Đồ án thiết kế máy tiện vạn năng đại học bách khoa Hà Nội tính toán thiết kế hộp tốc độ tiện vạn năng theo đề kiểm bền trục chính và một cặp bánh răng Các bộ phận chính của máy 1K62 gồm : bộ phận cố định, bộ phận di động, bộ phận điều khiển
Đồ án thiết kế máy GVHD: TS Trần Thị Thanh Hải Mục Lục CHƯƠNG I: KHẢO SÁT MÁY THAM KHẢO……………………………….3 1.1 Tính kỹ thuật máy cỡ………………………………… 1.2 Phân tích máy tương tự - máy tiện 1K62…………………………………… 1.2.1 Hộp tốc độ 1.2.2 Hộp chạy dao 1.3 Một số cấu đặc biệt 1.3.1 1.3.2 1.3.3 1.3.4 1.3.5 1.3.6 1.4 Nhận xét máy tiện 1K62 CHƯƠNG II: THIẾT KẾ TRUYỀN DẪN CHO MÁY THIẾT KẾ MỚI 2.1 Thiết kề sơ đồ kết cấu động học 2.2 Thiết kế Đồ án thiết kế máy GVHD: TS Trần Thị Thanh Hải Chương I: Khảo Sát Máy Tham Khảo 1.1.Tính kĩ thuật máy cỡ: Đặc tính kĩ thuật Loại máy Đồ án thiết kế máy GVHD: TS Trần Thị Thanh Hải T616 1A62 1K62 Số cấp tốc độ 12 21 23 Máy thiết kế 23 Cơng suất đơng cơ(kW) Số vịng quay động (vg/ph) Chiều cao tâm máy ( mm) Khoảng cách lớn mũi tâm ( mm) Số vòng quay trục chính( mm/vg) Lượng chạy dao dọc (mm/vg) Lượng chạy dao ngang Ren quốc tế(mm) Ren anh Ren modun Ren pitch 4,5 10 10 1445 1450 1450 1440 160 200 200 750 1500 1400 44÷1980 11,5÷1200 12,5÷2000 14÷2260 0,06÷3,34 0,82÷1,59 0,67÷4,16 Sdmin=0.08 0,04÷2,47 0,5÷9 38÷2/1 0,5÷9 0,27÷0,52 1÷192 2÷24 0,5÷48 0,035÷2,08 1÷192 24÷2 0,5÷48 96÷4 Sngmin=0.04 1,5÷16 48÷4 0,75÷8 Kết Luận: Theo đề thiết kế ta thấy máy tiện ren vít vạn T1K62 có đặc tính tương tự có tài liệu tham khảo đầy đủ Do ta sử dụng máy T1K62 làm máy mẫu để khảo sát thiết kế máy 1.2.Tìm hiểu máy tiện 1K62: - Các phận máy 1K62 gồm : phận cố định, phận di động, phận điều khiển + Bộ phận cố định gồm có thân máy gắn cố định với bệ máy bên phải bên trái Trên phận cố định có lắp đặt hộp tốc độ hộp chạy dao.Bộ phận di động điều chỉnh gồm có hộp xe dao, bàn dao, ụ động trượt sống trượt thân máy, sống trượt ngang ụ động bàn dao.Bộ phận điều khiển gồm tay gạt điều khiển, trục vít me để tiện ren, trục trơn để tiện trơn - Các tính kĩ thuật chủ yếu máy 1K62 : Đồ án thiết kế máy GVHD: TS Trần Thị Thanh Hải • Số cấp tốc độ trục : Z = 23 (cấp) • Giới hạn vịng quay trục chính: ntc = 12,5 ữ2000(vg/ph) ã Tin trn: Lng chy dao dc Sd : 0,07 ÷ 4,16(mm/vg) Lượng chạy dao ngang Sng: 0,035 ÷ 2,08 (mm/vg) • Tiện ren: Ren Hệ mét: = ÷ 192(mm) Ren Anh: n=25,4/ = 24 ÷2 => = 25,4/ n(mm) Ren Module: m=tp/ = 0,5÷ 48 => = m(mm) Ren Pitch hướng kính: Dp=25,4 / = 96 ÷4=> = 25,4 / Dp(mm) • Động điện: Cơng suất động : Nđc1 = 10(kW) Số vịng quay động chính: nđc1 = 1450(vg/ph) Công suất động chạy nhanh : Nđc2 = 1(kW) Số vòng quay động chạy nhanh: nđc2 = 1410(vg/ph) Sơ đồ động máy 1K62 trình bày hình: Đồ án thiết kế máy GVHD: TS Trần Thị Thanh Hải 1.2.1 Hộp tốc độ: • Viết PT xích tốc độ Xích nối từ động điện cơng suất N = 10(kW) số vịng quay n = 1450vg/ph, Đồ án thiết kế máy GVHD: TS Trần Thị Thanh Hải qua truyền đai vào hộp tốc độ làm quay trục VII Lượng di động tính tốn hai đầu xích là: Nđc (vg/ph) động →ntc (vg/ph) trục Từ sơ đồ động ta xác định đường truyền qua trục trung gian tới trục chính: Xích tốc độ có đường quay thuận Mỗi đường truyền tới trục bị tách làm đường truyền: +) Đường truyền trực tiếp tới trục cho ta tốc độ cao +) Đường truyền tốc độ thấp từ trục IV-V-VI-VII Phương trình xích động biểu thị khả biến đổi tốc độ máy: Đồ án thiết kế máy GVHD: TS Trần Thị Thanh Hải Đường truyền tốc độ thấp : Từ động 1→ truyền đai →(I)→(II)→(III)→(IV)→(V)→(VI)→Trục + Đường tốc độ thấp có 24 cấp tốc độ: 2x3x2x2 Ta thấy từ trục (IV) tới trục (V) có khối bánh di trượt hai bậc có khả tạo tỷ số truyền thực tế có tỷ số truyền 1, 1/4, 1/16 ⇒ Số cấp tốc độ thấp: Z1 = 2x3x(2x2-1) = 18(cấp) từ n1÷n18 = 12,5÷ 630 (vg/ph) Đường truyền tốc độ cao: Từ động 1→ truyền đai →(I)→(II)→(III)→(VI)→Trục + Đường tốc độ cao có cấp tốc độ: Z2 = 2x3 từ n19÷n24 = 630÷ 2000(vg/ph) Do n18 = n19 = 630(vg/ph) ⇒ Số tốc độ thực hộp tốc độ: Z = (Z1+ Z2) -1 = (18+6) - = 23(cấp) • Đồ thị sai số vịng quay: Khi chọn phương án cho máy tiện 1K62 có Z = 24 (thực tế 23) có: PAKG: Z= x x x PATT: I II III IV Lượng mở: [1] [2] [6] [12] → Lượng mở lớn Xmax= 12, vượt giá trị cho phép 1,2612=16> ( độ mở max để đảm bảo i nằm khoảng từ ¼ đến 2) Đồ án thiết kế máy GVHD: TS Trần Thị Thanh Hải Cần thu hẹp lượng mở xuống Xmax = => có tốc độ bị trùng => bù tốc độ cách thêm HTĐ Qua đó, đồ thị vòng quay, lưới kết cấu máy 1K62 có dạng: Đồ án thiết kế máy GVHD: TS Trần Thị Thanh Hải Nhận Xét : - Đồ thị vòng quay cho t biết giá trị tỉ số truyền i : có nhóm TST + Nhóm có TST + Nhóm có TST + Nhóm có TST + Nhóm có TST - Đồ thị lưới kết cấu cho ta biết phân bố tỉ số truyền i Nhận xét máy T620 Ưu điểm: - Máy có 23 tốc độ khác trục chính, có tính vạn cao, tiện nhiều kiểu ren khác - Phương án không gian phương án thứ tự xếp cách hợp lý để có truyền khơng bị cồng kềnh Nhược điểm: sai số vịng quay q lớn • Phương án khơng gian phương án thứ tự Z1 = 2x3x2x2 Z2 = 2x3x1 Z2: đường truyền tốc độ cao Số tốc độ đủ: Z = Z2 + Z1 = + 24 =30 Nhưng thực tế máy tham khảo T620 có 23 tốc độ, có tốc độ trùng Tách nhóm với phương án sau: Vậy phương án không gian Z1 x x x Phương án thứ tự Z1 I II III IV [1] [2] [6] [6] Vậy phương án không gian Z2 x x Đồ án thiết kế máy Phương án thứ tự Z2 GVHD: TS Trần Thị Thanh Hải I II III [1] [2] [0] Nhận xét số tốc độ: Từ phương trình xích tốc độ đồ thị vòng quay ta thấy thực tế máy tham khảo 1K62 có 23 tốc độ vì: Trên đường truyền tốc độ thấp trục IV V có khối bánh di trượt bậc tạo tỷ số truyền có tỷ số truyền có tỷ số truyền giống cụ thể sau: Như đường truyền tốc độ thấp tạo 18 tốc độ n1 ÷ n18 Trên đường truyền tốc độ cao tạo tốc độ n19 ÷ n24 Số tốc độ trục theo đường truyền thuận 18 + = 24 Nhưng thực tế người ta thiết kế để tốc độ n18 n19 có trị số Vậy số tốc độ trục theo đường truyền thuận 23 tốc độ Đánh giá phương án không gian: Về mặt lý thuyết dùng phương án không gian 3x2x2x2 tốt thực tế máy lại sử dụng phương án không gian 2x3x2x2 Sở dĩ sử dụng phương án do: Ngoài chuyển động quay thuận máy phục vụ công việc gia cơng, máy cịn phải có chuyển động quay ngược( đảo chiều) để phục vụ cho việc lùi dao nên trục I người ta sử dụng cấu đảo chiều Trên máy 1K62 sử dụng ly hợp ma sát để đảo chiều chuyển động quay Dùng ly hợp mà sát máy tiện Đồ án thiết kế máy • Ta có L = 2.B + 2f Với B = 23 (mm) bề rộng bánh f = (mm) độ rộng khe hở trình gạt Vậy L = 2.23 + 2.5 = 56 (mm) Hình222 GVHD: TS Trần Thị Thanh Hải Đồ án thiết kế máy GVHD: TS Trần Thị Thanh Hải la x = l1 l2 • Dựa vào hình vẽ ta có: Trong đó: la = 56 (mm) Chọn l1 = 200 (mm) l2 = 55 (mm) l l 56.55 →x= a = = 15,4( mm) l1 200 4.3.2 Tính tốn cấu điều khiển khối bánh ba bậc B a Bảng khai triển rãnh cam điều khiển Đồ án thiết kế máy GVHD: TS Trần Thị Thanh Hải Hình : b Trích dẫn sơ đồ động c Nguyên lý hoạt động cấu điều khiển Bánh dẫn động Trục điều khiển Bánh dẫn động Đồ án thiết kế máy GVHD: TS Trần Thị Thanh Hải Trục đỡ bánh Chốt lệch tâm Ngàm gạt Hình : Hình biểu diễn cấu điều khiển bánh di trượt bậc B Bánh lắp trục điều khiển ăn khớp với bánh lắp trục Khi quay bánh làm cho bánh quay theo làm cho chốt lệch tâm lắp bánh quay đường tâm trục Chốt quay gạt vào rãnh vòng gạt làm cho vòng đưa bánh di trượt ứng với vị trí chốt lệch tâm hình vẽ ta có tỷ số truyền tương ứng d Tính bánh lắp chốt lệch tâm Hình :Sơ đồ tính tốn hành trình gạt khối bánh di trượt B • Ta có: L = 2.B + 2f Với B = 23 (mm) bề rộng bánh f = (mm) độ rộng khe hở trình gạt Vậy L = 2.23 + 2.5 = 56 (mm) Ta phải chọn cặp bánh có tỷ số truyền đồng thời thỏa mãn u cầu có bán kính vịng chân lớn hành trình gạt L = 56 (mm) để lắp chốt lệch tâm bánh Đồ án thiết kế máy GVHD: TS Trần Thị Thanh Hải Do ta chọn cặp bánh Z = 60 modum m = Khi ta có - Đường kính vịng chia bánh răng: Dw = m.z = 2.60 = 120 (mm) - Đường kính đỉnh bánh răng: De = m.z + 2,5.m = 2.60 +2,5.2 = 125 (mm) - Đường kính vịng chân bánh răng: Di = m.z – 2.m = 2.60 – 2.2 = 116 (mm) Đồ án thiết kế máy GVHD: TS Trần Thị Thanh Hải 4.3.3 Tính tốn cấu điều khiển hai khối bánh hai bậc C D a Bảng khai triển rãnh cam điều khiển Hình Bảng khai triển ranh cam điểu khiển khối bánh hai bậc C Đồ án thiết kế máy GVHD: TS Trần Thị Thanh Hải Hình Bảng khai triển rãnh cam điều khiển khối bánh di trượt D b Trích dẫn sơ đồ động Đồ án thiết kế máy GVHD: TS Trần Thị Thanh Hải Hình Trích dẫn sơ đồ động c Nguyên lý hoạt động cấu điều khiển Hình Sơ đồ cấu cam điều khiển Trục điều khiển Miếng gạt Chốt ngắn Chốt dài Miếng gạt có rãnh Miếng gạt có rãnh Trục đỡ Ngàm gạt, gắn với khối bánh hai bậc D Ngàm gạt, gắn với khối bánh hai bậc C Miếng gạt lắp trục điều khiển miếng gạt bố trí hai chốt Chốt dài để gạt ngàm gạt di chuyển khối bánh hai bậc D thông qua miếng gạt có rãnh Chốt ngắn dùng để điều khiển ngàm gạt di chuyển khối bánh hai bậc C thơng qua truyền có rãnh gắn cứng với ngàm gạt Cùng phối hợp hai chốt miếng gạt tạo cặp tỷ số truyền 22 22 22 55 55 55 i6 = , i8 = ÷; i6 = , i9 = ÷; i7 = , i9 = ÷ 88 88 88 55 55 55 tương ứng là: Đồ án thiết kế máy GVHD: TS Trần Thị Thanh Hải Việc điều khiển tạo ba dải tốc độ thấp tương ứng sau: d Dải thứ từ n1 = 11,8 đến n8 = 60,32 (vg/ph) Dải thứ hai từ n9 = 75,12 đến n16 = 377,78 (vg/ph) Dải thứ ba từ n13 = 191,67 đến n18 = 597,14 (vg/ph) Tính tốn hành trình gạt cam chọn khích thước cam Hình Sơ đồ tính tốn chiều dài hành trình gạt khối bánh D • Ta có L = 2.B + 2f Với B = 34 (mm) bề rộng bánh f = 3,5 (mm) độ rộng khe hở trình gạt Vậy L = 2.34 + 2.5 = 78 (mm) Có chiều dài hành trình gạt ta chọn kết cấu miếng gạt truyền có rãnh cho đảm bảo thực chiêù dài hành trình gạt u cầu • Tính tốn bán kính càm gạt →R= l sin α l = R.sin α Ta có: Với l: hành trình gạt α : góc quay gạt Đồ án thiết kế máy Với lD = lC góc quay gạt 78 → RC = RD = = 156 ( mm ) sin 30o GVHD: TS Trần Thị Thanh Hải α = 30o 4.3.4 Tính toán cấu điều khiển khối bánh hai bậc E a Bảng khai triển rãnh cam điều khiển Đồ án thiết kế máy GVHD: TS Trần Thị Thanh Hải b Trích dẫn sơ đồ động Hình Trích dẫn sơ đồ động c Nguyên lý hoạt động cấu điều khiển Đồ án thiết kế máy GVHD: TS Trần Thị Thanh Hải Khối bánh di trượt E có hai bánh Z = 42x3 Z = 54x4 để tạo tỷ số truyền i10 cho 18 cấp tốc độ thấp i11 cho cấp tốc độ cao Cơ cấu điều khiển gạt lắp trục điều khiển Khi trục điều khiển quay làm cho gạt quay quanh tâm chốt đẩy khối bánh di trượt dọc trục Với hai vị trí gạt tạo hai tỷ số truyền tương ứng i10 i11 d Tính tốn hành trình gạt cam chọn kích thước cam Để tính tốn khoảng cách tâm chốt tâm trục điều khiển ta phải xác định chiều dài hành trình gạt L • Ta có L = 2.B + 2f Với B = 40,5 (mm) bề rộng bánh f = (mm) độ rộng khe hở trình gạt Vậy L = 2.40,5 + 5.2 = 86 (mm) Do ta phải chọn khoảng cách tâm chốt tâm trục điều khiển là: A = L/2 = 86/2 =43 (mm) ( Khi quay dịch chuyển khoảng 2A = L) • Tính bánh kính gạt Cơng thức tính: L = R.sin α →R= L sin α Đồ án thiết kế máy GVHD: TS Trần Thị Thanh Hải Với l : hành trình gạt α = 30o : góc quay gạt →R= 86 = 172(mm) sin 30o Với α = 30o KẾT LUẬN Đồ án thiết kế máy GVHD: TS Trần Thị Thanh Hải Nhiệm vụ: Thiết kế máy tiện ren vít vạn Đồ án trình bày chương Chương I: Đưa nhìn khái quát đặc tính kĩ thuật loại máy tiện Đồng thời khảo sát, tìm hiểu chi tiết hộp tốc độ, hộp chạy dao cấu đặc biệt máy 1K62 Chương II: Trình bày tính tốn thiết kế động học cho máy Trong bao gồm tính tốn thiết kế chuỗi số vịng quay tiêu chuẩn, xác định phương án không gian, phương án thứ tự, lưới kết cấu, đồ thị vịng quay, tính tốn bánh hộp tốc độ xếp bảng ren, thiết kế nhóm sở, nhóm gấp bội, xác định đường truyền tiện ren hộp chạy dao Chương III: Trình bày tính tốn bền chi tiết máy: xác định chế độ làm việc máy, lực tác dụng truyền dẫn, tính tốn cơng suất động điện lập bảng tính tốn động lực học Cuối tính bền cho chi tiết máy trục trung gian trục vít me Chương IV: Đã tính tốn thiết kế kết cấu hệ thống điều khiển hộp tốc độ Hệ thống điều khiển hộp tốc độ có nhiệm vụ thay đổi cấu truyền động hộp tốc độ để thay đổi tốc độ quay trục cho tốc độ khác Quá trình thay đổi đường truyền thông qua việc di chuyển tay gạt Đồ án thiết kế máy GVHD: TS Trần Thị Thanh Hải Tài Liệu Tham Khảo Phạm Đắp, Nguyễn Đức Lộc, Phạm Thế Trường, Nguyễn Tiến Lưỡng, Tính toán thiết kế máy cắt kim loại, NXB Đại học Trung học chuyên nghiệp, 1965 Nguyễn Anh Tuấn, Phạm Đắp, Thiết kế máy công cụ, NXB Khoa học Kỹ Thuật, 1983 Phạm Văn Hùng, Nguyễn Phương, Cơ sở máy công cụ, NXB KH & KT, 2005 Ninh Đức Tốn, Dung sai lắp ghép, NXB Giáo dục, 2006 Trịnh Chất, Lê Văn Uyển, Tính tốn thiết kế hệ dẫn động khí, NXB Giáo dục, 2006 ... nhiệm vụ thiết kế máy mới, kết hợp với việc tham khảo máy sẵn có (máy tiện T620), ta có sơ đồ kết cấu động học máy mới: Đồ án thiết kế máy GVHD: TS Trần Thị Thanh Hải Hình 2.1: Sơ đồ kết cấu động... nhanh, đảm bảo độ xác Tuy nhiên, kết cấu phức tạp khó chế tạo CHƯƠNG II: THIẾT KẾ TRUYỀN DẪN CHO MÁY THIẾT KẾ MỚI 2.1 THIẾT KẾ SƠ ĐỒ KẾT CẤU ĐỘNG HỌC Máy thiết kế có số liệu ban đầu sau: • • •.. .Đồ án thiết kế máy GVHD: TS Trần Thị Thanh Hải Chương I: Khảo Sát Máy Tham Khảo 1.1.Tính kĩ thuật máy cỡ: Đặc tính kĩ thuật Loại máy Đồ án thiết kế máy GVHD: TS Trần Thị