nghiên cứu ứng dụng công nghệ thiết kế ngược vào thiết kế chi tiết bánh răng vành chậu

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
Hưng Yên, ngày ….. tháng …. Năm 2016
GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN


NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………….
Hưng Yên, ngày ….. tháng …. năm 2016
GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN


MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU ................................................................................................................1
Chương 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI ................................................2
1.1. Tính cấp thiết của đề tài .........................................................................................2
1.1.1. Khái niệm ..............................................................................................................2
1.1.2. Ứng dụng công nghệ thiết kế ngược ở nước ngoài ............................................2
1.1.3. Ứng dụng công nghệ thiết kế ngược trong nước ................................................3
1.2. Đối tượng nghiên cứu .............................................................................................4
1.3. Phương pháp nghiên cứu .......................................................................................7
1.3.1. Phương pháp nghiên cứu thực tiễn .....................................................................7
1.3.1.1. Khái niệm ...........................................................................................................7
1.3.1.2. Các bước thực hiện............................................................................................7
1.3.2. Phương nghiên cứu tài liệu .................................................................................7
1.3.2.1. Khái niệm ...........................................................................................................7
1.3.2.2. Các bước thực hiện............................................................................................7
1.4. Nội dung chính của đề tài ........................................................................................7
1.5. Ý nghĩa của đề tài nghiên cứu ...............................................................................8
Chương 2: CƠ SỞ KHOA HỌC ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ THIẾT KẾ NGƯỢC
VÀO THIẾT KẾ BÁNH RĂNG VÀNH CHẬU .........................................................9
2.1. Tổng quan về tình hình nghiên cứu chế tạo bánh răng côn cong trong và ngoài
nước .................................................................................................................................9
2.1.1. Tổng quan nghiên cứu ở nước ngoài ..................................................................9
2.1.1.1. Tình hình nghiên cứu .......................................................................................9
2.1.1.2. Hệ cắt bánh răng côn răng cong ......................................................................9
2.1.1.3. Một số hình ảnh dây chuyền, thiết bị và sản phẩm .......................................10
2.1.2. Tổng quan thiết kế, chế tạo bánh răng côn cong trong nước ..........................15
2.1.2.1. Tình hình nghiên cứu .....................................................................................15
2.1.2.2. Một số trung tâm, xí nghiệp, công ty thiết kế, chế tạo ...................................15
2.2. Lựa chọn chi tiết và thiết bị scan ........................................................................18
2.2.1. Chi tiết mẫu .........................................................................................................18

2.2.2. Thiết bị quét ........................................................................................................19
2.2.3. Phần mềm hỗ trợ quét hình 3D .........................................................................22
2.3. Xử lý số liệu số hóa ...............................................................................................23
2.3.1. Giai đoạn số hóa sản phẩm ................................................................................23
2.3.1.1. Phương pháp đo tiếp xúc ................................................................................23
2.3.1.2. Phương pháp đo không tiếp xúc .....................................................................26
2.3.2. Giai đoạn xử lý số hóa dữ liệu ...........................................................................28
2.3.3. Thiết kế lại dựa trên cơ sở số hóa ......................................................................29
2.3.4. Tạo mẫu, gia công chi tiết ..................................................................................29
2.4. Quy trình công nghệ thiết kế ngược ...................................................................29
2.5. Giới thiệu một số phần mềm thiết kế ngược ......................................................32
2.5.1. Phần mềm Catia .................................................................................................33
2.5.2. Unigraphics NX ..................................................................................................35
2.5.3. Phần mềm Geomagic Studio ..............................................................................36
2.5.4. Phần mềm Rapidform XOR ...............................................................................37
2.5.5. Các ứng dụng công nghệ thiết kế ngược...........................................................44
Chương 3: ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ THIẾT KẾ NGƯỢC VÀO THIẾT KẾ
BÁNH RĂNG VÀNH CHẬU .....................................................................................50
3.1. Quá trình sử dụng phần mềm XOR trong xử lý dữ liệu scan, xây dựng mô hình
CAD cho bánh răng vành chậu ..................................................................................50
3.1.1. Sơ đồ quy trình công nghệ thiết kế ngược bánh răng vành chậu ô tô tải nhẹ 50
3.1.2. Quét chi tiết mẫu.................................................................................................51
3.1.3. Xử lý số liệu đo quét trên Rapidform XOR .......................................................55
3.2. Kiểm tra và đánh giá sai số thiết kế của bánh răng vành chậu .......................70
3.2.1. Các phương pháp đánh giá sai số thiết kế ........................................................70
3.2.2. Đánh giá sai số giữa mô hình CAD đã thiết kế với dữ liệu số hóa ..................72
3.3. Sơ đồ lực tác dụng và thông số hình học trên cặp bánh răng hypoid .............74
3.3.1. Sơ đồ lực tác dụng trên cặp bánh răng hypoid .................................................74
3.3.2. Xác định các thông số hình học cặp bánh răng truyền lực chính ...................76

3.4. Tính toán bánh răng vành chậu ô tô tải nhẹ trên phần mềm KISSsoft ..........78


3.4.1. Tổng quan phần mềm.........................................................................................78
3.4.2. Giới thiệu các khu vực làm việc chính của phần mềm .....................................79
3.5. Tiêu chuẩn sử dụng trong thiết kế ......................................................................82
3.6. Xây dựng bản vẽ thiết kế bánh răng ...................................................................83
Chương 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .................................................................84
4.1. Kết luận .................................................................................................................84
4.2. Kiến Nghị ...............................................................................................................84
TÀI LIỆU THAM KHẢO...........................................................................................85


DANH MỤC BẢNG SỐ LIỆU
Bảng 1.1. Đặc tính kỹ thuật của ô tô tải nhẹ tự đổ LF3070G1 ..................................... 16
Bảng 3.1. Các thông số hình học bánh răng hypoid ..................................................... 82
DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1. Xe ô tô tải nhẹ tự đổ LF3070G1 .....................................................................4
Hình 1.2. Cầu sau trên ô tô tải nhẹ .................................................................................5
Hình 1.3. Cấu tạo cụm truyền lực chính .........................................................................6
Hình 2.1. Máy cắt răng côn răng cong Gleason Phoenix 1000 HC .............................11
Hình 2.2. Máy cắt răng côn răng cong Gleason Phoenix 600HC ................................11
Hình 2.3. Máy cắt răng côn răng cong Gleason Phoenix II 275HC .............................12
Hình 2.4. Ứng dụng cắt răng hệ Oerlikon.....................................................................12
Hình 2.5. Máy cắt răng C 30 và C 60 hệ Oerlikon .......................................................12
Hình 2.6. Máy cắt răng C 50 và C 29 hệ Oerlikon .......................................................13
Hình 2.7. Máy mài răng G 30 và G 60 hệ Oerlikon ......................................................13
Hình 2.8. Máy tiện L 60 hệ Oerlikon .............................................................................13
Hình 2.9. Máy kiểm tra bánh răng T 60 hệ Oerlikon ....................................................14
Hình 2.10. Một số dụng cụ cắt của máy cắt răng côn răng cong .................................14

Hình 2.11. Dây chuyền sản xuất bánh răng côn cong ..................................................14
Hình 2.12. Một số sản phẩm bánh răng côn cong ........................................................15
Hình 2.13. Thiết bị gia công bánh răng côn xoắn xí nghiệp Z29 ..................................16
Hình 2.14. Các máy gia công bánh răng.......................................................................16
Hình 2.15. Máy rà nghiền 5PKM và sản phẩm .............................................................17
Hình 2.16. Máy cắt răng 525 và 528 của Nga ..............................................................17
Hình 2.17. Máy chạy rà bánh răng côn răng cong và sản phẩm ..................................17
Hình 2.18. Chi tiết mẫu và thiết bị quét ........................................................................18
Hình 2.19. Cặp bánh răng vành chậu và bánh răng quả dứa .......................................18
Hình 2.20. Máy Scan hình tốc độ cao ATOS III TRIPLE ..............................................19
Hình 2.21. Cấu tạo máy Scan ATOS III TRIPLE ..........................................................20
Hình 2.22. Nguyên lý hoạt động của ATOS III TRIPLE ...............................................20
Hình 2.23. Công nghệ ánh sáng xanh ...........................................................................21


Hình 2.24. Giao diện làm việc chính của phần mềm ....................................................22
Hình 2.25. Khung máy đo tọa độ loại phổ thông Miracle.............................................24
Hình 2.26. Khung máy đo tọa độ loại chính xác cao Miracle-P ...................................24
Hình 2.27. Khung máy đo tọa độ loại có kích thước và khối lượng lớn .......................25
Hình 2.28. Máy quét bằng Lazer sử dụng ánh sáng trắng ............................................26
Hình 2.29. Máy quét bằng Lazer sử dụng ánh sáng xanh .............................................27
Hình 2.30. Một số hệ thống máy quét bằng Lazer kiểu cố định ....................................28
Hình 2.31. Mô hình số hóa sản phẩm thực tế ................................................................29
Hình 2.32. Phay bánh răng côn răng cong trên máy CNC ...........................................29
Hình 2.33. Quy trình thiết kế thuận và Quy trình thiết kế ngược ..................................30
Hình 2.34. Thiết kế bánh răng trong Catia ...................................................................34
Hình 2.35. Thiết kế bánh răng trong NX .......................................................................35
Hình 2.36. Sơ đồ quy trình thiết kế ngược trên Geomagic studio .................................36
Hình 2.37. Các chế độ trong Rapidform XOR3 ............................................................38
Hình 2.38. Thực hiện chế độ Mesh ................................................................................39

Hình 2.39. Thực hiện lệnh Global Remesh trong chế độ Mesh.....................................39
Hình 2.40. Thực hiện lệnh Decimate trong chế độ Mesh ..............................................39
Hình 2.41. Thực hiện lệnh Fill Holes trong chế độ Mesh .............................................40
Hình 2.42. Thực hiện lệnh Enhance Shape trong chế độ Mesh ....................................40
Hình 2.43. Thực hiện lệnh Edit Boundary trong chế độ Mesh ......................................40
Hình 2.44. Thực hiện lệnh Optimize Mesh trong chế độ Mesh .....................................40
Hình 2.45. Thực hiện lệnh Add Bridge trong chế độ Mesh ...........................................41
Hình 2.46. Thực hiện chế độ Region group...................................................................41
Hình 2.47. Thực hiện chế độ Mesh Sketch ....................................................................41
Hình 2.48. Thực hiện chế độ Point Cloud .....................................................................42
Hình 2.49. Thực hiện chế độ Sketch ..............................................................................43
Hình 2.50. Thực hiện chế độ 3D Mesh Sketch ..............................................................43
Hình 2.51. Sơ đồ quy trình thiết kế ngược trên Rapidform XOR ..................................44
Hình 2.52. Ứng dụng trong thiết kế vỏ ô tô ...................................................................45
Hình 2.53. Sử dụng Rapidform XOR thiết kế khuôn ép nhựa .......................................45


Hình 2.54. Tạo mẫu mã theo hình dáng con người. ......................................................45
Hình 2.55. Sử dụng Rapidform XOR thiết kế linh kiện thay thế....................................46
Hình 2.56. Sử dụng Rapidform XOR thiết kế nhân vật và môi trường trong Game .....46
Hình 2.57. Ứng dụng Rapidform XOR dựng mô hình CAD cho tác phẩm nghệ thuật .47
Hình 2.58. Ứng dụng Rapidform XOR tái tạo lấy mẫu hoa văn thủ công ....................47
Hình 2.59. Ứng dụng Rapidform XOR tạo mảnh sọ não dùng trong y học ..................47
Hình 2.60. Ứng dụng Rapidform XOR thiết kế lại sản phẩm cơ khí phức tạp ..............48
Hình 2.61. Ứng dụng Rapidform XOR thiết kế nhân vật hoạt hình ..............................48
Hình 2.62. Ứng dụng RE thiết kế khảo cổ học ..............................................................48
Hình 2.63. Ứng dụng Rapidform XOR trong công nghệ khắc Laser ............................49
Hình 2.64. Ứng dụng Rapidform XOR trong in 3D các thực phẩm ..............................49
Hình 2.65. Ứng dụng Rapidform XOR lấy mẫu mặt người và động vật .......................49
Hinh 3.1. Sơ đồ quy trình thiết kế ngược bánh răng vành chậu ...................................50

Hình 3.2. Máy quét hình 3D, hệ thống đường cáp truyền .............................................52
Hình 3.3. Bánh răng vành chậu chuẩn bị Scan .............................................................52
Hình 3.4. Chi tiết đã được phủ lên một lớp sơn trắng và dán điểm tham chiếu ...........52
Hình 3.5. Khởi động phần mềm ATOS v6.2.0.3 ............................................................53
Hình 3.6. Giao diện phần mềm ATOS v6.2.0.3 .............................................................53
Hình 3.7. Máy quét hình 3D, chi tiết mẫu và máy tính có cài phần mềm ATOS ..........54
Hình 3.8. Mẫu quét hoàn chỉnh ở nhìn ở các góc độ khác nhau...................................54
Hình 3.9. Mẫu bánh răng vành chậu sau khi quét xong ...............................................55
Hình 3.10. Nhập file dữ liệu dạng mây điểm vào phần mềm ........................................55
Hình 3.11. Biểu tượng Mesh trên thanh Tool Palette ...................................................55
Hình 3.12. Biểu tượng Feature Tree để vào chế độ Mesh ............................................56
Hình 3.13. Các công cụ chỉnh sửa trong Mesh .............................................................56
Hình 3.14. Đường dẫn chọn chế độ Healing Wizard ....................................................56
Hình 3.15. Sửa lỗi quét tự động bằng công cụ Healing Wizard ...................................56
Hình 3.16. Các công cụ cho việc phân vùng .................................................................57
Hình 3.17. Đường dẫn chọn chế độ Auto Segment .......................................................57
Hình 3.18. Phân vùng tự động bằng công cụ Auto Segment .........................................57


Hình 3.19. Lựa chọn công cụ thay đổi phân vùng tự động ...........................................57
Hình 3.20. Kết quả thu được sau khi phân vùng hoàn chỉnh ........................................58
Hình 3.21. Gốc tọa độ mặc định....................................................................................58
Hình 3.22. Đường dẫn để chuyển gốc tọa độ mặc định ................................................59
Hình 3.23. Chuyển hệ tọa độ bằng công cụ Interactive Alignment...............................59
Hình 3.24. Các thao tác chỉnh sửa hệ trục tọa độ theo ý muốn ....................................59
Hình 3.25. Kết quả sau khi chuyển hệ trục tọa độ ........................................................60
Hình 3.26. Chọn mặt phẳng Top để Mesh Sketch1 .......................................................60
Hình 3.27. Tạo phác thảo biên dạng chuẩn Mesh Sketch1 ...........................................61
Hình 3.28. Thao tác với lệnh Revolve1 .........................................................................61
Hình 3.29. Kết quả sau khi sử dụng lệnh Revolve1 .......................................................61

Hình 3.30. Chọn mặt phẳng Front để Mesh Sketch2 ....................................................62
Hình 3.31. Tạo phác thảo biên dạng chuẩn Mesh Sketch2 ...........................................62
Hình 3.32. Thao tác với lệnh Extrude Cut1...................................................................62
Hình 3.33. Kết quả sau khi sử dụng lệnh Extrude Cut1 ................................................63
Hình 3.34. Tạo mặt phẳng phụ Plane1 để Mesh Sketch3..............................................63
Hình 3.35. Tạo phác thảo biên dạng chuẩn Mesh Sketch3 ...........................................63
Hình 3.36. Thao tác với lệnh Extrude Cut2...................................................................64
Hình 3.37. Kết quả sau khi sử dụng lệnh Extrude Cut2 và Fillet1 ...............................64
Hình 3.38. Chọn mặt phẳng Front để Mesh Sketch4 ....................................................64
Hình 3.39. Tạo phác thảo biên dạng 10 lỗ chuẩn Mesh Sketch4 ..................................65
Hình 3.40. Thao tác với lệnh Extrude Cut3...................................................................65
Hình 3.41. Kết quả sau khi sử dụng lệnh Extrude Cut3 ................................................65
Hình 3.42. Kết quả sau khi sử dụng lệnh Chamfer .......................................................66
Hình 3.43. Xây dựng bề mặt răng trước........................................................................66
Hình 3.44. Xây dựng bề mặt răng sau ...........................................................................66
Hình 3.45. Xây dựng bề mặt răng dưới .........................................................................67
Hình 3.46. Kết quả khi sử dụng lệnh Extend Surface ....................................................67
Hình 3.47. Trước và sau khi sử dụng lệnh Trim............................................................67
Hình 3.48. Thao tác sử dụng lệnh Cut1.........................................................................68


Hình 3.49. Kết quả cắt răng thứ nhất ............................................................................68
Hình 3.50. Mô hình CAD 3D được thiết kế trên phần mềm Rapidform ........................68
Hình 3.51. So sánh độ sai lệch về hình học khi xây dựng lại mô hình CAD .................69
Hình 3.52. Lưu lại dữ liệu mây điểm đã chỉnh sửa .......................................................69
Hình 3.53. Chuyển dữ liệu 3D sang phần mềm Inventor ..............................................69
Hình 3.54. Mở chi tiết bằng phần mềm Catia ...............................................................70
Hình 3.55. Mở chi tiết bằng phần mềm Inventor ..........................................................70
Hình 3.56. Sơ đồ đánh giá sai số ...................................................................................71
Hình 3.57. Các dụng cụ đo chính xác ...........................................................................72

Hình 3.58. Sai số giữa mô hình CAD (mặt trên) đã thiết kế với dữ liệu số hóa. ..........72
Hình 3.59. Sai số giữa mô hình CAD (mặt dưới) đã thiết kế với dữ liệu số hóa ..........73
Hình 3.60. Bản đố màu cập nhật mô hình sau khi giảm giới hạn dung sai ..................73
Hình 3.61. Accuracy Analyzer trong hỗ trợ bắt điểm , tạo phác thảo 3D ....................74
Hình 3.62. Sơ đồ lực tác dụng trên cặp bánh răng côn xoắn........................................74
Hình 3.63. Sơ đồ lực tác dụng trên bộ truyền bánh răng hypoid ..................................75
Hình 3.64. Các kích thước cơ bản của cặp bánh răng răng cong ................................76
Hình 3.65. Đo kích thước trực tiếp trên phần mềm Rapidform ....................................77
Hình 3.66. Giao diện phần mềm KISSsoft .....................................................................78
Hình 3.67. Giao diện Modules ......................................................................................79
Hình 3.68. Thanh lệnh KISSsoft ....................................................................................79
Hình 3.69. Giao diện nhập thông số..............................................................................80
Hình 3.70. Giao diện Information .................................................................................80
Hình 3.71. Sơ đồ quy trình nâng cao độ chính xác thiết kế bánh răng quả dứa ...........81
Hình 3.72. Các thông số hình học bánh răng ...............................................................82
Hình 3.73. Bản vẽ mẫu chi tiết bánh răng vành chậu ...................................................83


DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
- RE (Reverse Engineering): Công nghệ thiết kế ngược hay công nghệ đảo chiều, công
nghệ chép mẫu.
- FE (Forward Enineering): Công nghệ thiết kế thuận
- CAD (Compurter Aided Design): Thiết kế với sự trợ giúp của máy tính (CAD còn
được định nghĩa là Compurter Aided Drawing - Công cụ trợ giúp vẽ trên máy tính).
- CAM (Compurter Aided Manufacturing): Lĩnh vực sử dụng máy tính để tạo chương
trình điều khiển hệ thống sản xuất, kể cả trực tiếp điều khiển các thiết bị, hệ thống đảm
bảo vật tư, kỹ thuật .
- CAE (Computer Aided Engineering): Tính toán kỹ thuật với sự trợ giúp của máy tính.
CAD và CAE thường gắn liền với nhau vì thiết kế sản phẩm gắn liền với thử nghiệm,
mô phỏng hoạt động của sản phẩm.

- CAPP (Computer Aided Process Planning): Lĩnh vực sử dụng máy tính trợ giúp thiết
kế quá trình công nghệ chế tạo sản phẩm (được gọi là chuẩn bị công nghệ).
- RP (Rapid Propotyping): Bao gồm các phương pháp gia công tạo mẫu nhanh.
- CNC (Computerized Numerical Control): Máy gia công điều khiển số có sự trợ giúp
của máy tính trong việc vận hành và lập trình gia công.
- CMM (Coordinate Measuring Machine): Máy đo 3D hay còn gọi là máy đo toạ độ
- GOM (Optical Measuring Technique): Tên phần mềm Gom của Đức.
- TLC: Truyền lực chính
- HTTL: Hệ thống truyền lực
- BRVC: Bánh răng vành chậu
- BRQD: Bánh răng quả dứa
- BRHT: Bánh răng hành tinh
- BRBT: Bánh răng bán trục


LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay, với sự phát triển vượt bậc của khoa học kỹ thuật đặc biệt là sự phát
triển của khoa học máy tính đã làm thay đổi căn bản đời sống xã hội. Từ giữa thế kỷ 20
khi công nghệ máy tính được đưa vào đời sống sản xuất đã góp phần lớn vào quá trình
tự động hóa sản xuất, giải phóng sức lao động cho con người, tăng năng suất cũng như
chất lượng sản phẩm. Theo đó là sự ra đời của phương thức sản xuất mới có sự trợ giúp
của máy tính và máy công cụ bộ điều khiển số.
Ở Việt Nam, trong khi công nghệ thiết kế thuận đã phát triển từ rất lâu và bây giờ
vấn được ứng dụng rất rộng rãi tại các nhà máy, xí nghiệp, công ty. Thì vài năm trở lại
đây một công nghệ thiết kế mới (đối với Việt Nam) được áp dụng vào nước ta. Đó là
công nghệ thiết kế ngược. Công nghệ thiết kế này giúp cho chúng ta chế tạo, sản xuất ra
các sản phẩm mới phù hợp với nhu cầu của thị trường, với xu thế toàn cầu hóa trong sản
xuất, đa dạng hóa sản phẩm, sản phẩm công nghệ cao, đáp ứng nhu cầu cạnh tranh ngày
càng khó khăn khốc liệt.
Bên cạnh đó, áp dụng công nghệ thiết kế ngược sẽ rút ngắn quá trình thiết kế cho

đưa ra sản phẩm nhanh, có thể chỉnh sửa theo yêu cầu của khách hàng. Từ đó, sẽ giảm
được giá thành sản phẩm. Không những thế áp dụng công nghệ này, giúp chúng ta có
thể khôi phục lại các chi tiết của thế giới thực, cho phép người thiết kế đưa ra các ghi
chú thiết kế và các tham số thiết kế mà chúng có thể bị mất trong quá trình xử lý sản
xuất hoặc không có mô hình CAD. Đồ án “Ứng dụng công nghệ thiết kế ngược vào
thiết kế chi tiết bánh răng vành chậu cầu sau ô tô tải nhẹ” sẽ tập chung vào ứng dụng
công nghệ thiết kế ngược vào thiết kế, xử lý số liệu số hóa, đánh giá, so sánh sai số thiết
kế và đưa ra bản vẽ chế tạo. Góp phần bắt kịp với sự phát triển công nghệ cũng như đáp
ứng cho việc thay thế cho các chi tiết bị hư hỏng hay bị lỗi.
Trong quá trình làm đồ án này mặc dù đã cố gắng hết khả năng nhưng do hạn chế
về kiến thức và thiết kế nên không tránh khỏi những thiết sót. Em rất mong được sự
đóng góp ý kiến, bổ sung của thầy cô và bạn đọc để đồ án hoàn thiện hơn. Em xin chân
thành cảm ơn thầy TS. Nguyễn Thanh Quang và thầy ThS. Vũ Xuân Trường đã tận
tình giúp đỡ, chỉ bảo, tạo điều kiện trong suốt thời gian qua để em có thể hoàn thành đồ
án này.
Em xin chân thành cảm ơn!
Sinh viên thực hiện

Bùi Văn Nhu

1


Chương 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI
1.1. Tính cấp thiết của đề tài
1.1.1. Khái niệm
Trong quá trình sản xuất thường để chế tạo ra một sản phẩm, người thiết kế đưa
ra ý tưởng về sản phẩm đó, phác thảo ra sản phẩm, tiếp theo là quá trình tính toán thiết
kế, chế thử, rồi kiểm tra, hoàn thiện phác thảo, để đưa ra các phương pháp tối ưu, cuối
cùng là công đoạn sản xuất ra sản phẩm. Đây chính là quy trình sản xuất truyền thống,

là phương pháp sản xuất áp dụng bao nhiêu thế kỷ nay. Phương pháp này được gọi là
công nghệ sản xuất thuận (Forward Enineering). Trong vài chục năm trở lại đây với sự
phát triển của công nghệ, xuất hiện một dạng sản xuất theo một chu trình mới đi ngược
với sản xuất thực truyền thống. Đó là chế tạo sản phẩm theo hoặc dựa trên một sản phẩm
có sẵn. Quy trình này được gọi là công nghệ thiết kế ngược (Reverse Engineering) hay
cũng được hiểu là chế tạo ngược.
Trên phạm vi rộng công nghệ thiết kế ngược được định nghĩa là hoạt động bao
gồm các bước phân tích để lấy thông tin về sản phẩm đã có sẵn (bao gồm các thông tin
về chức năng các bộ phận, đặc điểm về kết cấu hình học, vật liệu, tính công nghệ). Sau
đó tiến hành khôi phục mô hình CAD cho chi tiết hoặc phát triển thành sản phẩm mới,
sử dụng CAD/RP/CNC để chế tạo sản phẩm. Công nghệ thiết kế ngược đã được ứng
dụng trong nhiều lĩnh vực như hóa học, điện tử, cơ khí, y học, xây dựng và nghệ thuât.
Trong cơ khí chế tạo công nghệ thiết kế ngược được là hoạt động tạo ra sản phẩm
từ các sản phẩm cho trước mà không có bản vẽ thiết kế hoặc bị mất hoặc không rõ ràng.
Sản phẩm mới được tạo ra dựa trên cơ sở khôi phục nguyên vẹn hoặc phát triển từ thực
thể ban đầu.
1.1.2. Ứng dụng công nghệ thiết kế ngược ở nước ngoài
Trong lĩnh vực sản xuất, thông thường để chế tạo ra một sản phẩm người thiết kế
đưa ra ý tưởng về sản phẩm nào đó, phác thảo sản phẩm, tiếp theo là quá trình tính toán,
thiết kế, chế thử rồi đem đi kiểm tra, hoàn thiện phác thảo, để ra phương pháp tối ưu và
cuối cùng là công đoạn sản xuất ra sản phẩm. Đây chính là phương pháp sản xuất truyền
thống, phương pháp sản xuất được áp dụng từ bấy lâu nay. Phương pháp này được gọi
là công nghệ thiết kế thuận(Forward Enineering).
Từ khi ra đời vào những năm 90 của thế kỷ trước công nghệ thiết kế ngược
(Reverse Engineering) đã được nghiên cứu và ứng dụng trong nhiều lĩnh vực, phát triển
nhanh sản phẩm, đặc biệt là trong lĩnh vực thiết kế mô hình 3D từ mô hình đã có sãn
nhờ sự trợ giúp của máy tính. Kỹ thuật thiết kế ngược ngày càng phát triển theo sự phát
triển của phần mềm CAD/CAM. Nó luôn được quan tâm và liên tục được cải tiến để
đáp ứng nhu cầu của xã hội trên nhiều lĩnh vực sản xuất. Đã có nhiều công ty của nhiều
2

quốc gia ứng dụng hiệu quả và rất thành công công nghệ này. Có thể nói Trung Quốc là
một điển hình. Nhiều sản phẩm như xe máy, ô tô, máy móc, hàng loạt đồ gia dụng, đồ
chơi được sản xuất dựa trên sự sao chép các mẫu có sẵn trên thị trường của các hãng nổi
tiếng của Nhật Bản, Hàn Quốc, Mỹ như Honda, Misubishi, Toyota.
1.1.3. Ứng dụng công nghệ thiết kế ngược trong nước
Ở Việt Nam, trong những năm trở lại đây công nghệ thiết kế ngược cũng đã được
áp dụng vào sản xuất. Tuy nhiên phần lớn chưa mang tính chuyên nghiệp. Ví dụ như
các công ty chế tạo, sản xuất khuôn cho các mặt hàng nhựa, cơ khí thường khi nhận đơn
đặt hàng của các đối tác làm một bộ khuôn cho một mẫu sản phẩm cho trước thì đa số
việc số hóa mô hình lấy dữ liệu đều thực hiện một cách thủ công đo vẽ bằng tay. Việc
ứng dụng các thiết bị số hóa công nghệ cao chuyên dụng, các phần mềm thiết kế ngược
vấn chưa nhiều. Chỉ có một số ít có thể làm theo hợp đồng như trung tâm công nghệ 3D
(3D Tech) hay các viện của các trường đại học như trường Đại Học Giao Thông Vận
Tải, Đại Học Bách Khoa Hà Nội, Đại Học Bách Khoa Thành Phố Hồ Chí Minh có máy
quét hình 3D nhưng chủ yếu phục vụ cho vấn đề nghiên cứu.
Công nghệ này ra đời dựa trên nhu cầu sản xuất thực tế, đôi khi người ta cần chế
tạo sản phẩm theo một mẫu có sẵn mà chưa hoặc không có mô hình CAD tương ứng
như các chi tiết chưa rõ suất xứ, những phù điêu, bộ phận cơ thể con người, động vật.
Hay đơn giản chỉ sao chép lại kết quả của những sản phẩm đã khẳng định tên tuổi trên
thị trường (để giảm chi phí chế tạo mẫu) hoặc để cải thiện sản phẩm theo hướng mới.
Để tạo được mẫu các sản phẩm này trước đây người ta phải đo đạc vẽ phác lại
hoặc dùng sáp, thạch cao để in mẫu. Các phương pháp này cho độ chính xác không cao,
tốn nhiều thời gian và công sức, đặc biệt là đối với những chi tiết phức tạp. Ngày nay
người ta sử dụng máy quét hình để số hóa hình dáng chi tiết sau đó sử dụng các phần
mềm CAD/CAM để xử lý dữ liệu số hóa cuối cùng để tạo ra mô hình CAD 3D cho chi
tiết với độ chính xác cao. Mô hình CAD này cũng có thể chỉnh sửa nếu cần.
Như vậy, quy trình thiết kế thuận đã được áp dụng từ rất lâu và đến nay nó vấn
phát triển mạnh. Tuy nhiên một công nghệ sản xuất mới đã và mới bắt đầu được ứng

dụng vào sản xuất ở nước ta. Đó chính là công nghệ thiết kế ngược. Về cơ bản hai công
nghệ này không khác nhau nhiều, nhưng cách thức thực hiện quy trình thiết kế ngược ở
nước ta còn rất mới. Nó mới được ứng dụng vào sản xuất ở nước ta mấy năm trở lại đây.
Chính vì vậy, việc ứng dụng công nghệ thiết ngược vào quá trình sản xuất được coi là
một đề tài rất mới có ý nghĩa thực tiễn rất cao. Đặc biệt là trong ngành cơ khí chế tạo ô
tô, máy kéo nói chung và ngành chế tạo một số chi tiết bánh răng côn răng cong nói
riêng. Bởi vậy, đề tài em chọn “Ứng dụng công nghệ thiết kế ngược vào thiết kế bánh
răng vành chậu cầu sau ô tô tải nhẹ”, giúp cho em sau khi tốt nghiệp nắm bắt được

3


quy trình ứng dụng công nghệ thiết kế ngược đã và đang bắt đầu ứng dụng rộng rãi ở
nước ta, tạo thêm cơ hội việc làm cho em.

1.2. Đối tượng nghiên cứu
Theo thống kê, ở Việt Nam có ba nhóm xe tải chính như sau:
Nhóm xe thứ nhất gồm các xe tải của các nước thuộc Liên Xô cũ như Zil, Gaz,
Maz. Các loại xe này vẫn còn được sử dụng nhiều trong quân đội và đã có từ rất lâu.
Một số loại xe chính hãng đã có cải tiến nhiều nhưng cũng chưa du nhập nhiều vào Việt
Nam.
Nhóm xe thứ hai có xuất sứ từ Hàn quốc và Nhật Bản là các xe có chất lượng
cao. Công nghệ chế tạo cầu xe cho nhóm xe này thuộc loại công nghệ cao, chúng ta chưa
có khả năng chế tạo do giá thành cao của việc chuyển giao công nghệ và đầu tư thiết bị
công nghệ.
Nhóm xe thứ ba có xuất xứ từ Trung Quốc gồm các loại xe nông dụng, xe thông
dụng và xe thương mại.
Trên cơ sở nghiên cứu một số mẫu có nhu cầu sử dụng nhiều trên thị trường hiện
nay, đồ án tốt nghiệp của em đã lựa chọn mẫu xe thông dụng và thương mại thuộc nhóm
xe thứ ba LF 3070G1 lắp ráp trong nước, tải trọng 2,98 tấn, hình 1.1 là hình ảnh thực tế

của xe.

Hình 1.1. Xe ô tô tải nhẹ tự đổ LF3070G1
Bảng 1.1. Đặc tính kỹ thuật của ô tô tải nhẹ tự đổ LF3070G1

LF3070G1

Kiểu loại
Kích thước toàn bộ (dài x rộng x cao)

mm

5990 x 2190 x 2540

Chiều dài cơ sở

mm

3350

Vết bánh trước

mm

1640

Vết bánh sau

mm

1630

Số chỗ ngồi

Người

3

Tự trọng của xe

kg

4230
4


Tải trọng của xe

kg

2980

Trọng lượng toàn bộ

kg

7405

Vận tốc lớn nhất

km/h

75

Khoảng sáng gầm xe

mm

215

Ký hiệu lốp

8.25 -16, 8.25-20

Model động cơ

4102QBZ

Đường kính xy lanh

mm

102

Hành trình piston

mm

115

Dung tích buồng đốt

Lít

3.76

Công suất max./số vòng quay

Kw/rpm

81/3000

Mô men xoắn max./số vòng quay

N.m/rpm 320/2000-2200

Hệ thống ly hợp

Một đĩa, loại khô

Hộp số

5 số tiến, 1 số lùi

Tỷ số truyền các tay số

I-7.31; II-4.31; III-2.45;
IV-1.54;V-1.00; R-7.66

Tỷ số truyền cầu sau

6.166 (37/6)

Cầu sau chủ động (sau đây gọi tắt là “cầu sau”) trên ô tô tải có cơ cấu truyền lực
chính (TLC) có công dụng phân phối mô men truyền từ hệ thống truyền lực (HTTL) ra
các bánh xe chủ động của ôtô làm cho ô tô chuyển động phù hợp với từng tay số. Sơ đồ
nguyên lý cấu tạo, hình dáng tổng thể cầu sau ô tô tải nhẹ và cụm TLC được giới thiệu
trên hình 1.2.

a)
b)
c)
a) Sơ đồ nguyên lý cầu sau,
b) Tổng thể cầu sau,
c) Tổng thể TLC
Hình 1.2. Cầu sau trên ô tô tải nhẹ
Cầu sau ô tô tải có các yêu cầu sau kỹ thuật:
- Đảm bảo đặc tính động lực học và tính kinh tế nhiên liệu cho ôtô;
- Có hiệu suất cao, làm việc êm dịu và không ồn;
- Đảm bảo khoảng sáng gầm xe đủ lớn;
- Đảm bảo độ cứng vững của khung vỏ xe và cả xe.
Các chi tiết chính trong cầu sau ô tô gồm các chi tiết bánh răng chủ động (bánh
răng quả dứa - BRQD), bánh răng bị động (bánh răng vành chậu – BRVC), bánh răng
5


hành tinh (BRHT), bánh răng bán trục (BRBT), trục vi sai (trục chữ thập), vỏ vi sai, các
bán trục phải - trái, vỏ cầu và các chi tiết khác. Trong quá trình làm việc, các bánh răng
là chi tiết ma sát ảnh hưởng trực tiếp tới hiệu suất của bộ truyền. Cấu tạo chi tiết cầu sau
và truyền lực chính của xe tải nhẹ được trình bày trên hình 1.3.

Cụm bánh răng vành
chậu quả dứa

1. Bu lông và đai ốc
2. Đai ốc ngoài ổ bi
3. Các nửa gối đỡ ổ bi

5. Cụm vi sai
6. Cụm bánh răng quả dứa
7. Phớt làm kín

4. Bu lông điều chỉnh

8. Ổ bi

Hình 1.3. Cấu tạo cụm truyền lực chính
Bộ truyền động bánh răng nói chung hiện nay đang được sử dụng khá rộng rãi
trong các thiết bị máy móc do có nhiều ưu điểm hơn so với các bộ truyền khác, 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 cong có nhiều ưu
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 ưu điểm nhưng việc
gia công, tạo hình chế tạo và nâng cao chất lượng bề mặt của bánh răng côn xoắn rất
phức tạp đòi hỏi phải được 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.
Hiện nay, việc nghiên cứu, ứng dụng công nghệ thiết kế ngược ở nước ngoài nói
chung rất phát triển từ rất lâu rồi, tại nước ta nói riêng thì việc ứng dụng công nghệ thiết
kế ngược mới được chú tâm phát triển vài năm trở lại đây. Chính vì thế, để có thêm kiến

thức về công nghệ thiết kế ngược, được tiếp xúc trực tiếp và trực tiếp nghiên cứu, ứng
dụng trong lĩnh vực thiết kế, chế tạo một số chi tiết bánh răng trên ô tô tải nhẹ. Em đã
lựa chọn “bánh răng vành chậu” cầu sau chủ động xe ô tô tải nhẹ để ứng dụng công
nghệ thiết kế ngược vào thiết kế chi tiết đó.
6


1.3. Phương pháp nghiên cứu
1.3.1. Phương pháp nghiên cứu thực tiễn
1.3.1.1. Khái niệm
Là phương pháp trực tiếp tác động vào đối tượng trong thực tiễn để làm bộc lộ
bản chất và các quy luật vận động của đối tượng.
1.3.1.2. Các bước thực hiện
Bước 1: Chuẩn bị hệ thống máy quét hình 3D, chi tiết mẫu.
Bước 2: Khởi động máy scan ATOS, tiến hành scan chi tiết mẫu.
Bước 3: Xử lý dữ liệu đo quét.
Bước 4: Chuyển dữ liệu 3D sang phần mềm Inventor và xuất bản vẽ.
Bước 5: Đánh giá sai số thiết kế, so sánh với tiểu chuẩn kỹ thuật.
Bước 6: Xây dựng bản vẽ chế tạo bánh răng.
1.3.2. Phương nghiên cứu tài liệu
1.3.2.1. Khái niệm
Là phương pháp nghiên cứu, thu thập thông tin khoa học trên cơ sở nghiên cứu
các văn bản, tài liệu đã có sẵn và bằng các thao tác tư duy logic để rồi rút ra kết luận
khoa học cần thiết.
1.3.2.2. Các bước thực hiện
Bước 1: Thu thập, tìm tòi các tài liệu về bánh răng vành chậu, các tiêu chuẩn kỹ
thuật, phần mềm GOM, Rapidfrom XO Redesign.
Bước 2: Sắp xếp các tài liệu khoa học thành một hệ thống logic chặt chẽ, theo
từng bước, từng đơn vị kiến thức, từng vấn đề khoa học có cơ sở và bản chất nhất định.
Bước 3: Đọc, nghiên cứu và phân tích các tài liệu thu thập và tìm kiếm được từ đó

vận dụng vào thực tiễn của đề tài.
Bước 4: Tổng hợp kết quả đã tìm hiểu và phân tích được, hệ thống hóa lại kiến thức
để tạo ra một hệ thống kiến thức đầy đủ và sâu sắc nhất.

1.4. Nội dung chính của đề tài
Chương 1: Giới thiệu tổng quan về đề tài
- Tính cấp thiết của đề tài
- Đối tượng nghiên cứu
- Phương pháp nghiên cứu
- Nội dung chính của đề tài
- Ý nghĩa của đề tài

7


Chương 2: Cơ sở ứng dụng công nghệ thiết kế ngược vào thiết kế bánh răng vành
chậu ô tô tải nhẹ
- Nghiên cứu, chế tạo bánh răng côn cong trong và ngoài nước
- Lựa chọn chi tiết và thiết bị
- Xử lý số liệu số hóa
- Quy trình công nghệ thiết kế ngược
- Giới thiệu một số phần mềm thiết kế
Chương 3: Ứng dụng công nghệ thiết kế ngược vào thiết kế bánh răng vành chậu
- Quá trình xử lý trên Rapidform
- Đánh giá sai số thiết kế
- Sơ đồ lực tác dụng và thông số hình học, tính toán thiết kế
- Các tiêu chuẩn sử dụng trong thiết kế
- Xây dựng bản vẽ thiết kế bánh răng
Chương 4: Kết luận
- Kết luận

- Kiến nghị

1.5. Ý nghĩa của đề tài nghiên cứu
Giúp cho sinh viên năm cuối khi sắp tốt nghiệp củng cố tổng hợp kiến thức và
am hiểu thực tế về chuyên ngành. Bên cạnh đó, bổ xung thêm nguồn tài liệu tạo điều
kiện cho giáo viên cũng như sinh viên cùng ngành có thể nghiên cứu giúp cho việc dạy
và học đạt kết quả cao hơn.
Giúp cho sinh viên có thêm kiến thức về thiết kế nói chung và công nghệ thiết kế
ngược nói riêng. Cụ thể: có thêm thông tin và tài về tình hình ứng dụng công nghệ thiết
kế ngược ở trong nước cũng như ở nước ngoài. Hiểu được quy trình thiết kế ngược gồm
các bước như thế nào? Các trang thiết bị sử dụng trong quét Scan kèm theo phần mềm
quét Scan các chi tiết và sử dụng một số phần mềm chuyên dụng để thiết kế, tính toán,
phân tích, mô phỏng, lập trình gia công cho toàn bộ quá trình thiết kế ngược.
Qua đề tài này sẽ giúp sinh viên có cơ hội học thêm và sử dụng một số phần mềm
thiết kế 3D như Rapidform XOR,CATIA, NX để xử lý số hóa chi tiết từ File quét Scan
3D (thiết kế ngược). Sau đó chuyển sang các định dạng file *.stl, *.igs… để sử dụng
phần mềm SolidWork, Inventer để hoàn thiện chi tiết cũng như tính toán, mô phỏng, để
cuối cùng xuất ra bản vẽ chế tạo.
Ngoài ra, giúp cho sinh viên có thêm kiến thức một lĩnh vực rất mới rất phát triển
trong vài năm trở lại đây ở nước ta. Vì thế đây cũng là một cơ hội việc làm cho sinh viên
sau khi tốt nghiệp đi theo con đường thiết kế.

8


Chương 2: CƠ SỞ KHOA HỌC ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ THIẾT KẾ
NGƯỢC VÀO THIẾT KẾ BÁNH RĂNG VÀNH CHẬU
2.1. Tổng quan về tình hình nghiên cứu chế tạo bánh răng côn cong trong và
ngoài nước
2.1.1. Tổng quan nghiên cứu ở nước ngoài

2.1.1.1. Tình hình nghiên cứu
Theo thông tin mới được cập nhật trên mạng, hiện nay trên thế giới ở một số nước
như Mỹ, Nhật Bản, Cộng Hòa Liên Bang Đức, Ấn Độ, Hàn Quốc, Trung Quốc,…việc
nghiên cứu, thiết kế và chế tạo bánh răng côn cong tập trung một số hướng như sau:
- Mô phỏng 3D mặt răng, mô phỏng quá trình chế tạo 3D của bánh răng côn cong.
- Thiết kế và mô phỏng sai số số truyền động hình học bánh răng côn cong.
- Mô hình hoá và mô phỏng các thông số 3D nhờ phần mềm Inventor, Catia, NX,
PTC Creo và một số phần mềm khác.
- Mô hình hóa CAD 3D bánh răng cô cong hệ Gleason khi cắt răng thực tế.
- Nghiên cứu chế tạo bánh răng côn cong bằng CNC.
- Nghiên cứu điều khiển số chế tạo bánh răng côn cong trên trung tâm gia công.
- Lựa chọn tự động thông số truyền động của bánh răng côn răng cong và Hypoit.
- Phương pháp phần tử hữu hạn nghiên cứu độ bền bánh răng côn cong.
- Thiết kế tối và ưu hoá bánh răng côn răng cong có răng dựa trên thuật toán di
truyền học.
- Mô phỏng lưới tải trọng và thử quan hệ động lực học bánh răng côn cong có
chiều cao răng dài.
- Phân tích đáp tuyến điều hoà trục chính máy mài lắp bánh răng côn răng cong.
2.1.1.2. Hệ cắt bánh răng côn răng cong
Bánh răng côn răng cong nói chung và bánh răng hypoid nói riêng có ba hệ chính
dựa vào dạng đường cong của răng:
- Bánh răng côn hệ Gleason (của Mỹ): Bánh răng côn răng cong có đường kính
răng cung tròn.
- Bánh răng côn hệ Klingelberg: Bánh răng côn răng cong có đường răng là
đường thân khai kéo dài.
- Bánh răng côn hệ Oerlikon: Bánh răng côn răng cong có đường kính răng là
đường cong Epicycloid (ngoại tuyến) kéo dài.
Phạm vi ứng dụng Gleason bao gồm các máy chế tạo, dụng cụ, thiết bị, quy trình,
dịch vụ và công nghệ cần thiết cho sản xuất các loại bánh răng. Cung cấp đầy đủ các
giải pháp cho việc sản xuất và kiểm tra bánh răng, kích thước và yêu cầu kỹ thuật sản

xuất. Những sản phẩm chủ yếu như máy cắt răng, máy mài, dụng cụ và thiết bị kiểm tra,
9


thiết bị khai thác mỏ, phục vụ cho thiết kế bánh răng từ ô tô cho đến máy bay, xe tải và
máy kéo, tua bin có kích thước lớn. Với quy trinh gia công hiện đại hai kiểu bánh răng:
bánh răng trụ và bánh răng côn răng cong. Chuỗi quy trình từ chuẩn bị dụng cụ, cắt răng,
tiện răng, mài nhẵn, nung hay tôi nóng với nhiệt độ phù hợp, chà bóng, kiểm tra lại bằng
dụng cụ chuyên dụng, sau đó đem đi thử nghiệm.
Phạm vi ứng dụng Klingelnberg hay Oerlikon bao gồm các máy chế tạo răng côn
răng cong và các loại bánh răng trụ, sản xuất các thiết bị có độ chính xác cao. Các lĩnh
vực chủ yếu gồm ngành công nghiệp ô tô, xe thương mại, công nghệ nông nghiệp, xây
dựng và khai thác, hàng không, thiết bị công nghiệp, đóng tàu,… Klingelnberg đã phát
triển và hoàn thiện quá trình cắt khô cho bánh răng côn xoắn ốc, cung cấp công nghệ
tiến tiến nhất và các cắt hiệu quả nhất trong mỗi quy trình. Gồm tất cả các khía cạnh của
thiết kế bánh răng xoắn ốc và tối ưu hóa toàn bộ chuỗi quá trình từ thiết kế, sản xuất, để
đo lường theo một chu trình khép kín. Đảm bảo năng suất cao nhất và chi phí thấp nhất
có thể cho mỗi đơn vị và ứng dụng cho tất cả các bước công việc khác nhau liên quan
đến việc sản xuất bánh răng côn. Quy trình sản xuất bánh răng bao gồm các khâu: chuẩn
bị công cụ cắt, cố định chi tiết, đo lường, mài hoặc chà bóng và thử nghiệm.
Hệ bánh răng hệ Klingelnberg và Oerlikon có ưu điểm độ chính xác cao, cho
phép làm việc ở tốc độ cao. Tuy nhiên quy trình chế tạo và dụng cụ gia công phức tạp,
năng suất gia công thấp, giá thành sản phẩm cao và khó ứng dụng công nghệ cao trong
điều khiển máy gia công.
Đối với hệ bánh răng côn răng cong Gleason: quy trình chế tạo và dụng cụ gia
công sẽ đơn giản hơn và có năng suất gia công cao hơn, khả năng truyền tải lớn, độ ồn
thấp so với hai hệ trên. Trước đây các nước phương Tây thường dùng dạng răng
Klingelnberg, Oerlikon phục vụ cho công nghiệp ôtô. Ngày nay bằng sự tiến bộ của
khoa học kỹ thuật đã cho phép chúng ta ứng dụng công nghệ CAD/CAM, NC,… trong
lĩnh vực gia công bánh răng nên bánh răng côn răng cong hệ Gleason được thay thế sử

dụng rộng rãi hơn.
Ở trong nước các thiết bị gia công bánh răng côn răng cong Liên Xô và Cộng
Hòa Liên Bang Đức (cũ) đều thuộc hệ Gleason. Do vậy, để có thể đáp ứng được nhu
cầu chế tạo phụ tùng thay thế cho các thiết bị giao thông vận tải, khai thác mỏ, xây dựng,
dệt may mặc, thực phẩm, nông nghiệp.
2.1.1.3. Một số hình ảnh dây chuyền, thiết bị và sản phẩm
Dưới đây là một số hình ảnh dây chuyền, thiết bị và sản phẩm bánh răng được
sản xuất trên thế giới như hệ Gleason, hệ Klingelberg, hệ Oerlikon.
Máy cắt răng côn răng cong Gleason PHOENIX® 1000HC là một máy công cụ
hàng đầu tích hợp điều khiển và phần mềm máy tính tốc độ cao cho thiết lập toàn bộ và
hoạt động tự động. Máy này là máy cắt bánh răng côn đầu tiên với khả năng mà loại bỏ
10


các thiết lập cơ khí thông thường. Một bộ điều khiển mạnh mẽ đơn giản hoá các cài đặt
máy hình học phức tạp và phối hợp tất cả các chuyển động máy cần thiết để sản xuất
thiết bị chỉ trong sáu trục chuyển động. Thiết lập và chuyển đổi tối ưu hóa, không cần
thiết mất công điều chỉnh cơ khí. Gleason PHOENIX® 1000HC cung cấp linh hoạt hơn
với cải thiện độ chính xác và khả năng lặp lại. Đường kính phôi tối đa là 1000 mm, chiều
rộng mặt là 152 mm, mô-đun tối đa là 17 mm, hình 2.1.

Hình 2.1. Máy cắt răng côn răng cong Gleason Phoenix 1000 HC
Máy cắt bánh răng côn Gleason PHOENIX® 600HC có thiết kế dạng trụ nguyên
khối, là đột phá tối ưu hóa gia công khô, làm giảm đáng kể yêu cầu không gian nhà
xưởng và cải thiện đáng kể thời gian chu kỳ. Máy cắt bánh răng côn răng cong Gleason
PHOENIX® 600HC cũng có tính năng điều khiển trục chính quay trực tiếp, làm giảm
hơn nữa thời gian thiết lập và gia công bằng cách không cần thiết phải điều chỉnh cơ khí
và thay đổi bánh răng. Tỷ lệ tăng/giảm tốc cao hơn làm tăng mô-men xoắn, kết hợp với
thời gian ngắn hơn, chuyển động trục nhanh hơn, giảm thời gian không cắt giữa chu kỳ
và tăng năng suất tổng thể trong quá trình gia công. Đường kính phôi tối đa là 600 mm,

chiều rộng mặt là 100 mm, mô-đun tối đa là 15 mm, hình 2.2.

Hình 2.2. Máy cắt răng côn răng cong Gleason Phoenix 600HC
11


Máy cắt răng côn răng cong PHOENIX® 275HC được thiết kế dạng trụ nguyên
khối là một công nghệ tiên tiến hàng đầu trong các kiểu phay, tiện, độ cứng, quá trình
cắt, và phục hồi. Cách xoay vòng trục chính cho phép dao cắt nhô ra với kết cấu ngắn
nhất của cả dao cắt và làm việc cho độ cứng tối đa và ổn định nhiệt. Đường kính phôi
tối đa là 275 mm, chiều rộng mặt là 55 mm, mô-đun tối đa là 10 mm, hình 2.3.

Hình 2.3. Máy cắt răng côn răng cong Gleason Phoenix II 275HC

Hình 2.4. Ứng dụng cắt răng hệ Oerlikon
Với máy cắt răng C 30 và C 60 hệ Oerlikon cho phép cắt răng với kích thước
răng khác nhau. Máy cắt răng C 30 và C 60 dùng cắt các dạng răng ô tô con, máy nông
nghiệp và xe tải cỡ nhỏ có kích thước đường kính răng nhỏ, hình 2.5.

Hình 2.5. Máy cắt răng C 30 và C 60 hệ Oerlikon
12


Máy cắt răng C 50 và C 29 dùng cắt răng ô tô thương mại cỡ lớn có kích thước
đường kính răng lớn. Tốc độ cắt khô tốc độ cao, hiệu quả, nhanh chóng, răng mịn, làm
việc tốt và giá thành thấp, hình 2.6.

Hình 2.6. Máy cắt răng C 50 và C 29 hệ Oerlikon
Với hai loại máy mài G 30 và G 60 hệ Oerlikon cho phép mài bề mặt răng khác
nhau. Máy mài G 30 được sử dụng mài bánh răng có kích thước đường kính răng nhỏ,

máy mài G 60 sử dụng mài các bánh răng có kích thước đường kính lớn hơn hình 2.7.

Hình 2.7. Máy mài răng G 30 và G 60 hệ Oerlikon
Máy L 60 là một máy tiện bánh răng CNC máy có ba trục tuyến tính sử dụng để
điều chỉnh các bánh răng với các kích thước khác nhau. Máy được trang bị một cơ cấu
điều chỉnh trục dùng để điều chỉnh góc trục, cắt vát răng với một góc lệch có thể tới 90°.
Máy L 60 hỗ trợ các công việc thiết lập và điều hành với các tùy chọn một số tiêu chuẩn
và nhiều chức năng khác nhau. Máy cũng có thể được trang bị một hệ thống tự động cập
nhật dữ liệu đảm bảo rằng các chương trình chính xác, hình 2.8.

Hình 2.8. Máy tiện L 60 hệ Oerlikon
13


Máy kiểm tra bánh răng T 60 có khả năng kiểm tra bề mặt răng, độ cứng và mềm
bánh răng côn cong và bánh răng côn hypoid. Máy có ba trục tuyến tính sử dụng để điều
chỉnh khoảng cách thiết bị định vị và trục. Máy có thể được trang bị với một bộ điều
chỉnh trục để điều chỉnh góc trục, góc lệch giữa bánh răng và trục có thể tới 90° để có
thể kiểm tra được. Máy T 60 được ứng dụng vào nhiều lĩnh vực kiểm tra hoàn toàn tự
động được tối ưu hóa tốc độ, với sự trợ giúp của máy tính do người thiết kế thiết lập,
kích thước đường kính tối đa là 500 mm, hình 2.9.

Hình 2.9. Máy kiểm tra bánh răng T 60 hệ Oerlikon

Hình 2.10. Một số dụng cụ cắt của máy cắt răng côn răng cong

Hình 2.11. Dây chuyền sản xuất bánh răng côn cong
14