Luận văn Tính toán, thiết kế và chế tạo biên dạng bánh răng con lăn (Phần 1)

Nội dung text: Luận văn Tính toán, thiết kế và chế tạo biên dạng bánh răng con lăn (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN NGỌC CƯỜNG TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO BIÊN DẠNG BÁNH RĂNG CON LĂN S K C 0 0 3 9 5 9 NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY – 605204 S KC 0 0 3 9 8 8 Tp. Hồ Chí Minh, 2013
2. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN NGỌC CƯỜNG TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO BIÊN DẠNG BÁNH RĂNG CON LĂN NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY - 605204 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 5 năm 2013
3. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN NGỌC CƯỜNG TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO BIÊN DẠNG BÁNH RĂNG CON LĂN NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY - 605204 Hướng dẫn khoa học: PGS.TS LÊ HIẾU GIANG Tp. Hồ Chí Minh, tháng 5 năm 2013
4. LÝ LỊCH KHOA HỌC I. LÝ LỊCH SƠ LƯỢC: Họ & tên: Nguyễn Ngọc Cường Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 02/6/1984 Nơi sinh: Phú Yên Quê quán: Phú Yên Dân tộc: Kinh Chỗ ở riêng hoặc địa chỉ liên lạc: 14/6 Chu Mạnh Trinh – phường 3 – Tuy Hòa – Phú yên Điện thoại cơ quan: Điện thoại nhà riêng: 01689519690 Fax: E-mail: Nguyenngoccuongcdcn@yahoo.com II. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: 1. Trung học chuyên nghiệp: Hệ đào tạo: Thời gian đào tạo từ / đến / Nơi học (trường, thành phố): Ngành học: 2. Đại học: Hệ đào tạo: Chính quy Thời gian đào tạo từ 10/2002 đến 3/ 2007 Nơi học (trường, thành phố): Đại học Sư phạm Kỹ Thuật TP.HCM Ngành học: TKM Tên đồ án, luận án hoặc môn thi tốt nghiệp: Tính toán, thiết kế và chế tạo máy tách hạt bắp Ngày & nơi bảo vệ đồ án, luận án hoặc thi tốt nghiệp: SPKT TP.HCM Người hướng dẫn: Th.S Lê Đăng Danh III. QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: Thời gian Nơi công tác Công việc đảm nhiệm 3/2007 – Công ty tại TP.HCM Phòng thiết kế cơ khí 2/2008 Trường Cao đẳng Công nghiệp Tuy 4/2008 - nay Giáo viên hòa i
5. LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác Tp. Hồ Chí Minh, ngày 22 tháng 2 năm 2013 (Ký tên và ghi rõ họ tên) Nguyễn Ngọc Cường ii
6. LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận văn thạc sĩ một cách hoàn chỉnh, bên cạnh sự nổ lực, cố gắng của bản thân còn có sự hướng dẫn nhiệt tình của quý Thầy Cô, cũng như sự động viên ủng hộ của gia đình và đồng nghiệp trong suốt thời gian học tập, nghiên cứu và thực hiện luận văn thạc sĩ. Với lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc, tôi xin bày tỏ lời cảm ơn tới: PGS-TS Lê Hiếu Giang, người đã hết lòng giúp đỡ và tạo mọi điều kiện tốt nhất cho tôi hoàn thành luận văn này. Xin gởi lời tri ân nhất của tôi đối với những điều mà Thầy đã dành cho tôi. Các Thầy trong khoa Chế tạo máy đã hết lòng giúp đỡ để tôi hoàn thiện luận văn này. Gia đình, đồng nghiệp những người đã không ngừng động viên, hỗ trợ và tạo mọi điều kiện tốt nhất cho tôi trong suốt thời gian học tập và thực hiện luận văn. TP. Hồ Chí Minh, tháng 2 năm 2013 Học viên thực hiện Nguyễn Ngọc Cường iii
7. TÓM TẮT Tên đề tài: TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO BIÊN DẠNG BÁNH RĂNG CON LĂN Thời gian: Từ 1/9/2012 đến 28/2/2013 Địa điểm: Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM  Kết quả chủ yếu đạt được: - Nghiên cứu khái quát về CAD/CAM/CAE và khả năng ứng dụng phần mềm trong thiết kế, phân tích thiết kế và gia công cơ khí. - Nghiên cứu lý thuyết bánh răng biên dạng Cycloid, thiết lập phương trình biên dạng đĩa Cycloid. - Xây dựng được thêm một phương pháp tính ứng suất tiếp xúc răng đĩa bằng phần mềm ANSYS. - Xây dựng được 2 chương trình thiết kế biên dạng đĩa Cycloid và chương trình tính các lực tác dụng lên biên dạng đĩa. - Tiến hành gia công thử nghiệm bánh răng con lăn trên máy phay CNC.  The primary outcomes achieved: - esearch overview of CAD/CAM/CAE applications and software capabilities in the design, analysis and design for mechanical processing. - Research theory Cycloid gear profiles, set the compiler Cycloid discs. - Develop two programs designed Cycloid discs and programs of the forces on the disc boundary. - Conduct testing processing in the roller gears on CNC milling machines. iv
8. MỤC LỤC TRANG TỰA Trang QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LÝ LỊCH KHOA HỌC i LỜI CAM ĐOAN ii LỜI CẢM ƠN iii TÓM TẮT iv MỤC LỤC v DANH MỤC CÁC BẢNG viii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ ix PHẦ N I: MỞ ĐẦ U 1 1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI: 1 2. MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI 3 3. ĐỀ XUẤT HƢỚNG NGHIÊN CƢ́ U 3 3.1. Đối tƣợng nghiên cứu 3 3.2. Phạm vi nghiên cứu 3 4. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3 5. NỘI DUNG THỰC HIỆN 4 6. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 6 PHẦ N II: NÔỊ DUNG NGHIÊN CƢ́ U . .7 Chƣơng 1 TỔ NG QUAN VỀ LIÑ H VƢC̣ NGHIÊN CƢ́ U 7 Chƣơng 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾ T . 12 2.1. GIỚI THIỆU TÓM LƢỢC CAD/CAM/CAE VÀ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG PHẦN MỀM TRONG THIẾT KẾ VÀ GIA CÔNG CƠ KHÍ .12 2.1.1. CAD (Computer Aided Design) .12 2.1.2. CAM (Computer Aided Manufacturing) 13 2.1.3. CAE (Computer Aided Engineering) . .16 2.2. CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦ A BÔ ̣ TRUYỀ N BÁ NH RĂNG CON LĂN 18 v
9. 2.2.1. Cấu tạo 18 2.2.2. Nguyên lý làm việc 18 2.3. THIẾ T LÂP̣ PHƢƠNG TRÌNH BIÊN DAṆ G ĐIÃ CYCLOID 20 2.3.1. Khái niệm .20 2.3.2. Thiết lập phương trình biên dạng đĩa Cycloid 23 2.4. NHẬN XÉT 29 Chƣơng 3 PHÂN TÍCH THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG CON LĂN30 3.1. LỰC TÁC DỤNG TRONG BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG CON LĂN 30 3.2. TÍNH TOÁN ĐỘ BỀN TIẾP XÚC RĂNG ĐĨA CYCLOID 32 3.2.1. Hằng số đàn hồi của vật liệu các vật thể tiếp xúc ZM 33 3.2.2. Tải trọng riêng tính toán về độ bền tiếp xúc qH 33 3.2.3. Bán kính cong tương đương 43 3.2.4. Các công thức kiểm nghiệm cho đĩa Cycloid 46 3.2.5. Xác định ứng suất tiếp xúc cho phép H  .48 3.3. TÍNH TOÁN CON LĂN 52 3.4. TRÌNH TỰ THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN 54 Chƣơng 4 CHƢƠNG TRÌNH XÂY DƢṆ G BIÊN DAṆ G – TÍNH LỰC TÁC DỤNG LÊN BÁ NH RĂNG CON LĂN 57 4.1. CHƢƠNG TRÌNH XÂY DỰNG BIÊN DẠNG 57 4.1.1. Nội dung chương trình Visual Basic 58 4.1.2. Nội dung chương trình AutoLISP 63 4.2. CHƢƠNG TRÌNH TÍNH LỰC TÁC DỤNG LÊN BÁNH RĂNG CON LĂN .68 4.2.1. Lưu đồ khối 69 4.2.2. Nội dung chương trình 72 4.2.3. Hướng dẫn sử dụng chương trình 79 Chƣơng 5 TÍNH TOÁN VÀ CHẾ TAỌ BIÊN DẠNG BÁ NH RĂNG CON LĂN 82 vi
10. 5.1. CÁC THÔNG SỐ VÀ MÔ HÌNH BÀI TOÁN THIẾT KẾ CHẾ TẠO BÁNH RĂNG CON LĂN 82 5.2. THIẾT KẾ BIÊN DẠNG ĐĨA RĂNG CYCLOID 86 5.3. ỨNG DỤNG CAE TRONG PHÂN TÍCH THIẾT KẾ BÁNH RĂNG CON LĂN 86 5.4. ỨNG DỤNG CAM TRONG GIA CÔNG BÁNH RĂNG CON LĂN 90 5.4.1. Lưu đồ quá trình thiết lập qui trình công nghệ gia công chi tiết trên Pro/ENGINEER 90 5.4.2. Chi tiết sau khi gia công 91 5.5. KIỂM NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ 92 KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI 93 1. KẾT LUẬN 93 2. HƢỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI .94 TÀI LIỆU THAM KHẢO 95 PHỤ LỤC 97 vii
11. DANH MỤC CÁC BẢNG Số hiệu Tên Bảng Trang bảng 3.1 Trị số hệ số KH cho bánh răng trụ răng thân khai 41 3.2 Trị số hệ số KH cho bộ truyền bánh răng con lăn 43 0 3.3 Giới hạn bền mỏi tiếp xúc H lim của mặt răng ứng với 48 số chu kỳ cơ sở 3.4 Hệ số quy đổi KHE 51 3.5 Giá trị hệ số k 53 viii
12. DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Số hiệu Tên hình vẽ Trang hình vẽ 1.1 Bản vẽ hộp giảm tốc bánh răng con lăn 8 1.2 Động cơ - hộp giảm tốc bánh răng con lăn 8 1.3 Môṭ số loaị Đôṇ g cơ – Hôp̣ giảm tốc bánh răng con lăn 9 của hãng Hap Dong 1.4 Môṭ số loaị Đôṇ g cơ – Hôp̣ giảm tốc bánh răng con lăn 10 của hãng Sumitomo 1.5 Môṭ số loaị Đôṇ g cơ – Hôp̣ giảm tốc bánh răng con lăn 10 của hãng Centa 1.6 Các môđun quay với bánh răng con lăn dùng cho Rôbốt 11 2.1 Mô phỏng gia công với phần mềm CATIA 15 2.2 Mô phỏng ứng suất và chuyển vị với CATIA 17 2.3 Cấu tạo bộ truyền bánh răng con lăn 18 2.4 Khai triển của một hộp giảm tốc bánh răng con lăn 18 2.5 Mô tả nguyên lý làm việc của bộ truyền bánh răng con lăn 19 2.6 20 Sự tạo thành đường EpiCycloid 2.7 Sự tạo thành đường HypoCycloid 20 2.8 Sự tạo thành đường EpiCycloid kéo dài 21 2.9 Sự tạo thành biện dạng ăn khớp EpiCyloid với con lăn 22 răng chốt 2.10 Xây dựng đường Epicloid 23 2.11 Đường EpiCycloid kéo dài đầy đủ 25 2.12 Xây dựng biên dạng đĩa Cycloid 26 2.13 Đường bao trong đầy đủ của họ vòng tròn bán kính rc 28 3.1 Lực tác dụng trong bộ truyền bánh răng con lăn 30 3.2 32 Xác định các góc αi và  i 3.3 Lực pháp tuyến qn 34 3.4 Thông số bộ truyền bánh răng con lăn 35 3.5 Xác định góc 35 ix
13. 3.6 Lực con lăn tác dụng lên đĩa đồng quy về 1 điểm 37 3.7 Lực con lăn tác dụng lên đĩa khi đường nối tâm trục với 38 tâm đĩa Cycloid quay được một góc 3.8 Kích thước bộ truyền bánh răng 41 3.9 Sơ đồ tải trọng thay đổi 50 4.1 Lưu đồ khối Visual Basic xuất bảng tọa độ 58 4.2 Chương trình tính toạ đô ̣X, Y 62 4.3 Lưu đồ khối AutoLISP vẽ biên dạng bánh răng con lăn 63 4.4 Đường bao trong đầy đủ của họ vòng tròn bán kính rc 67 4.5 Lưu đồ khối tính phản lực từ con lăn tác dụng lên đĩa 69 4.6 Lưu đồ khối tính phản lực từ chốt tác dụng lên đĩa 70 4.7 Lưu đồ khối tính phản lực từ trục tác dụng lên đĩa 71 4.8 Giao diện chương trình tính lực 79 4.9 Nhập các thông số chung và riêng 79 4.10 Chương trình yêu cầu nhập các góc Anpha 80 4.11 Chương trình yêu cầu nhập các góc Gamma 80 4.12 Kết quả các lực tác dụng 81 5.1 Mô tả kích thước hình dáng của bộ truyền bánh răng con 82 lăn được lấy làm ví dụ xác định giá trị các lực 5.2 Lắp ráp bộ truyền bánh răng con lăn 86 5.3 Trường ứng suất von-Mises 87 5.4 Trường biến dạng 87 5.5 Lưu đồ quá trình lập QTCN gia công chi tiết trên 90 Pro/Engineer 5.6 Sản phẩm hoàn chỉnh sau khi gia công 91 x
14. PHẦ N I: MỞ ĐẦ U 1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Trong những năm gần đây, bộ truyền bánh răng con lăn có biên dạng răng là đường Cycloid được sử dụng ngày càng rộng rãi. Đây là loại bộ truyền cho tỉ số truyền cao, kích thước nhỏ gọn. Tuy nhiên việc ứng dụng loại bộ truyền bánh răng con lăn vào thực tế còn nhiều hạn chế do sự phức tạp trong quá trình xây dựng biên dạng và độ chính xác chế tạo răng đĩa Cycloid. Bộ truyền với ăn khớp Cycloid có ý nghĩa lớn lao trong việc giải các bài toán đặt ra cho các hệ dẫn động có kích thước nhỏ của các máy được chế tạo có sự tham gia trực tiếp của động cơ điện lắp với các bộ truyền. Các động cơ - hộp giảm tốc này có thể được sử dụng trong các ngành công nghiệp hoá học, cao su và thực phẩm, thí dụ dùng trong máy nén và máy bơm, máy xay bột và máy nghiền, các dạng khác nhau của máy khuấy và các loại thiết bị khác. Sản xuất loại bộ truyền này theo phương pháp truyền thống cần có thiết bị chuyên dùng phức tạp và khá đắt tiền, mà đầu tư thiết bị chuyên dùng này nếu sử dụng không hết công suất sẽ gây lãng phí lớn. Vì vậy, tiến hành nghiên cứu công nghệ gia công bánh răng con lăn trên máy phay CNC hay trên các trung tâm gia công nhằm phát huy tối đa khả năng công nghệ của các máy phay CNC đạt được độ chính xác và năng suất yêu cầu cũng là một vấn đề cần được nghiên cứu. Hơn nữa, Ở Việt Nam bộ truyền này chủ yếu nhập từ nước ngoài, hoặc máy có sẵn mua từ nước ngoài có sử dụng bộ truyền này, việc nghiên cứu công nghệ chế tạo bánh răng con lăn nhằm để chế tạo chi tiết thay thế khi hư hỏng bộ truyền là cần thiết. Trong lĩnh vực cơ khí, máy tính được ứng dụng trong 3 giai đoạn chính của quá trình sản xuất - gia công gồm: Thiết kế, tính toán mô phỏng và điều khiển gia công. 1
15. Vậy, trong nền công nghiệp hiện đại, máy tính hỗ trợ cho mọi công việc trong quá trình thiết kế, phân tích thiết kế và tổ chức sản xuất, thực hiện hoàn chỉnh một quá trình thiết kế chế tạo. Tại Việt Nam mặc dù việc cơ khí hóa và tự động hóa đã có những bước phát triển nhất định nhưng việc mô phỏng tính toán, phân tích thiết kế trước khi gia công thường chưa được khảo sát kỹ. Để tính toán thiết kế thường dùng phương pháp phần tử hữu hạn (FEM-Finite Element Method) đây là một phương pháp ngày càng được sử dụng rộng rãi với sự trợ giúp của máy tính để mô phỏng phân tích thiết kế, tiết kiệm thời gian và tiền bạc, nâng cao chất lượng và thuận tiện đổi mới trong quá trình phát triển sản phẩm. Qui trình đề tài được tiến hành theo sơ đồ sau: Nhiệm vụ thiết kế Mô hình hình học số Thiết kế với sự trợ Chọn thiết kế với hoàn chỉnh của sản giúp của máy tính sự trợ giúp của phẩm trong máy tính (CAD) máy tính Tính toán, phân tích thiết kế với sự trợ giúp Mô phỏng của máy tính (CAE) Điều khiển sản xuất Chế tạo sản phẩm với sự trợ giúp của máy tính (CAM) Kiểm tra 2
16. Với mong muốn tìm hiểu sâu về lĩnh vực thiết kế và gia công, người nghiên cứu chọn đề tài: “Tính toán – Thiết kế - Chế tạo biên dạng bánh răng con lăn” làm đề tài cho luận văn Thạc Sĩ. 2. MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI Đề tài nhằm nghiên cứu hình dạng, thông số hình học, phương pháp tính toán thiết kế và công nghệ gia công bánh răng con lăn. Nghiên cứu kỹ thuật và khai thác các phần mềm ứng dụng CAD/CAM/CAE để thiết kế, phân tích thiết kế và gia công: - Xây dựng mô hình bài toán, thiết lập phương trình nhằm xây dựng biên dạng cho bánh răng con lăn. - Phân tích thiết kế bộ truyền bánh răng con lăn. - Nghiên cứu công nghệ gia công bánh răng con lăn trên máy phay CNC, nhằm ứng dụng vào thực tiễn sản xuất cũng như trong công tác đào tạo. 3. ĐỀ XUẤT HƢỚNG NGHIÊN CỨU 3.1. Đối tƣợng nghiên cứu - Máy phay CNC. - Phần mềm tính toán, thiết kế, chế taọ (CAD/CAM/CAE). - Chi tiết bánh răng con lăn. 3.2. Phạm vi nghiên cứu - Xây dựng biên dạng bánh răng con lăn. - Nghiên cứu thiết kế, tính toán phân tích thiết kế bánh răng con lăn. - Nghiên cứu công nghệ gia công bánh răng con lăn trên máy phay CNC. 4. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Đề tài nghiên cứu được thực hiện dựa trên việc kết hợp lý thuyết và thực nghiệm: - Nghiên cứu kỹ thuật và khai thác các phần mềm ứng dụng CAD/CAM/CAE để thiết kế, phân tích thiết kế và gia công bánh răng con lăn. - Nghiên cứu xây dựng, thiết lập phương trình biên dạng cho bánh răng con lăn. 3
17. - Ứng dụng phương pháp phần tử hữu hạn để nghiên cứu tính toán, phân tích thiết kế. Công cụ là phần mềm ANSYS tích hợp SolidWorks. - Ứng dụng công nghệ CAD/CAM để gia công bánh răng con lăn trên máy phay CNC. 5. NỘI DUNG THỰC HIỆN Trong đề tài này , tôi tiến hành nghiên cứ u và thực hiện những chương sau đây: TÊN GHI TT NÔỊ DUNG CHƢƠNG CHÚ Trong phần này , đề tài tâp̣ trung nghiên PHẦ N I MỞ ĐẦ U cứ u: + Đối tượng nghiên cứu + Phạm vi nghiên cứu + Phương pháp nghiên cứ u PHẦ N II Trong chương này , đề tài tâp̣ trung nghiên Chƣơng 1 TỔ NG cứ u về: QUAN + Tổng quan chung về lĩnh vực nghiên cứu + Các kết quả nghiên cứu trong và ngoài nước đã công bố. Trong chương này , đề tài tâp̣ trung nghiên Chƣơng 2 CƠ SỞ LÝ cứ u: THUYẾ T + Cơ sở lý thuyết về bánh răng con lăn nói chung và bánh răng con lăn Cycloid nói riêng + Cách thiết lập phương trình biên dạng đĩa Cycloid theo trường hợp ăn khớp Epicycloid theo đường tròn lăn ngoài. 4
18. PHÂN Trong chương này, đề tài tâp̣ trung nghiên Chƣơng 3 TÍCH cứ u: THIẾ T KẾ + Cách xây dựng mô hình tính toán ứng BÔ ̣ suất tiếp xúc bánh răng đĩa Cycloid. TRUYỀ N + Các công thức kiểm nghiệm bền bộ BÁNH truyền bánh răng con lăn. RĂNG CHƢƠNG Trong chương này, đề tài tâp̣ trung: Chƣơng 4 TRÌNH + Lâp̣ trình Visual Basic với phương trình XÂY đa ̃ xây dưṇ g , từ đó xuất kết quả ra phần DƢṆ G mềm excel làm cơ sở để dưṇ g hình chính BIÊN xác biên daṇ g bánh răng con lăn . Cho phép DẠNG – người dùng có thể nhanh chóng thiết kế các TÍNH LỰC biên daṇ g với các thông số khác nhau. TÁC + Lâp̣ trình biên daṇ g bánh răng con lăn DỤNG bằng AUTOLISP trong Auto CAD LÊN + Lâp̣ trình Visual Basic với phương trình BÁNH lực đa ̃ xây dưṇ g, từ đó cho phép người thiết RĂNG kế nhanh chóng tính các lực tác dụng lên CON LĂN bánh răng con lăn ở các vị trí khác nhau. TÍNH Trong chương này, đề tài tâp̣ trung nghiên Chƣơng 5 TOÁN VÀ cứ u: CHẾ TAỌ + Tính ứng suất và chuyển vị bánh răng BIÊN dưạ vào phần mềm Ansys DẠNG + Chế taọ bánh răng con lăn BÁNH RĂNG CON LĂN 5
19. KẾT Trong phần này, đề tài tập trung: LUẬN VÀ + Tổng hợp các kết quả đã nghiên cứu của HƢỚNG đề tài PHÁT + Nêu ra các hướng phát triển của đề tài TRIỂN ĐỀ TÀI 6. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI - Ý nghĩa khoa học Đề tài góp phần xây dựng phương pháp, trình tự tính toán thiết kế và công nghệ gia công bánh răng con lăn sử dụng trong công nghiệp và phục vụ cho công tác đào tạo. - Ý nghĩa thực tiễn Trên cơ sở thiết kế, phân tích thiết kế, tiến hành lập trình gia công chi tiết bánh răng con lăn trên máy phay CNC nhằm khai thác khả năng công nghệ CAD/CAM, đưa loại bánh răng mới vào ứng dụng thực tiễn, điều này thực sự khiến ngành cơ khí có những đóng góp to lớn và thiết thực hơn cho sự phát triển của nền sản xuất trong nước. 6
20. PHẦ N II: NÔỊ DUNG NGHIÊN CƢ́ U Chƣơng 1 TỔ NG QUAN VỀ LIÑ H VƢC̣ NGHIÊN CƢ́ U, CÁC KẾ T QUẢ NGHIÊN CƢ́ U TRONG VÀ NGOÀI NƢỚ C ĐÃ CÔNG BỐ Bộ truyền bánh răng chốt là loại bộ truyền đã được nghiên cứu từ những năm 1950, tuy nhiên do có những hạn chế nên đã không được phát triển. Gần đây dựa trên cơ sở của loại bộ truyền đó đã ra đời một loại bộ truyền mới là bộ truyền bánh răng con lăn với những ưu điểm vượt trội so với những loại bộ truyền khác. Bộ truyền bánh răng con lăn được phát triển dựa trên bộ truyền bánh răng chốt với bánh răng có biên dạng Cycloid hay gọi tắt là bộ truyền Cycloid. Biên dạng Cycloid đã được một kỹ sư người Đức, Lorenz Braren, phát minh ra vào năm 1931 và đã được nghiên cứu phát triển cho đến tận ngày nay. Ở Nga đã tiến hành nghiên cứu về loại bộ truyền này từ những năm 1948. Đây là loại bộ truyền cho tỉ số truyền cao, kích thước nhỏ gọn. Tuy nhiên việc ứng dụng loại bộ truyền bánh răng chốt vào thực tế còn nhiều hạn chế do sự phức tạp trong quá trình xây dựng biên dạng Cycloid và hiệu suất của bộ truyền chưa cao do chưa khắc phục được ma sát trượt hình thành trong bộ truyền khi làm việc. Đến những năm 80 với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, xu hướng thay dần ma sát trượt bằng ma sát lăn nhờ bổ xung các con lăn trên các chốt (hình 1.1) và sự trợ giúp của máy tính thì các nghiên cứu về biên dạng Cycloid mới thực sự hoàn thiện và một loạt các hộp giảm tốc được ra đời và được áp dụng ngày càng nhiều trong thực tiễn. Bộ truyền với ăn khớp Cycloid có ý nghĩa lớn lao trong việc giải các bài 7
21. toán đặt ra cho các hệ dẫn động có kích thước nhỏ của các máy được chế tạo có sự tham gia trực tiếp của động cơ điện lắp với các bộ truyền (hình 1.2). Các động cơ - hộp giảm tốc này có thể được sử dụng trong các ngành công nghiệp hoá học, cao su và thực phẩm, thí dụ dùng trong máy nén và máy bơm, máy xay bột và máy nghiền, các dạng khác nhau của máy khuấy và các loại thiết bị khác. Vùng công suất truyền hợp lý nhất của các bộ động cơ - hộp giảm tốc nằm trong phạm vi 0,5 đến 10 kW. Trong kiểu giảm tốc này, trục ra và trục vào là đồng trục. Các hộp giảm tốc này cho phép sử dụng với tỉ số truyền lớn, mỗi cấp từ 8 đến 65. Để nhận được tỉ số truyền từ 65 đến 3600 cần sử dụng các bộ truyền hai cấp. Hình 1.1. Bản vẽ hộp giảm tốc Hình 1.2. Động cơ - hộp giảm tốc bánh răng con lăn bánh răng con lăn Ngoài việc giảm trọng lượng hộp giảm tốc, bộ truyền bánh răng con lăn còn cho phép sử dụng động cơ điện có số vòng quay cao hơn, khi đó làm tăng hiệu suất của hệ dẫn động nhờ làm tăng hệ số công suất (tăng hệ số cos ) và giảm đáng kể giá thành của thiết bị. Khi lựa chọn động cơ điện quay nhanh không chỉ giảm đáng kể về giá thành, nâng cao hiệu suất và hệ số cos mà còn có khối lượng nhỏ (một động cơ điện 7kW quay 3000 vòng/phút có trọng lượng 8