thiết kế máy phay vạn năng nằm ngang

Kết cấu của máy được trình bày như sau bao gồm : Thân máy dùng để kẹp chặt tất cả các bộ phận và cơ cấu máy Nắp trên của máy dịch chuyển theo thanh trượt trên của thân máy và dùng để giữ

LỜI NÓI ĐẦU

Hiện nay, Đảng và Nhà Nước cùng với nhân dân thực hiện công cuộc công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước Đảng ta đã xác định công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước phải gắn liền với cơ khí hóa Như chúng ta đã biết nước ta là một nước có nền công nghiệp còn lạc hậu, trình độ công nghệ chưa theo kịp các nước trên thế giới vì vậy phải nhập ngoại phần lớn các thiết bị để phục vụ cho nền kinh tế Từ đó, Đảng ta đã chủ trương phát triển ngành cơ khí một cách nhanh chóng, trong đó việc đào tạo thế hệ những người có chuyên môn trong lĩnh vực này là rất cần thiết

Từ chủ trương của Đảng, trường Đại Học Kỹ Thuật Đà Nẵng không ngừng phát triển, nâng cao chất lượng dạy và học trong đó ngành cơ khí ngày càng phát triển, được đầu tư xây dựng cơ sở dạy và học nâng cao chất lượng đào tạo Là một trong những sinh viên đang theo học của trường tôi được tìm hiểu và học tập tại Khoa Cơ Khí, chúng tôi rất tự hào và phấn khởi Sau một thời gian học tập tại trường, được đi tham quan và thực tập tại các nhà máy xí nghiệp bản thân tôi đã được giao cho nhiệm vụ thiết kế máy Phay ngang độ chính xác nâng cao

Bằng kiến thức học tập được tại trường và qua quá trình thực tập tại nơi sản xuất cùng với sự hướng dẫn tận tình cúa thầy Trần Minh Chính tôi đã hoàn thành nhiệm vụ đã được giao

Tuy nhiên do khả năng còn hạn chế nên việc tính toán thiết kế máy chắc chắn còn rất nhiều thiếu sót Tôi rất mong được sự chỉ dẫn của các thầy cô giáo

Tôi xin chân thành cảm ơn !

Đà Nẵng, ngày 01 tháng 02 năm 2003 Sinh viên thiết kế

Bùi Cường

PHẦN I : CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ PHAY, MÁY PHAY

PHÂN TÍCH CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT MÁY PHAY

1.1 CÁC VẤN ĐỀ CHUNG VỀ PHAY

1.1.1 Khái niệm quá trình cắt gọt kim loại

Quá trinh cắt gọt kim loại là quá trình hớt đi một lớp phoi trên bề mặt gia công để có chi tiết đạt hình dạng, kích thước và độ bóng bề mặt theo yêu cầu

Các dạng gia công cơ chủ yếu là: Tiện, Phay, Bào, Khoan, Mài, v.v Tất cả các dạng gia công này đều được thực hiện trên các máy cắt kim loại bằng các dụng cụ cắt khác nhau: dao tiện, mũi khoan, dao phay, v.v

Để thực hiện một quá trình cắt gọt nào đó, cần thiết phải có hai chuyển động: chuyển động chính (chuyển động làm việc) và chuyển động chạy dao Chuyển động chính trong quá trình tiện là chuyển động quay của chi tiết Còn khi phay chuyển động chính là chuyển động quay tròn của dao phay Tốc độ của chuyển động chính là tốc độ cắt Chuyển động tịnh tiến của dao theo phương dọc hoặc theo phương ngang là chuyển động chạy dao khi tiện Còn khi phay chuyển động chạy dao là chuyển động tịnh tiến của chi tiết theo phương dọc ngang hoặc thẳng đứng Tốc độ của chuyển động chính luôn lớn hơn tốc độ chạy dao Trong quá trình cắt kim loại các bề mặt mới được hình thành do các lớp bề mặt biến dạng và được hớt dần với sự tạo thành phoi

1.1.2 Quá trình phay và kết cấu dao phay

Quá trình cắt gọt kim loại được thực hiện trên máy phay gọi là quá trinh phay Quá trình phay được thực hiện bằng một loại dao cắt mà ta gọi là dao phay Các răng của dao phay có thể xếp đặt trên bề mặt hình trụ, và cũng có thể nằm ở mặt đầu Mỗi một răng của dao phay là một lưỡi dao đơn giản Thông thường thì dao phay là dụng cụ cắt có nhiều răng Nhưng đôi khi người ta sử dụng dao phay có một răng duy nhất.Các bề mặt và lưỡi cắt của dao phay có tên gọi như sau :

Mặt trước của răng là bề mặt theo đó phoi thoát ra Mặt sau của răng là bề mặt hướng vào mặt cắt trong quá trình gia công

Lưng của răng là bề mặt tiếp xúc với mặt trước của răng và mặt dau của răng cạnh đó Nó có thể là mặt phẳng, gãy khúc hoặc mặt cong.

Mặt phẳng đầu là mặt phẳng vuông góc với trục của dao Mặt phẳng tâm là mặt phẳng đi qua trục của dao và một điểm quan sát trên lưỡi cắt của nó

Lưỡi cắt là một đường tạo bởi giao tuyến của hai mặt trước và sau của răng

Lưỡi cắt chính là lưỡi cắt thực hiện công việc cắt trong quá trình gia công Ơ ídao phay trụ lưỡi cắt có thể thẳng ( theo đường sinh hình trụ), nghiêng so với đường sinh và có dạng xoắn ốc Ơí dao phay hình trụ không có lưỡi cắt phụ Đối với dao phay mặt đầu có: lưỡi cắt chính là lưỡi nghiêng một góc so với trục của dao

Lưỡi cắt phụ là lưỡi cắt nằm ở mặt đầu của dao, lưỡi cắt chuyển tiếp là lưỡi cắt nối các lưỡi cắt chính và lưỡi cắt phụ với nhau

a.Vật liệu chế tạo dao phay

Vật liệu chế tạo phay phải có những tính chất sau đây :

- Độ cứng cao (cao hơn độ cứng của vật liệu gia công)

- Độ chống mòn và độ bền nhiệt cao

- Độ bền cơ khí cao

- Để chế tạo dụng cụ cắt nói chung và dao phay nói riêng, người ta dùng thép cacbon dụng cụ, thép hợp kim dụng cụ, thép gió, hợp kim cứng, hợp kim khoáng, gốm, vật liệu siêu cứng, kim cương tổng hợp hoặc kim cương tự nhiên Enbo

b Độ mòn và tuổi bền của dao phay

Trong quá trình hớt lớp phoi trên bề mặt chi tiết cần phải có một công để thắng các biến dạng đàn hồi và biến dạng dẻo, đồng thời phải thắng cả ma sát ở mặt trước và mặt sau của dụng cụ

Sự mài mòn dụng cụ cắt là quá trình phá huỷ lớp bề mặt dẩn đến sự thay đổi dần hình dạng và trạng thái bề mặt của dụng cụ cắt

Độ mòn là kết quả của quá trình mài mòn mà ta có thể đo được bằng mm hoặc

µm Ma sát gây mòn dao và giảm tuổi bền dao

Tuổi bền của dụng cụ là thời gian làm việc của nó (đo bằng phút) giữa hai lần kế tiếp nhau Như trên ta đã nói, mỗi vật liệu dụng cụ chỉ có thể giữ được tính chất cắt tới một nhiệt độ nhất định Khi nhiệt độ vượt quá giới hạn đó thì tính chất cắt của dụng cụ sẽ mất ngay tức khắc Trong trường hợp như vậy, người ta nói dụng cụ đã “bị cháy”.Nhiệt sinh ra trong quá trình cắt không chỉ ảnh hưởng đến tuổi bền của dụng cụ , mà còn ảnh hưởng đến độ chính xác gia công của chi tiết Thực ra trong quá trình gia công chi tiết bị nung nóng và khi nguội thì kích thước của chi tiết giảm xuống

1.1.3 Phân loại dao phay

Theo tính năng công nghệ người ta chia dao phay ra các loại :

- Dao gia công mặt phẳng

- Dao gia công rãnh và rãnh then hoa

- Dao gia công các mặt định hình

- Dao gia công bánh răng và ren

- Dao gia công các vật tròn xoay

- Dao dùng để cắt vật liệu

Theo đặc điểm kết cấu người ta chia ra :

- Theo phương của răng : răng thẳng, răng nghiêng, răng xoắn và răng các phương khác nhau

- Theo kết cấu của răng : răng nhọn, răng hớt lưng (răng tù)

- Theo kết cấu bên trong : dao phay liền, dao phay ghép, dao phay răng chắp, đầu dao lắp ráp

- Theo phương pháp kẹp chặt : dao có lỗ, dao phay ngón, dao phay có đuôi hình trụ hoặc hình côn

1.1.4 Chọn chế độ cắt hợp lý

Xác định chế độ cắt hợp lý nghĩa là phải chọn kiểu và kích thước dao phay, vật liệu và các thông số hình học phần cắt, điều kiện trơn nguội cho từng trường hợp cụ thể ( vật liệu gia công, kích thước gia công, lượng dư).

Nếu tính đến tuổi bền của dao thì trước hết phải xác định các giá trị cực đại cho phép các thông số ảnh hưởng ít đến tuổi bần của dao, nghĩa là theo thứ tự: chiều sâu cắt, lượng chạy dao răng và tốc độ cắt

Trình tự để chọn chế độ cắt khi phay như sau:

1.Xác định chiều sâu cắt xuất phát từ lượng dư gia công, độ bóng bề mặt yêu cầu và công suất máy

2.Xác định lượng chạy dao răng cực đại Khi xác định cần lấy giá trị gần bằng giá trị làm cho răng dao bị gãy

3 Xác định tốc độ cắt : phụ thuộc chiều sâu cắt, chiều rộng phay, lượng chạy dao răng,

4 Xác định công suất cắt Nc

5.Xác định số vòng quay gần nhất của trục chính

6.Xác định lượng chạy dao phút

7 Xác định thời gian máy là thời gian cắt không có sự tham gia trực tiếp của con người

1.1.5 Phay thuận và phay nghịch

Khi phay bằng dao phay trụ, dao phay đĩa người ta phân biệt ra làm hai phương pháp : phay thuận và phay nghịch

- Phay thuận : là quá trình phay mà chiều chuyển động của dao và chi tiết trùng nhau

- Phay nghịch : là quá trình phay mà chiều chuyển động của dao và chi tiết ngược chiều nhau

Khi phay thuận xẩy ra hiện tượng va đập lúc răng bắt đầu tiếp xúc với chi tiết Như vậy phay thuận chỉ tiến hành trên các máy phay có độ cứng vững tốt nhất, nhưng phay thuận cho độ chính xác cao hơn phay nghịch.

Trong những điều kiện giống nhau thì tuổi bền cao dao phay thuận cao hơn phay nghịch

Nhược điểm của phay nghịch là dao phay luôn có xu hướng nâng chi tiết ra khỏi bàn máy

1.2 MÁY PHAY

1.2.1 Khái niệm về nhóm máy phay và phân loại máy phay

Theo tiêu chuẩn của nhà nước Liên Xô đã thống nhất các ký hiệu quy ước cho các máy sản xuất tại Liên Xô (củ) là mỗi máy có một số hiệu riêng Số đầu tiên ký hiệu nhóm máy, số thứ hai ký hiệu loại máy, số thứ ba (đôi khi là số thứ tư) đặc trưng cho kích thước của máy Trong nhiều trường hợp giữa số thứ nhất và số thứ hai có thêm chữ cái tiếng Nga Chữ viết đó cho biết là máy đã được cải tiến hoặc cải biên Đôi khi chữ cái được ghi ở cuối để cho biết phạm vi sử dụng của máy đã được cải biên chưa

Tất cả các loại máy phay đều thuộc nhóm 6, vì vậy số đầu tiên của ký hiệu sẽ là số 6 Hiện nay nhóm máy phay được phân thành hai nhóm chính :

- Nhóm máy phay vạn năng như : máy phay ngang vạn năng, máy phay đứng vạn năng, máy phay ngang công xôn, máy phay giường nguyên công, v, v,

- Nhóm máy phay chuyên môn hóa : máy phay chép hình có cơ cấu vẽ truyền, máy phay rãnh then, máy phay ren vít, máy phay gia công bánh lệch tâm, v,v,

1.2.2 Công dụng chủ yếu của máy phay

Máy phay chiếm một phần lớn trong các máy cắt kim loại, ở một số nhà máy nó chiếm vào khoảng 1/5 số lượng máy của toàn nhà máy Vì thế trên máy phay thực hiện được nhiều công việc trong phạm vi rộng rãi, bằng phương pháp phay có thể gia công được một bề mặt bất kỳ nào, nhưng chủ yếu dùng để gia công các bề mặt sau :

- Mặt phẳng.

- Các bề mặt định hình ( bề mặt cam, cối dập, khuôn ép, )

- Cắt ren vít trong và ngoài

- Gia công bánh răng

- Cắt rãnh thẳng và rãnh xoắn

1.2.3 Đặc điểm kết cấu của một máy phay công xôn vạn năng

1.2.3.1 Khái niệm và phân loại

Máy phay công xôn là máy phay được dùng phổ biến nhất, bàn máy với sống trượt nằm ở phần công xôn và có thể chuyên động theo ba hướng : dọc, ngang, và thẳng đứng

Máy phay công xôn được chia ra làm mấy loại như sau : máy phay ngang có bàn máy cố định, máy phay vạn năng có bàn máy quay, máy phay đứng và máy phay vạn năng rộng Dựa theo nguyên lý của máy phay đứng người ta chế tạo ra máy phay chép hình và máy phay điều khiển theo chương trình số

Máy phay công xôn dùng để gia công nhiều bề mặt khác nhau bằng các dao phay hình trụ, dao phay đĩa, dao phay mặt đầu, dao phay góc, dao phay ngón, dao phay định hình và nhiều loại dao phay khác trong điều kiện sản xuất đơn chiếc và sản xuất hàng loạt Trên các máy phay này có thể gia công được các chi tiết đa dạng với kích thước phù hợp (phụ thuộc vào kích thước bàn máy) bằng thép, gang, hợp kim màu, chất dẽo và các vật liệu khác Trên máy phay vạn năng có bàn quay, nếu sử dụng đầu chia độ có thể phay rãnh xoắn ở các dụng cụ cắt (mũi khoan, dao doa, v,v, ) đồng thời có gia công được bánh răng hình trụ răng thẳng và răng nghiêng Các máy phay rộng được dùng để thực hiện các nguyên công phay,khoan,doa đơn giản chủ chủ yếu trong điều kiện sản xuất đơn chiếc

Máy phay công xôn cở nhỏ với chiều rộng bàn máy là 160mm : loại này dùng để gia công các chi tiết nhỏ bằng kim loại màu, hợp kim, chất dẻo và cũng dùng để gia

Máy phay công xôn Số 0 với chiều rộng bàn máy là 200 mm : loại dùng để gia công các chi tiết nhỏ bằng thép, gang, kim loại màu, hợp kim và chất dẻo.

Máy phay công xôn Số 1 với chiều rộng bàn máy là 250 mm : loại này được sản xuất theo kiểu loạt P như: máy phay ngang 6P81Γ, máy phay vạn năng 6P81, máy phay đứng 6P11 và máy phay rộng 6P91III Trước kia chúng được sản xuất theo kiểu loạt H như : 6H82, 6H11, 6H81Γ

1.2.3.2 Kết cấu một máy phay ngang vạn năng

Đặc điểm của máy phay loại này là có trục chính nằm ngang và có ba chuyển động vuông góc với nhau : chuyển động dọc, ngang và thẳng đứng Máy phay ngang có hai loại : đơn giản và vạn năng Ở máy phay ngang vạn năng ngoài những chuyển động trên, bàn máy còn có thể quay xung quanh trục thẳng đứng một góc 45° về hai phía Để điều chỉnh bàn máy đến một góc độ nào đó với trục chính, người ta sử dụng bộ phận quay có khắc độ

Kết cấu của máy được trình bày như sau bao gồm :

Thân máy dùng để kẹp chặt tất cả các bộ phận và cơ cấu máy

Nắp trên của máy dịch chuyển theo thanh trượt trên của thân máy và dùng để giữ vững đuôi của trục gắn dao Các vòng có thể di chuyển theo các thanh trượt của nắp trên và được kẹp chặt bằng đai ốc Nên nhớ rằng, không được dịch chuyển các quai treo từ máy này sang máy khác Phần chìa ra của nắp trên có thể điều chỉnh dài, ngắn khác nhau Để tăng độ cứng vững kẹp chặt nắp, người ta dùng một cơ cấu gắn liền nắp máy với cần máy

Cần máy (công xôn) là chi tiết đúc dạng hộp có các thanh trượt thẳng đứng và nằm ngang Cân máy được các thanh trượt thẳng đứng gắn với thân máy và chuyển động theo phương thẳng đứng Còn sống trượt thì chuyển động theo các thanh trượt nằm ngang Cần máy được kẹp trên các thanh trượt bằng cơ cấu kẹp chuyên dùng Cần máy là bộ phận cơ sở của máy, giữ mối liên kết giữa tất cả các bộ phận tạo ra chuyển

động chạy dao dọc, ngang và thẳng đứng Dưới cần máy có một trục vít để nâng lên và hạ xuống.

Bàn máy được gắn và chuyển động theo sống trượt Trên bàn máy có lắp đồ gá,

cơ cấu kẹp chặt và chi tiết gia công Để thực hiện việc gắn các cơ cấu ấy, trên bề mặt công tác của bàn máy có các rãnh chữ T

Sống trượt là một một bộ phận trung gian giữa cần máy và bàn máy Bàn máy chuyển dịch dọc trục theo sống trượt trên, còn phần dưới của sống trượt cùng với bàn máy chuyển dịch theo phương ngang ( theo thanh trượt trên cần máy)

Trục chính của máy phay có tác dụng truyền chuyển dộng quay từ hộp tốc độ tới dao phay Độ chính xác gia công phụ thuộc nhiều vào trục chính quay có chính xác hay không, vào độ cứng vững và độ chịu rung của nó

Hộp tốc độ có tác dụng để truyền cho trục chính những số vòng quay khác nhau Hộp tốc độ đặt bên trong thân máy và được điều khiển bằng bộ phận sang số Bộ phận sang số cho phép chọn một tốc độ bất kỳ mà không cần tuần tự mở các tốc độ trung gian

Hộp chạy dao dùng để tạo ra lượng chạy dao và các chuyển động nhanh (chuyển động phụ) của bàn máy, sống trượt và bàn máy

1.3 PHÂN TÍCH, XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA MÁY PHAY

CẦN THIẾT KẾ

1.3.1 Đặc tính kỹ thuật

Các thông số kỹ thuật và kích thước chính phù hợp với tiêu chuẩn của nhà nước Liên Xô (củ) ΓORT (165_81)

Kích thước mặt ngoài làm việc của bàn máy :

- Chiều dài : 1000 mm

- Chiều rộng : 250 mm

Khoảng cách từ trục chính đến bề mặt làm việc của bàn máy :

- Nhỏ nhất : 50 mm

- Lớn nhất : 370 mm

Các sự dịch chuyển lớn nhất của bàn máy :

- Theo chiều dọc : 630 mm

- Theo chiều ngang : 200 mm

- Theo chiều đứng : 320 mm

Góc quay lớn nhất của bàn máy : ± 45°

Độ chia thang của bàn máy : 1°

Sự dịch chuyển của bàn máy khi đầu phân độ quay được 1 vòng :

- Theo chiều dọc và ngang là : 6 mm

- Theo hướng đứng là : 3 mm

- Sự dịch chuyển của bàn máy đến 1 độ chia của đầu phân độ là :

- Theo chiều dọc và chiều ngang : 0,05 mm

- Theo hướng đứng : 0,025 mm

Khoảng cách từ mép sau của bàn đến mặt đầu của trục chính là : 11mm

Khoảng cách từ trục chính đến sống trượt ngang là :142mm

Khoảng cách lớn nhất từ mặt đầu của trục chính đến trục của giá dẫn luôn ≤ 495 mmMép ở phía dưới của trục chính : 450

1.3.2 Sự dẫn động của máy

Chuyển động của trục chính :

- Động cơ điện 4A112M4M300

- Công suất : N = 5,5KW

- Số vòng quay : n = 1450 v/ph

Dẫn động trong hộp chạy dao :

- Động cơ điện 4AX80B4

- Công suất : N =1,5 KW

- Máng liệu : 22 rad/ph

Khối lượng toàn máy : 2210 Kg

1.3.3 Thiết kế tính năng kỹ thuật của máy

Có nhiều cánh để xác định tính năng kỹ thuật của máy Để thiết kế may cần phải nắm tình hình công nghiệp địa phương Khi thết kế phải dựa vào năng suất mà lựa chọn một nguyên lý thích hợp và tiên tiến, mặc khác máy thiết kế phải cho tính đồng dạng, tính thống về hình dáng và kích thước của chi tiết cao nhất, tạo điều kiện cho máy được thiết kế có tính chuyên dùng và năng suất cao phù hợp với từng cơ sở sản xuất

Vì vậy việc thiết kế tính năng kỹ thuật của máy cần phải có một giai đoạn chuẩn

bị, nghiên cứu nhiệm vụ theo yêu cầu

Với các số liệu ban đầu, ta tính các thông số sau:

tmax

Smax =41,5 4,6 = 1 mm/v4.Lượng chạy dao nhỏ nhất :

1

.S max

Lấy Smin = 0,15 mm/v

PHẦN II : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC TOÀN MÁY

2.1 THIẾT KẾ HỘP TỐC ĐỘ

2.1.1 Công dụng và yêu cầu

Hộp tốc độ là một bộ phận quan trọng của máy cắt kim loại dùng để thực hiện các nhiệm vụ sau :

- Truyền động công suất từ động cơ điện đến trục chính

- Đảm bảo phạm vi điều chỉnh cần thiết cho trục chính hoặc trục cuối cùng của hộp tốc độ với công bội ϕ và số cấp vận tốc Z yêu cầu

Hộp tốc độ có thể được chế tạo cùng một khối với trục chính Trong trường này, hộp tốc được gọi là hộp trục chính Trong trường hộp tốc độ và hộp trục chính được thiết kế thành hai bộ phận riêng biệt và được nối liền bằng một cơ cấu truyền động nào đó, thì hộp tốc độ được gọi là hộp giảm tốc Hộp giảm tốc thường được đặt dưới chân máy hoặc đưa ra ngoài máy nhằm làm giảm rung động và biến dạng nhiệt cho hộp trục chính

Từ các thông số cơ bản Rn ,ϕ và Z có thể thực hiện được nhiều phương về kết cấu của hộp tốc độ với cách bố trí số vòng quay, số trục, hệ thống bôi trơn, điều khiển, v, v, rất khác nhau Do đó ta phải chọn phương án thích hợp nhất để dựa vào yêu cầu sau đây :

- Các giá trị số vòng quay từ n1 ÷ nz và hệ số cấp số vòng quay ϕ phải phù hợp với trị số tiêu chuẩn

- Các chi tiết máy tham gia vào việc thực hiện truyền động phải đủ độ bền, độ cứng vững và đảm bảo truyền động chính xác, nhất là đối với trục chính

- Kết cấu của hộp tốc dộ phải đơn giản, xích truyền động phải hợp lý để đạt hiệu suất truyền động cao Cơ cấu phải dễ dàng tháo lắp và sữa chữa

- Điều khiển phải nhẹ nhàng và an toàn

Với những yêu cầu trên, ta tiến hành phân tích, lựa chọn một phương án tốt nhất phù hợp với các chỉ tiêu kỹ thuật, kinh tế trong điều kiện cho phép.

2.1.2 Tổng hợp truyền động chính

Các số liệu cho trước :

Số cấp tốc độ : Zv = 16

Tốc độ vòng quay : n = (50 ÷ 1600) v/ph

Phạm vi điều chỉnh số vòng quay :

Rn 50

1600min

max = =

=

n n

- Có khả năng sử dụng các dạng truyền dẫn khác nhau

- Đơn giản hoá điều kiện lắp ráp, sữa chữa và cải tiến sau này

- Có khả năng nâng cao các kích thước của cụm trục chính do đó tăng được độ cứng vững của trục chính

Nhưng nó cũng có một số nhược điểm sau :

- Giá thành cao do phải chế tạo hai bộ phận

- Kích thước bộ truyền đai lớn

- Bộ truyền đai thiếu tải ở tốc độ cao

- Khó thay thế đai và khó bảo vệ dầu bắn vào đai Nên bố trí đai ở các gối tựa Nếu bộ truyền đai được bố trí công xôn thì sẽ làm phức tạp hoá kết cấu của nó

2.1.3 Thiết kế động học và xác định tỷ số truyền

Nhiệm vụ chính yếu của hộp tốc độ là đảm bảo chuổi số vòng quay n của trục chính với công bội ϕ và phạm vi điều chỉnh Rn đã cho Để đảm bảo yêu cầu trên, ta cần biết mối quan hệ dộng học giữa các nhóm truyền động của trục chính, giữa các tỷ số truyền trong từng nhóm truyền động, cũng như sự phối hợp giữa chúng với nhau

Trong truyền động phân cấp, số vòng quay của trục chính thường được thực hiện với sự thay đổi tỷ số truyền của các nhóm truyền động giữa hai trục và sự phối hợp giữa chúng với nhau Để xác định tỷ số truyền trong các nhóm truyền động của hộp tốc độ, người ta dùng hai phương pháp : phương pháp giải tích và phương pháp đồ thị Ở đây ta dùng phương pháp đồ thị

Để xác định tỷ số truyền bằng phương pháp đồ thị, người ta dùng hai loại sơ đồ gọi là lưới kết cấu và lưới đồ thị vòng quay

Lưới đồ thị kết cấu của hộp tốc độ : là sơ đồ biểu diễn công thức kết cấu và phương trình điều chỉnh Trên lưới kết cấu mỗi đường nằm ngang biểu diễn số trục của hộp tốc độ, các điểm trên đường nằm ngang sẽ biểu diễn số cấp tốc độ của trục chính, các đoạn thẳng nối các điểm tương ứng trên các trục tương đương các tỷ số truyền giữa các trục đó Để biểu diễn chuổi n theo cấp số nhân ta vẽ lưới kết cấu theo toạ độ logarit đối xứng

Đồ thị lưới vòng quay : chuyển từ lưới kết cấu biểu diễn đối xứng sang biểu diễn các tỷ số truyền thật Ta quy ước điểm trên của trục nằm ngang chỉ số vòng quay cụ thể Các đường thẳng (các tia) nối các điểm tương ứng giữa các trục biểu diễn trị số tỷ số truyền của từng cặp bánh răng ( hay các cặp truyền động khác), tia nghiêng trái biểu thị i< 1, tia nghiêng phải biểu thị 1> 1, tia thẳng đứng biểu thị i= 1

Từ công bội ϕ = 1,26, và chuổi số vòng quay phân bố theo cấp số nhân ta xác định được chuổi số vòng quay của máy cần thiết kế : n1÷ n16

a.Tính số nhóm truyền tối thiểu :

=

= (n0 : là số vòng quay của động cơ)

11450

50 = → x = log145050 = 2,3

Trong đó : x : số nhóm truyền tối thiểu, chọn x = 3.

imingh : tỷ số truyền giới hạn của xích truyền

b Chọn phương án không gian hợp lý

Với số cấp tốc độ Zv = 16, ta có các PAKG sau :

Zv = 16 = 2 × 4 × 2 = 2 × 2 × 4 = 4 × 2 × 2 = 2 × 2 × 2 × 2

Với số nhóm truyền tối thiểu x = 3, ta loại PAKG Zv = 16 = 2 × 2 × 2 × 2

Còn lại 3 PAKG ta tiến hành so sánh để chọn ra 1 PAKG hợp lý nhất

Một số tiêu chuẩn để so sánh :

- Phương án đơn giản tới mức để có thể dễ dàng thực hiện

- Phương án đảm bảo có khả năng tự động hoá máy nhiều nhất

- Phương án có hiệu suất đạt được cao nhất

- Phương án đạt được độ chính xác các xích thực hiện truyền động tạo hình phức tạp và truyền động chính xác

Dựa vào các tiêu chuẩn trên ta có các chỉ tiêu để so sánh:

1 Tính tổng số bánh răng của hộp theo công thức:

Sz = ∑i pi

1

Với pi : là số bánh răng di trượt trong một nhóm

Theo tính toán, có SZmin khi p1 = p1 = = pi = e, với e là cơ số nêpe ( e= 2,6, )

Do ta nên chọn pI = 2,3,4

Với PAKG Zv = 16 = 2 × 4 × 2 , ta có:

SZ = 2.(2 + 4 + 2) = 16 Với PAKG Zv = 16 = 2 × 2 × 4 , ta có:

SZ = 2.(2 + 42+ 4) = 16 Với PAKG Zv = 16 = 4 × 2 × 2 , ta co ï:

SZ = 2.(4 + 2 + 2) = 16

2 Tính tổng số trục của PAKG theo công thức :

Với PAKG Zv = 16 = 2 × 4 × 2 , ta co ï:

Str = 3 + 1 = 4 (trục) Với PAKG Zv = 16 = 2 × 2 × 4 , ta co ï:

Str = 3 + 1 = 4 (trục)Với PAKG Zv = 16 = 4 × 2 × 2 , ta có :

Str = 3 + 1 = 4 (trục)

3 Tính chiều dài sơ bộ của hộp tốc độ theo công thức :

L =∑b+∑f

b : là chiều rộng của bánh răng, b = (6 ÷ 10).m = (0,15 ÷ 0,3).A

m : moduyl, với máy thiết kế có công suất N = 5,5 [ ]Kw ≤ 10[ ]Kw

thường lấy m = 2 ÷ 3 mm

A : khoảng cách trục

f : khoảng hở để lắp miếng gạt Xác định theo trị số kinh nghiệm

f = 8 ÷12 mm, dùng để lắp các miếng gạt

f = 2 ÷3 mm, dùng để bảo vệ

f = 4 ÷6 mm, dùng để thoát dao xọc răng

⇒ L = 17b + 16f

4 Số lượng bánh răng chịu mômen xoắn Mx ở trục cuối cùng Trục cuối cùng thường là trục chính hay trục kế tiếp với trục chính, vì trục này có chuyển quay thực hiện số vòng quay từ n1 đến n16 nên khi tính sức bền dựa vào trị số nmin sẽ có Nxmax Do đó kích thước trục lớn Các bánh lắp trên trục có kích thước lớn nên tránh bố trí nhiều chi tiết trên trục cuối cùng (trục chính)

Từ các chỉ tiêu trên, ta lập bảng so sánh PAKG :

Yếu tố so sánh Phương án

2 × 4 × 2 2 × 2 × 4 4 × 2 × 2

Chiều dài sơ bộ L 17b + 16f 17b + 16f 17b + 16f

Từ bảng so sánh ta chọn được 2 PAKG là Zv = 2 × 4 × 2 và Zv = 4 × 2 × 2 Vì trên trục đầu tiên có bố trí một ly hợp ma sát an toàn, nên trên trục này phải có số bánh răng là nhỏ nhất Từ điều kiện này ta loại PAKG Zv = 4 × 2 × 2, cuối cùng ta có PAKG hợp lý nhất để chọn phương án thứ tự là : Zv = 2 × 4 × 2

2.1.3.2 Phương án thứ tự (PATT)

Mục đích của PATT là tìm ra được một phương án thay đổi sự ăn khớp của các bánh răng trong nhóm truyền thích hợp nhất và tìm ra quy luật phân bố tỷ số truyền trong nhóm truyền

Như ta đã biết với một phương án bố trí không gian đã có, ta có nhiều phương thay đổi thứ tự khác nhau Với số nhóm truyền x = 3, và PAKG Zv = 2 × 4 × 2, ta sẽ có 3! = 1.2.3 = 6 phương thay đổi thứ tư Với 6 PATT được thể hiện bằng 6 lưới kết cấu, và từ đó ta sẽ đánh giá để chọn một lưới kết cấu thích hợp nhất Để chọn được lưới kết cấu thích hợp nhất ta dựa vào phương pháp kiểm nghiệm giới hạn tỷ số truyền

Ta đã biết phạm vi điều chỉnh tỷ số truyền của một nhóm truyền động là :

i

x ) p ( p min

max

ii

1

24

1 ≤i≤

41

Rgh = ϕ(p-1).xi = ϕXmax ≤ 8Trong đó : xmax là lượng mở cực đại giữa hai tia ngoài cùng

Ta lập bảng vẽ lưới kết cấu để so sánh PATT :

lớn nên không phù hợp, có thể loại tiếp 2 PATT này Theo yêu cầu thiết kế đã trình bày trên thì ta chọn PATT là II - I III.

a Xây dựng lưới kết cấu

Từ PATT trên ta có công thức kết cấu là : Zv = 2[4]× 4[1] × 2[8]

Theo yêu cầu thiết kế là hộp trục chính và hộp tốc độ được thiết kế riêng biệt Để nối liền truyền động từ hộp hộp tốc độ đến hộp trục chính ta dùng bộ truyền đai Để giảm chiều trục (kích thước) và tránh cồng kềnh ta dùng bộ truyền đai 1 cấp có tỷ số truyền là 140210 Như vậy trục cuối cùng của cụm tốc độ chỉ có một tỷ số truyền, để truyền đến bộ truyền đai được thuận tiện Như vậy ta bố trí không gian bị biến hình lần thứ nhất với công thức kết cấu là :

n1 n2 n3 n4 n5 n6 n7 n8 n9 n10

0

n11 n12 nn13 n14 n15 n16

Như đã nói truyền động từ trục III đến trục IV chỉ thực hiện 1 tỷ số truyền Để cấp số vòng quay không đổi thì tỷ số truyền này là i' =11

Ta đã biết máy có hệ số cấp vận tốc ϕ = 1,26 Nên phạm vi điều chỉnh tỷ số truyền ở nhóm cuối cùng sẽ là :

Lúc đó : i8 = imax = 12, và i7 = imin = 31

Để giới hạn kích thước chi tiết máy, ta lấy i8 = 1, đồng thời để đảm bảo phạm vi điều chỉnh số vòng quay theo yêu cầu, thì i7 = 61, vì tỷ số truyền này nằm ngoài giới han cho phép, để đưa tỷ số truyền này vào phạm vi thì ta dùng thêm một trục trung gian ở cụm trục chính Trục này có nhiệm vụ thay đổi i7 thành 2 tỷ số truyền i7a. i7b để thực hiện nhiệm vụ giảm tốc → i7 = i7a. i7b Như vậy truyền động từ cụm tốc độ đến cụm trục chính có dạng truyền động phức tạp, một đường tạo nên số vòng quay cao (i8) và một đường tạo nên số vòng quay thấp (i7a. i7b)

Do đó PAKG bị biến hình lần thứ hai với công thức kết cấu như sau:

Zv = 2[4].4[1].1[0].1[0].(1[0]+1[0].1[0])

Ta vẽ lại lưới kết cấu:

Từ lưới kết cấu trên, ta thấy có 16 cấp vận tốc của hộp tốc độ được truyền đến hộp trục chính bằng 2 đường Một đường cho 8 cấp tốc độ thấp và một đường cho 8 cấp tốc độ cao

b Xây dựng lưới đồ thị vòng quay

Trên cơ sở lưới kết cấu đã chọn, ta vẽ đồ thị số vòng quay Ơí đồ thị này, số vòng quay và tỷ số truyền có giá trị thực Vì vậy để vẽ được lưới đồ thị vòng quay, ta tiến hành chọn tỷ số truyền Để chọn được tỷ số truyền ta dựa vào một số nguyên tắc sau đây:

- Nên chọn tỷ số truyền i ≈ 1, vì như thế kích thước của bánh răng chủ động và bị động gần bằng nhau, kích thước sẽ nhỏ gọn Nguyên tắc này dùng cho những trục đầu tiên

- Khi tăng hay giảm tốc qua nhiều trục trung gian, nên cố gắng chọn tỷ số truyền tăng hay giảm từ từ.

- Chọn tỷ số truyền sao cho số vòng quay tới hạn nt của trục trung gian càng lớn càng tốt Vì mô men xoắn tỷ lệ nghịch với số vòng quay, nên khi số vòng quay càng cao, kích thước các chi tiết máy càng nhỏ

- Chọn tỷ số truyền phải nằm trong giới hạn cho phép, và nên chọn theo trị số tiêu chuẩn của dãy số Renard, tức là:

i = 1,06E ; (E: là số nguyên dương hoặc âm)

Nhóm truyền I có 2 tỷ số truyền : i1 và i2

Đây là nhóm truyền đầu tiên, nên ta chọn i ≈ 1 trong giới hạn là41 ≤i≤ 12, ta có

i1: i2 = 1: ϕ4.Chọn i2 = ϕ = 1,26 > 1 (tỷ số truyền tăng tốc)

113

4 >

ϕ

=ϕ

ϕ

=ϕ

= i24

(tỷ số truyền giảm tốc)

Nhóm truyền II có 4 tỷ số truyền i3, i4, i5, i6

Ta có i3 : i4 : i5 : i6 = 1 : ϕ : ϕ2 : ϕ3.Trong đó i6 là tỷ số truyền lớn nhất có thể chọn i6 =ϕ > 1 ( tăng tốc ),

⇒ i4 5 1 <1

ϕ

=ϕ

=i , (tỷ số truyền giảm tốc)

=ϕ

=

1

24

11111

3 2

i

, (tỷ số truyền giảm tốc)

Nhóm truyền III có 2 tỷ số truyền : i7 và i8

i7 : i8= 1: ϕ8.Theo phân tích trên ta chọn i8 1

1

=

2.1.4 Xác định số răng của các bánh răng

Sử dụng phương pháp tính chính xác khi chưa biết khoảng cánh trục A

Nhóm truyền I : có 2 tỷ số truyền i1 và i2

2.3162412141

2126,1

11

1 1 1

1 3

3

1 = = ≈ = ⇒ f +g = + = =

g

f i

ϕ

2.3162273527

351

26,1

121

1721

.62

)4121(17

)(

1

1 1 min

f k

g f Z

E c

Tính số răng của bánh chủ động và bánh bị động tương ứng :

214121

21.62

1 1

1

+

=+

=

f g

f K E Z

414121

41.62

1 1

1

+

=+

=

f g

g K E Z

352735

35.62

2 2

2

+

=+

=

f g

f K E Z

2735

27.62

1

+

=+

=

f g

f K E Z

Nhóm truyền II : có 4 tỷ số truyền i3 , i4 , i5 , i6

2.3162382438

2426,1

11

3 3 3

3 2

2

g

f i

ϕ

2.3162352735

2726,1

11

4 4 4

4

g

f i

ϕ

21

1

5 5 5

5

5 = = ⇒ f +g =

g

f i

2.3162273527

351

26,1

Từ các thừa số trên ta có bội số chung nhỏ nhất của tổng (fj + gj ) là :

K = 31.2 = 62Trong nhóm truyền động này, có i3= imin , i6 = imax Tỷ số truyền i3 là tia nghiêng trái có độ nghiêng lớn nhất, nên bánh răng có số răng nhỏ nhất là bánh chủ động Do đó ta dùng công thức Eminc để xác định Emin

124

1724

.62

)3824(17

)(

3

3 3 min

f k

g f Z

Bội số chung nhỏ nhất của tổng (fj + gj ) là : K = 31.2 = 62 Chọn E = 1

Tính số răng của bánh chủ động và bị động tương ứng :

243824

24623 3

3

+

=+

=

g f

f EK Z

353824

38623 3

3

+

=+

=

g f

f EK Z

273527

27624 4

4

+

=+

=

g f

f EK Z

353527

35624 4

4

+

=+

=

g f

f EK Z

3111

1625 5

5

+

=+

=

g f

f EK Z

31

11

1625 5

5

+

=+

=

g f

f EK Z

353527

35626 6

6

+

=+

=

g f

f EK Z

273527

27626 6

6

+

=+

=

g f

f EK Z

Nhóm truyền III : có 2 tỷ số truyền i7 và i8

Do khi mở ly hợp nối trục chính VII đến trục V ta sẽ co 8 cấp tốc độ lớn, khi nối từ trục V đến trục VI truyền theo bộ truyền i7 =i7a.i7b thì ta có 8 cấp tốc độ nhỏ do đó ở đây ta sử dụng bộ truyền bánh răng biến tốc, ta chọn :

171

25.66

30.77

7 =i a i b = ≈

i

48.296663066

30

7 7 7

71

25

7 7 7

2111

1

8 8 8

8

8 = = ⇒ f +g = + =

g

f i

Ta có BSCNN của tổng ( fI + gI ) là : K = 96

Trong nhóm truyền động này, có i7 =imin , i8 = imax , i8 là tỷ số truyền nghiêng trái có độ nghiêng lớn nhất, nên bánh răng có số răng nhỏ nhất là bánh chủ động Do đó ta dùng công thức Eminc để xác định Emin

130

17

)(

7

7 7 min

a

b a c

f k

g f Z E

Chọn E =1 ⇒ tổng hai bánh răng 2z0 = E.K = 96

Tính số răng của bánh chủ động và bị động tương ứng :

8 =Z =

Z

2.1.5 Kiểm tra sai số tỷ số truyền

Dựa vào kết quả trên ta tính sai số tỷ số truyền từ ilt và itt bằng công thức :

lt

tt lt

2

'

Z

Z3

3

'

Z

Z4

4

'

Z

Z5

5

'

Z

Z6

6

'

Z

Z7

7

'

Z

Z8 8

1, 126

571

1, 125

1

1

Ta nhận thấy các giá trị sai số tỷ số truyền điều nằm trong giá trị cho phép

2.1.6 Kiểm tra sai số vòng quay

Sau khi đã xác định số răng, ta tính lại số vòng quay thực tế của hộp tốc độ ntt (n1

÷ n16) trên cơ sở tỷ số truyền của các số răng đã xác định

Ta tiến hành tính lại số vòng quay thực tế :

985,0 985,0

' ' '

7 7

7 2

1 8

8 3

3 1

1 0 7

7 8 3 1 0

1

b

b a

a b

a đ

Z

Z Z

Z D

D Z

Z Z

Z Z

Z n i

i i i i i

30.210

140.48

48.38

24.41

21.1450

985,0 985,0

' ' '

'

7 7

7 2

1 8

8 4

4 1

1 0 7

7 8 4 1 0

2

b

b a

a b

a đ

Z

Z Z

Z D

D Z

Z Z

Z Z

Z n i

i i i i i n

71

25.66

30.210

140.48

48.35

27.41

21.1450

0,985 0,985

' ' '

'

7 7

7 2

1 8

8 5

5 1

1 0 7

7 8 5 1 0

3

b

b a

a b

a đ

Z

Z Z

Z D

D Z

Z Z

Z Z

Z n i

i i i i i

30.210

140.48

48.31

31.41

21.1450

985,0 985,0

' ' '

'

7 7

7 2

1 8

8 3

3 1

1 0 7

7 8 3 1 0

1

b

b a

a b

a đ

Z

Z Z

Z D

D Z

Z Z

Z Z

Z n i

i i i i i

30.210

140.48

48.27

35.41

21.1450

985,0 985,0

' ' '

'

7 7

7 2

1 8

8 3

3 2

2 0 7

7 8 3 2 0

5

b

b a

a b

a đ

Z

Z Z

Z D

D Z

Z Z

Z Z

Z n i

i i i i i n

2530140482435

' ' '

' '

7

7 7

7 2

1 8

8 4

4 2

2 0 7

7 8 4 2 0

6

b

b a

a b

a â

Z

Z Z

Z D

D Z

Z Z

Z Z

Z n i

i i i i i n

71

25.66

30.210

140.48

48.35

27.27

35.1450

985,0 985,0

' ' '

'

7 7

7 2

1 8

8 5

5 2

2 0 7

7 8 5 2 0

7

b

b a

a b

a â

Z

Z Z

Z D

D Z

Z Z

Z Z

Z n i

i i i i i n

71

25.66

30.210

140.48

48.31

31.27

35.1450

985,0 985,0

' ' '

'

7 7

7 2

1 8

8 3

3 1

1 0 7

7 8 3 1 0

8

b

b a

a b

a â

Z

Z Z

Z D

D Z

Z Z

Z Z

Z n i

i i i i i n

71

25.66

30.210

140.48

48.27

35.27

35.1450

985,0

2

1 8

8 3

3 1

1 0 8

3 1 0

9

' '

D Z

Z Z

Z Z

Z n i i i i n

210

140.48

48.38

24.41

21.1450

985,0

2

1 8

8 4

4 1

1 0 8

4 1 0

10

' '

D Z

Z Z

Z Z

Z n i i i i n

210

140.48

48.35

27.41

21.1450

985,0 985,0

2

1 8

8 5

5 1

1 0

' 5 1 0

11

' '

D Z

Z Z

Z Z

Z n i

i i i n

210

140 48

48 31

31 41

21 1450

985,0 985,0

2

1 8

8 6

6 1

1 0 8

6 1 0

12

' '

D Z

Z Z

Z Z

Z n i

i i i n

210

140.48

48.27

35.41

21.1450

985,0 985,0

2

1 8

8 3

3 2

2 0 8

3 2 0

13

' '

D Z

Z Z

Z Z

Z n i

i i i n

210

140.48

48.38

24.27

35.1450

2

1 8

8 4

4 2

2 0 8

4 2 0 14

' '

D Z

Z Z

Z Z

Z n i

i i i n

210

140.48

48.35

27.27

35.1450

985,0 985,0

2

1 8

8 5

5 2

2 0 8

5 2 0 15

' '

D Z

Z Z

Z Z

Z n i

i i i n

210

140.48

48.51

31.27

35.1450

985,0 985,0

2

1 8

8 6

6 2

2 0 8

6 2 0 16

' '

D Z

Z Z

Z Z

Z n i

i i i n

210

140.48

48.27

35.27

35.1450

]n[

%.n

nnn

2.1.7 Đồ thị biểu diễn số vòng quay của hộp tốc độ

2.1.8 Sơ đồ động hộp tốc độ

2.2 THIẾT KẾ HỘP CHẠY DAO

2.2.1 Đặc điểm và yêu cầu

2.2.1.1 Đặc điểm

Hộp chạy dao dùng để thực hiện chuyển động chạy dao, đảm quá trình cắt được

chính Vì thế, công truyền của hộp chạy dao không đáng kể, thường chỉ bằng 5 ÷ 10 % công suất của chuyển động chính Trái lại, độ chính xác của chuyển động chạy dao lại có tầm quan trọng hơn so với chuyển động chính, vì chuyển động chạy dao cho các thông số cắt chính yếu (s, t) để tạo nên lực cắt, và nếu hộp chạy dao dùng để cắt ren, thì cần đảm bảo độ chính xác của bước ren Do đó hộp chạy dao cũng là một bộ phận quan trọng của máy cắt kim loại như hộp tốc độ.

Vì vận tốc làm việc của chuyển động chạy dao rất bé so với chuyển động chính,

do đó trong hộp chạy dao có thể dùng các cơ cấu giảm tốc nhiều và hiệu suất thấp như vít me_đai ốc, trục vít_bánh vít, v, v,

Tuỳ thuộc vào đặc điểm chuyển động, hộp chạy dao có thực hiện chuyển động liên tục, đồng thời với chuyển động chính, hoặc có thể thực hiện chuyển động chạy dao gián đoạn, không cùng lúc với chuyển động chính Chuyển động chạy dao liên tục thường cần thiết đối với các máy có chuyển động quay tròn, và chuyển động chạy dao gián đoạn thường cần thiết đối với các máy có chuyển động là tịnh tiến

Trong hộp chạy dao, lượng chạy dao cũng như tỷ số truyền của hộp chạy dao không phụ thuộc vào kích thước của chi tiết gia công, nên không cần phải giữ công suất không đổi khi thay đổi vận tốc Do đó, ở hộp chạy dao có nhiều khả năng để sử dụng động cơ điện một chiều điều chỉnh vô cấp, vì nó đảm bảo mô men xoắn không đổi

1451

min s

max s

Đảm bảo độ chính xác cần thiết của chuyển động chạy dao trong trường hợp cắt ren, trường hợp chạy dao ở xích bao hình máy phay lăn răng, v, v, Ở xích này không thể dùng các cơ cấu truyền động như đai truyền, li hợp ma sát.

Phải đảm bảo đủ công suất để thắng lực cắt dọc trục Px, truyền động êm, có khả năng đảo chiều Trường hợp cần thiết ngoài chuyển động chạy dao chậm, cần có xích chạy dao nhanh để giảm bớt thời gian phụ sau mỗi chu kỳ làm việc

2.2.2 Tổng hợp chuyển động chạy dao

Hộp chạy dao của máy công cụ có nhiều dạng khác nhau, và sự khác biệt của hộp chạy dao cũng là nhân tố đầu tiên dẫn đến sự khác nhau về kết cấu Kết cấu của hộp chạy dao khác nhau do nhiều yếu tố, trước tiên là phụ thuộc vào số cấp chạy dao, phụ thuộc vào cấu tạo lượng chạy dao, phụ thuộc vào hướng chạy dao hoặc vào tính chất chuyển động hộp chạy dao

Kết cấu hộp chạy dao còn phụ thuộc vào độ chính xác yêu cầu, phụ thuộc vào mối kiên hệ với chuyển động chính Từ các số liệu ban đầu theo yêu cầu thiết kế sau đây, ta tiến hành chọn kết cấu phù hợp nhất:

Số cấp chạy dao: Zs = 16Công bội : ϕ = 1,26Lượng chạy dao dọc : 35 ÷ 1020 (mm/ph)

Lượng chạy dao ngang: 26 ÷ 790 (mm/ph)

Lượng chạy dao đứng : 13 ÷ 340 (mm/ph)

Theo trên ta sẽ chọn loại hộp chạy dao thường dùng cơ cấu bánh răng di trượt Loại này đảm bảo được lượng di động của dao trong quá trình cắt Lượng di động không đòi hỏi chính xác cao, và nó thường được dùng khi dãy số lượng dao là cấp số nhân Theo yêu cầu thì loại hộp chạy dao này thường dùng với một số ly hợp vấu, ly hợp ma sát để thực hiện chuỗi lượng chạy dao theo cấp số nhân

2.2.3 Thiết kế động học và xác định tỷ số truyền

Đứng về mặt kết cấu, loại hộp chạy dao này rất giống với hộp tốc độ, nên phương pháp thiết kế cũng tương tự như ở hộp tốc độ Với các lượng chạy dao nêu trên, truyền động của động cơ được thực hiện bằng một động cơ riêng có công suất là N = 1,5 KW và n =1400 v/ph.

2.2.3.1 Phương án không gian (PAKG)

Để quá trình tính toán giống như khi thiết kế hộp tốc độ, các lượng chạy dao s1 s2 ,

s3 , sn cần chuyển thành số vòng quay của cơ cấu chấp hành ns1 , ns2 , , nsn Muốn chuyển đổi cần phải biết trước cơ cấu chấp hành là cơ cấu gì Ở hộp chạy dao này ta dùng cơ cấu vít me_đai ốc, với bước của vít me trong cơ cấu này là tx = 6 mm, ta có:

a Tính số nhóm truyền tôi thiểu

x = 1,6

min

maxn

nlog = x = 1,6log1254 = 2,4Trong đó: x là số nhóm truyền tối thiểu, chọn x = 3

b Chọn phương án không gian hợp lý

Với số cấp tốc độ Zv = 16, ta có các PAKG sau:

Zv = 16 = 2 × 4 × 2 = 2 × 2 × 4 = 4 × 2 × 2 = 2 × 2 × 2 × 2

Với số nhóm truyền tối thiểu x = 3, ta loại PAKG Zv = 16 = 2 × 2 × 2 × 2

Còn lại 3 PA ta tiến hành so sánh để chọn ra 1 PAKG hợp lý nhất

Phân tích tương tự hộp tốc độ , ta lập được bảng so sánh các PAKG giống ở hộp tốc độ như sau:

2 × 4 × 2 2 × 2 × 4 4 × 2 × 2

Chiều dài sơ bộ L 17b + 16f 17b + 16f 17b + 16f

Cũng phân tích tương tự, cuối cùng ta chọn được PAKG hợp lý nhất là:

Zv = 16 = 2 × 4 × 2

2.2.3.2 Phương án thứ tự (PATT)

Cũng tương tự hộp tốc độ, với số nhóm truyền x = 3, và PAKG Zv = 2 × 4 × 2, ta sẽ có 3! = 1.2.3 = 6 phương thay đổi thứ tư Với 6 PATT được thể hiện bằng 6 lưới kết cấu, và từ đó ta sẽ đánh giá để chọn một lưới kết cấu thích hợp nhất.Để chọn được lưới kết cấu thích hợp nhất ta dựa vào phương pháp kiểm nghiệm giới hạn tỷ số truyền

Ta đã biết phạm vi điều chỉnh tỷ số truyền của một nhóm truyền động là:

i

x ) p ( p min

max

ii

Tỷ số truyền trong một nhóm truyền động được xác định chỉ dựa trên những giá trị tương đối Để xác định được một giới hạn cho phép, trên thực tế các tỷ số truyền trong máy công cụ trong hộp chạy dao được giới hạn như sau:

1

825

1 ≤i≤ ,

.Tức là phạm vi điều chỉnh tỷ số truyền trong một nhóm truyền động là:

145

11

max

Như vậy phạm vi điều chỉnh giới hạn là:

Rgh = ϕ(p-1).xi = ϕXmax ≤ 14

Trong đó xmax là lượng mở cực đại giữa hai tia ngoài cùng

Ta lập bảng vẽ lưới kết cấu để so sánh PATT

Qua bảng so sánh ta nhận xét tương tự như hộp tốc độ, phương án thích hợp nhất được chọn là II - I III

Lưới kết cấu

a Xây dựng lưới kết cấu

Từ PATT trên ta có công thức kết cấu là Zv = 2[4]× 4[1] × 2[8]

Với yêu cầu khác ở hộp tốc đô, để thuận tiện cho cơ cấu điều khiển làm việc được

an toàn, thì ở nhóm truyền thứ II và III ta bổ sung thêm một tỷ số truyền Với nhóm truyền bổ sung này, thì lưới kết cấu được vẽ lại ở hình với công thức kết cấu là :

b Xây dựng lưới đồ thị vòng quay

Trên cơ sở lưới kết cấu đã chọn, ta vẽ đồ thị số vòng quay Ơí đồ thị này, số vòng quay và tỷ số truyền có giá trị thực Vì vậy để vẽ được lưới đồ thị vòng quay, ta tiến hành chọn tỷ số truyền

Nhóm truyền I có 2 tỷ số truyền: i1 và i2

Đây là nhóm truyền đầu tiên, nên ta chọn i ≈ 1 trong giới hạn là i 21,8

5

1≤ ≤

, ta có :

i1: i2 = 1: ϕ4.Chọn i2 = ϕ = 1,26 > 1 (tỷ số truyền tăng tốc)

113

4 >

ϕ

=ϕ

ϕ

=ϕ

= i24

(tỷ số truyền giảm tốc)

Nhóm truyền IIcó 4 tỷ số truyền i3, i4, i5, i6

⇒ i4 5 1 <1

ϕ

=ϕ

=i , (tỷ số truyền giảm tốc),

=ϕ

=

1

24

11111

3 2

i

, (tỷ số truyền giảm tốc)

Nhóm truyền IIIcó 2 tỷ số truyền : i7 và i8

i7 : i8= 1: ϕ8