Đồ án môn học thiết kế máy

1.2.7 Nhận xét: Từ đồ thị vòng quay ta thấy người ta không dùng phương án hình rẽ quạt vì trong hộp chạy dao thường người ta dùng một loại modun nên việc giảm thấp số vòng quay trung gi

CHƯƠNG 1 : NGHIÊN CỨU MÁY ĐÃ CÓ 1.1Tính năng kỹ thuật của máy cùng cỡ

Tính Năng Kỹ thuật P82 P81 P79 P83 Công suất động cơ(kw) 7/1,7 4,5/1,7 2,8 10/2,8 Phạm vi điều chỉnh tốc độ

Với số liệu máy ta cần thiết kế mới là:

Phạm vi điều chỉnh tốc độ : 30÷1500

Số cấp tốc độ Zn=18

Phạm vi điều chỉnh lượng chạy dao: 23,5÷1195, Snhanh = 2300 mm/phút

Số lượng chạy dao:Zs=18

ta thấy rằng số liệu của máy cần thiết kế mới gần giống với tính năng kỹ thuật của máy P82(6H82) do đó ta lấy máy 6H82 làm máy tương tự

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

1.2.1 Các xích truyền động trong sơ đồ dộng của máy

82 37 28 26 39 47 18 33 22 39 16 36 19

18

18 16

18 37

33 33

18 35

28 40

40 40

18 45 13 40 40

tP

Xích chạy dao ngang

33

33 33

18 35

28 40

40 40

18 45 13 40

2

1 33

22 33

18 35

28 40

40 40

18 45 13 40

40

tP

trong đó khi gạt M1 sang trái ta có đường truyền chạy chậm

(cơ cấu phản hồi ⎢⎣⎡ 40 ⎥⎦⎤

40 40

18 45

chuyển động chạy dao nhanh

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

NMT2

33

18 35

28 43

57 57

44 44

1.2.2 Phương án không gian ,phương án thứ tự của hộp tốc độ

Phương án không gian

1.2.5 Phương án không gian, phương án thứ tự của hộp chạy dao

Phương án không gian:

18:47

6 82 :38

6

[ ]3 [ ]1

còn Z2= 2[ ]9 gồm 2 đường truyền trực tiếp và phản hồi ngoài ra còn có đường chạy dao nhanh:

Đồ thị lưới kết cấu:

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

1.2.6 Đồ thị vòng quay của hộp chạy dao

với đường chạy dao thấp và trung bình

n 0 =nđc i1.i2 = 1420

44

26 64

24 = 314.65 Chọn n0

Ta có đồ thị vòng quay

1.2.7 Nhận xét: Từ đồ thị vòng quay ta thấy người ta không dùng phương án

hình rẽ quạt vì trong hộp chạy dao thường người ta dùng một loại modun nên việc giảm thấp số vòng quay trung gian không làm tăng kích thước bộ truyền nên việc dùng phương án thay đổi thứ tự này hoặc khác không ảnh hưởng nhiều đến kích thước của hộp

VI

VII

VIII

IX X

CHƯƠNG II:

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC CỦA MÁY

2.1 Tính toán thiết kế động học hộp tốc độ

2.1.1 Tính toán thông số thứ tư và lập chuỗi số vòng quay:

Với ba thông số cho trước:

2.1.2 Phương án không gian, lập bảng so sánh phương án KG,

Ö Số nhóm truyền tối thiểulà i ≥ 3

Do i≥ 3 cho nên hai phương án (1) và (2) bị loại

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

Lập bảng so sánh phương án KG

Phương

án

Yếu tố so sánh

+ Tổng số bánh răng

Sbr=2(P1+P2+ +Pi) 2(3+3+2) =16 2(2+3+3) =16 2(3+2+3) =16

+ Tổng số trục(không kể

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

+ Cơ cấu đặc biệt

Ta thấy rằng trục cuối cùng thường là trục chính hay trục kế tiếp với trục chính vì trục này có thể thực hiện chuyển động quay với số vòng quay từ nmin ÷ nmax nên khi tính toán sức bền dựa vào vị trí số nmin ta có Mxmax Do đó kích thước trục lớn suy ra các bánh răng lắp trên trục có kích thước lớn Vì vậy, ta tránh bố trí nhiều chi tiết trên trục cuối cùng, do đó 2 PAKG cuối có số bánh răng chịu Mxmax lớn hơn cho nên ta chọn phương án (1) đó là phương án 3x3x2 2.1.3 Chọn phương án thứ tự ứng với PAKG 3x3x2 Theo công thức chung ta có số phương án thứ tự được xác đinhlà K! Với K là số nhóm truyền, K=i = 3 => ta có 3! = 6 PATT Bảng lưới kết cấu nhóm như sau: 3 x 3 x 2 3 x 3 x 2 3 x 3 x 2

I II III II I III III II I [1] [3] [9] [3] [1] [9] [6] [2] [1] 1 1 3 3 9 3 3 1 1 9 6 6 2 2 1

6 6 1 1 3

2 2 6 6 1

1 1 6 6 3

3 x 3 x 2 3 x 3 x 2 3 x 3 x 2

I III II II III I III II I [1] [6] [3] [2] [6] [1] [6] [1] [3]

Ta có bảng so sánh các PATT như sau :

3(1)

3(6) II I

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

PATT 1

II

IV 2(9) III 3(3) 3(1) I

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

PATT 3

2(9) IV III

3(3)

3(1) II I

PATT 4

II

2(1) III 3(6) 3(2) I

ϕ xmax= ϕ 9 =8

2.1.5 Vẽ đồ thị vòng quay và chọn tỉ số truyền các nhóm

Lưới kết cấu chỉ thể hiện được tính định tính để xác định được hộp tốc độ có phân bố theo hình rẽ quạt chặt chẽ hay không ? Còn đồ thị vòng quay cho ta tính được cụ thể tỷ số truyền , số vòng quay và số răng của các bánh răng trong hộp tốc độ

Động cơ đã chọn theo máy chuẩn có P = 7 (KW) và nđc = 1440 v/ph

Ta chọn số vòng quay trên trục I qua bộ truyền bánh răng theo máy chuẩn có

2.1.6 Tính số răng của các bánh răng theo từng nhóm truyền

Ta tính số răng của các bánh răng theo phương pháp bội số chung nhỏ nhất : Với nhóm 1:

i1 =1/ϕ4 = 1/ 1.26 4 = 16/ 39 = f1 / g1 ta có f1+g1= 55

i2 =1/ϕ3 = 1/ 1.26 3 = 19/ 36 = f2 / g2 ta có f2+g2= 55

i3 =1/ϕ2 = 1/ 1.26 2 = 22/ 33 = f3/ g3 ta có f3+g3= 55 bội số chung nhỏ nhất là K=55

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

Do giảm tốc cho nên ta tính :

Emin= Zmin C = ( )

k f

g f Z

.

) min

55

17 = 1,1 từ đó ta có E=1

∑Z= E.K = 1.55 = 55

Z1 = + ∑Z

g f

f

.

1 1

g

.

1 1

f

.

2 2

g

.

2 2

f

.

3 3

g

.

3 3

3 =

55

33.55 = 33 ⇒ i3=22/ 33 nhóm 2

i4 = 1/ϕ4 = 1/ 1.26 4 = 18/ 47 ta có f4+g4= 65

i5 = 1/ϕ = 1/ 1.26 = 28/37 ta có f5+g5= 65

i6 = ϕ2 = 1.26 2 = 39/ 26 ta có f6+g6= 65 bội số chung nhỏ nhất là K= 65

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

Do giảm tốc cho nên ta tính :

Emin= Zmin C = ( )

k f

g f Z

.

)

4

4 4 min +

=

65 18

65

17 <1 , ta chọn E=1

∑Z = E.K = 1.65 = 65

Z’5 = + ∑Z

g f

g

5 5

f

.

6 6

g

.

6 6

6 =

65

26.65 = 26 ⇒ i6= 39/26 nhóm 3

Từ đó ta có ΣZ 7 / ΣZ 8 = m 8 / m 7

Do 2 cặp bánh răng có modul khác nhau cho nên ta tính riêng cho từng cặp :

EminC = ( )

k f

g f Z

) 71 19 (

17 + < 1 từ đó ta có E = 1

Z7 = + ∑Z

g f

f

.

7 7

7 =

90

90 19

= 19

Z’7 = + ∑Z

g f

g

.

7 7

90

90

71 =71 ⇒ i7=19/71

EminB = ( )

k g

g f Z

) 82 38 (

17 +

< 1 từ đó ta có E = 1

Z8 = + ∑Z

g f

f

.

8 8

8 =

120

120

82 = 182

Z’8 = + ∑Z

g f

g

.

8 8

120

120 38

= 38 ⇒ i8 =82/ 38

2.1.7 Tính sai số vòng quay

Theo máy chuẩn ta lấy i0=26/54 khi đó ta có bảng tính sai số vòng quay

Tính toán lại số vòng quay thực tế :

= 47.37

= 1469.14

Bảng kết quả số vòng quay của hộp tốc độ:

28

16

22 19

18 33

36

47 37 26

19 82

n ®c =1440 v/ph

2.2 Tính toán thiết kế động học hộp chạy dao

2.2.1 Tính thông số thứ tư và lập chuỗi số lượng chạy dao

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

ϕ =1,26

Dựa vào máy tương tự (6H82) ta thấy cơ cấu tạo ra chuyển động chạy dao dọc, chạy dao ngang và chạy dao đứng là cơ cấu vít đai ốc với bước vít

tx = 6 mm Mặt khác, do Sđứng min= Sngang min= Sdọc min= 23.5 mm/phút cho nên ta chỉ cần

tính toán với 1 đường truyền còn các đường truyền khác là tính tương tự

Giả sử ta tính với đường chạy dao dọc

Theo máy tương tự thì ta dùng hộp chạy dao có chuỗi lượng chạy dao theo cấp số nhân:

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

Số nhóm truyền tối thiểu(i) được xác định từ Umin gh=1/5i = nmin/nđc

1420/lg5 =2,55

Ö Chọn số nhóm truyền tối thiểulà i = 3

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

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

Tương tự như với hộp tốc độ ta thấy rằng trục cuối cùng có thể thực hiện chuyển động quay với số vòng quay từ nmin ÷ nmax nên khi tính toán sức bền dựa vào vị trí số nmin ta có Mxmax

Do đó kích thước trục lớn suy ra các bánh răng lắp trên trục có kích thước lớn Vì vậy, ta tránh bố trí nhiều chi tiết trên trục cuối cùng, do đó 2 PAKG cuối có số bánh răng chịu Mxmax lớn hơn cho nên ta chọn phương án (1) đó là phương án 3x3x2

2.2.3 Chọn phương án thứ tự ứng với PAKG 3x3x2

Theo công thức chung ta có số phương án thứ tự được xác đinhlà K!

Với K là số nhóm truyền, K=i = 3 => ta có 3! = 6 PATT

Bảng lưới kết cấu nhóm như sau:

Ta có bảng so sánh các PATT như sau :

PAKG 3 x 3 x 2 3 x 3 x 2 3 x 3 x 2

PATT I II III II I III III II I

Lượng mở

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

ϕxmax ϕ9 = 8 ϕ9 = 8 ϕ2*6 = 16

PATT I III II II III I III I II

Lượng mở

(X) [1] [6] [3] [2] [6] [1] [6] [1] [3]

ϕxmax ϕ2*6 = 16 ϕ2*6 = 16 ϕ2*6 = 16

Kết quả Không đạt Không đạt Không đạt

Theo điều kiện ϕ(P-1)Xmax ≤ 8 có 2 PATT đạt, đó là 2 PATT 1 và PATT 3

có lượng mở tương ứng là [1] [3] [9] và [3] [1] [9]

3 x 3 x 2 3 x 3 x 2 3 x 3 x 2

I II III II I III III II I [1] [3] [9] [3] [1] [9] [6] [2] [1] 1 1 3 3 9 3 3 1 1 9 6 6 2 2 1

6 6 1 1 3

2 2 6 6 1

1 1 6 6 3

3 x 3 x 2 3 x 3 x 2 3 x 3 x 2

I III II II III I III II I [1] [6] [3] [2] [6] [1] [6] [1] [3]

Ta thấy trong hộp chạy dao máy phay phải đảm bảo đồng thời cả 2 xích truyền động là chạy dao nhanh và chạy dao làm việc

Nếu ta sử dụng cơ cấu truyền động bình thường như các hộp tốc độ khác thì phải dùng 2 đường truyền riêng biệt, tức là khi chuyển từ xích chạy dao nhanh sang xích chạy dao làm việc ( chạy dao ngang, dọc, đứng ) thì ta phải tắt động

cơ để thay đổi cơ cấu truyền động hoặc nếu muốn chạy đồng thời thì cần phải

có thêm một động cơ nữa để chạy 2 xích độc lập

Để hộp chạy dao nhỏ ngọn khi sử dụng 2 đường truyền riêng biệt mà không cần tắt hoặc thêm động cơ thì người ta thường dùng cơ cấu phản hồi và hệ thống các ly hợp

Do dùng cơ cấu phản hồi cho nên người ta không dùng phương án thứ tự mà lưới kết cấu có hình rẽ quạt chặt chẽ như đối với hộp tốc độ, vì nếu như vậy thì tỷ số truyền giữa các bánh răng sẽ quá bé hoặc quá lớn

Chính vì vậy mà ta chọn PATT có lượng mở là [3] [1] [9]

Do có cơ cấu phản hồi nên lưới kết cấu có sự biến hình dẫn đến phương án thứ tự của hộp chạy dao thay đổi với Z=3.3.2 được tách làm 2

Với Z1= 3 3 như thường

[ ]3 [ ]1

và Z2 = 2[ ]9 gồm đường truyền trực tiếp và phản hồi

Ngoài ra lưới còn có đường chạy dao nhanh:

Lưới kết cấu phản hồi như sau:

ϕ xmax= ϕ 9 =8

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

PATT 2

2(3) IV III

3(1)

3(6) II I

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

PATT 1

II

IV 2(9) III 3(3) 3(1) I

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

PATT 3

2(9) IV III

3(3)

3(1) II I

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

PATT 4

II

IV 2(1) III 3(6) 3(2) I

ϕ xmax= ϕ 9 =8

2.2.4 Vẽ đồ thị vòng quay và chọn tỉ số truyền các nhóm

Do hộp chạy dao cần có tốc độ thấp để trực tiếp thực hiện các lượng chạy dao dọc, chạy dao ngang và chạy dao đứng cho nên đồ thị chỉ mới có phản hồi như lưới kết cấu ở trên vẫn chưa thoả mãn mà cần phải giảm tốc nhiều hơn nữa Muốn như vậy ta phải dùng phương pháp tăng thêm số trục trung gian

* Chọn động cơ :

Với 4 thông số cơ bản gần giống với máy tương tự (6H82) cho nên ta chọn sơ

bộ động cơ như của máy tương tự với thông số như sau :

Công suất N = 1,7 KW, số vòng quay n = 1420 vòng/phút

24 = 314.65 Với đường chạy dao nhanh

n0 = nđc.i1 = 1420

44

26 = 839

* Chọn xích chạy dao nhanh

Như đã lý luận ở trên và ta thấy đường chạy dao nhanh với lượng chạy dao giống như của máy tương tự là Snhanh = 2300 mm/phút cho nên với động cơ chọn như máy tương tự thì ta cũng thừa kế luôn xích chạy dao nhanh của máy tương tự

Lưới đồ thị vòng quay(lượng chạy dao) của hộp chạy dao

2.2.6 Tính số răng của các bánh răng theo từng nhóm

Nhóm 2 : i02 =1/ϕ5 =1/ 1.265 =

17 3

1 = 64

24= '

02

02

Z Z

Nhóm 3:

i1 = 1/ϕ3 = 1/ 2 → f1+g1 = 3

i2 = 1/1 → f2+g2 = 2

i3 = ϕ3 = 2/ 1 → f3+g3 = 3

Bội số chung nhỏ nhất của các f+g là K=6

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

Emin= ( )

k f

g f Z

3

17 =8,5 từ đó ta có E=9

∑Z= E.K = 9.6 = 54

Z1= + ∑Z

g f

f

.

1 1

g

.

1 1

f

.

2 2

g

.

2 2

f

.

3 3

g

.

3 3

3

1.54=18 ⇒ i3=36/18 Nhóm 4 :

g f Z

.

4

4 4 min +

=56 9

28

17 = 0,944 từ đó ta có E=1

∑Z=E.K=1.56 = 56

Z4= + ∑Z

g f

f

.

4 4

28

9 56=18 Z’4= + ∑Z

g f

g

.

4 4

28

19.56=38 ⇒ i4=18/38

Z5 = + ∑Z

g f

f

.

5 5

g

.

5 5

f

.

6 6

g

.

6 6

4

7.56 =32 ⇒ i6=24/32 Nhóm 5:

Do đây là 2 cặp bánh răng trong cơ cấu phản hồi nên nó phải đảm bảo khoảng cách trục A đã được xác định trước

A=21[ Z4 +Z'4].m=28m Với m là môđun của các bánh răng:

Z Z

Z Z

7

' 7

' 7 7

5 2

16

' 7

7

Z Z

Z Z

Z Z

8

' 8

' 8 8

13

' 8

8

Z Z

Nhóm 6 : '

9

9 0

9

40

40 1

35

28 26 1

1 1

2

18 8 1

1 1

37

33 26 1

1 1

0 13

16

18 12 1

=

=

=

m A

Z

Z

56 2

5 2

1 26 1

1 1

' 7 7

4 4

=

=

=

m A

Z

Z

56 2 3

1 26 1

1 5

1

' 8 8

5 '

8

8

ϕ

2.2.7 Tính sai số chuỗi lượng chạy dao

Ta có chuỗi lượng chạy dao thực tế

.6= 309.98

.6 = 1239.93

Với đường chạy dao nhanh ta thấy như máy tương tự cho nên ta chọn theo đường truyền của máy tương tự

2300

2300 6 , 2255

% 100

−

S

S S

nhanhyc

nhanhyc

Vậy đường chạy dao nhanh đạt yêu cầu

Ta chuyển chuỗi lượng chạy dao Si thành chuỗi số vòng quay nicủa trục vít

24:32

2.3 Thiết kế các truyền dẫn còn lại

Dựa vào máy tương tự ta có các cặp bánh răng ăn khớp như sau:

Đường chạy dao ngang:

Đường chạy dao thẳng đứng:

Ta chọn cặp bánh răng ăn khớp như chạy dao ngang

V-VI là :40/40

VI-VII là 28/35

VII-VIII là 18/33 sau đó đến cặp bánh răng 22/33 và truyền tới trục vít me đướng thông qua cặp bánh răng côn 22/44

TÍNH TOÁN SỨC BỀN CHI TIẾT MÁY 3.1 Chế độ cắt thử :

Chế độ làm việc của máy bao gồm chế độ cắt gọt, chế độ bôi trơn, làm lạnh, an toàn một máy mới đã thiết kế, chế tạo xong phải quy định chế độ làm việc của máy trước khi đưa vào sản xuất Trong mục này quy định chế

độ làm việc giới hạn của máy làm cơ sở tính toán động lực học của máy cắt kim loại hiện nay có nhiều phương pháp xác định chế độ cắt gọt giới hạn khác nhau:1> Chế độ cắt gọt cực đại; 2> Chế độ cắt gọt tính toán; 3> Chế độ cắt gọt thử máy

Máy ta thiết kế tương tự như máy 6H82 cho nên ta chọn chế độ cắt thử như của máy 6H82

Trong đó: Nc – là công suất cắt

No – là công suất chạy không

Np – là công suất phụ do sự tiêu hao

Ta có thể tính công suất động cơ bằng Nđc = Nc /0,75

Nc =PZ.V/60.102.9,81

Với PZ là lực cắt (N) PZ = 0,6 P0

V là vận tốc cắt

P0 =C.B.S yz.Z.(t/D)k Với chế độ cắt nhanh:

C = 682 , y= 0,72, k = 0,82

Ö Pz = 0,6.682.8.10.14,70,72.(12/90)0,86=22828 (N)

Ö Nc = 22828.13,5/60.102.9,81 =5,13 KW

Ö Ta chọn Nđc = 7 KW, n = 1450 v/ph

*Động cơ hộp chạy dao:

Nđccd =

81 , 9 10 612

.

4

cd s

V Q

η

Q = K.Px +f( Pz + 2Py +G) là lực kéo

K = 1,4 , f = 0,2- là hệ số ma sát thu gọn trên sống trượt

G là khối lượng bàn dao lấy G = 45000 (N)

750 2 , 19261

4 = 1,67 KW Vậy ta chọn Nđccd = 1,7 KW, n = 1420 v/ph

3.3 Tính công suất, mô men xoắn max, số vòng quay min trên các trục của hộp chạy dao

Công suất :

Nđc =1,7 kW ; nđc =1420 vg/ph

Trục I NI = Nđc ηbr ηol = 1.7 0,995 0,97 ≈ 1,64 KW Trục II NII = NI ηol .ηbr = 1,64 0,995 0,97 ≈ 1,58 KW Trục III NIII = NII ηbr ηol = 1,58 0,97 0,995 ≈ 1,52 KW