Lập quy trình công nghệ gia công “bánh răng trụ răng thẳng” (kèm file cad0

CHƯƠNG I: PHÂN TÍCH YÊU CẦU KỸ THUẬT. Truyền động bánh răng thực hiện truyền chuyển động hoặc thay đổi dạng chuyển động nhờ sự ăn khớp của các răng trên bánh răng (hoặc thanh răng ). Tuỳ theo vị trí tương đối giữa các trục có các loại truyền động bánh răng như trường hợp hai trục song song, trường hợp hai trục cắt nhau, trường hợp hai trục chéo nhau, truyền động bánh răng thanh răng. So với các truyền động cơ khí khác, truyền động bánh răng có nhiều ưu điểm nổi bật như: khích thước nhỏ, khả năng tải lớn, hiệu suất cao, tuổi thọ cao, làm việc chắc chắn, tỉ số truyền cố định làm việc tốt trong phạm vi công suất tốc độ và tỷ số truyền khá rộng. Tuy nhiên truyền động bánh răng có nhược điểm là đòi hỏi chế tạo chính xác, có nhiều tiếng ồn khi vận tốc lớn chị va đập kém. Bánh răng trụ răng thẳng dùng để truyền chuyển động giữa hai trục song song với nhau. Ưu điểm của loại bánh răng này là khả năng chịu va đập, chịu tải trọng tốt hơn so với các loại bánh răng bình thường. Về yêu cầu kỹ thuật của chi tiết này là độ chính xác về lắp ghép khá cao. Do độ chính xác giữa mặt đầu và tâm lỗ là rất cao. Độ chính xác này nhằm cho khi hai bánh răng ăn khớp với nhau cho khả năng tiếp xúc đều và truyền động êm ái, dễ dàng. Độ cứng của bánh răng cũng không yêu cầu cao lắm cho nên bánh răng có khả năng truyền tải cũng không lớn lắm. Bánh răng trụ răng thẳng về yêu cầu kỹ thuật đòi hỏi đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật sau: _ Độ không đồng tâm giữa mặt lỗ và đường tròn cơ sở nằm trong khoảng 0,015 ữ 0,1mm _ Độ không vuông góc giữa mặt đầu và tâm lỗ nằm trong khoảng 0,01 ữ 0.015 mm trên 100 mm đường kính

Lời nói đầu

Hiện nay khoa học kỹ thuật đang phát triển với một tốc độ vũ bão manglại những lợi ích to lớn cho con ngời về tất cả các lĩnh vực tinh thần và vật chất

Để nâng cao đời sống của nhân dân, để hòa nhập vào sự phát triển chung củacác nớc trong khu vc cũng nh các nớc trên thế giới Đảng và Nhà nớc ta đã để ramục tiêu trong thời kỳ mới là thực hiện “ Công nghiệp hóa và hiện đại hóa đấtnớc”

Muốn thực hiện “ Công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nớc” một trongnhững ngành cần quan tâm phát triển mạnh là cơ khí chế tạo vì cơ khí đóng vaitrò quan trọng trong trong việc sản xuất ra các thiết bị, công cụ cho mọi ngànhkinh tế quóc dân, tạo tiền đề cần thiết để các ngành này phát triền mạnh hơn

Để phục vụ cho việc phát triển ngành cơ khí hiện nay chúng ta cần đẩymạnh đào tạo đội ngũ cán bộ kỹ thuật có trình độ chuyên môn cao về các lĩnhvực, đội ngũ kỹ s và cán bộ kỹ thuật cơ khí đợc đào tạo ra phải có kiến thức t-

ơng đối rộng, đồng thời phải vận dụng những kiến thức đó để giải quyết nhữngvấn đề thờng gặp trong sản xuất

Sau một thời gian tìm hiều với sự chỉ bảo tận tình của thầy giáo

Nguyễn Dũng Thạch em đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp với đề tài lập quy

trình công nghệ gia công “bánh răng trụ răng thẳng” Do trình độ và kiến thứcthực tế của em còn hạn chế cho nên không tránh khỏi những sai sót trong quátình thiết kế, em rất mong đợc sự chỉ bảo của thầy cô giáo trong bộ môn CôngNghệ Chế Tạo Máy và sự đóng góp của các bạn khác để đồ án của em đ ơc hoànthiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà nội tháng 7/2006

Sinh viên: Nguyễn Ngọc Điềm

Chơng I: Phân tích yêu cầu kỹ thuật.

Truyền động bánh răng thực hiện truyền chuyển động hoặc thay đổidạng chuyển động nhờ sự ăn khớp của các răng trên bánh răng (hoặc thanhrăng )

Tuỳ theo vị trí tơng đối giữa các trục có các loại truyền động bánhrăng nh trờng hợp hai trục song song, trờng hợp hai trục cắt nhau, trờng hợphai trục chéo nhau, truyền động bánh răng thanh răng So với các truyền

động cơ khí khác, truyền động bánh răng có nhiều u điểm nổi bật nh: khíchthớc nhỏ, khả năng tải lớn, hiệu suất cao, tuổi thọ cao, làm việc chắc chắn, tỉ

số truyền cố định làm việc tốt trong phạm vi công suất tốc độ và tỷ số truyềnkhá rộng Tuy nhiên truyền động bánh răng có nhợc điểm là đòi hỏi chế tạochính xác, có nhiều tiếng ồn khi vận tốc lớn chị va đập kém

Bánh răng trụ răng thẳng dùng để truyền chuyển động giữa hai trụcsong song với nhau Ưu điểm của loại bánh răng này là khả năng chịu va

đập, chịu tải trọng tốt hơn so với các loại bánh răng bình thờng

Về yêu cầu kỹ thuật của chi tiết này là độ chính xác về lắp ghép khácao Do độ chính xác giữa mặt đầu và tâm lỗ là rất cao Độ chính xác nàynhằm cho khi hai bánh răng ăn khớp với nhau cho khả năng tiếp xúc đều vàtruyền động êm ái, dễ dàng Độ cứng của bánh răng cũng không yêu cầu caolắm cho nên bánh răng có khả năng truyền tải cũng không lớn lắm

Bánh răng trụ răng thẳng về yêu cầu kỹ thuật đòi hỏi đảm bảo các yêucầu kỹ thuật sau :

_ Độ không đồng tâm giữa mặt lỗ và đờng tròn cơ sở nằm trongkhoảng 0,015 ữ 0,1mm

_ Độ không vuông góc giữa mặt đầu và tâm lỗ nằm trong khoảng0,01 ữ 0.015 mm trên 100 mm đờng kính

_ Mặt lỗ và bề mặt răng đợc gia công đạt chính xác cấp 7, rãnh then

đạt độ chính xác 4 ữ 5

_ Độ nhám các bề mặt trên đạt Ra = 1,25 ữ 0,63 Các bề mặt kếtcấu khác đợc gia công đạt cấp chính xác 8 ữ 9, độ nhám Ra = 10ữ 2,5

_ Sau khi nhiệt luyện đạt độ cứng 45 ữ 52 HRC Độ sâu khi thấmcacbon là 1ữ1,5 mm

_ Độ cứng các bề mặt không gia công thờng đạt 180 ữ 280 HRC Các thông số hình học cơ bản của bánh răng thân khai

Bảng các thông số chế tạo cơ bản của bánh răng thân khai

Chơng II: Phân tích chi tiết gia công, xác định dạng

sản xuất và thiết kế bản vẽ lồng phôi.

I Phân tích chức năng và điều kiện làm việc của chi tiết.

Trong máy than chuyên dùng bộ truyền bánh răng để truyền chuyển

động giữa hai trục, sau đó truyền chuyển động cho cơ cấu tai biên và cơ cấu này truyền chuyển động cho cơ cấu thanh trợt giúp cơ cấu này chuyển động tịnh tiến nghĩa là hệ thống bánh răng đã biến chuyển động quay thành

Khi bộ truyền làm việc truyền đi mô men xoắn M1 thì tại chồ tiếp xúcgiữa hai sờn răng của hai bánh răng sinh ra lực ăn khớp Pn theo phơng tiếptuyến

Pn = 2d M011

d01 : đờng kính vòng cơ sở bánh răng 1

Lực Pn nằm theo đờng pháp tuyến chính là đờng ăn khớp của hai bánh răng nNN,, đờng này vuông góc với bề mặt thân khai của sờn răng Ngoài ra quá trình ăn khớp còn phát sinh lực ma sát Fms = Pn.f trong đó f là hệ

số ma sát Các lực này gây ra cho răng chịu ứng suất phức tạp: tức là cùng một lúc vừa chịu áp lực sinh ra ứng suất tiếp xúc và sinh ra ứng suất uốn và

đồng thời còn do ma sát sinh ra biến dạng và mòn Khi làm việc mỗi răng chỉlàm việc một lần tiếp xúc sau vòng quay của bánh răng, do vậy ứng suất:

txvà u sẽ là ứng suất thay đổi theo chu kỳ tuần hoàn mạch động sẽ gây ra hiện tợng mỏi cho răng Và qua nghiên cứu thấy rằng bánh răng làm việc chịu bốn dạng hỏng chính :

-Tróc rỗ bề mặt sờn vì txthay đổi

- Hỏng do ứng suất uốn gây gẫy răng

- Hỏng do mòn bề mặt của răng do ma sát

- Và dạng hỏng do chính bề mặt răng

Gẫy răng do u :

Do răng chịu ứng suất uốn thay đổi gây ra mỏi, thờng nguy hiểm nhất

là tiết diện chân răng dễbị gẫy do ở đây ứng suất uốn là lớn nhất, và chânrăng còn ứng suất tập trung Sau một số chu kỳ làm việc ở chân răng phíachịu kéo sẽ xuất hiện các vết nứt, lâu dần các vết nứt phát triển mạnh làmchân răng yếu đi và làm răng bị gẫy

Để khắc phục những hiện tợng hỏng chính trên khi thiết kế với bộtruyền không đợc ngâm dầu trong máy này phải tính theo sức bền uốn

Để giảm ứng suất tập trung thì phải tăng bán kính góc lợn

Hỏng do tróc rỗ bề mặt răng

Nguyên nhân là do ứng suất tiếp xúc thay đổi gây ra Sau một số chu

kỳ làm việc xuất hiện các vết nứt do mỏi bề mặt răng, vết nứt thờng xiên theohớng vận tốc trợt ở về phía chân răng các vết nứt rễ bị bịt miệng Để khắc phục khi chế tạo phải dùng phơng pháp nhiệt luyện để tăng độ cứng bề mặt răng đồng thời phải có độ chính xác cao

Để khắc phục hiện tợng trên khi làm việc phải tra dầu bôi trơn đầy đủ

đúng loại, tăng độ rắn bề mặt răng hạn chế hoặc ngăn bụi không cho vào vị trí răng đang làm việc, có thể hạn chế chiều cao răng để hạn chế vận tốc tr-

ợt

Hỏng do dính răng

Hay xảy ra với bộ truyền chịu tải lớn vận tốc cao, nguyên nhân chủ yếu là tại chỗ ăn khớp vì ứng suất lớn sinh nhiệt nhiều sẽ làm tan mất màng dầu bôi trơn nên hai sờn răng tiếp xúc trực tiếp với nhau mặt khác vì sinh nhiệt nhiều làm biến dạng vật liệu của răng bị mềm ra khi chúng chuyển

động tơng đối với nhau sẽ làm bứt các mảnh kim loại nhỏ từ sờn răng này rính sang sờn răng kia và ngợc lại

Để khắc phục ta cũng dùng dầu bôi trơn ngoài ra con dùng thêm cả dầu chống dính phù hợp, chọn vật liệu phù hợp giữa hai bánh thờng thì bánh nhỏ tốt hơn bánh lớn, nhiệt luyện làm tăng độ rắn bề mặt răng

Do làm việc trong những điều kiện trên nên vật liệu sử dụng là thép 45

là hợp lý và khi qua nguyên công nhiệt luyện thép với hàm lợng cacbon này

đảm bảo độ cứng cao, tính chống mài mòn tốt nhng vẫn có độ dẻo dai cần thiết

THàNH PHầN HOá HọC CủA THéP 454

0.40.5 0.170.37 0.50.8 0.045 0.045 0.30 0.30

II Phân tích tính công nghệ trong kết cấu của chi tiết.

Chi tiết “Bánh răng trụ răng thẳng” có kết cấu hết sức đơn giản Vềhình dáng bề ngoài của bánh răng không có gì là khó gia công lắm, phần làmviệc là phần răng nằm song song với trục có yêu cầu độ chính xác cao cònphần còn lại là phần không làm việc độ chính xác không cao lắm do đó ta chỉcần dùng dao chép hình côn tiện qua là đợc Hình dáng trong lỗ cũng vậy tacũng làm tơng tự nh vậy Riêng lỗ lắp trục thì ta cần phải gia công chính xác

để cho việc lắp ghép đợc dễ dàng

6 lỗ ỉ25 là nơi dùng để giảm tải trọng nên về yêu cầu độ chính xáccũng không cao lắm cho nên ta chỉ cần khoan là đợc

Về tính công nghệ trong gia công cơ khí thì chi tiết có những đoạnhình côn làm cho trong quá trình gia công phải thay nhiều dao

Về kết cấu của chi tiết thì đảm bảo độ cứng vững

Nói tóm lại “Bánh răng trụ răng thẳng ” là chi tiết có tính công nghệ tơng đốihợp lý, kết cấu vững chắc dễ dàng gia công Điều kiện chịu tải trọng tốt

Muốn xác định dạng sản xuất trớc hết phải biết sản lợng hàng năm củachi tiết gia công Sản lợng hàng năm đợc xác định theo công thức sau:

N = N1 (1+

100

)Trong đó: - N: Số chi tiết sản xuất trong 1 năm

- N1: Số sản phẩm( số máy) sản xuất trong 1 năm

- m : Số chi tiét trong 1 sản phẩm

- β : Số chi tiết đợc chế tạo để dự chữ (5 ữ 7%) Nếu tính đến số  % phế phẩm chủ yếu trong các phân xởng đúc và rèn thì

* Tính khối lợng của chi tiết.

Khối lợng của chi tiết đợc xác định theo công thức

Q=V γ

Trong đó: - V : thể tích của chi tiết

- γ : trọng lợng riêng của vật liệu, với thép γ=7,852 kg/dm3

- Q : Khối lợng của chi tiết (Kg)

- V = .R2.h

* Tính thể tích của chi tiết.

Dựa vào hình dạng bánh răng ta chia làm 5 khối thể tích cơ bản :

<1010-200200-500500-5000

>5000

<100100-500500-50005000-50000

>50000

Ta thấy N1= 5000 (chi tiết) trong một năm

Vậy chi tiết đã cho thuộc loại sản xuất loạt lớn

IV Chọn phôi và phơng pháp chế tạo phôi.

Căn cứ vào từng phơng án em chọn phơng án dập trong khuân kín Ưu

điểm của phơng án này là giảm đợc lợng kim loại (do không có bavia)

2 Xác định lợng d gia công.

Tính lợng d gia công

Chi tiết cần gia công các bề mặt:s

- Mặt trên A, E có lợng d Z1

2 RzT i  i  Trong đó:

Rz(i-1) : chiều cao nhấp nhô bớc công nghệ sát trớc để lại h1-1

Ta lấy sai số gá đặt i = 100 (m) ( Bảng 22-CNCTM –trang47 )

Tra bảng 3-77 trang 240 sổ tay Công Nghệ CTM tập 1:

Độ cong của phôi i 1 = 1,5/1mm (Bảng 15-CNCTM)

-Víi mÆt trô

* TÝnh Z4, Z2

2Zmin =   2 2

1 1

2 RzT i  i  B¶ng 12(CNCTM-trang 40 )

Nguyªn c«ng I: T¹o ph«i dËp

Nguyªn c«ng II: Gia c«ng mÆt ®Çu A vµ v¸t mÐp

Nguyªn c«ng III: Gia c«ng mÆt ®Çu cßn l¹i vµ v¸t mÐp

Nguyªn c«ng IV: Khoan 6 lç Ø25

Nguyªn c«ng V : Phay l¨n r¨ng

Nguyªn c«ng VI:Xäcr·nh then

Nguyªn c«ng VII: NhiÖt luyÖn

Nguyªn c«ng VIII: KiÓm tra

Phơng án 2

Nguyên công I: Tạo phôi đúc

Nguyên công II: Gia công mặt đầu A và vát mép

Nguyên công III: Gia công mặt đầu còn lại và vát mép

Nguyên công IV: Khoan 6 lỗ ỉ25

Nguyên công V: Phay lăn răng

Nguyên công VI: Xọc răng

Nguyên công VII:Nhiệt luyện

Nguyên công VIII: Kiểm tra

So sánh hai phơng án trên em thấy phơng án 1 có nhiều u điểm hơn sovới phơng án 2:

* Phơng án 1:

Tạo phôi dập có u điểm hơn so với tạo phôi đúc là tạo ra lợng d nhỏ,phôi tạo ra có độ chính xác cao hơn Phôi dập phù hợp với tính chất của théphơn phôi đúc Phay lăn răng nhanh hơn so với xọc răng bằng phơng pháp baohình, đạt năng suất cao hơn

II: Quy trình công nghệ gia công chi tiết

1 Nguyên công I: Tạo phôi dập

a Sơ đồ nguyên công

Quá trình gia công phôi ta chọn phơng pháp gia công là dập trên máybúa Với phơng pháp chế tạo hòm khuân hai nửa

* Mục đích của phơng pháp dập.

- Chế tạo đợc chi tiết phù hợp với dạng sản xuất

- Đảm bảo khi dập phải phân phối lợng đ để gia công

- Nguyên công này đòi hỏi khuân phải có độ chính xác cao và ngời thợ phải

có trình độ và kinh nghiệm

* Yêu cầu kỹ thuật của sản phẩm khi thực hiện phơng pháp dập

- Không bị nứt, mẻ, cong, vênh và làm sạch bavia nếu có

- Phôi không bị sai lệch về hình dáng quá phạm vi cho phép

- Đảm bảo kích thớc theo bản vẽ lồng phôi

C

.

Knv = 0,8

45 , 0 15 , 0 2 ,

210 14 , 3

176 1000

= 267 (vßng/phót)Theo thuyÕt minh m¸y chän n = 300 (vßng/phót)

* VËn tèc thùc tÕ khi c¾t

Vthùc tÕ=

1000

. D

=

1000

210 14 , 3 300

 =

75 , 0

 =

35 , 1

.V thuc Pz

=

60 102

200 3 , 206

= 6,74 (kw)

So với công suất máy N =10 thì máy đảm bảo an toàn

* Thời gian tiện thô

T0 =

n S

L L L

L chiều dài bề mặt gia công (mm)

L1 chiều dài ăn dao(mm)

C

.

292

3 , 0 15 , 0 18 ,

 = 31000,14.347.374,5 = 343(vßng/phót)Theo thuyÕt minh m¸y chän n = 500 (vßng/phót)

* VËn tèc thùc tÕ khi c¾t

Vthùc tÕ=

1000

. D

=

1000

5 , 347 14 , 3 500

 =

75 , 0

 =

35 , 1

.V thuc

Pz

= 10215.545.60= 1,5 (kw)

So với công suất máy N =10 thì máy đảm bảo an toàn

* Thời gian tiện tinh

T0 =

n S

L L L

L chiều dài bề mặt gia công (mm)

L1 chiều dài ăn dao(mm)

Dùng dao đầu gắn hợp kim cứng có góc nghiêng chính là 60 ,có bxh = 20x20

* Chiều sâu cắt tiện thô một lần : t = 1,2 (mm)

* Bớc tiến: S

Si =YPz  

l K V t C

BH

Pz nz X Pz

u

Pz

.6

20 20 20

15 0 1

m

K V t C

P

Pz .

Theo máy : Pm = 360 KG

Theo bảng (11-1)

Cpx = 339, Xpz = 1, Ypx = 0.5, n = - 0,9, Xpx = 1Bảng (12-1)

360

4 0

- Tính độ chính xác của chi tiết gia công

S3 =Ypz  

Pz nz Xz

C

f J E k

6

.

(mm /vong)Với K =4.8 ; E =2,1.104 ; J = 0,05,  f  0 01

 S3 =0,75 1 , 1

94 , 0 190 2 300 50 1 , 1

01 , 0 35 05 , 0 10 1 , 2 8 , 4

15 0 1

T

C

.

292

35 , 0 15 , 0 2 ,

 = 10003,14..13630 = 1443(vßng/phót)Theo thuyÕt minh m¸y chän n = 1000 (vßng/phót)

* VËn tèc thùc tÕ khi c¾t

Vthùc tÕ=

1000

. D

=

1000

30 14 , 3 1000

= 94,2(m/phót)

* Lùc tiÕp tuyÕn

Pz = Cpz tx Syz Vnz Kpz

 =

75 , 0

 =

35 , 1

Kpx = 1; Kypx = 2; Kpx= 1;

=> Kpz = 2

Thay số Py = 339 1,21 136-0,4 2 = 100 (KG)

* Công suất tiêu thụ

N=

60 102

.V thuc

Pz

= 136102..13460 = 3 (kw)

So với công suất máy N =10 thì máy đảm bảo an toàn

* Thời gian tiện thô

T0 =

n S

L L L

L chiều dài bề mặt gia công (mm)

L1 chiều dài ăn dao(mm)

BH

Pz nz X Pz

u

Pz

.6

. 2

(mm /vong)

S1 = 0.75 6mm / vong

30 1 190 1 , 0 300 6

20 20 20

15 0

m

K V t C

P

Pz .

45

S2 = 0.5

2 190 1 , 0 339 45 , 1

360

4 0

 = 2,7 (mm /vong)

S3 = Ypz  

Pz nz Xz

C

f J E k

6

.

(mm /vong)

94 , 0 190 60 300 50 1 , 1

01 , 0 30 05 0 10 1 , 2 48

15 0 3

4 4

0.46 (mm /vong)Theo thuyÕt minh m¸y chän S = 0.4 (mm/vßng)

* VËn tèc c¾t:

VtÝnh= m xv v yv K v

S t

T

C

.

292

35 , 0 15 , 0 2 ,

 = 10003,14..26130 = 2770(vßng/phót)Theo thuyÕt minh m¸y chän n = 2000 (vßng/phót)

* VËn tèc thùc tÕ khi c¾t

Vthùc tÕ=

1000

. D

=

1000

30 14 , 3 2000

= 188(m/phót)

* Lùc tiÕp tuyÕn

 =

75 , 0

 =

35 , 1

Kpx = 1; Kypx = 2; Kpx= 1;

=> Kpx = 2

Thay số Py = 339 0,11 0,610,5 216-0,4 2 = 6.16(KG)

* Công suất tiêu thụ

N=

60 102

.V thuc

Pz

= 8102.7.216.60 = 0.3 (kw)

So với công suất máy N =10 thì máy đảm bảo an toàn

* Thời gian tiện tinh

T0 =

n S

L L L

L chiều dài bề mặt gia công (mm)

L1 chiều dài ăn dao(mm)

BH

Pz nz X Pz

u

Pz

.6

20 20 20

15 0 1

m

K V t C

P

Pz .

360

4 0

- Tính độ chính xác của chi tiết gia công

S3 =Ypz  

Pz nz Xz

C

f J E k

6

.

(mm /vong)Với K =4.8 ; E =2,1.104 ; J = 0,05,  f  0 01

 S3 =0,75

94 , 0 190 60 300 50 1 , 1

01 , 0 65 05 , 0 10 1 , 2 8 , 4

15 0 1

2

4

 = 10.5(mm /vong)Theo thuyết minh máy chọn Sm =0,75 (mm/vong)

* Vận tốc cắt:

VtÝnh= m xv v yv K v

S t

T

C

.

292

35 , 0 15 , 0 2 ,

 = 10003,14..14065 =685(vßng/phót)Theo thuyÕt minh m¸y chän n = 630 (vßng/phót)

* VËn tèc thùc tÕ khi c¾t

Vthùc tÕ=

1000

. D

=

1000

65 14 , 3 630