Thiet ke may cat kim loai 1 71995

đều đặn tức là có dạng rẻ quạt do đó làm cho kích thớc của hộp nhỏ gọn ,bố trícác cơ cấu truyền động trong hộp chặt chẽ nhất.- Qua bảng số vòng quay thực tế và số vòng quay lý thuyết ta

Lời nói đầu

Để xây dựng đất nớc Việt Nam trở thành một quốc gia giàu mạnh, vănminh và công bằng, cần phải giải quyết một nhiệm vụ rất quan trọng là thúc

đẩy nền kinh tế phát triển Giải quyết nhiệm vụ này đòi hỏi nền sản xuất côngnghiệp phải phát triển với nhịp độ cao, mà trong đó phần lớn sản phẩm côngnghiệp đợc tạo ra thông qua các máy công cụ và dụng cụ công nghiệp Chất l-ợng của các loại máy công cụ ảnh hởng rất nhiều đến chất lợng sản phẩm,năng suất, tính đa dạng và trình độ kỹ thuật của ngành cơ khí nói riêng và củangành công nghiệp nói chung Vì vậy vai trò của máy công cụ là hết sức quantrọng nhất là đối với một nền kinh tế đang phát triển nh ở nớc ta hiện nay Nó

đợc dùng để sản xuất ra các chi tiết máy khác, nghĩa là chế tạo ra t liệu sảnxuất nhằm thúc đẩy cơ khí hoá và tự động hoá nền kinh tế quốc dân

Với vai trò quan trọng nh vậy thì việc nắm bắt phơng thức sử dụng cũng

nh khả năng tính toán thiết kế, chế tạo và tối u hoá các máy cắt kim loại làmột yêu cầu cấp thiết đối với ngời làm công tác kỹ thuật trong lĩnh vực cơ khí

Có nh vậy chúng ta mới đạt đợc các yêu cầu kỹ thuật, năng suất trong quátrình chế tạo các sản phẩm cơ khí nói riêng và các sản phẩm công nghiệp nóichung

Vì lý do trên việc hoàn thành đồ án môn học “ Thiết kế máy cắt kim

loại ” là hết sức quan trọng đối với mỗi sinh viên ngành cơ khí Qua đó nó sẽ

giúp cho sinh viên nắm bắt đợc những bớc tính toán thiết kế các máy cắt kimloại cơ bản, đồng thời phục vụ cho việc tiếp cận thực tế một cách dễ dàng khi

ra công tác, ngoài ra nó còn tạo điều kiện cho việc nghiên cứu cải tiến và hiện

đại hoá các máy cắt kim loại

Để hoàn thành đồ án môn học này, ngoài sự cố gắng học hỏi và làmviệc nghiêm túc của em còn có sự hớng dẫn tận tình của PGS TS Nguyễn Ph-

ơng và một số thầy cô trong bộ môn Máy và ma sát học trờng Đại học BáchKhoa Hà Nội Qua đây em xin cảm ơn các thầy cô đã có những ý kiến đónggóp giúp em hoàn thành đồ án môn học này

Tuy em đã có sự cố gắng rất nhiều trong việc tham khảo học hỏi để thựchiện đồ án này nhng do thời gian thực hiện có hạn và tài liệu tham khảo cònhạn chế do vậy khó tránh khỏi thiếu sót Em mong muốn đợc sự chỉ bảo củacác thầy cô để em có thể thực hiện tốt hơn trong các lĩnh vực có liên quan saunày

Em xin chân thành cảm ơn.

Hà Nội tháng 5 năm 2003 Sinh viên thực hiện

Chơng 1 Khảo sát mát tơng tự 1.1Tính năng kỹ thuật của máy cùng cỡ.

thiêtkế

Phạm vi điều chỉnh lợng chạy dao:

Sdọcmin= 23,5 (mm/ph)

Snhanh = 2300 (mm/ph)

Zs=18

Sdung=Sdoc=Sngang

1.2 phân tích phơng án máy tham khảo (6H82)

1.2.1 Các xích truyền động trong sơ đồ động của máy

a) Chuyển động chính :

Dơng Ngọc Hải Lớp: ctm5- k46

+ Khi gạt M1 sang trái ta có đờng truyền chạy chậm (cơ cấu phản hồi

các trục vít me dọc ,ngang đứng thực hiện chạy dao Sd , Sng , Sđ

chuyển động chạy dao nhanh

+ Xích nối từ động cơ chạy dao (không đi qua hộp chạy dao )đi tắt từ độngcơ

NMT2

26 44

44 57

57 43

28 35

18 33

+ Đóng ly hợp M2 sang phải ,truyền tới bánh răng

- Hộp tốc độ có một bánh răng dùng chung nhờ vậy

- Giảm chiều dài trục ,tăng độ cứng vững trục

- Giảm khoảng cách giữa hai bánh răng truyền mô men xoắn giữa hai nhómtruyền lân cận

Phơng án không gian của máy:

Z=18=3.3.2 Phơng án thứ tự

đều đặn tức là có dạng rẻ quạt do đó làm cho kích thớc của hộp nhỏ gọn ,bố trícác cơ cấu truyền động trong hộp chặt chẽ nhất.

- Qua bảng số vòng quay thực tế và số vòng quay lý thuyết ta thấy có sựkhác nhau nhất định đó chính là sai sốdo trong quá trình tính toán ngời ta đãlàm tròn các tỷ số truyền bằng các tỷ số của số răng giữa các bánh răng Tuynhiên các sai số này đều phải nằm trong giới hạn cho phép đó là sai số nhỏhơn sai số cho phép là 5%

1.2.5 Phơng án không gian, phơng án thứ tự của hộp chạy dao

- Hộp chay dao bố trí ngay dới bàn máy dẫn đến kích thớc máy giảm

- Trong hộp chạy dao có dùng cơ cấu phản hồi nên giảm đợc số trục giảm kích thớc hộp chạy dao

Gồm 2 đờng truyền trực tiếp và phản hồi ngoài ra còn có đờng chạy daonhanh:

Do dùng cơ cấu phản hồi nên ta chọn phơng án này

1.2.6 Đồ thị vòng quay của hộp chạy dao

- Với đờng chạy dao thấp và trung bình

Ta xác định đợc chuỗi số vòng quay trục chính

1 0

 Số nhóm truyền tối thiểu là i ¿ 3

Do i ¿ 3 cho nên hai phơng án (1) và (2) bị loại

Vậy ta chỉ cần so sánh các phơng án KG còn lại

Sơ đồ bố trí không gian của 3 trờng hợp:

Dơng Ngọc Hải Lớp: ctm5- k46

1 2

+ Tổng số trục(không kể trục chính) S = i+1 4 4 4 +Số bánh răng chịu Mxmax 2 3 3 +Chiều dài L 18b +17f 18b +17f 18b +17f chọn Nhận xét :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  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 2.1.3 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 3! = 6 PATT Bảng lới 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]

Ta có bảng so sánh các PATT nh sau :

Lợng mở (X) [1] [3] [9] [3] [1] [9] [6] [2] [1]

x max 9 = 8 9 = 8 2*6 = 16

Dơng Ngọc Hải Lớp: ctm5- k46

3(6) II I

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

1 4

Rõ ràng ta thấy PATT 1 có lới kết cấu phân bố theo hình rẻ quạt đều đặn vàchặt chẽ nhất Phơng án 3 cũng có thể sử dụng đợc nhng do tỷ số truyền tănggiảm lớn  kích thớc bộ truyền lớn  không sử dụng

IV III II

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/2 = 1/ 1.26 2 = 8/13= f1/ g1 ta có f1+g1= 21

i2 =1/3 = 1/ 1.26 3 = 1/ 2 = f2 / g2 ta có f2+g2= 3

Dơng Ngọc Hải Lớp: ctm5- k46

i3 =1/4 = 1/ 1.26 4 = 2/5 = f3 / g3 ta có f3+g3= 7 Bội số chung nhỏ nhất là K=21

với Zmin=17 để tính Emin ta chọn cặp ăn khớp có lợng mở lớn nhất

i4 = 1/4 = 1/ 1.26 4= 21/52 ta có f4+g4= 73

i5 = 1/ = 1/ 1.26 = 32/41 ta có f5+g5= 73

i6 = 2 = 1.26 2 = 45/28 ta có f6+g6= 73 Bội số chung nhỏ nhất là K= 73

với Zmin=17để tính Eminta chọn cặp ăn khớp có lợng mở lớn nhất

Do giảm tốc cho nên ta tính :

1 6

1 8

Ta có đồ thị sai số vòng quay

Sai số n <5% nằm trong giới hạn cho phép

2.2 Tính toán thiết kế động học hộp chạy dao.

2.2.1 Tính thông số thứ tự và lập chuỗi số lợng chạy dao.

Với : Sđứng min= Sngang min= Sdọc min= 23.5 mm/phút

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

2 0

2.2.2 Chọn phơng án không gian, lập bảng so sánh phơng án không gian

a) Chọn phơng án không gian

Z=18 = 9 2Z=18 = 6 3 Z=18 = 3.3 2 Z=18 = 2.3.3 Z=18 = 3 2.3

Do số phơng án không gian quá nhiều ta phải tính số nhóm truyền

tối thiểu để loại các phơng án không gian không cần thiết

Để chọn đợc PAKG ta đi tính số nhóm truyền tối thiểu:

Xuất phát từ điều kiện tỷ số truyền trong hộp chạy dao:

 Chọn số nhóm truyền tối thiểulà i = 3

Do i = 3 cho nên hai phơng án (1) và (2) bị loại

+ Tổng số trục(không kể trục chính) S = i+1 4 4 4 +Số bánh răng chịu Mxmax 2 3 3 +Chiều dài L 18b +17f 18b +17f 18b +17f - Ta thấy rằng trục cuối cùng có thể thực hiện chuyển động quay với số vòng quay từ nmin  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 định là K! Với K là số nhóm truyền :K=i = 3 => ta có 3! = 6 PATT Bảng lới kết cấu nhóm nh sau: Ta có bảng so sánh các PATT nh sau : PAKG 3 x 3 x 2 3 x 3 x 2 3 x 3 x 2 PATT I II III II I III III II I Lợng mở (X) [1] [3] [9] [3] [1] [9] [6] [2] [1] x max 9 = 8 9 = 8 2*6 = 16 Kết quả Đạt Đạt Không đạt PATT I III II II III I III I II Lợng mở (X) [1] [6] [3] [2] [6] [1] [6] [1] [3] 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 2

x max 2*6 = 16 2*6 = 16 2*6 = 16

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 khácthì 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

II I

3(1 )

3(6 ) II I

2(9 )

II I

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 ) I V

II I

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

I V

2(1 )

II I

3(6 )

3(2 ) I

xmax

=

9

=8

Để hộp chạy dao nhỏ ngọn khi sử dụng 2 đờng truyền riêng biệt màkhông cần tắt hoặc thêm động cơ thì ngời ta thờng dùng cơ cấu phản hồi và hệthống các ly hợp.

Do 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 4

với nhóm 1:

vì trong hộp chạy dao thờng ngời ta dùng một

loại modun nên việc giảm thấp số vòng quay

trung gian không làm tăng kích thớc bộ truyền do

đó ta dùng cơ cấu phản hồi cho nên đồ thị vòng

với Zmin=17để tính Eminta chọn cặp ăn khớp có l-

bội số chung nhỏ nhất là K=56

với Zmin=17để tính Eminta chọn cặp ăn khớp có

đảm bảo khoảng cáchtrục A đã đợc xác

định trớc A=

2 6

đờng truyền chạy dao dọc:Dựa vào máy tơng tự ta có các cặp bánh răng ăn khớp nh sau:

các cặp bánh răng ăn khớp từ trục

V-VI là :40/40VI-VII là 28/35vii-viii là 18/33viii-ix là 53/37ix-x là 18/16x-xi là 18/18

Đờng chạy dao ngang

các cặp bánh răng ăn khớp từ trục

V-VI là :40/40VI-VII là 28/35vii-viii là 18/33viii-ix là 33/37ix-Vít ngang là 37/33

Đờng chạy dao thẳng

đứng ta chọn cặp bánh răng ăn khớp

nh chạy dao ngang các cặp bánh răng ăn khớp từ trục

V-VI là :40/40VI-VII là 28/35vii-viii là 33/37sau đó đến cặp bánh

răng 33/37 và cặp bánh răng côn 18/16.Xích chạy dao nhanh

Theo yêu cầu của đề bài Snhanh=2500 mặt khác

máy chuẩn Snhanh=2300 do đó để kế thừa các cặp

ăn khớp khác của máy chuẩn ta chỉ cần thay đổi

cặp bánh răng từ trục V → trục VI khi đó ta có

2 8

40 13

36 16 43

64 36

18

27

N=1,7kw n=1420 vg/ph 26

3 0

Px = 0,3.Po.tg = 0,3.29928.tg20o = 3267,87 (N)

Py = 0,2.Po = 0,2.29928 = 5985.6 (N) => Q = 1,4.3267,87 +0,2(16460 + 2.5985,6 + 45000 ) = 19261,2

ta dùng chế độ cắt gọt tính toán, lấy số vòng quay tính toán trên từng trục là

Trục I n1 = nđc=nt= 1450 vg/ph

Trục II n2 = nđc.i0 = 1450.29/56=750,9 vg/ph

nmax=nmin=nt=750,9(vg/ph)Trục III n3max = n2max .i 1= 751.24/39=462 vg/ph

n3min = n2min .i 3=751.18/45 =300,4vg/ph

3 2

n tinh 3=nmin 3.√4nmax 3

3.3.2 Tính toán nối trục đàn hồi

Theo bảng (9 –11) sách thiết kế máy trang 233NXB.GD_1998ta có

Kiểm nghiệm trục :

a.Điều kiện sức bền dập của vòng đàn hồi

Vậy sức bền uốn và sức bền dập đảm bảo điều kiện cho phép

3.3.3 Tính trục chính của hộp tốc độ

3 4

vËt liÖu lµm trôc lµ thÐp 40X t«i c¶i thiÖn HB=230…260260

3 6

{ 2(450+300).M 1 + 300.M 2 = -6 5831889 ¿ ¿¿¿

⇒ { 1500.M 1 + 300.M 2 = -34991334 ¿¿¿¿

⇒ { M 1 ≈ 5113,51 ¿¿¿¿

D¬ng Ngäc H¶i Líp: ctm5- k46

biểu đồ mômen theo phơng thẳng đứng My (hình vẽ)

3 8

692200Nmm Mxoắn

4 0

biểu đồ mômen xoắn

d Tính đ ờng kính trục tại các tiết diện

áp dụng công thức

d=2 , 173

√ √[k σ(1+ c1) M uc Ư2+[(σ−1

σ t +k τ c1) M xc]2(1−ξ4)σ−1

n trong đó: với ξ là tỉ số giữa 2 đờng kính ngoài và trong của trục Do trục

Với vật liệu làm trục là thép 40X

ứng suất chảy  = 550 (MPa) (Thiết kế hệ thống dẫn động cơ khí_T1)

e) Kiểm nghiệm trục theo độ cứng vững:

Kiểm nghiệm độ võng tại chỗ lắp bánh răng và góc xoay tại E

4 2

độ võng cho phép [ y] =0,0002.300 =0,06 > y trục đảm bảo độ cứng vững

[] =0,25o.0,280 = 0,07 >  thoả mãn điều kiện về góc xoắn

Kiểm nghiệm về độ chấn động:

Trục chính của may có tốc độ nmax = 900 (v/f) nên khi làm việc sinh ra chấn động

và xẩy ra dao động cộng hởng ảnh hởng đến độ chính xác gia công chi tiết và có thểgây ra gãy trục

1.Chọn vật liệu

Do không có yêu cầu gì đặc biệt và theo sự thống nhất hoá trong thiết kếchế tạo máy thì ta chọn vật liệu nh sau:

- Bánh nhỏ thép 45 tôi cải thiện

- Bánh lớn thép 45 tôi cải thiện

2.Xác định ứng suất cho phép

Do bộ truyền làm việc trong điều kiện che kín đủ dầu bôi trơn nên dạnghỏng chủ yếu là tróc mỏi, do đó ta tính toán theo độ bền tiếp xúc – ta xác

định ứng suất tiếp xúc cho phép

TheoB6.2(HDTKHDT1)thép 45 tôi cải thiện HB180350

бHlim=2HB+70Chọn hệ số an toàn SH=1,1

4 4

Trong thiÕt kÕ s¬ bé ta lÊy:

* Kiểm nghiệm bánh răng về độ bền tiếp xúc

Tính ứng suất tiếp xúc khi làm việc:

Với n1 tính cho nmax1

Cấp chính xác chế tạo chọn là cấp 8

theo bảng 6.15 ta có: δ H =0,004;

4 6

theo b¶ng 6.16 ta cã:g0=56

0v √a u =0,004.56.2,83 √1804 =4,25Theo c«ng thøc tÝnh bÒ réng b¸nh r¨ng ta cã :

4 8

Ys=1,08-0,695ln2,5=1,022

YR=1

So sánh với ứng suất uốn đã tính ta thấy độ bền uốn đạt yêu cầu

* kiểm tra khả năng quá tải

бHmax=бH √ Kqt <[б

Hmax] =1260(MPA)với Kqt=1,7

бFmax=бF.Kqt бFmax1=45,78.1,7=77,826(MPA)

với [бFmax1]=464(MPA); [бFmax2]=360(MPA)

=> Khả năng quá tải uốn trong giới hạn cho phép