bài tập cơ khí đại cương đề 10 chế tạo trục vít bánh vít

Trong cơ khí chế tạo, thường thấy Bộ truyền trục vít – bánh vít được sử dụng rộng rãi trong cơ cấu phân độ, hay các trục vime của máy gia công máy tiện…..... Tại sao lại sử d

Hanoi University of Science & Technology School of Mechanical Engineering

oOo

-Bài tập: CƠ KHÍ ĐẠI CƯƠNG

Đề 10: Chế tạo Trục vít bánh vít

Giảng viên hướng dẫn: TS KSHQT Vũ Đình Toại

Bộ môn Hàn & CNKL - ĐHBKH

Họ và tên :

Mã sinh viên :

Lớp :

Hà Nội, 2021

Phụ lục:

Ch 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

Ch 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

Ch 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

Ch 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

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

Chương 1: Giới thiệu sản phẩm

1 Trục vít bánh vít là gì ?

Truyền động trục vít bánh vít hoạt động theo nguyên lý ăn khớp truyền

chuyển động và công suất giữa 2 trục chéo nhau trong không gian Góc giữa 2 trục thường bằng 90 và thường trục vít sẽ là trục dẫn động Có cấu tạo bao gồm có trục vít bánh vít phối hợp với nhau cùng với sự ăn khớp giữa ren của trục vít và răng của bánh vít

Bánh vít giống như 1 loại bánh răng nghiêng – Thường làm bằng hợp kim màu cụ thể là hợp kim của đồng( đồng thanh)

Các thông số yêu cầu

- đường kính ngõng trục 40mm

-đường kính đỉnh vít 120mm

-đường kính đỉnh bánh vít 200mm

- chiều dày bánh vít 50mm

-đường kính trong bánh vit 60mm

Phân loại trục vít

– Theo hình dạng mặt chia của trục vít: Trục vít trụ, trục vít Globoid (trục vít lõm)

– Theo hình dạng ren của trục vít:

+ Trục vít Archimedes: giao tuyến giữa mặt ren và mặt phẳng chứa đường tâm trục là đường thẳng Giao tuyến giữa mặt ren và mặt phăng vuông góc với đường tâm trục là đường xoắn Archimedes

+ Trục vit Convolute: Giao tuyến giữa mặt ren và mặt phẳng vuông góc với phương ren là đường thẳng Giao tuyến giữa mặt ren và mặt phăng vuông góc với đường tâm trục là đường xoắn Convolute

+ Trục vít thân khai: giao tuyến giữa mặt ren và mặt pháp tuyến với mặt trụ

cơ sở là đường thẳng Giao tuyến giữa mặt ren và mặt phăng vuông góc với đường tâm trục là đường thân khai

– Theo số mối ren:

+ Trục vít một mối ren

+ Trục vít nhiều mối ren

Tùy từng đặc trưng và tính ưu việt của từng loại mà phạm vi sử sụng của trục vít và bánh vít sẽ khác nhau Trong cơ khí chế tạo, thường thấy Bộ truyền trục vít – bánh vít được sử dụng rộng rãi trong cơ cấu phân độ, hay các trục vime của máy gia công( máy tiện… ) Và cũng thường sử dụng trong các cơ cấu nâng vì có đặc tính ưu việt là khả năng tự hãm

– Như vậy thì ưu điểm chủ yếu của bộ truyền trục vít bánh vít là:

+ Tỷ số truyền lớn

+ Làm việc êm, không ồn

+ Có khả năng tự hãm

+ Có độ chính xác động học cao

– Tuy nhiên bộ truyền trục vít cũng tồn tại những nhược điểm không nhỏ như: Hiệu xuất thấp, sinh nhiệt nhiều do vận tốc trượt lớn Ngoài ra thì giá thành chế tạo đắt do vật liệu chế tạo bánh vít thường là kim loại màu để giảm ma sát

Vật liệu được sử dụng chủ yếu để chế tạo bộ truyền trục vít bánh vít hiện

nay ngoài thực tế đó là: Trục vít thường làm bằng thép Bánh vít thường làm bằng hợp kim màu, cụ thể là hợp kim của đồng( đồng thanh) Tại sao lại sử dụng như vậy?

Thực tế thì trục vít( thường là trục dẫn động) được làm bằng thép và liền với trục vì chịu tải lớn, còn bánh vít ( thường là bánh bị dẫn động, nhận chuyển động từ trục vít) cho nên bề mặt làm việc của bánh vít phải làm bằng vật liệu kém bền hơn, và hợp kim màu, cụ thể là hợp kim đồng được sử dụng chủ yếu vì đồng có rất nhiều tính năng phù hợp với điều kiện làm việc của trục vít – bánh vít

Tham khảo:

+ Bánh răng nghiêng là gì?

Ưu nhược điểm của trục vít – bánh vít

Ưu điểm: Loại truyền động này có tỉ số truyền lớn, có khả năng hãm, làm

việc êm,

Nhược điểm: hiệu suất thấp, sinh nhiệt nhiều và cần dùng loại vật liệu có khả năng giảm ma sát lớn nhưng giá thành rất đắt

Ứng dụng của bánh vít – trục vít

Truyền động trục vít và bánh vít được ứng dụng: trong palang xích, kích vít, hộp giảm tốc, tuốc năng máy quạt, cơ cấu lên dây đàn và mái hiên di động,

cơ cấu gạt nước kính ô tô

Ngoài ra còn có các loại truyền động thông dụng trên, máy xây dựng còn có các kiểu truyền động khác như truyền động cáp, truyền động bánh răng chốt,

cơ cấu quay và thanh truyền

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

SUS 304 là gì

SUS304 hay còn gọi là inox 304 thép không gỉ, là loại inox được ưa

chuộng nhất thế giới Inox 304 chứa 18% Crom và 8% Niken Do đó loại inox này có khả năng chống ăn mòn, chống gỉ rất tuyệt vời Vì vậy inox

304 được ứng dụng trong ngành: dầu khí, thực phẩm, dược phẩm, dệt nhuộm,….

⊕ Các thành phần hoá học

Mác thép SUS có 2 loại (304L & 304H).

Inox 304H: ” H ” trong từ 304H được hiểu là ” Hight “ Có thể hiểu

vật liệu Inox 304H là loại có hàm lượng chứa các nguyên tố chủ yếu như Niken, Mangan, Crom cấu thành cao hơn so với dòng inox304L.

Inox 304L: ” L ” trong từ 304L được hiểu là ” Low “ Đây là loại có

hàng lương các chất cấu thành thấp hơn chính vì thế mà dòng này có

độ bền thấp hơn so với inox304H Tuy nhiên giá thành của dòng này cũng là mềm hơn.

➀ Khản năng chống ăn mòn

Khả năng chống ăn mòn tuyệt vời của mình khi được tiếp xúc với nhiều loại hóa chất khác nhau.

Inox 304 có khả năng chống gỉ trong hầu hết các ngành kiến trúc, chế biến thực phẩm và rất dễ vệ sinh.

Còn thể hiện khả năng chống ăn mòn của mình trong ngành dệt nhuộm và trong hầu hết các Acid vô cơ.

➁ Chịu được nhiệt độ áp lực cao

Inox 304 thể hiện được khả năng oxi hóa tốt ở nhiệt độ 870 độ C, và

tiếp tục thể hiện được lên đến nhiệt độ 925 độ C

Thể hiện khản năng dẻo dai, tuyệt vời khi được hạ đến nhiệt độ của khí hóa lỏng.

➂ Khản năng giá công

Inox 304 có khả năng dát mỏng rất tốt, có thể thực hiện khi cả không cần gia nhiệt.

So với các loại inox khác thì SUS304 khả năng gia công do thành phần Mangan thấp, các loại inox khác như inox 201 cứng hơn do nhiều thành phần Mangan.

➃ Khản năng chống bám bẩm trên bề mặt

Ứng dụng thực tế

Với nhưng ưu điểm nổi bật của mình thì dòng vật liệu inox 304 được ứng dụng vào rất nhiều các ngành, các môi trường khác nhau, với khả năng thích nghi cực kì tốt Cùng tham khảo các lĩnh vực dưới đây để thấy rõ ứng dụng của SUS304 là gì

♦ Dưới đây là một số ứng dụng thực tế của vật liệu inox 304.

♦ Ứng dụng cho đường ống dẫn nước, đặc biệt là các đường ống dẫn nước sạch

♦ Trong các hệ thống dầu khí, hoá chất

♦ Trong các ngành thực phẩm, đồ uống

♦ Là vật liệu sản xuất các vật dụng trong y tế hoặc các vạt dụng gia đình

♦ Dùng cho chế tạo các dòng phụ kiện inox (mặt bích inox, kép inox, đầu bịt ống inox, khớp nối mềm inox, đuôi chuột inox)

♦ Dùng trong công nghiệp, có thể kể đến như là chế tạo van công nghiệp ( Van bi, van bướm, van cổng,…)

4 Cách nhận biết SUS304 là gì

Trên thị trường hiện nay có rất nhiều các dòng inox khác nhau nhằm phục vu cho đa dạng các nhu cầu sử dụng của người dùng Các nhà cung cấp inox chính hãng cũng thiết kế ra những dòng inox thấp cấp

hơn cho người sử dụng lựa chọn giúp tiết kiệm chi phí, bên cạnh đó cũng có những đơn vị giả sản xuất ra những dòng inox kém chất lượng nhưng vẫn gắn mác inox 304 đến bán ra thị trường nhằm mục đích thu lợi nhuận cao.

Vậy cách để có thể phân biệt được vật liệu chuẩn inox 304 là gì? Hãy tham khảo các cách phổ biến sau đây:

➀ Sử dụng nam châm

Inox 304 là loại vật liệu kháng từ tốt chính vì thế mà khi cho nam châm lại gần thì vật liệu inox 304 thật sẽ không bị lực hút của nam châm tác động, và ngược lại với những loại kém hơn hoặc hàng giả sẽ bị nam

Chương 3: Phương pháp chế tạo sản phẩm

1,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:

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 răng

Rèn tự do

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”

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 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

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

Gia công bánh vít

Gia công bánh vít chỉ có nguyên công tạo răng là đặc trưng.

Trước hết phải có dao Về cơ bản giống trục vít ăn khớp với bánh vít định chế tạo: cùng bước xoắn, số đầu mối, kích thước có khác một ít.

Ví dụ như: đường kính ngoài hơi lớn hơn để cắt tạo khe hở chân răng của bánh vít, ren hơi nhỏ hơn để tạo lượng dư mài hoặc chạy rà trên bánh vít.

Điểm khác cơ bản: trên dao tạo các lưỡi cắt Khi cắt, gọt, thì vị trí của dao và phôi bánh vít, tốc độ quay của chúng, như khi ăn khớp (phải có máy phay lăn răng mới làm được điều này) nhưng lúc ban đầu khoảng cách trục lớn hơn, dao và phôi không chạm nhau Trong quá trình dao, phôi quay, khoảng cách sẽ giảm dần, xảy ra sự cắt gọt tạo thành răng của bánh vít Giảm đến khoảng cách trục của bộ truyền là ổn.

Cách nêu trên chỉ có thể thực hiện được ở những nhà máy có đầy đủ điều kiện: có máy phay lăn răng và dao tiêu chuẩn(có thể chế tạo dao).

Khi không yêu cầu cao về chất lượng, có thể gia công theo một

số cách sau:

– Dùng dao phay đĩa cắt từng răng của bánh vít trên máy phay vạn năng.

Lưu ý: Dao phải có profin gần giống như profin răng bánh vít, đường kính ngoài bằng đường kính trục vít ăn với bánh vít định chế tạo Xoay dao hợp với độ nghiêng của răng bánh vít.

– Chạy cà răng bánh vít vừa phay trên: Làm dao cà có dạng giống y hệt trục vít ăn với bánh vít chế tạo, trên đó có phay những rãnh dọc để tạo lưỡi cắt và tôi cứng tương đối Cặp dao cà lên trục chính máy tiện (có

cả chống tâm).

– Làm đồ gá lắp phôi bánh vít lên bàn dao máy tiện, cho phép bánh vít quay tự do ở trên trục thẳng đứng Chỉnh vị trí của dao và phôi bánh vít giống như khi ăn khớp nhưng khoảng cách trục hơi xa mà vẫn có sự ăn khớp giữa chúng Cho trục chính máy tiện quay, dao quay sẽ làm bánh vít quay theo Dùng bàn dao ngang giảm dần khoảng cách trục, dao sẽ gọt dần bánh vít cho đến khi đạt khoảng cách trục yêu cầu.

Các phương pháp gia công trục vít

 Phương pháp tiện trục vít

Tiện trục vít là một phương pháp gia công trục vít thích hợp cho sản xuấtđơn chiếc, số lượng nhỏ Tiện có thể gia công các bề mặt khác nhau, chẳng hạn như mặt tròn bên trong và bên ngoài, ren,

bề mặt côn, mặt định hình,…

Khi tiện ren độ chính xác có thể dạt ở cấp 7, Ra = 2,5 ¸1,25mm.

Chuyển động cắt ren khi tiện

Phôi quay với tốc độ phù hợp từng trường hợp cụ thể Tốc độ cắt ren có thể được tra cứu trong các sổ tay về chế độ cắt.

Lượng chạy dao tiện ren dọc trục bằng đúng bước S của ren cần cắt Trên hộp chạy dao cỉa máy tiện vạn năng có S phù hợp bước ren tiêu chuẩn Điều chỉnh máy để có S trên máy phù hợp với bước ren cần tiện.

Chiều sâu cắt khi tiện được chọn theo chiều cao của ren Nếu ren nhỏ, chiều cao ren không lớn, chất lượng không cần cao có thể cắt 1 lần Nếu ren lớn, chiều cao ren lớn, yêu cầu chất lượng ren cao thì có thể cắt nhiều lần để hết chiều cao của ren Chiều sâu cắt giảm dần để đảm bảo chất lượng biến dạng của ren.

 Phay trục vít (phay trục vít bằng dao phay dĩa)

Phay ren mang lại năng suất cao hơn khi tiện ren và được gia công trên các loại máy phay ren chuyên dụng Phay ren có thể gia công bằng dao phay ren dạng đĩa hoặc dao phay ren răng lược Nếu dùng dao phay ren dạng đĩa thì cần quay nghiêng trục chi tiết gia công một góc

bằng góc nâng của ren Trên thực tế góc nghiêng này được tính trên đường kính của vòng chia, khi gá trục xoay đi một góc cố định do đó dạng ren có sai số Ngoài ra lưỡi cắt không nằm trong mặt phẳng đi qua tâm nên yêu cầu lưỡi cắt phải có dạng đường cong, phương pháp chế tạo phức tạp hơn đường thẳng nên ở đây ta chấp nhận sự sai số.

Nếu dùng dao răng lược để gia công sẽ có được đô chính xác và năng suất cao hơn, vì dao phay ren dạng răng lược có thể xem như nhiều dao phay ren dạng đĩa ghép lại.

Các chuyển động của phay:

– Chuyển động cắt chính: dao quay tròn Vận tốc cắt sẽ phụ thuộc vào vật liệu phôi, vật liệu dao, thông số hình học dao…và được chọn tối ưu theo sổ tay gia công.

– Chuyển động phụ:

Chuyển động chạy dao ngang: để đảm bảo đạt được chiều cao của ren.

Có hai cách ăn dao: ăn dao hướng kính và ăn dao hướng nghiêng

Phương pháp ăn dao thứ nhất cho chất lượng mặt ren cao hơn nhưng lực cắt lớn do vậy tùy vào dạng sản xuất để chọn cách ăn dao Vì chiều cao ren đôi khi lớn nên quá trình chạy dao ngang có thể phải thực hiện nhiều lần Và lượng ăn dao nhỏ dần khi gần đạt được chiều cao ren yêu cầu để đảm bảo độ chính xác trong quá trình gia công.

Chuyển động chạy dao dọc: để cắt hết chiều dài của ren Chuyển động dọc của dao được xác định trên cơ sở bước ren cần gia công, phôi quay một vòng thì dao quay và tiến được một khoảng bằng với bước ren.