- Với λ0 = 0,0091 tra bảng phụ lục 4(Tài liệu: Đồ án môn học Thiết kế hộp số chín hơ tơ máy kéo) ta tìm được hệ số dịch chỉnh tương đối ξ0= 0,00878 và góc ăn khớp α 0 =
2.5. ĐỒNG TỐC VÀ KIỂM TRA ĐỒNG TỐC.
2.5.1. Các loại đồng tốc.
Hình 13. Bộ đồng tốc qn tính có chốt hãm
Khi gài số ta có nhiều cách gài số khác nhau, ta có thể sử dụng ống gài số hoặc sử dụng các bộ đồng tốc. Tuy nhiên để tăng bền, tránh va đập giữa các bánh răng khi ăn khớp, vào số êm nhẹ ta cần sử dụng cơ cấu gài số đảm bảo những điều kiện trên. Có nghĩa đảm
bảo trong điều kiện là tốc độ quay của các bánh răng phải được cân bằng trước khi chúng ăn khớp với nhau. Với mục đích đó ta gài số bằng bộ đồng tốc quán tính.
Đồng tốc qn tính có các loại:
- Đồng tốc qn tính kiểu chốt hãm (Hình 13). - Đồng tốc qn tính có khố hãm (Hình 14). - Đồng tốc qn tính kiểu chốt hãm hướng kính
Ta sẽ sử dụng đồng tốc quán tính có khóa hãm cho hộp số thiết kế ở cả hai cặp số: 2 - 3 ; 4 - 5
HHình 14. Bộ đồng tốc qn tính có khóa hãm
2.5.2. Kiểm tra đồng tốc qn tính có khóa hãm
Kiểm tra góc hãm ta sử dụng cơng thức sau:
1 . sin r r tg α µ β ≤ Trong đó: - β: Góc của bề mặt hãm. - α: Góc bề mặt hình cơn, chọn α = 70 - µ: Hệ số ma sát giữa các bề mặt ma sát hình cơn, chọn µ = 0.05 - r: Bán kính trung bình của bề mặt cơn, chọn r = 48 (mm) - r1: Bán kính trung bình của bề mặt hãm, chọn r1 = 50 (mm) Thay số ta có: o o tgβ ≤0,3939⇔ β ≤19,89 ⇒β =18 2.6. DẪN ĐỘNG HỘP SỐ
Cơ cấu gài số của hộp số giúp di chuyển các bánh răng của hộp số hoặc di chuyển bộ đồng tốc khi gài số hoặc nhả số. Cơ cấu sang số của hộp số gồm: cần số, ống trượt, càng sang số, lị xo định vị, chốt hãm và khố bảo hiểm số lùi.
Cần số trên làm nhỏ và to dần ở đầu dưới theo dạng hình cầu lắp qua lỗ ở hộp số. Để tránh cần số xoay lung tung khi sang số nên ở cần số ta có bố trí chốt hãm. Ở nắp hộp số ta khoan các lỗ để lắp ống trượt, trên ống trượt ta lắp càng sang số và đầu gạt số. Đầu dưới cần số cắm vào lỗ khuyết ở đầu gạt số. Càng sang số có thể di động trong rãnh lõm của các bánh răng di động và bộ đồng tốc. Muốn sang số, ta đẩy đầu cuối trên cần số vào vị trí nhất định, đầu cuối dưới cần số qua đầu gạt di chuyển ống trượt cùng với càng sang
số và bánh răng gài số vào số cần thiết. Để giữ các bánh răng của hộp số ở đúng vị trí gài số hay vị trí trung gian ở cần số có lắp khố hãm.
Khóa hãm gồm có hịn bi với lị xo nằm trong rãnh ở nắp hộp số. Trên con trượt có nhiều lỗ khuyết, số lượng lỗ khuyết đó tương ứng với số lượng số cần gài bởi ống trượt và có một rãnh dành cho vị trí trung gian.
Ở vị trí gài số hay vị trí trung gian, dưới tác động của lị xo, hịn bi di chuyển vào chỗ lõm và hãm ống trượt ở vị trí nhất định. Để di chuyển ống trượt khi sang số cần phải có một lực đủ để kéo hịn bi ra khỏi chỗ lõm.
Trong khi sang số, đầu dưới cần số có thể lắp vào chỗ nối của hai đầu gạt số, do đó sẽ di chuyển hai ống trượt cùng một lúc, và như vậy sẽ gài 2 số một lúc. Để ngăn ngừa việc gài hai số cùng một lúc có thể làm gãy răng ta có bố trí các chốt hãm. Chốt hãm chế tạo theo dạng hình trịn hoặc thỏi dài, lắp vào trong rãnh ở giữa các ống trượt. Ở các ống trượt có khoan các chỗ lõm đối diện với rãnh của chốt hãm khi chúng ở vị trí tương ứng với vị trí trung gian. Chiều dài thân cái hãm hoặc tổng số đường kính của hai hịn bi bằng khoảng cách giữa các ống trượt cộng với một chỗ lõm. Việc di chuyển một trong các ống trượt không thể thực hiện được chừng nào một phần hịn bi hay đầu cuối của thân khố hãm chưa nằm gọn vào lỗ lõm của ống trượt bên cạnh và chưa được hãm lại. Để ngăn ngừa tình trạng vào nhầm số lùi khi đang đi số tiến, ở cần số ta có lắp khố bảo hiểm số lùi, khố bảo hiểmgồm có piston với lị xo lắp ở đầu gạt số. Khi muốn sang số lùi ta cần dùng một lực lớn để đẩy cần số.
2.7. VẬT LIỆU SỬ DỤNG CHO CÁC CHI TIẾT CỦA HỘP SỐ.
2.7.1. Vật liệu chế tạo bánh răng.
Đối với các cặp bánh răng luôn luôn ăn khớp, cặp bánh răng gài số 3 và số 4 chịu tải nhỏ nên ta dùng thép 35 XMA hoặc thép 35XPA. Độ cứng bề mặt của các thép này sau khi tăng bền đạt độ cứng từ 50 ÷ 55 HRC, độ cứng lõi có thể đạt từ 30 ÷ 35 HRC
Đối với các cặp bánh răng gài số 1, số 2 và cặp bánh răng gài số lùi chịu tải lớn nên ta dùng thép 18XΓT hoặc 25 XΓT. Xêmentít đạt độ sâu 0,7÷1,2 (mm), đạt độ cứng bề mặt từ 58 ÷ 64 HRC, độ cứng lõi có thể đạt từ 25÷35 HRC.
2.7.2. Vật liệu chế tạo trục hộp số.
Trục sơ cấp và trục trung gian có bánh răng liền trục ta dùng thép 18XΓT hoặc thép 20X tôi cao tần với độ sâu 1,5 ÷ 5 (mm). Ngồi ra ta có thể sử dụng thép 45 có qua nhiệt luyện và ram cao sau khi đã phay răng.
463 26 19 26 19 121,2 0,63 0,32 2,5 2,5 2,5 23 18
Trục thứ cấp ta dùng thép 45 hoặc các vật liệu dùng để chế tạo trục sơ cấp và trục trung gian va cũng tơi cao tần với độ sâu 1,5÷5 (mm).
2.7.3. Vật liệu chế tạo vỏ hộp số.
Vỏ hộp số khơng có u cầu gì đặc biệt nên ta dùng Gang Cϑ 24 – 44, đạt độ cứng 190 ÷ 240 HB.
2.8. QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ GIA CƠNG TRỤC TRUNG GIAN
2.8.1. Phân tích chức năng làm việc của trục trung gian.
2.8.1.1. Kết cấu trục trung gian.
Kết cấu trục trung gian được thể hiện trong hình 15, và được thể hiện rõ nét trong bản vẽ chi tiết (Tờ số 5).
Hình 15. Kết cấu trục trung gian
1 2 3 4 5 6
Công dụng của trục trung gian là truyền mômen xoắn và vận tốc từ trục sơ cấp đến trục thứ cấp
Chức năng làm việc của từng bộ phận là : - Bề mặt 1 và 6 làm ren để lắp êcu hãm - Bề mặt 2 và 5 lắp ổlăn .
- Bề mặt 3 tạo then hoa để lắp các bánh răng (có tác dụng khơng cho các bánh răng xoaytương đối với trục).
- Bề mặt 4 là bề mặt tạo răng để ăn khớp với bánh răng bị động gài số 1 truyền mơmen và vận tốc tới bánh răng đó.
Hình 16. Điều kiện làm việc của trục trung gian
Tính cơng nghệ trong kết cấu là một tính chất quan trọng của sản phẩm hoặc chi tiết cơ khí nhằm đảm bảo lượng tiêu hao kim loại là ít nhất, khối lượng gia cơng, lắp ráp là ít nhất. Giá thành chế tạo là thấp nhất trong điều kiện và quy mô sản xuất nhất định.
Để đánh giá một cách tương đối chính xác ta dựa vào một số chỉ tiêu sau: a. Trọng lượng của kết cấu là nhỏ nhất
Chi tiết là bánh răng liền trục, kích thước nhỏ nhất φ 30 do đó việc giảm khối lượng bằng cách làm trục rỗng sẽ dẫn tới trục kém cứng vững và chế tạo phơi sẽ khó khăn.
b. Sử dụng vật liệu thống nhất dễ kiếm và rẻ
Căn cứ vào tài liệu: Tính tốn thiết kế hệ thống dẫn động cơ khí (tập 1) ta chọn vật liệu chế tạo chi tiết là thép 45 là hợp lí nhất.
Bảng 9.1Một số thơng số của thép 45
Nhiệt luyện HB σb (N/mm2) σch (N/mm2) %C %S %P
Thường hoá 170-217 600 340 0,45 ≤0,04 ≤0,04
c. Quy định dung sai kích thước, độ nhám hợp lí - Dung sai
+ Dung sai chiều dài mỗi bậc ± 0,2 + Dung sai đường kính các bậc Js6
- Độ chính xác về hình dáng hình học: độ cơn, độ ơvan của trục nằm trong giới hạn 0,2 - 0,4 dung sai đường kính cổ trục
- Độ đảo của các cổ trục lắp ghép không quá 0,02 (mm)
- Độ không song song của các dãnh then so với tâm trục không quá 0,02 (mm) - Độ nhám
+ Mặt trụ Ra = 2,5 (µm) + Mặt răng Ra = 0,32 (µm)
d. Sử dụng kết cấu hợp lí
- Kích thước giảm dần về 2 phía cổ trục, đảm bảo gia cơng và lắp ghép rễ dàng - Các kích thước cổ trục lấy theo kích thước vịng bi.
- Kết cấu then hoa tuy chế tạo phức tạp hơn nhưng tăng độ cứng vững của kết cấu trong quá trình làm việc.
2.8.1.4. Chọn phương pháp chế tạo phôi
Với chi tiết gia công là trục trung gian ta có thể có các phương pháp chế tạo phơi như sau:
a. Dùng phơi rèn tự do
Đặc điểm: Phơi khơng chính xác khó khăn cho bước gia cơng tiếp theo. Đầu tư ban đầu nhỏ, năng suất thấp, u cầu tay nghề thợ phải cao. Nhưng phơi có cơ tính tốt. b. Dùng phơi thanh
Đặc điểm: Phơi có cơ tính kém, lượng cắt gọt lớn do đó tiêu tốn thời gian và dụng cụ, tốn vật liệu
c. Dùng phôi đúc trong khuôn kim loại
Đặc điểm: Đầu tư ban đầu về máy khuôn lớn, năng suất cao. Tay nghề thợ khơng cần cao. Kích thước chính xác giảm, phơi có cơ tính kém.
d) Dùng phơi dâp khuôn
Đặc điểm: Năng suất tương đối cao, mà tay nghề thợ không cần cao. Đầu tư ban đầu lớn (đầu tư cho chế tạo khn). Kích thước tương đối chính xác, có thể thực hiện trên máy vạn năng.
Kết luận: Từ việc phân tích trên ta thấy phương pháp chế tạo phơi hợp lí nhất là
bằng phương pháp dập khn. 2.8.2. Lập thứ tự các nguyên công
2.8.2.1. Xác định đường lối công nghệ
Với dạng sản xuất loạt lớn và để phù hợp điều kiện sản xuất ở nước ta với các máy chủ yếu là máy vạn năng nên ta chọn phương pháp gia công tập trung nguyên công và gia công tuần tự các bề mặt.
2.8.2.2. Các bước thực hiện và chọn phương pháp gia cơng
Khoả mặt và khoan tâm Ta có thể dùng các phương pháp
- Khoả mặt khoan tâm trên máy tiện→năng suất thấp
- Khoả mặt trên máy phay và khoan tâm trên máy tiện ⇒ khơng chính xác - Khoả mặt khoan tâm trên máy chuyên dùng ⇒ chính xác cho năng suất cao Vậy ta dùng máy khoả mặt khoan tâm chuyên dùng
Tiện các mặt trụ
- Dùng máy tiện chuyên dùng một trục nhiều dao hoặc nhiều trục ⇒ không phù hợp với điều kiện với nhà máy nhỏ mà chỉ phù hợp với nhà máy sản suất chuyên dùng
- Dùng máy tiện vạn năng
Vậy ta dùng máy tiện vạn năng 1K62. Phay rãnh then: Dùng dao phay ngón Gia cơng răng
- Dùng phương pháp định hình: Phương pháp này khơng chính xác chỉ phù hơp với việc gia cơng bánh răng có mơ đun lớn.
- Dùng phương pháp bao hình: Phương pháp này tương đối chính xác. Vậy ta sử dụng phương pháp bao hình.
Gia cơng sau nhiệt luyện.
Gia cơng tinh cổ trục: Dùng phương pháp mài trịn ngồi Gia công tinh rãnh răng
- Dùng phương pháp định hình: Phương pháp này khơng chính xác chỉ phù hơp với bánh răng có mơ đun lớn.
- Dùng phương pháp bao hình: Phương pháp này có độ chính xác cao Vậy ta sử dụng phương pháp mài bao hình.
2.8.2.3. Sơ đồ ngun cơng và chế độ cắt của các nguyên công. Nguyên công 1: Phay và khoan tâm
- Công suất của máy phay - khoan 7,5-2,2 (kw) - Số cấp tốc độ 6 cấp.
- Giới hạn chạy dao
+ Máy phay: 20 - 400 (mm/ph) + Máy khoan: 20 - 300 (mm/Ph) c. Chọn dao
- Dao phay mặt đầu bằng thép gió - Mũi khoan chọn mũi khoan tâm
Hình 17. Sơ đồ nguyên công
d. Chế độ cắt
- Chế độ cắt khi phay + Chiều sâu cắt t = 2 (mm)
+ Lượng chạy dao răng: Sz = 0,015 (mm/răng)
+ Số vòng quaychọn theo máy nm = 500 (vg/ph)
+ Lượng chạy dao phút Sp = nm.S = 500. 0,15 = 75 (mm/ph) - Tính chế độ cắt khi khoan
+ Chiều sâu cắt: t = 6 (mm).
+ Lượng chạy daovòng S = 0,15 (mm/vòng). + Số vòng quay chọn theo máy nm = 443 (v/ph).
+ Lượng chạy dao phút: Sp = 443.0,15 = 66 (mm/phút).
Bảng 9.2.Bảng chế độ cắt nguyên công 1
Bước Máy Dao n (vg/ph) t (mm) Sp(mm/ph)
1 MP - 71M P18 500 2 75
2 MP - 71M P18 443 6 66
Nguyên công 2: Tiện các mặt trụ.
a. Sơ đồ ngun cơng 2 (Hình 18). b. Chọn máy: 1K62
c. Tra chế độ cắt
Tiện thơ mặt trụ ngồi φ 66,98 - Chiều sâu cắt t = 3,5 (mm)
- Chọn lượng chạy dao vòng S = 0, 4 (mm/vg) - Số vòng quay chọn theo máy: nm = 1000 (vg/ph)
Hình 18. Sơ đồ nguyên công 2
Tiện thơ mặt trụ ngồi φ 45 - Chiều sâu cắt t = 3 (mm)
- Lượng chạy dao vòng Sv = 0,4 (mm/vg)
- Số vòng quay chọn theo máy: nm = 1600 (vg/ph)
- Lượng tiến dao phút: Sp = Sv.n = 0,4.1600 = 640 (mm/ph) Tiện thô mặt trụ φ 35
- Chiều sâu cắt t = 4 (mm).
- Chọn lượng chạy dao vòng Sv = 0,5 (mm/vg) - Số vòng quay chọn theo máy: nm = 2000 (vg/ph)
- Lượng tiến dao phút: Sp = Sv.n = 0,5.2000 = 1000 (mm/ph) . Tiện thô mặt trụ φ 29
- Chiều sâu cắt t = 3 (mm).
- Chọn lượng chạy dao vòng Sv = 0, 5 (mm/vg). - Số vòng quay chọn theo máy: nm = 2000 (vg/ph)
- Lượng tiến dao phút: Sp = Sv.n = 0,5.2000 = 1000 (mm/ph) Tiện thơ mặt trụ ngồi φ 30
- Chiều sâu cắt t = 7 (mm).
- Chọn lượng chạy dao vòng Sv = 0, 5 (mm/vg). - Số vòng quay chọn theo máy: nm = 2000 (vg/ph)
- Lượng tiến dao phút: Sp = Sv.n = 0,5.2000 = 1000 (mm/ph) Tiện thơ mặt trụ ngồi φ 24
- Chiều sâu cắt t = 3 (mm).
- Chọn lượng chạy dao vòng Sv = 0, 5 (mm/vg). - Số vòng quay chọn theo máy: nm = 2000 (vg/ph)
Tiện rãnh thốt dao
- Chọn dao tiện hợp kim cứng có mác thép T15K6 - Chiều sâu cắt t = 3 (mm).
- Lượng tiến dao vòng Sv=0,1 (mm/vòng)
- Số vòng quay chọn theo máy: nm = 1250 (vg/ph)
- Lượng tiến dao phút: Sp = Sv.n = 0,1.1250 = 125 (mm/ph) Tiện tinh mặt trụ ngoài φ 35; φ 29; φ 30; φ 24
- Chiều sâu cắt t = 1 (mm)
- Chọn lượng chạy dao Sv = 0, 3 (mm/vg)
- Số vòng quay chọn theo máy: nm = 2000 (vg/ph)
- Lượng tiến dao phút: Sp = Sv.n = 0,3.2000 = 600 (mm/ph) Tiện tinh mặt trụ ngoài φ 66,98; φ 45
- Chiều sâu cắt t = 1 (mm)
- Chọn lượng chạy dao Sv = 0, 3 (mm/vg).
- Số vòng quay chọn theo máy: nm = 1000 (vg/ph)
- Lượng tiến dao phút là: Sp = Sv.n = 0,3.1000 = 300 (mm/ph) .
Bảng 9.3.Chế độ cắt cho nguyên công 2
Bước Máy Dao n (vg/ph) t (mm) Sp (mm/p)
1 1K62 T15K6 1000 3,5 400 2 1K62 T15K6 1600 3,0 640 3 1K62 T15K6 2000 4,0 1000 4 1K62 T15K6 2000 3,0 1000 5 1K62 T15K6 2000 7,0 1000 6 1K62 T15K6 2000 3,0 1000 7 1K62 T15K6 1250 3,0 125 8 1K62 T15K6 2000 1,0 600 9 1K62 T15K6 1000 1,0 300
Nguyên công 3: Phay răng bằng phương pháp bao hình a. Sơ đồ ngun cơng (Hình 19). b. Chọn máy 5K324
- Gia công được mô đun lớn nhất m = 5 - Chiều rộng lớn nhất b = 250 (mm) c. Chọn dao phay lăn răng
- Đường kính ngồi da = 112 (mm)Hình 19. Sơ đồ nguyên cơng 3 - Đường kính chân răng dc = 70 (mm)
- Đường kính trục gá d = 40 (mm)