Lê Duy Linh ký bảo vệ

Các chuyển động của máy a, chuyển động chính + Trục chính có 21 cấp tốc độ khác nhau.. ntc = 11,2 – 2240 vg/ph Gồm có 12 cấp tốc độ trực tiếp cho ra tốc độ cao và 12 cấp tốc độ gián ti

MỤC LỤC

YCHƯƠNG 1 : PHÂN TÍCH MÁY CHUẨN 4

I Khảo sát động học máy (1A616) 5

I.1 Sơ đồ động máy 1A616 6

I.1.1 Các chuyển động của máy 7

I.1.2 Phân tích động học máy 7

I.1.3 Xích tốc độ 8

I.1.4 Đồ thị vòng quay và lưới kết cấu của máy 9

I.2 Hộp chạy dao 13

I 2.1 Bàn xe dao 13

I.2.2 Xích chạy dao 14

I.3 Phân tích kết cấu máy chuẩn 14

CHƯƠNG 2:THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC TOÀN MÁY 17

II.1 Tính toán và chọn tính năng kỹ thuật của máy 17

II.1.1 Công bội 17

II.1.2 Lượng chạy dao 17

II.1.3 Số cấp tốc độ 18

II.1.4 Số vòng quay 20

II.2 Thiết kế hộp tốc độ 19

II.2.1 Thiết kế phương án không gian 17

II.2.2 Phân tích và chọn phương án thú tự 18

II.2.3 Xây dựng lưới đồ thị vòng quay 21

II.2.4 Tính toán bánh răng 24

II.3 Thiết kế hộp chạy dao 33

II.3.1 Đặc điểm và yêu cầu của hộp chạy dao 33

II.3.2 Thiết kế nhóm cơ sở 36

II.3.3 Thiết kế nhóm gấp bội 38

II.3.4 Tính các tỉ số truyền còn lại 41

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN SỨC BỀN VÀ THIẾT KẾ KẾT CẤU MÁY 44

III.1 Xác định công suất của hộp 44

III.1.1 Tính công suất cất và công suất chạy dao 45

III.2 Lập bảng tính toán động lực 46

III.3 Tính toán thiết kế cụm trục chính và ổ trục chính 48

III.3.1 Chọn vật liệu chế tạo trục 48

III.3.2 Tính sơ bộ trục 48

III.3.3 Tính toán các lực thành phần 48

III.3.4 Tính đường kính trục sơ bộ tại các tiết diện nguy hiểm 51

III.3.5 Kiểm nghiệm hệ số an toàn mỏi về trục chính 52

III.3.6 Tính độ cứng vững của trục chính 54

III.3.7 Xác định góc xoắn 56

III.3.8 Tính ổ trục chính 57

III.4 Lập bảng số liệu về kích thước của bánh răng và trục 61

CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TRỤC CHÍNH 61

IV.1 Chức năng và yêu cầu đối với hệ thống điều khiển 61

IV.2 Tớnh hệ thống điều khiển 61

LỜI NểI ĐẦU

Một trong những nội dung đặc biệt quan trọng của cuộc cáchmạng khoa học kỹ thuật trên toàn cầu nói chung và với sự nghiệp côngnghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước ta nói riêng hiện nay đó là việc cơkhí hoá và tự động hoá quá trình sản xuất Nó nhằm tăng năng xuấtlao động và phát triển nền kinh tế quốc dân Trong đó công nghiệpchế tạo máy công cụ và thiết bị đóng vai trò then chốt Để đáp ứngnhu cầu này, đi đôi với công việc nghiên cứu,thiết kế nâng cấp máycông cụ là trang bị đầy đủ những kiến thức sâu rộng về máy công

cụ và trang thiết bị cơ khí cũng nh khả năng áp dụng lý luận khoa họcthực tiễn sản xuất cho đội ngũ cán bộ khoa học kỹ thuật là không thểthiếu đợc Với những kiến thức đã đợc trang bị, sự hớng dẫn nhiệt

tình của các thầy Bựi Trương Vỹ cũng như sự cố gắng cuả bản thân.

Đến naynhiệm vụ đồ án máy công cụ được giao cơ bản em đã hoànthành Trong toàn bộ quá trình tính toán thiết kế máy mới " Máy tiệnren vít vạn năng "có thể nhiều hạn chế Rất mong đợc sự chỉ bảo củacác thầy giáo và cộng sự

Đà Nẵng, 12 thỏng 11năm 2020

Sinh viên thực hiện

Lê Duy Linh

PHẦN A : PHÂN TÍCH MÁY CHUẨN

Máy tiện là máy công cụ phổ thông, chiếm 40 – 50% số lợng máycông cụ trong các nhà máy, phân xởng cơ khí Dùng để tiện các mặttròn xoay ngoài và trong (mặt trụ, mặt côn, mặt định hình, mặtren) xén mặt đầu, cắt đứt Có thể khoan, khoét, doa trên máy tiện Trong thực tế, chúng ta có các loại máy tiện vạn năng, máy tiện tự

động, bán tự động, chuyên môn hoá và chuyên dùng, máy tiện revolve,máy tiện CNC

Tuy nhiên do thực tế yêu cầu thiết kế máy tiện vạn năng hạng trung,vì vậy ta chỉ xem xét, khảo sát nhóm máy tiện ren vít vạn năng hạngtrung (đặc biệt là máy 1A616)

Các máy hạng trung đang đợc sử dụng rộng rãi trên thị trờng Việt

Đường kớnh lớn nhất của chi tiết gia cụng được trờn

bàn dao (mm)

Chiều dài lớn nhất tiện được trờn hai đầu tõm (mm) 700Đường kớnh lớn nhất của vật liệu luồn qua lỗ trục

chớnh (mm)

Phạm vi tốc độ trục chớnh khi quay thuận (v/ph) 9 - 1800 12,5-2000 44-1980

Dịch chuyển lớn nhất của bàn dao dọc (mm)

Dịch chuyển lớn nhất của bàn dao ngang (mm)

Dịch chuyển lớn nhất của bàn dao trờn (mm)

670195120

640/930250140

750190105Phạm vi bước tiến dọc (mm/vũng)

Phạm vi bước tiến ngang (mm/vũng)

1 - 192

24 - 2 0.5π - 48π

0.5 – 9

38 – 20.25 - 56

Kớch thước chiều dài của mỏy (mm)

Kớch thước chiều rộng của mỏy (mm)

Kớch thước chiều cao của mỏy (mm)

213512251220

2522/281211661324

23558521255

Khảo sát động học máy mẫu (1A616)

I.1 Sơ đồ động mỏy 1A616

Nguồn: trang 65 (II)

I.1.1 Các chuyển động của máy

a, chuyển động chính

+ Trục chính có 21 cấp tốc độ khác nhau ntc = 11,2 – 2240 (vg/ph)

Gồm có 12 cấp tốc độ trực tiếp cho ra tốc độ cao và 12 cấp tốc độ gián tiếp cho ra tốc độthấp

b, chuyển động chạy dao

+ Chuyển động chạy dao dọc: từ trục chính nối truyền chuyển động đến trục trơn truyềnchuyển động qua bộ truyền trục vít - bánh vít đến cặp bánh răng , ta gạt li hợp vấu M6 lênthì truyền chuyển động qua cặp bánh răng truyền đến bánh răng - thanh răng để thựchiện chạy dao dọc

+ Chuyển động chạy dao ngang: từ trục chính nối truyền chuyển động đến trục trơntruyền chuyển động qua bộ truyền trục vít - bánh vít đến ly hợp vấu M5, khi ta đóng M5lên thì truyền chuyển động qua cặp bánh răng và truyền chuyển động tới trục vít me đểthực hiện chạy dao ngang

+ Ngoài ra còn có các chuyển động chạy dao trực tiếp qua các tay quay không thông quahộp tốc độ chạy dao

I.1.2 Phân tích động học

Máy 1A616 có hộp tốc độ và hộp trục chính rời nhau như vậy việc chế tạo đơn giản ,truyền động êm, trục chính ít rung động…vì thế gia công đạt độ chính xác cao

I.1.3 Xích tốc độ

Xích này nối từ động cơ điện có công suất N = 4.5 Kw, số vòngquay n = 1440 (v/p), qua bộ truyền đai vào hộp tốc độ (cũng là hộptrục chính) làm quay trục chính VII.

Lượng di động tính toán ở hai đầu xích là:

nđc (v/p) (số vòng quay của động cơ) ntc (v/p) (số vòng quay củatrục chính)

Từ sơ đồ động ta có thể xác định được đường truyền động quacác trục trung gian tới trục chính

Xích tốc độ có đường truyền quay thuận và đờng truyền quaynghịch, mỗi đờng truyền khi tới trục chính bị tách ra làm hai đờngtruyền:

+ Đờng truyền trực tiếp tới trục chính cho ra tốc độ cao

+ Đờng truyền giỏn tiếp tới trục chớnh cho ra tốc độ thấp

Xớch tốc độ thực hiện chuyển động chớnh bắt đầu từ động cơ cú N=4,5Kw ,qua hộptốc độ phõn cấp cú 3x4=12 cấp vận tốc.Từ đõy truyền động qua cơ cấu buly đai truyền cú

x

Nếu ta mở ly hợp L1 và cho truyền động qua cơ cấu Hacne có tỷ số truyền,trục chính sẽthực hiện các số vòng quay thấp n= 11,2; 18; 21; 45; 56; 71; 90; 112; 140; 180; 224 và

3931

4128

x

1444

19282832

Ø174

3125

Tia i3 lÖch sang ph¶i 1 kho¶ng lµ: 2.log

+ Nhãm 2 tõ trôc III đến IV:

i4 = 0,32 = X4 x4 -5

Tia i4 lệch sang trái 1 khoảng là: 5.log

Tia i8 lệch sang trái 1 khoảng là: 3.log

+ Nhóm gián tiếp từ trục VI đến VII:

i9 = = 0,25 = X9 x9 -6

Tia i9 lệch sang trái 1 khoảng là: 6.log

+ Số vòng quay của động cơ nđc = 1440 v/p

+ Tỷ số truyền của bộ truyền đai: iđ = = 1

+ Hiệu suất của bộ truyền đai:  = 0,985

số vũng quay nhỏ nhất của trục chớnh

n1 = 1440xx0,985xxxx0.985xx 11.2 v/p

14 55

39 31

41 26

14 44 19

38 2632

31 25

174 174

34 66 20

80

135 168

N=4,5 kW n= 1440 vg/ph

- Từ đó ta có thể xác định được phương án không gian và phương án thứ tự của máy

Về phương ¸n kh«ng gian

- Có 2 đường truyền của xích tốc độ:

+ Trực tiếp: Động cơ (I) - (II) - (III) - (IV) - (V) - (VII) Trục chính, tạo nên 12cấp tốc độ cao

+ Gián tiếp : Động cơ (I) - (II) - (III) - (IV) - (V) - (VI) - (VII) Trục chính, tạonên 12 cấp tốc độ thấp

- HTĐ máy 1A616 có PAKG: 1 x (2+1) x 4x 1 x (1+1x1)

Từ trên ta xác định đợc công thức kết cấu của máy là:

Z = (1 x (2+1) x 4x 1 x 1 x 1) + (1 x (2+1) x 4x 1 x 1) =24

Đường truyền giỏn tiếp Đường truyền trực tiếp

Vẽ phương án thứ tự (PATT) của máy

Ta nhận thấy, máy đã sử dụng PATT rất chuẩn, do quy luật phân bốTST các nhóm đầu có chênh lệch nhỏ, vì vậy kết cấu máy là hợp lí

Từ đồ thị vòng quay ta nhận thấy máy chỉ có 21 tốc độ riêng biệt,tức là có 3 tốc độ trùng

Nhận xột :

Từ đồ thị vũng quay ta thấy với phương ỏn này thỡ lượng mở, tỷ số truyền của cỏcnhúm thay đổi khụng đều Trờn đồ thị vũng quay ta thấy cú 2 cụng bội nờn liệt số vũngquay là cấp số nhõn đó bị phỏ vỡ

Trờn đồ thị vũng quay ta thấy cú những đoạn tốc độ thưa và những đoạn tốc độ mau.Bỡi vỡ một trong ba tia của nhúm cơ sỡ tỏch ra lập thành một nhúm riờng Những đoạntốc độ thưa được bố trớ ở cấp tốc độ thấp, vỡ ta biết rằng cỏc tốc độ thường dựng đến nằm

ở khoảng giửa đồ thị vũng quay, cho nờn cỏc tốc độ này phải bố trớ gần nhau để trỏnh gõy

ra những tổn hao về năng suất cắt gọt quỏ lớn trong quỏ trỡnh mỏy làm việc

I.2 Hộp chạy dao

I 2.1 Bàn xe dao

Bàn xe dao sử dụng bộ truyền bánh răng thanh răng cho việc chạydao dọc, sử dụng bộ truyền vít me - đai ốc cho việc chạy dao ngang Công thức tổng quát để chọn tỷ số truyền trong hộp chạy dao là:

i = ibù.ics.igb = (một vòng trục chính)

Trong đó: tv bước vít me

tp bước ren cần cắt trên phôi

ibù TST cố định bù vào xích tryền động

ics TST của khâu điều chỉnh tạo thành nhóm cơ sở

igb TST nhóm gấp bội

I.2.2 Xớch chạy dao

ở máy tiện ren vít vạn năng ngoài xích tốc độ của trục chính thìxích chạy dao cũng đóng vai trò rất quan trọng Chức năng của nó làdùng để cắt ren, tiện trơn

Máy tiện ren vít vạn năng 1A616 cắt được 4 loại ren:

Lợc đồ cấu trúc động học hộp chạy dao:

Từ cấu trúc động học xích chạy dao trên ta có phương trình tổng quátcắt ren nh sau:

1vtc.icđith.ics.igb.tv = tp

Khi tiện trơn người ta cú thể tiện được mặt trụ, khỏa mặt đầu hay cắt đứt…do đú cú thểchuyển động tiện trơn và chuyển động tiện trơn chạy dao ngang

I.3 Phõn tớch kết cấu mỏy chuẩn

Mỏy gồm cỏc bộ phận chớnh là bệ và thõn, hộp tốc độ, cơ cấu thay đổi hộp trục chớnh,hộp chạy dao, hộp chuyển bàn dao, ụ động, hệ thống bơm dung dịch làm mỏt và thiết bị

Sơ đồ kết cấu động học của xớch cắt ren

1 vũng n

điện Đi kốm theo mỏy là cỏc trang bị cụng nghệ như là: luy net, mõm cặp 4 vấu, mũi tõmquay, cỏc bỏnh răng thay thế…

Mỏy chuẩn cú những ưu điểm, nhược điểm

Ưu đểm:

+ Mỏy 1A616 cú hộp tốc độ và hộp trục chớnh rời nhau như vậy việc chế tạo đơngiản , truyền động ờm, trục chớnh ớt rung động…vỡ thế gia cụng đạt độ chớnh xỏc cao + Hộp trục chớnh của mỏy 1A616 sử dụng cơ cấu Hỏc ne để giảm tốc độ nờn việcgiảm tốc độ ở trục chớnh dễ dàng

+ Cơ cấu an toàn trong hộp chạy dao

Nhằm đảm bảo khi làm việc quá tải, đợc đặt trong xích chạy dao(tiện trơn) nó tự ngắt truyền động khi máy quá tải

5 6

7 Z35

Hỡnh A6 Trờn trục trơn XIX lắp lồng khụng trục vớt (1) luụn ăn khớp với bỏnh vớt Z35 Mộtđầu của trục vớt ăn khớp với ly hợp vấu (2) Khi làm việc bỡnh thường, lực lũ xo (3) luụnđẩy viờn bi (5) tỳ sỏt vào mặt cụn của càng gạt (4) làm cho càng gạt luụn đẩy ly hợp vấu(2) ăn khớp với mặt vấu của đầu trục vớt Lỳc này trục vớt (1) sẽ quay và truyền động chobỏnh vớt Z35 Khi quỏ tải, Px sẽ thắng lực lũ xo và đẩy ly hợp vấu (2) sang phải, đầu vỏtnhọn của cần gạt (4) sẽ trượt lờn phớa trờn của viờn bi, tỏch rời hai mặt vấu, xớch chạy dao

bị cắt đứt Để lập lại xớch truyền động dựng tay gạt (6) để đưa mũi vỏt nhọn của cần gạt(4) về vị trớ cũ Vớt (7) để điều chỉnh lực lũ xo, qua đú điều chỉnh lực phũng quỏ tải

- Kết luận chung

Mỏy 1A616 được cải tiến từ mỏy tiện 1616 Kết cấu vững chắc, hộp chạy dao thay cơ

cấu Mean bằng bỏnh răng di trượt, trong bàn xe dao thay li hợp ma sỏt bằng li hợp vấu… Hộp tốc độ, hộp chạy dao gồm ics và igb đều dựng bỏnh răng di trượt như hộp tốc độ vàigb của mỏy 1K62 Hụp trục chớnh dựng cơ cấu Hỏc ne như mỏy 1616

Máy có 21 tốc độ khác nhau của trục chính, có tính vạn năng cao,tiện được nhiều kiểu ren khác nhau Đồng thời phương án không gian vàphương án thứ tự đã đợc sắp xếp một cách hợp lý để có đợc một bộtruyền không bị cồng kềnh

PHẦN B: THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC

TOÀN MÁY

I Thiết kế hộp tốc độ và hộp trục chính

I.1.Yêu cầu đối với hộp tốc độ và hộp trục chính

- Theo yêu cầu máy thiết kế là 21 cấp tốc độ Để đảm bảo độ cứng vững thì kết cấucủa nó phải đủ lớn Ta bố trí hộp tốc độ và hộp trục chính tách rời nhau (giống máychuẩn)

- Bố trí như vậy có những ưu điểm sau:

+ Khả năng chế tạo dễ

+ Truyền động êm, hộp trục chính không bị ảnh hưởng rung động do hộp tốc độtruyền đến

+ Dể bố trí truyền động trong hộp

- Nhưng có những ngược điểm sau:

+Giá thành chế tạo cao

+ Máy cồng kềnh

I.2 Tính toán các thông số và lập chuổi số vòng quay

Từ các số liệu ban đầu

Một phương án bố trí không gian, ta có nhiều phương án thứ tự thay

đổi khác nhau Với số cấp tốc độ đợc tính dựa vào yêu cầu thực tếcủa sản phẩm cần gia công, dựa theo máy hiện có 1A616 đã khảo sát

ta có các phương án không gian khác nhau:

Z = 24 =(2+1)x 4 x 2= (2+1) x 2 x 4= 2 x (2+1) x 4= 4 x (2+1) x2

Dựa vào số nhóm truyền tối thiểu Xi = 4, đồng thời để kích thớcHTĐ nhỏ gọn nên cần phải có TST chênh lệch nhóm đầu ít (dẫn đếnchênh lệch bánh răng không quá lớn)

Vì vậy, ta có thể loại trừ các phơng án không gian trên và chọn

Trong trường hợp này để đạt 21 cấp tốc độ thì ta tách ra làm 2 đường truyền và dùng đồthị vòng quay có hai trị số công bội 

Số tốc độ danh nghĩa của đờng truyền gián tiếp là: Z1 = (2+1)x 4x1x 1 = 12

Số tốc độ danh nghĩa của đờng truyền trực tiếp là: Z2 = (2+1)x4x1

= 12

Dẫn đến tổng số tốc độ là: Z = Z1 + Z2 = 12 + 12 = 24

Vì máy chỉ đòi hỏi 21 tốc độ, nên ngời ta đã xử lí bằng cách: chotốc độ thứ 7, 9, 11 của đờng truyền gián tiếp trùng với tốc độ thứ 1,

2, 3 (thấp nhất) của đờng truyền trực tiếp, do đó máy chỉ còn 21 tốc

độ Cỏc tốc độ thứ 7, 9, 11 có thể đi bằng 2 đờng truyền (trực tiếp vàgián tiếp)

I.2.3 Vẽ lưới kết cấu

- Lưới kết cấu là loại sơ đồ biểu thị mối quan hệ về kết cấu của cỏc nhúm truyền độngtrong hộp tốc độ Từ đú ta cú thể thấy được số nhúm truyền động và mối quan hệ giửacỏc nhúm truyền

Đặc điểm của lưới kết cấu

- Cỏc đường nằm ngang biểu thị cho cỏc trục hộp tốc độ

- Khoảng cỏch giữa hai đường thẳng đứng kề nhau là log

- Cỏc điểm giao nhau với cỏc đường nằm ngang và đường thẳng đứng biểu thị số vũngquay của trục

- Cỏc đoạn thẳng nối cỏc điểm giao nhau trờn hai đường nằm ngang khỏc nhau biểu thị

tỷ số truyền

Do đó, dựa vào máy mẫu ta chọn tỉ số truyền

i1 = -6= 1,26-60,25

Tức là tia i1 nghiêng trỏi 1 khoảng 6 lg, từ đó ta có thể xác định đợc

i2, i3 thông qua quan hệ:

i1 : i2 : i3 = -6: 1: 2

 i2 = 1,261 = 1,26  tia i2 nghiêng phải 1 khoảng lg.

 i3 = 1,262 1,59  tia i3 nghiêng phải 2 khoảng lg

Tơng tự nh vây ta chọn tỉ số truyền cho các nhóm truyền khác

 i6 = -1 = 1,26-1 0,79  tia i6 nghiêng trái 1 khoảng lg

 i5 = -3 = 1,26-3 0,5  tia i3 nghiêng trái 3 khoảng lg

 i4 = -5 = 1,26-50,32  tia i3 nghiêng trái 5 khoảng lg

 i8 = -3 = 1,26-3 0,5  tia i8 nghiêng trái 3 khoảng lg

+ Nhóm truyền cuối trên đờng truyền gián tiếp (tốc độ thấp):

Truyền từ trục VI sang trục VII, có một tỉ số truyền (i9) Tỉ số truyềncủa nhóm này ta không thể chọn đợc nữa mà nó phụ thuộc vào vậntốc nhỏ nhất nmin của dãy tốc độ trục chính Ta có quan hệ:

nmin = n0.i1.i4.id.i8.i9

 i9 = = 0.26  1,26-6 = -6

 tia i9 nghiêng trái 6 khoảng lg

+ Nhóm truyền cuối trên đờng truyền trực tiếp (tốc độ cao):

Truyền từ trục V sang trục VII, có 1 tỉ số truyền (i10) Tơng tự nh trên,

tỉ số truyền này phụ thuộc vào vận tốc lớn nhất nmax của dãy tốc độtrục chính Ta có quan hệ:

nmax = n0.i3.i7.id.i10

 i10 ==  0.99  1,260 = 1

 tia i10 thẳng đứng

Qua phần chọn tỉ số truyền trên ta thấy tất cả các tỉ số truyền đều

đạt yêu cầu là nằm trong khoảng ( ; 2)

Từ đó ta có thể xác định đợc đồ thị vòng quay:

I II

I.3 Tính toán tỉ số truyền và nhóm truyền trong hộp tốc độ

-Vì i1 < i2 < i3 Do vậy ta tính E theo Eminchu cho tia i1: