Tài liệu Đồ án - Máy công cụ docx

Trong toàn bộ quá trình tính toán thiết kế máy mới " Máy tiện ren vít vạn năng "có thể nhiều hạn chế.. - Đường truyền trực tiếp tới trục chính cho ta tốc độ cao - Đườngtruyền tốc độ thấp

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 đất nước 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 công nghiệp chế tạo máy công cụ và thiết bị đóng vai trò then chốt Để đáp ứng nhu cầu này, 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 khả năng áp dụng lý luận khoa học thực tiễn sản xuất cho đội ngũ cán bộ khoa học kỹ thuật là không thể thiếu được Với những kiến thức đã được trang bị, sự hướng dẫn nhiệt 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 tính toán thiết kế máy mới " Máy tiện ren vít vạn năng "có thể nhiều hạn chế Rất mong được 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 I : Nghiên cứu tính năng kỹ thuật của một số máy cùng loại chọn máy

chuẩn

Các máy tiện T620 - 1k62 - T616 Có các đặc tính kỹ thuật:

Đặc tính kỹ thuật Loại máy

Chiều cao tâm máy (mm)

Khoảng cách 2mũi tâm (mm)

Đường kính vật gia công Dmax(mm)

Số cấp tốc độ (z)

Số vòng quay:n min4nmax (vòng/phút)

Lượng chạy dao dọc (mm)

Lượng chạy dao ngang (mm)

Công suất động cơ (kw)

10

3530

5400

14192 0,5448

3000

8100

Nhận xét : So sánh đề tài thiết kế với các máy trên ta thấy máy tiện ren vít vạn năng

T620 có các đặc tính tương tự Vậy ta máy T620 làm máy chuẩn cho việc thiết kế

máy mơí

II-phân tích máy chuẩn -máy tiện ren vít vạn năng T620

- Đường truyền trực tiếp tới trục chính cho ta tốc độ cao

- Đườngtruyền tốc độ thấp đi từ trục IV-V-VI-VII

Phương trình xích động biểu thị khả năng biến đổi tốc độ của máy

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

Nhìn vào phương trình thực tế chỉ có 3 tỷ số truyền 1,

4

1,

16 1

Như vậy đường truyền tốc độ thầp vòng quay thuận còn 18 tốc độ 2x3x3x1= 18 Vậy đường truyền thuận có 18+6=24 tốc độ

1 tạo nên ikđại dùng cắt ren khuếch đại

b.Xích chạy dao cắt ren

máy tiện ren vít vạn năng T620 có khả năng cắt 4 loại ren :

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:

+ Cơ cấu bánh răng thay thế qua trục IX và trục X đảm nhận 2 khả năng (dùng cặp bánh răng

97

64 và

50

42) + Bộ bánh răng noóctông chủ động chuyển động từ trục IX qua C2 tới trục X làm quay khối bánh răng hình tháp xuống trục XI qua C3 tới trục XII đến trục XIV tới trục vít me

- khi cắt ren trái trục chính giữ nguyên chiều quay cũ cần đổi chiều chạy dao ngược lại trong xích có cơ cấu đổi chiều nối giữa trục VIII và IX tới bánh răng đệm 28

Lược đồ cấu trúc động học hộp chạy dao

Từ cấu trúc động học xích chạy dao trên ta có phương trình tổng quát cắt ren như sau:

1vòng trục chính x icố định x ithay thế x icơ sở x igấp bội x tv = tp

• Khi cắt ren quốc tế (dùng cho các mối ghép)

Phương trình cắt ren anh

36 XII

28

35 35

64 , con đường 1 noóctông chủ động

- Chạy dao dọc : Từ trục bánh vít 28 (trục XVII ) qua cặp bánh răng 14/60 (bánh răng 60 lồng không) đóng ly hợp bánh răng thanh răng t=10 (m=3)xe dao chạy dọc hướng vào mâm cặp (chạy thuận)khi chạy dao lùi đường truyền từ trục XVIII xuống ly hợp qua bánh răng đệm 38 tới bánh răng 14/60 tới cặp bánh răng thanh răng 14/60làm bánh xe dao chạy lùi

- Chạy dao ngang : Đường truyền giống như chạy dao dộc truyền theo nửa bên phải hộp chạy dao tới vít me ngang t=5 (mm)

- Chạy dao nhanh : Máy có động cơ điện chạy dao nhanh N=1 kw, n =1410 vg/ph trực tiếp làm quay nhanh trục trơn XVI

c Một số cơ cấu đặc biệt :

+ Cơ cấu ly hợp siêu việt : Trong xích chạy dao nhanh và động cơ chính đều truyền tới cơ cấu chấp hành là trục trơn bằng hai đường truyèen khác nhau Nên nếu không có ly hợp siêu việt truyền động sẽ làm xoắn và gẫy trục Cơ cấu ly hợp siêu việtđược dùng trong nhữnh trường hợp khi máy chạy dao nhanh và khi đảo chiều quay cảu trục chính

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

12,5-16-20-25-31,5-40-50-63-80-100-125-160-200-250-310-400-500-630-800

1000-1250-1600-2000 + Xác định vị trí đặt no trên đồ thị vòng quay :

no = nII = 803 ≈ 800 =n19

+ Xác định độ xiên của các nhóm truyền theo công thức i= ϕx với ϕ= 1,26

Nhóm truyền thứ nhất có hai tỷ số truyền :

i1=

34

56=1,26x ⇒ x=1,26 ≈ 1

⇒Tia i1 lệch sang phải 2 khoảng logϕ:

Lượng mở giữa hai tia [ ]x : ϕx= i1/i2=ϕ2/ϕ =ϕ = ϕx

Tương tự như cách làm nhóm truyền 1 ta có :

X3= -1,56 ≈ -2 ⇒ Tia i3 lệch sang trái 2 khoảng logϕ

X4= -4,16 ≈ -4 ⇒ Tia i4 lệch sang trái 4 khoảng logϕ

X5 =1 ⇒ Tia i5 thẳng đứng

Lượng mở [ ]x = [ ]2 ứng với nhóm truyền khuếch đại:

Nhóm truyền thứ 3 (từ trục III tới trục IV) có 2 tỷ số truyền

X10= -4 ⇒ Tia i10 lệch sang trái4 khoảng logϕ

Nhóm truyền trực tiếp (từ trục III tới trục VI) có1 tỷ số truyền

i11=

43 65

X11= 2 ⇒ Tia i11 lệch sang phải 2 khoảng logϕ

c.Vẽ đồ thị vòng quay

THIẾT KẾ MÁY MỚI

I-THIẾT LẬP CHUỖI SỐ VÒNG QUAY

Mấy tiện ren vít vạn năng T620 z=23 nmin = 12,5 vòng/phút nmax = 2000 vòng/phút

1- Chuỗi số vòng quay tuân theo quy luật cấp số nhân

Tốc độ Công thức tính n tính n tiêu chuẩn

12.5

16

20

25 31,5

1250

1600

2000

II-SỐ NHÓM TRUYỀN TỐI THIỂU

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

i=lg(nđcơ/nmin)/lg4=3,4

Vì số nhóm truyền là nguyên nên lấy i = 4

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 và lấy phương án không gian là 2x3x2x2

Cách bố chí các bộ phận tổ hợp thành xích tỗc độ bố trí theo phương án hộp tốc độ

và hộp trục chính vì máy có độ phức tạp lớn (z=23) công suất lớn N=10 kw

III- PHƯƠNG ÁN KHÔNG GIAN

1-Dựa vào công thức z= p1 p2 p3 pj

trong đó pj là tỷ số truyền trong một nhóm

Ta có z = 24 2x2x3x2 2x2x2x3 3x2x2x2 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

L = Σb + Σf

b- chiều rộng bánh răng

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

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

Phương án

Yếu tố so sánh

3x2x2x2 2x2x3x2 2x3x2x2 2x2x2x3

2

ly hợp ma sát

18

5 19b + 18f

2

ly hợp ma sát

18

5 19b + 18f

2

ly hợp ma sát

18

5 19b + 18f

3

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 chọn PAKG 2x3x2x2

IV- phương án thứ tự (PATT)

[12]

13

2x3x2x2 III I II IV [6] [1] [3]

[12]

19

2x3x2x2

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

[12]

14

2x3x2x2 III II I IV [6] [2] [1]

[12]

20

2x3x2x2

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

[1]

15

2x3x2x2 III IV I II [4] [8] [1] [2]

21

2x3x2x2

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

[6]

16

2x3x2x2 III I IV II [6] [1] [12]

[3]

22

2x3x2x2

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

[1]

17

2x3x2x2 III II IV I [6] [2] [12]

[1]

23

2x3x2x2

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

18

2x3x2x2 III IV II I [4] [8] [2] [1]

24

2x3x2x2

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

Như vậy PATT I II III IV có ϕxmax = 1,2612 là nhỏ hơn cả theo máy chuẩn đã chọn thì phương án này là tốt hơn , có lượng mở đều đặn và tăng từ từ , kết cấu chặt chẽ, hộp tương đối gọn, lưới kết cấu cố hình rẻ quạt

Cụ thể : PAKG 2 x 3 x 2 x 2

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

Để đảm bảo ϕxmax ≤ 8 ta phải thu hẹp lượng mở tối đa từ ϕxmax = 12 xuống ϕxmax =

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 độ cao (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 của đường 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 chính bao giờ cũng giảm nhiều hơn tăng

Giả sử ta chọn no= n19= 800 vg/ph

Khi đó iđtr= no/ nđcơ.ηđ= 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

nII = 800

II III

10

11

I2= ϕ2= 1,262=

7

11 có f1=11 g1 =7 và f1 + g1 = 11+7 =18 Vậy bội số trung nhỏ nhất K = 18

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

Ta có : Emin=

K

g

g f

z

.

) (

2

2 2 min +

=

18 7

18

5 + = 50 răng

11 + = 55 răng

Ta có : i3=

ϕ4

26 ,

Vậy bội số trung nhỏ nhất K = 76

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

Ta có : Emin=

K f

g f Z

.

) (

3

3 3

=

76 22

) 54 22 (

17 + < 1

Lấy Emin=1 ta có ∑Z= EK =1.76 = 76 răng

22 + = 22 răng

30 + = 30 răng

1 + = 38 răng

4- Tính số răng của nhóm truyền thứ 3

Do kết cấu của hộp tốc độ nên ta chọn môđuyn khác nhau Ta dùng hai loại môđuyn m6 và m7 Điều kiện làm việc là:

2A = m6(Zi+Zi') = ∑Z6.m6 2A = m7(Zj+Zj') = ∑Z7.m7 Trong đó A- Khoảng cách trục

∑Z6 , ∑Z7- Tổng số răng của nhóm bánh răng có môđuyn m6 , m7

Z6 + Z6' = 110 ' ⇒ Z6=∑Z6/5 = 110/5 = 22 răng

Như vậy các tỷ số truyền i6 , i7 dủng bánh răng dịch chỉnh

Kiểm tra tỷ số truyền : i6 = Z6/ Z6' =

6- Tính số răng của nhóm truyền thứ 4

Ta dùng hai loại môđuyn m8 và m9 Điều kiện làm việc là:

2A = m8(Zi+Zi') = ∑Z8.m8 2A = m9(Zj+Zj') = ∑Z9.m9 Trong đó A- Khoảng cách trục

∑Z8 , ∑Z8- Tổng số răng của nhóm bánh răng có môđuyn m8 , m9

Z8 + Z8' = 110 ' ⇒ Z8=∑Z8/5 = 110/5 = 22 răng

Như vậy các tỷ số truyền i8 , i9 dủng bánh răng dịch chỉnh

Kiểm tra tỷ số truyền : i8 = Z8/ Z8' =

7- Tính số răng của nhóm truyền thứ 5

Ta dùng hai loại môđuyn m10 và m11 Điều kiện làm việc là:

2A = m10(Zi+Zi') = ∑Z10.m10 2A = m11(Zj+Zj') = ∑Z11.m11 Trong đó A- Khoảng cách trục

∑Z10, ∑Z11- Tổng số răng của nhóm bánh răng có môđuyn m10 , m11

Z10 + Z10' = 81 ' ⇒ Z10=∑Z10/3 = 81/3 = 27 răng

Như vậy các tỷ số truyền i10 , i11 dủng bánh răng dịch chỉnh

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

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

z

z

' 1

1

z

z

' 2

tÝnh c t

/

/ −

100%

Trong đó nt/c - Số vòng quay tiêu chuẩn

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

Sau khi kiểm tra sai số ta thấy Δn nằm trong phạm vi cho phép,không cần phải tính lại các tỷ số truyền

Phần B

Thiết kế hộp chạy dao

1 yêu cầu kỹ thuật và đặc điểm hộp chạy dao

- số cấp chạy dao phaỉ 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

đặc điểm : - công suất truyền bé

8 , 2

= 14

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 = 14-16-18-20-22-24-28-32-36-40-44-48-56-64-72-80-88-96-112 128-144-160-176-192

Nhóm cơ sở : Dp= 11-10-9-8-7

-

3

3,5

4 4,5

5 5,5

- 1,5

1,75

2 2,25 2,5

-

3

Ren anh

n =

ttp

4 , 25

Ren pitch

Dp =

tp

π 4 , 25

3

2 1

4 4

2 1

1- Thiết kế nhóm truyền cơ sở

Gọi Z1 Z2 Z3 là số răng của bộ bánh răng thuộc cơ cấu noóctông ta có :

5-Thiết kế nhóm truyền gấp bội

Nhóm gấp bội phải tạo ra 4 tỉ số truyền với ϕ=2 Chọn cột 7-12 trong bảng xếp ren quốc tế làm nhóm cơ sở thì các tỉ số truyền nhóm gấp bội là:

1

1 : 2

1 : 4

1 : 8 1

a-phương án không gian

PA Yếu tố

2x2 4x1

_Tổng số bánh răng _Tổng số trục _Chiều dài trục _Số bánh răng chịu mômen xoắn Mx

8

3 8b+7f

2

10

3 8b+7f

2x2

II - I [2] [1]

Để tránh trùng lập tỷ số truyền ta chọn tỷ số truyền giữa các bộ truyền trong nhóm gấp bội khác 1

Ta có đồ thị số vòng quay như sau :

Tính các tỷ số truyền giữa ccác bộ truyền trong nhóm gấp bội

) 5 2 (

18

17<1 Chọn E=1

2

5 4

4 + =28 răng

) 16 5 (

15

17>1 Chọn E=2

∑Z=E.K = 2.63 = 126 răng >120 do đó tinhá lại số răng Chọn Zmin =14 răng

Emin =

63 5

) 16 5

(

15

14<1 Lấy Emin=1

3

16 5

5 + =15 răng

4

4 5

5 + = 35 răng

icơsở- Tỷ số truyền cơ sở

igbội- tỷ số truyền gấp bội của cơ cấu noóctông

tv - Bước vít me

tp - Bước ren được cắt

Để tính ibù ta cho máy cắt thử một bước ren nào đó Ta thử cắt ren quốc tế tp=10

t

gb csë v

Khi cắt ren anh ,xích cắt ren đi theo đường khác bộ bánh răng noóctông bị động tính

icđ khi cắt ren anh như sau : icđ=

i i i t

t

tt gb csë v

p

. cho cắt thử ren anh với n=8 tp=

8

4 ,

2 / 1 ).(

40 / 28 ( 1 12

8 / 4 , 25

Tỷ số truyền 36/25 cũng được dùng khi cắt ren pitch (bánh răng noóctông bị động)nhưng với hai bánh răng thay thế khác nhau Cuối cùng ta cần tính bánh răng thay thế khi cắt ren pitch và ren môđuyn

Ta có phương trình cân bằng : itt=

i i i

tv csët gb c

p

®

.

Cho cắt thử ren pitch Dp= 25,4.π/8=1272.12/52.8.97

igb= 2/4 ; icđ=36/25 ⇒ itt =

97 32

Kiểm tra các bước ren cất được cắt

phương trình cân bằngta có :1vòngtc.21/25.42/50.25/36.32/28.1/2.12=4=tp.

trường