Chương I :Tính toán thiết kế động học hộp tốc độ... Dễ dàng khi điều khiển Nhẹ nhàng dễ nhớ Đảm bảo độ an toàn của kết cấu điều khiển Phải đảm bảo tính chính xác , tin cậy cao của hệ
Trang 1LờI nói đầu
Mét 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 nước 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 như 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 được Với những kiến thức đã được trang bị, sự hướng dẫn nhiệt tình của các thầy giáo cũng như sự cố gắng cuả bản thân Đến nay nhiệm vụ
đồ án máy công cụ được giao cơ bản em đã hoàn thành Trong toàn bộ quá trình tính toán thiết kế máy mới " Máy phay vạn năng "còn nhiều hạn chế Rất mong được sự chỉ bảo của các thầy cô giáo trong bộ môn.
Chương I :Tính toán thiết kế động học hộp tốc độ
Trang 21.1.Tính thông số thứ tư và chuối số vòng quay lí thuyết:
Theo tiêu chuẩn ta có = 1,26
Chuỗi số vòng quay lý thuyết:
Trang 3n16= n15. =…= n1.15 = 31.1,2615 = 992,93
n17= n16. =…= n1.16 = 31.1,2616 = 1251,09
n18= n17. =…= n1.17 = 31.1,2617 = 1576,38
Sai số giới hạn cho phép : n=±10( -1)= ±10(1,26-1)=±2,6%
1.2 Phương án không gian, lập bảng so sánh phương án KG
a Phương án không gian:
*Lập bảng chọn phương án tối ưu:
Từ bảng so sánh ta thấy PAKG tối ưu là phương án: Z=18=3*3*2
Trang 41.3 Chọn PATT, lập bảng kết cấu nhóm, vẽ lưới kết cấu.
* Số phương án thứ tự : k!=3!=1.2.3=6 (PA)
* Lập bảng kết cấu nhóm và chọn phương án tối ưu:
TT123456234563456456566PAKG3456 * 3456 * 234563456 * 3456 * 234563456 * 3456 * 234563456 * 3456 * 234563456 * 3456 * 234563456 * 3456 * 23456PATTI - II - IIII
- III - IIII - I - IIIII - III - IIII - I - IIIII - II - I[x]3456[123456] 3456[3456] 23456[9]3456[123456] 3456[6] 23456[3456]3456[3456] 3456[123456] 23456[9]3456[23456]
3456[6] 23456[123456]3456[6] 3456[123456] 23456[3456]3456[6] 3456[23456] 23456[123456]L íi kÕt cÊu[x[x
max]9123456234569123456234561234562345612345623456xmax123456,2345669=81,26123456,23456612345623456=1234566123456,2345669=81,26123456,23456612345623456=81,26123456,23456612345623456=1234566123456,23456612345623456=1234566KÕt
lu[xËn§¹tLo¹i§¹t Lo¹iLo¹iLo¹i§¹tLo¹i§¹t Lo¹iLo¹iLo¹i
123456 123456 6 6 3456
123456 123456 3456 3456 9 3456 3456 123456 123456 9 23456 23456 6 6 123456 6 6 123456 123456 3456 6 6 23456 23456 123456
Trang 5PATT II I III
[3] [2] [9]
Nhận xét: Qua 2 lưới kết cấu đã vẽ, PATT1 có lưới kết cấu hình dẻ quạt, cáctia xiên từ từ, tốc độ biến thiên không đột ngột, do đó truyền êm Làphương án tốt nhất
31
=1984 (v/ph) Chọn n0=n17=788(v/ph)
- Đồ thị vòng quay :
Trang 61.5 Tính số răng của các bánh răng theo từng nhóm truyền
a nhóm 1:
18
7 26 , 1
1 1
1 1 1
1 4
4
1 f g
g
f i
2
1 26 , 1
1 1
2 2 2
2 3
3
2 f g
g
f i
46
29 26 , 1
1 1
3 3 3
3 2
2
3 f g
g
f i
K f
g f Z
Z1= Z
g f
f
1 1
1
=257 75 =21 i1 5421
Z’
g f
g
1 1
1
=1825 75=54
Z2= Z
g f
f
2 2
2
=13.75=25 i2 5025
Z’
g f
g
2 2 2
=32 75=50
Trang 7Z3= Z
g f
f
3 3
3
=7529 75=29 i3 4629
Z’
g f
g
3 3
1 1
4 4 4
1 4
4
g
f i
45
36 26 , 1
1 1
5 5 5
5
5 f g
g
f i
31
50 26 ,
6
6 2
K f
g f Z
Z4= Z
g f
f
4 4
Z’
g f
g
4 4
4
=5881.81=58
Z5= Z
g f
f
5 5
5
=3681.81=36 i5 4536
Z’
g f
g
4 4
4
=8145 81=45
Z6= Z
g f
f
6 6
6
=8150.81=50
31
50
i
Trang 8Z’
g f
g
6 6
1 1
7 7
7 6
6
7 f g
g
f i
1
2 26 ,
8
8 3
5 17
) (
7
7 7 min
K f
g f Z
Z7= Z
g f
f
7 7
7
=51.90=18 i7 7218
Z’
g f
g
7 7
7
=54 90=72
Z8= Z
g f
f
8 8
Z’
g f
g
8 8
788
i
Trang 90,77 23456,09
Trang 101.8 Thiết kế hệ thống điều khiển hộp tốc độ.
Yêu cầu đối với hệ thống điều khiển
Trang 11Dễ dàng khi điều khiển
Nhẹ nhàng dễ nhớ
Đảm bảo độ an toàn của kết cấu điều khiển
Phải đảm bảo tính chính xác , tin cậy cao của hệ thống điều khiển
Do đó ta chọn kiểu điêù khiển tay gạt và đĩa lỗ
Căn cứ vào phương án không gian và sơ đồ động của hộp tốc độta có bảng điều khiển n§¹tLo¹i§¹t Lo¹iLo¹iLo¹ih sau Việc tính toán cụ thể hành trình gạt cũng như kích thước của cơ cấu điều khiển được thể hiện rõ trong phần tính toán hệ thống điều khiển hộp chạy dao
P: Vị trí ăn khớp phải O : Các lỗ không có trên đĩa
T : Vị trí ăn khớp trái + : Các lỗ có trên đĩa
Trang 13Snhanh = 2300v/ph.
2.1 Tính thông số thứ tư và chuỗi số vòng quay lí thuyết.
Để tính được chuỗi số vòng quay của hộp chạy dao thì ta phải tính được sốvòng quay lớn nhất và nhỏ nhất của đầu ra của hộp chạy dao
Dựa vào máy chuẩn (6H82)ta thấy cơ cấu tạo ra chuyển động chạy dao
S
v
/ 200 6
1200 /
max 18 max
t
S n ph mm
S
S
v
/ 73 158 6
38 , 952 /
38 , 952 26 1
S
S
v
/ 98 , 125 6
86 , 755 /
86 , 755 26
, 1
16 2
2 18 17
S
S
v
/ 98 , 99 6
88 599 /
88 , 599 26
, 1
1200
15 3
3 18 16
S
S
v
/ 35 79 6
10 476 /
10 476 26
, 1
1200
14 4
4 18 15
S
S
v
/ 98 62 6
86 377 /
86 377 26
, 1
1200
13 5
5 18 14
S
S
v
/ 98 49 6
89 299 /
89 299 26
, 1
1200
13 6
6 18 13
S
S
v
/ 67 39 6
238 /
238 26
, 1
1200
11 7
7 18 12
S
S
v
/ 48 34 6
89 188 /
89 188 26
, 1
1200
10 8
8 18 11
Trang 14vg ph
t
S n ph mm S
S
S
v
/ 99 24 6
92 149 /
92 149 26
, 1
1200
9 9
9 18 10
S
S
v
/ 83 19 6
98 118 /
98 118 26
, 1
1200
8 10
10 18 9
S
S
v
/ 74 15 6
43 94 /
43 94 26 , 1
1200
7 11
11 18 8
S
S
v
/ 49 12 6
94 74 /
94 74 26 , 1
1200
6 12
12 18 7
S
S
v
/ 91 9 6
48 59 /
48 590 26
, 1
1200
5 13
13 18 6
S
S
v
/ 88 7 6
21 47 /
21 47 26 , 1
1200
4 14
14 18 5
S
S
v
/ 24 6 6
46 37 /
46 37 26 , 1
1200
3 15
15 18 4
S
S
v
/ 95 4 6
73 29 /
73 29 26 , 1
1200
2 16
16 18 3
S S
S
v
/ 92 3 6
5 23 /
5 23 26 , 1
1200
1 17
17 18 2
1
2.2 Phương án không gian, lập bảng so sánh phương án KG
a Phương án không gian:
1440 lg 5 lg
1 5
1 8 2 5
dc x
Trang 15Kết luận : Qua tính toán ta thấy số nhóm truyền tối thiểu là x=3 nêntrong hệ (2) phương án nào có số nhóm truyền nhỏ hơn 3 thì loại, cuối cùngcòn phương án Z=18=3*3*2
*Lập bảng chọn phương án tối ưu:
Từ bảng so sánh ta thấy PAKG tối ưu là phương án: Z=18=3*3*2
2.3 Chọn PATT, lập bảng kết cấu nhóm, vẽ lưới kết cấu.
* Số phương án thứ tự : k!=3!=1.2.3=6 (PA)
* Lập bảng kết cấu nhóm và chọn phương án tối ưu:
TT123456234563456456566PAKG3456 * 3456 * 234563456 * 3456 * 234563456 * 3456 * 234563456 * 3456 * 234563456 * 3456 * 234563456 * 3456 * 23456PATTI - II - IIII
- III - IIII - I - IIIII - III - IIII - I - IIIII - II - I[x]3456[123456] 3456[3456] 23456[9]3456[123456] 3456[6] 23456[3456]3456[3456] 3456[123456] 23456[9]3456[23456]
3456[6] 23456[123456]3456[6] 3456[123456] 23456[3456]3456[6] 3456[23456] 23456[123456]L íi kÕt cÊu[x[x
max]9123456234569123456234561234562345612345623456xmax123456,2345669=81,26123456,23456612345623456=1234566123456,2345669=81,26123456,23456612345623456=81,26123456,23456612345623456=1234566123456,23456612345623456=1234566KÕt
lu[xËn§¹tLo¹i§¹t Lo¹iLo¹iLo¹i§¹tLo¹i§¹t Lo¹iLo¹iLo¹i
123456 123456 6 6 3456
123456 123456 3456 3456 9 3456 3456 123456 123456 9 23456 23456 6 6 123456 6 6 123456 123456 3456 6 6 23456 23456 123456
Trang 16PATT II I III
3[1] 3[3] 2[9]
* Đồ thị lưới kết cấu phản hồi
Trang 1792 3
=490(v/ph) Chọn n0=350(v/ph)
Cách vẽ: Xác định đường chạy dao nhanh rồi vẽ các tia còn lại bắt đầu giốngđường chạy dao nhanh từ điểm A, còn lại là các tia được xác định bằng cáchnối các tia lại
Trang 192.5 Xác địng số răng của các nhóm truyền.
44
26 1440
1 1
1 1 1
1 3
3
1 f g
g
f i
1
1 26 , 1
1 1
2 2 2
2 0
0
2 f g
g
f i
Trang 203
1
2 26
3
3 3
K f
g f Z
Z1= Z
g f
f
1 1
1
=31 54 =18 i1 3618
Z’
g f
g
1 1
1
=32 54=36
Z2= Z
g f
f
2 2
2
=21 54=27 i2 2727
Z’
g f
g
2 2
2
=21 54=27
Z3= Z
g f
f
3 3
Z’
g f
g
3 3
1 1
4 4 4
4 4
4
g
f i
37
21 26 , 1
1 1
5 5 5
5 3
3
5 f g
g
f i
17
12 1 1
6 6 6
6 2
2
6 f g
g
f i
K f
g f Z
Trang 21Z4= Z
g f
f
4 4
4
=299 58=18 i4 4018
Z’
g f
g
4 4
4
=2929 58=40
Z5= Z
g f
f
5 5
5
=5821.58=21 i5 3721
Z’
g f
g
4 4
4
=3758 58=37
Z6= Z
g f
f
6 6
6
=1229 58=24
g
6 6
Z
Z
58 2
1758 3 1
' 7 7
' 7 7
1758 3
58
7 ' 7 7 7 ' 7
' 7 7
Z Z
mZ Z Z
Z
58 2
26 1 1
' 8 8
4 ' 8 8
Trang 2218 40 , 18 52
2
58
8 ' 8 8 8 ' 8
' 8 8
Z Z
2.6 Thiết kế các đường truyền dẫn còn lại.
a Đường truyền chạy dao dọc:Dựa vào máy tương tự ta có các cặp bánh răng ăn khớp n§¹tLo¹i§¹t Lo¹iLo¹iLo¹ih sau:
sau đó đến cặp bánh răng 33/37 và cặp bánh răng côn 18/16
d Xích chạy dao nhanh
Trang 23Theo yêu cầu của đề bài Snhanh=2300 mặt khác máy chuẩn Snhanh=2300 do đó
kế thừa các cặp ăn khớp khác của máy chuẩn mà không cần thay đổi cặp báng răng nào
Ta có:
18
18.16
18.37
33.33
18.35
28.43
.57
4444
26
Trang 242.8 Sơ đồ động hộp chạy dao.
2.2.9 Sơ đồ động toàn máy
Chương 3 : Tính toán sức bền và động lực học
3.1 Tính công suất động cơ:
Chế độ làm việc của máy bao gồm chế độ cắt gọt, chế độ bôi trơn, làm lạnh,
an toàn…Một máy mới đã thiết kế, chế tạo xong phải quy định chế độ làmviệc của máy trước khi đưa vào sản xuất Trong phần này quy định chế độlàm việc giới hạn của máy làm cơ sở tính toán động lực học của máy cắt kimloại
Theo giáo trình thiết kế máy cắt kim loại, với máy phay, có các chế độlàm việc của máy:
-0,68
0,63 0,52
-0,66
0,63 0,54
3,32
4,14 3,81 3,36 3,43 4,31
3,37 3,43
Trang 253.1.1 Kiểm tra công suất động cơ hộp tốc độ:
Tính cho trường hợp phay nghịch vì ở trường hợp này lực cắt lớn hơn sovới trường hợp phay thuận
8 45
102 1
1
Z N
S
8 792
710 2
2
Z N
86 , 0
Trang 26Ta có:
Nđc = Nc/ (kW) ) Nc = Nđc.
81 , 9 102 60
5 , 13 6 , 21214 81
, 9 102 60
.
kW v
235 4 , 750 81
, 9 102 60
.
kW v
1 , 1 1 , 1 1 90 60
.
.
3 , 0 3 , 0 6 , 0 5
, 0
7 , 0
ph m B
Z S t T
K K K D C
Z x m
n
q V
05 , 1 12270
10
Trang 27Dao P18, D = 110, Z = 8 gia công thép 45 có HRB = 195 B = 100 mm ,
1 , 1 9 , 0 1 110 5 , 35
.
.
1 , 0 1 , 0 4 , 0 3
, 0
7 , 0
ph m B
Z S t T
K K K D C
Z x m
n
q V
1030 4 , 9339
10 120
Qua 2 chế độ cắt thử mạnh và cắt thử ly hợp an toàn ta chọn công suất động
3.2.Tính toán công suất vòng quay, mômen xoắn và xác định sơ bộ đường kính các trục:
3.2.1 Công suất của các trục:
Công suất của động cơ hộp tốc độ: N = Nđc = 7 kW) n1 = 1440 v/f Chọn : Hiệu suất ổ ổ = 0,99,
Hiệu suất cặp bánh răng br = 0,97
Khi đó có công suất trên từng trục:
Trang 2818
36 09 , 319 max
40
18 55 , 159
min
34
14 18 , 638 max
45
13 40
18 80 , 71
min
35
28 444 max
33
18 8
min
33
18 355 max
33
37 4
min
33
37 194 max
3.2.3.Tốc độ tính trên các trục:
ntính = nmin.
4 max
Trang 29(Nmm)
d(mm)
d(chọn)
) (
.
3
D m f
d : Đường kínỉitong của ly hợp ma sát, chọn theo tiêu chuẩn d = 82mm
f : Hệ số ma sát, vật liệu đĩa là gang: f=0,15
p : áp lực riêng trung bình, p = 2,5
Mặt khác:
Trang 3010 41
3 3 7
.
suy ra: k = 0,3 N: Công suất trên trục N = 1,39 kW)
Vậy:
75 , 222 ).
82 127 ( 5 , 2 15 , 0 3 , 0
10 41 ).
.(
.
10 41
3 3
7 3
) 82 127 ( 14 , 3 100
4
Trong HCD của máy cắt lim loại chỉ dùng một loại bánh răng thẳng, vì vậy
ta chỉ cần tính cho một cặp bánh răng, giả sử tính cho cặp 40/40 truyền động
từ trục V-VI Đây là cặp bánh răng được đặt trong hộp kín có bôi trơn nênmôđun của cặp bánh răng được tính theo độ bền tiếp xúc và tính kiểm tratheo độ bền uốn
Trang 31Vật liệu bánh răng được làm từ thép 40X, sau khi nhiệt luyên có độ cứng bềmặt đạt HB = 425482 (HRC = 4550) Khi đó có môđun bánh răng:
mtx =
N K i
1 6800
i : Tỷ số truyền là giảm tốc nên có i = 1
(0,71,6)
Lấy 0 = 1
K : Hệ số tải, K = Kđ.Ktt.KN
39 , 1 6 , 2 1
1 1 116375
6800
mtx = 2,5 Lấy theo tiêu chuẩn
Sau khi tính toán theo độ bền tiếp xúc, ta kiểm nghiệm môđun bánh răngtheo độ bền uốn:
n
N K y
] [
.
1950
Trang 32y: Hệ số dạng răng, có y = 0,256.
mu = 3
8 , 25
39 , 1 6 , 2 69825
256 , 0 10 40
1950
3.3.3 Tính trục trung gian: Truc VI
Đây là trục được lắp nhiều chi tiết n§¹tLo¹i§¹t Lo¹iLo¹iLo¹ih ly hợp chống quá tải, ly hợp ma sát,bánh răng…Do đó đây là trục chụi tải lớn và tất cả các tốc độ của hộp chạydao,ngoài ra nó còn chịu tải trọng đột ngột khi đóng mở ly hợp Vì vậy ta cầnxác định lại sơ bộ đường kính trục theo công thức sau:
n
N D
l d
tb p
4 4
2
596 , 3
Trang 33Trong đó:
+ l : Khoảng cách giữa hai bánh răng, theo máy chuẩn l=620-230=390mm
+ N : Công suất trên trục N=1,39 kW)
2
24 , 94 72 , 11
l d
tb p
4 4 2
2 4
4
2
04 , 5 98 , 52
39 , 1 10
39 56 , 3
596 ,
Trang 34Từ đó các thành phần lực:
+ Bánh răng 40:
N tg
tg P P
N d
T P
v r c v
2807 20
7713 20
.
7713 100
385658
2 2
0 0
2 2 2 2
tg P P
N d
T P
v r c v
4011 20
11019 20
.
11019 70
385658
2 2
0 0
1 1 1 1
* Theo phương ox:
N V
P P
V
P V P V
X
N P
P V
P V
P m
xB v v xA
v XB v xA
v v
xB
v xB
v A
2182 16550
7713 11016
0
16560 520
620 11019 230
7713 520
620
230
620 520 230
.
2 1
1 2
1 2
1 2
P P
V
P V P V
Y
N P
P V
P V
P
m
xB r r yA
r yB r yA
r r
yB
r yB
r A
3277 3541
4011 2807
0
3541 520
620 4011 230
2807
520
620
230
620 520 230
.
1 2
1 2
1 2
1 2
Trang 35Biểu đồ momen và kiểm tra tiết diện nguy hiểm:
Từ biểuđồ momen ta thấy nguy hiểm là B, vì vậy ta kiểm nghiệm tại B
Ta có:
Nmm T
M M
Nmm M
M M
jB tdB
yB xB jB
1234422 385658
1172633
1172633 1101900
401100
2 2
2 2
2 2
2 2