BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Ngô Đăng Kỳ TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CHẾ TẠO ĐÁ MÀI BÁNH RĂNG CÔN XOẮN VÀ HỆ THỐNG SỬA ĐÁ TỰ ĐỘNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÁY VÀ DỤNG CỤ CÔNG NGHIỆP Hà Nội, 2006 17061131570351000000 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Ngô Đăng Kỳ TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CHẾ TẠO ĐÁ MÀI BÁNH RĂNG CÔN XOẮN VÀ HỆ THỐNG SỬA ĐÁ TỰ ĐỘNG Chuyên ngành: Máy và dụng cụ công nghiệp NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TRẦN THẾ LỤC Hà Nội, 2006 Môc lôc Trang Më ®Çu 1 Ch¬ng 1: Tæng quan chung vÒ t×nh h×nh nghiªn cøu t¹o h×nh b¸nh r¨ng c«n xo¾n 1. T×nh h×nh nghiªn cøu t¹o h×nh bÒ mÆt biªn d¹ng r¨ng b¸nh r¨ng 4 c«n xo¾n trªn thÕ giíi 2. T×nh h×nh nghiªn cøu chÕ t¹o b¸nh r¨ng c«n xo¾n ë níc ta 7 Ch¬ng 2: C¬ së lý thuyÕt vµ c¸c nguyªn lý t¹o h×nh bÒ 8 mÆt biªn d¹ng r¨ng cña b¸nh r¨ng c«n xo¾n 1. §Æc ®iÓm b¸nh r¨ng c«n xo¾n 9 2.
Ph©n lo¹i b¸nh r¨ng c«n xo¾n 9 3. Nguyªn lý t¹o h×nh cña c¸c hÖ b¸nh r¨ng c«n xo¾n 9 4. ¦u nhîc ®iÓm cña c¸c hÖ b¸nh r¨ng 14 Ch¬ng 3: ThiÕt lËp ph¬ng tr×nh bÒ mÆt biªn d¹ng 15 r¨ng cña b¸nh r¨ng c«n xo¾n hÖ Gleason 1. C¸c ph¬ng ph¸p gia c«ng b¸nh r¨ng c«n xo¾n hÖ Gleason 16 2.
ThiÕt lËp ph¬ng tr×nh bÒ mÆt biªn d¹ng r¨ng cña b¸nh r¨ng 17 c«n xo¾n hÖ Gleason Ch¬ng 4: Nguyªn lý t¹o h×nh b¸nh r¨ng c«n xo¾n 30 1. Nguyªn lý t¹o h×nh b¸nh r¨ng c«n xo¾n 2. C¸c chuyÓn ®éng ,chu tr×nh gia c«ng vµ hiÖu chØnh m¸y 31 3. Nh÷ng ®iÒu kiÖn cña sù ¨n khíp vßng 36 4.
Sù tiÕp xóc chÐo 43 5. Khö ®é tiÕp xóc chÐo 45 47 6. X¸c ®Þnh lîng hiÖu chØnh ∆' 'α x : 49 7. Sù bï trõ sai lÖch vÒ gãc nghiªng cña r¨ng khi c¾t 53 8.
HiÖu chØnh b¸n kÝnh ®Çu dao 56 9. X¸c ®Þnh vÞ trÝ cña t©m ®Çu dao 61 Ch¬ng 5. nguyªn lý mµi r¨ng cña b¸nh r¨ng c«n xo¾n hÖ Gleason 63 1. X©y dùng ph¬ng tr×nh ®éng häc ®iÒu khiÓn qu¸ tr×nh mµi biªn d¹ng r¨ng trªn m« h×nh m¸y mµi b¸nh r¨ng c«n r¨ng cong hÖ 64 Gleason 2.
Nghiªn cøu nguyªn lý hÖ dÉn ®éng CNC h×nh thµnh xÝch bao h×nh cho m¸y mµi biªn d¹ng r¨ng b¸nh r¨ng c«n r¨ng cong hÖ Gleason 67 Ch¬ng 6: TÝnh to¸n vµ thiÕt kÕ ®¸ mµi b¸nh r¨ng c«n xo¾n hÖ Gleason 70 1. Thµnh phÇn vËt liÖu vµ kÕt cÊu ®¸ mµi 2. TÝnh to¸n c¸c th«ng sè c¬ b¶n cña ®¸ mµi 71 Ch¬ng 7: TÝnh to¸n vµ thiÕt kÕ hÖ thèng söa ®¸ tù ®éng 78 1. X©y dùng m« h×nh cña c¬ cÊu 87 2.
ThiÕt kÕ hÖ thèng söa ®¸ 87 89 Ch¬ng 8: C¸c tiªu chuÈn ®¸nh gi¸ chÊt lîng b¸nh r¨ng 91 1. §é bãng bÒ mÆt sau khi gia c«ng 2. KiÓm tra theo vÕt tiÕp xóc 91 3. KiÓm tra sai sè biªn d¹ng r¨ng 91 4.
KiÓm tra sai sè ®éng häc cña bé truyÒn b¸nh r¨ng 93 Tµi liÖu tham kh¶o 94 C¸c phô lôc 96 Më ®Çu Lêi nãi ®Çu Ngµy nay, B¸nh r¨ng c«n xo¾n ngµy cµng ®îc sö dông réng r·i trong c¸c lÜnh vùc kh¸c nhau cña ngµnh c¬ khÝ chÕ t¹o m¸y còng nh c¸c ngµnh c«ng nghiÖp kh¸c nh; ThiÕt bÞ giao th«ng vËn t¶i; thiÕt bÞ khai th¸c má; thiÕt bÞ c«ng nghiÖp nhÑ; thiÕt bÞ c«ng nghiÖp nÆng; thiÕt bÞ qu©n sù. TruyÒn ®éng b¸nh r¨ng c«n víi môc ®Ých truyÒn chuyÓn ®éng gi÷a 2 trôc chÐo nhau trong kh«ng gian (thêng lµ 90 ). TruyÒn ®éng b¸nh r¨ng c«n xo¾n cã u ®iÓm sau. • Kh¶ n¨ng t¶i lín vµ kÝch thíc bé truyÒn nhá • Tû sè truyÒn lín vµ hiÖu suÊt cña bé truyÒn cao • §é nh¹y nhá ®èi víi sai sè l¾p ®Æt • TiÕng ån thÊp Tuy nhiªn ®Ó n©ng cao kh¶ n¨ng t¶i, gi¶m tiÕng ån, gi¶m kÝch thíc cña bé truyÒn víi lo¹i truyÒn ®éng nµy ngêi ta cßn chÕ t¹o c¸c bé truyÒn b¸nh r¨ng c«n víi r¨ng cã d¹ng cong, ®Æc biÖt víi bé truyÒn b¸nh r¨ng c«n cong Hypoid cßn cã kh¶ n¨ng truyÒn gi÷a 2 trôc vu«ng gãc víi nhau trong kh«ng gian nhng kh«ng c¾t nhau.
Tuú theo tõng hÖ vµ ph¬ng ph¸p gia c«ng mµ ta cã c¸c d¹ng r¨ng c«ng cong kh¸c nhau nh hÖ Gleason cã d¹ng r¨ng cung trßn, hÖ Oerlicon cã d¹ng cong cña r¨ng lµ ®êng Epicycloid, hÖ Klingelnberg cã d¹ng cong cña r¨ng lµ ®êng th©n khai. Mçi d¹ng r¨ng ®Òu cã nguyªn lý t¹o h×nh riªng. HiÖn nay ë níc ta b¸nh r¨ng c«n xo¾n chñ yÕu chÕ t¹o theo hÖ Gleason vµ chØ míi ®îc s¶n xuÊt ë møc ®¬n chiÕc vµ mang tÝnh chÊt chÕ t¹o phô tïng thay thÕ vµ b¸nh r¨ng ®îc chÕ t¹o trªn c¸c m¸y thÕ hÖ cò cña Liªn X« , Trung Quèc vµ Céng hßa d©n chñ §øc. §iÒu nµy lµm cho chÊt lîng cña bé truyÒn thÊp, gi¸ thµnh chÕ t¹o cao vµ kh«ng ®¸p øng ®îc nhu cÇu s¶n xuÊt trong níc còng nh c¹nh tranh víi c¸c s¶n phÈm nhËp ngo¹i cã gi¸ thµnh cao tõ c¸c níc t b¶n còng nh c¸c s¶n phÈm cã tÝnh c¹nh tranh cao tõ thi trêng Trung Quèc.
1 Më ®Çu §Ó cã s¶n phÈm ®¹t chÊt lîng tèt nhÊt ph¸t huy tèi ®a c¸c u ®iÓm c¸c næi bËt cña hÖ b¸nh r¨ng Gleason th× chóng ta cÇn ph¶i ®i s©u nghiªn cøu vÒ c«ng nghÖ thiÕt kÕ vµ chÕ t¹o b¸nh r¨ng c«n xo¾n. §Æc biÖt lµ c«ng nghÖ gia c«ng tinh sau nhiÖt luyÖn nh»m n©ng cao chÊt lîng cña bé truyÒn ®éng ®Ó n¨ng cao tuæi thä cña bé truyÒn. Trong ®å néi dung cña luËn ¸n t«i xin ®îc tr×nh bµy c¸c néi dung chÝnh ssau: 1. Tæng quan chung vÒ t×nh h×nh nghiªn cøu vµ chÕ t¹o b¸nh r¨ng c«n xo¾n ë níc ta vµ trªn thÕ giíi 2.
C¬ së lý thuyÕt vµ c¸c nguyªn lý t¹o h×nh bÒ mÆt biªn d¹ng r¨ng cña b¸nh r¨ng c«n xo¾n 3. ThiÕt lËp ph¬ng tr×nh bÒ mÆt biªn d¹ng r¨ng cña b¸nh r¨ng c«n xo¾n hÖ Gleason 4. T¹o h×nh bÒ mÆt biªn d¹ng r¨ng cña b¸nh r¨ng c«n xo¾n hÖ Gleason 5. Nguyªn lý mµi r¨ng cña b¸nh r¨ng c«n xo¾n hÖ Gleason 6.
TÝnh to¸n thiÕt kÕ ®¸ mµi b¸nh r¨ng c«n xo¾n hÖ Gleason 7. TÝnh to¸n thiÕt kÕ hÖ thèng söa ®¸ tù ®éng 8. C¸c tiªu chuÈn ®¸nh gi¸ chÊt lîng b¸nh r¨ng sau khi mµi. KÕt qu¶ ®¹t ®îc cña luËn ¸n nµy • Nghiªn cøu nguyªn lý t¹o h×nh biªn d¹ng b¸nh r¨ng • T×m hiÓu nguyªn lý mµi biªn d¹ng b¸nh r¨ng c«n xo¾n • Nghiªn cøu tÝnh to¸n thiÕt kÕ ®¸ mµi b¸nh r¨ng c«n xo¾n • Nghiªn cøu tÝnh to¸n thiÕt kÕ hÖ thèng söa ®¸.
Trong qu¸ tr×nh lµm luËn v¨n mÆc dï ®· rÊt cè g¾ng nhng kh«ng tr¸nh khái nh÷ng sai sãt. T«i rÊt mong ®îc sù gãp ý vµ bæ sung cña c¸c thÇy c« trong bé m«n Gia c«ng vËt liÖu vµ dông cô C«ng nghiÖp trêng ®¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi 2 Më ®Çu T«i xin ch©n thµnh c¶m ¬n PGS. TS TrÇn ThÕ Lôc cïng c¸c thÇy c« gi¸o trong khoa, bé m«n Gia c«ng vËt liÖu vµ dông cô C«ng nghiÖp trêng ®¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi ®· nhiÖt t×nh híng dÉn vµ gióp ®ì t«i hoµn thµnh ®å ¸n nµy Hµ Néi, ngµy th¸ng 12 n¨m 2006 Häc viªn thùc hiÖn Ng« §¨ng Kú 3 Ch¬ng 1: Tæng quan chung vÒ c¸c c«ng tr×nh nghiªn cøu b¸nh r¨ng c«n xo¾n Ch¬ng 1 Tæng quan chung vÒ t×nh h×nh nghiªn cøu t¹o h×nh b¸nh r¨ng c«n xo¾n ë níc ta vµ c¸c níc trªn thÕ giíi HiÖn nay trªn thÕ giíi vµ trong níc ®· cã rÊt nhiÒu nhµ khoa häc nghiªn cøu vÒ tÝnh to¸n, thiÕt kÕ vµ ph¬ng ph¸p hiÖu chØnh m¸y ®Ó gia c«ng b¸nh r¨ng c«n xo¾n, c¸c c«ng tr×nh nµy ®· nghiªn cøu vµ x©y dùng ®îc ph¬ng tr×nh bÒ mÆt vµ ph¬ng ph¸p t¹o h×nh bÒ mÆt r¨ng cña b¸nh r¨ng vµ x¸c ®Þnh c¸c tham s« còng nh c¸c nh©n tè ¶nh hëng ®Õn chÊt lîng bÒ mÆt r¨ng b¸nh r¨ng gia c«ng. C¸c c«ng tr×nh nghiªn cøu nµy chñ yÕu sö dông hai ph¬ng ph¸p chÝnh ®Ó nghiªn cøu qu¸ tr×nh t¹o h×nh bÒ mÆt biªn d¹ng r¨ng c«n xo¾n ®ã lµ: Ph¬ng ph¸p gi¶i tÝch vµ ph¬ng ph¸p tÝnh bé truyÒn gÇn ®óng 1.
T×nh h×nh nghiªn cøu t¹o h×nh bÒ mÆt biªn d¹ng r¨ng b¸nh r¨ng c«n xo¾n trªn thÕ giíi Trªn thÕ giíi hiÖn n¹y qu¸ tr×nh t¹o h×nh bÒ mÆt biªn d¹ng r¨ng cña bé truyÒn b¸nh r¨ng c«n xo¾n ®îc nhiÒu nhµ khoa häc quan t©m vµ ®· gi¶i quyÕt ®îc nhiÒu vÊn ®Ò c¬ b¶n ®Ó ®a vµo øng dông trong s¶n xuÊt.1 C«ng tr×nh nghiªn cøu lý thuyÕt ¨n khíp cña Φ-L Litvin KÕt qu¶ cña c«ng tr×nh lµ «ng ®· t×m ra ph¬ng tr×nh ¨n khíp khi c¾t b¸nh nhá vµ b¸nh lín, ta t×m ®iÒu kiÖn ®Ó ®iÓm tiÕp xóc cña c¸c bÒ mÆt cña b¸nh r¨ng nhá vµ b¸nh r¨ng lín ë vÞ trÝ cho tríc. ViÖc nghiªn cøu ¨n khíp theo ph¬ng ph¸p nµy dùa trªn c¸c ®iÓm ¨n khíp ®Æc biÖt, nã n»m trªn ®êng c«n chia, cßn c¸c ®iÓm kh¸c th× rÊt khã x¸c ®Þnh. B¶n th©n gi¸o s Litvin còng ®· tõng cè g¾ng kiÓm so¸t ®êng cong cña c¸c ®iÓm tiÕp xóc ë ch©n r¨ng nhng «ng ®· kh«ng thµnh c«ng. Víi c«ng tr×nh nghiªn cøu cña m×nh, «ng gi¶ thiÕt r»ng tÊt c¶ ®¹o hµm bËc 3 cña c¸c bÒ mÆt r¨ng ®Òu b»ng kh«ng, lµm cho ph¬ng ph¸p cña «ng kÐm tin cËy.
Tuy nhiªn, ph¬ng ph¸p cña «ng ®· lµ mét c¬ së lý thuyÕt quan träng trong gia c«ng b¸nh r¨ng nãi chung vµ gia c«ng b¸nh r¨ng c«n xo¾n nãi riªng. 4 Ch¬ng 1: Tæng quan chung vÒ c¸c c«ng tr×nh nghiªn cøu b¸nh r¨ng c«n xo¾n 1.2 Ph¬ng ph¸p tÝnh to¸n gÇn ®óng cña PicmanhÝc: Ph¬ng ph¸p nµy nghiªn cøu bëi nhiÒu t¸c gi¶ nh»m ®¸p øng nhu cÇu thuËn lîi trong thiÕt kÕ vµ gia c«ng, còng nh hiÖu chØnh vÕt tiÕp xóc ®Õn vÞ trÝ kÝch thíc vµ h×nh d¹ng mong muèn. C¨n cø trªn c¬ së yªu cÇu cña vÕt tiÕp xóc cña c¸c bÒ mÆt ®èi tiÕp trong mét qu¸ tr×nh lµm viÖc, t¸c gi¶ ®· xem ¶nh hëng cña c¸c th«ng sè nh sai lÖch gãc ¨n khíp, sai lÖch gãc xo¾n, sai lÖch ®é cong, ¶nh hëng ®Õn qu¸ tr×nh t¹o h×nh bÒ mÆt r¨ng khi gia c«ng ®Ó ®a ra ph¬ng ph¸p hiÓu chØnh m¸y ®Ó bá hoÆc bï ®¾p c¸c ¶nh hëng ®ã ®Õn vÕt tiÕp xóc. Râ rµng r»ng nÕu kiÓm so¸t hÕt tÊt c¶ c¸c ¶nh hëng cña tõng yÕu tè ®Õn chÊt lîng vÕt tiÕp xóc sÏ cho ta c¶i thiÖn dÇn vÕt tiÕp xóc nhng ph¬ng ph¸p nµy rÊt khã t×m ®îc t¸c ®éng tæng hîp ®Ó t×m ®Õn gi¶i ph¸p tèi u khi ®iÒu chØnh vÕt.
§Æc biÖt khã kh¨n khi ®a ra thuËt to¸n ®Ó thiÕt lËp bµi to¸n tèi u vÒ ¶nh hëng cña c¸c th«ng sè ®Õn chÊt lîng ¨n khíp cña bé truyÒn.