Đồ án máy khoan cần K135

Đồ án máy khoan cần k135. Bài báo cáo đạt điểm cao. Do trường đại học có danh tiếng đào tạo và thầy chỉ dẫn tận tình kết hợp với tham khảo nhiều tài liệu liên quan.Là một trong những đồ án quan trọng trong ngành cơ khí chế tạo máy.

LỜI MỞ ĐẦU

Kính thưa thầy giáo

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 này chủ yếu dùng để gia công lổ Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật , máy công cụ đã có những bước phát triển lớn đáp ứng được yêu cầu của sản xuất

Máy khoan là máy cắt kim loại chủ yếu dùng để gia công lổ Ngoài ra nó còn dùng để khoét , doa , cắt ren bằng tarô , hoặc gia công những bề mặt có tiết diện nhỏ , thẳng góc hoặc cùng chiều trục với lổ khoan Tuỳ theo kích thước và phương pháp điều chỉnh mũi khoan đến vị trí gia công , máy khoan có thể phân thành các loại sau : máy khoan bàn ,máy khoan đứng, máy khoan cần , máy khoa nhiều trục , máy khoan chuyên dùng

Việc thiết kế một cái máy khoan đứng là một quá trình rất phức tạp đòi hỏi người thiết kế phải vận dụng những kiến thức đã học để tính toán các thông số của máy , tìm phương án tối ưu trong việc thiết kế , chế tạo sao 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 nhân cùng với sự chỉ bảo tận tình của thầy Bùi Trừờng vỹ và các thầy

cô bộ trong bộ môn đã giúp cho em hoàn thành đồ án này Do kiến thức và thời gian có hạn nên không thể tránh khỏi những sai sót trong quá trình tính toán thiết kế Kính mong thầy cô chỉ dẫn thêm cho em để rút kinh nghiệm cho đồ án tiếp theo được tốt hơn

Em xin chân thành cảm ơn thầy Bùi Trừờng vỹ và các thầy cô bộ môn đã tận tình hướng dẫn chỉ bảo cho em hoàn thành đồ án này

Đà Nẵng , ngày.

CHƯƠNG I

XÁC ĐỊNH TÍNH NĂNG KỸ THUẬT VÀ PHÂN TÍCH MÁY TƯƠNG

nmin = 99.5

nmã = 1360

Có 12 cấp tốc độ :

nmin = 42

nmã = 2000

Có 9 cấp tốc độ :

nmin = 68

nmã = 1100

Có 12 cấp tốc độ :

N = 6 ( KW)Hiệu suất : 0.8

N = 4.5 ( KW)Hiệu suất : 0.8

N = 7 ( KW)Hiệu suất :0.85

Lượng chạy

dao ( mm/ vg)

Có 9 cấp lượng chạy dao :

Smin = 0.1

Smã = 0.81

Có 11 cấp lượng chạy dao

Smin = 0.1

Smã = 1.4

Có 11 cấp lượng chạy dao

Smin = 0.1

Smã = 1.4

Có 9 cấp lượng chạy dao :

Từ nhửng thông số kỷ thuật củng như diều kiện về tài liệu hiện có

Tôi chọn máy 2K135 làm máy chuẩn , chọn máy 2K135 vì nhửng lý do sau :

 Tốc độ trục chính có phạm vi điều chỉnh nhiều hơn các máy khác

 Số vòng quay có trị số tháp ở gần nhau và số vòng quay có trị số cao ở xa nhau nên tổn thát về vận tốc cắt thấp

 Do tài liệu tham khảo phong phú hơn so với các máy cuing loại

1.2 Phân tích máy chuẩn K135 :

1.2.1 Sơ đồ động máy K 135 :

Sơ đồ động máy K135 được trình bày trên hình (Hình 1.1) sau :

t= 6(mm)

16

47 2

M

35 54

21

62

30

27 27

26

56 49 35

84

70

22 n=1440(v/ph)

22 52

M

22 48

54 56

43

1 56

28 35 25

200 40

35 20

 Xác định hệ số công bội v của hộp tốc độ :

Từ các số liệu ban đầu về tính năng kỹ thuật của máy ta có Số vòng quay lớn nhất và nhỏ nhất của trục chính là :

nmin= 42 (vòng/phút)

nmax = 2000(vòng/phút)

Số cấp tốc độ trục chính : z = 12

Ta có v = 1 , 416

68

1100

8 1

*Từ nhửng phân tích và tính toán ta có :

phương án không gian (PAKG) là : 2 x 3 x 2

phương án thứ tự (PATT) là : II - I - III

i i 5 6

Từ đồ thị vòng quay ta cò nhận xét sau :

 Lưới đồ thị vòng quay không có hình rẽ quạt

 Tốc độ trục chínhcó số vòng quay thấpgần nhau nhiều hơn so

với số vòng quay cao   có lợi về tổn thất vận tốc cắt

2 Phân tích hộp chạy dao :

Hộp chạy dao có Zs = 12 cấp chạy dao với : Smin = 0,1 ; Smax =1,4 Phạm vi điều chỉnh tốc độ Rn của hộp chạy dao :

Hệ số công bội  : S = 1 , 27

1 , 0

4 , 1

11 1

Tra bảng cấp vòng quay tiêu chuẩn ta chọn  = 1,26

*Từ nhửng phân tích và tính toán ta có :

phương án không gian (PAKG) là : 3 x 4

phương án thứ tự (PATT) là : I - II

Từ nhửng công thức trên bặng cách vẻ ngược ta có đồ thi vòng quay :

 Lưới đồ thị vòng quay của hộp chạy dao :

Lưới đồ thị vòng quay của hộ p chạ y dao

Nhận xét : hộp chạy dao của máy khoan K135 dáng lẻ có 12 cấp tốc

độ nhưng do việc bố trí hai bánh rang dùng chung nên nó bị truing một cấp tốc độ và giảm đi một cấp tốc độ , đó là biến hình của máy

1.2.3 Đặc điểm kết cấu :

Các bộ phận chính :1 là động cơ điện , 2 là thân máy , 3 là hộp tốcđộ , hộp chạy dao 4 có thể di trượt trên sóng trượt của thân máy 2 , bànmáy 5

1. Động cơ truyền động qua hộp tốc độ bởi bộ truyền đai Với hộp

tốc độ có 12 cấp tốc độ có 2 bộ bánh răng di trượt Trong máy

2A135 có thể thực hiện chạy dao tự động nhờ cơ cấu chạy dao tựđộng : khi ly hợp M1,M2 dược đóng thì bộ truyền bánh răng - thanh

răng được hoạt động mang trục chính tịnh tiến Để điều chỉnhlượng chạy dao người ta dùng một cơ cấu then kéo trong hộp chạy

dao để điều khiển sự ăn khớp giữa các bánh răng Trong khi chạy

dao tự động muốn quay tay(chạy dao nhanh) ta trực tiếp quay tay quay.

Bàn máy ta có thể dịch chuyển lên xuống dọc theo thân máynhờ tay quay P2 thông qua trục XI truyền động bộ truyền bánh răngnón truyền động vít me có t = 6 mm

CHƯƠNG II THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC TOÀN MÁY

2.1 Thiết kế hộp tốc độ :

Hộp tốc độ trong máy công cụ dùng để truyền lực cắt cho các chitiết gia công có kích thước,vật liệu khác nhau với các chế độ cắt cầnthiết Thiết kế hộp tốc độ phải bảo đảm những chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật

vật liệu , kết cấu có tính công nghệ cao , làm việc chính xác , an toàn , sửdụng bảo quản dễ dàng

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

Các thông số ban đầu dựa trên tính năng kỹ thuật của máy K135 Số vòng quay tới hạn của trục chính:

Suy ra số cấp tốc độ : z =12

Tra chuổi giá trị  tiêu chuẩn ta có : v = 1,41

 Số nhóm truyền tối thiểu :

x = 1,6 log 2 46

42

1440 log 6 , 1

Vậy ta có 3 phương án không gian có thể chọn

Từ đó ta lập bảng so sánh các phương án sau :

Vì yêu cầu hộp tốc độ máy khoan là giảm tốc nhiều hơn so với tang tốc và dảm bảo tổn hao công vận tốc nhỏ , dảm bảo kết cấu nhỏ gọn do bố trí quá nhiều bộ truyền trên một trục ( trục vào ) vả dảm bảo sổ bánh rang chóng mòn là ít ta chọn PAKG : 2 x 3 x 2

2. Thiết kế phương án thứ tự :

Với PAKG ở trên ta có q= 6 PATT

Điều thoả mãn : điều kiện tỷ số truyền : 2

Từ bảng so sánh trên ta có bốn phương án thích hợp có lượng mở nhỏ nhất

Vẻ lưới kết cấu của các phương án thứ tự

2 3 2

i

Từ nhửng phương án ta chọn PATT : II I III vi phương án này có nhửng

ưu điểm sau :

 Kích thước hộp ngắn do tỉ số truyền phân bố đều

 Có tầm với rộng , phù hợp với kết cấu máy khoan đứng

 Tốc độ trục chính có số vòng quay thấp ở gần nhau nhiều hơn so

với số vòng quay cao

2.1.3 Xác định đồ thị vòng quay :

Từ các phân tích trên ta có :  = 1,41

Do động cơ có tốc độ là : n = 1450( vòng/ phút)

 với n0 = 1050( vòng/ phút)

ta có

 = 0,85 =

200 170

Choün âai cọ :

2.1.4 Xác định số răng của các bánh răng :

Có nhiều cách tính số răng của các bánh răng trong một nhómtruyền : phương pháp bội số chung nhỏ nhất , phương pháp tính gần đúng ,phương pháp tra bảng lập sẵn Các phương pháp này đều được dùng phổbiến trong từng trường hợp cụ thể Ở đây ta xác định số răng của các

bánh răng theo phương pháp tính chính xác Yêu cầu khi tính theo phương

pháp này là các bánh răng có cùng môđun và các khoảng cách trục trongmột nhóm truyền là bằng nhau

Ta có khoảng cách trục trong một nhóm truyền :

A = mZ I  mZ II   mZ P

2

1

2

1 2

i i 5 6

i

7

i 33,547,567 95 132 190 265 375 530 750 1050 1500 (v/phut)

(v/phut) 1450

ix =

x

x x

x

g

f Z

x

g f

x

g f

x

g f

f

 (1)

x x

x x

g f

g E k Z



'

(2) Trị số E không phải là số nguyên bất kỳ mà nó cần phải chọn trongmột giới hạn giới hạn nào đó để cho số răng tính ra không nhỏ hơn số rănggiới hạn Zmin = 17 Cho nên để tránh hiện tượng cắt chân răng thì cần đảmbảo : Z  Zmin

 Nếu bánh chủ động có số răng nhỏ nhất thì : Zx  Zmin

 Nếu bánh bị động có số răng nhỏ nhất thì : '

x

Z  Zmin Từ (1) & (2) , ta rút ra được trị số giới hạn Emin trong hai trươöng hợpsau :

 Bánh chủ động

x

x x

f k

g f Z E

.

) (

min 



min chủ

 Bánh bị động

x

x x

g k

g f Z E

.

) (

min 



min bị

Khi i > 1 : ta xác định E theo min

Và khi E không nguyên thì lấy giá trị E là lớn hơn và gần E tính nhất

Trong hộp tốc độ có 3 nhóm truyền ta xét từng nhóm một :

1) Xác định số răng của các bánh răng trong nhóm I :

Ta có : i1 = 2

1

= 2

41 1

 (f1 + g1) = 1+2 = 3

Vậy bội số chung nhỏ nhất của các tổng trên : k = 12

Emin tính tại tia có tỷ số truyền i1 ; Bánh răng Zmin là chủ động nên :

Emin= Z (f f.k g )

1

1 1 min 

Với Zmin = 17

Ta có Emin = 4 25

1 12

) 2 1 ( 17

) (

1

1 1 min

g f Z

1



g f

f

' 40

1 

Z

Z2 = k.E 35

2 2

2



g f

f

' 25

Chọn i3 nghiêng nhất ta có :

Emin =

f k

42 17

3



g f

f

' 62

3 

Z

Z4 = k.E 28

4 4

4



g f f



g f

f

' 49

Vậy bội số chung nhỏ nhất của các tổng trên : k = 3 5 =15

Eminc tính tại tia có tỷ số truyền i6 ; Bánh răng Zmin là chủ động nên :

Eminc = Z (f f.k g )

6

6 6 min 

6



g f

f

' 84

6 

Z

Z7 = k.E 70

7 7

7



g f

f

' 35

7 

Z Vậy số răng của các bánh răng trong hộp như sau :

21

62

5649

35

84

70

22283525

40

3520

Sơ đồ đông hộp tốc độ

2.1.6.Kiểm tra sai số vòng quay trục ra n :

Sai số vòng quay trục ra n = % [ n]

tc

tt tc

n

n n

0,546

0,515

0,537

0,526

0,553

0,546

0,563

0,536

-0,546

Qua bảng trên ta nhận thấy các trị số n đều nằm trong giới hạn cho phép

.do đó số bánh rang ta tính được là hợp lý

Dựa vào bảng trên ta vẽ được biểu đồ

1500 1050

190 265 375 530 750132

67 95 47,5

2.2 Thiết kế hộp chạy dao :

Hộp chạy dao trong máy khoan có nhiệm vụ đảm bảo cho mũi khoanvùa tịnh tiến vừa quay trong quá trình gia công Lượng chạy dao đối vớimáy khoan đứng không đòi hỏi chính xác lắm Cho nên ta sử dụng hộpchạy dao thông thường , loại này cho phép có thể có sai lệch giữa tốc độ

di động thực tế và tốc độ di động chọn trước Trong đa số trường hợpthiết kế động học loại này giống như thiết kế hộp tốc độ , nghĩa làđảm bảo cho chuổi số chạy dao là cấp số nhân

Đặc điểm kết cấu hộp chậy dao của máy khoan đứng là dịchchuyển theo trục chính nên đòi hỏi phải bố trí riêng và có kết cấu nhỏgọn , khối lượng càng nhỏ càng tốt Cho nên ta sử dụng hộp chạy dao có

cơ cấu then kéo Cơ cấu này đơn giản bao gồm một số bánh răng hình thápghép ngược nhau , có một trục gồm các bánh răng cố định , trục kéo gắncác bánh răng lồng không, khi cần sự ăn khớp của cặp bánh răng nào chỉviệc di chuyển then kéo

Cơ cấu này có ưu điểm là kích thước chiều trục rất gọn vì cácbánh răng lắp sát nhau và có thể dùng bánh răng nghiêng Bên cạnh đó nócó nhiều khuyết điểm làm hạn chế khả năng ứng dụng vào các máy  Do phải phay một rãnh sâu trên trục để đặt then nên sức bền trục

bị giảm nhiều

 Do toàn bộ các bánh răng trong hộp luôn luôn ăn khớp , kể cả bánhrăng không truyền mômen xoắn nên các răng bị mòn nhanh và gây ra hiệusuất thấp

 Vì chiều rộng bánh răng không thể thay đổi tuỳ ý (làm cho kíchthước chiều trục tăng lên) nên cácc bánh răng của cơ cấu này xếp thành haikhối hình tháp ngược nhau , vì vậy ta không dùng được bánh răng cóđường kính lớn tránh kết cấu vỏ hộp không gọn chắc

Giữa các bánh răng của bộ then kéo có dặt vòng đệm , vòng nàyngăn ngừa then móc vào hai bánh răng cùng một lúc làm trục bị động quayvới hai tỷ số truyền khác nhau gây ra gẫy trục hoặc then

Số bánh răng trên một trục bộ then kéo từ 3  5 không nên lớn hơn.Trường hợp yêu cầu rât nhiều lượng chạy dao ta có thể dùng cơ cấu nàynối với một số răng di trượt đóng vai trò nhóm khuếch đại Thỉnh thoảngcũng gặp bộ then kéo 8 bánh răng trở lên , kết cấu này không tốt vì trụccác bánh răng akhá nhỏ , lắp nhiều bánh răng sẽ làm cho khoảng cách giữacác ổ đở tăng lên , trục bị võng nhiều Muốn giảm khoảng cách cách kéocủa then , ta có thể dùng then kéo kiểu kép

Để đảm bảo then kéo không móc vào 2 bánh răng cùng một lúc thì haiđỉnh then kéo cần cách nhau một khoảng bằng (k -

2

1

).b ; với b là khoảngcách giữa hai bánh răng lân cận , k là số bánh răng của mổi hệ hình tháp

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

Các thông số ban đầu dựa trên tính năng kỹ thuật của máy K135 : Smin = 0,1 (mm/vòng) ; Smax = 1,4 (mm/vòng)

Tra chuổi giá trị  tiêu chuẩn ta có : v = 1,26

Suy ra :z = 12

Tra  Số nhóm truyền tối thiểu :

x = 1,6 log 1 , 83

1 , 0

4 , 1 log 6 , 1

Từ cấp số vòng quay Zs = 12 và số nhóm truyền tối thiểu x = 2 ta cócác phương án không gian sau :

ZS = 12 = 3 4 = 4  3 = 2  6 = 6  2 = 2 2 3= 2 3 2= 3 2 2

Nhận xét :

 Vì phương án 2  6 & 6  2 số lượng bánh răng trong cơ cấu then kéo là 6 lớn hơn số bánh răng khống chế là từ 2 ÷ 5 nên ta loại hai trường hợp này

 Ví dùng cơ cấu then kéo nên các PAKG 2 2 3= 2 3 2= 3 2 2 sẽ làm cho kích thuớc hộp rộng ra , không phù hợp máy khoan đứng cho nên ta loại hai phương án này

Vậy ta có 2 phương án không gian có thể chọn : 3 4 = 4  3

Sơ đồ bố trí các phương án không gian được bố trí như hình vẽ sau : (hình2.6)

Tổng số bánh

răng

Số bánh răngtrục ra

Như vậy ,theo bảng trên ta thấy cả hai phương án trên có cùng tổngsố răng , tổng số trục nhưng tổng số bánh răng trục ra khác nhau Hộp

dàng hơn Ta chọn phương án 3 4 vì có số bánh răng trục ra lớn hơn nêndể điều khiển hơn

2.2.3 Thiết kế phương án thứ tự :

Ta có 2 phương án thứ tự :

 Lập bảng các phương án thứ tự

Bảng 2.5 : Bảng các phương án thứ tự

1 2 3 4 5 6 7 8 9

n n n n n n n n n n n n 10 11 12 n n n n n n n n n 1 2 3 4 5 6 7 8 9

III II

Từ hai phương án trên ta chọn phương án thứ tự I - II với lượng mỡtương ứng [1] - [3] Vì theo phương án này lưới kết cấu có dạng rẻ quạtđồng đều , điều đó chứng tỏ hộp tốc độ nhỏ gọn , các tỷ số truyền tăng

đều , các bánh răng làm việc với tốc độ hơn kém nhau không đều nên các bánh răng mòn đồng đều

2.2.4 đồ thị lưới vòng quay :

Để rút ngắn khoảng cách chiều trục , giảm chiều cao của hộp chạy dao ta dùng hộp chạy dao có bánh rang dùng chung

Ưu điểm :

 Giảm số bánh răng , giảm kích thước chiều trục

 Tăng độ cứng vửng của cỏ cấu

Để thỏa mản điều kiện dùng chung ta tính các tỉ số truyền :

 Nhóm 1 : .Nhóm thứ nhất có 3 tỷ số truyền , với các tỷ số truyền từ trục I sang trục II như sau :

 Nhóm 2 : Nhóm thứ hai có 4 tỷ số truyền từ trục II sang trục III có 4 tỷ số truyền :

Với : i4< i5 < i6 < i7

Để giảm kết cấu và khối lượng hộp chạy dao ta có thể thiết lập

hộp chạy dao có 3 bánh răng dùng chung Nhưng với 3 bánh răng dùng

chung sẽ trùng nhiều cấp tốc độ không tuân theo qui luật cấp số nhân Do

đó mà ta chỉ dùng 2 bánh răng dùng chung Để đảm bảo có khoảng cáchtrục gần bằng nhau ta chọn các bánh răng dùng chung trên cum trục 1

Ta chọn : 6

' 3 7

Nhóm thứ hai có 4 tỷ số truyền ngoài điều kiện tuân theo qui luật

cấp số nhân nó còn tuân theo điều kiện hai bánh răng dùng chung với trục

II nên ta có điều kiện sau :

'

7 7

' 6 6

' 3 3

' 1 1

Z Z Z Z

Z Z Z Z

1 1 (

) 1 ( ) 1 (

7

7 6 6

3 3

' 1

' 1

i

Z i Z

i Z i Z