BÀI tập lớn cơ KHÍ đại CƯƠNG đề số 2 BÁNH RĂNG

BÀI TẬP LỚN CƠ KHÍ ĐẠI CƯƠNG
NGƯỜI THỰC HIỆN: xxx
MSSV: xxx
STT: xx
ĐỀ SỐ: 2 – SẢN PHẨM DẠNG BÁNH RĂNG

NỘI DUNG
•

Chương 1: Giới thiệu chung về sản phẩm

•

Chương 2: Lựa chọn vật liệu chế tạo cho sản phẩm và trình bày các đặc
tính cơ bản của vật liệu

•

Chương 3: Lựa chọn phương pháp chế tạo sản phẩm và mô tả trình tự
gia cơng với sản phẩm cụ thể đã chọn, tính toán thông số cắt gọt chính
cho một số nguyên cơng cơ bản

•

Chương 4: Lựa chọn phương pháp xử lý nhiệt cho sản phẩm đã chọn

•

Chương 5: Kết luận

CHƯƠNG 1
Giới thiệu chung về sản phẩm

1. Bánh răng
Bánh răng là một bộ phận không thể thiếu trong hệ thống cơ vận hành của một chiếc xe
hay của một máy móc cơng nghiệp nào đó. Nó là bợ phận trong hệ thớng chủn đợng
của các máy móc cơ khí, nó có hình dạng là mợt hình trịn với các răng cưa bao bọc
bên ngồi như các răng rãnh nới tiếp nhau. Chúng thường được sử dụng theo cặp, có
thể từ 2 – 3,4 cặp. Các cặp nối tiếp nhau theo hình dạng song song. Chúng có tác đợng
trực tiếp tới việc truyền động, phân phối tới tốc độ nhanh hay chậm của động cơ.
2. Các yêu cầu kỹ thuật cơ bản của bảnh răng
a) Cấp chính xác của bánh răng
Theo tiêu chuẩn Việt Nam( TCVN ) quy định Độ chính xác của bánh răng có 12
cấp và được đánh sớ từ 1 đến 12 ,mức độ chính xác giảm dần từ 1-12 , trong đó
cấp 1 là cấp chính xác nhất, cấp 12 là kém chính xác nhất và thường sử dụng
các cấp chính xác 6,7,8,9 ( chú ý: Độ chính xác của bánh răng khác với quy
định cấp độ chính xác của chi tiết gia công là 20 cấp chính xác).
b) Kết cấu của bánh răng
•

Nếu đường kính ngồi (d) của bánh răng d < 150 mm: Bánh răng được
chế tạo liền khới và khơng kht lõm

•

Nếu d < 600: Bánh răng thường được khoét lõm để giảm khối lượng

•

Nếu d > 600: Bánh răng thường được chế tạo vành riêng bằng thép tớt,

sau đó ghép vào moayer, loại này tôt, nhưng mà chi phí gia công đắt


3. Bản vẽ bánh răng và 9 thông số cơ bản cần nhớ

Thông số là một thông tin vô cùng quan trọng trong khi gia công , thiết kế và lắp đặt
máy móc. Việc nhớ hết tất cả các thơng sớ là điều khá khó khăn, song cũng cơ những
thơng sô cơ bản mà bắt buộc người chế tạo cần phải nắm rõ.
• Vịng đỉnh: là đường trịn đi qua đỉnh răng ( da=m(Z+2) )
• Vịng đáy: là vịng trịn đi qua đáy răng ( df=m(Z-2.5) )
• Vịng chia: là đường trịn tiếp xúc với mợt đường trịn tương ứng của bánh răng khác
khi 2 bánh ăn khớp với nhau ( d=m.Z )
• Số răng: Z=d/m
• Bước răng: là đợ dài cung giữa 2 profin của 2 răng kề nhau đo trên vịng chia ( P=m. π
)
• Modun: là thơng số quan trọng nhất của bánh răng ( m = P/π )
• Chiều cao răng: là khoảng cách hướng tâm giữa vịng đỉnh và vịng chia ( h=ha +
hf=2.25m )
• Chiều dày răng: là đợ dài cung trịn giữa 2 profin của mợt răng đo trên vịng trịn chia (
St = P/2 = m/2 )
• Chiều rộng rãnh răng: là đợ dài cung trịn đo trên vịng chia của mợt rãnh răng ( Ut=
P/2 = m/2 )


4. Phân loại và Công dụng
Bánh răng là chi tiết thông dụng dùng để truyền chuyển động quay. Bánh răng thường
dùng gồm có ba loại:
Bánh răng trụ

Cơng dụng của bánh răng trụ để truyền chuyển động quay giữa hai trục song song.

- Bánh răng trụ có các răng hình thành trên mặt trụ tròn xoay, gồm các loại sau đây:
+ Bánh răng trụ răng thẳng: răng hình thành theo mặt trụ.
+ Bánh răng trụ răng nghiêng: răng hình thành theo đường xoắn ốc trụ.
+ Bánh răng trụ răng chữ V: răng nghiêng theo hai phía ngược chiều nhau, làm thành
chữ V.
Bánh răng côn


Bánh răng cơn có cơng dụng truyền chủn đợng quay giữa hai trục cắt nhau.
Răng của bánh răng côn được hình thành trên mặt cơn, vì vậy kích thước của răng
và mô đun thay đổi theo chiều dài của răng, càng về phía đỉnh nón kích thước của răng
và mơ đun càng bé.
Răng bánh vít và răng trục vít

Có cơng dụng truyền chuyển động quay giữa hai trục chéo nhau.
- Răng của trục vít có dạng ren vít, trục vít có ren mợt, hai hoặc ba đầu mới. Mơ đun của
trục vít bằng mô đun của bánh vít ăn khớp. Các kích thước của trục vít được tính theo
mô đun.
- Răng của bánh vít hình thành trên mặt trịn xoay có đường sinh là mợt cung trịn (mặt
xuyến). Đường kính của vịng chia và mơ đun được tính trên mặt phảng vng góc với
trục của bánh vít và đi qua tâm xuyến.


Một số ứng dụng của bánh răng trong thực tế:

Hộp số

Hệ thống truyền lực và vi sai

Cơ cấu bánh răng trong hộp giảm tốc


Trong bài tập này, em xin được
giới thiệu cách chế tạo bánh
răng trụ thẳng chịu tải thường
ăn khớp kích thước vừa

CHƯƠNG 2
Lựa chọn vật liệu chế tạo cho sản phẩm và trình bày các đặc
tính cơ bản của vật liệu bao gồm: Thành phần hóa học, cơ
tính, lý tính, hóa tính, ...
Do bánh răng cần chế tạo là bánh răng chịu tải
thường, chịu tốc độ quay không lớn nên vật liệu để làm
bánh răng này là các thép hóa tớt để làm bánh răng
thường là 40, 45, 40X đôi khi 40XH. Trong bài tập này, em
xin chọn thép 45 hay C45 bởi đợ phổ biến cũng như giá
thành của nó.

Thép C45 là gì?
Thép C45 là thép Carbon có hàm lượng Carbon là 0,45% (0,45%C), ngồi ra loại
thép này cịn chứa các tạp chất khác như silic, mangan, lưu huỳnh, crom, phớt pho,
đồng, niken…
Thép cacbon C45 cịn được gọi là nhóm thép hóa tớt do chế đợ nhiệt luyện cao
thường được sử dụng phổ biến trong chế tạo các loại trục, bánh răng, lốp bánh xe,
trục, liềm, rùi, khoan gỗ làm việc, dao,…
Mác C45: Chữ “C” là kí hiệu của thép Cacbon, trong đó “45” có nghĩa là mác
thép chưa hàm lượng C là 0,45%.

Đặc điểm và tính chất của thép C45

Thành phần hóa học của thép C45

Mác
thép

C (%) min-max Si (%) min-max

C45

0,42-0,50

0,15-0,35

Mn (%) minmax

P (%) tối đa

0,50-0,80

0,025

S (%) tối đa Cr (%) min-max

0,025

0,20-0,40

Đặc tính cơ học của thép C45

Đợ dày danh nghĩa (t)
Yield
Sức
ElonBendaMác
Đợ cứng Nhiệt
Điều kiện Strength căng gation
khả
thép
HRC
độ
(Mpa)
(Mpa) A5 (%)
năng

C45

Cán

460

750

18

58

820

Nung

330

540

30

55

860

Nước
ngập
nước

Dầu ngập

2270

1980

Bán kính
uốn
cong
(≤90 °)

1.95mm ≤ t ≤ 10.0mm

Cán

Nung

2,0 x t

1,0 × t


Mác thép Tiêu chuẩn Độ bên đứt
σb (Mpa)

C45

TCVN 176675

610

Độ bền Độ giãn dài tương
đứt
đối
σc (Mpa)
δ (%)

360

16

Độ cứng
HRC

23

Chỉ số cấp bền thép C45

Ở điều kiện bình thường thép C45 có đợ cứng HRC là 23, trong trường hợp yêu
cầu cần thép có đợ cứng cao hơn người ta sử dụng phương pháp tôi, ram để tăng độ
cứng của thép C45.
Tùy theo đợ cứng cần sử dụng, người ta có thể sử dụng phương pháp tôi dầu, tôi nước
hoặc tôi cao tần trong các điều kiện thích hợp để có đợ cứng mong muốn.
Ứng dụng của thép C45
Thép mác C45 được ứng dụng và sử dụng phổ biến trong các cơng trình xây
dựng và công nghiệp hiện nay bởi cơ tính (độ bền, độ cứng, dộ dẻo,…) rất phù hợp cho
gia công cơ khí, chế tạo chi tiết máy, xây dựng cầu đường, khung thép,… dễ dàng tôi,
ram để đạt được độ cứng mong ḿn.
Ngồi ra thép trịn C45 thường được dụng chế tạo, cán ren, bulong, làm chi tiết
máy, chế tạo các loại trục, bánh răng, chế tạo bản mã, mặt bích thép, trục, liềm, rùi,
khoan gỗ làm việc, dao,…


CHƯƠNG 3
Lựa chọn phương pháp chế tạo sản phẩm và mơ tả trình tự
gia cơng với sản phẩm cụ thể đã chọn, tính tốn thờng số cắt
gọt chính cho một số nguyên công cơ bản
Trong đề tài này, em tính toán sẽ gia công để tạo thành chi tiết bánh răng có
đường kính 90mm, cao 20mm có 32 răng, 8 lỗ khoan giảm khối lượng và moay-ơ
với lỗ đường kính 20mm ở giữa.
Do tính hóa tớt và khả năng gia công cao của C45, trong bài tập này, để chế tạo
sản phẩm bánh răng, em chọn phương pháp gia công cắt gọt. Để chế tạo chi tiết này,
em sẽ thực hiện 10 nguyên công sau:

Nguyên công 1: Cắt phôi

Do thép C45 trên thị trường có dạng
thanh có nhiều đường kính khác nhau, nên
để tạo phôi ta chỉ cần chọn thanh có đường
kính trong khoảng từ 95-100mm rồi cắt mợt
đoạn dài 22mm để gia công tiện sau này. Ở
đây, em chọn thanh đường kính 95mm.

Nguyên công 2: Khoan lỗ
Khoan lỗ lên phơi vừa
cắt để có được tính đồng tâm
làm tiền đề cho các ngun
cơng sau. Lỗ ta cần khoan có
đường kính 20mm, nên trước
tiên ta sẽ khoan lỗ có đường
kính 19mm, để doa lỗ khoan
sau này


Nguyên công 3: Tiện thô các bề mặt cắt
Do nguyên công đầu tiên cắt tạo phôi dùng cưa chưa tạo đỗ nhẵn tối thiểu
cho gia công và dư ra một đoạn ngắn nên ta cần tiện thô các bề mặt để đạt được độ
nhẵn yêu cầu và đạt đến kích thước mong muốn. Do chiều dài trụ phôi là 22mm, nên
mỗi mặt ta sẽ tiện thô đi khoảng 0.9mm kim loại.
Ngun cơng 4: Tiện thơ các bề mặt cịn lại và tiện tinh lỗ
Ta tiện thô tạo tiền đề tiện tinh và tiện tinh lỗ chính vừa khoan. Do đường kính
thanh C45 ngoài thị trường là 95mm, ta sẽ tiện thô phôi trên cho thành đường kính
91mm để chừa cho tiện tinh sau này. Sau đó, ta đi doa lỗ khoan chính, sao cho nó có
kích thước 20±0.1mm.
Ngun cơng 5: Tiện tinh bề mặt ngoài trụ
Ta đi tiện tinh 2 mặt đáy phơi trước, do trước đó phơi dài 22mm, mà ta đã tiện

thô đi 0.9mm mỗi mặt, nên quá trình tiện tinh này ta phải đưa dao mợt đoạn 0.1mm,
tuy nhiên, trong quá trình gia cơng có thể có sai số, ta cần đo đạc lại cẩn thận rồi tiện
để có được kết quả ći cùng là chiều dài phơi đạt 20±0.1mm.
Sau đó là tiện tinh mặt bên của trụ. Nguyên công tiện thô trước ta tiện cho
phôi đường kính còn khoảng 91mm, nên lần đưa dao này ta chỉ đưa từ ngồi vào
mợt đoạn 1mm, ta sẽ cớ gắng thực hiện sao cho đạt được kích thước cuối cùng là
90±0.1mm.
Nguyên công 6: Khoan lỗ giảm khối lượng
Do bánh răng ta thiết kế kích thước
khá lớn nên cần giảm khối lượng, trước
tiên ta khoan lỗ, trong chi tiết này ta khoan
8 lỗ đường kính 10mm giảm khối lượng, ta
sẽ đi khoan thô mỗi lỗ đường kính 9mm
trước, rồi đi doa giống lỗ chính để đạt kích
thước cuối cùng 10±0.1mm.

Nguyên công 7: Phay giảm khối lượng
Cũng giống như khoan lỗ, ta phay
để giảm khối lượng chi tiết. Ta dự định sẽ
phay rợng 20mm bởi 2 đường trịn đường
kính đi qua tâm lỗ khoan lần lượt là 50mm
và 70mm. Do đó , ta chọn dao phay ngón
đường kính 18mm để tiện tinh sau này đạt
kích thước của độ rộng là 20±0.1mm. Và
chiều sâu của mỗi bên phay là 5mm, sai
số 0.1mm.


Nguyên công 8: Tiện trụ bậc và doa
góc trụ bậc

Nguyên công này thực chất là chế
tạo moay-ơ cho bánh răng. Ta đi phay
sâu 2.5mm mỗi bên mặt bánh răng và
phay tạo đường kính trụ nhỏ là 35mm.

Nguyên công 9: Phay răng
Đây là nguyên công chính trong chế
tạo bánh răng. Ở đây ta sử dụng phương
pháp phay bằng dao hình trụ cho chạy
xung quang mặt ngoài của bánh răng. Ta
mài đủ mợt chu kì 32 răng mợt cách từ từ,
mỗi chu kì ta phay mợt ít, cho đến khi đạt
được chiều sâu u cầu.

Ngun cơng 10: Doa góc ngồi của bánh răng
Ta doa góc ngồi của bánh răng để tạo đợ trơn cho bánh răng, tránh góc sắc.


CHƯƠNG 4
Lựa chọn phương pháp xử lý nhiệt cho sản phẩm đã chọn

Do yêu cầu làm việc của chi tiết,
răng cần phải có đợ cứng và đợ bền cần
thiết, khơng cho phép chi tiết được phép
rạn nứt, cháy do nhiệt, biến dạng do nhiệt
phải bé, cơ tính phải đồng đều. Để đạt
được các yêu cầu trên thi phải có chế độ
nhiệt luyện hợp lý.

Sau khi cắt răng, bánh răng được nhiệt luyện bằng nhiều phương pháp khác

nhau. Đối với bánh răng có modun và kích thước nhỏ thì ta dùng phương pháp tơi
thể tích cịn với các bánh răng có modun lớn và kích thước lớn thì phải dùng
phương pháp tơi bề mặt bằng dịng điện cao tần. Phương pháp tơi bằng dịng
điện cao tần có ưu điểm là dễ điều chỉnh được chiều dầy thấm tôi, biến dạng bé, độ
nhẵn bề mặt cao tuy nhiên vốn đầu tư lớn chỉ dùng cho sản xuất loạt lớn vì mỗi mợt
loại răng khác nhau phải dùng các vịng nung khác nhau.


Có thể nung nóng nhanh bề mặt bằng các phương pháp sau:

+ Nung nóng bằng dịng dịng điện cảm ứng cao tần.
+ Nung nóng bằng ngọn lửa đèn xì Axetylen.
+ Nung nóng bằng tiếp xúc giữa hai phần giáp nhau có dịng điện chạy qua.
+ Nung nóng trong chất điện phân.
Phương pháp hố nhiệt luyện:
+ Đới với loại thép ít cacbon ( kể cả thép hợp kim ) sau khi gia công cắt gọt phải tôi.
+ Đối với các chi tiết bánh răng có u cầu tính chịu mài mịn cao thì phải thấm Nitơ.
 Kết luận: Do kích thước của bánh răng chế tạo, ta chọn phương pháp tôi thể
tích.
Tôi: 8200C nguội trong dầu.
Ram cao: 5000C thời gian ram 1-2h. Thu được tổ chức Xoocbit ram độ cứng
chỉ đạt 180-250HB.
Đối với chi tiết bánh răng vừa chịu mài mòn và va đập thì sau khi nhiệt luyện
hóa tớt (tơi+ram cao) ta phải tôi cảm ứng + ram thấp (150-250 0C) : bề mặt đạt được
đợ cứng 50-58HRC chớng mài mịn khá tốt, lõi đạt độ cứng 30-40HRC chịu được va
dập cao. Tuy nhiên bánh răng ta chế tạo chỉ là bánh răng truyền lực, không cần thực
hiện tôi cảm ứng và ram thấp.


CHƯƠNG 5

Kết luận
Trên đây là quy trình chế tạo chi tiết bánh răng trụ răng thẳng ăn khớp
ngoài kích thước vừa. Sau các nguyên công trên, ta sẽ thực hiện một
đợt kiểm tra tổng thể: kiểm tra chịu va đập, chịu mài mịn, đợ cứng,…
Do kiến thức cịn hạn hẹp và với phạm vi của bài, em chỉ đưa ra
được quá trình, các ngun cơng chứ chưa đi sâu được vào tính toán và
xử lí chi tiết. Kính mong nhận được lời góp ý cũng như sự chỉ dạy của
thầy cô bộ môn.
Em xin chân thành cảm ơn!

Bách Khoa, ngày

tháng

năm 2020