tình toán thiết kế máy tiện ren vít vạn năng

tài liệu tham khảo tình toán thiết kế máy tiện ren vít vạn năng

Lời nói đầuMột 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 nớc 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 nh 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 đợc Với những kiến thức đã đợc trang bị, sự

hớng dẫn nhiệt tình của các thầy giáo cũng nh sự cố gắng cuả bản thân

Đến naynhiệm vụ đồ án máy công cụ đợc giao cơ bản em đã hoàn thành

Trong toàn bộ quá trình tính toán thiết kế máy mới " Máy tiện ren vít vạn

năng "có thể nhiều hạn chế Rất mong đợc sự chỉ bảo của các thầy giáo và

cộng sự

Phần tính toán thiết kế máy mới gồm các nội dung sau:

Chơng I : Nghiên cứu máy tơng tự -chọn máy chuẩn

Chơng II :Thiết kế máy mới

Chơng III : Tính toán sức bền chi tiết máy

Chơng IV :Thiết kế hệ thống điều khiển

Chơng I : Nghiên cứu tính năng kỹ thuật của máy chuẩn

Các máy tiện T620 - 1k62 - T616 Có các đặc tính kỹ thuật:

20015004002111,51200

16070032012441980

0,0821,590,0270,52734305400

0,061,070,040,784,530008100

Nhận xét : So sánh đề tài thiết kế với các máy trên ta thấy máy tiện ren

vít vạn năng T620 có các đặc tính tơng tự Vậy ta máy T620 làm máy

chuẩn cho việc thiết kế máy mơí

II-phân tích máy chuẩn -máy tiện ren vít vạn năng T620

1.Sơ đồ động học máy

a Xích tốc độ :

- Xích nối từ động cơ điện công suất N=10 kw số vòng quay n=1450

vg/ph, qua bộ truyền đai vào hộp tốc độ làm quay trục chính (VII)

- Lợng di động tính toán ở 2 đầu xích là : nđcơntc Xích tốc độ có đờng

quay và đờng quay nghịch Mỗi đờng truyền khi tới trục chính bị tách

ra làm đờng truyền

- Đờng truyền trực tiếp tới trục chính cho ta tốc độ cao

- Đờngtruyền tốc độ thấp đi từ trục IV-V-VI-VII

Phơng trình xích động biểu thị khả năng biến đổi tốc độ của máy

IV V VI

Nh vậy đờng truyền tốc độ thầp vòng quay thuận còn 18 tốc độ 2x3x3x1=18

Vậy đờng truyền thuận có 18+6=24 tốc độ

tạo nên ikđại dùng cắt ren khuếch đại

b.Xích chạy dao cắt ren

máy tiện ren vít vạn năng T620 có khả năng cắt 4 loại ren :

Một vòng trục chính - cho tiện đợc một bớc ren tp (mm)

Để cắt đợc 4 loại ren máy có 4 khả năng điều khiển sau:

+ Cơ cấu bánh răng thay thế qua trục IX và trục X đảm nhận 2 khả năng(dùng cặp bánh răng

+ Noóctông bị động chuyển động từ trục X thông qua C2 mà đi từ cặpbánh răng

36

28

tới trục XI và 28-25-36 bánh răng hình tháp XII qua bánhrăng 35 (không truyền qua trục XV) xuống dới 18-28-35-XIII tiếp tụctruyền qua XIV-XV tới vít me

+ Để cắt đợc nhiều ren khác nhau trong cùng một loai ren trong hộpchạy dao của máy dùng khối bánh răng hình tháp 7 bậc và 2 khối bángrăng di trợt

- khi cắt ren trái trục chính giữ nguyên chiều quay cũ cần đổi chiều chạydao ngợc lại trong xích có cơ cấu đổi chiều nối giữa trục VIII và IX tớibánh răng đệm 28

Lợc đồ cấu trúc động học hộp chạy dao

Từ cấu trúc động học xích chạy dao trên ta có phơng trình tổng quát cắtren nh sau:

1vòng trục chính x icố định x ithay thế x icơ sở x igấp bội x tv = tp

 Khi cắt ren quốc tế (dùng cho các mối ghép)

, con đờng 1 noóctông chủ động

- Chạy dao dọc : Từ trục bánh vít 28 (trục XVII ) qua cặp bánh răng14/60 (bánh răng 60 lồng không) đóng ly hợp bánh răng thanh răngt=10 (m=3)xe dao chạy dọc hớng vào mâm cặp (chạy thuận)khi chạydao lùi đờng truyền từ trục XVIII xuống ly hợp qua bánh răng đệm 38tới bánh răng 14/60 tới cặp bánh răng thanh răng 14/60làm bánh xedao chạy lùi

- Chạy dao ngang : Đờng truyền giống nh chạy dao dộc truyền theo nửabên phải hộp chạy dao tới vít me ngang t=5 (mm)

- Chạy dao nhanh : Máy có động cơ điện chạy dao nhanh N=1 kw, n

=1410 vg/ph trực tiếp làm quay nhanh trục trơn XVI

c Một số cơ cấu đặc biệt :

+ Cơ cấu ly hợp siêu việt : Trong xích chạy dao nhanh và động cơchính đều truyền tới cơ cấu chấp hành là trục trơn bằng hai đờngtruyèen khác nhau Nên nếu không có ly hợp siêu việt truyền động sẽlàm xoắn và gẫy trục Cơ cấu ly hợp siêu việtđợc dùng trong nhữnh tr-ờng hợp khi máy chạy dao nhanh và khi đảo chiều quay cảu trục chính

+ Cơ cấu đai ốc mở đôi : vít me truyền động cho 2 má đai ốc mở đôitới hộp xe dao Khi quay tay quay làm đĩa quay chốt gắn cứng với 2má sẽ trợt theo rãnh ăn khớp với vít me

+ Cơ cấu an toàn trong hộp chạy dao nhằm đảm bảo khi làm việc quátải , đợc đặt trong xích chạy dao (tiện trơn)nó tự ngắt truyền động khmáy quá tải

23 tốc độ :

12,5-16-20-25-31,5-40-50-63-80-100-125-160-200-250-310-400-500-630-800 1000-1250-1600-2000+ Xác định vị trí đặt no trên đồ thị vòng quay :

Tia i1 lệch sang phải 2 khoảng log:

Lợng mở giữa hai tia  x : x= i1/i2=2/ = = x

Tơng tự nh cách làm nhóm truyền 1 ta có :

X3= -1,56  -2  Tia i3 lệch sang trái 2 khoảng log

X4= -4,16  -4  Tia i4 lệch sang trái 4 khoảng log

X5 =1  Tia i5 thẳng đứng

Lợng mở  x =  2 ứng với nhóm truyền khuếch đại:

Nhóm truyền thứ 3 (từ trục III tới trục IV) có 2 tỷ số truyền

i10=

54 27

X10= -4  Tia i10 lÖch sang tr¸i4 kho¶ng log

Nhãm truyÒn trùc tiÕp (tõ trôc III tíi trôc VI) cã1 tû sè truyÒn

i11=

43 65

X11= 2  Tia i11 lÖch sang ph¶i 2 kho¶ng log

I-thiÕt lËp chuçi sè vßng quay

MÊy tiÖn ren vÝt v¹n n¨ng T620 z=23 nmin = 11,8 vßng/phót nmax =

II-Số nhóm truyền tối thiểu

Trong hộp tốc tỷ số truyền giữa các trục ngời ta lấy trong khoảng 2

0,25-u>= 0,25 để thoả man điều kiện mòn đều

u<= 2 để thoả man điều kiện độnglực học và cấp chính xác

Do đó gọi i là số nhóm truyền tối thiểu

Cách bố chí các bộ phận tổ hợp thành xích tỗc độ bố trí theo phơng ánhộp tốc độ và hộp trục chính vì máy có độ phức tạp lớn (z=23) công suấtlớn N=10 kw

III- phơng án không gian

L = b + f b- chiều rộng bánh răng

f- khoảng hở giữa hai banh răng và khe hở để lắp mién gạt

5- Số bánh răng chịu mô men xoắn ở trục cuối cùng

ly hợp masát đảochiều

18519b + 18f2

ly hợp masát đảochiều

18519b + 18f2

ly hợp masát đ ảochiều

18519b + 18f3

ly hợp masát đảochiều

Kết luận : Với phơng án và bảng so sánh trên ta thấy nên chọn phơng án

không gian 2x3x2x2 vì

- Tỷ số truyền giảm dần từ trục đầu tiên đến trục cuối Nhng phải bố trítrên trục đầu tiên một bộ ly hợp ma sát nhiều đĩa và một bộ bánh răng đảochiều

-Số bánh răng phân bố trên các trục đều hơn PAKG 3x2x2x2 và2x2x3x2

-Số bánh răng chịu mô men xoắn lớn nhất Mmax trên trục chính là ít nhất

Do đó để đảm bảo tỷ số truyền giảm từ từ đồng đều ,u tiên việc bố tríkết cấu ta chọn PAKG 2x3x2x2

3 I IV II III2x3x2x2

[1] [8] [2]

[4]

9 II III IV I2x3x2x2 [2] [4] [12]

[1]

15 III IV I II2x3x2x2[4] [8] [1] [2] 21

2x3x2x2

IV III I II[12] [4] [1][2]

[1]

17

2x3x2x2III II IV I[6] [2] [12]

[1]

23

2x3x2x2

IV II III I[12] [2] [6][1]

6 I IV III II2x3x2x2

[1] [8] [4]

[2]

12 II IV I III2x3x2x2[2] [8] [1] [4] 18

2x3x2x2III IV II I[4] [8] [2] [1] 24

2x3x2x2

IV III II I[12] [4] [2][1]

Nhận xét :qua bảng trên ta thấy các phơng án đều có xmax>8 nh

vậy không thoả mãn điều kiện xmax =  i(p-1)

 8

Do đó để chọn đợc phơng án đạt yêu cầu ta phải tăng thêm trục trung gianhoặc tách ra làm hai đờng truyền

Nh vậy PATT I II III IV có xmax = 1,2612 là nhỏ hơn cả theo máy chuẩn

đã chọn thì phơng án này là tốt hơn , có lợng mở đều đặn và tăng từ từ ,kết cấu chặt chẽ, hộp tơng đối gọn, lới kết cấu cố hình rẻ quạt

Cụ thể : PAKG 2 x 3 x 2 x 2

PATT I II III IV [x] [1] [2] [6] [12]

Để đảm bảo xmax  8 ta phải thu hẹp lợng mở tối đa từ xmax = 12xuống xmax = 6

Do thu hẹp lợng mở nên số tốc độ thực tế bị giảm Ta có số tốc độ thực tếlà

Z1=Z - lợng mở thu hẹp = 24- 6 = 18 PATT bây giờ là: 2[1]x 3[8]x 2[6]x 2[6]

Để bù lại số tốc độ trùng vì thu hẹp lợng mở ta thiết kế thên đờng truyềntốc độ cao (đờng truyền tắt )

PAKG đờng trruyền này là Z2= 2x3x1= 6 tốc độ

Vậy PAKG cuả hộp tốc độ là Z = Z1 + Z2= 24+6 =30

Do trùng 7 tốc độ (tốc độ cuối của đờng truỳên tốc độ thấp trùng với tốc

độ của đờng truỳên tốc độ cao )

Nh vậy giới hạn no biến thiên trong khoảng 119,1  no  3020,8

 Để trục và bánh răng đầu vào của hộp chịu Mx kính thớc nhỏ gọn ờng đặt no ở các trị số no lớn Vì nh vậy sẽ gần vơí nđcơ Hơn nữa no tới

Th-nmin của trục chính bao giờ cũng giảm nhiều hơn tăng

V- Tính toán số răng của các nhóm truyền trong hộp tốc độ

1- Tính nhóm truyền cố định từ trục động cơ đến trục thứ nhất

i

i i

i i

10

11

tối giản fx gx là các số nguyên

Zx + Zx' = Z Zx Zx' là các số nguyên Z = E.K K là bội sốchung nhỏ nhất của fx + gx

x

x x

)(

z

x

x x

)(

Emin nằm ở tia i2 vì i2 tăng nhiều hơn i1 Khi đó bánh răng Zmin nằm ở tia thứ

z

)(

2

2 2

=

18 7

18 17

1

g f

f

4 5

 = 55 răng

Vậy bội số trung nhỏ nhất K = 76

Emin nằm ở tia i3 vì i3 giảm nhiều hơn i4 Khi đó bánh răng Zmin nằm ở tiathứ 3 là bánh răng chủ động

76 22

76 17

) (

3

3 3 min

K f

g f Z E

Lấy Emin=1 ta có Z= E.K =1.76 = 76 răng

Z3=

3 3

3

g f

f

54 21

4

g f

f

 EK = 76

46 30

5

g f

f

 EK = 76

1 1

c> Đối với nhóm truyền thứ 3

Nhóm truyền này có hai tỉ số truyền i6=1/4 , i7 = 1

Trên máy T620thì ta nhận thấy hai tỉ số truyền đó đợc truỳen giữa hai trụccủa nhóm Do vậy chúng có chung khoảng cách trục  Nếu chúng cócùng môđul thì tổng số răng phảI là nh nhau Nhng máy T620 tổng sốrăng trong hai tỉ số truyền này là khác nhau do vậy mà mỗi tỉ số truyền sửdụng một cặp bánh răng có môdul của cặp này khác của cặp kia Tơngứng với hai tỉ số truyền ta lấy hai môdul là m6 và m7

Do kết cấu của hộp tốc độ nên ta chọn môđuyn khác nhau Ta dùng hailoại môđuyn m6 và m7 Điều kiện làm việc là:

2A = m6(Z6+Z6') = Z6.m6

2A = m7(Z7+Z7') = Z7.m7

Trong đó A- Khoảng cách trục

5 17

) (

6

6 6 min

K f

g f Z E

Chọn Emin= 11

Z6=

6 6

6

g f

 răng Z’6= 110 – 22 = 88 răng

d> Đối với nhóm truyền thứ 4 :

Nhóm truyền này có hai tỉ số truyền i8 =1/4 , i9 = 1

Trên máy T620thì ta nhận thấy hai tỉ số truyền đó đợc truỳen giữa hai trụccủa nhóm Do vậy chúng có chung khoảng cách trục  Nếu chúng cócùng môđul thì tổng số răng phảI là nh nhau Nhng máy T620 tổng sốrăng trong hai tỉ số truyền này là khác nhau do vậy mà mỗi tỉ số truyền sửdụng một cặp bánh răng có môdul của cặp này khác của cặp kia Tơngứng với hai tỉ số truyền ta lấy hai môdul là m8 và m9

Do kết cấu của hộp tốc độ nên ta chọn môđuyn khác nhau Ta dùng hailoại môđuyn m6 và m7 Điều kiện làm việc là:

Ta cã i8= Z8/ Z8' = 6

1

 =

4 1

5 17

) (

8

8 8 min

K f

g f Z E

Chän Emin= 11

Z8=

8 8

8

g f

 r¨ng Z’8= 110 – 22 = 88 r¨ng

e>§èi víinhãm truyÒn thø 6

Ta dïng hai lo¹i m«®uyn m10 vµ m11 §iÒu kiÖn lµm viÖc lµ:

i11= Z11/ Z11' =2 =1,51 víi m11 = 3

Z10/Z11 = m11/m10 = 3/4 hay Z10 = 3K Z11 = 4K Víi tû sè truyÒn i10=

Z10 + Z10' = 81

'  Z10=Z10/3 = 81/3 = 27 r¨ng

Từ các số liệu tính toán ở trên ta có bảng thống kê sau:

Kiểm nghiệm sai số của chuỗi số vòng quay

sai số của số vòng quay trục chính đợc tính theo công thức

n =

n n

n

c t

tính c

t

/

/ 

100%

Trong đó nt/c - Số vòng quay tiêu chuẩn

ntính - Số vòng quay tính toán theo phơng trình xích độ

Nếu n nằm trong khoảng từ (- 2,6 đến 2,6) thì đạt yêu cầu Nếu khôngthì không đạt yêu cầu , khi đó ta phải điều chỉnh lại tỉ số truyền ở các bộtruyền cố định và bộ truyền ngoài sao cho phù hợp

Phần B – Thiết kế truyền dẫn hộp Chạy dao

I Yêu cầu kỹ thuật và đặc điểm hộp chạy dao

Số cấp chạy dao phải đủ

quy luật phân bố lợng chạy dao theo cấp số cộng

phạm vi điều chỉnh của lợng chạy dao smax- smin

tính chất của lợng chạy dao liên tục

độ chính xác của lợng chạy dao yêu cầu chính xác cao

độ cứng vững của xích động nối liền trục chính và trục kéo

Sắp xếp bớc ren đợc cắt tạo thành các nhóm cơ sở và nhóm gấp bội

Trong hộp chạy dao dùng cơ cấu noóctôn để cắt đợc các loại ren: Quốc tế,Môđuyn, Anh

+ Ren quốc tế

Nhóm cơ sở :

tp = 1-1,25-1,5-1,75-2-2,5-3-3,5-4-4,5-5-5,5-6-7-8-9-10-11-12-13-14Nhóm khuếch đại:

tp144-160-176-192

-7-8-9-9,5-10-11-12-14-16-18-20-Nhóm khuếch đại: i = 8;2

Sắp xếp bảng ren:

Ren Quốc Tế tp (mm)

Sè r¨ng Z1 , Z2 , Z3 kh«ng thÓ qu¸ lín v× sÏ lµm t¨ng kÝch thíc nhãm truyÒn nªn ngêi ta h¹n chÕ trong giíi h¹n 25< Z< 60

NhËn xÐt : ChØ v× c¾t lo¹i ren Anh cã n=19 ren/pit nªn bé noãct«ng ph¶i thªm b¸nh r¨ng Z5=38 b¸nh r¨ng nµy kh«ng dïng c¾t 3 lo¹i ren cßn l¹i nªn ta bá b¸nh r¨ng Z5=38.Nh vËy bé noãct«ng chØ cßn l¹i 7 b¸nh r¨ng:

Z 1 : Z 2 : Z 3 : Z 4 : Z 5 : Z 6 : Z 7 = 26 : 28 : 32: 36 : 40 : 44 : 48

3 ThiÕt kÕ nhãm truyÒn gÊp béi

Nhãm gÊp béi ph¶i t¹o ra 4 tØ sè truyÒn víi =2 Chän cét 7-12 trong b¶ng xÕp ren quèc tÕ lµm nhãm c¬ së th× c¸c tØ sè truyÒn nhãm gÊp béi lµ:

_Tæng sè b¸nh r¨ng_Tæng sè trôc _ChiÒu dµi trôc_Sè b¸nh r¨ng chÞu m«men xo¾n Mx

838b+7f2

10310b+9f1

NhËn xÐt: PAKG 4x1 cã sè b¸nh r¨ng trªn mét trôc qu¸ nhiÒu khã chÕ t¹o

2x2

II - I[2] [1]

Tia i1 là tia giảm nhiều hơn tia i2 zmin chủ động nên Emin =

63 2

) 5 2 (

17 

=

18 17

1

 EK=

63 7

bội số chung nhỏ nhất là K=63

Tia i1 là tia giảm nhiều hơn tia i2 zmin chủ động nên

Z=E.K = 2.63 = 126 răng >120 do đó tinhá lại số răng Chọn Zmin =14răng

3

 EK=

63 16 5

Trong đó itt - Tỷ số truyền thay thế

tv tcsở gb

p

. 12 1 40 / 28

10

=

12 7

Khi cắt ren Anh, xích cắt ren đi theo đờng khác bộ bánh răng noóctông bị

động tính icđ khi cắt ren anh nh sau : icđ=

i i i

tv csởt gb tt

p

. cho cắt thử ren

anh với n=8 tp=

8

4 , 25

Ta có icđ= 12.1(28/4025).(,41//82).(42/50)

Tỷ số truyền 36/25 cũng đợc dùng khi cắt ren pitch (bánh răng noóctông

bị động)nhng với hai bánh răng thay thế khác nhau Cuối cùng ta cần tính bánh răng thay thế khi cắt ren pitch và ren môđuyn

Ta có phơng trình cân bằng : itt=

i i i

p

.

.Cho cắt thử ren pitch Dp= 25,4./8=1272.12/52.8.97

igb= 4/2 ; icđ=36/25  itt =

97 32

Kiểm tra các bớc ren cất đợc cắt

Phơng trình cân bằngta có

1vòngtc.21/25.42/50.25/36.32/28.2.12=4=tp.

6 1250

P 1 , 4 0 , 75=8069,45 (N)

2 , 1

6 650

2626

) (

2432

) (

3 Tính mômen xoắn của động cơ điện:

Khi máy tiện làm việc trong hộp tốc độ M X của động cơ cân bằng với

c

M

1 0

c Xd





với i0:tỉ số truyền tổng cộng xích

i k:tỉ số truyền từ cặp có M Xms tới trục chính

:hiệu suất toàn xích

M XPc:mômen xoắn do lực cắt gây ra M XPc=P Z d/2

=888087 (N.mm)

1450

40 75

- Công suất cắt

81 , 9 102 60

.v P

2.Xác định công suất chạy dao:

- Khi tính theo tỉ lệ với công suất động cơ chính:

V Q N

 :hiệu suất chung của cơ cấu chạy dao ( 0 , 15  0 , 2)

Q:lực kéo (N).Thay vào công thức trên:





81 , 9 15 , 0 10 612

156 89 , 11216

do vậy ta phải kiểm nghiệm việc chọn mô đun m=4 của cặp bánh răng nh vậy có đạt yêu cầu không

Trình tự tính toán bánh răng trong hộp tốc độ của máy công cụ là tính mô

đun của bánh răng theo sức bền tiếp xúc, quy chuẩn mô đun sau đó kiểm nghiệm mô đun theo sức bền uốn

Công thức tính mô đun theo sức bền tiếp xúc

 

2 3

0

tx

tx

i k N m