Đồ án máy công cụ t6m16

Đồ án thiết kế máy công cụ máy tiện T6M16 hộp tốc độ, Đồ án môn học “Máy công cụ” là môn học cơ sở giúp em tiếp cận tìm hiểu rõ về máy tiện ren vít vạn năng T6M16, hiểu được nguyên lý làm việc cơ cấu điều khiển và chạy dao và các loại nguyên lý của máy công cụ khác.Trong quá trình học, nghiên cứu tính toán, thiết kế đã giúp em hiểu rõ về máy tiện ren vít vạn năng T6M16 và đặc biệt là ở hộp tốc độ của máy. Biết về cách thiết kế máy tiện, hệ thống điều khiển, cơ cấu vận hành của máy tiện…

Lời nói đầu

Trong giai đoạn hiện nay, khi mà đất nước đang tiến hành côngcuộc hiện đại hoá các ngành công nghiệp, đặc biệt là đối với ngànhcông nghiệp chế tạo máy, thì máy công cụ đóng một vai trò, vị trí đặcbiệt quan trọng để sản xuất ra các chi tiết để tạo nên các máy khácphục vụ trực tiếp cho các ngành công nghiệp khác Cùng với sự pháttriển của khoa học kỹ thuật hiện đại trên thế giới đã cho ra đời nhiềuloại máy công cụ hện đại, ứng dụng thành tựu của công nghệ thôngtin tạo nên những máy tự động linh hoạt, những máy chuyên dùng thìmáy công cụ vẫn chiếm  một phần lớn đáng kể trong ngành côngnghiệp chế tạo, đặc biệt là đối với các nước đang phát triển như nước

ta thì việc sử dụng các máy công cụ kết hợp với các đồ gá chuyêndùng vẫn đang được sử dụng rộng rải và phổ biến có hiệu quả

Chính vì vậy mà việc thiết kế các máy công cụ đối với sinhviên không những nhằm giúp cho sinh viên tìm hiểu và nắm vữngđược đặc điểm , tính năng của máy và hệ thống hoá  các kiến thứctổng hợp đã được học mà còn góp phần đáng kể vào công cuộccông nghiệp hoá các ngành công nghiệp của đất nước

Đồ án môn học máy công cụ là nội dung không thể thiếu trong nộidung đào tạo đối với sinh viên ngành chế tạo máy nhằm thực hiệntốt được các yêu cầu và nhiệm vụ nêu trên

Với nhiệm vụ được giao là nghiên cứu thiết kế lại máy tiện vớicác thông số cụ thể dưới sự hướng dẫn trực tiếp của thầy cùng với

sự tìm hiểu và tổng hợp các kiến thức đã được học em đã hoànthành nhiệm vụ của mình đúng yêu cầu và thời hạn

Tuy nhiên, do kiến thức còn hạn chế nên em không tránh khỏisai sót.Em rất mong tiếp tục được sự chỉ bảo, góp ý của thầy

Em xin chân thành cảm ơn!

MỤC LỤC

PHẦN A: PHÂN TÍCH MÁY CHUẨN 5

I Bảng thông số kĩ thuật máy cùng cỡ 5

II Phân tích động học 8

1 Sơ đồ động T6M16

2 Đồ thị vòng quay

PHẦN B: THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC TOÀN MÁY 23

I Thiết kế hộp tốc độ: 23

1 Chọn phương án không gian (PAKG) 23

2 Phương án thứ tự 25

3 Lưới kết cấu và đồ thị vòng quay: 25

II Thiết kế hộp xe dao 49

PHẦN C: TÍNH TOÁN SỨC BỀN VÀ KẾT CẤU MÁY 50

I Chọn chế độ tải, xác định công suất để chọn động cơ cho máy thiết kế: 51

1 Chọn chế độ tải: 51

2 Xác định công suất để chọn động cơ: 51

II Lập bảng tính sơ bộ: 54

1 Tính công suất truyền dẫn của các trục: 54

2 Tính số vòng quay nhỏ nhất của các trục: 54

3 Tính số vòng quay lớn nhất của các trục: 54

4 Tốc độ tính toán các trục: 55

5 Mômen xoắn trên các trục: 55

6 Tính đường kính sơ bộ của các trục: 55

III Tính toán thiết kế bộ truyền bánh răng trục vào hộp tốc độ 57

1 Chọn vật liệu: 57

2 Xác định ứng suất cho phép: 58

3 Sơ bộ chọn hệ số tải trọng K 60

4 Chọn hệ số chiều rộng bánh răng 60

5 Tính khoảng cách trục 60

6 Tính modun 60

7 Kiểm nghiệm sức bền uốn của răng 60

8 Kiểm nghiệm sức bền bánh răng khi chịu quá tải đột ngột: 61

9 Các thông số hình học chủ yếu của bộ truyền 62

10 Tính lực tác dụng 63

PHẦN D: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN HỘP TỐC ĐỘ64 I Chọn hệ thống điều khiển 64

1 Chức năng và yêu cầu của hệ thống điều khiển Hộp tốc độ 64

2 Chọn hệ thống điều khiển 64

II Tính toán thiết kế hệ thống điều khiển cơ khí ( bằng tay ) 65 1 Cơ cấu trung gian 65

2 Cơ cấu điều khiển 67

3 Cơ cấu chấp hành 68

KẾT LUẬN 69

TÀI LIỆU THAM KHẢO 70

PHẦN A: PHÂN TÍCH MÁY CHUẨN

I Bảng thông số kĩ thuật máy cùng cỡ

Trên cơ sở máy cùng cỡ, tra sổ tay công nghệ chế tạo máy 3, ta lập bảng thông số kỹ thuật và chọn máy chuẩn.( Tài liệu tham khảo [1] trang 17 [Bảng 9-4])

-Đường kính lớn nhất

của chi tiết gia công

được trên máy

mmmm-Góc quay của bàn dao

0,06-0,065-0,910,027-0,52

0,5-2456-10,25-22

mm

Số vòng ren

Theo mô

đun-Độ côn nòng ụ động N04 N04 mooc

213512251220

mm

Do yêu cầu của đề bài nên ta chọn máy T6M16 làm máy chuẩn

II Phân tích động học

1 Sơ đồ động T6M16

Hình 1.1 Sơ đồ động máy chuẩn

Máy T6M16 có hộp tốc độ và hộp trục chính rời nhau như vậy việc chế tạo đơn giản, truyền động êm, trục chính ít rung động Vì thế gia công đạt độ chính xác cao

 Tia i3 lệch sang trái 1 khoảng là: 2,02logφ

+ Nhóm 3: Từ trục III sang trục IV:

i4=5640=1,4= 1

φ−0.98

 Tia i4 lệch sang phải 1 khoảng là: 0,98logφ

 Tia i6b lệch sang trái 1 khoảng là: 2.97logφ

+ Nhóm trực tiếp: từ trục V sang trục VII:

i7= 2727=1= 1

φ0

 Tia i7 thẳng đứng



Hình 1.2 Đồ thị vòng quay

Nhận xét đồ thị vòng quay

Dựa vào sơ đồ động của máy ta thấy đường truyền động từ động cơ đến trục chính phải qua hộp, đó là: hộp tốc độ (HTĐ) và hộp trục chính (HTC) Hai hộp này nối với nhau bằng bộ truyền đai

Từ trục cuối của đai đến thẳng trục chính sẽ chạy với tốc độ cao

Từ trục cuối của đai qua trục trung gian VI nên sẽ chạy với tốc độ thấp hơn

Máy tiện T6M16 có hộp tốc độ với số cấp tốc độ z=12 , có hộp tốc

độ (HTĐ) và hộp trục chính (HTC) Hai hộp này nối với nhau bằng bộ truyền đai để giảm chấn động và giảm rung cho trục chính Do đó phương án không gian biến hình lần thứ nhất với công thức kết cấu:

Zo = 1.3.2.1.(1+1x1)

Các nhóm truyền động có đặc tính xi = 0 là đai truyền

vi cho phép , ta dùng thêm 1 trục trung gian để tách i6 thành 2 tỷ số truyền : i6 = i6a i6b Do đó, phương án bố trí không gian biến hình lần thứ hai được thể hiện như sau :

Z= 3x2x1x(1+1x1)

 Có 2 đường truyền của xích tốc độ:

+ Trực tiếp: Động cơ (I) - (II) - (III) - (IV) - (V) - (VII) (trục chính), tạo

(0) (1) (3) (0) (0) (0) (0)

Lưới kết cấu

Hình 1.3 Lưới kết cấu đường gián tiếp

Hình 1.4 Lưới kết cấu đường trực tiếp Hình 1- 3 Lưới kết cấu

Mỗi một đường nằm ngang biểu diễn một trục của hệ thống truyền động dẫn, các điểm trên đường nằm ngang biểu diễn tại trị số cụ thểcấp vòng quay trên trục đó

- Tia thẳng đứng biểu diễn i=1 (đồng tốc)

- Tia nghiêng trái biểu diễn i<1 (giảm tốc)

- Tia nghiêng phải biểu diễn i>1 (tăng tốc)

Qua đồ thị vòng quay thấy đa số các tia nghiêng phải, tức tăng tốc

* Xích tốc độ: Đường truyền động xích tốc độ tổng hợp biểu thị mọi

khả năng thay đổi được biểu diễn như sau:

n đc ∙ 25

36∙

|

72456328

80

|

|

6456

140∙

|

75∙ 277527

27

|

Hình 1.5 Sơ đồ tổng hợp thành máy riêng hộp tốc độ

* Xích chạy dao (hộp chạy dao ): Xích chạy dao tiện ren:

Hình 1.6 Sơ đồ kết cấu động học của xích cắt ren

+ Khi cắt ren hệ mét dùng các bánh răng thay thế: a b.c d =6065.6545 ta cắt được những ren hệ mét với bước tp có trị số nằm trong khoảng 0,5 9 mm phù hợp với bảng

+ Khi cắt ren hệ Anh dung với các bánh răng thay thế a b.c d =6045.12795hoặc 6045.12790 hoặc 6045.12775 hoặc 6045.12770 hoặc 6045.12755 , ta cắt được những ren hệ Anh với n số vòng ren trong 1 inch có trị số nằm trong khoảng

 i cs5= 2736

+ Nhóm i gb dùng cơ cấu mean trực tiếp có 4 tỷ số truyền:

Ta thấy nhóm ics và nhóm igb cung cấp 20 tỷ số truyền khác nhau

-Ưu điểm: Kích thước theo chiều trục nhỏ, phạm vi điều chỉnh lượng

chạy dao lớn, chế tạo đợn giản

-Nhược điểm : chỉ dùng một tỉ số truyền nhưng lại dùng đến 7 cặp

bánh răng để ăn khớp Các bánh răng quay lồng không nên gây ồn

Loại m=2 có Z = 30, 45, 60 và 87 dùng cho ren hệ mét

và môđun

-Ưu điểm: Có thể thay đổi loại ren tùy thuộc vào bộ bánh răng sử

dụng

-Nhược điểm: Bánh răng nằm ngoài máy dễ tiếp xúc bới cát bụi làm

hư hại bánh răng

Phương trình xích cắt ren: 1vtc .i cđ .i tt .i cs .i gb .t x =t p

1vtc .

|

55 55

35 3555

|

58 a b c d .

|

24 30 48 26 52 21 24 27

36

|

|

39 5226 26

52 5226 26

52 3939 2652 5226 26

52 3939 2652 3939 2652 5226

|

39 3939.6=t p

* Xích chạy dao tiện trơn:

- Khi tiện trơn người ta có thể tiện được mặt trụ, khỏa mặt đầu hay cắt đứt…

- Khi tiện trơn dung các bánh răng thay thế : a b.c d =6065.6545 hoặc : a b.c d =87

30.6545 và có trị số lượng chạy dao phù hợp với bảng

Hộp xe dao

Hình 1.11 Hộp xe dao

Bàn xe dao sử dụng bộ truyền bánh răng thanh răng cho việc chạy dao dọc, sử dụng bộ truyền vít me đai ốc cho việc chạy dao ngang.

1vtc .

|

55 55

35 3555

|

58 a b c d .

|

24 30 48 26 52 21 24 27

36

|

|

39 5226 26

52 5226 26

52 3939 2652 5226 26

- Cách đảo chiều cấp truyền chuyển động cho vít me: sử dụng vấu

Nhận xét về hộp chạy dao tiện ren trên máy chuẩn.

Không thể cắt được các bước ren chính xác vì không có cơ cấu để thực hiện truyền động trực tiếp từ nhóm bánh răng thay thế đến trụcchính

Một số cơ cấu đặc biệt của máy tiện T6M16:

* Cơ cấu Hacne: để tạo ra hai đường truyền nhanh và chậm trong hộp trục chính

Hình 1.11 Cơ cấu Hacne

* Cơ cấu an toàn: nhằm bảo vệ máy khi chạy dao dọc hay dao ngangT6M16 sử dụng cơ cấu an toàn để tự động cắt xích chạy dao khi quá

tải

Hình 1.12 Cơ cấu quá tải(cơ cấu an toàn)

* Cơ cấu mean: có 2 loại: trực tiếp và gián tiếp

- Loại trực tiếp như nhóm gấp bội trong T6M16 loại này cứng vững nhưng tỉ số truyền chỉ bằng 1/3 tổng số bánh răng.Do đó nếu cần dùng tỉ số truyền nhiều từ 6-8 thì chiều dài trục lớn,kém cứng vững

Hình 1.13 Cơ cấu mean loại trực tiếp

Một số đặc điểm của máy tiện T6M16:

- Ưu điểm:

+ Máy T6M16 có hộp tốc độ và hộp trục chính tách rời nhau, như vậy việc chế tạo đơn giản, truyền động êm, trục chính ít rung động,

…Vì thế gia công đạt độ chính xác cao

+ Máy tiện T6M16 tiện được 3 loại ren: hệ mét, hệ Anh, hệ môđun + Sử dụng chủ yếu là cơ cấu bánh răng di trượt để điều chỉnh tốc độnên kích thước chiều trục nhỏ, chế tạo các bánh răng đơn giản

- Nhược điểm:

+ Tách rời hộp tốc độ và hộp trục chính sẽ làm cho máy cồng kềnh hơn

+ Không tiện được ren hệ Pitch

+ Sử dụng nhiều cơ cấu bánh răng di trượt thì tổn thất công suất lớn

- Công dụng:

Máy tiện là loại máy cắt kim loại, được dùng rộng rãi nhất để gia công các mặt tròn xoay như: mặt trụ, mặt định hình, mặt nón, mặt ren vít, gia công lỗ ren, mặt đầu cắt đứt Có thể khoan, khoét, doa, cắt ren bằng tarô bàn ren trên máy

Nếu có đồ gá có thể gia công các mặt không tròn xoay, hình nhiều cạnh,

ellíp, cam …

Về đặc điểm nguyên lý: Máy tiện là máy cắt kim loại có chuyển động chính là chuyển động quay tròn quanh tâm của phôi tạo ra tốc độ cắt, chuyển động chạy dao là chuyển động tịnh tiến của dao gồm hailoại: chạy dao dọc (dọc theo hướng trục của chi tiết), chạy dao

ngang (chạy theo hướng kính của chi tiết)

PHẦN B: THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC TOÀN MÁY

φ= z−1

√

√

Số vòng quay tốc độ đối với φ=1.41

tra theo dãy số vòng quay tiêu chuẩn [vg/ph]:

n1=22.4; n2=31.5; n3=45; n4=63;

n9=355; n10=500; n11=710; n12=1000

1 Chọn phương án không gian (PAKG)

- Cấu trúc của hệ thống truyền động

Trong đó: Pi là số tỉ số truyền của nhó truyền thứ i.

+ Chiều dài sơ bộ hộp giảm tốc:

Trong đó: b: là chiều rộng bánh răng Chọn b = 15 mm

f: là bề rộng các khe hở: f =10÷ 15mm Chọn f = 12 mm

+ Số lượng bánh răng trên trục cuối: Dựa trên nhóm tốc độ trụccuối

Ta có bảng so sánh các PAKG:

c.3 x2 x2

II I III (2) (1) (6)

d.3 x2 x2

II III I (2) (6) (1)

e.3 x2 x2

III II I (4) (2) (1)

f.3 x2 x2

III I II (4) (1) (2)

3 Lưới kết cấu và đồ thị vòng quay:

Hình 2.4: Lưới kết cấu phương án d

 Phương án e PAKG: 3×2×2

PATT: III II I (4) (2) (1)

Hình 2.5: Lưới kết cấu phương án e

 Phương án f PAKG: 3×2×2

PATT: III I II (4) (1) (2)

Hình 2.6: Lưới kết cấu phương án f

Qua lưới kết cấu các PAKG, ta chọn phương án a có PATT: III, có kết cấu dạng hình rẻ quạt, vì lưới kết cấu dạng này có các tỉ số truyền thay đổi từ từ, đều đặn Do vậy, các bánh răng làm việc trong miền có tốc độ cao, có kết cấu cân đối, bảo đảm khả năng làm việc tốt nhất của các bộ truyền.

I-II- Kiểm tra lượng mở x:

Zo = 1 x 3 x 2 x 1 x 2

(0) (1) (3) (0) (6)

 Các nhóm truyền động có đặc tính xi = 0 là đai truyền Lưới kếtcấu của nó được thể hiện ở hình sau :

Hình 2.7: Lưới kết cấu biến hình lần 1

Ta thấy: Lượng mở từ trục V sang trục VI bằng 6, khi đó tỷ sốtruyền quá lớn, bộ truyền sẽ không cân đối do có bánh thì quá nhỏ,bánh thì quá lớn Để tận dụng ưu điểm giảm tốc đều đặn, lượng mởbằng 0 Từ trục V đến trục VI cần tách ra 2 đường: trực tiếp và giántiếp Do đó phương án không gian biến hình lần thứ hai với công thứckết cấu:

Zo = 1 x 3 x 2 x 1 x (1 + 1 x 1) (0) (1) (3) (0) (0) (0)

Hình 2.8: Lưới kết cấu biến hình lần 2

Ta chọn:

{

φ2 = 1 1.41 2nghiêngtrái2ô

i5=φ=1.41nghiêng phải 1ô

Kiểm tra điều kiện: 14≤i ≤ 2 => Thỏa mãn

+ Nhóm III có 2 tỉ số truyền: i6 : i7 = 1 :φ6

Ta chọn:

{

φ6 = 1 1.41 6<1:nghiêngtrái6 ô

Số vòng quay tốc độ đối với φ = 1.41 tra theo dãy số vòng quay tiêuchuẩn [vg/ph]:

n1 = 22.4 n2 = 31.5 n3 = 45 n4 = 63

n5 = 90 n6 = 125 n7 = 180 n8 = 250

n9 = 355 n10= 500 n11 = 710 n12 = 1000

3.3 Số răng của các bánh răng:

- Trục động cơ (trục I) đến trục II với tỉ số truyền i0:

i0 = 10001440=2536

- Số răng của các cặp bánh răng:

Theo công thức:

{

f x+ ¿g x ∙KE

Z ' x= g x

g x+ ¿f x ∙KE

Trong đó: f x, g x_ là các số nguyên không có thừa số chung

K_ bội số chung nhỏ nhất của các tổng ( )

Bánh răng Zmin nằm ở phái nghiêng nhiều nhất: i1 – nghiêng trái, giảm tốc

 Bánh răng nhỏ là bánh răng chủ động nên:

Bánh răng Zmin nằm ở phái nghiêng nhiều nhất: i4 – nghiêng trái, giảm tốc

 Bánh răng nhỏ là bánh răng chủ động nên:

E ≥ E min=f x +g x

f x ∙ K ∙Z min= 1+21.12 ∙17=4.25

Chọn E = 8 =>

∑

Vậy số răng các bánh răng trong nhóm II:

{

Z '5= 5 5+7∙96=40

 Số răng của nhóm truyền III:

{

φ3 = 1 1.41 3≈ 1

Bảng 2.3: Số răng của các tỉ số truyền

I.3.4 Sai số số vòng quay:

- Sai số vòng quay:

∆ n=n tt −n tc

n tc ∙100%

Trong đó: ntt _ Số vòng quay tính toán

ntc_ Số vòng quay tiêu chuẩn

Hình 2.10: Đồ thị sai số vòng quay

II Thiết kế hộp chạy dao (HCD):

1 Đặc điểm và yêu cầu:

1.1 Đặc điểm:

- Hộp chạy dao dùng để thực hiện chuyển động chạy dao, đảm

bảo quá trình cắt được tiến hành liên tục

- Tốc độ làm việc chậm hơn nhiều so với hộp tốc độ Vì thế công

suất truyền động của hộp chạy dao không đáng kể, thường chỉ bằng5÷10% công suất truyền động chính

- Hộp chạy dao phai đảm bảo tỉ số truyền chính xác giữa trục và

phôi

- Thực hiện được tiện trơn và tiện ren.

- Hộp chạy dao dùng cơ cấu bánh răng di trượt ở nhóm cơ sở và

cơ cấu mean ở nhóm gấp bội

Hình 2.11: Sơ đồ kết cấu động học của xích cắt ren

- Ren hệ môđun [mm]: m= t p

π=¿ 0.5; 0.75; 1; 1.25; 1.5; 1.75; 2;2.25; 2.5; 3; 3.5; 4; 5; 6; 7; 9

II.2.2 Bảng xếp các bước ren:

- Phương trình xích cắt ren:

1vtc .i cđ .i tt .i cs .i gb .t x =t p

Trong đó: tp_ bước ren cần cắt

icđ_ tỉ số truyền cố định

itt_ tỉ số truyền qua cặp bánh răng thay thế

ics_ tỉ số truyền qua cặp bánh răng cơ sở

igb_ tỉ số truyền qua cặp bánh răng gấp bội

tx_ bước ren của trục vitme

A i

B i

1

2 58 34 78 98

- Tống số răng ZTi của từng cặp bánh răng ăn khớp trong cơ cấu bánhrăng di trượt:

z Ti = 2 A m

i

Trong đó: A là khoảng cách trục giữa 2 bánh răng ăn khớp

mi là môđun của các bánh răng

+ Dựa vào máy chuẩn T6M16, chọn khoảng cách trục: A = 78(mm)

- Lập bảng tính số răng: lần lượt đối chiếu ZTi, Ki để tìm xem 1 ô nào

đó có thể tìm số nguyên a i ≈ z Ti

k i, tổng số các cặp bánh răng sai khác không quá 2 răng

icsi = Ai/Bi

i cs1= 12 i cs2= 58 i cs3= 34 i cs4=78 i cs5= 98Z

Bảng 8.5: Tính số răng của nhóm cơ sở

- Chọn số răng các bánh răng của cơ cấu bánh răng di trượt

nhóm cơ sở: Với lưu ý: