thiết kế chi tiết thiết kế là một bánh răng liền trục (trục răng)

Môn học công nghệ chế tạo máy có vị trí quan trọng trong chơng trình đào tạo kĩ s và cán bộ kĩ thuật về thiết kế, chế tạo các loại máy và các thiết bị cơ khí phục vụ các ngành kinh tế nh

Lời nói đầu

Đất nớc ta hiện nay đang trong tiến trình công nghiệp hoá, hiện đại hoá, mà chặng đờng đầu tiên là cơ khí hoá sản xuất vì đây là nghành sản xuất những sản phẩm sử dụng trực tiếp đợc hoặc là sử dụng vào một quá trình sản xuất khác Do đó dây là một nghành quan trọng và đang đợc nhà nớc chú trọng phát triển

Hiện nay trong các ngành kinh tế nói chung và ngành cơ khí nói riêng đòi hỏi

kĩ s cơ khí và cán bộ kĩ thuật cơ khí đợc đào tạo ra phải có kiến thức cơ bản tơng

đối rộng, đồng thời phải biết vận dụng những kiến thức đó để giải quyết những vấn

đề cụ thể thờng gặp trong sản xuất.

Môn học công nghệ chế tạo máy có vị trí quan trọng trong chơng trình đào tạo

kĩ s và cán bộ kĩ thuật về thiết kế, chế tạo các loại máy và các thiết bị cơ khí phục

vụ các ngành kinh tế nh công nghiệp, nông nghiệp, giao thông vận tải, điện lực vv

Để giúp cho sinh viên nắm vững đợc các kiến thức cơ bản của môn học và giúp cho họ làm quen với nhiệm vụ thiết kế, trong chơng trình đào tạo , đồ án môn học công nghệ chế tạo máy là môn học không thể thiếu đợc của sinh viên chuyên ngành chế tạo máy khi kết thúc môn học

Đồ án này em đựơc sự hớng dẫn tận tình của cô Nguyễn Kim Nga và sự góp ý của các bạn trong lớp, qua đây em xin cám ơn cô và các bạn Vì đây là công trình đầu tiên em thực hiện với kinh nghiệm thực tế ít ỏi nên không tránh khỏi một số sai sót,

em mong đợc sự giải thích thêm của các thày cô.

I-Phân tích chức năng và điều kiện làm việc của chi tiết

-Chi tiết thiết kế là một bánh răng liền trục ( trục răng ) và thuộc họ chi tiếttrục

Căn cứ vào tỉ số chiều dài trên đờng kính ta thấy chi tiết thuộc loại trục bậcngắn

Trục răng cũng nh bánh răng có vai trò truyền động giữa các trục trong hộpgiảm tốc, hộp tốc độ hoặc hộp chạy dao của các máy cắt giọt kim loại, máynâng chuyển, trong động cơ ô tô Do đờng kính vòng chân răng không lớnhơn nhiều so với đờng kính trục nên thờng làm bánh răng liền trục, và nh vậyvật liệu trục và bánh răng giống nhau

-Trên trục răng thì mặt làm việc - mặt quan trọng nhất là bề mặt răng và cổtrục Do đó ta tôi cao tần cho riêng mặt răng, cổ trục thì phải mài tinh

Ngoài ra, còn có 2 lỗ tâm là chuẩn tinh phụ để gá đặt và định vị chi tiết Lỗtâm không chỉ dùng là chuẩn định vị khi gia công mà còn dùng trong các đợtkiểm tra , sửa chữa sau này Lỗ tâm giúp việc gá đặt đợc nhanh chóng và đảmbảo độ đồng tâm các bậc trục , các đờng kính trục mặc dù gá đặt nhiều lần Trục làm việc trong điều kiện chịu lực hớng tâm và mô men xoắn, tải trọng làtrung bình nên chọn vật liệu C45 tôi cải thiện đạt chỉ tiêu sau :

C = 4,4 - 0,5 Si = 0,17 - 0,37 Mn = 0,5 - 0,8 S < 0,045 P < 0,045

Ni = 0,30 Cr = 0,30

σb = 750 MPa, σch = 450MPa

II Phân tích tính công nghệ trong kết cấu của chi tiết

Từ bản vẽ chi tiết ta thấy :

- Các bề mặt trục có khả năng gia công bằng các dao tiện thông thờng.

-Các bậc trục có đờng kính cũng nh chiều dài tơng đối đều, thuận tiện cho giacông nhiều dao đồng thời nhằm đạt năng suất cao Chiều dài trục so với đờngkính không lớn : l/d = 113/70 < 4 nên đảm bảo độ cứng vững khi gá trên hai

lỗ tâm không cần dùng luy-nét Các kích thớc đo đợc một cách trực tiếp

86.3 100.8 113

(Chi tiết sửa) (Chi tiết gốc)

- Hai lỗ tâm và mặt đầu có đủ diện tích nhất định để làm chuẩn cho phépthực hiện nhiều nguyên công khi dùng bề mặt đó làm chuẩn và đảm bảo thựchiện quá trình gá đặt nhanh

- Tuy nhiên, dựa trên vai trò làm việc của từng bề mặt nên có những sửa đổinhằm cải thiện tính công nghệ mà không ảnh hởng đến sự làm việc của chi tiết

:

*Bậc trục phía trái bánh răng (Φ75) là bề mặt lắp ghép trục với bánh răngkhác, rãnh then trên đó quá ngắn và là rãnh kín không thuận tiện chế tạo vàlắp ghép ⇒ sửa thành rãnh then hở Bậc trục này cần gia công thật tinh xác *Bậc trục Φ72 bên trái có tác dụng giảm gia công tinh xác bậc Φ75 Tuynhiên không chặn đợc vòng trong của ổ (Φ70), tức là phải dùng bạc chặn ⇒ tathay bậc này bằng cách kéo dài thêm bậc Φ75 Nh vậy trục có ít bậc hơn, dễchế tạo hơn và giảm đợc biến dạng khi nhiệt luyện nhng không ảnh hởng đếnviệc lắp ráp các chi tiết khác trên trục

*Các góc lợn hai bên mặt đầu bánh răng nhằm giảm tập trung ứng suất nhngkhó thực hiện ⇒ thay bằng các rãnh khía

N- Số chi tiết đợc sản xuất trong một năm

N1- Số sản phẩm đợc sản xuất trong một năm (10.000 chiếc/năm)m- Số chi tiết trong một sản phẩm

Q1 = V.γ (kg)

Trong đó

Q1- Trọng lợng chi tiết

γ - Trọng lợng riêng của vật liệu γThép = 7,85 kg/dm3

V - Thể tích của chi tiết

2- Lập thứ tự các nguyên công

-1 Khỏa mặt đầu và khoan hai lỗ tâm đồng thời Tiến hành trên máy phay nằmngang, sau đó khoan lỗ tâm trên máy khoan MP-71M Định vị và kẹp chặt chitiết trên các khối V và một chốt tỳ tỳ vào mặt đầu bậc trục φ113

-2 Tiện thô và tinh các mặt trụ ngoài, gá chi tiết trên 2 mũi tâm Tiến hànhtrên máy bán tự động một trục chính và hai bàn dao 1A730(Liên Xô) đến cấpchính xác 7, cấp độ bóng 8 Các mặt trụ của các bậc trục đ ợc gia công đồngthời theo cách chia đoạn theo chiều dài bậc trục

-3 Mài thô và tinh các cổ trục (φ70) đến cấp chính xác 6, cấp bóng 10 Hai cổtrục đợc mài theo cách ăn dao ngang

-4 Gia công răng trên trục Thực hiện phay lăn răng thẳng trên máy chuyêndùng bằng dao phay dạng trục vít.

-5 Gia công rãnh then trên máy phay nằm ngang bằng dao phay ngón φ9

VI- Tính lợng d cho một bề mặt và tra lợng d cho các bề mặt còn lại

1-Tính lợng d khi gia công cổ trục φ70++00,,0402

Phôi dập độ chính xác cấp 4, khối lợng phôi 5,5 kg, vật liệu C45R Quytrình công nghệ gồm 4 bớc : tiện thô, tiện tinh, mài thô, mài tinh

Chi tiết đợc định vị và gá đặt bằng hai lỗ tâm nên sai số gá đặt εgd = 0

* Sai lệch không gian đợc xác định theo công thức sau :

2 1 2

Theo bảng 7- Tr30 Thiết kế đồ án CNCTM khi gia công mặt trụ ngoài và mặt

trụ trong ta có lợng d nhỏ nhất :

2Zmin = 2(Rzi-1 + Ti-1 + ρi-1)

Trong đó :

Rzi-1 - chiều cao nhấp nhô do bớc gia công trớc để lại,

2Zmin = 70,13 - 70,02 = 0,11mm = 110µm

Mµi th« : 2Zmax3 = 70,46 - 70,16 = 0,30mm = 300µm

2Zmin3 = 70,34 - 70,13 = 0,21mm = 210µmTiÖn tinh : 2Zmax2 = 71,16 - 70,46 = 0,7mm = 700µm

2Zmin2 = 70,76 - 70,34 = 0,42mm = 420µmTiÖn th« : 2Zmax1 = 78,20 - 71,16 = 7,04mm = 7040µm

2Zmin1 = 75,20 - 70,76 = 4,44mm = 4440µm

Lîng d tæng céng :

2Z0min = 110 + 210 + 420 + 4440 = 5180µm2Z0max = 120 + 300 + 700 + 7040 = 8160µm

Bíc Rz T ρ 2Zmin

(tÝnh)

d (tÝnh) δ dmin dmax 2Zmin 2Zmax

1820 109 78 36 -

4444 418 206 112

-75,20 70,76 70,34 70,13 70,02

3000

400

120

30 20

75,2 70,8 70,34 70,13 70,02

78,2 71,2 70,46 70,16 70,04

4440 420 210 110

7140 700 300 120

-KiÓm tra kÕt qu¶ tÝnh to¸n :

+ Lîng d tæng céng :

2 Z0max- 2Z0min = 8160 - 5180 = 2980 (µm)

δph- δct = 3000 - 20 = 2980 (µm)+ KiÓm tra bíc trung gian : mµi tinh

2Zmax- 2Zmin = 120 - 110 = 10 (µm)

δ1- δ2 = 30 - 20 = 10 (µm)

2- Tra lîng d cho c¸c nguyªn c«ng cßn l¹i

Lợng d gia công bậc trục φ75 = 2,2 mm (Bảng VII - 45 Tr 556, Sổ tayCNCTM I)

1-Nguyên công 1: khoả hai mặt đầu.

Định vị : Chi tiết đợc định vị trên hai khối V định vị và tỳ bằng chốt tỳ vàomặt đầu bậc trục φ113mm

Kẹp chặt : Chi tiết đợc kẹp chặt bằng 2 khối V định vị và một khối V kẹp chặt,phơng lực kẹp trùng với phơng kích vuông góc với bàn máy

Chọn máy : máy phay nằm ngang và máy khoan Giới hạn số vòng quay của dao phay 125-712(vòng/phút)

MP-71M,có các thông số

Công suất động cơ phay-khoan 7.5-2.2(KW)

Giới hạn số vòng quay của dao khoan 20-300(mm/ph)

Công suất máy Nm = 7 KW

Chọn dao : Dao phay hình trụ răng liền P18 Z=16 răng

L ợng d gia công : phay 1 lần với chiều sâu cắt bằng lợng d

Khi gia công mặt đầu ta chọn chiều sâu cắt t = 2 mm

Bảng 5-125 ,ta chọn bớc tiến dao Sz = 0.13 (mm/răng)

-Hệ số phụ thuộc vào trạng thái bề mặt k2 = 0.8 (theo bảng 5.5)

-Hệ số phụ thuộc vào tuổi bền của dao k3 = 1 (theo bảng 5.7)

Nh vậy tốc độ tính toán là Vt = Vb k1.k2.k3 = 0.9x0.8x1x300 =216(m/phút)

Số vòng quay của trục chính theo tính toán là:

) / ( 3 , 214 321

14 , 3

216 1000

ph v

ph m

- Hệ số phụ thuộc vào trạng thái bề mặt k2 = 0.8 (theo bảng 5.5)

- Hệ số phụ thuộc vào tuổi bền của dao k3 = 1 (theo bảng 5.7)

Nh vậy tốc độ tính toán là Vt = Vb k1.k2.k3 = 0.9x0.8x1x32 = 23.04(m/phút).

Số vòng quay của trục chính theo tính toán là:

) / ( 5 , 1467 5

14 , 3

04 , 23 1000

ph v

ph m

=

Thời gian nguyên công

+Thêi gian phay mÆt ®Çu.

T1 =

n S

L L L

28,11

L L

72,25,

§êng kÝnh gia c«ng lín nhÊt : Dmax=400mm

Kho¶ng c¸ch gi÷a hai mòi t©m :1400mm

+Chän dông cô c¾t :

Chän dao tiÖn ngoµi th©n cong cã gãc nghiªng chÝnh 90°, vËt liÖu T15K6 Theo b¶ng X-14 Sæ tay CNCTM II ,ta chän kÝch thíc cña dao nh sau:

H =16; B = 10; L = 100; l = 40; ϕ = 60°, m = 6; l = 10; r = 0.5

+Chế độ cắt:

Khi gia công thô φ701 , 4

8 ,

0 ta chọn chiều sâu cắt t = 2mmBảng 5-60 ,ta chọn bớc tiến dao S = 0.35;

ph v

ph m

=Theo máy ta chọn Sm= 0.36mm

- Bớc 2:Tiện thô φ75

Đờng kính cần đạt đợc là φ76 0 , 100

146 , 0

−

− (tra bảng dung sai)+Chọn dụng cụ cắt nh dao tiện bậc trục φ70

+Chế độ cắt:

Khi gia công thô φ76−−00,,100146 ta chọn chiều sâu cắt t = 2mm

Bảng 5-60 ,ta chọn bớc tiến dao s = 0.35 ;

Sè vßng quay cña trôc chÝnh theo tÝnh to¸n lµ:

3,14.75 189,7( / )

64,44

ph m

−

− ta chän chiÒu s©u c¾t t=1.7mmB¶ng 5-60 ,ta chän bíc tiÕn dao S=0.35;

ph v

ph m

57 , 57 1000

1000

V D n t m ph

1000

234 70 14 , 3 1000

.

Chế độ cắt bớc 2: (phay tinh với Rz =20)

Chiều sâu cắt t =1 mm , lợng chạy dao vòng S0=2,5 mm/vòng (Bảng 5-127SổTayCNCTM )

,

.

25 197 80

14 3

55 49 1000 1000

=

=

= π

Ta chọn số vòng quay theo máy nm=190 vg/ph

= π

Theo bảng 5-139 SổTayCNCTM ,ta có : Nyc = 1,9 Kw < Nm

2-Nguyên công 2: Khoan - Khoét - Doa và khoả mặt bích

Định vị : Chi tiết đợc định vị ở mặt đáy 3 bậc tự do , mặt trụ 2 bậc tự do, mặt

đầu 1 bậc tự do

Kẹp chặt: Chi tiết đợc kẹp chặt bằng cơ cấu trụ trợt từ trên xuống

Chän m¸y : M¸y khoan K125 C«ng suÊt m¸y Nm = 2,8KW

Chän dao : Mòi khoan thÐp giã , mòi khoÐt, doa thÐp giã

,

.

68 820 13

14 3

5 33 1000 1000

=

=

= π

Ta chän sè vßng quay theo m¸y nm= 950 vg/ph

1000

190 80 14 3

.

.

520 16

14 3

26 1000

= π

Ta chän sè vßng quay theo m¸y nm= 540 vg/ph

1000

540 16 14 3

,

.

35 135 16

14 3

8 6 1000 1000

=

=

= π

Ta chän sè vßng quay theo m¸y nm= 135vg/ph

1000

135 16 14 3

.

.

662 225

14 3

52 1000 1000

=

=

= π

Ta chän sè vßng quay theo m¸y nm= 668 vg/ph

1000

668 25 14 3

= π

Theo b¶ng 5-150 SæTayCNCTM ,ta cã : Nyc = 1,4 Kw < Nm = 2,8 Kw

3.Nguyªn c«ng 3 :phay 2 mÆt ®Çu

Định vị : Chi tiết đợc định vị ở mặt đáy 3 bậc tự do và 2 lỗ hạn chế 3 bậc tự do(Dùng một chốt trụ ngắn , một chốt trám )

Kẹp chặt: Chi tiết đợc kẹp chặt bằng đòn kẹp liên động từ trên xuống vuônggóc với mặt đáy

Chọn máy : máy phay nằm ngang P623 Công suất máy Nm = 6,3 KW

Chọn dao : Dao phay đĩa 2 mặt răng liền P18 , đờng kính dao D = 250 , sốrăng Z=22 răng

Số vòng quay của trục chính là:

.

.

12 33 250 14 3

26 1000 1000

= π

Công suất cắt No=4,3 KW (Bảng 5-174 SổTayCNCTM )

No< Nm.η=7.0,8=5,6 KW

Chế độ cắt bớc 2: (phay tinh với Rz = 20)

Chiều sâu cắt t =1 mm , lợng chạy dao vòng S0=1,5 mm/vòng (Bảng 5-37SổTayCNCTM )

,

.

87 52 250

14 3

5 41 1000

= π

Ta chọn số vòng quay theo máy nm=60 vg/ph

Nh vậy tốc độ cắt thực tế là:

Vtt . D . n , . . 47 , 1 m / ph

1000

250 60 14

3

= π

4 Nguyên công 4 : Khoả mặt bích và khoan lỗ φ6

Định vị : Chi tiết đợc định vị ở mặt đáy 3 bậc tự do ,2 lỗ φ6 hạn chế 3 bậc tự

do ( Dùng một chốt trụ , một chốt trám )

Kẹp chặt: Chi tiết đợc kẹp chặt bằng đòn kẹp liên động từ trên xuống vuônggóc với mặt đáy

Chọn máy : Máy khoan K125 Công suất máy Nm = 2,8KW ,η = 0,8

Chọn dao : Dao phay ngón và mũi khoan là thép gió

.

.

7 684 20

14 3

43 1000

= π

Ta chọn số vòng quay theo máy nm= 668 vg/ph

Nh vậy tốc độ cắt thực tế là: Vtt . D . n , . . 41 , 95 m / ph

1000

668 20 14 3

,

.

1672 6

14 3

5 31 1000 1000

=

=

= π

Ta chọn số vòng quay theo máy nm= 1360 vg/ph

Nh vậy tốc độ cắt thực tế là: Vtt . D . n , . . 25 , 62 m / ph

1000

1360 6

14 3

= π

Theo bảng 5-92 SổTayCNCTM , ta có : Nyc = 1,0 Kw < Nm = 2,8.0,8

5.Nguyên công 5 : Tính chế độ cắt cho nguyên công khoét , doa lỗ φ40

Định vị : Chi tiết đợc định vị ở mặt đáy 3 bậc tự do , 2 lỗ φ16 hạn chế 3 bậc tựdo

Kẹp chặt: Chi tiết đợc kẹp chặt bằng cơ cấu tháo lắp nhanh lực kẹp vuông gócvới mặt đáy

Chọn máy : Máy khoan K135 Công suất máy Nm = 4 Kw

Chọn dao : Mũi khoét thép gió

q

S t T

D C

.

Trong đó :-Các hệ số và số mũ tra bảng 5-29 SổTayCNCTM II

1 39 8 18

4 0 1

125 0

2 0

,

,

, ,

, ,

14 3

1000

= 3 14 39 3

88 19 1000

, ,

,

q v

K S t T

D C

.

7 39 6 15

5 0 1

3 0

2 0

,

,

, ,

, ,

14 3

1000

= 3 14 39 7

47 4 1000

, ,

,

q v

K S t T

D C

.

0 120

40 6 15

5 0 1 3

0

2 0

.

,

,

, ,

,

,

V = 5,71 m/ph

⇒ n =

D

V

,

14 3

1000

= 3 14 40

71 5 1000

,

,

= 45,5vòng/phút

6 Nguyên công kiểm tra

Kiểm tra độ song song giữa mặt lỗ trụ và mặt đáy

III- Xác định thời gian nguyên công

Thời gian cơ bản đợc xác định theo công thức sau:

) (

.

n S

L L L T

v

2

1 + +

=

L- Chiều dài bề mặt gia công (mm)

L1- Chiều dài ăn dao (mm)

L2- Chiều dài thoát dao (mm)

Sv- Lợng chạy dao vòng (mm/vg)

n- Số vòng quay trong 1 phút (vg/ph)

i- Số lần gia công

Sp=Sv.n (mm/ph) Công thức tính thời gian phay

) (

.

S

L L L T

p

2

1 + +

=

+ >Nguyên công phay mặt đáy

Phay thô

L=120 mm

15 3

5 0 5

2 80 5 2 3

5 0

,

,

234 92 1

3 15 120

= +

5 0 1 80 1 3

5 0

1 = t ( D − t ) + ( , ÷ ) = ( − ) + ( , ÷ ) =

L2=3 mm

) (

,

,

234 5 2

3 10

,

,

950 35 0

3 5

15 , − cotg45 + (0,5 ÷ 2) = 3

L2 = 2

, ( )

,

540 75 0

2 3

=

16 − , cotg45 + (0,5 ÷ 2) = 2

L2 = 2

, ( )

,

135 4 2

2 2

L L

668 7 0

5 0 5

250 5 3

5 0

5 37 28 5

5 24

5 0 5

250 5 3

5 0

1 = t ( D − t ) + ( , ÷ ) = ( − ) + ( , ÷ ) =

L

L2 = 5

, ( )

,

60 5 1

5 24

L L

T = + 1

L=15 mm

L1 = 0,5 ÷ 2 mm

) (

,

,

668 6 0

,

1360 3

0

2 5 3

39 , − , cotgϕ + (0,5 ÷ 2) = 3

L2 = 2

, ( )

,

168 5 1

2 3

39 , − , cotg45+ (0,5 ÷ 2) = 2

, ( )

,

38 4 3

2 2

40 − , cotg45 + (0,5 ÷ 2) = 2

, ( )

, ,

5 45 7 2

2 2

To- Thêi gian c¬ b¶n

Tp- Thêi gian phô = 10%To =0,591 phót

Tpv- Thêi gian phôc vô = 11%T0 = 0,650 phót

lỗ Φ40

Yêu cầu đối với lỗ Φ40 là phải nằm song song với mặt đáy của chi tiết và phảivuông góc với 2 mặt đầu do vậy để gia công đợc ta phải định vị đủ 6 bậc tựdo

+ Mặt phẳng đáy định vị 3 bậc tự do và có Rz = 20 Mặt phẳng này đợcdùng 2 phiến tỳ để hạn chế

+ Hai lỗ trụ Φ16 định vị hạn chế 3 bậc tự do và có Rz = 2,5 Dùng 1 chốt trụngắn và 1 chốt trám để hạn chế

Chuyển động cắt song song với mặt đáy và vuông góc với lỗ định vị Φ16 Hớng của lực kẹp vuông góc với mặt phẳng định vị và vuông góc với chuyển

14 , = 0,25 Kw < N

m = 4 Kw

1000 31

14 2

,

,

K: là hệ số an toàn,đợc tính nh sau :

K = Ko.K1 K2 K3 K4 K5 K6

Với : Ko:là hệ số an toàn trong mọi trờng hợp , lấy Ko=1,5

K1:là hệ số kể đến lợng d không đều ,khi khoan lỗ rỗng lấy K2=1

Px

Po

W