Bài tập cơ KHÍ đại CƯƠNG đề 2 chế tạo bánh răng

Hanoi University of Science & Technology School of Mechanical Engineering - oOo - Bài tập: CƠ KHÍ ĐẠI CƯƠNG Đề 2: Chế tạo bánh Giảng viên hướng dẫn: Họ tên : Trương Quang Sang Mã sinh viên : 20184598 Lớp : Cơ điện tử 02 Hà Nội, 2019 Phụ lục: Chương 1: Giới thiệu sản phẩm Bánh ? Bnh l bô  phâ n không th thiu  thng vân hnh ca mô t chic xe hay mô t my m"c công nghiê p Bnh l mô t bô  phâ n N thOng truyền đông N ca cc my m"c kh$, n" c" h&nh d(ng l mô t h&nh tr)n v*i c+u t(o c" cc r,nh liên tip Bánh phận quan trọng hệ thống truyền động Ch.ng thư0ng đư2c s4 d5ng theo că  p C" th t6 t*i 3, căp bnh Cc că p bnh ni tip theo h&nh d(ng song song Ch.ng c" tc d5ng đ truy:n đô n g, phân phi tc đô  nhanh hay châm  ca đô ng cơ, n"i cch khc l ch.ng d;ng đ đi:u phi vâ n tc quay tăng hay gi=m Bánh trụ ? - Cơng d5ng ca bnh tr5 đ truy:n chuyn động quay hai tr5c song song - Bnh tr5 c" cc h&nh thnh mặt tr5 tr)n xoay, gồm cc lo(i sau đây:  Bnh tr5 thẳng: h&nh thnh theo mặt tr5  Bnh tr5 nghiêng: h&nh thnh theo đư0ng xoắn c tr5  Bnh tr5 chữ V: nghiêng theo hai ph$a ngư2c chi:u nhau, lm thnh chữ V Bánh trụ nghiêng (spirial (helical) gear) Cc bnh tr5 nghiêng l bnh h&nh tr5 c" nghiêng So v*i bnh h&nh tr5 thắng c;ng k$ch cỡ th& tỉ lệ tip x.c l*n hơn, êm v lực truy:n l*n Hai bnh tr5 nghiêng ăn kh*p v*i c" c;ng module, g"c nghiêng ngư2c hư*ng v*i Tại nên sử dụng bánh trụ nghiêng?  Bnh tr5 nghiêng c" kh= chịu t=i cao  Vận hnh êm v trơn tru  Ít hao m)n Hạn chế bánh trụ nghiêng  Chi ph$ s=n xu+t cao  Sinh nhiệt vận hnh v& cần thit ph=i c" dầu bôi trơn  T(o l5c đẩy lên tr5c nên =nh hưởng đn tr5c Các yêu cầu kỹ thuật bảnh a) Cấp xác bánh rang Theo tiêu chuẩn Việt Nam( TCVN ) quy định Độ ch$nh xc ca bnh c" 12 c+p v đư2c đnh s t6 đn 12 ,mức độ ch$nh xc gi=m dần t6 1-12 , đ" c+p l c+p ch$nh xc nh+t, c+p 12 l ch$nh xc nh+t v thư0ng s4 d5ng cc c+p ch$nh xc 6,7,8,9 ( ch ý: Độ ch$nh xc ca bnh khc v*i quy định c+p độ ch$nh xc ca chi tit gia công l 20 c+p ch$nh xc) b) Kết cấu bánh rang  Nu đư0ng k$nh ngoi (d) ca bnh d < 150 mm: Bnh đư2c ch t(o li:n khi v không khoét lõm  Nu d < 600: Bnh thư0ng đư2c khoét lõm đ gi=m khi lư2ng  Nu d > 600: Bnh thư0ng đư2c ch t(o vnh riêng thép tt, sau đ" ghép vo moayer, lo(i ny tôt, m chi ph$ gia công đắt c) thông sO bánh cần phải nhớ sâu - Vòng đỉnh :  V)ng đỉnh l đư0ng tr)n qua đỉnh răng, v k$ hiệu l  Cơng thức t$nh: Vịng đáy :  V)ng đy l v)ng tr)n qua đy răng, v k$ hiệu l  Cơng thức t$nh: Vịng chia ( d ):  V)ng chia l đư0ng tr)n tip x.c v*i đư0ng tr)n tương ứng ca bnh khc bnh ăn kh*p v*i - - - -  Công thức t$nh: d = m.Z  SO ( Z ):  Z l s ca bnh  Cơng thức t$nh: Z = d/m Ngồi sO nhỏ Zmin = 17 Bước ( P ):  Bư*c l độ di cung profin ca k: đo v)ng chia  Công thức t$nh: P = m.π Modun ( m ):  Modun l thông s quan trọng nh+t ca bnh răng, t+t c= cc thông s ca bnh đ:u c" th t$nh ton qua modun ca bnh  Công thức t$nh: m = P/π v gi trị modun thư0ng t6 0.05 đn 100 mm V$ d5 modun tiêu chuẩn như: + D,y 1: 1; 1.25; 1.5; 2; 2.5; 3; 4; 5; 6; 8; 10; 12; 16; 20; 25 + D,y 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 thông sO quan trọng hai bánh muOn ăn khớp với Modun phải Chiều cao ( h ):  Chi:u cao l kho=ng cch hư*ng tâm v)ng đỉnh v v)ng đy  Chi:u cao đầu l kho=ng cch hư*ng tâm v)ng đỉnh v v)ng chia  Công thức t$nh: = m  Chi:u cao chân hf l kho=ng cch hư*ng tâm v)ng chia v v)ng đy  Công thức t$nh: hf = 1.25m  Vậy chi:u cao h = + hf = 2.25m Chiều dày (St ):  Chi:u dy l độ di cung tr)n profin ca đo v)ng tr)n chia  Công thức t$nh: St = P/2 = m/2 Chiều rộng rãnh ( Ut):  Chi:u rộng r,nh l độ di cung tr)n đo v)ng chia ca r,nh  Công thức t$nh: Ut= P/2 = m/2 Ứng dụng bánh trụ nghiêng ứng dụng làm ? - Bnh hộp s ô tô Hộp s oto - Bnh tr5 nghiêng đư2c s4 d5ng ngnh phân b"n, công nghiệp in +n - Hộp gi=m tc my nghi:n Bnh Tr5 nghiêng đư2c s4 d5ng cc nh my thép, nh my cn, công nghiệp điện v c=ng Tuabin gi" t(o điện - Bnh tr5 nghiêng đư2c s4 d5ng cc ngnh công nghiệp dệt may, công nghiệp nhựa, công nghiệp thực phẩm, băng t=i, thang my, my thổi, my nén, công nghiệp dầu v my cắt Hệ thng t0i thang my Chương 2: Phân tích lựa chọn các vật liệu chế tạo bánh Dựa vo cc tiêu ch$ ca s=n phẩm, ngư0i ta c" yêu cầu c5 th chọn vật liệu ch t(o bnh răng: t=i trọng l*n hay nhỏ, kh= công nghệ v thit bị ch t(o vật tư cung cung, k$ch thư*c to hay nhỏ gọn… V yu t r+t quan trọng ch$nh l môi trư0ng lm việc ca bnh c" ăn m)n hay chịu tc d5ng hay không Vật liệu ch t(o thư0ng chia thnh nh"m: - Nhóm 1: độ rắn HB < 350, bnh thư0ng đư2c thư0ng h"a c=i thiện Nh0 độ rắn th+p nên c" th cắt ch$nh xc nhiệt luyện, đồng th0i truy:n c" kh= ch(y m)n - Nhóm 2: độ rắn HB > 350, bnh thư0ng đư2c th t$ch, b: mặt, th+m cacbon, th+m nito D;ng cc nguyên công tu s4a đắt ti:n mi, mi nghi:n… Răng ch(y m)n nên ph=i nâng c+p độ ch$nh xc, nâng cao độ cứng ca tr5c Đi v*i hộp gi=m tc chịu công su+t trung b&nh nhỏ, chọn vật liệu nh"m Ch ý, đ tăng kh= ch(y m)n, nên nhiệt luyện bnh l*n đ(t độ rắn th+p độ rắn bnh nhỏ t6 10 đn 15 đơn vị Đi v*i công su+t l*n, chọn vật liệu bnh nhỏ l thép nh"m 2, bnh l*n nh"m nh"m Nhiệt luyện bnh v độ rắn Nên chọn vật liệu bnh nhỏ tt bnh l*n v& s chu kỳ ca bnh nhỏ nhi:u Chọn vật liệu bnh c+p chậm tt c+p nhanh v& momen tr5c ca c+p chậm l*n hơn, nên t=i trọng lên cc l*n c+p nhanh T;y theo m5c đ$ch s4 d5ng v môi trư0ng lm việc, m ngư0i kỹ sư lựa chọn cc vật liệu như: C45, 40X hay 20X,… V& dễ th+m v đ(t độ cứng yêu cầu Với sản phẩm bánh trụ nghiêng - V& bnh ny ho(t động môi trư0ng c" cư0ng độ cao chịu t=i trọng l*n v môi trư0ng nặng nhọc chi tit chịu t=i trọng cao, cần độ cứng, độ chịu mi m)n… nên ta s4 d5ng thép h2p kim kt c+u - Thép hợp kim kết cấu: l lo(i thép sở thép kt c+u cho thêm vo cc nguyên t h2p kim Lo(i ny c" hm lư2ng cacbon kho=ng 0,1 – 0,85% v lư2ng phần trăm ca nguyên t h2p kim th+p - Thép h2p kim kt c+u ph=i tr= qua th+m cacbon m*i nhiệt luyện th& t$nh m*i cao Với chi tiết bánh rang trụ nghiêng: Ch.ng ta chọn mac thép 40X/SCR440/40Cr Lý tính thép 40X: Thép 40X l thép h2p kim c" kh= chịu ăn m)n oxi h"a , chịu t=i trọng tt,độ dẻo dai cao, c" t$nh đn hồi,không bị bin đổi t$nh ch+t lý,thnh phần h"a học nhiệt độ cao Thành phần hóa học Thép 40X: Thnh C Si Mn Cr P S Ni phần 0,37~0,44 0,17~0,37 0,50~0,80 0,80~1,1 < 0,030 < 0,030 < 0,25 Cu < 0,30 Hm lư2ng Tính học: Tỉ trọng : 7,8g/cm3 - Độ đn hồi : 210GPa (30 X 106 PSI) - Độ gi,n di : 19-29% - Nhệt dung :450J / kg K- - T=i trọng : 73-124KN-m/ kg - Độ b:n kéo : 290 -840 MPa (42-120 X 103 Psi) - Độ dẫn : 45W /mK - Độ khuyt tn : 13 Tính kỹ thuật thép 40X: V*i c đặc t$nh nêu nên thép 40X đư2c s4 d5ng rộng r,i kh$ ch t(o my, linh kiện ô tô , thit bị hng h=i , … - Lm cc lo(i tr5c: Truc động , tr5c cn rèn cc tr5c chịu t=i trọng v6a v nhẹ, lm tr5c - Lm bnh truy:n động, bnh siêu tăng p , tr5c bnh răng, - Lm th*t đỡ, lăn, tay quay, b; lông , ren , gia công chi tit my m"c v nhi:u cc ứng d5ng khc Chương 3: Phương pháp chế tạo sản phẩm Công đoạn chi tiết gia công bánh rang - Bnh ny c" nhiệm v5 truy:n mô men v truy:n lực t6 tr5c ny sang tr5c khc ca my Độ ch$nh xc v độ nhm ca b: mặt lỗ v b: mặt ca =nh hưởng t*i truy:n động ca bnh - K$ch thư*c đư0ng k$nh v)ng chia l quan trọng v& n" =nh hưởng t*i ăn kh*p ca bnh Do đ" đư0ng k$nh v)ng đỉnh ca bnh không cần ph=i gia công ch$nh xc m ta cần quan tâm đn độ ch$nh xc ca đư0ng k$nh v)ng chia Cơng đoạn kết cấu hình dáng chi tiết - - - - Chi tit đư2c lm t6 vật liệu thép h2p kim 40X Thuộc họ bnh tr5 nghiêng, d(ng tr5 bậc v r,nh then Do đ" nhiệt luyện c" th bị cong vênh gây sai s Lỗ trung tâm ca bnh c" kt c+u đơn gi=n c" r,nh then C" th s4 d5ng phương php chut xọc r,nh then Đây l chi tit l*n nên s4 d5ng xọc r,nh then Xét quan đim gia công th& kt c+u ny c" t$nh công nghệ cao V& mặt ngoi ca bnh phẳng, không c" g0 Do đ" c" th g đư2c nhi:u chi tit đ gia công đồng th0i v kh= s4 d5ng đư2c cc phương php cắt c" su+t cao Gi=m th0i gian cắt, tăng su+t gia công Cc b: mặt cần gia công bao gồm: B: mặt ngoi (chu vi), b: mặt lỗ, hai b: mặt đầu v b: mặt ca Trong đ" quan trọng nh+t l b: mặt ca lỗ Công đoạn vật liệu chế tạo chi tiết Ưu điểm Bnh ch t(o thép h2p kim kt c+u  C" độ b:n cao,r+t b:n đi:u kiện lm việc t=i trọng động cc hộp s Nhược điểm Mun t$nh cao  Thép h2p kim kt c+u ph=i tr= qua th+m cacbon m*i nhiệt luyện Công đoạn chuẩn bị phương pháp chế tạo phôi a Phương pháp chế tạo phôi : Căn vo h&nh dng h&nh học, k$ch thư*c, nhiệm v5 ca chi tit c+u t(o phận my Căn vo chịu t=i đi:u kiện lm việc ca chi tit v yêu cầu kỹ thuật ta c" th lựa chọn cc phương php t(o phôi khc Đ đ(t đư2c yêu cầu kỹ thuật v tiêu kinh t, ngư0i công nghệ ph=i xc định đư2c k$ch thư*c ca phôi v chọn phôi cho ph; h2p K$ch thư*c ca phôi đư2c t$nh ton theo lư2ng dư gia công c)n chọn lo(i phôi th& ph=i vo cc yu t sau:     Vật liệu v t$nh ca vật liệu ca chi tit ph=i c" theo yêu cầu thực t K$ch thư*c h&nh dng v kt c+u ca chi tit S lư2ng chi tit cần c" d(ng s=n xu+t Đi:u kiện vật ch+t kỹ thuật c5 th ca n" t(i nơi s=n xu+t Chọn phôi h2p lý đ=m b=o tt kh= t$nh kinh t ca s=n phẩm c)n =nh hưởng tt đn su+t v gi thnh s=n phẩm Chọn phôi tt sẻ lm cho quy tr&nh công nghệ đơn gi=n m dẫn đn xu hư*ng chung l lm cho h&nh dng v kỹ thuật phôi ging chi tit gia công Ngy kỹ thuật ch t(o phôi tin r+t nhi:u lm gi=m nhi:u công sức v th0i gian gia công b Một sO phương pháp tạo phôi: i Hàn Hn l ch+p ni s=n phẩm l(i v*i nh0 que hn, que hn đư2c nung n"ng lên đn nhiệt độ nh+t định nh0 lư2ng điện Sau đ" cho que hn vo chỗ ch+p ni hai kim lo(i đư2c ni l(i thnh Như2c đim ca phương php ny b: mặt sau hn x+u v bên lỗ thư0ng bị nứt rỗ nên không p d5ng đư2c phương php ny v*i chi tit “ Bnh tr5 nghiêng” đư2c ii Rèn tự Rèn tự l qu tr&nh bin d(ng tự kim lo(i dư*i tc d5ng ca cc d5ng c5 đơn gi=n cc thit bị t(o lực Rèn đem l(i ch+t lư2ng không cao, độ b"ng b: mặt th+p, tn kim lo(i V& không d;ng phương php ny v*i chi tit “ Bnh tr5 nghiêng” iii Dập - Dập l phương php gia công p lực, s=n phẩm s4 d5ng phương php ny thư0ng c" d(ng t+m: chữ I chữ T Như2c đim ca phương php ny l không dập đư2c chi tit dầy, h&nh dng qu phức t(p Nhưng dập l(i c" ưu đim l lư2ng dư sau dập thư0ng nhỏ v c" độ ch$nh xc r+t cao Dập thư0ng p d5ng đi v*i vật liệu l thép tit “ Bnh răng” r+t ph; h2p v*i phương php ny Dập c" nhi:u phương php dập n"ng, dập nguội, dập khuôn ci iv Đúc - Đ.c thực ch+t l phương php đổ đầy kim lo(i lỏng vo l)ng khuôn đ.c Sau h2p kim đông đặc s=n phẩm c" h&nh d(ng k$ch thư*c theo yêu cầu S=n phẩm đ.c goi l vật đ.c - Đ.c thư0ng p d5ng cho vật liệu l gang, $t d;ng cho vật liệu l thép nên v& kt c+u ca bnh tr5 phức t(p v bnh c" k$ch thư*c l*n , d(ng s=n xu+t hng khi nên ta s4 d5ng phương php ny - Dựa vo kt c+u ca chi tit,vật liệu ch t(o yêu cầu kĩ thuật b: mặt v k$ch thư*c ca chi tit.Ta chọn phương php đ.c đ ch t(o phôi - Việc ch t(o phương php đ.c đư2c s4 d5ng rộng r,i v& phôi đ.c c" h&nh d(ng kt c+u phức t(p v c" th đ(t k$ch thư*c t6 nhỏ đn l*n m cc phương php khc rèn,rập kh" đ(t đư2c.Cơ t$nh v độ ch$nh xc ca phôi đ.c ph5 thuộc vo phương php đ.c,tr&nh độ kĩ thuật đ chọn cc phương php đ.c khc Quy trình gia cơng mặt bích Ch+t lư2ng ca chi tit my ,độ tin cậy ,tuổi thọ v t$nh kinh t ca n" qu tr&nh vận hnh m n" ph5 thuộc r+t l*n vo tr&nh độ ca cc quy tr&nh công nghệ gia công - Qu tr&nh công nghệ gia công l tập h2p ca cc tc động đn phôi theo tr&nh tự nh+t định nhằm lm thay đổi k$ch thư*c ,h&nh dng v tr(ng thi lý t$nh ca n" đ t(o s=n phẩm theo b=n vẽ thit k ban đầu.Qu tr&nh thay đổi k$ch thư*c v h&nh dng h&nh học ca phôi đư2c thực qu tr&nh gia công C)n t$nh ch+t tr(ng thi lý t$nh ca l*p kim lo(i b: măt đư2c bin đổi qu tr&nh gia công nhiệt Căn vo d(ng s=n su+t ta lập đư2c phương n sơ quy tr&nh công nghệ ca bnh v*i cc nguyên công sau: NC 1: T(o Phôi NC 2: Tiện mặt đầu, tiện thô tiện tinh lỗ v vt mép NC 3: Tiện mặt đầu c)n l(i v vt mép NC 4: Tiện thô, tiện tinh tr5 ngoi đ(t Ỉ758,3-0,14 NC 5: Xọc r,nh then NC 6: Phay NC 7: Nhiệt luyện NC 8: Mi nghi:n Chương 4: Phương pháp xử lí nhiệt Thấm cacbon: K/n: L qu tr&nh tăng cư0ng thêm cacbon vo l*p b: mặt ca s=n phẩm thép - Thép d;ng đẻ th+m cacbon l lo(i thép $t cacbon (chứa 0,12 - 0,25% cacbon) Sau th+m cacbon xong l*p b: mặt trở thnh thép nhi:u cacbon (hm lư2ng - cacbon tăng t*i 0,9 - 1,0%) c" đ độ cứng cần thit, đ" bên s=n phẩm - l thép $t cacbon, m:m v dai - Khi th+m cacbon, s=n phẩm đư2c nung n"ng t*i nhiệt độ 850 - 9500C v giữ th0i - gian lâu môi trư0ng c" chứa nhi:u cacbon (ở th rắn, th lỏng th kh$) đ - cacbon khuych tn vo mặt kim lo(i - Chi:u sâu cacbon khuych tn vo kim lo(i thư0ng 0.5-2mm Xử lý nhiệt ( Nhiệt luyện ) l phương php tc động nhiệt độ lên vật ch+t nhằm lm thay đổi vị c+u tr.c ch+t rắn, tc động lm thay đổi thnh phần h"a học, đặc t$nh ca vật liệu Ch yu ca ứng d5ng nhiệt luyện l thuộc v: ngnh luyện kim Nhiệt luyện đư2c s4 d5ng nhi:u lĩnh vực khc nhau, v$ d5 ngnh s=n xu+t thy tinh Qu tr&nh nhiệt luyện bao gồm nung n"ng lm nguội v*i mức độ chênh lệch đng k, x4 lý nhiệt theo th0i gian biu nhằm m5c đ$ch lm m:m hay lm cứng vật liệu, t(o cứng hay m:m khc cng vật liệu, v$ d5 b: mặt, vật liệu ch$ cứng b: mặt ( chng mi m)n ) l(i dẻo dai phần bên chịu va đập chịu un r+t tt ) Nhiệt luyện đ)i hỏi quy tr&nh chặt chẽ v c" kim sot th0i gian v tc độ trao đổi nhiệt vật liệu Nhi:u quc gia tiên tin chưa công b v b$ mật s công nghệ nhiệt luyện - yu t t(o vật liệu c" gi thnh h( t$nh s4 d5ng r+t cao V$ d5, v*i chi tit tr5c động , ngư0i ta s4 d5ng vật liệu thép h2p kim th+p ( gi thnh rẻ ) Sau công đo(n nhiệt luyện ram, thâm vật liệu c" b: mặt cứng chịu đư2c bi m)n cao, thân tr5c l(i chịu đư2c chân động v chịu tn kh l*n chi tit đư2c bn v*i gi r+t cao B=n ch+t ca nhiệt luyện kim lo(i l lm thay đổi t$nh ch+t thông qua bin đổi tổ chức ca vật liệu Một quy tr&nh nhiệt luyện bao gồm giai đo(n: + Nung, + Giữ nhiệt, + Lm nguội Khi nung, tổ chức vật liệu thay đổi theo nhiệt độ, tuỳ th0i đim nâng, h( nhiệt v*i cc tc độ khc m nhiệt luyện v*i cc phương php khc cho t$nh ch+t vật liệu mong mun Đ lm thay đổi m(nh cc t$nh ch+t ca kim lo(i v h2p kim, ngư0i ta c)n kt h2p đồng th0i cc tc d5ng ca bin deo v nhiệt luyện hay tc d5ng ho học v nhiệt luyện Như Nhiệt luyện n"i chung ) bao gồm ba lo(i: Nhiệt luyện đơn gi=n Cơ nhiệt luyện Ho= nhiệt luyện - Một sO phương pháp nhiệt luyện : - Tôi bề mặt: Thực b: mặt chi tit h2p kim, thư0ng s4 d5ng cc l) tần s đ nung phần mặt ngoi ca chi tit S=n Phẩm Mặt b$ch đư2c b: mặt đ đ=m b=o độ cứng b: mặt cao (đ chng mi m)n), phần bên n" l(i dẻo - Ram: Ram l qu tr&nh nhiệt luyện gồm nung kim lo(i đ, đư2c đn nhiệt độ th+p nhiệt độ chuyn bin pha, đưa h2p kim v: tr(ng thi cân bằng, đ" m tổ chức không ổn định đư2c phân huỷ thnh tổ chức ổn định  ... 1: 1; 1 .25 ; 1.5; 2; 2. 5; 3; 4; 5; 6; 8; 10; 12; 16; 20 ; 25 + D,y 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 thông sO quan trọng hai bánh muOn ăn khớp... xác bánh rang Theo tiêu chuẩn Việt Nam( TCVN ) quy định Độ ch$nh xc ca bnh c" 12 c+p v đư2c đnh s t6 đn 12 ,mức độ ch$nh xc gi=m dần t6 1- 12 , đ" c+p l c+p ch$nh xc nh+t, c+p 12 l... < 0 ,25 Cu < 0,30 Hm lư2ng Tính học: Tỉ trọng : 7,8g/cm3 - Độ đn hồi : 21 0GPa (30 X 106 PSI) - Độ gi,n di : 19 -29 % - Nhệt dung :450J / kg K- - T=i trọng : 73- 124 KN-m/ kg - Độ b:n kéo : 29 0