đồ án máy dụng cụ

Tiện là phơng pháp gia công cắt gọt thông dụng nhất,nó tạo nên hình dáng chi tiết gia công bằng hai chuyển động trong đó chuyển động chính là chuyển động quay tròn của chi tiết hoặc dụng

Lời nói đầu

Một trong những nội dung đặc biệt quan trọng của cuộc cách mạng khoa học kỹ thuật trên toàn cầu nói chung và với sự nghiệp công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nớc ta nói riêng hiện nay đó là việt cơ khí hoá và tự động hoá quá trình sản xuất Nó nhằm tăng năng xuất lao động và phát triển nền kinh tế quốc dân Trong đó công nghiệp chế tạo máy công cụ và thiết bị đóng vai trò then chốt Để

đáp ứng nhu cầu này, đi đôi với công việc nghiên cứu,thiết kế nâng cấp máy công

cụ là trang bị đầy đủ những kiến thức sâu rộng về máy công cụ và trang thiết bị cơ khí cũng nh khả năng áp dụng lý luận khoa học thực tiễn sản xuất cho đội ngũ cán bộ khoa học kỹ thuật là không thể thiếu đợc Với những kiến thức đã đợc trang bị, sự hớng dẫn nhiệt tình của các thầy giáo cũng nh sự cố gắng cuả bản thân Đến naynhiệm vụ đồ án máy công cụ đợc giao cơ bản em đã hoàn thành Trong toàn bộ quá trình tính toán thiết kế máy mới " Máy tiện ren vít vạn năng

"có thể nhiều hạn chế Rất mong đợc sự chỉ bảo của các thầy giáo và cộng sự Phần tính toán thiết kế máy mới gồm các nội dung sau:

Chơng I : Phân tích máy đã có- máy chuẩn

Chơng II :Thiết kế máy mới

Chơng III : Tính toán sức bền chi tiết máy

Chơng IV :Thiết kế hệ thống điều khiển

Tiện là phơng pháp gia công cắt gọt thông dụng nhất,nó tạo nên hình dáng chi tiết gia công bằng hai chuyển động trong đó chuyển động chính là chuyển động quay tròn của chi tiết hoặc dụng cụ còn chuyển động phụ là chuyển động chạy dao để cắt hết chiều dài bề mặt cần gia công

Máy tiện là loại máy công cụ phổ biến chiếm (40 50)% tổng số máy trong các nhà máy,phân xởng sản xuất cơ khí.Máy tiện dùng để tiện các mặt tròn xoay ngoài và trong(mặt trụ,mặt côn,mặt định hình,mặt ren),xén mặt đầu,cắt đứt.Có thể khoan,khoét,doa trên máy tiện.Ngoài ra máy tiện còn có thể gia công đợc các mặt không tròn xoay nh: elíp,cam, vv,nhng phải có cách gá đặt thích hợp(sử dụng đồ gá chuyên dùng)

Có rất nhiều loại máy tiện nh:máy tiện vạn năng,máy tiện tự động,nửa tự

động,máy tiện chuyên môn hoá và chuyên dùng,máy tiện revonve, vv.Chi tiết gia công trên máy tiện thờng đạt độ chính xác tới cấp II và độ bóng bề mặt

∇6 ∇7,đối với máy tiện siêu chính xác thì độ chính xác và độ bóng bề mặt có thể

đạt cao hơn.Tuy nhiên chúng ta chỉ xem xet các đặc tính kỹ thuật của một số loại máy tơng tự máy 1K62 :T620

1/ Đặc tính kỹ thuật của máy tiện (T620):

Máy tiện T620 đợc nhà máy chế tạo máy công cụ số I sản xuất hàng loạt từ năm 1964 dựa theo mẫu 1K62 của Liên Xô.Đặc tính kỹ thuật của máy T620 nh sau:

+Đờng kính lớn nhất của phôi có thể gia công đợc trên máy :400 mm

+Chiều dài phôi thanh ngàm đầu trục chính:38 mm

+Số tốc độ quay của trục chính: 23 tốc độ

+Dãy tốc độ: n=nmin nmax=12,5 2000 (vòng/phút)

+Lợng chạy dao dọc: sd=sdmin sdmax=0,07 4,16 mm/vòng

+Lợng chạy dao ngang: sng=sngmin sngmax=0,035 2,08 mm/vòng

+Các loại ren gia công đợc:

+Kích thớc choán chỗ của máy: (2522x3212)x1166x1324 (mm)

2/.Cấu trúc động học của máy T620:

Cấu trúc động học của máy T620 đợc cho dới dạng sơ đồ nh hình vẽ sau:

DC: Cơ cấu đảo chiều

iv: hộp tốc độ

is: hộp chạy dao

DM: Cơ cấu hợp thành

3/ Phân tích sơ đồ động của máy:

a/ Xích tốc độ quay của trục chính:

Xích này nối từ động cơ điện có công suất N =10 kw,số vòng quay n=1450 vòng/phút ,qua bộ truyền đai thang vào hộp tốc độ (cũng là hộp trục chính ) làm quay trục chính VII Lợng di động tính toán ở hai đầu xích là :

n đ/c (vòng/phút) của động cơ → n tc (vòng/phút) của trục chính.

Từ sơ đồ động ta vẽ đợc lợc đồ các con đờng truyền động qua các trục trung gian tới trục chính nh sau:

từ động cơ

đường quay thuận

đường truyền tốc

độ cao

đường truyền tốc độ thấp

đường truyền nghịch

li hợp ma sát

+Xích tốc độ có đờng truyền quay thuận và đờng truyền quay nghịch Mỗi đờng truyền khi tới trục chính bị tách ra làm đờng truyền:

+Đờng truyền trực tiếp tới trục chính cho ta tốc độ cao

+Đờngtruyền tốc độ thấp đi từ trục IV-V-VI-VII

Phơng trình xích động biểu thị khả năng biến đổi tốc độ của máy:

34

56

47

29

nđc(1450 vg/ph)x

260

145(I)(li hợp C1 gạt trái)x [ ] (II)x

55

21(III)x43

65 (VI)

39

51

38

38 ⇒ Số tốc độ xích truyền ngắn: Z1=1x2x3x1=6 (tốc độ)

+Xích tốc độ truyền dài:

34

56 47

29 88

22 88 22

nđc(1450 vg/ph)x

260

145(I)(lhợpC1 gạt trái)x[ ] (II)x

55

21(III)x[](IV)[] (V)x

54

27(VI)

39

51 38

38 45

45 45

45 ⇒Số tốc độ xích truyền dài là:

Z2= 2x3x2x2x1= 24 (tốc độ)Thực tế đờng truyền dài có 2 cặp bánh răng có tỷ số truyền trùng nhau nên tỷ số truyền thực tế là: Z2real=1x2x3x3=18 tốc độ ,vì giữa trục IV và trục VI có khối bánh răng di trợt hai bậc có khả năng cho ta 4 tỷ số truyền :

IV V VI

45

45

45 45

Nhìn vào phơng trình thực tế chỉ có 3 tỷ số truyền 1,

4

1, 16 1

Nh vậy đờng truyền dài (tốc độ thấp vòng quay thuận) còn 18 tốc độ

Z2real= 2x3x3x1= 18 Vậy :

Số tốc độ chung của máy là: Z=Z1+Z2real=6+18=24 (tốc độ)

1 tạo nên ikđại dùng cắt ren khuếch đại

56x38

38x43

51x55

21x88

22x88

22x54

27

≅12,5 vg/ph b/ Chuyển động chạy dao:

Phơng trình xích động của xích tiện ren:

1 vòng quay của trục chính → tp của vít me-đai ốc

Máy tiện T620 có khả năng cắt các loại ren :

+ Ren khuếch đại

Tơng ứng với các loại ren trên thì ta có các xích động học để cắt các loại ren

đó.Để có thể cắt đợc các loại ren trên thì giữa tốc độ quay của trục chính và vít me-đai ốc có mối liên hệ ràng buộc qua các bánh răng có tỷ số truyền khác nhau gồm:

+ Các bánh răng có tỷ số truyền không đổi (icđ) đợc lắp cố định trên các trục + Các bánh răng thay thế (itt):

+ Khối bánh răng nhiều bậc norton (ics,inorton):

1 = Sử dụng cho đờng truyền gian tiếp cắt ren Anh.

+ Bánh răng có tỷ số truyền gấp bội (igb):

42x50

95 95

50

95 95

42

x

*/ Phơng trình cắt ren Anh:

42 42

42

60

60

x x

x (l.hợp C2 mở)

norton

Z x x x

25

28 35

37 37

35

(l.hợp C3 mở,C4 mở)x

64 42

42 60

15 28

* 4

⇒ m=

π

norton p

35 35

28 45

118

x x x

64 42

42 60

60

x x

48

15 28

35 35

28

45

18

x x

c x b

a

= => phải tính

Thờng dùng khi gia công ren nhiều đầu mối ,tiện rãnh đầu trong bạc trục Xích cắt ren khuếch đai sẽ khuếch đại 4 loại ren tiêu chuẩn: ren hệ mét,Inch module,pitch,chính xác tuỳ thuộc theo itt của mỗi loại ren

1tcvõngx x x x x xitt

42

42 45 45

45 45 22 88

45 45 22

88 27

60

x x x

40 20

4 28

20 20 27

2/ Chạy dao ngang (Sn) :

1tcvòngx

50

95 95 42 56 28 42 42 60

60

x x x

40 20

4 28

20 20

27

3/.Chạy dao nhanh :

Máy có động cơ điện chạy dao nhanh N=1 kw, n =1410 vg/ph trực tiếp làm quay nhanh trục trơn XVI

nđc2 x

28

20 20

27 147

4

x

x (C6 mở)x x66xZxm

37 14

4/ Một số cơ cấu đặc biệt :

+ Cơ cấu ly hợp siêu việt :

Trong xích chạy dao nhanh và động cơ chính đều truyền tới cơ cấu chấp hành là trục trơn bằng hai đờng truyèen khác nhau Nên nếu không có ly hợp siêu việt truyền động sẽ làm xoắn và gẫy trục Cơ cấu ly hợp siêu việtđợc

dùng trong nhữnh trờng hợp khi máy chạy dao nhanh và khi đảo chiều quay cảu trục chính

+Cơ cấu đai ốc mở đôi :

Vít me truyền động cho 2 má đai ốc mở đôi tới hộp xe dao Khi quay tay quay làm đĩa quay chốt gắn cứng với 2 má sẽ trợt theo rãnh ăn khớp với vít me

+Cơ cấu an toàn trong hộp chạy dao:

Nhằm đảm bảo khi làm việc quá tải , đợc đặt trong xích chạy dao (tiện trơn) nó tự ngắt truyền động khi máy quá tải

III/ Phơng án không gian và phơng án thứ tự của

Để bù lại số tốc độ đã bị trùng ,ngời ta sử dụng thêm đờng truyền thứ 2 :

Từ sơ đồ động ta có thể biết đợc số răng và mô đun của từng bánh răng và

nh vậy ta có thể thiết lập lại đồ thị lới vòng quay thực tế của hộp tốc độ

IV/ Đồ thị số vòng quay thực tế của máy t620 :

n

⇒ ϕ = 1

5 , 12

54 27

≈ 0,5 = ϕx10⇒ x10≈ - 3

+ Từ trục VI - VII : i11 =

43

65

≈ 1,51 = ϕx11⇒ x11≈ 1,78 + Số vòng quay của động cơ : nđc = 1450 (vòng / phút)

+ Tỉ số truyền của bộ truyền đai : iđ =

260

145 = 0,5577 + Hiệu suất của bộ truyền đai : η = 0,985

⇒ trị số vòng quay cuả trục đầu tiên của hộp tốc độ trên trục II :

nII = nđc x iđ x η = 1450 x

260

145x0,985 = 796 (vg/ph) + Xác định vị trí đặt no trên đồ thị vòng quay :

⇒Tia i1 lệch sang phải 1 khoảng là : 1,33logϕ

Tia i2 lệch sang phải 1 khoảng là : 2,17logϕ

Lợng mở giữa hai tia [ ]x : ϕx= i1/i2= ϕ1,13/ϕ2.17 = ϕ,-1,04 = ϕx

38

Tơng tự nh cách làm nhóm truyền 1 ta có :

x3 ≈ - 4,19 ⇒ Tia i3 lệch sang trái 1 khoảng là : 4,19logϕ

x4 ≈ - 2,07 ⇒ Tia i4 lệch sang trái 1 khoảng là : 2,07logϕ

x5 = 0 ⇒ Tia i5 thẳng đứng

Lợng mở [ ]x = [ ]2 ứng với nhóm truyền khuếch đại:

Nhóm truyền thứ 3 (từ trục III tới trục IV) có 2 tỷ số truyền

x6= - 6 ⇒ Tia i6 lệch sang trái 6 khoảng logϕ

x8= -6 ⇒ Tia i8 lệch sang trái 6 khoảng logϕ

x9 =0 ⇒ Tia i9 thẳng đứng

Nhóm truyền gián tiếp (từ trục V tới trục VI) có1 tỷ số truyền

i10=

54 27

x10= - 3 ⇒ Tia i10 lÖch sang tr¸i 3 kho¶ng logϕ

Nhãm truyÒn trùc tiÕp (tõ trôc III tíi trôc VI) cã1 tû sè truyÒn

i11=

43 65

x11= 1,78 ⇒ Tia i11 lÖch sang ph¶i 1 kho¶ng lµ 1,78logϕ

Bàn xe dao sử dụng bộ truyền bánh răng-thanh răng cho việc chạy dao dọc,sử dụng bộ truyền vít me-đai ốc cho việc chạy dao ngang Để chạy dao nhanh thì có thêm 1động cơ phụ 1KW , n = 1410 vòng/phút qua bộ truyền đai để vào trục trơn.

Chơng II : Thiết kế máy mới

10 26

, 1

1614

22 1

II/ Số nhóm truyền tối thiểu:

) lg(

Cách bố chí các bộ phận tổ hợp thành xích tỗc độ bố trí theo phơng án hộp tốc

độ và hộp trục chính vì máy có độ phức tạp lớn (z=23) công suất lớn N=10 kw

f- khoảng hở giữa hai banh răng và khe hở để lắp mién gạt

lyhợpmasát

18519b + 18f2

lyhợp masát

18519b + 18f2

lyhợpma sát

18519b+ 18f3

lyhợpma sát

Kết luận :

Với phơng án và bảng so sánh trên ta thấy nên chọn phơng án không gian 2x3x2x2 vì:

+ Tỷ số truyền giảm dần từ trục đầu tiên đến trục cuối Nhng phải bố trí trên trục

đầu tiên một bộ ly hợp ma sát nhiều đĩa và một bộ bánh răng đảo chiều

+ Số bánh răng phân bố trên các trục đều hơn PAKG 3x2x2x2 và 2x2x3x2

+ Số bánh răng chịu mô men xoắn lớn nhất Mmax trên trục chính là ít nhất

Do đó để đảm bảo tỷ số truyền giảm từ từ đồng đều ,u tiên việc bố trí kết cấu

2x3x2x2III I II IV[6][1][3][12] 19

2x3x2x2

IV I II III[12][1][3][6]

2 2x3x2x2I III II IV

[1][4][2][12]

8 2x3x2x2II III I IV[2][4][1][12]

14 2x3x2x2III II I IV[6][2][1][12]

20 2x3x2x2IV II I III[12][2][1][6]

3 2x3x2x2I IV II III

[1][8][2][4] 9

2x3x2x2

II III IV I [2][4][12]

[1]

15 2x3x2x2III IV I II[4][8][1][2] 21

2x3x2x2

IV III I II[12][4][1][2]

17 2x3x2x2III II IV I[6][2][12][1]

23 2x3x2x2IV II III I[12][2][6][1]

6 2x3x2x2I IV III II

[1][8][4][2] 12

2x3x2x2

II IV I III[2][8][1][4] 18

2x3x2x2III IV II I[4][8][2][1] 24

2x3x2x2

IV III II I[12][4][2][1]

Cụ thể : PAKG 2 x 3 x 2 x 2

PATT I II III IV [x] [1] [2] [6] [12]

Để đảm bảo ϕxmax ≤8 ta phải thu hẹp lợng mở tối đa từ ϕxmax=12 xuống ϕxmax = 6

Do thu hẹp lợng mở nên số tốc độ thực tế bị giảm.Ta có số tốc độ thực tế là:

Z1=Z - lợng mở thu hẹp = 24- 6 = 18 PATT bây giờ là: 2[1]x 3[8]x 2[6]x 2[6]

Để bù lại số tốc độ trùng vì thu hẹp lợng mở ta thiết kế thên đờng truyền tốc độ cao (đờng truyền tắt ).PAKG đờng trruyền này là Z2= 2x3x1= 6 tốc độ Vậy PAKG cuả hộp tốc độ là: Z = Z1 + Z2= 24+6 =30

Do trùng 7 tốc độ (tốc độ cuối của đờng truỳên tốc độ thấp trùng với tốc độ của

đờng truỳên tốc độ cao ).Nên số tốc độ thực của máy là : Z = 30 - 7 = 23 tốc độ

Ta có lới kết cấu của máy nh sau :

I

2[1] 2[1] II

III

2[6] 1[0] IV

Trong đố i- chỉ số biểu thị nhóm truyền:

Π1i Umaxi= Umax1 Umax2 Umaxi

Π1i Umini= Umin1 Umin2 Umini

Có thể lấy:

Π1i Umaxi= Umax1 Umax2 Umaxi= 2

Π1i Umini= Umin1 Umin2 Umini = 1/4

Vậy : nomax= 10/(1/4)4 = 2560 (vg/ph)

nomin= 2000/24 = 125 (vg/ph)

Nh vậy giới hạn no biến thiên trong khoảng: 125 ≤ no ≤ 2560

Để trục và bánh răng đầu vào của hộp chịu Mx, kích thớc nhỏ gọn Thờng đặt no

ở các trị số no lớn vì nh vậy sẽ gần vơí nđcơ Hơn nữa no tới nmin của trục chính bao giờ cũng giảm nhiều hơn tăng.Giả sử ta chọn no= n19= 800 vg/ph.Khi đó:

iđtr= ∗

n ndc

0

985 , 0 1450

800 ∗

=

Theo máy chuẩn ta có: iđtr = 145/260 = 0,56

Ta vẽ đợc đồ thị vòng quay của máy nh sau:

i

i i

11

III IV

V

Emin nằm ở tia i2 vì i2 tăng nhiều hơn i1 Khi đó bánh răng Zmin nằm ở tia thứ 2 là bánh răng bị động :

Ta có : Emin=

K

g

g f

z

.

) (

2

2 2

=18 7

18 17 = 2,43 Chọn Zmin =17

Lấy Emin=3 ta có ∑Z= EK =3.18 = 54 răng

1 = 51

1 = 11

7

có f4=7 g4 = 11 và f4 + g4 = 7 + 11 = 18

i5=1 có f5=1 g5 =1 và f5 + g5 = 1 + 1 = 2

Vậy bội số trung nhỏ nhất: K = 72

Emin nằm ở tia i3 vì i3 giảm nhiều hơn i4 Khi đó bánh răng Zmin nằm ở tia thứ 2 là bánh răng chủ động:

Ta có : Emin=

K f

g f Z

.

) (

3

3 3

=

72 21

) 51 21 (

17 +

< 1Lấy Emin=1,ta có: ∑Z= EK =1.72 = 72 răng

1 = 4 1

có f6=1 g6 = 4 và f6 + g6 = 1 + 4 = 5

i7=ϕ0

1

= 1

1

có f7=1 g7 = 1 và f7 + g7 = 1 + 1 = 2 Vậy bội số trung nhỏ nhất:K = 10

Emin nằm ở tia i36vì i6 giảm nhiều hơn i7 Khi đó bánh răng Zmin nằm ở tia i6 là bánh răng chủ động:

Ta có : Emin=

K f

g f Z

.

) (

6

6 6

=10 1

) 4 1 (

17 +

< 17/2Lấy Emin=9 ta có ∑Z= EK =9.10 = 90 răng

1 = 4

1

có f9=1 g9 = 1 và f9 + g9 = 1 + 1 = 2 Vậy bội số trung nhỏ nhất: K = 10

Emin nằm ở tia i8vì i8 giảm nhiều hơn i9 Khi đó bánh răng Zmin nằm ở tia i8 là bánh răng chủ động:

Ta có : Emin=

K f

g f Z

.

) (

8

8 8

=10 1

) 4 1 (

Ta có : i10= ϕ3

1

= 26 ,

1 = 2

1

có f10=1 g10 = 4 và f10 + g10 = 1 + 2 = 3

i11=ϕ2 = 1,262 =59/37 có f11=59 g11 = 37 và f11 + g11 = 59 + 37 = 96

Vậy bội số trung nhỏ nhất: K = 96

Emin nằm ở tia i10vì i10 giảm nhiều hơn i11 Khi đó bánh răng Zmin nằm ở tia i10 là bánh răng chủ động:

Ta có : Emin=

K f

g f

Z

.

) (

10

10 10

=96 1

) 2 1 (

2

Trong đó: nđ/cơ = 1450 (vg/ph)

ηđ = 0,985

ta chọn: iđt =

d d2

1= 0,441 Với: d1 - Đờng kính bánh đai chủ động

100%

Trong đó: nt/c - Số vòng quay tiêu chuẩn.

ntính - Số vòng quay tính toán theo phơng trình xích độ

21.72

18 72

18.64

21.72

18 72

18.64

28.72

18 72

18.64

28.72

18 72

18.64

36.72

18 72

18.64

36.72

18 72

18.64

21.45

45 72

18.64

21.45

45 72

18.64

28.45

45 72

18.64

28.45

45 72

18.64

36 45

45.72

18.64

45.72

18.64

21 45

45.45

45.64

21 45

45.45

45.64

28 45

45.45

45.64

28 45

45.45

45.64

36 45

45.45

45.64

36 45

45.45

45.64

21.37

20 NII.

24

30

.44

28 37

28 37

36.37

36.37

1/.Yêu cầu kỹ thuật và đặc điểm hộp chạy dao:

+ Số cấp chạy dao phải đủ

+ Quy luật phân bố lợng chạy dao theo cấp số cộng

+Phạm vi điều chỉnh của lợng chạy dao smax- smin

+Tính chất của lợng chạy dao liên tục

+Độ chính xác của lợng chạy dao yêu cầu chính xác cao

+Độ cứng vững của xích động nối liền trục chính và trục kéo

2/.Sắp xếp bớc ren đợc cắt tạo thành các nhóm cơ sở và nhóm gấp bội :

Sử dụng hộp chạy dao dùng cơ cấu norton để cắt đợc các loại ren : quốc tế, môđuyn, anh, pitch

+ Ren Quốc tế:

Nhóm cơ sở : tp = 1-1,25-1,5-1,75-2-2,5-3-3,5-4-4,5-5-5,5-6-7-8-9-10-11-12Nhóm Khuếch đại: tp = 14-16-18-20-22-24-28-32-36-40-44-48-56-64-72-80-88-96-112 128-144-160-176-192

1-5-6-6

4

2-7-8-9-9,5-10-11-12-14-16-18-20-22-24 + Ren Pitch:

Nhãm c¬ së : Dp= 11-10-9-8-7

789101112

-

0,5

1-1,25-1,5

-1,7522,252,5-3

32 14

-2

5664

2832

1416

78

5 - 6

-3

-72808896-

36404448-

18202224-

9101112-

*NhËn xÐt : ChØ v× c¾t lo¹i ren Anh cã n=19 ren/pit nªn bé norton ph¶i thªm

b¸nh r¨ng Z5=38 b¸nh r¨ng nµy kh«ng dïng c¾t 3 lo¹i ren cßn l¹i nªn ta bá b¸nh r¨ng Z5=38.Nh vËy bé norton chØ cßn l¹i 7 b¸nh r¨ng: