đồ án chế tạo máy: tính toán thiết kế máy tiện ren vít vạn năng dựa trên máy mẫu, máy tương tự máy 1K62 .

tính toán thiết kế máy tiện ren vít vạn năng dựa trên máy mẫu, máy tương tự máy 1K62 . Phần tính toán thiết kế máy mới gồm các nội dung sau: Chương I : Nghiên cứu máy tương tự chọn máy chuẩn Chương II :Thiết kế máy mới Chương III : Tính toán sức bền chi tiết máy Chương IV :Thiết kế hệ thống điều khiển

LỜI NÓI ĐẦU

*

* *

Một trong những nội dung đặc biệt quan trọng của cuộc cách mạng khoa học

kỹ thuật trên toàn cầu nói chung và với sự nghiệp công nghiệp hoá, hiện đại hoá đấtnước ta nói riêng hiện nay đó là việt cơ khí hoá và tự động hoá quá trình sản xuất

Nó nhằm tăng năng xuất lao động và phát triển nền kinh tế quốc dân Trong đó côngnghiệp chế tạo máy công cụ và thiết bị đóng vai trò then chốt Để đáp ứng nhu cầunày, đi đôi với công việc nghiên cứu,thiết kế nâng cấp máy công cụ là trang bị đầy

đủ những kiến thức sâu rộng về máy công cụ và trang thiết bị cơ khí cũng như khảnăng áp dụng lý luận khoa học thực tiễn sản xuất cho đội ngũ cán bộ khoa học kỹthuật là không thể thiếu được Với những kiến thức đã được trang bị, sự hướng dẫnnhiệt tình của các thầy giáo cũng như sự cố gắng cuả bản thân Đến naynhiệm vụ đồ

án máy công cụ được giao cơ bản em đã hoàn thành Trong toàn bộ quá trình tínhtoán thiết kế máy mới " Máy tiện ren vít vạn năng "có thể nhiều hạn chế Rất mongđược sự chỉ bảo của các thầy giáo và cộng sự

Phần tính toán thiết kế máy mới gồm các nội dung sau:

Chương I : Nghiên cứu máy tương tự -chọn máy chuẩn

Chương II :Thiết kế máy mới

Chương III : Tính toán sức bền chi tiết máy

Chương IV :Thiết kế hệ thống điều khiển

CHƯƠNG 1:NGHIÊN CỨU MÁY MỚI.

Có rất nhiều loại máy tiện như : máy tiện vạn năng,máy tiện

Tự động ,nửa tự động,máy tiện chuyên môn hoá và chuyen dùng,máy tiệnrevonve v.v

Tuy nhiên chúng ta chỉ xem xet các đặc tính kỹ thuật của một số loại máy tương

tự máy 1K62

Chỉ tiêu so sánh T620 T616 1A62 1A616

Công suất động cơ (kw) 10 4,5 7 4,5

Chiều cao tâm máy (mm) 200 160 200 200

Khoảng cách lớn nhất giữa hai

Cỏc loại ren tiện được Ren Quốc tế , ren Anh,

ren Mụđun và ren Pớt

I/ CÁC XÍCH TRUYỀN ĐỘNG CỦA MÁY TIỆN 1K62 :

1 Xớch tốc độ quay của trục chớnh :

Xớch này nối từ động cơ điện cú cụng suất N = 10kw,số vũng quay n=1450 vũng/phỳt , qua bộ truyền đai thang vào hộp tốc độ (cũng là hộp trục chớnh ) làm quaytrục chớnh VI

Lượng di động tớnh toỏn ở hai đầu xớch là :

nđ/c (vũng/phỳt) của động cơ  ntc (vũng/phỳt) của trục chớnh

Từ sơ đồ động ta vẽ được lược đồ cỏc con đường truyền động qua cỏc trục trunggian tới trục chớnh như sau:

từ động cơ

đ ờng quay thuận

đ ờng truyền tốc

độ cao

đ ờng truyền tốc độ thấp

đ ờng truyền nghịch

li hợp ma sát

- Xớch tốc độ cú đường truyền quay thuận và đường truyền quay nghịch Mỗiđường truyền khi tới trục chớnh bị tỏch ra làm 2 đường truyền

+ Đường truyền ngắn tới trục chớnh cho ta tốc độ cao

nđc =1450(vg/ph)

260

145(I) (C1- trỏi)

34

56 (II)

47

29 (III)

43 65 (VI) = ntc

55 21

39

51

38 38

+ Đường truyền dài đi từ trục III-IV-V-VI cho ta tốc độ thấp

nđc =1450(vg/ph).260145 (I) (C1- trái) 3456(II)4729 (III) 8822 (IV) 8822 (V) 5427 (VI)=ntc

55 21

3951 3838 4545 4545

Từ phương trình trên ta thấy:

-Đường tốc độ cao vòng quay thuận có 6 cấp tốc độ : 2x3x1= 6

-Đường tốc độ thấp vòng quay thuận có 24 cấp tốc độ : 2x3x2x2x1= 24

Thực tế đường truyền tốc độ thấp vòng quay thuận chỉ có 18 tốc độ ,vì giữa trục IV

và trục VI có khối bánh răng di trượt hai bậc có khả năng cho ta 4 tỷ số truyền

1 tạo nê Nhìn vào phương trình thực tế chỉ có 3 tỷ

Về mặtđộ lớn ta thấy n18=n19.vậy trên thực tế chỉ có 23 tốc độ khác nhau

n ikđại dùng cắt ren khuếch đại

2 Xích chạy dao cắt ren và tiện trơn:

Khi cắt ren tiêu chuẩn xích truyền từ trục VI xuống trục VII (hoặc qua ikđ rồi mớixuống trục VII ),về trục VIII qua cặp bánh răng thay thế vào hộp dao và trục vít me

- Lượng di động tính toán ở 2 đầu xích là :

Một vòng trục chính - cho tiện được một bước ren tp (mm)

Để cắt được 4 loại ren máy có 4 khả năng điều khiển sau:

Báărng thay thế giữa trục VIII và trục IX có 2 khả năng điều chỉnh do 2 cặp utt:+ Cặp 1 là 9542 5095 để tiện ren quốc tế và ren Anh

+ Cặp 2 là 9564 9795 để tiện ren modul và ren pitch

Cơ cấu noóc-tông giữa trục IX_X_XI có 2 đường truyền:

+ Đường truyền 1: (Cơ cấu noóc-tông chủ động) đường truyền từ trục IX qua ly hợpC2 tới trục XI quay khối bánh răng noóc-tông xuống trục X , qua ly hợp C4 tới trụcXII_XIII_XIV_XVI(vít me)

+ Đường truyền 2: (Cơ cấu noóc-tông bị động) đường truyền từ trục IX không (qua

ly hợp C2) qua cặp bánh răng 37/35 tới trục X qua cặp bánh răng 28/25 qua bánhrăng 36 tới khối bánh răng noóc-tông trên trục XI tiếp tục qua các cặp bánh răng28

35

,

35

28

(không qua ly hợp C4) tới trục XII_XIII_XIV_XVI(vít me)

Để cắt được nhiều bước ren khác nhau cùng loại ta dùng bánh răng noóc-tông 7bậc với số răng từ 26  48 sẽ cắt được 7 bước ren tương ứng gọi là 7 bước ren cơsở

Ngoài ra còn có 2 khối bánh răng di trượt 2 bậc truyền giữa 3 trụcXII_XIII_XIV có 4 tỉ số truyền khác nhau gọi là 4 tỉ số truyền gấp bội, ta sẽ có 7X4

= 28 bước ren cần cất cùng loại

Để cắt ren trái , cần giữ nguyên chiều quay của trục chính nhưng chiều chuyểnđộng chạy dao có bộ đảo chiều uđc Bộ đảo chiều nối giữa trục VII và VIII với bánhrăng đệm Z = 28 có 3 tỉ số truyền như sau: 2 tỉ số truyền quay thuận và 1 tỉ số

truyền nghịch uđc =

28

35.35

28

Sau khi đã ngiên cứu từng bộ phận ta có phương trình tổng quát của xích cắt rentiêu chuẩn:

1 vòng trục chính uđc utt ucs ugb ucđ tx = tp

ucs1

Trong đó ucđ là tỉ số truyền cố định trong xích

Ta có phương trình cân bằng cho từng loại ren:

 Cắt ren quốc tế (ren mét)

Sử dụng cặp bánh răng thay thế: utt =

95

42.50

95 Phương trình cắt ren:

1 vòng tc

60

60

.42

42 95

42.50

95(IX)(li hợp C2 đóng)(XI)

36

Zn

28

25(X)(li hợp C4

đóng,C3 mở)

35

28 28

35 (XIV)(C5 đóng) 12 = tp (mm)

1845 1548

trong đó Zn là số răng bất kỳ trong khối bánh răng noóc-tông

Công thức điều chỉnh: tp = K1.Zn.ugb

K1: Là hệ số thu gọn của phương trình

35 (XIV)(C5 đóng) 12 = tp = .m

 m = K2.Zn.ugb =



ugb Zn.

7855 , 0

Phương trình cắt ren:

1 vòng tc.

60

60

.42

42 95

42.50

95(IX)

37

35.35

37(X)

35

28.28

35

Zn

36(XI)(C3 mở)

28

35.35 28(li hợp C4

 k = K3.ugb Zn1

 Cắt ren pitch:

Loại ren này có công dụng tương tự ren modul hệ mét Đơn vị đo lường ren

là Dp Dp là giá trị ngịch đảo của m đo theo đơn vị Anh

Dp =

m

'' 1 = 25m,4

35 (XIV)(C5 đóng) 12 = tp = 25Dp,4.

 Dp = K4.Zn ugb1

 Cắt ren khuếch đại:

Thường dùng khi gia công ren nhiều đầu mối , tiện rãnh dầu trong bạc Xích cắt ren khuếch đại 4 loại ren tiêu chuẩn trên lên gấp 2,8,32 lần cùng với

bộ đảo chiều có u = 1/4 ta có ren khuếch đại lên 4,16 lần

 Tiện ren mặt đầu:

Để tạo đường acsimet (trên mâm cặp 3 chấu) Dao cắt ren tiến ngang vào tâm

chi tiết xích không nối qua trục vít me mà nối từ trục XIV qua cặp bánh răng

56 28

không qua ly hợp siêu việt tới trục tiện trơn XV_XVII đi theo đường tiện trơn tronghộp xe dao tới trục vít me tx = 5 mm

b Xích tiện trơn :

Xích tiện trơn giống như xích tiện ren , nhưng trục XIV xích không nối qua li hợp

đến trục vít me mà truyền xuống qua cặp bánh răng

56

28 không qua ly hợp siêu việt

27 20

mối bánh vít 20 răng dùng để tiện trơn chạy dao dọc, ngả phải lên trục vít me ngang

ở phía trên để thực hiện chạy dao trơn ngang

 Tiện trơn chạy dao dọc:

Từ trục chính của bánh vít 20 qua cặp bánh răng

66

14 tới bộ truyền bánh răngthanh răng m = 3

42 95

42.50

95(IX)(li hợp C2 đóng)(XI)

36

Zn

28

25(XI)(C3 mở,C4

5628

đóng) ugb (XIV) (C5 mở)

56

28.(XVII)

20

27 28

20 20

4.37

40.66

14..m.Z = Sd mm

 Tiện trơn chạy dao ngang:

Đường truyền giống chạy dao dọc theo nửa bên phải xe dao tới vít me ngang

đóng) ugb (XIV) (C5 mở) 5628 (XVII).2027 2028 204 3740.6160 2061.5 = Sn mm

 Xích chạy dao nhanh:

Xích nối từ động cơ chạy dao nhanh lắp trên thành thân máy dưới ụ động cócông suất Nđc = 1 Kw và n = 1410 vòng/phút.

Động cơ này quay truyền qua bộ truyền đai có tỉ số truyền uđ = 1 tới trục tiệntrơn XV

Để tránh gãy trục trơn do 2 động cơ cùng truyền tới (chuyển động làm việc

và chuyển động chạy nhanh của dao tiện),người ta lắp thêm cơ cấu hợp thành dạng

ly hợp siêu việt

3 Một số cơ cấu đặc biệt :

+ Cơ cấu ly hợp siêu việt : Trong xích chạy dao nhanh và động cơ chính đềutruyền tới cơ cấu chấp hành là trục trơn bằng hai đường truyèen khác nhau Nên nếukhông có ly hợp siêu việt truyền động sẽ làm xoắn và gẫy trục Cơ cấu ly hợp siêuviệtđược dùng trong những trường hợp khi máy chạy dao nhanh và khi đảo chiềuquay của trục chính

+ Cơ cấu đai ốc mở đôi : vít me truyền động cho 2 má đai ốc mở đôi tới hộp xedao Khi quay tay quay làm đĩa quay chốt gắn cứng với 2 má sẽ trượt theo rãnh ănkhớp với vít me

+ Cơ cấu an toàn trong hộp chạy dao nhằm đảm bảo khi làm việc quá tải , đượcđặt trong xích chạy dao (tiện trơn)nó tự ngắt truyền động kh máy quá tải

II/ PHƯƠNG ÁN KHÔNG GIAN VÀ PHƯƠNG ÁN THỨ TỰ CỦA MÁY :

Từ sơ đồ động của máy ta thấy rằng:Xích tốc độ được chia ra thành 2 đườngtruyền: đường truyền tốc độ thấp và đường truyền tốc độ cao

Phương án không gian của máy là:

Từ sơ đồ động ta có thể biết được số răng và mô đun của từng bánh răng và nhưvậy ta có thể thiết lập lại đồ thị lưới vòng quay thực tế của hộp tốc độ

III/ ĐỒ THỊ SỐ VÒNG QUAY THỰC TẾ CỦA MÁY 1K62 :

  = 1

5 , 12

i i

10

11

Công thức động học cuả máy 1K62

Số tốc độ trùng zx = 12- 6 =6 được bù lại bằng đường truyền thứ hai có phương

án không gian PAKG: 2x3

Chương II THIẾT KẾ MÁY MỚI A.TÍNH HỘP TỐC ĐỘ

I/ THIẾT LẬP CHUỖI SỐ VÒNG QUAY

n- Số vòng quay trục chính (vg/ph)

2 Tính số hạng của chuỗi số

Phạm vi điều chỉnh R =n max

=2000 =160

Công bội  = 1,26

Số cấp tốc độ z = 23

Trị số vòng quay cơ sở thành lập từ số vòng quay đầu tiên n1 = 12,5 vg/ph và

nz = n1 z-1

Lần lượt thay z = 123 vào ta có bảng sau:

Tốc độ Công thức tính n tính n tiêu chuẩn

12.516202531,540506380100125160200250

II/ SỐ NHÓM TRUYỀN TỐI THIỂU

nmin/nmax= 1/4i i-Số nhóm truyền tối thiểu

i=ln(nđcơ/nmin)/ln4=3,4

Vì số nhóm truyền là nguyên nên lấy i = 4

III/ PHƯƠNG ÁN KHÔNG GIAN

1.Các phương án không gian:

Các phương án không gian 24x1

12x2

3x4x2 6x2x2 2x3x2x2 Dựa vào số nhóm truyền tối thiểu i=4 ta loại trừ các phương án không gian vàlấy phương án không gian là 2x3x2x2

Mỗi thừa số pj là 1 hoặc 2 khối bánh răng di trượt truyền động giữa 2 trục liên tục

2 Tính tổng số bánh răng của hộp tốc độ theo công thức:

3 Tính tổng số trục của phương án không gian theo công thức:

f- khoảng hở giữa hai banh răng và khe hở để lắp mién gạt

5 Số bánh răng chịu mô men xoắn ở trục cuối cùng:

PAKG : 3x2x2x2 2x2x2x3 2x2x3x2 2x3x2x2

Số bánh răng: 2 3 2 2

6 Các cơ cấu đặc biệt dùng trong hộp :

Ly hợp ma sát ,phanh

7 Lập bảng so sánh phương án bố trí không gian

ly hợp ma sát

18519b + 18f2

ly hợp ma sát

18519b + 18f2

ly hợp ma sát

18519b + 18f3

ly hợp ma sát

Kết luận : Với phương án và bảng so sánh trên ta thấy nên chọn phương án không

gian 2x3x2x2 vì

- Tỷ số truyền giảm dần từ trục đầu tiên đến trục cuối Nhưng phải bố trí trên trục

đầu tiên một bộ ly hợp ma sát nhiều đĩa và một bộ bánh răng đảo chiều

-Số bánh răng phân bố trên các trục đều hơn PAKG 3x2x2x2 và 2x2x3x2

-Số bánh răng chịu mô men xoắn lớn nhất Mmax trên trục chính là ít nhất

Do đó để đảm bảo tỷ số truyền giảm từ từ đồng đều ,ưu tiên việc bố trí kết cấu ta

2 x 3 x 2 x 2III I II IV[6][1] [3] [12]

19

2 x 3 x 2 x 2

IV I II III[12][1] [3] [6]

14

2 x 3 x 2 x 2III II I IV[6][2] [1] [12]

20

2 x 3 x 2 x 2

IV II I III[12][2] [1] [6]

15

2 x 3 x 2 x 2III IV I II[4] [8] [1] [2]

21

2 x 3 x 2 x 2

IV III I II[12][4] [1] [2]

16

2 x 3 x 2 x 2III I IV II[6] [1][12] [3]

22

2 x 3 x 2 x 2

IV I III II[12] [1][6] [3]

17

2 x 3 x 2 x 2III II IV I[6][2] [12] [1]

23

2 x 3 x 2 x 2

IV II III I[12][2] [6] [1]

18

2 x 3 x 2 x 2III IV II I[4] [8] [2] [1]

24

2 x 3 x 2 x 2

IV III II I[12][4] [2] [1]

Cụ thể : PAKG 2 x 3 x 2 x 2

PATT I II III IV [x] [1] [2] [6] [12]

Để đảm bảo xmax  8 ta phải thu hẹp lượng mở tối đa từ xmax = 12 xuống xmax

= 6

Do thu hẹp lượng mở nên số tốc độ thực tế bị giảm Ta có số tốc độ thực tế là

Z1=Z - lượng mở thu hẹp = 24- 6 = 18 PATT bây giờ là: 2[1]x 3[8]x 2[6]x 2[6]

Để bù lại số tốc độ trùng vì thu hẹp lượng mở ta thiết kế thên đường truyền tốc độcao (đường truyền tắt )

PAKG đường trruyền này là Z2= 2x3x1= 6 tốc độ

Vậy PAKG cuả hộp tốc độ là Z = Z1 + Z2= 24+6 =30

Do trùng 7 tốc độ (tốc độ cuối của đường truỳên tốc độ thấp trùng với tốc độ củađường truỳên tốc độ cao )

Nên số tốc độ thực của máy là : Z = 30 - 7 = 23 tốc độ

Ta có lưới kết cấu của máy như sau :

Như vậy giới hạn no biến thiên trong khoảng 125  no  3200

Để trục và bánh răng đầu vào của hộp chịu Mx kính thước nhỏ gọn Thường đặt

no ở các trị số no lớn Vì như vậy sẽ gần vơí nđcơ Hơn nữa no tới nmin của trục chínhbao giờ cũng giảm nhiều hơn tăng

Giả sử ta chọn no= n19= 800 vg/ph

Khi đó iđtr= no/ nđcơ.đ= 800/1440.0,985 = 0,564

Theo máy chuẩn ta có iđtr = 145/260 = 0,56

Ta vẽ được đồ thị vòng quay của máy như sau

i

i i

10

11

VI/ TÍNH TOÁN SỐ RĂNG CỦA CÁC NHÓM TRUYỀN TRONG HỘP TỐC ĐỘ

Emin nằm ở tia i2 vì i2 tăng nhiều hơn i1 Khi đó bánh răng Zmin nằm ở tia thứ 2 làbánh răng bị động

Ta có : Emin=

K g

g f

z

.

) (

2

2 2 min 

=177..1818 = 2,43

Chọn Zmin =17

Lấy Emin=3 ta có Z= EK =3.18 = 54 răng

 = 33 răng

Z2' = Z2 - Z2 = 54 - 33 = 21 răng

Kiểm tra tỷ số truyền: i1 = Z1/ Z1' = 2430 = 1,25 i2 = Z2/ Z2' = 3321= 1,57

3 Tính số răng của nhóm truyền thứ hai

i5=1 có f5=1 g5 =1 và f5 + g5 = 1 + 1 = 2

Vậy bội số trung nhỏ nhất K = 72

Emin nằm ở tia i3 vì i3 giảm nhiều hơn i4 Khi đó bánh răng Zmin nằm ở tia thứ 2 làbánh răng chủ động

Ta có : Emin=Z (f f .K g )

3

3 3 min 

=17.(2121.7251) < 1Lấy Emin=1 ta có Z= EK =1.72 = 72 răng

Emin nằm ở tia i36vì i6 giảm nhiều hơn i7 Khi đó bánh răng Zmin nằm ở tia i6 làbánh răng chủ động

Ta có : Emin=Z f(f .K g )

6

6 6 min 

=

10 1

) 4 1 (

< 17/2Lấy Emin=9 ta có Z= EK =9.10 = 90 răng

i9=

0

1

= 1

1

có f9=1 g9 = 1 và f9 + g9 = 1 + 1 = 2

Vậy bội số trung nhỏ nhất K = 10

Emin nằm ở tia i8vì i8 giảm nhiều hơn i9 Khi đó bánh răng Zmin nằm ở tia i8 là bánhrăng chủ động

Ta có : Emin=Z f(f .K g )

8

8 8 min 

=171.(.1104) < 17/2Lấy Emin=9 ta có Z= EK =9.10 = 90 răng

 = 18 răng

 = 45 răng

Z9'= Z - Z4 = 90 - 45 = 45 răng

Kiểm tra tỷ số truyền : i8 = Z8/ Z8' = 1872 = 0,25 i9 = Z9/ Z9' = 4545 = 1

5_Tính số răng của nhóm truyền thứ 5

1

có f10=1 g10 = 4 và f10 + g10 = 1 + 2 = 3

i11=2 = 1,262 =59/37 có f11=59 g11 = 37 và f11 + g11 = 59 + 37 = 96

Vậy bội số trung nhỏ nhất K = 96

Emin nằm ở tia i10vì i10 giảm nhiều hơn i11 Khi đó bánh răng Zmin nằm ở tia i10 làbánh răng chủ động

Ta có : Emin=Z (f f .K g )

10

10 10 min 

=171.(.1962) < 17/32Lấy Emin=1 ta có Z= EK =1.96 = 96 răng

59

 = 59 răng

Z '= Z – Z = 96 - 59 = 37 răng

Kiểm tra tỷ số truyền : i10 = Z10/ Z10' =

Kiểm nghiệm sai số vòng quay trục chính

Ta có phương trình cân bằng xích động nt/c = nđ/cơ.đ.itđ z

z

' 1

1

.z

z

' 2

2

.Trong đó nđ/cơ = 1440 vg/ph

100%

Trong đó nt/c - Số vòng quay tiêu chuẩn

ntính - Số vòng quay tính toán theo phương trình xích độ

28.72

18 72

18.64

28.72

18 72

18.64

21.45

45 72

18.64

28.45

45 72

18.64

28 45

45.45

45.64

28 45

45.45

45.64

28 37

28 37

Sau khi kiểm tra sai số ta thấy n nằm trong phạm vi cho phép,không cần phảitính lại các tỷ số truyền

B.TÍNH HỘP CHẠY DAO

1 Yêu cầu kỹ thuật và đặc điểm hộp chạy dao

- số cấp chạy dao phải đủ

- quy luật phân bố lượng chạy dao theo cấp số cộng

- phạm vi điều chỉnh của lượng chạy dao smax- smin

- tính chất của lượng chạy dao liên tục

- độ chính xác của lượng chạy dao yêu cầu chính xác cao

- độ cứng vững của xích động nối liền trục chính và trục kéo

2 Sắp xếp bước ren được cắt tạo thành các nhóm cơ sở và nhóm gấp bội

Sử dụng họp chạy dao dùng cơ cấu noóctôn để cắt được các loại ren : quốc tế,môđuyn, anh, pitch

+ Ren Quốc tế

Nhóm cơ sở : tp = 1-1,25-1,5-1,75-2-2,5-3-3,5-4-4,5-5-5,5-6-7-8-9-10-11-12

Nhóm Khuếch đại: tp = 96-112 128-144-160-176-192

1-4-42

1-5-6-6

4

2-7-8-9-9,5-10-11-12-14-16-18-20-22-24+ Ren Pitch

Nhóm cơ sở : Dp= 11-10-9-8-7

96-88-72-64-56-48-44-40-36-32-28-24-22-20-18-16-14-12-Nhóm khuếch đại: Dp= 6-5-4-3-2-1