Nghiên cứu tạo hình bề mặt bánh răng Gleason và lập trình tính toán mặt hông răng

- DƯƠNG THÁI SƠN Nghiên cứu tạo hình bề mặt bánh răng Gleason và lập trình tính toán mặt hông răng Chuyên ngành : Công nghệ chế tạo máy LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC : CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC : GS.TS BÀNH TIẾN LONG Hà Nội, 2010 1LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay khi nền công nghiệp nước nhà ngày càng phát triển đặc biệt là ngành công nghệ chế tạo máy thì việc sử dụng bánh răng côn xoắn ngày càng phổ biến.
- Bánh răng côn xoắn được sử dụng trong nhiều lĩnh vực của nền kinh tế quốc dân nhưng chủ yếu là công nghiệp sản xuất ô tô, tàu hỏa, thiết bị mỏ và các thiết bị hàng không.
- Do vậy mà bánh răng côn xoắn ngày càng được đặc biệt quan tâm do chúng có nhiều ưu việt mà các bộ truyền khác không có.
- Lý thuyết tạo hình, công nghệ chế tạo bánh răng côn xoắn rất phức tạp đòi hỏi phải được đi sâu nghiên cứu mới có thể đảm bảo thiết kế và chế tạo đáp ứng nhu cầu ngày càng phát triển của nền khoa học kỹ thuật.
- Trước tình hình đó, bản luận văn tập trung nghiên cứu một lĩnh vực tạo hình bánh răng côn xoăn Gleason và ứng dụng phép toán ten xơ quay để viết phương trình mặt hông răng.
- MỞ ĐẦU Chương 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU TẠO HÌNH BÁNH RẰNG CÔN XOẮN TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM MỘT SỐ ĐỊNH NGHĨA VỀ TẠO HÌNH.
- Tạo hình.
- Sơ đồ động học tạo hình bề mặt chi tiết.
- Bề mặt khởi thủy trong tạo hình .
- CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH TẠO HÌNH BÁNH RĂNG CÔN RĂNG CONG .
- KẾT LUẬN Chương 2: TẠO HÌNH BỀ MẶT BIÊN DẠNG BÁNH RĂNG CÔN RĂNG CONG HỆ GLEASON.
- 222.1 TẠO HÌNH BÁNH RĂNG CÔN RĂNG CONG Nguyên lý tạo hình bánh răng côn xoắn hệ Gleason.
- 222.1.2 Nguyên lý tạo hình bánh răng côn xoắn hệ Klingelnberg Nguyên lý tạo hình bánh răng côn xoắn hệ Oerlicon.
- Ưu nhược điểm của từng hệ bánh răng côn răng cong.
- 332.2.1 Các phương pháp cắt Cắt thô răng bánh răng công răng cong Cắt tinh răng bánh răng công răng cong Phương trình bề mặt biên dạng răng của bánh răng côn răng cong hệ Gleason.
- Lập trình tính toán tọa độ lưới bề mặt biên dạng răng lý thuyết của bánh răng côn răng cong hệ Gleason .
- Khoảng cách trục A Tỷ số truyền các cặp bánh răng bao hình.
- Ảnh hưởng của thông số hình học máy gia công đến chất lượng của bánh răng côn xoắn .
- Ảnh hưởng của nhiệt luyện đến chất lượng bánh răng côn xoắn PHƯƠNG PHÁP KIỂM TRA CHẤT LƯỢNG BÁNH RĂNG CÔN XOẮN.
- Kiểm tra chất lượng vết tiêp xúc của cặp bánh răng.
- Kiểm tra các thông số nhiệt luyện bánh răng.
- DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1-1: Hình dáng và kích thước vùng ăn khớp Hình 2-1: Sơ đồ nguyên lý gia công bánh răng côn hệ Gleason.
- 24Hình 2-2: Sơ đồ gá đặt phôi,dao,bánh dẹt sinh gia công bánh răng Gleason Hình 2-3: Sơ đồ nguyên lý gia công bánh răng côn hệ Klingelnberg.
- Hình 2-4: Sơ đồ nguyên lý gia công bánh răng côn hê Oerlicon.
- Hình 2-5 : Sơ đồ bố trí dao cắt răng Oerlicon Hình 2-6: Sơ đồ nguyên lý tạo hướng răng Oerlicon Hình 2-7 : Các phương pháp cắt răng Hình 2-8 : Các sơ đồ cắt răng côn cong.
- Hình 2-9: Sơ đồ cắt bánh răng côn răng cong hệ Gleason Hình 2-10a: Sơ đồ thiết lập phường trình mặt sinh Hình 2-10b: Sơ đồ thiết lập phương trình mặt sinh.
- Hình 2-12: Sơ đồ thiết lập ten xơ quay Hình 2-13: Quá trình hình thành mặt hông răng Hình 2-14: Hệ véc tơ xác định tọa độ điểm bề mặt hông răng.
- Hình 2-16: Sơ đồ xác định thông số H, V, η Hình 2-17: Sơ đồ thuật toán tọa độ lưới biên dạng răng Hình 2-18: Lưới mặt hông răng bánh răng côn xoắn hệ Gleason.
- Đường kính đỉnh trong, ngoài, đường kính chân trong, chân trong , chân ngoài bánh răng.
- h - Chiều chiều cao toàn phần răng ở đường kính ngoài bánh răng.
- Thông số bề mặt của bánh răng côn xoắn.
- Số răng của các bánh răng.
- 8 - Góc côn chia của bánh răng côn xoắn.
- Sai số biên dạng bề mặt răng.
- Bánh răng côn cong mặc dù là loại chi tiết có độ phức tạp, tuy nhiên vẫn được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị máy móc thuộc các lĩnh vực khác nhau của nền kinh tế như giao thông vận tải, thiết bị khai thác mỏ, thiết bị quân sự…v.v… Nguyên nhân là do bánh răng côn cong có các ưu điểm nổi bật sau.
- Do có những tính năng ưu việt trên nên người ta có xu hướng thay thế các loại bộ truyền bánh răng côn thẳng bằng các loại bộ truyền bánh răng côn răng cong.
- Trước đây việc đầu tư chiều sâu cho công nghiệp sản xuất bánh răng đặc biệt là gia công bánh răng côn răng cong còn bị hạn chế cả về nghiên cứu cũng như chế tại sản phẩm.
- Sản xuất bánh răng côn răng cong ở trong nước mới chỉ dừng lại ở mức sản xuất đơn chiếc, mang tính chất chế tại phụ tùng thay thế trên các thế hệ máy cũ của Nga và Đức.
- Điều đó làm cho chất lượng sản phẩm bánh răng côn răng cong thấp, giá thành cao và không đáp ứng được nhu cầu của sản xuất cũng như thị rường đòi hỏi.
- Để có được một sản phẩm đạt chất lượng cao nhất, đáp ứng nhu cầu thị trường thì chúng ta cần phải đi sâu nghiên cứu lý thuyết tạo hình, tính toán lập trình mô phỏng bề mặt hông răng trên máy tính là hết sức cấp bách để làm cơ sở khoa học cho quá trình triển khai công nghệ sản xuất nhằm nâng cao độ chính xác truyền dẫn, sức bền, tuổi thọ, năng suất, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của thực tế sản xuất của sản phẩm bánh răng công răng cong.
- Nghiên cứu tạo hình bề mặt biên dạng răng của bánh răng côn răng cong hệ Gleason.
- Lập trình tính bề mặt hông răng bánh răng Gleason.
- Phân tích đánh giá thông số bánh răng, thông số máy và một số yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng bánh răng.
- Về mặt lý thuyết: Luận văn nghiên cứu sâu về bản chất của quá trình tạo hình bề mặt biên dạng bề mặt bánh răng côn hệ Gleason.
- Đó là điều cần thiết để đánh giá đúng được các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng bề mặt biên dạng răng.
- Về mặt thực tiễn: Xây dựng chương trình tính toán tọa độ lưới bề mặt biên dạng răng để phục vụ cho công tác kiểm tra đánh giá sai số biên dạng răng của bánh răng côn hệ Gleason.
- Phương pháp nghiên cứu.
- Dựa trên cơ sở các công trình nghiên cứu của các nhà khoa học đi trước như phương pháp giải tích và Ten xơ, luận văn sẽ đi sâu nghiên cứu lý thuyết tạo hình bề mặt biên dạng răng của bánh răng côn răng cong hệ Gleason.
- Sử dụng phương pháp giải tích, phương pháp tính toán bộ truyền gần đúng, lý thuyết ten xơ quay, và công cụ tin học để nghiên cứu tạo hình bề mặt biên dạng răng và lập trình tính toán mặt hông răng cũng như các nguyên nhân ảnh hưởng đến chất lương bề mặt biên dạng răng của bánh răng côn răng cong.
- 11 Chương 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU TẠO HÌNH BÁNH RẰNG CÔN XOẮN TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM.
- 1.1 MỘT SỐ ĐỊNH NGHĨA VỀ TẠO HÌNH.
- 1.1.1 Tạo hình.
- Là một quá trình hình thành bề mặt thực của những cặp đối tượng có mối quan hệ ràng buộc hay tự do và dựa trên dữ liệu đầu vào của đối tượng này sẽ tìm ra được dữ liệu đầu ra của đối tượng kia.
- Thường đó là các bề mặt khởi thủy để xác định profile lưỡi cắt.
- Mối quan hệ động học ràng buộc hay tự do quyết định sơ đồ động học trong quá trình gia công hay sơ đồ động học tạo hình.
- Động học gia công dùng sơ đồ động học để nghiên cứu chuyển động của dụng cụ và chi tiết trong mạch tạo hình.
- Trong tạo hình bề mặt trên máy phay CNC ta thấy còn có 2 nhóm.
- 1.1.3 Sơ đồ động học tạo hình bề mặt chi tiết.
- Tập hợp tất cả các chuyển động của bề mặt định trước đối tượng cần tạo hình mà các chuyển động đó cần để xác định bề mặt khởi thủy của vật thể đối tượng tạo hình gọi là sơ đồ động học tạo hình.
- Tập hợp hợp tất cả các chuyển động của bề mặt tạo hình (dụng cụ) đối với dụng cụ (chi tiết) gọi là sơ đồ động học tạo hình khi cắt.
- Đối với bề mặt định trước có thể tìm được nhiều phương án khác nhau của sự tổ các chuyển động tạo hình cơ bản.
- Hay nói cách khác là có thể tồn tại nhiều sơ đồ động học tạo hình.
- Việc chọn ra phương án thích hợp được nghiên cứu dựa vào mạch tạo hình.
- Đầu vào Liên kết động học Đầu ra Bề mặt định trước Điều kiện tạo hình Bề mặt khởi thủy Điều chỉnh liên kết động học 1.1.4 Bề mặt khởi thủy trong tạo hình.
- Bề mặt khởi thủy của vật thể tạo hình là bề mặt tiếp tuyến với các các vị trí thứ tự liên tiếp do bề mặt định trước tạo nên.
- Với giả thiết rằng vật thể tạo hình đứng yên và tất cả các chuyển động cần thiết để tạo hình bề mặt là do vật thể định thể định trước thực hiện.
- Đối với cặp động học dụng cụ - chi tiết: Bề mặt khởi thủy của dụng cụ là bề mặt tiếp tuyến với các vị trí thứ tự liên tiếp do bề mặt chi tiết tạo nên.
- Khi có bề mặt khởi thủy, thì xácđịnh được profin lưỡi cắt của dụng cụ.
- Bề mặt khởi thủy của dụng cụ chính là mặt bao của họ bề mặt chi tiết chuyển động tương đối so với dụng cụ.
- Từ đó việc xác định bề mặt khởi thủy của dụng cụ quy về việc xác định bề mặt bao của họ bề mặt chi tiết.
- Trên thế giới và trong nước đã có nhiều nhà khoa học đã có các công trình nghiên cứu và thiết kế tính toán hiệu chỉnh máy để gia công bánh răng côn răng công.
- Các công trình này đã dựa trên cơ sở các phương pháp nghiên cứu tạo hình bề mặt để xác định các tham số ảnh hưởng đến chất lượng bánh răng gia công.
- CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH TẠO HÌNH BÁNH RĂNG CÔN RĂNG CONG.
- Nhiều nghiên cứu quá trình tạo hình mặt hông răng bánh răng côn xoắn đã công bố cho thấy các tác giả sử dụng một số phương pháp chủ yếu để nghiên cứu đó là giải tích, phương pháp tính toán bộ truyền gần đúng, phương pháp vết tiếp xúc.
- Phương pháp giải tích.
- đã phát triển lý thuyết ăn khớp giải tích để nghiên cứu quá trình hình thành bề mặt biên dạng răng bánh răng côn răng cong.
- Theo lý thuyết ăn khớp giải tích thì bề mặt ăn khớp được xác định như là vị trí hình học của đường tiếp xúc bề mặt răng trong hệ tọa độ cố định.
- Các kết quả nghiên cứu của các nhà khoa học đã đưa ra một lý thuyết ăng khớp không gian tổng quát nhất đó là: Tại điểm tiếp xúc của hai bề mặt đối tiếp ăn khớp với nhau trong không gian thì véc tơ chuyển động tương đối của hai bề mặt đó phải vuông góc với véc tơ pháp tuyến của từng bề mặt đối tiếp.
- Công trình nghiên cứu của Φ..Л..ЛиΤΒин đã phát triển lý thuyết của các nhà khoa học đi trước, từ đó xây dựng một phương pháp mới ứng dụng giải tích véc tơ cho các công việc sau: 14- Lập phương trình biên dạng của bánh răng dẹt sinh gia công bánh răng.
- Lập phương trình biên dạng của bánh răng dẹt sinh gia công bánh răng.
- Giải phương trình ăn khớp giữa bánh răng và bánh răng.
- 1.2.2 Phương pháp tính toán bộ truyền gần đúng.
- Để đáp ứng nhanh chóng và thuận tiện cho quá trình thiết kế chế tạo bánh răng côn cong thì một số nhà khoa học đã đưa ra một số hướng nghiên cứu mới đó là phương pháp tính bộ truyền gần đúng.
- Phương pháp tính toán bộ truyền ăn khớp gần đúng được nhiều tác giả sử dụng để tính toán bộ truyền bánh răng côn cong.
- Trong đó phương pháp này các tác giả đã giải quyết bài toán để đạt được mục đích: Biên dạng răng của bánh răng côn cong có khả năng chịu tải cao, độ ồn thấp khi làm việc, độ nhậy nhỏ với sai số lắp ráp và đặc biệt là vết tiếp xúc không được thay đổi trong quá trình làm việc.
- hệ số phủ dọc trục của biên dạng răng để đánh gia tỷ lệ diện tích trên toàn bộ diện tích bề mặt biên dạng răng.
- Để điều chỉnh diện tích và vị trí của vùng tiếp xúc của hai bề mặt biên dạng răng ăn khớp đối tiếp, các tác giả đã đưa ra một số thông số ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình biên dạng răng.
- Hình dạng và kích thước của vùng tiếp xúc trên thỏa mãn yêu cầu kỹ thuật của bộ truyền bánh răng côn xoắn.
- Sự thay đổi này có các nguyên nhân cơ bản sau: 1) Sư thay đổi vị trí tương đối giữa bánh răng được cắt trên máy so với vị trí của bánh dẹt sinh.
- 2) Sự không trùng bề mặt chia của bánh dẹt sinh so với bánh răng được cắt trong quá trình chuyển động tương đối khi cắt.
- 3) Độ chính xác đường răng của bánh dẹt sinh cũng là nguyên nhân gây ra sự thay đổi profin của bánh răng được cắt.
- Ngoài ra còn nhiều tác giả như Widhaber, Roseaberg, Lopato và nhiều nhà khoa học Đức, Tiệp….đã công công bố nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm cặp động học bánh răng côn xoắn cùng với việc ứng dụng trong bộ truyền cao cấp, kết cấu dụng cụ gia công bánh răng côn xoắn Klingelberg, Oerlicon.
- Để nâng cao độ chính xác, giảm thời gian chuẩn bị sản xuất đáp ứng nhanh chóng nhu cầu sản xuất, công nghệ CAD/CAM và mô hình hóa bánh răng được ứng dụng trong sản xuất bánh răng côn xoắn.
- Các kết quả nghiên cứu cho thấy do đặc điểm tính phức tạp của quá trình tạo hình bánh răng côn xoắn mà lực cắt, tuổi thọ của dụng cụ, nhiệt cắt trong quá trình gia công thay đổi rất nhiều.
- Trên cơ sở lý thuyết chung của hai phương pháp trên các nhà khoa học khác đã nghiên cứu phát triển lý thuyết chung đó để thiết kế các loại máy và dụng cụ gia công bánh răng côn cong.
- Tuy nhiên do công cụ tính toán thời bấy giờ chưa cho phép các nhà khoa học có thể tìm sâu sắc được toàn bộ quá trình tạo hình bề mặt biên dạng răng.
- Ngày nay với sự tiến bộ vượt bậc của khoa học kỹ thuật, đặc biệt là công nghệ điện tử tin học đã cho phép các nhà khoa học trên thế giới có điều kiện nghiên cứu sâu hơn nữa về quá trình tạo hình biên dạng răng.
- Qua đó có thể lựa chọn biên dạng hình học tối ưu để nâng cao chất lượng bánh răng.
- Đồng thời với việc tính toán thì công nghệ chế tạo bánh răng cũng được cải thiện đáng kể.
- Công nghệ CAD/CAM dùng cho công nghệ chế tạo bánh răng côn răng cong đã được áp dụng ví dụ như : phần mềm HyGEARS, của hãng Glenson Work, CPC của hãng Community v.v… .Trong đó phần mềm HyGEARS có nhiều tính năng nổi

Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn
hoặc xem Tóm tắt