Bài Tập Cơ Khí Đại Cương Mã Hp Me 2030.Pdf

Ở nước ta việc sản xuất các sản phẩm phục vụ cho đời sống cũng như trong kỹ thuật đang được phát triển rất mạnh mẽ, số lượng các cơ sở sản xuất ứng dụng phương pháp gia công mới ngày càn

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

Mở Đầu

Hiện nay cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, nhiều công nghệ mới tiên tiến đã ra đời thay thế các công nghệ cũ lạc hậu Chế tạo sản phẩm được coi là ngành trung tâm phục vụ đắc lực, tạo nền tảng phát triển cho các ngành khác như: công nghệ chế tạo máy, hóa dầu, quốc phòng an ninh, y tế Trong cơ khí hiện đại gia công bánh răng luôn

là ngành đi đầu trong việc tự động hóa với sản lượng và kinh tế vô cùng cao.

Sản phẩm của ngành rất đa dạng về kích thước cũng như chủng loại

Từ những chi tiết lớn như oto, máy bay cho đến những chi tiết cỡ chỉ vài micro như chân IC, chip điện tử ngành gia công đều có thể đáp ứng được nhu cầu.

Các sản phẩm của công nghệ chế tạo hiện nay đang được sử dụng rất phổ biến trong kỹ thuật cũng như đời sống hàng ngày Xuất phát từ thực

tế đó, được sự hướng dẫn thầy Vũ Đình Toại , em đã làm bài tập : “CHẾ

TẠO SẢN PHẨM BÁNH RĂNG”.

Việc chế tạo ra các bánh răng có biên dạng phức tạp dẫn đến việc gia công chúng theo các phương pháp truyền thống gặp rất nhiều khó khăn Ngoài ra việc chế tạo bánh răng còn phụ thuộc nhiều vào trình độ người thợ, thời gian chế tạo và độ chính xác thường không cao Cùng với sự phát triển của các ngành khoa học và kỹ thuật, các công nghệ gia công mới cũng phát triển rất mạnh mẽ kéo theo các ứng dụng phần mềm vào trong tự động hoá sản xuất và tự động hoá lắp giáp như ứng dụng các

phần mềm Solidwork, Master Cam, Cimatron, Catia Việc ứng dụng các phần mềm này vào sản xuất, đặc biệt là trong lĩnh vực gia côngbánh răng, nó đã giải quyết được các khó khăn trước đây và đem lại hiệu quả kinh tế rất cao Ở nước ta việc sản xuất các sản phẩm phục vụ cho đời sống cũng như trong kỹ thuật đang được phát triển rất mạnh mẽ, số lượng các cơ sở sản xuất ứng dụng phương pháp gia công mới ngày càng nhiều, gia công được các chi tiết có biên dạng phức tạp.

Sau một thời gian tìm hiểu thực tế, thu thập tài liệu và được sự hướng dẫn của thầy cùng sự nỗ lực của bản thân, em đã hoàn thành bài tập đúng thời hạn với đầy đủ nội dung của đề tài được giao.

Trong thời gian vừa qua em đã cố gắng tìm hiểu các loại tài liệu về khuôn ép nhựa và đã cố gắng trình bầy vấn đề một cách hệ thống nhất nhưng do khả năng thực tế, kiến thức còn hạn chế nên bài làm không tránh khỏi những sai sót Em rất mong được sự chỉ bảo tận tình của thầy

để em có thể hoàn thiện bài tập, rút ra kinh nghiệm và hiểu thêm về kiến thức chuyên môn.

Em xin chân thành cảm ơn thầy!

Mục lục

Chương I: Giới thiệu chung về bánh răng 1

1 Phân loại theo dạng truyền động 2

2 Phân loại theo kiểu ăn khớp 3

3 Phân loại theo đặt tính công nghệ và hình dạng kích thước 4

Chương 2: Lựa chọn vật liệu chế tạo cho sản phẩm và trình bày các đă ic tính cơ bản của vâ it liê iu bao gjm: Thành phần hóa học, cơ tính, lk tính, hóa tính, 5

1.Hình dạng của thép 6

2.Thành phần hóa học Thép hợp kim thấp có độ bền cao 6

4.Tính chất cơ lk thép 7

5.Ứng dụng 7

Chương 3: Lựa chọn phương pháp chế tạo sản phẩm và mô tả trình tự gia công với sản phẩm 8

Chương 4: Lựa chọn phương pháp xử lk nhiê it cho sản phẩm đã chọn 13

Chương 5: Kết luận 15

Chương I: Giới thiệu chung về bánh răng

Hình ảnh vẽ trên phần mềm autocad

Bánh răng là bô i phâ in không thể thiếu trong hê i thống cơ vâ in hành của mô it chiếc xe hay mô it máy móc công nghiê ip Bánh răng là mô it bô i phâ in trong hê i thống truyền đô ing của các máy móc cơ khí, nó có hình dạng là mô it hình tròn với cấu tạo

có các răng rãnh liên tiếp nhau Chúng thường được sử dụng theo că ip Có thể từ 2 tới 3,4 că ip bánh răng Chúng có tác dụng để truyền đô ing: truyền chuyển động quaygiữa các trục song song hay vuông góc với nhau; biến chuyển động quay tròn

thành chuyển động tịnh tiến; ngoài ra, dựa vào tỉ lệ các răng mà có thể tạo ra số vòng quay như k muốn của trụ bị động từ trục chủ động.

Với ưu điểm khá nhiều cụ thể là có số răng cố định, hoạt đô ing êm không mấy phức tạp bên cạnh đó truyền đô ing của bánh răng là rất lớn do đó bánh răng khá được ưa chuô ing trong các hê i thống chuyển đô ing, vâ in đô ing của các loại máy móc hiê in nay

Phạm vi tốc độ và truyền lực của bánh răng rất lớn Khả năng truyền tối đa của các hô ip tốc đô i và truyền lực có thể tối đa lên tới hàng chục nghìn KW Khi tốc độ vòng của bánh răng trong các cơ cấu truyền chuyển động tốc độ cao có thể đạt tới 150m/s Các bánh răng truyền chuyển động quay được gọi là bánh răng chủ động, còn bánh răng nhận chuyển động quay gọi là bánh răng bị động Trong bộ truyền còn có khái niệm bánh răng nhỏ ( có đường kính hoặc số răng nhỏ ) và bánh răng lớn (có đường kính và số răng lớn )

Bánh răng được dùng rất nhiều trong các máy, từ đjng hj, khí cụ cho đến các máy hạng nặng; có thể truyền công suất từ nhỏ đến lớn, vận tốc từ thấp đến cao Muốn làm việc được thì các bánh răng phải có các thông số cơ bản giống nhau

Phân loại bánh răng:

1. Phân loại theo dạng truyền động

- Bánh răng trụ: đây là dạng bánh răng cơ bản nhất, các bánh răng truyền động giữa các trục song song nhau Trong bánh răng trụ này chúng ta lại chia nhỏ

nó ra thành 3 loại nhỏ: răng thẳng , răng nghiêng và răng chữ V

- Ba dạng bánh răng trên vẫn sử dụng dạng truyền động song song nhưng do yêu cầu truyền động nên cần có sự cải tiến.

- Bánh răng côn: là tên gọi thường gọi của dạng truyền động giữa các trục không song (giao nhau ) Dựa vào hình dạng của sản phẩm chúng ta sẽ có 2 loại tiêu biểu của dòng bánh răng côn là: bánh răng côn thẳng và bánh răng côn nghiêng

- Bánh vít ăn khớp trục vít: đây là dạng biến tấu của bánh răng, truyền động giữa 2 trục vuông góc với tỷ số truyền động lớn Thường thì dạng bánh răngnày nằm trong khâu chuyển pha truyền động.

- Bánh răng và thanh răng: sử dụng truyền động quay sang chuyển động tịnh tiến để hoạt động thiết bị

2 Phân loại theo kiểu ăn khớp

Cái này thì chỉ có 2 dạng: bánh răng ăn khớp trong và bánh răng ăn khớp ngoài Sử dụng những dạng bánh răng cơ bản trên để tạo thành liên kết truyền động

3 Phân loại theo đặt tính công nghệ và hình

dạng kích thước

Cái này cũng chỉ là cái tên để gọi các sản phẩm bánh răng bên trên nên chúngtôi sẽ không trình bày phần này, có lẽ nó không cần thiết khi bạn lựa chọn và phân loại sản phẩm bánh răng

Trên đây là cách phân loại bánh răng, ta có thể biết được mọi loại bánh răng được dùng trên hiện nay

Trong bài tập này, em xin được giới thiệu cách chế tạo bánh răng trụ thẳng chịu tải thường ăn khớp ngoài kích thước vừa

Chương 2: Lựa chọn vật liệu chế tạo cho sản

cơ tTnh, lZ tTnh, hXa tTnh,

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 tácdụng hay không

Vật liệu chế tạo răng thường chia thành 2 nhóm:

- NhXm 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, đjng thời bộ truyền có khả năng chạy mòn

- NhXm 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 k,

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 nhiềuhơn 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

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

- Lựa chọn tải trọng Trung bình cho 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 rji mới nhiệt luyện thì cơ tínhmới cao

Với chi tiết bánh rang trụ Chúng ta chọn mac thép SNC

Mác thép:&SNC236, SNC415, SNC631, SNC815, SNC836,

S45C, C45, CT45, CT3, S30…

Tiêu chuẩn: JIS/ G4103

trọng c l n h n, ch ng h n nh tr c khu u, thanh n i, ỡ ớ ơ ẳ ạ ư ụ ỷ ố

tấm, bánh r ng, tr c, c vít và nh vă ụ ố ư ậy

Thép SNC&chủ y u ế được s d ng s n xu t trong các ử ụ để ả ấ

điều ki n t i tr ng ệ ả ọ đòi h i ỏ độ bền cao, ộ cứng cao và ộđ đ

dẻo dai cao c a tr c chính và yêu c u ho c tr ng t i ủ ụ ầ ặ ọ ả

của trung tâm t i tr ng, mài mòn b m t, bi n d ng ả ọ ề ặ ế ạ

0.35 ~ 0.65 0.03 0.03 0.60 ~1.00 3.00 ~3.50 -

- Nhận thấy rằng trong kết cấu của bánh răng ta cần chế tạo không có rãnh lắp then truyền mômen xoắn Do đó trong quá trình làm việc bánh răng sẽ

là chi tiết trung gian, có nhiệm vụ chuyền chuyển động từ trục này tới trục khác một cách gián tiếp

- Kết cấu như trên cho phép khi làm việc bánh răng khống chế đủ 4 bậc tự

do, đjng thời kết cấu này cho phép ta khi gia công răng thì ta có thể gia công nhiều bánh răng cùng một lúc

- Sau khi gia công cơ xong ta tiện hành thấm Cacbon cũng đạt độ cứng HRC 60¸ 62 đảm bảo tính chống mài mòn cho bánh răng trong quá trình làm việc

- Vật Liệu chế tạo sản phẩm: Thép hợp kim thấp có độ bền cao

- Ta dùng phôi để chế tạo bánh răng là phôi thanh

- Theo yêu cầu của chi tiết ta chọn phương pháp rèn

- Phương pháp chế tạo đảm bảo các yêu cầu về độ chính xác khi làm việc:Đảm bảo độ chính xác động học

+ Nguyên Công 1: Cắt phôi

Do thép trên thị trường có dạng

thanh có nhiều đường kính khác nhau, nên

để tạo phôi ta chỉ cần chọn thanh có

đường kính trong khoảng từ 200-210mm

rji cắt một đoạn dài 42mm để gia công tiện sau này Ở đây, em chọn thanh đườngkính 210mm.

+ Nguyên Công 2: Khoan lỗKhoan lỗ lên phôi vừa cắt ra để có được tính đjng tâm làm tiền đề cho các nguyên công sau Lỗ ta cần khoan có đường kính 40mm, nên trước tiên ta sẽ khoan lỗ có đường kính 39mm, để doa

lỗ khoan sau này

+ Nguyên Công 3: Tiện thô các bề mặt cắt

Do nguyên công đầu tiên cắt tạo phôi dùng cưa chưa tạo đỗ nhẵn tối thiểu cho gia công và dư ra một đoạn ngắn nên ta cần tiện thô các bề mặt để đạt được độ nhẵn yêu cầu và đạt đến kích thước mong muốn Do chiều dài trụ phôi là 42mm, nên mỗi mặt ta sẽ tiện thô đi khoảng 1.9mm kim loại

+ Nguyên Công 4: Tiện thô các bề mặt còn lại và tiện tinh lỗ

Ta tiện thô tạo tiền đề tiện tinh và tiện tinh lỗ chính vừa khoan Do đường kính thanh ngoài thị trường là 210mm, ta sẽ tiện thô phôi trên cho thành đường kính 201mm để chừa cho tiện tinh sau này Sau đó, ta đi doa lỗ khoan chính, sao cho nó có kích thước 40±0.1mm

+ Nguyên Công 5: Tiện tinh bề mặt ngoài trụ

Ta đi tiện tinh 2 mặt đáy phôi trước, do trước đó phôi dài 42mm, mà ta đã tiện thô đi 1.9mm mỗi mặt, nên quá trình tiện tinh này ta phải đưa dao một đoạn 0.1mm, tuy nhiên, trong quá trình gia công có thể có sai số, ta cần đo đạc lại cẩn thận rji tiện để có được kết quả cuối cùng là chiều dài phôi đạt 40±0.1mm.Sau đó là tiện tinh mặt bên của trụ Nguyên công tiện thô trước ta tiện cho phôi đường kính còn khoảng 201mm, nên lần đưa dao này ta chỉ đưa từ ngoài vào

một đoạn 1mm, ta sẽ cố gắng thực hiện sao cho đạt được kích thước cuối cùng là 200±0.1mm

+ Nguyên Công 6: Phay rãnh then

Cũng giống như khoan lỗ, ta phay

rãnh then để khi lắp trục ko bị rơi trục

hoặc xoay trục Ta dự định sẽ phay

RxC=20x10mm bởi đường tròn đường

kính đi qua tâm lỗ khoan là 40mm Và

chiều sâu của mỗi bên phay là 5mm, sai số

Đây là nguyên công chính trong chế

tạo bánh răng Ở đây ta sử dụng phương

pháp phay bằng dao hình trụ cho chạy

xung quang mặt ngoài của bánh răng Ta

mài đủ một chu kì 32 răng một cách từ từ,

mỗi chu kì ta phay một ít, cho đến khi đạt

được chiều sâu yêu cầu

+ Nguyên Công 9: Doa góc ngoài của bánh răng

Ta doa góc ngoài của bánh răng để tạo độ trơn cho bánh răng, tránh góc sắc

Chương 4: Lựa chọn phương pháp x^ lZ

Xử lk nhiệt cho bánh răng là một bước quan trọng để cải thiện tính chất độ cứng của vật liệu làm bánh răng Nó thường được thực hiện sau khi bánh răng đã được qua nguyên công và xử lk nhiệt được thực hiện trước khi quá trình hoàn thiện

Xử lk nhiệt sẽ có quy trình sau:

X^ lZ nhiệt ( Nhiệt luyện ) là một phương pháp tác động nhiệt độ lên vật chất

nhằm làm thay đổi vị cấu trúc chất rắn, đôi khi tác động làm thay đổi thành phần hóa học, đặc tính của vật liệu Chủ yếu của ứng dụng nhiệt luyện là thuộc về ngànhluyện kim Nhiệt luyện cũng được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, ví dụ như ngành sản xuất thủy tinh Quá trình nhiệt luyện bao gjm sự nung nóng hoặc làm nguội với mức độ chênh lệch đáng kể, hoặc xử lk nhiệt theo một thời gian biểunhằm mục đích làm mềm hay làm cứng vật liệu, cũng như tạo ra sự cứng hay mềm khác nhau trên củng một vật liệu, ví dụ như tôi bề mặt, vật liệu chí cứng ở bề mặt ( chống mài mòn ) nhưng lại dẻo dai ở phần bên trong chịu va đập cũng như chịu uốn rất tốt ) Nhiệt luyện đòi hỏi một quy trình chặt chẽ và có kiểm soát thời gian

và tốc độ trao đổi nhiệt trên vật liệu Nhiều quốc gia tiên tiến chưa công bố và bí mật một số công nghệ nhiệt luyện - yếu tố tạo ra một vật liệu có giá thành hạ nhưng tính năng sử dụng rất cao Ví dụ, với một chi tiết trục động cơ , người ta sử dụng vật liệu thép hợp kim thấp ( giá thành rẻ )

Sau công đoạn nhiệt luyện ram, thâm vật liệu có bề mặt cứng chịu được bài mòn cao, nhưng thân trục lại chịu được chân động và chịu tốn khá lớn chi tiết được bán với giá rất cao Bản chất của nhiệt luyện kim loại là làm thay đổi tính chất thông qua biến đổi tổ chức của vật liệu

Một quy trình nhiệt luyện bao gjm 3 giai đoạn:

+ Nung,

+ Giữ nhiệt,

+ Làm nguội

Nung nóng (Quenching): Bánh răng thường được đặt trong lò và nung nóng để đạt đến nhiệt độ cần thiết, sau đó được làm lạnh nhanh chóng bằng nước, dầu, hoặckhí để làm cho cấu trúc của kim loại trở nên cứng hóa và chịu nén.

Tăng cường (Tempering): Sau khi được làm lạnh, bánh răng có thể được đưa vào

lò ở nhiệt độ thấp hơn để giảm căng và cải thiện độ dẻo của kim loại

X^ lZ bề mặt:

Mài (Grinding): Quá trình mài bề mặt được sử dụng để tạo ra bề mặt chính xác

và mịn trên các răng của bánh răng

Mạ (Coating): Bánh răng có thể được phủ một lớp chất liệu chống mài mòn hoặctăng độ cứng, chẳng hạn như nitrocarbide hay các chất liệu có sự liên kết phức tạp.Phun cát (Shot Peening): Một quá trình nơi các hạt nhỏ (thường là hạt cát) được phun lên bề mặt bánh răng để tăng độ bền và kháng mệt mỏi

Mạ Crôm (Chrome Plating): Bánh răng có thể được mạ một lớp mỏng crôm để cải thiện chống ăn mòn và tăng cường độ bóng

Niken hóa (Nickel Plating): Một lớp niken có thể được mạ để cung cấp bảo vệ chống ăn mòn và tạo ra một bề mặt mịn

Tổng hợp bề mặt (Surface Hardening): Áp dụng các phương pháp như

carbonitriding, nitriding để làm tăng độ cứng của bề mặt

Quá trình xử lk nhiệt và bề mặt phụ thuộc vào loại kim loại và yêu cầu cụ thể củaứng dụng Một kết hợp khéo léo giữa các quy trình này giúp tối ưu hóa chất lượng

và hiệu suất của bánh răng