thiết kế qtcn gia công chi tiết tang quấn xích

Lời nói đầu Trong ngành Cơ Khí-Chế Tạo Máy, yêu cầu về chất lợng sản phẩm ngày càng đòi hỏi khắt khe. Buộc ngời công nghệ luôn luôn phải tìm tòi, sáng tạo để tìm ra những phơng pháp gia công tối u nhất cho từng nguyên công cũng nh cho cả quy trình công nghệ gia công (qtcngc) nhằm mục đích nâng cao năng suất, chất lợng, đồng thời giảm chi phí gia công, giảm thời gian gia công, qua đó giảm giá thành sản phẩm. Để lựa chọn phơng pháp gia công tối u nhất, điều đặc biệt quan trọng là phải xác định đợc những yếu tố ảnh hởng trong quá trình gia công và trên cơ sở đó, ngời làm công nghệ sẽ lựa chọn và đa ra đợc phơng pháp gia công tốt nhất cho từng nguyên công và cho cả quy trình công nghệ gia công. Em xin giới thiệu nhiệm vụ Thiết Kế Đồ án Tốt Nghiệp với đề tài Thit k qtcn gia cụng chi tit tang qun xớch. Phần I truyền động hành tinh I Khái niệm về truyền động hành tinh cơ bản. Trong truyền động bánh răng đợc chia làm 2 loại chính là truyền động bánh răng thờng và truyền động bánh răng hành tinh. Truyền động bánh răng thờng (Gear train): là truyền động giữa các bánh răng có trục quay cố định trong quá trình làm việc. 1 Đây là loại truyền động phổ biến và đơn giản, hiệu suất lớn, tuổi thọ cao, nh- ng chi áp dụng đơc cho những truyền động với tỷ số truyền nhỏ. Khi tỷ số truyền lớn thì kích thớc bộ truyền lại quá lớn, đó là nhợc điểm lớn của loại truyền động này. Truyền động hành tinh (Planetary Gear train): là truyền động giữa các bánh răng trong đó có ít nhất một bánh răng có trục quay di động trong không gian, trong loại truyền động này có thể có một hoặc nhiều bậc tự do. Cấu tạo của một truyền động hành tinh đơn giản, hình 1.1 Các bánh răng có đờng trục cố định ( bánh 1và 3) đợc gọi là các bánh trung tâm. Các bánh răng có đờng trục không cố định ( bánh 1) đợc gọi là các bánh răng vệ tinh. Khâu động mang trục của bánh răng vệ tinh ( khâu c) đợc gọi là cần. Hình 1.1 Tuy nhiên theo thuật ngữ tiếng anh thì tên gọi bánh răng 3 cha đợc thoả mãn, để làm rõ điều này ta xét ví dụ hình 1.2. Ta nhận thấy tên gọi của các bánh răng có đờng trục cố định ăn khớp trong khác với ăn khớp ngoài, cụ thể: - Bánh răng ăn khớp ngoài: sun gear (s). - Bánh răng ăn khớp trong lại có tên gọi: ring gear (r) - Bánh vệ tinh: planet carrier 2 Hình 1.2 Tuy nhiên, vì các tài liệu tiếng Việt vẫn gọi các bánh răng có trục quay cố định là bánh trung tâm nên trong bản báo cáo này vẫn dùng nh vậy. Để hiểu rõ về truyền động này ta tìm hiêu thêm ví dụ hình 1.3 sau: a) b) c) Hình 1.3 Trong hình 1.3: - Trờng hợp a: hệ là hệ vi sai, trờng hợp này các bánh trung tâm đều quay. - Trờng hợp b: hệ hành tinh, trong trờng hợp này ta cố định một trong các bánh răng trung tâm ( ở đây ta cố định bánh răng 3). - Trờng hợp c: hệ trở thành hệ bánh răng thờng khi ta cố định cần c. Nh vậy nếu theo phân tích trên thì hệ hành tinh là một trờng hợp đặcbiệt của hệ vi sai. Tuy nhiên, vì hệ truyền động này có tên xuất phát từ việc quay hành tinh của một bánh răng vì vậy cả hệ vi sai va hành tinh có một tên gọi chung là truyền động hành tinh ( Planetary Gear Train). ii- u điểm và nhợc điểm của truyền động hành tinh. 1. Ưu điểm của truyền động hành tinh. Truyền động hành tinh có những u điểm chính sau: - Truyền động hành tinh cho phép thực hiện với một tỉ số truyền lớn có thể lên tới 1:500. Vì vậy, truyền động hành tinh rất thích hợp với những hộp giảm tốc cần có tỷ số truyền lớn, nhng yêu cầu kết cấu nhỏ gọn. - So với hệ truyền động bánh răng thờng thì hệ truyền động bánh răng hành tinh có hiệu suất cao hơn khi có cùng tỷ số truyền. Do đó hệ truyền động hành tinh thờng đợc sử dụng với các bộ truyền có tỷ số truyền không lớn nhng đòi hỏi có hiệu suất cao. - Truyền động hành tinh cho một kết cấu nhỏ gọn, vì vậy truyền động này đ- ợc dùng nhiều trong các hộp số tự động, ví dụ nh cơ cấu truyền lực của ô 3 tô, tời đa tốc, cơ cấu tay quay cần trục tháp, cơ cấu năng chuyển trong các máy nâng chuyển, - Hệ hành tinh cũng rất thích hợp với truyền động công suất lớn giữa hai trục đồng trục với nhau. Vì khi truyền động mômen truyền động đợc phân phối trên nhiều răng đang ăn khớp, nên tổng diện tích chịu lực sẽ tăng lên . 2. Nhợc điểm của truyền động hành tinh. Kết cấu phức tạp, yêu cầu độ chính xác cao về chế tạo và lắp ghép, nên việc chế tạo và lắp ráp gặp rất nhiều khó khăn, do đó giá thành cao Mặt khác, có những bộ truyền cho hiệu suất rất nhỏ. Iii một số kháI niệm cơ bản trong truyền động hành tinh. 1. Tỷ số truyền của một số cơ cấu hành tinh cơ bản. Việc tính toán tỉ số truyền của bánh răng hành tinh dựa vào công thức Willis, theo phơng pháp này thì các thông số động học đợc xác định trên cơ sở chuyển động tơng đối đối với cần. Để tính toán tỉ số truyền của truyền động hành tinh ta lấy một số ví dụ điển hình sau: a) cơ cấu hành tinh 2k c: là loại cơ cấu hành tinh trong đó có 2 bánh trung tâm (2k) và cần (c) là những khâu cơ bản. Trong cơ cấu này cũng đợc chia làm 2 loại: Cơ cấu vi sai (Hình 1.4a) và cơ cấu hành tinh (hình 1.4b). a) b) Hình 1.4 Tỷ số truyền của cơ cấu vi sai 2k c: Theo công thức Wllis thì tỷ số truyền từ bánh trung tâm 1 đến bánh trung tâm 3 trong chuyển động tơng đối với cần c là: . z z i 1 3 c3 c1 3 c 1 c c 13 = == 4 Suy ra: 0 133 0 1301 i)i(1 += Đặt 1 3 z z p = thì i c 13 = -p. Tỷ số truyền của cơ cấu hành tinh 2k c: p z z i 1 3 c3 c1 3 c 1 c c 13 == == Suy ra: . 3 1 3 31 p z z == b) Cơ cấu hành tinh 3k. Là cơ cấu hành tinh có 3 bánh trung tâm và cần c là các khâu cơ bản. Ví dụ sơ đồ hình 1.5: Tỷ số truyền: Bất kỳ bộ truyền 3k nào có bánh trung tâm cố định đều có thể coi nh ghép liên tiếp 2 cơ cấu 2k- c có bánh trung tâm cố định. Nh vậy có thể xác định đợc tỷ số truyền của cơ cấu 3k bằng tích của 2 tỷ số truyền 2k- o. Nếu bánh trung tâm 3 cố định thì ta có: Hình 1.5 . i i .ii.i 3 50 3 10 3 05 3 10 35 30 30 31 35 31 5 3 1 3 3 15 == = == Hay . z z . z z 1 z z 1 i-1 i-1 i i i 5 4 2 3 1 3 0 53 0 13 3 50 3 10 3 15 + === 5 Hoàn toàn tơng tự ta có: . z z . z z 1 z z 1 i-1 i-1 i i i 3 2 4 5 1 5 0 35 0 15 5 30 5 10 5 13 + === c) Cơ cấu hành tinh k-c-v. Là cơ cấu bao gồm các khâu cơ bản là các bánh trung tâm và cần c, ngoài ra còn có cơ cấu w để nối khâu v với bánh vệ tinh 2, hình 1.6. Cơ cấu w là bộ phận không thể thiếu đợc của bộ truyền k-0-v, dùng để truyền động giữa các trục song song và có tỷ số truyền bằng +1, vạn tốc góc của khâu v bằng vận tốc góc của bánh vệ tinh 2. Tỷ số truyền: Vì n v = n 2 nên i 3 vc = i 3 2c tức ta có: i 3 vc = i 3 2c = 1 i c 23 . Hình 1.6 d) Cơ cấu hành tinh trong đó có các trục vuông góc với nhau. Hình 1.7 e) Các cách ghép nối các cơ cấu hành tinh với nhau. Mục đích: một cơ cấu hành tinh ở dạng cơ bản thờng có tỷ số truyền không lớn, vì vậy trong thực tế ngời ta thờng tiến hành ghép các cơ cấu hành tinh với nhau nhằm tạo ra bộ truyền có tỷ số truyền cao hơn, đa dạng về kết cấu, khác nhau về động học và hiệu suất, với bậc tự do khác nhau có thể thoã mãn đợc nhiều truyền động ta đặt ra. 6 Việc so sánh, đánh giá và tìm ra tổ hợp kết cấu tối u là khá phức tạp, vả lại nó còn phụ thuộc vào truyền động mà ta đặt ra. Vì vậy trớc hết ta cần tìm hiểu các phơng án ghép nối. Ghép nối các cơ cấu 2k- 0 với nhau. Việc ghép nối các cơ cấu 2k- 0 với nhau cho ta tỷ số truyền khá, hiệu suất cao, kết cấu đơn giản nhỏ gọn. Vì vậy đây là cơ cấu cơ bản nhất và đợc dùng nhiều trong thực tế nh hộp số tự động trong hệ thống truyền lực của ô tô, tời đa tốc, cơ cấu quay cần trục tháp, v v. Ví dụ trên hình 1.8 là sơ đồ động biểu diễn cụ thể việc ghép 2 cơ cấu 2k- o, tạo thành hệ hành tinh 2 cấp. Hình 1.8 Khi ta ghép 2 khâu cơ bản bất kỳ của 2 cơ cấu 2k- o với nhau, đồng thời có sự nối kín hai khâu khác của cấp nhanh và cấp chậm tạo nên các hệ vi sai kín. Hình 1.9 là một số cách ghép cụ thể. Hình 1.9 Ghép các cơ cấu 3k với 2k- o. Cách ghép này cho phép thực hiện tỷ số truyền khá lớn nhng kết cấu lại rất phức tạp, khó chế tạo và lắp ráp, nên hiệu suất truyền động không cao. Trên hình 1.10a là một ví dụ cụ thể, trong sơ đồ này ta thực hiện ghép cấp thứ nhất là cơ cấu 3k với cấp thứ 2 là cơ cấu 2k- o. 7 a) b) Hình 1.10 Ghép liên tiếp các cơ cấu 3k. Cách ghép này cho ta tỷ số truyền rất lớn, phơng án ghép nối đa dạng, song do kết cấu phức tạp, chế tạo và lắp ráp rất khó khăn nên hiệu suất và giá thành cao. Nhng trong những trờng hợp cụ thể thì nó lại cho hiệu qủa cao nên cách ghép này vẫn đợc dung nhiều trong thực tế. Trên hình 1.10b ta thực hiện ghép liên tiếp hai cơ cấu 3k với nhau. Nh vậy, việc ghép nối các cơ cấu hành tinh cơ bản cho phép tạo ra các hệ hành tinh khác nhau với các thông số về tĩnh học, động học, kết cấu và hiệu suất khác nhau. Trong thực tế thờng gặp các truyền động hành tinh (hộp tốc độ, hộp giảm tốc, ) sử dụng các tổ hợp ghép nối này. 2) Bậc tự do của hệ hành tinh. Xuất phát từ công thức tính bậc tự do cho cơ cấu phẳng [2], có: W = 3n - 2p 5 - p 4 . Trong đó: W - số bậc tự do cần tính. n số khâu động. P 5 số khớp thấp loại 5. P 4 - số khớp cao loại 4. Ta thấy p 5 chính là số khâu động, p 5 = n, nên ta có: W = n - k. Lại có: n = n o + k, trong đó n o là số khâu cơ bản, còn k là số cum bánh vệ tinh. Còn p 4 = 2k. Từ đó ta có công thức xác định bậc tự do cho truyền động hành tinh bất kỳ: W = n 0 - k. Để làm rõ công thức trên ta lấy một số ví dụ sau: Ví dụ 1: tính bậc tự do của cơ cấu hành tinh sau, hình 1.11 Trong ví dụ này ta có: Số khâu cơ bản n 0 = 3 (bánh 1, 3 và cần c) Số cụm bánh vệ tinh k = 1 (cụm vệ tinh chứa bánh 8 vệ tinh 2). Vì vậy bậc tự do của cơ cấu: W = n 0 - k = 3- 1 = 2. Hình 1.11 Ví dụ 2: tính bậc tự do của cơ cấu hành tinh sau, hình 1.12: Trong hình 1.12 có Số khâu cơ bản n 0 = 2 (bánh trung tâm 1 và cần c). số cụm vệ tinh k = 1 (cụm chứa bánh vệ tinh 2). Vậy bậc tự do của hệ: W = n 0 - k = 2- 1 = 1. Hình 1.12 Ví dụ 3: tính bậc tự do của bộ truyền động O.Divabus 200 (Tây Đức cũ), hình 1.13 Hình 1.13 Trên hình 1.13 ta có: Số khâu cơ bản n 0 = 7, đó là những khâu A, B, 1, 2, 3, 4, 5 Số cụm hành tinh k = 5 9 Vật bậc tự do của hệ là: W = n 0 - k = 7- 5 = 2 3) Hệ hành tinh. Căn cứ vào bậc tự do w và cấu tạo của hệ hành tinh chúng ta phân ra thành hệ vi sai, hệ thuần hành tinh, hệ vi sai kín, hệ hỗn hợp. a) Hệ vi sai: hệ vi sai là hệ hành tinh có 2 bâc tự do trở lên, vì vậy trong hệ vi sai sẽ co rất nhiều phơng án truyền động khác nhau tuỳ thuộc vàocơ cấu vi sai trong hệ và cách ghép nối. Hình 1.14 là một ví dụ về hệ vi sai. Hình 1.14 b) Hệ thuần hành tinh: Từ hệ hành tinh có w bậc tự do, ta sẽ nhận đợc một hệ thuần hành tinh có một bậc tự do, khi ta hạn chế (w- 1) bậc tự do bằng cách cố định một số khâu cơ bản. Ví dụ hình 1.15. Trong hình 1.15, ta cố định một trong các bánh trung tâm, ở đây ta cố định bánh trung tâm 3 thì cho ta một hệ thuần hành tinh. Hình 1.15 10 [...]... III Thiết kế quy trình công nghệ Gia công tang quấn xích I Phân tích kết cấu và điều kiện làm việc của chi tiêt: - Chi tiết có nhiệm vụ làm tang quấn xích trong cơ cấu nâng của các máy nâng ngoài mỏ, với điều kiện làm việc có nhiều bụi và tải trọng thay đổi, do đó một số bề mặt của chi tiết có nhiệm vụ chắn bụi nh rãnh trên mặt đầu 190 mm - Chi tiết thuộc họ chi tiét dang bạc, các mặt cần gia công. .. mặt cần gia công Nó đợc chia làm hai loại là chuẩn thô và chuẩn tinh Chuẩn thô là chuẩn cha đợc gia công , còn chuẩn tinh là chuẩn đã qua gia công Dựa vào năm nguyên tắc khi chọn chuẩn ta có thể đa ra các phơng án chọn chuẩn để gia công nh sau: Để đảm bảo yêu cầu kỹ thuật của chi tiết thì các mặt chính của tang quấn phải đựoc gia công trong cùng một lần gá Do đó ta có quy trình gia công tang quấn nh... chia gia làm hai công đoạn là : gia công tang quấn và gia công bánh răng trong Sau đó ta lắp ghép chúng lại với nhau Hình 2:Bản vẽ chi tiết Chọn chuẩn: Chuẩn công nghệ là các mặt chuẩn sử dụng để xác định vị trí của phôi trong quá trình chế tạo và lắp ráp Chuẩn công nghệ đợc chia làm hai thành phần là chuẩn gia công và chuẩn lắp ráp Chuẩn gia công là chuẩn đợc sử dụng trong quá trình gia công dùng để... 170mm, chi u rộng của mối lắp bằng 44mm ở đây ta sử dụng mối ghép trung gian hơi căng H7/n6 kết hợp với 6 vít chặn M4 Nh vậy trong quy trình gia công chi tiết ta sẽ chia làm hai phần đó là gia công tang quấn và gia công bánh răng trong Sau đó ta lắp ghép chúng lại với nhau đem đi gia công khoả lại mặt đầu và khoan tarô lỗ bắt vít chặn 24 Hình 1:Lắp ghép bánh răng trong II Xác định dạng sản xuất: Theo công. .. là các mặt trụ tròn, do đó ta có thể sử dụng quy trình công nghệ gia công chi tiết dạng bạc để gia công chi tiết đã cho - Các mặt làm việc chính của chi tiết là mặt trụ trong 150+0,03 mm dùng để lắp ổ lăn, hai lỗ 18A4 để bắt đầu xích quấn, mặt răng trong để nối với bộ truyền ngoài, ngoài ra các mặt có chuyển động tơng đối với các mặt khác của chi tiết khác nh hai mặt đầu và rãnh trên mặt đầu 240mm có... họ chi tiết dạng bạc, vật liệu là thép đúc 45 nên ta chọn phơng pháp chế tạo phôi cho bánh răng là phong pháp đúc, làm khuôn bằng máy đúc trong khuôn cát, làm khuôn bằng máy, phơng pháp này cho năng suất cao phù hợp với sản xuất hàng loạt Chọn phôi đúc cấp chính xác cấp I, lợng d cho các mặt là 6mm IV Lập tiến trình công nghệ và thiết kế nguyên công: Để gia công đợc chi tiết tang quấn xích ta chia gia. .. là số chi tiết đợc sản xuất trong một năm N1 là sản phẩm đợc sản xuất trong một năm m là số chi tiết trong một sản phẩm là số chi tiết đợc sản xuất thêm để dự trữ (=5%ữ7%) là số phế phẩm chủ yếu trong các phân xởng đúc (=3%ữ6%) Thay vào công thức trên ta có: N=N1.m.(1+ 6+5 + )= 1000.1.(1+ )=1110 (chi tiết) 100 100 Với thể tích chi tiết V=10,42dm3 Trọng lợng của chi tiết đợc xác định theo công thức:... kẹp chặt chi tiết - Nguyên công 5: Phay mặt đầu lỗ 18 Định vị bằng mặt trụ trong 150 bằng chốt trụ ngắn hạn chế hai bậc tự do và phiến tỳ phằng tỳ vào mặt đầu M hạn ché 3 bậc tự do, bậc chông xoay bị hạn chế bởi chốt tỳ điều chỉnh tỳ vào mặt đối diện với mặt gia công - Nguyên công 6: Khoan, khoét lỗ 18 Chi tiết đợc định vị nh trong nguyên công 5 V Lập thứ tự các nguyên công 1 Phần gia công tang quấn a)... chắn dầu tỳ trên nó - Các lỗ 552 trên vành tang quấn là lỗ công nghệ dùng để quan sát kiểm tra xích quấn, phục vụ cho việc vận chuyển và tháo lắp các chi tiết trong cụm của cơ cấu nâng Bề mặt này không cần phải gia công, nó đợc đúc sẵn - Chi tiết trong quá trình làm việc nó quay trên ổ lăn vì vậy bề mặt lắp ổ lăn sẽ quyết định độ đảo khi làm việc của chi tiết, do đó nó đợc chọn làm bề mặt chuẩn để... đầu bắt đầu xích Nguyên công 6: Khoan khoét hai lỗ 18 2 Trình tự gia công bánh răng trong lắp ghép với tang quấn: a).Phần tạo phối: - PhôI sau khi đợc đúcđợc đem đi làm sạch, ủ để khử ứng suất d, sau đố dợc đem đi gia công cơ b).Phần gia công cơ: Nguyên công 1: Tiện thô mặt đầu Tiện thô mặt trụ trong đật kích thớc 138mm Tiện hạ bậc mặt trụ trong đạt kích thứoc 155x7 Vát mép 1,5x450 Nguyên công 2: Tiện . trình gia công và trên cơ sở đó, ngời làm công nghệ sẽ lựa chọn và đa ra đợc phơng pháp gia công tốt nhất cho từng nguyên công và cho cả quy trình công nghệ gia công. Em xin giới thiệu nhiệm vụ Thiết. nâng cao năng suất, chất lợng, đồng thời giảm chi phí gia công, giảm thời gian gia công, qua đó giảm giá thành sản phẩm. Để lựa chọn phơng pháp gia công tối u nhất, điều đặc biệt quan trọng là. khắt khe. Buộc ngời công nghệ luôn luôn phải tìm tòi, sáng tạo để tìm ra những phơng pháp gia công tối u nhất cho từng nguyên công cũng nh cho cả quy trình công nghệ gia công (qtcngc) nhằm mục đích