Xây dựng phương pháp tính toán các thông số hình học của bánh răng côn xoắn

- THÂN HỮU TRƯỜNG XÂY DỰNG PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ HÌNH HỌC CỦA BÁNH RĂNG CÔN XOẮN CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC 1.
- vii LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỂ TÌNH HÌNH CHẾ TẠO BÁNH RĂNG CÔN XOẮN Ở VIỆT NAM VÀ TRÊN THẾ GIỚI Tình hình chế tạo bánh răng côn xoắn ở Việt Nam Tình hình chế tạo bánh răng côn xoắn trên thế giới Phương pháp giải tích Phương pháp tính bộ truyền gần đúng Phương pháp phân tích vết tích tiếp xúc của Wang và Ghosh Kết luận CHƯƠNG 2: XÂY DỰNG PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ HÌNH HỌC, GIỚI THIỆU PHẦN MỀM TÍNH TOÁN VÀ THÔNG SỐ ĐIỀU CHỈNH MÁY GIA CÔNG BÁNH RĂNG CÔN XOẮN.
- Tạo hình bề mặt bánh răng côn xoắn Các phương pháp tạo hình bề mặt bánh răng côn xoắn Các phương pháp cắt bánh răng côn xoắn hệ Gleason Phương trình mặt hông răng Ứng suất ten-xơ quay viết phương trình mặt hông răng côn xoắn Xây dựng phương pháp tính toán thông số hình học bánh răng côn xoắn Giới thiệu chương trình MITCalc để tính toán các thông số hình học bánh răng côn xoắn Tổng quan hoạt động của chương trình Nội dung chương trình Xây dựng bản vẽ bánh răng côn xoắn Chọn dao gia công bánh răng côn xoắn Tính toán thông số chỉnh máy gia công Các thông số cần tính toán cho việc cắt bánh răng Tính toán các bộ bánh răng thay thế ii2.6.
- Kết luận CHƯƠNG 3 : MÔ PHỎNG QUÁ TRÌNH GIA CÔNG BÁNH RĂNG CÔN XOẮN DẠNG RĂNG CUNG TRÒN HỆ GLEASON TRÊN MÁY TÍNH .
- Mô hình mô phỏng và kết quả CHƯƠNG 4: ĐÁNH GIÁ ĐỘ CHÍNH XÁC GIA CÔNG VÀ NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ YẾU TỐ ĐẾN CHẤT LƯỢNG CỦA BÁNH RĂNG CÔN XOẮN Độ chính xác gia công các thông số hình học bánh răng côn xoắn.
- Vết tiếp xúc của cặp bánh răng.
- Góc côn chân răng Ảnh hưởng của một số yếu tố đến chất lượng của bánh răng côn xoắn.
- Thông số điều chỉnh máy gia công.
- Ảnh hưởng của thông số hình học máy đến chất lượng bánh răng côn xoắn Ảnh hưởng của nhiệt luyện Phương pháp kiểm tra bánh răng côn xoắn Kiểm tra chất lượng của vết tiếp xúc Thông qua độ đảo của vành răng trong quá trình ăn khớp.
- Kiểm tra độ làm việc của bộ truyền Kiểm tra các thông số nhiệt luyện bánh răng Kết luận.
- Tôi xin chịu trách nhiệm về lời cam đoan trên Người cam đoan Thân Hữu Trường ivMỘT SỐ KÍ HIỆU SỬ DỤNG TRONG LUẬN VĂN A: Khoảng cách trục từ tâm ảo đến bề mặt chuẩn đài lắp phôi b: Độ rộng vành răng i: Tỷ số truyền của cặp bánh răng côn xoắn.
- de :Đường kính vòng chia trên vòng ngoài dae: Đường kính vòng đỉnh trên vòng ngoài dm: Đường kính vòng chia trên vòng trung bình di: Đường kính vòng chia trên vòng đáy dai: Đường kính vòng đỉnh trên vòng đáy H: Khoảng cách từ tâm côn ảo đến đỉnh lớn của bánh răng he: Chiều cao răng trên vòng ngoài hae: Chiều cao đầu răng tính trên vòng ngoài.
- mm: Mô đun vòng trung bình vmi: Mô đun vòng đáy Q: Góc lệch của giá lắc ru: Bán kính danh nghĩa của dao Se: Chiều dầy răng của bánh răng côn xoắn trên vòng ngoài S∂: Độ dày danh nghĩa của răng trên mặt côn chia S: Độ dày đo của răng Z: Số răng của bánh răng Zn: Số răng của bánh dẹt sinh αn: Góc ăn khớp trong mặt cắt chuẩn αt: Góc ăn khớp trong mặt cắt khai triển βm: Góc nghiêng của răng tại điểm giữa của bề rộng vành răng βe: Góc nghiêng cuả răng trên mặt côn đỉnh βi: Góc nghiêng của răng trên mặt côn chân ε: Góc lệch của giá lắc δ: Góc nghiêng của mặt côn chia fδ: Góc nghiêng của mặt côn chân aδ: Góc nghiêng của mặt côn đỉnh fθ: Góc chân răng aθ: Góc đỉnh răng τ: Hệ số phụ thuộc vào số răng bánh nhỏ xn1: Hệ số dịch chỉnh cho bánh nhỏ xτ1: Hệ số dịch chỉnh tiếp tuyến cho bánh nhỏ viDANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1.
- Bảng thông số bánh răng côn xoắn chủ động Bảng 2.3.
- Bảng thông số bánh răng côn xoắn bị động Bảng 2.
- Liên hệ giữa đường kính dao và chiều dài đường sinh Re viiDANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1: Phương pháp xác định đường cong thông số u, v Hình 1.2: Sơ đồ thiết lập phương trình mặt sinh Hình 1.3.
- Sơ đồ thiết lập ăn khớp Hình 1.4.
- Hình vẽ minh họa các loại bánh răng côn Hình 2.2: Nguyên lý chế tạo bánh răng côn xoắn hệ Gleason Hình 2.3.
- Nguyên lý chế tạo bánh răng côn xoắn Klingelnberg Hình 2.4.
- Nguyên lý chế tạo bánh răng côn xoắn hệ Oerlicon Hình 2.5.
- Bề mặt côn sinh trong và côn sinh ngoài Hình 2.6.
- Các thông số hình học của cặp bánh răng côn xoắn Hình 2.8.
- Bản vẽ bánh răng côn xoắn chủ động Z Hình 2.10.
- Bản vẽ bánh răng côn xoắn bị động Z Hình 3.1.
- Nguyên lý gia công bánh răng côn xoắn dạng cung tròn Hình 3.2.
- Mô hình gia công bánh răng côn xoắn dạng cung tròn trên máy tính .....65 Hình 3.3.
- Quá trình cắt răng Gleason dưới dạng file film .mpeg LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay khi mà nền công nghiệp nước nhà ngày càng phát triển, đặc biệt đối với ngành công nghệ chế tạo thì việc sử dụng bánh răng công xoắn ngày càng phổ biến.
- Công nghệ chế tạo bánh răng côn xoắn không còn mới mẻ trên thế giới đặc biệt là nghành công nghiệp chế tạo ô tô.
- Do ưu điểm của bộ truyền bánh răng côn thông thường mà nó được sử dụng ngày càng nhiều trong công nghiệp.
- Riêng đối với Vịêt Nam những năm gần đây, việc gia công chế tạo bánh răng côn xoắn cũng có nhiều tiến bộ đáng kể.
- Các cơ sở chủ yếu chế tạo loại bánh răng này phải kể đến: Xưởng thực nghiệm của trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội, Viện Cơ Khí Năng Lượng và mỏ, nhà máy cơ khí Quân Đội Z179 và một số cơ sở khác.
- Bánh răng côn xoắn được sử dụng chủ yếu trong công nghiệp ô tô, tàu hoả, máy công cụ, thiết bị khác như máy ủi, máy xúc….
- Công nghệ chế tạo bánh răng côn xoắn ở Việt Nam chủ yếu vẫn là sản xuất đơn chiếc và loạt nhỏ, phục vụ cho công tác sửa chữa là chính.
- Và cũng đã có nhiều công trình và đề tài nghiên cứu về lĩnh vực này và đã đề cập đến nhiều khía cạnh khác nhau của công nghệ chế tạo bánh răng côn xoắn.
- Do nhiều đặc điểm của công nghệ chế tạo bánh răng côn xoắn hiện nay của Việt Nam chủ yếu là sản xuất đơn chiếc và phục vụ công tác sửa chữa nên việc tính toán các thông số hình học của bánh răng và thông số máy để gia công loại bánh răng này phải tiến hành thường xuyên.
- Hơn nữa việc tính toán các thông số răng và thông số gia công cũng rất phức tạp đòi hỏi nhiều kỹ năng thời gain và công sức.
- Chính vì những lí do trên đề tài này cố gắng đề cập đến việc tự động hoá trong việc xây dựng phương pháp tính toán các thông số hình học bánh răng côn xoắn.
- Cùng với sự hỗ trợ của tin học, tác giả đã tìm được một chương trình hoàn chỉnh phục vụ cho việc tự động hoá trong tính toán, giảm sức cho con người và tăng độ chính xác của việc tính toán góp phần cải thiện chất lượng của bánh răng côn xoắn.
- 2Hy vọng rằng luận văn này sẽ góp một phần vào việc hoàn thiện chất lượng của bánh răng côn xoắn phục vụ cho các ngành công nghiệp đang ngày càng được sử dụng rộng rãi này.
- Hà Nội, ngày 29 tháng 09 năm 2011 Học viên Thân Hữu Trường 3CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỂ TÌNH HÌNH CHẾ TẠO BÁNH RĂNG CÔN XOẮN Ở VIỆT NAM VÀ TRÊN THẾ GIỚI Bánh răng côn xoắn đã và đang được nghiên cứu để phục vụ cho các ngành công nghiệp.
- Đây là loai bánh răng có nhiều ưu điểm so với các loại bánh răng khác và trong chương trình này sẽ trình bày tổng quan quá trình nghiên cứu trên thế giới và ở Việt Nam về thiết kế, tính toán hiệu chỉnh máy để gia công bánh răng côn xoắn, quá trình tạo hình mặt hông răng và gia công loại bánh răng này trên thế giới.
- 1.1 Tình hình chế tạo bánh răng côn xoắn ở Việt Nam Tuy bánh răng côn xoắn là một bộ truyền có nhiều ưu điểm so với các bộ truyền khác nhưng tình hình chế tạo loại bánh răng này vẫn chưa thực sự phổ biến vì nhiều lí do song hiện nay ở nước ta đã có một số công trình nghiên cứu về lí thuyết ăn khớp, bôi trơn bánh răng của các tác giả: Nguyễn Thiện Phúc, Nguyễn Đăng Thành, Nguyễn Xuân Lạc, các công trình này đã đi vào nghiên cứu lí thuyết ăn khớp theo phương pháp giải tích, hình học vi phân, nghiên cứu tồn tại màng dầu bôi trơn, cũng như độ bền của bộ truyền để nhằm nâng cao hiệu suất và tuổi thọ cho các bộ truyền.
- Đặc biệt là những năm gần đây tiến sĩ Bành Tiến Long đã đi sâu vào giả quyết các vấn đề cụ thể về tạo hình bề mặt của bộ bánh răng côn cong.
- Ứng dụng phép toán Ten-xơ quay để nghiên cứu về đọng học, công nghệ cắt răng.có thể nói tiến sĩ Bành Tiến Long là một trong những nhà nghiên cứu hàng đầu của nước ta về lĩnh vực chế tạo bánh răng côn cong.
- Cùng với sự phát triển ngày càng nhanh của nền công nghiệp nước nhà, những vấn đề thực tế đặt ra ngày càng cao đối với công nghệ chế tạo bánh răng côn cong.
- Nhu cầu thực tế về chế tạo bộ bánh răng côn xoắn đã đặt ra do số lượng ô tô máy móc có sử dụng bộ truyền động ngày càng nhiều ở nước ta nhất là trong 4thời kì hiện nay.
- Để đáp ứng nhu cầu này trong thực tế thì ở nước ta hiện nay đã có một số cơ sở chuyên nghiên cứu chế tạo loại bánh răng này nhưng về số lượng cũng như tính đại trà của nó thực sự chưa được áp dụng như đối với bánh răng trụ và một số loại bánh răng khác.
- Có thể có nhiều lí do khác nhau nhưng một trong những lí do cơ bản nhất là các tài liệu kĩ thuật, tài liệu nghiên cứu cũng như chế tạo quá ít ỏi, máy móc thiết bị chưa được đầu tư đúng mức.
- Cùng với sự phát triển của nền công nghiệp nước nhà, 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 nghiên cưú đầy đủ mới có thể đảm bảo thiết kế và chế tạo đáp ứng được nhu cầu đòi hỏi ngày càng khắt khe của thực tế sản xuất.
- Các công trình nghiên cứu của Bùi Song Cầu, Bành Tiến Long, Trần Văn Địch… và đặc biệt gần đây là tác giả Bành Tiến Long đã ứng dụng công cụ toán Ten-xơ quay để tạo hình các bề mặt có chuyển động quay tịnh tiến hoặc tổng hợp giữa chúng, ứng dụng Ten xơ để viết phương trình bề mặt hông răng, đánh giá ảnh hưởng của các thông số máy, dao, lực cắt tới chất lượng bộ truyền bánh răng.
- Chúng ta được biết rằng bánh răng côn xoắn được sử dụng trong nhiều lĩnh vực của nền kinh tế quốc dân nhưng chủ yếu là trong công nghiệp sản xuất ô tô, tàu hoả, thiết bị mỏ và các trang thiết bị hàng không.
- Riêng lĩnh vực sản xuất ô tô thì nhu cầu sản xuất ô tô thì nhu cầu sản xuất bánh răng côn xoắn rất lớn, hầu hết các loại ôtô đang lưu hành hiện nay đều sử dụng bánh răng côn xoắn.
- Khảo sát năng lượng thiết bị, trình độ công nghiệp sản xuất sản phẩm bánh răng côn xoắn ở khu vực phía bắc cho thấy chúng ta có chưa đến 10 cơ sở với hơn một chục đầu thiết bị chủ yếu là các thiết bị gia công bánh răng côn xoắn hệ Gleason nhập từ Nga.
- Với tinh thần nhanh chóng nội địa hoá sản phẩm nói chung trong đó có sản phẩm ô tô nói riêng của chính phủ, một số đề tài nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình tạo hình bánh răng phục vụ cho nhu cầu sản xuất trong nước và đủ sức cạnh tranh trên thị trường quốc tế đã được tiến hành.
- Từ phân tích các tài liệu tham khảo, phân tích các phương pháp nghiên cứu quá trình tạo hình và thực trạng sản xuất bánh răng côn xoắn có thể đưa ra nhận xét sau: Các công trình nghiên cứu quá trình tạo hình mặt hông bánh răng côn xoắn, các yếu tố làm thay đổi các thông số dặc trưng của bề mặt , ảnh hưởng của thông số răng của bánh dẹt sinh, tất cả sự thay đổi này đều được thể hiện qua vết tiếp xúc của cặp bánh răng.
- Vì vậy chất lượng của bộ truyền được đánh giá thông qua vị trí, diện tích của vùng tiếp xúc của các bề mặt đối tiếp.
- 1.2 Tình hình chế tạo bánh răng côn xoắn trên thế giới.
- Nhiều công trình nghiên cứu quá trình tạo hình mặt hông răng bánh răng côn xoắn đã công bố cho thấy tác giả đã sử dụng một số phương pháp chủ yếu để nghiên cứu đó là phương pháp giải tích, phương pháp tính toán bộ truyền gần đúng, phương pháp vết tiếp xúc.
- 1.2.1 Phương pháp giải tích: Một số công trình nghiên cứu đã trình bày lí thuyết chung tạo ra mặt hông của bánh răng ăn khớp không gian đối tiếp bằng phương pháp bao hình.
- Theo phương pháp này hai mặt răng được hình thành sẽ có tiếp xúc nhau theo đường hoặc điểm.
- Tuy nhiên tác giả của phương pháp này chỉ nghiên cứu ăn khớp 6không gian trong lĩnh vực hình học.
- Phương pháp hình học có nhiều hạn chế trong quá trình nghiên cứu lý thuyết tạo hình vì vậy X.II.TOXMAH đã đưa ra lý thuyết ăn khớp giải tích để nghiên cứu quá trình hình thành mặt hông răng bánh răng côn xoắn bằng phương pháp bao hình.
- Theo lý thuyết ăn khớp giải tích thì bề mặt ăn khớp được xác định như là vị trí hình học của đương tiếp xúc bề mặt răng trong hệ toạ độ cố định.
- Tiếp theo chúng ta có các công trình đã ứng dụng phương pháp ăn khớp giải tích của X.II.TOXMAH tính toán ăn khớp không gian đơn giản hơn với tính toán theo phương pháp hình học vi phân song vẫn còn phức tạp và khó áp dụng trong thực tế chế tạo.
- Hàng loạt các nghiên cứu tiếp theo đưa đến một phương pháp tính toán khớp không gian đơn giản hơn, bắt đầu từ lý thuyết ăn khớp không gian rằng tại điểm tiếp xúc với mặt hông răng, véctơ vận tốc chuyển động tương đối cần phải nằm trong mặt phẳng tiếp tuyến với bề mặt đối tiếp.
- Từ đó suy ra chuyển động tương đối của bề mặt hông răng với bề mặt đối tiếp chỉ có thể lăn, trượt trên nhau và véctơ vận tốc chuyển động tương đối nằm trong mặt phẳng tiếp tuyến với bề mặt này.
- Phương pháp đó được gọi là phương pháp động học.
- Theo công trình nghiên cứu của Bull Chung, Biau Tsay ứng dụng tin học để nghiên cứu, tính toán, thiết kế và mô phỏng hình học mặt hông răng.
- Trên cơ sở đó, tiến hành tính toán, thiết kế cặp bánh răng côn xoắn và vẽ bánh răng được thiết kế trên máy tính, đồng thời cho phép tính toán kích thước vị trí vùng tiếp xúc, xử lí kết qủa, đưa ra lời khuyên về các thông số điều chỉnh máy và dụng cụ để đạt được vùng tiếp xúc yêu cầu.
- Tính toán thiết kế, tính toán điều chỉnh máy để gia công bánh răng côn xoắn đòi hỏi độ chính xác cao và tồn nhiều thời gian.
- Ứng dụng rộng rãi để tính toán thiết kế, khảo sát profin răng trong chu kì gia công bánh răng côn xoắn.
- Phát triển phương pháp giải tích khớp, một số công trình nghiên cứu chỉ ra bề mặt hông răng ăn khớp không gian trong 7phương pháp giải tích được biểu diễn hợp lí nhất là viết dưới dạng phương trình thông số.
- (1-1) Ở đây u, v là các thông số của phương trình bề mặt Hình 1.1: Phương pháp xác định đường cong thông số u, v Theo hình học vi phân hai thông số u, v được coi là độc lập khi thoả mãn điều kiện: (1-2) Nếu một trong hai thông số không đổi, giả sử v = vj với vj = const, còn u biến đổi thì phương trình (1-1) được gọi là phương trình đường cong thông số u trên bề mặt đang xét.
- Ngược lại nếu cho u = uj với uj=const và thông số v biến đổi thì phương trình (1-1) lúc này là phương trình đường cong thông số v.
- Trong quá trình tạo hình, mặt hông răng bánh răng côn xoắn theo phương pháp bao hình, bề mặt sinh côn (bề mặt được sinh ra trong quá trình quay lưỡi cắt xung quanh trục dao) là 0rrxuvµµ.
- 8bề mặt hai thông số u, ϑ.
- u, ϑthông số xác định điểm thực nghiệm N trên mặt sinh côn.
- Hình 1.2: Sơ đồ thiết lập phương trình mặt sinh Để viết phương trình đường ăn khớp giữa mặt hông bánh dẹt sinh và bánh răng được cắt, ta gắn hệ toạ độ cố định 0u với bánh dẹt sinh (bánh dẹt sinh tưởng tượng) và hệ toạ độ động 0d gắn liền với chuyển động của bánh dẹt sinh.
- Phương trình bề mặt côn sinh viết với hệ toạ độ cố định 0u như sau: xu = ru ctgα - u cos α yu = u.sinα sin (ϑ - q

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