3.1. Xây dựng hình ảnh 3D của các chi tiết hộp số
3.1.1. Quy trình chung
40
3.1.2. Quy trình vẽ một số chi tiết trong mơi trường Part của SolidWorks
Hình 3.2 Chi tiết Sun Gear Input Drum thực tế và mô phỏng 3D
Bƣớc 1: o các kích thƣớc cơ bản của chi tiết hộp số.
Sử dụng thƣớc cặp để đo các kích thƣớc của chi tiết một cách chính xác nhất.
Hình 3.3 Dụng cụ đo Thước cặp
ể dựng một khối 3D cho chi tiết, cần có kích thƣớc chính xác của chi tiết đó Vì vậy, chúng ta cần đo tất cả các kích thƣớc có thể của chi tiết. Tùy vào chi tiết mà chúng ta có nhiều cách đo khác nhau
41
Hình 3.4 Một số kích thước cần đo của chi tiết Sun Gear Input Drum
Bƣớc 2: Khởi động phần mềm SolidWorks, mở môi trƣờng Part.
Bƣớc 3: Mở thẻ Sketch, chọn mặt phẳng Front Plane , chọn công cụ Line để vẽ phác thảo 2D, chọn Smart Dimension để cố định các kích thƣớc nhƣ hình 3.5.
42
Hình 3.5 Dựng bản vẽ phác 2D
Bƣớc 4: Chọn thẻ Features, sử dụng công cụ Revolved Boss/Base để dựng khối 3D cho chi tiết này.
43 Chọn trục quay là đƣờng thẳng nằm ngang đi qua trục cố định xyz, phƣơng pháp quay là Blind với góc quay là 360o.
Sau khi thực hiện lệnh Revolved Boss/Base, ta dựng đƣợc khối 3D nhƣ hình 3.7.
Hình 3.7 Dựng khối 3D từ bản vẽ 2D
Bƣớc 5: Chọn lệnh Fillet với bán kính cong là 10mm để tạo mặt cong phía ngồi của chi tiết.
44
Hình 3.8 Lệnh Fillet 1
Bƣớc 6: Tiếp tục chọn lệnh Fillet để tạo các mặt cong phía ngồi khác.
45 Bƣớc 7: Tạo các then để ăn khớp với chi tiết Clutch Drum.
Chọn mặt phẳng là mặt trên cùng của khối 3D, nhấp chuột trái và chọn biểu tƣợng tạo Sketch .. Vẽ đƣờng Center Line thẳng đứng từ tâm của khối 3D. Dùng công cụ Line vẽ hai đƣờng thẳng song song và cách đều đƣờng Center Line một khoảng là 12mm.
Chọn lệnh Convert Entities , chọn hai đƣờng tròn giao với hai đƣờng thẳng đã phác thảo.
Dùng lệnh Trim cắt phần đƣờng tròn phác thảo nằm ngoài hai đƣờng thẳng. Sau khi thực hiện các lệnh trên, ta có bản phác thảo cho then nhƣ hình 3.10.
Hình 3.10 Dựng bản vẽ phác thảo 2D then
46
Hình 3.11 Lệnh Cut-Extrude tạo then
Bƣớc 9: Chi tiết Sun Gear Input Drum có 8 then xung quanh thân Do đó, d ng lệnh Circular Pattern để tạo các then còn lại với đƣờng tròn quay là đƣờng tròn vành ngồi khối 3D, góc quay 360o, số lƣợng then là 8.
47 Bƣớc 10: Dùng lệnh Fillet để tạo mặt cong cho phía trong của khối 3D.
Hình 3.13 Lệnh Fillet 4
Bƣớc 11: Tiếp tục dùng lệnh Fillet để tạo mặt cong còn lại cho phía trong của khối 3D.
48 Bƣớc 12: Chọn màu cho chi tiết. Dùng lệnh Edit Appearance , chọn màu phù hợp và nhấn dấu tick để xác nhận.
Hình 3.15 Chọn màu cho chi tiết
ể hiểu rõ hơn trong việc dựng các khối 3D, ta tiếp tục với chi tiết Moay-ơ phanh B2 (B2 Hub).
49 Bƣớc 1: o các kích thƣớc cơ bản của chi tiết.
Hình 3.17 Đo các kích thước cơ bản của chi tiết Moay-ơ phanh B2
Bƣớc 2: Mở phần mềm SolidWorks, chọn môi trƣờng Part.
Bƣớc 3: Mở thẻ Sketch, chọn mặt phẳng Front Plane , chọn công cụ Line để vẽ phác thảo 2D, chọn Smart Dimension để cố định các kích thƣớc nhƣ hình 3.18.
50
Hình 3.18 Bản phác thảo 2D của chi tiết Moay-ơ phanh B2
Bƣớc 4: Chọn thẻ Features, sử dụng công cụ Revolved Boss/Base để dựng khối 3D cho chi tiết này.
Chọn trục quay là đƣờng thẳng nằm ngang đi qua trục cố định xyz, phƣơng pháp quay là Blind với góc quay là 360o.
51
Hình 3.19 Lệnh Revolved Boss/Base tạo khối 3D trên bản phác 2D
Bƣớc 5: Chọn mặt phẳng phác thảo là mặt trên của khối 3D, nhấp chuột trái và chọn biểu tƣợng tạo Sketch . Dùng công cụ Circle vẽ các đƣờng trịn có tâm trùng với tâm khối 3D, đƣờng kính lần lƣợt là 68.2 mm, 71 mm.
52
Hình 3.20 Bản phác thảo phần chứa khớp một chiều của chi tiết
Bƣớc 6: Chọn thẻ Features, sử dụng công cụ Extruded Boss/Base . Trong phần Select Contour, chọn phần diện tích đƣợc tạo giữa đƣờng tròn từ lệnh Convert Entities và đƣờng trịn có đƣờng kính 68,2 mm, nhập chiều cao là 7,5 mm.
53 Bƣớc 7: Chọn thẻ Features, sử dụng công cụ Extruded Boss/Base . Trong phần Select Contour, chọn phần diện tích đƣợc tạo giữa hai đƣờng trịn có đƣờng kính 68,2 mm và 71 mm, nhập chiều cao là 3,5 mm.
Hình 3.22 Lệnh Extruded Boss/Base 2
Bƣớc 8: Tạo mặt phẳng cho bản vẽ phác mới.
Chọn công cụ Reference Geometry , chọn Plane , chọn mặt phẳng cao nhất khối 3D làm mặt phẳng gốc, khoảng cách 1.3 mm về phía khối 3D.
54 Bƣớc 9: Chọn mặt phẳng vừa tạo, nhấp chuột trái và chọn biểu tƣợng tạo Sketch . Dùng công cụ Circle vẽ đƣờng trịn có tâm trùng với tâm khối 3D, đƣờng kính là 67.3 mm.
Chọn lệnh Convert Entities , chọn đƣờng trịn có đƣờng kính 68.2 mm.
Bƣớc 10: Chọn thẻ Features, sử dụng công cụ Cut-Extrude . Chọn phƣơng pháp thực hiện là Up To Surface, chọn mặt phẳng nhƣ hình 3.24.
Hình 3.24 Lệnh Cut-Extrude 1
Bƣớc 11: Tạo các then để ăn khớp với chi tiết phanh B2. Chọn mặt phẳng phác thảo là mặt Right Plane.
Vẽ đƣờng Center Line thẳng đứng từ tâm của khối 3D. Dùng công cụ Line vẽ hai đƣờng thẳng đối xứng qua đƣờng Center Line và khoảng cách hai điểm đầu lần lƣợt là 3 mm và 5.2 mm.
Dùng công cụ Circle vẽ hai đƣờng trịn có tâm trùng với tâm khối 3D, đƣờng kính lần lƣợt là 108.92 mm và 113.5 mm.
55 Dùng lệnh Trim cắt phần đƣờng trịn phác thảo nằm ngồi hai đƣờng thẳng. Sau khi thực hiện các lệnh trên, ta có bản phác thảo cho then nhƣ hình 3.25.
Hình 3.25 Bản phác thảo then
Bƣớc 8: Dùng lệnh Cut-Extrude để tạo then với chiều sâu là 14,3 mm.
56 Bƣớc 9: Dùng lệnh Circular Pattern để tạo các then còn lại với đƣờng tròn quay là đƣờng tròn vành ngồi khối 3D, góc quay 360o, số lƣợng then là 44. Tại mục Instances to Skip, chọn các Pattern với thứ tự 4, 8, 12, 16, 20, 24, 28, 32, 36, 40, 44.
Hình 3.27 Lệnh Circular Pattern 1
Bƣớc 10: Tạo mặt phẳng để đục các lỗ.
Chọn công cụ Reference Geometry , chọn Plane . Tại mục First Reference, chọn một cạnh của then. Tại mục Second Reference, chọn cạnh còn lại của then. Lúc này sẽ dựng đƣợc mặt phẳng đi qua hai cạnh này.
57
Hình 3.28 Lệnh Reference Geometry tạo Plane 2
Bƣớc 11: Vẽ bản phác của lỗ.
Chọn mặt phẳng phác thảo là mặt phẳng vừa tạo.
Vẽ đƣờng Center Line thẳng đứng từ gốc XYZ. Dùng công cụ Circle vẽ đƣờng trịn có tâm nằm trên đƣờng Center Line, cách gốc XYZ một khoảng 8 mm, đƣờng kính là 6 mm.
58
Hình 3.29 Bản vẽ phác thảo lỗ
Bƣớc 12: Chọn thẻ Features, sử dụng công cụ Cut-Extruded . Chọn phƣơng pháp thực hiện là id lane, độ dài 10 mm nhƣ hình 3.30.
Hình 3.30 Lệnh Cut-Extrude 3
Bƣớc 13: Dùng lệnh Circlular Pattern để tạo các lỗ còn lại với đƣờng tròn quay là đƣờng trịn vành ngồi khối 3D, góc quay 360o, số lƣợng lỗ là 11.
59
Hình 3.31 Lệnh Circular Pattern 2
Bƣớc 14: Chọn màu cho chi tiết. Dùng lệnh Edit Appearance , chọn màu phù hợp và nhấn dấu tick để xác nhận.
60 ối với các chi tiết bánh răng, phần mềm GearTrax sẽ hỗ trợ việc dựng các khối 3D này.
Phần mềm GearTrax chứa một bảng các thông số để tạo một cặp bánh răng ăn khớp với nhau bao gồm bánh răng dẫn động và bánh răng truyền động. Các thông số yêu cầu nhƣ: module bánh răng, góc nghiêng răng (nếu là bánh răng nghiêng), đơn vị đo (inches hoặc metric), số răng, loại bánh răng (ăn khớp trong hoặc ăn khớp ngoài), hƣớng nghiêng răng ( nghiêng trái hoặc nghiêng phải), đƣờng kính vịng chia, chiều dài bánh răng, …
Sau khi nhập các thông số yêu cầu, chúng ta sẽ xuất dữ liệu và dựng khối 3D. Tùy vào mục đích, chúng ta có thể dựng các bánh răng với các lựa chọn: dựng bản lắp ghép, chỉ xuất bánh dẫn động hoặc chỉ xuất bánh truyền động rong đồ án tốt nghiệp này, chúng ta chỉ dựng các bánh răng riêng lẻ để dễ dàng cho việc lắp ghép sau này.
Dƣới đây là các bƣớc để dựng chi tiết bánh răng bao và bánh răng hành tinh của cụm bánh răng hành tinh trƣớc.
Bƣớc 1: Mở phần mềm GearTrax.
Bƣớc 2: Nhập các thông số yêu cầu chung ( module = 1 285, góc nghiêng răng = 30o, đơn vị metric).
Bƣớc 3: Nhập các thông số riêng cho từng bánh răng với thông số cột Pinion là của bánh răng hành tinh, cột Gear là của bánh răng bao
Bánh răng hành tinh: số răng – 16, loại bánh răng – External, hƣớng nghiêng răng – Right Hand, chiều dài – 17.14 mm.
Bánh răng bao: số răng – 71, loại bánh răng – Internal, hƣớng nghiêng răng – Right Hand, chiều dài – 39.46.
61
Hình 3.33 Bảng cài đặt thơng số GearTrax
Bƣớc 4: Chọn kiểu xuất dữ liệu và dựng khối 3D.
Chọn thẻ CAD , trong mục Create in CAD, chọn xuất hai chi tiết riêng lẻ (Both model only), nhấn nút để chuyển dữ liệu sang SolidWorks.
62 Bƣớc 5: Mở biểu tƣợng phần mềm SolidWorks, màn hình sẽ hiển thị hai chi tiết bánh răng
Hình 3.35 Khối 3D chi tiết bánh răng hành tinh và bánh răng bao tạo bởi GearTrax
Ở phần này chỉ giới thiệu cách sử dụng phần mềm GearTrax, vì vậy, các bánh răng này chƣa hoàn thiện, cần phải chỉnh sửa thêm.
63
64
3.2. Quy trình lắp ghép cụm bánh răng hành tinh trƣớc ( Front Planetary Gear )
Bƣớc 1: Khởi động SolidWorks, mở môi trƣờng Assembly Bƣớc 2: Chèn các chi tiết cần lắp ghép.
Click vào ô để chèn các chi tiết của cụm bánh răng hành tinh. Chi tiết đầu tiên đƣợc chèn vào là Ring Gear. Cần lƣu ý rằng, do đƣợc chèn vào đầu tiên nên nó sẽ đƣợc phần mềm cố định lại ( Fix ).
Hình 3.37 Chèn các chi tiết thuộc bộ bánh răng hành tinh trước
hi đã thực hiện xong, nếu cần thêm một chi tiết bất kì, chọn vào biểu tƣợng
để chèn bổ sung thêm chi tiết bị thiếu.
Bƣớc 3: Ràng buộc đồng tâm cho bánh răng hành tinh và trục lắp bánh răng hành
tinh trên cần dẫn. Click chuột vào trên màn hình để mở bảng Mate. Chọn hai mặt nhƣ hình 3.38.
65
Hình 3.38 Lệnh Mate Concentric giữa cần dẫn và bánh răng hành tinh
Thực hiện tƣơng tự với các bánh răng hành tinh còn lại.
Bƣớc 4: Ràng buộc bánh răng hành tinh vào đúng vị trí với cần dẫn.
Sau khi hộp thoại Mate xuất hiện, nhấp chuột vào phần , chọn lệnh Width . Chọn bốn mặt nhƣ hình 3.39.
66 Thực hiện tƣơng tự đối với các bánh răng hành tinh còn lại.
Bƣớc 5 : Ràng buộc đồng tâm giữa bánh răng bao với mặt bích bánh răng bao Mở lệnh Mate và chọn hai đƣờng trịn trên hai chi tiết nhƣ hình 3.40.
Hình 3.40 Lệnh Mate Concentric giữa bánh răng bao và mặt bích bánh răng bao
Thực hiện tƣơng tự ràng buộc đồng tâm giữa bánh răng bao với phe hãm.
67 Bƣớc 6: Ràng buộc tiếp xúc giữa bánh răng bao với mặt bích bánh răng bao Mở lệnh Mate và chọn hai mặt nhƣ hình 3.42.
Hình 3.42 Lệnh Mate Coincident giữa bánh răng bao với mặt bích bánh răng bao
ƣơng tự tiếp tục ràng buộc tiếp xúc giữa phe hãm và bánh răng bao
68 Bƣớc 7: Ràng buộc đồng tâm cần dẫn bánh răng hành tinh với bánh răng bao
Hình 3.44 Lệnh Mate Concentric giữa bánh răng bao với cần dẫn
Bƣớc 8: Ràng buộc tiếp xúc giữa cần dẫn bánh răng hành tinh và mặt bích bánh răng bao
69 Bƣớc 9: Hiển thị ketch trên bánh răng bao và các bánh răng hành tinh để tiến hành lắp ghép bánh răng
Click chuột vào , lúc này phần mềm sẽ xuất hiện phần mở rộng của quá trình xây dựng chi tiết éo đến , click chuột phải, chọn vào biểu tƣợng để hiện Sketch 15 lên.
Làm tƣơng tự với để hiện lên Sketch 1.
Hình 3.46 Bản vẽ phác để ràng buộc vị trí các bánh răng
Bƣớc 10: Ràng buộc ăn khớp bánh răng giữa bánh răng bao và bánh răng hành tinh.
Quay cần dẫn đến vị trí đã tính tốn trƣớc. Vị trí này đƣợc xác định từ thứ tự ăn khớp của cụm bánh răng hành tinh thực tế.
70
Hình 3.47 Lệnh Mate Coincident vị trí giữa bánh răng bao với bánh răng hành tinh
Click chuột vào biểu tƣợng , chọn View Axes để hiển thị các trục bánh răng hành tinh và trục bánh răng bao
Chọn lệnh Mate, chọn vào mục , chọn lắp ghép để ràng buộc ăn khớp bánh răng hập các thơng số bánh răng nhƣ hình 3.48.
Hình 3.48 Lệnh Mate Gear giữa bánh răng bao với bánh răng hành tinh
Làm tƣơng tự với các bánh răng hành tinh cịn lại để hồn thành q trình lắp ghép ăn khớp của bốn bánh răng hành tinh với bánh răng bao
71 Bƣớc 11: Lắp ghép đồng tâm bánh răng mặt trời và bánh răng bao
Hình 3.49 Lệnh Mate Concentric giữa bánh răng mặt trời với các bánh răng hành tinh
Bƣớc 12: Lắp ghép tiếp xúc giữa mặt dƣới cùng của bánh răng mặt trời và mặt trên của cần dẫn.
72 Bƣớc 13: Quay bánh răng mặt trời đến vị trí thích hợp với bốn bánh răng hành tinh và tiến hành lắp ghép ăn khớp với một bánh răng bất kỳ.
Nhấp chuột phải vào cần dẫn, ẩn nó đi để thuận tiện cho ràng buộc ăn khớp.
Hình 3.51 Ẩn cần dẫn
Tiến hành ràng buộc ăn khớp tƣơng tự bƣớc 10. Click chuột phải vào và chọn để hiện chi tiết lên a đƣợc kết quả nhƣ hình 3.52.
73 ể cụm bánh răng hành tinh có thể quay, ta cần tắt các ràng buộc cố định các bánh răng bao gồm các mate định vị bánh răng trƣớc khi lắp ghép ăn khớp ở bƣớc 10.
rên đây là các bƣớc lắp ghép cơ bản của một cụm chi tiết trong hộp số ƣơng tự tiến hành lắp ghép toàn bộ hộp số. Cần lƣu ý rằng, không nên lắp ghép từng cụm chi tiết rồi lắp ghép các cụm với nhau để hoàn thành lắp ghép hộp số. Việc lắp ghép nhƣ thế có thể thực hiện đƣợc nhƣng các cụm chi tiết sẽ chuyển động cùng nhau khi hồn thành lắp ghép. Vì vậy, phải tiến hành lắp ghép từng chi tiết với vỏ hộp số để mỗi chi tiết có thể chuyển động độc lâp với nhau.
3.3. Mơ phỏng quy trình tháo lắp hộp số
Bƣớc 1: Lắp ghép các chi tiết lại thành một hộp số hoàn chỉnh.
Bƣớc 2: Dùng lệnh Exploded View . Màn hình sẽ hiển thị các thông số của lệnh Exploded View nhƣ hình 3.53.
Hình 3.53 Các thông số yêu cầu của Lệnh Exploded View
Các bƣớc lắp ghép
Chi tiết lắp ghép
Khoảng cách so với vị trí đầu Hƣớng lắp ghép
Trục lắp ghép (khơng sử dụng) Góc quay (khơng sử dụng)
74 Bƣớc 3: Phân rã các cụm chi tiết chính.
Chọn chi tiết một phần vỏ hộp số, một phần vỏ bộ OD, hƣớng theo trục Z, khoảng