1. Trang chủ
  2. » Luận Văn - Báo Cáo

đồ án môn học thiết kế máy

61 0 0
Tài liệu đã được kiểm tra trùng lặp

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Thông tin cơ bản

Tiêu đề Đồ án môn học: Thiết kế máy
Tác giả Vũ Minh Trưởng
Người hướng dẫn TS. Lê Đức Bảo
Trường học Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, Viện Cơ khí
Chuyên ngành Thiết kế máy
Thể loại đồ án môn học
Năm xuất bản 2021
Thành phố Hà Nội
Định dạng
Số trang 61
Dung lượng 8,95 MB

Nội dung

Phương án thứ tự PATT, lưới kết cấu và đặc trưng của các nhóm truyền422.2 Thiết kế động học hộp chạy daoCHƯƠNG III :TÍNH TOÁN CÔNG SUẤT, SỨC BỀN CHO MỘT SỐ CƠ CẤU CHÍNH... Tính lực ép Q

Trang 1

VIỆN CƠ KHÍ

- 🙡 🕮 🙣

-ĐỒ ÁN MÔN HỌC:THIẾT KẾ MÁY

Sinh viên thực hiện: Vũ Minh Trưởng

MSSV : 20171863

Lớp : CK 09 - K62

Giáo viên hướng dẫn: TS Lê Đức Bảo

Hà Nội, tháng 8 năm 2021 Mục Lục

Mục Lục

LỜI NÓI ĐẦU

CHƯƠNG I: KHẢO SÁT MÁY TƯƠNG TỰ

1.1 Thông số kĩ thuật của máy cần thiết kế

1.2 Tham khảo thông số kỹ thuật của một số máy tiện khác

Trang 2

1.3.1.5 Đồ thị vòng quay thực tế của máy 1K62 17

1.3.2.3 Nhận xét chung về xích chạy dao của máy 1K62 34

2.1.1.2 Phương án thứ tự (PATT), lưới kết cấu và đặc trưng của các nhóm truyền

2.2 Thiết kế động học hộp chạy dao

CHƯƠNG III :TÍNH TOÁN CÔNG SUẤT, SỨC BỀN CHO MỘT SỐ CƠ CẤU CHÍNH

Trang 3

3.3 Tính đường kính trục sơ bộ và lập bảng thông số động lực học

3.4.2.4 Tính lực ép Q cần thiết lên các đĩa: 103

CHƯƠNG IV: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN

4.1 Lý luận để chọn kết cấu điều khiển tay gạt

4.2 Quy trình tính toán, thiết kế hệ thống điều khiển máy tiện Bảng hệ thống điều khiển chung của hộp tốc độ máy tiện

4.2.1 Quy trình tính toán thiết kế hệ thống điều khiển máy tiện 1084.2.2 Bảng hệ thống điều khiển chung của máy tiện 1084.3 Tính toán hệ thống điều khiển

4.3.1 Tính toán cơ cấu điều hiển khối bánh răng hai bậc 111

Trang 4

4.3.4.3 Tính toán hành trình gạt của Cam và chọn kích thước Cam 132

CHƯƠNG V:TÍNH TOÁN HỆ THỐNG BÔI TRƠN VÀ LÀM MÁT

5.1 Nguyên lý bôi trơn

5.2 Sơ đồ bôi trơn hộp tốc độ

5.3 Xác định lưu lượng của bơm

KẾT LUẬN

TÀI LIỆU THAM KHẢO

LỜI NÓI ĐẦU

Một trong những nội dung đặc biệt quan trọng của cuộc cách mạng khoa học kĩ thuật trêntoàn cầu nói chung và sự nghiệp công nghiệp hóa, hiện đại hóa ở nước ta nói riêng hiệnnay đó là việc cơ khí hóa và tự động hóa quá trình sản xuất Điều này làm tăng năng suấtlao động và phát triển nên kinh tế quốc dân

Trong đó,công nghiệp chế tạo máy công cụ và thiết bị đóng vai trò then chốt Để đáp ứngnhu cầu nói trên, song song với việc nghiên cứu, thiết kế nâng cấp máy công cụ thì cầnphải trang bị đầy đủ, sâu rộng những kiến thức về máy công cụ và trang thiết bị cơ khícũng như khả năng áp dụng lí luận khoa học thực tiễn sản suất của đội ngũ cán bộ khoahọc kĩ thuật là rất cần thiết Với những kiến thức đã được trang bị, sự hướng dẫn nhiệt tìnhcủa các thầy - cô giáo cũng như sự cố gắng của bản thân, đến nay nhiệm vụ đồ án máycông cụ được giao về cơ bản đã được hoàn thành Toàn bộ quá trình tính toán thiết kế máymới “Máy tiện ren vít vạn năng” có thể tồn tại nhiều thiếu sót, em rất mong nhận được sựchỉ bảo của thầy – cô

Phần tính toán thiết kế máy mới gồm các nội dung sau:

Chương I: Nghiên cứu nhóm máy có tính năng kỹ thuật tương đương đã có

Chương II: Thiết kế truyền dẫn máy thiết kế mới

Chương III: Tính toán công suất, sức bền cho một số cơ cấu chính

Trang 5

CHƯƠNG I: KHẢO SÁT MÁY TƯƠNG TỰ.

1.1 Thông số kĩ thuật của máy cần thiết kế.

Tuy nhiên do thực tế yêu cầu thiết kế máy tiện vạn năng hạng trung, vì vậy ta chỉ xemxét, khảo sát nhóm máy tiện ren vít vạn năng hạng trung (đặc biệt là máy 1K62)

1.2 Tham khảo thông số kỹ thuật của một số máy tiện khác

M

áy cầnthiếtkế

Khoảng cách lớn nhất giữa hai mũi tâm

Trang 6

Số vòng quay lớn nhất n (v/p)Max 2000 1200 1980Lượng chạy dao dọc nhỏ nhất

Lượng chạy dao dọc lớn nhất SdMax (mm/v) 4,16 1,59 1,07

Lượng chạy dao ngang nhỏ nhất Snmin

Bảng 1: Bảng so sánh máy tương tự và máy cần thiết kế

Nhận xét: Trên đây chưa phải là tất cả các loại máy trong nước ta có nhưng do hạn chế vềtài liệu và kinh nghiệm nên ta mới chỉ phân tích được 4 loại máy trên

Nhận thấy đề tài thiết kế với các loại máy trên ta thấy máy tiện ren vít vạn năng1K62 cóđặc tính tướng tự và có tài liệu tham khảo đầy đủ nhất ta lấy máy 1K62 để khảo sát cho🡪

việc thiết kế máy mới

1.3 Phân tích máy tiện ren vít vạn năng 1K62.

Đặc tính kĩ thuật của máy tiện ren vít vạn năng 1K62.

●Đường kính lớn nhất của phôi gia công: 400(mm) trên băng máy, 200(mm) trênbàn máy

●Số cấp tốc độ trục chính: Z = 23 (cấp)

●Giới hạn vòng quay trục chính: n = 12,5 ÷ 2000(vg/ph)tc

●Tiện trơn:

+ Lượng chạy dao dọc S : 0,07 ÷ 4,16(mm/vg)d

+ Lượng chạy dao ngang S : 0,035 ÷ 2,08 (mm/vg)ng

Trang 7

+ Số vòng quay động cơ chạy nhanh: n = 1410(vg/ph)đc2

Hình1: Sơ đồ động máy 1k62

Hình 2: Sơ đồ cấu trúc động học 1.3.1 Hộp tốc độ máy.

Thông số hộp tốc độ:

Trang 8

Công suất động cơ chính: N = 10(kW)đc1

Ta thấy từ trục (IV) tới trục (V) có khối bánh răng di trượt hai bậc có khả năng tạo ra

4 tỷ số truyền nhưng thực tế chỉ có 3 tỷ số truyền 1, 1/4, 1/16

Số cấp tốc độ thấp: Z

⇒ 1 = 2x3x(2x2-1) = 18(cấp) từ n1÷n18 = 12,5÷ 630 (vg/ph)Đường truyền tốc độ cao:

Từ động cơ 1→ bộ truyền đai →(I)→(II)→(III)→(VI)→Trục chính

Trang 9

+ Các thông số: n = 12,5 (vg/ph), n = 2000 (vg/ph) và Z = 23(cấp)min max + Trị số công bội = 1,26:ϕ

Trang 11

4.94 2.43 1.681.16

Hình 3: Đồ thị sai số vòng quay Kết luận:

Từ đồ thị vòng quay ta nhận thấy tại máy cơ sở có các cấp tốc độ có sai số vòng quay vượt quá ± 2,6% ( Sai số cho phép ) như:

1.3.1.5 Đồ thị vòng quay thực tế của máy 1K62

Ta có đồ thị vòng quay của máy 1K62 như hình vẽ dưới:

Trang 12

⇒ 2 lệch sang phải 1 khoảng : 2,17 lgϕ

Lượng mở giữa hai tia của nhóm 1: ⇒ [X] = 1

Trang 13

ηcd – hiệu suất chung của cơ cấu chạy dao ηcd ≤ 0,15 ÷ 0,2 Lấy ηcd =0,15;

Q – lực kéo (lực chạy dao) [N], Q = 3965,11 N

Trang 14

Do các trục quay với số vòng quay thay đổi từ n đến n cho nên khi máy làmmin maxviệc ở các cấp tốc độ thấp máy được làm việc đến mômen xoắn giới hạn, không làm việchết công suất N Để tính toán hợp lý thì người ta dùng chế độ cắt gọt tính toán, lấy số vòngquay tính toán trên từng trục là

Trang 15

* Từ các mô men xoắn trên các trục ta xác định được đường kính sơ bộ của trục:

Theo công thức (7.1) trang114 (sách tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí Nguyễn TrọngHiệp )

Trang 16

3.4 Tính toán sức bền cho một số cơ cấu chính

Vật liệu và cách nhiệt luyện

Đối với trục quay trong ổ lâu, cổ trục chính không cần phải có độ cứng vững đặc biệt

Trang 17

sẽ tính cho đường truyền tốc độ thấp và đường kính trục sẽ được lấy tăng lên để đảm bảocác yêu cầu của trục khi thực hiện đường truyền tốc độ cao.

Vị trí của các bánh răng bố trí trong không gian đối với trục chính có ý nghĩa quantrọng góp phần vào khả năng chịu tải của trục chính và độ võng của trục chính Giả sử xétcặp bánh răng 27/54 Trong không gian bánh răng chủ động Z27 có thể bố trí ở bất kỳ vịtrí nào xung quanh Z54 Ở đây ta xét 4 vị trí điển hình I, II, III, IV như hình vẽ

Hình 3.2 Sơ đồ bố trí không gian của bánh răng 27

Từ hình vẽ ta thấy:

Nếu xét riêng về lực thì tại vị trí II là tốt hơn cả vì là bé nhất

Nếu xét riêng ảnh hưởng của lực đến độ chính xác làm việc của trục chính thì vị trí IV là tốt nhất vì

Q4

Q2P

Trang 18

Do trục chính yêu cầu truyền động chính xác đối với máy tiện ren vít vạn năng nên tachọn vị trí truyền dẫn bánh răng là vị trí IV.

Qua phân tích tương tự với bánh răng 60/60 ta có sơ đồ phân tích lực tác dụng vào trụcchính như hình vẽ

Trang 19

Lực hướng tâm: Fr 1=Ft 1 tan tan α=18057.tan tan 2 0°=6572[ N ]

Hợp lực từ bộ truyền bánh răng tác dụng lên trục:

Q= √❑

Phân tích lực Q thành 2 thành phần theo phương y và z ta được:

Qz=Q cos γ=19216 cos28°=16967[ N ]Qy=Q sinsin γ=19216.sin sin 2 8 °=9021[ N ]

Trang 20

Chọn chiều dài may ơ của bánh răng bằng 19(mm)

Chọn khoảng cách giữa các bánh răng f = 10 (mm)

Chọn khoảng cách từ ổ bi đến bánh răng gần nhất l=12(mm)

Chiều rộng bánh răng b = 20(mm)

BC = 8b+7f+3l = 8x20+10x7+19+3x12= 285 (mm)

Lấy BC = 285mm

Chọn chiều dài của DE có độ dài 370 (mm)

Ta có sơ đồ tính trục với kích thước các đoạn trục và phương chiều của các phản lực gối tựđược giả sử như hình 3.3

Để tính toán trục ta có thể coi trục chính như một dầm đặt trên hai gối tựa trong đó có mộtgối tựa di động và một gối tựa cố định

Dựa theo máy tương tự 1K62 ta chọn sơ đồ tính trục với kích thước các đoạn trục vàphương chiều của các phản lực gối tự được giả sử như hình vẽ sau:

Trang 21

✔ Xét mặt phẳng xOy:

Cân bằng momen tại điểm A:

Ft 2.AB−QY.AC+YD.AD−PY.AE+MZP=0

→YD=−Ft 2.AB+QY.AC+PY.AE−MZP

Cân bằng momen tại điểm A:

Fr 2.AB+QZ.AC−ZD.AD+PZ.AE=0→ZD= r 2.AB+QZ.AC+PZ.AE

Cân bằng lực theo phương Oz:

ZA+Fr 2+QZ−ZD+PZ=0 →ZA=−Fr 2−QZ+ZD−PZ=−7273−16967+35757−13065=−1548 [N]

c) Vẽ biểu đồ nội lực

Trang 22

Đường kính các đoạn trục được xác định bằng công thức:d=3

√ Mtd0,1[σ ]

Trang 23

Xét tại mặt cắt B ta có:

Mu= √❑

→dB=3

√ Mtd0,1[σ ]=3

√24964010,1.55 =76,9 [mm]

Xét tại mặt cắt D ta có:

Mu= √❑

→dD=3

√ Mtd0,1 [σ ]=3

√53426350,1.55 =101,04 [mm]

Chọn đường kính trục tại các tiết diện theo tiêu chuẩn như sau:

Trang 24

Trong đó:

là modul đàn hồi của vật liệu

là momen quán tính mặt cắt ngang tại E

=3,99.1 011(N2.m m2)

→YEz=1

2,1.106.29803137.3,99 1 0

Trang 25

¿4,82.1 011(N2.mm2)

→YEz=1

2,1.106.29803137.4,82 1 0

11=0,0008(mm)

Vậy độ võng tại E là:

YE=√❑

Độ võng cho phép của trục chính lấy theo kinh nghiệm là y = 0,2(mm) (trang 125

TTTKMCKL) trên chiều dài l = 1m giữa hai gối trục

⇒ Độ võng cho phép tại E là:

Vậy trục đảm bảo độ cứng vững về góc xoay:

f) Kiểm nghiệm góc xoay tại gối D

Xét trong mặt phẳng xOz:

Để tính góc xoay tại gối D ta đặt momen đơn vị , khi đó biểu đồ momen do

Trang 26

2.359 4834005.

441

800+1

2,1.1 06.55213991.698241792 6,02.10=

−6(rad)

Xét trong mặt phẳng xOy:

Trang 27

Kết luận: Trục chính thỏa mãn yêu cầu độ cứng vững và truyền động chính xác

g) Kiểm nghiệm then và rãnh then

Tại vị trí lắp bánh răng Z cố định có dùng then bán nguyệt để truyền chuyển động 60

xuống hộp chay dao

⇒Ta cần kiểm tra áp suất của bề mặt rãnh then

Trang 28

+ h : Độ sâu thực tế của rãnh then h=1 cm.

+ l : Độ dài thực tế của rãnh then l=3 cm

+ [p] = 150 (N.mm ) = 15000 (N.cm ) bảng 9.5 tính toán dẫn động cơ khí.2 2Thay số ta được :

P = 195018

5,6.1.3 = 11608 (N.cm ) < [p] = 15000 (N.cm )2 2

Đảm bảo điều kiện làm việc

- Kiểm nghiệm then hoa:

Áp dụng công thức

P= 8 MXmax

(D2−d2).l z.ψ (N/cm ).

2

Trong đó: + : Đường kính ngoài của then D=92 (mm) = 9,2 (cm)

+ : Đường kính trong của then d=82 (mm) = 8,2 (cm)

Trang 29

3.4.2.2 Chọn vật liệu và cách bôi trơn bề mặt ma sát

- Vật liệu là thép tôi bôi trơn, hệ số ma sát f= 0,08 và áp lực riêng cho phép là:[p] = (4 ÷ 6) kG/cm 2

Lấy [p] = 6kG/cm 2

3.4.2.3 Tính bề mặt ma sát :

Mx=f m.π. (D3−D1).p

Trang 30

- Đối với các đĩa ma sát được bôi trơn thì z ≤ 30; Z : Số nguyên dướngVậy ta chọn Z = 21

Số đĩa ngoài lớn: = 12

Số đĩa trong lớn: Z = 112

3.4.2.4 Tính lực ép Q cần thiết lên các đĩa:

Lực ép chiều trục cần thiết cho bộ li hợp ma sát đĩa là:

+ Đường kính ngoài bề mặt làm việc: D = 90 mm

+ Đường kính trong của đĩa ngoài: = 60 mm

+ Bề mặt ma sát : Z = 21

+ Lực ép: Q = 20,25 N

Kết luận: Vậy ly hợp ma sát có đủ khả năng truyền hết công suất mà hộp tốc độ cần

truyền

Trang 31

4.1 Lý luận để chọn kết cấu điều khiển tay gạt

Hình 4.1 Sơ đồ động của hộp tốc độ máy mới thiết kế

Dựa vào sơ đồ động hộp tốc độ hình 4.1 ta nhận thấy rằng muốn điều khiển để tạo ralần lượt 24 cấp tốc độ thì ta phải điều khiển thông qua 5 khối bánh răng di trượt Trongmáy tương tự 1K62 thì các khối bánh răng này được điều khiển bởi cơ cấu đĩa có chốt lệchtâm và cam mặt đầu Do vậy ở đây ta cũng chọn cơ cấu điều khiển các khối bánh răng nhưmáy tương tự Vấn đề quan trọng là ta phải vẽ được đường khai triển của các rãnh cam vàcách thực hiện điều khiển đối với từng khối bánh răng để tạo ra các tốc độ cần thiết Dựa vào đồ thị vòng quay ta nhận thấy rằng từ trục I qua trục II có hai tỷ số truyền i và i1 2được thay đổi bởi khối bánh răng di trượt A Từ trục II sang trục III có ba tỷ số truyền i ,3

i4 và i thay đổi được nhờ khối bánh răng di trượt B Từ trục III sang trục IV có hai tỷ số5truyền i và i sẽ được thay đổi nhờ khối bánh răng di trượt C Từ trục IV sang trục V có6 7hai tỷ số truyền i và i được thay đổi nhờ khối bánh răng di trượt D lắp trên trục IV Khối8 9bánh răng di trượt còn lại là E sẽ điều chỉnh ăn khớp với các bánh răng khác để tạo ra hai

tỷ số truyền i10

từ trục V tới trục VI hoặc i từ trục III tới trục VI.11

4.1.1 Chức năng của hệ thống điều khiển

Chức năng của hệ thống điều khiển trong máy công cụ là:

● Đóng, mở động cơ điện, các bộ phân bôi trơn, làm lạnh

● Đóng, ngắt truyền động chính, chạy dao

- Biến đổi tốc độ chuyển động chính và độ lớn lượng chạy dao, đảo chiều chuyển

Trang 32

- Kẹp chặt, tháo lỏng các bộ phận máy (ụ động, trục máy khoan, ụ phân độ…), dụng

cụ, chi tiết phôi

- Điều khiển chu trình làm việc của các cơ cấu phụ: phễu cấp phôi tự động của chutrình tự động của máy…

4.1.2 Các yêu cầu đối với hệ thống điều khiển

Để đáp ứng được các chức năng kể trên, hệ thống điều khiển trong máy công cụcần phải đảm bảo các yêu cầu sau:

- Độ an toàn của cơ cấu điều khiển: Nên bố trí tay gạt tập trung vào một khi vựcthuận tiện cho việc thao tác của người công nhân Bảo đảm khoá lẫn để tránh tainạn lao động Tránh các bộ phận điều khiển như vô lăng, tay gạt quay trong thờigian máy công tác…

- Để phòng ngừa các sự cố do kết cấu của hệ thống điều khiển hoặc do thiếu sót củangười công nhân, người ta dùng các phương pháp sau:

⮚ Định vị các cơ cấu điều khiển ở mỗi vị trí của nó

Khoá liên động các cơ cấu điều khiển để không thể đồng thời đóng hai chuyển động khácnhau

⮚ Hạn chế hành trình chuyển động gá đặt

⮚ Đặt các bộ phận đèn tín hiệu

- Điều khiển phải nhanh, chính xác để tăng năng suất lao động

Các cơ cấu điều khiển bằng tay phải nhẹ nhàng, thuận tiện Khi tính toán lực gạt thườngchọn từ (25 ÷ 65) N, riêng đối với tầm vóc công nhân Việt Nam thì ta nên chọn lực gạt nhỏhơn, từ (20 ÷ 30) N

- Dễ nhớ khi điều khiển Dễ điều chỉnh, sửa chữa cũng như lắp ráp

- Bảo đảm tính chính xác, tin cậy của hệ thống điều khiển

- Trong máy công tác nên chọn số cơ cấu điều khiển nhỏ hơn hoặc bằng 8

4.1.3 Phân loại hệ thống điều khiển

Trang 33

● Hộp tốc độ có 4 tay gạt:

+ Tay gạt 1 và 4 là dùng cho xích tốc độ

Hệ thống điều khiển có thể bằng tay hoặc tự động, riêng rẽ hoặc tập trung

Để tránh hệ thống điều khiển quá phức tạp và cồng kềnh, người ta sử dụng nguyên tắc điềukhiển tập trung kết hợp phân tán

- Tay gạt 1 điều khiển 6 vị trí

- tay gạt 4 điều khiển 4 vị trí

4.2 Quy trình tính toán, thiết kế hệ thống điều khiển máy tiện Bảng hệ thống điều khiển chung của hộp tốc độ máy tiện.

4.2.1 Quy trình tính toán thiết kế hệ thống điều khiển máy tiện

Quy trình tính toán, thiết kế hệ thống điều khiển máy tiện được tiến hành qua 2 bướcBước 1:Xác định đặc điểm đối tượng điều khiển:

✔ Xác định đối tượng điều khiển trong bản vẽ khai triển sơ bộ

✔ Xác định hành trình gạt

✔ Xây dựng bảng vị trí các khối di trượt: căn cứ đồ thị vòng quay, sơ đồ động,bản vẽ khai triển sơ bộ

− Bước 2: Thiết kế cơ cấu điều khiển:

✔ Chọn cơ cấu điều khiển đưa ra nguyên lý điều khiển

Xây dựng sơ đồ nguyên lý điều khiển đưa ra các thông số của cơ cấu trung gian

Trang 34

động, lưới kết cấu, đồ thị vòng quay của hộp tốc độ đã thiết kế.

Hình 4.2.1: Sơ đồ động của hộp tốc độ máy mới thiết kế

Dựa vào sơ đồ động hình 4.2.1, ta nhận thấy rằng: để điều khiển được tốc độ trục chính

nTC, ta cần phải thay đổi các tỉ số truyền bằng cách điều khiển vị trí của 5 khối bánh răng ditrượt A, B, C, D, E:

Từ trục I tới trục II: có 2 tỉ số truyền là i và i (1 2 i1=50

40; i2=55

35), được điều khiển

bằng khối bánh răng di trượt hai bậc A lắp trên trục II

Từ trục II tới trục III: có 3 tỉ số truyền là i , i và i (3 4 5 i3=23

57; i4=31

49; i5=40

40), được

điều khiển bằng khối bánh răng di trượt ba bậc B lắp trên trục III

Từ trục III tới trục IV: có 2 tỉ số truyền là i và i (6 7 i6=22

88; i7=55

55), được điều khiển

bằng khối bánh răng di trượt hai bậc C lắp trên trục IV

Từ trục IV tới trục V: có 2 tỉ số truyền là i và i (8 9 i8=22

88; i9=55

55), được điều khiển

bằng khối bánh răng di trượt hai bậc D lắp trên trục IV

Để tạo ra dải tốc độ thấp và dải tốc độ cao, ta sử dụng khối bánh răng di trượt haibậc E để tạo ra 2 tỉ số truyền là i và i (10 11i10=27

54; i11=66

42),

Ngày đăng: 29/05/2024, 17:54

w