Báo cáo Máy và Hệ thống điều khiển số Thầy Trần Quốc Hùng ĐHSPKT Báo cáo Máy và Hệ thống điều khiển số Thầy Trần Quốc Hùng ĐHSPKT Báo cáo Máy và Hệ thống điều khiển số Thầy Trần Quốc Hùng ĐHSPKT Báo cáo Máy và Hệ thống điều khiển số Thầy Trần Quốc Hùng ĐHSPKT
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY - - MÔN HỌC: MÁY VÀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN SỐ FACULTY FOR HIGH QUALITY TRAINING PROJECT ON DESIGN OF METAL-CUTTING MACHINE TOOL Lecturer: ME TRẦN QUỐC HÙNG Student name: HOÀNG TIẾN ĐẠT Student ID: 20143247 TP.Hồ Chí Minh, 09 tháng năm 2023 MỤC LỤC I THIẾT KẾ HỘP TỐC ĐỘ 1 Xác định giá trị số vịng quay tiêu chuẩn trục máy tiện: Chọn phương án không gian có Z = 24 làm trùng tốc độ Vẽ lưới kết cấu: Vẽ đồ thị số vòng quay Vẽ sơ đồ hộp tốc độ .4 Vẽ sơ đồ truyền lực Xác định số bánh răng: 8 Kiểm tra sai số vòng quay: II THIẾT KẾ HỘP CHẠY DAO 11 Sắp xếp bước ren 11 Thiết kế nhóm sở 11 Thiết kế nhóm gấp bội .15 Thiết kế nhóm truyền động bù 18 Kiểm tra sai số bước ren 21 I THIẾT KẾ HỘP TỐC ĐỘ Thiết kế hộp tốc độ có Z = x (1.2 + 1.2) = 23; φ = 1,26; nmin = 11,2 v/ph Xác định giá trị số vòng quay tiêu chuẩn trục máy tiện: Các số vịng quay trục tuân theo quy luật cấp số nhân với cơng bội φ Theo bảng giá trị số vịng quay tiêu chuẩn: n1 = 11,2 v/ph n2 = 14 v/ph n3 = 18 v/ph n4 = 22,4 v/ph n5 = 28 v/ph n6 = 35,5 v/ph n7 = 45 v/ph n8 = 56 v/ph n9 = 71 v/ph n10 = 90 v/ph n11 = 112 v/ph n12 = 140 v/ph n13 = 180 v/ph n14 = 224 v/ph n15 = 280 v/ph n16 = 355 v/ph n17 = 450 v/ph n18 = 560 v/ph n19 = 710 v/ph n20 = 900 v/ph n21 = 1120 v/ph n22 = 1400 v/ph n23 = 1800 v/ph Chọn phương án không gian có Z = 24 làm trùng tốc độ a Dùng truyền động đơn giản: Z = x x x PATT I-II-III [1] [3] [6] [12] Xi(pi - 1) 12(2-1) Kiểm tra Ri = φ = 1,26 = 1,2612 > [Ri] = b Dùng truyền động phức tạp: Z = x (1.2 + 1.2) Số cấp tốc độ nhanh: Z0Z’ = x x x = 12 PATT I-II [1] [3] [0] [6] Số cấp tốc độ chậm: Z0Z’’ = x x x = 12 PATT I-II [1] [3] [0] [6] Làm trùng tốc độ: Giảm lượng mở nhóm cuối đường truyền chậm: xi = → xi = 5, Vì Z0Z’’ = 3[1] x 2[3] x 1[6] x 2[5] = 11 Kiểm tra Ri = φXi(pi - 1) = 1,266(2-1) = 1,266 < [Ri] = → Đạt yêu cầu Ri (Do PAKG Z = x (1.2 + 1.2) có 24 tốc độ, yêu cầu cần 23 tốc độ nên phải áp dụng phương pháp làm trùng tốc độ.) Vẽ lưới kết cấu: Z = x (1.2 + 1.2) = 23 ⟹ Z0Z’ = 3[1] x 2[3] x 1[0] x 2[6] = 12 Z0Z’’ = 3[1] x 2[3] x 1[0] x 2[5] = 11 Vẽ đồ thị số vòng quay Z = x (1.2 + 1.2) = 23 ⟹ Z0Z’ = 3[1] x 2[3] x 1[0] x 2[6] = 12 Z0Z’’ = 3[1] x 2[3] x 1[0] x 2[5] = 11 i1 = 1 i2 = φ i3 = φ = = 1,26 = i5 = i8 i4 = i6 = 1,26 = = φ φ 1,26 1,26 = i7 i9 = φ = 1, 26 i10 = φ = 3 i11 = φ = 1, 26 1,26 Vẽ sơ đồ hộp tốc độ Z = x (1.2 + 1.2) = 23 Z0Z’ = 3[1] x 2[3] x 1[0] x 2[6] = 12 Z0Z’’ = 3[1] x 2[3] x 1[0] x 2[5] = 11 Vẽ sơ đồ truyền lực 7 Xác định số bánh răng: Sử dụng phương pháp tra bảng: Nhóm a: i1 = 𝑍1 =1 𝑍'1 𝑍2 i2 = φ = 𝑍'2 = 1,26 𝑍3 i3 = = 𝑍'3 = φ 1,26 = 1,58 Tra bảng chọn: ∑ 𝑍 = 70 ⇒ i1 = 𝑍1 35 = = 1; 35 𝑍'1 𝑍2 i2 = 𝑍'2 31 = 39 = 1,26 𝑍3 ; i3 = 𝑍'3 = 27 43 = 1,58 Nhóm b: i4 = 𝑍4 𝑍'4 = = φ 2,52 = 1,26 i5 = 𝑍5 𝑍'5 = φ = 1,26 = φ = 1,26 1,26 = Tra bảng chọn: ∑ 𝑍 = 81 ⇒ i4 = 𝑍4 23 58 = 𝑍'4 2,52 = ; i5 = 𝑍5 𝑍'5 = 36 45 ; Nhóm c: i7 = 𝑍7 = 𝑍'7 = φ = 1,26 i8 = 𝑍8 𝑍'8 1,26 = Tra bảng chọn: ∑ 𝑍 = 115 ⇒ i7 = 𝑍7 𝑍'7 = = 23 92 = φ = ; = = i8 = 𝑍8 𝑍'8 = 51 64 ; Nhóm d: i10 = 𝑍10 𝑍'10 = φ 1,26 i11 = 𝑍11 𝑍'11 3 = φ = 1, 26 = Tra bảng chọn: ∑ 𝑍 = 69 ⇒ i10 = 𝑍10 𝑍'10 = φ 23 = 46 ; i11 = 𝑍11 𝑍'11 = φ = 46 = 2; 23 8 Kiểm tra sai số vòng quay: Số vòng quay thực tế ntt ntt1 = nđc ntt2 = nđc ntt3 = nđc ntt4 = nđc ntt5 = nđc ntt6 = nđc ntt6 = nđc ntt7 = nđc ntt8 = nđc ntt9 = nđc ntt9 = nđc ntt10 = nđc ntt11 = nđc ntt12 = nđc ntt13 = nđc ntt14= nđc ntt15 = nđc ntt16 = nđc ntt17 = nđc ntt18 = nđc 71 27 23 23 23 = 11,2431 150 43 57 92 92 71 31 23 23 23 𝐷đ i i i i = 1500 = 14,2327 𝐷'đ 150 39 57 92 92 71 35 23 23 23 𝐷đ i i i i = 1500 = 17,9057 𝐷'đ 150 35 57 92 92 71 27 36 23 23 𝐷đ i i i i = 1500 = 22,2906 𝐷'đ 150 43 45 92 92 71 31 36 23 23 𝐷đ i i i i = 1500 = 28,2179 𝐷'đ 150 39 45 92 92 71 35 36 23 23 𝐷đ i i i i = 1500 = 35,5 𝐷'đ 150 35 45 92 92 71 27 23 23 51 𝐷đ i i i i = 1500 = 35,8374 𝐷'đ 150 43 57 92 64 71 31 23 23 51 𝐷đ i i i i = 1500 = 45,3668 𝐷'đ 150 39 57 92 64 71 35 23 23 51 𝐷đ i i i i = 1500 = 57,0744 𝐷'đ 150 35 57 92 64 71 27 36 23 51 𝐷đ i i i i = 1500 = 71,0515 𝐷'đ 150 43 45 92 64 71 27 36 23 51 𝐷đ i i i i = 1500 = 71,0515 𝐷'đ 150 43 45 92 64 71 31 36 23 51 𝐷đ i i i i = 1500 = 89,9447 𝐷'đ 150 39 45 92 64 71 35 36 23 51 𝐷đ i i i i = 1500 = 113,1562 𝐷'đ 150 35 45 92 64 71 27 23 36 46 𝐷đ i i i i = 1500 = 140,7833 𝐷'đ 10 150 43 57 23 23 71 31 23 36 46 𝐷đ i i i i = 1500 = 178,218 𝐷'đ 10 150 39 57 23 23 71 35 23 36 46 𝐷đ i i i i = 1500 = 224,2105 10 𝐷'đ 150 35 57 23 23 71 27 36 36 46 𝐷đ i i i i = 1500 = 279,1183 10 𝐷'đ 150 43 45 23 23 71 31 36 36 46 𝐷đ i i i i = 1500 = 353,1183 10 𝐷'đ 150 39 45 23 23 71 35 36 36 46 𝐷đ i i i i = 1500 = 444,5217 10 𝐷'đ 150 35 45 23 23 71 27 23 36 46 𝐷đ i i i i = 1500 = 553,4242 𝐷'đ 11 150 43 57 23 23 𝐷đ 𝐷'đ i3 i4 i6 i7 = 1500 ntt19 = nđc 𝐷đ 𝐷'đ i2 i4 i9 i11 = 1500 ntt20 = nđc 𝐷đ 𝐷'đ i1 i4 i9 i11 = 1500 ntt21 = nđc 𝐷đ 𝐷'đ i3 i5 i9 i11 = 1500 ntt22 = nđc 𝐷đ 𝐷'đ i2 i5 i9 i11 = 1500 ntt23 = nđc 𝐷đ 𝐷'đ i1 i5 i9 i11 = 1500 71 150 71 150 71 150 71 150 71 150 31 39 35 35 27 43 31 39 35 35 23 57 23 57 36 45 36 45 36 45 36 46 36 46 36 46 36 46 36 46 23 23 = 702,5835 23 23 = 891,3793 23 23 = 1116,4732 23 23 = 1413,3511 23 23 = 1778,0869 n1 n2 n3 n4 n5 n6 n7 n8 ntc [rpm] 11,2 14 18 22,4 28 35,5 45 56 ntt [rpm] 11,2431 14,232 17,906 22,291 28,217 35,837 45,366 57,070 △𝑛 [%] 0,385 1,657 -0,524 -0,488 0,775 0,949 0,813 1,911 n9 n10 n11 n12 n13 n14 n15 n16 ntc [rpm] 71 90 112 140 180 224 280 355 ntt [rpm] 71,0515 89,944 113,156 140,783 178,218 224,21 279,118 353,337 △𝑛 [%] 0,073 -0,062 1,032 0,559 -0,990 0,094 -0,315 -0,468 n17 n18 n19 n20 n21 n22 n23 450 560 710 900 1120 1400 1800 ntc [rpm] ntt [rpm] △𝑛 [%] 444,5217 553,4242 702,5835 891,3793 1116,473 1413,351 1778,086 -1,217 -1,174 -1,045 -0,958 -0,315 0,954 -1,217 △𝑛 ≤ [△𝑛] = ±10(1,26 – 1) = ± 2,6 10 II THIẾT KẾ HỘP CHẠY DAO Sắp xếp bước ren Ren Quốc Tế Ren Module 0,5 0,25 0,5 - - 2,25 4,5 - - - 2,25 0,625 1,25 2,5 - 0,625 1,25 2,5 - - 2,75 5,5 - - 1,375 2,75 0,75 1,5 - 0,75 1,5 0,875 1,75 3,5 - 0,875 1,75 3,5 Ren Anh Ren Pitch 56 28 14 112 56 28 14 48 24 12 96 48 24 12 44 22 11 52 88 44 22 11 40 20 10 80 40 20 10 36 18 42 72 36 18 64 32 16 32 16 Thiết kế nhóm sở Chọn sơ icđ = 1; itt = 30 ; i = 1; tx = 6; C = 36 gb = : 2,25 : 2,5 : 2,75 : : 3,5 2,25 ics2 = = 20 ics1 = ics3 = 2,5 = 10 11 2,25 = 20 ics5 = ics4 = ics6 = 3,5 = 10 Tổng số ics cặp bánh ăn khớp với m = ZT = với m = 2,25 ZT = với m = 2,5 ZT = với m = 2,75 ZT = với m = ZT = với m = 3,5 ZT = với m = ZT = 2,78 2,78 2,25 2,78 2,5 2,78 2,75 2,78 2,78 3,5 2,78 = 78 = 69,3 ≈ 70 = 62,4 ≈ 62 = 57,08 ≈ 57 = 52 = 44,57 ≈ 45 = 39 Hệ số ki = Ai + Bi ics1 = ics2 = ics3 = ics4 = ics5 = ics6 = ⇒ k1 = + = ⇒ k2 = + 20 = 29 20 ⇒ k3 = + 10 = 15 10 11 ⇒ k4 = 11 + 20 = 31 20 ⇒ k5 = +5 = ⇒ k6 = + 10 = 17 10 12 ics1 = Zti mi ki ics2 = 20 ics3 = 10 ics4 = 11 20 ics5 = ics6 = k1 = k2 = 29 k3 = 15 k4 = 31 k5 = k6 = 17 78 22 55 - - - 30 50 - 70 2,25 20 50 - - - 27 45 28 40 62 2,5 18 45 - 20 40 22 40 24 40 - 57 2,75 16 40 18 40 - - 21 35 - 52 - - - - - 21 30 44 3,5 12 30 - 15 30 - - - 39 - - - - 15 25 - Kết luận: 16 40 ; 10 18 40 ; 20 40 ; 22 40 ; 27 45 ; 21 30 13 14 Thiết kế nhóm gấp bội Chọn PAKG PATT I-II igb = ; ; 1 x [1] [2] ; Lưới kết cấu i1 = φ = = 2 Đồ thị số vòng quay i2 = i3 = φ i4 = φ = 15 igb1 = i1 i3 = 1 x 2 = igb2 = i2 i3 = 1 x = igb3 = i1 i4 = x = 1 igb4 = i2 i4 = x 2= Xác định số bánh răng: Nhóm a: i1 = i2 = 𝑍1 𝑍'1 𝑍2 𝑍'2 = = 28 56 = 1 = 42 42 𝑍1 + 𝑍'1 = 𝑍2 + 𝑍'2 = 2𝑍0 Chọn 2𝑍0 cho chia hết cho 2; nghĩa chia hết cho Chọn 2𝑍0 = 84 Nhóm b: i3 = i4 = 𝑍3 𝑍'3 𝑍4 𝑍'4 = 18 72 = 1 45 45 𝑍3 + 𝑍'3 = 𝑍4 + 𝑍'4 = 2𝑍0 Chọn 2𝑍0 = 84 (để có khoảng cách trục A có nhiều bánh giống nhau) 16 17 Thiết kế nhóm truyền động bù Tiện ren Quốc tế: dùng xích chạy dao có Tiện ren Module: dùng xích chạy dao có Tiện ren Anh: dùng xích chạy dao có Tiện ren Pitch: dùng xích chạy dao có ib1 = icđ1 itt1 ib2 = icđ1 itt2 ib3 = icđ2 itt1 ib4 = icđ2 itt2 1vtc 1cđ itt ics igb tx = → ib = icđ itt = 𝑡𝑝 𝑖𝑐𝑠 𝑖𝑔𝑏 𝑡𝑥 Để tính ib1, cho máy cắt thử bước ren Quốc tế có = Trường hợp NGB dùng CCBRDT, theo bảng xếp ren, igb = ics = ib1 = icđ1 itt1 = Chọn trước icđ1 = 25 36 𝑡𝑝 𝑖𝑐𝑠 𝑖𝑔𝑏 𝑡𝑥 => itt1 = 𝑖𝑏1 𝑖𝑐đ1 = = 20 40 = 2.6 36 25 = 20 40 12 = 48 20 Ren Quốc tế 0,5 16 40 - - 2,25 4,5 18 40 0,625 1,25 2,5 20 40 - - 2,75 5,5 22 40 0,75 1,5 27 45 0,875 1,75 3,5 21 30 1 𝑍𝑛 18 Để tính itt2 tiện ren Module: cho máy cắt thử ren module có m = ; tức 𝑡𝑝 = π 𝑚 = 22 Theo bảng xếp ren, igb = ics = itt2 = 𝑡𝑝 𝑖𝑐𝑠 𝑖𝑔𝑏 𝑖𝑐đ1 𝑡𝑥 = 27 45 27 45 22 25 36 = 66 35 Ren Module 0,25 0,5 16 40 - - - 2,25 18 40 - 0,625 1,25 2,5 20 40 - - 1,375 2,75 22 40 - 0,75 1,5 27 45 - 0,875 1,75 3,5 21 30 1 𝑍𝑛 Để tính icđ2 tiện ren hệ inch: dùng đường truyền bị động xích chạy dao Cho máy cắt thử ren Anh có n = ren/1’’, tức 𝑡𝑝 = Theo bảng xếp ren, igb = ics = icđ2 = 𝑡𝑝 𝑖𝑐𝑠 𝑖𝑔𝑏 𝑖𝑡𝑡1 𝑡𝑥 = 22 40 25,4 𝑛 = 25,4 22 40 25,4 48 20 = 16 50 19 Ren Anh 56 28 14 16 40 48 24 12 18 40 44 22 11 52 20 40 40 20 10 22 40 36 18 42 27 45 32 16 21 30 1 𝑍𝑛 20 Kiểm tra sai số bước ren Ren Quốc tế Cắt thử ren Quốc Tế = 3mm có: 𝑖𝑔𝑏 = 𝑖𝑐𝑠 = 27 25 48 ; 𝑖 = ; 𝑖 = 45 𝑐đ1 36 𝑡𝑡1 20 1vtc 1cđ1 itt1 ics igb tx = 1vtc 25 36 48 20 27 45 = t’p = Sai số 𝑡𝑝 - 𝑡'𝑝= - = Kết luận: Cắt ren Quốc tế sai số Ren Module 16 25 66 ; 𝑖𝑐đ1 = ; 𝑖𝑡𝑡2 = 40 36 35 Cắt thử ren Module m = 1mm có: 𝑖𝑔𝑏 = ; 𝑖𝑐𝑠 = 1vtc 1cđ1 itt2 ics igb tx = 1vtc 25 36 66 35 16 40 = t’p =3,14 Sai số 𝑡𝑝 - 𝑡'𝑝= 3,14 - 3,14 = Kết luận: Cắt ren Module khơng có sai số Ren Anh Cắt thử ren Anh có n = 10 ren/1’’ (𝑡𝑝 = 25,4 10 127 mm) có 𝑖𝑔𝑏 = 50 = 1; 𝑖𝑐𝑠 = 22 ; 𝑖𝑐đ2 = 40 16 48 ; 𝑖𝑡𝑡1 = 50 20 1vtc 1cđ2 itt1 ics igb tx = 1vtc 16 50 48 20 Sai số 𝑡𝑝 - 𝑡'𝑝= 22 40 127 50 = t’p = 2.5344mm - 2.5344 = 0.0056mm Kết luận: Cắt ren Anh sai số nhỏ, chấp nhận 4.Ren Pitch 25,4.π Cắt thử ren Pitch có Dp = 32, (𝑡𝑝 = 𝐷𝑝 = 25,4 32 22 = 2,49464 mm) 21 có 𝑖𝑔𝑏 = 21 16 66 ; 𝑖𝑐𝑠 = ; 𝑖𝑐đ2 = ; 𝑖𝑡𝑡2 = 30 50 35 1vtc 1cđ2 itt2 ics igb tx = 1vtc 16 50 66 35 21 30 = t’p = 2,5344 Sai số 𝑡𝑝 - 𝑡'𝑝= 2,49464 - 2,5344 = -0,03976mm Kết luận: Cắt ren Pitch sai số nhỏ, chấp nhận Ren Pitch 112 56 28 14 16 40 96 48 24 12 18 40 88 44 22 11 20 40 80 40 20 10 22 40 72 36 18 27 45 64 32 16 21 30 1 𝑍𝑛 22