thiết kế my cắt kim loại

Đồ án môn học thiết kế máy Lời nói đầu Để xây dựng đất nước Việt Nam trở thành một quốc gia giàu mạnh, văn minh và công bằng, cần phải giải quyết một nhiệm vụ rất quan trọng là thúc đẩy nền kinh tế phát triển. Giải quyết nhiệm vụ này đòi hỏi nền sản xuất công nghiệp phải phát triển với nhịp độ cao, mà trong đó phần lớn sản phẩm công nghiệp được tạo ra thông qua các máy công cụ và dụng cụ công nghiệp. Chất lượng của các loại máy công cụ ảnh hưởng rất nhiều đến chất lượng sản phẩm, năng suất, tính đa dạng và trình độ kỹ thuật của ngành cơ khí nói riêng và của ngành công nghiệp nói chung. Vì vậy vai trò của máy công cụ là hết sức quan trọng nhất là đối với một nền kinh tế đang phát triển như ở nước ta hiện nay. Nó được dùng để sản xuất ra các chi tiết máy khác, nghĩa là chế tạo ra tư liệu sản xuất nhằm thúc đẩy cơ khí hoá và tự động hoá nền kinh tế quốc dân. Với vai trò quan trọng như vậy thì việc nắm bắt phương thức sử dụng cũng như khả năng tính toán thiết kế, chế tạo và tối ưu hoá các máy cắt kim loại là một yêu cầu cấp thiết đối với người làm công tác kỹ thuật trong lĩnh vực cơ khí. Có như vậy chúng ta mới đạt được các yêu cầu kỹ thuật, năng suất trong quá trình chế tạo các sản phẩm cơ khí nói riêng và các sản phẩm công nghiệp nói chung. Vì lý do trên việc hoàn thành đồ án môn học “ Thiết kế máy cắt kim loại ” là hết sức quan trọng đối với mỗi sinh viên ngành cơ khí. Qua đó nó sẽ giúp cho sinh viên nắm bắt được những bước tính toán thiết kế các máy cắt kim loại cơ bản, đồng thời phục vụ cho việc tiếp cận thực tế một cách dễ dàng khi ra công tác, ngoài ra nó còn tạo điều kiện cho việc nghiên cứu cải tiến và hiện đại hoá các máy cắt kim loại. Để hoàn thành đồ án môn học này, ngoài sự cố gắng học hỏi và làm việc nghiêm túc của em còn có sự hướng dẫn tận tình của PGS TS Nguyễn Phương và một số thầy cô trong bộ môn Máy và ma sát học trường Đại học Bách Khoa Hà Nội. Qua đây em xin cảm ơn các thầy cô đã có những ý kiến đóng góp giúp em hoàn thành đồ án môn học này. Tuy em đã có sự cố gắng rất nhiều trong việc tham khảo học hỏi để thực hiện đồ án này nhưng do thời gian thực hiện có hạn và tài liệu tham khảo còn hạn chế do vậy khó tránh khỏi thiếu sót. Em mong muốn được sự chỉ bảo của các thầy cô để em có thể thực hiện tốt hơn trong các lĩnh vực có liên quan sau này. Em xin chân thành cảm ơn. Hà Nội tháng 5 năm 2003 Sinh viên thực hiện 1 Hoàng Quyết Thắng Lớp : CTM6-K44 1 Đồ án môn học thiết kế máy Hoàng Quyết Thắng CHƯƠNG 1 : NGHIÊN CỨU MÁY ĐÃ CÓ . 1.1Tính năng kỹ thuật của máy cùng cỡ. Tính Năng Kỹ thuật. P82 P81 P79 P83 Công suất động cơ(kw) 7,5/2,2 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: Phạm vi điều chỉnh tốc độ : 30÷1500 Số cấp tốc độ Z n =18 Phạm vi điều chỉnh lượng chạy dao: 25÷1250 Số lượng chạy dao:Z s =18 động cơ chạy dao: 2,2KW 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 chuẩn. 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 : 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 . . 68 20 . 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 2 Hoàng Quyết Thắng Lớp : CTM6-K44 2 Đồ án môn học thiết kế máy Xích chạy dao ngang n MT2 ⇒ t P n MT2 . . 68 20 . 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 . . 68 20 . 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 ) 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. 3 Hoàng Quyết Thắng Lớp : CTM6-K44 3 Đồ án môn học thiết kế máy I II III IV 3(1) 3(3) 2(9) ϕ xmax= ϕ 9 =8 Phương án không gian Z=3.3.2=18 Phương án thứ tự Z=3. 3. 2 [ ] 1 [ ] 3 [ ] 9 đồ thị luới kết cấu của hộp tốc độ 1.2.3 Đồ thị vòng quay của hộp tốc độ. ta có n 0 = n đc .i 0 =1440. 54 26 = 693,33 để dễ vẽ 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 4 Hoàng Quyết Thắng Lớp : CTM6-K44 4 Đồ án môn học thiết kế máy n ®c =1440 v/ph I II III IV 3(1) 3(3) 2(9) 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. 1.2.4 Nhận xét: Từ đồ thị vòng quay ta có nhận xét 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 1.2.5 Phương án không gian, phương án thứ tự của hộp chạy dao 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: 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 = 1440. 44 26 68 20 . = 250,26 5 Hoàng Quyết Thắng Lớp : CTM6-K44 5 Đồ án môn học thiết kế máy 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 6 Hoàng Quyết Thắng Lớp : CTM6-K44 6 Đồ án môn học thiết kế máy Với đường chạy dao nhanh. n 0 = n đc .i 1 = 1446. 44 26 = 850.909 ta có đồ thị vòng quay. 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. 7 Hoàng Quyết Thắng Lớp : CTM6-K44 7 Đồ án môn học thiết kế máy CHƯƠNG II: THIẾT KẾ MÁY MỚI 2.1. Thiết kế truyền dẫn 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 ϕ = 1.26 n min = 30 vòng / phút 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 1 = n min = 30 vòng / phút n 2 = n 1 . ϕ = 37,8 n 3 = n 2 . ϕ = 47,63 n 4 = n 3 . ϕ = 60,01 n 5 = n 4 . ϕ = 75,61 n 6 = n 5 . ϕ = 95,27 n 7 = n 6 . ϕ = 120,05 n 8 = n 7 . ϕ = 151,26 n 9 = n 8 . ϕ = 190,58 n 10 = n 9 . ϕ = 240,14 vòng / phút n 11 = n 10 . ϕ = 302,57 n 12 = n 11 . ϕ = 381,24 n 13 = n 12 . ϕ = 480,36 n 14 = n 13 . ϕ = 605,25 n 15 = n 14 . ϕ = 762,62 n 16 = n 15 . ϕ = 960,90 n 17 = n 16 . ϕ = 1210,74 n 18 = n 17 . ϕ =1525,53 Vậy n max = n 18 = 1525.,53 2.1.2. Phương án không gian, lập bảng so sánh phương án KG, vẽ sơ đồ động a. Phương án không gian có thể bố trí Z=18 = 9 . 2 (1) Z=18 = 6. 3 (2) Z=18 = 3. 3. 2 (3) Z=18 = 2. 3. 3 (4) Z=18 = 3. 2. 3 (5) Để chọn được PAKG ta đi tính số nhóm truyền tối thiểu: Số nhóm truyền tối thiểu(i) được xác định từ U min gh =1/4 i = n min /n đc => dc n n min = i 4 1  i min = lg min n n dc /lg4 = lg 30 1440 /lg4 =2,79 8 Hoàng Quyết Thắng Lớp : CTM6-K44 8 1 1 3 3 9 3 3 1 1 9 6 6 2 2 1 1 1 6 6 3 2 2 6 6 1 6 6 1 1 3 Đồ án môn học thiết kế máy  Số nhóm truyền tối thiểulà i ≥ 3 Do i ≥ 3 cho nên hai phương án (1) và (2) bị loại. Vậy ta chỉ cần so sánh các phương án KG còn lại. Lập bảng so sánh phương án KG Phương án Yếu tố so sánh 3. 3. 2 2.3.3 3.2.3 + Tổng số bánh răng S br =2(P 1 +P 2 + +P i ) 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 M xmax 2 3 3 +Chiều dài L 17b +16f 17b +16f 17b +16f + Cơ cấu đặc biệt Ta thấy rằng trục cuối cùng thường 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 n min ÷ n max nên khi tính toán sức bền dựa vào vị trí số n min ta có M xmax . Do đó kích thước trục lớn suy ra các bánh răng lắp trên trục có kích thước lớn. Vì vậy, ta tránh bố trí nhiều chi tiết trên trục cuối cùng, do đó 2 PAKG cuối có số bánh răng chịu M xmax lớn hơn cho nên ta chọn phương án (1) đó là phương án 3x3x2. b. Vẽ sơ đồ động: 2.1.3. Chọn phương án thứ tự ứng với PAKG 3x3x2 . Theo công thức chung ta có số phương án thứ tự được xác đinhlà K! Với K là số nhóm truyền, K=i = 3 => ta có 3! = 6 PATT. Bảng lưới kết cấu nhóm như 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] I III II II III I III I II [1] [6] [3] [2] [6] [1] [6] [1] [3] 9 Hoàng Quyết Thắng Lớp : CTM6-K44 9 I II III IV 3(1) 3(3) 2(9) II 2(3) IV III 3(6) 3(1) I II 2(1) IV III 3(6) 3(2) I II 2(9) IV III 3(1) 3(3) I PATT 1 PATT 2 PATT 4 PATT 6 j xmax= j 9 =8 Đồ án môn học thiết kế máy Ta có bảng so sánh các PATT như sau : PAKG 3 x 3 x 2 3 x 3 x 2 3 x 3 x 2 PATT I II III II I III III II I Lượng mở (X) [1] [3] [9] [3] [1] [9] [6] [2] [1] ϕ x max ϕ 9 = 8 ϕ 9 = 8 ϕ 2*6 = 16 Kết quả Đạt Đạt Không đạt PATT I III II II III I III I II Lượng mở (X) [1] [6] [3] [2] [6] [1] [6] [1] [3] ϕ x max ϕ 2*6 = 16 ϕ 2*6 = 16 ϕ 2*6 = 16 Kết quả Không đạt Không đạt Không đạt Theo điều kiện 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. Vẽ một vài lưới kết cấu đặc trưng Rõ ràng ta thấy PATT 1 có lưới kết cấu phân bố theo hình rẽ quạt đều đặn và chặt chẽ nhất 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 10 Hoàng Quyết Thắng Lớp : CTM6-K44 10 [...]... Chế độ cắt thử : Chế độ làm việc của máy bao gồm chế độ cắt gọt, chế độ bôi trơn, làm lạnh, an toàn một máy mới đã thiết kế, chế tạo xong phải quy định chế độ làm việc của máy trước khi đưa vào sản xuất Trong mục này quy định chế độ làm việc giới hạn của máy làm cơ sở tính toán động lực học của máy cắt kim loại hiện nay có nhiều phương pháp xác định chế độ cắt gọt giới hạn khác nhau:1> Chế độ cắt gọt... 1.93 n18 15 Lớp : CTM6-K44 Đồ án môn học thiết kế máy 16 Hoàng Quyết Thắng 16 Lớp : CTM6-K44 Đồ án môn học thiết kế máy Sơ đồ động và đồ thị vòng quay : 71 38 47 26 82 37 33 39 18 19 iiI 36 iI 28 I 19 16 54 IV 22 26 n ®c =1440 v/ph io I no i1 3(1) i2 i3 i4 II i6 3(3) i5 i7 III i8 2(9) IV 17 Hoàng Quyết Thắng 17 Lớp : CTM6-K44 Đồ án môn học thiết kế máy 2.2 Thiết kế truyền dẫn hộp chạy dao 2.2.1 Tính thông... hạn khác nhau:1> Chế độ cắt gọt cực đại; 2> Chế độ cắt gọt tính toán; 3> Chế độ cắt gọt thử máy Máy ta thiết kế tương tự như máy 6H82 cho nên ta chọn chế độ cắt thử như của máy 6H82 * Chế độ cắt thử mạnh: Ta có : Dao P18 , D = 90 , Z = 8 Chi tiết gia công : Gang có HB = 180 Chế độ gia công : n = 47,5 v/ph, B = 100 mm, t = 12 mm, S = 118 mm/vg * Chế độ cắt thử nhanh: Dao T15K6 D = 100 , Z = 4 Chiết gia... 1506777,8 3.4 Tính bánh răng Trong thiết kế máy cắt kim loại, việc tính động lực học bánh răng không cần phải xác định số răng Z vì đã biết ở phần tính toán động học của máy Cho nên chủ yếu là xác định modul của nó Modul được tính theo sức bền uốn và sức bền tiếp xúc, nói chung thì ta thường tính theo sức bền tiép xúc là chủ yếu.Modul trong hộp chạy dao người ta chỉ dùng một loại modul do đó ta chỉ cần tính... Chế độ cắt : B = 100, t = 10 , n = 47,5 v/ph , S = 118 mm/ph, Mx = 2000N.cm 3.2 Tính công suất động cơ : *Động cơ chính: Nđc = Nc + No + Np Trong đó: Nc – là công suất cắt No – là công suất chạy không Np – là công suất phụ do sự tiêu hao Ta có thể tính công suất động cơ bằng Nđc = Nc /0,75 Nc =PZ.V/60.102.9,81 Với PZ là lực cắt (N) PZ = 0,6 P0 V là vận tốc cắt P0 =C.B.S yz.Z.(t/D)k Với chế độ cắt nhanh:... 71.90 90 < 1 từ đó ta có E = 1 = 19 =71 ⇒ i7=19/71 13 Lớp : CTM6-K44 Đồ án môn học thiết kế máy EminB = Z min ( f 8 + g 8 ) g 8 k Z8 = Z ’8 = = f8 ∑ Z f8 + g8 g8 ∑ Z f8 + g8 14 Hoàng Quyết Thắng 17.( 38 + 82 ) 38.120 = = 82 120 120 38.120 120 < 1 từ đó ta có E = 1 = 182 = 38 ⇒ i8 =82/ 38 14 Lớp : CTM6-K44 Đồ án môn học thiết kế máy 2.1.7 Tính sai số vòng quay Theo máy chuẩn ta lấy i0=26/54 khi đó ta có... 376.28 391.56 4.06 474.12 495.97 4.61 597.39 619.96 3.78 752.71 783.11 4.04 948.41 991.94 4.59 1195 1239.93 3.76 26 Lớp : CTM6-K44 Đồ án môn học thiết kế máy 4.63 0.44 S18 S1 Ta có đồ thị sai số vòng quay 27 Hoàng Quyết Thắng 27 Lớp : CTM6-K44 Đồ án môn học thiết kế máy Với đường chạy dao nhanh ta thấy như máy tương tự cho nên ta chọn theo đường truyền của máy tương tự SNHANH = nđc i01.i15.i16.i10.i11.i12... giáo trình CTM) σFgh = σoFgh = 1,8.300 = 540 MPa Bộ truyền làm việc một chiều => lấy KFC = 1 - hệ số ảnh hưởng đặt tải, Hệ số an toàn SF = 1,75 - bảng 6.2 (sách tính toán thiết kế T1) Do đó theo công thức 6.2a (sách tính toán thiết kế T1) Ta có : [σF] = σFgh KFL KFC/SF = 540 1 1 / 1,75 = 309 MPa Vậy ta chọn [σ F ] = 309 Mpa Ta có môđun bánh răng được xác định theo ứng suất tiếp xúc như sau: 100... max max = ϕ12=16 = ϕ12=16 ≤8→ ta chọn phương án thứ tự là 2.2.4 vẽ PATT 1 vài lưới kết cấu đặc trưng một [1][ 3][ 9] PATT 4 I I 3(1) 3(2) II II 3(3) 3(6) III III 2(9) 2(1) IV IV j xmax=j 9 =8 PATT 2 PATT 6 I 3(1) 19 Hoàng Quyết Thắng I 3(3) II II 3(6) 3(1) 19 III Lớp : CTM6-K44 III 2(3) 2(9) IV IV Đồ án môn học thiết kế máy 2.2.5 Vẽ đồ thị vòng quay và chọn tỉ số truyền các nhóm Xác định n0 n0min=... i5=1/ϕ2 ta có : i8=ϕ3 i3=ϕ3 i6=1/ϕ 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 do đó ta dùng cơ cấu phản hồi cho nên đồ thị vòng quay có biến hình từ đó ta vẽ được đồ thị vòng quay 20 Hoàng Quyết Thắng 20 Lớp : CTM6-K44 Đồ án môn học thiết kế máy n®c i01 i02 i3 i1 i15 i2 i8 i7 i4 i5 i6 i9 i16 i10 i11 i12 i13 i14 S1 . học “ Thiết kế máy cắt kim loại ” là hết sức quan trọng đối với mỗi sinh viên ngành cơ khí. Qua đó nó sẽ giúp cho sinh viên nắm bắt được những bước tính toán thiết kế các máy cắt kim loại cơ. việc nắm bắt phương thức sử dụng cũng như khả năng tính toán thiết kế, chế tạo và tối ưu hoá các máy cắt kim loại là một yêu cầu cấp thiết đối với người làm công tác kỹ thuật trong lĩnh vực cơ. kích thước của hộp. 7 Hoàng Quyết Thắng Lớp : CTM6-K44 7 Đồ án môn học thiết kế máy CHƯƠNG II: THIẾT KẾ MÁY MỚI 2.1. Thiết kế truyền dẫn hộp tốc độ 2.1.1. Tính toán thông số thứ tư và lập chuỗi