chia có thể lớn đến 4000mm.

2.2.Thông số hình học bánh răng nghiêng.

Góc nghiêng của răng so với đường sinh mặt trụ được gọi là góc nghiêng của bánh răng và ký hiệu là β, giá trị của β: 0<β ≤45⁰. Bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng có một bộ thông số tương tự như bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng, được đo trên mặt đấu của bánh răng. Một số kích thước thuộc bộ thông số này có thêm chỉ số t. Ví dụ môđun m_t, khoảng cách trục d_ωt1, d_ωt2, góc ănkhớp α_ωt,góc profil sinh α_t….(H.1.8).

Một số thông số được xác định trên mặt phẳng pháp tuyến n-n, vuông góc với phương của răng. Các kích thước trong mặt phẳng này có thêm chỉ số n. Ví dụ mô đun m_n, góc profil α_n, góc ăn khớp α_ωn…Các thông số trên mặt phẳng pháp tuyến được lấy theo dãy số tiêu chuẩn.Các thông số này dùng để tính toán thông số bộ truyền bánh răng.

Hệ số trùng khớp dọc ε_β được xác định như sau (Hình 1.9).

+ Giả sử triển khai mặt trụ cơ sở bánh răng dẫn và bị dẫn, đặt song song với mặt H1.8 :Kích thước bộ truyền

phẳng ăn khớp AA-EE. Đường thẳng của bánh răng trụ răng nghiêng

đoạn AA là đường vào khớp và EE là đường ra khớp của các cặp bánh răng.

+ Cũng như bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng, hệ số trùng khớp ε_α= p_β/p_bt.

+H ệ số trùng khớp dọc ε_β

Trong bộ truyền bánh răng nghiêng nếu ε_β> 1 thì ngay cả khi ε_α < 1 bộ truyền vẫn làm việc bình thường, vì luôn cố ít nhất một đôi răng tiếp xúc trong vùng ăn khớp.

Các thông số xác định trên mặt mút và mặt pháp tuyến có mối liên quan như sau:

m_n=m_t.cosβ, tgα_n=tgα_t.cosβ, tgα_ωn=tgα_ωt.cosβ

H 1.9 :Tính hệ số trùng khớp ε_α và ε_β

2.3.Thông số hình học của bộ truyền bánh răng nón răng thẳng.

Bộ truyền bánh răng nón răng thẳng có một bộ thông số tương tự như của bánh răng trụ răng thẳng, xác định trên mặt nón phụ lớn nhất của bánh răng, trong đó khoảng cách trục a_ω được thay bằng chiều dài nón L. Bộ thông số này được dùng để đo kiểm tra kích thước của bánh răng.Một số kích thước của bộ thông số này có thêm chỉ số e. Ví dụ mô đun m_e, đường kính vòng chia d_e1, d_e2, đường kính vòng đỉnh răng d_ae1, d_ae2…..(hình 1.10 ).

H1.10 : Kích thước của bộ H1.11 : Kết cấu của bánh răng nón

truyền bánh răng nón

Một số thông số được xác định trên mặt phụ trung bình. Các thông số có thêm chỉ số tb. Ví dụ, mô đun m_tb, đường kính d_tb ….Các thông số này dùng tính toán kiểm tra bền và thiết kế bộ truyền bánh răng nón.

Góc mặt nón chia của bánh dẫn,của bánh bị dẫn.Thường dùng bộ truyền bánh răng nón có góc giữa hai trục =90⁰. (Hình 1.11).

Góc của mặt nón chân răng .

Các thông số xác định trên mặt mút lớn và mặt trung bình có mối liên hệ như sau:

m_tb=m_e.

d_tb=d_e.

3.Ảnh hưởng số răng đến hình dạng và độ bền răng.

Để giảm kích thước bộ truyền bánh răng, ta sử dụng bánh răng với số răng nhỏ. Thay đổi số răng dẫn đến thay đổi hình dạng răng. Đối với răng thanh, vì z nên răng có dạng thẳng (Hình 1.12a). Khi giảm số răng thì chiều dày đáy răng và đỉnh răng sẽ giảm xuống (Hình1.12b ).

H1.12: Hình dạng răng phụ thuộc vào số răng

z→ ∞; b) z > z_min ; c)z < z_min

Nếu tiếp tục giảm số răng nhỏ hơn giá trị giới hạn thì xảy ra hiện tượng cắt chân răng (Hình 1.12c). Khi đó chiều dài làm việc biên dạng răng giảm xuống, làm giảm hệ số trùng khớp và tăng lượng mòn răng. Để tránh hiện tượng cắt chân răng khi giá trị z nhỏ, ta cần phải dịch chỉnh thanh răng với khoảng dịch chỉnh xm (H1.13a), khi đó đỉnh răng của nó sẽ ra khớp tại G₁ và không có hiện tượng cắt chân răng (H1.13b). Đại lượng x được gọi là hệ số dịch chỉnh.

H 1.13

a)Răng không dịch chỉnh; b)Răng dịch chỉnh

Theo hình 1.13a, ta có: xm = m – WH.

Theo tam giác G₁WH và OWG₁:

WH = WG1sin = OWsin² = 0,5dsin² = 0,5mzsin²

Do đó: xm = m (1- 0,5z sin² ).

Từ đây, suy ra: x = 1- 0,5z sin² .

Để không xảy ra hiện tượng cắt chân răng thì x = 0

Khi α_ω < 20⁰ thì z_min ≈ 17 răng. Do đó hiện tượng cắt chân răng chỉ xảy ra khi z < z_min.

Hệ số dịch chỉnh cần thiết để không xảy ra hiện tượng cắt chân răng khi hệ số z < z_min

Để chỉnh sửa biên dạng răng ta có thể thay đổi hệ số chiều cao răng h^*_α và góc ăn khớp α_ω.

+ Giảm hệ số chiều cao bánh răng lớn dẫn đến việc giảm hoặc khắc phục hiện tượng cắt chân răng. Khi đó chiều dài đoạn ăn khớp g_α sẽ giảm đi và dẫn đến giảm hệ số trùng khớp ε_α. Để khắc phục trường hợp này , ta có thể đồng thời giảm hệ số chiều cao bánh răng nhỏ.

+ Giảm góc ăn khớp dẫn đến việc tăng hệ số trùng khớp và bộ truyền làm việc êm hơn. Tăng góc ăn khớp α_ω làm tăng chiều dày đáy răng và do đó tăng độ bền răng. Tuy nhiên, góc ăn khớp sẽ tăng làm giảm hệ số trùng khớp ε_α.

4.Sự dịch chỉnh trong bộ truyền bánh răng.

Dịch chỉnh răng có các công dụng sau.

Khắc phục hiện tượng cắt chân răng khi z < z_min.

Tăng độ bền uốn của răng do khi dịch chỉnh sẽ làm tăng chiều dày đỉnh răng.

Để tăng độ bền tiếp xúc do tăng bán kính cong tại tâm ăn khớp khi dịch chỉnh.

Nhằm mục đích đảm bảo khoảng cách trục cho trước.

Dịch chỉnh làm tăng chiều dày chân răng, do đó làm tăng độ bền uốn của răng , làm tăng góc ăn khớp và làm tăng độ bền tiếp xúc của răng. Tuy nhiên dịch chỉnh dương làm nhọn đầu răng ( H1.14 răng 2), làm giảm hệ số trùng khớp và đó là lý do không nên chọn hệ số dịch chỉnh x quá lớn.

Dịch chỉnh bằng cách thay đổi vị trí của dao khi cắt răng. Dịch chỉnh dương (H1.13) khi đưa dụng cụ cắt ra xa tâm bánh răng và dịch chỉnh âm khi về gần. Khi dịch chỉnh dương thì chiều dày H 1.14: Sự dịch chỉnh răng

đáy răng tăng lên và độ bền uốn của răng tăng lên. Đường kính vòng đỉnh d_α sẽ tăng ( H1.14), bán kính cong sẽ tăng và dẫn đến tăng độ bền tiếp xúc. Khi dịch chỉnh âm thì xảy ra các hiện tượng ngược lại. đối với răng dịch chỉnh thì chiều dày răng và chiều rộng rãnh theo đường kính vòng chia không bằng nhau, nhưng tổng của chúng sẽ bằng bước răng p.

Như thế bằng cách dùng hệ số dịch chỉnh hợp lý, có thể cải thiện chất lượng ăn khớp, tăng độ bền răng, đồng thời bảo đảm khoảng cách trục cho trước.

Phụ thuộc vào các hệ số dịch chỉnh x₁ và x₂ của cặp bánh răng mà ta có thể dịch chỉnh đều hoặc dịch chỉnh góc.

4.1.Dịch chỉnh đều (theo chiều cao răng).

Thực hiện dịch chỉnh đều khi tỷ số truyền lớn, thu được hình dạngc uuar bánh răng dẫn và bánh bị dẫn để đảm bảo độ bền uốn đều giữa các răng. Tổng hệ số dịch chỉnh bánh răng 1 và 2 bằng không:

x₁ > 0; x₂ < 0 và x_t = x₁ + x₂

Bánh răng nhỏ dịch dao dương và bánh răng lớn dịch dao âm. Trên vòng chia chiều dày bánh dao nhỏ tăng và chiều dày bánh răng lớn giảm nhưng tổng chiều dày là không đổi và bằng p, tức vòng chia trùng với vòng lăn như ở bánh răng không dịch chỉnh. Khoảng cách trục α_ω và hệ số trùng khớp ε_α không thay đổi.Chiều cao răng không đổi nhưng chỉ thay đổi tỷ số giữa chiều cao đầu răng và chân răng.

α_ω = α

4.2.Dịch chỉnh góc.

Dịch chỉnh góc là trường hợp tổng quát của dịch chỉnh. Nếu x_t = x₁ + x₂>0 và x₁, x₂đều dương thì chiều dày răng theo vòng chia và đường kính đỉnh d_α của bánh răng dẫn và bị dẫn đều tăng lên. Khi đó bề dày răng của bánh răng nhỏ và bánh răng lớn trên vòng chia lớn hơn p/2 và rãnh chia của chúng nhỏ hơn p//2. Do đó các vòng chia không tiếp xúc với nhau, bánh răng ăn khớp theo vòng lăn. Để ăn khớp đúng thì khoảng cách trục tăng lên một khoảng ∆α_ω, khoảng cách trục xác định theo đường kính vòng lăn.

α_ω > α

Góc ăn khớp α_ω thay đổi và có giá trị lớn hơn góc biên dạng α=20⁰, do đó người ta gọi dịch chỉnh này là dịch chỉnh góc.

Nếu so sánh với dịch chỉnh đều thì dịch chỉnh góc làm ảnh hưởng nhiều đến các thông số ăn khớp nên được sử dụng nhiều hơn.

Bánh răng dịch chỉnh được chế tạo cùng dụng cụ cắt và thiết bị như bánh răng không dịch chỉnh.

5. Đặc điểm ăn khớp bộ truyền bánh răng.

5.1. Quá trình chuyển động và hệ số trùng khớp.

Khi làm việc, các răng lần lượt đi vào vùng tiếp xúc, đầu tiên chân răng bánh dẫn ăn khớp với đỉnh răng bánh bị dẫn(Giao điểm vòng đỉnh răng bánh bị dẫn với đường ăn khớp). Sau đó điểm ăn khớp trên bánh dẫn di chuyển từ chân răng đến đỉnh răng, các điểm này nằm trên đường ăn khớp (H1.15). Cặp bánh răng ra khớp tại vị trí giao nhau giữa đường ăn khớp và vòng đỉnh bánh dẫn.

H 1.15. Đặc điểm ăn khớp bộ truyền bánh răng.

Trên H2.15, khi cặp bánh răng A₁A₂ vào khớp (vị trí 1 H2.16a,b) thì cặp bánh răng B₁B₂ đang trên vùng ăn khớp (vị trí 2 trên H2.16a,b). Trên H1.15b, cặp bánh răng B₁B₂ ra khớp (vị trí 2^’trên H2.16a,b) thì cặp bánh răng A₁A₂ đang ăn khớp (vị trí 2 trên H2.16a,b). Ở vị trí giữa trên H1.15b và H1.15c thì trên vùng ăn khớp chỉ có một đôi răng ăn khớp và tải trọng tác dụng lên răng là lớn nhất vì chỉ có một đôi răng chịu tải trọng (miền gạch gạch trên H2.16a) và quá trình lặp lại từ H2.15c; H2.15d.

H 2.16

a)Răng thẳng; b)Tải trọng phân bố; c)Răng nghiêng theo vị trí ăn khớp

Phân bố tải trọng trên răng tùy vào vị trí ăn khớp như H2.16b, có nghĩa là tải trọng tác dụng lên răng bắt đầu khi răng vào khớp tại vị trí 1, đến vị trí 1’ sẽ tăng lên gấp đôi và đến vị trí 2 sẽ giảm một nửa và đến vị trí 2’ sẽ thôi tải và quá trình sẽ lặp lại khi bánh răng quay gần một vòng và bắt đầu lại từ vị trí 1(bắt đầu vào khớp).

Để chuyển động liên tục thì trước khi một đôi răng ra khớp, đôi tiếp theo phải vào khớp, nghĩa là trên vùng ăn khớp có ít nhất một đôi răng ăn khớp. Muốn như thế hệ số trùng khớp ngang ε_α (tỷ số của cung ăn khớp và bước răng trên cung này) phải lớn hơn 1:

ε_α = P > 1

Trong đó: P là bước răng vòng tròn cơ sở =pcosα.

Giá trị ε_α xác định bằng công thức:

ε_α = (z₁tgα_a1 ±z₂tgα_a2 ± (z₁±z₂) tgα_tω).

Trong đó: cosα_a1 = d_b1/d_a1; cosα_a2 = d_b2/d_a2; tg α_tω = tg α_nω/cosβ.

Trường hợp x₁±x₂ = 0, ta có thể xác định ε_α bằng công thức gần đúng sau:

ε_α = [1,88 - 3,2 cosβ]

5.2.Hiện tượng trượt và ma sát trong quá trình ăn khớp.

Tại điểm ăn khớp C (H1.17a), bề mặt của hai răng vừa lăn vừa trượt lên nhau. Vận tốc trượt v_s được xác định qua tâm tức thời W (tâm ăn khớp): v_s=e(ω₁+ω₂).

Trong đó: ω₁,ω₂ Vận tốc góc bánh dẫn và bị dẫn.

e: Khoảng cách từ điểm ăn khớp C đến tâm ăn khớp W.

Vận tốc trượt v_s có giá trị lớn nhất khi vào khớp và ra khớp (tại đỉnh và chân răng như H2.17b) và có chiều ngược nhau khi qua tâm ăn khớp. Vận tốc trượt v_s có phương vuông góc với đường ăn khớp (có khe hở hình chêm theo chiều vận tốc trượt), do đó đối với các bộ truyền quay nhanh và bôi trơn tốt theo nguyên lý bôi trơn thủy động, trên bề mặt tiếp xúc hình thành lớp dầu bôi trơn (ma sát ướt), không cho các bề mặt tiếp xúc trực tiếp với nhau.

H 1.17: Hiện tượng trượt trong mối ăn khớp

5.3.Độ chính xác bộ truyền bánh răng.

Độ chính xác của bộ truyền bánh răng được đánh giá qua 3 độ chính xác thành phần, đó là:

– Độ chính xác động học, được đánh giá bởi sai số giữa góc quay thực và góc quay danh ngĩa của bánh răng bị dẫn. Độ chính xác này cần cho các cơ cấu phân độ.

– Độ chính xác ăn khớp êm, được đánh giá qua tiếng ồn và sự va đập. Khi sai số bước răng và sai số profil lớn thì độ chính xác ăn khớp êm thấp. Độ chính xác này quan trọng đối với những bộ truyền làm việc với số vòng quay lớn.

– Độ chính xác tiếp xúc, được xác định qua diện tích tiếp xúc trên mặt răng. Người ta bôi sơn lên mặt một bánh răng, cho bộ truyền làm việc, sau đó đo vết sơn trên mặt răng của bánh thứ hai. Độ chính xác này quan trọng đối với các bộ truyền làm việc với chế độ tải trọng nặng.

Tiêu chuẩn quy định 12 cấp chính xác cho mỗi độ chính xác nói trên. Cấp 1 là cấp chính xác nhất, cấp 12 là thấp nhất. Tùy theo đặc tính làm việc của mỗi bộ truyền, mà chọn cấp chính xác thích hợp cho từng độ chính xác. Trong một bánh răng, cấp chính xác của các độ chính xác không chênh nhau quá hai cấp. Vì mỗi độ chính xác được quyết định bởi sai lệch của một số kích thước của bánh răng. Trong một bánh răng, độ chính xác của các kích thước không thể sai lệch nhau nhiều.

Bộ truyền bánh răng thường được dùng trong các máy thông dụng có cấp chính xác từ cấp 6 đến cấp 9. Đối với các bộ truyền đặc biệt quan trọng, chịu tải nặng và làm việc với tốc độ cao có thể chọn cấp chính xác cao hơn (Cấp 4.5).

Ngoài ra, để tránh hiện tượng kẹt răng theo cạnh bên, tiêu chuẩn có quy định 6 kiểu khe hở cạnh bên là A, B, C, D, E, H.. Trong đó kiểu A có khe hở lớn nhất, kiểu H có khe hở cạnh bên bằng 0. Mỗi kiểu khe hở còn có dung sai quy định mức độ chính xác của khe hở. Các bánh răng có độ chính xác thấp không được chọn kiểu khe hở nhỏ. Các bánh răng có độ chính xác cao có thể chọn kiểu khe hở E và H. Các bộ truyền bánh răng thông dụng thường chọn kiểu khe hở A, B, C.

Bảng1.3: Vận tốc vòng giới hạn (m/s) của các bộ truyền bánh răngp chính xác

4.Thiết kế quy trình công nghệ gia công

4.1. Xác định đường lối công nghệ :

Trong quá trình sản xuất việc xác định quy trình sản xuất là hết sức quan trọng sao cho quy trình công nghệ mà thiết kế phải đảm bảo chính xác và chất lượng gia công ,đồng thời phải đảm bảo tăng năng suất lao động và giảm giá thành . Quy trình công nghệ phải đảm bảo được sản lượng đề ra.

Do sản xuất loạt lớn nên ta chọn phương pháp gia công một vị trí ,gia công tuần tự. Dùng máy vạn năng kết hợp với đồ gá chuyên dùng .

3. Trình tự các nguyên công

Phương án 1:

– Nguyên công I : Khỏa mặt đầu A, tiện lỗ Φ28 và vát mép

– Nguyên công II : Khỏa mặt đầu B, tiện trụ ngoàiΦ68, Φ116 và vát mép

– Nguyên công III : Tiện trụ ngoài Φ55, vát mép

– Nguyên công IV: Xọc rãnh then hoa

– Nguyên công V : Phay răng Z64x2

– Nguyên công VI : Xọc răng Z40x2

– Nguyên công VII : Mài răng

Phương án 2:

– Nguyên công I : Khỏa mặt đầu B, tiện trụ ngoàiΦ68, Φ116 và vát mép

– Nguyên công II : Khỏa mặt đầu A, tiện lỗ Φ28 và vát mép