Tính toán thiết kế động học của máy hộp tốc độ

Luận Văn: Tính toán thiết kế động học của máy hộp tốc độ

n4 = n3 ϕ = 60,01n5 = n4 ϕ = 75,61n6 = n5 ϕ = 95,27n7 = n6 ϕ = 120,05n8 = n7 ϕ = 151,26n9 = n8 ϕ = 190,58

n10= n9 ϕ = 240,14 v/p n11= n10 ϕ = 302,57n12= n11 ϕ = 381,24n13= n12 ϕ = 480,36n14= n13 ϕ = 605,25n15= n14 ϕ = 762,62n16= n15 ϕ = 960,90n17= n16 ϕ = 1210,74n18= n17 ϕ =1525,53 Vậy nmax = n18 = 1525.,53 v/p

1.1.2 Phơng án không gian, lập bảng so sánh phơng án KG, vẽ sơ đồ động

a Phơng án không gian có thể bố trí Z=18 = 9 2 (1)

Z=18 = 6 3 (2)

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

Số nhóm truyền tối thiểu(i) đợc xác định từ Umin gh=1/4i = nmin/nđc



= i

 imin = lg

/lg4 = lg

/lg4 =2,79 Số nhóm truyền tối thiểulà i ≥ 3Do i≥ 3 cho nên hai phơng án (1) và (2) bị loại.

1

Đồ án môn học thiết kế máy

Vậy ta chỉ cần so sánh các phơng án KG còn lại.Lập bảng so sánh phơng án KG Phơng ánYếu tố so sánh 3 3 2 2.3.3 3.2.3+ Tổng số bánh răngSbr=2(P1+P2+ +Pi) 2(3+3+2) =16 2(2+3+3) =16 2(3+2+3) =16+ Tổng số trục(không kể trục chính) S = i+1 4 4 4+Số bánh răng chịu Mxmax 2 3 3+Chiều dài L 17b +16f 17b +16f 17b +16f+ Cơ cấu đặc biệtTa thấy rằng trục cuối cùng thờng 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 ữ nmax nên khi tính toán sức bền dựa vào vị trí số nmin ta có Mxmax Do đó kích thớc trục lớn suy ra các bánh răng lắp trên trục có kích thớc 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 phơng án (1) đó là phơng án 3x3x2.1.1.3 Chọn phơng án thứ tự ứng với PAKG 3x3x2 Theo công thức chung ta có số phơng án thứ tự đợc xác đinhlà K!Với K là số nhóm truyền, K=i = 3 => ta có số phơng án thứ tự là: 3! = 6 Bảng l-ới kết cấu nhóm nh 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 93 3 1 1 96 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]

2

Đồ án môn học thiết kế máy

Ta có bảng so sánh các PATT nh sau :

ϕxmax= ϕ 9 =8

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

PATT 2

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

PATT 1

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

PATT 3

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

PATT 4

ϕxmax= ϕ 9 =8

Rõ ràng ta thấy PATT 1 có lới kết cấu phân bố theo hình rẽ quạt đều đặn và chặt chẽ nhất

3

Ta chän sè vßng quay trªn trôc I qua bé truyÒn b¸nh r¨ng theo m¸y chuÈn cã tû sè truyÒn io = 26 / 54 lµ n0.

Víi io = 26 / 54 => ta cã no = n®c io = 1440 26 / 54 = 693.33 v/p

§Ó dÔ vÏ ta chän trong chuçi vßng quay vµ lÊy no = n15 = 762,62 v/p

TÝnh tû sè truyÒn c¸c nhãm

víi nhãm 1: chän i1=1/ϕ4

v× i1: i2:i3 =1:ϕ:ϕ2

ta cã : i2 =1/ϕ3

i3 =1/ϕ2

víi nhãm 2: chän i4=1/ϕ4

v× i4: i5:i6=1:ϕ3:ϕ6

ta cã: i5=1/ϕ

víi nhãm 3: chän i7 =1/ϕ6

2(9)

Đồ án môn học thiết kế máy

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

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

i1 =1/ϕ4 = 1/ 1.26 4 = 16/ 39 = f1 / g1 ta có f1+g1= 55i2 =1/ϕ3 = 1/ 1.26 3 = 19/ 36 = f2 / g2 ta có f2+g2= 55i3 =1/ϕ2 = 1/ 1.26 2 = 22/ 33 = f3/ g3 ta có f3+g3= 55

với Zmin=17 để tính Emin ta chọn cặp ăn khớp có lợng mở lớn nhấtDo giảm tốc cho nên ta tính :

Emin= Zmin C = ()

=

= 1,1 từ đó ta có E=1

=

.55 =16 Z’

1 = + ∑Zgf

.55 = 19Z’

2 = + ∑Zgf

.55 = 36 ⇒ i2 = 19/ 36

=

.55 = 22Z’

3 = + ∑Zgf

nhóm 2

i4 = 1/ϕ4 = 1/ 1.26 4= 18/ 47 ta có f4+g4= 65i5 = 1/ϕ = 1/ 1.26 = 28/37 ta có f5+g5= 65 i6 = ϕ2 = 1.26 2 = 39/ 26 ta có f6+g6= 65bội số chung nhỏ nhất là K= 65

với Zmin=17để tính Eminta chọn cặp ăn khớp có lợng mở lớn nhấtDo giảm tốc cho nên ta tính :

Emin= Zmin C = ()

<1 , ta chọn E=1

4 = + ∑Zgf

=

.65 = 28

5

Đồ án môn học thiết kế máy

Z’

5 = + ∑Zgf

=

=

.65 = 39 Z’

6 = + ∑Zgf

=

nhóm 3

i7 = 1 / ϕ6 = 1/ 1.26 6= 1971 ta có f7+g7 =90i8 = ϕ3 = 1.26 2 =

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 = ()

=

< 1 từ đó ta có E = 1

= 19 Z’

7 = + ∑Zgf

EminB = ()

=

=

= 182 Z’

8 = + ∑Zgf

'

'

'

= 29.15n2 = nđc io.i2 i4 i7 = nđc

'22

'44

'77

= 37.5n3 = nđc io.i3 i4 i7 = nđc

'

'

'

= 47.37

6

§å ¸n m«n häc thiÕt kÕ m¸y

n4 = n®c io.i1 i5 i7 = n®c

'11

'55

'77

= 57.6n5 = n®c io.i2 i5 i7 = n®c

'

'

'

= 74.1n6 = n®c io.i3 i5 i7 = n®c

'33

'55

'77

= 93.61n7 = n®c io.i1 i6 i7 = n®c

'

'

'

= 114.18n8 = n®c io.i2 i6 i7 = n®c

'22

'66

'77

= 146.89n9 = n®c io.i3 i6 i7 = n®c

'

'

'

= 185.54n10 = n®c io.i1 i4 i8 = n®c

'11

'44

'88

= 235.07n11 = n®c io.i2 i4 i8 = n®c

'

'

'

= 302.41n12 = n®c io.i3 i4 i8 = n®c

'33

'44

'88

= 381.99n13 = n®c io.i1 i5 i8 = n®c

'

'

'

= 464.5n14 = n®c io.i2 i5 i8 = n®c

'22

'55

'88

= 597.56n15 = n®c io.i3 i5 i8 = n®c

'

'

'

= 754.81n16 = n®c io.i1 i6 i8 = n®c

'11

'66

'88

= 920.7n17 = n®c io.i2 i6 i8 = n®c

'

'

'

= 1184.44n18 = n®c io.i3 i6 i8 = n®c

'33

'66

'88

= 1469.14

7

Sai sè ∆n <5% n»m trong giíi h¹n cho phÐp

8

n ®c =1440v/ph

Đồ án môn học thiết kế máy

2.2.1 Tính thông số thứ t và lập chuỗi số lợng chạy dao.

Với : Sđứng min= Sngang min= Sdọc min= 30 mm/pt

Giả sử ta tính với đờng chạy dao dọc

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

S1 = Sdọc min = 30 mm/pS2 = S1 ϕ

S3 = S2 ϕ = S1 ϕ2

S10 = S9 ϕ = S1 ϕ9 = 240,13 mm/pS11 = S10 ϕ = S1 ϕ10 = 302,57S12 = S11 ϕ = S1 ϕ11 = 381,24S13 = S12 ϕ = S1 ϕ12 = 480,36S14 = S13 ϕ = S1 ϕ13 = 605,25S15 = S14 ϕ = S1 ϕ14 = 762,62S16 = S15 ϕ = S1 ϕ15 = 960,9S17 = S16 ϕ = S1 ϕ16 = 1210,7S18=S17.ϕ=S1.ϕ17=1525,5

10

Vậy ta có : Smax = S18 = 1525,5 mm/p

không gian

a) Chọn phơng án không gian Z=18 = 9 2

Z=18 = 6 3Z=18 = 3.3 2Z=18 = 2.3.3Z=18 = 3 2.3

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

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

=>

= i

 imin = lg

/lg5 = lg

/lg5 =3,5 Chọn số nhóm truyền tối thiểulà i = 3Do i = 3 cho nên hai phơng án (1) và (2) bị loại.

Vậy ta chỉ cần so sánh các phơng án KG còn lạib) Lập bảng so sánh phơng án KG

Do đó kích thớc trục lớn suy ra các bánh răng lắp trên trục có kích thớc 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 phơng án (1) đó là phơng án 3x3x2.

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 93 3 1 1 96 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]

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

Do dùng cơ cấu phản hồi cho nên ngời ta không dùng phơng án thứ tự mà lới kết

cấu có hình rẽ quạt chặt chẽ nh đối với hộp tốc độ, vì nếu nh vậy thì tỷ số truyền giữa các bánh răng sẽ quá bé hoặc quá lớn.

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

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

Với Z1= 3 3 nh thờng [ ]3 [ ]1

và Z2 = 2[ ]9 gồm đờng truyền trực tiếp và phản hồiNgoài ra lới còn có đờng chạy dao nhanh:

Lới kết cấu phản hồi nh sau:

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 lợng chạy dao dọc, chạy dao ngang và chạy dao đứng cho nên đồ thị chỉ mới có phản hồi nh lới kết cấu ở trên vẫn cha thoả mãn mà cần phải giảm tốc nhiều hơn nữa Muốn nh vậy ta phải dùng phơng pháp tăng thêm số trục trung gian.

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

PATT 1

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

PATT 3

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

PATT 4

ϕxmax= ϕ 9 =8

Với 4 thông số cơ bản gần giống với máy tơng tự (6H82) cho nên ta chọn sơ bộ động cơ nh của máy tơng tự với thông số nh sau :

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

* Chọn xích chạy dao nhanh.

Nh đã lý luận ở trên và ta thấy đờng chạy dao nhanh với lợng chạy dao giống nh

thì ta cũng thừa kế luôn xích chạy dao nhanh của máy tơng tự.

Lới đồ thị vòng quay(lợng chạy dao) của hộp chạy dao.

i1i i3

2.2.6 TÝnh sè r¨ng cña c¸c b¸nh r¨ng theo tõng nhãm

Nhãm 1: i01=

⇒Chän n1 =1017,38v/ p

Vậy '

ϕ 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 lợng mở lớn nhất

=8,5 từ đó ta có E=9

1= + ∑Zgf

2= + ∑Zgf

3= + ∑Zgf

Nhóm 4 :

i4=1/ϕ4 = 1/ 1.264 = 9/ 19 ta có f4+g4 = 28i5=1/ϕ3 = 1/ 1.263 = 21/ 35 ta có f5+g5 = 56 i6=1/ϕ2 = 1/ 1.262 = 12/ 16 ta có f6+g6 = 28bội số chung nhỏ nhất là K = 56

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

= 0,944 từ đó ta có E=1

.56=18 Z’

4= + ∑Zgf

.56 =21

5 = + ∑Zgf

.56 =24Z’

6 = + ∑Zgf

ZZi =ϕ=== ,

ZZi =ϕ=== ,

ZZi =ϕ===

ϕ

2.2.7 TÝnh sai sè chuçi lîng ch¹y dao.

Ta cã chuçi lîng ch¹y dao thùc tÕ

Smin = S1 = n®c io1.io2.i1.i4.i7.i8 .i9.i10.i11.i12 .i13.i14.tx

= n®c '0101

'0202

'44

'77

'99

'1010

'1111

'1212

'1313

'1414

.6= 28,9S2 = n®c io1.io2.i1.i5.i7.i8 .i9.i10.i11.i12 .i13.i14.tx

= n®c '0101

'0202

'55

'77

'99

'1010

'1111

'1212

'1313

'1414

.6= 39,2S3 = n®c io1.io2.i1.i6.i7.i8 .i9.i10.i11.i12 .i13.i14.tx

= n®c '0101

'0202

'66

'77

'99

'1010

'1111

'1212

'1313

'1414

.6 = 49,09S4 = n®c i01.i02.i2.i4.i7.i8 .i9.i10.i11.i12 .i13.i14.tx

= n®c '

'

'

'

'

'

'

'

'

'

.6= 57,68S5 = n®c i01.i02.i2.i5.i7.i8 .i9.i10.i11.i12 .i13.i14.tx

= n®c '0101

'0202

'55

'77

'99

'1010

'1111

'1212

'1313

'1414

.6= 73,07S6 = n®c i01.i02.i2.i6.i7.i8 .i9.i10.i11.i12 .i13.i14.tx

= n®c '0101

'0202

'66

'77

'99

'1010

'1111

'1212

'1313

'1414

= 98,4S7 = n®c i01.i02.i3.i4.i7.i8 .i9.i10.i11.i12 .i13.i14.tx

= n®c '0101

'0202

'44

'77

'99

'1010

'1111

'1212

'1313

'1414

.6= 115,36S8 = n®c i01.i02.i3.i5.i7.i8 .i9.i10.i11.i12 .i13.i14.tx

= n®c '

'

'

'

'

'

'

'

'

'

.6= 146,13S9 = n®c i01.i02.i3.i6.i7.i8 .i9.i10.i11.i12 .i13.i14.tx

= n®c '0101

'0202

'66

'77

'99

'1010

'1111

'1212

'1313

'1414

.6= 200,49S10 = n®c io1.io2.i1.i4 i9.i10.i11.i12 .i13.i14.tx

= n®c '0101

'0202

'44

'99

'1010

'1111

'1212

'1313

'1414

.6= 238,5S11 = n®c io1.io2.i1.i5 i9.i10.i11.i12 .i13.i14.tx

= n®c '0101

'0202

'55

'99

'1010

'1111

'1212

'1313

'1414

.6= 302,1S12 = n®c io1.io2.i1.i6 i9.i10.i11.i12 .i13.i14.tx

= n®c '

'

'

'

'

'

'

'

'

.6= 377,63

S13 = n®c io1.io2.i2.i4 i9.i10.i11.i12 .i13.i14.tx

= n®c '0101

'0202

'44

'99

'1010

'1111

'1212

'1313

'1414

.6= 477S14 = n®c io1.io2.i2.i5 i9.i10.i11.i12 .i13.i14.tx

= n®c '0101

'0202

'55

'99

'1010

'1111

'1212

'1313

'1414

.6= 604,2S15 = n®c i01.i02.i2.i6 i9.i10.i11.i12 .i13.i14.tx

= n®c '0101

'0202

'66

'99

'1010

'1111

'1212

'1313

'1414

.6= 755,25S16 = n®c i01.i02.i3.i4 i9.i10.i11.i12 .i13.i14.tx

= n®c '

'

'

'

'

'

'

'

'

.6= 954S17 = n®c i01.i02.i3.i5 i9.i10.i11.i12 .i13.i14.tx

= n®c '0101

'0202

'55

'99

'1010

'1111

'1212

'1313

'1414

.6= 1208,4S18 = n®c i01.i02.i3.i6.i9.i10.i11.i12 .i13.i14.tx

= n®c '0101

'0202

'66

'99

'1010

'1111

'1212

'

'1414

.6 = 1510,6

Từ đó ta có bảng kết quả sai số lợng chạy dao nh sau

= nđc '0101

'1515

'1616

'1010

'1111

'1212

'1313

'1414

.6= 2255,6Sai số lợng chạy dao nhanh:

= -1,93 % < 2,6% Vậy đờng chạy dao nhanh đạt yêu cầu

2.3 Thiết kế các truyền dẫn còn lại.

Dựa vào máy tơng tự ta có các cặp bánh răng ăn khớp nh sau:

Đờng chạy dao ngang:

các cặp bánh răng ăn khớp từ trục V-VI là :40/40

VI-VII là 28/35vii-viii là 18/33viii-ix là 33/37

ix-Vít ngang là 37/33

Đờng chạy dao thẳng đứng:

V-VI là :40/40VI-VII là 28/35

vii-viii là 18/33 sau đó đến cặp bánh răng 22/33 và truyền tới trục vít me đớng thông qua cặp bánh răng côn 22/44.

Chơng II:

Tính toán và chọn kết cấu hệ thống điều khiển

3.1 Chọn kiểu và kết cấu điều khiển.

Hệ thống điều khiển phải thoả mãn các yêu cầu sau:

- Hệ thống điều khiển phải điều khiển nhanh nhằm mục đích rút ngắn thời gian điều khiển để tăng năng suất lao động Song phải nằm trong phạm vi giới hạn vận hành của con ngời.

- Điều khiển tin cậy và chính xác, thể hiện bằng các giải pháp kết cấu tạo điều kiện thuận lợi dễ nhớ cho ngời công nhân, đồng thời dễ lắp ráp và sửa chữa.

- Điều khiển phải an toàn , nhẹ nhàng, dẽ thao tác, nên bố trí tập trung hệ thống tay gạt ở vị trí thuận lợi nhất cho ngời sử dụng

- Các vị trí điều khiển phải có hệ thống định vị

Ta chọn loại càng gạt với hệ thống đĩa lỗ nh máy tơng tự 6H82

Dựa vào sơ đồ động và lới kết cấu ta có bảng điều khiển vị trí các chốt trên đĩa lỗ của hộp tốc độ nh trang sau:

N =7 (KW)n = 1440 (vòng/phút)

Khối AKhối CKhối B

Khối D

Bảng điều khiển các khối bánh răng trong hộp tốc độ:

IVIII

3.2.2 Điều khiển hộp chạy dao :

Nguyên lý hoạt động: Trên 2 đĩa lỗ của hệ thống điều khiển đợc đặt song song có

đục những vòng lỗ phù hợp với từng vị trí ứng với từng cấp tốc độ.

Nh hình vẽ:

Khi ta rút đĩa lỗ cho chạy dọc trục để cho các chốt điều khiển có mang càng gạt rời ra khỏi đĩa lỗ sau đó ta quay cho hệ thống đĩa lỗ chuyễn đến đúng vị trí có tốc độ theo yêu cầu sau đó lại đẩy cho hệ thống đĩa lỗ chạy vào theo phơng dọc trục khi đó ứng với vị trí thích hợp của đĩa sẽ làm cho các chốt chuyển động, thông qua các càng gạt sẽ gạt các khối bánh răng vào ăn khớp theo đúng cấp tốc độ ta mong muốn.

Từ sơ đồ động kết hợp vơí lới kết cấu ta lập đợc bảng điều khiển vị trí các chốt trên đĩa lỗ nh trang sau:

Tỷ Lệ : 2:3A - A

Z36, m 3Z18, m 3Z40, m 3Z16 m3Z13, m 3

Z43 m3

Z36 m3Z24 m3

Z35 m3Z27 m3

Khèi C

*Trên trục 2 có khối bánh răng 3 bậc (A) , có 3 vị trí ăn khớp làm việc :Trái ( A-T ) là đờng truyền i3 , Giữa (A - G) là đờng truyền i1 và Phải ( A-P) là đờng truyền i2

Sơ đồ gạt:

Chốt 1Chốt 2

Đĩa 1 Đĩa 2

+ +0 0

Vị trí ăn khớp giữa Chốt 2

Chốt 1

Đĩa 1 Đĩa 2

+ 0 + 0

Tại vị trí này ứng với cả 2 chốt thì đĩa 1 đều có lỗ còn đĩa 2 không có lỗ Cho ta tỷ số truyền i1

Chốt 1Chốt 2