Thiết kế động học toàn máy

- theo yêu cầu máy cần thết kế là 12 cấp tốc độ.

+ Khả năng chế tạo dễ.

+ Truyền động êm, HTC không bị ảnh hưởng rung động do HTĐtruyền đến

+ Dễ bố trí truyền động trong hộp

+ Giá thành chế tạo cao

+ Máy cồng kềnh

2.1.1 Thiết kế động học HTĐ

1 Công bội ϕ:

Trong đó: Rn – Phạm vi điều chỉnh tốc độ

Z – Số cấp tốc độ Z=12

có những ưu điểm sau:

+ Điều chỉnh vận tốc dễ dàng

+ Có thể truyền được mô men xoắn và công suất lớn mà kíchthước tương đối nhỏ

+ Hạn chế tiềng ồn, ít mòn, đỡ tốn năng lượng, nâng cao được hiệu suất truyền động

+ Chỉ dùng được bánh răng thẳng, rất khó dùng bánh răngnghiêng và không dùng bánh răng chữ V

+ Kích thước theo chiều trục tương đối lớn

min

=

n n

R n

a Tính số nhơm truyền tối thiểu:

Do đó, lấy số nhóm truyền tối thiểu = 3

b Chọn phương án không gian:

truyền bánh răng di trượt 2, 3 bậc

Ta xét các phương án sau:

Z = 12 =3x2x2 = 2x3x2 = 2x2x3

+ Tổng số răng của hộïp: Sr = 2(P1+P2+P3+ +Pn)

+ Chọn chiều dài sơ bộ của hộp tốc độ theo công thức: Lmin = Σb +Σf

Trong đó: b - chiều rộng bánh răng Chọn b = 15(mm)

f - Khoảng hở để lắp miếng gạt, rãnh để thoát daoxọc răng của khối bánh răng di trượt nhiều bật hay để bảo vệ khigạt vào khớp và ra khớp(yêu cầu khối bánh răng di trượt phải rakhớp hoàn toàn khối bánh răngn khớp với nó một khoảng bằngkhe hở f rồi mới được ghép gạt vào khớp sang cặp bánh răngkhác) f = 10 [mm]

Bảng 2.1: Lập bảng so sánh phương án không gian:

3x2x22x3x22x2x3Tổng số bánh răng141414Tổng số trục444Chiều dài

Lmin11b+16f11b+16f11b+16fSố bánh răng ở trục ra223PAKGYếu tố so sánh

min

log 6 , 1

n n

97 , 2 20 1440 log 6 ,

=

x

- Từ những điều kiện phân tích trên ta có sơ đồ động HTĐ như sau:

c Chọn phương án thứ tự(PATT) và đồ thị vòng quay:

là:

n! = 3! = 6I-II-III; I-III-II; II-III-I; II-I-III; III-I-II; III-II-I

Bảng 2.2: Lập bảng so sánh PATT của PAKG đã chọn như sau:

cấu

6

1 1 6 3

2 2 6 1

2 2 1 6

4 4 2 1

4 4 2 1

ϕ(pi-1)xi≤8 Thỏa

mãn

Thỏamãn

Thỏamãn

Thỏamãn

Khôngthỏa

Khôngthỏa

Hình 2.1 Sơ đồ động của hộp tốc độ tổng thể

L

xx

xx

x

- Từ bảng (2-2) ta thấy có 4 phương án phù hợp Vậy ta chọn ra 1

phương án phù hợp nhất bằng cách vẽ lưới cấu:

rễ quạt Vì lưới kết cấu có dạng này cho ta kết cấu hộp hỏ gọn, bốtrí các cơ cấu truyền động của hộp là chặc chẽ nhất Ngoài ralượng mỡ tỷ số truyền bé trong miền tốc độ cao, đảm bảo điềukiện làm việc tốt nhất của bánh răng

đó phương án bố trí không gian bị biến hình lần thứ nhất vớicông thức kết cấu:

n12III

III

IV n1 n222n3 n4 n5 n6 n7 n8 n9 n10 n11 n12

III

IIIIV3[2]I

2[1]I2[6]I

n1 n2

22

n3 n4 n5 n6 n7 n8 n9 n10 n11

no3[1]

IIIIV3[2]

I2[1]

I2[6]

Z = 1[0] 3[1] 2[3] 1[0] 2[6]

truyền trong nhóm truyền động cuối cùng

+ Trong trường hợp này cả hai tỷ số truyền: imax=i7, imin = i6 đều

có giá trị giới hạn, tức là i7 = 2; i6= ¼

+ Để giới hạn kích thước bộ truyền đai ta lấy i7 = 1, đồng thời

để đảm bảo phạm vi điều chỉnh số vòng quay yêu cầu, cần phải có

thêm 1 trục trung gian để tách i6 thành 2 tỷ số truyền i6 = i6a.i6b

Do đó phương án bố trí không gian biến hình lần thứ 2 với công

thức kết cấu như sau: Z = 1 x 3 x 2 x (1+1 x 1)

Lưới kết cấu

trên ta thấy 12

cấp tốc độ của

hộp tốc độ truyền

đến trục chính

theo 2 đường

truyền trực tiếp

cho 6 cấp số vòng

quay cao Đường

truyền gián tiếp

cho 6 cấp số vòng

quay thấp

Đồ thị vòng quay :

+ Nhóm I: Có 3 tỷ số truyền i1 : i2 : i3 : = 1 : ϕ : ϕ2

Ta chọn:

8 41 ,

1 6 6

6

i i

99 , 1 1 41

, 1 1 1

8 , 2 1 41

, 1 1 1

3

2 2

2

3 3

1

ϕ ϕ ϕ

i i i

99 , 1 1 41 , 1 1 1

8 , 2 1 41 , 1 1 1

3

2 2

2

3 3

1

ϕ ϕ ϕ

i i i

Vậy , được thỏa mãn.

+ Nhóm II: Có23 tỷ số truyền i4 : i5 = 1 : ϕ3

Ta chọn:

+ Nhóm III: Có 2 tỷ số truyền i6 : i7 = 1 : ϕ6

Ta chọn:

• Vẽ đồ thị vòng quay với công bội ϕ=1,41 và số vòng quay

ntc=n1÷n12

d Tính số răng của các bánh răng:

- Trục động cơ đến trục II với tỷ số truyền io:

- Số răng của các cặp bánh răng :

' 0

362514401000

o o

Z Z

j j j j

g f g k E Z

g f f k E Z

' 2

,111.1

6 6 6 6

6 6 6 7

b a b

i i i

ϕ

2 4

5 2 4

ϕϕ

i i

Với fj, gj – là 2 thừa số nguyên, không có thừa số chung

k – Bội số chung nhỏ nhất của mọi tổng (fj+gj)

E – Số nguyên

- Ta lần lượt tính số răng của các bánh răng

, cho nên f2+g2 = 3 =3

, cho nên f3+g3= 12 = 3x22

Từ các thừa số trên ta có bội số chung nhỏ nhất (BSCNN)

K=3.4.9 =108Trong nhóm truyền động này có imin =i1, imax=i3, tỷ số truyền i1

có độ nghiên lớn hơn i3 nên bánh răng nhỏ nhất nằm ở i1 vànghiêng sang trái, ta dùng công thức Eminc để tính Emin:

Vậy số răng trong nhóm I là:

, cho nên f5 + g5 = 12 = 3.4

j j j

g f

i =

1 1 1

20 7 8 , 2 1

g f

2 2 2

2 1 99 , 1 1

g f

7 5 41 , 1 1

i

x x x C

f k g f Z E

.min min

+

=

28 17 7

12 20 7 17 1

1 1 min

f k g f Z

E C

28 20 7 7 108

1 1 1

+

= + Σ

=

g f f Z Z

80 20 7 20 108

1 1 1 '

+

= + Σ

=

g f g Z Z

72 2 1 2 108

; 36 2 1 1

Z

63 7 5 7 108

; 45 7 5 5

Z

4 4 4

2 1 99 , 1 1

g f

5 5 5

5 7 41 , 1

g f

Từ các thừa số trên ta có BSCNN: k= 3 4 = 12

Trong nhóm truyền động này có imin= i4 và imax = i5, tỷ số truyền i4

có độ nghiêng lớn hơn i5 nên bánh răng nhỏ nhất nằm ở i4

nghiêng sang trái, ta dùng công thứcEminc để tính Eminc:

Trong nhóm truyền động này có i6a và i6b nghiêng sang trái nên

ta dùng công thức EminC để tính Emin:

Ta có:

i7 = 1, cho nên ta chọn Z7 = Z’7 = 27

Lập bảng 2.3:

e Kiểm tra số vòng quay:

Ta tính số vòng quay thực tế ntt từ n1÷n12:

64 2 1 2 96

; 32 2 1 1

Z

9 34 25 9 17 6

6 6 min

a a a f k g f Z E

40 7 5 5 96

; 56 7 5 7

Z

b b a a b

a

g f g f i

i

6 6 6 6

25 9 79 , 2 1

; 27 25 9 9

6 ' 6 6

4 4 min

f k g f Z

E c

' 6 6 ' 6 6 '

4 4 ' 1 1 ' 6

6 4 1

b b a a d o

o o b a d o o

Z Z Z Z i Z Z Z Z Z Z n i i i i i i n

Z

n

n

b b a a d o

o

7527.7527.1.6432.7236.36251440

6 6 ' 6 6 ' 4 4 ' 2 2 ' 2

i 1 2,8 1 1,99 1 1,41 1

1,99i5=1,41 1 2,79 1 2,79i7=1Z:Z’28:8036:7245:6332:6456:4027:7527:7527:27ΣZ1089610254

i1= i2= i3= i4= i6a= i6b=

2.1.2 Vẽ đồ thị sai số vòng quay:

- Sai số vòng quay được tính theo công thức:

Trong đó: ntt - số vòng quay thực tế tính toán(vg/ph)

ntc – Số vòng quay tiêu chuẩn(vg/ph)

- [∆n]= ±10(ϕ -1)[%] = ±10(1,41 - 1)=4,1%

Bảng 2.4:

ntt 22,6 32,4 46,2 63,5 90,7 129,5 175 250 357 490 700 1000ntc 22,4 31,5 45 63 90 125 180 250 355 500 710 1000

Z

n

n

b b a a d o

o

7527.7527.1.6432.6345.36251440

6 6 ' 6 6 ' 4 4 ' 3 3 ' 3

n

b b a a d o

o

7527.7527.1.4056.8028.36251440

6 6 ' 6 6 ' 5 5 ' 1 1 ' 4

Z

n

n

b b a a d o

o

7527.7527.1.4056.7236.36251440

6 6 ' 6 6 ' 5 5 ' 2 2 ' 5

n

b b a a d o

o

7527.7527.1.4056.6345.36251440

6 6 ' 6 6 ' 5 5 ' 3 3 ' 6

o o

6432.8028.36251440

7 7 '

4 4 ' 1 1 ' 7

o o

6432.7236.36251440

7 7 '

4 4 ' 2 2 ' 8

o o

6432.6345.36251440

7 7 ' 4 4 ' 3 3 ' 9

o o

4056.8028.36251440

7 7 ' 5 5 ' 1 1 ' 10

o o

4056.7236.36251440

7 7 '

5 5 ' 2 2 ' 11

o o

4056.6345.36251440

7 7 '

5 5 ' 3 3 ' 12

% 100

tc tc tt n n n

n +

=

∆

43210-1-2-3-4

n1 n2 n3 n4 n5 n6

n7

n8 n9

n10 n11 n12

nt

∆n[%]

x x

V VI

2.2 Thiết kế hộp chạy dao(HCD):

2.2.1 Đặc điểm và yêu cầu của hộp chạy dao:

1 Đặc điểm:

quá trình cắt được tiến hành liên tục

suất truyền động chính

chính và phôi

- Thực hiện 2 loại tiện trơn và tiện ren(tiện chính)

- Hộp chạy dao dùng cơ cấu bánh răng di trượt và nhóm cơ sở và cơcấu mean ở nhóm gấp bội.

Cơ cấu mean có những đặc điểm sau: Kích thước theo chiều trụcnhỏ, phạm vi điều chỉnh lượng cho chạy dao lớn, chế tạo tương đốiđơn giản vì các khối bánh răng đều giống nhau Tuy nhiên nó cókhuyết điểm là hiệu suất truyền động kém vì tất cả các bánh răngđều quay cho nên công suất truyền bé

2 Yêu cầu và điều kiện kỹ thuật:

a Yêu cầu:

- Hộp chạy dao phải đảm bảo các thông số truyền động cần thiết

vi giới hạn ly số truyền

≤ is≤2,8, tức là:

ren

động êm và khả năng đảo chiều

b Điều kiện kỹ thuật:

- Sai số vị trí của hộp bé

3 Các bước thiết kế hộp chạy dao:

Yêu cầu máy thiết kế cắt nhiều loại ren khác nhau nên tỷ số truyềncó sai số về hệ ren Anh và ren mô đun khi tính phải chuyển đổi

a Xác định các bước ren:

Hộp chạy dao dùng cơ cấu bánh răng di trượt + cơ cấu mean để tiệncác loại ren sau:

4,5; 5; 6; 7; 9

Theo công thức: , với tp – là bước ren cần thiết

n = 38; 36; 30; 28; 20; 19; 18; 16; 15; 14; 12; 11; 10; 9,5; 8; 7,5; 7; 6;5,5; 5; 4,75; 4,5; 4; 3,75; 3,5; 3; 2,75; 2,5; 2

5

1

14 5 1 8 , 2 1

min

=

S S

iS i i R

m= 0,5; 0,75; 1; 1,25; 1,5; 1,75; 2; 2,25; 2,5; 3; 3,5; 4; 5; 6;7; 9.

Sắp xếp các bước ren bước ren cần cắt để tạo thành nhóm cơ sở vànhóm gấp bội

b Xếp bảng ren:

- Các bước ren được xếp thành từng cột có giá trị gấp bội nhau

theo các tỷ số 1; 2; 4; 8, hoặc 1; tức là cá tỷ số gấp bội phảihình thành cấp số nhân có công bội ϕ=2

vòng ren nhỏ xếp từ phải lên (cho đến bước ren lớn) Ren môđunxếp như ren quốc tế

c Thiết kế nhóm cơ sở:

đóng khung)

+ Khi cắt ren quốc tế:

+ Bước vít me của máy: tv = 6 (mm)

- Vậy phương trình cắt ren là: icđ.ith.ics.igb.tv = tp (1)

đã biết vào phương trình (1),ta được:

Ren Quốc TếRen Mô đunRen 1,252,55361894,50,751,5360,751,53630157,53,75-1,753,57-1,753,57281473,5-2,254,59- 2,254,59241263 Tỷ số gấp bội 1/41/21/12/11/41/21/12/122115,52,75201052,5168421/41/21/12/1Những

Anh0,51240,512438199,54,75-2,52,55-cột dọc nằm trong khung được chọn Làm nhóm cơ sở, với cách chọn trên nhóm gấp bội sẽ gồm 4 tỷ số truyền

igbội= ¼; ½; 1/1; 2/1

, 2 1

; 4 1

; 8 1

45 60

=

th i

2 1

=

cd i

p

i 1 6 =

45 60 2 1 1

4 6 60 45

cs

t t

⇒

- Lần lược thay: tp=(2; 2,5; 3; 3,5; 4,5)(mm) ta được 5 tỷ số truyền viết dưới dạng phân số tối giản như sau:

hay:

- Để tìm ra số răng của bánh răng của bánh răng có tỷ số truyền hoàn toàn đúng với ics ta dùng nhiều loại mô đun khác nhau: (m= 2; 2,5; 3; 3,5; 4; )

bánh răng thuộc nhóm cơ sở: A=78

- Ta có: (2), ta thay lần lược các giá trị m ở trên vào phương trình (2) được các Z tổng khác nhau: Ztổng = 78; 62; 52; 45; 39

- Gọi k= A+B; A&B làtử số và mẫu sốcủa các ics K= 3; 13; 7; 15;17

- Lần lược đối chiếu giữa các trị số Ztổng và các trị số k để tìm xem tại một ô nào đó có thể tìm một số nguyên ((a)) sao cho Lúc đó số răng của nhóm cơ sở bằng: icơ sở.

Bảng 2.6

B A

8 9

; 8 7

; 4 3

; 8 5

; 2 1

89:87:43:85:21:::

5 5 ' 4 4 ' 3 3 ' 2 2 '

1

Z Z Z Z Z Z Z Z Z

Z

m A

Z tong =2

k Z

bB aA Z Z

i

i =

= '

ics=A/B1258347898Ztổng3137151778226

523048 -622,5 2736 533-2032 2724453,51530 2124-394132615

24 -Bảng 2.6 Bảng tính số răng của nhóm cơ sở

- Theo bảng (2.6) ta chọn:

d Thiết kế nhóm gấp bội:

chọn cột dọc nằm trong khung làm cơ sở, để cắt được số ren, cáctỷ số truyền của nhóm gấp bội bằng: 2;

công nghệ gia công của HCD thì tâm của các trục nhóm cơ sở vànhóm gấp bội trùng nhau, tức là bố trí cơ cấu Mêan trên 2 trụccủa nhóm cơ sở kéo dài vì vậy số răng và Môđun của nhóm phảiphù hợp để đảm bảo khoảng cách trục A=78(mm)

4 1

; 2 1

; 1 1

24 27

; 24 21

; 36 27

; 48 30

; 52 26 8 9

; 8 7

; 4 3

; 8 5

; 2 1

=

=

cs i

48x2

Hình 2.8 Sơ đồ động của nhóm cơ sở

xx

52x224x3

2Z’2Z’1 Z2 Z1 Z2 Z1

Z’1Z’2Z’1Z’2Z’1Z’2I

- Theo cơ cấu trên ta có:

Từ (2) ⇒Z’1=Zo (5) Thay vào (3) ta được:

Từ (1), (5), (6) ta nhận thấy 2 phương trình:

biến đó

trường hợp Z2=Z’2 hoặc Z1=Z’1

Ở đây ta chọn Z2=Z’2 (7)

e Tính các tỷ số truyền còn lại:

của hộp chay dao

1.icđ.ith.ics.igb.tv = tp(1)Trong đó:

icđ- Tỷ số truyền một số bộ bánh răng cố định còn lại nằm trên xích truyền

ith - Tỷ số truyền của bộ bánh răng thay thế

ics - Tỷ số truyền của nhóm cơ sở

igb- Tỷ số truyền của nhóm rất bội

( )1 ; 1( )2 2

1 ' 1 2 1

2 ' 2

o gh

o gh

Z Z Z Z i Z

Z Z Z i

41

;321

1 ' 1 ' 2 2 1 ' 1 ' 2 2 1 ' 1 4 0

1 1 ' 1 ' 2 2 1 ' 1

o gh

gh

Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z i Z

Z Z Z Z Z Z Z i

( )621 '2 2 1 '

Z Z Z Z

21 '2 2 1 '

Z Z Z Z

2 1 2

'

o Z Z Z

Z

78 ) (

78) ( ) (

' 2 2

' 2 2 ' 2 2

78 ) (

2

' 1

78) ( )2 (

' 1 1

' 1 1 ' 1 1

Z Z

Z Z Z Z

tv- Bước vit me.

tp- Bước răng cắt trên phôi

+ Cho máy cắt thử ren mô đun với m=2,5 lúc đó

+ Đường cắt ren vẫn là đường cắt ren hệ mét

+ Từ (1)

Ta có:

Vậy:

hàng ngang của bảng xép ren Anh:

+ chọn , cho máy cắt thử n = 9,5 lúc đó: igb = 1

+ Đường cắt ren vẫn là đường cắt ren hệ mét

5 , 2

.

=

⇒

v gb cs cd p th

t i i i t i

95 5 4 127 47

=

π

95 127 26 94 9 10 95 5 4 127

=

cs i

3 5 , 9 2 4 , 25 6 1 52 26 2 1 1 5 , 9 4 , 25

.

=

⇒

v gb cs cd p th

t i i i t i

5 127 4 ,

25 =

95 127 45 60 95 127 315 20

=

⇒i th

90 127 45 60

=

th i

52 26

=

cs i

90 127 15 3 20 3 3 9 2 4 , 25 6 1 52 26 2 1 1 9 4 , 25

=

=

=

th i

75 127 45 60

=

th i

75 127 15 3 20 3 3 5 , 7 2 4 , 25 6 1 52 26 2 1 1 5 , 7 4 , 25

=

=

=

th i

52 26

=

cs i

th i

70 127 15 3 20 3 3 7 2 4 , 25 6 1 52 26 2 1 1 7 4 , 25

=

=

=

th i

52 26

=

cs i

75 127 45 60

=

th i

5 127 30 3 4 6 1 48 30 2 1 1 6 4 , 25

=

=

th i

48 30

=

cs i

5 , 5 127 45 60

=

th

i

5 127 5 9 4 6 1 36 27 2 1 1 5 , 5 4 , 25

=

=

th i

52 26

=

cs i

5 127 5 9 4 6 1 36 27 2 1 1 5 4 , 25

=

=

th i

36 27

=

cs i

90 127 45 60

=

th i

5 127 3 9 2 6 1 36 27 2 1 1 5 , 5 4 , 25

=

=

th i

36 27

=

cs i

Lúc đó:

Thử với n=2,5(tương đương với )

Lúc đó:

Vậy:

hoàn toàn không có sai số

75 127 45 60

=

th i

70 127 45 60

=

th i

24 21

=

cs i

6 t 2 1

; 45 60 1;

; 24 21

v cd

i cs

, 3 1.6 24 21 45 60

; 1

; 36

16 , 10 5 , 2 4 , 25

; 75 127 45 60

; 2

; 36

27x3 36x2 21x3,5 27x2,5

xx

39x2

39x2

39x239x2

26x2 52x2

2.3 Thiết kế hộp xe dao: (HXD)

0,07; 0,09; 0,1; 0,12; 0,13; 0,15; 0,18; 0,19; 0,21; 0,23; 0,24; 0,3;0,36; 0,42; 0,46; 0,47; 0,56; 0,65; 0,74; 0,83; 0,93; 1,07; 1,14; 1,21;1,4; 1,56; 1,74; 1,9; 2,08; 2,28; 2,41; 2,8; 3,2; 3,31

-2.3.1 Tỷ số truyền chạy dao dọc của HXD:

Phương trình xích động của hộp xe dao: 1vtc.icđ.ith.ics.igb.ixdd=Sd=(1)

Giả sử với lượng chạy dao dọc: Sd =3,31(mm/vg)

- Mặt khác ta có: ixdng=i1i5.i6.i7. icdng (4)

Chọn theo máy chuẩn:

=

2 1

; 45 60

; 1

; 36

31 , 3

.

=

gb cs th cd vtx d xdd

i i i i S i

1

; 45 60

; 1 ,.

.

=

⇒

gb cs th cd vtx ng xdng

i i i i S i

π

π 28

; 55 25

; 60 24

;.

45

2

4 3

2

i

31 , 9 28 55 25 60 24 45 2

62 , 6

.2 3 4

cdd

5

; 13 17

; 17 38

;.

45 2

7 6

5

i

79 , 6 5 13 17 17 38 45 2 412 , 4

=

=

⇒i cdng

38x255x2

4514

Hình 2.11 Sơ đồ động hộp xe dao