Tính Toán, Thiết Kế và Chế Tạo Biên Dạng Bánh Răng Con Lăn

• Tác giả: Nguyễn Ngọc Cường
• Người hướng dẫn: PGS.TS Lê Hiếu Giang
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công Nghệ Chế Tạo Máy
• Đề tài: Tính Toán, Thiết Kế Và Chế Tạo Biên Dạng Bánh Răng Con Lăn
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2013
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• TÓM TẮT
• 1. PHẦN I: MỞ ĐẦU
• 1.1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
• 1.2. MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI
• 1.3. ĐỀ XUẤT HƢỚNG NGHIÊN CỨU
• 1.3.1. Đối tƣợng nghiên cứu
• 1.3.2. Phạm vi nghiên cứu
• 1.4. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 1.5. NỘI DUNG THỰC HIỆN
• 1.6. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI
• 1.6.1. Ý nghĩa khoa học
• 1.6.2. Ý nghĩa thực tiễn
• 2. PHẦN II: NỘI DUNG NGHIÊN CƢ́U
• 2.1. Chương 1: TỔNG QUAN VỀ LĨNH VƢ̣C NGHIÊN CƢ́U, CÁC KẾT QUẢ NGHIÊN CƢ́U TRONG VÀ NGOÀI NƢỚC ĐÃ CÔNG BỐ
• 2.2. Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
• 2.3. Chương 3: PHÂN TÍCH THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG CON LĂN
• 2.4. Chương 4: CHƯƠNG TRÌNH XÂY DỰNG BIÊN DẠNG – TÍNH LỰC TÁC DỤNG LÊN BÁNH RĂNG CON LĂN
• 2.5. Chương 5: TÍNH TOÁN VÀ CHẾ TẠO BIÊN DẠNG BÁNH RĂNG CON LĂN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng Quan Về Bánh Răng Con Lăn Nghiên Cứu Ứng Dụng

Bộ truyền bánh răng con lăn với biên dạng răng Cycloid đang ngày càng được ứng dụng rộng rãi nhờ tỷ số truyền cao và kích thước nhỏ gọn. Tuy nhiên, việc ứng dụng thực tế còn hạn chế do sự phức tạp trong xây dựng biên dạng và độ chính xác chế tạo. Bộ truyền này có ý nghĩa lớn trong các hệ dẫn động kích thước nhỏ, đặc biệt khi kết hợp với động cơ điện. Các ứng dụng bao gồm công nghiệp hóa chất, cao su, thực phẩm, máy nén, máy bơm, máy xay và máy nghiền. Sản xuất theo phương pháp truyền thống đòi hỏi thiết bị chuyên dùng đắt tiền, gây lãng phí nếu không sử dụng hết công suất. Nghiên cứu công nghệ gia công bánh răng con lăn trên máy phay CNC là cần thiết để tối ưu hóa khả năng công nghệ và đạt độ chính xác, năng suất yêu cầu. Hơn nữa, việc chủ động trong công nghệ chế tạo giúp thay thế chi tiết khi hư hỏng, giảm sự phụ thuộc vào nhập khẩu.

1.1. Lịch Sử Phát Triển và Ứng Dụng Bánh Răng Con Lăn

Bộ truyền bánh răng con lăn được phát triển dựa trên bộ truyền bánh răng chốt với biên dạng Cycloid. Biên dạng Cycloid được kỹ sư người Đức, Lorenz Braren, phát minh năm 1931. Nghiên cứu về loại bộ truyền này đã được tiến hành ở Nga từ những năm 1948. 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 sung các con lăn trên các chốt 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.

1.2. Ưu Điểm Vượt Trội của Bánh Răng Con Lăn Cycloid

Bộ truyền bánh răng con lăn Cycloid có nhiều ưu điểm so với các loại bộ truyền khác. Tỷ số truyền cao, kích thước nhỏ gọn là những lợi thế chính. Ngoài ra, việc giảm trọng lượng hộp giảm tốc cho phép sử dụng động cơ điện có số vòng quay cao hơn, làm tăng hiệu suất của hệ dẫn động và giảm giá thành thiết bị. Hiệu suất một bộ truyền theo lý thuyết có thể đạt tới 0,95 nhờ thay ma sát trượt bằng ma sát lăn và tạo ra màng dầu tại chỗ tiếp xúc.

II. Thách Thức Trong Tính Toán Thiết Kế Bánh Răng Con Lăn

Mặc dù có nhiều ưu điểm, việc tính toán bánh răng và thiết kế bánh răng con lăn gặp nhiều thách thức. Quá trình xây dựng biên dạng Cycloid phức tạp, đòi hỏi độ chính xác cao trong chế tạo. Việc đảm bảo ăn khớp bánh răng tối ưu và giảm thiểu rung động, tiếng ồn cũng là một vấn đề nan giải. Ngoài ra, việc lựa chọn vật liệu bánh răng phù hợp để đảm bảo sức bền bánh răng và tuổi thọ cũng cần được xem xét kỹ lưỡng. Các yếu tố như dung sai bánh răng và bôi trơn bánh răng cũng ảnh hưởng đến hiệu suất và độ tin cậy của bộ truyền.

2.1. Độ Phức Tạp Trong Xây Dựng Biên Dạng Cycloid

Việc xây dựng biên dạng Cycloid cho bánh răng con lăn đòi hỏi kiến thức chuyên sâu về hình học vi phân và khả năng sử dụng các phần mềm CAD/CAM. Các phương trình toán học mô tả biên dạng Cycloid khá phức tạp, việc giải các phương trình này và tạo ra mô hình 3D chính xác là một thách thức lớn. Sai số trong quá trình xây dựng biên dạng có thể dẫn đến sai số trong chế tạo và ảnh hưởng đến hiệu suất của bộ truyền.

2.2. Đảm Bảo Độ Chính Xác Chế Tạo Bánh Răng Con Lăn

Chế tạo bánh răng con lăn với độ chính xác cao đòi hỏi sử dụng các máy công cụ CNC hiện đại và quy trình công nghệ tiên tiến. Các yếu tố như độ cứng vững của máy, độ chính xác của dao cụ và chế độ cắt ảnh hưởng đến chất lượng bề mặt và độ chính xác kích thước của bánh răng. Việc kiểm tra và đánh giá chất lượng bánh răng sau khi chế tạo cũng rất quan trọng để đảm bảo đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật.

2.3. Vấn Đề Bôi Trơn và Tuổi Thọ Bánh Răng Con Lăn

Việc bôi trơn bánh răng con lăn đóng vai trò quan trọng trong việc giảm ma sát, mài mòn và kéo dài tuổi thọ của bộ truyền. Lựa chọn loại dầu bôi trơn phù hợp và đảm bảo cung cấp đủ lượng dầu bôi trơn đến các bề mặt tiếp xúc là cần thiết. Ngoài ra, việc thiết kế hệ thống bôi trơn hiệu quả và bảo trì định kỳ cũng giúp duy trì hiệu suất và độ tin cậy của bộ truyền.

III. Phương Pháp Tính Toán Thiết Kế Bánh Răng Con Lăn

Việc tính toán thiết kế bánh răng con lăn đòi hỏi sự kết hợp giữa lý thuyết và thực nghiệm. Các phương pháp tính toán bánh răng truyền thống có thể được áp dụng, nhưng cần điều chỉnh để phù hợp với đặc điểm của biên dạng Cycloid. Các phần mềm mô phỏng bánh răng và phần mềm thiết kế bánh răng cũng được sử dụng rộng rãi để phân tích ứng suất, biến dạng và động học của bộ truyền. Phương pháp phần tử hữu hạn (FEM) là một công cụ mạnh mẽ để phân tích chi tiết các yếu tố ảnh hưởng đến độ bền và tuổi thọ của bánh răng.

3.1. Ứng Dụng CAD CAM CAE Trong Thiết Kế Bánh Răng

Các phần mềm CAD/CAM/CAE đóng vai trò quan trọng trong quá trình thiết kế bánh răng con lăn. CAD được sử dụng để tạo ra mô hình 3D của bánh răng và bộ truyền. CAM được sử dụng để lập trình gia công CNC. CAE được sử dụng để phân tích ứng suất, biến dạng, động học và nhiệt của bộ truyền. Việc tích hợp các phần mềm này giúp tối ưu hóa quá trình thiết kế và chế tạo bánh răng.

3.2. Phân Tích Ứng Suất và Biến Dạng Bằng FEM

Phương pháp phần tử hữu hạn (FEM) là một công cụ mạnh mẽ để phân tích ứng suất và biến dạng của bánh răng con lăn. FEM cho phép xác định các vùng tập trung ứng suất và đánh giá độ bền của bánh răng dưới tác dụng của tải trọng. Kết quả phân tích FEM giúp tối ưu hóa hình dạng bánh răng và lựa chọn vật liệu bánh răng phù hợp.

3.3. Xây Dựng Mô Hình Toán Học và Mô Phỏng Động Học

Xây dựng mô hình toán học chính xác là bước quan trọng trong tính toán thiết kế bánh răng con lăn. Mô hình toán học mô tả mối quan hệ giữa các thông số hình học, vật liệu và tải trọng. Mô phỏng động học giúp đánh giá khả năng ăn khớp bánh răng, xác định các vùng va chạm và tối ưu hóa các thông số thiết kế.

IV. Ứng Dụng Thực Tế và Kết Quả Nghiên Cứu Bánh Răng Con Lăn

Bộ truyền bánh răng con lăn được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, bao gồm robot, máy công cụ, thiết bị y tế và các hệ thống truyền động chính xác. Các nghiên cứu gần đây tập trung vào việc cải thiện hiệu suất, giảm tiếng ồn và kéo dài tuổi thọ của bộ truyền. Các công nghệ mới như in 3D và gia công siêu chính xác cũng đang được áp dụng để chế tạo bánh răng con lăn với độ chính xác cao và chi phí thấp.

4.1. Ứng Dụng Bánh Răng Con Lăn Trong Robot và Tự Động Hóa

Bộ truyền bánh răng con lăn được sử dụng rộng rãi trong robot và các hệ thống tự động hóa nhờ kích thước nhỏ gọn, tỷ số truyền cao và khả năng chịu tải tốt. Các ứng dụng bao gồm khớp robot, hệ thống định vị và các cơ cấu truyền động chính xác.

4.2. Nghiên Cứu Cải Thiện Hiệu Suất và Giảm Tiếng Ồn

Các nghiên cứu gần đây tập trung vào việc cải thiện hiệu suất và giảm tiếng ồn của bộ truyền bánh răng con lăn. Các giải pháp bao gồm tối ưu hóa hình dạng bánh răng, sử dụng vật liệu bánh răng mới và cải thiện hệ thống bôi trơn bánh răng.

4.3. Công Nghệ Chế Tạo Bánh Răng Con Lăn Tiên Tiến

Các công nghệ chế tạo tiên tiến như in 3D và gia công siêu chính xác đang được áp dụng để chế tạo bánh răng con lăn với độ chính xác cao và chi phí thấp. In 3D cho phép tạo ra các hình dạng phức tạp và tùy chỉnh bánh răng theo yêu cầu. Gia công siêu chính xác giúp đạt được độ nhám bề mặt thấp và độ chính xác kích thước cao.

V. Chế Tạo Biên Dạng Bánh Răng Con Lăn Quy Trình CNC

Việc chế tạo bánh răng con lăn trên máy phay CNC đòi hỏi quy trình công nghệ tỉ mỉ. Đầu tiên, cần xây dựng mô hình 3D chính xác của bánh răng bằng phần mềm CAD. Sau đó, sử dụng phần mềm CAM để lập trình gia công, lựa chọn dao cụ và thiết lập chế độ cắt phù hợp. Quá trình gia công thường bao gồm các bước phay thô, phay tinh và mài để đạt được độ chính xác và độ nhám bề mặt yêu cầu. Kiểm tra chất lượng bánh răng sau khi gia công là bước cuối cùng để đảm bảo đáp ứng các tiêu chuẩn kỹ thuật.

5.1. Lập Trình Gia Công CNC Bánh Răng Con Lăn

Lập trình gia công CNC bánh răng con lăn đòi hỏi kiến thức về ngôn ngữ lập trình CNC và kinh nghiệm gia công cơ khí. Cần lựa chọn chiến lược gia công phù hợp để tối ưu hóa thời gian gia công và chất lượng bề mặt. Các yếu tố như đường chạy dao, bước tiến dao và tốc độ cắt ảnh hưởng đến kết quả gia công.

5.2. Lựa Chọn Dao Cụ và Chế Độ Cắt Phù Hợp

Lựa chọn dao cụ và chế độ cắt phù hợp là yếu tố quan trọng để đảm bảo chất lượng gia công bánh răng con lăn. Cần xem xét các yếu tố như vật liệu bánh răng, hình dạng bánh răng và độ chính xác yêu cầu để lựa chọn dao cụ và thiết lập chế độ cắt tối ưu.

5.3. Kiểm Tra Chất Lượng Bánh Răng Sau Gia Công

Kiểm tra chất lượng bánh răng sau gia công là bước quan trọng để đảm bảo đáp ứng các tiêu chuẩn kỹ thuật. Các phương pháp kiểm tra bao gồm kiểm tra kích thước, kiểm tra độ nhám bề mặt, kiểm tra độ cứng và kiểm tra ăn khớp bánh răng.

VI. Kết Luận và Hướng Phát Triển Nghiên Cứu Bánh Răng Con Lăn

Nghiên cứu về bánh răng con lăn vẫn còn nhiều tiềm năng phát triển. Các hướng nghiên cứu trong tương lai bao gồm phát triển các phương pháp tính toán thiết kế bánh răng mới, nghiên cứu các vật liệu bánh răng tiên tiến và ứng dụng các công nghệ chế tạo mới. Việc kết hợp giữa lý thuyết, thực nghiệm và mô phỏng sẽ giúp nâng cao hiệu suất, độ tin cậy và tuổi thọ của bộ truyền bánh răng con lăn, mở rộng phạm vi ứng dụng trong nhiều lĩnh vực.

6.1. Phát Triển Phương Pháp Tính Toán Thiết Kế Mới

Phát triển các phương pháp tính toán thiết kế bánh răng mới, chính xác và hiệu quả hơn là một hướng nghiên cứu quan trọng. Các phương pháp này cần tính đến các yếu tố như hình dạng phức tạp của bánh răng, tải trọng động và ảnh hưởng của bôi trơn bánh răng.

6.2. Nghiên Cứu Vật Liệu Bánh Răng Tiên Tiến

Nghiên cứu các vật liệu bánh răng tiên tiến với độ bền cao, khả năng chịu mài mòn tốt và hệ số ma sát thấp là một hướng nghiên cứu đầy hứa hẹn. Các vật liệu mới như composite, ceramic và các loại thép hợp kim đặc biệt có thể cải thiện đáng kể hiệu suất và tuổi thọ của bánh răng.

6.3. Ứng Dụng Công Nghệ Chế Tạo Mới

Ứng dụng các công nghệ chế tạo mới như in 3D, gia công siêu chính xác và các phương pháp xử lý bề mặt tiên tiến có thể giúp chế tạo bánh răng con lăn với độ chính xác cao, chi phí thấp và hiệu suất vượt trội.

Tổng quan nghiên cứu

Bộ truyền bánh răng con lăn với biên dạng răng Cycloid đã trở thành một giải pháp truyền động hiệu quả trong các ngành công nghiệp hiện đại nhờ khả năng truyền tải mômen lớn với kích thước nhỏ gọn. Theo ước tính, các bộ truyền này có thể đạt tỉ số truyền từ 8 đến 65 cho mỗi cấp, và tổng tỉ số truyền có thể lên đến 3600 khi sử dụng bộ truyền hai cấp. Tuy nhiên, việc ứng dụng rộng rãi loại bộ truyền này tại Việt Nam còn hạn chế do khó khăn trong thiết kế biên dạng và công nghệ chế tạo chính xác. Mục tiêu nghiên cứu của luận văn là tính toán, thiết kế và chế tạo biên dạng bánh răng con lăn nhằm nâng cao hiệu quả thiết kế và gia công, đồng thời phát triển công nghệ gia công trên máy phay CNC để đáp ứng yêu cầu sản xuất trong nước. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào việc xây dựng phương trình biên dạng đĩa Cycloid, phân tích thiết kế bộ truyền, lập trình thiết kế và tính toán lực tác dụng, cũng như thử nghiệm gia công trên máy phay CNC tại Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM trong giai đoạn từ tháng 9/2012 đến tháng 2/2013. Nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc phát triển công nghệ chế tạo bánh răng con lăn, góp phần giảm sự phụ thuộc vào nhập khẩu, đồng thời nâng cao năng lực sản xuất và đào tạo kỹ thuật viên trong lĩnh vực cơ khí chế tạo máy.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình nghiên cứu sau:

• Lý thuyết biên dạng Cycloid: Biên dạng Cycloid được xác định là quỹ tích của một điểm cố định trên đường tròn khi lăn không trượt trên một đường tròn khác. Phương trình biên dạng đĩa Cycloid được thiết lập dựa trên các đường EpiCycloid và HypoCycloid, với các tham số như bán kính vòng tròn lăn, bán kính con lăn, và số răng đĩa Cycloid. Phương trình tham số được sử dụng để mô phỏng chính xác biên dạng răng, đảm bảo ăn khớp với con lăn.

• Phương pháp phần tử hữu hạn (FEM): Được ứng dụng để phân tích ứng suất tiếp xúc và chuyển vị trên bánh răng con lăn, sử dụng phần mềm ANSYS tích hợp SolidWorks. Phương pháp này giúp mô phỏng chính xác các trường ứng suất von-Mises và biến dạng, từ đó đánh giá độ bền và hiệu suất làm việc của bộ truyền.

• Mô hình lực tác dụng trong bộ truyền bánh răng con lăn: Bao gồm lực vòng trên vành răng đĩa Cycloid, lực phản lực từ con lăn và chốt đầu ra. Các lực này được tính toán dựa trên số răng, số con lăn, mômen xoắn truyền động và các góc lực tác dụng. Mô hình này giúp xác định phân bố lực và ứng suất tiếp xúc trong bộ truyền.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu kết hợp giữa lý thuyết và thực nghiệm với các bước chính:

• Nguồn dữ liệu: Thu thập từ tài liệu chuyên ngành, các phần mềm CAD/CAM/CAE, và kết quả thử nghiệm gia công thực tế trên máy phay CNC.

• Phương pháp phân tích: Sử dụng phần mềm CAD để thiết kế mô hình hình học biên dạng bánh răng con lăn; phần mềm CAE (ANSYS) để phân tích ứng suất và biến dạng; lập trình Visual Basic và AutoLISP để xây dựng chương trình tính toán biên dạng và lực tác dụng; ứng dụng CAM để lập trình gia công trên máy phay CNC.

• Cỡ mẫu và chọn mẫu: Mô hình thiết kế và phân tích được thực hiện trên bộ truyền với số răng đĩa Cycloid tiêu chuẩn (ví dụ z1=10), bán kính con lăn rc=10 mm, và các thông số kỹ thuật điển hình. Việc gia công thử nghiệm được thực hiện trên chi tiết thực tế tại phòng thí nghiệm của Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM.

• Timeline nghiên cứu: Từ tháng 9/2012 đến tháng 2/2013, bao gồm các giai đoạn thiết kế, lập trình, phân tích và gia công thử nghiệm.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Xây dựng thành công phương trình biên dạng đĩa Cycloid: Phương trình tham số cho đường EpiCycloid kéo dài và đường bao họ vòng tròn bán kính con lăn được thiết lập chính xác, cho phép mô phỏng biên dạng răng ăn khớp với con lăn. Ví dụ, với tham số A=6 mm, R2=100 mm, z1=10, rc=10 mm, biên dạng được mô phỏng đầy đủ và chính xác.

2. Phân tích lực tác dụng và ứng suất tiếp xúc: Mô hình lực tác dụng cho thấy tối đa một nửa số con lăn chịu lực, với lực vòng Pr được tính dựa trên mômen xoắn T2 và bán kính trung bình Rtb. Ứng suất tiếp xúc tính theo công thức Hertz được xác định với hằng số đàn hồi ZM = 274 MPa^1/2, đảm bảo ứng suất không vượt quá giới hạn cho phép. Ví dụ, lực pháp tuyến qn được phân bố đều dọc chiều rộng đĩa Cycloid, giúp tăng độ bền tiếp xúc.

3. Phân tích ứng suất và biến dạng bằng phần mềm ANSYS: Kết quả mô phỏng cho thấy trường ứng suất von-Mises và biến dạng trên đĩa Cycloid nằm trong giới hạn an toàn, đảm bảo độ bền và tuổi thọ của chi tiết. Mô phỏng cũng giúp tối ưu hóa thiết kế để giảm ứng suất tập trung.

4. Gia công thử nghiệm trên máy phay CNC thành công: Chi tiết bánh răng con lăn được gia công với độ chính xác cao, đáp ứng yêu cầu kỹ thuật. Quy trình công nghệ gia công được lập trình trên phần mềm Pro/Engineer và thực hiện trên máy phay CNC, cho phép sản xuất linh hoạt và tiết kiệm chi phí so với phương pháp truyền thống.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân thành công của nghiên cứu là do sự kết hợp hiệu quả giữa lý thuyết toán học về biên dạng Cycloid và ứng dụng công nghệ CAD/CAM/CAE hiện đại. Việc sử dụng phần mềm ANSYS giúp mô phỏng chính xác các trường ứng suất, từ đó điều chỉnh thiết kế để đảm bảo độ bền. So với các nghiên cứu trước đây, phương pháp gia công trên máy phay CNC cho phép linh hoạt hơn và giảm sai số so với phương pháp cắt bao hình truyền thống. Kết quả này phù hợp với xu hướng phát triển công nghệ chế tạo máy hiện đại, đồng thời mở rộng khả năng sản xuất trong nước, giảm sự phụ thuộc vào nhập khẩu bộ truyền bánh răng con lăn. Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ ứng suất von-Mises và bảng phân bố lực tác dụng để minh họa rõ ràng hơn.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Ứng dụng rộng rãi công nghệ CAD/CAM/CAE trong thiết kế và gia công bánh răng con lăn: Khuyến khích các doanh nghiệp và viện nghiên cứu đầu tư phát triển phần mềm và đào tạo nhân lực để nâng cao năng lực thiết kế và phân tích kỹ thuật, nhằm cải thiện chất lượng sản phẩm và giảm chi phí sản xuất trong vòng 2 năm tới.

2. Phát triển công nghệ gia công trên máy phay CNC và trung tâm gia công đa chức năng: Đề xuất xây dựng quy trình công nghệ gia công chi tiết bánh răng con lăn trên máy phay CNC, đồng thời nâng cấp trang thiết bị để đáp ứng yêu cầu độ chính xác cao, tăng năng suất và giảm thời gian gia công, thực hiện trong 1-3 năm.

3. Nghiên cứu mở rộng về vật liệu và xử lý bề mặt cho bánh răng con lăn: Khuyến nghị nghiên cứu các vật liệu mới và công nghệ xử lý bề mặt nhằm tăng độ bền mỏi và khả năng chịu mài mòn, nâng cao tuổi thọ bộ truyền, với mục tiêu áp dụng trong 3-5 năm tới.

4. Tăng cường hợp tác giữa các trường đại học, viện nghiên cứu và doanh nghiệp sản xuất: Đề xuất xây dựng các dự án hợp tác nghiên cứu và chuyển giao công nghệ, nhằm thúc đẩy ứng dụng kết quả nghiên cứu vào sản xuất thực tế, đồng thời đào tạo nguồn nhân lực chất lượng cao, triển khai trong vòng 1-2 năm.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Các kỹ sư thiết kế cơ khí và chuyên gia chế tạo máy: Luận văn cung cấp kiến thức chuyên sâu về thiết kế biên dạng bánh răng con lăn và phân tích lực tác dụng, giúp cải tiến thiết kế và nâng cao hiệu quả sản xuất.

2. Doanh nghiệp sản xuất và gia công cơ khí: Thông tin về công nghệ gia công trên máy phay CNC và quy trình lập trình CAM giúp doanh nghiệp áp dụng công nghệ mới, giảm chi phí và tăng năng suất.

3. Giảng viên và sinh viên ngành công nghệ chế tạo máy: Tài liệu tham khảo hữu ích cho việc giảng dạy và nghiên cứu, đặc biệt trong lĩnh vực thiết kế truyền động và ứng dụng phần mềm CAD/CAM/CAE.

4. Các viện nghiên cứu và trung tâm phát triển công nghệ cơ khí: Cung cấp cơ sở lý thuyết và thực nghiệm để phát triển các dự án nghiên cứu tiếp theo, đặc biệt về tối ưu hóa thiết kế và vật liệu cho bộ truyền bánh răng con lăn.

Câu hỏi thường gặp

1. Bánh răng con lăn Cycloid có ưu điểm gì so với bánh răng truyền thống?
   Bánh răng con lăn Cycloid có khả năng truyền mômen lớn với kích thước nhỏ gọn, làm việc êm ái nhờ ma sát lăn thay vì ma sát trượt, và có hiệu suất truyền động cao, lên đến 0,95 theo lý thuyết.

2. Phương pháp tính toán ứng suất tiếp xúc trong bộ truyền được thực hiện như thế nào?
   Ứng suất tiếp xúc được tính theo công thức Hertz, sử dụng hằng số đàn hồi vật liệu và bán kính cong tương đương của bề mặt tiếp xúc, đảm bảo ứng suất không vượt quá giới hạn cho phép để tránh hư hỏng bề mặt.

3. Tại sao sử dụng phần mềm ANSYS trong phân tích thiết kế?
   Phần mềm ANSYS cho phép mô phỏng chính xác trường ứng suất và biến dạng trên chi tiết, giúp đánh giá độ bền và tối ưu hóa thiết kế trước khi gia công, tiết kiệm thời gian và chi phí thử nghiệm thực tế.

4. Gia công bánh răng con lăn trên máy phay CNC có những lợi thế gì?
   Gia công trên máy phay CNC cho phép linh hoạt trong thiết kế biên dạng, đạt độ chính xác cao, giảm chi phí đầu tư thiết bị chuyên dụng và tăng năng suất so với phương pháp cắt bao hình truyền thống.

5. Làm thế nào để áp dụng kết quả nghiên cứu vào sản xuất thực tế?
   Doanh nghiệp có thể áp dụng quy trình thiết kế và gia công đã được nghiên cứu, sử dụng phần mềm CAD/CAM/CAE để thiết kế và lập trình gia công, đồng thời đào tạo nhân lực vận hành máy CNC để sản xuất bánh răng con lăn chất lượng cao.

Kết luận

• Đã xây dựng thành công phương trình biên dạng đĩa Cycloid và mô hình lực tác dụng trong bộ truyền bánh răng con lăn, đảm bảo tính toán chính xác và khả thi trong thiết kế.
• Ứng dụng phương pháp phần tử hữu hạn với phần mềm ANSYS giúp phân tích ứng suất và biến dạng, nâng cao độ bền và hiệu suất của bộ truyền.
• Phát triển chương trình thiết kế và tính toán lực tác dụng bằng Visual Basic và AutoLISP, hỗ trợ nhanh chóng trong thiết kế và phân tích kỹ thuật.
• Gia công thử nghiệm trên máy phay CNC đạt độ chính xác cao, chứng minh tính khả thi của công nghệ gia công mới trong sản xuất thực tế.
• Đề xuất các giải pháp phát triển công nghệ CAD/CAM/CAE và gia công CNC nhằm nâng cao năng lực sản xuất và đào tạo nguồn nhân lực chất lượng cao trong lĩnh vực cơ khí chế tạo máy.

Tiếp theo, cần triển khai áp dụng quy trình thiết kế và gia công vào sản xuất thực tế, đồng thời mở rộng nghiên cứu về vật liệu và xử lý bề mặt để nâng cao tuổi thọ bộ truyền. Mời các nhà nghiên cứu và doanh nghiệp liên hệ để hợp tác phát triển và ứng dụng công nghệ này.