Phần I THIẾT KẾ HỘP TỐC ĐỘ HỘP TỐC ĐỘ DÙNG CƠ CẤU BÁNH RĂNG DI TRƯỢT I.. Xác định các thông số động học cơ bản.. Xác định số răng của các cặp bánh răng... Thiết kế nhóm cơ sở dùng cơ cấu
Trang 1BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA CƠ KHÍ –BỘ MÔN CHẾ TẠO MÁY
THIẾT KẾ MÁY CẮT KIM LOẠI
GVHD: Trần Quốc Hùng SVTH: Hàn Trung Nhật MSSV: 10403081
Trang 2BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHIÃ VIỆT NAM
Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TpHCM Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc
-
-KHOA CƠ KHÍ MÁY – BỘ MÔN CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY
NHIỆM VỤ TIỂU LUẬN CHUYÊN ĐỀ: THIẾT KẾ MÁY CẮT KIM LOẠI
Họ và tên sinh viên: Hàn Trung Nhật MSSV: 10403081
Đề 15 : Thiết kế một máy tiện vạn năng với các yêu cầu sau đây:
1 Hộp tốc độ dùng cơ cấu bánh răng di trượt có các thông số sau:
Phương án không gian Z = 3 (1.1.3 + 1.2.2) = 20
Số vòng quay nhỏ nhất của trục chính : nmin = 5 vòng/phút
Công bội của chuỗi số vòng quay : = 1,41
Động cơ có công suất N = 5 KW ; số vòng quay nđc = 2940 vòng/phút
2 Hộp chạy dao có nhóm cơ sở dùng cơ cấu Norton và nhóm gấp bội dùng
cơ cấu Mean để tiện các loại ren sau:
Ren quốc tế : tp = 0,5 ; 0,625 ; 0,75 ; 0,875 ; 1 ; 1,25 ; 1,5 ; 1,75 ; 2 ; 2,25 ; 2,5 ; 2,75 ; 3 ; 3,5 ; 4 ; 4,5 ; 5 ; 5,5 ; 6 ; 7 (20 giá trị)
Ren mođun : m = 0,25 ; 0,5 ; 0,625 ; 0,75 ; 0,875 ; 1 ; 1,25 ; 1,375 ; 1,5
; 1,75 ; 2 ; 2,25 ; 2,5 ; 2,75 ; 3 ; 3,5 (16 giá trị)
Ren Anh : n = 56 ; 48 ; 44 ; 40 ; 36 ; 32 ; 28 ; 24 ; 22 ; 20 ; 18 ; 16 ; 14
; 12 ; 11 ; 10 ; 9 ; 8 ; 7 ; 6 ; 52
1
; 5 ; 42
1
; 4 (24 giá trị)
Ren Pitch : 112 ; 96 ; 88 ; 80 ; 72 ; 64 ; 56 ; 48 ; 44 ; 40 ; 36 ; 32 ; 28 ;
24 ; 22 ; 20 ; 18 ; 16 ; 14 ; 12 ; 11 ; 10 ; 9 ; 8 (24 giá trị) Yêu cầu các tỉ số truyền của nhóm gấp bội igb = 1/8 ; 1/4 ; 1/2 ; 1/1
Ngày giao nhiệm vụ: 8/11/2014
Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 30/12/2014
Giảng viên hướng dẫn: Trần Quốc Hùng
Trang 3Phần I THIẾT KẾ HỘP TỐC ĐỘ HỘP TỐC ĐỘ DÙNG CƠ CẤU BÁNH RĂNG DI TRƯỢT
I Xác định các thông số động học cơ bản.
Phương án khơng gian Z = 3 (1.1.3 + 1.2.2) = 20
Công bội của chuỗi số vòng quay : = 1,41
Động cơ có công suất N = 5 KW ; số vòng quay nđc = 2940 vòng/phút
Theo bảng 1-3 bảng số vòng quay tiêu chuẩn sách thiết kế máy cắt kim loại ta có số vòng quay của truc chính như sau
n2 = 7,1 vg/p n12 = 224 vg/p
n3 = 10 vg/p n13 = 315 vg/p
n4 = 14 vg/p n14 = 450 vg/p
n5 = 20 vg/p n15 = 630 vg/p
n6 = 28 vg/p n16 = 900 vg/p
n7 = 40 vg/p n17 = 1250 vg/p
n8 = 56 vg/p n18= 1800 vg/p
n9 = 80 vg/p n19 = 2500 vg/p
n10 = 112 vg/p n20 = 3550 vg/p
II Chọn phương án không gian.
Với Z = 3 (1.1.3 + 1.2.2) = 20
Số cấp tốc độ nhanh: Z.Z0’ =3 1 1 3 = 9 cấp
(1) (0) (0) (3) Số cấp tốc độ chậm: Z.Z0’’ = 3 1 2 2 = 12 cấp
(1) (0) (3) (6) Kiểm tra Ri = φ x i(p i−1)
= 1,416 (2−1) = 1,416 = 7,85 < [Ri] Đạt
Ta làm trùng 1 cấp tốc độ
Trang 4III Lưới kết cấu.
n1 n2 n3 n4 n5 n6 n7 n8 n9 n10 n11n12 n13n14 n15 n16n17n18 n19 n20
III
II
I
V
IV
n0
n0
Trang 5IV Đồ thị vòng quay.
n1 n2 n3 n4 n5 n6 n7 n8 n9 n10 n11 n12 n13n14 n15n16n17n18 n19 n20
III
II
I
V
IV
i1
i2
i4
i9
i5
n0
i6
i10
i3
i12
1 Từ đồ thị vòng quay ta có các tỷ số truyền
i1 = i4 = i5 = i7 = i11 = φ14 = 1,411 4 = 3,951
i2 =φ13 = 2,801
i3 =φ12 = 1,981
i6 = i12 =1φ = 1,411
i8 = i10 = i13 = φ2 = 1,98
i9 = φ = 1,41
2 Tỷ số truyền đai.
Trang 6Từ đồ thị vòng quay ta có n0 = n 16 = 1250 vg/p
Từ đề bài cho nđc = 2940 vg/p
iđ = n0
n đ c = 2940125 = D đ
D đ , = 125294
3 Xác định số răng của các cặp bánh răng.
Theo bảng 2-4 bảng chọn bánh răng
84
i1 = i7 = φ14 = 3,951 = 17
67 = 1
3,94
i2 =φ13 = 2,801 = 2262 = 1
2,81
i3 =φ12 = 1,9881 = 2856 = 1
2
1
φ4 = 3,951 = 16
64 = 1
4
1
φ4 = 3,951 = 16
64 = 1
4
i6 = 1φ = 1,411 = 33
47 = 1
1,42
28
i
10 = 1,98 = 4824
1
φ4 = 3,951 = 17
67 = 1
3,94
i2 =1φ = 1,411 = 3549 = 1
1,40
i3 = i8 = φ2 = 1,98 = 5628 = 2
Kiểm tra lại các tỷ số truyền theo điều kiện sai số cho phép
∆i ≤ [∆i] Sai số về tỷ số truyền ∆i
Trang 7∆i = i tt−i tc
i tc %
Với, itt : tỷ số truyền thực tế sau khi có được số răng của các bánh răng
itc : tỷ số truyền tiêu chuẩn
Sai số về tỷ số truyền cho phép [∆i]
Kiểm tra các tỷ số truyền
∆i1 =∆i7 =∆i11 = i tt−i tc
i tc % =
1 3,94−
1 3,95 1 3,95
∆i2 = i tt−i tc
i tc % =
1 2,81−
1 2,80 1 2,80
∆i3 = i tt−i tc
i tc % =
1 1,98−
1 2 1 2
∆i4 = ∆i5 = i tt−i tc
i tc % =
1
4−
1 3,95 1 3,95
∆i8 =∆i13 = ∆i10 = i tt−i tc
i tc
% = 2 – 1,981,95 100 = 1 %
∆i9 =∆i6 = i tt−i tc
i tc % = 1,42 – 1, 411, 41 100 = 0,7%
∆i12 = i tt−i tc
i tc % = 1,40 – 1,411,41 100 = - 0,7%
Các tỉ số truyền i đạt đều nằm trong giới hạn cho phép.
4 Sơ đồ động
Trang 8Z 6
Z 6 '
Z 5 '
Z 5
Z 3
Z 9
Z 9 '
Z 3 '
Z 3
Z 2
Z 1
Z 1 '
Z 3 '
Z 2 '
Z 7 '
Z 8 '
Z 8
Z 7
Z 10
Z 10 '
III
II
I
V
IV
Z 13
Z 13 '
Z 11
Z 12
Z 12 '
Z 11 '
5 Sơ đồ truyền lực
n 1
n 2
n 3
n 4
Trang 9n 5
n 6
n 7
n 8
n 9
n 10
n 11
n 12
n 13
n 14
n 15
n 16
n 17
n 18
n 19
n 20
Trang 106 Tính số vòng quay thực tế.
n1 = n0n1n4n5n7 = 1250 1767.16
64.
16
64.
17
67 = 5 vg/p
n2 = n0n2n4n5n7 = 1250 2262.1664.6416.1767 = 7 vg/p
n3 = n0n3n4n5n7 = 1250 2856.1664.1664.1767 = 9,9 vg/p
n4 = n0n1n4n6n7 = 1250.1767.1664.3347.1767 = 14,1 vg/p
n5 = n0n2n4n6n7 = 1250.2262.1664.3347.1767 = 19,7 vg/p
n6 = n0n3n4n6n7 = 1250.2856.1664.3347.1767 = 27,8 vg/p
n7 = n0n1n4n5n8= 1250.1767.1664.1664.5628 = 39,4 vg/p
n8 = n0n2n4n5n8= 1250.2262.1664.6416.5628 = 55,4 vg/p
n9 = n0n3n4n5n8= 1250.2856.1664.1664.5628 = 78 vg/p
n10 = n0n1n4n6n8= 1250.1767.1664.3347.5628 = 111,3 vg/p
n11 = n0n2n4n6n8= 1250.2262.1664.3347.5628 = 155,7 vg/p
n12 = n0n3n4n6n8= 1250.2856.1664.3347.5628 = 219,4 vg/p
n13 = n0n2n9n10n11 = 1250.2262.2840.2448.1767 = 321,5 vg/p
n14 = n0n3n9n10n11 = 1250.2856.4028.4824.1767 = 453 vg/p
n15 = n0n1n9n10n12 = 1250.1767.4028.4824.3549 = 647 vg/p
n16 = n0n2n9n10n12 = 1250.2262.2840.2448.3549 = 905 vg/p
n17 = n0n3n9n10n12 = 1250.2856.4028.4824.3549 = 1275 vg/p
n18= n0n1n9n10n13 = 1250.1767.4028.4824.5628 = 1812 vg/p
n19 = n0n1n9n10n13 = 1250.2262.2840.2448.5628 = 2534 vg/p
n20 = n0n1n9n10n13 = 1250.2556.4028.4824.5628 = 3571 vg/p
Trang 116 Tính sai số vòng quay.
Tính sai số ∆n giữa số vòng quay thực tế ntt của máy so với vòng quay tiêu
chuẩn ntc theo công thức sau
∆n = n tt−n tc
n tc .100%
Sai số vòng quay cho phép
[∆n ] = ±10 (φ -1 ) = ±10 (1,41 – 1 ) = 4,1 %
Ta có thể làm tròn : [∆n] = ±4.1%
Lập bảng đánh giá sai số vòng quay
ntt(vg/p) 1275 1812 2534 3571
ntc(vg/p) 1250 1800 2500 3600
Trang 12Đồ thị sai số
4,1
0
-4,1
n1
n2
n3
n4
n5
n6
n7
n8
n9
n10
n11
n12
n13
n14
n15
n16
n17
n18
n19
n20
?i
Phần 2 Thiết kế hộp chạy dao
Hộp chạy dao cĩ nhĩm cơ sở dùng cơ cấu Norton và nhĩm gấp bội dùng
cơ cấu Mean để tiện các loại ren sau:
Ren quốc tế : tp = 0,5 ; 0,625 ; 0,75 ; 0,875 ; 1 ; 1,25 ; 1,5 ; 1,75 ; 2 ; 2,25 ; 2,5 ; 2,75 ; 3 ; 3,5 ; 4 ; 4,5 ; 5 ; 5,5 ; 6 ; 7 (20 giá trị)
Trang 13 Ren mođun : m = 0,25 ; 0,5 ; 0,625 ; 0,75 ; 0,875 ; 1 ; 1,25 ; 1,375 ; 1,5
; 1,75 ; 2 ; 2,25 ; 2,5 ; 2,75 ; 3 ; 3,5 (16 giá trị)
Ren Anh : n = 56 ; 48 ; 44 ; 40 ; 36 ; 32 ; 28 ; 24 ; 22 ; 20 ; 18 ; 16 ; 14
; 12 ; 11 ; 10 ; 9 ; 8 ; 7 ; 6 ; 52
1
; 5 ; 42
1
; 4 (24 giá trị)
Ren Pitch : 112 ; 96 ; 88 ; 80 ; 72 ; 64 ; 56 ; 48 ; 44 ; 40 ; 36 ; 32 ; 28 ;
24 ; 22 ; 20 ; 18 ; 16 ; 14 ; 12 ; 11 ; 10 ; 9 ; 8 (24 giá trị) Yêu cầu các tỉ số truyền của nhĩm gấp bội igb = 1/8 ; 1/4 ; 1/2 ; 1/1
I Thiết kế động học.
1 Sắp xếp bảng ren.
Ren modun
Ren pitch
Ren quốc tế
Ren anh
Trang 14112 56 28 14
2 Thiết kế nhóm cơ sở dùng cơ cấu Norton
I
II
28
Z A
II
I
Ch?t cài
n II
n I
Do bảng sắp xếp bước ren cĩ 6 hàng nên ta cần cĩ 6 tỷ số truyền
Để tính số răng Zn của các bánh răng hình tháp trong cơ cấu Norton, ta
chọn 1 cột có đầy dủ nhất các bước ren làm dãy bước ren cơ sở ở đây ta chọn cột 1/1
Để cắt ren quốc tế cần các bánh răng là:
Z1 ; Z2 ; Z3 ; Z4 ; Z5 ; Z6 = 4 ; 4,5 ; 5 ; 5,5 ; 6 ; 7
Trang 15Vì số răng cần giới hạn là 24 ≤ Z ≤ 60
Ta nhân với 1 hằn số là 8 : Z1 ; Z2 ; Z3 ; Z4 ; Z5 ; Z6 = 32 ;36 ;40 ; 44 ; 48 ; 56
Để cắt ren Modun là:
Z1 ; Z2 ; Z3 ; Z4 ; Z5 ; Z6 = 2 ; 2,25 ; 2,5 ; 2,75 ; 3 ; 3,5
Ta nhân với 1 hằng số là 16 : Z1 ; Z2 ; Z3 ; Z4 ; Z5 ; Z6 = 32 ;36 ;40 ; 44 ; 48 ; 56
Để cắt ren Anh là :
Z1 ; Z2 ; Z3 ; Z4 ; Z5 ; Z6 = 4 ; 4,5 ; 5 ; 5,5 ; 6 ; 7
Ta nhân với 1 hằng số là 8 : Z1 ; Z2 ; Z3 ; Z4 ; Z5 ; Z6 = 32 ;36 ;40 ; 44 ; 48 ; 56
Để cắt ren Pitch là:
Z1 ; Z2 ; Z3 ; Z4 ; Z5 ; Z6 = 8 ;9 ;10 ; 11 ; 12 ; 14
Ta nhân với 1 hằng số là 4 : Z1 ; Z2 ; Z3 ; Z4 ; Z5 ; Z6 = 32 ;36 ;40 ; 44 ; 48 ; 56
Vậy ta chọn số răng của bánh răng hình tháp là : Z1 ; Z2 ; Z3 ; Z4 ; Z5 ; Z6 =
32 ;36 ;40 ; 44 ; 48 ; 56
Chọn ZA = 28
3 Thiết kế nhóm gấp bội dùng cơ cấu Mêan
Mêan là một cơ cấu truyền động có ba trục I,II và III Trên hai trục I và
II lắp những khối bánh răng 2 bậc Z1-Z2 giống nhau , trông đó chỉ có khối bánh răng đầu ở trục chủ động I được lắp cố định vào còn các khối khác lắp lòng không và luôn ăn khớp vơi nhau Chuyển động truyền đến trục III bánh răng di trượt ZA Tùy theo vị trí của bánh răng di trượt trên trục III mà cơ cấu Mêan thực hiện những tỷ số truyền khác nhau
Ta có : igb = 18 ;1
4 ; 1
2; 1 1
Trang 16Z1 = 39 Z2 = 26
Z4 = 39
ZA = 52
Z3= 52
Zcd
Zcd
Zcd
Theo cơ cấu trên ta có
Chọn trước ZA = 52
Z4 Z3
Z3 Z3
Z A = 2652= 12
Z3 Z4
Z1 Z2
Z3 Z3
Z A = Z2
Z3 Z2
Z A = 2652.26
52 = 14
Z3 Z4
Z1 Z2
Z3 Z4
Z1
. Z2
Z3 Z3
Z3 Z2
Z3 Z2
Z3= 2652.26
52.2652 = 18
4 Thiết kế nhóm truyền động bù.
Trang 17L1 L2
32
36 38 40
4448 56
28
III II
I
icd1
icd2
itt1
itt2
39 26
39 52
52
VII
IV
V
VI
Để tính ib1 cho máy cắt theo bước ren quốc tế tp = 5 mm Theo bảng xếp ren ta chọn trước bước vít me tx = 6 mm , bánh răng di trượt của cơ cấu norton trên trục II có ZA = 28.Theo bảng xếp ren tỷ số truyền của nhóm gấp bội igb = 1 và bánh răng ZN = 40 của khối hình tháp ăn khớp với bánh răng ZA nên;
ics = iN = Z3
Z A = 4028 Từ công thức (3-29) tính được t ỷ số truyền bù
ib = icđ.itt1 = t p
i cs i gb t x = 405
28.
1
1.6 = 127 Dựa theo máy hiện có chọn trước icđ1 = 2536
ttt1 = i b 1
i cđ 1 = 127 .25
36 = 4250
Trang 18Bộ bánh răng itt = 4250 có thể dùng để cắt ren Anh nhưng vì cắt ren Anh thực hiện trên đường truyền bị động của xích chạy dao nên cần phải tính thêm icđ2 Muốn thục hiện xích bị động này phải đóng ly hợp L1 và chuyển động trực tiếp từ trục I sang trục III rồi đến trục II Chuyển động đến nhóm gấp bội qua tỷ số truyền cố định icđ2
Chọn cắt thử ren Anh có n = 8 ren/1 inch tức là tp = 25,4/8 Dựa vào bảng xếp ren ta biết được igb = ¼ và ics= iN = Z A
Z1 = 2832
icđ2 = i t p
cs i gb i tt 1 t x =
25,4 8 28
32.
1
4.
42
50.6
= 7225
Để tính tỷ số truyền itt2 khi cắt ren modun dùng đường truyền chủ động của xích chạy dao với icđ1 đả biết Cho máy cắt thử ren modun m = 3 tức tp
= π.m = 227 .3 Dựa vào bảng xếp ren ta có igb = 1 ; ics = 4828 do đó
itt2 = t p
i cs i gb i c đ 1 t x =
22
7 .3 48
28.
1
1.
25
36.6
= 3325 = 66
50
Đóng các ly hợp L1 , L2 và L3 khi cần tiện ren chính xác
5 Kiểm tra sai số bước ren
Sau các bước thiết kế trên ta cần tiến hành kiểm tra các bước ren được cắt Mỗi loại ren ta chỉ cần kiểm tra 1 bước
Đối với ren quốc tế
Cắt thử ren quốc tế có tp = 3 mm có ics = 4828 ; igb = 12 ; icđ1 = 2536 ; itt = 4250 tx = 6
Thế vào phương trình cắt ren ta có
1vtc 4250 2536 4828 3625 12 6 = 3 mm Như vậy khi cắt ren quốc tế ta không có sai số
Đối với ren Anh :
Cắt thử bước ren n = 5 ren/1 inch tức là tp = 25,45 = 5,08 mm
Ta có: ics = 2840 ; igb = 12 ;itt1 = 4250 ; icđ2 = 7225 ; tx = 6
Thế vào phương trình cắt ren ta có:
Trang 191vtc 4250 2840 7225 1
2 6 = 5,08032 mm Sai số : ∆tp = 5,08032 – 5,08 = 0,0032 mm
Đối với ren Modun :
Cắt thử bước ren có m = 1, Tức là tp = π.m = 3,1416 mm
Ta có : ics = 3228 ; igb = 12 ; itt2 = 6650 ; icđ1 = 2536 ; tx = 6
Thế vào phương trình cắt ren ta có:
1vtc 6650 2536 3228 12 6 = 3,14258 mm Sai số : ∆tp = 3,14255 – 3,1416 = 0,00125 mm
Đối với ren Pitch:
Cắt thử bước Ren có Dp = 32 tức là: tp = 25,4 π D
p = 25,4.3,1432 = 2,49364 mm
Ta có : ics = 2832 ; igb = 18 ; itt2 = 6650 ; icđ2 = 7225 ; tx = 6
Thay vào phương trình cắt ren ta có:
1vtc 6650 2832 7225 18 6 = 2,4948 mm Sai số : ∆tp = 2,4948 – 2,49364 = 0,00124 mm
Kết luận: Qua kiểm tra các bước ren của máy thiết kế ta thấy rằng sai số
của việc chọn tị số π dẫn đến bước ren có sai số nhưng do giá trị rất nhỏ nên phương án thiết kế này có thể chấp nhận được