tính toán và chọn kết cấu hệ thống điều khiển

LờI Nói Đầu Trong giai đoạn hiện nay, khi mà đất nước đang tiến hành công cuộc hiện đại hoá các ngành công nghiệp, đặc biệt là đối với ngành công nghiệp chế tạo máy, thì máy công cụ đóng một vai trò, vị trí đặc biệt quan trọng để sản xuất ra các chi tiết để tạo nên các máy khác phục vụ trực tiếp cho các ngành công nghiệp khác. Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật hiện đại trên thế giới đã cho ra đời nhiều loại máy công cụ hện đại, ứng dụng thành tựu của công nghệ thông tin tạo nên những máy tự động linh hoạt, những máy chuyên dùng thì máy công cụ vạn năng vẫn chiếm một phần lớn đáng kể trong ngành công nghiệp chế tạo, đặc biệt là đối với các nước đang phát triển như nước ta thì việc sử dụng các máy công cụ vạn năng kết hớp với các đồ gá chuyên dùng vẫn đang được sử dụng rộng rải và phổ biến có hiệu quả. Chính vì vậy mà việc thiết kế các máy công cụ vạn năng đối với sinh viên không những nhằm giúp cho sinh viên tìm hiểu và nắm vững được đặc điểm , tính năng của máy và hệ thống hoá các kiến thức tổng hợp đã được học mà còn góp phần đáng kể vào công cuộc công nghiệp hoá các ngành công nghiệp của đất nước. Đồ án môn học thiết kế máy là nội dung không thể thiếu trong nội dung đào tạo đối với sinh viên ngành chế tạo máy nhằm thực hiện tốt được các yêu cầu và nhiệm vụ nêu trên. Với nhiệm vụ được giao là Bố cục của đồ án được chia làm 4 chương : Chương I: NGHIÊN CỨU MÁY ĐÃ CÓ Chương II : THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC CỦA MÁY Chương III: TÍNH TOÁN SỨC BỀN CHI TIẾT MÁY Chương IV:TÍNH TOÁN VÀ CHỌN KẾT CẤU HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN 1 CHƯƠNG 1 : NGHIÊN CỨU MÁY ĐÃ CÓ . 1.1Tính năng kỹ thuật của máy cùng cỡ. Tính Năng Kỹ thuật. P82 P8 1 P79 P8 3 Công suất động cơ(kw) 7/1, 7 4,5 /1,7 2,8 10/ 2,8 Phạm vi điều chỉnh tốc độ N min - n max 30÷ 1500 65 ÷1800 110 ÷1230 30 ÷1500 Số cấp tốc độ z n 18 16 8 18 Phạm vi điều chỉnh lượng chạy dao s min ÷ s max 23, 5÷1180 35 ÷980 25÷ 285 23, 5÷1180 Số lượng chạy dao z s 18 16 8 18 Với số liệu máy ta cần thiết kế mới là: hộp tốc độ: Phạm vi điều chỉnh tốc độ : 30÷1500 Số cấp tốc độ Z n =18 Hộp chạy dao: Phạm vi điều chỉnh lượng chạy dao: S dọcmin = 23,5 (mm/ph) S nhanh = 2300 (mm/ph) Z s =18 S dung =S doc =S ngang ta thấy rằng số liệu của máy cần thiết kế mới gần giống với tính năng kỹ thuật của máy P82(6H82) do đó ta lấy máy 6H82 làm máy tương tự. 1.2 phân tích phương án máy tham khảo (6H82) 1.2.1 Các xích truyền động trong sơ đồ dộng của máy a) Chuyển động chính : 2 n MT . 54 26 .                                                 71 19 38 82 . 37 28 26 39 47 18 . 33 22 39 16 36 19 ⇒ n trục chính trục chính có 18 tốc độ khác nhau từ (30÷1500)v/ph. b) Chuyển động chạy dao gồm có chạy dao dọc ,chạy dao ngang và chạy dao đứng . Xích chạy dao dọc . n MT2 ⇒ t P n MT2 . . 64 24 . 44 26 . 34 24 37 21 40 18 . 36 18 27 27 18 36                                     ⇒             V t. 18 18 16 18 37 33 33 18 . 35 28 . 40 40 40 18 . 45 13 40 40 t P Xích chạy dao ngang n MT2 ⇒ t P n MT2 . . 64 24 . 44 26 . 34 24 37 21 40 18 . 36 18 27 27 18 36                                     ⇒             V t. 33 33 33 18 . 35 28 . 40 40 40 18 . 45 13 40 40 t P Xích chạy dao đứng. n MT2 ⇒ t P n MT2 . . 64 24 . 44 26 . 34 24 37 21 40 18 . 36 18 27 27 18 36                                     ⇒             V t. 2 1 33 22 33 18 . 35 28 . 40 40 40 18 . 45 13 40 40 t P trong đó khi gạt M1 sang trái ta có đường truyền chạy chậm (cơ cấu phản hồi       40 40 40 18 . 45 13 ) 3 khi gạt M1 sang phải ta có đường truyền chạy dao trung bình (đường truyền trực tiếp 40 40 ) đóng ly hợp M2 sang trái ,truyền tới bánh răng 35 28 , 33 18 tới các trục vít me dọc ,ngang đứng thực hiện chạy dao S d , S ng , S đ . chuyển động chạy dao nhanh. Xích nối từ động cơ chạy dao (không đi qua hộp chạy dao )đi tắt từ động cơ N MT2 . 33 18 35 28 43 57 57 44 44 26 đóng ly hợp M2 sang phải ,truyền tới bánh răng 35 28 , 33 18 tới các vít me dọc ,ngang ,đứng. 1.2.2 Phương án không gian ,phương án thứ tự của hộp tốc độ. Phương án không gian Bố cục máy :Hộp tốc độ đặt dưới hộp trục chính và chung với hộp trục chính .Như vậy đã giảm được truyền động từ họp tốc độ tới trục chính làm cho kích thước bộ truyền nhỏ gọn.⇒ kích thước toàn máy nhỏ gọn và máy cứng vững hơn . Hộp tốc độ có một bánh răng dùng chung nhờ vậy -giảm chiều dài trục ,tăng độ cứng vững trục -giảm khoảng cách giữa hai bánh răng truyền mô men xoắn giữa hai nhóm truyền lân cận. Phương án không gian của máy: Z=18=3.3.2 Phương án thứ tự Z=3. 3. 2 [ ] 1 [ ] 3 [ ] 9 đồ thị luới kết cấu của hộp tốc độ 4 I II III IV 3(1) 3(3) 2(9) ϕ xmax= ϕ 9 =8 1.2.3 Đồ thị vòng quay của hộp tốc độ. Hộp tốc độ có 3 nhóm truyền với 18 tốc độ và 7 tỷ số truyền ta có n 0 = n đc .i 0 =1440. 54 26 = 693,33 để dễ vẽ người ta lấy n 0 = n 15 =750 v / ph với nhóm 1: i 1 =1/ ϕ 4 i 2 =1/ ϕ 3 i 3 =1/ ϕ 2 nhóm 2 i 4 =1/ϕ 4 i 5 =1/ϕ i 6 =ϕ 2 nhóm 3 i 7 =1/ϕ 6 i 8 = ϕ 3 từ đó ta vẽ được đồ thị vòng quay của hộp tốc độ. 5 bảng trị số vòng quay cụ thể n n lt =n 1 ϕ i-1 n tiêuchuẩn n chxác 1 30 30 29,15 2 37,8 37,5 37,502 3 47,63 47,5 47,37 4 60,01 60 57,60 5 75,61 75 74,10 6 95,27 95 93,60 7 126,6 118 114,18 8 151,25 150 146,88 9 190,58 190 185,54 1 0 240,13 235 235,07 11 302,57 300 302,41 12 381,24 375 381,99 13 480,36 475 464,49 14 605,25 600 597,55 15 762,62 750 754,80 16 960,90 950 920,70 17 1210,74 1180 1184,44 1 8 1525,5 1500 1496,14 1.2.4 Nhận xét: Từ đồ thị vòng quay ta có nhận xét 6 n ®c =1440 v/ph I II III IV 3(1) 3(3) 2(9) 1 6 : 3 9 2 2 : 3 3 1 8 : 4 7 2 8 : 3 7 3 9 : 2 6 8 2 : 3 8 1 9 : 7 1 26:54 1 9 : 3 6 Với phương án này thì lượng mở ,tỉ số truyền của các nhóm thay đổi từ từ đều đặn tức là có dạng rẻ quạt do đó làm cho kích thước của hộp nhỏ gọn ,bố trí các cơ cấu truyền động trong hộp chặt chẽ nhất Qua bảng số vòng quay thực tế và số vòng quay lý thuyết ta thấy có sự khác nhau nhất định dố chính là sai sốdo trong quá trình tính toán người ta đã làm tròn các tỷ số truyền bàng các tỷ số của số răng giữa các bánh răng . Tuy nhiên các sai số này đều phải nằm trong giới hạn cho phép đó là sai số nhỏ hơn sai số cho phép là 5% 1.2.5 Phương án không gian, phương án thứ tự của hộp chạy dao Hộp chay dao bố trí ngay dưới bàn máy dẫn đến kích thước máy giảm Trong hộp chạy dao có dùng cơ cấu phản hồi nên giảm được số trục ⇒ giảm kích thước hộp chạy dao Có một bánh răng dùng chung nên cũng có những ưu điêm như hộp tốc độ Hộp chạy dao có 18 cấp tốc độ Phương án không gian: Z=3.3.2=18 Phương án thứ tự Do có cơ cấu phản hồi nên có biến hình dẫn đến phương án thứ tự của hộp chạy dao thay đổi với Z=3.3.2 được tách làm 2 Với Z 1 = 3. 3 [ ] 3 [ ] 1 còn Z 2 = 2 [ ] 9 gồm 2 đường truyền trực tiếp và phản hồi ngoài ra còn có đường chạy dao nhanh: Đồ thị lưới kết cấu: i 7 i 8 i 1 i 3 i 4 i 5 i 2 i 6 II III IV 3(3) 3(1)2(9) 7 Do dùng cơ cấu phản hồi nên ta chọn phương án này 1.2.6 Đồ thị vòng quay của hộp chạy dao . với đường chạy dao thấp và trung bình. n 0 = n đc . i 1. i 2 = 1420. 44 26 64 24 . = 314.65 Chọn n 0 Nhóm 1: i 1 = 1/ϕ 3 i 2 = 1 i 3 = ϕ 3 Nhóm 2: i 4 = 1/ϕ 4 i 5 = 1/ϕ 3 i 6 = 1/ϕ 2 Nhóm 3: i 7 = 1/ϕ 6 i 8 = ϕ 3 Với đường chạy dao nhanh. n 0 = n đc .i 1 = 1420. 44 26 = 839 Ta có đồ thị vòng quay. 8 1.2.7 Nhận xét: Từ đồ thị vòng quay ta thấy người ta không dùng phương án hình rẽ quạt vì trong hộp chạy dao thường người ta dùng một loại modun nên việc giảm thấp số vòng quay trung gian không làm tăng kích thước bộ truyền nên việc dùng phương án thay đổi thứ tự này hoặc khác không ảnh hưởng nhiều đến kích thước của hộp. Tương tự như hộp tốc độ lưọng chạy dao thực tế so với lượng chay dao lý thuyết cũng có sai số nhât định đó là do trong quá trình tính toán ngưòi ta đã làm tròn các tỷ số truyền bằng các tỷ số số răng của các bánh răng.Nhưng những sai số đó đều nằm trong phạm vi cho phép. 9 S 1 S 3 S 5 S 7 S 9 S 11 S 13 S 15 S 17 S nhanh S 2 S 4 S 6 S 8 S 10 S 12 S 14 S 16 S 18 i 11 i 10 i 9 i 13 i 14 i 12 i 16 i 7 i 8 i 1 i 01 i 3 i 4 i 5 i 2 i 6 i 02 i 15 n ®c = 1420 v/p 3.95 6.25 10 15.78 24.99 41.33 65.26 103.33 65.32 375.93 1312.84 vßng / 5 7.89 12.5 19.99 32.63 51.66 82.66 130.52 208.65 1654.1 / phót I II III IV V VI VII VIII IX X CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC CỦA MÁY 2.1. Tính toán thiết kế động học hộp tốc độ 2.1.1. Tính toán thông số thứ tư và lập chuỗi số vòng quay: Với ba thông số cho trước: Z = 18 , Và n min = 30 vòng / phút ; n max =1500v/p Tính ϕ Công thức ϕ= 1 min max −Z n n = 30 1500 17 =1,2587 Chọn ϕ=1,26 Ta có : n 1 = n min = 30 vòng / phút n 2 = ϕ . n 1 = 1,26 . 30 = 37,8 vòng / phút n 3 = ϕ . n 2 = ϕ 2 . n 1 n z = ϕ . n z-1 = n 1 . ϕ z-1 ( 1 ) Từ công thức (1) ta xác định được chuỗi số vòng quay trục chính n n lt =n 1 ϕ i-1 (v/p) n tiêuchuẩn 1 30 30 2 37,8 37,5 3 47,63 47,5 4 60,01 60 5 75,61 75 6 95,27 95 7 126,6 118 8 151,25 150 9 190,58 190 1 0 240,13 235 11 12 13 14 15 16 17 1 8 Vậy n max = n 18 = 1525.,53(vg/ph) 10 [...]... Kh«n 16 Kh«n ®¹t g ®¹t I II [6] g ®¹t Theo ®iÒu kiÖn ϕ(P-1)Xmax ≤ 8 có 2 PATT đạt, kết hợp với lưới kết cấu ta chọn PATT là PATT đầu tiên : [1] [3] [9] Vì với PATT này thì lưới kết cấu phân bố theo hình rẽ quạt đều đặn và chặt chẽ nhất 2.1.4 Qua bảng so sánh lưới kết cấu nhóm ta chọn 4 phương án điển hình để vẽ lưới kết cấu đặc trưng 15 PATT 3 PATT 1 I I 3(1) 3( II II 3(3) 3(1 III III 2(9) 2(9 IV IV... động cơ thì người ta thường dùng cơ cấu phản hồi và hệ thống các ly hợp Do dùng cơ cấu phản hồi cho nên người ta không dùng phương án thứ tự mà lưới kết cấu có hình rẽ quạt chặt chẽ như đối với hộp tốc độ, vì nếu như vậy thì tỷ số truyền giữa các bánh răng sẽ quá bé hoặc quá lớn Chính vì vậy mà ta chọn PATT có lượng mở là [3] [1] [9] Do có cơ cấu phản hồi nên lưới kết cấu có sự biến hình dẫn đến phương... có lưới kết cấu phân bố theo hình rẽ quạt đều đặn và chặt chẽ nhất Phương án 3 cũng có thể sử dụng được nhưng do tỷ số truyền tăng giảm lớn ⇒ kích thước bộ truyền lớn ⇒ không sử dụng 2.1.5 Vẽ đồ thị vòng quay và chọn tỉ số truyền các nhóm Lưới kết cấu chỉ thể hiện được tính định tính để xác định được hộp tốc độ có phân bố theo hình rẽ quạt chặt chẽ hay không ? Còn đồ thị vòng quay cho ta tính được... [1] và Z2 = 2 [ 9] gồm đường truyền trực tiếp và phản hồi Ngoài ra lưới còn có đường chạy dao nhanh: Lưới kết cấu phản hồi như sau: 32 II i3 i1 3(3) i2 2(9) i8 i7 i4 III i5 i6 3(1) IV 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 lượng chạy dao dọc, chạy dao ngang và chạy dao đứng cho nên đồ thị chỉ mới có phản hồi như lưới kết cấu. .. 2 - Sai số ∆n . TOÁN SỨC BỀN CHI TIẾT MÁY Chương IV:TÍNH TOÁN VÀ CHỌN KẾT CẤU HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN 1 CHƯƠNG 1 : NGHIÊN CỨU MÁY ĐÃ CÓ . 1. 1Tính năng kỹ thuật của máy cùng cỡ. Tính Năng Kỹ thuật. P82 P8 1 P79 P8 3 Công. đạt, kết hợp với lưới kết cấu ta chọn PATT là PATT đầu tiên : [1] [3] [9] Vì với PATT này thì lưới kết cấu phân bố theo hình rẽ quạt đều đặn và chặt chẽ nhất. 2.1.4. Qua bảng so sánh lưới kết cấu. CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC CỦA MÁY 2.1. Tính toán thiết kế động học hộp tốc độ 2.1.1. Tính toán thông số thứ tư và lập chuỗi số vòng quay: Với ba thông số cho trước: Z = 18 , Và n min