ĐỒ ÁN Máy công cụ thiết kế máy khoan đứng K125

ĐỒ ÁN Máy công cụ thiết kế máy khoan đứng K125 ( có bản vẽ + thuyết minh) NỘI DUNG ĐỒ ÁN 1) BẢN THUYẾT MINH FULL 2) 2 BẢN VẼ( CHẾ TẠO VÀ KHAI TRIỂN HTD) MỤC LỤC trang Lời nói đầu. 1 Chương 1 : Các chuyển động tạo hình và thiết lập sơ đồ kết cấu động hoc máy 1.1 .Định nghĩa 2 1.2.Sơ đồ gia công 2 1.3. thiết kế sơ đồ kết cấu động học Chương2 : Các thông số kỹ thuật cơ bản của máy 2.1.Chế độ cắt 5 2.2.Chọn công bội 7 2.3.Chuỗi số vòng quay 8 Chương3: Thiết kế động học toàn máy 3.1. Thiết kế xích tốc độ 10 3.2. Thiết kế xích chạy dao 15 Chương 4 : Tính công suất và chọn động cơ 23 Chương 5 : Tính công suất, số vòng quay tính toán, môen xoắn, đường kính sơ bộ của các trục trong xích tốc độ 24 Chương 6: Thiết kế hai bộ truyền đọng của xích tốc độ 6.1 Thiết kế bộ truyền đai 26 6.2 Thiết kế bộ truyền bánh răng trục răng thẳng 27 Chương 7: Thiết kế 1 trục và chọn ổ 7.1 Thiết kế trục II của hộp giảm tốc 30 7.2 Chọn ổ 34 Chương 8: Thiết kế cơ cấu trong hộp giảm tốc 35

LỜI MỞ ĐẦU

Máy công cụ đã có lịch sử phát triển từ lâu đời, nhưng mãi đến thế

kỷ 18 mới có thể nói máy cắt kim loại đã ra đời.Những máy công cụ nàychủ yếu dùng để gia công lổ Cùng với sự phát triển của khoa học kỹthuật, máy công cụ đã có những bước phát triển lớn đáp ứng được yêucầu của sản xuất

Máy công cụ là thiết bị cơ bản để tạo nên các máy móc và dụng cụcủa các ngành kinh tế khác nhau Do đó mỗi quốc gia đều có chính sáchnhằm phát triển về số lượng và chất lượng của máy cắt kim loại và cũngchính loại trang thiết bị kỹ thuật này được coi là một yếu tố đặc trưng chotrình độ sản xuất, trình độ phát triển của mổi nước

Máy khoan là máy cắt kim loại chủ yếu dùng để gia công lỗ Ngoài

ra, nó còn dùng để khoét, doa, cắt ren bằng tarô, hoặc gia công những bềmặt có tiết diện nhỏ, thẳng góc hoặc cùng chiều trục với lỗ khoan

Việc thiết kế một cái máy khoan đứng là một quá trình rất phức tạpđòi hỏi người thiết kế phải vận dụng những kiến thức đã học để tính toáncác thông số của máy , tìm phương án tối ưu trong việc thiết kế, chế tạosao cho đảm bảo tính năng hoạt động và hiệu quả kinh tế của máy

Sau một thời gian tìm tòi học hỏi và sự làm việc tận lực của cá nhâncùng với sự chỉ bảo tận tình của thầy Đoàn Đình Quân và các thầy cô bộtrong bộ môn đã giúp cho em hoàn thành đồ án này Do kiến thức và thờigian có hạn nên không thể tránh khỏi những sai sót trong quá trình tínhtoán thiết kế Kính mong thầy cô chỉ dẫn thêm cho em để rút kinh nghiệmcho đồ án tiếp theo được tốt hơn

Em xin chân thành cảm ơn thầy Đoàn Đình Quân và các thầy cô bộmôn đã tận tình hướng dẫn chỉ bảo cho em hoàn thành đồ án này

Hưng Yên, ngày 1 / 12 / 2012

Sinh viên thực hiện:

Vũ Hữu Hiển

CHƯƠNG I PHÂN TÍCH MÁY TƯƠNG TỰ

I CHỌN MÁY TƯƠNG TỰ

Chọn máy khoan đứng K125 do nhà máy cơ

khí Hà Nội sản xuất để phân tích

1 Sơ bộ về máy khoan đứng K125

- Giải thích kí hiệu K125

+ K: Khoan

+ 1: Máy khoan đứng

+ 25: Đường kính mũi khoan lớn nhất là ∅25

Máy có thể gia công các lỗ có đường kính là (0

25)mm Độ chính xác gia công đạt (117))

Ra.Máy còn có thể taro, doa, khoét

2 Các thông số kĩ thuật của máy khoan K125

5 Khoảng cách từ tâm trục chính đến mặt

trượt thân máy

6 Khoảng cách lên xuống của trục khoan khi

đĩa phân khắc quay1vòng(bằng tay tự động)

7) Khoảng trượt của hộp tốc độ khoan sâu là 200 mm

9 Giới hạn tốc độ quay của trục khoan 97)  1360 V/p

10 Các tốc độ quay của trục khoan: 97), 140,

II:ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO HỘP TỐC ĐỘ MÁY KHOAN K125

Hộp tốc độ lắp trên thân máy, vỏ hộp đúc bằng gang xám có gia côngcác lỗ để lắp các ổ bi đỡ của trục

Trong hộp gia công rỗng để lắp các trục, trên các trục có bố trí cáckhối bánh răng cố định và di trượt Trên trục 2 có lắp cam lệch tâm để giúpcho bơm pistong làm việc, phía ngoài hộp có hai tay gạt, trên có lắp cácbánh răng rẻ quạt để điều khiến các tốc độ và để tạo ra 9 tốc độ cho máykhoan K125

Hộp tốc độ máy khoan K125 có các trục được bố trí theo phương thẳngđứng có tác dụng : Làm hộp giảm tốc nhỏ gọn, đỡ cồng kềnh, giảm giáthành khi gia công

Hình 1: Cảnh toàn hộp.

- HTĐ máy khoan K125 gồm có 3 trục, trên mỗi trục có lắp các khốibánh răng di trượt và cố định Vỏ hộp có dạng hình hộp chữ nhật được đúcbằng gang xám C15  32

Hình 2: Hình dáng bên ngoài HTĐ máy khoan K125

1 Các trục trong hộp tốc độ

1.1 Trục I:

Là trục then hoa Trên trục có lắp khối bánh răng di trượt 3 bậc Cácbánh răng này lắp ghép với nhau bằng lắp ghép trung gian có sử dụng thenbằng và vòng phanh

Đặc điểm của lắp ghép trung gian là có cả độ hở và độ dôi nhưng trị số

bé Khi lắp ghép có thể dùng tay, dùng búa hoặc dùng máy ép

Ưu điểm của việc lắp ghép đó là có thể thay thế từng bánh răng một

Bánh răng Z23 x 2,5: Có 23 răng mô đun là 2,5.

Bánh răng Z27) x 2,5: Có 27) răng mô đun là 2,5

Bánh răng Z25 x 2,5: Có 25 răng mô đun là 2,5

Bánh răng ( Z25 x 2,5 ) có tác dụng như một bánh răngrộng bản, phía đầu có giacôngmột rãnh để lắp ngàm gạt Bánh răng Z25 gia công rộng bản để tạo đủ 9 tốc độ cho hộp

2 Trục II.

Là trục then hoa Trên trục có lắp các khối bánh răng di trượt ba bậc Các bánh răng này lắp ghép với nhau bằng lắp ghép trung gian và định tâmtheo đường kính ngoài

Các trục được cố định với nhau bằng than bằng và vòng phanh

Khối bánh răng di trượt 3 bậc gồm :

 Bánh răng Z18 x 3: Có 18 răng mô đun bằng 3

 Bánh răng Z7)0 x 3: Có 7)0 răng mô đun bằng 3

 Bánh răng Z25 x 2,5: Có 25 răng mô đun bằng 2,5

 Bánh răng Z36 x 3: Có 36 răng mô đun bằng 3

Phía đầu bánh răng Z36 x 3 có gia công một rãnh để lắp ngàm gạt.Đồng thời trên trục còn có hai bánh răng cố định là:

 Bánh răng Z68 x 2,5: Có 68 răng mô đun bằng 2,5

 Bánh răng Z7)2 x 2,5: Có 7)2 răng mô đun bằng 2,5

Hai bánh răng này được lắp cố định trên trục bằng 2 vòng phanh

Phía đầu trục có lắp một cam lệch tâm để bơm dầu pistong hoạt động.Trục được đỡ bằng 2 ổ bi đỡ

3 Trục III

Đây là trục chính của hộp cà cũng là trục chính của máy

Trục được chế tạo rỗng, đoạn đầu của trục gia công then hoa phíatrong

Trên trục có lắp 3 bánh răng cố định:

Bánh răng Z45 x 3: Có 45 răng mô đun bằng 3.

 Bánh răng Z27) x 3: Có 27) răng mô đun bằng 3

 Bánh răng Z63 x 3: Có 25 răng mô đun bằng 3

Các bánh răng này được cố định trên trục nhờ vai trục và vòng phanh

III:NGUYÊN LÝ VÀ ĐẶC ĐIỂM LÀM VIỆC

1 Nguyên lý làm việc

Chuyển động được truyền từ động cơ đến trục I qua bộ truyền đai.Trục I quay làm khối bánh răng di trượt 3 bậc là Z25, Z27), Z23 lắptrên trục I quay cùng vận tốc

Dùng tay gạt điều chỉnh để khối bánh răng này lần lượt ăn khớp vớikhối bánh răng di trượt trên trục II là Z18, Z45, Z36 hoặc ăn khớp với 2bánh răng lắp cố định trên trục là Z36 và Z7)2 Làm chi trục II chuyển độngvới các vận tốc khác nhau tùy vào sự ăn khớp của các bánh răng trên trục I

và II

Dùng tay gạt điều chỉnh khối bánh răng di trượt trên trục II lần lượt ănkhớp với khối bánh răng cố định trên trục III là Z45, Z27), Z63 làm trục IIIchuyển động quay tròn với các vận tốc khác nhau Tùy vào sự ăn khớp củacác cặp bánh răng

- Xích tốc độ:

Z25 Z70

Z18 Z63

Động cơ

N =2,8 kw n=1420 v/ p I

Z23

Z 72

Z 36

Z 45

1 PHÂN TÍCH CÁC CHUYỂN ĐỘNG TẠO HÌNH – THIẾT KẾ SƠ ĐỒ KẾT CẤU ĐỘNG HỌC CỦA MÁY

- Máy khoan dùng để gia công lỗ, mở rộng lỗ, khoét ,doa lỗ Ngoài ra máy có thể gia công tự động, liên tục ren trong và ren ngoài bằng taro máy

- Các chuyển động tạo hình của máy khoan bao gồm chuyển động quay tròn V của trục chính và chuyển động tịnh tiến của mũi khoan.Với + Tỉ số truyền cửa hộp tốc độ : iv

+ Tỉ số truyền của hộp chạy dao : is

+ Động cơ : ĐC

- Ta có các phương án sơ đồ kết cấu động học

Phương án 1 Phương án 2

Phương tình xích động xích chạy dao

+ Phương án 1: 1vg/tc.M.is.i3 4.i5 6 = S

+ Phương án 2: nđ c.i1 2.i 2 3.i4 5.is.M= S

+ Phương án 3: nđ c 2.is.M= S

So sánh:

Phương án 1 có mối liên hệ mật thiết giữa tốc độ quay của trục chính nt c vàlượng chạy dao S, điều này giúp ta dễ điều chỉnh chế độ cắt khi gia công các chi tiết khác nhau

Phương án 2 không có mối quan hệ trực tiếp giữa số vòng quay trục chính

và lượng chạy dao, nếu ta điều chỉnh máy để gia công phải tính toán để tìmmối quan hệ giữa V và S điều này rất khó

Phương án 3 sử dụng 2 động cơ nên rất tốn kém, hơn nữa việc bố trí 2 dộng cơ trên máy cũng khó khăn, làm cho máy công kềnh Phương án này cúng giống như phương án 2 không có mối quan hệ trực tiếp giữa tốc độ cắt và lượng tiến dao

Vậy ta chon phương án 1 là phương án tối ưu nhất

1 CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA MÁY

Theo đề bài cho ta có

- Ku v = 1 thuộc chất lượng vật liệu dụng cụ cắt)

- Kn v = 0,7)5 (hệ số phụ thuộc tình trạng bề mặt gia công)

1840

43,8 42

1, 4 14 0,1

R

     Chọn Zs = 14

1840 1,6 log 1,6 log 2,62

42

n x

n

Chọn x = 3

Vậy số nhóm truyền tối thiểu là x = 3

Với số cấp tốc độ của máy là 12 ta có các phương án không

gian:3x2x2; 2x3x2; 2x2x3

Vậy có 3 phương án không gian và ta chọn phương án tối ưu nhất

So sánh các phương án không gian :

+tổng số trục của các phương án không gian bằng nhau :

P: số tỷ số truyền

+chú ý lượng bánh răng chịu mômen xoắn ở trục cuối cùng

+chú ý các cơ cấu đặt biệt trong ly hợp ma sát , phanh

Lập bảng so sánh phương án không gian:

Từ bảng ta có thể chọn phương án không gian là 3 x 2 x 2

PATT II III I PATT III I

II

PATT III II I

PAKG 2 x 3 x 2 2 x 3 x 2 2x 3 x 2 2 x 3 x2 2 x 3 x2 2 x 3 x 2PATT I II III I III II II I III II III I III I II III II I

Từ bảng trên ta loại hai phương án thứ tự I III II và II III I

Còn lại các phương án sau:

Từ các phương án ta chọn phương án thứ tự b:II, I, III phương án này

có ưu điển sau:

+Các tia nghiên sang phải biểu diễn tỷ số truyền i > 1

+Các tia nghiên sang trái biểu diễn tỷ số truyền i < 1

+Các tia thẳng đứng biểu diễn tỷ số truyền i = 1

+ các tia song song có giá trị như nhau

b) ta có công thức kết cấu sau:

Z = 12 = 2[3] x 3 [1] x 2 [6]

Vậy đường kính bánh đai nhỏ và lớn là: d = 128 (mm); D = 200 (mm)

.

n

PAKG : 2 X 3 X 2 PATT : II I III Lượng mở: [3] [1] [6]

Ở đây ta xác định số răng của các bánh răng theo phương pháp tínhchính xác Yêu cầu khi tính theo phương pháp này là các bánh răng có cùng môđun và các khoảng cách trục trong một nhóm truyền là bằng nhau Hay : Zx = E 1 (f 1 + g 1 ) = E2 (f2 + g 2 ) = = EP (fP + g P )

Gọi k là bội số chung nhỏ nhất của các tổng (fx + gx ):

số răng tính ra không nhỏ hơn số răng giới hạn Zm i n = 17) Cho nên đểtránh hiện tượng cắt chân răng thì cần đảm bảo: Z  Zm i n

Trong hộp tốc độ có 3 nhóm truyền với các tỷ số truyền sau :

Tổng số răng của một cặp bánh răng ăn khớp trên trục :

Z1'=K E g1

f1+g1=12 5

2 ( 1+2)=40

Z2 = K.E

f2

f2+g2=12 5

7 ( 7+5 )=35

Z2'=K E g2

f2+g2=12 5

5 ( 7+5 )=25

Vì i3<1 nên ta tính Emin theo Zmin chủ động:

Z3'=K E g3

f3+g3=84 1

31 ( 11+31)=62

Z4 = K.E

f4

f4+g4=84 1

1 ( 1+2)=28

Z '4=K E g4

f4+g4=84 1.

2 ( 1+2)=56

Z5 = K.E

f5

f5+g5=84 1

5 ( 5+7 )=35

Z5'=K E g5

f5+g5=84 1.

7 ( 5+7 )=49

Vậy bội số chung nhỏ nhất của các tổng trên : K = 2.3 3 = 54

Em i n tính tại tia có tỷ số truyền i6 ; Bánh răng Z m i n là chủ động nên :

Z6'=K E. g6

f6+g6=54 2

43 ( 11+43 )=86

Z 7 = K.E

f7

f7+g7=54 2

2 ( 2+1 )=72

Z7'=K E g7

f7+g7=54 2.

1 ( 2+1)=36Vậy số răng của các bánh răng trong hộp như sau :

Z1 = 20 ; Z1'=40

Z2 = 35 ; Z2

'

=25Z3 = 22 ; Z3

 Số vòng quay tiêu chuẩn n tc :

Tra bảng số vòng quay tiêu chuẩn , ta có chuỗi số vòng quay:

42.5, 60, 86, 118, 17)0, 236, 335, 47)5, 67)0, 950,1320, 1900

vòng/phút

 Số vòng quay thực tế nt h

.d

Với : nđ c = 1450 (vòng/phút)

đ a i = 0,985 ( đ a i : hiệu suất bộ truyền đai)

iđ a i = 0,7) (iđ a i :tỷ số truyền của bộ truyền đai)

Từ các giá trị trên ta tính sai số và lập được bảng sau:

Lập bảng tính sai số tốc độ của trục chính theo cong thức sau:

Bảng 2.3 : Bảng tính toán và so sánh sai số vòng quay:

Vậy n <[n]thỏa mãn Vậy bộ truyền thiết kế thỏa mãn yêu cầu thiết kế

- Lập bảng tính sai sô từng cặp bánh răng như sau:

1 , 413 ] x 100% 0,53 4,14

[1, 411 2 − 28

56 1

1 , 412 ] x 100% -0,60 4,1 5

[1,411 −

35 49 1

6

[1, 411 4 − 22

86 1

1 , 414 ] x 100% 1,19 4,17

62

56 49 36

86

72

28 35 25

200

40

35 20

128

N= 4 Kw

4 THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC XÍCH CHẠY DAO

Đặc điểm kết cấu hộp chạy dao của máy khoan đứng là dịch chuyển theotrục chính nên đòi hỏi phải bố trí riêng và có kết cấu nhỏ gọn, khối lượngcàng nhỏ càng tốt Cho nên ta sử dụng hộp chạy dao có cơ cấu then kéo và

sử dung bánh răng dùng chung Cơ cấu này đơn giản bao gồm một số bánhrăng hình tháp ghép ngược nhau, có một trục gồm các bánh răng cố định,trục kéo gắn các bánh răng lồng không, khi cần sự ăn khớp của cặp bánhrăng nào chỉ việc di chuyển then kéo

Số bánh răng trên một trục bộ then kéo từ 3  5 không nên lớnhơn Để đảm bảo then kéo không móc vào 2 bánh răng cùng một lúc thìhai đỉnh then kéo cần cách nhau một khoảng bằng (k -

1

2 ).b; với b làkhoảng cách giữa hai bánh răng lân cận, k là số bánh răng của mổi hệ hìnhtháp

4.1 Xác định chuỗi số vòng quay và công bội :

Các thông số ban đầu dựa trên tính năng kỹ thuật của máy K125:

Hình vẽ: Sơ đồ phương án không gian HCD

I

II

III

PAKG: 3 x 3

 Phương án không gian :

Từ cấp số vòng quay Zs = 9 và số nhóm truyền tối thiểu x = 2 ta cócác phương án không gian sau :

(K: số nhóm bánh răng truyền dẫn trong hộp tốc độ)

Ta có các phương án thứ tự sau: Do cả 2 nhóm bánh răng đều có 3 cặpbánh răng nên PATT là như nhau

Từ phương án trên ta chọn phương án thứ tự I-II với lượng mở tươngứng [1] - [3] Vì theo phương án này lưới kết cấu có dạng rẻ quạt đồngđều, điều đó chứng tỏ hộp tốc độ nhỏ gọn, các tỷ số truyền tăng đều, cácbánh răng làm việc với tốc độ hơn kém nhau không đều nên các bánh răngmòn đồng đều.

Lưới đồ thị vòng quay:

Ta có phương trình xích động xích chạy dao là:

1 vòng trục chính M.is.i3 4.i5 6 = S

is là chạc điều chỉnh lượng chạy dao

M là cơ cấu bánh răng làm nhiệm vụ biến đổi chuyển động quaythành chuyển động tịnh tiến

Theo lưới kết cấu ta có

Nhóm truyền 1 i1:i 2:i3 = 1: : 2

Nhóm truyền 2 i4:i 5:i6 = 1:3 : 6

    => f1+ g1 = 81

i2 =

2 2

1, 26 5

f g

    => f2+ g2 = 9

i3 = 1

6 6

1 1

f g

 Bội số chung nhỏ nhất của nhóm truyền thứ nhất ( 81,9,2) = 162= K

f g

K f



Số răng của các cặp bánh răng trong nhóm truyền thứ nhất :

s = 0,03.1,263 = 0,06 (mm/v)n5 = n1 4

s = 0,03.1,264 = 0,07)56 (mm/v)n6 = n1 5

s = 0,03.1,265 = 0,0952 (mm/v)n7) = n1 6

s = 0,03.1,266 = 0,120 (mm/v)n8 = n1 7)

s = 0,03.1,267) = 0,151 (mm/v)

62 100 72 90 81 81

36 45 50 31

23 58 0,120 n =

n9 = n1 8

s = 0,03.1,268 = 0,190 (mm/v)

Theo đồ thị vòng quay ta chọn tốc độ vào của trạc điều chỉnh th vòng quay ta ch n t c ị vòng quay ta chọn tốc độ vào của trạc điều chỉnh ọn Emin = 1 => ∑Z = 162 ốc độ vào của trạc điều chỉnh độ vào của trạc điều chỉnh ào của trạc điều chỉnh v o c a tr c i u ch nh ủa trạc điều chỉnh ạc điều chỉnh đ ều chỉnh ỉnh

l ượng chạy dao là: ng ch y dao l : ạc điều chỉnh ào của trạc điều chỉnh

n = n7 = 0,120

Th c t t c ực tế tốc độ đầu ra của chạc điều chỉnh ế tốc độ đầu ra của chạc điều chỉnh ốc độ vào của trạc điều chỉnh độ vào của trạc điều chỉnh đầu ra của chạc điều chỉnh u ra c a ch c i u ch nh ủa trạc điều chỉnh ạc điều chỉnh đ ều chỉnh ỉnh

Ta có ph ương trình đường truyền ng trình đường truyền ng truy n ều chỉnh

62 36

0,0595

100 45  ; n5 = 0,120

7)2 36

0,07)58

90 45  ; n6 = 0,120