đồ án lựa chọn vật liệu chi tiết bánh răng trong hộp số ô tô

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘIViện Khoa học và Kỹ thuật Vật liệuĐỒ ÁN LỰA CHỌN VẬT LIỆUHọ và tên: Nguyễn Tất Thành – MSSV: Giảng viên hướng dẫn : Chi tiết: Bánh răng trong hộp số ô tô... Câu 1

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

Viện Khoa học và Kỹ thuật Vật liệu

ĐỒ ÁN LỰA CHỌN VẬT LIỆU

Họ và tên: Nguyễn Tất Thành – MSSV: Giảng viên hướng dẫn :

Chi tiết: Bánh răng trong hộp số ô tô

Câu 1.Phân tích điều kiện làm việc của chi tiết

Chịu lực và yêu cầu về cơ tính

Các yêu cầu về kinh tế và môi trường

Các yêu cầu khác

-Bánh răng là một bộ phận cơ khí quay được có các răng được cắt có thể khớp nhau

với một bộ phận khắc răng khác để truyền mô-men quay

- Được sử dụng phổ biến trong các bộ truyền chuyển động đặc biệt là các hộp số xe vàcác trục để dẫn dộng.

2 Điều kiện làm việc và yêu cầu cơ tính

- Yêu cầu các chỉ số cơ tính về độ bền,độ chính xác, độ bám, độ rung và ồn, tuổi thọ.

- Do bề mặt răng sẽ bi mài mòn khi làm việc do ma sát với bề mặt chi tiết tươngtự và phải chịu ứng suất lớn, nên yêu cầu độ cứng bề mặt răng và thân răngkhoảng 60-64 HRC.

- Phần lõi thì phải chịu ứng suất uốn ( trong quá trình hoạt động, các bánh răng tácđộng lực xoắn lên phần lõi và làm phần lõi uốn cong theo hình dạng bánh răng Đểgiảm thiểu sự uốn cong này, phần lõi bánh răng phải có độ cứng và độ bền cao để chịuđược ứng suất uốn và giữ nguyên hình dạng ban đầu của bánh răng), nên yêu cầu độcứng trong lõi khoảng 35-40 HRC.

- Vùng chân răng lại dễ bị phá huỷ mỏi do ứng xuất tác động theo chu kì, nên yêucầu cơ tính chân răng phải đảm bảo độ bền, độ cứng và độ đàn hồi cao để chịuđược tải trọng và ứng suất trong quá trình hoạt động Yêu cầu độ cứng của vùngchân răng phải đạt mức độ uốn tối đa 0,03mm, tương đương giới hạn đàn hồi là0,1% chiều cao răng.

trong quá trình làm việc Nhiệt độ động cơ bình thường đốt trong, trong quá trình hoạt

Câu 2: Dựa vào tính toán để xác định các yêu cầu cùng với

các số liệu ban đầu cũng như theo phụ đạo của thầy lập bảngyêu cầu đối với vật liệu cho từng chi tiết.

Từ phân tích điều kiện và yêu cầu cơ tính, bảng yêu cầu cơ tính chính của chi tiếtđược lập ra như sau:

Chỉ tiêu cơ tínhGiá trị yêu cầu

Câu 3:

- Dùng phần mềm CES để lựa chọn vật liệu ta được 525 kết quả:

Câu 4: Xây dựng hàm chỉ tiêu hiệu năng:

logC = log(Cm*ρ¿ – 3log(σy¿ + logc + log8

 3log(σy¿ = log(Cm* ρ¿ + (logc – logC)

(

log ( σy¿:là y, log(Cm* ρ¿:là x hệ số góc =1/3)

Câu 5:

Tiếp tục dung phần mềm CES để lựa chọn vật liệu ta được kết quả sau:

Câu 6:

- Ta nên chọn thép AISI 4340 vì:

- Với chi tiết bánh răng cần độ chịu va đập cao: Mác thép có thánh phần hợp kim giúp chi tiết tăng độ cứng giúp chịu va đập và mài mòn tốt.

- Với nhiều thành phần hợp kim giúp tiết kiệm hơn trong quá trình thấm, do càng nhiều thành phần hợp kim thì thấm sâu hơn với phần tram thành phần ít hơn.

- %C 0.34-0.43%: %C trung bình để bánh răng có độ dai tránh rạn nứt khi

làm việc.

- Si: khử triệt để oxi trong thép, tăng độ thấm tôi.

- Cr, Mo: tạo thành cacbit giữ cho hạt nhỏ làm tăng độ cứng và độ bền cho

thép, cacbit cũng làm tăng nhiệt độ nóng chảy giảm sự biến dạng khi chi tiết nóng lên Cr tăng độ thấm tôi, Mo chống giòn ram loại 2.

- Mn: hòa tan trong ferit giúp làm tăng độ bền, cứng của pha này  tăng

cơ tính cho bánh răng.

1 Chọn phôi

- Chọn loại phôi đúc vì phương pháp đúc là phương pháp phổ biến và chi phí chế tạo phôi bằng đúc rẻ hơn.

2 Tạo hình cơ bản

- Tạo hình khối cơ bản cho bánh răng bằng phương pháp biến dạng nóng

3 Nhiệt luyện sơ bộ

- Dùng phương pháp ủ hoàn toàn để làm giảm độ cứng và tăng độ dẻo để

dễ gia công cắt gọt, nhiệt độ ủ ở khoảng 816-826°C

- 0.5% C  T(ủ) = Ac3 + 20-30°C, với nhiệt độ ở đường tương ứng

- Dùng phương pháp phổ biến nhất cho chế tạo bánh răng là tiện để tạo răng và sử dụng phương pháp khoan để tạo lỗ cho bánh rang ( với những loại bánh răng cần dùng phương pháp khoét để tạo hình cho nó)

- Sau đó dùng phương pháp phay và bào để làm nhẵn bề mặt 5 Nhiệt luyện kết thúc bằng 2 quy trình:

- Tôi thể tích ở nhiệt độ 830°C + ram cao ở nhiệt độ 650°C - Matweb: nhiệt độ tôi của AISI 4150: 830 oC, tôi dầu + Tăng độ dẻo dai cho phần lõi thép

6 Gia công tinh.

7 Kiểm tra và đưa đi đóng gói chi tiết.

Câu 8:

- Dùng giới hạn đàn hồi ( Elastic Limit) để đánh giá sự tăng chỉ tiêu hiệu năng

- Gh đàn hôi trước khi dùng các công nghệ: 1.24*10^9 Pa - Gh đàn hồi sau khi dùng các công nghệ: 1.52*10^9 Pa

 Hiệu năng đã tăng 22.6% so với vật liệu ban đầu (1.521.24=1,23 %¿

Câu 9:

- Bánh răng là một chi tiết rất quan trọng trong hộp số, đòi hỏi cơ tính cao cùng độ chịu ăn mòn phải tốt thì bộ phận máy mới làm việc trơn tru lâu dài và đạt hiệu suất cao.

- Qua các thông số và tính toán ở trên e thấy mẫu thép AISI 4150 là một mẫu thép đáp ứng cơ tính của bánh răng tốt.

- Em xin cảm ơn cô Nguyễn Thị Vân Thanh đã hướng dẫn em làm đồ án này!