Luận Văn: Tính toán thiết kế động học của máy hộp tốc độ
Trang 11500 lg 1 lg
lg min
max 1
1.1.2 Phơng án không gian, lập bảng so sánh phơng án KG, vẽ sơ đồ động
Để chọn đợc PAKG ta đi tính số nhóm truyền tối thiểu:
Số nhóm truyền tối thiểu(i) đợc xác định từ Umin gh=1/4i = nmin/nđc
Số nhóm truyền tối thiểulà i ≥ 3
Do i≥ 3 cho nên hai phơng án (1) và (2) bị loại
1
Trang 2Đồ án môn học thiết kế máy
Vậy ta chỉ cần so sánh các phơng án KG còn lại Lập bảng so sánh phơng án KG Phơng án Yếu tố so sánh 3 3 2 2.3.3 3.2.3 + Tổng số bánh răng Sbr=2(P1+P2+ +Pi) 2(3+3+2) =16 2(2+3+3) =16 2(3+2+3) =16 + Tổng số trục(không kể trục chính) S = i+1 4 4 4 +Số bánh răng chịu Mxmax 2 3 3 +Chiều dài L 17b +16f 17b +16f 17b +16f + Cơ cấu đặc biệt Ta thấy rằng trục cuối cùng thờng là trục chính hay trục kế tiếp với trục chính vì trục này có thể thực hiện chuyển động quay với số vòng quay từ nmin ữ nmax nên khi tính toán sức bền dựa vào vị trí số nmin ta có Mxmax Do đó kích thớc trục lớn suy ra các bánh răng lắp trên trục có kích thớc lớn Vì vậy, ta tránh bố trí nhiều chi tiết trên trục cuối cùng, do đó 2 PAKG cuối có số bánh răng chịu Mxmax lớn hơn cho nên ta chọn phơng án (1) đó là phơng án 3x3x2 1.1.3 Chọn phơng án thứ tự ứng với PAKG 3x3x2 Theo công thức chung ta có số phơng án thứ tự đợc xác đinhlà K! Với K là số nhóm truyền, K=i = 3 => ta có số phơng án thứ tự là: 3! = 6 Bảng l-ới kết cấu nhóm nh sau: 3 x 3 x 2 3 x 3 x 2 3 x 3 x 2
I II III II I III III II I [1] [3] [9] [3] [1] [9] [6] [2] [1] 1 1 3 3 9 3 3 1 1 9 6 6 2 2 1
6 6 1 1 3
2 2 6 6 1
1 1 6 6 3
3 x 3 x 2 3 x 3 x 2 3 x 3 x 2
I III II II III I III II I [1] [6] [3] [2] [6] [1] [6] [1] [3]
2
Trang 3ϕ xmax= ϕ 9 =8
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
PATT 2
2(3) IV III
3(1)
3(6) II I
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
PATT 1
II
IV 2(9) III 3(3) 3(1) I
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
PATT 3
2(9) IV III
3(3)
3(1) II I
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
PATT 4
II
IV 2(1) III 3(6) 3(2) I
ϕ xmax= ϕ 9 =8
Rõ ràng ta thấy PATT 1 có lới kết cấu phân bố theo hình rẽ quạt đều đặn và chặt chẽ nhất
3
Trang 4Đồ án môn học thiết kế máy
Lới kết cấu chỉ thể hiện đợc tính định tính để xác định đợc hộp tốc độ có phân
bố theo hình rẽ quạt chặt chẽ hay không ? Còn đồ thị vòng quay cho ta tính đợc
cụ thể tỷ số truyền , số vòng quay và số răng của các bánh răng trong hộp tốc
độ
Ta chọn số vòng quay trên trục I qua bộ truyền bánh răng theo máy chuẩn có tỷ
số truyền io = 26 / 54 là n0
Với io = 26 / 54 => ta có no = nđc io = 1440 26 / 54 = 693.33 v/p
Để dễ vẽ ta chọn trong chuỗi vòng quay và lấy no = n15 = 762,62 v/p
Trang 5Đồ án môn học thiết kế máy
2.1.6 Tính số răng của các bánh răng theo từng nhóm truyền
Ta tính số răng của các bánh răng theo phơng pháp bội số chung nhỏ nhất :Với nhóm 1:
i1 =1/ϕ4 = 1/ 1.26 4 = 16/ 39 = f1 / g1 ta có f1+g1= 55
i2 =1/ϕ3 = 1/ 1.26 3 = 19/ 36 = f2 / g2 ta có f2+g2= 55
i3 =1/ϕ2 = 1/ 1.26 2 = 22/ 33 = f3/ g3 ta có f3+g3= 55
với Zmin=17 để tính Emin ta chọn cặp ăn khớp có lợng mở lớn nhất
Do giảm tốc cho nên ta tính :
Emin= Zmin C = ( )
k f
g f Z
.
) min
55 17
= 1,1 từ đó ta có E=1
g f
f
1 1
g
1 1
f
2 2
g
2 2
f
3 3
g
3 3
với Zmin=17để tính Eminta chọn cặp ăn khớp có lợng mở lớn nhất
Do giảm tốc cho nên ta tính :
Emin= Zmin C = ( )
k f
g f Z
.
) 4
4 4
=
65 18
65 17
<1 , ta chọn E=1
g f
f
4 4
g
4 4
f
5 5
Trang 65 5
f
6 6
g
6 6
Từ đó ta có ΣZ 7 / ΣZ 8 = m 8 / m 7
Do 2 cặp bánh răng có modul khác nhau cho nên ta tính riêng cho từng cặp :
EminC = ( )
k f
g f Z
.
min 7
7
=
90 19
) 71 19 (
< 1 từ đó ta có E = 1
g f
f
7 7
90
90 19
= 19
Z’
7 = + ∑Z
g f
g
7 7
7
=
90
90 71
EminB = ( )
k g
g f Z
.
min 8
8
=
120 38
) 82 38 (
g f
f
8 8
8
=
120
120 82
= 182
Z’
8 = + ∑Z
g f
g
8 8
120
120 38
1.1.7 Tính sai số vòng quay.
Theo máy chuẩn ta lấy i0=26/54 khi đó ta có bảng tính sai số vòng quay
Tính toán lại số vòng quay thực tế :
2
Z
Z
' 4
4
Z
Z
' 7
Trang 7Z
Z
' 5
5
Z
Z
' 7
3
Z
Z
' 5
5
Z
Z
' 7
2
Z
Z
' 6
6
Z
Z
' 7
1
Z
Z
' 4
4
Z
Z
' 8
3
Z
Z
' 4
4
Z
Z
' 8
2
Z
Z
' 5
5
Z
Z
' 8
1
Z
Z
' 6
6
Z
Z
' 8
3
Z
Z
' 6
6
Z
Z
' 8
Trang 928
16
22 19
18
33
36
47 37 26
19 82
n ®c =1440 v/ph
Trang 10Đồ án môn học thiết kế máy
2.2.1 Tính thông số thứ t và lập chuỗi số lợng chạy dao.
Với : Sđứng min= Sngang min= Sdọc min= 30 mm/pt
ϕ =1,26
Dựa vào máy tơng tự (6H82) ta thấy cơ cấu tạo ra chuyển động chạy dao dọc, chạy dao ngang và chạy dao đứng là cơ cấu vít đai ốc với bớc vít
tx = 6 mm Mặt khác, do Sđứng min= Sngang min= Sdọc min= 30 mm/p cho nên ta chỉ cần tính toán với 1 đờng truyền còn các đờng truyền khác là tính tơng tự
Giả sử ta tính với đờng chạy dao dọc
Theo máy tơng tự thì ta dùng hộp chạy dao có chuỗi lợng chạy dao theo cấp số nhân:
Trang 11Để chọn đợc PAKG ta đi tính số nhóm truyền tối thiểu:
Số nhóm truyền tối thiểu(i) đợc xác định từ Umin gh=1/5i = nmin/nđc
1420
/lg5 =3,5
Chọn số nhóm truyền tối thiểulà i = 3
Do i = 3 cho nên hai phơng án (1) và (2) bị loại
Tơng tự nh với hộp tốc độ ta thấy rằng trục cuối cùng có thể thực hiện chuyển
động quay với số vòng quay từ nmin ữ nmax nên khi tính toán sức bền dựa vào vị trí
số nmin ta có Mxmax
Do đó kích thớc trục lớn suy ra các bánh răng lắp trên trục có kích thớc lớn Vì vậy, ta tránh bố trí nhiều chi tiết trên trục cuối cùng, do đó 2 PAKG cuối có số bánh răng chịu Mxmax lớn hơn cho nên ta chọn phơng án (1) đó là phơng án 3x3x2
2.2.3 Chọn phơng án thứ tự ứng với PAKG 3x3x2
Theo công thức chung ta có số phơng án thứ tự đợc xác đinhlà K!
Với K là số nhóm truyền, K=i = 3 => ta có 3! = 6 PATT
Bảng lới kết cấu nhóm nh sau:
Trang 123 x 3 x 2 3 x 3 x 2 3 x 3 x 2
I II III II I III III II I [1] [3] [9] [3] [1] [9] [6] [2] [1] 1 1 3 3 9 3 3 1 1 9 6 6 2 2 1
6 6 1 1 3
2 2 6 6 1
1 1 6 6 3
3 x 3 x 2 3 x 3 x 2 3 x 3 x 2
I III II II III I III II I [1] [6] [3] [2] [6] [1] [6] [1] [3]
Ta có bảng so sánh các PATT nh sau :
ϕx
max ϕ9 = 8 ϕ9 = 8 ϕ2x6 = 16
ϕx
Theo điều kiện ϕ(P-1)Xmax ≤ 8 có 2 PATT đạt, đó là 2 PATT 1 và PATT 3 có l-ợng mở tơng ứng là [1] [3] [9] và [3] [1] [9]
Ta thấy trong hộp chạy dao máy phay phải đảm bảo đồng thời cả 2 xích truyền
động là chạy dao nhanh và chạy dao làm việc
Nếu ta sử dụng cơ cấu truyền động bình thờng nh các hộp tốc độ khác thì phải dùng 2 đờng truyền riêng biệt, tức là khi chuyển từ xích chạy dao nhanh sang xích chạy dao làm việc ( chạy dao ngang, dọc, đứng ) thì ta phải tắt động cơ để thay đổi cơ cấu truyền động hoặc nếu muốn chạy đồng thời thì cần phải có thêm một động cơ nữa để chạy 2 xích độc lập
Để hộp chạy dao nhỏ ngọn khi sử dụng 2 đờng truyền riêng biệt mà không cần tắt hoặc thêm động cơ thì ngời ta thờng dùng cơ cấu phản hồi và hệ thống các ly hợp
Trang 13Do dùng cơ cấu phản hồi cho nên ngời ta không dùng phơng án thứ tự mà lới kết
cấu có hình rẽ quạt chặt chẽ nh đối với hộp tốc độ, vì nếu nh vậy thì tỷ số truyền giữa các bánh răng sẽ quá bé hoặc quá lớn
và Z2 = 2[ ]9 gồm đờng truyền trực tiếp và phản hồi
Ngoài ra lới còn có đờng chạy dao nhanh:
Lới kết cấu phản hồi nh sau:
2.2.4 Vẽ đồ thị vòng quay và chọn tỉ số truyền các nhóm
Do hộp chạy dao cần có tốc độ thấp để trực tiếp thực hiện các lợng chạy dao dọc, chạy dao ngang và chạy dao đứng cho nên đồ thị chỉ mới có phản hồi nh lới kết cấu ở trên vẫn cha thoả mãn mà cần phải giảm tốc nhiều hơn nữa Muốn nh vậy ta phải dùng phơng pháp tăng thêm số trục trung gian
3(1)
3(6) II I
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
PATT 1
II
IV 2(9) III 3(3)
3(1) I
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
PATT 3
2(9) IV III
3(3)
3(1) II I
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
PATT 4
II
IV 2(1) III 3(6)
3(2) I
ϕ xmax= ϕ 9 =8
Trang 14Với 4 thông số cơ bản gần giống với máy tơng tự (6H82) cho nên ta chọn sơ bộ
động cơ nh của máy tơng tự với thông số nh sau :
Công suất N = 1,7 KW, số vòng quay n = 1420 v/p
* Chọn xích chạy dao nhanh.
Nh đã lý luận ở trên và ta thấy đờng chạy dao nhanh với lợng chạy dao giống nh
thì ta cũng thừa kế luôn xích chạy dao nhanh của máy tơng tự
Lới đồ thị vòng quay(lợng chạy dao) của hộp chạy dao.
Trang 15i 01
02 i
i 1 i i3
i 4
i 5 i 7 i
i 8
i 9
10 i
i 11
12 i
i 13
i 14
S 1 S S 3 S 4 S 5 S 6 S 7 S 8 S 9 S 10 S 11 S 12 S 13 S 14 S 15 S 16 S 17 S 18
ck1 i
i ck2
i ck4
ck5 i
i ck6
ck7 i
i ck3
nhanh S
Trang 16Vậy '
01
01 01
40
24 707 , 0 1420
38 , 1017
18 26 , 1
1 1
i1 = 1/ϕ3 = 1/ 2 → f1+g1 = 3
i2 = 1/1 → f2+g2 = 2
i3 = ϕ3 = 2/ 1 → f3+g3 = 3
Bội số chung nhỏ nhất của các f+g là K=6
với Zmin=17để tính Eminta chọn cặp ăn khớp có lợng mở lớn nhất
k f
g f Z
.
min 1
1
=
6 1
3 17
=8,5 từ đó ta có E=9
g f
f
1 1
g
1 1
g f
f
2 2
g
2 2
g f
f
3 3
g
3 3
Nhóm 4 :
i4=1/ϕ4 = 1/ 1.264 = 9/ 19 ta có f4+g4 = 28
i5=1/ϕ3 = 1/ 1.263 = 21/ 35 ta có f5+g5 = 56
i6=1/ϕ2 = 1/ 1.262 = 12/ 16 ta có f6+g6 = 28
bội số chung nhỏ nhất là K = 56
với Zmin=17để tính Eminta chọn cặp ăn khớp có lợng mở lớn nhất
k f
g f Z
4
4 4
=
56 9
28 17
= 0,944 từ đó ta có E=1
g f
f
4 4
g
4 4
4
=
28 19
38 18
g f
f
5 5
5
=
56 21
.56 =21
Trang 175 = + ∑Z
g f
g
5 5
g f
f
6 6
g
6 6
Z Z
Z Z
7
' 7
' 7 7 5 2
7
Z Z
Z Z
Z Z
8
' 8
' 8 8 3
8
Z Z
9
9 0
40 1
35
28 26 1
1 1
2
18 8 1
1 1
37
33 26 1
1 1
0
18 12 1
14
18
18 1
=
=
=
m A
mZ Z
Z
Z
56 2
5 2
1 26 1
1 1
' 7 7
4 4
=
=
=
m A
mZ Z
Z
Z
56 2 3
1 26 1
1 5
1
' 8 8
5 '
8
8
ϕ
Trang 182.2.7 TÝnh sai sè chuçi lîng ch¹y dao.
Ta cã chuçi lîng ch¹y dao thùc tÕ
02
Z
Z
' 1
1
Z
Z
' 4
4
Z
Z
' 7
7
Z
Z
' 8
8
Z
Z
' 9
9
Z
Z
' 10
10
Z
Z
' 11
11
Z
Z
' 12
12
Z
Z
' 13
13
Z
Z
' 14
02
Z
Z
' 1
1
Z
Z
' 5
5
Z
Z
' 7
7
Z
Z
' 8
8
Z
Z
' 9
9
Z
Z
' 10
10
Z
Z
' 11
11
Z
Z
' 12
12
Z
Z
' 13
13
Z
Z
' 14
02
Z
Z
' 1
1
Z
Z
' 6
6
Z
Z
' 7
7
Z
Z
' 8
8
Z
Z
' 9
9
Z
Z
' 10
10
Z
Z
' 11
11
Z
Z
' 12
12
Z
Z
' 13
13
Z
Z
' 14
02
Z
Z
' 2
2
Z
Z
' 5
5
Z
Z
' 7
7
Z
Z
' 8
8
Z
Z
' 9
9
Z
Z
' 10
10
Z
Z
' 11
11
Z
Z
' 12
12
Z
Z
' 13
13
Z
Z
' 14
02
Z
Z
' 2
2
Z
Z
' 6
6
Z
Z
' 7
7
Z
Z
' 8
8
Z
Z
' 9
9
Z
Z
' 10
10
Z
Z
' 11
11
Z
Z
' 12
12
Z
Z
' 13
13
Z
Z
' 14
02
Z
Z
' 3
3
Z
Z
' 4
4
Z
Z
' 7
7
Z
Z
' 8
8
Z
Z
' 9
9
Z
Z
' 10
10
Z
Z
' 11
11
Z
Z
' 12
12
Z
Z
' 13
13
Z
Z
' 14
02
Z
Z
' 3
3
Z
Z
' 6
6
Z
Z
' 7
7
Z
Z
' 8
8
Z
Z
' 9
9
Z
Z
' 10
10
Z
Z
' 11
11
Z
Z
' 12
12
Z
Z
' 13
13
Z
Z
' 14
02
Z
Z
' 1
1
Z
Z
' 4
4
Z
Z
' 9
9
Z
Z
' 10
10
Z
Z
' 11
11
Z
Z
' 12
12
Z
Z
' 13
13
Z
Z
' 14
02
Z
Z
' 1
1
Z
Z
' 5
5
Z
Z
' 9
9
Z
Z
' 10
10
Z
Z
' 11
11
Z
Z
' 12
12
Z
Z
' 13
13
Z
Z
' 14
.6= 377,63
Trang 19Z
Z
' 2
2
Z
Z
' 4
4
Z
Z
' 9
9
Z
Z
' 10
10
Z
Z
' 11
11
Z
Z
' 12
12
Z
Z
' 13
13
Z
Z
' 14
02
Z
Z
' 2
2
Z
Z
' 5
5
Z
Z
' 9
9
Z
Z
' 10
10
Z
Z
' 11
11
Z
Z
' 12
12
Z
Z
' 13
13
Z
Z
' 14
02
Z
Z
' 2
2
Z
Z
' 6
6
Z
Z
' 9
9
Z
Z
' 10
10
Z
Z
' 11
11
Z
Z
' 12
12
Z
Z
' 13
13
Z
Z
' 14
02
Z
Z
' 3
3
Z
Z
' 5
5
Z
Z
' 9
9
Z
Z
' 10
10
Z
Z
' 11
11
Z
Z
' 12
12
Z
Z
' 13
13
Z
Z
' 14
02
Z
Z
' 3
3
Z
Z
' 6
6
Z
Z
' 9
9
Z
Z
' 10
10
Z
Z
' 11
11
Z
Z
' 12
14
Z Z
.6 = 1510,6
Trang 20Từ đó ta có bảng kết quả sai số lợng chạy dao nh sau
Trang 21Z
Z
' 16
16
Z
Z
' 10
10
Z
Z
' 11
11
Z
Z
' 12
12
Z
Z
' 13
13
Z
Z
' 14
14
Z
Z
.6= 2255,6Sai số lợng chạy dao nhanh:
2300
2300 6
, 2255
% 100
= -1,93 % < 2,6%
Vậy đờng chạy dao nhanh đạt yêu cầu
2.3 Thiết kế các truyền dẫn còn lại.
Dựa vào máy tơng tự ta có các cặp bánh răng ăn khớp nh sau:
Đờng chạy dao ngang:
Đờng chạy dao thẳng đứng:
V-VI là :40/40
VI-VII là 28/35
vii-viii là 18/33 sau đó đến cặp bánh răng 22/33 và truyền tới trục vít me đớng thông qua cặp bánh răng côn 22/44
Trang 22Chơng II:
Tính toán và chọn kết cấu hệ thống điều khiển
3.1 Chọn kiểu và kết cấu điều khiển.
Hệ thống điều khiển phải thoả mãn các yêu cầu sau:
- Hệ thống điều khiển phải điều khiển nhanh nhằm mục đích rút ngắn thời gian điều khiển để tăng năng suất lao động Song phải nằm trong phạm vi giới hạn vận hành của con ngời
- Điều khiển tin cậy và chính xác, thể hiện bằng các giải pháp kết cấu tạo
điều kiện thuận lợi dễ nhớ cho ngời công nhân, đồng thời dễ lắp ráp và sửa chữa
- Điều khiển phải an toàn , nhẹ nhàng, dẽ thao tác, nên bố trí tập trung hệ thống tay gạt ở vị trí thuận lợi nhất cho ngời sử dụng
- Các vị trí điều khiển phải có hệ thống định vị
Ta chọn loại càng gạt với hệ thống đĩa lỗ nh máy tơng tự 6H82
Phơng án thay đổi thứ tự I-II-III
Dựa vào sơ đồ động và lới kết cấu ta có bảng điều khiển vị trí các chốt trên đĩa lỗ của hộp tốc độ nh trang sau:
Khối D
Trang 23Bảng điều khiển các khối bánh răng trong hộp tốc độ:
IV III II
Trang 243.2.2 Điều khiển hộp chạy dao :
Nguyên lý hoạt động: Trên 2 đĩa lỗ của hệ thống điều khiển đợc đặt song song có
đục những vòng lỗ phù hợp với từng vị trí ứng với từng cấp tốc độ
Từ sơ đồ động kết hợp vơí lới kết cấu ta lập đợc bảng điều khiển vị trí các chốt trên đĩa lỗ nh trang sau:
Tỷ Lệ : 2:3
A - A
Z36, m 3 Z18, m 3 Z40, m 3
Z16 m3
Z13, m 3
Z43 m3
Z36 m3 Z24 m3 Z32 m3
Z35 m3 Z27 m3
Trang 25i 3 18
27
i 2
18 24
Khèi C
Trang 26*Trên trục 2 có khối bánh răng 3 bậc (A) , có 3 vị trí ăn khớp làm việc :
Trái ( A-T ) là đờng truyền i3 , Giữa (A - G) là đờng truyền i1 và Phải
( A-P) là đờng truyền i2
Sơ đồ gạt:
Chốt 1 Chốt 2
Đĩa 1 Đĩa 2
+ +
0 0
PII
G
Tại vị trí này ứng với cả 2 chốt thì đĩa 1
đều có lỗ còn đĩa 2 không có lỗ Cho ta
tỷ số truyền i1
Chốt 1 Chốt 2
Tại vị trí này ứng với chốt 1 thì cả đĩa
đều có lỗ còn ứng với chốt 2 thì cả 2 đĩa không có lỗ Cho ta tỷ số truyền i2
Trang 27*Trên trục 4 có khối bánh răng 3 bậc(B) với 3 vị trí ăn khớp làm việc: Giữa (B-G)
là vị trí làm việc với đờng truyền i4 , Trái (B-T) là vị trí làm việc với đờng truyền i6
và Phải (B-P) ) là vị trí làm việc với đờng truyền i5
Sơ đồ gạt :
Chốt 1 Chốt 2
Đĩa 1 Đĩa 2
+ +
0 0
PII
i6
Chốt 2 Chốt 1
G
Vị trí ăn khớp giữa
Tại vị trí này ứng với cả 2 chốt thì đĩa
1 đều có lỗ còn đĩa 2 không có lỗ Cho
ta tỷ số truyền i4
Chốt 1 Chốt 2
Trang 28*Khối (C) có 2 vị trí : Trái (C-T) là vị trí làm việc với đờng truyền phản hồi thông qua i7 và i8 và Phải (B-P) ) là vị trí làm việc với đờng truyền trực tiếp mà không thông qua i7 và i8
Sơ đồ gạt:
Chốt 1 Chốt 2
đường truyền trực tiếp
Tại vị trí này ứng với chốt 1 thì cả đĩa
đều có lỗ còn ứng với chốt 2 thì cả 2
đĩa không có lỗ Cho ta đường truyền trực tiếp không thông qua i7 và i8
Chốt 1 Chốt 2
Đĩa 1 Đĩa 2
0 0 + +T
IV
V
Vị trí ăn khớp ứng với đư
ờng truyền phản hồi
Tại vị trí này ứng với chốt 1 thì cả 2 đĩa
đều không có lỗ và ứng với chốt 2 thì
cả 2 đĩa đều có lỗ Cho ta đường truyền phản hồi thông qua i7 và i8
