Đồ án máy phay

Đồ án máy phay

Hoàng Quyết Thắng Lớp : CTM6-K44 1

Lời nói đầu

Để xây dựng đất n-ớc 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 đ-ợc tạo ra thông qua các máy công cụ và dụng cụ công nghiệp Chất l-ợng của các loại máy công cụ ảnh h-ởng rất nhiều đến chất l-ợng 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 nh- ở n-ớc ta hiện nay Nó đ-ợc dùng để sản xuất ra các chi tiết máy khác, nghĩa là chế tạo

ra t- liệu sản xuất nhằm thúc đẩy cơ khí hoá và tự động hoá nền kinh tế quốc dân

Với vai trò quan trọng nh- vậy thì việc nắm bắt ph-ơng thức sử dụng cũng nh- khả năng tính toán thiết kế, chế tạo và tối -u hoá các máy cắt kim loại là một yêu cầu cấp thiết đối với ng-ời làm công tác kỹ thuật trong lĩnh vực cơ khí Có nh- vậy chúng ta mới đạt đ-ợc 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 đ-ợc những b-ớc 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 h-ớng dẫn tận tình của PGS TS Nguyễn Ph-ơng và một số thầy cô trong bộ môn Máy và ma sát học tr-ờng 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 nh-ng 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 đ-ợc 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

Hoàng Quyết Thắng

Ch-ơng 1 : NGhIÊN CứU MáY Đã Có 1.1Tính năng kỹ thuật của máy cùng cỡ

Công suất động cơ(kw) 7,5/2,2 4,5/1,7 2,8 10/2,8 Phạm vi điều chỉnh tốc độ

1.2 phân tích ph-ơng án máy tham khảo (6H82)

1.2.1 Các xích truyền động trong sơ đồ dộng của máy

a) Chuyển động chính :

54

26

82

37 28 26 39 47 18

.

33 22 39 16 36 19

.

36 18 27 27 18 36

18 37

33 33

18 35

28 40

40 40

18 45 13 40

40

tP

Xích chạy dao ngang

nMT2 tP

36 18 27 27 18 36

18 35

28 40

40 40

18 45 13 40

.

36 18 27 27 18 36

22 33

18 35

28 40

40 40

18 45 13 40

18 45

13

) khi gạt M1 sang phải ta có đ-ờng truyền chạy dao trung bình (đ-ờng truyền trực tiếp

18 tới các trục vít me dọc ,ngang đứng thực hiện chạy dao Sd , Sng , Sđ

chuyển động chạy dao nhanh

Xích nối từ động cơ chạy dao (không đi qua hộp chạy dao )đi tắt từ động cơ

NMT2

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

Với ph-ơng án này thì l-ợng mở ,tỉ số truyền của các nhóm thay đổi từ từ

đều đặn tức là có dạng rẻ quạt do đó làm cho kích th-ớc của hộp nhỏ gọn ,bố trí các cơ cấu truyền động trong hộp chặt chẽ nhất

1.2.5 Ph-ơng án không gian, ph-ơng án thứ tự của hộp chạy dao

còn Z2= 2 9 gồm 2 đ-ờng truyền trực tiếp và phản hồi ngoài ra còn có

đ-ờng chạy dao nhanh:

18:47

28:3

7 39:2

6 82:38

4

19:36

Hoàng Quyết Thắng Lớp : CTM6-K44 5

Do dùng cơ cấu phản hồi nên ta chọn ph-ơng án này

1.2.6 Đồ thị vòng quay của hộp chạy dao

với đ-ờng chạy dao thấp và trung bình

n 0 =nđc i1.i2 = 1440

44

26 68

20 = 250,26

ta có đồ thị vòng quay

1.2.7 Nhận xét: Từ đồ thị vòng quay ta thấy ng-ời ta không dùng ph-ơng án

hình rẽ quạt vì trong hộp chạy dao th-ờng ng-ời ta dùng một loại modun nên việc giảm thấp số vòng quay trung gian không làm tăng kích th-ớc bộ truyền nên việc dùng ph-ơng án thay đổi thứ tự này hoặc khác không ảnh h-ởng nhiều đến kích th-ớc của hộp

Ch-ơng II: thiết kế máy mới

Để chọn đ-ợc PAKG ta đi tính số nhóm truyền tối thiểu:

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

 Số nhóm truyền tối thiểulà i 3

+Chiều dài L 17b +16f 17b +16f 17b +16f + Cơ cấu đặc biệt

Ta thấy rằng trục cuối cùng th-ờng 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  nmax nên khi tính toán sức bền dựa vào vị trí số nmin ta có Mxmax

Do đó kích th-ớc trục lớn suy ra các bánh răng lắp trên trục có kích th-ớc 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 ph-ơng án (1) đó là ph-ơng án 3x3x2

b Vẽ sơ đồ động:

2.1.3 Chọn ph-ơng án thứ tự ứng với PAKG 3x3x2

Theo công thức chung ta có số ph-ơng án thứ tự đ-ợc xác đinhlà K!

Với K là số nhóm truyền, K=i = 3 => ta có 3! = 6 PATT

Bảng l-ới kết cấu nhóm nh- sau:

2.1.4 Vẽ một vài l-ới kết cấu đặc tr-ng

Rõ ràng ta thấy PATT 1 có l-ới 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

L-ới kết cấu chỉ thể hiện đ-ợc tính định tính để xác định đ-ợc hộp tốc độ có phân bố theo hình rẽ quạt chặt chẽ hay không ? Còn đồ thị vòng quay cho ta tính đ-ợc cụ thể tỷ số truyền , số vòng quay và số răng của các bánh răng trong hộp tốc độ

Với chuỗi số vòng quay là :

3(1) I

II

2(1) IV III 3(6)

3(2) I

II

2(9) IV III 3(1)

3(3) I

Động cơ đã chọn theo máy chuẩn có P = 7 (KW) và nđc = 1440 v/ph

Ta chọn số vòng quay trên trục I qua bộ truyền bánh răng theo máy chuẩn có

tỷ số truyền io = 26 / 54 là n0

Với io = 26 / 54 => ta có no = nđc * io = 1440 * 26 / 54 = 693.33 v/ph

Để dễ vẽ ta chọn trong chuỗi vòng quay và lấy no = n15 = 762,62 v/ph

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

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

i1 =1/4 = 1/ 1.26 4 = 16/ 39 = f1 / g1 ta có f1+g1= 55

i2 =1/3 = 1/ 1.26 3 = 19/ 36 = f2 / g2 ta có f2+g2= 55

i3 =1/2 = 1/ 1.26 2 = 22/ 33 = f3/ g3 ta có f3+g3= 55 bội số chung nhỏ nhất là K=55

với Zmin=17 để tính Emin ta chọn cặp ăn khớp có l-ợng mở lớn nhất

Do giảm tốc cho nên ta tính :

k f

g f Z

.

) min

55 17

= 1,1 từ đó ta có E=1

Z= E.K = 1.55 = 55

Z1 =  Z

g f

f

.

1 1

1 =

55

16.55 =16

Z’1 =  Z

g f

g

.

1 1

1

= 55

39.55 = 39  i1=16/ 39

Z2 =  Z

g f

f

.

2 2

55

19.55 = 19

Z’2 =  Z

g f

g

.

2 2

2

= 55

36.55 = 36  i2 = 19/ 36

Z3 =  Z

g f

f

.

3 3

55

22.55 = 22

Z’3 =  Z

g f

g

.

3 3

55

33.55 = 33  i3=22/ 33 nhóm 2

i4 = 1/4 = 1/ 1.26 4 = 18/ 47 ta có f4+g4= 65

i5 = 1/ = 1/ 1.26 = 28/37 ta có f5+g5= 65

i6 = 2 = 1.26 2 = 39/ 26 ta có f6+g6= 65 bội số chung nhỏ nhất là K= 65

với Zmin=17để tính Eminta chọn cặp ăn khớp có l-ợng mở lớn nhất

Do giảm tốc cho nên ta tính :

k f

g f Z

.

)

4

4 4 min 

=65 18

65 17

<1 , ta chọn E=1

Z = E.K = 1.65 = 65

Z4=  Z

g f

f

.

4 4

65

18.65 =18

Z’4 =  Z

g f

g

.

4 4

65

47.65 = 47  i4 =18/47

Z5 =  Z

g f

f

.

5 5

5 =

65 28.65 = 28

Hoàng Quyết Thắng Lớp : CTM6-K44 11

Z’5 =  Z

g f

g

5 5

5

= 65

37.65 = 37  i5=28/37

Z6 =  Z

g f

f

.

6 6

65

39.65 = 39

Z’6 =  Z

g f

g

.

6 6

6 =

65

26.65 = 26  i6= 39/26 nhóm 3

2A= m7 (Z7 + Z’7) = m8 (Z8 + Z’8) Với A là khoảng cách trục

Từ đó ta có Z 7 / Z 8 = m 8 / m 7

Do 2 cặp bánh răng có modul khác nhau cho nên ta tính riêng cho từng cặp :

k f

g f Z

) 71 19 (

17 

< 1 từ đó ta có E = 1

Z7 =  Z

g f

f

.

7 7

90

90 19 = 19

Z’7 =  Z

g f

g

.

7 7

90

90 71 =71  i7=19/71

k g

g f Z

) 82 38 (

< 1 từ đó ta có E = 1

Z8 =  Z

g f

f

.

8 8

120

120 82

= 182

Z’8 =  Z

g f

g

.

8 8

8

=120

120 38

= 38  i8 =82/ 38

28

16

22 19

18 33

36

47 37 26

38

71

19 82

2.2 Thiết kế truyền dẫn hộp chạy dao

Mặt khác, do Sđứng min= Sngang min= Sdọc min= 23.5 mm/phút cho nên ta chỉ cần tính

toán với 1 đ-ờng truyền còn các đ-ờng truyền khác là tính t-ơng tự

Giả sử ta tính với đ-ờng chạy dao dọc

Theo máy t-ơng tự thì ta dùng hộp chạy dao có chuỗi l-ợng chạy dao theo cấp số nhân:

2.2.2 Chọn ph-ơng án không gian ,lập bảng so sánh ph-ơng án không gian ,vẽ sơ đồ động

theo điều kiện (P – 1)Xmax  8 ta chọn ph-ơng án thứ tự là    1 3 9

2.2.4 vẽ một vài l-ới kết cấu đặc tr-ng

3(1) I

II

2(1) IV III 3(6)

3(2) I

II

2(9) IV III 3(1)

3(3) I

5 , 9

=608(v/ph) chọn n0=n17=750(v/ph)

từ đó ta vẽ đ-ợc đồ thị vòng quay

Nhóm 2 : i02 =1/5 =1/ 1.265 =

17 3

1

= 64

Nhóm 3:

i1 = 1/3 = 1/ 2  f1+g1 = 3

i2 = 1/1  f2+g2 = 2

i3 = 3 = 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 l-ợng mở lớn nhất

k f

g f Z

3 17

=8,5 từ đó ta có E=9

Z= E.K = 9.6 = 54

Z1=  Z

g f

f

.

1 1

3

1.54=18

Z’1=  Z

g f

g

.

1 1

1

=3

2.54=36  i1=18/36

Z2=  Z

g f

f

.

2 2

2

1.54=27

Z’2=  Z

g f

g

.

2 2

2

1.54=27  i2=27/27

Z3=  Z

g f

f

.

3 3

3

2.54=36

Z’3=  Z

g f

g

.

3 3

3

1.54=18  i3=36/18 Nhóm 4 :

i4=1/4 = 1/ 1.264 = 9/ 19 ta có f4+g4 = 28

i5=1/3 = 1/ 1.263 = 21/ 35 ta có f5+g5 = 56

i6=1/2 = 1/ 1.262 = 12/ 16 ta có f6+g6 = 28

bội số chung nhỏ nhất là K = 56

với Zmin=17để tính Eminta chọn cặp ăn khớp có l-ợng mở lớn nhất

Emin=  

k f

g f Z

.

4

4 4 min 

=56 9

28 17

= 0,944 từ đó ta có E=1

Z=E.K=1.56 = 56

Z4=  Z

g f

f

.

4 4

28

9.56=18

Z’4=  Z

g f

g

.

4 4

28 19.56=38  i4=18/38

Hoàng Quyết Thắng Lớp : CTM6-K44 19

Z5 =  Z

g f

f

.

5 5

56

21.56 =21

Z’5 =  Z

g f

g

.

5 5

56

35.56=35  i5=21/35

Z6 =  Z

g f

f

.

6 6

7

3.56 =24

Z’6 =  Z

g f

g

.

6 6

4

7.56 =32  i6=24/32 Nhóm 5:

Do đây là 2 cặp bánh răng trong cơ cấu phản hồi nên nó phải đảm bảo khoảng cách trục A đã đ-ợc xác định tr-ớc

Z Z

7 '

7

' 7 7

5 2

16

' 7

7

Z Z

Z Z

8 '

8

' 8 8

13

' 8

8

Z Z

Nhóm 6 : '

9

9 0

9

40

40 1

35

28 26 1

1 1

2 11

33

18 8 1

1 1

37

33 26 1

1 1

0 13

16

18 12 1

14

18

18 1

Z

Z

56 2

5 2

1 26 1

1 1

' 7 7

4 4

Z

Z

56 2

3

1 26 1

1 5

1

' 8 8

5 '

8

8



.6= 619.96

Hoµng QuyÕt Th¾ng Líp : CTM6-K44 21 0.44

Với đ-ờng chạy dao nhanh ta thấy nh- máy t-ơng tự cho nên ta chọn theo

đ-ờng truyền của máy t-ơng tự

2300

2300 6

, 2255

% 100

nhanhyc

nhanhyc nhanhtt

= -1,93 % < 2,6%

Vậy đ-ờng chạy dao nhanh đạt yêu cầu

Ta chuyển chuỗi l-ợng chạy dao Si thành chuỗi số vòng quay ni của trục vít

40 13

36 16 43

64 36

18

27

N=1,7kw n=1420 vg/ph 26

II 57

44:57

n ®c =1420 vg/ph

37

33 18

2.3 Thiết kế các truyền dẫn còn lại

Dựa vào máy t-ơng tự ta có các cặp bánh răng ăn khớp nh- sau:

Đ-ờng chạy dao ngang:

Đ-ờng chạy dao thẳng đứng:

Ta chọn cặp bánh răng ăn khớp nh- chạy dao ngang

Máy ta thiết kế t-ơng tự nh- máy 6H82 cho nên ta chọn chế độ cắt thử nh- của máy 6H82

4

cd s

V Q

750 2 , 19261

Số vòng quay :

Do các trục quay với số vòng quay thay đổi từ nmin đến nmax cho nên khi máy làm việc ở các cấp tốc độ thấp máy đ-ợc làm việc đến mômen xoắn giới hạn, không làm việc hết công suất N Thực tế cho thấy do yêu cầu về công nghệ

và chất l-ợng cũng nh- trình độ nghề nghiệp và những yếu tố khác dẫn đến hạn chế khả năng sử dụng hết công suất của máy Để tính toán hợp lý thì ng-ời ta dùng chế độ cắt gọt tính toán, lấy số vòng quay tính toán trên từng trục là 4

min

max min

n

n n

Trục I nI = nđc.i01 = 839 vg/ph Trục II nII = nđc.i01.i02 = 314,66 vg/ph Trục III nIIImin = nII .i 1= 157,33 vg/ph

nIIImax = nII .i 3= 629,32 vg/ph

1 , 187

33 , 157

33 , 157 32 , 629 4

Trục IV nIVmin = nIIImin .i 4= 74,5 vg/ph

nIVmax = nIIImax .i 6= 471,99 vg/ph

7 , 92

5 , 74

5 , 74 99 , 471 4

nVmax = nIVmax.i 9 = 471,99 vg/ph

2 , 24

9

9 99 , 471 4

58 , 1 10 55 ,

52 , 1 10 55 ,

47 , 1 10 55 ,

N mm

Hoàng Quyết Thắng Lớp : CTM6-K44 27

TV = 9,55 106 560371 , 9

2 , 24

42 , 1 10 55 ,

là chủ yếu.Modul trong hộp chạy dao ng-ời ta chỉ dùng một loại modul do

Thép 45 tôi cải thiện đạt HB = 180-350 chọn HB = 300

* Xác định ứng suất tiếp xúc cho phép

Do bộ truyền làm việc trong điều kiện che kín đủ dầu bôi trơn nên dạng hỏng chủ yếu là tróc mỏi, do đó ta tính toán theo độ bền tiếp xúc – ta xác

định ứng suất tiếp xúc cho phép

Giới hạn bền mỏi tiếp xúc của bánh răng nhỏ và bánh răng lớn

(theo bảng 10.7 sách tính toán thiết kế T1)

Hgh = 2.HB + 70 = 2.300 + 70 = 670 MPa ứng suất tiếp xúc cho phép của mỗi bánh răng đ-ợc xác định theo công thức :

* Xác định ứng suất uốn cho phép

Giới hạn mỏi uốn của 2 bánh :

Xác định theo công thức 10.74 và bảng 10.6( giáo trình CTM)

Fgh = o

Fgh = 1,8.300 = 540 MPa

Bộ truyền làm việc một chiều => lấy KFC = 1 - hệ số ảnh h-ởng 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)

1

6800

100

n

N K i

do bánh răng đ-ợc tôi cải thiện cho nên chọn Ktt= 1,8

KN Là hệ số tải trọng chu kỳ, Lấy KN = 1

=> K = 1,3.1,8.1 = 2,34

N : Công suất trên trục, có N2= 1,58 kW Số vòng quay n=314,66 v/f

 mtx = 3

2 4

66 , 314

58 , 1 34 , 2 5 , 1 2

1 2 10 09 , 6

6800

mtx = 3 Lấy theo tiêu chuẩn

Sau khi tính toán theo độ bền tiếp xúc, ta kiểm nghiệm môđun bánh răng theo độ bền uốn:

mu =  cm

n

N K y

] [

.

1950

58 , 1 34 , 2 30900 24 , 0 8 18

1950

Nh- vậy với bánh răng môđun m = 3 đảm bảo yêu cầu kỹ thuật

Thông số cơ bản của bộ truyền :

- Mô đun m = 3 mm

d 3 I / 0 , 2 [ ] 3 18667 , 5 / 0 , 2 20 16 , 7

Theo tiªu chuÈn ta chän d1 = 20 mm

mm T

d 3 II / 0 , 2 [ ] 3 47953 , 3 / 0 , 2 20 22 9

Theo tiªu chuÈn ta chän d2 = 25 mm

Kho¶ng c¸ch trôc gi÷a trôc 1 vµ trôc 2

a 1 = m.(Z02 + Z’02)/ 2 = 3.90 / 2 =135 mm

mm T

d 3 III / 0 , 2 [ ] 3 92264 , 67 / 0 , 2 20 28 , 47

Theo tiªu chuÈn ta chän d3 = 30 mm

Kho¶ng c¸ch trôc gi÷a trôc 2 vµ trôc 3

a 2 = m.(Z2 + Z’2)/ 2 = 81 mm

mm T

d 3 IV / 0 , 2 [ ] 3 188436 , 24 / 0 , 2 20 36 , 11

Theo tiêu chuẩn ta chọn d4 = 35 mm

Khoảng cách trục giữa trục 3 và trục 4

a 3 = m.(Z4 + Z’4)/ 2 = 84 mm

mm T

d 3 V / 0 , 2 [ ] 3 560371 , 9 / 0 , 2 20 51 9

Theo tiêu chuẩn ta chọn d5 = 50 mm

Khoảng cách trục giữa trục 4 và trục 5

a 4 = m.(Z9 + Z’9)/ 2 = 129 mm

b Tính chính xác trục trung gian

Do đã tính cặp bánh răng trên trục 2 và 3 nên ta chọn luôn trục 2 tính chính xác :

Công suất : NII = 1,58 KW

Số vòng quay: n2 = 314,66 vg/ph

Mô men xoắn : TII = 47953,3 N mm

Đ-ờng kính sơ bộ của trục: d2 = 25 mm

Đ-ờng kính trục tại chỗ lắp bánh răng d21 = 25 (mm)

Đ-ờng kính trục tại chỗ lắp ổ là d20 = 20(mm)

Ta thấy rằng trục nguy hiểm nhất khi bánh răng z = 64 và z = 18 cùng làm việc