đồ án thiết kế máy tiện ren vít vạn năng

Để có sựtổng hợp các kiến thức đã học trong các môn học của ngành và có đợc sự khái quát chung về nhiệm vụ của một ngời thiết kế, em đợc nhận đề tài: "Thiết kế máy tiện ren vít vạn năng"

Nhận xét của giáo viên hớng dẫn đồ án

Thái Nguyên, ngày tháng năm 2011 Giáo viên hớng dẫn Nguyễn Thuận Nhận xét của giáo viên chấm đồ án

Thái Nguyên, ngày tháng năm 2010 Giáo viên chấm đồ án Mục lục Lời nói đầu 4

Phần mở đầu: 5

I Tổng quan về máy tiện ren vít vạn năng 5

II Đặc điểm của máy tiện ren vít vạn năng 7

III Phân tích, lựa chọn phơng án thiết kế 8

Chơng I: Thiết kế sơ đồ cấu trúc động học máy 10

I.1 Tổng quan về sản phẩm và các phơng pháp gia công trên máy 10

I.2 Các sơ đồ gia công điển hình trên máy 10

I.3 Tổng hợp cấu trúc động học máy 13

I.4 Kết luận 14

Chơng II: Thiết kế đặc tính kỹ thuật của máy 16

II.1 Thiết kế đặc tính công nghệ 16

II.2 Thiết kế đặc tính kích thớc 16

II.3 Thiết kế đặc tính động học 17

II.4 Thiết kế đặc tính động lực học 19

Chơng III: Thiết kế động học máy 22

III.1 Hộp tốc độ 22

III.2 Hộp chạy dao 41

III.3 Hộp xe dao 57

Chơng IV: Thiết kế động lực học máy 60

IV.1 Xác định chế độ làm việc của máy 60

IV.2 Xác định lực kéo chạy dao 62

IV.3 Tính công suất động cơ 62

IV.4 Động lực học máy trong thời kỳ ổn định 65

Chơng V: Thiết kế chi tiết máy 67

V.1 Thiết kế cụm trục chính 67

V.2 Tính toán bộ truyền bánh đai của hộp tốc độ 75

V.3 Tính ly hợp ma sát đĩa 77

V.4 Tính ly hợp vấu 79

V.5 Tính toán bộ truyền bánh răng - thanh răng 80

V.6 Thiết kế vít me đai ốc 81

Chơng VI: Thiết kế hệ thống bôi trơn làm nguội 85

VI.1 Thiết kế hệ thống bôi trơn 85

Chơng VII: Hớng dẫn sử dụng và điều chỉnh máy 91

VII.1 Hớng dẫn sử dụng 91

VII.2 Hớng dẫn điều chỉnh máy 93

Tài liệu tham khảo

[1]- Thiết kế máy cắt kim loại

Tác giả: Mai Trọng Nhân (Đại học Kỹ thuật Công nghiệp - Thái Nguyên) [2]- Thiết kế máy công cụ

Tác giả: Nguyễn Anh Tuấn - Phạm Đắp (Nxb Khoa học Kỹ thuật) [3]- Thiết kế máy công cụ

Tác giả: Phạm Đắp (Nxb Khoa học Kỹ thuật)

[4]- Hệ dẫn động cơ khí T1

Tác giả: Trịnh Chất

[5]- Hệ dẫn động cơ khí T2

Tác giả: Lê Văn Uyển

[6]- Giáo trình máy cắt kim loại T1,, T2 (Nxb khoa học kỹ thuật).

[7]- Giáo trình máy cắt kim loại T1, T2, T3, T4

Tác giả: Bộ môn Máy & TĐH (Đại học Kỹ thuật Công nghiệp - Thái Nguyên).[8]- Giáo trình vật liệu học

[9]- Chi tiết máy T1, T2 Trịnh Chất - Lê Văn Uyển

[10]- Sức bền vật liệu

Tác giả: Lê Quang Minh - Nguyễn Văn Lơng

Lời nói đầu Một trong những nội dung đặc biệt quan trọng của cuộc cách mạngkhoa học kỹ thuật trên toàn cầu nói chung và với sự nghiệp công nghiệp hoá -hiện đại hoá đất nớc ta nói riêng hiện nay đó là việc cơ khí hoá và tự động hoáquá trình sản xuất Nó nhằm tăng năng suất lao động và phát triển nhanh nềnkinh tế quốc dân Trong đó công nghiệp chế tạo máy cắt kim loại và thiết bị

đóng vai trò then chốt Để đáp ứng nh cầu này, đi đôi với công việc nghiêncứu, thiết kế, nâng cấp máy cắt kim loại là việc trang bị đầy đủ những kiếnthức sâu rộng về máy cắt kim loại và trang thiết bị cơ khí hoá cũng nh khảnăng áp dụng lý luận khoa học vào thực tiễn sản xuất cho đội ngũ cán bộ khoahọc kỹ thuật là không thể thiếu đợc

Sau thời gian học tập tại trờng Đại học Kỹ thuật Công nghiệp đến nay,

em đã hoàn thành chơng trình học của ngành cơ khí chế tạo máy Để có sựtổng hợp các kiến thức đã học trong các môn học của ngành và có đợc sự khái

quát chung về nhiệm vụ của một ngời thiết kế, em đợc nhận đề tài: "Thiết kế

máy tiện ren vít vạn năng".

Đợc sự chỉ bảo hớng dẫn tận tình của thầy giáo Nguyễn Thuận và cácthầy cô giáo trong bộ môn Chế tạo máy, cùng với sự nỗ lực cố gắng của bảnthân, đến nay em đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp của mình Do trình độ còn

hạn chế nên đồ án chắc sẽ không tránh khỏi thiếu sót Em rất mong đợc sự chỉbảo của các thầy cô để em có điều kiện học hỏi thêm.

Em xin chân thành cảm ơn!

Thái Nguyên, ngày tháng năm 2011

Sinh viên thiết kế

Dương Minh SỏngPhần mở đầu

I Tổng quan về máy tiện ren vít vạn năng

1 Khả năng công nghệ:

Trong nhà máy cơ khí, máy tiện chiếm một tỉ lệ khá lớn so với các máymóc trang thiết bị khác Máy tiện đợc sử dụng để gia công các chi tiết có bềmặt trụ tròn xoay (bao gồm cả bề mặt trụ trong và trụ ngoài), bề mặt ren; bềmặt định hình tròn xoay; bề mặt cam đĩa; xén mặt đầu; cắt rãnh; … Khi có Khi cóthêm đồ gá và các cơ cấu phụ trợ đặc biệt, máy tiện có khả năng hớt l ng, tiệntrục khuỷu, tiện các mặt đa diện và có thể khoan, khoét, doa, đánh bóng khi

có yêu cầu

2 Phân loại máy tiện:

Để thuận tiện cho việc nghiên cứu khảo sát, trong nhóm máy tiện ngời

ta cũng chia ra các nhóm sau:

* Phân loại theo trọng lợng máy:

- Máy tiện loại nhẹ (< 1 tấn)

- Máy tiện loại trung (< 10 tấn)

- Máy loại nặng (> 10 tấn)

* Phân loại theo mức độ chính xác máy:

- Máy chính xác thông thờng (cấp E)

- Máy chính xác nâng cao (cấp D)

- Máy chính xác cao (cấp C)

- Máy chính xác đặc biệt cao (cấp B)

- Máy chính xác siêu cao (cấp A)

* Phân loại theo mức độ chuyên môn hoá:

- Máy tiện vạn năng

- Máy tiện chuyên môn hoá

- Máy tiện chuyên dùng

3 Các bộ phận chính của máy tiện:

1 Tay đặt trị số bớc tiến hoặc bớc ren; 2 Tay đặt bớc tiến hoặc bớc ren; 3, 20 Tay điều khiển khớp ly hợp ma sát truyền động chính; 4, 7 Tay đặt tần số quay của trục chính; 5 Tay đặt ren tiêu chuẩn hoặc ren bớc tăng; 6 Tay đặt ren trái hoặc ren phải; 8 Tay ngắt bánh răng ra khỏi thanh răng khi cắt ren; 9 Tay dịch chuyển bàn trợt ngang; 10 Tay quay

và kẹp chặt ổ dao; 11 Tay dịch chuyển bàn trợt dọc; 13 Tay gạt bớc tiến dọc và ngang;

14 Tay hãm nòng ụ sau; 15 Tay hãm ụ sau trên băng máy; 21 Tay điều khiển đai ốc 2 ởng của vít me; 12 Công tắc cho chạy nhanh xe dao; 22 Nút bấm đóng mở động cơ truyền

m-động chính; 16 Vô lăng nòng ụ sau; 23 Vô lăng dịch chuyển bàn xe dao; 17 Công tắc của

đèn chiếu sáng cục bộ; 18 Công tắc chung; 19 Công tắc của máy bơm dung dịch làm nguội

4 Các hệ thống điều khiển của máy tiện:

* Hệ thống điều khiển của máy tiện rất đa dạng và phức tạp, tuy nhiên

về cơ bản nó bao gồm ba bộ phận chính sau:

- Bộ phận điều khiển

- Bộ phận chấp hành để thực hiện các chuyển động theo tín hiệu điều khiển

- Bộ phận trung gian truyền tín hiệu điều khiển từ bộ phận điều khiển

đến bộ phận chấp hành

* Một số cơ cấu điều khiển chính của máy.

- Cơ cấu tác động vào hệ thống điều khiển

- Cơ cấu dịch chuyển bánh răng

- Cơ cấu xác định vị trí tay gạt

- Cơ cấu điều khiển kẹp chặt

- Cơ cấu điều khiển tập trung một tay gạt

- Cơ cấu điều khiển chọn tốc độ,… Khi có

II Đặc điểm của máy tiện ren vít vạn năng

Máy tiện ren vít vạn năng là loại máy đợc sử dụng rất phổ biến trongthực tế Với khả năng công nghệ của máy rất rộng rãi, gia công đạt độ chínhxác cao Chính vì vậy máy tiện đóng vai trò rất quan trọng trong quá trình sảnxuất ra sản phẩm của nhà máy cơ khí

* Đặc trng kỹ thuật của máy tiện

Kích thớc giới hạn của phôi và dao trong quá trình công nghệ đợc xác

định theo kích thớc cơ bản của máy Máy tiện ren vít vạn năng thiết kế có ờng kính gia công lớn nhất trên băng máy là:

đ-Dmax = 2H+ Chiều cao tâm máy H = 200(mm)

Dmax = 400(mm) + Khoảng cách giữa hai mũi tâm:

L = (3,5  7)HChọn L = 5H = 5 200 = 1000(mm)

+ Đờng kính lớn nhất của phôi gia công trên bàn dao là đờng kính giacông có hiệu quả nhất mà ta dùng để tính các đặc trng kỹ thuật Theo 3-2[1]

D1max = (1,2  1,4)H

Lấy D1max = 1,2 H = 1,2 200 = 240(mm)

+ Đờng kính phôi thanh lớn nhất có thể luồn qua lỗ trục chính

Theo 3-4[1]: dmax = (0,15  0,2)D1max

Lấy dmax = 0,2 D1max = 0,2 240 = 48(mm) + Đờng kính bé nhất của phôi, theo 3-3[1]:

Dmin =

d R

240 = 24(mm)

Sử dụng đài gá dao, 4 chỗ gá bốn dao.

* Cấu trúc truyền dẫn động học máy gồm:

+ Xích tốc độ

+ Xích tiện trơn

+ Xích chạy dao tiện ren

+ Xích chạy dao tiện ren chính xác

+ Xích chạy dao nhanh

III Phân tích, lựa chọn phơng án thiết kế

Thiết kế máy là một quá trình phân tích tổng hợp bao gồm các giai đoạn sau:

1- Thiết kế cấu trúc động học máy:

Nội dung công việc tổng hợp cấu trúc động học máy xuất phát từ đối ợng gia công, phơng pháp gia công, dụng cụ gia công để xây dựng sơ đồ cấutrúc động học máy

t-2- Các đặc trng cơ bản của máy bao gồm:

5- Tính chi tiết máy:

Xác định kích thớc, hình dạng chi tiết đảm bảo chịu đợc tải trọng yêucầu

6- Kết Cấu máy:

Trên cơ sở các giai đoạn trên và cùng với những hiểu biết về kết cấu,ngời thiết kế tiến hành xây dựng kết cấu các bộ phận và toàn máy trên cácbản vẽ lắp

7- Đề xuất những nguyên tắc cơ bản về chạy thử và sử dụng máy: Kết luận

Quá trình thiết kế máy là một quá trình tổng hợp phức tạp Công việchoàn chỉnh bản thiết kế máy không phải dễ dàng đạt đợc ngay, mà đòi hỏi ng-

ời cán bộ thiết kế phải có đợc kiến thức chuyên môn nhất định, phải luôn traurồi tích lũy kinh nghiệm phong phú về nhiều mặt mới có thể hoàn thành bảnthiết kế theo mong muốn.

Chơng I Thiết kế sơ đồ cấu trúc động học máyI.1 Tổng quát về sản phẩm và các phơng pháp gia công trên máy:

Một sản phẩm nào đó có thể thực hiện bằng những quy trình công nghệkhác nhau và tơng ứng là những máy khác nhau.Vì vậy yếu tố ảnh hởng tới sơ

đồ nguyên tắc máy là quy trình công nghệ mà máy đó thực hiện Cho nênphân tích lựa chọn phơng pháp tạo hình tốt là nhiệm vụ đầu tiên của tổng hợpcấu trúc động học máy Máy máy tiện ren vít vạn năng là loại máy công cụ đ-

ợc sử dụng rất rộng rãi, để gia công các bề mặt định hình tròn xoay, các loạiren nh ren quốc tế, ren môđun, ren anh, ren pít Có khả năng tiện trơn, tiện cắt

đứt, tiện ngoài, tiện trong, ngoài ra còn có thể tiện đợc các bề mặt là elíp nhngphải chế tạo và thiết kế đồ gá Máy còn có khả năng thực hiện các nguyêncông khoan, khoét, doa Với loại máy này phù hợp với các loại hình sản xuất

I.2 Các sơ đồ gia công điển hình trên máy:

Bề mặt hình học các chi tiết máy rất đa dạng, nó thờng đợc hợp thành từ

các bề mặt cơ bản khác nhau Việc tạo hình các bề mặt cơ bản thực chất là tạohình đờng sinh và đờng sinh và đờng chuẩn hay có thể tạo hình bằng cách tạo

ra đờng sinh và thực hiện trợt đờng sinh theo đờng chuẩn Trong chế tạo máy

ở máy tiện ren vít vạn năng thì công việc gia công ren trên máy đợc coi

là điển hình vì sơ đồ gia công ren có số lợng chuyển động tạo hình là nhiềunhất và phức tạp nhất Nó có ý nghĩa quyết định nhất đối với sơ đồ cấu trúc

động học toàn máy Ngoài ra trên máy còn làm đợc những công việc nh giacông các bề mặt tròn xoay ngoài và trong Các bề mặt này đợc hình thành theonguyên tắc sau:

Trong đó: NS- là số lợng thành phần chuyển động tạo hình đờng sinh

NC- là số lợng thành phần chuyển động tạo hình đờng chuẩn

+ Chuyyển động phân độ:

Là chuyển động cần thiết để dịch chuyển tơng đối giữa dao và phôisang vị trí mới khi trên chi tiết có nhiều bề mặt cơ bản giống nhau Với máythiết kế thì chuyển động phân độ đợc sử dụng khi ta cắt ren nhiều đầu mốihoặc dịch bàn dao

- Đờng tạo hình động (đờng sinh (1))

- Đờng tạo hình tĩnh (đờng chuẩn (2))

- Phơng pháp gia công trụ trơn là phơng pháp quỹ tích - sở dĩ nh vậy làvì khi tiện ngoài đờng sinh (1) nhận đợc do vết của điểm A (điểm đỉnh củamũi dao) Do phôi quay nên điểm đỉnh mũi dao luôn tiếp xúc với đờng sinh(1), đờng chuẩn đợc tạo thành do phôi quay

là Q và T phải đảm bảo mối quan hệ động học khi trục chính mang phôi quay

đợc một vòng thì bàn xe dao dịch chuyển đợc một lợng bằng bớc ren Tiện renchính là phơng pháp chép hình quỹ tích với các chuyển động thành phần,chuyển động tạo hình N là chuyển động cần thiết để tạo ra đờng sinh côngnghệ và dịch chuyển nó theo đờng chuẩn

I.3 Tổng hợp cấu trúc động học máy:

Tổng các liên kết trong và các liên kết ngoài tạo thành nhóm động học,thực hiện một chuyển động chấp hành xác định

Liên kết trong là xích liên kết giữa 2 khâu chấp hành, theo đờng:

+ Phôi - 4 - 5 - is- 6 - 7 - dao

Liên kết ngoài là liên kết nối từ nguồn chuyển động đến khâu chấphành nhằm xác định tốc độ của khâu chấp hành

11

-* Điều chỉnh động học máy trên sơ đồ cấu trúc động học:

t- là bớc ren

- Công thức điều chỉnh: is =

vm 1

p t

is = Sn Cs

I.4 Kết luận:

Sơ đồ cấu trúc động học máy đợc thiết lập trên đây, chính là sơ đồnguyên tắc hoạt động của máy tiện ren vít vạn năng kiểu 1k62 cần thiết kế Sựphối trí theo sơ đồ cấu trúc, là sự kết hợp của các chuyển động chấp hànhthành phần, nhằm tạo ra các chuyển động chấp hành cần thiết giúp cho việchoàn thành một số quá trình công nghệ nhất định thực hiện đợc trên máy

- Khâu điều chỉnh iV đợc bố trí trên xích tốc độ từ động cơ (nguồnchuyển động) tới trục chính, về bản chất nó chính là hộp tốc độ Nhiệm vụchính của iV là nhằm tạo ra chuỗi vòng quay của trục chính, đáp ứng yêu cầuthay đổi và điều chỉnh tốc độ vòng quay trục chính máy

- Khâu điều chỉnh iS đợc bố trí theo xích chạy dao, về bản chất nó chính

là hộp chạy dao Nhiệm vụ chính của iS là tạo ra đợc lợng chạy dao thích hợp,

đáp ứng cho các quá trình công nghệ cụ thể

ở đây việc sử dụng các khâu chấp hành là các truyền động vít me - đai

ốc, thanh răng - bánh răng bên cạnh những nhợc điểm nh tổn hao công xuấtlớn, bớc tiến dao chịu ảnh hởng của bớc vít me, thì nó cũng có những u điểmrất lớn mà các truyền động khác không đáp ứng đợc nh: thực hiện biến đổichuyển động quay - tịnh tiến thuận lợi, chuyển động êm; có khả năng khử đ-

ợc khe hở sau quá trình sử dụng bị mòn Điều này làm tuổi thọ của máy đợcnâng cao, từ đó góp phần nâng cao độ chính xác của máy

Chơng II thiết kế đặc tính kỹ thuật của máyII.1 Thiết kế đặc tính công nghệ:

Máy tiện ren vít vạn năng có thể gia công đợc các bề mặt tròn xoay (trụtrong và trụ ngoài), mặt đầu, các bề mặt ren Đồng thời có thể thực hiện đợccác công việc khoan, khoét, doa, tarô, Nếu có thêm các trang bị công nghệ

có thể mở rộng khả năng công nghệ của máy

Vật liệu dụng cụ cắt đợc sử dụng trên máy là các loại thép các bon dụng

cụ, thép gió (P9, P18), thép hợp kim dụng cụ (T15K6, BK6, BK8, ), vật liệu

sứ Việc sử dụng loại dao cụ thể phụ thuộc vào vật liệu gia công và tính côngnghệ cũng nh điều kiện kỹ thuật

Vật liệu gia công trên máy là các loại thép, hợp kim mầu, nhng chủyếu là thép với thông số b = 750(KN/mm2) Phôi gia công có thể là phôi chiếc

đợc gá kẹp bằng mâm cặp hay chống tâm, nếu là phôi thanh đợc luồn qua trụcchính máy

+ Chiều cao tâm máy H = 200(mm)

Dmax = 400(mm) + Khoảng cách giữa hai mũi tâm:

L = (3,5  7)HChọn L = 5 H = 5 200 = 1000(mm)

+ Đờng kính lớn nhất của phôi gia công trên bàn dao là đờng kính giacông có hiệu quả nhất mà ta dùng để tính các đặc trng kỹ thuật:

D = (1,2 1,4)H

Lấy D1max = 1,2 H = 1,2 200 = 240 (mm)

+ Đờng kính phôi thanh lớn nhất có thể luồn qua lỗ trục chính:

dmax = (0,15  0,2)D1max

Lấy dmax = 0,2 D1max = 0,2 240 = 48 (mm)

+ Đờng kính bé nhất của phôi:

Dmin =

d R

Do đó chọn các trị số tốc độ cắt tới hạn tốt nhất căn cứ vào các tài liệuthống kê trên các máy khác nhau có thể tăng trị số tốc độ cắt lên 25% khi kể

đến sự tiến bộ của kết cấu và vật liệu dụng cụ

b) Tần số quay hay số hành trình kép giới hạn:

Với máy có chuyển động chính quay, tần số giới hạn tính theo côngthức 3.11[1] và 3.12[1]/(51):

nmax min

=

1000

24 14 , 3 2000

= 150,72(mm/ph)

Vmin = 

1000

D

nmin max

=

1000

240 14 , 3 5 , 12

= 9,42(mm/ph)

- Phạm vi điều chỉnh tốc độ:

 = 1,259

+ Theo bảng 4[1]/(197) các trị số công bội  tiêu chuẩn, ta chọn  = 1,26

- Các trị số trong chuỗi số vòng quay đợc xác định theo công thức 1.14[1]

tmax = 0,73

max 1

D = 0,7 3 240 = 4,35(mm)Lấy tmax = 4,4(mm)

tmin = 



 4

1

 



 2

3 Xích chạy dao nhanh:

Để đảm bảo thời gian phụ, ở một số máy có hành trình của cơ cấu côngtác lớn, ngời ta bố trí xích chạy dao nhanh cơ cấu công tác và nối với xíchchạy chậm gần trục kéo qua cơ cấu nối tuần tự Theo bảng 8[1]/(200) chọn tốc

độ và thời gian chạy dao nhanh:

- Bàn dao chạy dọc nhanh:

Vdn = 2,2  4(m/ph) chọn Vdn = 3 (m/ph)

- Bàn dao chạy ngang nhanh:

V = 0,75  1,25 (m/ph) chọn V = 1,25 (m/ph)

D = 0,7 3 240 = 4,35(mm)Lấy t* = 4,4(mm)

- Lợng chạy dao tính toán S* đợc xác định theo công thức 3.20[1]

v

s t

Chọn Cv = 31,6 ; Kv = 1,09

 V* = 4 , 4 0 , 25 1 , 46 0 , 66

6 , 31

V

4

10 6

52 , 18 11688

= 3,6 (KW)

4 Chọn sơ bộ động cơ điện:

Một máy công cụ muốn làm việc đợc thì nhất thiết phải có một haynhiều động cơ điện để truyền dẫn chuyển động chính, chuyển động chạydao,

Để có cơ sở lựa chọn truyền dẫn cho máy ta xác định sơ bộ và chọn sơ

bộ động cơ điện cho máy

Công suất động cơ truyền dẫn chung cho cả xích tốc độ và xích chạydao là:

Ne=



* c

s N K

Trong đó:

Ks = 1,02  1,2- là hệ số kể đến công suất chạy dao; Lấy Ks = 1,2

 = 0,75  0,85- là hiệu suất chung của cả truyền dẫn Lấy  = 0,75

III.1.1 Phân tích các lựa chọn chung:

1 Chọn kiểu truyền dẫn:

Chọn kiểu truyền dẫn có ý nghĩa rất lớn đến chất lợng bề mặt gia công,giá thành của máy, phạm vi sử dụng, kết cấu không gian của máy

Khi chọn kiểu truyền dẫn cần căn cứ vào phạm vi điều chỉnh, công suấttruyền, trị số trợt thuận tiện cho điều khiển, thay đổi tốc độ nhanh và tínhcông nghệ phải tốt.

Từ những vấn đề trên cùng kinh nghiệm của ENIMS với máy có chuyển

động chính quay, có công suất nhỏ thua 100 KW ta chọn phơng án truyền dẫn

- Có thể truyền nhiệt trong hộp tốc độ sang hộp trục chính

- Có thể ảnh hởng rung động trong hộp tốc độ sang hộp trục chính

- Khó dùng truyền động đai cho trục chính

3 Bố trí kích thớc vỏ hộp:

Máy đợc thiết kế là máy hạng vừa nên ta chọn quan hệ kích thớc bìnhthờng

4 Lựa chọn bộ truyền cuối cùng:

Bộ truyền cuối cùng ảnh hởng rất lớn đến chế độ cắt gọt lớn nhất và độ

điều hoà chuyển động, đến độ bóng bề mặt gia công

Máy có trục chính quay với tốc độ trung bình nên ta chọn bộ truyềncuối cùng là bánh răng Để đảm bảo trục chính quay êm cần đảm bảo tốc độvòng của bánh răng không đợc lớn quá, đờng kính bánh răng lắp trên trụcchính không đợc bé quá đờng kính phôi lớn nhất

- Đờng kính bánh răng lớn nhất cho phép là:

max n

] V [

D1max ta phải dùng hai bánh răng dẫn cho trục chính bằng hai đờng truyền:

+ Đờng truyền tốc độ thấp

+ Đờng truyền tốc độ cao

III.1.2 Chọn phơng án kết cấu:

1 Chọn dạng kết cấu:

Chọn dạng kết cấu đơn giản hay phức tạp cần căn cứ vào phạm vi điềuchỉnh yêu cầu, công dụng của máy Để lựa chọn một phơng án thích hợp tatiến hành tính và so sánh phạm vi điều chỉnh tốc độ Rn và phạm vi điều chỉnhtới hạn *

n

R ; trong đó Rn = 160

* n



2

i ] R [

với  = 1,26

[Ri] =

] i [

] i [

min

max =

4 / 1

* Ưu điểm của kết cấu truyền dẫn phức tạp là cho phép mở rộng phạm

vi điều chỉnh, đáp ứng yêu cầu điều chỉnh Rn, rút ngắn đờng truyền trên cácxích có tốc độ cao, do đó giảm đợc công suất mất mát, giảm tải trọng và kíchthớc bộ truyền tiết kiệm nguyên vật liệu Khi dùng kết cấu truyền đơn này tachỉ cần dùng một kết cấu phụ là đủ

Từ công thức 4.1[1]: Z = Z0 (1 + '

1

Z )

Trong đó: Z1 - Kết cấu phụ.

Z0 - Kết cấu cơ sở

Z0 = Z -

 lg

] R lg[

2 Lựa chọn phơng án kết cấu:

Phơng án kết cấu đợc biểu diễn qua công thức kết cấu: Z = m

1 k  Pk

Phơng án kết cấu quyết định số lợng bánh răng, số trục, số ổ bi, số lỗtrong vỏ hộp và tổng chi phí chế tạo vỏ hộp Vì vậy cần chọn phơng án tốtnhất khi so sánh một số chỉ tiêu sau đây:

+ Tổng số bộ truyền bé nhất:

Sp = 



m 1

Ta có: nmin = nđc  i1min  i2min   immin

Trong đó: nmin - tốc độ nhỏ nhất của chuỗi ra

nđc - tốc độ của động cơ: nđc = 1460(vg/ph)

imin - tỷ số truyền nhỏ nhất của nhóm thứ i

Theo kinh nghiệm để giảm kích thớc hớng kính của các bộ truyền nênlấy:

mmin lg4 = lg

min

dc

n n

mmin =

4 lg

1

lg

5 , 12

Nghĩa là nếu: Z ≥ 



m 1

k k

P thì P1 ≥ P2 ≥ ≥ Pm

Gần trục chính nên lấy Pm = 1 hoặc Pm = 2

Qua đó ta thấy từ dạng kết cấu:

Z = 24 = 6 (1 + 3) = Z1 + Z2

- Với Z1 = 6  1 = 6 có các phơng án sau:

Z1 = 2  3 = 3  2 = 2  3  1 = 3  2  1 = 6  1  1 = 1 

6  1Xét thấy có phơng án: Z1 = 3  2  1 đảm bảo điều kiện trọng lợngtruyền dẫn nhỏ nhất (P1 ≥ P2 ≥ P3), nhng do phải kết hợp với đờng truyền nhóm

2 (Z2) nên ta chọn dùng phơng án: Z1 = 2  3  1

- Với Z2 = 6  3 = 18 vì đờng truyền này ta còn có thể dùng để tạo tỉ

số truyền khuếch đại để tiện ren, với công bội khuếch đại  = 2 ; Z = 24 Nhvậy số cấp tốc độ tăng lên là: 24 - 18 = 6 cấp

Vì thiết kế có tạo tốc độ trùng với Z1 nên phơng án không gian là:

Tham khảo máy chuẩn 1K62 ta thấy trên trục đầu tiên trong hộp tốc

độ có bố trí li hợp ma sát để đảo chiều quay của trục chính Vì vậy, để đảmbảo kích thớc chiều trục để tránh yếu trục đầu tiên ta bố trí sao cho P1 < P2 tức

là P1 = 2, P2= 3 và khi đó phơng án chọn sẽ là: Z2 = 2  3  2  2

Nh vậy: Z1 = 2  3  1 - đờng truyền tốc độ cao

Z2 = 2  3  2  2 - đờng truyền tốc độ thấp

động, giảm mòn, giảm tổn thất ma sát, tăng hiệu suất khi số vòng quay trụcchính cao

Nh đã phân tích trong phần chọn phơng án kết cấu, ở trục I có thể bố trí

li hợp ma sát để đảo chiều, hơn nữa cần phải kết hợp hai đờng truyền Z1 và Z2,

để tạo trùng tốc độ nên không áp dụng đợc phơng án tối u đã nói mà ta dùngphơng án sau: Z1 = 21  32  16 ; Z2 = 21  32  26  212

- Phạm vi điều chỉnh của nhóm khuếch đại sau cùng không đợc vợt quáphạm vi điều chỉnh cho phép:

] R

= lglg1,826 = 9Vậy lợng mở cho phép là: Xmax = 9

- Khi dùng nhóm cuối cùng của hộp tốc độ làm khâu tăng bớc của xíchcắt ren thì nhóm này phải công bội chuỗi tỉ số truyền theo:  im =  s Rs

Do đặc tính của nhóm cuối cùng khi dùng nó làm khâu tăng bớc là:

xm =

n lg

2 lg n

5 Xác định tỉ số truyền, xây dựng đồ thị vòng quay:

Từ lới cấu trúc ta chỉ biết đợc tỉ số truyền trong mỗi nhóm truyền, tổng

số trục và số cấp tốc độ trên trục, lợng mở của từng nhóm truyền, thứ tự ănkhớp của các bánh răng trong nhóm Nhng không cho ta biết tỉ số truyền cụthể, các trị số vòng quay của trục cụ thể Do vậy không thể dùng nó để tínhtoán động học bánh răng đợc Để đạt đợc việc đó ngời ta sử dụng đồ thị vòngquay

Chọn n0 = 800 (vg/ph) trên trục I

Việc ta chọn n0 gần bằng tốc độ động cơ và gần với nmax, trùng với tần

số quay của trục chính để đảm bảo trục trung gian quay nhanh góp phần làmgiảm bớt các kích thớc của bộ truyền

Ta có: n0 = nđc i 

Trong đó: - hiệu suất truyền dẫn;  = 0,97

i - tỉ số truyền từ trục động cơ đến trục I

i =

 n

n

dc

0

= 1460800.0,97 = 0,56Chọn các tỉ số truyền trong các nhóm truyền, tỉ số truyền của các bộtruyền trong mỗi nhóm truyền ảnh hởng lớn đến kích thớc, chất lợng, tuổi bềncủa máy Theo kinh nghiệm, các tỉ số truyền đợc giới hạn:

n n n

n n n

n n

9

10 11

80 100 125

6 7 8

40 50 63

4

5

25 31,5

III

o n

= o

i

i 9

n n

n n n

n

n n

18

19

630 800

15 16 17

315 400 500

12 13 14

160 200 250

n n n

n

VI

21 22 23

1250 1600 2000

20 1000

6 Cơ cấu đảo chiều quay:

Trên máy thiết kế ta bố trí cơ cấu đảo chiều quay đặt trên trục I tronghộp tốc độ, cơ cấu này để thay cho động cơ xoay chiều khi cần đảo chiều quaytrục chính Chọn dùng cơ cấu đảo chiều quay là li hợp ma sát đĩa

* Ưu điểm của kiểu li hợp này là thực hiện đảo chiều nhanh khi máy

đang hoạt động, với tần số đảo chiều lớn

* Nhợc điểm của kiểu li hợp này là sẽ xảy ra hiện tợng trợt khi máy đanglàm việc với công suất cắt lớn dẫn tới làm giảm độ chính xác chi tiết gia công

III.1.3 Tính toán động học bánh răng:

Tính toán động học bánh răng để xác định số răng z của bánh răng đảmbảo tỉ số truyền đã lựa chọn Thờng trong một nhóm truyền để bánh răng ănkhớp dễ dàng thì các bánh răng đó đợc chế tạo với cùng môđuyn Máy cócông suất N < 10KW nên ta chọn mn = 2  3 Đối với các nhóm khuếch đại,tình hình chịu tải của các bộ truyền khác nhau nhiều thì phải dùng nhiềumôđuyn khác nhau trong một nhóm truyền

Có bốn phơng pháp tính toán động học bánh răng là: giải tích, đồ giải,bảng, thớc tính ở đây ta dùng phơng pháp giải tích để tính toán

+ Tính số răng của các bánh răng trong một nhóm truyền cùng một

môđuyn, theo công thức: Zj = E K

m

cos b a

a

nj

j j

b

nj

j j

j

 Trong đó:

K- là BSCNN của aj + bj

aj , bj là các số nguyên tối giản

E- là số nguyên đa vào để đảm bảo không xảy ra hiện tợng cắt chân răng + Nếu bánh răng nhỏ nhất Zmin là bánh răng chủ động (ij <1) thì:

min min

nj

j j

j j

Z cos a K

b a





với Zmin = 18+ Nếu bánh răng bé nhất là bị động thì:

min min

nj

j j

b '

nj j j min Z

cos b K

m b a '

E





+ Tính số răng của các bánh răng thẳng trong một nhóm truyền khácmôđuyn, theo công thức:

Zj = .

b a

a j j

j

A 2

Zj = .

b a

b j j

j

A 2

Trong đó: A- là khoảng cách trục trong một nhóm truyền:

b

a 

= 18 18 7

7

11 

= 2,571

Emin = 2,571 < 3, nhng do kết cấu bánh răng lắp trên vỏ li hợp ma sátnên ta chọn Sz lớn, do vậy ta chọn E lớn lên là E = 5 (Sz- tổng số răng trongmột cặp truyền)

Sz = K E = 5 18 = 90(răng)

Vậy Z1 = E K

b a

a 1 1

1

4 5

a 2 2

2

7 11 11

 = 55(răng)

Z2, = Sz - Z2 = 90 - 55 = 35(r¨ng)Theo m¸y chuÈn 1k62 ta chän: Z1 = 51 ; Z1, = 39

Z2 = 56 ; Z2, = 34

b) TÝnh cho nhãm truyÒn II:

Tõ trôc II  III cã ba tØ sè truyÒn: i3 , i4 vµ i5

b

a 

= 18

76 11

27

11 

= 0,82 < 1Chän E = 1 ; Sz = E K = 1.76 = 76(r¨ng)

VËy: + Z3 = E K

b a

a 3 3

3

27 11

a

.

4 4

4

23 15

a

.

5 5

5

1 1

c) TÝnh cho nhãm truyÒn III:

Tõ trôc III  IV cã hai tØ sè truyÒn i6 vµ i7

7 Z S

S

=

7

6 m

m

=

3

5 , 2

6 e

Trong đó: e6, e7 - là những số tối giản

Giả sử tìm đợc SZ7 bằng cách phân tích tỉ số truyền i6

i6 = ,

1 X

1 X

Z

Z

= ,

2 X

2 X

Z

Z

= = ,

5 X

5 X

Z Z

Ta lập tổng: ZX1 + ,

1 X

Z ; ZX2 + ,

2 X

Z ; ZX3 + ,

3 X

Z , , ZX5 + ,

5 X Z

d) Tính cho nhóm truyền IV:

Từ trục IV V có hai tỉ số truyền là i8 = 6

Nh vậy, bánh răng nhóm này cũng có tỉ số truyền nh nhóm III và cũng

có cùng khoảng cách trục Tơng tự nh nhóm III ta lấy Z8 = 22(răng); Z8, =88(răng); Z9 = 45(răng); Z9, = 45(răng)

b

a 

= 18 3 1

SZ = E k = 27 3 = 81(răng)Vậy Z10 = .

b a

a 10 10

10

 E k =

2 1

1

 = 27(răng)

Z10, = SZ - Z10 = 81 - 27 = 54(răng)

f) Tính cho nhóm truyền VI (đờng truyền nhanh):

Từ trục III  VI có một tỉ số truyền i11 = 1,58 nhóm truyền 1 và 2 của ờng truyền nhanh là nhóm cơ sở, tức là bánh răng của nó giống nh phần trên

đ-Nhóm cuối cùng của đờng truyền nhanh:

i11 = 2

 = 1,58  4365 =

11

11 b

b a 11

11

11 

Zmin =

108 43

43

65 

18 = 0,419 < 1

Sz = E k = 1 108 = 108(răng)Vậy Z11 = .

b a

a 11 11

11

 E k = 108

43 65

65

 = 65(răng)

Z11, = SZ - Z11 = 108 - 65 = 43(răng)Bảng thống kê nhóm truyền:

2 Tính toán động học bộ truyền đai:

Máy thiết kế có tách động cơ ra khỏi hộp tốc độ để giảm ảnh hởng dorung động Bố trí nh vậy có u điểm là kết cấu đơn giản, giảm rung động Nhng

n D

  Vmax = 30  35(m/giây)

10 60

1460 142 14 , 3

= 10,8(m/giây)Vậy việc chọn đai là thoả mãn

3 Kiểm tra điều kiện di trợt của khối bánh răng 3 bộ:

Hộp tốc độ của máy thiết kế có một nhóm truyền gồm 3 cấp tốc độ ởnhóm truyền II Do vậy ta bố trí 3 cấp tốc độ đó trên một cặp bánh răng di trợt

ba bậc và bố trí chung ở hai trục II và III

Khối bánh răng 3 bậc có bánh lớn ở giữa, bánh bé ở hai bên Để di tr ợt

đợc thì đỉnh của các bánh bên không nhô ra quá vòng chân của bánh răng giữamột trị số lớn hơn khe hở của đỉnh răng C = 0,25 m

Trong đó: m- là môđuyn của răng

Ta đã có: Z5 = 55 ; Z1 = 47  Z5 - Z1 = 55 - 47 = 8 > 5

Do vậy thoả mãn điều kiện di trợt của khối bánh răng 3 bậc

4 Kiểm tra sai số vòng quay:

Ta đã tính đợc Zj và Zj của các nhóm truyền, vì Zj và Zj là những sốnguyên cho nên chắc chắn có sai số với tỉ số truyền ban đầu và số vòng quaythực tế sẽ khác Từ phơng trình cơ bản số vòng quay trục chính:

nTC = ndc   dai 

2

1 D

D

 , 1

Trong đó:  dai- là hệ số trợt của đai; dai = 0,97

Ta kiểm tra sai số tốc độ theo công thức:

n

n 

.100

Trong đó: ntt - là sai số vòng quay thực tế của trục chính (vg/ph)

nTC - là số vòng quay tiêu chuẩn lấy theo bảng

Sai số n phải thuộc phạm vi cho phép

§Ó thuËn tiÖn khi so s¸nh kÕt qu¶ ntt víi nTC ta thèng kª c¸c gi¸ trÞ theob¶ng sau:

Z

  ,

j

j Z Z

Hay ntc = 791,73 

2

1 z

z

  ,

j

j z z

B¶ng kiÓm tra sai sè tÇn sè quay trôc chÝnh:

z

z

 ,6

6

z

z

 ,8

3

z

z

 ,6

6

z

z

 ,8

3

z

z

 ,6

6

z

z

 ,8

3

z

z

 ,6

6

z

z

 ,8

3

z

z

 ,6

6

z

z

 ,8

3

z

z

 ,6

6

z

z

 ,8

3

z

z

 ,6

6

z

z

 ,8

z

z

 ,6

6

z

z

 ,8

3

z

z

 ,6

6

z

z

 ,8

3

z

z

 ,6

6

z

z

 ,8

3

z

z

 ,6

6

z

z

 ,8

3

z

z

 ,6

6

z

z

 ,8

3

z

z

 ,6

6

z

z

 ,8

3

z

z

 ,6

6

z

z

 ,8

z

z

 ,6

6

z

z

 ,8

3

z

z

 ,6

6

z

z

 ,8

3

z

z

 ,6

6

z

z

 ,8

3

z

z

 ,6

6

z

z

 ,8

3

z

z

 ,6

6

z

z

 ,8

3

z

z

 ,6

6

z

z

 ,8

3

z

z

 ,6

6

z

z

 ,8

z

z

 ,6

6

z

z

 ,8

3

z

z

 ,6

6

z

z

 ,8

III.2 Hộp chạy dao

III.2.1 Phân tích các lựa chọn chung:

1 Chọn đặc tính chạy dao:

Hộp chạy dao máy tiện ren vít vạn năng có hai tác dụng chính là tiệntrơn và tiện ren Để tiện ren chính xác ta thiết kế hộp chạy dao đáp ứng yêucầu chạy dao là chính, chuỗi chạy dao tiện trơn đợc xây dựng trên cơ sở hộpchạy dao cắt ren đã đợc thiết kế

Vì truyền dẫn nhỏ, công suất chỉ bằng 5  7 công suất truyền dẫnchính, làm việc chậm hơn nhiều so với hộp tốc độ, hiệu suất thấp và phạm vi

i

=

5 1

8 , 2

= 14

Vì hộp tốc độ và hộp trục chính chung vỏ nên hộp tốc độ và hộp chạydao nhỏ gọn, rung động sẽ không ảnh hởng đến hộp xe dao Ta bố trí hộpchạy dao dới hộp tốc độ

Hộp chạy dao phải có tỉ số truyền chính xác để cắt các loại ren, do vậy

ta xây dựng chuỗi chạy dao theo chuỗi ren Mặt khác các bớc ren đã đợc tiêuchuẩn hoá, nếu có sai số giữa tỉ số truyền thực tế và tỉ số truyền tính toán nó

sẽ ảnh hởng tới độ chính xác của bớc ren gia công vì nó tạo ra tốc độ cắt củadao không đều

2 Chọn cơ cấu điều chỉnh:

Trong máy cắt kim loại có nhiều cơ cấu điều chỉnh khác nhau, mỗi loại

có u nhợc điểm riêng Song ở máy thiết kế ta chọn cơ cấu Noóctông để điềuchỉnh cho nhóm cơ sở Cơ cấu Noóctông tạo ra các lợng chạy dao tuân theo

-2,6% +2,6%

quy luật cấp số cộng Dùng cơ cấu Noóctông có u điểm là đảm bảo tỉ sốtruyền chính xác, đơn giản hoá hệ thống điều khiển, nhận đợc sự phân bố tốc

độ một cách tuỳ ý Nhợc điểm là độ cứng vững kém, khó bôi trơn Để khắcphục độ cứng vững kém do kích thớc chiều trục lớn ta hạn chế số bánh răngcủa cơ cấu Noóctông nhỏ hơn 10  13 bánh

III.2.2 Thiết kế hộp chạy dao:

1 Chọn sơ đồ truyền dẫn xích cắt ren:

Ta chọn cơ cấu Noóctông để điều chỉnh hộp chạy dao Khi thay đổi loạiren ta thay đổi bánh răng thay thế Để giảm bớt số lợng bánh răng thay thế tadùng biện pháp đảo đờng truyền trong nhóm cơ sở khi chuyển từ ren hệ métsang ren hệ anh

Xích cắt ren phải đảm bảo cứ sâu một vòng quay của phôi thì dao phảitịnh tiến dọc trục một lợng đúng bằng bớc ren cần gia công, nên giữa hai khâuchấp hành phải có khâu điều chỉnh bớc ren đó là is

Thông thờng để đáp ứng đợc tính vạn năng của máy thì khâu điều chỉnh

is đợc phân thành các nhóm khác nhau:

- Nhóm cơ sở: đây là nhóm chính tạo ra các tỉ số truyền khác nhau

- Nhóm gấp bội: để cắt ren trong cùng bảng và bớc ren gấp hai lần nhau

- Nhóm bù: dùng để điều chỉnh lại đờng truyền, tức là lại sai số của ờng truyền

đ Nhóm đảo chiều: dùng để cắt ren trái hay ren phải

Vậy ta có sơ đồ miêu tả sơ lợc truyền dẫn xích cắt ren nh sau:

a) Các loại ren cắt đợc trên máy:

* Ren hệ anh: gồm hai loại:

Vít meCơ cấu đảo chiều

+ Ren anh: đợc đo bằng số vòng ren n trên một tấc anh, một tấc anh

bằng 25,4 mm, dùng để kẹp chặt, góc đỉnh ren  = 550, bớc ren t =

n

4 , 25

.+ Ren pít: đợc đo bằng số môđuyn p trong một tấc anh, nó đợc dùng để

làm ren trục vít Bớc ren: t =

p

4 ,

Đặc điểm chung là chuỗi giá trị của chúng tuân theo quy luật cấp sốcộng Cứ sau một giá trị nào đó thì giá trị của nó lớn hơn hoặc kém hơn hailần

Các bớc ren mà máy cắt đợc:

+ Ren anh : n = 24  2 vòng ren/1”

+ Ren pit : p = 96  1 vòng ren/1”

b) Sắp xếp bảng ren:

Các chuỗi bớc ren đã cho đều có thể xếp thành bảng gồm các hàng vàcột sao cho các bớc ren theo cột tạo thành cấp số cộng, theo hàng tạo thànhcấp số nhân, với công bội  = 2 Sắp xếp nh vậy rất thuận tiện cho việc thiết

kế, nguyên tắc sắp xếp bảng ren nh sau:

- Nếu trong nhóm cơ sở không đảo đờng truyền khi chuyển từ ren hệmét sang ren hệ anh thì các bớc ren phải xếp lớn dần từ trái qua phải và từ trênxuống dới

+ Ren hệ mét có trị số min đặt ở vị trí (1,1)

+ Ren hệ anh có trị số min đặt ở vị trí (m,n)

- Nếu đổi hớng truyền của nhóm cơ sở khi chuyển từ ren hệ mét sangren hệ anh thì:

+ Ren hệ mét có trị số min đặt ở vị trí (1,1)

+ Ren hệ anh có trị số min đặt ở vị trí (1,n)

ở đây ta thiết kế nhóm cơ sở có đảo đờng truyền, nên sơ đồ hoá nguyêntắc sắp xếp bảng nh sau:

Ren hệ anh min(1,n)