Đầu tiên, cần xác định rõ công dụng máy thiết kế và các tham số có liên quan đến các chỉ tiêu kinh tếkỹ thuật bằng cách dựa vào các số liệu ban đầu về yêu cầu đối với các chi tiết gia công được trên máy, như • kích thước, hình dáng, tập hợp các bề mặt gia công, vật liệu và chất lượng bề mặt gia công • tính đa dạng của các chi tiết gia công được trên máy
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Khoa Cơ khí, Trường Đại học Bách Khoa Tập giảng Môn học Thiết kế Máy Biên soạn theo đề cương môn học chuyên ngành khí ĐHBK ĐN Người biên soạn : Bùi trương Vỹ Khoa Cơ khí, Trường Đại học Bách khoa Đại học Đà nẵng Đà Nẵng - Năm 2007 Phần II: Thiết kế Máy công cụ Mở đầu: Các vấn đề chung thiết kế máy Các giai đoạn trình thiết kế máy: Toàn trình thiết kế máy phân chia thành giai đoạn sau (H6.1) H6.1: Các giai đoạn thiết kế máy − Đầu tiên, cần xác định rõ công dụng máy thiết kế tham số có liên quan đến tiêu kinh tế-kỹ thuật cách dựa vào số liệu ban đầu yêu cầu chi tiết gia công máy, • kích thước, hình dáng, tập hợp bề mặt gia công, vật liệu chất lượng bề mặt gia công • tính đa dạng chi tiết gia công máy Các yêu cầu chi tiết gia công sở lựa chọn phương pháp gia công dụng cụ cắt cần thiết Ngoài ra, số liệu đầy đủ chúng giúp ta xác định đặc tính kỹ thuật máy thiết kế, gồm phạm vi tốc độ công tác, tốc độ chuyển động phụ cấu chấp hành máy, công suất truyền dẫn, phương pháp điều chỉnh mức độ cung cấp cho máy trang bị phụ cần thiết – Xác định đặc tính kỹ thuật máy thiết kế: Nhiệm vụ kỹ thuật giai đoạn nầy lập luận có sở tính chất hợp lý việc chế tạo máy đồng thời cho số liệu ban đầu để thiết kế máy Máy phải có ưu điểm nỗi bật so với máy có, nói chung phải nâng cao tiêu chất lượng điều kiện đảm bảo hiệu kinh tế Khi xác định đặc tính kỹ thuật cho máy thiết kế, nên tiến hành lập bảng đặc tính kỹ thuật máy kiểu Việc phân tích bảng giúp ta nhận xét, vạch ưu nhược điểm chúng cách dễ dàng − Đặc tính kỹ thuật máy thiết kế cung cấp số liệu ban đầu để nghiên cứu, phân tích, lựa chọn sơ đồ nguyên lý toàn máy: sơ đồ động, sơ đồ điện, sơ đồ thủy lực hay khí nén… Các giai đoạn thiết kế nêu nội dung kiến nghị kỹ thuật, luận chứng kinh tế-kỹ thuật cho máy thiết kế Sau thoả thuận phía đặt hàng, kiến nghị nầy dùng làm sở thực công việc thiết theo Bản kiến nghị kỹ thuật với giai đoạn thiết kế cụm máy gọi chung trình thiết kế kỹ thuật Cuối trình nầy, toàn kết cấu máy bao gồm vẽ lắp tất cụm kể thuyết minh rõ đặc tính kỹ thuật, chi tiết tiêu chuẩn, phân tích tính toán cụm chi tiết máy hoàn tất, bố cục máy lắp ráp chung kiểm tra Quá trình thiết kế chế tạo tiến hành hồ sơ thiết kế kỹ thuật cấp duyệt y hiệu chỉnh Công việc trình nầy nghiên cứu thiết kế chế tạo cụm chi tiết chủ yếu, điều kiện kỹ thuật cần thiết Đây văn kiện kỹ thuật để chế tạo, lắp ráp điều chỉnh máy Sau trình thiết kế chế tạo, thường thực chế tạo hay mẫu thử nhằm kiểm tra, thử nghiệm đưa vào hiệu chỉnh thích hợp cho vẽ chế tạo chi tiết, cụm máy Mẫu thử nghiệm cần kiểm tra độ xác, độ cứng vững, tính chịu rung , tiếng ồn, toả nhiệt tham số đặc trưng cho hệ thống tiêu kinh tế-kỹ thuật khác H6.2 giới thiệu bước thiết kế cụm máy Khi xác định đặc tính kỹ thuật máy thiết kế, bước lựa chọn phương án khác kết cấu có kèm theo tính toán, thiết kế sơ để so sánh, phân tích theo điều kiện cụ thể sở chọn phương án kết cấu tối ưu Kiểm tra lại lần cuối phương án chọn so với nhiệm vụ thiết kế đặt trước tiến hành xây dựng vẽ lắp ráp cụm máy H6.3 ví dụ trình bày bước thực thiết kế cụm trục máy mài H6.2: Các bước thiết kế cụm máy H6.3: Ví dụ thiết kế cụm trục máy mài Dựa số liệu ban đầu độ xác số vòng quay trục, có nhiều phương án lựa chọn kết cấu ổ trục khác Tính toán phân tích sơ cho phép loại trừ phương án không thích hợp chọn hay phương án tốt Quyết định phương án cuối phải vào tiêu kinh tế-kỹ thuật, sau lập văn kiện kỹ thuật toàn vẽ thiết kế Mẫu thử phải thử nghiệm gia công loại chi tiết thông thường, theo chế độ gia công nâng cao Một lần nữa, cần hiệu chỉnh vẽ chế tạo thay đổi điều kiện kỹ thuật, vật liệu hay kết cấu Chỉ sau hoàn tất thử nghiệm, máy thiết kế tiến hành sản xuất hàng loạt Tuy nhiên công việc người thiết kế chưa kết thúc phải theo dõi thường xuyên máy làm việc điều kiện sản xuất thực tế, thường xuất khả yêu cầu cải tiến kết cấu sau nầy Rõ ràng trình thiết kế chế tạo máy đòi hỏi nhiều thời gian công sức Để đẩy mạnh ứng dụng nhanh chóng kiểu máy hoàn thiện hơn, phải có phương pháp thiết kế tiên tiến Triển vọng khả tự động hoá thiết kế nhờ phương tiện kỹ thuật tính, qua cải thiện suất lao động cho người thiết kế Những phần việc thiết kế tự động hoá: − Thu thập xử lý thông tin ban đầu số lượng, chủng loại chi tiết gia công, số liệu thống kê miền sử dụng máy − Tính toán phân tích thiết kế kỹ thuật, mô cấu, chế tạo mẫu thử − Xử lý văn kiện kỹ thuật Chương 6: Các tiêu kinh tế-kỹ thuật máy thiết kế Để đánh giá chất lượng máy thiết kế mới, cần có hệ thống tiêu kinh tế-kỹ thuật Năng suất máy: xác định khả gia công số lượng chi tiết định đơn vị thời gian, hay nói cách khác, suất tỉ lệ nghịch với thời gian tiêu tốn cho gia công Thường phân biệt loại suất sau: 1.1 Năng suất cắt gọt: tính lượng kim loại lấy đơn vị thời gian hay nhiều chi tiết gia công đồng thời máy Các giá trị (trung bình) cho theo bảng (6.1) giúp ta hình dung suất cắt gọt phương pháp gia Tiện 1500 0,06 Điện hoá 15 10 Mài 800 0,6 Siêu âm 25 Tia lửa điện 15 1,0 Laze 0,01 4000 [KW ph/cm3] đơn vị Công [cm3/ph] suất suất Dạng gia công Năng [KW ph/cm3] đơn vị Năng [cm3/ph] Dạng gia công Công suất suất công khác Bảng 6.1: Năng suất gia công 1.2 Năng suất tạo hình: tính diện tích bề mặt hay tổng k bề mặt gia công đồng thời máy đơn vị thời gian k Q th = ∑ t cg Vdci × n0 × Li T (6.1) đó:Vdci : tốc độ chuyển động tương đối dụng cụ cắt dọc theo chiều dài đường sinh bề mặt thứ i Li : chiều dài hành trình n0 : số lượng chi tiết gia công đồng thời vị trí công tác tcg : thời gian cắt gọt T : khoảng thời gian toàn chu kỳ Cả loại suất gọi suất công nghệ, dùng so sánh suất phương pháp gia công bề mặt khác nhau, không xác định suất thực tế máy Năng suất máy phải kể đến chi phí thời gian dành cho nguyên công phụ bên cạnh thời gian cắt gọt cần thiết cho gia công 1.3 Năng suất chiếc: đo đại lượng tỉ lệ nghịch với thời gian tiêu tốn gia công chi tiết Q= QT 1 = = T t cg + t ph + t ph Q T (6.2) tph : thời gian dành cho nguyên công phụ, không trùng với thời gian gia QT = công t cg : Năng suất công nghệ 6.3) Nếu tph = hay trình gia công thực cách liên tục tất nguyên công phụ trùng với thời gian gia công liên tục, suất máy suất công nghệ, Q = QT, đồng nghĩa với máy lý tưởng tự động cắt gọt liên tục hành trình chạy không Năng suất thực tế máy khác với giá trị xác định biểu thức trên, nhiều nguyên nhân khác nhau: thời gian dành cho phục vụ bảo quản, trục trặc ngẫu nhiên làm việc, thay hiệu chỉnh dụng cụ mòn Để tính đến tất khoảng chi phí thời gian nầy, thường dùng hệ số sử dụng kỹ thuật η xác định η= sau: 1+ t ngck (6.4) T tngck : tổn thất thời gian chu kỳ gia công chi tiết liên quan đến đặc tính trình công nghệ thực máy Khi đó, suất tính: Q= t cg + t ph + t ngck = t cg η + t ph (6.5) Những phương pháp để nâng cao suất: − Tăng suất công nghệ − Làm trùng thời gian nguyên công khác − Giảm bớt thời gian chạy không − Giảm bớt tất dạng tổn thất chu kỳ Độ xác máy: khả đảm bảo hình dáng hình học, chất lượng bề mặt độ xác kích thước cho chi tiết gia công máy Độ xác máy có quan hệ trực tiếp đến độ xác gia công sai số máy có ảnh hưởng đến độ xác gia công Tất dạng sai số máy quy nhóm sau 2.1 Sai số hình học: sai số vị trí tương quan bố trí cụm, cấu máy, phụ thuộc vào độ xác gia công chi tiết lắp ráp máy Do vị trí tương quan cụm chi tiết máy không bảo đảm xác, chẳng hạn chi tiết dẫn hướng- sóng trượt, bàn trượt chế tạo không xác dẫn đến quỹ đạo chuyển động cấu máy bị sai lệch, khe hở ổ trục hay độ ô van cổ trục gây độ đảo hướng kính đầu mút trục làm sai lệch hình dạng chi tiết theo phương ngang Để đảm bảo sai số hình học nằm giới hạn cho phép, người thiết kế quy định yêu cầu độ xác chế tạo chi tiết máy xuất phát từ dung sai cho phép chi tiết gia công máy có tính đến khả sản xuất thực tế 2.2 Sai số động học: sai số gây chế tạo không xác truyền bánh răng, bánh vít-trục vít, vít me-đai ốc xích động làm ảnh hưởng đến tốc độ chuyển động cấu chấp hành, đặc biệt quan trọng trường hợp cần có phối hợp chuyển động dụng cụ phôi để tạo hình, ví dụ gia công răng, cắt ren Sai số chế tạo khâu cuối xích động, truyền bánh vít-trục vít, truyền vít me-đai ốc có ảnh hưởng lớn đến độ xác động học máy 2.3 Sai số đàn hồi: sai số gây biến dạng cấu, cụm máy tác dụng lực cắt dẫn đến thay đổi vị trí tương quan ban đầu dụng cụ cắt chi tiết gia công Như biết, lực cắt tổng thay đổi trình gia công theo giá trị, phương điểm đặt Khối lượng cụm máy chuyển động gây ảnh hưởng khác đến phận chịu tải làm thay đổi giá trị chuyển vị đàn hồi Khả máy chống lại phát sinh chuyển vị đàn hồi gọi độ cứng vững, hay độ cứng Độ cứng J cụm máy xác định tỉ số lực P đặt vào cụm theo phương gây biến dạng cụm δ: J= P [N/mm] δ (6.6) Độ cứng J máy ảnh hưởng quan trọng đến độ xác gia công, dùng làm tiêu chuẩn để chọn lựa vật liệu Các số liệu độ cứng thường lấy theo tài liệu thực nghiệm, nhiên tính toán phân tích độ cứng qua biến dạng cụm máy xuất phát từ nguyên nhân sau − Biến dạng thân vật thể chi tiết − Biến dạng tiếp xúc − Biến dạng khe hở mối ghép − Biến dạng bề mặt − Biến dạng thành mỏng (tấm, nêm ) 2.4 Sai số nhiệt độ: sai số gây tăng nhiệt không đồng vị trí khác máy trình làm việc làm thay đổi độ xác hình học ban đầu Sự thay đổi biến dạng nhiệt theo thời gian tuân theo quy luật hàm mũ, có ∆l t = ∆l (1 − e −βt ) dạng: (6.7) β : tham số phụ thuộc vào hệ số toả nhiệt, nhiệt dung riêng cụm máy, vào khối lượng kích thước 2.5 Sai số động lực học: gây dao động tương đối dụng cụ cắt so với chi tiết gia công, đặc biệt có ý nghĩa trình chuyển tiếp khởi động, phanh hãm, đảo chiều, tiến dao Ngoài tác động có hại đến độ xác gia công, dao động máy ảnh hưởng đến tuổi thọ dụng cụ, tuổi thọ cấu chi tiết máy Các ảnh hưởng dao động đến sai số gia công thường đánh giá qua đường đặc tính tần số-biên độ pha-biên độ 2.6 Sai số dụng cụ cắt: loại sai số nầy gây mòn dụng cụ nguyên nhân sai số gia công Bên cạnh sai số chế tạo thân dụng cụ cắt sai số gá đặt dụng cụ lên máy Lượng mòn dụng cụ theo bề mặt sau thay đổi theo thời gian giống với quy luật đặc trưng phần lớn dạng hao mòn, sau thời kỳ chạy rà, tốc độ mòn có giá trị gần không đổi Ảnh hưởng chung loại sai số khác máy đến độ xác vị trí tương quan dụng cụ cắt chi tiết gia công khảo sát cách hợp lý sở thiết lập chuỗi kích thước Cọng tất sai số nầy theo thời gian nhận sai số tổng khác biệt nhiều so với đặc điểm thay đổi thành phần H6.4: Xác định sai số tổng phương pháp lập chuỗi kích thước Ví dụ thiết lập chuỗi kích thước phẳng với khâu song song để phân tích sai số bố trí cụm máy mài tròn ngoài, ta tìm sai số trung bình đường kính chi tiết gia công (H6.4): δ d = 2(δL − δl − δR ) (6.8) δL : sai số tổng trục vít dẫn (trên đoạn l1) đoạn l2 biến dạng nhiệt biến dạng đàn hồi δl : sai số tổng nhiệt biến dạng đàn hồi ụ mài δR : sai số dụng cụ (do mòn sai số hiệu chỉnh) Để nâng cao độ xác máy, cần tìm cách nâng cao độ cứng vững máy, ví dụ thiết kế hệ thống chịu tải lớn, có biến dạng đàn hồi bé, nâng cao chất lượng bề mặt mối ghép chất lượng lắp ráp, giảm số lượng mối ghép chiều dài xích động, nâng cao độ cứng vững cho khâu yếu, làm giảm bớt ảnh hưởng có hại biến dạng nhiệt cách bố trí dòng nhiệt hợp lý máy tạo kết cấu hợp lý để cân sai số bù trừ lẫn Ở máy đại, có hệ thống điều khiển tự động, hệ thống hiệu chỉnh tự động bù trừ sai số, cấu tự động kiểm tra tích cực 2.7 Độ tin cậy Máy : xác định tính chất sản xuất liên tục không bị đứt quãng, cho sản phẩm quy cách với số lượng định kỳ hạn phục vụ xác định Sự mát khả làm việc máy gọi hỏng hóc Khi hỏng hóc, toàn sản phẩm bị ngừng cung cấp, gây phế phẩm Xác suất hỏng hóc tính theo kết thử nghiệm No khả năng, loại khả hoàn hảo: NoT = No - Nhh ; Nhh biểu thị khả hoàn hảo, ta có: QT = N oT No (6.9) Cường độ hỏng hóc mật độ xác suất phát sinh hỏng hóc đơn vị thời gian λ( t ) = dN oT N hh dt (6.10) Xác suất làm việc không hỏng máy hệ phức tạp gồm n thành phần ghép liên n tục, biểu thị dạng: PM ( t ) = ∏ Pi ( t ) (6.11) Pi(t) : xác suất làm việc không hỏng yếu tố thứ i Để nâng cao độ tin cậy, phải tối ưu hoá kỳ hạn phục vụ cấu chi tiết máy 10 qua bánh làm tịnh tiến Trên có gắn gạt gạt khối bánh di trượt 1' 2' 1' 2' z2 x z1 a x = x L x z1 = L z2 b x ≠ L H=10.3: Hệ thống điều khiển với đĩa lỗ Thông thường chọn x = , nhiên có trường hợp chiều dài hành trình điều L khiển L lớn, người ta dùng bánh khuếch đại z1, z2 lắp đồng trục Lập bảng chu kỳ gạt vẽ đường khai triển cam (hoặc bảng cho đĩa lỗ) Nội dung thực hiện: + Dựa vào lưới kết cấu để lập biểu thức xác định số vòng quay + Dựa vào sơ đồ động để lập bảng điều khiển + Nếu dùng cam điều khiển dựa vào bảng điều khiển lượng nâng cam để thành lập đường khai triển cam, dùng đĩa lỗ tiến hành vẽ đĩa lỗ Thiết kế cam đĩa lỗ Ví dụ 1: Lập bảng điều khiển dùng cam để điều khiển HTĐ (H10.4a) có số cấp tốc độ z=6=3x2 I II (1) (3) Các đường Oa Ob đường trung hòa ứng với vị trí bánh không ăn khớp Các trị số x, y, y', z' lượng nâng độ cao thấp cam xác định tùy theo chiều dài cánh tay đòn phân tích (H10.4b) 62 H10.4a: Sơ đồ động HTĐ có z = A Oa B Ob x y H10.4b: Bảng điều khiển đường khai triển cam y' z' AB n6=n0i3(Agiữa)i5(Bphải) G P ½ô n5=n0i2(Aphải)i5(Bphải) P P n4=n0i1(Atrái)i5(Bphải) T P n3=n0i3(Agiữa)i4(Btrái) G T n2=n0i2(Aphải)i4(Btrái) P T n1=n0i1(Atrái)i4(Btrái) T T ½ô Ví dụ 2: Lập bảng điều khiển dùng đĩa lỗ cho HCD có số cấp tốc độ chạy dao zs = 18 = x x II I III (3) (1) (9) ∗ Xác định hành trình gạt khối bánh A,B ly hợp M (khối C) phụ thuộc vào kết cấu cụ thể – Số tay gạt: 3; số đẩy kéo ( chốt 1-2) x = 63 – Vị trí ăn khớp khối bánh việc thực số cấp tốc độ chạy dao H10.5: Sơ đồ động lưới kết cấu Hộp chạy dao ( PATT II(3) I (1) III (9) ) H10.6: Các vị trí ăn khớp 64 Ta có: n1 = nđ/c.io i3 khối A trái n2 = nđ/c.io i3 khối A trái n3 = nđ/c.io i3 khối A trái nđ/c.io i2 n4 = khối A phải n5 = nđ/c.io i2 khối A phải n6 = nđ/c.io i2 khối A phải n7 = nđ/c.io i1 khối A n8 = nđ/c.io i1 khối A n9 = nđ/c.io i1 khối A n10 = nđ/c.io i3 khối A trái nđ/c.io i3 n11 = khối A trái n12 = nđ/c.io i3 khối A trái n13 = nđ/c.io i2 khối A phải n14 = nđ/c.io i2 khối A phải n15 = nđ/c.io i2 khối A phải n16 = nđ/c.io i1 khối A nđ/c.io i1 n17 = khối A n18 = nđ/c.io i1 khối A – Ở ví dụ chọn : i6 khối B i5 khối B phải i4 khối B trái i6 khối B i5 khối B phải i4 khối B trái i6 khối B i5 khối B phải i4 khối B trái i6 khối B i5 khối B phải i4 khối B trái i6 khối B i5 khối B phải i4 khối B trái i6 khối B i5 khối B phải i4 khối B trái i7.i8.i9 khối C trái i7.i8.i9 khối C trái i7.i8.i9 khối C trái i7.i8.i9 khối C trái i7.i8.i9 khối C trái i7.i8.i9 khối C trái i7.i8.i9 khối C trái i7.i8.i9 khối C trái i7.i8.i9 khối C trái i9 khối C phải i9 khối C phải i9 khối C phải i9 khối C phải i9 khối C phải i9 khối C phải i9 khối C phải i9 khối C phải i9 khối C phải ∗ Khối A có vị trí làm việc: TRÁI-GIỮA-PHẢI lần gạt 29 mm, hành trình gạt LA = 58mm 65 ∗ Khối B có vị trí làm việc: TRÁI-GIỮA-PHẢI lần gạt 29 mm, hành trình gạt LB = 58mm ∗ Khối C (Ly hợp M) có vị trí đóng mở ly hợp tương ứng với vị trí TRÁI, PHẢI thực đường truyền phản hồi đường truyền trực tiếp, lần gạt 29mm hành trình gạt LC = 29mm n Si 10 11 12 13 14 15 16 17 18 Khối A Khối B Khối C Vị trí Đĩa I Đĩa II Vị trí Đĩa I Đĩa II Vị trí Đĩa I Đĩa II + + + + + T G T 0 + 0 + + 0 + + T P T 0 + + 0 + + + + + + T T T 0 0 0 0 + + + P G T + + + 0 0 0 + + P P T + + + + 0 0 + + + + P T T + + 0 0 + + + + G G T + + 0 + 0 + + G P T + + + 0 + + + + + G T T + 0 0 + + + 0 T G P 0 + + + + + 0 0 T P P 0 + + + + + + + + 0 T T P 0 0 + + 0 + 0 P G P + + 0 + + 0 0 0 P P P + + + + + + 0 + + 0 P T P + + 0 + + + + 0 G G P + + + + + 0 0 G P P + + + + + + + + 0 G T P + 0 + + 66 – Số hàng lỗ đĩa : 3x2 = hàng, hàng cho chốt 1, hàng cho chốt 2; ký hiệu +: lỗ đĩa, ký hiệu 0: có lỗ đĩa – T: vị trí khối bánh hay ly hợp bên trái – P: vị trí khối bánh hay ly hợp bên phải – G: vị trí khối bánh Dùng bảng điều khiển để vẽ hàng lỗ đĩa (H10.7a,b) H10.7a: Đĩa H10.7b: Đĩa 67 Trên đĩa, vẽ trước vòng tròn đồng tâm dựa theo vị trí chốt bảng điều khiển để vẽ lỗ, vị trí cách góc α = 360 Các đường kính chốt chui z qua đĩa thường chọn từ ∅6 ÷ ∅8 [mm] Đĩa lỗ thiết kế tốt dùng chung số vòng tròn đồng tâm, giảm nhỏ kích thước đường kính đĩa Các cấu an toàn dùng máy công cụ: Có thể chia thành nhóm chính: Nhóm cấu phòng tải nhóm cấu khoá lẫn A Nhóm cấu phòng tải: Nhóm cấu nầy có nhiệm vụ bảo vệ cho chi tiết phận máy tránh bị hư hỏng, gãy vỡ cách tự động ngắt đường truyền tải trọng vượt giá trị định sẵn Nguồn lượng tách đường truyền từ hệ thống điện, thủy lực hay khí lựa chọn phụ thuộc vào nhiều yếu tố tác dụng nhanh, nhạy, cho phép dễ tự động hoá để bảo vệ cấu máy cách hiệu Các cấu phòng tải khí thường khớp nối chốt an toàn, vấu-lò xo, bi-lò xo, cấu trục vít rơi máy tiện – Chốt an toàn: Có vai trò chi tiết khớp nối trục Chốt lắp vào bạc bạc nầy ép vào lỗ khớp nối Do chốt bị cắt không làm cho lỗ bị hư hỏng Lựa chọn đường kính chốt dựa điều kiện cắt đứt chốt momen truyền lực vượt giá trị cho phép (H10.8) + Vật liệu chốt thường làm thép, bạc dùng vật liệu thép nhiệt luyện đạt độ cứng HRC 48 ÷ 53 + Giá trị Momen xoắn giới hạn tính theo công thức M xgh = πd k σ bk R (10.2) H10.8: Cơ cấu an toàn dùng chốt 68 đó, d: đường kính chốt (thường d = (2 ÷ 8)mm ) R: khoảng cách bố trí chốt Có thể tham khảo R = 0,75d2 +(15 ÷ 20)mm k0 = τc : hệ số tỷ lệ ứng suất cắt cho phép τc giới hạn bền kéo σbk σ bk Đối với chốt trụ k0 = 0,7÷0,8; chốt xẻ rãnh k0 = 0,7 ÷ 0,8 Giá trị hệ số nhỏ lấy d = (4 ÷ 8)mm, giá trị lớn lấy d = (2 ÷ 3)mm Mxgh giá trị momen xoắn làm cho chốt bị cắt, thường lấy cao giá trị momen xoắn truyền lớn khoảng (20 ÷25)% – Vấu-lò xo: Bạc lắp then với trục mang toàn chi tiết Bánh chủ động quay lồng không bên phải, bên trái nửa ly hợp lắp then hoa với bạc 1, chi tiết có vấu mặt đầu Các vấu tiếp xúc nhờ lò xo Lực lò xo điều chỉnh với đai ốc (H10.9a) H10.9a: Cơ cấu an toàn vấu-lò xo Momen xoắn truyền đến bánh 2, qua vấu truyền cho trục Khi lực chiều trục cân với lực lò xo Khi tải, trạng thái cân lực đi, lực chiều trục đẩy vấu sang trái với nửa ly hợp Trục dừng bánh quay Vấu lại vào khớp máy làm việc trạng thái bình thường H10.9b: Hình dạng vấu profil H10.9b hình dạng vấu profil khai triển Bề mặt tiếp xúc vấu nghiêng 69 hay phẳng Vấu nghiêng khó chế tạo làm việc tin cậy Góc nghiêng α = (40 ÷ 50)0 Số vấu thường lẻ, hay gặp bố trí Lực lò xo xác định theo công thức ⎡ D ⎤ Plx = P0 ⎢ tg(α − ϕ) − tb f ⎥ d tb ⎦ ⎣ (10.3) P0 : lực vòng ; Dtb : đường kính trung bình vấu nghiêng, vấu phẳng Dtb = Dngoài ; dtb : đường kính trung bình mối ghép then hoa; f: hệ số ma sát mối ghép then hoa f = (0,15 ÷0,17) Các thông số cấu an toàn vấu-lò xo tham khảo bảng (10.1) Bảng 10.1 Các chi tiết cấu Ký hiệu Kích thước đề nghị Đường kính trục mối ghép then trượt d Cho trước Đường kính vấu D D ≥ (1,6 ÷2)d Bề rộng vấu b b = (0,12 ÷0,2)D Đường kính trung bình vấu Dtb Dtb = D-b Chiều cao vấu h h = (0,5 ÷0,8)b Chiều dài bạc di động L L = (0,25 ÷1)D Số vấu z lẻ, chọn – Bi-lò xo: Cũng tương tự vấu-lò xo, khác vấu thay bi làm thép tôi, nằm tiếp xúc với bề mặt côn rãnh hình xuyến hay lăng trụ (H10.10a,b) Khi bánh chủ động quay, bi ép vào bề mặt làm việc làm quay bạc trục Trong trường hợp tải, trục bạc đứng lại, bánh quay đẩy bi vào lỗ bạc Đai ốc dùng điều chỉnh lực lò xo H10.10a: Cơ cấu an toàn bi-lò xo Công thức xác định lực lò xo 70 Plx = P0 [tg(α − ϕ) − f ms ] (10.4) α: góc tiếp xúc điểm tiếp xúc bi với bề mặt làm việc ϕ: góc ma sát bi bề mặt tiếp xúc fms: hệ số ma sát quy đổi bi thành lỗ H10.10b: Bi bề mặt tiếp xúc + Nếu bi nằm tiếp xúc bề mặt hình xuyến với R = 0,5dbi , α = arcsin d −h BC = arcsin bi AB d bi (10.5) dbi: đường kính bi h: chiều cao phần bi thò khỏi lỗ Gọi e: khe hở mặt đầu hai nửa cấu, hành trình dịch chuyển bi lúc tải h0 = h-e Các phương trình (10.4) (10.5) cho thấy lực vòng P0 phụ thuộc vào vị trí bi rãnh lõm Khi tải, bi dịch chuyển, góc α tăng, lực vòng giảm nhiều đồng thời làm mòn nhanh ly hợp Các thông số cấu an toàn bi-lò xo tham khảo bảng 10.2 Bảng 10.2 Các chi tiết cấu Ký hiệu Kích thước đề nghị Đường kính trục mối ghép then trượt d Cho trước Đường kính bi dbi dbi = (0,3 ÷0,5)d Chiều cao phần nhô bi h h = (0,2 ÷0,4) dbi Đường kính lỗ chứa bi d0 d0 = (0,3 ÷0,5) dbi Đường kính vòng bố trí tâm lỗ chứa bi D0 D0 ≥ (1,6 ÷2)d – Đĩa ma sát: Kết cấu tương tự, khác cấu xử dụng lò xo xoắn hay đĩa để ép bề mặt ma sát Phổ biến cấu an toàn đĩa ma sát, làm việc 71 tin cậy B Nhóm cấu khoá liên động: Chức chúng nhằm – Ngăn cản việc thực lúc hai hay nhiều đường truyền động nhóm truyền – Ngăn cản không cho thực lúc chuyển động riêng lẻ chuyển động trục trơn trục vít me bàn dao máy tiện, chuyển động trục chuyển động cần khoan máy khoan cần – Bảo đảm thứ tự điều khiển máy như: phanh mở ly hợp đóng, ngừng chạy dao trục dừng máy phay – Bảo đảm thứ tự bảo đảm quãng thời gian định chu kỳ gia công Các cấu khoá liên động khí thường nối trực tiếp với phận tương ứng cấu điều khiển Đối với máy tự động đường dây tự động, chức liên động đặc biệt có ý nghĩa quan trọng để đảm bảo làm việc cố cho thiết bị, đồ gá, dụng cụ cắt Các cấu khoá liên động máy nầy cung cấp tín hiệu cho biết nơi hỏng hóc dừng hoạt động tạm thời có cố 72 Đồ Án Thiết Kế Máy Chuẩn bị: Gồm có vấn đề sau : Tìm hiểu đề tài, tìm tài liệu tham khảo, tham I quan thực tế, ôn lại lý thuyết học Tìm hiểu đề tài: Đọc kỹ nội dung đề tài, ý số liệu ban đầu để so sánh với máy có sản xuất chọn làm máy chuẩn Phân tích yêu cầu thiết kế xác định rõ công việc phải làm, vấn đề cần thuyết minh, vẽ Tìm tài liệu tham khảo: Ngoài tài liệu chính, sinh viên phải tự tìm tài liệu cần thiết khác Đây yêu cầu đặt nhà trường, giúp cho sinh viên biết cách tìm tài liệu tham khảo, biết cách sử dụng chúng, phải đến thư viện, nhà máy , tìm sách vẽ có liên quan đến đề tài giáo trình học Sách tham khảo trích dẫn phải ghi lại đầy đủ số hiệu sách, tên tác giả, nhà xuất Tham quan thực tế: Nội dung tham quan: xem máy làm việc, vẽ lại sơ đồ động vẽ kết cấu thuyết minh máy tùy theo yêu cầu đề tài Hỏi người vận hành máy vấn đề thường gặp ví dụ tốc độ thường dùng, rung động có xảy gia công, khuyết tật máy, cần cải tiến II Thiết kế truyền dẫn máy: Phân tích loại máy tương tự, chọn máy chuẩn cho thiết kế So sánh phương án không gian hệ thống truyền dẫn máy So sánh phương án thay đổi thứ tự gạt Tính động học yếu tố truyền dẫn Kiểm tra lại sai số kết tính toán có III Tính toán sức bền chi tiết máy, bao gồm: Xác định thông số cần thiết ban đầu Tính toán sức bền chi tiết IV Thiết kế kết cấu vẽ, bao gồm: Chọn kết cấu để vẽ vẽ khai triển, vẽ cắt Thiết kế hệ thống điều khiển Thiết kế hệ thống điện, bôi trơn, làm nguội Chú ý: Thời gian phân phối cho bước tham khảo sơ sau: I/ II/ III/ IV/ = 5/ 20/ 20/ 50% dự trữ 5% Khi thiết kế máy chuyên dùng, phải xuất phát từ sản phẩm gia công, đặt quy 73 trình công nghệ cho hợp lý để xác định số liệu ban đầu, xác định suất theo yêu cầu thiết kế Nếu máy thiết kế có nhiều chuyển động, cần phối hợp chuyển động (ví dụ tạo hình phức tạp ), phải thiết kế sơ đồ kết cấu động học bước Tùy theo điều kiện thực tế, SV hoàn thành xen kẽ bước V Nội quy hướng dẫn vẽ: Sinh viên phải gặp giáo viên hướng dẫn kỳ hạn, trình bày việc làm, thắc mắc để hướng dẫn bước Qua kỳ hạn, sinh viên không đến thông qua (nếu lý đáng), GVHD không chịu trách nhiệm đồ án Các bước thiết kế phải viết rõ ràng, tự nhận xét kết thiết kế, giáo viên hướng dẫn có trách nhiệm kiểm tra phần, sinh viên phải sữa chữa hoàn chỉnh sai sót dẫn Chú ý thông qua phần để tránh phải làm lại từ đầu Phải có kết tính toán trước vẽ, vẽ phải theo khổ quy định tỉ lệ, nội dung hình vẽ phải chiếm 80% tờ giấy Khung tên vẽ phải ghi theo quy định, chữ viết tiêu chuẩn vẽ kỹ thuật Vẽ phác thảo toàn vẽ (cả gạch tiết diện cắt) Sau thông qua sửa lại xong, giáo viên hướng dẫn cho phép vẽ thức Viết thuyết minh mặt, khổ giấy A4 Vẽ hình, viết đóng bìa cẩn thận Nội dung thuyết minh viết theo yêu cầu đề tài thiết kế ( khoảng 30 ÷ 40 trang, đánh máy dùng cỡ chữ 13, dãn dòng 1,5lines) Tóm lại, đồ án có tác dụng tổng kết kết học tập mặt lý luận vận dụng vào thực tế, khai thác tính nhạy bén mặt thiết kế kỹ thuật sinh viên Yêu cầu người phải độc lập suy nghĩ thực cách nghiêm túc bước tiến hành tập làm nhiệm vụ thiết kế nầy 74 MỤC LỤC Phần II: Thiết kế máy công cụ Chương Các tiêu kinh tế-kỹ thuật máy thiết kế Chương Lựa chọn đặc tính kỹ thuật máy thiết kế 13 Chương Thiết kế động học truyền dẫn máy công cụ 27 Chương Trục chính-Ổ trục 41 Chương 10 Hệ thống điều khiển khí cấu an toàn máy công cụ 59 Đồ Án Thiết Kế Máy 73 Mục lục 75 Tài liệu tham khảo 76 75 Tài liệu tham khảo [1] Hà văn Vui, Nguyễn chí Sáng, Phan đăng Phong : Sổ tay Thiết kế Cơ khí, tập I, II, III, Nhà xuất Khoa học-Kỹ thuật, Hà Nội 2004 [2] Nguyễn anh Tuấn, Phạm Đắp : Thiết kế máy công cụ, tập I, II Nhà xuất Khoa học-Kỹ thuật, Hà Nội 1984 [3] Nguyễn ngọc Cẩn : Thiết kế Máy cắt kim loại, Nhà xuất Đại Học Quốc Gia TP Hồ chí Minh, 2000 [4] Nguyễn đắc Lộc, Lê văn Tiến, Ninh đức Tốn, Trần xuân Việt: Sổ tay Công nghệ Chế tạo máy, tập I, II, III, Nhà xuất Khoa học-Kỹ thuật, Hà Nội 2003 [5] А.М.Кучер, М.М.Киватицкий, А.А.Покровский: Металлорежущие Станки (Альбом общих видов кинематических схем и узлов) Издателъство « Машиностроение » Ленинград, 1972 [6] В.Э.Пуш : Конструирование Металлорежущих Станков, Издателъство « Машиностроение» Москва, 1976 [7] В.С.Поляков, И.Д.Барбаш, О.А.Ряховский: Справочник по МУФТАМ, « Машиностроение » Ленинград, 1979 [8] Hamilton H Mabie, Charles F Reinholtz : Mechanisms and dynamics of machinery, John Wiley & Sons, Inc, 1987 76