Nghiên cứu tạo hình bề mặt bánh răng côn xoắn và giải pháp nâng cao chất lượng bề mặt răng côn xoắn khi gia công

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP











NGHIÊN CỨU TẠO HÌNH BỀ MẶT BÁNH RĂNG CÔN
XOẮN VÀ GIẢI PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƢỢNG BỀ
MẶT RĂNG CÔN XOẮN KHI GIA CÔNG






TRỊNH THANH THIÊN

THÁI NGUYÊN, NĂM 2013
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP






LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT




NGHIÊN CỨU TẠO HÌNH BỀ MẶT BÁNH RĂNG CÔN
XOẮN VÀ GIẢI PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƢỢNG BỀ
MẶT RĂNG CÔN XOẮN KHI GIA CÔNG


Ngành: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY
Mã số:
Học viên: TRỊNH THANH THIÊN
Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: GS.TS. BÀNH TIẾN LONG
TS. NGUYỄN TIẾN ĐÔNG

THÁI NGUYÊN, NĂM 2013
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu



ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
TRƢỜNG ĐHKT CÔNG NGHIỆP Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

THUYẾT MINH
LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT
ĐỀ TÀI
NGHIÊN CỨU TẠO HÌNH BỀ MẶT BÁNH RĂNG
CÔN XOẮN VÀ GIẢI PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƢỢNG
BỀ MẶT RĂNG CÔN XOẮN KHI GIA CÔNG


Học viên: Trịnh Thanh Thiên
Lớp: K13 - CNCTM
Chuyên ngành: Công nghệ Chế tạo máy
Ngƣời HD khoa học: GS.TS. BÀNH TIẾN LONG
TS. NGUYỄN TIẾN ĐÔNG
Ngày giao đề tài: 01/11/2012
Ngày hoàn thành: 01/2/2013

NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC

GS.TS BÀNH TIẾN LONG


TS. NGUYỄN TIẾN ĐÔNG


DUYỆT BGH
HỌC VIÊN

TRỊNH THANH THIÊN




KHOA SAU ĐẠI HỌC
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

LỜI CAM ĐOAN

Tác giả xin cam đoan luận văn này là công trình do tôi tổng hợp và nghiên
cứu. Trong luận văn có sử dụng một số tài liệu tham khảo nhƣ đã nêu trong phần tài
liệu tham khảo đã đƣợc trích dẫn. Các kết quả kết quả tính toán, mô phỏng đƣợc
thực hiện dƣới sự hƣớng dẫn của GS. TS. Bành Tiến Long và T.S Nguyễn Tiến Đông
.


Tác giả


Trịnh Thanh Thiên

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

4

Lời cảm ơn

Bằng tất cả sự kính trọng em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới GS. TS.
Bành Tiến Long và T.S Nguyễn Tiến Đông - người đã tận tình hướng dẫn em trong
suốt quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận văn.
Đồng thời, em xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu trường Đại học Kỹ
thuật Công nghiệp, Khoa Đào tạo sau đại học, Ban giám hiệu trường Cao đẳng
công nghiệp Phúc Yên đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho em trong quá trình học

tập, nghiên cứu và thực hiện bản luận văn này.
Xin cảm ơn gia đình, đồng nghiệp và người thân đã động viên giúp đỡ tôi
trong suốt thời gian học tập nghiên cứu và hoàn thành luận văn.
Xin trân trọng cảm ơn!


Tác giả


Trịnh Thanh Thiên










Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

5

MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ - ĐỒ THỊ - ẢNH CHỤP 8
PHẦN MỞ ĐẦU 10
Tính cấp thiết của đề tài: 10
Mục đích của đề tài: 10
Đối tƣợng nghiên cứu của đề tài: 10

4. Phƣơng pháp nghiên cứu của đề tài: 10
5. Ý nghĩa của đề tài: 11
6. Nội dung luận văn: 11
CHƢƠNG I: TỔNG QUAN VỀ BÁNH RĂNG CÔN RĂNG CONG VÀ TÍNH
TOÁN CÁC THÔNG SỐ HÌNH HỌC CỦA BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG CÔN
RĂNG CONG 12
1.1. GIỚI THIỆU CHUNG 12
1.1.1.Ƣu điểm 12
1.1.2.Nhƣợc điểm 12
1.1.3.Phân loại bánh răng côn răng cong. 13
1.2.CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA BÁNH RĂNG CÔN RĂNG CONG HỆ
GLEASON 14
1.2.1.Tỷ số truyền i. 14
1.2.2.Số răng Z 14
1.2.3.Mô đun 15
1.2.4.Chiều dài trung bình của đƣờng sinh côn lăn Le. 15
1.2.5.Chiều dài trung bình của đƣờng sinh côn lăn L. 15
1.2.6.Đƣờng kính đầu dao D
u
. 15
1.2.7.Hệ số chiều cao răng. 16
1.2.8.Khe hở hƣớng kính: 16
1.2.9.Góc áp lực . 16
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

6

1.2.10.Góc côn ngoài. 16
1.2.11.Góc xoắn của răng 16
1.2.12.Chọn hƣớng răng 17

1.2.13.Chọn chiều rộng vành răng b. 17
1.2.14.Sự dịch chỉnh bánh răng. 18
1.2.15.Các kích thƣớc profil răng: 19
CHƢƠNG 2 : TẠO HÌNH BỀ MẶT BIẾN DẠNG BÁNH RĂNG CÔN RĂNG CONG
HỆ GLEASON. 21
2.1 Tạo hình bánh răng côn răng cong 21
2.1.1 Nguyên lý tạo hình bánh răng côn hệ Gleason. 21
2.1.2 Nguyên lý chế tạo bánh răng Klingelnberg 22
2.1.3 Nguyên lý chế tạo bánh răng Oerlikon 24
2.1.4 Ƣu nhƣợc điểm của từng hệ bánh răng côn răng cong 25
2.2.2 Phƣơng pháp bề mặt biên dạng răng của bánh răng côn răng cong hệ
gleason 27
CHƢƠNG III: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ ĐẦU DAO GIA CÔNG BÁNH RĂNG CÔN
RĂNG CONG HỆ GLEASON. 40
3.1. NGUYÊN LÝ GIA CÔNG BÁNH RĂNG CÔN RĂNG CONG HỆ GLEASON. 40
3.2.CƠ SỞ LÝ THUYẾT CHẾ TẠO BÁNH RĂNG GLEASON. 41
3.3.CÁC LOẠI ĐẦU DAO GLEASON. 43
3.3.1.Đầu dao phay côn răng cong kẹp bằng cơ khó 43
3.3.1.2.Đầu dao phay tinh. 44
3.4.XÁC ĐỊNH KÍCH THƢỚC THIẾT KẾ CỦA ĐẦU DAO. 44
3.4.1.Số hiệu dao 44
3.4.2.Đƣờng kính danh nghĩa của đầu dao dn 45
3.4.5.Thông số hình học. 48
3.4.6.Chọn hƣớng quay của đầu dao. 51
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

7

CHƢƠNG IV: THỰC NGHIỆM 52
4.1 Mục đích thực nghiệm 52

4.2 Chọn phôi 52
4.3 Chọn đầu dao 4
4.4 Nâng cao chất lƣợng đầu dao 4
4.4.1 Thấm Nitơ plasma 4
4.4.2 Phủ PVD – TiN 5
4.5 Chọn máy 6
4.6 Chọn máy chạy rà để kiểm tra vết tiếp xúc 7
4.7 Tiến hành thí nghiệm: 8
4.8 KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM 11
Kết luận và kiến nghị Error! Bookmark not defined.
















Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

8

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ - ĐỒ THỊ - ẢNH CHỤP
TT
Hình
Nội dung
Trang
1
Hình 1.1
Thông số hình học của bánh răng côn răng cong
16
2
Hình 2.1
Nguyên lý tạo hình bánh răng côn hệ Gleason
21
3
Hình 2.2
Sơ đồ nguyên lý gia công bánh răng côn hệ
Oerlikon
22
4
Hình 2.3
Sơ đồ gia công bánh răng côn răng xoắn
25
5
Hình 2.4
Đầu dao trong hệ trục tọa độ S
d

26
6
Hình 2.5

Phƣơng trình bề mặt của bánh răng dẹt sinh
27
7
Hình 2.6
Cắt bánh răng Z
1
và Z
2

28
8
Hình 2.7
Thiết lập công thức tính ten xơ quay.
31
9
Hình 2.8
Quá trình hình thành mặt hông răng
33
10
Hình 2.9
Hệ véc tơ xác định tọa độ điểm bề mặt hông răng
36
11
Hình 3.1
Nguyên lý gia công bánh răng côn xoắn
39
12
Hình 3.2
Tiết diện của các côn chia bánh răng
40

13
Hình 4.1
Phôi đƣợc tiện thô
50
14
Hình 4.2
Phôi đƣợc tiện côn
51
15
Hình 4.3
Bản vẽ chế tạo bánh răng côn xoắn
54
16
Hình 4.4
Bản vẽ thân dao
58
17
Hình 4.5
Bản vẽ kết cấu lƣỡi cắt trong và lƣỡi cắt ngoài
58
18
Hình 4.6
Bản vẽ kết cấu dụng cụ gia công bánh răng côn
xoắn

59
19
Hình 4.7
Đầu dao bánh răng côn xoắn khi chƣa đƣợc
thấm

60
20
Hình 4.8
Thép P18 thấm ở 500
0
530
0
C
60
21
Hình 4.9
Đầu dao phủ PVD – TiN
61
22
Hình 4.10
Dao cắt bánh răng côn xoắn khi đƣợc lắp đầu dao
hoàn chỉnh
62
23
Hình 4.11
Máy gia công bánh răng côn răng xoắn
62
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

9

24
Hình 4.12
Máy chạy ra để kiểm tra vết tiếp xúc
63

25
Hình 4.13
Gá phôi
63
26
Hình 4.14
Kiểm tra tổng quan
64
27
Hình 4.15
Bánh răng đang đƣợc gia công
65
28
Hình 4.16
So sánh hai bề mặt răng
66
29
Hình 4.16
Bề mặt răng đƣợc phóng đại
67
30
Hình 4.17
Phoi khi cắt xong
67
31
Hình 4.18
Nghiền răng côn răng xoắn
69

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

10

PHẦN MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài:
Bộ truyền động bánh răng nói chung hiện nay đang đƣợc sử dụng khá rộng rãi trong
các thiết bị máy móc do có nhiều ƣu điểm hơn so với các bộ truyền khác nhƣ bộ
truyền xích, dây đai Trong công nghiệp chế tạo ô tô, máy kéo, máy công cụ, trong
ngành giao thông vận tải các loại bánh răng sử dụng có độ chính xác rất cao,
trong đó bánh răng côn xoắn có nhiều ƣu việt hơn so với bánh răng côn thẳng nhờ
tạo nên bộ truyền làm việc nhịp nhàng, êm, ít tiếng ồn, thời gian ăn khớp dài, độ
bền răng lớn, độ mòn ít, độ nhạy đối với sai số khi lắp nhỏ và có khả năng thực hiện
tỷ số truyền lớn. Mặc dù có nhiều ƣu điểm nhƣ vậy nhƣng việc gia công, tạo hình
chế tạo và nâng cao chất lƣợng bề mặt của bánh răng côn xoắn rất phức tạp đòi hỏi
phải đƣợc nghiên cứu đầy đủ mới có thể đảm bảo thiết kế và chế tạo sản phẩm bánh
răng đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của thực tế sản xuất. Chính vì vậy việc

“Nghiên cứu tạo hình bề mặt bánh răng côn xoắn và giải pháp nâng cao chất lượng
bề mặt răng côn xoắn khi gia công” là rất cần thiết
Mục đích của đề tài:
Nghiên cứu các phƣơng pháp tạo hình bề mặt gia công bánh răng côn xoắn, ảnh
hƣởng của từng phƣơng pháp tới chất lƣợng bộ truyền bánh răng côn xoắn.
Nghiên cứu các giải pháp nâng cao chất lƣợng bề mặt răng côn xoắn khi gia công.
Đối tượng nghiên cứu của đề tài:
- Máy: máy cắt bánh răng côn xoắn 525, 528
- Vật liệu gia công: Thép hợp kim 9XC, XBG
4. Phương pháp nghiên cứu của đề tài:
Nghiên cứu lý thuyết kết hợp với thí nghiệm.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

11

5. Ý nghĩa của đề tài:
- Ý nghĩa khoa học: Về mặt khoa học đề tài phù hợp với xu thế phát triển
trong nƣớc và ngoài nƣớc tìm hiểu các phƣơng pháp cắt bánh răng côn xoắn,
đƣa ra các giải pháp nâng cao chất lƣợng răng côn xoắn khi gia công
- Ý nghĩa thực tiễn: Bánh răng côn xoắn đƣợc sử dụng rộng rãi trong nhiều
lĩnh vực, việc đƣa ra phƣơng pháp tạo hình bề mặt bánh răng hợp lý và nâng cao
chất lƣợng bề mặt là tất yếu, từng bƣớc nâng cao chất lƣợng bánh răng côn xoắn
sử dụng trong ô tô để góp phần nâng cao tỷ lệ nội địa hóa công nghiệp chế tạo ô
tô tại Việt Nam
6. Nội dung luận văn:
- Nghiên cứu các phƣơng pháp tạo hình
Xác định các thông số ảnh hƣởng đến quá trình tạo hình và chất lƣợng của sản
phẩm
- Đƣa ra các giải pháp nâng cao chất lƣợng bề mặt
- Lựa chọn 1 loại bánh răng côn xoắn trong ô tô du lịch, cắt thử và khảo nghiệm

chất lƣợng bánh răng









Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

12

CHƢƠNG I:
TỔNG QUAN VỀ BÁNH RĂNG CÔN RĂNG CONG VÀ TÍNH TOÁN CÁC
THÔNG SỐ HÌNH HỌC CỦA BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG CÔN RĂNG
CONG

1.1. GIỚI THIỆU CHUNG
Bánh răng côn cong ngày càng đƣợc sử dụng nhiều trong ngành chế tạo ô tô,
máy kéo, máy bay…Hiện nay bánh răng côn răng cong đƣợc đƣa vào các ngành chế
tạo máy công cụ, cần cẩu, ô tô, máy nông nghiệp và các ngành công nghiệp khác vì
nó có các ƣu khuyết điểm nhƣ sau:
1.1.1.Ưu điểm
-Có khả năng thực hiện đƣợc tỷ số truyền lớn trong một không gian tƣơng đối
hẹp (i tới 1:8)
-Độ bền của bánh răng lớn, tuổi thọ của bánh răng cao.Do có độ bền lớn nên
với cùng một công suất có thể giảm đƣợc kích thƣớc và trọng lƣợng của bộ truyền.
-Độ mòn của bánh răng ít, sự mòn của cặp Profil đối tiếp đồng đều.

-Ăn khớp êm, giảm tiếng ồn ngay cả khi có số vòng quay lớn.Có khả năng điều
chỉnh vùng ăn khớp.
-Độ nhạy đối với sai số khi lắp nhỏ.
Về gia công bánh răng côn răng cong cũng có một số ưu điểm:
-Không bị cắt chân răng khi số răng nhỏ (Z
min
=5 răng).
-Năng suất cao vì có chuyển động cắt liên tục.
-Phạm vi gia công rộng với bánh răng có mô đun từ 0,2÷15mm.
-Đối với dạng răng cung tròn có thể mài răng
1.1.2.Nhược điểm
Tuy có nhiều ƣu điểm nhƣ vậy nhƣng bánh răng côn răng cong cũng có
một số nhƣợc điểm sau:
-Lực chiều trục của truyền động bánh răng côn răng cong lớn hơn so với
truyền động bánh răng côn răng thẳng do đó gây mòn răng và khó khăn cho việc
thiết kế ổ.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

13

-Tính toán thiết kế phức tạp hơn so với bánh răng côn răng thẳng.
-Thiết bị để chế tạo bánh răng côn răng cong đắt tiền.
-Việc tính toán điều chỉnh máy phức tạp đòi hỏi phải có công nhân và kỹ
thuật viên có tay nghề cao.
-Các bảnh răng côn răng cong nhìn chung chƣa thực hiện đƣợc nguyên
công mài răng trừ bánh răng côn răng cong dạng cung tròn.
Mặc dù tồn tại một số nhƣợc điểm trên song ƣu điểm của bánh răng côn
răng cong vẫn là chủ yếu.Mặt khác sự giúp đỡ của tiến bộ khoa học kỹ thuật các
nhƣợc điểm trên sẽ dần đƣợc khắc phục.Vì vậy phạm vi sử dụng của bánh răng côn
răng cong ngày càng rộng rãi.

1.1.3.Phân loại bánh răng côn răng cong.
Việc phân loại bánh răng côn răng cong đƣợc căn cứ vào dạng đƣờng xoắn
của răng trong mặt phẳng chia của bánh dẹt sinh.
Hiện nay bánh răng côn răng cong đƣợc chế tạo theo 3 dạng chính sau:
-Bánh răng có dạng cung tròn (Hệ Gleason) của Mỹ.Loại này thƣờng có
chiều cao răng thay đổi.
-Bánh răng có dạng xoắn theo chiều đƣờng thân khai kéo dài (Hệ Klin-
gelnberg) của Cộng hòa Liên bang Đức.
-Bánh răng có dạng răng xoắn theo đƣờng Epicycloid kéo dài (Hệ Oerli-
con) của Thụy Sĩ.Loại này thƣờng có chiều cao răng không đổi.
Ngoài ra còn có hệ Fiat-Mammano của Italia và Caraven Brother của Anh
nhƣng các hệ này đều dựa trên nguyên lý Oerlicon.
Tất cả các dạng răng nói trên đều đƣợc hiểu trong mặt phẳng chia của bánh
răng dẹt sinh.
Bánh răng côn răng cong mặc dù là loại chi tiết có độ phức tạp cao, tuy
nhiên nó vẫn đƣợc sử dụng rộng rãi trong các thiết bị máy móc thuộc các lĩnh vực
khác nhau của nền kinh tế( thiết bị giao thông vận tải, thiết bị khai thác mỏ, thiết bị
công nghiệp nhẹ, thiết bị công nghiệp nặng, thiết bị quân sự…) nguyên nhân là do
bánh răng côn răng cong có những ƣu điểm nổi bật sau:
-Có khả năng truyền động lớn và hệ số trùng khớp lớn.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

14

-Tăng sức bền uốn và nén của răng, tăng tuổi thọ của bộ truyền.
-Sự ăn mòn của cặp profil đối tiếp đồng đều.
-Giảm tiếng ồn ngay cả khi số vòng quay lớn, có khả năng điều chỉnh vùng
ăn khớp.
-Hiệu suất sử dụng của máy gia công lớn.
1.2. CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA BÁNH RĂNG CÔN RĂNG CONG HỆ

GLEASON.
Có nhiều tài liệu trình bày về vấn đề này,nhƣng thông số trình bày dƣới đây
chủ yếu dựa trên cơ sở của tài liệu [1]
1.2.1.Tỷ số truyền i.
Tỷ số truyền i của cặp truyền động đƣợc định nghĩa là tỷ số giữa số răng
bánh bị động (Z
2
) và bánh chủ động (Z
1
).
i=Z
2
/Z
1
=32/32=1
Kết quả của máy cho phép i ≤8.
1.2.2.Số răng Z
Số răng nhỏ nhất Z=5, còn số răng lớn nhất đƣợc xác định theo đƣờng kính
lớn nhất của phôi và mô đun nhỏ nhất của bánh răng có thể cắt đƣợc trên máy kiểu
ta có.
Thƣờng xác định số bánh răng nhỏ Z
1
các tài liệu trình bày cách xác định Z
1

bằng bảng hay đồ thị, dựa vào tỷ số truyền i.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

15

ß
t
ß
s
ß
o
Shn
Rde
d
h2
d
r2
d
p2
dp2
dr2
dh2
dh2
dr2
hp1
dr1
dh1
hh1
b

Hình 1.1 Thông số hình học của bánh răng côn răng cong

1.2.3.Mô đun
Tùy theo dạng răng mà ngƣời ta sử dụng mô đun pháp tuyến m

n
hoặc mô đun
mặt đầu trên vành ngoài m
s.
m
s
=m
n
/cosβ
1.2.4.Chiều dài trung bình của đường sinh côn lăn Le.
L
e
đƣợc xác định theo công thức:
L
e
=0,5m
s
1.2.5.Chiều dài trung bình của đường sinh côn lăn L.
L=L
e
-0,5b (Trong đó b là chiều rộng vành răng)
1.2.6.Đường kính đầu dao D
u
.
Căn cứ vào m
s
, L
e
,β, hay b để chọn đƣờng kính đầu dao cắt cặp bánh răng
theo bảng tra trong các sổ tay chế tạo bánh răng và chế tạo dụng cụ (thiết kế dụng

cụ gia công bánh răng của các thầy Trịnh Minh Tứ, Bành Tiến Long, Trần Thế
Lục).
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

16

1.2.7.Hệ số chiều cao răng.
Hệ số chiều cao răng đƣợc xác định trong tiết diện mặt đầu( f
s
) hoặc trong
tiết diện pháp tuyến (f
n
) tùy thuộc vào dạng răng và góc xoắn β; trị số tra bảng.
1.2.8.Khe hở hướng kính:
Khe hở hƣớng kính C đƣợc xác định trong tiết diện mặt đầu.Giá trị C đƣợc
tra trong các sổ tay bánh răng ( sách tính toán thiết kế bánh chi tiết máy)
1.2.9.Góc áp lực .
Phổ biến có các giá trị α=

14
0
30’ ; α=16
0
; α=17
0
30’ và α=20
0.
Việc chọn α phụ thuộc và tỷ số truyền i.Năm 1992 hãng Gleason quyết định
dung 2 loại góc áp lực α=14
0

30’ trong đó lấy góc 14
0
30’ là chính.Sử dụng góc áp
lực nhỏ có các nhƣợc điểm sau:
-Tăng tỷ lệ tiếp xúc của hai biên dạng răng dẫn đến tăng tính cân bằng trong
truyền động.
-Giảm lực hƣớng trục và hƣớng tâm.
-Khi α nhỏ và số răng Z nhỏ dễ sinh hiện tƣợng cắt chân răng vì vậy nên
chọn α lớn.
Trong chế tạo máy , ô tô, máy bay phổ biến là dung α=20
0
.
1.2.10 Góc côn ngoài.
Để tăng bán kính lƣợn ở đáy răng và tăng khả năng chịu tải ở phần đầu nhỏ
của răng nên tạo cho đƣờng sinh côn ngoài của bánh răng này song song với đƣờng
sinh côn trong của bánh răng kia trong một cặp bánh răng ăn khớp nghĩa là khe hở
hƣớng kính đồng đều trên cả chiều dài răng.
Nhƣ vậy góc côn ngoài của hai bánh răng ăn khớp đƣợc tính nhƣ sau:
δ
h1
=δ
r1
+v
p2

δ
h2
=δ
r2
+v

p1

Trong đó δ
r1
;δ
r2
là góc côn chia của bánh răng chủ động và bánh răng bị
động.
v
p2
; v
p1
là góc chân răng của bánh chủ động và bánh bị động
δ
h1
; δ
h2
là góc côn ngoài của bánh răng chủ động và bánh răng bị động.
1.2.11.Góc xoắn của răng
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

17

Góc xoắn của răng là góc giữa tiếp tuyến với hƣớng răng và đƣờng nối tâm
của điểm đó.Góc xoắn thay đổi dọc theo đƣờng răng nên ngƣời ta đƣa ra khái niệm
góc xoắn trung bình β
tb
đây là góc xoắn đƣợc xác định ở điểm giữa của vành răng.
Để lựa chọn đúng góc xoắn của răng phải tính đến ảnh hƣởng của các yếu tố
ăn khớp.Trị số góc xoắn liên hệ với hệ số trùng khớp tổng.Với bánh răng trụ răng

thẳng hệ số trùng khớp ε=1; với bảnh răng nghiêng ε>1, với bánh răng côn răng
cong góc β càng lớn thì ε càng tăng, điều đó dẫn đến kết quả là bộ truyền làm việc
êm hơn.Theo kinh nghiệm tốt nhất ta nên chọn β sao cho ε=2.
Tuy vậy gócβ càng tăng thì lực chiều trục tăng gây mòn dạng răng và khó
khăn cho việc thiết kế ổ.Với quan điểm đảm bảo độ bền của răng và tính êm trong
quá trình ăn khớp, hợp lý nhất nên chọn góc xoắn β sao cho ε>2 một chút, làm cho
luôn có hai răng ăn khớp.
Trong thời gian gần đây hay sử dụng góc xoắn trung bình β
tb
=25
0
÷40
0
.
1.2.12.Chọn hướng răng
Ta xác định hƣớng răng bằng cách nhìn vào vành răng và đi từ tâm vành
răng đi ra, nếu hƣớng răng ngƣợc chiều kim đồng hồ là xoắn trái và ngƣợc lại xuôi
theo chiều kim đồng hồ là xoắn phải.
Một cặp răng đối tiếp thì có hƣớng răng ngƣợc chiều nhau.
Trong ô tô, máy kéo bánh răng chủ động luôn bị đẩy ra khỏi tâm nên thƣờng
chọn bánh chủ động có hƣớng xoắn trái, còn bánh bị động xoắn phải.
1.2.13.Chọn chiều rộng vành răng b.
Với bảnh răng trụ muốn răng khả năng tải ta tăng mô đun m hay tăng chiều
rộng vành răng b.Trƣờng hợp bánh răng côn răng cong không giống nhƣ thế.Với
bánh răng côn răng cong chiều rộng vành răng b không đƣợc vƣợt quá trị số chỉ ra
dƣới đây:
b
max1
=1,36.R=0,3 R
e

; b
max2
=10m
s

Tăng chiều rộng vành răng b so với các trị số trên không những không tăng
độ bền và khả năng làm việc của bộ truyền mà có thể hạ thấp những chỉ tiêu đó bởi
vì khi tăng chiều rộng vành răng một cách quá đáng,kích thƣớc răng ở đầu ngoài và
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

18

đầu trong khác nhau đáng kể, nên có sự tập trung tải trọng ở đầu bé của răng.Hơn
nữa tăng b quá đáng làm cho đỉnh răng ngày càng bé, dao vào cắt khó hơn.
1.2.14.Sự dịch chỉnh bánh răng.
Dịch chỉnh bánh răng có tác dụng cải thiện chất lƣợng ăn khớp.Bộ truyền
bánh răng dịch chỉnh chịu tải cao hơn bộ truyền không dịch chỉnh,sức bền tiếp xúc
có thể tăng 25%, sức bền uốn có thể tăng 100%, khả năng chống mòn chống dính
tăng.Ngoài ra khi thiết kế những bộ truyền có khoảng cách trục cho trƣớc nhiều khi
phải dùng bánh răng dịch chỉnh.
Có những loại dịch chỉnh sau:
-Dịch chỉnh theo chiều cao
-Dịch chỉnh tiếp tuyến
-Trong dịch chỉnh theo chiều cao có dịch chỉnh đều và dịch chỉnh gió
a) Dịch chỉnh chiều cao
Bản chất của dịch chỉnh theo chiều cao là profil của bánh răng nhận đƣợc sự
dịch chuyển vị trí, khi đó chiều cao đầu răng một bánh răng đƣợc tăng một lƣợng ξ
m

còn chiều cao chân răng giảm đi với cùng lƣợng đó.Với bánh răng thứ hai sẽ có sự

thay đổi chiều cao đầu răng và tăng chiều cao chân răng.
b) Dịch chuyển góc
Thƣờng ít dùng dịch chuyển góc đối với bánh răng nón vì phải giữ nguyên
góc giữa hai trục nên khó thực hiện chỉnh góc.
Thực hiện dịch chỉnh góc (thay đổi góc ăn khớp của bánh răng đƣợc gia công
so với profil của dụng cụ) bằng cách thay đổi tốc độ tƣơng ứng khi bao hình.
c) Dịch chỉnh tiếp tuyến
Thực chất của dịch chỉnh tiếp tuyến là sự thay đổi chiều dày răng theo vòng
chia, một bánh răng có chiều dày răng tăng them một lƣợng τ
m
. Còn bánh răng ăn
khớp với nó chiều dày răng bị giảm một lƣợng τ
m
.Mục đích của việc làm này là để
đạt đƣợc độ bền đều của răng cả hai bảnh răng.
Trị số τ đƣợc gọi là hệ số dịch chỉnh tiếp tuyến.Ta có τ
n
= τ
s
= τ.Tức là hệ số
dịch chỉnh tiếp tuyến trong tiết diện pháp tuyến và tiết diện mặt đầu là bằng
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

19

nhau.Hệ số dịch chỉnh tiếp tuyến đƣợc xác định bằng cách so sánh sức bền uốn của
răng chủ động và bánh bị động.
1.2.15.Các kích thước profil răng:
Tùy theo dạng răng (I, II, III) mà ta có cách tính profil khác nhau.
Đối với răng dạng I ta có:

-Chiều cao toàn răng : h=2f
s
m
s
+C
-Chiều cao răng ở mặt đầu:
=m
s
(f
s
+ ξ
s
cosβ)
=2f
s
m
s
-
Trong đó ξ là hệ số dịch chỉnh chiều cao răng.
-Chiều cao chân răng ở mặt đầu.
=

-Góc côn chân răng:
tg
1
= ; tg
2
=
-Góc côn chia:
tg

1
= ; =90
1
-Góc côn ngoài:
e
1
=
1 + 2

e
2
=
2 + 2
-Góc côn trong :
i
1
=
1 + 2

i
2
=
2+ 2
-Đƣờng kính vòng chia:
D
1
=m
s
Z
1

D
2
=m
s
Z
2

-Đƣờng kính ngoài:
D
e1
=D
1
+2 .cos
1

D
e2
=D
2
+2 .cos
2
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

20

-Cự ly lắp ráp (khoảng cách từ đỉnh côn chia đến mặt tựa chuẩn )
A
1
=L

e
cos
1

1
+K
1
A
2
=L
e
cos
2

2
+K
2

Trong đó K là khoảng cách từ giao điểm của côn ngoài và côn phụ đến mặt
trực chuẩn.
-Chiều dày răng theo cung vòng chia:
S
1
=m
a
(1,571+2ξ
n
tgα
n
+τ)

S
2
=πm
s
-S
1
Trong đó ξ là hệ số dịch chỉnh chiều cao (tra bảng)
τ là hệ số dịch chỉnh tiếp tuyến

















Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

21

CHƢƠNG II : TẠO HÌNH BỀ MẶT BIẾN DẠNG BÁNH RĂNG CÔN RĂNG

CONG HỆ GLEASON.
2.1 Tạo hình bánh răng côn răng cong
Bánh răng côn răng cong đƣợc sử dụng nhiều trong các thiết bị công nghiệp
nhƣng tập trung có ba hệ chính sau :
1. Bánh răng côn hệ Gleason : bánh răng côn răng cong có đƣờng răng là
cung tròn.
2. Bánh răng côn hệ Klingelnberg : bánh răng côn răng cong có đƣờng răng
là đƣờng thân khai kéo dài
3. Bánh răng côn hệ Oerlikon : bánh răng côn răng cong có đƣờng răng là
đƣờng cong Epicycloid kéo dài.
2.1.1 Nguyên lý tạo hình bánh răng côn hệ Gleason.

Việc gia công bánh răng côn hệ Gleason dựa theo nguyên lý ăn khớp cƣỡng bức
giữa các bánh răng dẹt sinh tƣởng tƣợng (do chiều chuyển động của dao tạo nên) và
phôi bánh răng gia công. (Hình 2-1). Dụng cụ cắt là dao phay mặt mặt đầu, trên đó có
gắn lƣỡi dao. Khi cắt răng đầu dao sẽ thực hiện hai chuyển động tạo hình :
- Chuyển động quay quanh trục O (theo chiều S
1
);
- Chuyển động quay quanh trục đầu dao O
1
với vận tốc cắt V [m/phút] (theo
chiều S
2
). Chuyển động S
2
là chuyển động tạo hình đơn giản tạo ra chiều dài răng.
Ngoài ra phôi còn chuyển động quay S
2
quanh trục của nó. Để tạo profin răng,

bánh dẹt sinh (giá lắc lƣ) và phôi đƣợc cắt có mối quan hệ động lực học với nhau thông
qua xích bao hình. Nếu bánh dẹt sinh chuyển động với vận tốc góc ω
d
và bánh răng
đƣợc cắt ω
k
có mối quan hệ động lực giữa chúng đƣợc viết:

(k = 1, 2)

Trong đó:

d
b
d
k
k
h
z
i
z
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

22

d
z
- số răng của bánh dẹt sinh;
k
z

- số răng của bánh răng 1 hoặc 2 (chủ động, bị động);
bh
i
- Tỉ số truyền chung của xích bao hình

Hình 2.1: Nguyên lý tạo hình bánh răng côn hệ Gleason.
Trong quá trình bao hình, bánh dẹt sinh thực hiện chuyển động quay quanh trục
O.
Sau mỗi lần gia công xong một rãnh răng, xích bao hình bị phân giải, giá lắc đảo
chiều, quay về vị trí bạn đầu, bánh răng đƣợc cắt thự hiện phân độ liên tục và chuẩn bị
chu kỳ gia công mới, cứ nhƣ thế cho đến khi gia công hết răng.
2.1.2 Nguyên lý chế tạo bánh răng Klingelnberg

Nguyên lý chế tạo bánh răng Klingelnberg khác với nguyên lý chế tạo bánh
răng Gleason cơ bản là sử dụng đầu dao phay lăn côn làm việc theo nguyên lý bao hình
liên tục. Bánh răng có chiều cao răng giống nhau trên toàn bộ chiều rộng vành răng.
Chế tạo bánh răng côn xoắn hệ Klingelnberg dựa trên nguyên lý ăn khớp cƣỡng bức
giữa bánh dẹp sinh tƣởng tƣợng ( giá lắc đóng vai trò là dao và bánh răng đóng vai trò
là dao và bánh răng vai trò là phôi. Để tạo hình bánh răng Klingelnberg dao phay trục
vít thực hiện chuyển động S
3
quay quanh trục của nó tạo ra tốc độ cắt gọt, đầu dao
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

23

thêm chuyển động phụ S
1
để dao phay trục vít lắn trên mặt côn bánh dẹp sinh. Bánh
dẹp quay quanh trục tâm máy với chuyển động S

4
. Bánh răng chuyển động quanh trục
của nó S
2
.

Hình 2.1: Sơ đồ nguyên lý gia công bánh răng côn hệ Klingelnberg
Để tạo hình biên dạng răng của bánh răng máy cần phải thực hiện các mối liên kết
động học giữa các khâu chấp hành:
1. Mối liên hệ động học giữa Dụng cụ - Bánh dẹp sinh:
Nếu gọi vận tốc góc đầu dao ω
n
, ω
d
– vận tốc góc của bánh dẹp sinh; k – số đầu mối
của dao phay trục vít ta có:

d
n d d
nd
k
kz
z

2. Mối liên hệ động học giữa bánh dẹp sinh – giá lắc:

Trong đó:
dk
- Vận tốc góc tƣơng đối giữa bánh dẹp sinh và giá lắc
k

- vận tốc góc giá lắc.
3. Mối liên hệ giữa bánh dẹp sinh – phôi có thể viết
.
.
.
.sin sin
ph
kd
ph d
d ph ph
nk
nz
nz
z

Trong đó:
ph
- góc côn chia của bánh răng đƣợc cắt
n
dk d k k
d
z
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

24

k
n
- số vòng quay giá lắc.
2.1.3 Nguyên lý chế tạo bánh răng Oerlikon

Đây là loại bánh răng côn xoắn có dạng răng theo đƣờng Epicyloid kéo dài,
chiều cao răng không thay đổi trên toàn bộ vành răng. Ta tƣởng tƣợng rằng một đƣờng
tròn trên đó có gắn chặt các profin cơ bản của bánh răng với đƣờng tròn cơ sở K
0
. Trên
bánh dẹp có các đƣờng xoắn theo dạng đƣờng Epicyloid kéo dài với profin thẳng trong
mặt phẳng pháp tuyến. Trên đầu dao bố trí các nhóm dao cắt mặt lồi và mặt lõ biên
dạng răng.
Để chế tạo bánh răng Oerlikon máy có chuyển động sau: Bánh dẹp sinh chuyển
động quay quanh trục tâm máy ( S
1
, S
1
* ); chuyển động tạo ra tốc độ cắt gọt của dầu
dao ( S
2
, S
2
* ); chuyển động của phôi quanh trục của nó ( S
3
, S
3
* ). Với chiều chuyển
động của phôi, dao, bánh dẹp sinh phù hợp cho ta các dạng răng epicicloit kéo dài hoặc
hypoit kéo dài.
Để tìm mối liên hệ động học giữa các cơ cấu chấp hành ta giả thiết rằng trục O
n

không chuyển động, đầu dao cùng với đƣờng tròn K

o
quay quanh O
n
và

Hình 2.2: Sơ đồ nguyên lý gia công bánh răng côn hệ Oerlikon
Mang đƣờng tròng K
0
quay quanh tâm S
d
, quan hệ chuyển động giữa đầu dao –
bánh dẹp sinh có thể viết:
2
d
d
n
z