Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống
1
/ 78 trang
THÔNG TIN TÀI LIỆU
Thông tin cơ bản
Định dạng
Số trang
78
Dung lượng
2,19 MB
Nội dung
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG KHOA CƠ KHÍ ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐỒ ÁN MÁY CÔNG Sinh viên : Trần Đỗ Hoàng Long Lớp : 18C1B MSSV : 101180117 Nhóm : 18.02A GVHD : TS Trần Ngọc Hải Trần Đỗ Hoàng Long -18C1B MỤC LỤC CHƯƠNG I : PHÂN TÍCH MÁY THAM KHẢO 1K62 1.1 KHẢ NĂNG CÔNG NGHỆ CỦA MÁY TIỆN 1.2 CÔNG DỤNG 1.3 PHÂN TÍCH ĐỘNG HỌC MÁY 1K62 .7 1.3.1Nguyên lý hoạt động .7 1.3.2Lưới đồ thị kết cấu đồ thị vòng quay 1.3.3 Công bội .10 1.4 PHÂN TÍCH KẾT CẤU MÁY 11 CHƯƠNG II: THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC MÁY 17 2.1 TÍNH TỐN VÀ LỰA CHỌN TÍNH NĂNG KỸ THUẬT 17 2.1.1 Xác định trị số công bội φ tiêu chuẩn: 17 2.1.2Phạm vi điều chỉnh sớ vịng quay 17 2.1.3 Xác định số cấp tốc độ 17 2.2 THIẾT KẾ HỘP TỐC ĐỘ .19 2.2.1 Thiết kế phương án không gian 19 2.2.2 Phương án thứ tự : 23 2.2.3 Lưới đồ thị vòng quay : 28 2.2.4 Tính toán bánh : 38 2.3THIẾT KẾ HỘP CHẠY DAO : 46 2.3.1Nhận xét 46 2.3.2 Sắp xếp bước 46 2.3.3Thiết kế nhóm sở : 48 2.3.4 Thiết kế nhóm gấp bội 50 2.3.5 Tính tỉ sớ truyền cịn lại ibù 53 2.3.6 Kiểm tra sai số bước ren ∆t 55 CHƯƠNG III: TÍNH TỐN SỨC BỀN VÀ THIẾT KẾ KẾT CẤU MÁY 58 3.1 XÁC ĐỊNH CÔNG SUẤT CỦA HỘP TỐC ĐỘ VÀ HỘP CHẠY DAO : 58 3.1.1 Công suất cắt công suất chạy dao : 58 3.1.2 Công suất trục hộp tốc độ : 65 3.2 XÁC ĐỊNH ĐƯỜNG KÍNH SƠ BỘ CỦA CÁC TRỤC 65 Trần Đỗ Hồng Long -18C1B 3.3 TÍNH TỐN THIẾT KẾ BÁNH RĂNG : 66 3.3.1 Tính cặp bánh 27/54 (giữa trục V/VI) : .66 3.3.2 Tính tốn cặp bánh 66/44 ( trục III/VI) : 68 3.4.1 Tính gần trục : .69 3.4.2 Tính xác trục : 72 3.4.3Tính chọn then : 74 3.4.4 Tính chọn ổ : 75 3.5 LẬP BẢNG SỐ LIỆU VỀ KÍCH THƯỚC BÁNH RĂNG VÀ TRỤC : 77 Trần Đỗ Hoàng Long -18C1B Lời nói đầu Một nội dung đặc biệt quan trọng cách mạng khoa học kỹ thuật tồn cầu nói chung với nghiệp cơng nghiệp hóa , đại hóa đất nước ta nói riêng việc khí hóa tự động hóa q trình sản xuất Nó nhằm tăng suất lao động phát triển nhanh kinh tế q́c dân Trong cơng nghiệp chế tạo máy cắt kim loại thiết bị đóng vai trị then chốt Để đáp ứng nhu cầu , đôi với công nghiên cứu , thiết kế , nâng cấp máy cắt kim loại việc trang bị đầy đủ kiến thức sâu rộng máy cắt kim loại trang thiết bị khí hóa khả áp dụng lý luận khoa học vào thực tiễn sản xuất cho đội ngũ cán khoa học kỹ thuật thiếu Sau thời gian học tập trường Đại học Bách khoa Đà Nẵng đến , em hồn thành chương trình mơn học máy cơng cụ Để có tổng hợp kiến thức học môn học ngành có khái quát chung người thiết kế em nhận đề tài : “ Thiết kế máy tiện ren vít vạn ” Được bảo tận tình thầy Trần Ngọc Hải giúp đỡ bạn đến em hồn thành đồ án mơn học Do trình độ thân cịn hạn chế nên khơng thể tránh sai sót q trình thiết kế Vì em mong góp ý thầy để đồ án hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn ! Trần Đỗ Hoàng Long -18C1B CHƯƠNG I : PHÂN TÍCH MÁY THAM KHẢO 1K62 1.1 KHẢ NĂNG CÔNG NGHỆ CỦA MÁY TIỆN Máy tiện 1K62 có sớ thơng sớ kỹ thuật sau: - Đường kính lớn phơi gia cơng : ø = 400mm băng máy, ø = 200mm bàn dao - Khoảng cách hai mũi tâm, có cỡ: 710 ; 1000 ; 1400 2000 mm - Sớ cấp tớc độ trục chính: Z = 23 - Giới hạn vịng quay trục chính: nTc = 12,5 ÷ 2000 (vịng/phút) - Cắt loại ren: Q́c tế : (1 ÷192) mm Anh : (24÷2) Mudun : (0,5 ÷ 4,8) Pitch : (96÷1) - Lượng chạy dao dọc: Sd = 0,67÷4,16 ( mm/vịng ) - Lượng chạy dao ngang: Sng = 0,035÷2,08 ( mm/vịng ) - Động chính: N1 = 10Kw; nđc1 = 1450 ( vòng/phút ) - Động chạy nhanh: N2 = 1Kw; nđc2 = 1410 ( vòng/phút ) Trọng lượng máy: 2200kg Ta có bảng so sánh đặc tính kỹ thuật loại máy cỡ Chỉ tiêu so sánh T620 T616 1A62 1A616 Công suất động (kw) 10 4.5 4.5 Chiều cao tâm máy (mm) 200 160 200 200 1400 750 1500 1000 23 12 21 21 12,5 44 11,5 11,2 Khoảng cách lớn hai mũi tâm (mm) Sớ cấp tớc độ Sớ vịng quay nhỏ Trần Đỗ Hồng Long -18C1B Nmin (vịng/phút ) Sớ vịng quay lớn 2000 1980 1200 2240 0,070 0,060 0,082 0,080 4,16 1,07 1,59 1,36 0,035 0,04 0,027 0,08 2,08 0,78 0,52 1,36 Nmax(vòng/phút ) Lượng chạy dao dọc nhỏ Sdmin (mm/vòng) Lượng chạy dao dọc lớn Sdmax (mm/vòng) Lượng chạy dao ngang nhỏ Snmin (mm/vòng) Lượng chạy dao ngang lớn Snmax (mm/vòng) Ren Quốc tế , ren Anh, Các loại ren tiện ren Mơđun ren Pids 1.2 CƠNG DỤNG - Máy tiện loại máy cắt kim loại sử dụng rộng rãi ngành khí cắt gọt thường chiếm khoảng 50 – 60 % phân xưởng khí Các cơng việc chủ yếu thực máy tiện vạn là: gia cơng mặt trịn xoay ngồi trong, mặt đầu, ta rơ cắt răng, gia cơng mặt khơng trịn xoay với đồ gá phụ trợ - Máy sử dụng để tiện bề mặt ngồi hình trụ hình côn, dùng để khoan lỗ cắt ren: ren hệ mét, hệ Anh, ren mơđul, ren Pitsơ Máy có độ cứng vững cao, phạm vi sớ vịng quay trục ăn dao rộng cho phép sử dụng tất loại dao để gia công loại vật liệu khác - Theo yêu cầu sử dụng, máy thiết kế với chủng loại sau: - Đường kính lỗ trục 52mm, khơng có băng lõm (model CS6140, 6150, 6166) Trần Đỗ Hoàng Long -18C1B - Đường kính lỗ trục 52mm, có băng lõm (model CS6240, 6250, 6266) - Đường kính lỗ trục 82mm, khơng có băng lõm (model CS6140B, 6150B, 6166B) - Đường kính lỗ trục 82mm, có băng lõm (model CS6240B, 6250B, 6266B) - Máy tiện chia thành máy tiện ren vít vạn (loại trung, nhỏ nhỏ để bàn) máy tiện chép hình, máy tiện chuyên dùng, máy tiên đứng, máy tiên cụt, máy tiện nhiều dao, máy tiện Rơvônve, máy điều khiển số CNC… - Tuy nhiên, máy 1K62 máy tiện sử dụng rộng rãi phổ biến máy tiện Việt Nam Hình 1.1 Hình dáng chung máy tiện 1K62 Trần Đỗ Hoàng Long -18C1B Trần Đỗ Hồng Long -18C1B 1.3 PHÂN TÍCH ĐỘNG HỌC MÁY 1K62 1.3.1Nguyên lý hoạt động – tỉ số truyền phận biến đổi tốc độ trục v icđ – tỉ số truyền phận biến đổi chuyển động (đảo chiều chuyển động để cắt ren trái) ikđ – tỉ số truyền phận khuếch đại tốc độ trục iTT – tỉ số truyền bánh thay Hình 1.1: Sơ đồ nguyên lý máy tiện 1K62 ics – tỉ số truyền cấu Norton (hay khối bánh hình tháp) (cơ cấu Norton dùng để cắt nhiều bước ren khác hệ ren, có tỉ số truyền ics) igb – tỉ số truyền nhóm bánh gấp bội ixd – tỉ số truyền phận hộp xe dao – bước ren cần cắt (mm/ vịng trục chính) tx1, tx2 – bước vít-me tính mm nTC – vịng quay trục S – lượng chạy dao (mm/vg) Xích tốc động vịng quay trục Xích nới từ động điện có cơng suất N = 10 kw, sớ vịng quay n = 1450 vịng/phút , qua truyền đai thang vào hộp tốc độ (cũng hộp trục ) làm quay trục VI Lượng di động tính tốn hai đầu xích : nđc (vòng/phút) động ntc (vòng/phút) trục Từ sơ đồ động ta vẽ lược đồ đường truyền động qua trục trung gian tới trục sau: Trần Đỗ Hồng Long -18C1B Hình 1.3.2 Các đường truyền hộp tốc độ Xích tớc độ có đường truyền thuận đường truyền nghịch Mỗi đường truyền tới trục bị tách thành đường truyền Đường truyền chậm nđc = nt/c Có 24 cấp tớc độ, nhiên nhóm tỉ sớ truyền thực tế có tỉ sớ truyền 11/16, 1/4, 1, có 18 cấp tớc độ Đường truyền nhanh có cấp tớc độ Máy có tổng cộng 23 cấp tớc độ (thay 24 cấp) trùng tốc độ( tốc độ thấp đường truyền nhanh tốc độ cao đường truyền chậm) Đường truyền nghịch: Máy có 12 cấp tớc độ nghịch Trần Đỗ Hồng Long -18C1B Bảng cơng suất trục 3.2 XÁC ĐỊNH ĐƯỜNG KÍNH SƠ BỘ CỦA CÁC TRỤC Đường kính sơ trục: d Với C: hệ sớ tính tốn C = 110 130 ta chọn C = 120 - Sớ vịng quay tính tốn: - Moment xoắn trục: M = TRỤC Đường kính sơ (mm) I II III 28 25 31 Bảng đường kính sơ trục IV 41 V 58 VI 68 3.3 TÍNH TỐN THIẾT KẾ BÁNH RĂNG : 3.3.1 Tính cặp bánh 27/54 (giữa trục V/VI) : Trong máy cơng cụ, xác định sớ bánh trên, công việc thiết kế cịn lại tính module bánh răng, từ định đến khả tải bánh Ta chọn vật liệu làm bánh thép 45 Việc tính tốn module kiểm nghiệm bền bánh ta cần tiến hành tính tốn cho bánh chủ động (Z = 27) bánh chủ động có đường kính nhỏ chịu tải lớn so với bánh bị động Ta có cơng thức tính module theo độ bền ́n sau: m = 10 Trong đó: N: cơng suất trục Trần Đỗ Hồng Long -18C1B n: sớ vịng quay nhỏ bánh (bánh nhỏ) (v/ph) = = 10 lấy = k: hệ số tải trọng, lấy k =kđ.ktt.kN = 1,3.2.1 = 2,6 y: hệ số dạng răng, tra sách “Chi tiết máy” y = 0,5 Z: số (Z1 = 27; Z2 = 54) u = HB Với vật liệu chọn thép 45, theo sách “Chi tiết máy” có: F0lim = 1,8 HB = 324 (độ rắn bề mặt sau nhiệt luyện 170 217 HB, lấy HB = 180) KFL = KHL = 0,8 SF = 1,75 Thay vào u = 148,1 (N/cm2) Từ thay vào cơng thức tính mơđun theo ́n: m = 10 4,2 lấy theo tiêu chuẩn ta có m = 4mm Kiểm nghiệm bánh theo tiêu bền tiếp xúc: Theo sách “Tính tốn thiết kế hệ dẫn động khí” ta có cơng thức: tx = ZM ZH Z Tra bảng có ZM = 274 (MPa1/3) vật liệu hai cặp bánh thép ZH = 1,7639 = = = 1,702 Ta có Z tính theo cơng thức: Trần Đỗ Hồng Long -18C1B Z = = 0,766 Mơmen xoắn trục bánh chủ động T1 = 1168,7 (kNm) KH = 1,15 KH = 1,13 KH = KH KH KHV = 1,3 KHV = Tỉ số truyền i = 1/2 Chiều rộng bánh B = m. = 4.6 = 24mm d1 = (Z + Z’) = 180mm Thay vào công thức được: tx = 281,49 (N/cm2) tx tính theo công thức tx = A: khoảng cách trục A = d1 =(Z + Z’) = 180mm Các giá trị khác Thay vào công thức tx = 304,18 (N/cm2) Do đó: tx < tx nên cặp bánh đủ bền 3.3.2 Tính tốn cặp bánh 66/44 ( trục III/VI) : Tương tự ta có module tính là: m = 10 Với số Z lấy theo bánh bị động (Z = 42); = = 10 lấy = m = 10 3,64 lấy theo tiêu chuẩn m = 3mm Kiểm nghiệm bánh theo tiêu bền tiếp xúc: Theo sách “Tính tốn thiết kế hệ dẫn động khí” ta có cơng thức: tx = ZM ZH Z = = = 1,755 Trần Đỗ Hồng Long -18C1B Ta có Z tính theo cơng thức: Z = = 0,755 Mômen xoắn trục bánh chủ động T1 = 104 (kNm) Tỉ số truyền i = 1,571 Chiều rộng bánh B = m. = 3.8 = 24mm d1 = (Z + Z’) = 162mm Thay vào công thức được: tx = 401,47 (N/cm2) tx tính theo cơng thức tx = Các giá trị khác Thay vào công thức tx = 835,41 (N/cm2) Do đó: tx < tx nên cặp bánh đủ bền 3.4 Tính tốn thiết kế trục : 3.4.1 Tính gần trục : Chọn vật liệu trục thép 45 thường hóa Tra bảng 3-8 sách TKCTM ta có b = 580 (N/mm2); ch = 290 (N/mm2); HB = 210 Để tính kích thước chiều dài trục ta chọn kích thước sau: Chiều dài trục: L = 52 + 19 + 25.5 + 50 + 49.5 + 20 = 216 mm Hình 3.1: Phân bớ lực trục III Khi Z40 ăn khớp với Z50 trục I Z23 ăn khớp Z57 trục III, ta có sơ đồ lực Trần Đỗ Hồng Long -18C1B hình: * Tính lực tác dụng: - Lực vịng: - Lực hướng tâm: Fr2 = Ft2.tg = 1671,5 tg200 = 608.5 N Fr3 = Ft3.tg = 2906,9 tg200 = 1058 N Phản lực gối đỡ: Ray = 68.05 N Rdy = -517.56 N RAx = -186.75 N RDx = 1422.15 N * Biểu đồ Momen Trần Đỗ Hoàng Long -18C1B Hình 3.2: Biển đồ lực biểu đồ Momen Ta thấy mặt cắt nguy hiểm C: N.mm Mtđ = N.mm Đường kính trục tính gần theo công thức: với = 63 N/mm2 (bảng 7.2) d c �3 127677 27.5 0,1.63 Chọn d=35 theo tiêu chuẩn để thuận lợi cho việc lắp ổ 3.4.2 Tính xác trục : Trần Đỗ Hoàng Long -18C1B Kiểm nghiệm trục theo hệ sớ an tồn: n – hệ sớ an toàn xét riêng ứng suất pháp: n – hệ sớ an tồn xét riêng ứng suất tiếp: Trong đó: -1 -1 – giới hạn mỏi ́n xoắn ứng với chu kì đới xứng Chọn -1 = 0,45b = 0,45.580 = 261 (N/mm2) -1 = 0,25b = 0,25.580 = 145 (N/mm2) a a – biên độ ứng suất pháp tiếp sinh tiết trục m m – trị sớ trung bình ứng suất pháp tiếp, thành phần không đổi chu trình ứng suất Vì trục quay nên ứng suất thay đổi theo chu trình đới xứng: a = max = – min = ; m = Ứng suất xoắn thay đổi theo chu kỳ mạch động: Trong đó: W W0 – momen cản ́n momen cản xoắn tiết diện trục Xét bánh làm việc với: Mx = 83574 (Nmm) Mumax = 105181 (Nmm) Tại tiết diện nguy hiểm (mm3) (mm3) a = max = - min = (N/mm2) (N/mm2) a – hệ số xét đến ảnh hưởng trị sớ ứng suất trung bình đến sức bền mỏi Có thể lấy a = 0,1 = 0,05 đối với thép Cacbon trung bình – hệ sớ kích thước, xét ảnh hưởng kích thước tiết diện trục đến giới hạn mỏi Chọn = 0,88 = 0,77 (tra bảng 7-4 sách TKCTM) Trần Đỗ Hồng Long -18C1B – hệ sớ tăng bền bề mặt trục; = (không dùng phương pháp tăng bền) k k – hệ số tập trung ứng suất thực tế uốn xoắn Tập trung ứng suất lắp căng, áp suất bề mặt p ≥ 30 N/mm2, tra bảng 7-10 ta có: Thỏa mãn điều kiện nên chọn d = 35 (mm) 3.4.3 Tính chọn then : a,Then bán nguyệt - Tại vị trí lắp bánh Z60 cố định dùng then bán nguyệt lắp cố định với bánh răng, chịu va đập nhẹ có thơng sớ: (theo “ Tính tốn thiết kế hệ dẫn động khí tập I”) Bảng 3.2: Bảng thơng sớ then bán nguyệt D(mm) b(mm) h(mm) d1(mm) l(mm) t1(mm) t2(mm) 70 10 13 32 31,4 10 3,3 Kiểm nghiệm then theo điều kiện bền dập bền cắt: d = c = Dựa vào bảng 9.5, chọn [d]=100 Mpa (vật liệu thép) [c]=(chịu tải trung bình) d = = 37,2 < [d] = 100 MPa c = = 11,1 < [c] = 30 MPa b, Kiểm nghiệm then hoa: Trần Đỗ Hoàng Long -18C1B - Chọn mới ghép then hoa hình chữ nhật cỡ nhẹ [d] = (5 10) Mpa - Bảng sau cho ta kích thước: Trần Đỗ Hồng Long -18C1B Bảng 3.3: Bảng kích thước then hoa chữ nhật ZxdxD dtb(mm) h(mm) b(mm) l(mm) 10 x 72 x 78 75 12 110 - Theo công thức (9.3) ta có: d = = 1,9 < [d] = (5 10) Mpa Kết luận: Then bán nguyệt then hoa đủ bền 3.4.4 Tính chọn ổ : - Dựa vào máy có khảo sát, ta chọn ký hiệu loại ổ lăn cho trục ổ lăn máy chuẩn chọn Các ổ lăn trục có thơng sớ sau đây: - Ổ trước ta chọn cặp ổ đũa - cỡ trung có thông số sau: Bảng 3.4: Bảng thông số cặp ổ đũa – cỡ trung Kí hiệu d D D1 B C1 T r r1 a 7317 85 180 190 41 35 44,5 4,0 1,5 11,83o * Kiểm tra bền ổ: Tại A, d = 75mm Fr = Qd = (0,6.X.V.Fr+Y.Fa).kt.kd (Fa = 0) V: Hệ số kể đến vũng quay (vũng quay V = 1) Kt: Hệ sớ kể đến đặc tính tải trọng kđ = 1,2 (bảng 11.3 TTTKHDĐCK,T1) X = 1; Y = Qd = (0,6.1,1.3830).1.1,2 = 2757,6 (N) + Kiểm nghiệm theo khả tải tĩnh Qd = Fr = 2,756 (KN) < C0 = 64,5 (KN) + Kiểm nghiệm theo khả tải động Trần Đỗ Hoàng Long -18C1B Cd = Q Trong đó: m = đới với ổ lăn L= (với Lh = 20.103 (h) theo bảng 11.2 trang 214 sách chi tiết máy) =>Cd = 2757,6.= 36295 (N) = 36,295 (KN) Cd = 36,295 (KN) < C = 81,7 (KN) - Ổ sau ta chọn cặp ổ bi đỡ chặn - cỡ trung 46306: Kiểm tra bền ổ: Tại B, d=90mm Fr = = 13043 (N) Q = V.Fr.kt.kd V = 1: vòng kt = 1: nhiệt độ 1050 kd = 1,2 (theo bảng 11.3, trang 215 TTTKHDĐCK,T1) * Kiểm nghiệm theo khả tải tĩnh Qt = Fr = 13,043 (KN)