- LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGÀNH CễNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY NGHIấN CỨU CƠ SỞ Lí THUYẾT HèNH HỌC BỀ MẶT RĂNG THÂN KHAI VÀ ỨNG DỤNG CMM TRONG ĐO KIẾM HèNH HỌC MỘT SỐ CHI TIẾT RĂNG THÂN KHAI PHÙNG TRẦN ĐÍNH Người hướng dẫn Luận văn: BÙI NGỌC TUYấN Hà Nội, 2010 1Lời cảm ơn Tôi xin chân thành cảm ơn Lãnh đạo Tr−ờng Đại học Bách khoa Hà nội, Viện đào tạo sau đại học, Viện cơ khí, Bộ môn Gia công vật liệu và dụng cụ công nghiệp Tr−ờng Đại học Bách khoa Hà nội Tôi xin đ−ợc gửi lời cảm ơn trân trọng và sâu sắc nhất đến thầy giáo TS. - Bùi Ngọc Tuyên – ng−ời đã tận tình giúp đỡ, h−ớng dẫn tôi trong suốt quá trình nghiên cứu và thực hiện đề tài này. - Trong quá trình học tập, triển khai nghiên cứu đề tài và những gì đạt đ−ợc hôm nay, tôi không thể quên đ−ợc công lao giảng dạy và h−ớng dẫn của các thầy, cô giáo Tr−ờng Đại học Bách khoa Hà nội. - Tác giả Phùng Trần Đính 2Lời cam đoan Tôi xin cam đoan: Luận văn “Nghiên cứu cơ sở lý thuyết hình học bề mặt răng thân khai và ứng dụng CMM trong đo kiểm hình học bề mặt một số chi tiết răng thân khai” là kết quả nghiên cứu của riêng tôi, không sao chép của ai. - Đ−ờng thân khai. - 16 1.1.1.Cách hình thành đ−ờng thân khai. - Tính chất đ−ờng thân khai. - Đặc điểm của đ−ờng thân khai. - Ph−ơng trình của đ−ờng thân khai. - Nguyên lý hình thành bánh răng thân khai. - Tạo biên dạng thân khai bằng ph−ơng pháp bao hình. - Hình thành cạnh răng bằng ph−ơng pháp định hình. - Các thông số cơ bản chế tạo bánh răng thân khai. - Bộ thông số hình học cơ bản để chế tạo bánh răng. - Các thông số cơ bản chế tạo bánh răng trụ răng thẳng. - Các thông số cơ bản chế tạo bánh răng trụ răng nghiêng. - Các thông số cơ bản chế tạo bánh răng côn răng thẳng. - Chế tạo bánh răng trụ răng nghiêng. - Chế tạo bánh răng côn răng thẳng. - Các ph−ơng pháp cắt răng côn thẳng. - Cắt răng côn răng thẳng bằng các dao phay đĩa môdun. - Cắt răng côn răng thẳng bằng hai dao bào răng. - Cắt răng côn răng thẳng bằng hai dao phay đĩa. - Cắt răng côn răng thẳng theo d−ỡng. - Các dạng sai hỏng khi phay bánh răng. - Các dạng sai số hình học th−ờng gặp của bánh răng sau khi làm việc. - Tróc vì mỏi bề mặt răng. - Biến dạng dẻo bề mặt răng. - Hiện t−ợng tr−ợt biên dạng răng. - Các ph−ơng pháp phục hồi bánh răng sau khi sử dụng. - Ph−ơng pháp kiểm tra tổng hợp loại ăn khớp một bên. - Ph−ơng pháp đo sai số tích lũy b−ớc vòng. - Đo sai lệch giới hạn b−ớc pháp cơ sở. - Đo sai số profin răng. - Kiểm tra các chỉ tiêu của độ chính xác tiếp xúc. - Kiểm tra sai số ph−ơng của răng. - Kiểm tra vết tiếp xúc. - Kiểm tra khe hở cạnh bên. - Kiểm tra sai số của biên dạng khởi xuất. - Kiểm tra sai số của chiều dày răng. - Các tiêu chuẩn đo l−ờng và dung sai trên máy CMM. - Các ký hiệu đặc tính hình học (Bảng 3.1. - Quy trình thực hiện đo kiểm bằng máy đo tọa độ CMM. - Xây dựng hệ tọa độ. - ph−ơng pháp ĐO KIểM TRA hình học bề mặt răng của BáNH RĂNG trụ răng nghiêng bằng cmm. - Xây dựng ph−ơng trình bề mặt răng của bánh răng trụ răng thẳng. - Xây dựng ph−ơng trình bề mặt của bánh răng trụ răng nghiêng. - Xây dựng sơ đồ thuật toán vẽ ra l−ới điểm trên biên dạng răng của bánh răng nghiêng. - ứng dụng vào bánh răng cụ thể. - 95 4.2.ph−ơng pháp ĐO KIểM TRA BáNH RĂNG côn răng thẳng bằng cmm. - Nguyên lý hình thành bánh răng côn răng thẳng. - Xây dựng ph−ơng trình bề mặt bánh răng côn răng thẳng. - Xây dựng sơ đồ thuật toán vẽ ra l−ới điểm trên biên dạng răng của bánh răng côn răng thẳng. - 118 Bảng danh mục các ký hiệu và chữ viết tắt 7Ký hiệu Tên các đại l−ợng r0 Bán kính vòng tròn cơ sở rx Bán kính véc tở θx Góc toạ độ M Mô đun mt Mô đun tiếp tuyến mn Mô đun pháp tuyến P B−ớc răng pn B−ớc răng pháp tuyến Z Số răng αx Góc ăn khớp αc Góc áp lực αt Góc profin X Hệ số dịch dao β Góc nghiêng của răng ξ Hệ số dịch chỉnh D Đ−ờng kính vòng chia δ1 Góc côn chia (mặt côn lăn) của bánh nhỏ δ2 Góc côn chia (mặt côn lăn) của bánh lớn de1. - d2 Đ−ờng kính vòng chia trung bình mte môđun vòng ngoài pte B−ớc vòng ngoài 8pt B−ớc vòng trung bình Re Chiều dài côn A Khoảng cách trục B Chiều rộng bánh răng H Chiều cao răng Bảng danh mục các hình vẽ và đồ thị 9TT Nội dung của hình vẽ Hình 1.1 Sơ đồ nguyên lý tạo đ−ờng thân khai. - Hình 1.2 Sơ đồ nguyên lý tạo biên dạng thân khai bằng ph−ơng pháp bao hình Hình 1.3 Thanh răng sinh Hình 1.4 Bánh răng côn răng thẳng Hình 1.5 Sơ đồ xác định các thông số bánh răng côn thẳng Hình 1.6 Sơ đồ xọc răng Hình 1.7 Sơ đồ nguyên lý máy xọc răng Hình 1.8 Sơ đồ nguyên lý của máy phay lăn răng thông th−ờng Hình 1.9 Sơ đồ nguyên lý cắt răng trụ bằng dao phay modun Hình 1.10 Cắt răng côn thẳng bằng các dao phay đĩa Hình 1.11 Sơ đồ cắt răng côn thẳng bằng hai dao phay đĩa Hình 1.12 Sơ đồ nguyên lý cắt răng côn thẳng theo d−ỡng Hình 1.13 Các dạng hỏng của bánh răng sau khi làm việc Hình 1.14 Hiện t−ợng tr−ợt biên dạng ăn khớp Hình 2.1 Sơ đồ đo sai số động học Hình2.2 Sơ đồ đo đ−ờng kính vòng chia Hình 2.3a Sự phân bố của các răng gây ra sai số b−ớc vòng Hình 2.3b Sơ đồ đo sai lệch b−ớc góc Hình 2.4 Sơ đồ đo giới hạn b−ớc pháp cơ sở Hình 2.5 Sơ đồ đo khoảng pháp tuyến chung Hình 2.6 Sơ đồ đo độ đảo h−ớng tâm vành răng Hình 2.7 Sơ đồ đo sai số profin răng 10Hình 2.9 Sơ đồ làm việc của th−ớc đo răng Hình 3.1 Mô hình cấu tạo chung của máy CMM Hình 3.2 Đầu đo Hình 3.3 Một số máy CMM Hình 3.4 Các mặt phẳng chuẩn Hình 3.5 Quy định thứ bậc của các chuẩn Hình 3.6 Thiết lập mặt phẳng với tối thiểu 3 điểm tiếp xúc Hình 3.7 Thiết lập mặt phẳng với tối thiểu 2 điểm tiếp xúc Hình 3.8 Thiết lập mặt phẳng với tối thiểu 1 điểm tiếp xúc Hình 3.9 Biểu diễn các đích chuẩn Hình 3.10 Quy định giới hạn dung sai độ phẳng Hình 3.11 Quy định giới hạn dung sai độ thẳng Hình 3.12 Quy định giới hạn dung sai của độ tròn Hình 3.13 Quy định giới hạn dung sai độ trụ Hình3.14 Quy định giới hạn dung sai độ phẳng Hình 3.15 Quy định giới hạn dung sai bề mặt Hình 3.16 Quy định giới hạn dung sai độ vuông góc của lỗ trục Hình 3.17 Trục chi tiết phải nằm trong vùng hình trụ Hình 3.18 Vùng dung sai đ−ợc xác định bởi 2 đ−ờng song song và vuông góc với một mặt chuẩn hay một trục chuẩn Hình 3.19 Quy định giới hạn dung sai độ song song của mặt so với bề mặt chuẩn Hình 3.20 Quy định giới hạn vùng dung sai có trục song song với trục chuẩn Hình 3.21 Quy định giới hạn vùng dung sai vị trí Hình 3.22 Quy định giới hạn dung sai của độ đồng trục 11Hình 3.23 Quy định giới hạn dung sai độ đối xứng Hình 3.24 Quy định giới hạn vùng dung sai độ đồng tâm Hình 3.25 Quy định giới hạn vùng dung sai độ đảo Hình 3.26 Hệ tọa độ đo cơ bản Hình 4.1 Sơ đồ tính profin bánh răng thẳng thân khai Hình 4.2 Biên dạng răng thẳng lý thuyết Hình 4.3 Mô tả chuyển động xoắn vít của 1 mặt helicoid Hình 4.4 Minh họa mối quan hệ của 2 hệ trục tọa độ Oxyz và O1x1y1z1 Hình 4.5 Sơ đồ tính profin bánh răng nghiêng thân khai Hình 4.6 Biên dạng răng của bánh răng nghiêng lý thuyết Hình 4.7 Sơ đồ thuật toán xây dựng bề mặt bánh răng trụ răng nghiêng Hình 4.8 Sơ đồ thiết lập hệ trục tọa độ đo bánh răng trụ nghiêng Hình 4.9 Sơ đồ thuật toán xử lý dữ liệu đo Hình 4.10 Nguyên lý hình thành bánh răng côn răng thẳng Hình 4.11 Mô hình bánh răng côn răng thẳng Hình 4.12 Sự hình thành biên dạng thân khai của bánh răng côn Hình 4.13 Sơ đồ tính tọa độ Z của điểm M Hình 4.14 Biên dạng răng của bánh răng côn thẳng lý thuyết Hình 4.15 Sơ đồ thuật toán xây dựng bề mặt bánh răng côn răng thẳng Hình 4.16 Sơ đồ thiết lập hệ trục tọa độ đo bánh răng côn Hình 4.17 Sơ đồ thuật toán xử lý dữ liệu đo 12Phần mở đầu 1.Lý do chọn đề tài Hiện nay, n−ớc ta đang b−ớc vào thời kì hội nhập, sự thành công của nó đ−ợc quyết định bởi nền sản xuất công nghiệp.Trong sản xuất cơ khí, chúng ta đang từng b−ớc thay đổi dây truyền sản xuất để có thể đáp ứng đ−ợc thị tr−ờng nh−ng chúng ta ch−a thể thay đổi chúng một cách đồng bộ. - Do sự không đồng bộ giữa các khâu trong dây truyền, chi tiết sản xuất ra luôn có sai số. - Ngay kể cả dụng cụ hay sản phẩm mới nhập về để sản xuất, ta cũng không thể kiểm định đ−ợc sự chính xác của nó, nếu chỉ dựa vào những dụng cụ kiểm tra tr−ớc đây đã cũ kĩ lạc hậu và hao mòn xuống cấp. - Một số nhà máy lớn, Viện đã có phòng kiểm tra (KCS) nh−ng dụng cụ kiểm tra có thể vẫn còn lạc hậu hay ch−a đồng bộ. - Họ có thể có thiết bị kiểm tra tốt, nh−ng chừng đó là ch−a đủ. - Vì vậy mà xu h−ớng sửa chữa, khắc phục những h− hỏng của chi tiết đang đ−ợc quan tâm nghiên cứu. - Với những dụng cụ kiểm tra lạc hậu thì việc kiểm định, đánh giá chất l−ợng là khó khăn và nhiều khi không thể thực hiện đ−ợc. - Sản phẩm bánh răng ở Việt Nam hiện nay chủ yếu đ−ợc kiểm tra theo ph−ơng pháp cũ, vì vậy, kết quả kiểm tra các thông số nhiều khi không 13chính xác, chịu nhiều sai số của đồ gá và đôi khi phụ thuộc vào yếu tố con ng−ời. - Trong quá trình sử dụng, dụng cụ gia công răng cũng nh− bánh răng có thể bị mòn cơ học ảnh h−ởng đến quá trình làm việc. - Để đánh giá đ−ợc sự hao mòn và sai số đó, ta cần có các ph−ơng pháp đo và dụng cụ đo thích hợp. - Từ đó, ta có thể xác định xem có nên tiếp tục sử dụng bánh răng đó nữa hay không. - Nếu sai số v−ợt quá giới hạn cho phép thì khắc phục nh− thế nào hay loại bỏ. - Thông qua việc nghiên cứu tìm hiểu các quá trình đo kiểm bánh răng và các chức năng đo kiểm của máy đo tọa độ ba chiều Brown & Sharpe hiện có tại bộ môn Gia công vật liệu và dụng cụ công nghiệp. - Việc ứng dụng CMM để đo kiểm hình học bề mặt các chi tiết thân khai có thể khác phục đ−ợc nh−ợc điểm của các ph−ơng pháp đo truyền thống, cho ta kết quả nhanh và chính xác. - Đây là lý do để em chọn đề tài: Nghiên cứu cơ sở lý thuyết hình học bề mặt răng thân khai và ứng dụng CMM trong đo kiểm hình học bề mặt một số chi tiết răng thân khai. - Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu của luận văn, đối t−ợng và phạm vi nghiên cứu - Tên đề tài: Nghiên cứu cơ sở lý thuyết hình học bề mặt răng thân khai và ứng dụng CMM trong đo kiểm hình học bề mặt một số chi tiết răng thân khai. - Nghiên cứu cơ sở lý thuyết hình học bề mặt răng thân khai. - ứng dụng CMM trong đo kiểm hình học bề mặt một số chi tiết răng thân khai. - Đối t−ợng nghiên cứu: 14 Bánh răng trụ răng nghiêng và bánh răng côn răng thẳng. - Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu sự hình thành bề mặt răng thân khai của bánh răng trụ răng nghiêng và bánh răng côn răng thẳng. - Xây dựng ph−ơng pháp đo bánh trụ răng nghiêng và bánh răng côn răng thẳng trên máy tọa độ ba chiều Brown & Sharpe. - 3.Luận điểm cơ bản và đóng góp mới của luận văn * Nghiên cứu tổng quan về sự hình thành bề mặt răng thân khai. - Xây dựng ph−ơng pháp đo bánh răng trụ răng nghiêng trên máy CMM. - Xây dựng ph−ơng pháp đo bánh răng côn răng thẳng trên máy CMM. - Luận văn đã xây dựng đ−ợc quy trình đo kiểm và ch−ơng trình kiểm tra hình học bề mặt răng của bánh răng trụ răng nghiêng và bánh răng côn răng thẳng. - Ph−ơng pháp nghiên cứu: Nghiên cứu lý thuyết kết hợp với thực nghiệm. - Dựa trên cơ sơ lý thuyết đề tài đã xây dựng đ−ợc ch−ơng trình mô phỏng biên dạng thân khai của bánh răng trụ răng nghiêng. - Thực nghiệm đo kiểm hình học bề mặt răng thân khai trên máy đo tọa độ ba chiều Brown & Sharpe hiện có tại bộ môn Gia công vật liệu và dụng cụ công nghiệp
Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn hoặc xem
Tóm tắt