Các Quy ước Và Quy Trình Thiết Kế Bản Vẽ Bánh Răng Chi Tiết Nhất

Bánh răng có rất nhiều loại. Mỗi loại sẽ có những quy ước và cách thiết kế bản vẽ bánh răng riêng biệt cùng với các thông số cụ thể. Do đó bạn cần phải nắm được các quy ước và quy trình thiết kế bản vẽ một cách chính xác nhất. Đồng thời hỗ trợ cho việc kiểm tra chất lượng sản phẩm sau gia công trở nên dễ dàng hơn.

1. Những quy ước chung trong bản vẽ bánh răng

1.1. Các định nghĩa

• Đường kính vòng tròn bước của một cặp bánh răng là đường kính của hình trụ đồng trục với bánh răng sẽ lăn với nhau mà không bị trượt. Các vòng tròn cao độ là các đĩa ma sát tưởng tượng và chúng tiếp xúc tại điểm cao độ.

• Vòng tròn cơ sở là vòng tròn mà từ đó điều kiện bất khả quy được tạo ra.

• Đường kính chân răng là đường kính ở chân răng.

• Phần phụ là độ sâu xuyên tâm của răng từ đường tròn bước răng đến chóp răng.

• Điểm trừ là độ sâu xuyên tâm của răng từ đường tròn cao độ đến chân răng.

• Khoảng trống là sự khác biệt đại số giữa phần phụ và phần trừ.

• Bước răng tròn là khoảng cách từ một điểm trên một răng đến điểm tương ứng trên răng kế tiếp, được đo quanh chu vi hình tròn.

• Đường hành động là đường tiếp tuyến chung của các đường tròn cơ sở và đường tiếp xúc là một phần của đường hành động nơi tiếp xúc diễn ra giữa các răng.

• Fillet là phần được làm tròn ở dưới cùng của khoảng răng.

1.2. Quy ước về cách tính

Để thiết kế được một bản vẽ bánh răng chính xác nhất với yêu cầu đề ra, người thiết kế phải đảm bảo tuân thủ các quy ước sau:

• Tỷ số truyền là tỷ số giữa số răng trong bánh răng với số răng trong bánh răng, bánh răng nhỏ hơn trong hai bánh răng dạng lưới.

• Khoảng cách tâm là tổng bán kính đường tròn bước răng của hai bánh răng trong lưới.

• Chiều rộng răng là chiều dài của cung từ mặt này sang mặt kia của răng, được đo xung quanh chu vi đường tròn bước răng.

• Môđun là đường kính vòng tròn bước chia cho số răng.

• Bước đường kính là nghịch đảo của mô-đun. Tức là số răng chia cho đường kính vòng tròn bước răng.

Bản vẽ bánh răng

2. Quy ước vẽ các loại bánh răng phổ biến hiện nay

Thông thường thì tùy theo loại bánh răng mà sẽ có những quy ước bản vẽ riêng biệt. 

2.1. Quy ước bản vẽ bánh răng trụ

Quy ước vẽ bánh răng trụ

Cách vẽ bánh răng trụ theo quy định TCVN 13-78 như sau:

• Vòng đỉnh và đường sinh của mặt trụ đỉnh vẽ bằng nét liền đậm.

• Vòng chia và đường sinh của mặt trụ chia vẽ bằng nét chấm gạch

• Không thể hiện vòng đáy và đường sinh của mặt trụ đáy.

• Trong hình cắt dọc của bánh răng, phần răng bị cắt, nhưng quy định không kẻ các đường gạch gạch, lúc đó vẽ đường sinh đáy bằng nét liền đậm.

• Để biểu diễn răng nghiêng hoặc răng chữ V, nét mảnh thể hiện hướng nghiêng của răng và thể hiện rõ góc nghiêng õ.

• Có thể vẽ profin của răng khi cần thiết. Cho phép vẽ gần đúng profin của răng thân khai bằng cung tròn. Tâm cung tròn nằm trên vòng cơ sở, bánh kính R = d/5 (d: là đường kính vòng chia).

Quy ước bản vẽ bánh răng trụ

Các thông số cơ bản của bánh răng trụ

Các kết cấu của bánh răng trụ được tính theo mô đun (m) và đường kính trục (dB):

• Chiều dài răng: b = (8..10).m

• Chiều dày vành răng: s = (2..4)m

• Đường kính may ơ: dm = (1,5 .. 1,7)bB

• Chiều dày đĩa: K = (0,35..0,5)b

• Đường kính đường tròn của tâm các lỗ trên đĩa: D’ = 0,5 (Do + dm)

• Đường kính lỗ trên đĩa: do = 0,25(Do – dm)

• Chiều dài may ơ: lm = (1,0 .. 1,5)db.

• Đường kính trong vành đĩa: Do = da – (6..10)m.

• Trong các công thức trên khi vật liệu chế tạo bánh răng bằng thép lên lấy hệ số nhỏ, còn bằng gang lấy hệ số lớn.

2.2. Quy ước bản vẽ bánh răng côn

Quy ước vẽ bánh răng côn

Quy ước vẽ bánh răng côn giống với quy ước vẽ bánh răng trụ. Trên mặt phẳng hình chiếu vuông góc với trục của bánh răng côn, quy định vẽ vòng đỉnh của đáy lớn và đáy bé, vòng chia của đáy lớn

Cặp bánh răng côn ăn khớp có trục cắt nhau tạo thành góc khác 90 độ. Hình chiếu vòng chia của bánh răng nghiêng trong mặt phẳng hình chiếu được vẽ như đường tròn.

Cặp bánh răng côn răng thẳng ăn khớp có trục vuông góc với nhau vẽ như trong trường hợp bánh răng trụ răng thẳng ăn khớp, cặp bánh răng nghiêng ăn khớp vẽ như hình bên dưới:

Quy ước bản vẽ bánh răng côn

Các thông số cơ bản của bánh răng côn

• Đường kính vòng chia: de = meZ

• Chiều cao răng: he = 2,2.me

Lấy theo đường vuông góc với đường sinh của mặt côn chia, đường vuông góc này là đường sinh của mặt côn phụ.

• Chiều cao của đỉnh răng: ha = me

• Chiều cao chân răng: hf = 1,2 me.

• Góc đỉnh côn của mặt côn chia: ọ

• Đường kính vòng đỉnh: dae = de + 2.haecosọ = me(Z + 2.cosọ)

• Đường kính vòng đáy: dfe = de – 2.hfe.cosọ = me(Z – 2,4.cosọ)

• Chiều dài răng b: thường lấy bằng (1/3)Re (Chiều dài đường sinh của mặt côn chia)

• Khi vẽ bánh răng côn ta chỉ cần biết mô đun, số răng và góc đỉnh côn chia.

2.3. Quy ước bản vẽ bánh vít trục vít

Quy ước vẽ bánh vít trục vít

Theo quy định TCVN 13-76 thì bánh vít và trục vít được vẽ như sau:

Đối với trục vít, trên mặt phẳng hình chiếu song song với trục của trục vít, vẽ đường sinh của mặt đáy bằng nét mảnh và trên mặt phẳng hình chiếu vuông góc với mặt phẳng của trục không vẽ đường tròn đáy.

Khi cần thể hiện profin của răng thì dùng hình cắt riêng phần hay hình trích.

Đối với trục vít trên mặt phẳng hình chiếu vuông góc với trục của bánh vít, vẽ đường tròn đỉnh lớn nhất của vành răng bằng nét liền đậm. Vẽ đường tròn chia bằng nét chấm gạch;. Không vẽ đường tròn đỉnh và đường tròn đáy.

Đối với bánh vít và trục vít, tại vùng ăn khớp, đường đỉnh răng của trục vít và bánh vít đều vẽ bằng nét liền đậm. Trên hình cắt trục vít không được vẽ nằm trước bánh vít.

Quy ước vẽ bánh vít trục vít

Các thông số của bánh vít – trục vít

– Trục vít

Mô đun của trục vít và bánh vít bằng nhau, cách kích thước được tính theo mô đun đó. Chiều dài phần cắt ren b1 của trục vít được lấy theo điều kiện ăn khớp. Khi vẽ có thể lấy b1 theo công thức sau:

Z2: là số răng của bánh vít.

– Bánh vít

Các thông số khác của bánh vít được tính theo mô đun và số răng.

• Đường kính vòng chia: d2 = m.Z2

• Đường kính vòng đỉnh: da2 = d2 + 2.ha = m(Z+2)

• Đường kính vòng đáy: df2 = d2 + 2.hf = m(Z-2,4)

• Chiều rộng của bánh vít b2 được lấy theo đường kính mặt đỉnh của trục vít < 0,75 da1.

• Góc ôm của trục vít 2.ọ thường lấy bằng góc giới hạn của hai mút của bánh vít theo công thức sau: Sin ọ = b2/(da1 – 0,5m); thông thường 2.ọ = 90 .. 100

• Đường kính đỉnh lớn nhất của vành răng: daM2 < da2 + 6.m/(Z1 + 2)

• Khoảng cách trục giữa trục vít và bánh vít. aw = 0,5.m(q + Z2)

3. Những yếu tố cần lưu ý khi thiết kế bản vẽ bánh răng

Là một trong các bản vẽ kỹ thuật cơ khí thông dụng, bản vẽ bánh răng cũng nên được thiết kế đảm bảo đáp ứng đầy đủ các thông số.

Dưới đây là các lưu ý để thiết kế bản vẽ bánh răng chính xác nhất.

3.1. Độ chi tiết

Để đảm bảo đáp ứng chính xác các yêu cầu gia công, bản vẽ bánh răng cần phải được thể hiện một cách cụ thể và chi tiết nhất. 

3.2. Độ chính xác của bánh răng và kết cấu bánh răng

Trong quá trình gia công, sự nhất quán và chính xác ngay từ những bước ban đầu là điều cần thiết. 

Chính vì lý do đó, bản vẽ bánh răng cần phải được thể hiện rõ ràng cũng như độ chính xác của bánh răng và kết cấu của bánh răng (một trong những yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng làm việc của chi tiết).

3.3. Hình dạng và vị trí của vành răng

Đây là những yếu tố tiếp theo có ảnh hưởng nhiều đến phương pháp hay công nghệ gia công. Và yếu tố cũng phụ thuộc vào chiều rộng của rãnh dao thoát.

3.4. Độ biến dạng của bánh răng khi nhiệt luyện

Bên cạnh những yếu tố trên thì độ biến dạng của bánh răng khi nhiệt luyện cũng cần được chú ý. Vì chúng ảnh hưởng không nhỏ đến khả năng ứng dụng của sản phẩm. Do đó thông số bánh răng là yếu tố bạn cần phải đặc biệt lưu ý khi thiết kế bản vẽ bánh răng.

4. Cách thiết kế bản vẽ bánh răng bằng phần mềm CAD

Bước 1:

Vẽ một đường thẳng từ tâm vòng tròn (0,0) đến đường tròn cơ sở vuông góc với lưới. Tại vị trí 0, 90, 180 hoặc 270 độ, người thiết kế cần chọn 270 độ.

Bước 2:

Vẽ một đường thẳng ⅕ của bán kính hình tròn cơ sở (RB) dài (FCB = .03025”) và có một góc vuông ở điểm cuối của đường thẳng đó. Đường này hiện là tiếp tuyến của đường tròn cơ sở (cần phóng to khi thực hiện).

Bước 3:

Sao chép theo hướng tâm hai dòng (tâm tại 0,0), tạo 14 bản sao cách nhau 2,86 độ (ACB), với tổng số 15 cặp dòng. Tùy thuộc vào đường kính của bánh răng, bạn có thể cần nhiều hoặc ít đường. Bánh răng nhỏ hơn cần nhiều hơn, bánh răng lớn hơn có thể cần một phần nhỏ hơn của RB (bán kính đường tròn cơ sở).

Bước 4:

Đánh số từng bộ dòng, bắt đầu bằng 0 cho dòng đầu tiên đến dòng 14. 

Vẽ và đánh dấu 14 dòng sao chép 

Bước 5:

Kéo dài đường tiếp tuyến cho mỗi bản sao để chiều dài của chúng bằng ⅕ bán kính đường cơ sở (FCB). Và nhân với số cạnh đường tiếp tuyến (0 x FCB, 1 x FCB, 2 x FCB, …, 14 x FCB). Điều này sẽ được thực hiện một cách dễ dàng trong CAD khi bạn thay đổi độ dài cho mỗi dòng bắt đầu từ đoạn thẳng ở điểm tiếp tuyến. 

Kéo dài đường tiếp tuyến

Bước 6:

Bắt đầu từ đường tiếp tuyến # 0, vẽ một đường thẳng từ cuối tiếp tuyến # 0 đến cuối tiếp tuyến # 1, từ cuối tiếp tuyến # 1 đến tiếp tuyến # 2, tiếp tuyến # 2 đến tiếp tuyến # 3,… 

Bây giờ bạn sẽ có một ước lượng rất gần của đường cong bất khả kháng bắt đầu từ vòng tròn cơ sở và kéo dài qua vòng tròn phụ lục. Cắt đường cong bất biến thành DO, đường kính ngoài của bánh răng.

Bước 6 trong quy trình thiết kế bản vẽ bánh răng

Bước 7:

Xóa tất cả các đường tiếp tuyến, để lại đường cong bất biến do quá trình tạo ra. Tạo một đường thẳng đi từ giao điểm của đường cong bất biến và đường tròn đường kính bước (D) đến tâm của bánh răng. Lưu ý rằng điều này sẽ không giống như đường đi từ đầu của bất khả quy tại đường tròn cơ sở (DB) đến tâm.

Bước 8:

Vẽ đường thẳng thứ hai ¼ của khoảng cách răng Bánh răng (GT) cách đường đầu tiên; thường điều này được thực hiện tốt nhất bằng cách sao chép toàn bộ dòng từ dòng đầu tiên. 4,5 độ là ¼ của khoảng cách răng bánh răng (GT = 18 độ).

Bước 9:

Bây giờ sao chép một bản sao của đường cong bất khả kháng xung quanh đường thứ hai này, đảm bảo rằng bạn để nguyên đường cong ban đầu, do đó sao chép mặt còn lại của 9 độ (1/2 GT) bất định từ giao điểm của đường tròn cao độ (D) với đường không bất thường.

Bước 7, 8, 9 trong quy trình thiết kế bản vẽ bánh răng

Bước 10:

Xóa các đường xuyên tâm, để lại hai đường cong bất biến. Vẽ một đường thẳng từ điểm bắt đầu của mỗi vòng tròn cơ sở đến tâm của bánh răng. Cắt các đường đó thành hình tròn Đường kính gốc (DR).

Bước 10 trong quy trình thiết kế bản vẽ bánh răng

Bước 11:

Xóa tất cả các vòng tròn ngoại trừ vòng tròn Đường kính gốc (DR). Vẽ một đường cong từ đầu ngoài của răng này đến đầu kia, có tâm là 0,0 (tâm của bánh răng). Do đó vẽ mặt ngoài của răng (đường cong có bán kính RO). Bây giờ bạn đã có một chiếc răng hoàn chỉnh.

Bước 12:

Sao chép theo hướng tâm của răng bánh răng đã hoàn thành 19 lần quanh vòng tròn Đường kính chân răng (DR). Đặt các bản sao cách nhau 18 độ (GT), tạo ra tổng cộng 20 răng bánh răng (T).

Bước 13:

Xóa vòng tròn Đường kính chân răng (DR) và tạo một đường cong (hoặc đường thẳng) giữa hai đầu của hai răng có tâm ở 0,0 (tâm bánh răng). 

Bước 14:

Sao chép hướng tâm đường cong hoặc đường xung quanh bánh răng như bạn đã làm với răng bánh răng. Và bây giờ bạn đã có được một bản vẽ bánh răng hoàn chỉnh. 

5. Quy trình thiết kế bản vẽ bánh răng 3D với 6 bước cơ bản

• Bước 1: Tạo một dấu chấm ở nơi bạn muốn là tâm của hình tròn.

• Bước 2: Vẽ một đường dây xích ngang đi từ trái sang phải lên các đường dốc của lưới.

• Bước 3: Vẽ một đường dây chuyền dọc đi qua tâm điểm lên trang.

• Bước 4: Vẽ một hộp hướng dẫn sẽ bao quanh vòng tròn. Hộp này được tô màu đỏ trên hình A.

• Bước 5: Đánh dấu bốn chấm vào các điểm chính giữa của hình vuông. Các chấm này được thể hiện bằng màu đỏ. Những dấu chấm này đánh dấu các điểm bên ngoài của vòng tròn.

• Bước 6: Bây giờ phác thảo một đường cong nối bốn chấm này. Hình dạng này không phải là một hình tròn thực sự. Hình dạng thực tế của nó là một hình elip nghiêng ở 30°.

Quy trình thiết kế bản vẽ bánh răng 3D

• Bước 7: Sử dụng lưới ở trang để vẽ hệ thống bánh răng. Vẽ các bánh răng có cùng kích thước như đã chỉ định.

• Bước 8: Thêm một bảng thông tin chi tiết về bánh răng vào bản vẽ. Để có thể đối chiếu với sản phẩm cuối cùng.

Thêm thông tin kích thước cho bản vẽ bánh răng

Để thiết kế bản vẽ bánh răng được chính xác và dễ hiểu là một việc không dễ dàng. Để làm được điều đó đòi hỏi người thiết kế phải am hiểu tường tận các thông số, quy ước cụ thể cho từng loại bánh răng. Đồng thời nắm được quy trình thiết kế bản vẽ bánh răng và thực hiện một cách thành thạo. 

Để biết thêm nhiều thông tin về các loại máy CNC cũng như kiến thức gia công, hãy theo dõi trang Máy CNC nhập khẩu.